2021-2022学年安徽省芜湖市高二(上)期中化学试卷
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一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题2分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2分)化学与生产、生活密切相关,下列说法正确的是( )
A.H2燃烧过程中热能转化为化学能
B.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为四氧化三铁
C.镀锡铁皮的镀层破损后,比不镀锡的铁皮更加容易腐蚀
D.聚氯乙烯可通过加聚反应制得,用于制作不粘锅的耐热涂层
2.(2分)下列化学用语或图示表达正确的是( )
A.次氯酸的结构式:H﹣Cl﹣O
B.异戊烷的空间充填模型:
C.乙醇的分子式:CH3CH2OH
D.火碱的化学式:NaOH
3.(2分)下列反应的能量变化与示意图不相符的是( )
A.盐酸和碳酸氢钠的反应
B.灼热的炭与水蒸气的反应
C.生石灰与水的反应
D.氢氧化钡与氯化铵的反应
4.(2分)已知:3Cl2(g)+2NH3(g)═N2(g)+6HCl(g),若反应速率分别用v(Cl2)、v(NH3)、v(N2)、v(HCl)表示,则下列关系式正确的是( )
A.v(Cl2)=v(NH3) B.v(Cl2)=v(N2)
C.v(Cl2)=v(HCl) D.v(NH3)=v(HCl)
5.(2分)常温下,下列电解质在水中电离的电离方程式正确的是( )
A.HF⇌H++F﹣
B.H2S⇌2H++S2﹣
C.Ca(HCO3)2⇌Ca2++2HCO3﹣
D.K2SO3⇌SO32﹣+2K+
6.(2分)下列说法正确的是( )
A.用稀盐酸与块状大理石反应生成CO2时,为了加快反应速率,可以将块状大理石换成等质量的粉末状大理石
B.对于反应H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)的平衡体系,增大压强,平衡常数增大
C.Fe和S在加热条件下反应生成FeS,所以Cu和S在加热条件下反应也生成CuS
D.金属Na可以保存在煤油中,所以金属Li也可以保存在煤油中
7.(2分)在容积不变的密闭容器中,将2molCO(g)与3molH2O(g)混合加热到一定温度,发生反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),反应达到平衡时,该反应的平衡常数K为1.0。下列说法正确的是( )
A.该反应的平衡常数表达式为K=
B.反应达到平衡时,c(CO2)+c(H2O)+c(H2)=4.2mol•L﹣1
C.CO的平衡转化率为40%
D.不管反应进行到何种程度,容器中原子个数之比N(H):N(C):N(O)=6:2:5保持不变
8.(2分)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.60mL10mol•L﹣1浓盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA
B.1L0.1mol•I﹣1HCN溶液中含有的H+数目为0.1NA
C.14g由丙烯(C3H6)和环丁烷(C4H8)组成的混合气体中含有的氢原子数为2NA
D.标准状况下,4.48LHF中含有的分子数为0.2NA
9.(2分)向两个完全相同的恒容密闭容器中各加入0.048g镁,然后用注射器向上述两个密闭容器中分别注入2mL2mol•L﹣1盐酸、2mL2mol•L﹣1醋酸,测得上述密闭容器内气体的压强随间的变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.两个反应均为吸热反应
B.曲线a为醋酸与镁反应的变化曲线
C.相同时间段内,盐酸生成的气体更少
D.两个反应的反应速率除了与酸的强弱有关外,还与反应过程中产生的热量有关
10.(2分)原子序数依次增大的元素a、b、c、d,它们的最外层电子数分别为1、6、7、1,a﹣的电子层结构与氦的相同,b和c的次外层均有8个电子,c﹣和d+的电子层结构相同。下列说法正确的是( )
A.最简单氢化物的热稳定性:b>c
B.简单离子半径:d>c>b
C.单质c2与化合物a2b发生置换反应可得单质b
D.a和其他3种元素均能形成离子化合物
11.(2分)绿原酸(M)是金银花的抗菌、抗病毒有效药理成分之一,其结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.M可发生酯化、加聚、水解、氧化反应
B.M属于烃类化合物
C.M中有3种不同的官能团
D.足量的M与0.1molNaHCO3溶液完全反应,可得到2.24LCO2
12.(2分)在一密闭容器中,发生某反应,反应达到平衡后,该反应的平衡常数表达式为K=。下列说法正确的是( )
A.仅升高温度,O3的浓度增大,则该反应的△H>0
B.仅减小压强,N2O5的物质的量浓度减小
C.当混合气体的质量不再改变时,该反应达到平衡
D.该反应的化学方程式为N2O5(g)+O2(g)⇌2NO2(g)+O3(g)
13.(2分)下列图示与对应的叙述相符的是( )
A.检验NO2中是否混有溴蒸气
B.反应开始后,注射器活塞向右移,该反应为放热反应
C.乙酸乙酯的制备
D.研究不同金属离子对过氧化氢分解速率的影响
A.A B.B C.C D.D
14.(2分)NH3﹣O2燃料电池装置如图所示,下列说法错误的是( )
A.电池工作时,O2得到电子,发生还原反应
B.电极b上的电极反应式为2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2+6H2O
C.燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能
D.电池工作时,溶液中的Na+向电极a迁移
15.(2分)科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变为CO2和N2,其反应为2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)△H<0,NO 的平衡转化率(α)随温度、压强变化的示意图如图所示,下列说法正确的是( )
A.适当地降低温度,NO的平衡转化率增大
B.Y1>Y2
C.平衡常数:Ka<Kb<Kc
D.X、Y分别代表压强和温度
16.(2分)已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数如表所示。
弱酸化学式
HClO
HF
CH3COOH
HNO2
电离平衡常数
3.0×10﹣8
6.8×10﹣4
1.6×10﹣5
6.4×10﹣6
