高考备考“最后30天”大冲刺化专题8化反应原理综合大题专项教师

大冲刺化学专题8化学反应原理综合大题专项1、研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。（1）CO可用于炼铁，已知：①Fe2O3（s）＋3C（s）===2Fe（s）＋3CO（g）ΔH1＝＋489.0kJ·mol－1，②C（s）＋CO2（g）===2CO（g）ΔH2＝＋172.5kJ·mol－1。则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式为。（2）分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）。写出该电池的负极反应式：。（3）CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示。①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KIKⅡ。（填“>”、“＝”或“<”）②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。容器甲乙反应物投入量1molCO2、3molH2amolCO2、bmolH2、cmolCH3OH（g）、cmolH2O（g）若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为。（4）利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O（g）转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下，CH4产量随光照时间的变化如图甲。在0～15h内，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为（填序号）。（5）以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图乙。①乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是___________。②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，写出有关的离子方程式：____________________。解析（1）由盖斯定律可知，①－②×3得：Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）ΔH＝ΔH1－3ΔH2＝－28.5kJ·mol－1。（2）燃料电池中可燃物CO是负极反应物，发生氧化反应失去电子，电极反应式为CO＋4OH－－2e－===COeq\o\al(2－,3)＋2H2O。（3）①从曲线上看，Ⅱ先到平衡，故Ⅱ的温度高，温度高CH3OH含量低，即温度升高平衡逆向移动，平衡常数减小，故KⅠ>KⅡ。②甲容器中，CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）起始/mol1300变化/molx3xxx平衡/mol1－x3－3xxx1－x＋3－3x＋x＋x＝4×0.8x＝0.4mol乙容器中，CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）起始/molabcc相当/molc＋a3c＋b00由等效平衡可知：c＋a＝13＋c＋b＝3由反应逆向进行可知，c>0.4又由极限法可知0.4<c<1。（4）由图甲可知，0～15h内，CH4产量Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ，故速率Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ。（5）由图乙小于300℃时，催化剂活性和乙酸的生成速率相同的变化趋势，大于300℃，乙酸乙酸的生成速率增大，催化剂活性下降，故乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是大于300℃。③Cu2Al2O4中Cu为＋1价，可被HNO3氧化。答案（1）Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）ΔH＝－28.5kJ·mol－1（2）CO＋4OH－－2e－===COeq\o\al(2－,3)＋2H2O（3）①>；②0.4<c≤1（4）Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ（5）①300℃～400℃；②3Cu2Al2O4＋32H＋＋2NOeq\o\al(－,3)===6Cu2＋＋6Al3＋＋2NO↑＋16H2O2、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：①4CO（g）＋Fe3O4（s）===4CO2（g）＋3Fe（s）ΔH＝akJ·mol－1②CO（g）＋3Fe2O3（s）===CO2（g）＋2Fe3O4（s）ΔH＝bkJ·mol－1反应3CO（g）＋Fe2O3（s）===3CO2（g）＋2Fe（s）的ΔH＝kJ·mol－1（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）ΔH>0第二步：HCOOCH3（g）CH3OH（g）＋CO（g）ΔH>0①第一步反应的机理可以用下图表示，中间产物X的结构简式为。②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。（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33.2g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。①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5.3gPd沉淀，反应转移的电子数为。