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专题检测（十四）非选择题中的化学反应原理综合1．(2019·泰州一模)将甘油(C3H8O3)转化成高附加值产品是当前热点研究方向，甘油和水蒸气经催化重整可制得氢气，反应主要过程如下：反应Ⅰ：C3H8O3(l)＋3H2O(g)3CO2(g)＋7H2(g)ΔH1反应Ⅱ：2C3H8O3(l)＋3O2(g)6CO2(g)＋8H2(g)ΔH2＝akJ·mol－1反应Ⅲ：2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)ΔH3＝bkJ·mol－1(1)ΔH1＝__________________。(2)酸性条件下，甘油可在纳米TiO2Pt复合膜阳极上转化为甘油醛(C3H6O3)，该电极方程式为________________________________。(3)硝化甘油(C3H5O9N3)是治疗心绞痛的速效药，也可用作开采矿物的炸药。①硝化甘油能治疗心绞痛的原理是在人体中释放NO，实验室中也可通过干法制备NO，方程式为3KNO2＋KNO3＋Cr2O3=====△2K2CrO4＋4NO↑。若有1molNO生成，则被KNO3氧化的Cr2O3的物质的量为________mol。②硝化甘油爆炸时会彻底分解为N2、O2、CO2和H2O，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(4)①反应Ⅰ制备H2时的副产物很多，主要有CH4、C2H4等，生产过程中必须采取措施抑制副产物产生，目的是___________________________________________________。②为了有效提高反应Ⅰ氢气的产率，研究人员还采用CaO吸附增强制氢的方法。如图1所示，请分析加入CaO提高氢气产率的原因______________________________。(5)高效的催化剂是这种制氢方法能大规模应用的重要因素。图2为三种不同催化剂在一段时间内与甘油转化率的关系，则Ni/SiC催化剂的优点是___________________________。解析：(1)根据盖斯定律，反应Ⅰ＝(反应Ⅱ－反应Ⅲ×3)/2，故ΔH1＝12(a－3b)kJ·mol－1。(2)甘油在阳极上转化为甘油醛(C3H6O3)，C3H8O3中C的平均价态为－23价，C3H6O3中C的平均价态为0价，所以由C3H8O3→C3H6O3，1molC3H8O3失去23×3＝2mole－，则在酸性介质中该电极反应式为C3H8O3－2e－===C3H6O3＋2H＋。(3)①据反应3KNO2＋KNO3＋Cr2O3=====△2K2CrO4＋4NO↑知，1molKNO3被还原生成1molNO得到3mole－，1molCr2O3被氧化生成2molK2CrO4失去6mole－，即每1molKNO3参加反应生成4molNO，有12molCr2O3被氧化，得关系式8NO→Cr2O3，则若有1molNO生成，则被KNO3氧化的Cr2O3的物质的量为18mol＝0.125mol；②硝化甘油爆炸时会彻底分解为N2、O2、CO2和H2O，根据化合价升降守恒和原子个数守恒配平，得反应的化学方程式为4C3H5O9N3=====爆炸6N2↑＋O2↑＋12CO2↑＋10H2O。(4)①生产过程中必须采取措施抑制副产物产生，目的是提高氢气的产率或使甘油和水分子中氢原子尽可能转化为氢气；②由图1可知，加入CaO后，CO2的物质的量迅速减少，H2物质的量不断增多，从而提高了氢气产率。故加入CaO提高氢气产率的原因是CaO消耗CO2，降低CO2的浓度，促使平衡正向移动，提高H2产率。(5)图2中三种不同催化剂，Ni/SiC催化剂甘油的转化率大，且转化率长时间稳定在较高水平，说明其催化效率高。则Ni/SiC催化剂的优点是催化剂效率高，稳定性高或催化剂寿命长。答案：(1)12(a－3b)kJ·mol－1(2)C3H8O3－2e－===C3H6O3＋2H＋(3)①0.125②4C3H5O9N3=====爆炸6N2↑＋O2↑＋12CO2↑＋10H2O(4)①提高氢气的产率或使甘油和水分子中氢原子尽可能转化为氢气(合理即可)②CaO消耗CO2，降低CO2的浓度，促使平衡正向移动，提高H2产率(5)催化剂效率高，稳定性高或催化剂寿命长(合理即可)2．(2019·苏锡常镇二模)铁及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。(1)复合氧化物铁酸锰(MnFe2O4)可用于热化学循环分解制氢气，原理如下：①MnFe2O4(s)===MnFe2O(4－x)(s)＋x2O2(g)ΔH1②MnFe2O(4－x)(s)＋xH2O(g)===MnFe2O4(s)＋xH2(g)ΔH2③2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)ΔH3则：ΔH3与ΔH1、ΔH2的关系为ΔH3＝________。图1(2)纳米铁是重要的储氢材料，可用下列反应制得：Fe(s)＋5COFe(CO)5(g)ΔH0。在1L恒容密闭容器中加入足量铁粉和0.5molCO，在T1、T2不同温度下进行反应，测得c(CO)与温度、时间的关系如图1所示。①T1________(填“”或“”)T2。②T2温度下，上述反应的平衡常数K＝________(结果不要求带单位)。(3)高铁酸钾(K2FeO4)被人们称为“绿色化学”净水剂。高铁酸钾在酸性至弱碱性条件下不稳定。①工业上用KClO与Fe(NO3)3溶液反应制得K2FeO4，反应的离子方程式为____________________________________。制备K2FeO4时，KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液混合的操作为________________________________________________。②已知K2FeO4在水解过程中铁元素形成的微粒分布分数与pH的关系如图2所示。