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【化学】广东省肇庆联盟校2018-2019学年高二上学期期末考试(解析版)
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广东省肇庆联盟校2018-2019学年高二上学期期末考试
一、选择题(本题共15小题每小题3分,共45分.在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的)
1.随着能源危机影响的加剧,全球寻找新能源的步伐加快。下列能源中不属于新能源的是( )
A. 生物质能 B. 天然气 C. 核聚变能 D. 潮汐能
【答案】B
【解析】
【详解】A、C、D都属于新能源,不符合题意;B.属于化石燃料,B符合题意;
本题答案选B。
2.下列过程中,不需要外加电源就能进行的是( )
①电解②电镀③电离④电化学腐蚀
A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④
【答案】D
【解析】
【分析】
不需要外加电源,说明不需要其他能量就可以发生。
【详解】①电解,属于电解池,需要外接电源;②电镀属于电解池的应用,属于电解池,需要外接电源;③电离,电解质在水溶液中或者熔融状态下可以电离,不需要外接电源;④电化学腐蚀,在潮湿的空气中,金属会发生电化学腐蚀,不需要外接电源;③④符合题意,本题答案选D。
3.下列装置可以形成原电池的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
试题分析:原电池的形成条件。
考点:原电池
4.若H2S的燃烧热化学方程式为H2S(g)+aO2(g)=X+cH2O(1)△H,则X应为( )
A. S(s) B. SO2(g) C. SO3(g) D. SO3(1)
【答案】B
【解析】
【详解】根据燃烧热的定义,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物,对于硫元素来说,生成SO2(g),而不是硫单质和三氧化硫。B符合题意;
本题答案选B。
5.实验室利用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳,为了降低其反应速率,下列措施可行的是( )
A. 使用浓盐酸 B. 向反应体系中加入氯化钙晶体
C. 提高反应温度 D. 向反应体系中加入蒸馏水
【答案】D
【解析】
【详解】A.使用浓盐酸,使得H+的浓度增加,加快反应速率,A项不符合题意;
B.向反应中加入氯化钙晶体,对参加反应的物质没有影响,反应速率不变,B项不符合题意;
C.升高温度,化学反应速率加快,C项不符合题意;
D.加入蒸馏水,H+的浓度减小,反应速率减慢,D符合题意;
本题答案选D。
【点睛】要从反应的本质出发考虑影响的因素,本题中CaCO3+2H+=Ca2++CO2 +H2O,所以对反应速率有影响的,有温度和H+的浓度。
6.某温度时,浓度都是1mol•L﹣1的两种气体,X2、Y2在密闭容器中反应生成气体Z,达到平衡时c(X2)=0.4mol•L﹣1、c(Y2)=0.8mol•L﹣1、c(Z)=0.4mol•L﹣1,则该反应的反应式是( )
A. X2+2Y2⇌2XY2 B. 2X2+Y2⇌2X2Y C. 3X2+Y2⇌2X3Y D. X2+3Y2⇌2XY3
【答案】C
【解析】
根据题中数据可知,平衡时X2、Y2的浓度分别减少了0.6mol/L和0.2mol/L,而Z的浓度增加了0.4mol/L,所以根据变化量之比是相应的化学计量数之比可知,方程式为3X2+Y22X3Y,答案选C。
7.已知反应:HCl(g)=1/2H2(g)+1/2C12(g)△H=+92.3kJ•mol﹣1,则反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的△H为( )
A. ﹣184.6kJ•mol﹣1 B. ﹣92.3kJ•mol﹣1 C. ﹣369.2kJ•mol﹣1 D. +92.3kJ•mol﹣1
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】HCl(g)=1/2H2(g)+1/2C12(g)左右颠倒,再将系数扩大2,即可以得到所求的反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),即该HCl(g)=1/2H2(g)+1/2C12(g)反应乘以-2,则反应热也乘以相应的系数,△H=-2×92.3kJ•mol﹣1=﹣184.6kJ•mol﹣1,A符合题意;
本题答案选A。
8.已知反应2A(g)⇌2B(g)+C(g)△H<0,达平衡时,要使c(A)增大同时使v(正)增大,应改变的条件为( )
A. 减小容器容积 B. 增大容器容积 C. 减小B的浓度 D. 降温
【答案】A
【解析】
A、减小容器体积,可以增大化学反应速率,且平衡左移,故符合题意,故A正确;
B、增大容器容积,减小化学反应速率,故不符合题意,故B错误;
C、减小B的浓度,平衡右移,A的浓度减小,不符合题意,故C错误;
D、降温化学反应速率减低,故D错误,
故选A.
【点评】本题考查化学反应速率的影响因素,侧重于学生的分析能力和基础知识的综合理解和运用的考查,为高频考点,注意相关基础知识的积累,难度不大.
