高中化学有关有机物分子式确定的计算试题

(12分)铝及其化合物用途广泛。工业上焙烧明矾【KAl(SO₄)₂·12H₂O】可得到A1₂O₃，反应的化学方程式为4KAl(SO₄)₂·12H₂O+3S2K₂SO₄+2A1₂O₃+9SO₂↑+48H₂O。
请回答下列问题：   
（1）在焙烧明矾的反应中，被氧化和被还原的元素质量之比是________________。
（2）焙烧明矾时产生的SO₂可用来制硫酸。已知25℃、10lkPa时：
①2SO₂(g) +O₂(g)2SO₃(g)  ΔH=—197KJ/mol   
②2H₂O(g)2H₂O(l)ΔH=—44KJ/mol
③2SO₂(g) +O₂(g) + 2H₂O(g)2H₂SO₄(l)ΔH=—545KJ/mol
则反应SO₃(g)+ H₂O(l)= H₂SO₄(l)ΔH=______KJ/mol。
（3）工业上利用电解熔融的A1₂O₃制备Al，其化学方程式是_____________________；电解时阳极和阴极材料均为石墨，电解时所消耗的电极是__________(填“阳极”或“阴极”)。
（4）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液，可以组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂。
①该电池的负极反应式为____________；②电池总反应的化学方程式为________________。

(19分) （1）利用H₂S废气制取氢气的方法有多种。
①高温热分解法：已知：H₂S(g) H₂(g)+1/2S₂(g)ΔH在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H₂S分解实验。以H₂S起始浓度均为c mol/L测定H₂S的转化率，结果见图。

图中a为H₂S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H₂S的转化率。ΔH_____0(填＞，=或＜)：说明随温度的升高，曲线b向曲线a靠近的原因：________________________。
②电化学法：该法制氢过程的示意图如图。

反应池中反应的离子方程式是_____________________________；
反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为___________________________________。
（2）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液可以组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂。
①该电池的负极反应式__________________。②电池总反应的化学方程式__________________。
（3）某亚硝酸钠固体中可能含有碳酸钠和氢氧化钠，现测定亚硝酸钠的含量。
已知：5NaNO₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=5NaNO₃+2MnSO₄+K₂SO₄+3H₂O 
称取4.000g固体，溶于水配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中,用0.1000mol／L，酸性KMnO₄溶液进行滴定，实验所得数据如下表所示；

滴定次数	1	2	3	4
KMnO4溶液的体积/ml	20.60	20.02	20.00	19.98

①滴入最后一滴酸性KMnO₄溶液，溶液___________，30秒内不恢复，可判断达到滴定终点。
②第一组实验数据出现异常，造成这种异常的原因可能是____________(填序号)。
A．酸式滴定管用蒸馏水洗净后未用标准液润洗；
B．锥形瓶洗净后未干燥；
C．滴定终了仰视读数
③根据表中数据，计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数_____________。

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。它在碱性环境中稳定存在。某同学查阅资料后设计生产NaClO₂的主要流程如下。

（1）Ⅰ、Ⅲ中发生反应的还原剂分别是       、       （填化学式）。
（2）Ⅱ中反应的离子方程式是                         。
（3）A的化学式是       ，装置Ⅲ中A在       极区产生。
（4）ClO₂是一种高效水处理剂，可用亚氯酸钠和稀盐酸为原料制备。写出该制备反应的化学方程式                                           。
（5）NaClO₂变质可分解为NaClO₃和NaCl。取等质量变质前后的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”，“不同”或“无法判断”）

(12分)金属冶炼和处理常涉及许多反应。
（1）由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是______
a．Fe₂O₃     b．NaCl      c．Cu₂S      d．Al₂O₃
（2）辉铜矿（Cu₂S）可发生反应2Cu₂S + 2H₂SO₄ + 5O₂ ＝ 4CuSO₄ + 2H₂O，该反应的还原剂是______，当1molO₂发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为______mol。
（3）图为电解精炼银的示意图，______（填a或b）极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为                          。

（4）为处理银器表面的黑斑（Ag₂S），将银器置于铝制容器里的食盐水中并与铝接触，Ag₂S转化为Ag，食盐水的作用为    ，其总反应式为：               。
（5）高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应为：Fe₂O₃（s）+3CO（g）= 2Fe（s）+3CO₂（g）
已知：①FeO(s) + CO(g) ＝ Fe(s) + CO₂(g)          △H₁＝－11KJ/mol
②3Fe₂O₃(s) + CO(g) ＝ 2Fe₃O₄(s) + CO₂(g)      △H₂＝－47KJ/mol
③Fe₃O₄(s) + CO(g) ＝ 3FeO(s) + CO₂(g)       △H₃＝+19KJ/mol
则反应Fe₂O₃（s） + 3CO（g）= 2Fe（s）+ 3CO₂（g）的△H＝            。

下列说法正确的是

A．有人利用ZrO2作为固体电解质（允许O^2^－通过）制造出了常温下的甲醇一空气燃料电池。当原电池中有0.5 mol甲醇消耗时，则负极消耗O^2^－的物质的量为1.5mol

