微专题·大素养第八章 章末共享
解答化学工艺流程题的方法
[知识基础]
1．无机化工生产流程主线
2．问题设置与考查知识点
有关无机化工生产试题的考查内容归纳起来主要有六个方面：
(1)将原料转化为产品的生产原理：考查复分解反应、氧化还原反应等原理。
(2)除去所有杂质并分离提纯产品：考查物质分离提纯的实验操作。
(3)提高产量与产率(转化率)：考查化学反应速率和化学平衡。
(4)减少污染：考查“绿色化学”生产。
(5)原料的来源：考查物质的来源及成本问题。
(6)生产设备简单，生产工艺简便可行等工艺生产问题。
要准确、顺利解答无机化工生产流程题，同学们除了要掌握物质的性质和物质之间相互作用的基本知识以及除杂、分离、提纯物质的基本技能外，还要具备分析工艺生产流程的能力。
3．思维模型
(1)从题干中获取有用信息，了解生产的产品。
(2)整体阅读流程图，辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。
(3)分析流程中的每一个步骤，从几个方面了解流程：反应物是什么；发生了什么反应；该反应造成了什么后果；对制造产品有什么作用。
抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务。
(4)从问题中获取信息，帮助解题。
4．解题模板
[素养专练]
1．“低碳”既是时尚，也是环保要求。“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。下面是几个工厂利用废气、废渣(液)联合生产化肥硫酸铵的工艺：
请回答下列问题：
(1)工艺操作①、②分别为__________________、________。
(2)工业合成氨的化学方程式为______________________________。
(3)写出生成“产品”的离子方程式：________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是___________________________________。
(5)副产品的化学式为____________。该联合生产工艺中可以循环使用的物质是__________。
2．Ⅰ.某硝酸厂附近的空气中的主要污染物为氮的氧化物。为了保护环境和综合利用，可采用氨—碱两级吸收法。此法兼有碱吸收和氨吸收两法的优点，其吸收工艺流程如下：
(1)排空物质的主要成分为________。
(2)进入吸收塔之前加一个缓冲器的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)从吸收塔排出的混合液的用途之一为________。
Ⅱ.空气的主要污染物为硫的氧化物和氮的氧化物。研究人员设计了同时净化废气中二氧化硫和氮的氧化物的方法，将其转化为硫酸和硝酸，工艺流程如下：
各室中发生的反应如下：
氧化室：NO2(g)＋SO2(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)＋NO(g)。
清除室：NO(g)＋NO2(g)===N2O3(g)；
N2O3(g)＋2H2SO4(l)===2NOHSO4(s)＋H2O(l)
分解室：4NOHSO4(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4H2SO4(l)＋4NO2(g)。
回答下列问题：
物质①和②分别为(写化学式)________、________。
3．绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺，该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料，不产生废弃物，实现了Cr Fe Al Mg的深度利用和Na＋内循环。工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是________(填元素符号)。
(2)工序①的名称为________。
(3)滤渣Ⅰ的主要成分是__________(填化学式)。
(4)工序③中发生反应的离子方程式为___________________________。
(5)物质Ⅴ可代替高温连续氧化工序中的NaOH，此时发生的主要反应的化学方程式为______________________________________，可代替NaOH的化学试剂还有________(填化学式)。
(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序________(填“①”“②”“③”或“④”)参与内循环。
微专题·大素养
[素养专练]
1．解析：(1)合成氨的原料之一——氮气，来源于空气，分离方法是将空气液化后蒸馏分离出氧气，获得氮气。(2)工业合成氨的条件是高温、高压和催化剂。(3)“产品”是硫酸铵，反应物是硫酸钙悬浊液、二氧化碳、氨气等，产物除产品硫酸铵外，还有碳酸钙。(4)氨气溶于水显碱性，实验室中可以用湿润的红色石蕊试纸检验，或利用氨气与氯化氢化合为氯化铵的反应进行检验等。(5)分析框图中各物质的关系可知“副产品”为CaO，能够循环使用的物质是CO2。
答案：(1)将空气液化后蒸馏分离出氧气，获得氮气 过滤
(2)
(3)CaSO4+CO2+2NH3+H2O===CaCO3+2N+S
(4)将湿润的红色石蕊试纸放在导气管口，若试纸变蓝，则证明有NH3(或其他可行的方法)
(5)CaO CO2
2．解析：Ⅰ.(1)排空物质是无污染的气体，主要成分为N2、O2。(2)进入吸收塔之前加一个缓冲器的目的是使氨气和污染的空气充分混合，使氮的氧化物与氨气充分反应，从而转化为无毒的氮气。(3)从吸收塔排出的混合液含有铵盐，可以作为氮肥。Ⅱ.根据各室中的反应，物质①、②分别为分解室中NOHSO4与O2、H2O反应生成的NO2、H2SO4。
答案：Ⅰ.(1)N2、O2(只填N2也算对) (2)使氨气和污染的空气充分混合 (3)用作肥料 Ⅱ.NO2 H2SO4
3．解析：根据题中信息可以推断工艺流程中的物质转化关系如下：
（1）根据流程中的信息可知，高温连续氧化工序中被氧化的元素有Fe、Cr。
（2）工序①加入水后，部分固体溶解形成介稳态相，则工序①为溶解浸出。
（3）根据流程中的信息可知，滤渣Ⅰ为Fe2O3、MgO。
（4）工序③中Na2CrO4溶液通入CO2生成Na2Cr2O7和NaHCO3的离子方程式为
2Na＋＋2Cr＋2CO2＋H2O===Cr2＋2NaHCO3↓。
（5）NaHCO3代替NaOH进行高温连续氧化，Fe元素的化合价由＋2价升高到＋3价，Cr元素的化合价由＋3价升高到＋6价，O元素的化合价由0价降低为－2价，根据得失电子守恒及原子守恒，化学方程式为4Fe（CrO2）2＋16NaHCO3＋7O28Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O；可以代替NaOH的物质还有Na2CO3。
（6）热解工序产生的气体为CO2和水蒸气，为达到最高的利用率，最适宜返回的工序为②。
答案：（1）Fe、Cr （2）溶解浸出
（3）Fe2O3、MgO
（4）2Na＋＋2Cr＋2CO2＋H2O===Cr2＋2NaHCO3↓
（5）4Fe（CrO2）2＋16NaHCO3＋7O28Na2CrO4＋2Fe2O3＋16CO2＋8H2O Na2CO3
（6）②微专题·大素养第六章 章末共享
一、原电池电极反应式的书写
[知识基础]
1．书写电极反应式的规则
电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。
2．电极反应式形式
负极反应：还原剂－ne－===氧化产物
正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物
3．电极反应式的书写思路
[素养专练]
1．分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )
A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应式为
