专题 三
理 论综 合 专题训练
1 1 、 (2020 届北京四中高三期中)直接排放含 SO 2 的烟气会危害环境。利用工业废碱渣（主要成分 Na 2 CO 3 ）可吸收烟气中的 SO 2 并制备无水 Na 2 SO 3 ，其流程如图 1。
已知：H 2 SO 3 、HSO 3 － 、SO 3 2－ 在水溶液中的物质的量分数随 pH 的分布如图 2， Na 2 SO 3 ·7H 2 O 和 Na 2 SO 3 的溶解度曲线如图 3。
（1）Na 2 CO 3 溶液显碱性，用离子方程式解释其原因：______________。
（2）吸收烟气 ①为提高 NaHSO 3 的产率，应控制吸收塔中的 pH 为______________。
②NaHSO 3 溶液中 c（SO 3 2－ ）＞c（H 2 SO 3 ），结合方程式解释其原因：____________。
③已知下列反应：
SO 2 （g）＋2OH － （aq）＝SO 3 2－ （aq）＋H 2 O（ l ）113 . 164 mol kJ H
CO 2 （g）＋2OH － （aq）＝CO 3 2－ （aq）＋H 2 O（ l ）12109.4 H kJ mol
2HSO 3 － （aq）＝SO 3 2－ （aq）＋SO 2 （g）＋H 2 O（ l ）130 . 34 mol kJ H
吸收塔中 Na 2 CO 3 溶液吸收 SO 2 生成 HSO 3 － 的热化学方程式是______________。
④吸收塔中的温度不宣过高，可能的原因是______________（写出 1 种即可）。
（3）制备无水 Na 2 SO 3
将中和塔中得到的 Na 2 SO 3 溶液______________（填操作），过滤出的固体用无水乙醇洗涤、干燥，得无水Na 2 SO 3 固体。
答案（1）CO 3 2－ ＋H 2 O OH － ＋HCO 3 －
（2）①4~5 ②溶液中，HSO 3 － 存在：HSO 3 － H ＋ ＋SO 3 2－ 和 HSO 3 － ＋H 2 C H 2 SO 3 ＋OH － ，HSO 3 － 的电离程度强于水解程度 ③2SO 2 （g）＋CO 3 2－ （aq）＋H 2 O（1）＝2HSO 3 － （aq）＋CO 2 （g）19 . 88 mol kJ H
④防止 SO 2 的溶解度下降；防止 HSO 3 － 受热分解；防止 HSO 3 － 的氧化速率加快等 （3）隔绝空气，加热浓缩至有大量固体析出，高于 34℃过滤
2、(2020 届北京四中高三期中)NH 3 可用于生产硝酸和尿素。
（1）生产硝酸：
①NH 3 催化氧化是工业制硝酸的第一步反应，其化学方程式是______________。
②除此之外，相同条件下还可能发生以下副反应：
4NH 3 （g）＋4O 2 （g）＝2N 2 O（g）＋6H 2 O（g）
mol kJ H / 1105
4NH 3 （g）＋3O 2 （g）＝2N 2 （g）＋6H 2 O（g）
mol kJ H / 1269
两个副反应在理论上趋势均很大，但实际生产中影响并不大，原因是 ______________。
（2）生产尿素：
①尿素的合成分两步进行； a. 2NH 3 （g）＋CO 2 （g）
NH 2 COONH 4 （ l ）
mol kJ H / 117
b. NH 2 COONH 4 （ l ）
CO（NH 2 ）
2 （ l ）＋H 2 O（ l ）
mol kJ H / 15
则总反应 2NH 3 （g）＋CO 2 （g）
CO（NH 2 ）
2 （ l ）＋H 2 O（ l ）的 H ＝_____________。
②下图为 n（NH 3 ）：n（CO 2 ）＝4：1 时，温度对 CO 2 的转化率的影响。解释温度升高 CO 2 的平衡转化率增大的原因：______________。
③测定尿素样品含氮量的方法如下：取 a g 尿素样品，将所含氮完全转化为 NH 3 ，所得 NH 3 用过量的 v 1
mL c 1
mol·L －1 H 2 SO 4 溶液吸收完全，剩余 H 2 SO 4 用 v 2
mL c 2
mol·L －1
NaOH 溶液恰好中和，则尿素样品中氮元素的质量分数是______________。
答案（1）①4NH 3 ＋5O 2催化剂 4NO＋6H 2 O ②使用催化剂提高氨的催化反应的选择性（其他答案合理给分）
（2）① mol kJ H / 102
②升高温度，反应 b 正向移动 ③14（22 2 1 1v c v c ）× a / 103
3、(2020 届牛栏山一中高三 10 月份月考)为了合理利用化学能，确保安全生产，化工设计需要充分考虑化学反应的反应热，并采取相应措施。化学反应的反应热通常用实验进行测定，也可进行理论推算。
（1）今有如下两个热化学方程式：则 a _____ b （填“＞”、“＝”或“＜”）
