1、20202020 届高考复习届高考复习- -以电化学为主线串联反应原理大题精做以电化学为主线串联反应原理大题精做 （wordword 解析版）解析版） 1. (2019 宁德模拟)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效的水处理剂，与水反应的化学方程 式为 4Na2FeO410H2O=4Fe(OH)33O28NaOH。电解制备 Na2FeO4装臵示意图如图所示。 (1)a 是电源的_(填“正”或“负”)极。 电解时， 石墨电极附近溶液的碱性_(填“增强”“减弱”或“不 变”)。 (2)铁电极的反应式为_。 (3)维持一定的电流强度和电解温度，NaOH 起始浓度对 Na2FeO4浓度影响如图(
2、电解液体积相同的情 况下进行实验)。 电解3.0h内， 随NaOH起始浓度增大， Na2FeO4浓度变化趋势是_(填“增大”“不变”或“减小”)。 当 NaOH 起始浓度为 16mol L1，1.02.0h 内生成 Na2FeO4的速率是_mol L1 h1。 A 点与 B 点相比，nFe(OH)3A_B(填“”“”或“B，根据铁原子守恒，nFe(OH)3 AB。(4)由题给反应知，洗涤剂最好选用碱性溶液来抑制 FeO2 4 的水解。Fe(NO3)3、NH4Cl 溶液中因 精 选 大 题精 选 大 题 Fe3、NH 4的水解溶液均显酸性；CH3COONa 溶液因 CH3COO 的水解而显碱性，
3、故 C 符合题意。(5) 将 3 个已知的热化学方程式按顺序分别编号为、，根据盖斯定律，将 3 2 3 1 2， 得：2Fe(OH)3(s)3NaClO(aq)4NaOH(aq)=2Na2FeO4(aq)3NaCl(aq)5H2O(l) H（3 2a3b 1 2c）kJ mol 1。 【答案】(1)负 增强 (2) Fe8OH6e=FeO2 4 4H2O (3) 增大 8 (4) C (5) 3 2a3b 1 2c 1.金属镓是广泛用于电子工业和通讯领域的重要金属，化学性质与铝元素相似。 （1）工业上提纯镓的方法很多，其中以电解精炼法为多。具体原理如下：以待提纯的粗镓(内含 Zn、 Fe、Cu
4、 杂质)为阳极，以高纯镓为阴极，以 NaOH 水溶液为电解质溶液。在电流作用下使粗镓在阳极溶 解进入电解质溶液，并通过某种离子迁移技术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。 已知离子氧化性顺序为 Zn2+Ga3+Fe2+Cu2+。电解精炼镓时阳极泥的成分是_。 GaO2在阴极放电的电极方程式是_。 （2）工业上利用固态 Ga 与 NH3高温条件下合成固体半导体材料氮化镓(GaN)同时又有氢气生成。 反应中每生成 3mol H2时就会放出 30.8 kJ 热量。 该反应的热化学方程式为_。 一定条件下， 加入一定量的 Ga 与 NH3进行上述反应， 下列叙述符合事实且可作为判断反应已达到 平衡状态的标
5、志的是_。 A恒温恒压下，混合气体的密度不变 B断裂 3mol HH 键，同时断裂 2mol NH 键 C恒温恒压下达平衡后再加入 2mol H2使平衡移动，NH3消耗速率等于原平衡时 NH3的消耗速率 D升高温度，氢气的生成速率先增大再减小 【解析】(1)已知离子氧化性顺序为：Zn2+Ga3+Fe2+Cu2+，则电解精炼镓时阳极是 Zn 和 Ga 失 去电子，而铁和铜变为阳极泥；综上所述，本题答案是：Fe、Cu。GaO2在阴极得到电子转化为金属单 质，因此放电的电极方程式是：GaO 2+3e +2H 2O=Ga+4OH ；综上所述，本题答案是：GaO 2 +3e+2H2O=Ga+4OH。(2
