專題講座四加試第30題基本概念、基本理論綜合專題9溶液中的離子反應(yīng)1.2017浙江4月選考，30(2)(3)以氧化鋁為原料，通過(guò)碳熱還原法可合成氮化鋁(AlN)；通過(guò)電解法可制取鋁。電解鋁時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)生的CO2可通過(guò)二氧化碳甲烷化再利用。請(qǐng)回答：探究選考真題1234(2)在常壓、Ru/TiO2催化下，CO2和H2混合氣體(體積比14，總物質(zhì)的量a mol)進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得CO2轉(zhuǎn)化率、CH4和CO選擇性隨溫度變化情況分別如圖1和圖2所示(選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。圖1圖21234下列說(shuō)法不正確的是_。A.H4小于零B.溫度可影響產(chǎn)物的選擇性C.CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減少D.其他條件不變，將CO2和H2的初始體積比改變?yōu)?3，可提高CO2平 衡轉(zhuǎn)化率答案解析CD1234解析解析由圖1轉(zhuǎn)化率隨溫度變化看出，350 之前為未平衡之前的轉(zhuǎn)化率，之后為CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度升高轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A正確、C錯(cuò)誤；從圖2可以看出溫度對(duì)生成產(chǎn)物(產(chǎn)物的選擇性)有影響，B正確；相同條件下CO2和H2的初始體積比從14改變?yōu)?3，前者CO2的轉(zhuǎn)化率高，D錯(cuò)誤。1234350 時(shí)，反應(yīng)在t1時(shí)刻達(dá)到平衡，平衡時(shí)容器體積為V L，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(用a、V表示)。答案解析1234解析解析根據(jù)圖1知350 時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為0.8，根據(jù)三段式進(jìn)行計(jì)算12341234350 下，CH4的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖3所示。畫出400 下Ot1時(shí)刻CH4物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線。答案解析圖3答案答案1234解析解析由圖3看出時(shí)350 時(shí)，反應(yīng)在t1時(shí)達(dá)到平衡，又反應(yīng)為放熱反應(yīng)，400 反應(yīng)速率加快，平衡逆向移動(dòng)，生成甲烷的量減少。1234(3)據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，CO2可以在堿性水溶液中電解生成甲烷，生成甲烷的電極反應(yīng)式是_。答案CO26H2O8e=CH48OH12342.(2016浙江10月選考，30)氯及其化合物在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。(1)已知：900 K時(shí)，4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)，反應(yīng)自發(fā)。 該 反 應(yīng) 是 放 熱 還 是 吸 熱 ， 判 斷 并 說(shuō) 明 理 由 ：_。答案解析放熱反應(yīng)，S0且反應(yīng)自發(fā)解析解析該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，即GHTS0，又因S0，所以H0，為放熱反應(yīng)。1234900 K時(shí)，體積比為41的HCl和O2在恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率(HCl)隨壓強(qiáng)(p)變化曲線如圖。保持其他條件不變，升溫到T(假定反應(yīng)歷程不變)，請(qǐng)畫出壓強(qiáng)在1.51054.5105Pa范圍內(nèi)，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率(HCl)隨壓強(qiáng)(p)變化曲線示意圖。答案答案答案1234(2)已知：Cl2(g)2NaOH(aq)=NaCl(aq)NaClO(aq)H2O(l)H1102 kJmol13Cl2(g)6NaOH(aq)=5NaCl(aq)NaClO3(aq)3H2O(l)H2422 kJmol1寫出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的熱化學(xué)方程式：_。答案解析3NaClO(aq)=2NaCl(aq)NaClO3(aq) H116 kJmol11234解析解析3NaClO(aq)3NaCl(aq)3H2O(l)=3Cl2(g)6NaOH(aq)H306 kJmol13Cl2(g)6NaOH(aq)=5NaCl(aq)NaClO3(aq)3H2O(l)H2422 kJmol1上述兩式相加得3NaClO(aq)=2NaCl(aq)NaClO3(aq)H116 kJmol1。1234用過(guò)量的冷NaOH溶液吸收氯氣，制得NaClO溶液(不含NaClO3)，此時(shí)ClO的濃度為c0 molL1；加熱時(shí)NaClO轉(zhuǎn)化為NaClO3，測(cè)得t時(shí)刻溶液中ClO濃度為ct molL1，寫出該時(shí)刻溶液中Cl濃度的表達(dá)式：c(Cl)_(用c0、ct表示)molL1。