专题13元素及其化合物知识的综合应用2017年高考题和高考模拟题化学分项版汇编解析

1．【2017北京卷】（12分）SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。（1）SCR（选择性催化还原）工作原理：①尿素水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式：____________。②反应器中NH3还原NO2的化学方程式：____________。③当燃油中含硫量较高时，尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4，使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成：________。④尿素溶液浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素（M=60g·mol−1）含量的方法如下：取ag尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的v1mLc1mol·L−1H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2mLc2mol·L−1NaOH溶液恰好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是________。（2）NSR（NOx储存还原）工作原理：NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是_________。②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b2017年高考试题，表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是__________。③还原过程中，有时会产生笑气（N2O）。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整：_______催化剂□15NNO+□H2O【答案】（1）①CO(NH2)2+H2OCO2+2NH3②8NH3+6NO27N2+12H2O③2SO2+O2+4NH3+2H2O=2(NH4)2SO4④11223(2cvcv)100a（2）①BaO②8∶1③415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O守恒可得此反应的化学方程式为2SO2+O2+4NH3+2H2O=2(NH4)2SO4。④吸收NH3的硫酸的物质的量为v1×10-3L×c1mol·L−1-v2×10-3L×c2mol·L−1×=（v1c1-v2c2）×10-3mol，则尿素的物质的量为（v1c1-v2c2）×10-3mol，尿素溶液中溶质的质量分数是[（v1c1-v2c2）×10-3mol×60g/mol]÷ag×100%=11223(2cvcv)100a。（2）①由图示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再还原为N2，则储存NOx的物质是BaO。②由图示可知，第一步反应为H2与Ba(NO3)2作用生成NH3，每摩Ba(NO3)2作用生成NH3共转移16mol电子，根据电子守恒，参加反应的氢气的物质的量为16mol÷2=8mol，则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8:1。③反应物有15NO与NH3，结合产物中有水，可知还有另一反应物O2，反应中NH3是还原剂，15NO与O2是氧化剂，因含氮产物均为15NNO，则15NO与NH3以1:1参加反应，结合电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。【名师点睛】试题以SCR和NSR技术控制发动机的NOx排放为载体，重点考查化学方程式书写、化学计算、氧化还原反应电子转移的应用等知识，考查考生的读图能力、计算能力和对试题的综合分析能力。注意读图时要结合题目要求展开，如图a，问题中“NOx的储存和还原。储存…..”，因此主要就是从图左到图右，BaO转变成Ba(NO3)2，Pt没有发生变化，所以BaO是储存NOx的试剂，而Pt没有变化则可能是该储存过程中的催化剂。该题涉及到方程式的书写较多，尤其是氧化还原反应方程式的配平是解答的难点。注意利用好“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒)，注意电子得失守恒的计算关系式，即n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)＝n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价－低价)。2．【2017天津卷】（14分）H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列方法中的问题。Ⅰ．H2S的除去方法1：生物脱H2S的原理为：H2S+Fe2(SO4)3S↓+2FeSO4+H2SO44FeSO4+O2+2H2SO4硫杆菌2Fe2(SO4)3+2H2O（1）硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍，该菌的作用是______________。（2）由图3和图4判断使用硫杆菌的最佳条件为______________。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是______________。方法2：在一定条件下，用H2O2氧化H2S（3）随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化，氧化产物不同。当n(H2O2)/n(H2S)=4时，氧化产物的分子式为__________。Ⅱ．SO2的除去方法1（双减法）：用NaOH吸收SO2，并用CaO使NaOH再生NaOH溶液2SOCaO①②Na2SO3溶液（4）写出过程①的离子方程式：____________________________；CaO在水中存在如下转化：CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH−(aq)从平衡移动的角度，简述过程②NaOH再生的原理____________________________________。方法2：用氨水除去SO2（5）已知25℃，NH3·H2O的Kb=1.8×10−5，H2SO3的Ka1=1.3×10−2，Ka2=6.2×10−8。若氨水的浓度为2.0mol·L−1，溶液中的c(OH−)=_________________mol·L−1。