6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作负极，电极反应式为
Fe－3e－===Fe3＋
D．④中Cu作正极，电极反应式为
2H＋＋2e－===H2↑
2．铝—空气原电池通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，通入空气的电极为正极。下列说法不正确的是( )
A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极的电极反应均为
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．以NaCl溶液为电解质溶液时，负极的电极反应为Al－3e－===Al3＋
C．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极的电极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3
D．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极的电极反应为Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－
二、氢氧燃料电池原理分析应用
[知识基础]
1．燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。
2．燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂。
3．以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O(氧化反应)；
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(还原反应)；
总反应：2H2＋O2===2H2O。
4．燃料电池的正、负极均为惰性电极，不参与反应，起传导电子的作用。通入燃料(还原剂，通常为H2、CO、CH4、CH3OH、C2H5OH等)的一极为负极；通入O2或空气(氧化剂)的一极为正极。
5．燃料电池的电极反应式的书写方法
(1)确定总反应，通常为燃料燃烧的反应，但还要根据电解质溶液的酸碱性判断产物是否与电解质溶液反应。如甲烷燃料电池，在酸性电解液中，总反应为CH4＋2O2===CO2＋2H2O；在碱性电解液中，因为CO2还与OH－发生反应CO2+2OH－===C＋H2O，所以电池的总反应为CH4+2O2+2OH－===C＋3H2O。
(2)确定正极的电极反应式，根据电解液的不同可分为以下几种情况：
①酸性电解质：O2＋4e－＋4H＋===2H2O；
②碱性电解质：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；
③熔融氧化物电解质：O2＋4e－===2O2－；
④熔融碳酸盐电解质：
O2＋4e－+2 CO2===2C。
(3)根据“负极反应式＝总反应－正极反应式”确定负极的电极反应式。
[素养专练]
1．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池中发电，电池负极反应式为 ( )
A．H2＋2OH－－2e－===2H2O
B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O
C．H2－2e－===2H＋
D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－
2．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)发生反应将化学能转化为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是( )
A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．负极反应式：
CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O
C．随着放电的进行，溶液的氢氧根离子浓度不变
D．放电时，溶液中的阴离子向负极移动
3．以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH O2、N2H4 O2、(CH3)2NNH2 O2清洁燃料电池。下列说法正确的是( )
A．放电过程中，K＋均向负极移动
B．放电过程中，KOH物质的量均减小
C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2 O2燃料电池的理论放电量最大
D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4 O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L
4．能源危机是当前全球性的问题，“开源节流”是应对能源危机的重要举措。
(1)2022北京冬奥会使用氢氧燃料电池汽车作为主运力开展示范运营服务，是迄今为止在重大国际赛事中投入规模最大的。氢氧燃料电池汽车在行驶过程中只排放水，因此被称为“终极环保车”，其反应原理示意图如图所示。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是________。
A．该电池工作时电能转化为化学能
B．该电池中电极a是正极
C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a
D．该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O
E．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
F．氢氧燃料电池使用过程中，负极材料的活性一定比正极材料的活性大
(2)已知1 mol甲醇燃烧放热726.5 kJ，在直接以甲醇为燃料的电池中，消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比。)
三、化学反应速率和限度的简单计算
[知识基础]
1．计算原理：化学反应速率之比＝浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。
2．计算模式：设A、B两物质的起始浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，反应物A的转化浓度为mx mol·L－1，B的转化浓度为nx mol·L－1，则：
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
起始浓度/
(mol·L－1) ab 0 0
变化浓度/
(mol·L－1) mxnxpxqx
终态浓度/
(mol·L－1) a－mxb－nxpxqx
3．有关化学平衡状态的简单计算
(1)反应物转化率的计算公式
A的转化率＝×100%(计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等)
(2)某组分的体积分数的计算公式
A的体积分数＝×100%
[素养专练]
1．在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于( )
A．5% B．10%
C．15% D．20%
2．一定温度下，向一个容积为2 L的真空密闭容器中(事先装入催化剂)通入1 mol N2和3 mol H2，3 min后测得密闭容器内的压强是起始时的0.7，在此时间内v(H2)是( )
A．0.1 mol·L－1·min－1
B．0.2 mol·L－1·min－1
C．0.3 mol·L－1·min－1
D．0.6 mol·L－1·min－1
