1、以信息为背景的概念原理题集训以信息为背景的概念原理题集训 1.1.联氨联氨( (又称肼，又称肼，N N2 2H H4 4，无色液体，无色液体) )是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃 料。回答下列问题：料。回答下列问题： (1)联氨分子的电子式为_， 其中氮的化合价为_。 (2)实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程 式为_。 (3)2O2(g)N2(g)= N2O4(l) H1 N2(g)2H2(g)= N2H4(l) H2 O2(g)2H2(g)= 2H2O(g) H3 2N2H4(l)N2O4(l)= 3N2(g)4H2O(g)
2、H4=1 048.9 kJmol 1 上述反应热效应之间的关系式为H4=_， 联氨和 N2O4可作为火箭 推进剂的主要原因为_。 (4)联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离 反应的平衡常数值为_(已知：N2H4H N2H5 +的 K=8.7107；K W=1.0 10 14)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为_。 (5)联氨是一种常用的还原剂。 向装有少量 AgBr 的试管中加入联氨溶 液，观察到的现象是_。 联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀。理论上 1 kg 的联氨可除去水中溶解的 O2_kg；与使用 Na2SO3处理水中溶解的 O2相比，联氨的优点是_。
3、【解析】 (1)由 NH3的结构及电子式可推知 N2H4的电子式为 ，其中氮的化合价为2。 (2)NH3中氮元素的化合价升高，则 NaClO 作氧化剂，其中氯元素化合 价应降为1，由氧化还原反应规律及质量守恒定律可知，该反应的化学 方程式为 2NH3NaClO=N2H4NaClH2O。 (3)由已知热化学方程式可得： N2O4(l)= 2O2(g)N2(g) H1 2N2H4(l)= 2N2(g)4H2(g) 2H2 2O2(g)4H2(g)= 4H2O(g) 2H3 根据盖斯定律，将上述三个热化学方程式相加，可得 2N2H4(l) N2O4(l)= 3N2(g)4H2O(g) H4=2H32
4、H2H1。由热化学方程式可 知，N2H4和 N2O4反应时放出大量的热，且产生大量气体。 (4)将 H2OH OH K W=1.010 14、N 2H4H N2H5 + K=8.7107 相加，可得：N2H4H2ON2H5 +OH K a1=KWK=1.010 148.7107=8.7 10 7。类比 NH 3与 H2SO4形成酸式盐的化学式 NH4HSO4可知，N2H4与 H2SO4 形成的酸式盐的化学式应为 N2H6(HSO4)2。 (5)由题意可知，N2H4是一种还原剂，其氧化产物应为 N2，而 AgBr 作 氧化剂，其还原产物应为 Ag，因此向装有少量 AgBr 的试管中加入 N2H4
5、溶 液，可观察到的现象是固体逐渐变黑，同时有气泡产生。N2H4吸收 O2时的 化学方程式为 N2H4O2=N22H2O，由化学方程式可知参加反应的 N2H4和 O2 的质量相等，故 1 kg N2H4理论上可除去水中溶解的 O2 1 kg。Na2SO3吸收 O2生成 Na2SO4：2Na2SO3O2=2Na2SO4，两者相比较，N2H4的用量少，且不产 生其他杂质。 【答案】 (1) 2 (2)2NH3NaClO=N2H4NaClH2O (3)2H32H2H1 反应放热量大、产生大量气体 (4)8.710 7 N 2H6(HSO4)2 (5)固体逐渐变黑，并有气泡产生 1 N2H4的用量少，不
6、产生其他杂 质(还原产物为 N2和 H2O，而 Na2SO3产生 Na2SO4) 2.铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、 纳米铁粉均可用于处理水中 污染物。 (1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有 Cr2O7 2的酸性 废水通过铁炭混合物， 在微电池正极上 Cr2O7 2转化为 Cr3， 其电极反应式 为_。 (2)在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合 物对水中 Cu 2和 Pb2的去除率，结果如下图所示。 当铁炭混合物中铁的质量分数为 0 时，也能去除水中少量的 Cu 2 和 Pb 2，其原因是_。 当铁炭混合物中铁的质量分数大于 50%时，随着铁的质量分数
