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全书综合测评-2022版化学选修4 人教版（新课标） 同步练习 （Word含解析）
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这是一份全书综合测评-2022版化学选修4 人教版（新课标） 同步练习 （Word含解析），共25页。
全书综合测评
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(每小题3分,共48分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2021福建三明高二月考)2020年5月5日,广东省东莞虎门大桥出现桥面抖动现象,专家对桥墩的主体钢筋进行了全面检测,并确定了其安全性。以下说法正确的是 ( )
A.桥墩钢筋容易发生化学腐蚀
B.在海面与空气交界处的钢铁,比海底下的钢铁更容易被腐蚀
C.可以在桥墩钢铁上嵌附铜片,减慢其腐蚀速率
D.将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法,称为牺牲阳极的阴极保护法
2.下列说法或表示方法正确的是 ( )
A.在化学反应过程中,发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B.在101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol
C.温度、浓度的改变一定会引起反应速率的改变,所以化学平衡一定会移动
D.酸与碱恰好完全反应生成正盐的溶液中c(H+)=c(OH-)=10-6 mol/L,则溶液一定呈中性
3.(2021江西上饶高二月考)常温下,c(NH4Cl)<0.1 mol/L时溶液pH>5.1,现在用0.1 mol/L HCl溶液滴定10 mL 0.05 mol/L的氨水,用甲基橙作指示剂,达到滴定终点时所用HCl溶液的体积 ( )
A.等于10 mL
B.等于5 mL
C.小于5 mL
D.大于5 mL
4.(2020天津南开高二期末)用0.100 0 mol/L的盐酸滴定20.00 mL未知浓度的NaOH溶液,下列说法正确的是 ( )
A.需用NaOH溶液润洗锥形瓶
B.用量筒量取20.00 mL NaOH溶液
C.使用酚酞作指示剂,滴定终点的现象为溶液浅红色褪去,半分钟内不恢复
D.滴定前,没有除去酸式滴定管中的气泡,滴定后气泡消失,所测浓度会偏小
5.(2021黑龙江哈师大附中高三月考)室温下,CuSO4(s)和CuSO4·5H2O(s)溶于水及CuSO4·5H2O受热分解的能量变化如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低
B.将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高
C.ΔH3>ΔH2
D.ΔH1=ΔH2+ΔH3
6.(2020四川南充高级中学高二月考)一定条件下,CH4(g)与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH,设起始n(H2O)n(CH4)=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数[φ(CH4)]与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.该反应的焓变ΔH>0
B.图中Z的大小为a>3>b
C.图中X点对应的平衡混合物中n(H2O)n(CH4)=3
D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小
7.(2021北京首师大附中高二期中)中学化学教材中,常借助于图像这一表现手段清晰地突出实验装置的要点、形象地阐述化学过程的原理。有关化学图像表现的内容不正确的是 ( )
A.牺牲阳极的阴极保护法
B.电镀铜
C.电解CuCl2溶液
D.氢氧燃料电池
8.(2020河北邢台高二上期末)常温下,下列有关叙述正确的是 ( )
A.NaY溶液的pH=8,c(Na+)-c(Y-)=9.9×10-7mol/L
B.Na2CO3溶液中,2c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)
C.pH相等的①NH4NO3、②(NH4)2SO4、③NH4HSO4溶液中,c(NH4+)大小顺序为①>②>③
D.10 mL pH=12的氢氧化钠溶液中加入pH=2的HA溶液至pH刚好等于7,则所得溶液体积一定为20 mL(忽略混合后溶液体积变化)
9.(2020福建宁德高二月考)A和B转化为C的催化反应历程示意图如下。下列说法不正确的是 ( )
A.催化剂在反应前后保持化学性质不变
B.生成C总反应的原子利用率为100%
C.①→②的过程吸收能量
D.C的水溶液呈酸性
10.利用微生物燃料电池进行废水处理,实现碳氮联合转化。其工作原理如图所示,其中M、N为厌氧微生物电极。有关叙述错误的是 ( )
A.负极的电极反应为CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+
B.电池工作时,H+由M电极移向N电极
C.相同条件下,M、N两极生成的CO2和N2的体积之比为3∶2
D.好氧微生物反应器中发生的反应为NH4++2O2 NO3-+2H++H2O
11.常温下,下列有关电解质溶液的说法错误的是 ( )
A.相同浓度的HCOONa和NaF两溶液,前者的pH较大,则Ka(HCOOH)>Ka(HF)
B.相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后pH约为4.7,则溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C.FeS溶于稀硫酸,而CuS不溶于稀硫酸,则Ksp(FeS)>Ksp(CuS)
D.在1 mol·L-1 Na2S溶液中,c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1 mol·L-1
12.(2019江西赣州教育发展联盟高二上联考)下列溶液中有关物质的浓度关系正确的是 ( )
A.c(NH4+)相等的(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4Cl溶液中:c(NH4HSO4)>c(NH4Cl)>c[(NH4)2SO4]
B.向醋酸钠溶液中加入适量醋酸,得到的酸性混合溶液:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
C.某二元弱酸酸式盐NaHA溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HA-)+c(A2-)
D.1.0 mol/L Na2CO3溶液:c(OH-)=c(HCO3-)+c(H+)+2c(H2CO3)
13.(2020山东潍坊高三二模)常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol·L-1的KSCN、K2CrO4溶液,所得的沉淀溶解平衡图像如图所示。有关叙述错误的是 ( )
A.Ksp(Ag2CrO4)为10-9.92
B.a点表示的是Ag2CrO4的不饱和溶液
C.沉淀废液中的Ag+用KSCN溶液比等浓度的K2CrO4溶液效果好
D.Ag2CrO4(s)+2SCN-(aq) 2AgSCN(s)+CrO42-(aq)的平衡常数为1012.08
14.(2019福建龙海二中高三上第二次月考)化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。下列图像描述正确的是 ( )
A.图①表示不同压强对可逆反应2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(s)的影响
B.图②表示向10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3和NaHCO3两种溶液中分别滴加0.1 mol·L-1 HCl溶液时,CO2的体积随盐酸体积的变化,则b表示的是NaHCO3溶液
