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文檔簡介

化學(xué)反應(yīng)與能量1.某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置,電極Ⅰ為Al,其他電極均為Cu,則()圖4A.電流方向:電極Ⅳ→→電極ⅠB.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C.電極Ⅱ逐漸溶解D.電極Ⅲ的電極反應(yīng):Cu2++2e-=CuA[解析]根據(jù)原電池的構(gòu)成原理,可知電極Ⅰ為負(fù)極,電極Ⅱ?yàn)檎龢O,電極Ⅲ為陽極,電極Ⅳ為陰極。電子流向?yàn)殡姌OⅠ→→電極Ⅳ,故電流方向?yàn)殡姌OⅣ→→電極Ⅰ,A項(xiàng)正確;電極Ⅰ為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),B項(xiàng)錯誤;電極Ⅱ?yàn)檎龢O,Cu2+在此被還原,C項(xiàng)錯誤;電極Ⅲ為陽極,活性陽極Cu在此被氧化,D項(xiàng)錯誤。2.污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類的重要研究課題。某研究小組利用軟錳礦(主要成分為MnO2,另含有少量鐵、鋁、銅、鎳等金屬化合物)作脫硫劑,通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO2,又制得電池材料MnO2(反應(yīng)條件已省略)。請回答下列問題:(1)上述流程脫硫?qū)崿F(xiàn)了____(選填下列字母編號)。A.廢棄物的綜合利用B.白色污染的減少C.酸雨的減少(2)用MnCO3能除去溶液中的Al3+和Fe3+,其原因是________________________________。(3)已知:25℃、101Mn(s)+O2(g)=MnO2(s)ΔH=-520kJ/molS(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-297kJ/molMn(s)+S(s)+2O2(g)=MnSO4(s)ΔH=-1065kJ/molSO2與MnO2反應(yīng)生成無水MnSO4的熱化方程式是____________________________________。(4)MnO2可作超級電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2,其陽極的電極反應(yīng)式是________________________________。(5)MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時,正極的電極反應(yīng)式是________________。(6)假設(shè)脫除的SO2只與軟錳礦漿中的MnO2反應(yīng)。按照圖示流程,將am3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)含SO2的體積分?jǐn)?shù)為b%的尾氣通入礦漿,若SO2的脫除率為%,最終得到MnO2的質(zhì)量為ckg,則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時,所引入的錳元素相當(dāng)于MnO2________kg。11.(1)A、C(2)消耗溶液中的酸,促進(jìn)Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀(3)MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s)ΔH=-248kJ/mol(4)Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+(5)MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-(6)eq\f(1500c-87ab,2500)[解析](1)脫硫的目的是減少產(chǎn)生SO2,進(jìn)而減少酸雨的產(chǎn)生,同時可對廢棄物綜合利用。則A、C項(xiàng)符合題意。(2)加入MnCO3消耗溶液中的H+,促使Al3+和Fe3+的水解平衡正向移動,生成氫氧化物沉淀除去。(3)將已知3個熱化學(xué)方程式依次編號為①②③,根據(jù)蓋斯定律,可知:MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s)ΔH=③-(①+②)=-248kJ/mol。(4)電解池中陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),則用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2,則陽極是Mn2+放電,其陽極電極反應(yīng)式為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+。(5)原電池中正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),在堿性鋅錳電池放電時,正極是二氧化錳得到電子,則正極電極反應(yīng)式為MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-。(6)KMnO4與MnSO4反應(yīng)生成MnO2的質(zhì)量為ckg,根據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價升降法配平的關(guān)系式為:2KMnO4+3MnSO4~5MnO23mol5molxeq\f(1000c,87)mol求得:x=eq\f(3000c,435)mol(MnSO4總的物質(zhì)的量)MnO2+SO2=MnSO41mol1moleq\f(1000a×b%×%,moly求得:y=mol除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時,所引入的錳相當(dāng)于MnO2的物質(zhì)的量=x-y=eq\f(3000c,435)mol-mol,則所引入的錳相當(dāng)于MnO2的質(zhì)量=(eq\f(3000c,435)mol-mol)×eq\f(87g·mol-1,1000g·kg-1)=eq\f((1500c-87ab),2500)kg。電解原理3.鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動力汽車的一種主要電池類型,NiMH中的M表示儲氫金屬或合金,該電池在充電過程中的總反應(yīng)方程式是Ni(OH)2+M=NiOOH+MH。已知:6NiOOH+NH3+H2O+OH-=6Ni(OH)2+NOeq\o\al(-,2)下列說法正確的是()A.NiMH電池放電過程中,正極的電極反應(yīng)式為NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-B.充電過程中OH-從陽極向陰極遷移C.充電過程中陰極的電極反應(yīng)式:H2O+M+e-=MH+OH-,H2O中的H被M還原D.NiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液A[解析]放電時正極發(fā)生的是得電子的還原反應(yīng),A項(xiàng)正確;充電時陰離子移向陽極,B錯項(xiàng)誤;充電時,被還原的是氫元素,生成的H2被儲氫合金M吸收起來,M不參與反應(yīng),C項(xiàng)錯誤;因?yàn)?NiOOH+NH3+H2O+OH-=6Ni(OH)2+NOeq\o\al(-,2),故NiMH電池中不可以同時使用KOH溶液、氨水,D項(xiàng)錯誤。4.下列說法不正確的是()A.光催化還原水制氫比電解水制氫更節(jié)能環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)B.氨氮廢水(含NHeq\o\al(+,4)及NH3)可用化學(xué)氧化法或電化學(xué)氧化法處理C.