高考化學(xué)大二輪復(fù)習(xí) 增分練 第28題 化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

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第28題　化學(xué)反應(yīng)原理綜合題 1．已知：①CH3OH(l)、H2(g)的燃燒熱(ΔH)分別為 －727 kJmol－1、－285.8 kJmol－1。 ②H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJmol－1。 ③幾種化學(xué)鍵的鍵能如下。 化學(xué)鍵 C===O H—O C—O H—H O===O C—H 鍵能/(kJmol－1) 803 463 351 436 497 413.4 (1)寫出表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)根據(jù)燃燒熱計算CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(g)　ΔH＝____________。 (3)根據(jù)鍵能計算CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝____________。 (4)在圖1中畫出表示液態(tài)甲醇燃燒熱的能量變化： (5)甲醇－空氣在KOH溶液中構(gòu)成燃料電池，放電一段時間后，測得電解質(zhì)溶液中離子濃度大小關(guān)系為c(K＋)>c(HCO)>c(OH－)>c(CO)>c(H＋)，裝置如圖2所示。放電過程中，OH－向________(填“石墨”或“鉑”)極遷移；負極的電極反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：　(1)根據(jù)題中已知信息①可寫出表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJmol－1。(2)根據(jù)題中已知信息可得：①CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(g)　ΔH1，②CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH2＝－727 kJmol－1，③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝－ 285.8 kJmol－1，④H2O(l)===H2O(g)　ΔH4＝＋44 kJmol－1。根據(jù)蓋斯定律，③3－②＋④＝①，即ΔH1＝(－285.83＋727＋44)kJmol－1＝－86.4 kJmol－1。(3)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的總鍵能減去生成物的總鍵能。ΔH＝(8032＋4363－413.43－351－4633)kJmol－1＝－66.2 kJmol－1。(4)畫圖要點：化學(xué)計量數(shù)、物質(zhì)狀態(tài)、反應(yīng)熱要對應(yīng)。(5)放電過程中，OH－向負極遷移。由圖可知燃料電池中石墨作負極，鉑作正極。由離子濃度關(guān)系知，KOH最終生成了KHCO3，結(jié)合產(chǎn)物KHCO3書寫負極反應(yīng)式。 答案：　(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　 ΔH＝－285.8 kJmol－1 (2)－86.4 kJmol－1 (3)－66.2 kJmol－1 (4)如圖所示 (5)石墨　CH3OH－6e－＋7OH－===HCO＋5H2O 2．草酸(H2C2O4)是一種還原性二元酸，存在于菠菜等植物中。 已知：常溫下，草酸的電離常數(shù)K1＝5.410－2，K2＝5.410－5；溶度積常數(shù)Ksp(CaC2O4)＝2.34 10－9，Ksp(CaSO4)＝9.1010－6。 請回答下列問題： (1)生活中，長期將豆腐與菠菜混合食用，容易損失鈣元素且易患膽結(jié)石疾病。簡述理由 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)寫出草酸在水中的電離方程式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)已知KHC2O4溶液呈酸性，則溶液中c(H2C2O4)______c(C2O)。若0.1 molL－1 H2C2O4溶液中第二步電離的c(H＋)＝a molL－1，則0.1 molL－1 KHC2O4溶液中HC2O電離出來的c(H＋)________a molL－1。(填“>”“<”或“＝”) (4)常溫下，將某濃度的1 mL H2C2O4溶液加蒸餾水稀釋，其溶液pH與加水稀釋后溶液體積的關(guān)系如圖所示。 能代表H2C2O4溶液稀釋情況的是曲線 ______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。在稀釋該溶液過程中，下列物理量始終增大的是________(填代號)。 A.　 B．c(H＋)c(C2O) C. D. (5)草酸亞鐵樣品純度測定：準(zhǔn)確稱取m g草酸亞鐵(FeC2O4)樣品研成粉末溶于適量的稀硫酸中(假設(shè)雜質(zhì)不反應(yīng))配成250 mL溶液。準(zhǔn)確量取20 mL該溶液于錐形瓶中，用c molL－1 K2Cr2O7酸性溶液(用稀硫酸酸化)滴定至終點，消耗滴定液V mL(還原產(chǎn)物為Cr3＋，氧化產(chǎn)物為Fe3＋和CO2)。 ①盛裝滴定液的滴定管宜選擇________(填代號)。 A．堿式滴定管 B．酸式滴定管 ②根據(jù)上述數(shù)據(jù)計算，該草酸亞鐵樣品的純度為__________。 解析：　(1)由硫酸鈣、草酸鈣的溶度積知，硫酸鈣在一定條件下易轉(zhuǎn)化成更難溶的草酸鈣，故長期將豆腐與菠菜混合食用，容易損失鈣元素且易患膽結(jié)石疾病。(2)由電離常數(shù)知，草酸是二元弱酸，分兩步電離。(3)KHC2O4溶液呈酸性，說明HC2O的電離程度大于其水解程度，故該溶液中c(H2C2O4) (4)Ⅱ　CD (5)①B　②100% 3．C1化學(xué)是研究以含有一個碳原子的物質(zhì)(CO、CO2、CH4、CH3OH及HCHO)為原料合成工業(yè)產(chǎn)品的有機化學(xué)及工藝。請回答下列問題： (1)已知溫度為T時： (a)CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝＋165 kJmol－1 (b)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41 kJmol－1 ①貯氫合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反應(yīng)，溫度為T時，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②天然氣與二氧化碳在一定條件下也能制備合成氣。