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江苏省2014届高考化学二轮复习简易通:下篇 专题2-2 专练5 化学反应原理综合题


专练五

化学反应原理综合题

①根据已知热化学方程式,利用盖斯定律进行热化学方程 命题 角度 式的书写、ΔH的计算;②判断原电池或电解池的电极名称 ,电子、离子移动方向,书写电极反应式;③影响化学反 应速率和化学平衡移动的因素、化学平衡常数和转化率的 计算;④溶液中的离子反应及离子浓度大小比较等。 在解题时要注意以下几个方面:首先快速浏览

全题,整体 把握题目,明确知识考查背景,以及考查了哪方面的化学 反应原理,产生总体印象;其次逐字逐句认真审题,深入 解题 策略 思考,准确把握题目提供的条件及求解问题,充分探究题 干、图表提供的信息以及问题中的隐含信息。结合条件、 信息与问题,联系化学原理,分析推理解决问题;第三各 个问题逐个突破,切不可因一个问题没有解决而放弃其他 问题;第四认真作答,规范书写,把握答题要点切不可似 是而非;最后认真检查再次突破搁置难点。 题型狂练 1.(2013· 江 苏 ,

20)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素,主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(P O4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的作用。 (1)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方 程式如下: 2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH1=+3 359.26 kJ· mol-1 CaO(s)+SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ· mol-1 2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH3 则ΔH3=________kJ· mol-1。 (2)白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒,解毒原理可用下列化学方程式表示: 11P4+60CuSO4+96H2O===20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4 60 mol CuSO4能氧化白磷的物质的量是________。 (3)磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反 应获得,含磷各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分 数)与pH的关系如下图所示。

1

①为获得尽可能纯的NaH2PO4,pH应控制在____________________________ ; pH=8时,溶液中主要含磷物种浓度大小关系为________。 ②Na2HPO4溶液显碱性,若向溶液中加入足量的CaCl2溶液,溶液则显酸性, 其原因是_________________________________________(用离子方程式表示) 。

(4)磷的化合物三氯氧磷(

)与季戊四醇(

)以物

质的量之比2∶1反应时,可获得一种新型阻燃剂中间体X,并释放出一种酸性 气体。季戊四醇与X的核磁共振氢谱如下图所示。

①酸性气体是________(填化学式)。 ②X的结构简式为________。 解析 (1) 由盖斯定律,目标反应可由反应 ① +反应 ②×6 ,则 ΔH3 = ΔH1 +

ΔH2×6=+2 821.6 kJ· mol-1。(2)Cu3P 中 Cu 显+1 价,所以 60 mol CuSO4 参加 反应得到 60 mol 电子,P4 被氧化到 H3PO4,每有 1 mol P4 被氧化失去电子 20 mol,所以 60 mol CuSO4 能氧化 3 mol 白磷。(3)①由图可知 pH 介于 4 和 5.5
- 2- 时溶液中只有 H2PO- 4 。当 pH=8 时,c(HPO4 )>c(H2PO4 )。②Na2HPO4 溶液显

2- 碱性是因为 HPO4 的水解大于其电离。由题干可知 Ca3(PO4)2 难溶于水,加入

CaCl2 溶液,生成 Ca3(PO4)2 沉淀,促进电离平衡正向移动生成 H+,则溶液呈 酸性。(4)①由两种反应物中含有的元素可知酸性气体是 HCl。②由于有 HCl 生成,该反应可以看作三氯氧磷中的 Cl 与季戊四醇中的羟基 H 结合,即发生
2

取代反应,由二者物质的量之比为 2∶1,可知每份三氯氧磷中 2 个氯原子与 季戊四醇中 2 个羟基氢原子结合成 HCl,P 原子与两个羟基氧原子结合成环, 由此可写出 X 的结构简式。 答案 (1)2 821.6 (2)3 mol

- - (3)①4~5.5(介于此区间内的任意值或区间均可) c(HPO2 4 )>c(H2PO4 ) - + ②3Ca2++2HPO2 4 ===Ca3(PO4)2↓+2H

(4)①HCl



2.天然气(以甲烷计)在工业生产中用途广泛。 Ⅰ.在制备合成氨原料气(H2)中的应用 (1)甲烷蒸汽转化法制H2的主要转化反应如下: CH4(g)+H2O(g)? ? CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ/mol CH4(g)+2H2O(g)? ? CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165.0 kJ/mol 上述反应所得原料气中的CO会使氨合成催化剂中毒,必须除去。工业上常采 用催化剂存在条件下CO与水蒸汽反应生成易除去的CO2,同时又可制得等体 积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应,该反应的热化学方程式是_ _______________________________________________________。 (2)CO变换反应的汽气比(水蒸汽与原料气中的CO的物质的量之比)与CO平衡 变换率(已转化的一氧化碳的量与转化前一氧化碳的量之比)的关系如下图所示 :

