2016高考化学二轮复习 下篇 专题三 微题型十九 化学反应原理综合题.doc

微题型十九 化学反应原理综合题题型专练1水合肼(N2H4H2O)是一种无色易溶于水的油状液体，具有碱性和极强的还原性，在工业生产中应用非常广泛。(1)目前正在研发的高能量密度燃料电池车是以水合肼燃料电池作为动力来源，电池结构如图所示。起始时正极区与负极区NaOH溶液浓度相同，工作一段时间后，NaOH浓度较大的是_极区(填“正”或“负”)。该电池负极的电极反应式为_。(2)已知水合肼是二元弱碱(25 ，K15107，K251015)，0.1 molL1水合肼溶液中四种离子：H、OH、N2H、N2H的浓度从大到小的的顺序为_(填序号)。(3)在弱酸性条件下水合肼可处理电镀废水，将Cr2O还原为Cr(OH)3沉淀而除去，水合肼被氧化为N2，该反应的离子方程式为_。(4)肼是一种优良的贮氢材料，其在不同条件下分解方式不同。在高温下，N2H4可完全分解为NH3、N2及H2，实验测得分解产物中N2与H2物质的量变化如图甲所示，该分解反应化学方程式为_。在303 K，Ni、Pt催化下，则发生N2H4(l) N2(g)2H2(g)。在1 L密闭容器中加入0.1 mol N2H4，测得容器中与时间关系如图乙所示。则04 min氮气的平均速率v(N2)_。(5)碳酰肼(分子式：CH6N4O)是由DEC(酯)与N2H4发生取代反应得到，已知DEC的分子式为C5H10O3，DEC的核磁共振氢谱如图丙所示，则DEC的结构简式为_。解析(1)燃料电池中，O2一定作正极，在碱性条件下，O2发生反应，电极反应式为O24e2H2O=4OH，生成了OH，碱性增强；负极N2H4转化成N2，N由2价升至0价，失去22e4e，由电荷守恒知，需要补充4 mol OH。(2)水合肼是二元弱碱，溶液中存在的电离平衡有N2H4H2ON2HOH，N2HH2ON2HOH，H2OHOH，三步电离均有OH生成，故c(OH)最大，以第一步电离为主，所以c(N2H)略比c(OH)小，第二步的电离平衡常数小于第三步的Kw，所以第三步中电离出的H比第二步中电离出的N2H多，故离子浓度大小顺序为c(OH)c(N2H)c(H)(N2H)。(3)Cr2O中Cr为6价，生成的Cr(OH)3中Cr为3价，N2H4H2O中N为2价，生成的N2中N为0价，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平即可。(4)设达到平衡时，转化的N2H4的物质的量为x，则有由图像知，在4 min时反应达到平衡，3，x0.05 mol，v(N2)0.012 5 molL1min1。(5)C5H10O3中有一个不饱和度，可能是一个双键或是一个环，又由题中信息知，DEC为酯，故应为；由图可知，分子中存在两组峰，且峰比值约为32，分子中的10个H原子，分成两组，分别为6个H和4个H。6个H可能是2个甲基，4个H可能是2个亚甲基，3个O原子应有对称性，由此可以写出DEC的结构简式为。答案(1)正N2H44OH4e=N24H2O(2)(3)2Cr2O4H3N2H4H2O=4Cr(OH)33N25H2O(或2Cr2O4H3N2H4=4Cr(OH)33N22H2O)(4)7N2H4(g)8NH3(g)3N2(g)2H2(g)0.0125 molL1min1(5) 2近几年来关于氮污染的治理倍受关注。(1)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，能同时实现汽车尾气中的CO、CxHy、NOx三种成分的净化，其催化剂表面物质转化的关系如图甲所示，化合物X可借助傅里叶红外光谱图(如图乙所示)确定。在图示的转化中，被还原的元素是_，X的化学式为_。SCR技术可使NOx与NH3直接反应，实现无害转化。