高中化学难题集Word下载.docx
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-5.5℃
溶于浓硫酸
红褐色液体或有毒气体,具有刺激恶臭,遇水反应生成氮的氧化物与氯化氢
某研究性学习小组根据亚硝酰氯性质拟在通风橱中制取亚硝酰氯,设计了如图所示实验装置。
实验开始前K2处于打开状态,K1、K3均已关闭。
、
试回答下列问题:
(1)①若D中装有纯净的NO气体,则B中应选用的试剂为
。
实验时利用B除去某些杂质气体并通过观察B中的气泡来判断反应速率,B还具有的作用是
;
②若D中装有纯净的氯气,则C中应选用的试剂为
(2)装置F的作用是
装置G的作用是
(3)若无装置G,则F中ClNO可能发生反应的化学方程式为
(4)某同学认为氢氧化钠溶液只能吸收氯气和ClNO,但不能吸收NO,所以装置H不能有效除去有毒气体。
为解决这一问题,可将尾气与某种气体同时通入氢氧化钠溶液中,这种气体的化学式是
。
6、工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产,流程如下:
(1)工业生产时,制取氢气的一个反应为:
CO+H2O(g)
CO2+H2
①t℃时,往1L密闭容器中充入0.2molCO和0.3mol水蒸气。
反应建立平衡后,体系中c(H2)=0.12mol·
L-1。
该温度下此反应的平衡常数K=_____(填计算结果)。
②保持温度不变,向上述平衡体系中再加入0.1molCO,当反应重新建立平衡时,水蒸气的转化率α(H2O)=________。
(2)合成塔中发生反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g);
△H<
0。
下表为不同温度下该反应的平衡常数。
由此可推知,表中
T1____573K(填“>
”、“<
”或“=”)。
(3)NH3和O2在铂系催化剂作用下从145℃就开始反应:
4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g) △H=-905kJ·
mol-1
不同温度下NO产率如图所示。
温度高于900℃时,NO产率下降的原因
(4)废水中的N、P元素是造成水体富营养化的关键因素,农药厂排放的废水中常含有较多的NH4+和PO43-,一般可以通过两种方法将其除去。
①方法一:
将Ca(OH)2或CaO投加到待处理的废水中,生成磷酸钙,从而进行回收。
当处理后的废水中c(Ca2+)=2×
10-7mol/L时,溶液中c(PO43-)=
mol/L。
(已知Ksp[Ca3(PO4)2]=2×
10-33)
②方法二:
在废水中加入镁矿工业废水,就可以生成高品位的磷矿石―鸟粪石,反应的方程式为Mg2++NH4++PO43-=MgNH4PO4↓。
该方法中需要控制污水的pH为7.5~10,若pH高于10.7,鸟粪石的产量会大大降低。
其原因可能为
与方法一相比,方法二的优点为
7、(14分)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。
通常用碳在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硫、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450-500°
C),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。
以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息如下:
a.四氯化硅遇水极易水解;
b.硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物;
c.有关物质的物理常数见下表:
请回答下列问题:
(1)写出装置A中发生反应的离子方程式
(2)装置A中g管的作用是
;
装置C中的试剂是
装置E中的h瓶需要冷却理由是
(3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是
(填写元素符号)。
(4)为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,是铁元素还原成Fe2+,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是:
①滴定前是否要滴加指示剂?
