高中化学计算题

近年来，以天然气等为原料合成甲醇的难题被一一攻克，极大地促进了甲醇化学的发展。
（1）与炭和水蒸气的反应相似，以天然气为原料也可以制得CO和H₂，该反应的化学方程式为_________。
（2）合成甲醇的一种方法是以CO和H₂为原料，其能量变化如图所示：

由图可知，合成甲醇的热化学方程式为________________________________________。
（3）以CO₂为原料也可以合成甲醇，其反应原理为：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)
①在lL的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，在500℃下发生反应，测得CO₂(g)和CH₃OH(g)的浓度随时问变化如图所示：

则下列说法正确的是_________________(填字母)；

A．3min时反应达到平衡

B．0～10min时用H2表示的反应速率为0．225mol·^-1·min^-1

C．CO2的平衡转化率为25％

D．该温度时化学平衡常数为（mol/L）^－2

②在相同温度、相同容积的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器	容器1	容器2	容器3
反应物投入量（始态）	1molCO2、3molH2	0.5molCO2、1.5molH2	1molCH3OH、1molH2O
CH3OH的平衡浓度/mol•L^-1	c1	c2	c3
平衡时体系压强/Pa	p1	p2	p3

 
则下列各量的大小关系为c₁___________c₃，p₂_________p₃(填“大于”、“等于”或“小于”)。
（4）近年来，甲醇燃料电池技术获得了新的突破，如图所示为甲醇燃料电池的装置示意图。电池工作时，分别从b、c充入CH₃OH、O₂，回答下列问题：

①从d处排出的物质是___________，溶液中的质子移向电极__________(填“M”或“N”)；
②电极M上发生的电极反应式为__________________________。

鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙（其它成分不溶于水也不与酸反应）。化学兴趣小组为了测定鸡蛋壳中碳酸钙的含量，做如下实验：

反应①结束后，所加盐酸刚好反应了一半，反应②恰好完全反应。请回答下列问题（可以选下列任意两个问题回答，并写出计算过程）：
（1）反应①产生的CO₂的质量为___________________；
（2）该鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数为________________；
（3）所加氢氧化钙的质量为__________________；
（4）溶液b中溶质的质量分数为_________________；
计算过程：

铁是地壳中含量第二的金属元素，其单质、合金及化合物在生产生活中的应用广泛。
(―)工业废水中含有一定量的Cr₂O₇^2－和CrO₄^2－，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。常用的处理方法是电解法，该法用Fe作电极电解含Cr₂O₇^2－的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr（OH）₃沉淀。
（1）用Fe作电极的目的是   。
（2）阴极附近溶液pH升高的原因是_                            (用电极反应式解释）；溶液中同时生成的沉淀还有   。
(二)氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁粉涉及的主要生产流程如下：

已知①某赤铁矿石含60.0%Fe₂O₃、3.6%FeO，还含有Al₂O₃、MnO₂、CuO等。
②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下：

（3）步骤②中加双氧水的目的是                         ，pH控制在3.4的作用是              ，已知25℃时，K_sp[Cu（OH）₂] =2.010^-20，该温度下反应：Cu^2＋＋2H₂OCu(OH)₂＋2H^＋的平衡常数K=             。
（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？                             。
（5）制备氮化铁磁粉的反应：Fe＋NH₃Fe_xN_y＋H₂ (未配平）,若整个过程中消耗氨气34.0g，消耗赤铁矿石2kg，设整个过程中无损耗，则Fe_xN_y磁粉的化学式为            。

计算题
（1）某元素的同位素X，其氯化物XCl₂。1．11 g溶于水制成溶液后，加入1 mol/L的AgNO₃溶液20 mL恰好完全反应。若这种同位素原子核内有20个中子，求：元素X的Z值和A值？
（2）在某100 mL混合液中，HNO₃和H₂SO₄的物质的量浓度分别是0．4 mol/L和0．1 mol/L。向该混合液中加入1．92 g铜粉，加热，待充分反应后，所得溶液中的Cu²⁺的物质的量浓度是多少？

研究氮及其化合物具有重要意义。请回答下列问题：
（1）脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为：
2NH₃(g) +NO(g) +NO₂(g)2N₂(g) +3H₂O(g) △H＜0,反应的氧化剂是________________。
（2）巳知NO₂和N₂O₄可以相互转化:2NO₂(g)N₂O₄(g) △H＜0，现将一定量的混合气体通入一恒温密闭容器中反应,浓度随时间变化关系如图所示。则图中两条曲线X和Y，表示N₂O₄浓度变化的是____，b、c、d三点的化学反应速率大小关系是______；25min时，曲线发生图中变化，可采取的措施是_________。

