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    [化学]江苏省常州高级中学2023_2024学年高一下学期期末试题(解析版)
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    [化学]江苏省常州高级中学2023_2024学年高一下学期期末试题(解析版)

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    这是一份[化学]江苏省常州高级中学2023_2024学年高一下学期期末试题(解析版),共22页。试卷主要包含了单项选择题等内容,欢迎下载使用。

    第Ⅰ卷(选择题,共计39分)
    一、单项选择题:每题3分,共13小题,共计39分。每题只有一个选项最符合题意。
    1. 下列属于吸热反应的是( )
    A. 氧化钙与水反应 B. 盐酸与氢氧化钠反应
    C. 碳的燃烧 D. Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应
    【答案】D
    【解析】
    【详解】A.氧化钙与水反应为放热反应,A不符合题意;
    B.所有的中和反应为放热反应,所以盐酸与氢氧化钠反应为放热反应,B不符合题意;
    C.所有的燃烧反应为放热反应,所以碳的燃烧为放热反应,C不符合题意;
    D.Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体反应为吸热反应,D符合题意;
    故选D。
    2. 用CH4催化还原NO2可以消除氮氧化物的污染。已知:① △H=-574 kJ/ml;② △H=-1160 kJ/ml。下列说法错误的是( )
    A. 反应①②中,相同物质的量的甲烷发生反应,转移的电子数相同
    B. 由反应①可知: △H>-574 kJ/ml
    C. 若用标准状况下4.48 LCH4还原NO2生成N2、CO2和H2O(g),则放出的热量为173.4 kJ
    D. 已知CH4的燃烧热为-a kJ⁄ml,由n(CH4)∶n(H2)=3∶1组成的混合物2 ml,完全燃烧并恢复到常温时放出的热量为b kJ,则H2的燃烧热ΔH=(3a−2b)kJ/ml
    【答案】B
    【解析】
    【详解】A.在反应①②中C元素化合价由反应前CH4中的-4价变为反应后反应后CO2中的+4,化合价升高8价,则每1 ml CH4发生反应,会转移8 ml电子,故在反应①②中,相同物质的量的甲烷发生反应,转移的电子数相同,A正确;
    B.等质量的物质含有的能量:H2O(g)>H2O(l),对于放热反应,当反应物相同,反应生成液态水放出的热量大于生成气态水放出的热量。反应放出的热量越多,则其反应热就越小,因此根据① △H=-574 kJ/ml,可知 △H<-574 kJ/ml,B错误;
    C.根据盖斯定律,将热化学方程式(①+②)×,整理可得CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g) +2H2O(g) △H=-867 kJ/ml。在标准状况下4.48 LCH4的物质的量是0.2 ml,若其将NO2还原反应产生NO2生成N2、CO2和H2O(g),则根据上述热反应方程式可知:0.2 ml CH4反应放出的热量为Q=867 kJ/ml×0.2 ml=173.4 kJ,C正确;
    D.已知CH4的燃烧热为-a kJ⁄ml,由n(CH4)∶n(H2)=3∶1组成的混合物2 ml,则n(CH4)=1.5 ml,n(H2)=0.5 ml,假设H2的燃烧热为-x kJ/ml,完全燃烧并恢复到常温时放出的热量为b kJ,则1.5 ml×a kJ⁄ml+0.5 ml×x kJ⁄ml=b kJ,x=(2b-3a),则H2的燃烧热ΔH=-x kJ/ml=-(2b-3a) kJ/ml=(3a−2b)kJ/ml,D正确;
    故合理选项是B。
    3. X、Y 、Z有关系,且△H=△H1 +△H2符合上述转化关系的X、Z可能是( )
    ①Fe和FeCl3 ;②C和CO2 ;③AlCl3和NaAlO2;④NaOH和NaHCO3;⑤S和SO3;⑥Na2CO3和CO2
    A. ①②③B. ④⑤⑥C. ②③④⑥ D. ②③④⑤
    【答案】C
    【解析】
    【详解】①Fe和FeCl3,Fe与Cl2反应直接得到FeCl3,与HCl反应则只能得到FeCl2,①不能满足题意;
    ②C和CO2 ,C与O2可先生成CO,再与O2反应生成CO2,也可一步反应生成CO2,②能满足题意;
    ③AlCl3和NaAlO2,AlCl3与少量NaOH反应生成Al(OH)3,在与NaOH反应则得到NaAlO2,也可一步与过量NaOH反应得到NaAlO2,③能满足题意;
    ④NaOH和NaHCO3,NaOH与少量CO2反应生成Na2CO3,再与CO2反应生成NaHCO3,也可一步与过来CO2得到NaHCO3,④能满足题意;
