高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題2 化學(xué)基本理論 突破點11 化學(xué)基本理論綜合應(yīng)用

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突破點11　化學(xué)基本理論綜合應(yīng)用 [題型分析]　基本概念、基本理論綜合類試題通常以組合題的形式呈現(xiàn)，題目往往圍繞一個主題，由多個小題組成，各小題有一定的獨立性，分別考查不同的知識點，其內(nèi)容涉及基本概念、基本理論、元素及其化合物等知識，具有一定的綜合性。這類試題一般篇幅較長，文字較多，且題目中穿插圖形、圖表等，有一定的難度，要求考生有一定的閱讀能力和分析歸納能力。 [典型例題1]　許多含碳、含氫物質(zhì)都是重要的化工原料。 (1)某新型儲氫合金(化學(xué)式為Mg17Al12)的儲氫原理為Mg17Al12＋17H2===17MgH2＋12Al，該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是a________。 (2)C2O3是一種無色無味的氣體，可溶于水生成草酸(H2C2O4)b，寫出它與足量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________。 (3)已知：①H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH1＝－198 kJmol－1 ②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2 ③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3＝－846.3 kJmol－1 化學(xué)鍵 CO O===O C===O 鍵能/(kJmol－1) 958.5 497 745 CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的ΔH＝c________。 (4)向容積為2 L的某恒容密閉容器中充入3 mol CH4(g)、4 mol H2O(g)，測出t ℃時，容器內(nèi)H2的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化如圖中曲線Ⅱ所示。圖中曲線Ⅰ、Ⅲ分別表示相對于曲線Ⅱ改變反應(yīng)條件后c(H2)隨時間的變化。 ①若曲線Ⅰ代表的是僅改變一種條件后的情況，則改變的條件可能d是________，a、b兩點用CO濃度變化值表示的反應(yīng)速率e關(guān)系為________。 ②曲線Ⅱ?qū)?yīng)反應(yīng)的平衡常數(shù)⑥等于____________________________； 該溫度下，若將等物質(zhì)的量濃度的CH4、H2O、CO、H2混合在該容器中，則開始 時H2的生成速率________H2的消耗速率(填“>”、“<”、“＝”或“無法確定”)。 ③曲線Ⅲ相對于曲線Ⅱ改變的條件是________(填字母)。 a．降低溫度　　b．使用催化劑、降低溫度　　c．加壓 【解題指導(dǎo)】　 1．審題“三讀” 泛讀——明確有幾個條件及求解的問題 　↓ 細讀——把握關(guān)鍵字、詞和數(shù)量關(guān)系等 　↓ 精讀——要深入思考，注意挖掘隱含信息等注意：“向細心要分、向整潔規(guī)范要分”。 2．審題指導(dǎo) a．明確“合金”、“氧化產(chǎn)物”的含義，從化合價入手分析。 b．分步寫，先寫C2O3與水反應(yīng)，再寫H2C2O4與NaOH溶液反應(yīng)。 c．先根據(jù)鍵能計算ΔH2，再用蓋斯定律計算，調(diào)方向，變系數(shù)，相加減。 d．影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響因素。 e．明確“平衡常數(shù)”的含義，觀圖像，找平衡濃度。 [解析]　(1)Mg17Al12合金中各金屬均為0價，故氧化產(chǎn)物是MgH2。(2)由C2O3溶于水生成草酸知，C2O3與NaOH溶液反應(yīng)生成草酸鈉與水。(3)ΔH2＝反應(yīng)物總鍵能－生成物總鍵能＝(958.5＋0.5497) kJmol－1－2745 kJmol－1＝－283 kJmol－1，由蓋斯定律知：ΔH＝ΔH3－(ΔH2＋3ΔH1)＝＋30.7 kJmol－1。(4)曲線Ⅰ相對于曲線Ⅱ而言，達到平衡所需要的時間較少，平衡時c(H2)較大，說明條件改變后反應(yīng)速率較快，更有利于平衡向右進行，故改變的條件是升高溫度。a、b兩點反應(yīng)均處于平衡狀態(tài)，故平均反應(yīng)速率均為0。由題給數(shù)據(jù)并結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式易求出平衡時c(CH4)＝0.5 molL－1、c(H2O)＝1 molL－1、c(CO)＝1 molL－1，故平衡常數(shù)為54。當幾種物質(zhì)等物質(zhì)的量濃度(設(shè)為c)混合時，Qc＝c2，因c值不確定，故無法確定Qc與K的相對大小，所以反應(yīng)進行的方向也無法確定。曲線Ⅲ對應(yīng)的反應(yīng)速率快于曲線Ⅱ?qū)?yīng)的反應(yīng)速率，但平衡向右進行的程度低于曲線Ⅱ?qū)?yīng)的反應(yīng)程度，故答案為b。 [答案]　(1)MgH2　(2)C2O3＋2NaOH===NaOOCCOONa＋H2O (3)＋30.7 kJmol－1　(4)①升高溫度　相等或均為0　②54　無法確定?