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【创新设计】2014高考化学三轮专题复习 考前体系通关 题型十六 基本理论综合应用题


题型十六

基本理论综合应用题
通关演练

(建议完成时间:30 分钟) 1.(2013·江苏南京模拟,20)多晶硅是太阳能光伏产业的重要原材料。 (1)由石英砂可制取粗硅,其相关反应的热化学方程式如下: SiO2(s)+C(s)===SiO(g)+CO(g) Δ H=a kJ·mol 2SiO(g)===Si(s)+SiO2(s) Δ H=b kJ·mol
-1 -1

①反应 SiO2(s)+2C(s)===Si(s)+2CO(g)的 Δ H=________ kJ·mol (用含 a、b 的代数 式表示)。 ②SiO 是反应过程中的中间产物。 隔绝空气时, SiO 与 NaOH 溶液反应(产物之一是硅酸钠) 的化学方程式为________________________________。 (2)粗硅提纯常见方法之一是先将粗硅与 HCl 制得 SiHCl3,经提纯后再用 H2 还原: SiHCl3(g)+H2(g)??Si(s)+3HCl(g)。 不同温度及不同

-1

n(H2)

n(SiHCl3)

时,反应物 X 的平衡转化率关系如图所示。

①X 是________(填“H2”或“SiHCl3”)。 ②上述反应的平衡常数 K(1 150 ℃)________K(950 ℃)(填“>”、 “<”或“=”)。 (3)SiH4(硅烷)法生产高纯多晶硅是非常优异的方法。 ①用粗硅作原料,熔融盐电解法制取硅烷原理如图所示,电解时 阳 极 的 电 极 反 应 式 为

_________________________________________。 ②硅基太阳电池需用 N、Si 两种元素组成的化合物 Y 作钝化材料,它可由 SiH4 与 NH3 混

1

合气体进行气相沉积得到,已知 Y 中 Si 的质量分数为 60%,Y 的化学式为________。 解析 (1)①反应 SiO2(s)+2C(s)===Si(s)+2CO(g)可由第一个反应×2+第二个反应得 到, 则 Δ H=(2a+b)kJ·mol 。 ②根据产物有硅酸钠及质量守恒得到反应的化学方程式 为 SiO+2NaOH===Na2SiO3+H2↑。(2)①根据图像,在温度不变的情况下, 大,X 的平衡转化率增大,则 X 是 SiHCl3。②当
-1

n(H2)

n(SiHCl3)



n(H2) 一定时,升高温度,SiHCl3 n(SiHCl3)

的平衡转化率增大,则表明化学平衡常数 K(1 150 ℃)>K(950 ℃)。(3)①电解时阳极发 生氧化反应, 粗硅失去电子, 结合 H 生成 SiH4 气体, 则电极反应式为 Si+4H -4e ===SiH4 60%
- - -

N(Si) 28 3 ↑。②Si、N 元素组成的化合物中 Si 的质量分数为 60%,则 = = ,即化学式 N(N) 40% 4
14 为 Si3N4。 答案 (1)①2a+b ②SiO+2NaOH===Na2SiO3+H2↑ (2)①SiHCl3 ②> (3)①Si+4H -4e ===SiH4↑
+ -

②Si3N4

2.二甲醚(CH3OCH3)被称为 21 世纪的新型燃料,在未来可能替代汽车燃油、石油液化气、城 市煤气等,市场前景极为广阔。它清洁、高效,具有优良的环保性能。 工业上制二甲醚是在一定温度(230~280 ℃)、压强(2.0~10.0 MPa)和催化剂作用下进 行的,反应器中发生了下列反应。 CO(g)+2H2(g)??CH3OH(g) Δ H1=-90.7 kJ·mol
-1



2CH3OH(g)??CH3OCH3(g)+H2O(g) Δ H2=-23.5 kJ·mol
-1



CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g) Δ H3=-41.2 kJ·mol
-1



(1)反应器中的总反应可表示为 3CO(g)+3H2(g)?? CH3OCH3(g)+CO2(g), 则该反应的 Δ H =__________,平衡常数表达式为____________________,在恒温、可变容积的密闭容 器中进行上述反应,增大压强,二甲醚的产率会________(填升高、降低或不变)。 (2)二氧化碳是一种重要的温室气体,减少二氧化碳的排放是解决温室效应的有效途径。 目前, 由二氧化碳合成二甲醚的研究工作已取得了重大进展, 其化学反应方程式为 2CO2(g)

