1、微題型十九 化學反應原理綜合題題型專練1水合肼(N2H4·H2O)是一種無色易溶于水的油狀液體，具有堿性和極強的還原性，在工業生產中應用非常廣泛。(1)目前正在研發的高能量密度燃料電池車是以水合肼燃料電池作為動力來源，電池結構如圖所示。起始時正極區與負極區NaOH溶液濃度相同，工作一段時間后，NaOH濃度較大的是_極區(填“正”或“負”)。該電池負極的電極反應式為_。(2)已知水合肼是二元弱堿(25 ，K15×107，K25×1015)，0.1 mol·L1水合肼溶液中四種離子：H、OH、N2H、N2H的濃度從大到小的的順序為_(填序號)。(3)在弱酸性

2、條件下水合肼可處理電鍍廢水，將Cr2O還原為Cr(OH)3沉淀而除去，水合肼被氧化為N2，該反應的離子方程式為_。(4)肼是一種優良的貯氫材料，其在不同條件下分解方式不同。在高溫下，N2H4可完全分解為NH3、N2及H2，實驗測得分解產物中N2與H2物質的量變化如圖甲所示，該分解反應化學方程式為_。在303 K，Ni、Pt催化下，則發生N2H4(l) N2(g)2H2(g)。在1 L密閉容器中加入0.1 mol N2H4，測得容器中與時間關系如圖乙所示。則04 min氮氣的平均速率v(N2)_。(5)碳酰肼(分子式：CH6N4O)是由DEC(酯)與N2H4發生取代反應得到，已知DEC的分子式為

3、C5H10O3，DEC的核磁共振氫譜如圖丙所示，則DEC的結構簡式為_。解析(1)燃料電池中，O2一定作正極，在堿性條件下，O2發生反應，電極反應式為O24e2H2O=4OH，生成了OH，堿性增強；負極N2H4轉化成N2，N由2價升至0價，失去2×2e4e，由電荷守恒知，需要補充4 mol OH。(2)水合肼是二元弱堿，溶液中存在的電離平衡有N2H4H2ON2HOH，N2HH2ON2HOH，H2OHOH，三步電離均有OH生成，故c(OH)最大，以第一步電離為主，所以c(N2H)略比c(OH)小，第二步的電離平衡常數小于第三步的Kw，所以第三步中電離出的H比第二步中電離出的N2H多，故

4、離子濃度大小順序為c(OH)>c(N2H)>c(H)>(N2H)。(3)Cr2O中Cr為6價，生成的Cr(OH)3中Cr為3價，N2H4·H2O中N為2價，生成的N2中N為0價，根據得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平即可。(4)設達到平衡時，轉化的N2H4的物質的量為x，則有由圖像知，在4 min時反應達到平衡，3，x0.05 mol，v(N2)0.012 5 mol·L1·min1。(5)C5H10O3中有一個不飽和度，可能是一個雙鍵或是一個環，又由題中信息知，DEC為酯，故應為；由圖可知，分子中存在兩組峰，且峰比值約為32，分子中的10個H

5、原子，分成兩組，分別為6個H和4個H。6個H可能是2個甲基，4個H可能是2個亞甲基，3個O原子應有對稱性，由此可以寫出DEC的結構簡式為。答案(1)正N2H44OH4e=N24H2O(2)(3)2Cr2O4H3N2H4·H2O=4Cr(OH)33N25H2O(或2Cr2O4H3N2H4=4Cr(OH)33N22H2O)(4)7N2H4(g)8NH3(g)3N2(g)2H2(g)0.0125 mol·L1·min1(5) 2近幾年來關于氮污染的治理倍受關注。(1)三效催化劑是最為常見的汽車尾氣催化劑，能同時實現汽車尾氣中的CO、CxHy、NOx三種成分的凈化，其催化

6、劑表面物質轉化的關系如圖甲所示，化合物X可借助傅里葉紅外光譜圖(如圖乙所示)確定。在圖示的轉化中，被還原的元素是_，X的化學式為_。SCR技術可使NOx與NH3直接反應，實現無害轉化。當NO與NO2的物質的量之比為41時，寫出發生反應的化學方程式：_。(2)加入過量次氯酸鈉可使廢水中NH完全轉化為N2，而本身被還原為NaCl。寫出上述反應的離子方程式：_。若處理廢水產生了0.448 L N2(標準狀況下)，則需消耗濃度為0.5 mol·L1的次氯酸鈉溶液的體積為_ mL。(3)某工業廢水中含有毒性較大的CN，可用電解法將其轉變為N2，裝置如右圖所示。氣體甲是_(寫化學式)，電解池中生

