化学化学反应原理综合考查的专项培优练习题含答案及详细答案Word下载.docx
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测得H2的体积分数为50%，则
，计算得x=0.4mol，醋酸的转化率为：
=40%，即CH3COOH平衡转化率为40%，故答案为：
40%；
（4）当温度一定时，随着S/C增加，积碳量逐渐减小，是由于积碳与水蒸气反应生成了CO和H2，反应的化学方程式为C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g），故答案为：
C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g）；
2．秋冬季是雾霾高发的季节，其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的主要原因之一。
（1）工业上利用甲烷催化还原NO，可减少氮氧化物的排放。
已知：
CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH=-574kJ·
mol−1
CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH=-1160kJ·
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为_____________________________________。
（2）汽车尾气催化净化是控制汽车尾气排放、减少汽车尾气污染的最有效的手段，主要原理为2NO（g）+2CO（g）
N2（g）+2CO2（g）ΔH<
T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程（0～15min）中NO的物质的量随时间变化如上图所示。
①已知：
平衡时气体的分压＝气体的体积分数×
体系的总压强，T℃时达到平衡，此时体系的总压强为p=20MPa，则T℃时该反应的压力平衡常数Kp＝_______；
平衡后，若保持温度不变，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，平衡将_____（填“向左”、“向右”或“不”）移动。
②15min时，若改变外界反应条件，导致n（NO）发生如图所示的变化，则改变的条件可能是__（填序号）
A．增大CO浓度B．升温C．减小容器体积D．加入催化剂
（3）工业上常采用“碱溶液吸收”的方法来同时吸收SO2，和氮的氧化物气体（NOx），如用氢氧化钠溶液吸收可得到Na2SO3、NaHSO3、NaNO2、NaNO3等溶液。
常温下，HNO2的电离常数为Ka=7×
10-4，H2SO3的电离常数为Ka1=1.2×
10-2、Ka2=5.8×
10-8。
①常温下，相同浓度的Na2SO3、NaNO2溶液中pH较大的是______溶液。
②常温下，NaHSO3显___性（填“酸”“碱”或“中”，判断的理由是（通过计算说明）_____________。
（4）铈元素（Ce）是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有+3、+4两种价态。
雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4+的溶液吸收，生成NO2-、NO3-（二者物质的量之比为1∶1）。
可采用电解法将上述吸收液中的NO2-转化为无毒物质，同时再生Ce4+，其原理如图所示。
①Ce4+从电解槽的_____（填字母代号）口流出。
②写出阴极的电极反应式：
_______________________________。
【答案】CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH=-867kJ·
mol−10.0875（MPa）-1或
（MPa）-1不ACNa2SO3酸因为HSO3-的电离常数Ka2=5.8×
10-8，水解常数Kh=
≈8.3×
10-13，电离常数大于水解常数，所以溶液显酸性a2NO2-+8H++6e−=N2↑+4H2O
（4）电解过程中Ce3+在阳极失电子，变为Ce4+，则b进Ce3+，a出Ce4+，NO2-在阴极得电子变为N2，则d进NO2-，c出N2。
