1选择题
中国古代典籍《天工开物》中记载了“烧铁器淬于胆矾水中，即成铜色”的工艺。该过程涉及的化学反应原理与下列哪种现代化学方法最为相似？
- A. 电解精炼铜
- B. 电镀铜
- C. 湿法炼铜（置换反应）
- D. 铝热反应炼铜
答案：C
解析：题干描述的是铁与硫酸铜（胆矾）溶液发生置换反应：Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu，这属于湿法炼铜的原理。A项电解精炼铜和B项电镀铜都属于电解法，D项铝热反应是高温下的置换反应，但原理与湿法炼铜不同。易错点在于混淆古代工艺与现代化学方法的对应关系，或对“胆矾”的化学成分不熟悉。故选C。
2选择题
已知反应 2SO₂(g) + O₂(g) ⇌ 2SO₃(g) 在某温度下达到平衡，测得平衡时各物质的浓度分别为：c(SO₂) = 0.1 mol/L，c(O₂) = 0.05 mol/L，c(SO₃) = 0.4 mol/L。该温度下此反应的平衡常数 K 值为
- A. 80
- B. 320
- C. 0.0125
- D. 0.003125
答案：B
解析：化学平衡常数 K 的表达式为生成物浓度幂之积除以反应物浓度幂之积。对于该反应，K = [c(SO₃)]² / ([c(SO₂)]² · c(O₂))。代入数据：K = (0.4)² / [(0.1)² × 0.05] = 0.16 / (0.01 × 0.05) = 0.16 / 0.0005 = 320。易错点：1. 表达式书写错误，将反应物与生成物位置颠倒；2. 计算时忘记幂次，如将 SO₃ 的浓度未平方；3. 计算失误。故选B。
3选择题
中国古代文献中蕴含着丰富的化学知识。《本草纲目》中记载：“（火药）乃焰硝、硫磺、杉木炭所合，以为烽燧铳机诸药者。”下列说法正确的是
- A. “焰硝”的主要成分是KNO₃，其在反应中通常作为还原剂
- B. 硫磺（S）在反应中化合价降低，体现氧化性
- C. 木炭（C）在反应中被还原
- D. 该反应（火药爆炸）属于氧化还原反应
答案：D
解析：本题以古代火药配方为情境，考查氧化还原反应基本概念。火药爆炸反应为：2KNO₃+S+3C=K₂S+N₂↑+3CO₂↑。A项，KNO₃中N元素为+5价，反应后变为N₂中0价，化合价降低，作氧化剂，A错误。B项，S元素从0价变为-2价，化合价降低，体现氧化性，但“硫磺”本身是反应物，B表述不准确。C项，C元素化合价升高（0→+4），被氧化，C错误。D项，反应中有元素化合价变化，属于氧化还原反应，D正确。故选D。
4填空题
为研究化学反应速率与平衡，某兴趣小组设计实验：在恒温恒容密闭容器中进行反应 2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g)（正反应为放热反应），初始投入一定量NO₂。
（1）下列能说明该反应已达到平衡状态的是______（填字母）。
a. 混合气体的颜色不再变化
b. 容器内气体压强不再变化
c. v(NO₂)消耗 = 2v(N₂O₄)生成
d. NO₂的转化率不再变化
（2）实验测得，从反应开始到t₁时刻，NO₂浓度由0.10 mol/L下降到0.06 mol/L，则这段时间内用N₂O₄表示的平均反应速率v(N₂O₄) = ______ mol/(L·min)（假设t₁=2min）。
（3）若将容器体积缩小为原来的一半（温度不变），重新达到平衡后，NO₂的转化率将______（填“增大”、“减小”或“不变”），原因是______。
（4）查阅资料得知，该反应的平衡常数Kp（用平衡分压表示）与温度T的关系为lgKp = a/T + b（a、b为常数）。由关系式可知，a ______ 0（填“>”、“<”或“=”），理由是______。
答案：（1）abd
（2）0.01
（3）增大；容器体积缩小，相当于增大压强，平衡向气体分子数减小的正反应方向移动，NO₂转化率增大。
（4）<；该反应正反应放热（ΔH < 0），升温平衡逆向移动，Kp减小。lgKp与1/T成正比关系（lgKp = a/T + b），温度T升高，1/T减小，lgKp减小，故比例系数a < 0。
解析：（1）考查化学平衡状态的判断。
a. 正确。颜色深浅与NO₂浓度有关，颜色不变说明浓度不变，达到平衡。
b. 正确。恒温恒容，气体总物质的量改变，压强不变说明各组分分压不变，达到平衡。