答案解析1234解析解析Cl22NaOH=NaClNaClOH2O c0 c03NaClO=2NaClNaClO31234有研究表明，生成NaClO3的反應(yīng)分兩步進(jìn)行：答案常溫下，反應(yīng)能快速進(jìn)行，但氯氣與NaOH溶液反應(yīng)很難得到NaClO3，試用碰撞理論解釋其原因：_。1234(3)電解NaClO3水溶液可制備NaClO4。在電解過(guò)程中由于陰極上吸附氫氣，會(huì)使電解電壓升高，電解效率下降。為抑制氫氣的產(chǎn)生，可選擇合適的物質(zhì)(不引入雜質(zhì))，寫出該電解的總化學(xué)方程式：_。答案解析解析解析電極反應(yīng)式為陰極：2H2e=H2利用O2把生成的H2除去，2H2O2=2H2O，12343.(2016浙江4月選考，30)氨氣及其相關(guān)產(chǎn)品是基本化工原料，在化工領(lǐng)域中具有重要的作用。(1)以鐵為催化劑，0.6 mol氮?dú)夂?.8 mol氫氣在恒溫、容積恒定為1 L的密閉容器中反應(yīng)生成氨氣，20 min后達(dá)到平衡，氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為0.3 mol。在第25 min時(shí)，保持溫度不變，將容器體積迅速增大至2 L并保持恒容，體系達(dá)到平衡時(shí)N2的總轉(zhuǎn)化率為38.2%，請(qǐng)畫出從第25 min起H2的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化的曲線。答案1234答案答案1234該反應(yīng)體系未達(dá)到平衡時(shí)，催化劑對(duì)逆反應(yīng)速率的影響是_(填“增大”“減少”或“不變”)。(2)N2H4是一種高能燃料，有強(qiáng)還原性，可通過(guò)NH3和NaClO反應(yīng)制得，寫出該制備反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。N2H4的水溶液呈弱堿性，室溫下其電離常數(shù)K11.0106，則0.01 molL1 N2H4水溶液的pH等于_(忽略N2H4的二級(jí)電離和H2O的電離)。答案增大2NH3NaClO=N2H4NaClH2O101234已知298 K和101 kPa條件下：N2(g)3H2(g)=2NH3(g) H1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H22H2(g)O2(g)=2H2O(g)H34NH3(g)O2(g)=2N2H4(l)2H2O(l)H4則N2H4(l)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱H_。答案1234(3)科學(xué)家改進(jìn)了NO2轉(zhuǎn)化為HNO3的工藝(如虛線框所示)，在較高的操作壓力下，提高N2O4/H2O的質(zhì)量比和O2的用量，能制備出高濃度的硝酸。答案實(shí)際操作中，應(yīng)控制N2O4/H2O質(zhì)量比高于5.11，對(duì)此請(qǐng)給出合理解釋：_。2N2O42H2OO2=4HNO3，N2O4/H2O質(zhì)量比等于5.11時(shí)恰好反應(yīng)，高于5.11是為了提高N2O4的濃度，有利于平衡正向移動(dòng)，得到高濃度的硝酸12344.(2015浙江10月選考，30)由某精礦石(MCO3ZCO3)可以制備單質(zhì)M，制備過(guò)程中排放出的二氧化碳可以作為原料制備甲醇，取該礦石樣品1.84 g，高溫灼燒至恒重，得到0.96 g僅含兩種金屬氧化物的固體，其中m(M)m(Z)35，請(qǐng)回答：(1)該礦石的化學(xué)式為_。(2)以該礦石灼燒后的固體產(chǎn)物為原料，真空高溫條件下用單質(zhì)硅還原，僅得到單質(zhì)M和一種含氧酸鹽(只含Z、Si和O元素，且Z和Si的物質(zhì)的量之比為21)。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_。MgCO3CaCO3答案1234單質(zhì)M還可以通過(guò)電解熔融MCl2得到，不能用電解MCl2溶液的方法制備M的理由是_。 電解MgCl2溶液時(shí)，陰極上H比Mg2容易得電子，電極反應(yīng)式2H2O2e= H22OH，所以不能得到Mg單質(zhì)答案1234(3)一定條件下，由CO2和H2制備甲醇的過(guò)程中含有下列反應(yīng)：反應(yīng)1：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H1反應(yīng)2：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H2反應(yīng)3：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H3其對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3，它們隨溫度變化的曲線如圖1所示。1234則H2_(填“大于”“小于”或“等于”)H3，理由是_。答案小于 由圖1可知，隨著溫度升高，K1增大，則H10，根據(jù)蓋斯定律又得H3H1H2，所以H2”或“ ”)L2。答案解析壓強(qiáng)”T2T1解析解析升溫，平衡左移，CO2轉(zhuǎn)化率降低，圖1中投料比相同，溫度從高到低的順序?yàn)門3T2T1。答案解析123456圖2中m1、m2、m3投料比從大到小的順序?yàn)開，理由是_。m1m2m3解析解析圖2中m1、m2、m3投料比從大到小的順序?yàn)閙1m2m3，理由是相同溫度下，增大氫氣的量，平衡正向移動(dòng)，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大。