新編高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專項訓(xùn)練：強攻專練六 含解析

新編高考化學(xué)備考資料 強攻專練(六) 1．氮氣是制備含氮化合物的一種重要物質(zhì)，而含氮化合物的用途廣泛。 (1)如圖表示兩個常見的固氮反應(yīng)：①N2＋3H22NH3和②N2＋O22NO的平衡常數(shù)(lgK)與溫度的關(guān)系，根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)判斷下列說法正確的是________(填字母)。 a．反應(yīng)②為放熱反應(yīng) b．常溫下，反應(yīng)①的反應(yīng)速率很大，而反應(yīng)②的反應(yīng)速率很小 c．升高溫度，反應(yīng)①的反應(yīng)速率增大，反應(yīng)②的反應(yīng)速率減小 d．在常溫下，利用反應(yīng)①固氮和利用反應(yīng)②固氮反應(yīng)程度相差很大 (2)工業(yè)上也可在堿性溶液中通過電解的方法實現(xiàn)由N2制取NH3：2N2＋6H2O4NH3＋3O2，通入N2的一極是________(填“陰極”或“陽極”)，陽極的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________________。 (3)根據(jù)最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng)： N2(g)＋3H2O(l) 2NH3(g)＋O2(g)　ΔH＝a kJ·mol－1 已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH1＝－92.4 kJ·mol－1， 2H2(g)＋O2(g) 2H2O(l)　ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1，則a＝________。 (4)已知：4NH3(g)＋3O2(g) 2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 316 kJ·mol－1, 氨是一種潛在的清潔能源，可用作堿性燃料電池的燃料。 ①當(dāng)溫度不同(T2>T1)、其他條件相同時，下列圖像正確的是________(填代號)。 ②該燃料電池的負極反應(yīng)式是________。 (5)工業(yè)上合成氨時，溫度過高，氨氣的產(chǎn)率降低，試從化學(xué)平衡移動原理的角度加以解釋：____________________________________。 解析：(1)由圖可以看出溫度升高，反應(yīng)①的平衡常數(shù)減小，則正反應(yīng)放熱；反應(yīng)②的平衡常數(shù)增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，a錯誤。常溫下，反應(yīng)①的平衡常數(shù)很大，但速率不一定大，b錯誤。溫度升高，反應(yīng)速率都增大，c錯誤，常溫下，由于反應(yīng)①和②平衡常數(shù)相差很大，故反應(yīng)程度相差大，d正確。(2)N2在反應(yīng)中得電子，應(yīng)在陰極；H2O在陽極失去電子，生成氧氣，電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。(3)由蓋斯定律可知，ΔH＝＝＝＋765.0 kJ·mol－1。(4)①甲中正、逆反應(yīng)速率都增大，但相對的v′(正)在減小，v′(逆)在增大，甲錯誤；升高溫度，反應(yīng)速率增加，達到平衡時間縮短，T2的時間短，平衡向左移動，NH3的轉(zhuǎn)化率減小，乙正確；溫度升高，O2的轉(zhuǎn)化率降低，增大壓強，O2的轉(zhuǎn)化率減小，丙錯誤。②NH3失去電子作還原劑，電極反應(yīng)為2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。(5)由工業(yè)合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度過高時，導(dǎo)致平衡逆向移動，因而氨氣的產(chǎn)率降低。 答案：(1)d (2)陰極　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (3)＋765.0 (4)①乙　②2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O (5)由工業(yè)合成氨反應(yīng)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1可知，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度過高時，導(dǎo)致平衡逆向移動，因而氨氣的產(chǎn)率降低 2．(2015·廣東卷)用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，可提高效益，減少污染。 (1)傳統(tǒng)上該轉(zhuǎn)化通過如圖所示的催化劑循環(huán)實現(xiàn)。 其中，反應(yīng)①為2HCl(g)＋CuO(s) H2O(g)＋CuCl2(g)　ΔH1。