2020-2021备战高考化学知识点过关培优训练∶化学反应原理综合考查含答案

一、化学反应原理综合考查

1．Cr、S等元素的化合物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。

（1）还原沉淀法是处理含铬（Cr2O72?和CrO42?）工业废水的常用方法，过程如下：

①已知：常温下，初始浓度为1.0 mol·L?1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72?)随c(H+)的变化如图所示。则上述流程中CrO42-转化为Cr2O72-的离子方程式为______________________。

②还原过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。

③Cr3+与Al3+的化学性质相似，对CrCl3溶液蒸干并灼烧，最终得到的固体的化学式为____________。

④常温下，Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32，欲使处理后废水中的c(Cr3+)降至1.0×10-5mol·L?1（即沉淀完全），应调节至溶液的pH=_____。 （2）“亚硫酸盐法”吸收烟中的SO2

①将烟气通入1.0mol/L 的Na2SO3溶液，当Na2SO3恰好完全反应时，溶液pH约为3，此时，溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为_________（用离子浓度符号和“＞”号表示）。 ②室温下，将烟道气通入(NH4)2SO3溶液中，测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图所示。

已知部分弱电解质的电离常数（25℃）如下： 电解质 H2SO3 电离常数 Ka1=1.54×10-2 Ka2=1.02×10-7 NH3·H2O Kb=1.74×10-5

（i）(NH4)2SO3溶液呈____（填“酸”、“碱”或“中”）性，其原因是_________________。 （ii）图中b点时溶液pH=7，则n(NH4+):n(HSO3- )=_________。 【答案】CrO42-＋2H+

Cr2O72-＋H2O 1:6 Cr2O3 5 c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞

c(OH-) 碱 H2SO3的第二电离常数Ka2=1.02×10-7小于NH3·H2O的电离常数Kb，故SO32-的水解程度比NH4+的水解程度大，溶液呈碱性 3:1 【解析】 【详解】

(1) ① 从图中可以看出，c(Cr2O72?) 随c(H+)的增大而不断增大，当c(H+)=6.0×10-7mol/L时，c(Cr2O72?)=0.4mol/L，此时反应达平衡状态，所以此反应为可逆反应。由此可得CrO42-转化为Cr2O72-的离子方程式为CrO42-＋2H+

Cr2O72-＋H2O 答案为CrO42-＋2H+

Cr2O72-＋H2O

② 依据电子守恒，氧化剂Cr2O72?与还原剂Fe2+的关系为：Cr2O72?——6Fe2+ 从而得出还原过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:6。答案为1:6；

③ Cr3+与Al3+的化学性质相似，说明Cr3+在水溶液中易发生水解反应，最终生成Al(OH)3，灼烧时再分解为铬的氧化物。所以对CrCl3溶液蒸干并灼烧，最终得到的固体的化学式为Cr2O3。答案为Cr2O3

④ Ksp[Cr(OH)3]=c(Cr3?)?c3(OH?)?1.0?10?5?c3(OH?)?1.0×10-32

c(OH?)?10?9mol/L，pH=5。答案为5；

(2) ① 将烟气通入1.0mol/L 的Na2SO3溶液，当Na2SO3恰好完全反应时，全部生成NaHSO3，此时溶液pH约为3，则表明HSO3-以电离为主。 发生的电离、水解反应方程式为：HSO3-H2O

H++SO32-、 HSO3-+H2O

H2SO3+OH-、

H++OH- 且前面反应进行的程度大于后面反应， 从而得出溶液中各种离子浓度由大

到小的顺序为c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH-)。 答案为c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH-)

②（i）在(NH4)2SO3溶液中，NH4+、SO32-都将发生水解，从表中数据Ka2=1.02×10-7、 Kb=1.74×10-5可以看出，HSO3-的电离常数小，SO32-的水解常数大，所以溶液呈碱性。 答案为碱；

H2O的电离常数溶液呈碱性的原因是：溶液H2SO3的第二电离常数Ka2=1.02×10-7小于NH3·Kb，故SO32-的水解程度比NH4+的水解程度大，溶液呈碱性。

H2O的电离常数Kb，故SO32-的水解答案为：H2SO3的第二电离常数Ka2=1.02×10-7小于NH3·程度比NH4+的水解程度大，溶液呈碱性。

（ii）图中b点时溶液pH=7，此时c(HSO3-)=c(SO32-)，则c(NH4HSO3)=c[(NH4)2SO3]，从而得出n(NH4+) ：n(HSO3- )= 3：1 答案为3：1。

2．(1)SO2 的排放主要来自于煤的燃烧，工业上常用氨水吸收法处理尾气中的 SO2。已知吸收过程中相关反应的热化学方程式如下：

H2O(aq)=NH4HSO3(aq) ΔH1=a kJ/mol； ①SO2(g)+NH3·

H2O(aq)+ NH4HSO3(aq)=(NH4)2SO3(ag)+H2O(l) ΔH2=b kJ/mol； ②NH3·

③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq) ΔH3=c kJ/mol。

H2O(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)+2H2O(l)的 ΔH=____kJ/mol。 则反应 2SO2(g)+4NH3·