B．标准状况下VL氨气溶解在1L水中（水的密度近似为lg/ml），所得溶液的密度为ρg/ml，质量分数为ω，物质浓度为c mol/L，则

C．已知常温下，氢氧化镁的溶度积常数为a，则氢氧化镁悬浊液中mol/L

D．将11.2g的Mg和Cu混合物完全溶解于足量的硝酸中，收集反应产生的x气体。再向所得溶液中加入适量的NaOH溶液，产生21.4g沉淀。根据题意推断气体x的成分可能是0.2mol NO2和0.lmolN2O4

将4.48g Fe溶于1L 0.2mol·L^-1的稀硫酸，再加入50mL 0.4mo1·L^-1KNO₃溶液后，其中的Fe²⁺全部转化成Fe³⁺，NO₃^－无剩余，生成一种氮氧化物N_YO_X。则该氮氧化物的化学式是

A．N2O

B．NO

C．N2O3

D．NO2

H₂O₂在工业、农业、医药上都有广泛的用途。
（1）H₂O₂是二元弱酸，写出第一步的电离方程式                        ，第二步的电离平衡常数表达式K_a2＝               。
（2）许多物质都可以做H₂O₂分解的催化剂。一种观点认为：在反应过程中催化剂先被H₂O₂氧化（或还原），后又被H₂O₂还原（或氧化）。下列物质都可做H₂O₂分解的催化剂，在反应过程中先被氧化，后被还原的是             。
①I^－            ②Fe^3＋             ③Cu^2＋           ④Fe^2＋
（3）用碱性氢氧燃料电池合成H₂O₂，具有效率高，无污染等特点。电池总反应为：
H₂ + O₂ + OH^－ ＝ H₂O + HO₂^－。写出正极反应式：                   。
（4）H₂O₂是一种环境友好的强氧化剂。电镀废水（主要含Cu^2＋、Ni^2＋，还含少量Fe^3＋、Fe^2＋、Cr^3＋ 等）制备硫酸镍的一种流程如下：

①第（ⅰ）步，加入H₂O₂反应的离子方程式                   。
②第（ⅱ）步，滤渣中的主要成分在医疗上的用途是                 。
③为测定NiSO₄·n H₂O的组成，进行如下实验：称取2.627g样品，配制成250.00 mL溶液。准确量取配制的溶液25.00 mL，用0.04000 mol·L^－1的EDTA（Na₂H₂Y）标准溶液滴定Ni²⁺（离子方程式为Ni^2＋+ H₂Y^2－＝NiY^2－+ 2H^＋），消耗EDTA标准溶液25.00 mL。则硫酸镍晶体的化学式为               。

1.92gCu投入一定量的浓HNO₃溶液中，Cu完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下的气体672 mL，将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准状况下一定体积的氧气，恰好使气体完全溶于水，则通入的氧气的体积(标况)为

A．168 mL

B．504 mL

C．336 mL

D．448 mL

在1 L HNO₃和H₂SO₄的混合溶液中，两种酸的物质的量浓度之和为0.6 mol/l，向该溶液中加入足量铜粉，加热，充分反应，当HNO₃与H₂SO₄的物质的量比为x：y 时所得溶液中Cu²⁺物质的量浓度最大，则x：y为 

A．3：8

B．2：3

C．1：4

D．1:1

氢气是一种清洁能源。制氢和储氢作为氢能利用的关键技术，是当前科学家主要关注的热点问题。（1）用甲烷制取氢气的两步反应的能量变化如下图所示：

①甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是________________。
②第Ⅱ步反应为可逆反应。800℃时，若CO的起始浓度为2.0 mol·L^－1，水蒸气的起始浓度为3.0 mol·L^－1，达到化学平衡状态后，测得CO₂的浓度为1.2 mol·L^－1，则CO的平衡转化率为__________。
（2）NaBH₄是一种重要的储氢载体，能与水反应生成NaBO₂，且反应前后B元素的化合价不变，该反应的化学方程式为                   ，反应消耗1mol NaBH₄时转移的电子数目为       。
（3）储氢还可借助有机物，如利用环已烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢。

在某温度下，向恒容容器中加入环已烷，其起始浓度为a mol·L^－1，平衡时苯的浓度为b mol·L^－1，该反应的平衡常数K=                    （用含a、b的关系式表达）。
（4）一定条件下，如下图所示装置可实现有机物的电化学储氢（除目标产物外，近似认为无其它有机物生成）。

①实现有机物储氢的电极是        ；

A．正极

B．负极

C．阴极

D．阳极

其电极反应方程为：                        。
②该储氢装置的电流效率η明显小于100%，其主要原因是相关电极除目标产物外，还有一种单质气体生成，这种气体是         。由表中数据可知，此装置的电流效率η＝              。[η＝（生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数）×100%，计算结果保留小数点后1位]。

