(14分)X、Y和W为原子序数依次递增的短周期元素,X和Y同主族,Y和W的气态氢化物具有相同的电子数,X的单质只有氧化性.
(1)写出实验室制取W2反应的离子方程式 .
(2)某小组设计如图所示的装置图(图中夹持和加热装置略去),分别研究YX2和W2的性质.
①分别通入YX2和W2,在装置A中观察到的现象是否相同(填“相同”或“不相同”) ;若装置D中装的是铁粉,当通入W2时D中观察到的现象为 ;若装置D中装的是五氧化二钒,当通入YX2时,打开K通入适量X2,化学反应方程式为 ;
②若装置B中装有5.0mL 1.0×10-3mol/L的碘水,当通入足量W2完全反应后,转移了5.0×10-5mol电子,则该反应的化学方程式为 .
(3)某同学将足量的YX2通入一支装有氯化钡溶液的试管,未见沉淀生成,向该试管中加入过量(填字母) ,可以看到白色沉淀生成,其原因为 ______________________(写出其中一种即可).
A.氨水 B.稀盐酸 C.稀硝酸 D.氯化钙
(4)若由元素Y和X组成—2价酸根Z,Z中Y和X的质量比为Y:X=4:3,当W2与含Z的溶液完全反应后,有浅黄色沉淀产生,取上层清液加入氯化钡溶液,有白色沉淀产生.写出W2与Z的溶液完全反应产生浅黄色沉淀的离子方程式 .
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【化学–选修2:化学与技术】(15分)工业上设计将VOSO4中的K2SO4、SiO2杂质除去并回收得到V2O5的流程如下:
请回答下列问题:
(1)步骤①所得废渣的成分是 (写化学式),操作I的名称 。
(2)步骤②、③的变化过程可简化为(下式R表示VO2+,HA表示有机萃取剂):
R2(SO4)n (水层)+2nHA(有机层) 2RAn(有机层)+nH2SO4 (水层)
②中萃取时必须加入适量碱,其原因是 。
③中X试剂为 。
(3)④的离子方程式为 。
(4)25℃时,取样进行试验分析,得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表:
pH | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.6 | 1.7 | 1.8 | 1.9 | 2.0 | 2.1 |
钒沉淀率% | 88.1 | 94.8 | 96.5 | 98.0 | 98.8 | 98.8 | 96.4 | 93.1 | 89.3 |
结合上表,在实际生产中,⑤中加入氨水,调节溶液的最佳pH为 。
若钒沉淀率为93.1%时不产生Fe(OH)3沉淀,则溶液中c(Fe3+)< 。
(已知:25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39)
(5)该工艺流程中,可以循环利用的物质有 和 。
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(14分)
研究表明丰富的CO2完全可以作为新碳源,解决当前应用最广泛的碳 源(石油和天然气)到本世纪中叶将枯竭的危机,同时又可缓解由CO2累积所产生的温室效应,实现CO2的良性循环。
(1)目前工业上有一种方法是用CO2和H2在230℃催化剂条件下转化生成甲醇蒸汽和水蒸气。下图表示恒压容器中0.5 mol CO2和1.5 mol H2转化率达80%时的能量变化示意图。能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_____________。
a.容器中压强不变
b.H2的体积分数不变
c.c(H2)=3c(CH3OH)
d.容器中密度不变
e.2个C=O断裂的同时有6个H-H断裂。
(2)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据:
实验组 | 温度℃ | 起始量/mol[ | 平衡量/mol | 达到平衡所需 时间/min | ||
CO | H2O | H2 | CO | |||
1 | 650 | 4 | 2 | 1.6 | 2.4 | 6 |
2 | 900 | 2 | 1 | 0.4 | 1.6 | 3 |
3 | 900 | a | b | c | d | t |
①实验2条件下平衡常数K= 。
②实验3中,若平衡时,CO的转化率大于水蒸气,则a/b 的值______(填具体值或取值范围)。
③实验4,若900℃时,在此容器中加入CO、H2O、CO2 、H2均为1mol,则此时V正 V逆(填“<”,“>”,“=”)。
(3)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l) + 3O2(g) = 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH=-1275.6 kJ/mol
②2CO (g)+ O2(g) = 2CO2(g) ΔH=-566.0 kJ/mol
③H2O(g) = H2O(l) ΔH=-44.0 kJ/mol
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式: 。
(4)已知草酸是一种二元弱酸,草酸氢钠(NaHC2O4)溶液显酸性。常温下,向10 mL 0.01 mol·L-1 H2C2O4溶液中滴加10mL 0.01mol·L-1 NaOH溶液时,比较溶液中各种离子浓度的大小关系 ;
(5)以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料,石墨为电极可构成燃料电池。该电池的负极反应式为________;
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(15分)
Ⅰ.A与SO2属于等电子体(即具有相同的原子总数和相同的最外层电子总数的微粒),常温下是一种无 色的气体,当冷却到77K时,变成橙红色液体。A的一种制备方法是:在真空中,将CuO和硫一起混合加热,可生成A,同时生成一种黑色固体B。
(1)写出上述制备A的化学反应方程式 。
(2)若将S2Cl2与CuO在100~400℃加热时也能生成A。写出相应的化学反应方程式 。
