高中化学计算题

工业上由铝土矿（主要成分是Al₂O₃和Fe₂O₃）和焦炭制备无水AlCl₃的流程如下

已知：AlCl₃，FeCl₃，分别在183℃、315℃升华
（1）在焙烧炉中发生反应：
①Fe₂O₃(s)＋3C(s) 2Fe(s)＋3CO(g)  △H＝－492.7kJ/mol
②3CO(g)+ Fe₂O₃(s)2Fe(s)＋3CO₂(g)  △H＝＋25.2kJ/mol
反应2Fe₂O₃(s)＋3C(s)4Fe(s)＋3CO₂(g)  △H＝___________kJ/mol。
（2）①Al₂O₃，Cl₂和C在氯化炉中高温下发生反应，当生成1molAlCl₃。时转移______mol电子；炉气中含有大量CO和少量Cl₂，可用Na₂SO₃溶液除去Cl₂，其离子方程式为：____________________________。在温度约为700℃向升华器中加入铝粉，发生反应的化学方程式为_______________。充分反应后温度降至____________以下（填“183℃、315℃之一），开始分离收集AlCl₃。
②将AlCl_3· 6H₂O溶于浓硫酸进行蒸馏，也能得到一定量的无水AlCl₃，此原理是利用浓硫酸下列性质中的____（填字母序号）。
①氧化性 ②吸水性 ③难挥发性 ④脱水性
a．只有①    b.只有②    c．只有②③    d.只有②③④
（3）海洋灯塔电池是利用铝、石墨为电极材料，海水为电解质溶液，构成电池的其正极反应式 ________；与铅蓄电池相比．释放相同电量时，所消耗金属电极材料的质量比m(Al):m(Pb)＝_________________。

化学反应原理在工业生产中具有十分重要的意义。
（1）合成氨用的氢气有多种制取方法：请你写出用C制备水煤气的化学反应方程式    。还可以由天然气或重油制取氢气：CH₄＋H₂O(g) 高温催化剂CO＋3H₂；比较以上两种方法转移6mol电子时，C和CH₄的质量之比是        。
（2）工业生产可以用NH₃（g）与CO₂（g）经过两步反应生成尿素，两步反应的能量变化示意图如下：

则NH₃（g）与CO₂（g）反应生成尿素的热化学方程式为                  。
（3）已知反应Fe（s）+CO₂（g）＝FeO（s）+CO（g） △H＝akJ/mol。测得在不同温度下，该反应的平衡常数K随温度的变化如下：

①该反应的化学平衡常数表达式K=     ，a    0（填“>”、“<”或“：”）。在500℃2L密闭容器中进行反应，Fe和CO₂的起始量均为4 mol，则5min后达到平街时CO₂的转化率为   ，生成CO的平均速率v（CO）为    。
②700℃反应达到平衡后，要使该平衡向右移动，其他条件不变时，可以采取的措施有   （填字母）。

A．缩小反应器容积	B．增加Fe的物质的量
C．升高温度到900℃	D．使用合适的催化剂

“神七”登天谱写了我国航天事业的新篇章。火箭升空需要高能的燃料，通常用肼(N₂H₄)作为燃料，N₂O₄做氧化剂。
（1）已知：N₂(g) + 2O₂(g) =2NO₂(g)           △H＝＋67.7 kJ·mol^－1
N₂H₄(g) + O₂(g) =N₂(g) + 2H₂O(g)   △H＝－534.0 kJ·mol^－1
2NO₂(g) N₂O₄(g)           △H＝－52.7 kJ·mol^－1
试写出气态肼在气态四氧化二氮中燃烧生成氮气和气态水的热化学方程式： 。
（2）工业上可用次氯酸钠与过量的氨反应制备肼，该反应的化学方程式为：   。
（3）一定条件下，在2L密闭容器中起始投入2 mol NH₃和4 mol O₂发生反应：
4NH₃(g)+5O₂(g）4NO(g)+6H₂O(g)  ΔH<0
测得平衡时数据如下：

