高考化学二轮专题复习讲义第22讲 化学综合计算真题赏析Word格式文档下载.docx

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原料气中常添加CO2以解决合成气中H2过量CO不足的问题，请用方程式解释原因：

__________。

为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为____。

Ⅱ.合成甲醇：

（1）反应过程中物质能量变化如图所示。

写出合成甲醇的热化学方程式：

_____________________________。

实验室在1L密闭容器中进行模拟合成实验。

将1molCO和2molH2通入容器中，分别恒温在300℃和500℃进行反应，每隔一定时间测得容器中甲醇的浓度如下：

10min

20min

30min

40min

50min

60min

300℃

0.40

0.60

0.75

0.84

0.90

500℃

0.78

0.80

（2）在300℃反应开始10分钟内，H2的平均反应速率为__________________。

（3）500℃平衡常数K＝________。

（4）在另一体积不变的容器中，充入1.2molCO和2.0molH2，一定条件下达到平衡，测得容器内压强为起始的一半。

计算该条件下H2转化率为________。

题四：

甲醇是结构最为简单的饱和一元醇，又称“木醇”或“木精”。

甲醇是一碳化学基础的原料和优质的燃料，主要应用于精细化工、塑料、能源等领域。

已知甲醇制备的有关化学反应如下：

反应①：

CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）△H1＝－90.77kJ/mol　

反应②：

CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）△H2　　

反应③：

CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）＋H2O（g）△H3＝－49.58kJ/mol

（1）反应②的△H2＝__________________。

（2）若500℃时三个反应的平衡常数依次为K1、K2与K3，则K3＝_________（用K1、K2表示）。

已知500℃时K1、K2的值分别为2.5、1.0，并测得该温度下反应③在某时刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的浓度（mol/L）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正________v逆（填“＞”“＝”或“＜”）。

（3）在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，c（CO）随反应时间t变化如图中曲线I所示。

若在t0时刻分别改变一个条件，曲线I变为曲线II和曲线III。

当曲线I变为曲线II时，改变的条件是。

当通过改变压强使曲线I变为曲线III时，曲线III达到平衡时容器的体积为_____________。

（4）甲醇燃料电池可能成为未来便携电子产品应用的主流。

某种甲醇燃料电池工作原理如图所示，则通入a气体的电极电极反应式为。

（5）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。

常温条件下，将amol/L的CH3COOH与bmol/LBa（OH）2溶液等体积混合，充分反应后，2c（Ba2＋）＝c（CH3COO－），用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为_________。

题五：

某氮铝化合物X具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质，被广泛应用于陶瓷工业等领域。

（1）基态氮原子的核外电子排布式为____________。

（2）工业上用氧化铝与氮气和碳在一定条件下反应生成X和CO，X的晶体结构如图所示，其化学式为________，工业制备X的化学方程式为_______________________。

（3）X晶体中包含的化学键类型为________（填字母）。

A.离子键　　　B.共价键

C.配位键　　　D.金属键

X晶体中氮原子的杂化类型为________杂化。

（4）已知氮化硼与X晶体类型相同，氮化硼的熔点比X高，可能的原因是__________________

________________________________________________________________________。

（5）若X的密度为ρg·

cm-3，则晶体中最近的两个Al原子的距离为________cm。

（阿伏加德罗常数的值用NA表示）

题六：

A、B、C、D、E是元素周期表中五种短周期元素，原子序数依次增大，A、B、C、D位于同一周期，已知A原子核外有3个能级，且每个能级上的容纳的电子数目相同。

C与E同主族，且C的单质为空气中的主要成分。

X元素的原子核外有26个运动状态完全不同的电子，回答下列问题：

（1）C、D、E中第一电离能最大的是______（填元素符号），X的价电子排布式为______。

（2）B的气态氢化物分子呈________形，该分子的中心原子的杂化方式为________。

（3）A的一种单质相对分子质量为720，分子构型为一个32面体，其中有12个五元环，20个六元环（如图1），则1molA的这种单质中π键的数目为________。

