高中化学试题

发生在天津港“8·12”特大火灾爆炸事故，再一次引发了人们对环境问题的关注。
（1）为了减少空气中SO₂的排放，常采取的措施是将煤转化为清洁气体燃料。
已知：H₂(g)＋1/2O₂(g)==H₂O(g) ΔH₁＝－241.8 kJ·mol^－1
C(s)＋1/2O₂(g)===CO(g)  ΔH₂＝－110.5 kJ·mol^－1
则焦炭与水蒸气反应生成CO的热化学方程式为：                         。
（2）由于CaC₂、金属钠、金属钾等物质能够跟水反应给灾后救援工作带来了很多困难。如果在实验室，你处理金属钠着火的方法是                         。
（3）事故发生后,爆炸中心区、爆炸区居民楼周边以及海河等处都受到了严重的氰化物污染。处理NaCN的方法是：用NaClO在碱性条件下跟NaCN反应生成无毒害的物质，试写出该反应的离子反应方程式            。
（4）电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO₃^-的原理如图所示，电源正极为     （填“a”或“b”）；若总反应为4NO₃^-+4H⁺=5O₂↑+2N₂↑+2H₂O，则阴极反应式为                   。

（5）欲降低废水中重金属元素铬的毒性，可将Cr₂O₇^2-转化为Cr(OH)₃沉淀除去。已知在常温下：Ksp[Fe(OH)₂]= 1×10^－15、Ksp[Fe(OH)₃]= 1×10^－38、Ksp[Cr(OH)₃]= 1×10^－23，当离子浓度在1×10^－5mol/L以下时认为该离子已经完全沉淀，请回答：
①相同温度下Fe(OH)₃的溶解度       Cr(OH)₃的溶解度（填“>”、“<”或“=”）
②浓度为0.1mol/L的Fe²⁺与10. 0mol/L Cr³⁺同时生成沉淀的pH范围是       。

．(14分)工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al₄C₃、Al₂O₃、C等杂质。某同学设计了如下实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al₄C₃的质量分数(忽略NH₃在强碱性溶液中的溶解)。
（1）实验原理
①Al₄C₃与硫酸反应可生成CH₄。
②AlN溶于强酸产生铵盐，溶于强碱生成氨气，请写出AlN与过量NaOH溶液反应的化学方程式                      。
（2）实验装置(如图所示)

（3）实验过程
①连接实验装置，检验装置的气密性。称得D装置的质量为yg，滴定管的读数为amL。
②称取xg AlN样品置于装置B瓶中；塞好胶塞，关闭活塞K₂、K₃，打开活塞K₁，通过分液漏斗加入稀硫酸，与装置B瓶内物质充分反应。
③待反应进行完全后，关闭活塞           ，打开活塞           ，通过分液漏斗加入过量          (填化学式)，与装置B瓶内物质充分反应。
④                                     (填入该步应进行的操作)。
⑤记录滴定管的读数为bmL，称得D装置的质量为zg。
（4）数据分析(已知：该实验条件下的气体摩尔体积为V_m L·mol^－1)
①Al₄C₃的质量分数为                       。
②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积                (填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
③AlN的质量分数为                     。

某化学兴趣小组进行有关电解食盐水的探究实验，电解装置如图所示。

实验一：电解饱和食盐水。
（1）配制饱和食盐水所需的玻璃仪器有：烧杯、量筒、                  。
（2）电解饱和食盐水的化学方程式为                 。
实验二：电解不饱和食盐水及产物分析。
相同条件下，电解1mol·L^-1 NaCl溶液并收集两极产生的气体。在X处收集到V₁mL气体，同时，在Y处收集到V₂mL气体，停止电解。结果发现V₂<V₁，且与电解饱和食盐水相比，Y处收集到的气体颜色明显较浅。经讨论分析，导致上述现象的原因有：
ⅰ.有部分Cl₂溶于NaCl溶液中；ⅱ.有O₂生成。
（3）设计实验证明有部分Cl₂溶于NaCl溶液中。实验方案为：取少量           电极附近溶液。
（4）证明有O₂生成并测定O₂的体积。按如右图所示装置进行实验，通过注射器缓缓地将在Y处收集到V₂mL气体全部推入装置A(盛有足量试剂NaOH溶液)中，最终，量气管中收集到V₃mL气体(设V₁、V₂、V₃均在相同条件下测得)。

