2020届高三化学二轮复习化学反应原理综合题的研究化学平衡与电解质溶液的结合核心突破经典例题提升训练

《高考12题逐题突破》：化学反应原理综合题的研究——化学平衡与电解质溶液的结合【核心突破】1．题型特点此类试题以元素及化合物、化学平衡知识为主题，借助图像、图表的手段考查相关联的知识。主要考查点：(1)反应现象的描述。(2)氧化还原反应、原电池与电解池、陌生离子方程式的书写。(3)化学键与反应的热效应计算、信息条件下速率计算、平衡常数的计算、Ksp的计算。(4)平衡的影响因素、平衡移动与图像及相关原因的分析。2．解题技巧(1)浏览全题，根据题目提供的信息，结合相关基础知识，先对简单问题进行解答(2)化学反应速率的影响因素的实验探究影响化学反应速率的探究实验中，控制变量是关键。(3)化学平衡常数及平衡转化率的计算平衡常数的计算可用三段式法，即找出浓度可变的反应物、生成物在起始时、转化的、平衡时的浓度，然后代入平衡常数表达式(平衡时生成物浓度化学计量数次幂的乘积与反应物浓度化学计量数次幂乘积的比值)进行计算。(4)对于电化学类试题，首先判断是原电池还是电解池，然后分析电极类别，书写电极反应式，按电极反应式进行相关计算。(5)对于电解质溶液类试题，要明确溶液中的物质类型及其可能存在的平衡类型，然后进行解答。有关Ksp的计算往往与pH的计算结合起来，要注意pH与c(OH－)浓度关系的转换，难溶电解质的悬浊液即为其沉淀溶解平衡状态，符合相应条件下的Ksp的值。【提升训练答案+解析】1．硫单质及其化合物在化工生产等领域应用广泛。(1)工业尾气中的SO2一直是环境污染的主要原因之一，工业上常采用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再氧化为(NH4)2SO4的方法降低尾气中的含硫量。实验测得NH4HSO3溶液中cSO2－3cH2SO3＝1500，则溶液的pH为________________。(已知：H2SO3的Ka1＝1.5×10－2，Ka2＝1.0×10－7)(2)煤制得的化工原料气中含有羰基硫(O===C===S)，该物质可转化为H2S，反应为COS(g)＋H2(g)H2S(g)＋CO(g)ΔH＞0。①恒温、恒容条件下，密闭容器中发生上述反应，下列事实不能说明反应达到平衡状态的是________(填字母)。a．COS的浓度保持不变b．化学平衡常数不再改变c．混合气体的密度不再改变d．形成2molH—S键的同时形成1molH—H键②T1℃时，在恒容的密闭容器中，将定量的CO和H2S混合加热并达到平衡：H2S(g)＋CO(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.25。则该温度下反应COS(g)＋H2(g)H2S(g)＋CO(g)的平衡常数K′＝____________。T1℃时，向容积为10L的恒容密闭容器中充入1molCOS(g)和1molH2(g)，达到平衡时COS的转化率为______________________。(3)过二硫酸(H2S2O8)是一种强氧化性酸，其结构式为①在Ag＋催化作用下，S2O2－8能与Mn2＋在水溶液中发生反应生成SO2－4和MnO－4，1molS2O2－8能氧化的Mn2＋的物质的量为________mol。②工业上可用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液制备过二硫酸铵。则阳极的电极反应式为________________________________________________________________________。答案(1)6(2)①bc②466.7%(3)①0.4②2SO2－4－2e－===S2O2－8解析(1)Ka1＝cH＋cHSO－3cH2SO3，Ka2＝cH＋cSO2－3cHSO－3，Ka1·Ka2＝c2(H＋)·cSO2－3cH2SO3＝1.5×10－2×1.0×10－7，则c(H＋)＝1×10－6mol·L－1，溶液的pH为6。(2)①a项，COS的浓度保持不变，说明化学反应达到平衡状态；b项，化学平衡常数只和温度有关，不受浓度影响，所以化学平衡常数不变不能作为判断平衡的依据；c项，混合气体的密度为mV，恒容V为定值，都是气体，所以m不变，故不能说明；d项，形成2molH—S键的同时形成1molH—H键，说明正、逆反应速率相等，故可以作为判断平衡的标志。②T1℃时，H2S(g)＋CO(g)COS(g)＋H2(g)的K＝cCOScH2cCOcH2S＝0.25，COS(g)＋H2(g)H2S(g)＋CO(g)的K′＝cH2ScCOcCOScH2＝10.25＝4。T1℃时，设平衡时COS的变化浓度为xmol·L－1，COS(g)＋H2(g)===H2S(g)＋CO(g)初始浓度/mol·L－10.10.100变化浓度/mol·L－1xxxx平衡浓度/mol·L－10.1－x0.1－xxxK′＝x20.1－x2＝4，x≈0.0667，COS的转化率为0.06670.1×100%＝66.7%。(3)①设1molS2O2－8能氧化Mn2＋的物质的量为xmol，5S2O2－8＋2Mn2＋＋8H2O===10SO2－4＋2MnO－4＋16H＋5mol2mol1molxmolx＝0.4。②用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液制备过二硫酸铵。阳极发生SO2－4失电子生成S2O2－8的反应，电极反应式为2SO2－4－2e－===S2O2－8。2．砷酸H3AsO4、亚砷酸H3AsO3是两种弱酸。回答下列问题：(1)已知：①4As(s)＋5O2(g)===2As2O5(s)ΔH1②As(s)＋32H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s)ΔH2③氢气的燃烧热ΔH3则As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)ΔH4＝______________。(2)常温下，向xmL0.1mol·L－1H3AsO4溶液中滴加0.1mol·L－1KOH溶液，混合溶液中由水电离的c水(H＋)与KOH溶液的体积之间的关系如图1所示。①D点对应溶液的pH________(填“＞”“＜”或“＝”)7。②x＝__________。