平衡时物质的量（mol）	n(NO)	n(H2O）
温度T1	1.6	2.4
温度T2	1.2	1.8

 
①在温度T₁下，若经过10min反应达到平衡，则10min内反应的平均速率
v(NH₃)＝   。
②温度T₁和T₂的大小关系是T₁     T₂（填“>”、 “<”或“＝”）。
（4）在载人航天器的生态系统中，不仅要求分离去除CO₂，还要求提供充足的O₂。某种电化学装置可实现如下转化：2CO₂=2CO+O₂，CO可用作燃料。已知该反应的阳极反应为：=O₂↑+2H₂O，则阴极反应为   。有人提出，可以设计反应2CO=2C+O₂（△H＞0）来消除CO的污染。请你判断上述反应是否能自发进行并说明理由   。
（5）下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH溶液为电解液。

如果某段时间内氢氧储罐中共收集到33.6L气体（已折算成标准状况），则该段时间内水电解系统中转移电子的物质的量为   mol。

以黄铁矿(FeS₂)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备二氧化氯气体，再用水吸收获得二氧化氯溶液。在此过程中需要控制适宜的温度，若温度不当，副反应增加，影响生成ClO₂气体的纯度，且会影响ClO₂气体的吸收率。具体情况如图6所示。请回答下列问题

（1）据图可知，反应时需要控制的适宜温度是　　℃，达到此要求采取的适宜措施是　　。
（2）已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO₃^－氧化成SO₄^2－，写出制备二氧化氯的离子方程式：　　。
（3）某校化学学习小组拟以“m(ClO₂)/m(NaClO₃)”作为衡量ClO₂产率的指标。若取NaClO₃样品质量6.0g，通过反应和吸收可得400 mL ClO₂溶液，取出20 mL，加入37.00 mL 0.500mol·(NH₄)₂Fe(SO₄)₂ 溶液充分反应，过量Fe²⁺再用0.0500 mol· K₂Cr₂O₇标准溶液滴定至终点，消耗20.00 mL。反应原理如下：
4H⁺+ClO₂+5Fe²⁺=+5Fe³⁺ +2H₂O   
14H⁺ ++6 Fe²⁺ =2Cr³⁺ + 6 Fe³⁺ +7H₂O
试计算ClO₂的“产率”。（写出计算过程）

为回收利用废钒催化剂(含有V₂O₅、VOSO₄及不溶性残渣），科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺，主要流程如下：

部分含钒物质在水中的溶解性如下：

回答下列问题：
(1)工业上由V₂O₅冶炼金属钒常用铝热法，该反应的化学方程式为_______
(2)为了提高钒的浸出率，用酸浸使催化剂中的V₂O₅转变成可溶于水的VOSO₄，与水浸液合并，再用KClO₃氧化,使+4价的V氧化成易溶于水的(VO₂)₂SO₄。反应①的离子方程式为_______;反应②的离子方程式为ClO₃^－＋6VO^2＋＋3H₂O＝6VO₂^＋＋6H^＋＋Cl^－。
(3)该工艺中反应③的沉淀率是回收钒的关键之一,该步反应的离子方程式为_______。
(4) 实验室用的原料中V₂O₅占6%(原料中的所有钒已换算成V₂O₅)。取100g该废钒催化剂按工业生产的步骤进行实验，当加入100 mL 0.1 mol·L^-1的KC1O₃溶液时,溶液中的钒恰好被完全处理，假设以后各步钒没有损失，则该实验中钒的回收率是_______ (已知V₂O₅的相对分子质量为182)。
(5)   全钒液储能电池是利用不同价态的离子对之间的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置,其原理如右下图所示。已知电池的总反应式为VO₂^＋＋V^2＋＋2H^＋VO^2＋＋V^3＋＋H₂O