①装置A的作用是                。
②本实验中，观察到________________的现象，说明石墨电极上有O₂生成。
③实验中是否需要预先除尽装置中的空气？             （填“是”或“否”）。
（5）实验二中，在石墨电极上产生的Cl₂的总体积为         mL（用代数式表示）。

金属冶炼和处理常涉及电化学反应。
（1）冶炼或冶炼提纯下列相应金属时没有采用到电解法的是
a．Fe           b．Na       c．Cu      d．Al
（2）右图为电解精炼银的示意图，               （填a或b）极为含有杂质的粗银；电解过程中，若b极伴有少量无色气体生成，在空气中变红棕色，则生成气体的电极反应式为____________________

（3）银白光亮的银器用久后表面易出现黑斑（Ag₂S），为处理黑斑，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                 。
（4）右图的装置进行电解实验：A极是铜锌合金，B极为纯铜，电解质为CuSO₄溶液（足量）。通电一定时间后，A极恰好全部溶解，此时B极质量增加7.68g，溶液质量增加0.03g ，则A合金中Cu、Zn原子个数比为                  。

在含有弱电解质的溶液中，往往有多个化学平衡共存。
（1）常温下，将0.2mol/L的某一元酸HA溶液和0.1mol/L NaOH溶液等体积混合后溶液pH大于7，若混合液体积等于两溶液体积之和，则混合液中下列关系正确的是
A．c（HA）＜c（A^－）               B．c（HA）一定大于0.1mol/L
C．c（Na⁺）＝c（HA）+c（A^－）       D．2c（OH^－）＝2c（H⁺）＋[c（HA）－c（A^－）]
（2）常温下在20mL0.1mol/L Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1mol/L HCl溶液40mL，溶液中含碳元素的各种微粒（CO₂因逸出未画出）物质的量分数（纵轴）随溶液pH变化的部分情况如下图所示。

回答下列问题：
①在同一溶液中，H₂CO₃、HCO₃^-、CO₃^2-（填：“能” 或“不能”）              大量共存。
②当pH=7时，溶液中各种离子其物质的量浓度之间的等量关系是：                    。
③ 已知在25℃时，CO₃^2-水解反应的平衡常数K_h==2×10^－4，当溶液中c（HCO₃^-）︰c（CO₃^2-）=2︰1时，溶液的pH=                     。

“海底黑烟囱”是海底热泉将地壳深处金属、非金属化合物带出时逐渐沉积形成的烟囱状通道，含有铜、锌、锰、钻、镍等金属的硫化物及金、银、铂等贵金属。“海底黑烟囱”的研究对海底矿产资源的勘探及金属硫化物成矿过程的认识均有极大的推动作用。
（1）“烟囱”周围的水样中发现了中子数是1，质子数是2的核素，该核素符号是                。
（2）“烟囱”内壁含有的结晶黄铁矿（主要成分是FeS₂）在一定条件下发生如下反应：14CuSO₄＋5FeS₂＋12H₂O﹦7X＋5FeSO₄＋12H₂SO₄，X的化学式是              ，氧化剂是             。
（3）“烟囱”外壁含有石膏（CaSO₄﹒2H₂O），在1400 ⁰C时能分解生成CaO，水蒸气和另外两种气体，其中一种气体可使品红溶液褪色。写出1400℃时石膏分解的化学方程式                。
（4）“烟囱”底部存在的难溶物ZnS遇CuSO₄溶液会慢慢转化为铜蓝(CuS）。根据沉淀溶解平衡理论写出由ZnS转化为CuS的离子方程式               ；
（5）“烟囱”中含有钻元素，LiCoO₂可用作一种锂离子电池的正极材料。该锂离子电池充电过程中，负极发生的反应为6C＋xLi^＋＋xe-﹦Li_xC₆，正极发生LiCoO₂与Li_1-xCoO₂之间的转化，写出放电时电池总反应方程式              。

