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2020-2021备战高考化学培优易错试卷(含解析)之化学反应原理综合考查及答案解析

来源:用户分享 时间:2025/5/20 13:39:40 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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质的量分数应减小,△H2>0,生成CO的反应为吸热反应,所以随温度升高CO平衡时的物质的量分数会变大,二者共同作用导致水蒸气减小幅度小于甲醇,所以Z代表H2O,Y代表CH3OH,X代表CO。

①依据主要反应的化学方程式可知,反应i消耗CO2,反应ii逆向产生CO2,最终体系内CO2的物质的量分数与上述两个反应进行的程度相关。由于△H1<0而△H2>0,根据勒夏特列原理,温度改变时,反应i和反应ii平衡移动方向相反,且平衡移动程度相近,导致体系内CO2的物质的量分数受温度的影响不大; ②反应ii平衡常数K=

c?CO?c?H2O?c?CO2?c?H2?,该反应前后气体体积计量数之和不变,所以可以用

物质的量分数来代表浓度估算K值,据图可知250℃时,CO2与H2的物质的量分数大于CO和H2O的物质的量分数,所以K<1;

③A. 加入适量CO,促使反应iii平衡正向移动,产生更多的CH3OH,而反应ii平衡逆向移动,又可减少CO2转化为CO,使更多的CO2通过反应i转化为CH3OH,故CH3OH产率提高,A项正确;

B. 增大压强,有利于反应i和iii的平衡正向移动,而对反应ii无影响,B项正确; C. 循环利用原料气能提高CO2的转化率,使CH3OH的产率提高,C项正确; D. 由图可知,升温,CH3OH的物质的量分数下降,产率降低,D项错误; 综上所述选D;

④根据分析可知X代表CO,Y代表CH3OH;

(3)①生成CH3OH的决速步骤,指反应历程中反应速率最慢的反应。速率快慢则由反应的活化能决定,活化能越大,反应速率越慢。仔细观察并估算表中数据,找到活化能(过渡态与起始态能量差)最大的反应步骤为:HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+3/2H2,Ea=-0.18-(-1.66)= 1.48 eV;

②反应i的△H1= -49.4kJ/mol,指的是1mol CH3OH(g)和1molH2O(g)的总能量与1 mol CO2(g)和3mol H2(g)的总能量之差,而反应历程图中的E表示的是1个CH3OH分子和1个H2O分子的相对总能量与1个CO2分子和3个H2分子的相对总能量之差(单位为cV),且将起点的相对总能量设定为0。所以,作如下换算即可求得相对总能量E: E=

VH1?49.4 ==-0.51eV;

NA?1.6?10?226.02?1023?1.6?10?22(4)因为电解过程CO2被还原为CH3OH,H2应发生氧化反应,故氢气通入阳极附近溶液中;而阴极上CO2转化为CH3OH,碳元素从+4价降为-2价,电解质溶液为硫酸,所以电极方程式为:CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O。 【点睛】

解答第3题第1小问时要注意框图中最后一步并非产生CH3OH的过程,而是已经生成的CH3OH分子从催化剂表面解吸附的过程。

7.有效去除大气中的NOx(主要是NO和NO2)是环境保护的重要课题。

(1)用Pl-g-C3N4光催化氧化法脱除NO的过程如图-1所示。在酸性水溶液中,光催化脱除原理和电化学反应原理类似。g-C3N4端的反应:O2+2H++2e-=H2O2,Pl端的反应:___。

(2)次氯酸盐脱除NO的主要过程如下: ①NO+HClO=NO2+HCl ②NO+NO2+H2O

2HNO2

③HClO+HNO2=HNO3+HCl 下列分析正确的是___。

a.烟气中含有的少量O2能提高NO的脱除率 b.NO2单独存在时不能被脱除

c.脱除过程中,次氯酸盐溶液的pH下降

(3)NaClO溶液能有效脱除NO。25℃时,NO的脱除率随pH的变化如图-2所示;pH=4时,NO的脱除率随温度的变化如图-3所示。

①25℃时,随着pH降低,NO的脱除率增大的原因:___。 ②pH=4时,60~80℃NO的脱除率下降的原因:___。

(4)一定条件下,将一定浓度NOx(NO2和NO的混合气体)通入Ca(OH)2悬浊液中,改

n(NO2)变,NOx的去除率如图-4所示。 n(NO)已知:NO与Ca(OH)2不反应;

