1、,化学反应原理综合,专题七 大题题型突破(二),1.(2019无锡高三期末)二氧化碳、氮氧化物和二氧化硫等物质的转化和综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。 (1)CH4CO2催化重整对温室气体的减排具有重要意义。已知： C(s)2H2(g)=CH4(g) H175 kJmol1 C(s)O2(g)=CO2(g) H2394 kJmol1 C(s) O2(g)=CO(g) H3111 kJmol1 催化重整反应CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)的H_kJmol1。,1,2,3,4,5,解析 依据盖斯定律知，按“2”得所求反应的焓变。,247,反应中催化剂活性会因积碳反应而
2、降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。 相关数据如下表：,1,2,3,4,5,由上表判断，催化剂X_(填“优于”或“劣于”)Y，理由是_ _。,劣于,相对于催化剂,X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大,解析 活化能越小，越容易进行。对于积碳反应，催化剂X更易进行，而消碳时，催化剂X不易进行，所以催化剂X没有催化剂Y好。,1,2,3,4,5,(2)利用强氧化剂过硫酸钠(Na2S2O8)氧化脱除NO，可以消除污染。已知：,解析 对于“反应1”，箭头指入的物质为NO和Na2S2O8、NaOH，这三者为反应物，箭头指出来的是NaNO2和Na2SO4
3、，即这两者为产物。根据N和S得失电子守恒配平反应。,反应1的离子方程式为_。,1,2,3,4,5,K(a)K(c)K(b),1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,(3)间接电化学法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图2所示，质子膜允许H和H2O通过。电极的电极反应式为_，每处理1 mol NO，可同时得到_g O2。,16,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,2.(2019常州高三期末)烟气(主要污染物SO2、NOx)是大气主要污染物，有效去除大气中的SO2、NOx是环境保护的重要课题。 (1)用天然碱生产小苏打的母液(主要溶质为碳酸钠)吸收烟气中SO2的相关反应的热化学方程
4、式如下： 2Na2CO3(aq)SO2(g)H2O(l)=Na2SO3(aq)2NaHCO3(aq) Ha kJmol1 2NaHCO3(aq)SO2(g)=Na2SO3(aq)2CO2(g)H2O(l) Hb kJmol1 Na2SO3(aq)SO2(g)H2O(l)=2NaHSO3(aq) Hc kJmol1 则反应Na2CO3(aq) SO2(g)=Na2SO3(aq)CO2(g)的H_ kJmol1。,1,2,3,4,5,(2)用碳酸钠溶液吸收NO2的过程会产生NaNO2和NaNO3，写出相关化学反应的方程式：_。,Na2CO32NO2=NaNO2NaNO3CO2,解析 NO2与Na2
5、CO3发生歧化反应生成NaNO2和NaNO3，根据N原子得失电子守恒配平反应。,1,2,3,4,5,(3)工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染，模拟工艺如图1所示，写出电解时铁电极发生的电极反应式：_。随后，铁电极附近有无色气体产生，写出有关反应的离子方程式：_。,Fe2e=Fe2,解析 从图示看，阳离子应移向阴极，所以铁作阳极，铁失去电子生成Fe2。A处酸性条件下，亚硝酸根可以氧化Fe2生成Fe3，生成的无色气体应为N2，根据Fe和N得失电子守恒可以配平反应。,1,2,3,4,5,(4)工业上以钛基氧化物涂层材料为阳极、碳纳米管修饰的石墨为阴极，电解硝酸钠和硫酸钠混合溶液，可使 变为 。电
