(全國通用版)2022高考化學總復習 優(yōu)編增分練:高考壓軸大題特訓 題型一 基本概念、基本理論的綜合應用

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1、(全國通用版)2022高考化學總復習 優(yōu)編增分練:高考壓軸大題特訓 題型一 基本概念、基本理論的綜合應用 1.(2018·韶關市高三4月模擬考試)NH3作為一種重要化工原料,被大量應用于工業(yè)生產,與其有關性質反應的催化劑研究曾被列入國家863 計劃。 (1)催化劑常具有較強的選擇性。已知: 反應Ⅰ:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH1=-905 kJ·mol-1 反應Ⅱ:4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g) ΔH2=-1 266.6 kJ·mol-1 寫出NO 分解生成N2與O2的熱化學方程式:_____________________

2、_____________ ________________________________________________________________________。 (2)N2O也可分解生成N2與O2。在四個恒容密閉容器中按下表相應量充入氣體,發(fā)生2N2O(g)2N2(g)+O2(g),容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O平衡轉化率如下圖所示。 容器 容積/L 起始物質的量/mol N2O N2 O2 Ⅰ V1 0.1 0 0 Ⅱ 1.0 0.1 0 0 Ⅲ V2 0.1 0 0 Ⅳ 1.0 0.06 0.06 0.04 ①該反

3、應的ΔH________(填“>”“=”或“<”)0。 ②圖中A、B、C 三點處容器內的總壓強,由大到小的順序是___________________________ _____________________________________________。 ③容器Ⅳ在470 ℃進行反應時,起始速率:v正(N2O)____(填“>”“=”或“<”)v逆(N2O)。 (3)氨催化氧化時會發(fā)生上述兩個競爭反應Ⅰ、Ⅱ。為分析某催化劑對該反應的選擇性,在20 L密閉容器中充入1 mol NH3和2 mol O2,測得一定時間內有關物質的量關系如圖: ①該催化劑在低溫時選擇反應_____

4、___(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ②C點比B點所產生的NO的物質的量少的原因可能是 ________________________________________________________________________。 答案 (1)2NO(g)N2(g)+O2(g) ΔH=-180.8 kJ·mol-1 (2)①>?、趐(C)>p(B)>p(A)(或C>B>A)?、? (3)①Ⅱ?、谠摲磻獮榉艧岱磻?,溫度升高,平衡向逆反應方向移動或催化劑活性降低 解析 (1)NO分解生成N2與O2的方程式為2NO(g)N2(g)+O2(g),根據已知的反應Ⅰ和反應Ⅱ,要得到該方程,

5、則,即ΔH== kJ·mol-1=-180.8 kJ·mol-1。 (2)①根據圖像,溫度升高,轉化率增大,則平衡向右移動,說明正反應方向吸熱,則反應的ΔH>0。 ②A、B、C三點中N2O的轉化率相同,則容器中反應物、生成物的量均相同,則容器的壓強取決于容器的體積,根據圖像,相同溫度時:轉化率大小為:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,則反應正向進行的程度為:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,且該反應為氣體分子數(shù)增加的反應,增大容器體積,減小壓強平衡向右移動,則說明容器體積大小為:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,故A、B、C三點處容器內的總壓強由大到小的順序是p(C)>p(B)>p(A)。 ③Ⅱ中在470 ℃下達到平衡時N2O的轉化率是0.6,則該反應

6、在470 ℃下平衡常數(shù)是=0.067 5,容器Ⅳ在470 ℃進行反應時,濃度商==0.04<0.067 5,所以反應向正反應方向進行,則起始速率:v正(N2O)>v逆(N2O)。 (3) ①根據圖像,在低溫時,N2的量相對多一些,而N2是反應Ⅱ的生成物,故該催化劑在低溫時選擇反應Ⅱ。 ②C點比B點所產生的NO的物質的量少的原因可能是平衡的逆向移動等原因。根據圖像,該催化劑在高溫時選擇反應Ⅰ,而反應Ⅰ為放熱反應,達到平衡后,溫度升高平衡向左移動,使得C點比B點所產生的NO的物質的量少;或者可能是由于溫度升高催化劑失去了活性等原因。 2.(2018·赤峰市高三4月模擬)運用化學反應原理研究碳

