高中化学试题

CoCl₂•6H₂O是一种饲料营养强化剂．以含钴废料（含少量Fe、Al等杂质）制取CoCl₂•6H₂O的一种新工艺流程如图：

已知：
①钴与盐酸反应的化学方程式为：Co+2HCl=CoCl₂+H₂↑
②CoCl₂•6H₂O熔点86℃，易溶于水、乙醚等；常温下稳定无毒，加热至110～120℃时，失去结晶水变成有毒的无水氯化钴．
③部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表：
沉淀物 Fe（OH）₃ Fe（OH）₂ Co（OH）₂ Al（OH）₃
开始沉淀 2.3 7.5 7.6         3.4
完全沉淀 4.1 9.7 9.2        5.2
请回答下列问题：
（1）在上述新工艺中，用“盐酸”代替原工艺中“盐酸与硝酸的混酸”直接溶解含钴废料，其主要优点为           （写一点）．
（2）加入碳酸钠调节pH至a，a的范围是             ；pH调至             ，a后过滤，再用试剂X将滤液的pH调节至2﹣3，则所用的试剂X为              ．
（3）操作Ⅰ包含3个基本实验操作，它们是              、              和过滤．
（4）制得的CoCl₂•6H₂O需减压烘干的原因是              ．
（5）为测定产品中CoCl₂•6H₂O含量，某同学将一定量的样品溶于水，再向其中加入足量的AgNO₃溶液，过滤，并将沉淀烘干后称量其质量．通过计算发现产品中CoCl₂•6H₂O的质量分数大于100%，其原因可能是              ．
（6）在实验室中，为了从上述产品中获得纯净的CoCl₂•6H₂O，常将制得的产品溶解于乙醚中，然后             、             （填实验操作）获得纯净的CoCl₂•6H₂O

硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃•5H₂O）俗名“大苏打”，又称为“海波”，可用于照相业作定型剂，也可用于纸浆漂白作脱氧剂，它易溶于水，难溶于乙醇，加热、遇酸均易分解，工业上常用亚硫酸钠法、硫化碱法等制备，某实验模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠，其反应装置及所需试剂如图：

实验具体操作步骤为：
①开启分液漏斗，使硫酸慢慢滴下，适当调节分液漏斗的滴速，使反应产生的SO₂气体均匀的通入Na₂S和Na₂CO₃的混合溶液中，同时开启电动搅拌器搅动，水浴加热，微沸
②直至析出的浑浊不再消失，并控制溶液的PH接近7时，停止通入SO₂气体
③趁热过滤，将滤液加热浓缩，冷却析出Na₂S₂O₃•5H₂O
④在经过滤、洗涤、干燥．得到所需产品
（1）写出仪器A的名称              ，步骤④中洗涤时，为了减少产物的损失的试剂可以是       
（2）为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中不能让溶液PH＜7，请用离子方程式解释原因             
（3）最后得到的产品可能含有反应Na₂SO₄杂质，请设计实验检测产品中是否存在Na₂SO₄（已知BaS₂O₃不溶于水），简要说明实验操作．现象和结论             
（4）测定产品纯度
①准确称取1.00g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂用0.1000mol•L^﹣1碘的标准溶液滴定，反应原理为2S₂O₃^2﹣+I₂=S₄O₃^2﹣+2I^﹣，滴定起始和终点的滴定管液面位置如图则消耗碘的标准溶液体积为        mL，产品的纯度为        %

②若滴定时振荡不充分，刚看到溶液局部变色就停止滴定，则会使样品中Na₂S₂O₃•5H₂O的质量分数的测量结果________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
（5）Na₂S₂O₃常用于脱氧剂，在溶液易被Cl₂氧化SO₄^2﹣，该反应的离子方程式为         ．

(14分）氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用。
（1）某课外学习小组欲制备少量NO气体，写出铁粉与足量稀硝酸反应制备NO的离子方程式：      。
（2）LiFePO₄是一种新型动力锂电池的电极材料。
①下图为某LiFePO₄电池充、放电时正极局部放大示意图，写出该电池放电时正极反应方程式：      。

②将LiOH、FePO₄·2H₂O（米白色固体）与还原剂葡萄糖按一定计量数混合，在N₂中高温焙烧可制得锂电池正极材料LiFePO₄。焙烧过程中N₂的作用是      ；实验室中以Fe³⁺为原料制得的FePO₄·2H₂O有时显红褐色，FePO₄·2H₂O中混有的杂质可能为      。
（3）磷及部分重要化合物的相互转化如图所示。

①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO₂的作用是用于造渣（CaSiO₃），焦炭的作用是      。
②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/L CuSO₄溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1molCuSO₄所能氧化的白磷的物质的量为      。
③步骤Ⅲ中，反应物的比例不同可获得不同的产物，除Ca₃(PO₄）₂外可能的产物还有      。

