高中化学简答题

铝是地壳中含量最多的金属元素，其单质和化合物广泛应用于日常生活中。
（1）铝粉和铁的氧化物（FeO·Fe₂O₃）可配成铝热剂用于焊接钢轨，反应的化学方程式是            。
（2）NaOH溶液可以除去铝表面的氧化膜，在处理过程中常会产生H₂，产生H₂的离子方程式是          。
（3）工业上以铝土矿（Al₂O₃·H₂O）为原料生产铝，主要包括下列过程：
i．将粉粹、筛选后的铝土矿溶解在NaOH溶液中；
ii．加入过量的试剂A使所得溶液中析出Al（OH）₃固体；
iii．使Al（OH）₃脱水生成Al₂O₃；
iv．电解熔融Al₂O₃生成Al。
铝土矿粉粹的目的是               ，试剂A的化学式是         ，电解熔融Al₂O₃时，加入冰晶石，其作用是               。
（4）明矾化学式为KAl（SO₄）₂·12H₂O，向明矾溶液中加入Ba（OH）₂溶液，当溶液中的SO₄^2－恰好沉淀时，铝元素的存在形式是         。
（5）美国普度大学研究开发出一种利用铝镓（镓：Ga）合金制取氢气的新工艺（如下图所示）。

i．写出常温下铝镓合金产生氢气的化学方程式                。
ii．下列有关该工艺的说法正确的是         。

A．该过程中，能量的转化形式只有两种

B．铝镓合金可以循环使用

C．铝镓合金的熔点比金属铝低

D．该工艺可利用太阳能分解水

[化学选修——2：化学与技术]我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃等。一种利用粉煤灰制取氧化铝、硫酸铁溶液、二氧化硅的工艺流程如下：

（1）操作i的名称为          。
（2）工业上若需加快粉煤灰与NaOH溶液反应的浸出速率，可采取的措施有         （写两点即可）。
（3）写出固体A溶解在稀硫酸中所得溶液与H₂O₂反应的离子方程式            。
（4）以上流程中可以循环利用的物质是         （填化学式）。
（5）某科研小组用硫酸作为浸取液，浸取粉煤灰中的铝元素和铁元素，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）。

（6）Al/AgO电池是一种新型安全电池，广泛用于军事领域，其电池总反应为：2Al ＋ 3AgO ＋ 2OH^―＋ 3H₂O2[Al（OH）₄]^―＋ 3Ag，则该电池工作时正极的电极反应方程式为          ，若电池产生6mol电子转移，整体上分析电池负极消耗的OH^―物质的量最终为      mol。

【化学——选修化学与技术】明矾石经处理后得到明矾[ KAl（SO₄）₂·12H₂O]。从明矾制备Al、K₂SO₄和H₂SO₄的工艺过程如下所示：

焙烧明矾的化学方程式为：4KAl（SO₄）₂·12H₂O+3S＝2K₂SO₄ +2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是              ；
（2）从水浸后的滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是         ；
（3）A1₂O₃在一定条件下可制得AIN，其晶体结构如图所示，该晶体中Al的配位数是      ；

（4）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂，该电池反应的化学方程式是         ；
（5）焙烧产生的SO₂可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时：
2SO₂（g） +O₂（g）2SO₃（g）         △H₁= 一197 kJ/mol；
2H₂O （g）＝2H₂O（1）                   △H₂＝一44 kJ/mol；
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）＝2H₂SO₄（l）     △H₃＝一545 kJ/mol。
则SO₃（g）与H₂O（l）反应的热化学方程式是           ；
（6）焙烧948吨明矾（M＝474g/mol ），若SO₂的利用率为96%，可生产质量分数为98％的硫酸    吨。

将1.2mol的A气体充入2L恒容密闭容器中发生反应：A(g）  2B(g）。在三种不同条件下进行实验，A的物质的量随时间的变化如图所示。试回答下列问题：

（1）实验1中，4s时A的转化率为           ；此条件下该反应的平衡常数K₁的值为              。
（2）实验2与实验1对比，其可能隐含的反应条件是               。
（3）根据实验3与实验1的图象比较，可推测该反应是            （填“放热”或“吸热”）反应。设实验1～3的平衡常数的值分别为K₁、K₂、K₃，则它们之间的关系为K₁     K₂     K₃（填“>”、“<”或“=”）。
（4）为了验证增大催化剂的表面积、增大压强可提高化学反应速率这一结论，某同学在实验1的基础上又利用该容器设计了实验4和实验5，部分实验条件及数据见下表。请将表格补充完整。

