2020-2021【化学】化学 化学反应原理综合考查的专项 培优练习题及答案解析

2020-2021【化学】化学化学反应原理综合考查的专项培优练习题及答案解析一、化学反应原理综合考查1．Cr、S等元素的化合物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的影响。

（1）还原沉淀法是处理含铬（Cr2O72−和CrO42−）工业废水的常用方法，过程如下：①已知：常温下，初始浓度为1.0 mol·L−1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72−)随c(H+)的变化如图所示。

则上述流程中CrO42-转化为Cr2O72-的离子方程式为______________________。

②还原过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为__________。

③Cr3+与Al3+的化学性质相似，对CrCl3溶液蒸干并灼烧，最终得到的固体的化学式为____________。

④常温下，Ksp[Cr(OH)3]=1.0×10-32，欲使处理后废水中的c(Cr3+)降至1.0×10-5mol·L−1（即沉淀完全），应调节至溶液的pH=_____。

（2）“亚硫酸盐法”吸收烟中的SO2①将烟气通入1.0mol/L 的Na2SO3溶液，当Na2SO3恰好完全反应时，溶液pH约为3，此时，溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为_________（用离子浓度符号和“＞”号表示）。

②室温下，将烟道气通入(NH4)2SO3溶液中，测得溶液pH与含硫组分物质的量分数的变化关系如图所示。

已知部分弱电解质的电离常数（25℃）如下：电解质电离常数H2SO3K a1=1.54×10-2 K a2=1.02×10-7NH 3·H 2O K b =1.74×10-5（i ）(NH 4)2SO 3溶液呈____（填“酸”、“碱”或“中”）性，其原因是_________________。

（ii ）图中b 点时溶液pH=7，则n(NH 4+):n(HSO 3- )=_________。

【答案】CrO 42-＋2H +Cr 2O 72-＋H 2O 1:6 Cr 2O 3 5 c (Na +)＞c (HSO 3-)＞c (H +)＞c (SO 32-)＞c(OH -) 碱 H 2SO 3的第二电离常数K a2=1.02×10-7小于NH 3·H 2O 的电离常数K b ，故SO 32-的水解程度比NH 4+的水解程度大，溶液呈碱性 3:1【解析】【详解】(1) ① 从图中可以看出，c (Cr 2O 72−) 随c (H +)的增大而不断增大，当c (H +)=6.0×10-7mol/L 时，c (Cr 2O 72−)=0.4mol/L ，此时反应达平衡状态，所以此反应为可逆反应。

由此可得CrO 42-转化为Cr 2O 72-的离子方程式为CrO 42-＋2H +Cr 2O 72-＋H 2O 答案为CrO 42-＋2H +Cr 2O 72-＋H 2O ② 依据电子守恒，氧化剂Cr 2O 72−与还原剂Fe 2+的关系为：Cr 2O 72−——6Fe 2+从而得出还原过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:6。

答案为1:6；③ Cr 3+与Al 3+的化学性质相似，说明Cr 3+在水溶液中易发生水解反应，最终生成Al(OH)3，灼烧时再分解为铬的氧化物。

所以对CrCl 3溶液蒸干并灼烧，最终得到的固体的化学式为Cr 2O 3。

答案为Cr 2O 3 ④ Ksp[Cr(OH)3]=3353()() 1.010()c Cr c OH c OH +---⋅=⨯⨯=1.0×10-329()10/c OH mol L --=，pH=5。

答案为5；(2) ① 将烟气通入1.0mol/L 的Na 2SO 3溶液，当Na 2SO 3恰好完全反应时，全部生成NaHSO 3，此时溶液pH 约为3，则表明HSO 3-以电离为主。

发生的电离、水解反应方程式为：HSO 3-H ++SO 32-、 HSO 3-+H 2O H 2SO 3+OH -、H 2O H ++OH - 且前面反应进行的程度大于后面反应， 从而得出溶液中各种离子浓度由大到小的顺序为c (Na +)＞c (HSO 3-)＞c (H +)＞c (SO 32-)＞c (OH -)。

答案为c (Na +)＞c (HSO 3-)＞c (H +)＞c (SO 32-)＞c (OH -)②（i ）在(NH 4)2SO 3溶液中，NH 4+、SO 32-都将发生水解，从表中数据K a2=1.02×10-7、 K b =1.74×10-5可以看出，HSO 3-的电离常数小，SO 32-的水解常数大，所以溶液呈碱性。

答案为碱；溶液呈碱性的原因是：溶液H 2SO 3的第二电离常数K a2=1.02×10-7小于NH 3·H 2O 的电离常数K b ，故SO 32-的水解程度比NH 4+的水解程度大，溶液呈碱性。

答案为：H 2SO 3的第二电离常数K a2=1.02×10-7小于NH 3·H 2O 的电离常数K b ，故SO 32-的水解程度比NH 4+的水解程度大，溶液呈碱性。

（ii ）图中b 点时溶液pH=7，此时c (HSO 3-)=c (SO 32-)，则c (NH 4HSO 3)=c [(NH 4)2SO 3]，从而得出n (NH 4+) ：n (HSO 3- )= 3：1 答案为3：1。