（4）X元素对应的单质在形成晶体时，采用如图2所示的堆积方式。

则这种堆积模型的配位数为________，如果X的原子半径为acm；

阿伏加德罗常数的值为NA，则计算此单质的密度表达式为________g/cm3（不必化简）。

题七：

砷的一些化合物常用作半导体、除草剂、杀鼠药等。

回答下列问题：

（1）基态As原子的核外电子排布式为[Ar]________，有________个未成对电子。

（2）镓氮砷合金材料的太阳能电池效率达40%。

Ga、N、As电负性由大至小的顺序是

。

（3）As4O6的分子结构如图所示

，其中As原子的杂化方式为____，1molAs4O6含有σ键的物质的量为_________mol。

（4）As与N是同主族元素，AsH3的沸点（－62.5℃）比NH3的沸点（－33.5℃）低，原因是。

（5）H3AsO4和H3AsO3是砷的两种含氧酸，根据结构与性质的关系，H3AsO4的酸性比H3AsO3强的原因是。

（6）晶胞有两个基本要素：

①原子坐标参数：

表示晶胞内部各原子的相对位置，LiZnAs基稀磁半导体的晶胞如图所示。

其中原子坐标参数A处Li为（0，0，

）；

B处As为（

，

C处Li的坐标参数为。

②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知LiZnAs单晶的晶胞参数，a=594pm，NA表示阿伏加德罗常数的数值，其密度为__________g·

cm-3（列出计算式即可）。

题八：

已知铜的配合物A（结构如图）。

请回答下列问题：

（1）Cu的简化电子排布式为。

（2）A所含三种元素C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为。

其中氧原子的杂化轨道类型为。

（3）配体氨基乙酸根（H2NCH2COO-）受热分解可产生CO2和N2，N2中σ键和π键数目之比是；

N2O与CO2互为等电子体，且N2O分子中O只与一个N相连，则N2O的电子式为。

（4）在Cu催化下，甲醇可被氧化为甲醛（HCHO），甲醛分子中H－C＝O的键角

（选填“大于”“等于”或“小于”）120°

；

甲醛能与水形成氢键，请在图中表示出来。

（5）立方氮化硼（如图）与金刚石结构相似，是超硬材料。

立方氮化硼晶体内B-N键数与硼原子数之比为；

结构化学上用原子坐标参数表示晶胞内部各原子的相对位置，右图立方氮化硼的晶胞中，B原子的坐标参数分别有：

B（0，0，0）、B（

，0，

）、B（

，0）等，则距离上述三个B原子最近且等距的N原子的坐标参数为。

（1）4NH3+5O2

4NO+6H2O2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO

1912.5

（2）①2：

12.4mol/L

（3）3：

2或8：

7

解析：

（1）氨氧化法制取硝酸涉及的化学方程式：

4NH3+5O2

4NO+6H2O，2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO；

设能生产出浓度为40%的硝酸xkg，则：

N2～2HNO3

28126

200kg×

85%40%xkg

则

=

解得x=1912.5。

（2）①在所得溶液中加入NaOH溶液后，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，溶液中溶质为NaNO3，n（NaNO3）=n（NaOH）=1.0mol/L×

