高中化学有关有机物分子式确定的计算填空题

红热的铁与水蒸气可发生反应：3Fe＋，其中铁被__________（填“氧化”或“还原”），H₂O作__________（填“氧化”或“还原”）剂。在该反应中，若消耗了3 mol Fe，转移电子的物质的量是__________。

次磷酸(H₃PO₂)是一种精细化工产品，是一元中强酸，具有较强还原性。回答下列问题：
（1）H₃PO₂及NaH₂PO₂均可将溶液中的Ag⁺还原为Ag，从而可用于化学镀银。
①在H₃PO₂中，磷元素的化合价为        ；在酸性环境中，利用(H₃PO₂)进行化学镀银反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为4︰1，则氧化产物为：          (填化学式)。
②NaH₂PO₂是         （填“正盐”还是“酸式盐”），其溶液中离子浓度由大到小的顺序应为        
③0.2 mol·L^－1 H₃PO₂溶液与0.2mol·L^－1NaOH溶液等体积混合后所得溶液中：
c(H₂PO₂^-)＋c(OH^－)－c(H⁺)＝       mol·L^－1。（溶液体积变化忽略不计）
（2）次磷酸（H₃PO₂）可以通过电解的方法制备。工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：

①写出阳极的电极反应式        
②分析产品室可得到H₃PO₂的原因                     （用离子方程式表示）

(10分)化学电池是将化学能转变成电能的装置，包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。燃料电池是目前正在探索的一种新型电池，已经使用的氢氧燃料电池的基本反应是：
X极：O₂＋2H₂O＋4e^－=4OH^－   Y极：2H₂＋4OH^—=4H₂O＋4e^－   请回答下列问题 ：
（1）X是      极；Y极发生       反应(填“氧化”或“还原”)
（2）该电池总反应方程式为     
（3）若反应后的得到5.4 g液态水，此时氢氧燃料电池转移的电子数为        。
（4）实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水，若制得Cl₂ 0.30 mol，电池内至少消耗H₂SO₄   mol。

(14分)结合氯气的相关知识解决下列问题。
（1）在实验室中制取Cl₂，下列收集Cl₂的正确装置是            （填字母）。

将Cl₂通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子有                  。
（2）氯气可用于生产漂白粉。由于盐酸浓度不同，漂白粉与盐酸混合发生反应的反应类型不同。
漂白粉与稀盐酸发生复分解反应，离子方程式为                     。
漂白粉与浓盐酸发生氧化还原反应，离子方程式为                   。
（3）某实验小组向100mL FeI₂溶液中逐渐通入Cl₂，会依次发生如下反应：
a．Cl₂+2I^－＝2Cl^－+I₂
b．Cl₂+2Fe²⁺＝2Cl^－+2Fe³⁺
c．5Cl₂+I₂+6H₂O＝10Cl^－+2IO₃^－+12H⁺
其中Fe³⁺、I₂的物质的量随n(Cl₂)的变化如图所示。

请回答下列问题：
①当n(Cl₂)＝0.12mol时，不考虑水的电离及金属离子的水解，分析溶液中所含金属阳离子及其
物质的量                   （写出计算过程，否则不得分）。
②当溶液中n(Cl^－)：n(IO₃^－)＝8:1时，通入的Cl₂在标准状况下的体积为         L（写出计算过程，否则不得分）。

铁、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛，回答下列问题。
（1）工业上可用Cu₂S+O₂2Cu+SO₂。反应制取粗铜，当消耗32 g Cu₂S时，转移电子的物质的量为____________________。
（2）将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在50℃-60℃，加入H₂O₂，反应一段时间后可制得硫酸铜，发生反应的离子方程式为：________________.CuSO₄溶液中加入一定量的Na₂SO₃溶液和NaCI溶液加热，生成CuCl沉淀，写出生成CuCl的离子方程式________________________。
（3）电子工业常用30%的FeCl₃溶液腐蚀附在绝缘板上的铜箔制造印刷电路板，取其腐蚀后的废液，加入一定量的铁粉后，若无固体剩余，则反应后的溶液中肯定有的离子是________________；若有红色固体，则反应后的溶液中肯定没有的离子是________，检验该离子的试剂为________。
（4）铁氰化钾 K₃[Fe(CN)₅]和亚铁氰化钾K₄[Fe(CN)₆] 的混合溶液可用于太阳能电池的电解液，该太阳能电池的工作原理示意图如图所示，其中催化剂a为________极，电极反应式为________；