从Ca(OH)2悬浊液中逸出的NOx的物质的量NOx的去除率=1-×100%

通入Ca(OH)2悬浊液中NOx的物质的量①

n(NO2)在0.3-0.5之间,NO吸收时发生的主要反应的离子方程式为:___。

n(NO)n(NO2)大于1.4时,NO2去除率升高,但NO去除率却降价。其可能的原因是___。

n(NO)②当

③O3与NO反应的方程式为:NO+O3=NO2+O2,(该条件下不考虑O2与NO的反应)。保持NO的初始浓度不变,改变n(O3)/n(NO),将反应后的混合气体通入Ca(OH)2悬浊液中吸收。为节省O3的用量,又能保持NOx总去除效果好,则留两位小数)

n(O3)合适的值范围为___。(保

n(NO)

【答案】NO?2e-+H2O=2H++NO2 ac pH降低,ClO-+H+=HClO,溶液中c(HClO)增大 HClO受热分解,溶液中c(HClO)减小 NO+NO2+Ca(OH)2=Ca2++2NO2-+H2O NO2量太多,剩余的NO2和水反应生成NO逸出,导致NO去除率降低 0.55~0.58 【解析】 【分析】

(1)g-C3N4端得电子,那么Pl端失电子,结合电荷守恒、原子守恒可写P1端离子方程式;

(2)次氯酸盐脱除NO的主要过程可看出,脱NO的本质是转换成HNO3;

(3)NaClO脱NO的过程可看出,实际上是HClO与NO反应,所以pH变化HClO跟着变化,脱NO效果也会跟着变化;

(4)NO和Ca(OH)2不反应,NO、NO和Ca(OH)2三者反应,分析化合价可知产物为亚硝酸钙,在此基础上分析解答。 【详解】

(1)g-C3N4端得电子发生还原反应,生成过氧化氢,P1端NO失电子变成NO2,这样左边就出现了正电荷,右边加H+,结合原子守恒,左边应加H2O,所以P1端的离子方程式为:NO?2e-+H2O=2H++NO2,故答案为:NO?2e-+H2O=2H++NO2;

(2)a.从给出的条件看,次氯酸盐脱除NO是先将一部分NO氧化成NO2才脱出的,O2和NO反应生成NO2,就省了第一步了,所以烟气中含有的少量O2能提高NO的脱除率,a

正确;

b.从原理上看,氮氧化物转换为HNO3就被脱出了,NO2单独存在时能和水反应生成HNO3和NO,有一定的脱出率,b错误;

c.次氯酸盐水解显碱性,从原理来看,最后生成硝酸和HCl,pH下降,c正确; 故答案为:ac;

(3)①pH降低,c(H+)增大,产生更多的HClO,所以NO的脱除率增大,故答案为:pH降低,ClO-+H+=HClO,溶液中c(HClO)增大;

②HClO会分解,温度太高,HClO分解得太多,溶液中HClO浓度减小了,故答案为:HClO受热分解,溶液中c(HClO)减小;

(4)①NO和Ca(OH)2不反应,所以反应物有NO、NO2和Ca(OH)2,根据氧化还原规律,产物为Ca(NO2)2和水,所以离子方程式为:NO+NO2+Ca(OH)2=Ca2++2NO2-+H2O,故答案为:NO+NO2+Ca(OH)2=Ca2++2NO2-+H2O;

n(NO2)②当太大,NO2量太多,吸收不完,有一部分NO2就和水反应生成硝酸和NO,

n(NO)这样就导致NO2去除率升高,但NO去除率却降价,故答案为:NO2量太多,剩余的NO2和水反应生成NO逸出,导致NO去除率降低; ③从图上看NOx总去除效果最好时,

n(NO2)介于1.2到1.4之间,设NO的物质量为1,

n(NO)那么则NO2的物质的量为1.2介于1.4之间,由NO+O3=NO2+O2可知,此时消耗O3和NO的量均为1.2到1.4之间,所以O3的量为1.2-1.4,NO的量为(1.2+1)到(1.4+1)之间,即

n(O3)1.21.4

在到,即0.55到0.58之间,故答案为:0.55~0.58。 n(NO)1.2+11.4+1

【点睛】

本题的(4)③采用设“1”法可将计算简单化。

8.氮氧化物是大气主要污染物,主要来自于工业废气及汽车尾气的排放,工业废气中NO是主要成分之一。

(1)乙烯作为还原剂的脱硝(NO),其反应机理示意图如图所示.写出解吸过程的化学方程式____________________。

(2)FeSO4-Na2SO3复合吸收剂吸收烟气中的NO,该方法利用Fe2+易与NO发生络合反应的特性,原理如下NO+FeSO4

Fe(NO)SO4

①如图是一段时间内不同吸收剂对NO脱除率对比,加入Na2SO3溶液后,吸收效率增强,除了Na2SO3也能吸收部分NO外,还能防氧化从而增大Fe2+的含量,写出此原理的离子方程式_______________________________________。

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