高中化学试题

某工业废水仅含下表中的某些离子，且各种离子的物质的量浓度相等，均为0.1mol/L（此数值忽略水的电离及离子的水解）。

阳离子	K^+ Ag^+ Mg^2+ Cu^2+ Al^3+ NH4^+
阴离子	Cl^- CO3^2- NO3^- SO4^2- I^-

甲同学欲探究废水的组成，进行了如下实验：
Ⅰ．取该无色溶液5mL，滴加一滴氨水有沉淀生成，且离子种类增加。
Ⅱ．用铂丝蘸取溶液，在火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，无紫色火焰。
Ⅲ．另取溶液加入过量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色。
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl₂溶液，有白色沉淀生成。下列推断不正确的是：
A．由Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是K⁺、NH₄⁺、Cu²⁺
B．Ⅲ中加入盐酸生成无色气体的离子方程式是6I^-+2NO₃^-+8H⁺═3I₂+2NO↑+4H₂O
C．原溶液一定只含有的离子I^-、NO₃^-、SO₄^2-、Mg²⁺、Al³⁺
D．另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧沉淀至恒重，得到的固体质量为0.4g

【化学—选修2：化学与技术】
金属钒素有“合金维生素”之称，普通钢中加入少量的钒（V）能极大地改善钢的弹性和强度。工业上回收废钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂）中的钒的主要流程如下：

回答下列问题：
（1）滤渣l的主要成分是________________；
（2）步骤②中发生反应的离子方程式为________________；
（3）步骤③的变化过程可简化为（HA表示有机萃取剂）
VOSO₄+（水层）+2HA₂（有机层）VOA₂（有机层）+H₂SO₄（水层），则步骤④中可选择硫酸作萃取剂的原因是________________；萃取和反萃取在实验室里用到的玻璃仪器有______和_____；
（4）该工艺流程中，可以循环利用的物质除了氨气以外，还有____________；
（5）调节溶液pH，可将（VO₂）SO₄转变成NH₄VO₃沉淀；25℃时，当PH为1.7～1.8时，钒沉淀率为98.8%；假设其它各步反应都完全进行，已知KC1O₃的还原产物是KCl，若每消耗1moiKC1O₃，理论上可回收金属钒___________g（计算结果保留一位小数）。

汽车尾气作为空气污染的主要来源之一，其中含有大量的有害物质，包括CO、NO_x、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等。对汽车尾气的治理使环境工作者面临了巨大的挑战。试回答下列问题：
（1）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。已知：
①CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
②CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
则由CH₄将NO₂完成还原成N₂，生成CO₂和水蒸气的热化学方程式是____________________；
（2）NO_x也可被NaOH溶液吸收而生成NaNO₃、NaNO₂，已知某温度下，HNO₂的电离常数K_a=9.7×10^-4mol•L^-1，NO₂^-的水解常数为K_h=8.0×10^-10mol•L^-1，则该温度下水的离子积常数=______（用含Ka、Kh的代数式表示），此时溶液的温度______25℃（“＞”、“＜”、“=”）。
（3）化工上利用CO合成甲醇，反应的热化学方程式为：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）△H=-90.8KJ•mol^-1。不同温度下，CO的平衡转化率如右图所示：图中T₁、T₂、T₃的高低顺序是________，理由是______。

（4）化工上还可以利用CH₃OH生成CH₃OCH₃。在体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH₃OH(g)CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)。

容器编号	温度（℃）	起始物质的量（mol）	平衡物质的量（mol）
CH3OH	CH3OCH3	H2O
Ⅰ	387	0.20	0.080	0．080
Ⅱ	207	0.20	0.090	0.090

该反应的正反应为________反应（填“吸热”、“放热”），若起始是向容器Ⅰ中充入CH₃OH0.15mol、CH₃OCH₃0.15mol和H₂O0.10mol，则反应将向_____方向进行（填“正”、“逆”）。
（5）CH₃OH燃料电池在便携式通讯设备、汽车等领域有着广泛的应用。已知电池工作时的总反应方程式为：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，电池工作时的示意图如右图所示：

质子穿过交换膜移向_____电极区（填“M”、“N”），负极的电极反应式为________。

在无机化工中，硫酸亚铁铵[(NH₄)₂Fe(SO₄)₂]是制取其它铁系化合物的原料，如制取氧化伯系颜料、磁性材料和黄血盐等。某化学兴趣小组设计如下实验方案，探究(NH₄)₂Fe(SO₄)₂完全分解的产物。
已知：①隔绝空气受热完全分解是氧化还原反应。
②98%浓硫酸能顺利吸收SO₃。
Ⅰ．甲同学根据以下流程探究分解的部分产物，试回答下列问题：