实验编号 及其目的	V(容积）/L	t/℃	n(A起始）/mol	n(B起始）/mol	催化剂的质量/g	催化剂的表面积/m^2·g^—1
实验1参照对比实验	2	80	1.2	0	a	b
实验4：催化剂的表面积对反应速率的影响
实验5目的：	1

 

本题分为选做题(a)、(b)两道平行题，分值一样，可根据高一课程学习情况选择其中一道题完成作答，若二道题均作答，则按(a)题给分。
(a)有H、N、O、Na、Cl五种短周期主族元素。
（1）写出氯离子的原子结构示意图________，写出水分子的电子式________。
（2）NH₄NO₃是_______化合物（填“离子”或“共价”）。
（3）氯气是有毒气体，写出用饱和氢氧化钠溶液吸收氯气的离子方程式：_____________。
（4）金属元素铁是中学化学常见元素，将铁单质浸入氯化铁溶液中，该反应的离子方程式为__________。
（5）请依据（4）中的反应，设计一个原电池。要求：画出实验装置图，注明电解质溶液名称、正负极及正负极材料，并标出电子移动方向，写出电极反应式。

正极反应式：___________________，负极反应式：___________________。

尿素是蛋白质代谢的产物，也是重要的化学肥料。工业合成尿素反应如下：

（1）在一个真空恒容密闭容器中充入CO₂和NH₃发生上述反应合成尿素，恒定温度下混合气体中的氨气含量如图所示。

①A点的正反应速率v正(CO₂)_______B点的逆反应速率v逆(CO₂)(填“＞”、“＜”或“＝”)；
氨气的平衡转化率为________________________。
②关于上述反应的平衡状态下列说法正确的是________________

A．分离出少量的尿素，反应物的转化率将增大

B．平衡时再充入一定量NH3 (g)，CO2的转化率增大

C．NH3的转化率始终等于CO2的转化率

D．加入有效的催化剂能够提高尿素的产率

（2）合成尿素的反应在进行时分为如下两步：
第一步：2NH₃(l)＋CO₂(g)H₂NCOONH₄(l) (氨基甲酸铵) △H₁
第二步：H₂NCOONH₄(l)H₂O(l)＋H₂NCONH₂(l) △H₂
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L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随时间的变化如下图Ⅰ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，总反应进行到 _______ min时到达平衡。
②反应进行到10 min时测得CO₂的物质的量如图所示，则用CO₂表示的第一步反应的速率v(CO₂)＝_________ 。
③第二步反应的平衡常数K随温度的变化如上右图Ⅱ所示，则△H₂ ________0（填“＞”“＜”或“＝”）
④第一步反应的△S ________0（填“＞”、“＜”或，“＝”），在________（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行。
（3）氨基甲酸铵极易水解成碳酸铵，酸性条件水解更彻底。将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1L0.1mol/L的盐酸溶液中直到pH=7(室温下，忽略溶液体积变化)，共用去0.052mol氨基甲酸铵，此时溶液中几乎不含碳元素。此时溶液中c(NH₄⁺)= _____________________；NH₄⁺水解平衡常数值为______________。

某学习小组进行了如下课外活动，邀请你参与：
（1）研究水溶液中复分解型离子反应的发生条件，设计如下方案：

①写出II实验中发生反应的离子方式：                       。
②根据实验发现只要有                      等物质生成，水溶液中复分解型离子反应就可以发生。
③经过小组同学积极思考、讨论交流发现在生成三类物质后，导致一个共同的结果，于是得出结论：溶液中复分解型的离子反应总是向着某些____            的方向进行（与溶液混合的瞬间相比）。
④小组同学进一步深入思考，发现上述问题其实质是化学反应进行的方向问题。请你结合化学反应原理的相关知识对③中的结论作出合理解释：                                 。
（2）如何研究H₂SO₄、KC1、NaHSO₄、NaNO₃、Na₂C0₃、NH₄C1、NaOH的性质？设计方案为：将它们按照酸、碱、盐分类，然后分别溶于水得到溶液，进行实验。具体如下：
①根据方案进行分类时，经实验测得KC1、NaNO，溶液的pH=7;H₂SO₄、NaHSO₄、NH₄Cl溶液的pH<7; Na₂CO₃、NaOH溶液的pH>7。由此有的同学按分类法思想把H₂SO₄、NaHSO₄、NH₄CI都划分为酸类，请你运用中学化学相关理论判断这样划分是否合理？并简要说明理由。____            、____                。
②向NaHSO₄、NaNO₃的混合溶液中，滴加Na₂S溶液产生黄色沉淀和无色气体，写出反应的离子方程式：________________。反应中若生成标准状况下的无色气体1.12L，则被氧化的物质为             mol，转移电子的物质的量为         mol。
③某同学在用H₂SO₄鉴别NaNO₃、Na₂CO₃、NaOH溶液时，Na₂CO₃很容易鉴别，但鉴别NaNO₃和NaOH时却陷入了困境。限用上述另外六种物质，请你设计一个现象明显的实验方案帮忙解决这一难题.