下列说法错误的是( )
A.酸性:HF>CH3COOH>HNO2>HClO
B.0.1mol•L﹣1的HNO2的电离度为0.08%
C.相同物质的量浓度的四种溶液中由水电离出的c(H+):HClO溶液>HNO2溶液>CH3COOH溶液>HF溶液
D.反应2HF+Ca(ClO)2═2HClO+CaF2↓可以发生
二、非选择题:本题共4小题,共56分。
17.(12分)工业废气中含有SO2和CO,对其进行治理是当前重要的研究方向之一。某科研小组设计通过硫循环完成二者的综合治理。已知:
①2CO(g)+SO2(g)⇌S(l)+2CO2(g)△H1 K1
②CO(g)+H2O(l)⇌H2(g)+CO2(g)△H2 K2
③S(l)+2H2O(l)⇌2H2(g)+SO2(g)△H3 K3
回答下列问题:
(1)△H3= (用含△H1、△H2的代数式表示),K3= (用含K1、K2的代数式表示)。
(2)在反应①中,还原剂为 (填化学式,下同),氧化产物为 。
(3)在反应③中,反应时形成的化学键类型为 (填“极性共价键”、“非极性共价键”或“极性共价键和非极性共价键”),每生成5.6LSO2 (标准状况下),转移的电子数为 NA。
(4)对于反应②,下列说法正确的是 (填标号)。
a.若形成0.1molH﹣H键的同时断裂0.1molH﹣H键,则该反应达到平衡
b.及时移除部分CO2,则平衡常数K2增大
c.加入合适的催化剂,CO的转化率保持不变
d.增大压强,有利于反应朝正反应方向进行
18.(15分)生活中常用到酸和碱,请结合所学的相关知识回答下列问题:
已知:25℃时,CH3COOH的Ka=1.6×10﹣5,NH3•H2O的Kb=1.6×10﹣5。
(1)冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力变化趋势图如图所示。
①加水前冰醋酸的导电能力几乎为零,原因是 。
②a、b、c三点所对应的溶液中,n(H+)由小到大的顺序是 (用a、b、c表示)。
③c点对应的溶液中,所含微粒的种类共有 种。
(2)常温下,在0.1mol•L﹣1的CH3COOH溶液和0.1mol•L﹣1的NH3•H2O溶液中:
①0.1mol•L﹣1的CH3COOH溶液中c(H+)= mol•L﹣1;0.1mol•L﹣1的NH3•H2O溶液中c(H+)= mol•L﹣1。
②0.1mol•L﹣1的CH3COOH溶液中水的电离程度 (填“大于”、“小于”或“等于”)0.1mol•L﹣1的NH3•H2O溶液中水的电离程度,两种溶液混合时发生反应的离子方程式为 。
(3)常温下,下列说法正确的是 (填标号)。
a.向CH3COOH溶液中不断加水稀释的过程中,的值逐渐减小
b.0.1mol•L﹣1的NH3•H2O溶液与0.2mol•L﹣1的NH3•H2O溶液中,Kb的值相同
c.常温下,将10mL0.1mol•L﹣1NH3•H2O溶液加水稀释至10L后,的值减小
d.CH3COOH溶液和NH3•H2O溶液的导电能力不一定相同
19.(15分)某学生通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应的反应热,将100mL0.5mol⋅L﹣1盐酸与100mL0.55mol⋅L﹣1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应(在稀溶液中,可以近似地认为酸、碱的密度、比热容与水的相等)。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器是 ,其作用是 。
(2)简易量热计如果不盖杯盖,生成1molH2O时所测得中和反应的反应热(ΔH)将 (填“偏大”、“偏小”或“不变”),判断的理由是 。
(3)实验中改用80mL0.50mol⋅L﹣1盐酸和80mL0.55mol⋅L﹣1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,二者所放出的热量 (填“相等”或“不相等”)。
(4)若用等体积等物质的量浓度的CH3COOH进行上述实验,生成1mol H2O时,所测得的中和反应的反应热的绝对值(|ΔH|)将 (填“偏大”“偏小”或“无影响”),判断的理由是 。
(5)下列说法正确的是 (填标号)。
a.向内筒中加入稀碱时,应当缓慢而匀速地加入
b.将用量筒量取好的稀盐酸加入内筒后,应当快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中,以免造成测量误差
c.用量筒量取稀酸或碱时,眼睛必须与液体凹面最低处相平
d.内筒洗净后,未及时烘干,直接用该内筒进行实验,对生成1molH2O时所测得的中和反应的反应热(ΔH)无影响
20.(14分)我国提出争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。因此,研发CO2利用技术,降低空气中CO2的含量成为研究热点。当前,科学家成功利用CO2和H2合成了CH3CH2OH,这对节能减排、降低碳排放具有重大意义。回答下列问题:
(1)在一定压强下,测得某一密闭容器中由CO2和H2制备CH3CH2OH的实验数据中,起始投料比、温度与CO2转化率的关系如图所示。
已知:2CO2(g)+6H2 (g)⇌CH3CH2OH(g)+3H2O(g)ΔH。
①每生成0.2molCH3CH2OH产生的热量为akJ,则ΔH= kJ•mol﹣1(用含a的代数式表示)。
②在上述条件下,发生该反应,适宜的温度为 (填“500”、“600”、“700”或“800”)K,判断的理由为 。
③在某温度下,向2L恒容密闭容器中充入2molH2和1molCO2,2min末,反应达到平衡,此时测得反应前后的总压强之比为5:3,则CO2的转化率为 %,0~2min内,v(CH3CH2OH)= mol•L﹣1•min﹣1,平衡常数K= (列出计算式即可)。
(2)对于CO2和H2合成CH3CH2OH的反应,下列说法正确的是 (填标号)。
a.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变时,该反应达到平衡
b.加入合适的催化剂,正逆反应速率均增大,同时CH3CH2OH的产率也提高
c.H2的物质的量分数不再发生改变时,该反应达到平衡
d.增大压强,可提高CO2的转化率,同时平衡常数也增大
2021-2022学年安徽省芜湖市高二(上)期中化学试卷
参考答案与试题解析
一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题2分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(2分)化学与生产、生活密切相关,下列说法正确的是( )
A.H2燃烧过程中热能转化为化学能
