高三化学大题专题复习——化学反应原理综合题.docx
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1、2022届高三化学大题专题复习化学反应原理综合题原理综合题(共10题)1废水中的砷主要以无机砷(三价砷和五价砷)存在,常用的除砷方法有化学沉淀法、絮凝沉淀法等。(1)铁盐絮凝沉淀法。H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如图所示当废水的pH=5时,往废水中加入硫酸铁可得到FeAsO4沉淀,反应的离子方程式为_。Na2HAsO4溶液显碱性,若向溶液中加入足量的CaCl2溶液,溶液则显酸性,其原因是_(用离子方程式表示)。已知:Fe(OH)3胶体可以吸附废水中的五价砷物种而沉降,溶液的pH对Fe(OH)3胶体表面所带负电荷有影响。聚合
2、硫酸铁Fe2(OH)6-2n(SO4)nm是一种高效净水剂,溶于水能部分解离出Fe3+,随着溶液pH增大,Fe2(OH)6-2n2n+中n值逐渐减小,直至形成Fe(OH)63-。向含五价砷的废水中加入聚合硫酸铁,含砷微粒的浓度与溶液pH的关系如图所示。pH9时,废水中含砷的去除率迅速下降的原因是_。(2)石灰沉淀法。向含有一定浓度的Na3AsO4中加入Ca(OH)2溶液,在相同的n(Ca)/n(As)为6的条件下,调节溶液的pH,测得溶液中砷的去除率与pH的关系如图所示。已知:常温下KspCa3(AsO4)2=110-21,KspCa(OH)2= 6.010-6,Ksp(CaCO3)= 8.7
3、10-9,c(AsO)约为1.010-5时沉淀完全。pH12后,砷的去除率随pH的增大而下降,其原因是_。保持相同的n(Ca)/n(As)为6,调节溶液的pH为12,控制不同的温度,将饱和的Ca(OH)2溶液与砷酸钠溶液混合反应,测得砷酸钠溶液中砷的去除率随温度升高而逐渐下降,可能的原因是_。2CO、NH3、NO2、SO2处理不当易造成环境污染,如果对这些气体加以利用就可以变废为宝。回答下列问题:(1)硝酸厂常用催化还原法处理尾气。CH4在催化条件下可以将NO2还原为N2。已知:I.CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g) +2H2O(l) H1=-890.3kJmol-1;II.N2(g)
4、+ 2O2(g)=2NO2(g) H2= +67.7 kJmol-1则CH4(g) +2NO2(g)=CO2(g) +N2(g)+ 2H2O(l) H=_。(2)工业上利用NH3生产氢氰酸(HCN)的反应为CH4(g)+NH3(g) HCN(g)+3H2(g) H0。该反应在_(填“较高”或“较低”)温度下能自发进行。一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入2 mol CH4(g)和2 mol NH3(g),发生上述反应,10 min末达到平衡状态,测得NH3的体积分数为30%。则010 min内,用HCN的浓度变化表示的平均反应速率为_;CH4的平衡转化率为_;该温度下,该反应的平衡常数K=_
5、( mol/L)2(3)在催化剂作用下,CO还原NO2进行汽车尾气处理:2NO2(g) + 4CO(g) 4CO2(g)+ N2(g) H0。相同条件下,选用A、B、C三种催化剂进行反应,生成N2的物质的量随时间的变化如图1所示。活化能最小的是_填“E(A)” “E(B)”或“E(C)”。在催化剂B作用下,测得相同时间内,处理NO2的量与温度的关系如图2所示。温度高于300,处理NO2的量随温度升高而减小的原因为(假设该温度范围内催化效率相同)_。 (4)煤燃烧产生的SO2可用足量NaOH溶液吸收生成Na2SO3,Na2SO3溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_。3丁烷广泛存在于油田气、湿天然气
6、和裂化气中,可用作燃料、溶剂、制冷剂和有机合成原料。回答下列问题:(1)已知正丁烷在一定条件下可发生如下反应:,相关物质的燃烧热数据如下表所示:物质正丁烷异丁烷燃烧热H/(kJmol-1)-1560-1411-2878-2869.6相同条件下稳定性:正丁烷_(填“大于”或“小于”)异丁烷; _。写出一种提高该反应平衡转化率的措施:_。(2)向1 L恒容密闭容器中充入2 mol正丁烷,反应生成乙烯和乙烷。测得乙烯平衡产率与温度关系如图所示。当温度高于600后,乙烯的产率降低,可能的原因是_。280时,该反应的平衡常数Kc为_。(3)科学家利用电解原理,将正丁烷和二氧化碳转化为乙烯和一氧化碳。正丁
7、烷气体应通入_(填“阴极”或“阳极”)室;电解过程中的总反应方程式为_。若生成(标准状况下),则反应过程中转移电子的物质的量为_。4我国天然气储量丰富,天然气是重要的化工原料,先与氧气转化为合成气再进一步可催化转化为甲醇和二甲醚。回答下列问题:(1)甲烷转化为合成气的反应中能量变化如图所示,某些化学键的键能数据如表:化学键O=OCHHHCO键能/kJ/mol498.84134361072该反应的热化学方程式为_,该反应在任意温度下均能自发进行,原因是_。(2)CO和H2合成二甲醚的反应为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),T2时,向5L恒容密闭容器中充入1molCO(
8、g)和2molH2(g),发生该反应,达到平衡时,测得容器内总压强为p,CO的体积分数为25%,则T2时,反应的平衡常数Kp=_(用含p的代数式表示Kp,分压=总压物质的量分数)。(3)CO和H2合成甲醇的反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H”“”或“=”),理由_。(4)CH4、CH3OH、CH3OCH3都是较好的燃料,都可以作为燃料电池的燃料。作为电池燃料,CH4、CH3OH、CH3OCH3比能量最高的是_(电池的比能量就是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小)。写出甲醇燃料电池在硫酸电解质中负极的电极反应式为_。52020年,在第75届联合国大会期间,中国提出我国二
