发布时间 : 星期六 文章云南峨山彝族自治县一中2019高考化学热点题型考前专练 第28题 化学基本理论综合题(附答案)$819773更新完毕开始阅读
第28题 化学基本理论综合题
题组一 化学反应中的能量变化与化学平衡的综合
[解题指导]
解答化学基本理论综合题的一般步骤
步骤1：浏览全题，明确题已知和所求，挖掘解题切入点。
步骤2： (1)对于化学反应速率和化学平衡图像类试题：明确纵横坐标的含义→理解起点、终点、拐点的意义→分析曲线的变化趋势。
(2)对于图表数据类试题：分析数据→研究数据间的内在联系→找出数据的变化规律→挖掘数据的隐含意义。
(3)对于利用盖斯定律写热化学方程式或求ΔH类试题要做到：①明确待求热化学方程式中的②处理已知热化学方程式中的化学计量数和焓变；③叠加处理热化学方程反应物和生成物；式确定答案。
(4)对于电化学类试题：判断是原电池还是电解池→分析电极类别，书写电极反应式→按电极反应式进行相关计算。
(5)对于电解质溶液类试题：明确溶液中的物质类型及其可能存在的平衡类型，然后进行解答。
步骤3：针对题目中所设计的问题，联系相关理论逐个进行作答。 [挑战满分](限时30分钟)
1．研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。
(1)CO可用于炼铁，Fe2O3(s)＋3C(s)===2Fe(s)＋3CO(g) ΔH1＝＋489.0 kJ·mol－1，C(s)已知：mol－1 ＋CO2(g)===2CO(g) ΔH2＝＋172.5 kJ·
则CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式为___________________________________________ ________________________________________________。
(2)分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池(以KOH溶液为电解液)。写出该电池的负极反应式：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2(g)＋3H2
3OH(g)＋H2O(g)，测得
CH3OH的物质的量随时间的变化见图1。
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①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________(填“＞”、“＝”或“＜”)KⅡ。
②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。
容器 反应物投入量 3 mol H2 c mol CH3OH(g)、 c mol H2O(g) 甲 1 mol CO2、 a mol CO2、b mol H2、 乙 若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为_______________________。 (4)利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化见图2。在0～15小时内，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为________(填序号)。
(5)以TiO2/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的关系见图3。
①乙酸的生成速率主要取决于温度影响的范围是_______________________。 ②Cu2Al2O4可溶于稀硝酸，写出有关的离子方程式：___________________
________________________________________________________________________。 答案 (1)Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)
2
ΔH＝－28.5 kJ·mol－1
－(2)CO＋4OH－－2e－===CO23＋2H2O
(3)①＞ ②0.4＜c≤1 (4)Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ
2＋3＋(5)①300～400 ℃ ②3Cu2Al2O4＋32H＋＋2NO－3===6Cu＋6Al＋2NO↑＋16H2O
mol－1。 解析 (1)热化学方程式①：Fe2O3(s)＋3C(s)===2Fe(s)＋3CO(g) ΔH1＝＋489.0 kJ·热化学方程式②：
C(s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH2＝＋172.5 kJ·mol－1
CO还原Fe2O3(s)的热化学方程式可以由①－②×3得到Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g) ΔH＝－28.5 kJ·mol－1。
(2)负极为失去电子一极即CO作负极反应物，由于在碱性环境中，CO2与OH－不共存，故生成CO3－，电极反应式为CO＋4OH－－2e－===CO3－＋2H2O。 (3)曲线Ⅰ平衡时产物物质的量大，则平衡常数KⅠ＞KⅡ。
要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，平衡后各物质的量应该与甲中平衡时的量相等。假设平衡时转化CO2(g)的物质的量为x mol CO2(g)＋3H2
3OH(g)＋H2O(g)
2
2
开始/mol 1 3 0 0 转化/mol x 3x x x 平衡/mol 1－x 3－3x x x 4－2x
计算：4＝0.8，则x＝0.4
由于平衡逆向进行，则c应大于0.4，如果a、b等于零时，c最大为1，则0.4＜c≤1。 (4)由图2中0～15小时内CH4的产量知，生成CH4的速率Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅰ。
(5)②Cu2Al2O4中Cu为＋1价，Al为＋3价，Cu＋与硝酸反应生成Cu2＋，硝酸会生成NO。反应离子方程式为
2＋3＋
3Cu2Al2O4＋32H＋＋2NO－3===6Cu＋6Al＋2NO↑＋16H2O。
2．可燃冰的主要成分是甲烷，甲烷既是清洁燃料，也是重要的化工原料。 (1)甲烷和二氧化碳重整制合成气对温室气体的治理具有重大意义。 已知：CH4(g)＋CO2ΔH＝＋247.3 kJ·mol－1 CH4
mol－1 ＋2H2(g) ΔH＝＋75 kJ·
＋2H2(g)
①反应2CO(g)===C(s)＋CO2(g)在________(填“高温”或“低温”)下能自发进行。 ②合成甲醇的主要反应：2H2(g)＋
3OH(g)
ΔH＝－90.8 kJ·mol－1，T ℃时此反
应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只充入CO、H2，反应到某时刻测得各
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组分的浓度如下：
物质 L－1 浓度/mol·H2 0.20 CO 0.10 CH3OH 0.40 比较此时正、逆反应速率的大小：v正________(填“＞”、“＜”或“＝”)v逆。生产过程中，合成气要进行循环，其目的是_________________________________________________。 ③在一固定容积的密闭容器中发生反应2H2(g)＋CO(率，则可以采取的措施是________(填字母)。 a．升温
c．增加CO的浓度 e．加入惰性气体加压
b．加入催化剂 d．加入H2加压 f．分离出甲醇
若要提高3OH(g)，
CO的转化
(2)以甲烷为燃料的新型电池的成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。
①B极为电池的________极，该电极的反应式为_____________________________________ ________________________________________________________________________。 ②若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 mol·L－1的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗甲烷的体积为____________________________(标况下)。 答案 (1)①低温 ②＞ 提高原料的利用率 ③df (2)①负 CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O ②1.12 L
解析 (1)①用已知的第二个热化学方程式减去第一个热化学方程式得：2CO(g)===C(s)＋CO2(g) ΔH＝＋75 kJ·mol－1－247.3 kJ·mol－1＝－172.3 kJ·mol－1。该反应的ΔH＜0，ΔS＜0，欲使反应能自发进行必须符合复合判据ΔG＝ΔH－TΔS<0，该反应在低温下能自发进行。②0.40
该时刻的浓度商Q＝0.202×0.10＝100＜K＝160，所以平衡正向移动，v正＞v逆；因为该反应是可逆反应，为了提高原料的利用率，合成气要进行循环。③因该反应的ΔH＜0，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率降低；加入催化剂平衡不移动，CO的转化率不变；增加CO的浓度，CO的转化率降低；加入惰性气体加压，平衡不移动，CO的转化率不变。(2)①B极通入的气体是甲烷，甲烷发生氧化反应，故B极是电池的负极。电池总反应为CH4＋2O2===CO2＋2H2O，因为电解质是固体氧化物，所以正极O2发生还原反应生成O2－，正极反应式为O2＋4e－===2O2－，用总反应式减去正极反应式的2倍即得负极反应式。②电解CuSO4溶液时，阴极生成Cu，阳极生成O2。当Cu2＋被电解完之后，水电离产生的H
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