高三復(fù)習(xí)專題-化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

1、微題型十九 化學(xué)反應(yīng)原理綜合題題型專練1水合肼(n2h4·h2o)是一種無色易溶于水的油狀液體，具有堿性和極強的還原性，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。(1)目前正在研發(fā)的高能量密度燃料電池車是以水合肼燃料電池作為動力來源，電池結(jié)構(gòu)如圖所示。起始時正極區(qū)與負(fù)極區(qū)naoh溶液濃度相同，工作一段時間后，naoh濃度較大的是_極區(qū)(填“正”或“負(fù)”)。該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_。(2)已知水合肼是二元弱堿(25 ，k15×107，k25×1015)，0.1 mol·l1水合肼溶液中四種離子：h、oh、n2h、n2h的濃度從大到小的的順序為_(填序號)。(3)在弱酸性

2、條件下水合肼可處理電鍍廢水，將cr2o還原為cr(oh)3沉淀而除去，水合肼被氧化為n2，該反應(yīng)的離子方程式為_。(4)肼是一種優(yōu)良的貯氫材料，其在不同條件下分解方式不同。在高溫下，n2h4可完全分解為nh3、n2及h2，實驗測得分解產(chǎn)物中n2與h2物質(zhì)的量變化如圖甲所示，該分解反應(yīng)化學(xué)方程式為_。在303 k，ni、pt催化下，則發(fā)生n2h4(l) n2(g)2h2(g)。在1 l密閉容器中加入0.1 mol n2h4，測得容器中與時間關(guān)系如圖乙所示。則04 min氮氣的平均速率v(n2)_。(5)碳酰肼(分子式：ch6n4o)是由dec(酯)與n2h4發(fā)生取代反應(yīng)得到，已知dec的分子式為

3、c5h10o3，dec的核磁共振氫譜如圖丙所示，則dec的結(jié)構(gòu)簡式為_。解析(1)燃料電池中，o2一定作正極，在堿性條件下，o2發(fā)生反應(yīng)，電極反應(yīng)式為o24e2h2o=4oh，生成了oh，堿性增強；負(fù)極n2h4轉(zhuǎn)化成n2，n由2價升至0價，失去2×2e4e，由電荷守恒知，需要補充4 mol oh。(2)水合肼是二元弱堿，溶液中存在的電離平衡有n2h4h2on2hoh，n2hh2on2hoh，h2ohoh，三步電離均有oh生成，故c(oh)最大，以第一步電離為主，所以c(n2h)略比c(oh)小，第二步的電離平衡常數(shù)小于第三步的kw，所以第三步中電離出的h比第二步中電離出的n2h多，故

4、離子濃度大小順序為c(oh)>c(n2h)>c(h)>(n2h)。(3)cr2o中cr為6價，生成的cr(oh)3中cr為3價，n2h4·h2o中n為2價，生成的n2中n為0價，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平即可。(4)設(shè)達(dá)到平衡時，轉(zhuǎn)化的n2h4的物質(zhì)的量為x，則有由圖像知，在4 min時反應(yīng)達(dá)到平衡，3，x0.05 mol，v(n2)0.012 5 mol·l1·min1。(5)c5h10o3中有一個不飽和度，可能是一個雙鍵或是一個環(huán)，又由題中信息知，dec為酯，故應(yīng)為；由圖可知，分子中存在兩組峰，且峰比值約為32，分子中的10個h

5、原子，分成兩組，分別為6個h和4個h。6個h可能是2個甲基，4個h可能是2個亞甲基，3個o原子應(yīng)有對稱性，由此可以寫出dec的結(jié)構(gòu)簡式為。答案(1)正n2h44oh4e=n24h2o(2)(3)2cr2o4h3n2h4·h2o=4cr(oh)33n25h2o(或2cr2o4h3n2h4=4cr(oh)33n22h2o)(4)7n2h4(g)8nh3(g)3n2(g)2h2(g)0.0125 mol·l1·min1(5) 2近幾年來關(guān)于氮污染的治理倍受關(guān)注。(1)三效催化劑是最為常見的汽車尾氣催化劑，能同時實現(xiàn)汽車尾氣中的co、cxhy、nox三種成分的凈化，其催化

