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文檔簡介
2013-2024年十年高考真題匯編PAGEPAGE1專題56原理綜合題——反應熱+速率+平衡+電化學考點十年考情(2015-2024)命題趨勢考點1涉及能源綜合利用2024·浙江6月卷、2024·全國甲卷、2024·浙江1月卷、2022?重慶卷、2022?河北省選擇性、2022?湖南選擇性、2022?江蘇卷、2020?新課標Ⅱ、2020?江蘇卷、2016·天津理綜化學反應原理綜合問題設計上往往以組合題的形式出現,題目往往圍繞一個主題,由多個小題組成,各小題具有一定的獨立性,分別考查不同的知識點,覆蓋面較廣,靈活性較強。近年來把電化學也融入其中,考查電極反應式的書寫,以及利用電子守恒進行相關計算??键c2涉及工業生產應用2024·北京卷、2023?北京卷、2022?遼寧省選擇性、2021?湖南選擇性、2021?北京卷、2021?北京卷、2020?新課標Ⅱ、2020?北京卷、2019?新課標Ⅱ、2019?新課標Ⅲ考點1涉及能源綜合利用1.(2024·浙江6月卷,19,10分)氫是清潔能源,硼氫化鈉(NaBH4)是一種環境友好的固體儲氫材料,其水解生氫反應方程式如下:(除非特別說明,本題中反應條件均為,)NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(aq)+4H2(g)ΔH請回答:(1)該反應能自發進行的條件是_______。A.高溫 B.低溫 C.任意溫度 D.無法判斷(2)該反應比較緩慢。忽略體積變化的影響,下列措施中可加快反應速率的是_______。A.升高溶液溫度 B.加入少量異丙胺[(CH3)2CHNH2]C.加入少量固體硼酸[B(OH)3] D.增大體系壓強(3)為加速NaBH4水解,某研究小組開發了一種水溶性催化劑,當該催化劑足量、濃度一定且活性不變時,測得反應開始時生氫速率v與投料比[n(NaBH4):n(H2O)]之間的關系,結果如圖1所示。請解釋ab段變化的原因。(4)氫能的高效利用途徑之一是在燃料電池中產生電能。某研究小組的自制熔融碳酸鹽燃料電池工作原理如圖2所示,正極上的電極反應式是。該電池以恒定電流工作14分鐘,消耗H2體積為,故可測得該電池將化學能轉化為電能的轉化率為。[已知:該條件下H2的摩爾體積為24.5L·mol-1;電荷量q(C)=電流時間;NA=6.0mol·L-1;e=1.60。](5)資源的再利用和再循環有利于人類的可持續發展。選用如下方程式,可以設計能自發進行的多種制備方法,將反應副產物偏硼酸鈉(NaBO2)再生為NaBH4。(已知:是反應的自由能變化量,其計算方法也遵循蓋斯定律,可類比計算方法;當時,反應能自發進行。)I.II.III.請書寫一個方程式表示NaBO2再生為NaBH4的一種制備方法,并注明。(要求:反應物不超過三種物質;氫原子利用率為。)2.(2024·全國甲卷,10,14分)甲烷轉化為多碳化合物具有重要意義。一種將甲烷溴化再偶聯為丙烯(C3H6)的研究所獲得的部分數據如下。回答下列問題:(1)已知如下熱化學方程式:CH4(g)+Br2(g)=CH3Br(g)+HBr(g)ΔH1=+29kJ·mol?13CH3Br(g)=C3H6(g)+3HBr(g)ΔH2=+20kJ·mol?1計算反應3CH4(g)+3Br2(g)=C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=__________kJ·mol?1。(2)CH4與Br2反應生成CH3Br,部分CH3Br會進一步溴化。將8mmolCH4和8mmolBr2。通入密閉容器,平衡時,n(CH4)、n(CH3Br)與溫度的關系見下圖(假設反應后的含碳物質只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。(i)圖中CH3Br的曲線是(填“a”或“b”)。(ii)時,CH4的轉化,。(iii)時,反應CH3Br(g)+Br2(g)=CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常數。(3)少量I2可提高生成CH3Br的選擇性。500℃時,分別在有I2和無I2的條件下,將8mmolCH4和8mmolBr2,通入密閉容器,溴代甲烷的物質的量(n)隨時間(t)的變化關系見下圖。(i)在之間,有I2和無I2時CH3Br的生成速率之比。(ii)從圖中找出I2提高了CH3Br選擇性的證據:。(ⅲ)研究表明,I2參與反應的可能機理如下:①②③④⑤⑥根據上述機理,分析I2提高CH3Br選擇性的原因:。3.(2024·浙江1月卷,19,10分)通過電化學、熱化學等方法,將CO2轉化為HCOOH等化學品,是實現“雙碳”目標的途徑之一。請回答:(1)某研究小組采用電化學方法將CO2轉化為,裝置如圖。電極B上的電極反應式是。(2)該研究小組改用熱化學方法,相關熱化學方程式如下::C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol?1Ⅱ:C(s)+H2(g)+O2(g)==HCOOH(g)ΔH2=-378.7kJ·mol?1Ⅲ:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)ΔH3①ΔH3=kJ·mol?1。②反應Ⅲ在恒溫、恒容的密閉容器中進行,CO2和H2的投料濃度均為,平衡常數,則CO2的平衡轉化率為。③用氨水吸收,得到氨水和甲酸銨的混合溶液,時該混合溶液的pH=。[已知:時,電離常數Kb(NH3?H2O)=1.8×10-5、Ka(HCOOH)=1.8×10-4](3)為提高效率,該研究小組參考文獻優化熱化學方法,在如圖密閉裝置中充分攪拌催化劑M的(有機溶劑)溶液,CO2和H2在溶液中反應制備,反應過程中保持CO2(g)和H2(g)的壓強不變,總反應CO2+H2HCOOH的反應速率為v,反應機理如下列三個基元反應,各反應的活化能E2(不考慮催化劑活性降低或喪失)。Ⅳ:M+CO2Q
V:Q+H2L
VI:LM+HCOOH
①催化劑M足量條件下,下列說法正確的是。A.v與CO2(g)的壓強無關
B.v與溶液中溶解H2的濃度無關C.溫度升高,v不一定增大