C.图③表示体积和pH均相同的HCl、CH3COOH两种溶液中,分别加入足量的锌,产生H2的体积随时间的变化,则a表示的是HCl溶液
D.图④表示该反应为放热反应,且催化剂能改变反应的焓变
15.(2020广东佛山高二上期末)我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂,实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2+H2O 3H2↑+N2↑+CO2↑。下列说法中错误的是 ( )
A.a电极为阳极,CO(NH2)2发生氧化反应
B.b电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-
C.每转移6 mol电子,a电极产生1 mol N2
D.电解一段时间后,a电极区溶液pH升高
16.(2020河北邯郸高二上期末)硫酸钡是一种比碳酸钡更难溶的物质。常温下,-lgc(Ba2+)随-lgc(CO32-)或-lgc(SO42-)的变化趋势如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.L1表示硫酸钡
B.常温下,Ksp(BaCO3)=1×10-11
C.将碳酸钡和硫酸钡固体置于少量水中,此时溶液中的c(CO32-)c(SO42-)=10
D.在硫酸钡悬浊液中,若要使0.1 mol的硫酸钡完全转化成碳酸钡,则需要加入碳酸钠的物质的量至少为0.1 mol
二、非选择题(共52分)
17.(2020浙江杭州西湖高中高二上期末)(8分)现使用酸碱中和滴定法测定市售白醋的总酸量(g·100 mL-1)。
Ⅰ.实验步骤
(1)配制100 mL待测白醋:用 (填仪器名称)量取10.00 mL市售白醋,在烧杯中用水稀释后转移到100 mL容量瓶中定容,摇匀即得待测白醋。
(2)取待测白醋20.00 mL于锥形瓶中,向其中滴加2滴酚酞作指示剂。读取盛装0.100 0 mol·L-1 NaOH标准溶液的碱式滴定管的起始读数。如果液面位置如图所示,则此时的读数为 mL。
(3)滴定:当 时,停止滴定,并记录盛装NaOH溶液的碱式滴定管的最终读数。重复滴定4次。
Ⅱ.实验记录
滴定次数
实验数据(mL)
1
2
3
4
V(样品)
20.00
20.00
20.00
20.00
V消耗(NaOH溶液)
21.95
20.00
20.05
19.95
Ⅲ.数据处理与讨论
(4)按实验所得数据,市售白醋总酸量为 g·100 mL-1(保留两位有效数字)。
(5)在本实验的滴定过程中,下列操作会使待测液浓度偏高的是 (填字母)。
a.碱式滴定管未用NaOH标准溶液润洗
b.碱式滴定管滴定前有气泡,滴定后气泡消失
c.锥形瓶中加入待测白醋后,再加少量水
d.锥形瓶在滴定时剧烈摇动,有少量液体溅出
18.(2021天津一中高三月考)(10分)运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质间及其化合物间的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)CO还原NO的脱硝反应:2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH
已知:CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g) ΔH1=-226 kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) ΔH2=+68 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH3=+183 kJ·mol-1
脱硝反应ΔH= ,有利于提高NO平衡转化率的措施是 (写出两条)。
(2)某温度下,向体积为2 L的恒容密闭容器中通入2.00 mol NO2,发生反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-57.0 kJ·mol-1。已知:v正(NO2)=k1·c2(NO2),v逆(N2O4)=k2·c(N2O4),其中k1、k2为速率常数。测得NO2的体积分数[φ(NO2)]与反应时间(t)的关系如表:
t/min
0
20
40
60
80
φ(NO2)
1.00
0.75
0.52
0.50
0.50
则①平衡时,c(N2O4)= (计算结果保留两位小数);
②k1k2为 。
(3)用间接电化学法除去NO的原理如图所示:
①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式: ;
②用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理: 。
19.(2020宁夏育才中学高二上期末)(10分)(1)已知NaHA水溶液呈碱性。
①NaHA水溶液呈碱性的原因
(用离子方程式和相应的文字解释)。
②在NaHA水溶液中各离子浓度的大小关系是 。
(2)实验室在配制AlCl3的溶液时,为了抑制AlCl3的水解可加入少量的
(填写物质的名称)。把AlCl3溶液蒸干、灼烧,最后得到的主要固体产物是 (填化学式)。
(3)毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如图:
已知:
Ca2+
Mg2+
Fe3+
开始沉淀时的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀时的pH
13.9
11.1
3.2
Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9。
加入NH3·H2O调pH=8可除去 (填离子符号),滤渣Ⅱ中含
(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量,原因是 。
20.(12分)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。
(1)CO2催化加氢。在密闭容器中,向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-,其离子方程式为 ;其他条件不变,HCO3-转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图1所示。反应温度在40~80 ℃范围内,HCO3-催化加氢的转化率迅速上升,其主要原因是 。
图1
(2)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图2所示,两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
图2
①电池负极电极反应式为 ;放电过程中需补充的物质A为 (填化学式)。
②图2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反应的离子方程式为 。
(3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图3所示。
图3
①HCOOD催化释氢反应除生成CO2外,还生成 (填化学式)。
②研究发现:其他条件不变时,以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳,其具体优点是 。
21.(2019福建永安一中高二上期中)(12分)如图所示三套实验装置,分别回答下列问题。
(1)装置1为铁的吸氧腐蚀实验。向插入石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液,可观察到石墨棒附近的溶液变红,该电极反应式为 。
(2)装置2中左池为氯化铁溶液,右池为硫酸铜溶液,一段时间后右池溶液中c(Cu2+) (填“增大”“减小”或“不变”),若该装置的盐桥中盛装的是含NH4NO3的琼脂,则盐桥中的 (填“NH4+”或“NO3-”)向氯化铁溶液迁移。