6、劑表面物質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)系如圖甲所示，化合物x可借助傅里葉紅外光譜圖(如圖乙所示)確定。在圖示的轉(zhuǎn)化中，被還原的元素是_，x的化學(xué)式為_。scr技術(shù)可使nox與nh3直接反應(yīng)，實現(xiàn)無害轉(zhuǎn)化。當(dāng)no與no2的物質(zhì)的量之比為41時，寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(2)加入過量次氯酸鈉可使廢水中nh完全轉(zhuǎn)化為n2，而本身被還原為nacl。寫出上述反應(yīng)的離子方程式：_。若處理廢水產(chǎn)生了0.448 l n2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則需消耗濃度為0.5 mol·l1的次氯酸鈉溶液的體積為_ ml。(3)某工業(yè)廢水中含有毒性較大的cn，可用電解法將其轉(zhuǎn)變?yōu)閚2，裝置如右圖所示。氣體甲是_(寫化學(xué)式)，電解池中生

7、成n2的電極反應(yīng)式為_。解析(1)根據(jù)箭頭所示，氮元素和氧元素化合價降低，被還原；化合物x可借助傅里葉紅外光譜圖確定，說明x中存在no，再根據(jù)圖甲可知，x中存在ba2。nox與nh3直接反應(yīng)生成n2和h2o，根據(jù)電子得失守恒和原子個數(shù)守恒寫出化學(xué)方程式。(2)clo與nh反應(yīng)生成n2和cl，根據(jù)電子得失守恒和電荷守恒寫出離子方程式。由離子方程式可得出關(guān)系式3clon2，n(n2)0.02 mol，則n(clo)0.06 mol，v(clo)0.12 l120 ml。(3)左端為cnn2，氮元素被氧化，則左端為陽極，電極反應(yīng)式為2cn12oh10e=2con26h2o；右端為陰極，陰極為溶液中的

8、陽離子發(fā)生放電，則氣體甲為氫氣。答案(1)n、oba(no3)28nh38no2no2=9n212h2o(2)2nh3clo=n23cl2h3h2o120(3)h22cn12oh10e=2con26h2o3一氧化碳被廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)和電子工業(yè)。(1)高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法，相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：4co(g)fe3o4(s)=4co2(g)3fe(s)ha kj·molco(g)3fe2o3(s)=co2(g)2fe3o4(s)hb kj·mol1反應(yīng)3co(g)fe2o3(s)=3co2(g)2fe(s)的h_kj·mol1(用含a、b的代數(shù)式表示)

9、。(2)電子工業(yè)中使用的一氧化碳常以甲醇為原料通過脫氫、分解兩步反應(yīng)得到。第一步：2ch3oh(g) hcooch3(g)2h2(g)h>0第二步：hcooch3(g) ch3oh(g)co(g)h>0第一步反應(yīng)的機理可以用圖1表示，中間產(chǎn)物x的結(jié)構(gòu)簡式為_。圖1在工業(yè)生產(chǎn)中，為提高co的產(chǎn)率可采取的合理措施有_。(3)為進行相關(guān)研究，用co還原高鋁鐵礦石，反應(yīng)后固體物質(zhì)的x射線衍射譜圖如圖2所示(x射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質(zhì)是否存在，不同晶態(tài)物質(zhì)出現(xiàn)衍射峰的衍射角不同)。反應(yīng)后混合物中的一種產(chǎn)物能與鹽酸反應(yīng)生產(chǎn)兩種鹽，該反應(yīng)的離子方程式為_。圖2圖3(4)某催化劑樣品(含ni2

10、o340%，其余為sio2)通過還原、提純兩步獲得鎳單質(zhì)：首先用co將33.2 g樣品在加熱條件下還原為粗鎳；然后在常溫下使粗鎳中的ni與co結(jié)合成ni(co)4(沸點43 )，并在180 時使ni(co)4重新分解產(chǎn)生鎳單質(zhì)。上述兩步中消耗co的物質(zhì)的量之比為_。(5)為安全起見，工業(yè)生產(chǎn)中需對空氣中的co進行監(jiān)測。粉紅色的pdcl2溶液可以檢驗空氣中少量的co。若空氣中含co，則溶液中會產(chǎn)生黑色的pd沉淀。每生成5.3 g pd沉淀，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_。使用電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器定量檢測空氣中co含量，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。這種傳感器利用原電池原理，則該電池的負(fù)極反應(yīng)式為_。解析(1)由目

11、標(biāo)反應(yīng)中沒有fe3o4，故根據(jù)蓋斯定律可知，(×2)/3即得目標(biāo)反應(yīng)，故h(2ab)/3 kj·mol1。(2)由圖示的過程可以看出，先是甲醇分解生成了h2和x，然后x與甲醇反應(yīng)生成了h2和hcooch3，由此可以根據(jù)原子守恒得到中間產(chǎn)物x為甲醛，即hcho。由甲醇為反應(yīng)原料生成co的兩步反應(yīng)都是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，同時又都是吸熱反應(yīng)，所以為了提高co的產(chǎn)率應(yīng)使反應(yīng)向右進行，應(yīng)采用的方法是升高溫度，降低壓強。(3)由衍射圖可以看出生成的產(chǎn)物比較多，但是其中能與鹽酸反應(yīng)生成兩種鹽的只能是feal2o4。(4)由題目描述，首先是由co還原三氧化二鎳生成了粗鎳，其反應(yīng)化學(xué)方程