（1）B装置预期的现象是_____；C装置的作用可能是______，D装置可以检验分解产物中是否含有_____。
（2）加热前先通一会儿N₂，再关闭气阀，其目的是_______。
Ⅱ．乙同学猜想(NH₄)₂Fe(SO₄)₂分解时可能生成了SO₃，为了验证他的猜想，小组同学又提供了如右图装置，试回答下列问题：

（3）不能选择E和F装置的原因是________。
（4）加热装置A与G、H连接并进行实验，请你提出需要改进的方案________。
（5）已知饱和SO₂水溶液中c(SO₃^2-)=6.0×10^-8mol•L^-1，Ksp(BaSO₃)=5.4×10^-7。通过计算判断在1.0mol•L^-1的BaCl₂溶液中，通入足量纯净的SO₂能否生成BaSO₃沉淀？
（6）当G中出现大量白色沉淀时，并不能说明A中生成了SO₃，理由是_______；为了进一步证明是否有SO₃生成，请你补充实验方案（不要求写具体的操作过程）_________。

原子序数依次递增且都小于36的X、Y、Z、Q、W四种元素，其中X是原子半径最小的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Q原子基态时2p原子轨道上有2个未成对的电子，W元素的原子结构中3d能级有4个未成对电子。回答下列问题：
（1）Y₂X₂分子中Y原子轨道的杂化类型为          ，Y₂X₂分子中σ键和π键个数比为          。
（2）化合物ZX₃的沸点比化合物YX₄的高，其主要原因是               。
（3）元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是             。
（4）元素W能形成多种配合物，如：W(CO)₅等。
①基态W³⁺的M层电子排布式为                 。
②W(CO)₅常温下呈液态，熔点为—20.5℃，沸点为103℃，易溶于非极性溶剂，据此可判断W(CO)_x晶体属于             （填晶体类型），该晶体中W的化合价为          。
（5）下列有关的说法正确的是                。

A．分子晶体中，共价键键能越大，该分子晶体的熔沸点越高

B．电负性顺序：X＜Y＜Z＜Q

C．因为晶格能CaO比KCl高，所以KCl比CaO熔点低

D．H2 YO3的分子结构中含有一个非羟基氧，故其为中强酸

（6）Q和Na形成的一种只含有离子键的离子化合物的晶胞结构如图，距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为        。已知该晶胞密度为ρ g/cm³，阿伏加德罗常数为N_A，求晶胞边长a=         cm。（用含ρ、N_A的计算式表示）

 

雾霾天气严重影响人们的生活，氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾的主要原因之一。
Ⅰ.将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。
（1）某同学测得该样本所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度列出下表：（若缺少的离子用H⁺或OH^－补充）：

离子	K^+	Na^+	NH4^+	SO3^2-	NO3^-	Cl^-
浓度/mol•L^-1	7×10^-6	3×10^-6	2×10^-5	3×10^-5	5×10^-5	2×10^-5

根据表中数据判断该试样的pH=_______；该表有一处笔误，请你指正_____________________。
Ⅱ.消除氮氧化物和硫化物有多种方法。
【方法一 】：工业上变“废”为宝，吸收工业尾气SO₂和NO，可获得Na₂S₂O₄（连二亚硫酸钠）和NH₄NO₃产品的流程图如图1（Ce为铈元素）：

（2）装置Ⅰ中的主要反应的离子方程式为_____________________________。
（3）装置Ⅲ可以使Ce⁴⁺中再生，若用甲烷燃烧电池电解该装置中的溶液，当消耗24g甲烷时，理论上可再生______________mol Ce⁴⁺。
（4）利用喷雾干燥法脱硫工艺是除去SO₂的常见方法，先将含SO₂的废气溶于水，再用饱和石灰浆吸收，
该温度下，吸收液中c(Ca²⁺)一直保持为0.70mol/L，已知Ksp(CaSO₃)=1.4×10^-7.求吸收液中的SO₃^2－的浓度_____________。（结果保留2位有效数字）
【方法二 】：NH₃催化还原氮氧化物（SCR）技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术．反应原理如图2所示：

（5）图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氢率，由图综合考虑可知最佳的催化剂和相应的温度分别为____________。
（6）用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，不同=1：1脱氢效果最佳．已知生成11.2L N₂（标）反应放出的热量为QkJ，此时对应的脱氢反应的热化学方程式为_____________________。
【方法三 】用活性炭还原法可以处理氮氧化物。
反应原理：1/2C(s)+NO(g)1/2N₂(g)+1/2CO₂(g) △H=-QkJ/mol
在T1℃时，反应进行到不同的时间测得各物质的浓度如下：

