专题15 化学反应原理综合题（北京专用）-【好题汇编】5年（2021-2025）高考1年模拟化学真题分类汇编

专题15 化学反应原理综合题 题型 五年考情（2021-2025） 命题趋势 化学反应原理综合题 （5年5考） 2025·北京卷 2024·北京卷 2023·北京卷 2022·北京卷 2021·北京卷 化学反应原理综合应用题是北京卷必考题型之一，问题设计上往往以组合题的形式出现，题目往往围绕一个主题，由多个小题组成，各小愿具有一定的独立性，以考查不同的化学反应原理知识为主，有时还兼顾基本概念、元素化合物和简单计算等知识，题目往往还借助于图像、图表、数据等表达化学信息，试题综合性强，难度较大。 1．（2025·北京卷）利用工业废气中的制备焦亚硫酸钠()的一种流程示意图如下。 已知： 物质 、 （1）制 已知：                            由制的热化学方程式为 。 （2）制 I．在多级串联反应釜中，悬浊液与持续通入的进行如下反应： 第一步： 第二步： Ⅱ．当反应釜中溶液达到3.8~4.1时，形成的悬浊液转化为固体。 ①Ⅱ中生成的化学方程式是 。 ②配碱槽中，母液和过量配制反应液，发生反应的化学方程式是 。 ③多次循环后，母液中逐渐增多的杂质离子是 ，需除去。 ④尾气吸收器中，吸收的气体有 。 （3）理论研究、与的反应。一定温度时，在浓度均为的和的混合溶液中，随的增加，和平衡转化率的变化如图。 ①，与优先反应的离子是 。 ②，平衡转化率上升而平衡转化率下降，结合方程式解释原因： 。 2．（2024·北京卷）是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备。 （1）方法一：早期以硝石(含)为氮源制备，反应的化学方程式为：。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和 。 （2）方法二：以为氮源催化氧化制备，反应原理分三步进行。 ①第I步反应的化学方程式为 。 ②针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入和进行反应。在不同压强下(、)，反应达到平衡时，测得转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因 。 （3）方法三：研究表明可以用电解法以为氮源直接制备，其原理示意图如下。 ①电极a表面生成的电极反应式： 。 ②研究发现：转化可能的途径为。电极a表面还发生iii．。iii的存在，有利于途径ii，原因是 。 （4）人工固氮是高能耗的过程，结合分子结构解释原因 。方法三为的直接利用提供了一种新的思路。 3．（2023·北京卷）尿素合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。 （1）十九世纪初，用氰酸银与在一定条件下反应制得，实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是 。 （2）二十世纪初，工业上以和为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步： ⅰ．和生成； ⅱ．分解生成尿素。    结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是 (填序号)。 a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应 c． （3）近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。    ①电极是电解池的 极。 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是 。 （4）尿素样品含氮量的测定方法如下。 已知：溶液中不能直接用溶液准确滴定。    ①消化液中的含氮粒子是 。 ②步骤ⅳ中标准溶液的浓度和消耗的体积分别为和，计算样品含氮量还需要的实验数据有 。 4．（2022·北京卷）煤中硫的存在形态分为有机硫和无机硫(、硫化物及微量单质硫等)。库仑滴定法是常用的快捷检测煤中全硫含量的方法。其主要过程如下图所示。 已知：在催化剂作用下，煤在管式炉中燃烧，出口气体主要含。 （1）煤样需研磨成细小粉末，其目的是 。 （2）高温下，煤中完全转化为，该反应的化学方程式为 。 （3）通过干燥装置后，待测气体进入库仑测硫仪进行测定。 已知：库仑测硫仪中电解原理示意图如下。检测前，电解质溶液中保持定值时，电解池不工作。待测气体进入电解池后，溶解并将还原，测硫仪便立即自动进行电解到又回到原定值，测定结束，通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量。 ①在电解池中发生反应的离子方程式为 。 ②测硫仪工作时电解池的阳极反应式为 。 （4）煤样为，电解消耗的电量为x库仑，煤样中硫的质量分数为 。 已知：电解中转移电子所消耗的电量为96500库仑。 （5）条件控制和误差分析。 ①测定过程中，需控制电解质溶液，当时，非电解生成的使得测得的全硫含量偏小，生成的离子方程式为 。 ②测定过程中，管式炉内壁上有残留，测得全硫量结果为 。(填“偏大”或“偏小”) 5．（2021·北京卷）环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。 （1）①阳极室产生Cl2后发生的反应有： 、CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl。 ②结合电极反应式说明生成溶液a的原理 。 （2）一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。 电解效率η和选择性S的定义： η(B)=×100% S(B)=×100% ①若η(EO)=100%，则溶液b的溶质为 。 ②当乙烯完全消耗时，测得η(EO)≈70%，S(EO)≈97%，推测η(EO)≈70%的原因： I.阳极有H2O放电 II.阳极有乙烯放电 III.阳极室流出液中含有Cl2和HClO …… i.检验电解产物，推测I不成立。需要检验的物质是 。 ii.假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2，η(CO2)≈ %。经检验阳极放电产物没有CO2。 iii.实验证实推测III成立，所用试剂及现象是 。 可选试剂：AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。 1．（2025·北京市朝阳区一模）硫广泛应用于医药、储能电池等领域。采用不同的方法制备单质硫。 （1）方法一：将硫化氢气体通入浓硫酸中制备S，反应如下： i． ii． ①制备S的总反应的热化学方程式是 。 ②反应ⅰ可能发生在分子与分子之间。将气体通入稀硫酸中，反应ⅰ不能发生。稀硫酸中不存在分子的原因是 。 ③针对反应i进行研究：初始的物质的量均为，按不同比值进行反应。充分反应后，的物质的量的变化如图所示，解释二者变化的原因： 。 （2）方法二：利用产生硫，装置如下。电解质溶液均为稀硫酸。 ①加入少量，能持续生成S，结合有关反应解释原因： 。 ②代表或中的一种。X是 。 ③由光直接驱动的化学反应是 (用一个完整的离子方程式表示)。 2．