3．在2 L密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，一定条件下发生反应，2 min后达到平衡状态。相同温度下，测得平衡时混合气体的压强比反应前混合气体的压强减小了。
请据此填空：
(1)平衡时混合气体中三种气体的物质的量之比为________；
(2)N2的转化率为________；
(3)2 min内，NH3的平均反应速率为________。
练后感悟,
运用“三段式”法解题时的注意事项
(1)起始量、变化量、一段时间后的量三者物理量及单位要统一，都是物质的量或物质的量浓度，否则无法计算。
(2)起始量、变化量、一段时间后的量中，只有不同物质的变化量之比等于对应物质的化学计量数之比，不同物质的起始量或一段时间后的量之间没有必然的关系，不能列比例计算。
四、化学反应速率和限度的图像题
[知识基础]
化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、压强、时间等。这类问题一般按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。
1．“一看”——看图像
(1)看面：理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所表示的是哪些量之间的关系。
(2)看线：理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。
(3)看点：理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如曲线与坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。
(4)看量的变化：弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。
2．“二想”——想规律
如各物质的转化量之比与其化学计量数之比的关系、各物质的化学反应速率之比与其化学计量数之比的关系等。
3．“三判断”——利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。
[素养专练]
1．[2022·广东卷]在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X―→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则( )
A．无催化剂时，反应不能进行
B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低
C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D．使用催化剂Ⅰ时，0～2 min内，v(X)＝1.0 mol·L－1·min－1
2．汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，某新型催化剂能促使NO、CO转化为两种无毒气体。T℃时，将0.8 mol NO和0.8 mol CO充入容积为2 L的密闭容器中，模拟汽车尾气转化，容器中NO的物质的量随时间变化如图。
(1)将NO、CO转化为两种无毒气体的化学方程式是________________________________________________________________________。
(2)反应开始至10 min，v(NO)＝________)()(mol·L^(-1)·min^(-1))。
(3)下列说法正确的是________。
a．新型催化剂可以加快NO、CO的转化
b．该反应进行到10 min时达到化学平衡状态
c．平衡时CO的浓度是0.4 mol·L－1
3．一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。
(1)t1 min时，正、逆反应速率的大小关系为v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)。
(2)4 min内，CO2的转化率为______________；CO的平均反应速率v(CO)＝________________________________________________________________________。
(3)下列条件的改变能减小其反应速率的是________(填序号)。
①降低温度
②减小铁粉的质量
③保持压强不变，充入He使容器的容积增大
④保持容积不变，充入He使体系压强增大
(4)下列描述能说明上述反应已达到平衡状态的是________(填序号)。
①v(CO2)＝v(CO)
②单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO
③容器中气体压强不随时间变化而变化
④容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化
微专题·大素养
[素养专练]
一、
1．解析：①中Mg、Al都能和稀硫酸反应，但由于金属活动性：Mg>Al，故形成原电池时，Mg失去电子，电子沿导线流向Al，Mg作原电池负极，Al作正极；②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液发生氧化还原反应生成]－，故Al作负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓硝酸发生氧化还原反应，失去电子，作负极；④中Fe失电子，作负极，正极上O2得电子，发生还原反应。根据上述分析可知，②中Mg作正极，③中Fe作正极，A错误；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－，两者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓硝酸反应，失去电子，作负极，C错误；④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。
答案：B
2．解析：以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，原电池工作时，正极上O2得到电子被还原，电极反应式均为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A正确；以NaCl溶液为电解质溶液时，负极的电极反应为Al－3e－===Al3＋，B正确；电解质溶液为NaOH溶液时，在负极上生成的是Na[Al(OH)4]而不是Al(OH)3，C错误，D正确。
答案：C
二、
1．解析：根据题给信息，该燃料电池的总反应式为2H2＋O2===2H2O。电解液为酸性溶液，电极反应式中不能出现OH－，A、D错误；燃料电池中负极通入氢气，正极通入氧气，B错误。
答案：C
2．解析：O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式，A错误；燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根离子，所以负极反应式为＋7H2O，B错误；因为部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH－)将减小，C错误。
答案：D
