1、题型层级练10化学反应原理综合应用题 (A级)1铜是与人类关系密切的有色金属。已知：常温下，在溶液中Cu2稳定，Cu易在酸性条件下发生反应：2Cu=Cu2Cu。大多数1价铜的化合物是难溶物，如Cu2O、CuI、CuCl、CuH等。(1)在新制Cu(OH)2悬浊液中滴入葡萄糖溶液，加热生成不溶物的颜色为_，某同学实验时却发现有黑色物质出现，这种黑色物质的化学式为_。(2)在CuCl2溶液中逐滴加入过量KI溶液可能发生：a2Cu24I=2CuI(白色)I2b2Cu22Cl2I=2CuCl(白色)I2为顺利观察到白色沉淀可以加入的最佳试剂是_(填字母)。ASO2 B苯 CNaOH溶液 D乙醇(3)一
2、定条件下，在CuSO4中加入NH5反应生成氢化亚铜(CuH)。已知NH5是离子化合物且所有原子都达到稀有气体的稳定结构，请写出NH5的电子式：_。写出CuH在过量稀盐酸中有气体生成的反应的离子方程式：_。将CuH溶解在适量的稀硝酸中，完成以下化学方程式：_CuH_HNO3=_Cu(NO3)2_H2_。(4)常温下，向0.20 molL1的硫酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液，生成浅蓝色氢氧化铜沉淀，当溶液的pH6时，c(Cu2)_。已知：KspCu(OH)22.21020。解析：(1)葡萄糖是一个多羟基醛，能与新制Cu(OH)2悬浊液加热反应生成砖红色沉淀Cu2O，如果加热温度过高，氢氧化铜受热分解成
3、黑色的氧化铜和水。(2)碘水是棕褐色的，会影响白色沉淀的观察，可以用苯把碘单质萃取出来，由于酒精与水以任意比例混溶，因此不能作萃取剂。(3)NH5的所有原子都达到稀有气体的稳定结构，即氮原子的最外层达到8电子稳定结构，所有氢原子达到2电子稳定结构，说明NH5是由NH和H组成的离子化合物，电子式为。CuH溶解在稀盐酸中，CuH中的H失电子，盐酸中的H得电子，产生的气体为氢气，酸性溶液中2Cu=Cu2Cu，故离子方程式为2CuH2H=Cu2Cu2H2。Cu在酸性条件下发生反应2Cu=Cu2Cu，稀硝酸具有强氧化性，能把铜氧化为硝酸铜，CuH具有还原性，因此二者反应生成氢气、一氧化氮气体、铜离子、H
4、2O，其化学方程式为6CuH16HNO3=6Cu(NO3)23H24NO8H2O。(4)pH6时，c(OH)108 molL1，由KspCu(OH)22.21020可知，c(Cu2)2.2104 molL1。答案：(1)砖红色CuO(2)B(3) 2CuH2H=Cu2Cu2H2616634NO8H2O(4)2.2104 molL12过二硫酸(结构如图)是一种白色晶体，其酸及盐均为强氧化剂。(1)(NH4)2S2O8在水溶液中的电离方程式为_。(2)在Ag及加热的条件下，S2O可将溶液中的Mn2氧化为MnO，该反应的离子方程式为_，观察到的现象是_。(3)由氯磺酸(ClSO3H)与过氧化氢作用可
5、得固态的过二硫酸，该反应的化学方程式为_。(4)工业上制备过二硫酸溶液的流程之一如下：电解时阳极的电极反应式为_，阳极材料能否用铜丝代替铂丝？_(填“能”或“不能”)，说明理由：_。解析：(2)由过二硫酸结构可知，分子中S元素处于最高价6价，其中的1价O具有强氧化性，则离子方程式：5S2O2Mn28H2O2MnO10SO16H，由于生成MnO，溶液会变为紫色。(4)电解产物中的H2一定在阴极生成，则阳极产物为S2O，电极反应式为2SO2e=S2O，阳极用铜时，铜失电子，不能生成S2O。答案：(1)(NH4)2S2O8=2NHS2O(2)2Mn25S2O8H2O2MnO10SO16H溶液颜色变为
6、紫色(3)2ClSO3HH2O2=H2S2O82HCl(4)2SO2e=S2O不能铜是活性电极，铜作阳极时本身会失去电子3苯乙烯是重要的化工原料。以乙苯(C6H5CH2CH3)为原料，采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6H5CH=CH2)，反应的化学方程式为：C6H5CH2CH3(g)C6H5CH=CH2(g)H2(g)H117.6 kJmol1。回答下列问题：(1)已知：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1；C6H5CH2CH3(g)O2(g)=8CO2(g)5H2O(l)H4 607.1 kJmol1。则C6H5CH=CH2(g)10O2(g)=8CO2(g)4H2O