(3)装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液,乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/L的CuSO4溶液。反应一段时间后,观察到乙烧杯的石墨电极上有气泡生成。
①电源的M端为 极;甲烧杯中铁电极的电极反应式为 。
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为 。
③停止电解,取出Cu电极,洗涤、干燥、称量,电极增重0.32 g,甲烧杯中产生的气体标准状况下体积为 mL;电解后乙烧杯溶液的pH为 (假设电解前后溶液的体积不变)。
④若要将乙池设计成电解精炼铜的装置,则乙池的石墨应改成 (填“粗铜”或“精铜”)。
答案全解全析
1.B 桥墩钢筋与海水形成原电池,发生电化学腐蚀,A项错误;海面与空气交界处的钢铁,易发生吸氧腐蚀,O2在水中溶解度较小,即海底下的钢铁腐蚀较慢,B项正确;结合金属活动性可知,在桥墩钢铁上嵌附锌片,能减慢腐蚀速率,镶嵌铜腐蚀速率加快,C项错误;将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法,为外加电流的阴极保护法,D项错误。
2.D 在化学反应中,物质的变化一定伴随着能量的变化,A错误;表示H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)+12O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol,B错误;浓度的改变不一定会引起化学平衡的移动,如对于反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),各物质浓度均增大一倍,平衡不移动,C错误;c(H+)=c(OH-),溶液一定呈中性,D正确。
3.D 根据中和反应原理NH3·H2O+HCl NH4Cl+H2O可知,消耗盐酸体积为5 mL时,所得NH4Cl溶液的pH>5.1,而甲基橙的变色范围为3.1~4.4,即二者恰好反应时,溶液颜色没有发生变化,应继续滴加盐酸才能突变为橙色,故终点时所用盐酸的体积大于5 mL。
4.C A项,不能用NaOH溶液润洗锥形瓶,错误;B项,应用碱式滴定管量取20.00 mL NaOH溶液,错误;C项,实验时用酚酞作指示剂,当滴入最后一滴盐酸时,溶液浅红色褪去,且半分钟内不恢复,即达到滴定终点,正确;D项,该操作导致测得的消耗盐酸标准液的体积偏大,测得NaOH溶液浓度偏大,错误。
5.D 胆矾溶于水,溶液温度降低,即①CuSO4·5H2O(s) Cu2+(aq)+SO42-(aq)+5H2O(l) ΔH3>0,A项正确;硫酸铜溶于水,溶液温度升高,即②CuSO4(s) Cu2+(aq)+SO42-(aq) ΔH2<0,B项正确;根据上述分析可知ΔH3>ΔH2,C项正确;已知③CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH1,依据盖斯定律①-②得③,即ΔH1=ΔH3-ΔH2,D项错误。
6.A 由图像分析,随着温度升高平衡时甲烷的体积分数逐渐减小,即升温平衡正向移动,正反应为吸热反应,A项正确;相同温度下,起始n(H2O)n(CH4)越大,则平衡时甲烷的体积分数越小,故a<3
8.A 常温下,NaY溶液的pH=8,根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Y-),则c(Na+)-c(Y-)=c(OH-)-c(H+)=9.9×10-7 mol/L,故A正确;在Na2CO3溶液中,根据物料守恒可知c(Na+)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3),故B错误;相同pH的(NH4)2SO4与NH4NO3溶液中,NH4+浓度相等,由于NH4HSO4电离时产生H+使溶液呈酸性,因此NH4HSO4溶液中NH4+的浓度小于相同pH的(NH4)2SO4溶液中NH4+的浓度,即c(NH4+)大小顺序为①=②>③,故C错误;如果HA是强酸,二者浓度相等,要使混合溶液呈中性,则两种溶液体积相等,如果HA是弱酸,则HA溶液浓度大于NaOH溶液,要使混合溶液呈中性,则碱溶液体积大于酸溶液,所以所得溶液体积小于或等于20 mL,故D错误。
9.C 催化剂能加快化学反应速率,其在反应前后的质量和化学性质不变,A项正确;据图可知,该过程表示的是CH4和CO2反应生成乙酸,原子利用率为100%,B项正确;由图能看出①的能量高于②,故①→②放出能量,C项错误;生成物为CH3COOH,CH3COOH的水溶液呈酸性,D项正确。
10.C 由题图可知,CH3COO-在M电极发生失去电子的氧化反应,则M电极为负极,其电极反应为CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+,故A正确;分析题图知,M电极为负极,N电极为正极,电池工作时H+由M电极移向N电极,故B正确;负极电极反应为CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+,正极电极反应为2NO3-+12H++10e- N2↑+6H2O,根据得失电子守恒有10CO2~40e-~4N2,所以相同条件下,M、N两极生成的CO2和N2的体积之比为5∶2,故C错误;NH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-,该反应为NH4++2O2 NO3-+2H++H2O,故D正确。
11.A A项,相同浓度的HCOONa溶液和NaF溶液,HCOONa溶液的pH较大说明HCOO-水解程度大于F-,依据“越弱越水解”知,HCOOH的酸性弱于HF,即Ka(HCOOH)c(Na+)>c(H+)>c(OH-),正确。C项,在FeS中存在:FeS(s)Fe2+(aq)+S2-(aq),CuS中存在:CuS(s)Cu2+(aq)+S2-(aq),加入稀硫酸后FeS溶解是由于H+与S2-结合形成H2S,使沉淀溶解平衡正向移动;CuS不溶解说明溶液中c(S2-)小,即FeS的溶解度大于CuS,Ksp(FeS)>Ksp(CuS),正确。D项,在1 mol·L-1Na2S溶液中,依据物料守恒知,c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1 mol·L-1,正确。
12.D 根据化学式组成可知,各溶液中c(NH4+)相同时,c(NH4Cl)>c(NH4HSO4)>c[(NH4)2SO4],故A错误;向醋酸钠溶液中加入适量醋酸,得到的酸性混合溶液中c(H+)>c(OH-),由电荷守恒可知c(Na+)c(Na+)>c(H+)>c(OH-),故B错误;二元弱酸的酸式盐NaHA溶液中,根据电荷守恒可得:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-),故C错误;水电离出的氢离子与水电离出的氢氧根离子浓度相等,从质子守恒的角度分析可得:c(OH-)=c(H+)+2c(H2CO3)+c(HCO3-),故D正确。
13.A Ksp(Ag2CrO4)=c(CrO42-)·c2(Ag+),c(Ag+)增大,则c(CrO42-)减小,但二者变化倍数不同,结合L1线当c(Ag+)由10-6 mol·L-1增大到10-2 mol·L-1,c(Xn-)由10-6 mol·L-1减小到10-10 mol·L-1,可确定L1为AgSCN沉淀溶解平衡曲线,L2为Ag2CrO4沉淀溶解平衡曲线。根据以上分析可知,Ksp(Ag2CrO4)=c(CrO42-)·c2(Ag+)=10-3.92×(10-4)2=10-11.92,A项错误;a点c(Ag+)小于沉淀溶解平衡时c(Ag+),则a点Qc(Ag2CrO4)
15.D 电解富尿素废水低能耗制H2的总反应为CO(NH2)2+H2O 3H2↑+N2↑+CO2↑,放出氢气的b电极为阴极,电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,放出氮气的a电极为阳极,电极反应为CO(NH2)2-6e-+6OH- N2↑+CO2↑+5H2O。由上述分析可知a电极为阳极,CO(NH2)2发生氧化反应,故A正确;b电极为阴极,电极反应为2H2O+2e-
