高中化学简答题

（物质结构与性质）
Ⅰ.下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。

试回答下列问题：
（1）请写出元素D的基态原子电子排布式___________________。
（2）元素A、B形成的单质中，______对应的单质熔点更高，原因是_________________。
（3）写出C的最高价氧化物的水化物与B的最高价氧化物的水化物反应的化学方程式_______________。
（4）元素D可以形成化学式为D（NH₃）₅BrSO₄，配位数均为6的两种配合物。若往其中一种配合物的溶液中加入BaCl₂溶液时，无明显现象，若加入AgNO₃溶液时，产生淡黄色沉淀，则该配合物的化学式为____________。
Ⅱ.钇钡铜氧的晶胞结构如图。研究发现，此高温超导体中的铜元素有两种价态：＋2价和＋3价。
（5）根据图示晶胞结构，推算晶体中Y，Ba，Cu和O原子个数比，确定其化学式为________。
Ⅲ.BF₃与一定量的水形成晶体Q [（H₂O）₂·BF₃]，Q在一定条件下可转化为R：
（6）晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及________（填字母）。
a．离子键  
b．共价键   
c．配位键
d．金属键  
e．氢键    
f．范德华力
（7）R中阳离子的空间构型为________，阴离子的中心原子轨道采用_____杂化。

A、B、C、D是四种常见的有机物，其中，A是一种气态烃，在标准状况下的密度是1.25 g/L ，其产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志之一；C的分子式为C₂H₄O₂；B和C在浓硫酸和加热的条件下发生反应，生成的有机物有特殊的香味；A、B、C、D在一定条件下的转化关系如图所示（反应条件已省略）：

根据以上材料和你所学的化学知识回答下列问题：
（1）B中所含官能团名称：________________，C中所含官能团名称______________
（2）丙烯酸（CH₂ =" CH" — COOH）的性质可能有（    ）
① 加成反应  ②取代反应   ③加聚反应   ④中和反应  ⑤氧化反应
A．只有①③      B．只有①③④        C．只有①③④⑤        D．①②③④⑤
（3）写出下列反应方程式
①AB：_______________________________反应类型：________________
②丙烯酸 + B丙烯酸乙酯 ：__________________________ 反应类型：______________
（4）聚丙烯酸的结构简式______________，丙烯中最多有_____________个原子共面。

海水是宝贵的资源宝库，目前氯碱工业、海水提镁、海水提溴为人类提供了大量工业原料。下图是海水综合利用的部分流程图，据图回答问题：

（1）由海水晒制的粗盐中含有Ca^2＋、Mg^2＋、SO₄^2－等离子，为除去这些离子，所加试剂及其先后顺序为（写化学式）_________________________。
（2）①目前较先进的电解制碱法是离子交换膜电解法，即用阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是____________________，电解饱和食盐水的化学反应方程式为___________________。
②制取MgCl₂的过程中涉及反应：MgCl₂·6H₂OMgCl₂＋6H₂O，该反应要在HCl气氛中进行，原因是__________。
（3）苦卤中通入Cl₂已经置换出Br₂，为什么吹出后用SO₂吸收转化为Br^－再用Cl₂置换______________，由此判断Cl₂、Br₂、SO₂的氧化性由强到弱的顺序为________。
（4）也有工艺是在吹出Br₂后用碳酸钠溶液吸收，形成溴化钠和溴酸钠，同时有CO₂放出。该反应的离子方程式是_________________；最后再用H₂SO₄处理得到Br₂，该反应的离子方程式是__________________。

下表是元素周期表的一部分，请针对表中所列标号为①～⑩的元素回答下列问题。

（1）非金属性最强的元素是______(填元素符号，下同)，形成化合物种类最多的元素是____________。
（2）第三周期元素除⑩外原子半径最小的是______(填元素符号)，这些元素的最高价氧化物对应水化物中碱性最强的是__________(填化学式，下同)，具有两性的是____________。
（3）⑤⑥⑦单质的活泼性顺序为______＞______＞______(填元素符号)，判断的实验依据是_______(写出一种)。

(10分)在温度为373K时，将0.100mol无色的N₂O₄气体通入1L抽空的密闭容器中，立刻出现红棕色，直至建立N₂O₄2NO₂的平衡。下图是隔一定时间测定到的N₂O₄的浓度（纵坐标为N₂O₄的浓度，横坐标为时间）

（1）计算在20至40秒时间内，NO₂的平均生成速率为        。
（2）该反应的化学平衡常数表达式为             。
（3）下表是不同温度下测定得到的该反应的化学平衡常数。

