高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題2 化學(xué)基本理論 突破點(diǎn)11 化學(xué)基本理論綜合應(yīng)用
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突破點(diǎn)11 化學(xué)基本理論綜合應(yīng)用 [題型分析] 基本概念、基本理論綜合類試題通常以組合題的形式呈現(xiàn),題目往往圍繞一個(gè)主題,由多個(gè)小題組成,各小題有一定的獨(dú)立性,分別考查不同的知識(shí)點(diǎn),其內(nèi)容涉及基本概念、基本理論、元素及其化合物等知識(shí),具有一定的綜合性。這類試題一般篇幅較長(zhǎng),文字較多,且題目中穿插圖形、圖表等,有一定的難度,要求考生有一定的閱讀能力和分析歸納能力。 [典型例題1] 許多含碳、含氫物質(zhì)都是重要的化工原料。 (1)某新型儲(chǔ)氫合金(化學(xué)式為Mg17Al12)的儲(chǔ)氫原理為Mg17Al12+17H2===17MgH2+12Al,該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是a________。 (2)C2O3是一種無(wú)色無(wú)味的氣體,可溶于水生成草酸(H2C2O4)b,寫(xiě)出它與足量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________________。 (3)已知:①H2(g)+O2(g)===H2O(g) ΔH1=-198 kJmol-1 ②CO(g)+O2(g)===CO2(g) ΔH2 ③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=-846.3 kJmol-1 化學(xué)鍵 CO O===O C===O 鍵能/(kJmol-1) 958.5 497 745 CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的ΔH=c________。 (4)向容積為2 L的某恒容密閉容器中充入3 mol CH4(g)、4 mol H2O(g),測(cè)出t ℃時(shí),容器內(nèi)H2的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖中曲線Ⅱ所示。圖中曲線Ⅰ、Ⅲ分別表示相對(duì)于曲線Ⅱ改變反應(yīng)條件后c(H2)隨時(shí)間的變化。 ①若曲線Ⅰ代表的是僅改變一種條件后的情況,則改變的條件可能d是________,a、b兩點(diǎn)用CO濃度變化值表示的反應(yīng)速率e關(guān)系為_(kāi)_______。 ②曲線Ⅱ?qū)?yīng)反應(yīng)的平衡常數(shù)⑥等于____________________________; 該溫度下,若將等物質(zhì)的量濃度的CH4、H2O、CO、H2混合在該容器中,則開(kāi)始 時(shí)H2的生成速率________H2的消耗速率(填“>”、“<”、“=”或“無(wú)法確定”)。 ③曲線Ⅲ相對(duì)于曲線Ⅱ改變的條件是________(填字母)。 a.降低溫度 b.使用催化劑、降低溫度 c.加壓 【解題指導(dǎo)】 1.審題“三讀” 泛讀——明確有幾個(gè)條件及求解的問(wèn)題 ↓ 細(xì)讀——把握關(guān)鍵字、詞和數(shù)量關(guān)系等 ↓ 精讀——要深入思考,注意挖掘隱含信息等注意:“向細(xì)心要分、向整潔規(guī)范要分”。 2.審題指導(dǎo) a.明確“合金”、“氧化產(chǎn)物”的含義,從化合價(jià)入手分析。 b.分步寫(xiě),先寫(xiě)C2O3與水反應(yīng),再寫(xiě)H2C2O4與NaOH溶液反應(yīng)。 c.先根據(jù)鍵能計(jì)算ΔH2,再用蓋斯定律計(jì)算,調(diào)方向,變系數(shù),相加減。 d.影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響因素。 e.明確“平衡常數(shù)”的含義,觀圖像,找平衡濃度。 [解析] (1)Mg17Al12合金中各金屬均為0價(jià),故氧化產(chǎn)物是MgH2。(2)由C2O3溶于水生成草酸知,C2O3與NaOH溶液反應(yīng)生成草酸鈉與水。(3)ΔH2=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=(958.5+0.5497) kJmol-1-2745 kJmol-1=-283 kJmol-1,由蓋斯定律知:ΔH=ΔH3-(ΔH2+3ΔH1)=+30.7 kJmol-1。(4)曲線Ⅰ相對(duì)于曲線Ⅱ而言,達(dá)到平衡所需要的時(shí)間較少,平衡時(shí)c(H2)較大,說(shuō)明條件改變后反應(yīng)速率較快,更有利于平衡向右進(jìn)行,故改變的條件是升高溫度。a、b兩點(diǎn)反應(yīng)均處于平衡狀態(tài),故平均反應(yīng)速率均為0。由題給數(shù)據(jù)并結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式易求出平衡時(shí)c(CH4)=0.5 molL-1、c(H2O)=1 molL-1、c(CO)=1 molL-1,故平衡常數(shù)為54。當(dāng)幾種物質(zhì)等物質(zhì)的量濃度(設(shè)為c)混合時(shí),Qc=c2,因c值不確定,故無(wú)法確定Qc與K的相對(duì)大小,所以反應(yīng)進(jìn)行的方向也無(wú)法確定。曲線Ⅲ對(duì)應(yīng)的反應(yīng)速率快于曲線Ⅱ?qū)?yīng)的反應(yīng)速率,但平衡向右進(jìn)行的程度低于曲線Ⅱ?qū)?yīng)的反應(yīng)程度,故答案為b。 [答案] (1)MgH2 (2)C2O3+2NaOH===NaOOCCOONa+H2O (3)+30.7 kJmol-1 (4)①升高溫度 相等或均為0 ②54 無(wú)法確定?、踒 [典型例題2] 碳、氮、硫的氧化物對(duì)空氣污染嚴(yán)重,回答下列問(wèn)題。 (1)消除汽車排放的尾氣中含的NO、CO,有利于減少PM2.5的排放。 2NO(g)O2(g)2O(g) Ⅱ.N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH1 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-565 kJmol-1 ①ΔH1=a________________。 ②在催化劑作用下NO和CO轉(zhuǎn)化為無(wú)毒氣體,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式b為 ______________________________________________________________。 (2)25 ℃時(shí),在體積為2 L的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-565 kJmol-1,O2、CO、CO2的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間t的變化用A、B、C曲線如圖。在5~7 min內(nèi),若K值改變,則此處曲線變化的原因c是____________________________。若在第5~7 min內(nèi),將體積2 L變?yōu)? L,反應(yīng)重新達(dá)到平衡時(shí),化學(xué)平衡常數(shù)dK=______________。 (3)測(cè)定汽車尾氣常用的方法有兩種。 ①方法1:電化學(xué)氣敏傳感器法。其中CO傳感器的工作原理如圖所示,則工作電極的反應(yīng)式e為_(kāi)______________________。 ②方法2:滴定法。用H2O2溶液吸收尾氣,將NO轉(zhuǎn)化為強(qiáng)酸,用中和滴定法測(cè)強(qiáng)酸濃度。則NO與H2O2溶液反應(yīng)的離子方程式f為_(kāi)_______________。 (4)工業(yè)上可以用NaOH溶液或氨水吸收過(guò)量的SO2,分別生成NaHSO3、NH4HSO3,其水溶液均呈酸性。相同條件下,同濃度的兩種酸式鹽的水溶液中c(SO)較小的g是________,用文字和化學(xué)用語(yǔ)解釋原因___________。 【解題指導(dǎo)】 a.根據(jù)“鍵能”計(jì)算ΔH。 b.書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式,利用“蓋斯定律”計(jì)算ΔH。 c.外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響。 d.明確“K”的含義,K只受溫度影響。 e.新型化學(xué)電源電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě),O2是正極,CO失電子是負(fù)極。 f.氧化還原反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě),信息“將NO轉(zhuǎn)化為強(qiáng)酸”。 g.NH水解使溶液中c(H+)增加。 [解析] (1)①根據(jù)Ⅰ的數(shù)據(jù)分析ΔH1=(945+498-2630) kJmol-1=+183 kJmol-1。 ②將 Ⅱ 中的兩個(gè)熱化學(xué)方程式相減,即得2CO(g)+2NO(g)===2CO2(g)+N2(g) ΔH=-748 kJmol-1。 (2)在5~7 min內(nèi),K值改變,說(shuō)明平衡移動(dòng)是由溫度變化引起的,根據(jù)變化曲線可以得出A~O2,B~CO,C~CO2,在5~7 min平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),說(shuō)明曲線變化是降低溫度引起的。在第5~7 min內(nèi),將體積2 L變?yōu)? L,增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),但化學(xué)平衡常數(shù)不變,K==≈3.2。 (3)①反應(yīng)原理是2CO+O2===2CO2,在酸性條件下正極電極反應(yīng)為O2+4e-+4H+===2H2O,將總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即得CO-2e-+H2O===CO2+2H+。 ②H2O2溶液吸收NO,將氮氧化物轉(zhuǎn)化為強(qiáng)酸(硝酸),離子方程式是2NO+3H2O2===2NO+2H2O+2H+。 (4)同濃度的NaHSO3、NH4HSO3的水溶液中c(SO)較小的是NH4HSO3,因?yàn)镠SOH++SO,NH水解使c(H+)增大,電離平衡逆向移動(dòng),c(SO)濃度減小。 [答案] (1)①+183 kJmol-1 ②2CO(g)+2NO(g)===2CO2(g)+N2(g) ΔH=-748 kJmol-1 (2)降低溫度 3.2 (3)①CO-2e-+H2O===CO2+2H+ ②2NO+3H2O2===2NO+2H2O+2H+ (4)NH4HSO3 HSOH++SO,NH水解使c(H+)增大,電離平衡逆向移動(dòng),c(SO)濃度減小 [針對(duì)訓(xùn)練] 1.科學(xué)家研究出一種以天然氣為燃料的“燃燒前捕獲系統(tǒng)”,其簡(jiǎn)單流程如圖所示(部分條件及物質(zhì)未標(biāo)出)。 (1)已知:CH4、CO、H2的燃燒熱分別為890.3 kJmol-1、283.0 kJmol-1、285.8 kJmol-1,則上述流程中第一步反應(yīng)2CH4(g)+O2(g)===2CO(g)+4H2(g) ΔH=________。 (2)工業(yè)上可用H2和CO2制備甲醇,其反應(yīng)為:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),某溫度下,將1 mol CO2和3 mol H2充入體積不變的2 L密閉容器中,發(fā)生上述反應(yīng),測(cè)得不同時(shí)刻反應(yīng)前后的壓強(qiáng)關(guān)系如下: 時(shí)間/h 1 2 3 4 5 6 p后/p前 0.90 0.85 0.83 0.81 0.80 0.80 ①用H2表示前2 h平均反應(yīng)速率v(H2)=_______________________。 ②該溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______________。 (3)在300 ℃、8 MPa下,將二氧化碳和氫氣按物質(zhì)的量之比為1∶3通入一密閉容器中發(fā)生(2)中反應(yīng),達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則該反應(yīng)條件下的平衡常數(shù)Kp=________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算,分壓=總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。 (4)CO2經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH。在0.1 MPa時(shí),按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,如圖所示為不同溫度(T)下,平衡時(shí)四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量(n)關(guān)系: ①該反應(yīng)的ΔH________0(填“>”、“=”或“<”)。 ②曲線c表示的物質(zhì)為_(kāi)_______。 ③為提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率,除改變溫度外,還可采取的措施是 ______________________________________________________________。 [解析] (1)按順序把熱化學(xué)方程式標(biāo)為①②③: CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-890.3 kJmol-1 ① CO(g)+1/2O2(g)===CO2(g) ΔH2=-283.0 kJmol-1 ② H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l) ΔH3=-285.8 kJmol-1?、? 根據(jù)蓋斯定律,①2-2②-4③得2CH4(g)+O2(g)===2CO(g)+4H2(g) ΔH=-71.4 kJmol-1。 (2)①由反應(yīng)前后的壓強(qiáng)關(guān)系可知2 h時(shí),體系中氣體的總的物質(zhì)的量為3.4 mol,減少了0.6 mol。 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) Δn(減少)=2 始: 1 mol 3 mol 0 0 變: 0.3 mol 0.9 mol 0.3 mol 0.3 mol 0.6 mol 末: 0.7 mol 2.1 mol 0.3 mol 0.3 mol v(H2)===0.225 molL-1h-1。②該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),壓強(qiáng)不變時(shí),說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡。5 h時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,根據(jù)反應(yīng)前后壓強(qiáng)的比值可求得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為100%=40%。 (3)設(shè)開(kāi)始時(shí)投入CO2和H2的物質(zhì)的量分別為1 mol和3 mol。 CO2(g)?。?3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) 始: 1 mol 3 mol 0 0 變: 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol 0.5 mol 末: 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol 0.5 mol 則平衡時(shí) p(CO2)=8 MPa=4/3 MPa,p(H2)=8 MPa=4 MPa,p(CH3OH)=8 MPa=4/3 MPa,p(H2O)=8 MPa=4/3 MPa,Kp===≈0.020 8(MPa-2)。 (4)①由曲線變化可知隨著溫度升高,氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多,說(shuō)明升高溫度平衡逆向移動(dòng),則正反應(yīng)放熱,ΔH<0。②隨著溫度升高,氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多,因氫氣為反應(yīng)物,則另一條逐漸增多的曲線a代表CO2,由計(jì)量數(shù)關(guān)系可知曲線b代表水蒸氣,曲線c代表C2H4。③為提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率,除改變溫度外,還可采取的措施是增大壓強(qiáng)或不斷分離出水蒸氣。 [答案] (1)-71.4 kJmol-1 (2)①0.225 molL-1h-1 ②40% (3)1/48 MPa-2或0.020 8 MPa-2或0.021 MPa-2 (4)①、贑2H4?、奂訅?或不斷分離出水蒸氣) 2.碘單質(zhì)能與許多金屬化合,一般能與氯單質(zhì)反應(yīng)的金屬(除了貴金屬)同樣也能與碘反應(yīng),只是I2的反應(yīng)活性不如Cl2的強(qiáng),如碘與鎢在一定溫度下,可發(fā)生可逆反應(yīng):W(s)+I(xiàn)2(g)WI2(g)。 【導(dǎo)學(xué)號(hào):14942047】 請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)某化學(xué)興趣小組做了名為“滴水生煙”的表演,將鎂粉與碘粉均勻混合,滴加幾滴水,發(fā)生劇烈反應(yīng),并產(chǎn)生大量紫色煙。