北京市学年高三期末考试化学试题答案分类汇编 《化学反应原理 》.docx

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北京市学年高三期末考试化学试题答案分类汇编《化学反应原理》

北京市2019-2020学年高三各区第一学期期末化学考试分类汇编

化学反应原理

（海淀区）18．（12分）煤的洁净技术（包括固硫技术和脱硫技术两类）可有效降低燃煤废气中SO2的含量，已成为我国解决环境问题的主导技术之一。

I．固硫技术：

通过加入固硫剂，将硫元素以固体形式留在煤燃烧的残渣中。

石灰石是常用的固硫剂，固硫过程中涉及的部分反应如下：

①CaCO3（s）

CaO（s）+CO2（g）△H1=+178.30kJ/mol

②CaO（s）+SO2（g）+0.5O2（g）

CaSO4（s）△H2=-501.92kJ/mol

③CO（g）+0.5O2（g）

CO2（g）△H3

④CaSO4（s）+CO（g）

CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）△H4=+218.92kJ/mol

（1）温度升高，反应①的化学平衡常数________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（2）△H3=________kJ/mol。

（3）在煤燃烧过程中常鼓入稍过量的空气以提高固硫率（燃烧残渣中硫元素的质量占燃煤中硫元素总质量的百分比），结合反应②、③、④分析其原因：

________。

II．电化学脱硫技术是一种温和的净化技术，其基本原理为利用

阳极反应产生的羟基自由基（·OH，氧元素为-1价）将燃煤中的含硫

物质氧化除去，其装置示意图如右图所示。

（4）将煤打成煤浆加入电解槽的目的是________。

（5）阳极的电极反应式为________。

（6）补全用羟基自由基除去煤中二硫化亚铁（FeS2）的反应的离子方程式：

FeS2+·OH====Fe3++SO42-+H2O+________

（7）利用上述装置对某含FeS2的煤样品进行电解脱硫，测得一定时间内随溶液起始pH的改变脱硫率（溶于水中的硫元素质量占煤样中硫元素总质量的百分比）的变化如下图所示。

pH大于1.5后脱硫率下降的可能原因有：

随着pH的升高，反应物的氧化性或还原性降低；________。

（朝阳区）16．（8分）乙二酸（H2C2O4）俗称草酸，在实验研究和化学工业中应用广泛。

（1）室温下，测得0.1mol·L−1H2C2O4溶液的pH=1.3，写出草酸的电离方程式_______。

（2）草酸溶液中各粒子的物质的量分数随溶液pH变化关系如下图所示：

①向草酸溶液中滴加KOH溶液至pH=2.5时发生的主要反应的离子方程式是

_______。

②0.1mol·L−1KHC2O4溶液中，下列粒子浓度关系正确的是_______（填序号）。

a．c（K+）+c（H+）=c（HC2O4–）+c（C2O42–）+c（OH–）

b．c（K+）>c（HC2O4–）>c（C2O42–）>c（H2C2O4）

c．c（K+）=c（HC2O4–）+c（C2O42–）+c（H2C2O4）

（3）工业上利用硫酸亚铁与草酸反应制备草酸亚铁晶体，其离子方程式为：

Fe2++H2C2O4+xH2O

FeC2O4．xH2O↓+2H+

①制备时需添加氨水以提高FeC2O4·xH2O的产率，从化学平衡移动原理角度解

释原因：

。

②测定草酸亚铁晶体（FeC2O4·xH2O）的x值，实验如下：

称取0.5400g草酸亚铁晶体溶于一定浓度的硫酸中，用KMnO4酸性溶液滴定。

到达滴定终点时，消耗0.1000mol·L－1的KMnO4酸性溶液18.00mL。

已知：

滴定过程中铁、碳元素被氧化为Fe3+、CO2，锰元素被还原为Mn2+

则FeC2O4·xH2O中x=_______（FeC2O4的摩尔质量是144g·mol－1）。

一定条件

（朝阳区）17．（12分）合成氨对人类生存具有重大意义，反应为：

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）∆H

（1）科学家研究在催化剂表面合成氨的反应机理，反应步骤与能量的关系如下图所示（吸附在催化剂表面的微粒用*标注，省略了反应过程中部分微粒）。

①NH3的电子式是_______。

②写出步骤c的化学方程式_______。

③由图像可知合成氨反应的∆H______0

（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（2）传统合成氨工艺是将N2和H2在高温、高压条件下发生反应。

若向容积为1.0L的反应容器中投入5molN2、15molH2，在不同温度下分别达平衡时，混合气中NH3的质量分数随压强变化的曲线如下图所示。

①温度T1、T2、T3大小关系是_______。

②M点的平衡常数K=_______（可用分数表示）。

（3）目前科学家利用生物燃料电池原理（电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子），研究室温下合成氨并取得初步成果，示意图如下：