D.在溶液中加入N(CH2CH3)3,可提高CO2轉化率②實驗測得:,下,v隨催化劑M濃度c變化如圖。cc0時,v隨c增大而增大:cc0時,v不再顯著增大。請解釋原因。4.(2022?重慶卷,16)(14分)反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在工業上有重要應用。(1)該反應在不同溫度下的平衡常數如表所示。溫度/℃7008008301000平衡常數1.671.111.000.59①反應的△H_____0(填“>”“<”或“=”)。②反應常在較高溫度下進行,該措施的優缺點是_____。(2)該反應常在Pd膜反應器中進行,其工作原理如圖所示。利用平衡移動原理解釋反應器存在Pd膜時具有更高轉化率的原因是_____。②某溫度下,H2在Pd膜表面上的解離過程存在如下平衡:H22H,其正反應的活化能遠小于逆反應的活化能。下列說法錯誤的是_____。A.Pd膜對氣體分子的透過具有選擇性B.過程2的△H>0C.加快Pd膜內H原子遷移有利于H2的解離D.H原子在Pd膜表面上結合為H2的過程為放熱反應③同溫同壓下,等物質的量的CO和H2O通入無Pd膜反應器,CO的平衡轉化率為75%;若換成Pd膜反應器,CO的平衡轉化率為90%,則相同時間內出口a和出口b中H2的質量比為_____。(3)該反應也可采用電化學方法實現,反應裝置如圖所示。①固體電解質采用______(填“氧離子導體”或“質子導體”)。②陰極的電極反應式為______。③同溫同壓下,相同時間內,若進口Ⅰ處n(CO):n(H2O)=a:b,出口Ⅰ處氣體體積為進口Ⅰ處的y倍,則CO的轉化率為_____(用a,b,y表示)。5.(2022?河北省選擇性,16)氫能是極具發展潛力的清潔能源,以氫燃料為代表的燃料電池有良好的應用前景。(1)時,1gH2燃燒生成H2O(g)放熱121kJ,1molH2O(1)蒸發吸熱44kJ,表示H2燃燒熱的熱化學方程式為_______。(2)工業上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣,體系中發生如下反應。Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)①下列操作中,能提高CH4(g)平衡轉化率的是_______(填標號)。A.增加CH4(g)用量
B.恒溫恒壓下通入惰性氣體C.移除
D.加入催化劑②恒溫恒壓條件下,1molCH4(g)和1molH2O(g)反應達平衡時,CH4(g)的轉化率為α,CO2(g)的物質的量為bmol,則反應Ⅰ的平衡常數_______(寫出含有a、b的計算式;對于反應,,x為物質的量分數)。其他條件不變,H2O(g)起始量增加到,達平衡時,a=0.90,b=0.65,平衡體系中H2(g)的物質的量分數為_______(結果保留兩位有效數字)。(3)氫氧燃料電池中氫氣在_______(填“正”或“負”)極發生反應。(4)在允許O2-自由遷移的固體電解質燃料電池中,CnH2n+2放電的電極反應式為_______。(5)甲醇燃料電池中,吸附在催化劑表面的甲醇分子逐步脫氫得到CO,四步可能脫氫產物及其相對能量如圖,則最可行途徑為a→_______(用等代號表示)。注:本小問暫缺相對能量圖。6.(2022?湖南選擇性,16)2021年我國制氫量位居世界第一,煤的氣化是一種重要的制氫途徑。回答下列問題:(1)在一定溫度下,向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g),起始壓強為時,發生下列反應生成水煤氣:Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH1=+131.4kJ·mol?1Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41.1kJ·mol?1①下列說法正確的是_______;A.平衡時向容器中充入惰性氣體,反應Ⅰ的平衡逆向移動B.混合氣體的密度保持不變時,說明反應體系已達到平衡C.平衡時H2的體積分數可能大于2/3D.將炭塊粉碎,可加快反應速率②反應平衡時,H2O(g)的轉化率為,CO的物質的量為0.1mol。此時,整個體系_______(填“吸收”或“放出”)熱量_______kJ,反應Ⅰ的平衡常數Kp=_______(以分壓表示,分壓=總壓×物質的量分數)。(2)一種脫除和利用水煤氣中CO2方法的示意圖如下:①某溫度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,c(CO32-):c(HCO3-)=1:2,則該溶液的=_______(該溫度下H2CO3的Ka1=4.6×10-7,Ka2=5.0×10-11);②再生塔中產生CO2的離子方程式為_______;③利用電化學原理,將CO2電催化還原為C2H4,陰極反應式為_______。7.(2022?江蘇卷,18)氫氣是一種清潔能源,綠色環保制氫技術研究具有重要意義。(1)“CuCl-H2O熱電循環制氫”經過溶解、電解、熱水解和熱分解4個步驟,其過程如圖所示。①電解在質子交換膜電解池中進行。陽極區為酸性CuCl2-溶液,陰極區為鹽酸,電解過程中CuCl2-轉化為CuCl22-。電解時陽極發生的主要電極反應為_______(用電極反應式表示)。②電解后,經熱水解和熱分解的物質可循環使用。在熱水解和熱分解過程中,發生化合價變化的元素有_______(填元素符號)。(2)“Fe-HCO3--H2O”熱循環制氫和甲酸”的原理為:在密閉容器中,鐵粉與吸收CO2制得的NaHCO3溶液反應,生成H2、和Fe3O4;Fe3O4再經生物柴油副產品轉化為Fe。①實驗中發現,在300℃時,密閉容器中NaHCO3溶液與鐵粉反應,反應初期有FeCO3生成并放出H2,該反應的離子方程式為_______。②隨著反應進行,FeCO3迅速轉化為活性Fe3O4-x,活性Fe3O4-x是HCOO-轉化為的催化劑,其可能反應機理如圖所示。根據元素電負性的變化規律。如圖所示的反應步驟Ⅰ可描述為_______。③在其他條件相同時,測得Fe的轉化率、HCOO-的產率隨c(HCO3-)變化如題圖所示。HCOO-的產率隨c(HCO3-)增加而增大的可能原因是_______。(3)從物質轉化與資源綜合利用角度分析,“Fe-HCO3--H2O”熱循環制氫和甲酸”的優點是_______。8.(2020?新課標Ⅱ,28)天然氣的主要成分為CH4,一般還含有C2H6等烴類,是重要的燃料和化工原料。(1)乙烷在一定條件可發生如下反應:C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)ΔH,相關物質的燃燒熱數據如下表所示:物質C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol?1)-1560-1411-286①ΔH=_________kJ·mol?1。②提高該反應平衡轉化率的方法有_________、_________。③容器中通入等物質的量的乙烷和氫氣,在等壓下(p)發生上述反應,乙烷的平衡轉化率為α。反應的平衡常數Kp=_________(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數)。(2)高溫下,甲烷生成乙烷的反應如下:2CH4C2H6+H2。反應在初期階段的速率方程為:r=k×,其中k為反應速率常數。①設反應開始時的反應速率為r1,甲烷的轉化率為α時的反應速率為r2,則r2=_____r1。②對于處于初期階段的該反應,下列說法正確的是_________。A.增加甲烷濃度,r增大B.增加H2濃度,r增大C.乙烷的生成速率逐漸增大D.降低反應溫度,k減小(3)CH4和CO2都是比較穩定的分子,科學家利用電化學裝置實現兩種分子的耦合轉化,其原理如下圖所示:①陰極上的反應式為_________。②若生成的乙烯和乙烷的體積比為2∶1,則消耗的CH4和CO2體積比為_________。9.(2020?江蘇,20)CO2/HCOOH循環在氫能的貯存/釋放、燃料電池等方面具有重要應用。(1)CO2催化加氫。在密閉容器中,向含有催化劑的KHCO3溶液(CO2與KOH溶液反應制得)中通入H2生成HCOO-,其離子方程式為__________;其他條件不變,HCO3-轉化為HCOO-的轉化率隨溫度的變化如圖-1所示。