3．解析：原电池中，阳离子向正极移动，A错误；CH3OH—O2燃料电池中，加入CH3OH的电极为负极，负极上CH3OH失电子和KOH反应生成碳酸钾和水，负极反应式为＋6H2O，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，根据得失电子守恒，可知消耗的OH－多于生成的OH－，故KOH的物质的量减小；N2H4作燃料时，N2H4失电子被氧化生成N2，负极反应式为N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，根据得失电子守恒，可知消耗的OH－等于生成的OH－，KOH的物质的量不变，B错误；1 mol CH3OH的质量是32 g，发生氧化反应时，氧化产物是1 mol K2CO3，转移电子数为6NA，1 mol N2H4的质量是32 g，发生氧化反应时，氧化产物是1 mol N2，转移电子数为4NA，1 mol(CH3)2NNH2的质量是60 g，发生氧化反应时，氧化产物是2 mol K2CO3和1 mol N2，转移电子数为16NA，消耗32 g(CH3)2NNH2，转移电子数为NA，则消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2 O2燃料电池理论放电量最大，C正确；根据上述分析可知消耗1 mol O2时，N2H4 O2燃料电池产生1 mol N2，则标准状况下气体产物体积为22.4 L，D错误。
答案：C
4．解析：(1)氢氧燃料电池中通入燃料氢气的一极为负极，则电极a为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极为正极，则电极b为正极，发生还原反应，电池总反应为2H2＋O2===2H2O。燃料电池属于原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A错误；根据分析，电池中电极a处通入的为氢气，则该电极为负极，故B错误；根据分析，该燃料电池电极a为负极，电极b为正极，外电路中电流由电极b流向电极a，电子的流向与电流的方向相反，由电极a通过导线流向电极b，故C错误；根据分析，该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，故D正确；氢氧燃料电池不需要将氢气和氧气储藏在电池内部，E正确；氢氧燃料电池的两极材料可以相同，所以负极材料的活性不一定比正极材料的活性大，F错误。
(2)该燃料电池的理论效率＝×100%≈96.6%。
答案：(1)DE (2)96.6%
三、
1．解析：达到平衡时，H2转化的物质的量为8 mol×25%＝2 mol。在一定条件下，对N2与H2发生的反应列三段式得
N2＋3H2一定条件2NH3
起始物质的量/mol 2 8 0
转化物质的量/mol 2
平衡物质的量/mol 6
同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为×100%≈15%。
答案：C
2．解析：方法一 三段式法
3H2＋N2 2NH3 n(总)
起始/mol 3 1 0 4
转化/mol 3xx 2x
3 min末/mol 3－3x 1－x 2x 4－2x
由题意知，4－2x＝4×0.7，解得x＝0.6，则3 min内H2消耗了0.6 mol×3＝1.8 mol，v(H2)＝＝＝0.3 mol·L－1·min－1。
方法二 差量法
3H2＋N2 2NH3 Δn
3 2
Δn(H2) 4 mol－2.8 mol＝1.2 mol
Δn(H2)＝×1.2 mol＝1.8 mol，则3 min内用H2表示的平均反应速率v(H2)＝＝＝0.3 mol·L－1·min－1。
答案：C
3．解析：根据恒温、恒容时，反应前后混合气体的压强之比等于其物质的量之比，可得平衡时混合气体的物质的量减少了4 mol×＝0.4 mol。由化学方程式N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)可知，生成的氨气的物质的量为0.4 mol。
列三段式可得
N2 (g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g)
n(起始)/mol 1 3 0
n(转化)/mol 0.2 0.6 0.4
n(平衡)/mol 0.8 2.4 0.4
(1)平衡时混合气体中三种气体的物质的量之比为0.8 mol∶2.4 mol∶0.4 mol＝2∶6∶1。(2)N2的转化率为×100%＝20%。(3)2 min内，NH3的平均反应速率为＝。
答案：(1)2∶6∶1 (2)20% (3)0.1 mol·L－1·min－1
四、
1．解析：催化剂只能决定化学反应快慢，不能决定反应是否发生，A项错误；由图像曲线变化规律可知，相同时间内，催化剂Ⅰ导致的浓度变化更大，则催化剂Ⅰ使反应活化能更低，B项错误；2 min时，a曲线和催化剂Ⅱ曲线浓度变化的量相等，与反应中X、Y的化学计量数矛盾，a曲线表示使用催化剂Ⅰ时X的浓度随t的变化，C项错误；使用催化剂Ⅰ时，0～2 min内，v(X)＝v(Y)＝＝1.0 mol·L－1·min－1，故D正确。
答案：D
2．解析：(1)NO和CO在催化剂存在的条件下反应产生无毒的N2和CO2，然后根据原子守恒和得失电子守恒，可得该反应的化学方程式为2CO＋2NO催化剂N2＋2CO2。(2)v(NO)＝＝0.02 mol·L－1·min－1。(3)催化剂可以加快反应速率，所以使用新型催化剂可以加快NO、CO的转化，a正确；根据图示可知，该反应进行到10 min时，NO的物质的量不再发生变化，说明反应达到化学平衡状态，b正确；平衡时CO的物质的量是0.4 mol，由于容器的容积为2 L，所以CO浓度是0.2 mol·L－1，c错误。
答案：(1)2CO＋2NON2＋2CO2
(2)0.02 (3)ab
3．解析：(1)因为t1 min后CO2的浓度继续减小，反应仍然向正反应方向进行，所以正反应速率大于逆反应速率，即v正＞v逆。(2)由题图可知，4 min内CO2的浓度变化量为0.7 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.5 mol·L－1，转化率为×100%≈71.4%; CO在4 min内的浓度变化量为0.5 mol·L－1，则4 min内CO的平均反应速率v(CO)＝＝0.125 mol·L－1·min－1。(3)根据影响化学反应速率的因素可知，降低温度，化学反应速率减小，①正确；铁粉是固体，减小铁粉的质量不影响化学反应速率，②错误；保持压强不变，充入He，可使容器的容积增大，相当于减小气态反应物和生成物的浓度，化学反应速率减小，③正确；保持容积不变，充入He，可使体系压强增大，但不影响反应物和生成物的浓度，所以化学反应速率不变，④错误。(4)当v正(CO2)＝v逆(CO)时，说明化学反应达到平衡状态，而v(CO2)＝v(CO)不能代表正、逆反应速率的关系，不能由此判断化学反应是否达到平衡，①错误；单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO说明正、逆反应速率相等，②正确；由Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)可知，反应前后气体的物质的量相等，故气体压强不变不能说明化学反应达到平衡状态，③错误；气体的平均相对分子质量与气体的总质量和总物质的量有关，随着反应进行，气体的总质量改变，而气体的总物质的量不变，故容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化时，说明化学反应达到平衡状态，④正确。
答案：(1)＞ (2)71.4% 0.125 mol· L－1· min－1
(3)①③ (4)②④微专题·大素养第七章 章末共享
一、烃分子中原子共面的分析
[知识基础]
1．烃分子的典型空间结构
(1)甲烷型：
正四面体→凡是碳原子与4个原子形成4个共价键时，其空间结构都是四面体形，5个原子中最多有3个原子共平面。
(2)乙烯型：
平面结构→与碳碳双键直接相连的4个原子与2个碳原子共平面。
(3)乙炔型：—C≡C—
直线结构→与碳碳三键直接相连的2个原子与2个碳原子共直线。
(4)苯型：
平面结构→位于苯环上的12个原子共平面，位于对角线位置上的4个原子共直线。
2．有机物共面问题解题规律
要弄清题目要求的是“可能共面”还是“一定共面”，是“至少”还是“最多”，是“碳原子”还是“所有原子”。
(1)甲烷、乙烯、苯三种分子中的氢原子如果被其他原子取代，则取代后的分子结构基本不变。
(2)共价单键可以自由旋转，共价双键和共价三键不能旋转。
(3)结构式中有甲基(或饱和碳原子)的有机物，其分子中的所有原子不可能共平面。
