题目内容
【题目】碘是人体必需的生命元素，对人类的生长发育起着重要作用。碘主要存在于海草(如海带)、海水和盐矿中。某小组同学设计如下实验流程模拟从海草中提取碘。
(1)灼烧海草时，除需要三脚架外，还需要用到的下列仪器有_____(填标号字母)。
A.烧杯 B.坩埚 C.表面皿 D.泥三角 E.酒精灯 F.干燥管
(2)“氧化” 是关键步骤。小组同学设计实验探究 KI 溶液的氧化反应，实验记录如表所示：
序号 | 实验 | 操作 | 现象 |
Ⅰ |
| 先加 0.5 mL 0.5 mol/L NaClO 溶液，后滴几滴淀粉溶液 | 溶液先变为浅黄色后溶液变蓝 |
Ⅱ |
| 先加 0.5 mL 0.5 mol/L KI 溶液后滴几滴淀粉溶液 | 先溶液保持无色后溶液也不变蓝，且 pH=10 |
①实验Ⅰ中溶液变为浅黄色所发生反应的离子方程式是：_________________ 。
②对比实验 I 和 II，探究实验 II 反应后“溶液不变蓝”的原因，小组同学提出两种假设：
假设 1：NaClO 溶液显碱性，I2 在碱性溶液发生歧化反应 3I2 +6OH－= IO3－+ 5I－+ 3H2O。
假设 2：NaClO 溶液有强氧化性，可氧化 I2。
(a)NaClO 溶液显碱性的原因： __________(用离子方程式表示)。
(b)设计实验 III，证实假设 2 成立，所用装置如图所示，甲溶液是___________ ，实验现象是______________。
③小组同学又设计了如下实验：
序号 | 实验 | 操作 | 现象 |
Ⅳ |
| 敞口试管 | 2 小时后滴加淀粉溶液才出现蓝色 |
Ⅴ | 敞口试管 水浴 70℃ | 20 min 溶液保持无色，冷却至室温后滴加淀粉溶液出现蓝色 | |
Ⅵ | 密闭试管 水浴 70℃ | 溶液迅速出现黄色，且黄色逐渐加，冷却至室温后滴加淀粉溶液出现蓝色 |
(a)分析实验Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ，得出影响氧气氧化 KI 溶液的反应速率的因素有 ____、_____ 。
(b)试解释与实验Ⅵ相比，实验Ⅴ速率较慢的原因 _____________。
【答案】BDE 2I-+ ClO-+H2O= I2+ Cl-+ 2OH- ClO-+H2O
HClO+OH- 次氯酸钠溶液 右侧碘水颜色变浅，电流表指针发生偏转 温度 试管开闭方式 敞口方式，当温度为70℃，产生的碘单质容易挥发，冷却后，会继续生产碘单质，故反应较慢
【解析】
(1)根据灼烧操作进行作答；；
(2)①次氯酸钠具有强氧化性，可将I-氧化成单质碘，碘水呈浅黄色；
②(a)次氯酸钠是弱酸强碱盐，因水解而显碱性；
(b)根据原电池原理进行运用；
③(a)根据表格，对比作答；
(b)温度为70℃，产生的碘单质容易挥发，冷却后，会继续生产碘单质。
(1)灼烧海藻固体时，需要用到三脚架、酒精灯、盛放海藻的坩埚以及支撑坩埚的泥三角，故答案为：BDE；
(2)①实验I中发生反应2I-+ ClO-+H2O= I2+ Cl-+ 2OH-，得到单质碘，碘水呈浅黄色，故答案为：2I-+ ClO-+H2O= I2+ Cl-+ 2OH-；
②(a)次氯酸根在水中会水解：ClO-+H2OHClO+OH-，因而显碱性，故答案为：ClO-+H2OHClO+OH-；
(b)既然要验证次氯酸钠能否氧化单质碘，甲溶液应是次氯酸钠溶液，若二者能发生氧化还原反应，右侧碘水因被消耗而颜色变浅，并且电流表的指针会发生偏转 ，故答案为：次氯酸钠溶液；右侧碘水颜色变浅，电流表指针发生偏转；
③(a)根据表格，得出影响氧气氧化 KI 溶液的反应速率的因素有温度、试管开闭方式，故答案为：温度；试管开闭方式；
(b)Ⅴ和 Ⅵ对比，Ⅴ采用敞口方式，当温度为70℃，产生的碘单质容易挥发，冷却后，会继续生产碘单质，故反应较慢，故答案为：敞口方式，当温度为70℃，产生的碘单质容易挥发，冷却后，会继续生产碘单质，故反应较慢。
