还剩24页未读,
继续阅读
【化学】河北省衡水市枣强中学2019-2020学年高二下学期第一次月考(解析版) 试卷
展开
河北省衡水市枣强中学2019-2020学年高二下学期第一次月考
可能用到的相对原子质量H 1 , Li 7 , B 11, C 12,N 14,O 16,Na 23,Mg24,S 32,Cl 35.5, K39,Ca 40,Cr 52,Fe 56,Cu 64,Zn65,Br80,Ag 108, I 127, Ba137,Pb 207
一、单选题
1.25 ℃时,Fe(OH)2和Cu(OH)2的饱和溶液中,金属阳离子的物质的量浓度的负对数[-lgc(M2+)与溶液pH的变化关系如图所示,已知该温度下Ksp[Cu(OH)2]-Ksp[Fe(OH)2],下列说法正确的是
A. b线表示Fe(OH)2饱和溶液中的变化关系,且Ksp[Fe(OH)2]=10-15.1
B. 当Fe(OH)2 和Cu(OH)2沉淀共存时,溶液中:C(Fe2+):c(Cu2+)= l:104.6
C. 向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH,可转化为Y点对应的溶液
D. 除去CuSO4溶液中含有的少量Fe2+,可加入适量CuO
【答案】A
【解析】
A.该温度下,Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Fe(OH)2],则c(Fe2+)>c(Cu2+),离子浓度越大,-lgc(M2+)值越小,则相同条件下,饱和溶液中c(Fe2+)较大,所以Fe(OH)2饱和溶液中-lgc(Fe2+)较小,则b线表示Fe(OH)2饱和溶液中的变化关系,由图象可知,pH=8时,-lgc(Fe2+)=3.1,Ksp[Fe(OH)2]=10-3.1×(10-6)2=10-15.1,故A正确;B.当pH=10时,-lgc(Cu2+)=11.7,则Ksp[Cu(OH)2]=10-11.7×(10-4)2=10-19.7,c(Fe2+):c(Cu2+)===,故B错误;C.向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH,溶液中会生成Cu(OH)2沉淀,溶液中铜离子的浓度会减小,而从X点到Y点铜离子浓度不变,故C错误;D.Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Fe(OH)2],Cu(OH)2更易生成沉淀,在含有Fe2+的CuSO4溶液中,加入适量CuO,不能生成Fe(OH)2沉淀,所以Fe2+浓度不变,故D错误;故选A。
2.25 ℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表:
物质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
颜色
白
淡黄
黄
黑
Ksp
1.8×10-10
7.7×10-13
1.5×10-16
1.8×10-50
下列叙述中不正确的是( )
A. 向AgCl的白色悬浊液中加入0.1 mol/L KI溶液,有黄色沉淀产生
B. 25 ℃时,利用表中的溶度积(Ksp),可以计算AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag+的浓度
C. 25 ℃,AgCl固体分别在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中溶解达到平衡,两溶液中,c(Ag+)和溶度积均相同
D. 在5 mL 1.8×10-6 mol/L NaCl溶液中,加入1滴(20滴约为1 mL)1×10-3 mol/L AgNO3溶液,不能产生白色沉淀
【答案】C
【解析】
【详解】A.对于相同类型的难溶性盐,一般情况下溶度积大的沉淀较易转化成溶度积小的沉淀,如向AgCl的白色悬浊液中加入KI溶液,可生成AgI沉淀,故A不符合题意;
B.AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag+的浓度分别为:mol/L、mol/L、mol/L、mol/L,故B不符合题意;
C.等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中c(Cl-)不同,根据平衡移动可知,AgCl在这两溶液中溶解度不同,因温度不变,因此溶度积相同,但c(Ag+)不同,故C符合题意;
D.1滴溶液体积为0.05mL,加入到5mL溶液中,混合溶液体积几乎不变,当硝酸银加入后,溶液中c(Ag+)=,Qc(AgCl)=c(Ag+)⋅c(Cl−)=1.8×10−6 mol⋅L−1×1×10−5mol⋅L−1=1.8×10−11<1.8×10−10,所以不能产生白色沉淀,故D不符合题意;
故答案为:C。
【点睛】本题D选项的相关判断依据为浓度熵与溶度积的相对大小,计算难点在于混合后溶液相关微粒浓度的变化,这是计算过程中易忽略点,也是易错点,需注意理解分析。
3.在t℃时,Ag2CrO4(橘红色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知AgCl的Ksp=1.8×10-10。下列说法不正确的是( )
A. t℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-8
B. 饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点
C. t℃时,Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等
D. t℃时,将0.01 mol·L-1AgNO3溶液滴入20 mL 0.01 mol·L-1KCl和0.01 mol·L-1K2CrO4的混合溶液中,Cl-先沉淀
【答案】A
【解析】
【详解】A、由图中数据可计算Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO42-)=(1×10-3)2×1×10-5=1.0×10-11,故A错误,符合题意;
B、在Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4,c(CrO42-)增大,则c(Ag+)降低,而X点与Y点的c(Ag+)相同,故B正确,不符合题意;
C、Y点、Z点溶液的温度相同,则Ksp相同,故C正确,不符合题意;
D、由AgCl的Ksp计算此条件下AgCl沉淀时的c(Ag+)=mol·L-1=1.8×10-8mol·L-1,由Ag2CrO4的Ksp计算c(Ag+)=mol·L-1=3.2×10-5mol·L-1,Cl-沉淀需要的c(Ag+)更低,可知Cl-先沉淀,故D正确,不符合题意;
故选A。
4.如图所示为某温度时BaSO4的沉淀溶解平衡曲线,下列说法不正确的是( )
A. 加入Na2SO4(s)可使溶液由a点变为b点
B. 在曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,均有BaSO4沉淀生成
C. 蒸发溶剂可能使溶液由c点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)
D. 升高温度,可使溶液由b点变为c点
【答案】D
【解析】
【详解】A、硫酸钡溶液中存在着溶解平衡,a点在平衡曲线上,加入Na2SO4,会增大c(SO42-),平衡左移,c(Ba2+)应降低,故A正确;
B、在曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,故B正确;
C、c点时溶液不饱和,蒸发溶剂水,c(SO42-)、c(Ba2+)均增大,所以可能使溶液由c点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b),故C正确。
D、升高温度, 溶剂水蒸发,c(SO42-)、c(Ba2+)均增大,溶液过饱和,有沉淀析出,不会使溶液由b点变为c点,故D错误。
本题选D。
5.已知常温下Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2/L2,Ksp(AgI)=1.0×10-16 mol2/L2。下列说法中正确的是
A. 在相同温度下AgCl的溶解度小于AgI的溶解度
B. AgCl和AgI都不溶于水,因此AgCl和AgI不能相互转化
C. 常温下,AgC1若要在NaI溶液中开始转化为AgI,则NaI的浓度必须不低于 ×10-11mol/L
D. 将足量的AgCl分别放入下列物质中:①20mL0.01mol/LKCl溶液 ②10mL0.02mol/LCaCl2溶液 ③30mL0.05mol/LAgNO3溶液。AgCl的溶解度由大到小的顺序为: ③>②>①
【答案】C
【解析】
A、由于AgCl和AgI的组成相同,所以用Ksp可直接判断其溶解度的大小,即AgCl的溶解度大于AgI的溶解度,所以A错误;B、溶液中的反应总是向着能使微粒浓度减小的方向进行,由于AgCl的溶解度大于AgI的,所以AgCl可以转化为AgI,故B错误;C、AgC1在溶液中电离产生的c(Ag+)= c(Cl—)== ×10-5mol/L,所以要转化为AgI,需要NaI的最小浓度为c(I—)= =×10-11mol/L,所以C正确;D、这三种溶液中的c(Ag+)和c(Cl—)的能抑制AgC1的溶解,即c(Ag+)或c(Cl—)越大,使AgC1的溶解度越小,与溶液的体积无关,所以AgCl在这三种溶液中的溶解度由大到小的顺序为:①>②>③,所以D错误。因此本题正确答案为C。
6.根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项
结论
操作
A
CO32-水解是吸热反应
在0.1 mol/LNa2CO3溶液中,滴加2滴酚酞显浅红色,微热,红色加深
B
Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3)
常温下,用饱和Na2CO3溶液可将BaSO4全部转化为BaCO3
C
酸性A比B强
等体积、pH=3的两种酸HA和HB分别与足量的Zn反应,酸HA放出的氢气多
D
金属性:M>N
由M、N与稀硫酸构成的原电池中,M上产生大量气泡
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【分析】
A.水解反应为吸热反应;
B.Qc(BaCO3)>Ksp(BaCO3),则生成碳酸钡沉淀;
C.等pH时酸HA放出的氢气多,可知HA的酸性更弱;
D.由M、N与稀硫酸构成的原电池中,较活泼金属失电子发生氧化反应,较不活泼金属上生成氢气。
【详解】A.水解反应为吸热反应,则滴加2滴酚酞显浅红色,微热,红色加深,可知CO32-水解是吸热反应,A正确;
B.向含有BaSO4溶液中加入饱和Na2CO3溶液,若Qc(BaCO3)>Ksp(BaCO3),则会生成碳酸钡沉淀,与是否发生沉淀的转化无关,因此不能比较Ksp(BaSO4)、Ksp(BaCO3),B错误;
C.等pH时酸HA放出的氢气多,可知溶液中含HA酸物质的量较多,则说明HA的酸性更弱,即酸性:HA
D.由M、N与稀硫酸构成的原电池中,较活泼金属失电子发生氧化反应,较不活泼金属上生成氢气,M上有大量气泡生成,则M为正极,较不活泼,则金属活泼性M<N,D错误;
故合理选项是A。
【点睛】本题考查化学实验方案的评价,把握盐类水解、酸性比较、沉淀生成、原电池反应等知识,侧重分析与实验能力的考查,注意实验的评价性分析,题目难度不大。
7.根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项
实验操作和现象
实验结论
A
向苯酚浊液中加入Na2CO3溶液,溶液变澄清
酸性:苯酚>HCO3-
B
将少量Fe(NO3)2加水溶解后,滴加稀硫酸酸化,再滴加KSCN溶液,溶液变成血红色
Fe(NO3)2已变质
C
氯乙烷与NaOH溶液共热后,滴加AgNO3溶液,生成白色沉淀
氯乙烷发生水解
D
在2 mL 0.01 mol·L-1的Na2S溶液中先滴入几滴0.01 mol·L-1 ZnSO4溶液有白色沉淀生成,再滴入0.01 mol·L-1 CuSO4溶液,又出现黑色沉淀
Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.苯酚与碳酸钠反应生成苯酚钠和碳酸氢钠,则溶液变澄清,说明酸性:苯酚>HCO3-,选项A正确;
B、Fe(NO3)2溶液中滴加稀H2SO4酸化后,相当于存在HNO3,会把Fe2+氧化为Fe3+,滴加KSCN溶液后变红色,不能确定Fe(NO3)2试样已变质,选项B错误;
C、氯乙烷与NaOH溶液共热后,溶液中还存在过量的NaOH溶液,此时直接加入AgNO3 溶液,最终得到的褐色的Ag2O,选项C错误;
D、在2 mL 0.01 mol·L-1的Na2S溶液中先滴入几滴0.01 mol·L-1 ZnSO4溶液有白色沉淀ZnS生成,因为Na2S溶液过量,所以再滴入CuSO4溶液,又出现黑色沉淀CuS,所以无法据此判断Ksp(CuS)与Ksp(ZnS)的大小关系,选项D错误。
答案选A。
8.已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO42—,浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A. Cl-、Br-、CrO42— B. CrO42—、Br-、Cl- C. Br-、Cl-、CrO42— D. Br-、CrO42—、Cl-
【答案】C
【解析】
【详解】析出沉淀时,AgCl溶液中c(Ag+)==mol/L=1.56×10-8mol/L;AgBr溶液中c(Ag+)==mol/L=7.7×10-11mol/L;Ag2CrO4溶液中c(Ag+)==mol/L=3×10-5;c(Ag+)越小,则越容易生成沉淀,所以种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、CrO42-,故选C。
【点睛】本题的易错点为Ag2CrO4溶解平衡时c(Ag+)的计算,要注意Ksp计算表达式的理解和应用,同时注意组成不相似的物质,不能直接根据溶度积判断。
9.下列说法正确的是()
A. 向 AgCl 、 AgBr 的饱和溶液中滴加少量 AgNO3 溶液,溶液中不变
B. 向0.1mol × L-1 的CH3COOH 溶液中加入少量水,溶液中 减小
C. 0.1mol K2Cr2O7 被完全还原为Cr3+ 时,转移的电子数约为1.806 ´1023
D. 一定条件下,反应 2NO(g) + 2CO(g) = N 2(g) + 2CO 2(g) 能自发进行,该反应的ΔH>0
【答案】A
【解析】
【详解】A.AgCl、AgBr饱和溶液中,温度不变的情况下,该比值不变,故A正确;
B.,加水稀释CH3COOH溶液时,c(CH3COOH)减小,温度不变时,Kh不变,该比值增大,故B错误;
C.K2Cr2O7被还原为Cr3+时,Cr元素化合价降低3价,故0.1mol K2Cr2O7被还原为Cr3+时,转移电子数约为3×0.2×6.02×1023=3.612×1023,故C错误;
D.该反应的ΔS<0,该反应能够自发进行,即ΔG=ΔH-TΔS<0,则ΔH必须小于0,故D错误;
故答案为:A。
【点睛】对于稀释过程中,相关微粒浓度的变化分析需注意,稀释过程中,反应方程式中相关微粒的浓度一般情况均会减小,如CH3COONa溶液,溶液中主要存在反应:CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH,稀释过程中,c(CH3COO-)、c(CH3COOH)、c(OH-)、c(Na+)均逐渐减小,非方程式中相关微粒一般结合相关常数进行分析。
10.电解合成 1 , 2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中正确的是
A. 该装置工作时,化学能转变为电能
B. CuCl2能将C2H4还原为 l , 2-二氯乙烷
C. X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D. 该装置总反应为CH2CH2 + 2H2O + 2NaClH2 + 2NaOH + ClCH2CH2Cl
【答案】D
【解析】
【分析】
A. 该装置为外加电源的电解池原理;
B. 根据装置图易知,阳极生成的CuCl2与C2H4发生了氧化还原反应,根据化合价的升降判断该氧化还原反应的规律;
C. 根据电解池阴阳极发生的电极反应式及溶液电中性原则分析作答;
D. 根据具体的电解反应与氧化还原反应综合写出该装置的总反应。
【详解】A. 该装置为电解池,则工作时,电能转变为化学能,故A项错误;
B. C2H4中C元素化合价为-2价,ClCH2CH2Cl中C元素化合价为-1价,则CuCl2能将C2H4氧化为1,2一二氯乙烷,故B项错误;
C. 该电解池中,阳极发生的电极反应式为:CuCl - e- + Cl-= CuCl2,阳极区需要氯离子参与,则X为阴离子交换膜,而阴极区发生的电极反应式为:2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-,有阴离子生成,为保持电中性,需要电解质溶液中的钠离子,则Y为阳离子交换膜,故C项错误;
D. 该装置中发生阳极首先发生反应:CuCl - e- + Cl-= CuCl2,生成的CuCl2再继续与C2H4反应生成1,2一二氯乙烷和CuCl,在阳极区循环利用,而阴极水中的氢离子放电生成氢气,其总反应方程式为:CH2=CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl,故D项正确;
答案选D。
11.某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为糖类(C6H12O6)和O2,X、Y是特殊催化剂型电极,下列说法正确的是
A. 电源a极为正极
B. 该装置中Y电极发生还原反应
C. X电极的电极反应式为6CO2+24H++24e-=C6H12O6+6H2O
D. 理论上,每生成22.4L(标准状况下)O2,必有4mol H+由X极区向Y极区迁移
【答案】C
【解析】
【详解】A、X极上二氧化碳得电子转化为糖类(C6H12O6),发生还原反应,为电解池的阴极,连接负极,则电源a极为负极选项A错误;
B、该装置是电解池装置,与电源正极b极相连的Y电极是电解池的阳极失电子发生氧化反应,选项B错误;
C、X电极与电源负极相连,所以X电极是阴极,发生还原反应,电极反应式为6CO2+24H++24e-=C6H12O6+6H2O,选项C正确;
D、X电极与电源负极相连,所以X电极是阴极,而电解池中氢离子向阴极移动,所以氢离子从阳极Y极区向阴极X极区移动,选项D错误;
答案选C。
【点睛】本题考查化学电源新型电池,为高频考点,明确各个电极上发生的反应、电解质溶液中离子移动方向等知识点是解本题关键,会根据转移电子守恒进行计算,难点是电极反应式的书写。
12.硼酸(H3BO3)为一元弱酸,已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为:H3BO3+OH-=B(OH)4一,H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法正确的是
A. 当电路中通过1mol电子时,可得到lmolH3BO3
B. 将电源的正负极反接,工作原理不变
C. 阴极室的电极反应式为:2H2O-4e-=O2+4H+
D. B(OH)4一穿过阴膜进入阴极室,Na+穿过阳膜进入产品室
【答案】A
【解析】
【分析】
阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+、阴极电极反应式为4H2O+4e-=2H2↑+4OH-,阳极室中的氢离子通入阳膜进入产品室,B(OH)4一穿过阴膜进入产品室,发生反应:B(OH)4一+H+=H2O+H3BO3,据此判断。
【详解】A.阳极发生失去电子的氧化反应,电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+,电路中通过1mol电子时有1molH+生成,硼酸(H3BO3)为一元弱酸,生成1mol硼酸需要1molH+,所以电路中通过1mol电子时,可得到1molH3BO3,A正确;
B.根据以上分析可知如果将电源的正负极反接,工作原理发生变化,B错误;
C.电解时阴极发生得到电子的还原反应,电极反应式为4H2O+4e-=2H2↑+4OH-,C错误;
D.阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+、阴极电极反应式为4H2O+4e-=2H2↑+4OH-,阳极室中的氢离子通入阳膜进入产品室,B(OH)4一穿过阴膜进入产品室,发生反应:B(OH)4一+H+=H2O+H3BO3,Na+穿过阳膜进入阴极室,D错误;
答案选A。
【点睛】本题考查电解工作原理,侧重考查学生分析判断能力,明确各个电极上发生的反应、阴阳离子的移动方向、交换膜的作用是解本题的关键,易错选项是A,注意硼酸是一元弱酸,题目难度中等。
13.二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备,其原理如图所示:
下列说法不正确的是
A. b电极接电源的负极,在b极区流出的Y溶液是稀盐酸
B. 二氧化氯发生器中排出的X溶液中溶质主要为NaCl和NaOH
C. 电解过程中二氧化氯发生器中产生2.24L(标准状况)NH3,则b极产生0.6gH2
D. 电解池a极的电极反应式为NH4+-6e-+4OH-+3Cl-=NCl3+4H2O
【答案】D
【解析】
A. 电解池右边产生氢气,则b电极接电源的负极,在b极区氢离子得电子产生氢气,氯离子通过阴离子交换膜进入左边,盐酸变稀,则流出的Y溶液是稀盐酸,选项A正确;B、二氧化氯发生器中发生的反应为:NCl3+6NaClO2+3H2O=3NaCl+3NaOH+6ClO2+NH3↑,则排出的X溶液中溶质主要为NaCl和NaOH,选项B正确;C、电解过程中二氧化氯发生器中产生2.24L(标准状况)NH3,根据反应NCl3+6NaClO2+3H2O=3NaCl+3NaOH+6ClO2+NH3↑,转移的电子的物质的量为0.6mol,则b极产生0.6gH2,选项C正确;D、电解池a极的电极反应式为NH4+-6e-+4H2O +3Cl-=NCl3+4H+,选项D不正确。答案选D。
14.用石墨电极完成下列电解实验
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A. a、d处:2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B. b处:2Cl--2e-=Cl2↑
C. c处发生了反应:Fe-2e-=Fe2+
D. 根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜
【答案】B
【解析】
【详解】A、a、d处试纸变蓝,说明溶液显碱性,是溶液中的氢离子得到电子生成氢气,破坏了水的电离平衡,氢氧根离子浓度增大造成的,A正确;
B、b处变红,局部褪色,说明是溶液中的氢氧根和氯离子同时放电,分别产生氧气和氯气,氢离子浓度增大,酸性增强,氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性,B错误;
C、c处为阳极,铁失去电子生成亚铁离子,C正确;
D、实验一中ac形成电解池,db形成电解池,所以实验二中也相当于形成三个电解池(一个球两面为不同的两极),m为电解池的阴极,另一球朝m的一面为阳极(n的背面),故相当于电镀,即m上有铜析出,D正确;
答案选B。
