【化学】福建省平和一中、南靖一中等五校2018-2019学年高二上学期第二次联考(解析版) 试卷
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福建省平和一中、南靖一中等五校2018-2019学年高二上学期第二次联考
可能用到的相对原子量:Mg:24 Na:23 Cl:35.5 H:1 C:12 O:16 S:32 Cu:64 Al:27 Li:7 I:127
一、选择题(每小题只有一个正确选项,每题3分,共54分)
1.下列方程式书写正确的是( )
A. NaHSO4在水溶液中的电离方程式:NaHSO4===Na++HSO
B. H2SO3的电离方程式:H2SO32H++SO
C. CO的水解方程式:CO+H2OHCO+OH-
D. CaCO3的电离方程式:CaCO3Ca2++CO
【答案】C
【解析】
【详解】A.NaHSO4在水溶液中的电离方程式:NaHSO4=Na++H++SO42-,故A错误;
B.由于亚硫酸是弱酸,电离方程式要分步写:H2SO3H++HSO3-,HSO3-H++SO32-,故B错误;
C.碳酸根离子水解方程式是:CO32-+H2OHCO3-+OH-,故C正确;
D.碳酸钙属于强电解质,电离方程式是:CaCO3=Ca2++CO32-,故D错误。
故选C。
【点睛】强电解质完全电离,溶质微粒在溶液中以离子形式存在,书写电离方程式用“=”表示,弱电解质只有少部分电离,溶质微粒在溶液中多数以分子形式存在,少数以离子形式存在,书写电离方程式用“”,多元弱酸分步电离。
2.下列事实能说明亚硝酸是弱电解质的是
①25 ℃时亚硝酸钠溶液的pH大于7
②用HNO2溶液做导电试验,灯泡很暗
③HNO2溶液不与Na2SO4溶液反应
④0.1 mol·L-1 HNO2溶液的pH=2.1
A. ①②③ B. ②③④ C. ①④ D. ①②④
【答案】C
【解析】
试题分析:弱电解质的证明,是基于与强电解质对比进行的。弱电解质与强电解质最大的区别就是弱电解质存在电离平衡,而强电解质不存在电离平衡。因此只要证明有电离平衡存在,就证明了弱电解质。①中溶液显碱性,说明亚硝酸钠水解,可以证明亚硝酸是弱酸;②只能说明亚硝酸的溶液导电性若,但不能说明是否存在电离平衡;③中只能说明亚硝酸的酸性弱于硫酸的,但不能说明是否存在电离平衡;④根据pH可知,亚硝酸没有完全电离,存在电离平衡,可以证明,答案选C。
考点:考查弱酸的判断
点评:该题是高考中的常见题型和考点,属于中等难度的试题。该题贴近高考,基础性强,主要是考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的逻辑推理能力和逆向思维能力。该题的关键是明确弱电解质的含义以及判断依据,然后结合题意具体问题、具体分析即可。
3.室温下,某无色透明溶液中水电离出的H+和OH-的物质的量浓度乘积为1×10-26,一定能大量共存的离子组是( )
A. Cl—、HCO3—、Na+、K+ B. Fe3+、NO3—、K+、H+
C. NO3—、Ba2+、K+、Cl— D. Al3+、SO42—、NH4+、Cl—
【答案】C
【解析】
【分析】
室温下某无色透明溶液中由水电离出的H+和OH-浓度的乘积为1×10-26,则c(H+)=1×10-13,溶液为酸或碱溶液,据此答题。
【详解】A.HCO3-既能与酸反应又能与碱反应,则离子一定不能共存,故A错误;
B.酸溶液中该组离子之间不反应,则能共存;碱溶液中OH-与Fe3+结合生成氢氧化铁沉淀,则一定不能共存,故B错误;
C.该组离子之间不反应,能共存,故C正确;
D.酸溶液中该组离子之间不反应,则能共存;但碱溶液中氢氧离子分别与Al3+、NH4+反应,则不能共存,故D错误。
故选C。
【点睛】离子不能大量共存的一般情况是:(1)能发生复分解反应的离子之间;(2)能生成微溶物的离子之间;(3)能发生氧化还原反应的离子之间;(4)能发生络合反应的离子之间。
4.一定量的混合气体在密闭容器中发生反应 mA(g)+nB(g)pC(g)达到平衡后,温度不变,将气体体积缩小到原来的1/3,达到平衡时,C的浓度为原来的2.5倍,则下列说法正确的是
A. C的体积分数增加 B. A的转化率降低
C. 平衡向正反应方向移动 D. m+n>p
【答案】B
【解析】
【分析】
平衡后将气体体积缩小到原来的1/3,压强增大,如果平衡不移动,则达到平衡时C的浓度为原来的3倍,但此时C的浓度为原来的2.5倍,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,逆向是气体体积减小的反应,根据平衡移动原理分析,即可得到答案案。
