高中化学简答题

下图是部分短周期元素原子（用字母表示）最外层电子数与原子序数的关系。请回答下列问题：

（1）Y在元素周期表中位于第____周期、第    族；P的基态原子核外电子排布式为________。
（2）Y、P、R第一电离能大小的顺序为     （用化学符号表示，下同），X、R、W的气态氢化物水溶液酸性大小顺序为        。
（3）X、Z的单质按物质的量比1：2反应生成的化合物中化学键类型有                  ；计算2mol该化合物与标准状况下33. 6LCO₂和l0mol水蒸气混合物充分反应后转移电子的物质的量是     。
（4）Q单质与Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应，化学方程式为          。
（5）已知：反应I CaSO₄( s)＋CO(g)CaO(s)＋SO₂(g)＋CO₂(g)    △H＝＋218.4kJ/mol
反应Ⅱ CaSO₄(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO₂(g)    △H＝-175.6kJ/mol
假设某温度下，反应I的速率(v1)大于反应II的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是  

铁是目前人类使用量最大的金属，它能形成多种化合物。
（1）取5．6 g的生铁与足量的稀硫酸混合反应，无论怎样进行实验，最终收集了的气体体积均小于2．24 L（标准状况），最主要的原因是__________，所得溶液在长时间放置过程中会慢慢出现浅黄色，试用离子方程式解释这一变化的原因______________。
（2）ZnFe₂Ox是一种新型纳米材料，可将工业废气中的某些元素转化为游离态，制取纳米ZnFe₂Ox 和用于除去废气的转化关系如图
。
若上述转化反应巾消耗的，x的值为____________________。请写出 ZnFe₂Ox与NO₂反应的化学方程式________________________(x用前一问求出的具体值）。
（3）LiFePO₄(难溶干水)材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一。
①以FePO₄（难溶于水）、Li₂CO₃、单质碳为原料在高温下制备LiFePO₄,，该反应还生成一种可燃性气体，则反应方程式为____________________________．
②磷酸铁锂动力电池有几种类型，其中一种（中间是锂离子聚合物的隔膜，它把正极与负桩隔开）工作原理为。则放电时正极上的电极反应式为____________________．
（4）已知25℃时，，此温度下若在实验室中配制5 mol/L 100 mL  FeCl₃溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加人________ml，2 mol/L。的盐酸（忽略加入盐酸体积）。

短周期主族元素A、B、C、D、E在元素周期表中的位置如下图所示，其中A为地壳中含量最高的金属元素。

请用化学用语回答下列问题：
（1）D元素在周期表中的位置：
（2）A、D 、E元素简单离子半径由大到小的顺序为____＞_____ ＞_____ (填微粒符号 )
（3）F与D同主族且相邻，其气态氢化物稳定性的大小     ＞      （填微粒符号）
（4）用高能射线照射含有10电子的D元素氢化物分子时，一个分子能释放一个电子，同时产生一种具有较高氧化性的阳离子，试写出该阳离子的电子式             ，该阳离子中存在的化学键有                   。
（5）C元素的简单氢化物与E元素的最高价氧化物的水化物反应，生成化合物K，则K的水溶液显____性（填“酸性”、“碱性”或“中性”），用离子方程式表示其原因      ．
（6）化合物AC导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。其中制备AC的一种方法为：用A元素的氧化物、焦炭和C的单质在1600 ~ 1750℃生成AC，每生成1 mol AC，消耗18 g碳，吸收b kJ的热量。（热量数据为25℃、101．3 kPa条件下）写出该反应的热化学方程式                        。
（7）在Fe和Cu的混合物中加入一定量C的最高价氧化物的水化物稀溶液，充分反应后，剩余金属m₁ g；再向其中加入稀硫酸，充分反应后，金属剩余 m₂ g 。下列说法正确的是          。
a．加入稀硫酸前和加入稀硫酸后的溶液中肯定都有Cu²⁺
b．加入稀硫酸前和加入稀硫酸后的溶液中肯定都有Fe²⁺
c．m₁一定大于m₂
d．剩余固体m₁ g 中一定有单质铜，剩余固体m₂ g 中一定没有单质铜