(13分)A、B、D是由常见的短周期非金属元素形成的单质，常温下A是淡黄色粉末，B、D是气体，F、G、H的焰色反应均为黄色，水溶液均显碱性，E有漂白性。它们之间的转化关系如图所示(部分产物及反应条件已略去)，回答下列问题：

（1）A所含元素在周期表中的位置为            ，C的电子式为             。
（2）A与H在加热条件下反应的离子方程式为                。
（3）将A溶于沸腾的G溶液中可以制得化合物I，I在酸性溶液中不稳定，易生成等物质的量的A和E，I在酸性条件下生成A和E的离子方程式为          。I是中强还原剂，在纺织、造纸工业中作为脱氯剂，向I溶液中通入氯气可发生反应，参加反应的I和氯气的物质的量比为1：4，该反应的离子方程式为            。
（4）向含有0．4mol F、0．1 mol G的混合溶液中加入过量盐酸，完全反应后收集到a L气体C(标准状况)，取反应后澄清溶液，加入过量FeCl₃溶液，得到沉淀3．2g，则a=             。

向FeI₂、FeBr₂的混合溶液中通入适量的氯气，溶液中某些离子的物质的量变化如下图所示。下列有关说法中正确的是

A．离子的还原性顺序为：Fe^2+＞Br^－＞I^－

B．原混合溶液中FeBr2的物质的量为4mol

C．原溶液中：n(Fe^2+)∶n(I^－)∶n(Br^－)=2∶1∶3

D．当通入2 mol Cl2时，溶液中发生的离子反应可表示为：2Fe^2++2Br^－+2Cl2＝2Fe^3++Br2+4Cl^－

(14分)以硫铁矿(主要成分为FeS₂)为原料制取硫酸，其烧渣可用来炼铁。
（1）煅烧硫铁矿时发生反应：FeS₂＋O₂―→Fe₂O₃＋SO₂(未配平)。当产生448 L(标准状况)SO₂时，消耗O₂的物质的量为____________。
（2）Fe₂O₃用CO还原焙烧的过程中，反应物、生成物和温度之间的关系如图所示。

(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四条曲线是四个化学反应平衡时的气相组成对温度作图得到的；A、B、C、D四个区域分别是Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、Fe稳定存在的区域)
已知：3Fe₂O₃(s)＋CO(g)===2Fe₃O₄(s)＋CO₂(g)；ΔH₁＝a kJ·mol^－1
Fe₃O₄(s)＋CO(g)===3FeO(s)＋CO₂(g)；ΔH₂＝b kJ·mol^－1
FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO₂(g)；ΔH₃＝c kJ·mol^－1
① 反应Fe₂O₃(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO₂(g)的ΔH＝____________kJ·mol^－1(用含a、b、c的代数式表示)。
②800 ℃时，混合气体中CO₂体积分数为40%时，Fe₂O₃用CO还原焙烧反应的化学方程式为__________________。
③ 据图分析，下列说法正确的是___________ (填字母)。
a. 温度低于570℃时，Fe₂O₃还原焙烧的产物中不含FeO
b. 温度越高，Fe₂O₃还原焙烧得到的固体物质组成中Fe元素的质量分数越高
c. Fe₂O₃还原焙烧过程中及时除去CO₂有利于提高Fe的产率
（3） FeS₂是Li/FeS₂电池(示意图如图)的正极活性物质。

①FeSO₄、Na₂S₂O₃、S及H₂O在200 ℃时以等物质的量连续反应24 h后得到FeS₂。写出该反应的离子方程式：                。
②Li/FeS₂电池的负极是金属Li，电解液是含锂盐的有机溶液。电池放电反应为FeS₂＋4Li===Fe＋4Li^＋＋2S^2－。该反应可认为分两步进行：第1步，FeS₂＋2Li===2Li^＋＋FeS₂^2-，则第2步正极的电极反应式为____________________。

