2023届新高考专用化学二轮复习热考题型--题型三　化学原理类

题型三　化学原理类

(A组)

1．硼(B)可形成H3BO3、NaBH4、NaBO2等化合物，用途广泛。

(1)H3BO3为一元弱酸，可由硼砂(Na2B4O7·10H2O)与盐酸加热反应制得。该反应的化学方程式为________________________________________。常温下0.1 mol·L－1的H3BO3溶液pH约为5.0，则H3BO3的电离常数Ka约为________。

(2)在恒容密闭容器中发生储氢反应：BPO4(s)＋4Na(s)＋2H2(g)Na3PO4(s)＋NaBH4(s)  ΔH<0

下图为NaBH4产率与反应温度的关系曲线：

①反应达到平衡时，下列有关叙述正确的是________。(填标号)

A．生成1 mol NaBH4只需1 mol BPO4、4 mol Na和2 mol H2

B．若向容器内通入少量H2，则v(放氢)<v(吸氢)

C．升高温度，放氢速率加快，重新达到平衡时容器压强增大

D．降低温度，该反应的平衡常数减小

②NaBH4的产率在603 K之前随温度升高而增大的原因是

____________________________________________________________。

(3)NaBH4可水解放出氢气，反应方程式为：NaBH4＋2H2O===NaBO2＋4H2↑。

①为NaBH4水解的半衰期(水解一半所需要的时间，单位为分钟)。lg随pH和温度的变化如图所示。在酸性条件下，NaBH4不能稳定存在，原因是______________________________________(用离子方程式表示)；T1________T2。(填“>”或“<”)

②用H2制备H2O2的一种工艺简单、能耗低的方法，反应原理如下图所示。总反应的化学方程式为__________________________________________________。

2．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·mol－1

②2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)　ΔH2＝－116.2 kJ·mol－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I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)I(aq)，当c(I)/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，I浓度下降。导致I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________________________________________________________________________。

3．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·mol－1

Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2＝－90.0 kJ·mol－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．CO2COCH3OH

B．COCO2CH3OH＋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________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

4．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 mol·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)

B．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

C．b点时CO与O2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高

D．e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性

Ⅲ.某含钴催化剂可以催化消除柴油车尾气中的碳烟(C)和NOx。不同温度下，将模拟尾气(成分如下表所示)以相同的流速通过该催化剂，测得所有产物(CO2、N2、N2O)与NO的相关数据结果如图乙所示。

(5)375 ℃时，测得排出的气体中含0.45 mol O2和0.052 5 mol CO2，则Y的化学式为________。

(6)实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO2的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(B组)

1．Ⅰ.纳米级Cu2O既是航母舰艇底部的防腐蚀涂料，也是优良的催化剂。

(1)已知：C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.4 kJ·mol－1，

2Cu2O(s)＋O2(g)===4CuO(s)　ΔH＝－292 kJ·mol－1，则工业上用碳粉与CuO粉末混合在一定条件下反应制取Cu2O(s)，同时生成CO气体的热化学方程式为________________________________________________________________________。

(2)用纳米级Cu2O作催化剂可实现甲醇脱氢制取甲醛：CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)，甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。

①该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)；600 K时，Y点甲醇的v(正)________v(逆)(填“>”或“<”)。

②从Y点到X点可采取的措施是______________。

③在t1 K时，向固定体积为2 L的密闭容器中充入1 mol CH3OH(g)，温度保持不变，9分钟时达到平衡，则0～9 min内用CH3OH(g)表示的反应速率v(CH3OH)＝________，温度为t1时，该反应的平衡常数K＝________。

Ⅱ.金属铜因导电性强而应用广泛。

由黄铜矿冶炼得到的粗铜经过电解精炼才能得到纯铜。电解时，粗铜作________极，阴极的电极反应式为______________________________________________。

Ⅲ.含铜离子的废水会造成污染，通常将其转化为硫化铜沉淀而除去。

已知：Ksp[CuS]＝1×10－36，要使铜离子的浓度符合排放标准(不超过0.5 mg/L)，溶液中的硫离子的物质的量浓度至少为________ mol/L(保留至小数点后一位)。