    ⑤S和SO3,S与O2反应生成SO2,再与O2反应生成SO3,但S与O2反应不能一步得到SO3,⑤不能满足题意;
    ⑥Na2CO3和CO2,Na2CO3与少量盐酸反应生成NaHCO3,再与盐酸反应得到CO2,也可与过量盐酸一步反应得到CO2,⑥能满足题意
    符合题意的有②③④⑥,故选C。
    4. 在一定条件下,CH4和CO燃烧的热化学方程式分别为CH4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+CO2(g) ΔH=-890 kJ·ml-1,2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566 kJ·ml-1。若某CH4和CO的混合气体充分燃烧,放出的热量为262.9 kJ,生成的CO2用过量的饱和石灰水完全吸收,得到50 g白色沉淀。则混合气体中CH4和CO的体积比为( )
    A. 1∶2B. 1∶3C. 2∶3D. 3∶2
    【答案】C
    【解析】
    【详解】设混合气体中CH4和CO的物质的量分别为x、y,n(CaCO3)===0.5 ml,根据C元素守恒可知:x+y=0.5 ml,根据能量守恒可得890 kJ·ml-1×x+283 kJ·ml-1×y=262.9 kJ,两式联立解得x=0.2 ml,y=0.3 ml,根据n=可知,一定条件下,气体的物质的量之比等于气体的体积之比,则混合气体中CH4和CO的体积比为0.2 ml∶0.3 ml=2∶3,故合理选项是C。
    故选:C。
    5. 将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(固体试样体积忽略不计),恒温下使其达到分解平衡:。能判断该反应已经达到化学平衡的是( )
    ①v(NH3)正=2v(CO2)逆; ②密闭容器中总压强不变;③密闭容器中混合气体的密度不变;④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变;⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变;⑥密闭容器中CO2的体积分数不变;⑦混合气体总质量不变
    A. ①②④⑤⑥B. ①②④⑤⑦C. ①②③⑤⑦D. 全部
    【答案】C
    【解析】
    【分析】H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)的正反应为气体体积增大的可逆反应,该反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,各组分的浓度、百分含量等变量不再变化。
    【详解】①v(NH3)正=2v(CO2)逆,表明正逆反应速率相等,该反应达到平衡状态,①正确;
    ②该反应的正反应为气体物质的量增大的反应,当密闭容器中总压强不变时,表明达到平衡状态,②正确;
    ③H2NCOONH4(s)为固体,混合气体的质量为变量,混合气体的体积不变,则密闭容器中混合气体的密度为变量,当容器内混合气体的密度不变时,表明达到平衡状态,③正确;
    ④只有NH3(g)、CO2(g)为气体,且二者的物质的量之比始终为2∶1,则混合气体的平均相对分子质量始终不变,不能据此判断反应是否达到平衡状态,④错误;
    ⑤H2NCOONH4(s)为固体,NH3(g)、CO2(g)为气体,混合气体的总物质的量为变量,当密闭容器混合气体的总物质的量不变时,表明反应达到平衡状态,⑤正确;
    ⑥只有生成物NH3(g)、CO2(g)为气体,且二者物质的量之比始终为2∶1,故密闭容器中CO2的体积分数始终不变,不能据此判断反应是否达到平衡状态,⑥错误;
    ⑦H2NCOONH4(s)为固体,混合气体总质量为变量,当混合气体的总质量不变时,表明气体的质量不再发生改变,表明达到平衡状态,⑦正确;
    综上所述可知:可判断反应是否达到平衡状态的叙述是①②③⑤⑦,故合理选项是C。
    6. 我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程,该历程示意图如下所示。

    下列说法不正确的是( )
    A. 生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
    B. CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂
    C. ①→②放出能量并形成了C—C键
    D. 该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
    【答案】D
    【解析】
    【详解】分析:A项,生成CH3COOH的总反应为CH4+CO2CH3COOH,原子利用率为100%;B项,CH4选择性活化变为①过程中,有1个C-H键发生断裂;C项,根据图示,①的总能量高于②的总能量,①→②放出能量并形成C-C键;D项,催化剂只影响化学反应速率,不影响化学平衡,不能提高平衡转化率。
