2021版高考化学一轮复习课时跟踪检测三十五化学反应原理综合题含解析新人教版

-1-课时跟踪检测（三十五）化学反应原理综合题1．(2020·福州质检)甲酸是基本有机化工原料之一，广泛用于农药、皮革、染料、医药和橡胶等工业。(1)工业上利用甲酸的能量关系转换图如下：反应HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g)的焓变ΔH＝________kJ·mol－1。(2)某科学小组研究压强对反应CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的影响。t℃下，在一个容积可变的密闭容器中，充入一定量的CO2和H2，测得不同压强下平衡时容器内气体的浓度如下表：实验编号反应压强物质浓度/(mol·L－1)CO2H2HCOOH1p10.30.30.92p2aa0.43p30.40.4b①平衡时，实验1的正反应速率________(填“＞”“＜”或“＝”)实验3的逆反应速率。②由实验1的数据可计算t℃时，该反应的平衡常数K＝________。③a＝________。(3)经研究发现采用电还原法可将CO2转化为甲酸根离子，同时还能提高CO2的转化效率。其电解原理如图所示，下列叙述正确的是________。A．Sn极的电极反应式为CO2＋2e－＋HCO－3===HCOO－＋CO2－3B．电解过程中K＋向Pt极移动C．Pt极发生还原反应并有气体逸出D．电解过程中HCO－3浓度逐渐减小(4)甲酸的用途之一是配制“缓冲溶液”，在这种溶液中加入少量的强酸或强碱，溶液的pH变化不大，能保持溶液pH相对稳定。(已知甲酸的电离平衡常数Ka＝1.8×10－4)①现将等浓度甲酸与甲酸钠溶液混合，配成0.1mol·L－1的HCOOH—HCOONa缓冲溶液。用离子方程式表示将少量强碱加入HCOOH—HCOONa缓冲溶液中，pH变化不大的原因-2-________________________________________________________________________。②若用100mL0.2mol·L－1HCOOH溶液配制pH为4的缓冲溶液，需加入________(答案保留一位小数)mL0.2mol·L－1NaOH溶液。解析：(1)根据图示，可知：①HCOOH(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋72.6kJ·mol－1、②CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1、③H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH＝－241.8kJ·mol－1，根据盖斯定律，由①＋②－③，可得HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝＋72.6kJ·mol－1－283.0kJ·mol－1－(－241.8kJ·mol－1)＝＋31.4kJ·mol－1。(2)①实验1、2、3均在恒温恒压下进行，根据题表中数据可知，实验3达到的平衡相当于增大实验1的压强达到的平衡，增大压强，反应速率增大，因此平衡时实验1的正反应速率小于实验3的逆反应速率。②由实验1的数据可知，t℃时该反应的平衡常数K＝cHCOOHcCO2·cH2＝0.90.3×0.3＝10。③由于平衡常数只与温度有关，因此实验2的平衡常数K＝0.4a×a＝10，解得a＝0.2。(3)Sn极与电源负极相连，为阴极，CO2发生还原反应转化为甲酸根离子，电极反应为CO2＋2e－＋HCO－3===HCOO－＋CO2－3，A项正确；电解过程中阳离子向阴极移动，故K＋向Sn极移动，B项错误；Pt极为阳极，发生氧化反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，有O2逸出，C项错误；根据阴极的电极反应CO2＋2e－＋HCO－3===HCOO－＋CO2－3可知，电解过程中HCO－3浓度逐渐减小，D项正确。(4)①将少量强碱加入HCOOH—HCOONa缓冲溶液中，发生反应HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O，因此溶液pH变化不大。②根据甲酸的电离平衡常数Ka＝cHCOO－·cH＋cHCOOH＝1.8×10－4，该缓冲溶液pH为4，即c(H＋)＝10－4mol·L－1，可知cHCOO－cHCOOH＝1.8，nHCOO－nHCOOH＝1.8；根据物料守恒，n(HCOO－)＋n(HCOOH)＝0.1L×0.2mol·L－1＝0.02mol，则n(HCOO－)＝0.02mol×1.82.8；根据HCOOH＋NaOH===HCOONa＋H2O，n(NaOH)＝n(HCOO－)＝0.02mol×1.82.8，故需加入NaOH溶液的体积为0.02mol×1.82.8÷0.2mol·L－1×1000mL1L＝64.3mL。答案：(1)＋31.4(2)①＜②10③0.2(3)AD(4)①HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O②64.32．(2020·河北九校联考)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：(1)以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如图所示。-3-写出该制氢方法的总反应的化学方程式：_____________________________________________________________________________________________________________。(2)工业上常用燃料与水蒸气反应制备H2和CO，再用H2和CO合成甲醇。其过程为：①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH1＝＋131.4kJ·mol－1②CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2③CH3OH(l)===CH3OH(g)ΔH3＝＋37.4kJ·mol－1已知氢气、一氧化碳和甲醇的燃烧热分别为285.8kJ·mol－1、283.0kJ·mol－1和725.8kJ·mol－1，则ΔH2＝________。