B.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为四氧化三铁
C.镀锡铁皮的镀层破损后,比不镀锡的铁皮更加容易腐蚀
D.聚氯乙烯可通过加聚反应制得,用于制作不粘锅的耐热涂层
【分析】A.燃烧过程中发光、发热;
B.赤铁矿的主要成分是Fe2O3;
C.当镀锡铁皮的镀层破损时,铁和锡形成原电池,铁做负极;
D.氯乙烯通过加聚反应得到聚氯乙烯,但聚氯乙烯高温下会分解生成有毒物质。
【解答】解:A.燃烧过程中发光、发热,则氢气燃烧过程中化学能转化为热能,故A错误;
B.赤铁矿的主要成分是Fe2O3,是炼铁原料之一,故B错误;
C.镀层破损后,镀锡铁中,金属铁为负极,易被腐蚀,所以比不镀锡的铁皮更加容易腐蚀,故C正确;
D.聚氯乙烯高温下会分解生成有毒物质,不能用来制作不粘锅的耐热涂层,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查物质的性质及应用,为高频考点,把握物质的性质、发生的反应、性质与用途的关系为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,题目难度不大。
2.(2分)下列化学用语或图示表达正确的是( )
A.次氯酸的结构式:H﹣Cl﹣O
B.异戊烷的空间充填模型:
C.乙醇的分子式:CH3CH2OH
D.火碱的化学式:NaOH
【分析】A.HClO的中心原子是O原子,不是Cl原子;
B.用小球和小棍表示的模型为球棍模型;
C.CH3CH2OH是乙醇的结构简式;
D.氢氧化钠俗名火碱、烧碱、苛性钠。
【解答】解:A.HClO中O原子分别与H原子和Cl原子形成共价键,故次氯酸的结构式为H﹣O﹣Cl,故A错误;
B.为异戊烷的球棍模型,不是空间充填模型,故B错误;
C.乙醇的结构简式为CH3CH2OH,分子式为C2H6O,故C错误;
D.火碱是氢氧化钠的俗名,化学式为NaOH,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查常见化学用语的表示方法,涉及空间充填模型及球棍模型、结构式及结构简式、分子式、化学式等知识,明确常见化学用语的书写原则为解答关键,试题侧重考查学生的规范答题能力,题目难度不大。
3.(2分)下列反应的能量变化与示意图不相符的是( )
A.盐酸和碳酸氢钠的反应
B.灼热的炭与水蒸气的反应
C.生石灰与水的反应
D.氢氧化钡与氯化铵的反应
【分析】由图可知,1g的冰熔化为1g的水的过程吸热的,据此分析即可。
【解答】解:A.盐酸和碳酸氢钠的反应是吸热反应,过程中吸收能量,故A错误;
B.灼热的炭与水蒸气的反应是吸热反应,过程中吸收能量,故B错误;
C.生石灰与水的反应是放热反应,过程中放出能量,故C正确;
D.氢氧化钡与氯化铵的反应是吸热反应,过程中吸收能量,故D错误;
故选:C。
【点评】本题主要考查放热反应与吸热反应、放热过程与吸热过程的判断,属于基本知识,基础题型的考查,难度不大。
4.(2分)已知:3Cl2(g)+2NH3(g)═N2(g)+6HCl(g),若反应速率分别用v(Cl2)、v(NH3)、v(N2)、v(HCl)表示,则下列关系式正确的是( )
A.v(Cl2)=v(NH3) B.v(Cl2)=v(N2)
C.v(Cl2)=v(HCl) D.v(NH3)=v(HCl)
【分析】化学反应速率之比等于化学计量数之比,以此来解答。
【解答】解:A.由反应可知Cl2与NH3的化学计量数之比为3:2,则v(Cl2)=v(NH3),故A错误;
B.由反应可知Cl2与N2的化学计量数之比为3:1,则v(Cl2)=v(N2),故B正确;
C.由反应可知Cl2与HCl的化学计量数之比为1:2,则2v(Cl2)=v(HCl),故C错误;
D.由反应可知NH3与HCl的化学计量数之比为1:3,则3v(NH3)=v(HCl),故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查化学反应速率,为高频考点,把握化学计量数之比等于化学反应速率之比为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意化学计量数之比的判断。
5.(2分)常温下,下列电解质在水中电离的电离方程式正确的是( )
A.HF⇌H++F﹣
B.H2S⇌2H++S2﹣
C.Ca(HCO3)2⇌Ca2++2HCO3﹣
D.K2SO3⇌SO32﹣+2K+
【分析】A.氟化氢为弱电解质,在溶液中部分电离出氢离子和氟离子;
B.硫化氢为二元弱酸,其电离方程式分步书写,主要写出第一步的电离即可;
C.碳酸氢钙为强电解质,电离方程式应该用等号;
D.亚硫酸钾为强电解质,电离方程式应该用等号。
【解答】解:A.HF为弱电解质,其电离方程式为:HF⇌H++F﹣,故A正确;
B.硫化氢为二元弱酸,其电离分步进行,主要以第一步为主,正确的电离方程式为:H2S⇌H++HS﹣,故B错误;
C.碳酸氢钙在溶液中完全电离出钙离子和碳酸氢根离子,正确的电离方程式为:Ca(HCO3)2=Ca2++2HCO3﹣,故C错误;
D.亚硫酸钾在溶液中完全电离,正确的电离方程式为:K2SO3=SO32﹣+2K+,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查电离方程式的书写判断,为高频考点,正确判断强弱电解质为解答关键,注意掌握电离方程式的书写原则,试题侧重考查学生的规范答题能力,题目难度不大。
6.(2分)下列说法正确的是( )
A.用稀盐酸与块状大理石反应生成CO2时,为了加快反应速率,可以将块状大理石换成等质量的粉末状大理石
B.对于反应H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)的平衡体系,增大压强,平衡常数增大
C.Fe和S在加热条件下反应生成FeS,所以Cu和S在加热条件下反应也生成CuS
D.金属Na可以保存在煤油中,所以金属Li也可以保存在煤油中
【分析】A.增大固体不明显,可加快反应速率;
B.平衡常数只受温度的影响;
C.硫单质与变价金属单质化合时生成低价硫化物;
D.锂的密度小于煤油,无法隔绝空气。
【解答】解:A.将块状大理石换成等质量的粉末状大理石,增大了固体表面积,能够加快反应速率,故A正确;
B.该反应前后气体体积相等,增大压强平衡不移动,由于温度不变,平衡常数不变,故B错误;
C.硫单质的氧化性较弱,与变价金属单质化合时生成低价硫化物,则Fe和S在加热条件下反应生成FeS,Cu和S在加热条件下反应也生成Cu2S,故C错误;
D.钠的密度大于煤油,金属Na保存在煤油中能够隔绝空气,但锂的密度小于煤油,则金属Li不能保存在煤油中,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查化学平衡、化学反应速率的影响及元素化合物性质等知识,为高频考点,把握化学平衡常数、化学反应速率的影响因素为解答关键,注意掌握常见化学试剂的保存方法,试题侧重考查学生灵活应用基础知识的能力,题目难度不大。
