(江蘇專用)2022高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 優(yōu)編增分練:高考壓軸大題特訓(xùn) 題型五 借助“圖像、圖表”的基本概念、基本理論應(yīng)用題
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1、(江蘇專用)2022高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 優(yōu)編增分練:高考壓軸大題特訓(xùn) 題型五 借助“圖像、圖表”的基本概念、基本理論應(yīng)用題 1.[2018·江蘇,20(2)(3)(4)]NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。 (2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,電解該混合溶液可獲得較濃的硝酸。寫出電解時(shí)陽極的電極反應(yīng)式:________________________________________________ ________________________。 (3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx,吸收過程中存在
2、HNO2與(NH2)2CO生成N2和CO2的反應(yīng)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:__________________________________________________ ______________________。 (4)在有氧條件下,新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)生成N2。 ①NH3與NO2生成N2的反應(yīng)中,當(dāng)生成1 mol N2時(shí),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________mol。 ②將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體,勻速通入裝有催化劑M的反應(yīng)器中反應(yīng)(裝置見圖1)。 反應(yīng)相同時(shí)間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖2所示,在50~250 ℃范圍內(nèi)隨著溫度的
3、升高,NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________; 當(dāng)反應(yīng)溫度高于380 ℃時(shí),NOx的去除率迅速下降的原因可能是 ________________________________________________________________________。 答案 (2)HNO2-2e-+
4、H2O===3H++NO (3)2HNO2+(NH2)2CO===2N2↑+CO2↑+3H2O (4)①?、谘杆偕仙问谴呋瘎┗钚噪S溫度升高增大,與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大;上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應(yīng)速率增大 催化劑活性下降;NH3與O2反應(yīng)生成了NO 解析 (2)由題給信息可知,反應(yīng)物為HNO2(弱酸),生成物為HNO3,因此陽極反應(yīng)式為HNO2-2e-+H2O===3H++NO。(3)由題給信息可知,反應(yīng)物為HNO2、(NH2)2CO,生成物為CO2和N2,根據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法可寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2HNO2+(NH2)2CO===2
5、N2↑+CO2↑+3H2O。(4)①NH3中N的化合價(jià)為-3,NO2中N的化合價(jià)為+4,N2中N的化合價(jià)為0,每生成1 mol N2,有8/7的N由-3價(jià)變?yōu)?價(jià),被氧化的N的物質(zhì)的量為8/7 mol,因此每生成1 mol N2轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為24/7 mol。②溫度升高,反應(yīng)速率增大,同時(shí)催化劑的活性增大也會(huì)提高反應(yīng)效率。一段時(shí)間后催化劑活性增大幅度變小,主要是溫度升高使反應(yīng)速率增大。當(dāng)溫度超過一定值時(shí),催化劑的活性下降,同時(shí)氨氣與氧氣反應(yīng)生成NO而使反應(yīng)速率減小。 2.(2018·江蘇省海安高級中學(xué)高三1月月考)為保護(hù)環(huán)境,應(yīng)減少二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等物質(zhì)的排放量。 (1)用CH
6、4催化還原煤燃燒產(chǎn)生的氮氧化物,可以消除污染。 已知:CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-867 kJ·mol-1 NO2(g)===N2O4(g) ΔH=-28.5 kJ·mol-1 寫出CH4催化還原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的熱化學(xué)方程式: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________
