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1、备战高考化学专题训练 - 化学反应与能量的推断题综合题分类附答案解析 一、化学反应与能量练习题（含详细答案解析） 1五氧化二钒常用作化学工业中的催化剂，广泛用于冶金、化工生产。一种以粗钒（主要 含有 V2O5、V2O4，还有少量 Fe3O4、Al2O3、SiO2等）为原料生产五氧化二钒的工艺流程如 下： 已知：部分含钒物质的溶解情况：（VO2）2SO4易溶于水， VOSO 4可溶于水， NH4VO3难 溶于水。 部分金属离子c（M n+）=0.1 mol/L 形成氢氧化物及氢氧化物溶解与 pH 的关系如下表： 回答下列问题： （l）“ 研磨 ” 的目的是 _， “ 酸溶 ” 时 V2O5发生反
2、应的化学方程式为 _ 。 （2）加入 NaCIO溶液，含钒元素的粒子发生反应的离子方程式为_。 （3）向三颈烧瓶中加入NaOH 溶液时实验装置如图所示，虚线框中最为合适的仪器是_ （填标号），调节溶液的pH 范围为 _，滤渣 b 为_（写化学式）。 （4）实验显示，沉钒率的高低与温度有关，如图是沉钒率随温度的变化曲线，则沉钒时的 加热方法为 _。温度高于80，沉钒率下降，其可能原因是_ 【答案】增大固体与酸溶液的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率 V2O5+H2SO4=(VO2)2SO4+H2O 2VO 2+ClO-+H 2O=2VO2+Cl-+2H+ D 4.7 pH7.8 Fe(OH
3、)3、 Al(OH) 水浴加热 (热水浴 ) 温度高于80， NH4 +水解程度增大成为主要因素，由于 NH4+浓 度减小，沉钒率下降 【解析】 【分析】 粗钒 (主要含有V2O5、V2O4，还有少量 Fe3O4、Al2O3、SiO2等)经过研磨粉碎，加入硫酸进行 酸浸， V2O5、V2O4，还有少量 Fe3O4 、Al 2O3被硫酸溶解形成含有VO2+、 VO 2+、Fe2+、Fe3+、 Al3+的浸出液，由于 SiO2不与硫酸反应，经过滤后，得到的滤渣 a 为 SiO2，滤液 a 为含有 VO2+、 VO 2+、Fe2+、Fe3+、Al3+的滤液，向滤液 a 中加入具有强氧化性的NaClO
4、 溶液，将滤液 中的 VO 2+、Fe2+氧化为 VO 2 +、Fe3+，再加入氢氧化钠溶液，调节溶液 pH 值，将滤液中的 Fe 3+、Al3+转化为 Fe(OH) 3、 Al(OH)3沉淀除去，过滤后得到的滤渣b 为 Fe(OH)3、Al(OH)3、滤 液 b 为主要含有VO2+的滤液，加入饱和氯化铵溶液，使VO2+转化为 NH4VO3沉淀，对生成 的 NH4VO3沉淀高温煅烧，获得 V2O5，据此分析解答。 【详解】 (l)“研磨 ” 可将块状固体变为粉末状，目的是增大固体与酸溶液的接触面积，加快反应速 率，提高原料的利用率；“ 酸溶 ” 时 V2O5被硫酸溶解形成VO2+，发生反应的化
5、学方程式为 V2O5+H2SO4=(VO2)2SO4+H2O； (2)根据分析，向滤液a 中加入具有强氧化性的 NaClO 溶液，将滤液中的VO 2+、 Fe2+氧化为 VO2+、 Fe 3+，含钒元素的粒子发生反应的离子方程式为 2VO2+ClO-+H2O=2VO2+Cl-+2H+； (3)加入氢氧化钠溶液，调节溶液pH 值，将滤液中的Fe 3+、Al3+转化为 Fe(OH) 3、Al(OH)3沉 淀除去，根据部分金属离子c(M n+)=0.1 mol/L 形成氢氧化物及氢氧化物溶解与 pH 的关系表 格数据可知， pH 值为 2.8 时， Fe(OH)3完全沉淀， pH 值为 4.7 时，