【详解】平衡后将气体体积缩小到原来的1/3,压强增大,如果平衡不移动,则达到平衡时C的浓度为原来的3倍,但此时C的浓度为原来的2.5倍,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,逆向是气体体积减小的方向。A.由上述分析可以知道,增大压强平衡向逆反应方向移动,C的体积分数减小,故A项错误;B.增大压强,平衡向逆反应方向移动,所以A的转化降低,故B项正确;C.增大压强平衡向逆反应方向移动,故C项错误;D.增大压强平衡向逆反应方向移动,增大压强平衡向体积减小的方向移动,则有m+n c(CN-),则a一定大于b
D. 足量HCN溶液与Na2S溶液混合后,有H2S生成
【答案】A
【解析】
【详解】A.NaHS和Na2S混合溶液中,存在的离子种类为Na+,HS-,S2-,H+,OH-,根据电荷守恒可得:c(Na+)+ c(H+)= c(OH-)+ c(HS-)+2c(S2-),故A正确;
B.弱酸的电离常数越大,酸性越强。则根据电离平衡常数可知酸性是H2S>CH3COOH>HCN,酸性越弱相应的酸根越容易水解,则等物质的量浓度的各溶液pH关系为:pH(Na2S)>pH(NaCN)>pH(CH3COONa),故B错误;
C.amol/LHCN溶液与bmol/LNaOH溶液等体积混合,所得溶液中c(Na+)>c(CN-),则根据电荷守恒可知溶液中氢离子浓度小于氢氧根浓度,所以溶液显碱性。由于二者恰好反应时生成的盐水解也显碱性,或者HCN过量很少时也可能显碱性,因此a不一定小于或等于b,也可能大于b,故C错误;
D.据电离平衡常数可知酸性是H2S>HCN,弱酸不可能制取强酸,所以HCN溶液与Na2S溶液混合后,不可能有H2S生成,故D错误。
故选A。
13.反应A2+B22AB,在温度或压强改变时,AB%的变化如图所示。a为500℃、b为300℃时的情况;c为300℃时,从t3时刻开始向容器中加压的情况。则下列叙述正确的是( )
A. A2、B2、AB均为气体,正反应放热
B. AB为气体,A2、B2中最少有一种为非气体,正反应放热
C. AB为气体,A2、B2中最少有一种为非气体,正反应吸热
D. AB为液体,A2、B2中最少有一种为非气体,正反应吸热
【答案】B
【解析】
【分析】
由图象可知,升高温度AB的含量减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则该反应的正反应为放热反应,从时间t3开始向容器中加压,AB的含量减小,说明平衡向逆反应方向进行,说明反应物气体的化学计量数之和小于生成物化学计量数,则AB为气体,A2、B2中至少有一种为非气体,据此答题。
【详解】A.若A2、B2、AB均为气体,则增大压强时平衡不移动,AB的体积分数不变,故A错误;
B.升高温度AB的含量减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则该反应的正反应为放热反应,则△H<0,从时间t3开始向容器中加压,AB的含量减小,说明平衡向逆反应方向进行,说明反应物气体的化学计量数之和小于生成物化学计量数,则AB为气体,A2、B2中至少有一种为非气体,故B正确;
C.AB为气体,A2、B2中至少有一种为非气体,.升高温度AB的含量减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则该反应的正反应为放热反应,则△H<0,故C错误;
D.AB为气体,A2、B2中至少有一种为非气体,.升高温度AB的含量减小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则该反应的正反应为放热反应,则△H<0,故D错误。
故选B。
【点睛】解答本题的关键是根据图像的变化曲线判断温度、压强对平衡移动的影响。
14.一定条件下合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g);已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图,下列说法不正确的是( )
A. 生成乙烯的速率:v(N)一定大于v(M) B. 该反应的逆反应为吸热反应
C. 平衡常数:KM>KN D. 当温度高于250 ℃,升高温度,催化剂的催化效率降低
【答案】A
【解析】
【详解】A.化学反应速率随温度的升高而加快,催化剂的催化效率降低,所以v(M)有可能小于v(N),故A正确;
B.升高温度二氧化碳的平衡转化率降低,则升温平衡逆向移动,则逆反应是吸热反应,故B错误;
C.升高温度二氧化碳的平衡转化率减低,则升温平衡逆向移动,所以M化学平衡常数大于N,故C错误;
D.根据图象,当温度高于250℃,升高温度二氧化碳的平衡转化率减低,则平衡逆向移动,但催化剂只影响反应速率,不影响平衡移动和转化率,故D错误。
故选A。
15.清华大学王晓琳教授首创三室膜电解法制备LiOH,其工作原理如图所示,下列有关说法正确的是
A. X电极连接电源负极
B. N为阳离子交换膜
C. Y电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH-