反應溫度在40℃~80℃范圍內,HCO3-催化加氫的轉化率迅速上升,其主要原因是_____________。(2)HCOOH燃料電池。研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖-2所示,兩電極區間用允許K+、H+通過的半透膜隔開。①電池負極電極反應式為_____________;放電過程中需補充的物質A為_________(填化學式)。②圖-2所示的HCOOH燃料電池放電的本質是通過HCOOH與O2的反應,將化學能轉化為電能,其反應的離子方程式為_______________。(3)HCOOH催化釋氫。在催化劑作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反應機理如圖-3所示。①HCOOD催化釋氫反應除生成CO2外,還生成__________(填化學式)。②研究發現:其他條件不變時,以HCOOK溶液代替HCOOH催化釋氫的效果更佳,其具體優點是_______________。10.(2016·天津理綜,10)氫能是發展中的新能源,它的利用包括氫的制備、儲存和應用三個環節?;卮鹣铝袉栴}:(1)與汽油相比,氫氣作為燃料的優點是_________(至少答出兩點)。但是氫氣直接燃燒的能量轉換率遠低于燃料電池,寫出堿性氫氧燃料電池的負極反應式:____________。(2)氫氣可用于制備H2O2。已知:H2(g)+A(l)=B(l)ΔH1O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l)ΔH2其中A、B為有機物,兩反應均為自發反應,則H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的ΔH____0(填“>”、“<”或“=”)。(3)在恒溫恒容的密閉容器中,某儲氫反應:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)ΔH<0達到化學平衡。下列有關敘述正確的是________。a.容器內氣體壓強保持不變b.吸收ymolH2只需1molMHxc.若降溫,該反應的平衡常數增大d.若向容器內通入少量氫氣,則v(放氫)>v(吸氫)(4)利用太陽能直接分解水制氫,是最具吸引力的制氫途徑,其能量轉化形式為_______。(5)化工生產的副產氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4,同時獲得氫氣:Fe+2H2O+2OH?FeO42?+3H2↑,工作原理如圖1所示。裝置通電后,鐵電極附近生成紫紅色的FeO42?,鎳電極有氣泡產生。若氫氧化鈉溶液濃度過高,鐵電極區會產生紅褐色物質。已知:Na2FeO4只在強堿性條件下穩定,易被H2還原。①電解一段時間后,c(OH?)降低的區域在_______(填“陰極室”或“陽極室”)。②電解過程中,須將陰極產生的氣體及時排出,其原因是_______。③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2,任選M、N兩點中的一點,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:_____________。考點2涉及工業生產應用1.(2024·北京卷,16)HNO3是一種重要的工業原料??刹捎貌煌牡粗苽銱NO3。(1)方法一:早期以硝石(含NaNO3)為氮源制備HNO3,反應的化學方程式為:NaNO3+H2SO4(濃)=NaHSO4+HNO3↑。該反應利用了濃硫酸的性質是酸性和。(2)方法二:以NH3為氮源催化氧化制備HNO3,反應原理分三步進行。①第I步反應的化學方程式為。②針對第Ⅱ步反應進行研究:在容積可變的密閉容器中,充入2nmolNO和nmolO2進行反應。在不同壓強下(p1、p2),反應達到平衡時,測得轉化率隨溫度的變化如圖所示。解釋y點的容器容積小于x點的容器容積的原因。(3)方法三:研究表明可以用電解法以N2為氨源直接制備HNO3,其原理示意圖如下。①電極a表面生成NO3-的電極反應式:。②研究發現:N2轉化可能的途徑為。電極a表面還發生iii.H2O→O2。iii的存在,有利于途徑ii,原因是。(4)人工固氮是高能耗的過程,結合N2分子結構解釋原因。方法三為N2的直接利用提供了一種新的思路。2.(2023?北京卷,16)尿素[CO(NH2)2]合成的發展體現了化學科學與技術的不斷進步。(1)十九世紀初,用氰酸銀()與NH4在一定條件下反應制得CO(NH2)2,實現了由無機物到有機物的合成。該反應的化學方程式是。(2)二十世紀初,工業上以CO2和NH3為原料在一定溫度和壓強下合成尿素。反應分兩步:?。瓹O2和NH3生成NH2COONH4;ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。結合反應過程中能量變化示意圖,下列說法正確的是(填序號)。a.活化能:反應ⅰ<反應ⅱb.ⅰ為放熱反應,ⅱ為吸熱反應c.CO2(l)+2NH3(l)=CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=E1-E4(3)近年研究發現,電催化CO2和含氮物質(NO3-等)在常溫常壓下合成尿素,有助于實現碳中和及解決含氮廢水污染問題。向一定濃度的KNO3溶液通CO2至飽和,在電極上反應生成CO(NH2)2,電解原理如圖所示。①電極是電解池的極。②電解過程中生成尿素的電極反應式是。(4)尿素樣品含氮量的測定方法如下。已知:溶液中c(NH4+)不能直接用NaOH溶液準確滴定。①消化液中的含氮粒子是。②步驟ⅳ中標準NaOH溶液的濃度和消耗的體積分別為和,計算樣品含氮量還需要的實驗數據有。3.(2022?遼寧省選擇性,18)(13分)工業合成氨是人類科學技術的一項重大突破,目前已有三位科學家因其獲得諾貝爾獎,其反應為:回答下列問題:(1)合成氨反應在常溫下___________(填“能”或“不能”)自發。(2)___________溫(填“高”或“低”,下同)有利于提高反應速率,___________溫有利于提高平衡轉化率,綜合考慮催化劑(鐵觸媒)活性等因素,工業常采用400-500℃。針對反應速率與平衡產率的矛盾,我國科學家提出了兩種解決方案。(3)方案二:復合催化劑。下列說法正確的是___________。a.300℃時,復合催化劑比單一催化劑效率更高b.同溫同壓下,復合催化劑有利于提高氨的平衡產率c.溫度越高,復合催化劑活性一定越高(4)某合成氨速率方程為:,根據表中數據,___________;實驗1mnpq2np3mn4mp在合成氨過程中,需要不斷分離出氨的原因為___________。a.有利于平衡正向移動
b.防止催化劑中毒