(填“是”或“否”),请说明理由
②某同学称取5.000g残留物,预处理后在容量瓶中配制成100ml溶液,移取25.00ml,试样溶液,用1.000×
10-2mol・L-1KMnO4标准溶液滴定。
达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00ml,则残留物中铁元素的质量分数是
8、(17分)
Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好PH和
浓度的废水中加入H2O2,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。
现运用该方法降解有机污染物p-CP,探究有关因素对该降解反应速率的影响。
[实验设计]控制p-CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表),设计如下对比试验。
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验
编号
实验目的
T/K
PH
c/10-3mol・L-1
H2O2
Fe2+
①
为以下实验作参考
298
3
6.0
0.30
②
探究温度对降解反应速率的影响
③
10
[数据处理]实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如右上图。
(2)请根据右上图实验①曲线,计算降解反应在50~150s内的反应速率:
(p-CP)=
mol・L-1・s-1
[解释与结论]
(3)实验①、②表明温度升高,降解反应速率增大。
但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因:
(4)实验③得出的结论是:
PH等于10时,
[思考与交流]
(5)实验时需在不同时间从反应器中取样,并使所取样品中的反应立即停止下来。
根据上图中的信息,给出一种迅速停止反应的方法:
9、甲酸(HCOOH)是一种有刺激臭味的无色液体,有很强的腐蚀性。
熔点8.4℃,沸点100.7℃,能与水、乙醇互溶,加热至160℃即分解成二氧化碳和氢气。
(1)实验室可用甲酸与浓硫酸共热制备一氧化碳:
HCOOH
H2O+CO↑,实验的部分装置如下图所示。
制备时先加热浓硫酸至80℃―90℃,再逐滴滴入甲酸。
①从下图挑选所需的仪器,画出Ⅰ中所缺的气体发生装置(添加必要的塞子、玻璃管、胶皮管,固定装置不用画),并标明容器中的试剂。
②装置Ⅱ的作用是
(2)实验室可用甲酸制备甲酸铜。
其方法是先用硫酸铜和碳酸氢钠作用制得碱式碳酸铜,然后再与甲酸斥制得四水甲酸铜[Cu(HCOO)2・4H2O]晶体。
相关的化学方程式是:
2CuSO4+4NaHCO3==Cu(OH)2・CuCO3↓+3CO2↑+2Na2SO4+H2O
Cu(OH)2・CuCO3+4HCOOH+5H2O==2Cu(HCOO)2・4H2O+CO2↑
实验步骤如下:
Ⅰ、碱式碳酸铜的制备:
③步骤是将一定量CuSO4・5H2O晶体和NaHCO3固体一起放到研钵中研磨,其目的是
④步骤是在搅拌下将固体混合物分多次缓慢加入热水中,反应温度控制在70℃―80℃,如果看到
(填写实验现象),说明温度过高。
Ⅱ、甲酸铜的制备:
将Cu(OH)2・CuCO3固体放入烧杯中,加入一定量热的蒸馏水,再逐滴加入甲酸至碱式碳酸铜恰好全部溶解,趁热过滤除去少量不溶性杂质。
在通风橱中蒸发滤液至原体积的1/3时,冷却析出晶体,过滤,再用少量无水乙醇洗涤晶体2―3次,晾干,得到产品。
⑤“趁热过滤”中,必须“趁热”的原因是
⑥用乙醇洗涤晶体的目的是
10、1942年,我国化工专家侯德榜以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱,他的“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献。
有关反应的化学方程如下:
NH3+CO2+H2O===NH4HCO3;
NH4HCO3+NaCl===NaHCO3↓+NH4Cl;
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O
(1)“侯氏制碱法”把合成氨和纯碱两种产品联合生产,请写出工业合成氨的化学反应方程式
已知合成氨为放热反应,若从勒夏特列原理来分析,合成氨应选择的温度和压强是
(选填字母)。
a.高温
b.低温
c.常温
d.高压
e.低压
f.常压
(2)碳酸氢铵与饱和食盐水反应,能析出碳酸氢钠晶体的原因是
(选填字母)
a.碳酸氢钠难溶于水
b.碳酸氢钠受热易分解
c.碳酸氢钠的溶解度相对较小,所以在溶液中首先结晶析出
(3)某探究活动小组根据上述制碱原理,欲制备碳酸氢钠,同学们按各自设计的方案进行实验。
