黑龙江省牡丹江市东部地区四校联考2019-2020学年高二上学期期末考试化学试题 Word版含解析
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2019——2020学年度上学期高二期末考试
化学试卷
可能用到的相对原子质量:H—1 C—12 N—14 O—16 Na—23 Ca—40 Fe—56 Zn—65
第I卷(选择题)
一、单选题(本题共20小题,每题3分,共60分。)
1.下列能量转化过程与氧化还原反应无关的是( )
A. 硅太阳能电池
B. 锂离子电池放电
C. 火箭的燃料燃烧
D. 葡萄糖提供能量
【答案】A
【解析】
【详解】A. 硅太阳能电池是将太阳能转化成电能,不涉及氧化还原反应,故A符合题意;
B. 锂离子电池Li单质为负极,该电池是将化学能转化成电能,涉及氧化还原反应,故B不符合题意;
C. 火箭燃料燃烧涉及氧化还原反应,故C不符合题意;
D. 葡萄糖提供能量是葡萄糖与O2反应放出能量,涉及氧化还原反应,故D不符合题意;
答案:D。
2.已知等浓度的NaX、NaY 、NaZ三种溶液的pH:10、9、8,则由此可判断下列叙述正确的是( )
A. HX > HY > HZ B. HX < HY < HZ
C. HZ > HX > HY D. HX > HZ > HY
【答案】B
- 21 -
【解析】
分析】
利用“越弱越水解”进行分析;
【详解】NaX、NaY、NaZ三种溶液的pH:10、9、8,利用“越弱越水解”,三种溶液碱性强弱顺序是NaX>NaY>NaZ,得出酸性强弱:HZ>HY>HX,故B正确;
答案:B。
3.某科研团队研制出“TM﹣LiH(TM表示过渡金属)”双催化剂体系,显著提高了在温和条件下氮气和氢气合成NH3的效率,原理示意如下:
下列分析不合理的是( )
A. 状态Ⅰ,吸收能量并有N≡N键发生断裂 B. 合成NH3总反应的原子利用率是100%
C. “TM﹣LiH”能降低合成氨反应的△H D. 生成NH3:2LiNH+3H2═2LiH+2NH3
【答案】C
【解析】
【分析】
由流程可知氮气与TM-LiH反应生成LiNH,LiNH与氢气反应生成氨气和LiH,总反应为2LiNH+3H2═2LiH+2NH3。
【详解】A.状态Ⅰ为氮气生成LiNH过程,N≡N键发生断裂要吸收能量,故A正确;
B.由流程可知氮气和氢气反应,生成物只有氨气,原子利用率为100%,故B正确;
C.催化剂可降低反应的活化能,但不能降低反应物和生成物的总能量,不能改变反应热,故C错误;
D.由状态Ⅲ可知生成NH3:2LiNH+3H2═2LiH+2NH3,故D正确。
故选C。
4.下列叙述中正确的是
A. 若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀
B. 常温常压下,氢氧燃料电池放电过程中消耗11.2 L H2,转移电子的数目为6.02×1023
- 21 -
C. 工业制粗硅2C(s)+SiO2(s)===Si(s)+2CO(g),室温下不能自发进行,则△H>0
D. 稀盐酸和稀氢氧化钠反应的中和热为-57.3 kJ•mol-1,则稀醋酸和稀氨水反应的中和热也为-57.3kJ·mol-1
【答案】C
【解析】
【详解】A. 若在海轮外壳上附着一些铜块,构成铁铜原电池,铁作负极,加快海轮外壳的腐蚀,故错误;
B. 常温常压下,气体摩尔体积的值发生变化,11.2 L H2的物质的量不是0.5mol,故错误;
C. △G=△H-T△S,气体体积增加, △S>0,室温下不能自发进行,即△G>0,则△H>0,故正确;
D. 醋酸和一水合氨都是弱电解质,其电离都是吸热反应,所以它们反应的中和热不是-57.3kJ·mol-1,D错误;
故合理选项为C。
5.反应A(g)+2B(g) C(g)+D(g)+QkJ的能量变化如图所示,有关叙述正确的是
A. Q=E2
B. 在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,E1减小,E2不变
C. Q>0,升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
D. 若减小体积,平衡会移动,当反应再次达到平衡时,A的平衡浓度增大
【答案】D
【解析】
【详解】A. 反应热=反应物的总键能−生成物的总键能,则Q=E2−E1,故A错误;
B. 催化剂使正逆反应的活化能都降低,反应速率加快,则E1减小,E2减小,故B错误;
C. 升高温度,正逆反应速率都增大,故C错误;
D. 缩小体积,虽然平衡正向移动,但由于体积减小,反应物、生成物的浓度都增大,故D正确。
- 21 -
故选D。
【点睛】升高温度,无论是放热反应还是吸热反应,正逆反应速率均增大,因为温度升高,活化分子数目增多,有效碰撞次数增多,反应速率加快。
6.下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是( )
A. 电解饱和食盐水:C1-+2H2OH2↑+Cl2↑+OH-