7、________。 (2)一定條件下,將NO2與SO2以體積比1∶2置于恒溫恒容的密閉容器中,發(fā)生NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g),測得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)NO2與SO2體積比為1∶5,則平衡常數(shù)K=________(填數(shù)值)。 (3)如圖1是一種用NH3、O2脫除煙氣中NO的原理,該原理中NO最終轉(zhuǎn)化為H2O和________(填化學(xué)式),當(dāng)消耗1 mol NH3和0.5 mol O2時(shí),除去的NO在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________L。 (4)研究CO2在海洋中的轉(zhuǎn)移和歸宿,是當(dāng)今海洋科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。有人利用圖2所示裝置(均為惰性電極)從海水中提取CO2
8、(海水中無機(jī)碳95% 以HCO形式存在),有利于減少環(huán)境中溫室氣體含量。 ①a室的電極反應(yīng)式為___________________________________________________________。 ②b室中提取CO2的反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________。 ③b室排出的海水(pH<6)不可直接排回大海,需用該裝置中產(chǎn)生的物質(zhì)對b室排出的海水進(jìn)行處理,合格后才能排回大海。處理的方法是_______________________________________。 答案 (1)CH4(g)+N2O4(g)=
9、==N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-810 kJ·mol-1 (2)1.8 (3)N2 11.2 (4)①2H2O-4e-===O2↑+4H+(或4OH--4e-===O2↑+2H2O)?、贖++HCO===H2O+CO2↑ ③用c室排出的堿性溶液將從b室排出的酸性海水調(diào)節(jié)至接近正常海水的pH 解析 (1)已知:Ⅰ.CH4(g)+2NO2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-867 kJ·mol-1, Ⅱ.2NO2(g)===N2O4(g) ΔH2=-57 kJ·mol-1, 根據(jù)蓋斯定律,Ⅰ-Ⅱ得CH4(g)+N2O4(g)===
10、N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),故ΔH=-867 kJ·mol-1-(-57 kJ·mol-1)=-810 kJ·mol-1, 即CH4(g)+N2O4(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-810 kJ·mol-1。 (2) NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g), 起始量 a 2a 0 0 變化量 x x x x 平衡量 a-x 2a-x x x 由題意可知:
11、=,解之得:x=a, 所以K==1.8。 (3)由圖1可知反應(yīng)物為氧氣、一氧化氮和氨氣,最終生成物為氮?dú)夂退訬O最終轉(zhuǎn)化為N2和H2O;氧氣、一氧化氮和氨氣反應(yīng)生成氮?dú)夂退?,反?yīng)中氨氣失去的電子的物質(zhì)的量等于NO和氧氣得到的電子總物質(zhì)的量,1 mol NH3轉(zhuǎn)化為N2失去3 mol電子,0.5 mol O2得到2 mol電子,則NO轉(zhuǎn)化為N2得到的電子為1 mol,所以NO的物質(zhì)的量為0.5 mol,其體積為11.2 L(標(biāo)況)。 (4)①a室為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2O-4e-===4H++O2↑。②氫離子通過陽離子交換膜進(jìn)入b室,發(fā)生反應(yīng):H++HCO===CO2
12、↑+H2O。③c室發(fā)生反應(yīng):4H2O+ 4e-===4OH-+2H2↑,可用c室排出的堿液將從b室排出的酸性海水調(diào)節(jié)至裝置入口海水的pH,以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 3.(2018·泰州中學(xué)高三12月月考)(一)十氫萘是具有高儲(chǔ)氫密度的氫能載體,經(jīng)歷“十氫萘(C10H18)→四氫萘(C10H12)→萘(C10H8)”的脫氫過程釋放氫氣。已知:ΔH1>ΔH2>0 C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g) ΔH1 C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g) ΔH2 請回答: (1)則C10H8(l)+5H2(g)C10H18(l) ΔH3=___________
13、_____。 (2)有利于提高上述脫氫反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的條件是________(填字母)。 A.高溫高壓 B.低溫低壓 C.高溫低壓 D.低溫高壓 (3)研究表明,將適量十氫萘置于恒容密閉反應(yīng)器中,升高溫度帶來高壓,該條件下也可顯著釋氫,理由是______________________________________________________________ _______________________________________________________________________。 (4)溫度335 ℃時(shí),在恒容密閉反應(yīng)器中進(jìn)行高壓液態(tài)十氫萘(
