高考化学高考真题+模拟新题-元素周期律+化学反应与能量+化学反应速率和化学平衡

高考化学高考真题+模拟新题-元素周期律+化学反应与能量+化学反应速率和化学平衡

高考化学高考真题+模拟新题 元素周期律+化学反应与能量+化学反应速率和化学平衡 E 单元物质结构元素周期律 E1 原子结构(附参考答案) 10.E1 E2 [2013·江苏卷] 短周期元素 X、Y、Z、W 的原子序数依次增大，且原子最外层电子数之和为 13。X 的 原子半径比 Y 的小，X 与 W 同主族，Z 是地壳中含量最高的元素。下列说法正确的是( ) A．原子半径的大小顺序：r(Y)>r(Z)>r(W) B．元素 Z、W 的简单离子的电子层结构不同 C．元素 Y 的简单气态氢化物的热稳定性比 Z 的强 D．只含 X、Y、Z 三种元素的化合物，可能是离子化合物，也可能是共价化合物 10．D [解析] 地壳中含量最高的元素是 O 元素，故 Z 为 O 元素；X 的原子半径比 Y 小，故 X 在 Y 的上一周期，则 X 为 H 元素，W 为 Na 元素，Y 为 N 元素。原子半径 r(Na)＞r(N) ＞r(O)，A 项错误； O2 －与 Na＋都是 10 电子微粒，电子层结构相同，B 项错误；因非金属性 O＞N，故热稳定性 H2O＞NH3，C 项 错误；含有 H、N、O 三种元素的化合物可以是共价化合物，如 HNO3，也可以是离子化合物，如 NH4NO3， D 项正确。 2．I1 E1 [2013·江苏卷] 下列有关化学用语表示正确的是( ) A．丙烯的结构简式：C3H6 B．氢氧根离子的电子式：[ O , H]－ C．氯原子的结构示意图： D．中子数为 146、质子数为 92 的铀(U)原子：14692U 2．B [解析] 烯烃的结构简式应写出碳碳双键，A 项错误；氢氧根离子是带一个单位负电荷的阴离子， 氢、氧原子共用一对电子对，最外层都达到稳定结构，B 项正确；氯原子最外层有 7 个电子，C 项错误； U 原子的质量数为 146＋92＝238，故原子符号为 23892U，D 项错误。 23．E1 C2 G4 G2 G3 G1 C3 F4 [2013·福建卷] 利用化石燃料开采、加工过程产生的 H2S 废气制取氢气，既价廉又环保。 (1)工业上可用组成为 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 的无机材料纯化制取的氢气。 ①已知元素 M、R 均位于元素周期表中第 3 周期，两种元素原子的质子数之和为 27，则 R 的原子结 构示意图为________。 ②常温下，不能与 M 单质发生反应的是____________(填序号)。 a．CuSO4 溶液 b．Fe2O3 c．浓硫酸 d．NaOH 溶液 e．Na2CO3 固体 (2)利用 H2S 废气制取氢气的方法有多种。 ①高温热分解法 已知：H2S(g) H2(g)＋1 2S2(g) 在恒容密闭容器中，控制不同温度进行 H2S 分解实验。以 H2S 起始浓度均为 c mol·L－1 测定 H2S 的 转化率，结果见图 0。图中 a 为 H2S 的平衡转化率与温度关系曲线，b 曲线表示不同温度下反应经过相同 时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。据图计算 985 ℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K＝________； 说 明 随 温 度 的 升 高 ， 曲 线 b 向 曲 线 a 逼 近 的 原 因 ： ________________________________________________________________________。 图 0 ②电化学法 该 法 制 氢 过 程 的 示 意 图 如 图 0 。 反 应 池 中 反 应 物 的 流 向 采 用 气 、 液 逆 流 方 式 ， 其 目 的 是 ________________________________________________________________________； 反 应 池 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 反 应 后 的 溶 液 进 入 电 解 池 ， 电 解 总 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________________。 图 0 23．[答案] (1)① ②b、e (2)①2 3 0.2c 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短(或其他合理答案) ②增大反应物接触面积，使反应更充分 H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl 2Fe2＋＋2H＋===== 通电 2Fe3＋＋H2↑ [解析] (1)①无机材料 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 中钾元素显＋1 价，氧元素显－2 价，氢元素显＋1 价，则 M 显＋3 价，R 显＋4 价；第 3 周期主族元素质子数之和为 27，则 M、R 原子的质子数分别为 13、 14，M、R 分别是铝、硅，由此可以画出硅的原子结构示意图；由金属活动性顺序可得，铝比铜活泼，则 铝与硫酸铜溶液可以发生置换反应，即 2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu，a 项错误；虽然铝比铁活泼，但 是铝与氧化铁在高温下才能发生铝热反应，即 2Al＋Fe2O3===== 高温 Al2O3＋2Fe，而常温下则不能反应，b 项正 确；浓硫酸具有强氧化性，常温下能使铝钝化，铝表面生成一层致密的保护膜，钝化是化学变化，c 项错 误；氢氧化钠是强碱，铝元素位于元素周期表中金属和非金属交界线附近，其单质与 NaOH 溶液容易反应， 放出气体，即 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，d 项错误；铝不如钠活泼，常温下铝不能与碳酸 钠固体反应，e 项正确；(2)①H2S 的起始浓度为 c mol·L－1，985 ℃时 H2S 的平衡转化率为 40%，则 H2S 的变化浓度为 0.4c mol·L－1，则： H2S(g) H2 (g)＋1 2S2 (g) 各组分的起始 浓度/mol·L－1 c 0 0 各组分的变化 浓度/mol·L－1 0.4c 0.4c 0.2c 各组分的平衡 浓度/mol·L－1 0.6c 0.4c 0.2c K＝c（H2）·c 1 2（S2） c（H2S） ＝0.4c× 0.2c 0.6c ＝2 3 0.2c； 读图可得，未达平衡时 H2S 的转化率逐渐增大，原因是温度逐渐升高，H2S 分解的反应速率逐渐增大， 消耗的 H2S 逐渐增多；已达平衡后 H2S 的平衡转化率逐渐增大的原因是 H2S 分解是吸热反应，升高温度时 平衡右移，消耗的 H2S 增多； ②读图可得，H2S 气体从反应池底部通入，FeCl3 溶液从反应池顶部喷下，这种采用气液逆流方式加入 反应物的主要目的是增大反应物接触面积，使反应更充分；读图可得，H2S 中 S 被氧化，该反应中降价元 素一定是铁元素，由＋3 价降为相邻的＋2 价，则 FeCl3 被还原为 FeCl2，配平可得：H2S＋2FeCl3===2FeCl2 ＋S↓＋2HCl；反应池中反应后溶液中主要成分是 FeCl2、HCl，电解池中含有的 Fe2＋被氧化为 Fe3＋，H＋ 被还原为 H2，电解总反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋===== 电解 2Fe3＋＋H2↑。 22．E2 E1 E5 [2013·广东卷] 元素 R、X、T、Z、Q 在元素周期表中的相对位置如下表所示， 其中 R 单质在暗处与 H2 剧烈化合并发生爆炸。则下列判断正确的是( ) 图 0 A．非金属性：ZQ 22．BD [解析] R 与 H2 在暗处剧烈化合并发生爆炸，则 R 为氟元素；由此可以推断 X、T、Z、Q 分 别是硫、氯、氩、溴，同周期元素随原子序数增大，非金属性逐渐增强，非金属性硫<氯，即 X氯>溴，气态氢 化物的稳定性 HF>HCl>HBr，即 R>T>Q，C 项错误；非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性 越强，非金属性氯>溴，则最高价氧化物的酸性 T>Q，D 项正确。 9．E1 E2 [2013·浙江卷] 短周期元素 X、Y、Z、W、Q 在元素周期表中的位置如表所示，其中 X 元素的原子内 层电子数是最外层电子数的一半，则下列说法中正确的是( ) X Y Z W Q A.钠与 W 可能形成 Na2W2 化合物 B．由 Z 与 Y 组成的物质在熔融时能导电 C．W 得电子能力比 Q 强 D．X 有多种同素异形体，而 Y 不存在同素异形体 9．A [解析] 由 X 元素的信息可知，其原子核外电子排布为 K 层 2 个，L 层 4 个，即为 C 元素，再 根据各元素在周期表中的相对位置可得，Y 为 O 元素、Z 为 Si 元素、W 为 S 元素、Q 为 Cl 元素。钠与硫 可形成 Na2S2 等多硫化物，A 项正确； Si 与 O 形成的为原子晶体，为非电解质，熔融时不能导电，B 项 错误； S 的非金属性比 Cl 弱，C 项错误；O 存在 O2、O3 等同素异形体，D 项错误。 E2 元素周期表和元素周期律 10.E1 E2 [2013·江苏卷] 短周期元素 X、Y、Z、W 的原子序数依次增大，且原子最外层电子数之和为 13。X 的 原子半径比 Y 的小，X 与 W 同主族，Z 是地壳中含量最高的元素。下列说法正确的是( ) A．原子半径的大小顺序：r(Y)>r(Z)>r(W) B．元素 Z、W 的简单离子的电子层结构不同 C．元素 Y 的简单气态氢化物的热稳定性比 Z 的强 D．只含 X、Y、Z 三种元素的化合物，可能是离子化合物，也可能是共价化合物 10．D [解析] 地壳中含量最高的元素是 O 元素，故 Z 为 O 元素；X 的原子半径比 Y 小，故 X 在 Y 的上一周期，则 X 为 H 元素，W 为 Na 元素，Y 为 N 元素。原子半径 r(Na)＞r(N) ＞r(O)，A 项错误； O2 －与 Na＋都是 10 电子微粒，电子层结构相同，B 项错误；因非金属性 O＞N，故热稳定性 H2O＞NH3，C 项 错误；含有 H、N、O 三种元素的化合物可以是共价化合物，如 HNO3，也可以是离子化合物，如 NH4NO3， D 项正确。 9．E2 [2013·福建卷] 四种短周期元素在周期表中的位置如图 0，其中只有 M 为金属元素。下列说法 不正确的是( ) 图 0 A．原子半径 ZH2SiO3，B 项错误；同主族元素的非金属性随原子序数 递增而减弱，同周期元素的非金属性随原子序数增大而增强，非金属性硅<硫<氧，非金属性越强，气态氢 化物越稳定，稳定性 SiH4Q 22．BD [解析] R 与 H2 在暗处剧烈化合并发生爆炸，则 R 为氟元素；由此可以推断 X、T、Z、Q 分 别是硫、氯、氩、溴，同周期元素随原子序数增大，非金属性逐渐增强，非金属性硫<氯，即 X氯>溴，气态氢 化物的稳定性 HF>HCl>HBr，即 R>T>Q，C 项错误；非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性 越强，非金属性氯>溴，则最高价氧化物的酸性 T>Q，D 项正确。 27．B1 E2 E3 E5 (15 分)[2013·全国卷] 五种短周期元素 A、B、C、D、E 的原子序数依次增大。A 和 C 同族，B 和 D 同族，C 离子和 B 离子具有相同的电子层结构。A 和 B、D、E 均能形成共价型化合物。A 和 B 形成的化 合物在水中呈碱性，C 和 E 形成的化合物在水中呈中性。 回答下列问题： (1)五种元素中，原子半径最大的是________，非金属性最强的是________。(填元素符号) (2)由 A 和 B、D、E 所形成的共价型化合物中，热稳定性最差的是________(用化学式表示)。 (3)A 和 E 形成的化合物与 A 和 B 形成的化合物反应，产物的化学式为________，其中存在的化学键 类型为__________________。 (4)D 最高价氧化物的水化物的化学式为________。 (5) 单 质 D 在 充 足 的 单 质 E 中 燃 烧 ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________； D 在不充足的 E 中燃烧，生成的主要产物的化学式为________。 (6) 单 质 E 与 水 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 27．[答案] (1)Na Cl (2)PH3 (3)NH4Cl 离子键和共价键 (4)H3PO4 (5)2P＋5Cl2===== 点燃 2PCl5 PCl3 (6)Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO [解析] 由 A 与 B、D、E 三种元素均能形成共价化合物可知，该四种元素为非金属元素，结合 A 和 B 形成化合物水溶液显碱性可知，A 为 H 元素，B 为 N 元素，则 C 为 Na 元素，D 为 P 元素；又因为 C 和 E 形成的化合物呈中性可知 E 为 Cl 元素。(1)依据原子半径变化规律，先看电子层数，再看核电荷数，可确 定原子半径最大的为 Na，依据元素周期律可确定非金属性最强的为 Cl。(2) H 和 N、P、Cl 的共价化合物 中稳定性最弱的为 PH3。(3)NH3 与 HCl 反应生成离子化合物 NH4Cl，含离子键和共价键。(4)P 的最高价氧 化物对应水化物为磷酸。(5)P 与 Cl2 反应，Cl2 足量时，生成 PCl5；Cl2 不足时，生成 PCl3。 (6)氯气溶于水 后有一部分生成盐酸和次氯酸，但次氯酸是弱酸，离子方程式中写成分子形式。 8．E2 [2013·山东卷] W、X、Y、Z 四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图 0 所示，W 的气 态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，由此可知( ) W X Y Z 图 0 A．X、Y、Z 中最简单氢化物稳定性最弱的是 Y B．Z 元素氧化物对应水化物的酸性一定强于 Y C．X 元素形成的单核阴离子还原性大于 Y D．Z 元素单质在化学反应中只表现氧化性 8．A [解析] 由元素在周期表的位置可知 W、X、Y、Z 分别代表 N、O、S、Cl 四种元素。元素的非 金属性越弱，其氢化物的稳定性越弱，故 O、S、Cl 三种元素相应最简单氢化物稳定性最弱的是 H2S，A 项正确；HClO 是弱酸，酸性 HClO7；Y 的单质是一种黄色晶体；R 基态原子 3d 轨道的电子数是 4s 轨道电子数的 3 倍。Y、Z 分别与钠元素可形成化合物 Q 和 J，J 的水溶液与 AgNO3 溶液反应可生成不溶于稀硝酸的白色沉淀 L；Z 与氢元素形成的化合物与 G 反应生成 M。 请回答下列问题： (1)M 固体的晶体类型是________。 (2)Y 基态原子的核外电子排布式是________________；G 分子中 X 原子的杂化轨道类型是________。 (3)L 的 悬 浊 液 中 加 入 Q 的 溶 液 ， 白 色 沉 淀 转 化 为 黑 色 沉 淀 ， 其 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)R 的一种含氧酸根 RO 2－ 4 具有强氧化性，在其钠盐溶液中加入稀硫酸，溶液变为黄色，并有无色气 体 产 生 ， 该 反 应 的 离 子 方 程 式 是 ________________________________________________________________________。 8．[答案] (1)离子晶体 (2)①1s22s22p63s23p4 ②sp3 杂化 (3)Ag2S 的溶解度小于 AgCl 的溶解度 (4)4FeO2－ 4 ＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O [解析] “X 的单质与氢气化合生成气体 G，其水溶液 pH＞7”，可知 X 为 N(氮)，“Y 是一种黄色晶体”， 可知 Y 为 S(硫)，“R 基态原子 3d 轨道的电子数是 4s 轨道电子数的 3 倍”即核外电子排布式为[Ar]3d64s2， 结合电子排布规律可知其是 26 号元素 Fe，由“Z 与钠元素形成的化合物与 AgNO3 反应生成不溶于硝酸的 白色沉淀”，可知 Z 为 Cl(氯)，进而可推知 G、Q、J、L、M 分别为 NH3、Na2S、NaCl、AgCl、NH4Cl。 (1)NH4Cl 是 NH ＋ 4 与 Cl－间通过离子键结合，属于离子晶体。(2)S 元素为 16 号元素，其核外电子排布 式为 1s22s22p63s23p4(或者[Ne]3s23p4)；NH3 分子中 N 原子成键电子对数为 3，孤电子对数为 1，即价层电子 对数为 4，故 N 原子为 sp3 杂化。(3)AgCl 悬浊液加入 Na2S 溶液，白色沉淀转化成黑色沉淀，是由于 Ksp(Ag2S) ＜Ksp(AgCl)，AgCl 沉淀可转化成更难溶的 Ag2S 沉淀。(5)FeO 2－ 4 在酸性溶液中，得到黄色溶液说明溶液中 有 Fe3＋，即有铁元素被还原，那么得到的气体只能是氧化产物 O2。 4．E2 E5 N1 [2013·四川卷] 短周期主族元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大，W、X 原子的最 外层电子数之比为 4∶3，Z 原子比 X 原子的核外电子数多 4。下列说法正确的是( ) A．W、Y、Z 的电负性大小顺序一定是 Z＞Y＞W B．W、X、Y、Z 的原子半径大小顺序可能是 W＞X＞Y＞Z C．Y、Z 形成的分子的空间构型可能是正四面体 D．WY2 分子中σ键与π键的数目之比是 2∶1 4．C [解析] 利用题中“W、X 原子的最外层电子数之比为 4∶3 和 X 的原子序数大于 W”可知 W 一定在 X 的上一周期，且可推知 W 为 C，进而可知 X 为 Al，Z 为 Cl，则 Y 可能是 Si(硅)、P(磷)或 S(硫)。 Si(硅)的电负性小于 C(碳)，A 项错误；C(碳)核外电子层数只有 2 层，小于核外电子层数为 3 的 Al、Cl 等 元素的原子半径，B 项错误；若 Y 为 Si，则 SiCl4 的空间构型是正四面体，C 项正确；CS2 分子中的碳硫双 键中一条为σ键、一条为π键，故该分子中σ键与π键数相等，D 项错误。 9．E1 E2 [2013·浙江卷] 短周期元素 X、Y、Z、W、Q 在元素周期表中的位置如表所示，其中 X 元素的原子内 层电子数是最外层电子数的一半，则下列说法中正确的是( ) X Y Z W Q A.钠与 W 可能形成 Na2W2 化合物 B．由 Z 与 Y 组成的物质在熔融时能导电 C．W 得电子能力比 Q 强 D．X 有多种同素异形体，而 Y 不存在同素异形体 9．A [解析] 由 X 元素的信息可知，其原子核外电子排布为 K 层 2 个，L 层 4 个，即为 C 元素，再 根据各元素在周期表中的相对位置可得，Y 为 O 元素、Z 为 Si 元素、W 为 S 元素、Q 为 Cl 元素。钠与硫 可形成 Na2S2 等多硫化物，A 项正确； Si 与 O 形成的为原子晶体，为非电解质，熔融时不能导电，B 项 错误； S 的非金属性比 Cl 弱，C 项错误；O 存在 O2、O3 等同素异形体，D 项错误。 E3 分子结构化学键 7.E3 F1 [2013·安徽卷] 我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其 反应如下：HCHO＋O2――→催化剂 CO2＋H2O。下列有关说法正确的是( ) A．该反应为吸热反应 B．CO2 分子中的化学键为非极性键 C．HCHO 分子中既含σ键又含π键 D．每生成 1.8 g H2O 消耗 2.24 L O2 7．C [解析] 甲醛发生氧化反应属于放热反应，A 项错误；CO2 分子中化学键为碳氧双键，该化学键 是不同非金属元素间形成的极性键，B 项错误；在 HCHO 中 C—H 键为σ键，在碳氧双键中一条为σ键、一 条为π键，C 项正确；根据 HCHO＋O2――→催化剂 CO2＋H2O 可知，每生成 1.8 g(即 0.1 mol)水，消耗 0.1 mol O2， 因不知氧气所处温度、压强，无法确定其体积，D 项错误。 27．B1 E2 E3 E5 (15 分)[2013·全国卷] 五种短周期元素 A、B、C、D、E 的原子序数依次增大。A 和 C 同族，B 和 D 同族，C 离子和 B 离子具有相同的电子层结构。A 和 B、D、E 均能形成共价型化合物。A 和 B 形成的化 合物在水中呈碱性，C 和 E 形成的化合物在水中呈中性。 回答下列问题： (1)五种元素中，原子半径最大的是________，非金属性最强的是________。(填元素符号) (2)由 A 和 B、D、E 所形成的共价型化合物中，热稳定性最差的是________(用化学式表示)。 (3)A 和 E 形成的化合物与 A 和 B 形成的化合物反应，产物的化学式为________，其中存在的化学键 类型为__________________。 (4)D 最高价氧化物的水化物的化学式为________。 (5) 单 质 D 在 充 足 的 单 质 E 中 燃 烧 ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________； D 在不充足的 E 中燃烧，生成的主要产物的化学式为________。 (6) 单 质 E 与 水 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 27．[答案] (1)Na Cl (2)PH3 (3)NH4Cl 离子键和共价键 (4)H3PO4 (5)2P＋5Cl2===== 点燃 2PCl5 PCl3 (6)Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO [解析] 由 A 与 B、D、E 三种元素均能形成共价化合物可知，该四种元素为非金属元素，结合 A 和 B 形成化合物水溶液显碱性可知，A 为 H 元素，B 为 N 元素，则 C 为 Na 元素，D 为 P 元素；又因为 C 和 E 形成的化合物呈中性可知 E 为 Cl 元素。(1)依据原子半径变化规律，先看电子层数，再看核电荷数，可确 定原子半径最大的为 Na，依据元素周期律可确定非金属性最强的为 Cl。(2) H 和 N、P、Cl 的共价化合物 中稳定性最弱的为 PH3。(3)NH3 与 HCl 反应生成离子化合物 NH4Cl，含离子键和共价键。(4)P 的最高价氧 化物对应水化物为磷酸。(5)P 与 Cl2 反应，Cl2 足量时，生成 PCl5；Cl2 不足时，生成 PCl3。 (6)氯气溶于水 后有一部分生成盐酸和次氯酸，但次氯酸是弱酸，离子方程式中写成分子形式。 E4 晶体结构 E5 物质结构元素周期律综合 21.E5 J5 [2013·江苏卷] A．[物质结构与性质]元素 X 位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且 最外层电子数为 2。元素 Y 基态原子的 3p 轨道上有 4 个电子。元素 Z 的原子最外层电子数是其内层的 3 倍。 (1)X 与 Y 所形成化合物晶体的晶胞如下图所示。 图 0 ①在 1 个晶胞中，X 离子的数目为__________。 ②该化合物的化学式为__________。 (2)在 Y 的氢化物(H2Y)分子中，Y 原子轨道的杂化类型是____________。 (3)Z 的 氢 化 物 (H2Z) 在 乙 醇 中 的 溶 解 度 大 于 H2Y ， 其 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)Y 与 Z 可形成 YZ2－ 4 。 ①YZ 2－ 4 的空间构型为_____________________________________________________(用文字描述)。 ②写出一种与 YZ 2－ 4 互为等电子体的分子的化学式：____________。 (5)X 的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，1 mol 该配合物中含有σ键的数目为________。 B．[实验化学]3，5－二甲氧基苯酚是重要的有机合成中间体，可用于天然物质白柠檬素的合成。一种 以间苯三酚为原料的合成反应如下： HOOHOH＋2CH3OH ――→氯化氢的甲醇溶液 H3COOHOCH3＋2H2O 甲醇、乙醚和 3，5－二甲氧基苯酚的部分物理性质见下表： 物质 沸点/℃ 熔点/℃ 密度(20 ℃)/ g·cm－3 溶解性 甲醇 64.7 0.791 5 易溶于水 乙醚 34.5 0.713 8 微溶于水 3，5－二甲氧基 苯酚 33～36 易溶于甲醇、 乙醚，微溶于水 (1)反应结束后，先分离出甲醇，再加入乙醚进行萃取。①分离出甲醇的操作是____________。②萃取 用到的分液漏斗使用前需__________并洗净，分液时有机层在分液漏斗的__________(填“上”或“下”) 层。 (2)分离得到的有机层依次用饱和 NaHCO3 溶液、饱和食盐水、少量蒸馏水进行洗涤。用饱和 NaHCO3 溶液洗涤的目的是________________；用饱和食盐水洗涤的目的是________________________。 (3)洗涤完成后，通过以下操作分离、提纯产物，正确的操作顺序是__________(填字母)。 a．蒸馏除去乙醚 b．重结晶 c．过滤除去干燥剂 d．加入无水 CaCl2 干燥 (4)固 液 分 离常 采 用 减 压 过 滤 。为 了 防 止 倒 吸 ， 减压 过 滤 完 成 后 应 先 ________________， 再 ________________。 21．[答案] A．[物质结构与性质] (1)①4 ②ZnS (2)sp3 (3)水分子与乙醇分子之间形成氢键 (4)①正四面体 ②CCl4 或 SiCl4 等 (5)16 mol 或 16×6.02×1023 个 B．[实验化学] (1)①蒸馏 ②检查是否漏水 上 (2)除去 HCl 除去少量 NaHCO3 且减少产物损失 (3)dcab (4)拆去连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管 关闭抽气泵 [解析] A．X 为第四周期元素，且内层轨道电子数全满，最外层电子数为 2，则其基态电子排布式应为 [Ar]3d104s2，所以为 Zn。Y 的 3p 轨道上有 4 个电子，则应为 S。Z 的最外层电子数是内层的 3 倍，故为 O。 (1)从晶胞图分析，含有 X 离子为 8×1 8 ＋6×1 2 ＝4。Y 为 4 个，所以化合物中 X 与 Y 原子个数之比为 1∶1， 则化学式为 ZnS。(2)H2S 分子中，S 有两对孤对电子，价层电子对数为 2＋2＝4，所以 S 为 sp3 杂化。(3)H2O 与乙醇分子间形成氢键，增大了 H2O 在乙醇中的溶解度。(4)SO 2－ 4 中 S 无孤对电子，S 的价层电子对数为 4，则 S 为 sp3 杂化，所以 SO 2－ 4 为正四面体结构。等电子体的原子数相等，价电子数相等，SO 2－ 4 的原子数 为 5，价电子数为 32。(5)NH3 分子中的σ键数为 3，它与 Zn 形成的配位键也属于σ键，故 1 mol[Zn(NH3)4]Cl2 中的σ键为 16 mol。 B．(1)甲醇和乙醚是互溶的有机物，但沸点相差较大，因此可用蒸馏法分离。分液漏斗使用前需要检 查是否漏水，乙醚作萃取剂，其密度小于水，故有机层在上层。(2)反应在 HCl 的甲醇溶液中进行，所以有 机层中会溶有 HCl，故用 NaHCO3 溶液可除去。用饱和食盐水可以降低有机物的溶解度。(3)先加无水 CaCl2， 吸收水分，然后过滤除去 CaCl2，再蒸馏除去乙醚杂质，最后重结晶获得产物。(4)为防倒吸，应将吸滤瓶 与抽气泵先断开，再关闭抽气泵。 22．E2 E1 E5 [2013·广东卷] 元素 R、X、T、Z、Q 在元素周期表中的相对位置如下表所示， 其中 R 单质在暗处与 H2 剧烈化合并发生爆炸。则下列判断正确的是( ) 图 0 A．非金属性：ZQ 22．BD [解析] R 与 H2 在暗处剧烈化合并发生爆炸，则 R 为氟元素；由此可以推断 X、T、Z、Q 分 别是硫、氯、氩、溴，同周期元素随原子序数增大，非金属性逐渐增强，非金属性硫<氯，即 X氯>溴，气态氢 化物的稳定性 HF>HCl>HBr，即 R>T>Q，C 项错误；非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性 越强，非金属性氯>溴，则最高价氧化物的酸性 T>Q，D 项正确。 27．B1 E2 E3 E5 (15 分)[2013·全国卷] 五种短周期元素 A、B、C、D、E 的原子序数依次增大。A 和 C 同族，B 和 D 同族，C 离子和 B 离子具有相同的电子层结构。A 和 B、D、E 均能形成共价型化合物。A 和 B 形成的化 合物在水中呈碱性，C 和 E 形成的化合物在水中呈中性。 回答下列问题： (1)五种元素中，原子半径最大的是________，非金属性最强的是________。(填元素符号) (2)由 A 和 B、D、E 所形成的共价型化合物中，热稳定性最差的是________(用化学式表示)。 (3)A 和 E 形成的化合物与 A 和 B 形成的化合物反应，产物的化学式为________，其中存在的化学键 类型为__________________。 (4)D 最高价氧化物的水化物的化学式为________。 (5) 单 质 D 在 充 足 的 单 质 E 中 燃 烧 ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________； D 在不充足的 E 中燃烧，生成的主要产物的化学式为________。 (6) 单 质 E 与 水 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 27．[答案] (1)Na Cl (2)PH3 (3)NH4Cl 离子键和共价键 (4)H3PO4 (5)2P＋5Cl2===== 点燃 2PCl5 PCl3 (6)Cl2＋H2O===H＋＋Cl－＋HClO [解析] 由 A 与 B、D、E 三种元素均能形成共价化合物可知，该四种元素为非金属元素，结合 A 和 B 形成化合物水溶液显碱性可知，A 为 H 元素，B 为 N 元素，则 C 为 Na 元素，D 为 P 元素；又因为 C 和 E 形成的化合物呈中性可知 E 为 Cl 元素。(1)依据原子半径变化规律，先看电子层数，再看核电荷数，可确 定原子半径最大的为 Na，依据元素周期律可确定非金属性最强的为 Cl。(2) H 和 N、P、Cl 的共价化合物 中稳定性最弱的为 PH3。(3)NH3 与 HCl 反应生成离子化合物 NH4Cl，含离子键和共价键。(4)P 的最高价氧 化物对应水化物为磷酸。(5)P 与 Cl2 反应，Cl2 足量时，生成 PCl5；Cl2 不足时，生成 PCl3。 (6)氯气溶于水 后有一部分生成盐酸和次氯酸，但次氯酸是弱酸，离子方程式中写成分子形式。 7．B1 E5 C5 H3 [2013·天津卷] X、Y、Z、Q、R 是五种短周期元素，原子序数依次增大。X、Y 两元素最高正价与最 低负价之和均为 0；Q 与 X 同主族；Z、R 分别是地壳中含量最高的非金属元素和金属元素。 请回答下列问题： (1)五种元素原子半径由大到小的顺序是(写元素符号)________________。 (2)X 与 Y 能形成多种化合物，其中既含极性键又含非极性键，且相对分子质量最小的物质是(写分子 式)________________________________________________________________________。 (3)由以上某些元素组成的化合物 A、B、C、D 有如下转化关系： A C D B(在水溶液中进行) 其中，C 是溶于水显酸性的气体；D 是淡黄色固体。 写出 C 的结构式：________________________；D 的电子式：________________。 ①如果 A、B 均由三种元素组成，B 为两性不溶物，则 A 的化学式为________；由 A 转化为 B 的离 子方程式为_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②如果 A 由三种元素组成，B 由四种元素组成，A、B 溶液均显碱性。用离子方程式表示 A 溶液显碱 性的原因：___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 A、B 浓度均为 0.1 mol·L－1 的混合溶液中，离子浓度由大到小的顺序是________________；常温下， 在该溶液中滴加稀盐酸至中性时，溶质的主要成分有________。 7．[答案] (1)Na>Al>C>O>H (2)C2H2 (3)O===C===O Na＋[ O , O , ]2－Na＋ ①NaAlO2 AlO－ 2 ＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO－ 3 (或 2AlO－ 2 ＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO2－ 3 ) ②CO2－ 3 ＋H2O HCO－ 3 ＋OH－ c(Na＋)>c(HCO－ 3 )>c(CO2－ 3 )>c(OH－)>c(H＋) NaCl、NaHCO3、CO2(或 H2CO3) [解析] 地壳中含量最多的非金属元素 Z 是 O，含量最多的金属元素 R 是 Al；短周期元素中只有 H、C、 Si 的最高正价与最低负价之和为 0，又因 X 的原子序数小于 Y 且都小于 O 的原子序数，故 X、Y 分别是 H、 C，与 H 同主族且原子序数大于 O 的短周期元素 Q 为 Na。 (1)同周期元素随原子序数的递增元素原子半径逐渐减小，同主族元素随原子序数的递增元素原子半径 逐渐增大，且氢元素的原子半径最小，据以上分析可知五种元素的原子半径由大到小的顺序为 Na＞Al＞C ＞O＞H。 (2)H 与 C 形成的化合物中，既含极性键又含非极性键，且相对分子质量最小的是 CH≡CH。 (3)C 是溶于水显酸性的气体，C 是 CO2，其结构式为 O===C===O；D 是淡黄色固体，D 是 Na2O2，其 电子式为 Na＋[ O , O , ]2－Na＋。 ①A、B 分别是 NaAlO2、Al(OH)3，向 NaAlO2 溶液中通入 CO2 的离子方程式为 AlO － 2 ＋2H2O＋ CO2===Al(OH)3↓＋HCO － 3 或 2AlO－ 2 ＋3H2O＋CO2===2Al(OH)3↓＋CO2－ 3 。 ②A、B 分别是 Na2CO3、NaHCO3，Na2CO3 溶液因 CO 2－ 3 的水解而显碱性，CO 2－ 3 水解的离子方程式为 CO2－ 3 ＋H2O HCO－ 3 ＋OH－；等物质的量浓度的 Na2CO3 和 NaHCO3 的混合溶液中，CO 2－ 3 的水解程度大 于 HCO － 3 的水解程度，故混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为 c(Na＋)>c(HCO－ 3 )>c(CO2－ 3 )>c(OH－)>c(H＋)； 当滴加盐酸至恰好反应时，溶液因溶有 CO2 而显酸性，所以当溶液呈中性时，溶液中溶质除含 CO2 和 NaCl 外，还应含有未完全反应的 NaHCO3。 3．E5 [2013·天津卷] 下列有关元素的性质及其递变规律正确的是( ) A．ⅠA 族与ⅦA 族元素间可形成共价化合物或离子化合物 B．第二周期元素从左到右，最高正价从＋1 递增到＋7 C．同主族元素的简单阴离子还原性越强，水解程度越大 D．同周期金属元素的化合价越高，其原子失电子能力越强 3．A [解析] ⅠA 族元素包括氢元素和碱金属元素，氢元素与ⅦA 族元素间形成共价化合物，碱金属 元素与ⅦA 族元素间形成离子化合物，A 项正确；第二周期的元素中，O、F 无最高正价，B 项错误；ⅦA 族元素的还原性：F－＜Cl－，但水解程度：F－＞Cl－，C 项错误；同周期金属元素的化合价越高，在周期表 中的位置越靠后，元素的金属性越弱，其原子失电子能力越弱，D 项错误。 