D. 制备2.4g LiOH产生的H2在标准状况下为2.24 L
【答案】B
【解析】
A.根据以上分析,X极导出的是硫酸,则X极应为水电离出的氢氧根放电,则X极为阳极,应与电源正极相连,故A错误;B.由图可知LiOH从最右侧导出,则Li+需通过N进入最右侧,故N为阳离子交换膜,故B正确;C.Y极导出的LiOH,则Y极是水电离出的氢离子放电生成氢气,阴极电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑,故C错误;D.制备2.4 g LiOH,n(OH-)=0.1mol,阴极电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑,则n(H2)=0.05mol,为0.05mol×22.4L/mol=1.12L,故D错误;故选B。
点睛:明确各个电极上发生的反应、各个区域电解质溶液成分是解本题的关键,该电解池实质是电解水,根据图知,Y极导出的LiOH,则Y极是水电离出的氢离子放电生成氢气,阴极电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑,氢氧根浓度增大,故Y为电解池的阴极;X极导出的是硫酸,则X极应为水电离出的氢氧根放电,则X极为阳极,阳极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑。
16.下列装置或操作能达到目的是
A. 装置①探究H2SO4浓度对反应速率的影响 B. 装置②可用于测定中和热
C. 装置③测定O2的生成速率 D. 装置④保护铁闸门不被腐蚀
【答案】D
【解析】
【详解】A.溶液总体积不同,硫酸浓度和硫代硫酸钠的浓度都不同,则装置①不能探究H2SO4浓度对反应速率的影响,故A错误;B.泡沫隔热,温度计测定反应温度,但缺少环形玻璃搅拌棒,装置②不能用于测定中和热,故B错误;C.可由刻度读出生成的气体的体积,但缺少秒表,无法记录需要的时间,不能测定O2的反应速率,故C错误;D.铁闸门与电源负极相连,为阴极,则能保护铁闸门不被腐蚀,故D正确;故选D。
17.下列关于电解质溶液中离子关系的说法正确的是( )
A. 0.1 mol·L-1NaHCO3溶液中离子浓度关系:c(Na+)=2c(CO)+c(HCO)+c(H2CO3)
B. 把0.2 mol/L NH4Cl溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合后离子浓度关系:c(Cl-)>c(NH)>c(H+)>c(OH-)
C. 常温,向醋酸钠溶液中滴加少量醋酸使其pH=7,则混合液中:c(Na+)=c(CH3COO-)
D. 在Na2CO3溶液中,c(H+)+c(HCO)+c(H2CO3)= c(OH-)
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据元素守恒n(Na)=n(C),C在溶液中以HCO3-、CO32-、H2CO3形式存在,则c(Na+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3),故A错误;
B.0.2mol/LNH4Cl溶液和0.1mol/LNaOH溶液等体积混合后,离子浓度为c(Cl-)>c(NH4+)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+),故B错误;
C.溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),溶液呈电中性,所以c(H+)+ c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-),所以c(Na+)=c(CH3COO-),故C正确;
D.根据质子守恒,H2O电离出的H+总量和OH‾总量相等,所以c(OH-)=2c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(H+),故D错误。
故选C。
【点睛】在比较溶液中离子浓度时,应该利用好3个守恒关系式,即电荷守恒、物料守恒和质子守恒。
18.常温下,用0.10mol·L-1NaOH溶液分别滴定20.00mL浓度均为0.10mol·L-1CH3COOH溶液和HCN溶液所得滴定曲线如下图。下列说法正确的是
A. 点①和点②所示溶液中:c(CH3COO-)<c(CN-)
B. 点①和点②所示溶液中:c(CH3COO-)-c(CN-)=c(HCN)-c(CH3COOH)
C. 点④所示溶液液中:c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
D. 点②和点③所示溶液中都有:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)
【答案】B
【解析】
