安徽省合肥市2024-2025学年高二下学期开学适应性模拟测试化学练习卷-A4
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这是一份安徽省合肥市2024-2025学年高二下学期开学适应性模拟测试化学练习卷-A4,共45页。
第一步:O3(g)+NO(g)=O2(g)+NO2(g)ΔH1;
第二步:NO2(g)=NO(g)+O(g)ΔH2
第三步:O(g)+O3(g)=2O2(g)ΔH3
总反应:2O3(g)=3O2(g)ΔH4,其能量与反应历程的关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.NO2是该反应的催化剂
B.ΔH2=ΔH3﹣ΔH1
C.ΔH2>ΔH1,ΔH4>ΔH3
D.决定总反应速率的是第二步
2.(2023•合肥期末)如图是我国科研工作者研究MgO(s)与CH4(g)作用最终生成Mg(s)与CH3OH(g)的物质相对能量﹣反应进程曲线。下列叙述错误的是( )
A.中间体OMgCH4(s)比MgOCH4(s)更稳定
B.该反应进程中的最大能垒(活化能)为350.6kJ⋅ml﹣1
C.生成HOMgCH3(s)的过程中有极性键的断裂和形成
D.总反应的热化学方程式为MgO(s)+CH4(g)=Mg(s)+CH3OH(g)ΔH=﹣146.1kJ⋅ml﹣1
3.(2023秋•包河区校级月考)如图(a)、(b)分别表示H2O和CO2分解时的能量变化情况(单位:kJ),已知由稳定单质化合生成1ml纯物质的热效应称为生成热(ΔHf)。下列说法正确的是( )
A.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=﹣42kJ⋅ml﹣1
B.H2的燃烧热ΔH=﹣243kJ⋅ml﹣1
C.由图(a)可知O﹣H的键能为220kJ⋅ml﹣1
D.CO2(g)的生成热ΔHf=﹣394kJ⋅ml﹣1
4.(2023春•合肥期中)某反应由两步反应A→B→C构成,它的反应能量曲线如图,下列叙述正确的是( )
A.两步反应均为吸热反应
B.三种物质中C最稳定
C.A与C的能量差为E4
D.反应A→B,一定要加热才能进行
5.(2023秋•合肥期中)下列选项正确的是( )
A.图①可表示CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+205.9kJ⋅ml﹣1的能量变化
B.图②中ΔH表示碳的燃烧热
C.实验的环境温度为20℃,将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合,测得混合液的最高温度如图③所示(已知V1+V2=60mL)
D.已知稳定性:B<A<C某反应由两步构成:A→B→C,反应过程中的能量变化曲线如图④所示
6.(2023秋•包河区校级月考)Fe﹣空气电池可用作电动车动力来源。某Fe﹣空气电池的工作原理如图所示,下列有关此电池放电时的说法正确的是( )
A.碳材料为电池正极,发生氧化反应
B.当电路中转移0.4ml电子时,消耗2.24LO2
C.负极的电极反应式为Fe﹣2e﹣+2OH﹣=Fe(OH)2
D.溶液中电子由Fe电极流向碳材料电极
7.(2023春•庐阳区期末)氨可用于燃料电池,氨易液化,运输和储存方便,安全性能更高。新型NH3—O2燃料电池的装置如图所示,电池工作时的总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O,下列说法正确的是( )
A.电极a作负极
B.NH3发生还原反应
C.OH﹣向电极b方向迁移
D.当消耗2.24LO2时,电路中转移电子0.4ml
8.(2023春•庐阳区期末)下列关于原电池的叙述中,错误的是( )
A.原电池能将化学能转变为电能
B.原电池的负极得电子,发生还原反应
C.原电池工作时,其负极不断产生电子并经外电路流向正极
D.原电池的构成条件之一是形成闭合回路
9.(2023春•合肥期末)普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点,科学家们发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示,反应的化学方程式为2Cu+Ag2O═Cu2O+2Ag,下列有关说法正确的是( )
A.2ml Cu与1ml Ag2O的总能量低于1ml Cu2O与2ml Ag具有的总能量
B.Ag2O/Ag电极为正极
C.原理示意图中,电流沿导线从Cu流向Ag2O
D.电池工作时,OH﹣向正极移动
10.(2024春•庐江县期中)科学家设计出质子膜H2S燃料电池,实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A.电极a为电池的负极
B.电极b上发生的电极反应:O2+4H++4e﹣═2H2O
C.电路中每通过4ml电子,则负极消耗(标准状况下)44.8LH2S
D.每17gH2S参与反应,则有2mlH+经质子膜进入正极区
11.(2024•合肥期末)电位滴定是利用溶液电位突变指示终点的滴定法。常温下,某研究小组利用电位滴定法研究盐酸滴定亚磷酸钠(Na2HPO3)溶液过程中的化学变化,得到滴定过程中溶液电位E与V(HCl)的关系如图所示。已知:亚磷酸是二元弱酸,带温下其电离常数分别是( )
A.水的电离程度:a>b>d>c
B.b点对应溶液的pH>7
C.第二滴定终点时发生反应的平衡常数为K=108.1
D.c点对应溶液中一定将在:c(H+)﹣c(OH﹣)<c(H2)+2c()
12.(2023秋•合肥月考)向AgCl饱和溶液(有足量AgCl固体)中滴加氨水,发生反应Ag++NH3⇌[Ag(NH3)]+和[Ag(NH3)]++NH3⇌[Ag(NH3)2]+,lg[c(M)/(ml•L﹣1)]与的关系如图所示{其中M代表Ag+、Cl﹣、[Ag(NH3)]+或[Ag(NH3)2]+}。下列说法正确的是( )
A.曲线Ⅲ表示lgc{[Ag(NH3)2]+}随lgc(NH3)的变化曲线
B.随c(NH3)增大,先增大后减小
C.反应的平衡常数为10﹣5.51
D.完全溶解0.1mlAgCl,至少需要含有(0.2+100.35)ml NH3的氨水
13.(2024•蜀山区校级期末)某温度下,Mg2+与不同pH的Na2CO3体系反应可生成不同的沉淀。下面图1表示Na2CO3体系中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系。图2表示Mg2+与不同pH的Na2CO3体系反应生成沉淀的情况,其中曲线Ⅰ的离子浓度关系符合c(Mg2+)•c2(OH﹣)=Ksp[Mg(OH)2];曲线Ⅱ的离子浓度关系符合c(Mg2+)•c()=Ksp(MgCO3)[注:起始c(Na2CO3)=0.1ml•L﹣1,不同pH下c()由图1得到]。
下列说法正确的是( )
A.上述Na2CO3体系呈中性时,一定是10﹣3.25
B.符合c()>c()>c(H2CO3)的pH范围:6.37<pH<10.25
C.pH=9,c(Mg2+)=0.01ml•L﹣1时,溶液中只存在MgCO3和Mg(OH)2两种沉淀
D.pH=8,c(Mg2+)=0.1ml•L﹣1时可发生反应:Mg2++2═Mg(OH)2↓+CO2↑
14.(2024•蜀山区校级期末)已知H2A为二元弱酸。室温下,将0.1ml•L﹣1的NaOH溶液滴入20mL 0.1ml•L﹣1的H2A溶液中,随NaOH溶液的滴入,pH、pc(X)[pc(X)=﹣lgc(X),X为H2A、HA﹣或A2﹣]的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.曲线①表示A2﹣的变化曲线
B.H2A的第二步电离平衡常数Ka2=1×10﹣8.2
C.当V(NaOH溶液)=20.0mL时,溶液中c(H2A)+c(H+)=c(A2﹣)+c(OH﹣)
D.当pH=7.6时,溶液中3c(HA﹣)<c(Na+)
15.(2024•包河区校级模拟)常温下,二元弱酸H3PO3溶液中含磷物种的浓度之和为0.1ml•L﹣1,溶液中各含磷物种的pc﹣pOH关系如图所示。图中pc表示各含磷物种的浓度负对数(pc=﹣lgc),pOH=﹣lgc(OH﹣)。下列有关叙述正确的是( ))
A.曲线③表示H3PO3
B.H3PO3的Ka1=10﹣6.7
C.NaH2PO3溶液中:c()>c(H3PO3)
D.b点:c(H+)=c(H2)+2c()+c(OH﹣)
16.(2024春•包河区期末)已知反应:2Na2SO3+O2=2Na2SO4。在291.5K时,1.0L溶液中Na2SO3初始量为10mml(1ml=103mml),每5s记录一次溶解氧浓度,一段时间后实验结果如图所示。则下列说法正确的是( )
A.反应过程中,钠离子的物质的量不断减少
B.升高温度,该反应的反应速率一定加快
C.0~40s内溶解氧浓度变化为0.25ml•L﹣1
D.反应到40s时,Na2SO3的转化率为5%
17.(2024•蜀山区校级期末)丙烯是重要的有机化工原料。一定条件下,丙烷直接脱氢制备丙烯过程中的转化率和丙烯的选择性[]随时间变化的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.该反应为氧化反应
B.催化剂可以降低反应的活化能,不改变反应的焓变
C.丙烯的产率小于10%
D.恒温恒容条件下,增大c(丙烷),平衡正向移动,丙烷的转化率增大
18.(2024春•包河区校级期中)一定条件下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的速率方程为v=kcn(H2)•cm(Cl2),k为速率常数(只与温度、催化剂、接触面积有关,与浓度无关),m、n是反应级数,可以是整数、分数。
实验测得速率与浓度关系如表所示:
下列说法错误的是( )
A.n=1,m=0.5
B.其他条件相同,升高温度,速率常数(k)增大
C.体积不变时通入He气,压强增大,反应速率加快
D.表格中,a=0.9
19.(2024春•蜀山区校级期中)为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果,两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述正确的是( )
