金版新学案高考化学大二轮复习增分练第28题化学反应原理综合题

金版新学案高考化学大二轮复习增分练第28题化学反应原理综合题

第28题　化学反应原理综合题1．已知：①CH3OH(l)、H2(g)的燃烧热(ΔH)分别为－727kJ·mol－1、－285.8kJ·mol－1。②H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44kJ·mol－1。③几种化学键的键能如下。化学键C===OH—OC—OH—HO===OC—H键能/(kJ·mol－1)803463351436497413.4(1)写出表示氢气燃烧热的热化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)根据燃烧热计算CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(g)　ΔH＝____________。(3)根据键能计算CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝____________。(4)在图1中画出表示液态甲醇燃烧热的能量变化：(5)甲醇－空气在KOH溶液中构成燃料电池，放电一段时间后，测得电解质溶液中离子浓度大小关系为c(K＋)>c(HCO)>c(OH－)>c(CO)>c(H＋)，装置如图2所示。放电过程中，OH－向________(填“石墨”或“铂”)极迁移；负极的电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：　(1)根据题中已知信息①可写出表示氢气燃烧热的热化学方程式：H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8kJ·mol－1。(2)根据题中已知信息可得：①CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(l)＋H2O(g)　ΔH1，②CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH2＝－727kJ·mol－1，③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝－285.8kJ·mol－1，④H2O(l)===H2O(g)　ΔH4＝＋44kJ·mol－1。根据盖斯定律，③×3－②＋④＝①，即ΔH1＝(－285.8×3＋727＋44)kJ·mol－1＝－86.4kJ·mol－1。(3)反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能。ΔH＝(803×2＋436×3－413.4×3－351－463×3)kJ·mol－1＝－66.2kJ·mol－1 。(4)画图要点：化学计量数、物质状态、反应热要对应。(5)放电过程中，OH－向负极迁移。由图可知燃料电池中石墨作负极，铂作正极。由离子浓度关系知，KOH最终生成了KHCO3，结合产物KHCO3书写负极反应式。答案：　(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8kJ·mol－1(2)－86.4kJ·mol－1(3)－66.2kJ·mol－1(4)如图所示(5)石墨　CH3OH－6e－＋7OH－===HCO＋5H2O2．草酸(H2C2O4)是一种还原性二元酸，存在于菠菜等植物中。已知：常温下，草酸的电离常数K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5；溶度积常数Ksp(CaC2O4)＝2.34×10－9，Ksp(CaSO4)＝9.10×10－6。请回答下列问题：(1)生活中，长期将豆腐与菠菜混合食用，容易损失钙元素且易患胆结石疾病。简述理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)写出草酸在水中的电离方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)已知KHC2O4溶液呈酸性，则溶液中c(H2C2O4)______c(C2O)。若0.1mol·L－1H2C2O4溶液中第二步电离的c(H＋)＝amol·L－1，则0.1mol·L－1KHC2O4溶液中HC2O电离出来的c(H＋)________amol·L－1。(填“>”“<”或“＝”)(4)常温下，将某浓度的1mLH2C2O4溶液加蒸馏水稀释，其溶液pH与加水稀释后溶液体积的关系如图所示。 能代表H2C2O4溶液稀释情况的是曲线______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。在稀释该溶液过程中，下列物理量始终增大的是________(填代号)。A.　B．c(H＋)·c(C2O)C.D.(5)草酸亚铁样品纯度测定：准确称取mg草酸亚铁(FeC2O4)样品研成粉末溶于适量的稀硫酸中(假设杂质不反应)配成250mL溶液。准确量取20mL该溶液于锥形瓶中，用cmol·L－1K2Cr2O7酸性溶液(用稀硫酸酸化)滴定至终点，消耗滴定液VmL(还原产物为Cr3＋，氧化产物为Fe3＋和CO2)。①盛装滴定液的滴定管宜选择________(填代号)。A．碱式滴定管B．酸式滴定管②根据上述数据计算，该草酸亚铁样品的纯度为__________。解析：　(1)由硫酸钙、草酸钙的溶度积知，硫酸钙在一定条件下易转化成更难溶的草酸钙，故长期将豆腐与菠菜混合食用，容易损失钙元素且易患胆结石疾病。(2)由电离常数知，草酸是二元弱酸，分两步电离。(3)KHC2O4溶液呈酸性，说明HC2O的电离程度大于其水解程度，故该溶液中c(H2C2O4)(4)Ⅱ　CD(5)①B　②×100%3．C1化学是研究以含有一个碳原子的物质(CO、CO2、CH4、CH3OH及HCHO)为原料合成工业产品的有机化学及工艺。