1、备战高考化学化学反应原理综合考查的综合复习含详细答案一、化学反应原理综合考查1Cr、 S 等元素的化合物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。（1）还原沉淀法是处理含铬（Cr2O72- 和 CrO42- ）工业废水的常用方法，过程如下： 已知：常温下，初始浓度为-1 的 Na2-+1.0 mol L2CrO4溶液中 c(Cr2O7)随 c(H )的变化如图所示。则上述流程中CrO42- 转化为 Cr2O72-的离子方程式为_ 。 还原过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。 Cr 3+与 Al3+的化学性质相似，对CrCl3 溶液蒸干并灼烧，最终得到
2、的固体的化学式为_。 常温下， KspCr(OH)3=1.010-32，欲使处理后废水中的3+-5-1（即c(Cr )降至 1.0 10mol L沉淀完全），应调节至溶液的pH=_。（2） “亚硫酸盐法 ”吸收烟中的 SO2 将烟气通入 1.0mol/L 的 Na2SO3 溶液，当 Na2SO3 恰好完全反应时，溶液pH 约为 3，此时，溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为_（用离子浓度符号和“ ”号表示）。 室温下，将烟道气通入 (NH4)2SO3 溶液中，测得溶液 pH 与含硫组分物质的量分数的变化关系如图所示。已知部分弱电解质的电离常数（25）如下：电解质电离常数H2SO3Ka1=1.54
3、 10-2Ka2=1.02 10-732Ob 10-5NH HK =1.74（i ） (NH4 2 3溶液呈 _（填 “酸 ”、 “碱 ”或“中”）性，其原因是 _ 。) SO（ ii ）图中 b 点时溶液 pH=7，则 n(NH4+):n(HSO3- )=_。【答案】2-+2- H2O1:6+-+2-)CrO4 2HCr2O7Cr2O3 5 c(Na )c(HSO3) c(H ) c(SO3c(OH-) 碱 H2 SO3的第二电离常数Ka2=1.02 10-7 小于 NH3H2 O 的电离常数 Kb ，故 SO32-的水解程度比 NH4+的水解程度大，溶液呈碱性3:1【解析】【详解】(1)
4、从图中可以看出，2-+-7mol/L时，c(Cr2O7) 随 c(H )的增大而不断增大，当c(H )=6.0102 72-)=0.4mol/L，此时反应达平衡状态，所以此反应为可逆反应。由此可得4 2-转化c(Cr OCrO为 Cr2O72- 的离子方程式为CrO42- 2H+Cr2O72- H2O 答案为 CrO42- 2H+Cr2O72- H2O 依据电子守恒，氧化剂Cr2O72- 与还原剂 Fe2+的关系为： Cr2O72- 6Fe2+从而得出还原过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1: 6。答案为 1:6； Cr 3+与 Al3+的化学性质相似，说明Cr3+在水溶液中易发生水解反应，
5、最终生成Al(OH)3，灼烧时再分解为铬的氧化物。所以对CrCl3溶液蒸干并灼烧，最终得到的固体的化学式为Cr2O3。答案为 Cr2O3 KspCr(OH)3= c(Cr 3) c3 (OH)1.010 5c3 (OH ) 1.0 10-32c(OH)10 9 mol / L ， pH=5。答案为 5；(2) 将烟气通入 1.0mol/L 的 Na2SO3 溶液，当 Na2SO3 恰好完全反应时，全部生成NaHSO3，此时溶液pH 约为 3，则表明HSO3-以电离为主。发生的电离、水解反应方程式为：HSO3-H+SO32-、 HSO3-+H2OH2SO3 +OH-、H2OH+OH- 且前面反应
6、进行的程度大于后面反应，从而得出溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为c(Na+) c(HSO3-) c(H+) c(SO32-) c(OH-)。答案为 c(Na+) c(HSO3-)c(H+)c(SO3 2-) c(OH- )4234+32-都将发生水解，从表中数据Ka2=1.02 10-7、 （i）在 (NH) SO溶液中， NH、 SOKb=1.74 10-5 可以看出， HSO3-的电离常数小，SO32-的水解常数大，所以溶液呈碱性。答案为碱；溶液呈碱性的原因是：溶液H2 3a2 10-7小于NH32SO 的第二电离常数 K =1.02H O 的电离常数b3 2-的水解程度比NH4+的水解