6、)反应中每生成 3mol H2时就会放出 30.8kJ 热量，因此该反应的热化学方程 式为：2Ga(s)+2NH3(g) =2GaN(s)+3H2(g) H=-30.8kJ/mol； 综上所述，本题答案是：2Ga(s)+2NH3(g) =2GaN(s)+3H2(g) H=-30.8kJ/mol。A密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量 是不变的，正反应体积增大，压强不变，因此容积变化，所以恒温恒压下，混合气体的密度不变说明反 应达到平衡状态，A 正确；B断裂 3mol HH 键，同时断裂 6mol NH 键，说明反应达到平衡状态，B 错误；C恒温恒压下达平衡，加入 2mol H2
7、使平衡移动，由于平衡是等效的，因此 NH3的消耗速率等于 原平衡时 NH3的消耗速率，C 正确；D升高温度，氢气的生成速率先增大再减小，最后不变，D 错误； 综上所述，本题选 AC。 【答案】 （1）Fe、Cu GaO2+3e+2H2O=Ga+4OH （2）2Ga(s)+2NH3(g) =2GaN(s)+3H2(g) H=-30.8kJ/mol AC 2研究发现，NOx和 SO2是雾霾的主要成分。 模 拟 精 做模 拟 精 做 NOx主要来源于汽车尾气，可以利用化学方法将二者转化为无毒无害的物质。 已知：N2(g)O2(g)2NO(g) H180kJ mol1 2CO(g)O2(g)2CO2(
8、g) H564kJ mol1 （1）2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g) H_。 （2）T时，将等物质的量的 NO 和 CO 充入容积为 2L 的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应 过程(015min)中 NO 的物质的量随时间变化如图所示。 已知：平衡时气体的分压气体的体积分数 体系的总压强，T时达到平衡，此时体系的总压强 为 p=20MPa，则 T时该反应的压力平衡常数 Kp _；平衡后，若保持温度不变，再向容器中充 入 NO 和 CO2各 0.3mol，平衡将_ (填“向左”、“向右”或“不”)移动。 15 min 时，若改变外界反应条件，导致 n(NO)发生如上图所示的变
9、化，则改变的条件可能是_(填 序号) A增大 CO 浓度 B升温 C减小容器体积 D加入催化剂 SO2主要来源于煤的燃烧。燃烧烟气的脱硫减排是减少大气中含硫化合物污染的关键。 已知：亚硫酸：Ka1=2.0 102 Ka2=6.0 107 （3）请通过计算证明，NaHSO3溶液显酸性的原因：_ （4）如图示的电解装臵，可将雾霾中的 NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。通 入 NO 的电极反应式为_；若通入的 NO 体积为 4.48L(标况下)，则另外一个电极通 入的 SO2质量至少为_g。 【解析】 （1）由盖斯定律可知：N2(g)O2(g)2NO(g)，2CO(g)O2(g)2
10、CO2(g)， 得出：H=(564180)kJ mol1=744kJ mol1； （2）2NO(g)2CO(g) 催化剂 2CO2(g)N2(g) 起始/mol： 0.4 0.4 0 0 变化/mol： 0.2 0.2 0.2 0.1 平衡/mol： 0.2 0.2 0.2 0.1 p(NO)=p(CO)=p(CO2)= 20MPa = ；p(N2)= 20MPa = Kp=0.0875； 根据的分析， 化学平衡常数K=5， 再向容器中充入NO和CO2各0.3mol， 此时的浓度商为仍为 5，因此平衡不移动；15min 时，改变某一因素，NO 的物质的量减少，说明平衡 向正反应方向移动。增大
11、CO 的浓度，平衡向正反应方向移动，NO 的物质的量减小，A 项正确；正反应 是放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，NO 的物质的量增大，B 项错误；减小容器的体积，相当于 增大压强，平衡向正反应方向移动，NO 物质的量减小，C 项正确；加入催化剂，化学平衡不移动，D 项 错误； （3）HSO3的水解常数 K=Kw/Ka1=5.0 1013Ka2=6.0 107，电离平衡常数大于水解平衡常数，说明 溶液显酸性； （4）根据电解装臵，NO 和 SO2转化为硫酸铵，说明 NO 转化成 NH+4，即 NO 在阴极上发生 NO6H5e=NH+4H2O；阳极反应式为 SO22H2O2e=4HSO2 4
