高中必做基础化学题

高中必做基础化学题

1.联氨（又称肼，N2H4，无色液体）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：

（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）①2O2（g）＋N2（g）===N2O4（l）ΔH1

②N2（g）＋2H2（g）===N2H4（l）ΔH2

③O2（g）＋2H2（g）===2H2O（g）ΔH3

④2N2H4（l）＋N2O4（l）===3N2（g）＋4H2O（g）ΔH4=－1 048.9 kJ·mol－1

上述反应热效应之间的关系式为ΔH4= ，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：N 2H4＋H＋

N2H＋5的K=8.7×107；KW=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。

【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2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O。

（3）由已知热化学方程式①②③可得：

N2O4（l）===2O2（g）＋N2（g）－ΔH1

2N2H4（l）===2N2（g）＋4H2（g）－2ΔH2

2O2（g）＋4H2（g）===4H2O（g）2ΔH3

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）ΔH4=2ΔH3－2ΔH2－ΔH1。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H 2O H＋＋OH－KW=1.0×10－14、N2H4＋H＋N 2H＋5K=8.7×107相加，可得：N2H4＋H2O N2H＋5＋OH－Ka1=KW·K=1.0×10－14×8.7×107=8.7×10－7。类比NH3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N2H4＋O2===N2＋2H2O，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Na2SO4：2Na2SO3＋O2===2Na2SO4，两者相比较，N2H4的用量少，且不产生其他杂质。

【答案】（1）－2

（2）2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O

（3）2ΔH3－2ΔH2－ΔH1反应放热量大、产生大量气体（4）8.7×10－7N2H6（HSO4）2

（5）固体逐渐变黑，并有气泡产生1N2H4的用量少，不产生其他杂质（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Cr2O72—的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72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Cu2＋和Pb2＋的去除率，结果如下图所示。

①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Cu2＋和Pb2＋，其原因是。

②当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时，随着铁的质量分数的增加，Cu2＋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。

①一定条件下，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Fe2＋反应生成纳米铁粉、H2和B（OH）4—，其离子方程式为。

②纳米铁粉与水中NO3－反应的离子方程式为4Fe＋NO3—＋10H＋===4Fe2＋＋NH4+＋3H2O。研究发现，若pH偏低将会导致NO3—的去除率下降，其原因是。

③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Cr2O72—得电子生成Cr3＋，其电极反应式为Cr2O72—＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O。

（2）①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Cu2＋和Pb2＋。

②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Cu2＋和Pb2＋的去除率降低。

（3）①因BH4—中B元素的化合价为＋3，则BH4—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：2Fe2＋＋BH4—＋4OH－===2Fe＋2H2↑＋B （OH）4—。

②pH偏低，即溶液的酸性增强，则易发生副反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，导致NO3—的去除率降低。

③水样Ⅰ和Ⅱ相比较，水样Ⅱ中含有Cu2＋。由图可知，相同条件下水样Ⅱ的NO3—去除速率明显比水样Ⅰ快，可能是Fe 与Cu2＋反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，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NO3—的反应。

答案（1）Cr2O72—＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O

（2）①活性炭对Cu2＋和Pb2＋有吸附作用

②铁的质量分数增加，铁炭混合物中微电池数目减少（3）①2Fe2＋＋BH4—＋4OH－===2Fe＋2H2↑＋B（OH）4—

②钠米铁粉与H＋反应生成H2

③Cu或Cu2＋催化纳米铁粉去除NO3－的反应（或形成的Fe－Cu原电池增大纳米铁粉去除NO3—的反应速率）