2014届高考化学二轮专题冲刺 非选择题规范增分专练——基本概念、基本理论综合题（整理）.pdf

学 海 无 涯 基本概念 基本理论综合题 1 煤直接燃烧的能量利用率较低 为提高其利用率 工业上将 煤 气化 转变成 CO 和 H2 后再合成乙醇 二甲醚等多种能源 1 如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪 具有自动吹气流 量侦测与控制的功能 非常适合进行现场酒精检测 该电池的 负极反应式为 2 煤气化所得气体可用于工业合成二甲醚 其反应如下 2CO g 4H2 g CH3OCH3 g H2O g 同时发生副反应 CO g 2H2 g CH3OH g CO g H2O g CO2 g H2 g 在温度为 250 压强为 3 0 MPa 时 某工厂按投料比 V H2 V CO a 进行生产 平衡时反应体系中各组分的体积分数如下表 物质 H2 CO CO2 CH3 2O CH3OH g H2O g 体积 分数 0 54 0 045 0 18 0 18 0 015 0 03 投料比 a 250 时反应 CO g H2O g CO2 g H2 g 的平衡常数 K 解析 1 根据图示可知负极上发生乙醇氧化为乙酸的反应 2 根据碳原子守恒和氢 原子守恒 可得原投料中 H2和 CO 的物质的量之比为 0 54 2 0 18 6 0 015 4 0 03 2 1 2 0 045 0 18 0 18 2 0 015 1 14 0 6 1 9 即 a 1 9 计算平衡 常数时 体积分数可直接代替物质的量浓度进行计算 同一体系中气体物质的体积分数 之比等于物质的量浓度之比 故 K 0 18 0 54 0 045 0 03 72 答案 1 CH3CH2OH H2O 4e CH 3COOH 4H 2 1 9 72 2 2013 汕头质量检测 为了提高资源利用率 减少环境污染 化工集团将钛厂 氯碱厂和 甲醇厂组成产业链 如图所示 学 海 无 涯 请填写下列空白 1 钛铁矿进入氯化炉前通常采取洗涤 粉碎 烘干 预热等物理方法处理 请从原理 上解释粉碎的作用 已知氯化炉中氯气和焦炭的理论用料物质的量之比为 7 6 则氯 化炉中还原剂的化学式是 2 已知 Mg s Cl2 g MgCl2 s H 641 kJ mol 2Mg s TiCl4 s 2MgCl s Ti s H 512 kJ mol 则 Ti s 2Cl2 g TiCl4 s H 3 氩气通入还原炉中并不参与反应 通入氩气的作用是 4 以甲醇 空气 氢氧化钾溶液为原料 石墨为电极可构成燃料电池 已知该燃料电 池的总反应式为 2CH3OH 3O2 4OH 2CO2 3 6H2O 该电池中正极上的电极反应 式为 来源 学 科 网 Z X X K 工作一段时间后 测得溶液的 pH 填 减小 增大 或 不变 解析 1 粉碎反应物 可以增大其表面积 从而增大反应物之间的接触面积 提高反 应速率 氯化炉中发生的反应为 6C 7Cl2 2FeTiO3 6CO 2TiCl4 2FeCl3 由此可 知 C 和 FeTiO3为还原剂 2 根据盖斯定律 由 2 得 Ti s 2Cl2 g TiCl4 s H 770 kJ mol 3 氩气性质不活泼可以防止 Mg 和 Ti 等具有强还原性的物质被氧 化 4 根据该电池的总反应式可知 反应过程中不断消耗 OH 则该电池工作一段时 间后 溶液的 pH 将减小 答案 1 增大反应物间的接触面积 提高反应速率 C FeTiO3 2 770 kJ mol 3 Mg 和 Ti 都有强还原性 在氩气氛围中可防止 Mg Ti 被氧化 4 O2 2H2O 4e 4OH 或 3O 2 6H2O 12e 12OH 减小 学 海 无 涯 3 2013 北京西城区期末考试 脱硫技术能有效控制 SO2对空气的污染 1 向煤中加入石灰石可减少燃烧产物中 SO2的含量 该反应的化学方程式是 2 海水呈弱碱性 主要含有 Na K Ca2 Mg2 Cl SO2 4 Br HCO 3等 含 SO2的烟气可利用海水脱硫 