最新高考化学二轮增分优选练 加试题增分练 第30题 基本概念基本理论的综合应用.docx

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最新高考化学二轮增分优选练加试题增分练第30题基本概念基本理论的综合应用

第30题　基本概念、基本理论的综合应用

1．2016年10月11日，神舟十一号飞船搭乘CZ—2F火箭成功发射。

在重达495吨的起飞重量中，95%的都是化学推进剂。

（1）降冰片烯

（C7H10）是一种重要的高密度液体燃料化学推进剂。

已知：

燃料

密度/g·cm－3

体积热值/J·L－1

降冰片烯

1.0

4.2×107

写出表示降冰片烯标准燃烧热的热化学方程式：

_______________________________________

________________________________________________________________________。

（2）CH3OH和液氧是常用的液体火箭推进剂。

①已知：

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（l）　ΔH1

2H2（g）＋O2（l）===2H2O（l）　ΔH2

CH3OH（g）===CH3OH（l）　ΔH3

2CH3OH（l）＋3O2（l）===2CO2（g）＋4H2O（l）　ΔH4

则ΔH4＝________（用ΔH1、ΔH2、ΔH3来表示）。

②某温度下，发生反应CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）。

在体积为2L的密闭容器中加入1molCH3OH和1molH2O，第4min达到平衡，容器内c（CO2）随时间的变化情况如图1所示，求此反应在该温度下的平衡常数____________。

保持其他条件不变，在第5min时向体系中再充入0.2molCO2和0.4molH2，第8min重新达到平衡，此时c（H2）＝c（CH3OH）。

请在图中画出5～9min的c（CO2）变化曲线示意图。

（3）NH4NO3也是一种重要的固体推进剂，可通过电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图2所示，A电极的名称为________极，请写出在B电极上发生的电极反应式：

________________________________________________________________________。

答案　

（1）C7H10（l）＋

O2（g）===7CO2（g）＋5H2O（l）　ΔH＝－3948kJ·mol－1

（2）①3ΔH2－2ΔH1－2ΔH3　②59.26

（3）阴　NO－3e－＋2H2O===NO

＋4H＋

解析　

（1）C7H10的摩尔质量为94g·mol－1，故燃烧1mol降冰片烯标准燃烧热为ΔH＝－（4.2×107J·L－1×94g·mol－1÷1000g·L－1）＝－3948kJ·mol－1，故热化学方程式为C7H10（l）＋

O2（g）

===7CO2（g）＋5H2O（l）　ΔH＝－3948kJ·mol－1。

（2）已知：

ⅰ、CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（l）　ΔH1

ⅱ、2H2（g）＋O2（l）===2H2O（l）　ΔH2

ⅲ、CH3OH（g）===CH3OH（l）　ΔH3

根据盖斯定律可知3×ⅱ－2×ⅰ－2×ⅲ即得到2CH3OH（l）＋3O2（l）===2CO2（g）＋4H2O（l）的ΔH4＝3ΔH2－2ΔH1－2ΔH3。

②　　　　　CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）

起始浓度/mol·L－1000.50.5

变化浓度/mol·L－10.10.30.10.1

平衡浓度/mol·L－10.10.30.40.4

所以K＝

≈59.26；反应物浓度增大，使平衡不断向正反应方向进行，因此图像为

。

（3）由图可知，A极上NO生成NH

，发生还原反应，为电解池阴极；B极上NO生成NO

，发生氧化反应，故电极反应方程式为：

NO－3e－＋2H2O===NO

＋4H＋。

2．（2018·余姚中学高三选考模拟）氢气是一种理想的绿色能源。

利用生物质发酵得到的乙醇制取氢气，具有良好的应用前景。

乙醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如下图所示：

已知：

反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数随温度变化曲线如下图所示。

（1）①试说明反应Ⅰ能否发生自发反应：

_______________________________________

________________________________________________________________________。

②反应Ⅰ、Ⅱ达平衡后，若在恒温恒压条件下，向体系中充入N2，CO的体积分数会________（填“上升”“不变”或“下降”）。

（2）反应Ⅱ，在进气比[n（CO）∶n（H2O）]不同时，测得相应的CO的平衡转化率见图1：

（各点对应的反应温度可能相同，也可能不同）

①图中D、E两点对应的反应温度分别为TD和TE。

判断：

TD________TE（填“<”“＝”或“>”）。

②经分析计算，A、E和G三点对应的反应温度相同，理由是____________________________

________________________________________________________________________。

③在图2中，画出D点所对应温度下CO平衡转化率随进气比[n（CO）∶n（H2O）]变化的曲线。

④以熔融Na2CO3为电解质的乙醇燃料电池具有广泛的应用，写出其负极的电极反应方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）①反应ⅠCH3CH2OH（g）＋H2O（g）===2CO（g）＋4H2（g），ΔS>0，根据化学平衡常数与温度的关系可知ΔH>0，高温下可自发进行　②上升