将SO2通入该氨水中，当c(OH−)降至1.0×10−7mol·L−1时，溶液中的c(23SO)/c(3HSO)=___________________。【答案】（1）降低反应活化能（或作催化剂）（2）30℃、pH=2.0蛋白质变性（或硫杆菌失去活性）（3）H2SO4（4）2OH−+SO223SO+H2O23SO与Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，有NaOH生成（5）6.0×10−30.62（3）根据化合价升降，当n(H2O2)/n(H2S)=4时，4molH2O2转移8mol电子，则1molH2S也转移8mol电子，化合价从−2价升高到+6价，所以氧化产物为H2SO4。（4）过程①是NaOH与SO2的反应，反应的离子方程式为2OH−+SO223SO+H2O；根据CaO在水中的转化：CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH−(aq)，过程②中Na2SO3加入CaO后，23SO与Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，有NaOH生成。（5）根据NH3·H2O的Kb=1.8×10−5可知，c(NH4+)c(OH−)c(NH3·H2O)=1.8×10−5，当氨水的浓度为2.0mol·L−1时，溶液中的c(OH−)=c(4NH)=1.8×10−5×2.0mol·L-1=6.0×10−3mol·L−1。根据H2SO3的Ka2=6.2×10−8可知，c(H+)c(SO32-)c(HSO3−)=6.2×10−8，当c(OH−)降至1.0×10−7mol·L−1，则c(H+)=1.0×10−7mol·L−1，溶液中的c(23SO)/c(3HSO)=0.62。【名师点睛】本题以真实化学问题为载体，考查应用实践能力。从化学科学特点出发，牢牢把握化学的应用性，广泛联系实际创设化学应用情境，引领考生正确认识化学对社会发展和人类进步的巨大贡献，认识化学学科的价值。要求考生将基础化学、基本化学原理和方法运用到实际生产生活中，解释生活中相关的现象，解决工业生产的问题。题目中化学反应速率的影响因素，条件的选择，各种平衡常数的计算等为高频考点，掌握平衡的定量定性分析为解题的关键，注意平衡常数的应用。3．【2017江苏卷】(12分)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。（1）碱式氯化铜有多种制备方法①方法1：45~50℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2(OH)2Cl2·3H2O，该反应的化学方程式为_________________________。②方法2：先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3+对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。M'的化学式为______。（2）碱式氯化铜有多种组成，可表示为Cua(OH)bClc·xH2O。为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验：①称取样品1.1160g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00mL溶液A；②取25.00mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl0.1722g；③另取25.00mL溶液A，调节pH4~5，用浓度为0.08000mol·L−1的EDTA(Na2H2Y·2H2O)标准溶液滴定Cu2+(离子方程式为Cu2++H2Y2−CuY2−+2H+)，滴定至终点，消耗标准溶液30.00mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。【答案】（1）①4CuCl+O2+8H2O2Cu2(OH)2Cl2·3H2O②Fe2+（2）n(Cl−)=n(AgCl)×100.00mL25.00mL=-10.1722g100.00mL143.5gmol25.00mL=4.800×10−3moln(Cu2+)=n(EDTA)×100.00mL25.00mL=0.08000mol·L−1×30.00mL×10−3L·mL−1×100.00mL25.00mL=9.600×10−3moln(OH−)=2n(Cu2+)−n(Cl−)=2×9.600×10−3mol－4.800×10−3mol=1.440×10−2molm(Cl−)=4.800×10−3mol×35.5g·mol−1=0.1704gm(Cu2+)=9.600×10−3mol×64g·mol−1=0.6144gm(OH−)=1.440×10−2mol×17g·mol−1=0.2448gn(H2O)=-11.1160g0.1704g0.6144g0.2448go18gml－－－=4.800×10−3mola∶b∶c∶x=n(Cu2+)∶n(OH−)∶n(Cl−)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1化学式为Cu2(OH)3Cl·H2O（2）由实验②可以求出该样品中所含Cl−的物质的量，由氯离子守恒得：n(Cl−)=n(AgCl)×100.00mL25.00mL=-10.1722g100.00mL143.5gmol25.00mL=4.800×10−3mol由实验③结合反应信息Cu2++H2Y2−CuY2−+2H+，可以求出样品中所含Cu元素的物质的量：n(Cu2+)=n(EDTA)×100.00mL25.00mL=0.08000mol·L−1×30.00mL×10−3L·mL−1×100.00mL25.00mL=9.600×10−3mol再由化合物中电荷守恒得：n(OH−)=2n(Cu2+)−n(Cl−)=2×9.600×10−3mol－4.800×10−3mol=1.440×10−2mol分别求出这3种离子的质量，根据质量守恒，求出H2O的质量：m(Cl−)=4.800×10−3mol×35.5g·mol−1=0.1704gm(Cu2+)=9.600×10−3mol×64g·mol−1=0.6144gm(OH−)=1.440×10−2mol×17g·mol−1=0.2448g再求出结晶水的物质的量：n(H2O)=-11.1160g0.1704g0.6144g0.2448go18gml－－－=4.800×10−3mol最后求出各粒子的个数之比，写出化学式：因为a∶b∶c∶x=n(Cu2+)∶n(OH−)∶n(Cl−)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1，所