高中化学简答题

元素铝是在生产、生活中应用广泛的金属元素。
（1）从矿石提取氧化铝：矿石与NaOH溶液高温反应，然后降温析出晶体，再经净化和高温煅烧得到氧化铝。降温析出晶体时的反应方程式为：                    。

（2）氧化铝是工业电解冶炼铝的重要原料，生产中加入冰晶石(Na₃AlF₆)，其作用是           。
工业冶炼铝的装置示意图如右：
①阴极的反应式                        ，
②在电解池工作过程中，需要不断补充阳极材料，原因是                      。
（3）有资料介绍：溶液中铝元素以氢氧化物[用Al(OH)₃表示]形式存在的pH范围是3.8~10。现有A、B两种均含铝元素形成的某种离子溶液，其pH分别为1、13，两溶液等体积混合时反应的离子方程式为                                   。
（4）一种新型高效净水剂PAFC——聚合氯化铁铝[A1Fe（OH）_nCl_6－n]_m，广泛用于日常生活用水和工业污水的处理。有关PAFC的说法正确的是          。（填选项）
A．PAFC中铁元素显+2价
B．PAFC用于净水时，比用相同量的氯化铝和氯化铁对水的pH改变小
C．PAFC可看作一定比例的氯化铁与氯化铝水解的中间产物
D．PAFC在强酸性和强碱性溶液中都能稳定存在

硫及其化合物在自然界中广泛存在，运用相关
原理回答下列问题：
（1）如图表示一定温度下，向体积为10L的密闭容器中充入1molO₂和一定量的SO₂后，SO₂和SO₃(g)的浓度随时间变化的情况。
①该温度下，从反应开始至平衡时氧气的平均反应速率是      ；
②该温度下，反应2SO₂(g)+O₂(g) 2SO₃(g)的平衡常数为              。
（2）以黄铜矿（主要成分CuFeS₂）为原料，经焙烧、熔炼等使铁元素及其他有关杂质进入炉渣，将铜元素还原为铜。发生的主要反应为：
2Cu₂S(s)+3O₂(g) = 2Cu₂O(s)+2SO₂(g) △H ="-768.2" kJ·mol^－1
2Cu₂O(s)+ Cu₂S (s) = 6Cu(s)+SO₂(g) △H ="+116.0" kJ·mol^－1
①“焙烧”时，通入少量空气使黄铜矿部分脱硫生成焙砂（主要成分是Cu₂S和FeS，其物质的量比为1:2）和SO₂，该反应的化学方程式为：              。
②在熔炼中，Cu₂S与等物质的量的O₂反应生成Cu的热化学方程式为：      。

（3）用电解的方法将硫化钠溶液氧化为多硫化物的研究具有重要的实际意义，将硫化物转变为多硫化物是电解法处理硫化氢废气的一个重要内容。
如图，是电解产生多硫化物的实验装置：
①已知阳极的反应为：(x+1)S^2－=S_xS^2－+2xe^－，则阴极的电极反应式是：                  。
当反应转移xmol电子时，产生的气体体积为        （标准状况下）。
②将Na₂S·9H₂O溶于水中配制硫化物溶液时，通常是在氮气气氛下溶解。其原因是（用离子反应方程式表示）：             。

SO₂、NO、NO₂、CO都是污染大气的有害气体，对其进行回收利用是节能减排的重要课题。
（1）上述四种气体中直接排入空气时会引起酸雨的有__________（填化学式）。
（2）已知：2SO₂(g)+ O₂(g)=2SO₃(g)；△H=－196.6kJ/mol
O₂(g)+2NO(g)=2NO₂(g)；△H=－113.0kJ/mol
①反应：NO₂(g) +SO₂(g)= SO₃(g) +NO(g)的△H=_ kJ/mol。
②一定条件下，将NO₂和SO₂以体积比1：1置于恒温恒容的密闭容器中发生反应： NO₂(g) +SO₂(g)SO₃(g) +NO(g)，
下列不能说明反应达到平衡状态的是_____（填字母）。
a．体系压强保持不变
b．混合气体的颜色保持不变
c．NO的物质的量保持不变
d．每生成1molSO₃的同时消耗1molNO₂
（3）CO可用于合成甲醇，其反应的化学方程式为CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20mol H₂，在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率（α）与温度（T）、压强（p）的关系如图所示。

