2014年普通高等學校招生全國統一考試化學試題分類匯編專題十四 無機綜合與推斷（包括化學工藝流程）1（2014天津理綜化學卷，T10）合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，其反應原理為N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1。一種工業合成氨的簡式流程圖如下：x k b 1 . c o m(1)天然氣中的H2S雜質常用氨水吸收，產物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質硫并使吸收液再生，寫出再生反應的化學方程式：_。(2)步驟中制氫氣的原理如下：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) H206.4 kJmol1CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g) H41.2 kJmol1對于反應，一定可以提高平衡體系中H2的百分含量，又能加快反應速率的措施是_。a升高溫度b增大水蒸氣濃度c加入催化劑d降低壓強利用反應，將CO進一步轉化，可提高H2的產量。若1 mol CO和H2的混合氣體(CO的體積分數為20%)與H2O反應，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合氣體，則CO的轉化率為_。(3)圖(a)表示500 、60.0 MPa條件下，原料氣投料比與平衡時NH3體積分數的關系。根據圖中a點數據計算N2的平衡體積分數：_。(4)依據溫度對合成氨反應的影響，在圖(b)坐標系中，畫出一定條件下的密閉容器內，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，NH3物質的量變化的曲線示意圖。(a)(b)(5)上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號)_。簡述本流程中提高合成氨原料總轉化率的方法： _。【答案】(1)2NH4HSO22NH3H2O2S(2)a90%(3)14.5%(4)(5)對原料氣加壓；分離液氨后，未反應的N2、H2循環使用【解析】(1)由題意可知為空氣中的O2將負二價硫氧化為硫單質，根據電子守恒將方程式配平即可。(2)反應為氣體物質的量增大的吸熱反應，降低壓強使平衡右移，但反應速率減小，d錯；催化劑不能改變反應限度，即不能改變H2的百分含量，c錯；增大水蒸氣濃度雖可使反應速率增大以及平衡右移，但產物H2的百分含量卻減小，b錯；升高溫度反應速率增大，且平衡正向移動，H2的百分含量增大，a對。CO與H2的混合氣體與水蒸氣的反應中，反應體系中的氣體的物質的量不變，而1 molCO與H2的混合氣體參加反應生成1.18 mol混合氣，說明有0.18 mol 水蒸氣參加反應，則根據方程式可知參加反應的CO也為0.18 mol，則其轉化率為100%90%。(3)由圖中看出當N2與H2物質的量比為13時，NH3的平衡體積分數最大，為42%。設平衡時轉化的N2的物質的量為x mol，由三段式：N23H22NH3 起始(mol): 1 3 0轉化(mol): x 3x 2x平衡(mol): 1x 3 3x 2x100%42%，則則平衡時N2的體積分數為100%14.5%。(4)作圖時要注意開始時NH3物質的量不斷增多，是因為反應正向進行(反應未達平衡)，達到一定程度后反應達到平衡而此時溫度繼續升高，平衡逆向移動，NH3的物質的量減小。(5)熱交換器可以使需要加熱的物質得到加熱，還可以使需要冷卻的物質得到冷卻，能充分利用能量。合成氨反應為氣體物質的量減小的反應，加壓利于反應正向進行；此外，循環利用可反復利用原料，提高原料利用率。2. （2014四川理綜化學卷，T11）（16分）污染物的有效去除和資源的充分利用是化學造福人類的重要研究課題。