9.某温度下,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该温度下,BaSO4的Ksp=8×10﹣10 B. M点和P点对应的Ksp相等
C. N点无BaSO4沉淀生成 D. 加入Na2SO4可以使溶液由Q点变到P点
【答案】B
【解析】
【详解】A. 曲线上的点代表的浓度为沉淀溶解平衡时的浓度,N点在曲线的上方,Ba2+和SO42-的乘积大于Ksp,N的乘积为4×10﹣10,大于Ksp,则Ksp不是8×10﹣10,A项错误;
B.曲线上的点代表的浓度为沉淀溶解平衡时的浓度,M和P都在曲线上,因此对应的Ksp相等,B正确;
C.N点在曲线的上方,Ba2+和SO42-的乘积大于Ksp,为过饱和溶液,有沉淀生成,C项错误;
D.加入Na2SO4溶液中SO42-的浓度会增加,但是Q和P的SO42-的浓度相同,D项错误;
本题答案选B。
10.下列可以证明可逆反应N2+3H2⇌2NH3已达到平衡状态的是( )
A. n(N2):n(H2):n(NH3)=1:3:2
B. 恒温恒容时,混合气体密度保持不变
C. 一个N≡N键断裂的同时,有3个H一H键生成
D. 混合气体的总质量不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.可逆反应达到平衡时,各物质的物质的量浓度不变,没要求成比例,A项错误;
B.恒容时,,均为气体,总质量不变,V不变,则密度一直没有变化,所以密度保持不变,不能判断是否平衡,B项错误;
C.一个N≡N键断裂,代表正反应速率,3个H一H键生成代表逆反应速率,且符合方程式计量数比例,C项正确;
D.均为气体,根据质量守恒,总质量一直不变,D项错误;
本题答案选C。
【点睛】判断平衡有两个出发点,1、从实质出发,平衡是,不同的物质表示时成比例,2、从特征出发,各物质的质量分数、浓度保持不变。此外,还有别的物理量可以作为参考,当一个变化的量不变的时候,就达到平衡了;一个一直不变的量不能作为参考。
11.已知:S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=﹣297.2kJ•mol﹣1.下列说法中正确的是( )
A. S(s)具有的能量大于SO2(g)具有的能量
B. S(g)+O2(g)=SO2(g)的△H>﹣297.2kJ•mol﹣1
C. S(s)的燃烧热△H=﹣297.2kJ•mol﹣1
D. 形成1mol SO2中的化学键所需能量大于断裂1molS中的化学键所需能量
【答案】C
【解析】
【详解】A.该反应是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,是1molS(s)和1molO2(g)的总能量大于1molSO2(g)的能量,A项错误;
B. 1molS(g)的能量比1molS(s)的高,和氧气反应生成相同的物质放出的热量更多,但是△H的值更小,△H<﹣297.2kJ•mol﹣1,B项错误;
C.根据燃烧热的定义,1mol S(s)完全燃烧生成稳定的氧化物SO2(g),其△H为其燃烧热,C项正确;
D.该反应为放热反应,形成键时释放能量,而不是需要能量,D项错误;
本题答案选C。
【点睛】
12.模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,电解硫酸钾溶液可制备氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾,装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 通电开始后,阴极附近溶液pH增大
B. 制得的氢氧化钾溶液从出口d流出
C. 电解槽的阳极反应式为2H2O﹣4e-=4H++O2↑
D. 通过阴离子交换膜的离子数等于通过阳离子交换膜的离子数
【答案】D
【解析】
【详解】A.阴极发生的反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,阴极部分生成了OH-,pH增大,A项不符合题意;
B.阴极区生成KOH,生成的KOH溶液,从d口出,B项不符合题意;
C.阳极区发生氧化反应,失去电子,方程式为2H2O﹣4e-=4H++O2↑,C项不符合题意;
D.通过阴阳离子交换膜的电量是一样的,但是经过阳离子交换膜的是K+,而通过阴离子交换膜的是SO42-,它们所带的电量不同,经过离子交换膜的离子数不同,D项符合题意;
本题答案
13.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
【解析】
【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。
14.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
【解析】
【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。
15.将一定量的SO2(g)和O2(g)通入体积为2L的恒容密闭容器中,在不同温度下进行反应,得到下表中的两组数据:下列说法正确的是( )
实验
编号
温度/℃
平衡常数
/mol﹣1•L
起始量/mol
平衡量/mol
SO2
O2
SO2
O2
1
T1
K1
4
2
x
0.8
2
T2
K2
4
2
0.4
y
A. x=2.4,y=0.2 B. T1、T2的大小:T1<T2
C. K1、K2的大小:K1<K2 D. T1℃时,若起始量增倍,K1>K2
【答案】C
【解析】
【分析】
利用反应中物质的转换关系、温度与平衡常数的关系。
【详解】二氧化硫与氧气的反应方程式2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H<0。利用转化关系可以。T1时,O2剩余0.8mol,反应了1.2mol,则SO2反应了2.4mol,剩余了1.6mol,则x=1.6mol;同理可知y=0.2mol。利用三段式求平衡常数,注意体积为2L,表中提供的为物质的量;
T1时 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
开始的浓度mol/L 2 1 0
转化的浓度mol/L 1.2 0.6 1.2
平衡的浓度mol/L 0.8 0.4 1.2
可计算出平衡常数,;