（2）①<　②经计算，A、E、G三点平衡常数相同，故反应温度相同　③（趋势正确，且必须穿过F、G之间）

④C2H5OH－12e－＋6CO

===8CO2＋3H2O

解析　

（1）①反应ⅠCH3CH2OH（g）＋H2O（g）===2CO（g）＋4H2（g），ΔS>0，根据化学平衡常数与温度的关系可知ΔH>0，高温下可自发进行。

②在恒温恒压条件下，向体系中充入N2相当于增大了容器的体积，有利于反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ平衡不移动，CO的体积分数会增大。

（2）①已知CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

ΔH＜0，反应为放热反应，升温平衡逆向移动，CO转化率减小，图中D、E两点对应的反应温度分别为TD和TE。

D点CO转化率大于E点CO转化率，说明TD

②E点：

　　　CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

起始量1100

变化量0.50.50.50.5

平衡量0.50.50.50.5

K＝1

A点：

　　　CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

起始量1200

变化量0.6670.6670.6670.667

平衡量0.3331.3330.6670.667

K≈1

G点：

　　　CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

起始量3200

变化量1.21.21.21.2

平衡量1.80.81.21.2

K＝1

经计算，A、E、G三点平衡常数相同，故反应温度相同。

③趋势正确，且必须穿过F、G之间

④负极为乙醇失电子的反应，电极反应为：

C2H5OH－12e－＋6CO

===8CO2＋3H2O。

3．铁在工业和生活中都具有非常重要的应用。

某含铁化合物W，为探究其成分，化学兴趣小组的同学取化合物W粉末进行试验。

经组成分析，该粉末除Fe外还有O和另一未知元素共三种元素。

另取2.22g化合物W的粉末溶于适量稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有3.20gNaOH的溶液，恰好完全反应。

过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色粉末1.60g；将所得滤液在一定条件下蒸发灼烧可得到一种纯净的不含结晶水的盐7.10g。

请回答：

（1）另一未知元素为____________________（填化学式）。

（2）①该化合物W的化学式为_________________________________________________。

②该化合物W与适量稀硫酸反应的化学方程式：

____________________________________

________________________________________________________________________。

（3）草酸钴广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。

某研究小组在实验室探究CoC2O4分解反应的平衡常数。

将一定量纯净的CoC2O4粉末置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡：

CoC2O4（s）CoO（s）＋CO（g）＋CO2（g）

实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

温度/℃

240

250

260

270

平衡总压强/kPa

5.7

8.3

12.0

17.1

平衡总浓度/mol·L－1

2.4×10－3

3.4×10－3

4.8×10－3

6.8×10－3

由表中数据，250℃时CoC2O4的分解平衡常数为____________________。

该反应的焓变ΔH________0（填“＞”“＝”或“＜”）。

（4）温度加热至350℃，CO2的体积分数开始发生变化，体积分数和温度的关系如下。

试在图中画出CO的体积分数随温度升高的曲线。

答案　

（1）Na

（2）①NaFeO2　②2NaFeO2＋4H2SO4===Na2SO4＋Fe2（SO4）3＋4H2O

（3）2.89×10－6　>

（4）

解析　另取2.22g化合物W的粉末溶于适量稀硫酸，向反应后的溶液中加入含有3.20gNaOH的溶液，恰好完全反应。

过滤，将洗涤后的沉淀充分灼烧，得到红棕色粉末1.60g，这说明氧化铁是1.60g，物质的量是0.01mol；将所得滤液在一定条件下蒸发灼烧可得到一种纯净的不含结晶水的盐7.10g，由于加入氢氧化钠，这说明滤液中含有钠元素，因此7.10g物质是硫酸钠，物质的量是7.10g÷142g·mol－1＝0.05mol。

加入的氢氧化钠是3.20g÷40g·mol－1＝0.08mol，因此原化合物中含有钠元素，其物质的量是0.05mol×2－0.08mol＝0.02mol。

氧元素的物质的量是

＝0.04mol。

（1）根据以上分析可知另一未知元素为Na。

（2）①该化合物W中Na、O、Fe的原子个数之比为0.02∶0.04∶0.02＝1∶2∶1，其化学式为NaFeO2。

②该化合物W与适量稀硫酸反应的化学方程式为2NaFeO2＋4H2SO4===Na2SO4＋Fe2（SO4）3＋4H2O。

（3）根据方程式可知生成物CO和CO2的物质的量相等，则250℃时二者的浓度均是3.4×

10－3mol·L－1÷2＝1.7×10－3mol·L－1，所以该温度下的平衡常数K＝c（CO）·c（CO2）＝2.89×10－6；根据表中数据可知升高温度浓度增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，因此正反应是吸热反应，则ΔH＞0。