某種化學(xué)檢測技術(shù)具有極高的靈敏度,可檢測到單個細(xì)胞(V≈10-12L)內(nèi)的數(shù)個目標(biāo)分子,據(jù)此可推算該檢測技術(shù)能測量細(xì)胞內(nèi)濃度約為10-12~10-11mol·LD.向汽油中添加甲醇后,該混合燃料的熱值不變D[解析]電解水會消耗大量的電能,故光催化還原水制氫比電解水制氫更節(jié)能環(huán)保、更經(jīng)濟(jì),A項(xiàng)正確;化學(xué)氧化法和電化學(xué)氧化法均可以將NHeq\o\al(+,4)和NH3中-3價的N元素氧化為0價的氮元素,B項(xiàng)正確;單個細(xì)胞的V≈10-12L,所以1L待測成分中含有1012個細(xì)胞,其物質(zhì)的量為eq\f(1012,×1023)mol,由此可知該檢測技術(shù)能測量細(xì)胞內(nèi)濃度約為10-12~10-11mol·L-1的目標(biāo)分子,C項(xiàng)正確;甲醇與汽油所具有的化學(xué)能不同,故向汽油中添加甲醇后,該混合燃料的熱值改變,D項(xiàng)錯誤。5.已知:鋰離子電池的總反應(yīng)為LixC+Li1-xCoO2eq\o(KN*,\s\up7(放電),\s\do5(充電))C+LiCoO2鋰硫電池的總反應(yīng)2Li+Seq\o(KN*,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Li2S有關(guān)上述兩種電池說法正確的是()A.鋰離子電池放電時,Li+向負(fù)極遷移B.鋰硫電池充電時,鋰電極發(fā)生還原反應(yīng)C.理論上兩種電池的比能量相同D.下圖表示用鋰離子電池給鋰硫電池充電B[解析]電池工作時,陽離子(Li+)向正極遷移,A項(xiàng)錯誤;鋰硫電池充電時,鋰電極上發(fā)生Li+得電子生成Li的還原反應(yīng),B項(xiàng)正確;兩種電池負(fù)極材料不同,故理論上兩種電池的比能量不相同,C項(xiàng)錯誤;根據(jù)電池總反應(yīng)知,生成碳的反應(yīng)是氧化反應(yīng),因此碳電極作電池的負(fù)極,而鋰硫電池中單質(zhì)鋰作電池的負(fù)極,給電池充電時,電池負(fù)極應(yīng)接電源負(fù)極,即鋰硫電池的鋰電極應(yīng)與鋰離子電池的碳電極相連,D項(xiàng)錯誤。 6.離子液體是一種室溫熔融鹽,為非水體系。由有機(jī)陽離子、Al2Cleq\o\al(-,7)和AlCleq\o\al(-,4)組成的離子液體作電解液時,可在鋼制品上電鍍鋁。(1)鋼制品接電源的________極,已知電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng),陰極電極反應(yīng)式為__________________________________________。若改用AlCl3水溶液作電解液,則陰極產(chǎn)物為________。(2)為測定鍍層厚度,用NaOH溶液溶解鋼制品表面的鋁鍍層,當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移6mol電子時,所得還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量為________mol。(3)用鋁粉和Fe2O3做鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn),需要的試劑還有________。a.KClb.KClO3c.MnO2取少量鋁熱反應(yīng)所得的固體混合物,將其溶于足量稀H2SO4,滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象,______________(填“能”或“不能”)說明固體混合物中無Fe2O3,理由是________(用離子方程式說明)。(1)負(fù)4Al2Cleq\o\al(-,7)+3e-=Al+7AlCleq\o\al(-,4)H2(2)3(3)b、d不能Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+(或只寫Fe+2Fe3+=3Fe2+)[解析](1)電鍍時,鍍件應(yīng)連接電源負(fù)極,作陰極;在陰極上發(fā)生還原反應(yīng),結(jié)合題中“電鍍過程中不產(chǎn)生其他離子且有機(jī)陽離子不參與電極反應(yīng)”可知陰極上的反應(yīng)式是4Al2Cleq\o\al(-,7)+3e-=Al+7AlCleq\o\al(-,4);若改用AlCl3水溶液作電解液,則陰極反應(yīng)是水電離出的H+得電子還原為H2。(2)用NaOH溶解鋁鍍層時發(fā)生反應(yīng):2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,H2是還原產(chǎn)物,當(dāng)轉(zhuǎn)移6mol電子時,該反應(yīng)可得到3mol還原產(chǎn)物。(3)引發(fā)鋁粉和Fe2O3粉末反應(yīng)的助燃劑為KClO3,然后插入鎂條,點(diǎn)燃鎂條即可使鋁熱反應(yīng)發(fā)生;混合物中即使含有Fe2O3,F(xiàn)e2O3溶于酸后生成的Fe3+與反應(yīng)生成的Fe發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Fe2+,再加入KSCN溶液后溶液也不顯紅色,因此不能證明反應(yīng)后固體不含F(xiàn)e2O3。7.次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品,具有較強(qiáng)還原性?;卮鹣铝袉栴}:(1)H3PO2是一種中強(qiáng)酸,寫出其電離方程式:_____________________________________________________________________________________________________。(2)H3PO2及NaH2PO2均可將溶液中的Ag+還原為銀,從而可用于化學(xué)鍍銀。①H3PO2中,P元素的化合價為________。②利用H3PO2進(jìn)行化學(xué)鍍銀反應(yīng)中,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為4∶1,則氧化產(chǎn)物為________(填化學(xué)式)。③NaH2PO2為________(填“正鹽”或“酸式鹽”),其溶液顯________(填“弱酸性”“中性”或“弱堿性”)。(3)H3PO2的工業(yè)制法是:將白磷(P4)與Ba(OH)2溶液反應(yīng)生成PH3氣體和Ba(H2PO2)2,后者再與H2SO4反應(yīng)。寫出白磷與Ba(OH)2溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________________________________。(4)H3PO2也可用電滲析法制備,“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離子、陰離子通過):①寫出陽極的電極反應(yīng)式:_________________________________________。②分析產(chǎn)品室可得到H3PO2的原因:_____________________________________________________________________________________________________________。③早期采用“三室電滲析法”制備H3PO2:將“四室電滲析法”中陽極室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替,并撤去陽極室與產(chǎn)品室之間的陽膜,從而合并了陽極室與產(chǎn)品室。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品中混有________雜質(zhì),該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是________________________________。