（1）①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH1=-574kJ·
②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH2=-1160kJ·
得：
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH=
=-867kJ·
mol−1，故答案为：
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH=-867kJ·
mol−1；
（2）①由图可知，NO起始物质的量为0.4mol，0到15min共减少了0.2mol，则
，平衡时p（NO）=20MPa×
=
MPa，同理可得：
p（CO）=
MPa，p（N2）=
MPa，p（CO2）=
MPa，所以Kp＝
=0.0875（MPa）-1或
（MPa）-1。
再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，加入的NO和CO2物质的量相等，那么二者引起压强增大量相等，假设二者引起的压强增量分别为p，则Qc=
（MPa）-1，Qc=Kp，平衡不移动，故答案为：
0.0875（MPa）-1或
（MPa）-1；
不；
②由图可知NO物质的量减小，说明平衡正向移动。
A．增大CO浓度，平衡正向移动，NO物质的量减小，A正确；
B．升温，平衡逆向移动，NO物质的量增大，B错误；
C．减小容器体积，等同于增大压强，平衡正向移动，NO物质的量减小，C正确；
D．加入催化剂，反应速率增大，但平衡不移动，NO物质的量不变，D错误；
故答案为：
AC；
（3）①HNO2的电离常数为Ka=7×
10-8可知，HNO2的酸性强于HSO3-的酸性，则NO2-的水解程度小于SO32-，所以相同浓度的Na2SO3、NaNO2溶液，Na2SO3的碱性更强，pH更大，故答案为：
Na2SO3；
②HSO3-+H2O
H2SO3，Ka2×
Kh=Kw，故HSO3-的水解常数Kh=
10-13，又因为HSO3-的电离常数Ka2=5.8×
10-8，所以，HSO3-的电离常数大于水解常数，常温下，NaHSO3显酸性，故答案为：
酸；
因为HSO3-的电离常数Ka2=5.8×
10-13，电离常数大于水解常数，所以溶液显酸性；
（4）①生成Ce4+，则Ce3+-e-=Ce4+，Ce4+在阳极生成，从a口流出，故答案为：
a；
②NO2-转化为无毒物质，则NO2-在阴极得电子，转化为N2，结合电子得失守恒、电荷守恒可得阴极电极反应为：
2NO2-+8H++6e−=N2↑+4H2O，故答案为：
2NO2-+8H++6e−=N2↑+4H2O。
【点睛】
Ka×
Kh=Kw，越弱越水解。
3．（11分）近年来，随着锂离子电池的广泛应用，废锂离子电池的回收处理至关重要。
下面是利用废锂离子电池正极材料（有Al、LiCoO2、Ni、Mn、Fe等）回收钴、镍、锂的流程图。
P204[二（2−乙基己基）磷酸酯]常用于萃取锰，P507（2−乙基己基膦酸−2−乙基己酯）和Cyanex272[二（2，4，4）−三甲基戊基次磷酸]常用于萃取钴、镍。
（1）在硫酸存在的条件下，正极材料粉末中LiCoO2与H2O2反应能生成使带火星木条复燃的气体，请写出反应的化学方程式__________________________________。
（2）一些金属难溶氢氧化物的溶解度（用阳离子的饱和浓度表示）与pH的关系图如下：
加入NaOH溶液调pH=5可除去图中的________（填金属离子符号）杂质；
写出除去金属离子的离子方程式________________________（一种即可）。
（3）已知P507萃取金属离子的原理为nHR（Org）+Mn+（aq）
MRn（Org）+nH+（aq），且随着萃取过程中pH降低，萃取效率下降。
萃取前先用NaOH对萃取剂进行皂化处理，皂化萃取剂萃取金属离子的反应为nNaR（Org）+Mn+（aq）
MRn（Org）+nNa+（aq）。
对萃取剂进行皂化处理的原因为________________。
（4）控制水相pH=5.2，温度25℃，分别用P507、Cyanex272作萃取剂，萃取剂浓度对萃取分离钴、镍的影响实验结果如图所示。
■—Co（Cyanex272）；
●—Ni（Cyanex272）；
▲—Co（P507）；
