高中化学试题

高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。

湿法	强碱性介质中，Fe（NO3）3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液
干法	Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物

（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K₂FeO₄）的流程如下图所示：

①反应I的化学方程式为             。
②反应II的离子方程式为            。
③进行溶解，沉淀、洗涤这些操作的共同目的是                  。
（2）高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为________________。
（3）湿法、干法制备K₂FeO₄的反应中均利用的是+3价Fe元素的           性质。
（4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，下图为该电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出的高铁电池的优点有            。

辉铜矿是一种重要的铜矿石，主要含有硫化亚铜(Cu₂S)，还有Fe₂O₃、SiO₂及一些不溶性杂质。一种以辉铜矿石为原料制备硝酸铜晶体的工艺流程如下：

已知：部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1．0 mol．L^-1计算）。

离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe^3^＋	1.1	3.2
Mn^2^＋	8.3	9.8
Cu^2^＋	4.4	6.4

回答下列问题：
（1）浸取后得到的浸出液中含有CuSO₄、MnSO₄。写出浸取时产生CuSO₄、MnSO₄反应的化学方程式                   。
（2）调节pH的目的是              ，pH的调节范围为_____________。
（3）生成MnCO₃沉淀的离子方程式为            。
（4）操作A为               。
（5）由辉铜矿制取铜的反应过程可以表示为：
2Cu₂S(s)+3O₂ (g) =2Cu₂O(s)+2SO₂(g) △H="-" 768.2 kJ.mol^-l
2Cu₂O(s)+Cu₂S(s)=6Cu(s)+SO₂ (g) △H="+116.0" kJ.mol^-l
则由Cu₂S与O₂加热反应生成Cu的热化学方程式为_____________。
（6）若用含85% Cu₂S的辉铜矿来制备无水Cu(NO₃)₂。假设浸取率为95%，调节pH时损失Cu 3%，蒸氨过程中有5%未转化为CuO，其它过程中无损耗，则1．0 kg这样的辉铜矿最多能制备        kg无水Cu(NO₃)₂。

ClO₂是一种国际上公认的安全无毒的绿色水处理剂。回答下列问题：
（1）工业废水的处理：
某实验兴趣小组通过右图装置制备ClO₂，并用它来处理Wg某T业废水（含Mn²⁺、CN^-等）。
已知：i．ClO₂为黄绿色气体，极易溶于水，沸点11℃；
ii．ClO₂易爆炸，若用“惰性气体”等稀释时，爆炸性则大大降低；
iii．某T业废水处理过程中Mn²⁺转化为MnO₂、CN^－转化为对大气无污染的气体；
iv．装置B中发生的反应为：H₂C₂O₄+H₂SO₄+2KClO₃=K₂SO₄+2CO₂++2C1O₂+H₂O.
①A装置的名称是              ，C装置的作用为               。
②用H₂C₂O₄溶液、稀硫酸和KC1O₃制备ClO₂的最大优点是                  。
③写出装置D中除去Mn²⁺的离子方程式                  。
④E装置中盛放的试剂可选用               （填标号）。
a．CCl₄      b．H₂O     c．稀盐酸     d．NaOH溶液
（2）废水中CN^-含量的测定：
另取工业废水W g于锥形瓶中，加入10 mL0.10 mol／L的硫酸溶液，用0.020 0 mol／L的KMnO₄标准溶液进行滴定，当达到终点时共消耗KMnO₄标准溶液25. 00 mL。在此过程中：
①使用棕色滴定管的原因是             ，滴定终点的判断依据是________________。
②W g 工业废水中CN^-的含量为          mol。
③若滴定管在盛放标准溶液前未用标准液润洗，则测定结果将     （填“偏高”、“偏低” 或“无影响”）。

铁及其化合物与生产、生活关系密切。

（1）右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀的类型为__________腐蚀。
②图中A、B、C三点附近的区域内，腐蚀最严重的是             （填字母）。
（2）已知Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺在溶液中沉淀的pH如下表：

印刷电路铜板腐蚀剂常用FeCI₃。腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu²⁺、Fe³⁺和Fe²⁺的浓度均为0.10 mol．L^-1，请参照上表给出的数据和提供的药品，简述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的实验步骤：①__              ；②            ；③过滤。(提供的药品：Cl₂、浓H₂S0₄、NaOH溶液、CuO、Cu)
（3）用废铁皮制取铁红(Fe₂O₃)的部分流程示意图如下：

