周测15　模块综合(一) 高中化学 选择性必修3 练习（含解析）

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周测15　模块综合(一)(时间：75分钟　分值：100分) 一、选择题(本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题目要求)1．化学与社会、生活密切相关。对下列现象或事实解释不正确的是(　　)A．“嫦娥五号”使用了太阳能电池阵和锂离子电池组，前者是将太阳能转化为电能，后者是将化学能转变成电能B．除去锅炉水垢中CaSO4先用饱和Na2CO3溶液浸泡，弃去溶液再加盐酸去除C．离子交换膜在工业上应用广泛，如氯碱工业中使用阳离子交换膜，主要目的是使电解槽中形成闭合回路D．可以用勒夏特列原理解释钠与氯化钾共熔制备钾：Na(l)＋KCl(l)K(g)＋NaCl(l)2．已知Ag2SO4的Ksp为2.0×10－5，将适量Ag2SO4固体溶于100 mL水中至刚好饱和，其中c(Ag＋)＝0.034 mol·L－1，若t1时刻在上述体系中加入100 mL 0.020 mol·L－1 Na2SO4溶液，下列示意图中，能正确表示t1时刻后Ag＋和SOeq \o\al(2－,4)浓度随时间变化关系的是(　　)3．(2024·河南濮阳高二质检)大气中的臭氧层能有效阻挡紫外线。臭氧层中O3分解过程如图所示，下列说法正确的是(　　)A．催化反应①②和总反应均是放热反应B．决定O3分解反应速率的是催化反应②C．E1是催化反应①正反应的活化能D．Cl是反应的催化剂，改变了反应历程，降低了ΔH4．向H2O2溶液中加入少量KI溶液，有大量气泡逸出，查阅资料知H2O2的分解机理如下：①H2O2(aq)＋I－(aq)===H2O(l)＋IO－(aq)　慢②H2O2(aq)＋IO－(aq)===H2O(l)＋O2(g)＋I－(aq)　快下列有关说法正确的是(　　)A．增大c(I－)不影响产生气体的速率B．I－与H2O2的碰撞仅部分有效C．IO－是H2O2分解的催化剂D．反应②的活化能比反应①高5．下列实验事实能用平衡移动原理解释的是(　　)A．工业上用SO2和O2制备SO3时，选择常压而不用高压B．将氯化铝溶液加热蒸干，最终得氢氧化铝固体C．对于反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)，减小容器体积，气体颜色变深D．使用铁触媒能加快合成氨的反应速率6．(2023·郑州中原名校联考)研究表明，MgO可应用于CH4的转化过程，MgO与CH4作用最终生成Mg与CH3OH的相对能量—反应进程图像如图，下列说法正确的是(　　)A．反应中CH4被还原为CH3OHB．中间体MgOCH4比OMgCH4更稳定C．该反应的决速步骤为OMgCH4―→HOMgCH3D．MgOCH4转化为MgCH3OH的ΔH＝－145.1 kJ·mol－17．(2024·安徽1月适应性测试，9)稀土被称为新材料的宝库。稀土中的镧系离子可用离子交换法分离，其反应可表示为Ln3＋(aq)＋3RSO3H(s) (RSO3)3Ln(s)＋3H＋(aq)。某温度时，c(H＋)随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)A．t1时的正反应速率大于t2时的逆反应速率B．t1～t2时间段的平均反应速率为v(Ln3＋)＝eq \f(3c2－c1,t2－t1) mol·L－1·s－1C．t3时增大c(H＋)，该平衡左移，平衡常数减小D．t3时离子交换反应停止8．下列各组中的微粒在指定溶液中一定能大量共存的是(　　)A．c(FeCl3)＝1.0 mol·L－1的溶液中：HCOeq \o\al(－,3)、Cl－、H＋、Na＋B．常温下，由水电离出的c(H＋)＝10－14 mol·L－1溶液中：NHeq \o\al(＋,4)、K＋、COeq \o\al(2－,3)、SOeq \o\al(2－,4)C．在c(HCOeq \o\al(－,3))＝0.1 mol·L－1的溶液中：NHeq \o\al(＋,4)、[Al(OH)4]－、Cl－、NOeq \o\al(－,3)D．常温下eq \f(Kw,cH＋)＝0.1 mol·L－1的溶液中：K＋、NH3·H2O、SOeq \o\al(2－,4)、NOeq \o\al(－,3)9．下列装置或操作正确且对应的实验能达到实验目的的是(　　)10．(2022·江苏，10)用尿素水解生成的NH3催化还原NO，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为4NH3(g)＋O2(g)＋4NO(g)4N2(g)＋6H2O(g)，下列说法正确的是(　　)A．上述反应ΔSc(C2Oeq \o\al(2－,4))>c(H2C2O4)二、非选择题(本题共4小题，共55分)16．(12分)根据化学反应原理的相关知识回答下列问题。(1)室温下，NaCN溶液的pH＝10，其溶液中水电离出的c(H＋)＝________。