(1)H3PO2H2POeq\o\al(-,2)+H+(2)①+1②H3PO4③正鹽弱堿性(3)2P4+3Ba(OH)2+6H2O=3Ba(H2PO2)2+2PH3↑(4)①2H2O-4e-=O2↑+4H+②陽極室的H+穿過陽膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,原料室的H2POeq\o\al(-,2)穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,二者反應(yīng)生成H3PO2③POeq\o\al(3-,4)H2POeq\o\al(-,2)或H3PO2被氧化[解析](1)H3PO2為一元弱酸,其電離方程式為H3PO2H++H2POeq\o\al(-,2)。(2)由化合價代數(shù)和為0可確定P為+1價;②根據(jù)題中信息寫出化學(xué)方程式為4Ag++H3PO2+2H2O=4Ag+H3PO4+4H+,即氧化產(chǎn)物為H3PO4;③NaH2PO2為強(qiáng)堿弱酸鹽,溶液呈弱堿性。(3)根據(jù)題中信息和反應(yīng)前后元素化合價變化寫出化學(xué)方程式為2P4+3Ba(OH)2+6H2O=2PH3↑+3Ba(H2PO2)2。(4)①陽極是水電離出的OH-放電,其反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+;②陽極室中的H+穿過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室,原料室的H2POeq\o\al(-,2)穿過陰膜擴(kuò)散至產(chǎn)品室,二者反應(yīng)生成H3PO2;③陽極室內(nèi)可能有部分H2POeq\o\al(-,2)或H3PO2失電子發(fā)生氧化反應(yīng),導(dǎo)致生成物中混有POeq\o\al(3-,4)。8.鉛及其化合物可用于蓄電池、耐酸設(shè)備及X射線防護(hù)材料等?;卮鹣铝袉栴}:(1)鉛是碳的同族元素,比碳多4個電子層。鉛在元素周期表的位置為第________周期、第________族;PbO2的酸性比CO2的酸性________(填“強(qiáng)”或“弱”)。(2)PbO2與濃鹽酸共熱生成黃綠色氣體,反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________。(3)PbO2可由PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)制得,反應(yīng)的離子方程式為___________________;PbO2也可以通過石墨為電極,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取。陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式為____________________,陰極上觀察到的現(xiàn)象是____________________;若電解液中不加入Cu(NO3)2,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為______________________________,這樣做的主要缺點(diǎn)是____________________。(4)PbO2在加熱過程發(fā)生分解的失重曲線如下圖所示,已知失重曲線上的a點(diǎn)為樣品失重%(即eq\f(樣品起始質(zhì)量-a點(diǎn)固體質(zhì)量,樣品起始質(zhì)量)×100%)的殘留固體。若a點(diǎn)固體組成表示為PbOx或mPbO2·nPbO,列式計算x值和m∶n值_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(1)六ⅣA弱(2)PbO4+4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))PbCl2+Cl2↑+2H2O(3)PbO+ClO-=PbO2+Cl-Pb2++2H2O-2e-=PbO2↓+4H+石墨上包上銅鍍層Pb2++2e-=Pb↓不能有效利用Pb2+(4)根據(jù)PbO2eq\o(=,\s\up7(△))PbOx+eq\f(2-x,2)O2↑,有eq\f(2-x,2)×32=239×%x=2-eq\f(239×%,16)=。根據(jù)mPbO2·nPbO,eq\f(2m+n,m+n)=,eq\f(m,n)=eq\f,=eq\f(2,3)。[解析](1)由碳位于第二周期ⅣA族結(jié)合信息推出鉛的位置;又由同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律判斷酸性;(2)PbO2與濃鹽酸反應(yīng)得到黃綠色的氯氣,聯(lián)想實(shí)驗(yàn)室制氯氣寫出化學(xué)方程式。(3)依題給信息知,反應(yīng)物PbO與次氯酸鈉反應(yīng),生成PbO2,由于Pb化合價升高,故另一生成物為Cl化合價降低得到的Cl-;陽極發(fā)生氧化反應(yīng),即Pb2+失去電子被氧化生成PbO2,同時考慮鹽溶液水解得到的強(qiáng)酸性環(huán)境;陰極發(fā)生還原反應(yīng),即氧化性強(qiáng)的Cu2+得到電子生成銅;若電解液中不加入Cu(NO3)2,陰極發(fā)生的則是Pb2+得電子變?yōu)镻b,這樣就不能有效利用Pb2+。(4)根據(jù)題意PbO2在加熱過程中發(fā)生反應(yīng)PbO2eq\o(=,\s\up7(△))PbOx+eq\f(2-x,2)O2↑,減少的質(zhì)量是氧氣的質(zhì)量,再利用質(zhì)量關(guān)系計算。8.(14分)硫化氫的轉(zhuǎn)化是資源利用和環(huán)境保護(hù)的重要研究課題。由硫化氫獲得硫單質(zhì)有多種方法。(1)將燒堿吸收H2S后的溶液加入到如圖所示的電解池的陽極區(qū)進(jìn)行電解。電解過程中陽極區(qū)發(fā)生如下反應(yīng):S2--2e-=S(n-1)S+S2-=Seq\o\al(2-,n)①寫出電解時陰極的電極反應(yīng)式:________________。②電解后陽極區(qū)的溶液用稀硫酸酸化得到硫單質(zhì),其離子方程式可寫成__________________________。(2)將H2S和空氣的混合氣體通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反應(yīng)回收S,其物質(zhì)轉(zhuǎn)化如圖所示。①在圖示的轉(zhuǎn)化中,化合價不變的元素是________。②反應(yīng)中當(dāng)有1molH2S轉(zhuǎn)化為硫單質(zhì)時,保持溶液中Fe3+的物質(zhì)的量不變,需消耗O2的物質(zhì)的量為________。③在溫度一定和不補(bǔ)加溶液的條件下,緩慢通入混合氣體,并充分?jǐn)嚢?。欲使生成的硫單質(zhì)中不含CuS,可采取的措施有________________。(3)H2S在高溫下分解生成硫蒸氣和H2。若反應(yīng)在不同溫度下達(dá)到平衡時,混合氣體中各組分的體積分?jǐn)?shù)如圖所示,H2S在高溫下分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。(1)①2H2O+2e-=H2↑+2OH-②Seq\o\al(2-,n)+2H+=(n-1)S↓+H2S↑(2)①Cu、H、Cl(或銅、氫、氯)②mol③提高混合氣體中空氣的比例(3)2H2Seq\o(,\s\up7(高溫))2H2+S2[解析](1)①電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng),溶液中H2O電離出的H+被還原為H2,即2H2O+2e-=H2↑+2OH-;②在酸性條件下,S2-與H+結(jié)合生成H2S,故Seq\o\al(2-,n)與酸發(fā)生反應(yīng):Seq\o\al(2-,n)+2H+=(n-1)S↓+H2S↑。(2)①由圖示可知,最終產(chǎn)物為CuS、HCl、S和FeCl3,因而Cu、H、Cl三種元素的化合價未變。