2022-2023学年内蒙古兴安盟乌兰浩特市第一中学高二上学期期中考试化学试题含解析
展开内蒙古兴安盟乌兰浩特市第一中学2022-2023学年
高二上学期期中考试化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.下列能量转变过程与氧化还原反应无关的是
A.利用氢氧燃料电池提供电能
B.葡萄糖为人类生命活动提供能量
C.电解质溶液导电时,电能转变为化学能
D.硅太阳能电池工作时,光能转化成电能
【答案】D
【详解】A.氢氧燃料电池的本质是利用一个自发的氧化还原反应将化学能转化为电能,生成了产物水,属于氧化还原反应,A错误;
B.葡萄糖在体内发生氧化反应释放能量为人类生命活动提供能量,B错误;
C.发生电解反应,为氧化还原反应,C错误;
D.光能转化为电能,不发生化学变化,与氧化还原反应无关,D正确;
故选D。
2.氨气分解成氮气和氢气要吸收的热量,下列热化学方程式中正确的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】A.热化学方程式需要标注反应物和生成物的状态,A错误;
B.1mol氨气分解成氮气和氢气吸收46.19kJ的热量,2mol氨气分解成氮气和氢气吸收92.38kJ的热量,B正确;
C.1mol氨气分解成氮气和氢气吸收46.19kJ的热量,说明产物的能量高于反应物的能量,所以46.19kJ前应该为减号不是加号,C错误;
D.1mol氨气分解成氮气和氢气吸收46.19kJ的热量,23.095kJ为0.5mol氨气分解成氮气和氢气吸收的热量,D错误;
故答案选B。
3.某学习小组用铁与稀硫酸反应探究“影响化学反应速率因素”,数据如下表:
实验
序号
铁的质量/g
铁的
形态
V(H2SO4)
/mL
c(H2SO4)
/mol·L-1
反应前溶液
的温度/℃
金属完全消
失的时间/s
①
0.10
片状
50
0.8
20
200
②
0.10
粉状
50
0.8
20
25
③
0.10
片状
50
1.0
20
125
④
0.10
片状
50
1.0
35
50
请分析上表信息,下列说法错误的是( )A.实验①和②表明固体反应物的表面积越大,反应速率越大
B.仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有①和③
C.实验③和④表明反应物温度越高,反应速率越小
D.实验③将稀硫酸改为同体积、c(H+)相同的盐酸(其他条件不变),发现放出气泡的速率盐酸明显比硫酸快,其可能的原因是Cl-起催化作用
【答案】C
【详解】A.影响化学反应速率的因素,要求其他条件不变,只有铁的状态不同,根据数据得出:固体反应物的表面积越大,反应速率越大,故说法正确;
B.①和③表明是反应物浓度对反应速率的影响,要求其他的因素相同,故说法正确;
C.根据实验③和④的数据,温度越高,金属完全消失的时间越小,说明反应速率越快,故说法错误;
D.因为其他都相同,不同的是一个是,一个是Cl-,因此盐酸反应速率快,应是Cl-的催化作用,故说法正确;
故选C。
4.已知反应①:CO(g)+CuO(s) ⇌CO2(g)+Cu(s)反应②:H2(g)+CuO(s) ⇌Cu(s)+H2O(g),二者在温度T下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应③:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是
A.反应①的平衡常数K1=c(CO2).c(Cu)/[c(CO).c(CuO)]
B.反应③的平衡常数K=K1•K2。
C.对于反应③,恒容时,温度升高,K值减小,则正反应△H<0
D.对于反应③,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
【答案】C
【详解】A. Cu、CuO为固体不能列入平衡常数表达式中,所以A错误;B.在上述反应中存在:①—②=③,所以K= ,故B错误;C. 对于反应③,恒容时,温度升高,K值减小,说明平衡向逆反应方向移动,则正反应△H<0,故C正确;D. 对于反应③,恒温恒容下,增大压强,平衡不移动,但体积减小H2浓度一定增大,故D错误;本题答案为C。
【点睛】对于相关的反应平衡常数表达式之间存在着一定关系,反应①CO(g)+CuO(s) ⇌CO2(g)+Cu(s)反应K1= ②H2(g)+CuO(s) ⇌Cu(s)+H2O(g) K2= 而 ③:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) K= 所以K=。
5.关节炎是因为在关节滑液中形成了尿酸钠(NaUr)晶体,关节炎易在寒冷的冬季发作导致疼痛。其原理为:① ;② 。下列有关说法中错误的是
A.关节炎发作时,体液的pH增大 B.控制食盐摄入量有利于减缓关节炎的发生
C.关节炎患者冬季注意保暖可减缓症状 D.升高温度,平衡②向逆反应方向移动
【答案】A
【详解】A.形成了尿酸钠(NaUr)晶体,关节炎易在寒冷的冬季发作导致疼痛,关节炎发作时,①②均正向移动,导致体液中氢离子浓度增大,体液的pH减小,A错误;
B.控制食盐摄入量,钠离子浓度减小,则②逆向移动,有利于减缓关节炎的发生,B正确;
C.②为放热反应,升高温度平衡逆向移动,②逆向移动,可知保暖可减缓症状,C正确;
D.②为放热反应,升高温度平衡逆向移动,可知关节保暖可以缓解疼痛,D正确;
故合理选项是A。
6.下列选项表示2M+N3P+4Q反应速率最快的是
