论文部分内容阅读
化学反应原理是中学化学核心内容之一，主要包括化学反应与能量变化、电化学原理、化学平衡、溶液中离子平衡等主干知识，要求学生能将所学相关化学知识和科学方法，解决与化学相关的生产、生活实际和科学研究中的简单化学问题，注重化学问题解决过程和结果并作出合理的解释和运用，因此化学反应原理综合题在高考中占重要比例，必定考查核心知识，也体现出考查学生运用化学反应原理解决实际问题的能力、思维和方法，下面举例说明。
例1 钴及其化合物可应用于催化剂、电池、颜料与染料等。
（1）CoO是一种油漆添加剂，可通过反应①②制备。
①2Co（s）+O2（g）2CoO（s）
ΔH1=a kJ·mol-1
②CoCO3（s）CoO（s）+CO2（g）
ΔH2=b kJ·mol-1
则反应2Co（s）+O2（g）+2CO2（g）2CoCO3（s） 的ΔH=。
（2）某锂电池的电解质可传导Li+，电池反应式为：LiC6+CoO2放电充电C6+LiCoO2
①电池放电时负极的电极反应式为，Li+向极移动（填“正”或“负”）。
②一种回收电极中Co元素的方法是：将LiCoO2与H2O2、H2SO4反应生成CoSO4。该反应的化学方程式为。
（3）BASF高压法制备醋酸采用钴碘催化循环过程如图1所示，该循环的总反应方程式为（反应条件无需列出）。
（4）某含钴催化剂可催化去除柴油车尾气中的碳烟（C）和NOx。不同温度下，将10 mol模拟尾气（成分如表1所示）以相同的流速通过该催化剂，测得所有产物（CO2、N2、N2O）与NO的相关数据结果如图2所示。
①380℃时，测得排出的气体中含0.45 mol O2和0.0525 mol CO2，则Y的化学式为。
②实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO2的原因。
解题导引 本题是一道化学反应原理综合题，涉及化学反应与能量变化关系、电化学原理、化学平衡原理在生活环境保护中的应用。
（1）考查了盖斯定律应用。由①-②×2可得2Co（s）+O2（g）+2CO2（g）2CoCO3（s），
ΔH=ΔH1-2ΔH2=（a-2b）kJ·mol-1。
（2）考查了原電池原理，负极是失去电子，发生氧化反应，元素化合价升高的电极，由题中信息该电池可传导Li+，由电池总方程式可写出负极的电极方程式：
LiC6-e-Li++C6。Li+向正极移动；②由LiCoO2中Co为+3价，CoSO4中Co为+2价，可以判断H2O2在这反应
作中还原剂，反应方程式：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+4H2O+O2↑。
（3）以图示形式展现高压法制备醋酸采用钴碘催化循环过程，考查学生图示信息获取、加工、处理能力，也是解决本题的难点，要理清所加试剂和产物，由图示信息可判断该循环总反应的实质是CO与CH3OH合成CH3COOH，则答案为：CO+CH3OH→CH3COOH。
（4）本问考查了化学平衡原理的实际应用，①化学式的判断及X和Y的物质的量与NO转化率之间的等式关系是解题的易错点和难点。
①10 mol模拟尾气中含有0.025 mol NO，0.5 mol O2，380℃时，测得排出的气体中含0.45 mol O2和0.0525 mol CO2，因此反应的氧气为0.05 mol，根据图像反应的NO为（8%+16%）×0.025 mol=0.006 mol，根据N守恒，生成的N2或N2O的物质的量分别为0.001 mol和0.002 mol，设N2O的物质的量为x，根据O原子守恒，0.006 mol+0.05 mol×2=0.0525 mol×2+x，解得x=0.001 mol，因此Y为N2O，故答案为：N2O；