同理T2时 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
开始的浓度mol/L 2 1 0
转化的浓度mol/L 1.8 0.9 1.8
平衡的浓度mol/L 0.2 0.1 1.8
可计算出平衡常数,;
A.利用反应中物质的转换关系,可以求出x=1.6mol, y=0.2mol,A项错误;
B.该反应为放热反应,温度越高,平衡常数越小,计算得知K1T2,B项错误;
C.根据三等式,计算得知K1
D.平衡常数只与温度有关,与起始增量无关,温度不变、平衡常数不变,D项错误;
本题答案选C。
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.为了测定某烧碱样品的纯度(含有的少量可溶性杂质不与酸反应),某同学进行滴定实验。回答下列问题
(1)烧碱样品溶液的配制:用_____(填仪器名称,下同)准确称取烧碱样品wg,用新煮沸并冷却的蒸馏水在_____中溶解,完全溶解并冷却后,全部转移至250mL的_____中并定容。
(2)滴定:
Ⅰ.用移液管(或碱式滴定管)量取25.00mL烧碱溶液于锥形瓶中并加几滴甲基橙指示剂;
Ⅱ.将物质的量浓度为mmol•L﹣1的标准H2SO4溶液装入酸式滴定管,调整液面,记下开始刻度V1mL;
Ⅲ.在锥形瓶下垫一张白纸,滴定到终点,记录终点刻度为V2mL
①锥形瓶用蒸馏水洗涤后,水未倒尽,则滴定时用去H2SO4标准溶液的体积_____(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
②步骤Ⅲ的操作中锥形瓶下垫一张白纸的作用是_____。
③步骤Ⅱ中液面应调整到_____,尖嘴部分应_____。
④若酸式滴定管没用标准H2SO4润洗,会对测定结果有何影响_____(填“偏高”“偏低”或“无影响”,其他操作均正确)。
(3)烧碱样品的纯度为_____(用含w、m、V1、V2的代数式表示)。
【答案】 (1). 托盘天平 (2). 烧杯 (3). 容量瓶 (4). 无影响 (5). 便于准确判断滴定终点时溶液的颜色变化情况 (6). 零刻度或零刻度以下 (7). 充满液体,无气泡 (8). 偏高 (9). 80m(V2—V1)/w%
【解析】
【详解】(1)基本的实验操作流程和装置。用天平称量,称量好的药品应该要在烧杯中先溶解冷却,然后再转移到容量瓶中,答案为托盘天平 烧杯 容量瓶;
(2)①锥形瓶中装入待测液,所以锥形瓶中有蒸馏水不会对实验带来影响,答案无影响;
②锥形瓶下垫一张白纸,更有利于观察颜色的变化,答案便于准确判断滴定终点时溶液的颜色变化情况;
③要读取溶液的体积,那么开始的体积的读数应该在零刻度或零刻度以下,嘴的部分应该充满液体,不能有气泡或者有悬挂的液滴,答案零刻度或零刻度以下 充满液体,无气泡;
④酸式滴定管如果没有用硫酸润洗,那么硫酸会被酸式滴定管中的水稀释,浓度变小,消耗的硫酸的量就会变多,测的结果偏高,答案偏高;
(3)利用反应2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O,
2 1
n(NaOH) m(V2-V1) ×10-3
n(NaOH)= 2×m(V2-V1) ×10-3
配制了250mL溶液,取了25mL溶液,样品中的NaOH的质量40g/mol×10×n(NaOH)= 0.8m(V2-V1) ,质量分数为,答案为
【点睛】分析误差时,利用,所有的操作错误,都转化为n或者V的误差,再去判断误差分析。
17.已知SO3分解反应为2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)。在1.0L密闭容器中加入10mol SO3(g),在一定温度进行上述反应,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强p/kPa
400
412
422
440
469
518
538
560
560
回答下列问题:
(1)欲提高SO3的平衡转化率,应采取的措施为_____(填字母)。
a.增大压强 b.通入SO3 c.降低压强
(2)平衡时SO3的转化率为_____,该温度下的平衡常数Kw=_____
(3)研究表明,SO3(g)分解速率v=4×10﹣3×pSO3(kPa•min﹣1),t=6h时,测得体系中pO2=55kPa,则此时的pSO3=_____kPa,v(SO3)=_____kPa•min﹣1。
【答案】 (1). c (2). 80% (3). 64 (4). 290 (5). 1.16
【解析】
【分析】
在同温同体积的情况下,物质的量之比等于强压之比,所以计算时,可以将物质的量转化为压强。利用三等式,求转化率和平衡常数。
【详解】(1)2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g),提高SO3的平衡转化率,则平衡正向移动。a增大压强,向气体体积减小的方向移动,逆向移动,a不符合题意;b通入SO3,总效果相当于加压,转化率降低,b不符合题意;c降低压强,正向移动,SO3转化率增加,符合题意,答案选c;
(2)在同温同体积的情况下,物质的量之比等于强压比,开始10mol SO3压强为400 kPa,平衡时压强为560 kPa,则总物质的量为14mol,利用三等式,
2SO3(g)⇌ 2SO2(g) + O2(g)
开始的物质的量mol 10 0 0
转化的物质的量mol 2x 2x x
平衡的物质的量mol 10-2x 2x x
平衡时总物质的量为14mol,则10-2x+2x+x=14,x=4mol,
SO3反应了8mol,转化率为=0.8=80%,
,答案为80% 64;
(3)在同温同体积的情况下,物质的量之比等于强压之比,pO2=55kPa,则分解的pSO3=110 kPa,开始是pSO3=400kPa,剩余290 kPa,带入速率公式v=4×10﹣3×pSO3(kPa•min﹣1)= 4×10﹣3×290(kPa•min﹣1)=1.16 kPa•min﹣1;答案为290 kPa 1.16 kPa•min﹣1。
18.低碳环保,减轻大气污染,必须从源头上对尾气进行净化处理。回答下列问题
(1)汽车尾气催化转换器中的反应为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。若在密闭容器中发生该反应时,c(N2)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图所示。
