1、 原理型简答题 A 组 1 已知 H2S 高温热分解制 H2的反应如下 ： 2H2S(g) 2H2(g) S2(g)。 在恒容密闭容器中 ， 控制不同温度进行 H2S 的分解实验 。 以 H2S 的起始浓度均为 c molL 1测定 H2S 的转化率 ， 结果如图所示 。 图中 a为 H2S 的平衡转化率与温度关系曲线 ， b 曲线表示不同温度下 反应经过相同时间且未达到化学平衡时 H2S的转化率 。 请说明随温度的升高 ， 曲线 b向曲线 a逼近的原因 ： _。 答案 温度升高 ， 反应速率加快 ， 达到平衡所需的时间缩短 ， 故曲线 b向曲线 a靠近 解析 弄清两根曲线表示的含义，温度低时
2、， H2S 转化率相差较大，温度高时， H2S 转化率几乎相等，说明温度高时，在该段时间里已经达到平衡。 2 取少量待检水样 (含有少量 Cu2 )于试管中 ， 先加入 NaOH 溶液 ， 观察到有蓝色沉淀生成 ，继续加入 NaOH 溶液 ， 直到不再产生蓝色沉淀为止 ， 再加入 Na2S 溶液 ， 有黑 色沉淀生成 ，且蓝色沉淀逐渐减少 。 请你使用化学用语 ， 结合必要的文字解释其原因 _。 答案 待检水样中含有 Cu2 ， 加碱发生 Cu2 2OH =Cu(OH)2 ， 再加入 Na2S 溶液 ， CuS比 Cu(OH)2更难溶 ， 则发生 Cu(OH)2(s) S2 (aq) CuS(
3、s) 2OH (aq) 解析 因铜离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铜沉淀， CuS 比 Cu(OH)2更难溶，则加入 Na2S溶液能发生沉淀的转化。 3 不同的金属氢氧化物在酸中溶解度不同 ， 因此可以利用这一性质 ， 控制溶液的 pH， 达到分 离金属离子的目的 。 难溶金属的氢氧化物在不同 pH 下的溶解度曲线如图所示 。 (1)pH 3 时溶液中铜元素的主要存在形式是 _。 (2)若要除去 CuCl2溶液中的少量 Fe3 ， 应该控制溶液的 pH 为 _(填字母 )。 A 1 B 4 左右 C 6 (3)在 Ni(NO3)2溶液中含有少 量的 Co2 杂质 ， _(填 “ 能 ” 或 “
4、不能 ” )通过调节溶液 pH的方法将其除去 ， 理由是 _。 答案 (1)Cu2 (2)B (3)不能 Co2 、 Ni2 沉淀的 pH 范围相差太小 解析 由图像可知 Fe3 沉淀 pH 范围大约为 1.8 2.7， Cu2 沉淀 pH 范围约为 4.5 5.9， Ni2 、Co2 沉淀 pH 范围都约是 7 7.9，相差很小。 4 汽车尾气中含有 NO、 CO 和碳颗粒等有害物质 ， 已成为某些大城市空气 的主要污染源 。 (1)汽车燃料中一般不含氮元素 ， 汽缸中生成 NO 的原因为 (可逆反应 ， 用化学方程式表示 )_，且汽缸内温度越高 ， 单位时间内 NO 排放量越大 ， 试分析
5、其原因 _。 (2)治理汽车尾气中 NO 和 CO 污染的一种方法是将其转化为无害的 CO2和 N2， 反应原理 ：2NO(g) 2CO(g) 2CO2(g) N2(g) H 0 某研究小 组在三个容积均为 5 L 的恒容密闭容器中 ， 分别充入 0.4 mol NO 和 0.4 mol CO， 在三种不同实验条件下进行上述反应 (体系各自保持温度不变 )， 反应体系总压强随时间的变化如图所示 。 计算实验 从开始至达到平衡时的反应速率 v(NO) _。 图中三组实验从开始至达 到平衡时的反应速率 v(NO)由大到小的顺序为 _(填序号 )。 与实验 相比 ， 实验 和实验 分别仅改变一种反应