B. 铅蓄电池充电时阳极反应式为:PbSO4–2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42―
C. 氢氧燃料电池在碱性介质中的负极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH-
D. 钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式:Fe–2e-=Fe2+
【答案】B
【解析】
【详解】A. 该离子方程式的原子不守恒,正确的是2Cl-+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH-,故A错误;
B. 电池充电时电池的正极接电源的正极,电池的负极接电源的负极,铅蓄电池正极为PbO2,其电极反应式为PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O,根据电解原理,阳极反应式为PbSO4-2e-+2H2O=PbO2++SO42-+4H+,故B正确;
C. 根据原电池的工作原理,负极上失去电子,电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O,正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-,故C错误;
D. 正极上得到电子,发生还原反应,钢铁腐蚀中负极反应式为Fe-2e-=Fe2+,故D错误;
答案:B。
7.下列热化学方程式书写正确的是(ΔH的绝对值均正确)( )
A. C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-1367.0kJ·mol-1(燃烧热)
B. NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=+57.3kJ·mol-1(中和热)
C. S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296.8kJ·mol-1(反应热)
D. 2NO2=O2+2NO ΔH=+116.2kJ·mol-1(反应热)
【答案】C
【解析】
【详解】A. 水为气态,不表示燃烧反应的热化学方程式,A不正确;
B. 中和反应都是放热反应,ΔH应小于0,B不正确;
C. 标明了反应物或生成物的状态,且燃烧反应放热,C正确;
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D. 没有标明物质的状态,D不正确。
故选C。
8.下列四种溶液中,常温下由水电离出的c(H+)之比(①∶②∶③∶④)等于①pH=0的盐酸 ② 0.1 mol·L-1的盐酸 ③ 0.01 mol·L-1的NaOH溶液 ④pH=11的NaOH溶液
A. 1∶10∶100∶1 000 B. 0∶1∶12∶11
C. 14∶13∶12∶11 D. 14∶13∶2∶3
【答案】A
【解析】
【详解】①pH=0的盐酸,溶液中c(OH-)=10-14mol/L,由于水电离产生的氢离子和氢氧根离子浓度相等,所以c(H+)(水)= c(OH-)=10-14mol/L;②0.1 mol/L的盐酸,c(OH-)=10-13mol/L,则c(H+)(水)= c(OH-)=10-13mol/L;③0.01 mol/L的NaOH溶液,c(H+)(溶液)=10-12mol/L,c(H+)(水)= c(H+)(溶液)=10-12mol/L;④pH=11的NaOH溶液,c(H+)(溶液)=10-11mol/L,c(H+)(水)= c(H+)(溶液)=10-11mol/L;所以由水电离出的氢离子浓度之比为10-14mol/L:10-13mol/L:10-12mol/L:10-11mol/L=1:10:100:1000,所以选项是A。
9.已知:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1。一定条件下,向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化曲线如图所示。下列叙述中正确的是( )
A. 欲增大平衡状态时的比值,可采用升高温度的方法
B. 3 min时,CO2的消耗速率等于CH3OH的生成速率,且二者浓度相同
C. 欲提高H2的平衡转化率只能加压减小反应容器的体积
D. 从反应开始到平衡,H2的平均反应速率v(H2)=0.075 mol·L-1·min-
【答案】B
【解析】
【详解】A. 该反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,甲醇的物质的量减少,CO2
- 21 -
的物质的量增大,即该比值减小,故A错误;
B. 根据图像,3min时消耗CO2物质的量浓度与生成CH3OH物质的量浓度相同,根据化学反应速率数学表达式,推出3min时CO2的消耗速率等于甲醇的生成速率,且二者浓度相同,故B正确;
C. 该反应为放热反应,降低温度,促使平衡向正反应方向进行,H2的平衡转化率提高,加压,平衡向正反应方向进行,H2的转化率提高,也可以向容器中通入CO2,也可以提高H2的转化率,故C错误;
