新高考高中化学 竞赛专题3 化学反应原理 竞赛真题强化训练解析版.docx

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新高考高中化学竞赛专题3化学反应原理竞赛真题强化训练一、单选题1．（2021·浙江·高三竞赛）下列化合物，硝在酸和氨水中都能溶解的是A．AgClB．Ag2CrO4C．HgCl2D．CuS【答案】C【解析】略2．（2021·浙江·高三竞赛）草酸(H2C2O4)是一种二元弱酸，已知：Ka1(H2C2O4)=5.4×10-2，Ka2(H2C2O4)=5.4×10-5室温下，用0.2000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1H2C2O4溶液至终点。对于滴定过程中的下列描述正确的是A．当滴入10.00mLNaOH溶液时，混合溶液的pH可能大于7B．溶液中，始终存在c(Na+)a>bC．T1℃，容积压缩为1L，反应1h，Y的体积分数>D．其他条件相同时，T1℃、T2℃下X的平衡转化率：α(T1)<α(T2)【答案】D 【解析】【详解】A．该反应前后体积发生改变，密闭容器中，当压强不变时，表明反应达到平衡，A项正确；B．由图可知，曲线斜率较大代表反应速率较快，故T1b，B项正确；C．T1条件下反应1h时，Y的浓度为mol/L=0.45mol/L，则其体积分数为，若容器体积变为1L，则平衡正向移动，Y的体积分数>，C项正确；D．该反应△H<0，升高温度，平衡逆向移动，X的平衡转化率减小，故α(T1)＞α(T2)，D项错误；答案选D。20．（2022·重庆·高二竞赛）已知某温度下，Ka(CH3COOH)≈Kb(NH3·H2O)=1.6×10-5，向10mL浓度均为0.01mol/L的盐酸和醋酸的混合溶液中逐滴加入0.01mol/L的氨水，测定反应过程中的电导率和pH的变化曲线如图所示。下列说法正确的是A．d点是原混合溶液与氨水恰好完全反应点B．a点溶液中c(CH3COO-)≈4×10-4mol/LC．a、b、c、d四点溶液中，水的电离程度最大的是c点溶液D．b点溶液中：c(Cl-)>c()>c(H+)>c(CH3COOH)>c(OH-)【答案】C【解析】略21．（2022·重庆·高二竞赛）NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是A．0.1molP4中含有P-P键的数目为0.4NAB．0.2gD2O中含有的质子数和中子数均为0.1NAC．常温下，pH=2的H2C2O4溶液中含有H+的数目为0.01NAD．电解饱和NaCl溶液时，若阳极生成22.4L气体，整个电路转移电子数为2NA【答案】B【解析】【详解】A．白磷是正四面体结构，1个白磷分子中含有6个P-P键，则0.1molP4中含有P-P键的数目为0.6NA ，故A错误；B．D2O的摩尔质量为20g/mol，1个D2O中含有10个质子和10个中子，0.2gD2O的物质的量为0.01mol，则0.2gD2O中含有的质子数和中子数均为0.1NA，故B正确；C．没有给出溶液的体积，无法计算氢离子数目，故C错误；D．没有指明温度和压强，无法计算转移的电子数，故D错误；故选B。22．（2021·浙江·高三竞赛）我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池，其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液，提高电池的容量。分析错误的是（     ）A．放电时，a电极反应为I2Br-+2e-=2I-+Br-B．放电时，溶液中离子的数目增大C．充电时，b电极每增重0.65g，溶液中有0.02molI-被氧化D．充电时，a电极接外电源负极【答案】D【解析】【详解】A．放电时，a电极为正极，碘得电子变成碘离子，正极反应式为I2Br-+2e-=2I-+Br-，故A正确；B．放电时，正极反应式为I2Br-+2e-=2I-+Br-，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+溶液中离子数目增大，故B正确；C．