高中化学有关有机物分子式确定的计算试题

铁及其化合物在生产、生活中存在广泛用途，完成下列填空。
（1）如图所示为铁元素在周期表中的信息，方格中“55.85”的意义为：     。铁原子核外有       种运动状态不同的电子。

（2）二茂铁[Fe(C₅H₅)₂]是一种有机金属化合物，熔点172℃，沸点249℃，易升华，难溶于水易溶于有机溶剂。二茂铁属于         晶体；测定表明二茂铁中所有氢原子的化学环境都相同，则二茂铁的结构应为图中的    （选填“a”或“b”）。

（3）绿矾（FeSO₄·7H₂O）可用于治疗缺铁性贫血，其水溶液露置于空气中会变质，
写出发生变质反应的离子方程式              。
（4）无水FeCl₃是水处理剂，遇潮湿空气即产生白雾，易吸收空气中的水分成为结晶氯化铁(FeCl₃·6H₂O)。制备无水FeCl₃的试剂是               。
（5）高铁酸盐也是常用的水处理剂。高铁酸钠（Na₂FeO₄）可用如下反应制备：
2FeSO₄ + 6Na₂O₂ → 2Na₂FeO₄ + 2Na₂O + 2Na₂SO₄ + O₂↑，若生成2mol Na₂FeO₄，则反应中电子转移的物质的量为           mol。
（6）高铁酸盐可将水体中的Mn²⁺氧化为MnO₂进行除去，若氧化含 Mn²⁺ 1mg的水体样本，需要1.2 mg/L高铁酸钾         L。

氢气还原氧化铜所得的红色固体可能是铜与氧化亚铜的混合物，已知Cu₂O在酸性溶液中可发生自身氧化还原反应，生成Cu²⁺和Cu。
（1）现有8.4克氧化铜被氢气完全还原后，得到红色固体6.96克，其中含单质铜与氧化亚铜的物质的量之比是               ；
（2）若将6.96克上述混合物与足量的浓硝酸充分反应：
①生成标准状况下1.568升的气体（不考虑NO₂的溶解，也不考虑NO₂与N₂O₄的转化），则该气体的成分是         ，其物质的量之比是            ；
②把得到的溶液小心蒸发浓缩，把析出的晶体过滤，得晶体20.328g。经分析，原溶液中的Cu²⁺有20%残留在母液中，所得晶体的化学式为                   。
（3）Cu、Cu₂O和CuO组成的混合物，加入100mL 0.6mol/L HNO₃溶液恰好使混合物完全溶解，同时收集到224mL NO气体(标准状况)。如原混合物中Cu的物质的量为X，求其中Cu₂O、CuO的物质的量及X的取值范围(写出解题过程)。

氮元素广泛存在于自然界中,对人类生命和生活具有重要意义。含氮元素的化合物在工业生产和国防建设中都有广泛的应用。
（1）氮元素原子核外有     个未成对电子，最外层有        种能量不同的电子。PH₃分子的空间构型为          ，是         分子。（填极性或非极性）
（2）氮和磷是同主族元素，下列能说明二者非金属性相对强弱的是      （填编号）
a．NH₃比PH₃稳定性强
b．硝酸显强氧化性，磷酸不显强氧化性
c．氮气与氢气能直接化合，磷与氢气很难直接化合
d．氮气常温是气体，磷单质是固体
亚硝酸盐是食品添加剂中急性毒性较强的物质之一，可使正常的血红蛋白变成正铁血红蛋白而失去携带氧的功能，导致组织缺氧。
（3）亚硝酸钠溶液滴加到K₂Cr₂O₇酸性溶液中，溶液由橙色变为绿色，反应如下，补上缺项物质并配平：
   Cr₂O₇^2－+      NO₂^－+         →      Cr³⁺ +      NO₃^－+       
（4）上题反应中每消耗0.6mol NO₂^－，转移电子数为         。
（5）氮氧化物（NO和NO₂）污染环境。若用Na₂CO₃溶液吸收NO₂可生成CO₂，9.2gNO₂和Na₂CO₃溶液完全反应时转移电子0.1 mol，则反应的离子方程式为            。