7、程度大，溶液呈碱性。K ，故 SO答案为： H2 3a2-7 小于 NH3 2b32-的水解SO 的第二电离常数 K =1.02 10H O 的电离常数K，故 SO程度比 NH4+的水解程度大，溶液呈碱性。（ii ）图中 b 点时溶液 pH=7，此时 c(HSO3-)=c(SO3 2-)，则 c(NH4HSO3)=c(NH4)2SO3 ，从而得出+-n(NH4 ) ： n(HSO3 )= 3：1 答案为 3： 1。2 研究发现， NOx 和 SO2 是雾霾的主要成分。.NOx 主要来源于汽车尾气，可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。已知： N2( g) O2( g)2NO( g)H 1
8、80 kJmol 12CO gO2 g2CO2 gH564 kJmol 1( ) ( )( )1）2NOg2CO g2CO22（( ) ( )(gNgH _。) ( )（ 2） T时，将等物质的量的变，反应过程 ( 0 15 min) 中NO 和 CO充入容积为 2 L 的密闭容器中，保持温度和体积不 NO 的物质的量随时间变化如图所示。已知：平衡时气体的分压气体的体积分数体系的总压强，T时达到平衡，此时体系的总压强为 p=20MPa，则 T时该反应的压力平衡常数Kp _；平衡后，若保持温度不变，再向容器中充入NO 和 CO2各0 3mol，平衡将_( 填“向左”、“向右”或.“不” ) 移动
9、。15 min时，若改变外界反应条件，导致nNO() 发生如上图所示的变化，则改变的条件可能是 _( 填序号 )A. 增大 CO 浓度B. 升温C. 减小容器体积D. 加入催化剂 . SO2 主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。已知：亚硫酸：Ka1 =2 . 0 10- 2Ka2=6. 0 10- 7（ 3）请通过计算证明， NaHSO3 溶液显酸性的原因： _。（ 4）如图示的电解装置，可将雾霾中的NO、 SO2 转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。通入 NO 的电极反应式为 _ ；若通入的 NO 体积为 4. 48L( 标况下) ，则另外一个电极通入
10、的SO2 质量至少为 _g。【答案】 - 744 kJ mol10. 0875 ( 或 7/ 80)不3-的水解常数AC HSOwKa150- 13 Ka260- 7( HSO3-的电离常数 ) ，所以显酸性6H NO 5eK K/1010= .= . H2O32NH4【解析】【详解】（1）已知： N222NO( g) ， 2CO( g) O2( g)2( g) O ( g)2CO ( g) ，由盖斯定律催化剂可知：得2NO g) 2CO g垐 垐 垐 ?22噲 垐 垐 ?( )2COgNgH=( 564180)kJ mol( ) ( ) 的1= 744kJ mol 1；2NO+2CO垐 ?2
11、CO2+N 2噲 ?（2）起始量 (mol)0.40.400转化量 (mol)0.20.20.20.1平衡量 (mol)0.20.20.20.1p( NO)= p( CO)= p( CO2)= 20MPa0.2= 40 ，0.2+0.2+0.2+0.170.120p2 (CO 2 )gp(N 2 )7p( N2)= 20MPa=， Kp=2 (NO) gp2=0. 0875；同 可 算0.2+0.2+0.2+0.17p(CO)80化学平衡常数 K=5，再向容器中充入NO 和 CO2各0.3mol，此 的 度商 仍 5，因此平衡不移 ；15min ，改 某一因素，NO 的物 的量减少， 明平衡向
