【2021届备考】2020全国名校化学试题分类解析汇编:F单元-化学反应与能量.docx
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1、F单元物质结构 元素周期律名目F单元物质结构 元素周期律1F1化学反应与能量变化1F2反应热的计算与重要的反应热12F3原电池原理19F4 电解原理30F5 化学反应与能量综合44 F1化学反应与能量变化28F1 F2 F3 G4 H3【2022宁夏银川一中三模】(14分)运用化学反应原理学问回答下列有关碳和碳的化合物的问题:(1)汽车尾气的主要污染物是NO以及燃料燃烧不完全所产生的CO,它们是现代化城市的重要大气污染物,为了减轻汽车尾气造成的大气污染,人们开头探究利用NO和CO在确定条件下转化为两种无毒气体E和F的方法(已知该反应HT2BT1C(HCO3-)C(CO32-)C(OH -)C(
2、H+)(2分) (3) CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H=+247.3kJmol-1(2分)2CO+2CO32-4e-=4CO2(2分)O2+2CO2+4e-=2CO32-(2分)解析:(1)NO和CO在确定条件下转化为两种无毒气体E和F,是氮气和二氧化碳,反应的方程式为2CO+2NO N2+2CO2;通过平衡时各物质的物质的量也验证这一反应;利用“三段式”进行计算:2CO + 2NO N2 + 2CO2 始态浓度(mol/L)0.05 0.05 0 0 变化量(mol/L) 0.04 0.04 0.02 0.04 平衡浓度(mol/L) 0.01 0.01 0.02
3、 0.04 则K=C(N2)C2(CO2)/ C2(CO)C2(NO)=3200 L/mol;该反应放热,从表中看出,从T1到T2,平衡正向移动,降低温度,故AT1T2;(2)气体E是CO2,0.4mol CO2,用200mL 3mol/L NaOH溶液(物质的量是0.6mol)将其完全吸取,产物生成0.2molNa2CO3和0.2molNaHCO3,CO32-和HCO3-要水解使溶液呈碱性,前者的水解程度远大于后者,所以离子浓度大小: C(Na+)C(HCO3-)C(CO32-)C(OH -)C(H+)(3) 依据CH4、H2、和CO的燃烧热可知,各物质燃烧的热化学方程式:O2(g)+2H2
4、(g)=2H2O(L)H=-571.6kJmol-1;CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(L)H=-890.3kJmol-1;2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)H=-566.0kJmol-1,利用盖斯定律将-可得:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)H=+247.3kJmol-1;(4)在燃料池中,正极上是CO2发生失去电子的氧化反应,电极反应为:O2+2CO2+4e-=2CO32-,负极上是CO发生失电子的氧化反应,反应式:2CO+2CO32-4e-=4CO2,在转移电子一样多的状况下,两极反应相加得到总反应:2CO+O2=2CO2;【思路点拨】本题考
5、查比较综合,可逆反应平衡常数的简洁计算方法,盖斯定律的应用。留意书写热化学方程式的要领;电极反应式的书写要看电解质中的离子存在形式。难度中等。11A4 F1 H2【2022宁夏银川一中三模】下列图示与对应的叙述不相符的是 A图1表示KNO3的溶解度曲线,图中a点所示的溶液是80时KNO3的不饱和溶液B图2表示某放热反应分别在有、无催化剂的状况下反应过程中的能量变化C图3表示0.1000molL-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000molL-1醋酸溶液得到滴定曲线D图4 表示向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴滴入Ba(OH)2溶液,随着Ba(OH)2溶液体积V的变化,沉淀总物质的量n的变
6、化、【学问点】溶解曲线、中和滴定、过量计算【答案解析】C 解析:A、溶解度曲线下方的点代表未饱和状态,上方的点代表过饱和状态,故A正确; B、催化剂能转变反应所需的最高能垒,加快反应速率,故B正确; C、0.1000molL-1醋酸溶液PH值应大于1,曲线的起始点不应当从1开头,故C错误; D、开头滴加同时发生反应为SO42-+Ba2+=BaSO4,Al3+3OH-=Al(OH)3;(开头到a)再滴加Ba(OH)2,生成BaSO4沉淀,发生反应为SO42-+Ba2+=BaSO4,NH4+OH-=NH3H2O,所以沉淀质量连续增加;(a到b)连续滴加Ba(OH)2,Al(OH)3溶解,发生反应A
7、l(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,(b到c),故D正确。故答案选C【思路点拨】本题考查了溶解度、催化剂的作用、酸碱中和滴定、物质间的反应,明确物质的性质及离子反应先后挨次是解本题关键,知道各个拐点溶液中存在的溶质,留意:D选项NH4+与Al3+同时存在,OH-首先与Al3+反应,而NH4+与Al(OH)3同时存在,OH-首先与NH4+反应,为易错点,题目难度较大。36B3 F1 F2 F4 O1【2022江西师大附中三模】【化学选修2:化学与技术】(15分)第五主族的磷单质及其化合物在工业上有广泛应用。(1)同磷灰石在高温下制备黄磷的热化学方程式为:4Ca5(PO4)3F(s)+21
8、SiO2(s)+30C(s)=3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4(g)H已知相同条件下:4Ca3(PO4)2F(s)+3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g) H12Ca3(PO4)2(s)+10C(s)=P4(g)+6CaO(s)+10CO(g) H2SiO2(s)+CaO(s)=CaSiO3(s) H3用H1、H2和H3表示H,则H=_;(2)三聚磷酸可视为三个磷酸分子(磷酸结构式如图)之间脱去两个水分子产物,其结构式为_,三聚磷酸钠(俗称“五钠”)是常用的水处理剂,其化学式为_;(3)次磷酸钠(NaH2PO2)可用于工