以黄铁矿(FeS₂)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备二氧化氯气体，再用水吸收获得二氧化氯溶液。在此过程中需要控制适宜的温度， 若温度不当，副反应增加，影响生成ClO₂气体的纯度，且会影响ClO₂气体的吸收率。具体情况如图所示。请回答下列问题

（1）据图可知，反应时需要控制的适宜温度是    ℃，达到此要求采取的适宜措施是               。
（2）已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO₃^－氧化成SO₄^2－，写出制备二氧化氯的离子方程式：                              。
（3）某校化学学习小组拟以“m(ClO₂)/m(NaClO₃)”作为衡量ClO₂产率的指标。若取NaClO₃样品质量6．0g，通过反应和吸收可得400 mL ClO₂溶液，取出20 mL，加入37．00 mL 0．500mol·(NH₄)₂Fe(SO₄)₂ 溶液充分反应，过量Fe²⁺再用0．0500 mol· K₂Cr₂O₇标准溶液滴定至终点，消耗20．00 mL。反应原理如下：
4H⁺+ClO₂+5Fe²⁺=+5Fe³⁺ +2H₂O    14H⁺ ++6 Fe²⁺ =2Cr³⁺ + 6 Fe³⁺ +7H₂O
试计算ClO₂的“产率”。（写出计算过程）                                  

铜单质及其化合物是应用极其广泛的物质。
(1)铜是氢后金属，不能与盐酸发生置换反应，但将单质铜置于浓氢碘酸中，会有可燃性气体及白色沉淀生成，又知氧化性：Cu^2＋>I₂，则铜与氢碘酸反应的化学方程式为__________________________________
(2)已知Cu₂O能溶于醋酸溶液或盐酸中，同时得到蓝色溶液和红色固体，则Cu₂O与稀硫酸反应的离子方程式为____________________________________；
Cu₂O与稀硝酸反应的离子方程式为_____________________________；
只用稀硫酸来确定某红色固体是 Cu₂O与Cu组成的混合物的方法：称取m g该红色固体置于足量稀硫酸中，充分反应后过滤，然后___________________。

(3)Cu₂O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu₂O的电解装置如图所示，电解总反应：2Cu＋H₂OCu₂O＋H₂↑，则石墨应与电源的________极相连，铜电极上的电极反应式为________；电解过程中，阴极区周围溶液pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)现向Cu、Cu₂O、CuO组成的混合物中加入1 L 0.6 mol/L HNO₃恰好使混合物溶解，同时收集到2 240 mL NO(标准状况)。若将上述混合物用足量的氢气还原，所得固体的质量为________；若混合物中含有0.1 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，至少消耗硫酸的物质的量为________。

过氧化钙晶体[CaO₂·8H₂O]较稳定，呈白色，微溶于水，能溶于酸性溶液。广泛应用于环境杀菌、消毒等领域。
★过氧化钙晶体的制备
工业上生产CaO₂·8H₂O的主要流程如下：

（1）用上述方法制取CaO₂·8H₂O的化学方程式是                            。
（2）沉淀时常用冰水控制温度在10℃以下和通入过量的NH₃，其可能原因分别是
①                         ；②                       。
★过氧化钙晶体含量的测定
准确称取0.3000g产品于锥形瓶中，加入30 mL蒸馏水和10 mL 2.000 mol·L^－1 H₂SO₄，用0.0200mol·L^—1 KMnO₄标准溶液滴定至终点。重复上述操作两次。H₂O₂和KMnO₄反应的离子方程式为2MnO₄^－＋5 H₂O₂＋6H⁺＝2Mn²⁺＋5O₂↑＋8H₂O
（3）滴定终点观察到的现象为                               。
（4）根据表1数据计算产品中CaO₂·8H₂O的质量分数（写出计算过程）：