②真实的尾气中的NOx以NO为主，而且NO较NO2稳定，NO2气体中存在N2O4，不便于定量测定，因此实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO2，故答案为：真实的尾气中的NOx以NO为主。
例2 Ⅰ.锰是在地壳中广泛分布的元素之一，其单质和化合物在工农业生产中有着重要的作用。已知Al的燃烧热为ΔH=-c kJ·mol-1，金属锰可用铝热法制得。其余相关热化学方程式为：
3Mn3O4（s）+8Al（s）9Mn（s）+4Al2O3（s）
Ⅱ.无机和有机氰化物在工农业生产中应用广泛，尤其是冶金工业常用氰化物，含氰废水的处理显得尤为重要。含氰废水中的氰化物常以＼[Fe（CN）6＼]3-和CN-的形式存在，工业上有多种废水处理方法。
（1）电解处理法：用如图3所示装置处理含CN-废水时，控制溶液pH为9～10并加入NaCl，一定条件下电解，阳极产生的ClO-将CN-氧化为无害物质而除去。铁电极为（填“阴极”或“阳极”），阳极产生ClO-的电极反应为，阳极产生的ClO-将CN-氧化为无害物质而除去的离子方程式为。图3
（2）UV（紫外光线的简称）-H2O2氧化法。实验过程：取一定量含氰废水，调节pH，加入一定物质的量的H2O2，置于UV工艺装置中，光照一定时间后取样分析。
【查阅资料】①在强碱性溶液中
4＼[Fe（CN）6＼]3-+4OH-4＼[Fe（CN）6＼]4-+O2↑+2H2O，＼[Fe（CN）6＼]4-更稳定；
②＼[Fe（CN）6＼]3-转化为CN-容易被H2O2除去；
③HCN是有毒的弱酸，易挥发。
【问题设计】①废水中的CN-经以下反应实现转化：CN-+H2O2+H2OA+NH3↑，则A是（用符号表示）。 ②含氰废水在不同pH下的除氰效果如图4所示，pH选择的最佳范围应为（a.7～10；b.10～11；c.11～13）。解释该pH不宜太大的原因。
解题导引 本题考查了热化学方程式、电解原理和应用、离子方程式的书写、物质的推断和化学反应条件的控制。
Ⅰ考查了盖斯定律的应用，由题意Al的燃烧热为ΔH=-c kJ·mol-1，则写出
则根据盖斯定律将方程式进行变换，（①+3×②+③）/3即得
3MnO2（s）+4Al（s）3Mn（s）+2Al2O3（s）
则该反应
Ⅱ（1）以电解法处理含氰废水为载体考查了电解原理及其应用，依据电解原理和题中提供信息：阳极产生的是ClO-，因此铁作阴极，阳极是失电子，化合价升高，控制溶液的pH在9～10，说明溶液显碱性，阳极反应式为：Cl-+2OH--2e-ClO-+H2O；ClO-将CN-氧化成无害物质，碱性环境中转化成CO2-3和N2，
因此離子方程式为：5ClO-+2CN-+2OH-2CO2-3+N2↑+5Cl-+H2O。
（2）以氧化法处理含氰废水，提供相关信息，考查了物质推断、反应条件的选择及对所选择的条件给出合理解释。①根据原子守恒、电荷守恒，较易判断A为HCO-3；②由不同pH对除氰效果的影响图示信息可判断：应选择除氰率最高的即pH在10～11，故选项b正确；根据题中信息查阅资料①，＼[Fe（CN）6＼]4-在碱性条件下更稳定，难以除去，故解释该pH不宜太大的原因是：若碱性太强，溶液中4＼[Fe（CN）6＼]3-+4OH-4＼[Fe（CN）6＼]4-+O2↑+2H2O生成＼[Fe（CN）6＼]4-后难以除去。
化学反应原理综合题的考查方式取材“新”、“热”，但落点还是“旧”、“原”，近几年考查化学反应与能量的转化关系仍然是将盖斯定律与反应热相结合，也可能出现反应热与能源相结合，或反应热与电化学相结合；考查电化学仍然以新型电池为载体考查原电池和电解池的工作原理、电极方程式的书写等，也可能会与生产、生活实际相联考查电化学、金属的腐蚀与防护知识；化学平衡与溶液中的离子平衡仍然与实际生产相联系，有可能还与元素及其化合物知识相结合，综合考查。所以在平时学习中注重总结，多积累基本知识，培养基本技能，能针对性多加训练，解决此类大部分问题还是可能的。