下图是利用废铜屑（含杂质）制备胆矾（硫酸铜晶体）的过程

已知：

溶液中被沉淀的离子	Fe^3^＋	Fe^2^＋	Cu^2^＋
完全生成氢氧化物的沉淀时，溶液的pH	≥3.7	≥6.4	≥4.4

请回答：
（1）下列物质中最适宜做氧化剂X的是________（填字母）。
A．NaClO        B．H₂O₂        C.KMnO₄
（2）加入试剂①是为了调节pH，试剂①可以选择________（填化学式）。
（3）操作①的名称是________。
（4）沉淀D加入盐酸可以得到FeCl₃溶液，关于FeCl₃溶液的性质中说法不正确的是________。
A．将FeCl₃饱和溶液逐滴加入沸水中，并继续加热得到红褐色液体，该液体能产生丁达尔效应
B．向FeCl₃溶液滴加NaOH溶液，出现红褐色沉淀
C．将FeCl₃溶液滴加NaOH溶液，将沉淀干燥灼烧，得到Fe（OH）₃固体
D．向FeCl₃溶液中滴加KSCN溶液，溶液变为红色
（5）沉淀D加入盐酸和铁粉，可以制得FeCl₂溶液，实验室保存FeCl₂溶液，需加入过量的铁粉防止FeCl₂溶液变质，其原因是________________（用离子方程式表示）。

化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
（1）锌锰干电池是应用最普遍的电池之一（如图所示），锌锰干电池的负 极材料是       ，负极发生的电极反应方程式为：                     。若反应消耗16.25 g 负极材料，则电池中转移电子的物质的量为      mol。

（2）目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池其电池总反应式可以表示为：Cd+2NiO（OH）+2H₂O2Ni（OH）₂+Cd（OH）₂，已知Ni（OH）₂和Cd（OH）₂均难溶于水，但能溶于酸，以下说法中正确的是____。
①以上反应是可逆反应           ②以上反应不是可逆反应
③充电时化学能转变为电能       ④放电时化学能转变为电能

A．①③

B．②④

C．①④

D．②③

（3）下图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向可知，则X极为电池的______（填“正”或“负”）极，Y极的电极反应方程式为                  。

一定条件下，在体积为10L的固定容器中发生的反应：N₂+3H₂2NH₃，反应过程如下图所示，下列说法正确的是

A．t1 min时正、逆反应速率相等

B．X曲线表示NH3的物质的量随时间变化的关系

C．0～8 min，H2的平均反应速率v（H2）＝0.75 mol·L^-1·min^-1

D．10～12 min，N2的平均反应速率为v（N2）=0.25mol·L^-1·min^-1

中国青铜器制作精美，享有极高的艺术价值。古代曾采用湿法炼铜，用铁与硫酸铜溶液反应置换出铜。现有足量的铁片，将其投入到80.0g硫酸铜溶液中，充分反应后，取出铁片，经称量，溶液的质量变为79.2g。试计算：
（1）参加反应的铁片的质量。
（2）原硫酸铜溶液中溶质的质量分数。

某化学小组想探究铁与浓硫酸能否反应产生气体，进行了如下实验：
【实验】甲同学在烧瓶中加入足量的铁丝与浓H₂SO₄溶液，开始无明显变化，对反应物加热，有气泡产生可收集到无色气体。
【查阅资料】①铁与浓硫酸在常温下会发生钝化，看不到明显现象，加热情况下会反应，产生有刺激性气味的二氧化硫气体；
②二氧化硫气体能使品红溶液褪色，能被氢氧化钠溶液吸收。
【提出假设】甲同学认为收集到的就是二氧化硫气体，乙同学认为还有氢气，你认为乙同学预测有氢气的理由是：_________________________。
气体的组成可能有以下几种情况：
假设一：无色气体是SO₂；
假设二：_________________________；
假设三：无色气体是SO₂与H₂的混合气体。
【实验验证】请你设计实验验证上述假设三，完成下表中内容。小组同学在实验室找到可能在实验探究过程中能用到的试剂有：品红溶液、NaOH溶液、火柴、CuO粉末、无水硫酸铜，仪器任选。

实验方案与步骤	实验现象和结论
1．将少量气体通入盛有少量品红溶液的试管内；	若_____________________， 则无色气体中有SO2。
2.________________________________________________________________________________________________________________	若_______________________，则无色气体中有H2。 结合以上实验可知假设三成立。

 

草酸（H₂C₂O₄）是生物体的一种代谢产物。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。已知草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）无色，易溶于水，熔点为101℃，受热脱水、升华，170℃以上分解。试回答下列问题：

（1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物，装置C中可观察到有气泡冒出且澄清石灰水变浑浊，由此可知草酸晶体分解的产物中有      。
（2）乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和如图所示的部分装置（可以重复选用）进行实验。

①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为：
A→B→（  ）→Ｄ→Ｇ→（ ）→Ｄ→Ｉ
装置H反应管中盛有的物质是__________________（写化学式）。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是__________，__________，第二个D装置中澄清石灰水变浑浊。