其工艺流程如图所示 向曝气池中通入空气的目的是 通入空气后曝气池中海水与天然海水相比 浓度有明显不同的离子是 a Cl b SO2 4 c Br d HCO 3 3 用 NaOH 溶液吸收烟气中的 SO2 将所得的 Na2SO3溶液进行电解 可得到 NaOH 同时得到 H2SO4 其原理如图所示 电极材料为石墨 来源 学科网 图中 a 极要连接电源的 填 正 或 负 极 C 口流出的物质是 SO2 3放电的电极反应式为 电解过程中阴极区碱性明显增强 用平衡移动的原理解释原因 解析 1 煤燃烧时 石灰石在高温下分解产生 CaO 和 CO2 CaO 为碱性氧化物 可以 与 SO2 O2反应生成 CaSO4 该反应的化学方程式是 2SO2 O2 2CaCO3 2CaSO4 2CO2 2 SO2为酸性氧化物 海水呈弱碱性 曝气池中通入空气的目的是将 SO 2 3 HSO 3等氧化 通入空气后溶液中 SO 2 4的浓度增大 HCO 3的浓度减小 3 电解 Na2SO3 溶液 根据图示 a 极应为阴极 要连接电源的负极 C 口流出的物质是硫酸 阴极的 电极反应式为 2H 2e H2 阳极的电极反应式为 SO 2 3 2e H2O SO 2 4 2H 电解过程中 H 在阴极放电生成 H2 阴极区存在平衡 H2OH OH c H 减小 水的电离平衡正向移动 碱性增强 答案 1 2SO2 O2 2CaCO3 2CaSO4 2CO2 学 海 无 涯 2 将 H2SO3 HSO 3等氧化为 SO2 4 bd 3 负 硫酸 SO2 3 2e H 2O SO2 4 2H H2OH OH 在阴极 H 放电生成 H 2 c H 减小 水的电离平衡正向移动 碱 性增强 4 2013 荆州质检 如图所示 某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的 精炼原理 其中乙装置中 X 为阳离子交换膜 请按要求回答相关问题 1 甲烷燃料电池负极反应式为 2 石墨 C 极的电极反应式为 3 若在标准状况下 有 2 24 L 氧气参加反应 则乙装置中铁极上生成的气体的体积为 L 丙装置中阴极析出铜的质量为 g 4 某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取漂白液或Fe OH 2的实 验装置 如图所示 若用于制漂白液 a 为电池的 极 电解质溶液最好用 若用于制 Fe OH 2 使用硫酸钠溶液作电解质溶液 阳极选用 作电极 解析 1 甲烷燃料电池负极上发生氧化反应 即甲烷在负极上被氧化 在 KOH 溶液中 甲烷被氧化后生成碳酸钾 负极反应式为 CH4 8e 10OH CO 2 3 7H2O 2 电 池的负极与电解池的阴极相接 铁极为阴极 则 C 极为阳极 在 C 极上发生氧化反应 电极反应式为 2Cl 2e Cl2 3 n O2 2 24 L 22 4 L mol 1 0 1 mol 甲池中正极反应 式为 O2 4e 2H2O 4OH 由电子守恒知 经过甲 乙 丙装置的电子的物质的 量为 0 4 mol 乙池中的铁极与甲池的负极相连 铁极为阴极 发生还原反应 电极反 应式为 2H2O 2e 2OH H2 n H2 0 4 mol 2 0 2 mol V H2 0 2 mol 22 4 L mol 1 4 48 L 丙池中精铜为阴极 发生还原反应 电极反应式为 Cu 2 2e Cu 学 海 无 涯 n Cu 0 4 mol 2 0 2 mol m Cu 0 2 mol 64 g mol 1 12 8 g 4 漂白液的有效成分 是次氯酸盐 制备原理是 2Cl 2H2O 通电 2OH Cl2 H2 Cl2 2OH Cl ClO H2O 气体与液体反应 最好采用逆向接触 即气体在下端产生 碱溶液在 上端生成 使其充分反应 所以该装置的下端为阳极 上端为阴极 阴极与电源负极相 连 故 a 极为负极 生活中常见且廉价的氯化物是氯化钠 故电解质溶液最好用饱和氯 化钠溶液 若制备氢氧化亚铁 用硫酸钠溶液作电解质溶液 选用铁作阳极 答案 1 