▼—Ni（P507）
由图可知，钴、镍的萃取率随萃取剂浓度增大而_________（填“增大”或“减小”）；
两种萃取剂中___________（填“P507”或“Cyanex272”）的分离效果比较好，若选P507为萃取剂，则最适宜的萃取剂浓度大约为__________mol·
L−1；
若选Cyanex272萃取剂，则最适宜的萃取剂浓度大约为___________mol·
L−1。
（5）室温下，用NaOH溶液调节钴萃余液的pH=12，搅拌一段时间后，静置，离心分离得到淡绿色氢氧化镍固体，镍沉淀率可达99.62%。
已知Ksp[Ni（OH）2]=5.25×
10−16，则沉镍母液中Ni2+的浓度为2.1×
10−11mol·
L−1时，pH=______（lg5=0.7）。
【答案】2LiCoO2+3H2SO4+H2O2
Li2SO4+O2↑+2CoSO4+4H2OFe3+、Al3+（1分，少选和错选没分）Fe3++3OH−
Fe（OH）3或Al3++3OH−
Al（OH）3（合理即可）维持萃取过程中pH恒定增大Cyanex2720.250.411.7
（1）LiCoO2与硫酸和H2O2反应生成能使带火星木条复燃的气体，说明LiCoO2在硫酸作用下把H2O2氧化成O2，+3价Co降低为+2价的Co2+，方程式为2LiCoO2+3H2SO4+H2O2
Li2SO4+O2↑+
2CoSO4+4H2O。
（2）由图可知，加入NaOH溶液调pH=5时，Fe3+、Al3+沉淀完全，所以去除Fe3+的离子方程式为Fe3++3OH−
Fe（OH）3，去除Al3+的离子方程式为Al3++3OH−
Al（OH）3。
（3）nHR（Org）+Mn+（aq）
MRn（Org）+nH+（aq），会使溶液酸性增强，萃取效率下降，故用NaOH进行皂化处理后离子反应变为nNaR（Org）+Mn+（aq）
MRn（Org）+nNa+（aq），反应前后pH基本不变，根据题意可知，萃取效率不会降低。
故萃取前先用NaOH对萃取剂进行皂化处理的目的是维持萃取过程中pH恒定。
（4）由图可知，钴、镍的萃取率随萃取剂浓度增大而呈增大趋势，萃取时“Cyanex272”比“P507”对钴、镍萃取率的差值大，Cyanex272分离效果好。
选P507为萃取剂，浓度在0.25mol·
L−1以后变化不大，所以0.25mol·
L−1最好；
选Cyanex272萃取剂，浓度在0.40mol·
L−1以后变化不大，所以0.4mol·
L−1最好。
（5）Ksp[Ni（OH）2]=c（Ni2+）·
c2（OH−）=5.25×
10−16，c2（OH−）=
=2.5×
10−5，c（OH−）=5×
10−3，pOH=3−lg5=2.3，pH=14−pOH=14−2.3=11.7。
4．I.合成气（CO+H2）广泛用于合成有机物，工业上常采用天然气与水蒸气反应等方法来制取合成气。
（1）已知：
5.6L（标况下）CH4与水蒸气完全反应，吸收51.5KJ的热量，请写出该反应的热化学方程式_______________________________________________。
（2）在150℃时2L的密闭容器中，将2molCH4和2molH2O（g）混合，经过15min达到平衡,此时CH4的转化率为60%。
①从反应开始至平衡，用氢气的变化量来表示该反应速率v（H2）=____________。
②在该温度下，计算该反应的平衡常数K＝________________________（保留两位小数）。
③下列选项中能表示该反应已达到平衡状态的是__________________________
A．v（H2）逆＝3v（CO）正B．密闭容器中混合气体的密度不变
C．密闭容器中总压强不变D．C（CH4）=C（CO）
（3）合成气中的氢气也用于合成氨气：
N2+3H2
2NH3。
保持温度和体积不变，在甲、乙、丙三个容器中建立平衡的相关信息如下表。
则下列说法正确的是___________。
容
器
体积
起始物质
平衡时NH3的物质的量
平衡时N2的
体积分数
反应开始时的速率
平衡时容器内压强
甲
1L
1molN2+3molH2
1.6mol
φ甲
ν甲
P甲
乙
2molN2+6molH2
n1mol
φ乙
ν乙
P乙
丙
2L
n2mol
φ丙
ν丙
P丙
A．n1=n2=3.2B．φ甲=φ丙＞φ乙C．ν乙＞ν丙＞ν甲D．P乙＞P甲=P丙
II.
