2019版高考化学一轮优化探究练习:大题规范练(一) (含解析)
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1.(化学反应原理)碳及其化合物在生活、化工领域发挥着重要的作用。试回答下列问题:
(1)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体,可作为一种新型能源。工业上可用CO2和H2反应合成二甲醚:
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH。
已知:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-53.7 kJ·mol-1
CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)
ΔH2=+23.4 kJ·mol-1
①ΔH=________。
②下列能判断恒温恒容条件下合成二甲醚的反应已达到平衡的依据为________(填字母)。
a.气体密度不变
b.压强不变
c.气体平均相对分子质量不变
d.反应前n(CO2)=2 mol、n(H2)=6 mol,一段时间后测得容器中的比值不变
③上述合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时,CO2的平衡转化率如图a所示。T1温度下,将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的恒容密闭容器中,5 min时反应达到平衡状态,则0~5 min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=________;A、B、C三点对应平衡常数KA、KB、KC之间的大小关系为________________。
(2)有科学家提出由CO2制取C的太阳能工艺如图b所示。若重整系统发生的反应中=4,则重整系统中发生反应的化学方程式为________________。
(3)以CO2为原料利用电解法可制取乙烯,其装置如图c所示。电极a为电源的________(填“正极”或“负极”),生成乙烯的电极反应式为
________________________________________________________________________。
(4)常温下,用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液。反应NH+HCO+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=________。(已知常温下NH3·H2O 的电离平衡常数Kb=2×10-5,H2CO3的电离平衡常数K1=4×10-7)
解析:(1)①将两个已知反应依次编号为a、b,根据盖斯定律,由a×2-b可得:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-130.8 kJ·mol-1。②因为混合气体的总质量不变,容器的体积不变,故气体密度是一个不变的量,所以不能用气体密度不变判断反应已经达到平衡,a项错误;此反应是反应前后气体分子数不相等的反应,压强不变说明反应达到平衡,b项正确;气体的平均相对分子质量不变,则气体的总物质的量不变,说明反应达到平衡,c项正确;按反应物的化学计量数之比投料,平衡前后始终为一定值,故的比值不变不能判断反应已经达到平衡,d项错误。③T1温度下,将6 mol CO2和12 mol H2充入2 L的恒容密闭容器中,由题中图a可知,达到平衡后CO2的转化率为60%,则生成CH3OCH3的物质的量为6 mol×60%×=1.8 mol,0~5 min内v(CH3OCH3)==0.18 mol·L-1·min-1。平衡常数仅与温度有关,所以KA=KC,在相同投料比时,T1温度下CO2的平衡转化率大,所以T1温度下比T2温度下的平衡常数大,则KA=KC>KB。(2)由题给条件可知反应物为FeO和CO2,生成物为Fe2O3和C,发生反应的化学方程式为4FeO+CO22Fe2O3+C。(3)由题中图c H+移动方向(电解池中阳离子向阴极移动)可判断出电极a为电源的负极,阴极生成乙烯的电极反应式为:2CO2+12H++12e-===4H2O+CH2===CH2。(4)Kb=,K1=,反应NH+HCO+H2ONH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=====1.25×10-3。
答案:(1)①-130.8 kJ·mol-1 ②bc
③0.18 mol·L-1·min-1 KA=KC>KB
(2)4FeO+CO22Fe2O3+C
(3)负极 2CO2+12H++12e-===CH2===CH2+4H2O
(4)1.25×10-3
2.(化学工艺流程)钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)是一种无公害型冷却水系统的金属缓蚀剂。工业上利用钼精矿(主要成分是不溶于水的MoS2)制备钼酸钠的两种途径如图所示:
(1)NaClO的电子式是________。
(2)为了提高焙烧效率,除增大空气量外还可以采用的措施是
________________________________________________________________________。
(3)途径Ⅰ碱浸时发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(4)途径Ⅱ氧化时发生反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(5)分析纯的钼酸钠常用钼酸铵[(NH4)2MoO4]和氢氧化钠反应来制取,若将该反应产生的气体与途径Ⅰ所产生的尾气一起通入水中,得到正盐的化学式是
________________________________________________________________________。
(6)钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下,碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图:
①要使碳素钢的缓蚀效果最优,钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度比应为________。
②当硫酸的浓度大于90%时,腐蚀速率几乎为零,原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③试分析随着盐酸和硫酸浓度的增大,碳素钢在两者中腐蚀速率产生明显差异的主要原
因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:途径Ⅰ是钼精矿先在空气中灼烧生成MnO3,同时得到对环境有污染的气体SO2,然后再用纯碱溶液溶解MnO3,即可得到钼酸钠溶液,最后结晶得到钼酸钠晶体;途径Ⅱ是直接用NaClO溶液在碱性条件下氧化钼精矿得到钼酸钠溶液,结晶后得到钼酸钠晶体。
(1)离子化合物NaClO的电子式为Na+[]-。
(2)提高焙烧效率,除增大空气量外还可以采用的措施是充分粉碎或逆流焙烧。
(3)途径Ⅰ碱浸时发生反应的化学方程式为:MoO3+Na2CO3===Na2MoO4+CO2↑
(4)途径Ⅱ用NaClO在碱性条件下氧化MoS2,发生反应的离子方程式为:MoS2+9ClO-+6OH-===MoO+9Cl-+2SO+3H2O。
(5)CO2和NH3一起通入水中生成的正盐为(NH4)2CO3,如果是SO2气体则生成的正盐为(NH4)2SO3。
(6)①根据图示可知,当钼酸钠、月桂酰肌氨酸浓度相等时,腐蚀速率最小,腐蚀效果最好,即浓度比为1∶1。
②当硫酸的浓度大于90%时,腐蚀速率几乎为零,原因是常温下浓硫酸具有强氧化性,会使铁钝化,起到防腐蚀作用;
③由图示数据可知,碳素钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于硫酸的腐蚀速率;硫酸浓度增大变成浓硫酸后,发生了钝化现象,腐蚀速度很慢,即Cl-有利于碳素钢的腐蚀,SO不利于碳素钢的腐蚀。
答案:(1)Na+[]-
(2)充分粉碎(或逆流焙烧)
(3)MoO3+Na2CO3===Na2MoO4+CO2↑
(4)MoS2+9ClO-+6OH-===MoO+9Cl-+2SO+3H2O
(5)(NH4)2CO3、(NH4)2SO3
(6)①1∶1 ②常温下浓硫酸具有强氧化性,会使铁钝化 ③Cl-有利于碳素钢的腐蚀,SO不利于碳素钢的腐蚀