②根據(jù)電子守恒,1molH2S轉(zhuǎn)化為S,失去2mol電子,而1molO2消耗4mol電子,故1molH2S消耗molO2。③為了把CuS轉(zhuǎn)化為S,應(yīng)加入氧化劑,在溶液的量不增加的前提下,只能增加O2的量,即增加空氣的量。(3)結(jié)合圖像可知,體系中有3種組分,說明H2S未完全分解,即屬于可逆反應(yīng)。選取某溫度下各組分的體積分?jǐn)?shù),如選取1300℃下各組分的體積分?jǐn)?shù),結(jié)合S原子守恒,推出硫蒸氣的組成為S2,可得反應(yīng)為2H2Seq\o(,\s\up7(高溫))2H2+S2。9.[化學(xué)——選修2:化學(xué)與技術(shù)](15分)將海水淡化與濃海水資源化結(jié)合起來是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水,再從剩余的濃海水中通過一系列工藝流程提取其他產(chǎn)品?;卮鹣铝袉栴}:(1)下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法可行的是________(填序號)。①用混凝法獲取淡水②提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量③優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種④改進(jìn)鉀、溴、鎂等的提取工藝(2)采用“空氣吹出法”從濃海水吹出Br2,并用純堿吸收。堿吸收溴的主要反應(yīng)是Br2+Na2CO3+H2O→NaBr+NaBrO3+NaHCO3,吸收1molBr2時,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________mol。(3)海水提鎂的一段工藝流程如下圖:濃海水的主要成分如下:離子Na+Mg2+Cl-SOeq\o\al(2-,4)濃度/(g·L-1)該工藝過程中,脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為______________________________,產(chǎn)品2的化學(xué)式為__________,1(4)采用石墨陽極、不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________;電解時,若有少量水存在會造成產(chǎn)品鎂的消耗,寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:____________________________________________________。(1)②③④(2)eq\f(5,3)(3)Ca2++SOeq\o\al(2-,4)=CaSO4↓Mg(OH)2(4)MgCl2eq\o(=,\s\up7(電解))Mg+Cl2↑Mg+2H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))Mg(OH)2+H2↑[解析](1)用混凝法只能除去海水中的懸浮物,不能獲取淡水,故設(shè)想和做法可行的是②③④。(2)利用化合價升降法配平方程式為3Br2+6Na2CO3+3H2O=5NaBr+NaBrO3+6NaHCO3,根據(jù)溴的化合價變化確定轉(zhuǎn)移的電子數(shù)。(3)分析流程可知,脫硫階段是用鈣離子除去海水中硫酸根離子,產(chǎn)品2為Mg(OH)2,利用鎂元素守恒可計算出氫氧化鎂的質(zhì)量。(4)電解熔融的氯化鎂得到鎂和氯氣;有少量水時,生成的鎂會與水反應(yīng)而導(dǎo)致產(chǎn)品鎂的消耗。10.下圖所示的電解池Ⅰ和Ⅱ中,a、b、c和d均為Pt電極。電解過程中,電極b和d上沒有氣體逸出,但質(zhì)量均增大,且增重b<d。符合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的鹽溶液是()選項(xiàng)XYA.MgSO4CuSO4B.AgNO3Pb(NO3)2C.FeSO4Al2(SO4)3D.CuSO4AgNO3D[解析]A項(xiàng),X為MgSO4,Y為CuSO4,電極b有氣體H2產(chǎn)生,錯誤;B項(xiàng),X為AgNO3,Y為Pb(NO3)2,電極d上有氣體H2產(chǎn)生,錯誤;C項(xiàng),X為FeSO4,Y為Al2(SO4)3,電極d上有氣體H2產(chǎn)生,錯誤;D項(xiàng),X為CuSO4,Y為AgNO3,電極b上析出Cu,電極d上析出Ag,轉(zhuǎn)移的電子物質(zhì)的量相等時,增重b<d,正確;11.A、B、D、E、F為短周期元素,非金屬元素A最外層電子數(shù)與其周期數(shù)相同,B的最外層電子數(shù)是其所在周期數(shù)的2倍。B在D中充分燃燒能生成其最高價化合物BD2。E+與D2-具有相同的電子數(shù)。A在F中燃燒,產(chǎn)物溶于水得到一種強(qiáng)酸?;卮鹣铝袉栴}:(1)A在周期表中的位置是________,寫出一種工業(yè)制備單質(zhì)F的離子方程式:__________________________。(2)B、D、E組成的一種鹽中,E的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43%,其俗名為__________,其水溶液與F單質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________;在產(chǎn)物中加入少量KI,反應(yīng)后加入CCl4并振蕩,有機(jī)層顯______色。(3)由這些元素組成的物質(zhì),其組成和結(jié)構(gòu)信息如下表:物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)信息a含有A的二元離子化合物b含有非極性共價鍵的二元離子化合物,且原子數(shù)之比為1∶1c化學(xué)組成為BDF2d只存在一種類型作用力且可導(dǎo)電的單質(zhì)晶體a的化學(xué)式為________;b的化學(xué)式為______________;c的電子式為________;d的晶體類型是________。(4)由A和B、D元素組成的兩種二元化合物形成一類新能源物質(zhì)。一種化合物分子通過________鍵構(gòu)成具有空腔的固體;另一種化合物(沼氣的主要成分)分子進(jìn)入該空腔,其分子的空間結(jié)構(gòu)為__________。(1)第一周期ⅠA族2Cl-+2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH-+H2↑+Cl2↑[或2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(電解))2Na+Cl2↑](2)純堿(或蘇打)Cl2+2Na2CO3+H2O=NaClO+NaCl+2NaHCO3紫(3)NaHNa2O2和Na2C2(4)氫正四面體[解析]根據(jù)題給信息,可推出A、B、D、E、F分別是H、C、O、Na、Cl。(1)工業(yè)上通常電解飽和食鹽水制氯氣,電解的離子方程式為2Cl-+2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH-+H2↑+Cl2↑。(2)C、O、Na組成的鹽中,Na的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43%的是Na2CO3,其俗名是純堿(或蘇打);首先寫出化學(xué)方程式Cl2+H2O=HClO+HCl、HClO+Na2CO3=NaClO+NaHCO3、HCl+Na2CO3=NaCl+NaHCO3,然后將以上三個方程式合并得Cl2+2Na2CO3=NaClO+NaCl+2NaHCO3;產(chǎn)物中的NaClO具有強(qiáng)氧化性,能將I-氧化成I2,I2易溶于有機(jī)溶劑CCl4,I2的CCl4溶液呈紫色。(3)五種元素組成的物質(zhì)中能形成陽離子的僅有Na,結(jié)合題給信息,可推知a是NaH、b是Na2O2、Na2C2;c為COCl2,其電子式為;五種元素中只有Na形成的單質(zhì)只存在一種類型的作用力且可導(dǎo)電,金屬鈉屬于金屬晶體。