①上述合成甲醇的反应为______（填“放热”或“吸热”）反应。
②A、B、C三点的平衡常数K_A、K_B、K_C的大小关系为___________。
③若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为_____L。
（4）某研究小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。

①该电池工作时，OH^-向______（填“a”或“b”）极移动。
②电池工作一段时间后，测得溶液的pH减小，则该电池总反应的离子方程式为__________________。

铁是地壳中含量第二的金属元素，其单质、合金化合物在生产生活中的应用广泛。
（一）工业废水中有一定量的Cr₂O₇^2--和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。常用的处理方法是电解法，该法用Fe作电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。
（1）用Fe作电极的目的是____________________________________________________。
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是___________（用电极反应式解释）；溶液中同时生成的沉淀还有___________。
（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁涉及的主要生产流程如下：

已知：①某赤铁矿石含60.0Fe₂O₃、3.6% FeO，还含有Al₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

（3）步骤②中加双氧水的目的是__________________，pH控制在3.4的作用是_______________________；已知25℃时，K_sp[Cu(OH) ₂] =2.0×10^-20，该温度下反应：Cu²⁺+2H₂O Cu(OH) ₂+2H⁺的平衡常数K=_______。
（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？_____________________________________。

氮可以形成多种化合物，如NH₃、N₂H₄、HCN、NH₄NO₃等。
（1）已知：N₂(g)+2H₂(g)=N₂H₄(l)            △H=" +" 50.6kJ·mol^-1
2H₂(g)+O₂(g)=2H₂O(l)            △H="-571.6" kJ·mol^-1
则①N₂H₄(l)+O₂(g)=N₂(g)+2H₂O(l)     △H=     kJ·mol^-1
②N₂(g)+2H₂(g)=N₂H₄(l) 不能自发进行的原因是   。
③用次氯酸钠氧化氨，可以得到N₂H₄的稀溶液，该反应的化学方程式是   。
（2）采矿废液中的CN^-可用H₂O₂处理。已知：H₂SO₄=H⁺+ HSO₄^-   HSO₄^-H⁺+ SO₄^2-
用铂电极电解硫酸氢钾溶液，在阳极上生成S₂O₈^2-，S₂O₈^2-水解可以得到H₂O₂。写出阳极上的电极反应式   。
（3）氧化镁处理含的废水会发生如下反应：
MgO+H₂OMg(OH)₂        Mg(OH)₂+2NH₄⁺ Mg²⁺ +2NH₃·H₂O。
①温度对氮处理率的影响如图所示。在25℃前，升高温度氮去除率增大的原因是   。

②剩余的氧化镁，不会对废水形成二次污染，理由是   。
（4）滴定法测废水中的氨氮含量（氨氮以游离氨或铵盐形式存在于水中）步骤如下：①取10 mL废水水样于蒸馏烧瓶中，再加蒸馏水至总体积为175 mL②先将水样调至中性，再加入氧化镁使水样呈微碱性，加热③用25 mL硼酸吸收蒸馏出的氨[2NH₃+4H₃BO₃＝(NH₄)₂B₄O₇+5H₂O]④将吸收液移至锥形瓶中，加入2滴指示剂，用c mol·L^-1的硫酸滴定至终点[(NH₄)₂B₄O₇+H₂SO₄+5H₂O＝(NH₄)₂SO₄+4H₃BO₃]，记录消耗的体积V mL。则水样中氮的含量是   mg·L^-1（用含c、V的表达式表示）。

Aspernigerin对癌细胞具有较强的抑制作用，其合成路线如下：

回答下列问题：
（1）物质B中官能团的名称为   。
（2）反应③的无机产物为   。
（3）④的反应类型是   。
（4）写出同时满足下列条件的F的一种同分异构体的结构简式   
①能使溴水褪色            ②苯环上有两个取代基
③苯环上的一氯代物有两种  ④分子中有5种不同化学环境的氢
（5）以CH₃CH₂OH和为原料，写出制备的合成路线流程图（无机试剂任用）。合成路线流程图例如下：
                                       