12、式式為ni2o33co2ni3co2，然后再使ni與co反應(yīng)生成ni(co)4，反應(yīng)化學(xué)方程式為ni4co=ni(co)4，由兩個反應(yīng)式可知在鎳相同的情況下co的物質(zhì)的量之比為38。(5)生成5.3 g pd，也就是0.05 mol pd，從化合價變化看，pd是從2價轉(zhuǎn)化成了0價，即轉(zhuǎn)移了兩個電子，所以生成0.05 mol pb 轉(zhuǎn)移的電子物質(zhì)的量為0.1 mol，即電子數(shù)為0.1na。答案(1)(2ab)/3(2)hcho升高溫度，降低壓強(3)feal2o48h=fe22al34h2o(4)38(5)6.02×1022個或0.1nacoh2o2e=co22h4質(zhì)子交換膜燃料電池廣

13、受關(guān)注。(1)質(zhì)子交換膜燃料電池中作為燃料的h2通常來自水煤氣。已知：c(s)1/2o2(g)=co(g)h1110.35 kj·mol12h2o(l)=2h2(g)o2(g)h2571.6 kj·mol1h2o(l)=h2o(g)h344.0 kj·mol1則c(s)h2o(g)=co(g)h2(g)h4_。(2)燃料氣(流速為1 800 ml·h1；體積分?jǐn)?shù)為：50%h2，0.98%co，1.64%o2，47.38%n2)中的co會使電極催化劑中毒，使用cuo/ceo2催化劑可使co優(yōu)先氧化而脫除。160 、cuo/ceo2作催化劑時，co優(yōu)先氧化反

14、應(yīng)的化學(xué)方程式為_。灼燒草酸鈰ce2(c2o4)3制得ceo2的化學(xué)方程式為_。在cuo/ceo2催化劑中加入不同的酸(hio3或h3po4)，測得燃料氣中co優(yōu)先氧化的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖1所示。加入_(填酸的化學(xué)式)的cuo/ceo2催化劑催化性能最好。催化劑為cuo/ceo2hio3，120 時，反應(yīng)1小時后co的體積為_ml。(3)圖2為甲酸質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置中_(填“a”或“b”)為電池的負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為_。解析(1)由蓋斯定律可知，h4h1h3h2×131.45 kj·mol1。(2)草酸鹽分解成co、co2氣體。由圖1可以看出，加入

15、hio3時cuo/ceo2催化活性最好。反應(yīng)前，v(co)1 800 ml×0.98%17.64 ml，反應(yīng)1小 時后剩余的v(co)17.64 ml×(180%)3.528 ml。(3)從裝置圖看，h由a極區(qū)進入b極區(qū)，電子由a極流出，故a是負(fù)極。甲酸是可燃物，作負(fù)極材料，發(fā)生氧化反應(yīng)，其負(fù)極反應(yīng)式hcooh2e=co22h。答案(1)131.45 kj·mol1(2)2coo22co2ce2(c2o4)32ceo24co2co2hio33.528(3)ahcooh2e=co22h5鉛及其化合物在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中都具有非常廣泛的用途。(1)瓦紐科夫法熔煉鉛，

16、其相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：2pbs(s)3o2(g)=2pbo(s)2so2(g)ha kj·mol1；pbs(s)2pbo(s)=3pb(s)so2(g)hb kj·mol1；pbs(s)pbso4(s)=2pb(s)2so2(g)hc kj·mol1。反應(yīng)3pbs(s)6o2(g)=3pbso4(s)h_kj·mol1(用含a、b、c的代數(shù)式表示)。(2)還原法煉鉛，包含反應(yīng)pbo(s)co(g)pb(s)co2(g)h，該反應(yīng)的平衡常數(shù)的對數(shù)值與溫度的關(guān)系如下表。溫度/3007271 227lg k6.172.871.24該還原反應(yīng)的h_0(填

