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新編高考化學二輪復習 專項訓練:強攻專練六 含解析

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1、新編高考化學備考資料 強攻專練(六) 1.氮氣是制備含氮化合物的一種重要物質(zhì),而含氮化合物的用途廣泛。 (1)如圖表示兩個常見的固氮反應(yīng):①N2+3H22NH3和②N2+O22NO的平衡常數(shù)(lgK)與溫度的關(guān)系,根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)判斷下列說法正確的是________(填字母)。 a.反應(yīng)②為放熱反應(yīng) b.常溫下,反應(yīng)①的反應(yīng)速率很大,而反應(yīng)②的反應(yīng)速率很小 c.升高溫度,反應(yīng)①的反應(yīng)速率增大,反應(yīng)②的反應(yīng)速率減小 d.在常溫下,利用反應(yīng)①固氮和利用反應(yīng)②固氮反應(yīng)程度相差很大 (2)工業(yè)上也可在堿性溶液中通過電解的方法實現(xiàn)由N2制取NH3:2N2+6H2O4NH3+3O2,通入

2、N2的一極是________(填“陰極”或“陽極”),陽極的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________________。 (3)根據(jù)最新“人工固氮”的研究報道,在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng): N2(g)+3H2O(l) 2NH3(g)+O2(g) ΔH=a kJ·mol-1 已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH1=-92.4 kJ·mol-1, 2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH2=-571.6 kJ·m

3、ol-1,則a=________。 (4)已知:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1 316 kJ·mol-1, 氨是一種潛在的清潔能源,可用作堿性燃料電池的燃料。 ①當溫度不同(T2>T1)、其他條件相同時,下列圖像正確的是________(填代號)。 ②該燃料電池的負極反應(yīng)式是________。 (5)工業(yè)上合成氨時,溫度過高,氨氣的產(chǎn)率降低,試從化學平衡移動原理的角度加以解釋:____________________________________。 解析:(1)由圖可以看出溫度升高,反應(yīng)①的平衡常數(shù)減小,則正反應(yīng)放熱;反應(yīng)②的平衡常數(shù)增大

4、,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),a錯誤。常溫下,反應(yīng)①的平衡常數(shù)很大,但速率不一定大,b錯誤。溫度升高,反應(yīng)速率都增大,c錯誤,常溫下,由于反應(yīng)①和②平衡常數(shù)相差很大,故反應(yīng)程度相差大,d正確。(2)N2在反應(yīng)中得電子,應(yīng)在陰極;H2O在陽極失去電子,生成氧氣,電極反應(yīng)為4OH--4e-===2H2O+O2↑。(3)由蓋斯定律可知,ΔH===+765.0 kJ·mol-1。(4)①甲中正、逆反應(yīng)速率都增大,但相對的v′(正)在減小,v′(逆)在增大,甲錯誤;升高溫度,反應(yīng)速率增加,達到平衡時間縮短,T2的時間短,平衡向左移動,NH3的轉(zhuǎn)化率減小,乙正確;溫度升高,O2的轉(zhuǎn)化率降低,增大壓強,O2的轉(zhuǎn)化率

5、減小,丙錯誤。②NH3失去電子作還原劑,電極反應(yīng)為2NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O。(5)由工業(yè)合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度過高時,導致平衡逆向移動,因而氨氣的產(chǎn)率降低。 答案:(1)d (2)陰極 4OH--4e-===2H2O+O2↑ (3)+765.0 (4)①乙?、?NH3-6e-+6OH-===N2+6H2O (5)由工業(yè)合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1可知,該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度過高時,導致平衡逆向移動,因而氨氣的產(chǎn)率降低 2.(2015·廣東卷)用O2將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2,可提高效益,減