①放电时的正极反应式为______________。
②放电过程中氢离子的作用是______________，充电时若转移的电子为2mol，则左槽溶液中n（H⁺)的变化量为______________。

（1）在硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃是反应的关键，其反应的化学方程式为：，反应混合体系SO₃的百分含量和温度的关系如图所示（曲线上任何一点都表示平衡状态），根据图示回答下列问题：

①反应   0（填“>”或“<”）。若在恒温恒容条件下，上述反应达到平衡，再给该平衡体系中通入SO₃气体，容器内的压强   （填“增大”、“减小”或“不变”），平衡   移动（填“向正反应方何”、“逆反应方向’或“不”）若在恒温恒压条件下，上述反应达到平衡，再给该平衡体系中通人大量氮气后，体系重新达到平衡，此平衡与原平衡相比较，SO₂的物质的量 __（填“增大”、“减小”或“不变”），O₂的物质的量浓度     （填“增大”、“减小”或“不变”）。
②若温度为T₁、 T₂，反应的平衡常数分别为K_1、K₂ 则K₁    K₂（填“>”、“<”或“=”），反应进行到D点状态时，V_正      V_逆（填“>”、“<”或“=”）
③在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0．20 mol SO₂和0.10 mol O₂，在500℃开始反应，半分钟达到平衡，测得容器内含SO₃ 0．18 mol，则v(O₂)=    mol·L^-1·min^-1，若继续通入0．20 mol SO₂和0.10 mol O₂，平衡发生了移动，再次达到平衡后，            mol<n（SO₃）<    mol．
（2）已知三种无色溶液：a．NaHCO₃溶液，b．AlCl₃溶液，c．NaAlO₂溶液，它们两两反应均能生成Al（OH）₃沉淀。请回答下列问题：
①两种溶液恰好完全反应，所得溶液中c(OH^—）=是水的离子积），则这两种溶液可为     （填字母）。
②能体现出NaHCO₃在反应中，HCO^—₃的水解程度小于电离程度的离于方程式为           。

工业制硫酸时，利用催化氧化反应将是一个关键的步骤。
（1）某温度下，。开始时在100L的密闭容器中加入4.0molSO₂(g)和10.0molO₂，当反应达到平衡时共放出热量196kJ，该温度下平衡常数K=____________。
（2）一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2molmol,发生反应:,达平衡后改变下述条件，气体平衡浓度都比原来增大的是____________(填字母)。

A．保持温度和容器体积不变，充入2mol

B．保持温度和容器体积不变，充入2molN2

C．保持温度和容器内压强不变，充入1mol

D．移动活塞压缩气体

E．升高温度
（3）下列关于反应的图像中，不正确的是_________。

（4）同学们学习了电化学知识后大家提出，可以用电解的方法来生产硫酸，可避免产生酸雨，污染环境。于是大家设计了一个以铂为电极，两极分别通入SO₂和空气，酸性电解液来实现电解生产硫酸。
①阳极的电极反应为______________________________。
②若电解液为2L0.025mol的硫酸溶液，当电解过程共转移了0.1mol电子时，理论上消耗SO₂的体积为（标准状况）为_________，此溶液的pH="__________" (忽略溶液体积变化)。
③设计此实验的想法得到了老师的充分肯定，但与工业上生产硫酸相比还是有很多不足，请对此实验进行合理的评价____________________________（写出一点即可）。

利用反应I₂(s)+Cl₂(g)=2ICl(l)，实验室可用如下图所示装置（加热、夹持仪器已略去）制取少量IC1。

已知：ICl的熔点为13.9℃，沸点为97.4℃，易水解，且能发生反应：
ICl(l)+Cl₂(g)=2ICl₃(l)
（1）装置A中发生反应的化学方程式是____________。
（2）装置B的作用是______。不能用装置F代替装置E，理由是____________。
（3）所制得的ICl中溶有少量ICl₃杂质，提纯的方法是______ (填标号）。

