高考化学大二轮复习增分练第28题化学反应原理综合题.pdf

第 28 题化学反应原理综合题 1已知： CH3OH(l) 、H2(g) 的燃烧热 ( H) 分别为 727 kJ ·mol 1、285.8 kJ ·mol 1。 H2O(l)=H2O(g) H44 kJ ·mol 1 。 几种化学键的键能如下。 化学键C=O HO CO HH O=O CH 键能/(kJ ·mol 1) 803 463 351 436 497 413.4 (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) H_。 (3) 根据键能计算CO2(g) 3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g) H_。 (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 3)c(OH ) c(CO 2 3)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) 根据题中已知信息可写出表示氢气燃烧热的热化学方程式：H2(g) 1 2 O2(g)=H2O(l)H 285.8 kJ·mol 1 。 (2) 根 据 题 中 已 知 信 息 可 得 ： CO2(g) 3H2(g)=CH3OH(l) H2O(g) H1，CH3OH(l) 3 2 O2(g)=CO2(g) 2H2O(l) H2 727 kJ·mol 1，H 2(g) 1 2O 2(g)=H2O(l) H3285.8 kJ·mol 1 ， H2O(l)=H2O(g) H4 44 kJ ·mol 1。根据盖斯定律，× 3，即 H1( 285.8×3 727 44)kJ ·mol 186.4 kJ·mol1。(3) 反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能。 H (803×2436×3413.4×3351463×3)kJ ·mol 166.2 kJ·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KHCO 3，结合产物KHCO3书 写负极反应式。 答案：(1)H2(g) 1 2O 2(g)=H2O(l) H 285.8 kJ ·mol 1 (2) 86.4 kJ ·mol 1 (3) 66.2 kJ ·mol 1 (4) 如图所示 (5) 石墨CH3OH 6e 7OH=HCO 35H2O 2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K15.4 ×10 2，K 25.4 ×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 KHC 2O4溶液呈酸性，则溶液中c(H2C2O4)_c(C2O 2 4) 。若 0.1 mol ·L 1 H 2C2O4 溶液中第二步电离的c(H ) amol·L 1，则 0.1 mol ·L 1 KHC 2O4溶液中HC2O 4电离出来的 c(H )_ amol·L 1。( 填“”“ (4) CD (5) B3.6 cV m ×100% 3C1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) H165 kJ ·mol 1 (b)CO(g) H2O(g)=CO2(g) H2(g) H41 kJ ·mol 1 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_ _ 。 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 H？答： _( 填“能”或“否” ) 。 (2) 在一定温度下，向2 L 恒容密闭容器中充入amol CO和 2amol H2，发生反应：CO(g) 2H2(g)CH3OH(g) H。达到平衡时CO的转化率为 且升高温度CO的平衡转化率降 低。 H_0( 填“”“”“ c(OH )c(CO 2 3)c(HCO 3)c(H ) 。(4) 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。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) CO(g) 3H2(g)=CH4(g) H2O(g) H 206 kJ ·mol 1 能 (2) c(OH ) c(CO 2 3)c(HCO 3)c(H ) CO 2e 4OH=CO2 32H2O、 H22e 2OH=2H 2O (4) 温度 (或投料比 ) O2B酸性： H2SH2O C还原性： H2SH2O D热稳定性： H2OH2S (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1 mol 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： 2SO3(g)=2SO2(g) O2(g) H_kJ·mol 1。 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6 mol 电子转移，生成H2SO4的质量为63.7 g ，则电流效率等于_。 ( 电流效率 生成目标产物消耗的电子数 转移的电子总数 ×100%) (6) 某溶液含0.020 mol ·L 1 Mn2，向该溶液中逐滴加入 0.10 mol ·L 1 的 H2S溶液，当 Mn 2开始沉淀时，溶液中 c(S 2) _。 已知： Ksp(MnS)2.8 ×10 13 解析：(1)S 2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=2PbSO42H2O。 负极反应式为PbSO 2 42e =PbSO 4； 正极反应式为PbO24H SO2 4 2e =PbSO 42H2O 。若转移2 mol 电子，则负极净增质量相当于1 mol “SO4”的质量， 正极净增质量相当于1 mol “SO2”的质量，两电极质量之差为32 g 。故转移 1 mol 电子时， 两电极质量之差为16 g 。 (4) 由图2 知， 2SO3(g)=2SO2(g) O2(g) H98.7 kJ ·mol 1×2 197.4 kJ·mol 1。由图 1 得 NO(g) 1 2O 2(g)=NO2(g) H56.5 kJ·mol 1，由图 2 得 SO 2(g) 1 2O 2(g)=SO3(g) H98.7 kJ ·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) H98.7 kJ ·mol 1 ( 56.5 kJ ·mol 1) 42.2 kJ·mol 1。(5) 负极上硫失去电子生成 SO2、SO3，O 2参与反应。 n(H2SO4) 63.7 g 98 g·mol 1 0.65 mol。S 6e 3O2=SO 3，SO3H2O=H2SO4，生成0.65 mol H2SO4时，消耗电子总物质的量 为 0.65×6 mol ，故电流效率 0.65×6 mol 6 mol ×100% 65% 。 (6)Mn 2开始沉淀时，溶液中 c(S 2 ) Ksp c 2 2.8 ×10 13 0.020 1.4 ×10 11 (mol·L 1 )。 答案：(1) 16 2 88 (2)CD (3)Pb SO 2 4 2e =PbSO 416 (4) 197.4 NO2(g) SO2(g)=NO(g) SO3(g) H42.2 kJ ·mol 1 (5)S 4e 2O2=SO 2S 6e 3O2=SO 365% (6)1.4 ×10 11 mol·L 1 5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： C(s) O2(g)=CO2(g) H1393 kJ ·mol 1 2CO(g) O2(g)=2CO2(g) H2566 kJ ·mol 1 2H2(g) O2(g)=2H2O(g) H3484 kJ ·mol 1 请回答下列问题： (1) 氢气的燃烧热H_242 kJ ·mol 1。( 填“”“”或“”) (2)C(s)1 2O 2(g)=CO(g) H_。 (3) 在 2 L 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_。 ACO和 H2的生成速率相等 BC的浓度不变 C. cc2 c 2O 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1 L 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 /min H2O CO CO2 1 500 4 8 3.2 4 2 750 2 4 0.8 3 3 750 2 4 0.8 1 该反应的平衡常数表达式为_。 实验 1 中， 04 min 内，以v(H2O)表示的反应速率为_。 实验 2 达到平衡时CO的转化率为 _。 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) 1 2O 2(g)=CO(g) H( 393566× 1 2)kJ ·mol 1110 kJ ·mol 1。(3)CO、H 2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； cc2 c2O 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 cc2 c 2O ( 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 cc2 c 2O 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) 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 c2c2 cc 2O 。 由反应式知，v(H2O)v(CO2) 3.2 mol 1 L ×4 min 0.8 mol·L 1·min1。4 mol CO 在实验 2 中转化了0.8 mol ，故达到平衡时CO的转化 率为 20% 。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) 110 kJ ·mol 1 (3)CD (4) K c 2c2 cc2O 0.8 mol ·L 1·min1 20% 加催化剂如图所示