点①溶液有电荷守恒:c(CN-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),所以点①溶液的c(CN-)=c(Na+)+c(H+)-c(OH-);点②溶液有电荷守恒:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),所以点②溶液的c(CH3COO-)=c(Na+)+c(H+)-c(OH-);因为两点所处的溶液中加入的氢氧化钠溶液体积相等,所以c(Na+)一定相等,而点①溶液的pH高于点②溶液,即点①溶液的c(H+)小于点②溶液而且点①溶液的c(OH-)大于点②溶液,所以得到点①溶液的c(Na+)+c(H+)-c(OH-)一定小于点②溶液的c(Na+)+c(H+)-c(OH-),即点①溶液的c(CN-)小于点②溶液的c(CH3COO-),选项A错误。开始时为20.00mL浓度均为0.10 mol·L-1 的CH3COOH溶液和HCN溶液,所以两溶液中CH3COOH和HCN的物质的量相等,由物料守恒得到:n(CH3COO-)+ n(CH3COOH) =n(HCN)+n(CN-),加入氢氧化钠不会影响上述的物料守恒,所以等式依然成立,点①和点②所示溶液的体积相等,所以在等式:n(CH3COO-)+ n(CH3COOH) =n(HCN)+n(CN-)的两侧都除以相同的溶液体积得到:c(CH3COO-)+ c(CH3COOH) =c(HCN)+c(CN-),即c(CH3COO-)-c(CN-)=c(HCN)-c(CH3COOH),选项B正确。点④所示溶液加入了20mL的氢氧化钠溶液,此时酸碱恰好中和,形成CH3COONa溶液,该溶液的离子溶度顺序为c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),选项C错误。根据电荷守恒,点②和点③所示溶液中都有: c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),如果题目所说两点所示溶液都有: c(CH3COO-)+c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)成立,则两点溶液都应该有c(Na+)=c(CH3COOH),实际两点溶液均不存在以上结果。点②所示溶液加入了10mL氢氧化钠溶液,中和一半的醋酸,应该得到CH3COOH和CH3COONa浓度相等的混合溶液,此时溶液显酸性,可以认为CH3COOH的电离大于CH3COO-的水解,所以有c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH),即c(Na+)≠c(CH3COOH);点②所示溶液中已经是c(Na+)>c(CH3COOH),随着氢氧化钠的加入c(Na+)增大,c(CH3COOH)减小,点③所示溶液中两者更不可能相等,选项D错误。
第Ⅱ卷(非选择题 共46分)
二、非选择题(19-22题,共四大题)
19.(1)物质的量浓度相同的 ① 氨水 ② 氯化铵 ③ 碳酸氢铵 ④ 硫酸氢铵 ⑤ 硫酸铵五种溶液中c(NH4+)大小的顺序是____________________________________。(用序号回答)
(2)常温下,pH=13的Ba(OH)2溶液a L与pH=3的H2SO4溶液b L混合(混合后溶液体积变化忽略不计)。若所得混合溶液呈中性,则a∶b=________。
(3)0.1mol/L的NaHSO3溶液中,c(Na+)+c(H+)==_______________,c(HSO3-)+c(SO32-)+c(H2SO3)==_______________(填具体数值大小)。
(4)甲醇(CH3OH)可以用作燃料电池,该电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂,在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇,同时向一个电极通入空气。负极发生的电极反应式是______________。
【答案】 (1). ⑤ > ④ > ② > ③ > ① (2). 1:100 (3). c(HSO3-)+ 2c(SO32-)+ c(OH-) (4). 0.1mol/L (5). 2CH3OH -12e-+2H2O=2CO2+12H+
【解析】
【详解】(1)一水合氨是弱电解质,在水溶液里部分电离,所以相同浓度的这几种溶液中铵根离子浓度最小,硫酸铵中铵根离子个数是2,所以硫酸铵中铵根离子浓度最大,碳酸氢根离子促进铵根离子水解、氢离子抑制铵根离子水解,所以氯化铵、碳酸氢铵、硫酸氢铵中铵根离子浓度大小顺序是④>②>③,则相同浓度的这几种溶液中c(NH4+)的由大到小顺序是⑤>④>②>③>①,故答案为:⑤>④>②>③>①。
