最新版版高考化学大一轮复习专题9溶液中的离子反应专项突破练（六）

新人教部编版初高中精选试卷

专项突破练(六) 加试第30题

1．(2017·宁波市十校高三9月联考)尿素(H2NCONH2)是目前含氮量最高的氮肥。国内外主要以NH3和CO2为原料进行合成。主要通过以下两个反应进行： 反应1：2NH3(l)＋CO2(g)反应2：H2NCOONH4(l)请回答：

(1)已知：反应3：NH3(l)

NH3(g) ΔH3 ＝c kJ·mol。火电厂烟气脱硝所使用的还原剂

2NH3(g)＋CO2(g)的ΔH4＝

－1

H2NCOONH4(l) ΔH1＝－117.2 kJ·mol H2O(l)＋H2NCONH2(l) ΔH2＝21.7 kJ·mol

－1

－1

氨气主要来自于尿素水解。则反应H2NCONH2(l)＋H2O(l)_______kJ·mol

－1

(用含c的式子表示)，该反应能在常温下缓慢发生的主要原因是

________________________________________________________________________。 (2)①一定条件下，n(NH3)/n(CO2)对H2NCOONH4的平衡转化率会产生明显的影响，如图1所示。H2NCOONH4的平衡转化率随n(NH3)/n(CO2)增大而上升，试分析其原因：________________________________________________________________________。

图1

②恒温密闭容器中，一定量的NH3和CO2反应合成尿素，第10 min达到平衡。若相同条件下反应1的速率要快于反应2，请在图中画出0～15 min内，H2NCOONH4的物质的量浓度随时间变化曲线。

图2

③下图表示不同条件下，反应：N2(g) ＋3H2(g)

2NH3(g)的产物浓度随时间的变化曲线。

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图3

下列有关说法中，正确的是________。 A．达到平衡时间最快的是Ⅱ

B．反应约10 min后，三个反应均已达到平衡 C．Ⅰ条件下氢气的平衡转化率大于Ⅱ D．三个反应的平衡常数一定相同

(3)用电化学方法可以实现低温常压合成氨。下图是以含N熔融盐为电解质，电解合成氨装置的工作原理示意图。阴极的电极反应式为_________________________________________。

3－

答案 (1)95.5＋2c 该反应是熵增反应，有利于正向进行 (2)①过量的氨气会和反应2的产物水发生反应，使反应2的化学平衡正向移动，从而使H2NCOONH4的平衡转化率增大

② ③A (3)N2＋6e===2N

－3－

解析 (1)根据盖斯定律的计算，反应3×2－(反应1＋反应2)得出：ΔH4＝(95.5＋2c) kJ·mol

－1

；此反应是熵增反应，有利于反应正向进行。(2)本题考查勒夏特列原理的应用， ①过量的

氨气会和反应2的产物水发生反应，使反应2的化学平衡正向移动，从而使H2NCOONH4的平衡转化率增大。②相同条件下，反应1的速率快于反应2，因此生成H2NCOONH4曲线比消耗H2NCOONH4曲线陡，在10 min时达到平衡，即10 min到15 min应是平行于x轴的直线，根据平衡转化率其图像是

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。

③根据图像，Ⅱ首先达到平衡，即Ⅱ的反应速率最快，故A正确；反应到10 min，Ⅰ和Ⅱ达到平衡，Ⅲ不知道10 min后的曲线，因此无法判断Ⅲ是否达到平衡，故B错误；题目中没有说明改变的条件，如果Ⅰ改变的条件是通入H2的量，虽然平衡向正反应方向移动，但氢气的转化率降低，如果Ⅱ是增大压强，平衡向正反应方向移动，氢气的转化率增大，故C错误；如果Ⅱ是升高温度，反应速率加快，但化学平衡常数减小，Ⅰ是通入氢气，温度不变，平衡常数不变，则两者平衡常数不相同，故D错误。(3)考查电解原理以及电极反应式的书写，根据装置图电子移动方向，电子从电源的负极流向阴极，从阳极流向电源的正极，所以通N2的一极为阴极，通氢气的一极为阳极，阴极的电极反应式为N2＋6e===2N。

2．(2017·金华市高三9月十校联考)碳元素及其化合物与人类的生活、生产息息相关，请回答下列问题：

(1)绿色植物的光合作用吸收CO2释放O2的过程可以描述为以下两步：

2CO2(g)＋2H2O(l)＋2C5H10O4(s)===4(C3H6O3)(s)＋O2(g)＋4e ΔH＝1 360 kJ·mol 12(C3H6O3)(s)＋12e===C6H12O6(s，葡萄糖)＋6C5H10O4(s)＋3O2(g) ΔH＝－1 200 kJ·mol 则绿色植物利用二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式为________________________________________________________________________。 (2)工业炼铁时有如下副反应：Fe(s)＋CO2(g)

FeO(s)＋CO(g) ΔH>0，该反应能正向自发

＋

－

－1

＋

－

－1

－

3－

进行的原因是_________________________________________________________________。 某温度时，把Fe和CO2放入体积固定的容器中，CO2 的起始浓度为2.0 mol·L，达到平衡后，CO的浓度为1.0 mol·L，则该温度下，该反应的平衡常数K＝__________________。如果平衡后，再通入一定量的CO，则CO2的物质的量分数将____________________(填字母)。 A．增大 B．减少 C．不变 (3)已知反应Fe(s)＋CO2(g)

FeO(s)＋CO(g) ΔH>0的逆反应速率随时间变化的关系如下

－1

－1

图，t1—升温，t2—达到平衡，请在图上画出t1～t3时的v逆的变化曲线。

(4)用间接化学法除去CO的过程如下图所示：已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～6之间，写出阴极的电极反应式：__________________________。

