题目内容

15．在25℃，101KPa的条件下，将共8L的CO和O2的混合气体通入一个带可自由移动活塞容积可变但压强不变的密闭容器中（如图所示），用电火花点燃充分反应后恢复至原来的条件，测得气体的密度变为原来的$\frac{4}{3}$，求
（1）原混合气体中CO和O2可能的体积比3：1或1：1或无或无；
（2）若反应后气体的密度在相同条件下为氦气密度的$\frac{29}{3}$倍，则反应后气体的成分为CO2 、CO（填相应的化学式），对应的物质的量之比为2：1．

分析 （1）发生反应：2CO+O2$\frac{\underline{\;电火花\;}}{\;}$2CO2，混合气体总质量不变，充分反应后恢复至原来的条件，测得气体的密度变为原来的$\frac{4}{3}$，则反应后的体积为原来的$\frac{3}{4}$，即反应后的体积为8L×$\frac{3}{4}$=6L，利用差量法计算参加反应CO、O2的体积，再讨论计算原混合气体中CO和O2可能的体积比；
（2）若反应后气体的密度在相同条件下为氦气密度的$\frac{29}{3}$倍，则反应后气体的相对分子质量为4×$\frac{29}{3}$，反应后气体为CO2 、O2或CO2 、CO，再计算平均相对分子质量进行验证解答．

解答 解：（1）混合气体总质量不变，充分反应后恢复至原来的条件，测得气体的密度变为原来的$\frac{4}{3}$，则反应后的体积为原来的$\frac{3}{4}$，即反应后的体积为8L×$\frac{3}{4}$=6L，
2CO+O2$\frac{\underline{\;电火花\;}}{\;}$2CO2 体积减小
2   1        2      1
4L  2L       4L    8L-6L=2L
若CO有剩余，则O2为2L，CO为8L-2L=6L，CO和O2的体积比为6L：2L=3：1；
若O2有剩余，则CO为4L，O2为8L-4L=4L，CO和O2的体积比为4L：4L=1：1，
故答案为：3：1；1：1；
（2）若反应后气体的密度在相同条件下为氦气密度的$\frac{29}{3}$倍，则反应后气体的相对分子质量为4×$\frac{29}{3}$，
由（1）计算可知，若反应后为CO2 、O2混合气体，二者物质的量之比为4L：（4L-2L）=2：1，平均相对分子质量为$\frac{44×2+32}{2+1}$=40，不符合，
若反应后为CO2 、CO混合气体，二者物质的量之比为4L：（6L-4L）=2：1，平均相对分子质量为$\frac{44×2+28}{3}$=4×$\frac{29}{3}$，符合，
故反应后气体的成分为CO2 、CO，二者物质的量之比为2：1，
故答案为：CO2 、CO；2：1．

点评 本题考查阿伏伽德罗定律及其推论、混合物有关计算，题目还涉及讨论型过量计算，侧重考查学生分析计算能力，难度中等．

练习册系列答案
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13．我国规定食盐的含碘量（按每千克食盐含碘元素计）为20～40mg/Kg，则每千克食盐中加入碘酸钾的物质的量应不少于（设碘酸钾的摩尔质量为M g/mol）（　　）
A．$\frac{20×1{0}^{-3}}{127}$molB．20M molC．$\frac{20×1{0}^{-3}}{M}$molD．$\frac{20}{M}$mol
6．Ⅰ．（1）已知某有机物A只含有C、H、O三种元素，通过元素分析知含碳54.55%，含氢9.10%．质谱分析其相对分子质量为88，经红外光谱分析其中只含C-H键和键，其核磁共振氢谱图显示有三重峰，峰面积之比为3：2：3，该有机物不含有CH3-O-，则A的结构简式为CH3COOCH2CH3．
（2）写出实验室制备A的化学方程式CH3COOH+HOCH2CH3$\stackrel{浓硫酸}{?}$CH3COOCH2CH3+H2O．
Ⅱ．苯甲酸甲酯是常用香精，广泛用于食品、化妆品等行业，可从自然界中提取，也可人工合成．实验室现以食品防腐剂[主要成分为苯甲酸钠（）]、甲醇为原料制备苯甲酸甲酯．已知：
熔点℃沸点℃水溶性
甲醇-97.864.7易溶
苯甲酸
（一元弱酸）		122.4249.3常温：0.17g
100℃：6.8g
苯甲酸甲酯-12.3198难溶
合成苯甲酸甲酯的流程如下：