某研究小組利用軟錳礦（主要成分為MnO2，另含少量鐵，鋁，銅，鎳等金屬化合物）作脫硫劑，通過如下簡化流程，既脫除燃煤尾氣中的SO2，又制得電池材料MnO2（反應條件已省略）。請回答下列問題：（1）上述流程脫硫實現了 （選填下列字母編號）。 A廢棄物的綜合利用 B白色污染的減少 C酸雨的減少（2）用MnCO3能除去溶液中Al3和Fe3，其原因是 。（3）已知：25、101kPa時，Mn(s)+O2(g)=MnO2(s) DH=-520kJ/mol S(s)+O2(g)=SO2(g) DH=-297kJ/molx k b 1 . c o m Mn(s)+S(s)+2O2(g)=MnSO4(s) DH=-1065kJ/molSO2與MnO2反應生成無水MnSO4的熱化學方程式是 （4）MnO2可作超級電容材料。用惰性電極電解MnSO4溶液可制得MnO2，其陽極的電極反應式是 （5）MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時，正極的電極反應式是 （6）假設脫除的SO2只與軟錳礦漿中MnO2反應。按照圖示流程，將a m3(標準狀況)含SO2的體積分數為b%的尾氣通入礦漿，若SO2的脫除率為89.6%，最終得到MnO2的質量ckg，則除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質時，所引入的錳元素相當于MnO2 kg。【答案】（1）A、C （2）消耗溶液中的酸，促進Al3和Fe3水解生成氫氧化物沉淀（3）MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) DH=-248kJ/mol（4）Mn2+2H2O-2e=MnO2+4H（5）MnO2+H2O+e=MnO(OH)+OH（6）【解析】（1）根據題意，既脫除燃煤尾氣中的SO2，又制得電池材料MnO2，上述流程脫硫能夠實現廢棄物的綜合利用，二氧化硫的減少可以減少酸雨。（2）用MnCO3能除去溶液中Al3和Fe3的原因是MnCO3本身難溶于水，消耗溶液中的酸，促進Al3和Fe3水解生成氫氧化物沉淀。（3） Mn(s)+O2(g)=MnO2(s) DH=-520kJ/mol S(s)+O2(g)=SO2(g) DH=-297kJ/mol Mn(s)+S(s)+2O2(g)=MnSO4(s) DH=-1065kJ/mol 根據蓋斯定律： -得：DH=-248kJ/mol，則SO2與MnO2反應生成無水MnSO4的熱化學方程式是MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) DH=-248kJ/mol（4）用惰性電極電解MnSO4溶液，正極的反應式為Mn2+2H2O-2e=MnO2+4H（5）MnO2是堿性鋅錳電池的正極材料。堿性鋅錳電池放電時，正極的電極反應式MnO2+H2O+e=MnO(OH)+OH（6）最終得到MnO2的質量ckg，減去和二氧化硫反應的二氧化錳的質量，即為除去鐵、鋁、銅、鎳等雜質時，所引入的MnO2 的質量。m=c-a103b%89.6%87/(22.41000)= 3（2014全國理綜I化學卷，T36）化學選修2：化學與技術（15分）磷礦石主要以磷酸鈣Ca3(PO4)2H2O和磷灰石Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3等形式存在。圖（a）為目前國際上磷礦石利用的大致情況，其中濕法磷酸是指磷礦石用過量硫酸分解制備磷酸。圖（b）是熱法磷酸生成過程中由磷灰石制單質磷的流程。圖（a）圖（b）部分物質的相關性質如下：熔點/沸點/備注白磷44280.5PH3-133.8-87.8難溶于水，具有還原性SiF4xkb 1-90-86易水解回答下列問題：（1）世界上磷礦石最主要的用途是生產含磷肥料，約占磷礦石使用量的 。