(15分) 铝铁合金在微电机中有广泛应用，某兴趣小组为利用废弃的铝铁合金设计了如下实验流程制备聚合硫酸铁和明矾：

（1）聚合硫酸铁是一种无毒无害、化学性质稳定、能与水混溶的新型絮凝剂，微溶于乙醇，其化学式可表示为[Fe₂(OH)_x(SO₄)_y]_n。
①聚合硫酸铁可用于净水的原理是           。
②有人认为上述流程中的“氧化”设计存在缺陷，请提出改进意见：             ；浓缩时向其中加入一定量的乙醇，加入乙醇的目的是              。
③加入试剂Y的目的是调节pH，所加试剂Y为             ；溶液的pH对[Fe₂(OH) _x(SO₄)_y]_n中x的值有较大影响（如图1所示），试分析pH过小（pH＜3）导致聚合硫酸铁中x的值减小的原因：             。

图1                   图2
（2）明矾是一种常见铝钾硫酸盐。
①为充分利用原料， 试剂X应为               。
②请结合图2所示的明矾溶解度曲线，补充完整由滤液Ⅰ制备明矾晶体的实验步骤(可选用的试剂：废弃的铝铁合金、稀硫酸、NaOH溶液和酒精)：向滤液Ⅰ中加入足量的含铝废铁屑至不再有气泡产生，          ，得到明矾晶体。

(14分) 二氧化碳与氢气催化合成甲醇，发生的反应为：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH（g）+H₂O(g)
（1）已知：

化学键	H－H	C－O	C=O	H－O	C－H
键能/kJ·mol^－1	436	326	803	464	414

计算上述反应的△H=                  kJ.mol^-1。
（2）一定条件下，将n(CO₂):n(H₂)=1:1的混合气充入恒温恒容密闭容器中，下列事实可以说明该反应已达平衡的是                       （填选项字母）。
A．容器内气体密度保持不变
B．CO₂的体积分数保持不变
C．H₂O(g)与CO₂(g)的生成速率之比为1∶1
D．该反应的平衡常数保持不变
E．混合气体的平均相对分子质量不变
F．容器中压强保持不变
（3）一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1.2molCO₂和3.6molH₂，在不同催化剂作用下的反应I、反应II与反应III，相同时间内CO₂转化率随温度变化的数据如表所示，据表中数据绘制“图1”：

相同时间内CO2转化率	T1	T2	T3	T4	T5
反应Ⅰ	65%	77%	80%	80%	66.67%
反应Ⅱ	56%	67%	76%	80%	66.67%
反应Ⅲ	48%	62%	72%	80%	66.67%

（T₅时，图1中C点转化率为66.67%，即转化了2/3）
①催化剂效果最佳的反应是                （填“反应I”，“反应II”，“反应III”）。
②T₃的b点v_（正）              v_（逆）（填 “>”， “<”， “="”" ）。
③T₄的a点转化率比T₅的c点高的原因是                         。
④在温度为T₅时，该反应的平衡常数K=                           。
⑤在温度为T₅时，CH₃OH的浓度随时间变化的趋势如“图2”所示。
当时间到达t₁时，将生成的甲醇和水同时除去，并维持该温度，在 t₂时达新平衡。
请在“图2”中画出t₁时刻后CH₃OH的浓度变化总趋势曲线。

某种溶液只含下表离子中的几种(不考虑水的电离与离子水解)，且各种离子的物质的量浓度均为0.1 mol·L^-1。

阳离子	K^＋  NH4^＋Fe^2^＋Mg^2^＋ Al^3^＋Cu^2^＋
阴离子	OH^－  Cl^－ AlO CO  SO SiO

某同学进行了如下实验（必要时可加热）：

下列说法正确的是
A．原溶液中只含有NH₄^＋、Fe^2＋、Cl^－、SO
B．由沉淀A推断原溶液中一定含有SO
C．滤液A中可能含有K^＋、Al^3＋、Cl^－
D．沉淀B中一定含有Mg(OH)₂

