高考化学二轮复习 大题专题(三)化学原理综合应用

(三)化学原理综合应用

1．次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品，具有较强还原性。回答下列问题：

(1)H3PO2是一元中强酸，写出其电离方程式：____________________。

(2)H3PO2及NaH2PO2均可将溶液中的Ag＋还原为银单质，从而可用于化学镀银。

①H3PO2中，磷元素的化合价为__________。

②利用(H3PO2)进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1，则氧化产物为________________________(填化学式)。

③NaH2PO2是________(填“正盐”或“酸式盐”)，其溶液显________(填“弱酸性”、“中性”或“弱碱性”)。

(3)H3PO2的工业制法是将白磷(P4)与Ba(OH)2溶液反应生成PH3气体和Ba(H2PO2)2，后者再与硫酸反应。写出白磷与Ba(OH)2溶液反应的化学方程式：________________________。

解析：(1)由于H 3PO2是一元中强酸，所以其电离方程式为H3PO2H＋＋H2PO－2。(2)①根据化合物中正负化合价的代数和为0，H是＋1价，O是－2价，所以在H3PO2中P元素的化合价为＋1价；②根据题意结合电子守恒，原子守恒可知，氧化产物为H3PO4，还原产物是

Ag；③根据元素的化合价及电离情况可知H3PO2的结构是，所以NaH2PO2是正盐；由于该盐是强碱弱酸盐，所以该溶液显弱碱性。(3)根据题意可得白磷与氢氧化钡溶液反应的化学方程式是2P4＋3Ba(OH)2＋6H2O===3Ba(H2PO2)2＋2PH3↑。

答案：(1)H 3PO2H＋＋H2PO－2

(2)①＋1 ②H3PO4③正盐弱碱性

(3)2P4＋3Ba(OH)2＋6H2O===3Ba(H2PO2)2＋2PH3↑

2．研究发现，NO x和SO2是雾霾的主要成分。

(一)NO x主要来源于汽车尾气。

已知：N 2(g)＋O2(g)2NO(g) ΔH＝＋180.50 kJ·mol－1

2CO(g)＋O

2(g)2CO2(g) ΔH＝－566.00 kJ·mol－1

(1)为了减轻大气污染，人们提出在汽车尾气排气管口采用催化剂将NO和CO转化成无污染气体参与大气循环。写出该反应的热化学方程式______________________。

(2)T℃时，将等物质的量的NO和CO充入容积为2 L的密闭容器中，保持温度和体积不变，反应过程(0～15 min)中NO的物质的量随时间变化如图所示。

①T℃时该化学反应的平衡常数K＝________；平衡时若保持温度不变，再向容器中充入CO、N2各0.8 mol，平衡将________(填“向左”、“向右”或“不”)移动。

②图中a、b分别表示在一定温度下，使用质量相同但表面积不同的催化剂时，达到平衡过程中n(NO)的变化曲线，其中表示催化剂表面积较大的曲线是________。(填“a”或“b”)

③15 min时，若改变外界反应条件，导致n(NO)发生如图所示的变化，则改变的条件可能是______________________。

(二)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。

(3)用纯碱溶液吸收SO 2可将其转化为HSO －3。该反应的离子方程式是____________________。

(4)如图电解装置可将雾霾中的NO 、SO 2分别转化为NH ＋4和SO 2－4。

①写出物质A 的化学式__________________，阳极的电极反应式是______________________。

②该电解反应的化学方程式为______________。

解析：本题考查盖斯定律、化学平衡移动原理和化学平衡常数的计算、电解原理等。(1)将题给热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由②－①可得2NO(g)＋

2CO(g)=====催化剂2CO 2(g)＋N 2(g) ΔH ＝－746.50 kJ·mol －1。(2)①根据“三段式”法进行计算：

2NO(g)＋2CO(g)=====催化剂2CO 2(g)＋N 2(g)

开始(mol·L －1)：0.2 0.2 0 0

转化(mol·L －1)：0.1 0.1 0.1 0.05

平衡(mol·L －1)：0.1 0.1 0.1 0.05

平衡常数K ＝222L·mol －1＝5 L·mol －1。平衡时再向容器中充入CO 和

N 2各0.8 mol ，则此时c (CO)＝0.5 mol·L －1，c (N 2)＝0.45 mo l·L －1，浓度商Q c ＝

2×0.4522＝1.8

②催化剂表面积越大，催化效果越好，反应速率越快，故曲线b 表示催化剂表面积较大。③由题图可以看出，15 min 后NO 的物质的量逐渐减小，则平衡正向移动，故此时改变的条件可能为增大CO 的物质的量浓度、降低温

度或增大压强。(4)SO 2在阳极失电子，发生氧化反应：SO 2＋2H 2O －2e －===SO 2－4＋4H ＋；NO 在

阴极得电子，发生还原反应：6H ＋＋NO ＋5e －===NH ＋4＋H 2O ，根据得失电子守恒，将阴、阳电

极反应式相叠加即可得到反应的总的离子方程式：5SO 2＋2NO ＋8H 2O===2NH ＋4＋5SO 2－4＋8H ＋，

因此物质A 为硫酸。

答案：(1)2NO(g)＋2CO(g)=====催化剂2CO 2(g)＋N 2(g) ΔH ＝－746.50 kJ·mol －1

(2)①5 L·mol －1 向右 ②b ③增大CO 的物质的量浓度或增大压强或降低温度

(3)H 2O ＋2SO 2＋CO 2－3===2HSO －3＋CO 2↑

(4)①H 2SO 4 SO 2＋2H 2O －2e －===SO 2－4＋4H ＋

②5SO 2＋2NO ＋8H 2O=====通电(NH 4)2SO 4＋4H 2SO 4

3．氮的固定意义重大，氮肥的使用大幅度提高了粮食产量。

(1)目前人工固氮最有效的方法是____________________(用一个化学方程式表示)。

(2)自然界发生的一个固氮反应是N 2(g)＋O 2(g)=====放电2NO(g)，已知N 2、O 2、NO 三种分子

中化学键断裂所吸收的能量依次为946 kJ·mol －1、498 kJ·mol －1、632 kJ·mol －1，则该

反应的ΔH ＝________kJ·mol －1。该反应在放电或极高温度下才能发生，原因是

________________________________________________________________。

(3)100 kPa 时，反应2NO(g)＋O 2(g) 2NO 2(g)中NO 的平衡转化率与温度的关系曲线如图1，反应2NO

2(g) N 2O 4(g)中NO 2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。