当NO与NO2的物质的量之比为41时，写出发生反应的化学方程式：_。(2)加入过量次氯酸钠可使废水中NH完全转化为N2，而本身被还原为NaCl。写出上述反应的离子方程式：_。若处理废水产生了0.448 L N2(标准状况下)，则需消耗浓度为0.5 molL1的次氯酸钠溶液的体积为_ mL。(3)某工业废水中含有毒性较大的CN，可用电解法将其转变为N2，装置如右图所示。气体甲是_(写化学式)，电解池中生成N2的电极反应式为_。解析(1)根据箭头所示，氮元素和氧元素化合价降低，被还原；化合物X可借助傅里叶红外光谱图确定，说明X中存在NO，再根据图甲可知，X中存在Ba2。NOx与NH3直接反应生成N2和H2O，根据电子得失守恒和原子个数守恒写出化学方程式。(2)ClO与NH反应生成N2和Cl，根据电子得失守恒和电荷守恒写出离子方程式。由离子方程式可得出关系式3ClON2，n(N2)0.02 mol，则n(ClO)0.06 mol，V(ClO)0.12 L120 mL。(3)左端为CNN2，氮元素被氧化，则左端为阳极，电极反应式为2CN12OH10e=2CON26H2O；右端为阴极，阴极为溶液中的阳离子发生放电，则气体甲为氢气。答案(1)N、OBa(NO3)28NH38NO2NO2=9N212H2O(2)2NH3ClO=N23Cl2H3H2O120(3)H22CN12OH10e=2CON26H2O3一氧化碳被广泛应用于冶金工业和电子工业。(1)高炉炼铁是最为普遍的炼铁方法，相关反应的热化学方程式如下：4CO(g)Fe3O4(s)=4CO2(g)3Fe(s)Ha kJmolCO(g)3Fe2O3(s)=CO2(g)2Fe3O4(s)Hb kJmol1反应3CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)的H_kJmol1(用含a、b的代数式表示)。(2)电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。第一步：2CH3OH(g) HCOOCH3(g)2H2(g)H0第二步：HCOOCH3(g) CH3OH(g)CO(g)H0第一步反应的机理可以用图1表示，中间产物X的结构简式为_。图1在工业生产中，为提高CO的产率可采取的合理措施有_。(3)为进行相关研究，用CO还原高铝铁矿石，反应后固体物质的X射线衍射谱图如图2所示(X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。反应后混合物中的一种产物能与盐酸反应生产两种盐，该反应的离子方程式为_。图2图3(4)某催化剂样品(含Ni2O340%，其余为SiO2)通过还原、提纯两步获得镍单质：首先用CO将33.2 g样品在加热条件下还原为粗镍；然后在常温下使粗镍中的Ni与CO结合成Ni(CO)4(沸点43 )，并在180 时使Ni(CO)4重新分解产生镍单质。上述两步中消耗CO的物质的量之比为_。(5)为安全起见，工业生产中需对空气中的CO进行监测。粉红色的PdCl2溶液可以检验空气中少量的CO。若空气中含CO，则溶液中会产生黑色的Pd沉淀。每生成5.3 g Pd沉淀，反应转移的电子数为_。使用电化学一氧化碳气体传感器定量检测空气中CO含量，其结构如图3所示。这种传感器利用原电池原理，则该电池的负极反应式为_。解析(1)由目标反应中没有Fe3O4，故根据盖斯定律可知，(2)/3即得目标反应，故H(2ab)/3 kJmol1。(2)由图示的过程可以看出，先是甲醇分解生成了H2和X，然后X与甲醇反应生成了H2和HCOOCH3，由此可以根据原子守恒得到中间产物X为甲醛，即HCHO。由甲醇为反应原料生成CO的两步反应都是气体物质的量增大的反应，同时又都是吸热反应，所以为了提高CO的产率应使反应向右进行，应采用的方法是升高温度，降低压强。