6、条件 ， 所改变的条件和判断的理由 ： 实验 _； 实验 _。 三组实验中 CO 的平衡转化率 (CO)、 (CO)、 (CO)的大小关系为 _。 答案 (1)N2 O2?高温 2NO 温度升高 ， 反应速率加快 (2) 1.75 10 3 molL 1min 1 、 、 升高温度 ； 达到平衡时的时间比 缩短 ，起始压强增大加催化剂 ； 达到平衡的时间比 缩短 ， 平衡没有移动 (CO) (CO) (CO) 解析 (1)汽车尾气中含有 NO，原因是空气中的氮气和氧气在高温或放电的条件下生成 NO，该反应温度越高，反应速率越快，故汽车启动后， 汽缸的温度越高，单位时间内 NO 的排放量越大。
7、(2) 实验 从开始到平衡时压强从 320 kPa 降低至 250 kPa，总物质的量浓度由 0.16 molL 1变为 0.125 molL 1，根据化学方程式 2NO 2CO=N2 2CO2，总浓度减少 0.035 molL 1，反应的 NO 的浓度为 0.07 molL 1，则 v(NO) 0.07 molL 140 min 1.75 10 3 molL 1min 1。 根据图像可知，三种条件下反应速率由大到小的顺序为 、 、 。 与实验 相比，实验 改变的条件是升高温度，因为达到平衡的时间比 缩短，起始压强增大。与实验 相比，实验 改变的条件是加催化剂，因为达到平衡的时间比 缩短，平衡
8、没有移动。 三组实验中 CO 的转化率： 、 的转化率相等，反应 的压强改变量由 400 到 350，反应 、 的压强改变量由 320 到 250，故 转化率最小，故 (CO) (CO) (CO)。 5 增强环保意识 ， 爱护环境是每个公民的职责 。 利用碳的氧化物合成甲醇等资源化利用对环境保护具有重要意义 。 请回答下列问题 ： (1)溶于海水的 CO2 有 4 种存在形式 ， 除 CO2 外还有 H2CO3、 _、_， 解释产生另外两种的原因 ： _。 (2)一定条件下 ， 甲醇可同时发生 ： A 2CH3OH(g)=CH3OCH3(g) H2O(g) B 2CH3OH(g)=C2H4(g
9、) 2H2O(g) 上 述反应过程中能量变化如图所示 ： 写出反应速率较大的序号并说明原因 ： _ _。 若容器中加入催化剂 ， 则 E2 E1将 _(填 “ 变大 ”“ 不变 ” 或 “ 变小 ” )。 答案 (1)HCO3 CO23 CO2溶于水生成 H2CO3， H2CO3电离出 H 和 HCO3 ， HCO3 继续发生微弱的电离生成 H 和 CO23 (2) A， 反应 A 活化能低 ， 在相同条件下反应速率较大 不变 解析 (2) 反应的活化能越小，反应速率越快； 加入催化剂改变了反应的 途径，降低反应所需的活化能，所以 E1和 E2均减小，催化剂不能改变反应热大小， H E1 E2
10、， H 不变，则 E2 E1不变。 B 组 1 简要回答下列问题 ： (1)用于电解的食盐水需先除去其中的 Ca2 、 Mg2 、 SO24 等杂质 。 某次除杂操作时 ， 往粗盐水中先加入过量的 _(填化学式 )， 至沉淀不再产生后 ， 再加入过量的 Na2CO3和 NaOH， 充分反应后将沉淀一并滤去 。 经检测发现滤液中仍含有一定量的 SO24 ， 其原因是_ 已知： Ksp(BaSO4) 1.110 10、 Ksp(BaCO3) 5.110 9。 (2)氯碱工业中电解饱和食盐水时 ， 用盐酸控制阳极区溶液的 pH 在 2 3， 用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 ： _。 (3)已知 B