H2↑+2OH-,故B正确;a电极反应为CO(NH2)2-6e-+6OH- N2↑+CO2↑+5H2O,每转移6 mol电子,a电极产生1 mol N2,故C正确;电解一段时间a电极区溶液pH减小,故D错误。
16.C 由于硫酸钡是一种比碳酸钡更难溶的物质,所以L1表示碳酸钡,故A错误;由题图中数据可知,常温下,Ksp(BaCO3)=1×10-10,故B错误;将碳酸钡和硫酸钡固体置于少量水中,溶液中存在c(CO32-)c(SO42-)=Ksp(BaCO3)Ksp(BaSO4)=10-1010-11=10,故C正确;在硫酸钡悬浊液中,若要使0.1 mol的硫酸钡完全转化成碳酸钡,则平衡时c(CO32-)c(SO42-)=10,可见至少需要1.1 mol Na2CO3,故D错误。
17.答案 (1)酸式滴定管
(2)0.60
(3)滴入最后一滴NaOH溶液后,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色
(4)6.0
(5)ab
解析 (1)滴定管精确度为0.01 mL,应选用酸式滴定管量取白醋。
(2)根据题图可知,滴定管中液面的读数是0.60 mL。
(4)第1次滴定误差明显较大,应舍去,剩余3次消耗NaOH溶液的体积分别为20.00 mL、20.05 mL、19.95 mL,则消耗NaOH溶液的平均体积为20.00 mL,设10.00 mL市售白醋中含有CH3COOH x g,则
CH3COOH ~ NaOH
60 40
x g×0.2 0.100 0 mol·L-1×0.02 L×40 g·mol-1
解得:x=0.60。
c(市售白醋)=0.60 g60 g·mol-10.01 L=1.00 mol·L-1,样品总酸量为1.00mol·L-1×100×10-3L×60 g·mol-1100 mL=6.0 g·100 mL-1。
(5)碱式滴定管未用NaOH标准溶液润洗,标准液浓度降低,造成V(标准)偏大,待测液浓度偏高,故a正确;碱式滴定管滴定前有气泡,滴定后气泡消失,造成V(标准)偏大,待测液浓度偏高,故b正确;锥形瓶中加入待测白醋后,再加少量水,对V(标准)无影响,待测液浓度不变,故c错误;锥形瓶在滴定时剧烈摇动,有少量液体溅出,造成V(标准)偏小,待测液浓度偏低,故d错误。
18.答案 (1)-750 kJ·mol-1 降低温度、增大压强(缩小容器体积)、增大CO浓度等
(2)①0.33 mol/L ②6
(3)①2HSO3-+2e-+2H+ S2O42-+2H2O ②2NO+2S2O42-+2H2O N2+4HSO3-
解析 (1)已知3个热化学方程式分别记作①、②、③,根据盖斯定律,①×2+②-③×2得到脱硝反应2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-750 kJ·mol-1。该反应是气体体积减小的放热反应,降低温度、增大压强(缩小容器体积)、增大CO浓度等均有利于提高NO的平衡转化率。(2)①根据表中数据可知平衡时φ(NO2)=0.50。设平衡时N2O4的浓度为x mol/L,则根据三段式得:
2NO2(g) N2O4(g)
起始(mol/L): 1.00 0
转化(mol/L): 2x x
平衡(mol/L): 1.00-2x x
即x1.00-2x+x=0.50,解得x=13,故平衡时c(N2O4)=13 mol/L≈0.33 mol/L。②平衡时正、逆反应速率相等,根据v正(NO2)=k1·c2(NO2),v逆(N2O4)=k2·c(N2O4)可知k1·c2(NO2)=2k2·c(N2O4),则k1k2=2c(N2O4)c2(NO2)=2×13(13)2=6。(3)①根据图示装置可知阴极是HSO3-得到电子生成S2O42-,即阴极的电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+ S2O42-+2H2O。②吸收池中NO被S2O42-还原为N2,用离子方程式可表示为2NO+2S2O42-+2H2O N2+4HSO3-。
19.答案 (1)①HA-+H2O H2A+OH-,HA- H++A2-, HA-的水解程度大于其电离程度 ②c(Na+)>c(HA-)>c(OH-)>c(H+)>c(A2-)
(2)盐酸 Al2O3 (3)Fe3+ Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4过量会生成BaC2O4沉淀,导致产品产量减少
解析 (1)①NaHA溶液呈碱性,说明HA-的电离程度小于其水解程度,导致氢离子浓度小于氢氧根离子浓度;②根据HA-+H2O H2A+OH-、HA- A2-+H+,结合NaHA溶液呈碱性和水的电离确定溶液中各离子浓度的大小关系。
(2)AlCl3是强酸弱碱盐,水解生成氢氧化铝和HCl,增大生成物浓度可抑制水解,故可加入少量的盐酸;AlCl3溶液蒸干、灼烧后得到的物质为Al2O3。
(3)制备BaCl2·2H2O的流程:加盐酸溶解,碳酸钡和盐酸反应:BaCO3+2H+ Ba2++CO2↑+H2O,加入氨水,调pH=8,Fe3+完全沉淀时的pH为3.2,只有Fe3+完全沉淀,滤渣Ⅰ为Fe(OH)3,此时溶液中主要含杂质Ca2+、Mg2+,加入氢氧化钠调pH=12.5,Ca2+完全沉淀时的pH为13.9,Mg2+完全沉淀时的pH为11.1,Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2;此时溶液中主要含的杂质离子为Ca2+,加入H2C2O4,得到CaC2O4沉淀,除去Ca2+,再将所得溶液蒸发浓缩、冷却结晶得到BaCl2·2H2O。
20.答案 (1)HCO3-+H2 HCOO-+H2O 温度升高反应速率增大,温度升高催化剂的活性增强
(2)①HCOO-+2OH--2e- HCO3-+H2O H2SO4
②2HCOOH+2OH-+O2 2HCO3-+2H2O或2HCOO-+O2 2HCO3-
(3)①HD ②提高释放氢气的速率,提高释放出氢气的纯度
解析 (1)根据题意,HCO3-+H2 HCOO-,1个H2失去2个电子,1个HCO3-得到2个电子,说明n(HCO3-)∶n(H2)∶n(HCOO-)=1∶1∶1。根据原子守恒及电荷守恒配平离子方程式:HCO3-+H2 HCOO-+H2O;反应温度在40~80 ℃范围内,随着温度升高,催化剂活性增强,单位时间内HCO3-催化加氢的转化率迅速上升。(2)①通过观察物质的变化情况,可知HCOO-→HCO3-,HCOO-失电子,在负极发生反应,结合环境为碱性环境,得电极反应式:HCOO-+2OH--2e- HCO3-+H2O;右侧电极上Fe3+→Fe2+,通入物质A和O2,产生K2SO4,又Fe3+在强酸性条件下存在,可知物质A为H2SO4。②根据物质变化,确定反应物、产物,得离子方程式:2HCOOH+2OH-+O2 2HCO3-+2H2O,溶液是碱性环境,本质是HCOO-反应,故反应方程式可写为2HCOO-+O2 2HCO3-。
(3)①观察题图所示反应机理,HCOOH电离出的H+结合形成,HCOO-结合形成,然后脱去CO2形成与结合产生H2,故是HCOOH的2个H结合产生了H2,则HCOOD的产物除了CO2还有HD。②HCOOK与HCOOH的不同之处在于前者完全电离,更易与催化剂结合脱去CO2,相比而言,可提高释放氢气的速率;HCOOK溶液呈碱性,CO2不易放出,故还可提高释放出氢气的纯度。
21.答案 (1)O2+4e-+2H2O 4OH-
(2)增大 NH4+
(3)①正 Fe-2e- Fe2+ ②2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+ ③112 1 ④粗铜
解析 (1)电解质溶液中滴有酚酞,反应一段时间后,石墨棒附近溶液变红,说明石墨棒附近产生OH-,则该电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-。
(2)电池总反应为Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+,即Cu电极为负极,负极反应式为Cu-2e- Cu2+,右池中c(Cu2+)增大;石墨为正极,根据原电池的工作原理,NH4+向FeCl3溶液迁移。