（2）以磷灰石為原料，濕法磷酸過程中Ca3F(PO4)3反應的化學方程式為： 。現有1噸折合含有五氧化二磷約30%的磷灰石，最多可制得85的商品磷酸 噸。（3）如圖(b)所示，熱法生產磷酸的第一步是將二氧化硅、過量焦炭與磷灰石混合，高溫反應生成白磷。爐渣的主要成分是： (填化學式)冷凝塔1的主要沉積物是： 冷凝塔2的主要沉積物是： （4）尾氣中主要含有 ，還含有少量PH3、H2S和HF等，將尾氣先通入純堿溶液，可除去 ；再通入次氯酸鈉溶液，可除去 (均填化學式)（5）相比于濕法磷酸，熱法磷酸工藝復雜，能耗高，但優點是： 。【答案】（1）69%（2）Ca5F(PO4)35H2SO43H3PO45CaSO4HF 0.49t（3）CaSiO3，液體白磷；固體白磷。（4）CO、SiF4；H2S、HF、SiF4，PH3。（5）產品純度高或產品濃度大【解析】（1）含磷的肥料有兩種：磷礦粉肥和最終制得的磷肥，共4%+96%85%80%69%（2）濕法生產磷酸屬于復分解反應,符合強酸制取弱酸的反應， Ca5F(PO4)35H2SO43H3PO45CaSO4HF 根據P原子守恒：P2O52 H3PO4 142 196 0.3t 85%x則：85%x1421960.3t，x0.49t（3）爐渣主要成分是硅酸鈣（CaSiO3），冷凝塔1的溫度為70，白磷蒸汽冷凝為液體；冷凝塔2的溫度為18，白磷液體固化變為固體。（4）因為使用了過量的焦炭，所以尾氣中中有大量的CO氣體，還含有SiF4；通過堿性溶液，酸性的H2S、HF以及易水解的SiF4被吸收，再通過氧化性的次氯酸鈉溶液，還原性的PH3被吸收。（5）用白磷制取磷酸可以制得高純度的磷酸4、（2014江蘇單科化學卷，T16）（12分）煙氣脫硫能有效減少二氧化硫的排放。實驗室用粉煤灰（主要含Al2O3、SiO2等）制備堿式硫酸鋁Al2(SO4)x(OH)62x溶液，并用于煙氣脫硫研究。（1）酸浸時反應的化學方程式為 ；濾渣的主要成分為 （填化學式）。（2）加CaCO3調節溶液的pH至3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3轉化為Al2(SO4)x(OH)62x。濾渣的主要成分為 （填化學式）；若溶液的pH偏高，將會導致溶液中鋁元素的含量降低，其原因是 （用離子方程式表示）。（3）上述流程中經完全熱分解放出的SO2量總是小于吸收的SO2量，其主要原因是 ；與吸收SO2前的溶液相比，熱分解后循環利用的溶液的pH將 （填“增大”、“減小”或“不變”）。【答案】（12分）（1）Al2O3+3H2SO4=Al2（so4）3+3H2O SiO2 （2）CaSO4 3CaCO3+2Al3+3SO42-+3H2O=2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2（3）溶液中的部分亞硫酸根被氧化成硫酸根，減小【解析】（1）粉鎂灰中含有氧化鋁和二氧化硅，加入硫酸，氧化鋁與硫酸反應，二氧化硅不和硫酸反應，化學方程式為：Al2O3+3H2SO4=Al2（so4）3+3H2O，濾渣的成分為二氧化硅。（2）加入碳酸鈣調節溶液的pH，溶液中的硫酸根與鈣離子結合生成濾渣，濾渣II的主要成分是硫酸鈣；若溶液的pH值偏高則部分硫酸鋁轉化成氫氧化鋁沉淀，導致溶液中的鋁離子含量降低，離子方程式為3CaCO3+2Al3+3SO42-+3H2O=2Al(OH)3+3CaSO4+3CO2（3）流程中完全分解產生的二氧化硫小于被吸收的二氧化硫的總量，主要是因為有部分亞硫酸根被氧化成硫酸根；二氧化硫被吸收后生成鹽，被循環利用的溶液的pH值減小。5（2014安徽理綜化學卷，T27）(14分)LiPF6是鋰離子電池中廣泛應用的電解質。某工廠用LiF、PCl5為原料，低溫反應制備LiPF6，其流程如下：已知：HCl的沸點是85.0 ，HF的沸點是19.5 。（1）第步反應中無水HF的作用是 、 。