化学反应原理综合提高课后练习及参考答案.docx

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化学反应原理综合提高课后练习及参考答案

化学反应原理综合提高

（一）课后练习

题一：

工业废水中常含有一定量的

和

，它们会对人类及生态系统产生很大的伤害，必须进行处理。

常用的处理方法有还原沉淀法，该法的工艺流程如下：

（1）制备该工艺流程需用Fe2+进行还原。

甲同学方案：

用部分生锈的废铁屑与稀硫酸反应制备Fe2+，检验溶液中是否含有Fe3+试剂是（）

A．铁氰化钾溶液B．硫氰化钾溶液C．酸性高锰酸钾溶液

制备中除发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑外，其他可能反应的离子方程式为____________。

乙同学方案：

把一块纯净的铁片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到铁片上有气泡，在平行插入一块铜片，可观察到铜片上______（填“有”或“没有”）气泡产生，再用导线把铁片和铜片连接起来，组成一个原电池，正极的电极反应式为______________________。

（2）工艺流程中第①步存在平衡：

2

（黄色）+2H+

（橙色）+H2O，若平衡体系的pH=2，则溶液显______色。

（3）工艺流程中第②步中，还原1mol

离子，需要______mol的FeSO4·7H2O。

（4）工艺流程中第③步生成的Cr（OH）3在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：

Cr（OH）3（s）

Cr3+（aq）+3OH-（aq）

常温下，Cr（OH）3的溶度积Ksp＝10-32，要使c（Cr3+）降至10-5mol/L，溶液的pH应调至__________。

题二：

含氮废水进入水体后对环境造成的污染越来越严重，对含氮废水进行有效的检测和合理的处理是人们研究和关心的重要问题。

（1）环境专家认为可以用金属铝将水体中的

还原为N2，从而消除污染。

其反应的离子方程式是：

6

＋10Al＋18H2O＝3N2↑＋10Al（OH）3＋6OH-。

又有人认为金属镁比铝能更快消除氮的污染，其反应原理和金属铝相同。

写出镁和含

的废水反应的离子方程式______________________________________。

（2）水中的

是含氮有机物分解的产物，其浓度的大小是水源污染程度的标志之一。

检测水中的

可用目视比色法（比较溶液颜色深浅度以确定所含有色物质浓度的方法），检测步骤如下：

步骤一：

配制标准溶液：

称取0.69gNaNO2，溶于水后在容量瓶中配成1.0L溶液A，移取5.0mL溶液A，稀释至1.0L，得溶液B。

步骤二：

配制标准色阶：

取6只规格为10.0mL的比色管（即质地、大小、厚薄相同且具有塞的平底试管），分别加入体积不等的溶液B，并稀释至10.0mL，再加入少许（约0.30g）氨基苯磺酸粉末，实验结果如下表所示。