    详解:A项,根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH,总反应为CH4+CO2CH3COOH,只有CH3COOH一种生成物,原子利用率为100%,A项正确;B项,CH4选择性活化变为①过程中,有1个C-H键发生断裂,B项正确;C项,根据图示,①的总能量高于②的总能量,①→②放出能量,对比①和②,①→②形成C-C键,C项正确;D项,催化剂只影响化学反应速率,不影响化学平衡,不能提高反应物的平衡转化率,D项错误;答案选D。
    点睛:本题考查原子利用率、化学反应的实质、化学反应中的能量变化、催化剂对化学反应的影响,解题的关键是准确分析示意图中的信息。注意催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率,催化剂不能改变ΔH、不能使化学平衡发生移动。
    7. 取50 mL过氧化氢水溶液,在少量I- 存在下分解:2H2O2=2H2O+O2↑。在一定温度下,测得O2的放出量,转换成H2O2浓度(c)如下表:
    下列说法不正确的是( )
    A. 反应20min时,测得O2体积为224mL(标准状况)
    B. 20~40min,消耗H2O2的平均速率为0.010ml·L-1·min-1
    C. 第30min时的瞬时速率小于第50min时的瞬时速率
    D. H2O2分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O2分解
    【答案】C
    【解析】
    【详解】A.反应20min时,过氧化氢的浓度变为0.4ml/L,说明分解的过氧化氢的物质的量n(H2O2)=(0.80-0.40)ml/L×0.05L=0.02ml,过氧化氢分解生成的氧气的物质的量n(O2)=0.01ml,标况下的体积V=n·Vm=0.01ml×22.4L/ml=0.224L=224mL,A正确;
    B.20~40min,消耗过氧化氢的浓度为(0.40-0.20)ml/L=0.20ml/L,则这段时间内的平均速率v===0.010ml/(L·min),B正确;
    C.随着反应的不断进行,过氧化氢的浓度不断减小,某一时刻分解的过氧化氢的量也不断减小,故第30min时的瞬时速率大于第50min时的瞬时速率,C错误;
    D.I-在反应中起到催化的作用,故也可以利用过氧化氢分解酶或Fe2O3代替,D正确;
    故答案选C。
    8. 某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是( )
    A. 其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
    B. 其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
    C. 条件①,反应速率为
    D. 条件②,降冰片烯起始浓度为时,半衰期为
    【答案】B
    【解析】
    【分析】
    【详解】A.由题干图中曲线①②可知,其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应所需要的时间更短,故反应速率越大,A正确;
    B.由题干图中曲线①③可知,其他条件相同时,降冰片烯浓度①是③的两倍,所用时间①也是③的两倍,反应速率相等,故说明反应速率与降冰片烯浓度无关,B错误;
    C.由题干图中数据可知,条件①,反应速率为=,C正确;
    D.反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,由题干图中数据可知,条件②,降冰片烯起始浓度为时,半衰期为125min÷2=,D正确;
    故答案为:B。
    9. 一定温度下,向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理的是( )
    A. 该反应的化学方程式为3B+4C=5A+2D
    B. 反应1s至5s时,4v(C)=3v(B)
    C. 5s后,v(A)>v(B)>v(C)>v(D)
    D. 0-5s时,B的平均反应速率为0.06ml/(L·s)
    【答案】D
    【解析】
    【详解】A.反应到5s时,A的物质的量增加1.2ml、D的物质的量增加0.4ml、B的物质的量减少0.6ml、C的物质的量减少0.8ml,A、D是生成物,B、C是反应物,变化量比等于系数比,所以该反应的化学方程式为3B+4C6A+2D,故A错误;
    B.不同物质表示的速率比大于系数比,反应1s至5s时,3v(C)=4v(B),故B错误;
    C.不同物质表示的速率比大于系数比,5s后,v(A) >v(C) >v(B)>v(D),故C错误;
    D.0-5s时,B的物质的量减少0.6ml ,B的平均反应速率为ml/(L·s),故D正确;
    选D。