(2)室温下，向100 mL纯水中加入一定量的Al2(SO4)3固体，________(填“促进”或“抑制”)水的电离，其原因是______________________(用离子方程式表示)。(3)室温下，经测定0.1 mol·L－1 NaHSO3溶液的pH＝4.0，则c(SOeq \o\al(2－,3))________(填“>”“＝”或“c(H2C2O4)答案　B解析　D点c(C2Oeq \o\al(2－,4))＝c(H2C2O4)，即eq \f(cC2O\o\al(2－,4),cH2C2O4)＝1，eq \f(cC2O\o\al(2－,4),cH2C2O4)＝eq \f(cC2O\o\al(2－,4)·cH＋,cHC2O\o\al(－,4))×eq \f(cHC2O\o\al(－,4)·cH＋,cH2C2O4)×eq \f(1,c2H＋)＝eq \f(Ka1×Ka2,c2H＋)＝1，A点处c(H2C2O4)＝c(HC2Oeq \o\al(－,4))，可得Ka1＝10－1.2，同理根据B点可得Ka2＝10－4.2，所以c(C2Oeq \o\al(2－,4))＝c(H2C2O4)时，c(H＋)＝eq \r(Ka1×Ka2)＝eq \r(10－1.2×10－4.2) mol·L－1＝10－2.7 mol·L－1，所以pH＝2.7，A正确；向草酸溶液中滴加氢氧化钠溶液，溶液中存在电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)＝2c(C2Oeq \o\al(2－,4))＋c(OH－)＋c(HC2Oeq \o\al(－,4))，而据图可知pH＝4.2时，c(C2Oeq \o\al(2－,4))＝c(HC2Oeq \o\al(－,4))，所以c(Na＋)＋c(H＋)＝3c(C2Oeq \o\al(2－,4))＋c(OH－)，C正确；0.1 mol·L－1NaHC2O4(aq)中δ(HC2Oeq \o\al(－,4))的含量最大，HC2Oeq \o\al(－,4)的水解平衡常数Kh＝eq \f(Kw,Ka1)＝eq \f(10－14,10－1.2)＝10－12.8c(C2Oeq \o\al(2－,4))>c(H2C2O4)，D正确。二、非选择题(本题共4小题，共55分)16．(12分)根据化学反应原理的相关知识回答下列问题。(1)室温下，NaCN溶液的pH＝10，其溶液中水电离出的c(H＋)＝________。(2)室温下，向100 mL纯水中加入一定量的Al2(SO4)3固体，________(填“促进”或“抑制”)水的电离，其原因是______________________(用离子方程式表示)。(3)室温下，经测定0.1 mol·L－1 NaHSO3溶液的pH＝4.0，则c(SOeq \o\al(2－,3))________(填“>”“＝”或“　(4)①正极　②2HSOeq \o\al(－,3)＋2H＋＋2e－===S2Oeq \o\al(2－,4)＋2H2O解析　(1)NaCN溶液中的OH－全部是水电离的，水电离的c(H＋)等于水电离的c(OH－)，室温下，pH＝10的NaCN溶液中c(OH－)＝eq \f(10－14,10－10) mol·L－1＝1.0×10－4 mol·L－1。(2)室温下，向100 mL纯水中加入一定量的Al2(SO4)3固体，Al3＋与水电离产生的OH－结合生成Al(OH)3，从而促进水的电离。(3)室温下，经测定0.1 mol·L－1 NaHSO3溶液的pH＝4.0，溶液呈酸性，表明HSOeq \o\al(－,3)的电离程度大于水解程度，则c(SOeq \o\al(2－,3))>c(H2SO3)。(4)①由题图可知，SO2在b极失电子生成SOeq \o\al(2－,4)，则b极为阳极，接直流电源的正极。②HSOeq \o\al(－,3)转化为S2Oeq \o\al(2－,4)，S元素的化合价由＋4价降低为＋3价，电极反应式为2HSOeq \o\al(－,3)＋2H＋＋2e－===S2Oeq \o\al(2－,4)＋2H2O。17．(15分)(2023·山东滕州一中高二期中)从太阳能电池到轻便跑鞋，再到治疗各种疾病的药物，许多工业产品依赖于化学家合成的能力。然而要让肉眼不可见的化学成分按人类所需的方式合成新分子并非易事。(1)2007年度诺贝尔化学奖获得者格哈德·埃特尔，确认了合成氨反应机理。673 K时，各步反应的能量变化如图甲所示，其中吸附在催化剂表面上的物质用“*”标注。图中的决速步骤为_______________________________________________________，该步反应的活化能Ea＝________kJ·mol－1。(2)在一定条件下，向某反应容器中投入5 mol N2、15 mol H2，在不同温度下反应，平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图乙所示。①温度T1、T2、T3中，最大的是________，M点N2的平衡转化率为__________。