1.0L=1mol，沉淀为Cu（OH）2，质量为39.2g，Cu（OH）2的物质的量为：

=0.4mol，根据铜元素守恒有：

n（Cu）+2n（Cu2O）=n[Cu（OH）2]，所以反应后的溶液中n[Cu（NO3）2]=n[Cu（OH）2]=0.4mol。

设Cu和Cu2O的物质的量分别为xmol、ymol，

根据二者质量可得：

64x+144y=27.2，根据铜原子守恒可得：

x+2y=0.4，

解得：

x=0.2，y=0.1，所以原固体混合物中Cu和Cu2O的物质的量之比为2：

1。

②根据电子守恒可知：

3n（NO）=2n（Cu）+2n（Cu2O），

即3n（NO）=2×

0.2mol+2×

0.1mol，则n（NO）=0.2mol，

根据N元素守恒可知n（HNO3）=n（NO）+n（NaNO3）=0.2mol+1.0mol/L×

1.0L=1.2mol，所以原硝酸溶液的浓度为1.2mol/0.5L=2.4mol/L。

（3）氢氧化钠溶液过量，反应后溶液中只含两种溶质，则反应生成NaNO3，反应方程式为：

4NO+3O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O，发生反应的NO和O2的总体积为：

30mL－2mL=28mL，

若剩余的2mL为NO时，氧气体积为28mL×

=12mL，NO体积为：

30mL-12mL=18mL，原混合气体中NO和O2体积比为：

18mL：

12mL=3：

2；

若剩余的2mL为氧气时，NO体积为28mL×

=16mL，氧气体积为：

30mL－16mL

=14mL，原混合气体中NO和O2体积比为：

16mL：

14mL=8：

7。

（1）11.80

（2）①35g②12.25g③5.99mol/L（3）0.212～0.238

（1）若剩余的4.80g固体全是MnO2，m（KClO3）=16.60g-4.80g=11.80g；

（2）若剩余的4.80g固体是MnO2和KCl的混合物，5g水最多溶解KCl的质量为：

6.55g-4.80g=1.75g。

①则100g水溶解KCl的质量为：

×

100g=35g，则25℃时KCl的溶解度35g；

②由题可知，向反应后的固体中共加水20g，20g水溶解氯化钾的质量=1.75g×

4=7g，反应前后质量减少的质量为氧气的质量，氧气的质量为：

16.60g-7g-4.80g=4.8g，根据原子守恒，原混合物KClO3中的质量为：

122.5g/mol=12.25g。

③溶液的质量=20g+7g=27g，溶液的物质的量浓度为：

≈5.99mol/L。

（3）测定溶液中n（K+）：

n（Cl-）=14：

11，假设K+、Cl-分别为14mol、11mol。

因氯由0价变成-1价，可知反应中转移了11mol电子。

若为氯酸钾和次氯酸钾的混合物，根据K+守恒，可知二者的物质的量之和为3mol。

设氯酸钾的物质的量为xmol，由电子守恒可知：

5x+（3－x）=11，x=2，则氯酸钾为2mol，次氯酸钾为1mol，所以得到的晶体是11molKCl、1molKClO、2molKClO3，氯酸钾的质量分数为：

≈0.212；

若为氯酸钾和氢氧化钾的混合物，根据得失电子守恒可知，氯酸钾的物质的量为：

=2.2mol，氢氧化钾的物质的量为：

14mol－11mol－2.2mol=0.8mol，所以氯酸钾的质量分数为：

≈0.238。

故得到的固体中KClO3的质量分数的取值范围为0.212～0.238。

Ⅰ.CH4＋H2O（g）

CO＋3H2；

CO2＋H2

CO＋H2O；

3∶1；

Ⅱ.

（1）CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）　ΔH＝－（b－a）kJ/mol

（2）0.080mol/（L·

min）；

（3）25；

（4）80%。

Ⅰ.甲烷与水反应生成CO、H2，CO2与H2反应可生成水、CO。

由CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）可知，理论上CO与H2按物质的量之比1∶2进行反应。

由反应CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g）可知，1molCH4生成1molCO与3molH2，H2过量1mol，过量的H2与CO2反应的方程式为：

CH3OH（g）＋H2O（g），由此可知1molH2需

molCO2，所以理论上原料气中CH4与CO2的体积比为：

1mol∶

mol＝3∶1。

Ⅱ.