在高温高压下CO具有极高的化学活性，能与多种单质或化合物反应。
（1）若在恒温恒容的容器内进行反应C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)，则可用来判断该反应达到平衡状态的标志有           。(填字母)
a．容器内的压强保持不变            b．容器中H₂浓度与CO浓度相等
c．容器中混合气体的密度保持不变    d．CO的生成速率与H₂的生成速率相等
（2）CO一空气燃料电池中使用的电解质是搀杂了Y₂O₃的ZrO₂晶体，它在高温下能传导O²。该电池负极的电极反应式为              。
（3）一定条件下，CO与H₂可合成甲烷，反应方程式为：CO(g)+3H₂(g) CH₄(g)+ H₂O (g)
①一定条件下，该反应能够自发进行的原因是              。
②已知H₂(g)、CO(g)和 CH₄(g)的燃烧热分别为285．8 kJ·mol^-1、283．0 kJ·mol^-1和890,0 kJ·mol^-1。
写出CO与H₂反应生成CH₄和CO₂的热化学方程式：                  。
（4）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，反应方程式为：                           ．
CH₃OH(g)+CO(g)HCOOCH₃(g)   △H=－29.1 kJ·mol^-1
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            。
②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是            。

过氧化镁(MgO₂)易溶于稀酸，溶于酸后产生过氧化氢，在医学上可作为解酸剂等。过氧化镁产品中常会混有少量MgO，实验室可通过多种方案测定样品中过氧化镁的含量。

（1）某研究小组拟用右图装置测定一定质量的样品中过氧化镁的含量。
①实验前需进行的操作是            ．稀盐酸中加入少量FeCl₃溶液的作用是             。
②用恒压分液漏斗的优点有：使分液漏斗中的溶液顺利滴下；                     。
③实验终了时，待恢复至室温，先             ，再平视刻度线读数。
（2）实验室还可通过下列两种方案测定样品中过氧化镁的含量：
方案I：取a g样品，加入足量稀盐酸，充分反应后再加入 NaOH溶液至Mg^2＋沉淀完全，过滤、洗涤后，将滤渣充分灼烧，最终得到b g固体。 
方案Ⅱ：称取0.1 g样品置于碘量瓶中，加入15 mL0.6 mol/LKI溶液和足量盐酸，摇匀后在暗处静置5 min，然后用0.1 mol/L Na₂S₂O₃溶液滴定，滴定到终点时共消耗VmL Na₂S₂O₃溶液。(已知：I₂+2Na₂S₂O₃= Na₂S₄O₆+2NaI)
①已知常温下Ksp[Mg(OH)₂]=l×10^－11。为使方案I中Mg²⁺完全沉淀[即溶液中c(Mg²⁺)≤l ×10^－5mol/L]，溶液的pH至少应调至          。方案I中过氧化镁的质量分数为       (用含a、b的表达式表示)。
②方案Ⅱ中滴定前需加入少量          作指示剂；样品中过氧化镁的质量分数为            （用含V的表达式表示)。

硼及其化合物在耐髙温合金工业、催化剂制造、髙能燃料等方面应用广泛。
（1）氮化硼是一种耐高温材料，巳知相关反应的热化学方程式如下：
2B(s)+N₂(g)= 2BN(s) ΔH="a" kJ • mol^-1
B₂H₆ (g)=2B(s) + 3H₂ (g) ΔH =b kJ • mol^-1
N₂ (g) + 3H₂ (g) 2NH₃ (g)    ΔH ="c" kJ• mol^-1
①反应B₂H₆(g)+2NH₃(g)=2BN(s)+6H₂(g)  ΔH =           (用含a、b、c的代数式表示)kJ ·mol^-1。
②B₂H₆是一种髙能燃料，写出其与Cl₂反应生成两种氯化物的化学方程式：                  。
（2）硼的一些化合物的独特性质日益受到人们的关注。
①最近美国化学家杰西·萨巴蒂尼发现由碳化硼制作的绿色焰火比传统焰火（硝酸钡）更安全，碳化硼中硼的质量分数为78. 6%，则碳化硼的化学式为                               。
②近年来人们将LiBH₄和LiNH₂球磨化合可形成新的化合物Li₃BN₂H₈和Li₄BN₃ H₁₀，Li₃BN₂H₈球磨是按物质的量之比n(LiNH₂) : n(LiBH₄) =" 2" : 1加热球磨形成的，反应过程中的X衍射图谱如图所示。