7.(2分)在容积不变的密闭容器中,将2molCO(g)与3molH2O(g)混合加热到一定温度,发生反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),反应达到平衡时,该反应的平衡常数K为1.0。下列说法正确的是( )
A.该反应的平衡常数表达式为K=
B.反应达到平衡时,c(CO2)+c(H2O)+c(H2)=4.2mol•L﹣1
C.CO的平衡转化率为40%
D.不管反应进行到何种程度,容器中原子个数之比N(H):N(C):N(O)=6:2:5保持不变
【分析】CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)中H2O(g)为气态,平衡常数表达式中不能忽略,其平衡常数表达式K=,设平衡时消耗CO的物质的量为xmol,容器体积为V,
CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
初始(mol)2 3 0 0
转化(mol)x x x x
平衡(mol)2﹣x 3﹣x x x
该温度下平衡常数K===1.0,解得:x=1.2,以此分析解答。
【解答】解:A.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)的平衡常数表达式K=,故A错误;
B.平衡时n(CO2)=1.2mol,n(H2O)=1.8mol,n(H2)=1.2mol,缺少容器体积,无法计算三者浓度之和,故B错误;
C.平衡时消耗CO的物质的量为1.2mol,则CO的平衡转化率为:×100%=60%,故C错误;
D.初始时将2molCO(g)与3molH2O(g)混合,结合质量守恒定律及N=nNA可知,不管反应进行到何种程度,容器中原子个数之比始终满足N(H):N(C):N(O)=n(H):n(C):n(O)=(3mol×2):(2mol×1):(2mol×1+3mol×1)=6:2:5,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查化学平衡的计算,为高频考点,把握化学平衡常数表达式、质量守恒定律、转化率概念为解答关键,注意掌握三段式在化学平衡计算中的应用,试题侧重考查学生的分析能力及化学计算能力,题目难度中等。
8.(2分)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.60mL10mol•L﹣1浓盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA
B.1L0.1mol•I﹣1HCN溶液中含有的H+数目为0.1NA
C.14g由丙烯(C3H6)和环丁烷(C4H8)组成的混合气体中含有的氢原子数为2NA
D.标准状况下,4.48LHF中含有的分子数为0.2NA
【分析】A.二氧化锰与浓盐酸反应,与稀盐酸不反应;
B.HCN为弱酸,部分电离;
C.丙烯(C3H6)和环丁烷(C4H8)最简式相同,均为CH2;
D.22.4L/mol的适用条件为标况下的气体。
【解答】解:A.随反应进行,盐酸逐渐变稀,不能完全反应,故无法计算转移电子数目,故A错误;
B.1L0.1mol•I﹣1HCN溶液中HCN的物质的量为1L×0.1mol/L=0.1mol,但HF是弱酸,在水中部分电离,故溶液中含有的H+数目小于0.1NA,故B错误;
C.14g由丙烯(C3H6)和环丁烷(C4H8)组成的混合气体中含有的氢原子数为×2×NA/mol=2NA,故C正确;
D.HF在标准状况下为液体,无法使用22.4L/mol计算物质的量,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查了阿伏加德罗常数的有关计算,题目难度中等,注意掌握好以物质的量为中心的各化学量与阿伏加德罗常数的关系,试题充分考查了学生灵活应用所学知识的能力。
9.(2分)向两个完全相同的恒容密闭容器中各加入0.048g镁,然后用注射器向上述两个密闭容器中分别注入2mL2mol•L﹣1盐酸、2mL2mol•L﹣1醋酸,测得上述密闭容器内气体的压强随间的变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.两个反应均为吸热反应
B.曲线a为醋酸与镁反应的变化曲线
C.相同时间段内,盐酸生成的气体更少
D.两个反应的反应速率除了与酸的强弱有关外,还与反应过程中产生的热量有关
【分析】向两个完全相同的恒容密闭容器中各加入0.048g镁,然后用注射器向上述两个密闭容器中分别注入2mL2mol•L﹣1盐酸、2mL2mol•L﹣1醋酸,因为盐酸为强酸,醋酸为弱酸,则镁与2mL2mol•L﹣1盐酸反应速率快,密闭容器内气体的压强变化快,据此分析解答。
【解答】解:A.金属单质与酸反应为放热反应,则两个反应均为放热反应,故A错误;
B.盐酸为强酸,醋酸为弱酸,则向上述两个密闭容器中分别注入2mL2mol•L﹣1盐酸、2mL2mol•L﹣1醋酸,镁与2mL2mol•L﹣1盐酸反应速率快,所以曲线a为盐酸与镁反应的变化曲线,故B错误;
C.因为镁与2mL2mol•L﹣1盐酸反应速率快,所以相同时间段内,盐酸生成的气体更多,故C错误;
D.等物质的量浓度和等体积的盐酸与醋酸分别与镁条的反应均为放热反应,则随着反应的进行,温度在升高,所以两个反应的反应速率除了与酸的强弱有关外,还与反应过程中产生的热量有关,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查结合图像影响反应速率的因素分析,为高频考点,侧重分析能力和应用能力的考查,题目难度不大。
10.(2分)原子序数依次增大的元素a、b、c、d,它们的最外层电子数分别为1、6、7、1,a﹣的电子层结构与氦的相同,b和c的次外层均有8个电子,c﹣和d+的电子层结构相同。下列说法正确的是( )
A.最简单氢化物的热稳定性:b>c
B.简单离子半径:d>c>b
C.单质c2与化合物a2b发生置换反应可得单质b
D.a和其他3种元素均能形成离子化合物
【分析】原子序数依次增大的元素a、b、c、d它们的最外层电子数分别为1、6、7、1,a﹣的电子层结构与氦的相同,则a为H;b和c的次外层均有8个电子,则b为S,c为Cl元素;c﹣和d+的电子层结构相同,则d为K元素,以此分析解答。
【解答】解:根据分析可知,a、b、c、d分别为H、S、Cl、K元素,
A.非金属性越强,最简单氢化物的稳定性越强,非金属性S<Cl,则最简单氢化物的热稳定性:b<c,故A错误;
B.电子层结构相同时,核电荷数越大离子半径越小,则简单离子半径:b>c>d,故B错误;