7、的增 加，Cu 2和 Pb2的去除率不升反降，其主要原因是_。 (3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。 一定条件下， 向 FeSO4溶液中滴加碱性 NaBH4溶液， 溶液中 BH4 (B 元素的化合价为3)与 Fe 2反应生成纳米铁粉、H 2和 B(OH)4 ，其离子方 程式为_。 纳米铁粉与水中 NO3 反应的离子方程式为 4FeNO3 10H=4Fe2NH 4 +3H 2O。研究发现，若 pH 偏低将会导致 NO3 的去除率下降，其原因是_。 相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中 NO3 的速率有较大差异(见 下图)，产生该差异的可能原因是_。 解析 (1)由题意知，正极上 Cr2O7
8、2得电子生成 Cr3，其电极反应式 为 Cr2O7 26e14H=2Cr37H 2O。 (2)活性炭具有较大的表面积，吸附性很强，能吸附废水中少量的 Cu 2和 Pb2。 铁的质量分数增加，形成铁炭微电池的数量减少，从而降低了反应 效果，导致 Cu 2和 Pb2的去除率降低。 (3)因 BH4 中 B 元素的化合价为3， 则 BH 4 中 H 元素的化合价为 1。根据题中信息和电子守恒规律可写出该反应的离子方程式： 2Fe 2BH 4 4OH=2Fe2H 2B(OH)4 。 pH 偏低，即溶液的酸性增强，则易发生副反应： Fe2H =Fe2H 2，导致 NO3 的去除率降低。 水样和相比较，水
9、样中含有 Cu 2。由图可知，相同条件下水 样的 NO3 去除速率明显比水样快，可能是 Fe 与 Cu2反应： FeCu 2=Fe2Cu，析出的 Cu 与 Fe 在溶液中构成原电池，加快了 Fe 与 NO3 的反应，也可能是析出的 Cu 或原废水中的 Cu2催化了 Fe 与 NO 3 的反应。 答案 (1)Cr2O7 26e14H=2Cr37H 2O (2)活性炭对 Cu 2和 Pb2有吸附作用 铁的质量分数增加，铁炭混合物中微电池数目减少 (3)2Fe 2BH 4 4OH=2Fe2H 2B(OH)4 钠米铁粉与 H 反应生成 H 2 Cu 或 Cu 2催化纳米铁粉去除 NO3 的反应(或形成
10、的 FeCu 原电 池增大纳米铁粉去除 NO3 的反应速率) 3.捕集 CO2的技术对解决全球温室效应意义重大。目前国际空间站处理 CO2的一个重要方法是将 CO2还原，涉及的化学反应如下： CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)+Q（Q0） 完成下列填空： （1） 该反应的平衡常数表达式为_。 如果改变某种条件， 平衡向正反应方向移动，则平衡常数_（填写编号）。 a、一定增大 b、一定减小 c、可能增大 d、可能减小 e、可能不变 （2）为了提高 CO2的捕获百分率，可采取的措施是_。（任写 一条） （3） 向 2L 某密闭容器充入 1mol CO2和 4mol H2，一定
11、条件下发生上述 反应。5min 末测得气体的物质的量减少了 20%，则 05min 内 CO2的 平均反应速率为_。CO2还可应用于纯碱工业。工业生 产纯碱的过程中，向饱和的氨化食盐水中通入足量 CO2的生产环节又 被称为“碳酸化”。 （4）碳酸化时产生的现象是_。碳酸化 过程中，溶液中 c(CO32-)的变化情况为_。 （5）碳酸化后过滤，留在滤液中的阳离子主要有_（填写化 学式）。简述检验滤液中 Cl- 离子的实验操作_。 【答案】 K= ce 增大压强等，合理即可 0.05mol/(L min) 有 晶体析出 先增大，后减小 NH4+ 取样，向其中滴加硝酸酸化，再滴 加硝酸银溶液，有白色
12、沉淀生成，则滤液中含 Cl-，反之则不含。 4.CH4、H2、C 都是优质的能源物质，它们燃烧的热化学方程式为 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.3 kJmol 1 2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H571.6 kJmol 1 C(s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJmol 1 (1)在深海中存在一种甲烷细菌，它们依靠酶使甲烷与 O2作用产生能 量而存活，甲烷细菌使 1 mol 甲烷生成 CO2气体与液态水，放出的能量 _(填“”“”或“”)。 (2)工业上用 CO2和 H2反应合成二甲醚。已知： CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2
13、O(g) H 149.1 kJ mol 1 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)H2O(g) H 224.5 kJ mol 1 写出 CO2(g)和 H2(g)转化为 CH3OCH3(g)和 H2O(g)的热化学方程式 _。 (3)二甲醚燃料电池具有能量转化率高、电量大的特点而被广泛应用， 一种二甲醚氧气电池(电解质为 KOH 溶液)的负极反应式为： _。 (4)常温下，用 NaOH 溶液作 CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可 得到重要的化工产品 Na2CO3。 若某次捕捉后得到 pH=10 的溶液，则溶液中 c(CO32 )c(HCO 3 )= _。 常温下 K 1(H2CO3)=4