【点睛】化学反应主要是物质变化,同时也伴随着能量变化。电化学是化学能与电能转化关系的化学。电解池是把电能转化为化学能的装置,它可以使不能自发进行的化学借助于电流而发生。与外接电源正极连接的电极为阳极,与外接电源的负极连接的电极为阴极。阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。若阳极是活性电极(除Au、Pt、C之外的电极),则电极本身失去电子,发生氧化反应;若是惰性电极(Au、Pt、C等电极),则是溶液中的阴离子放电,放电的先后顺序是S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子,阴极则是溶液中的阳离子放电,放电顺序是Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+,与金属活动性顺序刚好相反。因此掌握电解池反应原理是本题解答的关键。注意依据实验现象分析可能发生的电极反应。
15.下列装置由甲、乙两部分组成(如图所示),甲是将废水中乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质所形成的化学电源;乙利用装置甲模拟工业电解法来处理含Cr2O72-废水,电解过程中溶液发生反应:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。当电池工作时,下列说法错误的是
A. 甲中H+透过质子交换膜由左向右移动
B. 乙池中Fe棒应与甲池中的M极相连
C. M极电极反应式:H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-=2CO2↑+N2↑+16H+
D. 若溶液中减少了0.01molCr2O72-,则电路中至少转移了0.06 mol电子
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据图知,N电极上氧气得电子生成水,该电极上得电子发生还原反应,为正极,M为负极,电解质溶液中阳离子向正极移动,即甲中H+透过质子交换膜由左向右移动,A正确;
B.根据方程式知,乙中Fe失电子生成亚铁离子,则Fe作阳极、C作阴极,阴极连接原电池负极、阳极连接原电池正极,则Fe与N极相连,B错误;
C.根据图知,M电极上生成氢离子,甲是将废水中乙二胺氧化为环境友好物质形成的化学电源,生成含有N元素的物质是氮气、生成含有C元素的物质是二氧化碳,因此电极反应式为H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-=2CO2↑+N2↑+16H+,C正确;
D.Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O中以Fe元素计算转移电子数=6×(3-2)=6,即消耗 1mol Cr2O72-,电路中至少转移了6mol电子,所以溶液中减少了0.01molCr2O72-,则电路中至少转移了0.06mol电子,D正确;
答案选B。
16.高氯酸在化工生产中有广泛应用,工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示.下列说法正确的是
A. 上述装置中,f极为光伏电池的正极
B. 阴极的电极反应为2H2O-4e- =4H++O2↑
C. d处得到较浓的NaOH 溶液,c处得到HClO4
D. 若转移2mol电子,理论上生成100.5gHClO4
【答案】C
【解析】
【详解】A.电解池中阳离子向阴极移动,即d极为阴极,f为电源的负极,故A错误;
B.阴极上阳离子得到电子发生还原反应,故B错误;
C. 阳极的电极反应为2H2O-4e- =4H++O2↑,阴极电解方程式为:4H2O+4e-=4OH-+2H2↑,根据电极方程式可知,电池放电过程是电解水的过程,即在阳极水失去电子,所以在阳极得到高氯酸的浓溶液,在阴极得到浓的NaOH溶液,故C正确;
D.根据阴极电极方程式可知,转移2mol电子时,生成HClO42mol,理论上生成HClO4201g,故D错误;
故选C。
17.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6.0 mol·L-1,用石墨做电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )
A. 原混合溶液中c(K+)为2 mol·L-1
B. 上述电解过程中共转移6 mol电子
C. 电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol
D. 电解后溶液中c(H+)为2 mol·L-1
【答案】A
【解析】
【详解】A、Cu(NO3)2的物质的量是1mol,根据N守恒可得n(KNO3)= 6.0 mol/L×0.5L-2mol=1mol,所以c(K+)= c(KNO3)==2mol/L,选项A正确;
B、电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,在阳极发生反应:4OH--4e-=2H2O+O2↑。n(O2)= =1mol。则转移电子4mol,因此选项B错误;
C、在阴极首先发生反应:Cu2++2e-=Cu,然后发生:2H++2e-=H2↑。由于产生氢气物质的量是1mol,得到电子2mol,则产生Cu转移的电子也是2mol,产生Cu 1mol。所以选项C错误;
D、因为在反应过程中放电的OH-的物质的量与H+及电子的物质的量相等,因为电子转移4mol,所以电解后溶液中H+的物质的量也是4mol,所以c(H+)==8mol/L ,所以选项D错误;
答案选A。
18.空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC),RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图,有关说法正确的是( )
A. 当有0.8mol电子转移时,b极产生4.48LO2
B. 为了增加导电性可以将左边容器中的水改为NaOH溶液
C. d极上发生的电极反应是:2H+ +2e-=H2
D. c极上进行氧化反应,A池中的H+可以通过隔膜进入B
【答案】B
【解析】
【详解】A.没有指明气体所处的温度和压强,无法计算气体的体积,A项错误;
B.电解NaOH溶液,实质是电解水,所以将左边的电解水装置中的水改为NaOH溶液,增大溶液中离子的浓度,增强导电性,B项正确;
C.a电极为阴极,a电极上产生的是氢气,所以d电极发生的电极反应是:H2-2e-=2H+,C项错误;
D.b电极为阳极,b极上产生的气体Y为氧气,c极上是氧气发生还原反应:O2+4e-+4H+=2H2O,c极为燃料电池的正极,d极为燃料电池的负极,B池中的H+通过隔膜进入A池,D项错误;
所以答案选择B项。
【点睛】右侧为氢氧酸性燃料电池,A池为正极室,B极为负极室。在原电池的内电路中,氢离子作为阳离子应向正极移动,所以氢离子移向A极室。
19.用 NA 表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是()
A. 电解精炼铜,当外电路通过 NA 个电子时,阳极质量减小 32 g
B. 反应 3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)ΔH=-92 kJ·mol-1,当放出 9.2 kJ 热量时,反应的 N2 为2.24L
C. 常温常压下 27 克 Al 与 33.6L 氯气完全反应,电子转移数小于 3NA
D. 1 mol·L-1 氯化铜溶液中,若 Cl-的数目为 2NA,则 Cu2+的数目略小于 NA
【答案】D
【解析】
【详解】A.电解精炼铜时,阳极上放电的除了铜,还有比铜活泼的金属杂质,故当转移NA个电子时,阳极减少的质量不等于32g,故A错误;
B.反应3H2(g)+N2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-92 kJ·mol-1,转移6mol电子,放出热量9.2kJ时,转移电子0.6NA,反应的N2标况下为2.24L,故B错误;
C.常温常压下与33.6L氯气的物质的量小于1.5mol, 所以与27克Al不能完全反应,故C错误;
D.氯化铜的化学式为CuCl2,n( Cu2+): n(Cl-)= 2:1,所以在1mol·L-1氯化铜溶液中,若Cl-的数目为2NA,则Cu2+水解少量消耗,数目略小于NA,故D正确;
故选D。
20.新型可控电池——锂水电池,工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A. 碳极发生的反应:2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B. 有机电解质和水溶液不可以互换区域
C. 理论上外电路中每转移1 mol电子,负极消耗的质量为7 g
D. 若该电池可以充电,充电时碳极接外加电源的负极,锂极接外加电源的正极
【答案】D
【解析】
【分析】
锂能够与水反应,则形成原电池时,锂为负极,碳为正极,且负极不能与水接触,负极反应为Li-e-=Li+,正极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,结合原电池原理分析解答。
【详解】A.根据图示和上述分析,碳为正极,正极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,故A正确;
B.金属Li可以和水发生反应生成氢氧化锂和氢气,但和有机电解质不反应,所以有机电解质和水溶液不可以互换区域,故B正确;
C.根据Li-e-=Li+可知,外电路中每转移1mol电子,消耗1moLi,质量为7g,故C正确;
D.充电时,锂电极发生还原反应生成Li,应连接电源负极,碳极接外加电源的正极,故D错误;
故选D。
【点睛】本题的易错点为B,要注意锂能够与水反应,因此锂尽可能不与水直接接触,以提高锂的利用率,提高能量转换的效率。
21.具有下列电子层结构的原子或离子,其对应元素一定属于同一周期的是( )
A. 两原子核外全部都是s电子
B. 最外层电子排布为3s23p6的原子和最外层电子排布为3s23p6的离子
C. 原子核外M层上的s、p能级都充满电子,而3d能级上没有电子的两种原子
D. 3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上只有一个未成对电子的原子
【答案】D
【解析】
【详解】A.氢原子和锂原子都只有s电子但不在同一周期,A错误;
B.最外层电子排布为3s23p6的微粒可能是原子或离子,其核外电子数相等,但质子数可以不同,例如Ar和K+,两者对应元素不在同一周期,B错误;
C.原子核外M层上的s、p能级都充满电子,而3d能级上没有电子的两种原子,这里M层可能是最外层,则该原子为Ar,若M为次外层,该原子可能是K,两者不在同一周期,C错误;
D.3p能级上只有一个空轨道的原子,根据洪特规则可知该轨道电子为3p2,该原子可推知为Si,3p能级上只有一个未成对电子的原子,根据洪特规则可知该轨道电子为3p5,该原子可推知为Cl,两者处于同一周期,D正确。
故答案选D。
22.下列表示钠原子的式子中能反映能级差别和电子自旋状态的是()
A.
B.
C. 1s22s22p63s1
D
【答案】D
【解析】
【详解】A.原子结构示意图中只提供电子层,没有电子亚层,不能看出电子自旋状态,故A错误;
B.23Na中只能知道Na含有11个电子,不能反映能级差别和电子自旋状态,故B错误;
C.电子排布式中含有电子层和电子亚层,能看出电子的能级差别,但是不能看出电子自旋状态,故C错误;
D.电子排布图中包含了电子层和电子亚层,小方块表示了能级差别,方块中的箭头表示电子自旋状态,故D正确。
故选D。
【点睛】本题考查了电子排布、原子结构示意图、原子符号的表示,注意把握原子的表示方法和电子排布规律,易错点C,电子排布式中含有电子层和电子亚层,但是不能看出电子自旋状态。
23.基态X、Y、Z原子的核外电子排布式如下表,则下列化合物中不存在的是
基态原子的核外电子排布式
X
1S22S22P4
Y
1S22S22P63S1
Z
1S22S22P63S23P4
A. Y2ZX3 B. Y2X2 C. YZ D. ZX3
【答案】C
【解析】
【分析】
X的基态原子的核外电子排布式1S22S22P4,则X为氧;Y的基态原子的核外电子排布式1S22S22P63S1,则Y为钠;Z的基态原子的核外电子排布式1S22S22P63S23P4,则Z为硫。
【详解】A.Na2SO3是亚硫酸钠的化学式,A不合题意;