7、成N2的電極反應式為_。解析(1)根據箭頭所示，氮元素和氧元素化合價降低，被還原；化合物X可借助傅里葉紅外光譜圖確定，說明X中存在NO，再根據圖甲可知，X中存在Ba2。NOx與NH3直接反應生成N2和H2O，根據電子得失守恒和原子個數守恒寫出化學方程式。(2)ClO與NH反應生成N2和Cl，根據電子得失守恒和電荷守恒寫出離子方程式。由離子方程式可得出關系式3ClON2，n(N2)0.02 mol，則n(ClO)0.06 mol，V(ClO)0.12 L120 mL。(3)左端為CNN2，氮元素被氧化，則左端為陽極，電極反應式為2CN12OH10e=2CON26H2O；右端為陰極，陰極為溶液中的

8、陽離子發生放電，則氣體甲為氫氣。答案(1)N、OBa(NO3)28NH38NO2NO2=9N212H2O(2)2NH3ClO=N23Cl2H3H2O120(3)H22CN12OH10e=2CON26H2O3一氧化碳被廣泛應用于冶金工業和電子工業。(1)高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法，相關反應的熱化學方程式如下：4CO(g)Fe3O4(s)=4CO2(g)3Fe(s)Ha kJ·molCO(g)3Fe2O3(s)=CO2(g)2Fe3O4(s)Hb kJ·mol1反應3CO(g)Fe2O3(s)=3CO2(g)2Fe(s)的H_kJ·mol1(用含a、b的代數式表示)

9、。(2)電子工業中使用的一氧化碳常以甲醇為原料通過脫氫、分解兩步反應得到。第一步：2CH3OH(g) HCOOCH3(g)2H2(g)H>0第二步：HCOOCH3(g) CH3OH(g)CO(g)H>0第一步反應的機理可以用圖1表示，中間產物X的結構簡式為_。圖1在工業生產中，為提高CO的產率可采取的合理措施有_。(3)為進行相關研究，用CO還原高鋁鐵礦石，反應后固體物質的X射線衍射譜圖如圖2所示(X射線衍射可用于判斷某晶態物質是否存在，不同晶態物質出現衍射峰的衍射角不同)。反應后混合物中的一種產物能與鹽酸反應生產兩種鹽，該反應的離子方程式為_。圖2圖3(4)某催化劑樣品(含Ni2

10、O340%，其余為SiO2)通過還原、提純兩步獲得鎳單質：首先用CO將33.2 g樣品在加熱條件下還原為粗鎳；然后在常溫下使粗鎳中的Ni與CO結合成Ni(CO)4(沸點43 )，并在180 時使Ni(CO)4重新分解產生鎳單質。上述兩步中消耗CO的物質的量之比為_。(5)為安全起見，工業生產中需對空氣中的CO進行監測。粉紅色的PdCl2溶液可以檢驗空氣中少量的CO。若空氣中含CO，則溶液中會產生黑色的Pd沉淀。每生成5.3 g Pd沉淀，反應轉移的電子數為_。使用電化學一氧化碳氣體傳感器定量檢測空氣中CO含量，其結構如圖3所示。這種傳感器利用原電池原理，則該電池的負極反應式為_。解析(1)由目

11、標反應中沒有Fe3O4，故根據蓋斯定律可知，(×2)/3即得目標反應，故H(2ab)/3 kJ·mol1。(2)由圖示的過程可以看出，先是甲醇分解生成了H2和X，然后X與甲醇反應生成了H2和HCOOCH3，由此可以根據原子守恒得到中間產物X為甲醛，即HCHO。由甲醇為反應原料生成CO的兩步反應都是氣體物質的量增大的反應，同時又都是吸熱反應，所以為了提高CO的產率應使反應向右進行，應采用的方法是升高溫度，降低壓強。(3)由衍射圖可以看出生成的產物比較多，但是其中能與鹽酸反應生成兩種鹽的只能是FeAl2O4。(4)由題目描述，首先是由CO還原三氧化二鎳生成了粗鎳，其反應化學方程