②1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为r(NH3)＝k1p(N2)eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p3H2,p2NH3)))α－k2eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p2NH3,p3H2)))1－α，k1、k2分别为正反应和逆反应的速率常数，p(N2)、p(H2)、p(NH3)代表各组分的分压(分压＝总压×物质的量分数)；α为常数，工业上以铁为催化剂时，α＝0.5。由M点数据计算eq \f(k1,k2)＝______________(MPa)－2(保留两位有效数字)。(3)CO2和H2合成甲烷也是CO2资源化利用的重要方法。对于反应CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－165 kJ·mol－1，催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如图丙所示。①高于320 ℃后，以Ni­CeO2为催化剂，CO2转化率略有下降，而以Ni为催化剂，CO2转化率却仍在上升，其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________。②(3分)对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是__________，使用的合适温度为__________。答案　(1)eq \f(1,2)Neq \o\al(*,2)＋eq \f(3,2)Heq \o\al(*,2)===N＋3H　62　(2)①T3　40%　②0.007 3(3)①以Ni­CeO2为催化剂，高于320 ℃后测定转化率时，CO2甲烷化反应已达到平衡，升高温度平衡逆向移动，CO2转化率下降；以Ni为催化剂，CO2甲烷化反应速率较慢，反应未达到平衡，升高温度反应速率加快，反应相同时间时CO2转化率增加　②Ni­CeO2　320 ℃解析　(1)反应的活化能越大，化学反应速率越慢，总化学反应速率取决于化学反应速率最慢的一步，由题图可知，反应的活化能最大的一步的化学方程式为eq \f(1,2)Neq \o\al(*,2)＋eq \f(3,2)Heq \o\al(*,2)===N＋3H，该步反应的活化能为(17＋45)kJ·mol－1＝62 kJ·mol－1。(2)①由题图甲可知，合成氨反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1，升高温度，合成氨反应平衡向逆反应方向移动，氨气的质量分数减小。由题图乙可知，压强相同时，温度为T3时，氨气的质量分数最小，则温度T1、T2、T3中，T3最大；设M点时氮气的平衡转化率为x，由题意可建立如下三段式：　　　　　　N2＋　3H2 2NH3n始/mol　　　5　　　15　　　　0n变/mol　　　5x　　15x　　　　10xn平/mol　　　5－5x　15－15x　　10x由平衡体系中氨气的质量分数为40%可得eq \f(17 g·mol－1×10x mol,5 mol×28 g·mol－1＋15 mol×2 g·mol－1)×100%＝40%，解得x＝40%。②由以上分析可知，M点时氮气、氢气和氨气的平衡分压分别为eq \f(3,16)×16 MPa＝3 MPa、eq \f(9,16)×16 MPa＝9 MPa、eq \f(4,16)×16 MPa＝4 MPa，由题意可知，反应达到平衡时，r(NH3)＝k1p(N2)eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p3H2,p2NH3)))α－k2eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p2NH3,p3H2)))1－α＝0，则eq \f(k1,k2)＝eq \f(\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p2NH3,p3H2)))1－α,pN2\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p3H2,p2NH3)))α)＝eq \f(p2NH3,p3H2·pN2)＝eq \f(4 MPa2,9 MPa3×3 MPa)≈0.007 3(MPa)－2。(3)②根据图丙分析可知，相同温度下，以Ni­CeO2为催化剂明显比以Ni为催化剂时CO2转化率和CH4选择性都高，所以应选择Ni­CeO2为催化剂，而在320 ℃时，CO2转化率和CH4选择性均已较高，再升高温度，CO2转化率降低，而CH4选择性增加不大，所以最佳温度为320 ℃。18．