①导线中电子移动方向是_______。

②固氮酶区域发生反应的离子方程式是_______。

③相比传统工业合成氨，该方法的优点有_______。

（东城区）15．（10分）随着能源技术的发展，科学家们将目光聚焦于锂的开发与研究。

（1）锂元素的性质与原子结构密切相关。

写出锂的原子结构示意图：

。

（2）根据元素周期律推断：

①锂与水反应的化学方程式是。

②在碱金属元素的最高价氧化物对应的水化物中，LiOH的碱性最（填“强”或“弱”）。

（3）已知：

M（g）→M+（g）+e-∆H（M代表碱金属元素）

元素

Li

Na

K

Rb

Cs

∆H（kJ/mol）

+520

+496

+419

+403

+376

①根据以上数据，元素的金属性与∆H的关系是。

②从原子结构的角度解释①中结论：

。

（4）海水中有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术，提取原理如下图所示：

①金属锂在电极（填“A”或“B”）上生成。

②阳极产生两种气体单质，电极反应式是。

（东城区）16．（12分）甲醇（CH3OH）的合成与应用具有广阔的发展前景。

Ⅰ．合成甲醇的部分工艺流程如下：

原料气预热装置→合成反应器甲醇

（1）甲烷与水蒸气反应制备合成甲醇的原料气CO、CO2和H2。

CH4（g）＋H2O（g）＝CO（g）＋3H2（g）∆H＝＋206.2kJ·mol－1

CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+H2（g）∆H＝－41.0kJ·mol－1

甲烷与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式为。

（2）在催化剂的作用下，200~300℃时，合成反应器内发生反应：

ⅰ.CO（g）＋2H2（g）

CH3OH（g）∆H＜0

ⅱ.CO2（g）＋3H2（g）

CH3OH（g）+H2O（g）∆H＜0

①一段时间内，记录合成反应器出、入口样品的温度，数据如右图所示。

曲线是合成反应器出口样品的温度。

②如果你是工程师，请对合成反应器中压强的控制

提出建议并说明理由：

。

合成反应器中有少量的副反应，会生成二甲醚（CH3OCH3）、甲酸甲酯等。

已知沸点：

甲醇64.7℃；二甲醚-24.9℃；甲酸甲酯32.0℃。

③CO和H2生成二甲醚的化学方程式是。

④从合成反应器出来的产品经分离提纯可以得到甲醇，请简述该方法。

Ⅱ．右图为甲醇燃料电池的示意图。

（3）①负极的电极反应式是。

②质子交换膜材料的合成是燃料电池的核心技术。

我国科研人员研发的一种质子交换膜材料的结构片段如下，它由三种单体缩聚而成。

已知：

ROH+R’Cl→R—O—R’+HCl

单体的结构简式是：

、、。

（西城区）17．（12分）含氰根（CN−）的废水必须经处理后排放。

某电镀废水pH≈12，氰化物以CN−、Cu（CN）32−等形式存在（均以CN−计），处理流程如下：

（1）HCN是一元弱酸，用离子方程式表示NaCN水溶液显碱性的原因：

______。

（2）二次处理阶段，使用不同方法氧化。

①过硫酸钾（K2S2O8）氧化法：

K2S2O8溶液将CN−（N为－3价）氧化成毒性弱的CNO−（N为－3价）。

Ⅰ．碱性溶液中S2O82−在一定条件下氧化CN−生成CNO−和SO42−的离子方程式是______。

Ⅱ．不同浓度的K2S2O8溶液对CN−的去除率如图1。

工业上选用浓度为1mmol·L−1

K2S2O8溶液，不用0.75mmol·L−1和2mmol·L−1的原因是______。

Ⅲ．研究CN−的氧化去除机理。

（文献中为碱性条件下的结论）

文献：

a．没有Cu+，S2O82−对CN−没有去除效果。

b．S2O82−和Cu+反应生成硫酸根自由基（SO4−·）和CuO。

c．SO4−·可能转变为羟基自由基（·OH）。

d．SO4−·、·OH均可将CN−氧化为CNO−。

叔丁醇只可以使·OH失

去活性，乙醇可以使SO4−·、·OH均失去活性。

实验：

相同条件下，向含Cu（CN）32−的碱性废水中加入叔丁醇，CN−的去除率没有影响；加入乙醇，CN−的去除率降低50%。

两种不同的CN−的氧化去除机理如图2，结合文献和实验回答下列问题：