反應(yīng)②生成1 mol Cl2(g)的反應(yīng)熱為ΔH2，則總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________(反應(yīng)熱用ΔH1和ΔH2表示)。 (2)新型RuO2催化劑對上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的總反應(yīng)具有更好的催化活性。 ①實驗測得在一定壓強下，總反應(yīng)的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的αHCl­T曲線如圖所示，則總反應(yīng)的ΔH________(填“>”、“＝”或“<”)0；A、B兩點的平衡常數(shù)K(A)與K(B)中較大的是________。 ②在上述實驗中若壓縮體積使壓強增大，畫出相應(yīng)αHCl­T曲線的示意圖，并簡要說明理由：__________________________。 ③下列措施中有利于提高αHCl的有________(填字母)。 A．增大n(HCl)　　　　　　　　B．增大n(O2) C．使用更好的催化劑 D．移去H2O (3)一定條件下測得反應(yīng)過程中n(Cl2)的數(shù)據(jù)如下： t/min 0 2.0 4.0 6.0 8.0 n(Cl2)/(×10－3mol) 0 1.8 3.7 5.4 7.2 計算2.0～6.0 min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率(以mol·min－1為單位，寫出計算過程)。 (4)Cl2用途廣泛，寫出用Cl2制備漂白粉的化學(xué)方程式：______________________________。 解析：根據(jù)圖像信息，箭頭指向的是生成物可寫出反應(yīng)②的熱化學(xué)方程式：CuCl2(s)＋O2(g) CuO(s)＋Cl2(g)　ΔH2，則反應(yīng)①＋②可得總反應(yīng)。(2)①根據(jù)圖示可知隨著溫度的升高，αHCl減小，說明升高溫度，平衡向逆向移動，則可知逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故ΔH<0，同時由于升高溫度，平衡逆向移動，則生成物減少，B點溫度大于A點，所以平衡常數(shù)K(A)>K(B)。②同時由于該總反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積減小的反應(yīng)，所以，壓縮體積使壓強增大，一定溫度下，平衡應(yīng)正向移動。αHCl應(yīng)較題目實驗狀態(tài)下為大，所以可得曲線圖，具體見參考答案。③增大n(HCl)，平衡正向移動，但是平衡移動使HCl減少的趨勢小于增加HCl使增大的趨勢，所以HCl的轉(zhuǎn)化率減小，A錯誤；增大n(O2)，反應(yīng)物的濃度增大，平衡向正向移動，HCl轉(zhuǎn)化率增大，B正確；使用更好的催化劑，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動，HCl的轉(zhuǎn)化率不變，C錯誤；移去H2O，即減小了生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，HCl轉(zhuǎn)化率增大，D正確。(3)題目中給出的是n(Cl2)的數(shù)據(jù)，要求的是以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率，則需要根據(jù)方程式進行計算，注意是2.0～6.0 min內(nèi)的速率，單位是mol·min－1。(4)Cl2與石灰乳發(fā)生反應(yīng)制取漂白粉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。 答案：(1)2HCl(g)＋O2(g) H2O(g)＋Cl2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2 (2)①<　K(A)　②見下圖 增大壓強，平衡右移，αHCl增大，相同溫度下，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實驗的大?、跙D (3)設(shè)2.0～6.0 min時間內(nèi)，HCl轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為n，則： 2HCl(g)＋O2(g)===H2O(g)＋Cl2(g) 　2　　　　　　　　　　　1 　n　　　　　　　　(5.4－1.8)×10－3mol 解得n＝7.2×10－3mol，所以v(HCl)＝＝1.8×10－3mol·min－1 (4)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O 3．(2015·全國卷Ⅱ)酸性鋅錳干電池是一種一次電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物，該電池在放電過程產(chǎn)生MnOOH，回收處理該廢電池可得到多種化工原料，有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示。 