4．E2 E5 N1 [2013·四川卷] 短周期主族元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大，W、X 原子的最 外层电子数之比为 4∶3，Z 原子比 X 原子的核外电子数多 4。下列说法正确的是( ) A．W、Y、Z 的电负性大小顺序一定是 Z＞Y＞W B．W、X、Y、Z 的原子半径大小顺序可能是 W＞X＞Y＞Z C．Y、Z 形成的分子的空间构型可能是正四面体 D．WY2 分子中σ键与π键的数目之比是 2∶1 4．C [解析] 利用题中“W、X 原子的最外层电子数之比为 4∶3 和 X 的原子序数大于 W”可知 W 一定在 X 的上一周期，且可推知 W 为 C，进而可知 X 为 Al，Z 为 Cl，则 Y 可能是 Si(硅)、P(磷)或 S(硫)。 Si(硅)的电负性小于 C(碳)，A 项错误；C(碳)核外电子层数只有 2 层，小于核外电子层数为 3 的 Al、Cl 等 元素的原子半径，B 项错误；若 Y 为 Si，则 SiCl4 的空间构型是正四面体，C 项正确；CS2 分子中的碳硫双 键中一条为σ键、一条为π键，故该分子中σ键与π键数相等，D 项错误。 1．[2013·山东省实验中学模拟]金属钛对体液无毒且惰性，能与肌肉和骨骼生长在一起，有“生物金 属”之称。下列有关 4822Ti 和 5022Ti 的说法中正确的是( ) A.4822Ti 和 5022Ti 原子中均含有 22 个中子 B.4822Ti 和 5022Ti 为同一核素 C.4822Ti 和 5022Ti 互称同位素，在周期表中位置相同，都在第 4 纵行 D．分别由 4822Ti 和 5022Ti 组成的金属钛单质互称为同分异构体 1.C 2．[2013·北京海淀区模拟]元素周期表和元素周期律可以指导人们进行规律性的推测和判断。下列说 法不合理的是( ) A．若 X＋和 Y2－的核外电子层结构相同，则原子序数：X>Y B．由水溶液的酸性：HCl>H2S，可推断出元素的非金属性：Cl>S C．在元素周期表中，硅、锗都位于金属与非金属的交界处，都可以作半导体材料 D．Cs 和 Ba 分别位于第六周期ⅠA 族和ⅡA 族，碱性：CsOH>Ba(OH)2 2．B [解析]X 元素的原子失去 1 个电子后与 Y 元素的原子得到 2 个电子后的电子层结构相同，所以 原子序数 X>Y，A 项正确；根据非金属元素的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱或气态氢化物的稳定性 强弱可以判断元素非金属性的强弱，气态氢化物水溶液的酸性强弱不能作为判断元素非金属性强弱的依 据，B 项错误；在元素周期表中，硅、锗都位于金属与非金属的交界处，所以二者都可以作半导体材料， C 项正确；Cs 的金属性比 Ba 的强，故 CsOH 的碱性比 Ba(OH)2 的强，D 项正确。 3．[2013·石家庄质检]短周期主族元素 X、Y、Z、W、Q 的原子序数依次增大，X 的气态氢化物极易 溶于 Y 的氢化物中，常温下，Z 的单质能溶于 W 的最高价氧化物的水化物的稀溶液，却不溶于其浓溶液。 下列说法正确的是( ) A．元素 Y 的最高正化合价为＋6 B．离子半径的大小顺序为 W>Q>Z>X>Y C．氢化物的沸点 Y>W D．元素 W 的最高价氧化物对应的水化物酸性比 Q 的强 3．C [解析]X 的气态氢化物极易溶于 Y 的氢化物中，则 X 的氢化物是 NH3、Y 的氢化物是 H2O，X、 Y 分别是氮元素、氧元素；常温下，Z 的单质能溶于 W 的最高价氧化物的水化物的稀溶液，却不溶于其浓 溶液，应考虑“钝化”，则 Z、W 分别是 Al、S，Q 为氯元素。氧元素通常不显正价，A 项错误；具有相同 电子层结构的离子，原子序数越大，离子半径越小，X、Y、Z 的离子均为两电子层结构的离子，W、Q 的 离子为三电子层结构的离子，故离子半径大小顺序为 W>Q>X>Y>Z，B 项错误；氧、硫同主族，H2O 分子 间存在氢键，导致其沸点高于 H2S，C 项正确；硫的非金属性比氯弱，故元素 W 的最高价氧化物对应的水 化物酸性比 Q 的弱，D 项错误。 4．[2013·济南模拟]下列说法中，正确的是( ) A．第ⅠA 族元素的金属性一定比ⅡA 族元素的金属性强 B．第三周期中的非金属元素的气态氢化物还原性越强，对应元素的最高价含氧酸酸性越弱 C．非金属元素之间只能形成共价化合物 D．短周期中，同周期元素的离子半径从左到右逐渐减小 4．B [解析]处于上面的第ⅠA 族的元素不一定比处于下面的第ⅡA 族元素的金属性强，A 项错误； 第三周期中从左往右非金属元素的非金属性增强，故非金属的氢化物还原性越弱，对应元素的最高价含氧 酸酸性越强，B 项正确；像 NH4Cl 这类的化合物只有非金属元素组成，但是为离子化合物，C 项错误；短 周期从左到右同周期阴离子(或阳离子)半径都是逐渐减小的，但是阴离子半径都大于阳离子半径，D 项错 误。 5．[2013·潍坊一模]A、B、C、D、E、F 六种短周期元素，其原子序数依次增大，其中 B 与 C 同周期， D 与 E 和 F 同周期，A 与 D 同主族，C 与 F 同主族，C 元素的原子最外层电子数是次外层电子数的三倍， D 是所在周期原子半径最大的主族元素。又知六种元素所形成的常见单质在常温常压下有三种是气体，三 种是固体。 请回答下列问题。 (1)元素 D 在周期表中的位置________。 (2)C、D、F 三种元素形成的简单离子的半径由大到小的顺序是(用离子符号表示)________________。 (3)由 A、B、C 三种元素以原子个数比 4∶2∶3 形成化合物 X，X 中所含化学键类型有________。 (4)若 E 是 金 属元 素 ， 其 单 质与 氧 化 铁 反 应常 用 于 焊 接钢 轨 ， 请 写 出反 应 的 化 学方 程 式 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 若 E 是非金属元素，其单质在电子工业中有重要应用，请写出其氧化物溶于强碱溶液的离子方程式： _______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)FC2 气体有 毒，排放到 大气中易形 成酸雨，写 出 FC2 与氧气 和水蒸气反 应的化学方 程式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 5．(1)第三周期第ⅠA 族 (2)S2－>O2－>Na＋ (3)离子键、共价键 (4)2Al＋Fe2O3===== 高温 Al2O3＋2Fe SiO2＋2OH－===SiO2－ 3 ＋H2O (5)2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4 [解析]由题意可知：A 为 H、B 为 N、C 为 O、D 为 Na、E 处于钠和硫之间、F 为 S。 (1)Na 是第三周期第ⅠA 族。 (2)离子的电子层数越多离子半径越大，相同电子层结构的离子半径随着原子序数的增大而减小，所以 离子半径大小顺序是 S2－>O2－>Na＋。 (3)由 A、B、C 三种元素以原子个数比 4∶2∶3 形成的化合物 X 是硝酸铵，硝酸铵中含有离子键、共 价键。 (4)若 E 是金属元素，其单质与氧化铁反应常用于焊接钢轨，说明 E 是铝元素，高温下，铝和氧化铁能 发生置换反应，反应方程式为 2Al＋Fe2O3===== 高温 Al2O3＋2Fe。若 E 是非金属元素，其单质在电子工业中有 重要应用，所以 E 是硅，二氧化硅和强碱反应生成硅酸盐和水，离子方程式为 SiO2＋2OH－===SiO2－ 3 ＋H2O。 (5)二氧化硫有毒，和水反应生成亚硫酸，亚硫酸不稳定容易被氧气氧化生成硫酸，所以反应方程式为 2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4。 F 单元化学反应与能量 F1 化学反应与能量变化(附参考答案) 20.F1 B3 H1 K1 [2013·江苏卷] 磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如 Ca3(PO4)2 等形式 存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。 (1)白磷(P4)可由 Ca3(PO4)2、焦炭和 SiO2 在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下： 2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g) ΔH1＝＋3359.26 kJ·mol－1 CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2＝－89.61 kJ·mol－1 2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)===6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g) ΔH3 则ΔH3＝______________kJ·mol－1。 (2)白磷中毒后可用 CuSO4 溶液解毒，解毒原理可用下列化学方程式表示： 11P4＋60CuSO4＋96H2O===20Cu3P＋24H3PO4＋60H2SO4 60 mol CuSO4 能氧化白磷的物质的量是__________。 (3)磷的重要化合物 NaH2PO4、Na2HPO4 和 Na3PO4 可通过 H3PO4 与 NaOH 溶液反应获得，含磷各物种 的分布分数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与 pH 的关系如下图所示。 图 0(略) ①为获得尽可能纯的 NaH2PO4，pH 应控制在________；pH＝8 时，溶液中主要含磷物种浓度大小关 系为____________。 ② Na2HPO4 溶 液 显 碱 性 ， 若 向 溶 液 中 加 入 足 量 的 CaCl2 溶 液 ， 溶 液 则 显 酸 性 ， 其 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(用离子方程式表 示)。 (4)磷的化合物三氯氧磷(PClOClCl)与季戊四醇(CHOH2CHOH2CCH2OHCH2OH)以物质的量之比 2∶1 反应时，可获得一种新型阻燃剂中间体 X，并释放出一种酸性气体。季戊四醇与 X 的核磁共振氢谱如下图 所示。 图 0 ①酸性气体是____________(填化学式)。 ②X 的结构简式为________________。 20．[答案] (1)2821.6 (2)3 mol (3)①4～5.5(介于此区间内的任意值或区间均可) c(HPO2－ 4 )>c(H2PO－ 4 ) ②3Ca2＋＋2HPO2－ 4 ===Ca3(PO4)2↓＋2H＋ (4)①HCl ②POClOOCH2CCH2CH2OPOClOCH2 [解析] (1)依据盖斯定律，将“上式＋下式×6”，即得所求反应的ΔH＝＋3359.26 kJ·mol－1＋(－89.61 kJ·mol－1)×6＝2821.6 kJ·mol－1。(2)P 的化合价有升有降，Cu 的化合价只降低。P 从 0 价升到＋5 价，1 mol P4 共失去 20 mol 电子，根据得失电子守恒有：n(P4)×20＝n(CuSO4)×1，所以 60 mol CuSO4 可以氧化 3 mol P4。(3)①从图中不难看出，pH 在 4～5.5 之间时，H2PO － 4 的含量最高。在 pH＝8 时，溶液中含有 HPO 2－ 4 和 H2PO － 4 两种离子，且前者大于后者。②足量的 Ca2＋与 HPO 2－ 4 部分电离出的 PO 3－ 4 结合，生成难溶的 Ca3(PO4)2 沉淀，促进了 HPO 2－ 4 的电离，故溶液显酸性。(4)三氯氧磷与季戊四醇以 2∶1 反应，核磁共振氢谱中的峰 由2组变成1组，显然应为四个羟基上的H原子被取代了，生成了HCl及POClOOCH2CCH2CH2OPOClOCH2。 7．E3 F1 [2013·安徽卷] 我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化， 其反应如下：HCHO＋O2――→催化剂 CO2＋H2O。下列有关说法正确的是( ) A．该反应为吸热反应 B．CO2 分子中的化学键为非极性键 C．HCHO 分子中既含σ键又含π键 D．每生成 1.8 g H2O 消耗 2.24 L O2 7．C [解析] 甲醛发生氧化反应属于放热反应，A 项错误；CO2 分子中化学键为碳氧双键，该化学键 是不同非金属元素间形成的极性键，B 项错误；在 HCHO 中 C—H 键为σ键，在碳氧双键中一条为σ键、一 条为π键，C 项正确；根据 HCHO＋O2――→催化剂 CO2＋H2O 可知，每生成 1.8 g(即 0.1 mol)水，消耗 0.1 mol O2， 因不知氧气所处温度、压强，无法确定其体积，D 项错误。 11．F1 F2 F3 [2013·福建卷] 某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将 H2O、CO2 转变为 H2、CO。其过程如 下： mCeO2――→太阳能 ① (m－x) CeO2·xCe＋xO2 (m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2――→900 ℃ ② mCeO2＋xH2＋xCO 下列说法不正确的是( ) A．该过程中 CeO2 没有消耗 B．该过程实现了太阳能向化学能的转化 C．图 0 中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 图 0 D．以 CO 和 O2 构成的碱性燃料电池的负极反应式为 CO＋4OH－－2e－===CO2－ 3 ＋2H2O 11．C [解析] H2O、CO2 转变为 H2、CO 的过程分两步进行，第 1 步反应消耗 CeO2 的物质的量与第 2 步反应生成 CeO2 的物质的量相同，则该过程中 CeO2 没有消耗，A 项正确；上述转变将化学能较低的 H2O、 CO2 转化为化学能较高的 H2、CO，将太阳能转化为化学能储存在燃料(水煤气或 H2 和 CO)中，B 项正确； 读图可得 3 个热化学方程式：①H2O(g)===H2(g)＋1 2O2(g) ΔH1，②H2O(l)===H2O(g) ΔH2，③H2(g)＋ 1 2O2(g)===H2O(l) ΔH3，观察发现①＋②＝－③，由盖斯定律可得：ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3，则ΔH1＝－ΔH2 －ΔH3＝－(ΔH2＋ΔH3)，C 项错误；CO 是燃料，在负极上发生氧化反应，其产物不是 CO2，因为 CO2 是 酸性氧化物，与过量碱溶液易反应生成碳酸根离子，根据电子、电荷和原子守恒原理可得负极反应式为 CO＋4OH－－2e－===CO2－ 3 ＋2H2O，D 项正确。 12．F1 G1 [2013·山东卷] 对于反应 CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0，在其他条件不变的情况下( ) A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH 也随之改变 B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变 C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变 D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变 12．B [解析] 反应的ΔH 大小只取决于反应物、生成物的状态与反应条件，而和反应是否使用催化 剂、反应途径无关，A 项错误；该反应在反应前后气体的总体积不变，因此改变压强，平衡不移动，反应 放出的热量不变，B 项正确；升高温度，平衡逆向进行，反应放出热量减小，C 项错误；在原电池中，随 反应进行，能量转化形式是化学能转化为电能，而不再是化学能转化为热能，D 项错误。 6．F1 [2013·北京卷] 下列设备工作时，将化学能转化为热能的是( ) A B C D 硅太阳能电池 锂离子电池 太阳能集热器 燃气灶 6.D [解析] 硅太阳能电池将太阳能直接转化为电能，A 项错误；锂离子电池将化学能转化为电能，B 项错误；太阳能集热器将太阳能转化为热能，C 项错误；燃气灶将化学能转化为热能，D 项正确。 27．F1 G3 [2013·浙江卷] 捕碳技术(主要指捕获 CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前 NH3 和 (NH4)2CO3 已经被用作工业捕碳剂，它们与 CO2 可发生如下可逆反应： 反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) (NH4)2CO3(aq) ΔH1 反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq) ΔH2 反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq) ΔH3 请回答下列问题： (1)ΔH3 与ΔH1、ΔH2 之间的关系是：ΔH3＝________。 (2)为研究温度对(NH4)2CO3 捕获 CO2 效率的影响，在某温度 T1 下，将一定量的(NH4)2CO3 溶液置于密 闭容器中，并充入一定量的 CO2 气体(用氮气作为稀释剂)，在 t 时刻，测得容器中 CO2 气体的浓度。然后 分别在温度为 T2、T3、T4、T5 下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得 CO2 气体浓度，得到趋势图[见图(a)]。则： ①ΔH3________0(填“>”“＝”或“<”)。 ②在 T1～T2 及 T4～T5 二个温度区间，容器内 CO2 气体浓度呈现如图(a)所示的变化趋势，其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③反应Ⅲ在温度为 T1 时，溶液 pH 随时间变化的趋势曲线如图(b)所示。当时间到达 t1 时，将该反应体 系温度迅速上升到 T2，并维持该温度。请在该图中画出 t1 时刻后溶液的 pH 变化总趋势曲线。 (a) (b) 图 0 (3)利用反应Ⅲ捕获 CO2，在(NH4)2CO3 初始浓度和体积确定的情况下，提高 CO2 吸收量的措施有 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (写出 2 个)。 (4)下列物质中也可能作为 CO2 捕获剂的是__________。 A．NH4Cl B．Na2CO3 C．HOCH2CH2OH D．HOCH2CH2NH2 27．[答案] (1)2ΔH2－ΔH1 (2)①< ②T1～T2 区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应速率越快，所以 CO2 被捕获的量随温度升 高而提高。T4～T5 区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动， 所以不利于 CO2 捕获 ③ (3)降低温度；增加 CO2 浓度(或分压) (4)B、D [解析] (1)根据盖斯定律可得出，将“反应Ⅱ×2－反应Ⅰ”，即得反应Ⅲ，所以ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。(2)① 从图(a)分析，T3 时 CO2 吸收率最高，当温度再高时，平衡会逆向移动，导致 CO2 的量增多，故该反应为 放热反应，即ΔH3<0。②当温度低于 T3 时，反应未达平衡，当温度高时，CO2 的吸收率加快。③温度从 T1 升到 T2 时，CO2 的吸收率减小，则溶液中的 CO2 含量少，pH 增大，当温度不变时，反应达平衡，则 CO2 含量不变，pH 不变。(3)反应Ⅲ为气体体积减小的放热反应，故可以采用低温、高压以提高 CO2 的吸收量。 (4)CO2 与 Na2CO3 反应可生成 NaHCO3，HOCH2CH2NH2 中的氨基显碱性，也可以吸收酸性气体 CO2。 F2 反应热的计算与重要的反应热 25.F2 N1 [2013·安徽卷] X、Y、Z、W 是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素，其相关 信息如下表： 元素 相关信息 X X 的最高价氧化物对应的水化物化学式为 H2XO3 Y Y 是地壳中含量最高的元素 Z Z 的基态原子最外层电子排布式为 3s23p1 W W 的一种核素的质量数为 28，中子数为 14 (1)W 位于元素周期表第________周期第________族；W 的原子半径比 X 的________(填“大”或 “小”)。 (2)Z的第一电离能比W的________(填“大”或“小”); XY2由固态变为气态所需克服的微粒间作用 力是________________________________________________________________________； 氢元素、X、Y 的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称________。 (3)振荡下，向 Z 单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加 NaOH 溶液直至过量，能观察到的现象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； W 的 单 质 与 氢 氟 酸 反 应 生 成 两 种 无 色 气 体 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 是 ________________________________________________________________________。 (4)在 25 ℃、101 kPa 下，已知 13.5 g 的 Z 固体单质在 Y2 气体中完全燃烧后恢复至原状态，放热 419 kJ， 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 是 ________________________________________________________________________。 25．[答案] (1)三 ⅣA 大 (2)小 分子间作用力 乙酸(其他合理答案均可) (3)先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最后变成无色溶液 Si＋4HF===SiF4↑＋2H2↑ (4)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－3352 kJ·mol－1(其他合理答案均可) [解析] 利用 X 的信息知其为ⅣA 族元素，Y 是地壳中含量最高的元素，故 Y 为氧元素，结合 X、Y、 Z、W 是原子序数依次增大的短周期元素可知 X 为碳元素；Z 的基态原子的电子排布式为 3s23p1，则 Z 为 13 号元素铝；W 元素的一种核素的质量数为 28，中子数为 14，则质子数为 14，则 W 为硅元素。(1)Si 核 外电子层数为 3、最外层电子数为 4，因此 Si 位于第三周期ⅣA 族；同主族元素随核电荷数增大原子半径 增大，故 Si 的原子半径比 C 的大。(2)铝为较活泼金属，最外层 3p1 电子容易失去，因此 Al、Si 相比，第 一电离能较小的是 Al；CO2 晶体转化为气体，分子没有改变，只是分子间间距变大，因此破坏的作用力是 分子间作用力；由 H、C、O 形成的分子：乙酸、乙醇等同种分子间均存在氢键。(3)Al 与盐酸反应后的溶 液中含有 Al3＋，因此向该溶液中加入 NaOH 至过量，依次发生反应为 Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓、Al(OH)3 ＋OH－===AlO－ 2 ＋2H2O，可看到的现象是先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，最终变为无色溶液；Si 与 HF 反应可置换出 H2，同时还生成 SiF4 气体。(4)13.5 g Al 物质的量为 0.5 mol，由题中数据可知 4 mol Al 与氧气完全反应生成固态 Al2O3 时，放出热量为 419 kJ× 4 mol 0.5 mol ＝3352 kJ。 11．F1 F2 F3 [2013·福建卷] 某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将 H2O、CO2 转变为 H2、CO。其过程如 下： mCeO2――→太阳能 ① (m－x) CeO2·xCe＋xO2 (m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2――→900 ℃ ② mCeO2＋xH2＋xCO 下列说法不正确的是( ) A．该过程中 CeO2 没有消耗 B．该过程实现了太阳能向化学能的转化 C．图 0 中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 图 0 D．以 CO 和 O2 构成的碱性燃料电池的负极反应式为 CO＋4OH－－2e－===CO2－ 3 ＋2H2O 11．C [解析] H2O、CO2 转变为 H2、CO 的过程分两步进行，第 1 步反应消耗 CeO2 的物质的量与第 2 步反应生成 CeO2 的物质的量相同，则该过程中 CeO2 没有消耗，A 项正确；上述转变将化学能较低的 H2O、 CO2 转化为化学能较高的 H2、CO，将太阳能转化为化学能储存在燃料(水煤气或 H2 和 CO)中，B 项正确； 读图可得 3 个热化学方程式：①H2O(g)===H2(g)＋1 2O2(g) ΔH1，②H2O(l)===H2O(g) ΔH2，③H2(g)＋ 1 2O2(g)===H2O(l) ΔH3，观察发现①＋②＝－③，由盖斯定律可得：ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3，则ΔH1＝－ΔH2 －ΔH3＝－(ΔH2＋ΔH3)，C 项错误；CO 是燃料，在负极上发生氧化反应，其产物不是 CO2，因为 CO2 是酸 性氧化物，与过量碱溶液易反应生成碳酸根离子，根据电子、电荷和原子守恒原理可得负极反应式为 CO ＋4OH－－2e－===CO2－ 3 ＋2H2O，D 项正确。 31．F2 G4 G1 C3 G2 G3 G5 [2013·广东卷] 大气中的部分碘源于 O3 对海水中 I－的氧化。将 O3 持续通入 NaI 溶液中进行模拟研究。 (1)O3 将 I－氧化成 I2 的过程由 3 步反应组成： ①I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g) ΔH1； ②IO－(aq)＋H＋(aq) HOI(aq) ΔH2； ③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l) ΔH3。 总 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，其反应热ΔH＝ ________。 (2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)，其平衡常数表达式为______________。 (3)为探究 Fe2＋对 O3 氧化 I－反应的影响(反应体系如图 0)，某研究小组测定两组实验中 I － 3 浓度和体系 pH，结果见图 1 和下表。 图 0 图 1 编号 反应物 反应前 pH 反应后 pH 第 1 组 O3＋I－ 5.2 11.0 第 2 组 O3＋I－＋Fe2＋ 5.2 4.1 ① 第 1 组 实 验 中 ， 导 致 反 应 后 pH 升 高 的 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ② 图 0 中 的 A 为 ________ 。 由 Fe3 ＋ 生 成 A 的 过 程 能 显 著 提 高 I － 的 转 化 率 ， 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③第 2 组实验进行 18 s 后，I － 3 浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。 A．c(H＋)减小 B．c(I－)减小 C．I2(g)不断生成 D．c(Fe3＋)增加 (4)据图 1，计算 3～18 s 内第 2 组实验中生成 I － 3 的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数 字)。 31．[答案] (1) （1）2 I－+O3+2H+==I2+O2+H2O（其他合理答案也给分） ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 (2)K＝ c（I－ 3 ） c（I2）·c（I－） (3) ①O3 氧化 I－生成 I2 的反应消耗 H+，使 H+浓度减小（其他合理表达也给分） ②Fe(OH)3 由于 Fe3+的水解，体系中 H+浓度增加，使 O3 氧化 I－的两个分步反应②和③的平衡向 右移动，I－的转化率提高 ③BC (4) v(I3 －)= t c   = ss LmolLmol 318 105.3108.11 1313 — — ————  ≈5.5×10－4mol•L－1•s－1（其他合理答案也 给分） [解析] (1)臭氧在酸性条件下将碘离子氧化成碘单质的过程由 3 步反应组成，观察已知 3 个热化学方程 式中的反应物和生成物，发现①＋②＋③可以得出总反应的热化学方程式为 2 I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq) I2(aq) ＋O2(g)＋H2O(l)，根据盖斯定律可得其焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3；氢离子表示强酸如硫酸等，将 臭氧持续通入 NaI 溶液中，总反应的化学方程式是 2NaI＋O3＋H2SO4 Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 或 2NaI＋ O3＋H2SO4===Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 等；(2)由化学平衡常数定义式可得，I2(aq)＋ I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡 常数表达式为 c（I－ 3 ） c（I2）·c（I－） ；(3)①导致前者反应后 pH 升高的原因是臭氧将碘离子氧化为 I2 的总反应的 离子方程式为 2I－＋O3＋2H＋ I2＋O2(g)＋H2O(或者第②③步反应的反应物中都有氢离子，第③步反应的 生成物中有水)，既消耗氢离子又生成水，导致溶液的酸性减弱、pH 升高； ②图 13 中 A 不可能为 Fe2+，因为加入 Fe2+后，发生如下反应：2Fe2++O3+2H+==2Fe3++H2O、2Fe3++2I－ ==2Fe2++I2，随着反应的进行，I－消耗贻尽，持续通入 O3，Fe2+完全转化为 Fe3+，即铁元素只能以正三价的 价态存在；图 13 中 A 为 Fe(OH)3，依题意可知第 2 组反应后 pH=4.1，则 c(H+)= 1.0×10－4.1 mol/L，c(OH－)= 1.0×10－9..9mol/L，由于 Fe(OH)3(s) Fe3+ (aq) +3OH－(aq)，Ksp [Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c 3 (OH－)=4.0×10－38，则 c(Fe3+)= )( ])([ 3 3 —OHc OHFeK sp = 39.9 38 100.1 100.4 ）（ — —   ≈4.0×10－8.3 mol/L，由于 4.0×10－8.3 mol/L 远远小于 1.0×10－5mol/L， 说明 Fe3+已经完全沉淀，则 A 为 Fe(OH)3；由于 Fe3++3H2O Fe(OH)3+3 H+， Fe3+的水解导致体系中 H+浓度增加，使 O3 氧化 I－的两个分步反应②和③的平衡向右移动，I－的转化率提高；③对比表格中第 1、 2 组实验前后 pH 可得，第 1 组 pH 增大，c(H＋)减小，图中第 1 组实验所得 I － 3 浓度曲线先略为增大后几乎 不变，第 2 组 pH 减小，c(H＋)增大，图中第 2 组实验所得 I － 3 浓度曲线先显著增大后逐渐减小至无，根据上 述分析可得，若 c(H＋)减小，I － 3 浓度不会下降，A 项错误；若 c(I－)减小，则反应③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l)的平衡左移，c(I2)也减小，导致 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡左移，所以 I － 3 浓度下降， B 项正确；若 I2(g)不断生成，导致 I2(aq) I2(g)的溶解平衡右移，既使溶液中 c(I2)减小，又使 I2(aq)＋I－ (aq) I－ 3 (aq)的平衡左移，则 I － 3 浓度下降，C 项正确；若 c(Fe3＋)增加，Fe3＋将 I－直接氧化成 I2 或发生反 应 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，则溶液中 c(I2)增大，而海水中 c(I－)略为减小或忽略不计，导致 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡右移，I － 3 浓度增大，D 项错误；(4)读图，3～18 s 内第 2 组实验中 I － 3 浓度由 3.5×10－3 mol/L 增加到 11.8×10－3 mol/L，则生成 I － 3 的平均反应速率 v(I－ 3 )＝Δc（I－ 3 ） Δt ＝（11.8－3.5）×10－3 mol·L－1 18 s－3 s ≈ 5.5×10－4 mol/(L·s)，此问需要注意纵坐标中 “c(I－ 3 )/10－3 mol·L－1” 隐含的信息，计算时需要图中所得 数据乘以“×10－3 mol·L－1”。 10．F2 G2 H2 [2013·天津卷] 某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物 PM2.5(直径小于等于 2.5 μm 的悬浮颗粒物)，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对 PM2.5、SO2、NOx 等进行研究具有重要意义。 请回答下列问题： (1)将 PM2.5 样本用蒸馏水处理制成待测试样。 若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表： 离子 K＋ Na＋ NH＋ 4 SO2－ 4 NO－ 3 Cl－ 浓度/mol·L－1 4× 10－6 6× 10－6 2× 10－5 4× 10－5 3× 10－5 2× 10－5 根据表中数据判断 PM2.5 的酸碱性为________，试样的 pH＝________。 (2)为减少 SO2 的排放，常采取的措施有： ①将煤转化为清洁气体燃料。 已知：H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1 C(s)＋1 2O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1 写 出 焦 炭 与 水 蒸 气 反 应 的 热 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ② 洗 涤 含 SO2 的 烟 气 。 