高中化学简答题

（本题共12分）元素周期表中ⅦA族元素的单质及其化合物的用途广泛。
23、三氟化溴（BrF₃）常用于核燃料生产和后处理，遇水立即发生如下反应：3BrF₃ +5H₂O → HBrO₃ + Br₂ + 9HF+ O₂ 。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为        ，每生成2.24 LO₂（标准状况）转移电子数为          。
24、在食盐中添加少量碘酸钾可预防缺碘。为了检验食盐中的碘酸钾，可加入醋酸和淀粉-碘化钾溶液。看到的现象是                        ，相应的离子方程式是                       。
氯常用作饮用水的杀菌剂，且HClO的杀菌能力比ClO^－强。25℃时氯气-氯水体系中存在以下平衡关系：
Cl₂(g) Cl₂(aq)  ---------------①
Cl₂(aq)+ H₂O  HClO + H⁺ +Cl^－-----②
HClO  H⁺ + ClO^－  ---------------③
其中Cl₂(aq)、HClO和ClO^－分别在三者中所占分数(α)随pH变化的关系如图所示。

25、写出上述体系中属于电离平衡的平衡常数表达式：K_i =       ，由图可知该常数值为         。
26、在该体系中c(HClO) + c(ClO^－)         c(H⁺)－c(OH^－)（填“大于”“小于”或“等于”）。
27、用氯处理饮用水时，夏季的杀菌效果比冬季      （填“好”或“差”），请用勒夏特列原理解释                                                                。

近年来大气问题受到人们越来越多的关注。按要求回答下列问题：
Ⅰ．实现反应CH₄(g)+CO₂(g)2CO(g)+2H₂(g)，△H₀，对减少温室气体排放和减缓燃料危机具有重要意义。在2L密闭容器中，通入5mol CH₄与5mol CO₂的混合气体，一定条件下发生上述反应，测得CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图。

则p₁、p₂、p₃、p₄由大到小的顺序       ，该反应的正反应是______(填“吸热”或“放热”)反应，当1000℃甲烷的转化率为80%时，该反应的平衡常数K=________。
Ⅱ．PM2.5污染与直接排放化石燃烧产生的烟气有关，化石燃料燃烧同时放出大量的SO₂和NOx。
（1） 处理NO_x的一种方法是利用甲烷催化还原NO_x。
CH₄(g) + 4NO₂(g) =" 4NO(g)" + CO₂(g) + 2H₂O(g)   △H₁=－574kJ·mol^－1
CH₄(g) + 4NO(g) = 2N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)    △H₂=－1160kJ·mol^－1
CH₄(g) + 2NO₂ (g) = N₂(g) + CO₂(g) + 2H₂O(g)    △H₃
则△H₃=         ，如果三个反应的平衡常数依次为K₁、K₂、K₃，则K₃=______(用K₁、K₂表示)
（2）实验室可用NaOH溶液吸收SO₂，某小组同学在室温下，用pH传感器测定向20mL0．1mol·L^－1NaOH溶液通入SO₂过程中的pH变化曲线如图所示。

①ab段发生反应的离子方程式为________________。
②已知d点时溶液中溶质为NaHSO₃，此时溶液中离子浓度由大到小的顺序为_______，如果NaHSO₃的水解平衡常数K_h=1×10^-12mol·L^－1，则该温度下H₂SO₃的第一步电离平衡常数Ka=_________________。

我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。
（1）原子序数为29的铜元素位于元素周期表中第周期。
（2）某青铜器中、的质量分别为119、20.7，则该青铜器中和原子的数目之比为。
（3）研究发现，腐蚀严重的青铜器表面大都存在。关于在青铜器腐蚀过程中的催化作用，下列叙述正确的是。

A．	降低了反应的活化能	B．	增大了反应的速率
C．	降低了反应的焓变	D．	增大了反应的平衡常数

（4）采用"局部封闭法"可以防止青铜器进一步被腐蚀。如将糊状涂在被腐蚀部位，与有害组分发生复分解反应，该化学方程式为。
（5）下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。

①腐蚀过程中，负极是（填图中字母""或""或""）；
②环境中的扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈，其离子方程式为；
③若生成4.29 ，则理论上耗氧体积为（标准状况）。

(15分）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

（1）已知：

化学键	C－H	C－C	C＝C	H－H
键能/kJ·molˉ^1	412	348	612	436

计算上述反应的△H＝________ kJ·mol^－1。
（2）维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝____________(用α等符号表示）。
（3）工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9），控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H₂以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如下：