7、(l)H_。(2)工业上，在恒压设备中进行上述反应制取苯乙烯，常在乙苯蒸气中通入大量水蒸气。请用化学平衡理论解释通入大量水蒸气的原因_。(3)已知T 下，将a mol乙苯蒸气通入到体积为V L的密闭容器中进行上述反应，反应时间与容器内的总压强数据如表：时间t/min010203040总压强p/1 000 kPa1.01.31.451.51.5由表中数据计算010 min内v(C6H5CH2CH3)_。(用含a、V的式子表示)该反应平衡时乙苯的转化率为_。(4)苯乙烯与溴化氢发生的加成反应产物有两种，其反应的化学方程式如下：.C6H5CH=CH2(g)HBr(g)C6H5CH2CH2Br(g).
8、C6H5CH=CH2(g)HBr(g)C6H5CHBrCH3(g)600 时，向3 L恒容密闭容器中充入1.2 mol C6H5CH=CH2(g)和1.2 mol HBr(g)发生反应，达到平衡时C6H5CH2CH2Br(g)和C6H5CHBrCH3(g)的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线如图所示。600 ，反应的化学平衡常数K_。反应平衡后，若保持其他条件不变，向该容器中再充入1 mol C6H5CH2CH2Br(g)，则反应将_(填“正向”、“逆向”或“不”)移动。在恒温恒容的密闭容器中，苯乙烯与溴化氢发生、两个加成反应，可以判断反应已达到平衡状态的是_。A容器内混合气体的密度不再改变
9、BC6H5CH2CH2Br(g)的生成速率与C6H5CHBrCH3(g)的分解速率相等C反应器中压强不再随时间变化而变化D混合气体的平均相对分子质量保持不变解析：(1)将题中已知热化学方程式依次编号为，根据盖斯定律；，故H4 607.1 kJmol1(285.8 kJmol1)(117.6 kJmol1)4 438.9 kJmol1。(2)该反应是气体分子数增大的可逆反应，恒压条件下通入水蒸气，总压不变，容器体积增大，平衡向正反应方向移动，苯乙烯产量提高。(3)根据C6H5CH2CH3(g)C6H5CH=CH2(g)H2(g)，设010 min内乙苯转化x mol，则10 min末乙苯为(ax
10、) mol，苯乙烯、H2均为x mol，根据起始时和10 min时的压强，有a:(ax)1.0:1.3，解得x0.3a，故v(乙苯) molL1min1。根据表格中数据，反应在30 min时处于平衡状态，设平衡建立过程中乙苯转化y mol，则平衡时乙苯为(ay) mol，苯乙烯、H2均为y mol，根据起始时和平衡时的压强，有a:(ay)1.0:1.5，解得y0.5a，故乙苯的平衡转化率为10050%。(4)根据图示，600 两反应达平衡时，n(C6H5CHBrCH3)0.6 mol，n(C6H5CH=CH2)(1.20.30.6) mol0.3 mol，n(HBr)0.3 mol，则反应的平
11、衡常数K/20 Lmol1。反应平衡后，向该容器中再充入1 mol C6H5CH2CH2Br(g)，反应向逆反应方向移动，苯乙烯、HBr的浓度增大。苯乙烯、HBr的浓度增大，反应向正反应方向移动。该反应体系全为气体，气体质量不变，又容器恒容，因此气体密度始终不变，A项不能说明反应达平衡，A项错误；C6H5CH2CH2Br(g)的生成速率与C6H5CH2CH2Br(g)的分解速率相等，表明反应的正反应速率和反应的逆反应速率相等，不是同一反应的正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡状态，B项错误；两个反应在反应前后气体分子数均不相等，因此气体的压强为变量，压强不变时可以说明反应达平衡，C项正确；反
12、应体系全为气体，气体质量不变，两个反应前后气体分子数均不相等，因此气体的平均相对分子质量为变量，故混合气体的平均相对分子质量不变可以说明反应达平衡，D项正确。答案：(1)4 438.9 kJmol1(2)该反应是气体分子数增大的可逆反应，恒压条件下通入水蒸气，总压不变，容器体积增大，反应体系分压减小，平衡正移，苯乙烯产量提高(3)(0.03 a/V)molL1min150%(4)20(或20 Lmol1)正向CD4氢能是理想的清洁能源，资源丰富。以太阳能为热源分解Fe3O4，经由热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如图1：(1)过程：2Fe3O4(s)6FeO(s)O2(g)H313.2 k
