高中化学简答题

【化学─选修2：化学与技术】硫酸工业的废渣回收再利用的工艺流程如下：

注：硫酸渣（主要含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等杂质）
（1）“酸浸”中硫酸要适当过量，目的是：①提高铁的浸出率，②            。
（2）“还原”是将Fe^3＋转化为Fe^2＋，同时FeS₂被氧化为SO₄^2－，该反应的离子方程式为             。
（3）为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe^3＋的量以控制加入FeS₂的量。实验步骤为：
准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中，加入HCl、稍过量SnCl₂，再加HgCl₂除去过量的SnCl₂，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K₂Cr₂O₇标准溶液滴定，有关反应方程式如下：
2Fe^3＋＋Sn^2＋＋6Cl^－＝2Fe^2＋＋SnCl₆^2－，
Sn^2＋＋4Cl^－＋2HgCl₂＝SnCl₆^2－＋Hg₂Cl₂↓，
6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2－＋14H^＋＝6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O。
①若SnCl₂不足量，则测定的Fe^3＋量           （填“偏高”、“偏低”、“不变”，下同）。
②若不加HgCl₂，则测定的Fe^3＋量               。
（4）①可选用             （填试剂）检验滤液中含有Fe³⁺。“酸浸”后Fe²⁺可被空气中O₂氧化（用离子反应方程式表示）                                。
②已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2	Mn(OH)2
开始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4	8.3
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4	9.8

实验可选用的试剂有：稀HNO₃、Ba(NO₃)₂溶液、酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液，要求制备过程中不产生有毒气体。请完成由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤：
第一步：氧化：                              ；（填写具体操作）
第二步：沉淀                               ；（填写具体操作）
第三步：分离，洗涤；
第四步：烘干，研磨。

1902年德国化学家哈博研究出合成氨的方法，其反应原理为：
N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g);△H（△H＜0）
一种工业合成氨的简易流程图如下：

完成下列填空：
（1）天然气中的H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS。一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生。NH₄HS的电子式是___________，写出再生反应的化学方程式：__________________。NH₃的沸点高于H₂S，是因为NH₃分子之间存在着一种比_________力更强的作用力。
（2）室温下，0.1 mol/L的氯化铵溶液和0.1 mol/L的硫酸氢铵溶液，酸性更强的是_______，其原因是___________________________________________________________。
已知：H₂SO₄：H₂SO₄ = H⁺+HSO₄^－; 
HSO₄^－H⁺+SO₄^2－ :
K =1.2×10^－2    NH₃·H₂O：K=1.8×10^－5
（3）图甲表示500℃、60.0MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH₃体积分数的关系。根据图中a点数据计算N₂的平衡体积分数：______（保留3位有效数字）。
（4）依据温度对合成氨反应的影响，在图乙坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从常温下通入原料气开始，随温度不断升高，NH₃物质的量变化的曲线示意图。
       
（5）上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是（填序号）________。
简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法(只答一种即可)：_________________。

【化学—选修2：化学与技术】重铬酸钾是工业生产和实验室的重要氧化剂，工业上常用铬铁矿（主要成分为FeO·Cr₂O₃，杂质为SiO₂、Al₂O₃）为原料生产它，实验室模拟工业法用铬铁矿制K₂Cr₂O₇的主要工艺如下图。涉及的主要反应是6FeO·Cr₂O₃+24NaOH+7KClO₃=12Na₂CrO₄+3Fe₂O₃+7KCl+12H₂O

（1）碱浸前将铬铁矿粉碎的作用是              。
（2）步骤③调节pH后过滤得到的滤渣是            。
（3）操作④中，酸化时，CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-，写出平衡转化的离子方程式       。
（4）用简要的文字说明操作⑤加入KC1的原因                             。
（5）称取重铬酸钾试样2.500g配成250mL溶液，取出25mL于碘量瓶中，加入10mL 2mol/LH₂SO₄和足量碘化钾（铬的还原产物为Cr³⁺），放于暗处5min。然后加入100mL水，加入3mL淀粉指示剂，用0.1200mol/LNa₂S₂O₃标准溶液滴定（I₂+2S₂O₃^2-=2I^一十S₄O₅^2-）
①判断达到滴定终点的依据是            。
②若实验中共用去Na₂S₂O₃标准溶液40.00mL，则所得产品中重铬酸钾的纯度为（设整个过程中其它杂质不参加反应）            （保留2位有效数字）。

