2020-2021高考化学压轴题之氧化还原反应(高考题型整理,突破提升)及详细答案 下载本文

②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205k/mol,

根据盖斯定律,①-②×2得:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g),据此计算△H;

(2)①二氧化硫通入亚硫酸钠溶液生成亚硫酸氢钠,亚硫酸氢钠显酸性,据此分析;根据反应方程式的量的关系计算可得;

②先判断溶质,写出电荷守恒式,在利用pH=7时,c(H+)=c(OH-)找出其他离子的等量关系,结合图示进行等量删减或替换,最后得出结果;

(3)①曲线a中,NO的起始浓度为6×10-4mg?m-3,根据图象得到A、B处的NO脱除率,可得两处的NO的浓度,再计算脱除速率;

②NH3与NO的物质的量的比值越大,NO的脱除率越大,据此分析; (4)阴极得到电子发生还原反应,结合酸性环境书写;阴极产物吸收NO。 【详解】

(1)已知:①CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H1=+247k/mol, ②CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H2=+205k/mol,

根据盖斯定律,由①?②×2得反应:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=△H1?2△H2=?163kJ/mo1,

故答案为:CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=?163kJ/mo1;

(2)①将烟气通入1.0mol/L的Na2SO3溶液,二氧化硫与亚硫酸钠和水反应生成亚硫酸氢钠,亚硫酸氢钠以电离为主,显酸性,故溶液pH不断减小;向亚硫酸钠溶液中通入二氧化硫生成亚硫酸氢钠,反应方程式SO2+Na2SO3+2H2O=2NaHSO3,溶液中反应的亚硫酸根离子和生成亚硫酸氢根离子的物质的量比为1:2,即溶液中参加反应的亚硫酸根为(1.0?0.2)mol/L,则生成c(HSO3)=2×(1.0?0.2)mol/L=1.6mol/L, 故答案为:减小;1.6mol/L;

②b点时溶液pH=7,此时溶液中的溶质是(NH4)2SO3和NH4HSO3,根据电荷守恒:c(NH4)+c(H+)=c(OH?)+c(HSO3)+2c(SO3),因pH=7,故c(H+)=c(OH?),则

c(NH4)=c(HSO3)+2c(SO3),由图可读出b点时,c(HSO3)=c(SO3),则c(NH4)=3 c(HSO3),因在同一体系,n(NH4):n(HSO3)=3:1, 故答案为:3:1;

(3)①曲线a中,NO的起始浓度为6×10?4mg?m?3,A点的脱除率为55%,B点的脱除率为75%,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为6×10?4mg?m?3×(0.75?0.55)÷0.8s=1.5×10?4mg?m?3?s?1, 故答案为:1.5×10?4;

②NH3与NO的物质的量的比值越大,NO的脱除率越大,则物质的量之比分别为4:1,3:1,1:3时,对应的曲线为a,b,c,即曲线b对应的物质的量之比是3:1, 故答案为:3:1;

(4)阴极得到电子发生还原反应,根据图可知是HSO3在酸性条件下发生还原反应,生成

2--??2-2-S2O4,其电极反应式为2HSO3+2e+2H=S2O4?2H2O;根据图示,吸收池中S2O4-++-2--2--2-+-+--和NO是反应物,N2和HSO3是生成物,则吸收池中除去NO的原理是:

-2--2NO+2S2O4?2H2O?N2?4HSO3,

-??2-2--故答案为:2HSO3+2e+2H=S2O4?2H2O;2NO+2S2O4?2H2O?N2?4HSO3。

【点睛】

陌生电极反应式的书写步骤:①根据题干找出反应物以及部分生成物,根据物质变化分析化合价变化并据此写出得失电子数;②然后根据电荷守恒配平电极反应式,在配平时需注意题干中电解质的环境;③然后检查电极反应式的守恒关系(电荷守恒、原子守恒、转移电子守恒等)。

8.NH3和Cl2在常温下可快速反应生成氮气:2NH3+3Cl2 →N2+6HCl。当Cl2和 NH3 比例不同时,产物有差异。

(1)该反应可用于检验化工生产中氯气是否泄漏。如氯气有少量泄漏,用氨气检验时的现象为_____________________________。

(2)若利用该反应处理含有氨气和氯气的尾气,用于制备盐酸,Cl2和NH3的最佳比例为_____。

(3)常温常压下,取总物质的量为12mol的氯气和氨气的混合气体,完全反应后,气体物质的量保持不变。求:① 反应前氯气和氨气的物质的量之比______________ ② 反应后生成的氧化产物的质量_______________。

(4)若将总体积为100L的NH3和Cl2混合,实验精确测得充分反应后无色混合气体中N2占混合气体的定)

【答案】有白烟生成 3∶2 n(NH3)∶n(Cl2)=1∶1 m(N2 )=56g 余NH3和N2 0.263mol,余HCl 和N2 0.893mol 【解析】 【分析】

NH3和Cl2在常温下可快速反应生成氮气:2NH3+3Cl2 →N2+6HCl。当Cl2和 NH3 比例不同时,产物有差异。

(1)要检验化工生产中氯气是否泄漏,则需要有明显的现象,从提供的反应可以看出,氨气过量时会有明显现象,找到该反应并指出现象即可;

(2)要求是利用氨气和氯气之间反应生成氯化氢用于制备盐酸,故按该反应中Cl2和NH3的比例来回答;

(3)常温常压下,取总物质的量为12mol的氯气和氨气的混合气体,完全反应后,气体物质的量保持不变,说明2NH3?3Cl2?N2?6HCl反应后氨气有剩余,再发生反应NH3+HCl=NH4Cl,HCl不能完全反应,按此思路计算① 反应前氯气和氨气的物质的量之比及② 反应后生成的氧化产物的质量;

