高中化学简答题

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）—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：其相关数据如下表所示：

容器	容积/L	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/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.0.6mol1.0mol0.5mol1.0mol
B.0.6mol2.0mol0mol0mol
C.1.0mol2.0mol1.0mol2.0mol
D.0.25mol0.5mol0.75mol1.5mol
（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[n（H2) / n（CO2)]	500 K	600 K	700 K	800 K
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1.12 L·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500 mL 2 mol·L^-1 CuSO₄溶液，通电0.50 min后，理论上可析出金属铜        g。

CO₂和CH₄是两种重要的温室气体．通过CH₄和CO₂反应可以制造价值更高的化学品。
（1）25℃时．以镍合金为催化剂，向4L容器中通人6 mol CO₂,4mol CH₄，发生反应：
CO₂（g）+CH₄（g） 2CO（g）+2H₂（g）平衡体系中各组分的浓度为：

①在该条件下达平衡时，CH₄的转化率为____________.
②已知①CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O （g）    ΔH= -890.3KJ/mol
②CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）          ΔH= +2.8KJ/mol
③2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）       ΔH= -566.0KJ/mol
求反应CO₂（g）+ CH₄（g）2CO（g） +2H₂（g）的ΔH=___________KJ/mol
（2）用Cu₂Al₂O₄做催化剂,一定条件下发生反应：CO₂＋CH₄（g）CH₃COOH温度与催化剂的催化效率和乙酸的生成速率如图，请回答下列问题：

①250-300⁰C时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是      。
②为提高上述反应CH₄的转化率，可采取的措施有     （写2条）。
（3）Li₄SiO₄可用于吸收、释放CO₂，原理是,500⁰C时CO₂与Li₂SiO₄接触生成Li₂CO₃;平衡后加热至700⁰C ,反应逆向进行，放出CO₂，Li₄SiO₄再生，将该原理用化学方程式表示（请注明正反应方向和逆反应方向的条件）：     。
（4）钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠（Na₂Sx）分别作为两个电极的反应物．多孔固体Al₂O₃陶瓷（可传导Na^＋）为电解质，其反应原理如下图所示：
①根据下表数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在   范围内（填字母序号）。

②放电时电极A为    极。
③充电时，总反应为Na₂S_x="2Na+xS" （3<x<5）．则阳极的电极反应式为     。

(15分)【化学—选修化学与技术】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______________________________。

(14分)硝酸厂废气、汽车尾气中的氮氧化物可污染大气，现有几种消除氮氧化物的方法如下：
目前，消除氮氧化物污染有多种方法。
（1）方法一：CH₄催化还原法。已知：
①CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₁＝－574 kJ·mol^－1
②CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH₂
③H₂O(g)＝H₂O(l) ΔH₃＝－44 kJ·mol^－1
现有一混合气体中NO与NO₂的体积比为3：1，用22．4L（标准状况下）甲烷气体催化还原该混合气体，恰好完全反应（已知生成物全部为气态），并放出1042．8KJ的热量，则ΔH₂为_____________；写出CH₄(g)与NO₂(g)反应生成N₂(g) 、CO₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式_________________________。
（2）方法二：活性炭还原法。
某研究小组向恒容密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T₁℃)条件下反应，只生成甲和乙，甲和乙均为参与大气循环的气体，且反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

由以上信息可知：
①该原理的化学方程式为____________________________________________________.
②该温度下的平衡常数K=_____________________________。(保留小数点后两位有效数字)
③若20min后升高温度至T₂℃，达到平衡后，若容器中NO、甲、乙的浓度之比为1:1:1，则该反应的ΔH_____0 。(填＂＞＂、＂＜＂、＂=＂)
（3）方法三：NH₃催化还原氮氧化物（SCR技术)。该技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。
反应原理为：2NH₃(g)＋NO(g)＋NO₂(g)2N₂(g)＋3H₂O(g) 每生成1molN₂转移的电子数为_____________________________________________________________。
（4）方法四：ClO₂氧化氮氧化物。其转化流程如下：

已知反应Ⅰ的化学方程式为2NO+ ClO₂+ H₂O ＝ NO₂+ HNO₃+ HCl，则反应Ⅱ的化学方程式是          。

工业废水中常含有一定量的Cr₂O，会对人类及生态系统产生很大损害，电解法是行之有效的除去铬的方法之一。该法用Fe和石墨作电极电解含Cr₂O的酸性废水，最终将铬转化为Cr(OH)₃沉淀，达到净化目的。某科研小组利用以上方法处理污水，设计了熔融盐电池和污水电解装置如下图所示。