c.提高正反應速率(5)某種新型儲氫材料的晶胞如圖,八面體中心為M金屬離子,頂點均為NH3配體;四面體中心為硼原子,頂點均為氫原子。若其摩爾質量為188g·molˉ1,則M元素為___________(填元素符號);在該化合物中,M離子的價電子排布式為___________。4.(2021?湖南選擇性,16)氨氣中氫含量高,是一種優良的小分子儲氫載體,且安全、易儲運,可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣相關化學鍵的鍵能數據化學鍵N≡NH﹣HN﹣H鍵能E/(kJ?mol﹣1)946436.0390.8在一定溫度下,利用催化劑將NH3分解為N2和H2。回答下列問題:(1)反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g)△H=kJ?mol﹣1;(2)已知該反應的△S=198.9J?mol﹣1?K﹣1,在下列哪些溫度下反應能自發進行?(填標號);A.25℃B.125℃C.225℃D.325℃(3)某興趣小組對該反應進行了實驗探究。在一定溫度和催化劑的條件下,將0.1molNH3通入3L的密閉容器中進行反應(此時容器內總壓為200kPa),各物質的分壓隨時間的變化曲線如圖所示。①若保持容器體積不變,t1時反應達到平衡,用H2的濃度變化表示0~t1時間內的反應速率v(H2)=mol?L﹣1?min﹣1(用含t1的代數式表示);②t2時將容器體積迅速縮小至原來的一半并保持不變,圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢的曲線是(用圖中a、b、c、d表示),理由是;③在該溫度下,反應的標準平衡常數Kθ=(已知:分壓=總壓×該組分物質的量分數,對于反應dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)Kθ=(PGPθ)g?(PHPθ)h(PDPθ)d方法Ⅱ.氨電解法制氫氣利用電解原理,將氨轉化為高純氫氣,其裝置如圖所示。(4)電解過程中OH﹣的移動方向為(填“從左往右”或“從右往左”);(5)陽極的電極反應式為。5.(2021?北京卷,15)環氧乙烷(,簡稱EO)是一種重要的工業原料和消毒劑。由乙烯經電解制備EO的原理示意圖如下。(1)①陽極室產生Cl2后發生的反應有_______、CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl。②結合電極反應式說明生成溶液a的原理:_______。(2)一定條件下,反應物按一定流速通過該裝置,電解效率η和選擇性S的定義如下:η(B)=×100%S(B)=×100%①若η(EO)=100%,則溶液b的溶質為_______。②當乙烯完全消耗時,測得η(EO)≈70%,S(EO)≈97%,推測η(EO)≈70%的原因。I.陽極有H2O放電II.陽極有乙烯放電III.陽極室流出液中含有Cl2和HClO……i.檢驗電解產物,推測I不成立。需要檢驗的物質是_______。ii.假設沒有生成EO的乙烯全部在陽極放電生成CO2,η(CO2)≈_______%。經檢驗陽極放電產物沒有CO2。iii.實驗證實推測III成立,所用試劑及現象是_______??蛇x試劑:AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品紅溶液。6.(2021?北京卷,18)驗證反應Fe2++Ag+Ag+Fe3+可逆并測定其K。實驗I:將0.01mol/LAg2SO4溶液與0.04mo/LFeSO4溶液(pH=1)等體積混合,得到灰黑色的沉淀和黃色的溶液。實驗II:將少量Ag粉與0.01mol/LFe2(SO4)3溶液(pH=1)混合,Ag粉完全溶解。(1)①向實驗I所得溶液中加入濃硝酸,證實灰黑色固體是Ag?,F象是_______。②實驗II使用的是Fe2(SO4)3溶液,而不是Fe(NO3)3溶液,原因是_______。使用如下裝置從平衡移動的角度進行證明。補全試劑、操作及現象_______。(2)取I中所得上清液VmL。用c1mol/L的KSCN溶液滴定,至溶液變為穩定淺紅色時,消耗V1mL。已知:Ag++SCN-AgSCN,K=1012Fe3++SCN-FeSCN2+,K=102.3①溶液中,Fe3+的作用是_______。②反應的平衡常數是_______。(3)①若取實驗I所得濁液測定Ag+濃度,所得到的K_______(填“偏大”、“無影響”、“偏小”)。②不用實驗II所得溶液進行測定并計算K的原因是_______。7.(2020?新課標Ⅱ,28)化學工業為疫情防控提供了強有力的物質支撐。氯的許多化合物既是重要化工原料,又是高效、廣譜的滅菌消毒劑?;卮鹣铝袉栴}:(1)氯氣是制備系列含氯化合物的主要原料,可采用如圖(a)所示的裝置來制取。裝置中的離子膜只允許______離子通過,氯氣的逸出口是_______(填標號)。(2)次氯酸為一元弱酸,具有漂白和殺菌作用,其電離平衡體系中各成分的組成分數δ[δ(X)=,X為HClO或ClO?]與pH的關系如圖(b)所示。HClO的電離常數Ka值為______。(3)Cl2O為淡棕黃色氣體,是次氯酸的酸酐,可由新制的HgO和Cl2反應來制備,該反應為歧化反應(氧化劑和還原劑為同一種物質的反應)。上述制備Cl2O的化學方程式為______。(4)ClO2常溫下為黃色氣體,易溶于水,其水溶液是一種廣譜殺菌劑。一種有效成分為NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡騰片”,能快速溶于水,溢出大量氣泡,得到ClO2溶液。上述過程中,生成ClO2的反應屬于歧化反應,每生成1molClO2消耗NaClO2的量為_____mol;產生“氣泡”的化學方程式為____________。(5)“84消毒液”的有效成分為NaClO,不可與酸性清潔劑混用的原因是______(用離子方程式表示)。工業上是將氯氣通入到30%的NaOH溶液中來制備NaClO溶液,若NaClO溶液中NaOH的質量分數為1%,則生產1000kg該溶液需消耗氯氣的質量為____kg(保留整數)。8.(2020?北京卷,15)H2O2是一種重要的化學品,其合成方法不斷發展。(1)早期制備方法:Ba(NO3)2BaOBaO2濾液H2O2①I為分解反應,產物除BaO、O2外,還有一種紅棕色氣體。該反應的化學方程式是_______________________________________。②II為可逆反應,促進該反應正向進行的措施是___________________________。③III中生成H2O2,反應的化學方程式是___________________________________。④減壓能夠降低蒸餾溫度,從H2O2的化學性質角度說明V中采用減壓蒸餾的原因:____。(2)電化學制備方法:已知反應2H2O2=2H2O+O2↑能自發進行,反向不能自發進行,通過電解可以實現由H2O和O2為原料制備H2O2,如圖為制備裝置示意圖。①a極的電極反應式是________________________________________。②下列說法正確的是_________________。A.該裝置可以實現電能轉化為化學能B.電極b連接電源負極C.該方法相較于早期劑備方法具有原料廉價,對環境友好等優點9.(2019?新課標Ⅱ,28)環戊二烯()是重要的有機化工原料,廣泛用于農藥、橡膠、塑料等生產?;卮鹣铝袉栴}:(1)已知:(g)(g)+H2(g) ΔH1=100.3kJ·mol?1①H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH2=?11.0kJ·mol?1②對于反應:(g)+I2(g)(g)+2HI(g)③ΔH3=___________kJ·mol?1。