充电时，b电极反应式为Zn2++2e-=Zn，每增加0.65g，转移0.02mol电子，阳极反应式为Br-+2I--2e-=I2Br-，有0.02molI-失电子被氧化，故C正确；D．充电时，a是阳极，应与外电源的正极相连，故D错误；故选D。23．（2021·浙江·高三竞赛）氢氟酸是一弱酸，同其它弱酸一样，浓度越大，电离度越小，酸度越大：但浓度大于5mol·L-1时，则变成强酸。这点不同于一般弱酸，原因是A．浓度越大，F-与HF的缔合作用越大B．HF的浓度变化对HF的Ka有影响，而一般弱酸无此性质C．HF的稳定性比F-离子强 D．以上三者都是【答案】A【解析】略24．（2020·浙江·高三竞赛）某容器中加入，发生反应，达平衡后，保持温度不变，作如下几种改变；①体积增大一倍；②增大体积至总压强减为原来的一半；③恒容下增加：④恒压增加。以下判断正确的是A．达新平衡后，转化率都增大，且增大倍数一样B．达到新平衡后，④中化学反应速率比原平衡大C．达新平衡后，①中转化率小于②中转化率D．③中平衡右移，转化率增大【答案】C【解析】【分析】【详解】A．①体积增大，平衡向右移动，PCl5转化率增大，②体积增大，平衡向右移动，PCl5转化率增大，③增加PCl5浓度，平衡向右移动，但PCl5转化率降低，④恒压增加1molPCl5，平衡正向移动，但最终PCl5转化率不变，故A错误；B．恒温、恒压增加PCl5，最终平衡与原平衡等效，反应速率与原平衡相同，故B错误；C．①体积增大一倍，平衡会正向移动，压强略大于原来的一半，②增大体积至总压强减为原来一半，相当于在①的基础上再增大体积，因此②平衡比①平衡正向移动的趋势大，②中PCl5的转化率略大于①，故C正确；D．若再恒压条件下充入2molPCl5最终平衡与原平衡时等效平衡，转化率相同，若为恒压基础上压缩容器至原体积，则平衡逆向移动，PCl5转化率减小，故D错误；故选：C。25．（2020·浙江·高三竞赛）已知常温下各形态的分布分数随pH变化如图所示，下列说法正确的是A．的 B．m点对应的溶液中水电离出的为C．n点对应的溶液中，离子浓度的大小关系为：D．将含和的溶液等体积混合，溶液【答案】C【解析】【详解】A．是多元弱酸，二级电离为，根据图象，当时，溶液的pH为，此时，的，故A错误；B．点溶液中，此时溶液，呈碱性，均是由水电离出来的，所以由水电离出的，故B错误；C．点溶液中，溶液，则，则n点对应溶液中，离子浓度关系：，故C正确；D．将含和的溶液等体积混合，由于存在电离和水解，即，，则Ka3==10-11.5，Kh2==10-7，Ka30C．实验②是由于c(H2O)增大，导致平衡逆向移动D．由实验③可知配离子的稳定性：[ZnCl4]2->[CoCl4]2-【答案】AC【解析】略29．（2021·浙江·高三竞赛）肌红蛋白(Mb)是由肽链和血红素辅基组成的可结合氧的蛋白，广泛存在于肌肉中。肌红蛋白与氧气的结合度(α)与氧分压P(O2)密切相关，存在平衡：Mb(aq)+O2(g)MbO2(aq)(a)其中，kA和kD分别是正向和逆向反应的速率常数(正向反应速率v正=kA(Mb)P(O2)；逆向反应速率v逆=kD(MbO2)。37℃，反应达平衡时测得的一组实验数据如图所示。(已知一级反应是指反应速度只与反应物浓度的一、次方成正比的反应，其半衰期公式为t=ln2/k，k为速率常数)。下列有关说法正确的是A．37℃下反应(a)的平衡常数K=2.00Pa-1B．若空气中氧分压为20.0kPa，则人正常呼吸时Mb与氧气的最大结合度为97.6%C．已知kD-60s-1，则kA=1.2×102s-1·kPa-1 D．当保持氧分压为20.0kPa，结合度达50%所需时间就取决于肌红蛋白的初始浓度【答案】BC【解析】略三、工业流程题30．（2022·重庆·高二竞赛）用含少量FeS的废铁屑为原料制备三草酸合铁酸钾晶体[K3Fe(C2O4)3·3H2O]，基本流程如图所示。已知：①(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O为蓝绿色晶体，FeC2O4·2H2O为难溶于水的黄色晶体，K3Fe(C2O4)3·3H2O为可溶于水、难溶于乙醇的翠绿色晶体。