常温下钛的化学活性很小，在较高温度下可与多种物质反应。工业上由金红石（含TiO₂大于96％）为原料生产钛的流程如下：

（1）TiCl₄遇水强烈水解，写出其水解的化学方程式                   。
（2）①若液氯泄漏后遇到苯，在钢瓶表面氯与苯的反应明显加快，原因是           。
②Cl₂含量检测仪工作原理如下图，则Cl₂在Pt电极放电的电极反应式为       。

③实验室也可用KClO₃和浓盐酸制取Cl₂，方程式为：KClO₃ + 6HCl(浓) =" KCl" + 3Cl₂↑+ 3H₂O。
当生成6.72LCl₂（标准状况下）时，转移的电子的物质的量为     mol。
（3）一定条件下CO可以发生如下反应：4H₂(g)+2CO(g) CH₃OCH₃(g)+H₂O(g)  △H。
①该反应的平衡常数表达式为K=             。
②将合成气以n(H₂)/n(CO)=2通入1 L的反应器中，CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示，下列判断正确的是           （填序号）。

a．△H <0
b．P₁<P₂<P₃
c．若在P₃和316℃时，起始时n(H₂)/n(CO)=3，则达到平衡时，CO转化率小于50％
③采用一种新型的催化剂（主要成分是Cu-Mn的合金），利用CO和H₂制备二甲醚（简称DME）。观察下图回答问题。

催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为           时最有利于二甲醚的合成。

(15分)能源、环境与人类生活和社会发展密切相关，研究它们的综合利用有重要意义。
（1）氧化—还原法消除氮氧化物的转化如下：
①反应Ⅰ为：NO＋O₃＝NO₂＋O₂，生成11.2 L O₂(标准状况)时，转移电子的物质的量是    mol。
②反应Ⅱ中，当n(NO₂)∶n[CO(NH₂)₂]＝3∶2时，反应的化学方程式是         。
（2）硝化法是一种古老的生产硫酸的方法，同时实现了氮氧化物的循环转化，主要反应为：NO₂(g)＋SO₂(g)SO₃(g)＋NO(g) △H＝－41.8 kJ·mol－1已知：2SO2(g)＋O₂(g)2SO₃(g) △H＝－196.6 kJ·mol－1写出NO和O₂反应生成NO₂的热化学方程式       。
（3）某化学兴趣小组构想将NO转化为HNO₃，装置如下图，电极为多孔惰性材料。则负极的电极反应式是     。

（4）将燃煤废气中的CO₂转化为二甲醚的反应原理为：2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g)；
①该反应平衡常数表达式为K＝             。
②已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO₂的转化率如图所示。该反应的ΔH________(填“>”、“<”或“＝”)0。

（5）合成气CO和H₂在一定条件下能发生如下反应：CO(g) +2H₂(g)CH₃OH(g) △H<0。在容积均为VL的I、Ⅱ、Ⅲ三个相同密闭容器中分别充入amol CO和2a mol H₂，三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变，在其他条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时CO的体积分数如图所示，此时I、Ⅱ、Ⅲ三个容器中一定达到化学平衡状态的是           ；若三个容器内的反应都达到化学平衡时，CO转化率最大的反应温度是       。