（2025·北京市海淀区一模）是一种重要的工业原料。 （1）古代曾以绿矾()干馏产物制备。加热绿矾后得到红棕色粉末，同时生成两种硫的氧化物，反应的化学方程式为 。 （2）早期工业上采用铅室法制硫酸，反应过程如下： i． ii． iii． ①铅室法制硫酸的总反应为 。 ②的结构式为其中原子的杂化方式为 。 （3）现代工业采用接触法制硫酸。 ①在接触室发生反应不同的温度和压强下，的平衡转化率如图，图中横坐标代表 (填“温度”或“压强”)。 ②接触室中，催化剂分多层放置。原料气每经过一层催化剂发生反应后，用换热器将热量导出并用于原料气的预热。从反应速率与平衡的角度解释上述设计的目的： 。 （4）用软锰矿浆(主要成分为)吸收制硫酸尾气中的，并制备。 ①用软锰矿浆吸收时发生反应的化学方程式为 。 ②测定吸收后所得溶液中元素的含量。取待测液，加入溶液，充分反应后，加热煮沸，去除过量的，用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液。 已知： 待测液中元素的含量为 。 ③若未加热煮沸，会使测定结果 (填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。 3．（2025·北京市门头沟区一模）“双碳”背景下，的资源化利用成为全世界的研究热点。 （1）将和的混合气体充入某密闭容器中制备甲酸()，同时有副反应发生。 已知：　 　 为了提高产率、降低的生成量，可采取的措施是 (写出两种)。 （2）电催化还原也可以制备甲酸，原理如图甲所示，电解质溶液为。 ①电极是电解池的 极，电极反应式为 。 ②2024年，我国研究人员为降低系统能耗，对图甲装置改进，搭建“(阴阳极)共产甲酸耦合系统”，将KOH电解液更换为混合溶液，应将 极区(填“a”或“b”)电解液更换。此时，该电极的电极反应式为 。 （3）的电化学还原过程比较复杂，在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图乙所示。 已知： 其中，表示电解生成还原产物所转移电子的物质的量，表示法拉第常数。 ①当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，阴极主要还原产物是 (填化学式)。 ②当电解电压为时，电解生成的和的物质的量之比为 。 4．（2025·北京市平谷区一模）硫化氢广泛存在于燃气及工业废气中，脱硫技术的应用既可减少空气污染又可回收硫。 （1）热分解法脱硫 在密闭容器中发生反应，其他条件不变时，的平衡转化率随温度和压强变化如下图。 ①该反应平衡常数的大小 （填“>”“<”或“=”）。 ②平衡处于M点时，将温度降至，若保持转化率不变，需 （填“增大”或“减小”）压强。 （2）碱法脱硫：用溶液吸收 已知氢硫酸与碳酸的电离常数如下表。 ①用化学用语表示溶液显碱性的原因 。 ②用过量溶液吸收的化学方程式为 。 （3）间接电解法脱硫 间接电解法脱硫示意图如下： ①写出吸收反应器中发生反应的离子方程式 。 ②在电解反应器中再生时产率与理论值相差较大，可能的原因是 。 5．（2025·北京市石景山区一模）是一种重要的工业原料，硫酸工业的发展进程大体可分为前工业生产、硝化法制硫酸的铅室法、硝化法制硫酸的塔式法和接触法制硫酸阶段。 （1）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆（）取精华法”，补全反应的化学方程式 ： ①____________； ②。 （2）一种硝化法制硫酸的反应原理分三步进行。 ①被还原为NO，写出上述过程中硫元素被氧化的方程式 。 ②中混有，有利于的氧化，原因是 。 （3）接触法制硫酸的关键反应为的催化氧化：。 ①其他条件不变时，为寻求反应时的最佳操作温度（某一转化率下，反应速率最快时的温度），绘制某一转化率（）下，反应速率（数值已略去）与温度的关系，如图所示。 解释时越大反应速率数值越低的原因 ；越大最佳操作温度越 （填“高”或“低”）。 ②平衡转化率下所对应的温度叫平衡温度。其他条件不变时，转化率（非平衡时或平衡时）与最佳操作温度、平衡温度的关系如下图所示。 曲线1为 温度曲线（填“平衡”或“最佳操作”），原因是 。 6．（2025·北京市顺义区一模）高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂。 资料：ⅰ．为紫色固体；在酸性或中性溶液中快速产生，在碱性溶液中较稳定。 ⅱ．和均不溶于水，。 （1）高铁酸钾中铁元素的化合价为 。 （2）配制高铁酸钾溶液时，应将高铁酸钾固体溶于一定浓度的KOH溶液中，结合化学用语解释原因 。 （3）含砷（主要以形式存在）废水对环境污染极大，工业上常用高铁酸钾处理含砷酸性废水，结合资料解释处理含砷酸性废水效果优于的原因是 。 （4）电解法制备产量高、设备要求低、纯度高等优点。工业上以Fe和溶液为原料，装置示意图如下所示。 ①阳极的电极反应式为 。 ②为了进一步探究温度对产量的影响，将电解装置水浴加热相同时间，得到产量的相关数据（电流效率）如图。 已知：电流效率。 解释当反应温度在时，产量随温度的升高而降低的原因是 （写一条即可）。 ③该装置可以实现电解液的循环利用，请结合电极反应解释其原理 。 7．（2025·北京市通州区一模）油气开采、石油化工等行业废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并加以利用。 （1）回收单质硫。催化空气氧化法制取单质硫的过程如图所示。写出总反应的化学方程式 。 （2）和重整制氢，此过程涉及的主要反应有： ⅰ.   ⅱ.   恒压条件下，将和按物质的量比为进行投料，并用稀释，不同温度下反应相同时间后，测得和体积分数如下图。 ①与重整制氢反应的热化学反应方程式是 。 ②其他条件不变时，加入稀释，可以提高的转化率，原因是 。 ③下列说法正确的是 (填序号)。 a．其他条件不变时，温度越高，的转化率越高 b．结合上图数据分析，反应ii为与重整反应的决速步 c．在范围内，随温度升高，的体积分数增大 （3）用滴定法测定煤气中的含量：将10 L煤气通入盛有100 mL锌氨络合液的洗气瓶中，将其中的全部转化为ZnS沉淀，过滤，收集固体；将固体加入盛有碘标准液、200 mL水和10 mL盐酸的碘量瓶中，盖上瓶塞，摇动碘量瓶，置于暗处反应10 min后，用少量水冲洗瓶壁和瓶塞；用标准液滴定，待溶液呈淡黄色时，加入1 mL淀粉指示剂，继续滴定至终点时，消耗溶液20 mL。 已知：、 ①滴定终点的现象：滴入最后半滴溶液， 。 ②煤气中的含量为 。 8．（2025·北京市西城区一模）硫酸是一种重要的基础化工原料，可用不同的方法制备。 （1）18~19世纪，利用和氮氧化物制硫酸，过程中的物质转化如图1所示。 ①工业上可用生产，为该工艺提供氮氧化物，反应的化学方程式是 。 ②制硫酸总反应的化学方程式是 。 ③中反应的与的物质的量之比是 。 （2）现代用接触法制硫酸，关键工序是的催化氧化：　 ①中硫氧键键能的平均值为中硫氧键键能的平均值为，则中氧氧键的键能为 。 ②其他条件不变，相同时间内的转化率随温度的变化如图2所示。温度大于，的转化率减小，可能的原因是 。 （3）人们设计了以工业废液为原料制备硫酸的方法。 电解废液制较浓硫酸，同时获得氨水，其原理示意图如图3所示。 注：X、Y分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，电极均为惰性电极。 ①结合化学用语解释图3装置中生成较浓硫酸的原理： 。 ②有同学设计燃料电池，利用图3中产生的、较浓硫酸和较浓氨水联合处理废液，其原理示意图如图4所示。 ⅰ、较浓硫酸应注入 (填“C极区”或“D极区”)。 ⅱ、从物质和能量的角度说明联合生产的优点： 。 9．（2025·北京市西城区二模）二氧化硫的转化在生产和环境保护等领域具有重要意义。 （1）二氧化硫制备三氧化硫。 ①工业上，制反应的化学方程式是 。 ②450℃时，将和混合充入容积为1L的密闭容器中，充分反应并达到平衡状态，的平衡转化率为。450℃时，该反应的平衡常数 。 （2）电解法处理尾气制。电解装置的示意图如图1所示，气体扩散电极多孔透气并隔水，生成的被Ar气带出。 ①阴极生成，电极反应式是 。 ②为减少副反应的产物堵塞气体扩散电极，生成的及时被Ar气带出，该副反应的化学方程式是 。 （3）中国科学家研究了大气中的在铜盐催化下被氧化为的机理。将一定浓度和的混合气体持续通过低浓度铜盐溶液的小液滴，和的总反应由如图2所示的各基元反应组成，A和B分别为和中的一种。 资料：对于图2所示的基元反应，反应速率正比于各反应物浓度之积，例如对于反应iii，以表示的速率的速率方程：是常数。 ①反应i的离子方程式是 。 ②和均不稳定，浓度始终很低。反应v的速率很大。反应过程中和的浓度保持不变。下列说法正确的是 。 a． b． c．若仅改变和的浓度，则正比于 10．（2025·北京市延庆区一模）金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石转化为，再进一步还原得到钛。回答下列问题： （1）转化为有碳氯化法和直接氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下： Ⅰ碳氯化：  ，。 Ⅱ直接氯化：  ，。 ①对于碳氯化反应：增大压强，平衡 移动(填“向正反应方向”向“逆反应方向”或“不”)；温度升高，平衡转化率 (填“提高”“不变”或“降低”)。 ②平衡常数远远大于，说明碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是 。 ③反应的为 ，平衡常数 。 （2）在时，将、、C以物质的量比进行反应。体系中气体(、、、)平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。 ①图中的四条线中，A代表的物质是 (填“”或“”)。 ②图中显示，在200℃平衡时几乎完全转化为，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是 。 （3）碳氯化是一个“固-固-气”反应，实际生产中有利于三种反应物接触的措施是 。 11．（2025·人大附中三模）二氧化氯()因其杀菌效率高、不易产生有毒副产物的优点，是第四代新型消毒剂。 资料：i．常温下为气体，可溶于水，其水溶液不稳定，可逐渐转化为和。 ii．电极(惰性电极)可有效提高生成所需的电压，减少的产生。 （1）分子的键角据此推测其中的杂化方式应为 。 （2）电解溶液或溶液均可制备，电解装置如图1(物质X为或)： ①可从 (填“阴”或“阳”)极区所产生的气体中分离获得； ②铁电极上发生的电极反应为 ； ③物质选用相比于的优点是 (写一条即可)； ④若物质选用，在浓度、电解时间相同时，测得的电解效率随电解电压的变化如图2； 定义物质的电解效率： 的电解效率随电压的增大呈现先增大后降低的趋势，其原因可能是 。 （3）由于不易运输和储存，可将其通入和的混合溶液中，制得较稳定的“保存液”进行保存，待使用时再向其中加入一定量的酸，得到含的溶液。该方法涉及的物质转化关系如图(部分反应物或产物未标出)： ①“保存”的离子方程式为 ； ②关于的保存和使用，下列说法中正确的是 。(填字母) a．作杀菌消毒剂利用了它的强氧化性 b．“保存液”中不含 c．该保存方法不会降低被保存的消毒效率(用单位质量的消毒剂所能转移的电子数来表示) / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题15 化学反应原理综合题 题型 五年考情（2021-2025） 命题趋势 化学反应原理综合题 （5年5考） 2025·北京卷 2024·北京卷 2023·北京卷 2022·北京卷 2021·北京卷 化学反应原理综合应用题是北京卷必考题型之一，问题设计上往往以组合题的形式出现，题目往往围绕一个主题，由多个小题组成，各小愿具有一定的独立性，以考查不同的化学反应原理知识为主，有时还兼顾基本概念、元素化合物和简单计算等知识，题目往往还借助于图像、图表、数据等表达化学信息，试题综合性强，难度较大。 1．（2025·北京卷）利用工业废气中的制备焦亚硫酸钠()的一种流程示意图如下。 已知： 物质 、 （1）制 已知：                            由制的热化学方程式为 。 （2）制 I．在多级串联反应釜中，悬浊液与持续通入的进行如下反应： 第一步： 第二步： Ⅱ．当反应釜中溶液达到3.8~4.1时，形成的悬浊液转化为固体。 ①Ⅱ中生成的化学方程式是 。 ②配碱槽中，母液和过量配制反应液，发生反应的化学方程式是 。 ③多次循环后，母液中逐渐增多的杂质离子是 ，需除去。 ④尾气吸收器中，吸收的气体有 。 （3）理论研究、与的反应。一定温度时，在浓度均为的和的混合溶液中，随的增加，和平衡转化率的变化如图。 ①，与优先反应的离子是 。 ②，平衡转化率上升而平衡转化率下降，结合方程式解释原因： 。 【答案】（1） （2） 、SO2 （3） 时，产生的二氧化碳逸出，使反应正向进行，平衡转化率上升，亚硫酸氢根浓度增大，抑制了的亚硫酸根和二氧化硫的反应，所以平衡转化率上升而平衡转化率下降 【分析】硫化氢通入燃烧炉中燃烧，生成了二氧化硫，还有少量氮气，氧气等，二氧化硫与碳酸钠在反应釜中反应，产生的废气用氢氧化钠吸收，出料液离心分离得到产品，母液中含有亚硫酸氢钠，返回配碱槽中循环使用。 【解析】（1）已知： 反应Ⅰ：         反应Ⅱ：                  将Ⅰ×2+Ⅱ×2得：，所以由制的热化学方程式为； （2）① 当反应釜中溶液达到3.8~4.1时，形成的悬浊液转化为固体，根据元素守恒，还有水生成，化学方程式：； ②根据多级串联反应釜中的化学方程式可知，除了生成的焦亚硫酸钠外，母液中有亚硫酸氢钠剩余，又因为＞，亚硫酸氢钠与过量发生反应的化学方程式为：； ③在燃烧炉中反应冷却后的气体中混有氧气，氧气能氧化亚硫酸钠或亚硫酸氢钠，生成硫酸钠，所以多次循环后，母液中逐渐增多的杂质离子是，需除去； ④碳酸氢钠与二氧化硫发生的化学方程式为，生成了二氧化碳，二氧化碳用氢氧化钠吸收，转化成碳酸钠，可到多级串联反应釜中循环使用，所以尾气吸收器中吸收的气体有，在多级串联反应釜中持续通入的，则尾气吸收器中吸收的气体还有； 故答案为：；；；、SO2； （3）① 由图可知，①，时，碳酸氢根平衡转化率较低，而亚硫酸根的平衡转化率较高，所以与优先反应； ②一定温度时，在浓度均为的和的混合溶液中，发生的反应为：，，时，产生的二氧化碳逸出，使反应正向进行，平衡转化率上升，亚硫酸氢根浓度增大，抑制了的亚硫酸根和二氧化硫的反应，所以平衡转化率上升而平衡转化率下降。 故答案为：；时，产生的二氧化碳逸出，使反应正向进行，平衡转化率上升，亚硫酸氢根浓度增大，抑制了的亚硫酸根和二氧化硫的反应，所以平衡转化率上升而平衡转化率下降。 