(3)①乙烧杯石墨电极上有气泡产生,电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,即石墨为阳极,Cu为阴极,根据电解原理,N为电源的负极,M为电源的正极;Fe电极与M相连,即Fe电极为阳极,电极反应式为Fe-2e- Fe2+。
②乙烧杯是电解CuSO4溶液,总反应的离子方程式为2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+。
③Cu电极增重0.32 g,增重的是析出的Cu的质量,即整个电路转移电子的物质的量为0.32×264 mol=0.01 mol,甲池中石墨电极反应式为2H++2e- H2↑,标准状况下,产生氢气的体积为0.012×22.4 L=0.112 L,即112 mL;根据②,产生n(H+)=2×0.3264 mol=0.01 mol,c(H+)=0.010.1 mol·L-1=0.1 mol·L-1,则pH=1。
④精炼铜时,粗铜为阳极,阴极为纯铜,故乙池的石墨应改为粗铜。
全书综合测评
(满分:100分;时间:90分钟)
一、选择题(每小题3分,共48分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2021福建三明高二月考)2020年5月5日,广东省东莞虎门大桥出现桥面抖动现象,专家对桥墩的主体钢筋进行了全面检测,并确定了其安全性。以下说法正确的是 ( )
A.桥墩钢筋容易发生化学腐蚀
B.在海面与空气交界处的钢铁,比海底下的钢铁更容易被腐蚀
C.可以在桥墩钢铁上嵌附铜片,减慢其腐蚀速率
D.将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法,称为牺牲阳极的阴极保护法
2.下列说法或表示方法正确的是 ( )
A.在化学反应过程中,发生物质变化的同时不一定发生能量变化
B.在101 kPa时,2 g H2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ热量,则表示氢气燃烧热的热化学方程式为2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ/mol
C.温度、浓度的改变一定会引起反应速率的改变,所以化学平衡一定会移动
D.酸与碱恰好完全反应生成正盐的溶液中c(H+)=c(OH-)=10-6 mol/L,则溶液一定呈中性
3.(2021江西上饶高二月考)常温下,c(NH4Cl)<0.1 mol/L时溶液pH>5.1,现在用0.1 mol/L HCl溶液滴定10 mL 0.05 mol/L的氨水,用甲基橙作指示剂,达到滴定终点时所用HCl溶液的体积 ( )
A.等于10 mL
B.等于5 mL
C.小于5 mL
D.大于5 mL
4.(2020天津南开高二期末)用0.100 0 mol/L的盐酸滴定20.00 mL未知浓度的NaOH溶液,下列说法正确的是 ( )
A.需用NaOH溶液润洗锥形瓶
B.用量筒量取20.00 mL NaOH溶液
C.使用酚酞作指示剂,滴定终点的现象为溶液浅红色褪去,半分钟内不恢复
D.滴定前,没有除去酸式滴定管中的气泡,滴定后气泡消失,所测浓度会偏小
5.(2021黑龙江哈师大附中高三月考)室温下,CuSO4(s)和CuSO4·5H2O(s)溶于水及CuSO4·5H2O受热分解的能量变化如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.将CuSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低
B.将CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高
C.ΔH3>ΔH2
D.ΔH1=ΔH2+ΔH3
6.(2020四川南充高级中学高二月考)一定条件下,CH4(g)与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH,设起始n(H2O)n(CH4)=Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数[φ(CH4)]与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.该反应的焓变ΔH>0
B.图中Z的大小为a>3>b
C.图中X点对应的平衡混合物中n(H2O)n(CH4)=3
D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小
7.(2021北京首师大附中高二期中)中学化学教材中,常借助于图像这一表现手段清晰地突出实验装置的要点、形象地阐述化学过程的原理。有关化学图像表现的内容不正确的是 ( )
A.牺牲阳极的阴极保护法
B.电镀铜
C.电解CuCl2溶液
D.氢氧燃料电池
8.(2020河北邢台高二上期末)常温下,下列有关叙述正确的是 ( )
A.NaY溶液的pH=8,c(Na+)-c(Y-)=9.9×10-7mol/L
B.Na2CO3溶液中,2c(Na+)=c(CO32-)+c(HCO3-)+c(H2CO3)
C.pH相等的①NH4NO3、②(NH4)2SO4、③NH4HSO4溶液中,c(NH4+)大小顺序为①>②>③
D.10 mL pH=12的氢氧化钠溶液中加入pH=2的HA溶液至pH刚好等于7,则所得溶液体积一定为20 mL(忽略混合后溶液体积变化)
9.(2020福建宁德高二月考)A和B转化为C的催化反应历程示意图如下。下列说法不正确的是 ( )
A.催化剂在反应前后保持化学性质不变
B.生成C总反应的原子利用率为100%
C.①→②的过程吸收能量
D.C的水溶液呈酸性
10.利用微生物燃料电池进行废水处理,实现碳氮联合转化。其工作原理如图所示,其中M、N为厌氧微生物电极。有关叙述错误的是 ( )
A.负极的电极反应为CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+
B.电池工作时,H+由M电极移向N电极
C.相同条件下,M、N两极生成的CO2和N2的体积之比为3∶2
D.好氧微生物反应器中发生的反应为NH4++2O2 NO3-+2H++H2O
11.常温下,下列有关电解质溶液的说法错误的是 ( )
A.相同浓度的HCOONa和NaF两溶液,前者的pH较大,则Ka(HCOOH)>Ka(HF)
B.相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后pH约为4.7,则溶液中c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C.FeS溶于稀硫酸,而CuS不溶于稀硫酸,则Ksp(FeS)>Ksp(CuS)
D.在1 mol·L-1 Na2S溶液中,c(S2-)+c(HS-)+c(H2S)=1 mol·L-1
12.(2019江西赣州教育发展联盟高二上联考)下列溶液中有关物质的浓度关系正确的是 ( )
A.c(NH4+)相等的(NH4)2SO4、NH4HSO4、NH4Cl溶液中:c(NH4HSO4)>c(NH4Cl)>c[(NH4)2SO4]
B.向醋酸钠溶液中加入适量醋酸,得到的酸性混合溶液:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(H+)>c(OH-)
C.某二元弱酸酸式盐NaHA溶液中:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(HA-)+c(A2-)
D.1.0 mol/L Na2CO3溶液:c(OH-)=c(HCO3-)+c(H+)+2c(H2CO3)
13.(2020山东潍坊高三二模)常温下,用AgNO3溶液分别滴定浓度均为0.01 mol·L-1的KSCN、K2CrO4溶液,所得的沉淀溶解平衡图像如图所示。有关叙述错误的是 ( )
A.Ksp(Ag2CrO4)为10-9.92
B.a点表示的是Ag2CrO4的不饱和溶液
C.沉淀废液中的Ag+用KSCN溶液比等浓度的K2CrO4溶液效果好
