《2020-2021东莞备战高考化学知识点过关培优易错难题训练∶化学反应原理综合考查.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020-2021东莞备战高考化学知识点过关培优易错难题训练∶化学反应原理综合考查.docx（44页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、2020-2021东莞备战高考化学知识点过关培优综合考查易错难题训练化学反应原理一、化学反应原理综合考查1 铝及其合金可用作材料、铝热剂等，在环境修复等方面也有着巨大的应用潜力。(1)铝的冶炼、提纯的方法很多。高温碳热歧化氯化法冶铝包含的反应之一为：Al2O3(s)+AlCl3(g)+3C(s)3CO(g)+3AlCl(g)，其平衡常数表达式为K=_。碳热还原Al2O3 冶铝的部分反应如下： .2Al2O3(s)+9C(s)=Al4 C3(s)+6CO(g) H1=akJ/mol . 4Al 2O3(s)+Al4C3(s)=3Al4 O4C(s) H2=bkJ/mol . Al4O4C(s)+
2、Al4C3(s)=8Al(g)+4CO(g) H3=ckJ/mol反应 Al2O3(s)+3C(s)=2Al(g)+3CO(g)的 H=_kJ/mol用离子液体AICb-BMIC(EMIM+、阴离子为AlCl 、Al阳离子为42Cl7 )作电解质，可实现电解精炼铝。粗铝与外电源的_ 极(填 “正”或 “负 ) 相连；工作时，阴极的电极反应式为 _。(2)真空条件及1173K 时，可用铝热还原 Li5AlO4 制备金属锂 (气态 )，写出该反应的化学方程式： _。(3)用 Al、Fe 或 Al-Fe 合金还原脱除水体中的硝态氮(NO3-N)，在 45，起始 c(KNO3-N)为50mgL-1、维
3、持溶液呈中性并通入Ar 等条件下进行脱除实验。结果如图所示(c0 为起始浓度、 c 为剩余浓度 )：纯 Al 在 03h 时， NO3-几乎没有被脱除，其原因是_；写出 3h后 NO3-被还原为 N2 的离子方程式： _ 。Al-Fe 合金 12h 比纯 A134h 的脱除速率快得多的可能原因是_ 。c3 (CO) c3 (AlCl)4a+b+3c【答案】2 7+3e454c(AlCl 3 )正 4Al Cl= 7AlCl+Al3Li AlO + 5Al121173K真空 15Li(g) + 4Al2O3铝表面的氧化膜仍未被溶解10Al + 6NO3+ 12H2O +6H+ 45 10Al(O
4、H)3 + 3N2Al-Fe 形成原电池能加速电子转移【解析】【分析】(1)平衡常数表达式为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值；利用盖斯定律去反应热；电解精炼时，粗铝作阳极，而阴极上生成Al；(3) Al、Fe 的活泼性不同，在溶液中可以构成原电池，加快反应速率。【详解】(1)平衡常数表达式为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，固体的浓度为定值，不出现在表达式中，则平衡常数K = c3 (CO)c3 (AlCl) ；c(AlCl 3 )根据盖斯定律，反应111可得目标反应 +反应+反应3124111Al2 O3(s)+3C(s)=2Al(g)+3CO(g)，则 H=H1 +H2+H
5、3 kJ/mol31244a+b+3c=kJ/mol ；12电解精炼中，含有杂质的金属作阳极，失去电子，形成离子进入电解质中，在阴极得到电子得到单质，从而完成冶炼过程，因此粗铝与外电源的正极相连；电解质溶液中Al 以、 Al2 7的形式存在，在阴极得到电子，生成Al，电极方程式为44Al2 7+3e4AlClClCl=7AlCl+Al；(2)真空条件及1173K 时，可用铝热还原Li AlO制备金属锂， Al 则转化为 Al O ，化学方程5423式为 3Li541173K23AlO +5Al 真空15Li(g)+4Al O ；(3)纯 Al 在 0 3h， NO3几乎没有被脱除，说明几乎没有
6、反应，而在3h 后，反应才开始，可能是由于 Al 的表面有一层氧化膜，阻止了反应的进行，因此纯Al 在 03h 时， NO3-几乎没有被脱除，其原因是铝表面的氧化膜仍未被溶解；Al 和 NO3反应，溶液是中性的，产物中 Al 以 Al(OH)3 的形式存在， Al 的化合价从0 升高到 3 价， NO3 中 N 的化合价从 5价降低到0 价，根据化合价升降守恒，Al 和 NO3 的系数比为 5： 3，再根据电荷守恒和原子守恒，可得离子方程式为10Al+6NO3+12H2O+6H+ 45 10Al(OH)3+3N2；Al、 Fe 的活泼性不同，在溶液中可以构成原电池，加快电子转移，加快了反应速率
