2019届高考化学二轮复习化学综合题型研究课件（97张） 97页

[ 题型特点 ] 化学综合探究题是基于化学反应原理综合应用的探究题，围绕某一主题进行拓展，试题融合化学反应中能量变化、电化学原理、化学平衡原理等知识的应用，还与元素化合物知识、化学计算、氧化还原反应等联系起来综合考查。注重考查图表分析能力、信息的接受分析与应用能力，较难。 1. (2018· 江苏化学， 20) NO x ( 主要指 NO 和 NO 2 ) 是大气主要污染物之一。有效去除大气中的 NO x 是环境保护的重要课题。 (1) 用水吸收 NO x 的相关热化学方程式如下： 2NO 2 (g) ＋ H 2 O(l)===HNO 3 (aq) ＋ HNO 2 (aq) 　 Δ H ＝－ 116.1 kJ·mol － 1 3HNO 2 (aq)===HNO 3 (aq) ＋ 2NO(g) ＋ H 2 O(l) 　 Δ H ＝ 75.9 kJ·mol － 1 反应 3NO 2 (g) ＋ H 2 O(l)===2HNO 3 (aq) ＋ NO(g) 的 Δ H ＝ ________kJ·mol － 1 。 (2) 用稀硝酸吸收 NO x ，得到 HNO 3 和 HNO 2 的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式： ____________________________________ ________________________________________________________________________ 。 (3) 用酸性 (NH 2 ) 2 CO 水溶液吸收 NO x ，吸收过程中存在 HNO 2 与 (NH 2 ) 2 CO 生成 N 2 和 CO 2 的反应。写出该反应的化学方程式： _____________________________________ ________________________________________________________________________ 。 (4) 在有氧条件下，新型催化剂 M 能催化 NH 3 与 NO x 反应生成 N 2 。 ① NH 3 与 NO 2 生成 N 2 的反应中，当生成 1 mol N 2 时，转移的电子数为 ________mol 。 ② 将一定比例的 O 2 、 NH 3 和 NO x 的混合气体，匀速通入装有催化剂 M 的反应器中反应 ( 装置如图 1) 。 反应相同时间 NO x 的去除率随反应温度的变化曲线如图 2 所示，在 50 ～ 250 ℃ 范围内随着温度的升高， NO x 的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是 ________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ； 当反应温度高于 380 ℃ 时， NO x 的去除率迅速下降的原因可能是 ______________ _____________________________________________________________________ 。 2. (2017· 江苏化学， 20) 砷 (As) 是一些工厂和矿山废水中的污染元素，使用吸附剂是去除水中砷的有效措施之一。 (2)H 3 AsO 3 和 H 3 AsO 4 水溶液中含砷的各物种的分布分数 ( 平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数 ) 与 pH 的关系分别如图 1 和图 2 所示。 (3) 溶液的 pH 对吸附剂 X 表面所带电荷有影响。 pH ＝ 7.1 时，吸附剂 X 表面不带电荷； pH ＞ 7.1 时带负电荷， pH 越高，表面所带负电荷越多； pH ＜ 7.1 时带正电荷， pH 越低，表面所带正电荷越多。 pH 不同时吸附剂 X 对三价砷和五价砷的平衡吸附量 ( 吸附达平衡时单位质量吸附剂 X 吸附砷的质量 ) 如图 3 所示。 图 3 ① 在 pH 7 ～ 9 之间，吸附剂 X 对五价砷的平衡吸附量随 pH 升高而迅速下降，其原因是 _____________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 。 ② 在 pH 4 ～ 7 之间，吸附剂 X 对水中三价砷的去除能力远比五价砷的弱，这是因为 _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 。 提高吸附剂 X 对三价砷去除效果可采取的措施是 ______________________________ ________________________________________________________________________ 。 3. (2016· 江苏化学， 20) 铁炭混合物 ( 铁屑和活性炭的混合物 ) 、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。 (2) 在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中 Cu 2 ＋ 和 Pb 2 ＋ 的去除率，结果如图所示。 ① 当铁炭混合物中铁的质量分数为 0 时，也能去除水中少量的 Cu 2 ＋ 和 Pb 2 ＋ ，其原因是 _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 。 ② 当铁炭混合物中铁的质量分数大于 50% 时，随着铁的质量分数的增加， Cu 2 ＋ 和 Pb 2 ＋ 的去除率不升反降，其主要原因是 ____________________________________ ______________________________________________________________________ 。 4. (2015· 江苏化学， 20) 烟气 ( 主要污染物 SO 2 、 NO x ) 经 O 3 预处理后用 CaSO 3 水悬浮液吸收，可减少烟气中 SO 2 、 NO x 的含量。 O 3 氧化烟气中 SO 2 、 NO x 的主要反应的热化学方程式为 (2) 室温下，固定进入反应器的 NO 、 SO 2 的物质的量，改变加入 O 3 的物质的量，反应一段时间后体系中 n (NO) 、 n (NO 2 ) 和 n (SO 2 ) 随反应前 n (O 3 ) ∶ n (NO) 的变化见下图： 5. (2014· 江苏化学， 20) 硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。 由硫化氢获得硫单质有多种方法。 ① 写出电解时阴极的电极反应式： _________________________________________ ______________________________________________________________________ 。 ② 电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成 _____________________________________________________________________ 。 (2) 将 H 2 S 和空气的混合气体通入 FeCl 3 、 FeCl 2 、 CuCl 2 的混合溶液中反应回收 S ，其物质转化如图所示。 ① 在图示的转化中，化合价不变的元素是 ________ 。 ② 反应中当有 1 mol H 2 S 转化为硫单质时，保持溶液中 Fe 3 ＋ 的物质的量不变，需消耗 O 2 的物质的量为 ________ 。 ③ 在温度一定和不补加溶液的条件下，缓慢通入混合气体，并充分搅拌。欲使生成的硫单质中不含 CuS ，可采取的措施有 ________ 。 (3)H 2 S 在高温下分解生成硫蒸气和 H 2 。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如图所示， H 2 S 在高温下分解反应的化学方程式为 __________ _____________________________________________________________________ 。 备考策略 综合应用化学学科知识与方法解决复杂、陌生情境问题，是考生化学平衡能力的综合体现，解决综合探究性问题要求我们首先具有良好的信息素养，能有效地获取和加工信息，建立情境信息、已有知识与问题指向之间的联系；要能准确分析问题情境，确定问题的指向，通过分析比较、类比迁移、概括推理等方法，确定解决问题的方向和途径；要能正确运用化学反应原理、氧化还原反应等相关知识分析和解决问题。解答该类试题的一般方法：结合已有知识，分析理解原理；根据试题要求，逐一规范解答。 [ 考点精要 ] 1. 运用盖斯定律计算化学反应热或书写热化学方程式的关键： ① 先找准反应物和生成物的计量关系，再用盖斯定律进行计算； ② 要注明反应物、生成物的聚集状态； ③ 放热反应 Δ H 为 “ － ” 、吸热反应 Δ H 为 “ ＋ ” 。利用盖斯定律书写热化学方程式的思维模式为： 特别提醒 ：通过热化学方程式变形时，利用 “ 加法 ” 不容易出错。 应用盖斯定律进行简单计算时，同时注意： ① 参照新的热化学方程式 ( 目标热化学方程式 ) ，结合原热化学方程式 ( 一般 2 ～ 3 个 ) 进行合理 “ 变形 ” ，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的 Δ H 与原热化学方程式之间 Δ H 的换算关系。 ② 当热化学方程式乘、除以某一个数时， Δ H 也应相应地乘、除以某一个数；方程式进行加减运算时， Δ H 也同样要进行加减运算，且要带 “ ＋ ”“ － ” 符号，即把 Δ H 看作一个整体进行运算。 ③ 将一个热化学方程式颠倒书写时， Δ H 的符号也随之改变，但数值不变。 ④ 在设计反应过程中，会遇到同一物质的三态 ( 固、液、气 ) 的相互转化，状态由固 → 液 → 气变化时，会吸热；反之会放热。 2. 氧化还原反应化学方程式书写和电子转移数目的计算，关键是根据化合价升降正确判断出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物，再运用氧化还原反应规律进行分析，特别要关注歧化、归中等复杂反应。 ① 知识线索。 ② 氧化还原反应计算题中重要的解题思想。 