2025北京高三一模化学汇编：原理综合题

第1页/共1页2025北京高三一模化学汇编原理综合题一、解答题1．（2025北京房山高三一模）CO2含量的控制和资源化利用具有重要意义。(1)烟气中CO2的捕集可通过下列转化实现。①捕集过程发生反应的化学方程式。②捕集过程CO2吸收速率随时间的变化如图所示。解释CO2吸收速率逐渐降低的原因。(2)通过电催化法将CO2和合成尿素[CO(NH2)2]，有助于解决含氮废水污染问题。电解原理如图所示。①电极b是电解池的极。②电解过程中生成尿素的电极反应式是。(3)催化加氢合成甲醇是重要的CO2转化技术。主反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH<0副反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)

ΔH>0在密闭容器中，维持压强和投料比不变，平衡时CH3OH(g)和CO在含碳产物中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图所示：①图中代表的物质的量分数随温度变化的曲线为(填“I”或“Ⅱ”)。②150~250℃范围内转化率随温度升高而降低的原因是。2．（2025北京朝阳高三一模）硫广泛应用于医药、储能电池等领域。采用不同的方法制备单质硫。(1)方法一：将硫化氢气体通入浓硫酸中制备S，反应如下：i．ii．①制备S的总反应的热化学方程式是。②反应ⅰ可能发生在分子与分子之间。将气体通入稀硫酸中，反应ⅰ不能发生。稀硫酸中不存在分子的原因是。③针对反应i进行研究：初始的物质的量均为，按不同比值进行反应。充分反应后，的物质的量的变化如图所示，解释二者变化的原因：。(2)方法二：利用产生硫，装置如下。电解质溶液均为稀硫酸。①加入少量，能持续生成S，结合有关反应解释原因：。②代表或中的一种。X是。③由光直接驱动的化学反应是(用一个完整的离子方程式表示)。3．（2025北京延庆高三一模）金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石转化为，再进一步还原得到钛。回答下列问题：(1)转化为有碳氯化法和直接氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：Ⅰ碳氯化：

