高中化学综合题简答与计算的解题方法

一、反应原理型简答题

1　速率、平衡移动类

【典例1】　在密闭容器中充入一定量H₂S，发生反应2H₂S(g)⇌2H₂(g)＋S₂(g)ΔH＝＋169.8kJ·mol^－1。下图为H₂S气体的平衡转化率与温度、压强的关系。

(1)图中压强(p₁、p₂、p₃)的大小顺序为________，理由是

__________________________________。

(2)该反应平衡常数大小：K(T₁)________(填“>”“<”或“＝”)K(T₂)，理由是__________________________________。

(3)如果要进一步提高H₂S的平衡转化率，除改变温度、压强外，还可以采取的措施有________________________________。

[解题思路]

答案 (1)p₁<p₂<p₃　该反应的正反应是气体分子数增大的反应，其他条件不变时，减小压强使平衡正向移动，H₂S的平衡转化率增大，由图像上看，相同温度，p₁条件下H₂S的平衡转化率最大，p₃条件下H₂S的平衡转化率最小

(2)<　该反应正向是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大

(3)及时分离出产物

[解决方案]　速率、平衡移动类简答题的答题模板

叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果)

【对点训练1】(全国卷)煤燃烧排放的烟气含有SO₂和NO，形成酸雨、污染大气，采用NaClO₂溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝，回答下列问题：

(1)在鼓泡反应器中通入含有SO₂和NO的烟气，反应温度323K，NaClO₂溶液浓度为5×10^－3mol·L^－1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。

离子	SO42-	SO32-	NO3-	NO2-	Cl－
c/(mol·L－1)	8.35×10－4	6.87×10－6	1.5×10－4	1.2×10－5	3.4×10－3

由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO₂和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是_______________。

(2)在不同温度下，NaClO₂溶液脱硫、脱硝的反应中SO₂和NO的平衡分压p_c如图所示。

由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”、“不变”或“减小”)。

(3)如果采用NaClO、Ca(ClO)₂替代NaClO₂，也能得到较好的烟气脱硫效果。

从化学平衡原理分析，Ca(ClO)₂相比NaClO₂具有的优点是_____________。

答案　(1)大于　NO溶解度较低(或脱硝反应活化能较高)(2)减小　(3)形成硫酸钙沉淀，反应平衡向产物方向移动，SO₂转化率提高

2　电解质溶液中离子平衡类

【典例2】Na₂HPO₄是磷酸的酸式盐，但其水溶液呈碱性，从溶液中离子平衡角度分析回答下列问题：

(1)解释Na₂HPO₄溶液呈碱性原因________________________。

(2)当加入足量饱和CaCl₂溶液时，溶液变为酸性，解释原因_____________________。

[解题思路]

(1)

(2)

答案 (1)Na₂HPO₄溶液中存在两个平衡，一是电离平衡，HPO₄^2-⇌H^＋＋PO₄^3-，二是水解平衡，HPO₄^2-＋H₂O⇌H₂PO₄^-＋OH^－，其水解程度大于电离程度，故溶液呈碱性

(2)Na₂HPO₄溶液中存在电离平衡，HPO₄^2⇌H^＋＋PO₄^3-，加入CaCl₂溶液，Ca^2＋与PO₄^3-结合生成Ca₃(PO₄)₂沉淀，促使HPO的电离平衡向右移动，H^＋浓度增大，溶液显酸性

[解决方案]　溶液中离子平衡简答题思路

阅读题目情境的信息，找出核心问题的分析对象，即平衡体系；找出题目信息中与平衡体系变化的有关因素；利用平衡移动原理分析变化的因素对化学平衡移动的影响，即平衡移动方向的判断；说明平衡移动后对实际问题体系产生的影响。

一般用如下模式书写：“……存在……平衡，……(条件)使平衡向……(方向)移动，……(结论)”。

【对点训练2】25  ℃，H₃AsO₄电离常数为K₁＝5.6×10^－3，K₂＝1.7×10^－7，K₃＝4.0×10^－12。当溶液用生石灰调节pH到8～9时，沉淀主要成分为Ca₃(AsO₄)₂。pH调节到8左右Ca₃(AsO₄)₂才开始沉淀的原因是____________________。

答案H₃AsO₄是弱酸，电离出来的AsO₄^3-较少，所以酸性条件下不易形成Ca₃(AsO₄)₂沉淀，当溶液中pH调节到8左右时AsO₄^3-浓度增大，Ca₃(AsO₄)₂开始沉淀