①向Fe(NO₃)₂溶液中加入稀盐酸，溶液颜色由浅绿色变为棕黄色，该反应的原理为______________（用离子方程式表示）。
②步骤Ⅱ中发生反应：4Fe(NO₃)₂＋O₂＋(2n＋4)H₂O＝2Fe₂O₃·nH₂O＋8HNO₃，反应产生的HNO₃又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO₃)₂，结合流程写出该反应的化学方程式为                        。
（4）某铁质容器材料为碳素钢，可盛装冷浓硫酸。取5.60 g该材料放人15．0mL浓硫酸中加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲组通过实验确定了X中含有Fe³⁺，为检验X中是否还含有Fe²⁺，可另取X溶液加入          （填序号）。
A．KSCN溶液和氯水      B．K₃[Fe(CN)₆]溶液
C．NaOH溶液            D．酸性KMnO₄溶液
②为分析气体Y中的成分，乙组将560 mL（标准状况）气体Y通入足量溴水，然后向该溶液中加入足量BaCl₂溶液，过滤、洗涤、干燥后，称得沉淀质量为2.33 g。则气体Y通入足量溴水反应的离子方程式为____    ，参加该反应的气体在Y中的体积分数为          .

天津港“8.12”爆炸事故中，因爆炸冲击导致氰化钠泄漏，可以通过喷洒双氧水或硫代硫酸钠溶液来处理，以减轻污染。
资料：氰化钠化学式NaCN(C元素+2价，N元素-3价)，白色结晶颗粒、易潮解、有微弱的苦杏仁气味、剧毒、易溶于水、易水解生成氰化氢、水溶液呈碱性。
（1）氰化钠(NaCN）溶液呈碱性，其原因是____________（用离子方程式解释）。
（2）“8.12”爆炸事故后，当地政府组织群众用双氧水喷洒，用双氧水处理NaCN产生一种酸式盐和一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，写出该反应的化学方程式____          。
某化学兴趣小组在实验室制备硫代硫酸钠，并检测用硫代硫酸钠溶液处理后的氰化钠废水能否达标排放。
【实验一】实验室通过如右图所示装置制备Na₂S₂O₃。

（3）右图a装置中盛装Na₂SO₃
固体的仪器名称是______________；
b装置的作用是________________。
（4）装置c中的产物有Na₂S₂O₃和C0₂气体等，实验结束后，装置d中的溶质有NaOH、Na₂CO₃，还可能有________________________。
（5）实验结束后，在e处最好连接盛______________（选填“NaOH溶液”、“水”、“CCl₄”中任一种）的注射器，再关闭K2打开K1，防止拆除装置时污染空气。
【实验二】测定用硫代硫酸钠溶液处理后的废水中氰化钠的含量。已知：
①废水中氰化钠的最高排放标准为0.50 mg/L。
②AgI呈黄色，且CN ^-优先与Ag⁺反应。
实验如下：
取25.00 mL处理后的氰化钠废水于锥形瓶中并滴加几滴KI溶液作指示剂，用1.000 ×10^-4 mol/L的标准AgNO₃溶液滴定，消耗AgNO₃溶液的体积为2.50 mL。
（6）滴定终点的判断方法是_______________。
（7）处理后的废水中氰化钠的含量为_____________mg/L。

C、N、O、S、Mg、Fe等是中学化学中的常见元素。按要求回答下列问题：
（1）N元素在元素周期表中的位置是______________。
（2） H₂S的沸点比H₂O的沸点低的主要原因是__________________。
（3）已知：2 SO₂(g) +O₂(g)-2 SO₃(g) △H="-196.6" kJ·mol^-l
2 NO(g) +O₂(g) 2 NO₂(g)  AH="-113.0" kJ·mol^-l
则反应NO₂(g) +SO₂(g) SO₃(g)+NO(g)的△H=            kJ·mol^-l
（4）CO在催化剂作用下可以与H₂反应生成甲醇：CO(g)+2 H₂(g) CH₃OH(g)，在2L密闭容器中充人lmol CO与2 mol H₂，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如右图所示。则M、N、Q三点的平衡常数K_M、K_N、K_o的大小关系为        ；P_l        P₂（填“>、<或=”）；平衡常数K_M=__________。

（5） Mg和Fe组成的合金是目前已发现的储氢密度最(高的储氢材料之一，其晶胞结构如图甲（白球代表Mg，黑球代表Fe）。则该合金的化学式为             。若该合金用M表示，某种储氢镍电池（MH - Ni电池）的结构如图乙所示。其电池反应为：MH+NiOOHNi( OH)₂ +M。下列有关说法不正确的是________。