2．实施以节约能源和减少废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。试运用所学知识，回答下列问题：

(1)已知在一定温度下，①C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH1＝a kJ/mol　平衡常数K1；②CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH2＝b kJ/mol　平衡常数K2；

某反应的平衡常数表达式K3＝，请写出此反应的热化学方程式：____________________________________________________，K1、K2、K3之间的关系是：____________________。

(2)将原料气按n(CO2)︰n(H2)＝1︰4置于密闭容器中发生反应：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)，测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如图所示(虚线表示平衡曲线)。

①该反应的平衡常数K随温度降低而________(填“增大”或“减小”)。

②在密闭恒温(高于100 ℃)恒容装置中进行该反应，下列能说明达到平衡状态的是________。

A．混合气体密度不再改变

B．混合气体压强不再改变

C．混合气体平均摩尔质量不再改变

D．n(CO2)︰n(H2)＝1︰2

③200 ℃达到平衡时体系的总压强为p，该反应平衡常数Kp的计算表达式为________。(不必化简，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)

(3)500 ℃时，CO与水反应生成CO2和H2。将CO2和H2分离得到H2的过程示意图如下。

①吸收池中所有离子浓度的等式关系是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②结合电极反应式，简述K2CO3溶液的再生原理：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

3．工业上可通过煤的液化合成甲醇，主反应为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(l)　ΔH＝x。

(1)已知常温下CH3OH、H2和CO的燃烧热分别为726.5 kJ·mol－1、285.5 kJ·mol－1、283.0 kJ·mol－1，则x＝________；为提高合成甲醇反应的选择性，关键因素是________________________________________________________________________。

(2)T K下，在容积为1.00 L的某密闭容器中进行上述反应，相关数据如图1。

①该化学反应0～10 min的平均速率v(H2)＝________；M和N点的逆反应速率较大的是________(填“v逆(M)”“v逆(N)”或“不能确定”)。

②10 min时容器内CO的体积分数为________。

③对于气相反应，常用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)表示平衡常数(以Kp表示)，其中，pB＝p总×B的体积分数；若在T K下，平衡气体总压强为x atm，则该反应Kp＝________________________________________________________________________

(计算表达式)。实验测得不同温度下的lnK(化学平衡常数K的自然对数)如图2，请分析lnK随T呈现上述变化趋势的原因是______________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)干燥的甲醇可用于制造燃料电池。

①研究人员发现利用NaOH干燥甲醇时，温度控制不当会有甲酸盐和H2生成，其反应的化学方程式为______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②某高校提出用CH3OH­O2燃料电池作电源电解处理水泥厂产生的CO2(以熔融碳酸盐为介质)，产物为C和O2。其阳极电极反应式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

4．C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。

(1)目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230 ℃、催化剂条件下转化生成甲醇蒸气和水蒸气。图1表示恒压容器中0.5 mol CO2和1.5 mol H2转化率达80%时的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式____________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)“亚硫酸盐法”吸收烟气中的SO2。室温条件下，将烟气通入(NH4)2SO3溶液中，测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的关系如图2所示。

请写出a点时n(HSO)︰n(H2SO3)＝________________，b点时溶液pH＝7，则n(NH)︰n(HSO)＝________________。

(3)催化氧化法去除NO。一定条件下，用NH3消除NO污染，其反应原理为4NH3＋6NO5N2＋6H2O。不同温度条件下，n(NH3)︰n(NO)分别为4︰1、3︰1、1︰3时，得到NO脱除率曲线如图3所示：

①请写出N2的电子式________。

②曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是________。

③曲线a中NO的起始浓度为6×10－4mg·m－3，从A点到B点经过0.8 s，该时间段内NO的脱除速率为________mg·m－3·s－1。

(4)间接电化学法去除NO。其原理如图4所示，写出电解池阴极的电极反应式(阴极室溶液呈酸性，加入HSO，生成S2O)：

________________________________________________________________________。