    10. 某电化学装置如图所示,该装置能将CO2转化为燃料C2H5OH,从而实践“碳中和”。下列说法正确的是( )
    A. 该电化学装置实现“碳中和”的同时将光能转化为电能
    B. 该电化学装置工作时,溶液中的H+由a极区移向b极区
    C. a电极的反应式为2CO2+12H++12e-=C2H5OH+3H2O
    D. 每生成3.36LO2,有4.4gCO2被还原
    【答案】C
    【解析】
    【详解】A.该装置电解池装置,是将电能转化为化学能,所以该装置将光能和电能转化为化学能,故A错误;
    B.a与电源负极相连,所以a是阴极,而电解池中氢离子向阴极移动,所以H+从阳极b极区向阴极a极区迁移,故B错误;
    C.a与电源负极相连,所以a是阴极,二氧化碳得电子发生还原反应生成C2H5OH,电极反应式为2CO2+12H++12e-=C2H5OH+3H2O,故C正确;
    D.无标准状况,无法计算氧气的物质的量,故D错误;
    故选C。
    11. 有一种清洁、无膜的氯碱工艺,它利用含有保护层的电极(Na0.44MnO2/Na0.44-xMnO2)中的Na+的脱除和嵌入机理,分两步电解得到氯碱工业产品,其原理如图所示。下列说法不正确的是( )
    A. 电解时产生的X气体是H2,Y气体是Cl2,理论上其物质的量之比为1∶1
    B. 钠离子脱除时的电极反应式为:
    C. b是直流电源的正极,c是直流电源的负极
    D. 第一步电解后,电极可直接用于第二步电解
    【答案】D
    【解析】
    【分析】由题干信息可知,该装置分两步电解得到氯碱工业产品(Cl2、H2、NaOH),由图可知,第一步电解时,右侧电极上发生脱除Na,Mn的化合价升高,失去电子,发生氧化反应,右侧电极作阳极,电极反应为:,则石墨电极是阴极,发生还原反应,X气体是H2,其电极反应式为;第二步电解时,电解质溶液是饱和 NaCl溶液,则Y气体是Cl2,石墨极是阳极,发生氧化反应,其电极反应式,故左侧电极极作阴极,反应式为,据此解答。
    【详解】A.根据分析可知,X气体是H2,Y气体是Cl2,根据电极反应式、可知,当转移2ml电子时,产生H2和Cl2物质的量相等,故A正确;
    B.根据分析可知,钠离子脱除时的电极反应式为:,故B正确;
    C.第一步电解时,右侧电极是阳极,则b是直流电源的正极,第二步电解时,左侧电极是阴极,则c是直流电源的负极,故C正确;
    D.由上述分析可知,第一步电解结束后,M极上附着OH-,第二步电解反应中电解生成氯气,OH-能与氯气反应,所以第一步电解结束后,M极必须用水洗涤干净后,再用于第二步电解,故D错误;
    故选D。
    12. 我国科学家最近研发出一种新型纳米硅锂电池,可反复充电3万次,电池容量只衰减了不到10%。电池反应式为Li1-xTiO2+LixSiLiTiO2+Si。下列说法错误是( )
    A. 电池放电时,Li+由N极移向M极
    B. 电池放电时,电池正极反应式为Li1-xTiO2+xLi++xe-=LiTiO2
    C. 精制的饱和食盐水通入阳极室
    D. 负极质量减轻7g时,理论上最多可制得40gNaOH
    【答案】A
    【解析】
    【分析】电池反应式为Li1-xTiO2+LixSiLiTiO2+Si,M极为负极,电极反应式为LixSi-xe-=xLi++Si,N极为正极,电极反应式Li1-xTiO2+xLi++xe-=LiTiO2,电解池中,左侧为阳极,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,右侧电极为2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
    【详解】A. 电池放电时,阳离子向正极N移动,故A错误;
    B. 电池放电时,N极为正极,电池正极反应式为Li1-xTiO2+xLi++xe-=LiTiO2,故B正确;
    C. 电解池中左侧电极为阳极,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,故阳极室通入精制的饱和食盐水,故C正确;
    D. 负极质量减轻7g时,转移电子×1=1ml,电解池中转移1ml电子生成1mlNaOH,即生成1ml×40g/ml=40g,故D正确;
    故选:A。
    13. 利用双极膜电渗析法(BMED)进行碳吸收,采用双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜,通过隔板分离成盐室(NaCl溶液)、碱室( 溶液)、酸室( HCl溶液)、极室( 溶液),实验装置如图所示。接通电源,调至实验设置电流,开始循环并向碱室通入制备和溶液,忽略各室溶液的体积变化。下列说法错误的是( )
    A. M连接电源负极,相同条件下,电极M,N产生气体的体积比为2:1
    B. a膜、b膜、c膜分别为阳离子交换膜、双极膜、阴离子交换膜