9、业上的化学镀镍。化学镀镍的溶液中含有Ni2+和H2PO2,在酸性等条件下发生下述反应:(a)_ Ni2+ + _ H2PO2+ _ _Ni+_ H2PO3+ _(b)6H2PO-2 +2H+ =2P+4H2PO3+3H2请在答题卡上写出并配平反应式(a);利用中反应可在塑料镀件表面沉积镍磷合金,从而达到化学镀镍的目的,这是一种常见的化学镀。请从以下方面比较化学镀与电镀。方法上的不同点:_;原理上的不同点:_;化学镀的优点:_。 【学问点】热化学方程式、氧化还原反应方程式的配平、电解原理【答案解析】 (1) H13H2+18H3 (2分) (2) (2分) ,Na5P3O10(2分) (3)2N
10、i2+ + 1H2PO2+ 1H2O 2Ni+ +1H2PO3+ 2H+(3分) (4)化学镀中镀件直接与电解质溶液接触反应;(2分) 电镀通过外加电流,在镀件外形成镀层;化学镀是利用化学腐蚀反应;电镀是利用电解池,外加电流进行氧化还原反应; (2分) 装置简便,节省能源,操作简便(2分)解析:(1)热化学方程式4Ca5(PO4)3F(s)+2lSiO2(s)+30C(s)=3P4(g)+20CaSiO3(s)+30CO(g)+SiF4可以将下列三个反应相加得到:4Ca5(PO4)3F(s)+3SiO2(s)=6Ca3(PO4)2(s)+2CaSiO3(s)+SiF4(g)H1;6Ca3(PO
11、4)2(s)+30C(s)=3P4(g)+18CaO(s)+30CO(g)3H2;18SiO2(s)+18CaO(s)=18CaSiO3(s)18H3;依据盖斯定律可得H=H1+3H2+18H3;(2)一个磷酸中的羟基与另一个磷酸的H之间可以脱水结构式则为,“五钠”即五个钠原子,所以三聚磷酸钠的化学式为Na5P3O10,故答案为:Na5P3O10;(3)(a)依据得失电子守恒:镍元素的化合价降低了1价,磷元素的化合价上升的2价,所以依据原子守恒结合电荷守恒可得配平的方程式为:2Ni2+ + 1H2PO2+ 1H2O 2Ni+ +1H2PO3+ 2H+;从方法上分析,电镀是利用电解原理通过外加直
12、流电源,在镀件表面形成的镀层,镀层一般只有镍,而化学镀是利用氧化还原反应镀件直接与电解质溶液接触,在塑料镀件表面沉积镍-磷合金,这是两者的不同;从原理上分析,无论电镀还是化学镀均有电子的转移,均是利用了氧化还原反应,这是两者的相同点,故答案为:化学镀中镀件直接与电解质溶液接触反应化学镀无需通电,而电镀需要通电;电镀通过外加电流,在镀件外形成镀层;化学镀是利用化学腐蚀反应;电镀是利用电解池,外加电流进行氧化还原反应;装置简便,节省能源,操作简便化学镀对镀件的导电性无特殊要求。【思路点拨】本题考查同学对热化学方程式含义及对氧化还原反应本质的理解,综合性较强,难度较大。28F1 F2 F4 G2 G
13、3 G5【2022江西师大附中三模】(15分)CO2和CH4是两种重要的温室气体,通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的争辩目标。(1)250时,以镍合金为催化剂,向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4,发生如下反应:CO2 (g)CH4(g) 2CO(g)2H2(g)。平衡体系中各组分体积分数如下表:物质CH4CO2COH2体积分数0.10.10.40.4此温度下该反应的平衡常数K=_已知:CH4(g)2O2(g)CO2(g)2H2O(g) H=890.3 kJmol1CO(g)H2O (g)CO2(g)H2 (g) H=+2.8 kJmol12CO(g)O2(g
14、)2CO2(g) H=566.0 kJmol1反应CO2(g)CH4(g)2CO(g)2H2(g) 的H=_(2)以二氧化钛表面掩盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如右图所示。250300时,温度上升而乙酸的生成速率降低的缘由是_为了提高该反应中CH4的转化率,可以实行的措施是_将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为_(3)Li2O、Na2O、MgO均能吸取CO2。假如查找吸取CO2的其他物质,下列建议合理的是_a.可在碱性氧化物中查找 b.可在A、A族元素形成的氧化物中查找 c.可在具有强氧化性的物质中查找 L
15、i2O吸取CO2后,产物用于合成Li4SiO4,Li4SiO4用于吸取、释放CO2。原理是:在500,CO2与Li4SiO4接触后生成Li2CO3;平衡后加热至700,反应逆向进行,放出CO2,Li4SiO4再生,说明该原理的化学方程式是_(4)利用反应A可将释放的CO2转化为具有工业利用价值的产品。反应A:高温电解技术能高效实现(3)中反应A,工作原理示意图如下:CO2在电极a放电的反应式是_【学问点】反应热的计算、化学平衡常数的含义、化学平衡的影响因素、电解原理【答案解析】64 +247.3 kJmol1 温度超过250时,催化剂的催化效率降低增大反应压强或增大CO2的浓度3Cu2Al2O
16、4+32H+2NO3=6Cu2+ 6Al3+2NO+16 H2O(3)ab (1分) CO2 + Li4SiO4 Li2CO3 + Li2SiO3(4)CO2 + 2e- = CO+O2- 解析:(1) CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)起始(mol) 6 6 0 0反应(mol) X X 2X 2X平衡(mol) 6-X 6-X 2X 2X由CH4的体积分数为0.1,则(6-x)/(12+2x)=0.1,解得X=4,所以K=(2222)/(0.50.5)=64CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)H=-890.3kJmol-1 CO(g)+H2O(g)=C
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