A.v(M)=0.5mol·L-1·s-1 B.v(N)=0.3mol·L-1·s-1
C.v(P)=0.8mol·L-1·s-1 D.v(Q)=0.9mol·L-1·s-1
【答案】B
【详解】化学反应速率大小比较时,可转化为比较各物质速率与化学计量数的比值大小,比值越大,化学反应速率越大。,,,,故选B。
7.水解原理在生产和生活中都具有重要的用途。下列应用与盐类的水解无关的是
A.TiCl4溶于大量水加热制备TiO2
B.热的纯碱溶液用于清洗油污
C.次氯酸钠常用作消毒剂
D.FeCl3饱和溶液滴入沸水中制Fe(OH)3胶体
【答案】C
【详解】A.TiCl4溶于大量水发生反应TiCl4+(2+x)H2OTiO2•xH2O+4HCl,加入大量水并加热,HCl挥发,促使水解正向进行,与盐类水解有关,A项不选;
B.纯碱为强碱弱酸盐,溶液中碳酸根水解使溶液呈碱性,油污在碱性条件下水解较完全,可用于油污的清洗,B项不选;
C.次氯酸钠本身具有强氧化性,可用于杀菌消毒,与盐的水解无关,C项选;
D.向沸水中滴加少量的FeCl3溶液,加热促进氯化铁的水解,生成氢氧化铁胶体,与水解有关,D项不选;
答案选C。
8.将装有气体的圆底烧瓶(封口)置于冰水浴中,圆底烧瓶中气体颜色变浅。下列说法错误的是
A.反应
B.烧瓶内压强不再变化时,反应达到新的平衡
C.气体颜色不再变化时,反应达到新的平衡
D.混合气体的密度不再变化时,反应达到新的平衡
【答案】D
【详解】A.冰水浴中,圆底烧瓶中气体颜色变浅,可知降低温度平衡逆向移动,其,A正确;
B.该反应为气体体积不等的反应,则压强不再变化时,反应达到新的平衡,B正确;
C.颜色不变可知浓度不变,则颜色不再变化时,反应达到新的平衡,C正确;
D.气体的质量、体积不变,则密度不能判定平衡状态,D错误;
故选D。
9.在密闭容器中发生反应aX(g)+bY(g)=cZ(g)+dW(g),反应达到平衡后,保持温度不变,将容积扩大到原来的2倍,当再次达到平衡时,W的浓度为原平衡时的3/5,下列叙述正确的是( )
A.平衡向逆反应方向移动 B.a+b<c+d
C.X的体积分数增大 D.X的转化率减小
【答案】B
【分析】利用勒夏特列原理,减小压强,扩大体积,反应向气体体积增大的方向移动。
【详解】将容积扩大到原来的2倍,当再次达到平衡时,W的浓度为原平衡时的;如果平衡不移动,则W的浓度为原来的 ,现在是,说明生成了更多的W,扩大体积平衡正向移动,根据勒夏特列原理,正反应方向为气体体积增加的反应,c+d>a+b。
A.平衡正向移动,A项错误;
B. 扩大体积向气体体积增大的反应移动,正向移动,则c+d>a+b,B项正确;
C.平衡正向移动,X的体积分数减少,C项错误;
D.平衡正向移动,X的转化率增加,D项错误;
本题答案选B。
【点睛】根据浓度判断移动方向的时候,要注意不是和原平衡的浓度相比,而要和体积变化后的瞬间的浓度相比。如此题中,将容积扩大到原来的2倍,如果平衡不移动,则W的浓度为原来的,现在是,所以正向移动了。
10.NA表示阿伏加德罗常数的值。室温下,下列关于 1 L 0.1 mol/L FeCl3 溶液的说法中正确的是
A.溶液中含有的 Fe3+离子数目为 0.1NA
B.加入 Cu 粉,转移电子数目为 0.1NA
C.加水稀释后,溶液中 c(OH-) 减小
D.加入 0. 15 mol NaOH 后,3c(Fe3+)+c(H+) = c(Na+) + c(OH-)
【答案】D
【详解】A.Fe3+发生一定程度的水解,N(Fe3+)<0.1NA,故A错误;
B.Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,因加入Cu的量不确定,转移电子数目N(e-)≤0.1NA,无法确定,故B错误;
C.加水稀释使平衡Fe3++3H2O3H+ + Fe(OH)3向右移动,(H+ )增大,但c(H+ )减小,c(OH-)增大,故C错误;
D.加入0.15 mol NaOH后,溶液中必有2c(Na+)=c(Cl-)(物料守恒)、3c(Fe3+)+c(Na+ )+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)(电荷守恒),可得3c(Fe3+)+c(H+)=c(Na+ )+c(OH-),故D正确;
答案选D。
【点睛】列出溶液中的2c(Na+)=c(Cl-)(物料守恒)是解D项的关键。
11.在紫外线的作用下,可解离出氯原子,氯原子破坏臭氧层的原理如图所示。下列说法正确的是
A.一氧化氯自由基是臭氧分解过程的催化剂
B.反应的活化能低于反应的活化能
C.臭氧分解的化学方程式可表示为:
D.分子的空间构型是正四面体形
【答案】C
【详解】A.根据示意图可判断一氧化氯自由基是臭氧分解过程的中间产物,A错误;
B.反应是慢反应,反应是快反应,其活化能高于反应的活化能,B错误;
C.在催化剂的作用下臭氧分解转化为氧气,则臭氧分解的化学方程式可表示为:,C正确;
D.由于C-F和C-Cl的键长不同,因此分子的空间构型是四面体形,不是正四面体,D错误;
答案选C。
12.下列热化学方程式中,能正确表示物质的燃烧热的是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】A.热化学方程式 中,燃烧物CO为2mol,不符合燃烧热的定义,A不符合题意;
B.热化学方程式 中,产物CO不是稳定的氧化物,不符合燃烧热的定义,B不符合题意;
C.热化学方程式 中,燃烧物不是1mol,不符合燃烧热的定义,C不符合题意;
D.热化学方程式 中,燃烧物为1mol,且完全燃烧,生成稳定的氧化物,符合燃烧热的定义,D符合题意;
