高中化学计算题

污水处理分析时，常用双硫腙(H₂D_z，二元弱酸)把金属离子络合成电中性的物质，再用CCl₄萃取络合物，从而把金属离子从水溶液中完全分离出来。如用双硫腙(H₂D_z)～CCl₄分离污水中的Cu²⁺时，先发生络合反应：Cu²⁺+2H₂D_Z Cu (HD_Z)₂+2H⁺，再加入CCl₄、Cu (HD_Z)₂就很容易被萃取到CCl₄中。
（1）写出双硫腙和Fe³⁺络合的离子方程式：_____________________。萃取Fe³⁺的过程中要控制适宜的酸度，如果溶液的pH过大，其后果是___________________________。
（2）如图是用双硫腙(HzDz)～CCl₄络合萃取某些金属离子的酸度曲线，它反映了萃取某些金属离子时适宜的pH范围。E％表示某种金属离子以络合物形式萃取分离的百分率。
某工业废水中含有Hg²⁺、Bi³⁺、Zn²⁺，用双硫腙（H₂Dz）~ CCl₄络合萃取法处理废水。

①欲完全将废水中的Hg²⁺分离出来，须控制溶液的pH=________。
②当调节pH=2时，铋(Bi)的存在形式有_________________。
（3）污水中的亚汞离子(Hg2+ 2)必须转换成汞离子(Hg²⁺)才能用双硫腙络合。某工厂污水中含有较多的氯化亚汞(Hg₂Cl₂)，加入二硫酸钾(K₂S₂O₈)可氧化(Hg2+ 2)，写出该反应的化学方程式：________________________。

冰晶石(Na₃AlF₆)是工业上冶炼铝的助熔剂,制取冰晶石(Na₃AlF₆)的化学方程式为2Al(OH)₃+12HF+3A =2Na₃AlF_s+3CO₂ +9H₂O。
（1）熔融晶体A时痛要破坏的作用力是  ，冰晶石中的配位体是      。
（2）上述反应的生成物中属于非极性分子的中心原子的杂化轨道类型为                ，该分子的空间构型为            。
（3）上述反应的反应物中有两种元素在元素周期表中的位置相邻，用化学方程式表示二者的电负性大小：             ；写出含有其中电负性较小元素的原子，且形成的分子的空间构型呈“V”形的物质的化学式(单质和化合物各写一种)                、                 。
（4）某种Al—Fe合金的晶胞如图所示，该合金的化学式为         。若晶胞的边长为a nm，则合金的密度为      g• cm^-3

（1）如图所示为冰晶石(化学式为Na₃AlF₆)的晶胞。图中●位于大立方体顶点和面心，○位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心，▽是图中●、○中的一种。图中●、○分别指代哪种粒子     、        ；大立方体的体心处▽所代表的是        (用化学式表示)。

（2）H₂S和H₂O₂的主要物理性质比较如下：

	熔点／K	沸点／K	标准状况时在水中的溶解度
H2S	187	202	2.6
H2O2	272	423	以任意比互溶

 
H₂S和H₂O₂的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因                         。
（3）向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液；若加入极性较小的溶剂(如乙醇)，将析出深蓝色的晶体。与铜同一周期的副族元素的基态原子中最外层电子数与铜原子相同的元素有＿＿＿＿＿＿＿(填元素符号)。实验时形成的深蓝色溶液中的阳离子内存在的全部化学键类型有          。实验过程中加入C₂H₅OH后可观察到析出深蓝色Cu(NH₃)₄SO₄·H₂O晶体。实验中所加C₂H₅OH的作用是          。

化学能与电能之间的相互转化与人的生活实际密切相关，在生产、生活中有重要的应用，同时也是学生形成化学学科素养的重要组成部分。
（1）熔融状态下，钠的单质和氯化亚铁能组成可充电电池(如图1)，反应原理为：2Na＋FeCl₂  Fe＋2NaCl,该电池放电时，正极反应式为 ________________                          _____：

充电时，__________(写物质名称)电极接电源的负极；
该电池的电解质为________    _。
（2）某同学用铜片、石墨作电极电解一定浓度的硫酸铜溶液(如图2)，一段时间停止通电取出电极。若在电解后的溶液中加入0.98g氢氧化铜粉末恰好完全溶解，经测定所得溶液与电解前完全相同。请回答下列问题：