色阶序号

1

2

3

4

5

6

加入溶液B的体积/mL

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

反应后溶液颜色

由无色变为由浅到深的樱桃红色

步骤三：

取10mL水样倒入比色管中，加少许氨基苯磺酸，显色后与标准色阶对比。

①利用步骤三在野外检测水样污染程度的优点是。

②步骤二中设计色阶序号1的作用是。

③如果水样显色后比6号还深，应采取的措施是。

（3）现有含NH3为3.4mg·L-1的废水150m3（密度为1g·cm-3），可采用如下方法进行处理：

将甲醇加入含氨的废水中，在一种微生物作用下发生反应：

2O2+NH3=

+H++H2O；6

+6H++5CH3OH→3N2↑+5CO2↑+13H2O

若用此方法处理，假设每步的转化率为100%，需要甲醇g。

题三：

侯德榜是我国著名科学家，1933年出版《纯碱制造》一书，创立了中国自己的制碱工艺。

其纯碱制造原理如下图所示：

（1）由NaHCO3制备纯碱的化学方程式是__________________。

（2）过程Ⅰ通入NH3和CO2的顺序是______________________。

（3）过程Ⅱ析出NH4Cl（s）的原因是_________________________。

（4）充分利用副产品NH4Cl生产NH3和HCl。

直接加热分解NH4Cl，NH3和HCl的产率往往很低，原因是________________________。

（5）采用MgO循环分解NH4Cl。

加热，在300℃以下获得NH3；继续加热至350℃～600℃获得HCl气体。

利用下列装置（加热及夹持装置略）可测量NH3和HCl的产率。

①低于300℃时，干燥管盛装的干燥剂是_________。

NH3吸收完全后，更换干燥剂和吸收装置中的吸收液。

②产生NH3的化学反应方程式是__________________________。

③在350℃～600℃，上图虚线框内应选择的安全瓶是________。

④MgO可以循环分解NH4Cl制得NH3和HCl的原因是____________（结合化学方程式解释）。

题四：

我国化工专家侯德榜，改进氨碱法设计了“联合制碱法”，为世界制碱工业作出了突出贡献．生产流程如图1：

（1）完成有关反应的化学方程式

①沉淀池：

NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl

②煅烧炉：

（2）联合制碱法的优点表述中，不正确的是（）

A.生产原料为：

食盐、NH3、CO2

B.副产物氯化铵可作氮肥

C.生产过程中可循环利用的物质只有CO2

D.原料利用率高

某实验小组，利用下列图2装置模拟“联合制碱法”的第一步反应。

（3）上述装置中接口连接顺序为（）

A.a接c；b接f、e接dB.a接d；b接f、e接c

C.b接d；a接e、f接cD.b接c；a接f、e接d

（4）D中应选用的液体为。

（5）假设产品纯碱中只含NaCl、NaHCO3杂质，为检验产品纯碱中是否含有NaCl，可取少量试样溶于水后，再滴加试剂。

题五：

氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品应用广泛。

请回答下列问题：

（1）氯碱工业是利用电解食盐水生产为基础的工业体系。

（2）电解前，为除去食盐水中的Mg2+、Ca2+、

等杂质离子，加入下列试剂的顺序合理的是（填下列各项中序号）。

a.碳酸钠、氢氧化钠、氯化钡

b.碳酸钠、氯化钡、氢氧化钠

c.氢氧化钠、碳酸钠、氯化钡

d.氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠

（3）“盐泥”是电解食盐水过程中形成的工业“废料”。

某工厂的盐泥组成如下：

成分

NaCl

Mg（OH）2

CaCO3

BaSO4

其他不溶物

质量分数（％）

15～20

15～20

5～10

30～40

10～15

利用盐泥生产MgSO4·7H2O晶体的工艺流程如下图所示。

回答下列问题：

①酸洗过程中加入的酸为，加入的酸应适当过量，控制pH为5左右，反应温度在50℃左右。

持续搅拌使之充分反应，以使Mg（OH）2充分溶解并转化为MgSO4，在此过程中同时生成CaSO4。

其中碳酸钙可以转化为硫酸钙的原因是。

②过滤所得滤渣的主要成分为。

③根据下图分析，蒸发结晶过滤所得晶体A主要成分为。

④真空干燥MgSO4·7H2O晶体的原因是。

题六：

海洋是一座巨大的宝藏，海水中蕴含80多种元素。

氯碱工业和制备金属镁的原料都来自于海水。

Ⅰ.氯碱工业中，曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水（如图甲所示）。

（1）写出阳极的反应式____________________________________。

（2）图甲中流出的b是________________________________溶液。

（3）石棉隔膜的作用是____________________________________。

Ⅱ．随着科技的发展，电解工艺不断革新，电解效率和产品纯度得到提高。

20世纪80年代起，隔膜法电解工艺逐渐被离子交换膜电解技术取代。

（1）离子交换膜电解槽（如图乙所示）中⑥、⑦分别是______、______。

（2）已知一个电子的电量是1.602×10-19C，用离子膜电解槽电解饱和食盐水，当电路中通过1.929×105C的电量时，生成NaOH_____g。

Ⅲ．下图是工业上生产镁的流程。

（1）写出下列反应的化学方程式

①沉淀池：

__________________②电解：

_____________________。

（2）整个生产流程中循环使用的物质是______________________。

（3）简述加热氯化镁的结晶水合物使之脱水转化为无水氯化镁的注意事项__________。

化学反应原理综合提高

（一）

课后练习参考答案

题一：

（1）BFe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+没有2H++2e-=H2↑

（2）橙（3）6（4）5

解析：

（1）Fe3+遇到KSCN会变红色，故用KSCN溶液检验Fe3+。

铁锈的成分是Fe2O3，与稀硫酸的反应Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，生成的Fe3+也会和Fe反应：

