【精品】2019版高考化学大一轮复习专题9溶液中的离子反应专题讲座四加试第30题--基本概念基本理论综合学案.pdf
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1、-1-专题讲座四加试第 30 题基本概念、基本理论综合12017浙江4 月选考,30(2)(3)以氧化铝为原料,通过碳热还原法可合成氮化铝(AlN);通过电解法可制取铝。电解铝时阳极产生的CO2可通过二氧化碳甲烷化再利用。请回答:(2)在常压、Ru/TiO2催化下,CO2和 H2混合气体(体积比 14,总物质的量a mol)进行反应,测得 CO2转化率、CH4和 CO选择性随温度变化情况分别如图1 和图 2 所示(选择性:转化的CO2中生成 CH4或 CO的百分比)。反应CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)H4反应 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H5图 1-2-图
2、2 下列说法不正确的是_。AH4小于零B温度可影响产物的选择性CCO2平衡转化率随温度升高先增大后减少D其他条件不变,将CO2和 H2的初始体积比改变为13,可提高CO2平衡转化率350 时,反应在t1时刻达到平衡,平衡时容器体积为VL,该温度下反应的平衡常数为_(用a、V表示)。350 下,CH4的物质的量随时间的变化曲线如图3 所示。画出400 下Ot1时刻 CH4物质的量随时间的变化曲线。图 3(3)据 文 献 报 道,CO2可 以 在 碱 性 水 溶 液 中 电 解 生 成 甲 烷,生 成 甲 烷 的 电 极 反 应 式 是_ _。答案(2)CD625V2a2-3-(3)CO26H2O
3、8e=CH48OH解析(2)由图 1 转化率随温度变化看出,350 之前为未平衡之前的转化率,之后为CO2的平衡转化率,温度升高转化率降低,说明反应为放热反应,A正确、C错误;从图2 可以看出温度对生成产物(产物的选择性)有影响,B正确;相同条件下CO2和 H2的初始体积比从14改变为 13,前者CO2的转化率高,D错误。根据图1 知 350 时 CO2的平衡转化率为0.8,根据三段式进行计算 CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)初始/mol 15a45a 0 0 转化/mol 15a0.8 15a0.8 4 15a0.8 15a0.8 2平衡/mol 15a0.2 15a0.8
4、 15a0.8 15a1.6代入求平衡常数K15a0.8V15a1.6V215a0.2V15a0.8V4625 V2a2。由图 3 看出时 350 时,反应在t1时达到平衡,又反应为放热反应,400 反应速率加快,平衡逆向移动,生成甲烷的量减少。2(2016浙江10 月选考,30)氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。(1)已知:900 K 时,4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g),反应自发。该反应是放热还是吸热,判断并说明理由:_ _。900 K 时,体积比为41 的 HCl 和 O2在恒温恒容的密闭容器中发生反应,HCl 的平衡转化率 (HCl)随压强(p)变化曲线如图。保持
5、其他条件不变,升温到T(假定反应历程不变),请画出压强在1.5 1054.5 105Pa 范围内,HCl 的平衡转化率(HCl)随压强(p)变化曲线示-4-意图。(2)已知:Cl2(g)2NaOH(aq)=NaCl(aq)NaClO(aq)H2O(l)H1102 kJ mol13Cl2(g)6NaOH(aq)=5NaCl(aq)NaClO3(aq)3H2O(l)H2422 kJ mol1写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式:_。用过量的冷NaOH溶液吸收氯气,制得NaClO 溶液(不含NaClO3),此时ClO的浓度为c0 molL 1;加热时 NaClO转化为 NaClO