第一位同学:
将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。
请回答:
①写出甲中发生反应的离子方程式
②乙装置中的试剂是
③实验结束后,分离出NaHCO3晶体的操作是
(填分离操作的名称)。
第二位同学:
用图中戊装置进行实验(其它装置未画出)。
①为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收的程度,实验时,须先从a管通入
气体,再从b管中通入
气体。
②装置c中的试剂为
e.碱石灰
f.浓硫酸
g.无水氯化钙
(4)请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法(用简要的文字和相关的化学反应方程式来描述):
11、水体中重金属铅的污染问题备受关注。
水溶液中铅的存在形态主要有Pb2+、Pb(OH)+、
Pb(OH)2、Pb(OH)3-、Pb(OH)42-,各形态的浓度分数α随溶液pH变化的关系如图所示:
【1表示Pb2+,2表示Pb(OH)+,3表示Pb(OH)2、,4表示Pb(OH)3-,5表示Pb(OH)42-】
(1)Pb(NO3)2溶液中,
2(填“>
”、“=”、“<
”);
往该溶液中滴入氯化铵溶液后,
增大,可能的原因是
(2)往Pb(NO3)2溶液中滴稀NaOH溶液,pH=8时溶液中存在的阳离子(Na+除外)有
,pH=9时,主要反应的离子方程式为
(3)某课题组制备了一种新型脱铅剂,能有效去除水中的痕量铅,实验结果如下表:
离子
Pb2+
Ca2+
Fe3+
Mn2+
Cl-
处理前浓度/(mg・L-1)
0.100
29.8
0.120
0.087
51.9
处理后浓度/(mg・L-1)
0.004
22.6
0.040
0.053
49.8
上表中除Pb2+外,该脱铅剂对其它离子的去除效果最好的是
(4)如果该脱铅剂(用EH表示)脱铅过程中主要发生的反应为:
2EH(s)+Pb2+
E2Pb(s)+2H+
则脱铅的最合适pH范围为
(填代号)。
A.4~5
B.6~7
C.9~10
D.11~12
三、推断题
12、
光催化制氢是化学研究的热点之一。
科学家利用含有呲啶环(呲啶的结构式为
,其性质类似于苯)的化合物II作为中间体,实现了循环法制氢,示意图如下(仅列出部分反应条件):
(1)化合物II的分子式为______________。
(2)化合物I合成方法如下(反应条件略,除化合物III的结构未标明外,反应式已配平);
化合物III的名称是________________。
(3)用化合物V(结构式见右图)代替III作原料,也能进行类似的上述反应,所得有机产物的结构式为___________________。
(4)下列说法正确的是_____________(填字母)
A.化合物V的名称是间羟基苯甲醛,或2-羟基苯甲醛
B.化合物I具有还原性;
II具有氧化性,但能被酸性高锰酸钾溶液氧化
C.化合物I、II、IV都可发生水解反应
D.化合物V遇三氯化铁显色,还可发生氧化反应,但不能发生还原反应
(5)呲啶甲酸酯可作为金属离子的萃取剂。
2-呲啶甲酸正丁酯(VI)的结构式见右图,其合成原料2-呲啶甲酸的结构式为_________________;
VI的同分异构体中,呲啶环上只有一个氢原子被取代的呲啶甲酸酯类同分异构体有_________________种。
四、填空题
13、一定温度下,发生反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<
(1)若在相同温度下,1molN2和3molH2分别在恒压密闭容器A中和恒容密闭容器B中反应,开始时A、B的体积相同。
则
容器中先达到平衡;
容器中的N2的转化率高
(2)当A中已达到平衡时,再加入1摩Ar,则N2的转化率
正反应速率会
(3)若B中反应达到平衡时,平衡混和物中N2、H2、NH3的物质的量分别为a、b、c摩。
仍维持原温度,用x、y、z分别表示开始时N2、H2、NH3的加入量(mol),使达到平衡后N2、H2、NH3的物质的量也为a、b、c摩。
则应满足的条件是:
①若x=0,y=0,则z=
②若x=0.75,则y应为
mol、z应为
mol。
③x、y、z应满足的一般条件是
14、将不同量的H2O和CO2气体分别通入到一恒容密闭容器中进行反应:
H2O+CO
CO2+H2;
得到以下三组数据,据此回答问题
实验组
温度
起始量
平衡量
达到平衡
所需时间
H2O
CO
H2
l
650℃
lmol
2mol
0.6mol
1.4mol
5min
2
900℃
0.5mol
1mol
0.2mol
0.8mol
3min
3
a
b
c
d
t
(1)①由以上数据,实验l中以v(CO2)表示的反应速率为_____________。