Fe+2Fe3+=3Fe2+；铜与稀硫酸不反应，铜片上没有气泡产生，用导线把铁片和铜片连接起来，组成原电池，铜作正极，氢离子得电子生成氢气，电极反应式为：

2H++2e-=H2↑。

（2）酸性环境下，平衡2

（黄色）+2H+

（橙色）+H2O，正向移动，溶液显橙色。

（3）

的还原产物是Cr3+，1mol

得电子6mol，1molFe2+被氧化成Fe3+失电子1mol，根据电子得失守恒，还原1mol

需要6mol的FeSO4·7H2O。

（4）根据Ksp=c（Cr3+）×c3（OH-）＝10-32，当c（Cr3+）=10-5mol/L时，c（OH-）=10-9 mol/L，常温下，Kw=10-14，当c（OH-）=10-9 mol/L时，c（H+）=10-5mol/L，故pH=5。

题二：

（1）2

＋5Mg＋6H2O=N2↑＋5Mg（OH）2＋2OH-

（2）①快速方便易行②空白对照实验③将水样先稀释一定倍数后再重复实验

（3）800

解析：

（1）根据铝还原

的方程式，金属镁的氧化产物应为Mg（OH）2，

的还原产物为N2，将离子方程式配平：

2

＋5Mg＋6H2O=N2↑＋5Mg（OH）2＋2OH-。

（2）将不同浓度的NaNO2加少许氨基苯磺酸制成标准管，然后将采集的水样与各个标

准管中颜色做比较，从而粗略的测定水样中

的浓度。

①该方法操作快速、简便易行；②色阶序号1中加入溶液B0.0mL，目的是作空白实验，用于对照；③若水样显色后比6号还深，说明溶液中

浓度较大，应将水样先稀释一定倍数后再做实验。

（3）根据关系式6NH3～6

～5CH3OH，氨气质量为3.4mg·L-1×150000L=510g，m（CH3OH）=n（NH3）×5/6×32g/mol=800g。

题三：

（1）2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑

（2）先通NH3，后通CO2

（3）NH4Cl（s）

（aq）+Cl-（aq），增大c（Cl-），平衡左移，促进氯化铵析出；

（4）温度降低后，NH3和HCl又重新化合生成NH4Cl：

NH3+HCl=NH4Cl↓

（5）①碱石灰；②MgO+2NH4Cl

2NH3↑+MgCl2+H2O↑；③c；

④因为MgO+2NH4Cl

2NH3↑+MgCl2+H2O↑，而MgCl2水解生成Mg（OH）2和HCl，MgCl2+2H2O

Mg（OH）2↓+2HCl↑；Mg（OH）2受热生成MgO，Mg（OH）2

MgO+H2O，所以MgO可以循环应用与NH4Cl反应制得NH3和HCl。

解析：

（1）NaHCO3不稳定，受热分解生成碳酸钠，化学方程式为2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑；

（2）氨气易溶于水，二氧化碳在水中溶解度较小，过程Ⅰ应该先通入NH3后通入CO2，有利于CO2吸收，提高产率；

（3）NH4Cl溶液中存在平衡NH4Cl（s）

（aq）+Cl-（aq），加入氯化钠固体，c（Cl-）增大，平衡左移，促进氯化铵析出；

（4）NH3和HCl不能共存，直接加热NH4Cl分解得到的NH3和HCl，温度降低后又化合生成氯化铵，导致产率往往很低，故不能用直接加热NH4Cl（s）的方法制取NH3；

（5）①低于300℃时获得NH3，干燥氨气用碱石灰；②氧化镁和氯化铵加热时生成了氨气，同时生成氯化镁和水，反应的化学方程式为MgO+2NH4Cl

2NH3↑+MgCl2+H2O↑；氯化氢极易溶于水，需要进行防倒吸处理，安全瓶左侧导管短，才能够防倒吸；④因为MgO+2NH4Cl

2NH3↑+MgCl2+H2O↑，而MgCl2水解生成Mg（OH）2和HCl；Mg（OH）2受热又生成MgO。

题四：

（1）2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O；

（2）C；（3）D；（4）饱和NaHCO3溶液；

（5）稀HNO3和AgNO3溶液

解析：

（1）碳酸氢钠不稳定，受热分解生成碳酸钠，化学方程式为2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O；

（2）A.联碱法原理是将CO2通入氨饱和食盐水中，NaHCO3溶解度较小而析出沉淀，然后加热NaHCO3分解得到纯碱，方程式为NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，原料为食盐、氨和二氧化碳，A正确；

