【新教材】高考化学21题等值模拟【第16题】及答案.doc

新教材适用·高考化学第十六题　概念、理论组合题题组一　实际生产中的速率平衡问题1． (2013·新课标全国卷Ⅰ，28)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：(i)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH (g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1(ii)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1水煤气变换反应：(iii)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1二甲醚合成反应：(iv)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝－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(iv)对于CO转化率的影响____________________3)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_______________。

根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响____________________________________________________________________________________________4)有研究者在催化剂(含Cu—Zn—Al—O和A12O3)、压强为5.0 MPa的条件下，由H2和CO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________________________________________________________________________5)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，1kW·h＝3.6×106J)答案　(1)Al2O3(铝土矿)＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O、NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3、2Al(OH)3Al2O3＋3H2O(2)消耗甲醇，促进甲醇合成反应(ⅰ)平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应(ⅲ)消耗部分CO，CO转化率增大(3)2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－204.7 kJ·mol－1　该反应分子数减小，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加；压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大(4)反应放热，温度升高，平衡左移(5)CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋　12　÷(3.6×106 J·kW－1·h－1)≈8.39 kW·h·kg－1解析　(2)要解答转化率影响问题，最终要归结于平衡移动的方向上。

与CO转化率直接相关的反应是(ⅰ)和(ⅲ)，如何建立反应(ⅳ)与(ⅰ)、(ⅲ)的联系，是解答该题的关键点ⅳ)中消耗的CH3OH恰是(ⅰ)的生成物，减少生成物的浓度，平衡右移，CO的转化率增大；(ⅳ)中的产物H2O恰是(ⅲ)中的反应物，增大水蒸气浓度，平衡右移，CO的转化率增大3)筛选用热化学方程式(ⅰ)和(ⅳ)，用(ⅰ)×2＋(ⅳ)即可得目标方程式：2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－204.7 kJ·mol－1合成一个物质要同时考虑原料的利用率、反应速率等多种因素本题要从化学反应原理的角度分析压强对合成反应的影响，分析知该反应的特点是正向气体分子数减小，因而增大压强，平衡正向移动，CO和H2的转化率增大；同时增大压强还会加快化学反应速率4)直接合成CH3OCH3的反应的另一个特点是正反应为放热反应，升高温度平衡左移5)写电极反应时应注意：①酸性条件；②CH3OCH3中碳的化合价为－2价；③氧化产物为CO2；④用H＋调平电荷从能量密度的单位上看，可以假设燃料的质量为1 kg，计算提供电子的物质的量，再转化为电量，利用E＝qU换算出燃料提供的总能量，即可顺利计算出能量密度＝÷(3.6×106 J·kW－1·h－1)≈8.39 kW·h·kg－1。

2． (2013·浙江理综，27)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)(NH4)2CO3(aq) ΔH1反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)NH4HCO3(aq) ΔH2反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq) ΔH3请回答下列问题：(1)ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝________2)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图(见图1)则：①ΔH3________0(填“＞”、“＝”或“＜”)②在T1～T2及T4～T5两个温度区间，容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势，其原因是________________________________________________________________。

③反应Ⅲ在温度为T1时，溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示当时间到达t1时，将该反应体系温度迅速上升到T2，并维持该温度请在该图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线图2(3)利用反应Ⅲ捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有________________________(写出2个)4)下列物质中也可以作为CO2捕获剂的是__________A．NH4Cl B．Na2CO3C．HOCH2CH2OH D．HOCH2CH2NH2答案　(1)2ΔH2－ΔH1(2)①＜　②T1～T2区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应速率越快，所以CO2被捕获的量随温度升高而提高T4～T5区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，所以不利于CO2捕获③(3)降低温度，增加CO2浓度(或分压)(4)BD解析　结合题给图像，用盖斯定律、化学平衡原理作理论指导进行分析、解决相关问题1)根据盖斯定律，由反应Ⅱ×2减反应Ⅰ可得：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq)，则有ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。

2)①由图1可知，当温度为T3时，可逆反应达到平衡状态，温度升高，CO2的浓度逐渐增大，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应，则有ΔH3<0②在T1～T2区间，可逆反应未达到平衡，温度升高，化学反应速率加快，平衡正向移动，CO2的捕获量随温度的升高而提高 在T4～T5区间，可逆反应已达到平衡状态，由于该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO2的捕获量随温度的升高而降低③t1时刻，温度迅速升高到T2，平衡逆向移动，溶液的pH升高，根据化学平衡移动原理，达到新平衡时，溶液的pH低于开始时的pH3)欲提高CO2的吸收量，应使平衡正向移动，可降低温度或增加CO2的浓度等4)CO2为酸性氧化物，可用碱性溶液(如Na2CO3溶液)或碱性物质(如HOCH2CH2NH2)等来吸收3． (2013·天津理综，10)某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5(直径小于等于2.5 μm的悬浮颗粒物)，其主要来源为燃煤、机动车尾气等因此，对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义请回答下列问题：(1)将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：离子K＋Na＋NHSONOCl－浓度/mol·L－14×10－66×10－62×10－54×10－53×10－52×10－5根据表中数据判断PM2.5的酸碱性为________，试样的pH＝________。

2)为减少SO2的排放，常采取的措施有：①将煤转化为清洁气体燃料已知：H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH＝－241.8 kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH＝－110.5 kJ·mol－1写出焦炭与水蒸气反应的热化学方程式：____________________________________②洗涤含SO2的烟气以下物质可作洗涤剂的是________a．Ca(OH)2　b．Na2CO3　c．CaCl2　d．NaHSO3(3)汽车尾气中NOx和CO的生成及转化：①已知汽缸中生成NO的反应为N2(g)＋O2(g)2NO(g)　ΔH＞0若1 mol 空气含0.8 mol N2和0.2 mol O2,1 300 ℃时在密闭容器内反应达到平衡，测得NO为8×10－4mol计算该温度下的平衡常数K＝________汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是____________________________②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)已知该反应的ΔH＞0，简述该设想能否实现的依据：____________________________。

③目前，在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染，其化学反应方程式为____________________________________________________________________答案　(1)酸性　4(2)①C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1②ab(3)①4×10－6　温度升高，反应速率加快，平衡右移②该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行③2CO＋2NO2CO2＋N2解析　(1)待测试样中所含离子存在的电荷守恒为c(H＋)＋c(K＋)＋c(Na＋)＋c(NH)＝2c(SO)＋c(NO)＋c(Cl－)＋c(OH－)可知c(H＋)≫c(OH－)所以溶液呈酸性，怱略c(OH－)，代入数据可得c(H＋)＝1.0×10－4mol·L－1，pH＝4(2)①由盖斯定律下式减去上式可得：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1②SO2为酸性气体，可用碱性溶液来吸收3)①由　　N2(g)　　　 ＋O2(g)　　　 2NO(g)起始(m。