11、a2 有很强的毒性 ， 医学上进行消化系统的 X 射线透视时 ， 常使用 BaSO4作内服造影剂 。 胃酸酸性很强 (pH 约为 1)， 但服用大量 BaSO4仍然是安全的 ， BaSO4不溶于酸的原因是 _(用沉淀溶解平衡原理解释 )。 答案 (1)BaCl2 BaSO4和 BaCO3的 Ksp相差不大 ， 当溶液中存在大量 CO23 时 ， BaSO4(s)会部分转化为 BaCO3(s)(或其他合理答案 ) (2)由于阳极上生成氯气 ， 而氯气可溶于水 ， 并发生下列反应 ： Cl2 H2O HCl HClO， 增大 HCl 的浓度可使平衡逆向移动 ， 减少氯气在水中的溶解 ， 有利于氯气
12、的逸出 (3)对于平衡 BaSO4(s) Ba2 (aq) SO24 (aq)， H 不能减小 SO24 的浓度 ， 故平衡不能向溶解方向移动 ， Ba2 浓度很小 ， 因而对人身无害 解析 (1)根据后面加入的物质为 Na2CO3和 NaOH，可知前面缺少除去 SO24 的试剂 BaCl2。BaSO4和 BaCO3的 Ksp相差不大，当溶液中存在大量 CO23 时， BaSO4(s)会部分转化为 BaCO3(s)。 2 等浓度的 H2SO3和 NaHSO3混合液 ， 加入少量的强酸或强碱溶液 ， pH 值都没有明显变化 ，请解释其原因 ： _ _(用离子方程式表示 )。 答案 加碱时发生反应
13、 ： H2SO3 OH =HSO3 H2O； 加酸时发生反应 ： HSO3 H =H2SO3 解析 当加碱时， H2SO3与 OH 反应，使 c(OH )增大不明显；当加酸时， HSO3 与 H 反应，消耗 H ，使 c(H )增大不明显。 3 直接排放含 SO2的烟气会形成酸雨 ， 危害环境 。 利用钠碱循环法可脱除烟气中的 SO2。 (1)吸收液吸收 SO2的过程中 ， pH 随 n(SO23 ) n(HSO3 )变化关系如下表 ： n(SO23 ) n(HSO3 ) 91 9 1 1 9 91 pH 8.2 7.2 6.2 由上表判断 ， NaHSO3溶液显 _性 ， 用化学平衡原理解释
14、 ： _ _。 (2)当吸收液的 pH 降至约为 6 时 ， 需送到电解槽再生 。 再生示意图如下 ： 当阴极室中溶液 pH 升到 8 以上时 ， 吸收液再生并循环利用 。 简述再生原理 ：_ _。 答案 (1)酸 NaHSO3 溶液中的 HSO3 存在两个平衡 ： HSO3 H SO23 和 HSO3 H2O H2SO3 OH ， HSO3 的电离程度大于其水解程度 (2)H 在阴极得电子生成 H2， 溶液中的 c(H )降低 ， 促使 HSO3 电离生成 SO23 ， 且 Na 进入 阴极室 ， 吸收液得以再生 4 NaClO2 的漂白能力是漂白粉的 4 5 倍 。 NaClO2 广泛用于
15、造纸工业 、 污水处理等 。 工业上生产 NaClO2的工艺流程如下 ： (1)ClO2 发生器中的反应为 2NaClO3 SO2 H2SO4=2ClO2 2NaHSO4。 实际工业生产中可用硫黄 、 浓硫酸代替反应原料中的 SO2， 其原因是 _ _ (用化学方程式表示 )。 (2)反应结束后 ， 向 ClO2发生器中通入一定量空气的目的是 _。 (3)吸收器中生成 NaClO2的离子方程式为 _ _， 其中反应温度不能高于 5 可能的原因为 _ _。 答案 (1)S 2H2SO4(浓 )= 3SO2 2H2O (2)驱赶出 ClO2， 确保其被充 分吸收 (3)2ClO2 2OH H2O2
16、=2ClO2 O2 2H2O 提高 ClO2的利用率 (或防止 H2O2分解 ) 解析 (1)因为浓硫酸和硫黄反应产生 SO2，反应的化学方程式为 S 2H2SO4(浓 )= 3SO2 2H2O。 (2)通入一定量的空气后，能将生成的 ClO2全部吹出后被吸收。 (3)在吸收器中通入了 ClO2气体，加入了双氧水和 NaOH 溶液，故发生反应的离子方程式为 2ClO2 2OH H2O2=2ClO2 O2 2H2O；温度过高时，参加反应的 H2O2 易分解，易造成 ClO2 的利用率降低。 5 难溶性杂卤石 (K2SO4MgSO42CaSO42H2O)属于 “ 呆矿 ” ， 在水中存在如下平衡