以 下 物 质 可 作 洗 涤 剂 的 是 ________________________________________________________________________。 a．Ca(OH)2 b．Na2CO3 c．CaCl2 d．NaHSO3 (3)汽车尾气中 NOx 和 CO 的生成及转化 ①已知汽缸中生成 NO 的反应为 N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH>0 若 1 mol 空气含 0.8 mol N2 和 0.2 mol O2，1300 ℃时在密闭容器内反应达到平衡，测得 NO 为 8×10－4 mol。计算该温度下的平衡常数 K＝________。 汽 车 启 动 后 ， 汽 缸 温 度 越 高 ， 单 位 时 间 内 NO 排 放 量 越 大 ， 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②汽车燃油不完全燃烧时产生 CO，有人设想按下列反应除去 CO： 2CO(g)===2C(s)＋O2(g) 己 知 该 反 应 的 ΔH>0 ， 简 述 该 设 想 能 否 实 现 的 依 据 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③目前，在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少 CO 和 NO 的污染，其化学反应方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 10．[答案] (1)酸性 4 (2)①C(s)＋ H2O(g)===CO(g)＋ H2(g) ΔH＝ ＋131.3 kJ·mol－1 ②a、b (3)①4×10－6 温度升高，反应速率加快，平衡右移 ②该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行 ③2CO＋2NO 催化剂,Ｆ2CO2＋N2 [解析] (1)PM2.5 中含 NH＋ 4 ，因 NH ＋ 4 的水解而显酸性；根据电荷守恒得 c(H＋)＋c(K＋)＋c(Na＋)＋c(NH＋ 4 ) ＝2c(SO2－ 4 )＋c(NO－ 3 )＋c(Cl－)，将表格中的数据代入求得 c(H＋)＝10－4 mol·L－1，pH＝4。 (2)①第 2 个方程式减第 1 个方程式得目标反应的热化学方程式为 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH ＝＋131.3 kJ·mol－1。 ②SO2 是酸性氧化物，可用碱性物质吸收，故正确答案为 a、b。 (3)①K＝ c2（NO） c（N2）×c（O2） ＝（8×10－4）2 0.8×0.2 ＝4×10－6；该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应 方向移动，且升高温度，反应速率加快。 ②该反应ΔH＞0、且ΔS＜0，故反应在任何温度下都不能自发。 ③NO 具有氧化性，能将 CO 氧化成 CO2，自身被还原为 N2。 26．D4 F2 G2 F3 [2013·北京卷] NOx 是汽车尾气中的主要污染物之一。 (1)NOx 能 形 成 酸 雨 ， 写 出 NO2 转 化 为 HNO3 的 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 (2)汽车发动机工作时会引发 N2 和 O2 反应，其能量变化示意图如下： ――→2×（－630） kJ·mol－1 2NO（g）N2（g） ――→945 kJ·mol－1 2N（g）O2（g） ――→498 kJ·mol－1 2O（g） ① 写 出 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 ② 随 温 度 升 高 ， 该 反 应 化 学 平 衡 常 数 的 变 化 趋 势 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低 NOx 的排放。 ①当尾气中空气不足时，NOx 在催化转化器中被还原成 N2 排出。写出 NO 被 CO 还原的化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收 NOx 生成盐。其吸收能力顺序如下： 12MgO<20CaO<38SrO<56BaO 。 原 因 是 ________________________________________________________________________， 元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对 NOx 的吸收能力逐渐增强。 (4)通过 NOx 传感器可监测 NOx 的含量，其工作原理示意图如下： 图 0 ①Pt 电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。 ② 写 出 NiO 电 极 的 电 极 反 应 式 ： ________________________________________________________________________。 26．[答案] (1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)①N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1 ②增大 (3)①2CO＋2NO===== 催化剂 N2＋2CO2 ②根据 Mg、Ca、Sr 和 Ba 的质子数，得知它们均为ⅡA 族元素。同一主族的元素，从上到下，原子 半径逐渐增大 (4)①还原 ②NO＋O2－－2e－===NO2 [解析] (1)NO2 与水反应的化学方程式为 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 (2)①N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝945 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2×630 kJ·mol－1＝＋183 kJ·mol－1。 ②该反应为吸热反应，随温度升高，化学平衡常数增大。 (3)根据题意 NO 被还原为 N2，则 CO 被氧化为 CO2。 (4)Pt 电极上 O2 得电子发生还原反应，电极反应式为 O2＋4e－===2O2－，电池总反应式为 2NO＋ O2===2NO2，用电池总反应式减去 Pt 电极的电极反应式并化简得 NiO 电极的电极反应式：NO＋O2－－2e－ ===NO2。 28. C2 F2 F3 [2013·新课标全国卷Ⅰ] 二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为 H2、 CO 和少量的 CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应： 甲醇合成反应： (Ⅰ)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH (g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1 (Ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1 水煤气变换反应： (Ⅲ)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1 二甲醚合成反应： (Ⅳ)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1 回答下列问题： (1)Al2O3 是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度 Al2O3 的主要工艺流程是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (以化学方程式表示)。 (2) 分 析 二 甲 醚 合 成 反 应 (Ⅳ) 对 于 CO 转 化 率 的 影 响 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3) 由 H2 和 CO 直 接 制 备 二 甲 醚 ( 另 一 产 物 为 水 蒸 气 ) 的 热 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 根 据 化 学 反 应 原 理 ， 分 析 增 加 压 强 对 直 接 制 备 二 甲 醚 反 应 的 影 响 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)有研究者在催化剂(含 Cu－Zn－Al－O 和 Al2O3)、压强为 5.0 MPa 的条件下，由 H2 和 CO 直接制备 二 甲 醚 ， 结 果 如 图 0 所 示 。 其 中 CO 转 化 率 随 温 度 升 高 而 降 低 的 原 因 是 ________________________________________________________________________。 图 0 (5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg － 1) 。 若 电 解 质 为 酸 性 ， 二 甲 醚 直 接 燃 料 电 池 的 负 极 反 应 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量；该电池的理论输出电压为 1.20 V， 能量密度 E＝________________________________________________________________________ (列式计算。能量密度＝电池输出电能 燃料质量 ，1 kW·h＝3.6×106 J)。 28 ．[答案 ] (1)Al2O3 ＋ 2NaOH===2NaAlO2 ＋ H2O NaAlO2 ＋ CO2 ＋ 2H2O===Al(OH)3 ↓ ＋ NaHCO3 2Al(OH)3===== △ Al2O3＋3H2O (2)消耗甲醇，促进甲醇合成反应(Ⅰ)平衡右移，CO 转化率增大；生成的 H2O，通过水煤气变换反应(Ⅲ) 消耗部分 CO (3)2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1 该反应分子数减少，压强升高使 平衡右移，CO 和 H2 转化率增大，CH3OCH3 产率增加。压强升高使 CO 和 H2 浓度增加，反应速率增大 (4)反应放热，温度升高，平衡左移 (5)CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 12 1.20 V× 1000 g 46 g·mol－1 ×12×96 500 C·mol－1 1 kg ÷ (3.6×106 J·kW－1·h－1)＝8.39 kW·h·kg－1 [解析] (2)反应(Ⅰ)、(Ⅲ)与 CO 有关。反应(Ⅰ)中的 CH3OH 是反应(Ⅳ)的反应物，反应(Ⅳ)生成的 H2O 是反应(Ⅲ)的反应物，从影响平衡的因素分析知两者均使 CO 转化率变大。 (3)由盖斯定律(Ⅰ)×2＋(Ⅳ)得：4H2(g)＋2CO(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1。 (4)该反应为放热反应，其他条件不变的情况下，温度升高，平衡逆向移动，转化率降低。 (5)正极反应为 O2＋4e－＋4H＋===2H2O；负极反应必有 H＋生成，由电荷守恒、元素守恒得 3H2O＋ CH3OCH3－12e－===2CO2＋12H＋；1 个 CH3OCH3 分子失去 12e－；假定燃料质量为 1 kg，由能量密度计算 方法列式计算即可。 12．F2 F5 [2013·新课标全国卷Ⅱ] 在 1200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应： H2S(g)＋3 2O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1； 2H2S(g)＋SO2(g)===3 2S2(g)＋2H2O(g) ΔH2； H2S(g)＋1 2O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3； 2S(g)===S2(g) ΔH4。 则ΔH4 的正确表达式为( ) A．ΔH4＝2 3(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) B．ΔH4＝2 3(3ΔH3－ΔH1－ΔH2) C．ΔH4＝3 2(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D．ΔH4＝3 2(ΔH1－ΔH2－3ΔH3) 12．A [解析] 将方程式依次标号①～④，可知反应④是通过方程式叠加得到：(②＋①)×2 3 －③×2， 那么：ΔH4＝(ΔH2＋ΔH1)×2 3 －ΔH3×2＝2 3(ΔH2＋ΔH1－3ΔH3)，A 项正确。 F3 原电池原理 9.F3 [2013·江苏卷] Mg—H2O2 电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示 意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是( ) 图 0 A．Mg 电极是该电池的正极 B．H2O2 在石墨电极上发生氧化反应 C．石墨电极附近溶液的 pH 增大 D．溶液中 Cl－向正极移动 9．C [解析] 在原电池中活泼金属作负极，即 Mg 为负极，A 项错误；通入 H2O2 的一极为正极，故 在反应过程中发生还原反应，B 项错误；石墨电极处的电极反应式为 H2O2＋2e－===2OH－，溶液 pH 增大， C 项正确；原电池中，电解质溶液中的阴离子向负极移动，D 项错误。 10．F3 [2013·安徽卷] 热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图 0 所示，其中作为电解质的无水 LiCl－KCl 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为 PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法正确的是( ) 图 0 A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2 B．放电过程中，Li＋向负极移动 C．每转移 0.1 mol 电子，理论上生成 20.7 g Pb D．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转 10．D [解析] 正极上应是得电子发生还原反应，A 项错误；电池工作时，电解质中的阳离子移向电 池正极，B 项错误；利用总反应方程式知每转移 2 mol 电子生成 1 mol Pb，故转移 0.1 mol 电子时，生成 m(Pb)＝0.05 mol×207 g·mol－1＝10.35 g，C 项错误；常温下，电解质 LiCl－KCl 为固态，该电池不能形成 闭合回路，因此常温下该电池不能工作，D 项正确。 11．F1 F2 F3 [2013·福建卷] 某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将 H2O、CO2 转变为 H2、CO。其过程如 下： mCeO2――→太阳能 ① (m－x) CeO2·xCe＋xO2 (m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2――→900 ℃ ② mCeO2＋xH2＋xCO 下列说法不正确的是( ) A．该过程中 CeO2 没有消耗 B．该过程实现了太阳能向化学能的转化 C．图 0 中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3 图 0 D．以 CO 和 O2 构成的碱性燃料电池的负极反应式为 CO＋4OH－－2e－===CO2－ 3 ＋2H2O 11．C [解析] H2O、CO2 转变为 H2、CO 的过程分两步进行，第 1 步反应消耗 CeO2 的物质的量与第 2 步反应生成 CeO2 的物质的量相同，则该过程中 CeO2 没有消耗，A 项正确；上述转变将化学能较低的 H2O、 CO2 转化为化学能较高的 H2、CO，将太阳能转化为化学能储存在燃料(水煤气或 H2 和 CO)中，B 项正确； 读图可得 3 个热化学方程式：①H2O(g)===H2(g)＋1 2O2(g) ΔH1，②H2O(l)===H2O(g) ΔH2，③H2(g)＋ 1 2O2(g)===H2O(l) ΔH3，观察发现①＋②＝－③，由盖斯定律可得：ΔH1＋ΔH2＝－ΔH3，则ΔH1＝－ΔH2 －ΔH3＝－(ΔH2＋ΔH3)，C 项错误；CO 是燃料，在负极上发生氧化反应，其产物不是 CO2，因为 CO2 是酸 性氧化物，与过量碱溶液易反应生成碳酸根离子，根据电子、电荷和原子守恒原理可得负极反应式为 CO ＋4OH－－2e－===CO2－ 3 ＋2H2O，D 项正确。 33．J3 J1 D2 J4 J5 F3 F5 C5 [2013·广东卷] 化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养。 (1)在实验室中用浓盐酸与 MnO2 共热制取 Cl2 并进行相关实验。 ①下列收集 Cl2 的正确装置是________。 A B C D 图 0 ②将 Cl2 通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是________。 ③设计 实验比 较 Cl2 和 Br2 的氧 化性， 操作 与现象 是：取 少量 新制氯 水和 CCl4 于试 管中， ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)能量之间可以相互转化：电解食盐水制备 Cl2 是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为 电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。 限选材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)；铜片、铁片、锌片和导线。 ①完成原电池甲的装置示意图(见图 0)，并作相应标注。 图 0 要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。 ②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可 观察到负极________________________________________________________________________________。 ③ 甲 乙 两 种 原 电 池 中 可 更 有 效 地 将 化 学 能 转 化 为 电 能 的 是 ________ ， 其 原 因 是 ________________________________________________________________________。 (3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选________ 作阳极。 33．[答案] (1)①C ②HClO、Cl2、ClO－ ③滴加 NaBr 溶液，振荡后静置，下层溶液呈红棕（或棕黄）色（其他合理说法也给分） (2)① (其他合理画法均给分) ②有红色固体析出，负极被腐蚀（其他合理答案也给分） ③甲 电池乙的负极可与 CuSO4 溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；电池甲的负极不 与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小（其他合理解释也可得分） (3)Zn [解析] (1)①集气瓶中使用单孔橡胶塞，则瓶内气体压强增大到一定程度会发生爆炸等，A 项错误；倒 立的集气瓶中有双孔橡胶塞，由于氯气的密度比空气大，氯气从长导气管中进，从短导气管中逸出，因此 不能排出空气收集氯气，B 项错误；正立的集气瓶中有双孔橡胶塞，氯气从长导管中进，空气从短导管排 出，排出的气体通过倒扣漏斗、NaOH 溶液吸收处理，既防止倒吸又防止排出氯气污染空气，C 项正确； 氯气与 NaOH 溶液反应 Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O，因此不能用排 NaOH 溶液的方法收集氯气， D 项错误；②氯气与水发生可逆反应 Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO，所得氯水中含 H2O、Cl2、H＋、Cl－、 HClO、ClO－、OH－等离子，其中具有强氧化性的含氯粒子是 Cl2、HClO、ClO－；(2)①带盐桥的原电池甲 可以设计锌铜原电池(或铁铜原电池、锌铁原电池)，由于外电路中电子从左移向右，说明左边烧杯中电极 的金属性较强，则左、右两边烧杯中电极材料及电解质溶液可以为锌片和硫酸锌溶液、铜片和硫酸铜溶液 (或者铁片和硫酸亚铁溶液、铜片和硫酸铜溶液，锌片和硫酸锌溶液、铁片和硫酸亚铁溶液)；②金属活动 性 Zn>Fe>Cu，则原电池乙中铜片作正极，锌片或铁片作负极，工作一段时间后，负极金属锌或铁被氧化， 质量减轻，溶液中蓝色变浅；③甲、乙两种原电池都能将化学能转化为电能，其中带有盐桥的原电池甲中 的负极金属锌(或铁)和硫酸铜没有直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎 全部转化为电能；而原电池乙中的负极金属锌(或铁)和硫酸铜直接接触发生置换反应，部分化学能会转化 为热能，化学能不能全部转化为电能；(3)铁片作正极(阴极)时被保护，而铁作负极(阳极)时被腐蚀，为了 减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选择比铁活泼的锌片作负极(阳极)，使铁片作正极(阴极)， 从而牺牲锌片保护铁片；不能选择铜片，因为铜作正极(阴极)，而铁片作负极(阳极)，此时铁片的腐蚀速率 加快，而不是延缓。 6．F3 F4 [2013·天津卷] 为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以 Al 作阳极、Pb 作阴极， 电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下： 电池：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l) 电解池：2Al＋3H2O===== 电解 Al2O3＋3H2↑ 电解过程中，以下判断正确的是( ) 电池 电解池 A H＋移向 Pb 电极 H＋移向 Pb 电极 B 每消耗 3 mol Pb 生成 2 mol Al2O3 C 正极：PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O 阳极：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ D 6.D [解析] 电池中 Pb 电极是负极，PbO2 电极是正极，H＋移向 PbO2 电极，A 项错误；每消耗 3 mol Pb， 电路中通过电子的物质的量为 6 mol，据电子守恒得 n(Al2O3)＝1 mol，B 项错误；电池正极反应式应为 PbO2 ＋4H＋＋SO2－ 4 ＋2e－===PbSO4＋2H2O，C 项错误；电池 Pb 电极的电极反应式为 Pb＋SO2－ 4 －2e－===PbSO4， Pb 电极质量增大，电解池 Pb 电极的电极反应式为 2H＋＋2e－===H2↑，电极质量不变，D 项正确。 8．C5 E2 F3 N1 [2013·重庆卷] 合金是建造航空母舰的主体材料。 (1)航母升降机可由铝合金制造。 ①铝元素在周期表中的位置为____________。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得，提取过程中通入的 气体为________。 ② Al － Mg 合 金 焊 接 前 用 NaOH 溶 液 处 理 Al2O3 膜 ， 其 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 焊接过程中使用的保护气为________(填化学式)。 (2)航母舰体材料为合金钢。 ①舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为________。 ②航母用钢可由低硅生铁冶炼而成，则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为________。 (3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。 ①80.0 g Cu Al 合金用酸完全溶解后，加入过量氨水，过滤得白色沉淀 39.0 g，则合金中 Cu 的质量 分数为________________________________________________________________________。 ②为分析某铜合金的成分，用酸将其完全溶解后，用 NaOH 溶液调节 pH，当 pH＝3.4 时开始出现沉 淀，分别在 pH 为 7.0、8.0 时过滤沉淀。结合图中信息推断该合金中除铜外一定含有________。 图 0 8．[答案] (1)①第三周期第ⅢA 族 CO2 ②Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O Ar(其他合理答案均可) (2)①吸氧腐蚀 ②CaCO3 或 CaO (3)①83.1% ②Al、Ni [解析] 从铝土矿(主要成分是 Al2O3，含 SiO2、Fe2O3、MgO 等杂质)中提取氧化铝通常有两种工艺，其 流程图示如下： 无论是流程甲或乙，都有一道工序是通入过量 CO2，目的是将 AlO － 2 全部转化为 Al(OH)3；Al－Mg 合 金焊接前，为防止高温下金属与空气中的 O2、N2、CO2 等发生反应，应使用稀有气体作保护气；炼铁过程 中，需加入生石灰或石灰石，跟原料中的 SiO2 等物质发生反应，将其转化为炉渣而除去；Cu－Al 合金用 酸完全溶解后，加入过量氨水，因 Cu(OH)2 可溶于氨水，所得白色沉淀必为 Al(OH)3，其物质的量为 0.5 mol， 则原合金中 Al 的质量为 13.5 g；当 pH＝3.4 时开始沉淀，说明该合金中含 Al，在 pH 为 7.0、8.0 时过滤沉 淀，说明含 Ni。 26．D4 F2 G2 F3 [2013·北京卷] NOx 是汽车尾气中的主要污染物之一。 (1)NOx 能 形 成 酸 雨 ， 写 出 NO2 转 化 为 HNO3 的 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 (2)汽车发动机工作时会引发 N2 和 O2 反应，其能量变化示意图如下： ――→2×（－630） kJ·mol－1 2NO（g）N2（g） ――→945 kJ·mol－1 2N（g）O2（g） ――→498 kJ·mol－1 2O（g） ① 写 出 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 ② 随 温 度 升 高 ， 该 反 应 化 学 平 衡 常 数 的 变 化 趋 势 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低 NOx 的排放。 ①当尾气中空气不足时，NOx 在催化转化器中被还原成 N2 排出。写出 NO 被 CO 还原的化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收 NOx 生成盐。其吸收能力顺序如下： 12MgO<20CaO<38SrO<56BaO 。 原 因 是 ________________________________________________________________________， 元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对 NOx 的吸收能力逐渐增强。 (4)通过 NOx 传感器可监测 NOx 的含量，其工作原理示意图如下： 图 0 ①Pt 电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。 ② 写 出 NiO 电 极 的 电 极 反 应 式 ： ________________________________________________________________________。 26．[答案] (1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)①N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1 ②增大 (3)①2CO＋2NO===== 催化剂 N2＋2CO2 ②根据 Mg、Ca、Sr 和 Ba 的质子数，得知它们均为ⅡA 族元素。同一主族的元素，从上到下，原子 半径逐渐增大 (4)①还原 ②NO＋O2－－2e－===NO2 [解析] (1)NO2 与水反应的化学方程式为 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 (2)①N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝945 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2×630 kJ·mol－1＝＋183 kJ·mol－1。 ②该反应为吸热反应，随温度升高，化学平衡常数增大。 (3)根据题意 NO 被还原为 N2，则 CO 被氧化为 CO2。 (4)Pt 电极上 O2 得电子发生还原反应，电极反应式为 O2＋4e－===2O2－，电池总反应式为 2NO＋ O2===2NO2，用电池总反应式减去 Pt 电极的电极反应式并化简得 NiO 电极的电极反应式：NO＋O2－－2e－ ===NO2。 7．F3 F4 [2013·北京卷] 下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是( ) A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块 7．A [解析] A 项使用的是外加电流的阴极保护法，正确；金属护拦表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子 膜属于物理防腐，不是电化学防护法，B、C 项错误；地下钢管连接镁块是牺牲阳极的阴极保护法，D 项 错误。 28. C2 F2 F3 [2013·新课标全国卷Ⅰ] 二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为 H2、 CO 和少量的 CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应： 甲醇合成反应： (Ⅰ)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH (g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1 (Ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－49.0 kJ·mol－1 水煤气变换反应： (Ⅲ)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.1 kJ·mol－1 二甲醚合成反应： (Ⅳ)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4＝－24.5 kJ·mol－1 回答下列问题： (1)Al2O3 是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度 Al2O3 的主要工艺流程是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (以化学方程式表示)。 (2) 分 析 二 甲 醚 合 成 反 应 (Ⅳ) 对 于 CO 转 化 率 的 影 响 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3) 由 H2 和 CO 直 接 制 备 二 甲 醚 ( 另 一 产 物 为 水 蒸 气 ) 的 热 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 根 据 化 学 反 应 原 理 ， 分 析 增 加 压 强 对 直 接 制 备 二 甲 醚 反 应 的 影 响 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)有研究者在催化剂(含 Cu－Zn－Al－O 和 Al2O3)、压强为 5.0 MPa 的条件下，由 H2 和 CO 直接制备 二 甲 醚 ， 结 果 如 图 0 所 示 。 其 中 CO 转 化 率 随 温 度 升 高 而 降 低 的 原 因 是 ________________________________________________________________________。 图 0 (5)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg － 1) 。 若 电 解 质 为 酸 性 ， 二 甲 醚 直 接 燃 料 电 池 的 负 极 反 应 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生________个电子的电量；该电池的理论输出电压为 1.20 V， 能量密度 E＝________________________________________________________________________ (列式计算。能量密度＝电池输出电能 燃料质量 ，1 kW·h＝3.6×106 J)。 28 ．[答案 ] (1)Al2O3 ＋ 2NaOH===2NaAlO2 ＋ H2O NaAlO2 ＋ CO2 ＋ 2H2O===Al(OH)3 ↓ ＋ NaHCO3 2Al(OH)3===== △ Al2O3＋3H2O (2)消耗甲醇，促进甲醇合成反应(Ⅰ)平衡右移，CO 转化率增大；生成的 H2O，通过水煤气变换反应(Ⅲ) 消耗部分 CO (3)2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1 该反应分子数减少，压强升高 使平衡右移，CO 和 H2 转化率增大，CH3OCH3 产率增加。压强升高使 CO 和 H2 浓度增加，反应速率增大 (4)反应放热，温度升高，平衡左移 (5)CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 12 1.20 V× 1000 g 46 g·mol－1 ×12×96 500 C·mol－1 1 kg ÷ (3.6×106 J·kW－1·h－1)＝8.39 kW·h·kg－1 [解析] (2)反应(Ⅰ)、(Ⅲ)与 CO 有关。反应(Ⅰ)中的 CH3OH 是反应(Ⅳ)的反应物，反应(Ⅳ)生成的 H2O 是反应(Ⅲ)的反应物，从影响平衡的因素分析知两者均使 CO 转化率变大。 (3)由盖斯定律(Ⅰ)×2＋(Ⅳ)得：4H2(g)＋2CO(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.7 kJ·mol－1。 (4)该反应为放热反应，其他条件不变的情况下，温度升高，平衡逆向移动，转化率降低。 (5)正极反应为 O2＋4e－＋4H＋===2H2O；负极反应必有 H＋生成，由电荷守恒、元素守恒得 3H2O＋ CH3OCH3－12e－===2CO2＋12H＋；1 个 CH3OCH3 分子失去 12e－；假定燃料质量为 1 kg，由能量密度计算 方法列式计算即可。 27．B4 F3 F4 [2013·新课标全国卷Ⅰ] 锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有 钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为 6C ＋xLi＋＋xe－ ===LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。 图 0 回答下列问题： (1)LiCoO2 中，Co 元素的化合价为________。 (2) 写 出 “ 正 极 碱 浸 ” 中 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)“ 酸 浸 ” 一 般 在 80 ℃ 下 进 行 ， 写 出 该 步 骤 中 发 生 的 所 有 氧 化 还 原 反 应 的 化 学 方 程 式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 可 用 盐 酸 代 替 H2SO4 和 H2O2 的 混 合 液 ， 但 缺 点 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4) 写 出 “ 沉 钴 ” 过 程 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5) 充 放 电 过 程 中 ， 发 生 LiCoO2 与 Li1 － xCoO2 之 间 的 转 化 ， 写 出 放 电 时 电 池 反 应 方 程 式 ________________________________________________________________________。 (6) 上 述 工 艺 中 ， “ 放 电 处 理 ” 有 利 于 锂 在 正 极 的 回 收 ， 其 原 因 是 ________________________________________________________________________。 在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有________(填化学式)。 27．[答案] (1)＋3 (2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－ 2 ＋3H2↑ (3)2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2===== △ Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O；2H2O2===== △ 2H2O＋O2↑ 有氯气生 成，污染较大 (4)CoSO4＋2NH4HCO3===CoCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑ (5)Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C (6)Li＋从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4 [解析] (1)由 Li、O 元素价态判断出 Co 为＋3 价。 (2)将 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑改写为 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－ 2 ＋3H2↑。 (3)酸浸后 Co 由＋3 价变为＋2 价，LiCoO2 中＋3 价的 Co 表现氧化性，H2O2 表现还原性；H2O2 不稳 定，易分解。用盐酸代替后，盐酸被氧化为氯气，污染较大。 (5)将电极反应 LixC6－xe－===6C＋xLi＋和 Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2 进行合并得出答案。 10．F3 [2013·新课标全国卷Ⅰ] 银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了 Ag2S 的缘故。根据电化 学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑 色会褪去。下列说法正确的是( ) A．处理过程中银器一直保持恒重 B．银器为正极，Ag2S 被还原生成单质银 C．该过程中总反应为 2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3 D．黑色褪去的原因是黑色 Ag2S 转化为白色 AgCl 10．B [解析] 负极反应为 2Al－6e－===2Al3＋；正极反应为 3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－。溶液中的 Al3 ＋ 与 S2 － 进一步发生反应 2Al3 ＋ ＋3S2 － ＋6H2O===2Al(OH)3 ↓＋3H2S↑，故总反应为 3Ag2S＋2Al＋ 6H2O===6Ag＋2Al(OH)3↓＋3H2S↑，C 项错误；由总反应式可知 Ag2S 转化为 Ag，银器质量减轻，A 项 错误；黑色褪去说明 Ag2S 转化为 Ag，D 项错误；银器为正极，Ag2S 被还原为 Ag，B 项正确。 36．B1 F3 J1 [2013·新课标全国卷Ⅱ] [化学——选修 2：化学与技术]锌锰电池(俗称干电池)在生活中的用量很大。两 种锌锰电池的构造如图 0 所示。 两种干电池的构造示意图 图 0 回答下列问题： (1)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为： Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH ①该电池中，负极材料主要是________，电解质的主要成分是________，正极发生的主要反应是 ________________________________________________________________________。 ② 与 普 通 锌 锰 电 池 相 比 ， 碱 性 锌 锰 电 池 的 优 点 及 其 理 由 是 ________________________________________________________________________。 (2)图 0 表示回收利用废旧普通锌锰电池的一种工艺(不考虑废旧电池中实际存在的少量其他金属)。 一种回收利用废旧普通锌锰电池的工艺 图 0 ① 图 0 中 产 物 的 化 学 式 分 别 为 A________ ， B________________________________________________________________________。 ②操作 a 中得到熔块的主要成分是 K2MnO4。操作 b 中，绿色的 K2MnO4 溶液反应后生成紫色溶液和 一 种 黑 褐 色 固 体 ， 该 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 ③采用惰性电极电解 K2MnO4 溶液也能得到化合物 D，则阴极处得到的主要物质是________(填化学 式)。 36．[答案] (1)①Zn NH4Cl MnO2＋NH＋ 4 ＋e－===MnOOH＋NH3 ②碱性电池不易发生电解质的泄漏，因为消耗的负极改装在电池的内部；碱性电池使用寿命较长，因 为金属材料在碱性电解质中比在酸性电解质中的稳定性提高(答对一条即可) (2)①ZnCl2 NH4Cl ②3MnO2－ 4 ＋2CO2===2MnO－ 4 ＋MnO2↓＋2CO2－ 3 ③H2 [解析] (1)①结合普通电池的主要反应可知，负极材料为 Zn，正极 MnO2 得电子形成 MnOOH，电解质 溶液即是 NH4Cl。②普通干电池的负极即是外壳，容易漏液；碱性锌锰干电池的金属外壳在碱性条件下稳 定性增强，使用寿命延长。(2)①黑色固体混合物即是 ZnCl2、NH4Cl、MnOOH，可溶性物质 ZnCl2、NH4Cl 在加热过程中，NH4Cl 分解，直接得到固体 A 为 ZnCl2，分解产生的 NH3、HCl 冷却重新化合成 NH4Cl。 ②K2MnO4 反应得到紫色溶液即是 KMnO4 溶液，黑色固体即是 MnO2，即＋6 价 Mn 发生歧化反应，配平 该反应即可。③阴极处为阳离子 H＋放电得到 H2。 11．F3 [2013·新课标全国卷Ⅱ] “ZEBRA”蓄电池的结构如图 0 所示，电极材料多孔 Ni/NiCl2 和金属 钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是( ) 图 0 A．电池反应中有 NaCl 生成 B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子 C．正极反应为 NiCl2＋2e－=== Ni＋2Cl－ D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动 11．B [解析] 电池负极反应式为 Na－e－＝Na＋，生成的 Na＋与 Cl－结合生成 NaCl，A 项正确；结合 电极材料多孔 Ni/NiCl2 可知，正极是 Ni2＋放电，B 项错误、C 项正确；结合分析，Na＋通过钠离子导体进 行运动，D 项正确。 F4 电解原理 11.G2 F4 H1 H3 [2013·江苏卷] 下列有关说法正确的是( ) A．反应 NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极 C．CH3COOH 溶液加水稀释后，溶液中c（CH3COOH） c（CH3COO－） 的值减小 D．Na2CO3 溶液中加入少量 Ca(OH)2 固体，CO 2－ 3 水解程度减小，溶液的 pH 减小 11．AC [解析] 根据该反应中各物质的聚集状态可知，该反应的ΔS＜0，因反应能自发进行，则该反 应一定为放热反应，A 项正确；在电解精炼铜中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，B 项错误；醋酸加水稀释过 程中，c(H＋)减小，但电离常数不变，故 C 项中式子的比值将减小，C 项正确；向 Na2CO3 溶液中加入 Ca(OH)2 后生成 CaCO3 沉淀，溶液中 c(CO2－ 3 )减小，c(OH－)增大，pH 增大，D 项错误。 4．D1 D2 D4 F4 [2013·江苏卷] 下列有关物质性质的应用正确的是( ) A．液氨汽化时要吸收大量的热，可用作制冷剂 B．二氧化硅不与强酸反应，可用石英器皿盛放氢氟酸 C．生石灰能与水反应，可用来干燥氯气 D．氯化铝是一种电解质，可用于电解法制铝 4．A [解析] NH3 易液化，汽化时吸收大量的热，可作制冷剂，A 项正确；二氧化硅能与氢氟酸反应 生成 SiF4 和 H2O，B 项错误；生石灰吸水后生成 Ca(OH)2，能吸收氯气，C 项错误；氯化铝是共价化合物， 工业上用电解熔融的 Al2O3 制铝，D 项错误。 23．E1 C2 G4 G2 G3 G1 C3 F4 [2013·福建卷] 利用化石燃料开采、加工过程产生的 H2S 废气制取氢气，既价廉又环保。 (1)工业上可用组成为 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 的无机材料纯化制取的氢气。 ①已知元素 M、R 均位于元素周期表中第 3 周期，两种元素原子的质子数之和为 27，则 R 的原子结 构示意图为________。 ②常温下，不能与 M 单质发生反应的是____________(填序号)。 a．CuSO4 溶液 b．Fe2O3 c．浓硫酸 d．NaOH 溶液 e．Na2CO3 固体 (2)利用 H2S 废气制取氢气的方法有多种。 ①高温热分解法 已知：H2S(g) H2(g)＋1 2S2(g) 在恒容密闭容器中，控制不同温度进行 H2S 分解实验。以 H2S 起始浓度均为 c mol·L－1 测定 H2S 的 转化率，结果见图 0。图中 a 为 H2S 的平衡转化率与温度关系曲线，b 曲线表示不同温度下反应经过相同 时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。据图计算 985 ℃时H2S按上述反应分解的平衡常数K＝________； 说 明 随 温 度 的 升 高 ， 曲 线 b 向 曲 线 a 逼 近 的 原 因 ： ________________________________________________________________________。 图 0 ②电化学法 该 法 制 氢 过 程 的 示 意 图 如 图 0 。 反 应 池 中 反 应 物 的 流 向 采 用 气 、 液 逆 流 方 式 ， 其 目 的 是 ________________________________________________________________________； 反 应 池 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 反 应 后 的 溶 液 进 入 电 解 池 ， 电 解 总 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________________。 图 0 23．[答案] (1)① ②b、e (2)①2 3 0.2c 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短(或其他合理答案) ②增大反应物接触面积，使反应更充分 H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl 2Fe2＋＋2H＋===== 通电 2Fe3＋＋H2↑ [解析] (1)①无机材料 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 中钾元素显＋1 价，氧元素显－2 价，氢元素显＋1 价，则 M 显＋3 价，R 显＋4 价；第 3 周期主族元素质子数之和为 27，则 M、R 原子的质子数分别为 13、 14，M、R 分别是铝、硅，由此可以画出硅的原子结构示意图；由金属活动性顺序可得，铝比铜活泼，则 铝与硫酸铜溶液可以发生置换反应，即 2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu，a 项错误；虽然铝比铁活泼，但 是铝与氧化铁在高温下才能发生铝热反应，即 2Al＋Fe2O3===== 高温 Al2O3＋2Fe，而常温下则不能反应，b 项正 确；浓硫酸具有强氧化性，常温下能使铝钝化，铝表面生成一层致密的保护膜，钝化是化学变化，c 项错 误；氢氧化钠是强碱，铝元素位于元素周期表中金属和非金属交界线附近，其单质与 NaOH 溶液容易反应， 放出气体，即 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，d 项错误；铝不如钠活泼，常温下铝不能与碳酸 钠固体反应，e 项正确；(2)①H2S 的起始浓度为 c mol·L－1，985 ℃时 H2S 的平衡转化率为 40%，则 H2S 的变化浓度为 0.4c mol·L－1，则： H2S(g) H2 (g)＋1 2S2 (g) 各组分的起始 浓度/mol·L－1 c 0 0 各组分的变化 浓度/mol·L－1 0.4c 0.4c 0.2c 各组分的平衡 浓度/mol·L－1 0.6c 0.4c 0.2c K＝c（H2）·c 1 2（S2） c（H2S） ＝0.4c× 0.2c 0.6c ＝2 3 0.2c； 读图可得，未达平衡时 H2S 的转化率逐渐增大，原因是温度逐渐升高，H2S 分解的反应速率逐渐增大， 消耗的 H2S 逐渐增多；已达平衡后 H2S 的平衡转化率逐渐增大的原因是 H2S 分解是吸热反应，升高温度时 平衡右移，消耗的 H2S 增多； ②读图可得，H2S 气体从反应池底部通入，FeCl3 溶液从反应池顶部喷下，这种采用气液逆流方式加入 反应物的主要目的是增大反应物接触面积，使反应更充分；读图可得，H2S 中 S 被氧化，该反应中降价元 素一定是铁元素，由＋3 价降为相邻的＋2 价，则 FeCl3 被还原为 FeCl2，配平可得：H2S＋2FeCl3===2FeCl2 ＋S↓＋2HCl；反应池中反应后溶液中主要成分是 FeCl2、HCl，电解池中含有的 Fe2＋被氧化为 Fe3＋，H＋ 被还原为 H2，电解总反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋===== 电解 2Fe3＋＋H2↑。 32．F4 D4 C2 C3 B1 B3 A4 B4 C4 J2 [2013·广东卷] 银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下： 图 0 [注：Al(OH)3 和 Cu(OH)2 开始分解的温度分别为 450 ℃和 80 ℃] (1) 电 解 精 炼 银 时 ， 阴 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________； 滤渣 A 与稀 HNO3 反应，产生的气体在空气中迅速变为红棕色，该气体变色的化学反应方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)固体混合物 B 的组成为________；在生成固体 B 的过程中，需控制 NaOH 的加入量，若 NaOH 过 量 ， 则 因 过 量 引 起 的 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式： CuO＋____Al2O3===== 高温 ____CuAlO2＋________↑。 (4)若银铜合金中铜的质量分数为 63.5%，理论上 5.0 kg 废料中的铜可完全转化为________mol CuAlO2， 至少需要 1.0 mol·L－1 的 Al2(SO4)3 溶液________L。 (5)CuSO4 溶 液 也 可 用 于 制 备 胆 矾 ， 其 基 本 操 作 是 ________________________________________________________________________ ____________、过滤、洗涤和干燥。 32．[答案] (1)Ag＋＋e－===Ag 2NO＋O2===2NO2 (2)Al(OH)3 和 CuO Al(OH)3＋OH－===AlO－ 2 ＋2H2O (3)4CuO＋2Al2O3===== 高温 4CuAlO2＋O2↑ (4)50 25 (5)蒸发浓缩，冷却结晶 [解析] (1)电解精炼银与电解精炼铜类似，纯银作阴极，粗银作阳极，硝酸银溶液作电解液，阳极主要 反应式为 Ag－e－===Ag＋，阴极反应式为 Ag＋＋e－===Ag；银是金属活动顺序表中氢后金属，不溶于稀硫酸， 因为稀硫酸是非氧化性酸，则滤渣 A 的主要成分是 Ag，稀硝酸是氧化性酸，能溶解银，即 3Ag＋ 4HNO3(稀)===3AgNO3＋NO↑＋2H2O，产生的无色气体一氧化氮在空气中迅速被氧化为红棕色的二氧化 氮气体，即 2NO＋O2===2NO2；(2)CuAlO2 中氧为－2 价，铝为＋3 价，则铜为＋1 价，其化学式也可以写 为 Cu2O·Al2O3，相当于氧化亚铜和氧化铝按物质的量之比为 1∶1 熔合在一起，由此逆推，固体 B 的主 要成分是物质的量之比为 1∶1 的 Al(OH)3 和 CuO，因为 Cu(OH)2 开始分解的温度为 80 ℃，水的沸点大于 80 ℃，则煮沸前后发生的反应为Al3＋＋3OH－=== Al(OH)3↓、Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓、Cu(OH)2=====80 ℃ CuO ＋H2O，Al(OH)3开始分解的温度为450 ℃，在惰性气体中锻烧时发生的反应为2Al(OH)3=====450 ℃ Al2O3＋3H2O、 4CuO=====450 ℃ 2Cu2O＋O2↑；氢氧化铝是两性氢氧化物，NaOH 是强碱，过量的 NaOH 能溶解部分或全部氢 氧化铝，其离子方程式为 Al(OH)3＋OH－===AlO－ 2 ＋2H2O，这必将导致目标产物产量的减少；(3)根据氧化 还原反应的特征推断，铜元素由＋2 价降为＋1 价，铝元素化合价不变，由此推断反应前后升价元素一定 是氧，且化合价由－2 价升为相邻的 0 价，即缺少的生成物为氧气；根据化合价升降法配平可得：4CuO＋ 2Al2O3===== 高温 4CuAlO2＋O2↑；(4)5.0 kg＝5.0×103 g，银铜合金废料中铜的质量为 5.0×103 g×63.5%，由m M ＝n 可知 n(Cu)为 5.0×103 g×63.5%÷63.5 g/mol＝50 mol，根据铜守恒则有关系式：Cu～CuAlO2，则铜完 全转化可以变为 50 mol CuAlO2；根据铝守恒则有关系式：Al2(SO4)3～2CuAlO2，则至少需要 25 mol Al2(SO4)3；由 V＝n V 可求至少需要 V[Al2(SO4)3]＝25 mol÷1.0 mol/L＝25 L；(5)胆矾是硫酸铜溶液结晶析出 的结晶水合物 CuSO4·5H2O，从硫酸铜溶液中得到胆矾的基本操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤和 干燥。 29．C2 D1 F4 (15 分)[2013·全国卷] 铝是一种应用广泛的金属，工业上用 Al2O3 和冰晶石(Na3AlF6) 混合熔融电解制得。 ①铝土矿的主要成分是 Al2O3 和 SiO2 等。从铝土矿中提炼 Al2O3 的流程如下： 图 0 ②以萤石(CaF2)和纯碱为原料制备冰晶石的流程如下： 图 0 回答下列问题： (1) 写 出 反 应 1 的 化 学 方 程 式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2) 滤 液 Ⅰ 中 加 入 CaO 生 成 的 沉 淀 是 ________ ， 反 应 2 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (3)E 可 作 为 建 筑 材 料 ， 化 合 物 C 是 ____________ ， 写 出 由 D 制 备 冰 晶 石 的 化 学 方 程 式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4) 电 解 制 铝 的 化 学 方 程 式 是 ________________________________________________________________________， 以石墨为电极，阳极产生的混合气体的成分是________________。 29．[答案] (1)2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O 2NaOH＋Al2O3===2NaAlO2＋H2O (2)CaSiO3 2AlO－ 2 ＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－ 3 (3)浓 H2SO4 12HF＋3Na2CO3＋2Al(OH)3===2Na3AlF6＋3CO2＋9H2O (4)2Al2O3 ===== 高温 通电，Na3AlF6 4Al＋3O2↑ O2、CO2(CO) [解析] (1)反应 1 为铝土矿中的 Al2O3、SiO2 与 NaOH 反应；(2)滤液Ⅰ含 SiO2－ 3 、AlO－ 2 ，加入 CaO 后， 与水反应生成 Ca(OH)2，Ca2＋与 SiO 2－ 3 反应生成 CaSiO3。滤液Ⅱ为 AlO－ 2 ，能与 CO2、H2O 反应生成 Al(OH)3。 (3)E 为建筑材料硫酸钙，结合转化关系可确定 C 为浓硫酸。气体 D 为 HF，再结合转化关系，可完成化学 方程式。(4)电解氧化铝制备铝，以石墨为阳极，阳极 2O2－－4e－===O2↑，高温条件下，石墨可能被 O2 氧 化生成 CO2 或 CO，故混合气体为 O2、CO2 或 CO。 9．F4 B2 [2013·全国卷] 电解法处理酸性含铬废水(主要含有 Cr2O2－ 7 )时，以铁板作阴、阳极，处理过 程中存在反应 Cr2O2－ 7 ＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后 Cr3＋以 Cr(OH)3 形式除去。下列说法不 正确的是( ) A．阳极反应为 Fe－2e－===Fe2＋ B．电解过程中溶液 pH 不会变化 C．过程中有 Fe(OH)3 沉淀生成 D．电路中每转移 12 mol 电子，最多有 1 mol Cr2O 2－ 7 被还原 9．B [解析] 铁作阳极材料，铁失电子 Fe－2e－===Fe2＋，A 项正确；阴极反应式为 2H＋＋2e－===H2 ↑， 电解时消耗 H＋，溶液的 pH 变大，B 项错误；处理过程中消耗 H＋，Cr3＋和 Fe3＋以沉淀的形式析出来， C 项正确；根据电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋，可知每转移 12 mol e－生成 6 mol Fe2＋， 6 mol Fe2＋可还原 1 mol Cr2O2－ 7 ，D 项正确。 28．B3 F4 [2013·山东卷] 金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。 (1) 由 下 列 物 质 冶 炼 相 应 金 属 时 采 用 电 解 法 的 是 ________________________________________________________________________。 a．Fe2O3 b．NaCl c．Cu2S d．Al2O3 (2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应：2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，该反应的还原剂是________。 当 1 mol O2 发生反应时，还原剂所失电子的物质的量为________mol。向 CuSO4 溶液中加入镁条时有气体 生成，该气体是________。 (3)图 0 为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若 b 极有少量红棕色气 体 产 生 ， 则 生 成 该 气 体 的 电 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________。 图 0 (4)为处理银器表现的黑斑(Ag2S)，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，Ag2S 转化为 Ag， 食盐水的作用是________________________________________________________________________。 28．[答案] (1)b、d (2)Cu2S 4 H2 (3)a 2H＋＋NO－ 3 ＋e－===NO2↑＋H2O (4)作电解质溶液(或导电) [解析] (1)在金属活动顺序表中，排在金属铝前面的金属需采取电解法冶炼，而金属 Fe、Cu 利用热还 原法冶炼。(2)在反应中 Cu2S 中 Cu、S 化合价升高被氧化，Cu2S 在反应中作还原剂；1 mol O2 发生反应， 得到 4 mol 电子，因此还原剂所失去的电子也一定是 4 mol；在 CuSO4 溶液中，因 Cu2＋水解溶液显酸性， 所以向 CuSO4 溶液中加入镁条产生的气体为 H2。(3)电解精炼银时，含杂质的粗银应连接电源正极作阳极； b 极为阴极，电解时发生还原反应，由此可知该极产生的少量红棕色气体是溶液中的 NO － 3 得电子发生还原 反应生成的 NO2。(4)该处理过程要形成原电池，Al 为负极、Ag2S 为正极，因此食盐水的作用是作电解质 溶液，形成闭合电路。 9．C3 F4 J1 J4 [2013·天津卷] FeCl3 在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水 FeCl3，再用副产品 FeCl3 溶液吸收有毒的 H2S。 Ⅰ.经查阅资料得知：无水 FeCl3 在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水 FeCl3 的实验方 案，装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下： 图 0 ①检验装置的气密性； ②通入干燥的 Cl2，赶尽装置中的空气； ③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成； ④…… ⑤体系冷却后，停止通入 Cl2，并用干燥的 N2 赶尽 Cl2，将收集器密封。 请回答下列问题： (1) 装 置 A 中 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)第③步加热后，生成的烟状 FeCl3 大部分进入收集器，少量沉积在反应管 A 右端。要使沉积的 FeCl3 进 入 收 集 器 ， 第 ④ 步 操 作 是 ________________________________________________________________________。 (3)操作步骤中，为防止 FeCl3 潮解所采取的措施有(填步骤序号)________。 (4) 装 置 B 中 冷 水 浴 的 作 用 为 ________________________________________________________________________； 装置 C 的名称为________；装置 D 中 FeCl2 全部反应后，因失去吸收 Cl2 的作用而失效，写出检验 FeCl2 是否失效的试剂：________。 (5)在虚线框中画出尾气吸收装置 E 并注明试剂。 Ⅱ.该组同学用装置 D 中的副产品 FeCl3 溶液吸收 H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一 定条件下电解滤液。 (6)FeCl3 与 H2S 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (7) 电 解 池 中 H ＋ 在 阴 极 放 电 产 生 H2 ， 阳 极 的 电 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________。 (8)综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点： ① H2S 的 原 子 利 用 率 为 100% ； ②________________________________________________________________________。 9．[答案] (1)2Fe＋ 3Cl2△,Ｆ2FeCl3 (2)在沉积的 FeCl3 固体下方加热 (3)②⑤ (4)冷却，使 FeCl3 沉积，便于收集产品 干燥管 K3[Fe(CN)6]溶液 (5) (6)2Fe3＋＋ H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋ (7)Fe2＋－e－===Fe3＋ (8)FeCl3 得到循环利用 [解析] (1)Cl2 与铁屑加热发生反应 2Fe＋3Cl2===== △ 2FeCl3。 (2)根据 FeCl3 加热易升华，可在沉积 FeCl3 固体的下方用酒精灯加热，使 FeCl3 全部进入收集器。 (3)第②步通入干燥的 Cl2 和第⑤步通入干燥的 N2，都是防止 FeCl3 潮解所采取的措施。 (4)装置 B 中冷水浴的作用是冷却 FeCl3，便于产品收集；Fe2 ＋ 遇 K3[Fe(CN)6]溶液变蓝，故可用 K3[Fe(CN)6]溶液检验 FeCl2 是否完全反应。 (5)用 NaOH 溶液吸收含 Cl2 的尾气。 (6)FeCl3 溶液吸收 H2S 有单质硫生成，故该反应的离子方程式为 2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。 (7)惰性电极电解 FeCl2 和 HCl 的混合溶液，由于还原性 Fe2＋＞Cl－，所以 Fe2＋优先在阳极上失去电子 被氧化成 Fe3＋。 (8)实验Ⅱ中 FeCl3 溶液吸收 H2S 后变成 FeCl2 和 HCl 的混合溶液，通过电解又变成 FeCl3 溶液，所以 FeCl3 溶液的循环利用是该实验的又一个优点。 6．F3 F4 [2013·天津卷] 为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以 Al 作阳极、Pb 作阴极， 电解稀硫酸，使铝表面的氧化膜增厚。反应原理如下： 电池：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l) 电解池：2Al＋3H2O===== 电解 Al2O3＋3H2↑ 电解过程中，以下判断正确的是( ) 电池 电解池 A H＋移向 Pb 电极 H＋移向 Pb 电极 B 每消耗 3 mol Pb 生成 2 mol Al2O3 C 正极：PbO2＋4H＋＋2e－===Pb2＋＋2H2O 阳极：2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋ D 6.D [解析] 电池中 Pb 电极是负极，PbO2 电极是正极，H＋移向 PbO2 电极，A 项错误；每消耗 3 mol Pb， 电路中通过电子的物质的量为 6 mol，据电子守恒得 n(Al2O3)＝1 mol，B 项错误；电池正极反应式应为 PbO2 ＋4H＋＋SO2－ 4 ＋2e－===PbSO4＋2H2O，C 项错误；电池 Pb 电极的电极反应式为 Pb＋SO2－ 4 －2e－===PbSO4， Pb 电极质量增大，电解池 Pb 电极的电极反应式为 2H＋＋2e－===H2↑，电极质量不变，D 项正确。 11．B1 B3 G1 H3 F4 N2 [2013·重庆卷] 化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水 中硝酸盐的污染。 (1)催化反硝化法中，H2 能将 NO － 3 还原为 N2。25 ℃时，反应进行 10 min，溶液的 pH 由 7 变为 12。 ①N2 的结构式为________。 ② 上 述 反 应 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 其平均反应速率 v(NO－ 3 )为________mol·L－1·min－1。 ③ 还 原 过 程 中 可 生 成 中 间 产 物 NO － 2 ， 写 出 3 种 促 进 NO － 2 水 解 的 方 法 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)电化学降解 NO － 3 的原理如图 0 所示。 图 0 ① 电 源 正 极 为 __________( 填 “A” 或 “B”) ， 阴 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________________。 ②若电解过程中转移了 2 mol 电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm 左－Δm 右)为________g。 11．[答案] (1)①N≡N ②2NO－ 3 ＋5H2===== 催化剂 N2＋2OH－＋4H2O 0.001 ③加酸 升高温度 加水 (2)①A 2NO－ 3 ＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－ ②14.4 [解析] (1)①N2 结构中含有氮氮三键，其结构式为 N≡N；②H2 与 NO － 3 发生氧化还原反应，H 由 0 价 升到＋1 价，N 由＋5 价降到 0 价，结合电子守恒及电荷守恒规律，其离子方程式为 5H2＋2NO－ 3 ===== 催化剂 N2 ＋4H2O＋2OH－；溶液的 pH 由 7 变为 12，表明 c(H＋)由 10－7 变成 10－12，则 c(OH－)由 10－7 增大到 10－2， c(OH－)在 10 min 内的变化量约为 10－2 mol/L，而 c(OH－)与 c(NO－ 3 )的变化量之比等于化学计量数之比，因 此 c(NO－ 3 )的变化量为 0.01 mol/L，则 v(NO－ 3 )＝0.001 mol/(L·min)；③NO － 2 水解：NO－ 2 ＋H2O HNO2＋ OH－，是一个吸热过程，可通过升高温度、加酸和加水的方法促进其水解。