目前“低碳经济”备受关注。CO₂的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题。试利用所学知识，解决下列问题。
目前，“低碳经济”备受关注，CO₂的产生及有效开发利用成为科学家研究的重要课题．试运用所学知识，解决下列问题：
（1）已知某反应的平衡表达式为：它所对应的化学反应为：_________________
（2）一定条件下，将C（s）和H₂O（g）分别加入甲、乙两个密闭容器中，发生（1）中反应：其相关数据如表所示：

容器	容积/L	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需的时间/min
C（s）	H2O（g）	H2（g）
甲	2	T1	2	4	3.2	8
乙	1	T2	1	2	1.2	3

①T₁℃时，该反应的平衡常数K=  
②乙容器中，当反应进行到1.5min时，H₂O（g）的物质的量浓度      （填选项字母）．
A．=0.8mol•L^﹣1          B．=1.4mol•L^﹣1   
C．＜1.4mol•L^﹣1         D．＞1.4mol•L^﹣1
③丙容器的容积为1L，T₁℃时，按下列配比充入C（s）、H₂O（g）、CO₂（g）和H₂（g），达到平衡时各气体的体积分数与甲容器完全相同的是  （填选项字母）．
A.0.6mol、1.0mol、0.5mol、1.0mol   
B.0.6mol、2.0mol、0mol、0mol
C.1.0mol、2.0mol、1.0mol、2.0mol   
D.0.25mol、0.5mol、0.75mol、1.5mol
（3）将燃煤废气中的CO₂转化为甲醚的反应原理为：2CO₂（g）+6H₂（g）CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）
已知一定压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率见下表：

投料比[]	500K	600K	700K	800K
1.5	45%	33%	20%	12%
2.0	60%	43%	28%	15%
3.0	83%	62%	37%	22%

①该反应的焓变△H  0，熵变△S  0（填＞、＜或=）．
②用甲醚作为燃料电池原料，在碱性介质中该电池负极的电极反应式  ．若以1.12L•min^﹣1（标准状况）的速率向该电池中通入甲醚（沸点为﹣24.9℃），用该电池电解500mL 2mol•L^﹣1 CuSO₄溶液，通电0.50min后，理论上可析出金属铜  g．

(16分) 研究发现铜具有独特的杀菌功能, 能较好地抑制病菌的生长。现有工业上由辉铜矿石(主要成分Cu₂S)的冶炼铜两种方案：
Ⅰ 火法炼铜在1200℃发生的主要反应为:
①2Cu₂S+3O₂＝2Cu₂O+2SO₂         ②2Cu₂O+Cu₂S＝ 6Cu+SO₂↑
此方案的尾气可以用表中方法处理

方法1	用生物质热解气(主要成分CO、CH4、H2)将SO2在高温下还原成单质硫,其部分热化学方程式为： 2CO(g)+SO2(g)= S(g)+2CO2(g)  ΔH="+8." 0 kJ·mol^-1 2H2(g)+SO2(g)= S(g)+2H2O(g)  ΔH="+90." 4 kJ·mol^-1
方法2	用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸

Ⅱ“细菌冶金”是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石，例如溶液中亚铁硫杆菌能利用空气中的氧气将黄铁矿(主要成分FeS₂)氧化为Fe₂(SO₄)₃，并使溶液酸性增强；利用Fe₂(SO₄)₃作氧化剂溶解辉铜矿石，溶液酸性又进一步增强，过滤未溶解完的辉铜矿石，在滤液中加入足量的铁屑，待反应完全后过滤出铜和剩余的铁屑，得溶液Xml（设整个过程中其它杂质不参与反应，不考虑溶液离子水解）。其流程如图：

（1）Ⅱ相对于Ⅰ的优点是______________________________。(说一点即可)
（2）Ⅰ中反应2Cu₂O+Cu₂S＝ 6Cu+SO₂↑氧化剂是________
（3）已知CO的燃烧热283. 0 kJ·mol^-1，写出S(g)与O₂(g)反应生成SO₂(g)的热化学方程式___________。
（4）若用Ⅰ中方法2吸收尾气，则开始时阳极的电极反应式为________________。
（5）写出Ⅱ中黄铁矿氧化过程的化学反应方程式______________________________
（6）假设Ⅱ中每一步都完全反应，消耗掉标况下空气5×22.4VL（氧气体积分数为20%），则所得c(Fe²⁺)=________________（可以写表达式）。