B.Na2O2是过氧化钠的化学式,B不合题意;
C.NaS,不存在此化合物,C符合题意;
D.SO3是三氧化硫的化学式,D不合题意;
故选C。
24.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物,Z元素可形成负一价离子。下列说法正确的是( )
A. X元素原子的基态电子排布式为
B. X元素是第四周期第ⅤA族元素
C. Y元素原子的电子排布图为
D. Z元素的单质在氧气中不能燃烧
【答案】B
【解析】
【分析】
X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,X元素原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s24p3,则X原子序数为33,X元素是As;Y元素的原子最外层2p轨道上有2个未成对电子,则Y元素原子的电子排布式为:1s22s22p2或1s22s22p4,Y可能为C或O;三种元素的原子序数为42,则Z元素的原子序数为:42-33-8=1,或42-33-6=3,Z元素可能为H或Li,由于Z可以形成负一价离子,所以Z为H,则Y为O,X2Y3为As2O3。可在此基础上对各选项作出判断。
【详解】A. 根据分析X元素为As,其原子的基态电子排布式为[Ar]3d104s24p3,A选项错误;
B. X元素价电子构型为4s24p3,原子最高电子占有能层n=4,价电子数为5,所以,X是第四周期ⅤA族元素,B选项正确;
C. Y为O,Y元素原子的电子排布图为,C选项错误;
D. Z为H,Z元素的单质H2可在氧气中燃烧,D选项错误;
答案选B。
【点睛】1.np轨道上有2个未成对电子的情况有两种:np2或np4;
2.用原子实简化原子电子排布式的书写,并不一定是原子实+价电子构型。如本题中的As:原子基态电子排布式为[Ar]3d104s24p3,并不是[Ar]4s24p3。
25.下列各项叙述中,正确的是( )
A. Na、Mg、Al的未成对电子数依次增多
B. 价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,是p区元素
C. 2p和3p轨道形状均为哑铃形,能量也相等
D. 氮原子的最外层电子排布图:
【答案】B
【解析】
【详解】A. Na、Mg、Al三种元素的电子排布式分别为:1s22s22p63s1、1s22s22p63s2、1s22s22p63s23p1,未成对电子数分别为1、0、3,并没有依次增多,A项错误;
B. 根据价电子排布式可知,该元素共有四个电子层,位于第四周期,最外层有5个电子,处于第ⅤA族,在周期表中处于p区,B项正确;
C. 2p和3p轨道形状均为哑铃形,离原子核越远,能量越高,因此2p轨道能量小于3p轨道能量,C项错误;
D. 氮原子的最外层电子排布图违背了洪特规则,正确的价层电子排布图为:,D项错误;
答案选B。
二、填空题(共 50 分)
26.通过学习,同学们对宏观辨识与微观探析,变化观念与平衡思想等学科素养有了进一步的认识和理解。请根据所学知识回答下列问题:
(1)铅蓄电池是典型的可充电型电池,电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4 +2H2O。放电时,负极的电极反应式是_______;充电时,当外电路通过 0.2 mol 电子时,理论上正极板的质量减少_________g。
(2)已知:常温下,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38。
①常温下,某酸性 MgCl2 溶液中含有少量的 FeCl3 ,为了得到纯净的 MgCl2·2H2O 晶体,应加入_________填化学式),调节溶液的 pH=4,使溶液中的 Fe3+转化为 Fe(OH)3沉淀,此时溶液中的 c(Fe3+)=_________mol·L-1。
②常温下,若将 0.01 mol·L-1 MgCl2 溶液与至少________mol·L-1 NaOH 溶液等体积混合时有沉淀生成。
(3)25℃时,几种离子开始沉淀时的 pH 如下表:
离子
Fe2+
Cu2+
Mg2+
pH
7.6
5.2
10.4
当向含相同浓度 Cu2+、Mg2+、Fe2+的溶液中滴加 NaOH 溶液时,__________先沉淀(填离子符号),要使 0.3mol·L-1 硫酸铜溶液中Cu2+沉淀较为完全(当 Cu2+浓度降至 10-5 mol·L-1时),则应向溶液里加入氢氧化钠溶液使溶液 pH 为________(KspCu(OH)2=1×10-20)
【答案】 (1). Pb-2e-+SO42-=PbSO4 (2). 6.4 (3). MgO(或Mg(OH)2、MgCO3等) (4). 4×10-8 mol·L-1 (5). 1.2×10-4 (6). Cu2+ (7). 6.5
【解析】
【详解】(1)根据电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O可知,放电时,Pb作负极,PbO2作正极,负极的电极反应式为:Pb-2e-+SO42-=PbSO4,充电时,原负极板发生反应为:PbSO4+2e-=Pb+SO42-,原正极板发生反应为:PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+SO42-+4H+,电路通过0.2mol电子时,理论上正极板的质量减少6.4g;
故答案为:Pb-2e-+SO42-=PbSO4 ;6.4;
(2)已知:常温下,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38。
①为得到纯净的MgCl2·2H2O晶体要除去氯化铁,加入的物质和氯化铁反应生成氢氧化铁且不能引进新的杂质,所以加入物质后应能转化为MgCl2,所以应该加入含Mg元素的物质,可以是MgO(或Mg(OH)2、MgCO3等),调节溶液的pH=4,溶液中c(H+)=10-4 mol·L-1, c(OH-)=10-10 mol·L-1,使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,c(Fe3+)= mol·L-1;故答案为:MgO(或Mg(OH)2、MgCO3等);;
②等体积混合浓度减半,c(Mg2+)=0.005 mol·L-1,=1.8×10-11,c(OH-)=6×10-5,所以NaOH溶液的浓度为6×2×10-4=1.2×10-4mol·L-1;
故答案为:1.2×10-4;
(3)pH小的离子先沉淀,溶度积常数越小的物质越先沉淀,所以Cu2+先沉淀, 0.3mol/L的CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全(当Cu2+浓度降至10-5 mol·L-1时),则应向溶液里加NaOH溶液,c(Cu2+)=10-5mol/L,c(OH-)==10-7.5mol/L,c(H+)=10-6.5mol/L,所以pH=6.5,
故答案为Cu2+;6.5。
27.某同学设计了一组电化学装置如图所示,其中乙装置中 X 为阳离子交换膜,甲醇(CH3OH)具有可燃性。
根据要求回答相关问题:
(1)写出装置甲中负极的电极反应式:________。
(2)装置乙中石墨电极(C)的电极反应式为:_________。
(3)当装置甲中消耗 0.05molO2 时,丙装置中阳极产生气体的体积 ____________L(标况下);
(4)若按(3)数据,装置乙中溶液的 pH 为_____________(溶液体积为 200mL 不变)。要使乙中溶液恢复到原来的状态,需要加入的物质是__________,对应用量为___________mol.
【答案】 (1). CH3OH−6e−+8OH−═CO32−+6H2O (2). 2Cl−−2e−=Cl2↑ (3). 1.68 (4). 14 (5). HCl (6). 0.2
【解析】
【详解】(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,所以通入氧气的电极是正极,负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应为:CH3OH−6e−+8OH−═CO32−+6H2O,正极发生还原反应,电极方程式为O2+2H2O+4e−═4OH−;
故答案为:CH3OH−6e−+8OH−═CO32−+6H2O;
(2)乙池有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为:2Cl−−2e−═Cl2↑;
故答案为: 2Cl−−2e−=Cl2↑;
(3)当装置甲中消耗0.05molO2时,由电极方程式O2+2H2O+4e−═4OH−可知转移0.2mol电子,装置丙中阳极电极反应为:2Cl−−2e−=Cl2↑,4OH−−4e−=2H2O+O2↑,氯化铜物质量n=0.1L×0.5mol/L=0.05mol,n(Cl−)=0.1mol,生成氯气电子转移0.1mol,生成氯气物质的量0.05mol,则氢氧根离子电解反应电子转移0.1mol,生成氧气0.025mol,生成气体物质的量=0.05mol+0.025mol=0.075mol,标准状况下气体体积=0.075mol×22.4L/mol=1.68L;
故答案为:1.68;
(4)装置乙中阴极发生2H2O+2e−=H2+2OH−,可知生成0.2molOH−,溶液体积为200mL,则c(OH−)=1mol/L,则pH=14。
若复原至原状态,需HCl气体0.2mol;
故答案为:14;HCl; 0.2。
28.(1)利用电化学原理,将 NO2、O2 和熔融 KNO3 制成燃料电池,模拟工业电解法来处理含 Cr2O72-废水,如下图所示;电解过程中溶液发生反应: Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2 O。
①甲池工作时,NO2 转变成绿色硝化剂 Y,Y 是 N2O5,可循环使用,则石墨Ⅱ附近发生的电极反应式为______。
②向完全还原为 Cr3+的乙池工业废水中滴加 NaOH 溶液,可将铬以 Cr(OH)3 沉淀的形式除去,已知 Cr(OH)3 存在以下溶解平衡:Cr(OH)(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq),常温下 Cr(OH)3 的溶度积 K=c(Cr3+)•c(3OH-)=1.0×10-32,要使 c(Cr3+)降至 10-5mol•L-1,溶液的 pH 应调至___________。
(2)镉镍可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充、放电反应按下式进行: Cd+2NiO(OH)+H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2
回答下列问题:
①放电时,金属 Cd 作______极;
②充电时的阳极电极反应式为。_____
③充电时,当电路中通过 0.2moleˉ,阴极质量将___________(填“增加”、“减少”)___________。
【答案】 (1). O2+4e-+2N2O5=4NO3- (2). 5 (3). 负 (4). Ni(OH)2-e-+ OH-= NiO(OH)+ H2O (5). 减少 (6). 3.4g
【解析】
【详解】(1) ①甲池为NO2、O2和熔融KNO3组成的燃料电池,由图示知电池工作时通入NO2的一极产生N2O5,氮元素的化合价由+4价升高到+5价,失去电子,故石墨I作负极,所以石墨II作正极;且电解质是熔融KNO3,所以通入O2和N2O5转化为NO3-,则石墨Ⅱ附近发生的电极反应为O2+4e-+2N2O5=4NO3-。
故答案为: O2+4e-+2N2O5=4NO3-;
②要使c(Cr3+)降至10-5mol•L-1,则此时溶液中c(OH-)===10-9mol/L,c(H+)===10-5mol/L,pH=-lg10-5=5,即溶液的pH应调至5。
故答案为:5;
(2)①放电时,所给式子从左往右看,此时Cd的化合价升高,所以Cd作负极;
故答案为:负;
