高中化学简答题

（1）人们常用催化剂来选择反应进行的方向。右图所示为一定条件下1mol CH₃OH与O₂发生反应时，生成CO、CO₂或HCHO的能量变化图[反应物O₂(g)和生成物H₂O(g)略去]。

①写出1 moL HCHO生成CO的热化学方程式：     。
②CH₃OH与O₂在有催化剂作用下反应，产物中HCHO比率大大提高的原因是     。
（2）①一定温度下，将N₂H₄与NO₂以体积比为1:1置于10 L定容容器中发生反应
2N₂H₄(g)+2NO₂(g) 3N₂(g)+4H₂O(l)  ΔH<0
下列能说明反应达到平衡状态的是   。
a．混合气体密度保持不变           b．3v_正(NO₂)=2v_逆(N₂)
c．N₂H₄与NO₂体积比保持不变        d．体系压强保持不变
②在某温度下，5L密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量变化如下表：

物质的量/mol 时间	n (N2H4)	n (NO2)	n (N2)
起始	2.0	3.0	0
第2min	1.5	a	0.75
第4min	1.2	b	1.2
第6min	1.0	c	1.5
第7min	1.0	c	1.5

请画出该反应中n(NO₂)随时间变化曲线,并画出在第7min分别升温、加压、加催化剂的情况下n(NO₂)随时间变化示意图。计算该温度下反应的平衡常数K(保留2位有效数字,写出计算过程)。
   
（3）纳米级Cu₂O具有优良的催化性能，制取Cu₂O的方法有：
①加热条件下用液态肼（N₂H₄）还原新制Cu(OH)₂制备纳米级Cu₂O，同时放出N₂。该制法的化学方程式为          。
②用阴离子交换膜控制电解液中OH^－的浓度制备纳米Cu₂O，反应为2Cu＋H₂OCu₂O＋H₂↑，如图所示。该电解池的阳极反应式为    。

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.

水是重要的自然资源，与人类的发展密切相关。
（1）25℃时，水能按下列方式电离：
H₂O＋H₂OH₃O^＋＋OH^－  K₁＝1.0×10^－14
OH^－＋H₂OH₃O^＋＋O^2－  K₂＝1.0×10^－36
水中c(O^2－) ＝              mol·L^－1（填数值）。
（2）水广泛应用于化学反应。将干燥的碘粉与铝粉混合未见反应，滴加一滴水后升起紫色的碘蒸气，最后得到白色固体。有关该实验的解释合理的是        。

A．加水使碘和铝粉形成溶液	B．水作氧化剂
C．碘粉与铝粉反应是放热反应	D．水作催化剂

（3）铁酸铜（CuFe₂O₄）是很有前景的热化学循环分解水制氢的材料。
ⅰ.某课外小组制备铁酸铜（CuFe₂O₄）的流程如下：

搅拌Ⅰ所得溶液中Fe(NO₃)₃、Cu(NO₃)₂的物质的量浓度分别为2.6 mol·L^－1、 1.3 mol·L^－1。
①搅拌Ⅰ所得溶液中Fe元素的存在形式有Fe^3＋和            （填化学式）。
②搅拌Ⅱ要跟踪操作过程的pH变化。在滴加KOH溶液至pH＝4的过程中（假设溶液体积不变），小组同学绘制溶液中c(Fe^3＋)、c(Cu^2＋)随pH变化的曲线如下图，其中正确的是     （用“A”、“B”填空）。
（已知：K_sp[Fe(OH)₃]＝2.6×10^－39、K_sp[Cu(OH)₂]＝2.2×10^－20）

③操作Ⅲ为         、          。
ⅱ.在热化学循环分解水制氢的过程中，铁酸铜（CuFe₂O₄）先要煅烧成氧缺位体（CuFe₂O_4－a），氧缺位值（a）越大，活性越高，制氢越容易。
④氧缺位体与水反应制氢的化学方程式为                      。
⑤课外小组将铁酸铜样品在N₂的气氛中充分煅烧，得氧缺位体的质量为原质量的96.6%，则氧缺位值（a）＝     。

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

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，MnO₂，ZnCl₂和NH₄Cl等组成的糊状填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，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/（g/100g水）

