高考压轴特训 题型一 基本概念、基本理论的综合应用

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1、 高考压轴大题特训 题型一　基本概念、基本理论的综合应用 1.(2018韶关市高三4月模拟考试)NH3作为一种重要化工原料，被大量应用于工业生产，与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863 计划。 (1)催化剂常具有较强的选择性。已知： 反应Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝－905 kJmol－1 反应Ⅱ：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝－1 266.6 kJmol－1 写出NO 分解生成N2与O2的热化学方程式：__________________________________ __________

2、______________________________________________________________。 (2)N2O也可分解生成N2与O2。在四个恒容密闭容器中按下表相应量充入气体，发生2N2O(g)2N2(g)＋O2(g)，容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O平衡转化率如下图所示。 容器 容积/L 起始物质的量/mol N2O N2 O2 Ⅰ V1 0.1 0 0 Ⅱ 1.0 0.1 0 0 Ⅲ V2 0.1 0 0 Ⅳ 1.0 0.06 0.06 0.04 ①该反应的ΔH________(填“>”“＝”或“<”)

3、0。 ②图中A、B、C 三点处容器内的总压强，由大到小的顺序是___________________________ _____________________________________________。 ③容器Ⅳ在470 ℃进行反应时，起始速率：v正(N2O)____(填“>”“＝”或“<”)v逆(N2O)。 (3)氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应Ⅰ、Ⅱ。为分析某催化剂对该反应的选择性，在20 L密闭容器中充入1 mol NH3和2 mol O2，测得一定时间内有关物质的量关系如图： ①该催化剂在低温时选择反应________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ②C点比B点所产生

4、的NO的物质的量少的原因可能是 ________________________________________________________________________。 答案　(1)2NO(g)N2(g)＋O2(g)　ΔH＝－180.8 kJmol－1 (2)①>　②p(C)>p(B)>p(A)(或C>B>A)　③> (3)①Ⅱ　②该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动或催化剂活性降低 解析　(1)NO分解生成N2与O2的方程式为2NO(g)N2(g)＋O2(g)，根据已知的反应Ⅰ和反应Ⅱ，要得到该方程，则，即ΔH＝＝ kJmol－1＝－180.8 kJm

5、ol－1。 (2)①根据图像，温度升高，转化率增大，则平衡向右移动，说明正反应方向吸热，则反应的ΔH＞0。 ②A、B、C三点中N2O的转化率相同，则容器中反应物、生成物的量均相同，则容器的压强取决于容器的体积，根据图像，相同温度时：转化率大小为：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，则反应正向进行的程度为：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，且该反应为气体分子数增加的反应，增大容器体积，减小压强平衡向右移动，则说明容器体积大小为：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，故A、B、C三点处容器内的总压强由大到小的顺序是p(C)＞p(B)＞p(A)。 ③Ⅱ中在470 ℃下达到平衡时N2O的转化率是0.6，则该反应在470 ℃下平衡常数是＝0.067 5，容器Ⅳ在470

6、 ℃进行反应时，浓度商＝＝0.04＜0.067 5，所以反应向正反应方向进行，则起始速率：v正(N2O)＞v逆(N2O)。 (3) ①根据图像，在低温时，N2的量相对多一些，而N2是反应Ⅱ的生成物，故该催化剂在低温时选择反应Ⅱ。 ②C点比B点所产生的NO的物质的量少的原因可能是平衡的逆向移动等原因。根据图像，该催化剂在高温时选择反应Ⅰ，而反应Ⅰ为放热反应，达到平衡后，温度升高平衡向左移动，使得C点比B点所产生的NO的物质的量少；或者可能是由于温度升高催化剂失去了活性等原因。 2.(2018赤峰市高三4月模拟)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要

7、意义。 (1) 用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝Q kJmol－1。 在T1℃时，反应进行到不同时间(min) 测得各物质的浓度(molL－1) 如下： 时间 浓度 0 10 20 30 40 50 NO 1.00 0.68 0.50 0.50 0.60 0.60 N2 0 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30 CO2 0 0.16 0.25 0.25 0.30 0.30 ①30 min后，只改变某一条

8、件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是______(填字母)。 a.通入一定量的NO b.加入定量的活性炭 c.加入合适的催化剂 d.适当缩小容器的体积 ②若30 min后升高温度至T2 ℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3∶1∶1，则Q________(填“>”或“<”)0。 (2)某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示，利用以下反应：2NO＋2CON2＋2CO2(有CO)　2NON2＋O2 (无CO) ①若不使用CO，温度超过775 ℃，发