②充电时,所给式子从右往左看,阳极发生的氧化反应,其对应的电极反应式为:Ni(OH)2-e-+OH-= NiO(OH)+ H2O;
故答案为:Ni(OH)2-e-+OH-= NiO(OH)+ H2O;
③充电时阴极发生反应:Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-,阴极质量要减小,减少的质量即是生成的OH-的质量。此时得电子的物质的量与OH-的物质的量相等,所以生成的OH-的物质的量也是0.2mol,其质量为3.4g。
故答案为:减少;3.4g。
【点睛】本题考查电化学、电离平衡常数的相关应用,易错点(2)Cd+2NiO(OH)+H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2要注意正方向是电解,逆方向是原电池;难点(1)关于沉淀完全的pH 计算。
29.化合物 YX2、ZX2 中,X、Y、Z 的核电荷数小于 18;X 原子最外能层的 p 能级中有一个轨道充填了 2 个电子,Y 原子的最外层中 p 能级的电子数等于前一能层电子总数,且X 和 Y 具有相同的电子层数;Z 与 X 在周期表中位于同一主族。回答下列问题:
(1)X 电子排布式为______________,Y 的价电子轨道表示式为_______。
(2)ZX2 的分子式是_______,YX2 电子式是_______ 。
(3)Z 形成的简单阴离子的结构示意图是___________。
(4) Y 和 Z 一定条件下形成简单分子的结构式是___________________。
【答案】 (1). 1s22s22p4 (2). (3). SO2 (4). (5). (6). S=C=S
【解析】
【分析】
化合物YX2、ZX2中,X、Y、Z的核电荷数小于18;X原子最外能层的p能级中有一个轨道充填了2个电子,所以X是氧。Y原子的最外层中p能级的电子数等于前一能层电子总数,因此应该为2,且X和Y具有相同的电子层,所以Y是碳。Z与X在周期表中位于同一主族,所以Z是硫,据此解答。
【详解】根据以上分析可知X是O,Y是C,Z是S。则
(1)X是O,X的电子排布式为1s22s22p4,Y是碳元素,则Y的轨道表示式为;
故答案为:1s22s22p4 ; ;
(2)ZX2的分子式是SO2,YX2的分子式是CO2,电子式是。
故答案为:SO2 ; ;
(3)Z形成的简单阴离子是S2-,其结构示意图是。
故答案为: ;
(4)Y和Z在一定条件下形成简单分子是CS2,其结构式是S=C=S。
故答案为: S=C=S。
可能用到的相对原子质量H 1 , Li 7 , B 11, C 12,N 14,O 16,Na 23,Mg24,S 32,Cl 35.5, K39,Ca 40,Cr 52,Fe 56,Cu 64,Zn65,Br80,Ag 108, I 127, Ba137,Pb 207
一、单选题
1.25 ℃时,Fe(OH)2和Cu(OH)2的饱和溶液中,金属阳离子的物质的量浓度的负对数[-lgc(M2+)与溶液pH的变化关系如图所示,已知该温度下Ksp[Cu(OH)2]-Ksp[Fe(OH)2],下列说法正确的是
A. b线表示Fe(OH)2饱和溶液中的变化关系,且Ksp[Fe(OH)2]=10-15.1
B. 当Fe(OH)2 和Cu(OH)2沉淀共存时,溶液中:C(Fe2+):c(Cu2+)= l:104.6
C. 向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH,可转化为Y点对应的溶液
D. 除去CuSO4溶液中含有的少量Fe2+,可加入适量CuO
【答案】A
【解析】
A.该温度下,Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Fe(OH)2],则c(Fe2+)>c(Cu2+),离子浓度越大,-lgc(M2+)值越小,则相同条件下,饱和溶液中c(Fe2+)较大,所以Fe(OH)2饱和溶液中-lgc(Fe2+)较小,则b线表示Fe(OH)2饱和溶液中的变化关系,由图象可知,pH=8时,-lgc(Fe2+)=3.1,Ksp[Fe(OH)2]=10-3.1×(10-6)2=10-15.1,故A正确;B.当pH=10时,-lgc(Cu2+)=11.7,则Ksp[Cu(OH)2]=10-11.7×(10-4)2=10-19.7,c(Fe2+):c(Cu2+)===,故B错误;C.向X点对应的饱和溶液中加入少量NaOH,溶液中会生成Cu(OH)2沉淀,溶液中铜离子的浓度会减小,而从X点到Y点铜离子浓度不变,故C错误;D.Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Fe(OH)2],Cu(OH)2更易生成沉淀,在含有Fe2+的CuSO4溶液中,加入适量CuO,不能生成Fe(OH)2沉淀,所以Fe2+浓度不变,故D错误;故选A。
2.25 ℃时有关物质的颜色和溶度积(Ksp)如下表:
物质
AgCl
AgBr
AgI
Ag2S
颜色
白
淡黄
黄
黑
Ksp
1.8×10-10
7.7×10-13
1.5×10-16
1.8×10-50
下列叙述中不正确的是( )
A. 向AgCl的白色悬浊液中加入0.1 mol/L KI溶液,有黄色沉淀产生
B. 25 ℃时,利用表中的溶度积(Ksp),可以计算AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag+的浓度
C. 25 ℃,AgCl固体分别在等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中溶解达到平衡,两溶液中,c(Ag+)和溶度积均相同
D. 在5 mL 1.8×10-6 mol/L NaCl溶液中,加入1滴(20滴约为1 mL)1×10-3 mol/L AgNO3溶液,不能产生白色沉淀
【答案】C
【解析】
【详解】A.对于相同类型的难溶性盐,一般情况下溶度积大的沉淀较易转化成溶度积小的沉淀,如向AgCl的白色悬浊液中加入KI溶液,可生成AgI沉淀,故A不符合题意;
B.AgCl、AgBr、AgI、Ag2S饱和水溶液中Ag+的浓度分别为:mol/L、mol/L、mol/L、mol/L,故B不符合题意;
C.等物质的量浓度NaCl、CaCl2溶液中c(Cl-)不同,根据平衡移动可知,AgCl在这两溶液中溶解度不同,因温度不变,因此溶度积相同,但c(Ag+)不同,故C符合题意;
D.1滴溶液体积为0.05mL,加入到5mL溶液中,混合溶液体积几乎不变,当硝酸银加入后,溶液中c(Ag+)=,Qc(AgCl)=c(Ag+)⋅c(Cl−)=1.8×10−6 mol⋅L−1×1×10−5mol⋅L−1=1.8×10−11<1.8×10−10,所以不能产生白色沉淀,故D不符合题意;
故答案为:C。
【点睛】本题D选项的相关判断依据为浓度熵与溶度积的相对大小,计算难点在于混合后溶液相关微粒浓度的变化,这是计算过程中易忽略点,也是易错点,需注意理解分析。
3.在t℃时,Ag2CrO4(橘红色)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。又知AgCl的Ksp=1.8×10-10。下列说法不正确的是( )
A. t℃时,Ag2CrO4的Ksp为1×10-8
B. 饱和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y点变为X点
C. t℃时,Y点和Z点时Ag2CrO4的Ksp相等
D. t℃时,将0.01 mol·L-1AgNO3溶液滴入20 mL 0.01 mol·L-1KCl和0.01 mol·L-1K2CrO4的混合溶液中,Cl-先沉淀
【答案】A
【解析】
【详解】A、由图中数据可计算Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO42-)=(1×10-3)2×1×10-5=1.0×10-11,故A错误,符合题意;
B、在Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4,c(CrO42-)增大,则c(Ag+)降低,而X点与Y点的c(Ag+)相同,故B正确,不符合题意;
C、Y点、Z点溶液的温度相同,则Ksp相同,故C正确,不符合题意;
D、由AgCl的Ksp计算此条件下AgCl沉淀时的c(Ag+)=mol·L-1=1.8×10-8mol·L-1,由Ag2CrO4的Ksp计算c(Ag+)=mol·L-1=3.2×10-5mol·L-1,Cl-沉淀需要的c(Ag+)更低,可知Cl-先沉淀,故D正确,不符合题意;
故选A。
4.如图所示为某温度时BaSO4的沉淀溶解平衡曲线,下列说法不正确的是( )
A. 加入Na2SO4(s)可使溶液由a点变为b点
B. 在曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,均有BaSO4沉淀生成
C. 蒸发溶剂可能使溶液由c点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b)
D. 升高温度,可使溶液由b点变为c点
【答案】D
【解析】
【详解】A、硫酸钡溶液中存在着溶解平衡,a点在平衡曲线上,加入Na2SO4,会增大c(SO42-),平衡左移,c(Ba2+)应降低,故A正确;
B、在曲线上方区域(不含曲线)任意一点时,Qc>Ksp,溶液过饱和,有沉淀析出,故B正确;
C、c点时溶液不饱和,蒸发溶剂水,c(SO42-)、c(Ba2+)均增大,所以可能使溶液由c点变为曲线上a、b之间的某一点(不含a、b),故C正确。
D、升高温度, 溶剂水蒸发,c(SO42-)、c(Ba2+)均增大,溶液过饱和,有沉淀析出,不会使溶液由b点变为c点,故D错误。
本题选D。
5.已知常温下Ksp(AgCl)=1.8×10-10mol2/L2,Ksp(AgI)=1.0×10-16 mol2/L2。下列说法中正确的是
A. 在相同温度下AgCl的溶解度小于AgI的溶解度
B. AgCl和AgI都不溶于水,因此AgCl和AgI不能相互转化
C. 常温下,AgC1若要在NaI溶液中开始转化为AgI,则NaI的浓度必须不低于 ×10-11mol/L
D. 将足量的AgCl分别放入下列物质中:①20mL0.01mol/LKCl溶液 ②10mL0.02mol/LCaCl2溶液 ③30mL0.05mol/LAgNO3溶液。AgCl的溶解度由大到小的顺序为: ③>②>①
【答案】C
【解析】
A、由于AgCl和AgI的组成相同,所以用Ksp可直接判断其溶解度的大小,即AgCl的溶解度大于AgI的溶解度,所以A错误;B、溶液中的反应总是向着能使微粒浓度减小的方向进行,由于AgCl的溶解度大于AgI的,所以AgCl可以转化为AgI,故B错误;C、AgC1在溶液中电离产生的c(Ag+)= c(Cl—)== ×10-5mol/L,所以要转化为AgI,需要NaI的最小浓度为c(I—)= =×10-11mol/L,所以C正确;D、这三种溶液中的c(Ag+)和c(Cl—)的能抑制AgC1的溶解,即c(Ag+)或c(Cl—)越大,使AgC1的溶解度越小,与溶液的体积无关,所以AgCl在这三种溶液中的溶解度由大到小的顺序为:①>②>③,所以D错误。因此本题正确答案为C。
6.根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项
结论
操作
A
CO32-水解是吸热反应
在0.1 mol/LNa2CO3溶液中,滴加2滴酚酞显浅红色,微热,红色加深
B
Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3)
常温下,用饱和Na2CO3溶液可将BaSO4全部转化为BaCO3
C
酸性A比B强
等体积、pH=3的两种酸HA和HB分别与足量的Zn反应,酸HA放出的氢气多
D
金属性:M>N
由M、N与稀硫酸构成的原电池中,M上产生大量气泡
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【分析】
A.水解反应为吸热反应;
B.Qc(BaCO3)>Ksp(BaCO3),则生成碳酸钡沉淀;
C.等pH时酸HA放出的氢气多,可知HA的酸性更弱;