甲醇（CH₃OH）是一种重要的化工原料，也是一种比较理想的燃料。甲醇在各个领域有着广泛的应用。
（1）实验测得：32 g甲醇在氧气中完全燃烧，生成二氧化碳气体和液态水时释放出726.4 kJ的热量，试写出甲醇燃烧的热化学方程式：_________________________。
（2）燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。下图是一个化学过程的示意图。2CH₃OH+3O₂+4KOH K₂CO₃+6H₂O

①A（石墨）电极的名称是               。
②通入O₂的电极的电极反应式是________________
③写出通入CH₃OH的电极的电极反应式是                 。
④乙池中反应的化学方程式为                    。
⑤当电路中通过0.01mol电子时，丙池溶液的C(H⁺) =          mol/L（忽略电解过程中溶液体积的变化）。
（3）合成甲醇的主要反应是：2H₂（g）+ CO（g）CH₃OH（g） △H="—90.8" kJ·mol^—1。
①在恒温恒容条件下，充入一定量的H₂和CO，发生反应2H₂（g）+ CO（g） CH₃OH（g）。则该反应达到平衡状态的标志有
a．混合气体的密度保持不变        b．混合气体的总压强保持不变
c．CO的质量分数保持不变         d．甲醇的浓度保持不变
e．v_正（H₂）= v_逆（CH₃OH）        f．v（CO）= v（CH₃OH）
②要提高反应2H₂­（g）+ CO（g） CH₃OH（g）中CO的转化率，可以采取的措施是：
a．升温    b．加入催化剂
c．增加CO的浓度    d．加入H₂
e．加入惰性气体     f．分离出甲醇

(14分)请回答下列问题：
（1）下表列出了一些化学键的键能E：

化学键	H—H	O===O	O—H
E/kJ·mol^－1	436	x	463

反应H₂(g)＋O₂(g)===H₂O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol^－1，则x＝__________。
（2）铅蓄电池是正极板上覆盖有PbO₂，负极板上覆盖有Pb，电解质溶液是H₂SO₄溶液，电池放电时的总反应：Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O。
请写出充电时阴极的电极反应式：__________________
（3）反应m A＋n Bp C，在某温度下达到平衡。
①若A、B、C都是气体，减压后正反应速率小于逆反应速率，则m、n、p的关系是________________。
②若C为气体，且m + n = p，在加压时化学平衡发生移动，则平衡必定向________________方向移动。
③若再升高温度，平衡向逆向移动，则正反应为     _________  反应（填“吸热”或“放热”）
（4）依据氧化还原反应Zn(s)＋Cu^2＋(aq)===Zn^2＋(aq)＋Cu(s)设计的原电池如图所示。

①请在图中标出电极材料及电解质溶液（写化学式）________________
②盐桥中的Cl^－向________极移动（填“左”或“右”）。

金属铁是应用广泛，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
（1）要确定铁的某氯化物FeCl_x的化学式，可利用离子交换和滴定的方法。实验中称取3.25g的FeCl_x样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH^-的阴离子交换柱，使Cl^-和OH^-发生交换。交换完成后，流出溶液的OH^-用1.0 mol·L^-1的盐酸中和滴定，正好中和时消耗盐酸60.0mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl_x中x的值：
（列出计算过程）。
（2）现有一含有FeCl₂和FeCl₃的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl) = 1∶2.8，则该样品中FeCl₃的物质的量分数为               。
（3）把SO₂气体通入FeCl₃溶液中，发生反应的离子方程式为                  。
（4）高铁酸钾(K₂FeO₄)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl₃和KClO在强碱性条件下反应可制取K₂FeO₄，其反应的离子方程式为                   ；与MnO₂—Zn电池类似，K₂FeO₄—Zn也可以组成碱性电池，其中Zn极的电极反应式为               ，K₂FeO₄的电极反应式为              。