13、Jmol1过程需要将O2不断分离出去，目的是_。一定温度下，在容积可变的密闭容器中，该反应已达到平衡，下列说法正确的是_(填字母标号)。a容器内气体密度和相对分子质量都不再改变b升高温度，容器内气体密度变大c向容器中通入N2，Fe3O4的转化率不变d缩小容器容积，O2(g)浓度变大在压强p1下，Fe3O4的平衡转化率随温度变化的曲线如图2所示。若将压强由p1增大到p2，在图2中画出p2下的(Fe3O4)T曲线示意图。(2)已知H2的燃烧热是285.8 kJmol1，则液态水通过过程转化的热化学方程式为_。(3)其他条件不变时，过程在不同温度下，H2O的转化率随时间的变化(H2O)t曲线如图3所
14、示，温度T1、T2、T3由大到小的关系是_，判断依据是_。(4)科研人员研制出透氧膜(OTM)，它允许电子和O2同时透过，可实现水连续分解制H2，工作时CO、H2O分别在透氧膜的两侧反应。工作原理如图所示：CO在_(填“a”或“b”)侧反应，另一侧的电极反应式为_。解析：(1)过程将O2不断分离出去，降低c(O2)，使平衡正向移动，从而提高Fe3O4的转化率。容器中只有O2为气体，气体的密度和相对分子质量不再改变时，反应达到平衡，a项正确；升高温度，平衡正向移动，气体的质量增加，但容器的容积也增大，无法定性判断气体密度的变化，可以根据理想气体状态方程来判断，pVnRT可变形为pRT，容器容积可
15、变，则p不变，而M、R为常数，则升温时，减小，b项错误；向容器中通入N2，则容器容积增大，平衡向正反应方向移动，Fe3O4的转化率增大，c项错误；温度不变，平衡常数不变，O2浓度不变，d项错误。相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，Fe3O4的平衡转化率减小。(2)过程的反应为：3FeO(s)H2O(l)=H2(g)Fe3O4(s)，已知2Fe3O4(s)6FeO(s)O2(g)H313.2 kJmol1，H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1，根据盖斯定律，由，可得3FeO(s)H2O(l)=H2(g)Fe3O4(s)H(313.2 kJmol1)(285.8 kJmol
16、1)129.2 kJmol1。(3)其他条件相同时，在相同时间段内，转化率：(H2O)T1(H2O)T2(H2O)T3，因为该反应是吸热反应，升高温度平衡右移，所以T1T2T3。(4)根据水分解制H2，则水得到电子，发生还原反应，H2O在a侧反应，CO在b侧反应，a侧的电极反应为：H2O2e=H2O2。答案：(1)提高Fe3O4的转化率a如图所示(2)3FeO(s)H2O(l)=H2(g)Fe3O4(s)H129.2 kJmol1(3)T1T2T3其他条件相同时，因为该反应是吸热反应，升高温度平衡右移，所以T1T2T3(4)bH2O2e=H2O2(B级)5砷(As)是第四周期A族元素，可以形成
17、As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：(1)画出砷的原子结构示意图_。(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式_。该反应需要在加压下进行，原因是_。(3)已知：As(s)H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s)H1H2(g)O2(g)=H2O(l)H22As(s)O2(g)=As2O5(s)H3则反应As2O5(s) 3H2O(l)=2H3AsO4(s)的H_。(4)298 K时，将20 mL 3x molL1Na3AsO3、20 mL 3x molL1 I2
