【精选】高考化学21题等值模拟【第16题】及答案

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1、精选高考化学复习资料第十六题概念、理论组合题题组一实际生产中的速率平衡问题1 (2013新课标全国卷，28)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：甲醇合成反应：(i)CO(g)2H2(g)=CH3OH (g)H190.1 kJmol1(ii)CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H249.0 kJmol1水煤气变换反应：(iii)CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H341.1 kJmol1二甲醚合成反应：(iv)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(

2、g)H424.5 kJmol1回答下列问题：(1)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3主要工艺流程是_(以化学方程式表示)。(2)分析二甲醚合成反应(iv)对于CO转化率的影响_。(3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_。(4)有研究者在催化剂(含CuZnAlO和A12O3)、压强为5.0 MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_。(5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度

3、高于甲醇直接燃料电池(5.93 kWhkg1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E_(列式计算。能量密度电池输出电能/燃料质量，1kWh3.6106J)。答案(1)Al2O3(铝土矿)2NaOH=2NaAlO2H2O、NaAlO2CO22H2O=Al(OH)3NaHCO3、2Al(OH)3Al2O33H2O(2)消耗甲醇，促进甲醇合成反应()平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应()消耗部分CO，CO转化率增大(3)2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g

4、)H2O(g)H204.7 kJmol1该反应分子数减小，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加；压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大(4)反应放热，温度升高，平衡左移(5)CH3OCH312e3H2O=2CO212H12(3.6106 JkW1h1)8.39 kWhkg1解析(2)要解答转化率影响问题，最终要归结于平衡移动的方向上。与CO转化率直接相关的反应是()和()，如何建立反应()与()、()的联系，是解答该题的关键点。()中消耗的CH3OH恰是()的生成物，减少生成物的浓度，平衡右移，CO的转化率增大；()中的产物H2O恰是()中的反应物，增大水蒸气浓

5、度，平衡右移，CO的转化率增大。(3)筛选用热化学方程式()和()，用()2()即可得目标方程式：2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H204.7 kJmol1合成一个物质要同时考虑原料的利用率、反应速率等多种因素。本题要从化学反应原理的角度分析压强对合成反应的影响，分析知该反应的特点是正向气体分子数减小，因而增大压强，平衡正向移动，CO和H2的转化率增大；同时增大压强还会加快化学反应速率。(4)直接合成CH3OCH3的反应的另一个特点是正反应为放热反应，升高温度平衡左移。(5)写电极反应时应注意：酸性条件；CH3OCH3中碳的化合价为2价；氧化产物为CO2；用H调平电荷

6、。从能量密度的单位上看，可以假设燃料的质量为1 kg，计算提供电子的物质的量，再转化为电量，利用EqU换算出燃料提供的总能量，即可顺利计算出能量密度(3.6106 JkW1h1)8.39 kWhkg1。2 (2013浙江理综，27)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：反应：2NH3(l)H2O(l)CO2(g)(NH4)2CO3(aq)H1反应：NH3(l)H2O(l)CO2(g)NH4HCO3(aq)H2反应：(NH4)2CO3(aq)H2O(l)CO2(g)2NH4HCO3(aq

7、)H3请回答下列问题：(1)H3与H1、H2之间的关系是：H3_。(2)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图(见图1)。则：H3_0(填“”、“”或“”)。在T1T2及T4T5两个温度区间，容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，其原因是_。反应在温度为T1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。当时

8、间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到T2，并维持该温度。请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。图2(3)利用反应捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有_(写出2个)。(4)下列物质中也可以作为CO2捕获剂的是_。ANH4Cl BNa2CO3CHOCH2CH2OH DHOCH2CH2NH2答案(1)2H2H1(2)T1T2区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应速率越快，所以CO2被捕获的量随温度升高而提高。T4T5区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2捕获(3)降低温度，增

9、加CO2浓度(或分压)(4)BD解析结合题给图像，用盖斯定律、化学平衡原理作理论指导进行分析、解决相关问题。(1)根据盖斯定律，由反应2减反应可得：(NH4)2CO3(aq)H2O(l)CO2(g)2NH4HCO3(aq)，则有H32H2H1。(2)由图1可知，当温度为T3时，可逆反应达到平衡状态，温度升高，CO2的浓度逐渐增大，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应，则有H3”、“45%，则x_1.5。在一定温度下，向体积为0.5 L的密闭容器中加入2 mol CO2和6 mol H2,20 min后达到平衡，测得平衡时CH3OCH3为0.5 mol，则该反应的反应速率v(CO2)_molL1m