甲醇是重要的化工原料，在工业生产上的应用十分广泛。
（1）利用太阳能或生物质能分解水制H₂，然后可将H₂与CO₂转化为甲醇。
已知：光催化制氢：2H₂O(l)==2H₂(g)＋O₂(g)  ΔH＝＋571.5 kJ/mol
H₂与CO₂耦合反应：3H₂(g)＋CO₂(g)==CH₃OH(l)＋H₂O(l)  ΔH＝－137.8 kJ/mol
则反应：2H₂O(l)＋CO₂(g) ="=" CH₃OH(l)＋3/2O₂(g)的ΔH＝           kJ/mol
你认为该方法需要解决的技术问题有           。
a. 开发高效光催化剂
b. 将光催化制取的H₂从反应体系中有效分离，并与CO₂耦合催化转化
c. 二氧化碳及水资源的来源供应
（2）工业上由甲醇制取甲醛的两种方法如下（有关数据均为在298 K时测定）：
反应I：CH₃OH(g)＝HCHO(g)＋H₂(g)  ΔH₁＝＋92.09kJ/mol，K₁＝3.92×10^－11。
反应II：CH₃OH(g)＋1/2O₂(g)＝HCHO(g)＋H₂O(g)  ΔH₂＝－149.73 kJ/mol，K₂＝4.35×10²⁹。
①从原子利用率看，反应（填“I”或“II”。下同）制甲醛的原子利用率更高          。从反应的焓变和平衡常数K值看，反应        制甲醛更有利。(原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比。)

②右图是甲醇制甲醛有关反应的lgK（平衡常数的对数值）随温度T的变化。图中曲线（1）表示        （填“I”或“II”）的反应 。
（3）污水中的含氮化合物，通常先用生物膜脱氮工艺进行处理，在硝化细菌的作用下将NH₄^＋氧化为
NO₃^－（2NH₄⁺+3O₂＝2HNO₂+2H₂O +2H⁺；2HNO₂ +O₂＝2HNO₃）。然后加入甲醇，甲醇和NO₃^－反应转化为两种无毒气体。
①上述方法中，1 g铵态氮元素转化为硝态氮元素时需氧的质量为               g。
②写出加入甲醇后反应的离子方程式：                           
（4）某溶液中发生反应：A2B+C，A的反应速率v(A)与时间t的图象如图所示。若溶液的体积为2L，且起始时只加入A物质，下列说法错误的是          

A.图中阴影部分的面积表示0～2min内A的物质的量浓度的减小值
B.反应开始的前2min，A的平均反应速率小于0.375mol・L^-1・min^-1
C.至2min时，A的物质的量减小值介于0.5mol至1mol之间
D.至2min时，B的物质的量浓度c（B）介于1~1.5mol・L^-1之间

化学反应原理在合成氨工业及氨的性质研究中具有广泛的应用。
（1）工业生产硝酸的第一步反应是氨的催化氧化反应，已知下列3 个热化学方程式（K 为平衡常数）：

（2）工业合成氨所用的氢气主要来自天然气与水的反应，但这种原料气中往往混有一氧化碳杂质，工业生产中通过如下反应来除去原料气中的CO：CO（g）+H₂O（g）CO₂（g）+ H₂（g）ΔH<0。
①一定条件下，反应达到平衡后，欲提高CO 的转化率，可采取的措施有              、            。
②在容积为2 L 的密闭容器中发生上述反应，其中c（CO）随反应时间（t）的变化如图甲中曲线Ⅰ，如果在t₀时刻将容器容积扩大至4 L，请在图甲中画出t₀时刻后c（CO）随反应时间（t）的变化曲线。
 