D.由M、N与稀硫酸构成的原电池中,较活泼金属失电子发生氧化反应,较不活泼金属上生成氢气。
【详解】A.水解反应为吸热反应,则滴加2滴酚酞显浅红色,微热,红色加深,可知CO32-水解是吸热反应,A正确;
B.向含有BaSO4溶液中加入饱和Na2CO3溶液,若Qc(BaCO3)>Ksp(BaCO3),则会生成碳酸钡沉淀,与是否发生沉淀的转化无关,因此不能比较Ksp(BaSO4)、Ksp(BaCO3),B错误;
C.等pH时酸HA放出的氢气多,可知溶液中含HA酸物质的量较多,则说明HA的酸性更弱,即酸性:HA
故合理选项是A。
【点睛】本题考查化学实验方案的评价,把握盐类水解、酸性比较、沉淀生成、原电池反应等知识,侧重分析与实验能力的考查,注意实验的评价性分析,题目难度不大。
7.根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项
实验操作和现象
实验结论
A
向苯酚浊液中加入Na2CO3溶液,溶液变澄清
酸性:苯酚>HCO3-
B
将少量Fe(NO3)2加水溶解后,滴加稀硫酸酸化,再滴加KSCN溶液,溶液变成血红色
Fe(NO3)2已变质
C
氯乙烷与NaOH溶液共热后,滴加AgNO3溶液,生成白色沉淀
氯乙烷发生水解
D
在2 mL 0.01 mol·L-1的Na2S溶液中先滴入几滴0.01 mol·L-1 ZnSO4溶液有白色沉淀生成,再滴入0.01 mol·L-1 CuSO4溶液,又出现黑色沉淀
Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.苯酚与碳酸钠反应生成苯酚钠和碳酸氢钠,则溶液变澄清,说明酸性:苯酚>HCO3-,选项A正确;
B、Fe(NO3)2溶液中滴加稀H2SO4酸化后,相当于存在HNO3,会把Fe2+氧化为Fe3+,滴加KSCN溶液后变红色,不能确定Fe(NO3)2试样已变质,选项B错误;
C、氯乙烷与NaOH溶液共热后,溶液中还存在过量的NaOH溶液,此时直接加入AgNO3 溶液,最终得到的褐色的Ag2O,选项C错误;
D、在2 mL 0.01 mol·L-1的Na2S溶液中先滴入几滴0.01 mol·L-1 ZnSO4溶液有白色沉淀ZnS生成,因为Na2S溶液过量,所以再滴入CuSO4溶液,又出现黑色沉淀CuS,所以无法据此判断Ksp(CuS)与Ksp(ZnS)的大小关系,选项D错误。
答案选A。
8.已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10,Ksp(AgBr)=7.7×10-13,Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO42—,浓度均为0.010 mol·L-1,向该溶液中逐滴加入0.010 mol·L-1的AgNO3溶液时,三种阴离子产生沉淀的先后顺序为( )
A. Cl-、Br-、CrO42— B. CrO42—、Br-、Cl- C. Br-、Cl-、CrO42— D. Br-、CrO42—、Cl-
【答案】C
【解析】
【详解】析出沉淀时,AgCl溶液中c(Ag+)==mol/L=1.56×10-8mol/L;AgBr溶液中c(Ag+)==mol/L=7.7×10-11mol/L;Ag2CrO4溶液中c(Ag+)==mol/L=3×10-5;c(Ag+)越小,则越容易生成沉淀,所以种阴离子产生沉淀的先后顺序为Br-、Cl-、CrO42-,故选C。
【点睛】本题的易错点为Ag2CrO4溶解平衡时c(Ag+)的计算,要注意Ksp计算表达式的理解和应用,同时注意组成不相似的物质,不能直接根据溶度积判断。
9.下列说法正确的是()
A. 向 AgCl 、 AgBr 的饱和溶液中滴加少量 AgNO3 溶液,溶液中不变
B. 向0.1mol × L-1 的CH3COOH 溶液中加入少量水,溶液中 减小
C. 0.1mol K2Cr2O7 被完全还原为Cr3+ 时,转移的电子数约为1.806 ´1023
D. 一定条件下,反应 2NO(g) + 2CO(g) = N 2(g) + 2CO 2(g) 能自发进行,该反应的ΔH>0
【答案】A
【解析】
【详解】A.AgCl、AgBr饱和溶液中,温度不变的情况下,该比值不变,故A正确;
B.,加水稀释CH3COOH溶液时,c(CH3COOH)减小,温度不变时,Kh不变,该比值增大,故B错误;
C.K2Cr2O7被还原为Cr3+时,Cr元素化合价降低3价,故0.1mol K2Cr2O7被还原为Cr3+时,转移电子数约为3×0.2×6.02×1023=3.612×1023,故C错误;
D.该反应的ΔS<0,该反应能够自发进行,即ΔG=ΔH-TΔS<0,则ΔH必须小于0,故D错误;
故答案为:A。
【点睛】对于稀释过程中,相关微粒浓度的变化分析需注意,稀释过程中,反应方程式中相关微粒的浓度一般情况均会减小,如CH3COONa溶液,溶液中主要存在反应:CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH,稀释过程中,c(CH3COO-)、c(CH3COOH)、c(OH-)、c(Na+)均逐渐减小,非方程式中相关微粒一般结合相关常数进行分析。
10.电解合成 1 , 2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中正确的是
A. 该装置工作时,化学能转变为电能
B. CuCl2能将C2H4还原为 l , 2-二氯乙烷
C. X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D. 该装置总反应为CH2CH2 + 2H2O + 2NaClH2 + 2NaOH + ClCH2CH2Cl
【答案】D
【解析】
【分析】
A. 该装置为外加电源的电解池原理;
B. 根据装置图易知,阳极生成的CuCl2与C2H4发生了氧化还原反应,根据化合价的升降判断该氧化还原反应的规律;
C. 根据电解池阴阳极发生的电极反应式及溶液电中性原则分析作答;
D. 根据具体的电解反应与氧化还原反应综合写出该装置的总反应。
【详解】A. 该装置为电解池,则工作时,电能转变为化学能,故A项错误;
B. C2H4中C元素化合价为-2价,ClCH2CH2Cl中C元素化合价为-1价,则CuCl2能将C2H4氧化为1,2一二氯乙烷,故B项错误;
C. 该电解池中,阳极发生的电极反应式为:CuCl - e- + Cl-= CuCl2,阳极区需要氯离子参与,则X为阴离子交换膜,而阴极区发生的电极反应式为:2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-,有阴离子生成,为保持电中性,需要电解质溶液中的钠离子,则Y为阳离子交换膜,故C项错误;
D. 该装置中发生阳极首先发生反应:CuCl - e- + Cl-= CuCl2,生成的CuCl2再继续与C2H4反应生成1,2一二氯乙烷和CuCl,在阳极区循环利用,而阴极水中的氢离子放电生成氢气,其总反应方程式为:CH2=CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl,故D项正确;
答案选D。
11.某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为糖类(C6H12O6)和O2,X、Y是特殊催化剂型电极,下列说法正确的是
A. 电源a极为正极
B. 该装置中Y电极发生还原反应
C. X电极的电极反应式为6CO2+24H++24e-=C6H12O6+6H2O
D. 理论上,每生成22.4L(标准状况下)O2,必有4mol H+由X极区向Y极区迁移
【答案】C
【解析】
【详解】A、X极上二氧化碳得电子转化为糖类(C6H12O6),发生还原反应,为电解池的阴极,连接负极,则电源a极为负极选项A错误;
B、该装置是电解池装置,与电源正极b极相连的Y电极是电解池的阳极失电子发生氧化反应,选项B错误;
C、X电极与电源负极相连,所以X电极是阴极,发生还原反应,电极反应式为6CO2+24H++24e-=C6H12O6+6H2O,选项C正确;
D、X电极与电源负极相连,所以X电极是阴极,而电解池中氢离子向阴极移动,所以氢离子从阳极Y极区向阴极X极区移动,选项D错误;
答案选C。
【点睛】本题考查化学电源新型电池,为高频考点,明确各个电极上发生的反应、电解质溶液中离子移动方向等知识点是解本题关键,会根据转移电子守恒进行计算,难点是电极反应式的书写。
12.硼酸(H3BO3)为一元弱酸,已知H3BO3与足量NaOH溶液反应的离子方程式为:H3BO3+OH-=B(OH)4一,H3BO3可以通过电解的方法制备。其工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列说法正确的是
A. 当电路中通过1mol电子时,可得到lmolH3BO3
B. 将电源的正负极反接,工作原理不变
C. 阴极室的电极反应式为:2H2O-4e-=O2+4H+
D. B(OH)4一穿过阴膜进入阴极室,Na+穿过阳膜进入产品室
【答案】A
【解析】
【分析】
阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+、阴极电极反应式为4H2O+4e-=2H2↑+4OH-,阳极室中的氢离子通入阳膜进入产品室,B(OH)4一穿过阴膜进入产品室,发生反应:B(OH)4一+H+=H2O+H3BO3,据此判断。
【详解】A.阳极发生失去电子的氧化反应,电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+,电路中通过1mol电子时有1molH+生成,硼酸(H3BO3)为一元弱酸,生成1mol硼酸需要1molH+,所以电路中通过1mol电子时,可得到1molH3BO3,A正确;
B.根据以上分析可知如果将电源的正负极反接,工作原理发生变化,B错误;
C.电解时阴极发生得到电子的还原反应,电极反应式为4H2O+4e-=2H2↑+4OH-,C错误;
D.阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+、阴极电极反应式为4H2O+4e-=2H2↑+4OH-,阳极室中的氢离子通入阳膜进入产品室,B(OH)4一穿过阴膜进入产品室,发生反应:B(OH)4一+H+=H2O+H3BO3,Na+穿过阳膜进入阴极室,D错误;
答案选A。
【点睛】本题考查电解工作原理,侧重考查学生分析判断能力,明确各个电极上发生的反应、阴阳离子的移动方向、交换膜的作用是解本题的关键,易错选项是A,注意硼酸是一元弱酸,题目难度中等。
13.二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是一种安全稳定、高效低毒的消毒剂。工业上通过惰性电极电解氯化铵和盐酸的方法制备,其原理如图所示:
下列说法不正确的是
A. b电极接电源的负极,在b极区流出的Y溶液是稀盐酸
B. 二氧化氯发生器中排出的X溶液中溶质主要为NaCl和NaOH
C. 电解过程中二氧化氯发生器中产生2.24L(标准状况)NH3,则b极产生0.6gH2
D. 电解池a极的电极反应式为NH4+-6e-+4OH-+3Cl-=NCl3+4H2O
【答案】D
【解析】
A. 电解池右边产生氢气,则b电极接电源的负极,在b极区氢离子得电子产生氢气,氯离子通过阴离子交换膜进入左边,盐酸变稀,则流出的Y溶液是稀盐酸,选项A正确;B、二氧化氯发生器中发生的反应为:NCl3+6NaClO2+3H2O=3NaCl+3NaOH+6ClO2+NH3↑,则排出的X溶液中溶质主要为NaCl和NaOH,选项B正确;C、电解过程中二氧化氯发生器中产生2.24L(标准状况)NH3,根据反应NCl3+6NaClO2+3H2O=3NaCl+3NaOH+6ClO2+NH3↑,转移的电子的物质的量为0.6mol,则b极产生0.6gH2,选项C正确;D、电解池a极的电极反应式为NH4+-6e-+4H2O +3Cl-=NCl3+4H+,选项D不正确。答案选D。
14.用石墨电极完成下列电解实验
实验一
实验二
装置
现象
a、d处试纸变蓝;b处变红,局部褪色;c处无明显变化
两个石墨电极附近有气泡产生;n处有气泡产生……