6、 Al(OH)3完全沉淀， pH 值为 7.8 时， Al(OH)3开始溶解，调节溶液的 pH 范围为 4.7 pH7.8，滤渣 b 为 Fe(OH)3、 Al(OH)3，向三颈烧瓶中加入NaOH 溶液时，虚线框中最为合适的仪器是恒压漏斗，能保证 仪器内外压强相等，使氢氧化钠溶液顺利流下，答案选 D； (4)由图像可知，当温度为80左右钒的沉淀率最高，酒精灯的火焰温度太高，不能直接用 酒精灯加热，则在该温度下加热方法应使用水浴加热；沉钒过程中使用的是饱和氯化铵溶 液，铵根离子可水解，温度越高水解程度越大，铵盐不稳定，受热易分解生成氨气，温度 高于 80， NH4+水解程度增大成为主要因素，溶液
7、中NH4+浓度减小，使沉钒率下降。 21以 2 CO和 3 NH为原料合成尿素是利用 2 CO的成功范例。在尿素合成塔中的主要反 应可表示如下： 反应： 3224 2NHgCOgNH COONHs? 1 HV 反应： 24222 NH COONHsCO(NH )sH O g? 2 H72.49kJ / molVn 总反应： 32222 2NHgCOgCO(NH )sH O g?3H86.98kJ / molVn 请回答下列问题： 反应的 1 HV_。 在_(填 “ 高温 ” 或“ 低温 ” )情况下有利于反应的自发进行。 2氨法溶浸氧化锌烟灰制取高纯锌的工艺流程如图所示。溶浸后氧化锌烟灰中锌、
8、铜、 镉、砷元素分别以 2 34 Zn(NH)、 2 34 Cu(NH)、 2 3 4 Cd(NH)、 2 5 AsCl的形式存在。 “ 溶浸 ” 中 ZnO发生反应的离子方程式为 _。 锌浸出率与温度的关系如图所示，分析30n时锌浸出率最高的原因为 _。 “ 滤渣 3” 的主要成分为_。 【答案】159.47 kJ / moln高温 2 324342 ZnO2NH ? H O2NHZn(NH)3H O 低于30时，溶浸反应速率随温度升高而增大；超过 30，氨气逸出导致溶浸反应速率 下降Cu、Cd 【解析】 【分析】 （1）依据热化学方程式和盖斯定律计算分析； 依据反应自发进行的判断依据是 H
9、-TS0 分析； 2依据流程图可知，“ 溶浸 ” 中 ZnO 发生反应生成 2 34 Zn(NH)； 低于30时，浸出反应速率随温度的升高而增大；超过 30时，氨气逸出导致浸出反 应速率下降； 依据流程图可知，“ 滤渣 3” 的主要成分为锌发生置换反应的产物。 【详解】 反应 ：2NH 32 gCOg ?NH 2COONH4s ?H1； 反应 ：NH 2COONH4s ?222 CO NHsH O g?H2=+72.49KJ/mol ； 总反应： 2NH3（g）+CO2（g） 222 CO NHsH O g?H3=-86.98KJ/mol ；根据盖 斯定律，总反应 - 反应 II，得到反应I，
10、则 ?H1=-86.98KJ/mol - （+72.49KJ/mol ）=-159.47 KJ/mol ； 故答案为： -159.47 KJ/mol； 反应 ： NH 2COONH4s ?222CO NHsH O g?H2=+72.49KJ/mol ，反应 ?H 0，?S 0，满足反应自发进行的判断依据是?H-T?S”“ =” 或“ T2 T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 _(填“ X”、“ Y” 或“Z”)选择的理由是_ 。 【答案】 0.05 mol L 1 s1 3A(g)B(g) 2C(g) 乙甲 丙 80% 250 Z 催化效率 高且活性温度低 【解析】 【分
11、析】 （1）根据 c v= t 进行计算； （2）计算出12s 内用 A 表示的化学反应速率，可以计算出a 与 b 的比值，利用题给4s 内 v（C）=0.05mol?L-1?s-1，计算出 abc 的最简整数比； （3）将不同速率转化为同一物质的用相同单位进行描述的速率进行比较； （4）由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动， 正反应为放热反应； 根据 CO的平衡浓度计算平衡时CO的物质的量，进而计算参加反应的CO的物质的量， 再根据转化率定义计算；列式三段式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到； （5）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应