c. 错误。速率关系未体现正逆反应，应为v(NO₂)消耗 = 2v(N₂O₄)消耗。
d. 正确。转化率不变说明反应物与产物浓度比例恒定，达到平衡。
易错点：对速率关系c的判断，需注意“同侧比较”原则，即用同一物质的正、逆反应速率比较。
（2）考查反应速率的简单计算。Δc(NO₂)=0.04 mol/L，由化学计量数可知，Δc(N₂O₄)=0.02 mol/L，v(N₂O₄)=Δc/Δt=0.02/2=0.01 mol/(L·min)。易错点：忘记根据计量数关系换算浓度变化量。
（3）考查压强对平衡的影响。易错点：错误认为“增大压强，平衡移动，但转化率可能不变”（此反应气体分子数改变，转化率必变）。
（4）考查平衡常数与温度的关系及数学表达式的理解。易错点：不能将化学热力学（ΔH）与数学函数（斜率正负）正确关联。
5解答题
古代“湿法炼铜”原理记载于《淮南万毕术》：“曾青得铁则化为铜”。曾青即天然的硫酸铜（CuSO₄）溶液。
(1) 写出该反应的离子方程式：
(2) 若用含1.6 kg CuSO₄的“曾青”溶液与足量铁屑反应，理论上最多能置换出铜多少克？
(3) 工业上为获得更纯的铜，常在电解精炼铜时，以粗铜为阳极，纯铜为阴极，CuSO₄溶液为电解质溶液。请写出阳极的主要电极反应式。
答案：(1) Fe + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu
(2) 解：CuSO₄的摩尔质量 M = 160 g/mol。
n(CuSO₄) = m / M = 1600 g / 160 g/mol = 10 mol。
根据反应 Fe + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu，n(Cu) = n(CuSO₄) = 10 mol。
m(Cu) = n(Cu) × M(Cu) = 10 mol × 64 g/mol = 640 g。
答：理论上最多能置换出铜640克。
(3) 阳极反应：Cu - 2e⁻ = Cu²⁺
解析：本题以古代“湿法炼铜”和现代电解精炼为情境，综合考查离子方程式书写、化学计算和电化学知识。
(1) 反应为铁置换铜，注意在离子方程式中CuSO₄应拆为Cu²⁺和SO₄²⁻，FeSO₄拆为Fe²⁺和SO₄²⁻，SO₄²⁻为旁观离子，故离子方程式为：Fe + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu。易错点是写成化学方程式或忘记配平电荷。
(2) 计算关键在于正确运用化学计量关系。根据离子方程式，Fe与Cu²⁺按1:1反应，因此生成的铜与消耗的硫酸铜物质的量相等。计算时注意单位统一，质量用克，摩尔质量单位为g/mol。常见错误是混淆物质的量与质量的关系，或计算粗心。
(3) 电解精炼铜时，阳极粗铜中的铜及比铜活泼的金属（如Zn、Fe）失电子溶解，但比铜不活泼的金属（如Au、Ag）和非金属杂质形成阳极泥。主要电极反应是铜溶解：Cu - 2e⁻ = Cu²⁺。易错点是误写为阴极反应或写成其他金属的反应。
6解答题
我国古代炼丹术中常用到朱砂（主要成分HgS）。在密闭容器中加热朱砂，可发生反应：HgS(s) + O₂(g) ⇌ Hg(g) + SO₂(g)。在某温度下，向2L密闭容器中加入1.0 mol HgS和足量O₂，反应进行到10 min时，测得SO₂的物质的量增加了0.4 mol。
（1）计算该10 min内用SO₂表示的平均反应速率v(SO₂)。
（2）计算同一时段内用Hg(g)表示的平均反应速率v(Hg)，并比较v(SO₂)与v(Hg)的大小。
答案：（1）v(SO₂) = Δc(SO₂)/Δt = (0.4 mol / 2 L) / 10 min = 0.02 mol·L⁻¹·min⁻¹。
（2）由反应方程式可知，Hg与SO₂的化学计量数之比为1:1，故v(Hg) = v(SO₂) = 0.02 mol·L⁻¹·min⁻¹。因此，v(SO₂) = v(Hg)。
解析：本题考查化学反应速率的基本计算与化学计量数关系的应用。
（1）计算反应速率时，易错点是忘记用浓度变化量（物质的量/体积）而直接用物质的量变化量，或未注意反应时间。本题中Δn(SO₂)=0.4 mol，V=2 L，Δt=10 min，需正确代入公式。