反應設備不能用玻璃材質的原因是 (用化學方程式表示)。無水HF有腐蝕性和毒性，工廠安全手冊提示：如果不小心將HF沾到皮膚上，可立即用2%的 溶液沖洗。（2）該流程需在無水條件下進行，第步反應中PF5極易水解，其產物為兩種酸，寫出PF5水解的化學方程式： 。（3）第步分離采用的方法是 ；第步分離尾氣中HF、HCl采用的方法是 。（4）LiPF6產品中通常混有少量LiF。取樣品wg。測得Li的物質的量為nmol，則該樣品中LiPF6的物質的量為 mol(用含有w、n的代數式表示)。 【答案】（14分） （1）反應物 溶劑 SiO2+4HF=SiF4+2H2O NaHCO3 （2）PF5+4H2O=H3PO4+5HF （3）過濾 冷凝 （4） （本題部分小題屬于開放試題，合理答案均給分）【解析】（1）根據題目中的流程可以看出，固體+液體反應新物質+飽和溶液，所以無水HF的作用是反應物和溶劑；玻璃的主要成分中含有二氧化硅，能和HF發生反應，反應的方程式為SiO2+4HF=SiF4+2H2O；HF屬于弱酸，必須用弱堿性溶液來除去（比如2%的NaHCO3溶液）；（2）根據題目中的信息“PF5極易水解，其產物為兩種酸”，則根據元素組成可知，兩種酸分別是H3PO4和HF，所以反應的方程式為PF5+4H2O=H3PO4+5HF；（3）第步分離的是固體（LiPF4(s)）和液體（HF(l)），所以采用過濾的方法；分離尾氣中HF、HCl，可以利用二者沸點的差異（HF分子之間存在氫鍵）進行分離，所以采用冷凝法；（4）根據守恒可以得到；設LiPF6為xmol，LiF為ymol；根據Li守恒，有x+y=n，根據質量守恒有152x+26y=w，解得x=mol。6（2014福建理綜化學卷，T23）(15分)元素周期表中第VIIA族元素的單質及其化合物的用途廣泛。（1）與氯元素同族的短周期元素的原子結構示意圖為 。（2）能作為氯、溴、碘元素非金屬性(原子得電子能力)遞變規律的判斷依據是 (填序號)。aCl2、Br2、I2的熔點 b Cl2、Br2、I2的氧化性cHCl、HBr、HI的熱穩定性 d HCl、HBr、HI的酸性（3）工業上，通過如下轉化可制得KClO3晶體：NaCl溶液 NaClO3溶液KClO3晶體w w w .x k b 1.c o m完成I中反應的總化學方程式：NaClH2ONaClO3 。II中轉化的基本反應類型是 ，該反應過程能析出KClO3晶體而無其它晶體析出的原因是 。（4）一定條件，在水溶液中1 mol Cl、ClO(x1，2，3，4)的能量(KJ)相對大小如右圖所示。D是 (填離子符號)。BAC反應的熱化學方程式為 (用離子符號表示)。【答案】（15分）（1）（2）b、c（3） 1 NaCl+ 3 H2O= 1 NaClO3+ 3 H2 復分解反應 室溫下，氯酸鉀在水中的溶解度明顯小于其他晶體 （4）ClO4新$課$標$第$一$網 3 ClO()=ClO3()+2Cl() H=117KJmol1【解析】（1）與氯元素同主族的短周期元素位F，原子結構示意圖為：（2） 能作為非金屬性判斷的依據是單質之間的氧化性順序，b正確，氣態氫化物的熱穩定性順序，c正確；單質的熔沸點和氫化物的酸性不是判斷依據。（3） 根據氧化還原反應得失電子守恒，1 NaCl+ 3 H2O= 1 NaClO3+ 3 H2；氯酸鈉與氯化鉀反應生成氯酸鉀，反應類型為復分解反應，能析出晶體的原因是氯酸鉀的溶解度小于其他晶體。（4） 根據圖像，D物質中化合價為+7，則D是ClO4則根據化合價可得反應方程式為：3 ClO()=ClO3()+2Cl() H=63+0-360=-117 KJmol1。7（2014福建理綜化學卷，T24）(15分)鐵及其化合物與生產、生活關系密切。（1）右圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。該電化腐蝕稱為 。圖中A、B、C、D四個區域，生成鐵銹最多的是 (填字母)。