(16分)二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源。2014年11月12日中美两国在北
京发表《中美气候变化联合声明》,中国政府承诺到2030年前停止增加二氧化碳排放,
为此政府大力推广二氧化碳的综合开发和利用。以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和
利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下:
反应Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)NH2CO2NH4(s) △H1 = a kJ·mol-1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H2 =+72.49kJ·mol-1
总反应Ⅲ:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H3 =-86.98kJ·mol-1
请回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的△H1 =__________kJ·mol-1(用具体数据表示)。
(2)反应Ⅲ中影响CO2平衡转化率的因素很多,图1为某特定条件下,不同水碳比n(H2O)/n(CO2)和温度影响CO2平衡转化率变化的趋势曲线。
①其他条件相同时,为提高CO2的平衡转化率,生产中可以采取的措施是_________(填“提高”或“降低”)水碳比。
②当温度高于190℃后,CO2平衡转化率出现如图1所示的变化趋势,其原因是__________________。
(3)反应Ⅰ的平衡常数表达式K1 =____________________。
(4)某研究小组为探究反应Ⅰ中影响c(CO2)的因素,在恒温下将0.4molNH3和0.2molCO2放入容积为2L的密闭容器中,从反应开始到达到平衡过程中c(CO2)随时间t变化趋势的曲线如图2所示。若其他条件不变,t1时将容器体积压缩到1L,请画出t1后c(CO2)随时间t变化趋势曲线(t2达到新的平衡)。
(5)尿素在土壤中会发生反应CO(NH2)2+2H2O(NH4)2CO3。下列物质中与尿素有类似性质的是______。
A.NH2COONH4
B.H2NOCCH2CH2CONH2
C.HOCH2CH2OH
D.HOCH2CH2NH2
(6)人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图3。阳极室中发生的反应为 、 。
高三化学简答题极难题查看答案及解析
(15分)铁是目前人类使用量最大的金属,它能形成多种化合物。
(1)取5.6 g的生铁与足量的稀硫酸混合反应,无论怎样进行实验,最终收集了的气体体积均小于2.24 L(标准状况),最主要的原因是__________,所得溶液在长时间放置过程中会慢慢出现浅黄色,试用离子方程式解释这一变化的原因______________。
(2)ZnFe2Ox是一种新型纳米材料,可将工业废气中的某些元素转化为游离态,制取纳米ZnFe2Ox 和用于除去废气的转化关系如图
。
若上述转化反应巾消耗的,x的值为____________________。请写出 ZnFe2Ox与NO2 反应的化学方程式________________________(x用前一问求出的具体值)。
(3)LiFePO4(难溶干水)材料被视为最有前途的锂离子电池材料之一。
①以FePO4(难溶于水)、Li2CO3、单质碳为原料在高温下制备LiFePO4,,该反应还生成一种可燃性气体,则反应方程式为____________________________.
②磷酸铁锂动力电池有几种类型,其中一种(中间是锂离子聚合物的隔膜,它把正极与负桩隔开)工作原理为。则放电时正极上的电极反应式为____________________.
(4)已知25℃时,,此温度下若在实验室中配制5 mol/L 100 mL FeCl3溶液,为使配制过程中不出现浑浊现象,则至少需要加人________ml,2 mol/L。的盐酸(忽略加入盐酸体积)。
高三化学简答题极难题查看答案及解析
〔化学-化学与技术〕
工业中以铝土矿(主要成分为Al2O3,另含有Fe2O3和SiO2)为原料冶炼铝过程如图所示:
(1) 实验室进行过滤用到的玻璃仪器有烧杯、_____________、_____________。
(2) 操作II中生成不溶物C的离子方程式是 。
(3) 氧化铝的熔点高达2050℃,工业上为降低能耗,在铝的电解冶炼时,采取的措施是 。
(4) 电解冶炼铝时,阳极和阴极以碳素材料制成,电解过程中,阳极材料需定期进行更换,原因是 。
(5) 为了提高综合经济效益,实际工业生产中常将上述反应中的相关物质循环利用。其部分转化关系如下图所示:
① 上述转化中未涉及四种基本反应类型中的 反应;
② 写出过程③的化学方程式: 。
(6) 研究表明,人体过量吸入铝元素会严重危害身体健康。请你结合实际提出两条杜绝铝元素过量吸入的措施:____________。
高三化学简答题极难题查看答案及解析
碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题:
(1)海带中富含碘,请简述检验碘的实验方案_____________________;
(2)已知反应2HI(g)═H2(g)+I2(g)的△H=+11kJ•mol-1,1molH2(g)、1molHI(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436KJ、299KJ的能量,则1molI2(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_________kJ;
(3)Bodensteins研究了下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)
在716K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如表:
①根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为:______________;(不用求出结果)
②其他条件不变,向平衡后体系中再加入少量HI,则平衡向_______(填“正”或“逆”)反应方向移动,达到平衡后x(HI)_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
③上述反应中,正反应速率为v正=k正x2(HI),逆反应速率为v逆=k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为_______(以K和K正表示);若k正=0.0027min-1,在t=40min时,v正=________min-1.