2．（2024·北京卷）是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备。 （1）方法一：早期以硝石(含)为氮源制备，反应的化学方程式为：。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和 。 （2）方法二：以为氮源催化氧化制备，反应原理分三步进行。 ①第I步反应的化学方程式为 。 ②针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入和进行反应。在不同压强下(、)，反应达到平衡时，测得转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因 。 （3）方法三：研究表明可以用电解法以为氮源直接制备，其原理示意图如下。 ①电极a表面生成的电极反应式： 。 ②研究发现：转化可能的途径为。电极a表面还发生iii．。iii的存在，有利于途径ii，原因是 。 （4）人工固氮是高能耗的过程，结合分子结构解释原因 。方法三为的直接利用提供了一种新的思路。 【答案】（1）难挥发性 （2） ，该反应正向气体分子总数减小，同温时，条件下转化率高于，故，x、y点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响 （3） 反应iii生成，将氧化成，更易转化成 （4）中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程 【解析】（1）浓硫酸难挥发，产物为气体，有利于复分解反应进行，体现了浓硫酸的难挥发性和酸性。 （2）①第I步反应为氨气的催化氧化，化学方程式为； ②，该反应正向气体分子总数减小，同温时，条件下转化率高于，故，根据，x、y点转化率相同，则n相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响，故y点的容器容积小于x点的容器容积。 （3）①由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为； ②反应iii生成，将氧化成，更易转化成。 （4）中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程。 3．（2023·北京卷）尿素合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。 （1）十九世纪初，用氰酸银与在一定条件下反应制得，实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是 。 （2）二十世纪初，工业上以和为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步： ⅰ．和生成； ⅱ．分解生成尿素。    结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是 (填序号)。 a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应 c． （3）近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。    ①电极是电解池的 极。 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是 。 （4）尿素样品含氮量的测定方法如下。 已知：溶液中不能直接用溶液准确滴定。    ①消化液中的含氮粒子是 。 ②步骤ⅳ中标准溶液的浓度和消耗的体积分别为和，计算样品含氮量还需要的实验数据有 。 【答案】（1） （2）ab （3）阳 （4） 样品的质量、步骤Ⅲ所加入溶液的体积和浓度 【解析】（1）根据原子守恒分析，二者反应生成尿素和氯化银，化学方程式是。答案为； （2）a．反应ⅰ的活化能是，反应ⅱ活化能是，，a项正确； b．从图中反应物和生成物能量的相对大小可看出反应ⅰ放热，反应ⅱ吸热，b项正确； c．总反应的：，c项错误； 故选ab。 （3）①电极b上发生失电子生成的氧化反应，是电解池的阳极。②a极硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环境可分析出电极反应式为。答案为阳极；； （4）①尿素消化分解生成和，由于反应中存在浓，则消化液中含氮粒子为。②除了已知数据外，还需要的是样品的质量、步骤ⅲ所加入溶液的体积和浓度。答案为；样品的质量、步骤Ⅲ所加入H2SO4溶液的体积和浓度。 4．（2022·北京卷）煤中硫的存在形态分为有机硫和无机硫(、硫化物及微量单质硫等)。库仑滴定法是常用的快捷检测煤中全硫含量的方法。其主要过程如下图所示。 已知：在催化剂作用下，煤在管式炉中燃烧，出口气体主要含。 （1）煤样需研磨成细小粉末，其目的是 。 （2）高温下，煤中完全转化为，该反应的化学方程式为 。 （3）通过干燥装置后，待测气体进入库仑测硫仪进行测定。 已知：库仑测硫仪中电解原理示意图如下。检测前，电解质溶液中保持定值时，电解池不工作。待测气体进入电解池后，溶解并将还原，测硫仪便立即自动进行电解到又回到原定值，测定结束，通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量。 ①在电解池中发生反应的离子方程式为 。 ②测硫仪工作时电解池的阳极反应式为 。 （4）煤样为，电解消耗的电量为x库仑，煤样中硫的质量分数为 。 已知：电解中转移电子所消耗的电量为96500库仑。 （5）条件控制和误差分析。 ①测定过程中，需控制电解质溶液，当时，非电解生成的使得测得的全硫含量偏小，生成的离子方程式为 。 ②测定过程中，管式炉内壁上有残留，测得全硫量结果为 。(填“偏大”或“偏小”) 【答案】（1）与空气的接触面积增大，反应更加充分 （2）2CaSO42CaO+2SO2↑+O2↑ （3）SO2+I+2H2O=3I-+SO+4H+ 3I--2e-=I （4） （5） 偏小 【解析】（1）煤样研磨成细小粉末后固体表面积增大，与空气的接触面积增大，反应更加充分，故答案为：与空气的接触面积增大，反应更加充分； （2）由题意可知，在催化剂作用下，硫酸钙高温分解生成氧化钙、二氧化硫和氧气，反应的化学方程式为2CaSO42CaO+2SO2↑+O2↑，故答案为：2CaSO42CaO+2SO2↑+O2↑； （3）①由题意可知，二氧化硫在电解池中与溶液中I反应生成碘离子、硫酸根离子和氢离子，离子方程式为SO2+I+2H2O=3I—+SO+4H+，故答案为：SO2+I+2H2O=3I—+SO+4H+； ②由题意可知，测硫仪工作时电解池工作时，碘离子在阳极失去电子发生氧化反应生成碘三离子，电极反应式为3I--2e-=I，故答案为：3I--2e—=I； （4）由题意可得如下关系：S—SO2—I—2e-，电解消耗的电量为x库仑，则煤样中硫的质量分数为×100%=，故答案为：； （5）①当pH<1时，非电解生成的碘三离子使得测得的全硫含量偏小说明碘离子与电解生成的碘反应生成碘三离子，导致消耗二氧化硫的量偏小，反应的离子方程式为，故答案为：； ②测定过程中，管式炉内壁上有三氧化硫残留说明硫元素没有全部转化为二氧化硫，会使二氧化硫与碘三离子反应生成的碘离子偏小，电解时转移电子数目偏小，导致测得全硫量结果偏低，故答案为：偏小。 