(2)某溫度下,等物質的量的碘和環戊烯()在剛性容器內發生反應③,起始總壓為105Pa,平衡時總壓增加了20%,環戊烯的轉化率為_________,該反應的平衡常數Kp=_________Pa。達到平衡后,欲增加環戊烯的平衡轉化率,可采取的措施有__________(填標號)。A.通入惰性氣體 B.提高溫度C.增加環戊烯濃度 D.增加碘濃度(3)環戊二烯容易發生聚合生成二聚體,該反應為可逆反應。不同溫度下,溶液中環戊二烯濃度與反應時間的關系如圖所示,下列說法正確的是__________(填標號)。A.T1>T2B.a點的反應速率小于c點的反應速率C.a點的正反應速率大于b點的逆反應速率D.b點時二聚體的濃度為0.45mol·L?1(4)環戊二烯可用于制備二茂鐵(Fe(C5H5)2,結構簡式為),后者廣泛應用于航天、化工等領域中。二茂鐵的電化學制備原理如下圖所示,其中電解液為溶解有溴化鈉(電解質)和環戊二烯的DMF溶液(DMF為惰性有機溶劑)。該電解池的陽極為____________,總反應為__________________。電解制備需要在無水條件下進行,原因為_________________________。10.(2019?新課標Ⅲ,28)近年來,隨著聚酯工業的快速發展,氯氣的需求量和氯化氫的產出量也隨之迅速增長。因此,將氯化氫轉化為氯氣的技術成為科學研究的熱點?;卮鹣铝袉栴}:(1)Deacon發明的直接氧化法為:4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。下圖為剛性容器中,進料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時HCl平衡轉化率隨溫度變化的關系:可知反應平衡常數K(300℃)____________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。設HCl初始濃度為c0,根據進料濃度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數據計算K(400℃)=____________(列出計算式)。按化學計量比進料可以保持反應物高轉化率,同時降低產物分離的能耗。進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是____________。(2)Deacon直接氧化法可按下列催化過程進行:CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g)ΔH1=83kJ·mol-1CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g)ΔH2=-20kJ·mol-1CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=-121kJ·mol-1則4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_________kJ·mol-1。(3)在一定溫度的條件下,進一步提高HCl的轉化率的方法是______________。(寫出2種)(4)在傳統的電解氯化氫回收氯氣技術的基礎上,科學家最近采用碳基電極材料設計了一種新的工藝方案,主要包括電化學過程和化學過程,如下圖所示:負極區發生的反應有____________________(寫反應方程式)。電路中轉移1mol電子,需消耗氧氣__________L(標準狀況)。專題56原理綜合題——反應熱+速率+平衡+電化學考點十年考情(2015-2024)命題趨勢考點1涉及能源綜合利用2024·浙江6月卷、2024·全國甲卷、2024·浙江1月卷、2022?重慶卷、2022?河北省選擇性、2022?湖南選擇性、2022?江蘇卷、2020?新課標Ⅱ、2020?江蘇卷、2016·天津理綜化學反應原理綜合問題設計上往往以組合題的形式出現,題目往往圍繞一個主題,由多個小題組成,各小題具有一定的獨立性,分別考查不同的知識點,覆蓋面較廣,靈活性較強。近年來把電化學也融入其中,考查電極反應式的書寫,以及利用電子守恒進行相關計算??键c2涉及工業生產應用2024·北京卷、2023?北京卷、2022?遼寧省選擇性、2021?湖南選擇性、2021?北京卷、2021?北京卷、2020?新課標Ⅱ、2020?北京卷、2019?新課標Ⅱ、2019?新課標Ⅲ考點1涉及能源綜合利用1.(2024·浙江6月卷,19,10分)氫是清潔能源,硼氫化鈉(NaBH4)是一種環境友好的固體儲氫材料,其水解生氫反應方程式如下:(除非特別說明,本題中反應條件均為,)NaBH4(s)+2H2O(l)=NaBO2(aq)+4H2(g)ΔH請回答:(1)該反應能自發進行的條件是_______。A.高溫 B.低溫 C.任意溫度 D.無法判斷(2)該反應比較緩慢。忽略體積變化的影響,下列措施中可加快反應速率的是_______。A.升高溶液溫度 B.加入少量異丙胺[(CH3)2CHNH2]C.加入少量固體硼酸[B(OH)3] D.增大體系壓強(3)為加速NaBH4水解,某研究小組開發了一種水溶性催化劑,當該催化劑足量、濃度一定且活性不變時,測得反應開始時生氫速率v與投料比[n(NaBH4):n(H2O)]之間的關系,結果如圖1所示。請解釋ab段變化的原因。(4)氫能的高效利用途徑之一是在燃料電池中產生電能。某研究小組的自制熔融碳酸鹽燃料電池工作原理如圖2所示,正極上的電極反應式是。該電池以恒定電流工作14分鐘,消耗H2體積為,故可測得該電池將化學能轉化為電能的轉化率為。[已知:該條件下H2的摩爾體積為24.5L·mol-1;電荷量q(C)=電流時間;NA=6.0mol·L-1;e=1.60。](5)資源的再利用和再循環有利于人類的可持續發展。選用如下方程式,可以設計能自發進行的多種制備方法,將反應副產物偏硼酸鈉(NaBO2)再生為NaBH4。(已知:是反應的自由能變化量,其計算方法也遵循蓋斯定律,可類比計算方法;當時,反應能自發進行。)I.II.III.請書寫一個方程式表示NaBO2再生為NaBH4的一種制備方法,并注明。(要求:反應物不超過三種物質;氫原子利用率為。)2.(2024·全國甲卷,10,14分)甲烷轉化為多碳化合物具有重要意義。一種將甲烷溴化再偶聯為丙烯(C3H6)的研究所獲得的部分數據如下?;卮鹣铝袉栴}:(1)已知如下熱化學方程式:CH4(g)+Br2(g)=CH3Br(g)+HBr(g)ΔH1=+29kJ·mol?13CH3Br(g)=C3H6(g)+3HBr(g)ΔH2=+20kJ·mol?1計算反應3CH4(g)+3Br2(g)=C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH=__________kJ·mol?1。(2)CH4與Br2反應生成CH3Br,部分CH3Br會進一步溴化。將8mmolCH4和8mmolBr2。通入密閉容器,平衡時,n(CH4)、n(CH3Br)與溫度的關系見下圖(假設反應后的含碳物質只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。(i)圖中CH3Br的曲線是(填“a”或“b”)。(ii)時,CH4的轉化,。