故选D。
13.室温下,某兴趣小组设计了如图所示装置,已知左边烧杯中溶液的血红色逐渐褪去。下列说法中正确的是
①该装置为原电池
②铂电极为正极
③正极反应为Zn-2e-Zn2+
④总反应为Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+
⑤右边电极材料的活动性必须比铁强
A.①②④ B.①②③ C.①②③④ D.①④⑤
【答案】A
【分析】该原电池反应为Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2,Zn的化合价升高、发生失去电子的氧化反应,则负极为Zn,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,阳离子移动到正极,左边烧杯中发生Fe3++e-=Fe2+,则Pt电极为正极,据此分析解答。
【详解】①该装置将化学能转化为电能,是原电池,①正确;
②该原电池工作时,电池反应为Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2,Zn电极为负极、Pt电极为正极,②正确;
③原电池中,Zn电极为负极、Pt电极为正极,负极反应式为Zn-2e-=Zn2+,正极反应式为Fe3++e-=Fe2+,③错误;
④该原电池中,负极反应式为Zn-2e-=Zn2+,正极反应式为Fe3++e-=Fe2+,所以总反应为Zn+2Fe3+=2Fe2++Zn2+,④正确;
⑤FeCl3有强氧化性,能氧化Cu、Fe、Zn等金属,所以右边电极材料可以为Cu或Fe或Zn等金属,⑤错误;
故选A。
14.对于可逆反应:A(g)+B(g)⇌C(g) ΔH<0,下列各图正确的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】A.为C的质量分数-时间-温度曲线,根据A(g)+B(g)⇌ (g) ΔH<0可知,升高温度化学反应速率加快,先达到化学平衡,C的质量分数减小,与图象相符,故A正确;
B.为速率-压强曲线,根据A(g)+B(g)⇌ (g) ΔH<0可知,增大压强,平衡向正反应方向移动,正逆反应速率均增大,交叉点后,正反应速率大于逆反应速率,与图象不相符,故B错误;
C.由为C的浓度-时间-催化剂曲线,根据A(g)+B(g)⇌ (g) ΔH<0可知,催化剂能加快反应速率,但不改变化学平衡,有无催化剂,C的浓度都不变化,与图象不相符,故C错误;
D.为转化率-压强-温度恒温条件下,增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大,但恒压条件下,反应放热,升高温度,平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,与图象不相符,故D错误;
故答案:A。
15.反应,经2minB的浓度减少0.6mol∙L-1。对此反应速率的正确表示是
A.用A表示的反应速率是0.4mol∙L-1∙s-1
B.在2min末时的反应速率,用产物C来表示是
C.分别用A、B、C、D表示反应的速率,其比值是4:3:2:1
D.在这2min内用B和C表示的反应速率的值都是不同的
【答案】D
【详解】A.从方程式中可以看出,A呈固态,所以不能用A表示反应速率,A不正确;
B.计算时,只能算出2min内的平均反应速率,不能算出2min末时的反应速率,B不正确;
C.A呈固态,不能用来表示反应速率,C不正确;
D.因为反应式中B、C的化学计量数不同,所以在这2min内用B和C表示的反应速率之比都为3:2,D正确;
故选D。
16.电动汽车已逐渐走入人们的生活,一些电动汽车动力使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池,其工作原理如图,A极材料是金属锂和石墨的复合材料(石墨作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li+的高分子材料。隔膜只允许特定的离子通过,电池反应式为LixC6+Li1−xCoO2C6+LiCoO2,下列说法不正确的是
A.该隔膜只允许Li+通过,放电时Li+从左边移向右边
B.充电时,B电极与电源正极相连
C.电池放电时,负极的电极反应式为LixC6−xe−xLi++C6
D.废旧钴酸锂电池进行“放电处理”让Li+进入石墨中而有利于回收
【答案】D
【详解】A.电解质是能传导Li+的高分子材料,所以隔膜只允许Li+通过,根据图示,A是负极,放电时Li+从左边移向右边,故A正确;
B.充电时,B电极上失电子发生氧化反应,所以该电极应做阳极,应与电源的正极相连,故B正确;
C.根据总方程式知,放电时,LixC6中锂元素失电子发生氧化反应,正极上Li1−xCoO2得电子发生还原反应,所以负极上的电极反应式为LixC6−xe−xLi++C6,故C正确;
D.“放电处理”,Li+进入Li1−xCoO2中,故D错误。
17.常温下,的二元酸的溶液与等浓度的溶液等体积混合(忽略混合后体积的变化),所得溶液中。则混合溶液的为
A.1 B.2 C.3 D.无法计算
【答案】A
【详解】温下,的二元酸的溶液与等浓度的溶液等体积混合,根据方程式H2A+NaOH=NaHA+H2O分析,反应后为NaHA溶液,所得溶液中,说明H2A为二元强酸,完全电离,则NaHA溶液中的氢离子浓度也为0.1mol·L-1,则pH为1。
故选A。
18.某温度下某气体反应达到化学平衡,平衡常数。恒容时,若温度适当降低,F的浓度增加。下列说法正确的是