A．放电时正极反应为：NiOOH+H₂O+e^-= Ni(OH)₂ +OH^-
B．放电时电子由b极到a极
C．充电时负极反应为：MH+ OH^- - e-= H₂0+M
D．M的储氢密度越大，电池的比能量越高

[化学——选修5：有机化学基础]
有机化合物J是治疗心脏病药物的一种中间体，分子结构中含有3个六元环。其中一种合成路线如下：

已知：
①A既能发生银镜反应，又能与FeCl₃溶液发生显色反应，其核磁共振氢谱显示有4种氢，且峰面积之比为1︰2︰2︰1。②有机物B是一种重要的石油化工产品，其产量可用来衡量国家的石油化工发展水平。
③
回答以下问题：
（1）A中含有的官能团名称是            。
（2）写出有机反应类型B→C           ，F→G           。
（3）写出F生成G的化学方程式                   
（4）写出J的结构简式                
（5）E的同分异构体有多种，写出其中一种符合以下要求的E的同分异构体的结构简式            
①与FeCl₃溶液发生显色反应  ②能发生银镜反应
③苯环上只有两个对位取代基  ④能发生水解反应

甲醇可作为燃料电池的原料。以CH₄和H₂O为原料，通过下列反应来制备甲醇。
I：CH₄(g)+H₂O(g)＝CO(g) + 3H₂(g)   △H ＝+206.0 kJ·mol^－1
II：CO(g)+2H₂(g)＝CH₃OH (g)  △H＝－129.0 kJ·mol^－1
（1）CH₄(g)与H₂O(g)反应生成CH₃OH (g)和H₂(g)的热化学方程式为                      。
（2）将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O ( g )通入容积为10 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH₄的转化率与温度的关系如图。

①假设100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min，则用H₂表示该反应的平均反应速率为               。
②100℃时反应I的平衡常数为                            。
（3）在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下，将a mol CO与3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的l/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是                (填字母序号)。

A．c ( H2 )减少

B．正反应速率加快，逆反应速率减慢

C．CH3OH 的物质的量增加

D．重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )减小 E．平衡常数K增大

（4）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺ 做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO₂而净化。实验室用图装置模拟上述过程

①写出阳极电极反应式                                     。
②请写出除去甲醇的离子方程式                           。

A、B、C、D、E五种可溶性化合物，分别由阳离子Fe³⁺、 Ba²⁺、Al³⁺、Na⁺、Ag⁺和阴离子NO₃^－、OH^－、SO₄^2－、Cl^－、CO₃^2－中的各一种组成（离子不重复）。现做如下实验：
①A和E的溶液显碱性，0.1mol/L A溶液的pH小于13；
②在B的溶液中逐滴加入氨水有白色沉淀生成，继续加氨水至过量，沉淀消失；
③在C的溶液中加入铁粉，溶液的质量增加；
④在D的溶液中加入过量的Ba(OH)₂溶液，没有沉淀。
（1）根据以上事实推断A-E的化学式：
A           、B            、C            、E          
（2）写出①A溶液呈碱性和③的离子方程式：
①                             
③                            _

某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解19.2 g（已知硝酸只被还原为NO气体）。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示。下列分析或结果不正确的是（   ）

A．混合酸中NO3^-物质的量为0.4mol

B．OA段产生的是NO，AB段的反应为： Fe＋2Fe^3^＋→3Fe^2^＋，BC段产生氢气

C．第二份溶液中最终溶质为FeSO4

D．H2SO4浓度为5 mol·L^－1

H₂O₂是一种常用绿色氧化剂，在化学研究中应用广泛。
（1）空气阴极法电解制备H₂O₂的装置如下图所示，主要原理是在碱性电解质溶液中，通过利用空气中氧气在阴极还原得到H₂O₂和稀碱的混合物。试回答：

①直流电源的a极名称是           。
②阴极电极反应式为               。
③1979年，科学家们用CO、O₂和水在三苯膦钯的催化下室温制得了H₂O₂。相对于电解法，该方法具有的优点是安全、                   。
（2）Fe³⁺对H₂O₂的分解具有催化作用。利用图(a)和(b)中的信息，按图(c)装置（连通的A、B瓶中已充有NO₂气体）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的               （填“深”或“浅”），其原因是                         。

（3）用H₂O₂和H₂SO₄的混合溶液可溶解印刷电路板金属粉末中的铜。反应的离子方程式是             ，控制其它条件相同，印刷电路板的金属粉末用10%H₂O₂ 和3.0mol·L^－1H₂SO₄溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率（见下表）