7、。2 甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题：(1)已知甲醇分解反应：CH3OH(g)?CO(g) 2H2(g) H1 90.64 kJ mol1 ；水蒸气变换反应：CO(g) H2O(g) ?CO2(g) H2(g) H2 41.20 kJ mol 1。则 CH3OH(g) H2O(g) ? CO2(g) 3H2(g) H3_kJ mol 1。(2)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(III)表面发生解离时四个路径与相对能量的关系如图所示，其中附在Pd(III)表面的物种用 * 标注。此历程中活化能最小的反应方程式为_ 。(3)在 0.1M
8、Pa 下，将总进料量为1 mol 且 n(CH3OH)： n(H2O) 1： 1.3 的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。实验测得水蒸气变换反应的速率随温度的升高明显下降，原因是_ 。平衡时，测得 CH3222四种组分的OH 的含量在给定温度范围内极小，H、H O(g)、 CO、 CO含量与反应温度的关系如图所示，曲线b、c 对应物质的化学式分别为_、_。(4)573.2K 时，向一刚性密闭容器中充入5.00 MPa CH3OH 使其分解， t h 后达平衡时 H2 的物 1质的量分数为 60%，则 t h 内 v(CH3OH) _MPa h ，其分压平衡常数 Kp_MPa2。【答案】 +49
9、.44 CH2O*+2H*=CHO*+3H*2（或 CH O*=CHO*+H* ） 随温度升高，催化活性3.75降低22168.75COH O（ g）t【解析】【分析】【详解】（1）甲醇分解反应：CH3OH(g) ?CO(g)2H2(g) H1 90.64 kJ mol 1；水蒸气变换反应：CO(g) H2O(g) ?CO2(g) H2(g) H2 41.20 kJ mol 1。将 +，即可求出CH3OH(g) H2O(g) ?CO2(g) 3H2(g) H3 =+90.64 kJ mol 1+（ -41.20kJ mol 1） =+49.44 kJ mol 1，故答案为：+49.44；（2）
10、活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差，从图中可以看出，过渡态3 发生的反应活化能最小。反应物为“CHO*+2H* ”，产物为 “ CHO*+3H*，故反应方程式为2CH2O*+2H*=CHO*+3H* 因为 2H* 反应前后都吸附在催化剂表面，未参与反应，故反应实质为 CH2 O*=CHO*+H* ，故答案为： CH2 O*+2H*=CHO*+3H* （或 CH2O*=CHO*+H* ）；（ 3）因为温度升高，反应速率应加快，而图中速率减小，显然不是温度的影响，只能为催化剂的活性降低，故答案为：随温度升高，催化活性降低；对于反应CO（ g） +H2O（ g）CO2（ g） +H2（ g） H
11、 0，其他条件不变时，升高温度，平衡向左移动，即CO、 H222O 的含量均增大， CO、 H 的含量均减小。依据图中信息，可初步得知， a、b 曲线分别对应CO2或 H2， c、 d 曲线则对应 CO 或 H2O（ g）。根据反应方程式可知：该反应起始时，n（ H222） n（ CO ）、 n（ H O） n（ CO），平衡时含量必然有 H2 CO 、 H O CO故 a、 b、 c、d 曲线分别对应H 、 CO 、 H O（ g）、 CO，曲线 b、 c22222对应物质的化学式分别为CO22O（ g），故答案为：22、HCO、 H O（ g）；（4）假设 CH3OH 的压强变化量为x，列
12、出三段式：起始（ MPa）转化（ MPa）平衡（ MPa）CH 3OH（g） ?CO（ g） + 2H（2g）5.000xx2x5.00-xx2x2 x603.75MPa3.755 2x，x=3.75Mpa ， v（ CH3OH） =th=100t 1；MPahKp= P CO ?P2 H 23.75MPa 7.5MPa2=168.75（ MPa）2，P CH 3OH1.25MPa故答案为：3.75 ；168.75（ MPa） 2。t【点睛】本题综合考查化学平衡问题，题目涉及化学平衡计算与影响因素、反应热计算等，侧重考查学生分析计算能力，注意盖斯定律在反应热计算中应用，难点（4）列出三段式，理