A.正反应为放热反应
B.增大、,平衡向正反应方向移动
C.恒容时,向容器中充入稀有气体,反应速率不变
D.增大压强、及时分离出产物均有利于提高反应物的平衡转化率
【答案】C
【分析】由平衡常数知该反应化学方程式为:2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)。
【详解】A.降低温度,F浓度增大,说明平衡逆向移动,逆向是放热反应,正反应为吸热反应,A错误;
B.A、B为生成物,增大生成物浓度,平衡逆向移动,B错误;
C.向容器中充入稀有气体,虽然压强增大,但反应物和生成物的浓度不变,反应速率不变,C正确;
D.该反应前后气体分子数不变,故改变压强对其平衡无影响,D错误;
故答案选C。
19.室温下向10mL pH=3的醋酸溶液中加入水稀释后,下列说法正确的是
A.溶液中导电粒子的数目减少
B.溶液中不变
C.醋酸的电离程度增大,溶液酸性增强
D.再加入10mL pH=11的NaOH溶液,混合液pH=7
【答案】B
【详解】A.因醋酸溶液中加水稀释,促进电离,则液中导电粒子的数目增多,A错误;
B.温度不变,电离平衡常数Ka和Kw不变,溶液中不变,B正确;
C.加水稀释时,促进电离,醋酸的电离程度增大,溶液的体积增大的倍数大于n(H+)增加的倍数,则c(H+)减小,所以溶液酸减弱,C错误;
D.等体积10mLpH=3的醋酸与pH=11的NaOH溶液混合时,醋酸的浓度大于0.001mol/L,醋酸过量,则溶液的pH<7,D错误;
故选B。
20.某温度下,难溶物FeR的水溶液中存在平衡FeR(s)Fe2+(aq)+R2-(aq),其沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A.可以通过升温实现由a点变到c点
B.b点对应的Ksp等于a点对应的Ksp
C.d点可能有沉淀生成
D.该温度下,Ksp=4×10-18
【答案】B
【详解】A.升高温度,沉淀溶解平衡向右移动,亚铁离子浓度和R2-浓度均增大,不可以通过升温实现由a点变到c点,故A错误;
B.Ksp只受温度的影响,a、b两点均是平衡状态的点,所以a点对应的Ksp等于b点对应的Ksp,故B正确;
C.d点的Qc小于Ksp,所以无沉淀生成,故C错误;
D.取平衡态下的任何一点a点,此温度下,Ksp=2×10-9×1×10-9=2×10-18,故D错误;
答案选B。
21.黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式为:
S(s)+2KNO3(s)+3C(s)=K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH=x kJ·mol-1
已知:C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1
S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1
2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1
则x为
A.3a+b-c B.c +3a-b C.a+b-c D.c-a-b
【答案】A
【详解】①C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=a kJ·mol-1;
②S(s)+2K(s)=K2S(s) ΔH2=b kJ·mol-1;
③2K(s)+N2(g)+3O2(g)=2KNO3(s) ΔH3=c kJ·mol-1;
将方程式3×①+②-③得S(s)+2KNO3(s)+3C(s)═K2S(s)+N2(g)+3CO2(g),则ΔH=xkJ•mol-1=(3a+b-c)kJ•mol-1,所以x=3a+b-c,故选A。
22.利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O设计的电池装置如图所示,该装置既能有效消除氮氧化物的排放减轻环境污染,又能充分利用化学能。下列说法错误的是
A.电极B为正极,发生还原反应
B.当有0.5molNO2被处理时,外电路中通过电子3mol
C.电池工作时,OH-从右向左迁移
D.电极B的电极反应式为2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-
【答案】B
【分析】由反应6NO2+8NH3═7N2+12H2O可知,反应中NO2为氧化剂,NH3为还原剂,则A为负极,B为正极,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,结合电解质溶液呈碱性解答该题。
【详解】A.A为负极,B为正极,电池工作时,正极发生还原反应,故A正确;
B.二氧化氮得到电子转变为氮气,N元素从+4价降为0价,当有1molNO2被处理时,外电路中通过电子4mol,当有0.5molNO2被处理时,外电路中通过电子2mol,故B错误;
C.原电池工作时,内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极,OH-从右向左迁移,故C正确;
D.电极B为正极,二氧化氮得到电子发生还原反应,电极反应式为2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-,故D正确;
故答案为B。
