高中化学计算题

研究碳及其化合物的综合利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
（1）高温时，用CO还原MgSO₄可制备高纯MgO。
①750℃时，测得气体中含等物质的量SO₂和SO₃，此时反应的化学方程式是 _____；
②由MgO可制成“镁——次氯酸盐”电池，其装置示意图如图1，该电池正极的电极反应式为_________；

（2）二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向，将CO₂转化为甲醇的热化学方程式为：
CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g) △H＝QkJ/mol
①该反应的平衡常数表达式为K＝_______。
②取五份等体积CO₂和H₂的混合气体（物质的量之比均为1:3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中发生上述反应，反应相同时间后测得甲醇的体积分数( CH₃OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示，则上述反应的Q_____0（填“＞”“＜”或“＝”）；
③在其中两个容器中，测得CH₃OH的物质的量随时间变化如图3所示，曲线I、II对应的平衡常数大小关系为K₁_________K₁₁（填“＞”“＜”或“＝”）。
（3）用H₂或CO催化还原NO可以达到消除污染的目的。
已知：2NO(g)＝N₂(g)＋O₂(g) △H＝－180.5kJ/mol
2H₂O(l)=2H₂(g)＋O₂(g) △H＝+571.6kJ/mol
则H₂(g)与NO(g)反应生成N₂(g)和H₂O(l)的热化学方程式是________。

多晶硅是太阳能光伏产业的重要原料。
（1）由石英砂可制取粗硅，其相关反应的热化学方程式如下：

①反应SiO₂（s）+2C（s）=Si（s）+2CO（g）的△H=    kJ·mol^-1（用含a、b的代数式表示）。
②SiO是反应过程中的中间产物。隔绝空气时，SiO与NaOH溶液反应（产物之一是硅酸钠）的化学方程式是          。
（2）粗硅提纯常见方法之一是先将粗硅与HCl制得SiHCl₃，经提纯后再用H₂还原：SiHCl₃（g）+H₂（g）Si（s）+3HCl（g）不同温度及不同n（H₂）/n（SiHCl₃）时，反应物X的平衡转化率关系如图；

①X是      （填“H₂”、“SiHCl₃”）。
②上述反应的平衡常数K（1150℃）    K（950℃）（选填“>”、“<”、“=”）
（3）SiH₄（硅烷）法生产高纯多晶硅是非常优异的方法。
①用粗硅作原料，熔盐电解法制取硅烷原理如图10，电解时阳极的电极反应式为     。
②硅基太阳电池需用N、Si两种元素组成的化合物Y作钝化材料，它可由SiH₄与NH₃混合气体进行气相沉积得到，已知Y中Si的质量分数为60%，Y的化学式为        。

碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。
（1）将CO₂与焦炭作用生成CO，CO可用于炼铁等。
①已知：Fe₂O₃(s)＋3C(石墨)＝2Fe(s)＋3CO(g)  ΔH₁＝ +489.0 kJ/mol
C(石墨)＋CO₂(g)＝2CO(g)   ΔH₂＝+172.5 kJ/mol
则CO还原Fe₂O₃的热化学方程式为                                        ；
②氯化钯（PdCl₂）溶液常被应用于检测空气中微量CO。PdCl₂被还原成单质，反应的化学方程式为                                                ；
（2）将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入C₃H₈和O₂构成丙烷燃料电池。
①负极电极反应式是：                                            ；
②某同学利用丙烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)₂的实验装置（如下图所示），通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是          （填序号）

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是：2H⁺＋2e^－＝H₂↑
（3）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应：CO(g)＋H₂O(g)  CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下三组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
H2O	CO	CO2
1	650	2	4	1.6	5
2	900	1	2	0.4	3
3	900	1	2	0.4	1

 
①该反应的正反应为          （填“吸”或“放”）热反应；
②实验2中，平衡常数K＝          ；
③实验3跟实验2相比，改变的条件可能是                （答一种情况即可）；
（4）将2.4g碳在足量氧气中燃烧，所得气体通入100mL 3.0mol/L的氢氧化钠溶液中，完全吸收后，溶液中所含离子的物质的量浓度由大到小的顺序                   。