(iii)時,反應CH3Br(g)+Br2(g)=CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常數。(3)少量I2可提高生成CH3Br的選擇性。500℃時,分別在有I2和無I2的條件下,將8mmolCH4和8mmolBr2,通入密閉容器,溴代甲烷的物質的量(n)隨時間(t)的變化關系見下圖。(i)在之間,有I2和無I2時CH3Br的生成速率之比。(ii)從圖中找出I2提高了CH3Br選擇性的證據:。(ⅲ)研究表明,I2參與反應的可能機理如下:①②③④⑤⑥根據上述機理,分析I2提高CH3Br選擇性的原因:。3.(2024·浙江1月卷,19,10分)通過電化學、熱化學等方法,將CO2轉化為HCOOH等化學品,是實現“雙碳”目標的途徑之一。請回答:(1)某研究小組采用電化學方法將CO2轉化為,裝置如圖。電極B上的電極反應式是。(2)該研究小組改用熱化學方法,相關熱化學方程式如下::C(s)+O2(g)==CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol?1Ⅱ:C(s)+H2(g)+O2(g)==HCOOH(g)ΔH2=-378.7kJ·mol?1Ⅲ:CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)ΔH3①ΔH3=kJ·mol?1。②反應Ⅲ在恒溫、恒容的密閉容器中進行,CO2和H2的投料濃度均為,平衡常數,則CO2的平衡轉化率為。③用氨水吸收,得到氨水和甲酸銨的混合溶液,時該混合溶液的pH=。[已知:時,電離常數Kb(NH3?H2O)=1.8×10-5、Ka(HCOOH)=1.8×10-4](3)為提高效率,該研究小組參考文獻優化熱化學方法,在如圖密閉裝置中充分攪拌催化劑M的(有機溶劑)溶液,CO2和H2在溶液中反應制備,反應過程中保持CO2(g)和H2(g)的壓強不變,總反應CO2+H2HCOOH的反應速率為v,反應機理如下列三個基元反應,各反應的活化能E2(不考慮催化劑活性降低或喪失)。Ⅳ:M+CO2Q
V:Q+H2L
VI:LM+HCOOH
①催化劑M足量條件下,下列說法正確的是。A.v與CO2(g)的壓強無關
B.v與溶液中溶解H2的濃度無關C.溫度升高,v不一定增大
D.在溶液中加入N(CH2CH3)3,可提高CO2轉化率②實驗測得:,下,v隨催化劑M濃度c變化如圖。cc0時,v隨c增大而增大:cc0時,v不再顯著增大。請解釋原因。4.(2022?重慶卷,16)(14分)反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在工業上有重要應用。(1)該反應在不同溫度下的平衡常數如表所示。溫度/℃7008008301000平衡常數1.671.111.000.59①反應的△H_____0(填“>”“<”或“=”)。②反應常在較高溫度下進行,該措施的優缺點是_____。(2)該反應常在Pd膜反應器中進行,其工作原理如圖所示。利用平衡移動原理解釋反應器存在Pd膜時具有更高轉化率的原因是_____。②某溫度下,H2在Pd膜表面上的解離過程存在如下平衡:H22H,其正反應的活化能遠小于逆反應的活化能。下列說法錯誤的是_____。A.Pd膜對氣體分子的透過具有選擇性B.過程2的△H>0C.加快Pd膜內H原子遷移有利于H2的解離D.H原子在Pd膜表面上結合為H2的過程為放熱反應③同溫同壓下,等物質的量的CO和H2O通入無Pd膜反應器,CO的平衡轉化率為75%;若換成Pd膜反應器,CO的平衡轉化率為90%,則相同時間內出口a和出口b中H2的質量比為_____。(3)該反應也可采用電化學方法實現,反應裝置如圖所示。①固體電解質采用______(填“氧離子導體”或“質子導體”)。②陰極的電極反應式為______。③同溫同壓下,相同時間內,若進口Ⅰ處n(CO):n(H2O)=a:b,出口Ⅰ處氣體體積為進口Ⅰ處的y倍,則CO的轉化率為_____(用a,b,y表示)。5.(2022?河北省選擇性,16)氫能是極具發展潛力的清潔能源,以氫燃料為代表的燃料電池有良好的應用前景。(1)時,1gH2燃燒生成H2O(g)放熱121kJ,1molH2O(1)蒸發吸熱44kJ,表示H2燃燒熱的熱化學方程式為_______。(2)工業上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣,體系中發生如下反應。Ⅰ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)①下列操作中,能提高CH4(g)平衡轉化率的是_______(填標號)。A.增加CH4(g)用量
B.恒溫恒壓下通入惰性氣體C.移除
D.加入催化劑②恒溫恒壓條件下,1molCH4(g)和1molH2O(g)反應達平衡時,CH4(g)的轉化率為α,CO2(g)的物質的量為bmol,則反應Ⅰ的平衡常數_______(寫出含有a、b的計算式;對于反應,,x為物質的量分數)。其他條件不變,H2O(g)起始量增加到,達平衡時,a=0.90,b=0.65,平衡體系中H2(g)的物質的量分數為_______(結果保留兩位有效數字)。(3)氫氧燃料電池中氫氣在_______(填“正”或“負”)極發生反應。(4)在允許O2-自由遷移的固體電解質燃料電池中,CnH2n+2放電的電極反應式為_______。(5)甲醇燃料電池中,吸附在催化劑表面的甲醇分子逐步脫氫得到CO,四步可能脫氫產物及其相對能量如圖,則最可行途徑為a→_______(用等代號表示)。注:本小問暫缺相對能量圖。6.(2022?湖南選擇性,16)2021年我國制氫量位居世界第一,煤的氣化是一種重要的制氫途徑。回答下列問題:(1)在一定溫度下,向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g),起始壓強為時,發生下列反應生成水煤氣:Ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH1=+131.4kJ·mol?1Ⅱ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41.1kJ·mol?1①下列說法正確的是_______;A.平衡時向容器中充入惰性氣體,反應Ⅰ的平衡逆向移動B.混合氣體的密度保持不變時,說明反應體系已達到平衡C.平衡時H2的體積分數可能大于2/3D.將炭塊粉碎,可加快反應速率②反應平衡時,H2O(g)的轉化率為,CO的物質的量為0.1mol。此時,整個體系_______(填“吸收”或“放出”)熱量_______kJ,反應Ⅰ的平衡常數Kp=_______(以分壓表示,分壓=總壓×物質的量分數)。(2)一種脫除和利用水煤氣中CO2方法的示意圖如下:①某溫度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,c(CO32-):c(HCO3-)=1:2,則該溶液的=_______(該溫度下H2CO3的Ka1=4.6×10-7,Ka2=5.0×10-11);②再生塔中產生CO2的離子方程式為_______;③利用電化學原理,將CO2電催化還原為C2H4,陰極反應式為_______。7.(2022?江蘇卷,18)氫氣是一種清潔能源,綠色環保制氫技術研究具有重要意義。