D. 根据图像,达到平衡时,甲醇的物质的量浓度为0.75mol·L-1,则消耗H2的物质的量浓度为0.75mol·L-1×3=2.25mol·L-1,v(H2)=0.225mol·L-1,故D错误;
答案:B。
10.NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A. 将1mol Cl2通入水中,HClO、Cl-、ClO-粒子数之和为
B. 密闭容器中2molNO与1molO2充分反应,产物的分子数为2NA
C. 1L 0.1mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO3-和CO32-离子数之和为0.1NA
D. 某电池的总反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+,当有5.6gFe溶解时电路中有0.2mol e-通过
【答案】D
【解析】
【详解】A. 氯气通入水中,氯元素以Cl2、Cl-、ClO-、HClO形式存在,根据物料守恒,HClO、Cl-、ClO-物质的量小于2mol,故A错误;
B. NO和O2反应2NO+O2=2NO2,2molNO与1molO2完全反应,NO2中存在:2NO2 N2O4,产物分子物质的量小于2mol,故B错误;
C. NaHCO3中C元素以H2CO3、CO32-、HCO3-形式存在,则HCO3-和CO32-离子物质的量之和小于0.1mol,故C错误;
D. 根据总反应,得出Fe-2e-=Fe2+,当有5.6gFe溶解时电路中有0.2mole-通过,故D正确;
答案:D。
11.X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池,X、Y相连时,X为负极;Z、W相连时,电流方向是W→Z;X、Z相连时,Z极上产生大量气泡;W、Y相连时,W极发生氧化反应。据此判断金属的活动性顺序是
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A. Y>W>Z>X B. X>Z>W>Y C. Z>X>Y>W D. X>Y>Z>W
【答案】B
【解析】
【分析】
原电池中,较活泼的金属作负极,较不活泼的金属作正极,负极上失电子发生氧化反应,正极上氢离子得电子发生还原反应,电子从负极沿导线流向正极,电流从正极沿导线流向负极。
【详解】原电池中,较活泼的金属作负极,较不活泼的金属作正极,X、Y相连时,X为负极,则金属活动性顺序为X>Y;电子从负极沿导线流向正极,电流从正极沿导线流向负极,Z、W相连时,电流方向是W→Z,则金属活动性顺序为Z>W;负极上失电子发生氧化反应,正极上氢离子得电子发生还原反应,X、Z相连时,Z极上产生大量气泡,则金属活动性顺序为X>Z;负极上失电子发生氧化反应,正极上发生还原反应,W、Y相连时,W极发生氧化反应,则金属活动性顺序为W>Y,故四种金属的活动性顺序是X>Z>W>Y,故选A。
【点睛】本题以金属活动性顺序的判断为载体考查了原电池原理,根据金属的活泼性、电极反应类型、电极反应现象等知识来分析解答。
12.下列各种情况下能大量共存的离子组为( )
A. pH=7的溶液中:Fe3+、Cl-、Na+、NO3-
B. c(H+)=1×10-3mol/L的溶液中Na+、CO32-、Cl-、K+
C. pH=1的溶液中NH4+、Cl-、Mg2+、SO42-
D. Al3+、HCO3-、I-、Ca2+
【答案】C
【解析】
【详解】A. Fe3+水解,溶液显酸性,pH<7,故A不符合题意;
B. c(H+)=10-3mol·L-1说明溶液显酸性,CO32-不与H+大量共存,故B不符合题意;
C. pH=1说明溶液显酸性,这些离子在酸性条件下能够大量共存,故C符合题意;
D. Al3+和HCO3-发生:Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑,这些离子不能大量共存,故D不符合题意;
答案:C。
13.铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是
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A. 正极反应为:Zn-2e-===Zn2+
B. 电池反应为:Zn+Cu2+===Zn2++Cu
C. 在外电路中,电子从正极流向负极
D. 盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
【答案】B
【解析】
【详解】Zn比Cu活泼,Zn为负极,Cu为正极;
A.正极反应为Cu2++2e-=Cu,A错误;
B.电池反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu,B正确;
C.在外电路中,电子从负极流向正极,C错误;
D.原电池中,阴离子移向负极,阳离子移向正极,盐桥中K+移向CuSO4溶液,D错误;
答案选B。