CH4 8e 10OH CO2 3 7H2O 2 2Cl 2e Cl 2 3 4 48 12 8 4 负 饱和氯化钠溶液 或饱和食盐水 铁 5 2013 新课标全国卷 节选 二甲醚 CH3OCH3 是无色气体 可作为一种新型能源 由合 成气 组成为 H2 CO 和少量的 CO2 直接制备二甲醚 其中的主要过程包括以下四个反 应 甲醇合成反应 CO g 2H2 g CH3OH g H1 90 1 kJ mol 1 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H2 49 0 kJ mol 1 水煤气变换反应 CO g H2O g CO2 g H2 g H3 41 1 kJ mol 1 二甲醚合成反应 2CH3OH g CH3OCH3 g H2O g H4 24 5 kJ mol 1 回答下列问题 1 Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一 工业上从铝土矿制备较 高纯度 Al2O3的主要工艺流程是 以 化学方程式表示 2 分析二甲醚合成反应 对于 CO 转化率的影响 3 有研究者在催化剂 含 Cu Zn Al O 和 Al2O3 压强为 5 0 MPa 的条件下 由 H2和 CO 学 海 无 涯 直接制备二甲醚 结果如图所示 其中 CO 转化率随温度升高而降低的原因是 4 二甲醚直接燃料电池具有启动快 效率高等优点 其能量密度高于甲醇直接燃料电 池 5 93 kW h kg 1 若电解质为酸性 二甲醚直接燃料电池的负极反应为 一个二甲醚分子经过电化学氧化 可以产生 个电子的电量 该电池的理论输出电压为 1 20 V 能量密度 E 列式 计算 能量密度 电池输出电能 燃料质量 1 kW h 3 6 106 J 解析 本题考查了物质的工业制备原理 热化学及电化学知识 意在考查考生综合分析 问题和解决问题的能力 1 工业上用铝土矿制备较高纯度 Al2O3的方法是先用 NaOH 溶解铝土矿得到 NaAl OH 4 或 NaAlO2 溶液 然后再向溶液中通入过量 CO2得到 Al OH 3沉淀 最后加热 Al OH 3即可得到 Al2O3 2 与 CO 转化有关的反应有反应 反应 这两个反应中的甲醇 H2O 又出现在反应 中 故当反应 消耗甲醇时 有利于反应 向右进行 提高 CO 转化率 当反应 中生成较多的水时 能促使反 应 向右进行 提高 CO 转化率 3 由于 CO 与 H2直接制备二甲醚的反应是一个放 热反应 因此温度升高 反应向逆反应方向移动 从而使 CO 的转化率降低 4 放电 时 二甲醚中的碳元素转化为 CO2 先写出 CH3OCH3 12e 2CO2 再结合电荷守 恒 质量守恒配平后得 CH3OCH3 3H2O 12e 2CO2 12H 由能量密度单位知 能量密度是指 1 kg 物质在反应中所能提供的电量 故有 1 kg二甲醚物质的量为1 000 46 mol 它共失去的电子为 12 1 000 46 mol 故其能量密度为 1 20 V 12 1 000 g 46 g mol 1 96 500 C mol 1 3 6 106J kW 1 h 1 1 kg 8 39 kW h kg 1 答 案 1 Al2O3 铝 土 矿 2NaOH 3H2O 2NaAl OH 4 NaAl OH 4 CO2 Al OH 3 NaHCO3 2Al OH 3 Al2O3 3H2O 2 消耗甲醇 促进甲醇合成反 应 平衡右移 CO 转化率增大 生成的 H2O 通过水煤气变换反应 消耗部分 CO 3 学 海 无 涯 反应放热 温度升高 平衡左移 4 CH3OCH3 3H2O 2CO2 12H 12e 12 1 20 V 1 000 g 46 g mol 1 12 96 500 C mol 1 1 kg 3 6 106J kW 1 h 1 8 39 kW h kg 1 6 2013 开封模拟 氮是地球上含量丰富的一种元素 氨 肼 N2H4 和叠氮酸都是氮元素的 重要氢化物 在工农业生产 生活中有着重大作。