2

+6H2(g)?? CH3OCH3(g)+3H2O(g) Δ H>0。 该反应在恒温、体积恒定的密闭容器中进行,下列不能作为该反应已达到化学平衡状态 的判断依据的是________。 A.容器内混合气体的密度不变 B.容器内混合气体的压强保持不变 C.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变 D.单位时间内消耗 2 mol CO2 的同时消耗 1 mol 二甲醚 (3)二甲醚气体的燃烧热为 1 455 kJ·mol ,工业上用合成气(CO、H2)直接或间接合成 二甲醚。下列有关叙述正确的是________。 A.二甲醚分子中含共价键 B.二甲醚作为汽车燃料不会产生污染物 C.二甲醚与乙醇互为同系物 D.表示二甲醚燃烧热的热化学方程式为 CH3OCH3(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(g) =-1 455 kJ·mol
-1 -1

ΔH

(4)绿色电源“直接二甲醚燃料电池”的工作原理示意图如图所示:正极为________(填 “A 电 极 ” 或 “B 电 极 ”) , 写 出 A 电 极 的 电 极 反 应 式 :

_____________________________________________________________。

解析 (1)根据盖斯定律,Δ H=2Δ H1+Δ H2+Δ H3=-246.1 kJ·mol ,增大压强,平 衡向正反应方向移动,二甲醚的产率升高。(2)该反应特点是,所有反应物和产物都是气 态,正反应是气体分子数减小的反应,正反应吸热。恒容条件下,密度始终不变,A 选 项错误;正反应是气体分子数减小的反应,压强不改变时表明反应达到平衡状态,B 选 项正确;气体摩尔质量等于质量与物质的量之比,当物质的量不变时,气体平均摩尔质 量也不变,反应达到平衡状态,C 选项正确;由反应式的化学计量数知,单位时间内消 耗 2 mol CO2,必生成 1 mol CH3OCH3,即二甲醚的消耗速率等于其生成速率,反应达到

-1

3

平衡状态,D 选项正确。(3)CH3OCH3 分子中只存在碳氢键、碳氧键,它们都是共价键,A 选项正确;二甲醚含碳、氢、氧元素,燃烧时仍然会产生 CO、CO2 等大气污染物,B 选项 错误;CH3OCH3 与 CH3CH2OH 分子式相同,结构不同,互为同分异构体,C 选项错误;燃烧 热强调生成的水为液态, 正确的热化学方程式为 CH3OCH3(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) Δ H=-1 455 kJ·mol ,D 选项错误。(4)从电池装置图看,A 电极通入二甲醚和水,B 电极通入氧气,该燃料电池中,二甲醚是还原剂,发生氧化反应,A 极为负极;氧气发 生还原反应,B 电极为正极。负极反应式为 CH3OCH3-12e +3H2O===2CO2+ 12H 。 答案 (1)-246.1 kJ·mol
- -1 + - -1

K=

c(CO2)·c(CH3OCH3) 升高 (2)A (3)A (4)B c3(CO)·c3(H2)


电极 CH3OCH3+3H2O-12e ===2CO2+12H

3.(2013·烟台模拟)2013 年春季,全国各地持续出现严重的雾霾天气,给人们的生产、生 活造成了严重的影响。汽车尾气中含有 CO、氮氧化物、烟尘等污染物,是导致雾霾天气 的原因之一。请回答下列有关问题。 (1)下列说法正确的是________。 A.NO、CO、CO2 均为酸性氧化物 B.CO2 的大量排放会导致温室效应,所以应尽量选用公共交通,提倡低碳出 行 C.汽车尾气中的氮氧化物主要是空气中的氮气与氧气在高温条件下生成的 (2)为减轻污染,北京为汽车加装了“三效催化净化器”,可将尾气中的 CO、NO 转化为 参与大气循环的无毒混合气体,反应如下:2NO+2CO ?? N2+2CO2,则该反应的化学平 衡常数表达式 K=________。 (3)已知下列热化学方程式: N2(g)+O2(g)===2NO(g) Δ H=+180.5 kJ·mol ① 2C(s)+O2(g)===2CO(g) Δ H=-221.0 kJ·mol ② C(s)+O2(g)===CO2(g) Δ H=-393.5 kJ·mol ③ 则汽车尾气转化反应 2NO(g)+2CO(g)??N2(g)+2CO2(g)的 Δ H=________。 (4)当固体催化剂质量一定时, 增大其表面积可加快化学反 应速率。如图表示在其他条件不变时,反应 2NO(g) + 2CO(g)??N2(g) + 2CO2(g) 中 NO 的浓度 [c(NO)] 随温度
-1 -1 -1

