全国通用版2022高考化学总复习优编增分练：高考压轴大题特训题型一基本概念基本理论的综合应用

题型一　基本概念、基本理论的综合应用1.(2022·韶关市高三4月模拟考试)NH3作为一种重要化工原料，被大量应用于工业生产，与其有关性质反应的催化剂研究曾被列入国家863计划。(1)催化剂常具有较强的选择性。已知：反应Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝－905kJ·mol－1反应Ⅱ：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝－1266.6kJ·mol－1写出NO分解生成N2与O2的热化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________。(2)N2O也可分解生成N2与O2。在四个恒容密闭容器中按下表相应量充入气体，发生2N2O(g)2N2(g)＋O2(g)，容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O平衡转化率如下图所示。容器容积/L起始物质的量/molN2ON2O2ⅠV10.100Ⅱ1.00.100ⅢV20.100Ⅳ1.00.060.060.04①该反应的ΔH________(填“>”“＝”或“<”)0。②图中A、B、C三点处容器内的总压强，由大到小的顺序是________________________________________________________________________。③容器Ⅳ在470℃进行反应时，起始速率：v正(N2O)____(填“>”“＝”或“<”)v逆(N2O)。(3)氨催化氧化时会发生上述两个竞争反应Ⅰ、Ⅱ。为分析某催化剂对该反应的选择性，在20L密闭容器中充入1molNH3和2molO2，测得一定时间内有关物质的量关系如图：8\n①该催化剂在低温时选择反应________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。②C点比B点所产生的NO的物质的量少的原因可能是________________________________________________________________________。答案　(1)2NO(g)N2(g)＋O2(g)　ΔH＝－180.8kJ·mol－1(2)①>　②p(C)>p(B)>p(A)(或C>B>A)　③>(3)①Ⅱ　②该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动或催化剂活性降低解析　(1)NO分解生成N2与O2的方程式为2NO(g)N2(g)＋O2(g)，根据已知的反应Ⅰ和反应Ⅱ，要得到该方程，则，即ΔH＝＝kJ·mol－1＝－180.8kJ·mol－1。(2)①根据图像，温度升高，转化率增大，则平衡向右移动，说明正反应方向吸热，则反应的ΔH＞0。②A、B、C三点中N2O的转化率相同，则容器中反应物、生成物的量均相同，则容器的压强取决于容器的体积，根据图像，相同温度时：转化率大小为：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，则反应正向进行的程度为：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，且该反应为气体分子数增加的反应，增大容器体积，减小压强平衡向右移动，则说明容器体积大小为：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，故A、B、C三点处容器内的总压强由大到小的顺序是p(C)＞p(B)＞p(A)。③Ⅱ中在470℃下达到平衡时N2O的转化率是0.6，则该反应在470℃下平衡常数是＝0.0675，容器Ⅳ在470℃进行反应时，浓度商＝＝0.04＜0.0675，所以反应向正反应方向进行，则起始速率：v正(N2O)＞v逆(N2O)。(3)①根据图像，在低温时，N2的量相对多一些，而N2是反应Ⅱ的生成物，故该催化剂在低温时选择反应Ⅱ。②C点比B点所产生的NO的物质的量少的原因可能是平衡的逆向移动等原因。根据图像，该催化剂在高温时选择反应Ⅰ，而反应Ⅰ为放热反应，达到平衡后，温度升高平衡向左移动，使得C点比B点所产生的NO的物质的量少；或者可能是由于温度升高催化剂失去了活性等原因。2.(2022·赤峰市高三4月模拟)运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。(1)8\n用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝QkJ·mol－1。在T1℃时，反应进行到不同时间(min)测得各物质的浓度(mol·L－1)如下：时间浓度01020304050NO1.000.680.500.500.600.60N200.160.250.250.300.30CO200.160.250.250.300.30①30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是______(填字母)。a.通入一定量的NOb.加入定量的活性炭c.加入合适的催化剂d.适当缩小容器的体积②若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3∶1∶1，则Q________(填“>”或“<”)0。(2)某研究小组在实验室用某新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究，测得NO转化为N2的转化率随温度、CO混存量的变化情况如下图所示，利用以下反应：2NO＋2CON2＋2CO2(有CO)　2NON2＋O2(无CO)①若不使用CO，温度超过775℃，发现NO的分解率降低，其可能的原因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________；在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制最佳温度在____________左右。