①Y电极材料是    ，发生   (填“氧化或还原”)反应。
②电解过程中X电极上发生的电极反方应式是：
                                       
③如在电解后的溶液中加入足量的小苏打，充分反应后产生气体在标准状况下所占的体积是             
（3）常温时，BaSO₄的Ksp＝1.08×10^-10,现将等体积的BaCl₂溶液与2.0×10^-3mol/l的Na₂SO₄
溶液混合。若要生成BaSO₄沉淀，BaCl₂溶液的最小浓度为______________。

多晶硅（硅单质的一种）被称为“微电子大厦的基石”，制备中副产物以SiCl₄为主，它环境污染很大，能遇水强烈水解，放出大量的热。研究人员利用SiCl₄水解生成的盐酸和钡矿粉（主要成分为BaCO₃，且含有铁、镁等离子）制备BaCl₂·2H₂O，工艺流程如下：

已知：
①常温下Fe³⁺、Mg²⁺完全沉淀的pH分别是3.4、12.4
②BaCO₃的相对分子质量是197；BaCl₂·2H₂O的相对分子质量是244
回答下列问题：
（1）SiCl₄发生水解反应的化学方程式为_______________________________________
（2）用H₂还原SiCl₄蒸汽可制取纯度很高的硅，当反应中有1mol电子转移时吸收59KJ热量，则该反  应的热化学方程式为_____________________________________________
（3）加钡矿粉并调节pH=7的目的是①               ，②               
（4）过滤②后的滤液中Fe³⁺浓度为          （滤液温度25℃，K_sp[Fe(OH)₃]=2.2×10^-38）
（5）生成滤渣A的离子方程式__________________________________________
（6）列式计算出10吨含78.8% BaCO₃的钡矿粉理论上最多能生成BaCl₂·2H₂O的质量为多少吨？

以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略)：
Ⅰ.从废液中提纯并结晶出FeSO₄·7H₂O。
Ⅱ.将FeSO₄·7H₂O配制成溶液。
Ⅲ.FeSO₄溶液与稍过量的NH₄HCO₃溶液混合，得到含FeCO₃的浊液。
Ⅳ.将浊液过滤，用90 ℃热水洗涤沉淀，干燥后得到FeCO₃固体。
Ⅴ.煅烧FeCO₃，得到Fe₂O₃固体。
已知：NH₄HCO₃在热水中会分解。
⑴Ⅰ中，加足量的铁屑除去废液中的Fe^3＋，该反应的离子方程式是         。
⑵Ⅱ中，需加一定量酸，该酸最好是             。运用化学平衡原理以及离子方程式简述该酸的作用                                                 。
⑶Ⅲ中，生成FeCO₃的离子方程式是                                    。若FeCO₃浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是                          。
(4)Ⅳ中，通过检验SO₄^2-来判断沉淀是否洗涤干净，检验SO₄^2-的操作是          
(5)已知煅烧FeCO₃的化学方程式是4FeCO₃＋O₂ =2Fe₂O₃＋4CO₂。现煅烧464.0 kg的FeCO₃，得到316.8 kg产品。若产品中杂质只有FeO，则该产品中Fe₂O₃的质量是        kg。

过二硫酸钾(K₂S₂O₈)是一种无色结晶，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认溶液得到。
实验步骤如下：
步骤1．称取40gKHSO₄溶解90mL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．将沉淀收集在漏斗中，直接用乙醇和乙醚洗涤和过滤
步骤4．干燥、称重
步骤5．回收乙醚和乙醇
（1）电解总反应的化学方程式为                                          。
（2）电解过程中，阳极产生微量且能使湿润的KI-淀粉变蓝的有色单质气体，该气体可能是(填化学式)。
（3）步骤2每隔半小时要向大烧杯添加冰块，其原因是                           。
（4）步骤5回收乙醇、乙醚时采用的操作方法是                              。
（5）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)。
（6）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 。

乙二酸（H₂C₂O₄）是一种重要的化工产品，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，其制备工艺流程如下：

氧化时控制反应液温度为55～60℃，边搅拌边缓慢滴加浓HNO₃、H₂SO₄混合液，可发生下列反应：
C₆H₁₂O₆＋18HNO₃→3H₂C₂O₄＋18NO₂↑＋12H₂O
C₆H₁₂O₆＋6HNO₃→3H₂C₂O₄＋6NO↑＋6H₂O
（1）检验氧化后的溶液中是否仍含有葡萄糖的实验方案为     。
（2）氧化时控制反应液温度为55～60℃的原因是     。
（3）若水解时淀粉利用率为80%，氧化时葡萄糖的利用率为80%，结晶时有10%的乙二酸遗留在溶液中。则30 kg淀粉可生产乙二酸的质量为     。
（4）生产中产生的NO_x用氧气和水吸收后产生硝酸循环利用，若尾气NO_x中n(NO₂)︰n(NO)＝2︰1，且NO_x的吸收转化率为90%。计算：理论上，每生产9 kg乙二酸至少需要补充质量分数为63%的硝酸溶液多少千克。（写出计算过程）