10、in1，H2的转化率(H2)_；加入催化剂，v(CO2)_(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，(H2)_。答案(1)4OH4e=O22H2O酸CO2(g)3H2(g)=CH3OH(l)H2O(l)H131.9 kJmol1(2)bd或0.150%增大不变解析(1)类比NH4Cl溶液的酸、碱性判断。(2)关注化学方程式的特点：H2O是液态，其余物质为气态，正向气体物质的量减少。升高温度，CO2的转化率减小，说明平衡逆向移动，判断该反应为放热反应。在相同温度下，增大H2的浓度，可使平衡正向移动，提高CO2的转化率，因而x1.5。应用“三段式”列出各物质的“始、转、平”的量，可顺利解决问题。5

11、 CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应来制造更高价值的化学品是目前的研究目标。(1)250 时，以镍合金为催化剂，向体积为4 L的密闭容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，发生如下反应：CO2(g)CH4(g)2CO(g)2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数(某一成分物质的量占总气体物质的量的百分数)如下表：物质CH4CO2COH2体积分数0.10.10.40.4此温度下该反应的平衡常数K_。已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H890.3 kJmol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H2.8 kJmol12CO(g)O2

12、(g)=2CO2(g)H566.0 kJmol1反应CO2(g)CH4(g)2CO(g)2H2(g)H_。(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250300 时，乙酸的生成速率减小的原因是_。为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是_。将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为_。(3)以CO2为原料可以合成多种物质。已知CO2的分子结构为O=C=O，它的“C=O”双键与乙烯的“C=C”双键一样，在一定条件下可发生加聚反应，聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料，它是由CO2加聚而成

13、。写出聚碳酸酯的结构简式：_。以氢氧化钾水溶液作电解质进行电解，CO2在铜电极上可转化为甲烷，该电极反应方程式为_。答案(1)64247.3 kJmol1(2)催化剂的催化效率降低增大反应压强或增大CO2的浓度3Cu2Al2O432H2NO=6Cu26Al32NO16H2O(3)CO28e6H2O=CH48OH解析(1) CO2(g)CH4(g)2CO(g)2H2(g)开始/mol 6 6 0 0转化/mol x x 2x 2x平衡/mol 6x 6x 2x 2x0.4，解得x4K64用(1)式(2)式2(3)式2即可得目标方程式。(2)从图像看出，250300时随催化效率的下降，反应速率明显

14、下降。CO2合成乙酸的化学方程式为CH4CO2CH3COOH，正向为气体体积缩小的化学反应。Cu2Al2O4中Cu的化合价为1价，与稀硝酸发生氧化还原反应，生成Cu2和NO。(3)类比乙烯的加聚反应。Cu为阴极，CO2发生还原反应生成CH4。题组二电解质溶液中的反应6 (2013福建理综，24)二氧化氯(ClO2)是一种高效、广谱、安全的杀菌、消毒剂。(1)氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2的方法。用于电解的食盐水需先除去其中的Ca2、Mg2、SO等杂质。某次除杂操作时，往粗盐水中先加入过量的_(填化学式)，至沉淀不再产生后，再加入过量的Na2CO3和NaOH，充分反应后将沉淀一并滤去。

15、经检测发现滤液中仍含有一定量的SO，其原因是_已知：Ksp(BaSO4)1.11010、Ksp(BaCO3)5.1109。该法工艺原理示意图如下。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。工艺中可以利用的单质有_(填化学式)，发生器中生成ClO2的化学方程式为_。(2)纤维素还原法制ClO2是一种新方法，其原理是：纤维素水解得到的最终产物D与NaClO3反应生成ClO2。完成反应的化学方程式：_(D)_24NaClO312H2SO4=ClO2CO218H2O_。(3)ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl。处理含CN相

16、同量的电镀废水，所需Cl2的物质的量是ClO2的_倍。答案(1)BaCl2BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，当溶液中存在大量CO时，BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)(或其他合理答案)H2、Cl22NaClO34HCl=2ClO2Cl22NaCl2H2O(2)C6H12O624NaClO312H2SO4=ClO2CO218H2ONa2SO4(3)2.5解析注意分析题目信息和图示信息，能够分析出二氧化氯发生器中有Cl2生成，是正确解决第(1)题的关键。(1)根据后面加入的物质为Na2CO3和NaOH，可知前面缺少除去SO的试剂：BaCl2。BaSO4和BaCO3的Ksp相差不大，