(2)SO2是形成酸雨的主要污染物，燃煤脱硫原理为 2CaO(s)+2SO2(g)+O2(g)?2CaSO4(s)。向 10L 恒温恒容密闭容器中加入 3mol CaO，并通入 2mol SO2 和 lmol O2 发生上述反应，2min时达平衡，此时 CaSO4 为1.8mol。0?2min 内，用 SO2 表示的该反应的速率v(SO2)=____，其他条件保持不变，若上述反应在恒压条件下进行，达到平衡时 SO2 的转化率____(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)NO 的排放主要来自于汽车尾气，净化原理为：2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)

ΔH=?746.8kJ/mol。实验测得，v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v 逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k 正、k 逆为速率常数，只与温度有关)。

①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数____(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。 ②若在 1L 的密闭容器中充入 1molCO 和 1mol NO，在一定温度下达到平衡时，CO 的转化率为 40%，则k正︰k逆=____。

(4)以连二硫酸根(S2O42-)为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO，装置如图所示：

①阴极区的电极反应式为____。

②NO 吸收转化后的主要产物为 NH4+，若通电时电路中转移了 0.3mol e－，则此通电过程中理论上吸收的 NO 在标准状况下的体积为____mL。

(5)欲用 5L Na2CO3 溶液将 23.3g BaSO4 固体全都转化为 BaCO3，则所用的 Na2CO3 溶液的物质的量浓度至少为____。[已知：常温下K(BaSO4)=1×10?7、K(BaCO3)=2.5×10?6]。(忽略溶液体积的变化)

min) 增大 ﹤ 【答案】2a+2b+c 0.09mol/(L·0.52mol/L 【解析】 【分析】

(1)根据盖斯定律解答；

(2)根据化学反应速率的数学表达式计算反应速率；向正反应方向进行，气体物质的量减小，维持恒压不变，SO2的转化率比恒容时增大；

(3)①正反应为放热反应，升高温度平衡向左移动，则正反应速率增大的倍数小于逆反应速

20 2SO32-+4H++2e- =S2O42-+2H2O 1344 81率增大的倍数，据此解答；

k正c(N2)?c2(CO2)?2?K，平衡时②当反应达到平衡时，v正?v逆,故2k逆c(NO)?c(N2)c?N2??0.2mol/L，c?CO2??0.4mol/L，据此解答；

(4)①阴极区发生还原反应，从图中找出阴极反应物，写它发生还原反应的电极反应式； ②NO吸收转化后的主要产物为NH4+，写出关系式，按电子数守恒，求出一氧化氮在标准状况下体积； (5) n(BaSO4)=

23.3g=0.1mol，将0.1mol硫酸钡溶解于5L溶液中，设至少需要物质的量

233g/mol浓度为xmol/L的Na2CO3溶液，当BaSO4完全溶解后，所得5L溶液中c(SO42-)=0.02mol/L，此时溶液中c(CO32-)=(x-0.02)mol/L，由BaSO4+CO32-=BaCO3+SO42-可知，此反应的化学平衡常数K?2?c?CO3??c?SO24??2?c?SO24?c?Ba??2?c?CO3?c?Ba2??Ksp?BaSO4?1?10?70.02???0.04?。 Ksp?BaCO3?2.5?10?6x?0.02【详解】

(1)根据盖斯定律，热化学方程式①×2+②×2+③得：

2SO2?g??4NH3?H2O?aq??O2?g??2(NH4)2SO4?aq??2H2O?l?，故该反应的VH??2a?2b?c?KJ/mol，故答案为：2a+2b+c；

(2)生成CaSO4物质的量为1.8mol的同时消耗SO2的物质的量为1.8mol，根据化学反应速率min)=0.09 mol/(L·min)；向正反应方向进行，气体物的数学表达式，v(SO2)=1.8/(10×2)mol/(L·

min)；增质的量减小，维持恒压不变，SO2的转化率比恒容时增大，故答案为：0.09mol/(L·大；

(3)①正反应为放热反应，升高温度平衡向左移动，则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数，浓度不变，故k正增大的倍数小于k逆增大的倍数，故答案为：?；

k正c(N2)?c2(CO2)?2?K，平衡时②当反应达到平衡时，v正?v逆,故2k逆c(NO)?c(N2)c?N2??0.2mol/L，c?CO2??0.4mol/L，则

k正c(N2)?c2(CO2)0.2?0.422020?2??，故答案为：； k逆c(NO)?c2(N2)0.62?0.628181(4) ①由图可知，阴极区通入液体主要含SO32-，流出主要含S2O42-，所以阴极区电极反应式为2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O，故答案为：2SO32-+4H++2e-=S2O42-+2H2O；

②NO吸收转化后的主要产物为NH4+，若通电一段时间后阴极区n(SO32-)减少了0.3mol，此过程转移0.3mole?；由于NO吸收转化后的主要产物为NH4+，NO～NH4+～5e?，若电路中转移转移0.3mole?，消耗NO0.06mol，标准状况下体积为V(NO)=0.06mol×22.4L/mol=1.344L=1344mL，故答案为：1344；

(5)设至少需要物质的量浓度为x的Na2CO3溶液，当BaSO4完全溶解后，所得5L溶液中