亚憐酸（H₃PO₃)是二元酸，与足量NaOH溶液反应生成Na₂HPO₃。
（1）PCl₃水解可制取亚磷酸：PCl₃+3H₂O=H₃PO₃+_______。
（2）H₃PO₃溶液中存在电离平衡：H₃PO₃H⁺+H₂PO₃^－。
①某温度下，0.10mol•L^－1的 H₃PO₃溶液 pH =1.6，即溶液中c(H⁺) =2.5×10^－2 mol•L^－1。求该温度下上述电离平衡的平衡常数K，写出计算过程。（H₃PO₃的第二步电离忽略不计，结果保留两位有效数字。）
②根据H₃PO₃的性质可推测Na₂HPO₃稀溶液的pH________7 (填“>”、“=”或“<”）。
（3）亚磷酸具有强还原性，可使碘水褪色。该反应的化学方程式为_______。
（4）电解Na₂HPO₃溶液也可得到亚鱗酸，装置示意图如下：

①阴极的电极反应式为____________________________。
②产品室中反应的离子方程式为_____________________。

氨是最重要的化工产品之一。
（1）合成氨用的氢气可以甲烷为原料制得。有关化学反应的能量变化如下图所示。
反应①②③为_________反应（填“吸热”或“放热”）。CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CO(g)和H₂(g)的热化学方程式为__________________。

①                           ②                         ③
（2）用氨气制取尿素[CO(NH₂)₂]的反应为：2NH₃(g)+CO₂(g)CO(NH₂)₂(l)+H₂O(g)。
①某温度下，向容积为10L的密闭容器中通入2mol NH₃和1molCO₂，反应达到平衡时CO₂的转化率为50%。该反应的化学平衡常数表达式为K=___________。该温度下平衡常数K的计算结果为____________。
②为进一步提高CO₂的平衡转化率，下列措施中能达到目的的是_____________

A．提高NH3的浓度	B．增大压强
C．及时转移生成的尿素	D．使用更高效的催化剂

现有苯甲酸、苯酚溶于乙醇所得的混合液，某同学设计方案分离三种物质，并检验其中的某些离子和物质。
已知：（1）酸性强弱：HCl>苯甲酸>H₂CO₃>苯酚> HCO₃^－  （2）部分物理参数如下：

	密度 （g·mL^－1）	熔点 （℃）	沸点 （℃）	溶解性
苯甲酸	1．2659	122．13℃	249℃	微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
苯酚	1．07	40．6	181．9	易溶于乙醇、乙醚，65℃以上能与水互溶
乙醇	0．79	-114．3 °C	78．5	与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂

 
供选择试剂：10%氢氧化钠溶液、0.1mol/L盐酸、0.1mol/LNa₂CO₃、0.1mol/L NaHCO₃、浓溴水、生石灰、0.1mol/L FeCl₃、0.1mol/L BaCl₂、CO₂、0.1mol/L溴水、澄清石灰水
（1）分离物质流程如下：

①物质C是_____________，操作IV是_____________。
②操作III发生的主要化学反应方程式_________________  _______________________________。
③混合液2中加入生石灰的原因是_______。
（2）该同学检验混合液1中是否含有苯酚和NaHCO₃，以证明酸性的强弱。

实验步骤	现象和结论
①取少量混合液1于试管，滴加________________________， 振荡，静置
②取少量步骤①上层清夜于试管，滴加__________________ ____________________________________________________	澄清石灰水变浑浊 说明混合液1含有HCO3^－
③另取少量混合液1于试管，滴加___________________，振荡	_________________________， 说明混合液1不含有酚羟基

 
（3）称取2.0g苯甲酸和苯酚的混合固体溶于足量乙醇中，滴加足量饱和NaHCO₃溶液，测得放出的CO₂（标准状况下，不考虑CO₂溶于水）为33.6mL ，则苯甲酸的质量分数为_________________________（只列式，不计算），结果为________。（结果保留1位小数）（苯甲酸的相对分子质量为122，苯酚相对分子质量为94）