（3）25^℃时,将NH₃溶于水得100 mL0.1 mol • L^－1的氨水，测得pH＝11，则该条件下，NH₃ • H₂O的电离平衡常数Kb＝_______。
（4）已知：N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g) △H＝＋180kJ/mol；
2NO(g)＋O₂(g)＝2NO₂(g) △H＝－112kJ/mol；
2C(s)＋O₂(g)＝2CO(g) △H＝－221kJ/mol；
C(s)＋O₂(g)＝CO₂ (g) △H＝－393.5kJ/mol。
则反应4CO(g)＋2NO₂(g)＝4CO₂ (g)＋ N₂(g) △H＝________。
（5）用电化学法可获得N₂O₅。如图装置中，阳极的电极反应式为：N₂O₄＋2HNO₃－2e^－＝2N₂O₅＋2H^＋，则该电解反应的化学方程式为________________。

生态农业涉及农家肥料的综合利用。某种肥料经发酵得到一种含有甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体8.96L（标准状况）。该气体通过盛有红色CuO粉末的硬质玻璃管，发生的反应为：CH₄＋4CuO CO₂↑＋2H₂O↑＋4Cu。当甲烷完全反应后，硬质玻璃管的质量减轻了4.8g。将反应后气体通入2L 0.1mol/L的澄清Ca(OH)₂溶液，充分吸收，生成沉淀10g。
（1）原混合气体的物质的量是          ；生成沉淀的摩尔质量是          。
（2）原混合气体中甲烷的体积是           。

汽车内燃机工作时产生的电火花和高温会引起反应：N₂(g)＋O₂(g)=2NO(g)，导致汽车尾气中的NO和NO₂对大气造成污染。
（1）在不同温度（T₁，T₂）下，一定量的NO分解产生N₂和O₂的过程中N₂的体积分数随时间t变化如右图所示。根据图像判断反应N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g)为_________反应（填“吸热”或“放热”），随着温度的升高，该反应的平衡常数K________（填“增大”“减小”或“不变”，平衡向________移动（填“向左”“向右”或“不”）。

（2）某温度时，向容积为1L的密闭容器中充入5mol N₂与2．5molO₂,发生N₂(g)＋O₂(g)=2NO(g)反应，2min后达到平衡状态，NO的物质的量为1mol，则2min内氧气的平均反应速率为_________，该温度下，反应的平衡常数K=________。该温度下，若开始时向上述容器中加入的N₂与O₂均为1mol，则N₂的平衡浓度为_______mol/L。
（3）为避免汽车尾气中的有害气体对大气的污染，给汽车安装尾气净化装置。净化装置里装有含Pd等过渡元素的催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如右图所示
。
写出上述变化中的总化学反应方程式：________________________________________。
（4）用催化还原的方法也可以消除氮氧化物的污染。例如：
CH₄(g)＋4NO₂(g)＝4NO(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  △H＝－574kJ/mol
CH₄(g)＋4NO(g)＝2N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  △H＝－1160kJ/mol
写出CH₄还原NO₂至N₂的热化学方程式_______________________________________。

（本题共14分）工业上用氨气与空气混合，通过“氨的催化氧化”等反应工业合成硝酸及其他产品。
将NH₃与O₂在一定条件下充分反应后全部转化为硝酸溶液，则此硝酸溶液中溶质的质量分数为_________________，若所得硝酸密度为ρg/cm³，则其物质的量浓度为       （保留两位小数）。
某化肥厂以氨为原料制备 NH₄NO₃，已知由氨制 NO 的产率是 96%，NO 制硝酸的产率是 92%，氨被硝酸的吸收率为100%，则制备80吨 NH₄NO₃所需氨的体积（标准状况）为         m³（保留两位小数）。
一定量的浓硝酸与铜反应生成NO、NO₂、N₂O₄混合气体。测出混合气体密度是同温同压下氢气的28倍。再将气体通过足量水充分吸收后，体积变为原来的2/3（相同条件下测定）。计算混合气体中NO₂的体积分数。
合成氨原料气由CH₄在高温下与水蒸气、空气反应而得。反应原理如下：
CH₄＋2H₂O→CO₂＋4H₂        2CH₄＋O₂＋2H₂O→2CO₂＋6H₂
将反应后的混合气中CO₂、H₂O (g)通过吸收和干燥除去后，只含N₂和H₂。为使进入合成氨反应塔两者体积比为1∶3。计算起始气体中CH₄和空气的比例。（已知空气中O₂和N₂的体积比为1∶4）。