②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。（5）①Pb2＋＋H2OPb(OH)＋＋H＋②Pb2＋3、金属镁可用于制造合金、储氢材料、镁电池等。已知：C（s）＋eq\f(1,2)O2（g）===CO（g）ΔH＝－110.5kJ·mol－1；Mg（g）＋eq\f(1,2)O2（g）===MgO（s）ΔH＝－732.7kJ·mol－1。（1）一种制备镁的反应为MgO（s）＋C（s）===Mg（g）＋CO（g），该反应的ΔH＝。（2）一种用水氯镁石（主要成分为MgCl2·6H2O）制各金属镁工艺的关键流程如下：①为探究MgCl2·6H2O“一段脱水”的合理温度范围，某科研小组将MgCl2·6H2O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MgCl2·2H2O，温度不高于180℃的原因是。②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。③该工艺中，可以循环使用的物质有。（3）Mg2Ni是一种储氢材料。2.14gMg2Ni在一定条件下能吸收0.896LH2（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ΔH＝732.7kJ·mol－1＋（－110.5）kJ·mol－1＝＋622.2kJ·mol－1。（2）①根据图可知，随着温度的升高，MgCl2·6H2O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元素的质量分数正好为60.0%；②根据信息可写出：MgOHCl＋Mg―→MgO，根据化合价升降规律知，还有H2生成，Cl元素只能转化为MgCl2，最终配平即可；③由流程图知，H2与Cl2燃烧生成HCl，二段脱水时，HCl抑制Mg2＋的水解，二段脱水出来的气体经处理，可得到HCl，循环使用；电解是生成的Cl2也可与H2燃烧，继续循环使用。（3）2.14gMg2Ni的物质的量为0.02mol，0.896LH2的物质的量为0.04mol，故Mg2Ni与H2的物质的量之比为1∶2，不难推测X的化学式为Mg2NiH4。（4）由图可知，Mg为负极，产物为Mg(OH)2，催化剂为正极，产物有Cl－，整个反应的氧化剂为ClO－，故可写出Mg＋ClO－＋H2O===Mg(OH)2＋Cl－。答案（1）＋622.2kJ·mol－1（2）①MgO（1分）；若温度太高，MgCl2转化为MgOHCl或MgO②2MgOHCl＋Mg===2MgO＋MgCl2＋H2↑③HCl、Cl2（3）Mg2NiH4（4）Mg＋ClO－＋H2O===Mg（OH）2＋Cl－4、二甲醚（CH3OCH3）是一种重要的精细化工产品，被认为是21世纪最有潜力的燃料[已知：CH3OCH3（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（l）ΔH＝－1455kJ/mol]。同时它也可以作为制冷剂而替代氟氯代烃。工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段：①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚；2CH3OH===CH3OCH3＋H2O②合成气CO与H2直接合成二甲醚：3H2（g）＋3CO（g）===CH3OCH3（g）＋CO2（g）ΔH＝—247kJ/mol③天然气与水蒸气反应制备二甲醚。以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如下：（1）写出CO（g）、H2（g）、O2（g）反应生成CO2（g）和H2O（l）的热化学方程式：。（2）①方法中用甲醇液体与浓硫酸作用直接脱水制二甲醚，尽管产率高，但是逐步被淘汰的主要原因是：。（3）在反应室2中，一定条件下发生反应3H2（g）＋3CO（g）CH3OCH3（g）＋CO2（g）在密闭容器中达到平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是。a．低温高压b．加催化剂c．增加CO浓度d．分离出二甲醚（4）在反应室3中，在一定温度和压强条件下发生了反应：3H2（g）＋CO2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH＜0反应达到平衡时，改变温度（T）和压强（p），反应混合物CH3OH“物质的量分数”变化情况如下图所示，关于压强（p）和温度（T）的关系判断正确的是（填序号）。a.p3＞p2T3＞T2b.p2＞p4T4＞T2c.p1＞p3T1＞T3d.p1＞p4T2＞T3（5）反应室1中发生反应：CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）ΔH＞0，写出平衡常数的表达式：。如果温度降低，该反应的平衡常数（填“不变”“变大”或“变小”）。（6）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置示意如下图（A、B为多孔性碳棒）。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL。①0<V≤44.8L时，电池总反应方程式为。②44.8L<V≤89.6L时，负极电极反应为。解析（1）①CH3OCH3（g）＋3O2（g）===2CO2（g）＋3H2O（1）ΔH＝－1455kJ/mol②3H2（g）＋3CO（g）CH3OCH3（g）＋CO2（g）ΔH＝－247kJ/mol根据盖斯定律及所要求书写的热化学方程式可知，应将上述两式如下处理：（①＋②）/3，得：CO（g）＋H2（g）＋O2（g）===CO2（g）＋H2O（l）ΔH＝－567.3kJ/mol。（2）浓硫酸具有强腐蚀性，对设备腐蚀严重，且会对操作人员的人身安全带来隐患。（3）该反应是气体体积减小的放热反应，为提高CO的转化率，应改变条件使平衡正向移动。低温高压可以使平衡正向移动，提高CO的转化率，a项正确；催化剂不能影响化学平衡，b