高考化学二轮（通用版）复习逐题对点特训13 Word版含答案

这是一份高考化学二轮（通用版）复习逐题对点特训13 Word版含答案，共9页。试卷主要包含了氮元素能形成多种多样的化合物等内容，欢迎下载使用。


1．(2016·山西太原模拟)PM2.5(可入肺颗粒物)污染与能源使用的排放有关，SO2、NOx、氨气以及挥发性有机物都是污染性气体。旋转喷雾干燥法是去除燃煤烟气中二氧化硫的方法之一，工艺流程如图所示：

(1)写出高速旋转雾化器中发生反应的化学方程式：2SO2＋2Ca(OH)2＋O2===2CaSO4＋2H2O。
(2)在一定条件下，SO2可被氧气氧化，每生成8 g SO3气体，放出9.83 kJ的热量写出该反应的热化学方程式：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ/mol。
(3)500℃时，在催化剂存在条件下，分别将2 mol SO2和1 mol O2置于恒压容器Ⅰ和恒容容器Ⅱ中(两容器的起始容积均为2 L)，充分反应，二者均达到平衡后两容器中SO3的体积分数关系是Ⅰ>Ⅱ(填“＞”、“＜”或“＝”)。若测得容器Ⅱ中的压强减小了30%，则该温度下的化学平衡常数K＝1620。
(4)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如图所示(电极材料为石墨)。

①图中a极要连接电源的负(填“正”或“负”)极，C口流出的物质是浓硫酸(填名称)。
②SO放电的电极反应式为SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋。
③电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：H2OH＋＋OH－，在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，碱性增强。
解析：(1)由题给流程图可知，在高速旋转雾化器中发生的反应为2SO2＋2Ca(OH)2＋O2===2CaSO4＋2H2O。
(2)书写热化学方程式时注意不要漏掉物质的聚集状态并要正确计算反应热。
(3)容器Ⅰ是恒压容器，容器Ⅱ是恒容容器，而该反应是气体分子数减少的反应，故容器Ⅰ中所建立的平衡可以看作在容器Ⅱ中的反应达到平衡后增大压强，增大压强可使该平衡正向移动，则达到平衡后容器Ⅰ中SO3的体积分数大于容器Ⅱ中SO3的体积分数。设反应的O2的物质的量为x mol，则反应的SO2的物质的量为2x mol，生成的SO3的物质的量为2x mol。根据阿伏加德罗定律的推论可知，同温同体积下，气体的压强之比等于其物质的量之比，则＝，解得x＝0.9。则平衡时c(SO2)＝0.1 mol/L，c(O2)＝0.05 mol/L，c(SO3)＝0.9 mol/L，则K＝＝1620。
(4)①由题给条件和装置图分析可知，此装置是电解亚硫酸钠溶液得到氢氧化钠和硫酸。由Na＋的移动方向可知，a为阴极，应与电源的负极相连。B口产物为浓NaOH溶液，C口流出的是浓硫酸。②SO失去电子转化为SO，电极反应式为SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋。③在阴极H＋放电生成H2，c(H＋)减小，水的电离平衡正向移动，c(OH－)增大，碱性增强。
2．(2016·甘肃兰州模拟)甲醇既是—种可再生能源，又是一种重要的化工原料。工业上通过CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)生产甲醇。
(1)在一定温度下，向1 L密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2，发生上述反应，10 min时反应达平衡，此时CO的转化率为50%。
①前10 min生成甲醇的平均反应速率为0.05_mol·(L·min)－1；已知该反应在低温下能自发进行，则反应的ΔH<(填“＞”、“＜”或“＝”)0。
②下列关于上述反应的叙述，不正确的是BDE(填字母编号)。
A．缩小容器的体积，平衡将向右移动，c(CO)将变大
B．达到平衡时．移走部分甲醇，平衡将向右移动，正反应速率加快
C．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化，则该反应达到平衡状态
D．反应过程中若生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等，则该反应达到平衡状态
E．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CO的转化率
(2)在容积为1 L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系如图所示。