（1）已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数：

弱酸化学式	HSCN	CH3COOH	HCN	H2CO3
电离平衡常数	1.3×10^—1	1.8×10^—5	4.9×10^—10	K1=4.3×10^—7  K2=5.6×10^—11

 
①等物质的量浓度的a.CH₃COONa、b.NaCN、c.Na₂CO₃、d.NaHCO₃溶液的pH由大到小的顺序为
                       （填序号）。
②25℃时，将20 mL 0.1 mol·L^—1 CH₃COOH溶液和20 mL 0.1 mol·L^—1HSCN溶液分别与20 mL 0.1 mol·L^—1NaHCO₃溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）的变化如图所示：反应初始阶段两种溶液产生CO₂气体的速率存在明显差异的原因是                                      。反应结束后所得两溶液中，c（CH₃COO^—）    c（SCN^—）（填“＞”、“＜”或“＝”）

③若保持温度不变，在醋酸溶液中加入少量盐酸，下列量会变小的是______（填序号）。
a. c(CH₃COO^－)   b. c(H⁺)   c. K_w                d. 醋酸电离平衡常数 
（2）下图为某温度下，PbS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液的S^2—浓度、金属阳离子浓度变化情况。如果向三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是           （填化学式）。向新生成的ZnS浊液中滴入足量含相同浓度的Pb²⁺、Fe²⁺的溶液，振荡后，ZnS沉淀会转化为              （填化学式）沉淀。

（3）甲烷燃料电池可以提升能量利用率。下图是利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 mol·L^—1的氯化铜溶液的装置示意图：

请回答：
① 甲烷燃料电池的负极反应式是                                          。
② 当线路中有0.1 mol电子通过时，       极增重________g

工业上用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。

（1）图1是表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡，用CO浓度变化表示平均反应速率v(CO)=                        
（2）图2表示该反应进行过程中能量的变化。曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化，曲线b表示使用催化剂后的能量变化。该反应是_________（选填“吸热”或“放热”）反应，写出反应的热化学方程式                                              。
（3）该反应平衡常数K为______________，温度升高，平衡常数K_________(填“增大”、“不变”或“减小”)
（4）恒容条件下，下列措施中能使增大的有               
a．升高温度           b．充入He气
c．再充入2 molH₂      d．使用催化剂

酸、碱、盐是化学工作者研究的重要领域，请回答下列各小题：（1）某二元酸H₂X的电离方程式是：H₂X=H⁺+HX^—，HX^—X^2—+H⁺。回答下列问题：
①KHX溶液显               （填“酸性”、“碱性”或“中性”）。
②若0.1 mol·L^—1KHX溶液的pH=2，则0.1 mol·L^—1H₂X溶液中氢离子的物质的量
浓度  （填“＜”、“＞”或“=”）0.11 mol·L^—1，理由是                        。                               
③0.01 mol·L^—1的HCl与0.02 mol·L^—1的KHX溶液等体积混合液中各离子浓度由大到小的顺序是                                                
（2）在25℃下，向浓度均为0.1 mol·L^—1的FeCl₃和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，先生成               （填化学式）沉淀。已知25℃时K_sp[Fe(OH)₃]=2.6×10^—39 mol⁴·L^—4，K_sP[Al(OH)₃]=1.3×10^—33 mol⁴·L^—4。
（3）在25℃下，有pH＝3的醋酸溶液和pH＝11的氢氧化钠溶液，其中氢氧化钠溶液的物质的量浓度是              ，醋酸溶液的物质的量浓度            （填“＞”、“＜”、“＝”）氢氧化钠溶液物质的量浓度。将上述两溶液等体积混合，反应后溶液显            （填“酸”、“碱”、“中”）性。
（4）某强酸性反应体系中，发生反应：
   X+   PbO₂+  H₂SO₄ =  Pb（MnO₄）₂+  PbSO₄+  H₂O ，
已知X是一种硫酸盐，且0.2 mol X在该反应中失去1 mol 电子，则X的化学式是   
                 。请将上述化学方程式配平，把系数填在各物质前的横线上。.