A.若甲实验中产生气泡的速率①>②,则说明Fe3+比Cu2+对H2O2的分解催化效果好
B.使用氯化铁后双氧水分解速率加快,水和氧气化合成双氧水速率减慢
C.用图乙所示装置测定生成氧气的速率,可用秒表测定产生相同体积的氧气需要的时间
D.为检查乙装置的气密性,可关闭分液漏斗的活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞不能回到原位,说明气密性良好
20.(2024春•蜀山区校级期中)为更精确地研究浓度对反应速率的影响,小组同学利用压强传感器等数字化实验设备,探究镁与不同浓度硫酸的反应速率,两组实验所用药品如表:
实验结果如图所示。下列说法错误的是( )
A.实验Ⅰ对应图中曲线a,曲线的斜率大,反应速率快
B.随着反应的不断进行。化学反应速率减慢,原因是硫酸浓度变小
C.实验Ⅱ对应曲线可知,反应开始阶段,反应速率不断加快,可能是反应放热温度升高
D.向实验Ⅱ中滴加少量硫酸铜溶液,产生氢气速率加快,最终生成氢气的体积相同
二.解答题(共4小题)
21.(2023春•合肥期中)Ⅰ.化学反应中伴随着能量变化,探究各种能量变化是一永恒的主题。
(1)下列变化属于放热反应的是 (填序号)。
a.生石灰溶于水
b.氢氧化钠固体溶于水
c.氢气与氯气化合
d.氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌
e.过氧化钠溶于水
(2)下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系
据此判断下列说法中正确的是 (填序号)。
a.等质量的石墨和金刚石完全燃烧释放的热量相同
b.白磷和红磷互为同素异形体,相同条件下白磷比红磷稳定
c.1mlN2(g)和1mlO2(g)具有的总能量小于2mlNO(g)具有的总能量
Ⅱ.如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题:
(3)当电极a为Zn,电极b为Cu,电解质溶液为CuSO4溶液时,正极的电极反应式为 。若初始时两电极质量相等,当电路中有2mle﹣通过时,两极的质量差为 g。
(4)当电极a为Al,电极b为Mg,电解质溶液为NaOH溶液时,该电池的负极反应式为 。当反应中收集到标准状况下336mL气体时,消耗负极的物质的量为 ml。
22.(2022秋•庐江县期末)回答下列问题
(1)已知亚磷酸(H3PO3)为二元弱酸,则(Na2HPO3)溶液中,各离子浓度的大小关系为 。
(2)常温下,将NaOH溶液滴加到亚磷酸(H3PO3)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图1所示,则表示lg的是曲线 (填“I”或“II”),亚磷酸(H3PO3)的Kal=_ 。
(3)常温时,相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后PH=6,则C(CH3COO﹣)﹣C(CH3COOH)= (写出最终计算结果,不能近似计算)。
(4)常温时,向100mL0.1ml•L﹣1NH4HSO4溶液中滴加0.1ml•L﹣1NaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图2所示。
①向NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液到a点的过程中,发生反应的离子方程式为 。
②图中a、b、c、d点中水的电离程度最小的是 。
(5)常温时,若测得HR溶液的PH=a,取该溶液10.0mL,加蒸馏水稀释到100.0mL,测得PH═b,b﹣a<1,则HR是 (选择填入:强酸;弱酸;可能是强酸可能是弱酸)
23.(2022秋•蜀山区校级月考)Ⅰ.磷能形成多种含氧酸。
(1)次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品,向10mLH3PO2溶液中加入30mL等物质的量浓度的NaOH溶液后,所得的溶液中只有H2PO2﹣、OH﹣两种阴离子。
①写出H3PO2溶液与足量NaOH溶液反应后形成的正盐的化学式: 。
②常温下,0.25ml/L的H3PO2溶液在加水稀释过程中,下列表达式的数值一定变小的是 (填标号)。
A.c(H+)
B.
C.
(2)亚磷酸(H3PO3)是二元中强酸,25℃时亚磷酸的电离常数为K1=5.0×10﹣2、K2=2.6×10﹣7。试从电离平衡移动的角度解释K1、K2数据的差异: 。
(3)①25℃时,HF的电离常数为K=3.6×10﹣4;H3PO4的电离常数为K1=7.5×10﹣3,K2=6.2×10﹣8,K3=4.4×10﹣13。足量NaF溶液和H3PO4溶液反应的离子方程式为 。
②已知:H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ⋅ml﹣1,则0.1ml/LH3PO4溶液与足量0.1ml/LNaOH溶液反应生成1mlH2O(l)放出的热量为 (填标号)。
A.=57.3kJ
B.<57.3kJ
C.>57.3kJ
D.无法确定
Ⅱ.25℃时:N2H4+H2O⇌N2H5+OH﹣,K1=10﹣a;N2H5+H2O⇌N2H62++OH﹣,K2=10﹣b。
(4)25℃时,向N2H4水溶液中加入H2SO4,欲使c(N2H5+)>c(N2H4),同时c(N2H5+)>c(N2H62+),应控制溶液中c(OH﹣)的范围为 (用含a、b式子表示)。
24.(2024•庐阳区校级模拟)乙醇是一种清洁的替代能源,催化加氢制备乙醇技术是当前的研究热点。
(1)CO2催化加氢制备乙醇的反应为2CO2(g)+6H2(g)═C2H5OH(l)+3H2O(l)。
①若要计算上述反应的ΔH,须查阅的两个数据是C2H5OH(l)的燃烧热和 。
②在恒容、绝热密闭容器中,对CO2催化加氢制乙醇反应体系说法不正确的是 。(填序号)
A.增大原料气中的比例,有利于提高CO2的转化率
B.若反应体系的温度保持不变,说明反应体系已达平衡
C.CO2催化加氢制乙醇,可以资源化转化二氧化碳,有助于碳中和
③一定条件下,向Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容积均为1L的恒容密闭容器中均充入1ml CO2(g)和3ml H2(g),在不同温度下发生2CO2(g)+6H2(g)═C2H5OH(g)+3H2O(g)反应。反应5min,测得各容器内CO2的物质的量如图所示:图中 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)一定是平衡状态点。5min后,向容器Ⅲ中再充入1ml CO2(g)和1ml H2O(g),此时v逆 v正(填“>”“<”或“=”)。
(2)乙酸甲酯催化加氢制备乙醇主要涉及如下反应:
反应Ⅰ:CH3COOCH3(g)+2H2(g)⇌C2H5OH(g)+CH3OH(g)ΔH=﹣23.6kJ•ml﹣1
反应Ⅱ:2CH3COOCH3(g)+2H2(g)⇌CH3COOC2H5(g)+2CH3OH(g)ΔH=﹣22.6kJ•ml﹣1
反应Ⅲ:CH3COOCH3(g)+H2(g)⇌CH3CHO(g)+CH3OH(g)ΔH=+44.2kJ•ml﹣1
在其他条件不变时,将n起始(H2):n起始(CH3COOCH3)=8:1的混合气体以一定流速通入装有铜基催化剂的反应管,测得CH3COOCH3转化率、C2H5OH选择性[S(C2H5OH)=×100%]、CH3COOC2H5选择性[S(CH3COOC2H5)=×100%]随温度的变化如图所示。
①若某温度下,在体积为2L的密闭容器中,控制CH3COOCH3流速为22.4m3•h﹣1(已换算为标准状况)CH3COOCH3的转化率为80.0%,则CH3COOCH3的反应速率为 ml•L﹣1•min﹣1(保留三位有效数字)。CH3COOCH3流速过大时乙酸甲酯的转化率下降,原因是 。
②180~200℃范围内,CH3COOCH3转化率随温度升高而迅速增大的主要原因是 。
(3)T℃时,在刚性密闭容器内通入1ml CH3COOCH3和2ml H2,初始压强为P0MPa,发生反应Ⅰ和Ⅱ,达到平衡时CH3COOCH3的转化率为50.0%,且C2H5OH选择性也为50.0%,反应Ⅰ的平衡常数Kp= MPa﹣1。
参考答案与试题解析
一.选择题(共20小题)
1.(2023秋•包河区期末)污染的大气使臭氧层中O3催化分解的反应机理与总反应可表示为:
第一步:O3(g)+NO(g)=O2(g)+NO2(g)ΔH1;
第二步:NO2(g)=NO(g)+O(g)ΔH2
第三步:O(g)+O3(g)=2O2(g)ΔH3
总反应:2O3(g)=3O2(g)ΔH4,其能量与反应历程的关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.NO2是该反应的催化剂
B.ΔH2=ΔH3﹣ΔH1
C.ΔH2>ΔH1,ΔH4>ΔH3
D.决定总反应速率的是第二步
【答案】C
【分析】A.NO2是该反应的中间产物;
B.由图可知,ΔH3<0,ΔH2>0,ΔH1>0;
C.根据图像分析;
D.活化能最大的一步,反应速率最慢,为总反应的决速步。
【解答】解:A.NO2是该反应的中间产物,不是该反应的催化剂,故A错误;
B.由图可知,ΔH3<0,ΔH2>0,ΔH1>0,则ΔH3﹣ΔH1<0<ΔH2,故B错误;
C.由反应历程图可知,ΔH1<ΔH2,,ΔH3<ΔH4,故C正确;
D.活化能最大的一步,反应速率最慢,为总反应的决速步,则第一步反应为决速步骤,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查反应中的能量变化,侧重考查学生基础知识的掌握情况,试题难度不大。
2.(2023•合肥期末)如图是我国科研工作者研究MgO(s)与CH4(g)作用最终生成Mg(s)与CH3OH(g)的物质相对能量﹣反应进程曲线。下列叙述错误的是( )
A.中间体OMgCH4(s)比MgOCH4(s)更稳定
B.该反应进程中的最大能垒(活化能)为350.6kJ⋅ml﹣1
