发布时间 : 星期三 文章三年高考(2017-2019)化学真题分项版解析——专题15 化学反应原理综合(解析版)更新完毕开始阅读1735a82b5ff7ba0d4a7302768e9951e79a89693b
①制H2时，连接_______________。 产生H2的电极反应式是_______________。 ②改变开关连接方式，可得O2。
③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________。
【答案】（1）①CH4+2H2O②C(s)+2H2O(g)③a b c
④降低 CaO+ CO2（2）①K1 2H2O+2e-CaCO3，CaCO3覆盖在CaO表面，减少了CO2与CaO的接触面积 H2↑+2OH-
NiOOH+H2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电
4H2+CO2
2CO(g)
CO2(g)+2H2(g)或C(s)+ CO2(g)
③制H2时，电极3发生反应：Ni(OH)2+ OH--e-极3得以循环使用 【解析】
【详解】（1）①由于生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4：1，反应物是甲烷和水蒸气，因而反应方程式为CH4+2H2O
4H2+CO2。
2CO(g)+2H2(g)，设为ⅳ，用ⅳ-ⅲ可得C(s)+CO2(g)
2CO(g)，因为还
②ⅰ-ⅱ可得CH4(g)+CO2(g)需利用C(s)+CO2(g)
2CO(g)反应的焓变。
③初始反应n(H2O):n(CH4)=2：1，说明加入的水蒸气过量，又反应器中反应都存在一定可逆性，根据反应ⅰ知水蒸气浓度越大，甲烷的转化率越高，a正确；根据反应ⅱ知水蒸气浓度越大，CO的转化率越高，b正确；ⅰ和ⅱ产生氢气，使得氢气浓度变大，抑制反应ⅲ，积炭生成量减少，c正确。 ④t1时CaO消耗率曲线斜率减小，因而单位时间内CaO的消耗率降低。CaO+ CO2盖在CaO表面，减少了CO2与CaO的接触面积，因而失效。
（2）①电极生成H2时，根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，因而制H2
CaCO3，CaCO3覆
时，连接K1，该电池在碱性溶液中，由H2O提供H+，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-。 ③电极3上NiOOH和Ni(OH)2相互转化，其反应式为NiOOH+e-+H2O
Ni(OH)2+OH-，当连接K1时，
Ni(OH)2失去电子变为NiOOH，当连接K2时，NiOOH得到电子变为Ni(OH)2，因而作用是连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移。 6．[2019天津] 多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
回答下列问题：
Ⅰ．硅粉与HCl在300℃时反应生成1mol SiHCl3气体和H2，放出225kJ热量，该反应的热化学方程式为________________________。SiHCl3的电子式为__________________。 Ⅱ．将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为：
垐?①SiCl4?g??H2?g?噲?SiHCl3?g??HCl?g?
?H1?0
垐?②3SiCl4?g??2H2?g??Si?s?噲?4SiHCl3?g? ?H2?0 垐?③2SiCl4?g??H2?g??Si?s??HCl?g?噲?3SiHCl3?g? ?H3
（1）氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备，写出产生H2的电极名称______
（填“阳极”或“阴极”），该电极反应方程式为________________________。
（2）已知体系自由能变?G??H?T?S，?G?0时反应自发进行。三个氢化反应的?G与温度的关
系如图1所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是____________；相同温度下，反应②比反应①的?G小，主要原因是________________________。
（3）不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是______（填序号）。
a．B点：v正?v逆
b．v正：A点?E点
c．反应适宜温度：480?520℃
（4）反应③的?H3?______（用?H1，?H2表示）。温度升高，反应③的平衡常数K______（填“增大”、
“减小”或“不变”）。
（5）由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除SiCl4、SiHCl3和Si外，还有______（填分子式）。 【答案】Ⅰ．Si?s??3HCl?g?300℃SiHCl3?g??H2?g?
?H??225kJ?mol?1
Ⅱ．（1）阴极
2H2O?2e?H2??2OH?或2H??2e?H2?
