2010年高考化学试题分项专题十四 化学计算

$C{O}_2$二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。
请回答下列问题：
⑴ 煤的气化的主要化学反应方程式为：。
⑵ 煤的气化过程中产生的有害气体$H_{2}S$用$N{a}_{2}C{O}_3$溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为：。
⑶ 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
① $2H_2\left(g\right)+CO\left(g\right)$$C{H}_{3}OH\left(g\right);\Delta H=－90.8kJ·mo{l}^{－1}$
② $2C{H}_{3}OH\left(g\right)$$C{H}_{3}OC{H}_3\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)；\Delta H=－23.5kJ·mo{l}^{－1}$
③ $CO\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)$$C{O}_2\left(g\right)+H_2\left(g\right)；\Delta H＝－41.3kJ·mo{l}^{－1}$
总反应：$3H_2\left(g\right)+3CO\left(g\right)$$C{H}_{3}OC{H}_3\left(g\right)+C{O}_2\left(g\right)的\Delta H$＝；
一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高$CO$的转化率，可以采取的措施是（填字母代号）。
a．高温高压          b．加入催化剂        c．减少CO₂的浓度
d．增加$CO$的浓度    e．分离出二甲醚
⑷ 已知反应②$2C{H}_{3}OH\left(g\right)$$C{H}_{3}OC{H}_3\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)$某温度下的平衡常数为400 。此温度下，在密闭容器中加入$C{H}_{3}OH$，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

① 比较此时正、逆反应速率的大小：$v正$$v逆$（填">"、"<"或"＝")。
② 若加入$C{H}_{3}OH$后，经10 $min$反应达到平衡，此时$c$$min$($C{H}_{3}OH$) ＝；该时间内反应速率$v$($C{H}_{3}OH$) ＝。

下列叙述正确的是

一定条件下磷与干燥氯气反应，若0.25$g$磷消耗掉314$ml$氯气（标准状况），则产物中$PC{l}_3$与$PC{l}_5$的物质的量之比接近于

在溶液中，反映$A+2B\iff C$分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为$c\left(A\right)=0.100mol/L$、$c\left(B\right)=0.200mol/L$及$c\left(C\right)=0mol/L$。反映物$A$的浓度随时间的变化如下图所示。


请回答下列问题：
（1）与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：
②；
③；
（2）实验②平衡时$B$的转化率为；实验③平衡时$C$的浓度为；
（3）该反应的$△H$>0，判断其理由是；
（4）该反应进行到4.0$min$时的平均反应速度率：
实验②：$V_B$=；
实验③：$V_C$=。

锂离子电池的广泛应用使回收利用锂资源成为重要课题。某研究性小组对废旧锂离子电池正极材料（$LiM{n}_2{O}_4$、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：

（1）第②步反应得到的沉淀$X$的化学式为。
（2）第③步反应的离子方程式是。

（3）第④步反应后，过滤$L{i}_{2}C{O}_3$所需的玻璃仪器有。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：、。
（4）若废旧锂离子电池正极材料含$LiM{n}_2{O}_4$的质量为18.1g，第③步反应中加入20.0$ml$3.0$mol/L$的$H_{2}S{O}_4$溶液，假定正极材料中的锂经反应③和④完全转化为$L{i}_{2}C{O}_3$，则至少有$gN{a}_{2}C{O}_3$参加了反应。

设$N_A$为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是

正极材料为$LiCo{O}_2$的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。但钴的资源匮乏限制了其进一步发展。
（1）橄榄石型$LiFeP{O}_4$是一种潜在的锂离子电池正极材料，它可以通过$\left(N{H}_4{)}_{2}Fe\right(S{O}_4{)}_2$、$H_{3}P{O}_4$与$LiOH$溶液发生共沉淀反应，所得沉淀经80℃真空干燥、高温成型而制得。
①共沉淀反应投料时，不将$\left(N{H}_4{)}_{2}Fe\right(S{O}_4{)}_2$和$LiOH$溶液直接混合的原因是。
②共沉淀反应的化学方程式为。
③高温成型前，常向$LiFeP{O}_4$中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的$LiFeP{O}_4$的导电性能外，还能。
（2）废旧锂离子电池的正极材料试样（主要含有$LiCo{O}_2$及少量$Al,Fe$等）可通过下列实验方法回收钴、锂。

① 在上述溶解过程中，$S_2{O_3}^{2-}$被氧化成$S{O_4}^{2-}$，$LiCo{O}_2$在溶解过程中反应的化学方程式为。
②$Co(OH{)}_2$在空气中加热时，固体残留率随温度的变化，如下图所示。已知钴的氢氧化物加热至290℃时已完全脱水，则1000℃时，剩余固体的成分为（填化学式）；在350~400℃范围内，剩余固体的成分为。（填化学式）。