(2)pH=13的Ba(OH)2溶液,c(OH-)=0.1mol/L,pH=3的H2SO4溶液,c(H+)=0.001mol/L,所得混合溶液呈中性,所以n(OH-)=n(H+),则c(OH-)V(OH-)=c(H+)V(H+),即0.1a=0.001b,解得a:b=1:100,故答案为:1:100。
(3)根据电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=2c(SO32-)+c(HSO3-)+c(OH-);根据物料守恒可知c(HSO3-)+c(SO32-)+c(H2SO3)=c(Na+)=0.1mol/L,故答案为:c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-),0.1mol/L。
(4)甲醇燃料电池实质就是利用CH3OH燃料在氧气中反应来提供电能,CH3OH作负极,发生氧化反应,电极反应为2CH3OH+2H2O-12e-=2CO2↑+12H+,故答案为:2CH3OH-12e-+2H2O=2CO2+12H+。
20. 滴定实验是化学学科中重要的定量实验。
请回答下列问题:
(1)酸碱中和滴定——用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,下列操作造成测定结果偏高的是 (填选项字母)
A.滴定终点读数时,俯视滴定管刻度,其他操作正确。
B.盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过,未用未知液润洗
C.酸式滴定管用蒸馏水洗净后,未用标准盐酸润洗
D.滴定前,滴定管尖嘴有气泡,滴定后气泡消失
(2)氧化还原滴定——取草酸溶液置于锥形瓶中,加入适量稀硫酸,用浓度为0.1mol·L-1的高锰酸钾溶液滴定,发生的反应为:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+10CO2↑+2MnSO4+8H2O。表格中记录了实验数据:
滴定次数
待测液体积
(mL)
标准KMnO4溶液体积(mL)
滴定前读数
滴定后读数
第一次
25.00
0.50
20.40
第二次
25.00
3.00
23.00
第三次
25.00
4.00
24.10
①滴定时,KMnO4溶液应装在 (填“酸”或“碱”)式滴定管中,滴定终点时滴定现象是
②该草酸溶液的物质的量浓度为_____________。
(3)沉淀滴定――滴定剂和被滴定物的生成物比滴定剂与指示剂的生成物更难溶。
参考下表中的数据,若用AgNO3滴定NaSCN溶液,可选用的指示剂是 (填选项字母)。
难溶物
AgCl
AgBr
AgCN
Ag2CrO4
AgSCN
颜色
白
浅黄
白
砖红
白
Ksp
1.77×10-10
5.35×10-13
1.21×10-16
1.12×10-12
1.0×10-12
A.NaCl B.NaBr C.NaCN D.Na2CrO4
【答案】21.(10分,每空2分)
(1)CD (见错不得分)
(2)①酸;锥形瓶中溶液由无色变为紫红色,且半分钟内不褪色;②0.2 mol·L-1
(3)D
【解析】
试题分析:(1)A.滴定终点读数时俯视读,造成V(标准)偏小,根据c(待测)=
分析,可知c(标准)偏小,故A错误;B.锥形瓶水洗后不能用未知液洗涤,对结果无影响,错误;C.酸式滴定管使用前,水洗后未用标准盐酸润洗,标准盐酸物质的量浓度偏小,造成V(标准)偏大,根据c(待测)=分析,可知c(待测)偏大,故C正确;D.碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失,造成V(标准)偏大,根据c(待测)=分析,可知c(标准)偏大,故D正确。(2)①因为KMnO4具有强氧化性,会腐蚀橡胶管,故应用酸式滴定管盛装;因KMnO4溶液自身的颜色作为指示剂判断滴定终点时,再滴加KMnO4溶液时,溶液将由无色变为紫色;②设草酸的浓度为c,
2KMnO4+ 5H2C2O4
2 5
20×10-3L×0.1mol·L-1 25×10-3L×c
解得c="0.2" mol·L-1
(3)若用AgNO3去滴定NaSCN溶液,可选用的滴定指示剂的物质的溶解度应比AgSCN大,且现象明显,应为Na2CrO4。
考点:滴定实验、误差分析 、难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质、化学方程式的有关计算
21.氨是化学实验室及化工生产中的重要物质,应用广泛。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH = -92.2 kJ/mol
(1)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应,起始投料时各物质浓度如下表:
N2
H2
NH3
投料Ⅰ
1.0 mol/L
3.0 mol /L
0
投料Ⅱ
0.5 mol/L
1.5 mol/L
1.0 mol/L