23.温度为T1时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g),△H>0。实验测得:v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)•c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。下列说法不正确的是
容器编号
物质的起始浓度(mol/L)
物质的平衡浓度(mol/L)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
I
0.6
0
0
0.2
II
0.3
0.5
0.2
III
0
0.5
0.35
A.温度为T1,反应达平衡时,容器I中的平衡常数K=0.8
B.容器II反应达平衡前,v正>v逆
C.容器III达平衡时,化学平衡常数和速率常数的关系K=
D.当温度改变为T2时,若k正=k逆则T2<T1
【答案】D
【详解】A.T1温度下,根据实验I的数据:
该反应的平衡常数K===0.8,A正确;
B.根据A项分析,温度为T1,反应达平衡时,容器I中的平衡常数K=0.8,因为温度不变,所以K值不变,则容器Ⅱ反应达平衡前,Qc==<K=0.8,此时反应向着正方向进行,v正>v逆,,B正确;
C.v正=v(NO2)消耗=k正c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)•c(O2),达到平衡时,v正=v逆,则k正c2(NO2)=k逆c2(NO)•c(O2),则K═=,C正确;
D.根据C项分析可知,反应平衡常数K=,当温度改变为T2时,若k正=k逆,则此温度下K=1>0.8,该反应为吸热反应,温度升高,K增大,因此T2>T1,D错误;
故选D。
24.室温下,用0.100mol•L﹣1的NaOH溶液分别滴定体积和浓度均为20.00mL 0.100mol•L﹣1的盐酸和醋酸滴定曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.a表示的是醋酸的滴定曲线
B.滴定b过程中,指示剂可以是酚酞
C.pH=7时,滴定盐酸消耗的V(NaOH)=20.00mL
D.V(NaOH)=10.00mL时,醋酸中c(Na+)>c(CH3COO﹣)>c(H+)>c(OH﹣)
【答案】D
【详解】根据题意,开始时HCl和CH3COOH的浓度相同,则相同浓度下,强酸的pH更小,则b为滴定HCl的曲线,a为滴定CH3COOH的曲线。
A.a为滴定CH3COOH的曲线A项不符合题意;
B.滴定b,为强碱滴定强酸,滴定终点为中性,可以选择酚酞作为指示剂,B项不符合题意;
C.室温下,pH=7说明为中性,强碱滴定强酸,为等量反应,消耗V(NaOH)=20.00mL,C项不符合题意;
D.V(NaOH)=10.00mL时,溶液为酸性,且其中只有4种离子,Na+ 、CH3COO﹣、H+ 、OH﹣,成酸性 c(H+)>c(OH﹣),那么根据电荷守恒c(Na+)< c(CH3COO﹣),D项符合题意;
本题答案选D。
25.某二元酸(化学式用H2B表示)在水中的电离方程式是:H2B=H++HB-、HB-H++B2-。在0.1 mol/L的Na2B溶液中,下列粒子浓度关系式正确的是
A.c(B2-)+c(HB-)=0.1 mol/L
B.c(B2-)+c(HB-)+c(H2B)=0.1 mol/L
C.c(OH-)=c(H+)+c(HB-)+2c(H2B)
D.c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HB-)
【答案】A
【分析】H2B第一步完全电离、第二步部分电离,则HB-只能电离不能水解,说明B2-离子水解而HB-不水解,且HB-是弱酸,则Na2B溶液呈碱性。
【详解】A.H2B第一步完全电离,所以溶液中不存在H2B,则c(H2B)=0,根据原子守恒应该为c(B2-)+c(HB-)=0.1mol/L,故A正确,
B.溶液中不存在H2B分子,故B错误;
C.H2B第一步完全电离,所以溶液中不存在H2B,溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HB-),故C错误;
D.溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HB-),故D错误;
故答案为A。
二、实验题
26.滴定是一种定量分析的手段,也是一种重要的化学实验操作。
I.酸碱中和滴定是最基本的滴定方法。现用0.1000mol·L-1NaOH标准溶液来测定某盐酸的浓度。有以下实验操作:
①向润洗过的碱式滴定管中加入0.1000mol·L-1的NaOH标准溶液至“0”刻度线以上;
②固定好滴定管并使滴定管尖嘴充满液体;
③调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下的某刻度,并记录读数;
④量取20.00mL待测液注入洁净的锥形瓶中,并加入2滴酚酞试液;
⑤用NaOH标准溶液滴定至终点,记下滴定管液面读数;
⑥重复以上滴定操作2~3次。
请回答下列问题:
(1)在使用滴定管前首先要进行的操作是_______,滴定管盛装好NaOH溶液后排气泡,图1中排气泡正确的操作是_______(填序号)。
(2)①若甲学生在实验过程中,记录滴定前碱式滴定管内液面读数为4.80mL,滴定后液面如图2,则此时消耗标准溶液的体积为_______。
②乙学生做了三组平行实验,滴定并记录V(NaOH)的初、终读数,数据记录如表所示:
滴定次数
1
2
3
V(HCl)/mL
20.00
