《2026年新高考5年真题高中化学全一册通用版广东专版》

19. (14 分)酸在多种反应中具有广泛应用,其性能通常与酸的强度密切相关。
(1) 酸催化下 NaNO$_2$ 与 NH$_4$Cl 混合溶液的反应( 反应 a) ,可用于石油开采中油路解堵。
①基态 N 原子价层电子的轨道表示式为$\uparrow\downarrow \uparrow\uparrow \uparrow\uparrow \uparrow\uparrow$。
②反应 a:NO$_2^ -$(aq) +NH$_4^ +$(aq) = N$_2$(g) +2H$_2$O(1)
已知:

则反应 a 的 $\Delta H$ =ΔH₁−ΔH₂−ΔH₃+ΔH₄。
③某小组研究了 3 种酸对反应 a 的催化作用。 在相同条件下,向反应体系中滴加等物质的量的少量酸,测得体系的温度 $T$ 随时间 $t$ 的变化如图。

据图可知,在该过程中BD。
A. 催化剂酸性增强,可增大反应焓变
B. 催化剂酸性增强,有利于提高反应速率
C. 催化剂分子中含 H 越多,越有利于加速反应
D. 反应速率并不始终随着反应物浓度下降而减小
(2) 在非水溶剂中,将 CO$_2$ 转化为化合物ⅱ( 一种重要的电子化学品) 的催化机理示意图如图,其中的催化剂有AcOH和KI。

(3) 在非水溶剂中研究弱酸的电离平衡具有重要科学价值。 一定温度下,某研究组通过分光光度法测定了两种一元弱酸 HX(X 为 A 或 B) 在某非水溶剂中的 $K_ a$。
a. 选择合适的指示剂 HIn,$K_ a$(HIn) = 3. 6×10$^{-20}$;其钾盐为 KIn。
b. 向 KIn 溶液中加入 HX,发生反应:In$^- $+ HX ⇌ X$^- $+ HIn。 KIn 起始的物质的量为 $n_0$(KIn),加入 HX 的物质的量为 $n$(HX),平衡时,测得 c$_ 平$(In$^-$) /c$_ 平$(HIn) 随 $n$(HX)/ $n_0$(KIn) 的变化曲线如图。

已知:该溶剂本身不电离,钾盐在该溶剂中完全电离。
①计算 $K_ a$(HA) 。 ( 写出计算过程,结果保留两位有效数字)
②在该溶剂中,$K_ a$(HB) ＞$K_ a$(HA) ;$K_ a$(HB) ＞$K_ a$(HIn)。 ( 填“\gt”“\lt”或“ = ”)

答案： 19. 参考答案
(1)①$\uparrow\downarrow \uparrow\uparrow \uparrow\uparrow \uparrow\uparrow$ ②ΔH₁−ΔH₂−ΔH₃+ΔH₄ ③BD
(2)AcOH KI
(3)①由图知：$\frac{n(HA)}{n_0(KIn)}$ = 1.0时，$\frac{c_{平}(In^-)}{c_{平}(HIn)}$ = 3.0，体系体积相同，说明体系中起始浓度c(HA)=c(In⁻)，设二者均为c₀mol·L⁻¹。同时，设平衡时A⁻与HIn的浓度均为xmol·L⁻¹。
In⁻ + HA ⇌ A⁻ + HIn
起始/(mol·L⁻¹) c₀ c₀ 0 0
变化/(mol·L⁻¹) x x x x
平衡/(mol·L⁻¹) c₀−x c₀−x x x
$\frac{c_{平}(In^-)}{c_{平}(HIn)}$ = $\frac{c_{平}(HA)}{c_{平}(A^-)}$ = $\frac{c₀−x}{x}$ = 3.0
K = $\frac{c_{平}(A^-)×c_{平}(HIn)}{c_{平}(In^-)×c_{平}(HA)}$ = $\frac{x^2}{(c₀−x)^2}$ = $(\frac{1}{3.0})^2$ = $\frac{1}{9.0}$
又因为K = $\frac{c_{平}(A^-)×c_{平}(HIn)×c_{平}(H^+)}{c_{平}(In^-)×c_{平}(HA)×c_{平}(H^+)}$ = $\frac{K_a(HA)}{K_a(HIn)}$，即K_a(HA)=K×K_a(HIn)=$\frac{1}{9.0}$×3.6×10⁻²⁰ = 4.0×10⁻²¹ ②＞ ＞
命题意图：本题以酸在反应中的应用为素材，涉及盖斯定律、催化机理、电离常数计算等知识，体现了“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”化学学科核心素养。
解题思路：
(1)①N为7号元素，位于元素周期表第二周期第ⅤA族，基态N原子价层电子的轨道表示式为$\uparrow\downarrow \uparrow\uparrow \uparrow\uparrow$。②由图可知，Ⅰ.NaNO₂(s)+NH₄Cl(s)=N₂(g)+NaCl(s)+2H₂O(l) ΔH₁。Ⅱ.NaNO₂(s)=Na⁺(aq)+NO₂⁻(aq) ΔH₂。Ⅲ.NH₄Cl(s)=NH₄⁺(aq)+Cl⁻(aq) ΔH₃。Ⅳ.NaCl(s)=Na⁺(aq)+Cl⁻(aq) ΔH₄。根据盖斯定律，反应a可由反应Ⅰ−反应Ⅱ−反应Ⅲ+反应Ⅳ得到，则反应a的ΔH=ΔH₁−ΔH₂−ΔH₃+ΔH₄。③催化剂不影响焓变，A项错误。由图可知，当加入三种不同酸作催化剂时，反应速率由快到慢的顺序为硫酸＞磷酸＞乙酸，由此可知催化剂酸性增强，有利于提高反应速率，B项正确。由图可知，当加入三种不同酸作催化剂时，反应速率快慢为硫酸＞磷酸＞乙酸，三种酸中含H原子个数从大到小的顺序为乙酸＞磷酸＞硫酸，二者无关，C项错误。由图可知，反应开始一段时间，反应物浓度减小，但反应速率加快，即反应速率并不始终随着反应物浓度的下降而减小，D项正确。
(2)由机理示意图可知AcOH和KI均先参与反应后又生成，均为反应的催化剂。
(3)②由图可知，当$\frac{n(HB)}{n_0(KIn)}$ = 1.0时，$\frac{c_{平}(In^-)}{c_{平}(HIn)}$ ＜ 1.0，则In⁻ + HB ⇌ B⁻ + HIn的平衡常数K = $\frac{c_{平}(B^-)×c_{平}(HIn)}{c_{平}(In^-)×c_{平}(HB)}$ = $\frac{K_a(HB)}{K_a(HIn)}$ ＞ 1，即在该溶剂中，K_a(HB)＞K_a(HIn)，又因K_a(HIn)＞K_a(HA)，故K_a(HB)＞K_a(HA)。