近年来，以天然气等为原料合成甲醇的难题被一一攻克，极大地促进了甲醇化学的发展。
（1）与炭和水蒸气的反应相似，以天然气为原料也可以制得CO和H₂，该反应的化学方程式为_________。
（2）合成甲醇的一种方法是以CO和H₂为原料，其能量变化如图所示：

由图可知，合成甲醇的热化学方程式为________________________________________。
（3）以CO₂为原料也可以合成甲醇，其反应原理为：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)
①在lL的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，在500℃下发生反应，测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时问变化如图所示：

则下列说法正确的是_________________(填字母)；

A．3min时反应达到平衡

B．0～10min时用H2表示的反应速率为0．225mol·^-1·min^-1

C．CO2的平衡转化率为25％

D．该温度时化学平衡常数为（mol/L）^－2

②在相同温度、相同容积的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器	容器1	容器2	容器3
反应物投入量（始态）	1molCO2、3molH2	0.5molCO2、1.5molH2	1molCH3OH、1molH2O
CH3OH的平衡浓度/mol•L^-1	c1	c2	c3
平衡时体系压强/Pa	p1	p2	p3

 
则下列各量的大小关系为c₁___________c₃，p₂_________p₃(填“大于”、“等于”或“小于”)。
（4）近年来，甲醇燃料电池技术获得了新的突破，如图所示为甲醇燃料电池的装置示意图。电池工作时，分别从b、c充入CH₃OH、O₂，回答下列问题：

①从d处排出的物质是___________，溶液中的质子移向电极__________(填“M”或“N”)；
②电极M上发生的电极反应式为__________________________。

研究CO₂与CH₄，反应使之转化为CO和H₂，对减缓燃料危机、减小温室效应具有重要的意义。
（1）已知：2CO（g）+O₂（g）＝2CO₂（g） △H＝－566kJ/mol
2H₂（g）+O₂（g）＝2H₂O（g）  △H＝－484kJ/mol
CH₄（g）+2O₂（g）＝CO₂（g）+2H₂O（g） △H＝－890kJ/mol
则：CH₄（g）+CO₂（g）＝2CO（g）+2H₂（g）△H＝____________。

(2)在密闭容器中通人物质的量浓度均为0.1mol/L的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应CH₄（g）+CO₂（g）＝2CO（g）+2H₂（g），测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如图1：
①下列事实能说明该反应一定达到平衡的是    。
a．CO₂的浓度不再发生变化
b．υ_正（CH₄）＝2υ_逆（CO）
c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化
d．CO与H₂的物质的量比为1:1
②据图可知，P₁、P₂、P₃、P₄由大到小的顺序为     。
③在压强为P₄、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡x点，则用CO表示该反应的速率为    ，该温度下，反应的平衡常数为     。
(3)用CO与H₂可合成甲醇(CH₃OH)，以甲醇和氧气反应制成的燃料电池如图2所示，该电池工作程中O₂应从     (填“c或一b”)口通人，电池负极反应式为                 ，若用该电池电解精炼铜，每得到6. 4g铜，转移电子数目为        。

铁是地壳中含量第二的金属元素，其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
(―)工业废水中含有一定量的Cr₂O₇^2－和CrO₄^2－，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。常用的处理方法是电解法，该法用Fe作电极电解含Cr₂O₇^2－的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）₃沉淀。
（1）用Fe作电极的目的是   。
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是_                            (用电极反应式解释）；溶液中同时生成的沉淀还有   。
(二)氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：

已知①某赤铁矿石含60.0%Fe₂O₃、3.6%FeO，还含有Al₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：

（3）步骤②中加双氧水的目的是                         ，pH控制在3.4的作用是              ，已知25℃时，K_sp[Cu（OH）₂] =2.010^-20，该温度下反应：Cu^2＋＋2H₂OCu(OH)₂＋2H^＋的平衡常数K=             。
（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？                             。
（5）制备氮化铁磁粉的反应：Fe＋NH₃Fe_xN_y＋H₂ (未配平）,若整个过程中消耗氨气34.0g，消耗赤铁矿石2kg，设整个过程中无损耗，则Fe_xN_y磁粉的化学式为            。