(4)H2O和CH4形成的可燃冰(CH4·nH2O)是一類新能源物質(zhì),其中H2O分子間形成氫鍵,CH4的空間構(gòu)型為正四面體。12.下列離子方程式錯誤的是()A.向Ba(OH)2溶液中滴加稀硫酸:Ba2++2OH-+2H++SOeq\o\al(2-,4)=BaSO4↓+2H2OB.酸性介質(zhì)中KMnO4氧化H2O2:2MnOeq\o\al(-,4)+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2OC.等物質(zhì)的量的MgCl2、Ba(OH)2和HCl溶液混合:Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓D.鉛酸蓄電池充電時的正極反應(yīng):PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SOeq\o\al(2-,4)C[解析]向Ba(OH)2溶液中滴加稀硫酸時,同時發(fā)生中和反應(yīng)和沉淀反應(yīng),A項(xiàng)正確;酸性KMnO4溶液具有很強(qiáng)的氧化性,可將H2O2氧化,本身被還原為Mn2+,B項(xiàng)正確;等物質(zhì)的量的MgCl2、Ba(OH)2和HCl溶液混合發(fā)生中和反應(yīng)和沉淀反應(yīng),C項(xiàng)所給離子方程式不完整,錯誤;鉛蓄電池充電時,蓄電池的正極作陽極,PbSO4發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),D項(xiàng)正確。13.如圖所示是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)。下列有關(guān)說法不正確的是()A.放電時正極反應(yīng)為NiOOH+H2O+e-→Ni(OH)2+OH-B.電池的電解液可為KOH溶液C.充電時負(fù)極反應(yīng)為MH+OH-→H2O+M+e-D.MH是一類儲氫材料,其氫密度越大,電池的能量密度越高.C[解析]電池放電時正極發(fā)生還原反應(yīng),A項(xiàng)正確;電池正極反應(yīng)物為NiOOH,所以電解質(zhì)溶液須為堿性電解質(zhì)溶液,可為KOH溶液,B項(xiàng)正確;充電時,該電池負(fù)極作陰極,發(fā)生得電子的還原反應(yīng),C項(xiàng)錯誤;MH中氫密度越大,其化學(xué)能密度越高,電池的能量密度越高,D項(xiàng)正確。14.用FeCl3酸性溶液脫除H2S后的廢液,通過控制電壓電解得以再生。某同學(xué)使用石墨電極,在不同電壓(x)下電解pH=1的mol/LFeCl2溶液,研究廢液再生機(jī)理。記錄如下(a、b、c代表電壓值):序號電壓/V陽極現(xiàn)象檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物Ⅰx≥a電極附近出現(xiàn)黃色,有氣泡產(chǎn)生有Fe3+、有Cl2Ⅱa>x≥b電極附近出現(xiàn)黃色,無氣泡產(chǎn)生有Fe3+、無Cl2Ⅲb>x>0無明顯變化無Fe3+、無Cl2(1)用KSCN溶液檢驗(yàn)出Fe3+的現(xiàn)象是________。(2)Ⅰ中,F(xiàn)e3+產(chǎn)生的原因還可能是Cl-在陽極放電,生成的Cl2將Fe2+氧化。寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式:________________________________________________。(3)由Ⅱ推測,F(xiàn)e3+產(chǎn)生的原因還可能是Fe2+在陽極放電。原因是Fe2+具有________性。(4)Ⅱ中雖未檢驗(yàn)出Cl2,但Cl-在陽極是否放電仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。電解pH=1的NaCl溶液做對照實(shí)驗(yàn),記錄如下:序號電壓/V陽極現(xiàn)象檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物Ⅳa>x≥c無明顯變化有Cl2Ⅴc>x≥b無明顯變化無Cl2①NaCl溶液的濃度是________mol/L。②Ⅳ中檢驗(yàn)Cl2的實(shí)驗(yàn)方法:_____________________________________________________________________。③與Ⅱ?qū)Ρ?,得出的結(jié)論(寫出兩點(diǎn)):______________________________________________________________________________________________________________。(1)溶液變紅(2)2Cl--2e-=Cl2Cl2+2Fe2+=2CL-+2Fe3+(3)還原(4)①②取少量陽極附近的溶液,滴在淀粉KI試紙上,試紙變藍(lán)③通過控制電壓,證實(shí)了產(chǎn)生Fe3+的兩種原因都成立;通過控制電壓,驗(yàn)證了Fe2+先于Cl-放電[解析](1)在電解池中,氯離子在陽極放電:2Cl--2e-=Cl2↑,生成的Cl2能夠與溶液中的Fe2+發(fā)生氧化還原反應(yīng):Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+。(2)陽極產(chǎn)物沒有氯氣,二價鐵離子具有還原性,也可能是二價鐵離子失電子變?yōu)槿齼r鐵離子,體現(xiàn)了其還原性。(3)①根據(jù)對照試驗(yàn),則需要Cl-濃度等于原FeCl2溶液中Cl-的濃度:mol/L×2=mol/L;②用濕潤的淀粉碘化鉀試紙來檢驗(yàn)有無氯氣,若試紙變藍(lán),說明有氯氣生成;③與Ⅱ?qū)Ρ?,電壓較大時有Cl2產(chǎn)生,說明電壓較大時Cl-放電;電壓較小時沒有Cl2產(chǎn)生,說明在電壓較小的時候,Cl-沒有放電,即Fe2+放電變?yōu)镕e3+,故放電順序:Fe2+>Cl-。15.某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置,電極Ⅰ為Al,其他電極均為Cu,則()圖4A.電流方向:電極Ⅳ→→電極ⅠB.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)C.電極Ⅱ逐漸溶解D.電極Ⅲ的電極反應(yīng):Cu2++2e-=CuA[解析]根據(jù)原電池的構(gòu)成原理,可知電極Ⅰ為負(fù)極,電極Ⅱ?yàn)檎龢O,電極Ⅲ為陽極,電極Ⅳ為陰極。電子流向?yàn)殡姌OⅠ→→電極Ⅳ,故電流方向?yàn)殡姌OⅣ→→電極Ⅰ,A項(xiàng)正確;電極Ⅰ為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),B項(xiàng)錯誤;電極Ⅱ?yàn)檎龢O,Cu2+在此被還原,C項(xiàng)錯誤;電極Ⅲ為陽極,活性陽極Cu在此被氧化,D項(xiàng)錯誤。16.石墨在材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用。某初級石墨中含SiO2%)、Al2O3%)、Fe2O3%)和MgO%)等雜質(zhì)。設(shè)計的提純與綜合利用工藝如下:(注:SiCl4的沸點(diǎn)為57.6℃,金屬氯化物的沸點(diǎn)均高于(1)向反應(yīng)器中通入Cl2前,需通一段時間N2,主要目的是____________________。(2)高溫反應(yīng)后,石墨中氧化物雜質(zhì)均轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氯化物。氣體Ⅰ中的碳氧化物主要為________。由氣體Ⅱ中某物得到水玻璃的化學(xué)反應(yīng)方程式為____________________________________________。(3)步驟①為:攪拌、________。所得溶液Ⅳ中的陰離子有________。