(3)A也能在水中发生歧化反应,生成两种常见的酸(但酸性都不强)。则这两种酸由强到弱的化学式分别为 和 。
Ⅱ.A是有机羧酸盐HCOONa,B、C、D是常见化合物;A、B、C、D焰色反应呈黄色,水溶液均呈碱性,其中B的碱性最强。X、Y是最常见的氧化物且与人体生命息息相关,它们的晶体类型相同。C受热分解得到Y、D和X;B与C反应生成D和X。E由两种元素组成,相对分子质量为83,将E投入X中得到B和气体Z,Z在标准状况下的密度为0.76g·L-1。
(1)E晶体中含有的化学键是 。
(2)X的沸点比同主族同类型物质要高,原因是 。
(3)写出E与X反应的化学方程式 。
(4)写出在D的饱和溶液中不断通Y析出C的离子方程式 。
(5)A的一个重要应用是根据2A→P+H2↑得到P,P溶液中的阴离子通常用CaC12使之沉淀,P的化学式 ,此反应_________(填“是”或“否”)氧化还原反应。
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(14分)研究氮及其化合物的性质在人类进步过程中具有极为重要的意义。
(1)已知反应:
①2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H=-483.6 kJ/mol
②N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ/mol
③4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H=-905kJ/mol
则反应④4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)的△H=___________。
(2)在恒温恒容的甲容器,恒温恒压的乙容器中分别进行合成氨反应(图中所示数据均为初始物理量)。t分钟后反应均达到平衡,生成NH3均为0.4mol(忽略水对压强的影响及氨气的溶解)。
①该条件下甲容器中反应的平衡常数K= ;平衡时,甲容器的压强P = (初始压强用P0表示)。
②该条件下,若向乙中继续加入0.2 mol N2,达到平衡时N2转化率= 。
(3)在实验室中,某同学利用下列试剂及器材完成的实验能够证明NH3·H2O是弱电解质的是_________(选填字母代号)。
A.用氨水做导电性实验,灯泡昏暗
B.将氨水滴入AlCl3溶液中,产生白色沉淀
C.常温下,用pH试纸测得0.1mol/L氨水的pH<13
D.用湿润的蓝色石蕊试纸测得NH4Cl溶液为紫色
(4)常温下,向1mol•L-1NH4Cl溶液中通入少量的NH3此时的值 (填“增大”、“减小”或“不变”);若将1mol•L-1NH4Cl溶液和1mol•L-1NaOH溶液混合后溶液恰好呈中性,则混合前NH4Cl溶液的体积 NaOH溶液的体积(填“大于”、“小于”或“等于”).
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[化学——化学与技术](15分)辉铜矿主要成分Cu2S,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质,软锰矿主要含有MnO2,以及少量SiO2、Fe2O3等杂质.研究人员开发综合利用这两种资源,用同槽酸浸湿法冶炼工艺,制备硫酸锰晶体和碱式碳酸铜。主要工艺流程如下:
已知:
①MnO2有较强的氧化性,能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫;
②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定,在热水溶液中会分解生成NH3;
③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围(开始沉淀和完全沉淀的pH):
Fe3+:1.5~3.2 Mn2+:8.3~9.8 Cu2+:4.4~6.4
④MnSO4·H2O溶于1份冷水、0.6份沸水,不溶于乙醇。
(1)实验室配制250mL 4.8mol•L-1的稀硫酸,所需的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯以外还需要 。
(2)酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有 (任写一点)。
(3)酸浸时,得到浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。写出该反应的化学方程式: 。
(4)调节浸出液pH=4的作用是 。
(5)本工艺中可循环使用的物质是 (写化学式)。
(6)获得的MnSO4•H2O晶体需要进一步洗涤、干燥,洗涤时应用 洗涤。
(7)测定MnSO4•H2O样品的纯度:准确称取样品14.00g,加蒸馏水配成100mL溶液,取出25.00mL用标准的BaCl2溶液测定,完全反应后得到了4.66g沉淀,则此样品的纯度为 。
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【化学一选修2:化学与技术】(15分)三氧化二镍(Ni2O3)是一种重要的蓄电池材料。工业上利用镍废料(镍、铁、钙、镁合金为主)制取草酸镍晶体(NiC2O4-2H2O),再高温煅烧草酸镍晶体制取三氧化二镍。已知草酸的钙、镁、镍盐均难溶于水。下列工艺流程示意图如下;
回答下列问题
(1)为提高酸溶操作中镍废料的转化率,可采取的措施有答出三条 。
(2)加入H2O2发生的主要反应的离子方程式为 。
(3)加入NH4F后除掉的杂质是____
(5)工业上还可用电解法制取Ni2O3。用NaOH溶液调节NiCl2溶液的pH至7.5,加入适量Na2S04后采用惰性电极电解。电解过程中产生的Cl2有80%在弱碱性条件下生成ClO—,再把二价镍氧化为三价镍。当amol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过电子的物质的量为____。电解法制取Ni203的实际过程中,先获得一种结晶水合物,己知含1 mol Ni的诙结晶水合物中含有0.5 mol结晶水。取该化合物20.2 g进行充分加热,获得Ni203固体和0.2 mol水,则该结晶水合物的化学式为 .