17、当溶液中存在大量CO时，BaSO4(s)会部分转化为BaCO3(s)。在特定条件下电解食盐水，除了生成NaClO3外还应有H2；根据题干信息，NaClO3与HCl反应生成ClO2，结合得失电子守恒及图示中从二氧化氯发生器中出来的气体进入了氯化氢合成塔可知，NaClO3与HCl反应除生成ClO2外还有Cl2，可写出化学方程式2NaClO34HCl=2ClO2Cl22NaCl2H2O。(2)纤维素水解得到的最终产物D应为葡萄糖(C6H12O6)，生成物可利用元素守恒推知，然后配平即可。(3)处理相同量的CN，Cl2和ClO2转移的电子数应相同。1 mol Cl22Cl转移2 mol e，1 mol

18、 ClO2Cl转移5 mol e，则转移相同量的电子时Cl2与ClO2的物质的量之比为52。7 工业上利用Cl2与NaOH溶液反应制得漂白液(主要成分为NaClO)。一化学小组模拟该实验得到ClO、ClO等离子，其物质的量与反应时间的关系曲线如图所示。请回答下列问题：(1)工业上制取漂白液的化学反应方程式为_；(2)写出t1时发生反应生成ClO的化学方程式：_；(3)t3t4之间，混合溶液的碱性减弱，可能的原因是_；(4)t2t4之间，ClO的物质的量逐渐减小，直至为0，原因是_(用离子方程式表示)；(5)与MnO2Zn电池类似，NaClO和Zn也可以组成高效碱性电池，其放电时发生反应的总化学

19、方程式是_。答案(1)Cl22NaOH=NaClNaClOH2O(2)3Cl26NaOH5NaClNaClO33H2O(3)HClO3的酸性大于HClO，ClO浓度减小，ClOH2OHClOOH的平衡向左移动，OH的浓度减小，碱性减弱。(4)3ClO2ClClO(5)ZnNaClOH2O=Zn(OH)2NaCl解析(2)类比Cl2制取漂白液的化学反应，利用氧化还原反应的电子守恒，可写出化学方程式。(3)注意审题，一是问题要求解释“混合溶液碱性减弱的主要原因”，二是图像信息t3t4之间ClO浓度减小，ClO浓度增大，肯定要从水解平衡理论上解释问题。(4)观察曲线发现t2t4之间n(ClO)增大，

20、结合氧化还原反应原理，推测ClO中一部分Cl元素的化合价升高至5，另一部分Cl元素的化合价降低至1。应用配平方法写出：3ClO2ClClO。(5)此电池中，NaClO是氧化剂，作正极，Zn是还原剂，作负极。碱性条件下，Zn转化为Zn(OH)2，不难写出总方程式。8 钠及其化合物具有广泛的用途。(1)工业上制备金属钠的常用方法是_(用离子方程式表示)。钠可用于_(写出Na在电光源方面的一种用途)。(2)用Na2CO3熔融盐作电解质，CO、O2、CO2为原料可组成新型电池。该电池的结构如图所示：正极的电极反应式为_，电池工作时物质A可循环使用，A物质的化学式为_。(3)常温下，浓度均为0.1 mo

21、lL1的下列五种钠盐溶液的pH如下表：溶质CH3COONaNa2CO3NaClONaCNpH8.811.610.311.1上述盐溶液的阴离子中，结合H能力最强的是_，根据表中数据，浓度均为0.01 molL1的下列四种酸的溶液分别稀释100倍，pH变化最大的是_(填序号)。aHCN bHClOcCH3COOH dH2CO3(4)实验室中常用NaOH来进行尾气处理、洗气和提纯。常温下，当300 mL 1 molL1的NaOH溶液吸收4.48 L(折算成标准状况)SO2时，所得溶液pH7，则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_。已知几种离子开始沉淀时的pH如下表：离子Fe2Cu2Mg2pH7.65.