②用CxHy(烃)催化还原NOx也可消除氮氧化物的污染，写出C2H6与NO2发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如下图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物Y，则该电极反应式为______________________________________________8\n__________________________________________________________________________________________________。(3)天然气的一个重要用途是制取氢气，其原理如下：已知：a.2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH1b.CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH2c.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3①科学家提出一种利用天然气制备氢气的方法：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝________________________________________________________________________。②这种方法的推广与使用，不仅实现资源综合利用，而且还能解决的环境问题是________________________________________________________________________。答案　(1)①ad　②＜(2)①该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行　870℃(850℃到900℃之间都可以)②4C2H6＋14NO28CO2＋7N2＋12H2O③NO2＋NO－e－===N2O5(3)①ΔH2－ΔH1－ΔH3　②减少温室气体的排放，缓解温室效应解析　(1)①根据表格20min和30min时各物质的浓度分别对应相等，20min时已经达到平衡；40min和50min时各物质的浓度分别对应相等，40min时又再次达到平衡；30min时改变条件，达到新平衡时NO浓度增大为原来的0.60÷0.50＝1.2倍，N2和CO2的浓度增大为原来的0.3÷0.25＝1.2倍。a项，通入一定量NO，平衡正向移动，达到新平衡时NO、N2、CO2的浓度都可能为原来的1.2倍；b项，加入定量活性炭，平衡不移动，各物质物质的量浓度不变；c项，加入合适的催化剂，加快反应速率，平衡不移动，各物质物质的量浓度不变；d项，适当缩小容器体积，平衡不移动，由于体积减小，达到新平衡时NO、N2、CO2的浓度都可能为原来的1.2倍；故选ad。②30min时容器中NO、N2、CO2的浓度之比为0.50∶0.25∶0.25＝2∶1∶1，升高温度达到平衡时容器中NO、N2、CO2的浓度之比为3∶1∶1，升高温度平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，故Q<0。(2)①若不使用催化剂，发生的反应为2NON2＋O2，温度超过775℃，NO的分解率降低，可能原因是：该反应是放热反应，升高温度更有利于反应向逆反应方向进行。根据图像当8\nn(NO)/n(CO)＝1时，870℃左右NO的转化率最大，所以应控制的最佳温度在870℃左右。②烃催化还原NOx可消除氮氧化物的污染，氮氧化物被还原为N2，则烃转化成CO2和H2O，C2H6与NO2反应的化学方程式为4C2H6＋14NO28CO2＋12H2O＋7N2。③石墨Ⅱ通入O2，石墨Ⅱ为正极，石墨Ⅰ为负极，Y是一种氧化物，NO2发生氧化反应生成Y，Y为N2O5，电极反应式为NO2－e－＋NO===N2O5。(3)应用盖斯定律，将b－a－c得，CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝ΔH2－ΔH1－ΔH3。3.(2022·朝阳市普通高中高三三模)铁的单质及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：(1)某热电池放电时总反应为4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。该电池的正、负极材料分别是________、________。(2)Na2FeO4是一种优良的水处理剂。①Na2FeO4可将水体中NH3转化为N2而除去同时产生红褐色沉淀，1molNa2FeO4最多可脱除NH3的物质的量为________。②Na2FeO4溶于水，溶液中含六价铁的微粒分率(某六价铁微粒数与所有六价铁微粒总数之比)与溶液pH的关系如下图所示(已知常温下，H3FeOH＋＋H2FeO4，H2FeO4H＋＋HFeO，HFeOH＋＋FeO的电离常数依次为K1、K2、K3；pK＝－lgK)。pH＝3时，溶液中主要含铁微粒浓度从大到小的顺序为____________________；反应FeO＋H2OHFeO＋OH－的pK＝________。(3)CO还原铁的氧化物时，涉及以下反应：a.Fe3O4(s)＋4CO(g)3Fe(s)＋4CO2(g)　ΔH1b.FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)　ΔH2c.3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g)　ΔH3d.Fe3O4(s)＋CO(g)3FeO(s)＋CO2(g)　ΔH4相关反应的温度与混合气体中CO的体积分数的关系如下图所示：8\n①反应的ΔH>0的是________(填“a”“b”“c”或“d”)；ΔH4＝________________(用ΔH1、ΔH2表示)。②在恒容密闭容器中，加入7.2gFeO，同时充入0.1molCO，升高温度，若恰好处于图中p点处，CO的转化率为________，容器中生成单质Fe的质量为________。