（3）氨气的重要用途是合成尿素，一定条件下，NH₃和CO₂ 合成尿素的反应为。当加料比例n（NH₃）/n（CO₂）="4" 时，CO₂的转化率随反应时间（t）的变化如图乙所示，a 点v 逆（CO₂）               b 点v 正（CO₂）（填“>”、“<”或“=”），NH₃的平衡转化率为                        。
（4）硫酸工业生产过程中产生的尾气可用氨水吸收，生成的（NH₄）2SO₃再与硫酸反应，将生成的SO₂返回车间作生产硫酸的原料，而生成的（NH₄）₂SO₄可作肥料。常温下，0．1mol·L^-1（NH₄）₂SO₄溶液中各离子浓度由大到小的顺序是                      ；
若某工厂中使用的是室温下0．1 mol·L^-1的氨水，那么该氨水的pH=                    。
（已知

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                             。

(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）

Hagemann酯是一种合成多环化合物的中间体，合成路线如下（部分反应条件略去）：

（1）Hagemann酯的分子式为          。
（2）已知A→B、B→C均为加成反应，则B的结构简式是              。
（3）E→F的化学方程式是              。
（4）已知Hagemann酯的一种同分异构体有下列结构特征：
①含有苯环且苯环上只有一个取代基；
②除苯环外核磁共振氢谱吸收峰如图所示；
③存在甲氧基（-OCH₃）。则该同分异构体的结构简式为       。

（5）下列说法正确的是   。
①G为芳香族化合物
②A能和HCl加成得到聚氯乙烯的单体
③G与NaOH溶液共热，能得到甲醇
④在Ni催化下，1molHagemann酯最多能与2 mol H₂发生加成反应

近年来，铝在汽车、航天、机械制造、军事等产业中应用迅猛发展。
（1）铝元素的离子结构示意图为        ；工业上，用冰晶石作助熔剂、石墨作电极电解熔融氧化铝制铝，请写出电解反应方程式           ；在电解过程中     极（填“阴”或“阳”）需要定期补充。
（2）铍（Be）与铝元素相似，其氧化物及氢氧化物具有两性
①请写出Be（OH）₂溶于NaOH溶液的化学方程式为：         ；
②往10.0mL1.00 mol/L的Be（NO₃）₂溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液，请在以下坐标图中画出沉淀量随NaOH溶液加入量的变化图：

苯硫酚（PhSH）是一种用途广泛的有机合成中间体。工业上用常用氯苯(PhCl)和硫化氢(H₂S)在高温下反应来制备苯硫酚，但会有副产物苯（PhH）生成。
I： PhCl_(g)+H₂S_(g)PhSH_(g)+HCl_(g)   △H₁=—16.8kJ·mol^-1
II： PhCl_(g)+H₂S_(g) ==PhH_(g)+ HCl_(g)+S_8(g)   △H₂
回答下列问题：
（1）反应I为可逆反应，写出平衡常数的表达式K=_______________________，
反应II为不可逆反应，△H₂=___________0。(填写“>”，“<”，“=”)

（2）上述两个反应的能量变化如图一所示，则在某温度时反应速度v(I)__________v(II)(填写“>”,“<”,“=”)
（3）现将一定量的氯苯和硫化氢置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程，在不同温度下均反应20分钟测定生成物的浓度，得到图二和图三。
①请解释图二中两条曲线的变化_______________________。
②若要提高主产物苯硫酚的产量，可采取的措施是______________________。
（4）请根据图二、图三，画出恒温恒容条件下反应主产物苯硫酚的物质的量随时间变化的曲线图。

海水中含有丰富的镁资源。工业上常用海水晒盐后的苦卤水提取Mg，流程如下图所示：

（1）试剂Ⅰ一般选用_________（填化学式）。
（2）工业制取镁的化学方程式为_____________________________________。
（3）下图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物均为298K时的稳定状态)。

①由图可知Mg与卤素单质的反应均为_________（填“放热”或“吸热”）反应；推测化合物的热稳定性顺序为MgI₂ ______MgF₂（填“＞”、“＝”或“＜”）。
②依上图数据写出MgBr₂(s)与Cl₂(g)反应的热化学方程式_________________________。
（4）金属Mg与CH₃Cl在一定条件下反应可生成CH₃MgCl，CH₃MgCl是一种重要的有机合成试剂，易与水发生水解反应并有无色无味气体生成。写出CH₃MgCl水解的化学方程式______________。
（5）向Mg(OH)₂中加入NH₄Cl溶液，可使沉淀溶解，请结合平衡原理和必要的文字解释原因_________。