    C. 极室、盐室的pH保持不变,酸室pH减小,碱室的pH可能增大
    D. 当酸室产生0.4ml HCl时,双极膜电离出的数目为
    【答案】B
    【解析】
    【分析】根据装置图可知,b膜中产生的H+向M电极移动,则M为阴极,连接电源的负极,N为阳极,连接电源的正极,分析每个室中存在的离子可知,M—b膜之间为极室(溶液),b膜—c膜之间为碱室(溶液),c膜—a膜之间为盐室(NaCl溶液), a膜—b膜之间为酸室(HCl溶液),b膜—N之间为极室(溶液),据此作答。
    【详解】A.根据分析可知,M为阴极,连接电源的负极,电极反应式为:,N为阳极,电极反应式为:,相同条件下,根据转移的电子数可知,,电极M,N产生气体的体积比为2:1,故A正确;
    B.题干中说明向碱室通入制备和溶液,因此b膜要产生与反应,又可知盐室(NaCl溶液)中的钠离子通过c膜移动到碱室,根据电荷守恒,盐室(NaCl溶液)中的氯离子通过a膜移动到酸室,因此a膜、b膜、c膜分别为阴离子交换膜、双极膜、阳离子交换膜,故B错误;
    C.极室中的溶质为硫酸钠,电解硫酸钠实质是电解水,因此极室中pH保持不变,同样氯化钠水溶液为中性,离子的移动不影响pH,因此盐室的pH保持不变,氯离子通过a膜移动到酸室,H+通过b膜移动到酸室,HCl浓度增大,因此pH减小,同样碱室中和浓度增大,则碱性增强,因此pH可能增大,故C正确;
    D.当酸室产生0.4ml HCl时,根据电荷守恒可知,b膜产生的为0.4ml,有2个b膜均产生,左侧的b膜产生进入到碱室,右侧的b膜产生进入到盐室,因此双极膜电离出为0.8ml,数目为,故D正确;
    故答案选B。
    第Ⅱ卷(非选择题,共计61分)
    14. 按要求回答下列问题:
    (1)理论研究表明,在101 kPa和298K下,HCN(g)HNC(g)异构化反应的能量变化如图。
    ①稳定性:HCN_______HNC(填“>”、“<”或“=”)。
    ②该异构化反应的ΔH=_______kJ·ml−1。
    (2)“长征2F”运载火箭使用N2O4和C2H8N2(偏二甲册)作推进剂。12.0 g液态C2H8N2在液态N2O4中燃烧生成CO2、N2、H2O三种气体,放出510 kJ热量,该反应的热化学方程式为_______。
    (3)工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
    Ⅰ.脱硝:催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的化学方程式为_______。
    Ⅱ.脱碳:向2L密闭容器中加入2 ml CO2、6 ml H2,在恒温恒容的条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。
    ①下列叙述中,能说明此反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
    A.单位时间内生成1 ml CH3OH的同时生成1 ml H2O
    B.3v(CO2)正=v(H2)逆
    C.CO2和H2的浓度保持不变
    D.混合气体的密度保持不变
    ②该反应过程中的部分数据见下表:
    前10 min内的平均反应速率v(CH3OH)=_____ml·L-1·min-1;平衡时CO2的转化率为_____。
    (4)甲醇(CH3OH)—空气燃料电池是一种高效能、轻污染的车载电池,以KOH为电解质溶液,负极发生的电极反应式为_______。
    【答案】(1)①. > ②. +59.3
    (2)C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g) △H=-2550 kJ/ml
    (3)①. 4H2+2NO2N2+4H2O ②. BC ③. 0.025 ④. 50%
    (4)CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O
    【解析】(1)①物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强。根据图示可知物质含有的能量:HCN<HNC,所以物质稳定性:HCN>HNC;
    ②反应热等于反应物总能量与生成物总能量的差,该异构化反应的ΔH=+59.3 kJ/ml;
    (2)12.0 g液态C2H8N2的物质的量为n(C2H8N2)==0.2 ml,在液态N2O4中燃烧生成CO2、N2、H2O三种气体,放出510 kJ热量,则1 ml液态C2H8N2发生该反应放出的热量Q==2550 kJ,故该反应的热化学方程式为:C2H8N2(l)+2N2O4(l)= 2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g) △H=-2550 kJ/ml;
    (3)在催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和无毒物质N2,该反应的化学方程式为:4H2+2NO2N2+4H2O;