二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源。2014年11月12日中美两国在北
京发表《中美气候变化联合声明》，中国政府承诺到2030年前停止增加二氧化碳排放，
为此政府大力推广二氧化碳的综合开发和利用。以CO₂和NH₃为原料合成尿素是固定和
利用CO₂的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
反应Ⅰ：2NH₃（g）＋CO₂（g）NH₂CO₂NH₄（s）            △H₁ =" a" kJ·mol^－1
反应Ⅱ：NH₂CO₂NH₄（s）CO（NH₂）₂（s）＋H₂O（g）        △H₂ =＋72.49kJ·mol^－1
总反应Ⅲ：2NH₃（g）＋CO₂（g）CO（NH₂）₂（s）＋H₂O（g）    △H₃ =－86.98kJ·mol^－1
请回答下列问题：
（1）反应Ⅰ的△H₁ =__________kJ·mol^－1（用具体数据表示）。
（2）反应Ⅲ中影响CO₂平衡转化率的因素很多，图1为某特定条件下，不同水碳比n（H₂O）/n（CO₂）和温度影响CO₂平衡转化率变化的趋势曲线。
①其他条件相同时，为提高CO₂的平衡转化率，生产中可以采取的措施是_________（填“提高”或“降低”）水碳比。
②当温度高于190℃后，CO₂平衡转化率出现如图1所示的变化趋势，其原因是__________________。

（3）反应Ⅰ的平衡常数表达式K₁ =____________________。
（4）某研究小组为探究反应Ⅰ中影响c（CO₂）的因素，在恒温下将0.4molNH₃和0.2molCO₂放入容积为2L的密闭容器中，从反应开始到达到平衡过程中c（CO₂）随时间t变化趋势的曲线如图2所示。若其他条件不变，t₁时将容器体积压缩到1L，请画出t₁后c（CO₂）随时间t变化趋势曲线（t₂达到新的平衡）。
（5）尿素在土壤中会发生反应CO（NH₂）₂＋2H₂O（NH₄）₂CO₃。下列物质中与尿素有类似性质的是______。

A．NH2COONH4

B．H2NOCCH2CH2CONH2

C．HOCH2CH2OH

D．HOCH2CH2NH2

（6）人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图3。阳极室中发生的反应为                         、                                。

液氨是一种良好的储氢物质。
已知：① 2NH₃(g)  N₂ (g) + 3H₂(g)    ΔH =+92.4 kJ·mol^－1
② 液氨中2NH₃(l)  NH₂^－ + NH₄^＋
（1）氨气自发分解的反应条件是        （填“低温”或“高温”）。
（2）图1为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率。反应的活化能最大 的是          (填催化剂的化学式)。

（3）其他条件相同，反应①在不同催化剂作用下反应相同时间后，氨气的转化率随反应温度的变化如图2所示。
①a点所代表的状态________（填“是”或“不是”）平衡状态。
②c点氨气的转化率高于b点，原因是                                           。
③请在图2中再添加一条Ni催化分解氨气过程的总趋势曲线。
④假设Ru催化下，温度为750℃时，氨气的初始浓度为c₀，平衡转化率为40%，则该温度下此反应的 平衡常数K =                  。
（4）用Pt电极对液氨进行电解也可产生H₂和N₂。阴极的电极反应式是                    。

能源、环境与人类生活和社会发展密切相关，研究它们的综合利用有重要意义。
（1）氧化还原法消除氮氧化物的转化如下：

①反应I为：NO+O₃=NO₂+O₂，生成11.2 L O₂(标准状况)时，转移电子的物质的量是      mol。
②反应II中，当n(NO₂)∶n[CO(NH₂)₂]=3∶2时，反应的化学方程式是                  。
（2）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现氮氧化物的循环转化，主要反应为：
NO₂(g)+SO₂(g)SO₃(g)+NO(g)      △H=－41.8 kJ·mol^－1
已知：2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)      △H=－196.6 kJ·mol^－1。
写出NO和O₂反应生成NO₂的热化学方程 式                                      。
（3）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：
2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g)；该反应 平衡常数表达式为K=           。
（4）合成气CO和H₂在一定条件下能发生如下反应：
CO(g) +2H₂(g)CH₃OH(g)   △H＜0。
在容积均为V L的I、II、III三个相同密闭容器中分别充入a mol CO和2a mol H₂，三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时CO的体积分数υ(CO)%如图所示，

此时I、II、III三个容器中一定达到化学平衡状态的是          ；若三个容器内的反应再经过一段时间后都达到化学平衡时，CO转化率最大的反应温度是       。
（5）据报道以二氧化碳为原料，采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如下图所示。电解时，b极上生成乙烯的电极反应式为___________________.

