2023版高考化学江苏专版二轮复习检测:第二板块-非选择题必考题型专攻-第20题-非选择题中的化学反应原理.doc
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1、第20题非选择题中的化学反应原理综合 1(2018江苏高考)NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。(1)用水吸收NOx的相关热化学方程式如下:2NO2(g)H2O(l)=HNO3(aq)HNO2(aq) H116.1 kJmol13HNO2(aq)=HNO3(aq)2NO(g)H2O(l) H75.9 kJmol1反应3NO2(g)H2O(l)=2HNO3(aq)NO(g)的H_ kJmol1。(2)用稀硝酸吸收NOx,得到HNO3和HNO2的混合溶液,电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式:_。(3)用酸性(NH2)
2、2CO水溶液吸收NOx,吸收过程中存在HNO2与(NH2)2CO生成N2和CO2的反应。写出该反应的化学方程式:_。(4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。NH3与NO2生成N2的反应中,当生成1 mol N2时,转移的电子数为_ mol。将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体,匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置见图1)。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示,在50250 范围内随着温度的升高,NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_;当反应温度高于380 时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是_。把脉考点第(1)问考查盖斯定律计
3、算反应热第(2)问考查电解池电极反应式的书写第(3)问考查陌生化学方程式的书写第(4)问考查陌生氧化还原反应电子数的计算、化学反应速率的影响因素解析:(1)将题给三个热化学方程式依次编号为、和,根据盖斯定律可知,(3)/2,则H(116.1 kJmol1375.9 kJmol1)/2136.2 kJmol1。(2)由题给信息可知,反应物为HNO2(弱酸),生成物为HNO3,因此阳极反应式为HNO22eH2O=3HNO。(3)由题给信息可知,反应物为HNO2、(NH2)2CO,生成物为CO2和N2,根据氧化还原反应方程式的配平方法可写出该反应的化学方程式为2HNO2(NH2)2CO=2N2CO2
4、3H2O。(4)NH3中N的化合价为3,NO2中N的化合价为4,N2中N的化合价为0,每生成1 mol N2,有的N由3价变为0价,被氧化的N的物质的量为 mol,因此每生成1 mol N2转移的电子数为 mol。温度升高,反应速率增大,同时催化剂的活性增大也会提高反应速率。一段时间后催化剂活性增大幅度变小,主要是温度升高使反应速率增大。当温度超过一定值时,催化剂的活性下降,同时氨气与氧气能够反应生成NO而使反应速率减小。答案:(1)136.2(2)HNO22eH2O=3HNO(3)2HNO2(NH2)2CO=2N2CO23H2O(4)迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx
5、去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大催化剂活性下降;NH3与O2反应生成了NO2(2017江苏高考)砷(As)是一些工厂和矿山废水中的污染元素,使用吸附剂是去除水中砷的有效措施之一。(1)将硫酸锰、硝酸钇与氢氧化钠溶液按一定比例混合,搅拌使其充分反应,可获得一种砷的高效吸附剂X,吸附剂X中含有CO,其原因是_。(2)H3AsO3和H3AsO4水溶液中含砷的各物种的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与pH的关系分别如图1和图2所示。以酚酞为指示剂(变色范围pH 8.010.0),将NaOH溶液逐滴加入到H3AsO3溶液中,当溶液由无色变为浅