（2）根据反应方程式，Hg与SO₂的化学计量数均为1，因此它们的反应速率相等。学生易错点在于机械套用“速率比等于化学计量数比”时，对计量数为1:1的情况判断错误，或误以为气态产物的速率一定更快。结论：v(SO₂) = v(Hg)。
7解答题
为探究古代青铜器（主要成分为铜锡合金）在潮湿空气中发生电化学腐蚀的原理，某同学设计了如下模拟实验：将铜片和锡片用导线连接后，插入含有酚酞的饱和食盐水中。
（1）指出该原电池中的负极材料，并解释原因。
（2）写出正极的电极反应式。
（3）观察到连接铜片的导线附近溶液变红，请解释该现象。
答案：（1）负极是锡片。因为在金属活动性顺序中，锡比铜活泼，在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子发生氧化反应。
（2）正极是铜片。在食盐水（中性）环境中，氧气在正极得电子发生还原反应，电极反应式为：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻。
（3）正极反应生成OH⁻，使铜片附近的溶液呈碱性，酚酞遇碱变红，因此观察到连接铜片的导线附近溶液变红。
解析：本题结合传统文化情境（青铜器腐蚀）考查原电池原理的综合应用。
（1）判断负极是关键。学生需掌握“较活泼金属作负极”的规律。易错点是混淆铜和锡的活动性顺序（锡比铜活泼）。
（2）书写正极反应式是难点。学生易错点包括：① 忽略电解质溶液为中性（食盐水），错误书写成酸性条件下的2H⁺ + 2e⁻ = H₂↑；② 未配平电荷或原子。在中性或碱性条件下，氧气得电子生成OH⁻是常见正极反应。
（3）解释现象需将电极反应与指示剂变色联系起来。易错点是只描述“变红”而未说明OH⁻的来源（来自正极反应），导致解释不完整。
8解答题
我国古代文献《天工开物》记载了“火法”冶炼锌的工艺：“每炉甘石（主要成分为ZnCO₃）十斤，装载入一泥罐内，……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团。” 请运用化学反应原理知识，回答下列问题：
（1）写出“火法”冶炼锌过程中涉及的主要化学方程式。
（2）该反应属于______反应（填“氧化还原”或“非氧化还原”），理由是______。
（3）已知反应 ZnO(s) + C(s) = Zn(g) + CO(g) ΔH > 0，ΔS > 0。从反应热力学角度，判断该反应在高温下能自发进行的原因。
（4）在密闭容器中，仅发生上述反应（3），下列描述能表明反应已达到平衡状态的是______（填标号）。
a. 容器内气体的总压强不再变化
b. ZnO的质量不再变化
c. v(CO)生成 = v(Zn)消耗
d. 混合气体的密度不再变化
答案：（1）主要反应为：ZnCO₃ =高温= ZnO + CO₂↑；ZnO + C =高温= Zn↑ + CO↑。
（2）氧化还原；反应（2）中Zn元素化合价从+2价降低到0价，C元素化合价从0价升高到+2价，有元素化合价发生变化。
（3）该反应为吸热（ΔH > 0）、熵增（ΔS > 0）反应。根据吉布斯自由能判据ΔG = ΔH - TΔS，当温度T较高时，TΔS项数值较大，可使ΔG < 0，反应自发进行。
（4）abd
解析：（1）考查根据情境信息书写化学方程式。需理解“火法”冶炼锌的本质是高温下碳还原ZnO。易错点：漏写高温条件，或错误写出CO₂为主要还原产物（实际为CO）。
（2）考查氧化还原反应的判断。易错点：只关注到碳的氧化，忽略锌的还原。
（3）考查反应自发性的热力学判据。易错点：仅记住“吸热反应高温自发”，未用ΔG = ΔH - TΔS进行具体分析。
（4）考查化学平衡状态的判断。反应为：ZnO(s) + C(s) ⇌ Zn(g) + CO(g)，反应前后气体分子数增加，且气体总质量增加（固体碳转化为气体）。
a. 正确。恒容条件下，气体分子数改变，总压强不变说明各气体分压不变，达到平衡。
b. 正确。ZnO为固体，其质量不变说明正逆反应速率相等，达到平衡。
c. 错误。生成CO和消耗Zn都表示正反应方向，未体现正逆关系。
d. 正确。容器体积不变，气体总质量增加（C→CO，C→Zn），混合气体密度增大，当密度不变时，说明气体总质量不变，达到平衡。
故选abd。易错点：误认为c选项体现“不同物质的正逆反应速率相等”而错选；忽略固体质量变化对气体密度的影响。