B.得到NaHCO3沉淀的同时，副产物氯化铵可作氮肥，B正确；

C.根据图示，循环使用的物质是氯化钠和CO2，C错误；

D.联合制碱法相比于氨碱法，原料利用率更高，D正确。

（3）装置A为制取CO2的装置，装置B为制取NH3的装置，氨气极易溶于水，需要采取防倒吸措施，故b接c，装置D除去CO2中的HCl，洗气时需从f进气，故选D。

（4）除去二氧化碳中的HCl，一般用饱和NaHCO3溶液。

（5）要检验产品碳酸钠中是否含有NaCl，实际上就是检验Cl-，取少量产品，加水溶解，先加过量稀硝酸酸化，排除碳酸根离子的干扰，再滴加硝酸银溶液，若有白色沉淀生成，则含有Cl-。

题五：

（1）烧碱、氯气（氢气）

（2）d

（3）①（稀）硫酸；硫酸能与碳酸钙反应，搅拌过程中产生的CO2不断逸出，碳酸钙转化为硫酸钙

②BaSO4、CaSO4等不溶于酸的物质（答出BaSO4即可）③NaCl④防止失去结晶水

解析：

（1）电解食盐水的产物为成NaOH、H2、Cl2，所以又称为氯碱工业。

（2）Na2CO3的作用除了除去Ca2+外，还有除去过量的BaCl2的作用，所以Na2CO3必须在BaCl2试剂之后加入，只有d符合。

（3）①根据最终目的是制备MgSO4·7H2O，从不引入新的杂质的角度考虑，应加入稀硫酸；H2SO4和CaCO3发生反应：

H2SO4+CaCO3=CaSO4+CO2↑+H2O，搅拌过程中产生的

CO2不断逸出，从而碳酸钙转化为硫酸钙。

②盐泥含有BaSO4，加入H2SO4后CaCO3转化为CaSO4，滤渣的主要成分为BaSO4、CaSO4等不溶于酸的物质。

③蒸发结晶时温度较高，MgSO4溶解度大，所以析出NaCl。

④在空气中烘干MgSO4·7H2O，MgSO4·7H2O易失去结晶水，为防止MgSO4·7H2O失去结晶水，采用真空干燥MgSO4·7H2O晶体。

题六：

Ⅰ．

（1）2Cl--2e-＝Cl2↑

（2）NaOH和NaCl（3）阻止气体通过

Ⅱ．

（1）NaOH溶液Na＋

（2）80

Ⅲ．

（1）①MgCl2＋Ca（OH）2＝Mg（OH）2↓＋CaCl2②MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑

（2）氯气（3）为了防止氯化镁水解，要在氯化氢气体的氛围中加热

解析：

Ⅰ．

（1）惰性电极电解食盐水时，阳极氯离子放电生成氯气，电极反应式为：

2Cl--2e-＝Cl2↑。

（2）氯碱工业的产物有氯气、氢气和氢氧化钠，从b流出的液体为NaOH，还有未电解的NaCl；

（3）石棉隔膜的作用是防止气体通过，避免气体混合发生爆炸；

Ⅱ．

（1）根据图乙可知离子交换膜是阳离子交换膜，允许阳离子通过，氢氧根离子不能通过留在阴极室，钠离子可以通过到达阴极室，所以⑥、⑦分别是NaOH溶液、Na＋；

（2）电路中通过1.929×105C的电量时，电路中通过的电子的物质的量是2mol，根据关系式2e-～2NaOH，可以计算出生成的NaOH的质量为80g；

Ⅲ．

（1）①石灰乳是氢氧化钙的浊液，与海水中的氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀，化学方程式为MgCl2＋Ca（OH）2＝Mg（OH）2↓＋CaCl2②电解熔融的氯化镁可得镁，化学方程式为MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑；

（2）过滤得到的氢氧化镁用盐酸中和，生成的氯气可用于制盐酸，所以整个生产流程中循环使用的物质是氯气；

（3）直接加热氯化镁晶体，加热促进MgCl2水解，最终只能得到氧化镁，为了防止氯化镁水解，要在氯化氢气体的氛围中加热脱水。

化学反应原理综合提高

（二）课后练习

题一：

近几年我国大面积发生雾霾天气，其主要原因是SO2、NOx，挥发性有机物等发生二次转化，研究碳、氮、硫及其化合物的转化对于环境的改善有重大意义。

（1）在一定条件下，CH4可与NOx反应除去NOx，已知有下列热化学方程式：

①CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l）       △H＝-890.3kJ·mol-1

②N2（g）＋2O2（g）

 2NO2（g）      △H＝+67.0kJ·mol-1

③H2O（g）＝H2O（l）      △H＝-41.0kJ·mol-1

则CH4（g）＋2NO2（g） 

CO2（g）＋2H2O（g）＋N2 （g）      △H＝_____kJ·mol-1；

（2）某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将得到的Na2SO3溶液进行电解，其中阴阳膜组合电解装置如图1所示，电极材料为石墨。