请回答下列问题：
（1）温度①约为64.7℃，操作③为分液，操作④为蒸馏．
（2）第②步加热的目的是蒸出过量的甲醇．
（3）选择合适的制备苯甲酸甲酯的装置：B．

（4）苯甲酸甲酯有多种同分异构体，写出符合下列条件的任意一种同分异构体的结构简式．
①为芳香化合物         ②含有醛基         ③能与金属Na反应．
3．高纯二氧化硅可用来制造光纤．某稻壳灰的成分为：
组分SiO2CNa2OK2OAl2O3Fe2O3
质量分数59.2038.800.250.500.640.16
通过如下流程可由稻壳灰制备较纯净的二氧化硅．
（已知：AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓）

请回答下列问题：
（1）根据氧化物的性质进行分类，稻壳灰中涉及的氧化物最多有3类．
（2）步骤①中涉及SiO2的离子反应方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O．
（3）滤渣A的成分有Fe2O3填化学式）
（4）步骤②洗涤时，检验是否洗涤干净的方法是？：取最后一次洗涤滤液，加硝酸银溶液，若无沉淀产生，则说明洗涤干净
（5）步骤③反应的化学方程式为：H2SiO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H2O+SiO2；实验室进行步骤③用到的仪器有坩埚钳、酒精灯、三脚架、坩埚和泥三角．
10．废水、废气、废渣的处理是减少污染、保护环境的重要措施

（1）SO2能造成酸雨，向煤中加生石灰可以减少其排放，原理的方程式为2SO2+2CaO+O2=2CaSO4．
（2）用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染．已知：
N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+180.5kJ/mol
2C（s）+O2（g）=2CO（g）△H=-221.0kJ/mol
C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJ/mol
写出NO（g）与CO（g）催化转化成N2（g）和CO2（g）的热化学方程式2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g）△H=-746.5 kJ/mol．
（3）用NH3还原NOx生成N2和H2O．现有NO、NO2的混合气3L，可用同温同压下3.5L的NH3恰好使其完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比为1：3．
（4）纳米级Cu2O具有优良的催化性能，制取Cu2O的方法有：
①加热条件下用液态肼（N2H4）还原新制Cu（OH）2制备纳米级Cu2O，同时放出N2．该制法的化学方程式为4Cu（OH）2+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2O+N2+6H2O．
②用阴离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米Cu2O，反应为2Cu+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cu2O+H2↑，如图1所示．
该电解池的阳极反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O．
③检验生成该物质的最简单操作的名称丁达尔效应．
（5）SO2经催化氧化可生成SO3，该反应的热化学方程式为：
  2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）△H=-a kJ•mol-1
在T1℃时，将2mol SO2、1mol O2充入容积为2L的密闭容器A中，充分反应并达到平衡，此过程中放出热量98.3kJ，测得SO2的平衡转化率为50%，则a=196.6，T1℃时，上述反应的平衡常数K1=4_．若将初始温度为T1℃的2molSO2和1molO2充入容积为2L的绝热密闭容器B中，充分反应，在T2℃时达到平衡，在此温度时上述反应的平衡常数为K2．则K1＞ K2 （填“＞”、“＜”或“=”）．
（6）在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如图2所示．
①氮化硅的化学式为Si3N4．
②a电极为电解池的阳（填“阴”或“阳”）极，写出该电极的电极反应式：NH4++3F--6e-=NF3+4H+；电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是F2．
20．汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的主要原因之一．汽车尾气净化的主要原理为：2NO（g）+2CO$\stackrel{催化剂}{?}$2CO2（g）+N2（g）在密闭容器中发生该反应时，c（CO2）随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线，如图所示．据判断：