化合物	Zn（OH）2	Fe（OH）2	Fe（OH）3
Ksp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0.5A，电池工作五分钟，理论上消耗Zn        g。（已经F＝96500C/mol）
（3）废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有ZnCl₂和NH₄Cl，二者可通过           __  分离回收；滤渣的主要成分是MnO₂、_      __      __和                          ，欲从中得到较纯的MnO₂，最简便的方法是                                  ，其原理是                                             。
（4）用废电池的锌皮制备ZnSO₄·7H₂O的过程中，需去除少量杂质铁，其方法是：加稀硫酸和H₂O₂溶解，铁变为_                   ____，加碱调节至pH为                           时，铁刚好完全沉淀（离子浓度小于1×10^-5mol/L时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱调节至pH为     _时，锌开始沉淀（假定Zn^2＋浓度为0.1mol/L）。若上述过程不加H₂O₂后果是                             ，原因是                                                                                                                                  。

短周期主族元素A，B，C，D，E，F的原子序数依次增大，它们的原子核外电子层数之和为13。B的化合物种类繁多，数目庞大；C，D是空气中含量最多的两种元素，D，E两种元素的单质反应可以生成两种不同的离子化合物；F为同周期半径最小的元素。试回答以下问题：
（一）（1）D在周期表中的位置是        ，写出实验室制备单质F的离子方程式           。
（2）化学组成为BDF₂的电子式为：       ，A、C、F三种元素形成的化合物CA₄F为         化合物(填 “离子”或“共价”)。
（3）化合物甲、乙由A，B，D，E中的三种或四种组成，且甲、乙的水溶液均呈碱性。则甲、乙反应的离子方程式为：                               。
（4）由C，D，E，F形成的简单离子的离子半径由大到小的顺序是           (用元素离子符号表示)。
（5）元素B和F的非金属性强弱，B的非金属性         于F(填“强”或“弱”)，并用化学方程式证明上述结论                                                    。
（二）以CA₃代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点。
（1）CA₃燃料电池使用的电解质溶液是2mol•L^﹣1的KOH溶液，电池反应为：4 CA₃+3O₂=2C₂+6H₂O．该电池负极的电极反应式为         ；每消耗3.4g CA₃转移的电子数目为       。
（2）用CA₃燃料电池电解CuSO₄溶液，如图所示，A、B均为铂电极，通电一段时间后，在A电极上有红色固体析出，则B电极上发生的电极反应式为       ；此时向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度，则电解过程中收集到的气体在标准状况下体积为         L。

（3）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO₃中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。

图1                     图2
0～t₁时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是     ，溶液中的H^＋向      极移动（填“正”或“负”），t₁时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是            。

(15分)某铜矿石的成分中含有Cu₂O，还含有少量的Al₂O₃、Fe₂0₃和Si0₂。某工厂利用此矿石炼制精铜的工艺流程示意图如下：

已知：CuO₂＋2H^＋＝Cu＋Cu^2＋＋H₂O
（1）滤液A中铁元素的存在形式为      (填离子符号)，生成该离子的离子方程式为           ，检验滤液A中存在该离子的试剂为          (填试剂名称)。
（2）金属E与固体F发生的某一反应可用于焊接钢轨，该反应的化学方程式为           。
（3）常温下．等pH的NaAlO₂和NaOH两份溶液中，由水电离出的c(OH^一)前者为后者的10⁸倍，则两种溶液的pH=                         。
（4）将Na₂CO₃溶液滴入到一定量的CuCl₂溶液中，除得到蓝色沉淀，还有无色无味气体放出，写出相应的离子方程式：                           。
（5）①粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解精炼过程中，c为粗铜板，则a端应连接电源的     (填“正”或“负”)极，若粗铜中含有Au、Ag、Fe杂质，则电解过程中c电极上发生反应的方程式有       、       。

②可用酸性高锰酸钾溶液滴定法测定反应后电解液中铁元素的含量。滴定时不能用碱式滴定管盛放酸性高锰酸钾溶液的原因是      、滴定中发生反应的离子方程式为                   ， 滴定时．锥形瓶中的溶液接触空气，则测得铁元素的含量会      (填“偏高”或“偏低”)。

(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）

氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。
（1）传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g），ΔH<0
①该反应的平衡常数K的表达式为：K=___________。升高温度，K值______（填“增大”“减小”或“不变”）。
②不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH₃的物质的量分数见下表（N₂和H₂的起始物质的量之比为1∶3）。分析表中数据，                   （填温度和压强）时H₂转化率最高，实际工业生产中不选用该条件的主要原因是                             。

③下列关于合成氨说法正确是              （填字母）
A．使用催化剂可以提高氮气的转化率
B．寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C．由于ΔH<0、ΔS>0，故合成氨反应一定能自发进行
（2）最近美国Simons等科学家发明了不必使氨先裂化为氢就可直接用于燃料电池的方法。其装置为用铂黑作为电极，加入碱性电解质溶液中，一个电极通入空气，另一电极通入氨气。其电池反应为4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，写出负极电极反应式                   。