②25℃时，===1.6×1020K稳[Fe(SCN)]2+==1.0×104③[Fe(SCN)]2+(aq)为血红色。(1)废铁屑中加入10%NaOH溶液的作用是_______？(2)写出蓝绿色悬浊液中加入饱和H2C2O4生成黄色晶体的化学方程式_______。(3)加入6%H2O2的目的是_______？(4)获取翠绿色晶体的“①一系列操作”包含哪些操作_______(填操作名称)？洗涤晶体时选用乙醇而不用水洗的原因是_______？(5)三草酸合铁酸钾中铁元素的化合价是_______？某同学欲检验所制晶体中的铁元素的价态，取小量晶体放入试管中，加蒸馏水使其充分落解，再向试管中滴入几滴0.1mol/KSCN溶液，该实验方案是否可行_______？(通过简单计算说明)【答案】(1)洗去废铁屑上附着的油污(2)(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O+H2C2O4=FeC2O4·2H2O+H2SO4+(NH4)2SO4+4H2O(3)将二价Fe氧化为三价(4)    蒸发浓缩、冷却结晶、过滤    减少晶体的溶解损失(5)    +3    否。根据[Fe(C2O4)3]3-的K稳和[Fe(SCN)]2+的K稳可知，反应[Fe(C2O4)3]3-(aq)+SCN-(aq)[Fe(SCN)]2+(aq)+3(aq)的平衡常数K= =6.25×10-17，远远小于1×10-5，所以该反应难以进行，滴入KSCN溶液，观察不到明显现象【解析】【分析】废铁屑用10%的NaOH溶液洗去附着的油污，用3mol/L的硫酸溶解铁生成硫酸亚铁，滤液中加入6mol/L氨水，得到(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O蓝绿色的悬浊液，再加入饱和草酸溶液，加热，得到黄色晶体FeC2O4·2H2O，再依次加入饱和草酸钾溶液、6%H2O2溶液、饱和草酸溶液，在70~80℃恒温下搅拌，得到翠绿色溶液K3Fe(C2O4)3，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、用乙醇洗涤得到翠绿色晶体K3Fe(C2O4)3·3H2O。(1)用10%NaOH溶液可以洗去废铁屑上附着的油污。(2)蓝绿色悬浊液中含有(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，加入饱和草酸溶液，生成的黄色晶体为FeC2O4·2H2O，反应的化学方程式为：(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O+H2C2O4=FeC2O4·2H2O+H2SO4+(NH4)2SO4+4H2O。(3)黄色晶体为FeC2O4·2H2O，其中铁为+2价，翠绿色晶体为K3Fe(C2O4)3·3H2O，铁为+3价，加入H2O2，可将二价Fe氧化为三价。(4)翠绿色晶体为K3Fe(C2O4)3·3H2O，带有结晶水，为了在蒸发水的过程中不失去结晶水，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作，用乙醇而不用水洗涤是因为K3Fe(C2O4)3·3H2O可溶于水、难溶于乙醇，用乙醇洗涤可以减少晶体的溶解损失。(5)根据正负化合价代数和为0的原则，三草酸合铁酸钾中铁元素的化合价是+3价。根据[Fe(C2O4)3]3-的K稳和[Fe(SCN)]2+的K稳可知，反应[Fe(C2O4)3]3-(aq)+SCN-(aq)[Fe(SCN)]2+(aq)+3(aq)的平衡常数K==6.25×10-17，远远小于1×10-5，所以该反应难以进行，滴入KSCN溶液，观察不到明显现象。四、原理综合题31．（2022·重庆·高二竞赛）甲烷是一种清洁、高效的能源。煤经过气化、变换、净化得到合成气(含有H2和CO等)的甲烷化技术是当前研究的热点。涉及的反应如下：反应I：CO(g)+3H2(g)⇌CH4(g)+H2OΔH1=-206kJ/mol反应II：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH2=-41kJ/mol反应III：CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)ΔH3(1)△H3=_______kJ/mol。