17、“>”、“<”或“”)；當(dāng)lg k1且起始時只通入co(pbo足量)，達(dá)平衡時，混合氣體中co的體積分?jǐn)?shù)為_。(3)引爆導(dǎo)彈、核武器的工作電源通常是ca/pbso4熱電池，其裝置如圖甲所示，該電池正極的電極反應(yīng)式為_。(4)pbi2可用于人工降雨。取一定量的pbi2固體，用蒸餾水配制成t 飽和溶液，準(zhǔn)確移取25.00 ml pbi2飽和溶液分次加入陽離子交換樹脂rh(發(fā)生：2rhpbi2=r2pb22h2i，用250 ml潔凈的錐形瓶接收流出液，最后用蒸餾水淋洗樹脂至流出液呈中性，將洗滌液一并盛放到錐形瓶中(如圖乙)。加入酚酞指示劑，用0.002 5 mol·l1 nao

18、h溶液滴定，當(dāng)達(dá)到滴定終點時，用去氫氧化鈉溶液20.00 ml?？捎嬎愠鰐 時 pbi2的ksp為_。(5)鉛易造成環(huán)境污染，水溶液中鉛的存在形態(tài)主要有6種，它們與ph關(guān)系如圖丙所示，含鉛廢水用活性炭進行處理，鉛的去除率與ph關(guān)系如圖丁所示。常溫下，ph67時，鉛形態(tài)間轉(zhuǎn)化的離子方程式為_。用活性炭處理，鉛的去除率較高時，鉛主要應(yīng)該處于_(填鉛的形態(tài)的化學(xué)式)形態(tài)。解析(1)依據(jù)蓋斯定律，將×2×2×3，即可得所求反應(yīng)的h。(2)lgk與k為增函數(shù)關(guān)系，從表中數(shù)據(jù)知，溫度越高，k越小，說明正反應(yīng)放熱。lgk1，得k10。設(shè)開始時通入co為a mol·l1

19、，達(dá)平衡時轉(zhuǎn)化了x mol·l1，則平衡時，co為(ax)mol·l1，co2為x mol·l1，由k10，解得9.09%。(3)由電池的裝置圖分析知，ca作為負(fù)極，失去電子，則另一極為正極，得電子，化合價降低，即由pbso4轉(zhuǎn)化為pb。(4)滴定過程中消耗的oh，即陽離子交換出來的h，n(h)0.002 5 mol·l1×20×103l5×105mol，c(h)2×103mol·l1，而c(h)c(i)，由pbi2的化學(xué)式知，c(pb2)103mol·l1，ksp(pbi2)c(pb2)

20、83;c2(i)103×(2×103)24×109。(5)從圖丙分析，當(dāng)ph由6變到7時，是pb2向pb(oh)轉(zhuǎn)化，即為pb2水解，結(jié)合水電離出的一個oh，同時釋放出一個h。從圖丁可知，鉛的去除率最高時，ph大約為6.5左右，對比圖丙知，在ph6.5時，鉛主要以pb2存在。答案(1)2a2b3c(2)<9.09%(3)pbso42e=sopb(或pbso4ca22e=caso4pb)(4)4×109(5)pb2h2opb(oh)hpb26金屬鎂可用于制造合金、儲氫材料、鎂電池等。已知：c(s)o2(g)=co(g)h110.5 kj·m

21、ol1；mg(g)o2(g)=mgo(s)h732.7 kj·mol1。(1)一種制備鎂的反應(yīng)為mgo(s)c(s)=mg(g)co(g)，該反應(yīng)的h_。(2)一種用水氯鎂石(主要成分為mgcl2·6h2o)制各金屬鎂工藝的關(guān)鍵流程如下：為探究mgcl2·6h2o“一段脫水”的合理溫度范圍，某科研小組將mgcl2·6h2o在不同溫度下分解，測得殘留固體物質(zhì)的x­射線衍射譜圖如下圖所示(x­射線衍射可用于判斷某晶態(tài)物質(zhì)是否存在)。測得e中mg元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60.0%，則e的化學(xué)式為_?！耙欢蚊撍钡哪康氖侵苽鋗gcl2·2h2

22、o，溫度不高于180 的原因是_。若電解時電解槽中有水分，則生成的mgohcl與陰極產(chǎn)生的mg反應(yīng)，使陰極表面產(chǎn)生mgo鈍化膜，降低電解效率。生成mgo的化學(xué)方程式為_。該工藝中，可以循環(huán)使用的物質(zhì)有_。(3)mg2ni是一種儲氫材料。2.14 g mg2ni在一定條件下能吸收0.896 l h2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)生成x，x的化學(xué)式為_。(4)“鎂­次氯酸鹽”燃料電池的裝置如圖所示，該電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為_。解析(1)根據(jù)蓋斯定律，待求反應(yīng)的h732.7 kj·mol1(110.5)kj·mol1622.2 kj·mol1。(2)根據(jù)圖可知，隨著溫度的升高，mgcl2·6h2o逐步脫水并開始發(fā)生水解，生成mgohcl，可聯(lián)想mg2水解生成mg(oh)