(3)MgH2可作为储氢材料，其热化学方程式为MgH2(s)放氢储氢Mg(s)＋H2(g)ΔH＞0，根据平衡移动原理，欲使MgH2释放出氢气，可以采取的措施是________。A．增加储氢材料的质量B．减小压强C．及时移走金属MgD．使用催化剂(4)用MgH2作储氢材料，单位储氢材料释放出氢气时，氢气的压强随时间的变化如图1所示，其中温度最高的为____。T2时，该反应的平衡常数Kp＝________Pa。(用含a的代数式表示)(5)全固态锂离子电池的结构如图2所示，放电时电池反应为2Li＋MgH2===Mg＋2LiH。放电时，被氧化的元素是________，X极作________极。充电时，Y极的电极反应式为________________________________________________________________________。解析：(1)由图示可得反应Ⅰ：SO2＋2H2O＋I2===H2SO4＋2HI；反应Ⅱ：2H2SO4===2SO2＋O2＋2H2O；反应Ⅲ：2HIH2＋I2，由反应Ⅰ×2＋反应Ⅱ＋反应Ⅲ×2可得：2H2O=====热循环2H2↑＋O2↑。(2)分别写出表示氢气、一氧化碳、甲醇燃烧热的热化学方程式为a.H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH4＝－285.8kJ·mol－1；b.CO(g)＋12O2(g)===CO2(g)ΔH5＝－283.0-4-kJ·mol－1；c.CH3OH(l)＋32O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)ΔH6＝－725.8kJ·mol－1；结合盖斯定律，由2a＋b－c＋③可得到反应②，则ΔH2＝－91.4kJ·mol－1。(3)欲使MgH2释放出氢气，可采取减小压强使平衡右移的措施，增加储氢材料的质量、及时移走金属Mg、使用催化剂均不能使平衡发生移动。(4)由热化学方程式可知，释放氢气的反应为吸热反应，温度升高有利于氢气的释放，由图可知T1时释放氢气速率最快，故T1为最高温度。T2时，Kp＝p(H2)＝aPa。(5)根据放电时电池反应式可知，放电时，被氧化的元素为Li，Y极为Li，作负极，电极反应式为Li－e－===Li＋；X极(MgH2)作正极，得电子，电极反应式为MgH2＋2Li＋＋2e－===Mg＋2LiH。充电时，Y极为阴极，其电极反应式为Li＋＋e－===Li。答案：(1)2H2O=====热循环2H2↑＋O2↑(2)－91.4kJ·mol－1(3)B(4)T1a(5)Li正Li＋＋e－===Li3．以铜为原料可制备应用广泛的氧化亚铜。(1)向CuCl2溶液中通入SO2可得到CuCl沉淀，由CuCl水解再热分解可得到纳米Cu2O。CuCl的水解反应为CuCl(s)＋H2O(l)CuOH(s)＋Cl－(aq)＋H＋(aq)。该反应的平衡常数K与此温度下KW、Ksp(CuOH)、Ksp(CuCl)的关系为K＝________。(2)用铜作阳极，钛片作阴极，电解一定浓度的NaCl和NaOH的混合溶液可得到Cu2O，阳极及其溶液中有关转化如图1所示。①阳极的电极反应式为_______________________________________________。②电解一段时间后，电解液补充一定量的________可恢复为原电解质溶液。③溶液中③、④两步总反应的离子方程式为______________________________。(3)Cu2O与ZnO组成的催化剂可用于工业上合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝akJ·mol－1。按n(H2)/n(CO)＝2将H2与CO充入VL恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测得CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。①该反应的ΔH________(填“＜”或“＞”)0，图中p1、p2、p3由大到小的顺序是________。-5-②起始时，甲容器中c(H2)＝0.20mol·L－1，c(CO)＝0.10mol·L－1，在p3及T1℃下反应达到平衡，此时反应的平衡常数为______。起始时，乙容器中c(H2)＝0.40mol·L－1，c(CO)＝0.20mol·L－1，T1℃下反应达到平衡，CO的平衡转化率________。A．大于40%B．小于40%C．等于40%D．等于80%解析：(1)根据CuCl的水解反应可写出该反应的平衡常数K＝c(Cl－)·c(H＋)，而KW＝c(H＋)·c(OH－)，Ksp(CuOH)＝c(Cu＋)·c(OH－)，Ksp(CuCl)＝c(Cu＋)·c(Cl－)，从而可推出K＝KW·KspCuClKspCuOH。(2)①由题图1可知，参与阳极反应的是Cl－和CuCl－，生成的是CuCl－2，据此可写出电极反应式。②根据题中信息可写出电解过程的总反应为2Cu＋H2O=====通电Cu2O＋H2↑，则电解一段时间后，向电解液中补充适量的水即能使其恢复为原电解质溶液。③结合题图1可知溶液中第③步反应物为CuCl－2和OH－，第④步生成物为Cu2O和Cl－，根据电荷守恒和原子守恒可写出并配平③、④两步的总离子方程式为2CuCl－2＋2OH－===Cu2O↓＋H2O＋4Cl－。(3)①从题图2可看出，在压强相同时，升高温度，CO的平衡转化率降低，即升高温度平衡逆向移动，则该反应为放热反应，ΔH＜0。该反应为气体分子数减小的反应，相同温度下，压强越大，CO的平衡转化率越高，即p1＞p2＞p3。②由题图2可知在p3、T1℃时CO的平衡转化率为40%，Δc(CO)＝Δc(CH3OH)＝0.04mol·L－1、Δc(H2)＝0.08mol·L－1，即平衡时c(CO)＝0.06mol·L－1、c(H2)＝0.12mol·L－1、c(CH3OH)＝0.04mol·L－1，故平衡常数K＝0.040.06×0.122≈46.3。乙容器中反应物起始浓度为甲容器中的2倍，则乙容器中反应达到的平衡相当于将甲容器体积压缩一半所达到的平衡，增大压强，平衡正向移动，故乙容器中CO的平衡转化率大于40%，A项正确。答案：(1)KW×KspCuClKspCuOH(2)①CuCl－－e－＋Cl－===CuCl－2②H2O③2CuCl－2＋2OH－===Cu2O↓＋H2O＋4