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答案 (1)6CO2(g)＋6H2O(l)===C6H12O6(s，葡萄糖)＋6O2(g) ΔH＝2 880 kJ·mol (2)ΔS>0，

－1

高温条件可自发进行 1.0 C (3)2H2O

(4)2HSO3＋2e＋2H===S2O4＋

－－＋2－

解析 (1)①2CO2(g)＋2H2O(l)＋2C5H10O4(s)===4(C3H6O3)(s)＋O2(g)＋4e ΔH＝1 360 kJ·mol

②12(C3H6O3)(s)＋12e===C6H12O6(s，葡萄糖)＋6C5H10O4(s)＋3O2(g) ΔH＝－1 200 kJ·mol根据盖斯定律，①×3＋②得二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式：6CO2(g)＋6H2O(l)===C6H12O6(s，葡萄糖)＋6O2(g) ΔH＝2 880 kJ·mol。

(2)影响反应方向的因素有焓变和熵变，该反应吸热，ΔH>0，所以该反应能正向自发进行的原因是ΔS>0，高温条件可自发进行； Fe(s)＋CO2(g)

－1

－1

＋

－

－1

－1

＋－

FeO(s)＋CO(g)

开始/mol·L 2.0 0 转化/mol·L 1.0 1.0 平衡/mol·L 1.0 1.0 反应的平衡常数K＝

－1－1

c?CO?1.0

＝＝1.0； c?CO2?1.0

平衡后再通入一定量的CO，平衡常数不变，CO、CO2的比例不变，所以CO2的物质的量分数不变。(3)升温正、逆反应速率均突然增大，平衡正向移动，所以t1～t2之间逆反应速率逐渐增大，t2达到平衡，t2～t3之间速率保持不变，图像为

。

3．(2017·浙江省稽阳联谊学校高三8月联考)对CO2及氮氧化物的研究具有重大的意义： (1)CO2与H2可用来合成可再生能源甲醇，已知CH3OH(l)的标准燃烧热ΔH＝－726.5 kJ·mol、H2(g)的热值为142.9 kJ·g，则CO2(g)＋3H2(g)

－1

－1

CH3OH(l)＋H2O(l)的ΔH＝________。

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(2)用NH3催化还原NOx时包含以下反应。 反应Ⅰ：4NH3(g)＋6NO(g)反应Ⅱ：4NH3(g)＋6NO2(g)反应Ⅲ：2NO(g) ＋O2(g)

5N2(g)＋6H2O(l) ΔH1<0

5N2(g)＋3O2(g) ＋ 6H2O(l) ΔH2>0 2NO2(g) ΔH3<0

①反应Ⅰ在容积固定密闭容器内进行，选用不同的催化剂，反应产生N2的量随时间变化如图1所示。下列说法正确的是__________。

图1

A．该反应的活化能大小顺序是Ea(A)>Ea(B)>Ea(C)

B．增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数

C．单位时间内H—O键与N—H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡 D．若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已经达到平衡

②将物质的量之比为2∶1的NO、O2混合气体置于恒温密闭容器中发生反应Ⅲ，正、逆反应速率随时间变化曲线如图2所示。在t1时，保持容器压强不变，充入一定量的NO2，t2时建立新的平衡，请在图上画出t1～t3正、逆反应速率随时间变化曲线。

图2

(3)常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时碳酸分子的浓度为1.5×10 mol·L，溶液的pH＝5.6，(已知10

－5.6

－5

－1

＝2.5×10)。

HClO H2CO3 －6

弱酸 电离常数

Ka＝4.7×10－8 Ka1；Ka2＝5.6×10－11 ①Ka1＝________(忽略碳酸的二级电离), 向NaClO溶液中通入少量CO2，反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； ②熔融碳酸盐(传导CO3)电解技术是一种吸收空气中CO2的新方法，其工作原理如图3所示，写出电解时阴极的电极反应式：__________________________________________________。

2－

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图3

答案 (1) －130.9 kJ·mol (2)①CD

－1

②

－7

－

－

－

2－

(3)①4.2×10 CO2＋ClO＋H2O===HCO3＋HClO ②3CO2＋4e===C＋2CO3

解析 (2)①相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低，所以该反应的活化能大小顺序是Ea(A)＜Ea(B)＜Ea(C)，A错误；增大压强能使反应速率加快，是因为增大了单位体积内活化分子数，而活化分子百分数不变，B错误；单位时间内H—O键断裂表示逆反应速率，N—H键断裂表示正反应速率，单位时间内H—O键与N—H键断裂的数目相等时，该反应的正、逆反应速率相等，说明反应已经达到平衡，C正确；该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，则K会减小，当K值不变时，说明反应已经达到平衡，D正确；②在t1时，保持容器压强不变，充入一定量的NO2，相当于将物质的量之比为2∶1的NO、O2混合气体置于恒温密闭容器中发生反应，因此平衡是等效的，所以t1～t3正、逆反应速率随时间变化曲线为

。

2.5×106×2.5×10

(3)①平衡时氢离子浓度与碳酸氢根离子的浓度几乎相等，则Ka1＝－1.5×105－

－

－6

≈4.2×107；根据电离常数可知碳酸的酸性强于次氯酸，但次氯酸的酸性强于碳酸氢根，则

－－

向NaClO溶液中通入少量CO2，反应的离子方程式为CO2＋ClO＋H2O===HCO3＋HClO；②电解

－

时阴极是二氧化碳得到电子转化为碳和碳酸根，因此阴极的电极反应式为3CO2＋4e===C＋

2－

2CO3。

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