高考化學大一輪復習 專題9 溶液中的離子反應 專題講座四 加試第30題——基本概念、基本理論綜合課件

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1、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1.2017浙江4月選考，30(2)(3)以氧化鋁為原料，通過碳熱還原法可合成氮化鋁(AlN)；通過電解法可制取鋁。電解鋁時陽極產(chǎn)生的CO2可通過二氧化碳甲烷化再利用。請回答：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，總物質的量a mol)進行反應，測得CO2轉化率、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：轉化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。圖1圖21234下列說法不正確的是_。A.H4小于零B.溫度可影響產(chǎn)物的選擇性C.CO2平衡轉化率隨溫度升高先增大

2、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 衡轉化率答案解析CD1234解析解析由圖1轉化率隨溫度變化看出，350 之前為未平衡之前的轉化率，之后為CO2的平衡轉化率，溫度升高轉化率降低，說明反應為放熱反應，A正確、C錯誤；從圖2可以看出溫度對生成產(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的轉化率高，D錯誤。1234350 時，反應在t1時刻達到平衡，平衡時容器體積為V L，該溫度下反應的平衡常數(shù)為_(用a、V表示)。答案解析1234解析解析根據(jù)圖1知350 時CO2的平衡轉化率為0.8，根據(jù)三段式進行計

3、算12341234350 下，CH4的物質的量隨時間的變化曲線如圖3所示。畫出400 下Ot1時刻CH4物質的量隨時間的變化曲線。答案解析圖3答案答案1234解析解析由圖3看出時350 時，反應在t1時達到平衡，又反應為放熱反應，400 反應速率加快，平衡逆向移動，生成甲烷的量減少。1234(3)據(jù)文獻報道，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)中應用廣泛。(1)已知：900 K時，4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)，反應自發(fā)。 該 反 應 是 放

4、 熱 還 是 吸 熱 ， 判 斷 并 說 明 理 由 ：_。答案解析放熱反應，S0且反應自發(fā)解析解析該反應自發(fā)進行，即GHTS0，又因S0，所以H0，為放熱反應。1234900 K時，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，HCl的平衡轉化率(HCl)隨壓強(p)變化曲線如圖。保持其他條件不變，升溫到T(假定反應歷程不變)，請畫出壓強在1.51054.5105Pa范圍內，HCl的平衡轉化率(HCl)隨壓強(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)6N

5、aOH(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用過量的冷Na

6、OH溶液吸收氯氣，制得NaClO溶液(不含NaClO3)，此時ClO的濃度為c0 molL1；加熱時NaClO轉化為NaClO3，測得t時刻溶液中ClO濃度為ct molL1，寫出該時刻溶液中Cl濃度的表達式：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的反應分兩步進行：答案常溫下，反應能快速進行，但氯氣與NaOH溶液反應很難得到NaClO3，試用碰撞理論解釋其原因：_。1234(3)電解NaClO3水溶液可制備NaClO4。在電解過程中由于陰極

7、上吸附氫氣，會使電解電壓升高，電解效率下降。為抑制氫氣的產(chǎn)生，可選擇合適的物質(不引入雜質)，寫出該電解的總化學方程式：_。答案解析解析解析電極反應式為陰極：2H2e=H2利用O2把生成的H2除去，2H2O2=2H2O，12343.(2016浙江4月選考，30)氨氣及其相關產(chǎn)品是基本化工原料，在化工領域中具有重要的作用。(1)以鐵為催化劑，0.6 mol氮氣和1.8 mol氫氣在恒溫、容積恒定為1 L的密閉容器中反應生成氨氣，20 min后達到平衡，氮氣的物質的量為0.3 mol。在第25 min時，保持溫度不變，將容器體積迅速增大至2 L并保持恒容，體系達到平衡時N2的總轉化率為38.2%，

8、請畫出從第25 min起H2的物質的量濃度隨時間變化的曲線。答案1234答案答案1234該反應體系未達到平衡時，催化劑對逆反應速率的影響是_(填“增大”“減少”或“不變”)。(2)N2H4是一種高能燃料，有強還原性，可通過NH3和NaClO反應制得，寫出該制備反應的化學方程式：_。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