18、和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)I2(aq)2OH(aq)AsO(aq)2I(aq)H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所示。下列可判断反应达到平衡的是_(填标号)。a溶液的pH不再变化bv(I)2v(AsO)cc(AsO)/c(AsO)不再变化dc(I)y molL1tm时，v正_v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。tm时v逆_tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_。若平衡时溶液的pH14，则该反应的平衡常数K为_。解析：(1)As位于周期表中第四周期A族，说明As核外有4个电子层，最外层有5个电子，故原子结构示意图为。(2)由题
19、意可知反应物中有As2S3、O2，产物为H3AsO4、S，根据电子得失守恒可以配平这四种物质的系数，根据元素守恒可知反应物还有水且系数为6，配平后的方程式为2As2S35O26H2O=4H3AsO46S，加压可以增加反应物O2的浓度，提高As2S3的转化率。(3)将已知热化学方程式依次编号：As(s)H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s)H1H2(g)O2(g)=H2O(l)H22As(s)O2(g)=As2O5(s)H3根据盖斯定律，将反应23可得：As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s)H2H13H2H3。(4)a对：溶液pH不变时，则c(OH)也保持不变，反应处于平衡状态
20、。b错：根据反应方程式，始终存在速率关系：v正(I)2v逆(AsO)，反应不一定处于平衡状态。c对：由于Na3AsO3总量一定，当c(AsO)/c(AsO)不再变化时，c(AsO)、c(AsO)也保持不变，反应建立平衡。d错：由图可知，建立平衡时c(I)2c(AsO)2y molL1，因此c(I)y molL1时，反应没有建立平衡。tm时，反应正向进行，故v正大于v逆。由于tm时生成物AsO的浓度小于tn时AsO的浓度，因v逆的大小取决于生成物浓度的大小，故tm时的v逆小于tn时的v逆。反应前，三种溶液混合后，c(Na3AsO3)3x molL1x molL1，同理，c(I2)x molL1，
21、反应情况如下： AsO(aq)I2(aq)2OH(aq)AsO(aq)2I(aq)H2O(l)起始浓度/molL1x x00平衡浓度/molL1xyxy 1y2yK(molL1)1。答案：(1) (2)2As2S35O26H2O=4H3AsO46S加压可以增加反应物O2的浓度，提高As2S3的转化率(3)2H13H2H3 (4)ac大于小于tm时生成物浓度较低，反应速率较慢(molL1)1(可不带单位)6中科院大连化学物理研究所的一项研究成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。物质燃烧热/(kJmol1)氢气285.8甲烷890.3乙烯1
22、411.0(1)已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式_。(2)在400 时，向1 L的恒容反应器中充入1 mol CH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则在该温度下，其平衡常数K_。按化学平衡移动原理，在下图中画出CH4的平衡转化率与温度及压强(p1p2)的关系曲线。(3)在制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g)=C2H6(g)H2(g)。在常温下，向体积为1 L的恒容反应器中充入1 mol CH4，然后不断升高温度，得到上图。在200 时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因是_。在600 时，乙烯的体积分数减少的主要原因是_。(4)
23、工业上常采用除杂效率高的吸收电解联合法，除去天然气中杂质气体H2S，并将其转化为可回收利用的单质硫，其装置如下图所示。通电前，先通入一段时间含H2S的甲烷气，使部分NaOH吸收H2S转化为Na2S，再接通电源，继续通入含H2S杂质的甲烷气，并控制好通气速率。则装置中右端碳棒为_极，左端碳棒上的电极反应为_，右池中的c(NaOH)c(Na2S)_(填“增大”、“基本不变”或“减小”)。解析：(1)根据H2、 CH4和C2H4的燃烧热数据可写出热化学方程式：H2(g)O2(g)=H2O(l)H285.8 kJmol1，CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1，