D.Ag2CrO4(s)+2SCN-(aq) 2AgSCN(s)+CrO42-(aq)的平衡常数为1012.08
14.(2019福建龙海二中高三上第二次月考)化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。下列图像描述正确的是 ( )
A.图①表示不同压强对可逆反应2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(s)的影响
B.图②表示向10 mL 0.1 mol·L-1 Na2CO3和NaHCO3两种溶液中分别滴加0.1 mol·L-1 HCl溶液时,CO2的体积随盐酸体积的变化,则b表示的是NaHCO3溶液
C.图③表示体积和pH均相同的HCl、CH3COOH两种溶液中,分别加入足量的锌,产生H2的体积随时间的变化,则a表示的是HCl溶液
D.图④表示该反应为放热反应,且催化剂能改变反应的焓变
15.(2020广东佛山高二上期末)我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂,实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2+H2O 3H2↑+N2↑+CO2↑。下列说法中错误的是 ( )
A.a电极为阳极,CO(NH2)2发生氧化反应
B.b电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-
C.每转移6 mol电子,a电极产生1 mol N2
D.电解一段时间后,a电极区溶液pH升高
16.(2020河北邯郸高二上期末)硫酸钡是一种比碳酸钡更难溶的物质。常温下,-lgc(Ba2+)随-lgc(CO32-)或-lgc(SO42-)的变化趋势如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.L1表示硫酸钡
B.常温下,Ksp(BaCO3)=1×10-11
C.将碳酸钡和硫酸钡固体置于少量水中,此时溶液中的c(CO32-)c(SO42-)=10
D.在硫酸钡悬浊液中,若要使0.1 mol的硫酸钡完全转化成碳酸钡,则需要加入碳酸钠的物质的量至少为0.1 mol
二、非选择题(共52分)
17.(2020浙江杭州西湖高中高二上期末)(8分)现使用酸碱中和滴定法测定市售白醋的总酸量(g·100 mL-1)。
Ⅰ.实验步骤
(1)配制100 mL待测白醋:用 (填仪器名称)量取10.00 mL市售白醋,在烧杯中用水稀释后转移到100 mL容量瓶中定容,摇匀即得待测白醋。
(2)取待测白醋20.00 mL于锥形瓶中,向其中滴加2滴酚酞作指示剂。读取盛装0.100 0 mol·L-1 NaOH标准溶液的碱式滴定管的起始读数。如果液面位置如图所示,则此时的读数为 mL。
(3)滴定:当 时,停止滴定,并记录盛装NaOH溶液的碱式滴定管的最终读数。重复滴定4次。
Ⅱ.实验记录
滴定次数
实验数据(mL)
1
2
3
4
V(样品)
20.00
20.00
20.00
20.00
V消耗(NaOH溶液)
21.95
20.00
20.05
19.95
Ⅲ.数据处理与讨论
(4)按实验所得数据,市售白醋总酸量为 g·100 mL-1(保留两位有效数字)。
(5)在本实验的滴定过程中,下列操作会使待测液浓度偏高的是 (填字母)。
a.碱式滴定管未用NaOH标准溶液润洗
b.碱式滴定管滴定前有气泡,滴定后气泡消失
c.锥形瓶中加入待测白醋后,再加少量水
d.锥形瓶在滴定时剧烈摇动,有少量液体溅出
18.(2021天津一中高三月考)(10分)运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质间及其化合物间的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)CO还原NO的脱硝反应:2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH
已知:CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g) ΔH1=-226 kJ·mol-1
N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) ΔH2=+68 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH3=+183 kJ·mol-1
脱硝反应ΔH= ,有利于提高NO平衡转化率的措施是 (写出两条)。
(2)某温度下,向体积为2 L的恒容密闭容器中通入2.00 mol NO2,发生反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-57.0 kJ·mol-1。已知:v正(NO2)=k1·c2(NO2),v逆(N2O4)=k2·c(N2O4),其中k1、k2为速率常数。测得NO2的体积分数[φ(NO2)]与反应时间(t)的关系如表:
t/min
0
20
40
60
80
φ(NO2)
1.00
0.75
0.52
0.50
0.50
则①平衡时,c(N2O4)= (计算结果保留两位小数);
②k1k2为 。
(3)用间接电化学法除去NO的原理如图所示:
①已知电解池的阴极室中溶液的pH在4~7之间,写出阴极的电极反应式: ;
②用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理: 。
19.(2020宁夏育才中学高二上期末)(10分)(1)已知NaHA水溶液呈碱性。
①NaHA水溶液呈碱性的原因
(用离子方程式和相应的文字解释)。
②在NaHA水溶液中各离子浓度的大小关系是 。
(2)实验室在配制AlCl3的溶液时,为了抑制AlCl3的水解可加入少量的
(填写物质的名称)。把AlCl3溶液蒸干、灼烧,最后得到的主要固体产物是 (填化学式)。
(3)毒重石的主要成分为BaCO3(含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质),实验室利用毒重石制备BaCl2·2H2O的流程如图:
已知:
Ca2+
Mg2+
Fe3+
开始沉淀时的pH
11.9
9.1
1.9
完全沉淀时的pH
13.9
11.1
3.2
Ksp(BaC2O4)=1.6×10-7,Ksp(CaC2O4)=2.3×10-9。
加入NH3·H2O调pH=8可除去 (填离子符号),滤渣Ⅱ中含
(填化学式)。加入H2C2O4时应避免过量,原因是 。
20.(12分)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。
(1)CO2催化加氢。在密闭容器中,向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-,其离子方程式为 ;其他条件不变,HCO3-转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图1所示。反应温度在40~80 ℃范围内,HCO3-催化加氢的转化率迅速上升,其主要原因是 。
图1
(2)HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图2所示,两电极区间用允许K+、H+通过的半透膜隔开。
图2
①电池负极电极反应式为 ;放电过程中需补充的物质A为 (填化学式)。
②图2所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应,将化学能转化为电能,其反应的离子方程式为 。
(3)HCOOH催化释氢。在催化剂作用下,HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图3所示。
图3
①HCOOD催化释氢反应除生成CO2外,还生成 (填化学式)。
②研究发现:其他条件不变时,以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳,其具体优点是 。
21.(2019福建永安一中高二上期中)(12分)如图所示三套实验装置,分别回答下列问题。