C.生成HOMgCH3(s)的过程中有极性键的断裂和形成
D.总反应的热化学方程式为MgO(s)+CH4(g)=Mg(s)+CH3OH(g)ΔH=﹣146.1kJ⋅ml﹣1
【答案】B
【分析】A.物质具有的能量越低越稳定;
B.由图可知,该反应进程中的最大能垒(活化能)为[(﹣21.3kJ•ml﹣1)﹣(﹣321.1kJ•ml﹣1)]=299.8kJ•ml﹣1;
C.极性键指不同原子间形成的共价键,生成HOMgCH3(s)的过程中有C﹣H键的断裂和O﹣H键的形成;
D.焓变=生成物总能量﹣反应物总能量。
【解答】解:A.由图可知,中间体OMgCH4(s)能量比MgOCH4(s)低,根据能量越低越稳定,则中间体OMgCH4(s)比MgOCH4(s)更稳定,故A正确;
B.由图可知,该反应进程中的最大能垒(活化能)为[(﹣21.3kJ•ml﹣1)﹣(﹣321.1kJ•ml﹣1)]=299.8kJ•ml﹣1,故B错误;
C.生成HOMgCH3(s)的过程中有C﹣H键的断裂和O﹣H键的形成,因此生成HOMgCH3(s)的过程中有极性键的断裂和形成,故C正确;
D.焓变=生成物总能量﹣反应物总能量=(﹣146.1+0)kJ•ml﹣1=﹣146.1kJ•ml﹣1,则总反应的热化学方程式为MgO(s)+CH4(g)=Mg(s)+CH3OH(g)ΔH=﹣146.1kJ⋅ml﹣1,故D正确;
故选:B。
【点评】本题主要考查化学反应中能量的变化,包括反应热的计算等知识,为高频考点,题目难度一般。
3.(2023秋•包河区校级月考)如图(a)、(b)分别表示H2O和CO2分解时的能量变化情况(单位:kJ),已知由稳定单质化合生成1ml纯物质的热效应称为生成热(ΔHf)。下列说法正确的是( )
A.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=﹣42kJ⋅ml﹣1
B.H2的燃烧热ΔH=﹣243kJ⋅ml﹣1
C.由图(a)可知O﹣H的键能为220kJ⋅ml﹣1
D.CO2(g)的生成热ΔHf=﹣394kJ⋅ml﹣1
【答案】D
【分析】由图(a)可知,H﹣H键能为436kJ/ml,O=O键的键能为247kJ/ml×2=494kJ/ml,1mlH2O(g)分解生成O2(g)和H2(g)的热化学方程式为H2O(g)=O2(g)+H2(g)ΔH=+243kJ⋅ml﹣1,即O2(g)+H2(g)=H2O(g)ΔH=﹣243kJ⋅ml﹣1;由图(b)可知,CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=﹣285kJ/ml,C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=﹣394kJ/ml,结合盖斯定律、燃烧热、ΔH=反应物的总键能−生成物的总键能进行计算解答。
【解答】解:A.由上述分析可知,O2(g)+H2(g)=H2O(g)ΔH=﹣243kJ⋅ml﹣1,CO(g)+O2(g)=CO2(g)ΔH=﹣285kJ/ml,两式相减可得CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=﹣243kJ⋅ml﹣1﹣(﹣285kJ/ml)=+42kJ⋅ml﹣1,故A错误;
B.热化学方程式为O2(g)+H2(g)=H2O(g)ΔH=﹣243kJ⋅ml﹣1,H2O(g)→H2O(l)放热,则H2的燃烧热ΔH<﹣243kJ⋅ml﹣1,故B错误;
C.由图(a)可知,H﹣H键能为436kJ/ml,O=O键的键能为494kJ/ml,热化学方程式为O2(g)+H2(g)=H2O(g)ΔH=﹣243kJ⋅ml﹣1,则494kJ/ml×+436kJ/ml﹣2EO﹣H=﹣243kJ⋅ml﹣1,解得O﹣H的键能EO﹣H=463kJ/ml,故C错误;
D.由上述分析可知,C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=﹣394kJ/ml,则CO2(g)的生成热ΔHf=﹣394kJ⋅ml﹣1,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查反应热与焓变,把握反应中能量变化、键能及其与反应热的计算关系、盖斯定律的应用为解答的关键,侧重分析与运用能力的考查,注意掌握燃烧热概念及燃烧热热化学方程式的书写,题目难度不大。
4.(2023春•合肥期中)某反应由两步反应A→B→C构成,它的反应能量曲线如图,下列叙述正确的是( )
A.两步反应均为吸热反应
B.三种物质中C最稳定
C.A与C的能量差为E4
D.反应A→B,一定要加热才能进行
【答案】B
【分析】A.当反应物总能量小于生成物总能量,则该反应为吸热反应;
B.物质具有的能量越低越稳定;
C.反应B→C,逆反应的活化能为E4;
D.吸热反应不一定需要加热。
【解答】解:A.根据反应能量曲线图可知,物质的能量大小顺序为B>A>C,两步反应分别为吸热反应、放热反应,故A错误;
B.物质能量越低越稳定,物质C能量最低,最稳定,故B正确;
C.根据图示,物质A、C的能量差为△H,故C错误;
D.反应A→B为吸热反应,吸热反应不一定需要加热才能进行,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查化学反应能量变化,从宏观和微观理解化学反应能量变化的原因是解题的关键,此题难度中等。
5.(2023秋•合肥期中)下列选项正确的是( )
A.图①可表示CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+205.9kJ⋅ml﹣1的能量变化
B.图②中ΔH表示碳的燃烧热
C.实验的环境温度为20℃,将物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合,测得混合液的最高温度如图③所示(已知V1+V2=60mL)
D.已知稳定性:B<A<C某反应由两步构成:A→B→C,反应过程中的能量变化曲线如图④所示
【答案】D
【分析】A.图象表示的物质能量变化为反应物能量高于生成物为放热反应;
B.燃烧热是指1ml可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量;
C.如图,V2为20mL时温度最高,说明此时酸碱已经反应完毕,又实验中始终保持V1+V2=60mL,所以V1为40mL,由酸碱中和关系式:2NaOH~H2SO4,分析判断;
D.A→B的反应,反应物总能量小于生成物总能量,反应吸热,B→C的反应,反应物的总能量大于生成物总能量,反应为放热反应,结合能量的高低解答该题。
【解答】解:A.图示表示的为放热反应,而为吸热反应,与图示能量变化不一致,故A错误;
B.碳的燃烧热是指1mlC完全燃烧生成气态二氧化碳放出的热量,图中C的燃烧产物是CO,不符合碳的燃烧热定义,故B错误;
C.酸碱中和反应为放热反应,物质的量浓度相等、体积分别为V1、V2的H2SO4、NaOH溶液混合,V1+V2=60mL,则V1=20mL,V2=40mL时硫酸与氢氧化钠恰好完全反应,放出的热量最多,即横坐标为40时的温度应该最高,图象与实际反应不符,故C错误;
D.已知稳定性顺序为B<A<C,物质的总能量越低越稳定,则物质具有的能量B>A>C,图示中表示的能量变化曲线符合实际,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查了化学图象的分析判断,主要是燃烧热、反应焓变、中和热测定等,掌握基础是解题关键,题目难度中等。
6.(2023秋•包河区校级月考)Fe﹣空气电池可用作电动车动力来源。某Fe﹣空气电池的工作原理如图所示,下列有关此电池放电时的说法正确的是( )
A.碳材料为电池正极,发生氧化反应
B.当电路中转移0.4ml电子时,消耗2.24LO2
C.负极的电极反应式为Fe﹣2e﹣+2OH﹣=Fe(OH)2
D.溶液中电子由Fe电极流向碳材料电极
【答案】C
【分析】Fe﹣空气电池中,放电时Fe转化为Fe(OH)2,Fe价态升高失电子作负极,电极反应式为:Fe﹣2e﹣+2OH﹣=Fe(OH)2,碳材料电极为正极,氧气得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e﹣+2H2O═4OH﹣,据此分析解答。
【解答】解:A.碳材料电极为正极,氧气得电子发生还原反应,故A错误;
B.未指明气体的状态,不能计算氧气的体积,故B错误;
C.放电时Fe转化为Fe(OH)2,Fe价态升高失电子作负极,电极反应式为:Fe﹣2e﹣+2OH﹣=Fe(OH)2,故C正确;
D.原电池工作时,电子在外电路中流动,溶液中是离子定向移动,阳离子移向正极,阴离子移向负极,故D错误;
故选:C。
【点评】本题主要考查原电池的工作原理等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
7.(2023春•庐阳区期末)氨可用于燃料电池,氨易液化,运输和储存方便,安全性能更高。新型NH3—O2燃料电池的装置如图所示,电池工作时的总反应为4NH3+3O2=2N2+6H2O,下列说法正确的是( )
A.电极a作负极
B.NH3发生还原反应
C.OH﹣向电极b方向迁移
D.当消耗2.24LO2时,电路中转移电子0.4ml
【答案】C
【分析】在电极b中NH3失去电子变为N2、H2O,根据氮元素的化合价升高可知电极1失去电子发生氧化反应,则电极b为负极;因而电极a为正极,即电极a上O2得到电子,与溶液中的H2O变为OH﹣,正极的电极反应式为:O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣,据此进行解答。
【解答】解:A.该装置为NH3—O2燃料电池,根据总反应方程式2NH3+3O2=2N2+6H2O可知,通入氧气的a电极作正极,电极反应式为,发生还原反应,故A错误;
B.通入氨气的b电极作负极,电极反应式为,发生氧化反应,故B错误;
C.阴离子向负极移动,b电极作负极,OH﹣向电极b方向迁移,故C正确;
D.未告知气体的状态,故无法使用标准气体摩尔体积进行计算,故无法计算转移电子数,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查了电化学的相关知识,涉及氮及其化合物的性质,会判断电极和书写电极反应方程式,题目难度中等。
