专业文档
10．（16分）请回答下列问题：
（1）火箭燃料液态偏二甲肼（C2H8N2）是用液态N2O4作氧化剂，二者反应放出大量的热，生成无毒、无污染的气体和水．已知室温下，1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则该反应的热化学方程式为C2H8N2（l）+2N2O4（l）=2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（l）△H=﹣2550 kJ?mol﹣1．
（2）298K时，在2L固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO2（g）?N2O4（g）△H=﹣a kJ?mol﹣1 （a＞0）．N2O4的物质的量浓度随时间变化如图1．达平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，回答下列问题：
①298k时，该反应的平衡常数为6.67L?mol﹣1（精确到0.01）． ②下列情况不是处于平衡状态的是a：
a．混合气体的密度保持不变；b．混合气体的颜色不再变化； c．气压恒定时．
③若反应在398K进行，某时刻测得n（NO2）=0.6mol n（N2O4）=1.2mol，则此时V（正）＜V（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）． （3）工业上“除钙、镁”的原理反应为：MgSO4+2NaF═MgF2↓+Na2SO4；CaSO4+2NaF═CaF2↓+Na2SO4
已知KSP（CaF2）=1.11×10﹣10，KSP（MgF2）=7.40×10﹣11，加入过量NaF溶液反应完全后过滤，则滤液中
=1.5．
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co2+氧化成Co3+，然后Co3+
Co2+将甲醇氧化成CO2和H+（用石墨烯吸附除去Co2+）．现用图2装置模拟上述过程，则：
在阳极的电极反应式为：Co2+﹣e﹣=Co3+；
除去甲醇的离子方程式为6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+．
【考点】热化学方程式；原电池和电解池的工作原理；化学平衡状态的判断． 【专题】化学平衡专题；电化学专题． 【分析】（1）先求出偏二甲肼的物质的量，再根据物质的量之比等于热量比求出反应热，然后写出热化学方程式；
（2）①有图可知N2O4的平衡浓度为0.6mol/L，达到平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，则NO2的平衡浓度为0.3mol/L，带入平衡常数表达式计算； ②a、气体的质量不变，容积恒定，因此气体的密度为一定值； b、混合气体的颜色不变说明NO2的浓度保持恒定；
c、反应2NO2（g）?N2O4（g）气压恒定时，正、逆反应速率相等；
珍贵文档
专业文档
K值减小，③反应为放热反应，升高温度，计算可知此时的浓度商Q=K（298K）＞K（398K），
反应向逆反应方向移动，因此V（正）＜V（逆）； （3）依据题给的信息得知CaF2和MgF2的溶度积分别是钙离子的浓度与氟离子浓度的平方和镁离子的浓度与氟离子浓度的平方，故据此转化为求两者的溶度积之比即可；
（4）通电后，将Co2+氧化成Co3+，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2+﹣e﹣=Co3+；以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2+，原子
守恒与电荷守恒可知，还原生成H+，配平书写为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+．
【解答】解：（1）1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ，则1mol偏二甲肼完全燃烧释放出的能量为42.5kJ×60=2550kJ，其热化学方程式为：C2H8N2（l）+2N2O4（l）═2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（l）△H=﹣2550 kJ/mol，
故答案为：C2H8N2（l）+2N2O4（l）=2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（l）△H=﹣2550 kJ?mol﹣1；
（2）①有图可知N2O4的平衡浓度为0.6mol/L，达到平衡时，N2O4的浓度为NO2的2倍，则NO2的平衡浓度为0.3mol/L，则K=故答案为：6.67；
②a、反应物和生成物全是气态物质，气体的质量不变，容积为2L保持恒定，由ρ=可知气体的密度为一定值，因此气体的密度保持不变不一定处于平衡状态，故a选；
b、混合气体的颜色不变说明NO2的浓度不变，说明反应处于化学平衡状态，故b不选； c、反应2NO2（g）?N2O4（g）是一个气体体积减小的反应，气压恒定时，正、逆反应速率相等，说明反应处于化学平衡状态，故c不选； 故答案为：a；
③反应为放热反应，升高温度，K值减小，密闭容器的体积为2L，因此的N2O4的浓度为0.6mol/L，NO2的浓度为0.3mol/L，浓度商Q=
=
=6.67L/mol=6.67L/mol=K（298K）＞K（398K），反应向
=
=6.67L/mol，
逆反应方向移动，因此V（正）＜V（逆）；
故答案为：＜； （3）
=
=
=1.5，故答案为：1.5；
（4）通电后，将Co2+氧化成Co3+，电解池中阳极失电子发生氧化反应，电极反应为Co2+﹣e﹣=Co3+；
以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化，自身被还原为Co2+，结合原子守恒与电
6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+，荷守恒可知，还原生成H+，配平书写离子方程式为：