查尔酮类化合物是黄酮类药物的主要合成中间体。

（1）下列查尔酮类化合物I的说法正确的是        。

A．加入溴的四氯化碳溶液，溶液褪色

B．可发生加成或取代反应

C．不与NaOH溶液发生反应

D．加入新制的氢氧化铜有红色沉淀生成

（2）反应①是制取查尔酮类化合物的一种方法：

化合物III的分子式是         ，1mol化合物III最多能与        mol H₂发生加成反应。
（3）化合物II可由化合物IV（分子式：C₈H₁₀O）在Cu催化氧化下制得，则化合物IV的结构简式为              ，化合物IV的一种同分异构体V为芳香族化合物，其核磁共振氢谱上有四组峰，峰面积之比为为1∶1∶2∶6，则V的结构简式为           （任写一种）。
（4）聚合物是一种高分子材料，请利用类似反应①方法，用丙烯和丙醛为有机物原料合成该聚合物的单体。合成过程中涉及的反应方程式为               。

氯气是重要的化工原料，有广泛的用途。
（1）氯气的电子式是______。
（2）电解饱和食盐水制氯气的离子方程式是______。
（3）工业上用H₂和Cl₂反应制HCl，反应的能量变化如图所示：

①该反应的热化学方程式是______。
②实验室配制FeCl₃溶液时，将FeCl₃固体溶解在稀盐酸中，请结合离子方程式用平衡移动原理解释原因______。
（4）新制饱和氯水中存在：Cl₂+H₂OHCl+HClO，为使平衡向正反应方向移动，下列措施可行的是______。
a．加少量NaOH固体        b．加CaCO₃固体       c．加NaCl固体
（5）“氯胺（NH₂Cl）消毒法”是在用液氯处理自来水的同时通入少量氨气，发生反应：Cl₂+NH₃=NH₂Cl+HCl。NH₂Cl能与水反应生成可以杀菌消毒的物质，该反应中元素的化合价不变。
①NH₂Cl与水反应的化学方程式是______。
②在Cl₂+NH₃=NH₂Cl+HCl中，每消耗11.2 L Cl₂（标准状况下），转移电子______mol。

某种锂离子电池的正极材料是将含有钴酸锂（LiCoO₂）的正极粉均匀涂覆在铝箔上制成的，可以再生利用。某校研究小组尝试回收废旧正极材料中的钴。

（1）25℃时，用图1所示装置进行电解，有一定量的钴以Co²⁺的形式从正极粉中浸出，且两极均有气泡产生，一段时间后正极粉与铝箔剥离。
①阴极的电极反应式为：LiCoO₂ + 4H⁺ + e^- ="==" Li⁺ + Co²⁺ + 2H₂O 、         。
阳极的电极反应式为         。
②该研究小组发现硫酸浓度对钴的浸出率有较大影响，一定条件下，测得其变化曲线如图2所示。当c(H₂SO₄) > 0.4 mol·L^-1时，钴的浸出率下降，其原因可能为         。
（2）电解完成后得到含Co²⁺的浸出液，且有少量正极粉沉积在电解槽底部。用以下步骤继续回收钴。

①写出“酸浸”过程中正极粉发生反应的化学方程式         。该步骤一般在80℃以下进行，温度不能太高的原因是         。
②已知(NH₄)₂C₂O₄溶液呈弱酸性，下列关系中正确的是         （填字母序号）。
a.c (NH₄⁺)> c(C₂O₄^2-)>c (H⁺)>c (OH^-)
b.c (H⁺) +c (NH₄⁺) ="c" (OH^-) + c(HC₂O₄^-)+c(C₂O₄^2-)
c.c (NH₄⁺)+ c (NH₃•H₂O) = 2[c(C₂O₄^2-) + c(HC₂O₄^-) + c(H₂C₂O₄)]
（3）已知所用锂离子电池的正极材料为x g，其中LiCoO₂（M =" 98" g·mol^-1）的质量分数为a%，则回收后得到CoC₂O₄•2H₂O （M =" 183" g·mol^-1）的质量不高于         g。