6、少污染。 (1)傳統(tǒng)上該轉(zhuǎn)化通過如圖所示的催化劑循環(huán)實現(xiàn)。 其中,反應(yīng)①為2HCl(g)+CuO(s) H2O(g)+CuCl2(g) ΔH1。反應(yīng)②生成1 mol Cl2(g)的反應(yīng)熱為ΔH2,則總反應(yīng)的熱化學方程式為________(反應(yīng)熱用ΔH1和ΔH2表示)。 (2)新型RuO2催化劑對上述HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的總反應(yīng)具有更好的催化活性。 ①實驗測得在一定壓強下,總反應(yīng)的HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的αHCl-T曲線如圖所示,則總反應(yīng)的ΔH________(填“>”、“=”或“<”)0;A、B兩點的平衡常數(shù)K(A)與K(B)中較大的是________。 ②在上述實驗中若壓

7、縮體積使壓強增大,畫出相應(yīng)αHCl-T曲線的示意圖,并簡要說明理由:__________________________。 ③下列措施中有利于提高αHCl的有________(填字母)。 A.增大n(HCl)        B.增大n(O2) C.使用更好的催化劑 D.移去H2O (3)一定條件下測得反應(yīng)過程中n(Cl2)的數(shù)據(jù)如下: t/min 0 2.0 4.0 6.0 8.0 n(Cl2)/(×10-3mol) 0 1.8 3.7 5.4 7.2 計算2.0~6.0 min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率(以mol·min-1為單

8、位,寫出計算過程)。 (4)Cl2用途廣泛,寫出用Cl2制備漂白粉的化學方程式:______________________________。 解析:根據(jù)圖像信息,箭頭指向的是生成物可寫出反應(yīng)②的熱化學方程式:CuCl2(s)+O2(g) CuO(s)+Cl2(g) ΔH2,則反應(yīng)①+②可得總反應(yīng)。(2)①根據(jù)圖示可知隨著溫度的升高,αHCl減小,說明升高溫度,平衡向逆向移動,則可知逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng),故ΔH<0,同時由于升高溫度,平衡逆向移動,則生成物減少,B點溫度大于A點,所以平衡常數(shù)K(A)>K(B)。②同時由于該總反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積減小的反應(yīng),所以,壓縮體積

9、使壓強增大,一定溫度下,平衡應(yīng)正向移動。αHCl應(yīng)較題目實驗狀態(tài)下為大,所以可得曲線圖,具體見參考答案。③增大n(HCl),平衡正向移動,但是平衡移動使HCl減少的趨勢小于增加HCl使增大的趨勢,所以HCl的轉(zhuǎn)化率減小,A錯誤;增大n(O2),反應(yīng)物的濃度增大,平衡向正向移動,HCl轉(zhuǎn)化率增大,B正確;使用更好的催化劑,不能使化學平衡發(fā)生移動,HCl的轉(zhuǎn)化率不變,C錯誤;移去H2O,即減小了生成物的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動,HCl轉(zhuǎn)化率增大,D正確。(3)題目中給出的是n(Cl2)的數(shù)據(jù),要求的是以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率,則需要根據(jù)方程式進行計算,注意是2.0~6.0 min內(nèi)的

10、速率,單位是mol·min-1。(4)Cl2與石灰乳發(fā)生反應(yīng)制取漂白粉,反應(yīng)的化學方程式為2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。 答案:(1)2HCl(g)+O2(g) H2O(g)+Cl2(g) ΔH=ΔH1+ΔH2 (2)①< K(A)?、谝娤聢D 增大壓強,平衡右移,αHCl增大,相同溫度下,HCl的平衡轉(zhuǎn)化率比之前實驗的大 ③BD (3)設(shè)2.0~6.0 min時間內(nèi),HCl轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為n,則: 2HCl(g)+O2(g)===H2O(g)+Cl2(g)  2           1  n        (5.4-1.8)×10-3

11、mol 解得n=7.2×10-3mol,所以v(HCl)==1.8×10-3mol·min-1 (4)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O 3.(2015·全國卷Ⅱ)酸性鋅錳干電池是一種一次電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物,該電池在放電過程產(chǎn)生MnOOH,回收處理該廢電池可得到多種化工原料,有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示。 溶解度/(g/100 g水)     溫度/℃ 化合物     0 20 40 60 80 100 NH4Cl 29.3 37.2 45.8 55.3