(4)由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的總反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________,100kg初級石墨最多可能獲得(5)石墨可用于自然水體中銅件的電化學(xué)防腐,完成如圖防腐示意圖,并作相應(yīng)標(biāo)注。(1)排除裝置中的空氣(2)COSiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O(3)過濾AlOeq\o\al(-,2)和Cl-(4)AlOeq\o\al(-,2)+CH3COOCH2CH3+2H2Oeq\o(→,\s\up7(△))CH3COO-+CH3CH2OH+Al(OH)3↓(5)[解析](1)通入N2的目的是為了排除裝置中的空氣(特別是氧氣),防止在高溫時石墨與氧氣反應(yīng)。(2)高溫反應(yīng)后,SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO分別轉(zhuǎn)化為SiCl4、AlCl3、FeCl3、MgCl2。因?yàn)槭沁^量的,故高溫條件下,C和SiO2、Fe2O3反應(yīng)生成的是CO。由于SiCl4的沸點(diǎn)為57.6℃,低于80℃,故氣體Ⅱ?yàn)镾iCl4,在NaOH溶液中水解生成Na2SiO3和NaCl:SiCl4+6NaOH=Na2SiO3+4NaCl+3H2O。(3)AlCl3、FeCl3、MgCl2的沸點(diǎn)均高于150℃,在80℃下變?yōu)楣腆wⅢ,AlCl3、FeCl3、MgCl2和過量NaOH反應(yīng)后生成NaAlO2、Fe(OH)3、Mg(OH)2和NaCl,通過過濾將沉淀Fe(OH)3和Mg(OH)2濾出,得到的溶液Ⅳ主要含NaAlO2和NaCl。(4)NaAlO2發(fā)生水解導(dǎo)致溶液顯堿性:NaAlO2+2H2OAl(OH)3+NaOH,加入乙酸乙酯后,發(fā)生水解:CH3COOCH2CH3+NaOHeq\o(→,\s\up7(△))CH3COONa+CH3CH2OH,促使NaAlO2徹底水解生成Al(OH)3沉淀。溶液Ⅳ轉(zhuǎn)化為沉淀Ⅴ的反應(yīng)為NaAlO2+2H2O+CH3COOCH2CH3eq\o(→,\s\up7(△))Al(OH)3↓+CH3COONa+CH3CH2OH。根據(jù)Al原子守恒,可知100kg初級石墨可得m[Al(OH)3]=eq\f(100kg×%,102g·mol-1)×2×78g·mol-1=7.8kg。(5)水體中銅件的電化學(xué)防腐利用了電解保護(hù)法,該方法中石墨作陽極,銅件作陰極,即外加電流的陰極保護(hù)法;若將石墨與銅件直接相連,形成原電池,則銅作負(fù)極被氧化,所以不可采用。17.污染物的有效去除和資源的充分利用是化學(xué)造福人類的重要研究課題。某研究小組利用軟錳礦(主要成分為MnO2,另含有少量鐵、鋁、銅、鎳等金屬化合物)作脫硫劑,通過如下簡化流程既脫除燃煤尾氣中的SO2,又制得電池材料MnO2(反應(yīng)條件已省略)。請回答下列問題:(1)上述流程脫硫?qū)崿F(xiàn)了____(選填下列字母編號)。A.廢棄物的綜合利用B.白色污染的減少C.酸雨的減少(2)用MnCO3能除去溶液中的Al3+和Fe3+,其原因是________________________________。(3)已知:25℃、101Mn(s)+O2(g)=MnO2(s)ΔH=-520kJ/molS(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-297kJ/molMn(s)+S(s)+2O2(g)=MnSO4(s)ΔH=-1065kJ/molSO2與MnO2反應(yīng)生成無水MnSO4的熱化方程式是____________________________________。(4)MnO2可作超級電容器材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2,其陽極的電極反應(yīng)式是________________________________。(5)MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時,正極的電極反應(yīng)式是________________。(6)假設(shè)脫除的SO2只與軟錳礦漿中的MnO2反應(yīng)。按照圖示流程,將am3(標(biāo)準(zhǔn)狀況)含SO2的體積分?jǐn)?shù)為b%的尾氣通入礦漿,若SO2的脫除率為%,最終得到MnO2的質(zhì)量為ckg,則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時,所引入的錳元素相當(dāng)于MnO2________kg。.(1)A、C(2)消耗溶液中的酸,促進(jìn)Al3+和Fe3+水解生成氫氧化物沉淀(3)MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s)ΔH=-248kJ/mol(4)Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+(5)MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-(6)eq\f(1500c-87ab,2500)[解析](1)脫硫的目的是減少產(chǎn)生SO2,進(jìn)而減少酸雨的產(chǎn)生,同時可對廢棄物綜合利用。則A、C項(xiàng)符合題意。(2)加入MnCO3消耗溶液中的H+,促使Al3+和Fe3+的水解平衡正向移動,生成氫氧化物沉淀除去。(3)將已知3個熱化學(xué)方程式依次編號為①②③,根據(jù)蓋斯定律,可知:MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s)ΔH=③-(①+②)=-248kJ/mol。(4)電解池中陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),則用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2,則陽極是Mn2+放電,其陽極電極反應(yīng)式為Mn2++2H2O-2e-=MnO2+4H+。(5)原電池中正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng),在堿性鋅錳電池放電時,正極是二氧化錳得到電子,則正極電極反應(yīng)式為MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-。(6)KMnO4與MnSO4反應(yīng)生成MnO2的質(zhì)量為ckg,根據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價升降法配平的關(guān)系式為:2KMnO4+3MnSO4~5MnO23mol5molxeq\f(1000c,87)mol求得:x=eq\f(3000c,435)mol(MnSO4總的物質(zhì)的量)MnO2+SO2=MnSO41mol1moleq\f(1000a×b%×%,moly求得:y=mol除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質(zhì)時,所引入的錳相當(dāng)于MnO2的物質(zhì)的量=x-y=eq\f(3000c,435)mol-mol,則所引入的錳相當(dāng)于MnO2的質(zhì)量=(eq\f(3000c,435)mol-mol)×eq\f(87g·mol-1,1000g·kg-1)=eq\f((1500c-87ab),2500)kg。18.氫能是重要的新能源。儲氫作為氫能利用的關(guān)鍵技術(shù),是當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)之一。(1)氫氣是清潔燃料,其燃燒產(chǎn)物為________。