5．（2021·北京卷）环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。 （1）①阳极室产生Cl2后发生的反应有： 、CH2=CH2+HClO→HOCH2CH2Cl。 ②结合电极反应式说明生成溶液a的原理 。 （2）一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。 电解效率η和选择性S的定义： η(B)=×100% S(B)=×100% ①若η(EO)=100%，则溶液b的溶质为 。 ②当乙烯完全消耗时，测得η(EO)≈70%，S(EO)≈97%，推测η(EO)≈70%的原因： I.阳极有H2O放电 II.阳极有乙烯放电 III.阳极室流出液中含有Cl2和HClO …… i.检验电解产物，推测I不成立。需要检验的物质是 。 ii.假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2，η(CO2)≈ %。经检验阳极放电产物没有CO2。 iii.实验证实推测III成立，所用试剂及现象是 。 可选试剂：AgNO3溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。 【答案】（1）Cl2 +H2O= HCl+ HClO 阴极发生反应： 2H2O+2e-=H2↑ + 2OH-生成OH-，K+ 通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极，形成KOH和KCl的混合溶液 （2）KCl O2 13 KI 溶液和淀粉溶液，溶液变蓝 【解析】（1）阳极产生氯气后，可以和水发生反应生成次氯酸其方程式为：Cl2 +H2O= HCl+ HClO；溶液a是阴极的产物，在阴极发生反应2H2O+2e-=H2↑ + 2OH-，同时阳极的钾离子会向阴极移动和氢氧根结合形成氢氧化钾，故答案为：阴极发生反应： 2H2O+2e-=H2↑ + 2OH-生成OH-，K+ 通过阳离子交换膜从阳极迁移到阴极，形成KOH和KCl的混合溶液； （2）①若η(EO)=100%则说明在电解过程中只有乙烯中的碳化合价发生变化，其他元素化合价没有变，故溶液b的溶质为：KCl； ②i.阳极有H2O放电时会产生氧气，故需要检验的物质是O2；ii. 设EO的物质的量为amol 则转化的乙烯的物质的量为：；生成EO转化的电子的物质的量：2amol；此过程转移电子的总物质的量：；生成CO2的物质的量：；生成CO2转移的电子的物质的量：，则η(CO2)=≈13%； iii.实验证实推测III成立，则会产生氯气，验证氯气即可，故答案为：KI 溶液和淀粉溶液，溶液变蓝。 1．（2025·北京市朝阳区一模）硫广泛应用于医药、储能电池等领域。采用不同的方法制备单质硫。 （1）方法一：将硫化氢气体通入浓硫酸中制备S，反应如下： i． ii． ①制备S的总反应的热化学方程式是 。 ②反应ⅰ可能发生在分子与分子之间。将气体通入稀硫酸中，反应ⅰ不能发生。稀硫酸中不存在分子的原因是 。 ③针对反应i进行研究：初始的物质的量均为，按不同比值进行反应。充分反应后，的物质的量的变化如图所示，解释二者变化的原因： 。 （2）方法二：利用产生硫，装置如下。电解质溶液均为稀硫酸。 ①加入少量，能持续生成S，结合有关反应解释原因： 。 ②代表或中的一种。X是 。 ③由光直接驱动的化学反应是 (用一个完整的离子方程式表示)。 【答案】（1） 完全电离 随增大，浓将S氧化为 （2）不断循环转化 3I-++2H++ 【解析】（1）①根据盖斯定律，制备S的总反应=反应i+反应ii，∆H=∆H1+∆H2，热化学方程式为：； ②硫酸为强酸，在溶液中完全电离，不存在H2SO4分子； ③由图可知，越大，SO2越多，S越少，原因是浓硫酸有强氧化性，能把S氧化为SO2    ，答案是：随增大，浓将S氧化为； （2）装置右侧电极在光照条件下I-失去电子生成，发生氧化反应，为负极，左侧为正极，电极上X生成Y，发生还原反应； ①加入KI，电离出I-离子，发生反应，I-和不断循环转化；能持续生成S； ②由分析可知，X到Y发生还原反应，X为，Y为； ③在光照条件下，反应物有I-和，生成物有和，在酸性条件下的总反应方程式为：3I-++2H++。 2．（2025·北京市海淀区一模）是一种重要的工业原料。 （1）古代曾以绿矾()干馏产物制备。加热绿矾后得到红棕色粉末，同时生成两种硫的氧化物，反应的化学方程式为 。 （2）早期工业上采用铅室法制硫酸，反应过程如下： i． ii． iii． ①铅室法制硫酸的总反应为 。 ②的结构式为其中原子的杂化方式为 。 （3）现代工业采用接触法制硫酸。 ①在接触室发生反应不同的温度和压强下，的平衡转化率如图，图中横坐标代表 (填“温度”或“压强”)。 ②接触室中，催化剂分多层放置。原料气每经过一层催化剂发生反应后，用换热器将热量导出并用于原料气的预热。从反应速率与平衡的角度解释上述设计的目的： 。 （4）用软锰矿浆(主要成分为)吸收制硫酸尾气中的，并制备。 ①用软锰矿浆吸收时发生反应的化学方程式为 。 ②测定吸收后所得溶液中元素的含量。取待测液，加入溶液，充分反应后，加热煮沸，去除过量的，用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液。 已知： 待测液中元素的含量为 。 ③若未加热煮沸，会使测定结果 (填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。 【答案】（1） （2） （3）温度 反应速率角度：避免反应放热导致温度过高，催化剂失活，反应速率下降或通过换热使原料气预热，温度升高，提高初始反应速率；平衡角度：避免温衡转化率显著下降 （4） 偏大 【解析】（1）加热绿矾得到红棕色粉末，可知有生成，同时生成两种硫的氧化物，可知有生成，加热过程中结晶水先失去，则反应的化学方程式。 （2）①根据铅室法制硫酸反应过程，可知是催化剂，和是中间产物，是反应物，是产物，把i、ii、iii三步反应的化学方程式相加， 去掉中间产物，可得总的反应化学方程式。 ②的结构式为，可知S原子与周围O原子的价层电子对数为，所以S原子采取的是杂化。 （3）①从图可知，横坐标增大，的平衡转化率是减小的。该反应是气体分子数减少的反应，若是压强，压强增大，的平衡转化率应是增大的，另该反应是放热反应，则增大温度，平衡会向吸热反应即逆反应方向移动，的平衡转化率减小，故横坐标代表温度。 ②用换热器将热量导出，可以避免接触室内温度过高，催化剂失去活性，反应速率下降，另外导出的热量可使原料气预热，温度升高，提高初始反应速率；从平衡角度讲，该反应是放热反应，温度过高会使平衡转化率下降。 （4）①用软锰矿浆(主要成分为)吸收，并制备反应的化学方程式为。 ②用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液，此过程发生的反应是，结合已知反应可得到关系式 设待测液中元素的浓度为x，可得解得即元素的浓度为。 ③若未加热煮沸，待测液中含有少量的，会使标准液消耗变多，从而使测定结果偏大。 3．（2025·北京市门头沟区一模）“双碳”背景下，的资源化利用成为全世界的研究热点。 （1）将和的混合气体充入某密闭容器中制备甲酸()，同时有副反应发生。 已知：　 　 为了提高产率、降低的生成量，可采取的措施是 (写出两种)。 （2）电催化还原也可以制备甲酸，原理如图甲所示，电解质溶液为。 ①电极是电解池的 极，电极反应式为 。 ②2024年，我国研究人员为降低系统能耗，对图甲装置改进，搭建“(阴阳极)共产甲酸耦合系统”，将KOH电解液更换为混合溶液，应将 极区(填“a”或“b”)电解液更换。此时，该电极的电极反应式为 。 （3）的电化学还原过程比较复杂，在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图乙所示。 已知： 其中，表示电解生成还原产物所转移电子的物质的量，表示法拉第常数。 ①当电解电压为时，电解过程中含碳还原产物的为0，阴极主要还原产物是 (填化学式)。 ②当电解电压为时，电解生成的和的物质的量之比为 。 【答案】（1）降温、增压 （2）阳 b （3） 【分析】电催化还原CO2制备甲酸，则通入CO2的电极（a极）为阴极，电极反应为H2O+CO2+2e-=HCOO-+OH-；b极为阳极，电极反应为4OH-- 4e-=O2↑+2H2O。 【解析】（1）由题可知，生成HCOOH的反应为气体分子数减小的放热反应，生成CO的反应为气体分子数不变的吸热反应；故采用①降温方式有利于提高HCOOH的产率、降低CO的产率；②采用加压使平衡朝着生成HCOOH方向移动，提高HCOOH的产率、降低CO的生成量； （2）由上述分析可知，b为阴极，电极反应为4OH-- 4e-=O2↑+2H2O；发生氧化反应生成HCOO-，故应将阳极区的电解液换成，电极反应为； （3）①当电解电压为时，若电解过程中含碳还原产物的为0，则水放电生成H2，即阴极反应为； ②由图乙可知 ，=1:2。 4．（2025·北京市平谷区一模）硫化氢广泛存在于燃气及工业废气中，脱硫技术的应用既可减少空气污染又可回收硫。 （1）热分解法脱硫 在密闭容器中发生反应，其他条件不变时，的平衡转化率随温度和压强变化如下图。 ①该反应平衡常数的大小 （填“>”“<”或“=”）。 ②平衡处于M点时，将温度降至，若保持转化率不变，需 （填“增大”或“减小”）压强。 （2）碱法脱硫：用溶液吸收 已知氢硫酸与碳酸的电离常数如下表。 ①用化学用语表示溶液显碱性的原因 。 ②用过量溶液吸收的化学方程式为 。 （3）间接电解法脱硫 间接电解法脱硫示意图如下： ①写出吸收反应器中发生反应的离子方程式 。 ②在电解反应器中再生时产率与理论值相差较大，可能的原因是 。 【答案】（1）< 减小 （2） （3） 阳极发生副反应，水电解产生O2消耗了一部分电流，使Fe2+未被完全氧化，或pH不合适，导致Fe3+水解生成沉淀 【解析】（1）①平衡常数只受温度影响，由图可知，压强相同时，T2时H2S的转化率大于T1时的转化率，说明升高温度平衡正向移动，则<； ②温度降低H2S的转化率减小，该反应正方向气体分子数增大，减小压强，平衡正向移动，H2S的转化率增大，则降低温度还要保持H2S的转化率不变，需减小压强； 故答案为：<   减小。 （2）K2CO3水解使溶液显碱性，对应的离子方程式为：； ②分析图表数据可知，，则用过量吸收H2S时，对应的产物为和，化学方程式为：； 故答案为：、； （3）分析流程图可知，吸收塔内是与FeCl3发生氧化还原反应生成S等，根据氧化还原反应的配平可得离子方程式为：； 分析流程图可知电解时电极反应式分别为，阳极：，阴极：，水也可能在阳极放电生成氧气而消耗电流，使Fe2+未被完全氧化；吸收塔内生成的H+经质子交换膜移动到阴极区，若H+浓度不合适，也会使生成的Fe3+因发生水解生成Fe(OH)3沉淀而减少； 故答案为： ；阳极发生副反应，水电解产生O2消耗了一部分电流，使Fe2+未被完全氧化，或pH不合适，导致Fe3+水解生成沉淀。 5．（2025·北京市石景山区一模）是一种重要的工业原料，硫酸工业的发展进程大体可分为前工业生产、硝化法制硫酸的铅室法、硝化法制硫酸的塔式法和接触法制硫酸阶段。 （1）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆（）取精华法”，补全反应的化学方程式 ： ①____________； ②。 （2）一种硝化法制硫酸的反应原理分三步进行。 ①被还原为NO，写出上述过程中硫元素被氧化的方程式 。 ②中混有，有利于的氧化，原因是 。 （3）接触法制硫酸的关键反应为的催化氧化：。 ①其他条件不变时，为寻求反应时的最佳操作温度（某一转化率下，反应速率最快时的温度），绘制某一转化率（）下，反应速率（数值已略去）与温度的关系，如图所示。 解释时越大反应速率数值越低的原因 ；越大最佳操作温度越 （填“高”或“低”）。 ②平衡转化率下所对应的温度叫平衡温度。其他条件不变时，转化率（非平衡时或平衡时）与最佳操作温度、平衡温度的关系如下图所示。 曲线1为 温度曲线（填“平衡”或“最佳操作”），原因是 。 【答案】（1） （2）和 NO和生成或，生成的或继续和反应 （3）越大反应物浓度越低，反应速率越慢 低 平衡 相同条件下平衡时的转化率最大 【解析】（1）①该反应中部分S元素的化合价由+6价变为+4价，根据原子守恒及氧化还原反应原理知，应该有部分O元素的化合价由-2价变为0价，则未知的生成物是O2，结合原子守恒配平方程式为； （2）①N2O3被还原为NO，SO2被氧化为SO3，S燃烧时被氧化为SO2，则上述过程中硫元素被氧化的方程式为和； ②SO2中混有O2有利于SO2的氧化，原因是NO和O2生成NO2或N2O3，生成的NO2或N2O3继续和SO2反应； （3）①根据图知，490℃时α越大反应速率数值越低的原因：α越大反应物浓度越低，反应速率越慢；由图可知，α越大最佳操作温度越低； ②相同条件下平衡时的转化率最大，根据图知，曲线1为平衡温度曲线。 6．（2025·北京市顺义区一模）高铁酸钾是一种高效的多功能水处理剂。 资料：ⅰ．为紫色固体；在酸性或中性溶液中快速产生，在碱性溶液中较稳定。 ⅱ．和均不溶于水，。 （1）高铁酸钾中铁元素的化合价为 。 （2）配制高铁酸钾溶液时，应将高铁酸钾固体溶于一定浓度的KOH溶液中，结合化学用语解释原因 。 （3）含砷（主要以形式存在）废水对环境污染极大，工业上常用高铁酸钾处理含砷酸性废水，结合资料解释处理含砷酸性废水效果优于的原因是 。 （4）电解法制备产量高、设备要求低、纯度高等优点。工业上以Fe和溶液为原料，装置示意图如下所示。 ①阳极的电极反应式为 。 ②为了进一步探究温度对产量的影响，将电解装置水浴加热相同时间，得到产量的相关数据（电流效率）如图。 已知：电流效率。 解释当反应温度在时，产量随温度的升高而降低的原因是 （写一条即可）。 ③该装置可以实现电解液的循环利用，请结合电极反应解释其原理 。 【答案】（1） （2），增大浓度，抑制平衡向正反应方向移动 （3）有强氧化性，可以将氧化为，生成的形成溶解度更小的 （4） 温度高于50℃后，再升高温度，分解的速率加快，影响其产量（合理即可） 阴极发生反应：，阳极室中的K⁺透过阳离子交换膜进入阴极室，生成浓度更高的KOH，反应后取出可以继续使用 【解析】（1）高铁酸钾中K为+1价，O为-2价，所以Fe为+6价。 （2）高铁酸钾在酸性或中性溶液中快速产生氧气，在碱性溶液中较稳定：，增大浓度，抑制平衡向正反应方向移动，所以配制高铁酸钾溶液时，应将高铁酸钾固体溶于一定浓度的KOH溶液中。 （3）高铁酸钾有强氧化性，可以将氧化为，生成的形成溶解度更小的FeAsO4，所以处理含砷酸性废水效果优于。 （4）①铁作阳极，失去电子生成高铁酸根离子，电极反应式为：Fe+8OH−+6e−=+4H2O； ②温度高于50℃后，再升高温度，分解的速率加快，导致产量随温度的升高而降低； ③阴极发生反应：，阳极室中的K⁺透过阳离子交换膜进入阴极室，生成浓度更高的KOH，反应后取出可以继续使用。 7．（2025·北京市通州区一模）油气开采、石油化工等行业废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并加以利用。 （1）回收单质硫。催化空气氧化法制取单质硫的过程如图所示。写出总反应的化学方程式 。 （2）和重整制氢，此过程涉及的主要反应有： ⅰ.   ⅱ.   恒压条件下，将和按物质的量比为进行投料，并用稀释，不同温度下反应相同时间后，测得和体积分数如下图。 ①与重整制氢反应的热化学反应方程式是 。 ②其他条件不变时，加入稀释，可以提高的转化率，原因是 。 ③下列说法正确的是 (填序号)。 a．其他条件不变时，温度越高，的转化率越高 b．结合上图数据分析，反应ii为与重整反应的决速步 c．在范围内，随温度升高，的体积分数增大 （3）用滴定法测定煤气中的含量：将10 L煤气通入盛有100 mL锌氨络合液的洗气瓶中，将其中的全部转化为ZnS沉淀，过滤，收集固体；将固体加入盛有碘标准液、200 mL水和10 mL盐酸的碘量瓶中，盖上瓶塞，摇动碘量瓶，置于暗处反应10 min后，用少量水冲洗瓶壁和瓶塞；用标准液滴定，待溶液呈淡黄色时，加入1 mL淀粉指示剂，继续滴定至终点时，消耗溶液20 mL。 已知：、 ①滴定终点的现象：滴入最后半滴溶液， 。 ②煤气中的含量为 。 【答案】（1） （2）； 恒压条件下，加入稀释，体积增大，反应体系分压减小，反应向着正反应方向移动，的转化率增大 a c （3）溶液蓝色恰好消失，且半分钟内颜色不恢复蓝色 3.4 【解析】（1）分析反应过程， 起催化作用， H2S作还原剂，生成S， O2作氧化剂,生成H2O。根据氧化还原原理和质量守恒定律，化学方程式为： （2）①将反应i与反应ii相加，可得与重整制氢反应的热化学反应方程式：。 ②恒压条件下，加入N2稀释，气体体积增大，相当于减小压强。对于反应，减压使平衡正向移动，从而提高H2S的转化率。 ③a．反应ⅰ和的均为吸热反应。温度升高，平衡正向移动，H2S转化率提高，a 正确； b．仅从图中数据，H2体积分数大，ＣS２体积分数增加小，说明反应i进行程度相对较大，反应ii进行程度相对较小，但不能判断反应i和反应ii反应速率的快慢，所以无法确定与重整反应的决速步，b错误； c．反应i、ii均为吸热反应，温度升高，反应i生成，反应ii消耗，但反应i受温度影响更大（绝对值更大），生成的量多于反应ii消耗的量，故体积分数增大，c正确； 故答案选ac。 （3）①淀粉遇碘变蓝，当滴入最后半滴溶液时，溶液中的碘单质被完全反应，蓝色褪去且半分钟内不恢复。 ②碘量法测定I2含量时，消耗硫代硫酸钠20mL，根据化学方程式，设与硫代硫酸钠反应的I2的物质的量为xmol， ，则解得x=1×10-3mol，说明与ZnS反应的I2的物质的量为2×10-3mol-1-1×10-3mol=1×10-3mol，根据化学方程式可知参加反应的ZnS的物质的量为1×10-3mol，根据S元素守恒，故H2S为1×10-3mol，即10L煤气中含有1×10-3mol的H2S，煤气中H2S的含量为。 8．（2025·北京市西城区一模）硫酸是一种重要的基础化工原料，可用不同的方法制备。 （1）18~19世纪，利用和氮氧化物制硫酸，过程中的物质转化如图1所示。 ①工业上可用生产，为该工艺提供氮氧化物，反应的化学方程式是 。 ②制硫酸总反应的化学方程式是 。 ③中反应的与的物质的量之比是 。 （2）现代用接触法制硫酸，关键工序是的催化氧化：　 ①中硫氧键键能的平均值为中硫氧键键能的平均值为，则中氧氧键的键能为 。 ②其他条件不变，相同时间内的转化率随温度的变化如图2所示。温度大于，的转化率减小，可能的原因是 。 （3）人们设计了以工业废液为原料制备硫酸的方法。 电解废液制较浓硫酸，同时获得氨水，其原理示意图如图3所示。 注：X、Y分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，电极均为惰性电极。 ①结合化学用语解释图3装置中生成较浓硫酸的原理： 。 ②有同学设计燃料电池，利用图3中产生的、较浓硫酸和较浓氨水联合处理废液，其原理示意图如图4所示。 ⅰ、较浓硫酸应注入 (填“C极区”或“D极区”)。 ⅱ、从物质和能量的角度说明联合生产的优点： 。 【答案】（1） （2） 温度升高使催化剂失去活性，同时的催化氧化反应是放热反应，温度升高平衡逆向移动，反应的平衡转化率减小 （3）极的电极反应：，增大，通过阴离子交换膜进入极区，增大，最终得到较浓硫酸 D极区 和制成燃料电池，提供电能，得到更高浓度的硫酸和氨水 【解析】（1）①工业上可用生产，发生氮的催化氧化反应，方程式为：； ②由物质转化图可知，、、为反应物，为产物，故制硫酸总反应的化学方程式为：； ③根据反应i的反应物和产物，反应方程式为：，则与的物质的量之比是； （2）①已知中键能为为，中键能的平均值为，假设中氧氧键的键能为x，，，则中氧氧键的键能为； ②由图2可知，随着温度升高，的转化率先增大后减小，温度大于，的转化率减小，可能的原因是温度升高使催化剂失去活性，同时的催化氧化反应是放热反应，温度升高平衡逆向移动，转化率减小； （3）①由图3可知，A极附近稀氨水转化为较浓氨水，电极反应为：，增大，通过阳离子交换膜X进入A极，增大，最终得到较浓氨水；同理，B极负极稀硫酸转化为较浓硫酸，电极反应为：，增大，通过阴离子交换膜Y进入极区，增大，最终得到较浓硫酸； ②ⅰ、图3中产生的分别为、，氢氧燃料电池中C极得到电子，发生还原反应：，减小，增大，通过阳离子交换膜X进入C极，则较浓氨水应注入C极区；同理，D极失去电子，发生氧化反应：，增大，通过阴离子交换膜Y进入D极区，故较浓硫酸应注入D极区； ⅱ、从物质和能量的角度，图4利用和制成燃料电池，提供电能，得到更高浓度的硫酸和氨水。 9．（2025·北京市西城区二模）二氧化硫的转化在生产和环境保护等领域具有重要意义。 （1）二氧化硫制备三氧化硫。 ①工业上，制反应的化学方程式是 。 ②450℃时，将和混合充入容积为1L的密闭容器中，充分反应并达到平衡状态，的平衡转化率为。450℃时，该反应的平衡常数 。 （2）电解法处理尾气制。电解装置的示意图如图1所示，气体扩散电极多孔透气并隔水，生成的被Ar气带出。 ①阴极生成，电极反应式是 。 ②为减少副反应的产物堵塞气体扩散电极，生成的及时被Ar气带出，该副反应的化学方程式是 。 （3）中国科学家研究了大气中的在铜盐催化下被氧化为的机理。将一定浓度和的混合气体持续通过低浓度铜盐溶液的小液滴，和的总反应由如图2所示的各基元反应组成，A和B分别为和中的一种。 资料：对于图2所示的基元反应，反应速率正比于各反应物浓度之积，例如对于反应iii，以表示的速率的速率方程：是常数。 ①反应i的离子方程式是 。 ②和均不稳定，浓度始终很低。反应v的速率很大。反应过程中和的浓度保持不变。下列说法正确的是 。 a． b． c．