13、清平衡时各物质的量，是解题关键。3 研究煤的合理利用及CO2 的综合应用有着重要的意义。请回答以下问题：I.煤的气化已知煤的气化过程涉及的基本化学反应有：C(s)+H2O(g)2-1CO(g)+H (g) H=+131kJ molCO(g)+3H242-1(g)CH (g) +H O(g) H=akJ mol查阅资料反应中相关化学键能数据如下表：化学键C OH HH CHOE(kJ mol -1)1072436414465(1)则反应中 a =_。(2)煤直接甲烷化反应C(s) + 2 H2 (g)CH4(g) 的 H=为 _kJ ? mol -1， 该反应在_ （填“高温”或“低温”）下自发
14、进行。II.合成低碳烯烃在体积为 1 L 的 密闭容器中，充入 1mol CO22, 发生 反应：2和 2 .5 mol H2CO ( g) + 622 42-1 ，测得温度对催化剂催化效率和CO2平衡转化H (g)C H (g)+4 H O(g) H=-128kJ mol率的影响如右图所 示 ：(3) 图中低温时，随着温度升高催化剂的催化效率提高，但 CO 的平衡转化率却反而降2低 ，其原因是 _(4) 250时，该反应的平衡常数 K 值为 _。III.合成甲醇在恒温2 L 容积不变的密闭容器中，充入1molCO2 和 3 molH2, 发生反应： . CO2(g)+3H2 (g)CH3OH
15、(g)+ H2 O(g),测得不同时刻反应前后容器内压强变化（p 后 /p 前 ）如下表：时间 /h123456p 后 /p 前0.900.850.820.810.800.80(5) 反应前 1 小时内的平均反应速率-1-1, 该温度下CO的平衡转化v(H ）为 _mol ?Lh22率为 _。【答案】 -206 -75 低温该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，所以二氧化碳的转化率降低10.340%【解析】【分析】【详解】（ 1）焓变 H=反应物的总键能 -生成物的总键能 =a=1072 kJ/mol +3 436 kJ/mol（- 4414kJ/mol+2 465 kJ/mol）=-20
16、6kJ/mol ，故答案为： -206；（2）由盖斯定律，方程式 +得到C(s) + 2H2(g)4CH (g)，则 H=- 75 kJ/mol ，反应H0，S0H TS0-75；低温；，则低温下能使- ，所以低温能自发进行，故答案为：（ 3）该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，则二氧化碳的平衡转化率降低，故答案为：该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，所以二氧化碳的转化率降低；（4） 250时，二氧化碳的平衡转化率为50%，可列三段式为：2CO2 ( g) + 6 H2(g)C2 H4 (g)+4 H2O(g)起始态 (mol/L)12.500转化态 (mol/L)0.51.50.
17、251平衡态 (mol/L)0.510.251140.2511；K=26，故答案为：0.51（5）在恒温2L 容积不变的密闭容器中，充入1molCO2 和 3molH 2，发生反应，设1h 消耗二氧化碳的物质的量为x，则有三段式：CO2(g)+3H2 (g)CH3OH(g)+ H2O(g)起始态 (mol)1300转化态 (mol)x3xxx时(mol)1-x 3-3xxx1h气体压强之比等于气体的物质的量之比，则4-2x，氢气的反应速率=0.9 ， x=0.2mol4v=c = 30.2mol =0.3mol/(L gh)t2L；1h平衡状态下气体压强之比为0.8，设消耗二氧化碳的物质的量为
18、y，则有三段式：CO (g)+3H (g)CH OH(g)+ H O(g)2232起始态 (mol)1300转化态 (mol)y3yyy平衡态 (mol)1-y3-3yyy4-2y =0.8 ， y=0.4，二氧化碳的平衡转化率= 0.4mol100%=40% ，故答案为： 0.3；41mol40%。4 （ 11 分）近年来，随着锂离子电池的广泛应用，废锂离子电池的回收处理至关重要。下面是利用废锂离子电池正极材料（有Al、 LiCoO2、Ni、 Mn 、Fe 等）回收钴、镍、锂的流程图。已知： P204二 (2- 乙基己基 )磷酸酯 常用于萃取锰，P507(2- 乙基己基膦酸 -2- 乙基己酯