12、，根据得失电子数目守恒， 因此有 2NO10e5SO2，求出 SO2的质量为 4.48 5 64/(2 22.4)g=32g。 【答案】 （1）-744 kJ mol1 （2）0.0875(或 7/80) 不 AC （3）HSO3的水解常数 K=Kw/Ka1=5.0 1013”、 “”或“v(逆)；该反 应正向为气体体积增大的反应，减小压强，平衡正向移动，由 p1到 p2，甲烷转化率降低，即增大了压强， 故 p10； （3）恒温 恒压条件下，同等增大各物质浓度，平衡不移动； （4）a平衡时，2v逆(N2)v正(H2O)，故 a 错误；b反 应过程中，气体总质量不变，恒容条件下气体总体积不变，故
13、气体密度始终不变，错误；c该反应反应 过程中，混合气体的总物质的量不断发生改变，若混合气体的物质的量不再变化，则反应达到平衡，正 确；d平衡时，单位时间内有 2mol NO2消耗同时消耗 1mol CO2，错误；e反应进行过程中，混合气体 总物质的量发生改变，气体总质量不变，若混合气体的平均相对分子质量不变，则反应达到平衡状态， 正确；f甲烷和二氧化碳属于可逆反应中不同反应方向的反应物，比值会随着反应的进行而改变，故当 CH4与 CO2的物质的量之比不再发生变化，反应达到平衡状态； （5）A增大甲烷物质的量，NO2的转化 率增大，正确；BCO2为生成物，增大 CO2的量，平衡逆向移动，NO2的
14、转化率减小，错误；C通入 物质的量之比为 12 的 CH4与 NO2的混合气体，相当于压强增大，平衡逆向移动，NO2转化率降低，错 误；DN2为生成物，增大 N2的浓度，平衡逆向移动，NO2转化率减小，错误。 （6）根据甲烷与氧气反 应生成CO2和H2O写出该总反应式为： CH4+2O2=CO2+2H2O； 该电池正极反应式为：， 负极反应式为：，由此可知，物质 A 为 CO2。 【答案】 （1）CH4(g)+2O2(g) =CO2(g)+2H2O(l) H=890.3kJ mol1 （2） （3）不 （4）cef （5）A （6）CH4+2O2=CO2+2H2O CO2 4 （一）合成氨工艺
15、（流程如图所示）是人工固氮最重要的途径。 2019 年是合成氨工业先驱哈伯（P Haber）获得诺贝尔奖 101 周年。N2和 H2生成 NH3的反应为： 1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g) H(298K)=-46.2KJ mol1，在 Fe 催化剂作用下的反应历程为（*表示吸附 态） 化学吸附：N2(g)2N*；H2(g)2H*； 表面反应：N*+ H*NH*；NH*+ H*NH2*；NH2*+H*NH3* 脱附：NH3*NH3(g) 其中，N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。请回答： （1）利于提高合成氨平衡产率的条件有_。 A低温 B高温 C低压
16、D高压 E催化剂 （2）标准平衡常数 K=，其中 p为标准压强（1 105Pa） ，PNH3、PN2和 PH2为各组 分的平衡分压，如 PNH3=xNH3 p，p 为平衡总压，xNH3 p 为平衡系统中 NH3的物质的量分数； N2和 H2起始物质的量之比为 13，反应在恒定温度和标准压强下进行，NH3的平衡产率为 w，则 K=_（用含 w 的最简式表示） ； 下图中可以示意标准平衡常数 K随温度 T 变化趋势的是_。 （3）实际生产中，常用工艺条件，Fe 作催化剂，控制温度 773K，压强 3.0X105Pa，原料中 N2和 H2 物质的量之比为 12.8。 分析说明原料气中 N2过量的理由