（收稿日期：2017-04-10）
例1 钴及其化合物可应用于催化剂、电池、颜料与染料等。
（1）CoO是一种油漆添加剂，可通过反应①②制备。
①2Co（s）+O2（g）2CoO（s）
ΔH1=a kJ·mol-1
②CoCO3（s）CoO（s）+CO2（g）
ΔH2=b kJ·mol-1
则反应2Co（s）+O2（g）+2CO2（g）2CoCO3（s） 的ΔH=。
（2）某锂电池的电解质可传导Li+，电池反应式为：LiC6+CoO2放电充电C6+LiCoO2
①电池放电时负极的电极反应式为，Li+向极移动（填“正”或“负”）。
②一种回收电极中Co元素的方法是：将LiCoO2与H2O2、H2SO4反应生成CoSO4。该反应的化学方程式为。
（3）BASF高压法制备醋酸采用钴碘催化循环过程如图1所示，该循环的总反应方程式为（反应条件无需列出）。
（4）某含钴催化剂可催化去除柴油车尾气中的碳烟（C）和NOx。不同温度下，将10 mol模拟尾气（成分如表1所示）以相同的流速通过该催化剂，测得所有产物（CO2、N2、N2O）与NO的相关数据结果如图2所示。
①380℃时，测得排出的气体中含0.45 mol O2和0.0525 mol CO2，则Y的化学式为。
②实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO2的原因。
解题导引 本题是一道化学反应原理综合题，涉及化学反应与能量变化关系、电化学原理、化学平衡原理在生活环境保护中的应用。
（1）考查了盖斯定律应用。由①-②×2可得2Co（s）+O2（g）+2CO2（g）2CoCO3（s），
ΔH=ΔH1-2ΔH2=（a-2b）kJ·mol-1。
（2）考查了原電池原理，负极是失去电子，发生氧化反应，元素化合价升高的电极，由题中信息该电池可传导Li+，由电池总方程式可写出负极的电极方程式：
LiC6-e-Li++C6。Li+向正极移动；②由LiCoO2中Co为+3价，CoSO4中Co为+2价，可以判断H2O2在这反应
作中还原剂，反应方程式：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+4H2O+O2↑。
（3）以图示形式展现高压法制备醋酸采用钴碘催化循环过程，考查学生图示信息获取、加工、处理能力，也是解决本题的难点，要理清所加试剂和产物，由图示信息可判断该循环总反应的实质是CO与CH3OH合成CH3COOH，则答案为：CO+CH3OH→CH3COOH。
（4）本问考查了化学平衡原理的实际应用，①化学式的判断及X和Y的物质的量与NO转化率之间的等式关系是解题的易错点和难点。
①10 mol模拟尾气中含有0.025 mol NO，0.5 mol O2，380℃时，测得排出的气体中含0.45 mol O2和0.0525 mol CO2，因此反应的氧气为0.05 mol，根据图像反应的NO为（8%+16%）×0.025 mol=0.006 mol，根据N守恒，生成的N2或N2O的物质的量分别为0.001 mol和0.002 mol，设N2O的物质的量为x，根据O原子守恒，0.006 mol+0.05 mol×2=0.0525 mol×2+x，解得x=0.001 mol，因此Y为N2O，故答案为：N2O；
②真实的尾气中的NOx以NO为主，而且NO较NO2稳定，NO2气体中存在N2O4，不便于定量测定，因此实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO2，故答案为：真实的尾气中的NOx以NO为主。