①a表示_____离子交换膜（填“阴”或“阳”）。

A—E分别代表生产中的原料或产品。

其中C为硫酸，则A表示_____________。

②阳极的电极反应式为____________________。

（3）SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）。

若在T1℃、0.1MPa条件下，往一密闭容器通入SO2和O2[其中n（SO2）：

n（O2）=2:

1]，测得容器内总压强与反应时间如图2所示。

①图中A点时，SO2的转化率为________。

②在其他条件不变的情况下，测得T2℃时压强的变化曲线如图所示，则C点的正反应速率vc（正）与A点的逆反应速率vA（逆）的大小关系为vC（正）_____vA（逆）（填“>”、“<”或“=”）。

题二：

甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）

已知某些化学键的键能数据如下表：

化学键

C—C

C—H

H—H

C—O

C≡O

H—O

键能/kJ·mol-1

348

413

436

358

1072

463

请回答下列问题：

（1）已知CO中的C与O之间为叁键连接，该反应的△H=；

（2）某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应，在容积固定为2L的密闭容器内充入1molCO和2molH2，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在250°C开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：

反应时间/min

0

5

10

15

20

25

压强/MPa

12.6

10.8

9.5

8.7

8.4

8.4

则从反应开始到20min时，以CO表示的平均反应速率=，该温度下平衡常数K=，若升高温度则K值（填“增大”、“减小”或“不变”）；

（3）下列描述中能说明上述反应已达平衡的是；

A.容器内气体的平均摩尔质量保持不变

B.2v（H2）正=v（CH3OH）逆

C.容器中气体的压强保持不变

D.单位时间内生成nmolCO的同时生成2nmolH2

（4）甲醇-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染电动汽车的车载电池，其工作原理示意图如下图所示，该燃料电池的电池反应式为2CH3OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l），则负极的电极反应式为。

题三：

能源与材料、信息被称为现代社会发展的三大支柱，化学与能源有着密切联系。

（1）下表中的数据表示破坏1mol化学键需消耗的能量（即键能，单位为：

kJ·mol-1）：

化学键

H—H

Cl—Cl

H—Cl

键能

436

243

431

请根据以上信息写出氢气在氯气中燃烧生成氯化氢气体的热化学方程式____________。

（2）天然气是一种重要的清洁能源和化工原料，其主要成分为甲烷。

①以甲烷、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___________________________。

②将质量相等的铁棒和石墨棒分别插入CuCl2溶液中，铁棒接甲烷燃料电池负极，石墨棒接该电池正极，一段时间后测得铁棒比石墨棒增加了6.4g。

写出铁棒电极上发生的电极反应式____________________；理论上消耗CH4的体积在标准状况下为_______。

（3）如图所示的实验装置中，丙为用碘化钾溶液润湿的滤纸，m、n为夹在滤纸两端的铂夹；丁为直流电源，x、y为电源的两极；G为电流计；A、B、C、D四个电极均为石墨电极。

若在两试管中充满H2SO4溶液后倒立于H2SO4溶液的水槽中，闭合K2，断开K1。

①丙电解时反应的离子方程式为______________。

②继续电解一段时间后，甲池中A、B极均部分被气体包围，此时断开K2，闭合K1，电流计G指针发生偏转，则B极的电极反应式为__________________，C极的电极反应为__________________。

题四：

工业产生的废气COx、NOx、SOx对环境有害，若能合理的利用吸收，可以减少污染，变废为宝。

（1）已知甲烷的燃烧热为890kJ/mol；1mol水蒸气变成液态水放热44kJ；N2与O2反应生成NO的过程如下：

则CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=_______.

（2）汽车尾气中含有CO和NO，某研究小组利用反应：

2CO（g）+2NO（g）

N2（g）+2CO2（g）实现气体的无害化排放。

T1℃时，在恒容的密闭容器中通入一定量的CO和NO，能自发进行上述反应，测得不同时间的NO和CO的浓度如下表：

①0～2s内用N2表示的化学反应速率为______，该温度下，反应的平衡常数K1________。

②若该反应在绝热恒容条件下进行，则反应达到平衡后体系的温度为T2℃，此时的化学平衡常数为K2，则K1____K2（填“>”、“<”或“=”），原因是____________________。

（3）向甲、乙两个容积均为1L的恒温恒容的密闭容器中，分别充入一定量