C.Cl2的氧化性大于S,则单质Cl2与化合物H2S发生置换反应可得单质S,故C正确;
D.氢与氯、硫元素形成的氯化氢、硫化氢均为共价化合物,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查原子结构与元素周期律的应用,为高频考点,把握原子序数、原子结构来推断元素为解答关键,注意掌握元素周期律内容及常见元素化合物性质,试题侧重考查学生的分析能力及逻辑推理能力,题目难度不大。
11.(2分)绿原酸(M)是金银花的抗菌、抗病毒有效药理成分之一,其结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.M可发生酯化、加聚、水解、氧化反应
B.M属于烃类化合物
C.M中有3种不同的官能团
D.足量的M与0.1molNaHCO3溶液完全反应,可得到2.24LCO2
【分析】A.绿原酸含有羧基、羟基、酯基、碳碳双键;
B.烃类化合物只含有C、H两种元素;
C.绿原酸含有羧基、羟基、酯基、碳碳双键;
D.二氧化碳不一定处于标准状况下。
【解答】解:A.绿原酸中含有羧基和羟基可发生酯化反应,含有碳碳双键可发生加聚反应,含有酯基可发生水解反应,燃烧可发生氧化反应,且可以醇羟基、酚羟基都可以发生氧化反应,故A正确;
B.绿原酸除含有C、H元素外,还含有氧元素,不属于烃类物质,故B错误;
C.绿原酸含有羧基、羟基、酯基、碳碳双键4种官能团,故C错误;
D.羧基能与碳酸氢钠反应生成二氧化碳,足量的M与0.1molNaHCO3溶液完全反应可以生成0.1molCO2,但不一定处于标准状况下,不能计算二氧化碳的体积,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查有机物的结构与性质,熟练掌握官能团的结构、性质与转化,题目侧重考查学生对知识灵活运用能力,D选项中学生容易忽略标准状况,是本题的易错点。
12.(2分)在一密闭容器中,发生某反应,反应达到平衡后,该反应的平衡常数表达式为K=。下列说法正确的是( )
A.仅升高温度,O3的浓度增大,则该反应的△H>0
B.仅减小压强,N2O5的物质的量浓度减小
C.当混合气体的质量不再改变时,该反应达到平衡
D.该反应的化学方程式为N2O5(g)+O2(g)⇌2NO2(g)+O3(g)
【分析】根据平衡常数表达式K=可知,该反应的化学方程式为:2NO2(g)+O3(g)⇌N2O5(g)+O2(g),
A.仅升高温度,臭氧的浓度增大,说明升温后平衡逆向移动,正反应为放热反应;
B.仅减小压强,容器体积增大,各组分的浓度均减小;
C.该反应前后都是气体,气体的总质量始终不变;
D.结合分析可知该反应的化学方程式。
【解答】解:A.仅升高温度,O3的浓度增大,说明升高温度平衡逆向移动,则该反应为放热反应,其△H<0,故A错误;
B.仅减小压强,由于容器的容积增大,导致N2O5的物质的量浓度减小,故B正确;
C.该反应中各物质均为气体,则混合气体的总质量始终不变,不能根据混合气体的总质量判断平衡状态,故C错误;
D.根据该反应平衡常数表达式K=可知,该反应的化学方程式为:2NO2(g)+O3(g)⇌N2O5(g)+O2(g),故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查化学平衡的影响因素,把握化学平衡常数的概念及表达式为解答关键,注意掌握温度、压强等外界条件对化学平衡的影响,试题侧重考查学生的分析与应用能力,题目难度不大。
13.(2分)下列图示与对应的叙述相符的是( )
A.检验NO2中是否混有溴蒸气
B.反应开始后,注射器活塞向右移,该反应为放热反应
C.乙酸乙酯的制备
D.研究不同金属离子对过氧化氢分解速率的影响
A.A B.B C.C D.D
【分析】A.二氧化氮、溴均可氧化KI生成碘,淀粉遇碘变蓝;
B.生成的氨气可使注射器活塞向右移;
C.乙酸乙酯与NaOH溶液反应;
D.只有金属离子不同。
【解答】解:A.二氧化氮、溴均可氧化KI生成碘,淀粉遇碘变蓝,现象相同,不能检验是否混有溴蒸气,故A错误;
B.生成的氨气可使注射器活塞向右移,不能验证反应放热,故B错误;
C.乙酸乙酯与NaOH溶液反应,小试管中应为饱和碳酸钠溶液,故C错误;
D.只有金属离子不同,图中实验可研究不同金属离子对过氧化氢分解速率的影响,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查化学实验方案的评价,为高频考点,把握物质的性质、反应中能量变化、物质的制备及检验、反应速率、实验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意实验的评价性分析。
14.(2分)NH3﹣O2燃料电池装置如图所示,下列说法错误的是( )
A.电池工作时,O2得到电子,发生还原反应
B.电极b上的电极反应式为2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2+6H2O
C.燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能
D.电池工作时,溶液中的Na+向电极a迁移
【分析】由图可知,氮元素价态升高失电子,故b极为负极,电极反应式为2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2+6H2O,a极为正极,电极反应式为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣,据此作答。
【解答】解:A.电池工作时,a极为正极,O2得到电子,发生还原反应,故A正确;
B.b极为负极,电极反应式为2NH3+6OH﹣﹣6e﹣=N2+6H2O,故B正确;
C.燃料电池是由化学能转化为电能,故C错误;
D.电池工作时,阳离子(Na+)向正极(a极)移动,故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查原电池原理,题目难度中等,能依据图象和题目信息准确判断正负极是解题的关键,难点是电极反应式的书写。
15.(2分)科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变为CO2和N2,其反应为2NO(g)+2CO(g)⇌2CO2(g)+N2(g)△H<0,NO 的平衡转化率(α)随温度、压强变化的示意图如图所示,下列说法正确的是( )
A.适当地降低温度,NO的平衡转化率增大
B.Y1>Y2
C.平衡常数:Ka<Kb<Kc
D.X、Y分别代表压强和温度
【分析】正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,NO转化率降低,故X代表温度,Y代表压强,反应正向气体分子数减小,加压平衡正向移动,NO转化率变大,故压强Y1<Y2,据此作答。