20.00
20.00
V(NaOH)/mL(初读数)
0.10
0.30
0.20
V(NaOH)/mL(终读数)
20.08
20.30
20.22
利用手持技术测得滴定过程中溶液pH随加入氢氧化钠溶液体积的变化曲线如图3所示,则a_______(填“>”、“<”或“=”)20.02。
II.氧化还原滴定实验(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之)与酸碱中和滴定类似。测血钙的含量时,进行如下实验:
①将2.00mL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,过滤后,将沉淀用足量稀硫酸处理得H2C2O4溶液;
②将①得到的H2C2O4溶液装入锥形瓶内,再用1.0×10-4mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定,达到终点时用去KMnO4溶液的体积为20.00mL。
(3)用酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4的反应的离子方程式为_______。
(4)实验中选用的滴定方式合理的是_______(填字母序号)。(夹持部分略去)
(5)用酸性KMnO4溶液滴定所得H2C2O4溶液,是否需要加入指示剂?_______(填“是”或“否”),若是,请说明理由;若否请说明判断滴定终点的方法:_______。
(6)通过计算可得,该血液中钙的含量为_______mg·mL-1。
【答案】(1) 检查滴定管是否漏水或滴定管检漏 ③
(2) 20.10 mL <
(3)2MnO+5H2C2O4+6H+= 2Mn2++10CO2↑+8H2O
(4)b
(5) 否 当滴入最后半滴酸性高锰酸钾溶液时,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色
(6)0.1
【详解】(1)中和滴定实验中,在使用滴定管前要先检查滴定管是否漏水;排出碱式滴定管中气泡的方法是将胶管向上弯曲,用力捏挤玻璃珠使溶液从尖嘴喷出,以排出气泡,图1中排气泡正确的操作是③。
(2)①由图2可知,滴定后液面读数为24.90mL,则此时消耗标准溶液的体积为24.9mL-4.80mL=20.10mL。
②由表格数据可知,三组数据均有效,V(NaOH)(消耗)的平均值为=20.00mL;滴定曲线中A点pH=7,而滴加20.00mLNaOH溶液时恰好完全反应,因此a<20.02。
(3)高锰酸根离子具有强氧化性,酸性环境下能够氧化草酸生成二氧化碳,本身被还原为二价锰离子,依据得失电子守恒和原子守恒,可得反应的离子方程式:。
(4)用酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液,高锰酸钾溶液应放在滴定管中,而高锰酸钾溶液又具有强氧化性,应放在酸式滴定管中,因此应选b。
(5)高锰酸钾溶液自身为紫红色溶液,H2C2O4溶液为无色溶液,产物二价锰离子也为无色,当达到滴定终点时,溶液会由无色变为浅红色,因此不用加入指示剂;判断滴定终点的方法为:当滴入最后半滴酸性高锰酸钾溶液时,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色。
(6)设2.0mL血液中含钙的物质的量为n,则根据整个反应原理可知:
求得n=5.0×10-6 mol
则m(Ca)=5.0×10-6mol×40g/mol×1000mg/g=0.2mg
血液中钙的含量为0.2mg÷2.00mL=0.1mg/mL。
三、填空题
27.人们应用原电池原理制作了多种电池,以满足不同的需要。以下每小题中的电池广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面,请根据题中提供的信息,填写空格。
(1)蓄电池在放电时起原电池作用,在充电时起电解池的作用。铅蓄电池在放电时发生的电池反应式为:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。负极反应式为_______;正极反应式为_______。
(2)铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属,FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板,其反应过程的离子方程式为_______,若将此反应设计成原电池,则负极所用电极材料为_______,正极反应式为_______。
(3)将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入烧碱溶液中,分别形成了原电池,在这两个原电池中,负极分别为_______。
A.铝片、铜片 B.铜片、铝片 C.铝片、铝片 D.铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式:_______。
(4)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置,如图是甲烷燃料电池原理示意图,回答下列问题:
①电池的负极是_______(填“a”或“b”),该极的电极反应式是:_______。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1) Pb+SO-2e-=PbSO4 PbO2+SO+4H++2e-=PbSO4+2H2O