例2 Ⅰ.锰是在地壳中广泛分布的元素之一，其单质和化合物在工农业生产中有着重要的作用。已知Al的燃烧热为ΔH=-c kJ·mol-1，金属锰可用铝热法制得。其余相关热化学方程式为：
3Mn3O4（s）+8Al（s）9Mn（s）+4Al2O3（s）
Ⅱ.无机和有机氰化物在工农业生产中应用广泛，尤其是冶金工业常用氰化物，含氰废水的处理显得尤为重要。含氰废水中的氰化物常以＼[Fe（CN）6＼]3-和CN-的形式存在，工业上有多种废水处理方法。
（1）电解处理法：用如图3所示装置处理含CN-废水时，控制溶液pH为9～10并加入NaCl，一定条件下电解，阳极产生的ClO-将CN-氧化为无害物质而除去。铁电极为（填“阴极”或“阳极”），阳极产生ClO-的电极反应为，阳极产生的ClO-将CN-氧化为无害物质而除去的离子方程式为。图3
（2）UV（紫外光线的简称）-H2O2氧化法。实验过程：取一定量含氰废水，调节pH，加入一定物质的量的H2O2，置于UV工艺装置中，光照一定时间后取样分析。
【查阅资料】①在强碱性溶液中
4＼[Fe（CN）6＼]3-+4OH-4＼[Fe（CN）6＼]4-+O2↑+2H2O，＼[Fe（CN）6＼]4-更稳定；
②＼[Fe（CN）6＼]3-转化为CN-容易被H2O2除去；
③HCN是有毒的弱酸，易挥发。
【问题设计】①废水中的CN-经以下反应实现转化：CN-+H2O2+H2OA+NH3↑，则A是（用符号表示）。 ②含氰废水在不同pH下的除氰效果如图4所示，pH选择的最佳范围应为（a.7～10；b.10～11；c.11～13）。解释该pH不宜太大的原因。
解题导引 本题考查了热化学方程式、电解原理和应用、离子方程式的书写、物质的推断和化学反应条件的控制。
Ⅰ考查了盖斯定律的应用，由题意Al的燃烧热为ΔH=-c kJ·mol-1，则写出
则根据盖斯定律将方程式进行变换，（①+3×②+③）/3即得
3MnO2（s）+4Al（s）3Mn（s）+2Al2O3（s）
则该反应
Ⅱ（1）以电解法处理含氰废水为载体考查了电解原理及其应用，依据电解原理和题中提供信息：阳极产生的是ClO-，因此铁作阴极，阳极是失电子，化合价升高，控制溶液的pH在9～10，说明溶液显碱性，阳极反应式为：Cl-+2OH--2e-ClO-+H2O；ClO-将CN-氧化成无害物质，碱性环境中转化成CO2-3和N2，
因此離子方程式为：5ClO-+2CN-+2OH-2CO2-3+N2↑+5Cl-+H2O。
（2）以氧化法处理含氰废水，提供相关信息，考查了物质推断、反应条件的选择及对所选择的条件给出合理解释。①根据原子守恒、电荷守恒，较易判断A为HCO-3；②由不同pH对除氰效果的影响图示信息可判断：应选择除氰率最高的即pH在10～11，故选项b正确；根据题中信息查阅资料①，＼[Fe（CN）6＼]4-在碱性条件下更稳定，难以除去，故解释该pH不宜太大的原因是：若碱性太强，溶液中4＼[Fe（CN）6＼]3-+4OH-4＼[Fe（CN）6＼]4-+O2↑+2H2O生成＼[Fe（CN）6＼]4-后难以除去。
化学反应原理综合题的考查方式取材“新”、“热”，但落点还是“旧”、“原”，近几年考查化学反应与能量的转化关系仍然是将盖斯定律与反应热相结合，也可能出现反应热与能源相结合，或反应热与电化学相结合；考查电化学仍然以新型电池为载体考查原电池和电解池的工作原理、电极方程式的书写等，也可能会与生产、生活实际相联考查电化学、金属的腐蚀与防护知识；化学平衡与溶液中的离子平衡仍然与实际生产相联系，有可能还与元素及其化合物知识相结合，综合考查。所以在平时学习中注重总结，多积累基本知识，培养基本技能，能针对性多加训练，解决此类大部分问题还是可能的。
（收稿日期：2017-04-10）