高三化学简答题试题 - 极难题

水是人类赖以生存不可缺少的物质，水质优劣直接影响人体健康

（1）天然水在净化处理过程中常加入明矾作混凝剂，其净水作用的原理是_____________(用离子方程式表示)。

（2）含有较多_____________的水称为硬水，家庭可以用肥皂水检验水的硬度，因为_____________。经查阅资料可知，硬度为1°的水是指每升水含10mgCaO或与之相当的物质(如7．lmgMgO)，已知水的硬度在8°以下的称为软水，在8°以上的称为硬水。现有某一品牌的山泉水中c(Ca2+)=1.2×l0-3 mol/L，c(Mg2+)=6×l0-4mol/L那么此水_____________(填“是”或“否”)属于硬水。

（3）人类把海水淡化，就可以得到大量的饮用水，常规蒸馏法，技术和工艺比较完备，但也存在较大缺陷，大量推广离子交换法和电渗析法。电渗析法淡化海水的示意图如图所示，其中阴(阳)离子交换膜仅允许阴(阳)离子通过。阳极的主要电极反应式是_____________，在阴极附近加入无色酚酞，看到的现象是_____________，淡水的出口为_____________(填“a”“b”或“c”)。

（4）海水资源的综合利用可获得一系列的化工产品，其中利用海水制得的食盐可制取纯碱，其简要流程如图所示：

①完成操作1所需的玻璃仪器有_____________。

②滤出晶体C后，从滤液D中提取氯化铵有两种方法：

方法一、通入氨气，冷却、加食盐，过滤；

方法二、不通氨气，冷却、加食盐，过滤．

对两种方法的评价正确的是_____________(填序号)

a．方法一析出的氯化铵纯度更高          b．方法二析出的氯化铵纯度更高

c．方法一的滤液可直接循环使用          d．方法二的滤液可直接循环使用

③提取的NH4Cl中含有少量Fe2+、SO42-。将产品溶解，加入H2O2，加热至沸，再加入BaCl2溶液，过滤，蒸发结晶，得到工业氯化铵。加热至沸的目的是_____________，滤渣的主要成分是_____________、_____________。

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（15分）氯化亚铜（CuCl）是一种白色固体，微溶于水，不溶于酒精。研究该物质的应用新领域、生产新方法及生产过程中的环保新措施都具有重要意义。

（1）镁—氯化亚铜海水电池，可用于鱼雷上。该电池被海水激活时，正极导电能力增强，同时产生气泡，则正极上被还原的物质有　　　　 、　　　　 （填化学式）。

（2）工业上以铜作催化剂，氯代甲烷和硅粉反应合成甲基氯硅烷的过程中产生大量废渣（主要成分为硅粉、铜、碳等）。某课外小组以该废渣为原料制CuCl，流程示意图如下：

回答下列问题：

①氯代甲烷有4种，其中属于重要工业溶剂的是　　　　　　　　 （写出化学式）。

②“还原”阶段，SO32－将Cu2＋还原得[CuCl2]－，完成下列离子方程式。

Cu2＋+Cl－+SO32－+　　　 ＝[CuCl2]－+　　　 +　　　

③在稀释过程中存在下列两个平衡：

ⅰ.[CuCl2]－CuCl＋Cl－　　 K＝2.32

ⅱ.CuCl(s)Cu+(aq)＋Cl－　　 Ksp＝1.2×10－6

当[CuCl2]－完成转化时（c([CuCl2]－)≤1.0×10－5 mol·L－1），溶液中c(Cu＋)≥　　 。

④获得CuCl晶体需经过滤、洗涤、干燥。洗涤时，常用无水乙醇代替蒸馏水做洗涤剂的优点是　　　 （写一点）。

（3）工业生产CuCl过程中产生浓度为2～3 g·L－1的含铜废水，对人及环境都有较大的危害，必须进行回收利用。用萃取法富集废水中的铜，过程如下：

①实验室完成步骤ⅰ时，依次在分液漏斗中加入曝气后的废水和有机萃取剂，经振荡并　　　　　 后，置于铁架台的铁圈上静置片刻，分层。分离上下层液体时，应先　　　　　 ，然后打开活塞放出下层液体，上层液体从上口倒出。