④由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用如图表示.当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为__________(填字母)。
高三化学简答题极难题查看答案及解析
(16分)硫元素有多种化合价,可形成多种化合物。
(1)常温下用1 mol•L-1 100 mL NaOH溶液恰好完全吸收0.1 mol SO2气体,此反应的离子方程式为 ;该溶液pH<7的原因是 (结合方程式回答)。以石墨作电极,电解该物质的饱和溶液时,只有一个电极产生气体,写出阳极的电极反应式 。
(2)请按照浓度由大到小的顺序排列0.1mol/LNa2SO3溶液中的离子 。Na2SO3溶液放置于空气中一段时间后,溶液的pH (填“增大”“减小”或 “不变”)。
(3)某同学在常温下设计如下实验流程探究Na2S2O3的化学性质。
实验①可说明 (填字母)
A.该Na2S2O3溶液中水电离的c(OH—)=10—8mol/L
B.H2S2O3是一种弱酸
C.Na2S2O3是一种弱电解质
D.Na2S2O3水解方程式为S2O32—+2H2OH2S2O3+2OH—
写出实验②发生反应的离子方程式 。
(4)实验室制得的Na2S2O3粗晶体中往往含有少量杂质。为了测定粗产品中Na2S2O3·5H2O的含量,一般采用在酸性条件下用KMnO4标准液滴定的方法(假定粗产品中杂质与酸性KMnO4溶液不反应)。
称取1.28 g的粗样品溶于水,用0.40 mol/L KMnO4溶液(加入适量硫酸酸化)滴定,当溶液中S2O32—全部被氧化时,消耗KMnO4溶液体积20.00 mL。
5S2O32—+8MnO4—+14H+ =8Mn2++10SO42—+7H2O)。试回答:
①此滴定实验是否需要指示剂 (填“是”或“否”),KMnO4溶液置于 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
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”)。
③产品中Na2S2O3·5H2O的质量分数为 。(Na2S2O3·5H2O式量:248)(保留小数点后两位数)
高三化学简答题极难题查看答案及解析
(本题共12分)元素周期表中ⅦA族元素的单质及其化合物的用途广泛。
23、三氟化溴(BrF3)常用于核燃料生产和后处理,遇水立即发生如下反应:3BrF3 + 5H2O → HBrO3 + Br2 + 9HF+ O2 。该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ,每生成2.24 LO2(标准状况)转移电子数为 。
24、在食盐中添加少量碘酸钾可预防缺碘。为了检验食盐中的碘酸钾,可加入醋酸和淀粉-碘化钾溶液。看到的现象是 ,相应的离子方程式是 。
氯常用作饮用水的杀菌剂,且HClO的杀菌能力比ClO-强。25℃时氯气-氯水体系中存在以下平衡关系:
Cl2(g) Cl2(aq) ---------------①
Cl2(aq)+ H2O HClO + H+ +Cl------②
HClO H+ + ClO- ---------------③
其中Cl2(aq)、HClO和ClO-分别在三者中所占分数(α)随pH变化的关系如图所示。
25、写出上述体系中属于电离平衡的平衡常数表达式:Ki = ,由图可知该常数值为 。
26、在该体系中c(HClO) + c(ClO-) c(H+)-c(OH-)(填“大于”“小于”或“等于”)。
27、用氯处理饮用水时,夏季的杀菌效果比冬季 (填“好”或“差”),请用勒夏特列原理解释 。
高三化学简答题极难题查看答案及解析
以黄铁矿为原料生产硫酸的工艺流程图如下:
(1)已知:(已折算为标况下)SO3气体与H2O化合时放出的热量为________(保留两位有效数字)。
(2)沸腾炉中发生反应的化学方程式为________。
(3)依据工艺流程图判断下列说法正确的是(选填序号字母)________。
a.沸腾炉排出的矿渣可供炼铁
b.过量空气能提高SO2的转化率
c.使用催化剂能提高SO2的反应速率和转化率
d.为使黄铁矿充分燃烧,需将其粉碎
(4)在吸收塔吸收SO3不用水或稀硫酸的原因________。
(5)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收,再用浓硫酸处理,得到较高浓度的SO2和铵盐。
①SO2既可作为生产硫酸的原料循环再利用,也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的Br2。SO2吸收Br2的离子方程式是。
②为测定该铵盐中氮元素的质量分数,将不同质量的铵盐分别加入到50.00mL相同浓度的NaOH溶液中,沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全,测定浓硫酸增加的质量。部分测定结果如下表(a>0):