H 2 （g）+1/2 O 2 （g）═H 2 O （l）
△H 1 ＝a kJ•mol ﹣1
H 2 （g）+1/2 O 2 （g）═H 2 O （g）
△H 2 ＝b kJ•mol ﹣1
（2）拆开 lmol 气态物质中某种共价键需要吸收的能量叫键能，部分化学键键能如表。
化学键 H﹣H N﹣H N≡N 键能/kJ•mol ﹣1
436 a 945 已知反应 N 2 （g）+3H 2 （g）＝2NH 3 （g）
△H＝-93 kJ•mol ﹣1 ，试根据表中所列键能数据计算 a＝
。
（3）利用水煤气合成二甲醚（CH 3 OCH 3 ）的三步反应如下：
①2H 2 （g）+ CO（g）═
CH 3 OH（g）
△H 1
②2CH 3 OH（g）═ CH 3 OCH 3 （g）+ H 2 O（g）
△H 2
③3 H 2 （g）+3CO（g）═ CO 2 （g）
+
CH 3 OCH 3 （g）
△H 3
反应③为制取二甲醚的第 3 步反应，利用△H 1 和△H 2 计算△H 3 时，还需要利用
反应的△H。
（4）中科院大连化学物理研究所的科研人员在新型纳米催化剂 Na-Fe 3 O 4 和 HMCM-22 的表面将 CO 2 转化为烷烃，其过程如下图。
上图中 CO 2 转化为 CO 的反应为：
CO 2 (g)+H 2 (g) = CO(g)+H 2 O(g)
△H= +41kJ/mol
已知：2CO 2 (g) + 6H 2 (g) = C 2 H 4 (g) + 4H 2 O(g)
△H= -128kJ/mol
则图中 CO 转化为 C 2 H 4 的热化学方程式是
。
答案：（1）＜
（2）391
（3）H 2 （g）+CO 2 (g)=CO(g)+H 2 O(g) (4)2CO(g)+4H 2 (g)=C 2 H 4 (g)+2H 2 O(g)
△H= —210kJ/mol
4、(2020 届牛栏山一中高三 10 月份月考)如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理的相关问题，其中乙装置中 X 为离子交换膜。
请按要求回答相关问题：
（1）甲烷燃料电池负极电极反应式是：____________________________________。
（2）乙中 X 是
交换膜，向乙中加入几滴酚酞溶液，工作一段时间后铁电极附近溶液变红，请用化学用语解释相关原因
（3）若在标准状况下，有4.48 L氧气参加反应，则乙装置中C电极上生成的气体的物质的量为
。
（4）欲用丙装置给铜镀银，b 应是
（填化学式）。
（5）化学在环境保护中起十分重要的作用，电化学降解法可用于治理水中硝酸盐污染，电化学降解 NO 3 —的原理如下图所示。
①Ag-Pt 电极上的电极反应式为___________________________。
②若电解过程中质子交换膜通过了 1 mol H + ，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm 左 -Δm 右 )为
g。
答案：（1）CH 4 —8e — +8OH — =CO 3 2— +6H 2 O
（2）阳离子
2H 2 O+2e — =H 2 +2OH +
（3）0.4mol
(4)Ag (5) ①2NO 3 — +10e — + 12H + =N 2 ↑+
6H 2 O
②7.2
5、氮及其化合物用途广泛，回答下列问题：
(1)一氯胺(NH 2 Cl)是常用的饮用水二级消毒剂。消毒时与水反应，生成具有强烈杀菌作用的次氯酸。NH 2 Cl中 Cl 的化合价为________，NH 2 Cl 与水反应的化学方程式为_____________________________________________________________。
(2)SCR 技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图甲所示。
①由图甲可知，SCR 技术中的氧化剂为____________。已知 c (NO 2 )∶ c (NO)＝1∶1 时脱氮效果最佳。此时对应的脱氮反应的化学方程式为_______________________________。
②图乙是不同催化剂 Mn 和 Cr 在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂和相应的温度分别为________________。
(3)肼(N 2 H 4 )是一种常用还原剂，且氧化产物无污染，可用于除去高压锅炉水中的溶解氧。除去溶解氧过程中发生的反应的化学方程式为_________________________________________， 理论上 0.5kg 肼可除去水中溶解的 O 2 ________kg。