以水氯镁石(主要成分为$MgC{l}_2·6H_{2}O$)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下

(l)预氨化过程中有$Mg(OH{)}_2$沉淀生成，已知常温下$Mg(OH{)}_2$的$Ksp=1.8\times {10}^{-12}$，若溶液中$c\left(O{H}^{-}\right)=3.0\times {10}^{-5}mol/L$，则溶液中$c\left(M{g}^{2+}\right)$=。
(2)上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为。
(3)高温煅烧碱式碳酸镁得到$MgO$。取碱式碳酸镁4.66$g$，高温煅烧至恒重，得到固体2.00$g$和标准状况下$C{O}_2$0.896$L$，通过计算确定碱式碳酸镁的化学式。
(4)若热水解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有$MgC{O}_3$，则产品中镁的质量分数（填 "升高"、"降低"或"不变"）。

（多选）甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同$pH$的氨水和$NaOH$溶液，各加入10$ml$ 0．1 $mol/LAlC{l}_3$溶液，两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是

A．	甲中沉淀一定比乙中的多	B．	甲 中沉淀可能比乙中的多
C．	甲中沉淀一定比乙中的少	D．	甲中和乙中的沉淀可能一样多

由5$molF{e}_2{O}_3$ 、4$molF{e}_3{O}_4$和3$molFeO$组成的混合物,加入纯铁1$mol$并在高温下和$F{e}_2{O}_3$反应。若纯铁完全反应，则反应后混合物中$FeO$与$F{e}_2{O}_3$的物质的量之比可能是

接触法制硫酸工艺中，其主反应在$450℃$并有催化剂存在下进行：
$2S{O}_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)\rightleftharpoons 2S{O}_3\left(g\right)+190KJ$

1)该反应所用的催化剂是(填写化合物名称)，该反应$450℃$时的平衡常数$500℃$时的平衡常数(填"大于"、"小于"或"等于")．

2)该热化学反应方程式的意义是．

3）达到化学平衡状态的是   
a．$v(O_2{)}_{正}＝2v(S{O}_3{)}_{逆}$            b．容器中气体的平均分子量不随时间而变化   
c．容器中气体的密度不随时间而变化        d．容器中气体的分子总数不随时间而变化 
4)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入$0.20molS{O}_2$和$0.10mol{O}_2$，半分钟后达到平衡，测得容器中含$S{O}_{3}0.18mol$，则$v\left(O_2\right)＝$$mol·l^{－1}·mi{n}^{－1}$：若继续通入$0.20molS{O}_2$和$0.10mol{O}_2$，则平衡移动(填"向正反应方向"、"向逆反应方向" 或"不")，再次达到平衡后，mol<$n\left(S{O}_3\right)$<mol。

$N{a}_{2}S{O}_3·7H_{2}O$是食品工业中常用的漂白剂、抗氧化剂和防腐剂。$N{a}_{2}S{O}_3$在30${}^{°}C$时的溶解度为35.5$g$/100$g{H}_{2}O$。
1）计算30${}^{°}C$时$N{a}_{2}S{O}_3$饱和溶液中$N{a}_{2}S{O}_3$的质量分数$w$。（保留2位小数）
2）计算30${}^{°}C$时271$g$ $N{a}_{2}S{O}_3$饱和溶液中水的质量。

3）将30${}^{°}C$的$N{a}_{2}S{O}_3$饱和溶液271$g$冷却到10${}^{°}C$，析出$N{a}_{2}S{O}_3·7H_{2}O$晶体79.5$g$。计算10${}^{°}C$时$N{a}_{2}S{O}_3$在水中的溶解度。

白磷（$P_4$）是磷的单质之一，易氧化，与卤素单质反应生成卤化磷。卤化磷通常有三卤化磷或五卤化磷，五卤化磷分子结构（以$PC{l}_5$为例）如右图所示。该结构中氯原子有两种不同位置。