计算:该铵盐中氮元素的质量分数是________%;若铵盐质量为15.00g,浓硫酸增加的质量为________。(计算结果保留两位小数)
高三化学简答题极难题查看答案及解析
【选修3:物质结构与性质】(15分)A、B、C、D、E、F、G是前四周期(除稀有气体)原子序数依次增大的七种元素,A的原子核外电子只有一种运动状态;B、C的价电子层中未成对电子数都是2;B、C、D同周期;E核外的s、p能级的电子总数相筹;F与E同周期且第一电离能比E小;G的+1价离子(G+)的各层电子全充满。回答下列问题:(相关问题用元素符号表示)
(1)写出E的基态原子的电子排布式______________________。
(2)B与C可形成化合物BC和BC2,BC2属于__________(填“极性”、“非极性”)分子,1 mol BC含有π键为____________mol。
(3)由元素A、C、G组成的离子[G(A2C)4]2+在水溶液中显天蓝色,不考虑空间结构,[G(A2C)4]2+的结构可用示意图表示为__________(配位键用→标出)。
(4)测定A、D形成的化合物的相对分子质量时,实验测定值一般高于理论值的原因是_________________。
(5)由元素A、B、F组成的原子个数比9 : 3 : 1的一种物质,分子中含三个相同的原子团,其结构简式为___________,分子中F原子的杂化方式为__________,该物质遇水爆炸,生成白色沉淀和无色气体,反应的化学方程式为_____________。
(6)G与氮元素形成的某种化合物的晶胞结构如右图,则该化合物的化学式为__________,若晶体密度为a g·cm-3,列式计算G原子与氮原子最近的距离为__________pm(不必计算出数值,阿伏加德罗常数的值用NA表示)。
高三化学简答题极难题查看答案及解析
近几年来关于氮污染的治理倍受关注。
(1)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,能同时实现汽车尾气中的CO、CxHy、NOx三种成分的净化,其催化剂表面物质转化的关系如图1所示,化合物X可借助傅里叶红外光谱图(如图2所示)确定。
图1 图2
①在图示的转化中,被还原的元素是 ,X的化学式为 。
②氮元素在周期表中的位置是 。
(2)SCR技术可使NOx与NH3直接反应,实现无害转化。当NO与NO2的物质的量之比为2:1时,写出发生反应的化学方程式: 。已知NOx与NH3的反应△H<0,为提高氮氧化物的转化率可采取的措施是 (任写一条)。
(3)利用ClO2 氧化氮氧化物反应过程如下:NONO2N2
反应Ⅰ的化学方程式是2NO + ClO2 + H2O == NO2 + HNO3 + 2HCl,反应Ⅱ的离子方程式是 。
(4)加入过量次氯酸钠可使废水中NH4+ 完全转化为N2,而本身被还原为NaCl。
①写出次氯酸钠的电子式_________________。
②检验废水中是否存在NH4+的方法是 。
③若处理废水产生了0.448 L N2(标准状况),则需消耗浓度为2 mol·L-1的次氯酸钠的体积为 mL。
高三化学简答题极难题查看答案及解析
硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在,其单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
(1)某科研小组用SO2为原料制取硫酸.
①利用原电池原理,用SO2、O2和H2O来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极,它能吸附气体,同时也能使气体与电解质溶液充分接触.请写出该电池的负极的电极反应式______________。
②用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液,然后电解该溶液可制得硫酸.电解原理示意图如图1所示.电解时阳极区会产生气体,产生气体的原因是____________。
(2)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如图2:
①用离子方程式表示反应器中发生的反应是______________。
②用化学平衡移动的原理分析,在HI分解反应中使用膜反应器分离出H2的目的是______________。
(3)氢化亚铜是一种红色固体,可由硫酸铜为原理制备4CuSO4+3H3PO2+6H2O=4CuH↓+4H2SO4+3H3PO4
①该反应中氧化剂是______________(写化学式)。
②该反应每生成1molCuH,转移的电子物质的量为______________。
(4)硫酸铜晶体常用来制取波尔多液,加热时可以制备无水硫酸铜.右图是硫酸铜晶体受热分解图示。请写出A→B的方程式______________。
高三化学简答题极难题查看答案及解析