（1）Fe电极为         （填“M”或“N”）；电解时       (填“能”或“不能”)否用Cu电极来代替Fe电极，理由是                                                。
（2）阳极附近溶液中，发生反应的离子方程式是                            
阴极附近的沉淀有                             。
（3）图中熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质、CH₄为燃料、空气为氧化剂、稀土金属材料为电极的新型电池。已知，该熔融盐电池的负极的电极反应是CH₄–8e^–+4CO₃^2–==5CO₂+2H₂O，则正极的电极反应式为                  。
（4）实验过程中，若电解池阴极材料质量不变，产生4.48L（标准状况）气体时，熔融盐燃料电池消耗CH₄的体积为                    L（标准状况）。

甲醇是一种重要的可再生能源。
（1）已知2CH₄(g)+O₂(g)=2CO(g)+4H₂(g)     ΔH ="a" KJ/mol
CO(g)+2H₂(g)=CH₃OH(g)      ΔH ="b" KJ/mol
试写出由CH₄和O₂制取甲醇的热化学方程式：                          。
（2）还可以通过下列反应制备甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。
甲图是反应时CO和CH₃OH(g)的浓度随时间的变化情况。从反应开始到达平衡，用H₂表示平均反应速率υ(H₂)=                  _{_}。

（3）在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO和20 mol H₂，CO的平衡转化率随温度（T压强（P）的变化如乙图所示。
①下列说法能判断该反应达到化学平衡状态的是_______。（填字母）
A．H₂的消耗速率等于CH₃OH的生成速率的2倍
B．H₂的体积分数不再改变
C．体系中H₂的转化率和CO的转化率相等
D．体系中气体的平均摩尔质量不再改变
②比较A、B两点压强大小P_A________P_B（填“＞、＜、=”）。
③若达到化学平衡状态A时，容器的体积为20 L。如果反应开始时仍充入10 molCO和20 molH₂，则在平衡状态B时容器的体积V(B)=        L。
（4）以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池（电极材料为惰性电极）。
①若KOH溶液足量，则写出电池总反应的离子方程式：___________________。
②若电解质溶液中KOH的物质的量为0.8 mol，当有0.5 mol甲醇参与反应时，电解质溶液中各种离子的物质的量浓度由大到小的顺序是              。

在80℃时，0.40mol的N₂O₄气体充入2L已抽空的固定容积的密闭容器中，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

已知：
（1）计算20s～40s内用N₂O₄表示的平均反应速率为              。
（2）计算在80℃时该反应的平衡常数K＝              。
（3）反应进行至100s后将反应混合物的温度降低，混合气体的颜色      （填“变浅”、“变深”或“不变”）。
（4）要增大该反应的K值，可采取的措施有（填序号）           ，若要重新达到平衡时，使c(NO₂)／c(N₂O₄)值变小，可采取的措施有（填序号）       。

A．增大N2O4的起始浓度	B．向混合气体中通入NO2
C．使用高效催化剂	D．升高温度

（5）如图是80℃时容器中N₂O₄物质的量的变化曲线，请在该图中补画出该反应在60℃时N₂O₄物质的量的变化曲线。

合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。
（1）一定温度下，某贮氢合金（M）的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强（p），横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比（H/M）。

在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MH_x，随着氢气压强的增大，H/M逐惭增大；在AB段，MH_x与氢气发生氢化反应生成氢化物MH_y，氢化反应方程式为：zMH_x(s)+H2(g)==ZMH_y(s) △H(Ⅰ)；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。反应（Ⅰ）中z=_____（用含x和y的代数式表示）。温度为T₁时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v=______mL•g-1•min。反应的焓变△H_Ⅰ_____0（填“>”“<”或“=”）。
（2）η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，η（T₁）____ η（T₂）（填“>”“<”或“=”）。当反应（Ⅰ）处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应（Ⅰ）可能处于图中的_____点（填“b”“c”或“d”），该贮氢合金可通过______或_______的方式释放氢气。
（3）贮氢合金ThNi₅可催化由CO、H₂合成CH₄的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式为_________。已知温度为T时：CH₄(g)+2H₂O=CO₂(g)+4H₂(g) △H=+165KJ•mol
CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g)  △H=-41KJ•mol

(15分)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。
（1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为__________溶液（填化学式），阳极电极反应式为__________ ，电解过程中Li⁺向_____电极迁移（填“A”或“B”）。

（2）利用钴渣[含Co(OH)₃、Fe(OH)₃等]制备钴氧化物的工艺流程如下：

Co(OH)₃溶解还原反应的离子方程式为____________________________________，铁渣中铁元素的化合价为___________，在空气中煅烧CoC₂O₄生成钴氧化物和CO₂，测得充分煅烧后固体质量为2.41g，CO₂的体积为1.344L（标准状况），则钴氧化物的化学式为__________。