6、极(电催化剂)所处的环境对其催化活性和选择性均起到重要作用。 其他条件不变，向其中一份电解液中投加一定量NaCl，去除 的效果明显提高，溶液中氮元素含量显著降低。可能原因是_ _。,溶液中的氯离子在阳极上被氧化成氯气(或游离氯)，与铵根离子发生氧化反应，生成N2，从而使铵根离子从溶液中去除,解析 加入NaCl，氯离子失去电子生成Cl2，会氧化 生成N2，溶液中氮元素含量降低。,其他条件不变，只改变溶液的pH， 去除率如图2所示，pH升高时，去除率_，可能原因是_ _。,降低,随着pH的升高，催化剂的催化活性明显下降(催化剂表面吸附的物质种类不同，酸碱度影响催化剂的活性),1,2,3,4,5,解
7、析 从图中看，pH越大， 去除率越小，由题中信息知，催化剂会受环境影响，由此推知可能原因是碱性越强，导致催化剂的催化活性明显下降。,3.(2019苏锡常镇四市高三二调)铝的利用成为人们研究的热点，是新型电池研发中重要的材料。 (1)通过以下反应制备金属铝。 反应1：Al2O3(s)AlCl3(g)3C(s)=3AlCl(g)3CO(g) H1a kJmol1 反应2：Al2O3(s)3C(s)=2Al(l)3CO(g) H2b kJmol1 反应3：3AlCl(g)=2Al(l)AlCl3(g) H3 反应3的H3_kJmol1。,1,2,3,4,5,解析 根据盖斯定律知，用反应2减去反应1得
8、所求反应，即H3(ba)kJmol1；,(ba),950 时，铝土矿与足量的焦炭和Cl2反应可制得AlCl3。该反应的化学方程式是 _。,1,2,3,4,5,解析 Al2O3与C、Cl2反应生成AlCl3以及CO，由于C过量，即使生成CO2，也会发生CCO2 =2CO，由C和Cl得失电子守恒配平反应。,(2)在高温条件下进行反应：2Al(l)AlCl3(g) 3AlCl(g)。 向图1所示的等容积A、B密闭容器中加入足量的Al粉，再分别充入1 mol AlCl3(g)，在相同的高温下进行反应。图2表示A容器内的AlCl3(g)体积分数随时间的变化图，在图2中画出B容器内AlCl3(g)体积分数
9、随时间的变化曲线。,1,2,3,4,5,答案,解析 容器B为恒温恒压，反应活塞会向外移动，相当于减压，反应变慢，减压导致平衡正向移动，AlCl3的体积分数减小，则图像相对于容器A而言，容器B的平衡时间长，且平衡时AlCl3的体积分数小。,1,2,3,4,5,1 100 时，向2 L密闭容器中通入3 mol AlCl(g)，发生反应：3AlCl(g) 2Al(l)AlCl3(g)。已知该温度下AlCl(g)的平衡转化率为80%，则该反应的平衡常数K_。,1,2,3,4,5,解析 3AlCl(g)2Al(l)AlCl3(g) 起始/mol 3 0 0 转化/mol 2.4 1.6 0.8 平衡/m
10、ol 0.6 1.6 0.8,加入3 mol AlCl(g)，在不同压强下发生反应，温度对产率的影响如图3所示。此反应选择温度为900 的原因是_ _。,1,2,3,4,5,900 时，产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低,解析 由图像知，在900 时，产率已经较高，再升高温度，产率会略增高，但是会增大能耗，经济效益降低。,(3)用铝制作的快速放电铝离子二次电池的原理如图4所示。 该电池充电时，阴极的电极反应式为_。,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,增强导电性,解析 在通电过程中，加入NaCl目的是为了增强导电性，NaCl本身并不参加反应。,1,2,3,4,5
11、,4.(2019南京、盐城高三一模)高铁酸盐等具有强氧化性，溶液pH越小氧化性越强，可用于除去废水中的氨氮、重金属等。 (1)用Na2O2与FeSO4干法制备Na2FeO4的反应历程中包含的热化学方程式有： 2FeSO4(s) Na2O2(s) = Fe2O3(s)Na2SO4(s)SO3(g) H1a kJmol1 2Fe2O3(s)2Na2O2(s) =4NaFeO2(s) O2(g) H2b kJmol1 2SO3(g) 2Na2O2(s) =2Na2SO4(s) O2(g) H3c kJmol1 2NaFeO23Na2O2(s) =2Na2FeO4(s)2Na2O(s) H4d kJm