（1）由反应过程中物质能量变化图可知，1molCO（g）与2molH2（g）完全反应生成1molCH3OH（g）放出热量为（b－a）kJ，所以合成甲醇的热化学方程式为CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）　ΔH＝－（b－a）kJ/mol；

（2）由表中数据可知10min内，甲醇的浓度变化为0.40mol/L，所以v（CH3OH）＝

＝0.040mol/（L·

min），速率比等于化学计量数之比，所以v（H2）＝2v（CH3OH）＝2×

0.040mol/（L·

min）＝0.080mol/（L·

（3）由表中数据可知500℃，反应40min时，达平衡状态，甲醇的平衡浓度为0.80mol/L，CO的起始浓度为1mol/L、H2的起始浓度为2mol/L，所以：

　　　　　　CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）

c（始）（mol/L）：

120

c（变）（mol/L）：

0.801.600.80

c（平）（mol/L）：

0.200.400.80

所以500℃平衡常数K＝

＝25；

（4）平衡时混合气体的总物质的量为（1.2mol＋2mol）×

0.5＝1.6mol，设反应的CO的物质的量为x，则：

CH3OH（g）　Δn

　1　　2　　　　　　　2

　x　　2x　　　　　　1.6mol

，解得x＝0.8mol，所以氢气的转化率为

100%＝80%。

（1）+41.19kJ•mol-1；

（2）K1•K2；

＞；

（3）加入催化剂；

2L；

（4）CH3OH－6e－+H2O=CO2+6H+；

（5）

。

（1）根据盖斯定律，反应②=反应③－反应①，则△H2=△H3－△H1=－49.58kJ/mol－（－90.77kJ/mol）=+41.19kJ/mol；

（2）由反应方程式可知：

K1=

、K2=

、K3=

，故K3=K1•K2。

因500℃时K1、K2的值分别为2.5、1.0，则K3=

2.5×

1.0=2.5，该温度下反应③在某时刻的Qc=

≈0.9＜K3，反应正向进行，则此时v正＞v逆。

（3）分析图像知t0时刻改变一个条件，曲线I变为曲线II，CO的平衡浓度没有变化而达到平衡的时间缩短，改变的条件是加入催化剂；

反应②为反应前后气体物质的量不变的反应，改变压强，平衡不移动，曲线I变为曲线III时，CO的浓度由0.3mol/L变为0.45mol/L，容器的体积由3L变为2L。

（4）根据外电路电子流向可知，左侧电极为负极，甲醇失电子，生成CO2和H+，电极反应式为：

CH3OH－6e－+H2O=CO2+6H+；

（5）常温下，将amol/L的CH3COOH与bmol/LBa（OH）2溶液等体积混合，根据电荷守恒：

2c（Ba2＋）+c（H＋）＝c（CH3COO－）+c（OH－），因2c（Ba2＋）＝c（CH3COO－），则c（H＋）＝c（OH－）＝10-7mol/L，因溶液显中性，故醋酸过量，醋酸与氢氧化钡溶液反应后的混合液中c（CH3COOH）=（a－2b）/2mol/L，醋酸的电离常数为：