对于氧化还原反应的计算，要根据氧化还原反应的实质 —— 反应中氧化剂得到的电子总数与还原剂失去的电子总数相等，即得失电子守恒。利用守恒思想，可以抛开繁琐的反应过程，可不写化学方程式，不追究中间反应过程，只要把物质分为始态和终态，从得电子与失电子两个方面进行整体思维，便可迅速，获得正确结果。 如 2014 年江苏化学第 20 题 (2) ② 反应中当有 1 mol H 2 S 转化为硫单质时，保持溶液中 Fe 3 ＋ 的物质的量不变，需要消耗 O 2 的物质的量： 3. 特定条件下电极反应式的书写 (1) 原电池正、负极判断方法 ( 注意观察装置图中下列信息 ) 。 说明 　原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要认为活泼电极一定作负极。 (2) 可充电电池。 (3) 电解时粒子的移动方向。 特别提醒 ：电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。 (4) 分析电解过程的思维程序。 ① 判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 ② 分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组 ( 不要忘记水溶液中的 H ＋ 和 OH － ) 。 ③ 排出阴、阳两极的放电顺序。 阴极：阳离子放电顺序为 Ag ＋ ＞ Fe 3 ＋ ＞ Cu 2 ＋ ＞ H ＋ ( 酸 ) ＞ Fe 2 ＋ ＞ Zn 2 ＋ ＞ H ＋ ( 水 ) ＞ Al 3 ＋ ＞ Mg 2 ＋ ＞ Na ＋ ＞ Ca 2 ＋ ＞ K ＋ 。 阳极：活泼电极＞ S 2 － ＞ I － ＞ Br － ＞ Cl － ＞ OH － ＞含氧酸根离子。 注意 　 a. 阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液 ( 或熔融电解质 ) 中的阳离子放电。 b. 最常用、最重要的放电顺序是阳极： Cl － ＞ OH － ；阴极： Ag ＋ ＞ Cu 2 ＋ ＞ H ＋ 。 c. 电解水溶液时， K ＋ ～ Al 3 ＋ 不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到 K 、 Ca 、 Na 、 Mg 、 Al 等金属。 ④ 分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 ⑤ 最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。 4 . 工业生产中的图像分析 (1) 反应条件的选择 ① C 2 H 4 也可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中 Cu 2 ＋ 负载量对其 NO 去除率的影响，控制其他条件一定，实验结果如图所示。为达到最高的 NO 去除率，应选择的反应温度和 Cu 2 ＋ 负载量分别是 ________ 。 (2) 反应原理的分析 ① 某研究小组在实验室研究某催化剂效果时，测得 NO 转化为 N 2 的转化率随温度变化情况如图。 流速过慢，会使副产物二甲醚增多，其反应为 2CH 3 OH → CH 3 OCH 3 ＋ H 2 O ，生产中常通入适量的水蒸气，该操作对制备 CH 3 Cl 的影响是 ____________________________ _________________________________________________________________________ 。 ③ NH 3 催化还原氮氧化物是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。以 FeSO 4 作催化剂测试温度对氮氧化物脱除效果的影响如图 1 所示，当反应在 400 ～ 450 ℃ ， NO x 的转化率随温度升高有所降低，其可能原因是 ____________________________________ _________________________________________________________________________ ； 当体系温度升至 500 ℃ 以上时， NO x 的转化率迅速下降，其可能原因是 _____________________________________________________________________ 。 图 2 是 300 ℃ 时，用某种金属氧化物作催化剂，烟气中 NH 3 、 NO 、 NO 2 不同比例时氮氧化物脱除率，则 c (NH 3 ) ︰ c (NO) ︰ c (NO 2 ) ＝ ________ 时，氮氧化物脱除效果最佳。 ④ 溶液 pH 对次氯酸钠去除氨氮有较大的影响 ( 如图所示 ) 。在 pH 较低时溶液中有无色无味的气体生成，氨氮去除效率较低，其原因是 __________________________ _______________________________________________________________________ 。 ⑤ 空气氧化 (NH 4 ) 2 SO 3 的速率随温度的变化如上图所示，当温度超过 60 ℃ 时， (NH 4 ) 2 SO 3 氧化速率下降的原因可能是 ______________________________________ ________________________________________________________________________ 。 答案　 (1) ① 350 ℃ 左右、 3% 　 ② 2.0 　 (2) ① 该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行 870 ℃ (850 ℃ 到 900 ℃ 之间都可以 ) ② 流速过快反应物与催化剂的接触时间过短，原料利用率降低，导致产率降低　对主副反应有抑制作用，提高 CH 3 Cl 纯度的同时，也降低了其产率 ③ 反应放热，升高温度，平衡向逆方向进行　 FeSO 4 受热分解，催化剂失效　 2 ︰ 1 ︰ 1 ④ 盐酸与次氯酸钠反应生成次氯酸，次氯酸分解产生氧气，与氨氮反应的次氯酸量减少了 ⑤ 温度过高 (NH 4 ) 2 SO 3 会分解 ( 或水解 ) ，浓度减小 ( 或温度升高氧气在溶液中溶解度降低 ) [ 考法指导 ] 反应原理为主的综合探究 1. (2018· 镇江一模 ) 以铜为原料可制备应用广泛的氧化亚铜。 (2) 用铜作阳极，钛片作阴极，电解一定浓度的 NaCl 和 NaOH 的混合溶液可得到 Cu 2 O ，阳极及其溶液中有关转化如图所示。 ① 阳极的电极反应式为 _________________________________________________ 。 ② 电解一段时间后，电解液补充一定量的 ________ 可恢复到原电解质溶液。 ③ 溶液中 ③ 、 ④ 二步总反应的离子方程式为 ______________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 。 (3)Cu 2 O 与 ZnO 组成的催化剂可用于工业上合成甲醇： CO(g) ＋ 2H 2 (g)===CH 3 OH(g) 　 Δ H ＝ a kJ·mol － 1 。 按 n (H 2 )/ n (CO) ＝ 2 投料比将 H 2 与 CO 充入 V L 恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测定 CO 的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 ① 图中压强 p 1 、 p 2 、 p 3 由大到小的关系是 ________ ； ② 起始时， c (H 2 ) ＝ 0.20 mol·L － 1 ， c (CO) ＝ 0.10 mol·L － 1 。在 p 3 及 T 1 ℃ 下反应达到平衡，此时反应的平衡常数为 ________ 。 2. (2018· 苏锡常镇二调 ) 氢气是一种清洁能源，氢气的制取和储存是氢能源利用领域的研究热点。 (2) 氨硼烷 (NH 3 BH 3 ) 是储氢量最高的材料之一，其受热时固体残留率随温度的变化如图甲所示。氨硼烷还可作燃料电池，其工作原理如图乙所示。 温度 335 ℃ 、高压下，在恒容密闭反应器中进行液态十氢萘 (1.00 mol) 催化脱氢实验，测得 C 10 H 12 和 C 10 H 8 的物质的量 n 1 和 n 2 随时间的变化关系如图丙所示。图丁表示催化剂对反应活化能的影响。 ① Δ H 1 ________Δ H 2 ( 选填 “>” “ ＝ ” 或“ <”) 。 ② 8 h 时，反应体系内氢气的物质的量为 ________mol( 忽略其他副反应 ) 。 ③ n 1 显著低于 n 2 可能的原因是 ___________________________________________ _____________________________________________________________________ 。 解析　 (1) 题给反应为吸热反应， “ H 2 S 燃烧 ” 放出热量，为题给反应提供能量。 H 2 S 和 SO 2 发生归中反应生成 S 2 ，配平。 (1) ① 假设起始氨硼烷为 1 mol ，质量为 31 g ， A 点时失重 31 g × (100% － 93.55%) ＝ 2 g ，即失去 2 mol H 原子。残留固体化学式为 BH 2 NH 2 或 (BH 2 NH 2 ) n 。 ② 由装置， H 2 O 2 发生还原反应，在正极反应，负极 NH 3 BH 3 → NH 4 BO 2 ，配平时可将 NH 3 BH 3 → 中 H 均看作＋ 1 价，则 N 、 B 均显－ 3 价，配平。 3. (2017· 苏锡常镇二调 ) 燃煤烟气中含有大量 NO x 、 CO 2 、 CO 和 SO 2 ，经处理可获得重要的化工原料。 反应体系中 CO 平衡转化率 (α) 与温度和压强的关系如图所示。 ③ 从复合吸收剂吸收烟气后的废液中可回收得到 NaHSO 4 ，低温电解 NaHSO 4 水溶液可制备工业上常用的强氧化剂 Na 2 S 2 O 8 ，原理如图乙所示，电解时电极 Ⅰ 的电极反应式为 _____________________________________________________ 。 