① 按投料Ⅰ进行反应,测得达到化学平衡状态时H2的转化率为40%,则该温度下合成氨反应的平衡常数表达式为_____________。
② 按投料Ⅱ进行反应,起始时反应进行的方向为________(填“正向”或“逆向”)。
③ 若升高温度,则合成氨反应的化学平衡常数________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2) L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时,合成氨反应中H2(g)的平衡转化率随X的变化关系。
ⅰ X代表的物理量是______。
ⅱ 判断L1、L2的大小关系,并简述理由:______。
(3)电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如下:
① 电极b上发生的是______反应(填“氧化”或“还原”)
② 写出电极a的电极反应式:_________。
【答案】 (1). K= kh (2). 逆向 (3). 减小 (4). 温度 (5). L2﹥L1,其他条件相同时,增大压强有利于平衡向气体体积缩小的方向移动,从而提高H2(g)的平衡转化率 。 (6). 还原 (7). 2NH3-6e-+6OH- = N2+6H2O
【解析】
【分析】
(1)根据平衡常数表达式
【详解】(1)① N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始浓度(mol/L) 1 3 0
转化浓度(mol/L) 0.4 1.2 0.8
平衡浓度(mol/L) 0.6 1.8 0.8
因为合成氨反应的平衡常数=生成物浓度的幂次方之积比上反应物浓度的幂次方之积,所以N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数表达式为K=c2(NH3)/c(N2)c3(H2)=0.82/(1.82×0.6),故答案为:K=0.82/(1.82×0.6)。
②按投料Ⅱ将氨气完全转化到右边,则与投料Ⅰ完全相同,为完全等效平衡,所以按投料Ⅱ进行反应,起始时反应进行的方向为逆向,故答案为:逆向。
③由题可知,合成氨为放热反应,所以升高温度平衡向逆反应方向移动,所以反应的化学平衡常数变小,故答案为:减小。
(2)i.由图可知,X越大,氢气转化率越低,升高温度平衡向逆反应方向移动,则氢气转化率减小,则X表示温度,故答案为:温度。
ii.由N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0,温度高,氢气转化率小,压强大,平衡正向移动,氢气转化率大,图中等温度时L2对应的氢气转化率大,则压强L1<L2,故答案为:L1<L2;其他条件相同时,增大压强有利于平衡向气体体积缩小的方向移动,从而提高H2(g)的平衡转化率。
(3)①Pt电子通入氨气生成氮气,说明氨气被氧化,为原电池负极,则b为正极,氧气得电子被还原发生还原反应,故答案为:还原。
②因为a极为负极,负极是氨气发生氧化反应变成氮气,且OH﹣向a极移动参与反应,故电极反应式为2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O,故答案为:2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O。
22. 氮和硫的化合物在工农业生产、生活中具有重要应用。请回答下列问题:
(1)航天领域中常用N2H4作为火箭发射的助燃剂。N2H4与氨气相似,是一种碱性气体,易溶于水,生成弱碱N2H4·H2O。用电离方程式表示N2H4·H2O显碱性的原因 。
(2)在恒温条件下,1 mol NO2和足量C发生反应:2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g),测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示:
①A、B两点的浓度平衡常数关系:Kc(A) Kc(B)(填“<”或“>”或“=”)。
②A、B、C三点中NO2的转化率最高的是 (填“A”或“B”或“C”)点。
③计算C点时该反应的压强平衡常数Kp= (列出表达式并计算结果。Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)亚硝酸的电离平衡常数Ka=5.1×10-4(298K)。它的性质和硝酸很类似。
①已知298K 时,H2CO₃的Ka1=4.2×10-7;Ka2=5.61×10-11。向含有2mol碳酸钠的溶液中加入1mol的HNO2后,则溶液中CO32-、HCO3-和NO2-的离子浓度由大到小是 。
②将10mL0.1mol/L的亚硝酸溶液加入到10mL0.1mol/L氨水(已知在25℃时,一水合氨的Ki= 1.8×10-5)中,最后所得溶液为________(填“酸性”、“碱性”或者“中性”)。