(4)将所给有机物的分子中一定共面的结构分别确定为平面M和平面N，若两个平面通过一个碳碳单键相连，则通过旋转任意一个平面，可以使两个平面重合，即该有机物分子中所有原子共平面。
[素养专练]
1．下列化合物的分子中，所有原子可能共平面的是( )
2．下列叙述正确的是( )
A．CH3—CH2—CH3分子中的3个碳原子一定在同一条直线上
B．CH3—CH3分子中的所有原子有可能都在同一平面上
C.分子中的8个碳原子不可能都在同一平面上
D．CF3CH===CHCF3分子中的4个碳原子不可能在同一条直线上
二、烃的燃烧规律
[知识基础]
烃完全燃烧的通式为CxHy＋(x+)O2xCO2＋H2O。
1．等物质的量(体积相同)的烃C xHy完全燃烧的规律
(1)耗氧量多少取决于x＋，x＋越大，耗氧量越多。
(2)生成CO2的量的多少取决于x，x越大，生成CO2的量越多。
(3)生成水的量的多少取决于y，y越大，生成水的量越多。
2．等质量的不同烃完全燃烧时的耗氧规律
烃中氢元素的质量分数越大，完全燃烧时消耗O2越多，产生的H2O越多；反之烃中碳元素的质量分数越大，完全燃烧时消耗O2越少，产生的CO2则越多。等质量的烃完全燃烧时，消耗氧气的量取决于C xHy中，此值越大，耗氧量越多。
3．最简式相同的烃燃烧时的规律
最简式相同的烃不论以何种比例混合，只要混合物总质量一定，则完全燃烧后生成的CO2和H2O的量及耗氧量一定。
4．气态烃完全燃烧前后气体体积变化规律
(1)燃烧后温度高于100 ℃，即水为气态：
(2)燃烧后温度低于100 ℃，即水为液态：ΔV＝V后－V前＝x－[1+( x+)]＝－1－<0，气体体积一定减小。
[素养专练]
1．在105 ℃、101 kPa时，取1 L两种气态烃与9 L氧气混合，充分燃烧后恢复到原状态，所得气体体积仍是10 L。有下列组合的混合烃：①C2H4和C3H4 ②CH4和C2H6 ③CH4和C3H4 ④C2H2和C3H6，其中可能符合上述要求的是( )
A．①② B．①③④
C．①③ D．②④
2．由两种气态烃组成的0.1 mol混合气体，完全燃烧得到0.16 mol CO2和3.6 g水，下列说法正确的是( )
A．混合气体中一定有甲烷和乙烯
B．混合气体中一定有乙烷
C．混合气体中一定有甲烷
D．混合气体中一定有乙炔
3．现有CH4、C2H4、C2H6三种有机化合物：
(1)等质量的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是________。
(2)常温常压下，同体积的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是________。
(3)等质量的以上三种物质燃烧时，生成二氧化碳的量最多的是________，生成水的量最多的是________。
(4)在120 ℃、1.01×105 Pa下，以上三种物质中的两种和足量的氧气混合点燃，相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化，这两种气体是________。
三、有机物的转化与推断
[知识基础]
1．常见有机物之间的转化关系
2．常见官能团转化的基本方法
(1)转化成卤素原子的方法
①烷烃的取代反应，如CH3CH3和Cl2在光照条件下生成CH3CH2Cl，化学方程式为CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。
②烯烃(或炔烃)的加成
如CH2===CH2和HBr在一定条件下生成CH3CH2Br，化学方程式为CH2===CH2＋HBrCH3CH2Br，CH≡CH和Br2按1∶1加成生成r，化学方程式为CH≡CH＋Br2―→。
(2)转化成羟基的方法
①烯烃和水加成
如乙烯和水生成乙醇，化学方程式：CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH。
②酯类的水解反应
如乙酸乙酯在酸性条件下和水反应生成乙醇和乙酸，化学方程式为CH3COOCH2CH3＋H2OCH3COOH＋CH3CH2OH。
(3)转化成酯基的方法
如乙酸和乙醇在浓硫酸作用下生成乙酸乙酯，化学方程式：CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O。
(4)转化成醛基的方法
如乙醇的催化氧化，化学方程式为2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O。
3．重要的有机反应类型
(3)聚合反应：nCH2===CH2?CH2—CH2?
(4)氧化反应
①燃烧：C2H6O＋3O22CO2＋3H2O
②催化氧化：2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O
(5)酯化反应：CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O
[素养专练]
1．已知A是石油裂解气的主要产物之一，其产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。下列是有机物A～G之间的转化关系：
请回答下列问题：
(1)A、E中所含官能团的名称分别是________________；D的结构简式是__________。
(2)由B→C的反应方程式为___________________________________________，
反应类型是____________。
(3)G是一种高分子化合物，其结构简式是__________。
(4)写出由A制F的化学反应方程式：_________________________。
2．如图是以乙炔为主要原料合成聚氯乙烯、聚丙烯腈和氯丁橡胶的转化关系图。
(1)写出A、B、C、D四种物质的结构简式：
A__________________、B________________________________________________________________________；
C__________________、D________________________________________________________________________。
(2)写出有关反应的化学方程式：
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
⑤________________________________________________________________________；
⑦________________________________________________________________________。
四、有机物的检验与鉴别
[知识基础]
1．依据有机物的物理性质检验与鉴别
(1)依据水溶性鉴别
(2)依据密度大小鉴别
2．依据有机物的化学性质检验与鉴别
(1)依据燃烧现象不同鉴别
(2)依据官能团的性质鉴别
①思维方式：官能团—性质—方法的选择。
②常见的试剂及其可鉴别的物质种类和实验现象
有机物或官能团 常用试剂 现象
碳碳双键 溴水 褪色
酸性KMnO4溶液 褪色
醇(—OH) 加入活泼金属钠 有气体放出
加乙酸、浓硫酸 加热后有果香味物质生成
羧酸(—COOH) 加紫色石蕊试液 显红色
加NaHCO3溶液 有气体产生
葡萄糖(—CHO) 银氨溶液 水浴加热生成银镜
新制Cu(OH)2 加热，生成砖红色沉淀
(3)其他方法
①根据颜色鉴别
a．淀粉——遇碘水变蓝色。
b．蛋白质——遇浓硝酸呈黄色(含苯环的蛋白质)。
②根据气味鉴别
蛋白质——灼烧时，有类似烧焦羽毛的特殊气味。
[素养专练]
1．下列物质中，可一次性鉴别乙酸、乙醇、苯及氢氧化钡溶液的是( )
①NaOH溶液 ②溴水 ③碳酸钠溶液 ④紫色石蕊溶液
A．①②③④ B．①②③
C．①③ D．③④
2．已知己烯(C6H12)在常温下为液体，其分子结构中含有一个碳碳双键。下列有关物质的鉴别方法不可行的是( )
A．用水鉴别乙醇、己烷
B．用燃烧法鉴别乙醇、己烷和四氯化碳