8.(2023春•庐阳区期末)下列关于原电池的叙述中,错误的是( )
A.原电池能将化学能转变为电能
B.原电池的负极得电子,发生还原反应
C.原电池工作时,其负极不断产生电子并经外电路流向正极
D.原电池的构成条件之一是形成闭合回路
【答案】B
【分析】原电池是将化学能转变为电能的装置,负极发生失电子的氧化反应,正极发生得电子的还原反应,原电池工作时,电子由负极经过导线流向正极,电解质溶液中的阳离子移向正极、阴离子移向负极,据此分析解答。
【解答】解:A.原电池是将化学能转变为电能的装置,故A正确;
B.原电池的负极发生失电子的氧化反应,故B错误;
C.原电池在工作时,负极不断产生电子并经外电路流向正极,故C正确;
D.要形成原电池,必须形成闭合回路,电路中才能产生电流,才能对外提供电能,故D正确;
故选:B。
【点评】本题考查了原电池的有关知识,把握原电池工作原理即可分析判断,注意原电池中电子和离子移动方向,题目难度不大。
9.(2023春•合肥期末)普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点,科学家们发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示,反应的化学方程式为2Cu+Ag2O═Cu2O+2Ag,下列有关说法正确的是( )
A.2ml Cu与1ml Ag2O的总能量低于1ml Cu2O与2ml Ag具有的总能量
B.Ag2O/Ag电极为正极
C.原理示意图中,电流沿导线从Cu流向Ag2O
D.电池工作时,OH﹣向正极移动
【答案】B
【分析】由题干可知,电动势法测水泥的初凝时间的原理,用化学方程式表示为2Cu+Ag2O═Cu2O+2Ag,Cu由0价升高为+1价,失电子作负极,Ag由+1价降低为0价,Ag2O得电子作正极,据此作答。
【解答】解:A.原电池反应为自发进行的氧化还原反应,反应放热,2ml Cu与1ml Ag2O的总能量高于1ml Cu2O与2ml Ag具有的总能量,故A错误;
B.由分析可知,Ag2O/Ag电极为正极,故B正确;
C.原电池中。电流由正极经导线流向负极,Cu作负极,Ag2O/Ag电极为正极,故电流沿导线从Ag2O流向Cu,故C错误;
D.电池工作时,阴离子向负极移动,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查原电池原理,题目难度不大,注意结合化合价变化判断正负极,难点是电极反应式的书写。
10.(2024春•庐江县期中)科学家设计出质子膜H2S燃料电池,实现了利用H2S废气资源回收能量并得到单质硫。质子膜H2S燃料电池的结构示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A.电极a为电池的负极
B.电极b上发生的电极反应:O2+4H++4e﹣═2H2O
C.电路中每通过4ml电子,则负极消耗(标准状况下)44.8LH2S
D.每17gH2S参与反应,则有2mlH+经质子膜进入正极区
【答案】D
【分析】根据图知,该燃料电池中,a电极上H2S失电子生成S2和H+,为负极,负极反应式为2H2S﹣4e﹣=S2+4H+,b电极为正极,正极上O2得电子和氢离子反应生成H2O,电极反应式为O2+4H++4e﹣═2H2O,质子从负极流向正极。
【解答】解:A.通过以上分析知,a电极上H2S失电子生成S2,为负极,故A正确;
B.b电极上氧气得电子和氢离子反应生成水,电极反应式为O2+4H++4e﹣═2H2O,故B正确;
C.负极上H2S失电子发生氧化反应,根据反应2H2S﹣4e﹣=S2+4H+,每通过4ml电子,则负极消耗(标准状况下)44.8LH2S,故C正确;
D.n(H2S)==0.5ml,根据2H2S﹣4e﹣=S2+4H+知,每17gH2S参与反应,有1mlH+经质子膜进入正极区,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查原电池原理,侧重考查分析、判断及计算能力,明确各个电极上发生的反应、电极反应式的书写方法是解本题关键,注意气体摩尔体积适用条件,题目难度不大。
11.(2024•合肥期末)电位滴定是利用溶液电位突变指示终点的滴定法。常温下,某研究小组利用电位滴定法研究盐酸滴定亚磷酸钠(Na2HPO3)溶液过程中的化学变化,得到滴定过程中溶液电位E与V(HCl)的关系如图所示。已知:亚磷酸是二元弱酸,带温下其电离常数分别是( )
A.水的电离程度:a>b>d>c
B.b点对应溶液的pH>7
C.第二滴定终点时发生反应的平衡常数为K=108.1
D.c点对应溶液中一定将在:c(H+)﹣c(OH﹣)<c(H2)+2c()
【答案】D
【分析】滴定过程中先发生的反应:Na2HPO3+HCl=NaH2PO3+NaCl,所以第一次达到滴定终点时溶液的主要成分为:Na2HPO3和NaCl,后发生的反应:NaH2PO3+HCl=H3PO3+NaCl,所以第二次达到滴定终点时溶液的主要成分为:NH3PO3和NaCl,据此分析。
【解答】解:A.盐酸对水的电离起抑制作用,越加盐酸抑制作用越大,水的电离程度越小,所以有水的电离程度:a>b>c>d,故A错误;
B.b点是第一次达到滴定终点时,溶液的主要成分为:Na2HPO3和NaCl,其中H2的电离常数Ka2=10﹣6.7,水解常数Kh===10﹣12.6,可见电离程度大于水解程度,溶液显酸性,对应溶液的pH<7,故B错误;
C.第二滴定终点时发生反应H2+H+⇌H3PO3的平衡常数为K===101.4,故C错误;
D.c点溶液中存在电荷守恒c(H2)+2c()+c(OH﹣)+c(Cl﹣)=(Na+)+c(H+),所以有c(H+)﹣c(OH﹣)=c(H2)+2c()+c(Cl﹣)﹣(Na+),此时c(Cl﹣)<c(Na+),所以一定存在:c(H+)﹣c(OH﹣)<c(H2)+2c(),故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查水溶液中的平衡,侧重考查学生微粒浓度关系的掌握情况,试题难度中等。
12.(2023秋•合肥月考)向AgCl饱和溶液(有足量AgCl固体)中滴加氨水,发生反应Ag++NH3⇌[Ag(NH3)]+和[Ag(NH3)]++NH3⇌[Ag(NH3)2]+,lg[c(M)/(ml•L﹣1)]与的关系如图所示{其中M代表Ag+、Cl﹣、[Ag(NH3)]+或[Ag(NH3)2]+}。下列说法正确的是( )
A.曲线Ⅲ表示lgc{[Ag(NH3)2]+}随lgc(NH3)的变化曲线
B.随c(NH3)增大,先增大后减小
C.反应的平衡常数为10﹣5.51
D.完全溶解0.1mlAgCl,至少需要含有(0.2+100.35)ml NH3的氨水
【答案】D
【分析】起始时AgCl饱和溶液中c(Cl﹣)较小,随着氨水的不断滴加,发生反应为AgCl+NH3⇌[Ag(NH3)]++Cl﹣,[Ag(NH3)]++NH3⇌[Ag(NH3)2]+,溶液中c(Ag+)不断减小,c(Cl﹣)、c{[Ag(NH3)]+}、c{[Ag(NH3)2]+}均不断增大,继续滴加氨水时c{[Ag(NH3)2]+}增大幅度大于c{[Ag(NH3)]+},所以图中Ⅰ表示[Ag(NH3)2]+的变化、Ⅱ表示[Ag(NH3)]+的变化,Ⅲ表示Ag+的变化、IV表示c(Cl﹣)的变化,由图可知,lgc(NH3)=﹣1时,c(NH3)=0.1ml•L﹣1,c(Cl﹣)=c{[Ag(NH3)2]+}=10﹣2.35ml/L,则反应AgCl+2NH3⇌[Ag(NH3)2]++Cl﹣的平衡常数K=进行计算,据此分析解答。
【解答】解:A.根据分析可知,曲线Ⅲ表示lgc(Ag+)随lgc(NH3)的变化曲线,故A错误;
B.反应:AgCl+NH3⇌[Ag(NH3)]++Cl﹣的平衡常数K=为定值,随c(NH3)增大,c{[Ag(NH3)]+}的浓度先增大,后不变,所以先减小后不变,故B错误;
C.lgc(NH3)=﹣1时,c(NH3)=0.1ml•L﹣1,c(Cl﹣)=c{[Ag(NH3)2]+}=10﹣2.35ml/L,反应AgCl+2NH3⇌[Ag(NH3)2]++Cl﹣的平衡常数K===10﹣2.7,故C错误;
D.0.1mlAgCl完全溶解,生成0.1mlCl﹣和0.1ml[Ag(NH3)2]+,对应反应AgCl+2NH3⇌[Ag(NH3)2]++Cl﹣的平衡常数K====10﹣2.7,解得n(NH3)=100.35ml,即反应后溶液中余下氨气的物质的量为100.35ml,加上0.1mlAg+结合的0.2ml氨气,生成了[Ag(NH3)2]+,共需要(0.2+100.35)mlNH3,故D正确;
故选:D。
【点评】本题主要考查溶解平衡的应用,把握图中离子浓度的变化为解答的关键,侧重分析、计算与运用能力的考查,注意平衡常数的计算,题目难度较大。
13.(2024•蜀山区校级期末)某温度下,Mg2+与不同pH的Na2CO3体系反应可生成不同的沉淀。下面图1表示Na2CO3体系中各含碳粒子的物质的量分数与pH的关系。图2表示Mg2+与不同pH的Na2CO3体系反应生成沉淀的情况,其中曲线Ⅰ的离子浓度关系符合c(Mg2+)•c2(OH﹣)=Ksp[Mg(OH)2];曲线Ⅱ的离子浓度关系符合c(Mg2+)•c()=Ksp(MgCO3)[注:起始c(Na2CO3)=0.1ml•L﹣1,不同pH下c()由图1得到]。
下列说法正确的是( )
A.上述Na2CO3体系呈中性时,一定是10﹣3.25
B.符合c()>c()>c(H2CO3)的pH范围:6.37<pH<10.25
C.pH=9,c(Mg2+)=0.01ml•L﹣1时,溶液中只存在MgCO3和Mg(OH)2两种沉淀
D.pH=8,c(Mg2+)=0.1ml•L﹣1时可发生反应:Mg2++2═Mg(OH)2↓+CO2↑
【答案】D
【分析】A.由图1可知,pH=10.25时c()=c(),此时H2CO3的电离平衡常数K2=×c(H+)=c(H+)=10﹣10.25;
B.由图1可知,pH=6.37时c()=c(H2CO3),此时H2CO3的电离平衡常数K1=×c(H+)=c(H+)=10﹣6.37,同理H2CO3的电离平衡常数K2=×c(H+)=10﹣10.25,K1•K2=×c2(H+)=10﹣16.62;