(2)①根据题图可知，电解池右 侧 NO － 3 转化成 N2，发生还原反应：2NO－ 3 ＋10e－＋6H2O===N2↑＋12OH－，其电极应为阴极，则左侧发生 氧化反应：2H2O―4 e－===O2↑＋4H＋，其电极作阳极，与其相连的 A 端为电源的正极；②转移 2 mol 电子 时，右侧产生 0.2 mol N2，质量为 5.6 g，左侧产生 0.5 mol O2，质量为 16 g，同时生成 2 mol H＋，由于 H＋ 可通过质子交换膜由左侧进入右侧，则右侧电解液质量实际减少：5.6 g―2 g＝3.6 g，左侧电解液质量实际 减少：16 g＋2 g＝18 g，则两侧质量差为 14.4 g。 9．F4 [2013·北京卷] 用石墨电极电解 CuCl2 溶液(如图 0)。下列分析正确的是( ) 图 0 A．a 端是直流电源的负极 B．通电使 CuCl2 发生电离 C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu D．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体 9．A [解析] 用石墨电极电解 CuCl2 溶液时，Cu2＋移向电解池的阴极，故 a 端是直流电源的负极，A 项正确；CuCl2 晶体溶于水时发生电离，与是否通电无关，B 项错误；阳极上发生氧化反应，其电极反应 式为 2Cl－－2e－===Cl2↑，故通电一段时间后在阳极附近观察到黄绿色气体，C、D 项错误。 7．F3 F4 [2013·北京卷] 下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是( ) A．水中的钢闸门连接电源的负极 B．金属护栏表面涂漆 C．汽车底盘喷涂高分子膜 D．地下钢管连接镁块 7．A [解析] A 项使用的是外加电流的阴极保护法，正确；金属护拦表面涂漆、汽车底盘喷涂高分子 膜属于物理防腐，不是电化学防护法，B、C 项错误；地下钢管连接镁块是牺牲阳极的阴极保护法，D 项 错误。 11．F4 [2013·浙江卷] 电解装置如图 0 所示，电解槽内装有 KI 及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔 开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。 已知：3I2＋6OH－===IO－ 3 ＋5I－＋3H2O。 图 0 下列说法不正确的是( ) A．右侧发生的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．电解结束时，右侧溶液中含有 IO－ 3 C．电解槽内发生反应的总化学方程式：KI＋3H2O===== 通电 KIO3＋3H2↑ D．如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学反应不变 11．D [解析] 根据题干信息可知，电解装置图中左侧为阳极，右侧为阴极，阴极发生还原反应，有 H2 生成，电极反应为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A 项正确；电解过程中阳极生成的 I2 会被溶液中的 OH －消耗而生成 IO－ 3 ，该阴离子可通过阴离子交换膜而进入右侧溶液，B 项正确；电解最终生成物为 H2 和 KIO3 ，C 项正确；若用阳离子交换膜，则右侧生成的 OH－就不能进入左侧溶液中，也就阻止了 I2 与 OH－ 的反应，所以总反应不同，D 项错误。 27．B4 F3 F4 [2013·新课标全国卷Ⅰ] 锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有 钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为 6C ＋xLi＋＋xe－ ===LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。 图 0 回答下列问题： (1)LiCoO2 中，Co 元素的化合价为________。 (2) 写 出 “ 正 极 碱 浸 ” 中 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)“ 酸 浸 ” 一 般 在 80 ℃ 下 进 行 ， 写 出 该 步 骤 中 发 生 的 所 有 氧 化 还 原 反 应 的 化 学 方 程 式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； 可 用 盐 酸 代 替 H2SO4 和 H2O2 的 混 合 液 ， 但 缺 点 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4) 写 出 “ 沉 钴 ” 过 程 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5) 充 放 电 过 程 中 ， 发 生 LiCoO2 与 Li1 － xCoO2 之 间 的 转 化 ， 写 出 放 电 时 电 池 反 应 方 程 式 ________________________________________________________________________。 (6) 上 述 工 艺 中 ，“ 放 电 处 理 ” 有 利 于 锂 在 正 极 的 回 收 ， 其 原 因 是 ________________________________________________________________________。 在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有________(填化学式)。 27．[答案] (1)＋3 (2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－ 2 ＋3H2↑ (3)2LiCoO2＋3H2SO4＋H2O2===== △ Li2SO4＋2CoSO4＋O2↑＋4H2O；2H2O2===== △ 2H2O＋O2↑ 有氯气生 成，污染较大 (4)CoSO4＋2NH4HCO3===CoCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋CO2↑ (5)Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C (6)Li＋从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中 Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4 [解析] (1)由 Li、O 元素价态判断出 Co 为＋3 价。 (2)将 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑改写为 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－ 2 ＋3H2↑。 (3)酸浸后 Co 由＋3 价变为＋2 价，LiCoO2 中＋3 价的 Co 表现氧化性，H2O2 表现还原性；H2O2 不稳 定，易分解。用盐酸代替后，盐酸被氧化为氯气，污染较大。 (5)将电极反应 LixC6－xe－===6C＋xLi＋和 Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋===LiCoO2 进行合并得出答案。 F5 化学反应与能量综合 33.J3 J1 D2 J4 J5 F3 F5 C5 [2013·广东卷] 化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养。 (1)在实验室中用浓盐酸与 MnO2 共热制取 Cl2 并进行相关实验。 ①下列收集 Cl2 的正确装置是________。 A B C D 图 0 ②将 Cl2 通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是________。 ③设计 实验比 较 Cl2 和 Br2 的氧 化性， 操作 与现象 是：取 少量 新制氯 水和 CCl4 于试 管中， ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)能量之间可以相互转化：电解食盐水制备 Cl2 是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为 电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。 限选材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)；铜片、铁片、锌片和导线。 ①完成原电池甲的装置示意图(见图 0)，并作相应标注。 图 0 要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。 ②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可 观察到负极________________________________________________________________________________。 ③ 甲 乙 两 种 原 电 池 中 可 更 有 效 地 将 化 学 能 转 化 为 电 能 的 是 ________ ， 其 原 因 是 ________________________________________________________________________。 (3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选________ 作阳极。 33．[答案] (1)①C ②HClO、Cl2、ClO－ ③向试管中滴加 NaBr 溶液，振荡、静置。试管中液体分层，上层接近无色，下层为橙红色 (2)① ②电极逐渐溶解 ③甲 可以避免 Zn 与 Cu2＋的接触，提高电池效率，提供稳定电流 (3)Zn [解析] (1)①集气瓶中使用单孔橡胶塞，则瓶内气体压强增大到一定程度会发生爆炸等，A 项错误；倒 立的集气瓶中有双孔橡胶塞，由于氯气的密度比空气大，氯气从长导气管中进，从短导气管中逸出，因此 不能排出空气收集氯气，B 项错误；正立的集气瓶中有双孔橡胶塞，氯气从长导管中进，空气从短导管排 出，排出的气体通过倒扣漏斗、NaOH 溶液吸收处理，既防止倒吸又防止排出氯气污染空气，C 项正确； 氯气与 NaOH 溶液反应 Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O，因此不能用排 NaOH 溶液的方法收集氯气， D 项错误；②氯气与水发生可逆反应 Cl2＋H2O H＋＋Cl－＋HClO，所得氯水中含 H2O、Cl2、H＋、Cl－、 HClO、ClO－、OH－等离子，其中具有强氧化性的含氯粒子是 Cl2、HClO、ClO－；(2)①带盐桥的原电池甲 可以设计锌铜原电池(或铁铜原电池、锌铁原电池)，由于外电路中电子从左移向右，说明左边烧杯中电极 的金属性较强，则左、右两边烧杯中电极材料及电解质溶液可以为锌片和硫酸锌溶液、铜片和硫酸铜溶液 (或者铁片和硫酸亚铁溶液、铜片和硫酸铜溶液，锌片和硫酸锌溶液、铁片和硫酸亚铁溶液)；②金属活动 性 Zn>Fe>Cu，则原电池乙中铜片作正极，锌片或铁片作负极，工作一段时间后，负极金属锌或铁被氧化， 质量减轻，溶液中蓝色变浅；③甲、乙两种原电池都能将化学能转化为电能，其中带有盐桥的原电池甲中 的负极金属锌(或铁)和硫酸铜没有直接接触，二者不会直接发生置换反应，化学能不会转化为热能，几乎 全部转化为电能；而原电池乙中的负极金属锌(或铁)和硫酸铜直接接触发生置换反应，部分化学能会转化 为热能，化学能不能全部转化为电能；(3)铁片作正极(阴极)时被保护，而铁作负极(阳极)时被腐蚀，为了 减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在(2)的材料中应选择比铁活泼的锌片作负极(阳极)，使铁片作正极(阴极)， 从而牺牲锌片保护铁片；不能选择铜片，因为铜作正极(阴极)，而铁片作负极(阳极)，此时铁片的腐蚀速率 加快，而不是延缓。 6．F5 [2013·重庆卷] 已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH＝a kJ·mol－1，P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH ＝b kJ·mol－1，P4 具有正四面体结构，PCl5 中 P—Cl 键的键能为 c kJ·mol－1，PCl3 中 P—Cl 键的键能为 1.2c kJ·mol－1。下列叙述正确的是( ) A．P—P 键的键能大于 P—Cl 键的键能 B．可求 Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH C．Cl—Cl 键的键能为1 4(b－a＋5.6c) kJ·mol－1 D．P—P 键的键能为1 8(5a－3b＋12c) kJ·mol－1 6．C [解析] 由于 P 原子半径大于 Cl 原子，故 P—P 键的键能小于 P—Cl 键的键能，A 项错误；因 PCl5 固态和气态间转化的热效应不确定，Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH 不可求，B 项错误；设 Cl—Cl 键的键能为 x，P—P 键的键能为 y，则有：6y＋6x－12×1.2c＝a，6y＋10x－20c＝b，解得 x＝1 4 ×(b－a＋ 5.6c) kJ·mol－1，y＝ 1 12 ×(5a－3b＋12c) kJ·mol－1，故 C 项正确，D 项错误。 12．F2 F5 [2013·新课标全国卷Ⅱ] 在 1200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应： H2S(g)＋3 2O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1； 2H2S(g)＋SO2(g)===3 2S2(g)＋2H2O(g) ΔH2； H2S(g)＋1 2O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3； 2S(g)===S2(g) ΔH4。 则ΔH4 的正确表达式为( ) A．ΔH4＝2 3(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) B．ΔH4＝2 3(3ΔH3－ΔH1－ΔH2) C．ΔH4＝3 2(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D．ΔH4＝3 2(ΔH1－ΔH2－3ΔH3) 12．A [解析] 将方程式依次标号①～④，可知反应④是通过方程式叠加得到：(②＋①)×2 3 －③×2， 那么：ΔH4＝(ΔH2＋ΔH1)×2 3 －ΔH3×2＝2 3(ΔH2＋ΔH1－3ΔH3)，A 项正确。 1．[2013·甘肃河西五市联考]下列说法正确的是( ) A．甲烷的标准燃烧热为ΔH＝－890.3kJ·mol － 1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为 CH4(g)＋ 2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3kJ·mol－1 B．已知 H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44kJ·mol－1，则 2gH2(g)完全燃烧生成液态水比生成气态水多释放 22kJ 的能量 C．常温下，反应 C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH<0 D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH 相同 1．D [解析]燃烧热是指 1mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，气态不是水的稳定 态，A 项错误；B 项应为释放 44kJ 能量，B 项错误；固体碳与二氧化碳气体的反应是吸热反应，C 项错误； 对于一个给定的反应来说，ΔH 只与反应物和生成物的状态有关，与反应的条件无关，D 项正确。 2．[2013·甘肃河西五市联考]下列说法正确的是( ) A．甲烷的标准燃烧热为ΔH＝－890.3kJ·mol － 1，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为 CH4(g)＋ 2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3kJ·mol－1 B．已知 H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44kJ·mol－1，则 2gH2(g)完全燃烧生成液态水比生成气态水多释放 22kJ 的能量 C．常温下，反应 C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH<0 D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH 相同 2．D [解析]燃烧热是指 1mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物所放出的热量，气态不是水的稳定 态，A 项错误；B 项应为释放 44kJ 能量，B 项错误；固体碳与二氧化碳气体的反应是吸热反应，C 项错误； 对于一个给定的反应来说，ΔH 只与反应物和生成物的状态有关，与反应的条件无关，D 项正确。 3．[2013·福州期末]有一种纸质软电池，该电池采用薄层纸片作为载体和传导体，一面附着锌，另一 面附着二氧化锰。电池总反应为 Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)，关于此电池，下列说法正确的是 ( ) A．该电池 Zn 为负极，ZnO 为正极，MnO2 催化剂 B．该电池的正极反应为 MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－ C．放电时外电路电子由 Zn 流向 MnO2，内电路电子由 MnO2 流向 Zn D．电池工作时 OH－通过薄层纸片向附着二氧化锰的电极移动 3．B [解析]从总反应看，电解质环境为碱性。Zn 发生氧化反应(负极)：Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋ H2O，MnO2 发生还原反应(正极)：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－，A 项错误、B 项正确；外电路电 子由 Zn 流向 MnO2，内电路通过离子导电，OH－移向锌极，即原电池闭合回路的形成遵循“电子不下水， 流向负到正；离子不上岸，阳离子向正，阴离子向负”，C、D 项错误。 4．[2013·安师大、安庆一中期末]空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)， RFC 是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。图 K25－2 为 RFC 工作原理示意图， 有关说法正确的是( ) 图 K25－2 A．转移 0.1mol 电子时，a 电极产生 1.12LH2 B．b 电极上发生还原反应 C．酸性电解质溶液中 H＋移向 c 电极 D．d 电极上发生的电极反应是：O2＋4H＋＋4e－===2H2O 4．C [解析]a 为阴极：2H＋＋2e－===H2↑，转移 0.1mol 电子，可产生 0.05molH2，因未指明气体所处 的温度和压强，不能确定氢气的体积，A 项错误；b 与电池正极连接，故为阳极，发生氧化反应，B 项错 误；d 极通入的气体为 H2，为负极，电极反应为 H2－2e－===2H＋，H＋将向 c 极移动，C 项正确、D 项错误。 5．[2013·广西四市联考]如图 K26－4 所示，X、Y、Q、W 都是惰性电极，将电源接通后，W 极附近 颜色逐渐加深。下列说法中不正确的是( ) 图 K26－4 A．电源的 N 极为负极 B．甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为 1∶1 C．甲装置中溶液的 pH 减小 D．欲用乙装置给铁镀上一层银，U 极应该是 Ag，电镀液可选择 AgNO3 溶液 5．B [解析]Fe(OH)3 胶粒带正电荷，通电后移向 W 极，则该极为阴极，N、M 分别为电源的负极、 正极，A 项正确；甲池是 CuSO4 溶液电解：2CuSO4＋2H2O===== 电解 2Cu＋O2↑＋2H2SO4，X、Y 两电极单质 产物之比为 1∶2，溶液的 pH 减小，B 项错误、C 项正确；电镀银则银为阳极，即银为 U 电极材料，AgNO3 溶液为电解质溶液，D 项正确。 9．[2013·厦门模拟]镍及其化合物与生产、生活密切相关。 (1)镍能与 CO 反应，生成的 Ni(CO)4 受热易分解，化学方程式为 Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g)。 ①该反应的正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。 ②吸烟时，烟草燃烧生成的CO会与烟草中微量的Ni在肺部发生该反应，生成容易进入血液的Ni(CO)4， 使人体重金属中毒。从化学平衡的角度分析，促使 Ni(CO)4 在血液中不断分解的原因是 ____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③镍与 CO 反应会造成镍催化剂中毒。为防止镍催化剂中毒，工业上常用 SO2 除去 CO。 已知： 图 G7－7 则用 SO2 除去 CO 的热化学方程式为______________________________ ________________________________________________________________________。 (2)为了研究镍制备过程中的各种因素对镍催化剂损耗的影响，选择制造镍催化剂的条件有：干燥方式 为喷雾干燥、烘箱干燥，粒度大小为 40μm 和 55μm，实验温度为 60℃和 80℃。设计下表实验，填写下列 空白。 实验 编号 T/℃ 粒度大 小/μm 干燥方式 实验目的 1 60 40 烘箱干燥 2 3 4 60 55 烘箱干燥 ①实验 1 和 2 制得的镍催化 剂，用于探究制备的干燥方式 对镍催化剂损耗的影响； ②实验 1 和 3 制得的镍催化 剂，用于探究制备的温度对镍 催化剂损耗的影响； ③_______________________ _________________________ ________________________ (3)混合动力车通常使用碱性镍氢充放电池，其总反应式为 H2＋2NiOOH 放电 充电 2Ni(OH)2。 ① 混 合 动 力 车 在 刹 车 或 下 坡 时 ， 电 池 处 于 充 电 状 态 ， 此 时 阳 极 的 电 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________。 ②镍氢电池材料(NiOOH)可在氢氧化钠溶液中用 NaClO 氧化 NiSO4 制得，该反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 9．(1)①放热 ②Ni(CO)4 进入血液后，CO 与血红蛋白结合，平衡逆向移动，使人体内 Ni 增多 ③SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－(2b－a)kJ·mol－1 (2)60 40 喷雾干燥 80 40 烘箱干燥 ③实验 1 和 4 制得的镍催化剂，用于探究制备的粒度大小对镍催化剂损耗的影响 (3)①Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O ②2NiSO4＋NaClO＋4NaOH===2Na2SO4＋NaCl＋2NiOOH＋H2O [解析] (1)③由左图可得：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－akJ·mol－1① 由右图可得：CO(g)＋1 2O2(g)===CO2(g) ΔH＝－bkJ·mol－1② ②×2－①得：SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g) ΔH＝－(2b－a)kJ·mol－1 G 单元化学反应速率和化学平衡 G1 化学反应速率(附参考答案) 23.E1 C2 G4 G2 G3 G1 C3 F4 [2013·福建卷] 利用化石燃料开采、加工过程产生的 H2S 废气制取氢气，既价廉又环保。 (1)工业上可用组成为 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 的无机材料纯化制取的氢气。 ①已知元素 M、R 均位于元素周期表中第 3 周期，两种元素原子的质子数之和为 27，则 R 的原子结 构示意图为________。 ②常温下，不能与 M 单质发生反应的是____________(填序号)。 a．CuSO4 溶液 b．Fe2O3 c．浓硫酸 d．NaOH 溶液 e．Na2CO3 固体 (2)利用 H2S 废气制取氢气的方法有多种。 ①高温热分解法 已知：H2S(g) H2(g)＋1 2S2(g) 在恒容密闭容器中，控制不同温度进行 H2S 分解实验。以 H2S 起始浓度均为 c mol·L－1 测定 H2S 的 转化率，结果见图 0。图中 a 为 H2S 的平衡转化率与温度关系曲线，b 曲线表示不同温度下反应经过相同 时间且未达到化学平衡时 H2S 的转化率。据图计算 985 ℃时 H2S 按上述反应分解的平衡常数 K＝________； 说 明 随 温 度 的 升 高 ， 曲 线 b 向 曲 线 a 逼 近 的 原 因 ： ________________________________________________________________________。 图 0 ②电化学法 该 法 制 氢 过 程 的 示 意 图 如 图 0 。 反 应 池 中 反 应 物 的 流 向 采 用 气 、 液 逆 流 方 式 ， 其 目 的 是 ________________________________________________________________________； 反 应 池 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 反 应 后 的 溶 液 进 入 电 解 池 ， 电 解 总 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________________。 图 0 23．[答案] (1)① ②b、e (2)①2 3 0.2c 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短(或其他合理答案) ②增大反应物接触面积，使反应更充分 H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl 2Fe2＋＋2H＋===== 通电 2Fe3＋＋H2↑ [解析] (1)①无机材料 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 中钾元素显＋1 价，氧元素显－2 价，氢元素显＋1 价，则 M 显＋3 价，R 显＋4 价；第 3 周期主族元素质子数之和为 27，则 M、R 原子的质子数分别为 13、 14，M、R 分别是铝、硅，由此可以画出硅的原子结构示意图；由金属活动性顺序可得，铝比铜活泼，则 铝与硫酸铜溶液可以发生置换反应，即 2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu，a 项错误；虽然铝比铁活泼，但 是铝与氧化铁在高温下才能发生铝热反应，即 2Al＋Fe2O3===== 高温 Al2O3＋2Fe，而常温下则不能反应，b 项正 确；浓硫酸具有强氧化性，常温下能使铝钝化，铝表面生成一层致密的保护膜，钝化是化学变化，c 项错 误；氢氧化钠是强碱，铝元素位于元素周期表中金属和非金属交界线附近，其单质与 NaOH 溶液容易反应， 放出气体，即 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，d 项错误；铝不如钠活泼，常温下铝不能与碳酸 钠固体反应，e 项正确；(2)①H2S 的起始浓度为 c mol·L－1，985 ℃时 H2S 的平衡转化率为 40%，则 H2S 的变化浓度为 0.4c mol·L－1，则： H2S(g) H2 (g)＋1 2S2 (g) 各组分的起始 浓度/mol·L－1 c 0 0 各组分的变化 浓度/mol·L－1 0.4c 0.4c 0.2c 各组分的平衡 浓度/mol·L－1 0.6c 0.4c 0.2c K＝c（H2）·c 1 2（S2） c（H2S） ＝0.4c× 0.2c 0.6c ＝2 3 0.2c； 读图可得，未达平衡时 H2S 的转化率逐渐增大，原因是温度逐渐升高，H2S 分解的反应速率逐渐增大， 消耗的 H2S 逐渐增多；已达平衡后 H2S 的平衡转化率逐渐增大的原因是 H2S 分解是吸热反应，升高温度时 平衡右移，消耗的 H2S 增多； ②读图可得，H2S 气体从反应池底部通入，FeCl3 溶液从反应池顶部喷下，这种采用气液逆流方式加入 反应物的主要目的是增大反应物接触面积，使反应更充分；读图可得，H2S 中 S 被氧化，该反应中降价元 素一定是铁元素，由＋3 价降为相邻的＋2 价，则 FeCl3 被还原为 FeCl2，配平可得：H2S＋2FeCl3===2FeCl2 ＋S↓＋2HCl；反应池中反应后溶液中主要成分是 FeCl2、HCl，电解池中含有的 Fe2＋被氧化为 Fe3＋，H＋ 被还原为 H2，电解总反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋===== 电解 2Fe3＋＋H2↑。 12．G1 G3 I3 或 M1 [2013·福建卷] NaHSO3 溶液在不同温度下均可被过量 KIO3 氧化，当 NaHSO3 完全消耗即有 I2 析出， 依据 I2 析出所需时间可以求得 NaHSO3 的反应速率。将浓度均为 0.020 mol·L－1 的 NaHSO3 溶液(含少量淀 粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液 40.0 mL 混合，记录 10～55 ℃间溶液变蓝时间，55 ℃时未观察到溶液变 蓝，实验结果如图 0。据图分析，下列判断不正确的是( ) 图 0 A．40 ℃之前与 40 ℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反 B．图中 b、c 两点对应的 NaHSO3 反应速率相等 C．图中 a 点对应的 NaHSO3 反应速率为 5.0×10－5 mol·L－1·s－1 D．温度高于 40 ℃时，淀粉不宜用作该实验的指示剂 12．B [解析] 读图可得，10～40 ℃间溶液变蓝时间由 80 s 逐渐减小，40～55 ℃间溶液变蓝时间逐 渐增大，A 项正确；b、c 两点所代表的温度分别是 25 ℃、47 ℃，其他条件保持不变时，温度越高，反应 速率越快，则图中 b 点对应的 NaHSO3 反应速率较小，c 点对应的 NaHSO3 反应速率较大，B 项错误；混 合前 NaHSO3 浓度为 0.020 mol·L－1，忽略稀溶液混合前后溶液体积的变化，根据 c1·V1＝c2·V2 的稀释定 律可得，混合后 NaHSO3 浓度为 0.020 mol·L－1× 10 10＋40 ＝0.004 0 mol·L－1，a 点溶液变蓝时间为 80 s，因 为 NaHSO3 不足或 KIO3 过量，NaHSO3 浓度由 0.004 0 mol·L－1 变为 0，由Δc Δt ＝v 可得，a 点对应的 NaHSO3 反应速率为 0.004 0 mol·L－1÷80 s＝5.0×10－5 mol·L－1·s－1，C 项正确；配平可得：10NaHSO3＋4KIO3 (过 量)===5Na2SO4＋2K2SO4＋2I2＋3H2SO4＋2H2O，生成的硫酸是淀粉水解反应的催化剂，若温度高于 40 ℃ 时，淀粉水解反应速率加快，其水解产物遇析出的 I2 不会变蓝，因此淀粉不宜用作该实验的指示剂，D 项 正确。 31．F2 G4 G1 C3 G2 G3 G5 [2013·广东卷] 大气中的部分碘源于 O3 对海水中 I－的氧化。将 O3 持续通入 NaI 溶液中进行模拟研究。 (1)O3 将 I－氧化成 I2 的过程由 3 步反应组成： ①I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g) ΔH1； ②IO－(aq)＋H＋(aq) HOI(aq) ΔH2； ③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l) ΔH3。 总 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，其反应热ΔH＝ ________。 (2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)，其平衡常数表达式为______________。 (3)为探究 Fe2＋对 O3 氧化 I－反应的影响(反应体系如图 0)，某研究小组测定两组实验中 I － 3 浓度和体系 pH，结果见图 1 和下表。 图 0 图 1 编号 反应物 反应前 pH 反应后 pH 第 1 组 O3＋I－ 5.2 11.0 第 2 组 O3＋I－＋Fe2＋ 5.2 4.1 ① 第 1 组 实 验 中 ， 导 致 反 应 后 pH 升 高 的 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ② 图 0 中 的 A 为 ________ 。 由 Fe3 ＋ 生 成 A 的 过 程 能 显 著 提 高 I － 的 转 化 率 ， 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③第 2 组实验进行 18 s 后，I － 3 浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。 A．c(H＋)减小 B．c(I－)减小 C．I2(g)不断生成 D．c(Fe3＋)增加 (4)据图 1，计算 3～18 s 内第 2 组实验中生成 I － 3 的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数 字)。 31．