C．用碳酸钠溶液鉴别乙醇、乙酸和乙酸乙酯
D．用酸性高锰酸钾溶液鉴别乙醇、己烯和己烷
3．鉴别下列各组有机物所用试剂及现象与结论均正确的是( )
选项 有机物 鉴别所用试剂 现象与结论
A 葡萄糖与果糖 钠 有气体放出的是葡萄糖
B 蔗糖与蛋白质 溴水 褪色的是蔗糖
C 油脂与蛋白质 浓硝酸 变蓝的是蛋白质
D 淀粉与蛋白质 碘水 变蓝的是淀粉
微专题·大素养
[素养专练]
一、
1．解析：1，3 丁二烯分子的结构为，可通过旋转分子中的碳碳单键使两个平面位于同一平面上，故该分子中所有原子可能在同一平面内。
答案：D
2．解析：CH4分子的空间结构是正四面体，则CH3—CH2—CH3分子中的3个碳原子一定不在同一条直线上。CH3—CH3分子中的所有原子不可能都在同一平面上。分子中的所有原子都在同一平面上，CH2===CH2分子中的2个碳原子在同一条直线上，则分子中的8个碳原子可能都在同一平面上。CH2===CH2分子中的所有原子都在同一平面上，CH2===CH2的结构式为，2个—CF3取代2个H生成的CF3CH===CHCF3分子中的4个碳原子不可能在同一条直线上。
答案：D
二、
1．解析：气态烃一般是指碳原子数小于或等于4的烃。先假设该气态烃混合物的平均化学式为CxHy。烃类完全燃烧的通式为CxHy＋O2xCO2＋H2O。当温度超过100 ℃时，水为气体。根据题意，燃烧前后气体的体积不变，因此有1＋x＋＝x＋，解得y＝4。所给的4个组合中，碳原子数均小于4，符合气态烃的要求，因此只需要氢原子数平均为4即可。组合①中氢原子数均为4，符合要求；组合②中氢原子数平均值肯定大于4，不符合要求；组合③中氢原子数均为4，符合要求；组合④中氢原子数可以平均为4，符合要求。
答案：B
2．解析：n（H2O）＝＝0.2 mol，即0.1 mol混合烃完全燃烧生成0.16 mol CO2和0.2 mol H2O，根据元素守恒可知，混合烃的平均分子式为C1.6H4。而烃类中碳原子数小于1的只有甲烷，则混合气体中一定含有甲烷。根据甲烷中含有4个氢原子可知，另一种烃中一定含有4个H原子，可能含有乙烯，一定不含乙烷、乙炔。所以ABD错误，C正确。
答案：C
3．解析：（1）等质量的烃（CxHy）完全燃烧时，的值越大，耗氧量越多。CH4、C2H4、C2H6的的值依次为4、2、3，故等质量的CH4、C2H4、C2H6完全燃烧时消耗O2的量最多的是CH4。
（2）等物质的量的烃（CxHy）完全燃烧时，的值越大，耗氧量越多。三种物质的的值依次为2、3、3.5，故常温常压下，同体积的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是C2H6。
（3）质量相同时，烃（CxHy）的的值越大，生成二氧化碳的量越多；的值越大，生成水的量越多。故生成二氧化碳的量最多的是C2H4；生成水的量最多的是CH4。
（4）由题意可知，在120 ℃、1.01×105 Pa下，
CxHy＋O2xCO2＋H2O（g）
1 x＋x
由于ΔV＝0，则1＋x＋＝x＋，得y＝4，即该条件下，当烃分子中含有4个氢原子时，该烃完全燃烧前后气体体积不变。故符合要求的两种烃为CH4和C2H4。
答案：（1）CH4 （2）C2H6 （3）C2H4 CH4
（4）CH4和C2H4
三、
1．解析：根据A是石油裂解气的主要产物之一，其产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志，可以确定A为乙烯。按照题目中转化关系可推知B为乙醇，C为乙醛，D为乙酸，E为乙酸乙酯，F为氯乙烷，G为聚乙烯。
答案：（1）碳碳双键、酯基 CH3COOH
（2）2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O 氧化反应
（3）?CH2—CH2?
（4）CH2===CH2＋HClCH3CH2Cl
2．答案：（1）CH2===CHCl CH2===CHCN
CH2===CH—C≡CH
（2）
CH≡CH＋HCN―→CH2===CHCN
2CH≡CH―→CH2===CH—C≡CH
四、
1．答案：D
2．解析：乙醇和己烯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
答案：D
3．解析：葡萄糖与果糖都含有羟基，都能与钠反应放出气体，不能用钠鉴别二者，A错误；蔗糖不能使溴水褪色，B错误；蛋白质（含苯环）遇浓硝酸变黄色，不是变蓝，C错误；淀粉遇碘变蓝，蛋白质遇碘不变色，D正确。
答案：D第五章 章末共享
一、常见非金属元素的特征转化关系与有关推断
[知识基础]
1．直线转化关系
2．三角转化关系
3．交叉转化关系
[素养专练]
1．合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如下：
下列说法不正确的是( )
A．甲、乙、丙三种物质都含有氮元素
B．反应Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的氧化剂一定相同
C．Ⅵ的产物可在上述流程中被再次利用
D．丁为NaHCO3
2．CuSO4是一种重要的化工原料，其制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A．相对于途径①，途径②更好地体现了“绿色化学”思想
B．Y在反应中起到还原剂的作用
C．将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤可制得胆矾晶体
D．CuSO4在1 100 ℃分解所得气体X可能是SO2和SO3的混合气体
3．A、B、C、D、E五种物质的相互转化关系如下：
请完成下列问题：
(1)若A通常状态下为固态单质，则A→E分别为(写化学式)
A________，B________，C________，
D________，E________。
(2)若A通常状态下为气态单质，则A→E分别为(写化学式)
A________，B________，C________，
D________，E________。
(3)写出(2)中E→C转化的离子方程式
________________________________________________________________________。
4.已知A、B、D、H是中学化学中常见的单质，其中A、D为气体，J的溶液呈蓝色。转化关系如下(部分生成物及反应条件已略去)：
(1)若B为气体，用玻璃棒分别蘸取C、G的浓溶液并使它们靠近时，有白烟生成。
①请写出C的电子式：________________。
②在溶液中，检验白烟中阳离子的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若B为固体，已知E是一种常见的空气污染物，且将C与E混合可生成淡黄色固体B。
①C与E混合反应时氧化产物和还原产物的质量之比为________，写出G与H反应的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②某同学将足量的E通入一支装有BaCl2溶液的试管中，未见沉淀生成，向该试管中加入适量________(填序号)，可以看到有白色沉淀产生。
A．氨水 B．稀盐酸
C．CaCl2溶液 D．稀硝酸
E．KNO3溶液
③研究人员提出利用含B物质的热化学循环实现太阳能的转化与存储，过程如下：
E催化歧化反应的化学方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
反应Ⅲ中检验生成的E的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
二、环境污染与防治
[知识基础]
1．常见的环境污染
环境污染 形成原因 主要危害
温室效应 大气中CO2含量不断增加 全球变暖，冰川融化
酸雨 SO2和氮氧化物的排放 土壤酸化，腐蚀建筑物
光化学烟雾 氮氧化物和碳氢化合物的排放 危害人体健康和植物生长
臭氧空洞 氮氧化物和氟氯代烃的排放 地球上的生物受太阳紫外线的伤害加剧