(1)“CuCl-H2O熱電循環制氫”經過溶解、電解、熱水解和熱分解4個步驟,其過程如圖所示。①電解在質子交換膜電解池中進行。陽極區為酸性CuCl2-溶液,陰極區為鹽酸,電解過程中CuCl2-轉化為CuCl22-。電解時陽極發生的主要電極反應為_______(用電極反應式表示)。②電解后,經熱水解和熱分解的物質可循環使用。在熱水解和熱分解過程中,發生化合價變化的元素有_______(填元素符號)。(2)“Fe-HCO3--H2O”熱循環制氫和甲酸”的原理為:在密閉容器中,鐵粉與吸收CO2制得的NaHCO3溶液反應,生成H2、和Fe3O4;Fe3O4再經生物柴油副產品轉化為Fe。①實驗中發現,在300℃時,密閉容器中NaHCO3溶液與鐵粉反應,反應初期有FeCO3生成并放出H2,該反應的離子方程式為_______。②隨著反應進行,FeCO3迅速轉化為活性Fe3O4-x,活性Fe3O4-x是HCOO-轉化為的催化劑,其可能反應機理如圖所示。根據元素電負性的變化規律。如圖所示的反應步驟Ⅰ可描述為_______。③在其他條件相同時,測得Fe的轉化率、HCOO-的產率隨c(HCO3-)變化如題圖所示。HCOO-的產率隨c(HCO3-)增加而增大的可能原因是_______。(3)從物質轉化與資源綜合利用角度分析,“Fe-HCO3--H2O”熱循環制氫和甲酸”的優點是_______。8.(2020?新課標Ⅱ,28)天然氣的主要成分為CH4,一般還含有C2H6等烴類,是重要的燃料和化工原料。(1)乙烷在一定條件可發生如下反應:C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)ΔH,相關物質的燃燒熱數據如下表所示:物質C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol?1)-1560-1411-286①ΔH=_________kJ·mol?1。②提高該反應平衡轉化率的方法有_________、_________。③容器中通入等物質的量的乙烷和氫氣,在等壓下(p)發生上述反應,乙烷的平衡轉化率為α。反應的平衡常數Kp=_________(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數)。(2)高溫下,甲烷生成乙烷的反應如下:2CH4C2H6+H2。反應在初期階段的速率方程為:r=k×,其中k為反應速率常數。①設反應開始時的反應速率為r1,甲烷的轉化率為α時的反應速率為r2,則r2=_____r1。②對于處于初期階段的該反應,下列說法正確的是_________。A.增加甲烷濃度,r增大B.增加H2濃度,r增大C.乙烷的生成速率逐漸增大D.降低反應溫度,k減小(3)CH4和CO2都是比較穩定的分子,科學家利用電化學裝置實現兩種分子的耦合轉化,其原理如下圖所示:①陰極上的反應式為_________。②若生成的乙烯和乙烷的體積比為2∶1,則消耗的CH4和CO2體積比為_________。9.(2020?江蘇,20)CO2/HCOOH循環在氫能的貯存/釋放、燃料電池等方面具有重要應用。(1)CO2催化加氫。在密閉容器中,向含有催化劑的KHCO3溶液(CO2與KOH溶液反應制得)中通入H2生成HCOO-,其離子方程式為__________;其他條件不變,HCO3-轉化為HCOO-的轉化率隨溫度的變化如圖-1所示。反應溫度在40℃~80℃范圍內,HCO3-催化加氫的轉化率迅速上升,其主要原因是_____________。(2)HCOOH燃料電池。研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖-2所示,兩電極區間用允許K+、H+通過的半透膜隔開。①電池負極電極反應式為_____________;放電過程中需補充的物質A為_________(填化學式)。②圖-2所示的HCOOH燃料電池放電的本質是通過HCOOH與O2的反應,將化學能轉化為電能,其反應的離子方程式為_______________。(3)HCOOH催化釋氫。在催化劑作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反應機理如圖-3所示。①HCOOD催化釋氫反應除生成CO2外,還生成__________(填化學式)。②研究發現:其他條件不變時,以HCOOK溶液代替HCOOH催化釋氫的效果更佳,其具體優點是_______________。10.(2016·天津理綜,10)氫能是發展中的新能源,它的利用包括氫的制備、儲存和應用三個環節?;卮鹣铝袉栴}:(1)與汽油相比,氫氣作為燃料的優點是_________(至少答出兩點)。但是氫氣直接燃燒的能量轉換率遠低于燃料電池,寫出堿性氫氧燃料電池的負極反應式:____________。(2)氫氣可用于制備H2O2。已知:H2(g)+A(l)=B(l)ΔH1O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l)ΔH2其中A、B為有機物,兩反應均為自發反應,則H2(g)+O2(g)=H2O2(l)的ΔH____0(填“>”、“<”或“=”)。(3)在恒溫恒容的密閉容器中,某儲氫反應:MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s)ΔH<0達到化學平衡。下列有關敘述正確的是________。a.容器內氣體壓強保持不變b.吸收ymolH2只需1molMHxc.若降溫,該反應的平衡常數增大d.若向容器內通入少量氫氣,則v(放氫)>v(吸氫)(4)利用太陽能直接分解水制氫,是最具吸引力的制氫途徑,其能量轉化形式為_______。(5)化工生產的副產氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4,同時獲得氫氣:Fe+2H2O+2OH?FeO42?+3H2↑,工作原理如圖1所示。裝置通電后,鐵電極附近生成紫紅色的FeO42?,鎳電極有氣泡產生。若氫氧化鈉溶液濃度過高,鐵電極區會產生紅褐色物質。已知:Na2FeO4只在強堿性條件下穩定,易被H2還原。①電解一段時間后,c(OH?)降低的區域在_______(填“陰極室”或“陽極室”)。②電解過程中,須將陰極產生的氣體及時排出,其原因是_______。③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖2,任選M、N兩點中的一點,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:_____________。考點2涉及工業生產應用1.(2024·北京卷,16)HNO3是一種重要的工業原料??刹捎貌煌牡粗苽銱NO3。(1)方法一:早期以硝石(含NaNO3)為氮源制備HNO3,反應的化學方程式為:NaNO3+H2SO4(濃)=NaHSO4+HNO3↑。該反應利用了濃硫酸的性質是酸性和。(2)方法二:以NH3為氮源催化氧化制備HNO3,反應原理分三步進行。①第I步反應的化學方程式為。②針對第Ⅱ步反應進行研究:在容積可變的密閉容器中,充入2nmolNO和nmolO2進行反應。在不同壓強下(p1、p2),反應達到平衡時,測得轉化率隨溫度的變化如圖所示。解釋y點的容器容積小于x點的容器容積的原因。(3)方法三:研究表明可以用電解法以N2為氨源直接制備HNO3,其原理示意圖如下。