创新设计高考化学江苏专用二轮题型专攻微题型18 化学反应原理综合题含新题及解析Word格式.docx

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Al3＋

3.2

4.4

Fe2＋

6.3

8.4

Ca2＋

11.8

\

Mg2＋

8.8

10.8

回答下列问题：

①上述流程中加入铁屑时反应的离子方程式为__________________________。

②上述制备过程中加入CaO调节pH＝4.5时，产生沉淀的主要成分为_______。

③精制FeSO4·

7H2O前，需向滤液中加入H2SO4调节pH，其目的是_________________________________________。

④研究发现，其他条件相同，结晶温度在70℃左右时硫酸亚铁纯度最高。

分析温度大于70℃时，硫酸亚铁纯度降低的主要原因可能为_____________________________________________。

（3）H2S是一种无色、有毒且有恶臭味的气体。

煤的低温焦化，含硫石油开采、提炼，橡胶、制革、染料、制糖等工业中都有H2S产生。

某研究小组设计了一种硫化氢—空气燃料电池，总反应为2H2S＋O2===2S＋2H2O，简易结构如图所示。

①硫化氢应通入到电极________（填“a”或“b”）

②b极发生的电极反应式为_____________________________________。

解析　

（1）根据盖斯定律可得，以FeS2为原料生产H2SO4（l）总的热化学方程式是2FeS2（s）＋O2（g）＋4H2O（l）===Fe2O3（s）＋4H2SO4（l）　ΔH＝－2620.4kJ·

mol－1，生产2molH2SO4（l）所释放的热量为1310.2kJ·

（2）①硫酸渣酸溶后的溶液中含Ca2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、H＋，加入铁屑，与Fe3＋、H＋反应。

②pH＝4.5时Al3＋生成沉淀，同时也有CaSO4沉淀生成。

（3）由电子流动方向可知b电极为负极，再根据总方程式，H2S是还原剂，是负极反应物，发生氧化反应。

答案　

（1）1310.2

（2）①Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　②CaSO4、Al（OH）3　③抑制Fe2＋水解　④Fe2＋被氧化成Fe3＋的量增多

（3）①b　②H2S＋O2－－2e－===S＋H2O

2．研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。

（1）CO可用于炼铁，已知：

①Fe2O3（s）＋3C（s）===2Fe（s）＋3CO（g）　ΔH1＝＋489.0kJ·

mol－1，②C（s）＋CO2（g）===2CO（g）　ΔH2＝＋172.5kJ·

则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式为______________________________。

（2）分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）。

写出该电池的负极反应式：

__________。

（3）CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）。

测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示。

①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KI________KⅡ。

（填“>

”、“＝”或“<

”）

②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。

容器

甲

乙

反应物投入量

1molCO2、3molH2

amolCO2、bmolH2、cmolCH3OH（g）、cmolH2O（g）

若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为________。

（4）利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O（g）转化为CH4和O2。

紫外光照射时，在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下，CH4产量随光照时间的变化如图甲。

在0～15h内，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为________（填序号）。

（5）以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。

在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图乙。

①乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是________。

②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，写出有关的离子方程式：

____________________。

解析　

（1）由盖斯定律可知，①－②×

3得：

Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）　ΔH＝ΔH1－3ΔH2＝－28.5kJ·

（2）燃料电池中可燃物CO是负极反应物，发生氧化反应失去电子，电极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O。

（3）①从曲线上看，Ⅱ先到平衡，故Ⅱ的温度高，温度高CH3OH含量低，即温度升高平衡逆向移动，平衡常数减小，故KⅠ>

KⅡ。

②甲容器中，

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）

起始/mol　　1　　　3　　　　0　　　　　0

变化/mol　　x　　3x　　x　　x

平衡/mol　　1－x　　3－3x　　x　　x

1－x＋3－3x＋x＋x＝4×

0.8　x＝0.4mol

乙容器中，

起始/mol　　a　　b　　c　　c

相当/mol　　c＋a　3c＋b　0　0

由等效平衡可知：

c＋a＝1　3＋c＋b＝3

由反应逆向进行可知，c>

0.4又由极限法可知0.4<

c<

1。

（4）由图甲可知，0～15h内，CH4产量Ⅱ>

Ⅲ>

Ⅰ，故速率Ⅱ>

Ⅰ。

（5）由图乙小于300℃时，催化剂活性和乙酸的生成速率相同的变化趋势，大于300℃，乙酸乙酸的生成速率增大，催化剂活性下降，故乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是大于300℃。