析图可知: ①相同温度时,CO平衡变换率与汽气比的关系是________________。
3

②汽气比相同时,CO平衡变换率与温度的关系是________________。 (3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示 平衡常数(记作Kp),则CO变换反应的平衡常数表示式为:Kp=________。随 温度的降低,该平衡常数________(填“增大”“减小”或“不变”)。 Ⅱ.在熔融碳酸盐燃料电池中的应用 以熔融Li2CO3和K2CO3为电解质,天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料 电池示意图如下图所示。

(1)外电路电子流动方向:由____流向____(填字母)。 (2)空气极的电极反应式是__________________________________________。 (3)以此燃料电池为电源电解精炼铜,当电路中有0.6 e-转移时,有________g精铜析出。 解析 Ⅰ.(1) 根据盖斯定律,用第二个热化学方程式减去第一个热化学方程 mol

式,即可得出所求反应的热化学方程式。 Ⅱ.(3) Cu2++2e-===Cu 2 mol 0.6 mol n=0.3 mol m=0.3 mol×64 g/mol=19.2 g。 答案 Ⅰ.(1)CO(g)+H2O(g)? ? CO2(g)+H2(g) (2)①汽气比越大,CO平衡变换率越大 ②温度越高,CO平衡变换率越小 pCO2· pH2 (3) p · 增大 CO pH2O Ⅱ.(1)A B
- (2)O2+4e-+2CO2===2CO2 3

1 mol n

ΔH=-41.2 kJ/mol

(3)19.2 3.(2013· 吉 林 长
4











17)以甲烷(CH4)、合成气(CO和H2)、CO2、甲醇(CH3OH)、甲醛(HCHO)等为 初始反应物可以合成一系列重要的化工原料和燃料。其中作为初始反应物的 甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。 (1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇。 反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)? ? CH3OH(g) ΔH1 反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)? ? CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2 ①上述反应符合“原子经济”原则的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ②如表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)。 温度 K 250 ℃ 2.041 300 ℃ 0.270 350 ℃ 0.012

由表中数据判断ΔH1________0(填“>”、“=”或“<”)。 ③某温度下,将2 mol CO和6 mol H2充入2

L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2 mol/L,则CO的转化率为________,此时的温度为________℃(从上表中选择) 。 (2)已知在常温常压下: ①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1 277.0 kJ/mol

②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2=-566.0 kJ/mol ③H2O(g)===H2O(l) _。 (3)2009年10月,中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获 得新突破,组装出了自呼吸电池及主动式电池。甲醇燃料电池的工作原理如 图所示。 ΔH3=-44.0 kJ/mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式:_____________

①该电池工作时,c口通入的物质为________;该电池负极的电极反应式为__ ______________。 ②工作一段时间后,当6.4
5

g甲醇完全反应生成CO2时,有________NA个电子转移。 ③若该电池通入O2的量为1 L(标准状况),且反应完全,则用此电池来电解NaCl溶液(惰性电极),最多能 产生Cl2的体积为________L(标准状况)。 解析 (1)①化合反应的原子利用率最高,为 100%。②温度升高,化学平衡常 数减小,反应向逆反应方向移动,正反应放热,故 ΔH1<0。③达到平衡时, 1.6 mol 反应的 CO 的物质的量为 2 mol-2 L×0.2 mol/L=1.6 mol,转化率为 2 mol ×100%=80%,平衡常数 K= c?CH3OH? 0.8 = =2.041,所以此时的温 c?CO?· c2?H2? 0.2×1.42

1 1 度为 250 ℃。(2)根据盖斯定律,由2×①-2×②+2×③可得所求的热化学方 程式。(3)①根据装置图可知,d 处生成大量的水,所以 c 口是通入氧气;负极 的电极反应式为 CH3OH+H2O-6e-===CO2↑+6H+。②当 6.4 g(0.2 mol)甲醇 完全反应生成 CO2 时,转移 1.2 mol 电子。③电解 NaCl 溶液生成 Cl2 的电极反 应式为 2Cl--2e-===Cl2↑,根据电荷守恒可知生成 Cl2 的体积为 2 L(标准状 况)。 答案 (1)①Ⅰ ②< ③80% 250 (2)CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l) ②1.2

ΔH=-443.5 ③2

kJ/mol (3)①O2

CH3OH+H2O-6e-===CO2↑+6H+

6


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