滴定次数	样品的质量/g	KMnO4溶液的体积/mL
滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	0.3000	1.02	24.04
2	0.3000	2.00	25.03
3	0.3000	0.20	23.24

 
表1. KMnO₄标准溶液滴定数据

某校化学实验兴趣小组在“探究卤素单质的氧化性”的系列实验中发现，在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1～2滴溴水，振荡后溶液呈黄色。
(1)提出问题：Fe^3＋、Br₂谁的氧化性更强？
(2)提出猜想：
①甲同学认为氧化性：Fe^3＋>Br₂，故上述实验现象不是发生化学反应所致，则溶液呈黄色是因为含有       (填化学式，下同)。
②乙同学认为氧化性：Br₂>Fe^3＋，故上述实验现象是发生化学反应所致，则溶液呈黄色是因为含有       。
(3)设计实验并验证：丙同学为验证乙同学的观点，选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验，并通过观察实验现象，证明了乙同学的观点是正确的。
供选用的试剂：
a.酚酞试液        b．四氯化碳       c．无水酒精       d．硫氰化钾溶液
请你在下列表格中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象(试剂填序号)。

	选用试剂	实验现象
方案1
方案2

 
(4)应用与拓展：
①在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1～2滴溴水，溶液呈黄色，所发生的反应的离子方程式为                                          。
②在100 mL FeBr₂溶液中通入2.24 L Cl₂(标准状况)，溶液中有的Br^－被氧化成Br₂，则原FeBr₂溶液中FeBr₂的物质的量浓度为       。

(15分)过二硫酸钾(K₂S₂O₈)是一种无色结晶，易溶于水，不溶于乙醇，有强氧化性，易分解。实验室制备过二硫酸钾可通过低温电解KHSO₄溶液得到。
实验步骤如下：
步骤1．称取KHSO₄溶解蒸馏水，倒入大试管，试管浸在冰水浴中(装置见图9)，并冷却到5℃以下。
步骤2. 电解2h，每隔约半小时补一次冰
步骤3．过滤
步骤4.                       
步骤5．干燥、称重
（1）电解时溶液温度控制在5℃以下的原因是                。
（2）电解时阳极反应式为                    。电解过程中， 阳极产生微量且能使湿润的KI-淀粉变蓝的单质气体，该气体可能是          (填化学式)。
（3）步骤4操作是                                        。
（4）取得到的样品0.2500g溶于30mL水，加4gKI，塞住瓶塞，振荡，静止15min，加入1mL冰醋酸，再用cmol·L^{- 1}Na₂S₂O₃溶液滴定。
(S₂O₈^2- +3I^- =2SO₄^2- +I₃^-；I₃^-I₂+I^-；2S₂O₃^2-+I₂=2I^- + S₄O₆^2-)
①溶解时，加入KI后需塞住瓶塞，其目的是                  。
②本实验所用的指示剂为                   。
③若本次滴定消耗Na₂SO₃溶液VmL，由本次结果计算，样品中K₂S₂O₈的纯度为           (用含c、V的代数式表示)。
（5）分析化学上检验Mn²⁺在Ag⁺催化下K₂S₂O₈溶液将Mn²⁺氧化为紫色的MnO₄^-，该反应的离子方程式为                                              。

在50 mL a mol·L^-1的硝酸溶液中，加入6．4g Cu，全部溶解，假设硝酸的还原产物只有NO₂和NO，将反应后溶液用蒸馏水稀释至100 mL时测得c(NO₃^-)＝3 mol·L^-1。
(1)求稀释后的溶液中H⁺的物质的量浓度
(2)若a＝9，求生成的气体中NO₂的物质的量
(3)治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液进行吸收，反应原理如下：
NO₂＋NO＋2NaOH＝2NaNO₂＋H₂O、2NO₂＋2NaOH＝NaNO₂＋NaNO₃＋H₂O。若将上述的NO₂和NO的混合气体通入1 mol·L^-1的NaOH溶液恰好被吸收，求需要NaOH溶液的体积。

