2021年高考化学热点题型训练 能源化工与化学反应原理(含解析).doc 立即下载
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能源化工与化学反应原理1.将H2S转化为可再利用的资源是能源研究领域的重要课题。(1)H2S的转化Ⅰ克劳斯法Ⅱ铁盐氧化法Ⅲ光分解法①反应Ⅰ的化学方程式是________。②反应Ⅱ:____+1H2S==____Fe2++____S↓+____(将反应补充完整)。③反应Ⅲ体现了H2S的稳定性弱于H2O。结合原子结构解释二者稳定性差异的原因:_______。(2)反应Ⅲ硫的产率低,反应Ⅱ的原子利用率低。我国科研人员设想将两个反应耦合,实现由H2S高效产生S和H2,电子转移过程如图。过程甲、乙中,氧化剂分别是______。(3)按照设计,科研人员研究如下。①首先研究过程乙是否可行,装置如图。经检验,n极区产生了Fe3+,p极产生了H2。n极区产生Fe3+的可能原因:ⅰ.Fe2+-e-=Fe3+ⅱ.2H2O-4e-=O2+4H+,_______(写离子方程式)。经确认,ⅰ是产生Fe3+的原因。过程乙可行。②光照产生Fe3+后,向n极区注入H2S溶液,有S生成,持续产生电流,p极产生H2。研究S产生的原因,设计如下实验方案:______。经确认,S是由Fe3+氧化H2S所得,H2S不能直接放电。过程甲可行。(4)综上,反应Ⅱ、Ⅲ能耦合,同时能高效产生H2和S,其工作原理如图。进一步研究发现,除了Fe3+/Fe2+外,I3-/I-也能实现如图所示循环过程。结合化学用语,说明I3-/I-能够使S源源不断产生的原因:________。【答案】(1)①↓②2Fe3+212H+③O与S位于同主族,原子半径S>O,得电子能力S<O,非金属性S<O,氢化物稳定性H2S<H2O(2)、(3)①②将溶液换成溶液(4)在电极上放电:。在溶液中氧化:。和循环反应。【详解】(1)①H2S在氧气氧化作用下生成S,其化学方程式为:↓;②H2S为Fe3+氧化为S,依据氧化还原反应规律可知,其离子方程式为:2Fe3++1H2S==2Fe2++S↓+2H+,故答案为:2Fe3+:2;1:2H+;③O与S位于同主族,原子半径S>O,得电子能力S<O,非金属性S<O,氢化物稳定性H2S<H2O;(2)过程甲中,S元素化合价从-2价升高到0价,Fe元素从+3降低到+2价,则氧化剂为Fe3+;过程乙中,Fe元素从+2升高到+3价,H元素化合价从+1价降低到0价,则氧化剂为H+;(3)n极区产生了Fe3+,p极产生了H2,则n极为氧化反应,是原电池的负极,p极发生了还原反应是原电池的正极,负极区,除了Fe2+失电子生成Fe3+以外,也可能是水失电子生成的氧气将Fe2+氧化成Fe3+所致,其离子方程式为:2H2O-4e-=O2+4H+,;②为了研究S是由于H2S失电子发生氧化反应产生的,避免溶液中其他离子的干扰,需要将将溶液换成溶液,进行验证。(4)根据上述工作原理可知,I3-/I-能够使S源源不断产生,主要是因为在电极上放电:。在溶液中氧化:。和循环反应。2.H2是一种重要的清洁能源。(1)2018年我国某科研团队利用透氧膜,一步即获得合成氨原料和合成液态燃料的原料。其工作原理如图所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4:1计)。工作过程中,膜I侧所得=3,则膜I侧的电极方程式为________________________。(2)已知:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-49.0kJ/mol,CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41.1kJ/mol,H2还原CO反应合成甲醇的热化学方程式为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1,则ΔH1=_____________kJ/mol,该反应自发进行的条件为_________。A.高温B.低温C.任何温度条件下(3)恒温恒压下,在容积可变的密闭容器中加入1molCO和2.2molH2,发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),实验测得平衡时CO的转化率随温度、压强的变化如图所示。P1_______P2,判断的理由是____________________________。(4)若反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在温度不变且体积恒定为1L的密闭容器中发生,反应过程中各物质的物质的量随时间变化见下表所示:时间/min051015H242CO21CH3OH(g)00.7①下列各项能作为判断该反应达到平衡标志的是_____(填字母);A.容器内压强保持不变B.2v正(H2)=v逆(CH3OH)C.混合气体的相对分子质量保持不变D.混合气体的密度保持不变②若起始压强为P0kPa,则在该温度下反应的平衡常数Kp=__________(kPa)-2。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。③反应速率若用单位时间内分压的变化表示,则10min内H2
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