7、、氮的單質及其化合物的反應對緩解環(huán)境污染、能源危機具有重要意義。 (1) 用活性炭還原法可以處理氮氧化物。某研究小組向某密閉容器中加入一定量的活性炭和NO,發(fā)生反應C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH=Q kJ·mol-1。 在T1℃時,反應進行到不同時間(min) 測得各物質的濃度(mol·L-1) 如下: 時間 濃度 0 10 20 30 40 50 NO 1.00 0.68 0.50 0.50 0.60 0.60 N2 0 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30 CO2 0 0.16 0.25 0.25

8、 0.30 0.30 ①30 min后,只改變某一條件,反應重新達到平衡,根據上表中的數(shù)據判斷改變的條件可能是______(填字母)。 a.通入一定量的NO b.加入定量的活性炭 c.加入合適的催化劑 d.適當縮小容器的體積 ②若30 min后升高溫度至T2 ℃,達到平衡時,容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3∶1∶1,則Q________(填“>”或“<”)0。 (2)某研究小組在實驗室用某新型催化劑對CO、NO催化轉化進行研究,測得NO轉化為N2的轉化率隨溫度、CO混存量的變化情況如下圖所示,利用以下反應:2NO+2CON2+2CO2(有CO) 2NON2+

9、O2 (無CO) ①若不使用CO,溫度超過775 ℃,發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低,其可能的原因為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; 在n(NO)/n(CO)=1的條件下,應控制最佳溫度在____________左右。 ②用CxHy(烴)催化還原NOx也可消除氮氧化物的污染,寫出C2H6與NO2發(fā)生反應的化學方程式:__________

10、______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③以NO2、O2、熔融NaNO3組成的燃料電池裝置如下圖所示,在使用過程中石墨Ⅰ電極反應生成一種氧化物Y,則該電極反應式為______________________________________________ ____________________________________________________

11、______________________________________________。 (3)天然氣的一個重要用途是制取氫氣,其原理如下: 已知:a.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH1 b.CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH2 c.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH3 ①科學家提出一種利用天然氣制備氫氣的方法:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=___________________________________________________________________

12、_____。 ②這種方法的推廣與使用,不僅實現(xiàn)資源綜合利用,而且還能解決的環(huán)境問題是________________________________________________________________________。 答案 (1)①ad ②< (2)①該反應是放熱反應,升高溫度反應更有利于向逆反應方向進行 870 ℃(850 ℃到900 ℃之間都可以) ②4C2H6+14NO28CO2+7N2+12H2O ③NO2+NO-e-===N2O5 (3)①ΔH2-ΔH1-ΔH3 ②減少溫室氣體的排放,緩解溫室效應 解析 (1)①根據表格20 min和30 min時各物質的

13、濃度分別對應相等,20 min時已經達到平衡;40 min和50 min時各物質的濃度分別對應相等,40 min時又再次達到平衡;30 min 時改變條件,達到新平衡時NO濃度增大為原來的0.60÷0.50=1.2倍,N2和CO2的濃度增大為原來的0.3÷0.25=1.2倍。a項,通入一定量NO,平衡正向移動,達到新平衡時NO、N2、CO2的濃度都可能為原來的1.2倍;b項,加入定量活性炭,平衡不移動,各物質物質的量濃度不變;c項,加入合適的催化劑,加快反應速率,平衡不移動,各物質物質的量濃度不變;d項,適當縮小容器體積,平衡不移動,由于體積減小,達到新平衡時NO、N2、CO2的濃度都可能為原

14、來的1.2倍;故選ad。 ②30 min時容器中NO、N2、CO2的濃度之比為0.50∶0.25∶0.25=2∶1∶1,升高溫度達到平衡時容器中NO、N2、CO2的濃度之比為3∶1∶1,升高溫度平衡向逆反應方向移動,逆反應為吸熱反應,正反應為放熱反應,故Q<0。 (2)①若不使用催化劑,發(fā)生的反應為2NON2+O2,溫度超過775 ℃,NO的分解率降低,可能原因是:該反應是放熱反應,升高溫度更有利于反應向逆反應方向進行。根據圖像當n(NO)/n(CO)=1時,870 ℃左右NO的轉化率最大,所以應控制的最佳溫度在870 ℃左右。 ②烴催化還原NOx可消除氮氧化物的污染,氮氧化物被還原