9、氧化碳排放力争2030年前达到峰值,力争2060年前实现碳中和。(1)实现能源的高效利用,也是实现减碳排放的途径之一、将煤与水蒸气反应转化成水煤气可以有效提高能源的利用效率,其反应的历程与能量变化如图所示。若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,正反应活化能a的变化是_(填“增大”、“减小”、“不变”),反应热H的变化是_(填“增大”、“减小”、“不变”),判断的理由是_。将不同量的C(s)和H2O(g)分别加入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应,下列图像正确的是_(选填编号);(2)CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下反应
10、: ,测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图所示。能说明上述反应达到平衡状态的是_(填编号);A反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图交叉点)B混合气体的密度不随时间的变化而变化C单位时间内消耗3molH2,同时生成1molH2ODCO2的体积分数在混合气体中保持不变(3)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。写出阴极CO2还原为HCOO-的电极反应式:_。电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是_。6二甲醚(DME)在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。工业上常用合成气制备二甲醚的主要原理如下:CO
11、(g)+2H2(g)CH3OH(g) H102CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) H20CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g) H3、或=”)。(2)在催化剂作用下,发主上述3个反应,CO的转化率、CH3OH和CO2的产率和随温度变化关系如图1所示。总压分别为100kPa、10kPa时,平衡体系中CO和CH3OCH3(g)的物质的量分数随温度变化关系如图2所示。图1中CO的转化率随温度升高而上升的原因是_。图1中780时,CH3OCH3的选择性为_。 ()能提高CH3OCH3选择性的最关键因素是_。100kPa时,CO和CH3OCH3的物质的量分数随温度变化关系的
12、曲线分别是_、_。(3)在100MPa下,将3molH2、2molCO充入T恒容密闭容器中,若只发生反应和反应,达到平衡时,测得n(CH3OH)=0.25mol、n(H2O)=0.5mol,则反应平衡常数Kp=_(MPa)-2(Kp为用气体分压表示的平衡常数,分压=总压物质的量分数)。7汽车尾气中的NO和CO会对环境造成很大影响,我国科学家在以H2为还原剂清除NO、CO的研究方面取得了显著成果。回答下列问题:(1)以太阳能为热源分解Fe3O4,经热化学铁氧化合物循环分解水可以制H2。已知:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) H1=+571.0kJmol-12Fe3O4(s)=6FeO(s
13、)+O2(g) H2=+313.2kJmol-1则3FeO(s)+H2O(1)=H2(g)+Fe3O4(s) H3=_kJmol-1(2)H2还原NO的化学方程式为2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g) H0。研究表明上述反应历程分两步:.2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2(1)(慢反应).H2O2(1)+H2(g)2H2O(g)(快反应)该总反应的速率由反应_(填“”或“”)决定,反应的活化能比反应的活化能_(填“高”或“低”)。该反应常伴有副产物N2O和NH3。以Pt作催化剂,用H2还原某废气中的NO(其他气体不反应),270时H2的体积分数对H2NO反应的影响如图
14、所示。随着H2体积分数的增大,N2的体积分数呈下降趋势,原因是_。(3)一定温度下,在容积恒为1L的容器中通入一定量N2O4,发生反应N2O42NO2H0,体系中各组分浓度随(t)的变化如表。t/s020406080c(N2O4)/(mol/L)0.1000.0620.0480.0400.040c(NO2)/(mol/L)00.0760.1040.1200.120040s,N2O4的平均反应速率为_。反应达到平衡后再充入N2O4_mol,才能使再次达到平衡时,NO2的浓度为0.24mol/L。(4)H2还原CO的化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H”或“”、“=”或“8时,碱
15、性强抑制聚合硫酸铁解离导致生成氢氧化铁胶体减小;且Fe2(OH)6-2n2n+中n值逐渐减小,胶体所带负电荷增多(或胶体所带正电荷减少),与废水中的HAsO、AsO等相互排斥力增强,导致砷的去除率迅速下降 随着pH值的增加,大气中少量的二氧化碳溶于混合溶液,使混合液中形成的碳酸根浓度增大,促使砷酸钙向碳酸钙转化,溶液中残留的砷的浓度增加,除砷效果进一步降低 随温度升高,去除率下降,因为Ca(OH)2的溶解度随温度升高而降低,从而促使砷酸钙沉淀物的溶解平衡向着离解方向进行,使溶液中砷酸根离子浓度增大,导致砷的去除率降低 【详解】(1)pH=5时,主要以H2AsO存在,所以反应的离子方程式为H2A
16、sO+Fe3+=FeAsO4+2H+;Na2HAsO4溶液显碱性,表明HAsO水解程度大于电离程度,向溶液中加入足量的CaCl2溶液,溶液则显酸性,发生的反应为3Ca2+2HAsO=Ca3(AsO4)2+2H+;随着溶液pH增大,Fe2(OH)6-2n2n+中n值逐渐减小,粒子的正电荷逐渐减少,与废水中的HAsO、AsO等相互排斥力增强,碱性越强,解离出的铁离子越少,水解生成的胶体越少;(2) 随着pH值的增加,大气中少量的二氧化碳溶于混合溶液,使混合液中形成的碳酸根浓度增大,促使砷酸钙向碳酸钙转化,溶液中残留的砷的浓度增加,除砷效果进一步降低;温度越高,氢氧化钙的溶解度越小,根据平衡移动的原
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