12、ol1 则反应2FeSO4(s) 6Na2O2(s) =2Na2FeO4(s)2Na2O(s)2Na2SO4(s) O2(g)的H_kJmol1(用含a、b、c、d的代数式表示)；该反应中，每生成1 mol Na2FeO4转移电子数为_mol。,5,1,2,3,4,5,解析 根据盖斯定律，将给出的反应进行变形叠加，消去Fe2O3、SO3和NaFeO2，可得到所对应反应的焓变。2FeSO4(s) 6Na2O2(s) =2Na2FeO4(s)2Na2O(s)2Na2SO4(s) O2(g)中，Fe的化合价由2价升至6价，6 mol Na2O2中有2 mol O原子由1价升至0价，生成2 mol N
13、a2FeO4时，失去的电子共有：(2421)mol10 mol，则每生成1 mol Na2FeO4转移电子数为5 mol。,1,2,3,4,5,(2)J.C.Poggendor早在1841年利用纯铁作电极插入浓的NaOH溶液中电解制得Na2FeO4，阳极生成 的电极反应式为_；Deinimger等对其进行改进，在阴、阳电极间设置阳离子交换膜，有效提高了产率，阳离子交换膜的作用是_。,1,2,3,4,5,(3)K2FeO4的稳定性与pH关系如图1所示，用K2FeO4处理某氨氮(NH3-N)废水，氨氮去除率与pH关系如图2；用K2FeO4处理Zn2浓度为0.12 mgL1的含锌废水KspZn(OH
14、)21.21017，锌残留量与pH关系如图3所示(已知：K2FeO4与H2O反应生成Fe(OH)3的过程中，可以捕集某些难溶金属的氢氧化物形成共沉淀)。,1,2,3,4,5,K2FeO4与H2O反应生成Fe(OH)3和O2等物质的离子方程式为_。,1,2,3,4,5,图2中：pH越大氨氮的去除率也越大，其原因可能是_ _。,解析 给合图1知，pH越高，K2FeO4的浓度越大，越容易氧化氨氮。,高铁酸盐在酸性较强时不稳定，容易分解，与污染物作用的时间短(以及在酸性条件下，氨氮主要以 的形式存在，具有较稳定结构，还原性比NH3弱),1,2,3,4,5,图3中：pH10时锌的去除率比pH5时大得多，
15、其原因是_ (从锌的存在形态的角度说明)。,解析 在碱性条件下，Zn2以Zn(OH)2沉淀出现，K2FeO4与H2O反应生成Fe(OH)3，可以吸附Zn(OH)2形成共沉淀。,在pH为5时，锌以Zn2存在；在pH10时，锌几乎都以Zn(OH)2存在，并被高铁酸盐与水反应的产物Fe(OH)3捕集,5.(2019南京高三三模)废水中氨氮(NH3、 )的处理技术有生物脱氮法、化学沉淀法、折点加氯法和电催化氧化法等。 (1)氨氮污水直接排放入河流、湖泊导致的环境问题是_。,1,2,3,4,5,解析 含氮废水排入河流中，会使得藻类及其他浮游生物疯长，造成水体富营养化。,水体富营养化,(2)生物脱氮法：利
16、用微生物脱氮，原理如下：,1,2,3,4,5,反应的离子方程式为_。,1,2,3,4,5,MgNH4PO46H2O2OH,(4)折点加氯法：向废水中加入NaClO溶液，使氨氮氧化成N2，相关反应如下：,1,2,3,4,5,NaClOH2O=HClONaOH() NH3HClO=NH2ClH2O() NH2ClHClO=NHCl2H2O() NHCl2H2O=NOH2HCl() NHCl2NOH=N2HClOHCl() 探究NaClO的投加量以m(Cl2)表示对氨氮去除率的影响，实验结果如图所示。 当m(Cl2)m(NH3)7.7时，污水中总氮去除率缓慢下降，其原因是_。,1,2,3,4,5,
17、当m(Cl2)m(NH3)7.7时，随着m(Cl2)m(NH3)的减小，污水中余氯(除Cl外的氯元素存在形式)浓度升高，其原因是_ _。,1,2,3,4,5,加入次氯酸钠量不足，部分氨氮以NH2Cl,解析 当Cl2不足时，生成的HClO减少，由反应知，生成的NH2Cl还要需要通过反应的HClO来氧化，所以部分氯以NH2Cl形式存在。,形式存在,(5)电催化氧化法：原理如下图所示(MOx表示催化剂)。反应的离子方程式可表示为 6MOx(OH)=6MOxN26H2O2H。,1,2,3,4,5,解析 由图示知，阳极为MOx转化为MOx(OH)，阳极失电子，生成的羟基(OH)由OH失电子得到，OH来自于H2O，相当于H2O电离出OH和H，OH失去电子生成羟基，羟基与MOx结合。, 阳极电极反应式为_。,MOxH2Oe=MOx(OH)H, 电催化氧化法除氨氮时，若其他条件相同时，含Cl的污水比不含Cl的污水氨氮去除率要高，其原因是_。,1,2,3,4,5,解析 含Cl的废水中Cl放电生成Cl2，Cl2会将氨氮氧化为N2，氨氮去除率升高。,Cl在阳极放电生成Cl2，Cl2将氨氮氧化为N2而除去,