研究有机物一般经过以下几个基本步骤：分离、提纯 → 确定实验式 → 确定分子式 → 确定结构式。
已知：① 2R-COOH + 2Na  → 2R-COONa + H₂ ↑
② R-COOH + NaHCO₃ → R-COONa + CO₂↑ + H₂O
有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取。纯净的A为无色粘稠液体，易溶于水。为研究A的组成与结构，进行了如下实验：

实 验 步 骤	解 释 或 实 验 结 论
（1）称取A 9.0g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H2的45倍。	试通过计算填空： （1）A的相对分子质量为            。
（2）将此9.0gA在足量纯O2充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现两者分别增重5.4g和13.2g。	（2）A的分子式为                 。]
（3）另取A 9.0g，跟足量的NaHCO3粉末反应，生成2.24LCO2（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24LH2（标准状况）。	（3）用结构简式表示A中含有的官能团。
（4）A的核磁共振氢谱如下图：	（4）A中含有        种氢原子。 综上所述， A的结构简式为                     。

 

钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。
（1）Co_xNi_(1-x)Fe₂O₄（其中Co、Ni均为+2）可用作H₂O₂分解的催化剂，具有较高的活性。
①该催化剂中铁元素的化合价为      。
②图1表示两种不同方法制得的催化剂Co_xNi_(1-x)Fe₂O₄在10℃时催化分解6%的H₂O₂溶液的相对初始速率随x变化曲线。由图中信息可知：      法制取得到的催化剂活性更高；Co²⁺、Ni²⁺两种离子中催化效果更好的是      。
（2）草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。下图2为二水合草酸钴（CoC₂O₄·2H₂O）在空气中受热的质量变化曲线，曲线中300℃及以上所得固体均为钴氧化物。
①通过计算确定C点剩余固体的化学成分为      （填化学式）。试写出B点对应的物质与O₂在225℃~300℃发生反应的化学方程式：      。

②取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物（其中Co的化合价为+2、+3），用480 mL 5 mol/L盐酸恰好完全溶解固体，得到CoCl₂溶液和4.48 L（标准状况）黄绿色气体。试确定该钴氧化物中Co、O的物质的量之比。

氯化亚铜（CuCl）是一种白色固体，微溶于水，不溶于酒精。研究该物质的应用新领域、生产新方法及生产过程中的环保新措施都具有重要意义。
（1）镁—氯化亚铜海水电池，可用于鱼雷上。该电池被海水激活时，正极导电能力增强，同时产生气泡，则正极上被还原的物质有      、      （填化学式）。
（2）工业上以铜作催化剂，氯代甲烷和硅粉反应合成甲基氯硅烷的过程中产生大量废渣（主要成分为硅粉、铜、碳等）。某课外小组以该废渣为原料制CuCl，流程示意图如下：

回答下列问题：
①氯代甲烷有4种，其中属于重要工业溶剂的是            （写出化学式）。
②“还原”阶段，SO₃^2－将Cu^2＋还原得[CuCl₂]^－，完成下列离子方程式。
Cu^2＋+Cl^－+SO₃^2－+     ＝[CuCl₂]^－+     +    
③在稀释过程中存在下列两个平衡：
ⅰ.[CuCl₂]^－CuCl＋Cl^－    K＝2.32
ⅱ.CuCl(s)Cu⁺(aq)＋Cl^－   K_sp＝1.2×10^－6
当[CuCl₂]^－完成转化时（c([CuCl₂]^－)≤1.0×10^－5 mol·L^－1），溶液中c(Cu^＋)≥    。
④获得CuCl晶体需经过滤、洗涤、干燥。洗涤时，常用无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂的优点是     （写一点）。
（3）工业生产CuCl过程中产生浓度为2～3 g·L^－1的含铜废水，对人及环境都有较大的危害，必须进行回收利用。用萃取法富集废水中的铜，过程如下：

①实验室完成步骤ⅰ时，依次在分液漏斗中加入曝气后的废水和有机萃取剂，经振荡并        后，置于铁架台的铁圈上静置片刻，分层。分离上下层液体时，应先        ，然后打开活塞放出下层液体，上层液体从上口倒出。
②写出步骤ⅱ的离子方程式：                。

[化拳——化学与技术](15分)
粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为SiO₂、Al₂O₃、CaO等。 一种利用粉煤灰制取氧化铝的工艺流程如下：