C.由图2可知,初始状态pH=9、lg[c(Mg2+)]=﹣2的点在曲线Ⅰ下方、曲线Ⅱ上方,为Mg(OH)2的不饱和溶液、MgCO3的过饱和溶液;
D.由图1可知,pH=8时溶液中主要含有,由图2可知,pH=8、lg[c(Mg2+)]=﹣1时生成MgCO3沉淀、不生成Mg(OH)2沉淀。
【解答】解:A.由图1可知,pH=10.25时c()=c(),此时H2CO3的电离平衡常数K2=×c(H+)=c(H+)=10﹣10.25,但反应温度不一定是常温,溶液呈中性时c(H+)不一定为10﹣ml/L,则不一定为10﹣3.25,故A错误;
B.由图1可知,pH=6.37时c()=c(H2CO3),此时H2CO3的电离平衡常数K1=×c(H+)=c(H+)=10﹣6.37,同理H2CO3的电离平衡常数K2=×c(H+)=10﹣10.25,K1•K2=×c2(H+)=10﹣16.62,c()>c(H2CO3)时c(H+)<ml/L=10﹣8.31ml/L,pH>8.31,由图2可知pH<10.25时c()>c(),则符合c()>c()>c(H2CO3)的pH范围:8.31<pH<10.25,故B错误;
C.由图2可知pH=9、lg[c(Mg2+)]=﹣2的点曲线Ⅰ下方、曲线Ⅱ上方,为Mg(OH)2的不饱和溶液、MgCO3的过饱和溶液,即生成MgCO3沉淀、不生成Mg(OH)2沉淀,故C错误;
D.由图1可知,pH=8时溶液中主要含有,由图2可知,pH=8、lg[c(Mg2+)]=﹣1的点在曲线Ⅰ下方、曲线Ⅱ上方,即为Mg(OH)2的不饱和溶液、MgCO3的过饱和溶液,生成MgCO3沉淀,则反应的离子方程式为Mg2++2═MgCO3↓+CO2↑+H2O,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查沉淀溶解平衡、弱电解质的电离平衡,侧重图象分析能力和综合运用能力的考查,把握溶度积常数的应用、电离平衡常数计算及其应用是解题关键,题目难度中等。
14.(2024•蜀山区校级期末)已知H2A为二元弱酸。室温下,将0.1ml•L﹣1的NaOH溶液滴入20mL 0.1ml•L﹣1的H2A溶液中,随NaOH溶液的滴入,pH、pc(X)[pc(X)=﹣lgc(X),X为H2A、HA﹣或A2﹣]的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.曲线①表示A2﹣的变化曲线
B.H2A的第二步电离平衡常数Ka2=1×10﹣8.2
C.当V(NaOH溶液)=20.0mL时,溶液中c(H2A)+c(H+)=c(A2﹣)+c(OH﹣)
D.当pH=7.6时,溶液中3c(HA﹣)<c(Na+)
【答案】B
【分析】A.由于H2A为二元弱酸,随着NaOH溶液的滴入,H2A浓度逐渐减少,HA﹣、A2﹣浓度也会发生变化;
B.当pH=7.6时,c(HA﹣)=c(A2﹣),所以Ka2=1×10﹣7.6;
C.当V(NaOH溶液)=20.0mL时,NaOH与H2A恰好反应生成NaHA,根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=c(HA﹣)+c(OH﹣)+2c(A2﹣),根据元素质量守恒得c(Na+)=c(HA﹣)+c(H2A)+c(A2﹣),据此计算;
D.pH=7.6时,c(HA﹣)=c(A2﹣),根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HA﹣)+c(OH﹣)+2c(A2﹣),所以c(Na+)+c(H+)=3c(HA﹣)+c(OH﹣)。
【解答】解:A.由于H2A为二元弱酸,随着NaOH溶液的滴入,H2A浓度逐渐减少,HA﹣、A2﹣浓度也会发生变化,根据图像的起点或终点可知:曲线①表示A2﹣的变化曲线,曲线②表示H2A的变化曲线,曲线③表示HA﹣的变化曲线,故A正确;
B.当pH=7.6时,c(HA﹣)=c(A2﹣),所以Ka2==c(H+)=1×10﹣7.6,故B错误;
C.当V(NaOH溶液)=20.0mL时,NaOH与H2A恰好反应生成NaHA,根据电荷守恒得c(Na+)+c(H+)=c(HA﹣)+c(OH﹣)+2c(A2﹣),根据元素质量守恒得c(Na+)=c(HA﹣)+c(H2A)+c(A2﹣),综上可得c(H2A)+c(H+)=c(A2﹣)+c(OH﹣),故C正确;
D.pH=7.6时,c(HA﹣)=c(A2﹣),根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(HA﹣)+c(OH﹣)+2c(A2﹣),所以c(Na+)+c(H+)=3c(HA﹣)+c(OH﹣),溶液呈碱性,因此3c(HA﹣)<c(Na+),故D正确;
故选:B。
【点评】本题考查酸碱中和滴定、盐类水解等知识点,把握化学反应原理及物质性质是解本题关键,注意离子浓度关系的分析判断,题目难度中等。
15.(2024•包河区校级模拟)常温下,二元弱酸H3PO3溶液中含磷物种的浓度之和为0.1ml•L﹣1,溶液中各含磷物种的pc﹣pOH关系如图所示。图中pc表示各含磷物种的浓度负对数(pc=﹣lgc),pOH=﹣lgc(OH﹣)。下列有关叙述正确的是( ))
A.曲线③表示H3PO3
B.H3PO3的Ka1=10﹣6.7
C.NaH2PO3溶液中:c()>c(H3PO3)
D.b点:c(H+)=c(H2)+2c()+c(OH﹣)
【答案】C
【分析】随着碱性增强,即pOH减小,H3PO3浓度减小,c(H2)先增加后减小,c()浓度逐渐增大,即随着pOH的减小,pc(H3PO3)逐渐增大,pc(H2)先减小后增大,pc()逐渐减小,则曲线①表示H3PO3,曲线②表示H2,曲线③表示,点a(7.3,1.3)表示当POH=7.3时,c(H2)=c(),此时电离平衡常数Ka2=×c(H+)=c(H+)=10﹣14+7.3=10﹣6.7,同理当pOH=12.6时,c(H2)=pc(H3PO3),电离平衡常数Ka1=10﹣14+12.6=10﹣1.4,据此分析解答。
【解答】解:A.由上述分析可知,曲线①表示H3PO3,曲线②表示H2,曲线③表示,故A正确;
B.当pOH=12.6时,c(H2)=pc(H3PO3),电离平衡常数Ka1=×c(H+)=c(H+)=10﹣14+12.6=10﹣1.4,同理Ka2=10﹣6.7,故B错误;
C.H2的水解平衡常数Kh===10﹣12.6<Ka2,则H2的水解程度小于电离程度,即c()>c(H3PO3),故C正确;
D.b点呈酸性,含有其他阴阳离子,则c(H+)≠c(H2)+2c()+c(OH﹣),故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查了弱电解质的电离平衡,明确明确图象曲线所对应的物质及其性质、弱电解质的电离平衡常数的计算是解题关键,注意掌握溶液中守恒关系式的应用,侧重分析能力和计算能力考查,题目难度中等。
16.(2024春•包河区期末)已知反应:2Na2SO3+O2=2Na2SO4。在291.5K时,1.0L溶液中Na2SO3初始量为10mml(1ml=103mml),每5s记录一次溶解氧浓度,一段时间后实验结果如图所示。则下列说法正确的是( )
A.反应过程中,钠离子的物质的量不断减少
B.升高温度,该反应的反应速率一定加快
C.0~40s内溶解氧浓度变化为0.25ml•L﹣1
D.反应到40s时,Na2SO3的转化率为5%
【答案】D
【分析】A.根据反应:2Na2SO3+O2=2Na2SO4进行分析;
B.升高温度氧气的溶解度减小,溶解氧浓度减小,反应速率减慢;
C.由图知0~40s内溶解氧从9.60mg/L降低至1.60mg/L,浓度变化为=2.5×10﹣4ml/L;
D.由C 项可知,0~40s内溶解氧的浓度变化为=2.5×10﹣4ml/L,即消耗氧气的物质的量为2.5×10﹣4ml/L×1L=2.5×10﹣4ml,根据化学方程式2Na2SO3+O2=2Na2SO4可知,反应消耗的Na2SO3的物质的量为2.5×10﹣4ml×2=5.0×10﹣4ml,则反应到40s时,Na2SO3的转化率为进行计算。
【解答】解:A.由反应:2Na2SO3+O2=2Na2SO4,钠离子的物质的量不变,故A错误;
B.升高温度氧气的溶解度减小,溶解氧浓度减小,反应速率减慢,故B错误;
C.由图知0~40s内溶解氧从9.60mg/L降低至1.60mg/L,浓度变化为=2.5×10﹣4ml/L,故C错误;
D.由C 项可知,0~40s内溶解氧的浓度变化为=2.5×10﹣4ml/L,即消耗氧气的物质的量为2.5×10﹣4ml/L×1L=2.5×10﹣4ml,根据化学方程式2Na2SO3+O2=2Na2SO4可知,反应消耗的Na2SO3的物质的量为2.5×10﹣4ml×2=5.0×10﹣4ml,则反应到40s时,Na2SO3的转化率为==5%,故D正确,
故选:D。
【点评】本题主要考查了化学平衡的计算,题目难度较大,分析题给图示,结合化学方程式进行计算是解答该题的关键。
17.(2024•蜀山区校级期末)丙烯是重要的有机化工原料。一定条件下,丙烷直接脱氢制备丙烯过程中的转化率和丙烯的选择性[]随时间变化的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.该反应为氧化反应
B.催化剂可以降低反应的活化能,不改变反应的焓变
C.丙烯的产率小于10%
D.恒温恒容条件下,增大c(丙烷),平衡正向移动,丙烷的转化率增大
【答案】D
【分析】A.在有机物中引入氧或脱去氢的反应叫做氧化反应;
B.催化剂不改变反应的焓变;
C.丙烷直接脱氢制备丙烯的反应为CH3CH2CH3(g)→CH2=CHCH3(g)+H2(g),假设1ml丙烷完全转化为丙烯,则丙烯的理论产量为1ml,由图可知,达到平衡时丙烷的转化率约为10%,n消耗(丙烷)=1ml×10%=0.1ml,丙烯的选择性小于100%,则丙烯的实际产量小于0.1ml;
D.若是恒温恒容条件下,增大c(丙烷),丙烷的转化率减小。
【解答】解:A.在有机物中引入氧或脱去氢的反应叫做氧化反应,则丙烷直接脱氢生成丙烯和氢气,该反应为氧化反应,故A正确;