（7）T₁℃时，该反应的平衡常数K=_________________________。
（8）30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是______。

1．52g铜镁合金完全溶解于50mL密度为1.40g/mL、质量分数为63%的浓硝酸中，得到NO₂和N₂O₄的混合气体1120mL（标准状况），向反应后的溶液中加入1.0mol/L NaOH溶液，当金属离子全部沉淀时，得到2.54g沉淀．下列说法中不正确的是（   ）

A．NO2和N2O4的混合气体中，NO2的体积分数是80%

B．该浓硝酸中HNO3的物质的量浓度是14.0mol/L

C．该合金中铜与镁的物质的量之比是2：1

D．得到2.54g沉淀时，加入NaOH溶液的体积是600mL

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                                                                                                                                  。

汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

（1）汽车尾气净化的主要原理为2N0+2C0→ 2C0₂+N₂。在密闭容器中发生该反应时，c(C0₂)随温度（T)和时间（t）的变化曲线如图所示。
①T₁       (填“>”“＜”或“=”)T₂
②在T₂温度下，0〜2 S内的平均反应速率（N2)=。
③若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t₁时刻达到平衡状态的是        。

（2）NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用广泛的烟气氮氧化物脱除技术。用Fe作催化剂时，在氨气足量的情况下，不同 对应的脱氮率如图所示。

脱氮效果最佳的=             。此时对应的脱氮反应的化学方程式为           。
（3）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可形成燃料电池，其原理如图所示。该电池在使用过程中石墨I电极上生成N₂O₅,其电极反应式为        。

随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金维生素”。工业上回收废钒催化剂（含有V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂）中钒的主要流程如下：

已知：（1）V₂O₅和NH₄VO₃均为难溶物，VOSO₄和(VO₂)₂SO₄均为易溶物。
（2） VO₂⁺+H₂C₂O₄+H⁺ →  VO²⁺ + CO₂↑+ H₂O
回答下列问题：
（1）步骤②的目的是                                    。
（2）步骤③的变化过程可简化为(HA表示有机萃取剂)：
VOSO₄ (水层)+ 2HA（有机层）VOA₂(有机层）+ H₂SO₄(水层)，则步骤④中可选择硫酸作反萃取的原因是                      。
（3）若ClO₃^-将被还原为Cl^-,请写出骤⑤中发生反应的离子方程式为                  。
（4）用硫酸酸化的H₂C₂O₄溶液滴定(VO₂)₂SO₄溶液，以测定操作⑤后溶液中含钒量的步骤为：取10.0mL0.1mol/LH₂C₂O₄溶液于锥形瓶中，加入指标剂，将待测液盛放在滴定管中，滴定到终点时，消耗待测液的体积为10.00mL，由此可知(VO₂)₂SO₄溶液钒元素的含量为          g/L。
（5）V₂O₅可用金属(如Ca、Al)热还原法获得钒，则金属铝热还原制得钒的化学方程式为         。

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            。

工业生产硝酸铵的流程如下图所示

（1）硝酸铵的水溶液呈       (填“酸性”、“中性”或“碱性”)；其水溶液中各离子的浓度大小顺序为：              。
（2）已知N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) △H<0，当反应器中按n(N₂)：n(H₂)=1：3投料，分别在200℃、400℃、600℃下达到平衡时，混合物中NH₃的物质的量分数随压强的变化曲线如右图。

①曲线a对应的温度是              。
②关于工业合成氨的反应，下列叙述正确的是       

A．及时分离出NH3可以提高H2的平衡转化率

B．P点原料气的平衡转化率接近100%，是当前工业生产工艺中采用的温度、压强条件

C．上图中M、N、Q点平衡常数K的大小关系是K(M)=K(Q)＞K(N)

D．M点比N点的反应速率快

E．如果N点时c(NH₃)＝0.2 mol·L^－1，N点的化学平衡常数K≈0.93
（3）尿素（H₂NCONH₂）是一种非常重要的高效氮肥，工业上以NH₃、CO₂为原料生产尿素，该反应实际为二步反应： 
第一步：2NH₃(g)＋CO₂(g)===H₂NCOONH₄(s)   ΔH=－272 kJ·mol^－1
第二步：H₂NCOONH₄(s)===CO(NH₂)₂(s)＋H₂O(g)  ΔH=＋138 kJ·mol^－1
写出工业上以NH₃、CO₂为原料合成尿素的热化学方程式：                            ；
（4）某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在一体积为0.5 L密闭容器中投入4 mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下左图所示：

①已知总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素总反应的快慢由第_____步反应决定，总反应进行到_________min时到达平衡。
②在上右图中画出第二步反应的平衡常数K随温度的变化的示意图。