以工业生产、图像分析为主的综合探究 4. (2018· 盐城三调 ) Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ( 羟基磷酸钙，简写 HAP) 是一种新型的环境功能矿物材料，可用于除去水体中的 F － 、 Cd 2 ＋ 、 Pb 2 ＋ 及 Cu 2 ＋ 等。 已知 Pb( Ⅱ ) 的分布分数如题图 1 所示；一定条件下 HAP 对 Pb( Ⅱ ) 平衡吸附量与 pH 的关系如题图 2 所示。 ① 能使甲基橙显红色的 Pb( Ⅱ ) 溶液中滴入少量 NaOH 至溶液呈中性，该过程中主要反应的离子方程式为 ________________________________________________ ______________________________________________________________________ 。 ② 当 pH ＜ 3.0 时， pH 越小， HAP 对 Pb( Ⅱ ) 平衡吸附量稍减小，其原因是 _____________________________________________________________________ 。 ③ 当 pH ＞ 7.0 时，生成的沉淀为 ________________________________________( 填化学式 ) ； 此时 pH 越大， HAP 对 Pb( Ⅱ ) 平衡吸附量越小，其原因是 ______________________ ______________________________________________________________________ 。 (3) ① 由图示可知甲基橙显红色，此时以 Pb 2 ＋ 存在， pH ＝ 7 时，产物为 Pb(OH) ＋ ，即 Pb 2 ＋ ＋ OH － ===Pb(OH) ＋ 。 ② 由题给信息 “ HAP 的特定位可吸附溶液中某些阳离子 ” ， pH 小， c (H ＋ ) 大，大量 H ＋ 占据 HAP 对 Pb 2 ＋ 的吸附位，物理吸附能力减弱。 ③ 由图示可知 pH>7 时，产物为 Pb(OH) 2 和 Pb 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 。由题给反应可知在酸性条件下溶解， pH 越大，溶解越少。 5. (2018· 南京三模 ) 含重金属离子 ( 如铬、锰、铅等 ) 废水的常见治理方法有化学还原法、化学氧化法、吸附法等工艺。 ② 氧化实验中除 Mn 2 ＋ 的最佳条件为 ___________________________________ 。 (3) 石墨烯吸附法除 Pb 2 ＋ 。不同的 pH 会使石墨烯吸附剂表面带上不同的电荷，如图 3 为 pH 对 Pb 2 ＋ 吸附率的影响，其原因是 _________________________________ 。 6. (2017· 通扬泰六市联考 ) SO 2 和氮氧化物的转化和综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。 (2)20 世纪 80 年代 Townley 首次提出利用电化学膜脱除烟气中 SO 2 的技术：将烟气预氧化使 SO 2 转化为 SO 3 ，再将预氧化后的烟气利用如图所示原理净化利用。 ① 阴极反应方程式为 __________________________________________________ ； ② 若电解过程中转移 1 mol 电子，所得 “ 扫出气 ” 用水吸收最多可制得质量分数为 70% 的硫酸 ________g 。 (3) 利用脱氮菌可净化低 NO 废气浓度。当废气在塔内停留时间均为 90 s 的情况下，测得不同条件下 NO 的脱氮率如图 Ⅰ 、 Ⅱ 所示。 ① 由图 Ⅰ 知，当废气中的 NO 含量增加时，宜选用 ________ 法提高脱氮效率； ② 图 Ⅱ 中，循环吸收液加入 Fe 2 ＋ 、 Mn 2 ＋ 提高了脱氮的效率，其可能原因为 ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 。 (4) 研究表明： NaClO 2 /H 2 O 2 酸性复合吸收剂可同时有效脱硫、脱硝。图 Ⅲ 所示为复合吸收剂组成一定时，温度对脱硫脱硝的影响。 ① 温度高于 60 ℃ 后， NO 去除率随温度升高而下降的原因为 ___________________ _____________________________________________________________________ ； ② 写出废气中的 SO 2 与 NaClO 2 反应的离子方程式 ____________________________ _____________________________________________________________________ 。 【当堂指导】 化学综合探究题一般都是组合题，每小题往往相对独立，各自考查不同的知识，解题时，审题 “ 三读 ” ： (1) 泛读，明确有几个条件及求解的问题； (2) 细读，把握关键字、词和数量关系等； (3) 精读，要深入思考，注意挖掘隐含信息等。注意 “ 向细心要分，向整洁规范要分 ” 。认真审题后，根据题目中给出的文字、图像、数据等提炼出重要的信息，然后分析每小题的考查方向，明确该用哪部分化学理论知识来解答。