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

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