【化学一一选修5：有机化学基础】
A、B均为重要的有机化工原料。

已知：

请回答下列问题：
（1）A分子内含有苯环，其名称是              ，
（2）B的一种同分异构体能发生银镜反应，该反应的化学方程式是：               ，
（3）A与B反应生成J的化学方程式是                                     ，
（4）K分子内含有六元环，可发生水解反应，其结构简式是                  ，
（5）F和L反应生成G是加成反应，L的结构简式                         ，
F的结构简式是                      ，
(6)B分子中只有一种氢原子，2 mol B反应生成1 mol C的化学方程式是：                ，
（7)D分子内有3个甲基，其结构简式是                          。

【化学——选修2：化学与技术】
常见锌锰干电池因含有汞、酸或碱等，废弃后进入环境将造成严重危害。某化学兴趣小组拟采用如下处理方法回收废电池中的各种资源。

（1）填充物用60℃温水溶解，目的是                                  。
（2）操作A的名称为             。
（3）铜帽溶解时加入H₂O₂的目的是                            （用化学方程式表示）。铜帽溶解完全后，可采用_________方法除去溶液中过量的H₂O₂。
（4）碱性锌锰干电池电解质为KOH，总反应Zn+2MnO₂+2H₂O=2MnOOH+Zn(OH)₂，其负极的电极反应式为                        。
(5)滤渣的主要成分为含锰混合物，向含锰混合物中加入一定量的稀硫酸、稀草酸，并不断搅拌至无气泡为止。主要反应为2MnO(OH)+MnO₂+2H₂C₂O₄+3H₂SO₄=3MnSO₄+4CO₂↑+6H₂O。
①当1 mol MnO₂参加反应时，共有      mol电子发生转移。
②MnO(OH)与浓盐酸在加热条件下也可发生反应，试写出该应的化学方程式：         。
（6）锌锰干电池所含的汞可用KMnO₄溶液吸收。在不同pH下，KMnO₄溶液对Hg的吸收率及主要产物如下图所示：

根据上图可知：
①pH对Hg吸收率的影响规律是随pH升高，汞的吸收率             。
②在强酸性环境下Hg的吸收率高的原因可能是KMnO₄在酸性条件下       强。

某化学兴趣小组的同学为探究Fe(NO₃)₂等硝酸盐热分解产物和产物的性质，他们开展了如下探究性学习。
I．查阅资料，获取了相关知识信息：
金属的活泼性不同，其硝酸盐分解产物不同，依据金属活动顺序表：
（1）K→Na等活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气，如：2NaNO₃2NaNO₂+O₂↑；
（2）Mg→Cu等较活泼金属的硝酸盐分解生成氧化物、NO₂和O₂，如：2Cu（NO₃）₂
2CuO+4NO₂↑+O₂↑；
（3）Hg以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属、NO₂和O₂，如：2AgNO₃2Ag+2NO₂↑+O₂↑．
Ⅱ．实验探究，在实验的基础上得到相关结论：
【实验一】探究Fe（NO₃）₂热分解固体产物中Fe元素的价态．该小组甲同学将Fe（NO₃）₂热分解固体产物溶于足量的稀H₂SO₄得到相应两份溶液，进行以下探究实验．
（1）提出猜想：猜想一：Fe元素只显+2价；
猜想二：Fe元素只显+3价；
猜想三：Fe元素既有+2价又有+3价。
（2）实验操作：①向一份溶液中滴入KSCN溶液；②向另一份溶液中滴入___________溶液。
（3）实验现象：实验①_________；实验②溶液不褪色。
（4）实验结论：猜想二成立，Fe（NO₃）₂分解的化学方程式是______________________。
【实验二】探究Fe（NO₃）₂热分解气体产物的性质．小组乙、丙同学进行了如图所示的实验（收集时操作恰当，几乎没有空气）：

实验步骤：①连接仪器；②检查装置气密性；③取一定质量Fe（NO₃）₂装于大试管中，并重新连接好仪器；④加热；⑤…
（1）乙同学使用Ⅰ装置收集气体，恰好收集到27mL红棕色气体。
（2）丙同学取等质量的Fe(NO₃)₂同样条件下热分解，并使用Ⅱ装置收集气体产物，可收集到_____ mL气体。【实验三】探究固体混合物的组成和特征．
（1）小组丁同学取KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂的混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体，则KNO₃、Cu（NO₃）₂、Fe（NO₃）₂的物质的量之比可能是________（填字母序号）。

A．1：2：3

B．l：2：2

C．2：1：3

D．3：8：5

（2）若取按上述比例混合的固体硝酸盐1mol溶于200mL 3mol•L^-1的硫酸中，再向溶液中加入铜片，可溶解的铜的最大质量为__________g。