例析化學反應原理綜合題的考查方式

沈衛星

化學反應原理是中學化學核心內容之一，主要包括化學反應與能量變化、電化學原理、化學平衡、溶液中離子平衡等主干知識，要求學生能將所學相關化學知識和科學方法，解決與化學相關的生產、生活實際和科學研究中的簡單化學問題，注重化學問題解決過程和結果并作出合理的解釋和運用，因此化學反應原理綜合題在高考中占重要比例，必定考查核心知識，也體現出考查學生運用化學反應原理解決實際問題的能力、思維和方法，下面舉例說明。

例1 鈷及其化合物可應用于催化劑、電池、顏料與染料等。

（1）CoO是一種油漆添加劑，可通過反應①②制備。

①2Co（s）+O2（g）2CoO（s）

ΔH1=a kJ·mol-1

②CoCO3（s）CoO（s）+CO2（g）

ΔH2=b kJ·mol-1

則反應2Co（s）+O2（g）+2CO2（g）2CoCO3（s） 的ΔH=。

（2）某鋰電池的電解質可傳導Li+，電池反應式為：LiC6+CoO2放電充電C6+LiCoO2

①電池放電時負極的電極反應式為，Li+向極移動（填“正”或“負”）。

②一種回收電極中Co元素的方法是：將LiCoO2與H2O2、H2SO4反應生成CoSO4。該反應的化學方程式為。

（3）BASF高壓法制備醋酸采用鈷碘催化循環過程如圖1所示，該循環的總反應方程式為（反應條件無需列出）。

（4）某含鈷催化劑可催化去除柴油車尾氣中的碳煙（C）和NOx。不同溫度下，將10 mol模擬尾氣（成分如表1所示）以相同的流速通過該催化劑，測得所有產物（CO2、N2、N2O）與NO的相關數據結果如圖2所示。

①380℃時，測得排出的氣體中含0.45 mol O2和0.0525 mol CO2，則Y的化學式為。

②實驗過程中采用NO模擬NOx，而不采用NO2的原因。

解題導引 本題是一道化學反應原理綜合題，涉及化學反應與能量變化關系、電化學原理、化學平衡原理在生活環境保護中的應用。

（1）考查了蓋斯定律應用。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，負極是失去電子，發生氧化反應，元素化合價升高的電極，由題中信息該電池可傳導Li+，由電池總方程式可寫出負極的電極方程式：

LiC6-e-Li++C6。Li+向正極移動；②由LiCoO2中Co為+3價，CoSO4中Co為+2價，可以判斷H2O2在這反應

作中還原劑，反應方程式：2LiCoO2+H2O2+3H2SO4Li2SO4+2CoSO4+4H2O+O2↑。

（3）以圖示形式展現高壓法制備醋酸采用鈷碘催化循環過程，考查學生圖示信息獲取、加工、處理能力，也是解決本題的難點，要理清所加試劑和產物，由圖示信息可判斷該循環總反應的實質是CO與CH3OH合成CH3COOH，則答案為：CO+CH3OH→CH3COOH。

（4）本問考查了化學平衡原理的實際應用，①化學式的判斷及X和Y的物質的量與NO轉化率之間的等式關系是解題的易錯點和難點。

①10 mol模擬尾氣中含有0.025 mol NO，0.5 mol O2，380℃時，測得排出的氣體中含0.45 mol O2和0.0525 mol CO2，因此反應的氧氣為0.05 mol，根據圖像反應的NO為（8%+16%）×0.025 mol=0.006 mol，根據N守恒，生成的N2或N2O的物質的量分別為0.001 mol和0.002 mol，設N2O的物質的量為x，根據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為N2O，故答案為：N2O；

②真實的尾氣中的NOx以NO為主，而且NO較NO2穩定，NO2氣體中存在N2O4，不便于定量測定，因此實驗過程中采用NO模擬NOx，而不采用NO2，故答案為：真實的尾氣中的NOx以NO為主。

例2 Ⅰ.錳是在地殼中廣泛分布的元素之一，其單質和化合物在工農業生產中有著重要的作用。已知Al的燃燒熱為ΔH=-c kJ·mol-1，金屬錳可用鋁熱法制得。其余相關熱化學方程式為：