请回答下列问题：(1)已知温度为T时：(a)CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝＋165kJ·mol－1(b)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41kJ·mol－1①贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②天然气与二氧化碳在一定条件下也能制备合成气。利用上述热化学方程式，能否计算CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH？答：______(填“能”或“否”)。(2)在一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入amolCO和2amolH2，发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。达到平衡时CO的转化率为α且升高温度CO的平衡转化率降低。①ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。②平衡体系中，CH3OH的体积分数为________(用代数式表示，下同)。③上述条件下，该反应的平衡常数K为________。(3)合成气(CO、H2)与空气构成碱性燃料电池，装置如图所示。已知：电流由铂极经导线流向石墨电极。①若U形管中盛装500mL2mol·L－1KOH溶液，恰好消耗(H2与CO体积之比为1：1)合成气11.2L(标准状况)，则此时电解质溶液中离子浓度大小顺序为 ________________________________________________________________________。②石墨极的电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在密闭容器中投入CO2、H2，在一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0。实验测定温度、压强、投料比[]对CO2转化率的影响如图所示：①若图甲表示温度、投料比对CO2转化率的影响，则X可能表示__________。②若图乙表示压强、投料比对CO2转化率的影响，则M1________M2(填“>”“<”或“＝”)。解析：　(1)①根据盖斯定律，(b)式－(a)式得：CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)　ΔH＝－206kJ·mol－1。②根据盖斯定律，(a)式－2×(b)式得：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247kJ·mol－1，故能求反应热。(2)①升高温度，CO的平衡转化率降低，说明正反应是放热反应，即ΔH<0。②平衡时，各物质的物质的量分别为n(CO)＝a(1－α)mol，n(H2)＝2a(1－α)mol，n(CH3OH)＝aαmol。平衡时CH3OH的体积分数为＝。③K＝＝＝。(3)电池中电流由正极流向负极，故石墨作负极，在石墨极通入合成气(CO、H2)。n(KOH)＝1mol，n(CO)＝n(H2)＝0.25mol，负极反应式为CO－2e－＋4OH－===CO＋2H2O、H2－2e－＋2OH－===2H2O，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电池的总反应式为H2＋CO＋O2＋2KOH===2H2O＋K2CO3，此时电解质溶液中n(K2CO3)＝0.25mol，n(KOH)＝0.5mol，离子浓度大小顺序为c(K＋)>c(OH－)>c(CO)>c(HCO)>c(H＋)。(4)①该可逆反应的特点：正反应是气体分子数减小的放热反应。图甲中X由小到大变化时，CO2的转化率减小，说明X可以表示温度(或投料比)，对应的L表示投料比(或温度)，且L1小于L2。②增大压强，CO2的转化率增大，G为压强，M1、M2表示投料比，且M1小于M2。答案：　(1)①CO(g)＋3H2(g)===CH4(g)＋H2O(g)　 ΔH＝－206kJ·mol－1　②能(2)①<　②　③(3)①c(K＋)>c(OH－)>c(CO)>c(HCO)>c(H＋)②CO－2e－＋4OH－===CO＋2H2O、H2－2e－＋2OH－===2H2O(4)①温度(或投料比)　②<4．硫及其化合物在生活、生产中有广泛用途。(1)硫的简单阴离子的结构示意图为__________。(2)下列事实能证明氧元素的非金属性比硫元素强的是________。A．沸点：S8>O2B．酸性：H2S>H2OC．还原性：H2S>H2OD．热稳定性：H2O>H2S(3)稀硫酸作铅蓄电池的电解质溶液，铅蓄电池放电时，负极反应式为________________________________________________________________________。若开始时两电极质量相等，则转移1mol电子时两电极质量之差为________g。(4)已知下列反应的能量变化如图所示：①2SO3(g)===2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＝________kJ·mol－1。②根据图1、图2写出NO2和SO2反应的热化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)某人设想以图3所示装置，用电化学原理生产硫酸。写出负极产生SO2、SO3的电极反应式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 若电路上有6mol电子转移，生成H2SO4的质量为63.7g，则电流效率等于__________。