1）6.20$g$白磷在足量氧气中完全燃烧生成氧化物，反应所消耗的氧气在标准状况下的体积为$L$。
上述燃烧产物溶于水配成50.0$ml$磷酸（$H_{3}P{O}_4$）溶液，该磷酸溶液的物质的量浓度为$mol/L$。
2）含0.300$mol$$H_{3}P{O}_4$的水溶液滴加到含0.500$molCa(OH{)}_2$的悬浮液中，反应恰好完全，生成l种难溶盐和16.2$g{H}_{2}O$。该难溶盐的化学式可表示为。
3）白磷和氯、溴反应，生成混合卤化磷$PC{l}_{5-x}B{r}_x$（$1⩽x⩽4$，且$x$为整数）。
如果某混合卤化磷共有3种不同结构（分子中溴原子位置不完全相同的结构），该混合卤化磷的相对分子质量为。
4）磷腈化合物含有3种元素，且分子中原子总数小于20。0.10$molPC{l}_5$和0.10$molN{H}_{4}Cl$恰好完全反应，生成氯化氢和0.030$mol$磷腈化合物。推算磷腈化合物的相对分子质量（提示：$M$>300）。

化合物$Bilirubin$在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度

随反应时间变化如右图所示，计算反应4~8$min$间的平均反应速率和推测反应16$min$时反应物的浓度，结果应是

硼酸$\left(H_{3}B{O}_3\right)$在食品、医药领域应用广泛。
(1)请完成$B_2{H}_6$气体与水反应的化学方程式：$B_2{H}_6$+ $6H_{2}O$=$2H_{3}B{O}_3$ +。
(2)在其他条件相同时，反应$H_{3}B{O}_3$+$3C{H}_{3}OH$$B{\left(OC{H}_3\right)}_3$ +$3H_{2}O$中，$H_{3}B{O}_3$₃的转化率$\left(\alpha \right)$在不同温度下随反应时间$\left(t\right)$的变化见图12，由此图可得出：

①温度对应该反应的反应速率和平衡移动的影响是_                        
②该反应的$△H$0(填"<"、"="或">").
(3)$H_{3}B{O}_3$溶液中存在如下反应：
$H_{3}B{O}_3$（$aq$）+$H_{2}O$（$l$） ${\left[B{\left(OH\right)}_4\right]}^{-}$^-( $aq$)+$H$⁺（$aq$）已知0.70 $mol/L$^-1 $H_{3}B{O}_3$溶液中，上述反应于298$K$达到平衡时，$c_{\mathrm{平衡}}$（$H$⁺）="2." 0 × 10^-5$mol/L$^-1，$c_{\mathrm{平衡}}$（$H_{3}B{O}_3$）≈$c_{\mathrm{起始}}$（$H_{3}B{O}_3$），水的电离可忽略不计，求此温度下该反应的平衡常数$K$（$H_{2}O$)的平衡浓度不列入$K$的表达式中，计算结果保留两位有效数字）

硫--碘循环分解水制氢主要涉及以下反应
I  $S{O}_2+2H_{2}O++I_2=H_{2}S{O}_4+2HI$

Ⅱ $2HI\iff H_2+I_2$

Ⅲ $2H_{2}S{O}_4=2S{O}_2+O_2+2H_{2}O$

（1）分析上述反应，下列判断正确的是

a.反应Ⅲ易在常温下进行        b.反应I中$S{O}_2$氧化性比$HI$强
c.循环过程中需补充$H_{2}O$        d.循环过程中产生1$mol{H}_2$的同时产生1$mol{O}_2$

（2）一定温度下，向1$L$密闭容器中加入1 $molHI\left(g\right)$，发生反应Ⅱ，$H_2$物质的量随时间的变化如图所示。

0-2$min$已见分晓的平均反应速率$v\left(HI\right)$=，该温度下，$H_2\left(g\right)+I_2\left(g\right)\iff 2HI\left(g\right)$的平衡常数$K$=。
相同温度下，若开始加入$2HI\left(g\right)$的物质的量是原来的2倍，则是原来的2倍。
a.平衡常数    b.$HI$的平衡浓度    c.达到平衡的时间    d.平衡时$H_2$的体积分数
（3）实验室用$Zn$和稀硫酸制$H_2$，反应时候溶液中水的电离平衡移动（填"向左"或"向右"或"不"）；若加入少量下列试剂中的，产生$H_2$的速率将增大。

A．$NaN{O}_3$     B．$CuS{O}_4$     C．$N{a}_{2}S{O}_4$     D．$NaHS{O}_3$

(4)以$H_2$为燃料可制作氢氧燃料电池。已知$2H_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)=2H_{2}O\left(l\right)$   $△H=-572KJ/mol$

某氢氧燃料电池释放228.8$KJ$电能时，生成1$mol$液态水，该电池的能量转化率为。

常温下，将0.1$mol/L$氢氧化钠溶液与0.06$mol/L$硫酸溶液等体积混合，该混合溶液的$pH$等于

把$VL$含有$MgS{O}_4$和$K_{2}S{O}_4$的混合溶液分成两等份，一份加入含$amolNaOH$的溶液，恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁;另一份加入含$bmolBaC{l}_2$的溶液，恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。则原混合溶液中钾离子的浓度为