B.催化剂可以降低反应的活化能,加快反应速率,但不会改变反应的焓变,故B正确;
C.丙烷直接脱氢制备丙烯的反应为CH3CH2CH3(g)→CH2=CHCH3(g)+H2(g),设1ml丙烷完全转化为丙烯,则丙烯的理论产量为1ml,由图可知,达到平衡时丙烷的转化率约为10%,n消耗(丙烷)=1ml×10%=0.1ml,丙烯的选择性小于100%,则丙烯的实际产量小于0.1ml,其产率小于10%,故C正确;
D.若是恒温恒容条件下,增大丙烷的浓度,平衡正向移动,但丙烷的转化率减小,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查化学平衡和反应中的能量变化,侧重考查学生平衡移动和焓变的掌握情况,试题难度中等。
18.(2024春•包河区校级期中)一定条件下,反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的速率方程为v=kcn(H2)•cm(Cl2),k为速率常数(只与温度、催化剂、接触面积有关,与浓度无关),m、n是反应级数,可以是整数、分数。
实验测得速率与浓度关系如表所示:
下列说法错误的是( )
A.n=1,m=0.5
B.其他条件相同,升高温度,速率常数(k)增大
C.体积不变时通入He气,压强增大,反应速率加快
D.表格中,a=0.9
【答案】C
【分析】A.由①②可知,氢气的浓度增大一倍,速率增大一倍,可知n=1,由②③可知氯气的浓度增大4倍,速率增大一倍,则m=;
B.k为速率常数,与温度有关,且升高温度,速率增大;
C.体积不变时通入He气,压强增大,参加反应的气体浓度不变;
D.由①④可知,氢气的浓度增大4倍,速率增大4倍,则氯气浓度的变化使速率增大3倍。
【解答】解:A.由①②可知,氢气的浓度增大一倍,速率增大一倍,可知n=1,由②③可知氯气的浓度增大4倍,速率增大一倍,则m=,则v=kc(H2),故A正确;
B.k为速率常数,与温度有关,与浓度无关,且升高温度,速率增大,则升高温度,速率常数(k)增大,故B正确;
C.体积不变时通入He气,压强增大,参加反应的气体浓度不变,反应速率不变,故C错误;
D.由①④可知,氢气的浓度增大4倍,速率增大4倍,则氯气浓度的变化使速率增大3倍,由v=kc(H2),则④中浓度为0.1ml/L×9=0.9ml/L,即a=0.9,故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查化学平衡的计算,为高频考点,把握表中数据、速率影响因素、浓度的变化为解答的关键,侧重分析与计算能力的考查,题目难度不大。
19.(2024春•蜀山区校级期中)为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果,两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述正确的是( )
A.若甲实验中产生气泡的速率①>②,则说明Fe3+比Cu2+对H2O2的分解催化效果好
B.使用氯化铁后双氧水分解速率加快,水和氧气化合成双氧水速率减慢
C.用图乙所示装置测定生成氧气的速率,可用秒表测定产生相同体积的氧气需要的时间
D.为检查乙装置的气密性,可关闭分液漏斗的活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞不能回到原位,说明气密性良好
【答案】C
【分析】A.甲实验中,Fe3+与Cu2+、Cl﹣与对H2O2的分解可能都会起到催化效果;
B.双氧水分解后,生成的水和氧气不能再化合成双氧水;
C.由图可知,可用秒表测定产生相同体积的氧气需要的时间,时间越短,反应速率越快;
D.观察活塞不能回到原位,说明气密性不好。
【解答】解:A.甲实验中,滴加的试剂量相同,但阴离子和阳离子不同,若产生气泡的速率①>②,无法说明Fe3+比Cu2+对H2O2的分解催化效果好,也可能是Cl﹣比对H2O2的分解催化效果好,故A错误;
B.使用氯化铁后双氧水分解速率加快,但水和氧气不能化合成双氧水,故B错误;
C.用图乙所示装置测定生成氧气的速率,可用秒表测定产生相同体积的氧气需要的时间,时间越短,反应速率越快,故C正确;
D.为检查乙装置的气密性,可关闭分液漏斗的活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞不能回到原位,说明气密性不好,故D错误;
故选:C。
【点评】本题主要考查化学反应速率的影响因素,同时考查学生的比较分析能力,对学生的比较思维要求较高,属于基本知识的考查,难度中等。
20.(2024春•蜀山区校级期中)为更精确地研究浓度对反应速率的影响,小组同学利用压强传感器等数字化实验设备,探究镁与不同浓度硫酸的反应速率,两组实验所用药品如表:
实验结果如图所示。下列说法错误的是( )
A.实验Ⅰ对应图中曲线a,曲线的斜率大,反应速率快
B.随着反应的不断进行。化学反应速率减慢,原因是硫酸浓度变小
C.实验Ⅱ对应曲线可知,反应开始阶段,反应速率不断加快,可能是反应放热温度升高
D.向实验Ⅱ中滴加少量硫酸铜溶液,产生氢气速率加快,最终生成氢气的体积相同
【答案】D
【分析】A.其他条件相同时,浓度越大,反应速率越快;
B.反应物浓度越大,反应速率越大;
C.温度越高,反应速率越快;
D.向实验Ⅱ中滴加少量硫酸铜溶液,生成铜单质,与镁形成原电池,加快反应速率,产生氢气速率加快,镁的质量减少。
【解答】解:A.实验Ⅰ中盐酸的浓度是实验Ⅱ中盐酸浓度的2倍,则实验Ⅰ生成H2的速率较快,单位时间内反应体系的气体压强变化程度大,即图中曲线a是实验Ⅰ的压强变化曲线,曲线b是实验Ⅱ的压强变化曲线,曲线的斜率大,变化速率快,反应速率快,故A正确;
B.反应物浓度越大,反应速率越大,随着反应的不断进行,化学反应速率减慢,原因是硫酸浓度变小,故B正确;
C.温度越高,反应速率越快,实验Ⅱ对应曲线可知,反应开始阶段,反应速率不断加快,可能是反应放热温度升高,故C正确;
D.向实验Ⅱ中滴加少量硫酸铜溶液,生成铜单质,与镁形成原电池,加快反应速率,产生氢气速率加快,镁的质量减少,最终生成氢气的体积减少,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查化学反应速率及其影响因素,把握浓度对反应速率的影响、图象信息分析为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意控制变量法在实验探究中的应用,题目难度不大。
二.解答题(共4小题)
21.(2023春•合肥期中)Ⅰ.化学反应中伴随着能量变化,探究各种能量变化是一永恒的主题。
(1)下列变化属于放热反应的是 ace (填序号)。
a.生石灰溶于水
b.氢氧化钠固体溶于水
c.氢气与氯气化合
d.氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌
e.过氧化钠溶于水
(2)下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系
据此判断下列说法中正确的是 c (填序号)。
a.等质量的石墨和金刚石完全燃烧释放的热量相同
b.白磷和红磷互为同素异形体,相同条件下白磷比红磷稳定
c.1mlN2(g)和1mlO2(g)具有的总能量小于2mlNO(g)具有的总能量
Ⅱ.如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题:
(3)当电极a为Zn,电极b为Cu,电解质溶液为CuSO4溶液时,正极的电极反应式为 Cu2++2e﹣=Cu 。若初始时两电极质量相等,当电路中有2mle﹣通过时,两极的质量差为 129 g。
(4)当电极a为Al,电极b为Mg,电解质溶液为NaOH溶液时,该电池的负极反应式为 Al﹣3e﹣+4OH﹣=+2H2O 。当反应中收集到标准状况下336mL气体时,消耗负极的物质的量为 0.01 ml。
【答案】(1)ace;
(2)c;
(3)Cu2++2e﹣=Cu;129;
(4)Al﹣3e﹣+4OH﹣=+2H2O;0.01。
【分析】(1)常见的放热反应有:所有的物质燃烧、所有金属与酸反应、金属与水反应、所有中和反应、绝大多数化合反应和铝热反应;
(2)a.等质量的石墨和金刚石完全燃烧,金刚石燃烧释放的热量大于石墨燃烧释放的热量;
b.白磷和红磷互为同素异形体,根据能量越低越稳定;
c.1ml N2(g)和1ml O2(g)的总键能大于2ml NO(g)的总键能,因此1ml N2(g)和1ml O2(g)具有的总能量小于2ml NO(g)具有的总能量;
(3)当电极a为Zn,电极b为Cu,电解质溶液为CuSO4溶液时,锌失去电子,作负极,Cu为正极,则正极的电极反应式为Cu2++2e﹣=Cu。若初始时两电极质量相等,当电路中有2ml e﹣通过时,则负极有1ml锌溶解,正极得到1ml铜单质据此可以算出质量差;
(4)当电极a为Al,电极b为Mg,电解质溶液为NaOH溶液时,Mg与NaOH溶液不反应,Al与NaOH溶液反应,因此Al为负极,其电极反应式为Al−3e﹣+4OH﹣=+2H2O。当反应中收集到标准状况下336mL气体(物质的量为0.015ml)时,根据关系式2Al~3H2进行计算。
【解答】解:(1)a.生石灰溶于水,反应生成氢氧化钙,是放热反应,故a正确;
b.氢氧化钠固体溶于水是放热过程,故b错误;
c.氢气与氯气化合反应生成氯化氢,是放热反应,故c正确;
d.氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌是吸热反应,故d错误;
e.过氧化钠溶于水反应生成氢氧化钠和氧气,是放热反应,故e正确;
故答案为:ace。
(2)a.等质量的石墨和金刚石完全燃烧,金刚石燃烧释放的热量大于石墨燃烧释放的热量,故a错误;
b.白磷和红磷互为同素异形体,根据能量越低越稳定,则相同条件下红磷比白磷稳定,故b错误;
c.1ml N2(g)和1ml O2(g)的总键能大于2ml NO(g)的总键能,因此1ml N2(g)和1ml O2(g)具有的总能量小于2ml NO(g)具有的总能量,故c正确;
故答案为:c。