    ①在2 L密闭容器中加入2 ml CO2、6 ml H2,在恒温恒容的条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。
    A.CH3OH(g)、H2O(g)都是生成物,根据物质反应转化关系可知:单位时间内生成1 ml CH3OH的同时生成1 ml H2O,表示的反应都是正向进行,不能据此判断反应是否达到平衡状态,A不符合题意;
    B.在任何时刻都存在3v(CO2)正=v(H2)正,若3v(CO2)正=v(H2)逆,则v(H2)正=v(H2)逆,则H2的浓度不变,反应达到了平衡状态,B符合题意;
    C.在反应中CO2(g)、H2(g)都是反应物,若反应未达到平衡状态,则二者的浓度会发生变化,因此当二者的浓度不变时。可判断反应是否达到平衡状态,C符合题意;
    D.反应在恒容密闭容器中进行,气体的体积不变,反应混合物都是气体,气体的质量也不变,故ρ=始终保持不变,因此不能据此判断反应是否达到平衡状态,D不符合题意;
    故合理选项是BC;
    ②根据表格数据可知:在前10 min内△n(H2)=(6-4.5)ml=1.5 ml,根据物质反应转化关系可知此过程反应△n(CH3OH)=△n(H2)=×1.5 ml=0.5 ml。容器容积为2 L,反应时间是10 min,故反应速率v(CH3OH)==0.025 ml/(L·min);
    在前20 min时△n(CO2)=1 ml,此过程中根据物质反应转化关系可知反应生成△n(CH3OH)=1 ml,30 min时 n(CH3OH)=1 ml,说明20 min时反应已经达到了平衡状态,则△n(CO2)=1 ml,反应开始时n(CO2)=2 ml,故平衡时CO2的转化率为×100%=50%;
    (4)甲醇(CH3OH)—空气燃料电池是一种高效能、轻污染的车载电池,以KOH为电解质溶液,通入燃料CH3OH的电极为负极,负极发生失去电子的氧化反应,则结合电解质溶液的酸碱性,可知负极的电极反应式为:CH3OH-6e-+8OH-=+6H2O。
    15. 某混合物浆液含Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(如下图所示),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。已知:酸性条件下,存在如下平衡:。
    (1)用惰性电极电解时,能从浆液中分离出来的原因是_______,分离后含铬元素的粒子是_______,阴极室生成的物质为_______(写化学式)。
    (2)以铝土矿(主要成分为Al2O3,含SiO2和Fe2O3等杂质)为原料制备铝。
    ①“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是_______。
    ②“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,原理如下图所示。阳极的电极反应式为_______,阴极产生的物质A的化学式为_______。
    (3)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取Na2FeO4,同时获得氢气:,工作原理如下图所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4易被还原,只在强碱性条件下稳定。
    ①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在_______(填“阴极室”或“阳极室”)。
    ②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为_______。
    ③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如下图,分别分析M、N两点时c(Na2FeO4)低于最高值的原因:_______。
    【答案】(1)①. 在直流电场作用下,通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液 ②. 和 ③. NaOH和H2
    (2)①. 石墨电极被阳极产生的氧气所氧化 ②. ③. H2
    (3)①. 阳极室 ②. 防止Na2FeO4与H2反应使产率降低 ③. M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢;N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低
    【解析】(1)电解时,在直流电场作用下,通过阴离子交换膜向阳极室移动,脱离浆液,能从浆液中分离出来;阳极发生反应 ,氢离子浓度增大,发生反应,所以分离后含铬元素的粒子是和;阴极发生反应,阴极室生成的物质为NaOH和H2。