下列对实验现象的解释或推测不合理的是( )
A. a、d处:2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B. b处:2Cl--2e-=Cl2↑
C. c处发生了反应:Fe-2e-=Fe2+
D. 根据实验一的原理,实验二中m处能析出铜
【答案】B
【解析】
【详解】A、a、d处试纸变蓝,说明溶液显碱性,是溶液中的氢离子得到电子生成氢气,破坏了水的电离平衡,氢氧根离子浓度增大造成的,A正确;
B、b处变红,局部褪色,说明是溶液中的氢氧根和氯离子同时放电,分别产生氧气和氯气,氢离子浓度增大,酸性增强,氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性,B错误;
C、c处为阳极,铁失去电子生成亚铁离子,C正确;
D、实验一中ac形成电解池,db形成电解池,所以实验二中也相当于形成三个电解池(一个球两面为不同的两极),m为电解池的阴极,另一球朝m的一面为阳极(n的背面),故相当于电镀,即m上有铜析出,D正确;
答案选B。
【点睛】化学反应主要是物质变化,同时也伴随着能量变化。电化学是化学能与电能转化关系的化学。电解池是把电能转化为化学能的装置,它可以使不能自发进行的化学借助于电流而发生。与外接电源正极连接的电极为阳极,与外接电源的负极连接的电极为阴极。阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。若阳极是活性电极(除Au、Pt、C之外的电极),则电极本身失去电子,发生氧化反应;若是惰性电极(Au、Pt、C等电极),则是溶液中的阴离子放电,放电的先后顺序是S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子,阴极则是溶液中的阳离子放电,放电顺序是Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+,与金属活动性顺序刚好相反。因此掌握电解池反应原理是本题解答的关键。注意依据实验现象分析可能发生的电极反应。
15.下列装置由甲、乙两部分组成(如图所示),甲是将废水中乙二胺[H2N(CH2)2NH2]氧化为环境友好物质所形成的化学电源;乙利用装置甲模拟工业电解法来处理含Cr2O72-废水,电解过程中溶液发生反应:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。当电池工作时,下列说法错误的是
A. 甲中H+透过质子交换膜由左向右移动
B. 乙池中Fe棒应与甲池中的M极相连
C. M极电极反应式:H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-=2CO2↑+N2↑+16H+
D. 若溶液中减少了0.01molCr2O72-,则电路中至少转移了0.06 mol电子
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据图知,N电极上氧气得电子生成水,该电极上得电子发生还原反应,为正极,M为负极,电解质溶液中阳离子向正极移动,即甲中H+透过质子交换膜由左向右移动,A正确;
B.根据方程式知,乙中Fe失电子生成亚铁离子,则Fe作阳极、C作阴极,阴极连接原电池负极、阳极连接原电池正极,则Fe与N极相连,B错误;
C.根据图知,M电极上生成氢离子,甲是将废水中乙二胺氧化为环境友好物质形成的化学电源,生成含有N元素的物质是氮气、生成含有C元素的物质是二氧化碳,因此电极反应式为H2N(CH2)2NH2+4H2O-16e-=2CO2↑+N2↑+16H+,C正确;
D.Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O中以Fe元素计算转移电子数=6×(3-2)=6,即消耗 1mol Cr2O72-,电路中至少转移了6mol电子,所以溶液中减少了0.01molCr2O72-,则电路中至少转移了0.06mol电子,D正确;
答案选B。
16.高氯酸在化工生产中有广泛应用,工业上以NaClO4为原料制备高氯酸的原理如图所示.下列说法正确的是
A. 上述装置中,f极为光伏电池的正极
B. 阴极的电极反应为2H2O-4e- =4H++O2↑
C. d处得到较浓的NaOH 溶液,c处得到HClO4
D. 若转移2mol电子,理论上生成100.5gHClO4
【答案】C
【解析】
【详解】A.电解池中阳离子向阴极移动,即d极为阴极,f为电源的负极,故A错误;
B.阴极上阳离子得到电子发生还原反应,故B错误;
C. 阳极的电极反应为2H2O-4e- =4H++O2↑,阴极电解方程式为:4H2O+4e-=4OH-+2H2↑,根据电极方程式可知,电池放电过程是电解水的过程,即在阳极水失去电子,所以在阳极得到高氯酸的浓溶液,在阴极得到浓的NaOH溶液,故C正确;
D.根据阴极电极方程式可知,转移2mol电子时,生成HClO42mol,理论上生成HClO4201g,故D错误;
故选C。
17.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)=6.0 mol·L-1,用石墨做电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )
A. 原混合溶液中c(K+)为2 mol·L-1
B. 上述电解过程中共转移6 mol电子
C. 电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol
D. 电解后溶液中c(H+)为2 mol·L-1
【答案】A
【解析】
【详解】A、Cu(NO3)2的物质的量是1mol,根据N守恒可得n(KNO3)= 6.0 mol/L×0.5L-2mol=1mol,所以c(K+)= c(KNO3)==2mol/L,选项A正确;
B、电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,在阳极发生反应:4OH--4e-=2H2O+O2↑。n(O2)= =1mol。则转移电子4mol,因此选项B错误;
C、在阴极首先发生反应:Cu2++2e-=Cu,然后发生:2H++2e-=H2↑。由于产生氢气物质的量是1mol,得到电子2mol,则产生Cu转移的电子也是2mol,产生Cu 1mol。所以选项C错误;
D、因为在反应过程中放电的OH-的物质的量与H+及电子的物质的量相等,因为电子转移4mol,所以电解后溶液中H+的物质的量也是4mol,所以c(H+)==8mol/L ,所以选项D错误;
答案选A。
18.空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC),RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。下图为RFC工作原理示意图,有关说法正确的是( )
A. 当有0.8mol电子转移时,b极产生4.48LO2
B. 为了增加导电性可以将左边容器中的水改为NaOH溶液
C. d极上发生的电极反应是:2H+ +2e-=H2
D. c极上进行氧化反应,A池中的H+可以通过隔膜进入B
【答案】B
【解析】
【详解】A.没有指明气体所处的温度和压强,无法计算气体的体积,A项错误;
B.电解NaOH溶液,实质是电解水,所以将左边的电解水装置中的水改为NaOH溶液,增大溶液中离子的浓度,增强导电性,B项正确;
C.a电极为阴极,a电极上产生的是氢气,所以d电极发生的电极反应是:H2-2e-=2H+,C项错误;
D.b电极为阳极,b极上产生的气体Y为氧气,c极上是氧气发生还原反应:O2+4e-+4H+=2H2O,c极为燃料电池的正极,d极为燃料电池的负极,B池中的H+通过隔膜进入A池,D项错误;
所以答案选择B项。
【点睛】右侧为氢氧酸性燃料电池,A池为正极室,B极为负极室。在原电池的内电路中,氢离子作为阳离子应向正极移动,所以氢离子移向A极室。
19.用 NA 表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是()
A. 电解精炼铜,当外电路通过 NA 个电子时,阳极质量减小 32 g
B. 反应 3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)ΔH=-92 kJ·mol-1,当放出 9.2 kJ 热量时,反应的 N2 为2.24L
C. 常温常压下 27 克 Al 与 33.6L 氯气完全反应,电子转移数小于 3NA
D. 1 mol·L-1 氯化铜溶液中,若 Cl-的数目为 2NA,则 Cu2+的数目略小于 NA
【答案】D
【解析】
【详解】A.电解精炼铜时,阳极上放电的除了铜,还有比铜活泼的金属杂质,故当转移NA个电子时,阳极减少的质量不等于32g,故A错误;
B.反应3H2(g)+N2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-92 kJ·mol-1,转移6mol电子,放出热量9.2kJ时,转移电子0.6NA,反应的N2标况下为2.24L,故B错误;
C.常温常压下与33.6L氯气的物质的量小于1.5mol, 所以与27克Al不能完全反应,故C错误;
D.氯化铜的化学式为CuCl2,n( Cu2+): n(Cl-)= 2:1,所以在1mol·L-1氯化铜溶液中,若Cl-的数目为2NA,则Cu2+水解少量消耗,数目略小于NA,故D正确;
故选D。
20.新型可控电池——锂水电池,工作原理如图所示。下列有关说法不正确的是( )
A. 碳极发生的反应:2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B. 有机电解质和水溶液不可以互换区域
C. 理论上外电路中每转移1 mol电子,负极消耗的质量为7 g
D. 若该电池可以充电,充电时碳极接外加电源的负极,锂极接外加电源的正极
【答案】D
【解析】
【分析】
锂能够与水反应,则形成原电池时,锂为负极,碳为正极,且负极不能与水接触,负极反应为Li-e-=Li+,正极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,结合原电池原理分析解答。
【详解】A.根据图示和上述分析,碳为正极,正极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,故A正确;
B.金属Li可以和水发生反应生成氢氧化锂和氢气,但和有机电解质不反应,所以有机电解质和水溶液不可以互换区域,故B正确;
C.根据Li-e-=Li+可知,外电路中每转移1mol电子,消耗1moLi,质量为7g,故C正确;
D.充电时,锂电极发生还原反应生成Li,应连接电源负极,碳极接外加电源的正极,故D错误;
故选D。
【点睛】本题的易错点为B,要注意锂能够与水反应,因此锂尽可能不与水直接接触,以提高锂的利用率,提高能量转换的效率。
21.具有下列电子层结构的原子或离子,其对应元素一定属于同一周期的是( )
A. 两原子核外全部都是s电子
B. 最外层电子排布为3s23p6的原子和最外层电子排布为3s23p6的离子
C. 原子核外M层上的s、p能级都充满电子,而3d能级上没有电子的两种原子
D. 3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上只有一个未成对电子的原子
【答案】D
【解析】
【详解】A.氢原子和锂原子都只有s电子但不在同一周期,A错误;
B.最外层电子排布为3s23p6的微粒可能是原子或离子,其核外电子数相等,但质子数可以不同,例如Ar和K+,两者对应元素不在同一周期,B错误;
C.原子核外M层上的s、p能级都充满电子,而3d能级上没有电子的两种原子,这里M层可能是最外层,则该原子为Ar,若M为次外层,该原子可能是K,两者不在同一周期,C错误;
D.3p能级上只有一个空轨道的原子,根据洪特规则可知该轨道电子为3p2,该原子可推知为Si,3p能级上只有一个未成对电子的原子,根据洪特规则可知该轨道电子为3p5,该原子可推知为Cl,两者处于同一周期,D正确。
故答案选D。
22.下列表示钠原子的式子中能反映能级差别和电子自旋状态的是()
A.
B.