（1）该反应的平衡常数表达式为$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）×c（{N}_{2}）}{{c}^{2}（NO）×{c}^{2}（CO）}$．
（2）当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S1＞S2．在图1中画出c（CO2）在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线．
（3）煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染．
CH4（g）+2NO2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-867kJ•mol-1
2NO2（g）?N2O4（g）△H=-56.9kJ•mol-1
写出CH4催化还原N2O4（g）生成N2（g）、CO2（g）和H2O（g）的热化学方程式CH4（g）+N2O4（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-810.1kJ/mol．
（4）如图2是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图．写出上述光电转化过程的化学反应方程式2CO2+2H2O$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$2HCOOH+O2．b电极的电反应CO2+2H++2e-=HCOOH．
7．磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3（PO4）2等形式存在．它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用．
（1）白磷（P4）可由Ca3（PO4）2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得．相关热化学方程式如下：
2Ca3（PO4）2（s）+10C（s）═6CaO（s）+P4（s）+10CO（g）△H1=+3359.26kJ•mol-1
CaO（s）+SiO2（s）═CaSiO3（s）△H1=-89.61kJ•mol-1
2Ca3（PO4）2（s）+6SiO2（s）+10C（s）═6CaSiO3（s）+P4（s）+10CO（g）△H3
则△H3=2821.6kJ•mol-1．
（2）白磷中毒后可用CuSO4溶液解毒，解毒原理可用下列化学方程式表示：
11P4+60CuSO4+96H2O═20Cu3P+24H3PO4+60H2SO4，60mol CuSO4能氧化白磷的物质的量是3 mol．
（3）磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4可通过H3PO4与NaOH溶液反应获得，含磷各物种的分布分数（平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数）与pH的关系如图1所示．

①为获得尽可能纯的NaH2PO4，pH应控制在4～5.5；pH=8时，溶液中主要含磷物种浓度大小关系为c（HPO42-）＞c（H2PO4-）．
②Na2HPO4溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl2溶液，溶液则显酸性，其原因是3Ca2++2 HPO42-═Ca3（PO4）2↓+2H+（用离子方程式表示）．
（4）磷的化合物三氯氧磷（ ）与季戊四醇（ ）以物质的量之比2：1 反应
时，可获得一种新型阻燃剂中间体X，并释放出一种酸性气体．季戊四醇与X 的核磁共振氢谱如图2所示．
①酸性气体是HCl（填化学式）．
②X的结构简式为．
4．铁、铜及其化合物在日常生产、生活有着广泛的应用．请回答下列问题：
（1）铁在元素周期表中的位置第四周期第Ⅷ族．
（2）配合物Fe（CO）x常温下呈液态，熔点为-20.5℃，沸点为103℃，易溶溶于非极性溶剂，据此可判断Fe（CO）x晶体属于分子晶体（填晶体类型）．Fe（CO）x的中心原子价电子数与配体提供电子数之和为18，则x=5．Fe（CO）x在一定条件下发生反应：
Fe（CO）x（s）?Fe（s）+xCO（g）．已知反应过程中只断裂配位键，由此判断该反应所形成的化学键类型为金属键．
（3）写出CO的一种常见等电子体分子的结构式N≡N；两者相比较沸点较高的为CO（填化学式）．
（4）铜晶体中铜原子的堆积方式如图1所示．
①基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1．
②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目12．
（5）某M原子的外围电子排布式为3s23p5，铜与M形成化合物的晶胞如附图2所示（黑点代表铜原子）．
①该晶体的化学式为CuCl．
②已知该晶体的密度为ρ g•cm-3，阿伏伽德罗常数为NA，则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}×\root{3}{\frac{99.5×4}{ρ{N}_{A}}}$×1010pm（只写计算式）．
5．下列各组物质的沸点，前者高于后者的是（　　）
A．丙烷　丁烷B．新戊烷　正戊烷
C．对-二甲苯　间-二甲苯D．碘　干冰

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