(12分)甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO₂来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学平衡常数如下表所示：

（1）反应②是      (填“吸热”或“放热”)反应。
（2）某温度下反应①中H₂的平衡转化率(a)与体系总压强(p)的关系如图甲所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)     K(B)(填“>”“<”或“=”)。
（3）据反应①与②可推导出K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃=       (用K₁、K₂表示)。500 ℃时测得反应③在某时刻时，H₂(g)、CO₂(g)、CH₃OH(g)、H₂O(g)的浓度(mol·L^－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v_正    v_逆 (填“ > ”“=”或“<”)。
（4）在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c(CO) －t(反应时间)变化曲线Ⅰ如图乙所示，若在t₀时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ

当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是         ；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条是           。

天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷。
（1）已知：CH₄(g)＋2O₂(g)===CO₂(g)＋2H₂O(g)  ∆H₁
CO(g)＋H₂O(g)===CO₂(g)＋H₂(g)    ∆H₂
2CO(g)＋O₂(g)===2CO₂(g)          ∆H₃
则CO₂(g)＋CH₄(g)===2CO(g)＋2H₂(g)的∆H＝           。
（2）天然气中的少量H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS。一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式    。
（3）天然气的一个重要用途是制取H₂，其原理为：
CO₂(g)+CH₄(g) 2CO(g)+2H₂(g)。
①该反应的平衡常数表达式为                    。
②在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1 mol•L^—1的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如图l所示。则压强P₁      P₂ (填“大于”或“小于”)；压强为P₂时，在Y点：v(正)       v (逆)（填“大于"、“小于”或“等于"）。

（4）天然气也可重整生产化工原料，最近科学家们利用天然气无氧催化重整获得芳香烃X。由质谱分析得X的相对分子质量为l06，其核磁共振氢谱如图2所示，则X的结构简式为             。
（5）科学家用氮化镓材料与铜组装如右图所示人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO₂和H₂O合成CH₄。

①写出铜电极表面的电极反应式        。
②为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量      （选填“盐酸”或“硫酸”）。

美国斯坦福大学研究人员最近发明一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。海水中的“水”电池总反应可表示为：5MnO₂ + 2Ag + 2NaCl＝Na₂Mn₅O₁₀ + 2AgCl
（1）写出负极电极反应式               。
（2）当生1 mol Na₂Mn₅O₁₀时，转移电子的数目是       。
用上述电池电解尿素[CO(NH₂)₂]的碱性溶液制合成氨的装置如图（隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极）。

（3）写出A电极的名称            。
（4）写出电解时阳极的电极反应式                   。
（5）已知电解排出液中n(OH^－)/n(CO₃^2－) =1，则起始时进入电解池中的原料配比n(KOH)/n[CO(NH₂)₂]是          。

有A、B、C、D、E、F六种主族元素，已知：
(a) A原子有四个电子层，其K、L层电子数分别与N、M层电子数相等
(b) B、C原子核外电子层比A原子少一层，B的最高正价和负价的代数和等于零．C的气态氢化物化学式是H₂C．
(c) D、E的阴离子都带一个单位的负电荷，D的阴离子电子层结构与氩原子相同．E元素没有对应的含氧酸．
(d) F与A属同一周期且是上述六种元素中原子半径最大元素。
（1）它们的元素中文名称为：A：_______ B：________ C：_______ D：_________ E：________F：__   __
（2）A、C、D、F四种元素的离子半径由大到小的顺序为              。
（3）B、C、D元素的气态氢化物的稳定性有强到弱的顺序为                  。

在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO₂(g)＋H₂(g) CO(g)＋H₂O(g)，
其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：

t℃	700	800	830	1000	1200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K ＝      。
（2）该反应为            反应（选填吸热、放热）。
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是            （多选扣分）。
A．容器中压强不变                 B．混合气体中c(CO)不变
C．υ_正(H₂)＝υ_逆(H₂O)             D．c(CO₂)＝c(CO)
（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO₂）·c（H₂）＝c（CO）·c（H₂O），试判断此时的温度为         ℃。

(10分)对钢铁制品进行抗腐蚀处理，可适当延长其使用寿命。
（1）抗腐蚀处理前，生产中常用盐酸来除铁锈。现将一表面生锈的铁件放入盐酸中，除去铁锈的化学反应的离子方程式为：________________________。
（2）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。

①若X为碳棒，为减缓铁件的腐蚀，开关K应置于________处。
②若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为____     ____。
（3）上图中若X为粗铜，容器中海水替换为硫酸铜溶液，开关K置于N处，一段时间后，当铁件质量增加3.2 g时， 转移的电子数为       N_A。铁件表面镀铜可有效防止铁被腐蚀，如果铁件部分未镀上铜，或镀层破损，镀铜铁比镀锌铁反而更易被腐蚀，请简要说明原因：___________________。