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1、
非選類(四)
李仕才
1.已知鍵能:N≡N 945 kJmol-1,H—H 436 kJmol-1,N—H 391 kJmol-1。
則氮氣、氫氣合成氨的熱化學(xué)方程式是_______________________________________
________________________________________________________________________。
答案 N2(g)+ 3H2(g)??2NH3(g) ΔH= -93 kJmol-1
解析 ①已知鍵能:N≡N 945 kJmol-1,H—H 436 kJmol-1,N—H 391 kJ
2、mol-1,則N2(g)+3H2(g)??2NH3(g) ΔH=(945 kJmol-1+3436 kJmol-1)-(6391 kJmol-1)=-93 kJmol-1,故氮氣、氫氣合成氨的熱化學(xué)方程式是N2(g)+3H2(g)??2NH3(g)ΔH=-93 kJmol-1。
2.在催化劑作用下合成氣合成甲烷過程中會發(fā)生如下反應(yīng):
Ⅰ.CO(g)+3H2(g)=== CH4(g)+H2O(g)
ΔH1= -206 kJmol-1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g) === CO2(g)+H2(g)
ΔH2= -41 kJmol-1
Ⅲ.2CO(g)+2H2(g)===CH4(g)+CO
3、2(g)
ΔH 3= -247.4 kJmol-1
(1)圖1是太原理工大學(xué)煤化工研究所利用熱力學(xué)數(shù)據(jù)分析得到溫度對反應(yīng)Ⅰln K(化學(xué)平衡常數(shù)K的自然對數(shù))的曲線圖,請分析出現(xiàn)這樣趨勢的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
___________________________________________________
4、_____________________。
(2)提高甲烷反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是________________________,根據(jù)相關(guān)知識和圖2分析合成甲烷適宜的反應(yīng)條件是在550~630 K、1 MPa的原因是____________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)在其他條件不變時,
5、溫度升高反應(yīng)Ⅰ向吸熱的逆反應(yīng)方向移動使ln K減小 (2)催化劑 此條件下反應(yīng)速率較快而且甲烷產(chǎn)率較高
解析 (1)CO(g)+3H2(g)===CH4(g)+H2O(g) ΔH1= -206 kJmol-1此反應(yīng)正方向是放熱反應(yīng),在其他條件不變的情況下,升高溫度平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,ln K 也減小。(2)催化劑只改變反應(yīng)速率,不影響平衡的移動,是提高甲烷反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素,根據(jù)相關(guān)知識和圖2分析在550~630 K和1 MPa的條件下反應(yīng)速率較快而且甲烷產(chǎn)率較高,是合成甲烷適宜的反應(yīng)條件。
3.T C時,向10 L恒容密閉容器中充入2 mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)
6、發(fā)生反應(yīng):
ΔH>0,乙苯(或Cl2)、 α氯乙基苯(或HCl)的物質(zhì)的量濃度(c)隨時間(t)變化的曲線如圖所示:
(1)0~2 min內(nèi),以HCl表示的該反應(yīng)速率v(HCl)=________。
(2)6 min時,改變的外界條件為________,該條件下的平衡常數(shù)K=________。
(3)10 min時,保持其他條件不變,再向容器中充入1 mol乙苯、1 mol Cl2、1 mol α氯乙基苯和1 mol HCl,則此時該反應(yīng)v正________(填“>”“<”或“=” )v逆;若12 min時反應(yīng)再次達到平衡,則在0~12 min內(nèi),Cl2的轉(zhuǎn)化率α=______
7、__。(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
答案 (1)0.05 molL-1min -1 (2)升高溫度 81
(3)> 86.7%
解析 (1)T ℃時,向10 L恒容密閉容器中充入2 mol乙苯(g)和2 mol Cl2(g)發(fā)生反應(yīng),2 min時氯化氫的濃度是0.1 molL-1,則用氯化氫表示的反應(yīng)速率是0.1 molL-12 min=0.05 molL-1min-1。(2)制備α氯乙基苯的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),反應(yīng)前后氣體的體積不變,6 min時,乙苯、Cl2的濃度在減小,而α氯乙基苯和HCl的濃度在增加,反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,只能是升高溫度;該溫度下達到平衡,依據(jù)題干條件可知,c(HC
8、l)=0.18 molL-1,n(HCl)=1.8 mol,
起始/mol 2 2 0 0
轉(zhuǎn)化/mol 1.8 1.8 1.8 1.8
平衡/mol 0.2 0.2 1.8 1.8
反應(yīng)前后體積不變,可以用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù),則平衡常數(shù)為K==81。(3)10 min時,乙苯、Cl2、α氯乙基苯和 HCl的物質(zhì)的量濃度分別為0.02 molL-1、0.