14.HA为酸性略强于醋酸的一元弱酸,在0.1 mol·L-1NaA溶液中,离子浓度关系正确的是
A. c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)
B. c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
C. c(Na+)+c(OH-)=c(A-)+c(H+)
D. c(Na+)+ c(H+) = c(A-)+c(OH-)
【答案】D
【解析】
【详解】A.NaA为强碱弱酸盐,A-水解导致溶液呈碱性,则c(H+)
c(A-),A-水解程度较小,则溶液中离子浓度大小顺序为:c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+),故A错误;
B.根据A的分析可知,c(A-)>c(OH-),故B错误;
C.溶液中存在电荷守恒,根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-
- 21 -
),溶液呈碱性,钠离子不水解,所以c(Na+)+c(OH-)>c(A-)+c(H+),故C错误;
D.溶液中存在电荷守恒,根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(A-),故D正确;
故选D。
15.在一定条件下,Na2CO3溶液存在水解平衡:CO32-+H2OHCO3-+OH-,下列说法正确的是( )
A. 稀释溶液,水解平衡常数增大 B. 通入CO2,平衡朝正反应方向移动
C. 升高温度,减小 D. 加入NaOH固体,溶液pH减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.水解平衡常数只与温度有关,则稀释溶液,水解常数不变,故A错误;
B.通入CO2,OH-浓度会减小,平衡向正反应方向移动,故B正确;
C.升高温度平衡向正向移动,c(HCO3-)增大,c(CO32-)减小,故增大,故C错误;
D.NaOH是强碱,加入NaOH固体,溶液的碱性增强,pH增大,故D错误;
故答案为B。
16.下列图示与对应的叙述不正确的是( )
A. 表示反应4CO(g)+2NO2(g)⇌N2(g)+4CO2(g),保持其他条件不变,改变CO的物质的量,平衡时N2的体积分数变化情况。由图可知,NO2的转化率:c>b>a
B. b表示25℃时,分别加水稀释体积均为100 mL、pH=2的CH3COOH溶液和HX溶液,则25℃时HX的电离平衡常数小于CH3COOH的电离平衡常数
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C. c是一定条件下,向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图象,压强p1 > p2
D. d是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl固体后化学反应速率随时间变化的图象
【答案】D
【解析】
【详解】A. 增加CO的量,促使平衡向正反应方向进行,NO2的转化率增大,即c>b>a,故A说法正确;
B. 相同pH时,加水稀释相同倍数,酸性强的酸pH变化大,根据图像,CH3COOH的酸性强于HX,即HX的电离平衡常数小于CH3COOH的电离平衡常数,故B说法正确;
C. 根据反应方程式,增大压强,促使平衡向正反应方向进行,A的转化率增高大,根据图像p1>p2,故C说法正确;
D. 该反应的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,加入少量KCl固体,对平衡移动无影响,故D说法错误;
答案:D。
【点睛】易错点是选项D,学生根据FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl,加入KCl固体,KCl浓度增大,逆反应速率增大,平衡向逆反应移动,认为选项D正确,忽略了此题应从离子方程式角度进行分析,KCl不参与反应,对平衡无影响。
17.对下列现象或事实的解释正确的是( )
选项
现象或事实
解释
A
用热的纯碱溶液去除油污
纯碱与油污直接发生反应,生成易溶于水的物质
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B
施肥时,草木灰(有效成分为K2CO3)不能与NH4Cl混合使用
K2CO3与NH4Cl反应生成氨气会降低肥效
C
漂白粉在空气中久置变质
漂白粉中的ClO-可以水解成HClO
D
FeCl3溶液可用于水处理
FeCl3中Fe3+具有氧化性可杀菌消毒
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A. 纯碱为Na2CO3,因CO32-的水解,使溶液向碱性,加热促进水解,碱性增强,油污含有油脂,油脂在碱中水解中可溶水的物质,故A错误;
B. K2CO3溶液显碱性,NH4Cl溶液显酸性,两者混合使用,发生双水解反应生成NH3,造成N的损失,故B正确;