（2）用廢鐵皮制取鐵紅(Fe2O3)的部分流程示意圖如下：步驟I若溫度過高，將導致硝酸分解。硝酸分解的化學方程式為 。步驟II中發生反應：4Fe(NO3)2O2(2n4)H2O2Fe2O3nH2O8HNO3，反應產生的HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉化為Fe(NO3)2，該反應的化學方程式為 。上述生產流程中，能體現“綠色化學”思想的是 (任寫一項)。（3）已知t時，反應FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)的平衡常數K0.25。t時，反應達到平衡時n(CO)：n(CO2) 。若在1 L密閉容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入xmolCO，t時反應達到平衡。此時FeO(s)轉化率為50%，則x 。【答案】（15分）（1）吸氧腐蝕 B（2）4HNO34NO2+O2+2H2O 4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)3+NH4NO3+3H2O 氮氧化物排放少（或其他合理答案）（3） 4:1 0.05【解析】（1）由圖看出，在海水中，該電化腐蝕屬于吸氧腐蝕，在ABCD四個區域中，生成鐵銹最多是B區，能接觸到氧氣。（2）濃硝酸分解的化學方程式為4HNO34NO2+O2+2H2O,硝酸氧化 廢鐵皮中鐵的化學方程式為4Fe+10HNO3=4Fe(NO3)3+NH4NO3+3H2O，生產過程中體現綠色思想的是整個過程中氮氧化物排放減少。根據反應FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)，平衡常數K為0.25，因為固體的濃度為1，則反應達到平衡時n(CO)：n(CO2)=4:1，若在1 L密閉容器中加入0.02 mol FeO(s)，并通入xmolCO，t時反應達到平衡。此時FeO(s)轉化率為率為50%，FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)起始 0.02 x 0 0變化 0.01 0.01 0.01 0.01平衡時 0.01 x-0.01 0.01 0.01 根據平衡常數K=0.25得：，解得x=0.05。8（2014廣東理綜化學卷，T31）（16分）用CaSO4代替O2與燃料CO反應，既可提高燃燒效率，又能得到高純CO2，是一種高效、清潔、經濟的新型燃燒技術，反應為主反應，反應和為副反應。CaSO4(s)+CO(g) CaS(s)+CO2(g) H1= 47.3kJmol-1 CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+CO2(g) +SO2(g) H2= +210.5kJmol-1 CO(g) C(s)+ CO2(g) H3= 86.2kJmol-1 （1）反應2CaSO4(s)+7CO(g) CaS(s)+ CaO(s)+6CO2(g)+ C(s) +SO2(g)的H_（用H1、H2和H3表示）（2）反應的平衡常數的對數lgK隨反應溫度T的變化曲線見圖18，結合各反應的H，歸納lgK-T曲線變化規律：a)_；b)_。（3）向盛有CaSO4的真空恒容密閉容器中充入CO，反應于900達到平衡，c平衡(CO)=8.010-5 molL-1，計算CO的轉化率（忽略副反應，結果保留兩位有效數字）。（4）為減少副產物，獲得更純凈的CO2，可在初始燃料中適量加入_。（5）以反應中生成的CaS為原料，在一定條件下經原子利用率100%的高溫反應，可再生CaSO4，該反應的化學方程式為_；在一定條件下，CO2可與對二甲苯反應，在其苯環上引入一個羧基，產物的結構簡式為_。 