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【题目】党的十九大报告中多次提及“绿色环保”、“生态文明”，而 CO2 的有效利用可以缓解温室效应，解决能源短缺问题。
(1)某研究所的科研人员在新型纳米催化剂 Na－Fe3O4 和 HMCM－22 的表面，以 CO2 为碳源，与电解水产生的 H2 催化转化为高附加值的烃类化合物，其过程如图。
图中 CO2 转化为 CO 的反应为：CO2(g) + H2(g)=CO(g) + H2O(g) ΔH1 = + 41 kJmol-1。已知：2CO2(g) + 6H2(g)=C2H4(g) + 4H2O(g) ΔH2=－128 kJmol-1。图中 CO 转化为 C2H4 的热化学方程式是__________________ 。
(2)甲醇是未来重要的绿色能源之一，在工业中常用 CO、H2 合成甲醇，其反应为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3 < 0
①为了探究浓度对反应速率的影响，200℃ 时在 10 L 恒容密闭容器中进行实验，测得的实验数据如下表所示：
实验 | 起始浓度/(mol·L-1) | 初始速率/(mol·L-1·min-1) | |
CO | H2 | ||
1 | 0.25 | 0.50 | 0.391 |
2 | 0.25 | 1.00 | 0.781 |
3 | 0.50 | 0.50 | 0.780 |
该反应速率的通式为 v正=k正 cm(CO)cn(H2)(k 正是与温度有关的速率常数)。由表中数据可确定反应速率通式中 m =_______、n =_____(取正整数)。实验发现，当实验 1 中 c(H2) = 0.25 molL－1时达到平衡，请计算该反应的平衡常数 K = _____。
②若将一定比例的 CO 和 H2 在装有催化剂的反应器中反应 12 小时，体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。
请判断温度为 470 K 时，图中 P 点 _________(填“是”或“不是”)处于平衡状态，490 K 之后，甲醇产率随温度升高而减小的可能原因为：_____、 _____。
(3)近年来，有研究人员用 CO2 通过电催化生成多种燃料，其工作原理如图所示。
①请写出 Cu 电极上产生 CH3OH 的电极反应式：_____________。
②如果Cu 电极上只生成 0.15 mol C2H4 和 0.30 mol CH3OH，则 Pt 电极上产生O2 的物质的量为 ___________mol。
③已知 HCOOH 为一元弱酸，常温下将 0.1 molL－1 HCOOH 溶液与 0.1 molL－1 NaOH 溶液按体积比 a : b混和(忽略溶液体积的变化)，混合后溶液恰好显中性，则 HCOOH 的电离常数 Ka=_____________(用含 a、b 的代数式表示)。
【题目】某温度下，反应H2(g)+CO2(g)
H2O(g)+CO(g)的平衡常数K=
。该温度下，在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如表所示：
甲 | 乙 | 丙 | |
c(H2)/(mol·L-1) | 0.010 | 0.020 | 0.020 |
c(CO2)/(mol·L-1) | 0.010 | 0.010 | 0.020 |
下列判断不正确的是( )
A. 反应开始时，丙容器中化学反应速率最大，甲容器中化学反应速率最小
B. 平衡时，乙容器中CO2的转化率大于60%
C. 平衡时，甲容器中和丙容器中H2的转化率均是60%
D. 平衡时，丙容器中c(CO2)是甲容器中的2倍，是 0.012 mol·L-1