6、3,测得t时刻溶液中ClO浓度为ct molL1,写出该时刻溶液中Cl浓度的表达式:c(Cl)_(用c0、ct表示)molL1。有研究表明,生成NaClO3的反应分两步进行:.2ClO=ClO2 Cl.C lO2ClO=ClO3Cl常温下,反应能快速进行,但氯气与NaOH 溶液反应很难得到NaClO3,试用碰撞理论解释其原因:_ _。(3)电解 NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气,会使电解电压升高,电解效率下降。为抑制氢气的产生,可选择合适的物质(不引入杂质),写出该电解的总化学方程式:_。答案(1)放热反应,S0 且反应自发(2)3NaClO(aq)=2Na
7、Cl(aq)NaClO3(aq)H116 kJ mol1c02c0ct3或5c02ct3反应的活化能高,活化分子百分数低,不利于ClO向 ClO2转化(3)2NaClO3O2=通电2NaClO4(其他合理答案均可)-5-解析(1)该反应自发进行,即GHTS0,又因 S0,所以 H0,为放热反应。(2)3NaClO(aq)3NaCl(aq)3H2O(l)=3Cl2(g)6NaOH(aq)H306 kJ mol 13Cl2(g)6NaOH(aq)=5NaCl(aq)NaClO3(aq)3H2O(l)H2422 kJ mol1上述两式相加得3NaClO(aq)=2NaCl(aq)NaClO3(aq)
8、H116 kJ mol 1。Cl2 2NaOH=NaCl NaClOH2O c0c03NaClO=2NaCl NaClO3c0ct2c0ct3所以c(Cl)c02c0ct3。(3)电极反应式为阳极:ClO3 2e H2O=ClO42H阴极:2H2e=H2利用 O2把生成的H2除去,2H2O2=2H2O,总反应式为2NaClO3O2=通电2NaClO4。3(2016浙江4 月选考,30)氨气及其相关产品是基本化工原料,在化工领域中具有重要的作用。(1)以铁为催化剂,0.6 mol氮气和 1.8 mol氢气在恒温、容积恒定为1 L 的密闭容器中反应生成氨气,20 min 后达到平衡,氮气的物质的量
9、为0.3 mol。在第 25 min 时,保持温度不变,将容器体积迅速增大至2 L 并保持恒容,体系达到平衡时N2的总转化率为38.2%,请画出从第25 min 起 H2的物质的量浓度随时间变化的曲线。该反应体系未达到平衡时,催化剂对逆反应速率的影响是_(填“增大”“减少”或“不变”)。(2)N2H4是一种高能燃料,有强还原性,可通过NH3和 NaClO反应制得,写出该制备反应的化学方程式:_-6-_。N2H4的水溶液呈弱碱性,室温下其电离常数K11.0 106,则 0.01 mol L1 N2H4水溶液的pH等于 _(忽略 N2H4的二级电离和H2O的电离)。已知 298 K 和 101 k
10、Pa 条件下:N2(g)3H2(g)=2NH3(g)H12H2(g)O2(g)=2H2O(l)H22H2(g)O2(g)=2H2O(g)H34NH3(g)O2(g)=2N2H4(l)2H2O(l)H4则 N2H4(l)的标准燃烧热H_。(3)科学家改进了NO2转化为 HNO3的工艺(如虚线框所示),在较高的操作压力下,提高 N2O4/H2O的质量比和O2的用量,能制备出高浓度的硝酸。NH3g NOgNO2g N2O4lH2OlO2gHNO3aq实际操作中,应控制N2O4/H2O质量比高于5.11,对此请给出合理解释:_ _。答案(1)增大(2)2NH3NaClO=N2H4NaCl H2O 10
11、32H2H112H4(3)2N2O42H2OO2=4HNO3,N2O4/H2O质量比等于5.11 时恰好反应,高于 5.11 是为了提高N2O4的浓度,有利于平衡正向移动,得到高浓度的硝酸4(2015浙江10 月选考,30)由某精矿石(MCO3ZCO3)可以制备单质M,制备过程中排放出的二氧化碳可以作为原料制备甲醇,取该矿石样品1.84 g,高温灼烧至恒重,得到0.96 g 仅含两种金属氧化物的固体,其中m(M)m(Z)35,请回答:(1)该矿石的化学式为_。(2)以该矿石灼烧后的固体产物为原料,真空高温条件下用单质硅还原,仅得到单质M和一种含氧酸盐(只含 Z、Si 和 O元素,且 Z和 Si