答案解析 相同溫度下，增大氫氣的量，平衡正向移動(dòng)，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大123456(2)圖3表示在總壓為5 MPa的恒壓條件下，且m3時(shí)，不同溫度下各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系。曲線b代表的物質(zhì)為_(填化學(xué)式)。解析解析升溫，平衡左移，CO2、H2增多，CO2增多的程度較小，所以曲線b代表的物質(zhì)為CO2；答案解析CO2圖3中P點(diǎn)時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為_。66.7%解析解析圖3中P點(diǎn)時(shí)，H2與H2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相等，CO2的轉(zhuǎn)化率等于H2的 100%66.7%。123456T4溫度時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp_。(提示：用平衡分壓代替平衡濃度來(lái)計(jì)算，某組分平衡分壓總壓該組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后三位)解析解析T4溫度時(shí)，CO2、H2、C2H5OH、H2O的分壓p分別是10%5 MPa、40%5 MPa、10%5 MPa、40%5 MPa，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp 0.250。答案解析0.2501234566.在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑TiO2表面與H2O發(fā)生反應(yīng)：2N2(g)6H2O(l)=4NH3(g)3O2(g)H1 530.4 kJmol1進(jìn)一步研究相同條件下NH3生成量與溫度的關(guān)系，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：實(shí)驗(yàn)組別1234T/K303313323353NH3生成量/(106 mol)4.85.96.02.0O2生成量/(106 mol)3.64.44.51.5反應(yīng)時(shí)間/h3333容器體積/L2222123456(1)請(qǐng)?jiān)趫D中畫出上述反應(yīng)在“有催化劑”與“無(wú)催化劑”兩種情況下反應(yīng)過(guò)程中體系能量隨反應(yīng)過(guò)程的變化趨勢(shì)示意圖(圖中標(biāo)明必要的文字說(shuō)明)。答案解析答案答案123456解析解析催化劑是通過(guò)降低反應(yīng)的活化能來(lái)加快化學(xué)反應(yīng)速率的，使用催化劑后，活化能降低，圖像需要符合：兩條線的起點(diǎn)、終點(diǎn)分別相同；有催化劑曲線最高處能量要低于無(wú)催化劑的最高處能量；反應(yīng)物的總能量要低于生成物的總能量。圖像為。123456(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在303 K時(shí)，在3 h內(nèi)用氮?dú)獗硎酒淦骄磻?yīng)速率為_molL1h1。判斷組別4中反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)_(填“是”或“否”)，并說(shuō)明理由_。4107否 該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，則n(NH3)應(yīng)大于6.0106 mol答案解析123456(六六)模擬綜合訓(xùn)練模擬綜合訓(xùn)練1.(2017溫州9月高三選考適應(yīng)性考試)CO2回收資源化利用是環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。(1)在FeO催化下，以CO2為原料制取炭黑(C)的太陽(yáng)能工藝如圖1所示。圖112己知：過(guò)程1生成1 mol C(s)的反應(yīng)熱為H1。答案解析上述以CO2為原料制取炭黑總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_，若該反應(yīng)的S0，S01212(2)以CO2為原料可以催化加氫合成低碳烯烴，利用CO2合成乙烯的反應(yīng)方程式為2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)H3。在常壓下，以 FeCoMnK/BeO 作催化劑，按n(CO2)n(H2)13(總物質(zhì)的量為4a mol)的投料比充入密閉容器中發(fā)生反應(yīng)。測(cè)得溫度對(duì)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率影響情況如圖2所示。圖212下列說(shuō)法不正確的是_。A.H3KNB.增加原催化劑的表面積，對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率無(wú)影響C.生成乙烯的速率：v(M)有可能小于v(N)D.若投料比改為n(CO2)n(H2)12，可以提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率E.