=

（1）1s22s22p3；

（2）AlN；

Al2O3＋N2＋3C

2AlN＋3CO；

（3）BC；

sp3；

（4）氮化硼与氮化铝均为原子晶体，且硼原子半径小于铝原子半径，B—N键键能大于Al—N键键能；

·

（1）根据核外电子排布规律，可知基态氮原子的核外电子排布式为1s22s22p3；

（2）由图可知，晶胞中N原子均位于晶胞内部，全被晶胞占有，共4个；

晶胞占有Al原子个数为：

8×

＋6×

＝4，N原子与Al原子个数比为1∶1，故晶体化学式为AlN。

（3）因AlN具有耐高温、抗冲击等优良性质，可知其为原子晶体，Al、N之间只存在共价键。

N原子最外层有5个电子，其中有1个孤电子对，由图中可知每个N原子形成了4个键，故其中有1个是配位键。

根据上述分析可知，氮原子共形成4个σ键，应采取sp3杂化。

（4）氮化硼与氮化铝均为原子晶体，硼、铝同主族，且硼位于铝的上方，硼原子半径小于铝原子半径，B—N键键能大于Al—N键键能，故BN的熔点比AlN高；

（5）设该晶胞边长为a，则

＝ρ，解得a＝

，而最近的两个Al原子的距离为晶胞面对角线的一半，其距离为

a，即

（1）F；

3d64s2

（2）三角锥；

（3）30NA；

（4）8；

已知A原子核外有3个能级，且每个能级上容纳的电子数目相同，则A核外电子数为6个，则A为碳元素。

因C的单质为空气中的主要成分，则C的单质是氮气或氧气，由于A、B、C原子序数依次增大，所以C只能是氧元素，则B是氮元素，因C与E同主族，则E是硫元素。

又因为A、B、C、D位于同一周期，则D是氟元素，X元素的原子核外有26个运动状态完全不相同的电子，所以X是铁元素。

（1）一般，非金属性越强，第一电离能越大。

O、F、S中非金属性最强的是F，则第一电离能最大的是F。

根据核外电子排布规律可知，铁的价电子排布式为3d64s2；

（2）氨分子中氮原子有一个孤电子对，价层电子对数是4，分子的空间构型为三角锥形，N原子的杂化方式为sp3；

（3）A的一种单质相对分子质量为720，则含有碳原子的个数是

＝60。

由图可知，每个碳原子均与3个碳原子成键，分子中含有单键和双键，假设含有x个单键、y个双键，则根据分子中有12个五元环，20个六元环，且每条边均被两个环共用，则x＋y＝

＝90。

根据碳原子的价电子数为4，可知x＋2y＝

，解得x＝60、y＝30。

单键都是σ键，双键是由1个σ键和1个π键组成的，则1molA的这种单质中π键的数目为30NA；

（4）根据晶体的堆积方式可判断这种堆积模型的配位数为8；

晶胞中铁原子数是8×

＋1＝2；

假设晶胞的边长是bcm，立方体的体对角线是4acm，故3b2＝（4a）2，解得b＝

，则铁单质的密度＝

＝

g/cm3。

（1）3d104s24p3；

3；

（2）N>

As>

Ga；

（3）sp3；

12；

（4）As的原子半径比N的大，电负性比N的小，AsH3分子间不能形成氢键，而NH3分子间能形成氢键；

（5）H3AsO4和H3AsO3可分别表示为（HO）3AsO和（HO）3As，H3AsO3中的As为+3价，而H3AsO4中的As为+5价，正电性更高，导致As-O-H中O的电子向As偏移，更易电离出H+离子；

（6）①（

②

（1）As的原子序数是33，根据核外电子排布规律，可知基态As原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3，有3个未成对电子。

（2）非金属性越强电负性越大，则Ga、N、As电负性由大至小的顺序是N>

Ga。

（3）根据As4O6的分子结构示意图，可知As原子的价层电子对数＝4，所以As的杂化方式为sp3，单键都是σ键，则1molAs4O6含有σ键的物质的量为12mol。

（4）AsH3分子间不能形成氢键，而NH3分子间能形成氢键，所以AsH3的沸点比NH3的沸点低。

（5）H3AsO4和H3AsO3可分别表示为（HO）3AsO和（HO）3As，成酸元素均为As元素，其价态越高，吸引－OH中O的电子的能力越强，导致O－H键的极性越强，越易电离出H+，故H3AsO4的酸性比H3AsO3强。

（6）①由图可知，C处Li位于晶胞的体心，参照A处Li的坐标参数（0，0，

）和B处As的坐标参数（

），可确定C处Li的坐标参数为（

）。

②该晶胞中占有的Li原子的个数为：

12×

+1=4，根据LiZnAs可计算出晶胞的密度为：

g·

cm-3=

cm-3。

（1）[Ar]3d104s1；

（2）N＞O＞C；

sp3杂化；

（3）1：

（4）大于；

（5）4：

1；

（

（1）Cu为29号元素，它的简化电子排布式为[