12、 的物质的量之比为21)。写出该反应的化学方-7-程式 _ _。单质M 还可以通过电解熔融MCl2得到,不能用电解MCl2溶液的方法制备M 的理由是_。(3)一定条件下,由CO2和 H2制备甲醇的过程中含有下列反应:反应 1:CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H1反应 2:CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H2反应 3:CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H3其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,它们随温度变化的曲线如图1 所示。则 H2_(填“大于”“小于”或“等于”)H3,理由是 _ _。(4)在温度T1时,使体积比为31 的 H2和 CO2在体积恒定的密闭
13、容器内进行反应。T1温度下甲醇浓度随时间变化曲线如图2 所示;不改变其他条件,假定t时刻迅速降温到T2,一段时间后体系重新达到平衡。试在图中画出t时刻后甲醇浓度随时间变化至平衡的示意曲线。答案(1)MgCO3CaCO3(2)2MgO 2CaO Si=高温 Ca2SiO42Mg 电解 MgCl2溶液时,阴极上H比 Mg2容易得电子,电极反应式2H2O2e=H2 2OH,所以不能得到Mg单质(3)小于由图 1 可知,随着温度升高,K1增大,则H10,根据盖斯定律又得H3H1H2,所以 H2c(HC2O4)c(HCO3)c(CO23)Bc(HCO3)c(HC2O4)c(C2O24)c(CO23)Cc
14、(H)c(HC2O4)c(C2O24)c(CO23)Dc(H2CO3)c(HCO3)c(HC2O4)c(CO23)答案大于草酸溶液AC 解析草酸的第二步电离平衡常数大于碳酸的第二步电离平衡常数,电离平衡常数越小,其酸根离子的水解程度越大,所以碳酸根离子的水解程度大于草酸根离子,0.1 molL1Na2CO3溶液的pH大于 0.1 mol L1 Na2C2O4溶液的pH;草酸的酸性强于碳酸,则等浓度草酸溶液和碳酸溶液中,氢离子浓度较大的是草酸溶液;草酸的二级电离常数均大于碳酸的,所以草酸的电离程度大于碳酸,且碳酸以第一步电离为主,因此溶液中c(H)c(HC2O4)c(C2O24)c(HCO3)c
15、(CO23),则 A、C正确。10与化学平衡类似,电离平衡的平衡常数叫做电离常数(用K表示)。下表是某温度下几种常见弱酸的电离平衡常数:酸电离方程式电离平衡常数KCH3COOH CH3COOHCH3COO H1.96105HClO HClOClOH3.0 108H2CO3H2CO3HHCO3HCO3HCO23K14.3 107 K25.6 1011H3PO4H3PO4HH2PO4H2PO4HHPO24HPO24HPO34K17.1 103 K26.3 108 K34.2 1013回答下列问题:(1)若把 CH3COOH、HClO、H2CO3、HCO3、H3PO4、H2PO4、HPO24都看作是
16、酸,则它们酸性最强的是_(填化学式,下同),最弱的是 _。(2)室温下向NaClO溶液中通入少量的二氧化碳,发生的离子方程式为_,1.2 mol L1的 NaClO溶液 pH_(已知:lg 2 0.3)。(3)求该温度下,0.10 mol L1的 CH3COOH 溶液中的c(H)_molL 1。答案(1)H3PO4HPO24(2)CO2ClOH2O=HClO HCO310.8(3)1.4 103解析(1)同一温度下,酸的电离常数越大其酸性越强,根据酸的电离常数知酸性最强的是-19-H3PO4,最弱的是HPO24。(2)因为酸性:H2CO3HClO HCO3,所以向NaClO溶液中通入少量的二氧
17、化碳,发生的离子方程式为CO2ClOH2O=HClO HCO3;1.2 mol L1的 NaClO 溶液中水解离子方程式为ClO H2OHClO OH,KhcHClO cOHcClOcHClO cOHcClOcHcHKwKac2OHcClO,c2(OH)KwKac(ClO)10143.0 1081.2 molL1,c(OH)2103.5molL 1,c(H)10142103.551011.5,pHlg(51011.5)10.8。(3)该温度下,0.10 molL 1的CH3COOH溶液 中 存 在 电 离 平 衡,CH3COOHCH3COO H,平 衡 常 数KcCH3COOcHcCH3COO
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