赤潮和水华 含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放 使藻类过度繁殖，水质恶化，发生在海水中为赤潮，淡水中为水华
白色污染 聚乙烯塑料的大量使用，任意丢弃 破坏土壤结构和生态环境
2.SO2和氮的氧化物的吸收、转化
(1)NaOH溶液吸收
SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
(2)氨气吸收
2NH3＋H2O＋SO2===(NH4)2SO3
8NH3＋6NO27N2＋12H2O
4NH3＋6NO5N2＋6H2O
(3)汽车尾气转换器
2CO＋2NO催化剂2CO2＋N2
(4)石灰吸收
CaO＋SO2CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4
[素养专练]
1．SO2属于严重的大气污染物，可用H2与SO2高温反应消除SO2的污染，其反应原理可分为两步，过程如图所示：
下列说法正确的是( )
A．SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨
B．可用CuSO4溶液检验是否有X气体生成
C．在100～200 ℃时发生的是置换反应
D．工业上可用浓硝酸处理工业尾气中的SO2
2．某兴趣小组设计出下图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”的实验，以探究化学实验的绿色化。(固定装置略去)
(1)实验前，关闭活塞b，向试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，其目的是______________________________。
(2)在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是______________________________________。
再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是_________________________________。
(3)下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是________，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方案 反应物
甲 Cu、浓HNO3
乙 Cu、稀HNO3
丙 Cu、O2、稀HNO3
(4)该小组同学向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸。观察到的实验现象是_______________________;
该小组同学实验目的是_______________________________,
但此实验的不足之处是__________________。
3．氮的氧化物(用NOx表示)是大气污染物，必须进行处理。
(1)汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质，这种尾气逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。
①汽车尾气中的CO来自于________________________，NO来自于______________________________________________。汽车尾气对环境的危害主要有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(至少填两种)。
②在适宜温度下采用催化转化法处理汽车尾气中的CO、NOx，使它们相互反应生成参与大气循环的无毒气体。反应的化学方程式可表示为________________________________________________________________________。
(2)用氨可将氮氧化物转化为无毒气体。
同温同压下，3.5 L NH3恰好将3.0 L NO和NO2的混合气体完全转化为N2，则原混合气体中NO和NO2的体积比是____________。
(3)工业尾气中氮的氧化物常采用碱液吸收法处理，若NO与NO2按物质的量之比为1∶1混合时被足量NaOH溶液完全吸收后得到一种钠盐，该钠盐的化学式是__________。
4．烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：
采样步骤：①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。
(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用为____________________。
(2)C中填充的干燥剂是________(填序号)。
a．碱石灰 b．无水CuSO4 c．P2O5
(3)用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。
(4)采样步骤②加热烟道气的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5．2022年北京冬奥会从场馆建设到场馆运行，绿色可持续的理念贯穿始终。
(1)在汽车尾气处理方面，因汽车排放的尾气中含有大量含氮氧化物而污染大气，造成产生含氮氧化物的主要原因是________(填序号)。
A．燃烧含氮化合物引起的
B．汽油不充分燃烧
C．汽缸中N2被氧化生成的
请写出该反应的化学方程式：_________________________________________________。
(2)在生活用水方面，延庆赛区各类建筑的节水型生活用水器具普及率达100%，并建有分散和集中污水处理设施，实现生活污水全部收集、处理后再利用。某化工厂排放的污水中含有Mg2＋、Fe3＋、Cu2＋、Hg2＋四种离子。某同学设计了从该污水中回收纯净金属铜的方案。
已知：汞会挥发。
①滤液中主要含有的金属离子为________和________。
②第②步发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③第③步会造成的环境污染问题是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
微专题·大素养
[素养专练]
一、
1．解析：由图可知，甲是氮气，与氢气化合生成氨气。反应Ⅴ是侯氏制碱法，故丁是碳酸氢钠。氨气发生催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，硝酸和氨气反应生成硝酸铵，故乙是一氧化氮，丙是二氧化氮。由上述分析可知，甲、乙、丙三种物质中都含有氮元素，A正确；反应Ⅱ为氨气的催化氧化反应，氧化剂为氧气；反应Ⅲ为一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，氧化剂为氧气；反应Ⅳ为二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，氧化剂和还原剂均是二氧化氮，B错误；碳酸氢钠受热分解生成的二氧化碳可以在反应Ⅴ中循环利用，C正确；由上述分析可知，丁为NaHCO3，D正确。
答案：B
2．解析：途径①，铜和浓硫酸反应会生成二氧化硫气体污染空气，途径②，制取等质量胆矾需要的硫酸少且无污染性气体产生，更好地体现了“绿色化学”思想，故A正确；硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀，氢氧化铜和Y反应生成氧化亚铜，铜元素化合价降低，得到电子，被还原，则Y在反应中起到还原剂的作用，故B正确；将CuSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤洗涤可制得胆矾晶体，故C正确；硫酸铜分解生成Cu2O、氧气、SO3和SO2，根据2CuSO4Cu2O＋SO2↑＋SO3↑＋O2↑知，X可能是O2、SO2和SO3的混合气体，若只是二氧化硫和三氧化硫，铜元素、硫元素化合价只有降低，无元素化合价升高，不符合氧化还原反应规律，故D错误。