9、现NO的分解率降低，其可能的原因为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制最佳温度在____________左右。 ②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染，写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式：_________________________________________

10、_______________________________ ________________________________________________________________________。 ③以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为______________________________________________ ___________________________________________________________________________________

11、_______________。 (3)天然气的一个重要用途是制取氢气，其原理如下： 已知：a.2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH1 b.CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH2 c.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3 ①科学家提出一种利用天然气制备氢气的方法：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝________________________________________________________________________。 ②这种方法的推广与使用，不仅实现资源综合利用，

12、而且还能解决的环境问题是________________________________________________________________________。 答案　(1)①ad　②＜ (2)①该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行　870 ℃(850 ℃到900 ℃之间都可以) ②4C2H6＋14NO28CO2＋7N2＋12H2O ③NO2＋NO－e－===N2O5 (3)①ΔH2－ΔH1－ΔH3　②减少温室气体的排放，缓解温室效应 解析　(1)①根据表格20 min和30 min时各物质的浓度分别对应相等，20 min时已经达到平衡；40 min和5

13、0 min时各物质的浓度分别对应相等，40 min时又再次达到平衡；30 min 时改变条件，达到新平衡时NO浓度增大为原来的0.600.50＝1.2倍，N2和CO2的浓度增大为原来的0.30.25＝1.2倍。a项，通入一定量NO，平衡正向移动，达到新平衡时NO、N2、CO2的浓度都可能为原来的1.2倍；b项，加入定量活性炭，平衡不移动，各物质物质的量浓度不变；c项，加入合适的催化剂，加快反应速率，平衡不移动，各物质物质的量浓度不变；d项，适当缩小容器体积，平衡不移动，由于体积减小，达到新平衡时NO、N2、CO2的浓度都可能为原来的1.2倍；故选ad。 ②30 min时容器中NO、N2、CO

14、2的浓度之比为0.50∶0.25∶0.25＝2∶1∶1，升高温度达到平衡时容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3∶1∶1，升高温度平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，故Q<0。 (2)①若不使用催化剂，发生的反应为2NON2＋O2，温度超过775 ℃，NO的分解率降低，可能原因是：该反应是放热反应，升高温度更有利于反应向逆反应方向进行。根据图像当n(NO)/n(CO)＝1时，870 ℃左右NO的转化率最大，所以应控制的最佳温度在870 ℃左右。 ②烃催化还原NOx可消除氮氧化物的污染，氮氧化物被还原为N2，则烃转化成CO2和H2O，C2H6与NO2反应的化学方程式

15、为4C2H6＋14NO28CO2＋12H2O＋7N2。 ③石墨Ⅱ通入O2，石墨Ⅱ为正极，石墨Ⅰ为负极，Y是一种氧化物，NO2发生氧化反应生成Y，Y为N2O5，电极反应式为NO2－e－＋NO===N2O5。 (3)应用盖斯定律，将b－a－c得，CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝ΔH2－ΔH1－ΔH3。 3.(2018朝阳市普通高中高三三模)铁的单质及其化合物用途非常广泛。回答下列问题： (1)某热电池放电时总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。该电池的正、负极材料分别是________、________。 (2)Na2FeO4是一种优良的水处理

16、剂。 ①Na2FeO4可将水体中NH3转化为N2 而除去同时产生红褐色沉淀，1 mol Na2FeO4最多可脱除NH3的物质的量为________。 ②Na2FeO4溶于水，溶液中含六价铁的微粒分率(某六价铁微粒数与所有六价铁微粒总数之比) 与溶液pH的关系如下图所示(已知常温下，H3FeOH＋＋H2FeO4，H2FeO4H＋＋HFeO，HFeOH＋＋FeO的电离常数依次为K1、K2、K3；pK＝－lg K)。pH＝3 时，溶液中主要含铁微粒浓度从大到小的顺序为____________________；反应FeO＋H2OHFeO＋OH－的pK＝________。 (3

17、)CO还原铁的氧化物时，涉及以下反应： a.Fe3O4(s)＋4CO(g)3Fe(s)＋4CO2(g)　ΔH1 b.FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)　ΔH2 c.3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4 (s)＋CO2(g)　ΔH3 d.Fe3O4 (s)＋CO(g)3FeO(s)＋CO2 (g)　ΔH4 相关反应的温度与混合气体中CO的体积分数的关系如下图所示： ①反应的ΔH>0的是________(填“a”“b”“c”或“d”)；ΔH4＝________________(用ΔH1、ΔH2表示)。 ②在恒容密闭容器中，加入7.2 g FeO