C. 漂白粉久置失效的原因是Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3+2HClO,2HClO 2HCl+O2↑,故C错误;
D. FeCl3在水中水解成Fe(OH)3胶体,利用胶体吸附性,达到净水目的,与杀菌消毒无关,故D错误;
答案:B。
18.下列说法不正确的是( )
A. 常温下,将pH=4的盐酸1mL稀释至100 mL后,pH等于6
B. 常温下,pH均为3的醋酸和硝酸溶液,醋酸的浓度大于硝酸的浓度
C. 常温下,pH为1的硝酸溶液中加入等体积pH为13氢氧化钡溶液恰好完全中和
D. 若V1LpH=11的NaOH溶液与V2LpH=3的HA溶液混合后显中性,则V1≤V2
【答案】D
【解析】
【详解】A. HCl为强酸,完全电离,稀释过程中溶质的物质的量不变,因此有稀释后c(H+)==10-6mol·L-1,即pH=6,故A说法正确;
B. 醋酸为弱酸,部分电离,硝酸为强酸,完全电离,因此相同pH
- 21 -
时,醋酸的物质的量浓度大于硝酸的物质的量浓度,故B说法正确;
C. 常温下,pH=1的硝酸溶液中c(H+)=10-1mol·L-1,pH=13的氢氧化钡溶液中c(OH-)=10-1mol·L-1,等体积混合后,H+和OH-物质的量相等,两者恰好完全反应,故C说法正确;
D. 如果HA为强酸,则V1=V2,如果HA为弱酸,HA的浓度远远大于氢氧化钠的浓度,则V1>V2,故D说法错误;
答案:D。
19.铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2,下列有关该电池的说法不正确的是( )
A. 电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2
B. 电池的电解质溶液为碱性溶液,阳离子向正极移动
C. 电池充电过程中,阴极附近溶液pH降低
D. 电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O
【答案】C
【解析】
【详解】A. 放电是电池工作,根据原电池的工作,负极上发生氧化反应,化合价升高,即电极反应式为Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2,故A说法正确;
B. 根据总反应生成Fe(OH)2和Ni(OH)2,说明电解质溶液为碱性溶液,根据原电池工作原理,阳离子向正极移动,故B说法正确;
C. 电池充电,阴极反应式为Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-,c(OH-)增大,pH增大,故C说法错误;
D. 电池充电,属于电解装置,阳极反应式为2Ni+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O,故D说法正确;
答案:C。
【点睛】电池充电为电解装置,电池的正极接电源的正极,电池的负极接电源的负极,充电时电极反应式应是电池放电时正负电极反应式逆过程,该电池的负极反应式为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2,正极反应式为Ni2O3+3H2O-2e-=2Ni(OH)2+2OH-,因此充电时,阴极反应式为Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-,阳极反应式为2Ni+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O。
20.常温时,向20mL 0.1 mol/L的CH3COOH溶液中逐滴滴加0.1 mol/L的NaOH溶液,滴入NaOH溶液的体积与溶液pH的变化如图所示。下列说法正确的是
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A. a点的pH=1
B. b点时,c (CH3COO—)=0.05mol/L
C. c点时,V(NaOH)=20mL
D. 反应过程中的值不断增大
【答案】D
【解析】
A、CH3COOH为弱酸,部分电离,a点为0.1 mol/L的CH3COOH溶液,c(H+)浓度小于0.1 mol/L,则pH大于1,故A错误;B、b点溶质为CH3COOH和CH3COONa,二者物质的量相等;溶液体积由20mL扩大为30mL,根据物料守恒c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=0.1 mol/L×;CH3COOH的电离和CH3COO-的水解均是微弱的,则二者的浓度应均接近于≈0.033mol/L,不会等于0.05mol/L,故B错误; C、假设c点时,V(NaOH)=20mL,则CH3COOH与NaOH恰好完全反应生成CH3COONa,此时溶液显碱性,pH>7,与图不符,故假设不成立,故C错误;D、,随着NaOH的加入,溶液的碱性逐渐增强,c(H+)逐渐减小,而温度不变,Ka不变,则的值逐渐增大,故D正确。故选D。