9、)=2H2O(l)H22H2(g)O2(g)=2H2O(g)H34NH3(g)O2(g)=2N2H4(l)2H2O(l)H4則N2H4(l)的標準燃燒熱H_。答案1234(3)科學家改進了NO2轉化為HNO3的工藝(如虛線框所示)，在較高的操作壓力下，提高N2O4/H2O的質量比和O2的用量，能制備出高濃度的硝酸。答案實際操作中，應控制N2O4/H2O質量比高于5.11，對此請給出合理解釋：_。2N2O42H2OO2=4HNO3，N2O4/H2O質量比等于5.11時恰好反應，高于5.11是為了提高N2O4的濃度，有利于平衡正向移動，得到高濃度的硝酸12344.(2015浙江10月選考，30)由

10、某精礦石(MCO3ZCO3)可以制備單質M，制備過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，請回答：(1)該礦石的化學式為_。(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硅還原，僅得到單質M和一種含氧酸鹽(只含Z、Si和O元素，且Z和Si的物質的量之比為21)。寫出該反應的化學方程式_。MgCO3CaCO3答案1234單質M還可以通過電解熔融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，陰極上H比Mg2容易得電子，電極反應式2H2O2

11、e= H22OH，所以不能得到Mg單質答案1234(3)一定條件下，由CO2和H2制備甲醇的過程中含有下列反應：反應1：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H1反應2：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H2反應3：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H3其對應的平衡常數(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”T2T1解析解析升溫，平衡左移，CO2轉化率降低，圖1中

12、投料比相同，溫度從高到低的順序為T3T2T1。答案解析123456圖2中m1、m2、m3投料比從大到小的順序為_，理由是_。m1m2m3解析解析圖2中m1、m2、m3投料比從大到小的順序為m1m2m3，理由是相同溫度下，增大氫氣的量，平衡正向移動，二氧化碳的轉化率增大。答案解析 相同溫度下，增大氫氣的量，平衡正向移動，二氧化碳的轉化率增大123456(2)圖3表示在總壓為5 MPa的恒壓條件下，且m3時，不同溫度下各物質的物質的量分數(shù)與溫度的關系。曲線b代表的物質為_(填化學式)。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代表的物質為CO2；答案解析CO2圖3中

13、P點時CO2的轉化率為_。66.7%解析解析圖3中P點時，H2與H2O的物質的量分數(shù)相等，CO2的轉化率等于H2的 100%66.7%。123456T4溫度時，該反應的平衡常數(shù)Kp_。(提示：用平衡分壓代替平衡濃度來計算，某組分平衡分壓總壓該組分的物質的量分數(shù)，結果保留小數(shù)點后三位)解析解析T4溫度時，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：2N2(g)6H2O(l)=4NH3(g

14、)3O2(g)H1 530.4 kJmol1進一步研究相同條件下NH3生成量與溫度的關系，部分實驗數(shù)據(jù)見下表：實驗組別1234T/K303313323353NH3生成量/(106 mol)4.85.96.02.0O2生成量/(106 mol)3.64.44.51.5反應時間/h3333容器體積/L2222123456(1)請在圖中畫出上述反應在“有催化劑”與“無催化劑”兩種情況下反應過程中體系能量隨反應過程的變化趨勢示意圖(圖中標明必要的文字說明)。答案解析答案答案123456解析解析催化劑是通過降低反應的活化能來加快化學反應速率的，使用催化劑后，活化能降低，圖像需要符合：兩條線的起點、終點分

15、別相同；有催化劑曲線最高處能量要低于無催化劑的最高處能量；反應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，在3 h內用氮氣表示其平均反應速率為_molL1h1。判斷組別4中反應是否達到平衡狀態(tài)_(填“是”或“否”)，并說明理由_。4107否 該反應正反應為吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，則n(NH3)應大于6.0106 mol答案解析123456(六六)模擬綜合訓練模擬綜合訓練1.(2017溫州9月高三選考適應性考試)CO2回收資源化利用是環(huán)保領域研究的熱點課題。(1)在FeO催化下，以CO2為原料制取炭黑(C)的太陽能工藝如圖1所示。圖112己知：

16、過程1生成1 mol C(s)的反應熱為H1。答案解析上述以CO2為原料制取炭黑總反應的熱化學方程式為_，若該反應的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(總物質的量為4a mol)的投料比充入密閉容器中發(fā)生反應。測得溫度對CO2的平衡轉化率和催化劑催化效率影響情況如圖2所示。圖212下列說法不正確的是_。A.H3KNB.增加原催化劑的表面積，對平衡轉化率無影響C.生成乙烯的速率：v(M)有可能小于v(

