（浙江選考）2019高考化學(xué)二輪增分優(yōu)選練 加試題增分練 第30題 基本概念、基本理論的綜合應(yīng)用.doc

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第30題　基本概念、基本理論的綜合應(yīng)用 1．2016年10月11日，神舟十一號飛船搭乘CZ—2F火箭成功發(fā)射。在重達(dá)495噸的起飛重量中，95%的都是化學(xué)推進(jìn)劑。 (1)降冰片烯(C7H10)是一種重要的高密度液體燃料化學(xué)推進(jìn)劑。已知： 燃料 密度/gcm－3 體積熱值/JL－1 降冰片烯 1.0 4.2107 寫出表示降冰片烯標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱的熱化學(xué)方程式：_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)CH3OH和液氧是常用的液體火箭推進(jìn)劑。 ①已知：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(l)　ΔH1 2H2(g)＋O2(l)===2H2O(l)　ΔH2 CH3OH(g)===CH3OH(l)　ΔH3 2CH3OH(l)＋3O2(l)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH4 則ΔH4＝________(用ΔH1、ΔH2、ΔH3來表示)。 ②某溫度下，發(fā)生反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。在體積為2 L的密閉容器中加入1 mol CH3OH和1 mol H2O，第4 min達(dá)到平衡，容器內(nèi)c(CO2)隨時間的變化情況如圖1所示，求此反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)____________。保持其他條件不變，在第5 min時向體系中再充入0.2 mol CO2和0.4 mol H2，第8 min重新達(dá)到平衡，此時c(H2)＝c(CH3OH)。請在圖中畫出5～9 min的c(CO2)變化曲線示意圖。 (3)NH4NO3也是一種重要的固體推進(jìn)劑，可通過電解NO制備NH4NO3，其工作原理如圖2所示，A電極的名稱為________極，請寫出在B電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式： ________________________________________________________________________。 答案　(1) C7H10(l)＋O2(g)===7CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－3 948 kJmol－1 (2)①3ΔH2－2ΔH1－2ΔH3?、?9.26 (3)陰　NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋ 解析　(1)C7H10的摩爾質(zhì)量為94 gmol－1，故燃燒1 mol降冰片烯標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為ΔH＝－(4.2 107 JL－194 gmol－11000 gL－1)＝－3 948 kJmol－1，故熱化學(xué)方程式為C7H10(l)＋O2(g) ===7CO2(g)＋5H2O(l)　ΔH＝－3 948 kJmol－1。 (2)已知：ⅰ、CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(l)　ΔH1 ⅱ、2H2(g)＋O2(l)===2H2O(l)　ΔH2 ⅲ、CH3OH(g)===CH3OH(l)　ΔH3 根據(jù)蓋斯定律可知3ⅱ－2ⅰ－2ⅲ即得到2CH3OH(l)＋3O2(l)===2CO2(g)＋4H2O(l)的ΔH4＝3ΔH2－2ΔH1－2ΔH3。 ②　　　 　　 CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 起始濃度/molL－1 0 0 0.5 0.5 變化濃度/molL－1 0.1 0.3 0.1 0.1 平衡濃度/molL－1 0.1 0.3 0.4 0.4 所以K＝≈59.26；反應(yīng)物濃度增大，使平衡不斷向正反應(yīng)方向進(jìn)行，因此圖像為 。 (3)由圖可知，A極上NO生成NH，發(fā)生還原反應(yīng)，為電解池陰極；B極上NO生成NO，發(fā)生氧化反應(yīng)，故電極反應(yīng)方程式為：NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋。 2．(2018余姚中學(xué)高三選考模擬)氫氣是一種理想的綠色能源。利用生物質(zhì)發(fā)酵得到的乙醇制取氫氣，具有良好的應(yīng)用前景。乙醇水蒸氣重整制氫的部分反應(yīng)過程如下圖所示： 已知：反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)隨溫度變化曲線如下圖所示。 (1)①試說明反應(yīng)Ⅰ能否發(fā)生自發(fā)反應(yīng)：_______________________________________ ________________________________________________________________________。 ②反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ達(dá)平衡后，若在恒溫恒壓條件下，向體系中充入N2，CO的體積分?jǐn)?shù)會________(填“上升”“不變”或“下降”)。 (2)反應(yīng)Ⅱ，在進(jìn)氣比[n(CO)∶n(H2O)]不同時，測得相應(yīng)的CO的平衡轉(zhuǎn)化率見圖1： (各點對應(yīng)的反應(yīng)溫度可能相同，也可能不同) ①圖中D、E兩點對應(yīng)的反應(yīng)溫度分別為TD和TE。判斷：TD________TE(填“<”“＝”或“>”)。 ②經(jīng)分析計算，A、E和G三點對應(yīng)的反應(yīng)溫度相同，理由是____________________________ ________________________________________________________________________。 ③在圖2中，畫出D點所對應(yīng)溫度下CO平衡轉(zhuǎn)化率隨進(jìn)氣比[n(CO)∶n(H2O)]變化的曲線。 ④以熔融Na2CO3為電解質(zhì)的乙醇燃料電池具有廣泛的應(yīng)用，寫出其負(fù)極的電極反應(yīng)方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)①反應(yīng)ⅠCH3CH2OH(g)＋H2O(g)===2CO(g)＋4H2(g) ，ΔS>0，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系可知ΔH>0 ，高溫下可自發(fā)進(jìn)行?、谏仙? (2)①<　②經(jīng)計算，A、E、G三點平衡常數(shù)相同，故反應(yīng)溫度相同　③(趨勢正確，且必須穿過F、G之間) ④C2H5OH－12e－＋6CO===8CO2＋3H2O 解析　(1)①反應(yīng)ⅠCH3CH2OH(g)＋H2O(g)===2CO(g)＋4H2(g) ，ΔS>0，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系可知ΔH>0 ，高溫下可自發(fā)進(jìn)行。 ②在恒溫恒壓條件下，向體系中充入N2相當(dāng)于增大了容器的體積，有利于反應(yīng)Ⅰ正向移動，反應(yīng)Ⅱ平衡不移動，CO的體積分?jǐn)?shù)會增大。 (2)①已知CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移動，CO轉(zhuǎn)化率減小，圖中D、E兩點對應(yīng)的反應(yīng)溫度分別為TD和TE。D點CO轉(zhuǎn)化率大于E點CO轉(zhuǎn)化率，說明TD (4) 解析　另取2.22 g化合物W的粉末溶于適量稀硫酸，向反應(yīng)后的溶液中加入含有3.20 g NaOH的溶液，恰好完全反應(yīng)。過濾，將洗滌后的沉淀充分灼燒，得到紅棕色粉末1.60 g，這說明氧化鐵是1.60 g，物質(zhì)的量是0.01 mol；將所得濾液在一定條件下蒸發(fā)灼燒可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽7.10 g，由于加入氫氧化鈉，這說明濾液中含有鈉元素，因此7.10 g物質(zhì)是硫酸鈉，物質(zhì)的量是7.10 g142 gmol－1＝0.05 mol。加入的氫氧化鈉是3.20 g40 gmol－1＝0.08 mol，因此原化合物中含有鈉元素，其物質(zhì)的量是0.05 mol2－0.08 mol＝0.02 mol。氧元素的物質(zhì)的量是＝0.04 mol。 (1)根據(jù)以上分析可知另一未知元素為Na。 (2)①該化合物W中Na、O、Fe的原子個數(shù)之比為0.02∶0.04∶0.02＝1∶2∶1，其化學(xué)式為NaFeO2。②該化合物W與適量稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaFeO2＋4H2SO4===Na2SO4＋Fe2(SO4)3＋4H2O。 (3)根據(jù)方程式可知生成物CO和CO2的物質(zhì)的量相等，則250 ℃時二者的濃度均是3.4 10－3 molL－12＝1.710－3 molL－1，所以該溫度下的平衡常數(shù)K＝c(CO)c(CO2)＝2.8910－6；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知升高溫度濃度增大，說明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，因此正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則ΔH＞0。 (4)350 ℃以后二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)升高，這說明CO開始與CoO發(fā)生反應(yīng)生成Co和二氧化碳，所以CO的體積分?jǐn)?shù)降低。 4．(2017諸暨市牌頭中學(xué)高二下學(xué)期期中)冶金工業(yè)、硝酸工業(yè)的廢氣廢液中含氮化合物污染嚴(yán)重，必須處理達(dá)標(biāo)后才能排放。 Ⅰ.用活性炭處理工廠尾氣中的氮氧化物。 (1)已知：①4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(l)　ΔH1＝a kJmol－1 ②4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(l) ΔH2＝b kJmol－1 ③C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH3＝c kJmol－1 則反應(yīng)C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)的ΔH＝________。 (2)在容積不變的密閉容器中，一定量的NO與足量的C發(fā)生反應(yīng)：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝Q kJmol－1，平衡時c(NO)與溫度T的關(guān)系如圖1所示，下列說法正確的是________(填字母)。 A．其他條件不變，改變活性炭的用量，平衡一定不移動 B．Q＞0，所以T1、T2、T3對應(yīng)的平衡常數(shù)：K1＜K2＜K3 C．溫度為T2時，若反應(yīng)體系處于狀態(tài)D，則此時v(正)＞v(逆) D．若狀態(tài)B、C、D體系的壓強(qiáng)分別為p(B)、p(C)、p(D)，則p(D)＝p(C)＞p(B) (3)已知某溫度時，反應(yīng)C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)的平衡常數(shù)K＝，在該溫度下的2 L密閉容器中投入足量的活性炭和2.0 mol NO發(fā)生反應(yīng)，t1時刻達(dá)到平衡，請在圖2中畫出反應(yīng)過程中c(NO)隨時間t的變化曲線。 Ⅱ.用納米鐵粉或電解法處理廢水中的硝酸鹽。 (4)納米鐵粉處理污水中NO的離子方程式為： 4Fe＋NO＋10H＋===4Fe2＋＋NH＋3H2O。 實驗證實，pH偏低將會導(dǎo)致NO的去除率下降，其原因是__________________________ ________________________________________________________________________。 相同條件下，納米鐵粉去除不同水樣中NO的速率有較大差異(見下圖)，產(chǎn)生該差異的可能原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)電解法處理水中硝酸鹽的原理是：以金屬Pt作電極，用質(zhì)子交換膜把溶液分為陰陽兩極區(qū)，陰極區(qū)為含硝酸鹽的工業(yè)廢水，接通直流電源進(jìn)行電解，產(chǎn)物為N2。請寫出陰極的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)(＋c) kJmol－1　(2)C (3) (4)納米鐵粉與H＋反應(yīng)生成H2，導(dǎo)致NO的去除率下降　Cu或Cu2＋對納米鐵粉去除NO的反應(yīng)有催化作用(或形成Fe—Cu原電池增大納米鐵粉去除NO的反應(yīng)速率)　(5)2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O 解析?、?(1)應(yīng)用蓋斯定律，將③－①＋②得：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝(＋c) kJmol－1。 (2)將C全部從平衡體系中移走，平衡逆向移動，A項錯誤；根據(jù)圖像，升高溫度c(NO)增大，平衡逆向移動，化學(xué)平衡常數(shù)減小，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，Q＜0且K1＞K2＞K3，B項錯誤；狀態(tài)D的c(NO)大于T2平衡時c(NO)，則狀態(tài)D反應(yīng)正向進(jìn)行，此時v(正)＞v(逆)，C項正確；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，氣體分子物質(zhì)的量始終不變，在容積不變的密閉容器中體系的壓強(qiáng)取決于溫度，溫度越高壓強(qiáng)越大，則p(C)＞p(B)＝p(D)，D項錯誤。 (3)用三段式，設(shè)從起始到平衡轉(zhuǎn)化c(NO)為x molL－1 C(s)?。?NO(g)N2(g)＋CO2(g) c(起始)/molL－1 1.0 0 0 c(轉(zhuǎn)化)/molL－1 x c(平衡)/molL－1 1.0－x 化學(xué)平衡常數(shù)K＝＝＝，解得x＝0.6，作圖時,起始c(NO)為1.0 molL－1，隨著時間推移c(NO)減小，t1達(dá)到平衡時c(NO)為1.0 molL－1－0.6 molL－1＝0.4 molL－1，t1后c(NO)保持0.4 molL－1。 Ⅱ.(4)pH偏低，溶液酸性較強(qiáng)，納米鐵粉與H＋反應(yīng)生成H2，導(dǎo)致NO的去除率下降。根據(jù)圖像，含Cu2＋的水樣中NO的去除速率更快，產(chǎn)生差異的原因是：Cu(Fe與Cu2＋反應(yīng)生成Cu，反應(yīng)的方程式為Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu)或Cu2＋對納米鐵粉去除NO的反應(yīng)有催化作用(或形成Fe—Cu原電池增大納米鐵粉去除NO的反應(yīng)速率)。 (5)根據(jù)題意，陰極NO得電子被還原成N2,2 mol NO得到10 mol電子生成1 mol N2，陰極的電極反應(yīng)式為2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O。