若投料比不變，溫度越低，反應(yīng)一定時(shí)間后CO2的轉(zhuǎn)化率越高答案解析DE12解析解析溫度升高，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，則H3KN，A正確；催化劑不改變平衡轉(zhuǎn)化率，B正確；N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度高于M點(diǎn)，生成乙烯的速率：v(M)有可能小于v(N)，C正確；若投料比改為n(CO2)n(H2)12，降低了H2在混合氣體中的含量，會(huì)降低CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，D錯(cuò)誤；溫度低，催化劑的催化效果降低，反應(yīng)一定時(shí)間后CO2的轉(zhuǎn)化率越低，E錯(cuò)誤。12250 下，上述反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)容器體積為V L，則此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(用含a、V的代數(shù)式表示)。答案解析解析解析 2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)起始(mol) a 3a 0 0轉(zhuǎn)化(mol) 0.5a 1.5a 0.25a a平衡(mol) 0.5a 1.5a 0.25a a12某溫度下，n(C2H4)隨時(shí)間(t)的變化趨勢(shì)曲線如圖3所示。其他條件相同時(shí)，若容器的體積為其一半，畫出0t1時(shí)刻n(C2H4)隨時(shí)間(t)的變化趨勢(shì)曲線。答案解析圖3答案答案12解析解析若容器的體積為其一半，壓強(qiáng)增大，到達(dá)平衡的時(shí)間縮短，且平衡正向移動(dòng)，生成更多的C2H4，n(C2H4)比原平衡大，即可得到圖像。12(3)以稀硫酸為電解質(zhì)溶液，利用太陽(yáng)能可將CO2電解轉(zhuǎn)化為低碳烯烴，則電解生成丙烯時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為_。答案解析3CO218e18H=CH2=CHCH36H2O解析解析陰極應(yīng)是CO2得電子，在酸性條件下，陰極的電極反應(yīng)式為3CO218e18H=CH2=CHCH36H2O122.(2017臺(tái)州9月選考科目教學(xué)質(zhì)量評(píng)估)乙二醇(沸點(diǎn)：197.3 )是一種重要的基礎(chǔ)化工原料。由煤基合成氣(主要成分CO、H2)與氧氣先制得草酸二甲酯(沸點(diǎn)：164.5 )，再加氫間接合成乙二醇，該方法具有反應(yīng)條件溫和、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。反應(yīng)過(guò)程如下：反應(yīng)4NO(g)4CH3OH(g)O2(g)4CH3ONO(g)2H2O(g)H1a kJmol1反應(yīng) 2CO(g)2CH3ONO(g) CH3OOCCOOCH3(l)2NO(g)H2b kJmol1反應(yīng)CH3OOCCOOCH3(l)4H2(g) HOCH2CH2OH(l)2CH3OH(g)H3c kJmol1(1)煤基合成氣間接合成乙二醇的總熱化學(xué)方程式是_，在較低溫條件下，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的可能原因是_。該反應(yīng)的S0 ，自發(fā)進(jìn)行的可能原因就是H0答案解析12解析解析根據(jù)蓋斯定律，22得：4CO (g) 8H2(g) O2 (g)2HOCH2CH2OH(l) 2H2O(g) H(a2b2c)kJmol1；因?yàn)樵摲磻?yīng)的S0，在較低溫條件下，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的可能原因就是H”“”“0B.溫度升高，催化劑活性逐漸減弱，對(duì)CO的選擇性逐漸降低，所以數(shù)據(jù) 肯定錯(cuò)誤C.130 時(shí)，CO的選擇性最高，說(shuō)明CO生成CH3OOCCOOCH3的轉(zhuǎn)化率 最高D.綜合考慮空時(shí)收率和CO的選擇性，工業(yè)生成CH3OOCCOOCH3時(shí)，選 擇140 效果最好答案解析D12解析解析溫度升高，空時(shí)收率先增大后減少，說(shuō)明H20，A錯(cuò)誤；溫度升高，催化劑活性先增大后逐漸減弱，B錯(cuò)誤；1 3 0 時(shí) ， 雖 然 C O 的 選 擇 性 最 高 ， 但 空 時(shí) 收 率 低 ， C O 生 成CH3OOCCOOCH3的轉(zhuǎn)化率不一定最高，C錯(cuò)誤；綜合考慮空時(shí)收率和CO的選擇性，工業(yè)生成CH3OOCCOOCH3時(shí)，選擇140 效果最好，D正確。12(4)120 、常壓時(shí)，CH3OOCCOOCH34H2HOCH2CH2OH 2CH3OH 反應(yīng)過(guò)程中能量變化如下圖所示。畫出180 、常壓時(shí)，加入催化劑，該反應(yīng)過(guò)程中能量變化圖。答案解析答案答案12解析解析180 、常壓時(shí)，草酸二甲酯(沸點(diǎn)：164.5 )是氣態(tài)，起始能量高于120 、常壓時(shí)的，加入催化劑，降低反應(yīng)的活化能，催化劑參與反應(yīng)會(huì)生成中間產(chǎn)物，故該反應(yīng)過(guò)程中能量變化圖如下：。12(5)研究證實(shí)，乙二醇、氧氣可以在堿性溶液中形成燃料電池，負(fù)極的電極反應(yīng)式是_。答案解析解析解析燃料電池均是可燃物作負(fù)極、失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，故乙二醇、氧氣在堿性溶液中形成燃料電池時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式是HOCH2CH2OH10e14OH= 10H2O。12