2019-2020年高考化學 考前三個月 專項突破 第十題 化學基本理論的綜合題（含解析）新人教版.doc

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2019-2020年高考化學 考前三個月 專項突破 第十題 化學基本理論的綜合題（含解析）新人教版 題組一　以生產科研為背景的綜合題 1．以CH4和H2O為原料制備甲醇的相關反應如下： Ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.0 kJmol－1 Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－129.0 kJmol－1 (1)寫出CH4(g)與H2O(g)反應生成CH3OH(g)和H2(g)的熱化學方程式：__________________。 (2)若在100 ℃時，將1.0 mol CH4(g)和2.0 mol H2O(g)充入100 L真空的密閉密器中，在一定條件下發(fā)生反應Ⅰ，每隔一段時間對該容器內的物質進行分析，得到如表所示數據： 時間(min) 0 2 4 6 8 n(CH4)/mol 1.0 n1 0.4 n3 n4 n(H2O)/mol 2.0 1.6 n2 1.2 1.2 ①在上述條件下，從反應開始直至2 min時，用CH4表示該反應的平均反應速率為________。 ②n1＝________ mol，n2＝________ mol，n3________n4(填“>”、“<”或“＝”)。 ③100 ℃時，反應Ⅰ的平衡常數為________(保留2位有效數字)。 (3)在壓強為0.1 MPa、溫度為200 ℃的條件下，將2.0 mol CO與3.0 mol H2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應Ⅱ生成甲醇，平衡后將容器的容積壓縮到原來的，其他條件不變，下列說法中正確的是________。 A．平衡常數K增大 B．正反應速率增大，逆反應速率減小 C．CH3OH的物質的量增加 D．重新平衡時c(H2)/c(CH3OH)減小 (4) 工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法有兩種： ①甲醇蒸氣重整法。該方法的主要反應為CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)，此反應能自發(fā)進行的原因是__________________。 ②甲醇部分氧化法。在一定溫度下以Ag/CeO2—ZnO為催化劑，原料氣比例對反應的選擇性(選擇性越大，表示生成的該物質越多)影響關系如圖所示。則當＝0.25時，CH3OH與O2發(fā)生的主要反應的化學方程式為______________。 答案　(1)CH4(g)＋H2O(g)CH3OH(g)＋H2(g)　ΔH＝＋77.0 kJmol－1 (2)①0.002 molL－1min－1?、?.6　1.4?。? ③4.610－3 (3)CD　(4)①該反應是一個熵增加的反應，即ΔS>0 ②2CH3OH＋O22HCHO＋2H2O 解析　(1)Ⅰ式與Ⅱ式相加得CH4(g)＋H2O(g)CH3OH(g)＋H2(g)　ΔH＝＋77.0 kJmol－1。(2)用H2O表示的該反應的平均反應速率v(H2O)＝0.4 mol100 L2 min＝0.002 molL－1min－1，則用CH4表示的該反應的平均反應速率v(CH4)＝v(H2O)＝0.002 molL－1min－1。根據反應方程式計算可得n1＝0.6 mol，n2＝1.4 mol，再根據表中的數據可知6～8 min反應已達到平衡，故n3＝n4。(3)反應Ⅱ的正反應是氣體體積減小的反應，減小體系體積相當于增大壓強，正、逆反應速率均加快，但正反應速率增大得更快，平衡向正反應方向移動，CH3OH的物質的量增加；根據化學平衡移動原理可知，重新達到平衡時，減小；平衡常數僅與溫度有關，增大壓強，平衡常數K不變；綜上分析，C、D項正確。(4)①該反應為分解反應，反應的ΔH>0，反應能自發(fā)進行，說明該反應的ΔS>0。②分析坐標圖可知，當＝0.25時，CH3OH與O2反應主要生成HCHO。 2．由生物質能通過綠色化學途徑制取氫氣是當前能源發(fā)展的一個重要方向。如圖表示的是以CaO為吸收體，將生物質經與水蒸氣反應制取H2的流程(生物質簡寫為C)。 其中氣化爐和燃燒爐中分別發(fā)生的主要反應如表所示： 氣化爐 燃燒爐 ①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.6 kJmol－1 ②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJmol－1 ③CaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s)　ΔH＝－178.3 kJmol－1 ④C(s)＋O2(g)=== CO2(g) ΔH＝－393.8 kJmol－1 ⑤CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　K 請回答下列問題： (1)氣化爐中的總反應為C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s)===CaCO3(s)＋2H2(g)　ΔH＝________ kJmol－1。 (2)燃燒爐中反應⑤所需的能量由反應④提供。如果生成1 mol CaO，至少需通入純氧________ mol。 (3)下表列出的是當只改變溫度或壓強時，反應⑤中CO2的濃度和CaCO3的殘留率的變化。 0 5 10 15 20 25 T1 0 1.5 2.3 4.0 4.0 4.0 T2 0 1.0 1.8 2.8 3.1 3.1 0 5 10 15 20 25 p1 1 0.90 0.83 0.75 0.75 0.75 p2 1 0.58 0.35 0.31 0.30 0.30 由表中數據可知，隨著溫度升高，反應⑤K值________(填“增大”、“減小”或“不變”)，T1________T2(填“>”或“<”，下同)；隨著壓強增大，CaCO3的分解率減小，則p1________p2。 (4)在一定溫度、壓強時，H2的變化量等于CO的變化量，當氣化爐內壓強增大時，H2的含量會明顯增大。若起始時c(H2)∶c(CO)＝3∶2，請根據φ(H2)的變化，在圖中補充完整φ(CO)的變化圖示。 (5)當生物質的量一定時，隨著水蒸氣與氧氣的投料比γ＝的增大，CaCO3的分解率會________(填“增大”、“減小”或“不變”)，原因為_____________________________。 答案　(1)－87.9　(2)0.453　(3)增大　>　> (4)如圖所示 (5)減小　當水蒸氣與氧氣的投料比γ＝增大時，將促進反應①②正向進行，反應④的反應程度減小，不利于反應⑤進行，造成CaCO3的分解率減小 解析　(1)根據蓋斯定律，由①＋②＋③可得總反應的ΔH＝－87.9 kJmol－1。(2)再生成1 mol CaO需要吸收178.3 kJ熱量，則需要燃燒n(C)＝≈0.453 mol，則至少需通入0.453 mol O2。(3)分析表中數據可得，T1先于T2達到平衡狀態(tài)，則T1>T2，平衡后T1時CO2的濃度高于T2時CO2的濃度，說明溫度升高平衡正向進行，K值增大；因隨壓強增大，CaCO3的分解率減小，且p1先于p2達到平衡狀態(tài)，則p1>p2。(4)由壓強增大，H2的物質的量增大可知，壓強增大有利于反應②、③的進行，體系中CO、H2O的物質的量減少。(5)當水蒸氣與氧氣的投料比γ＝增大時，將促進反應①②正向進行，反應④的反應程度減小，不利于反應⑤進行，造成CaCO3的分解率減小。 3．聚乙烯塑料在生產中有廣泛應用。工業(yè)上，由乙苯和二氧化碳催化脫氫可制備苯乙烯，化學方程式如下： 請回答下列問題： (1) 苯乙烯在一定條件下合成聚苯乙烯的化學方程式為__________。立方烷(C8H8)的鍵線式結構如圖所示，它和苯乙烯的關系是__________(填“同位素”、“同素異形體”、“同分異構體”或“同系物”)。 (2)乙苯在二氧化碳氣氛中分兩步反應： ΔH1＝＋117.6 kJmol－1 ②H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝－41.2 kJmol－1 由乙苯與CO2制苯乙烯反應的ΔH＝__________。該反應自發(fā)進行的條件是________(填序號)。 A．較高溫度下自發(fā) B．較低溫度下自發(fā) C．任何溫度下不自發(fā) D．任何溫度下自發(fā) (3)以熔融碳酸鹽(MCO3)為電解質，一氧化碳—空氣燃料電池的負極反應式為__________。在標準狀況下，11.2 L氧氣參與反應，理論上轉移的電子數為________。 (4)溫度為T1時，該反應的平衡常數K＝0.5。在2 L的密閉容器中加入乙苯和二氧化碳，反應到某時刻測得混合物各組分的物質的量均為1.0 mol。 ①該時刻上述化學反應中CO2的v正________v逆(填“>”、“<”或“＝”)。 ②下列情況不能說明上述反應在該條件下達到平衡狀態(tài)的是________(填序號)。 A．混合氣體的平均相對分子質量不變 B．混合氣體的密度不變 C．CO的正、逆反應速率相等 答案　 (2)＋76.4 kJmol－1　A (3)CO－2e－＋CO===2CO2　2NA(或1.2041024) (4)①＝?、贐 解析　(1)苯乙烯與立方烷的化學式均為C8H8，結構不同，互為同分異構體。(2)①＋②得總反應式ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋117.6 kJmol－1－41.2 kJmol－1＝＋76.4 kJmol－1，該反應為正向熵增的吸熱反應。(3)負極CO被氧化為CO2，計算轉移電子數，可直接計算O2得到的電子數。(4)①通過K與Q的比較確定反應進行的方向，從而判斷v正與v逆的大小。②該反應是在恒容條件，反應前后氣體分子數可變的可逆反應，且反應物、生成物都是氣體，混合氣體的密度始終不變，不能作為判斷平衡的標志。 題組二　以環(huán)境保護為背景的綜合題 1．一定條件下，通過下列反應可實現(xiàn)燃煤煙氣中硫的回收： 2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)　ΔH (1)已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH1＝－566 kJmol－1 S(l)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH2＝－296 kJmol－1 則反應熱ΔH＝________ kJmol－1。 (2)其他條件相同、催化劑不同時，SO2的轉化率隨反應溫度的變化如圖a所示。260 ℃時________(填“Fe2O3”、“NiO”或“Cr2O3”)作催化劑反應速率最快。Fe2O3和NiO作催化劑均能使SO2的轉化率達到最高，不考慮價格因素，選擇Fe2O3的主要優(yōu)點是________。 (3)科研小組在380 ℃、Fe2O3作催化劑時，研究了不同投料比[n(CO)∶n(SO2)]對SO2轉化率的影響，結果如圖b所示。請在圖b中畫出n(CO)∶n(SO2)＝2∶1時，SO2的轉化率的預期變化曲線。 (4)工業(yè)上還可用Na2SO3溶液吸收煙氣中的SO2：Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3。某溫度下用1.0 molL－1 Na2SO3溶液吸收純凈的SO2，當溶液中c(SO)降至0.2 molL－1時，吸收能力顯著下降，應更換吸收劑。 ①此時溶液中c(HSO)約為________ molL－1。 ②此時溶液pH＝________。(已知該溫度下SO＋H＋HSO的平衡常數K＝8.0106，計算時SO2、H2SO3的濃度忽略不計) 答案　(1)－270　(2)Cr2O3　Fe2O3作催化劑時，在相對較低溫度時可獲得較高SO2的轉化率，從而節(jié)約大量能源　(3)如圖所示 (4)①1.6?、? 解析　(1)根據蓋斯定律，由已知中第一個反應減去第二個反應可得2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)，則ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－270 kJmol－1。(2)根據圖a,260 ℃時Cr2O3曲線對應的SO2的轉化率最高。Fe2O3作催化劑的優(yōu)點是在相對較低的溫度時獲得的SO2的轉化率較高，可以節(jié)約能源。(3)n(CO)∶n(SO2)＝2∶1時，SO2的平衡轉化率接近100%，但比n(CO)∶n(SO2)＝3∶1時達平衡要慢。(4)①溶液中c(SO)降至0.2 molL－1時，參加反應的c(SO)為0.8 molL－1，則反應生成的c(HSO)約為1.6 molL－1。②K＝＝＝8.0106，則c(H＋)＝10－6 molL－1，pH＝6。 2．黨的十八大報告中首次提出“美麗中國”的宏偉目標。節(jié)能減排是中國轉型發(fā)展的必經之路，工業(yè)生產中聯(lián)合生產是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施，下圖是幾種工業(yè)生產的聯(lián)合生產工藝： 請回答下列問題： (1)裝置甲為電解池，根據圖示轉化關系可知：A為________(填化學式)，陰極反應式為________________。 (2)裝置丙的反應物為Ti，而裝置戊的生成物為Ti，這兩個裝置在該聯(lián)合生產中并不矛盾，原因是________________。裝置戊進行反應時需要的環(huán)境為________(填字母序號)。 A．HCl氣體氛圍中 B．空氣氛圍中 C．氬氣氛圍中 D．水中 (3)裝置乙中發(fā)生的是工業(yè)合成甲醇的反應：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。 ①該反應在不同溫度下的化學平衡常數(K)如下表： 溫度/℃ 250 350 K 2.041 x 符合表中的平衡常數x的數值是________(填字母序號)。 A．0 B．0.012 C．32.081 D．100 ②若裝置乙為容積固定的密閉容器，不同時間段各物質的濃度如下表： c(CO) /molL－1 c(H2) /molL－1 c(CH3OH) /molL－1 0 min 0.8 1.6 0 2 min 0.6 y 0.2 4 min 0.3 0.6 0.5 6 min 0.3 0.6 0.5 反應從2 min到4 min之間，H2的平均反應速率為______________。反應達到平衡時CO的轉化率為________。反應在第2 min時改變了反應條件，改變的條件可能是________(填字母序號)。 A．使用催化劑　　　　　B．降低溫度 C．增加H2的濃度 (4)裝置己可以看作燃料電池，該燃料電池的負極反應式為__________________。 答案　(1)Cl2　2H＋＋2e－===H2↑ (2)進入裝置丙的Ti含有的雜質較多，從裝置戊中出來的Ti較為純凈　C (3)①B?、?.3 molL－1min－1　62.5%　A (4)CH3OH＋8OH－－6e－===CO＋6H2O 解析　(1)裝置甲為電解飽和NaCl溶液的裝置，陽極為Cl－失電子，被氧化為Cl2，陰極為水電離的H＋得電子，生成氫氣和NaOH。(2)裝置丙和裝置戊的作用是提純Ti。(3)①ΔH<0，所以正反應為放熱反應，故平衡常數隨著溫度的升高而降低，x<2.041，而且因為是可逆反應，平衡常數不可能為0。②根據表格中CO或CH3OH的濃度可知y＝1.2 molL－1，所以反應從2 min到4 min之間，H2的平均反應速率為＝0.3 molL－1min－1；4 min時，反應處于平衡狀態(tài)，故CO的轉化率為100%＝62.5%；0～2 min的反應速率比2～4 min的反應速率小，故2 min時可能使用了催化劑。(4)裝置己是由甲醇、氧氣、NaOH溶液構成的燃料電池，負極反應為甲醇在堿性條件下失電子的反應。