17、_。 关于合成氨工艺的下列理解，正确的是_。 A合成氨反应在不同温度下的 H 和 H 都小于零 B控制温度（773K）远高于室温，是为了保证尽可能的平衡转化率和快的反应速率 C当温度、压强一定时，在原料气（N2和 H2的比例不变）中添加少量惰性气体，有利于提高平衡 转化率 D基于 NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行 E分离空气可得 N2，通过天然气和水蒸气转化可得 H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中 毒和安全事故发生。 （二）高铁酸钾（K2FeO4）可用作水处理剂。某同学通过“化学-电解法”探究的合成，其原理如图所 示。 接通电源， 调节电压， 将一
18、定量 Cl2通入 KOH 溶液， 然后滴入含 Fe3+的溶液， 控制温度， 可制得 K2FeO4。 （1）请写出“化学法”得到 FeO2 4的离子方程式_。 （2）请写出阳极的电极反应式（含 FeO2 4）_。 【解析】(一)（1）由勒夏特列原理可知，根据反应 N2(g)H2(g)NH3(g) H（298K） 46.2kJ/mol，为了提高合成氨平衡产率，即平衡正向移动，低温和高压符合条件，答案选 AD； （2） N2(g)H2(g)NH3(g) 起始量： 1 3 0 转化量： 3 2 平衡量： 1- 3-3 2 x(NH3)%=；x(N2)%=；x(H2)%= ，化简得； 反应 N2(g)H
19、2(g)NH3(g) H（298K）46.2kJ/mol 为放热反应，温度 T 升高，平衡向逆 反应方向移动，K0减小，InK0也减小，InK0与温度不成正比，故答案选 A； （3）由反应 N2(g) H2(g)NH3(g)可知，加过量氮气，有利于平衡正向移动，提高 H2的转化率以及氨气的产率，同时根据 题干“N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。”可知，N2在 Fe 催化剂上的 吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率。易知 A 选项正确；控制温度远高于室温是为了 保证催化剂的活性，提高反应速率，并非为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率，B 错误；恒 压
20、条件充入少量惰性气体，相当于减压，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，C 错误；不断将氨气 液化，生成物浓度降低，有利于平衡正向移动，D 正确，当选；通过天然气和水蒸气转化制得的 H2，由 于含有 CH4，CO 等易燃易爆气体，容易出现安全隐患，此外 CH4，CO 可能会与催化剂反应，造成催化 剂活性降低，所以必须经过净化处理，E 正确。答案选 ADE； （二） （1）将一定量 C12通入 KOH 溶液， 生成 KCl 和 KClO， KClO 具有强氧化性， 将 Fe3+氧化为 FeO42-， 然后根据碱性环境， 配平即可， 得到 2Fe3+ 3C1O10OH=2FeO2 43Cl 5H 2
21、O 或 2Fe(OH)3+3C1O 4OH=2FeO2 43Cl 5H 2O； （2）阳极 失电子，反应物为 Fe3+产物为 FeO2 4，然后根据碱性环境及守恒规则，易写出 Fe 3+8OH-3e=FeO2 4 4H2O 或 Fe(OH)3+5OH-3e=FeO2 44H2O。 【答案】(一)（1）AD （2） A （3）原料气中 N2相对易得，适度过量有利于提高 H2的转化率；N2在 Fe 催化剂上的吸附是决速步 骤，适度过量有利于提高整体反应速率 ADE （二）（1） 2Fe3+3C1O10OH=2FeO2 43Cl 5H 2O或2Fe(OH)3+3C1O 4OH=2FeO2 43Cl 5H2O （2）Fe3+8OH-3e=FeO2 44H2O 或 Fe(OH)3+5OH -3e=FeO2 44H2O