14、1.00 mol)催化脫氫實(shí)驗(yàn),測得C10H12和C10H8的產(chǎn)率x1和x2(以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì))隨時(shí)間的變化關(guān)系,如下圖所示。 ①在8 h時(shí),反應(yīng)體系內(nèi)氫氣的量為________mol(忽略其他副反應(yīng))。 ②已知反應(yīng)過程中的能量變化如下圖所示,x1顯著低于x2的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (二)科學(xué)家發(fā)現(xiàn),
15、以H2O和N2為原料,熔融NaOH—KOH為電解質(zhì),納米Fe2O3作催化劑,在250 ℃和常壓下可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)合成氨。 (5)陰極區(qū)發(fā)生的變化可視為按兩步進(jìn)行。先發(fā)生的電極反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________, 隨后發(fā)生反應(yīng):2Fe+3H2O+N2===2NH3+Fe2O3。 答案 (1)-(ΔH1+ΔH2) (2)C (3)溫度升高加快反應(yīng)速率,溫度升高使平衡正向移動(dòng)的作用大于壓強(qiáng)增大使平衡逆向移動(dòng)的作用 (4)①1.951?、诜磻?yīng)2的活化能比反應(yīng)1的小,催化劑顯
16、著降低了反應(yīng)2的活化能,反應(yīng)生成的C10H12很快轉(zhuǎn)變成C10H8,故x1顯著低于x2 (5)Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH- 解析 (1)①C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g) ΔH1,②C10H12(l)C10H8(l)+2H2(g) ΔH2,根據(jù)蓋斯定律,將①+②得:C10H18(l)C10H8(l)+5H2(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2,則C10H8(l)+5H2(g) C10H18(l) ΔH3=-(ΔH1+ΔH2)。 (2)ΔH1>ΔH2>0,則C10H18(l)C10H8(l)+5H2(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2>0。
17、A項(xiàng),增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng),不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率,錯(cuò)誤;B項(xiàng),降低溫度,平衡逆向移動(dòng),不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率,錯(cuò)誤;C項(xiàng),升高溫度,平衡正向移動(dòng),降低壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),均有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率,正確; D項(xiàng),降低溫度,平衡逆向移動(dòng),不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率,錯(cuò)誤。 (3)根據(jù)反應(yīng)方程式C10H18(l)C10H8(l)+5H2(g) ΔH4=ΔH1+ΔH2>0。溫度升高加快反應(yīng)速率,溫度升高使平衡正向移動(dòng)的作用大于壓強(qiáng)增大使平衡逆向移動(dòng)的作用,平衡仍然正向移動(dòng),釋放出氫氣。 (4)①在8 h時(shí),C10H8的產(chǎn)率為0.374,則n(C10H8)=0.374×1.00 mol=0.374 mo
18、l,C10H12的產(chǎn)率為0.027,則n(C10H12)=0.027×1.00 mol=0.027 mol,根據(jù)C10H18(l)C10H12(l)+3H2(g) 和C10H18(l)C10H8(l)+5H2(g)可知,生成的氫氣的物質(zhì)的量=0.027 mol×3+0.374 mol×5=1.951 mol。 ②根據(jù)圖像可知,反應(yīng)2的活化能比反應(yīng)1的小,催化劑顯著降低了反應(yīng)2的活化能,反應(yīng)生成的C10H12很快轉(zhuǎn)變成C10H8,故x1顯著低于x2。 (5)以H2O和N2為原料,熔融NaOH—KOH為電解質(zhì),納米Fe2O3作催化劑,在250 ℃和常壓下合成氨。陰極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng),根據(jù)
19、隨后發(fā)生反應(yīng):2Fe+3H2O+N2===2NH3+Fe2O3,由于納米Fe2O3作催化劑,說明陰極區(qū)首先發(fā)生Fe2O3得到電子的反應(yīng)生成鐵,電極反應(yīng)式為Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-。 4.(2018·江蘇省丹陽高級中學(xué)高三上學(xué)期期中)鎂的單質(zhì)及其化合物在儲(chǔ)氫及大氣治理等方面用途非常廣泛。 Ⅰ.工業(yè)上可以采用熱還原法制備金屬鎂(沸點(diǎn)1 107 ℃,熔點(diǎn)648.8 ℃)。將堿式碳酸鎂[4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O]和焦炭按一定比例混合,放入真空管式爐中先升溫至700 ℃保持一段時(shí)間,然后升溫至1 450 ℃反應(yīng)制得鎂(同時(shí)生成可燃性氣體)。 (1)用碳還原法