24、C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1 411.0 kJmol1，根据盖斯定律，由22得2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)H202.0 kJmol1。(2)设平衡时转化的CH4的物质的量为2x mol，根据三段式法进行计算：2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)起始(mol) 100转化(mol) 2x x 2x平衡(mol) 12x x 2x则100%20.0%，解得x0.25，则平衡时CH4、C2H4、H2的物质的量浓度分别为0.50 molL1、0.25 molL1和0.50 molL1，则K0.25。该反应为吸热反应，升高温度，CH4的平衡转化率增大；该反
25、应为气体分子数增大的反应，温度相同时增大压强，CH4的平衡转化率降低，据此画出图像。(3)题图中200 时乙烷的量比乙烯多，这是因为该条件下乙烷的生成速率比乙烯的快。在600 后，乙烯的体积分数减少，主要是因为乙烯发生了分解反应。(4)结合题图可知右侧通入含有H2S杂质的甲烷气，得到除杂后的甲烷气，结合题意，则右端碳棒为电解池的阳极，左端碳棒为阴极。阴极上水电离出的H得电子被还原为H2，电极反应式为2H2O2e=2OHH2或2H2e=H2。右池中相当于H2S发生氧化反应而被除去，则溶液中c(NaOH)c(Na2S)基本保持不变。答案：(1)2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)H202.0
26、kJmol1(或CH4(g)C2H4(g)H2(g)H101.0 kJmol1(2)0.25或0.25 molL1如图所示(3)在200 时，乙烷的生成速率比乙烯的快在600 后，乙烯开始分解为碳和氢气(4)阳2H2O2e=2OHH2或2H2e=H2基本不变7甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”。由合成气制备二甲醚的主要原理如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H190.7 kJmol12CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H223.5 kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H341.2 kJmol1回答下列问题：(1)则反应3H2(g)3CO(g)C
27、H3OCH3(g)CO2(g)的H_ kJmol1。(2)反应达平衡后采取下列措施，能提高CH3OCH3产率的有_(填字母，下同)。A加入CH3OH B升高温度C增大压强 D移出H2OE使用催化剂(3)以下说法能说明反应3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)达到平衡状态的有_。AH2和CO2的浓度之比为3:1B单位时间内断裂3个HH同时断裂1个C=OC恒温恒容条件下，气体的密度保持不变D恒温恒压条件下，气体的平均摩尔质量保持不变E绝热体系中，体系的温度保持不变(4)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：已知：气体分压(p分)气体总压(p总)体积分数。该反应H_(填“”“0，恒压状态下，充入非反应气体，体积增大，组分浓度降低，平衡向正反应方向移动；设CO2浓度变化为xC(s)CO2(g)2CO(g)起始/(molL1) 1 0变化/(molL1) x 2x平衡/(molL1) 1x 2x100%40.0%，解得x0.25 molL1，即CO2的转化率为100%25%；T 时，CO的平衡分压为50%p总，CO2的分压为50%p总，Kp0.5p总。答案：(1)246.1(2)D(3)DE (4)正移25%0.510