1、母题三十九：基本理论综合应用【母题来源】 2013年山东卷卷29【母题原题】29（15分）化学反应原理在科研和生产中有广泛应用（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应TaS2(s)+2I2(g) TaI4(g)+S2(g) H0 （I）反应（I）的平衡常数表达式K= ，若K=1，向某恒容密闭容器中加入1mol I2（g）和足量TaS2（s），I2（g）的平衡转化率为 ，（2）如图所示，反应（I）在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2（g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净的TaS2晶体，则温度T1 T2（填“”“”或“=”）。上述反
2、应体系中循环使用的物质是 。（3）利用I2的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢样中的硫转化为 H2SO3，然后用一定浓度的I2溶液进行滴定，所用指示剂为 ，滴定反应的离子方程式为 ，（4）25时，H2SO3 HSO3-+H+的电离常数Ka=110-2mol/L，则该温度下NaHSO3的水解平衡常数Kh= mol/L，若向NaHSO3溶液中加入少量的I2，则溶液中将 （填“增大”“减小”或“不变”）。【答案】（1）；66.7%；（2）； I2；（3）淀粉； H2SO3+I2+H2O=2I+SO42+4H； （4）1.01012；增大。【试题解析】（1）根据题给反应（I）的化学方程式结合化学平
3、衡常数表达式的书写原则：化学平衡常数是指在一定温度下，各生成物平衡浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物平衡浓度化学计量数次幂的乘积所得的比值，注意固体、纯液体、水溶液中进行的反应溶剂水不写入平衡常数表达式。该反应的平衡常数表达式为K=。利用三行式计算I2（g）的平衡转化率；设I2（g）的平衡转化率x，容器的体积为VLTaS2(s)+2I2(g) TaI4(g)+S2(g)起始浓度（molL-1） 1/V 0 0转化浓度（molL-1） x/V x/V x/V 平衡浓度（molL-1） 1x/Vx/V x/V根据K=将平衡浓度代入平衡常数表达式计算，解得x=66.7%；（2）由题给方程式可知，
4、该反应为吸热反应，根据题意知，温度T2端利于反应正向进行，温度T1端利于反应逆向进行，根据温度对化学平衡的影响规律：当其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，降低温度，平衡向放热反应方向移动，可知T1T2；I2是可以循环使用的物质；（3）因为I2遇到淀粉会变蓝色，所以可以用淀粉溶液作指示剂；I2与H2SO3反应生成硫酸和氢碘酸，离子方程式为：H2SO3+I2+H2O=2I+SO42+4H；（4）25时，H2SO3 HSO3-+H+的电离常数表达式Ka=c（HSO3-）c（H+）/c（H2SO3-），NaHSO3的水解平衡方程式为：HSO3-+H2OH2SO3+OH-，水解平衡常数表达
5、式Kh=c（H2SO3）c（OH）/c（HSO3-）=1.01021.010-14=1.010-12mol/L；若向NaHSO3溶液中加入少量的I2，溶液酸性增强，氢离子浓度增大，但是温度不变，Kh不变，则溶液中将增大。【命题意图】本题考查化学平衡表达式的书写、平衡计算、外界条件对化学平衡的影响，碘单质的性质，离子方程式，弱电解质的电离、盐类的水解等知识。考查了学生对知识理解、综合运用能力及阅读材料接受信息的能力和思维能力，对相关知识的掌握情况。这道高考题为一道中高档题，能力要求较高。【考试方向】将化学平衡表达式的书写、平衡计算、外界条件对化学平衡的影响，碘单质的性质，离子方程式，弱电解质的电
6、离、盐类的水解等知识同混合物的分离等实际联系起来，充分体现了学以致用的目的，体现了化学与生成、科研的联系，更突显了化学是一门实用性的学科的特点。【得分要点】（1）根据题给反应（I）的化学方程式及各物质的状态结合化学平衡常数表达式的书写原则：化学平衡常数是指在一定温度下，各生成物平衡浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物平衡浓度化学计量数次幂的乘积所得的比值，注意固体、纯液体、水溶液中进行的反应溶剂水不写入平衡常数表达式。是得分的关键；利用三行式计算I2（g）的平衡转化率；注意平衡常数表达式中为各物质的平衡浓度、掌握平衡转化率的概念是得分的关键；（2）准确理解题给信息，把握反应为吸热反应，根据温