(2) 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ Cu 2Fe3++2e-=2Fe2+
(3) B Al+4OH--3e-=AlO+2H2O
(4) a CH4+10OH--8e-=CO+7H2O 减小
【详解】(1)铅蓄电池的电池总反应式为:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,依据反应的总电池反应,反应中Pb元素化合价升高的在负极失电子发生氧化反应,其电极反应为:Pb+ SO-2e-=PbSO4,PbO2中元素化合价降低的是在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅,电极反应为:PbO2+SO+4H++2e-=PbSO4+2H2O;
(2)Fe3+有强氧化性,能把金属铜氧化成铜离子,自身被还原成 Fe2+,反应方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,设计成原电池时,Cu在负极上发生氧化反应,正极上三价铁离子得电子发生还原反应,其正极上的电极反应式为2Fe3++2e-=2Fe2+;
(3)将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,铝钝化,所以Cu失电子作负极,一组插入烧碱溶液中,Cu与氢氧化钠不反应,Al失电子作负极,故选B;
碱性条件下,Al失电子生成偏铝酸根离子,其电极反应为:Al+4OH--3e-= AlO+2H2O;
(4)①碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极a为原电池的负极,该极上是燃料发生失电子的氧化反应,即CH4+10OH--8e-= CO+7H2O;
②在碱性溶液中,甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH-= CO+3H2O,电池工作一段时间后,由于氢氧根离子被消耗,所以电解质溶液的pH会减小。
四、原理综合题
28.回答下列问题:
(1)某温度(t℃)时,水的电离图象如下图所示,a点水的离子积Kw=_____该温度下,pH=11的NaOH溶液与pH=2的H2SO4溶液等体积混合,溶液显_____(填“酸”或“碱”)性。
(2)25℃时,向0.1mol•L-1的氨水中加入少量NH4Cl固体,当固体溶解后,测得溶液pH_____(填“增大”“减小”或“不变”,下同),的物质的量浓度_____
(3)将体积相等的NaOH稀溶液和CH3COOH溶液混合,若溶液中c(Na+)=c(CH3COO-),则该溶液显_____(填“酸性”“碱性”或“中性”),则混合前c(NaOH)_____(填“>”“<”或“=”)c(CH3COOH)
(4)常温下,Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38,要使溶液中的Fe3+沉淀完全[残留在溶液中的c(Fe3+)<10-5mol•L-1],则溶液的pH应大于_____
(5)用可溶性碳酸盐,可以浸取CaSO4固体,在溶液浸取过程中会发生反应:CaSO4(s)+(ag)⇌CaCO3(s)+(aq)。已知:298K时,Ksp(CaCO3)=2.80×10-9,Ksp(CaSO4)=4.90×10-5,则此温度下该反应的平衡常数K为_____(计算结果保留三位有效数字)。
【答案】 1.0×10-12 碱 减小 增大 中性 < 3 1.75×104
【详解】(1)根据图知,当c(H+)=10-6 mol/L,c(OH-)=10-6 mol/L,离子积常数Kw=c(H+)×c(OH-)=10-6×10-6=10-12,pH=2的H2SO4溶液中c(H+)= 0.01mol/L, pH = 12的NaOH中c(OH-)==1mol/L,等体积混合时碱过量,溶液呈碱性;
(2)一水合氨为弱电解质,溶液中存在电离平衡NH3•H2O+OH-,向氨水中加入氯化铵时,溶液中浓度增大,抑制一水合氨电离,溶液中氢氧根离子浓度减小,则pH减小;
(3)溶液中存在电荷守恒c(Na+) + c(H+) = c(CH3COO-) + c(OH-),由于c(Na+) = c(CH3COO-),所以c(OH-)=c(H+),所以溶液呈中性;醋酸钠溶液呈碱性,要使醋酸和氢氧化钠的混合溶液呈中性,则醋酸应该稍微过量,因为二者的体积相等,所以醋酸的浓度大于氢氧化钠;
(4)常温时,Fe(OH)3的Ksp=1×10-38,要使溶液中的Fe3+沉淀完全,残留在溶液中的c(Fe3+)<10-5mol•L-1;若c(Fe3+)=10-5mol•L-1,Ksp=c(Fe3+)c3(OH-)=10-5×c3(OH-)=1×10-38 ,c(OH-)=10-11mol/L,c(H+)=mol/L =10-3mol/L,溶液pH=3,则溶液的pH应大于3;
(5)溶浸过程中会发生:CaSO4(s)+ (ag)⇌CaCO3(s)+(aq),CaCO3 (s) =Ca2+ +; CaSO4(s) = Ca2+ +;依据硫酸钙、碳酸钙溶度积常数的计算表达式,转化关系中钙离子相同计算,反应的平衡常数。
【点睛】本题主要是考查了酸碱混合溶液定性判断、盐类水解、溶度积常数的计算等知识点,明确物质的性质是解本题关键,再结合盐类水解的影响因素结合电荷守恒来分析解答,题目难度中等,难点是平衡常数的计算应用,溶度积的计算分析;答题时注意从化学平衡的角度去分析理解。