（1）粉煤灰研磨的目的是         。
（2）第1次过滤时滤渣的主要成分有   (填化学式，下同)和   ，第3次过滤时滤渣的成分是           。
（3）在104℃用硫酸浸取时，铝的浸取率与时间的关系如图1，适宜的浸取时间为   h；铝的浸取率与的关系如图2所示，从浸取率角度考虑，三种助溶剂NH4F、KF及NH4F与KF的混合物，在相同时，浸取率最高的是    (填化学式)；用含氟的化合物作这种助溶剂的缺点是           (举一例)。

（4）流程中循环使用的物质有     和     。(填化学式)
（5）用盐酸溶解硫酸铝晶体，再通入HCl气体，析出A1C1₃·6H₂0，该过程能够发生的原因是     。
（6）用粉煤灰制取含铝化合物的主要意义是     。

元素单质及其化合物有广泛用途，请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题：
（1）按原子序数递增的顺序（稀有气体除外），以下说法正确的是               。
a．原子序数和离子半径均减小             
b．金属性减弱，非金属性增强
c．氧化物对应的水合物碱性减弱，酸性增强 
d．单质的熔点降低
（2）原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为       ，氧化性最弱的简单阳离子是   。
（3）已知：

化合物	MgO	Al2O3	MgCl2	AlCl3
类型	离子化合物	离子化合物	离子化合物	共价化合物
熔点/℃	2800	2050	714	191

工业制镁时，电解MgCl₂而不电解MgO的原因是                           ；制铝时，电解Al₂O₃而不电解AlCl₃的原因是                                                 。
（4）晶体硅（熔点1410℃）是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下：

写出SiCl₄的电子式：      ；在上述由SiCl₄制纯硅的反应中，测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：                                 。
（5）P₂O₅是非氧化性干燥剂，下列气体不能用浓硫酸干燥，可用P₂O₅干燥的是          。
a．NH₃          b．HI           c．SO₂          d．CO₂
（6）KClO₃可用于实验室制O₂，若不加催化剂，400℃时分解只生成两种盐，其中一种是无氧酸盐，另一种盐的阴阳离子个数比为1:1。写出该反应的化学方程式：             。

已知铁生锈的过程为：Fe → Fe(OH)₂ → Fe(OH)₃ → Fe₂O₃·xH₂O。又知草酸（H₂C₂O₄）分解的化学方程式为H₂C₂O₄CO↑ + CO₂↑ + H₂O。某化学小组为测定两种不同生锈铁片的组成（设只含有铁和Fe₂O₃·xH₂O），进行了以下探究，请你参与并完成对有关问题的解答。
（1）甲同学利用草酸分解产生的混合气体和下图所示装置测定其中一种锈铁的组成。
主要操作为：取锈铁样品12.6 g置于装置C的硬质玻璃管中，加热完全反应后得到固体的质量为8.4 g，装置D增重8.4 g。
①钢铁在潮湿空气中发生电化学腐蚀时，其负极的电极反应式为        。
②装置A的作用是         。装置B的作用是          。

③根据以上数据能否测定出锈铁的组成？答：       （填“能”或“不能”）。
④该装置还存在的一个明显的缺陷是                     。
（2）乙同学在甲同学装置的基础上将装置D换成装浓硫酸的洗气瓶（装置E，此装置图略），经改进后，重新按甲同学的操作和样品取用量进行实验，若完全反应后得到固体的质量仍为8.4 g，而装置E增重1.8 g，则x =      ；m(Fe)︰m (Fe₂O₃·xH₂O) =           。

下图是各种不同密度的硝酸与铁反应(相同温度)时主要还原产物的分布图。请认真读图分析，回答有关问题。
（1）下列叙述中正确的是(填序号)                。

A．图中横坐标是硝酸的密度，硝酸的密度越大，其浓度越小。

B．当还原剂和温度相同时，不同浓度的硝酸被还原的产物不是单一的，只是在某浓度时，以某种产物为主而已。

C．硝酸的浓度越大，还原产物中N元素低化合价产物越少。

D．当硝酸密度大于1.3 g·cm^-3时，还原产物主要为NO、NO2

（2）当硝酸溶液的密度为1.36 g·cm^-3时，Fe与过量硝酸反应的化学方程式是_________________。
（3）限用下列仪器、药品验证由铁和过量1.36 g·cm^-3硝酸反应产生的气体中含有NO(不考虑N₂O₄)。设计一个合理而简单的实验方案（仪器可选择使用，N₂的用量可自由控制，加热装置和固定装置省略）。