反应I在什么温度下能自发进行_______。(填“高温”或“低温”) (2)在某密闭容器中通入一定量的CO和H2，加入金属镍做催化剂，在一定温度下发生上述反应。①为提高CO和H2的平衡转化率，除改变温度外，还可以采取哪些措施_______。②恒温恒容条件下，起始时CO和H2的浓度分别为amol·L-1和bmol·L-1，达平衡时CH4和CO2的浓度分别为cmol/L和dmol/L。i.达平衡时，H2O的浓度是_______mol·L-1。ii.反应I的平衡常数K是_______。(用a、b、c、d表示)(3)Schested认为，以单一负载型Ni催化反应I时，在催化剂表面存在两种活性中心，分别以“●”和“#”表示，在活性位“●”上发生CO吸附，在活性位“#”上被吸附的CO发生分解反应生成表面碳，表面碳再与H2结合生成CH4，其催化反应机理的反应式如下：(i)CO+●⇌CO●快速平衡(ii)CO●+#⇌O●+C#慢反应(iii)C#+2H2⇌CH4+#快反应(iV)_______                  快反应写出反应(iV)的反应式_______；反应I的决速步骤是哪一步_______。(4)一种利用电化学方法生产甲烷的装置如图所示：①写出阳极的电极反应式_______。②理论上每生成0.1molCH4，阳极室生成CO2的体积是_______升。(标准状况下)【答案】(1)    -165    较低(2)    增大压强    (c+d)    (3)    O●+H2=H2O+●    反应(ii)(4)        4.48【解析】(1)由盖斯定律可知，反应III=反应I-反应II，所以对应的反应热ΔH3=ΔH1-ΔH2=-206kJ/mol-（-41kJ/mol）=-165kJ/mol；由反应I的热化学方程式可知，该反应为熵减的放热反应，根据吉布斯自由能ΔG=ΔH -TΔS可知，若要自发，ΔG＜0，则该反应需在低温条件下进行，故答案为：-165；低温；(2)①反应I和III均为气体分子数减小的反应，反应II为气体分子数不变的反应，所以密闭容器中，若其他条件不变，增大压强有利于反应I和III正向进行，从而提高CO和H2的平衡转化率；②恒温恒容条件下，起始时CO和H2的浓度分别为amol·L-1和bmol·L-1，达平衡时CH4和CO2的浓度分别为cmol/L和dmol/L，根据C元素守恒可知，剩余的CO的浓度为（a-c-d）mol·L-1，再根据O元素守恒可知，生成的H2O的浓度为amol·L-1-（a-c-d）mol·L-1-2dmol·L-1=(c+d)mol·L-1，再结合H元素守恒可求出剩余的H2的浓度为=(b-3c-d)mol·L-1，根据反应I方程式可知，其平衡常数K=，故答案为：(c+d)；；(3)根据盖斯定律的应用，可用反应I-反应(i)-反应(ii)-反应(iii)可得到反应(iV)，计算可得，反应(iV)为：O●+H2=H2O+●；慢反应的活化能高，决定反应I的速率，所以反应I决速步骤为：反应(ii)，故答案为：O●+H2=H2O+●；反应(ii)；(4)根据图示装置可看出，电解池中，CH3COO-在阳极发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，阴极区二氧化碳和氢离子参与反应生成甲烷和水，据此结合电解池原理分析解答。阳极CH3COO-转化为CO2，其电极反应式为：；②根据分析可知，阴极CO2转化为CH4，其电极反应式为：，所以理论上每生成0.1molCH4，转移电子的物质的量为0.8mol，则阳极室生成CO2的物质的量为2mol，在标准状况下，其体积是，故答案为：4.48L。五、填空题32．（2020·浙江·高三竞赛）Perrier(巴黎水)是一种天然气泉水，产自法国南部靠近尼姆Vergeze镇的孚日山脉。Perrier被誉为是“矿泉水中的香槟”；巴黎水实际是二氧化碳的饱和溶液。已知空气中含量为，水的饱和蒸气压为，求天然水的值____。