①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实___________。
②控制反应温度为600℃的理由是____________。
（4）某研究机构用CO₂代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯－二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO₂＋H₂＝CO＋H₂O，CO₂＋C＝2CO。新工艺的特点有_________(填编号）。
①CO₂与H₂反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气，可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利于CO₂资源利用

Ⅰ．(6分）请回答：
（1）H₂O₂的电子式___________。
（2）镁燃烧不能用CO₂灭火，用化学方程式表示其理由________________。
（3）在AgCl沉淀中加入KBr溶液，白色沉淀转化为淡黄色沉淀，写出反应的离子方程式_____________。
（4）完成以下氧化还原反应的离子方程式：
(    ）MnO₄^－＋(    ）C₂O₄^2－+______＝(    ）Mn²⁺＋(    ）CO₂↑＋________
Ⅱ．(12分）化合物甲和NaAlH₄都是重要的还原剂。一定条件下金属钠和H₂反应生成甲。甲与水反应可产生H₂，甲与AlCl₃反应可得到NaAlH₄。将4.80g甲加热至完全分解，得到金属钠和2.24 L(已折算成标准状况）的H₂。
请推测并回答：
（1）甲的化学式__________。
（2）甲与AlCl₃反应得到NaAlH₄的化学方程式__________。
（3）NaAlH₄与水发生氧化还原反应的化学方程式__________。
（4）甲在无水条件下可作为某些钢铁制品的脱锈剂(铁锈的成分表示为Fe₂O₃），脱锈过程发生反应的化学方程式                          。
（5）某同学认为：用惰性气体赶尽反应体系中的空气，将铁和盐酸反应后的气体经浓硫酸干燥，再与金属钠反应，得到固体物质即为纯净的甲；取该固体物质与水反应，若能产生H₂，即可证明得到的甲一定是纯净的。
判断该同学设想的制备和验纯方法的合理性并说明理由___________。

碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：
（1）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加 $Mn{O}_2$和 $H_{2}S{O}_4$，即可得到 $I_2$，该反应的还原产物为。
（2）上述浓缩液中含有 $I^{-}$、 $C{l}^{-}$等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加 $AgN{O}_3$溶液，当 $AgCl$开始沉淀时，溶液中 $\frac{c\left(I^{-}\right)}{c\left(C{l}^{-}\right)}$为：，已知 $Ksp\left(AgCl\right)$=1.8×10^-10， $Ksp\left(AgI\right)$=8.5×10^-17。
（3）已知反应 $2HI\left(g\right)=H_2\left(g\right)+I_2\left(g\right)$的 $△H=+11KJ/mol$，1 $mol{H}_2\left(g\right)$、1 $mol{I}_2\left(g\right)$分子中化学键断裂时分别需要吸收436 $KJ$、151 $KJ$的能量，则1 $molHI\left(g\right)$分子中化学键断裂时需吸收的能量为 $KJ$。
（4） $Bodensteins$研究了下列反应： $2HI\left(g\right)$ $H_2\left(g\right)+I_2\left(g\right)$

在716 $K$时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 $x\left(HI\right)$与反应时间 $t$的关系如下表：

$t/min$	0	20	40	60	80	120
$x\left(HI\right)$	1	0.91	0.85	0.815	0.795	0.784
$x\left(HI\right)$	0	0.60	0.73	0.773	0.780	0.784

①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：。
②上述反应中，正反应速率为 $V$_正= $K$_正· $x^2\left(HI\right)$，逆反应速率为 $V$_逆= $K$_逆· $x\left(H_2\right)·x\left(I_2\right)$，其中 $K$_正、 $K$_逆为速率常数，则 $K$_逆为(以 $K$和 $K$_正表示)。若 $K$_正 = 0.0027 $mi{n}^{-1}$，在 $t$=40 $min$时， $V$_正= $mi{n}^{-1}$

③由上述实验数据计算得到 $V$_正~ $x\left(HI\right)$和 $V$_逆~ $x\left(H_2\right)$的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为（填字母）

苯酚和丙酮都是重要的化工原料，工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮，其反应和工艺流程示意图如下：

相关化合物的物理常数

物质	相对分子质量	密度（）	沸点/℃
异丙苯	120	0.8640	153
丙酮	58	0.7898	56.5
苯酚	94	1.0722	182

回答下列问题：
（1）在反应器中通入的是。
（2）反应①和②分别在装置和中进行（填装置符号）。
（3）在分解釜中加入的为少置浓硫酸，其作用是，优点是用量少，缺点是。
（4）反应②为（填"放热"或"吸热"）反应。反应温度控制在50-60℃，温度过高的安全隐患是。
（5）中和釜D中加入的Z最适宜的是（填编号。已知苯酚是一种弱酸）。
a.        b.       c.          d. 