4

(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线。 ①图中 T1________T2(填“>”或“<”)。 ②若催化剂的表面积 S1>S2,在图中画出 c(NO)在 T1、S2 条件下达到平衡过程中的变化曲 线。 (5)低温脱硝技术可用于处理各种废气中的氮氧化物, 发生的化学反应为 2NH3(g)+NO(g) 180 ℃ +NO2(g)???? 催化剂 2N2(g)+3H2O(g) Δ H<0。在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的 是________。 A.反应中每转移 3 mol 电子,生成标准状况下 N2 的体积为 22.4 L B.平衡时,若其他条件不变,增大 NH3 的浓度,废气中氮氧化物的转化率 减小 C.因为反应物比生成物的物质的量少,所以反应物比生成物的能量低 D.其他条件不变时,使用高效催化剂,废气中氮氧化物的转化率增大 解析 (1)NO 和 CO 不是酸性氧化物。 (2)该反应的反应物和生成物都是气体,根据平衡常数的概念可直接写出其表达式。 (3)根据盖斯定律, 由③×2-①-②可得 2NO(g)+2CO(g)?? N2(g)+2CO2(g) Δ H=- 393.5 kJ·mol ×2-180.5 kJ·mol -(-221.0 kJ·mol )=-746.5 kJ·mol 。 (4)催化剂表面积相同时,温度高的反应先达到平衡,则 T2>T1;若催化剂的表面积 S1>S2, 则在 T1、S2 条件下,反应比在 T1、S1 条件下后达到平衡,催化剂不能改变平衡状态,故 最终 c(NO)与在 T1、S1 条件下相同。 (5)反应中每转移 3 mol 电子时,生成 1 mol N2,A 对;增大一种反应物的浓度时,另一 种反应物的转化率增大,B 错;该反应为放热反应,生成物的能量低于反应物的,C 错; 催化剂不影响平衡移动,D 错。 答案 (1)BC (2)
-1 -1 -1 -1

c(N2)·c2(CO2) c2(NO)·c2(CO)
-1

(3)-746.5 kJ·mol

(4)①< ②如图所示

5

(5)A 1 -1 4.(2013·郑州调研)(1)已知:H2(g)+ O2(g)===H2O(l) Δ H=-285.8 kJ·mol 2 H2(g)===H2(l) Δ H=-0.92 kJ·mol O2(g)===O2(l) Δ H=-6.84 kJ·mol
-1

-1

H2O(l)===H2O(g) Δ H=+44.0 kJ·mol

-1

请写出液氢和液氧反应生成气态水的热化学方程式:______________ __ _________________________________________________________________。 电 解 质 溶 液 为 KOH 溶 液 的 氢 氧 燃 料 电 池 , 其 负 极 的 电 极 反 应 式 为 _________________________________________________________________。 (2)如图表示 373 K 时,反应 A(g)?? 2B(g)在前 110 s 内的反应进程。

①此反应的平衡常数表达式 K=________。 ②373 K 时反应进行到 70 s 时,改变的条件可能是________,反应进行到 90 s 时,改 变的条件可能是________。 A.加入催化剂 C.升高温度 B.扩大容器体积 D.增大 A 的浓度

③请在图中画出反应物 A 在 0~70 s 时的浓度变化曲线。 解析 本题综合考查化学反应原理内容,考查了盖斯定律的应用、化学平衡的移动、电

极反应式的书写等知识,意在考查考生运用化学原理解决问题的能力。 1 (1)由盖斯定律, 利用题给的热化学反应方程式推导可得要求的热化学方程式为 H2(l)+ 2 O2(l)===H2O(g) Δ H=-237.46 kJ·mol 。
-1

6

1 (2)②反应进行到 70 s 时 B 的浓度和 A 的浓度均降低为原来的 , 且平衡移动时 B 的浓度 2 逐渐增大,A 的浓度逐渐减小,即平衡向右移动,可以判断改变的条件是扩大容器体积。 反应进行到 90 s 时 A 的浓度突然增大,平衡移动时 A 的浓度逐渐变小,B 的浓度逐渐变 大,即平衡向右移动,可以判断改变的条件是增大 A 的浓度。③由图可以看出反应起始 时 B 的浓度为 0,进行到 60 s 时达到平衡状态,此时 A 的浓度为 0.040 mol·L ,B 的 浓度为 0.120 mol·L ,由化学计量数关系知 B 的浓度变化量是 A 的浓度变化量的 2 倍,可以 0.120 mol·L -1 求出 A 的起始浓度为 +0.040 mol·L = 2 0.100 mol·L ,可以画出对应曲线。 1 答案 (1)H2(l)+ O2(l)===H2O(g) 2 Δ H=-237.46 kJ·mol H2+2OH -2e ===2H2O (2)①
- - -1 -1 -1 -1 -1

c2(B) ②B D ③如图 c(A)

化学驿站:往返迂回,逐个击破 大多数的测试卷总是从简单题开始,逐渐增加试题的难度;但也有一些测试卷,简单题 和难题交织排列。做题时,应遵循先易后难的原则,这样可以为后面的题争取时间,且 能保证得到所有能得到的分。实际上,简单题往往能给其他题目的解答提供一些启示。

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