19、）和Cyanex272二 (2，4 ，4)- 三甲基戊基次磷酸 常用于萃取钴、镍。回答下列问题：（1）在硫酸存在的条件下，正极材料粉末中LiCoO2 与 H2O2 反应能生成使带火星木条复燃的气体，请写出反应的化学方程式_ 。（2）一些金属难溶氢氧化物的溶解度（用阳离子的饱和浓度表示）与pH 的关系图如下：加入 NaOH 溶液调 pH=5 可除去图中的_（填金属离子符号）杂质；写出除去金属离子的离子方程式_（一种即可）。（3）已知 P507 萃取金属离子的原理为n+垐 ?+nHR(Org)+M(aq) 噲 ? MRn(Org)+nH (aq)，且随着萃取过程中 pH 降低，萃取效率下降。萃取前
20、先用NaOH 对萃取剂进行皂化处理，皂化萃取剂萃取金属离子的反应为n+垐 ?+nNaR(Org)+M (aq) 噲? MRn(Org)+nNa (aq)。对萃取剂进行皂化处理的原因为_ 。（ 4）控制水相 pH=5.2，温度 25，分别用 P507、 Cyanex272 作萃取剂，萃取剂浓度对萃取分离钴、镍的影响实验结果如图所示。 Co(Cyanex272)； Ni(Cyanex272)； Co(P507)； Ni(P507)由图可知，钴、镍的萃取率随萃取剂浓度增大而_（填 “增大 ”或 “减小 ”）；两种萃取剂中 _（填 “P507”或“Cyanex272”）的分离效果比较好，若选P507
21、为萃取剂，则最适宜的萃取剂浓度大约为 _molL-1；若选 Cyanex272 萃取剂，则最适宜的萃取剂浓度大约为 _molL-1 。（5）室温下，用NaOH 溶液调节钴萃余液的pH=12，搅拌一段时间后，静置，离心分离得到淡绿色氢氧化镍固体，镍沉淀率可达99.62%。已知 KspNi(OH)2=5.25-1016，则沉镍母液中 Ni2+的浓度为 2.1-11-1时， pH=_(lg5=0.7)。10mol L【答案】 2LiCoO22422242423+、Al3+（ 1 分，少选和错+3H SO +H OLi SO +O +2CoSO +4H O Fe选没分）Fe3+-3或 Al3+-3（合
22、理即可）维持萃取过程中+3OHFe(OH)+3OHAl(OH)pH 恒定增大 Cyanex2720.250.411.7【解析】【分析】【详解】（1） LiCoO2 与硫酸和 H2O2 反应生成能使带火星木条复燃的气体，说明LiCoO2 在硫酸作用下把 H2O2 氧化成 O2，+3 价 Co 降低为 +2 价的 Co2+，方程式为2LiCoO2+3H2SO4+H2O2Li2SO4+O2 +2CoSO +4H O。42（2）由图可知，加入NaOH 溶液调 pH=5 时， Fe3+、 Al3+沉淀完全，所以去除Fe3+的离子方程式为 Fe3+3OH-Fe(OH)3，去除 Al3+的离子方程式为Al3
23、+3OH-Al(OH)3。n+垐 ?+(aq)，会使溶液酸性增强，萃取效率下降，故用（3） nHR(Org)+M(aq) 噲 ?MRn(Org)+ nHNaOH 进行皂化处理后离子反应变为nNaR(Org)+Mn+垐 ?+(aq) 噲? MRn(Org)+nNa (aq)，反应前后 pH 基本不变，根据题意可知，萃取效率不会降低。故萃取前先用NaOH 对萃取剂进行皂化处理的目的是维持萃取过程中pH 恒定。（4）由图可知，钴、镍的萃取率随萃取剂浓度增大而呈增大趋势，萃取时“Cyanex272比”“ P507对”钴、镍萃取率的差值大，Cyanex272 分离效果好。选P507 为萃取剂，浓度在 0
24、.25-1-1最好；选Cyanex272 萃取剂，浓度在-1mol L以后变化不大，所以 0.25 mol L0.40 mol L-1以后变化不大，所以 0.4 mol L 最好。2+ 2-162-5.2510（5） KspNi(OH)2=c(Ni ) c(OH )=5.25 10， c(OH )=2.11016-5 ，11=2.5 10c(OH- )=5 10-3， pOH=3-lg5=2.3 ， pH=14-pOH=14-2.3=11.7 。5CO2 催化加氢制甲醇，是极具前景的温室气体资源化研究领域。在某CO 催化加氢制甲醇的反应体系中，发生的主要反应有：i. CO2( g)+ 3H2(