3　能量变化类

【典例3】(全国卷)H₃PO₂也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：

问题1：分析产品室可得到H₃PO₂的原因________________________。

问题2：早期采用“三室电渗析法”制备H₃PO₂：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H₃PO₂稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有________杂质。该杂质产生的原因是_________________。

[解题思路]

问题1

问题2

答案　问题1：阳极室的H^＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H₂PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H₃PO₂　问题2：H₃PO₄H₂PO或H₃PO₂被氧化

【对点训练3】(北京卷)直接排放含SO₂的烟气会形成酸雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO₂。

(1)吸收液吸收SO₂的过程中，pH随n(SO₃^2-)∶n(HSO₃^-)变化关系如下表：

n(SO)∶n(HSO)	91∶9	1∶1	9∶91
pH	8.2	7.2	6.2

由上表判断，NaHSO₃溶液显________性，用化学平衡原理解释：__________________________________。

(2)当吸收液的pH降至约为6时，需送到电解槽再生。再生示意图如下：

当阴极室中溶液pH升到8以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理：_______________________________。

答案　(1)酸　NaHSO₃溶液中的HSO存在两个平衡：HSO₃^-⇌H^＋＋SO和HSO₃^-＋H₂O⇌H₂SO₃＋OH^－，HSO₃^-的电离程度大于其水解程度

(2)H^＋在阴极得电子生成H₂，溶液中的c(H^＋)降低，促使HSO电离生成SO，且Na^＋进入阴极室，吸收液得以再生

【对点训练4】(全国卷)联氨(又称肼，N₂H₄，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：

已知：2N₂H₄(l)＋N₂O₄(l)=3N₂(g)＋4H₂O(g)ΔH＝－1048.9 kJ·mol^－1

问题：联氨和N₂O₄可作为火箭推进剂的主要原因为______________________。

答案　反应放热量大，产生大量的气体

二、实验探究型简答题

1　具体操作描述型

【典例4】　已知SO₂可以用Fe(NO₃)₃溶液吸收，某学习小组据此按如图装置展开如下相关探究：取一定量的铜片于三颈烧瓶中，通入一段时间N₂后再加入足量的浓硫酸，加热。装置A中有白雾(硫酸酸雾)生成，装置B中产生白色沉淀。

回答下列问题：

装置A中用于添加浓硫酸的仪器名称为________________________；

检查图中连通装置A、B气密性的方法是________________________。

[解题思路]

(1)构建捂热法模型

(2)构建液差法模型

答案　分液漏斗

关闭弹簧夹1和分液漏斗的活塞，打开弹簧夹2，用酒精灯微热烧瓶A，若B中导管口有气泡冒出，冷却后，导管中有一段液柱上升，则气密性良好，否则不好；或关闭弹簧夹1和弹簧夹2，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加水至水不流下，停止加水；观察一段时间，若液面不下降，则气密性好；否则不好

[解决方案]　答题要领：用好动词，指明仪器名称或仪器的某个部位，操作连贯，如身临其境。

【对点训练5】(山东卷)工业上常利用含硫废水生产Na₂S₂O₃·5H₂O，实验室可用如下装置(略去部分加持仪器)模拟生成过程。

(1)仪器组装完成后，检查气密性的方法是_________________________。

(2)实验中，为使SO₂缓慢进入烧瓶C，采用的操作是

__________________________________________________。

(3)反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na₂S₂O₃·5H₂O，其中可能含有Na₂SO₃、Na₂SO₄等杂质。利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na₂SO₄，简要说明实验操作，现象和结论___________________________。

已知Na₂S₂O₃·5H₂O遇酸易分解：S₂O＋2H^＋=S↓＋SO₂↑＋H₂O

供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl₂溶液、AgNO₃溶液

答案　(1)关闭装置两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，停止加液体，观察一段时间，若液柱高度保持不变，则整个装置气密性良好

(2)控制滴加硫酸的速度(合理即可)

(3)取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液(或过滤、取滤液)，滴加BaCl₂溶液，若出现沉淀则说明含有Na₂SO₄杂质(合理即可)

2　反应现象描述类

【典例5】(全国卷)将NH₃充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO₂(两端用夹子K₁、K₂夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。

问题1　打开K₁，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢充入Y管中，Y管中的实验现象为______________________________。

问题2　将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温，打开K₂，可以观察到的现象是______________________________________，