高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：
Fe₂O₃（s）+3CO（g）⇌2Fe（s）+3CO₂（g） △H
（1）已知：①Fe₂O₃（s）+3C（石墨）=2Fe（s）+3CO（g） △H₁="+489.0" KJ·mol^-1
②C（石墨）+CO₂（g）=2CO（g） △H₂=+172.5KJ·mol^-1
则△H=   KJ•mol^-1。
（2）高炉炼铁反应的平衡常数表达式K=   ，温度升高后，K值   （填“增大”、“不变”或“减小”）。
（3）在T℃时，该反应的平衡常数K=64，在2L恒容密闭容器甲和乙中，分别按下表所示加入物质，反应经过一段时间后达到平衡。

	Fe2O3	CO	Fe	CO2
甲/mol	1.0	1.0	1.0	1.0
乙/mol	1.0	2.0	1.0	1.0

 
①甲容器中CO的平衡转化率为   。
②下列说法正确的是   （填字母）。
A．当容器内气体密度恒定，表明反应达到平衡状态
B．甲容器中CO的平衡时的速率小于乙容器中CO平衡时的速率
C．甲、乙容器中，CO的平衡浓度之比为3：2  
D．增加Fe₂O₃的量可以提高CO的转化率
（4）汽车尾气是城市空气污染的一个重要因素，一种CO分析仪的传感器可测定汽车尾气是否符合排放标准，该分析仪的工作原理类似燃料电池，其中电解质是氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（Z_rO₂）晶体，在高温熔融状态下能传导O^2－（过程中无气体产生），则负极的反应式为   。

研究氮及其化合物具有重要意义。请回答下列问题：
（1）脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：
2NH₃(g) +NO(g) +NO₂(g)2N₂(g) +3H₂O(g) △H＜0,反应的氧化剂是________________。
（2）巳知NO₂和N₂O₄可以相互转化:2NO₂(g)N₂O₄(g) △H＜0，现将一定量的混合气体通入一恒温密闭容器中反应,浓度随时间变化关系如图所示。则图中两条曲线X和Y，表示N₂O₄浓度变化的是____，b、c、d三点的化学反应速率大小关系是______；25min时，曲线发生图中变化，可采取的措施是_________。

（3）25^℃时,将NH₃溶于水得100 mL0.1 mol • L^－1的氨水，测得pH＝11，则该条件下，NH₃ • H₂O的电离平衡常数Kb＝_______。
（4）已知：N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g) △H＝＋180kJ/mol；
2NO(g)＋O₂(g)＝2NO₂(g) △H＝－112kJ/mol；
2C(s)＋O₂(g)＝2CO(g) △H＝－221kJ/mol；
C(s)＋O₂(g)＝CO₂ (g) △H＝－393.5kJ/mol。
则反应4CO(g)＋2NO₂(g)＝4CO₂ (g)＋ N₂(g) △H＝________。
（5）用电化学法可获得N₂O₅。如图装置中，阳极的电极反应式为：N₂O₄＋2HNO₃－2e^－＝2N₂O₅＋2H^＋，则该电解反应的化学方程式为________________。

铜及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：
（1）自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO₄溶液向地下深层渗透，遇到难溶的ZnS，慢慢转变为铜蓝(CuS)。写出CuSO₄转变为铜蓝的离子方程式_______________________________。
（2）工业上以黄铜矿CuFeS₂）为原料，采用火法熔炼工艺生产铜的中间过程会发生反应：2Cu₂O＋Cu₂S6Cu＋SO₂↑，该反应的氧化剂是_____；验证反应产生的气体是SO₂的方法是____________。
（3）图I是一种新型燃料电池，它以CO为燃料，一定比例的Li₂CO₃和Na₂CO₃熔融混合物为电解质，图II是粗铜精炼的装置图，假若用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。