①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是270_℃。

②利用图中a点对应的数据，计算该反应在对应温度下的平衡常数K＝4。
(3)有人设计甲醇­空气燃料电池的示意图如图所示，工作时负极的电极反应式可表示为CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O。
若以该电池为电源，用石墨作电极电解200 mL含有下列离子的溶液：
离子
Cu2＋
H＋
Cl－
SO
c/mol·L－1
0.5
2
2
0.5
电解一段时间后，标准状况下当两极收集到相同体积的气体时，阳极上收集到氧气的质量为3.2_g(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象)。
解析：(1)①v(CH3OH)＝＝0.05 mol·(L·min)－1。该反应的ΔS<0，由复合判据知该反应的ΔH<0。②缩小容器体积，体系中各物质的浓度均增大，该反应为气体物质的量减小的反应，平衡右移，但平衡的移动不能抵消条件的改变带来的影响，故c(CO)增大，A项正确；达到平衡时，移走部分甲醇，平衡右移，但正、逆反应速率均减小，B项错误；该反应为气体物质的量减小的反应，体积不变时压强为变量，当压强不变时说明反应已达平衡，C项正确；生成甲醇的反应与消耗CO的反应均为正反应，D项错误；催化剂不能改变反应的限度，E项错误。
(2)①该反应为放热反应，在相同的情况下，温度越高，CO的平衡转化率越小，故曲线Z表示的是270 ℃时的反应情况。②根据三段式：
　　　　　2H2　＋　CO　　CH3OH
起始(mol·L－1)　　1.5　 　1　 　0
转化(mol·L－1)　　1.0　　 0.5　 　0.5
平衡(mol·L－1)　　0.5　　 0.5　　 0.5
则平衡常数K＝＝＝4。
(3)甲醇在负极发生失电子的氧化反应，由于电解质溶液为碱性，故生成CO。电解时阳极依次发生的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑和4OH－－4e－===H2O＋O2↑，阴极依次发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu和2H＋＋2e－===H2↑，根据阴、阳两极转移电子数相等可得：n(Cl－)＋4n(O2)＝2n(Cu2＋)＋2n(H2)，两极产生的气体物质的量相等，则n(Cl2)＋n(O2)＝n(H2)，根据原子守恒n(Cl－)＝2n(Cl2)，联立可解得n(O2)＝0.1 mol，n(H2)＝0.3 mol，则m(O2)＝3.2 g。
3．(2016·辽宁大连模拟)磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的作用。
(1)红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)，反应过程如下：
2P(s)＋3Cl2(g)===2PCl3(g)　ΔH＝－612 kJ·mol－1
2P(s)＋5Cl2(g)===2PCl5(g)　ΔH＝－798 kJ·mol－1
气态PCl5生成气态PCl3和Cl2的热化学方程式为PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g)　ΔH＝＋93 kJ·mol－1。
(2)亚磷酸(H3PO3)与适量的NaOH溶液反应生成Na2HPO3，电解Na2HPO3溶液也可得到亚磷酸，装置如图所示：

阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；
产品室中反应的离子方程式为HPO＋2H＋===H3PO3。
(3)在一定温度下，KspMg3(PO4)2]＝6.0×10－29，KspCa3(PO4)2]＝6.0×10－26。现向浓度均为0.20 mol·L－1的MgCl2和CaCl2混合溶液中逐滴加入Na3PO4，先生成Mg3(PO4)2沉淀(填化学式)；当测得溶液其中一种金属阳离子沉淀完全(浓度小于10－5mol·L－1)时，溶液中的另一种金属阳离子的物质的量浓度c＝10－4mol·L－1。
解析：(1)2PCl5(g)===5Cl2(g)＋2P(s)　
ΔH＝＋798 kJ·mol－1，
2P(s)＋3Cl2(g)===2PCl3(g)　ΔH＝－612 kJ·mol－1，
上述两式相加得：
2PCl5(g)===2Cl2(g)＋2PCl3(g)　ΔH＝＋186 kJ·mol－1，
即PCl5(g)===Cl2(g)＋PCl3(g)　ΔH＝＋93 kJ·mol－1。
(3)当Mg2＋完全沉淀时，c(PO)＝＝，此时c(Ca2＋)＝＝10－4 mol·L－1。
4．合成氨工业的原料气H2，可用天然气制取，其生产流程如图：