9、02 molL-1、0.18 molL-1、0.18 molL-1,保持其他條件不變,再向容器中充入1 mol 乙苯、1 mol Cl2、1 mol α氯乙基苯和1 mol HCl,此時乙苯、Cl2、α氯乙基苯和HCl的物質(zhì)的量濃度分別為0.12 molL-1、0.12 molL-1、0.28 molL-1、0.28 molL-1,≈5.4<81,平衡正向移動,正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率;設(shè)轉(zhuǎn)化的乙苯物質(zhì)的量濃度為x molL-1,則
起始/molL-1 0.3 0.3 0.1 0.1
轉(zhuǎn)化/mol
10、L-1 x x x x
平衡/molL-1 0.3-x 0.3-x 0.1+x 0.1+x
平衡常數(shù)為K==81,得x=0.26,所以氯氣的轉(zhuǎn)化率是100%≈86.7%。
4.常溫下,Ksp[Fe(OH)2]=1.6410-14,則求得反應(yīng):Fe2++2H2O??Fe(OH)2+2H+的平衡常數(shù)為________________(保留1位小數(shù))。
答案 6.110-15
解析 Fe2++2H2O??Fe(OH)2+2H+的
11、平衡常數(shù)K===≈6.110-15。
5.甲烷重整可選氧化物NiO-Al2O3作為催化劑。工業(yè)上常用Ni(NO3)2、Al(NO3)3混合液加入氨水調(diào)節(jié)pH=12(常溫),然后將濁液高壓恒溫放置及煅燒等操作制備。加入氨水調(diào)節(jié)pH=12時,c(Ni2+)為________。已知:Ksp[Ni(OH)2]=510-16。
答案 510-12 molL-1
解析 pH=12,c(OH-)=0.01 molL-1,
Ksp[Ni(OH)2]=510-16,c(Ni2+)= molL-1=510-12 molL-1。
6.制備碘化鈉溶液可以將制備好的碘化亞鐵溶液加入碳酸氫鈉溶液中,控制碘化亞鐵
12、與碳酸氫鈉的物質(zhì)的量之比在~之間,在80~100 ℃下攪拌反應(yīng)30~50 min,反應(yīng)生成碘化鈉及碳酸亞鐵等。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 FeI2+2NaHCO3===FeCO3↓+2NaI+CO2↑
13、+H2O
7.偏釩酸銨本身在水中的溶解度不大,但在草酸(H2C2O4)溶液中因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而溶解,同時生成絡(luò)合物(NH4)2[(VO)2(C2O4)3],該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 2NH4VO3+4H2C2O4===(NH4)2[(VO)2(C2O4)3]+2C
14、O2↑+4H2O
8.(NH4)2SO4是工業(yè)制備K2SO4的重要原料。根據(jù)圖中相關(guān)物質(zhì)的溶解度曲線,簡述工業(yè)上制備K2SO4晶體的設(shè)計思路:_____________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 配制較高溫度(80~100 ℃)下的硫酸銨、氯化鉀飽和混合溶液,冷卻結(jié)晶,過濾、洗滌
解析 根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件和圖像中物質(zhì)溶解度分析,常溫下K2SO4的溶解度小,在生成物中會以沉淀的形式出現(xiàn),故
15、反應(yīng)可以進行,工業(yè)上制備K2SO4晶體的設(shè)計思路是:配制較高溫度(80~100 ℃)下的硫酸銨、氯化鉀飽和混合溶液,冷卻結(jié)晶,過濾、洗滌得到。
9.以NaCl等為原料制備KClO4的過程如下:
①在無隔膜、微酸性條件下,發(fā)生反應(yīng):NaCl+H2O——NaClO3+H2↑(未配平)
②在NaClO3溶液中加入KCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),降溫結(jié)晶,得KClO3。
③一定條件下反應(yīng):4KClO3===3KClO4+KCl,將產(chǎn)物分離得到KClO4。
(1)電解時,產(chǎn)生質(zhì)量為2.13 g NaClO3,同時得到H2的體積為__________L(標準狀況)。
(2)向NaClO3溶液中加入K
16、Cl能得到KClO3的原因是
________________________________________________________________________。
答案 (1)1.344 (2)低溫時,KClO3溶解度小,易從溶液中結(jié)晶析出
解析 (1)根據(jù)得失電子數(shù)目守恒,2.13[5-(-1)]/106.5=V(H2)2/22.4,解得V(H2)=1.344 。(2)根據(jù)溫度和溶解度之間的關(guān)系,KClO3的溶解度小于NaClO3,因此低溫時,KClO3易從溶液中結(jié)晶析出。
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375