食品加工厂在制作馒头等面食时，经常会用到食用小苏打。与工业制取碳酸氢钠不同，食用小苏打是由纯碱溶液和二氧化碳反应制得：CO₂ + H₂O + Na₂CO₃ === 2NaHCO₃。
某温度下，向121.2g碳酸钠溶液中通入一定量的CO₂至碳酸钠恰好完全反应，反应后的溶液中有碳酸氢钠析出，过滤，分别得到23.96g固体和106.04 g溶液。
请计算：（1）参与反应的CO₂质量。
（2）过滤后的溶液中，碳酸氢钠与水的质量比。

实验室常用MnO₂与浓盐酸加热制备Cl₂，反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，某小组同学提出的下列实验方案：向足量的二氧化锰中加入12.0mL的浓盐酸，加热，反应结束时收集到336mLCl₂（标准状况）；将反应后得到的残余液过滤、洗涤滤渣，洗涤液和滤液混合；向滤液中加入足量的AgNO₃溶液，过滤、洗涤、干燥后得到固体11.48g。计算
（1）参加反应的二氧化锰的质量。
（2）将生成的Cl₂通到NaOH溶液中制得100mL消毒液，求消毒液中有效成分的物质的量浓度。
（3）浓盐酸能和二氧化锰反应的生成Cl₂的最低浓度（假设反应后残余液体积为12mL）。（保留至0.01）

现有铜、银合金14g与足量的某浓度的硝酸100mL发生反应，将生成的气体与1.12L（标况）氧气混合，通入足量的水中恰好全部吸收，反应后溶液体积仍为100mL。试通过计算回答下列问题：
（1）原固体混合物中铜和银的质量各是多少？
（2）若原硝酸溶液为浓硝酸，反应产生的气体是单一气体，则该反应中被还原的硝酸的物质的量是多少？
（3）合金完全溶解后，若生成的气体在标况下体积为2.24L，反应后溶液中c（H^＋）=7mol/L，则该混合气体中NO和NO₂在标准状况下的体积分别是多少？原硝酸的浓度是多少？

回答以下问题：
（1）将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是                           。
（2）另称取已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)6．0g放入15．0ml浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe³⁺外还可能含有Fe²⁺。写出生成Fe²⁺所有可能的离子方程式：               。
②乙同学取336ml(标准状况)气体Y通入足量氯水中，发生反应的化学方程式为：               。
然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体2．33g。由于此推知气体Y中SO₂的体积分数为            。
（3）向100ml水中投入Na和Al共16克，充分反应后剩余金属1g。计算放出H₂的体积为         升(标准状况下)
（4）向含有0.3mol NaAlO₂的溶液中滴加1mol/L HCl，当生成7.8克沉淀时，加入盐酸的体积为         mL
（5）向一定量的Fe、Fe₂O₃和CuO混合物投入120 ml 2.2 mol/L的硫酸溶液中，充分反应后生成896 mL标准状况下的气体，得不溶物1.28 g，过滤后，向滤液中加入2 mol/L的NaOH溶液，加至40 mL时开始出现沉淀，则滤液中FeSO₄的物质的量浓度为(设滤液体积为120 ml)          mol/L

（本题共7分）将一定量的A、B、C三种物质（都是气体）放入固定体积为10 L的密闭容器中，一定条件下发生反应，一段时间内测得各物质的物质的量变化如下图所示。请解答下列问题：

（1）反应的化学方程式用A、B、C可表示为          。
（2）用B的浓度变化表示在0~10 min内的反应速率是   。
（3）在该条件达到反应的限度（平衡状态）时反应物的转化率（转化率==转化的物质的量/初始物质的量 ×100%，计算结果保留1位小数）

常温下电解200 mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图中Ⅰ、Ⅱ所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，根据图中信息进行下列计算：（要求写出计算步骤）

（1）原混合溶液中NaCl和CuSO₄的物质的量浓度。
（2）电解至t₃时，消耗水的质量。

将54.4 g铁粉和氧化铁的混合物中加入200 mL的稀硫酸，恰好完全反应，放出氢气4.48 L（标准状况）．反应后的溶液中滴加KSCN不显红色，且无固体剩余物，求：⑴．混合物铁和氧化铁各是多少克？⑵．原稀硫酸物质的量浓度？⑶．反应后得到FeSO₄的物质的量是多少？