（1）常温下，在xmol·
L－1氨水中加入等体积的ymol·
L－1硫酸得混合溶液M恰好显中性。
①M溶液中所有离子浓度由大到小的顺序为_________________。
②常温下，NH3·
H2O的电离常数K=_____（用含x和y的代数式表示，忽略溶液混合前后的体积变化）。
（2）利用电解法处理高温空气中稀薄的NO（O2浓度约为NO浓度的10倍），装置示意图如下，固体电解质可传导O2－
阴极的电极反应式为___________________________。
②消除一定量的NO所消耗的电量远远大于理论计算量，可能的原因是（不考虑物理因素）________。
【答案】CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）
21.87ACBD
2NO+4e-=N2+2O2-阴极发生副反应O2+4e-=2O2-
I.
（1）标况下，5.6LCH4物质的量为：
=0.25mol，吸收51.5kJ的热量，则1mol甲烷反应吸收热量=51.5kJ×
=206kJ，该反应的热化学方程式为：
CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）△H=+206kJ/mol；
（2）在150℃时2L的密闭容器中，将2molCH4和2molH2O（g）混合，经过15min达到平衡，此时CH4的转化率为60%，则
①从反应开始至平衡，用氢气的变化量来表示该反应速率v（H2）=
=0.12mol•L-1•min-1；
②结合①计算得到的平衡浓度，计算得到该反应的平衡常数K=（1.83×
0.6）/（0.4×
0.4）=21.87；
③A．v逆（H2）＝3v正（CO），说明正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故A正确；
B．密闭容器中混合气体的质量和体积不变，密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C．反应前后气体物质的量增加，气体压强之比等于气体物质的量之比，密闭容器中总压强不变，说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．浓度关系和消耗量、起始量有关，c（CH4）=c（CO）不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
（3）A．甲和丙为等效平衡，则n2=1.6mol，但乙与甲相比，相当于增大压强，平衡向着正向移动，则n1＞3.2，故A错误；
B．甲和丙达到平衡状态为相同平衡状态，氮气体积分数相同，乙相当于甲平衡状态再加入1mol氮气和3mol氢气，增大压强平衡正向进行，氮气体积分数减小，φ甲=φ丙＞φ乙，故B正确；
C．乙容器中反应物浓度大于甲和丙，反应速率大，甲和丙起始浓度相同反应速率相同，故C错误；
D．乙中物质浓度是甲的2倍，且压强大于甲，甲和丙为等效平衡，压强相同，得到P乙＞P甲=P丙，故D正确；
BD；
II.
（1）①根据电荷守恒，c（NH4+）+c（H+）=c（OH-）+2c（SO42-），混合后溶液显中性，则c（NH4+）=2c（SO42-），则
②xmol•L-1氨水中加入等体积的ymol•L-1硫酸得混合溶液M恰好显中性，则c（NH4+）=2c（SO42-）=2×
mol•L-1=ymol•L-1，混合后，根据物料守恒c（NH3•H2O）+c（NH4+）=0.5xmol•L-1，则c（NH3•H2O）=（0.5x-y）mol•L-1，K=c（NH4+）•c（OH-）/c（NH3•H2O）=y×
1×
10-7/（0.5x-y）=2y×
10-7/（x-2y）；
（2）①阴极：
NO得到电子生成N2，结合守恒原则，则电极方程式为2NO+4e-=N2+2O2-；
②消除一定量的NO所消耗的电量远远大于理论计算量，可能存在副反应，O2浓度约为NO浓度的10倍，氧气易得到电子生成O2-，电极方程式为：
O2+4e-=2O2-。
5．煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，大量排放烟气形成酸雨、污染大气，因此对烟气进行脱硫、脱硝，对环境保护有重要意义。
Ⅰ.利用CO脱硫
（1）工业生产可利用CO气体从燃煤烟气中脱硫，则25℃时CO从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式2CO（g）＋SO2（g）⇌2CO2（g）＋S（s）的焓变△H＝_____________。
