研究氮、硫及卤素（F、Cl、Br、I）等单质及其化合物的反应在工农业生产、日常生活和环境保...

研究氮、硫及卤素（F、Cl、Br、I）等单质及其化合物的反应在工农业生产、日常生活和环境保护中有重要意义。

（1）工业上利用氨在催化剂存在的情况下与氧气反应来制备生产硝酸所需要的一氧化氮，该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　 。NH3的电子式为　　　　　　　　　　 。硝酸生产过程中排放出来的一氧化氮是大气污染物之一，目前有一种治理方法，是在400℃左右且有催化剂存在的情况下，用氨把一氧化氮还原成无色无毒气体，直接排入空气中，有关反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）已知在加热条件下浓硫酸能将木炭粉氧化，该反应的化学方程式为　　　　　　　　 。某学习小组设计实验来验证上述反应所产生的各种产物，将该反应生成的气体依次通过①装有无水硫酸铜的U型管 ②装有品红溶液的洗气瓶 ③装有酸性KMnO4溶液的洗气瓶 ④装有品红溶液的洗气瓶 ⑤装有澄清石灰水的烧杯，实验中能说明产物内含有CO2的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）某学习小组欲探究氯气、溴单质、碘单质的氧化性强弱。该小组设计的实验操作依次为：①向NaBr溶液中通入氯气 ②向KI溶液中通入氯气，若要验证氧化性Cl2＞Br2＞I2，你认为该小组同学还需完成的实验是　　　　　　　　　　　　　　　　 （用离子方程式表示）。从原子结构的角度解释氯、溴、碘氧化性逐渐减弱的原因是　　　　　　　　　　　 。

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（9分）运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义。

（1）氮是地球上含量丰富的元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。

①下图是一定的温度和压强下是N₂和H₂反应生成1molNH₃过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学反应方程式：。（△H的数值用含字母a、b的代数式表示）

②氨气溶于水得到氨水。在25°C下，将m mol·L^-1的氨水与n mol·L^-1的盐酸等体积混合，反应后的溶液呈中性，则c（NH⁺₄）________c（Cl^-）（填“>”、“<”或“=”）；用含m和n的代数式表示出混合液中氨水的电离平衡常数表达式________。

（2）海水中含有大量的元素，常量元素如氯、微量元素如碘在海水中均以化合态存在。

25°C下，向0．1mol·L^-1的NaCl溶液中逐滴加入适量的0．1mol·L^-1硝酸银溶液，有白色沉淀生成。从沉淀溶解平衡的角度解释产生沉淀的原因是________，向反应后的浊液中，继续加入适量0．1mol·L^-1的NaI溶液，振荡、静置，看到的现象是________，产生该现象的原因是（用离子方程式表示）________。

（已知25°C时）

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氮的化合物在工业生产和生活中都有重要的应用，运用化学原理研究氮的单质及其化合物具有重要意义。

I.一氯胺(NH2Cl)在中性或酸性环境中会发生水解，生成具有强烈杀菌作用的HClO，是重要的水的消毒剂。

（1）写出NH2Cl的电子式______________。

（2）写出NH2Cl与水反应的化学方程式_____________________。

（3）一定条件下(T℃、latm)，可以用Cl2(g)和NH3(g)制得NH2Cl(g) 同时得到HCl(g)。

已知部分化学键的键能如下表:

写出该反应的热化学方程式________________________。

II.亚硝酸氯(NOCl)是有机合成中重要试剂，可由NO与Cl2在一定条件下合成。保持恒温恒容条件，将物质的量之和为3mol的NO 和Cl2以不同的氮氯比()进行反应2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g) △H<0，平衡时某反应物的转化率与氮氯比及不同温度的关系结果如图所示:

（4）图中T1、T2的关系为: T1____T2(填“>”、“<”或“=”)

（5）图中纵坐标为物质(填化学式)_________的转化率，理由为______________。

（6）图中A、B、C 三点中平衡时NOCl体积分数最大的是__________(填“A”、“ B” 或“C”)

（7）若容器容积为1L，则B点平衡常数为____________。

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氮的化合物在工业生产和生活中都有重要的应用，运用化学原理研究氮的单质及其化合物具有重要意义。

I.一氯胺(NH2Cl)在中性或酸性环境中会发生水解，生成具有强烈杀菌作用的HClO，是重要的水的消毒剂。

(1)写出NH2C1的电子式______________________。

(2)写出NH2C1与水反应的化学方程式______________________。

(3)一定条件下(T℃、1.01×105Pa)，可以用Cl2(g)和NH3(g)制得NH2Cl(g)，同时得到HCl(g)。已知部分化学键的键能如下表：

写出该反应的热化学方程式____________________________________。

Ⅱ.亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂，可由NO与Cl2在一定条件下合成：2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g)　　 △H<0。保持恒温恒容条件，将物质的量之和为3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比进行反应，平衡时某反应物的转化率与氮氯比及不同温度的关系如图所示：

(4)图中T1、T2的关系为：T1______T2 (填“>”、“<”或“=”)