12、温度较低； 【详解】 （1）从反应开始到12s 时， A 的浓度变化量c=0.8mol/L-0.2mol/L=0.6mol/L ，时间为12s， 故 c v= t =0.05mol/ （L?s），故答案为：0.05 molL 1 s1； （2）12s时，B的浓度变化量 c=0.5mol/L-0.3mol/L=0.2mol/L ，故 a：b=0.6：0.2=3：1，经 测定前 4s 内 v（C）=0.05mol?L -1?s-1，此时 A 浓度变化为： 0.8mol/L-0.5mol/L=0.3mol/L ，此 时 v（A）= 0.3/ 4 molL s =0.075mol/ （L?s），即 v
13、（A）： v（C）=0.075：0.05=3：2，故 a：b：c=3： 1：2，故化学反应方程式为：3A（g）+B（g） ?2C（ g）； 故答案为： 3A（g）+B（g）?2C（g）； （3）确定 A 的速率为：甲：v（A）=0.3mol?L -1?s-1；乙： v（B）=0.12mol?L-1?s-1，故 v （A）=30.12mol?L -1?s-1=0.36mol?L-1?s-1；丙： v（C）=9.6mol?L-1?min-1=0.16mol?L-1?s-1， 故 v（A）= 3 2 0.16mol?L -1?min-1=0.24mol?L-1?s-1，故最快的是乙，最慢的是丙，故答
14、案为： 乙甲丙； （4）由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移 动，正反应为放热反应，即H10； 故答案为：； 某温度下，将2mol CO 和 6mol H2充入 2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得 c（CO）=0.2mol/L ；达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L ，则参加反应的 CO的物质的量 =2mol-0.2mol/L 2L=1.6mol，故 CO转化率 = 1.6mol 2mol 100%=80%，依据化学平衡三段式列式 计算得到平衡浓度： 23 COg +2HgCH OHg 1 3 0 0.8 1.6 0.8 0.2 1.4 0.8
15、 ?（ ）（ ）（ ） K= 2 0.8 =2.041 0.2 1.4 ，对照图表数据判断温度为250 C； 故答案为： 80%；250 C； （5）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低，故选择 Z； 故答案为： Z；催化效率高且活性温度低。 15 一定温度下10L密闭容器中发生某可逆反应，其平衡常数表达为：K= 2 2 COH H O 。 根据题意完成下列填空： （1）写出该反应的化学方程式_；若温度升高，K增大，该反应是_反应（填“吸热” 或“放热”）。 （2）能判断该反应一定达到平衡状态的是_（选填编号）。 av正(H2O)=v逆(H2) b 容器中气体的相对分子质量不随时间改变 c消耗 nmol H2同时消耗 nmolCO d容器中物质的总物质的量不随时间改变 （3）该反应的v正随时间变化的关系如图。t2时改变了某种条件，改变的条件可能是_、 _。（填写2 项） （4）实验测得t2时刻容器内有 1molH2O， 5min 后 H2O 的物质的量是0.8mol，这 5min 内 H2O 的平均反应速率为_。 【答案】 C（ s）+H2O（g） ?CO（g）+H2（g） 吸热 a b 升高温度增大水蒸汽的浓度 0.004mol/ （Lmin） 【解析】 【分析】 （1）根据化学平衡常数表达式及元素守恒知，反应物还