向pH＝6的溶液中加入KOH溶液，发生反应的离子方程式为________________________________________________________________。(4)电解法可制得K2FeO4，装置如图3所示。阳极的电极反应式为____________________________________。解析：(1)已知：①MnFe2O4(s)===MnFe2O(4－x)(s)＋x/2O2(g)ΔH1②MnFe2O(4－x)(s)＋xH2O(g)===MnFe2O4(s)＋xH2(g)ΔH2③2H2O(g)===2H2(g)＋O2(g)ΔH3由盖斯定律，将反应①×2＋②×2可得2xH2O(g)===2xH2(g)＋xO2(g)ΔH＝2(ΔH1＋ΔH2)，反应③×x可以得到相同的热化学方程式，则有ΔH3＝2(ΔH1＋ΔH2)/x；(2)①温度越高，反应速率越大，到达平衡所需时间越短，由图1可知，T1T2；②T2温度下Fe(s)＋5COFe(CO)5(g)起始(mol·L－1)0.50转化(mol·L－1)0.40.08平衡(mol·L－1)0.10.08平衡常数K＝c[Fe（CO）5]c5（CO）＝0.080.15＝8×103。(3)①ClO－与Fe3＋反应生成FeO2－4，ClO－被还原为Cl－，根据化合价升降总数相等和电荷守恒及原子守恒可得反应的离子方程式为3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO2－4＋3Cl－＋5H2O；因K2FeO4在酸性至弱碱性条件下不稳定，制备K2FeO4时，应把Fe(NO3)3饱和溶液滴加到KClO溶液中，具体操作为：在搅拌下，将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中；②由图可知，pH＝6时溶液主要存在HFeO－4，加入KOH溶液发生中和，反应的离子方程式为HFeO－4＋OH－===FeO2－4＋H2O。(4)铁是阳极，电极自身被氧化，电极反应式为Fe－6e－＋8OH－===FeO2－4＋4H2O。答案：(1)2(ΔH1＋ΔH2)/x(2)①②8×103(3)①3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO2－4＋3Cl－＋5H2O在搅拌下，将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中②HFeO－4＋OH－===FeO2－4＋H2O(4)Fe－6e－＋8OH－===FeO2－4＋4H2O3．(2018·南京、盐城二模)氨氮是水体中氮的主要形态之一，氨氮含量过高对水中生物会构成安全威胁。(1)一定条件下，水中的氨氮可以转化为氮气而除去。已知：2NH＋4(aq)＋3O2(g)===2NO－2(aq)＋2H2O(l)＋4H＋(aq)ΔH＝akJ·mol－12NO－2(aq)＋O2(g)===2NO－3(aq)ΔH＝bkJ·mol－15NH＋4(aq)＋3NO－3(aq)===4N2(g)＋9H2O(l)＋2H＋(aq)ΔH＝ckJ·mol－1则4NH＋4(aq)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(l)＋4H＋(aq)ΔH＝________kJ·mol－1。(2)实验室用电解法模拟处理氨氮废水。电解时，不同氯离子浓度对溶液中剩余氨氮浓度的影响如图1所示。增大氯离子浓度可使氨氮去除率________(填“增大”“减小”或“不变”)，其主要原因可能是____________________________________________________。(3)化学沉淀法是一种处理高浓度氨氮废水的有效方法。通过加入MgCl2和Na2HPO4将NH＋4转化为MgNH4PO4·6H2O沉淀(Ksp＝2.5×10－13)去除。25℃时，在氨氮初始质量浓度400mg·L－1，n(Mg)∶n(P)∶n(N)＝1∶1∶1的条件下，溶液pH对氨氮去除率及剩余氨氮浓度和总磷浓度的影响如图2所示。①反应生成MgNH4PO4·6H2O的离子方程式为_____________________________。②该实验条件下，控制溶液的适宜pH范围为________；当pH范围在9～11时，溶液中总磷浓度随pH增大而增大的主要原因是(用离子方程式表示)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)将已知三个热化学方程式依次编号①、②、③，根据盖斯定律，由(①×3＋②×3＋③×2)/4得到4NH＋4(aq)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(l)＋4H＋(aq)，则ΔH＝14(3a＋3b＋2c)kJ·mol－1。(2)由题图1可知：增大氯离子浓度，相同时间内剩余氨氮浓度越小，即可使氨氮去除率增大；其主要原因可能是阳极生成的Cl2能够将NH＋4氧化为氮气(或NO－3)而除去。(3)①反应的离子方程式为Mg2＋＋HPO2－4＋NH＋4＋6H2O===MgNH4PO4·6H2O↓＋H＋；②由题图2可知：pH在8.5～9.5之间，剩余氨氮浓度和总磷浓度较低，而氨氮去除率却较高，故控制溶液的适宜pH范围为8.5～9.5；当pH范围在9～11时，MgNH4PO4·6H2O沉淀溶解，生成PO3－4，则溶液中总磷浓度随pH增大而增大的主要原因是MgNH4PO4＋2OH－===Mg(OH)2＋NH＋4＋PO3－4或MgNH4PO4＋3OH－===Mg(OH)2＋NH3·H2O＋PO3－4。答案：(1)14(3a＋3b＋2c)(2)增大阳极生成的Cl2能够将NH＋4氧化为氮气(或NO－3)而除去(3)①HPO2－4＋Mg2＋＋NH＋4＋6H2O===MgNH4PO4·6H2O↓＋H＋②8.5～9.5MgNH4PO4＋2OH－===Mg(OH)2＋NH＋4＋PO3－4或MgNH4PO4＋3OH－===Mg(OH)2＋NH3·H2O＋PO3－44．(2018·南通二模)采用科学技术减少氮氧化物、SO2等物质的排放，可促进