12、式式為Ni2O33CO2Ni3CO2，然后再使Ni與CO反應生成Ni(CO)4，反應化學方程式為Ni4CO=Ni(CO)4，由兩個反應式可知在鎳相同的情況下CO的物質的量之比為38。(5)生成5.3 g Pd，也就是0.05 mol Pd，從化合價變化看，Pd是從2價轉化成了0價，即轉移了兩個電子，所以生成0.05 mol Pb 轉移的電子物質的量為0.1 mol，即電子數為0.1NA。答案(1)(2ab)/3(2)HCHO升高溫度，降低壓強(3)FeAl2O48H=Fe22Al34H2O(4)38(5)6.02×1022個或0.1NACOH2O2e=CO22H4質子交換膜燃料電池廣

13、受關注。(1)質子交換膜燃料電池中作為燃料的H2通常來自水煤氣。已知：C(s)1/2O2(g)=CO(g)H1110.35 kJ·mol12H2O(l)=2H2(g)O2(g)H2571.6 kJ·mol1H2O(l)=H2O(g)H344.0 kJ·mol1則C(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H4_。(2)燃料氣(流速為1 800 mL·h1；體積分數為：50%H2，0.98%CO，1.64%O2，47.38%N2)中的CO會使電極催化劑中毒，使用CuO/CeO2催化劑可使CO優先氧化而脫除。160 、CuO/CeO2作催化劑時，CO優先氧化反

14、應的化學方程式為_。灼燒草酸鈰Ce2(C2O4)3制得CeO2的化學方程式為_。在CuO/CeO2催化劑中加入不同的酸(HIO3或H3PO4)，測得燃料氣中CO優先氧化的轉化率隨溫度變化如圖1所示。加入_(填酸的化學式)的CuO/CeO2催化劑催化性能最好。催化劑為CuO/CeO2HIO3，120 時，反應1小時后CO的體積為_mL。(3)圖2為甲酸質子交換膜燃料電池的結構示意圖。該裝置中_(填“a”或“b”)為電池的負極，負極的電極反應式為_。解析(1)由蓋斯定律可知，H4H1H3H2×131.45 kJ·mol1。(2)草酸鹽分解成CO、CO2氣體。由圖1可以看出，加入

15、HIO3時CuO/CeO2催化活性最好。反應前，V(CO)1 800 mL×0.98%17.64 mL，反應1小 時后剩余的V(CO)17.64 mL×(180%)3.528 mL。(3)從裝置圖看，H由a極區進入b極區，電子由a極流出，故a是負極。甲酸是可燃物，作負極材料，發生氧化反應，其負極反應式HCOOH2e=CO22H。答案(1)131.45 kJ·mol1(2)2COO22CO2Ce2(C2O4)32CeO24CO2CO2HIO33.528(3)aHCOOH2e=CO22H5鉛及其化合物在工業生產及日常生活中都具有非常廣泛的用途。(1)瓦紐科夫法熔煉鉛，

16、其相關反應的熱化學方程式如下：2PbS(s)3O2(g)=2PbO(s)2SO2(g)Ha kJ·mol1；PbS(s)2PbO(s)=3Pb(s)SO2(g)Hb kJ·mol1；PbS(s)PbSO4(s)=2Pb(s)2SO2(g)Hc kJ·mol1。反應3PbS(s)6O2(g)=3PbSO4(s)H_kJ·mol1(用含a、b、c的代數式表示)。(2)還原法煉鉛，包含反應PbO(s)CO(g)Pb(s)CO2(g)H，該反應的平衡常數的對數值與溫度的關系如下表。溫度/3007271 227lg K6.172.871.24該還原反應的H_0(填