点睛:b点溶质为CH3COOH和CH3COONa,二者物质的量相等,此时溶液显酸性,则CH3COOH的电离大于CH3COO-的水解,所以c(CH3COO-)>c(CH3COOH),又c(CH3COOH)+ c(CH3COO-)= 0.1 mol/L×,所以c(CH3COO-)略大于0.033mol/L,c(CH3COOH)略小于0.033mol/L,B选项为该题的难点。
第II卷(非选择题)
二、填空题
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21.运用化学反应原理研究碳、氮的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)反应ⅠFe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g) ΔH1,平衡常数为K1;
反应ⅡFe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g) ΔH2,平衡常数为K2;
在不同温度K1、K2值如下表:
700 ℃
900 ℃
K1
1.47
2.15
K2
2.38
1.67
①由表中判断,反应Ⅰ为中ΔH1______ (填“<”或“=”或“>”) 0。
②反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH平衡常数为K,则K=________(用K1和K2表示)。
③能判断CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)达到化学平衡状态的依据是________(填字母)。
A.容器中压强不变 B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O) D.c(CO)=c(CO2)
E.容器内的气体密度不变 F.混合气体的平均摩尔质量不变。
(2)在不同温度和压强下合成氨,起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。
①P1_______P2 (填“>”“=” “<”或“不确定”,)。
②C点H2的转化率为________。
【答案】 (1). > (2). (3). BC (4). < (5). 66.7﹪
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【解析】
【分析】
(1)①利用化学平衡常数只受温度的影响,与浓度无关,然后利用温度对化学平衡移动影响进行分析;
②利用化学平衡常数表达式进行分析;
③利用化学平衡状态的定义进行分析;
(2)①利用等问下,压强对化学平衡移动的影响进行分析;
②利用“三段式法”进行计算;
【详解】(1)①根据表格中数据,温度升高,K1增大,说明升高温度,平衡向正反应方向移动,即△H1>0;
②根据化学平衡常数的定义,K1=,K2=,K=,推出K=;
③A. 该反应的特点:反应前后气体系数之和相等,即反应前后气体物质的量不变,从而推出压强不变,不能说明反应达到平衡,故A不符合题意;
B. 根据化学平衡状态的定义,当c(CO)不再改变,说明反应达到平衡,故B符合题意;
C. v正(H2)表示向正反应方向进行,v逆(H2O)表示向逆反应方向进行,且H2和H2O的系数相同,v正(H2)=v逆(H2O)能够说明反应达到平衡,故C符合题意;
D. 通过两者浓度相等,不能说明反应达到平衡,故D不符合题意;
E. 反应前后气体系数之和相等,因此气体总体积保持不变,组分都是气体,气体总质量保持不变,因此密度不变,不能说明反应达到平衡,故E不符合题意;
F. 反应前后气体系数之和相等,即气体物质的量保持不变,气体总质量保持不变,因此平均摩尔质量不变,不能说明反应达到平衡,故F不符合题意;
(2)①合成氨的反应方程式为N2+3H2 2NH3,相同条件下,压强越大,平衡向正反应方向进行,NH3体积分数增大,即P2>P1;
②,C点氨的体积分数为×100%=50%,解得x=,则H2的转化率为×100%≈66.7%。
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22.在室温下,下列五种溶液:①0.1 mol/L NH4Cl溶液,②0.1 mol/L CH3COONH4溶液,③0.1 mol/L NH4HSO4溶液,④0.1 mol/L (NH4)2SO4,⑤0.1 mol/L氨水。请根据要求填写下列空白:
(1)溶液①呈______性(填“酸”、“碱”或“中”),其原因是____________________(用离子方程式表示)。
(2)室温下,测得溶液②的pH=7,则CH3COO-与NH4+浓度的大小关系是c(CH3COO-) ________c(NH4+)(填“>”、“<”或“=”)。
(3)上述溶液中c(NH4+)最小的是_________(填序号)。
(4)常温下,0.1 mol/ L氨水溶液加水稀释过程中,下列表达式的数值变大的是____________(填字母)。
A.c(OH—) B.
C.c(H+)·c(OH-) D.