22、210.4当向含相同浓度Cu2、Mg2、Fe2的溶液中滴加某浓度的NaOH溶液时，_(填离子符号)先沉淀，KspFe(OH)2_KspMg(OH)2(填“”、“”或“c(HSO)c(SO)c(OH)c(H)Cu27，说明Na2SO3中SO的水解程度大于NaHSO3中HSO的电离程度。因而离子浓度为c(Na)c(HSO)c(SO)c(OH)c(H)。9 (1)Na与S反应可以生成多种产物：Na2S，Na2S2，Na2S5。已知Na2S2的电子式为，则S的电子式为_。已知Na2S32HCl=2NaClH2S2S，试写出Na2S5与醋酸反应的离子方程式：_。工业上常用电解熔融NaCl制Na，事实上电

23、解许多熔融的钠的化合物也能制备Na，如NaOH、Na2CO3。试写出电解熔融NaOH的反应方程式：_；若电解熔融Na2CO3时有CO2气体产生，则阳极电极反应式为_。(2)已知在金属活动顺序表中锡(Sn)位于Fe与Cu之间。为了测定金属锡样品的纯度(假定杂质不参加反应)，实验步骤如下：.将a g金属锡样品溶于盐酸中。.向上述溶液中加入过量的FeCl3溶液(发生的反应为Sn22Fe3=Sn42Fe2)。.用b molL1的K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2，共用去K2Cr2O7溶液m mL。请回答：中发生反应的离子方程式是_。已知酸性环境下，Cr2O可被还原为Cr3，则中反应的离子方程式是_。样

24、品中锡的质量分数是_。(Sn的摩尔质量为M gmol1，用含a、b、m、M的代数式表示)答案(1) S2CH3COOH=2CH3COOH2S4S4NaOH(熔融)4NaO22H2O2CO4e=2CO2O2(2)Sn2H=Sn2H2Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O解析(1)类比Na2S2的电子式可知，S中3个S原子之间形成共用电子对。已知Na2S3在酸性条件下发生反应生成H2S和S，可以类比推出Na2S5与醋酸反应的离子方程式。电解熔融NaOH时生成Na及O2；电解熔融Na2CO3时，阴极发生还原反应生成Na，阳极发生氧化反应生成O2和CO2。(2)根据铁与盐酸反应的方程式写出锡

25、与盐酸反应的方程式：Sn2H=Sn2H2。铬被还原成三价铬离子，同时二价铁离子被氧化成三价铁离子：Cr2O6Fe214H=2Cr36Fe37H2O。根据K2Cr2O76Fe23Sn23Sn得出锡的质量，从而计算锡的质量分数为。10(2013北京理综，27)用含有Al2O3、SiO2和少量FeOxFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)318H2O，工艺流程如下(部分操作和条件略)：.向铝灰中加入过量稀H2SO4，过滤；.向滤液中加入过量KMnO4溶液，调节溶液的pH约为3；.加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色；.加入MnSO4至紫红色消失，过滤；.浓缩、结晶、分离，得到产品。(1)H2

26、SO4溶解Al2O3的离子方程式是_。(2)将MnO氧化Fe2的离子方程式补充完整：MnOFe2_=Mn2Fe3_。(3)已知：生成氢氧化物沉淀的pHAl(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀时3.46.31.5完全沉淀时4.78.32.8注：金属离子的起始浓度为0.1 molL1根据表中数据解释步骤的目的：_。(4)已知：一定条件下，MnO可与Mn2反应生成MnO2。向的沉淀中加入浓HCl并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是_。中加入MnSO4的目的是_。答案(1)Al2O36H=2Al33H2O(2)58H54H2O(3)将Fe2氧化为Fe3，使铁完全沉淀(4)生成黄绿色气体除

27、去过量的MnO解析(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式为Al2O36H=2Al33H2O，在操作中，FeOxFe2O3也同时被溶解，滤液中含有Al3、Fe2、Fe3等。(2)步骤所得溶液中会有过量H2SO4，故反应在酸性条件下进行，由氧化还原反应中得失电子守恒可知MnO和Fe2的化学计量数之比为15，然后观察配平，得MnO5Fe28H=Mn25Fe34H2O。(3)步骤中，加入过量KMnO4溶液目的是把Fe2氧化成易除去的Fe3。调节pH约为3，由表中数据分析可知该条件使Fe3完全沉淀而Al3不被沉淀，从而达到分离Fe3和Al3的目的。(4)联想Cl2的实验室制法，很容易分析实验设计的意图，即通过是否产生Cl2来判断沉淀中有无MnO2。操作中加入MnSO4，紫红色消失，说明过量的MnO因加入MnSO4而被转化成沉淀，然后过滤除去MnO，保证产品的纯度。