(4)若将总体积为100L的NH3和Cl2混合,①2NH3?3Cl2?N2?6HCl恰好反应,根据方程式计算混合气体总体积,进而计算氮气体积;

②NH3过量时,发生反应8NH3?3Cl2?N2?6NH4Cl,剩余混合气体为氮气、氨气,设

1,求生成氧化产物的物质的量_____________。(该实验数据在标准状况下测7Cl2有xL,利用方程式和已知条件计算出氮气的体积、氧化产物的物质的量; 【详解】

(1)按题意,用于检验氯气是否泄漏的反应应有明显现象,氯气和氨气可能的反应为

2NH3?3Cl2?N2?6HCl、当氨气过量时会与生成的HCl反应生成氯化铵,有白烟,现

象明显;

答案为:有白烟生成;

(2)氨气和氯气在常温下可快速反应生成氮气:2NH3?3Cl2?N2?6HCl,若利用该反应处理含有氨气和氯气的尾气,用于制备盐酸, Cl2和NH3的最佳比例为3:2; 答案为:3:2;

(3) ① 常温常压下,取总物质的量为12mol的氯气和氨气的混合气体,完全反应后,气体物质的量保持不变,说明2NH3?3Cl2?N2?6HCl反应后氨气有剩余,再多余氨气再与部分HCl发生反应NH3+HCl=NH4Cl,HCl不能完全反应,设反应2NH3?3Cl2?N2?6HCl2NH3中消耗氯气的物质的量为x,

~3Cl23x气体物质的量增加22x3 ,

22x32NH3112-x?2x3+HCl=NH4Cl气体物质的量减少,前者体积增大与后者体积减小相等,

2(12-x)22x)?x ,得x=6, 33x6??1:1 ; 12?x6则2(12?x?故反应前氯气和氨气的物质的量之比为答案为:1:1;

② 反应后生成的氧化产物为氮气,氯气为6mol,由2NH3?3Cl2?N2?6HCl可知,生成氮气的物质的量为2mol,故氧化产物氮气的质量=2mol×28g/mol=56g, 故答案为:56g;

(4)在2NH3?3Cl2?N2?6HCl反应中,NH3和Cl2恰好完全反应时,混合气体中N2占混合气体的气体的

1,由于氨气与HCl可以反应生成HN4Cl,而充分反应后的混合气体中N2占混合71,则有两类情况:①Cl2与氨气恰好反应,由方程式可知5体积气体生成7体积气717体,故反应后混合气体总体积=100L×=140L,则氧化产物氮气体积为140L×=20L,故

57其物质的量=

20L=0.893mol;②NH3过量时,发生反应

22.4L/mol8NH3?3Cl2?N2?6NH4Cl,剩余混合气体为氮气、氨气,设Cl2有xL,则

8NH38~3Cl23x~N21x31xL1300103?,x?,则,故氧化产物氮气的物

1071710x100L?xL33?V3001L?质的量=3?0.263mol ; ?1722.4L/mol答案为:余NH3和N2为0.263mol,余HCl 和N2为0.893mol。

9.二氧化氯泡腾片,有效成分(ClO2)是一种高效、安全的杀菌、消毒剂。

方法一:氯化钠电解法是一种可靠的工业生产ClO2气体的方法。该法工艺原理如图。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠(NaClO3)与盐酸反应生成ClO2。

(1)工艺中可利用的单质有__________(填化学式),发生器中生成ClO2的化学方程式为_____________。

(2)此法的缺点主要是______________________________________。

方法二:最近,科学家又研究出了一种新的制备方法,纤维素还原法制ClO2,其原理是:纤维素水解得到的最终产物X与NaClO3反应生成ClO2。

(3)配平方程式: □ (X) +□NaClO3+□H2SO4→□ClO2↑+□CO2↑+□H2O+□______ 若反应中产生4.48L(折算成标准状况下)气体,电子转移________ 个。

(4)ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN—氧化为无毒的物质,自身被还原为Cl—。处理含CN—相同量的电镀废水,所需Cl2的物质的量是ClO2的_______倍。

方法三:实验室常用氯酸钠(NaClO3)和亚硫酸钠(Na2SO3)用硫酸酸化,加热制备二氧化氯,化学反应方程式为:2NaClO3+Na2SO3+H2SO4子方程式表示).

常温下,0.1mol/L该溶液中离子浓度由大到小排列__________________(用离子符号表示)

(6)常温下,已知NaHSO3溶液呈酸性,在Na2SO3溶液中滴加稀盐酸至中性时,溶质的主要成分有________________。(用化学式表示)

【答案】H2、Cl2 2NaClO3+ 4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+ 2NaCl + 2H2O 同时产生了大量的氯气,不仅产率低,而且产品难以分离,同时很有可能造成环境污染;能耗较大等 1C6H12O6+24NaClO3+12H2SO4→24ClO2↑+6CO2↑+18H2O+12Na2SO4 0.16NA 2.5 SO32-+H2O

OH-+HSO3-, HSO3-+H2O

OH-+H2SO3 c(Na+)>c(SO32-)>c(OH-)>c(HSO3-)>c(H+)

NaHSO3、Na2SO3、NaCl、或(NaHSO3、Na2SO3、NaCl、SO2、H2SO3)

2ClO2↑+2Na2SO4+H2O

H++OH-和 ________________(用离

(5)反应中的Na2SO3溶液中存在如下平衡:H2O