①由图甲可知,温度T1_____T2(填“>”或“<”,下同);该反应的△H_____0。
②能提高尾气转化率的措施有_____(填字母)。
a.升高温度 b.降低温度 c.增大压强 d.增大催化剂的比表面积
(2)煤燃烧产生的烟气中含有氮氧化物,可用CH4催化还原NOx,消除氮氧化物的污染。已知:①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣867kJ•mol﹣1,②N2O4(g)⇌2NO2(g)△H=+56.9k•mol﹣1,③CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣810.1kJ•mol﹣1,从原电池的工作原理分析,可设计为原电池的反应为_____(填序号)。
(3)下图是通过光电转化原理,以燃煤产生的二氧化碳为原料,制备新产品的示意图。试写出光电转化过程中总反应的化学方程式:_____;催化剂a、b之间连接导线上的电流方向是_____。
【答案】 (1). > (2). < (3). bc (4). ①③ (5). 2CO2+2H2O2HCOOH+O2 (6). b→a
【解析】
【详解】(1)①“先拐先平数值大”,温度越高,反应速度越快,越先达到平衡;从图中可知温度T1时先达到平衡,则T1>T2,T1温度高,但是平衡时c(N2)比T2时低,说明升高温度,逆向移动,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,△H<0;答案为> <;
②提高尾气转化率,则反应需正向移动。a.升高温度,逆向移动,不符合题意;b.降低温度,正向移动,符合题意;c.增大压强,向气体体积减小的反应移动,为正反应方向,符合题意;d.增大催化剂的比表面积,催化剂不影响平衡,平衡不移动;答案为bc;
(2)要设计原电池,则需要自发的氧化还原反应,反应①②③均为氧化还原反应,自发为△H<0,①③符合要求,答案为①③;
(3)从图可知,反应物为CO2和H2O,产物为HCOOH和O2;利用氧化还原反应配平,方程式2CO2+2H2O2HCOOH+O2;a电极上H2O变成O2,化合价升高,失去电子,电子从a→b,那么电流反应方向为b→a;答案为2CO2+2H2O2HCOOH+O2 b→a。
19.化学反应原理是研究和学习化学的重要依据。回答下列问题:
(1)已知氢气的燃烧热△H=﹣285.5kJ•mol﹣1,则电解水的热化学方程式为_____
(2)在298K、101kPa下,2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H=﹣198kJ•mol﹣1,则相同条件下,2mol SO2和 1 mol O2充分反应,最终放出的热量_____198kJ(填“大于”“小于或“等于”);该反应的平衡常数表达式K=_____。
(3)25℃时,下表为一些难溶电解质的相关数据:
物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀时的pH
5.8
4.1
2.0
完全沉淀时的pH
8.3
6.4
3.2
常温下,除去酸性CuCl2溶液中含有的少量FeCl2,其操作步骤为:
①应先加入_____(填试剂名称),发生的离子反应方程式为_____
②再加入CuO,调节溶液的pH在_____范围内,使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤。
【答案】 (1). H2O(l)=H2(g)+O2(g) △H=+285.5 kJ•mol﹣1 (2). 小于 (3). (4). 双氧水(或氯水) (5). H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O(或Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣) (6). 3.2≤pH<4.1
【解析】
【分析】
(1)利用盖斯定律求反应热;
(2)可逆反应的特点、以及和反应热的关系;
(3)pH和Ksp的应用。
【详解】(1)氢气的燃烧热的热化学方程式:H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.5 kJ•mol﹣1,根据盖斯定律,可以写出液态水电解的热化学方程式,答案为H2O(l)=H2(g)+O2(g) △H=+285.5 kJ/mol;(2)可逆反应,不能反应到底,2molSO2和1molO2充分反应不能完全生成2molSO3,而热化学方程式表示的是完全反应生成2molSO3时的反应热,所以反应最终放热比198kJ小;根据方程式就可以写出平衡常数表达式;答案为小于 ;
(3)从表中的数据可以知道,并不能利用生成Fe(OH)2而除去Fe2+ ,因为Fe(OH)2和Cu(OH)2开始沉淀的pH到完成沉淀的pH有重叠的部分,所以不能直接除去 Fe2+,但是Fe(OH)3和Cu(OH)2开始沉淀的pH到完成沉淀的pH没有重叠的部分,Fe3+完全沉淀,Cu2+还没有开始沉淀,所以可以将Fe2+转化为Fe3+,以便除去。
①将Fe2+转化为Fe3+,需要加入氧化剂,但是不能引入新的杂质,可以选用双氧水,阴离子是Cl-,也可以使用氯气,根据氧化还原和电荷守恒配平方程式;答案双氧水(或氯气) H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O(或Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣)
②Fe3+需要完全沉淀,Cu2+没有开始沉淀,所以pH的范围为3.2≤pH<4.1;答案为3.2≤pH<4.1。
20.工业食盐中含Ca2+、Mg2+等杂质,某厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程如图所示,回答下列问题:
(1)“精制”过程中发生反应的离子方程式为_____
(2)若粗盐中SO42﹣含量也较高,沉淀剂可以是_____(填字母)且要在试剂Na2CO3之_____加入(填“前”或“后”)。
a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2 c.BaCl2
(3)在电解过程中,产生H2的电极与外接电源的_____极相连;溶液pH增大的区域是_____(填“阳极区”或“阴极区”)。