②写出步骤ⅱ的离子方程式：　　　　　　　　　　 。

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【化学——选修2：化学与技术】联合生产是实现节能减排的重要措施，工业上合成氨和硝酸的联合生产具有重要意义。下面是工业上合成氨的简易流程：

（1）设备A内部结构如右下图所示，其名称是________ ，其中发生的化学反应方程式为_________；生产中原料气必须进行脱硫，目的是____________。选择500℃进行反应的主要原因是___________；

（2）设备B的名称是冷凝塔，图中a和b是两个通水口，其中入水口是 　　 （填“a”或“b”）。

（3）氮气和氢气的混合气体通过压缩机压缩的原因是________________________________。

（4）生产出来的NH3可以用来生产硝酸。其中在氨气催化氧化过程中，不同温度下生成产物可能有所不同，温度对氨氧化产物产率的影响如下图所示；当温度大于900℃时，NO的产率下降的主要原因是__________________。

（5）某化肥厂用NH3制备NH4NO3。已知：由NH3制NO的产率是94%，NO制HNO3的产率是89%，则制HNO3所用NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑其它损耗）的　　　 %（保留两位有效数字）。

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【化学—选修2：化学与技术】(15分）印尼火山喷发不仅带来壮观的美景，还给附近的居民带来物质财富，有许多居民冒着生命危险在底部的火山口收集纯硫磺块来赚取丰厚收入。硫磺可用于生产化工原料硫酸。某工厂用下图所示的工艺流程生产硫酸：

请回答下列问题：

（1）为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装______________(填设备名称）。吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是_____________________________________________。

（2）为使硫磺充分燃烧，经流量计1通入燃烧室的氧气过量50%，为提高SO2转化率，经流量计2的氧气量为接触室中二氧化硫完全氧化时理论需氧量的2.5倍，则生产过程中流经流量计1和流量计2的空气体积比应为________。

假设接触室中SO2的转化率为95%，b管排出的尾气中二氧化硫的体积分数为__________(空气中氧气的体积分数按0.2计），该尾气的处理方法是________。

（3）与以硫铁矿为原料的生产工艺相比，该工艺的特点是________(可多选）。

A．耗氧量减少　　 　　　　　　 B．二氧化硫的转化率提高　

C．产生的废渣减少 　 　　　　 D．不需要使用催化剂

（4）硫酸的用途非常广，可应用于下列哪些方面__________________________。

A．橡胶的硫化　　　　 　　 　 B．表面活性剂“烷基苯磺酸钠”的合成

C．铅蓄电池的生产　　 　　 D．过磷酸钙的制备

（5）矿物燃料的燃烧是产生大气中SO2的主要原因之一。在燃煤中加入适量的石灰石，可有效减少煤燃烧时SO2的排放，请写出此脱硫过程中反应的化学方程式_____________。

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（14分）晶体硅是一种重要的非金属材料，制备纯硅的主要步骤如下：

①高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅

②粗硅与干燥HCl气体反应制得SiHCl3：Si+3HClSiHCl3+H2

③SiHCl3与过量H2在1000℃～1100℃反应制得纯硅

已知SiHCl3能与H2O强烈反应，在空气中易自燃。请回答下列问题：

（1）第①步制备粗硅的化学反应方程式为__________________。

（2）粗硅与HCl反应完全后,经冷凝得到的SiHCl3（沸点33.0℃）中含有少量SiCl4（沸点57.6℃）和HCl（沸点-84.7℃），提纯SiHCl3采用的方法为________________。

（3）用SiHCl3与过量H2反应制备纯硅的装置如下（热源及夹持装置略去）：

①装置B中的试剂是______。装置C中的烧瓶需要水浴加热，其目的是_____。

②反应一段时间后，装置D中观察到的现象是_______________，装置D不能采用普通玻璃管的原因是_______________，装置D中发生反应的化学方程式为_____________。

③为保证制备纯硅实验的成功，操作的关键是检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及_________。

④为鉴定产品硅中是否含微量铁单质，将试样用稀盐酸溶解，取上层清液后需再加入的试剂（填写字母代号）是____________。

a.碘水　　　

b．氯水　　　　

c．NaOH溶液　　　

d．KSCN溶液　　　　

e．Na2SO3溶液

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某校化学小组的同学将一批废弃的线路板简单处理后，得到Cu、Al、Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计了如下制备强酸铜和硫酸铝晶体的方案：