T/ K	323	373
K值	0.022	0.36

据此可推测该反应（生成NO₂）是       反应（选填“吸热”或“放热”）。
（4）若其他条件不变，反应在423K时达到平衡，请在上图中找出相应的位置，画出此温度下的反应进程示意曲线。

已知某温度下：
反应①：CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)，ΔH=" +41.2" kJ/mol；
反应②：(g)(g)+H₂(g)，ΔH=" +117.6" kJ/mol。
①、②的化学反应平衡常数分别为K₁、K₂。
（1）请写出二氧化碳氧化乙苯制备苯乙烯的热化学反应方程式              。该反应的化学平衡常数K=         （用K₁、K₂表示）。
（2）恒温恒容条件下，反应①达到平衡后，t₁时刻通入少量CO₂。请画出t₁之后的正逆反应曲线，并作出标注。

（3）一定条件下，某密闭容器中N₂O₄和NO₂的混合气体达到平衡时，c（NO₂）=0.50mol/L、c（N₂O₄）="0.125" mol/L，则2NO₂(g)N₂O₄（g）的平衡常数K=             (写出计算结果) ；若NO₂起始浓度为2 mol/L，在相同条件下反应达到平衡时，NO₂的转化率为           。
（4）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
CO₂（g）＋H₂（g） CO（g）＋H₂O（g），其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：

T/℃	700	800	830	1 000	1 200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

回答下列问题：
①该反应为________反应（填“吸热”、“放热”）。
②能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是          。
A．及时分离出CO气体              B．适当升高温度
C．增大CO₂的浓度                  D．选择高效催化剂

、碳和氮的化合物与人类生产、生活密切相关。

（1）在一恒温、恒容密闭容器中发生反应：Ni (s)＋4CO(g)Ni(CO)₄(g)，ΔH＜0。利用该反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。下列说法正确的是      （填字母编号）。

A．增加Ni的量可提高CO的转化率，Ni的转化率降低

B．缩小容器容积，平衡右移，ΔH减小

C．反应达到平衡后，充入CO再次达到平衡时， CO的体积分数降低

D．当4v正[Ni(CO)4]= v正(CO)时或容器中混合气体密度不变时,都可说明反应已达化学平衡状态

（2）CO与镍反应会造成含镍催化剂的中毒。为防止镍催化剂中毒，工业上常用SO₂将CO氧化，二氧化硫转化为单质硫。
已知：CO (g)＋1/2O₂(g)＝CO₂(g)      ΔH＝－Q₁ kJ·mol^-1
S(s)＋O₂(g)＝SO₂(g)        ΔH＝－Q₂ kJ·mol^-1
则SO₂(g)＋2CO (g)＝S(s)＋2CO₂(g)     ΔH＝                     。
（3）对于反应：2NO（g）+O₂2NO₂(g)，向某容器中充入10mol的NO和10mol的O₂，在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（P₁、P₂）下随温度变化的曲线（如图）。
①比较P₁、P₂的大小关系：________________。
②700℃时，在压强为P₂时，假设容器为1L，则在该条件平衡常数的数值为______（最简分数形式）
（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料电池，其原理如图所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，其电极反应式为            。若该燃料电池使用一段时间后，共收集到20mol Y，则理论上需要消耗标准状况下氧气的体积为         L。

【化学—选修2：化学与技术】(15分）印尼火山喷发不仅带来壮观的美景，还给附近的居民带来物质财富，有许多居民冒着生命危险在底部的火山口收集纯硫磺块来赚取丰厚收入。硫磺可用于生产化工原料硫酸。某工厂用下图所示的工艺流程生产硫酸：

请回答下列问题：
（1）为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装______________(填设备名称）。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是_____________________________________________。
（2）为使硫磺充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%，为提高SO₂转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为________。
假设接触室中SO₂的转化率为95%，b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为__________(空气中氧气的体积分数按0.2计），该尾气的处理方法是________。
（3）与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是________(可多选）。
A．耗氧量减少            B．二氧化硫的转化率提高  
C．产生的废渣减少         D．不需要使用催化剂
（4）硫酸的用途非常广，可应用于下列哪些方面__________________________。
A．橡胶的硫化          B．表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成
C．铅蓄电池的生产      D．过磷酸钙的制备
（5）矿物燃料的燃烧是产生大气中SO₂的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时SO₂的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式_____________。

晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：
①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅
②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl₃：Si+3HClSiHCl₃+H₂
③SiHCl₃与过量H₂在1000℃～1100℃反应制得纯硅
已知SiHCl₃能与H₂O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：
（1）第①步制备粗硅的化学反应方程式为__________________。
（2）粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl₃（沸点33.0℃）中含有少量SiCl₄（沸点57.6℃）和HCl（沸点-84.7℃），提纯SiHCl₃采用的方法为________________。
（3）用SiHCl₃与过量H₂反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）：