(4)烧碱和氯气是电解饱和食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k=_____(填写计算表达式和结果且结果保留两位小数)。
【答案】 (1). Ca2++CO32﹣═CaCO3↓、Mg2++2OH﹣═Mg(OH)2↓ (2). ac (3). 前 (4). 负 (5). 阴极区 (6). 1.13
【解析】
【详解】(1)“精制”过程中加入NaOH和Na2CO3,为了除去溶液中的Ca2+和Mg2+, Ca2+以碳酸钙的形式除去,Mg2+以Mg(OH)2的形式除去,根据电荷守恒可以写出方程式,答案为Ca2++CO32﹣═CaCO3↓、Mg2++2OH﹣═Mg(OH)2↓;
(2)SO42﹣可以用Ba2+除去,但是不能引入新的杂志,阴离子可以选择OH﹣和Cl-,不能选NO3-,除杂过程中,试剂要加过量,Ba2+过量后是新的杂质,所以也要除去,恰好使用Na2CO3将其除去,因此要在Na2CO3之前加Ba2+;答案为ac 前;
(3)水得到电子,生成氢气,剩下了OH-,电极方程式2H2O+2e-=H2↑+2OH-,得电子的一极为阴极,与外电源的负极相连,阴极区pH变大;答案为负 阴极区;
(4)电解饱和食盐水的反应方程式2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑,根据方程式,生成2molNaOH 80g,生成1molCl2 71g,则,取两位小数,答案为1.13。
一、选择题(本题共15小题每小题3分,共45分.在每小题给出的四个选项中只有一项是符合题目要求的)
1.随着能源危机影响的加剧,全球寻找新能源的步伐加快。下列能源中不属于新能源的是( )
A. 生物质能 B. 天然气 C. 核聚变能 D. 潮汐能
【答案】B
【解析】
【详解】A、C、D都属于新能源,不符合题意;B.属于化石燃料,B符合题意;
本题答案选B。
2.下列过程中,不需要外加电源就能进行的是( )
①电解②电镀③电离④电化学腐蚀
A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④
【答案】D
【解析】
【分析】
不需要外加电源,说明不需要其他能量就可以发生。
【详解】①电解,属于电解池,需要外接电源;②电镀属于电解池的应用,属于电解池,需要外接电源;③电离,电解质在水溶液中或者熔融状态下可以电离,不需要外接电源;④电化学腐蚀,在潮湿的空气中,金属会发生电化学腐蚀,不需要外接电源;③④符合题意,本题答案选D。
3.下列装置可以形成原电池的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
试题分析:原电池的形成条件。
考点:原电池
4.若H2S的燃烧热化学方程式为H2S(g)+aO2(g)=X+cH2O(1)△H,则X应为( )
A. S(s) B. SO2(g) C. SO3(g) D. SO3(1)
【答案】B
【解析】
【详解】根据燃烧热的定义,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物,对于硫元素来说,生成SO2(g),而不是硫单质和三氧化硫。B符合题意;
本题答案选B。
5.实验室利用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳,为了降低其反应速率,下列措施可行的是( )
A. 使用浓盐酸 B. 向反应体系中加入氯化钙晶体
C. 提高反应温度 D. 向反应体系中加入蒸馏水
【答案】D
【解析】
【详解】A.使用浓盐酸,使得H+的浓度增加,加快反应速率,A项不符合题意;
B.向反应中加入氯化钙晶体,对参加反应的物质没有影响,反应速率不变,B项不符合题意;
C.升高温度,化学反应速率加快,C项不符合题意;
D.加入蒸馏水,H+的浓度减小,反应速率减慢,D符合题意;
本题答案选D。
【点睛】要从反应的本质出发考虑影响的因素,本题中CaCO3+2H+=Ca2++CO2 +H2O,所以对反应速率有影响的,有温度和H+的浓度。
6.某温度时,浓度都是1mol•L﹣1的两种气体,X2、Y2在密闭容器中反应生成气体Z,达到平衡时c(X2)=0.4mol•L﹣1、c(Y2)=0.8mol•L﹣1、c(Z)=0.4mol•L﹣1,则该反应的反应式是( )
A. X2+2Y2⇌2XY2 B. 2X2+Y2⇌2X2Y C. 3X2+Y2⇌2X3Y D. X2+3Y2⇌2XY3
【答案】C
【解析】
根据题中数据可知,平衡时X2、Y2的浓度分别减少了0.6mol/L和0.2mol/L,而Z的浓度增加了0.4mol/L,所以根据变化量之比是相应的化学计量数之比可知,方程式为3X2+Y22X3Y,答案选C。
7.已知反应:HCl(g)=1/2H2(g)+1/2C12(g)△H=+92.3kJ•mol﹣1,则反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的△H为( )
A. ﹣184.6kJ•mol﹣1 B. ﹣92.3kJ•mol﹣1 C. ﹣369.2kJ•mol﹣1 D. +92.3kJ•mol﹣1
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】HCl(g)=1/2H2(g)+1/2C12(g)左右颠倒,再将系数扩大2,即可以得到所求的反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g),即该HCl(g)=1/2H2(g)+1/2C12(g)反应乘以-2,则反应热也乘以相应的系数,△H=-2×92.3kJ•mol﹣1=﹣184.6kJ•mol﹣1,A符合题意;
本题答案选A。
8.已知反应2A(g)⇌2B(g)+C(g)△H<0,达平衡时,要使c(A)增大同时使v(正)增大,应改变的条件为( )
A. 减小容器容积 B. 增大容器容积 C. 减小B的浓度 D. 降温
【答案】A
【解析】
A、减小容器体积,可以增大化学反应速率,且平衡左移,故符合题意,故A正确;
B、增大容器容积,减小化学反应速率,故不符合题意,故B错误;
C、减小B的浓度,平衡右移,A的浓度减小,不符合题意,故C错误;
D、降温化学反应速率减低,故D错误,
故选A.
【点评】本题考查化学反应速率的影响因素,侧重于学生的分析能力和基础知识的综合理解和运用的考查,为高频考点,注意相关基础知识的积累,难度不大.