17、“>”、“<”或“”)；當lg K1且起始時只通入CO(PbO足量)，達平衡時，混合氣體中CO的體積分數為_。(3)引爆導彈、核武器的工作電源通常是Ca/PbSO4熱電池，其裝置如圖甲所示，該電池正極的電極反應式為_。(4)PbI2可用于人工降雨。取一定量的PbI2固體，用蒸餾水配制成t 飽和溶液，準確移取25.00 mL PbI2飽和溶液分次加入陽離子交換樹脂RH(發生：2RHPbI2=R2Pb22H2I，用250 mL潔凈的錐形瓶接收流出液，最后用蒸餾水淋洗樹脂至流出液呈中性，將洗滌液一并盛放到錐形瓶中(如圖乙)。加入酚酞指示劑，用0.002 5 mol·L1 NaO

18、H溶液滴定，當達到滴定終點時，用去氫氧化鈉溶液20.00 mL。可計算出t 時 PbI2的Ksp為_。(5)鉛易造成環境污染，水溶液中鉛的存在形態主要有6種，它們與pH關系如圖丙所示，含鉛廢水用活性炭進行處理，鉛的去除率與pH關系如圖丁所示。常溫下，pH67時，鉛形態間轉化的離子方程式為_。用活性炭處理，鉛的去除率較高時，鉛主要應該處于_(填鉛的形態的化學式)形態。解析(1)依據蓋斯定律，將×2×2×3，即可得所求反應的H。(2)lgK與K為增函數關系，從表中數據知，溫度越高，K越小，說明正反應放熱。lgK1，得K10。設開始時通入CO為a mol·L1

19、，達平衡時轉化了x mol·L1，則平衡時，CO為(ax)mol·L1，CO2為x mol·L1，由K10，解得9.09%。(3)由電池的裝置圖分析知，Ca作為負極，失去電子，則另一極為正極，得電子，化合價降低，即由PbSO4轉化為Pb。(4)滴定過程中消耗的OH，即陽離子交換出來的H，n(H)0.002 5 mol·L1×20×103L5×105mol，c(H)2×103mol·L1，而c(H)c(I)，由PbI2的化學式知，c(Pb2)103mol·L1，Ksp(PbI2)c(Pb2)

20、83;c2(I)103×(2×103)24×109。(5)從圖丙分析，當pH由6變到7時，是Pb2向Pb(OH)轉化，即為Pb2水解，結合水電離出的一個OH，同時釋放出一個H。從圖丁可知，鉛的去除率最高時，pH大約為6.5左右，對比圖丙知，在pH6.5時，鉛主要以Pb2存在。答案(1)2a2b3c(2)<9.09%(3)PbSO42e=SOPb(或PbSO4Ca22e=CaSO4Pb)(4)4×109(5)Pb2H2OPb(OH)HPb26金屬鎂可用于制造合金、儲氫材料、鎂電池等。已知：C(s)O2(g)=CO(g)H110.5 kJ·m

21、ol1；Mg(g)O2(g)=MgO(s)H732.7 kJ·mol1。(1)一種制備鎂的反應為MgO(s)C(s)=Mg(g)CO(g)，該反應的H_。(2)一種用水氯鎂石(主要成分為MgCl2·6H2O)制各金屬鎂工藝的關鍵流程如下：為探究MgCl2·6H2O“一段脫水”的合理溫度范圍，某科研小組將MgCl2·6H2O在不同溫度下分解，測得殘留固體物質的X­射線衍射譜圖如下圖所示(X­射線衍射可用于判斷某晶態物質是否存在)。測得E中Mg元素質量分數為60.0%，則E的化學式為_。“一段脫水”的目的是制備MgCl2·2H2

22、O，溫度不高于180 的原因是_。若電解時電解槽中有水分，則生成的MgOHCl與陰極產生的Mg反應，使陰極表面產生MgO鈍化膜，降低電解效率。生成MgO的化學方程式為_。該工藝中，可以循環使用的物質有_。(3)Mg2Ni是一種儲氫材料。2.14 g Mg2Ni在一定條件下能吸收0.896 L H2(標準狀況下)生成X，X的化學式為_。(4)“鎂­次氯酸鹽”燃料電池的裝置如圖所示，該電池反應的總反應方程式為_。解析(1)根據蓋斯定律，待求反應的H732.7 kJ·mol1(110.5)kJ·mol1622.2 kJ·mol1。(2)根據圖可知，隨著溫度的升高，MgCl2·6H2O逐步脫水并開始發生水解，生成MgOHCl，可聯想Mg2水解生成Mg(O