【解答】解:A.反应放热,降低温度,平衡正向移动,NO转化率变大,故A正确;
B.反应正向气体分子数减小,加压平衡正向移动,NO转化率变大,故压强Y1<Y2,故B错误;
C.反应放热,升温,平衡逆向移动,K值减小,故平衡常数:Ka>Kb>Kc,故C错误;
D.X代表温度,Y代表压强,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查化学平衡,题目难度中等,掌握外界条件改变对平衡的影响是解题的关键。
16.(2分)已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数如表所示。
弱酸化学式
HClO
HF
CH3COOH
HNO2
电离平衡常数
3.0×10﹣8
6.8×10﹣4
1.6×10﹣5
6.4×10﹣6
下列说法错误的是( )
A.酸性:HF>CH3COOH>HNO2>HClO
B.0.1mol•L﹣1的HNO2的电离度为0.08%
C.相同物质的量浓度的四种溶液中由水电离出的c(H+):HClO溶液>HNO2溶液>CH3COOH溶液>HF溶液
D.反应2HF+Ca(ClO)2═2HClO+CaF2↓可以发生
【分析】A.酸的电离平衡常数越大,酸的酸性越强;
B.设HNO2电离度为α且HNO2电离程度较小,则溶液中c(H+)≈c(NO2﹣)=0.1αmol/L,c(HNO2)≈0.1mol/L,K(HNO2)=≈=0.1α2=6.4×10﹣6;
C.酸抑制水电离,酸中c(H+)越大,其抑制水电离程度越大,则水电离出的c(H+)越小;
D.强酸能和弱酸盐反应生成弱酸。
【解答】解:A.酸的电离平衡常数越大,酸的酸性越强,K(HF)>K(CH3COOH)>K(HNO2)>K(HClO),则酸性:HF>CH3COOH>HNO2>HClO,故A正确;
B.设HNO2电离度为α且HNO2电离程度较小,则溶液中c(H+)≈c(NO2﹣)=0.1αmol/L,c(HNO2)≈0.1mol/L,K(HNO2)=≈=0.1α2=6.4×10﹣6,α=0.8%,即0.1mol•L﹣1的HNO2的电离度为0.8%,故B错误;
C.物质的量浓度相同的这几种酸,酸中c(H+):HF>CH3COOH>HNO2>HClO,则水电离程度:HClO>HNO2>CH3COOH>HF,所以水电离出的c(H+):HClO溶液>HNO2溶液>CH3COOH溶液>HF溶液,故C正确;
D.酸性HF>HClO,强酸能和弱酸盐反应生成弱酸,所以能发生反应2HF+Ca(ClO)2═2HClO+CaF2↓,故D正确;
故选:B。
【点评】本题考查弱电解质的电离,侧重考查阅读、分析、判断及知识综合运用能力,明确酸的电离平衡常数与酸性强弱关系、电离度的计算方法等知识点是解本题关键,B为解答难点,题目难度不大。
二、非选择题:本题共4小题,共56分。
17.(12分)工业废气中含有SO2和CO,对其进行治理是当前重要的研究方向之一。某科研小组设计通过硫循环完成二者的综合治理。已知:
①2CO(g)+SO2(g)⇌S(l)+2CO2(g)△H1 K1
②CO(g)+H2O(l)⇌H2(g)+CO2(g)△H2 K2
③S(l)+2H2O(l)⇌2H2(g)+SO2(g)△H3 K3
回答下列问题:
(1)△H3= 2△H2﹣△H1 (用含△H1、△H2的代数式表示),K3= (用含K1、K2的代数式表示)。
(2)在反应①中,还原剂为 CO (填化学式,下同),氧化产物为 CO2 。
(3)在反应③中,反应时形成的化学键类型为 极性共价键和非极性共价键 (填“极性共价键”、“非极性共价键”或“极性共价键和非极性共价键”),每生成5.6LSO2 (标准状况下),转移的电子数为 1 NA。
(4)对于反应②,下列说法正确的是 ac (填标号)。
a.若形成0.1molH﹣H键的同时断裂0.1molH﹣H键,则该反应达到平衡
b.及时移除部分CO2,则平衡常数K2增大
c.加入合适的催化剂,CO的转化率保持不变
d.增大压强,有利于反应朝正反应方向进行
【分析】(1)由已知反应的反应热通过盖斯定律求算未知反应的反应热,平衡常数等于生成物浓度的系数次幂的乘积比上反应物浓度系数次幂的乘积;
(2)还原剂在反应中失电子价态升高,生成氧化产物;
(3)由同种原子形成的共价键为非极性共价键,由不同种原子形成的共价键为极性共价键,方程式中生成1mol二氧化硫,转移4mol电子;
(4)a.化学反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等;
b.平衡常数只受温度影响;
c.催化剂能加快反应速率,平衡不移动;
d.加压,平衡向气体分子数减小的方向移动。
【解答】解:(1)已知①2CO(g)+SO2(g)⇌S(l)+2CO2(g)△H1,②CO(g)+H2O(l)⇌H2(g)+CO2(g)△H2,由盖斯定律②×2﹣①可得S(l)+2H2O(l)⇌2H2(g)+SO2(g)△H3=2△H2﹣△H1;①2CO(g)+SO2(g)⇌S(l)+2CO2(g)K1=,②CO(g)+H2O(l)⇌H2(g)+CO2(g)K2=,S(l)+2H2O(l)⇌2H2(g)+SO2(g)K3=c(SO2)•c2(H2)=,
故答案为:2△H2﹣△H1;;
(2)在反应①中,碳元素价态升高失电子,故CO为还原剂,CO2为氧化产物,
故答案为:CO;CO2;
(3)在反应③中,反应时生成氢气,形成非极性共价键,反应时生成二氧化硫,形成极性共价键,每生成5.6LSO2 (标准状况下),转移的电子数为×4×NA/mol=NA,
故答案为:极性共价键和非极性共价键;1;
(4)a.若形成0.1molH﹣H键的同时断裂0.1molH﹣H键,正逆反应速率相等,该反应达到平衡,故a正确;
b.及时移除部分CO2,但温度不变,平衡常数K2不变,故b错误;
c.加入合适的催化剂,化学反应速率加快,但平衡不移动,CO的转化率保持不变,故c正确;
d.反应前后气体分子数不变,增大压强,平衡不移动,故d错误;
故答案为:ac。
【点评】本题考查盖斯定律、化学平衡和氧化还原反应,题目难度中等,掌握外界条件改变对平衡的影响是解题的关键,注意平衡常数只受温度影响。
18.(15分)生活中常用到酸和碱,请结合所学的相关知识回答下列问题:
已知:25℃时,CH3COOH的Ka=1.6×10﹣5,NH3•H2O的Kb=1.6×10﹣5。
(1)冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力变化趋势图如图所示。
①加水前冰醋酸的导电能力几乎为零,原因是 只有电解质分子,无自由移动的离子 。
②a、b、c三点所对应的溶液中,n(H+)由小到大的顺序是 a<b<c (用a、b、c表示)。