【答案】（16分）（1）H4H1+H2+2H3（2分）新 課 標 xk b1. c om（2）a)反應為吸熱反應，溫度升高K值增大，lgK也增大（2分）b)反應為放熱反應，溫度升高K值減小，lgK也減小（2分）（3）99% w!w!w.!x!k!b!1.comCaSO4(s)+CO(g) CaS(s)+CO2(g)初始濃度（mol/L） a 0轉化濃度（mol/L） a-平衡（CO） a-平衡（CO）平衡濃度（mol/L） 平衡（CO） a-平衡（CO）依題意，K=，a=8.08103 molL1CO的轉化率：（5分）（4）氧氣 （2分）（5）CaS+2O2CaSO4 （2分） CH3 CH3 COOH （1分） 【解析】（1）根據蓋斯定律，4+2得：2CaSO4(s)+7CO(g) CaS(s)+ CaO(s)+6CO2(g)+ C(s) +SO2(g)，所以H4H1+H2+2H3； （2）結合圖像及反應的H可知，反應為放熱反應，溫度升高K值減小，lgK也減小，反應為吸熱反應，溫度升高K值增大，lgK也增大。（3）由圖可可知，900時CaSO4(s)+CO(g) CaS(s)+CO2(g)的lgK=2，即K=100，K=，可知平衡時c(CO2)= 8.0103 molL1，CO的轉化率為=99%； （5）CaS轉化為CaSO4，從元素守恒角度分析，CaS與O2按照1:2反應轉化為CaSO4，才能滿足原子利用率100%，所以化學方程式為CaS+2O2CaSO4；CO2可與對二甲苯反應，在其苯環上引入一個羧基，因為對二甲苯的苯環上的氫原子只有1種，所以結構簡式為CH3 CH3 COOH 。9、（2014海南單科化學卷，T16）（9分）鋰錳電池的體積小，性能優良，是常用的一次電池。該電池反應原理如圖所示，其中電解質LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li+ 通過電解質遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列問題：（1）外電路的電流方向是由_極流向_極。（填字母）（2）電池正極反應式為_。（3）是否可用水代替電池中的混合有機溶劑？_（填“是”或“否”）原因是_。（4）MnO2可與KOH和KClO4在高溫條件下反應，生成K2MnO4，反應的化學方程式為_，K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4和MnO2的物質的量之比為_。【答案】（9分） （1）b a （每空1分，共2分）（2）MnO2+e+Li+=LiMnO2 （2分）（3）否 電極Li是活潑金屬，能與水反應 （每空1分，共2分）（4）3MnO2+KClO3+6KOH2K2MnO4+KCl+3H2O （2分） 2:1 （1分）【解析】（1）結合所給裝置圖以及原電池反應原理，可知Li作負極材料，MnO2作正極材料，所以電子流向是從ab，那么電流方向則是ba；（2）根據題目中的信息“電解質LiClO4溶于混合有機溶劑中，Li+ 通過電解質遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正極的電極反應式MnO2+e+Li+=LiMnO2；（3）因為負極的電極材料Li是活潑的金屬，能夠與水發生反應，故不能用水代替電池中的混合有機溶劑；（4）由題目中的信息“MnO2可與KOH和KClO4在高溫條件下反應，生成K2MnO4”，可知該反應屬于氧化還原反應，Mn元素化合價升高（），則Cl元素的化合價降低（），所以方程式為3MnO2+KClO3+6KOH2K2MnO4+KCl+3H2O；根據“K2MnO4在酸性溶液中歧化，生成KMnO4（）和MnO2（）”，根據電子得失守恒，可知生成的KMnO4和MnO2的物質的量之比為2:1。10、（2014海南單科化學卷，T20-II）（14分）鋅是一種應用廣泛的金屬，目前工業上主要采用“濕法”工藝冶煉鋅。某含鋅礦的主要成分為ZnS（還含