17、N)D.若投料比改為n(CO2)n(H2)12，可以提高CO2的平衡轉化率E.若投料比不變，溫度越低，反應一定時間后CO2的轉化率越高答案解析DE12解析解析溫度升高，CO2的平衡轉化率降低，則H3KN，A正確；催化劑不改變平衡轉化率，B正確；N點對應的溫度高于M點，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，會降低CO2的平衡轉化率，D錯誤；溫度低，催化劑的催化效果降低，反應一定時間后CO2的轉化率越低，E錯誤。12250 下，上述反應達平衡時容器體積為V L，則此溫度下該反應的平衡常數(shù)為_(用含a、V的代數(shù)式表示

18、)。答案解析解析解析 2CO2(g)6H2(g)C2H4(g)4H2O(g)起始(mol) a 3a 0 0轉化(mol) 0.5a 1.5a 0.25a a平衡(mol) 0.5a 1.5a 0.25a a12某溫度下，n(C2H4)隨時間(t)的變化趨勢曲線如圖3所示。其他條件相同時，若容器的體積為其一半，畫出0t1時刻n(C2H4)隨時間(t)的變化趨勢曲線。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，壓強增大，到達平衡的時間縮短，且平衡正向移動，生成更多的C2H4，n(C2H4)比原平衡大，即可得到圖像。12(3)以稀硫酸為電解質溶液，利用太陽能可將CO2電解轉化為低碳烯烴，

19、則電解生成丙烯時，陰極的電極反應式為_。答案解析3CO218e18H=CH2=CHCH36H2O解析解析陰極應是CO2得電子，在酸性條件下，陰極的電極反應式為3CO218e18H=CH2=CHCH36H2O122.(2017臺州9月選考科目教學質量評估)乙二醇(沸點：197.3 )是一種重要的基礎化工原料。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：164.5 )，再加氫間接合成乙二醇，該方法具有反應條件溫和、環(huán)境污染小等優(yōu)點。反應過程如下：反應4NO(g)4CH3OH(g)O2(g)4CH3ONO(g)2H2O(g)H1a kJmol1反應 2CO(g)2CH3ONO(g

20、) CH3OOCCOOCH3(l)2NO(g)H2b kJmol1反應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方程式是_，在較低溫條件下，該反應能自發(fā)進行的可能原因是_。該反應的S0 ，自發(fā)進行的可能原因就是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；因為該反應的S0，在較低溫條件下，該反應能自發(fā)進行的可能原因就是H”“”“0B.溫度升高，催化劑活性逐漸減弱，對CO的選

21、擇性逐漸降低，所以數(shù)據(jù) 肯定錯誤C.130 時，CO的選擇性最高，說明CO生成CH3OOCCOOCH3的轉化率 最高D.綜合考慮空時收率和CO的選擇性，工業(yè)生成CH3OOCCOOCH3時，選 擇140 效果最好答案解析D12解析解析溫度升高，空時收率先增大后減少，說明H20，A錯誤；溫度升高，催化劑活性先增大后逐漸減弱，B錯誤；1 3 0 時 ， 雖 然 C O 的 選 擇 性 最 高 ， 但 空 時 收 率 低 ， C O 生 成CH3OOCCOOCH3的轉化率不一定最高，C錯誤；綜合考慮空時收率和CO的選擇性，工業(yè)生成CH3OOCCOOCH3時，選擇140 效果最好，D正確。12(4)12

22、0 、常壓時，CH3OOCCOOCH34H2HOCH2CH2OH 2CH3OH 反應過程中能量變化如下圖所示。畫出180 、常壓時，加入催化劑，該反應過程中能量變化圖。答案解析答案答案12解析解析180 、常壓時，草酸二甲酯(沸點：164.5 )是氣態(tài)，起始能量高于120 、常壓時的，加入催化劑，降低反應的活化能，催化劑參與反應會生成中間產(chǎn)物，故該反應過程中能量變化圖如下：。12(5)研究證實，乙二醇、氧氣可以在堿性溶液中形成燃料電池，負極的電極反應式是_。答案解析解析解析燃料電池均是可燃物作負極、失電子，發(fā)生氧化反應，故乙二醇、氧氣在堿性溶液中形成燃料電池時負極電極反應式是HOCH2CH2OH10e14OH= 10H2O。12