高炉炼铁过程中发生的主要反应为        
$\frac{1}{3}F{e}_2{O}_3\left(s\right)+CO\left(g\right)=\frac{2}{3}Fe\left(s\right)+C{O}_2\left(g\right)$

已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：

请回答下列问题：
(1)该反应的平衡常数表达式$K$=，$△H$0(填">"、"<"或"=")；
(2)在一个容积为10$L$的密闭容器中，1000℃时加入$Fe$、$F{e}_2{O}_3$、$CO$、$C{O}_2$各1.0 $mol$，反应经过l0$min$后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率$V\left(C{O}_2\right)$=、$CO$的平衡转化率=：
(3)欲提高(2)中$CO$的平衡转化率，可采取的措施是。

A．减少$Fe$的量

B．增加$F{e}_2{O}_3$的量

C. 移出部分$C{O}_2$

D．提高反应温度

E．减小容器的容积

F．加入合适的催化剂

标准状况下$VL$氨气溶解在1$L$水中（水的密度近似为1$g/ml$），所得溶液的密度为$pg/ml$,质量分数为$w$，物质浓度为$cmol/L$，则下列关系中不正确的是

四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣（主要成分为$Ti{O}_2$、$FeO$、$F{e}_2{O}_3$,$Ti$的最高化合价为+4）作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：

请回答下列问题：
（1）硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是。
（2）向滤液I中加入铁粉，发生反应的离子方程式为：、。
(3)在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液$pH$达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：。
过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、、、（填化学式），减少废物排放。
（4）$A$可用于生产红色颜料（$F{e}_2{O}_3$）,其方法是：将556$akgA$（摩尔质量为278 $g/mol$）溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3336$bkgA$和112$ckg$铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量$F{e}_2{O}_3$附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料$kg$。

已知$H_2\left(g\right)+Br\left(l\right)=2HBr\left(g\right);△H=-72KJ/mol$ 蒸发1$molB{r}_2\left(l\right)$需要吸收的能量为30$KJ$，其它相关数据如下表：

则表中$a$为

把500 $ml$有$BaC{l}_2$和$KCl$的混合溶液分成5等份，取一份加入含$amol$硫酸钠的溶液，恰好使钡离子完全沉淀；另取一份加入含$bmol$硝酸银的溶液，恰好使氯离子完全沉淀。则该混合溶液中钾离子浓度为

物质$A~G$有下图所示转化关系（部分反应物、生成物没有列出）。其中$A$为某金属矿的主要成分，经过一系列反应可得到$B$和$C$。单质$C$可与$E$的浓溶液发生反应，$G$为砖红色沉淀。

请回答下列问题：
（1）写出下列物质的化学式：$B$、$E$、$G$；
（2）利用电解可提纯$C$物质，在该电解反应中阳极物质是，阴极物质是，电解质溶液是；
（3）反应②的化学方程式是。
（4）将0.23$mol$$B$和0.11$mol$氧气放入容积为1$L$的密闭容器中，发生反应①，在一定温度下，反应达到平衡，得到0.12 $molD$，则反应的平衡常数$K=$。若温度不变，再加入0.50$mol$氧气后重新达到平衡，则$B$的平衡浓度填"增大"、"不变"或"减小"），氧气的转化率（填"升高"、"不变"或"降低"），$D$的体积分数（填"增大"、"不变"或"减小"）。

水是一种重要的自然资源，是人类赖以生存不可缺少的物质。水质优劣直接影响人体健康。请回答下列问题：
（1）天然水中溶解的气体主要有 、。
（2）天然水在净化处理过程中加入的混凝剂可以是其纯净水作用的原理是

（3）水的纯净和软化的区别是

（4）硬度为$1^{°}$的水是指每升水含10$mgCaO$或与之相当的物质（如7.1$mgMgO$）。若某天然水中$c\left(C{a}^{2+}\right)=1.2\times {10}^{-3}mol/L$，$c\left(M{g}^{2+}\right)=6\times {10}^{-4}mol/L$，则此水的硬度为；
（5）若（4）中的天然水还含有$c\left(HC{O_3}^{-}\right)=8\times {10}^{-4}mol/L$，现要软化10$m^3$这种天然水，则需先加入$Ca(OH{)}_2$$g$，后加入$N{a}_{2}C{O}_3$$g$。