12、正反 方向移 。增大CO的 度，平衡向正反 方向移 ，NO 的物 的量减小，A 正确；正反 是放 反 ，升温，平衡向逆反 方向移 ，NO 的物 的量增大，B ；减小容器的体 ，相当于增大 ，平衡向正反 方向移 ，NO 物 的量减小， C 正确；加入催化 ，化学平衡不移 ， D ；答案 AC；（ 3） HSO3- 的水解常数 K=Kw/ Ka1=5. 0 10- 13 Ka2=6. 0 10- 7， 离平衡常数大于水解平衡常数， 明溶液 酸性；（4）根据 解装置，NO 和 SO2 化 硫酸 ， 明，即 NO 在阴极上 NO 化成 NH4生 NO 6H5e =NH4 H2O；阳极反 式 SO2 2
13、H2O 2e =4H SO42 ，根据得失 子数目守恒，因此有 2NO 10e 5SO2，求出 SO2 的 量 4. 48 5 64/( 2 22. 4) g=32g。【点睛】正确 写 极反 式做到“三看”一看 极材料，若是金属( Au、 Pt 除外 ) 作阳极，金属一定被 解 ( 注： Fe 生成 Fe2 ) 。二看介 ，介 是否参与 极反 。三看 解 状 。3 能源是最具 用前景的能源之一，高 的制 是目前的研究 点。甲 水蒸气催化重整是制高 的方法之一。（1）反 器中初始反 的生成物 H2 和 CO2，其物 的量之比 4 1，甲 和水蒸气反 的方程式是 _。（2）已知反 器中 存在如下反
14、 ：i. CH4 ( g)+ H2O( g)= CO( g)+ 3H2( g)H1ii. CO( g)+ H O( g)= CO ( g)+ H ( g)H2222iii. CH ( g)= C( s)+ 2H ( g)H423反 iii 炭反 ，利用H1 和H2 算H3 ， 需要利用 _（写化学方程式）反 的H。（3）反应物投料比采用n（ H2OnCH44 1，大于反应的计量数之比，目的是_） （）= （填字母）。aCH4转化b. 促进CO转化为CO2c. 促进. 减少积炭生成（4）用 CaO可以去除 CO2。 H2 体积分数和 CaO消耗率随时间变化关系如图所示。从t1 时开始， H2 体
15、积分数显著降低，单位时间CaO消耗率 _（填“升高”“降低”或“不变”）。此时CaO 消耗率约为35%，但已失效，因为此时CaO主要发生了 _（写化学方程式）反应而使（1）中反应平衡向 _移动。（ 5）以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH 溶液为电解质溶液，可制成燃料电池。以此电池作电源，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理过程（装置如图所示）。其中物质a 是_，电源负极电极反应为_。“钝化”装置中阳极电极反应为_。【答案】 CH42H2O4H2CO2C s CO2g2CO g+( )+()=( ) 或C( s)+ 2H O( g)2H ( g)+ CO ( g)abc降低CaO+H O=Ca(
16、 OH)2左（或逆向）氧2222气（或 O23-2-+6H2-=Al2 3+8OH CO3O2）CH OH- 6e2Al+3H O- 6eO +6H【解析】【分析】【详解】（1）根据 CH42O 反应生成224: 1，结合原子守恒可得反应的与 HH 、 CO 的物质的量之比为化学方程式为 CH4222+2H O4H +CO ；（2）已知反应器中还存在如下反应：i. CH4 ( g)+ H2O( g)= CO( g)+ 3H2( g)H1ii CO g)+H2O g CO2 g H2 gH2.( )=()+()iii. CH4( g)= C( s)+ 2H2( g)H3根据盖斯定律，由iiiii
17、i或iii-iii可得CsCO-+()+2g2CO g( )=() 或C s 2H2O g)2H2 g CO2gH1和H2计算H3时，还需要利用()+()+() ，所以利用C( s)+ CO2( g)= 2CO( g) 或 C( s)+ 2H2O( g)2H2( g)+ CO2( g) ；（3）反应物的投料比n( H242O): n( CH )= 4: 1，大于初始反应的化学计量数之比，H O 的物质的量增加，有利于促进CH4转化，促进CO转化为CO2，防止CH4C s分解生成 () ，从而减少积炭生成；答案选abc。（4）根据题图可知，从t1 时开始， CaO 消耗率曲线的斜率逐渐减小，单位