(1)装置1为铁的吸氧腐蚀实验。向插入石墨棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液,可观察到石墨棒附近的溶液变红,该电极反应式为 。
(2)装置2中左池为氯化铁溶液,右池为硫酸铜溶液,一段时间后右池溶液中c(Cu2+) (填“增大”“减小”或“不变”),若该装置的盐桥中盛装的是含NH4NO3的琼脂,则盐桥中的 (填“NH4+”或“NO3-”)向氯化铁溶液迁移。
(3)装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液,乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/L的CuSO4溶液。反应一段时间后,观察到乙烧杯的石墨电极上有气泡生成。
①电源的M端为 极;甲烧杯中铁电极的电极反应式为 。
②乙烧杯中电解反应的离子方程式为 。
③停止电解,取出Cu电极,洗涤、干燥、称量,电极增重0.32 g,甲烧杯中产生的气体标准状况下体积为 mL;电解后乙烧杯溶液的pH为 (假设电解前后溶液的体积不变)。
④若要将乙池设计成电解精炼铜的装置,则乙池的石墨应改成 (填“粗铜”或“精铜”)。
答案全解全析
1.B 桥墩钢筋与海水形成原电池,发生电化学腐蚀,A项错误;海面与空气交界处的钢铁,易发生吸氧腐蚀,O2在水中溶解度较小,即海底下的钢铁腐蚀较慢,B项正确;结合金属活动性可知,在桥墩钢铁上嵌附锌片,能减慢腐蚀速率,镶嵌铜腐蚀速率加快,C项错误;将桥墩钢铁与外接电源负极相连的方法,为外加电流的阴极保护法,D项错误。
2.D 在化学反应中,物质的变化一定伴随着能量的变化,A错误;表示H2燃烧热的热化学方程式为H2(g)+12O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol,B错误;浓度的改变不一定会引起化学平衡的移动,如对于反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),各物质浓度均增大一倍,平衡不移动,C错误;c(H+)=c(OH-),溶液一定呈中性,D正确。
3.D 根据中和反应原理NH3·H2O+HCl NH4Cl+H2O可知,消耗盐酸体积为5 mL时,所得NH4Cl溶液的pH>5.1,而甲基橙的变色范围为3.1~4.4,即二者恰好反应时,溶液颜色没有发生变化,应继续滴加盐酸才能突变为橙色,故终点时所用盐酸的体积大于5 mL。
4.C A项,不能用NaOH溶液润洗锥形瓶,错误;B项,应用碱式滴定管量取20.00 mL NaOH溶液,错误;C项,实验时用酚酞作指示剂,当滴入最后一滴盐酸时,溶液浅红色褪去,且半分钟内不恢复,即达到滴定终点,正确;D项,该操作导致测得的消耗盐酸标准液的体积偏大,测得NaOH溶液浓度偏大,错误。
5.D 胆矾溶于水,溶液温度降低,即①CuSO4·5H2O(s) Cu2+(aq)+SO42-(aq)+5H2O(l) ΔH3>0,A项正确;硫酸铜溶于水,溶液温度升高,即②CuSO4(s) Cu2+(aq)+SO42-(aq) ΔH2<0,B项正确;根据上述分析可知ΔH3>ΔH2,C项正确;已知③CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l) ΔH1,依据盖斯定律①-②得③,即ΔH1=ΔH3-ΔH2,D项错误。
6.A 由图像分析,随着温度升高平衡时甲烷的体积分数逐渐减小,即升温平衡正向移动,正反应为吸热反应,A项正确;相同温度下,起始n(H2O)n(CH4)越大,则平衡时甲烷的体积分数越小,故a<3
8.A 常温下,NaY溶液的pH=8,根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Y-),则c(Na+)-c(Y-)=c(OH-)-c(H+)=9.9×10-7 mol/L,故A正确;在Na2CO3溶液中,根据物料守恒可知c(Na+)=2c(CO32-)+2c(HCO3-)+2c(H2CO3),故B错误;相同pH的(NH4)2SO4与NH4NO3溶液中,NH4+浓度相等,由于NH4HSO4电离时产生H+使溶液呈酸性,因此NH4HSO4溶液中NH4+的浓度小于相同pH的(NH4)2SO4溶液中NH4+的浓度,即c(NH4+)大小顺序为①=②>③,故C错误;如果HA是强酸,二者浓度相等,要使混合溶液呈中性,则两种溶液体积相等,如果HA是弱酸,则HA溶液浓度大于NaOH溶液,要使混合溶液呈中性,则碱溶液体积大于酸溶液,所以所得溶液体积小于或等于20 mL,故D错误。
9.C 催化剂能加快化学反应速率,其在反应前后的质量和化学性质不变,A项正确;据图可知,该过程表示的是CH4和CO2反应生成乙酸,原子利用率为100%,B项正确;由图能看出①的能量高于②,故①→②放出能量,C项错误;生成物为CH3COOH,CH3COOH的水溶液呈酸性,D项正确。
10.C 由题图可知,CH3COO-在M电极发生失去电子的氧化反应,则M电极为负极,其电极反应为CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+,故A正确;分析题图知,M电极为负极,N电极为正极,电池工作时H+由M电极移向N电极,故B正确;负极电极反应为CH3COO--8e-+2H2O 2CO2↑+7H+,正极电极反应为2NO3-+12H++10e- N2↑+6H2O,根据得失电子守恒有10CO2~40e-~4N2,所以相同条件下,M、N两极生成的CO2和N2的体积之比为5∶2,故C错误;NH4+在好氧微生物反应器中转化为NO3-,该反应为NH4++2O2 NO3-+2H++H2O,故D正确。
11.A A项,相同浓度的HCOONa溶液和NaF溶液,HCOONa溶液的pH较大说明HCOO-水解程度大于F-,依据“越弱越水解”知,HCOOH的酸性弱于HF,即Ka(HCOOH)
12.D 根据化学式组成可知,各溶液中c(NH4+)相同时,c(NH4Cl)>c(NH4HSO4)>c[(NH4)2SO4],故A错误;向醋酸钠溶液中加入适量醋酸,得到的酸性混合溶液中c(H+)>c(OH-),由电荷守恒可知c(Na+)
13.A Ksp(Ag2CrO4)=c(CrO42-)·c2(Ag+),c(Ag+)增大,则c(CrO42-)减小,但二者变化倍数不同,结合L1线当c(Ag+)由10-6 mol·L-1增大到10-2 mol·L-1,c(Xn-)由10-6 mol·L-1减小到10-10 mol·L-1,可确定L1为AgSCN沉淀溶解平衡曲线,L2为Ag2CrO4沉淀溶解平衡曲线。根据以上分析可知,Ksp(Ag2CrO4)=c(CrO42-)·c2(Ag+)=10-3.92×(10-4)2=10-11.92,A项错误;a点c(Ag+)小于沉淀溶解平衡时c(Ag+),则a点Qc(Ag2CrO4)
15.D 电解富尿素废水低能耗制H2的总反应为CO(NH2)2+H2O 3H2↑+N2↑+CO2↑,放出氢气的b电极为阴极,电极反应为2H2O+2e- H2↑+2OH-,放出氮气的a电极为阳极,电极反应为CO(NH2)2-6e-+6OH- N2↑+CO2↑+5H2O。由上述分析可知a电极为阳极,CO(NH2)2发生氧化反应,故A正确;b电极为阴极,电极反应为2H2O+2e-
H2↑+2OH-,故B正确;a电极反应为CO(NH2)2-6e-+6OH- N2↑+CO2↑+5H2O,每转移6 mol电子,a电极产生1 mol N2,故C正确;电解一段时间a电极区溶液pH减小,故D错误。
16.C 由于硫酸钡是一种比碳酸钡更难溶的物质,所以L1表示碳酸钡,故A错误;由题图中数据可知,常温下,Ksp(BaCO3)=1×10-10,故B错误;将碳酸钡和硫酸钡固体置于少量水中,溶液中存在c(CO32-)c(SO42-)=Ksp(BaCO3)Ksp(BaSO4)=10-1010-11=10,故C正确;在硫酸钡悬浊液中,若要使0.1 mol的硫酸钡完全转化成碳酸钡,则平衡时c(CO32-)c(SO42-)=10,可见至少需要1.1 mol Na2CO3,故D错误。
17.答案 (1)酸式滴定管
(2)0.60
(3)滴入最后一滴NaOH溶液后,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色
