届新高三北京高三化学一轮复习理论综合元素和化学反应原理综合.docx

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届新高三北京高三化学一轮复习理论综合元素和化学反应原理综合

2020届新高三北京高三化学一轮复习理论综合（元素和化学反应原理综合）

1、从古至今，铁及其化合物在人类生产生活中的作用发生了巨大变化。

（1）古代中国四大发明之一的司南是由天然磁石制成的，其主要成分是（填字母

序号）。

a.Feb.FeOc.Fe3O4d.Fe2O3

（2）现代利用铁的氧化物循环裂解水制氢气的过程如下图所示。

整个过程与温度密切相关，当温度低于570℃时，Fe3O4（s）和CO（g）反应得到的产物是Fe（s）和CO2（g），阻碍循环反应的进行。

①已知：

Fe3O4（s）+CO（g）

3FeO（s）+CO2（g）ΔH1==+19.3kJ·mol-1

3FeO（s）+H2O（g）

Fe3O4（s）+H2（g）ΔH2==-57.2kJ·mol-1

C（s）+CO2（g）

2CO（g）ΔH3==+172.4kJ·mol-1

铁氧化物循环裂解水制氢气总反应的热化学方程式是。

②下图表示其他条件一定时，Fe3O4（s）和CO（g）反应达平衡时CO（g）的体积百分含量随温度的变化关系。

i.反应Fe3O4（s）+4CO（g）

3Fe（s）+4CO2（g）ΔH0（填“>”、“<”或“=”），理

由是。

ii.随温度升高，反应Fe3O4（s）+CO（g）

3FeO（s）+CO2（g）平衡常数的变化趋势

是；1040℃时，该反应的化学平衡常数的数值是。

（3）①古老而神奇的蓝色染料普鲁士蓝的合成方法如下：

复分解反应ii的离子方程式是。

②如今基于普鲁士蓝合成原理可检测食品中CN-，方案如下：

若试纸变蓝则证明食品中含有CN-，请解释检测时试纸中FeSO4的作用。

答案

（1）c

（2）①C（s）+H2O（g）===H2（g）+CO（g）ΔH==+134.5kJ·mol-1

②i.<（1分）

理由：

当其他条件一定时，温度升高，CO的体积百分含量增大，可逆反应

Fe3O4（s）+4CO（g）

3Fe（s）+4CO2（g）逆向移动，故ΔH<0

ii.增大（1分）；4

（3）①3[Fe（CN）6]4-+4Fe3+===Fe4[Fe（CN）6]3↓

②碱性条件下，Fe2+与CN-结合生成[Fe（CN）6]4-；Fe2+被空气中O2氧化生成Fe3+；

[Fe（CN）6]4-与Fe3+反应生成普鲁士蓝使试纸显蓝色。

2、氨对人类的生产生活具有重要影响。

（1）氨的制备与利用。

①工业合成氨的化学方程式是。

②氨催化氧化生成一氧化氮反应的化学方程式是。

（2）氨的定量检测。

水体中氨气和铵根离子（统称氨氮）总量的检测备受关注。

利用氨气传感器检测水体中氨氮含量的示意图如下：

①利用平衡原理分析含氨氮水样中加入NaOH溶液的作用：

。

②若利用氨气传感器将1L水样中的氨氮完全转化为N2时，转移电子的物质的量为

6×10-4mol·L-1，则水样中氨氮（以氨气计）含量为mg·L-1。

（3）氨的转化与去除。

微生物燃料电池（MFC）是一种现代化氨氮去除技术。

下图为MFC碳氮联合同时去除的

氮转化系统原理示意图。

①已知A、B两极生成CO2和N2的物质的量之比为5:

2，写出A极的电极反应

式：

。

②用化学用语简述NH4+去除的原理：

。

高温、高压

答案

（1）

催化剂

①N2+3H22NH3

催化剂

Δ

②4NH3+5O2=====4NO+6H2O

（2）①c（OH-）增大，使NH4++OH-

NH3·H2O

NH3+H2O平衡正向移动，利

于生成氨气，被空气吹出

②3.4

（3）①CH3COO--8e-+2H2O===2CO2+7H+

②NH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-：

NH4++2O2===NO3-+2H++H2O；

NO3-在MFC电池正极转化为N2：

2NO3-+12H++10e-===N2+6H2O

3、采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。

回答下列问题：

（1）1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5。

该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为________。

（2）F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5（g）分解反应：

2N2O5（g）―→4NO2（g）＋O2（g）

2N2O4（g）

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。

体系的总压强p随时间t的变化如表所示（t＝∞时，N2O5（g）完全分解）：

t/min

0

40

80

160

260

1300

1700

∞

p/kPa

35.8

40.3

42.5

45.9

49.2

61.2

62.3

63.1

①已知：

2N2O5（g）===2N2O4（g）＋O2（g）

ΔH1＝－4.4kJ·mol－1

2NO2（g）===N2O4（g）　ΔH2＝－55.3kJ·mol－1

则反应N2O5（g）===2NO2（g）＋

O2（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

②研究表明，N2O5（g）分解的反应速率v＝2×10－3×pN2O5（kPa·min－1）。

t＝62min时，测得体系中pO2＝2.9kPa，则此时的pN2O5＝________kPa，v＝________kPa·min－1。

③若提高反应温度至35℃，则N2O5（g）完全分解后体系压强p∞（35℃）________63.1kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是________________________________________________________________________。

④25℃时N2O4（g）

2NO2（g）反应的平衡常数Kp＝________kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。

（3）对于反应2N2O5（g）―→4NO2（g）＋O2（g），R.A.Ogg提出如下反应历程：

第一步　N2O5

NO2＋NO3　　　　　快速平衡

第二步　NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2慢反应

第三步　NO＋NO3―→2NO2快反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。

下列表述正确的是________（填标号）。

A．v（第一步的逆反应）>v（第二步反应）

B．反应的中间产物只有NO3

C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效

D．第三步反应活化能较高

答案　

（1）O2

（2）①53.1　②30.0　6.0×10－2　③大于　温度升高，体积不变，总压强增大；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强增大　④13.4（3）AC

4、CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。

回答下列问题：

（1）CO2可以被NaOH溶液捕获。

若所得溶液pH＝13，CO2主要转化为________（写离子符号）；若所得溶液c（HCO

）∶c（CO

）＝2∶1，溶液pH＝________。

（室温下，H2CO3的K1＝4×10－7；K2＝5×10－11）

（2）CO2与CH4经催化重整，制得合成气：

CH4（g）＋CO2（g）

2CO（g）＋2H2（g）

①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：

化学键

C—H

C===O

H—H

C

O（CO）

键能/kJ·mol－1

413

745

436

1075

则该反应的ΔH＝________。

分别在VL恒温密闭容器A（恒容）、B（恒压，容积可变）中，加入CH4和CO2各1mol的混合气体。

两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是________（填“A”或“B”）。

②按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图1所示。

此反应优选温度为900℃的原因是_________________________________________________________。

（3）O2辅助的AlCO2电池工作原理如图2所示。

该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2（C2O4）3是重要的化工原料。

电池的负极反应式：

_________________

电池的正极反应式：

6O2＋6e－===6O

6CO2＋6O

===3C2O

＋6O2

反应过程中O2的作用是_____________________________________。

该电池的总反应式：

___________________________________________。

答案　

（1）CO

　10

（2）①＋120kJ·mol－1　B

②900℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低

（3）Al－3e－===Al3＋（或2Al－6e－===2Al3＋）　催化剂

2Al＋6CO2===Al2（C2O4）3

5、NO2与SO2能发生反应：

NO2＋SO2

SO3＋NO，某研究小组对此进行相关实验探究。

（1）硝酸厂向大气中排放NO2造成的环境问题是____________________________

_________________________________________________。

（2）为了减少SO2的排放，将含SO2的烟气通过洗涤剂X，充分吸收后再向吸收后的溶液中加入稀硫酸，既可以回收SO2，同时又可得到化肥。

上述洗涤剂X可以是________（填序号）。

a．Ca（OH）2b．K2CO3

c．Na2SO3d．NH3·H2O

（3）实验中，尾气可以用碱溶液吸收。

NaOH溶液吸收NO2时，发生的反应为2NO2＋2OH－===NO

＋NO

＋H2O，反应中形成的化学键是________（填化学键的类型）。

用NaOH溶液吸收少量SO2的离子方程式为________________________

_____________________________________________________________。

（4）已知：

2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）　ΔH＝－113.0kJ·mol－1

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH＝－196.6kJ·mol－1

则NO2（g）＋SO2（g）

SO3（g）＋NO（g）　ΔH＝________。

（5）在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比进行多组实验（各次实验的温度可能相同，也可能不同），测定NO2的平衡转化率。

