高中化学氧化还原反应的计算试题

近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：   

（1）Deacon发明的直接氧化法为： $4HCl\left(g\right)+O_2\left(g\right)=2C{l}_2\left(g\right)+2H_{2}O\left(g\right)$ 。下图为刚性容器中，进料浓度比 c(HCl) ∶ $c\left(O_2\right)$ 分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数 K（300℃）________ K（400℃）（填"大于"或"小于"）。设HCl初始浓度为 $c_0$ ， 根据进料浓度比 c(HCl)∶ c(O ₂)=1∶1的数据计算 K（400℃）=________（列出计算式）。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)∶ $c\left(O_2\right)$ 过低、过高的不利影响分别是________。

（2）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：

$CuC{l}_2\left(s\right)=CuCl\left(s\right)+\frac{1}{2} C{l}_2\left(g\right)$  Δ $H_1=83kJ·mol{ }^{-1}$

$CuCl\left(s\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)=CuO\left(s\right)+\frac{1}{2}C{l}_2\left(g\right)$  Δ $H_2=-20kJ·mol{ }^{-1}$

$CuO\left(s\right)+2HCl\left(g\right)=CuC{l}_2\left(s\right)+H_{2}O\left(g\right)$     Δ $H_3=-121kJ·mol{ }^{-1}$

则 $4HCl\left(g\right)+O_2\left(g\right)=2C{l}_2\left(g\right)+2H_{2}O\left(g\right)$ 的   Δ H=________ $kJ·mol{ }^{-1}$ 。

（3）在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是________。（写出2种）   

（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：

负极区发生的反应有________（写反应方程式）。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气________L（标准状况）

联氨（又称肼，N₂H₄，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料．回答下列问题：

（1）联氨分子的电子式为________，其中氮的化合价为________．

（2）实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为________．

（3）①2O₂（g）+N₂（g）═N₂O₄（l）△H₁

②N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H₂

③O₂（g）+2H₂（g）═2H₂O（g）△H₃

④2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H₄=﹣1048.9kJ•mol^﹣1

上述反应热效应之间的关系式为△H₄=________，联氨和N₂O₄可作为火箭推进剂的主要原因为________．

（4） 联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似．联氨第一步电离反应的平衡常数值为________（已知：N₂H₄+H⁺⇌N₂H₅⁺的K=8.7×10⁷；K_w=1.0×10^﹣14）．联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为________．

（5）联氨是一种常用的还原剂．向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，观察到的现象是________．联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀．理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O₂________kg；与使用Na₂SO₃处理水中溶解的O₂相比，联氨的优点是________．

锌﹣空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为 $2Zn+O_2+4O{H}^{﹣}+2H_{2}O═2Zn（OH{{）}_4}^{2﹣}$ 。下列说法正确的是（ ）

A．	充电时，电解质溶液中K ^+向阳极移动
B．	充电时，电解质溶液中 $c（O{H}^{﹣}）$ 逐渐减小
C．	放电时，负极反应为： $Zn+4O{H}^{﹣}﹣2e^{﹣}═Zn（OH{{）}_4}^{2﹣}$
D．	放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）

${\mathrm{NaClO}}_2$ 是一种重要的杀菌消毒剂, 也常用来漂白织物等, 其一种生产工艺如下:

回答下列问题:

(1) ${\mathrm{NaClO}}_2$ 中 $\mathrm{Cl}$ 的化合价为_      。

(2) 写出 "反应"步骤中生成 ${\mathrm{ClO}}_2$ 的化学方程式                    。

(3) "电解"所用食盐水由粗盐水精制而成, 精制时，为除去 ${\mathrm{Mg}}^{2+}$ 和 ${\mathrm{Ca}}^{2+}$ , 要加入的试剂分别为       、      。"电解" 中阴极反应的主要产物是_             。

(4) "尾气吸收"是吸收 "电解"过程排出的少量 ${\mathrm{ClO}}_2$ 。此吸收反应中, 氧化剂与还原剂的

物质的量之比为            ，该反应中氧化产物     。

（5）"有效氯含量"可用来衡量含氯消毒剂的消毒能力, 其定义是：每克含氯消毒剂的氧化

能力相当于多少克 ${\mathrm{Cl}}_2$ 的氧化能力。 ${\mathrm{NaClO}}_2$ 的有效氯含量为          。(计算结果保留两位小数)

乙醛酸是一种重要的化工中间体，可果用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的 $H_{2}O$ 解离为 $H^{+}$ 和 $O{H}^{-}$ ，并在直流电场作用下分别问两极迁移。下列说法正确的是（    ）

A．	$\mathit{KBr}$ 在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B．	阳极上的反应式为： $\text{HO}-\stackrel{\underset{\left|\right|}{O}}{C}-\stackrel{\underset{\left|\right|}{O}}{C}-\text{OH}+2H^{+}+2e^{-}\stackrel{\mathit{\hspace{1em}\hspace{1em}}}{\to }\text{HO}-\stackrel{\underset{\left|\right|}{O}}{C}-\stackrel{\underset{\left|\right|}{O}}{C}-H+H_{2}O$
C．	制得 $2\mathit{mol}$ 乙醛酸，理论上外电路中迁移了 $1\mathit{mol}$ 电子
D．	双极膜中间层中的 $H^{+}$ 在外电场作用下向铅电极方向迁移

下列反应中水只作还原剂的是（　　）

A．2Na+2H2O=2NaOH+H2↑	B．Na2O+H2O=2NaOH
C．2F2+2H2O=4HF+O2	D．Cl2+H2O=HCl+HClO