18、时间内CaO 消耗率逐渐降低。 CaO 与 CO2 反应生成 CaCO3 ， CaCO3 会覆盖在 CaO 表面，减少了CO2 与CaO 的接触面积，从而失效；( 5)模拟铝制品表面“钝化”处理，则电极铝是阳极，与电源的正极相连，则C 为阴极，与电源的负极相连，所以a 物质是氧气，b 物质是甲醇，负极的电极反应式为：CH3OH-6e- +8OH- CO3 2- +6H2O。铝为阳极，会发生氧化反应，表面形成氧化膜，必须有水参加，所以电极反应式为：-+2Al+3H2O- 6e=Al2O3+6H 。4 含氮化合物对环境、生产和人类生命活动等具有很大的影响。请按要求回答下列问题：（1）利用某分子筛作
19、催化剂， NH3 可脱除工厂废气中的 NO、NO2，反应机理如图所示。 A 包含的物质为 H2O 和 _(填化学式 )。（2）研究氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)+NaCl(g)=NaNO3(g)+ClNO(g)H1 0 2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g) H20。在一定温度下，向2L 密闭容器中加入 nmolCH4 和 2molNH 3 平衡时 NH3 体积分数随 n 变化的关系如图所示。a 点时， CH 的转化率为 _%；平衡常数： K(a)_K(b)(填 “ ”“或 “=”)。4（4）肌肉中的肌红蛋白(Mb) 与 O2 结合生成 MbO
20、 2，其反应原理可表示为22c(MbO 2 )，在一定条件下Mb(aq)+O (g)MbO (aq)，该反应的平衡常数可表示为K=c(Mb) p(O 2 )达到平衡时，测得肌红蛋白的结合度生产的 c(MbO 2 ) 100%与 p(O2 )的关系如图( ) =初始的 c(Mb)所示。研究表明正反应速率V 正 =k 正 c(Mb) p(O2)，逆反应速率V 逆 =k 逆c(MbO 2)(其中 k 正 和 k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数)。试写出平衡常数K 与速率常数k 正、 k 逆 的关系式：K=_(用含有k 正 、 k 逆的式子表示)。试求出图中c(4.50， 90)点时，上述反应的平衡
21、常数K=_kPa-1。已知k 逆=60s-1 ，则速率常数k 正 =_s kPa-1。【答案】N22H1-H2因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，随着反应正向进行，体系的温度升高，t3-t 4 时间段温度升高使平衡逆向移动，转化率降低25 =k正2k逆120【解析】【分析】【详解】(1)由图示可得到方程 (NH4)2(NO2) 2+NO=(NH4)(HNO2) +A+H+，根据化学反应前后原子种类和数目不变可知， A 为 H2O 和 N2，故答案为： N2；(2)根据盖斯定律，由反应 2-可得 4NO2(g)+2NaCl(g)=2NaNO3(g)+2NO(g)+Cl2(g)，则H=2H1-H
22、2，因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，随着反应正向进行，体系的温度升高， t3-t 4 时间段温度升高使平衡逆向移动，NO2 的转化率降低，故答案为：2H1-H2；因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，随着反应正向进行，体系的温度升高，t 3-t 4 时间段温度升高使平衡逆向移动，转化率降低；(3)a 点时， n(CH4 )=2mol ，平衡时NH3 的体积分数为30%，设转化的CH4 的物质的量为x，CH 4 g+NH 3 g垐 ?HCN g+3H 2g噲 ?起始mol2200列三段式有：xxx3x转化 mol平衡 mol2-x2-xx3x2-x，解得 x=0.5，则 CH4的转化率为0
23、.5100% 25% ，由于 a 点和 b 点则有30%242x的温度相同，所以 K(a)=K(b)，故答案为：25%； =；(4)已知正反应速率v 正=k 正c(Mb) P(O2)，逆反应速率v 逆 =k 逆 c(MbO2)，平衡时， v 正 =v 逆，k 正=c MbO 2k正；则 k 正c(Mb) P(O2)= k 逆c(MbO 2)，即c Mb gP O2K ，故答案为：k 逆k 逆由图可知， c 点时， P(O2)=4.5kPa生成的 c MbO 2100%=90% ，则生成的=，初始的 c(Mb)c(MbO2)=0.9c(Mb) 初始 ，平衡时 c(Mb)=0.1 c(Mb) 初始