(4)6.0
(5)ab
解析 (1)滴定管精确度为0.01 mL,应选用酸式滴定管量取白醋。
(2)根据题图可知,滴定管中液面的读数是0.60 mL。
(4)第1次滴定误差明显较大,应舍去,剩余3次消耗NaOH溶液的体积分别为20.00 mL、20.05 mL、19.95 mL,则消耗NaOH溶液的平均体积为20.00 mL,设10.00 mL市售白醋中含有CH3COOH x g,则
CH3COOH ~ NaOH
60 40
x g×0.2 0.100 0 mol·L-1×0.02 L×40 g·mol-1
解得:x=0.60。
c(市售白醋)=0.60 g60 g·mol-10.01 L=1.00 mol·L-1,样品总酸量为1.00mol·L-1×100×10-3L×60 g·mol-1100 mL=6.0 g·100 mL-1。
(5)碱式滴定管未用NaOH标准溶液润洗,标准液浓度降低,造成V(标准)偏大,待测液浓度偏高,故a正确;碱式滴定管滴定前有气泡,滴定后气泡消失,造成V(标准)偏大,待测液浓度偏高,故b正确;锥形瓶中加入待测白醋后,再加少量水,对V(标准)无影响,待测液浓度不变,故c错误;锥形瓶在滴定时剧烈摇动,有少量液体溅出,造成V(标准)偏小,待测液浓度偏低,故d错误。
18.答案 (1)-750 kJ·mol-1 降低温度、增大压强(缩小容器体积)、增大CO浓度等
(2)①0.33 mol/L ②6
(3)①2HSO3-+2e-+2H+ S2O42-+2H2O ②2NO+2S2O42-+2H2O N2+4HSO3-
解析 (1)已知3个热化学方程式分别记作①、②、③,根据盖斯定律,①×2+②-③×2得到脱硝反应2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-750 kJ·mol-1。该反应是气体体积减小的放热反应,降低温度、增大压强(缩小容器体积)、增大CO浓度等均有利于提高NO的平衡转化率。(2)①根据表中数据可知平衡时φ(NO2)=0.50。设平衡时N2O4的浓度为x mol/L,则根据三段式得:
2NO2(g) N2O4(g)
起始(mol/L): 1.00 0
转化(mol/L): 2x x
平衡(mol/L): 1.00-2x x
即x1.00-2x+x=0.50,解得x=13,故平衡时c(N2O4)=13 mol/L≈0.33 mol/L。②平衡时正、逆反应速率相等,根据v正(NO2)=k1·c2(NO2),v逆(N2O4)=k2·c(N2O4)可知k1·c2(NO2)=2k2·c(N2O4),则k1k2=2c(N2O4)c2(NO2)=2×13(13)2=6。(3)①根据图示装置可知阴极是HSO3-得到电子生成S2O42-,即阴极的电极反应式为2HSO3-+2e-+2H+ S2O42-+2H2O。②吸收池中NO被S2O42-还原为N2,用离子方程式可表示为2NO+2S2O42-+2H2O N2+4HSO3-。
19.答案 (1)①HA-+H2O H2A+OH-,HA- H++A2-, HA-的水解程度大于其电离程度 ②c(Na+)>c(HA-)>c(OH-)>c(H+)>c(A2-)
(2)盐酸 Al2O3 (3)Fe3+ Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4过量会生成BaC2O4沉淀,导致产品产量减少
解析 (1)①NaHA溶液呈碱性,说明HA-的电离程度小于其水解程度,导致氢离子浓度小于氢氧根离子浓度;②根据HA-+H2O H2A+OH-、HA- A2-+H+,结合NaHA溶液呈碱性和水的电离确定溶液中各离子浓度的大小关系。
(2)AlCl3是强酸弱碱盐,水解生成氢氧化铝和HCl,增大生成物浓度可抑制水解,故可加入少量的盐酸;AlCl3溶液蒸干、灼烧后得到的物质为Al2O3。
(3)制备BaCl2·2H2O的流程:加盐酸溶解,碳酸钡和盐酸反应:BaCO3+2H+ Ba2++CO2↑+H2O,加入氨水,调pH=8,Fe3+完全沉淀时的pH为3.2,只有Fe3+完全沉淀,滤渣Ⅰ为Fe(OH)3,此时溶液中主要含杂质Ca2+、Mg2+,加入氢氧化钠调pH=12.5,Ca2+完全沉淀时的pH为13.9,Mg2+完全沉淀时的pH为11.1,Mg2+完全沉淀,Ca2+部分沉淀,滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2;此时溶液中主要含的杂质离子为Ca2+,加入H2C2O4,得到CaC2O4沉淀,除去Ca2+,再将所得溶液蒸发浓缩、冷却结晶得到BaCl2·2H2O。
20.答案 (1)HCO3-+H2 HCOO-+H2O 温度升高反应速率增大,温度升高催化剂的活性增强
(2)①HCOO-+2OH--2e- HCO3-+H2O H2SO4
②2HCOOH+2OH-+O2 2HCO3-+2H2O或2HCOO-+O2 2HCO3-
(3)①HD ②提高释放氢气的速率,提高释放出氢气的纯度
解析 (1)根据题意,HCO3-+H2 HCOO-,1个H2失去2个电子,1个HCO3-得到2个电子,说明n(HCO3-)∶n(H2)∶n(HCOO-)=1∶1∶1。根据原子守恒及电荷守恒配平离子方程式:HCO3-+H2 HCOO-+H2O;反应温度在40~80 ℃范围内,随着温度升高,催化剂活性增强,单位时间内HCO3-催化加氢的转化率迅速上升。(2)①通过观察物质的变化情况,可知HCOO-→HCO3-,HCOO-失电子,在负极发生反应,结合环境为碱性环境,得电极反应式:HCOO-+2OH--2e- HCO3-+H2O;右侧电极上Fe3+→Fe2+,通入物质A和O2,产生K2SO4,又Fe3+在强酸性条件下存在,可知物质A为H2SO4。②根据物质变化,确定反应物、产物,得离子方程式:2HCOOH+2OH-+O2 2HCO3-+2H2O,溶液是碱性环境,本质是HCOO-反应,故反应方程式可写为2HCOO-+O2 2HCO3-。
(3)①观察题图所示反应机理,HCOOH电离出的H+结合形成,HCOO-结合形成,然后脱去CO2形成与结合产生H2,故是HCOOH的2个H结合产生了H2,则HCOOD的产物除了CO2还有HD。②HCOOK与HCOOH的不同之处在于前者完全电离,更易与催化剂结合脱去CO2,相比而言,可提高释放氢气的速率;HCOOK溶液呈碱性,CO2不易放出,故还可提高释放出氢气的纯度。
21.答案 (1)O2+4e-+2H2O 4OH-
(2)增大 NH4+
(3)①正 Fe-2e- Fe2+ ②2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+ ③112 1 ④粗铜
解析 (1)电解质溶液中滴有酚酞,反应一段时间后,石墨棒附近溶液变红,说明石墨棒附近产生OH-,则该电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-。
(2)电池总反应为Cu+2Fe3+ 2Fe2++Cu2+,即Cu电极为负极,负极反应式为Cu-2e- Cu2+,右池中c(Cu2+)增大;石墨为正极,根据原电池的工作原理,NH4+向FeCl3溶液迁移。
(3)①乙烧杯石墨电极上有气泡产生,电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,即石墨为阳极,Cu为阴极,根据电解原理,N为电源的负极,M为电源的正极;Fe电极与M相连,即Fe电极为阳极,电极反应式为Fe-2e- Fe2+。
②乙烧杯是电解CuSO4溶液,总反应的离子方程式为2Cu2++2H2O 2Cu+O2↑+4H+。
③Cu电极增重0.32 g,增重的是析出的Cu的质量,即整个电路转移电子的物质的量为0.32×264 mol=0.01 mol,甲池中石墨电极反应式为2H++2e- H2↑,标准状况下,产生氢气的体积为0.012×22.4 L=0.112 L,即112 mL;根据②,产生n(H+)=2×0.3264 mol=0.01 mol,c(H+)=0.010.1 mol·L-1=0.1 mol·L-1,则pH=1。
④精炼铜时,粗铜为阳极,阴极为纯铜,故乙池的石墨应改为粗铜。
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