(3)当电极a为Zn,电极b为Cu,电解质溶液为CuSO4溶液时,锌失去电子,作负极,Cu为正极,则正极的电极反应式为Cu2++2e﹣=Cu。若初始时两电极质量相等,当电路中有2ml e﹣通过时,则负极有1ml锌溶解,正极得到1ml铜单质,则两极的质量差为1ml×65g•ml−1+1ml×64g•ml−1=12.9g,
故答案为:Cu2++2e﹣=Cu;129;
(4)当电极a为Al,电极b为Mg,电解质溶液为NaOH溶液时,Mg与NaOH溶液不反应,Al与NaOH溶液反应,因此Al为负极,其电极反应式为Al−3e﹣+4OH﹣=+2H2O。当反应中收集到标准状况下336mL气体(物质的量为0.015ml)时,根据关系式2Al~3H2,则消耗负极的物质的量为0.01ml,
故答案为:Al﹣3e﹣+4OH﹣=+2H2O;0.01。
【点评】本题考查较为综合,涉及化学反应中的能量变化以及原电池等知识,为高频考点,侧重考查学生的分析能力和计算能力,把握原电池的工作原理以及电极方程式的书写,题目难度中等。
22.(2022秋•庐江县期末)回答下列问题
(1)已知亚磷酸(H3PO3)为二元弱酸,则(Na2HPO3)溶液中,各离子浓度的大小关系为 c(Na+)>c(HPO32﹣)>c(OH﹣)>c(H2PO3﹣)>c(H+) 。
(2)常温下,将NaOH溶液滴加到亚磷酸(H3PO3)溶液中,混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图1所示,则表示lg的是曲线 Ⅰ (填“I”或“II”),亚磷酸(H3PO3)的Kal=_ 10﹣1.4 。
(3)常温时,相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后PH=6,则C(CH3COO﹣)﹣C(CH3COOH)= 1.98×10﹣6ml/L (写出最终计算结果,不能近似计算)。
(4)常温时,向100mL0.1ml•L﹣1NH4HSO4溶液中滴加0.1ml•L﹣1NaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图2所示。
①向NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液到a点的过程中,发生反应的离子方程式为 H++OH﹣=H2O 。
②图中a、b、c、d点中水的电离程度最小的是 d 。
(5)常温时,若测得HR溶液的PH=a,取该溶液10.0mL,加蒸馏水稀释到100.0mL,测得PH═b,b﹣a<1,则HR是 可能是强酸可能是弱酸 (选择填入:强酸;弱酸;可能是强酸可能是弱酸)
【答案】(1)c(Na+)>c(HPO32﹣)>c(OH﹣)>c(H2PO3﹣)>c(H+);
(2)Ⅰ;10﹣1.4;
(3)1.98×10﹣6ml/L;
(4)①H++OH﹣=H2O;
②d;
(5)可能是强酸可能是弱酸。
【分析】(1)亚磷酸(H3PO3)为二元弱酸,则HPO32﹣不能再发生电离,只能水解,使溶液呈碱性,据此分析;
(2)由H3PO3的电离可知,Ka1=,Ka2=,则lg=lg,lg=lg,图中关系可表示为:pH=lg﹣1gKa1,pH=lg﹣lgKa2;
(3)依据电荷守恒和物量守恒计算离子浓度关系;
(4)①向100mL 0.1ml•L﹣1NH4HSO4溶液中滴加0.1ml•L﹣1NaOH溶液100mL时,仅发生氢离子和氢氧根离子的中和反应;
②酸或碱抑制水电离、含有弱离子的盐促进水电离,酸或碱的浓度越大,抑制水电离的程度越强;
(5)酸无限稀释pH<7。
【解答】解:(1)亚磷酸(H3PO3)为二元弱酸,则HPO32﹣不能再发生电离,只能水解,使溶液呈碱性,同时考虑到水也存在电离平衡,所以溶液中c(H2PO3﹣)<c(OH﹣),因此溶液中离子浓度大小顺序为c(Na+)>c(HPO32﹣)>c(OH﹣)>c(H2PO3﹣)>c(H+),
故答案为:c(Na+)>c(HPO32﹣)>c(OH﹣)>c(H2PO3﹣)>c(H+);
(2)由H3PO3的电离可知,Ka1=,Ka2=,则lg=lg,lg=lg,图中关系可表示为:pH=lg﹣1gKa1,pH=lg﹣lgKa2,当lg或lg=0时,对应pH分别为﹣1gKa1、﹣1gKa2,由于Ka1>Ka2,图中曲线Ⅱ表示lg,曲线I表示lg;当溶液中lg=1时,pH=2.4,即2.4=1﹣1gKa1,所以亚磷酸(H3PO3)的Ka1=10﹣1.4,
故答案为:Ⅰ;10﹣1.4;
(3)相同浓度的CH3COOH和CH3COONa两溶液等体积混合后pH约为6,由电荷守恒可知①c(Na+)+c(H+)=c(OH﹣)+c(CH3COO﹣),由物料守恒可知②c(CH3COO﹣)+c(CH3COOH)=2c(Na+),将①×2﹣②可得c(CH3COO﹣)﹣c(CH3COOH)=2×c(H+)﹣2×c(OH﹣)=2×10﹣6ml/L﹣2×10﹣8ml/L=1.98×10﹣6ml/L,
故答案为:1.98×10﹣6ml/L;
(4)①向100mL 0.1ml•L﹣1NH4HSO4溶液中滴加0.1ml•L﹣1NaOH溶液100mL时,仅发生氢离子和氢氧根离子的中和反应,离子方程式为H++OH﹣=H2O,
故答案为:H++OH﹣=H2O;
②酸或碱抑制水电离、含有弱离子的盐促进水电离,a点溶质为Na2SO4和(NH4)2SO4,促进水电离,b点溶质为Na2SO4、(NH4)2SO4和NH3•H2O,其不影响水电离,c点溶质为Na2SO4、(NH4)2SO4、NH3•H2O,抑制水电离,d点溶质为Na2SO4、NH3•H2O,抑制水电离,所以水电离程度最大的是a点,最小的是d点,
故答案为:d;
(5)若a=6,稀释10倍时,不论强酸还是弱酸,pH均小于7,b﹣a<1,HR可能是强酸可能是弱酸,
故答案为:可能是强酸可能是弱酸。
【点评】本题考查弱电解质的电离及其影响因素、酸碱混合溶液的定性判断、盐类水解及其影响因素、离子浓度大小的比较等知识,为高频考点,把握混合溶液中溶质成分及其性质、图象信息分析与应用为解答的关键,侧重分析能力与计算能力的考查,注意溶液中守恒关系式的应用,(2)为解答的难点,题目难度中等。
23.(2022秋•蜀山区校级月考)Ⅰ.磷能形成多种含氧酸。
(1)次磷酸(H3PO2)是一种精细化工产品,向10mLH3PO2溶液中加入30mL等物质的量浓度的NaOH溶液后,所得的溶液中只有H2PO2﹣、OH﹣两种阴离子。
①写出H3PO2溶液与足量NaOH溶液反应后形成的正盐的化学式: NaH2PO2 。
②常温下,0.25ml/L的H3PO2溶液在加水稀释过程中,下列表达式的数值一定变小的是 AB (填标号)。
A.c(H+)
B.
C.
(2)亚磷酸(H3PO3)是二元中强酸,25℃时亚磷酸的电离常数为K1=5.0×10﹣2、K2=2.6×10﹣7。试从电离平衡移动的角度解释K1、K2数据的差异: H3PO3第一步电离出的H+对第二步电离起到抑制作用 。
(3)①25℃时,HF的电离常数为K=3.6×10﹣4;H3PO4的电离常数为K1=7.5×10﹣3,K2=6.2×10﹣8,K3=4.4×10﹣13。足量NaF溶液和H3PO4溶液反应的离子方程式为 F﹣+H3PO4=HF+H2PO4﹣ 。
②已知:H+(aq)+OH﹣(aq)=H2O(l)ΔH=﹣57.3kJ⋅ml﹣1,则0.1ml/LH3PO4溶液与足量0.1ml/LNaOH溶液反应生成1mlH2O(l)放出的热量为 B (填标号)。
A.=57.3kJ
B.<57.3kJ
C.>57.3kJ
D.无法确定
Ⅱ.25℃时:N2H4+H2O⇌N2H5+OH﹣,K1=10﹣a;N2H5+H2O⇌N2H62++OH﹣,K2=10﹣b。
(4)25℃时,向N2H4水溶液中加入H2SO4,欲使c(N2H5+)>c(N2H4),同时c(N2H5+)>c(N2H62+),应控制溶液中c(OH﹣)的范围为 10﹣bml•L﹣1<c(OH﹣)<10﹣aml•L﹣1 (用含a、b式子表示)。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)①向10mLH3PO2溶液中加入20mL等物质的量浓度的NaOH溶液后,所得的溶液中只有H2PO2﹣、OH﹣两种阴离子,说明次磷酸为一元酸;
②常温下,0.25ml/L的H3PO2溶液在加水稀释过程中促进H3PO2电离,但其电离增大程度小于溶液体积增大程度,所以c(H+)、c(H2PO2﹣)、c(H3PO2)都减小,温度不变,电离平衡常数不变;
(2)多元弱酸中,一级电离出的氢离子会抑制二级电离;
(3)①酸的电离平衡常数越大,酸的酸性越强,强酸能和弱酸盐反应生成弱酸;
②弱电解质电离吸热;
(4)N2H4+H2O⇌N2H5++OH﹣K1=1×10﹣a;N2H5++H2O⇌N2H62++OH﹣K2=1×10﹣b,可知K1==1×10﹣a,K2==1×10﹣b,结合平衡常数计算。
【解答】解:(1)①次磷酸为一元酸,H3PO2溶液与足量NaOH溶液反应后形成的正盐的化学式为NaH2PO2,
故答案为:NaH2PO2;
②A.加水,电离平衡正向移动,氢离子的物质的量增大,但溶液体积增大程度更大,故c(H+)减小,故A正确;
B.加水,电离平衡正向移动,氢离子的物质的量增大,H3PO2的物质的量减小,=减小,故B正确;
C.=K(H3PO2),温度不变,K(H3PO2)不变,故C错误;
故答案为:AB;
(2)K1、K2数据的差异原因是H3PO3第一步电离出的氢离子对第二步电离起到了抑制的作用,
故答案为:H3PO3第一步电离出的H+对第二步电离起到抑制作用;
(3)①25℃时,HF的电离常数为K=3.6×10﹣4;H3PO4的电离常数为K1=7.5×10﹣3,K2=6.2×10﹣8,K=4.4×10﹣13,则酸性H3PO4>HF>H2PO4﹣,足量NaF溶液和H3PO4溶液反应的离子方程式为F﹣+H3PO4=HF+H2PO4﹣,
故答案为:F﹣+H3PO4=HF+H2PO4﹣;
②H3PO4电离过程吸热,则0.1ml/LH3PO4溶液与足量0.1ml/LNaOH溶液反应生成1mlH2O(1)放出的热量<57.3kJ,
故答案为:B;
(4)N2H4+H2O⇌N2H5++OH﹣K1=1×10﹣a;N2H5++H2O⇌N2H62++OH﹣K2=1×10﹣b,可知K1==1×10﹣a,K2==1×10﹣b,欲使c(N2H5+)>c(N2H4),同时c(N2H5+)>c(N2H62+),则1×10﹣b<c(OH﹣)<1×10﹣a,