    (2)①“电解Ⅰ”是电解熔融Al2O3,电解过程中作阳极的石墨易消耗,原因是石墨电极被阳极产生的氧气所氧化。
    ②“电解Ⅱ”是电解Na2CO3溶液,根据图示,阳极失电子生成碳酸氢钠和氧气,阳极的电极反应式为,氢离子得电子生成氢气,阴极产生的物质A的化学式为H2。
    (3)①阴极反应式为、阳极反应式为,电解一段时间后,阳极消耗氢氧根离子,c(OH-)降低的区域在阳极室。
    ②Na2FeO4易被还原,电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。
    ③M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢;N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低,所以M、N两点时c(Na2FeO4)低于最高值。
    16. 某小组同学探究不同条件下H2O2与三价铬(Cr)化合物的反应。已知:
    ⅰ.Cr3+(墨绿色)、(墨绿色)、Cr(OH)3(蓝色)、(黄色)、(橙色)、 (砖红色)。
    ⅱ.;
    ⅲ.;。
    室温下,向0.1 ml·L-1 Cr2(SO4)3溶液中滴加H2SO4溶液或NaOH溶液分别配制不同pH的Cr(Ⅲ)溶液;取配制后的溶液各5mL,分别加入足量30% H2O2溶液。
    (1)结合加H2O2前的实验现象,可推测Cr(OH)3具有_______(填“碱性”、“酸性”或“两性”)。
    (2)实验①中,加H2O2后无明显现象的原因可能是_______。
    (3)实验②中,蓝色浊液变为黄绿色溶液的原因可能是_______。
    (4)取实验③中黄色溶液,加入一定量稀硫酸,可观察到,溶液迅速变为橙色,最终变为绿色,观察到有无色气体产生。该无色气体可能是_______。(填化学式)
    (5)已知[Cr(O2)4]3-中Cr为+5价。实验④中,加入H2O2后发生反应的离子方程式为____。
    (6)取少量实验④的砖红色溶液,加热,随着温度的升高,溶液最终变为黄色。针对溶液的颜色变化,该小组同学提出如下猜想。
    猜想1:加热条件下,[Cr(O2)4]3-发生自身氧化还原反应,生成。
    猜想2:_______。
    (7)综合以上实验,影响H2O2与三价铬化合物反应的因素除了pH,还有_______。
    【答案】(1)两性
    (2)溶液酸性较强,三价铬以Cr3+形式存在,较为稳定,不能被过氧化氢的氧化
    (3)酸性较弱时三价铬以Cr(OH)3存在,加入过氧化氢,Cr(OH)3被氧化为,2Cr(OH)3+3H2O2=2+4H2O+4H+,同时生成氢离子使得部分使得Cr(OH)3溶解生成Cr3+,且溶液pH减小导致Cr3+与过氧化氢不反应,使得溶液中黄色、绿色混合显示黄绿色
    (4)在实验③中黄色溶液中含有,,加入一定量稀硫酸,溶液酸性增强,平衡逆向移动转化为橙色溶液,具有强氧化性,和过氧化氢反应生成O2和Cr3+,会观察到溶液最终变为绿色且有无色气体产生,
    (5)
    (6)加热促使[Cr(O2)4]3-与H2O2进一步反应生成
    (7)温度
    【解析】(1)结合题中信息,加入H2O2之前的实验现象可知,溶液由酸性转变为碱性的过程中,三价铬由Cr3+转变为Cr(OH)3,又转变为,则说明Cr(OH)3具有两性;
    (2)实验①中,溶液酸性较强,三价铬以Cr3+形式存在,较为稳定,不能被过氧化氢氧化;
    (3)实验②中,蓝色浊液变为黄绿色溶液的原因可能是酸性较弱的溶液中三价铬以Cr(OH)3存在,加入H2O2溶液,Cr(OH)3被氧化为,反应的离子方程式为:2Cr(OH)3+3H2O2=2+4H2O+4H+,同时生成H+使得Cr(OH)3部分溶解生成Cr3+,且溶液pH减小导致Cr3+与过氧化氢不反应,使得溶液中黄色、绿色混合显示黄绿色;
    (4)实验③中黄色溶液中含有,(橙色)+H2O2+2H+,加入一定量的稀硫酸,溶液酸性增强,平衡逆向移动转化为橙色的溶液,又具有强氧化性,和过氧化氢反应生成氧气和Cr3+,会观察到溶液最终变为绿色且有无色气体O2产生;反应的离子方程式为:;
    (5)已知[Cr(O2)4]3-中Cr为+5价,实验④中初始溶液为墨绿色,说明溶液显酸性,其中存在,加入H2O2后生成砖红色溶液,说明此时溶液显碱性,在碱性条件下和H2O2反应生成[Cr(O2)4]3-,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可知该反应的离子方程式为:+5H2O2+2OH-=[Cr(O2)4]3-+6H2O;
    (6)H2O2具有强氧化性,则猜想2为:加热促使[Cr(O2)4]3-与H2O2进一步反应生;证明猜想1成立需要排除H2O2的干扰,故实验设计可以为:另取实验④的砖红色溶液,加入少量的MnO2,待不再产生气体后,过滤,滤液加热,溶液由砖红色变为黄色,由此得出猜想1成立;
    (7)问题(6)中实验说明,影响与化合物反应的因素除了pH,还有温度。