原因是_________________________________。

答案　　问题1　红棕色气体颜色变浅，最后褪为无色

问题2Z中的氢氧化钠溶液倒吸入Y管中　该反应是气体体积减小的反应，装置Y管内压强降低，在大气压的作用下发生倒吸

[解决方案]　现象描述答题模板

(1)溶液中：

①颜色由×××变成×××。

②液面上升或下降(形成液面差)。

③溶液变浑浊，或生成(产生)×××色沉淀。

④溶液发生倒吸。

⑤产生大量气泡或有气体从溶液中逸出。

(2)固体：

①固体表面产生大量气泡。

②固体逐渐溶解。

③固体体积逐渐变小(变细)。

④(固体)颜色由×××变成×××。

(3)气体：

①生成×××色(味)气体。

②气体由×××色变成×××色。

③先变×××后×××(加深、变浅、褪色)。

【对点训练6】　为验证SO₂能氧化CH₄并有CO₂生成，该同学设计如下装置(夹持及加热仪器省略)进行实验。

(1)若SO₂贮存在G中的广口瓶中，则分液漏斗内盛放的试剂是________。

(2)装置A的作用有干燥气体、将气体充分混合及________，C中可观察到的现象是_______________________________。

(3)D中试剂通常是________，表明B中确实有CO₂生成的现象是_________________________________。

答案　(1)饱和NaHSO₃溶液

(2)调节气流速率　U形管内有黄色固体及无色液体出现

(3)酸性KMnO₄溶液　E中溶液不褪色，F中出现浑浊

3　操作目的分析型反应原理、操作目的、作用分析型

【典例6】　过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：

(一)碳酸钙的制备

(1)步骤①加入氨水的目的是___________________________。

小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于________。

(二)过氧化钙的制备

CaCO₃稀盐酸、煮沸、过滤②滤液氨水和双氧水冰浴③白色结晶

(2)步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈________性(填“酸”、“碱”或“中”)。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是____________________________。

(3)步骤③中反应的化学方程式为__________________________，

该反应需要在冰浴下进行，原因是___________________。

(4)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是________。

答案 (1)调节溶液pH使Fe^3＋转化为Fe(OH)₃沉淀　过滤分离

(2)酸　除去溶液中的CO₂

(3)CaCl₂＋2NH₃·H₂O＋H₂O₂=CaO₂↓＋2NH₄Cl＋

2H₂O(或CaCl₂＋2NH₃·H₂O＋H₂O₂＋6H₂O=CaO₂·8H₂O↓＋2NH₄Cl)　温度过高时双氧水易分解

(4)去除晶体表面水分

[解决方案]　答题要领：紧跟题干直述结论，然后再结合实验目的、基本原理或题干信息简述作用或原因。

【对点训练7】　氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于醇和水，在潮湿空气中易水解、氧化，且在氯离子浓度较大的体系中存在CuCl＋Cl^－=[CuCl₂]^－。工业上用低品铜矿(主要含CuS、Cu₂S、FeO等)制备CuCl的一种工艺流程如下：

回答下面问题：

(1)写出反应Ⅱ中发生反应的离子方程式：___________________________。

(2)在进行反应Ⅱ时，通入的SO₂一般都要适当过量，目的是________________________________________________。

(3)水洗时，检验是否洗涤干净的方法是_______________________________。

(4)滤饼进行醇洗的目的是_________________________________。

答案 (1)2Cu^2＋＋SO₂＋2Cl^－＋2H₂O=2CuCl↓＋SO₄^2-＋4H^＋

(2)将Cu^2＋全部还原为CuCl，保护CuCl不被氧化

(3)取最后一次洗涤液，滴加盐酸酸化的BaCl₂溶液，若不产生沉淀，证明已洗涤干净，否则未洗涤干净

(4)加速干燥，防止CuCl被氧化

【对点训练8】　亚硝酸钠(NaNO₂)是肉制品生产中最常用的一种食品添加剂，某化学兴趣小组利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠并进行一系列实验探究(装置如图)。

已知：①2NO＋Na₂O₂=2NaNO₂，NO₂能与Na₂O₂发生类似反应；

②在酸性溶液中，NO₂^-可将MnO₄^-还原为Mn^2＋；

③NO不与碱反应，可被酸性高锰酸钾溶液氧化为硝酸。

回答下列问题：

(1)装置A中仪器a的支管的作用是_____________________________。

(2)实验开始前，先通一段时间N₂，目的是______________。

(3)装置B中水的作用是_______________________________________，

铜的作用是______________。

(4)装置E的作用是____________(用离子方程式表示)。

答案　(1)平衡滴液漏斗内部与烧瓶内压强，便于浓硝酸流下

(2)排尽装置中的空气

(3)将NO₂转化为NO　与生成的稀硝酸反应生成NO

(4)5NO＋3MnO₄^-＋4H^＋=3Mn^2＋＋5NO₃^-＋2H₂O