催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。
⑴人们常用催化剂来选择反应进行的方向。如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在有催化剂作用下，CH₃OH与O₂反应主要生成     （填“CO、CO₂或HCHO”）。
②2HCHO(g)＋O₂(g)=2CO(g)＋2H₂O(g) △H=     。
③在稀硫酸催化下，HCHO可以通过反应生成分子式为C₃H₆O₃的环状三聚甲醛分子，其分子中同种原子的化学环境均相同。写出三聚甲醛的结构简式：     。
④甲醇制取甲醛可用Ag作催化剂，含有AgCl会影响Ag催化剂的活性，用氨水可以溶解除去其中的AgCl，写出该反应的离子方程式：     。
⑵一种以铜作催化剂脱硫有如下两个过程：
①在铜的作用下完成工业尾气中SO₂的部分催化氧化，所发生反应为：
2SO₂＋2n Cu＋(n＋1)O₂＋(2－2 n) H₂O="2n" CuSO₄＋(2－2n) H₂SO₄
从环境保护的角度看，催化脱硫的意义为     ；每吸收标准状况下11.2L SO₂，被SO₂还原的O₂的质量为     g。
②利用下图所示电化学装置吸收另一部分SO₂，并完成Cu的再生。写出装置内所发生反应的离子方程式     。

金属表面处理、皮革鞣制、印染等都可能造成铬污染。六价铬比三价铬毒性高，更易被人体吸收且在体内蓄积。
⑴工业上处理酸性含Cr₂O₇^2－废水的方法如下：
①向含Cr₂O₇^2－的酸性废水中加入FeSO₄溶液，使Cr₂O₇^2－全部转化为Cr^3＋。写出该反应的离子方程式：     。
②调节溶液的pH，使Cr^3＋完全沉淀。实验室粗略测定溶液pH的方法为     ；25℃，若调节溶液的pH=8，则溶液中残余Cr^3＋的物质的量浓度为     mol/L。（已知25℃时，Ksp[Cr(OH)₃]=6.3×10^－31）
⑵铬元素总浓度的测定：准确移取25.00mL含Cr₂O₇^2－和Cr^3＋的酸性废水，向其中加入足量的(NH₄)₂S₂O₈溶液将Cr^3＋氧化成Cr₂O₇^2－，煮沸除去过量的(NH₄)₂S₂O₈；向上述溶液中加入过量的KI溶液，充分反应后，以淀粉为指示剂，向其中滴加0.015mol/L的Na₂S₂O₃标准溶液，终点时消耗Na₂S₂O₃溶液20.00mL。
计算废水中铬元素总浓度（单位：mg·L^－1，写出计算过程）。
已知测定过程中发生的反应如下：
①2Cr^3＋＋3S₂O₈^2－＋7H₂O =Cr₂O₇^2－＋6SO₄^2－＋14H^＋
②Cr₂O₇^2－＋6I^－＋14H^＋=2Cr^3＋＋3I₂＋7H₂O
③I₂＋2S₂O₃^2－=2I^－＋S₄O₆^2－

氮氧化物是大气污染物之一，消除氮氧化物的方法有多种。

（1）利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：
①CH₄ (g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g）  △H ＝－574 kJ/mol
②CH₄(g)＋4NO(g）＝ 2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g） △H ＝－1160 kJ/mol
则CH₄ 将NO₂ 还原为N₂ 的热化学方程式为：                        。
（2）利用NH₃催化还原氮氧化物（SCR技术)。该技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。 反应的化学方程式为:为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是                                  （写出1条即可）。
（3）利用ClO₂氧化氮氧化物。其转化流程如下:  NONO₂N₂。已知反应Ⅰ的化学方程式为2NO+ ClO₂ + H₂O ＝NO₂ + HNO₃ + HCl，则反应Ⅱ的化学方程式是              ；若生成11.2 L N₂（标准状况），则消耗ClO₂          g 。
（4）用活性炭还原法处理氮氧化物．有关反应为：C（s）+2NO（g）N₂ （g）+CO₂ （g）△H．某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，恒温（T₁℃）条件下反应，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