7、度对化学平衡的影响规律：当其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，降低温度，平衡向放热反应方向移动，作出判断，可知T1T2；I2是可以循环使用的物质；（3）掌握碘单质的性质及离子方程式的书写原则是得分的关键；（4）根据题给反应准确书写25时，H2SO3 HSO3-+H+的电离常数表达式Ka=c（HSO3-）c（H+）/c（H2SO3-）及NaHSO3的水解平衡方程式为：HSO3-+H2OH2SO3+OH-，水解平衡常数表达式Kh=c（H2SO3）c（OH）/c（HSO3-），利用Kw与Ka的表达式变形得出Kh=是得分的要点；1（2014杨浦期末）活性炭吸附法是工业提碘的主要方法之一。
8、其流程如下：I含I的卤水(已酸化)NaNO2氧化I2NaOH溶液I、IO3NaHSO3溶液I2活性炭吸附I245%H2SO4完成下列填空：（1）酸性条件下，NaNO2溶液只能将 I氧化为I2，同时生成NO。写出反应的离子方程式并标出电子转移的数目和方向 。（2）氯气、浓硝酸、酸性高锰酸钾等都是常用的强氧化剂，但工业上氧化卤水中I选择了价格并不便宜的亚硝酸钠，可能的原因是什么？ 。（3）反应发生时，溶液底部有紫黑色的固体生成，有时溶液上方产生紫色的气体。解释产生这种现象的原因 ，所以，反应需要在 条件下进行。（4）流程中，碘元素经过了I2I、IO3I2的变化过程，这样反复的原因是 。（5）流程中
9、用到的NaHSO3溶液显弱酸性。是因为该溶液中存在以下的平衡：HSO3 + H2OH2SO3 + OH 和 （写出离子方程式）向0.1mol/L的NaHSO3溶液中分别加入以下物质，回答问题：a加入少量金属Na，平衡如何移动？ 溶液的pH如何变化？ b加入氨水至中性，则式子：c(Na+) = c(SO32)+ c(HSO3)+ c(H2SO3)c(H+) = c(OH)，是否正确 ，解释原因 。【答案】（1）2I-+2NO2-+4H+=I2+2NO+2H2O 2e（2）氯气、浓硝酸、酸性高锰酸钾氧化性太强，还能继续氧化I2（3）碘在水中溶解度不大，且易升华水浴加热（4）富集碘元素（5）HSO3
10、 H+SO32- ；逆向移动， pH值升高 ；正确，物料守恒【解析】试题分析：（1）根据氧化还原原理：离子方程式2I-+2NO2-+4H+=I2+2NO+2H2O，碘失电子给氮，转移电子 2e-。（2）主要是氯气、浓硝酸、酸性高锰酸钾氧化性太强，还能继续氧化I2。（3）反应发生时，溶液底部有紫黑色的固体生成，有时溶液上方产生紫色的气体。解释产生这种现象的原因碘在水中溶解度不大，且易升华，所以，反应需要在水浴加热条件下进行。（4）流程中，碘元素经过了I2I、IO3I2的变化过程，这样反复的原因是富集碘元素。（5）流程中用到的NaHSO3溶液显弱酸性，由于亚硫酸的电离产生，离子方程式为HSO3 H
11、+SO32-。a加入少量金属Na，钠与水生成了氢氧化钠，溶液中氢氧根浓度增大，平衡向右移动，溶液的pH升高。b根据钠与硫的物料守恒关系，可知正确。考点：本题主要考查氧化还原反应的电子转移，实验原理分析，物料守恒关系的运用。2（2014闵行期末）某兴趣小组探究以芒硝Na2SO410H2O和CaO为原料制备Na2CO3。（1）将CaO水化后，与芒硝形成Na2SO4Ca(OH)2H2O三元体系，反应后过滤，向滤液中通入CO2，期望得到Na2CO3。三元体系中反应的离子方程式为： SO42+ Ca(OH)2(s)+2H2O CaSO42H2O(s)+2OH 该反应的平衡常数表达式K=_。往Na2SO4
12、Ca(OH)2H2O三元体系中添加适量的某种酸性物质，控制pH=12.3 即c(OH)=0.02mol/L，可使反应在常温下容易进行。反应后过滤，再向滤液中通入CO2，进一步处理得到Na2CO3。（2）在Na2SO4Ca(OH)2H2O三元体系中不直接通入CO2，其理由是_ _。（3）添加的酸性物质须满足的条件（写出两点）是_、_。（4）用平衡移动原理解释添加酸性物质的理由：_；以HA表示所添加的物质，则总反应的离子方程式可写为_。（5）Na2CO3溶液中存在水解平衡：CO32H2OHCO3OH。下列说法错误的是_。a加水稀释，溶液中所有离子的浓度都减小b通入CO2，溶液pH减小c加入NaOH