25、 g)垐 ?- 1噲 ? CH3OH( g)+ H2O( g)H1=- 49. 4kJ molCO2垐 ? CO gH22- 1. 2(g)+Hg噲 ?( )+O gH41 2kJ mol( )( )=+ .CO( g)+ 2H2( g)垐 ?H3噲 ? CH3OH( g)（ 1） H3_ kJ mol- 1（ 2） 5MPa 时，往某密闭容器中按投料比 n（ H2） : n（ CO2） =3： 1 充入 H2 和 CO2 。反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。体系中CO2 的物质的量分数受温度的影响不大，原因是_。 250时，反应 ii 的平衡常数 _1（填“”
26、“”或“ =”）。下列措施中，无法提高甲醇产率的是_（填标号）。A 加入适量 COB 增大压强C 循环利用原料气D 升高温度如图中 X、Y 分别代表 _ （填化学式）。（3）反应 i 可能的反应历程如下图所示。注：方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量（括号里的数字或字母，单位：eV）。其中， TS 表示过渡态、 *表示吸附在催化剂上的微粒。反应历程中，生成甲醇的决速步骤的反应方程式为_。相对总能量 E=_（计算结果保留2 位小数）。（已知： leV=1. 6 10- 22kJ）（4）用电解法也可实现 CO2 加氢制甲醇（稀硫酸作电解质溶液）。电解时，往电解池的_极通入氢气，阴极上的电极反
27、应为_。【答案】 -90.6温度改变时，反应i和反应ii平衡移动方向相反DCOCH、3OHHCOOH*+ 2H2( g)= H2COOH*+ 3/ 2H2 - 0. 51阳CO2+6e- +6H+=CH3OH+H2O【解析】【分析】【详解】( 1) 已知：垐 ?- 1i. CO2( g)+ 3H2( g) 噲 ? CH3OH( g)+ H2O( g)H1=- 49. 4kJ mol.CO2( g)+ H2( g).CO( g)+ 2H2( g)垐 ?噲 ?垐 ?噲 ?CO g H22- 1()+O gH41 2kJmol( )=+ .CH3OH( g) H3根据盖斯定律可知反应i- ii 可得
28、反应iii，所以 H3= H1 - H2=- 49. 4kJ/ mol - 41. 2kJ/ mol=-90. 6kJ/ mol ；( 2) H1 0， H3 0，即生成甲醇的反应均为放热反应，所以温度升高平衡时甲醇的物质的量分数应减小， H2 0，生成 CO 的反应为吸热反应，所以随温度升高CO平衡时的物质的量分数会变大，二者共同作用导致水蒸气减小幅度小于甲醇，所以Z 代表 H2O， Y代表 CH3 OH， X 代表 CO。依据主要反应的化学方程式可知，反应i 消耗 CO22，反应 ii 逆向产生CO ，最终体系内CO 的物质的量分数与上述两个反应进行的程度相关。由于H 0 而 H 0, 根
29、据勒夏特212列原理，温度改变时，反应i 和反应 ii 平衡移动方向相反，且平衡移动程度相近，导致体系内 CO2 的物质的量分数受温度的影响不大；反应ii平衡常数Kc CO c H 2O=c CO 2，该反应前后气体体积计量数之和不变，所以可以用c H 2物质的量分数来代表浓度估算K 值，据图可知250时， CO2 与 H2 的物质的量分数大于 CO和 H2O 的物质的量分数，所以K1；A. 加入适量 CO，促使反应iii 平衡正向移动，产生更多的CH3OH, 而反应 ii 平衡逆向移动，又可减少 CO2转化为COCO2通过反应i转化为CH3OHCH3OH产率提, 使更多的，故高， A 项正确
30、；B. 增大压强，有利于反应i 和 iii 的平衡正向移动，而对反应ii 无影响， B 项正确；C. 循环利用原料气能提高 CO2 的转化率，使 CH3OH 的产率提高， C 项正确；D.由图可知，升温，CH OH 的物质的量分数下降，产率降低，D 项错误；3综上所述选D；根据分析可知X 代表 CO， Y 代表 CH3 OH；( 3) 生成 CH3OH 的决速步骤，指反应历程中反应速率最慢的反应。速率快慢则由反应的活化能决定，活化能越大，反应速率越慢。仔细观察并估算表中数据，找到活化能( 过渡态与起始态能量差 ) 最大的反应步骤为 :HCOOH2H2 gH2COOH 32H2Ea018*+/，.-(-( )=*+=-1. 66 )=1. 48 eV；反应i 的 H1494kJ mol，指的是1molCH3OH g1molH 2O g的总能量与1 mol= -. /