若仅改变和的浓度，则正比于 【答案】（1） （2） （3） ac 【解析】（1）①工业上二氧化硫催化氧化制备三氧化硫，反应条件是催化剂、加热，化学方程式为：； ②450℃时，将和混合充入容积为1L的密闭容器中，充分反应并达到平衡状态，的平衡转化率为，由三段式可得，该反应的平衡常数； （2）①如图，阴极发生还原反应，得电子生成，根据原子守恒和电荷守恒，在酸性环境下电极反应式为； ②易被空气中氧气氧化，为防止生成的堵塞气体扩散电极，用Ar气及时带出，副反应是被氧气氧化，化学方程式为； （3）①根据图中信息及元素守恒、电荷守恒，反应i是与反应生成和，离子方程式为； ②a．由图知，只参与反应i，故，a正确； b．由图知，参与了反应ii和反应iii，故，b错误； c．由于反应过程中和的浓度保持不变（催化剂的特性），根据速率方程以及反应速率与各反应物浓度的关系，仅改变和的浓度时， ​与​的比值不会受到影响，因为和浓度不变，则正比于，c正确； 故选ac。 10．（2025·北京市延庆区一模）金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石转化为，再进一步还原得到钛。回答下列问题： （1）转化为有碳氯化法和直接氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下： Ⅰ碳氯化：  ，。 Ⅱ直接氯化：  ，。 ①对于碳氯化反应：增大压强，平衡 移动(填“向正反应方向”向“逆反应方向”或“不”)；温度升高，平衡转化率 (填“提高”“不变”或“降低”)。 ②平衡常数远远大于，说明碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是 。 ③反应的为 ，平衡常数 。 （2）在时，将、、C以物质的量比进行反应。体系中气体(、、、)平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。 ①图中的四条线中，A代表的物质是 (填“”或“”)。 ②图中显示，在200℃平衡时几乎完全转化为，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是 。 （3）碳氯化是一个“固-固-气”反应，实际生产中有利于三种反应物接触的措施是 。 【答案】（1）向逆反应方向 降低 碳氯化反应气体分子数增加，小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程 -223 1.2×1014 （2） 提高反应速率，在相同时间内得到更多的产品 （3）将、C粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”，增大接触面积 【解析】（1）①碳氯化是气体体积增大的放热反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，温度升高，平衡逆向移动，平衡转化率降低； ②平衡常数远远大于，说明碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是：碳氯化反应气体分子数增加，小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程； ③根据盖斯定律，将“反应Ⅰ-反应Ⅱ”得到反应 =--223，平衡常数=1.2×1014。 （2）①当温度较高时会发生反应：，会导致CO的物质的量分数增大，B为CO2，A代表的物质是； ②实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于200℃，就是为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的产品。 （3）固体颗粒越小，比表面积越大，反应接触面积越大，有利于三种反应物接触，可将两者粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”，增大接触面积。 11．（2025·人大附中三模）二氧化氯()因其杀菌效率高、不易产生有毒副产物的优点，是第四代新型消毒剂。 资料：i．常温下为气体，可溶于水，其水溶液不稳定，可逐渐转化为和。 ii．电极(惰性电极)可有效提高生成所需的电压，减少的产生。 （1）分子的键角据此推测其中的杂化方式应为 。 （2）电解溶液或溶液均可制备，电解装置如图1(物质X为或)： ①可从 (填“阴”或“阳”)极区所产生的气体中分离获得； ②铁电极上发生的电极反应为 ； ③物质选用相比于的优点是 (写一条即可)； ④若物质选用，在浓度、电解时间相同时，测得的电解效率随电解电压的变化如图2； 定义物质的电解效率： 的电解效率随电压的增大呈现先增大后降低的趋势，其原因可能是 。 （3）由于不易运输和储存，可将其通入和的混合溶液中，制得较稳定的“保存液”进行保存，待使用时再向其中加入一定量的酸，得到含的溶液。该方法涉及的物质转化关系如图(部分反应物或产物未标出)： ①“保存”的离子方程式为 ； ②关于的保存和使用，下列说法中正确的是 。(填字母) a．作杀菌消毒剂利用了它的强氧化性 b．“保存液”中不含 c．该保存方法不会降低被保存的消毒效率(用单位质量的消毒剂所能转移的电子数来表示) 【答案】（1） （2）阳 可避免副产物的生成；电解电压低，节省电能和成本 电压小于时，电压越小，生成速率减慢，歧化占比更大(或电压越小，更利于生成)，电解效率下降；电压大于时，电压越大，生成的副反应增多，电解效率下降 （3） ab 【分析】（1）根据分子的键角分析作答。 （2）电解溶液或溶液均可制备，可知电极上，氯元素化合价升高，发生氧化反应，为电解池的阳极；铁电极上得电子，发生还原反应，为电解池的阴极。 （3）由图示可知，“保存”时，是与和反应，生成了和，根据得失电子守恒，可知还有氧气生成；使用“保存液”，是和硫酸反应，生成氯化钠、硫酸钠、和水的过程，据此分析作答。 【解析】（1）分子的键角，可知含有大键，则Cl原子周围有2个键和一对孤电子对，即价层电子对数为3，Cl原子杂化方式为，故答案为：。 （2）①电解溶液或溶液均可制备，可知电极上，氯元素化合价升高，发生氧化反应，为电解池的阳极，即可从阳极区所产生的气体中分离获得，故答案为：阳。 ②铁电极上得电子，发生还原反应，为电解池的阴极，电极反应为：，故答案为：。 ③中氯元素为-1价，在阳极区失去电子，变为的同时，可能会生成副产物，而中氯元素为+3价，在阳极区失去电子，只会生成，可以避免副产物的生成，同时在同等物质的量的情况下，失电子数更少，电解电压低，节省电能和成本，故答案为：可避免副产物的生成；电解电压低，节省电能和成本。 ④由资料i可知，常温下为气体，可溶于水，其水溶液不稳定，可逐渐转化为和，电压小于时，电压越小，生成速率减慢，歧化占比更大(或电压越小，更利于生成)，电解效率下降；由资料ii可知，电压大于时，电压越大，生成的副反应增多，电解效率下降，故答案为：电压小于时，电压越小，生成速率减慢，歧化占比更大(或电压越小，更利于生成)，电解效率下降；电压大于时，电压越大，生成的副反应增多，电解效率下降。 （3）①保存”时，是与和反应，生成了、和氧气，则离子方程式为，故答案为：。 ②a．具有强氧化性，作杀菌消毒剂利用了它的强氧化性，a项正确； b．“保存液”是将转化为了，则“保存液”中不含，b项正确； c．使用“保存液”，是和硫酸反应，生成氯化钠、硫酸钠、和水的过程，该过程会使部分转化为氯化钠，则会降低被保存的消毒效率，c项错误； 故答案为：ab。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$