(4)一种煤炭脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形成固定下来,但产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,相关的热化学方程式如下:
①CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H = +210.5kJ•mol-1
②CaSO4(s)+ 4CO(g)CaS(s)+ 4CO2(g) △H= -189.2kJ•mol-1
反应CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g) △H= kJ•mol-1;
(5)H2S气体溶于水形成的氢硫酸是一种二元弱酸,25℃时,在0.10 mol·L-1H2S溶液中,通人HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH,溶液pH与c(S2-)关系如图所示(忽略溶液体积的变化、H2S的挥发)。
①pH=13时,溶液中的c(H2S)+c(HS-)=__________mol·L-1;
②某溶液含0.010 mol·L-1Fe2+和0.10 mol·L-1H2S,当溶液pH=______时,Fe2+开始沉淀。【已知:KSP(FeS)=1.4×10-19】
【答案】(1)N2H4·H2ON2H5++OH-(或N2H4+H2ON2H5++OH-)(2)①=②A
③2 MPa(3)[HCO3-]>[NO2-]>[CO32-] (2)酸性(4)-399.7 (5)①0.043 ②2
【解析】
试题分析:(1)该化合物的性质与氨气类似,说明能电离出氢氧根离子而显碱性,因此溶液显碱性的离子方程式为N2H4·H2ON2H5++OH-。
(2)①A、B两点的温度相同,则平衡常数关系是Kc(A=Kc(B)。
②正反应是体积增大的可逆反应,压强越大,越不利于NO2的转化,所以A、B、C三点中NO2的转化率最高的是A点。
③ 2NO2(g)+2C(s)N2(g)+2CO2(g)
起始量(mol) 1 0 0
转化量(mol) 2x x 2x
平衡量(mol) 1-2x x 2x
C点CO2和NO2的浓度相等,则1-2x=2x,解得x=0.25,则此时混合气体的总物质的量是1+x=1.25,所以C点时该反应的压强平衡常数Kp=2MPa。
(3)①由亚硝酸的电离平衡常数Ka=5.1×10-4,H2CO₃的Ka1=4.2×10-7、Ka2=5.61×10-11可判断亚硝酸的酸性强于碳酸,因此向含有2mol碳酸钠的溶液中加入1mol的HNO2后生成1mol碳酸氢钠、1mol亚硝酸钠,另外还剩余1mol碳酸钠,水解程度大小顺序为CO32->NO2-,水解生成HCO3-,所以溶液中CO32-、HCO3-和NO2-离子的浓度大小关系为[HCO3-]>[NO2-]>[CO32-];
②已知在25℃时,一水合氨的Ki=1.8×10-5,亚硝酸的电离平衡常数Ka=5.1×10-4,所以亚硝酸的电离程度大于一水合氨的电离程度,则铵根离子的水解程度大于亚硝酸根离子的程度,根据越弱越水解,铵根离子的水解程度大,所以最后所得溶液为酸性;
(4)已知①CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)△H = +210.5kJ•mol-1
②CaSO4(s)+ 4CO(g)CaS(s)+ 4CO2(g) △H= -189.2kJ•mol-1
则根据盖斯定律可知②-①即得到反应CaO(s)+3CO(g)+SO2(g)CaS(s)+3CO2(g)的反应热△H=-399.7kJ•mol-1;
(5)①根据溶液pH与c(S2-)关系图pH=13时,c(S2-)=5.7×10-2mol/L,在0.10mol•L-1H2S溶液中根据硫守恒c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.10mol•L-1,所以c(H2S)+c(HS-)=0.1-5.7×10-2=0.043mol/L;
②当Qc=Ksp(FeS)时开始沉淀,所以c(S2-)=Ksp(FeS)÷c(Fe2+)=1.4×10−19mol/L,结合图象得出此时的pH=2,所以pH=2时亚铁离子开始沉淀。
【考点定位】本题主要是考查了氧化还原反应、弱电解质的电离、弱电解质的水解以及反应热计算等
【名师点晴】该题考查的知识点较多,侧重考查学生对知识的迁移应用,注意信息的理解和综合应用。难点是电离平衡常数以及盐类水解的应用。解答时要明确电离平衡常数与化学平衡常数一样,平衡常数越大弱电解质的电离程度越大,从而可以判断相应酸碱的相对强弱,进而可以判断相应的盐的水解程度大小。(5)中的计算要注意灵活应用电荷守恒,同时要注意结合图像进行分析与计算。