17、： K2SO4MgSO42CaSO42H2O(s) 2Ca2 2K Mg2 4SO24 2H2O 为能充分利用钾资源 ， 用饱和 Ca(OH)2溶液溶浸杂卤石制备硫酸钾 ， 工艺流程如下 ： (1)滤渣主要成分有 _和 _以及未溶杂卤石 。 (2)用化学平衡移动原理解释 Ca(OH)2溶液能溶解杂卤石浸出 K 的原因 ： _ _。 (3)“ 除杂 ” 环节中 ， 先加入 _溶液 ， 经 搅拌等操作后 ， 过滤 ， 再加入_溶液调滤液 pH 至中性 。 答案 (1)Mg(OH)2 CaSO4 (2)加入 Ca(OH)2 溶液 ， Mg2 与 OH 结合生成 Mg(OH)2 沉淀 ，Mg2 浓度减
18、小 ， 平衡正向移动 ， K 增多 (3)K2CO3 H2SO4 解析 解题时，要依据制备 K2SO4的工艺流程，结合物质的分离与提纯的原则进行分析。 (1)杂卤石中加入 Ca(OH)2溶液， Mg2 与 OH 结合生成 Mg(OH)2沉淀， CaSO4微溶于水，过滤后，滤渣中含有 Mg(OH)2、 CaSO4及未溶解的杂卤石。 (2)加入 Ca(OH)2溶液， Mg2 与 OH 结合生成 Mg(OH)2沉淀，使 c(Mg2 )减小，杂卤石的溶解平衡正向移动，同时 c(Ca2 )与 c(SO24 )均增大，从而析出 CaSO4沉淀， K 留在滤液中。 (3)滤液中含有 Ca2 、 OH ，可先
19、加入过量 K2CO3溶液除去 Ca2 ，过滤后，再加入稀 H2SO4调节溶液的 pH 至中性。 6 煤粉中的氮元素在使用过程中的转化关系如图所示 ： (1) 中 NH3参与反应的化学方程式为 _。 (2) 中加入的物质可以是 _(填字母 )。 a 空气 b CO c KNO3 d NH3 (3)焦炭氮中有一种常见的含氮有机物吡啶 ( )， 其分子中相邻的 C 和 N 原子相比 ， N 原子吸引电子能力更 _(填 “ 强 ” 或 “ 弱 ” )， 从原子结构角度解释原因 ： _。 (4)用间接电化学法除去 NO 的过程 ， 如图所示 ： 已知电解池的阴极室中溶液的 pH 在 4 7 之间 ， 写
20、出阴极的电极反应式 ： _。 用离子方程式表示吸收池中除去 NO 的原理 ： _。 答案 (1)4NH3 5O2=催化剂 4NO 6H2O (2)bd (3)强 C 和 N 原子在同一周期 (或电子层数相同 )， N 原子核电荷数更大 ， 原子半径更小 ， 原子核对外层电子的吸引力更强 (4)2HSO3 2e 2H =S2O24 2H2O 2NO 2S2O24 2H2O=N2 4HSO3 C 组 1 化工生产的副产氢也是氢气的来源 。 电解法制取有广泛用途的 Na2FeO4， 同时获得氢气 ：Fe 2H2O 2OH =电解 FeO24 3H2 ， 工作原理如图甲所示 。 装置通电后 ， 铁电极
21、附近生成紫红色 FeO24 ， 镍电极有气泡产生 。 若氢氧化钠溶液浓度过高 ， 铁电极 区会产生红褐色物质 。已知 ： Na2FeO4只在强碱性条件下稳定 ， 易被 H2还原 。 (1)电解一段时间后 ， c(OH )降低的区域在 _(填 “ 阴极室 ” 或 “ 阳极室 ” )。 (2)电解过程中 ， 须将阴极产生的气体及时排出 ， 其原因是 _ _。 (3)c(Na2FeO4)随初始 c(NaOH)的变化如图乙 ， 任选 M、 N 两点中的一点 ， 分析 c(Na2FeO4)低于最高值的原因 ： _。 答案 (1)阳极室 (2)防止 Na2FeO4与 H2反应使产率降低 (3)M 点 ：