(3)由衍射图可以看出生成的产物比较多，但是其中能与盐酸反应生成两种盐的只能是FeAl2O4。(4)由题目描述，首先是由CO还原三氧化二镍生成了粗镍，其反应化学方程式式为Ni2O33CO2Ni3CO2，然后再使Ni与CO反应生成Ni(CO)4，反应化学方程式为Ni4CO=Ni(CO)4，由两个反应式可知在镍相同的情况下CO的物质的量之比为38。(5)生成5.3 g Pd，也就是0.05 mol Pd，从化合价变化看，Pd是从2价转化成了0价，即转移了两个电子，所以生成0.05 mol Pb 转移的电子物质的量为0.1 mol，即电子数为0.1NA。答案(1)(2ab)/3(2)HCHO升高温度，降低压强(3)FeAl2O48H=Fe22Al34H2O(4)38(5)6.021022个或0.1NACOH2O2e=CO22H4质子交换膜燃料电池广受关注。(1)质子交换膜燃料电池中作为燃料的H2通常来自水煤气。已知：C(s)1/2O2(g)=CO(g)H1110.35 kJmol12H2O(l)=2H2(g)O2(g)H2571.6 kJmol1H2O(l)=H2O(g)H344.0 kJmol1则C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H4_。(2)燃料气(流速为1 800 mLh1；体积分数为：50%H2，0.98%CO，1.64%O2，47.38%N2)中的CO会使电极催化剂中毒，使用CuO/CeO2催化剂可使CO优先氧化而脱除。160 、CuO/CeO2作催化剂时，CO优先氧化反应的化学方程式为_。灼烧草酸铈Ce2(C2O4)3制得CeO2的化学方程式为_。在CuO/CeO2催化剂中加入不同的酸(HIO3或H3PO4)，测得燃料气中CO优先氧化的转化率随温度变化如图1所示。加入_(填酸的化学式)的CuO/CeO2催化剂催化性能最好。催化剂为CuO/CeO2HIO3，120 时，反应1小时后CO的体积为_mL。(3)图2为甲酸质子交换膜燃料电池的结构示意图。该装置中_(填“a”或“b”)为电池的负极，负极的电极反应式为_。解析(1)由盖斯定律可知，H4H1H3H2131.45 kJmol1。(2)草酸盐分解成CO、CO2气体。由图1可以看出，加入HIO3时CuO/CeO2催化活性最好。反应前，V(CO)1 800 mL0.98%17.64 mL，反应1小 时后剩余的V(CO)17.64 mL(180%)3.528 mL。(3)从装置图看，H由a极区进入b极区，电子由a极流出，故a是负极。甲酸是可燃物，作负极材料，发生氧化反应，其负极反应式HCOOH2e=CO22H。答案(1)131.45 kJmol1(2)2COO22CO2Ce2(C2O4)32CeO24CO2CO2HIO33.528(3)aHCOOH2e=CO22H5铅及其化合物在工业生产及日常生活中都具有非常广泛的用途。(1)瓦纽科夫法熔炼铅，其相关反应的热化学方程式如下：2PbS(s)3O2(g)=2PbO(s)2SO2(g)Ha kJmol1；PbS(s)2PbO(s)=3Pb(s)SO2(g)Hb kJmol1；PbS(s)PbSO4(s)=2Pb(s)2SO2(g)Hc kJmol1。反应3PbS(s)6O2(g)=3PbSO4(s)H_kJmol1(用含a、b、c的代数式表示)。(2)还原法炼铅，包含反应PbO(s)CO(g)Pb(s)CO2(g)H，该反应的平衡常数的对数值与温度的关系如下表。温度/3007271 227lg K6.172.871.24该还原反应的H_0(填“”、“”或“”)；当lg K1且起始时只通入CO(PbO足量)，达平衡时，混合气体中CO的体积分数为_。(3)引爆导弹、核武器的工作电源通常是Ca/PbSO4热电池，其装置如图甲所示，该电池正极的电极反应式为_。