①写出A极的电极反应式__________________________________________________。
②要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，粗铜板应与__________极（填“A”或“B”）相连；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为___________。
③当消耗标准状况下1．12LCO时，精铜电极的质量变化情况为_________。
（4）现向一含有Ca^2＋、Cu^2＋的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，若首先生成CuCO₃沉淀，根据该实验可得出的结论是________（填序号）

A．Ksp(CuCO3)＜Ksp(CaCO3)	B．c(Cu^2^＋)＜c(Ca^2^＋)
C．＞	D．＜

汽车内燃机工作时产生的电火花和高温会引起反应：N₂(g)＋O₂(g)=2NO(g)，导致汽车尾气中的NO和NO₂对大气造成污染。
（1）在不同温度（T₁，T₂）下，一定量的NO分解产生N₂和O₂的过程中N₂的体积分数随时间t变化如右图所示。根据图像判断反应N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g)为_________反应（填“吸热”或“放热”），随着温度的升高，该反应的平衡常数K________（填“增大”“减小”或“不变”，平衡向________移动（填“向左”“向右”或“不”）。

（2）某温度时，向容积为1L的密闭容器中充入5mol N₂与2．5molO₂,发生N₂(g)＋O₂(g)=2NO(g)反应，2min后达到平衡状态，NO的物质的量为1mol，则2min内氧气的平均反应速率为_________，该温度下，反应的平衡常数K=________。该温度下，若开始时向上述容器中加入的N₂与O₂均为1mol，则N₂的平衡浓度为_______mol/L。
（3）为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染，给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有含Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如右图所示
。
写出上述变化中的总化学反应方程式：________________________________________。
（4）用催化还原的方法也可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  △H＝－574kJ/mol
CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  △H＝－1160kJ/mol
写出CH₄还原NO₂至N₂的热化学方程式_______________________________________。

研究碳及其化合物的性质对促进低碳社会的构建具有重要意义。
(1)将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通人体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应 CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下两组数据：

实验组	温度℃	起始量/mol	平衡量/mol	达到平衡所需时间/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①实验1中以CO₂表示的反应速率为_____________(保留2位小数)；
②该反应为___________(填“吸热”或“放热”)反应；
③实验2的平衡常数为___________________________。
(2)已知在常温常压下：
2CH₃OH(l)+3O₂(g)＝2CO₂(g)+4H₂O(l) △H＝－1451.6kJ/mol
2CO(g)+O₂(g)＝2CO₂(g)  △H＝－566.0kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成CO和液态水的热化学方程式_______________________________。
(3)甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，实验室用如图装置模拟该过程，其原理是：通电后，Co²⁺被氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化剂把甲醇氧化成CO₂而除去(Co³⁺的还原产物是CO²⁺)。

①写出阳极电极反应式_______________________________________________________________ ；
②写出除去甲醇的离子方程式__________________________________________________________。

硫元素的化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
（1）400℃，1.01× Pa下，容积为1．0L的密闭容器中充入0.5molSO₂, (g)和0.3 molO₂ (g)，发生反应2SO₂(g)＋O₂(g)2SO₃(g) △H＝－198kJ/mol。反应中n(SO₃)和n(O₂)随时间变化的关系如右图所示。反应的平衡常数K＝_______；0到10 min内用SO₂表示的平均反应速率_________。根据图中信息，判断下列叙述中正确的是_____（填序号）。

A．a点时刻的正反应速率比b点时刻的大

B．c点时刻反应达到平衡状态

C．d点和e点时刻的c(O2)相同

D．若5 00℃，1.01×10^5Pa下，反应达到平衡时，n( SO3) 比图中e点时刻的值大

（2）用NaOH溶液吸收工业废气中的SO₂，当吸收液失去吸收能力时，25℃时测得溶液的pH=5.6，溶液中Na^＋,H^＋, HSO₃^－,SO₃^2－离子的浓度由大到小的顺序是__________________。
（3）可通过电解法使（2）中的吸收液再生而循环利用（电极均为石墨电极），其工作示意图如下：

HSO₃^－在阳极室反应的电极反应式为________________________，阴极室的产物_________________。