6、红色时停止滴加。该过程中主要反应的离子方程式为_。H3AsO4第一步电离方程式H3AsO4H2AsOH的电离常数为Ka1,则pKa1_(pKa1lg Ka1)。(3)溶液的pH对吸附剂X表面所带电荷有影响。pH7.1时,吸附剂X表面不带电荷;pH7.1时带负电荷,pH越高,表面所带负电荷越多;pH7.1时,pH越高,吸附剂X所带负电荷越多,则吸附剂X与HAsO静电斥力增强。在pH为47时,吸附剂X表面带正电荷,从图2知,pH在47之间时,吸附剂X吸附H2AsO和HAsO;从图1知,pH在47之间时,三价砷主要以分子形式存在,吸附剂X不会吸附分子。加入氧化剂,可以将三价砷转化为五价砷,而被吸附剂
7、X吸附。答案:(1)碱性溶液吸收了空气中的CO2(2)OHH3AsO3=H2AsOH2O2.2(3)在pH 79之间,随pH升高H2AsO转变为HAsO,吸附剂X表面所带负电荷增多,静电斥力增加在pH 47之间,吸附剂X表面带正电,五价砷主要以H2AsO和HAsO阴离子存在,静电引力较大;而三价砷主要以H3AsO3分子存在,与吸附剂X表面产生的静电引力小加入氧化剂,将三价砷转化为五价砷3(2016江苏高考)铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2O转化为Cr3,其
8、电极反应式为_。(2)在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2和Pb2的去除率,结果如下图所示。当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2和Pb2,其原因是_。当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2和Pb2的去除率不升反降,其主要原因是_。(3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。一定条件下,向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液,溶液中BH(B元素的化合价为3)与Fe2反应生成纳米铁粉、H2和B(OH),其离子方程式为_。纳米铁粉与水中NO反应的离子方程式为4FeNO10H=4Fe2NH3H2O研究发现,若pH偏
9、低将会导致NO的去除率下降,其原因是_。相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中NO的速率有较大差异(见下图),产生该差异的可能原因是_。把脉考点第(1)问考查原电池电极反应式的书写第(2)问考查化学反应速率的影响因素第(3)问考查陌生离子方程式的书写、影响化学反应速率的因素解析:(1)由题意知,正极上Cr2O得电子生成Cr3,其电极反应式为Cr2O6e14H=2Cr37H2O。(2)活性炭具有较大的表面积,吸附性很强,能吸附废水中少量的Cu2和Pb2。铁的质量分数增加,形成铁炭微电池的数量减少,从而降低了反应效果,导致Cu2和Pb2的去除率降低。(3)因BH中B元素的化合价为3,则BH中H元素的化
10、合价为1。根据题中信息和电子守恒规律可写出该反应的离子方程式:2Fe2BH4OH=2Fe2H2B(OH)。pH偏低,即溶液的酸性增强,则易发生副反应:Fe2H=Fe2H2,导致NO的去除率降低。水样和相比较,水样中含有Cu2。由题图可知,相同条件下水样的NO去除速率明显比水样快,可能是Fe与Cu2反应:FeCu2=Fe2Cu,析出的Cu与Fe在溶液中构成原电池,加快了Fe与NO的反应,也可能是析出的Cu或原废水中的Cu2催化了Fe与NO的反应。答案:(1)Cr2O6e14H=2Cr37H2O(2)活性炭对Cu2和Pb2有吸附作用铁的质量分数增加,铁炭混合物中微电池数目减少(3)2Fe2BH4O
11、H=2Fe2H2B(OH)纳米铁粉与H反应生成H2Cu或Cu2催化纳米铁粉去除NO的反应(或形成的FeCu原电池增大纳米铁粉去除NO的反应速率)4(2015江苏高考)烟气(主要污染物SO2、NOx)经O3预处理后用CaSO3水悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。O3氧化烟气中SO2、NOx的主要反应的热化学方程式为:NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g)H200.9 kJmol1NO(g)O2(g)=NO2(g)H58.2 kJmol1SO2(g)O3(g)=SO3(g)O2(g)H241.6 kJmol1(1)反应3NO(g)O3(g)=3NO2(g)的H_kJmol1。(2