，。Ⅱ直接氯化：

，。①对于碳氯化反应：增大压强，平衡移动(填“向正反应方向”向“逆反应方向”或“不”)；温度升高，平衡转化率(填“提高”“不变”或“降低”)。②平衡常数远远大于，说明碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是。③反应的为，平衡常数。(2)在时，将、、C以物质的量比进行反应。体系中气体(、、、)平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。①图中的四条线中，A代表的物质是(填“”或“”)。②图中显示，在200℃平衡时几乎完全转化为，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是。(3)碳氯化是一个“固-固-气”反应，实际生产中有利于三种反应物接触的措施是。4．（2025北京平谷高三一模）硫化氢广泛存在于燃气及工业废气中，脱硫技术的应用既可减少空气污染又可回收硫。(1)热分解法脱硫在密闭容器中发生反应，其他条件不变时，的平衡转化率随温度和压强变化如下图。①该反应平衡常数的大小（填“>”“<”或“=”）。②平衡处于M点时，将温度降至，若保持转化率不变，需（填“增大”或“减小”）压强。(2)碱法脱硫：用溶液吸收已知氢硫酸与碳酸的电离常数如下表。①用化学用语表示溶液显碱性的原因。②用过量溶液吸收的化学方程式为。(3)间接电解法脱硫间接电解法脱硫示意图如下：①写出吸收反应器中发生反应的离子方程式。②在电解反应器中再生时产率与理论值相差较大，可能的原因是。（2025北京海淀高三一模）H2(1)古代曾以绿矾FeSO4⋅7H2O(2)早期工业上采用铅室法制硫酸，反应过程如下：i.2NO+ii.4Niii.2HOS①铅室法制硫酸的总反应为_______。②HOSO2ONO的结构式为(3)现代工业采用接触法制硫酸。①在接触室发生反应不同的温度和压强下，SO₂的平衡转化率如右图，图中横坐标X代表______(填“温度”或“压强”)。②接触室中，催化剂分多层放置。原料气每经过一层催化剂发生反应后，用换热器将热量导出并用于原料气的预热。从反应速率与平衡的角度解释上述设计的目的:______。(4)用软锰矿浆(主要成分为MnO2)吸收制硫酸尾气中的S①用软锰矿浆吸收SO₂时发生反应的化学方程式为。②测定吸收SO2后所得溶液中Mn元素的含量。取VmL待测液，加入V1mLNH42S已知：2M待测液中Mn元素的含量为______g·mL⁻¹。③若未加热煮沸，会使测定结果______(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。6．（2025北京西城高三一模）硫酸是一种重要的基础化工原料，可用不同的方法制备。（1）18~19世纪，利用SO2和氮氧化物制硫酸，过程中的物质转化如图1所示。①工业上可用NH3生产NO，为该工艺提供氮氧化物，反应的化学方程式是______。②制硫酸总反应的化学方程式是______。③ⅰ中反应的SO2与NO2的物质的量之比是______。（2）现代用接触法制硫酸，关键工序是SO2的催化氧化：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH＝−196kJ·mol−1①SO2中硫氧键键能的平均值为akJ·mol−1，SO3中硫氧键键能的平均值为bkJ·mol−1，则O2中氧氧键的键能为______kJ·mol−1。②其他条件不变，相同时间内SO2的转化率随温度的变化如图2所示。温度大于T，SO2的转化率减小，可能的原因是______。（3）人们设计了以工业废液为原料制备硫酸的方法。电解(NH4)2SO4废液制较浓硫酸，同时获得氨水，其原理示意图如图3所示。注：X、Y分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，电极均为惰性电极。①结合化学用语解释图3装置中生成较浓硫酸的原理：______。②有同学设计燃料电池，利用图3中产生的M、N、较浓硫酸和较浓氨水联合处理(NH4)2SO4废液，其原理示意图如图4所示。ⅰ．较浓硫酸应注入______（填“C极区”或“D极区”）。ⅱ．从物质和能量的角度说明联合生产的优点：______。7．（2025北京丰台高三一模）我国研制出在室温下可充电700次的钙−氧气电池，前景广阔。（1）铝热法冶炼金属钙的热化学方程式：2Al(l)+3CaO(s)Al2O3(s)+3Ca(g)ΔH=+748.57kJ·mol−1①该反应体现了铝的性。②提高钙的平衡产率的措施有（写出两条）。（2）钙−氧气电池如图。①用化学方程式解释电解质溶液选择非水溶剂的原因。②Oi.ii.写出O2参与的主要反应的电极反应式。iii.放电过程中，正极流入的电子与消耗O2的比值为2.07，计算可得生成CaO2与CaO的物质的量之比为。充电时，CaO2比CaO更容易分解，因此，钙−氧气电池实现了常温循环充电。③充电过程中，TFSI−在阴极生成F−，F−与Ca2+快速生成CaF2覆盖在阴极表面，经测定n(Ca)∶n(CaF2)=从反应速率的角度，分析阴极表面主要生成Ca而少量生成CaF2的可能原因。8.（2025北京顺义高三一模）高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效的多功能水处理剂。资料：i.K2FeO4为紫色固体；在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。ii.FeAsO3和FeAsO4均不溶于水，Ksp（FeAsO4）<Ksp（FeAsO3）（1）高铁酸钾中铁元素的化合价为______。（2）配制高铁酸钾溶液时，应将高铁酸钾固体溶于一定浓度的KOH溶液中，结合化学用语从解释原因。（3）含砷（主要以AsO3-3、AsO3-4形式存在）废水对环境污染极大，工业上常用高铁酸钾处理含砷酸性废水，结合资料解释K2FeO4处理含砷酸性废水效果优于FeCl3的原因是_______。（4）电解法制备K2FeO4有着产量高、设备要求低、纯度高等优点。工业上以Fe和16mol·L-1KOH溶液为原料，装置示意图如下所示。①阳极的电极反应式为_________。②为了进一步探究温度对K2FeO4产量影响，将电解装置水浴加热相同时间，得到K2FeO4产量相关的数据（电流效率）的如下图。已知：电流效率（解释当反应温度在60℃~70℃时，K2FeO4产量随温度的升高而降低的原因是______（写一条即可）。③该装置可以实现电解液的循环利用，请结合电极反应解释其原理______。9．（2025北京石景山高三一模）H2SO4是一种重要的工业原料，硫酸工业的发展进程大体可分为前工业生产、硝化法制硫酸的铅室法、硝化法制硫酸的塔式法和接触法制硫酸阶段。∆（1）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆（CuSO4·5H2O）取精华法”，补全反应的化学方程式：∆①3CuSO4·5H2O__CuO+2SO2↑+SO3↑+____+15H2O；②SO3+H2OH2SO4。SSO2SO3H2SOSSO2SO3H2SO4ⅠO2ⅡN2O3ⅢH2O①N2O3被还原为NO，写出上述过程中硫元素被氧化的方程式______。②SO2中混有O2，有利于SO2的氧化，原因是______。（3）接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98.9kJ/mol①其他条件不变时，为寻求SO2反应时的最佳操作温度（某一转化率下，反应速率最快时的温度），绘制某一转化率(α)下，反应速率（数值已略去）与温度的关系，如右图所示。解释490℃时α越大反应速率数值越低的原因______；α越大最佳操作温度越______（填“高”或“低”）。12转化率/%温度/℃②SO12转化率/%温度/℃曲线1为______温度曲线（填“平衡”或“最佳操作”），原因是______。