12、65.6 77.3 ZnCl2 343 395 452 488 541 614 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10-17 10-17 10-39 請回答下列問題: (1)該電池的正極反應(yīng)式為__________________,電池反應(yīng)的離子方程式為______________________________。 (2)維持電流強度為0.5 A,電池工作5 min,理論上消耗Zn________g。(已知F=96 500 C·mol-1) (3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過濾,濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl

13、,二者可通過________分離回收;濾渣的主要成分是MnO2、________和________,欲從中得到較純的MnO2,最簡便的方法是____________________,其原理是____________________________。 (4)用廢電池的鋅皮制備ZnSO4·7H2O的過程中,需去除少量雜質(zhì)鐵,其方法是:加稀硫酸和H2O2溶解,鐵變?yōu)開_______,加堿調(diào)節(jié)至pH為________時,鐵剛好完全沉淀(離子濃度小于1×10-5mol·L-1時,即可認為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)至pH為________時,鋅開始沉淀(假定Zn2+濃度為0.1 mol·L-1)。若

14、上述過程不加H2O2,后果是________________________,原因是__________________________。 解析:(1)酸性鋅錳干電池是一種一次電池,外殼為金屬鋅,鋅是活潑的金屬,鋅是負極,電解質(zhì)顯酸性,則負極電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+。中間是碳棒,碳棒是正極,其中二氧化錳得到電子轉(zhuǎn)化為MnOOH,則正極電極反應(yīng)式為MnO2+e-+H+===MnOOH,所以總離子反應(yīng)式為Zn+2MnO2+2H+===Zn2++2MnOOH。(2)維持電流強度為0.5 A,電池工作5 min,剛通過的電量=0.5 A×300 s=150 C,因此通過電子的物質(zhì)的量=

15、=1.554×10-3mol,鋅在反應(yīng)中失去2個電子,則理論消耗Zn的質(zhì)量=×65 g·mol-1=0.05 g。(3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過濾,濾液中主要有氯化鋅和氯化銨。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知氯化鋅的溶解度受溫度影響較大,因此兩者可以通過結(jié)晶分離回收,即通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶實現(xiàn)分離。二氧化錳、碳粉、MnOOH均難溶于水,因此濾渣的主要成分是二氧化錳、碳粉、MnOOH。由于碳燃燒生成CO2,MnOOH能被氧化為二氧化錳,所以欲從中得到較純的二氧化錳,最簡便的方法是在空氣中灼燒。(4)雙氧水具有強氧化性,能把鐵氧化為Fe3+,因此加入稀硫酸和雙氧水,溶解后鐵變?yōu)榱蛩徼F。根據(jù)氫氧化鐵的溶度積

16、常數(shù)可知,當Fe3+完全沉淀時,溶液中Fe3+濃度為10-5mol·L-1,則溶液中c(OH-)==×10-12mol·L-1,所以pH≈2.7,因此加堿調(diào)節(jié)pH為2.7時鐵剛好完全沉淀,Zn2+濃度為0.1 mol·L-1,根據(jù)氫氧化鋅的溶度積常數(shù)可知開始沉淀時的c(OH-)==10-8mol·L-1,pH=6,即繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH=6時鋅開始沉淀,如果不加雙氧水,則鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵,由于氫氧化亞鐵和氫氧化鋅的溶度積常數(shù)接近,因此在沉淀Zn2+的同時Fe2+也沉淀,導致生成的氫氧化鋅不純,無法分離開Zn2+和Fe2+。 答案:(1)MnO2+e-+H+===MnOOH Zn+2MnO2+2H+===Zn2++2MnOOH (2)0.05 (3)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶 碳粉 MnOOH 在空氣中加熱 碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2,MnOOH被氧化為MnO2 (4)Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+分離不開 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近

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