(5)图中纵坐标为物质__________的转化率，理由为___________________________。

(6)图中A、B、C三点对应的NOCl体积分数最大的是________(填“A”、“B”、或“C”)。

(7)若容器容积为1L，则B点的平衡常数为____________。

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运用化学反应原理研究碳、氮、硫、氯等单质及其化合物的反应，对生产、生活、环境保护等领域有着重要的意义。

（1）下列措施中，不利于环境保护的有________（填编号）。

a.大量开采使用化石燃料

b.使用无氟冰箱、空调

c.多步行多乘公交车，少用专车和私家车

d.将工业“废气”、“废液”、“废渣”直接排放

（2）工业上的“脱碳”指的是从“脱硝”、“脱硫”后的烟气用碱液吸收并得到浓缩的二氧化碳。利用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。

①写出吸收二氧化碳的离子方程式________。

②常温下，0.1mol/LNaHCO₃溶液的pH＞8，则溶液中c(H₂CO₃) _______c(CO₃^2－) （填“＞”、“＜”或“＝”）。

③合成的甲醇可以做为新型燃料电池的原料，若电解液是碱性的，则其负极的电极反应式为________。

（3）二氧化氯（ClO₂），为一种黄绿色气体，是公认的高效、广谱安全的杀菌消毒剂。工业上制备ClO₂的反应原理为：4HC1(浓)+2NaClO₃＝2ClO₂↑+Cl₂↑+2H₂O+2NaCl。上述反应中，产生1 mol ClO₂，则被氧化的HC1为________。

（4）SO₂溶于水可以得到二元弱酸H₂SO₃（亚硫酸）。

①25℃时，将NaOH深液与亚硫酸混合至恰好中和，则混合液中各种离子浓度的大小关系为________。

②25℃时，当NaOH溶液与H₂SO₃等物质的量混合时，发现混合液pH＜7，请你简要解释其原因________。

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“绿水青山就是金山银山”，运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对工业生产、缓解环境污染、解决能源危机等具有重要意义。

(1)已知：①C(s)+O2(g)=CO2(g)　　 △H1=-393．5kJ/mol

②C(s)+CO2(g)=2CO(g)　　　　 △H2=+172．5kJ/mol

③4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)　　 △H3=-1651．0kJ/mol

CO还原氧化铁的热化学方程式为_____________。

(2)氢硫酸、碳酸均为二元弱酸，其常温下的电离常数如下表：

①煤的气化过程中产生的有害气体H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收，该反应的离子方程式为_______；

②常温下，0.1mol·L-1 NaHCO3溶液和0.1mol·L-1 NaHS溶液的pH相比，pH较小的为________ 溶液(填化学式)。

(3)一定条件下，向某恒容密闭容器中充入x mol CO2和y mol H2，发生反应：CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g)　 ΔH (此反应在低温时为自发反应)。

①下图能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系曲线为_____(填“a”或“b”)，其判断依据是__________。

②若x=2、y=3，测得在相同时间内不同温度下H2的转化率如下图所示，则在该时间段内，恰好达到化学平衡时，此时容器内的压强与反应开始时的压强之比为_____________。

(4)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。

①NH3与NO2生成N2的反应中，当生成28g N2时，转移的电子数为____mol(结果保留三位有效数字)。

②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置如图1)。反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图2所示，在50～250 ℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是______；当反应温度高于380 ℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是____。

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碳及其化合物在工农业生产和日常生活中有广泛的应用，对其研究具有重要意义。

回答下列问题：

（1）利用活性炭的___作用可去除水中的悬浮杂质。

（2）炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*)，活化氧可以快速将SO2氧化为SO3，其活化过程中的能量变化如图所示：

活化过程中有水时的活化能降低了___eV。在酸雨的形成过程中，炭黑起：___作用。

（3）已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 ∆H，经测定不同温度下该反应的浓度平衡常数如下：

①该反应的△H___0(填“>”或“<")；250℃时，某时刻测得反应体系中c(CO)=0.4mol·L-1、c(H2)=0.4mol·L-1、c(CH3OH)=0.8mol·L-1，则此时v正__v逆(填“>”、“=”或“<”)。.

②某温度下，在2L刚性容器中，充入0.8molCO和1.6molH2，压强为p，tmin后达到平衡，测得压强为P。则v(H2)=____mol·L-1·min-1，平衡时的Kp=____。

（4）科研人员设计了甲烷燃料电池电解饱和食盐水装置如图所示，电池的电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固体，可在高温下传导O2-。

①该电池工作时负极反应方程式为____。

②用该电池电解100mL饱和食盐水，若在两极产生的气体体积分别为V1L、V2L(标准状况)，且V1>V2，则电解所得溶液的c(OH-)=____mol·L-1(忽略气体溶解和溶液体积变化)。

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碳及其化合物在工农业生产和日常生活中有广泛的应用，对其研究具有重要意义。

回答下列问题：

（1）利用活性炭的___作用可去除水中的悬浮杂质。

（2）炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*)，活化氧可以快速将SO2氧化为SO3，其活化过程中的能量变化如图所示：

活化过程中有水时的活化能降低了___eV。在酸雨的形成过程中，炭黑起：___作用。

（3）已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 ∆H，经测定不同温度下该反应的浓度平衡常数如下：

①该反应的△H___0(填“>”或“<")；250℃时，某时刻测得反应体系中c(CO)=0.4mol·L-1、c(H2)=0.4mol·L-1、c(CH3OH)=0.8mol·L-1，则此时v正__v逆(填“>”、“=”或“<”)。.