海水是巨大的化学资源宝库。
Ⅰ．从海水中可以提取氯、溴、碘等卤族元素。
（1）HClO的电子式是      。
（2）已知：X₂ (g)+H₂(g)2HX(g) (X₂表示Cl₂、Br₂和I₂)。
下图表示平衡常数K与温度t的关系。

①ΔH 表示X₂与H₂反应的焓变，则ΔH      0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
②曲线a表示的是    （填“Cl₂”、“Br₂”或“I₂”）与H₂反应时K与t的关系。
Ⅱ．海水淡化具有广泛的应用前景，淡化前需对海水进行预处理。`
（1）通常用明矾［K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·24H₂O］作混凝剂，降低浊度。明矾水解的离子方程式是      。
（2）用下图所示NaClO的发生装置对海水进行消毒和灭藻处理。

①装置中由NaCl转化为NaClO的化学方程式是       ，       。
②海水中含有Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^－等杂质离子，处理过程中装置的阴极易产生水垢，其主要成分是Mg(OH)₂和CaCO₃。生成CaCO₃的离子方程式是      。
③若每隔5-10 min倒换一次电极电性，可有效地解决阴极的结垢问题。试用电极反应式并结合必要的文字进行解释      。

工业上硫酸锰铵[（NH₄）₂Mn（SO₄）₂]可用于木材防火涂料等。其制备工艺如下：  
已知步骤Ⅰ反应：H₂C₂O₄（aq） +H₂SO₄（aq） +MnO₂（s） MnSO₄（aq）+2CO₂（g）+2H₂O（1） △H
（1）在步骤I的反应中，氧化剂是               。
（2）步骤Ⅱ中趁热过滤前需向MnSO₄溶液中加入少量热水，其目的是____；步骤III所得（NH₄）₂Mn（SO₄）₂：晶体需用酒精溶液洗涤，洗去的主要杂质离子有____          。
（3）下列操作有利于提高产品产率的是____（填序号）。

A．慢慢分次加入二氧化锰	B．趁热过滤
C．冰水浴充分冷却	D．用水代替酒精溶液洗涤

（4）一定条件下，在步骤I的水溶液中l mol MnO₂完全反应相相对能量变化如图。则△H=____；催化剂是否参加化学反应？      （填“是”或“否”或“不确定”）。

（5）碱性干电池中含大量MnO₂可以回收利用，该电池工作时的正极反应式为____        ；若从干电池中回收87 kg MnO₂，理论上可以获得（NH₄）₂Mn（ S0₄）₂         _kg。

化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
（1）利用“化学蒸气转移法”提纯金属钨的反应原理为W(s)＋I₂(g)WI₂(g)。该反应在石英真空管中进行，如下图所示：

①该反应的平衡常数表达式K＝_______，若K＝1/2，向某恒容密闭容器中加入1mol I₂(g)和足量W(s)，反应达到平衡时I₂(g)的转化率为__________。
②该反应的△H____0（填“＞”或“＜”），上述反应体系中可循环使用的物质____。
③能够说明上述反应已经达到平衡状态的有_________（填序号）。
a．I₂与WI₂的浓度相等
b．W的质量不再变化
c．容器内混合气体的密度保持不变
d．单位时间内，金属钨消耗的物质的量与碘化钨生成的物质的量相等
（2）利用“隔膜电解法”处理高浓度乙醛废水的工艺具有流程简单、能耗较低等优点，其原理是使乙醛分别在阴、阳极发生反应生成乙醇和乙酸，总反应式为2CH₃CHO＋H₂OCH₃CH₂OH＋CH₃COOH，实验室中，以一定浓度的乙醛和Na₂SO₄溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。

①若以甲烷碱性燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极应通入__________(填化学式)。
②电解池阳极区的电极反应式为_________________。
③在实际工艺处理中，阴极区乙醛的去除率可达60%。若在两极区分别注入1 m³乙醛含量为3000 mg·L^-1的废水，可得到乙醇________kg(计算结果保留小数点后一位)。