参考答案1．(1)Ca2SiO4+MgO+3CO2=2CaCO3+MgCO3+SiO2随着反应进行，CaSiO4、MgO表面被固体产物覆盖，与CO2的接触面积减少(2)阳CO2+2+18H++16e-=CO(NH2)2+7H2O(3)I主反应为放热反应，副反应为吸热反应，150~250℃时，随温度升高主反应平衡逆向移动的程度大于副反应平衡正向移动的程度【分析】（2）由图可知，水在b电极失去电子发生氧化反应生成氧气，故b是电解池的阳极，方程式为，a是阴极，二氧化碳和硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成尿素，电极反应式为：CO2+2+18H++16e-=CO(NH2)2+7H2O，据此解答。【详解】（1）①捕集过程发生反应的化学方程式Ca2SiO4+MgO+3CO2=2CaCO3+MgCO3+SiO2，②捕集过程CO2吸收速率随反应进行逐渐降低，可能是因为随着反应进行，CaSiO4、MgO表面被固体产物覆盖，与CO2的接触面积减少；（2）①由图可知，水在b电极失去电子发生氧化反应生成氧气，故b是电解池的阳极；②电解过程中二氧化碳和硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成尿素，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为：CO2+2+18H++16e-=CO(NH2)2+7H2O；（3）①维持压强和投料比不变，随着温度升高，主反应为放热反应，副反应为吸热反应，随着温度升高主反应平衡会逆向移动，甲醇物质的量分数会降低，所以图中代表的物质的量分数随温度变化的曲线为I；②150~250℃范围内转化率随温度升高而降低的是因为主反应为放热反应，副反应为吸热反应，150~250℃时，随温度升高主反应平衡逆向移动的程度大于副反应平衡正向移动的程度。2．(1)完全电离随增大，浓将S氧化为(2)不断循环转化3I-++2H++【详解】（1）①根据盖斯定律，制备S的总反应=反应i+反应ii，∆H=∆H1+∆H2，热化学方程式为：；②硫酸为强酸，在溶液中完全电离，不存在H2SO4分子；③由图可知，越大，SO2越多，S越少，原因是浓硫酸有强氧化性，能把S氧化为SO2

，答案是：随增大，浓将S氧化为；（2）装置右侧电极在光照条件下I-失去电子生成，发生氧化反应，为负极，左侧为正极，电极上X生成Y，发生还原反应；①加入KI，电离出I-离子，发生反应，I-和不断循环转化；能持续生成S；②由分析可知，X到Y发生还原反应，X为，Y为；③在光照条件下，反应物有I-和，生成物有和，在酸性条件下的总反应方程式为：3I-++2H++。3．(1)向逆反应方向降低碳氯化反应气体分子数增加，小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程-2231.2×1014(2)提高反应速率，在相同时间内得到更多的产品(3)将、C粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”，增大接触面积【详解】（1）①碳氯化是气体体积增大的放热反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，温度升高，平衡逆向移动，平衡转化率降低；②平衡常数远远大于，说明碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是：碳氯化反应气体分子数增加，小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程；③根据盖斯定律，将“反应Ⅰ-反应Ⅱ”得到反应=--223，平衡常数=1.2×1014。（2）①当温度较高时会发生反应：，会导致CO的物质的量分数增大，B为CO2，A代表的物质是；②实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于200℃，就是为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的产品。（3）固体颗粒越小，比表面积越大，反应接触面积越大，有利于三种反应物接触，可将两者粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”，增大接触面积。4．(1)<减小(2)(3)阳极发生副反应，水电解产生O2消耗了一部分电流，使Fe2+未被完全氧化，或pH不合适，导致Fe3+水解生成沉淀【详解】（1）①平衡常数只受温度影响，由图可知，压强相同时，T2时H2S的转化率大于T1时的转化率，说明升高温度平衡正向移动，则<；②温度降低H2S的转化率减小，该反应正方向气体分子数增大，减小压强，平衡正向移动，H2S的转化率增大，则降低温度还要保持H2S的转化率不变，需减小压强；故答案为：<

减小。（2）K2CO3水解使溶液显碱性，对应的离子方程式为：；②分析图表数据可知，，则用过量吸收H2S时，对应的产物为和，化学方程式为：；故答案为：、；（3）分析流程图可知，吸收塔内是与FeCl3发生氧化还原反应生成S等，根据氧化还原反应的配平可得离子方程式为：；分析流程图可知电解时电极反应式分别为，阳极：，阴极：，水也可能在阳极放电生成氧气而消耗电流，使Fe2+未被完全氧化；吸收塔内生成的H+经质子交换膜移动到阴极区，若H+浓度不合适，也会使生成的Fe3+因发生水解生成Fe(OH)3沉淀而减少；故答案为：；阳极发生副反应，水电解产生O2消耗了一部分电流，使Fe2+未被完全氧化，或pH不合适，导致Fe3+水解生成沉淀。△5.答案如下：△NO（1）2FeSO4·7H2O====Fe2O3+SO3+SO2+14H2ONO（2）①2SO2+2H2O+O2====2H2SO4②sp3（3）①温度②反应速率角度：避免反应放热导致温度过高，催化剂失活，反应速率 下降或通过换热使原料气预热，温度升高，提高初始反应速率；平衡角度：避免温 度过高，平衡逆移，平衡转化率显著下降（4）①SO2+MnO2====MnSO4 ②11cV ③偏大6．答案如下：（1）①4NH3+5O2 4NO+6H2O②2SO2+O2+2H2O2H2SO4③2∶3（2）①6b−4a−196②