【答案】5.68【解析】【分析】【详解】 c(CO2·H2O)=KH×pCO2=3.3410-7(1.01325105-0.03167105)0.031%=1.010-5(mol·L-1)，质子平衡：c(H+)=c(OH-)+c（HCO)+2c(CO)，代入：c(HCO)=，c(CO)=，解得：c(H+)=2.110-6(mol·L-1)，pH=5.68。六、实验题33．（2020·浙江·高三竞赛）以和制备的过程中出现一种灰绿色物质X。称取此物质，用稀盐酸溶解完全后，定量转移到容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀，得样品液。①移取样品液于锥形瓶中，加入，用，溶液滴定至终点，消耗溶液。②移取样品液于碘量瓶中，加适量水及后，在暗处放置5分钟。加水。立即以溶液滴定至浅黄色，再加入淀粉溶液滴定至蓝色消失。消耗，溶液。③移取样品液于小烧杯中，滴入至左右，缓慢加入过量的溶液。静置一定时间后，过滤、烘干、灰化，在下灼烧至恒重，称得固体物净重。根据实验结果和相关方法测定后，发现X的化学式可以表示为：n×氧化物·m×盐·y×氢氧化物，且是最小正整数比。请回答下列问题：(1)根据上述实验，计算并推出X的化学式____(以氧化物·盐·氢氧化物形式表示)。(2)写出和反应生成X的化学方程式____。【答案】    Fe2O3·2FeSO4·2Fe(OH)2    FeSO4+16NaOH+O2=2[Fe2O3·2FeSO4·2Fe(OH)2]+8Na2SO4+4H2O【解析】【分析】【详解】(1)由元素守恒结合实验现象，确定X中一定含有Fe2+、Fe3+、，实验①测定的是样品中Fe2+含量，由关系式：5Fe2+~，得：n(Fe2+)=5n()=0.00500mol/L×25.60mL×10-3L/mL×5×10=6.4×10-3mol；实验②中测定的是样品中Fe3+含量，由关系式2Fe3+~I2~2Na2S2O3，得：n(Fe3+)=n(Na2S2O3)=0.02500mol/L×12.80mL×10-3L/mL×10=3.2×10-3mol；实验③测定的是样品中含量，由元素守恒得：n()=n(BaSO4)=；故n(Fe2+):n(Fe3+):n(SO42-)=2：1：1；若氧化物为Fe2O3，根据n(Fe2+):n(Fe3+):n(SO42-)=2:1:1，确定盐为FeSO4，氢氧化物为Fe(OH)2，则X为Fe2O3·2FeSO4·2Fe(OH)2，吻合实验结果，故X的化学式为：Fe2O3·2FeSO4·2Fe(OH)2；(2)由于生成物中含有三价铁，故有O2参与反应，初步确定反应为：FeSO4+NaOH+O2→Fe2O3·2FeSO4·2Fe(OH)2+Na2SO4 ，根据得失电子守恒初步配平方程式为：12FeSO4+NaOH+1O2→2[Fe2O3·2FeSO4·2Fe(OH)2]+Na2SO4，结合元素守恒确定方程式右边需添加4个H2O，完整方程式为：12FeSO4+16NaOH+O2=2[Fe2O3·2FeSO4·2Fe(OH)2]+8Na2SO4+4H2O。34．（2022·重庆·高二竞赛）氮化锶(Sr3N2)是工业上生产荧光粉的原料。已知：锶与氮气在加热条件下反应生成氮化锶，氮化锶遇水会剧烈反应。回答下列问题：(1)写出Sr在周期表中的位置_______。(2)实验室可以通过氯化铵溶液和亚硝酸钠溶液在加热条件下反应制备氮气，写出该反应的离子方程式_______。(3)某化学小组欲测定氮化锶产品的纯度。实验如下：称取6.000g产品，放在干燥的三颈烧瓶中，然后加入蒸馏水，通入热水蒸气，将产生的”体全部蒸出，用200.00mL10000mol/L的HCl标准溶液完全吸收(吸收液体积变化忽略不计)。从烧杯中量取20.00mL吸收液放入锥形瓶中，加入指示剂X，用1.0000mol/LNaOH标准溶液滴定过剩的盐酸，到滴定终点时消耗16.00mLNaOH标准溶液。①滴定时，NaOH标准溶液应用什么仪器盛裝_______？指示剂X是_______？②计算产品中氮化锶的纯度_______(不要求计算过程)。【答案】(1)(2)(3)            【解析】略