故答案为:10﹣bml•L﹣1<c(OH﹣)<10﹣aml•L﹣1。
【点评】本题考查弱电解质的电离平衡,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,注意结合电离平衡常数进行计算。
24.(2024•庐阳区校级模拟)乙醇是一种清洁的替代能源,催化加氢制备乙醇技术是当前的研究热点。
(1)CO2催化加氢制备乙醇的反应为2CO2(g)+6H2(g)═C2H5OH(l)+3H2O(l)。
①若要计算上述反应的ΔH,须查阅的两个数据是C2H5OH(l)的燃烧热和 H2的燃烧热 。
②在恒容、绝热密闭容器中,对CO2催化加氢制乙醇反应体系说法不正确的是 A 。(填序号)
A.增大原料气中的比例,有利于提高CO2的转化率
B.若反应体系的温度保持不变,说明反应体系已达平衡
C.CO2催化加氢制乙醇,可以资源化转化二氧化碳,有助于碳中和
③一定条件下,向Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个容积均为1L的恒容密闭容器中均充入1ml CO2(g)和3ml H2(g),在不同温度下发生2CO2(g)+6H2(g)═C2H5OH(g)+3H2O(g)反应。反应5min,测得各容器内CO2的物质的量如图所示:图中 Ⅲ (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)一定是平衡状态点。5min后,向容器Ⅲ中再充入1ml CO2(g)和1ml H2O(g),此时v逆 > v正(填“>”“<”或“=”)。
(2)乙酸甲酯催化加氢制备乙醇主要涉及如下反应:
反应Ⅰ:CH3COOCH3(g)+2H2(g)⇌C2H5OH(g)+CH3OH(g)ΔH=﹣23.6kJ•ml﹣1
反应Ⅱ:2CH3COOCH3(g)+2H2(g)⇌CH3COOC2H5(g)+2CH3OH(g)ΔH=﹣22.6kJ•ml﹣1
反应Ⅲ:CH3COOCH3(g)+H2(g)⇌CH3CHO(g)+CH3OH(g)ΔH=+44.2kJ•ml﹣1
在其他条件不变时,将n起始(H2):n起始(CH3COOCH3)=8:1的混合气体以一定流速通入装有铜基催化剂的反应管,测得CH3COOCH3转化率、C2H5OH选择性[S(C2H5OH)=×100%]、CH3COOC2H5选择性[S(CH3COOC2H5)=×100%]随温度的变化如图所示。
①若某温度下,在体积为2L的密闭容器中,控制CH3COOCH3流速为22.4m3•h﹣1(已换算为标准状况)CH3COOCH3的转化率为80.0%,则CH3COOCH3的反应速率为 6.67 ml•L﹣1•min﹣1(保留三位有效数字)。CH3COOCH3流速过大时乙酸甲酯的转化率下降,原因是 若流速过快,乙酸甲酯不能与催化剂充分接触,导致反应不能充分进行,乙酸甲酯的转化率减小 。
②180~200℃范围内,CH3COOCH3转化率随温度升高而迅速增大的主要原因是 温度升高与催化剂活性增强导致反应Ⅰ、Ⅱ的反应速率加快 。
(3)T℃时,在刚性密闭容器内通入1ml CH3COOCH3和2ml H2,初始压强为P0MPa,发生反应Ⅰ和Ⅱ,达到平衡时CH3COOCH3的转化率为50.0%,且C2H5OH选择性也为50.0%,反应Ⅰ的平衡常数Kp= p0 MPa﹣1。
【答案】(1)①H2的燃烧热;
②A;
③Ⅲ;>;
(2)①6.67;若流速过快,乙酸甲酯不能与催化剂充分接触,导致反应不能充分进行,乙酸甲酯的转化率减小;
②温度升高与催化剂活性增强导致反应Ⅰ、Ⅱ的反应速率加快;
(3)p0。
【分析】(1)①燃烧热是在101 kPa时,1ml纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量;氢气燃烧生成水、乙醇燃烧生成二氧化碳和水;
②A.增大原料气中的比例相当于增大二氧化碳的浓度,平衡向正反应方向移动;
B.在恒容、绝热密闭容器中反应时,体系的温度会因为反应发生而发生变化,则反应体系的温度保持不变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡;
C.二氧化碳催化加氢制乙醇可以资源化转化二氧化碳,有利于减少二氧化碳的排放;
③温度升高,反应速率加快,反应物二氧化碳的消耗物质的量减小越大,二氧化碳的物质的量越小,由图可知,Ⅲ点二氧化碳的物质的量大于Ⅰ、Ⅱ,说明该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,二氧化碳的物质的量增大,所以图中Ⅲ点一定是平衡状态点;由图可知,Ⅲ点二氧化碳的物质的量为0.7ml,由题意可建立如下三段式:
2CO2(g)+6H2(g)═C2H5OH(g)+3H2O(g)(单位:ml)
开始 1 3 0 0
变化 0.3 0.9 0.15 0.45
平衡 0.7 2.1 0.15 0.45
由三段式数据可知,反应的平衡常数K=,5min后,向容器Ⅲ中再充入1ml二氧化碳和1ml水蒸气,反应的浓度熵Q c =>K;
(2)①设时间为1h,由图可知,乙酸甲酯的起始物质的量为=103ml,乙酸甲酯的转化率为80%,则乙酸甲酯的反应速率为≈6.67 ml/(L•min),若流速过快,乙酸甲酯不能与催化剂充分接触;
②催化剂的活性越大,反应速率越快,180~200℃范围内,乙酸甲酯转化率随温度升高而迅速增大说明温度升高,使得催化剂的活性增强,导致反应Ⅰ、Ⅱ的反应速率加快;
(3)由题给数据可建立如下三段式:
CH3COOCH3(g)+2H2(g)⇌C2H5OH(g)+CH3OH(g)(单位:ml)
开始 1 2 0 0
变化 0.25 0.5 0.25 0.25
平衡 0.5 1.25 0.25 0.5
2CH3COOCH3(g)+2H2(g)⇌CH3COOC2H5(g)+2CH3OH(g)(单位:ml)
开始 0.75 1.5 0 0.25
变化 0.25 0.25 0.125 0.25
平衡 0.5 1.25 0.125 0.5
由物质的量之比等于压强之比可知,平衡时混合气体的压强为pMPa,则反应Ⅰ的平衡常数K p ═。
【解答】解:(1)①燃烧热是在101 kPa时,1ml纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量;氢气燃烧生成水、乙醇燃烧生成二氧化碳和水,若要计算2CO2(g)+6H2(g)═C2H5OH(l)+3H2O(l)的ΔH,则须查阅的两个数据是C2H5OH(l)的燃烧热和H2的燃烧热,
故答案为:H2的燃烧热;
②A.增大原料气中的比例相当于增大二氧化碳的浓度,平衡向正反应方向移动,但二氧化碳的转化率减小,故A错误;
B.在恒容、绝热密闭容器中反应时,体系的温度会因为反应发生而发生变化,则反应体系的温度保持不变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡,故B正确;
C.二氧化碳催化加氢制乙醇可以资源化转化二氧化碳,有利于减少二氧化碳的排放,有助于碳中和的实现,故C正确;
故答案为:A;
③温度升高,反应速率加快,反应物二氧化碳的消耗物质的量减小越大,二氧化碳的物质的量越小,由图可知,Ⅲ点二氧化碳的物质的量大于Ⅰ、Ⅱ,说明该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,二氧化碳的物质的量增大,所以图中Ⅲ点一定是平衡状态点;由图可知,Ⅲ点二氧化碳的物质的量为0.7ml,由题意可建立如下三段式:
2CO2(g)+6H2(g)═C2H5OH(g)+3H2O(g)(单位:ml)
开始 1 3 0 0
变化 0.3 0.9 0.15 0.45
平衡 0.7 2.1 0.15 0.45
由三段式数据可知,反应的平衡常数K=,5min后,向容器Ⅲ中再充入1ml二氧化碳和1ml水蒸气,反应的浓度熵Q c =>K,则平衡向逆反应方向移动,逆反应速率大于正反应速率,
故答案为:Ⅲ;>;
(2)①设时间为1h,由图可知,乙酸甲酯的起始物质的量为=103ml,乙酸甲酯的转化率为80%,则乙酸甲酯的反应速率为≈6.67 ml/(L•min),若流速过快,乙酸甲酯不能与催化剂充分接触,导致反应不能充分进行,乙酸甲酯的转化率减小,
故答案为:6.67;若流速过快,乙酸甲酯不能与催化剂充分接触,导致反应不能充分进行,乙酸甲酯的转化率减小;
②催化剂的活性越大,反应速率越快,180~200℃范围内,乙酸甲酯转化率随温度升高而迅速增大说明温度升高,使得催化剂的活性增强,导致反应Ⅰ、Ⅱ的反应速率加快,消耗乙酸甲酯的物质的量增大,
故答案为:温度升高与催化剂活性增强导致反应Ⅰ、Ⅱ的反应速率加快;
(3)由题给数据可建立如下三段式:
CH3COOCH3(g)+2H2(g)⇌C2H5OH(g)+CH3OH(g)(单位:ml)
开始 1 2 0 0
变化 0.25 0.5 0.25 0.25
平衡 0.5 1.25 0.25 0.5
2CH3COOCH3(g)+2H2(g)⇌CH3COOC2H5(g)+2CH3OH(g)(单位:ml)
开始 0.75 1.5 0 0.25
变化 0.25 0.25 0.125 0.25
平衡 0.5 1.25 0.125 0.5
由物质的量之比等于压强之比可知,平衡时混合气体的压强为pMPa,则反应Ⅰ的平衡常数K p ═=p0MPa−1,
故答案为:p0。
实验
c(H2)/(ml•L﹣1)
c(Cl2)/(ml•L﹣1)
速率
①
0.10
0.10
v
②
0.20
0.10
2v
③
0.20
0.40
4v
④
0.40
a
12v
序号
镁条的质量/g
硫酸
物质的量浓度(ml/L)
体积/mL
Ⅰ
0.01
1.0
2
Ⅱ
0.01
0.5
2
实验
c(H2)/(ml•L﹣1)
c(Cl2)/(ml•L﹣1)
速率
①
0.10
0.10
v
②
0.20
0.10
2v
③
0.20
0.40
4v
④
0.40
a
12v
序号
镁条的质量/g
硫酸
物质的量浓度(ml/L)
体积/mL
Ⅰ
0.01
1.0
2
Ⅱ
0.01
0.5
2
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