②某温度下，在2L刚性容器中，充入0.8molCO和1.6molH2，压强为p，tmin后达到平衡，测得压强为P。则v(H2)=____mol·L-1·min-1，平衡时的Kp=____。

（4）科研人员设计了甲烷燃料电池电解饱和食盐水装置如图所示，电池的电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固体，可在高温下传导O2-。

①该电池工作时负极反应方程式为____。

②用该电池电解100mL饱和食盐水，若在两极产生的气体体积分别为V1L、V2L(标准状况)，且V1>V2，则电解所得溶液的c(OH-)=____mol·L-1(忽略气体溶解和溶液体积变化)。

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（14分）

卤素单质的性质活泼，卤素的化合物应用广泛，研究卤素单质及其化合物具有重要意义。

（1）在光照条件下，氯气和氢气反应过程如下：

①Cl₂→Cl+Cl     ②Cl+H₂→HCl+H    ③H+Cl₂→HCl+Cl

反应②中被破坏的化学键是——，氯元素的原子结构示意图为——。。

（2）二氧化氯（ClO₂）是一种广泛用于水处理消毒剂，与Cl₂相比，ClO₂不但具有更显著的杀菌能力，而且不会产生对人体有害的有机氯化物。制备ClO₂的方法有以下两种：

2NaClO₃+4HCl===2ClO₂↑+Cl₂+2NaCl+2H₂O…………………………①

2NaClO₂+H₂O₂+H₂SO₄===2C1O₂↑+O₂↑+Na₂SO₄+2H₂O  …………………②

你认为哪种方法最佳________（填序号），理由是________。

（3）工业上用电解饱和食盐水的方法制取烧碱和氯气，请写出反应的离子方程式

________。

（4）碘钨灯具有比白炽灯寿命长且环保节能的特点。一定温度下，灯泡内封存的少量碘与使用过程中沉积在管壁上的钨可以发生反应：W(s)+I₂(g)WI₂(g)。为模拟上述反应，准确称取0.508g碘、0.736g金属钨置于50.0mL的密闭容器中，加热使其反应。如图是WI₂（g）的物质的量随时间变化关系图象，其中曲线I（0~t­₂时间段）的反应温度为T₁，曲线II（从t₂开始）的反应温度为T₂，且T₂>T₁。则：①该反应的△H________0（填“大于”

或“等于”或“小于”）

②从反应开始到t₁时间内的平均反应速率

v(I₂)=________。

③下列说法中不正确的是________（填序号）。

A．该反应的平衡常数表达式是

B．灯丝附近温度越高，灯丝附近区域WI₂越易变为W而重新沉积到灯丝上

C．利用该反应原理可以提纯钨

（5）25℃时，向5mL含有KCl和KI浓度均为0.1mol/L的混合液中，滴加6mL0.1mol/L的AgNO₃溶液，先生成的沉淀是________，溶液中离子浓度由大到小的顺序是________[不考虑H⁺和OH^-。25℃时K_SP（AgCl）=1.8×10^-10、K_SP（AgI）=8.3×10^-17]。

（6）Mg常用作提纯Ti的试剂，已知：

①Mg（s）+Cl（g）==MgCl₂（s）△H=—641kJ/mol

②Ti(s)+2Cl₂(g)===TiCl₂(l) △H=—770kJ/mol

请写出Mg与液态TiCl₄反应提纯钛的热化学方程式________。

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卤族元素是典型的非金属元素，卤素单质及其化合物在工农业生产和生活中都有重要的用途。

（1）同主族元素的电负性大小存在一定的规律，卤族元素(F、Cl、Br、I)中，电负性最大的是　　　　　　 。

（2）不同卤素原子之间可形成卤素互化物，如IBr、BrI3、BrF5、IF，等。卤素互化物中的化学键类型是 　　 　　 （填标号）。

A．极性键　　 B．非极性键　　 C．离子键　　 D．σ键

（3）BeCl2的分子空间构型为__________；BF3分子中B-F键的键角为_____________。

（4）CCl4分子中的C原子和NF3分子中的N原子的杂化方式是否相同？ 　　　　　　　　 。如果相同，则其杂化方式为 　　　　　　　 ；如果不相同，则其杂化方式分别为 　　 　　　　　 　　 。（后两个空只能填一个，若两空都填，则不给分）

（5）HF的相对分子质量小于HC1，但其沸点却高于HC1，其原因是________________

（6）由F、Mg、K三种元素形成的某种晶体的晶胞结构如下图所示，晶胞边长为anm，该晶体的化学式为_________________________；列式计算该晶体的密度(g．cm-3)

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