回答下列问题：

（1）第②步加入H₂O₂是为了除云Fe²⁺，该反应的离子方程式为_________；

（2）滤渣2的主要成分是Fe(OH)₃和Al(OH)₃。由滤渣2制取Al₂(SO₄)₃·18H₂O实验过程的最后步骤是__________________。

（3）用第③步所得CuSO₄·5H₂O可制得Cu(OH)₂。化学活动小组为探究Cu(OH)₂受热分解产物及产物性质，设计如下实验过程：取0.98g Cu(OH)₂固体加热，有铜的氧化物生成，其质量随温度变化如图所示，产物A、B的化学式分别为____和Cu₂O。通过以上实验和图像可以得出如下结论：高温时B______（填“较稳定”或“不稳定”）。

活动小组同学还进行了如下实验：

①甲同学用下列装置进行实验（夹持装置末画出），最终得出的结论是加热时A可将NH₃氧化为N₂，A被还原为单质Cu，支持甲同学结论的现象是______；

②乙同学用下列实验装置进行实验，实验中观察到混合粉末最终变成红色物质，同时生成一种无色、有刺激性气味的气体，该气体化学式为_______；有人认为乙同学的实验装置中在装B物质的试管与烧杯之间需加一个防倒吸装置，你认为是否有必要_____，若有必要请简述原因并加以改进____________。

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铈元素（Ce）是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见价态有+3、+4，铈的合金耐高温，可以用来制造喷气推进器零件。

（1）雾霾中含有大量的污染物NO，可以被Ce4+溶液吸收，生成NO2－、NO3－（二者物质的量之比为1∶1），该反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。

（2）可采用电解法将上述吸收液中的NO2－转化为无毒物质，同时再生Ce4+，其原理如右图所示。

①Ce4+从电解槽的__________（填字母序号)口流出。

②写出阴极的电极反应式____________________________。每消耗1mol NO2－，阴极区H+物质的量减少______mol。

（3）铈元素在自然中主要以氟碳矿形式存在，主要化学成分为CeFCO3，工业上利用氟碳铈矿提取CeCl3的一种工艺流程如下：

①焙烧过程中发生的主要反应方程式为______________________________________。

②酸浸过程中有同学认为用稀硫酸和H2O2替换盐酸更好，他的理由是_________________________。

③Ce(BF4)3、KBF4的Ksp分别为a、b，则Ce(BF4)3(s) + 3KCl(aq)3KBF4(s) + CeCl3 (aq)平衡常数为______________________。

④加热CeCl3·6H2O和NH4Cl的固体混合物可得到无水CeCl3，其中NH4Cl的作用是______________________。

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（14分）某种锂离子电池的正极材料是将含有钴酸锂（LiCoO2）的正极粉均匀涂覆在铝箔上制成的，可以再生利用。某校研究小组尝试回收废旧正极材料中的钴。

（1）25℃时，用图1所示装置进行电解，有一定量的钴以Co2+的形式从正极粉中浸出，且两极均有气泡产生，一段时间后正极粉与铝箔剥离。

①阴极的电极反应式为：LiCoO2 + 4H+ + e- === Li+ + Co2+ + 2H2O 、　　　　　　 。

阳极的电极反应式为　　　　　　 。

②该研究小组发现硫酸浓度对钴的浸出率有较大影响，一定条件下，测得其变化曲线如图2所示。当c(H2SO4) > 0.4 mol·L-1时，钴的浸出率下降，其原因可能为　　　　　　 。

（2）电解完成后得到含Co2+的浸出液，且有少量正极粉沉积在电解槽底部。用以下步骤继续回收钴。

①写出“酸浸”过程中正极粉发生反应的化学方程式　　　　　　 。该步骤一般在80℃以下进行，温度不能太高的原因是　　　　　　 。

②已知(NH4)2C2O4溶液呈弱酸性，下列关系中正确的是　　　　　　 （填字母序号）。

a.c (NH4+)> c(C2O42-)>c (H+)>c (OH-)

b.c (H+) +c (NH4+) =c (OH-) + c(HC2O4-)+c(C2O42-)

c.c (NH4+)+ c (NH3•H2O ) = 2[c(C2O42-) + c(HC2O4-) + c(H2C2O4)]