(1)写出反应Ⅰ的反应方程式：CH4＋H2O(g)CO＋3H2；该反应的平衡常数表达式为K＝。
(2)转化炉中反应为CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)，其平衡常数与温度关系如下表：
温度
400℃
500℃
800℃
1 000℃
平衡常数
10
9
1
0.5
该反应为放热(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)合成氨反应原理为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ/mol
回答下列问题：
①工业合成氨原料氮气的制备方法是先液化空气，再汽化分离(或分离液态空气)；
②在一定温度下，将1 mol N2和3 mol H2充入一容积不变的密封容器中进行合成反应，达到平衡时，容器的压强为起始的，平衡状态记为S0，则平衡时容器内NH3的体积分数为25%；若保持温度不变，开始时向容器加入a mol N2，b mol H2，c mol NH3，要使反应始终向逆反应方向进行，且达到平衡后各物质物质的量与原平衡S0完全相同，则起始时c的取值范围应是0.8 解析：(2)温度升高，K值减小，该反应为放热反应。
(3)①工业合成氨中制备氮气用的是分离液态空气法；②设平衡时反应掉的n(N2)为x，则有
　　　　　　　　　N2 ＋ 3H22NH3
n(起始，单位mol)　1　　 3　 　0
n(反应，单位mol)　x　　 3x　　 2x
n(平衡，单位mol)　1－x 3－3x　 　2x
据题意得(4－2x)/4＝4/5，解得x＝0.4，平衡时混合物的总量为3.2 mol，n(NH3)＝0.8 mol，氨气的体积分数为0.8÷3.2×100%＝25%；根据等效平衡原则，NH3的最大量为2 mol，为了使新的平衡始终向逆反应方向移动，NH3的量应该比原平衡时的量要大，即c的范围是0.8 5．氮元素能形成多种多样的化合物。
(1)已知N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋57.20 kJ/mol，t℃时，将一定量的NO2、N2O4，充入一个容器为2L的恒容密闭容器中，浓度随时间变化关系如表所示：
时间/min
0
5
10
15
20
25
30
c(X)/(mol/L)
0.2
c
0.6
0.6
1.0
C1
C1
c(Y)/(mol/L)
0.6
c
0.4
0.4
0.4
C2
C2
①c(X)代表NO2(填化学式)的浓度，该反应的平衡常数K＝0.9。
②20 min时改变的条件是向容器中加入0.8_mol_NO2；重新达到平衡时，N2O4的转化率将B(填选项前字母)。
A．增大　 B．减小　
C．不变　 D．无法判断
③T℃时，下列情况不能说明该反应处于平衡状态的是AC。
A．混合气体的密度保持不变
B．混合气体的颜色不再变化
C．混合气体的气体压强保持不变
D．N2O4与NO2的物质的量比为10∶3
④若反应在T℃进行，某时刻测得n(NO2)＝0.6 mol、n(N2O4)＝1.2 mol，则此时v(正)>(填“＞”“＜”或“＝”)v(逆)。
(2)已知2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－1 225 kJ/mol
化学键
N—H
N—N
N≡N
O—H
键能(kJ/mol)
390
190
946
460
则使1 mol N2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是1_793_kJ。
解析：(1)①由表格数据变化量Δc(X)︰Δc(Y)＝2∶1，所以X表示NO2，Y表示N2O4，K＝＝0.9。②20 min时NO2的浓度由0.6 mol/L瞬间变为1.0 mol/L，而N2O4的浓度不变，则改变的条件是投入0.8 mol NO2，因正反应是气体分子数增大的反应，所以再充入0.8 mol NO2对平衡的影响相当于将体系的体积压缩，则平衡逆向移动，所以N2O4的转化率减小。③A项，混合气体的总质量和体积都不变，所以混合气体的密度一直保持不变，不能说明反应达到平衡；B项，混合气体的颜色不再变化，即NO2的浓度不变，能说明反应达到平衡；C项，该反应是气体分子数不等的反应，所以混合气体的气体压强保持不变则可说明反应已达到平衡状态；D项，N2O4与NO2某时刻的物质的量比为10︰3，不表示二者的物质的量不再变化，所以不能说明反应已达到平衡状态。④c(NO2)＝0.3 mol/L，c(N2O4)＝0.6 mol/L，浓度商Qc＝＝0.15<0.9，所以平衡正向移动，即v(正)>v(逆)。
(2)ΔH＝8E(N—H)＋2E(N—N)＋E(N2O4)－3E(NN)－8E(H—O)，所以使1 mol N2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量为－1 225 kJ－8×390 kJ－2×190 kJ＋3×946 kJ＋8×460 kJ＝1 793 kJ。
6．(2016·辽宁大连二模)目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料乙醇的“节能减排”和“低碳经济”方法，一定条件下发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g) ΔH<0
(1)在一定条件下，在20 L密闭容器中按物质的量比为1∶3充入CO2和H2，温度在450 K，n(H2)随时间变化如表所示：
t/min
0
1
3
5
n(H2)/mol
8
6
5
5
在450K、0～1 min，v(CH3CH2OH)＝0.016_7_mol·L－1·min－1；此温度下该反应的化学平衡常数为6.75(结果保留三位有效数字)。
(2)在5 MPa下测得平衡体系中各物质的体积分数随温度的变化曲线如图所示：