A．过滤

B．蒸发结晶

C．蒸馏

D．分液

（4）用ICl的冰醋酸溶液测定某油脂的不饱和度。进行如下两个实验，实验过程中有关反应为：
i．
ii．ICl+KI=I₂+KCl
iii．I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆
实验1：将0.500g该油脂样品溶于10mL四氯化碳后，加人20mL某ICl的冰醋酸溶液（过量），充分反应后，加人足量KI溶液，生成的碘单质用a mol•L^—1的Na₂S₂O₃，标准溶液滴定。经平行实验，测得消耗的Na₂S₂O₃溶液的平均体积为V₁mL。
实验2（空白实验）：不加油脂样品，其它操作步骤、所用试剂及用量与实验1完全相同，测得消耗的Na₂S₂O₃溶液的平均体积为V₂mL。
①滴定过程中可用______作指示剂。
②滴定过程中需要不断振荡，否则会导致V₁______（填“偏大”或“偏小”）。
③0.500g该油脂样品所消耗的ICl的物质的量为______mol。由此数据经换算即可求得该油脂的不饱和度。

铬铁矿的主要成分可表示为FeO·Cr₂O₃，还含有MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质，以下是以铬铁矿为原料制备重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）的流程图：

根据题意回答下列问题：
（1）固体X中主要含有      （填写化学式）；要检测酸化操作中溶液的pH是否等于4．5，应该使用      （填写仪器或试剂名称）。
（2）酸化步骤用醋酸调节溶液pH <5，其目的是      。
（3）操作Ⅲ有多步组成，获得K₂Cr₂O₇晶体的操作依次是：加入KCl固体、蒸发浓缩、
         、过滤、       、干燥。
（4）下表是相关物质的溶解度数据，操作III发生反应的化学方程式是。该反应在溶液中能发生的理由是：                。

（5）副产品Y主要含氢氧化铝，还含少量镁、铁的难溶化合物及可溶性杂质，精确分析Y中氢氧化铝含量的方法是称取ng样品，加入过量         （填写试剂）、溶解、过滤、再加入过量             （填写试剂）、……灼烧、冷却、称量，得干燥固体mg。计算祥品中氢氧化铝的质量分数为            （用含m、n的代数式表示）。

铁及其化合物在国民经济的发展中起着重要作用。

（1）已知：4Fe(s)＋3O₂(g)=2Fe₂O₃(s) △H＝－1641.0kJ·mol^-1 C(石墨)＋1/2O₂(g)=CO(g) △H＝－110.5 kJ·mol^-1则Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)=2Fe(s)＋3CO(g)的△H＝   kJ·mol^-1。
（2）铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀。某同学将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。液滴边缘是  区（填“正极”或“负极”），其电极反应式为   。

（3）铁钛合金是一种常用的不锈钢材料，某同学在探究该合金的性质时，往含有TiO²⁺、Fe³⁺溶液中加入铁屑至溶液显紫色，该过程中发生的反应有：
①2TiO^2＋(无色)＋Fe＋4H^＋=2Ti^3＋(紫色)＋Fe^2＋＋2H₂O
②Ti^3＋(紫色)＋Fe^3＋＋H₂O=TiO^2＋(无色)＋Fe^2＋＋2H^＋
③   。
（4）①高铁酸钾(K₂FeO₄)是一种优良的水处理剂。FeO在水溶液中的存在形态如右图所示，纵坐标表示各存在形态的分数分布。
下列说法不正确的是   。（填字母）
A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态
B．向pH＝10的这种溶液中加硫酸至pH＝2，HFeO的分布分数逐渐增大
C．向pH＝6的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：
HFeO＋OH^－=FeO＋H₂O
②K₂FeO₄溶于水会放出一种无色无味气体，其杀菌消毒、吸附水中的悬浮杂质的原理可用离子方程式表示为   。
（5）向一定量的Fe、FeO、Fe₃O₄的混合物中加入100 mL 1 mol·L^-1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL（标准状况）气体，加入KSCN溶液不显红色。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，可得铁    g。