浓度/mol•L^-1/ 时间/min	NO	N2	CO2
0	0.100	0	0
10	0.058	0.021	0.021
20	0.040	0.030	0.030
30	0.040	0.030	0.030
40	0.032	0.034	0.017
50	0.032	0.034	0.017

 
①T₁℃时，该反应的平衡常数K=           （保留两位小数）．②30min后，改变某一条件，反应重新达到平衡，则改变的条件可能是               ．③若30min后升高温度至T₂℃，达到平衡时，容器中NO、N₂、CO₂的浓度之比为5：3：3，则该反应的△H    0（填“＞”、“=”或“＜”）．

硫酸的工业制备是一个重要的化工生产过程，但在生产过程中会产生大量污染，需要在生产工艺中考虑到绿色工艺。
I尾气的吸收和综合利用。
以工业制硫酸的尾气、氨水、石灰石、焦炭、碳酸氯铵和KCI为原料可以合成硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质。合成路线如下：

（1）反应III中氧化剂与还原剂的物质的量之比为            。
（2）反应Ⅳ的化学方程式为                      。
（3）反应V在25℃、40%的乙二醇溶液中进行，该反应能顺利进行的原因为           。
Ⅱ催化剂的回收利用。
SO₂的催化氧化所使用的催化剂为V₂O₅，实际生产中，催化剂在使用一段时间后，会含有V₂O₅、VOSO₄和SiO₂等，其中VOSO₄。能溶于水。回收V₂O₅，的主要流程如下：

（4）若反萃取使用的硫酸用量过大，进一步处理时会增加____       的用量。
（5）浸取还原过程的产物之一是VOSO₄，反应的化学方程式为                  。
氧化过程的化学方程式为KClO₃+6VOSO₄+3H₂SO₄= 2(VO)₂(SO₄)₃+KCl+3H₂O；若两步所用试剂Na₂SO₃与KC1O₃的物质的量之比为12：7，则该催化剂中V₂O₅、VOSO₄的物质的量之比为               。

物质在水溶液中有不同的行为。按要求回答下列问题：
（1）Na₂SO₃溶液显碱性，其原因是______________________________(用离子方程式表示)，该溶液中各离子浓度由大到小的顺序为______________________。
（2）室温下向10mL氨水溶液中加水稀释后，下列量增大的有__________(填编号，下同)，减小的有___________，不变的有____________。
a．溶液中离子浓度         b．氨水的电离程度
c．水的离子积常数          d．c(H⁺)/ c(NH₃·H₂O)
（3）亚氯酸钠（NaClO₂）是一种强氧化性漂白剂，广泛用于纺织、印染和食品工业。NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl。取等质量已变质和未变质的NaClO₂试样均配成溶液，分别与足量FeSO₄溶液反应时，消耗Fe²⁺的物质的量               （填“相同”或“不相同”），其原因是                                   。

化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

（1）催化反硝化法中，H₂能将NO₃^-还原为N₂。25℃时，反应进行10 min，溶液的pH由7变为12。
①N₂的结构式为________。
②上述反应离子方程式为____________________，其平均反应速率v（NO₃^-）为________mol·L^－1·min^－1。
③还原过程中可生成中间产物NO₂^-，写出3种促进NO₂^-水解的方法________。
（2）电化学降解NO₃^-的原理如图所示。
①电源正极为________（填“A”或“B”），阴极反应式为______________。
②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差（Δm_左－Δm_右）为________g。