9.某温度下,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该温度下,BaSO4的Ksp=8×10﹣10 B. M点和P点对应的Ksp相等
C. N点无BaSO4沉淀生成 D. 加入Na2SO4可以使溶液由Q点变到P点
【答案】B
【解析】
【详解】A. 曲线上的点代表的浓度为沉淀溶解平衡时的浓度,N点在曲线的上方,Ba2+和SO42-的乘积大于Ksp,N的乘积为4×10﹣10,大于Ksp,则Ksp不是8×10﹣10,A项错误;
B.曲线上的点代表的浓度为沉淀溶解平衡时的浓度,M和P都在曲线上,因此对应的Ksp相等,B正确;
C.N点在曲线的上方,Ba2+和SO42-的乘积大于Ksp,为过饱和溶液,有沉淀生成,C项错误;
D.加入Na2SO4溶液中SO42-的浓度会增加,但是Q和P的SO42-的浓度相同,D项错误;
本题答案选B。
10.下列可以证明可逆反应N2+3H2⇌2NH3已达到平衡状态的是( )
A. n(N2):n(H2):n(NH3)=1:3:2
B. 恒温恒容时,混合气体密度保持不变
C. 一个N≡N键断裂的同时,有3个H一H键生成
D. 混合气体的总质量不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.可逆反应达到平衡时,各物质的物质的量浓度不变,没要求成比例,A项错误;
B.恒容时,,均为气体,总质量不变,V不变,则密度一直没有变化,所以密度保持不变,不能判断是否平衡,B项错误;
C.一个N≡N键断裂,代表正反应速率,3个H一H键生成代表逆反应速率,且符合方程式计量数比例,C项正确;
D.均为气体,根据质量守恒,总质量一直不变,D项错误;
本题答案选C。
【点睛】判断平衡有两个出发点,1、从实质出发,平衡是,不同的物质表示时成比例,2、从特征出发,各物质的质量分数、浓度保持不变。此外,还有别的物理量可以作为参考,当一个变化的量不变的时候,就达到平衡了;一个一直不变的量不能作为参考。
11.已知:S(s)+O2(g)=SO2(g)△H=﹣297.2kJ•mol﹣1.下列说法中正确的是( )
A. S(s)具有的能量大于SO2(g)具有的能量
B. S(g)+O2(g)=SO2(g)的△H>﹣297.2kJ•mol﹣1
C. S(s)的燃烧热△H=﹣297.2kJ•mol﹣1
D. 形成1mol SO2中的化学键所需能量大于断裂1molS中的化学键所需能量
【答案】C
【解析】
【详解】A.该反应是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,是1molS(s)和1molO2(g)的总能量大于1molSO2(g)的能量,A项错误;
B. 1molS(g)的能量比1molS(s)的高,和氧气反应生成相同的物质放出的热量更多,但是△H的值更小,△H<﹣297.2kJ•mol﹣1,B项错误;
C.根据燃烧热的定义,1mol S(s)完全燃烧生成稳定的氧化物SO2(g),其△H为其燃烧热,C项正确;
D.该反应为放热反应,形成键时释放能量,而不是需要能量,D项错误;
本题答案选C。
【点睛】
12.模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法,电解硫酸钾溶液可制备氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾,装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 通电开始后,阴极附近溶液pH增大
B. 制得的氢氧化钾溶液从出口d流出
C. 电解槽的阳极反应式为2H2O﹣4e-=4H++O2↑
D. 通过阴离子交换膜的离子数等于通过阳离子交换膜的离子数
【答案】D
【解析】
【详解】A.阴极发生的反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,阴极部分生成了OH-,pH增大,A项不符合题意;
B.阴极区生成KOH,生成的KOH溶液,从d口出,B项不符合题意;
C.阳极区发生氧化反应,失去电子,方程式为2H2O﹣4e-=4H++O2↑,C项不符合题意;
D.通过阴阳离子交换膜的电量是一样的,但是经过阳离子交换膜的是K+,而通过阴离子交换膜的是SO42-,它们所带的电量不同,经过离子交换膜的离子数不同,D项符合题意;
本题答案
13.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
【解析】
【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。
14.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
【解析】
【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。
15.将一定量的SO2(g)和O2(g)通入体积为2L的恒容密闭容器中,在不同温度下进行反应,得到下表中的两组数据:下列说法正确的是( )
实验
编号
温度/℃
平衡常数
/mol﹣1•L
起始量/mol
平衡量/mol
SO2
O2
SO2
O2
1
T1
K1
4
2
x
0.8
2
T2
K2
4
2
0.4
y
A. x=2.4,y=0.2 B. T1、T2的大小:T1<T2
C. K1、K2的大小:K1<K2 D. T1℃时,若起始量增倍,K1>K2
【答案】C
【解析】
【分析】
利用反应中物质的转换关系、温度与平衡常数的关系。
【详解】二氧化硫与氧气的反应方程式2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H<0。利用转化关系可以。T1时,O2剩余0.8mol,反应了1.2mol,则SO2反应了2.4mol,剩余了1.6mol,则x=1.6mol;同理可知y=0.2mol。利用三段式求平衡常数,注意体积为2L,表中提供的为物质的量;
T1时 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
开始的浓度mol/L 2 1 0
转化的浓度mol/L 1.2 0.6 1.2
平衡的浓度mol/L 0.8 0.4 1.2
可计算出平衡常数,;
同理T2时 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
开始的浓度mol/L 2 1 0
转化的浓度mol/L 1.8 0.9 1.8
平衡的浓度mol/L 0.2 0.1 1.8
可计算出平衡常数,;
A.利用反应中物质的转换关系,可以求出x=1.6mol, y=0.2mol,A项错误;
B.该反应为放热反应,温度越高,平衡常数越小,计算得知K1
C.根据三等式,计算得知K1
本题答案选C。