（6）蒸馏塔中的馏出物和分别为和，判断的依据是。
（7）用该方法合成苯酚和丙酮的优点是。

酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉，，和等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生，回收处理该废电池可得到多种化工原料，有关数据下表所示：
溶解度/（/100水）

化合物
近似值	10^-17	10^-17	10^-39

回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为，电池反应的离子方程式为               
（2）维持电流强度为0.5，电池工作五分钟，理论上消耗。（已经＝96500）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有和，二者可通过分离回收；滤渣的主要成分是、和，欲从中得到较纯的，最简便的方法是，其原理是。
（4）用废电池的锌皮制备的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和溶解，铁变为，加碱调节至为时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10^-5时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至为时，锌开始沉淀（假定浓度为0.1）。若上述过程不加后果是，原因是。

具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：
（1）净水的原理是。溶液腐蚀钢铁设备，除作用外，另一主要原因是（用离子方程式表示）。
（2）为节约成本，工业上用氧化酸性废液得到。
①若酸性废液中=2.0×10^-2·, =1.0×10^-3·, =5.3×10^-2·,则该溶液的约为。
②完成氧化的离子方程式：++=++

（3）在溶液中分三步水解：
++      

++   

++   

以上水解反应的平衡常数、、由大到小的顺序是。
通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氧化铁，离子方程式为：+
欲使平衡正向移动可采用的方法是（填序号）。
．降温               ．加水稀释
．加入NH₄Cl          ．加入

室温下，使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是。
（4）天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如下图所示。由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以·表示]的最佳范围约为·。

为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如下简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（铁主要以存在）转变成重要的化工原料（反应条件略）。

活化硫铁矿还原的主要反应为：，不考虑其他反应。请回答下列问题：
（1）第Ⅰ步与反应的离子方程式是。
（2）检验第Ⅱ步中是否完全还原，应选择（填字母编号）。
A．溶液       B．溶液        C．溶液
（3）第Ⅲ步加调溶液到5.8左右，然后在第Ⅳ步通入空气使溶液降到5.2，此时不沉淀，滤液中铝、硅杂质除尽。通入空气引起溶液降低的原因是。
（4）可转化为，在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃，101时：            

                  

     

在空气中加热反应生成的热化学方程式是。
（5）在一定条件下可制得(二硫化亚铁)纳米材料。该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为，正极反应式是。
（6）假如烧渣中的铁全部视为，其含量为50%。将质量分数为%的硫酸加入到烧渣中浸取，铁的浸取率为96%，其他杂质浸出消耗的硫酸以及调后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。按上述流程，第Ⅲ步应加入。

(12分)软锰矿(主要成分MnO₂，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO₂反应可制备MnSO₄·H₂O ，反应的化学方程式为：MnO₂＋SO₂=MnSO₄
（1）质量为17．40g纯净MnO₂最多能氧化_____L(标准状况)SO₂。
（2）已知：K_sp[Al(OH)₃]=1×10^－33，K_sp[Fe(OH)₃]=3×10^－39，pH=7．1时Mn(OH)₂开始沉淀。室温下，除去MnSO₄溶液中的Fe^3＋、Al^3＋(使其浓度小于1×10^－6mol·L^－1)，需调节溶液pH范围为________。
（3）下图可以看出，从MnSO₄和MgSO₄混合溶液中结晶MnSO₄·H₂O晶体，需控制结晶温度范围为_______。

（4）准确称取0．1710gMnSO₄·H₂O样品置于锥形瓶中，加入适量H₂PO₄和NH₄NO₃溶液，加热使Mn^2＋全部氧化成Mn^3＋，用c(Fe^2＋)=0．0500mol·L^－1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn^3＋被还原为Mn^2＋)，消耗Fe^2＋溶液20．00mL。计算MnSO₄·H₂O样品的纯度(请给出计算过程)

研究在海洋中的转移和归宿，是当今海洋科学研究的前沿领域。
（1）溶于海水的主要以4种无机碳形式存在，其中占95%，写出溶于水产生的方程式：。
（2）在海洋循环中，通过下图所示的途径固碳。

①写出钙化作用的离子方程式：。
②同位素示踪法证实光合作用释放出的只来自于，用标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：+=++

（3）海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上，其准确测量是研究海洋碳循环的基础，测量溶解无机碳，可采用如下方法：
①气提、吸收，用从酸化后的还说中吹出并用碱液吸收（装置示意图如下），将虚线框中的装置补充完整并标出所用试剂。