[答案] (1)2NaI＋O3＋H2SO4 Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 或 2NaI＋O3＋H2SO4===Na2SO4＋I2＋O2＋ H2O 等 ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 (2)K＝ c（I－ 3 ） c（I2）·c（I－） (3)①反应既消耗了氢离子又生成水，导致溶液中 c(H＋)降低，pH 升高 ②Fe2＋ Fe3＋将 I－直接氧化成 I2，使溶液中 c(I2)增大，促使 I2(aq)＋I－ I－ 3 (aq)的平衡右移，消耗的 c(H＋)增多 ③BC (4)v(I－ 3 )＝Δc（I－ 3 ） Δt ＝（11.8－3.5）×10－3 mol·L－1 18 s－3 s ≈5.5×10－4 mol/(L·s) [解析] (1)臭氧在酸性条件下将碘离子氧化成碘单质的过程由 3 步反应组成，观察已知 3 个热化学方程 式中的反应物和生成物，发现①＋②＋③可以得出总反应的热化学方程式为 2 I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq) I2(aq) ＋O2(g)＋H2O(l)，根据盖斯定律可得其焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3；氢离子表示强酸如硫酸等，将臭 氧持续通入 NaI 溶液中，总反应的化学方程式是 2NaI＋O3＋H2SO4 Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 或 2NaI＋O3 ＋H2SO4===Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 等；(2)由化学平衡常数定义式可得，I2(aq)＋ I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡常 数表达式为 c（I－ 3 ） c（I2）·c（I－） ；(3)①导致前者反应后 pH 升高的原因是臭氧将碘离子氧化为 I2 的总反应的离 子方程式为 2I－＋O3＋2H＋ I2＋O2(g)＋H2O(或者第②③步反应的反应物中都有氢离子，第③步反应的生 成物中有水)，既消耗氢离子又生成水，导致溶液的酸性减弱、pH 升高；②第一组实验无催化剂，O3 将 I －氧化成 I2 分 3 步进行，第②③步反应都是可逆反应，因此 I－的转化率很小；第二组实验有催化剂，能加 快反应速率，改变反应的路径，使发生反应所需活化能降低，催化剂的加入将总反应的离子方程式(2I－＋ O3＋2H＋ I2＋O2＋H2O)一分为二，先后反应的离子方程式为 2Fe2＋＋O3＋2H＋===2Fe3＋＋O2＋H2O、2Fe3 ＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，且催化剂在反应前后的总质量保持不变，因此图中 A 为 Fe2＋；虽然催化剂(或 Fe2＋) 不能使总反应 2 I－(aq)＋ O3(g)＋2H＋(aq) I2(aq) ＋O2(g)＋H2O(l)所达平衡移动，但是它改变反应的路 径，由铁离子生成亚铁离子的过程能显著提高碘离子的转化率的原因是 Fe3＋可以将 I－直接氧化成 I2 或 2Fe3 ＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，使溶液中 c(I2)增大，进而使 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡右移，消耗的 c(I－)增多； ③对比表格中第 1、2 组实验前后 pH 可得，第 1 组 pH 增大，c(H＋)减小，图中第 1 组实验所得 I － 3 浓度曲 线先略为增大后几乎不变，第 2 组 pH 减小，c(H＋)增大，图中第 2 组实验所得 I － 3 浓度曲线先显著增大后逐 渐减小至无，根据上述分析可得，若 c(H＋)减小，I － 3 浓度不会下降，A 项错误；若 c(I－)减小，则反应③HOI(aq) ＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l)的平衡左移，c(I2)也减小，导致 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡左移， 所以 I － 3 浓度下降，B 项正确；若 I2(g)不断生成，导致 I2(aq) I2(g)的溶解平衡右移，既使溶液中 c(I2)减 小，又使 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡左移，则 I － 3 浓度下降，C 项正确；若 c(Fe3＋)增加，Fe3＋将 I－直接 氧化成 I2 或发生反应 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，则溶液中 c(I2)增大，而海水中 c(I－)略为减小或忽略不计， 导致 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡右移，I － 3 浓度增大，D 项错误；(4)读图，3～18 s 内第 2 组实验中 I － 3 浓 度 由 3.5×10 － 3 mol/L 增 加 到 11.8×10 － 3 mol/L ， 则 生 成 I － 3 的 平 均 反 应 速 率 v(I － 3 ) ＝ Δc（I－ 3 ） Δt ＝ （11.8－3.5）×10－3 mol·L－1 18 s－3 s ≈5.5×10－4 mol/(L·s)，此问需要注意纵坐标中 “c(I－ 3 )/10－3 mol·L－1” 隐 含的信息，计算时需要图中所得数据乘以“×10－3 mol·L－1”。 12．F1 G1 [2013·山东卷] 对于反应 CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0，在其他条件不变的情况下( ) A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH 也随之改变 B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变 C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变 D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变 12．B [解析] 反应的ΔH 大小只取决于反应物、生成物的状态与反应条件，而和反应是否使用催化 剂、反应途径无关，A 项错误；该反应在反应前后气体的总体积不变，因此改变压强，平衡不移动，反应 放出的热量不变，B 项正确；升高温度，平衡逆向进行，反应放出热量减小，C 项错误；在原电池中，随 反应进行，能量转化形式是化学能转化为电能，而不再是化学能转化为热能，D 项错误。 11．B1 B3 G1 H3 F4 N2 [2013·重庆卷] 化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水 中硝酸盐的污染。 (1)催化反硝化法中，H2 能将 NO － 3 还原为 N2。25 ℃时，反应进行 10 min，溶液的 pH 由 7 变为 12。 ①N2 的结构式为________。 ② 上 述 反 应 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 其平均反应速率 v(NO－ 3 )为________mol·L－1·min－1。 ③ 还 原 过 程 中 可 生 成 中 间 产 物 NO － 2 ， 写 出 3 种 促 进 NO － 2 水 解 的 方 法 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)电化学降解 NO － 3 的原理如图 0 所示。 图 0 ① 电 源 正 极 为 __________( 填 “A” 或 “B”) ， 阴 极 反 应 式 为 ________________________________________________________________________________。 ②若电解过程中转移了 2 mol 电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm 左－Δm 右)为________g。 11．[答案] (1)①N≡N ②2NO－ 3 ＋5H2===== 催化剂 N2＋2OH－＋4H2O 0.001 ③加酸 升高温度 加水 (2)①A 2NO－ 3 ＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－ ②14.4 [解析] (1)①N2 结构中含有氮氮三键，其结构式为 N≡N；②H2 与 NO － 3 发生氧化还原反应，H 由 0 价 升到＋1 价，N 由＋5 价降到 0 价，结合电子守恒及电荷守恒规律，其离子方程式为 5H2＋2NO－ 3 ===== 催化剂 N2 ＋4H2O＋2OH－；溶液的 pH 由 7 变为 12，表明 c(H＋)由 10－7 变成 10－12，则 c(OH－)由 10－7 增大到 10－2， c(OH－)在 10 min 内的变化量约为 10－2 mol/L，而 c(OH－)与 c(NO－ 3 )的变化量之比等于化学计量数之比，因 此 c(NO－ 3 )的变化量为 0.01 mol/L，则 v(NO－ 3 )＝0.001 mol/(L·min)；③NO － 2 水解：NO－ 2 ＋H2O HNO2＋ OH－，是一个吸热过程，可通过升高温度、加酸和加水的方法促进其水解。(2)①根据题图可知，电解池右 侧 NO － 3 转化成 N2，发生还原反应：2NO－ 3 ＋10e－＋6H2O===N2↑＋12OH－，其电极应为阴极，则左侧发生 氧化反应：2H2O―4 e－===O2↑＋4H＋，其电极作阳极，与其相连的 A 端为电源的正极；②转移 2 mol 电子 时，右侧产生 0.2 mol N2，质量为 5.6 g，左侧产生 0.5 mol O2，质量为 16 g，同时生成 2 mol H＋，由于 H＋ 可通过质子交换膜由左侧进入右侧，则右侧电解液质量实际减少：5.6 g―2 g＝3.6 g，左侧电解液质量实际 减少：16 g＋2 g＝18 g，则两侧质量差为 14.4 g。 6．G1 G4 G5 [2013·四川卷] 在一定温度下，将气体 X 和气体 Y 各 0.16 mol 充入 10 L 恒容密闭容器中，发生反应 X(g)＋Y(g) 2Z(g) ΔH＜0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表： t/min 2 4 7 9 n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 下列说法正确的是( ) A．反应前 2 min 的平均速率 v(Z)＝2.0×10－3 mol/(L·min) B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前 v 逆＞v 正 C．该温度下此反应的平衡常数 K＝1.44 D．其他条件不变，再充入 0.2 mol Z，平衡时 X 的体积分数增大 6．C [解析] 利用反应式可知 v(Z)＝2v(Y)＝2×(0.16 mol－0.12 mol)÷(10 L×2 min)＝4.0×10 － 3 mol/(L·min)，A 项错误；该反应放热，降温平衡正向移动，v 正＞v 逆，B 项错误；列三段式，K＝ c2（Z） c（X）·c（Y） ＝ 0.0122 0.01×0.01 ＝1.44，C 项正确；因反应前后气体物质的量不变，故再充入 0.2 mol Z，平衡不移动，平衡时 X 的体积分数不变，D 项错误。 28．G1 G5 [2013·新课标全国卷Ⅱ] 在 1.0 L 密闭容器中放入 0.10 mol A(g)，在一定温度进行如下反应： A(g) B(g)＋C(g) ΔH＝＋85.1 kJ·mol－1。 反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表： 时间 t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30 总压强 p/ 100 kPa 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53 回答下列问题： (1) 欲 提 高 A 的 平 衡 转 化 率 ， 应 采 取 的 措 施 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)由总压强 p 和起始压强 p0 计算反应物 A 的转化率α(A)的表达式为____________，平衡时 A 的转化 率为________ ，列式并计算反应的平衡常数 K____________________。 (3)①由总压强 p 和起始压强 p0 表示反应体系的总物质的量 n 总和反应物 A 的物质的量 n(A)，n 总＝ ________mol，n(A)＝________mol。 ②下表为反应物 A 的浓度与反应时间的数据，计算：a＝________。 反应时间 t/h 0 4 8 16 c(A)/(mol·L－1) 0.10 a 0.026 0.006 5 分 析 该 反 应 中 反 应 物 的 浓 度 c(A) 变 化 与 时 间 间 隔 (Δt) 的 规 律 ， 得 出 的 结 论 是 ________________________________________________________________________， 由此规律推出反应在 12 h 时反应物的浓度 c(A)为________mol·L－1。 28．[答案] (1)升高温度、降低压强 (2)( p p0 －1)×100% 94.1% A(g) B(g) ＋ C(g) 0．10 0 0 0.10× （1－94.1%） 0.10×94.1% 0.10×94.1% K＝0.094 12 0.005 9 ＝1.5 (3)①0.10× p p0 0.10×(2－ p p0 ) ②0.051 达到平衡前每间隔 4 h，c(A)减少约一半 0.013 [解析] (1)该反应是一个体积增加的吸热反应，升温、降压均有利于平衡正向移动，提高 A 的转化率。 (2)结合 pV＝nRT，该反应消耗 A 的物质的量即是体系增加的物质的量，α(A)＝n（A）转 n（A）初 ＝ n 变 n（A）初 ＝ pV RT －p0V RT p0V RT ＝p－p0 p0 ；α(A)＝9.53－4.91 4.91 ×100%＝94.1%。(3)①结合在等温、等容下物质的量之比等于压强之 比，那么 n 总 n（A）起 ＝ p p0 ，n 总＝0.10× p p0 ；n(A)＝0.10－(n 总－0.10)＝0.10－ 0.10× p p0 －0.10 ＝0.10× 2－ p p0 。 ②结合①，4 min 时 n(A)＝0.10 mol× 2－7.31 4.91 ＝0.051 mol，c(A)＝0.051 mol/L。由表格数据可知，达到平 衡前每 4 h，c(A)减小约一半，那么 12 h 时，c(A)约为 0.013 mol/L。 G2 化学平衡及勒夏特列原理化学反应进行的方向(课标中必须有) 11.G2 F4 H1 H3 [2013·江苏卷] 下列有关说法正确的是( ) A．反应 NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 B．电解法精炼铜时，以粗铜作阴极，纯铜作阳极 C．CH3COOH 溶液加水稀释后，溶液中c（CH3COOH） c（CH3COO－） 的值减小 D．Na2CO3 溶液中加入少量 Ca(OH)2 固体，CO 2－ 3 水解程度减小，溶液的 pH 减小 11．AC [解析] 根据该反应中各物质的聚集状态可知，该反应的ΔS＜0，因反应能自发进行，则该反 应一定为放热反应，A 项正确；在电解精炼铜中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，B 项错误；醋酸加水稀释过 程中，c(H＋)减小，但电离常数不变，故 C 项中式子的比值将减小，C 项正确；向 Na2CO3 溶液中加入 Ca(OH)2 后生成 CaCO3 沉淀，溶液中 c(CO2－ 3 )减小，c(OH－)增大，pH 增大，D 项错误。 11．G2 G3 [2013·安徽卷] 一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料 MgO： MgSO4(s)＋CO(g) MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) ΔH＞0。 该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标 x 的值，重新达到平衡后，纵坐标 y 随 x 变化趋势合理的是( ) 图 0 选项 x y A 温度 容器内混合气体的密度 B CO 的物质的量 CO2 与 CO 的物质 的量之比 C SO2 的浓度 平衡常数 K D MgSO4 的质量(忽略体积) CO 的转化率 11.A [解析] 正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，容器内混合气体质量增加，而容器体积 不变，故容器内混合气体的密度随温度升高而增大，A 项正确；增加 CO 的物质的量，平衡虽正向移动， 但因正反应为气体体积增大的反应，故达到新平衡时 CO 的转化率较原来的低，所以n（CO2） n（CO） 变小，B 项 错误；反应的平衡常数只与温度有关，因此 SO2 的浓度变大，反应平衡常数 K 不变，C 项错误；MgSO4 为固态，因此增加 MgSO4 的质量(忽略体积)，其他反应物的浓度不变，平衡不移动，CO 的转化率不变， D 项错误。 23．E1 C2 G4 G2 G3 G1 C3 F4 [2013·福建卷] 利用化石燃料开采、加工过程产生的 H2S 废气制取氢气，既价廉又环保。 (1)工业上可用组成为 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 的无机材料纯化制取的氢气。 ①已知元素 M、R 均位于元素周期表中第 3 周期，两种元素原子的质子数之和为 27，则 R 的原子结 构示意图为________。 ②常温下，不能与 M 单质发生反应的是____________(填序号)。 a．CuSO4 溶液 b．Fe2O3 c．浓硫酸 d．NaOH 溶液 e．Na2CO3 固体 (2)利用 H2S 废气制取氢气的方法有多种。 ①高温热分解法 已知：H2S(g) H2(g)＋1 2S2(g) 在恒容密闭容器中，控制不同温度进行 H2S 分解实验。以 H2S 起始浓度均为 c mol·L－1 测定 H2S 的 转化率，结果见图 0。图中 a 为 H2S 的平衡转化率与温度关系曲线，b 曲线表示不同温度下反应经过相同 时间且未达到化学平衡时 H2S 的转化率。据图计算 985 ℃时 H2S 按上述反应分解的平衡常数 K＝________； 说 明 随 温 度 的 升 高 ， 曲 线 b 向 曲 线 a 逼 近 的 原 因 ： ________________________________________________________________________。 图 0 ②电化学法 该 法 制 氢 过 程 的 示 意 图 如 图 0 。 反 应 池 中 反 应 物 的 流 向 采 用 气 、 液 逆 流 方 式 ， 其 目 的 是 ________________________________________________________________________； 反 应 池 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 反 应 后 的 溶 液 进 入 电 解 池 ， 电 解 总 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________________。 图 0 23．[答案] (1)① ②b、e (2)①2 3 0.2c 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短(或其他合理答案) ②增大反应物接触面积，使反应更充分 H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl 2Fe2＋＋2H＋===== 通电 2Fe3＋＋H2↑ [解析] (1)①无机材料 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 中钾元素显＋1 价，氧元素显－2 价，氢元素显＋1 价，则 M 显＋3 价，R 显＋4 价；第 3 周期主族元素质子数之和为 27，则 M、R 原子的质子数分别为 13、 14，M、R 分别是铝、硅，由此可以画出硅的原子结构示意图；由金属活动性顺序可得，铝比铜活泼，则 铝与硫酸铜溶液可以发生置换反应，即 2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu，a 项错误；虽然铝比铁活泼，但 是铝与氧化铁在高温下才能发生铝热反应，即 2Al＋Fe2O3===== 高温 Al2O3＋2Fe，而常温下则不能反应，b 项正 确；浓硫酸具有强氧化性，常温下能使铝钝化，铝表面生成一层致密的保护膜，钝化是化学变化，c 项错 误；氢氧化钠是强碱，铝元素位于元素周期表中金属和非金属交界线附近，其单质与 NaOH 溶液容易反应， 放出气体，即 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，d 项错误；铝不如钠活泼，常温下铝不能与碳酸 钠固体反应，e 项正确；(2)①H2S 的起始浓度为 c mol·L－1，985 ℃时 H2S 的平衡转化率为 40%，则 H2S 的变化浓度为 0.4c mol·L－1，则： H2S(g) H2 (g)＋1 2S2 (g) 各组分的起始 浓度/mol·L－1 c 0 0 各组分的变化 浓度/mol·L－1 0.4c 0.4c 0.2c 各组分的平衡 浓度/mol·L－1 0.6c 0.4c 0.2c K＝c（H2）·c 1 2（S2） c（H2S） ＝0.4c× 0.2c 0.6c ＝2 3 0.2c； 读图可得，未达平衡时 H2S 的转化率逐渐增大，原因是温度逐渐升高，H2S 分解的反应速率逐渐增大， 消耗的 H2S 逐渐增多；已达平衡后 H2S 的平衡转化率逐渐增大的原因是 H2S 分解是吸热反应，升高温度时 平衡右移，消耗的 H2S 增多； ②读图可得，H2S 气体从反应池底部通入，FeCl3 溶液从反应池顶部喷下，这种采用气液逆流方式加入 反应物的主要目的是增大反应物接触面积，使反应更充分；读图可得，H2S 中 S 被氧化，该反应中降价元 素一定是铁元素，由＋3 价降为相邻的＋2 价，则 FeCl3 被还原为 FeCl2，配平可得：H2S＋2FeCl3===2FeCl2 ＋S↓＋2HCl；反应池中反应后溶液中主要成分是 FeCl2、HCl，电解池中含有的 Fe2＋被氧化为 Fe3＋，H＋ 被还原为 H2，电解总反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋===== 电解 2Fe3＋＋H2↑。 12．G1 G3 I3 或 M1 [2013·福建卷] NaHSO3 溶液在不同温度下均可被过量 KIO3 氧化，当 NaHSO3 完全消耗即有 I2 析出， 依据 I2 析出所需时间可以求得 NaHSO3 的反应速率。将浓度均为 0.020 mol·L－1 的 NaHSO3 溶液(含少量淀 粉)10.0 mL、KIO3(过量)酸性溶液 40.0 mL 混合，记录 10～55 ℃间溶液变蓝时间，55 ℃时未观察到溶液变 蓝，实验结果如图 0。据图分析，下列判断不正确的是( ) 图 0 A．40 ℃之前与 40 ℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反 B．图中 b、c 两点对应的 NaHSO3 反应速率相等 C．图中 a 点对应的 NaHSO3 反应速率为 5.0×10－5 mol·L－1·s－1 D．温度高于 40 ℃时，淀粉不宜用作该实验的指示剂 12．B [解析] 读图可得，10～40 ℃间溶液变蓝时间由 80 s 逐渐减小，40～55 ℃间溶液变蓝时间逐 渐增大，A 项正确；b、c 两点所代表的温度分别是 25 ℃、47 ℃，其他条件保持不变时，温度越高，反应 速率越快，则图中 b 点对应的 NaHSO3 反应速率较小，c 点对应的 NaHSO3 反应速率较大，B 项错误；混 合前 NaHSO3 浓度为 0.020 mol·L－1，忽略稀溶液混合前后溶液体积的变化，根据 c1·V1＝c2·V2 的稀释定 律可得，混合后 NaHSO3 浓度为 0.020 mol·L－1× 10 10＋40 ＝0.004 0 mol·L－1，a 点溶液变蓝时间为 80 s，因 为 NaHSO3 不足或 KIO3 过量，NaHSO3 浓度由 0.004 0 mol·L－1 变为 0，由Δc Δt ＝v 可得，a 点对应的 NaHSO3 反应速率为 0.004 0 mol·L－1÷80 s＝5.0×10－5 mol·L－1·s－1，C 项正确；配平可得：10NaHSO3＋4KIO3 (过 量)===5Na2SO4＋2K2SO4＋2I2＋3H2SO4＋2H2O，生成的硫酸是淀粉水解反应的催化剂，若温度高于 40 ℃ 时，淀粉水解反应速率加快，其水解产物遇析出的 I2 不会变蓝，因此淀粉不宜用作该实验的指示剂，D 项 正确。 31．F2 G4 G1 C3 G2 G3 G5 [2013·广东卷] 大气中的部分碘源于 O3 对海水中 I－的氧化。将 O3 持续通入 NaI 溶液中进行模拟研究。 (1)O3 将 I－氧化成 I2 的过程由 3 步反应组成： ①I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g) ΔH1； ②IO－(aq)＋H＋(aq) HOI(aq) ΔH2； ③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l) ΔH3。 总 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，其反应热ΔH＝ ________。 (2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)，其平衡常数表达式为______________。 (3)为探究 Fe2＋对 O3 氧化 I－反应的影响(反应体系如图 0)，某研究小组测定两组实验中 I － 3 浓度和体系 pH，结果见图 1 和下表。 图 0 图 1 编号 反应物 反应前 pH 反应后 pH 第 1 组 O3＋I－ 5.2 11.0 第 2 组 O3＋I－＋Fe2＋ 5.2 4.1 ① 第 1 组 实 验 中 ， 导 致 反 应 后 pH 升 高 的 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ② 图 0 中 的 A 为 ________ 。 由 Fe3 ＋ 生 成 A 的 过 程 能 显 著 提 高 I － 的 转 化 率 ， 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③第 2 组实验进行 18 s 后，I － 3 浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。 A．c(H＋)减小 B．c(I－)减小 C．I2(g)不断生成 D．c(Fe3＋)增加 (4)据图 1，计算 3～18 s 内第 2 组实验中生成 I － 3 的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数 字)。 31．[答案] (1)2NaI＋O3＋H2SO4 Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 或 2NaI＋O3＋H2SO4===Na2SO4＋I2＋O2＋ H2O 等 ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 (2)K＝ c（I－ 3 ） c（I2）·c（I－） (3)①反应既消耗了氢离子又生成水，导致溶液中 c(H＋)降低，pH 升高 ②Fe2＋ Fe3＋将 I－直接氧化成 I2，使溶液中 c(I2)增大，促使 I2(aq)＋I－ I－ 3 (aq)的平衡右移，消耗的 c(H＋)增多 ③BC (4)v(I－ 3 )＝Δc（I－ 3 ） Δt ＝（11.8－3.5）×10－3 mol·L－1 18 s－3 s ≈5.5×10－4 mol/(L·s) [解析] (1)臭氧在酸性条件下将碘离子氧化成碘单质的过程由 3 步反应组成，观察已知 3 个热化学方程 式中的反应物和生成物，发现①＋②＋③可以得出总反应的热化学方程式为 2 I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq) I2(aq) ＋O2(g)＋H2O(l)，根据盖斯定律可得其焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3；氢离子表示强酸如硫酸等，将臭 氧持续通入 NaI 溶液中，总反应的化学方程式是 2NaI＋O3＋H2SO4 Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 或 2NaI＋O3 ＋H2SO4===Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 等；(2)由化学平衡常数定义式可得，I2(aq)＋ I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡常 数表达式为 c（I－ 3 ） c（I2）·c（I－） ；(3)①导致前者反应后 pH 升高的原因是臭氧将碘离子氧化为 I2 的总反应的离 子方程式为 2I－＋O3＋2H＋ I2＋O2(g)＋H2O(或者第②③步反应的反应物中都有氢离子，第③步反应的生 成物中有水)，既消耗氢离子又生成水，导致溶液的酸性减弱、pH 升高；②第一组实验无催化剂，O3 将 I －氧化成 I2 分 3 步进行，第②③步反应都是可逆反应，因此 I－的转化率很小；第二组实验有催化剂，能加 快反应速率，改变反应的路径，使发生反应所需活化能降低，催化剂的加入将总反应的离子方程式(2I－＋ O3＋2H＋ I2＋O2＋H2O)一分为二，先后反应的离子方程式为 2Fe2＋＋O3＋2H＋===2Fe3＋＋O2＋H2O、2Fe3 ＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，且催化剂在反应前后的总质量保持不变，因此图中 A 为 Fe2＋；虽然催化剂(或 Fe2＋) 不能使总反应 2 I－(aq)＋ O3(g)＋2H＋(aq) I2(aq) ＋O2(g)＋H2O(l)所达平衡移动，但是它改变反应的路 径，由铁离子生成亚铁离子的过程能显著提高碘离子的转化率的原因是 Fe3＋可以将 I－直接氧化成 I2 或 2Fe3 ＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，使溶液中 c(I2)增大，进而使 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡右移，消耗的 c(I－)增多； ③对比表格中第 1、2 组实验前后 pH 可得，第 1 组 pH 增大，c(H＋)减小，图中第 1 组实验所得 I － 3 浓度曲 线先略为增大后几乎不变，第 2 组 pH 减小，c(H＋)增大，图中第 2 组实验所得 I － 3 浓度曲线先显著增大后 逐渐减小至无，根据上述分析可得，若 c(H＋)减小，I － 3 浓度不会下降，A 项错误；若 c(I－)减小，则反应③HOI(aq) ＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l)的平衡左移，c(I2)也减小，导致 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡左移， 所以 I － 3 浓度下降，B 项正确；若 I2(g)不断生成，导致 I2(aq) I2(g)的溶解平衡右移，既使溶液中 c(I2)减 小，又使 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡左移，则 I － 3 浓度下降，C 项正确；若 c(Fe3＋)增加，Fe3＋将 I－直接 氧化成 I2 或发生反应 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，则溶液中 c(I2)增大，而海水中 c(I－)略为减小或忽略不计， 导致 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡右移，I － 3 浓度增大，D 项错误；(4)读图，3～18 s 内第 2 组实验中 I － 3 浓 度 由 3.5×10 － 3 mol/L 增 加 到 11.8×10 － 3 mol/L ， 则 生 成 I － 3 的 平 均 反 应 速 率 v(I － 3 ) ＝ Δc（I－ 3 ） Δt ＝ （11.8－3.5）×10－3 mol·L－1 18 s－3 s ≈5.5×10－4 mol/(L·s)，此问需要注意纵坐标中 “c(I－ 3 )/10－3 mol·L－1” 隐含 的信息，计算时需要图中所得数据乘以“×10－3 mol·L－1”。 7．G2 [2013·全国卷] 反应 X(g)＋Y(g) 2Z(g) ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确的是( ) A．减小容器体积，平衡向右移动 B．加入催化剂，Z 的产率增大 C．增大 c(X)，X 的转化率增大 D．降低温度，Y 的转化率增大 7．D [解析] 由 X(g)＋Y(g) 2Z(g) ΔH<0 可知，反应前后气体分子数不变，故减小容器体积，压 强增大，平衡不移动，A 项错误；加入催化剂，平衡不移动，故 Z 的产率不变，B 项错误；增大 c(X)，X 的转化率减小，C 项错误；降温平衡向右移动，Y 的转化率增大，D 项正确。 29．G2 H3 [2013·山东卷] 化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。 (1)利用“化学蒸气转移法”制备 TaS2 晶体，发生如下反应： TaS2(s)＋2I2(g) TaI4(g)＋S2(g) ΔH＞0 (Ⅰ) 反应(Ⅰ)的平衡常数表达式 K＝________，若 K＝1，向某恒容容器中加入 1 mol I2(g)和足量 TaS2(s)， I2(g)的平衡转化率为________。 (2)如图 0 所示，反应(Ⅰ)在石英真空管中进行，先在温度为 T2 的一端放入未提纯的 TaS2 粉末和少量 I2(g)，一段时间后，在温度为 T1 的一端得到了纯净 TaS2 晶体，则温度 T1________T2(填“＞”“＜”或 “＝”)。上述反应体系中循环使用的物质是________。 图 0 (3)利用 I2 的氧化性可测定钢铁中硫的含量。做法是将钢样中的硫转化成 H2SO3，然后用一定浓度的 I2 溶 液 进 行 滴 定 ， 所 用 指 示 剂 为 ______________ ， 滴 定 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (4)25 ℃时，H2SO3 HSO－ 3 ＋H＋的电离常数 Ka＝1×10－2 mol·L－1，则该温度下 NaHSO3 水解反应 的平衡常数 Kh＝________mol·L－1，若向 NaHSO3 溶液中加入少量的 I2，则溶液中c（H2SO3） c（HSO－ 3 ） 将________(填 “增大”“减小”或“不变”)。 29．[答案] (1)c（TaI4）·c（S2） c2（I2） 66.7% (2)< I2 (3)淀粉溶液 I2＋H2SO3＋H2O===4H＋＋2I－＋SO2－ 4 (4)1×10－12 增大 [解析] (1)固态与纯液态物质的浓度为常数，不计入平衡常数表达式，因此反应(Ⅰ)的平衡常数表达式 K＝c（TaI4）·c（S2） c2（I2） ；设平衡时转化 I2 的物质的量 2x mol，则平衡时 TaI4、S2 的物质的量均为 x mol，设 容器体积为 V L，由题意得： x V 2 （1－2x） V 2＝1，，解得 x＝1 3 ，故 I2(g)的平衡转化率等于 66.7%。