(8分)A、B、C、D、E五种短周期元素，A与D同周期，A的单质既可与盐酸反应，又可与NaOH溶液反应，B的单质在放电条件下能与氧气反应，C元素的离子不含电子，D元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的3/4，E元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的3倍。
（1）A的原子结构示意图为                           。
（2）E元素在周期表的位置是
（3）A的最高价氧化物与NaOH溶液反应的离子方程式为                       。
（4）加热条件下，D的单质与足量B的最高价氧化物的水化物的浓溶液反应，生成D的最髙价含氧酸，写出此反应的化学方程式：                              。
（5）化合物甲由元素A、B组成，具有良好电绝缘性。化合物甲能与水缓慢反应生成化合物乙。乙分 子中含有10个电子，写出该反应的化学方程式：                。

硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，其单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
（1）某科研小组用SO₂为原料制取硫酸。
①利用原电池原理，用SO₂、O₂和H₂O来制备硫酸，该电池用多孔材料作电极，它能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触。请写出该电池的负极的电极反应式            。
②用Na₂SO₃溶液充分吸收SO₂得NaHSO₃溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如图所示。电解时阳极区会产生气体，产生气体的原因是            。

（2）碘循环工艺不仅能吸收SO₂降低环境污染，同时又能制得氢气，具体流程如下：

①用离子方程式表示反应器中发生的反应是          。
②用化学平衡移动的原理分析，在HI分解反应中使用膜反应器分离出H₂的目的是                  。
（3）氢化亚铜是一种红色固体，可由硫酸铜为原理制备
4CuSO₄ + 3H₃PO₂ + 6H₂O="4CuH↓" + 4H₂SO₄ + 3H₃PO₄。
①该反应中还原剂是             （写化学式）。
②该反应每生成1molCuH，转移的电子物质的量为        。
（4）硫酸铜晶体常用来制取波尔多液，加热时可以制备无水硫酸铜。将25.0 g胆矾晶体放在坩埚中加热测定晶体中结晶水的含量，固体质量随温度的升高而变化的曲线如下图。

请分析上图，填写下列空白：
①30℃～110℃间所得固体的化学式是        ，
②650℃～1000℃间所得固体的化学式是        。

硅在地壳中的含量较高。硅及其化合物的开发由来已久，在现代生活中有广泛应用。回答下列问题：
（1）1810年瑞典化学家贝采利乌斯在加热石英砂、木炭和铁时，得到一种“金属”。这种“金属”可能是           。
（2）陶瓷、水泥和玻璃是常用的硅酸盐材料。其中生产普通玻璃的主要原料有                 。
（3）高纯硅是现代信息、半导体和光伏发电等产业都需要的基础材料。工业上提纯硅有多种路线，其中一种工艺流程示意图及主要反应如下：

	发生的主要反应
电弧炉	SiO2＋2CSi＋2CO↑
流化床反应器	Si＋3HClSiHCl3＋H2
还原炉	SiHCl3＋H2Si＋3HCl

①用石英砂和焦炭在电弧炉中高温加热也可以生产碳化硅，该反应的化学方程式为                          ；碳化硅又称       ，其晶体结构与       相似。
②在流化床反应的产物中，SiHCl₃大约占85%，还有SiCl₄、SiH₂Cl₂、SiH₃Cl等，有关物质的沸点数据如下表，提纯SiHCl₃的主要工艺操作依次是沉降、冷凝和       。

物质	Si	SiCl4	SiHCl3	SiH2Cl2	SiH3Cl	HCl	SiH4
沸点/℃	2355	57.6	31.8	8.2	-30.4	-84.9	-111.9

③SiHCl₃极易水解，其完全水解的产物为                         。
（4）氯碱工业可为上述工艺生产提供部分原料，这些原料是              。

【化学—选修2：化学与技术】(15分）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_____________。

【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。

80℃时，将0.40mol的N₂O₄气体充入2 L已经抽空的固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N₂O₄ 2NO₂，△H ＞0隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：

时间（s） n(mol)	0	20	40	60	80	100
n(N2O4)	0.40	a	0.20	c	d	e
n(NO2)	0.00	0.24	b	0.52	0.60	0.60

（1）计算0s—20s内用N₂O₄表示的平均反应速率为      mol·L^-1·s^-1
（2）要增大N₂O₄的转化率，同时增大该反应的K值，可采取的措施有      (填序号)
A．通入一定量的NO₂气体
B．通入一定量的氦气以增大压强
C．使用高效催化剂
D．升高温度
（3）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。