②滴定。将吸收液洗后的无机碳转化为，再用溶液滴定，消耗溶液，海水中溶解无机碳的浓度=。
（4）利用下图所示装置从海水中提取，有利于减少环境温室气体含量。

①结合方程式简述提取的原理：。
②用该装置产生的物质处理室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是。

氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如下图所示：

（1）反应Ⅰ的化学方程式是。
（2）反应Ⅰ得到的产物用进行分离。该产物的溶液在过量的存在下会分成两层--含低浓度的层和高浓度的的层。
①根据上述事实，下列说法正确的是（选填序号）。
a．两层溶液的密度存在差异
b．加前，溶液和HI溶液不互溶
c．在溶液中比在溶液中易溶
②辨别两层溶液的方法是。
③经检测，层中=2.06：1。其比值大于2的原因是。
（3）反应Ⅱ：

它由两步反应组成：i．

ii．分解。
L（L₁、L₂），X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时，ii中的平衡转化率随X的变化关系。

①X代表的物理量是。
②判断L₁、L₂的大小关系，并简述理由：。

（一） 尿素又称碳酰胺，是含氮量最高的氮肥，工业上利用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素。其反应分为如下两步：
第一步：2NH₃（l）＋CO₂（g）H₂NCOONH₄（氨基甲酸铵）（l）   △H₁= -330．0 kJ·mol^－1
第二步：H₂NCOONH₄（l）H₂O（l）＋H₂NCONH₂（l）  △H₂=" +" 226．3 kJ·mol^－1
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0．5 m³ 密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第     步反应决定。
②反应进行到10 min时测得CO₂的物质的量如上图所示，则用CO₂表示的第一步反应的速率v（CO₂）＝   mol/（L·min）。
③当反应在一定条件下达到平衡，若在恒温、恒容下再充入一定量气体He，则CO（NH₂）₂（l）的质量_________（填“增加”、“减小”或“不变”）。
（二）氨是制备尿素的原料，NH₃、N₂H₄等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。
氨气溶于水得到氨水，在25℃下，将amol/L的氨水与bmol/L的硫酸以3∶2体积比混合反应后溶液呈中性。用含a和b的代数式表示出氨水的电离平衡常数为_________。
（三）氢气是合成氨的原料。“氢能”将是未来最理想的新能源。
（1）在25℃,101KPa条件下，1 g氢气完全燃烧生成液态水时放出142．9kJ热量，则表示氢气燃烧热的热化学方程式为                                          。
（2）氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中C（s）+ H₂O（g）CO（g）+H₂（g），在850℃时平衡常数K=1。若向1升的恒定密闭真空容器中同时加入x mol C和6．0mol H₂O。
①当加热到850℃反应达到平衡的标志有______________ 。

A．容器内的压强不变

B．消耗水蒸气的物质的量与生成CO的物质的量相等

C．混合气的密度不变

D．单位时间有n个H-O键断裂的同时有n个H-H键断裂

②x应满足的条件是                 。
（四）CO₂是合成尿素的原料，但水泥厂生产时却排放出大量的CO₂。华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO₂零排放，其基本原理如图所示：

（1）上述生产过程的能量转化方式是                                      。
（2）上述电解反应在温度小于900℃时进行碳酸钙先分解为CaO和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，则阳极的电极反应式为        ，阴极的电极反应式为             。

【化学一选修2：化学与技术】(15分)三氧化二镍(Ni₂O₃)是一种重要的蓄电池材料。工业上利用镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍晶体(NiC₂O₄-2H₂O)，再高温煅烧草酸镍晶体制取三氧化二镍。已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。下列工艺流程示意图如下；

回答下列问题
（1）为提高酸溶操作中镍废料的转化率，可采取的措施有答出三条        。
（2）加入H₂O₂发生的主要反应的离子方程式为        。
（3）加入NH₄F后除掉的杂质是____

（5）工业上还可用电解法制取Ni₂O₃。用NaOH溶液调节NiCl₂溶液的pH至7.5，加入适量Na₂S0₄后采用惰性电极电解。电解过程中产生的Cl₂有80%在弱碱性条件下生成ClO^—，再把二价镍氧化为三价镍。当amol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过电子的物质的量为____。电解法制取Ni₂0₃的实际过程中，先获得一种结晶水合物，己知含1 mol Ni的诙结晶水合物中含有0．5 mol结晶水。取该化合物20．2 g进行充分加热，获得Ni₂0₃固体和0.2 mol水，则该结晶水合物的化学式为       .