ⅰ．补全“机理一”。

ⅱ．从“机理二”可看出CuO参与了去除CN−，列举其证据：

______。

②电解法：

碱性环境中，在阳极发生两步反应，CN−放电生成CNO−，CNO−再放电生成CO2和N2，第二步的阳极反应式是______。

（丰台区）15．（8分）氧、硫、硒（Se）、碲（Te）、钋（Po）是元素周期表中原子序数依次增大的同主族元素。

回答下列问题：

（1）硒在元素周期表中的位置。

209

84

（2）Po的中子数为。

（3）某温度时，该族单质与H2反应生成气态H2X的热化学方程式如下：

O2（g）＋2H2（g）

2H2O（g）△H1＝－484kJ·mol﹣1

S（g）＋H2（g）H2S（g）△H2＝－20kJ·mol﹣1

Se（g）＋H2（g）H2Se（g）△H3＝＋81kJ·mol﹣1

①硫和硒氢化物的热稳定性：

H2SH2Se（填“＞”、“＝”或“＜”）；判断依据是。

②写出O2（g）与H2S（g）反应生成H2O（g）和S（g）的热化学方程式。

（丰台区）18．（14分）随着现代科学技术的快速发展，防腐蚀技术也在不断提高。

Ⅰ．金属的腐蚀原理

（1）中性环境中多为吸氧腐蚀，其正极的电极反应为。

（2）析氢腐蚀和吸氧腐蚀的均会导致体系中c（OH－）（填“增大”、“不变”或“减小”）。

（3）不同酸性介质中，金属腐蚀原理并不相同。

下图是密闭容器中，生铁在pH＝2

和pH＝4的盐酸中压强随时间的变化过程。

图中代表pH＝2的曲线是（填“a”或“b”）。

Ⅱ．金属的电化学防护

（1）富锌涂料是使用广泛的防锈底漆，涂层中锌对钢铁保护的原理是。

（2）缓蚀剂是能明显减缓或阻止金属腐蚀的物质，钼酸钠（Na2MoO4）和磷酸二氢锌[Zn（H2PO4）]2是常用自来水（pH范围6.5~8.8）介质碳钢缓蚀剂。

①钼酸钠（Na2MoO4）在电极表面被还原为MoO2形成保护膜，减缓腐蚀，该电极反应为；同时，MoO42－-能与Fe2+反应生成难溶的Fe2O3和MoO2，沉积在碳钢表面减缓腐蚀。

写出MoO42－与Fe2+反应的离子反应方程式：

。

②电化学反应可使缓蚀剂成分中的Zn（H2PO4）2转化为难溶性的Zn3（PO4）2，形成保护膜，减缓腐蚀。

用平衡移动原理解释发生转化原因。

（昌平区）15.（8分）研究表明，氮氧化物和二氧化硫等气体与雾霾的形成有关（如下图所示）。

（1）过程①中NOx（x=1或2）发生_______（填“氧化”或“还原”）反应。

（2）气体A的化学式是________。

（3）过程②的化学方程式是________。

（4）已知：

2H2S（g）+O2（g）＝2S（s）+2H2O（l）△H1=-akJ/mol

S（s）+O2（g）＝SO2（g）△H2=-bkJ/mol

家庭常用燃料液化石油气中含有微量H2S，在燃烧过程中会产生SO2。

该反应的热化学方程式是____________。

（昌平区）16.（10分）利用甲醇和水蒸气重整为燃料电池提供氢气。

甲醇和水蒸气重整的主要反应是：

反应i：

CH3OH（g）+H2O（g）

CO2（g）+3H2（g）△H1=+49kJ/mol

同时，存在副反应：

反应ii：

CH3OH（g）

CO（g）+2H2（g）△H2=+91kJ/mol

（1）反应i的平衡常数K的表达式是。

（2）为探究条件对反应i平衡的影响，X、Y（Y1、Y2）可分别代表压强或温度。

下图表示Y一定时，反应i中H2O（g）的平衡转化率随X的变化关系。

①X代表的物理量是。

②判断Y1Y2（填“>”或“<”），理由是。

（3）CO易使反应i的催化剂中毒，研究温度和投料比对甲醇转化率及重整气中CO物质的量分数的影响，结果如图所示。

1选择250℃、水/甲醇投料比为2作为最佳条件进行反应，原因是。

②250℃时CO物质的量分数始终高于200℃时CO物质的量分数的原因可能是。

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化学反应原理参考答案

（海淀区）18．（12分）

（1）增大（1分）

（2）-283

（3）鼓入稍过量的空气，增大了反应体系中氧气的浓度，使反应②平衡正向移动，有利于固硫；同时，氧气浓度增大也会使反应③平衡正向移动，降低CO浓度，增大CO2浓度，使反应④平衡逆向移动，（或其他合理分析）有利于固硫