Li₃BN₂H₈在大于250℃时分解的化学方程式为                                        ，Li₃BN₂H₈与Li₄BN₃H₁₀的物质的量相同时，充分分解，放出等量的H₂，Li₄BN₃ H₁₀分解时还会产生固体Li₂NH和另一种气体，该气体是      。
（3）直接硼氢化物燃料电池的原理如图，负极的电极反应式为                               。电池总反应的离子方程式为                                               。

某化学小组在实验室模拟用软锰矿（主要成分MnO₂，杂质为铁及铜的化合物等）制备高纯碳酸锰，过程如下（部分操作和条件略）：
① 缓慢向烧瓶中（见图）通入过量混合气进行“浸锰”操作，主要反应原理为：

SO₂+ H₂O = H₂SO₃
MnO₂+ H₂SO₃ = MnSO₄+ H₂O
（铁浸出后，过量的SO₂ 会将Fe³⁺还原为Fe²⁺）
② 向“浸锰”结束后的烧瓶中加入一定量纯MnO₂粉末。
③ 再用Na₂CO₃溶液调节pH为3.5左右，过滤。
④ 调节滤液pH为6.5～7.2 ，加入NH₄HCO₃ ，有浅红色的沉淀生成，过滤、洗涤、干燥，得到高纯碳酸锰。
回答：
（1）“浸锰”反应中往往有副产物MnS₂O₆ 的生成，温度对“浸锰”反应的影响如下图，为减少MnS₂O₆的生成，“浸锰”的适宜温度是          。

（2）查阅表1，③中调pH为3.5时沉淀的主要成分是      。②中加入一定量纯MnO₂粉末的主要作用是        ，相应反应的离子方程式为         。
表1：生成相应氢氧化物的pH

物质	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mn(OH)2	Cu(OH)2
开始沉淀pH	2.7	7.6	8.3	4.7
完全沉淀pH	3.7	9.6	9.8	6.7

 
（3）③中所得的滤液中含有Cu²⁺，可添加过量的难溶电解质MnS除去Cu²⁺，经过滤，得到纯净的MnSO₄。用平衡移动原理解释加入MnS的作用_________________。
（4）④中加入NH₄HCO₃ 后发生反应的离子方程式是____________________。
（5）检验④中沉淀是否洗涤干净的方法是          。

天然气（以甲烷计）在工业生产中用途广泛。
Ⅰ．在制备合成氨原料气H₂中的应用
（1）甲烷蒸汽转化法制H₂的主要转化反应如下：
CH₄(g) + H₂O(g)  CO(g) + 3H₂(g)    ΔH =" +206.2" kJ/mol
CH₄(g) + 2H₂O(g)  CO₂(g) +4H₂(g)   ΔH = +165.0kJ/mol
上述反应所得原料气中的CO能使氨合成催化剂中毒，必须除去。工业上常采用催化剂存在下CO与水蒸气反应生成易除去的CO₂，同时又可制得等体积的氢气的方法。此反应称为一氧化碳变换反应，该反应的热化学方程式是        。
（2）CO变换反应的汽气比（水蒸气与原料气中CO物质的量之比）与CO平衡变换率
（已转化的一氧化碳量与变换前一氧化碳量之比）的关系如下图所示：

汽气比与CO平衡变换率的关系
析图可知：
① 相同温度时，CO平衡变换率与汽气比的关系是     。
② 汽气比相同时，CO平衡变换率与温度的关系是     。
（3）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（p_B）代替物质的量浓度也可以表示平衡常数（记作K_p），则CO变换反应的平衡常数表示式为：K_p=        。随温度的降低，该平衡常数      （填“增大”“减小”或“不变”）。
Ⅱ．在熔融碳酸盐燃料电池中的应用
以熔融Li₂CO₃和K₂CO₃为电解质，天然气经内重整催化作用提供反应气的燃料电池示意图如下：