(2)在温度 为 T2 的一端反应投入未提纯的 TaS2 粉末和少量 I2(g)，一段时间后在温度为 T1 的一端生成纯净的 TaS2 晶体， 要想实现该转化，只有在温度为 T2 的一端发生正反应，使 TaS2 粉末转化为气态，然后在温度为 T1 的一端 发生逆反应生成纯净的 TaS2 晶体，利用“正反应为吸热反应”可知高温反应正向移动，降温反应逆向移动， 因此可推知 T1＜T2；利用上述过程分析可知 I2(g)可循环利用。(3)利用碘遇淀粉变蓝色可知该滴定操作指示 剂可选用淀粉溶液，滴定终点时溶液由无色变为蓝色且 30 s 内不褪色。(4)Kh＝c（H2SO3）·c（OH－） c（HSO－ 3 ） ＝ c（H2SO3）·c（OH－）·c（H＋） c（HSO－ 3 ）·c（H＋） ＝KW Ka ＝ 10－14 mol2·L－2 1×10－2 mol·L－1 ＝1×10－12 mol·L－1；加入少量的 I2 后，I2 与 HSO－ 3 反应使 c(HSO－ 3 )减小，引起 HSO － 3 水解程度增大，所以 NaHSO3 溶液中c（H2SO3） c（HSO－ 3 ） 将增大。 10．F2 G2 H2 [2013·天津卷] 某市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物 PM2.5(直径小于等于 2.5 μm 的悬浮颗粒物)，其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对 PM2.5、SO2、NOx 等进行研究具有重要意义。 请回答下列问题： (1)将 PM2.5 样本用蒸馏水处理制成待测试样。 若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表： 离子 K＋ Na＋ NH＋ 4 SO2－ 4 NO－ 3 Cl－ 浓度/mol·L－1 4× 10－6 6× 10－6 2× 10－5 4× 10－5 3× 10－5 2× 10－5 根据表中数据判断 PM2.5 的酸碱性为________，试样的 pH＝________。 (2)为减少 SO2 的排放，常采取的措施有： ①将煤转化为清洁气体燃料。 已知：H2(g)＋1 2O2(g)===H2O(g) ΔH＝－241.8 kJ·mol－1 C(s)＋1 2O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1 写 出 焦 炭 与 水 蒸 气 反 应 的 热 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ② 洗 涤 含 SO2 的 烟 气 。 以 下 物 质 可 作 洗 涤 剂 的 是 ________________________________________________________________________。 a．Ca(OH)2 b．Na2CO3 c．CaCl2 d．NaHSO3 (3)汽车尾气中 NOx 和 CO 的生成及转化 ①已知汽缸中生成 NO 的反应为 N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH>0 若 1 mol 空气含 0.8 mol N2 和 0.2 mol O2，1300 ℃时在密闭容器内反应达到平衡，测得 NO 为 8×10－ 4 mol。计算该温度下的平衡常数 K＝________。 汽 车 启 动 后 ， 汽 缸 温 度 越 高 ， 单 位 时 间 内 NO 排 放 量 越 大 ， 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②汽车燃油不完全燃烧时产生 CO，有人设想按下列反应除去 CO： 2CO(g)===2C(s)＋O2(g) 己 知 该 反 应 的 ΔH>0 ， 简 述 该 设 想 能 否 实 现 的 依 据 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③目前，在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少 CO 和 NO 的污染，其化学反应方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 10．[答案] (1)酸性 4 (2)①C(s)＋ H2O(g)===CO(g)＋ H2(g) ΔH＝ ＋131.3 kJ·mol－1 ②a、b (3)①4×10－6 温度升高，反应速率加快，平衡右移 ②该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行 ③2CO＋2NO===== 催化剂 2CO2＋N2 [解析] (1)PM2.5 中含 NH＋ 4 ，因 NH ＋ 4 的水解而显酸性；根据电荷守恒得 c(H＋)＋c(K＋)＋c(Na＋)＋c(NH＋ 4 ) ＝2c(SO2－ 4 )＋c(NO－ 3 )＋c(Cl－)，将表格中的数据代入求得 c(H＋)＝10－4 mol·L－1，pH＝4。 (2)①第 2 个方程式减第 1 个方程式得目标反应的热化学方程式为 C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH ＝＋131.3 kJ·mol－1。 ②SO2 是酸性氧化物，可用碱性物质吸收，故正确答案为 a、b。 (3)①K＝ c2（NO） c（N2）×c（O2） ＝（8×10－4）2 0.8×0.2 ＝4×10－6；该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应 方向移动，且升高温度，反应速率加快。 ②该反应ΔH＞0、且ΔS＜0，故反应在任何温度下都不能自发。 ③NO 具有氧化性，能将 CO 氧化成 CO2，自身被还原为 N2。 7．G2 G4 G5 [2013·重庆卷] 将 E 和 F 加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)＋F(s) 2G(g)。忽略固体 体积，平衡时 G 的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示： 压强/MPa 体积分数/%温度/℃ 1.0 2.0 3.0 810 54.0 a b 915 c 75.0 d 1000 e f 83.0 ①b0 ④K(1000 ℃)>K(810 ℃) 上述①～④中正确的有( ) A．4 个 B．3 个 C．2 个 D．1 个 7．A [解析] E(g)＋F(s) 2G(g)为气体分子数增加的反应，ΔS＞0，③正确。因增大压强，平衡逆 向移动，G 的体积分数减小，由表中数据可知，升高温度，增大压强时，G 的体积分数增大，故该反应为 吸热反应，ΔH＞0，K(1000 ℃)＞K(810 ℃)，b＜f，①、④正确；915 ℃、2.0 MPa 条件下，平衡时 G 的 体积分数为 0.75，则 E 的体积分数为 0.25，而 G 的变化量为 0.75，则 E 的变化量为 0.375，可知 E 的初始 量为 0.625，②正确。 26．D4 F2 G2 F3 [2013·北京卷] NOx 是汽车尾气中的主要污染物之一。 (1)NOx 能 形 成 酸 雨 ， 写 出 NO2 转 化 为 HNO3 的 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 (2)汽车发动机工作时会引发 N2 和 O2 反应，其能量变化示意图如下： ――→2×（－630） kJ·mol－1 2NO（g）N2（g） ――→945 kJ·mol－1 2N（g）O2（g） ――→498 kJ·mol－1 2O（g） ① 写 出 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 ② 随 温 度 升 高 ， 该 反 应 化 学 平 衡 常 数 的 变 化 趋 势 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低 NOx 的排放。 ①当尾气中空气不足时，NOx 在催化转化器中被还原成 N2 排出。写出 NO 被 CO 还原的化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收 NOx 生成盐。其吸收能力顺序如下： 12MgO<20CaO<38SrO<56BaO 。 原 因 是 ________________________________________________________________________， 元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对 NOx 的吸收能力逐渐增强。 (4)通过 NOx 传感器可监测 NOx 的含量，其工作原理示意图如下： 图 0 ①Pt 电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。 ② 写 出 NiO 电 极 的 电 极 反 应 式 ： ________________________________________________________________________。 26．[答案] (1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)①N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1 ②增大 (3)①2CO＋2NO===== 催化剂 N2＋2CO2 ②根据 Mg、Ca、Sr 和 Ba 的质子数，得知它们均为ⅡA 族元素。同一主族的元素，从上到下，原子 半径逐渐增大 (4)①还原 ②NO＋O2－－2e－===NO2 [解析] (1)NO2 与水反应的化学方程式为 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 (2)①N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝945 kJ·mol－1＋498 kJ·mol－1－2×630 kJ·mol－1＝＋183 kJ·mol－1。 ②该反应为吸热反应，随温度升高，化学平衡常数增大。 (3)根据题意 NO 被还原为 N2，则 CO 被氧化为 CO2。 (4)Pt 电极上 O2 得电子发生还原反应，电极反应式为 O2＋4e－===2O2－，电池总反应式为 2NO＋ O2===2NO2，用电池总反应式减去 Pt 电极的电极反应式并化简得 NiO 电极的电极反应式：NO＋O2－－2e－ ===NO2。 G3 速率、平衡图像 11.G2 G3 [2013·安徽卷] 一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料 MgO： MgSO4(s)＋CO(g) MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) ΔH＞0。 该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标 x 的值，重新达到平衡后，纵坐标 y 随 x 变化趋势合理的是( ) 图 0 选项 x y A 温度 容器内混合气体的密度 B CO 的物质的量 CO2 与 CO 的物质 的量之比 C SO2 的浓度 平衡常数 K D MgSO4 的质量(忽略体积) CO 的转化率 11.A [解析] 正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，容器内混合气体质量增加，而容器体积 不变，故容器内混合气体的密度随温度升高而增大，A 项正确；增加 CO 的物质的量，平衡虽正向移动， 但因正反应为气体体积增大的反应，故达到新平衡时 CO 的转化率较原来的低，所以n（CO2） n（CO） 变小，B 项 错误；反应的平衡常数只与温度有关，因此 SO2 的浓度变大，反应平衡常数 K 不变，C 项错误；MgSO4 为固态，因此增加 MgSO4 的质量(忽略体积)，其他反应物的浓度不变，平衡不移动，CO 的转化率不变， D 项错误。 23．E1 C2 G4 G2 G3 G1 C3 F4 [2013·福建卷] 利用化石燃料开采、加工过程产生的 H2S 废气制取氢气，既价廉又环保。 (1)工业上可用组成为 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 的无机材料纯化制取的氢气。 ①已知元素 M、R 均位于元素周期表中第 3 周期，两种元素原子的质子数之和为 27，则 R 的原子结 构示意图为________。 ②常温下，不能与 M 单质发生反应的是____________(填序号)。 a．CuSO4 溶液 b．Fe2O3 c．浓硫酸 d．NaOH 溶液 e．Na2CO3 固体 (2)利用 H2S 废气制取氢气的方法有多种。 ①高温热分解法 已知：H2S(g) H2(g)＋1 2S2(g) 在恒容密闭容器中，控制不同温度进行 H2S 分解实验。以 H2S 起始浓度均为 c mol·L－1 测定 H2S 的 转化率，结果见图 0。图中 a 为 H2S 的平衡转化率与温度关系曲线，b 曲线表示不同温度下反应经过相同 时间且未达到化学平衡时 H2S 的转化率。据图计算 985 ℃时 H2S 按上述反应分解的平衡常数 K＝________； 说 明 随 温 度 的 升 高 ， 曲 线 b 向 曲 线 a 逼 近 的 原 因 ： ________________________________________________________________________。 图 0 ②电化学法 该 法 制 氢 过 程 的 示 意 图 如 图 0 。 反 应 池 中 反 应 物 的 流 向 采 用 气 、 液 逆 流 方 式 ， 其 目 的 是 ________________________________________________________________________； 反 应 池 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 反 应 后 的 溶 液 进 入 电 解 池 ， 电 解 总 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________________。 图 0 23．[答案] (1)① ②b、e (2)①2 3 0.2c 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短(或其他合理答案) ②增大反应物接触面积，使反应更充分 H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl 2Fe2＋＋2H＋===== 通电 2Fe3＋＋H2↑ [解析] (1)①无机材料 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 中钾元素显＋1 价，氧元素显－2 价，氢元素显＋1 价，则 M 显＋3 价，R 显＋4 价；第 3 周期主族元素质子数之和为 27，则 M、R 原子的质子数分别为 13、 14，M、R 分别是铝、硅，由此可以画出硅的原子结构示意图；由金属活动性顺序可得，铝比铜活泼，则 铝与硫酸铜溶液可以发生置换反应，即 2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu，a 项错误；虽然铝比铁活泼，但 是铝与氧化铁在高温下才能发生铝热反应，即 2Al＋Fe2O3===== 高温 Al2O3＋2Fe，而常温下则不能反应，b 项正 确；浓硫酸具有强氧化性，常温下能使铝钝化，铝表面生成一层致密的保护膜，钝化是化学变化，c 项错 误；氢氧化钠是强碱，铝元素位于元素周期表中金属和非金属交界线附近，其单质与 NaOH 溶液容易反应， 放出气体，即 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，d 项错误；铝不如钠活泼，常温下铝不能与碳酸 钠固体反应，e 项正确；(2)①H2S 的起始浓度为 c mol·L－1，985 ℃时 H2S 的平衡转化率为 40%，则 H2S 的变化浓度为 0.4c mol·L－1，则： H2S(g) H2 (g)＋1 2S2 (g) 各组分的起始 浓度/mol·L－1 c 0 0 各组分的变化 浓度/mol·L－1 0.4c 0.4c 0.2c 各组分的平衡 浓度/mol·L－1 0.6c 0.4c 0.2c K＝c（H2）·c 1 2（S2） c（H2S） ＝0.4c× 0.2c 0.6c ＝2 3 0.2c； 读图可得，未达平衡时 H2S 的转化率逐渐增大，原因是温度逐渐升高，H2S 分解的反应速率逐渐增大， 消耗的 H2S 逐渐增多；已达平衡后 H2S 的平衡转化率逐渐增大的原因是 H2S 分解是吸热反应，升高温度时 平衡右移，消耗的 H2S 增多； ②读图可得，H2S 气体从反应池底部通入，FeCl3 溶液从反应池顶部喷下，这种采用气液逆流方式加入 反应物的主要目的是增大反应物接触面积，使反应更充分；读图可得，H2S 中 S 被氧化，该反应中降价元 素一定是铁元素，由＋3 价降为相邻的＋2 价，则 FeCl3 被还原为 FeCl2，配平可得：H2S＋2FeCl3===2FeCl2 ＋S↓＋2HCl；反应池中反应后溶液中主要成分是 FeCl2、HCl，电解池中含有的 Fe2＋被氧化为 Fe3＋，H＋ 被还原为 H2，电解总反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋===== 电解 2Fe3＋＋H2↑。 31．F2 G4 G1 C3 G2 G3 G5 [2013·广东卷] 大气中的部分碘源于 O3 对海水中 I－的氧化。将 O3 持续通入 NaI 溶液中进行模拟研究。 (1)O3 将 I－氧化成 I2 的过程由 3 步反应组成： ①I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g) ΔH1； ②IO－(aq)＋H＋(aq) HOI(aq) ΔH2； ③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l) ΔH3。 总 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，其反应热ΔH＝ ________。 (2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)，其平衡常数表达式为______________。 (3)为探究 Fe2＋对 O3 氧化 I－反应的影响(反应体系如图 0)，某研究小组测定两组实验中 I － 3 浓度和体系 pH，结果见图 1 和下表。 图 0 图 1 编号 反应物 反应前 pH 反应后 pH 第 1 组 O3＋I－ 5.2 11.0 第 2 组 O3＋I－＋Fe2＋ 5.2 4.1 ① 第 1 组 实 验 中 ， 导 致 反 应 后 pH 升 高 的 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ② 图 0 中 的 A 为 ________ 。 由 Fe3 ＋ 生 成 A 的 过 程 能 显 著 提 高 I － 的 转 化 率 ， 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③第 2 组实验进行 18 s 后，I － 3 浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。 A．c(H＋)减小 B．c(I－)减小 C．I2(g)不断生成 D．c(Fe3＋)增加 (4)据图 1，计算 3～18 s 内第 2 组实验中生成 I － 3 的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数 字)。 31．[答案] (1)2NaI＋O3＋H2SO4 Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 或 2NaI＋O3＋H2SO4===Na2SO4＋I2＋O2＋ H2O 等 ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 (2)K＝ c（I－ 3 ） c（I2）·c（I－） (3)①反应既消耗了氢离子又生成水，导致溶液中 c(H＋)降低，pH 升高 ②Fe2＋ Fe3＋将 I－直接氧化成 I2，使溶液中 c(I2)增大，促使 I2(aq)＋I－ I－ 3 (aq)的平衡右移，消耗的 c(H＋)增多 ③BC (4)v(I－ 3 )＝Δc（I－ 3 ） Δt ＝（11.8－3.5）×10－3 mol·L－1 18 s－3 s ≈5.5×10－4 mol/(L·s) [解析] (1)臭氧在酸性条件下将碘离子氧化成碘单质的过程由 3 步反应组成，观察已知 3 个热化学方程 式中的反应物和生成物，发现①＋②＋③可以得出总反应的热化学方程式为 2 I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq) I2(aq) ＋O2(g)＋H2O(l)，根据盖斯定律可得其焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3；氢离子表示强酸如硫酸等，将臭 氧持续通入 NaI 溶液中，总反应的化学方程式是 2NaI＋O3＋H2SO4 Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 或 2NaI＋O3 ＋H2SO4===Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 等；(2)由化学平衡常数定义式可得，I2(aq)＋ I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡常 数表达式为 c（I－ 3 ） c（I2）·c（I－） ；(3)①导致前者反应后 pH 升高的原因是臭氧将碘离子氧化为 I2 的总反应的离 子方程式为 2I－＋O3＋2H＋ I2＋O2(g)＋H2O(或者第②③步反应的反应物中都有氢离子，第③步反应的生 成物中有水)，既消耗氢离子又生成水，导致溶液的酸性减弱、pH 升高；②第一组实验无催化剂，O3 将 I －氧化成 I2 分 3 步进行，第②③步反应都是可逆反应，因此 I－的转化率很小；第二组实验有催化剂，能加 快反应速率，改变反应的路径，使发生反应所需活化能降低，催化剂的加入将总反应的离子方程式(2I－＋ O3＋2H＋ I2＋O2＋H2O)一分为二，先后反应的离子方程式为 2Fe2＋＋O3＋2H＋===2Fe3＋＋O2＋H2O、2Fe3 ＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，且催化剂在反应前后的总质量保持不变，因此图中 A 为 Fe2＋；虽然催化剂(或 Fe2＋) 不能使总反应 2 I－(aq)＋ O3(g)＋2H＋(aq) I2(aq) ＋O2(g)＋H2O(l)所达平衡移动，但是它改变反应的路 径，由铁离子生成亚铁离子的过程能显著提高碘离子的转化率的原因是 Fe3＋可以将 I－直接氧化成 I2 或 2Fe3 ＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，使溶液中 c(I2)增大，进而使 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡右移，消耗的 c(I－)增多； ③对比表格中第 1、2 组实验前后 pH 可得，第 1 组 pH 增大，c(H＋)减小，图中第 1 组实验所得 I － 3 浓度曲 线先略为增大后几乎不变，第 2 组 pH 减小，c(H＋)增大，图中第 2 组实验所得 I － 3 浓度曲线先显著增大后逐 渐减小至无，根据上述分析可得，若 c(H＋)减小，I － 3 浓度不会下降，A 项错误；若 c(I－)减小，则反应③HOI(aq) ＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l)的平衡左移，c(I2)也减小，导致 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡左移， 所以 I － 3 浓度下降，B 项正确；若 I2(g)不断生成，导致 I2(aq) I2(g)的溶解平衡右移，既使溶液中 c(I2)减 小，又使 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡左移，则 I － 3 浓度下降，C 项正确；若 c(Fe3＋)增加，Fe3＋将 I－直接 氧化成 I2 或发生反应 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，则溶液中 c(I2)增大，而海水中 c(I－)略为减小或忽略不计， 导致 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡右移，I － 3 浓度增大，D 项错误；(4)读图，3～18 s 内第 2 组实验中 I － 3 浓 度 由 3.5×10 － 3 mol/L 增 加 到 11.8×10 － 3 mol/L ， 则 生 成 I － 3 的 平 均 反 应 速 率 v(I － 3 ) ＝ Δc（I－ 3 ） Δt ＝ （11.8－3.5）×10－3 mol·L－1 18 s－3 s ≈5.5×10－4 mol/(L·s)，此问需要注意纵坐标中 “c(I－ 3 )/10－3 mol·L－1” 隐 含的信息，计算时需要图中所得数据乘以“×10－3 mol·L－1”。 27．F1 G3 [2013·浙江卷] 捕碳技术(主要指捕获 CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前 NH3 和 (NH4)2CO3 已经被用作工业捕碳剂，它们与 CO2 可发生如下可逆反应： 反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) (NH4)2CO3(aq) ΔH1 反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g) NH4HCO3(aq) ΔH2 反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq) ΔH3 请回答下列问题： (1)ΔH3 与ΔH1、ΔH2 之间的关系是：ΔH3＝________。 (2)为研究温度对(NH4)2CO3 捕获 CO2 效率的影响，在某温度 T1 下，将一定量的(NH4)2CO3 溶液置于密 闭容器中，并充入一定量的 CO2 气体(用氮气作为稀释剂)，在 t 时刻，测得容器中 CO2 气体的浓度。然后 分别在温度为 T2、T3、T4、T5 下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得 CO2 气 体浓度，得到趋势图[见图(a)]。则： ①ΔH3________0(填“>”“＝”或“<”)。 ②在 T1～T2 及 T4～T5 二个温度区间，容器内 CO2 气体浓度呈现如图(a)所示的变化趋势，其原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③反应Ⅲ在温度为 T1 时，溶液 pH 随时间变化的趋势曲线如图(b)所示。当时间到达 t1 时，将该反应体 系温度迅速上升到 T2，并维持该温度。请在该图中画出 t1 时刻后溶液的 pH 变化总趋势曲线。 (a) (b) 图 0 (3)利用反应Ⅲ捕获 CO2，在(NH4)2CO3 初始浓度和体积确定的情况下，提高 CO2 吸收量的措施有 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (写出 2 个)。 (4)下列物质中也可能作为 CO2 捕获剂的是__________。 A．NH4Cl B．Na2CO3 C．HOCH2CH2OH D．HOCH2CH2NH2 27．[答案] (1)2ΔH2－ΔH1 (2)①< ②T1～T2 区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应速率越快，所以 CO2 被捕获的量随温度升 高而提高。T4～T5 区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动， 所以不利于 CO2 捕获 ③ (3)降低温度；增加 CO2 浓度(或分压) (4)B、D [解析] (1)根据盖斯定律可得出，将“反应Ⅱ×2－反应Ⅰ”，即得反应Ⅲ，所以ΔH3＝2ΔH2－ΔH1。(2)① 从图(a)分析，T3 时 CO2 吸收率最高，当温度再高时，平衡会逆向移动，导致 CO2 的量增多，故该反应为 放热反应，即ΔH3<0。②当温度低于 T3 时，反应未达平衡，当温度高时，CO2 的吸收率加快。③温度从 T1 升到 T2 时，CO2 的吸收率减小，则溶液中的 CO2 含量少，pH 增大，当温度不变时，反应达平衡，则 CO2 含量不变，pH 不变。(3)反应Ⅲ为气体体积减小的放热反应，故可以采用低温、高压以提高 CO2 的吸收量。 (4)CO2 与 Na2CO3 反应可生成 NaHCO3，HOCH2CH2NH2 中的氨基显碱性，也可以吸收酸性气体 CO2。 G4 等效平衡与化学平衡计算 23.E1 C2 G4 G2 G3 G1 C3 F4 [2013·福建卷] 利用化石燃料开采、加工过程产生的 H2S 废气制取氢气，既价廉又环保。 (1)工业上可用组成为 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 的无机材料纯化制取的氢气。 ①已知元素 M、R 均位于元素周期表中第 3 周期，两种元素原子的质子数之和为 27，则 R 的原子结 构示意图为________。 ②常温下，不能与 M 单质发生反应的是____________(填序号)。 a．CuSO4 溶液 b．Fe2O3 c．浓硫酸 d．NaOH 溶液 e．Na2CO3 固体 (2)利用 H2S 废气制取氢气的方法有多种。 ①高温热分解法 已知：H2S(g) H2(g)＋1 2S2(g) 在恒容密闭容器中，控制不同温度进行 H2S 分解实验。以 H2S 起始浓度均为 c mol·L－1 测定 H2S 的转 化率，结果见图 0。图中 a 为 H2S 的平衡转化率与温度关系曲线，b 曲线表示不同温度下反应经过相同时 间且未达到化学平衡时 H2S 的转化率。据图计算 985 ℃时 H2S 按上述反应分解的平衡常数 K＝________； 说 明 随 温 度 的 升 高 ， 曲 线 b 向 曲 线 a 逼 近 的 原 因 ： ________________________________________________________________________。 图 0 ②电化学法 该 法 制 氢 过 程 的 示 意 图 如 图 0 。 反 应 池 中 反 应 物 的 流 向 采 用 气 、 液 逆 流 方 式 ， 其 目 的 是 ________________________________________________________________________； 反 应 池 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 反 应 后 的 溶 液 进 入 电 解 池 ， 电 解 总 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________________。 图 0 23．[答案] (1)① ②b、e (2)①2 3 0.2c 温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短(或其他合理答案) ②增大反应物接触面积，使反应更充分 H2S＋2FeCl3===2FeCl2＋S↓＋2HCl 2Fe2＋＋2H＋===== 通电 2Fe3＋＋H2↑ [解析] (1)①无机材料 K2O·M2O3·2RO2·nH2O 中钾元素显＋1 价，氧元素显－2 价，氢元素显＋1 价，则 M 显＋3 价，R 显＋4 价；第 3 周期主族元素质子数之和为 27，则 M、R 原子的质子数分别为 13、 14，M、R 分别是铝、硅，由此可以画出硅的原子结构示意图；由金属活动性顺序可得，铝比铜活泼，则 铝与硫酸铜溶液可以发生置换反应，即 2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu，a 项错误；虽然铝比铁活泼，但 是铝与氧化铁在高温下才能发生铝热反应，即 2Al＋Fe2O3===== 高温 Al2O3＋2Fe，而常温下则不能反应，b 项正 确；浓硫酸具有强氧化性，常温下能使铝钝化，铝表面生成一层致密的保护膜，钝化是化学变化，c 项错 误；氢氧化钠是强碱，铝元素位于元素周期表中金属和非金属交界线附近，其单质与 NaOH 溶液容易反应， 放出气体，即 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，d 项错误；铝不如钠活泼，常温下铝不能与碳酸 钠固体反应，e 项正确；(2)①H2S 的起始浓度为 c mol·L－1，985 ℃时 H2S 的平衡转化率为 40%，则 H2S 的 变化浓度为 0.4c mol·L－1，则： H2S(g) H2 (g)＋1 2S2 (g) 各组分的起始 浓度/mol·L－1 c 0 0 各组分的变化 浓度/mol·L－1 0.4c 0.4c 0.2c 各组分的平衡 浓度/mol·L－1 0.6c 0.4c 0.2c K＝c（H2）·c 1 2（S2） c（H2S） ＝0.4c× 0.2c 0.6c ＝2 3 0.2c； 读图可得，未达平衡时 H2S 的转化率逐渐增大，原因是温度逐渐升高，H2S 分解的反应速率逐渐增大， 消耗的 H2S 逐渐增多；已达平衡后 H2S 的平衡转化率逐渐增大的原因是 H2S 分解是吸热反应，升高温度时 平衡右移，消耗的 H2S 增多； ②读图可得，H2S 气体从反应池底部通入，FeCl3 溶液从反应池顶部喷下，这种采用气液逆流方式加入 反应物的主要目的是增大反应物接触面积，使反应更充分；读图可得，H2S 中 S 被氧化，该反应中降价元 素一定是铁元素，由＋3 价降为相邻的＋2 价，则 FeCl3 被还原为 FeCl2，配平可得：H2S＋2FeCl3===2FeCl2 ＋S↓＋2HCl；反应池中反应后溶液中主要成分是 FeCl2、HCl，电解池中含有的 Fe2＋被氧化为 Fe3＋，H＋ 被还原为 H2，电解总反应的离子方程式：2Fe2＋＋2H＋===== 电解 2Fe3＋＋H2↑。 31．F2 G4 G1 C3 G2 G3 G5 [2013·广东卷] 大气中的部分碘源于 O3 对海水中 I－的氧化。将 O3 持续通入 NaI 溶液中进行模拟研究。 (1)O3 将 I－氧化成 I2 的过程由 3 步反应组成： ①I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g) ΔH1； ②IO－(aq)＋H＋(aq) HOI(aq) ΔH2； ③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l) ΔH3。 总 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，其反应热ΔH＝ ________。 (2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)，其平衡常数表达式为______________。 (3)为探究 Fe2＋对 O3 氧化 I－反应的影响(反应体系如图 0)，某研究小组测定两组实验中 I － 3 浓度和体系 pH，结果见图 1 和下表。 图 0 图 1 编号 反应物 反应前 pH 反应后 pH 第 1 组 O3＋I－ 5.2 11.0 第 2 组 O3＋I－＋Fe2＋ 5.2 4.1 ① 第 1 组 实 验 中 ， 导 致 反 应 后 pH 升 高 的 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ② 图 0 中 的 A 为 ________ 。 