20、制備金屬鎂需要在真空中而不在空氣中進(jìn)行,其原因是________________________________________________________________________。 (2)堿式碳酸鎂分解如下左圖所示,寫出在1 450 ℃反應(yīng)制得鎂的化學(xué)方程式:________________________________________________________________________。 Ⅱ.工業(yè)上利用納米MgH2和LiBH4組成的體系儲(chǔ)放氫(如上右圖所示)。 (3)寫出放氫過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________________
21、___________ ________________________________________________________________________。 Ⅲ.工業(yè)上MgO漿液是高活性的脫硫劑,常用來脫除煙氣中的SO2。主要包含的反應(yīng)有: ①M(fèi)g(OH)2+SO2===MgSO3+H2O ②MgSO3+SO2+H2O===Mg(HSO3)2 ③Mg(HSO3)2+Mg(OH)2===2MgSO3+2H2O ④2MgSO3+O2===2MgSO4 脫硫時(shí),MgO的脫硫效率、pH及時(shí)間的關(guān)系如下左圖所示。 已知20 ℃時(shí),H2SO3的K1=l.54×10-2,K
22、2=1.02×10-7,25 ℃時(shí),Ksp(MgSO3)=3.86×10-3,Ksp(CaSO3)=3.1×10-7。 (4)脫硫過程中使?jié){液pH減小最顯著的反應(yīng)是________(填①、②、③或④)。 (5)約9 000 s之后,脫硫效率開始急速降低,其原因是 ________________________________________________________________________。 (6)其他條件相同時(shí),鎂基和鈣基脫硫效率與液、氣摩爾流量比如上右圖所示。鎂基脫硫效率總比鈣基大,除生成的MgSO4具有良好的水溶性外,還因?yàn)? __________________
23、______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)在空氣中鎂被氧氣氧化 (2)MgO+CMg+CO↑ (3)MgH2+2LiBH4===2LiH+MgB2+4H2↑ (4)①② (5)漿液中Mg(OH)2已耗盡 (6)MgSO3溶解度比CaSO3大,MgSO3比CaSO3更易被氧化 解析 Ⅰ.(1)用碳還原法制備金屬鎂需要在真空中而不在空氣中進(jìn)行,其原因是在空氣
24、中鎂被氧氣氧化。 Ⅲ.(4)脫硫過程中反應(yīng)①消耗堿Mg(OH)2,反應(yīng)②生成能電離產(chǎn)生H+的酸式鹽Mg(HSO3)2,所以使?jié){液pH減小最顯著的反應(yīng)是①②。 (5)約9 000 s之后,脫硫效率開始急速降低,其原因是漿液中Mg(OH)2已耗盡 。 (6)鎂基脫硫效率總比鈣基大,除生成的MgSO4具有良好的水溶性外,還因?yàn)镸gSO3溶解度比CaSO3大,MgSO3比CaSO3更易被氧化。 5.(2018·鹽城市高三上學(xué)期期中)漂白粉來源廣泛、價(jià)格低廉,用其脫除煙氣中SO2和NOx是目前研究的熱點(diǎn)之一: (1)脫除煙氣中的SO2和NOx實(shí)驗(yàn)示意裝置如圖所示,圖中N2和O2的作用:____
25、____________________________________________________________________; 裝置A的作用:________________。 (2)工業(yè)上用氯氣與熟石灰制取漂白粉的化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________。 (3)用漂白粉溶液同時(shí)脫硫、脫硝時(shí),測得相同條件下SO2和NO的脫除率隨時(shí)間變化如圖所示: ①SO2的脫除率總是比NO的大,除因?yàn)槊摮齆O的活化能較高外,另一原因是 ___________
26、_____________________________________________________________。 ②漂白粉溶液與過量SO2反應(yīng)(同時(shí)有沉淀生成)的離子方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)脫硝過程中包含一系列反應(yīng):2NO+O2===2NO2,2NO2+H2OHNO2+HNO3,NO+HC
27、lONO2+HCl等。
①實(shí)驗(yàn)測得吸收液初始pH與NO脫除率的關(guān)系如圖所示:
ⅰ)在4 28、除率,在其他條件相同時(shí),漂白粉溶液中分別添加三種不同添加劑,測得其對NO脫除率的影響如圖所示。NO脫除率不同的原因是__________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)配制不同體積分?jǐn)?shù)的模擬煙氣 將氣體混合
(2)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(3)①NO的溶解度較低?、贑a2++ClO-+SO2+H2O===CaSO4↓+2H++Cl-
(4)① ⅰ)pH 較小時(shí),有利于生成H 29、ClO將NO氧化為較高價(jià)態(tài)的氮氧化物(或NO2)
ⅱ) 堿性條件下有利于氮氧化物(NO2或NO和O2、NO和NO2等) 轉(zhuǎn)化成鹽
②該條件下氧化性:KMnO4>H2O2>NaClO2,相應(yīng)的NO 脫除率也依次增大
解析 (3)①SO2的脫除率總是比NO的大,除因?yàn)槊摮齆O的活化能較高外,另一原因是SO2在溶液中易溶,NO的溶解度較低。②漂白粉溶液有強(qiáng)氧化性,與過量SO2反應(yīng),有CaSO4沉淀生成,離子方程式為Ca2++ClO-+SO2+H2O===CaSO4↓+2H++Cl- 。
(4)①ⅰ)在4
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