(14分)丙烯是重要的有机化工原料，丙烷脱氢是工业生产丙烯的重要途径，其化学方程式为C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)。回答下列相关问题。(1)已知：Ⅰ.2C3H8(g)＋O2(g) 2C3H6(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－238 kJ·mol－1Ⅱ.2H2(g)＋O2(g) 2H2O(g)　ΔH2＝－484 kJ·mol－1则丙烷脱氢制丙烯反应C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)的ΔH为________kJ·mol－1。(2)一定温度下，向1 L的密闭容器中充入1 mol C3H8发生脱氢反应，经过10 min达到平衡状态，测得平衡时气体压强是开始的1.5倍。①0～10 min丙烯的化学反应速率v(C3H6)＝________mol·L－1·min－1。②下列情况能说明该反应达到平衡状态的是________(填字母，下同)。A．ΔH不变B．C3H6与H2的物质的量之比保持不变C．混合气体的总压强不变D．v正(C3H6)＝v逆(C3H6)③欲提高丙烷转化率，采取的措施是________。A．降低温度 B．升高温度C．加催化剂 D．及时分离出H2④若在恒温、恒压的密闭容器中充入丙烷和氩气发生脱氢反应，起始eq \f(n氩气,n丙烷)越大，丙烷的平衡转化率越大，其原因是______________________________。(3)一定温度下，向恒容密闭容器中充入1 mol C3H8，开始压强为p kPa，C3H8体积分数与反应时间的关系如图所示。①此温度下该反应的平衡常数Kp＝________kPa(用含p的代数式表示，Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数，平衡分压＝总压×体积分数)。②已知该反应过程中，v正＝k正p(C3H8)，v逆＝k逆p(C3H6)·p(H2)，其中k正、k逆为速率常数，只与温度有关，则图中m点处eq \f(v正,v逆)＝________。答案　(1)＋123　(2)①0.05　②CD　③BD　④该反应为气体分子数增加的反应，恒压条件下增大氩气的比例，相当于减压，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大　(3)①0.9p　②5.4解析　(2)①设转化的C3H8的物质的量为x mol，则列三段式：　　　　　　C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)起始/mol　　1　　　　　0　　　0变化/mol　　x　　　　　x　　　x平衡/mol　　1－x　　　　x　　　x根据题意，eq \f(1＋x,1)＝1.5，解得x＝0.5，因此0～10 min丙烯的化学反应速率v(C3H6)＝eq \f(\f(0.5 mol,1 L),10 min)＝0.05 mol·L－1·min－1。③该反应的正反应为吸热反应，且反应前后气体分子数增多，升高温度、降低压强、及时分离出产物均有利于反应正向进行，催化剂不影响平衡移动，故选B、D。(3)①假设反应消耗C3H8的物质的量为y mol，则列三段式：　　　　　C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)起始/mol　1　　　　　0　　　　0变化/mol　y　　　　　y　　　　y平衡/mol　1－y　　　　y　　　　y根据题图可知平衡时C3H8体积分数为25%，则eq \f(1－y,1－y＋2y)×100%＝25%，解得y＝0.6，则n(总)＝(1＋y) mol＝1.6 mol，开始气体物质的量是1 mol时压强为p kPa，则平衡时气体总压强为1.6p kPa，其中p(C3H8)＝eq \f(1－0.6,1.6)×1.6p kPa＝0.4p kPa，p(C3H6)＝p(H2)＝eq \f(0.6,1.6)×1.6p kPa＝0.6p kPa，则该反应达到平衡时的化学平衡常数Kp＝eq \f(0.6p×0.6p,0.4p) kPa＝0.9p kPa。②当反应达到平衡时，v正＝v逆，则eq \f(v正,v逆)＝eq \f(k正pC3H8,k逆pC3H6·pH2)＝eq \f(k正,k逆)×eq \f(1,Kp)＝1，eq \f(k正,k逆)＝Kp，其中k正、k逆为速率常数，只与温度有关，m点温度不变，因此eq \f(k正,k逆)不变，m点C3H8的体积分数为50%，设消耗C3H8的物质的量为z mol，则eq \f(1－z,1－z＋2z)×100%＝50%，解得z＝eq \f(1,3)，则n(总)＝(1＋z)mol＝eq \f(4,3) mol，气体总压强为eq \f(4,3)p kPa，其中p(C3H8)＝eq \f(1－\f(1,3),\f(4,3))×eq \f(4,3)p kPa＝eq \f(2,3)p kPa，p(C3H6)＝p(H2)＝eq \f(\f(1,3),\f(4,3))×eq \f(4,3)p kPa＝eq \f(1,3)p kPa，故m点处eq \f(v正,v逆)＝eq \f(k正pC3H8,k逆pC3H6·pH2)＝Kp×eq \f(pC3H8,pC3H6·pH2)＝0.9p×eq \f(\f(2p,3),\f(p,3)×\f(p,3))＝5.4。