部分实验结果如图所示：

①如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是_________________________________________________________________

____________________________________________________________；

②若A点对应实验中，SO2（g）的起始浓度为c0mol·L－1，经过tmin达到平衡状态，该时段化学反应速率v（NO2）＝________mol·L－1·min－1；

③图中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断TC________TD（填“>”“＝”或“<”）。

答案　

（1）酸雨、光化学烟雾　

（2）bd

（3）共价键　SO2＋2OH－===SO

＋H2O

（4）－41.8kJ·mol－1

（5）①降低温度　②

　③＝

6、氢能是理想的清洁能源，资源丰富。

以太阳能为热源分解Fe3O4，经由热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如图1：

（1）过程Ⅰ：

2Fe3O4（s）

6FeO（s）＋O2（g）　ΔH＝＋313.2kJ·mol－1

①过程Ⅰ需要将O2不断分离出去，目的是_________________________

______________________________________________________。

②一定温度下，在容积可变的密闭容器中，该反应已达到平衡，下列说法正确的是________（填字母标号）。

a．容器内气体密度和相对分子质量都不再改变

b．升高温度，容器内气体密度变大

c．向容器中通入N2，Fe3O4的转化率不变

d．缩小容器容积，O2（g）浓度变大

③在压强p1下，Fe3O4的平衡转化率随温度变化的曲线如图2所示。

若将压强由p1增大到p2，在图2中画出p2下的α（Fe3O4）—T曲线示意图。

（2）已知H2的燃烧热是285.8kJ·mol－1，则液态水通过过程Ⅱ转化的热化学方程式为_____________________________________________________。

（3）其他条件不变时，过程Ⅱ在不同温度下，H2O的转化率随时间的变化[α（H2O）—t]曲线如图3所示，温度T1、T2、T3由大到小的关系是________________，

判断依据是__________________________________________________

________________________________________________________。

（4）科研人员研制出透氧膜（OTM），它允许电子和O2－同时透过，可实现水连续分解制H2，工作时CO、H2O分别在透氧膜的两侧反应。

工作原理如图所示：

CO在________（填“a”或“b”）侧反应，另一侧的电极反应式为___________________________________________________

_______________________________________________________。

答案　

（1）①提高Fe3O4的转化率　②a

③如图所示

（2）3FeO（s）＋H2O（l）===H2（g）＋Fe3O4（s）　ΔH＝＋129.2kJ·mol－1

（3）T1>T2>T3　其他条件相同时，因为该反应是吸热反应，升高温度平衡右移，所以T1>T2>T3

（4）b　H2O＋2e－===H2↑＋O2－

7、NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。

有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。

（1）用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：

2NO2（g）＋H2O（l）===HNO3（aq）＋HNO2（aq）　ΔH＝－116.1kJ·mol－1

3HNO2（aq）===HNO3（aq）＋2NO（g）＋H2O（l）　ΔH＝75.9kJ·mol－1

反应3NO2（g）＋H2O（l）===2HNO3（aq）＋NO（g）的ΔH＝________kJ·mol－1。

（2）用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。

写出电解时阳极的电极反应式：

___________________。

（3）用酸性（NH2）2CO水溶液吸收NOx，吸收过程中存在HNO2与（NH2）2CO生成N2和CO2的反应。

写出该反应的化学方程式：

___________________________。

（4）在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。

①NH3与NO2生成N2的反应中，当生成1molN2时，转移的电子数为________mol。

②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应（装置如图1）。

反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示，在50～250℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_________________________________________________________________

______________________________________________________________

___________________________________________________________________；

当反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是_____________________________________________________________。

答案　

（1）－136.2

（2）HNO2－2e－＋H2O===3H＋＋NO

（3）2HNO2＋（NH2）2CO===2N2↑＋CO2↑＋3H2O

（4）①

②迅速上升段是催化剂活性随温度升高而增大，与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大　催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了NO