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.为了测定某烧碱样品的纯度(含有的少量可溶性杂质不与酸反应),某同学进行滴定实验。回答下列问题
(1)烧碱样品溶液的配制:用_____(填仪器名称,下同)准确称取烧碱样品wg,用新煮沸并冷却的蒸馏水在_____中溶解,完全溶解并冷却后,全部转移至250mL的_____中并定容。
(2)滴定:
Ⅰ.用移液管(或碱式滴定管)量取25.00mL烧碱溶液于锥形瓶中并加几滴甲基橙指示剂;
Ⅱ.将物质的量浓度为mmol•L﹣1的标准H2SO4溶液装入酸式滴定管,调整液面,记下开始刻度V1mL;
Ⅲ.在锥形瓶下垫一张白纸,滴定到终点,记录终点刻度为V2mL
①锥形瓶用蒸馏水洗涤后,水未倒尽,则滴定时用去H2SO4标准溶液的体积_____(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
②步骤Ⅲ的操作中锥形瓶下垫一张白纸的作用是_____。
③步骤Ⅱ中液面应调整到_____,尖嘴部分应_____。
④若酸式滴定管没用标准H2SO4润洗,会对测定结果有何影响_____(填“偏高”“偏低”或“无影响”,其他操作均正确)。
(3)烧碱样品的纯度为_____(用含w、m、V1、V2的代数式表示)。
【答案】 (1). 托盘天平 (2). 烧杯 (3). 容量瓶 (4). 无影响 (5). 便于准确判断滴定终点时溶液的颜色变化情况 (6). 零刻度或零刻度以下 (7). 充满液体,无气泡 (8). 偏高 (9). 80m(V2—V1)/w%
【解析】
【详解】(1)基本的实验操作流程和装置。用天平称量,称量好的药品应该要在烧杯中先溶解冷却,然后再转移到容量瓶中,答案为托盘天平 烧杯 容量瓶;
(2)①锥形瓶中装入待测液,所以锥形瓶中有蒸馏水不会对实验带来影响,答案无影响;
②锥形瓶下垫一张白纸,更有利于观察颜色的变化,答案便于准确判断滴定终点时溶液的颜色变化情况;
③要读取溶液的体积,那么开始的体积的读数应该在零刻度或零刻度以下,嘴的部分应该充满液体,不能有气泡或者有悬挂的液滴,答案零刻度或零刻度以下 充满液体,无气泡;
④酸式滴定管如果没有用硫酸润洗,那么硫酸会被酸式滴定管中的水稀释,浓度变小,消耗的硫酸的量就会变多,测的结果偏高,答案偏高;
(3)利用反应2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O,
2 1
n(NaOH) m(V2-V1) ×10-3
n(NaOH)= 2×m(V2-V1) ×10-3
配制了250mL溶液,取了25mL溶液,样品中的NaOH的质量40g/mol×10×n(NaOH)= 0.8m(V2-V1) ,质量分数为,答案为
【点睛】分析误差时,利用,所有的操作错误,都转化为n或者V的误差,再去判断误差分析。
17.已知SO3分解反应为2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)。在1.0L密闭容器中加入10mol SO3(g),在一定温度进行上述反应,反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强p/kPa
400
412
422
440
469
518
538
560
560
回答下列问题:
(1)欲提高SO3的平衡转化率,应采取的措施为_____(填字母)。
a.增大压强 b.通入SO3 c.降低压强
(2)平衡时SO3的转化率为_____,该温度下的平衡常数Kw=_____
(3)研究表明,SO3(g)分解速率v=4×10﹣3×pSO3(kPa•min﹣1),t=6h时,测得体系中pO2=55kPa,则此时的pSO3=_____kPa,v(SO3)=_____kPa•min﹣1。
【答案】 (1). c (2). 80% (3). 64 (4). 290 (5). 1.16
【解析】
【分析】
在同温同体积的情况下,物质的量之比等于强压之比,所以计算时,可以将物质的量转化为压强。利用三等式,求转化率和平衡常数。
【详解】(1)2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g),提高SO3的平衡转化率,则平衡正向移动。a增大压强,向气体体积减小的方向移动,逆向移动,a不符合题意;b通入SO3,总效果相当于加压,转化率降低,b不符合题意;c降低压强,正向移动,SO3转化率增加,符合题意,答案选c;
(2)在同温同体积的情况下,物质的量之比等于强压比,开始10mol SO3压强为400 kPa,平衡时压强为560 kPa,则总物质的量为14mol,利用三等式,
2SO3(g)⇌ 2SO2(g) + O2(g)
开始的物质的量mol 10 0 0
转化的物质的量mol 2x 2x x
平衡的物质的量mol 10-2x 2x x
平衡时总物质的量为14mol,则10-2x+2x+x=14,x=4mol,
SO3反应了8mol,转化率为=0.8=80%,
,答案为80% 64;
(3)在同温同体积的情况下,物质的量之比等于强压之比,pO2=55kPa,则分解的pSO3=110 kPa,开始是pSO3=400kPa,剩余290 kPa,带入速率公式v=4×10﹣3×pSO3(kPa•min﹣1)= 4×10﹣3×290(kPa•min﹣1)=1.16 kPa•min﹣1;答案为290 kPa 1.16 kPa•min﹣1。
18.低碳环保,减轻大气污染,必须从源头上对尾气进行净化处理。回答下列问题
(1)汽车尾气催化转换器中的反应为2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。若在密闭容器中发生该反应时,c(N2)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图所示。
①由图甲可知,温度T1_____T2(填“>”或“<”,下同);该反应的△H_____0。
②能提高尾气转化率的措施有_____(填字母)。
a.升高温度 b.降低温度 c.增大压强 d.增大催化剂的比表面积
(2)煤燃烧产生的烟气中含有氮氧化物,可用CH4催化还原NOx,消除氮氧化物的污染。已知:①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣867kJ•mol﹣1,②N2O4(g)⇌2NO2(g)△H=+56.9k•mol﹣1,③CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣810.1kJ•mol﹣1,从原电池的工作原理分析,可设计为原电池的反应为_____(填序号)。
(3)下图是通过光电转化原理,以燃煤产生的二氧化碳为原料,制备新产品的示意图。试写出光电转化过程中总反应的化学方程式:_____;催化剂a、b之间连接导线上的电流方向是_____。