②该反应在650℃时平衡常数数值为______,该反应的逆反应为_____(填“吸”或“放”)热反应。
③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态,且t<
3min,则a,b应满足的关系为:
__________。
(2)将0.2molCO2气体通入到100mL3mol/L的NaOH溶液中,则所得溶液中各离子浓度关系正确的是____________。
A.c(Na+)>
c(HCO3-)>
c(OH一)>
c(CO32-)>
c(H+)
B.c(HCO3-)+c(H2CO3)+c(CO32-)=2mol/L
C.c(Na+)=2[c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)]
D.c(Na+)+c(H+)=c(OH一)+2c(CO32-)+c(HCO3-)
(3)已知常温下H2CO3为二元弱酸,其第一、二步电离的电离常数分别为
、Ka2,且
≈104Ka2。
Na2CO3溶液的第一、二步水解反应的平衡常数称为水解常数,分别为Kh1、Kh2。
①请推导出Kh1与Ka2的关系为_________(用表达式表示);
②常温下,0.01mol/L的Na2CO3溶液的pH为_______(用含Kh1的表达式表示)。
参考答案
1、C2、C3、CD4、B
5、
(1)①饱和食盐水(2分)安全瓶(或:
防止因装置堵塞引起事故)(2分)
②浓硫酸
(2分)
(2)冷凝收集亚硝酰氯(2分)
防止水蒸气进入U型管(2分)
(3)2ClNO+H2O=2HCl+NO↑+NO2↑(或:
2ClNO+H2O=2HCl+N2O3↑)(2分)
(4)O2(2分)
6、
(1)①1;
②50%;
(2)<
(3)温度高于900℃时,平衡向左移动。
(4)①5×
10-7
②当pH高于10.7时,溶液中的Mg2+、NH4+会与OH-反应,平衡向逆反应方向移动
能同时除去废水中的氮,充分利用了镁矿工业废水
7、
(1)MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)平衡压强
浓硫酸
使SiCl4冷凝
(3)Al、P、Cl
(4)①否;
KMnO4溶液自身可作指示剂;
②4.480%
8、⑴
⑵8.0×
10-6
⑶过氧化氢在温度高时,迅速分解。
⑷反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止)
⑸将所有样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中,使PH约为10(或将样品聚冷等其他合理答案)
9、①
②防止水槽中的水因倒吸流入蒸馏烧瓶中
③研细并混合均匀
④出现黑色固体
⑤防止甲酸铜晶体析出
⑥洗去晶体表面的水和其它杂质
10、
(1)N2+3H2
2NH3
b、d
(2)c
(3)第一位同学:
①CaCO3+2H+====Ca2++H2O+CO2↑
②饱和碳酸氢钠溶液
③过滤
第二位同学:
①NH3(氨)
CO2(二氧化碳)
②g
(4)向烧碱溶液中通入过量CO2:
NaOH+CO2===NaHCO3;
向饱和Na2CO3溶液汇总通入过量CO2;
Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3等,其他合理方法均可。
11、
(1)
>
Pb2+与Cl-发生反应,生成PbCl2(微溶),使c(Pb2+)减小。
(2)
Pb2+、Pb(OH)+、H+
Pb(OH)++OH-==Pb(OH)2↓
(3)
Fe3+
(4)
B
12、【答案】:
(1)C11H13O4N
(2)甲醛
(3)
(4)B、C
(5)
12
【解析】
(1)注意不要数掉了环上的氢原子,分子式为:
C11H13NO4。
(2)因反应式已配平,故可依据原子守恒定律推知Ⅲ的分子式为CH2O,故为甲醛;
(3结合题(3)可以得到有机物的分子式为C(7+2×
5+1-1)H(6+2×
8+5-8)O(2+2×
3+3―4×
1―2)N,所得化合物与化合物I相比多出部分为C6H4NO,由此可以确定甲醛在反应中提供化合物ICH2部分,化合物V应该提供
部分替代CH2部分,所以所得化合物的结构式;
(4)系统命名法Ⅴ的名称为3-羟基苯甲醛,A错,有机物Ⅴ含有的官能团为酚羟基和醛基,能发生显色反应即氧化反应,醛基和苯环均能与氢气发生加成反应(还原反应),D错;
同理Ⅱ能加氢发生还原反应,具有氧化性,而其侧链甲基类似于苯的同系物的性质能被高锰酸钾溶液硬化,B正确,I、Ⅱ、Ⅳ分子内都有酯基,能够发生水解,C正确;
水解生成2―呲啶甲酸和丁醇,结合酯的水解反应我们不难得到2―呲啶甲酸的结
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