(4)PbI2可用于人工降雨。取一定量的PbI2固体，用蒸馏水配制成t 饱和溶液，准确移取25.00 mL PbI2饱和溶液分次加入阳离子交换树脂RH(发生：2RHPbI2=R2Pb22H2I，用250 mL洁净的锥形瓶接收流出液，最后用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性，将洗涤液一并盛放到锥形瓶中(如图乙)。加入酚酞指示剂，用0.002 5 molL1 NaOH溶液滴定，当达到滴定终点时，用去氢氧化钠溶液20.00 mL。可计算出t 时 PbI2的Ksp为_。(5)铅易造成环境污染，水溶液中铅的存在形态主要有6种，它们与pH关系如图丙所示，含铅废水用活性炭进行处理，铅的去除率与pH关系如图丁所示。常温下，pH67时，铅形态间转化的离子方程式为_。用活性炭处理，铅的去除率较高时，铅主要应该处于_(填铅的形态的化学式)形态。解析(1)依据盖斯定律，将223，即可得所求反应的H。(2)lgK与K为增函数关系，从表中数据知，温度越高，K越小，说明正反应放热。lgK1，得K10。设开始时通入CO为a molL1，达平衡时转化了x molL1，则平衡时，CO为(ax)molL1，CO2为x molL1，由K10，解得9.09%。(3)由电池的装置图分析知，Ca作为负极，失去电子，则另一极为正极，得电子，化合价降低，即由PbSO4转化为Pb。(4)滴定过程中消耗的OH，即阳离子交换出来的H，n(H)0.002 5 molL120103L5105mol，c(H)2103molL1，而c(H)c(I)，由PbI2的化学式知，c(Pb2)103molL1，Ksp(PbI2)c(Pb2)c2(I)103(2103)24109。(5)从图丙分析，当pH由6变到7时，是Pb2向Pb(OH)转化，即为Pb2水解，结合水电离出的一个OH，同时释放出一个H。从图丁可知，铅的去除率最高时，pH大约为6.5左右，对比图丙知，在pH6.5时，铅主要以Pb2存在。答案(1)2a2b3c(2)9.09%(3)PbSO42e=SOPb(或PbSO4Ca22e=CaSO4Pb)(4)4109(5)Pb2H2OPb(OH)HPb26金属镁可用于制造合金、储氢材料、镁电池等。已知：C(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJmol1；Mg(g)O2(g)=MgO(s)H732.7 kJmol1。(1)一种制备镁的反应为MgO(s)C(s)=Mg(g)CO(g)，该反应的H_。(2)一种用水氯镁石(主要成分为MgCl26H2O)制各金属镁工艺的关键流程如下：为探究MgCl26H2O“一段脱水”的合理温度范围，某科研小组将MgCl26H2O在不同温度下分解，测得残留固体物质的X射线衍射谱图如下图所示(X射线衍射可用于判断某晶态物质是否存在)。测得E中Mg元素质量分数为60.0%，则E的化学式为_。“一段脱水”的目的是制备MgCl22H2O，温度不高于180 的原因是_。若电解时电解槽中有水分，则生成的MgOHCl与阴极产生的Mg反应，使阴极表面产生MgO钝化膜，降低电解效率。生成MgO的化学方程式为_。该工艺中，可以循环使用的物质有_。(3)Mg2Ni是一种储氢材料。2.14 g Mg2Ni在一定条件下能吸收0.896 L H2(标准状况下)生成X，X的化学式为_。(4)“镁次氯酸盐”燃料电池的装置如图所示，该电池反应的总反应方程式为_。解析(1)根据盖斯定律，待求反应的H732.7 kJmol1(110.5)kJmol1622.2 kJmol1。(2)根据图可知，随着温度的升高，MgCl26H2O逐步脱水并开始发生水解，生成MgOHCl，可联想Mg2水解生成Mg(OH)2，然后再分解为MgO，从而推测E为MgO，然后计算MgO中Mg元素的