【答案】 (1). > (2). < (3). bc (4). ①③ (5). 2CO2+2H2O2HCOOH+O2 (6). b→a
【解析】
【详解】(1)①“先拐先平数值大”,温度越高,反应速度越快,越先达到平衡;从图中可知温度T1时先达到平衡,则T1>T2,T1温度高,但是平衡时c(N2)比T2时低,说明升高温度,逆向移动,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,△H<0;答案为> <;
②提高尾气转化率,则反应需正向移动。a.升高温度,逆向移动,不符合题意;b.降低温度,正向移动,符合题意;c.增大压强,向气体体积减小的反应移动,为正反应方向,符合题意;d.增大催化剂的比表面积,催化剂不影响平衡,平衡不移动;答案为bc;
(2)要设计原电池,则需要自发的氧化还原反应,反应①②③均为氧化还原反应,自发为△H<0,①③符合要求,答案为①③;
(3)从图可知,反应物为CO2和H2O,产物为HCOOH和O2;利用氧化还原反应配平,方程式2CO2+2H2O2HCOOH+O2;a电极上H2O变成O2,化合价升高,失去电子,电子从a→b,那么电流反应方向为b→a;答案为2CO2+2H2O2HCOOH+O2 b→a。
19.化学反应原理是研究和学习化学的重要依据。回答下列问题:
(1)已知氢气的燃烧热△H=﹣285.5kJ•mol﹣1,则电解水的热化学方程式为_____
(2)在298K、101kPa下,2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H=﹣198kJ•mol﹣1,则相同条件下,2mol SO2和 1 mol O2充分反应,最终放出的热量_____198kJ(填“大于”“小于或“等于”);该反应的平衡常数表达式K=_____。
(3)25℃时,下表为一些难溶电解质的相关数据:
物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀时的pH
5.8
4.1
2.0
完全沉淀时的pH
8.3
6.4
3.2
常温下,除去酸性CuCl2溶液中含有的少量FeCl2,其操作步骤为:
①应先加入_____(填试剂名称),发生的离子反应方程式为_____
②再加入CuO,调节溶液的pH在_____范围内,使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤。
【答案】 (1). H2O(l)=H2(g)+O2(g) △H=+285.5 kJ•mol﹣1 (2). 小于 (3). (4). 双氧水(或氯水) (5). H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O(或Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣) (6). 3.2≤pH<4.1
【解析】
【分析】
(1)利用盖斯定律求反应热;
(2)可逆反应的特点、以及和反应热的关系;
(3)pH和Ksp的应用。
【详解】(1)氢气的燃烧热的热化学方程式:H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.5 kJ•mol﹣1,根据盖斯定律,可以写出液态水电解的热化学方程式,答案为H2O(l)=H2(g)+O2(g) △H=+285.5 kJ/mol;(2)可逆反应,不能反应到底,2molSO2和1molO2充分反应不能完全生成2molSO3,而热化学方程式表示的是完全反应生成2molSO3时的反应热,所以反应最终放热比198kJ小;根据方程式就可以写出平衡常数表达式;答案为小于 ;
(3)从表中的数据可以知道,并不能利用生成Fe(OH)2而除去Fe2+ ,因为Fe(OH)2和Cu(OH)2开始沉淀的pH到完成沉淀的pH有重叠的部分,所以不能直接除去 Fe2+,但是Fe(OH)3和Cu(OH)2开始沉淀的pH到完成沉淀的pH没有重叠的部分,Fe3+完全沉淀,Cu2+还没有开始沉淀,所以可以将Fe2+转化为Fe3+,以便除去。
①将Fe2+转化为Fe3+,需要加入氧化剂,但是不能引入新的杂质,可以选用双氧水,阴离子是Cl-,也可以使用氯气,根据氧化还原和电荷守恒配平方程式;答案双氧水(或氯气) H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O(或Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl﹣)
②Fe3+需要完全沉淀,Cu2+没有开始沉淀,所以pH的范围为3.2≤pH<4.1;答案为3.2≤pH<4.1。
20.工业食盐中含Ca2+、Mg2+等杂质,某厂电解饱和食盐水制取NaOH溶液的工艺流程如图所示,回答下列问题:
(1)“精制”过程中发生反应的离子方程式为_____
(2)若粗盐中SO42﹣含量也较高,沉淀剂可以是_____(填字母)且要在试剂Na2CO3之_____加入(填“前”或“后”)。
a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2 c.BaCl2
(3)在电解过程中,产生H2的电极与外接电源的_____极相连;溶液pH增大的区域是_____(填“阳极区”或“阴极区”)。
(4)烧碱和氯气是电解饱和食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k=_____(填写计算表达式和结果且结果保留两位小数)。
【答案】 (1). Ca2++CO32﹣═CaCO3↓、Mg2++2OH﹣═Mg(OH)2↓ (2). ac (3). 前 (4). 负 (5). 阴极区 (6). 1.13
【解析】
【详解】(1)“精制”过程中加入NaOH和Na2CO3,为了除去溶液中的Ca2+和Mg2+, Ca2+以碳酸钙的形式除去,Mg2+以Mg(OH)2的形式除去,根据电荷守恒可以写出方程式,答案为Ca2++CO32﹣═CaCO3↓、Mg2++2OH﹣═Mg(OH)2↓;
(2)SO42﹣可以用Ba2+除去,但是不能引入新的杂志,阴离子可以选择OH﹣和Cl-,不能选NO3-,除杂过程中,试剂要加过量,Ba2+过量后是新的杂质,所以也要除去,恰好使用Na2CO3将其除去,因此要在Na2CO3之前加Ba2+;答案为ac 前;
(3)水得到电子,生成氢气,剩下了OH-,电极方程式2H2O+2e-=H2↑+2OH-,得电子的一极为阴极,与外电源的负极相连,阴极区pH变大;答案为负 阴极区;
(4)电解饱和食盐水的反应方程式2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑,根据方程式,生成2molNaOH 80g,生成1molCl2 71g,则,取两位小数,答案为1.13。
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