利用上述熱化學(xué)方程式，能否計算CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH？答：______(填“能”或“否”)。 (2)在一定溫度下，向2 L恒容密閉容器中充入a mol CO和2a mol H2，發(fā)生反應(yīng)：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。達到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為α且升高溫度CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低。 ①ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。 ②平衡體系中，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為________(用代數(shù)式表示，下同)。 ③上述條件下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為________。 (3)合成氣(CO、H2)與空氣構(gòu)成堿性燃料電池，裝置如圖所示。已知：電流由鉑極經(jīng)導(dǎo)線流向石墨電極。 ①若U形管中盛裝500 mL 2 molL－1 KOH溶液，恰好消耗(H2與CO體積之比為1：1)合成氣11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則此時電解質(zhì)溶液中離子濃度大小順序為 ________________________________________________________________________。 ②石墨極的電極反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)在密閉容器中投入CO2、H2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0。實驗測定溫度、壓強、投料比[]對CO2轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示： ①若圖甲表示溫度、投料比對CO2轉(zhuǎn)化率的影響，則X可能表示__________。 ②若圖乙表示壓強、投料比對CO2轉(zhuǎn)化率的影響，則M1________M2(填“>”“<”或“＝”)。 解析：　(1)①根據(jù)蓋斯定律，(b)式－(a)式得：CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)　ΔH＝－206 kJmol－1。②根據(jù)蓋斯定律，(a)式－2(b)式得：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247 kJmol－1，故能求反應(yīng)熱。(2)①升高溫度，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即ΔH<0。②平衡時，各物質(zhì)的物質(zhì)的量分別為n(CO)＝a(1－α) mol，n(H2)＝2a(1－α)mol，n(CH3OH)＝aα mol。平衡時CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為＝。③K＝＝＝。(3)電池中電流由正極流向負極，故石墨作負極，在石墨極通入合成氣(CO、H2)。n(KOH)＝1 mol，n(CO)＝n(H2)＝0.25 mol，負極反應(yīng)式為CO－2e－＋4OH－===CO＋2H2O、H2－2e－＋2OH－===2H2O，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，電池的總反應(yīng)式為H2＋CO＋O2＋2KOH===2H2O＋K2CO3，此時電解質(zhì)溶液中n(K2CO3)＝0.25 mol，n(KOH)＝0.5 mol，離子濃度大小順序為c(K＋)>c(OH－)>c(CO)>c(HCO)>c(H＋)。(4)①該可逆反應(yīng)的特點：正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)。圖甲中X由小到大變化時，CO2的轉(zhuǎn)化率減小，說明X可以表示溫度(或投料比)，對應(yīng)的L表示投料比(或溫度)，且L1小于L2。②增大壓強，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，G為壓強，M1、M2表示投料比，且M1小于M2。 答案：　(1)①CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)　 ΔH＝－206 kJmol－1?、谀? (2)①c(OH－)>c(CO)>c(HCO)>c(H＋) ②CO－2e－＋4OH－===CO＋2H2O、 H2－2e－＋2OH－===2H2O (4)①溫度(或投料比)?、? 4．硫及其化合物在生活、生產(chǎn)中有廣泛用途。 (1)硫的簡單陰離子的結(jié)構(gòu)示意圖為 __________。 (2)下列事實能證明氧元素的非金屬性比硫元素強的是________。 A．沸點：S8>O2 B．酸性：H2S>H2O C．還原性：H2S>H2O D．熱穩(wěn)定性：H2O>H2S (3)稀硫酸作鉛蓄電池的電解質(zhì)溶液，鉛蓄電池放電時，負極反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________。 若開始時兩電極質(zhì)量相等，則轉(zhuǎn)移1 mol電子時兩電極質(zhì)量之差為________g。 (4)已知下列反應(yīng)的能量變化如圖所示： ①2SO3(g)===2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＝________kJmol－1。 ②根據(jù)圖1、圖2寫出NO2和SO2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)某人設(shè)想以圖3所示裝置，用電化學(xué)原理生產(chǎn)硫酸。 寫出負極產(chǎn)生SO2、SO3的電極反應(yīng)式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 若電路上有6 mol電子轉(zhuǎn)移，生成H2SO4的質(zhì)量為63.7 g，則電流效率等于__________。 (電流效率＝100%) (6)某溶液含0.020 molL－1 Mn2＋，向該溶液中逐滴加入0.10 molL－1的H2S溶液，當(dāng)Mn2＋開始沉淀時，溶液中c(S2－)＝__________。[已知：Ksp(MnS)＝2.810－13] 解析：　(1)S2－核內(nèi)有16個質(zhì)子，核外有18個電子。(2)根據(jù)簡單氫化物熱穩(wěn)定性、還原性可以比較元素非金屬性的強弱。(3)鉛蓄電池放電時總反應(yīng)式為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。