18、，同时充入0.1 mol CO，升高温度，若恰好处于图中p点处，CO的转化率为________，容器中生成单质Fe 的质量为________。 答案　(1)FeS2　Li (2)①1 mol　② H2FeO4、HFeO、H3FeO　6.7 (3)①d　ΔH1－3ΔH2　②25%　1.4 g 解析　(1)正极发生还原反应，FeS2获得电子生成Fe、S2－，负极发生氧化反应，Li失电子生成Li＋，因此该电池的正、负极材料分别是FeS2和Li。 (2)①Na2FeO4将NH3转化为N2同时本身被还原为Fe3＋，根据得失电子守恒可得1 mol Na2FeO4最多可脱除NH3的物质的量为 mo

19、l＝1 mol。②由图像可知pH＝3 时，溶液中主要含铁微粒浓度最大的是H2FeO4，最小的是H3FeO，处于中间的是HFeO，所以溶液中主要含铁微粒浓度从大到小的顺序为H2FeO4、HFeO、H3FeO；FeO＋H2OHFeO＋OH－的K＝，由HFeOH＋＋FeO的K3＝， KK3＝＝c(OH－)c(H＋)＝Kw，可知K＝，由图像可知pK3＝－lg K3＝7.3，因此K3＝10－7.3，所以K＝＝＝10－6.7，pK＝－lg K＝－lg 10－6.7＝6.7。 (3)①由图像可知随着温度的升高a、b、c的反应中CO的百分含量增大说明a、b、c为放热反应，d反应中CO的百分含量减小

20、说明d为吸热反应；由已知方程式，根据盖斯定律可得d＝a－3b，所以ΔH4＝ΔH1－3ΔH2；②在恒容密闭容器中，加入7.2 g FeO，同时充入0.1 mol CO，可发生反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)，p点处，CO的百分含量为75%，设有x mol的CO参与反应，则＝75%，x＝0.025，CO的转化率为100%＝25%，容器中生成单质Fe 的质量为0.025 mol56 gmol－1＝1.4 g。 4.(2018江西省九所重点中学高三联考)研究发现，NOx和SO2是雾霾的主要成分。 Ⅰ.NOx主要来源于汽车尾气，可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。

21、 已知：N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH＝＋180 kJmol－1 2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)　ΔH＝－564 kJmol－1 (1)2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝________________，该反应在________下能自发进行(填“高温”“低温”或“任意温度”)。 (2)T ℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程(0～15 min)中NO的物质的量随时间变化如上图所示。 ①已知：平衡时气体的分压＝气体的体积分数体系的总压强，T ℃时达到平衡，此时体系的总压强为p＝20

22、MPa，则T ℃时该反应的压力平衡常数Kp＝________________；平衡后，若保持温度不变，再向容器中充入NO和CO2各0.3 mol，平衡将________(填“向左”“向右”或“不”)移动。 ②15 min时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如图所示的变化，则改变的条件可能是________(填字母)。 A.增大CO浓度 B.升温 C.减小容器体积 D.加入催化剂 Ⅱ.SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。 已知：亚硫酸：Ka1＝2.010－2 　Ka2＝6.010－7 (3)请通过计算证明，NaHSO3溶液

23、显酸性的原因：____________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)如上方图示的电解装置，可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为__________________________________________________ _______________________________________________________________________

24、_； 若通入的NO体积为4.48 L(标况下)，则另外一个电极通入的SO2质量至少为________g。 答案　(1)－744 kJmol－1　低温 (2)①0.087 5(或)　不　②AC (3)HSO的水解常数K＝Kw/Ka1＝5.010－13

25、 kJmol－1；ΔH<0，根据反应方程式，ΔS<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，当温度处于低温下，能够自发进行。 (2)考查化学平衡常数计算、勒夏特列原理， ①　　　　　2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) 起始量/mol 0.4 0.4 0 0 变化/mol 0.2 0.2 0.2 0.1 平衡/mol 0.2 0.2 0.2 0.1 各组分的体积分数分别是：、、、，Kp＝＝＝0.087 5；根据①的分析，化学平衡常数K＝5，再向容器中充

26、入NO和CO2各0.3 mol，此时的浓度商仍为5，因此平衡不移动；②15 min时，改变某一因素，NO的物质的量减少，说明平衡向正反应方向移动，A项，增大CO的浓度，平衡向正反应方向移动，NO的物质的量减小，正确；B项，正反应是放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，NO的物质的量增大，错误；C项，减小容器的体积，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，NO的物质的量减小，正确；D项，加入催化剂，化学平衡不移动，错误。 (3)考查电离平衡常数、水解平衡常数、水的离子积的关系，HSO的水解常数K＝＝5.010－13