曲线乙表示的是CO2(填物质的化学式)的体积分数，图像中A点对应的体积分数b＝18.8%(结果保留三围有效数字)。
(3)下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是(　BD　)
A．升高温度
B．将CH3CH2OH(g)及时液化抽出
C．选择高效催化剂
D．再充入1 mol CO2和3 mol H2
(4)25℃、1.01×105 Pa时，9.2 g液态乙醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出273.4 kJ的热量，写出表示乙醇燃烧的热化学方程式：CH3CH2OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 367 kJ·mol－1。
(5)以石墨为电极，氢氧化钠、乙醇、水、氧气为原料，可以制成乙醇的燃料电池，写出发生还原反应的电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
解析：(1)由表中数据可知，0～1 min内，Δn(H2)＝8 mol－6 mol＝2 mol，则v(H2)＝＝＝＝0.1 mol·L－1·min－1，则速率之比等于计量系数之比可知：v(H2)︰v(CH3CH2OH)＝6︰1，则v(CH3CH2OH)＝v(H2)＝×0.1 mol·L－1·min－1＝0.016 7 mol·L－1·min－1；由表中数据可知，H2起始投入量为8 mol，在20 L密闭容器中，CO2和H2的投料比为1︰3，则CO2起始投入量为 mol，3 min后反应达平衡，建立三段式过程分析：
　　　　 2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)
起始量　　0.135　　0.4　　 0　 　0
(mol·L－1)
转化量　　0.05　　 0.15　 　0.025　　 0.075
(mol·L－1)
平衡量　　0.08　 　0.25　　 0.025　　 0.075
(mol·L－1)
则平衡常数
K＝＝≈6.75。
(2)该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡时CO2与H2的含量增大，CH3CH2OH与H2O的含量降低，可知甲、乙为反应物，平衡逆向移动过程中，H2和CO2按比例(3︰1)增加，甲的含量高于乙，因此甲为H2、乙为CO2、丙为H2O(g)、丁为CH3CH2OH(g)。令平衡体系中CO2的体积为V，则H2为3V，H2O(g)为V，CH3CH2OH(g)则为，因此CO2的体积分数b＝×100%≈18.8%。
(3)A项，放热反应，升高温度平衡逆向移动，错误；B项，移去CH3CH2OH，生成物浓度减小，平衡正向移动，正确；C项，催化剂只能改变反应的速率，对平衡移动无影响，错误；D项，恒容容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，正确。
(4)25 ℃、1.01×105 Pa时，9.2 g液态乙醇物质的量为0.2 mol，完全燃烧，当恢复到原状态时，放出273.4 kJ的热量，则1 mol乙醇完全燃烧恢复到原状态时，放出的热量为273.4 kJ×5＝1 367 kJ，故该反应的热化学方程式为CH3CH2OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)
ΔH＝－1 367 kJ·mol－1。
(5)乙醇的燃料电池中，燃料乙醇为负极，发生失电子的氧化反应，氧气是正极，发生得电子的还原反应，在碱性环境下，氧气的放电情况为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。