(2)NaBH4是一種重要的儲氫載體,能與水反應(yīng)得到NaBO2,且反應(yīng)前后B的化合價不變,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________,反應(yīng)消耗1molNaBH4時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為________。(3)儲氫還可借助有機(jī)物,如利用環(huán)己烷和苯之間的可逆反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)脫氫和加氫:(g)eq\o(,\s\up7(Pt-Sn/Al2O3),\s\do5(高溫))(g)+3H2(g)。在某溫度下,向恒容密閉容器中加入環(huán)己烷,其起始濃度為amol·L-1,平衡時苯的濃度為bmol·L-1,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=________。(4)一定條件下,如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲氫(忽略其他有機(jī)物)。①導(dǎo)線中電子移動方向?yàn)開_______。(用A、D表示)②生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為__________________。③該儲氫裝置的電流效率η=____________________。(η=eq\f(生成目標(biāo)產(chǎn)物消耗的電子數(shù),轉(zhuǎn)移的電子總數(shù))×100%,計算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后1位)[答案](1)H2O(2)NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑4NA或×1024(3)eq\f(27b4,a-b)mol3·L-3(4)①A→D②C6H6+6H++6e-=C6H12③%[解析](2)B元素反應(yīng)前后化合價不變,則依反應(yīng)生成物是NaBO2可知,反應(yīng)前NaBH4中B的化合價也是+3價,則H為-1價,水中氫元素化合價為+1價,發(fā)生歸中反應(yīng)生成氫氣;根據(jù)氫元素化合價可確定失去電子數(shù)。(3)根據(jù)化學(xué)方程式可知,生成H2為3bmol/L,消耗環(huán)戊烷bmol/L,則平衡時環(huán)戊烷為(a-b)mol/L,進(jìn)而列式確定平衡常數(shù)。(4)①苯生成環(huán)戊烷是得氫反應(yīng),為還原反應(yīng),即電極D是陰極,電極E是陽極,導(dǎo)線中電子移動方向A→D;②目標(biāo)產(chǎn)物是環(huán)戊烷,氫離子通過質(zhì)子交換膜向陰極移動,則電極反應(yīng)式為C6H6+6H++6e-=C6H12;③陽極生成mol氣體,該氣體是OH-在陽極放電產(chǎn)生的氧氣,轉(zhuǎn)移電子mol;設(shè)陰極消耗苯的物質(zhì)的量是xmol,同時生成xmol環(huán)戊烷,依電極反應(yīng)式可知轉(zhuǎn)移的電子為6xmol,則根據(jù)電子守恒知,同時生成氫氣是mol-6xmol)÷2=mol-3xmol;依據(jù)混合氣體成分可列式eq\f-x,10+-3x)=10%,解得x=,因此儲氫裝置的電流效率為=%。19.以石墨為電極,電解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列說法錯誤的是()A.陰極附近溶液呈紅色B.陰極逸出氣體C.陽極附近溶液呈藍(lán)色D.溶液的pH變小D[解析]陽極上是I-放電生成I2,C項(xiàng)正確;陰極上H+放電生成H2和OH-,故陰極附近溶液呈紅色,陰極逸出氣體,溶液的pH變大,A、B項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯誤?;瘜W(xué)反應(yīng)與能量綜合經(jīng)一系列反應(yīng)可以得到HNO3和NH4NO3,如下圖所示。(1)Ⅰ中,NH3和O2在催化劑作用下反應(yīng),其化學(xué)方程式是_________________________。(2)Ⅱ中,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)。在其他條件相同時,分別測得NO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強(qiáng)(p1、p2)下隨溫度變化的曲線(如圖)。①比較p1、p2的大小關(guān)系:________。②隨溫度升高,該反應(yīng)平衡常數(shù)變化的趨勢是________。(3)Ⅲ中,降低溫度,將NO2(g)轉(zhuǎn)化為N2O4(l),再制備濃硝酸。①已知:2NO2(g)N2O4(g)ΔH12NO2(g)N2O4(l)ΔH2下列能量變化示意圖中,正確的是(選填字母)________。ABC②N2O4與O2、H2O化合的化學(xué)方程式是________________________________________。(4)Ⅳ中,電解NO制備NH4NO3,其工作原理如圖所示。為使電解產(chǎn)物全部轉(zhuǎn)化為NH4NO3,需補(bǔ)充A。A是________,說明理由:________________________________________。.(1)4NH3+5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO+6H2O(2)①p1<p2②減小(3)①A②2N2O4+O2+2H2O=4HNO3(4)NH3根據(jù)反應(yīng):8NO+7H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))3NH4NO3+2HNO3,電解產(chǎn)生的HNO3多[解析](1)氨的催化氧化的反應(yīng)方程式為4NH3+5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO+6H2O。(2)①由2NO(g)+O2(g)2NO2(g)可知該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),溫度相同,增大壓強(qiáng),平衡正向移動,NO的平衡轉(zhuǎn)化率增大,根據(jù)圖示和坐標(biāo)含義,判斷p1<p2;②再看同一壓強(qiáng)線,溫度升高,NO的平衡轉(zhuǎn)化率降低,平衡向逆反應(yīng)方向移動,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡常數(shù)減小。(3)①降低溫度,NO2(g)轉(zhuǎn)變?yōu)镹2O4(l),則ΔH2<0,反應(yīng)物能量高于生成物能量,C錯誤;N2O4(g)轉(zhuǎn)變?yōu)镹2O4(l)需要放出熱量,所以NO2(g)轉(zhuǎn)變?yōu)镹2O4(g)比NO2(g)轉(zhuǎn)變?yōu)镹2O4(l)放出的熱量少,B錯誤,所以正確的圖示為A;②N2O4、O2和H2O反應(yīng)生成硝酸的反應(yīng)方程式為2N2O4+O2+2H2O=4HNO3。(4)根據(jù)工作原理裝置圖,可以確定陽極為NO失去電子轉(zhuǎn)變?yōu)镹Oeq\o\al(-,3),陰極NO轉(zhuǎn)變?yōu)镹Heq\o\al(+,4),根據(jù)電極反應(yīng)書寫電極反應(yīng)式為:陽極:NO-3e-+2H2O=NOeq\o\al(-,3)+4H+陰極:NO+5e-+6H+=NHeq\o\al(+,4)+H2O然后根據(jù)得失電子守恒,硝酸根離子物質(zhì)的量比銨根離子物質(zhì)的量多,所以需要向溶液中加入的物質(zhì)為NH3(即8NO+7H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))3NH4NO3+2HNO3)。21.煤炭燃燒過程中會釋放出大量的SO2,嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。采用一定的脫硫技術(shù)可以把硫元素以CaSO4的形式固定,從而降低SO2的排放。