溶解度/(g/100 g水) 　　　　溫度/℃ 化合物　　　　 0 20 40 60 80 100 NH4Cl 29.3 37.2 45.8 55.3 65.6 77.3 ZnCl2 343 395 452 488 541 614 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10－17 10－17 10－39 請回答下列問題： (1)該電池的正極反應(yīng)式為__________________，電池反應(yīng)的離子方程式為______________________________。 (2)維持電流強度為0.5 A，電池工作5 min，理論上消耗Zn________g。(已知F＝96 500 C·mol－1) (3)廢電池糊狀填充物加水處理后，過濾，濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl，二者可通過________分離回收；濾渣的主要成分是MnO2、________和________，欲從中得到較純的MnO2，最簡便的方法是____________________，其原理是____________________________。 (4)用廢電池的鋅皮制備ZnSO4·7H2O的過程中，需去除少量雜質(zhì)鐵，其方法是：加稀硫酸和H2O2溶解，鐵變?yōu)開_______，加堿調(diào)節(jié)至pH為________時，鐵剛好完全沉淀(離子濃度小于1×10－5mol·L－1時，即可認為該離子沉淀完全)；繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)至pH為________時，鋅開始沉淀(假定Zn2＋濃度為0.1 mol·L－1)。若上述過程不加H2O2，后果是________________________，原因是__________________________。 解析：(1)酸性鋅錳干電池是一種一次電池，外殼為金屬鋅，鋅是活潑的金屬，鋅是負極，電解質(zhì)顯酸性，則負極電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋。中間是碳棒，碳棒是正極，其中二氧化錳得到電子轉(zhuǎn)化為MnOOH，則正極電極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋H＋===MnOOH，所以總離子反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋2MnOOH。(2)維持電流強度為0.5 A，電池工作5 min，剛通過的電量＝0.5 A×300 s＝150 C，因此通過電子的物質(zhì)的量＝＝1.554×10－3mol，鋅在反應(yīng)中失去2個電子，則理論消耗Zn的質(zhì)量＝×65 g·mol－1＝0.05 g。(3)廢電池糊狀填充物加水處理后，過濾，濾液中主要有氯化鋅和氯化銨。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知氯化鋅的溶解度受溫度影響較大，因此兩者可以通過結(jié)晶分離回收，即通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶實現(xiàn)分離。二氧化錳、碳粉、MnOOH均難溶于水，因此濾渣的主要成分是二氧化錳、碳粉、MnOOH。由于碳燃燒生成CO2，MnOOH能被氧化為二氧化錳，所以欲從中得到較純的二氧化錳，最簡便的方法是在空氣中灼燒。(4)雙氧水具有強氧化性，能把鐵氧化為Fe3＋，因此加入稀硫酸和雙氧水，溶解后鐵變?yōu)榱蛩徼F。根據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)可知，當(dāng)Fe3＋完全沉淀時，溶液中Fe3＋濃度為10－5mol·L－1，則溶液中c(OH－)＝＝×10－12mol·L－1，所以pH≈2.7，因此加堿調(diào)節(jié)pH為2.7時鐵剛好完全沉淀，Zn2＋濃度為0.1 mol·L－1，根據(jù)氫氧化鋅的溶度積常數(shù)可知開始沉淀時的c(OH－)＝＝10－8mol·L－1，pH＝6，即繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH＝6時鋅開始沉淀，如果不加雙氧水，則鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，由于氫氧化亞鐵和氫氧化鋅的溶度積常數(shù)接近，因此在沉淀Zn2＋的同時Fe2＋也沉淀，導(dǎo)致生成的氫氧化鋅不純，無法分離開Zn2＋和Fe2＋。 答案：(1)MnO2＋e－＋H＋===MnOOH　Zn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋2MnOOH (2)0.05 (3)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶　碳粉　MnOOH　在空氣中加熱 碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2，MnOOH被氧化為MnO2 (4)Fe3＋　2.7　6　Zn2＋和Fe2＋分離不開　Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近