①装置B中的试剂是______。装置C中的烧瓶需要水浴加热，其目的是_____。
②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_______________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是_______________，装置D中发生反应的化学方程式为_____________。
③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及_________。
④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂（填写字母代号）是____________。
a.碘水    
b．氯水      
c．NaOH溶液    
d．KSCN溶液     
e．Na₂SO₃溶液

(15分)甲醇是基本有机化工原料。甲醇及其可制得产品的沸点如下。

（1）在425℃、A1₂O₃作催化剂，甲醇与氨气反应可以制得二甲胺。二甲胺显弱碱性，与盐酸反应生成(CH₃)₂NH₂Cl ,溶液中各离子浓度由大到小的顺序为                     。
（2）甲醇合成二甲基甲酰胺的化学方程式为：

若该反应在常温下能自发进行，则△H      0 （填“ > ”、“ < ”或“ = " ）。
（3）甲醇制甲醚的化学方程式为：2CH₃OHCH₃OCH₃+H₂O   △H。一定温度下，在三个体积均为1.0L 的恒容密闭容器中发生该反应。

①x/y＝         。
②已知387℃时该反应的化学平衡常数K=4。若起始时向容器I中充入0．1 mol CH₃OH、0.15 mol CH₃OCH₃和0．10 mol H₂O，则反应将向       (填“正”或“逆”)反应方向进行。
③容器Ⅱ中反应达到平衡后，若要进一步提高甲醚的产率，可以采取的措施为       。
（4）以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯工作原理如下图所示。

电源负极为    (填“A”或“B")，写出阳极的电极反应式                      。
若参加反应的O₂为 1．12m ³(标准状况），则制得碳酸二甲酯的质量为     kg。

(14分)铬(Cr)是周期表中VIB族元素,化合价可以是 0 ~+6 的整数价态。回答下列问题：
（1）某铬化合物的化学式为 Na₃CrO₈，其阴离子结构可表示为,则Cr的化合价为       。
（2）在如图装置中,观察到Cu电极上产生大量的无色气泡,Cr电极周围出现天蓝色(Cr²⁺) ,而后又变成绿色 (Cr³⁺)。该电池总反应的过程表示为：        ，2Cr²⁺+2H⁺＝ 2Cr³⁺+ H₂。左侧烧杯溶液中c(Cl^－)      (填“增大”，“减小”或“不变”)。

（3）已知K_sp(BaCrO₄)=1．2×10^－10, K_sp(PbCrO₄)= 2．8×10^－13, K_sp(Ag₂CrO₄)= 2．0×10^－12。某溶液中含有Ba²⁺、Pb²⁺、Ag⁺，浓度均为0．01 mol/L ，向该溶液中逐滴入 0．01 mol/L Na₂CrO₄溶液时，三种阳离子产生沉淀的先后顺序为                    。
（4）在溶液中存在如下平衡：

则反应的平衡常数K=                  。
（5）CrO2－4呈四面体构型，结构为。CrO2－7由两个CrO2－4四面体组成，这两个CrO2－4四面体通过共用一个顶角氧原子彼连，结构为。则由n(n＞1)个CrO2－4通过角顶氧原子连续的链式结构的化学式为      。
（6）CrO₃是H₂CrO₄的酸酐，受热易分解。把一定量的 CrO₃加热至790K时，残留固体的质量为原固体质量 76％。写出 CrO₃受热分解化学方程式：                     。

目前“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。请回答下列问题：
I．甲烷自热重整是一种先进的制氢方法，其反应方程式为：
CH₄(g) + H₂O(g) CO(g) + 3H₂(g)
（1）阅读下图，计算该反应的反应热ΔH = __________kJ/mol。

II．用CH₄或其他有机物、O₂为原料可设计成燃料电池。
（2）以C_nH_2nO_n、O₂为原料，H₂SO₄溶液为电解质设计成燃料电池，则负极的电极反应式为______________________________________________________________________。
（3）以CH₄、O₂为原料，100 mL 0.15 mol/L NaOH溶液为电解质设计成燃料电池，若放电时参与反应的氧气体积为448 mL（标准状况），产生的气体全部被溶液吸收，则所得溶液中溶质的成分及物质的量之比为____________________，各离子浓度由大到小的顺序为______________________________。
III．利用I₂O₅消除CO污染的反应为：5CO(g) + I₂O₅(s) 5CO₂(g) + I₂(s)，不同温度下，向装有足量I₂O₅固体的2L恒容密闭容器中通入4 mol CO，测得CO₂的体积分数随时间t变化曲线如图。请回答：