(电流效率＝×100%)(6)某溶液含0.020mol·L－1Mn2＋，向该溶液中逐滴加入0.10mol·L－1的H2S溶液，当Mn2＋开始沉淀时，溶液中c(S2－)＝__________。[已知：Ksp(MnS)＝2.8×10－13]解析：　(1)S2－核内有16个质子，核外有18个电子。(2)根据简单氢化物热稳定性、还原性可以比较元素非金属性的强弱。(3)铅蓄电池放电时总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。负极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4；正极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。若转移2mol电子，则负极净增质量相当于1mol“SO4”的质量，正极净增质量相当于1mol“SO2”的质量，两电极质量之差为32g。故转移1mol电子时，两电极质量之差为16g。(4)①由图2知，2SO3(g)===2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋98.7kJ·mol－1×2＝＋197.4kJ·mol－1。②由图1得NO(g)＋O2(g)===NO2(g)　ΔH＝－56.5kJ·mol－1，由图2得SO2(g)＋O2(g)===SO3(g)　ΔH＝－98.7kJ·mol－1，根据盖斯定律，第二个式子－第一个式子得NO2(g)＋SO2(g)===NO(g)＋SO3(g)　ΔH＝－98.7kJ·mol－1－(－56.5kJ·mol－1)＝－42.2kJ·mol－1。(5)负极上硫失去电子生成SO2、SO3，O2－参与反应。n(H2SO4)＝＝0.65mol。S－6e－＋3O2－===SO3，SO3＋H2O===H2SO4，生成0.65molH2SO4时，消耗电子总物质的量为0.65×6mol，故电流效率＝×100%＝65%。(6)Mn2＋开始沉淀时，溶液中c(S2－)＝＝＝1.4×10－11(mol·L－1)。答案：　(1)＋16(2)CD(3)Pb＋SO－2e－===PbSO4　16(4)①＋197.4　②NO2(g)＋SO2(g)===NO(g)＋SO3(g)　ΔH＝－42.2kJ·mol－1(5)S－4e－＋2O2－===SO2　S－6e－＋3O2－===SO3　65%(6)1.4×10－11mol·L－15．碳及其氧化物的转化和回收利用是科学家研究的热点。已知：①C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393kJ·mol－1②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2＝－566kJ·mol－1③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3＝－484kJ·mol－1请回答下列问题： (1)氢气的燃烧热ΔH__________－242kJ·mol－1。(填“>”“<”或“＝”)(2)C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝__________。(3)在2L恒容密闭容器中进行反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，假定温度保持不变，则下列情况表明可逆反应达到平衡状态的是________。A．CO和H2的生成速率相等B．C的浓度不变C.不变D．气体压强恒定(4)将一定量CO(g)和H2O(g)分别通入容积为1L的恒容密闭容器中，发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，得到如下数据：实验序号温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minH2OCOCO21500483.242750240.833750240.81①该反应的平衡常数表达式为__________。②实验1中，0～4min内，以v(H2O)表示的反应速率为______________。③实验2达到平衡时CO的转化率为__________。④实验3与实验2相比，改变的条件是____________；请在下图坐标中画出“实验2”与“实验3”中c(CO2)随时间变化的曲线，并作必要的标注。解析：　(1)表示氢气燃烧热的热化学方程式中对应生成的水呈液态，反应③生成气态水，气态水变成液态水时放出热量。(2)根据盖斯定律，由①－②×得：C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝(－393＋566×)kJ·mol－1＝－110kJ·mol－1。(3)CO、H2都是产物，故CO和H2 的生成速率相等不能表明可逆反应达到平衡状态，A项错误；C呈固态，浓度始终不变，故C的浓度不变不能表明可逆反应达到平衡状态，B项错误；是该可逆反应的平衡常数表达式，温度保持不变的前提下，平衡建立过程中(即浓度商)的值一直变化，达到平衡状态时其值(即平衡常数)不变，故不变表明可逆反应达到平衡状态，C项正确；该反应的正反应是气体分子数增大的反应，恒温、恒容条件下，气体压强不变表明可逆反应达到平衡状态，D项正确。(4)①该可逆反应的反应物和产物都呈气态，故平衡常数表达式为K＝。②由反应式知，v(H2O)＝v(CO2)＝＝0.8mol·L－1·min－1。③4molCO在实验2中转化了0.8mol，故达到平衡时CO的转化率为20%。④比较实验2和实验3知，起始投入反应物的量相同，产物的量相同，即反应物的转化率相等，实验3所用时间较短，说明实验3加入了催化剂。催化剂能缩短反应达到平衡的时间，但平衡不移动。答案：　(1)<(2)－110kJ·mol－1(3)CD(4)①K＝②0.8mol·L－1·min－1③20%④加催化剂　如图所示