③c点对应的溶液中,所含微粒的种类共有 5 种。
(2)常温下,在0.1mol•L﹣1的CH3COOH溶液和0.1mol•L﹣1的NH3•H2O溶液中:
①0.1mol•L﹣1的CH3COOH溶液中c(H+)= 1.265×10﹣3 mol•L﹣1;0.1mol•L﹣1的NH3•H2O溶液中c(H+)= 7.9×10﹣12 mol•L﹣1。
②0.1mol•L﹣1的CH3COOH溶液中水的电离程度 等于 (填“大于”、“小于”或“等于”)0.1mol•L﹣1的NH3•H2O溶液中水的电离程度,两种溶液混合时发生反应的离子方程式为 CH3COOH+NH3•H2O=CH3COO﹣+NH4++H2O 。
(3)常温下,下列说法正确的是 bd (填标号)。
a.向CH3COOH溶液中不断加水稀释的过程中,的值逐渐减小
b.0.1mol•L﹣1的NH3•H2O溶液与0.2mol•L﹣1的NH3•H2O溶液中,Kb的值相同
c.常温下,将10mL0.1mol•L﹣1NH3•H2O溶液加水稀释至10L后,的值减小
d.CH3COOH溶液和NH3•H2O溶液的导电能力不一定相同
【分析】(1)①醋酸为分子晶体,在水中才能电离出自由移动的离子;
②加水会促进弱电解质的电离;
③醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOH⇌CH3COO﹣+H+,H2O⇌H++OH﹣;
(2)①CH3COOH溶液中醋酸根离子和氢离子浓度近似相等,氨水中铵根离子和氢氧根离子浓度近似相等;
②醋酸和一水合氨的电离平衡常数相等,对水的抑制程度相同,酸碱中和生成盐和水;
(3)a.加水稀释,促进水的电离;
b.电离平衡常数只受温度影响;
c.NH3•H2O的Kb=,电离平衡常数只受温度影响;
d.导电能力与溶液中离子浓度大小有关。
【解答】解:(1)①醋酸为分子晶体,在加水前冰醋酸中只有醋酸分子,无自由移动的离子,因此加水前冰醋酸的导电能力几乎为零,
故答案为:只有电解质分子,无自由移动的离子;
②醋酸是弱电解质,在水中存在电离平衡,加入水越多,电离的醋酸分子越多,醋酸的电离程度越大,产生的氢离子的物质的量越多,加水量a<b<c,a、b、c三点所对应的溶液中,n(H+)由小到大的顺序是a<b<c,
故答案为:a<b<c;
③c点对应的溶液中,所含微粒醋酸分子、醋酸根离子、氢离子、氢氧根离子、水分子5种,
故答案为:5;
(2)①25℃时,在0.1mol•L﹣1的CH3COOH溶液中,存在电离平衡CH3COOH⇌CH3COO﹣+H+,电离程度小,c(CH3COOH)≈0.1mol/L,c(CH3COO﹣)≈c(H+),CH3COOH的Ka===1.6×10﹣5,CH3COOH溶液中c(H+)=mol/L=1.265×10﹣3mol/L,同理NH3•H2O的Kb===1.6×10﹣5,NH3•H2O溶液中c(OH﹣)=mol/L=1.265×10﹣3mol/L,NH3•H2O溶液中c(H+)==mol/L=7.9×10﹣12mol/L,
故答案为:1.265×10﹣3;7.9×10﹣12;
②醋酸为弱酸,电离出氢离子,对水的电离起抑制作用,一水合氨为弱碱,电离产生氢氧根离子,对水的电离也起到抑制作用,二者的电离平衡常数相等,故0.1mol•L﹣1的CH3COOH溶液中水的电离程度等于0.1mol•L﹣1的NH3•H2O溶液中水的电离程度,两种溶液混合时发生反应的离子方程式为CH3COOH+NH3•H2O=CH3COO﹣+NH4++H2O,
故答案为:等于;CH3COOH+NH3•H2O=CH3COO﹣+NH4++H2O;
(3)a.CH3COOH溶液中,存在电离平衡CH3COOH⇌CH3COO﹣+H+,加水稀释,电离平衡正向移动,n(CH3COOH)减小,n(CH3COO﹣)增大,=,比值变大,故a错误;
b.电离平衡常数只受温度影响,温度不变,Kb的值不变,故b正确;
c.NH3•H2O溶液中=Kb,加水稀释,Kb不变,的值不变,故c错误;
d.导电能力与溶液中离子浓度大小有关,与电解质种类无关,醋酸和一水合氨的电离平衡常数相等,若二者等浓度,导电能力相同,若二者浓度不同,导电能力不同,故d正确;
故答案为:bd。
【点评】本题考查电离平衡,题目难度中等,掌握外界条件改变对电离平衡的影响是解题的关键,注意电离平衡常数的应用。
19.(15分)某学生通过测定反应过程中所放出的热量来计算中和反应的反应热,将100mL0.5mol⋅L﹣1盐酸与100mL0.55mol⋅L﹣1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应(在稀溶液中,可以近似地认为酸、碱的密度、比热容与水的相等)。回答下列问题:
(1)从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器是 玻璃搅拌器 ,其作用是 使强酸和强碱充分反应 。
(2)简易量热计如果不盖杯盖,生成1molH2O时所测得中和反应的反应热(ΔH)将 偏大 (填“偏大”、“偏小”或“不变”),判断的理由是 未盖杯盖会造成热量损失,所测得的数值变小,但ΔH为负值,所以生成1molH2O时的反应热偏大 。
(3)实验中改用80mL0.50mol⋅L﹣1盐酸和80mL0.55mol⋅L﹣1 NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,二者所放出的热量 不相等 (填“相等”或“不相等”)。
(4)若用等体积等物质的量浓度的CH3COOH进行上述实验,生成1mol H2O时,所测得的中和反应的反应热的绝对值(|ΔH|)将 偏小 (填“偏大”“偏小”或“无影响”),判断的理由是 CH3COOH参与反应时电离要吸收热量,使得生成1molH2O时的反应热|ΔH|变小 。
(5)下列说法正确的是 c (填标号)。
a.向内筒中加入稀碱时,应当缓慢而匀速地加入
b.将用量筒量取好的稀盐酸加入内筒后,应当快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中,以免造成测量误差
c.用量筒量取稀酸或碱时,眼睛必须与液体凹面最低处相平
d.内筒洗净后,未及时烘干,直接用该内筒进行实验,对生成1molH2O时所测得的中和反应的反应热(ΔH)无影响
【分析】(1)根据量热计的构造分析装置中缺少仪器,该仪器的作用搅拌,使反应充分进行;
(2)简易量热计如果不盖杯盖,导致热量损失大;
(3)反应放出的热量与所用酸或碱的量的多少有关,二者成正比;
(4)CH3COOH是弱电解质,电离过程吸热;
(5)a.缓慢而匀速地向内筒中加入稀碱时,热量损失大;
b.将用量筒量取好的稀盐酸加入内筒后,若快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中,溶液的质量增大,导致溶液的最终温度偏低;