負極反應(yīng)式為Pb＋SO－2e－===PbSO4；正極反應(yīng)式為PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。若轉(zhuǎn)移2 mol 電子，則負極凈增質(zhì)量相當(dāng)于1 mol “SO4”的質(zhì)量，正極凈增質(zhì)量相當(dāng)于1 mol“SO2”的質(zhì)量，兩電極質(zhì)量之差為32 g。故轉(zhuǎn)移1 mol電子時，兩電極質(zhì)量之差為16 g。 (4)①由圖2知，2SO3(g)===2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋98.7 kJmol－12＝＋197.4 kJmol－1。②由圖1得NO(g)＋O2(g)===NO2(g)　ΔH＝－56.5 kJmol－1，由圖2得SO2(g)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－98.7 kJmol－1，根據(jù)蓋斯定律，第二個式子－第一個式子得NO2(g)＋SO2(g)===NO(g)＋SO3(g)　ΔH＝－98.7 kJmol－1－(－56.5 kJmol－1)＝－42.2 kJmol－1。(5)負極上硫失去電子生成SO2、SO3，O2－參與反應(yīng)。n(H2SO4)＝＝0.65 mol。S－6e－＋3O2－===SO3，SO3＋H2O===H2SO4，生成0.65 mol H2SO4時，消耗電子總物質(zhì)的量為0.656 mol，故電流效率＝100%＝65%。(6)Mn2＋開始沉淀時，溶液中c(S2－)＝＝＝1.410－11 (molL－1)。 答案：　(1)＋16 (2)CD (3)Pb＋SO－2e－===PbSO4　16 (4)①＋197.4?、贜O2(g)＋SO2(g)===NO(g)＋SO3(g)　ΔH＝－42.2 kJmol－1 (5)S－4e－＋2O2－===SO2　S－6e－＋3O2－===SO3　65% (6)1.410－11 molL－1 5．碳及其氧化物的轉(zhuǎn)化和回收利用是科學(xué)家研究的熱點。已知： ①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393 kJmol－1 ②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2＝－566 kJmol－1 ③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－484 kJmol－1 請回答下列問題： (1)氫氣的燃燒熱ΔH__________－242 kJmol－1。(填“>”“<”或“＝”) (2)C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝__________。 (3)在2 L恒容密閉容器中進行反應(yīng)：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，假定溫度保持不變，則下列情況表明可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是________。 A．CO和H2的生成速率相等 B．C的濃度不變 C.不變 D．氣體壓強恒定 (4)將一定量CO(g)和H2O(g)分別通入容積為1 L的恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下數(shù)據(jù)： 實驗序號 溫度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 達到平衡所 需時間/min H2O CO CO2 1 500 4 8 3.2 4 2 750 2 4 0.8 3 3 750 2 4 0.8 1 ①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為__________。 ②實驗1中，0～4 min內(nèi)，以v(H2O)表示的反應(yīng)速率為______________。 ③實驗2達到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為__________。 ④實驗3與實驗2相比，改變的條件是____________； 請在下圖坐標(biāo)中畫出“實驗2”與“實驗3”中c(CO2)隨時間變化的曲線，并作必要的標(biāo)注。 解析：　(1)表示氫氣燃燒熱的熱化學(xué)方程式中對應(yīng)生成的水呈液態(tài)，反應(yīng)③生成氣態(tài)水，氣態(tài)水變成液態(tài)水時放出熱量。(2)根據(jù)蓋斯定律，由①－②得：C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝(－393＋566)kJmol－1＝－110 kJmol－1。(3)CO、H2都是產(chǎn)物，故CO和H2的生成速率相等不能表明可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A項錯誤；C呈固態(tài)，濃度始終不變，故C的濃度不變不能表明可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，B項錯誤；是該可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式，溫度保持不變的前提下，平衡建立過程中(即濃度商)的值一直變化，達到平衡狀態(tài)時其值(即平衡常數(shù))不變，故不變表明可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C項正確；該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，恒溫、恒容條件下，氣體壓強不變表明可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，D項正確。(4)①該可逆反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物都呈氣態(tài)，故平衡常數(shù)表達式為K＝。②由反應(yīng)式知，v(H2O)＝v(CO2)＝＝0.8 molL－1min－1。③4 mol CO在實驗2中轉(zhuǎn)化了0.8 mol，故達到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為20%。④比較實驗2和實驗3知，起始投入反應(yīng)物的量相同，產(chǎn)物的量相同，即反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相等，實驗3所用時間較短，說明實驗3加入了催化劑。催化劑能縮短反應(yīng)達到平衡的時間，但平衡不移動。 答案：　(1)< (2)－110 kJmol－1 (3)CD (4)①K＝ ②0.8 molL－1min－1 ③20% ④加催化劑　如圖所示