【答案】 (1). 酸 (2). NH4++H2O NH3·H2O+ H+ (3). = (4). ⑤ (5). B
【解析】
【分析】
(1)NH4Cl属于强酸弱碱盐,NH4+水解,使溶液显酸性;
(2)CH3COONH4属于弱酸弱碱盐,都发生水解,pH=7说明溶液显中性,用电荷守恒进行分析;
(3)利用弱电解质的电离、盐类水解程度微弱进行分析;
(4)NH3·H2O为弱碱,加水稀释促进电离进行分析;
【详解】(1)NH4Cl为强酸弱碱盐,NH4+发生水解:NH4++H2ONH3·H2O+H+,造成溶液中c(H+)>c(OH-),溶液显酸性;
(2)根据电荷守恒,得出c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)+c(CH3COO-),pH=7时,说明c(H+)=c(OH-),即得出c(NH4+)=c(CH3COO-);
(3)弱电解质的电离程度、盐类水解程度微弱,得出c(NH4+)大小顺序是④>③>①>②>⑤;
(4)A. NH3·H2O为弱碱,加水稀释促进电离,但c(OH-)减小,故A不符合题意;
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B. ,加水稀释,温度不变,Kb不变,c(NH4+)减小,该比值增大,故B符合题意;
C. c(H+)·c(OH-)=Kw,Kw只受温度的影响,因此加水稀释Kw不变,即c(H+)·c(OH-)保持不变,故C不符合题意;
D. 该比值为NH3·H2O的电离平衡常数,加水稀释,电离平衡常数不变,故D不符合题意。
23.(1)工业上制取纯净的CuCl2·2H2O的主要过程是
①将粗氧化铜(含少量Fe)溶解于稀盐酸中,加热、过滤,调节滤液的pH为3;
②对①所得滤液按下列步骤进行操作:
已知:
物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Ksp/25 ℃ mol3·L-3
8.0×10-16
2.2×10-20
4.0×10-38
完全沉淀时的pH范围
≥9.6
≥6.4
3~4
请回答下列问题:
①加入的氧化剂X,下列物质最好选用的是 ______ .
A.KMnO4 B.H2O2 C.氯水 D.HNO3
②加入Y的作用是___________________________,Y的化学式为____________。
③溶液乙在蒸发结晶时应注意:________________________________。
(2)如图为相互串联的甲、乙两个电解池,试回答下列问题:
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甲池若为用电解原理精炼铜的装置,阴极增重19.2 g,则乙池阳极放出气体在标准状况下的体积为__________L(不考虑气体的溶解情况)
【答案】 (1). BC (2). 调节PH值使Fe3+沉淀完全 (3). CuO或Cu(OH)2或CuCO3 或Cu2(OH)2CO3 (4). 在HCl气流中加热蒸发 (5). 6.72
【解析】
【分析】
(1)①根据流程,加入氧化剂X后,只有Fe2+被氧化成Fe3+,没有引入新的杂质,据此分析;
②根据流程的目的,以及表格中的数据,加入Y的目的是调节pH,使Fe3+以Fe(OH)3形式沉淀出来,加入Y不能引入新的杂质,据此分析;
③Cu2+以水解,因此加热蒸发时注意防止Cu2+水解;
(2)该装置为电解池,根据电解原理,甲为精炼铜,A为阴极,纯铜作阴极,电极反应式为Cu2++2e-=Cu,B为阳极,粗铜作阳极,电极反应式为Cu-2e-=Cu2+,Fe为阴极,碳棒为阳极,书写出电极反应式,根据电子守恒进行计算;
【详解】(1)①加入氧化剂X后,除Fe2+转化成Fe3+外,其余离子不发生变化,试剂X可以是Cl2、H2O2等氧化剂,使用KMnO4引入K+、Mn2+杂质,使用HNO3,引入NO3-,且产生氮的氧化物,对环境与污染;
②加入Y后过滤,除去Fe元素,根据表格中数据,加入Y的目的是调节pH,使Fe3+以Fe(OH)3形式沉淀出来;加入的Y,能与H+发生反应,为不引入新杂质,加入物质不溶于水,即Y可以是CuO也可以是Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3;
③Cu2+能发生水解,加热促进其水解,因此蒸发结晶为防止Cu2+水解,需要在HCl气流中加热蒸发;