3Mn3O4（s）+8Al（s）9Mn（s）+4Al2O3（s）

Ⅱ.無機和有機氰化物在工農業生產中應用廣泛，尤其是冶金工業常用氰化物，含氰廢水的處理顯得尤為重要。含氰廢水中的氰化物常以＼[Fe（CN）6＼]3-和CN-的形式存在，工業上有多種廢水處理方法。

（1）電解處理法：用如圖3所示裝置處理含CN-廢水時，控制溶液pH為9～10并加入NaCl，一定條件下電解，陽極產生的ClO-將CN-氧化為無害物質而除去。鐵電極為（填“陰極”或“陽極”），陽極產生ClO-的電極反應為，陽極產生的ClO-將CN-氧化為無害物質而除去的離子方程式為。圖3

（2）UV（紫外光線的簡稱）-H2O2氧化法。實驗過程：取一定量含氰廢水，調節pH，加入一定物質的量的H2O2，置于UV工藝裝置中，光照一定時間后取樣分析。

【查閱資料】①在強堿性溶液中

4＼[Fe（CN）6＼]3-+4OH-4＼[Fe（CN）6＼]4-+O2↑+2H2O，＼[Fe（CN）6＼]4-更穩定；

②＼[Fe（CN）6＼]3-轉化為CN-容易被H2O2除去；

③HCN是有毒的弱酸，易揮發。

【問題設計】①廢水中的CN-經以下反應實現轉化：CN-+H2O2+H2OA+NH3↑，則A是（用符號表示）。endprint

②含氰廢水在不同pH下的除氰效果如圖4所示，pH選擇的最佳范圍應為（a.7～10；b.10～11；c.11～13）。解釋該pH不宜太大的原因。

解題導引 本題考查了熱化學方程式、電解原理和應用、離子方程式的書寫、物質的推斷和化學反應條件的控制。

Ⅰ考查了蓋斯定律的應用，由題意Al的燃燒熱為ΔH=-c kJ·mol-1，則寫出

則根據蓋斯定律將方程式進行變換，（①+3×②+③）/3即得

3MnO2（s）+4Al（s）3Mn（s）+2Al2O3（s）

則該反應

Ⅱ（1）以電解法處理含氰廢水為載體考查了電解原理及其應用，依據電解原理和題中提供信息：陽極產生的是ClO-，因此鐵作陰極，陽極是失電子，化合價升高，控制溶液的pH在9～10，說明溶液顯堿性，陽極反應式為：Cl-+2OH--2e-ClO-+H2O；ClO-將CN-氧化成無害物質，堿性環境中轉化成CO2-3和N2，

因此離子方程式為：5ClO-+2CN-+2OH-2CO2-3+N2↑+5Cl-+H2O。

（2）以氧化法處理含氰廢水，提供相關信息，考查了物質推斷、反應條件的選擇及對所選擇的條件給出合理解釋。①根據原子守恒、電荷守恒，較易判斷A為HCO-3；②由不同pH對除氰效果的影響圖示信息可判斷：應選擇除氰率最高的即pH在10～11，故選項b正確；根據題中信息查閱資料①，＼[Fe（CN）6＼]4-在堿性條件下更穩定，難以除去，故解釋該pH不宜太大的原因是：若堿性太強，溶液中4＼[Fe（CN）6＼]3-+4OH-4＼[Fe（CN）6＼]4-+O2↑+2H2O生成＼[Fe（CN）6＼]4-后難以除去。

化學反應原理綜合題的考查方式取材“新”、“熱”，但落點還是“舊”、“原”，近幾年考查化學反應與能量的轉化關系仍然是將蓋斯定律與反應熱相結合，也可能出現反應熱與能源相結合，或反應熱與電化學相結合；考查電化學仍然以新型電池為載體考查原電池和電解池的工作原理、電極方程式的書寫等，也可能會與生產、生活實際相聯考查電化學、金屬的腐蝕與防護知識；化學平衡與溶液中的離子平衡仍然與實際生產相聯系，有可能還與元素及其化合物知識相結合，綜合考查。所以在平時學習中注重總結，多積累基本知識，培養基本技能，能針對性多加訓練，解決此類大部分問題還是可能的。

（收稿日期：2017-04-10）endprint