12、)室温下,固定进入反应器的NO、SO2的物质的量,改变加入O3的物质的量,反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前n(O3)n(NO)的变化见下图。当n(O3)n(NO)1时,反应后NO2的物质的量减少,其原因是_。增加n(O3),O3氧化SO2的反应几乎不受影响,其可能原因是_。(3)当用CaSO3水悬浮液吸收经O3预处理的烟气时,清液(pH约为8)中SO将NO2转化为NO,其离子方程式为_。(4)CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液,达到平衡后溶液中c(SO)_用c(SO)、Ksp(CaSO3)和Ksp(CaSO4)表示;CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶
13、液能提高NO2的吸收速率,其主要原因是_。把脉考点第(1)问考查盖斯定律计算反应热第(2)问考查影响化学反应速率的因素第(3)问考查陌生离子方程式的书写第(4)问考查溶度积常数Ksp的应用及工业生产采取的措施解析:(1)应用盖斯定律进行解答。(2)O3的氧化性很强,O3能将NO2氧化为更高价的氮氧化物。O3能氧化SO2,而增加n(O3)时O3氧化SO2的反应几乎不受影响,其原因是SO2与O3的反应速率慢。(3)NO2转化为NO是NO2发生了还原反应,则SO发生氧化反应;pH8的溶液呈碱性。在此基础上,应用书写氧化还原反应型离子方程式的规则,可写出SO与NO2反应的离子方程式。(4)CaSO3水
14、悬浮液中加入Na2SO4溶液以后的体系中存在两个沉淀溶解平衡:CaSO3(s)Ca2(aq)SO(aq),Ksp(CaSO3)c(Ca2)c(SO)CaSO4(s)Ca2(aq)SO(aq),Ksp(CaSO4)c(Ca2)c(SO)则c(SO)c(SO)。CaSO3水悬浮液吸收NO2的实质是SO与NO2发生氧化还原反应。CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液以后,发生反应:Ca2(aq)SO(aq)CaSO4(s),促使沉淀溶解平衡CaSO3(s)Ca2(aq)SO(aq)向右移动,SO的浓度增大,加快了SO与NO2的反应速率。答案:(1)317.3(2)O3将NO2氧化为更高价氮氧化物(
15、或生成了N2O5)SO2与O3的反应速率慢(3)SO2NO22OH=SO2NOH2O(4)c(SO)CaSO3转化为CaSO4使溶液中SO的浓度增大,加快SO与NO2的反应速率5(2014江苏高考)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。图1(1)将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如图1所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应:S22e=S、(n1)SS2=S写出电解时阴极的电极反应式:_。电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质,其离子方程式可写成_。(2)将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S
16、,其物质转化如图2所示。图2在图示的转化中,化合价不变的元素是_。反应中当有1 mol H2S转化为硫单质时,保持溶液中Fe3的物质的量不变,需消耗O2的物质的量为_。在温度一定和不补加溶液的条件下,缓慢通入混合气体,并充分搅拌。欲使生成的硫单质中不含CuS,可采取的措施有_。(3)H2S在高温下分解生成硫蒸气和H2。若反应在不同温度下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图3所示,H2S在高温下分解反应的化学方程式为_。图3把脉考点第(1)问考查电解时电极反应式的书写、陌生氧化还原反应离子方程式的书写第(2)问考查识图能力、电子守恒及其计算、工业生产采取的措施第(3)问考查陌生化学方程式的
17、书写解析:(1)由题图1知,阴极区的电解质为氢氧化钠,且阴极生成H2,故阴极的电极反应式为2H2O2e=H22OH。S在酸性条件下发生歧化反应,生成硫单质和硫化氢气体,离子方程式为S2H=(n1)SH2S。(2)根据题图2和方程式可以看出,在转化过程中,化合价不变的元素有三种,分别为Cu、H、Cl。消耗1 mol O2转移4 mol电子,1 mol H2S转化为硫单质需转移2 mol 电子,若保持Fe3的物质的量不变,则根据得失电子守恒,需消耗0.5 mol O2。提高混合气体中空气的比例,实质是提高氧气的量,可以保证生成的硫单质中不含CuS。(3)由题图3可以看出,生成物的物质的量之比为21
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