(2) 该装置为电解池,根据电解原理,甲为精炼铜,A为阴极,纯铜作阴极,电极反应式为Cu2++2e-=Cu,B为阳极,粗铜作阳极,电极反应式为Cu-2e-=Cu2+,Fe为阴极,碳棒为阳极,阳极反应式为2Cl-2e-=Cl2↑,根据得失电子数目守恒,建立Cu~2e-~Cl2↑,因此乙池中阳极放出气体在标准状况下的体积为=6.72L。
【点睛】难点是(2),电化学中涉及多个装置,需要书写出电极反应式,串联电路中通过电量相等,根据电子建立关系:Cu~2e-~Cl2↑,这样使计算过程简单。
24.滴定实验是化学学科中重要的定量实验,氧化还原滴定实验与酸碱中和滴定类似。测血钙的含量时,进行如下实验:
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①可将4mL血液用蒸馏水稀释后,向其中加入足量草酸铵(NH4)2C2O4晶体,反应生成CaC2O4沉淀,将沉淀用稀硫酸处理得H2C2O4溶液。
②将①得到的H2C2O4溶液,再用酸性KMnO4溶液滴定,氧化产物为CO2,还原产物为Mn2+。
③终点时用去20mL l.0×l0-4mol/L的KMnO4溶液。
(1)写出KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液的离子方程式______________________________________;滴定时,KMnO4溶液应装在______(“酸”或“碱”)式滴定管中,滴定终点时滴定现象是_________________________。
(2)下列操作会导致测定结果偏低的是_________。
A.滴定管在装液前未用标准KMnO4溶液润洗
B.滴定过程中,锥形瓶摇荡得太剧烈,锥形瓶内有液滴溅出
C.滴定管尖嘴部分在滴定前没有气泡,滴定终点时发现气泡
D.达到滴定终点时,仰视读数
(3)计算:血液中含钙离子的浓度为_________mol/L。
【答案】 (1). 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O (2). 酸 (3). 加入最后一滴KMnO4溶液时,溶液由无色变为浅红色,半分钟不恢复原色 (4). BC (5). 1.25×10-3
【解析】
【分析】
(1)高锰酸钾溶液具有强氧化性,能将草酸氧化成CO2,本身被还原成Mn2+,利用化合价升降法进行配平;KMnO4具有强氧化性,根据滴定管的构造,酸性高锰酸钾溶液盛放到酸式滴定管;草酸无色,高锰酸钾显紫(红)色,用高锰酸钾溶液滴定草酸,从而得出滴定终点现象;
(2)分析滴定过程中的误差,注意分析V标的变化;
(3)根据反应过程,建立关系式为5Ca2+~5CaC2O4~5H2C2O4~2MnO4-,进行计算;
【详解】(1)KMnO4将H2C2O4氧化成CO2,本身被还原成Mn2+,根据化合价升降法进行配平,即离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;碱式滴定管的下端有段橡胶,高锰酸钾溶液具有强氧化性,能氧化橡胶,因此高锰酸钾溶液应盛放在酸式滴定管中;草酸溶液无色,高锰酸钾溶液显紫(红)色,用高锰酸钾溶液滴定草酸,终点时滴定的现象是加入最后一滴KMnO4溶液时,溶液由无色变为浅红色,半分钟(或30s)不恢复原色;
(2)按照2V待c(H2C2O4)=5V标c(MnO4-)进行分析;
A. 滴定管在装液前未用标准KMnO4润洗,造成标准液浓度降低,消耗标准液的体积增大,即测定结果偏高,故A不符合题意;
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B. 摇荡的太剧烈,锥形瓶内有液滴溅出,草酸的物质的量减小,消耗标准液体积减小,测定结果偏低,故B符合题意;
C. 滴定前没有气泡,滴定终点发现气泡,消耗标准液体积偏小,测定结果偏低,故C符合题意;
D. 滴定终点时,仰视读数,读出标准液的体积偏大,测定结果偏高,故D不符合题意;
(3)按照反应过程,建立关系式为5Ca2+~5CaC2O4~5H2C2O4~2MnO4-,得出c(Ca2+)==1.25×10-3mol·L-1。
【点睛】滴定实验中计算,多数按照关系式法进行计算,通过“中介”将已知物和未知物建立关系,这个“中介”一般是上一个反应的生成物,下一个反应的反应物,系数的确定可以通过原子守恒或氧化还原反应进行配平,这种方法简单明了,减少计算的步骤,避免计算失误。
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