14、.410 -7、 K 2(H2CO3)=510 -11。 欲用 2LNa2CO3溶液将 4.66 g BaSO4 (233 g/moL)固体全都转化为 BaCO3，则所用的 Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为 _。已知：常温下 Ksp(BaSO4)=110 11， Ksp (BaCO3)=110 10。(忽略溶液体积的变化) 【答案】 (1)0.042(1 分) 4.0(2 分) BC(2 分) 降低(1 分) (1 分) (2)2CO2(g)6H2(g) CH3OCH3(g)3H2O(g) H122.7 kJ mol-1 (2 分) (3)CH3OCH3 12e- + 16OH- = 2C
15、O32- + 11H2O (2 分) (4)1：2 或 0.5(2 分) 0.11mol/L(2 分) 【解析】(1)在 010min 内的平均反应速率 (N2)=(0.42mol/L-0mol/L)/10min=0.042mol/(L min)。 20min30min 各物质的 物质的量浓度不变，说明反应已经达到平衡，即平衡时 NO、N2、CO2物 质的量浓度依次为 0.40mol/L、0.80mol/L、0.80mol/L，该反应的平衡常数 K=c(N2) c(CO2)/c2(NO)=4。30min 后改变一个条件，40min 时 NO、N2、 CO2的浓度都变为 30min 时的 1.5
16、 倍。A 项，加入合适的催化剂，平衡不 移动，各物质物质的量浓度不变，不可能；B 项，适当缩小容器的体积， 平衡不移动，但各物质物质的量浓度成比例增大，可能；C 项，通入一定 量的 NO，由于 C 是固体，相当于增大压强，平衡不移动，但各物质物质 的量浓度成比例增大， 可能； D 项， 加入一定量的活性炭， 由于 C 是固体， 平衡不移动，各物质物质的量浓度不变，不可能；故选 BC。30min 时 NO、N2、CO2的浓度之比为 0.40：0.80：0.80=1：2：2，升高温度 NO、 N2、CO2的浓度之比为 2：3：3，即升高温度平衡向逆反应方向移动，则 达到新平衡时 NO 的转化率降低
17、，逆反应为吸热反应，H0。(2)将反应编 号， CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) H1-49.1 kJ mol 1(式) 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g) H2-24.5 kJ mol 1(式) 应用盖斯定律，式*2+式得 2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H=2H1+H2=2*(-49.1kJ/mol)+(-24.5kJ/mol)=-122.7kJ/mol，反应的热 化学方程式为 2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)H=-122.7kJ/mol。 (3)二甲醚氧气电池中电解质为 KOH 溶液，
18、 负极二甲醚被氧化成 CO32-， 1mol 二甲醚失去 12mol 电子，负极反应式为 CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。 (4)H2CO3的电离方程式为 H2CO3H+HCO3-、 HCO3-H+CO32-，K2(H2CO3)=c(H+) c(CO32-)/c(HCO3-)， 则 c(CO32-)：c(HCO3-)= K2(H2CO3)/c(H+)=5*10-11/ (1*10-10)=1：2。 n(BaSO4)=0.02mol，沉淀转化的离子方程式为 BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)，该反应的平衡常数 K=c(SO42-)/c(CO32-)=Ksp(BaSO4)/Ksp(BaCO3)=1*10-11/(1*10-10)=0.1； 根据离子方 程式， 当 BaSO4固体全部转化时消耗 CO32-物质的量为 0.02mol， 生成的 SO42- 物质的量为 0.02mol，溶液中 c(SO42-)=0.02mol/2L=0.01mol/L，溶液中 c(CO32-)= c(SO42-)/K=0.01mol/L/0.1=0.1mol/L；所用 Na2CO3物质的量浓度至 少为 0.02mol/2L+0.1mol/L=0.11mol/L