温度（℃）	20	30	40	50	60	70	80
Cu的平均溶解速率 （×10^－3mol·min^－1）	7.34	8.01	9.25	7.98	7.24	6.73	5.76

当温度高于40℃时，铜的平均溶解速率随着反应温度的升高而下降，其主要原因是             。

工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
【探究一】
（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）另称取铁钉6．0 g放入15．0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除Fe^3＋外还可能含有Fe^2＋。若要确认其中的Fe^2＋应选用______（选填序号）。
a．KSCN溶液和氯水  b．铁粉和KSCN溶液   c．浓氨水      d．KMnO₄酸性溶液
②乙同学取336 mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：[SO₂＋Br₂＋2H₂O=2HBr＋H₂SO₄然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体Y中SO₂的体积分数为                      。
【探究二】
分析上述实验中SO₂体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含有H₂和Q气体。为此设计了下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）。

（3）装置B中试剂的作用是
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是                     （用化学方程式表示）。
（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于____________（选填序号）。
a．A之前       b．A-B间       c．B-C间        d．C-D间
（6）如果气体Y中含有H₂，预计实验现象应是__________________
（7）若要测定336mL气体中H₂的含量（标准状况下约有28 mL H₂），可否用托盘天平称量D或E反应前后的质量差的方法做出判断?并说明理由

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H+、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
开始沉淀	2.7	7.6	7.6	4.0	7.7
完全沉淀	3.7	9.6	9.2	5.2	9.8

③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式                         。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式                             ；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式                     
（3）“加Na₂CO₃调pH至5.2”，过滤所得到的沉淀成分为                   ，加入萃取剂的目的是                              。
（4）制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是                    。
（5）为测定粗产品中CoCl₂·6H₂O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量HNO₃酸化的AgNO₃ 溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量。通过计算发现粗产品中CoCl₂·6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是                。（答一条即可）

氮的重要化合物如氨（NH₃）、肼（N₂H₄）、三氟化氮（NF₃）等，在生产、生活中具有重要作用。
（1） 利用NH₃的还原性可消除氮氧化物的污染，相关热化学方程式如下：
H₂O(l)＝H₂O(g)   △H₁＝44.0 kJ·mol^－1
N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g)   △H₂＝229.3 kJ·mol^－1
4NH₃(g)＋5O₂(g)＝4NO(g)＋6H₂O(g)   △H₃＝－906.5 kJ·mol^－1
4NH₃(g)＋6NO(g)＝5N₂(g)＋6H₂O(l)   △H₄
则△H₄＝        kJ·mol^－1。
（2） 使用NaBH₄为诱导剂，可使Co^2＋与肼在碱性条件下发生反应，制得高纯度纳米钴，该过程不产生有毒气体。
① 写出该反应的离子方程式：         。
② 在纳米钴的催化作用下，肼可分解生成两种气体，其中一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。若反应在不同温度下达到平衡时，混合气体中各组分的体积分数如下图1所示，则N₂H₄发生分解反应的化学方程式为：         ；为抑制肼的分解，可采取的合理措施有         （任写一种）。
    
图1                             图2
（3） 在微电子工业中NF₃常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH₄F等的无水熔融物生产NF₃，其电解原理如上图2所示。
① 氮化硅的化学式为                    。
② a电极为电解池的              （填“阴”或“阳”）极，写出该电极的电极反应式：                 ；电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是                。

高纯度的绿矾（FeSO₄·7H₂O）是治疗缺铁性贫血的特效药。下面是以商品级纯度铁屑（含少量锡等杂质）生产绿矾的一种方法：

已知：在H₂S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5。
（1）检验所得绿矾晶体中是否含有Fe^3＋的实验操作是___________________________。
（2）操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH＝2的目的是_______________________；
通入硫化氢至饱和的目的是：①除去操作I所得溶液中含有的Sn^2＋等杂质离子；
②除去Fe³⁺，反应的离子方程式为___________________________。
（3）操作IV的顺序依次为：___________、降温结晶。
（4）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②____________________________。
（5）测定绿矾产品中Fe^2＋含量的方法是：
a．称取2.8500g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol·L^—1 KMnO₄溶液滴定至终点，反应为：
5Fe^2＋＋MnO₄^—＋8H^＋＝5Fe^3＋＋Mn^2＋＋4H₂O
消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL。
计算上述样品中FeSO₄·7H₂O的质量分数为______________________。