③Cu2Al2O4中Cu为＋1价，可被HNO3氧化。

答案　

（1）Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）　ΔH＝－28.5kJ·

（2）CO＋4OH－－2e－===CO＋2H2O

（3）①>

　②0.4<

c≤1

（4）Ⅱ>

Ⅰ

（5）①300℃～400℃

②3Cu2Al2O4＋32H＋＋2NO===6Cu2＋＋6Al3＋＋2NO↑＋16H2O

3．一氧化碳被广泛应用于冶金工业和电子工业。

（1）高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法，相关反应的热化学方程式如下：

①4CO（g）＋Fe3O4（s）===4CO2（g）＋3Fe（s）　ΔH＝akJ·

mol－

②CO（g）＋3Fe2O3（s）===CO2（g）＋2Fe3O4（s）　ΔH＝bkJ·

反应3CO（g）＋Fe2O3（s）===3CO2（g）＋2Fe（s）的ΔH＝________kJ·

mol－1（用含a、b的代数式表示）。

（2）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。

第一步：

2CH3OH（g）HCOOCH3（g）＋2H2（g）　ΔH>

第二步：

HCOOCH3（g）CH3OH（g）＋CO（g）　ΔH>

①第一步反应的机理可以用图1表示，中间产物X的结构简式为________。

图1

②在工业生产中，为提高CO的产率可采取的合理措施有________。

（3）为进行相关研究，用CO还原高铝铁矿石，反应后固体物质的X－射线衍射谱图如图2所示（X－射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同）。

反应后混合物中的一种产物能与盐酸反应生产两种盐，该反应的离子方程式为_____________________________________。

图2　　　　　　　　　图3

（4）某催化剂样品（含Ni2O340%，其余为SiO2）通过还原、提纯两步获得镍单质：

首先用CO将33.2g样品在加热条件下还原为粗镍；

然后在常温下使粗镍中的Ni与CO结合成Ni（CO）4（沸点43℃），并在180℃时使Ni（CO）4重新分解产生镍单质。

上述两步中消耗CO的物质的量之比为________。

（5）为安全起见，工业生产中需对空气中的CO进行监测。

①粉红色的PdCl2溶液可以检验空气中少量的CO。

若空气中含CO，则溶液中会产生黑色的Pd沉淀。

每生成5.3gPd沉淀，反应转移的电子数为________。

②使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量，其结构如图3所示。

这种传感器利用原电池原理，则该电池的负极反应式为________。

解析　

（1）由目标反应中没有Fe3O4，故根据盖斯定律可知，（①×

2＋②）/3即得目标反应，故ΔH＝（2a＋b）/3kJ·

（2）①由图示的过程可以看出，先是甲醇分解生成了H2和X，然后X与甲醇反应生成了H2和HCOOCH3，由此可以根据原子守恒得到中间产物X为甲醛，即HCHO。

②由甲醇为反应原料生成CO的两步反应都是气体物质的量增大的反应，同时又都是吸热反应，所以为了提高CO的产率应使反应向右进行，应采用的方法是升高温度，降低压强。

（3）由衍射图可以看出生成的产物比较多，但是其中能与盐酸反应生成两种盐的只能是FeAl2O4。

（4）由题目描述，首先是由CO还原三氧化二镍生成了粗镍，其反应方程式式为Ni2O3＋3CO△,2Ni＋3CO2，然后再使Ni与CO反应生成Ni（CO）4，反应方程式为Ni＋4CO===Ni（CO）4由两个反应式可知在镍相同的情况下CO的物质的量之比为3∶8。

（5）生成5.3gPd，也就是0.05molPd，从化合价变化看，Pd是从＋2价转化成了0价，即转移了两个电子，所以生成0.05molPb转移的电子物质的量为0.1mol，即电子数为0.1NA。

答案　

（1）（2a＋b）/3

（2）①HCHO　②升高温度，降低压强

（3）FeAl2O4＋8H＋===Fe2＋＋2Al3＋＋4H2O

（4）3∶8

（5）①6.02×

1022个或0.1NA

②CO＋H2O－2e－===CO2＋2H＋

4．质子交换膜燃料电池广受关注。

（1）质子交换膜燃料电池中作为燃料的H2通常来自水煤气。

已知：

C（s）＋1/2O2（g）===CO（g）　ΔH1＝－110.35kJ·

2H2O（l）===2H2（g）＋O2（g）　ΔH2＝＋571.6kJ·

H2O（l）===H2O（g）　ΔH3＝＋44.0kJ·

则C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）　ΔH4＝________。

（2）燃料气（流速为1800mL·

h－1；

体积分数为：

50%H2,0.98%CO,1.64%O2,47.38%N2）中的CO会使电极催化剂中毒，使用CuO