(14分)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca₃(PO₄)₂等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
（1）白磷(P₄)可由Ca₃(PO₄)₂、焦炭和SiO₂在电炉中高温(～1550℃)下通过下面三个反应共熔得到。
①4Ca₃(PO₄)₂(s)+10C(s)＝12CaO(s)+2P₄(s)+10CO₂(g）ΔH₁=＋Q₁kJ·mol^-1
②CaO(s)+SiO₂(s)＝CaSiO₃(s） ΔH₂=－Q₂ kJ·mol^-1
③CO₂ (g)＋C(s)＝2CO(g)    ΔH₃=＋Q₃kJ·mol^-1
已知：CaSiO₃的熔点(1546℃)比SiO₂低。
a、写出由磷酸钙矿制取白磷总的反应方程式_____________________________。
b、上述反应中SiO₂起何作用？______________________________________。
（2）白磷在热的浓氢氧化钾溶液中岐化得到一种次磷酸盐(KH₂PO₂)和一种气体        (写化学式)。
（3）磷的重要化合物NaH₂PO₄可通过H₃PO₄与NaOH溶液反应获得。工业上为了使反应的主要产物是NaH₂PO₄，通常将pH控制在                  之间(已知磷酸的各级电离常数为：K₁= 7.1×10⁻³  K₂ = 6.3×10⁻⁸   K₃ =4.2×10⁻¹³  lg7.1≈0.9  lg6.3≈0.8  lg≈0.6) 。Na₂HPO₄溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl₂溶液，溶液则显酸性，其原因是                                      (用离子方程式表示)。
（4）白磷中毒后可用CuSO₄溶液解毒，解毒原理可用下列化学方程式表示：
11P ₄+60CuSO₄+96H₂O＝20Cu₃P+24H₃PO₄+60H₂SO₄
60molCuSO₄能氧化白磷的物质的量是            。

海洋资源的开发与利用具有广阔的前景。海水的pH一般在7.5~8.6之间。某地海水中主要离子的含量如下表：

成分	Na^+	K^+	Ca^2+	Mg^2+	Cl^－	SO4^2^－	HCO3^－
含量/mg∙L^－1	9360	83	160	1100	16000	1200	118

（1）海水显弱碱性的原因是（用离子方程式表示）：            ，该海水中Ca²⁺的物质的量浓度为__________mol/L 。
（2）电渗析法是近年发展起来的一种较好的海水淡化技术，其原理如下图所示。其中阴（阳）离子交换膜只允许阴（阳）离子通过，电极均为惰性电极。

① 开始时阳极的电极反应式为                。
② 电解一段时间，    极（填“阴”或“阳”）会产生水垢，其成份为     （填化学式）。
③ 淡水的出口为a、b、c中的__________出口。
（3）海水中锂元素储量非常丰富，从海水中提取锂的研究极具潜力。锂是制造化学电源的重要原料，如LiFePO₄电池某电极的工作原理如图所示：

该电池电解质为能传导 Li⁺的固体材料。
上面左图中的小黑点表示     （填粒子符号），充电时该电极反应式为       。
（4）利用海洋资源可获得MnO₂ 。MnO₂可用来制备高锰酸钾：将MnO₂与KOH混合后在空气中加热熔融，得到绿色的锰酸钾（K₂MnO₄），再利用氯气将锰酸钾氧化成高锰酸钾。该制备过程中消耗相同条件下氯气和空气的体积比为         （空气中氧气的体积分数按20%计）。

（1）地壳中含量最高的金属是      ，NaHCO₃俗称         ，制造计算机芯片的半导体材料是            ，水晶项链的主要成分是         。
（2）在反应3Cu+8 HNO₃(稀)="=" 3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O中，失去电子的是_____（填元素符号），被还原的是_____（填元素符号）。当产生标况下4.48 L气体时消耗单质铜_____g，此时转移了_____ mol电子。

将1.92 g铜置入一定量的浓硝酸中，并微热，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时（铜片完全消失），共收集到标况下气体1.12 L（设不含N₂O₄），求：
（1）收集到的气体中主要有含有                                          ；
（2）上述过程中，有关反应的化学方程式为                 ；               ；
（3）反应中被还原的HNO₃的物质的量是                         ；
（4）将收集上述气体的容器倒扣在盛有水的水槽中，并向其中缓慢通入O₂，使其充分反应，若要使水恰好充满容器，理论上需要参加反应的O₂的物质的量是多少摩尔？（计算过程）