（4）350℃以后二氧化碳的体积分数升高，这说明CO开始与CoO发生反应生成Co和二氧化碳，所以CO的体积分数降低。

4．（2017·诸暨市牌头中学高二下学期期中）冶金工业、硝酸工业的废气废液中含氮化合物污染严重，必须处理达标后才能排放。

Ⅰ.用活性炭处理工厂尾气中的氮氧化物。

（1）已知：

①4NH3（g）＋5O2（g）===4NO（g）＋6H2O（l）　ΔH1＝akJ·mol－1

②4NH3（g）＋3O2（g）===2N2（g）＋6H2O（l）

ΔH2＝bkJ·mol－1

③C（s）＋O2（g）===CO2（g）　ΔH3＝ckJ·mol－1

则反应C（s）＋2NO（g）N2（g）＋CO2（g）的ΔH＝________。

（2）在容积不变的密闭容器中，一定量的NO与足量的C发生反应：

C（s）＋2NO（g）N2（g）＋CO2（g）　ΔH＝QkJ·mol－1，平衡时c（NO）与温度T的关系如图1所示，下列说法正确的是________（填字母）。

A．其他条件不变，改变活性炭的用量，平衡一定不移动

B．Q＞0，所以T1、T2、T3对应的平衡常数：

K1＜K2＜K3

C．温度为T2时，若反应体系处于状态D，则此时v（正）＞v（逆）

D．若状态B、C、D体系的压强分别为p（B）、p（C）、p（D），则p（D）＝p（C）＞p（B）

（3）已知某温度时，反应C（s）＋2NO（g）N2（g）＋CO2（g）的平衡常数K＝

，在该温度下的2L密闭容器中投入足量的活性炭和2.0molNO发生反应，t1时刻达到平衡，请在图2中画出反应过程中c（NO）随时间t的变化曲线。

Ⅱ.用纳米铁粉或电解法处理废水中的硝酸盐。

（4）纳米铁粉处理污水中NO

的离子方程式为：

4Fe＋NO

＋10H＋===4Fe2＋＋NH

＋3H2O。

实验证实，pH偏低将会导致NO

的去除率下降，其原因是__________________________

________________________________________________________________________。

相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中NO

的速率有较大差异（见下图），产生该差异的可能原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）电解法处理水中硝酸盐的原理是：

以金属Pt作电极，用质子交换膜把溶液分为阴阳两极区，阴极区为含硝酸盐的工业废水，接通直流电源进行电解，产物为N2。

请写出阴极的电极反应式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）（

＋c）kJ·mol－1　

（2）C

（3）

（4）纳米铁粉与H＋反应生成H2，导致NO

的去除率下降　Cu或Cu2＋对纳米铁粉去除NO

的反应有催化作用（或形成Fe—Cu原电池增大纳米铁粉去除NO

的反应速率）　（5）2NO

＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O

解析　Ⅰ.

（1）应用盖斯定律，将③－①×

＋②×

得：

C（s）＋2NO（g）N2（g）＋CO2（g）　ΔH＝（

＋c）kJ·mol－1。

（2）将C全部从平衡体系中移走，平衡逆向移动，A项错误；根据图像，升高温度c（NO）增大，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，逆反应为吸热反应，Q＜0且K1＞K2＞K3，B项错误；状态D的c（NO）大于T2平衡时c（NO），则状态D反应正向进行，此时v（正）＞v（逆），C项正确；该反应为气体分子数不变的反应，气体分子物质的量始终不变，在容积不变的密闭容器中体系的压强取决于温度，温度越高压强越大，则p（C）＞p（B）＝p（D），D项错误。

（3）用三段式，设从起始到平衡转化c（NO）为xmol·L－1

C（s）　＋　2NO（g）N2（g）＋CO2（g）

c起始/mol·L－11.000

c转化/mol·L－1x

c平衡/mol·L－11.0－x

化学平衡常数K＝

＝

＝

，解得x＝0.6，作图时,起始c（NO）为1.0mol·L－1，随着时间推移c（NO）减小，t1达到平衡时c（NO）为1.0mol·L－1－0.6mol·L－1＝0.4mol·L－1，t1后c（NO）保持0.4mol·L－1。

Ⅱ.（4）pH偏低，溶液酸性较强，纳米铁粉与H＋反应生成H2，导致NO

的去除率下降。

根据图像，含Cu2＋的水样中NO

的去除速率更快，产生差异的原因是：

Cu（Fe与Cu2＋反应生成Cu，反应的方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu）或Cu2＋对纳米铁粉去除NO

的反应有催化作用（或形成Fe—Cu原电池增大纳米铁粉去除NO

的反应速率）。

（5）根据题意，阴极NO

得电子被还原成N2,2molNO

得到10mol电子生成1molN2，阴极的电极反应式为2NO

＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O。