2016版《新步步高》考前三个月(江苏专用)高考化学二轮复习系列——高考21题第20题

第20题 信息整合与化学基本理论的综合应用

[解题指导]

化学反应原理题型解答步骤

步骤1：浏览全题，明确已知和所求，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、横坐标的含义以及每条曲线研究的对象→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。

(4)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。 [典例剖析]

解析 (1)对所给的三个热化学方程式由上到下依次标记为①、②、③，由反应①和②可知O2

是中间产物，①＋②×2消去O2，可得目标反应的ΔH＝－200.9kJ·mol－1＋(－58.2kJ·mol－1)×2＝－317.3kJ·mol－1。(2)①由图可知，当n(O3)∶n(NO)>1时，n(NO)没有变化，而n(NO2)减少，说明NO2被O3氧化了，生成了更高价态的氧化物N2O5；②SO2具有较强的还原性，O3具有较强的氧化性，而增加n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，其原因可能是SO2与

2－－，－O3的反应速度很慢，SO2的量变化不明显。(3)SO3将NO2还原为NO2本身被氧化为SO24，－－溶液的pH约为8，说明溶液呈弱碱性，由此可写出反应的离子方程式：SO23＋2NO2＋2OH2－－－===SO24＋2NO2＋H2O。(4)CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液，发生反应：CaSO3(s)＋SO4

Ksp?CaSO3?

2－

c?Ca2＋?c?SO?3

－CaSO4(s)＋SO2＝＝3(aq)，溶液中CaSO3、CaSO4均处于饱和状态，则有K?CaSO?－?sp4c?SO24

c?Ca2＋?

Ksp?CaSO3?K?CaSO3?2－－)＝sp－，所以c(SO2·c(SO234)；由反应CaSO3(s)＋SO4(aq)Ksp?CaSO4?Ksp?CaSO4?

CaSO4(s)＋

－SO23(aq)可知，CaSO3水悬浮液中加入Na2SO4溶液能提高NO2的吸收率的主要原因是增大了2－溶液中c(SO3)，使反应速率加快。

答案 (1)－317.3 (2)①O3将NO2氧化为更高价氮氧化物(或生成了N2O5) ②SO2与O3的反应速率慢

2(3)SO23＋2NO2＋2OH===SO4＋2NO2＋H2O

－

－

－

－

Ksp?CaSO3?－2－2－(4)×c(SO24) CaSO3转化为CaSO4使溶液中SO3的浓度增大，加快SO3与NO2

Ksp?CaSO4?的反应速率

[挑战满分](限时25分钟)

1.一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收： 2CO(g)＋SO2(g)

催化剂

2CO2(g)＋S(l) ΔH

(1)已知：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH1＝－566kJ·mol1

－

S(l)＋O2(g)===SO2(g) ΔH2＝－296kJ·mol1

－

则反应热ΔH＝________kJ·mol1。

－

(2)其他条件相同、催化剂不同时，SO2的转化率随反应温度的变化如图a所示。260℃时________(填“Fe2O3”、“NiO”或“Cr2O3”)作催化剂反应速率最快。Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑价格因素，选择Fe2O3的主要优点是

________________________________________________________________________。

(3)科研小组在380℃、Fe2O3作催化剂时，研究了不同投料比[n(CO)∶n(SO2)]对SO2转化率的影响，结果如图b所示。请在图b中画出n(CO)∶n(SO2)＝2∶1时，SO2的转化率的预期变化曲线。

(4)工业上还可用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2：Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3。某温度下用1.0mol·L1Na2SO3溶液吸收纯净的SO2，当溶液中c(SO2L3)降至0.2mol·

－

－

－1

时，吸收能力显

著下降，应更换吸收剂。

①此时溶液中c(HSO3)约为________mol·L1。

－

－

②此时溶液pH＝________。(已知该温度下SO23＋H

－

＋－

3的平衡常数

K＝8.0×106，计

算时SO2、H2SO3的浓度忽略不计) 2.质子交换膜燃料电池广受关注。

(1) 质子交换膜燃料电池中作为燃料的H2通常来自水煤气。 1－已知：C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH1＝－110.35kJ·mol1

22H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH2＝＋571.6kJ·mol1

－

H2O(l)===H2O(g) ΔH3＝＋44.0kJ·mol1

－

则C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH4＝__________________________________________。 (2)燃料气(流速为1800mL·h1；体积分数为50%H2,0.98%CO,1.64%O2,47.38%N2)中的CO会使

－

电极催化剂中毒，使用CuO/CeO2催化剂可使CO优先氧化而脱除。

①160℃、CuO/CeO2作催化剂时，CO优先氧化反应的化学方程式为____________________。 ②灼烧草酸铈[Ce2(C2O4)3]制得CeO2的化学方程式为__________________________________。 ③在CuO/CeO2催化剂中加入不同的酸(HIO3或H3PO4)，测得燃料气中CO优先氧化的转化率随温度变化如图所示：

加入________(填酸的化学式)的CuO/CeO2催化剂催化性能最好。催化剂为CuO/CeO2—HIO3,120℃时，反应1h后CO的体积为________mL。

(3)下图为甲酸质子交换膜燃料电池的结构示意图。该装置中________(填“a”或“b”)为电池的负极，负极的电极反应式为__________________________________________________。

3.(2015·通、扬、泰、淮四市三模)近几年来关于氮污染的治理倍受关注。

(1)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，能同时实现汽车尾气中的CO、CxHy、NOx三种成分的净化，其催化剂表面物质转化的关系如图1所示，化合物X可借助傅里叶红外光谱图(如图2所示)确定。