2．过氧乙酸(CH 3CO 3H)是一种广谱高效消毒剂，不稳定、易分解，高浓度易爆炸。

常用于空气、器材的消毒，可由乙酸与H 2O 2在硫酸催化下反应制得，热化学方程式为：CH3COOH(aq)+H2O2(aq)⇌CH3CO3H(aq)+H2O(l) △H=-13.7K J/mol(1)市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%，原因是____ 。

(2)利用上述反应制备760 9 CH3CO3H，放出的热量为____kJ。

(3)取质量相等的冰醋酸和50% H2O2溶液混合均匀，在一定量硫酸催化下进行如下实验。

实验1：在25 ℃下，测定不同时间所得溶液中过氧乙酸的质量分数。

数据如图1所示。

实验2：在不同温度下反应，测定24小时所得溶液中过氧乙酸的质量分数，数据如图2所示。

①实验1中，若反应混合液的总质量为mg，依据图1数据计算，在0—6h间，v(CH3CO3H)=____ g／h（用含m的代数式表示）。

②综合图1、图2分析，与20 ℃相比，25 ℃时过氧乙酸产率降低的可能原因是_________。

（写出2条）。

(4) SV-1、SV-2是两种常用于实验研究的病毒，粒径分别为40 nm和70 nm。

病毒在水中可能会聚集成团簇。

不同pH下，病毒团簇粒径及过氧乙酸对两种病毒的相对杀灭速率分别如图3、图4所示。

依据图3、图4分析，过氧乙酸对SV-1的杀灭速率随pH增大而增大的原因可能是______【答案】高浓度易爆炸（或不稳定，或易分解） 137 0.1m/6 温度升高，过氧乙酸分解；温度升高，过氧化氢分解，过氧化氢浓度下降，反应速率下降随着pH升高，SV-1的团簇粒径减小，与过氧化氢接触面积增大，反应速率加快【解析】【分析】（1）过氧乙酸(CH3CO3H)不稳定、易分解，高浓度易爆炸，为了安全市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%(2) 利用热化学方程式中各物质的系数代表各物质的物质的量来计算(3) 结合图象分析计算【详解】(1)市售过氧乙酸的浓度一般不超过21%，原因是不稳定、易分解，高浓度易爆炸。

(2) 利用热化学方程式中各物质的系数代表各物质的物质的量来计算。

利用上述反应制备760 g CH 3CO 3H ，物质的量是10mol,所以放出的热量是方程式中反应热的10倍为137kJ 。

(3) ①实验1中，若反应混合液的总质量为mg ，依据图1数据计算，在0—6h 间，v(CH 3CO 3H)=0.1②综合图1、图2分析，与20 ℃相比，25 ℃时过氧乙酸产率降低的可能原因是温度升高，过氧乙酸分解；温度升高，过氧化氢分解，过氧化氢浓度下降，反应速率下降 。

（4）依据图3、图4分析，过氧乙酸对SV-1的杀灭速率随pH 增大而增大的原因可能是随着pH 升高，SV-1的团簇粒径减小，与过氧化氢接触面积增大，反应速率加快。

3．研究大气污染物SO 2、CH 3OH 与H 2O 之间的反应，有利于揭示雾霾的形成机理。

反应i ：132241SO (g)+H O(g)=H SO (1)227.8kJ mol H -∆=-⋅反应ii ：-133332CH OH(g)+SO (g)=CH OSO H(g)( )-63.4kJ mol H ∆=⋅硫酸氢甲酯 （1）CH 3OSO 3H 发生水解：332324CH OSO H(g)H O(g)CH OH(g)H SO (1)+=+△H=______kJ/mol 。

（2）T ℃时，反应ii 的CH 3OH(g)、SO 3(g)的初始浓度分别为-8-1-9-1110mol L 210mol L ⨯⋅⨯⋅、，平衡时SO 3转化率为0.04%，则K=_____________。

（3）我国科学家利用计算机模拟计算，分别研究反应ii 在无水和有水条件下的反应历程，如图所示，其中分子间的静电作用力用“…”表示。

①分子间的静电作用力最强的是_____________（填“a ”、“b ”或“c ”）。

②水将反应ii 的最高能垒由_____________eV 降为_____________eV 。

③d 到f 转化的实质为质子转移，该过程断裂的化学键为____（填标号）。

A ．CH 3OH 中的氢氧键B ．CH 3OH 中的碳氧键C ．H 2O 中的氢氧键D ．SO 3中的硫氧键（4）分别研究大气中H 2O 、CH 3OH 的浓度对反应i 、反应ii 产物浓度的影响，结果如图所示。

①当c(CH 3OH)大于10-11mol.L -1时，c(CH 3OH)越大，c(H 2SO 4)越小的原因是_____________。

②当c(CH 3OH)小于10-11mol.L -1时，c(H 2O)越大，c(CH 3OSO 3H)越小的原因是_____________。

【答案】-164.4 4×104L·mol -1 a 20.93 6.62 ACD 反应i 和反应ii 为竞争反应，甲醇浓度增大，促进了甲醇和三氧化硫反应，抑制了三氧化硫和水的反应，硫酸的浓度减小 水的浓度越大，甲醇和三氧化硫碰撞几率越小，生成CH 3OSO 3H 越小，c(CH 3OSO 3H)越小【解析】【分析】(3)图形很陌生，但仔细观察发现其实是反应历程与能量变化图，问题就变简单了。