含氮化合物是重要的化工原料。存在如下转化关系：

（1）工业上常用浓氨水检验氯气管道是否泄漏。
①氨气溶于水的过程中存在的平衡有              （用离子方程式表示）。
②向固体氧化钙中滴加浓氨水，可用于实验室制取少量氨气，简述原理              。
（2）转化Ⅱ中发生的系列反应，在工业上可以用来制备硝酸，写出①中反应的化学方程式为         。
（3）现代工业常以氯化钠、二氧化碳和氨气为原料制备纯碱。转化Ⅲ中部分反应如下：
NH₃+CO₂+H₂O  NH₄HCO₃，NH₄HCO₃+NaCl（饱和） NaHCO₃↓+NH₄Cl。
①转化Ⅲ中有NaHCO₃沉淀析出的原因是                。
②欲测定某工业纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数，某同学设计方案如下：
准确称取10.00g样品，加入过量的盐酸，充分反应，蒸干、冷却后称量。反复加热、冷却、称量，直至所称量的固体质量几乎不变为止，此时所得固体的质量为10.99g。样品中碳酸钠的质量分数为          。
（4）以氨作为燃料的固体氧化物(含有O^2一)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高、无污染等特点。工作原理如图所示：

①固体氧化物作为电池工作的电解质，O^2一移向              （填字母）。
A．电极a        B．电极b
②该电池工作时,电极a上发生的电极反应为              。

高纯硅晶体是信息技术的重要材料。
（1）在周期表的以下区域中可以找到类似硅的半导体材料的是______（填字母）。
A．过渡元素区域          B．金属和非金属元素的分界线附近
（2）工业上用石英和焦炭可以制得粗硅。已知：

写出用石英和焦炭制取粗硅的热化学方程式              ______。
（3）某同学设计下列流程制备高纯硅：

①Ｙ的化学式为______。
②写出反应Ⅰ的离子方程式              。
③写出反应Ⅳ的化学方程式              。
④步骤Ⅵ中硅烷(SiH₄)分解生成高纯硅，已知甲烷分解的温度远远高于硅烷，用原子结构解释其原因是              。
（4）将粗硅转化成三氯硅烷(SiHCl₃)，进一步反应也可以制得粗硅。其反应：
SiHCl₃ (g) + H₂(g)  Si(s) + 3HCl(g)，不同温度下，SiHCl₃的平衡转化率随反应物的投料比（反应初始时各反应物的物质的量之比）的变化关系如图所示。下列说法正确的是              (填字母)。

A．该反应是放热反应
B．横坐标表示的投料比应该是
C．该反应的平衡常数随温度升高而增大
D．实际生产中为提高SiHCl₃的利用率，可以适当增大压强

（本题14分）
烟气中NO_x是NO和NO₂的混合物（不含N₂O₄）。
（1）．根据废气排放标准，1m³烟气最高允许含400mgNO_x。若NO_x中NO质量分数为0．85，则lm³烟气中最高允许含NO     L（标准状况，保留2位小数）。
（2）．若用氨气除去废气中的氮氧化物(NO_x)：NO_x+NH₃→N₂+H₂O(l)。假如每升废气中含NO_x 0．0672L（只含NO和NO₂），向100．000L废气中通入10．000L氨气可使NO_x完全转化，测得反应后气体体积变为103．952L（气体体积均折算到标准状况）。
①NO_x 中的 x 值为_________（保留1位小数）。
②除去废气中的NO_x，至少需氨________mol（保留2位小数）。
（3）．工业上通常用溶质质量分数为0．150的Na₂CO₃水溶液（密度l．16g／mL）作为NO_x吸收剂，该碳酸钠溶液物质的量浓度为      mol／L（保留2位小数）。
（4）．已知：NO+NO₂+Na₂CO₃ → 2NaNO₂+CO₂  ①
2NO₂+Na₂CO₃ → NaNO₂+NaNO₃+CO₂         ②
1m³含2000mgNO_x的烟气用质量分数为0．150的碳酸钠溶液吸收。若吸收率为80％，吸收后的烟气         排放标准（填“符合”或“不符合”），          理由：             。
（5）．加入硝酸可改变烟气中NO和NO₂的比，反应为：NO+2HNO₃ → 3NO₂+H₂O
当烟气中n(NO)：n(NO₂)=2：3时，吸收率最高。
lm³烟气含2000mgNO_x，其中n(NO)：n(NO₂)=9：1。
计算：
①为了达到最高吸收率，1m³烟气需用硝酸的物质的量（保留3位小数）。
②1m³烟气达到最高吸收率90％时，吸收后生成NaNO₂的质量（假设上述吸收反应中，反应①比反应②迅速。计算结果保留1位小数）。