由 Fe3 ＋ 生 成 A 的 过 程 能 显 著 提 高 I － 的 转 化 率 ， 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③第 2 组实验进行 18 s 后，I － 3 浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。 A．c(H＋)减小 B．c(I－)减小 C．I2(g)不断生成 D．c(Fe3＋)增加 (4)据图 1，计算 3～18 s 内第 2 组实验中生成 I － 3 的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数 字)。 31．[答案] (1)2NaI＋O3＋H2SO4 Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 或 2NaI＋O3＋H2SO4===Na2SO4＋I2＋O2＋ H2O 等 ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 (2)K＝ c（I－ 3 ） c（I2）·c（I－） (3)①反应既消耗了氢离子又生成水，导致溶液中 c(H＋)降低，pH 升高 ②Fe2＋ Fe3＋将 I－直接氧化成 I2，使溶液中 c(I2)增大，促使 I2(aq)＋I－ I－ 3 (aq)的平衡右移，消耗的 c(H＋)增多 ③BC (4)v(I－ 3 )＝Δc（I－ 3 ） Δt ＝（11.8－3.5）×10－3 mol·L－1 18 s－3 s ≈5.5×10－4 mol/(L·s) [解析] (1)臭氧在酸性条件下将碘离子氧化成碘单质的过程由 3 步反应组成，观察已知 3 个热化学方程 式中的反应物和生成物，发现①＋②＋③可以得出总反应的热化学方程式为 2 I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq) I2(aq) ＋O2(g)＋H2O(l)，根据盖斯定律可得其焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3；氢离子表示强酸如硫酸等，将臭 氧持续通入 NaI 溶液中，总反应的化学方程式是 2NaI＋O3＋H2SO4 Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 或 2NaI＋O3 ＋H2SO4===Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 等；(2)由化学平衡常数定义式可得，I2(aq)＋ I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡常 数表达式为 c（I－ 3 ） c（I2）·c（I－） ；(3)①导致前者反应后 pH 升高的原因是臭氧将碘离子氧化为 I2 的总反应的离 子方程式为 2I－＋O3＋2H＋ I2＋O2(g)＋H2O(或者第②③步反应的反应物中都有氢离子，第③步反应的生 成物中有水)，既消耗氢离子又生成水，导致溶液的酸性减弱、pH 升高；②第一组实验无催化剂，O3 将 I －氧化成 I2 分 3 步进行，第②③步反应都是可逆反应，因此 I－的转化率很小；第二组实验有催化剂，能加 快反应速率，改变反应的路径，使发生反应所需活化能降低，催化剂的加入将总反应的离子方程式(2I－＋ O3＋2H＋ I2＋O2＋H2O)一分为二，先后反应的离子方程式为 2Fe2＋＋O3＋2H＋===2Fe3＋＋O2＋H2O、2Fe3 ＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，且催化剂在反应前后的总质量保持不变，因此图中 A 为 Fe2＋；虽然催化剂(或 Fe2＋) 不能使总反应 2 I－(aq)＋ O3(g)＋2H＋(aq) I2(aq) ＋O2(g)＋H2O(l)所达平衡移动，但是它改变反应的路 径，由铁离子生成亚铁离子的过程能显著提高碘离子的转化率的原因是 Fe3＋可以将 I－直接氧化成 I2 或 2Fe3 ＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，使溶液中 c(I2)增大，进而使 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡右移，消耗的 c(I－)增多； ③对比表格中第 1、2 组实验前后 pH 可得，第 1 组 pH 增大，c(H＋)减小，图中第 1 组实验所得 I － 3 浓度曲 线先略为增大后几乎不变，第 2 组 pH 减小，c(H＋)增大，图中第 2 组实验所得 I － 3 浓度曲线先显著增大后逐 渐减小至无，根据上述分析可得，若 c(H＋)减小，I － 3 浓度不会下降，A 项错误；若 c(I－)减小，则反应③HOI(aq) ＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l)的平衡左移，c(I2)也减小，导致 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡左移， 所以 I － 3 浓度下降，B 项正确；若 I2(g)不断生成，导致 I2(aq) I2(g)的溶解平衡右移，既使溶液中 c(I2)减 小，又使 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡左移，则 I － 3 浓度下降，C 项正确；若 c(Fe3＋)增加，Fe3＋将 I－直接 氧化成 I2 或发生反应 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，则溶液中 c(I2)增大，而海水中 c(I－)略为减小或忽略不计， 导致 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡右移，I － 3 浓度增大，D 项错误；(4)读图，3～18 s 内第 2 组实验中 I － 3 浓 度 由 3.5×10 － 3 mol/L 增 加 到 11.8×10 － 3 mol/L ， 则 生 成 I － 3 的 平 均 反 应 速 率 v(I － 3 ) ＝ Δc（I－ 3 ） Δt ＝ （11.8－3.5）×10－3 mol·L－1 18 s－3 s ≈5.5×10－4 mol/(L·s)，此问需要注意纵坐标中 “c(I－ 3 )/10－3 mol·L－1” 隐 含的信息，计算时需要图中所得数据乘以“×10－3 mol·L－1”。 7．G2 G4 G5 [2013·重庆卷] 将 E 和 F 加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)＋F(s) 2G(g)。忽略固体 体积，平衡时 G 的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示： 压强/MPa 体积分数/%温度/℃ 1.0 2.0 3.0 810 54.0 a b 915 c 75.0 d 1000 e f 83.0 ①b0 ④K(1000 ℃)>K(810 ℃) 上述①～④中正确的有( ) A．4 个 B．3 个 C．2 个 D．1 个 7．A [解析] E(g)＋F(s) 2G(g)为气体分子数增加的反应，ΔS＞0，③正确。因增大压强，平衡逆 向移动，G 的体积分数减小，由表中数据可知，升高温度，增大压强时，G 的体积分数增大，故该反应为 吸热反应，ΔH＞0，K(1000 ℃)＞K(810 ℃)，b＜f，①、④正确；915 ℃、2.0 MPa 条件下，平衡时 G 的 体积分数为 0.75，则 E 的体积分数为 0.25，而 G 的变化量为 0.75，则 E 的变化量为 0.375，可知 E 的初始 量为 0.625，②正确。 6．G1 G4 G5 [2013·四川卷] 在一定温度下，将气体 X 和气体 Y 各 0.16 mol 充入 10 L 恒容密闭容器中，发生反应 X(g)＋Y(g) 2Z(g) ΔH＜0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表： t/min 2 4 7 9 n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 下列说法正确的是( ) A．反应前 2 min 的平均速率 v(Z)＝2.0×10－3 mol/(L·min) B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前 v 逆＞v 正 C．该温度下此反应的平衡常数 K＝1.44 D．其他条件不变，再充入 0.2 mol Z，平衡时 X 的体积分数增大 6．C [解析] 利用反应式可知 v(Z)＝2v(Y)＝2×(0.16 mol－0.12 mol)÷(10 L×2 min)＝4.0×10 － 3 mol/(L·min)，A 项错误；该反应放热，降温平衡正向移动，v 正＞v 逆，B 项错误；列三段式，K＝ c2（Z） c（X）·c（Y） ＝ 0.0122 0.01×0.01 ＝1.44，C 项正确；因反应前后气体物质的量不变，故再充入 0.2 mol Z，平衡不移动，平衡时 X 的体积分数不变，D 项错误。 G5 化学反应速率和化学平衡综合 15.G5 [2013·江苏卷] 一定条件下存在反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，其正反应放热。现 有三个相同的 2 L 恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入 1 mol CO 和 1 mol H2O， 在Ⅱ中充入 1 mol CO2 和 1 mol H2，在Ⅲ中充入 2 mol CO 和 2 mol H2O，700 ℃条件下开始反应。达到平 衡时，下列说法正确的是( ) A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同 B．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同 C．容器Ⅰ中 CO 的物质的量比容器Ⅱ中的多 D．容器Ⅰ中 CO 的转化率与容器Ⅱ中 CO2 的转化率之和小于 1 15．CD [解析] 因为容器绝热，给定反应的正反应为放热反应，容器Ⅰ的温度升高，容器Ⅱ的温度 降低，故反应速率Ⅰ中快，A 项错误；由于容器Ⅲ中加入的反应物多，放出的热量也多，容器内温度高， 故平衡常数不同，B 项错误；因容器Ⅰ的温度高，故相当于平衡逆向移动，CO 的转化率降低，C 项正确； 如果容器Ⅰ和容器Ⅱ在温度相同的情况下达到平衡，CO、CO2 转化率之和等于 1，但容器Ⅰ的温度升高， 平衡逆向移动，CO 的转化率降低，容器Ⅱ温度降低，CO2 的转化率也降低，D 项正确。 28．G5 J4 [2013·安徽卷] 某酸性工业废水中含有 K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的 Cr2O2－ 7 转化为 Cr3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步 研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下： (1)在 25 ℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始 pH 和一定浓度 草酸溶液用量，作对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。 实验编号 初始 pH 废水样品 体积/mL 草酸溶液 体积/mL 蒸馏水 体积/mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 测得实验①和②溶液中的 Cr2O 2－ 7 浓度随时间变化关系如图 0 所示。 图 0 (2)上述反应后草酸被氧化为________(填化学式)。 (3) 实 验 ① 和 ② 的 结 果 表 明 ________________________________________________________________________； 实验①中 0～t1 时间段反应速率 v(Cr3＋)＝________mol·L－1·min－1(用代数式表示)。 (4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假 设三： 假设一：Fe2＋起催化作用； 假设二：________________________________________________________________________； 假设三：________________________________________________________________________； …… (5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。 [除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有 K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3 等。溶液中 Cr2O 2－ 7 的浓度可用仪器测定] 实验方案(不要求写具体操作过程) 预期实验结果和结论 28.[答案] (1) 实验编号 初始 pH 废水样品 体积/mL 草酸溶液 体积/mL 蒸馏水 体积/mL ③ 20 20 (2)CO2 (3)溶液 pH 对该反应的速率有影响 2（c0－c1） t1 (4)Al3＋起催化作用 SO 2－ 4 起催化作用 (5) 实验方案(不要求写具体操作过程) 预期实验结果和结论 用等物质的量 K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O 代替 实验①中的铁明矾，控制其他反应条件与实 验①相同，进行对比实验 反应进行相同时间后，若溶液中 c(Cr2O2－ 7 )大 于实验①中的 c(Cr2O2－ 7 )，则假设一成立；若 两溶液中的 c(Cr2O2－ 7 )相同，则假设一不成立 (本题属于开放性试题，合理答案均可) [解析] (1)三组实验加入废水的体积相同，为保证废水样品初始浓度相同，则应保证加入草酸、蒸馏水 后的反应液总体积都相等。为探究不同草酸浓度对反应的影响，实验③需改变加入草酸溶液体积与蒸馏水 的体积，参照实验①、②可知实验③加入草酸溶液体积与蒸馏水的体积之和应是 40 mL。(2)草酸中碳元素 为＋3 价，因此草酸被氧化后生成 CO2。(3)实验①、②只有反应的 pH 不同，故结合 c(Cr2O2－ 7 )随时间的变 化图示知溶液的 pH 对反应速率有影响；v(Cr3＋)＝2v(Cr2O2－ 7 )＝2（c0－c1） t1 。(4)铁明矾溶液中存在 Fe2＋、 Al3＋、SO2－ 4 ，均有可能起催化作用，因此假设二、三分别假设 Al3＋、SO 2－ 4 具有催化作用。(5)可采用对比 实验，采取逐一验证其催化作用的离子，如用等物质的量明矾代替实验①中的铁明矾，控制其他实验条件 与实验①相同，通过看相同时间内 c(Cr2O2－ 7 )的变化，从而得知假设一是否正确。 31．F2 G4 G1 C3 G2 G3 G5 [2013·广东卷] 大气中的部分碘源于 O3 对海水中 I－的氧化。将 O3 持续通入 NaI 溶液中进行模拟研究。 (1)O3 将 I－氧化成 I2 的过程由 3 步反应组成： ①I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g) ΔH1； ②IO－(aq)＋H＋(aq) HOI(aq) ΔH2； ③HOI(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l) ΔH3。 总 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，其反应热ΔH＝ ________。 (2)在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)，其平衡常数表达式为______________。 (3)为探究 Fe2＋对 O3 氧化 I－反应的影响(反应体系如图 0)，某研究小组测定两组实验中 I － 3 浓度和体系 pH，结果见图 1 和下表。 图 0 图 1 编号 反应物 反应前 pH 反应后 pH 第 1 组 O3＋I－ 5.2 11.0 第 2 组 O3＋I－＋Fe2＋ 5.2 4.1 ① 第 1 组 实 验 中 ， 导 致 反 应 后 pH 升 高 的 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ② 图 0 中 的 A 为 ________ 。 由 Fe3 ＋ 生 成 A 的 过 程 能 显 著 提 高 I － 的 转 化 率 ， 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③第 2 组实验进行 18 s 后，I － 3 浓度下降。导致下降的直接原因有(双选)________。 A．c(H＋)减小 B．c(I－)减小 C．I2(g)不断生成 D．c(Fe3＋)增加 (4)据图 1，计算 3～18 s 内第 2 组实验中生成 I － 3 的平均反应速率(写出计算过程，结果保留两位有效数 字)。 31．[答案] (1)2NaI＋O3＋H2SO4 Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 或 2NaI＋O3＋H2SO4===Na2SO4＋I2＋O2＋ H2O 等 ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 (2)K＝ c（I－ 3 ） c（I2）·c（I－） (3)①反应既消耗了氢离子又生成水，导致溶液中 c(H＋)降低，pH 升高 ②Fe2＋ Fe3＋将 I－直接氧化成 I2，使溶液中 c(I2)增大，促使 I2(aq)＋I－ I－ 3 (aq)的平衡右移，消耗的 c(H＋)增多 ③BC (4)v(I－ 3 )＝Δc（I－ 3 ） Δt ＝（11.8－3.5）×10－3 mol·L－1 18 s－3 s ≈5.5×10－4 mol/(L·s) [解析] (1)臭氧在酸性条件下将碘离子氧化成碘单质的过程由 3 步反应组成，观察已知 3 个热化学方程 式中的反应物和生成物，发现①＋②＋③可以得出总反应的热化学方程式为 2 I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq) I2(aq) ＋O2(g)＋H2O(l)，根据盖斯定律可得其焓变ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3；氢离子表示强酸如硫酸等，将臭 氧持续通入 NaI 溶液中，总反应的化学方程式是 2NaI＋O3＋H2SO4 Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 或 2NaI＋O3 ＋H2SO4===Na2SO4＋I2＋O2＋H2O 等；(2)由化学平衡常数定义式可得，I2(aq)＋ I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡常 数表达式为 c（I－ 3 ） c（I2）·c（I－） ；(3)①导致前者反应后 pH 升高的原因是臭氧将碘离子氧化为 I2 的总反应的离 子方程式为 2I－＋O3＋2H＋ I2＋O2(g)＋H2O(或者第②③步反应的反应物中都有氢离子，第③步反应的生 成物中有水)，既消耗氢离子又生成水，导致溶液的酸性减弱、pH 升高；②第一组实验无催化剂，O3 将 I －氧化成 I2 分 3 步进行，第②③步反应都是可逆反应，因此 I－的转化率很小；第二组实验有催化剂，能加 快反应速率，改变反应的路径，使发生反应所需活化能降低，催化剂的加入将总反应的离子方程式(2I－＋ O3＋2H＋ I2＋O2＋H2O)一分为二，先后反应的离子方程式为 2Fe2＋＋O3＋2H＋===2Fe3＋＋O2＋H2O、2Fe3 ＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，且催化剂在反应前后的总质量保持不变，因此图中 A 为 Fe2＋；虽然催化剂(或 Fe2＋) 不能使总反应 2 I－(aq)＋ O3(g)＋2H＋(aq) I2(aq) ＋O2(g)＋H2O(l)所达平衡移动，但是它改变反应的路 径，由铁离子生成亚铁离子的过程能显著提高碘离子的转化率的原因是 Fe3＋可以将 I－直接氧化成 I2 或 2Fe3 ＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，使溶液中 c(I2)增大，进而使 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡右移，消耗的 c(I－)增多； ③对比表格中第 1、2 组实验前后 pH 可得，第 1 组 pH 增大，c(H＋)减小，图中第 1 组实验所得 I － 3 浓度曲 线先略为增大后几乎不变，第 2 组 pH 减小，c(H＋)增大，图中第 2 组实验所得 I － 3 浓度曲线先显著增大后逐 渐减小至无，根据上述分析可得，若 c(H＋)减小，I － 3 浓度不会下降，A 项错误；若 c(I－)减小，则反应③HOI(aq) ＋I－(aq)＋H＋(aq) I2(aq)＋H2O(l)的平衡左移，c(I2)也减小，导致 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡左移， 所以 I － 3 浓度下降，B 项正确；若 I2(g)不断生成，导致 I2(aq) I2(g)的溶解平衡右移，既使溶液中 c(I2)减 小，又使 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡左移，则 I － 3 浓度下降，C 项正确；若 c(Fe3＋)增加，Fe3＋将 I－直接 氧化成 I2 或发生反应 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，则溶液中 c(I2)增大，而海水中 c(I－)略为减小或忽略不计， 导致 I2(aq)＋I－(aq) I－ 3 (aq)的平衡右移，I － 3 浓度增大，D 项错误；(4)读图，3～18 s 内第 2 组实验中 I － 3 浓 度 由 3.5×10 － 3 mol/L 增 加 到 11.8×10 － 3 mol/L ， 则 生 成 I － 3 的 平 均 反 应 速 率 v(I － 3 ) ＝ Δc（I－ 3 ） Δt ＝ （11.8－3.5）×10－3 mol·L－1 18 s－3 s ≈5.5×10－4 mol/(L·s)，此问需要注意纵坐标中 “c(I－ 3 )/10－3 mol·L－1” 隐 含的信息，计算时需要图中所得数据乘以“×10－3 mol·L－1”。 7．G2 G4 G5 [2013·重庆卷] 将 E 和 F 加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)＋F(s) 2G(g)。忽略固体 体积，平衡时 G 的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示： 压强/MPa 体积分数/%温度/℃ 1.0 2.0 3.0 810 54.0 a b 915 c 75.0 d 1000 e f 83.0 ①b0 ④K(1000 ℃)>K(810 ℃) 上述①～④中正确的有( ) A．4 个 B．3 个 C．2 个 D．1 个 7．A [解析] E(g)＋F(s) 2G(g)为气体分子数增加的反应，ΔS＞0，③正确。因增大压强，平衡逆 向移动，G 的体积分数减小，由表中数据可知，升高温度，增大压强时，G 的体积分数增大，故该反应为 吸热反应，ΔH＞0，K(1000 ℃)＞K(810 ℃)，b＜f，①、④正确；915 ℃、2.0 MPa 条件下，平衡时 G 的 体积分数为 0.75，则 E 的体积分数为 0.25，而 G 的变化量为 0.75，则 E 的变化量为 0.375，可知 E 的初始 量为 0.625，②正确。 11．G5 H1 [2013·北京卷] 下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是( ) A. 将 NO2 球浸泡在冷水和热水中 B. t/℃ 25 50 100 KW/10－14 1.01 5.47 55.0 C. D. c(氨水)/(mol·L－1) 0.1 0.01 pH 11.1 10.6 11．C [解析] 右侧的烧瓶中气体颜色深，说明升高温度，化学平衡 2NO2(g) N2O4(g)逆向移动， A 项正确；升高温度，水的离子积常数增大，说明水的电离平衡向电离方向移动，B 项正确； MnO2 是 H2O2 分解的催化剂，向 H2O2 溶液中加入 MnO2 是为了加快 H2O2 分解的速率，C 项错误；氨水中存在电离 平衡 NH3·H2O NH＋ 4 ＋OH－，加水稀释，平衡向电离方向移动，但 c(OH－)比原来小，D 项正确。 6．G1 G4 G5 [2013·四川卷] 在一定温度下，将气体 X 和气体 Y 各 0.16 mol 充入 10 L 恒容密闭容器中，发生反应 X(g)＋Y(g) 2Z(g) ΔH＜0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表： t/min 2 4 7 9 n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10 下列说法正确的是( ) A．反应前 2 min 的平均速率 v(Z)＝2.0×10－3 mol/(L·min) B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前 v 逆＞v 正 C．该温度下此反应的平衡常数 K＝1.44 D．其他条件不变，再充入 0.2 mol Z，平衡时 X 的体积分数增大 6．C [解析] 利用反应式可知 v(Z)＝2v(Y)＝2×(0.16 mol－0.12 mol)÷(10 L×2 min)＝4.0×10 － 3 mol/(L·min)，A 项错误；该反应放热，降温平衡正向移动，v 正＞v 逆，B 项错误；列三段式，K＝ c2（Z） c（X）·c（Y） ＝ 0.0122 0.01×0.01 ＝1.44，C 项正确；因反应前后气体物质的量不变，故再充入 0.2 mol Z，平衡不移动，平衡时 X 的体积分数不变，D 项错误。 28．G1 G5 [2013·新课标全国卷Ⅱ] 在 1.0 L 密闭容器中放入 0.10 mol A(g)，在一定温度进行如下反应： A(g) B(g)＋C(g) ΔH＝＋85.1 kJ·mol－1。 反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表： 时间 t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30 总压强 p/ 100 kPa 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53 回答下列问题： (1) 欲 提 高 A 的 平 衡 转 化 率 ， 应 采 取 的 措 施 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)由总压强 p 和起始压强 p0 计算反应物 A 的转化率α(A)的表达式为____________，平衡时 A 的转化 率为________ ，列式并计算反应的平衡常数 K____________________。 (3)①由总压强 p 和起始压强 p0 表示反应体系的总物质的量 n 总和反应物 A 的物质的量 n(A)，n 总＝ ________mol，n(A)＝________mol。 ②下表为反应物 A 的浓度与反应时间的数据，计算：a＝________。 反应时间 t/h 0 4 8 16 c(A)/(mol·L－1) 0.10 a 0.026 0.006 5 分 析 该 反 应 中 反 应 物 的 浓 度 c(A) 变 化 与 时 间 间 隔 (Δt) 的 规 律 ， 得 出 的 结 论 是 ________________________________________________________________________， 由此规律推出反应在 12 h 时反应物的浓度 c(A)为________mol·L－1。 28．[答案] (1)升高温度、降低压强 (2)( p p0 －1)×100% 94.1% A(g) B(g) ＋ C(g) 0．10 0 0 0.10× （1－94.1%） 0.10×94.1% 0.10×94.1% K＝0.094 12 0.005 9 ＝1.5 (3)①0.10× p p0 0.10×(2－ p p0 ) ②0.051 达到平衡前每间隔 4 h，c(A)减少约一半 0.013 [解析] (1)该反应是一个体积增加的吸热反应，升温、降压均有利于平衡正向移动，提高 A 的转化率。 (2)结合 pV＝nRT，该反应消耗 A 的物质的量即是体系增加的物质的量，α(A)＝n（A）转 n（A）初 ＝ n 变 n（A）初 ＝ pV RT －p0V RT p0V RT ＝p－p0 p0 ；α(A)＝9.53－4.91 4.91 ×100%＝94.1%。(3)①结合在等温、等容下物质的量之比等于压强之 比，那么 n 总 n（A）起 ＝ p p0 ，n 总＝0.10× p p0 ；n(A)＝0.10－(n 总－0.10)＝0.10－ 0.10× p p0 －0.10 ＝0.10× 2－ p p0 。 ②结合①，4 min 时 n(A)＝0.10 mol× 2－7.31 4.91 ＝0.051 mol，c(A)＝0.051 mol/L。由表格数据可知，达到平 衡前每 4 h，c(A)减小约一半，那么 12 h 时，c(A)约为 0.013 mol/L。 1．[2013·湖南五市十校联合检测]能证明反应 H2(g)＋I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的是 ( ) ①c(H2)∶c(I2)∶c(HI)＝1∶1∶2 ②单位时间内生成 nmolH2 的同时消耗 nmolI2 ③反应速率 2v(H2)＝2v(I2)＝v(HI) ④温度和体积一定时，容器内压强不再变化 ⑤温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化 ⑥温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化 A．①③ B．②⑥ C．③⑥ D．④⑤ 1．B [解析]该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，Z%降低，故 T2>T1，A 项错误；从图像 看，温度不变，增大压强，平衡向正反应方向移动，则 Y 一定是气体，X 可能是气体，也可以是非气体， B 项正确；升高温度，平衡逆向移动，故平衡常数减小，C 项错误；是否达到化学平衡，反应混合物各成 分的物质的量与化学计量数无必然联系，D 项错误。 2．[2013·龙岩质检]为探讨反应 X＋Y Z 中反应速率与反应物浓度的关系，实验测得 X、Y 的 初始浓度(用 c 表示，单位为 mol/L)与生成物 Z 的浓度达到 0.0042mol/L 时所需的时间(秒)如下表所示。下 列关于该反应的反应速率的判断，正确的是( ) c(X) c(Y) 所需时间 0.10 0.10 0.60s 0.20 0.10 0.15s 0.20 0.05 0.30s A.与 c(X)成正比且与 c(Y)成正比 B．与 c(X)成正比且与 c(Y)无关 C．与 c2(X)成正比且与 c(Y)成正比 D．与 c2(X)成正比且与 c(Y)成反比 2．C [解析]第一、二组数据，X 的物质的量浓度加倍，而达到平衡的时间缩短为原来的1 4 ，故反应速 率与 c2(X)平方成正比，第二、三组数据，Y 的物质的量浓度变为原来的1 2 ，达到平衡的时间延长一倍，故 化学反应速率与 Y 的浓度成正比，C 项正确。 3．[2013·潍坊一模]某化学小组研究在其他条件不变时，改变密闭容器中某一条件对 A2(g)＋3B2(g) 2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如图 K27－2 所示的曲线(图中 T 表示温度，n 表示物质的量)。 下列判断正确的是( ) 图 K27－2 A．在 T2 和 n(A2)不变时达到平衡，AB3 的物质的量大小为 c>b>a B．若 T2>T1，则正反应一定是放热反应 C．达到平衡时 A2 的转化率大小为 b>a>c D．若 T2>T1，达到平衡时 b、d 点的反应速率为 vd>vb 3．A [解析]在 T2 和 n(A2)不变时达到平衡，增加 B 的量平衡向正反应方向移动，导致生成物的物质 的量增大，A 项正确；若 T2>T1，升高温度生成物的体积分数增大，平衡向正反应方向移动，所以正反应 一定是吸热反应，B 项错误；当 A2 的物质的量一定时，B2 的物质的量越大 A2 的转化率越大，所以达到平 衡时 A2 的转化率大小为 c>b>a，C 项错误；温度越高反应速率越大，若 T2>T1，达到平衡时 b、d 点的反应 速率为 vdp1，C%降低，说明平衡逆向移动，故该反应是气 体体积增大的反应，m＋nT2，温度升高，C%降低，说明平衡 逆向移动，故该反应的正反应是放热反应，ΔH<0，C 项正确。 5．[2013·广州期末调研]某小组利用 H2C2O4 溶液和酸性 KMnO4 溶液反应来探究“条件对化学反应速 率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪 色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。 编号 H2C2O4 溶液 酸性 KMnO4 溶 液 浓度/ mol·L－1 体积/ mL 浓度/ mol·L－1 体积/ mL 温度/℃ ① 0.10 2.0 0.010 4.0 25 ② 0.20 2.0 0.010 4.0 25 ③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50 (1)已知反应后 H2C2O4 转化为 CO2 逸出，KMnO4 转化为 MnSO4，每消耗 1molH2C2O4 转移________mol 电子。为了观察到紫色褪去，H2C2O4 与 KMnO4 初始的物质的量需要满足的关系为 n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥___________________________________________________。 (2)探究温度对化学反应速率影响的实验编号是________(填编号，下同)，可探究反应物浓度对化学反 应速率影响的实验编号是________。 (3)实验①测得 KMnO4 溶液的褪色时间为 40s，忽略混合前后溶液体积的微小变化，这段时间内平均反 应速率 v(KMnO4)＝________mol·L－1·min－1。 图 K27－4 (4)已知 50℃时 c(MnO－ 4 )～反应时间 t 的变化曲线如图 K27－4。若保持其他条件不变，请在坐标图中， 画出 25℃时 c(MnO－ 4 )～t 的变化曲线示意图。 5．(1)2 2.5 (2)②和③ ①和② (3)0.010 或 1.0×10－2 (4) [解析] (1)H2C2O4 中碳的化合价是＋3 价，CO2 中碳的化合价为＋4 价，故每消耗 1molH2C2O4 转移 2mol 电子。配平反应方程式为 2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，为保证 KMnO4 完全反应，c(H2C2O4)∶c(KMnO4)≥2.5。 (2)探究温度对反应速率的影响，则浓度必然相同，则为编号②和③；同理探究浓度的实验是①和②。 (3)v(KMnO4)＝[0.010mol·L－1×4 6]÷ 40s 60s·min－1 ＝0.010mol·L－1。 (4)温度降低，化学反应速率降低，故 KMnO4 褪色时间延长，故作图时要同时体现 25℃MnO － 4 浓度降 低比 50℃时 MnO － 4 浓度降低缓慢和达到平衡时间比 50℃“拖后”。