（1）外电路电子流动方向：由  流向   （填字母）。
（2）空气极发生反应的离子方程式是    。
（3）以此燃料电池为电源电解精炼铜，当电路有0.6 mol e^‑转移，有     g 精铜析出。

以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下：

（1）已知：（已折算为标况下）SO₃气体与H₂O化合时放出的热量为       （保留两位有效数字）。
（2）沸腾炉中发生反应的化学方程式为                      。
（3）依据工艺流程图判断下列说法正确的是（选填序号字母）        。
a．沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
b．过量空气能提高SO₂的转化率
c．使用催化剂能提高SO₂的反应速率和转化率
d．为使黄铁矿充分燃烧，需将其粉碎
（4）在吸收塔吸收SO₃不用水或稀硫酸的原因                  。
（5）吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理，得到较高浓度的SO₂和铵盐。
①SO₂既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br₂。SO₂吸收Br₂的离子方程式是                         。
②为测定该铵盐中氮元素的质量分数，将不同质量的铵盐分别加入到50.00mL相同浓度的NaOH溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出（此温度下铵盐不分解）。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量。部分测定结果如下表（a>0）：   

计算：该铵盐中氮元素的质量分数是      %；若铵盐质量为15.00g，浓硫酸增加的质量为         。（计算结果保留两位小数）

甲醇是重要的化工原料，在日常生活中有着广泛的应用。
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）
反应Ⅱ：CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）
①在以上制备甲醇的两个反应中：反应Ⅰ优于反应Ⅱ，原因为_________________。
②对于反应Ⅰ，下图甲表示能量的变化；图乙表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的浓度随时闻峦化。

在“图甲”中，曲线__________（填：“a”或“b”）表示使用了催化剂；该反应属于________（填：“吸热”、“放热”）反应。在图乙中从反应开始到建立平衡，用H₂浓度变化表示的反应速率为_____________；该温度下CO（g）＋2H₂（g）CH₃OH（g）的化学平衡常数为__________.
③对于反应Ⅱ，在一定温度时，将lmol CO₂年和3mol H₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO₂的转化率为a，则容器内的平衡压强与起始压强之比为__________；若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是____________。
a．升高温度
b．增加CO₂的量
c．充入He，使体系总压强增大
d．按原比例再充入CO₂和H₂   
（2）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种 污染，其原理是：通电后，将Co^2＋氧化成Co^3＋，然后以Co^3＋做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用下图装置模拟上述过程。

①阳极电极反应式为____________。
②除去甲醇的离子方程式为________________。

甲醇是一种新型燃料，甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H₂为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：
CO(g)+ 2H₂(g)  CH₃OH(g)  △H₁＝－116 kJ·mol^-1
（1）下列措施中有利于增大该反应的反应速率的是_____________。

A．随时将CH3OH与反应混合物分离

B．降低反应温度

C．增大体系压强

D．使用高效催化剂

（2）乙醇燃料电池具有很高的实用价值。下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。则该电池的负极反应式为           。

（3）已知：CO(g)+1/2 O₂(g)=CO₂(g)；△H₂＝－283 kJ·mol^-1 
H₂(g)+1/2 O₂(g)=H₂O(g)  △H₃＝－242 kJ·mol^-1
则表示1mol气态甲醇完全燃烧生成CO ₂和水蒸气时的热化学方程式为
                                                                   
（4）在容积为2L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃和270℃三种温度下合成甲醇的规律。下图是上述三种温度下不同的H₂和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为2mol）与CO平衡转化率的关系。请回答：

①在上述三种温度中，曲线Z对应是        。
②利用图中a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+ 2H₂(g) CH₃OH(g) 的平衡常数K =                  。

NO₂和N₂O₄混合气体的针管实验是高中化学的经典素材。理论估算和实测发现，混合气体体积由V压缩为V/2，温度由298K升至311K。已知这两个温度下N₂O₄(g) 2NO₂(g)的压力平衡常数K_p分别为0.141和0.363。
6-1 通过计算回答，混合气体经上述压缩后，NO₂的浓度比压缩前增加了多少倍。
6-2 动力学实验证明，上述混合气体几微秒内即可达成化学平衡。压缩后的混合气体在室温下放置，颜色如何变化？为什么？