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(13分)日常生活、生产中甲烷既是重要的清洁能源也是一种重要的化工原料。
(1)下图是CH4/H2O体系放氢焓变示意图:
则CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H= 。
(2)合成气(CO、H2)是一种用途相当广泛的化工基础原料,常被用来合成很多有机物,如甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)等。
①在压强为0.1MPa条件下,物质的量之比为1:3的CO、H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H<0。若容器体积不变,改变下列条件新平衡下甲醇体积分数增大的是 (填字母)。
A.升高温度 B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.充入N2使体系总压强增大 D.再充入1mol CO和3mol H2
②二甲醚被誉为“21世纪的清洁燃料”。一定条件下利用H2、CO合成CH3OCH3。其反应方程式为:3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g),该反应的平衡常数表达式为 。最近研究发现一种新型的催化剂(主要成分是Cu、Mn的合金)对CO和H2合成二甲醚具有较好的催化效率。根据如图判断,催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。
③以甲醇为原料是合成二甲醚的又一途径:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)。一定温度下,向2L某容器中充入一定量的CH3OH,10s到达平衡后测得CH3OH 0.04mol,CH3OCH3 0.08mol,则用甲醇表示反应在10s内的平均反应速率为 ,相同条件下起始时向该容器中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH3 0.15mol、和H2O 0.10mol,则反应将向 方向进行(填“正反应”或“逆反应”)。
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(17分)运用化学反应原理研究碳、氮、硫元素及其化合物有重要意义。
(1)已知一定量的C单质能在O2(g)中燃烧,其可能的产物及能量关系如图所示:
写出CO2(g)与C(s)反应生成CO(g)的热化学方程式_______________________。
(2)汽车尾气净化过程中发生反应2NO(g)+2CO(g)N2+2CO2(g) △H<0。一定条件下,向某密闭恒容容器中按体积比1:l充入44.8L(标准状况)NO和CO混合气体,发生上述反应,某同学根据反应过程中的有关数据绘制了如图所示曲线。
①下列关于上述反应过程的叙述正确的是 ________(填写字母代号)。
A.其它条件不变,加入催化剂,△H的值不变
B.及时除去二氧化碳,反应的正反应速率加快
C.NO、CO、N2、CO2浓度均不再变化,说明平衡未发生移动
D.混合气体的平均相对分子质量不再改变,证明反应达到化学平衡状态
②前10min内CO的平均反应速率为______,达平衡时NO的转化率为_____,能使上述平衡体系中增大的措施有__________(任写一条)。
(3)已知弱电解质在水中的电离平衡常数(25℃)如下表(单位省略):
弱电解质 | H2CO3 | H2SO3 | NH3·H2O |
电离平衡常数 | Ka1=4.2×10-7 Ka2=5.6×10-11 | Ka1=1.54×10-2 Ka2=1.02×10-7 | Kb=1.7×10-5 |
①室温条件下。用敞口容器加热氨水一段时间,恢复至室温后,溶液中水的电离程度比加热前_______(填写“增大”、“减小”或“不变”)了.
②常温下,0.1 mo1·L-1(NH4)2SO4溶液呈_____(填“酸”、“中”、“碱”)性。
③常温下,测得某碳酸饮料的pH=6,则该饮料________。
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【化学——选修2:化学与技术】(15分)工业上以黄铁矿为原料生产硫酸主要分为三个阶段进行,即煅烧、催化氧化、吸收。请回答下列问题:
(1)煅烧黄铁矿形成的炉气必须经除尘、洗涤、干燥后进入 (填设备名称),其主要目的是 。
(2)催化氧化所使用的催化剂钒触媒(V2O5)能加快二氧化硫氧化速率,此过程中产生了一连串的中间体(如图),其中a、c二步反应的化学方程式可表示为: 、 。
(3)550℃时,SO2转化为SO3的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如图所示,则:将2.0mol SO2和1.0mol O2置于5L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10M Pa,A与B表示不同压强下的SO2转化率,通常情况下工业生产中采用常压的原因是: 。
(4)为循环利用催化剂,科研人员最新研制了一种离子交换法回收钒的新工艺,回收率达91.7%以上。已知废钒催化剂中含有V2O5、VOSO4及不溶性残渣,查阅资料知:VOSO4可溶于水,V2O5难溶于水,NH4VO3难溶于水。该工艺的流程如图如下:
则反应①②③④中属于氧化还原反应的是 (填数字序号),反应①的离子方程式为 ,该工艺中反应③的沉淀率(又称沉钒率)是回收钒的关键之一,沉钒率的高低除受溶液pH影响外,还需要控制氯化铵系数(NH4Cl加入质量与料液中V2O5的质量比)和温度。根据下图试建议控制氯化铵系数和度: 、 。
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