纳米级Cu₂O由于具有优良的催化性能而受到关注，下表为制取Cu₂O的四种方法：

方法a	用炭粉在高温条件下还原CuO
方法b	用葡萄糖还原新制的Cu(OH)2制备Cu2O；
方法c	电解法，反应为2Cu + H2OCu2O + H2↑。
方法d	用肼（N2H4）还原新制的Cu(OH)2

（1）已知：①2Cu（s）＋1/2O₂(g)=Cu₂O（s）；△H = -169kJ·mol^-1
②C（s）＋1/2O₂(g)=CO(g)；△H = -110.5kJ·mol^-1
③ Cu（s）＋1/2O₂(g)=CuO（s）；△H = -157kJ·mol^-1
则方法a发生的热化学方程式是：
（2）方法c采用离子交换膜控制电解液中OH^－的浓度而制备纳米Cu₂O，装置如图所示：该电池的阳极反应式为           钛极附近的pH值      （增大、减小、不变）。

（3）方法d为加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu(OH)₂来制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂。该制法的化学方程式为              。
（4）在相同的密闭容器中，用以上方法制得的三种Cu₂O分别进行催化分解水的实验：  △H>0。水蒸气的浓度随时间t变化如下表所示。

序号		0	10	20	30	40	50
①	T1	0.050	0.0492	0.0486	0.0482	0.0480	0.0480
②	T1	0.050	0.0488	0.0484	0.0480	0.0480	0.0480
③	T2	0.10	0.094	0.090	0.090	0.090	0.090

下列叙述正确的是       （填字母）。
A．实验的温度：T₂<T₁       
B．实验②比实验①所用的催化剂催化效率高
C．实验①前20 min的平均反应速率 v(H₂)=7×10^-5 mol·L^-1 min^-1

硫酸是重要的化工原料，二氧化硫生成三氧化硫是硫酸工业的重要反应之一。将0.100 mol SO₂(g)和0.060 mol O₂(g)放入容积为2 L的密闭容器中，反应2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)在一定条件下5分钟末达平衡状态，测得c(SO₃)＝0.040 mol/L。
（1）①5分钟时O₂的反应速率是_________；
②列式并计算该条件下反应的平衡常数K＝___________。
③已知：K(300℃)＞K(350℃)，若反应温度升高，SO₂的转化率_______（填“增大”、“减小”或“不变”）。
④能判断该反应达到平衡状态的标志是____________。（填字母）
A．SO₂和SO₃浓度相等
B．容器中混合气体的平均分子量保持不变
C．容器中气体的压强不变
D．SO₃的生成速率与SO₂的消耗速率相等
（2）某温度下，SO₂的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如下图1所示。平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）___________K（B）（填“>”、“<”或“=”）。

（3）将一定量的SO₂（g）和O₂（g）放入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，c（SO₃）的变化如下图所示。若在第5分钟将容器的体积缩小一半后，在第8分钟达到新的平衡（此时SO₃的浓度约为0.25mol／L）。请在下图中画出此变化过程中SO₃浓度的变化曲线。

(13分)（1）在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)+B(g)2C(g)+D(s) △H₁＜0反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。

①该反应的平衡常数表达式为K＝___。升高温度，平衡常数将____(填“增大”“减小”或“不变”)。
②能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是________。
A．容器中压强不变      
B．混合气体的密度不变
C．υ(A):υ(B):υ(C)＝2:1:2    
D．c(A)＝c(C)
（2）为研究不同条件对反应2NO(g)+Cl₂(g)2C1NO(g)  △H₂＜0的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol C1₂，10 min时反应达到平衡。测得NO的转化率为。其他条件保持不变，反应在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率为，则__________，(填“大于”“小于”或“等于”)。
（3）甲醇(CH₃OH)是重要的能源物质，研究甲醇具有重要意义。为提高甲醇燃料的利用率，科学家发明了一种燃料电池，电池的一个电极通入空气，另一个电极通入甲醇气体，电解质是掺入了Y₂O₃的ZrO₂晶体，在高温下它能传导O^2—离子。电池工作时负极反应式为_________________。用该燃料电池作电源，以石墨为电极电解足量的硫酸铜溶液，当电路中通过0.1 mol电子时，若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变，忽略溶液体积的变化)，可向溶液中加入_____(填物质名称)，其质量约为_______g。