草酸是一种重要的试剂。下面是利用草酸探究浓度对反应速率影响的实验。
（1）为证明浓度对反应速率的影响，曾有教科书《化学反应原理》设计了如下实验：取两支试管，各加入4mL0.01mol·L^-1的KMnO₄酸性溶液，分别向其中加入0.1 mol·L^-1、0.2 mol·L^-1 H₂C₂O₄溶液2mL，记录溶液褪色所需时间。
实验中发生反应的离子方程式为：     ；
预期现象是：
①溶液的颜色由     色变为     色，
②其中加入     mol·L^-1H₂C₂O₄的那支试管中的溶液先变色。
然而实验结果并不尽如人意。实验过程颜色复杂，且褪色先缓慢，后逐渐加快；最大的问题是草酸浓度大，反应速率却更慢。
本实验能否作为课堂实验研究浓度对化学反应速率的影响？适宜的条件是怎样的？某校一研究小组对此进行了探究。下面是他们的实验报告的一部分：
表1　试验安排及结果

实验 编号	A（KMnO4溶液浓度/mol·L^-1）	B（草酸溶液浓度/mol·L^-1）	C（硫酸溶液浓度/mol·L^-1）	褪色时间/s
1	3	3	1	336
2	1	2	3	82
3	3	1	3	76
4	1	3	2	133
5	2	3	3	102
6	3	2	2	156
7	2	2	1	300
8	2	1	2	115
9	1	1	1	200

 
应用SPSS16.0对正交试验结果进行方差分析，结果如下表
表2　各因素水平的数据处理结果

	A（KMnO4溶液）	B（草酸溶液）	C（硫酸溶液）
浓度/mol·L^-1	0.005	0.010	0.015	0.1	0.5	0.9	6	12	18
平均褪色时间/s	138.3	172.3	189.3	130.3	179.3	190.3	278.7	134.7	86.7

 
（2）由表2可知，三因素中，     的浓度（选填“A、B或C”，下空同）对反应速率影响显著，而     的浓度对反应速率的影响不显著。
（3）由表2可知，当高锰酸钾浓度为     mol·L^-1、草酸浓度为     mol·L^-1时，反应最快。即因素A、B的较适宜实验条件得以确定。
根据以上实验结果，该小组同学继续探究硫酸的浓度是怎样影响本反应速率的，测得如下实验结果：
表3　不同硫酸浓度下的褪色时间

c(H2SO4)/mol·L^-1	18	16	14	12	10	8	6
褪色时间/s	67	83	90	103	129	146	200

 
（4）根据课堂实验的合适时间，可选溶液的褪色时间约为1分钟和2分钟的两份溶液，即此时硫酸的浓度为     mol·L^-1和     mol·L^-1，这也有利于观察这两个反应速率的差异。
结论：草酸与酸性高锰酸钾溶液的反应，可作为课堂实验探究浓度对反应速率的影响。

欲测定烟雾中的SO₂含量，可做下列实验：取100 L该空气(标准状况)，通过盛放100 mL过氧化氢(H₂O₂)水溶液的吸收瓶，使烟雾中的SO₂完全吸收，生成硫酸。在反应后的水溶液中加入足量BaCl₂溶液，生成白色沉淀，经测定其质量为11.65g（烟雾中其他成分对测定结果无影响）。
(1)写出SO₂和H₂O₂反应的离子方程式。
(2)写出H₂SO₄与BaCl₂反应的离子方程式。
(3)求100 L空气中SO₂的体积分数。

工业上用丁烷氧化法制醋酸，反应的化学方程式可表示为：
2C₄H₁₀＋5O₂4CH₃COOH＋2H₂O
现用58吨丁烷为原料制取醋酸，求：
（1）理论上需要标准状况下的空气         m³（设空气中O₂、N₂的体积分数分别为0.2、0.8），同时生成水         吨。
（2）若生成的醋酸溶解在生成的水中，所得醋酸的质量分数为          %。
（3）若同时生产质量分数为100%的冰醋酸m₁吨和质量分数为50%的醋酸m₂吨，且，需补充水y吨，则y与x的关系式为                （用含x的代数式表示y）；若不补充水，则m₁＋m₂＝           。

某有机物0.1mol，与标准状况下5.6L氧气充分反应后，产物为CO、CO₂、H₂O的混合气体。将此混合气体通过浓硫酸，浓硫酸增重5.4g，再通过灼热氧化铜粉末，氧化铜质量减少1.6g；最后通过足量碱石灰，碱石灰增重8.8g。求该有机物的分子式。（书写计算过程）