25℃，100kPa时，由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的反应热称为标准摩尔生成焓，已知一些物质的“标准摩尔生成焓”如下表所示：
物质
CO（g）
CO2（g）
SO2（g）
标准摩尔生成焓∆fHm（25℃）/kJ∙mol-1
-110.5
-393.5
-296.8
（2）在模拟脱硫的实验中，向多个相同的体积恒为2L的密闭容器中分别通入2.2molCO和1molSO2气体，在不同条件下进行反应，体系总压强随时间的变化如图所示。
①在实验b中，40min达到平衡，则0～40min用SO2表示的平均反应速率v（SO2）＝_______。
②与实验a相比，实验b可能改变的条件为_______________，实验c可能改变的条件为_________________。
Ⅱ.利用NH3脱硝
（3）在一定条件下，用NH3消除NO污染的反应原理为：
4NH3（g）＋6NO（g）⇌5N2（g）＋6H2O（l）△H＝－1807.98kJ·
mol－1。
在刚性容器中，NH3与NO的物质的量之比分别为X、Y、Z（其中X<
Y<
Z），在不同温度条件下，得到NO脱除率（即NO转化率）曲线如图所示。
①NH3与NO的物质的量之比为X时对应的曲线为_____________（填“a”“b”或“c”）。
②各曲线中NO脱除率均先升高后降低的原因为__________。
③900℃条件下，设Z＝
，初始压强p0，则4NH3（g）＋6NO（g）⇌5N2（g）＋6H2O（l）的平衡常数Kp＝_____________（列出计算式即可）。
Ⅲ.利用NaCIO2脱硫脱硝
（4）利用NaClO2的碱性溶液可吸收SO2和NO2（物质的量之比为1:
1）的混合气体，自身转化为NaCl，则反应的离子方程式为________________。
【答案】-269.2kJ·
mol-10.01mol·
L-1·
min-1加入催化剂升高温度c温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH<
0，继续升高温度，平衡向左移动，NO脱出率又下降
3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-===3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O
（1）根据“标准摩尔生成焓”的定义可得：
再根据盖斯定律2（反应③-反应①）-反应③可得到2CO（g）＋SO2（g）⇌2CO2（g）＋S（s），则，CO脱硫反应2CO（g）＋SO2（g）⇌2CO2（g）＋S（s）的焓变
-269.2kJ·
mol-1；
（2）①结合题干信息，列三段式有：
则
，解得x=0.8，则
，故答案为0.010.01mol·
min-1；
②与实验a相比，实验b达到的平衡状态不变且所需时间缩短，改变的条件应为加入了催化剂，与实验a相比，实验c达到平衡状态改变且所需时间缩短，可能是增大压强或升高温度，联系反应特点，若是增大压强，平衡向右移动，向右反应的程度应增大，与图像不符，若是升高温度，平衡向左移动，与图像相符，故答案为：
加入催化剂；
升高温度；
（3）①NH3和NO的物质的量之比越大，NO的脱出率月啊，则相同温度下，不同NH3、NO物质的量之比对应NO的脱出率：
X<
Z，则X对应曲线c，Y对应曲线b，Z对应曲线a，故答案为：
c；
②NO的脱出率会受到速率、平衡移动等因素的影响，温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH<
0，继续升高温度，平衡向左移动，NO脱出率又下降，故答案为：
温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH<
0，继续升高温度，平衡向左移动，NO脱出率又下降；
③压强为p0，根据曲线a上NH3与NO的物质的量之比为
，则NH3的分压为0.4p0，NO的分压为0.6p0，列三段式有：
则反应的平衡常数
（4）在碱性环境下，ClO2-氧化等物质的量的SO2和NO2，ClO2-变为Cl-，SO2变为SO42-，NO2变为NO3-，利用氧化还原反应规律进行配平，可得离子反应方程式3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-===3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O，故答案为：
3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-==
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