13、固体，减小d稀释溶液，平衡常数增大【答案】（1）（2）碱性条件下CO2与Ca2+生成难溶物CaCO3（3）不与Ca2+生成难溶物 酸性比碳酸弱（4）酸性物质与OH反应，使平衡向生成CaSO42H2O的方向进行 SO42+ Ca(OH)2+2HACaSO42H2O+2A （每空2分）（5）（2分）a d【解析】试题分析：（1）根据平衡常数表达式，该反应的平衡常数表达式K=；（2）在碱性条件下CO2与Ca2+生成难溶物CaCO3，所以不直接通入CO2；（3）加入酸性物质，氢离子可以中和氢氧根离子，使平衡向着生成CaSO42H2O的方向进行；以HA表示所添加的酸性物质，由于HA酸性要小于碳酸酸性，反
14、正方程式中应该写成分子式，所以总反应的离子方程式为SO42+Ca（OH）2+2HACaSO42H2O+2A；（5）a加水稀释，平衡右移溶液中CO32，HCO3，OH离子的浓度都减小，但氢离子浓度增大，错误；b通入CO2，溶液酸性增加，pH减小，正确；c加入NaOH固体，平衡左移，减小，正确；d稀释溶液，平衡常数不变，错误；考点：本题主要考查硫酸钙晶体的制取，涉及了化学平衡常数表达式书写、试剂选择、转化率计算等知识，是一道比较综合的练习，本题难度中等。3（2014宁波期末）2013年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。（1）汽车尾气净化的主要原理为：
15、2NO(g)+2CO (g) 2CO2 (g) +N2 (g) 在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如图所示。据此判断：该反应的平衡常数表达式为 。该反应的H 0（选填“”、“”）。当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化 学反应速率。若催化剂的表面积S1S2，在图中画出c(CO2)在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。（2）直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。 煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。CH4(g)2NO2(g) = N2(g)CO2(g)2H2O(g) =86
16、7kJmol12NO2(g) N2O4(g) =56.9kJmol1写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2(g)、CO2(g)和H2O(g)的热化学方程式 。 将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可 达到低碳排放的目的。下图是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。写出上述光电转化过程的化学反应方程式 。催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是 (填ab或ba) 。【答案】（1）（2分） （1分）（2分）起点在原点0处（给1分），达到平衡的时间迟于“T2、S1”曲线的平衡点（给1分）（2） CH4(g)N2O4(g) = N2(g)CO2(g)2H2O(g) =810.1 kJmol1（2分）2CO22H2O2HCOOH+O2（2分） ab （2分）【解析】试题分析：（1）反应图像得出TI曲线反应速率快，温度高，其二氧化碳含量低，反应放热；表面积越大反应速率越快，但催化剂不改变平衡浓度，平衡时二氧化碳浓度相同；（2）方程式1减方程式2得CH4(g)N2O4(g) = N2(g)CO2(g)2H2O(g) =810.1 kJmol1；从电池示意图得出反应物为水和二氧化碳，生成物为甲酸和氧气；水在催化剂a失去电子生成氧气，a为负极，电子流动方向ab。考点：考查化学反应原理有关问题。