答案：D
3．解析：由题目中各物质间的相互转化关系可知，A为非金属单质，B为其氢化物。A和B能发生两步连续氧化反应，且EC，DE，因此若A为固态非金属单质，则A为S，B为H2S，C为SO2，D为SO3，E为浓H2SO4；若A为气态非金属单质，则A为N2，B为NH3，C为NO，D为NO2，E为稀HNO3。
答案：(1)S H2S SO2 SO3 H2SO4
(2)N2 NH3 NO NO2 HNO3
(3 3Cu＋8H＋＋2N===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
4．解析：(1)若B为气体，用玻璃棒分别蘸取C、G的浓溶液并使它们靠近时，有白烟生成，结合转化关系可知C为氨气、G为硝酸，则D为氧气、E为NO，F为NO2，H为铜，J为硝酸铜。
①C为氨气，电子式为。
②白烟为硝酸铵，则在溶液中检验白烟中阳离子即检验N的方法：取少量待测溶液于试管中，加入浓氢氧化钠溶液、加热，若产生无色有刺激性气味，且能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，即证明有N。
(2)若B为固体，已知E是一种常见的空气污染物，且将C与E混合可生成淡黄色固体B，结合转化关系可知B为S，C为H2S，E为SO2，A为H2，D为O2、F为SO3，G为硫酸，J为硫酸铜。
①C与E混合时发生反应SO2 ＋2H2S===3S＋2H2O，反应中，硫化氢中硫元素从－2价升高到0价，所得S为氧化产物；二氧化硫中硫元素从＋4价降低到0价，所得S为还原产物，根据得失电子守恒、元素质量守恒得氧化产物和还原产物的质量之比为2∶1。浓硫酸与铜在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，化学方程式为
Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。
②二氧化硫不与氯化钡溶液反应，将足量的E(SO2)通入一支装有BaCl2溶液的试管中，未见沉淀生成，向该试管中加入适量氨水使溶液呈碱性，SO2和一水合氨反应生成SO_(3)^(2-)，亚硫酸根离子遇钡离子产生亚硫酸钡，可以看到白色沉淀产生，A符合题意；稀盐酸不与SO2、BaCl2反应，加入稀盐酸没有白色沉淀产生，B不符合题意；CaCl2溶液不与SO2、BaCl2反应，加入CaCl2溶液没有白色沉淀产生，C不符合题意；稀硝酸具有强氧化性，把S氧化为硫酸根离子，遇钡离子产生硫酸钡，可以看到白色沉淀产生，D符合题意；通入足量二氧化硫后，溶液呈较强酸性，此时KNO3溶液提供的硝酸根离子具有强氧化性，把S氧化为硫酸根离子，S遇钡离子产生硫酸钡，可以看到白色沉淀产生，E符合题意。
③由图可知，SO2催化歧化生成硫酸和硫单质，所以E催化歧化反应的化学方程式为3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓。反应Ⅲ中检验生成的E即二氧化硫的方法是将生成的气体通入品红溶液，若品红溶液褪色，加热后又恢复原来的颜色，证明E为SO2。
答案：(1)① ②取少量待测溶液于试管中，加入浓氢氧化钠溶液、加热，若产生无色有刺激性气味，且能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，即证明有N
(2)①2∶1 Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O ②ADE ③3SO2＋2H2O2H2SO4＋S↓ 将生成的气体通入品红溶液，若品红溶液褪色，加热后又恢复原来的颜色，证明E为SO2
二、
1．解析：因为酸雨的pH<5.6，所以SO2排放到空气中会形成pH≈5.6的酸雨是错误的，A项错误；分析可知X气体为H2S，能与CuSO4反应生成黑色的不溶于水的硫化铜沉淀，所以可用CuSO4溶液检验是否有H2S气体生成，B项正确；在100～200 ℃时发生的反应为2H2S＋SO23S＋2H2O，不是置换反应，C项错误；若用浓硝酸处理工业尾气中的SO2，则会产生含氮元素的大气污染物(即氮的氧化物)，D项错误。
答案：B
2．解析：(1)形成封闭系统的气体在热胀冷缩作用下压强发生变化，可用于检查装置封闭是否完好。(2)铜与浓硝酸反应较剧烈，生成NO2气体(呈红棕色)，铜与稀硝酸反应相对平稳，放出无色气体NO，即混合气体颜色变浅。(3)铜直接与浓、稀HNO3反应都有对环境有危害的污染物NOx产生，而Cu先与O2化合生成CuO后，再与HNO3发生复分解反应，生成Cu(NO3)2时不产生对环境有危害的物质，且消耗HNO3量较少。(4)KMnO4在常温下与浓盐酸反应生成氯气，氯气置换KBr溶液中的溴使溶液显橙色，通过反应现象证明有氧化还原反应发生，证明给定物质氧化性(或还原性)强弱；氯气有毒，实验装置中还应该有尾气处理部分。
答案：(1)检查装置气密性
(2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
反应变缓，气体颜色变浅
(3)丙 耗酸量最少，无污染
(4)c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为橙色
证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2 没有处理尾气
3．解析：(1)①汽车汽缸内不断进行着汽油的燃烧反应，当空气不足时，汽油不完全燃烧，会产生CO；当空气过量时，N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境的危害很大，可以形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应等。②CO、NOx反应后生成的无毒气体为CO2和N2。
(2)V(NO)＋V(NO2)＝3.0 L，
V(NO)＋V(NO2)＝3.5 L，
则V(NO)＝0.75 L，V(NO2) ＝2.25 L，
V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。
(3)NO中氮的化合价为＋2，NO2中氮的化合价为＋4，利用得失电子数守恒，二者以物质的量之比为1∶1混合时与NaOH反应生成盐的化合价必然为＋3，即为NaNO2。
答案：(1)①汽油的不完全燃烧 N2与O2在汽车汽缸内的高温环境下的反应 形成硝酸型酸雨，导致光化学烟雾，产生温室效应等 ②2xCO＋2NOx2xCO2＋N2
(2)1∶3 (3)NaNO2
4．解析：(1)烟道气中含有粉尘、空气、H2O、NOx，过滤器A中装有无碱玻璃棉，其作用是除去烟道气中的粉尘。(2)烟道气中的NOx与空气中的O2在加热器中反应生成高价态氮氧化物，碱石灰只能干燥碱性气体和中性气体，无水CuSO4一般用于检验生成的H2O而不作干燥剂，P2O5是酸性干燥剂，可干燥氮氧化物，故选c。(3)吸收器D用于吸收氮氧化物，考虑氮氧化物可与碱溶液反应，故可将气体通过盛有NaOH溶液的洗气瓶，装置如图所示：
。
(4)采样步骤②中加热器将烟道气加热至140℃，可减少氮氧化物(NOx)在水中的溶解。
答案：(1)除尘
(2)c
(3)
(4)防止NOx溶于冷凝水
5．解析：(1)汽车工作过程中，汽缸中N2和O2在高温下可生成NO，其化学方程式为N2＋O22NO，生成的NO可继续被氧化生成NO2等。
(2)①铁粉与溶液中Fe3＋、Cu2＋、Hg2＋均能发生反应，并置换出Cu和Hg，所得滤液中主要含有的金属离子是Fe2＋和Mg2＋。②滤渣中只有Fe能和稀盐酸反应，反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。③由于Hg沸点低、易挥发且有毒，故第③步会造成环境污染。
答案：(1)C N2＋O22NO
(2)①Fe2＋ Mg2＋ ②Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
③有毒的汞沸点低，加热易挥发