氢氧燃料电池是将H₂通入负极，O₂通入正极而发生电池反应的，其能量转换率高。
（1）若电解质溶液为KOH，其正极反应为____________________________，
负极反应为__________________________________________。
（2）若电解质溶液为硫酸，其正极反应为______________________，
负极反应为___                      ______________。
（3）若用氢氧燃料电池电解由NaCl和CuSO₄组成的混合溶液，其中c（Na⁺）=3c（Cu²⁺）=0.3mol·L^—1，取该混合液100mL用石墨做电极进行电解，通电一段时间后，在阴极收集到0.112L（标准状况）气体。计算：
①电解池阳极生成氯气的物质的量是          mol。
②氢氧燃料电池中转移的电子数目是      个
消耗H₂的质量是       g。（写出计算过程）（保留2位小数）

(10分)铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：
（1）黄铁矿(主要成分为FeS₂)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料。高温下可发生反应：
3FeS₂＋8O₂6SO₂＋Fe₃O₄
该过程中若有1.5mol FeS₂参加反应，则反应过程中转移_____mol电子。
（2）氯化铁溶液显酸性，原因是___________________(用适当的文字和离子方程式解释)，用惰性电极电解氯化铁溶液之初，阳极电极反应式为：____________________________________。
（3）高铁电池是一种新型二次电池，电解液为碱溶液，其反应式为：

放电时电池的负极反应式为____________________；充电时电解液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”之一)。

H₂O₂是重要的化学试剂，在实验室和生产实际中应用广泛。
（1）H₂O₂不稳定，其生产过程要严格避免混入Fe²⁺和Fe³⁺，否则会发生如下两个反应，加快其分解，且Fe²⁺和Fe³⁺各自的量保持不变。
①2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺＝2Fe³⁺ + 2H₂O
②                                                 （填离子方程式）。
（2）H₂O₂的水溶液显弱酸性，写出一个用盐酸制取H₂O₂的化学方程式__________________。
（3）H₂O₂在使用中通常不会带来污染。
①工业上利用Cl₂ + H₂O₂ =" 2HCl" + O₂除氯，在此反应中被氧化的物质是______________。
②消除某废液中的氰化物（含CN^-），完成下列反应：
CN^- + H₂O₂ + H₂O＝____________ + NH₃↑
（4）实验室常用酸性KMnO₄溶液测定H₂O₂的浓度。
取10.00 mL H₂O₂溶液样品（密度近似为1g/mL）于锥形瓶中，加水到50.00 mL，当滴入0.10 mol/L KMnO₄ 溶液40.00 mL后，恰好完全反应。则原样品中H₂O₂的质量分数是_______________。

关于金属的冶炼和应用，有以下一些问题，请按要求回答问题。
（1）工业制备铝一般是通过铝土矿制得纯净的Al₂O₃，然后电解Al₂O₃/Na₃AlF₆得到铝。也可用电解NaCl—KCl—AlCl₃共熔体方法制铝，且比电解Al₂O₃/Na₃AlF₆制铝节省电能约30%，但现在仍用前一种方法制铝，其原因可能是（       ）（填序号）
A．AlCl₃是共价化合物，其熔融体不导电
B．电解AlCl₃生成的Cl₂会污染大气
C．自然界不存在富含AlCl₃的矿石，故此方法所用流程较繁琐
D．生产无水AlCl₃较困难，此方法总成本比另一种方法高
（2）把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（      ）（填序号）
A．1∶2∶3        B．3∶2∶1        C．6∶3∶1          D．6∶3∶2
（3）航母螺旋桨主要用铜合金制造。为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用NaOH溶液调pH，当pH＝3.4时开始出现沉淀，分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合下图的信息推断该合金中除铜外一定含有                （填化学式）。

（4）1.92 g铜和一定量的浓硝酸反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当Cu全部反应时，共收集到标准状况下气体1.12 L（无N₂O₄），则反应中消耗HNO₃的物质的量是               。