2021版浙江高考选考化学一轮复习教师用书：专题8 5 化学反应原理强化突破（二）

2021版浙江高考选考化学一轮复习教师用书：专题8 5 化学反应原理强化突破（二）

化学反应原理强化突破(二)‎ ‎1．(2016·浙江10月选考，T30)氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。‎ ‎(1)已知：900 K时，4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，反应自发。‎ ‎①该反应是放热还是吸热，判断并说明理由：____________________________。‎ ‎②900 K时，体积比为4∶1的HCl和O2在恒温恒容的密闭容器中发生反应，HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线如图。保持其他条件不变，升温到T K(假定反应历程不变)，请画出压强在1.5×105～4.5×105 Pa范围内，HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线示意图。‎ ‎(2)已知：Cl2(g)＋2NaOH(aq)===NaCl(aq)＋NaClO(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝－102 kJ·mol－1‎ ‎3Cl2(g)＋6NaOH(aq)===5NaCl(aq)＋NaClO3(aq)＋3H2O(l)　ΔH2＝－422 kJ·mol－1‎ ‎①写出在溶液中NaClO分解生成NaClO3的热化学方程式：________________________。‎ ‎②用过量的冷NaOH溶液吸收氯气，制得NaClO溶液(不含NaClO3)，此时ClO－的浓度为c0 mol·L－1；加热时NaClO转化为NaClO3，测得t时刻溶液中ClO－浓度为c1 mol·L－1，写出该时刻溶液中Cl－浓度的表达式：c(Cl－)＝________mol·L－1(用c0、c1表示)。‎ ‎③有研究表明，生成NaClO3的反应分两步进行：‎ Ⅰ　2ClO－===ClO＋Cl－‎ Ⅱ　ClO＋ClO－===ClO＋Cl－‎ 常温下，反应Ⅱ能快速进行，但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3，试用碰撞理论解释其原因：_____________________________________________。‎ ‎(3)电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气，会使电解电压升高，电解效率下降。为抑制氢气的产生，可选择合适的物质(不引入杂质)，写出该电解的总化学方程式：____________________________________。‎ 解析：(1)①对于反应4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，自发进行，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，又ΔS<0，则ΔH<0，即放热。②温度升高，平衡逆向移动，HCl的平衡转化率α(HCl)减小；该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，HCl的平衡转化率α(HCl)增大，故在T K时，压强在1.5×105～4.5×105 Pa范围内，HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线如图所示。‎ ‎(2)①将题干中的两个反应分别标为a、b，根据盖斯定律：由b－a×3得3NaClO(aq)===NaClO3(aq)＋2NaCl(aq)　ΔH＝－116 kJ·mol－1。②根据得失电子守恒：Cl2～e－～ClO－～Cl－，即制得NaClO溶液(不含NaClO3)时，c(Cl－)＝c(ClO－)＝c0 mol·L－1；3ClO－～4e－～ClO～2Cl－，即加热NaClO转化为NaClO3时，生成的c(Cl－)＝c(ClO－)＝(c0－c1)mol·L－1，即t时刻c(Cl－)＝ mol·L－1＝ mol·L－1。‎ 答案：(1)①放热反应，ΔS<0且反应自发 ‎②‎ ‎(2)①3NaClO(aq)===2NaCl(aq)＋NaClO3(aq)　ΔH＝－116 kJ·mol－1‎ ‎②c0＋(或)‎ ‎③反应Ⅰ的活化能高，活化分子百分数低，不利于ClO－向ClO转化 ‎(3)2NaClO3＋O22NaClO4‎ ‎2．(2020·浙江十校联盟考试)CO和CO2的处理和利用是化学工业重要的课题。‎ ‎(1)催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一，在适当的催化剂存在下，可发生反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。在830 ℃时，在催化剂存在下，0.1 mol CO2和0.1 mol H2在恒温、容积恒定为1 L 的密闭容器中发生上述反应，20 min后达到平衡，测得CO2的转化率为50%，反应吸收的热量为a kJ。‎ ‎①可以判断该反应已经达到平衡的是________。‎ A．v(CO)＝v(CO2)‎ B．断开H—O键的物质的量与断开CO2中C===O键的物质的量相同 C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中气体的平均相对分子质量不变 ‎②在第25 min时，保持温度不变，迅速往容器中再充入0.1 mol H2，至第50 min时反应重新达到平衡，请在图中画出从第25 min至第60 min H2的物质的量浓度随时间变化的曲线。‎ ‎③水煤气变换反应为CO＋H2OCO2＋H2，在830 ℃时，在催化剂存在下，0.1 mol CO和0.1 mol H2O(g)在恒温、容积恒定为1 L的密闭容器中发生上述反应，达到平衡时反应放出的热量为b kJ。请写出此反应的热化学方程式：_____________________________。‎ ‎(2)采用高温熔融混合碳酸盐Li0.896Na0.625K0.479CO3作为电解质，吸收并电解CO2制得无定形碳，是二氧化碳的资源化利用的一种新途径。此法的阴极的电极反应式为________________________________________________________________________________。‎ ‎(3)一氧化碳经过一系列变化可以制得草酸。25 ℃时草酸(H2C2O4)的两步电离常数分别为Ka1＝5.9×10－2、Ka2＝6.4×10－5，已知水解平衡常数Kh＝Kw/Ka，请通过计算判断KHC2O4溶液的酸碱性：_______________________________。(必须写出过程)‎ 解析：(1)①无论反应是否达到平衡状态，都有v(CO)＝v(CO2)，A项错误；1 mol CO2中含有2 mol C===O键，1 mol H2O中含有2 mol H—O键，故当断开H—O键的物质的量与断开C===O键的物质的量相同时，说明正、逆反应速率相同，反应已达到平衡状态，B项正确；由于该反应中的物质全是气体，且容器容积不变，故无论反应是否达到平衡状态，混合气体的密度均不变，C项错误；由于反应物与生成物均为气体，且反应前后气体总物质的量不变，故气体的平均相对分子质量始终不变，D项错误。②由第一次达到平衡时的数据可求得K＝1，设第二次达到平衡时转化的H2为x mol，则达到平衡时c(CO2)＝(0.05－x) mol·L－1，c(H2)＝(0.15－x) mol·L－1，c(CO)＝(0.05＋x) mol·L－1，c(H2O)＝(0.05＋x) mol·L－1，代入K的表达式中解得x＝0.016 7，则重新达到平衡时c(H2)＝(0.15－0.016 7) mol·L－1＝0.133 3 mol·L－1。③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)按0.1 mol CO2和0.1 mol H2投料进行反应，与水煤气变换反应按0.1 mol CO和0.1 mol H2O(g)投料进行反应，达到平衡时，前者吸收的热量与后者放出的热量相同，故水煤气变换反应的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－20a kJ·mol－1或ΔH＝－20b kJ·mol－1或ΔH＝－10(a＋b) kJ·mol－1。(2)以高温熔融混合碳酸盐为电解质，吸收并电解CO2制备无定形碳的阴极反应式为3CO2＋4e－===C＋2CO。‎ 答案：(1)①B ‎②‎ ‎③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－20a kJ·mol－1[或ΔH＝－20b kJ·mol－1或ΔH＝－10(a＋b) kJ·mol－1]‎ ‎(2)3CO2＋4e－===C＋2CO ‎(3)HC2O的水解常数Kh＝＝≈1.7×10－13，Kh

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