15、為N2,則烴轉化成CO2和H2O,C2H6與NO2反應的化學方程式為4C2H6+14NO28CO2+12H2O+7N2。 ③石墨Ⅱ通入O2,石墨Ⅱ為正極,石墨Ⅰ為負極,Y是一種氧化物,NO2發(fā)生氧化反應生成Y,Y為N2O5,電極反應式為NO2-e-+NO===N2O5。 (3)應用蓋斯定律,將b-a-c得,CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=ΔH2-ΔH1-ΔH3。 3.(2018·朝陽市普通高中高三三模)鐵的單質及其化合物用途非常廣泛?;卮鹣铝袉栴}: (1)某熱電池放電時總反應為4Li+FeS2===Fe+2Li2S。該電池的正、負極材料分別是_____

16、___、________。 (2)Na2FeO4是一種優(yōu)良的水處理劑。 ①Na2FeO4可將水體中NH3轉化為N2 而除去同時產生紅褐色沉淀,1 mol Na2FeO4最多可脫除NH3的物質的量為________。 ②Na2FeO4溶于水,溶液中含六價鐵的微粒分率(某六價鐵微粒數(shù)與所有六價鐵微粒總數(shù)之比) 與溶液pH的關系如下圖所示(已知常溫下,H3FeOH++H2FeO4,H2FeO4H++HFeO,HFeOH++FeO的電離常數(shù)依次為K1、K2、K3;pK=-lg K)。pH=3 時,溶液中主要含鐵微粒濃度從大到小的順序為____________________;反應Fe

17、O+H2OHFeO+OH-的pK=________。 (3)CO還原鐵的氧化物時,涉及以下反應: a.Fe3O4(s)+4CO(g)3Fe(s)+4CO2(g) ΔH1 b.FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH2 c.3Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4 (s)+CO2(g) ΔH3 d.Fe3O4 (s)+CO(g)3FeO(s)+CO2 (g) ΔH4 相關反應的溫度與混合氣體中CO的體積分數(shù)的關系如下圖所示: ①反應的ΔH>0的是________(填“a”“b”“c”或“d”);ΔH4=________________(用

18、ΔH1、ΔH2表示)。 ②在恒容密閉容器中,加入7.2 g FeO,同時充入0.1 mol CO,升高溫度,若恰好處于圖中p點處,CO的轉化率為________,容器中生成單質Fe 的質量為________。 答案 (1)FeS2 Li (2)①1 mol ② H2FeO4、HFeO、H3FeO 6.7 (3)①d ΔH1-3ΔH2?、?5% 1.4 g 解析 (1)正極發(fā)生還原反應,F(xiàn)eS2獲得電子生成Fe、S2-,負極發(fā)生氧化反應,Li失電子生成Li+,因此該電池的正、負極材料分別是FeS2和Li。 (2)①Na2FeO4將NH3轉化為N2同時本身被還原為Fe3+,根據得失電子

19、守恒可得1 mol Na2FeO4最多可脫除NH3的物質的量為 mol=1 mol。②由圖像可知pH=3 時,溶液中主要含鐵微粒濃度最大的是H2FeO4,最小的是H3FeO,處于中間的是HFeO,所以溶液中主要含鐵微粒濃度從大到小的順序為H2FeO4、HFeO、H3FeO;FeO+H2OHFeO+OH-的K=,由HFeOH++FeO的K3=, K×K3=×=c(OH-)·c(H+)=Kw,可知K=,由圖像可知pK3=-lg K3=7.3,因此K3=10-7.3,所以K===10-6.7,pK=-lg K=-lg 10-6.7=6.7。 (3)①由圖像可知隨著溫度的升高a、b、c的反