C. 1s22s22p63s1
D
【答案】D
【解析】
【详解】A.原子结构示意图中只提供电子层,没有电子亚层,不能看出电子自旋状态,故A错误;
B.23Na中只能知道Na含有11个电子,不能反映能级差别和电子自旋状态,故B错误;
C.电子排布式中含有电子层和电子亚层,能看出电子的能级差别,但是不能看出电子自旋状态,故C错误;
D.电子排布图中包含了电子层和电子亚层,小方块表示了能级差别,方块中的箭头表示电子自旋状态,故D正确。
故选D。
【点睛】本题考查了电子排布、原子结构示意图、原子符号的表示,注意把握原子的表示方法和电子排布规律,易错点C,电子排布式中含有电子层和电子亚层,但是不能看出电子自旋状态。
23.基态X、Y、Z原子的核外电子排布式如下表,则下列化合物中不存在的是
基态原子的核外电子排布式
X
1S22S22P4
Y
1S22S22P63S1
Z
1S22S22P63S23P4
A. Y2ZX3 B. Y2X2 C. YZ D. ZX3
【答案】C
【解析】
【分析】
X的基态原子的核外电子排布式1S22S22P4,则X为氧;Y的基态原子的核外电子排布式1S22S22P63S1,则Y为钠;Z的基态原子的核外电子排布式1S22S22P63S23P4,则Z为硫。
【详解】A.Na2SO3是亚硫酸钠的化学式,A不合题意;
B.Na2O2是过氧化钠的化学式,B不合题意;
C.NaS,不存在此化合物,C符合题意;
D.SO3是三氧化硫的化学式,D不合题意;
故选C。
24.已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X与Y可形成化合物,Z元素可形成负一价离子。下列说法正确的是( )
A. X元素原子的基态电子排布式为
B. X元素是第四周期第ⅤA族元素
C. Y元素原子的电子排布图为
D. Z元素的单质在氧气中不能燃烧
【答案】B
【解析】
【分析】
X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,X元素原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d104s24p3,则X原子序数为33,X元素是As;Y元素的原子最外层2p轨道上有2个未成对电子,则Y元素原子的电子排布式为:1s22s22p2或1s22s22p4,Y可能为C或O;三种元素的原子序数为42,则Z元素的原子序数为:42-33-8=1,或42-33-6=3,Z元素可能为H或Li,由于Z可以形成负一价离子,所以Z为H,则Y为O,X2Y3为As2O3。可在此基础上对各选项作出判断。
【详解】A. 根据分析X元素为As,其原子的基态电子排布式为[Ar]3d104s24p3,A选项错误;
B. X元素价电子构型为4s24p3,原子最高电子占有能层n=4,价电子数为5,所以,X是第四周期ⅤA族元素,B选项正确;
C. Y为O,Y元素原子的电子排布图为,C选项错误;
D. Z为H,Z元素的单质H2可在氧气中燃烧,D选项错误;
答案选B。
【点睛】1.np轨道上有2个未成对电子的情况有两种:np2或np4;
2.用原子实简化原子电子排布式的书写,并不一定是原子实+价电子构型。如本题中的As:原子基态电子排布式为[Ar]3d104s24p3,并不是[Ar]4s24p3。
25.下列各项叙述中,正确的是( )
A. Na、Mg、Al的未成对电子数依次增多
B. 价电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族,是p区元素
C. 2p和3p轨道形状均为哑铃形,能量也相等
D. 氮原子的最外层电子排布图:
【答案】B
【解析】
【详解】A. Na、Mg、Al三种元素的电子排布式分别为:1s22s22p63s1、1s22s22p63s2、1s22s22p63s23p1,未成对电子数分别为1、0、3,并没有依次增多,A项错误;
B. 根据价电子排布式可知,该元素共有四个电子层,位于第四周期,最外层有5个电子,处于第ⅤA族,在周期表中处于p区,B项正确;
C. 2p和3p轨道形状均为哑铃形,离原子核越远,能量越高,因此2p轨道能量小于3p轨道能量,C项错误;
D. 氮原子的最外层电子排布图违背了洪特规则,正确的价层电子排布图为:,D项错误;
答案选B。
二、填空题(共 50 分)
26.通过学习,同学们对宏观辨识与微观探析,变化观念与平衡思想等学科素养有了进一步的认识和理解。请根据所学知识回答下列问题:
(1)铅蓄电池是典型的可充电型电池,电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4 +2H2O。放电时,负极的电极反应式是_______;充电时,当外电路通过 0.2 mol 电子时,理论上正极板的质量减少_________g。
(2)已知:常温下,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38。
①常温下,某酸性 MgCl2 溶液中含有少量的 FeCl3 ,为了得到纯净的 MgCl2·2H2O 晶体,应加入_________填化学式),调节溶液的 pH=4,使溶液中的 Fe3+转化为 Fe(OH)3沉淀,此时溶液中的 c(Fe3+)=_________mol·L-1。
②常温下,若将 0.01 mol·L-1 MgCl2 溶液与至少________mol·L-1 NaOH 溶液等体积混合时有沉淀生成。
(3)25℃时,几种离子开始沉淀时的 pH 如下表:
离子
Fe2+
Cu2+
Mg2+
pH
7.6
5.2
10.4
当向含相同浓度 Cu2+、Mg2+、Fe2+的溶液中滴加 NaOH 溶液时,__________先沉淀(填离子符号),要使 0.3mol·L-1 硫酸铜溶液中Cu2+沉淀较为完全(当 Cu2+浓度降至 10-5 mol·L-1时),则应向溶液里加入氢氧化钠溶液使溶液 pH 为________(KspCu(OH)2=1×10-20)
【答案】 (1). Pb-2e-+SO42-=PbSO4 (2). 6.4 (3). MgO(或Mg(OH)2、MgCO3等) (4). 4×10-8 mol·L-1 (5). 1.2×10-4 (6). Cu2+ (7). 6.5
【解析】
【详解】(1)根据电池总反应式为:Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O可知,放电时,Pb作负极,PbO2作正极,负极的电极反应式为:Pb-2e-+SO42-=PbSO4,充电时,原负极板发生反应为:PbSO4+2e-=Pb+SO42-,原正极板发生反应为:PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+SO42-+4H+,电路通过0.2mol电子时,理论上正极板的质量减少6.4g;
故答案为:Pb-2e-+SO42-=PbSO4 ;6.4;
(2)已知:常温下,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11,Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38。
①为得到纯净的MgCl2·2H2O晶体要除去氯化铁,加入的物质和氯化铁反应生成氢氧化铁且不能引进新的杂质,所以加入物质后应能转化为MgCl2,所以应该加入含Mg元素的物质,可以是MgO(或Mg(OH)2、MgCO3等),调节溶液的pH=4,溶液中c(H+)=10-4 mol·L-1, c(OH-)=10-10 mol·L-1,使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,c(Fe3+)= mol·L-1;故答案为:MgO(或Mg(OH)2、MgCO3等);;
②等体积混合浓度减半,c(Mg2+)=0.005 mol·L-1,=1.8×10-11,c(OH-)=6×10-5,所以NaOH溶液的浓度为6×2×10-4=1.2×10-4mol·L-1;
故答案为:1.2×10-4;
(3)pH小的离子先沉淀,溶度积常数越小的物质越先沉淀,所以Cu2+先沉淀, 0.3mol/L的CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全(当Cu2+浓度降至10-5 mol·L-1时),则应向溶液里加NaOH溶液,c(Cu2+)=10-5mol/L,c(OH-)==10-7.5mol/L,c(H+)=10-6.5mol/L,所以pH=6.5,
故答案为Cu2+;6.5。
27.某同学设计了一组电化学装置如图所示,其中乙装置中 X 为阳离子交换膜,甲醇(CH3OH)具有可燃性。
根据要求回答相关问题:
(1)写出装置甲中负极的电极反应式:________。
(2)装置乙中石墨电极(C)的电极反应式为:_________。
(3)当装置甲中消耗 0.05molO2 时,丙装置中阳极产生气体的体积 ____________L(标况下);
(4)若按(3)数据,装置乙中溶液的 pH 为_____________(溶液体积为 200mL 不变)。要使乙中溶液恢复到原来的状态,需要加入的物质是__________,对应用量为___________mol.
【答案】 (1). CH3OH−6e−+8OH−═CO32−+6H2O (2). 2Cl−−2e−=Cl2↑ (3). 1.68 (4). 14 (5). HCl (6). 0.2
【解析】
【详解】(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,所以通入氧气的电极是正极,负极上甲醚失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应为:CH3OH−6e−+8OH−═CO32−+6H2O,正极发生还原反应,电极方程式为O2+2H2O+4e−═4OH−;
故答案为:CH3OH−6e−+8OH−═CO32−+6H2O;
(2)乙池有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为:2Cl−−2e−═Cl2↑;
故答案为: 2Cl−−2e−=Cl2↑;
(3)当装置甲中消耗0.05molO2时,由电极方程式O2+2H2O+4e−═4OH−可知转移0.2mol电子,装置丙中阳极电极反应为:2Cl−−2e−=Cl2↑,4OH−−4e−=2H2O+O2↑,氯化铜物质量n=0.1L×0.5mol/L=0.05mol,n(Cl−)=0.1mol,生成氯气电子转移0.1mol,生成氯气物质的量0.05mol,则氢氧根离子电解反应电子转移0.1mol,生成氧气0.025mol,生成气体物质的量=0.05mol+0.025mol=0.075mol,标准状况下气体体积=0.075mol×22.4L/mol=1.68L;
故答案为:1.68;
(4)装置乙中阴极发生2H2O+2e−=H2+2OH−,可知生成0.2molOH−,溶液体积为200mL,则c(OH−)=1mol/L,则pH=14。
若复原至原状态,需HCl气体0.2mol;
故答案为:14;HCl; 0.2。
28.(1)利用电化学原理,将 NO2、O2 和熔融 KNO3 制成燃料电池,模拟工业电解法来处理含 Cr2O72-废水,如下图所示;电解过程中溶液发生反应: Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2 O。
①甲池工作时,NO2 转变成绿色硝化剂 Y,Y 是 N2O5,可循环使用,则石墨Ⅱ附近发生的电极反应式为______。
②向完全还原为 Cr3+的乙池工业废水中滴加 NaOH 溶液,可将铬以 Cr(OH)3 沉淀的形式除去,已知 Cr(OH)3 存在以下溶解平衡:Cr(OH)(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq),常温下 Cr(OH)3 的溶度积 K=c(Cr3+)•c(3OH-)=1.0×10-32,要使 c(Cr3+)降至 10-5mol•L-1,溶液的 pH 应调至___________。
(2)镉镍可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充、放电反应按下式进行: Cd+2NiO(OH)+H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2
回答下列问题:
①放电时,金属 Cd 作______极;
②充电时的阳极电极反应式为。_____
③充电时,当电路中通过 0.2moleˉ,阴极质量将___________(填“增加”、“减少”)___________。
【答案】 (1). O2+4e-+2N2O5=4NO3- (2). 5 (3). 负 (4). Ni(OH)2-e-+ OH-= NiO(OH)+ H2O (5). 减少 (6). 3.4g
【解析】
【详解】(1) ①甲池为NO2、O2和熔融KNO3组成的燃料电池,由图示知电池工作时通入NO2的一极产生N2O5,氮元素的化合价由+4价升高到+5价,失去电子,故石墨I作负极,所以石墨II作正极;且电解质是熔融KNO3,所以通入O2和N2O5转化为NO3-,则石墨Ⅱ附近发生的电极反应为O2+4e-+2N2O5=4NO3-。
故答案为: O2+4e-+2N2O5=4NO3-;
②要使c(Cr3+)降至10-5mol•L-1,则此时溶液中c(OH-)===10-9mol/L,c(H+)===10-5mol/L,pH=-lg10-5=5,即溶液的pH应调至5。
故答案为:5;
(2)①放电时,所给式子从左往右看,此时Cd的化合价升高,所以Cd作负极;
故答案为:负;
②充电时,所给式子从右往左看,阳极发生的氧化反应,其对应的电极反应式为:Ni(OH)2-e-+OH-= NiO(OH)+ H2O;
故答案为:Ni(OH)2-e-+OH-= NiO(OH)+ H2O;
③充电时阴极发生反应:Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-,阴极质量要减小,减少的质量即是生成的OH-的质量。此时得电子的物质的量与OH-的物质的量相等,所以生成的OH-的物质的量也是0.2mol,其质量为3.4g。
故答案为:减少;3.4g。
【点睛】本题考查电化学、电离平衡常数的相关应用,易错点(2)Cd+2NiO(OH)+H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2要注意正方向是电解,逆方向是原电池;难点(1)关于沉淀完全的pH 计算。
29.化合物 YX2、ZX2 中,X、Y、Z 的核电荷数小于 18;X 原子最外能层的 p 能级中有一个轨道充填了 2 个电子,Y 原子的最外层中 p 能级的电子数等于前一能层电子总数,且X 和 Y 具有相同的电子层数;Z 与 X 在周期表中位于同一主族。回答下列问题:
(1)X 电子排布式为______________,Y 的价电子轨道表示式为_______。
(2)ZX2 的分子式是_______,YX2 电子式是_______ 。
(3)Z 形成的简单阴离子的结构示意图是___________。
(4) Y 和 Z 一定条件下形成简单分子的结构式是___________________。
【答案】 (1). 1s22s22p4 (2). (3). SO2 (4). (5). (6). S=C=S
【解析】
【分析】
化合物YX2、ZX2中,X、Y、Z的核电荷数小于18;X原子最外能层的p能级中有一个轨道充填了2个电子,所以X是氧。Y原子的最外层中p能级的电子数等于前一能层电子总数,因此应该为2,且X和Y具有相同的电子层,所以Y是碳。Z与X在周期表中位于同一主族,所以Z是硫,据此解答。
【详解】根据以上分析可知X是O,Y是C,Z是S。则
(1)X是O,X的电子排布式为1s22s22p4,Y是碳元素,则Y的轨道表示式为;
故答案为:1s22s22p4 ; ;
(2)ZX2的分子式是SO2,YX2的分子式是CO2,电子式是。
故答案为:SO2 ; ;
(3)Z形成的简单阴离子是S2-,其结构示意图是。
故答案为: ;
(4)Y和Z在一定条件下形成简单分子是CS2,其结构式是S=C=S。
故答案为: S=C=S。
相关资料
更多