（4）T₂时，0 ~ 0.5 min内的反应速率v(CO) = ____________________。
（5）T₁时化学平衡常数K = ____________________。
（6）下列说法不正确的是___________（填字母序号）。

A．容器内气体密度不变，表明反应达到平衡状态

B．两种温度下，c点时体系中混合气体的压强相等

C．d点时，增大体系压强，CO的转化率不变

D．b点和d点时化学平衡常数的大小关系：Kb < Kd

硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：
（1）1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是           。
（2）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中生产普通玻璃的主要原料有                 。
（3）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

	发生的主要反应
电弧炉	SiO2＋2CSi＋2CO↑
流化床反应器	Si＋3HClSiHCl3＋H2
还原炉	SiHCl3＋H2Si＋3HCl

①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为                          ；碳化硅又称       ，其晶体结构与       相似。
②在流化床反应的产物中，SiHCl₃大约占85%，还有SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl₃的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和       。

物质	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸点/℃	2355	57.6	31.8	8.2	-30.4	-84.9	-111.9

③SiHCl₃极易水解，其完全水解的产物为                         。
（4）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是              。

(14分)甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO₂加氢合成甲醇是合理利用CO₂的有效途径。由CO₂制备甲醇过程可能涉及反应如下：
反应Ⅰ：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g) +H₂O(g)   △H ₁=－49.58kJ•mol^-1
反应Ⅱ：CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)     △H₂
反应Ⅲ：CO(g)+2 H₂(g)CH₃OH(g)         △H ₃=－90.77 kJ•mol^-1
回答下列问题：
（1）反应Ⅱ的△H₂=         ，反应I自发进行条件是        （填“较低温”、“较高温”或“任何温度”）。
（2）在一定条件下3L恒容密闭容器中,充入一定量的H₂和CO₂仅发生反应Ⅰ，实验测得反应物在不同起始投入量下，反应体系中CO₂的平衡转化率与温度的关系曲线，如图1所示。

①H₂和CO₂的起始的投入量以A和B两种方式投入
A：n(H₂)=3mol，n(CO₂)=1.5mol
B：n(H₂)=3mol，n(CO₂)=2mol，曲线I代表哪种投入方式     （用A、B表示）
②在温度为500K的条件下，按照A方式充入3mol H₂和1.5mol CO₂，该反应10min时达到平衡：
a．此温度下的平衡常数为      ；500K时，若在此容器中开始充入0.3molH₂和0.9mol CO₂、0.6molCH₃OH、ｘmolH₂O，若使反应在开始时正向进行，则ｘ应满足的条件是
b．在此条件下，系统中CH₃OH的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示，当反应时间达到3min时，迅速将体系温度升至600K，请在图2中画出3～10min内容器中CH₃OH浓度的变化趋势曲线。
（3）固体氧化物燃料电池是一种新型的燃料电池，它是以固体氧化锆、氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O ^2-）在其间通过，该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极均不参与电极反应，下图是甲醇燃料电池的模型。

①出该燃料电池的负极反应式        
②如果用该电池作为电解装置，当有16g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量最多为       （法拉第常数为9.65×10⁴C·mol^-1）

减少二氧化碳的排放，氮氧化物、二氧化硫的处理与利用是一项重要的热点课题。
Ⅰ.（1）CO₂经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO₂(g) + 6H₂(g)C₂H₄(g) + 4H₂O(g)    
在0.1 MPa时，按＝1:3投料，图1所示不同温度（T）下，平衡时的四种气态物质的物质的量（n）的关系。

①该反应的△H__________0（填“>”、“＝”或“<”）。
②曲线b表示的物质为__________。
③为提高CO₂的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是__________。
（2）在强酸性的电解质水溶液中，惰性材料做电极，电解CO₂可得到多种燃料，其原理如图2所示。
b为电源的__________极，电解时，生成乙烯的电极反应式是                       。
Ⅱ.（3）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。
如反应：C(s)＋2NO(g)N₂(g)＋CO₂(g) △H＝Q kJ·mol^－1。
在T₁℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①T_l℃时，该反应的平衡常数K＝              。
②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是_______（答一种即可）。
Ⅲ．（4）工业上可以用NaOH溶液或氨水吸收过量的SO₂，分别生成NaHSO₃、NH₄HSO₃，其水溶液均呈酸性。相同条件下，同浓度的两种酸式盐的水溶液中c(SO₃^2－)较小的是      ，用文字和化学用语解释原因                             。