（3）已知所用锂离子电池的正极材料为x g，其中LiCoO2（M = 98 g·mol-1）的质量分数为a%，则回收后得到CoC2O4•2H2O （M = 183 g·mol-1）的质量不高于　　　　　　 g。

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（14分）发展洁净煤技术、利用CO2制备清洁能源等都是实现减碳排放的重要途径。

（1）将煤转化成水煤气的反应：C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）可有效提高能源利用率，若在上述反应体系中加入催化剂（其他条件保持不变），此反应的△H________（填“增大”、“减小”或“不变”），判断的理由是________。

（2）CO2制备甲醇：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH＝-49.0kJ·mol-1，在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，测得CO2（g）和CH3OH（g）浓度随时间变化如右图所示。

①该反应化学平衡常数K的表达式是________。

②0~9min时间内，该反应的平均反应速率ν（H2）=________。

③在相同条件下，密闭容器的体积缩小至0.5L时，此反应达平衡时放出的热量（Q）可能是________（填字母序号）kJ。

a.0<Q<29.5

B．29.5<Q<36.75

C．36.75<Q<49

D．49<Q<98

④在一定条件下，体系中CO2的平衡转化率（α）与L和X的关系如右图所示，L和X分别表示温度或压强。

X表示的物理量是。判断L1与L2的大小关系。

（3）科学家用氮化镓材料与铜组装如右图的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4．

写出铜电极表面的电极反应式，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”）．

（4）利用CO2和NH3为原料也合成尿素，在合成塔中的主要反应可表示如下：

反应①:2NH3（g）+CO2（g）=NH2CO2NH4（s）△H1=__________________

反应②:NH2CO2NH4（s）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H2=+72.49kJ·mol-1

总反应:2NH3（g）+CO2（g）=CO（NH2）2（s）+H2O（g）△H=-86.98kJ·mol-1;

则反应①的△H1=_______________。

（5）现将amol铁和bmol铜的混合物与含有cmolHNO3的稀溶液充分反应，设还原产物为NO。下列结论不正确的是（填序号）

A．若剩余金属0.5amol，则氧化产物为一种或二种

B．若只有一种氧化产物，则3c=8a

C．若有二种氧化产物，被还原的硝酸物质的量为0.25cmol

D．若有三种氧化产物，被还原的硝酸物质的量为0.25cmol

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化学反应原理在合成氨工业及氨的性质研究中具有广泛的应用。

（1）工业生产硝酸的第一步反应是氨的催化氧化反应，已知下列3 个热化学方程式（K 为平衡常数）：

（2）工业合成氨所用的氢气主要来自天然气与水的反应，但这种原料气中往往混有一氧化碳杂质，工业生产中通过如下反应来除去原料气中的CO：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+ H2 （g）ΔH<0。

①一定条件下，反应达到平衡后，欲提高CO 的转化率，可采取的措施有 　　　　　　　 　 、 　　　　　　 　 。

②在容积为2 L 的密闭容器中发生上述反应，其中c（CO）随反应时间（t）的变化如图甲中曲线Ⅰ，如果在t0时刻将容器容积扩大至4 L，请在图甲中画出t0时刻后c（CO）随反应时间（t）的变化曲线。

（3）氨气的重要用途是合成尿素，一定条件下，NH3和CO2 合成尿素的反应为。当加料比例n（NH3）/n（CO2）=4 时，CO2的转化率随反应时间（t）的变化如图乙所示，a 点v 逆（CO2）　　　　　　　　 　 b 点v 正（CO2）（填“>”、“<”或“=”），NH3的平衡转化率为　 　　　　　　　　　　　　 　　 。

（4）硫酸工业生产过程中产生的尾气可用氨水吸收，生成的（NH4）2SO3再与硫酸反应，将生成的SO2返回车间作生产硫酸的原料，而生成的（NH4）2SO4可作肥料。常温下，0．1mol·L-1（NH4）2SO4 溶液中各离子浓度由大到小的顺序是　　 　　　　　　　　　　 　　 ；

若某工厂中使用的是室温下0．1 mol·L-1 的氨水，那么该氨水的pH=　 　　　　　　　　　 　　 。

（已知

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