、踒 [典型例題2]　碳、氮、硫的氧化物對空氣污染嚴重，回答下列問題。 (1)消除汽車排放的尾氣中含的NO、CO，有利于減少PM2.5的排放。 2NO(g)O2(g)2O(g) Ⅱ.N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH1 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2＝－565 kJmol－1 ①ΔH1＝a________________。 ②在催化劑作用下NO和CO轉(zhuǎn)化為無毒氣體，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式b為 ______________________________________________________________。 (2)25 ℃時，在體積為2 L的密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2＝－565 kJmol－1，O2、CO、CO2的物質(zhì)的量濃度隨時間t的變化用A、B、C曲線如圖。在5～7 min內(nèi)，若K值改變，則此處曲線變化的原因c是____________________________。若在第5～7 min內(nèi)，將體積2 L變?yōu)? L，反應(yīng)重新達到平衡時，化學(xué)平衡常數(shù)dK＝______________。 (3)測定汽車尾氣常用的方法有兩種。 ①方法1：電化學(xué)氣敏傳感器法。其中CO傳感器的工作原理如圖所示，則工作電極的反應(yīng)式e為_______________________。 ②方法2：滴定法。用H2O2溶液吸收尾氣，將NO轉(zhuǎn)化為強酸，用中和滴定法測強酸濃度。則NO與H2O2溶液反應(yīng)的離子方程式f為________________。 (4)工業(yè)上可以用NaOH溶液或氨水吸收過量的SO2，分別生成NaHSO3、NH4HSO3，其水溶液均呈酸性。相同條件下，同濃度的兩種酸式鹽的水溶液中c(SO)較小的g是________，用文字和化學(xué)用語解釋原因___________。 【解題指導(dǎo)】　a．根據(jù)“鍵能”計算ΔH。 b．書寫熱化學(xué)方程式，利用“蓋斯定律”計算ΔH。 c．外界條件對化學(xué)平衡的影響。 d．明確“K”的含義，K只受溫度影響。 e．新型化學(xué)電源電極反應(yīng)式的書寫，O2是正極，CO失電子是負極。 f．氧化還原反應(yīng)方程式的書寫，信息“將NO轉(zhuǎn)化為強酸”。 g．NH水解使溶液中c(H＋)增加。 [解析]　(1)①根據(jù)Ⅰ的數(shù)據(jù)分析ΔH1＝(945＋498－2630) kJmol－1＝＋183 kJmol－1。 ②將 Ⅱ 中的兩個熱化學(xué)方程式相減，即得2CO(g)＋2NO(g)===2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－748 kJmol－1。 (2)在5～7 min內(nèi)，K值改變，說明平衡移動是由溫度變化引起的，根據(jù)變化曲線可以得出A～O2，B～CO，C～CO2，在5～7 min平衡向正反應(yīng)方向移動，說明曲線變化是降低溫度引起的。在第5～7 min內(nèi)，將體積2 L變?yōu)? L，增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，但化學(xué)平衡常數(shù)不變，K＝＝≈3.2。 (3)①反應(yīng)原理是2CO＋O2===2CO2，在酸性條件下正極電極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，將總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即得CO－2e－＋H2O===CO2＋2H＋。 ②H2O2溶液吸收NO，將氮氧化物轉(zhuǎn)化為強酸(硝酸)，離子方程式是2NO＋3H2O2===2NO＋2H2O＋2H＋。 (4)同濃度的NaHSO3、NH4HSO3的水溶液中c(SO)較小的是NH4HSO3，因為HSOH＋＋SO，NH水解使c(H＋)增大，電離平衡逆向移動，c(SO)濃度減小。 [答案]　(1)①＋183 kJmol－1 ②2CO(g)＋2NO(g)===2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－748 kJmol－1 (2)降低溫度　3.2 (3)①CO－2e－＋H2O===CO2＋2H＋ ②2NO＋3H2O2===2NO＋2H2O＋2H＋ (4)NH4HSO3　HSOH＋＋SO，NH水解使c(H＋)增大，電離平衡逆向移動，c(SO)濃度減小 [針對訓(xùn)練] 1．科學(xué)家研究出一種以天然氣為燃料的“燃燒前捕獲系統(tǒng)”，其簡單流程如圖所示(部分條件及物質(zhì)未標出)。 (1)已知：CH4、CO、H2的燃燒熱分別為890.3 kJmol－1、283.0 kJmol－1、285.8 kJmol－1，則上述流程中第一步反應(yīng)2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)　ΔH＝________。 (2)工業(yè)上可用H2和CO2制備甲醇，其反應(yīng)為：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，某溫度下，將1 mol CO2和3 mol H2充入體積不變的2 L密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，測得不同時刻反應(yīng)前后的壓強關(guān)系如下： 時間/h 1 2 3 4 5 6 p后/p前 0.90 0.85 0.83 0.81 0.80 0.80 ①用H2表示前2 h平均反應(yīng)速率v(H2)＝_______________________。 ②該溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為________________。 (3)在300 ℃、8 MPa下，將二氧化碳和氫氣按物質(zhì)的量之比為1∶3通入一密閉容器中發(fā)生(2)中反應(yīng)，達到平衡時，測得二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則該反應(yīng)條件下的平衡常數(shù)Kp＝________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓物質(zhì)的量分數(shù))。 (4)CO2經(jīng)催化加氫可合成低碳烯烴：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH。在0.1 MPa時，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，如圖所示為不同溫度(T)下，平衡時四種氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量(n)關(guān)系： ①該反應(yīng)的ΔH________0(填“>”、“＝”或“<”)。 ②曲線c表示的物質(zhì)為________。 ③為提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可采取的措施是 ______________________________________________________________。 [解析]　(1)按順序把熱化學(xué)方程式標為①②③： CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－890.3 kJmol－1?、? CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－283.0 kJmol－1?、? H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH3＝－285.8 kJmol－1?、? 根據(jù)蓋斯定律，①2－2②－4③得2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)　ΔH＝－71.4 kJmol－1。 (2)①由反應(yīng)前后的壓強關(guān)系可知2 h時，體系中氣體的總的物質(zhì)的量為3.4 mol，減少了0.6 mol。 CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　Δn(減少)＝2 始： 1 mol 　3 mol　　　0　　　　　0 變： 0.3 mol 0.9 mol 0.3 mol 0.3 mol 　0.6 mol 末： 0.7 mol 2.1 mol 0.3 mol 0.3 mol v(H2)＝＝＝0.225 molL－1h－1。②該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，壓強不變時，說明反應(yīng)達到平衡。5 h時反應(yīng)達到平衡，根據(jù)反應(yīng)前后壓強的比值可求得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為100%＝40%。 (3)設(shè)開始時投入CO2和H2的物質(zhì)的量分別為1 mol和3 mol。 　 CO2(g)　＋ 3H2(g)CH3OH(g) ＋H2O(g) 始： 　1 mol　　　3 mol　　　0　　　　　　0 變： 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol 0.5 mol 末： 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol 0.5 mol 則平衡時 p(CO2)＝8 MPa＝4/3 MPa，p(H2)＝8 MPa＝4 MPa，p(CH3OH)＝8 MPa＝4/3 MPa，p(H2O)＝8 MPa＝4/3 MPa，Kp＝＝＝≈0.020 8(MPa－2)。 (4)①由曲線變化可知隨著溫度升高，氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多，說明升高溫度平衡逆向移動，則正反應(yīng)放熱，ΔH<0。②隨著溫度升高，氫氣的物質(zhì)的量逐漸增多，因氫氣為反應(yīng)物，則另一條逐漸增多的曲線a代表CO2，由計量數(shù)關(guān)系可知曲線b代表水蒸氣，曲線c代表C2H4。③為提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度外，還可采取的措施是增大壓強或不斷分離出水蒸氣。 [答案]　(1)－71.4 kJmol－1 (2)①0.225 molL－1h－1?、?0% (3)1/48 MPa－2或0.020 8 MPa－2或0.021 MPa－2 (4)①

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