但是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的CO又會與CaSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng),降低脫硫效率。相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下:CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)ΔH1=kJ·mol-1(反應(yīng)Ⅰ)CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)ΔH2=-kJ·mol-1(反應(yīng)Ⅱ)請回答下列問題:(1)反應(yīng)Ⅰ能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是________。(2)對于氣體參與的反應(yīng),表示平衡常數(shù)Kp時用氣體組分(B)的平衡壓強(qiáng)p(B)代替該氣體物質(zhì)的量的濃度c(B),則反應(yīng)Ⅱ的Kp=________(用表達(dá)式表示)。(3)假設(shè)某溫度下,反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2),則下列反應(yīng)過程能量變化示意圖正確的是________。(4)通過監(jiān)測反應(yīng)體系中氣體濃度的變化可判斷反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ是否同時發(fā)生,理由是____________________________________________________________________。ABCD(5)圖(a)為實(shí)驗(yàn)測得不同溫度下反應(yīng)體系中CO初始體積百分?jǐn)?shù)與平衡時固體產(chǎn)物中CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線。則降低該反應(yīng)體系中SO2生成量的措施有________。A.向該反應(yīng)體系中投入石灰石B.在合適的溫度區(qū)間控制較低的反應(yīng)溫度C.提高CO的初始體積百分?jǐn)?shù)D.提高反應(yīng)體系的溫度(6)恒溫恒容條件下,假設(shè)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ同時發(fā)生,且v1>v2,請?jiān)趫D(b)畫出反應(yīng)體系中c(SO2)隨時間t變化的總趨勢圖。(a)(b)(1)高溫(2(3)C(4)如果氣相中SO2和CO2兩種氣體的濃度之比隨時間發(fā)生變化,則表明兩個反應(yīng)同時發(fā)生(5)A、B、C(6)[解析](1)反應(yīng)Ⅰ是一個熵增焓增的反應(yīng),由ΔG=ΔH-TΔS知,只有在高溫下反應(yīng)Ⅰ的ΔG才有可能小于0,反應(yīng)才具有自發(fā)性。(3)由于反應(yīng)Ⅰ是吸熱反應(yīng),故反應(yīng)Ⅰ生成物所具有的能量高于反應(yīng)物,A、D項(xiàng)排除;反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2),說明反應(yīng)Ⅰ的活化分子百分?jǐn)?shù)比較大、活化能低于反應(yīng)Ⅱ,反應(yīng)Ⅰ的中間產(chǎn)物所具有的能量低,B排除。(4)因反應(yīng)Ⅱ中沒有SO2生成,故若監(jiān)測過程中,SO2、CO2濃度比保持不變,說明只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,若發(fā)生變化,則說明反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ同時進(jìn)行。(5)加入的石灰石分解可生成CO2,這有利于兩個反應(yīng)的平衡向左進(jìn)行,從而可減少SO2的生成,A項(xiàng)可行;由圖像知,初始的CO濃度越大、溫度低些時,CaS的含量越高,依硫守恒知,此條件下生成的SO2較少,B、C項(xiàng)可行,D項(xiàng)不可行。(6)因反應(yīng)Ⅰ的速率大于反應(yīng)Ⅱ的速率,故開始時體系內(nèi)c(SO2)是快速增大的,隨著第Ⅱ個反應(yīng)中生成的CO2的增加,SO2的百分含量又會降低,當(dāng)達(dá)到平衡時其百分含量會保持不變,由此可繪制出相應(yīng)的圖像。22.下列依據(jù)熱化學(xué)方程式得出的結(jié)論正確的是()A.若2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH=-kJ·mol-1,則H2的燃燒熱為kJ·mol-1B.若C(石墨,s)=C(金剛石,s)ΔH>0,則石墨比金剛石穩(wěn)定C.已知NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=-kJ·mol-1,則20.0gNaOH固體與稀鹽酸完全中和,放出D.已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)ΔH1;2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH2,則ΔH1>ΔH2.B[解析]氣態(tài)水不是水的穩(wěn)定態(tài),A項(xiàng)錯誤;石墨生成金剛石為吸熱反應(yīng),故石墨比金剛石穩(wěn)定,B項(xiàng)正確;固體NaOH溶解于水還存在溶解放熱,C項(xiàng)錯誤;碳燃燒屬于放熱反應(yīng),等量的碳完全燃燒生成CO2比不完全燃燒生成CO放出的熱量多,但是焓變?yōu)樨?fù)值,D項(xiàng)錯誤。23.下列有關(guān)熱化學(xué)方程式的書寫及對應(yīng)的表述均正確的是()A.密閉容器中,9.6g硫粉與11.2g鐵粉混合加熱生成17.6g硫化亞鐵時,放出kJ熱量。則Fe(s)+S(s)=FeS(s)ΔB.稀醋酸與mol·L-1NaOH溶液反應(yīng):H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-kJ·mol-1C.已知1mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水所放出的熱量為kJ,則水分解的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)ΔH=+kJ·mol-1D.已知2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH=-221kJ·mol-1,則可知C的燃燒熱ΔH=-kJ·mol-1A[解析]9.6g硫粉的物質(zhì)的量為eq\fg,32g·mol-1)=mol,11.2g鐵粉的物質(zhì)的量為eq\f,56g·mol-1)=mol,故硫粉過量,以鐵粉為依據(jù)計算1mol鐵粉參加反應(yīng)放出的熱量為eq\f(1,mol×kJ=kJ,A項(xiàng)正確;醋酸為弱酸,醋酸與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)時,醋酸繼續(xù)電離需要吸收熱量,其焓變數(shù)值大于-kJ·mol-1,B項(xiàng)錯誤;2mol水分解吸收的熱量應(yīng)為571kJ·mol-1,C項(xiàng)錯誤;計算碳的燃燒熱時生成物應(yīng)為CO2(g),D項(xiàng)錯誤。24.某化學(xué)小組構(gòu)想將汽車尾氣(NO、NO2)轉(zhuǎn)化為重要的化工原料HNO3,其原理如圖K18-3所示,其中A、B為多孔材料。下列說法正確的是()圖K18-3A.電解質(zhì)溶液中電流的方向由B到A,電子的流向與之相反B.電極A表面反應(yīng)之一為NO-3e-+2H2O=NOeq\o\al(-,3)+4H+C.電極B附近的c(NOeq\o\al(-,3

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