29.合成气(CO、H2)是一种重要的化工原料,在化工生产中具有十分广泛的用途。工业上,利用水煤气法制取合成气(CO和H2),其中发生的一步反应为:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH。
(1)已知:CO、H2的燃烧热(ΔH)分别为-283.0 kJ·mol-1、-285 kJ·mol-1;H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJ•mol-1。
①CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=_______kJ•mol-1
②键能是指断裂1 mol化学键生成气态原子吸收的热量(kJ)。几种化学键的键能如表所示。
化学键
CO
H-O
CO2(C=O)
H-H
键能/kJ•mol-1
E(CO)
462.8
803
436.0
E(CO)=_______。
(2)在830℃时,体积均为2L的甲、乙两个密闭容器中,分别投入2 mol CO(g)和2 mol H2O(g)。甲在恒容条件下达到平衡,乙在恒压条件下达到平衡。测得甲中H2的平均牛成速率为。0.1 mol·L-1·min-1,从反应开始经过5 min达到平衡。
①CO的平衡转化率:甲_______乙(填“>,’’<”或““=’)。
②下列情况能说明乙中反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
A.混合气体总压强保持不变
B.CO和CO2的消耗速率相等
C.混合气体平均摩尔质量不变
D.CO2和H2的体积分数之比不再变化
③上述反应的速率表达式:v正=k正·c(CO)·c(H2O),v逆=k逆·c(CO2)·c(H2)(k正、k逆为化学反应速率常数,只与温度有关,与浓度、压强无关)。=_______若达到平衡后,将温度由830℃调节至850℃,速率常数之比=_______(填“增大”“减小”或“不变“)
(3)在恒容密闭容器中加入适量催化剂,充入一定量H2和CO合成甲醇:2H2 (g)+CO(g)CH3OH(g),测得单位时间内CO的转化率与温度关系如图所示。
温度在T1~T2时,_______起主要作用(填反应条件,下同)。温度高于T2时,_______起主要作用。
(4)CO和H2的混合气体与空气构成碱性(KOH为电解质。)燃料电池。若CO和H2体积比为1:2,碳元素仅转化成KHCO3。负极总反应的电极反应式为。_______。
【答案】(1) -42 1074.4kJ/mol
(2) = B 1 减小
(3) 催化剂 温度
(4)CO+2H2+7OH--6e-=HCO+5H2O
【详解】(1)已知:CO; H2的燃烧热(ΔH)分别为-283.0 kJmol-1,-285 kJmol-1,即
Ⅰ.CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-283.0 kJmol-1;
Ⅱ.H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285 kJmol-1;
Ⅲ.H2O(g)=H2O(l) ΔH=-44.0 kJmol-1;
盖斯定律计算:Ⅰ-Ⅱ+Ⅲ得到CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ,ΔH=(-283.0+285-44) kJ/mol =-42kJ/mol;
②CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH=-42kJ/mol,反应热等于反应物总键能减去生成物总键能,故ΔH=-42kJ/mol=E(CO)+462.8kJ/mol×2-(803kJ/mol×2+436kJ/mol),E(CO)=1074.4kJ/mol;
(2)①起始体积和投料完全相同,该可逆反应是等气体分子数的反应,反应前后气体物质的量不变,故恒温恒压和恒温恒容达到相同平衡状态,即CO的转化率相同,故答案为:=;
②A.反应前后气体物质的量不变,混合气体总压强始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,A错误;
B.CO和CO2的消耗速率相等说明正逆反应速率相同,反应达到平衡状态,B正确;
C.反应前后气体质量和物质的量不变,混合气体平均摩尔质量不变,不能说明反应达到平衡状态,C错误;
D.CO2和H2的都是生成物,CO2和H2的体积分数之比不再变化,不能说明反应达到平衡状态,D错误;
故选B;
③平衡状态正逆反应速率相同v正=k正c(CO) c(H2O)=v逆=k逆c(CO2) c(H2),,达到平衡状态c(CO2)=c(H2)=0.5mol/L,c(CO)=c(H2O)=0.5mol/L,则,将温度由830℃调节至850℃,升温反应速率增大,正逆反应速率都增大,但平衡向吸热反应方向进行,即逆反应方向进行,平衡常数减小;
(3)观察图像可知在温度T1、T2之间升温反应速率反而减小,应为催化剂活性降低,催化剂起到主要作用,当温度高于T2时,反应速率又增大,说明温度起到主要作用;
(4)CO和H2的混合气体与空气构成碱性(KOH为电解质)燃料电池。若CO和H2体积比为1∶2,碳元素仅转化成KHCO3。正极区充入氧气得电子发生还原反应,负极区充入CO和H2失电子发生氧化反应,负极电极反应为CO+2H2+7OH--6e-=HCO3-+5H2O。
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