答案　(1)FeS2　Li(2)①1mol　②H2FeO4、HFeO、H3FeO　6.7(3)①d　ΔH1－3ΔH2　②25%　1.4g解析　(1)正极发生还原反应，FeS2获得电子生成Fe、S2－，负极发生氧化反应，Li失电子生成Li＋，因此该电池的正、负极材料分别是FeS2和Li。(2)①Na2FeO4将NH3转化为N2同时本身被还原为Fe3＋，根据得失电子守恒可得1molNa2FeO4最多可脱除NH3的物质的量为mol＝1mol。②由图像可知pH＝3时，溶液中主要含铁微粒浓度最大的是H2FeO4，最小的是H3FeO，处于中间的是HFeO，所以溶液中主要含铁微粒浓度从大到小的顺序为H2FeO4、HFeO、H3FeO；FeO＋H2OHFeO＋OH－的K＝，由HFeOH＋＋FeO的K3＝，K×K3＝×＝c(OH－)·c(H＋)＝Kw，可知K＝，由图像可知pK3＝－lgK3＝7.3，因此K3＝10－7.3，所以K＝＝＝10－6.7，pK＝－lgK＝－lg10－6.7＝6.7。(3)①由图像可知随着温度的升高a、b、c的反应中CO的百分含量增大说明a、b、c为放热反应，d反应中CO的百分含量减小说明d为吸热反应；由已知方程式，根据盖斯定律可得d＝a－3b，所以ΔH4＝ΔH1－3ΔH2；②在恒容密闭容器中，加入7.2gFeO，同时充入0.1molCO，可发生反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)，p点处，CO的百分含量为75%，设有xmol的CO参与反应，则＝75%，x＝0.025，CO的转化率为×100%＝25%，容器中生成单质Fe的质量为0.025mol×56g·mol－1＝1.4g。8\n4.(2022·江西省九所重点中学高三联考)研究发现，NOx和SO2是雾霾的主要成分。Ⅰ.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)　ΔH＝＋180kJ·mol－12CO(g)＋O2(g)2CO2(g)　ΔH＝－564kJ·mol－1(1)2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝________________，该反应在________下能自发进行(填“高温”“低温”或“任意温度”)。(2)T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程(0～15min)中NO的物质的量随时间变化如上图所示。①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。②15min时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如图所示的变化，则改变的条件可能是________(填字母)。A.增大CO浓度B.升温C.减小容器体积D.加入催化剂Ⅱ.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＝2.0×10－2　Ka2＝6.0×10－7(3)请通过计算证明，NaHSO3溶液显酸性的原因：____________________________________________________________________________________________________________。(4)如上方图示的电解装置，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的SO2质量至少为________g。8\n答案　(1)－744kJ·mol－1　低温(2)①0.0875(或)　不　②AC(3)HSO的水解常数K＝Kw/Ka1＝5.0×10－13<Ka2＝6.0×10－7(HSO的电离常数)，所以显酸性(4)6H＋＋NO＋5e－===NH＋H2O　32解析　(1)①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH＝＋180kJ·mol－1，②2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)　ΔH＝－564kJ·mol－1，②－①得该反应：ΔH＝(－564－180)kJ·mol－1＝－744kJ·mol－1；ΔH<0，根据反应方程式，ΔS<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，当温度处于低温下，能够自发进行。(2)考查化学平衡常数计算、勒夏特列原理，①　　　　　2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)起始量/mol0.40.400变化/mol0.20.20.20.1平衡/mol0.20.20.20.1各组分的体积分数分别是：、、、，Kp＝＝＝0.0875；根据①的分析，化学平衡常数K＝5，再向容器中充入NO和CO2各0.3mol，此时的浓度商仍为5，因此平衡不移动；②15min时，改变某一因素，NO的物质的量减少，说明平衡向正反应方向移动，A项，增大CO的浓度，平衡向正反应方向移动，NO的物质的量减小，正确；B项，正反应是放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，NO的物质的量增大，错误；C项，减小容器的体积，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，NO的物质的量减小，正确；D项，加入催化剂，化学平衡不移动，错误。(3)考查电离平衡常数、水解平衡常数、水的离子积的关系，HSO的水解常数K＝＝5.0×10－13<Ka2＝6.0×10－7，电离平衡常数大于水解平衡常数，说明溶液显酸性。(4)考查电极反应式的书写、电化学计算，根据电解装置，NO和SO2转化为硫酸铵，说明NO转化成NH，即NO在阴极上发生反应：NO＋6H＋＋5e－===NH＋H2O；阳极反应式为SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO，根据得失电子数目守恒，因此有2NO～10e－～5SO2，求出SO2的质量为4.48×5×64/(2×22.4)g＝32g。8