    17. 含硫物质在工业上具有重要应用价值,可用作生成化学品和能源转化。
    (1)热解H2S和的混合气体制H2和CS2。① ΔH1=+170kJ/ml;② ΔH2=+64kJ/ml。总反应:,ΔH=_______。
    (2)工业上还可以利用硫(S8)与为原料制备CS2,S8受热分解成气态S2,发生反应,某温度下,若S8完全分解成气态S2.在恒温密闭容器中,S2与物质的量比为2:1时开始反应。
    ①当CS2的体积分数为10%时,的转化率为_______。
    ②当以下数值不变时,能说明该反应达到平衡的是_______(填序号)。
    a.气体密度 b.气体总压 c.与S2体积比 d.CS2体积分数
    ③一定条件下,CH4与S2反应中的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化由线如下图所示,工业上通常采用在600~650℃的条件下进行此反应,不采用低于600℃的原因是_______。
    (3)工业废水中的Cr(Ⅵ)常用还原沉淀法去除:使用将Cr(Ⅵ)还原为Cr3+,进而转化为沉淀除去。
    ①酸性条件下Cr(Ⅵ)具有很强的氧化能力,将还原为Cr3+的离子方程式为_______。
    ②Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如下图所示。当pH<2时,Cr(Ⅲ)去除率下降的原因是_______。当pH>12时,Cr(Ⅲ)去除率下降的原因可用离子方程式表示为______________。
    ③用硫酸盐还原菌(SRB)处理含Cr(Ⅵ)的废水时,Cr(Ⅵ)去除率随温度的变化如下图所示。55℃时,Cr(Ⅵ)的去除率很低的原因是_______。
    ④Fe合金在SRS下腐蚀的机理如下图所示,Fe腐蚀后生成FeS的过程可描述为:Fe失去电子转化为Fe2+,H2O得到电子转化为H,_______。
    【答案】(1)+234kJ/ml
    (2)①. 30% ②. d ③. 温度低于600℃时,S8分解不充分S2的浓度明显偏小,且反应速率慢,效率不高
    (3)①. ②. pH<2时,氢离子浓度过高,易与SO32-产生H2SO3进而转化SO2逸出,SO32-的物质的量浓度下降,反应速率变慢 ③. ④. 55℃时温度过高,硫酸盐还原菌失活导致去除率 ⑤. 被H还原为S2-,S2-与Fe2+结合为FeS
    【解析】(1)反应①+②可以得到总反应,ΔH=ΔH1+ΔH2=+234kJ/ml;
    (2)①该反应为等体积反应,设S2与起始物质的量2ml、1ml,当CS2的体积分数为10%时,说明生成CS20.3ml,反应0.3ml,的转化率为30%;
    ②a.恒温恒容下,气体密度是定值,不能说明该反应达到平衡,a错误;
    b.该反应为等体积反应,气体总压是定值,不能说明该反应达到平衡,b错误;
    c.S2与物质的量比为2:1时开始反应,与S2体积比等于化学计量系数之比,不能说明该反应达到平衡,c错误;
    d.CS2的体积分数不再改变,说明该反应达到平衡,d正确;
    故选d;
    ③工业上通常采用在600~650℃的条件下进行此反应,不采用低于600℃的原因是温度低于600℃时,S8分解不充分S2的浓度明显偏小,且反应速率慢,效率不高;
    (3)①将还原为Cr3+的离子方程式为;
    ②当pH<2时,Cr(Ⅲ)去除率下降的原因是pH<2时,氢离子浓度过高,易与SO32-产生H2SO3进而转化SO2逸出,SO32-的物质的量浓度下降,反应速率变慢;当pH>12时,氢氧化铬会转化为,则Cr(Ⅲ)去除率下降的原因可用离子方程式表示为;
    ③用硫酸盐还原菌(SRB)处理含Cr(Ⅵ)的废水时,55℃时,Cr(Ⅵ)的去除率很低的原因是:55℃时温度过高,硫酸盐还原菌失活导致去除率;
    ④根据图示,Fe腐蚀后生成FeS的过程可描述为:Fe失去电子转化为Fe2+,H2O得到电子转化为H,被H还原为S2-,S2-与Fe2+结合为FeS。
    t/min
    0
    20
    40
    60
    80
    c/(ml·L-1)
    0.80
    0.40
    0.20
    0.10
    0.050
    n(CO2)/ml
    n(H2)/ml
    n(CH3OH)/ml
    n(H2O)/ml
    0
    2
    6
    0
    0
    10
    4.5
    20
    1
    30
    1
    实验




    加H2O2前
    pH
    4.10
    6.75
    8.43
    13.37
    现象
    墨绿色溶液
    蓝色浊液
    蓝色浊液
    墨绿色溶液
    加H2O2后
    现象
    墨绿色溶液
    黄绿色溶液
    黄色溶液
    砖红色溶液
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