（2）1000℃ ?H2??H1导致反应②的?G小 （3）a、c
（4）?H2??H1 减小 （5）HCl、H2 【解析】 【分析】
Ⅰ．书写热化学方程式时一定要标注出各物质的状态，要将热化学方程式中焓变的数值与化学计量数对应。本题的反应温度需要标注为条件；
Ⅱ．（1）惰性电极电解KOH溶液，实质是电解水，产生氢气的必为阴极，发生还原反应。
（2）“看图说话”，将反应①的纵、横坐标对应起来看，即可顺利找到最低温度。影响自由能变的因素主要是焓变和熵变，分析发现熵变对反应②反而不利，说明焓变影响大，为主要影响因素； （3）据图判断化学平衡的建立和移动是分析的关键。注意时间是一个不变的量。 （4）此问是盖斯定律的简单应用，对热化学方程式直接进行加减即可。
【详解】Ⅰ．参加反应的物质是固态的Si、气态的HCl，生成的是气态的SiHCl3和氢气，反应条件是300℃，配平后发现SiHCl3的化学计量数恰好是1，由此可顺利写出该条件下的热化学方程式：Si(s)+3HCl(g)
SiHCl3(g)+H2(g) ?H=-225kJ·mol-1；SiHCl3中硅与1个H、3个Cl分别形成共价单键，由此可写出
其电子式为：，注意别漏标3个氯原子的孤电子对；
Ⅱ．（1）电解KOH溶液，阳极发生氧化反应而产生O2、阴极发生还原反应才产生H2；阴极的电极反应式可以直接写成2H++2e-=H2↑，或写成由水得电子也可以：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
（2）由题目所给的图1可以看出，反应①（最上面那条线）当?G=0时，对应的横坐标温度是1000℃；从反应前后气体分子数的变化来看，反应①的熵变化不大，而反应②中熵是减小的，可见熵变对反应②的自发更不利，而结果反应②的?G更负，说明显然是焓变产生了较大的影响，即?H2
（3）图2给的是不同温度下的转化率，注意依据控制变量法思想，此时所用的时间一定是相同的，所以图示中A、B、C点反应均正向进行，D点刚好达到平衡，D点到E点才涉及平衡的移动。在到达平衡状态以前，正反应速率大于逆反应速率，a项正确，B点反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；b点错误，温度越高，反应速率越快，所以E点的正（或逆）反应速率均大于A点；c项正确，C到D点，SiHCl3的转化率较高，选择此温度范围比较合适，在实际工业生产中还要综合考虑催化剂的活性温度。
（4）将反应①反向，并与反应②直接相加可得反应③，所以?H3=?H2-?H1，因?H2<0、?H1>0，所以?H3必小于0，即反应③正反应为放热反应，而放热反应的化学平衡常数随着温度的升高而减小； （5）反应①生成的HCl可用于流程中粗硅提纯的第1步，三个可逆反应中剩余的H2也可循环使用。 【点睛】①对于反应的吉布斯自由能大小比较及变化的分析，要紧紧抓住焓判据和熵判据进行分析。②判断图2中时间是一个不变的量，是看清此图的关键。明白了自变量只有温度，因变量是SiCl4的转化率，才能落实好平衡的相关知识的应用，如平衡的建立，平衡的移动以及平衡常数随温度变化的规律等。 7．[2019浙江4月选考] 水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。 （1）关于反应H2(g)＋1/2O2(g) H2O(l)，下列说法不正确的是________。 ．．．
A．焓变ΔH＜0，熵变ΔS＜0
B．可以把反应设计成原电池，实现能量的转化
C．一定条件下，若观察不到水的生成，说明该条件下反应不能自发进行 D．选用合适的催化剂，有可能使反应在常温常压下以较快的速率进行
（2）①根据H2O的成键特点，画出与图中H2O分子直接相连的所有氢键(O－H…O)________。