(3)在一定温度下，向某容器中加入一定量的Na3AsO3、I2和NaOH溶液，发生反应：AsO3－3＋I2＋2OH－AsO3－4＋2I－＋H2O，AsO3－3的转化率[α(AsO3－3)]与时间的关系如图2所示，测得F点对应溶液中c(I2)＝0.2mol·L－1、c(I－)＝0.4mol·L－1，且溶液pH＝13。①E点：v正______(填“＞”“＜”或“＝”，下同)v逆；E点的v正______G点的v逆。②下列情况表明该反应达到平衡状态的是__________(填字母)。a．2v正(I－)＝v逆(AsO3－3)b．溶液颜色不再变化c．溶液的pH不再变化d．溶液中cAsO3－4cI－不再变化③在该条件下，上述反应的平衡常数K＝____________(用含m的代数式表示)。(4)为了证明AsO3－3＋I2＋2OH－AsO3－4＋2I－＋H2O存在化学平衡，设计如图3所示实验。关闭K时，发现右侧烧杯中溶液颜色逐渐变浅，写出此时负极的电极反应式：________________________________________________________________________。为了证明上述反应存在平衡，操作方法是____________________________________。答案(1)2ΔH2－12ΔH1－3ΔH3(2)①＞②10(3)①＞＞②bc③80m1－m(4)AsO3－3＋2OH－－2e－===AsO3－4＋H2O向右侧烧杯中加入KI(或向左侧烧杯中滴加适量的稀硫酸等其他合理答案)解析(1)根据氢气的燃烧热写出③H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH3，由盖斯定律知，可由②×2－①×12－③×3得到目标反应，则ΔH4＝2ΔH2－12ΔH1－3ΔH3。(2)①由图1知，C点时水的电离程度最大，说明H3AsO4和KOH恰好完全反应生成了K3AsO4和H2O，溶液呈碱性。在C点之后，继续滴加KOH溶液，则D点一定呈碱性。②根据H3AsO4与KOH以物质的量之比为1∶3反应知V(H3AsO4溶液)＝10mL。(3)①E点对应的反应未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率。②v正AsO3－3v正I－＝12，所以，2v正(I－)＝4v正(AsO3－3)，当满足a条件时v逆(AsO3－3)＞v正(AsO3－3)，反应向左进行，a错误；产物浓度之比始终是定值，d错误。③设起始时c(AsO3－3)＝cmol·L－1，则平衡时c(AsO3－4)＝c×mmol·L－1，转化的c(AsO3－3)＝c(1－m)mol·L－1，pH＝13，c(OH－)＝0.1mol·L－1。代入数据进行计算：K＝c2I－cAsO3－4cAsO3－3cI2c2OH－＝0.42×c×mc1－m0.2×0.12＝80m1－m。(4)溶液颜色变浅，说明碘单质的浓度减小，反应向右进行；左侧石墨极为负极，负极的反应式为AsO3－3＋2OH－－2e－===AsO3－4＋H2O；右侧石墨为正极，正极的反应式为I2＋2e－===2I－。为了证明AsO3－3＋I2＋2OH－AsO3－4＋2I－＋H2O存在化学平衡，必须改变条件使反应向左进行，可在左侧烧杯中加入无还原性酸，如稀硫酸；或在右侧烧杯中加入KI，增大KI浓度。若右侧烧杯中溶液颜色加深，则反应向左进行，证明上述反应存在平衡移动。3．对废(尾)气中的氮氧化物、二氧化硫等进行必要处理，减少它们的排放，让空气更加清洁是环境科学的重要课题之一，也是“打赢蓝天保卫战”的重要举措。分析有关氮氧化物、二氧化硫的反应，并回答相关问题：(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH1＝＋180.5kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－12C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH3＝－221.0kJ·mol－1若某反应的平衡常数表达式为K＝cN2c2CO2c2NOc2CO，请写出此反应的热化学方程式：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)利用汽油中挥发出来的烃类物质(CxHy)催化还原汽车尾气中的NO气体可消除由此产生的污染，该过程的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________________________。(3)废气中的SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化等一系列反应后可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。往一固定体积的密闭容器中通入SO2和O2[其中n(SO2)∶n(O2)＝2∶1]，在不同温度下测得容器内总压强与反应时间的关系如图所示。①图中A点处SO2的转化率为__________。②C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vC(正)________(填“＞”“＜”或“＝”)vA(逆)。③图中B点用压强表示的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代表平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。(4)工业上常用氨水吸收二氧化硫，可生成(NH4)2SO3。判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并说明判断依据____________________________________________。(已知常温下NH3·H2O的Kb＝1.8×10－5；H2SO3的Ka1＝1.3×10－2，Ka2＝6.3×10－8)答案(1)2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746.5kJ·mol－1(2)4CxHy＋(8x＋2y)NO=====催化剂4xCO2＋(4x＋y)N2＋2yH2O(3)①45%②