二氧化碳是引起“温室效应”的主要物质，节能减排，高效利用能源，能够减少二氧化碳的排放。
（1）有一种用CO₂生产甲醇燃料的方法：
已知：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)      △H＝-a kJ·mol^－1；
CH₃OH(g)＝CH₃OH(l)                   △H＝-b kJ·mol^－1；
2H₂(g)＋O₂(g)＝2H₂O(g)                 △H＝-c kJ·mol^－1；
H₂O(g)＝H₂O(l)                        △H＝-d kJ·mol^－1，
则表示CH₃OH(l)燃烧热的热化学方程式为：_____________________________。
（2）在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2 molCO₂和3mol H₂，发生的反应为：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)△H＝-a kJ/mol（a＞0）， 测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①能说明该反应已达平衡状态的是________。（选填编号）
A．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变
B．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
C．单位时间内每消耗1.2mol H₂，同时生成0.4molH₂O
D．该体系中H₂O与CH₃OH的物质的量浓度之比为1:1，且
保持不变
②计算该温度下此反应的平衡常数K＝_______。（保留两位有效数字）。若改变条件       （填选项），可使K＝1。
A．增大压强  
B．增大反应物浓度  
C．降低温度  
D．升高温度  
E．加入催化剂
（3）某甲醇燃料电池原理如图1所示。

①M区发生反应的电极反应式为_______________________________。
②用上述电池做电源，用图2装置电解饱和食盐水（电极均为惰性电极），则该电解的总反应离子方程式为：                                     。假设溶液体积为300mL，当溶液的pH值变为13时（在常温下测定），理论上消耗甲醇的质量为______________（忽略溶液体积变化）。

X、Y、Z、J、Q五种短周期主族元素，原子序数依次增大，元素Z在地壳中含量最高，J元素的焰色反应呈黄色，Q的最外层电子数与其电子总数比为3:8，X能与J形成离子化合物，且J⁺的半径大于X^—的半径，Y的氧化物是形成酸雨的主要物质之一。请回答：
（1）Q元素在周期表中的位置_______________________；
（2）这五种元素原子半径从大到小的顺序为_________________________________（填元素符号）。
（3）元素的非金属性Z____Q（填“＞”或“＜”），下列各项中，不能说明这一结论的事实有____（填序号）
A.Q的氢化物的水溶液放置在空气中会变浑浊 
B.Z与Q之间形成的化合物中元素的化合价
C.Z和Q的单质的状态
D.Z和Q在周期表中的位置
（4）Q的氢化物与Z的氢化物反应的化学方程式为____________________________________。
（5）X与Y可形成分子A，也可形成阳离子B，A、B在水溶液中酸、碱性恰好相反，写出A的电子式_______________；B的水溶液不呈中性的原因____________________________（用离子方程式表示）。
（6）液态A类似X₂Z，也能微弱电离且产生电子数相同的两种离子，则液态A的电离方程式为_______；
（7）若使A按下列途径完全转化为F：

①F的化学式为_________；
②参加反应的A与整个过程中消耗D的物质的量之比为_________。

一定温度下，在恒容密闭容器中充入2molNO₂与1molO₂发生反应如下：

4NO₂(g)+O₂(g) 2N₂O₅(g)
（1）已知平衡常数K_350℃＜K_300℃，则该反应是_________反应（填“吸热”或“放热”）；常温下，该反应能逆向自发进行，原因是_______________________________________。
（2）下列有关该反应的说法正确的是___________。
A．扩大容器体积，平衡向逆反应方向移动，混合气体颜色变深
B．恒温恒容下，再充入2molNO₂和1molO₂，再次达到平衡时NO₂转化率增大
C．恒温恒容下，当容器内的密度不再改变，则反应达到平衡状态
D．若该反应的平衡常数增大，则一定是降低了温度
（3）氮的化合物种类较多，如NH₃、NO、NO₂、HNO₃、硝酸盐等。
①亚硝酸是一种弱酸，能证明亚硝酸是弱电解质的是__________。
A．常温下，亚硝酸钠溶液的pH＞7
B．亚硝酸能和NaOH发生中和反应
C．用亚硝 酸 溶液做导电性实验，灯泡很暗
D．常温下，将pH=3的亚硝酸溶液稀释10倍 ，pH＜4
②根据酸碱质子理论，凡是能给出质子的分子或离子都是酸，凡是能结合质子的分子或离子都是碱。按照这个理论，下列微粒属于两性物质的是___________。
a．H₂O   
b．NO₂^－  
c．H₂NCH₂COOH   
d．H₂PO₄^－   
e．H₂S
③氮同主族磷元素形成的Na₂HPO₄溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl₂溶液，溶液则显酸性，其原因是___________________________________________(用离子方程式表示)。
（4）X、Y、Z、W分别是HNO₃、NH₄NO₃、NaOH、NaNO₂四种强电解质中的一种。下表是常温下浓度均为0.01 mol·L^-1的X、Y、Z、W溶液的pH。

将X、Y、Z各1mol·L^-1同时溶于水中制得混合溶液，则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为 ________________________________________________。
（5）N₂O₅是一种新型绿色硝化剂,其制备可以用硼氢化钠燃料电池作电源,采用电解法制备得到N₂O₅，工作原理如图。则硼氢化钠燃料电池的负极反应式为            。