22、c(OH )低 ， Na2FeO4稳定性差 ， 且反 应慢 或 N 点： c(OH )过高，铁电极上有 Fe(OH)3(或 Fe2O3)生成，使 Na2FeO4产率降低 解析 (1)由电解装置图可知，阳极为 Fe 电极，阴极为 Ni 电极，电解总反应为 Fe 2H2O2OH =电解 FeO24 3H2 ；装置通电后，铁电极附近生成紫红色的 FeO24 ，镍电极有气泡产生，则阳极反应式为 Fe 8OH 6e =FeO24 4H2O，阴极反应式为 2H2O 2e =2OH H2 ，由于阳极反应中消耗 OH ，故电解一段时间后，阳极室 c(OH )降低。 (2)Na2FeO4易被 H2还原，电解过程
23、中，将阴极产生的气体 (H2)及时排出，可防止 Na2FeO4被H2还原，使其产率降低。 (3)由 c(Na2FeO4)随初始 c(NaOH)的变化图可知，当 c(NaOH) 14 molL 1时， c(Na2FeO4)达到最大值。 Na2FeO4只在强碱性条件下稳定， M 点在最高值之前，溶液中 c(OH )较低， Na2FeO4的稳定性差，且反应速度慢。由题中信息 “ 若氢氧化钠溶 液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质 ” ，即有 Fe(OH)3生成； N 点在最高值之后，溶液中 c(OH )过大，铁电极上有 Fe(OH)3生成，使 Na2FeO4的产率降低。 2 烟气脱硫能有效减少二氧化
24、硫的排放 。 实验室用粉煤灰 (主要含 Al2O3、 SiO2 等 )制备碱式硫酸铝 Al2(SO4)x(OH)6 2x溶液 ， 并用于烟气脱硫研究 。 (1)酸浸时反应的化学方程式为 _；滤渣 的主要成分为 _(填化学式 )。 (2)加 CaCO3 调节溶液的 pH 至 3.6， 其目的是中和溶液中的酸 ， 并使 Al2(SO4)3 转化为Al2(SO4)x(OH)6 2x。 滤渣 的主要成分为 _(填化学式 )； 若溶液的 pH 偏高 ，将会导致溶液中铝元素的含量降低 ， 其原因是 _(用离子方程式表示 )。 答案 (1)Al2O3 3H2SO4=Al2(SO4)3 3H2O SiO2 (
25、2)CaSO4 3CaCO3 2Al3 3SO24 3H2O=2Al(OH)3 3CaSO4 3CO2 解析 (1)酸浸时能与 H2SO4反应的是 Al2O3， H2SO4与 Al2O3反应生成盐和水， SiO2不和 H2SO4反应，成为滤渣。 (2)CaCO3和溶液中的 H2SO4反应生成 CaSO4；如果 pH 偏高，一部分 Al3 会转化为 Al(OH)3沉淀，离子方程式为 3CaCO3 2Al3 3SO24 3H2O=2Al(OH)3 3CaSO4 3CO2 。 3 氯化亚铜 (CuCl)广泛用于化工 、 印染 、 电镀等行业 。 CuCl 微溶于水 ， 不溶于稀酸 ， 可溶于 Cl
26、浓度较大的体系 ， 在潮湿空气中易水解氧化 。 以海绵铜 (主要成分是 Cu 和少量 CuO)为原料 ， 采用硝酸铵氧化分解技术生产 CuCl 的工艺流程如下 ： (1)溶解步骤的温度应该控制在 60 70 ， 原因是 _ _。 该步骤 Cu 与 NH4NO3反应的离子方程式为 (N 元素被还原到最低价 )_ _。 (2)还原步骤发生反应的离子方程式为 _。 (3)滤液的主要成分为 _(填化学式 )， 洗净过滤所得固体应选用 _(填字母 )。 A 盐酸 B 硫酸 C 硝酸 (4)(NH4)2SO3的用量与 Cu2 沉淀率的关系如上图所示 ， 工业上 nNH42SO3nCu2 采用 0.6最为适