第1步：反应并收集生成的气体：
①实验中气体发生装置应选择 (填装置序号)，理由是                                。
②装置的连接顺序是(填各装置接口的序号)：[  ]→[  ] [  ]→[8] [9]→[  ]。
③检查装置气密性后，开始反应。待E中充满红棕色气体，停止实验。
第2步：验证E中有NO。
④取下试管E，倒立在F中，轻轻摇动试管。
确认生成的气体中有NO的现象是                                                    。
（4）某工厂生产硝酸的流程简要表示如下：

①氧化炉中反应的化学方程式为_____________________________________________________。
②工业上通常用质量分数为15%的Na₂CO₃水溶液(密度1.16 g·mL^－1)作为NO_x吸收剂，它的物质的量浓度为_____________ mol·L^－1(保留2位小数)。

在含有弱电解质的溶液中，往往有多个化学平衡共存。
（1）一定温度下，向1 L 0.1 mol·L^－1CH₃COOH溶液中加入0.1 mol CH₃COONa固体，溶液中       (填“增大”、“减小”或“不变”)；写出表示该混合溶液中所有离子浓度之间的一个等式                               。
（2）土壤的pH一般在4～9之间。土壤中Na₂CO₃含量较高时，pH可以高达10.5，试用离子方程式解释土壤呈碱性的原因                       。加入石膏(CaSO₄·2H₂O)可以使土壤碱性降低，有关反应的化学方程式为                                。
（3）常温下向20 mL 0.1 mol·L^－1Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1 mol·L^－1HCl溶液40 mL，溶液中含碳元素的各种微粒(CO₂因逸出未画出)物质的量分数随溶液pH变化的情况如下：

回答下列问题：
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^－、CO₃^2-        (填“能”或“不能”)大量共存；
②当pH=7时，溶液中含碳元素的主要微粒有          、         ，溶液中含量最多的三种微粒的物质的量浓度的大小关系为                            ；

(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇的反应有：

(1)用CH₄和0₂直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为                     。
(2)某温度下，向4 L恒容密闭容器中通人6 mol C0₂和6mol CH₄，发生反应(i)，平衡体系中各组分的体积分数均为，则此温度下该反应的平衡常数K=       ，CH₄的转化率为                 。
(3)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：
，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：

①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是    (填“3．5× 10⁶ Pa” “4．O×10⁶ Pa”或“5.0× 10⁶ Pa”)。
②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是                              。
(4)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于其结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示：

①通入a气体的电极是电池的        (填“正”或“负”)极，其电极反应式为    .
②常温下，用此电池以惰性电极电解O．5 L饱和食盐水(足量)，若两极共生成气体1．12 L(已折算为标准状况下的体积)，则电解后溶液的pH为   (忽略溶液的体积变化)。

［化学——选修3：物质结构与性质］
已知A、B、C、D四种短周期元素，它们的核电荷数依次增大。A原子，C原子的L能层中，都有两个未成对的电子，C、D同主族。E、F都是第四周期元素，E原子核外有4个未成对电子，F原子除最外能层只有1个电子外，其余各能层均为全充满。根据以上信息填空：
（1）基态D原子中，电子占据的最高能层符号       ，该能层具有的原子轨道数为      ；
（2）E^2＋离子的价层电子轨道表示式是      ，F原子的电子排布式是            ；
（3）A元素的最高价氧化物对应的水化物中心原子采取的轨道杂化方式为        ，B元素的气态氢化物的分子模型为            ；
（4）化合物AC₂、B₂C和阴离子DAB^－互为等电子体，它们结构相似，DAB^－的电子式为      ；
（5）配合物甲的焰色反应呈紫色，其内界由中心离子E^3＋与配位体AB^－构成，配位数为6，甲的水溶液可以用于实验室中E^2＋离子的定性检验，检验E^2＋离子的离子方程式为      ；
（6）某种化合物由D，E，F三种元素组成，其晶胞 如图所示，则其化学式为           ，该晶胞上下底面为正方形，侧面与底面垂直，根据图中所示的数据列式计算该晶体的密度：d=          g/cm³。