故答案为：Co2+﹣e﹣=Co3+；6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+．
【点评】本题考查知识点全面，涉及热化学方程式的书写、平衡常数的计算、平衡的移动、电化学的原理和离子方程式的书写等知识，属于综合知识的考查，题目难度中等． 11．（16分）高铁酸钾（K2FeO4）是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂．其生产工艺如下：
珍贵文档
专业文档
（1）反应①应在温度较低的情况下进行．因在温度较高时KOH 与Cl2 反应生成的是KClO3．写出在温度较高时KOH 与Cl2反应的化学方程式6KOH+3Cl2KClO3+5KCl+3H2O，该反应的氧化产物是KClO3．
（2）在溶液Ⅰ中加入KOH固体的目的是A、C（填编号）． A．与溶液Ⅰ中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO
B．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率 C．为下一步反应提供碱性的环境
D．使KClO3转化为 KClO
（3）从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后，还会有副产品KNO3、KCl，则反应③中发生的离子反应方程式为2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O．
（4）如何判断K2FeO4晶体已经洗涤干净用试管取少量最后一次的洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净．
（5）高铁酸钾（K2FeO4）具有极强的氧化性，是一种优良的水处理剂．FeO42﹣在水溶液中的存在形态如图Ⅱ所示．下列说法正确的是B（填字母）．
A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态
B．向pH=2的这种溶液中加KOH溶液至pH=10，HFeO4﹣的分布分数先增大后减小
C．向pH=8的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：H2FeO4+OH﹣═HFeO4﹣
+H2O．
【考点】物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用． 【专题】物质的分离提纯和鉴别．
【分析】足量氯气通入氢氧化钾溶液中低温反应生成次氯酸钾、氯化钾和水，加入固体氢氧
化钾除去氯化钾得到减小次氯酸钾浓溶液，加入硝酸铁浓溶液纯化洗涤干燥得到高铁酸钾，
（1）根据题目信息、氧化还原反应中化合价发生变化确定产物以及电子得失守恒和质量守恒来配平；根据化合价升高，还原剂，得到氧化产物；
（2）根据生产工艺流程图，第①步氯气过量，第③步需要碱性条件，在温度较高时KOH 与Cl2 反应生成的是KClO3，氧化还原反应中化合价有升有降；
珍贵文档
专业文档
（3）根据题目信息、氧化还原反应中化合价发生变化确定产物以及电子得失守恒和质量守恒来配平；
（4）检验最后一次的洗涤中无Cl﹣即可；
（5）根据图象的内容来分析图象所描述的意义判断．
【解答】解：足量氯气通入氢氧化钾溶液中低温反应生成次氯酸钾、氯化钾和水，加入固体氢氧化钾除去氯化钾得到减小次氯酸钾浓溶液，加入硝酸铁浓溶液纯化洗涤干燥得到高铁酸钾，
（1）据题目信息、氧化还原反应中化合价发生变化确定产物有：KClO3、KCl、H2O，根据电子得失守恒和质量守恒来配平，可得6KOH+3Cl2
KClO3+5KCl+3H2O；Cl2既是氧
化剂又是还原剂，氯化合价升高，得到 KClO3，KClO3是还原产物． 故答案为：6KOH+3Cl2
KClO3+5KCl+3H2O； KClO3；
A、（2）根据生产工艺流程图，第①步氯气过量，加入KOH固体后会继续反应生成KClO，故A正确；
B、因温度较高时KOH 与Cl2 反应生成的是KClO3，而不是KClO，故B错误； C、第③步需要碱性条件，所以碱要过量，故C正确； D、KClO3转化为 KClO，化合价只降不升，故D错误； 故选：A、C；
（3）据题目信息和氧化还原反应中化合价发生变化确定找出反应物：Fe3+、ClO﹣，生成物：FeO42﹣、Cl﹣，根据电子得失守恒和质量守恒来配平，可得2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O．
故答案为：2Fe3++3ClO﹣+10OH﹣=2FeO42﹣+3Cl﹣+5H2O；
（4）只要检验最后一次的洗涤中无Cl﹣，即可证明K2FeO4晶体已经洗涤干净，操作方法为用试管取少量最后一次的洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净，
故答案为：用试管取少量最后一次的洗涤液，加入硝酸银溶液，无白色沉淀则已被洗净； （5）A．不同PH值时，溶液中铁元素的存在形态及种数不相同，比如在PH值等于6时，就只有两种形态，故A错误；
B．根据图片知，改变溶液的pH，当溶液由pH=10降至pH=4的过程中，HFeO4﹣的分布分数先增大后减小，故正确；
C．向pH=8的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：HFeO4﹣+OH﹣=FeO42﹣+H2O，故错误； 故答案为：B．
【点评】本题考查学生阅读题目获取信息的能力、对工艺流程的理解与条件的控制、对物质的量浓度理解等，难度中等，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力，注意基础知识的掌握． 12．（16分）现有某铁碳合金（铁和碳两种单质的混合物），某化学兴趣小组为了测定铁碳合金中铁的质量分数，并探究浓硫酸的某些性质，设计了如图所示的实验装置（夹持仪器已省略）和实验方案进行实验探究．
珍贵文档