此實(shí)驗(yàn)說(shuō)明水起了________作用,試解釋產(chǎn)生紫色煙的原因____________________。 (2)有人設(shè)想將碘與鎂的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,用它作電源電解碘化鉀溶液制KIO3,裝置如圖1所示,則甲池中碳電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________, 乙池中A電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________。 圖1 (3)準(zhǔn)確稱取0.508 g碘、0.736 g金屬鎢放置于50.0 mL密閉容器中,并加熱使其發(fā)生反應(yīng)W(s)+I(xiàn)2(g)WI2(g)。圖2是混合氣體中WI2蒸氣的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的圖像[n(WI2)—t],其中曲線Ⅰ(0~t2時(shí)間段)的反應(yīng)溫度為450 ℃,曲線Ⅱ(從t2時(shí)刻開(kāi)始)的反應(yīng)溫度為530 ℃。據(jù)圖分析:該反應(yīng)是________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng),反應(yīng)從開(kāi)始到t1(t1=3 min)時(shí)間內(nèi)的平均速率v(I2)=__________,在450 ℃時(shí),該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________________。 圖2 (4)能夠說(shuō)明反應(yīng)W(s)+I(xiàn)2(g)WI2(g)在恒溫恒容條件下已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的有________(選填字母)。 A.I2與WI2的濃度相等 B.v(W)正=v(I2)逆 C.容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化 D.容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再變化 [解析] (1)由題干中的信息碘單質(zhì)能和許多金屬化合,本實(shí)驗(yàn)中將鎂粉與碘粉均勻混合后并沒(méi)劇烈反應(yīng),而滴加幾滴水之后才發(fā)生劇烈反應(yīng),并產(chǎn)生大量紫色煙,這說(shuō)明滴入的水對(duì)該反應(yīng)起了催化作用。(2)根據(jù)裝置圖可以看出甲池是原電池,乙池是電解池。甲池中的鎂為負(fù)極,C為正極,則乙池中A電極為陽(yáng)極,B電極為陰極,再結(jié)合甲池是利用反應(yīng)Mg+I(xiàn)2===MgI2設(shè)計(jì)的原電池,則不難寫(xiě)出負(fù)極的電極反應(yīng)式為:Mg-2e-===Mg2+,正極的電極反應(yīng)式為:I2+2e-===2I-,而對(duì)乙池中的電極反應(yīng)式,則要根據(jù)題目中所提到的電解KI制KIO3這一信息來(lái)寫(xiě),陽(yáng)極的電極反應(yīng)式:I-+6OH--6e-===IO+3H2O。 (3)升高溫度,WI2的物質(zhì)的量減少,所以平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),即逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。v(WI2)==1.2010-2 molL-1min-1;由于反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,所以v(I2)=1.2010-2 molL-1min-1。反應(yīng)開(kāi)始時(shí),碘的物質(zhì)的量為n==0.002 mol,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)生成WI2的物質(zhì)的量為1.8010-3 mol,根據(jù)化學(xué)方程式可知,需要1.8010-3 mol碘參加反應(yīng),剩余碘的物質(zhì)的量為0.000 2 mol,所以平衡時(shí),c(WI2)==3.6010-2 molL-1,c(I2)==0.004 molL-1,因?yàn)閃是固體,所以K===9。 (4)根據(jù)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化進(jìn)行分析:反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),I2與WI2的濃度可能相等也可能不等,故A錯(cuò)誤;因?yàn)殒u是固體,不能用鎢來(lái)表示該反應(yīng)的速率,故B錯(cuò)誤;平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量即質(zhì)量不變,容器的體積不變,所以密度不再變化,故C正確;該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng),無(wú)論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),壓強(qiáng)始終不變,故D錯(cuò)誤。 [答案] (1)催化 鎂和碘化合是一個(gè)放熱反應(yīng),放出的熱使碘單質(zhì)升華,升華的碘蒸氣在空氣中又凝華為細(xì)小的固體碘顆粒,分散在空氣中形成紫色的煙 (2)I2+2e-===2I- I-+6OH--6e-===IO+3H2O (3)放熱 1.2010-2 molL-1min-1 9 (4)C- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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