24、 ，则c MbO 2=0.9cMb初始=2kPa-1k正=K =2 ，K =，已知 K 逆 =60s-1，又c Mb gP O 20.1cMb初始4.5kPak逆则速率常数 k 正 =120s-1 kPa-1，故答案为：2； 120。5 碳和氮的氢化物是广泛的化工原料，回答下列问题：（1）工业上合成氨的反应为 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92.2kJ/mol ，反应过程中能量变化如图 I 所示。氨分解： 2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的活化能为 _kJ/mol合成氨时加入铁粉可以加快生成NH3 的速率，在图I 中画出加入铁粉后的能量变化曲线。 _（ 2）联氨作火箭燃料
25、的反应为： 2N2 H4 (l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g) H1已知：2O2(g)+N2(g)=N2O4(1) H2N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)H3上述热效应之间的关系式为H1=_。某新型火箭用液氧/ 煤油代替联氨/N 2O4，这种替换可能的好处是 _（一条即可）。（3）天然气制氢气是工业上制氢气的主要方法之一，其主要反应如下：i CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)-+206H=.4kJ/mol ，ii CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g)-41H=.0kJ/mol在一定温度下， 2L 的密闭容器中加入a molCH4
26、 和 2amolH 2O 发生反应， t min 时反应达平衡，测得容器内CObmol、 CO2cmol 。回答下列问题：下列可判断体系达到平衡状态的是_。A CO的体积分数不变 B容器内气体密度不变42n(CO)不再变化C 3v(CH )=v(H ) Dn(H 2 )0tmin 反应速率 v(CO2)=_， CH4 的的转化率为 _，反应的平衡常数K=_。图中 T之后 c(CO2)随温度升高而减小的原因是_。【答案】 427.22H3 -H2环境污染小（或成本低）cb+cc(3b+4c)ADab(2a-b-2c)2t mol/(L min) 100%T之后，反应为放热反应，升高温度反应向逆反
27、应方向移动是影响c（ CO22）减小）的主要因素，故c（ CO【解析】【分析】( 1) 放热反应的反应热 H=（ Ea2a1 E ）；催化剂可以降低反应的活化能，增大反应速率，即Ea、 Ea1 均减小，但反应热不变；（2）依据盖斯定律计算可得；液氧/ 煤油所用原料成本低，无毒；（ 3）反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质浓度或百分含量保持不变；依据题给数据，建立三段式，结合速率、转化率和化学平衡常数表达式计算可得；反应i 为吸热反应，反应ii 为放热反应，由图可知T时反应达到平衡，升高温度，反应 i 向正反应方向移动，一氧化碳浓度增大，反应ii 向逆反应方向移动，温度对c（ CO2
28、）的影响大于浓度的影响。【详解】(1) 放热反应的反应热HEa2a1a1=（E），由图可知E=335.0 kJ mol，则合成氨反应/ H=（ Ea2335. 0 kJ/ mol ）= 92. 2kJ/ mol ， Ea2=427. 2 kJ/ mol ，即2NH3gN2g3H2 g427 2 kJ mol，故答案为427 2( )( )+( ) 的活化能为./. ；催化剂可以降低反应的活化能，增大反应速率，即Ea、 Ea1 均减小，但反应热不变，则加入铁粉后的能量变化曲线为，故答案为；2）将题给反应依次编号为，由盖斯定律可知2H13（ =，则2H-=H2；用液氧 / 煤油代替联氨 / N2O4 的主要原因是液氧/