答案 (1)＋1 NH 2 Cl＋2H 2 O===NH 3 ·H 2 O＋HClO (2)①NO、NO 2
2NH 3 ＋NO＋NO 2 =====催化剂 2N2 ＋3H 2 O ②Mn、200℃ (3)N 2 H 4 ＋O 2 ===N 2 ＋2H 2 O 0.5 6、．(2020年高三北京朝阳期中)（10分）CO 2 资源化利用的方法之一是合成二甲醚（CH 3 OCH 3 ）。
（1）CO 2 催化加氢合成二甲醚的过程中主要发生下列反应：
反应 I：CO 2 (g) + H 2 (g)
CO(g) + H 2 O(g)
∆ H =+41.2 kJ·mol -1 反应 II: 2CO 2 (g) + 6H 2 (g)
CH 3 OCH 3 (g) + 3H 2 O(g)
∆ H = -122.5 kJ·mol -1 其中，反应 II 分以下①②两步完成，请写出反应①的热化学方程式。
①
②2 CH 3 OH(g)
CH 3 OCH 3 (g) + H 2 O(g)
∆ H = -23.5 kJ·mol -1
（2）
L （ L 1 、 L 2 ）、 X 分别代表压强或温度，图 1 表示 L 一定时，反应 II 中二甲醚的平衡产率随 X 变化
的关系，其中 X 代表的物理量是。判断 L 1 、 L 2 的大小，并简述理由：
。
（3）恒压时，在 CO 2 和 H 2 起始量一定的条件下，CO 2 平衡转化率和平衡时 CH 3 OCH 3 的选择性（ ）随温度变化如图 2。
①t ℃时，起始投入 a molCO 2 ，b mol H 2 ，达到平衡时反应 II 消耗的 H 2 的物质的量为
mol。
② 温度高于 300℃，CO 2 平衡转化率随温度升高而增大的原因是
。
答案（1）①CO 2 (g) + 3H 2 (g)
CH 3 OH(g) + H 2 O(g) ∆ H
= -49.5 kJ·mol -1
（2）温度；L 1 >L 2 。反应 II 是气体化学计量数减少的反应，当温度一定时，增大压强，平衡正向移动，二甲醚平衡产率增大，与图 1 变化趋势相同 （3）①3a×40%×76% ②反应 I 的∆ H ＞0，反应 II 的∆ H ＜0，温度升高使 CO 2 转化为 CO 的平衡转化率上升，使 CO 2 转化为 CH 3 OCH 3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度
7(2020 届北京海淀高三期中)化工原料异丁烯（C 4 H 8 ）可由异丁烷（C 4 H 10 ）直接催化脱氢制备：
C 4 H 10 (g)
C 4 H 8 (g) + H 2 (g)Δ H ＝+139 kJ/mol （1）该反应的化学平衡常数的表达式为
。
（2）一定条件下，以异丁烷为原料生产异丁烯。温度、压强改变对异丁烷平衡转化率的 图 1 图 2
影响如下图所示。
①判断 p 1 、 p 2 的大小关系：
p 1
（填“>”或“<”）
p 2 ，理由是
。
②若异丁烷的平衡转化率为 40%，则平衡混合气中异丁烯的物质的量分数最多为
%（保留小数点后 1 位）。
（3）目前，异丁烷催化脱氢制备异丁烯的研究热点是催化活性组分以及载体的选择。下 表是以 V-Fe-K-O 为催化活性物质，反应时间相同时，测得的不同温度、不同载体条 件下的数据。
温度/℃ 570 580 590 600 610 以 γ -Al 2 O 3 为载体 异丁烷转化率/% 36.41 36.49 38.42 39.23 42.48 异丁烯收率/% 26.17 27.11 27.51 26.56 26.22 以TiO 2 为载体 异丁烷转化率/% 30.23 30.87 32.23 33.63 33.92 异丁烯收率/% 25.88 27.39 28.23 28.81 29.30 说明：收率=（生产目标产物的原料量/原料的进料量）×100% ①由上表数据，可以得到的结论是
（填字母序号）。
a.载体会影响催化剂的活性 b. 载体会影响催化剂的选择性
c.载体会影响化学平衡常数 ②分析以 γ -Al 2 O 3 为载体时异丁烯收率随温度变化的可能原因：
。
答案（1）
（2）①< 该反应是气体物质的量增大的反应，增大压强平衡逆向移动；图像表明，温度一定时，压强由 p 1 变为 p 2 ，异丁烷的平衡转化率减小，平衡逆向移动，可知 p 1 < p 2
②28.6 （3）①ab ②温度升高时异丁烯的收率增加的可能原因：催化剂活性增加，反应速率加快，平 衡正向移动（或其他合理原因）；温度继续升高，异丁烯的收率下降的可能原因：
催化剂的选择性下降，发生副反应的异丁烷的比例增加（或其他合理原因）
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