（江苏专用）2020高考化学二轮复习 第二板块 非选择题必考题型专攻 第20题 非选择题中的化学反应

第20题非选择题中的化学反应原理综合1研究高考真题——明考情2突破备考重点——提能力3查验备考能力——扫盲点4课下练——练通高考目录CONTENTS研究高考真题——明考情1．(2019·江苏高考)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。(1)CaO可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO，CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化见图1。①写出400～600℃范围内分解反应的化学方程式：_______。②与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是_________。图1(2)电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图见图2。图2①写出阴极CO2还原为HCOO－的电极反应式：___________________________________________________________。②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是__________________。(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH＝41.2kJ·mol－1反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH＝－122.5kJ·mol－1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化见图3。图3其中：CH3OCH3的选择性＝2×CH3OCH3的物质的量反应的CO2的物质的量×100%①温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是________________。②220℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有________。[把脉考点]第(1)问考查陌生化学方程式的书写、反应条件对产物的影响第(2)问考查电解池电极反应式的书写、条件对电极产物的影响第(3)问考查温度对平衡转化率的影响、影响化学反应速率的因素解析：(1)①CaC2O4·H2O的相对分子质量为146，设起始时CaC2O4·H2O的物质的量为1mol，则由图像可知，该反应分为三个阶段，第一阶段失去1mol水，生成CaC2O4；第二阶段CaC2O4失去1molCO，生成CaCO3；第三阶段CaCO3失去1molCO2，生成CaO。因此第二阶段，即400～600℃范围内分解反应的化学方程式为CaC2O4===========400～600℃CaCO3＋CO↑。②CaC2O4·H2O和CaCO3两者均可分解生成CaO，而两者制备的CaO捕集CO2的性能不同，说明使两者不同的原因是CaO表面积的大小不同，因1molCaC2O4·H2O制备CaO的过程中共生成3mol气体，1molCaCO3制备CaO的过程只生成1mol气体，因此CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体，而使制得的CaO更加疏松多孔，具有更好的CO2捕集性能。(2)①已知参加反应的微粒有CO2，生成的微粒有HCOO－，因此参加阴极反应的其他微粒中肯定含有H原子，所以阴极反应式为CO2＋H2O＋2e－===HCOO－＋OH－，而OH－可与溶液中的HCO－3反应生成CO2－3，两者合并即为CO2＋HCO－3＋2e－===HCOO－＋CO2－3，或CO2直接与水电离出的H＋作用生成HCOO－，即阴极反应式为CO2＋H＋＋2e－===HCOO－。②阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成的H＋与HCO－3反应而使HCO－3的浓度降低，同时部分K＋通过阳离子交换膜进入阴极区，因此电解一段时间后，KHCO3溶液浓度降低。(3)①由图像可知，当温度高于300℃时，CO2的平衡转化率增大，而CH3OCH3的选择性降低，即此温度下主要发生的是反应Ⅰ，因反应Ⅰ是吸热反应，当温度升高时，CO2转化为CO的平衡转化率上升；而反应Ⅱ是放热反应，当温度升高时，CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。②要提高CH3OCH3的选择性，有两种措施：一是增大压强，使反应Ⅱ的平衡向右移动，从而提高CH3OCH3的选择性；二是使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂，使反应Ⅱ更易发生，从而提高CH3OCH3的选择性。答案：(1)①CaC2O4=========400～600℃CaCO3＋CO↑②CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔(2)①CO2＋H＋＋2e－===HCOO－或CO2＋HCO－3＋2e－===HCOO－＋CO2－3②阳极产生O2，pH减小，HCO－3浓度降低；K＋部分迁移至阴极区(3)①反应Ⅰ的ΔH0，反应Ⅱ的ΔH0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度②增大压强，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂2．(2018·江苏高考)NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：2NO2(g)＋H2O(l)===HNO3(aq)＋HNO2(aq)ΔH＝－116.1kJ·mol－13HNO2(aq)===HNO3(aq)＋2NO(g)＋H2O(l)ΔH＝75.9kJ·mol－1反应3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(aq)＋NO(g)的ΔH＝______kJ·mol－1。(2)用稀硝酸吸收NOx，得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：_______________。