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高考化学三轮冲刺分层专题特训卷题型分类练3 (含解析)
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这是一份高考化学三轮冲刺分层专题特训卷题型分类练3 (含解析),共17页。试卷主要包含了甲醇是重要的化工原料等内容,欢迎下载使用。
1.臭氧是地球大气中一种微量气体,人类正在保护和利用臭氧。
(1)氮氧化物会破坏臭氧层,已知:
①NO(g)+O3(g)===NO2(g)+O2(g) ΔH1=-200.9 kJ·ml-1
②2NO(g)+O2(g)===2NO2(g) ΔH2=-116.2 kJ·ml-1
则反应:2O3(g)===3O2(g) ΔH=________。
(2)大气中的部分碘源于O3对海水中I-的氧化。将O3持续通入NaI溶液中进行模拟研究,在第二组实验中加入亚铁盐探究Fe2+对氧化I-反应的影响,反应体系如图1,测定两组实验中Ieq \\al(-,3)浓度实验的数据如图2所示:
①反应后的溶液中存在化学平衡:I2(aq)+I-(aq)Ieq \\al(-,3)(aq),当c(Ieq \\al(-,3))/c(I-)=6.8时,溶液中c(I2)=________。(已知反应的平衡常数K=680)
②结合实验数据可知,Fe2+使I-的转化率________(填“增大”“无影响”或“减小”)。
③第二组实验18 s后,Ieq \\al(-,3)浓度下降。导致Ieq \\al(-,3)浓度下降的原因是
________________________________________________________________________。
(3)臭氧是一种杀菌消毒剂,还是理想的烟气脱硝剂。
①一种脱硝反应中,各物质的物质的量随时间的变化如图3所示,X为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(填化学式)。
②一种臭氧发生装置原理如图4所示。阳极(惰性电极)的电极反应式为
________________________________________________________________________。
答案:
(1)-285.6 kJ·ml-1
(2)①0.01 ml·L-1 ②增大 ③c(Fe3+)增大,c(I-)减小,I2(aq)+I-(aq)Ieq \\al(-,3)(aq)平衡向逆反应方向移动
(3)①N2O5 ②3H2O-6e-===O3↑+6H+
解析:(1)根据盖斯定律,由①×2-②得2O3(g)===3O2(g) ΔH=-285.6 kJ·ml-1。(2)①该反应的平衡常数K=c(Ieq \\al(-,3))/[c(I2)×c(I-)],则c(I2)=eq \f(cI\\al(-,3),K·cI-)=eq \f(6.8,680) ml·L-1=0.01 ml·L-1。②结合题图2可知,Fe2+使I-的转化率增大。③18 s后,溶液中c(Fe3+)增大,发生反应:2Fe3++2I-===I2+2Fe2+,导致c(I-)减小,I2(aq)+I-(aq)Ieq \\al(-,3)(aq)平衡向逆反应方向移动,从而使Ieq \\al(-,3)浓度下降。(3)①由题图3可知,NO2反应了4 ml,O3反应了2 ml,生成X和O2各2 ml,根据各物质的变化量之比等于系数之比以及原子守恒,可确定X为N2O5。②由题图4可知,阳极上水失去电子生成臭氧和氢离子,电极反应式为3H2O-6e-===O3↑+6H+。
2.甲醇是重要的化工原料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:
Ⅰ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH1=-41.0 kJ·ml-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2=-90.0 kJ·ml-1
Ⅲ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3
回答下列问题 :
(1)则ΔH3=________,在以上制备甲醇的两个反应中,反应Ⅱ优于反应Ⅲ,其原因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应12小时,体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图1所示。
当温度为470 K时,图中P点________(填“是”或“不是”)处于平衡状态。490 K之后,甲醇产率下降的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图2为一定比例的CO2、H2,CO、H2,CO、CO2、H2条件下甲醇生成速率与温度的关系。
①490 K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是________(填“A”或“B”)。
A.CO2eq \(,\s\up7(H2),\s\d5(H2O))COeq \(,\s\up7(2H2))CH3OH
B.COeq \(,\s\up7(H2O),\s\d5(H2))CO2eq \(,\s\up7(3H2))CH3OH+H2O
②490 K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,结合反应Ⅰ、Ⅲ分析原因:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)研究证实,CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的电极反应式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案:
(1)-49.0 kJ·ml-1 反应Ⅱ符合“原子经济性”的原则(绿色化学),即原子利用率为100%
(2)不是 反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,且催化剂活性降低
(3)①B ②CO促进反应Ⅰ正向移动,二氧化碳和氢气的量增加,水蒸气的量减少,有利于反应Ⅲ正向进行
(4)CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O
解析:(1)根据盖斯定律:反应Ⅱ-反应Ⅰ=反应Ⅲ,故ΔH3=ΔH2-ΔH1=-90.0 kJ·ml-1-(-41.0 kJ·ml-1)=-49.0 kJ·ml-1,由于反应Ⅱ生成物只有甲醇,原子利用率为100%,符合“原子经济性”的原则(绿色化学),故反应Ⅱ优于反应Ⅲ。(2)温度为470 K时,图中P点甲醇产率没有达到最大,不是处于平衡状态。反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应,490 K之后,升高温度平衡逆向移动,且催化剂活性降低,使甲醇产率下降。(3)根据图2,①490 K时,从甲醇的生成速率来看,a曲线大于c曲线,即甲醇来源于CO2和H2,故490 K时,根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是B;②490 K时,曲线a与曲线b相比,CO的存在使甲醇生成速率增大,从化学热力学,结合反应Ⅰ、Ⅲ分析,对Ⅰ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),CO是反应物,CO促进反应Ⅰ正向移动,CO2和H2的量增加,水蒸气的量减少,反应Ⅲ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)正向进行,故CO的存在使甲醇生成速率增大。(4)CO2在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,CO2中碳元素化合价降低,被还原,发生还原反应,则生成甲醇的电极反应式为CO2+6H++6e-===CH3OH+H2O。
3.治理SO2、CO、NOx污染是化学工作者研究的重要课题。
Ⅰ.硫酸厂大量排放含SO2的尾气会对环境造成严重危害。
(1)工业上可利用废碱液(主要成分为Na2CO3)处理硫酸厂尾气中的SO2,得到Na2SO3溶液,该反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
Ⅱ.沥青混凝土可作为反应:2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的催化剂。图甲表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下,使用同质量的不同沥青混凝土(α型、β型)催化时,CO的转化率与温度的关系。
(2)a、b、c、d四点中,达到平衡状态的是________。
(3)已知c点时容器中O2浓度为0.02 ml·L-1,则50 ℃时,在α型沥青混凝土中CO转化反应的平衡常数K=________(用含x的代数式表示)。
(4)下列关于图甲的说法正确的是________。
A.CO转化反应的平衡常数K(a)K(c),A项错误;从图象可以看出,同温下β型沥青混凝土催化下,催化能力强于α型,所以在均未达到平衡状态时,同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型要大,B项正确;反应物的浓度越大,分子之间发生有效碰撞的几率越高,b点时达到平衡,一氧化碳的转化率最大,剩余物质的浓度最小,有效碰撞几率不是最高的,C项错误;温度太高,催化剂可能会失去活性,催化能力下降,D项正确。(5)模拟尾气中一氧化氮的物质的量为0.025 ml,而图中参与反应生成X和Y的一氧化氮的物质的量为0.025 ml×(8%+16%)=0.006 ml,模拟尾气中O2的物质的量为0.5 ml,测得排出的气体中含0.45 ml O2,说明实际参与反应的氧气的物质的量为0.05 ml,同时测得0.0525 ml CO2,根据氧原子守恒,可知一氧化二氮的物质的量为0.05×2+0.006-0.052 5×2=0.001 ml,根据氮守恒,可知氮气的物质的量为eq \f(0.006-0.001×2,2)=0.002 ml,所以16%对应的是氮气,而8%对应的是一氧化二氮,即Y对应的是N2O。(6)实验过程中采用NO模拟NOx,而不采用NO2的原因是二氧化氮与四氧化二氮之间存在平衡,会导致一定的分析误差。
4.氮的化合物在工业生产和生活中都有重要的应用,运用化学原理研究氮的单质及其化合物具有重要意义。
Ⅰ.一氯胺(NH2Cl)在中性或酸性环境中会发生水解,生成具有强烈杀菌作用的HClO,是重要的水的消毒剂。
(1)写出NH2Cl的电子式:________________。
(2)写出NH2Cl与水反应的化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)一定条件下(T ℃、1.01×105 Pa),可以用Cl2(g)和NH3(g)制得NH2Cl(g),同时得到HCl(g)。已知部分化学键的键能如下表:
写出该反应的热化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,可由NO与Cl2在一定条件下合成:2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH”“”“
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