20、應中CO的百分含量增大說明a、b、c為放熱反應,d反應中CO的百分含量減小說明d為吸熱反應;由已知方程式,根據蓋斯定律可得d=a-3b,所以ΔH4=ΔH1-3ΔH2;②在恒容密閉容器中,加入7.2 g FeO,同時充入0.1 mol CO,可發(fā)生反應FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),p點處,CO的百分含量為75%,設有x mol的CO參與反應,則=75%,x=0.025,CO的轉化率為×100%=25%,容器中生成單質Fe 的質量為0.025 mol×56 g·mol-1=1.4 g。 4.(2018·江西省九所重點中學高三聯(lián)考)研究發(fā)現(xiàn),NOx和SO2是霧霾的主要成分。

21、 Ⅰ.NOx主要來源于汽車尾氣,可以利用化學方法將二者轉化為無毒無害的物質。 已知:N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1 2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-564 kJ·mol-1 (1)2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=________________,該反應在________下能自發(fā)進行(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)。 (2)T ℃時,將等物質的量的NO和CO充入容積為2 L的密閉容器中,保持溫度和體積不變,反應過程(0~15 min)中NO的物質的量隨時間變化如上圖所示。 ①已知:平衡時

22、氣體的分壓=氣體的體積分數(shù)×體系的總壓強,T ℃時達到平衡,此時體系的總壓強為p=20 MPa,則T ℃時該反應的壓力平衡常數(shù)Kp=________________;平衡后,若保持溫度不變,再向容器中充入NO和CO2各0.3 mol,平衡將________(填“向左”“向右”或“不”)移動。 ②15 min時,若改變外界反應條件,導致n(NO)發(fā)生如圖所示的變化,則改變的條件可能是________(填字母)。 A.增大CO濃度 B.升溫 C.減小容器體積 D.加入催化劑 Ⅱ.SO2主要來源于煤的燃燒。燃燒煙氣的脫硫減排是減少大氣中含硫化合物污染的關鍵。 已知:亞硫酸:Ka

23、1=2.0×10-2  Ka2=6.0×10-7 (3)請通過計算證明,NaHSO3溶液顯酸性的原因:____________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)如上方圖示的電解裝置,可將霧霾中的NO、SO2轉化為硫酸銨,從而實現(xiàn)廢氣的回收再利用。通入NO的電極反應式為__________________________________________________ _________________________

24、_______________________________________________; 若通入的NO體積為4.48 L(標況下),則另外一個電極通入的SO2質量至少為________g。 答案 (1)-744 kJ·mol-1 低溫 (2)①0.087 5(或) 不?、贏C (3)HSO的水解常數(shù)K=Kw/Ka1=5.0×10-13

25、 ΔH=-564 kJ·mol-1,②-①得該反應:ΔH=(-564-180)kJ·mol-1=-744 kJ·mol-1;ΔH<0,根據反應方程式,ΔS<0,根據ΔG=ΔH-TΔS,當溫度處于低溫下,能夠自發(fā)進行。 (2)考查化學平衡常數(shù)計算、勒夏特列原理, ①     2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) 起始量/mol 0.4 0.4 0 0 變化/mol 0.2 0.2 0.2 0.1 平衡/mol 0.2 0.2 0.2 0.1

26、 各組分的體積分數(shù)分別是:、、、,Kp===0.087 5;根據①的分析,化學平衡常數(shù)K=5,再向容器中充入NO和CO2各0.3 mol,此時的濃度商仍為5,因此平衡不移動;②15 min時,改變某一因素,NO的物質的量減少,說明平衡向正反應方向移動,A項,增大CO的濃度,平衡向正反應方向移動,NO的物質的量減小,正確;B項,正反應是放熱反應,升溫,平衡向逆反應方向移動,NO的物質的量增大,錯誤;C項,減小容器的體積,相當于增大壓強,平衡向正反應方向移動,NO的物質的量減小,正確;D項,加入催化劑,化學平衡不移動,錯誤。 (3)考查電離平衡常數(shù)、水解平衡常數(shù)、水的離子積的關系,HSO的水解常數(shù)K==5.0×10-13

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