（4）增大接触面积，提高反应速率（或使反应更充分）

（5）H2O–e-===·OH+H+（或OH-–e-===·OH）（1分）

（6）1FeS2+15·OH====1Fe3++2SO42-+7H2O+1___H+___

（7）pH升高，促进Fe3+水解生成Fe（OH）3，覆盖在煤浆表面，阻止反应进行（或其他合理答案）

（朝阳区）16．（8分）

（1）H2C2O4⇌H++HC2O4－，HC2O4－⇌C2O42-+H+

（2）①

②bc

（3）①NH3·H2O与H+反应，降低c（H+）浓度，使Fe2++H2C2O4+xH2O⇌FeC2O4·xH2O↓+2H+平衡向正反应方向移动,产生更多的FeC2O4·xH2O

②2

（朝阳区）17．（12分）

（1）①

②*NNH+H2

*N+NH3

③＜

（2）①T1＜T2＜T3

②

（或7.32×10-3）

（3）①a→b

②N2+6H++6MV+===2NH3+6MV2+

③条件温和、生成氨的同时释放电能（其他答案合理给分）

（东城区）15.（10分）

（1）

（2）①2Li+2H2O=2LiOH+H2↑②弱

（3）①同一主族，金属活动性越强（或弱），∆H越小（或大）

②从Li→Cs，随着质子数递增，电子层数增多，原子半径增大，原子失电子能力增强，∆H减小

（4）①A

②2Cl--2e-=Cl2↑4OH--4e-=O2+2H2O

（东城区）16.（12分）

（1）CH4（g）+2H2O（g）＝CO2（g）+4H2（g）∆H＝+165.2kJ·mol－1

（2）①a

催化剂

200-300℃

②适当加压。

加压能使该反应速率增大、原料转化率升高，也会增加设备和动力成本

③2CO＋4H2

CH3OCH3+H2O

④降温冷凝得到液态甲醇粗品再蒸馏提纯

（3）①CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H+

②

（西城区）17．（每空2分，共12分）

一定条件

（1）CN−+H2O

HCN+OH−

（2）①Ⅰ．S2O82−+CN−+2OH−======CNO−+2SO42−+H2O

Ⅱ．1mmol·L−1比0.75mmol·L−1反应速率快、CN−的去除率高，比2mmol·L−1

经济

Ⅲ．ⅰ．（2分）

ⅱ．碱性条件下，没有Cu+，CN−没有去除效果，Cu+会生成CuO；碱性条件下，加入乙醇，可以使SO4−·失去活性而CN−的去除率仍然有50%

②2CNO−+4OH−−6e−==2CO2↑+N2↑+2H2O

（丰台区）15．（8分）

（1）第四周期，第ⅥA族

（2）125

（3）①＞

同主族元素，从上到下，核电荷数增多，电子层数增加，原子半径增大，得电子能力增大，气态氢化物稳定性增强。

（或依据△H可判断硫化氢能量小，物质更稳定。

合理给分）

②2H2S（g）＋O2（g）

S（g）＋2H2O（g）△H＝－444kJ·mol﹣1

（丰台区）18．（14分）Ⅰ

（1）O2＋2H2O＋4e－

4OH－

（2）增大（3）a

Ⅱ

（1）形成原电池，锌失去电子做负极，铁为正极，电子在正极放电，保护铁

（2）①MoO42－＋2e－＋2H2O

MoO2＋4OH－

MoO42－＋2Fe2+＋2OH－

MoO2＋Fe2O3＋H2O

②正极反应使c（OH－）增大,使平衡H2PO4－

HPO42－＋H＋HPO42－PO43－＋H＋正向移动，有利于2PO43－＋3Zn2＋Zn3（PO4）2↓生成。

（昌平区）15.（8分）

（1）氧化

（2）NH3

催化剂

（3）2SO2+O2

2SO3

（4）2H2S（g）+3O2（g）==2SO2（g）+2H2O（l）△H=-（a+2b）kJ/mol

（昌平区）16.（10分）

（1）K=

（2）①温度

②>，反应i的正反应方向气体体积增大，当温度一定时，压强增大，反应向左移动，H2O（g）平衡转化率减小。

（3）①此条件下甲醇的平衡转化率最高，且CO的物质的量分数较小。

②投料比一定，温度升高，反应ii向右移动，反应i也向右移动使c（CH3OH）减少而使反应ii左移，温度对反应ii的影响较后者大，所以整体表现为250℃时CO含量较高。