27、宜 ，此时 (NH4)2SO3略过量 ， 其原因是 _。 答案 (1)温度过低 ， 溶解速率慢 ， 温度过高 ， NH4NO3 会分解 4Cu NO3 10H =4Cu2 NH4 3H2O (2)2Cu2 SO23 2Cl H2O=2CuCl SO24 2H (3)(NH4)2SO4， H2SO4 B (4)SO23 易被氧化 ， 确保 Cu2 完全被还原为 CuCl 4乙烯气相水合反应的热化学方程式为 C2H4(g) H2O(g)=C2H5OH(g) H 45.5 kJmol 1，下图是乙烯气相水合法制乙醇中乙烯的平衡转化率与温度 、 压强的关系 其中 n(H2O) n(C2H4) 1 1。
28、 (1)列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中 A 点的平衡常数 Kp： _ (用平衡分压代替平衡浓度计算 ， 分压 总压 物质的量分数 )。 (2)图中压强 (p1、 p2、 p3、 p4)的大小顺序为 _， 理由是 _。 (3)气相直接水合法常采用的工艺条件 ： 磷酸 /硅藻土为催化剂 ， 反应温度 290 、 压强 6.9 MPa， n(H2O) n(C2H4) 0.6 1。 乙烯的转化 率为 5%， 若要进一步提高乙烯转化率 ， 除了可以适当改变反应温度和压强外 ， 还可以采取的措施有 _、 _。 答案 (1)设起始时 C2H4 和 H2O(g)的物质的量均为 n mol， 则 Kp pC2
29、H5OHpC2H4pH2O20%np2n 20%n 80%np2n 20%n2 20 180802 7.85 0.07 (2)p1 p2 p3 p4 反应分子数减少 ， 相同温度下 ， 压强升高乙烯转化率提高 (3)将产物乙醇液化移去 增加 n(H2O) n(C2H4)比 解析 (1)设起始时 C2H4和 H2O(g)的物质的量均为 n mol，根据 A 点 C2H4的转化率为 20%，则平衡时 C2H4、 H2O(g)和 C2H5OH 的物质的量分别为 80%n mol、 80%n mol 和 20%n mol，则Kp pC2H5OHpC2H4pH2O20%np2n 20%n 80%np2n
30、 20%n2 20 180802 7.85 0.07。 (2)增大压强，平衡将正向移动，能提高 C2H4的转化率，故利用图像可知压强： p1 p2 p3p4。 (3)为了使平衡正向移动，还可以将乙醇液化及时分离，或采取增大 n(H2O) n(C2H4)之比等措施。 5 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 ： Bodensteins 研究了下列反应 ： 2HI(g) H2(g) I2(g) H 11 kJmol 1 在 716 K 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的关系如下表 ： t/min 0 20 40 60 80 120
31、 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 (1)根据上述实验结果 ， 该反应的平衡常数 K的计算式为 _ _。 (2)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 0.002 7 min 1， 在 t 40 min时 ， v 正 _min 1。 (3)由上述实验数据计算得到 v 正 x(HI)和 v 逆 x(H2)的关系可用下图表示 。 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 )。 答案 (1)0.108 0.1080.7842 (2)k 正 /K 1.95 10 3 (3)A 点 、 E 点 解析 (1)2HI(g) H2 (g) I2 (g)是反应前后气体物质的量不变的反应。反应后 x(HI)