在3NO₂+H₂O = 2HNO₃+NO↑反应中，氧化剂与还原剂的分子数之比为

A．1∶2

B．2∶1

C．3∶1

D．1∶3

(18分)高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺如下：

（1）反应①应在温度较低的情况下进行。因在温度较高时KOH 与Cl₂反应生成的是KClO₃。写出在温度较高时KOH与Cl₂反应的化学方程式                           ，当反应中转移5 mol电子时，消耗的氯气是         mol。
（2）在反应液I中加入KOH固体的目的是         （填编号）。

A．与反应液I中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO

B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率

C．为下一步反应提供碱性的环境

D．使KClO3转化为 KClO

（3）从溶液II中分离出K₂FeO₄后，还会有副产品KNO₃、KCl，则反应③中发生的离子反应方程式为                                          。
（4）如何判断K₂FeO₄晶体已经洗涤干净                               。
（5）高铁酸钾(K₂FeO₄)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，其离子反应是：    FeO₄²¯ +    H₂O =      Fe(OH)₃(胶体) +     O₂↑ +        
完成并配平上述反应的离子方程式。

在标准状况下，0.0672L H₂S气体通入含有1.0×10^－3mol X₂O₇^2－离子的酸性溶液中，两者恰好完全反应，而且H₂S全部被氧化成硫单质，则X元素在还原产物中的化合价为

A．+3

B．+4

C．+2

D．+1

(15分)资源化利用CO₂不仅可以减少温室气体的排放，还可以重新获得燃料或重要工业产品。
（1）有科学家提出可利用FeO吸收和利用CO₂，相关热化学方程式为：6FeO(s)+CO₂(g)=2Fe₃O₄(s)+C(s)  △H＝-76.0kJ/mol，该反应中每生成1mol Fe₃O₄，转移电子的数目为           。
（2）在一定条件下，二氧化碳转化为甲烷的反应为：CO₂(g)+4H₂(g) CH₄(g)+2H₂O(g)  △H<0
①向一容积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的CO₂和H₂，在300℃时发生上述反应，达到平衡时各物质的浓度分别为CO₂ 0.2mol/L, H₂ 0.8 mol/L, CH₄ 0.8 mol/L, H₂O 1.6 mol/L。起始充入CO₂和H₂的物质的量分别为    、     。CO₂的平衡转化率为     。
②现有两个相同的恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1mol CO₂和4molH₂，在Ⅱ中充入1mol CH₄和2molH₂O(g)，300℃开始反应，达到平衡时，下列说法正确的是（    ）（填字母）。

A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同

B．容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同

C．容器Ⅰ中CO2的物质的量比容器Ⅱ中的多

D．容器Ⅰ中CO2的转化率与容器Ⅱ中CH4的转化率之和小于1

（3）华盛顿大学的研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO₂零排放，其基本原理如下图所示：

①上述生产过程的能量转化方式是                    、                    。
②上述电解反应在温度小于900℃时进行，碳酸钙分解为CaO和CO₂，电解质为熔融碳酸钠，则阳极电极反应式为                             ，阴极电极反应式为                             。

绿矾(FeSO₄·7H₂O)硫酸法生产一种稀有金属产品过程中产出的副产品，产品外观为淡绿色或淡黄绿色结晶固体。加入适量可调节碱性水中的pH，与水中悬浮物有机结合，并加速沉淀，主要应用于水质净化和工业废水处理，同时具有杀菌作用。
（1）98% 1.84 g/cm³的浓硫酸在稀释过程中，密度下降，当稀释至50%时，密度为1.4g/cm³，50%的硫酸物质的量浓度为           (保留两位小数)，50%的硫酸与30%的硫酸等体积混合，混合酸的浓度为         (填>、<、=")40%" 。
（2）实际生产用20%发烟硫酸(100克发烟硫酸含SO₃ 20克)配制稀硫酸，若用SO₃·nH₂O表示20%的发烟硫酸，则n=____________(保留两位小数)。
（3）绿矾在空气中容易被部分氧化为硫酸铁，现取7.32克晶体溶于稀盐酸后，加入足量的BaCl₂溶液，过滤得沉淀9.32克；再通入112mL(标准状况)氯气恰好将Fe^2＋完全氧化，推测晶体的化学式为                    。   
（4）硫酸亚铁铵［(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O］(俗称莫尔盐)，较绿矾稳定，在分析化学中常用来配制Fe²⁺的标准溶液，用此Fe²⁺的标准溶液可以测定剩余稀硝酸的量。现取8.64克Cu₂S和CuS的混合物用200 mL 2 mol/L稀硝酸溶液处理，发生反应如下：
10NO₃^-＋3Cu₂S＋16H^＋=6Cu^2＋＋10NO↑＋3SO₄^2-＋8H₂O
8NO₃^-＋3CuS＋8H^＋=3Cu^2＋＋3 SO₄^2-＋8NO↑+ 4H₂O
剩余的稀硝酸恰好与V mL 2 mol/L (NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液完全反应。
已知：NO₃^-＋3Fe^2＋＋4H^＋= NO↑＋3Fe³⁺＋2H₂O
①V值范围                      ；
②若V=48，试计算混合物中CuS的质量分数         (保留两位小数)。