19．(14分)(2023·湖北黄冈中学月考)钴产品的湿法生产中会生成大量的铜锰渣，主要含有MnO2、CuO，还含有少量的Co2O3、Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO等。以铜锰渣为原料制备MnCO3和Cu2(OH)2CO3的工艺流程如图所示。已知：室温时相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下(当离子浓度不大于10－5 mol·L－1时，认为该离子沉淀完全)。(1)“还原浸出”时发生的最主要反应的离子方程式为____________________。(2)“净化除杂Ⅰ”需先加入双氧水，再加入氨水调高pH除掉铁、铝杂质，应调节溶液的pH范围为_______________。若c(Fe3＋)＜10－6.2 mol·L－1，溶液中c(OH－)＞___________ mol·L－1。(3)“沉铜”操作中，通过加入MnCO3调控溶液酸碱性实现Cu2＋与其他金属离子的有效分离，该过程产生无色无味的气体，写出“沉铜”过程中发生反应的离子方程式：________________。(4)“净化除杂Ⅱ”能深度除钙和镁，则“沉锰”后的母液中存在的主要溶质为____________________(写化学式)。(5)MnCO3纯度测定：准确称取10.00 g MnCO3样品完全溶于稀硫酸中，加入适量ZnO调节溶液为中性，将上述溶液稀释到500 mL，取20.00 mL于锥形瓶中，用0.100 0 mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定(已知：2MnOeq \o\al(－,4)＋3Mn2＋＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋)。KMnO4溶液应盛装在____________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中，重复滴定三次，平均消耗KMnO4标准溶液的体积为20.00 mL，则MnCO3的纯度为______________________。答案　(1)MnO2＋SOeq \o\al(2－,3)＋2H＋===Mn2＋＋SOeq \o\al(2－,4)＋H2O　(2)4.7～5.2　10－10　(3)2MnCO3＋2Cu2＋＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2Mn2＋＋CO2↑　(4)(NH4)2SO4和Na2SO4(5)酸式　86.25%解析　(1)“还原浸出”时发生的最主要反应为二氧化锰与稀硫酸、亚硫酸钠反应生成硫酸锰和水，反应的离子方程式为MnO2＋SOeq \o\al(2－,3)＋2H＋===Mn2＋＋SOeq \o\al(2－,4)＋H2O。(2)由题给数据可知，净化除杂Ⅰ需先加入双氧水，再加入氨水控制溶液pH在4.7～5.2范围内，将铁离子、铝离子分别转化为氢氧化铁、氢氧化铝沉淀过滤除去。由表格可知，Fe3＋完全沉淀的pH为3.6，故Ksp[Fe(OH)3]＝10－5×(10－10.4)3＝10－36.2，若c(Fe3＋)eq \r(3,\f(Ksp[FeOH3],cFe3＋))＝10－10 mol·L－1。(5)高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化碱式滴定管中的橡胶管，所以高锰酸钾溶液应盛装在酸式滴定管中；滴定消耗20.00 mL 0.100 0 mol·L－1高锰酸钾溶液，由方程式可知，碳酸锰的纯度为eq \f(0.100 0 mol·L－1×0.02 L×\f(3,2)×\f(500 mL,20 mL)×115 g·mol－1,10.00 g)×100%＝86.25%。A.测定NaOH溶液的浓度B.测定中和反应反应热C.通过注射器活塞右移，验证Na与H2O反应放热D.研究Fe3＋、Al3＋对H2O2分解速率的影响金属离子Mn2＋Cu2＋Co2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋开始沉淀时pH8.15.27.17.52.23.78.9完全沉淀时pH10.17.29.19.03.64.710.9A.测定NaOH溶液的浓度B.测定中和反应反应热C.通过注射器活塞右移，验证Na与H2O反应放热D.研究Fe3＋、Al3＋对H2O2分解速率的影响金属离子Mn2＋Cu2＋Co2＋Fe2＋Fe3＋Al3＋Mg2＋开始沉淀时pH8.15.27.17.52.23.78.9完全沉淀时pH10.17.29.19.03.64.710.9