(3)用酸性(NH2)2CO水溶液吸收NOx，吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式：________________。(4)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。①NH3与NO2生成N2的反应中，当生成1molN2时，转移的电子数为________mol。②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见图1)。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示，在50～250℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是___________________________________________________________________；当反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是___________________。[把脉考点]第(1)问考查盖斯定律计算反应热第(2)问考查电解池电极反应式的书写第(3)问考查陌生化学方程式的书写第(4)问考查陌生氧化还原反应电子数的计算、影响化学反应速率的因素解析：(1)将题给三个热化学方程式依次编号为①、②和③，根据盖斯定律可知，③＝(①×3＋②)/2，则ΔH＝(－116.1kJ·mol－1×3＋75.9kJ·mol－1)/2＝－136.2kJ·mol－1。(2)由题给信息可知，反应物为HNO2(弱酸)，生成物为HNO3，因此阳极反应式为HNO2－2e－＋H2O===3H＋＋NO－3。(3)由题给信息可知，反应物为HNO2、(NH2)2CO，生成物为CO2和N2，根据氧化还原反应方程式的配平方法可写出该反应的化学方程式为2HNO2＋(NH2)2CO===2N2↑＋CO2↑＋3H2O。(4)①NH3中N的化合价为－3，NO2中N的化合价为＋4，N2中N的化合价为0，每生成1molN2，有47的N由－3价变为0价，被氧化的N的物质的量为87mol，因此每生成1molN2转移的电子数为247mol。②温度升高，反应速率增大，同时催化剂的活性增大也会提高反应速率。一段时间后催化剂活性增大幅度变小，主要是温度升高使反应速率增大。当温度超过一定值时，催化剂的活性下降，同时氨气与氧气能够反应生成NO而使反应速率减小。答案：(1)－136.2(2)HNO2－2e－＋H2O===3H＋＋NO－3(3)2HNO2＋(NH2)2CO===2N2↑＋CO2↑＋3H2O(4)①247②迅速上升段是催化剂活性随温度升高而增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了NO3．(2017·江苏高考)砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素，使用吸附剂是去除水中砷的有效措施之一。(1)将硫酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合，搅拌使其充分反应，可获得一种砷的高效吸附剂X，吸附剂X中含有CO2－3，其原因是__________________________。(2)H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如图1和图2所示。①以酚酞为指示剂(变色范围pH8.0～10.0)，将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中，当溶液由无色变为浅红色时停止滴加。该过程中主要反应的离子方程式为_________________________。②H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsO－4＋H＋的电离常数为Ka1，则pKa1＝____________(pKa1＝－lgKa1)。(3)溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响。pH＝7.1时，吸附剂X表面不带电荷；pH7.1时带负电荷，pH越高，表面所带负电荷越多；pH7.1时带正电荷，pH越低，表面所带正电荷越多。pH不同时吸附剂X对三价砷和五价砷的平衡吸附量(吸附达平衡时单位质量吸附剂X吸附砷的质量)如图3所示。①在pH7～9之间，吸附剂X对五价砷的平衡吸附量随pH升高而迅速下降，其原因是___________________________________________________________________________________________。②在pH4～7之间，吸附剂X对水中三价砷的去除能力远比五价砷的弱，这是因为________________________________。提高吸附剂X对三价砷去除效果可采取的措施是_______________________________________________________________。[把脉考点]第(1)问考查化学反应的机理第(2)问考查陌生离子方程式的书写、电离平衡常数第(3)问考查影响化学反应速率的因素解析：(1)吸附剂X中含有NaOH溶液，能吸收空气中的CO2生成CO2－3。(2)①图1中pH为8～10时，三价砷物种主要以H3AsO3和H2AsO－3的形式存在，故滴加NaOH溶液的过程中主要反应的离子方程式为OH－＋H3AsO3===H2AsO－3＋H2O。②Ka1＝c（H2AsO－4）·c（H＋）c（H3AsO4），Ka1仅与温度有关，为方便计算，在图2中取pH＝2.2时计算，此时c(H2AsO－4)＝c(H3AsO4)，则Ka1＝c(H＋)＝10－2.2，pKa1＝2.2。(3)①从图2知，pH由7升至9时，H2AsO－4转变为HAsO2－4，由题中信息知，pH7.1时，pH越高，吸附剂X所带负电荷越多，则吸附剂X与HAsO2－4静电斥力增强。②在pH为4～7时，吸附剂X表面带正电荷，从图2知，pH在4～7之间时，吸附剂X吸附H2AsO－4和HAsO2－4；从图1知，pH在4～7之间时，三价砷主要以分子形式存在，吸附剂X不会吸附分子。加入氧化剂，可以将三价砷转化为五价砷，而被吸附剂X吸附。答案：(1)碱性溶液吸收了空气中的CO2(2)①OH－＋H3AsO3===H2AsO－3＋H2O②2.2(