c.用量筒量取稀酸或碱时,眼睛必须与液体凹面最低处相平,保证量取的酸或碱的用量准确;
d.内筒洗净后,未及时烘干,直接用该内筒进行实验,溶液的质量增大,导致溶液的最终温度偏低。
【解答】解:(1)根据量热计的构造可知该装置的缺少仪器是玻璃搅拌器,作用是搅拌,使强酸和强碱充分反应,
故答案为:玻璃搅拌器;使强酸和强碱充分反应;
(2)简易量热计如果不盖杯盖,会有一部分热量散失,测得的中和热数值将会减小,但中和热是负值,则生成1molH2O时所测得中和反应的反应热(ΔH)将偏大,
故答案为:偏大;未盖杯盖会造成热量损失,所测得的数值变小,但ΔH为负值,所以生成1molH2O时的反应热偏大;
(3)反应放出的热量和所用酸以及碱的量的多少有关,实验中改用80mL0.50mol•L﹣1盐酸与80mL0.55mol•L﹣1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,生成水的量增多,所放出的热量偏高,即不相等,
故答案为:不相等;
(4)CH3COOH是弱电解质,电离过程吸热,若用等体积等物质的量浓度的CH3COOH进行上述实验,生成1mol H2O时,所测得的中和反应的反应热数值偏小,即生成1mol H2O时,所测得的中和反应的反应热的绝对值(|ΔH|)将偏小,
故答案为:偏小;CH3COOH参与反应时电离要吸收热量,使得生成1molH2O时的反应热|ΔH|变小;
(5)a.向内筒中加入稀碱时,应当快速倒入内筒中,以减少热量损失,故a错误;
b.将用量筒量取好的稀盐酸加入内筒后,若快速用水冲洗量筒内壁剩余的稀盐酸至内筒中,溶液的质量增大,所以量筒中剩余的液体不要用水冲洗,故b错误;
c.用量筒量取稀酸或碱时,眼睛必须与液体凹面最低处相平,保证量取的酸或碱的用量准确,实验操作规范,故c正确;
d.内筒中有残留的水,使溶液的总质量偏大,导致溶液的最终温度偏低,故d错误;
故答案为:c。
【点评】本题考查中和热测定,明确中和热测定方法和注意事项为解答关键,注意弱电解质的电离吸热、掌握误差分析的方法与技巧,试题培养了学生的分析能力、实验能力及灵活运用能力,题目难度中等。
20.(14分)我国提出争取在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。因此,研发CO2利用技术,降低空气中CO2的含量成为研究热点。当前,科学家成功利用CO2和H2合成了CH3CH2OH,这对节能减排、降低碳排放具有重大意义。回答下列问题:
(1)在一定压强下,测得某一密闭容器中由CO2和H2制备CH3CH2OH的实验数据中,起始投料比、温度与CO2转化率的关系如图所示。
已知:2CO2(g)+6H2 (g)⇌CH3CH2OH(g)+3H2O(g)ΔH。
①每生成0.2molCH3CH2OH产生的热量为akJ,则ΔH= ﹣5a kJ•mol﹣1(用含a的代数式表示)。
②在上述条件下,发生该反应,适宜的温度为 500 (填“500”、“600”、“700”或“800”)K,判断的理由为 相同投料比时,500K的CO2转化率最大 。
③在某温度下,向2L恒容密闭容器中充入2molH2和1molCO2,2min末,反应达到平衡,此时测得反应前后的总压强之比为5:3,则CO2的转化率为 60 %,0~2min内,v(CH3CH2OH)= 0.075 mol•L﹣1•min﹣1,平衡常数K= (列出计算式即可)。
(2)对于CO2和H2合成CH3CH2OH的反应,下列说法正确的是 ac (填标号)。
a.混合气体的平均相对分子质量不再发生改变时,该反应达到平衡
b.加入合适的催化剂,正逆反应速率均增大,同时CH3CH2OH的产率也提高
c.H2的物质的量分数不再发生改变时,该反应达到平衡
d.增大压强,可提高CO2的转化率,同时平衡常数也增大
【分析】(1)①在热化学方程式中,△H的“+”表示吸收热量,“﹣”表示放出热量,各物质的化学计量数表示该物质的物质的量,反应放出的热量与物质的变化量成正比,据此计算;
②选择相同条件下,CO2转化率最大的温度;
③设CH3CH2OH的生成量为xmol,列三段式计算,根据阿伏加德罗定律的推论,同温同容时,气体的压强之比等于物质的量之比,由反应前后的总压强之比为5:3解得x,代入转化率=×100%、v=和K=计算;
(2)a.根据平衡状态的特征,结合=解答;
b.催化剂可增大正逆反应速率,但不影响平衡移动;
c.当反应达到平衡状态时,各组分的物质的量不再改变,则各组分的物质的量分数不再改变;
d.增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,而平衡常数只与温度有关。
【解答】解:(1)①每生成0.2molCH3CH2OH产生的热量为akJ,则每生成molCH3CH2OH产生的热量为5akJ,故△H=﹣5akJ/mol,
故答案为:﹣5a;
②由图可知,相同投料比时,500K的CO2转化率最大,故适宜的温度为500K,
故答案为:500;相同投料比时,500K的CO2转化率最大;
③设CH3CH2OH的生成量为xmol,列三段式计算如下:
2CO2(g)+6H2 (g)⇌CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
起始量/mol 1 2 0 0
变化量/mol 2x 6x x 3x
平衡量/mol 1﹣2x 2﹣6x x 3x
根据阿伏加德罗定律的推论可知,=,解得x=0.3,则CO2的转化率为×100%=60%,v(CH3CH2OH)==0.075mol•L﹣1•min﹣1,平衡时CO2(g)、H2 (g)、CH3CH2OH(g)、H2O(g)的物质的量分别为(1﹣2×0.3)=0.4mol、(2﹣6×0.3)mol=0.2mol、0.3mol、(3×0.3)mol=0.9mol,平衡常数K==,
故答案为:60;0.075;;
(2)a.该反应是反应前后气体物质的量n(g)改变、质量m(g)不变的反应,由=知混合气体的平均相对分子质量不再发生改变时,说明该反应达到了平衡状态,故a正确;
b.加入合适的催化剂,正逆反应速率均增大,但平衡不移动,则CH3CH2OH的产率不变,故b错误;
c.H2的物质的量分数不再发生改变时,说明各组分的物质的量不再改变,该反应达到平衡状态,故c正确;
d.该反应正向气体分子数减小,增大压强,平衡正向移动,CO2的转化率增大,温度不变,平衡常数不变,故d错误;
故答案为:ac。
【点评】本题考查反应热、反应速率和平衡常数的计算、化学平衡的标志和平衡移动的原理,题目难度中等,关键是掌握反应热的含义、化学平衡的特征、平衡常数的意义和外界条件对平衡移动的影响,把握阿伏加德罗定律推论的应用,明确图象的横中坐标及其曲线变化趋势的意义。
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