①電極a表面生成NO3-的電極反應式:。②研究發現:N2轉化可能的途徑為。電極a表面還發生iii.H2O→O2。iii的存在,有利于途徑ii,原因是。(4)人工固氮是高能耗的過程,結合N2分子結構解釋原因。方法三為N2的直接利用提供了一種新的思路。2.(2023?北京卷,16)尿素[CO(NH2)2]合成的發展體現了化學科學與技術的不斷進步。(1)十九世紀初,用氰酸銀()與NH4在一定條件下反應制得CO(NH2)2,實現了由無機物到有機物的合成。該反應的化學方程式是。(2)二十世紀初,工業上以CO2和NH3為原料在一定溫度和壓強下合成尿素。反應分兩步:?。瓹O2和NH3生成NH2COONH4;ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。結合反應過程中能量變化示意圖,下列說法正確的是(填序號)。a.活化能:反應ⅰ<反應ⅱb.ⅰ為放熱反應,ⅱ為吸熱反應c.CO2(l)+2NH3(l)=CO(NH2)2(l)+H2O(l) ΔH=E1-E4(3)近年研究發現,電催化CO2和含氮物質(NO3-等)在常溫常壓下合成尿素,有助于實現碳中和及解決含氮廢水污染問題。向一定濃度的KNO3溶液通CO2至飽和,在電極上反應生成CO(NH2)2,電解原理如圖所示。①電極是電解池的極。②電解過程中生成尿素的電極反應式是。(4)尿素樣品含氮量的測定方法如下。已知:溶液中c(NH4+)不能直接用NaOH溶液準確滴定。①消化液中的含氮粒子是。②步驟ⅳ中標準NaOH溶液的濃度和消耗的體積分別為和,計算樣品含氮量還需要的實驗數據有。3.(2022?遼寧省選擇性,18)(13分)工業合成氨是人類科學技術的一項重大突破,目前已有三位科學家因其獲得諾貝爾獎,其反應為:回答下列問題:(1)合成氨反應在常溫下___________(填“能”或“不能”)自發。(2)___________溫(填“高”或“低”,下同)有利于提高反應速率,___________溫有利于提高平衡轉化率,綜合考慮催化劑(鐵觸媒)活性等因素,工業常采用400-500℃。針對反應速率與平衡產率的矛盾,我國科學家提出了兩種解決方案。(3)方案二:復合催化劑。下列說法正確的是___________。a.300℃時,復合催化劑比單一催化劑效率更高b.同溫同壓下,復合催化劑有利于提高氨的平衡產率c.溫度越高,復合催化劑活性一定越高(4)某合成氨速率方程為:,根據表中數據,___________;實驗1mnpq2np3mn4mp在合成氨過程中,需要不斷分離出氨的原因為___________。a.有利于平衡正向移動
b.防止催化劑中毒
c.提高正反應速率(5)某種新型儲氫材料的晶胞如圖,八面體中心為M金屬離子,頂點均為NH3配體;四面體中心為硼原子,頂點均為氫原子。若其摩爾質量為188g·molˉ1,則M元素為___________(填元素符號);在該化合物中,M離子的價電子排布式為___________。4.(2021?湖南選擇性,16)氨氣中氫含量高,是一種優良的小分子儲氫載體,且安全、易儲運,可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣相關化學鍵的鍵能數據化學鍵N≡NH﹣HN﹣H鍵能E/(kJ?mol﹣1)946436.0390.8在一定溫度下,利用催化劑將NH3分解為N2和H2。回答下列問題:(1)反應2NH3(g)N2(g)+3H2(g)△H=kJ?mol﹣1;(2)已知該反應的△S=198.9J?mol﹣1?K﹣1,在下列哪些溫度下反應能自發進行?(填標號);A.25℃B.125℃C.225℃D.325℃(3)某興趣小組對該反應進行了實驗探究。在一定溫度和催化劑的條件下,將0.1molNH3通入3L的密閉容器中進行反應(此時容器內總壓為200kPa),各物質的分壓隨時間的變化曲線如圖所示。①若保持容器體積不變,t1時反應達到平衡,用H2的濃度變化表示0~t1時間內的反應速率v(H2)=mol?L﹣1?min﹣1(用含t1的代數式表示);②t2時將容器體積迅速縮小至原來的一半并保持不變,圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢的曲線是(用圖中a、b、c、d表示),理由是;③在該溫度下,反應的標準平衡常數Kθ=(已知:分壓=總壓×該組分物質的量分數,對于反應dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)Kθ=(PGPθ)g?(PHPθ)h(PDPθ)d方法Ⅱ.氨電解法制氫氣利用電解原理,將氨轉化為高純氫氣,其裝置如圖所示。(4)電解過程中OH﹣的移動方向為(填“從左往右”或“從右往左”);(5)陽極的電極反應式為。5.(2021?北京卷,15)環氧乙烷(,簡稱EO)是一種重要的工業原料和消毒劑。由乙烯經電解制備EO的原理示意圖如下。(1)①陽極室產生Cl2后發生的反應有_______、CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl。②結合電極反應式說明生成溶液a的原理:_______。(2)一定條件下,反應物按一定流速通過該裝置,電解效率η和選擇性S的定義如下:η(B)=×100%S(B)=×100%①若η(EO)=100%,則溶液b的溶質為_______。②當乙烯完全消耗時,測得η(EO)≈70%,S(EO)≈97%,推測η(EO)≈70%的原因。I.陽極有H2O放電II.陽極有乙烯放電III.陽極室流出液中含有Cl2和HClO……i.檢驗電解產物,推測I不成立。需要檢驗的物質是_______。ii.假設沒有生成EO的乙烯全部在陽極放電生成CO2,η(CO2)≈_______%。經檢驗陽極放電產物沒有CO2。iii.實驗證實推測III成立,所用試劑及現象是_______??蛇x試劑:AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品紅溶液。6.(2021?北京卷,18)驗證反應Fe2++Ag+Ag+Fe3+可逆并測定其K。實驗I:將0.01mol/LAg2SO4溶液與0.04mo/LFeSO4溶液(pH=1)等體積混合,得到灰黑色的沉淀和黃色的溶液。實驗II:將少量Ag粉與0.01mol/LFe2(SO4)3溶液(pH=1)混合,Ag粉完全溶解。(1)①向實驗I所得溶液中加入濃硝酸,證實灰黑色固體是Ag?,F象是_______。②實驗II使用的是Fe2(SO4)3溶液,而不是Fe(NO3)3溶液,原因是_______。使用如下裝置從平衡移動的角度進行證明。補全試劑、操作及現象_______。(2)取I中所得上清液VmL。用c1mol/L的KSCN溶液滴定,至溶液變為穩定淺紅色時,消耗V1mL。已知:Ag++SCN-AgSCN,K=1012Fe3++SCN-FeSCN2+,K=102.3①溶液中,Fe3+的作用是_______。②反應的平衡常數是_______。(3)①若取實驗I所得濁液測定Ag+濃度,所得到的K_______(填“偏大”、“無影響”、“偏小”)。②不用實驗II所得溶液進行測定并計算K的原因是_______。7.(2020?新課標Ⅱ,28
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