某兴趣小组模拟氯碱工业生产原理并探究其产品的性质。已知文献记载：
①氯气与冷的氢氧化钠溶液反应生成NaC1O；氯气与热的氢氧化钠溶液反应可生成NaC1O和NaC1O₃。②在酸性较弱时KI只能被NaC1O氧化，在酸性较强时亦能被NaC1O₃氧化。
（1）该小组利用如图所示装置制取家用消毒液（主要成分为NaClO），则a为   （填“阳极”或“阴极”）。生成NaClO的离子方程式为   。

（2）该小组将0.784 L（标准状况）Cl₂通入50.00 mL热的NaOH溶液中，两者恰好完全反应后，稀释到250.0 mL。
①取稀释后的溶液25.00 mL用醋酸酸化，加入过量KI溶液。用0.2000 mol·L^－1 Na₂S₂O₃溶液滴定：I₂＋2S₂O₃^2－＝2I^－＋S₄O₆^2－，消耗Na₂S₂O₃溶液10.00 mL时恰好到达终点。
②将上述滴定后的溶液用盐酸酸化至强酸性，再用上述Na₂S₂O₃溶液滴定到终点，需Na₂S₂O₃溶液30.00 mL。
①操作②中氯酸钠与碘化钾反应的离子方程式为   。
②反应后的溶液中次氯酸钠和氯酸钠的物质的量之比为   。
③计算氢氧化钠溶液的物质的量浓度。

)含硫化合物在工业生产中有广泛的用途。
（1）SO₂可用于工业生产SO₃。
①在一定条件下，每生成8g SO₃气体，放热9.83kJ。该反应的热化学方程式为__________________
②在500℃，催化剂存在的条件下，向容积为1L的甲、乙两个密闭容器中均充入2 mol SO₂和1 mol O₂。甲保持压强不变，乙保持容积不变，充分反应后均达到平衡。
I．平衡时，两容器中SO₃体积分数的关系为：甲_______乙（填“>”、“<”或“ =”）。
II．若乙在t₁ min时达到平衡，此时测得容器乙中SO₂的转化率为90%，则该反应的平衡常数为_______；保持温度不变，t₂ min时再向该容器中充入1 mol SO₂和1 mol SO₃，t₃ min时达到新平衡。请在下图中画出t₂~t₄min内正逆反应速率的变化曲线（曲线上必须标明V_正、 V_逆）

（2）硫酸镁晶体（MgSO₄·7H₂O )在制革、医药等领域均有广泛用途。4.92g硫酸镁晶体受热脱水过程的热重曲线（固体质量随温度变化的曲线）如右图所示。

①固体M的化学式为__________。
②硫酸镁晶体受热失去结晶水的过程分为_________个阶段。
③N转化成P时，同时生成另一种氧化物，该反应的化学方程式为_________。

实验室可用K₂Cr₂O₇固体与浓盐酸混合加热制备氯气（K₂Cr₂O₇被还原为Cr³⁺)。
(1)K₂Cr₂O₇与浓盐酸反应的化学方程式为_______；若反应中转移3 mol e^－，则消耗_______mol K₂Cr₂O₇
(2)稀盐酸与K₂Cr₂O₇固体混合加热没有氯气生成。为探究影响氯气生成的因素，某化学兴趣小组进行如下实验：
①提出假设
假设1：Cl^-浓度对反应有影响；
假设2：H⁺浓度对反应有影响；
假设3： _____________________。
②设计实验方案，进行实验。写出实验步骤及预期现象和结论。
限选举实验试剂：浓盐酸、稀盐酸、浓硫酸、NaOH溶液、K₂Cr₂O₇固体、NaCl固体、湿润的淀粉KI试纸

实验步骤	预期现象和结论
步:1：向盛有K2Cr2O7固体的A、B两试管中分别加入一定量的稀盐酸。
步骤2：
步骤3：

 

随着大气污染的日趋严重，“节能减排”，减少全球温室气体排放，研究NO_x、SO₂、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
（1）下图是在101kP_a，298k条件下1mol NO₂和1mol CO反应生成1mol CO₂和1mol NO过程中能量变化示意图。

已知：① N₂（g）+O₂（g）＝2NO（g） △H=+179.5kJ/mol
② 2NO（g）+O₂（g）＝2NO₂（g）  △H=-112.3kJ/mol
则在298k时，反应：2NO(g)＋2CO(g)N₂(g)＋2CO₂(g)的△H＝       。
（2）将0.20mol NO₂和0.10molCO充入一个容积恒定为1L的密闭容器中发生反应，在不同条件下，反应过程中部分物质的浓度变化状况如图所示。

①下列说法正确的是          。（填序号）
a.容器内的压强不发生变化说明该反应达到平衡
b.当向容器中加再充入0.20mol NO时，平衡向正反应方向移动，K值增大
c.升高温度后，K值减小，NO₂的转化率减小
d.向该容器内充入He气，反应物的体积减小，浓度增大，所以反应反应速率增大
②计算产物NO在0～2min时平均反应速率v(NO)=    mol·L^-1·min^-1；
③第4min时改变的反应条件为     （填“升温”、“降温”）；
④计算反应在第6min时的平衡常数K=     。若保持温度不变，此时再向容器中充入CO、NO各0.060mol，平衡将     移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
（3）有学者想以如图所示装置用原电池原理将SO₂转化为重要的化工原料。其负极的反应式为     ，当有0.25molSO₂被吸收，则通过质子（H⁺）交换膜的H⁺的物质的量为      。

（4）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其K_SP=2.8×10^-9mol²/L²。现将2×10^-4mol/L的Na₂CO₃溶液与一定浓度的CaC1₂溶液等体积混合生成沉淀，计算应加入CaC1₂溶液的最小浓度为      。

按要求完成下列各小题。   
Ⅰ、CO和H₂的混合气体俗称合成气，是一种重要的工业原料气，焦炭、天然气（主要成分为CH₄）、重油、煤在高温下均可与水蒸气反应制得合成气。
（1）已知某反应的平衡常数表达式为： 
它所对应的化学方程式为：                                                。
（2）向体积为2L的密闭容器中充入CH₄和H₂O(g)组成的混合气（共1mol），在一定条件下发生反应，并达到平衡状态，测得温度、压强、投料比X〔n(CH₄)/n(H₂O)〕对该反应的影响如图所示。

①图1中的两条曲线所示投料比的关系X₂ ____ X₁(填“=”“>”或“<”下同)
②图2中两条曲线所示的压强比的关系：P₂ _______P₁
（3）以CH₄、O₂为原料可设计成燃料电池：
①设装置中盛有150.0mL 1.0mol/L KOH溶液，放电时参与反应的氧气在标准状况下的体积为4.48L，假设放电过程中没有气体逸出，则放电完毕后，所得溶液中各离子浓度由大到小的关系为：         
②以H₂SO₄溶液代替KOH溶液为电解质溶液,将CH₄改为C₆H₁₂O₆ ，则燃料电池的负极反应式为：
                。
Ⅱ、（1）某温度(t℃)时，测得0.01mol·L^-1的NaOH溶液的pH＝11。在此温度下，将pH＝2的H₂SO₄溶液V_aL与pH＝12的NaOH溶液V_bL混合，若所得混合液为中性，则V_a︰V_b＝          。
(2)在25℃时，将c mol·L^-1的醋酸溶液与0.02 mol·L^-1NaOH溶液等体积混合后溶液刚好呈中性，用含c的代数式表示CH₃COOH的电离常数K_a=____________________。