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期中学业水平检测(二)（可编辑Word）-2022版化学选择性必修1 鲁教版（2019） 同步练习 （Word含解析）
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这是一份期中学业水平检测(二)（可编辑Word）-2022版化学选择性必修1 鲁教版（2019） 同步练习 （Word含解析），共22页。
期中学业水平检测(二)
山东省潍坊市2020-2021学年度第一学期高二期中测试
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时90分钟。
2.考试范围:第1章~第2章。
3.可能用到的相对原子质量:H 1 Li 7 C 12 N 14 O 16 Na 23 Si 28 Cl 35.5。
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20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.工业上制备金属钾的反应为KCl+Na NaCl+K,该反应为吸热反应,反应温度通常为850 ℃。相关数据如下表所示,下列说法错误的是( )
物质
熔点/℃
沸点/℃
Na
97.8
883
K
63.7
774
NaCl
801.0
1 413
KCl
770
1 500
A.Na比K活泼 B.该反应的ΔH>0
C.该反应的ΔS>0 D.该条件下ΔH-TΔS<0
2.下列现象不能用化学平衡原理解释的是 ( )
A.打开冰镇啤酒并倒入杯中,杯中立即泛起大量泡沫
B.在实验室制备氯气时,用饱和食盐水净化氯气
C.已知2HI(g) H2(g)+I2(g),为更准确测定HI的相对分子质量,选择高压条件下测定
D.实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出
3.SiCl4是一种重要的化工原料,SiCl4氢化为SiHCl3的反应方程式为3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g),其转化率随温度变化如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.n点v正>v逆
B.m点v逆大于q点v逆
C.p点后,转化率下降可能是平衡左移
D.加压有利于提高混合气体中SiHCl3的体积分数
4.(2021辽宁省实验中学期中)某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理,设计了如图a所示装置,图a的铁棒末段分别连上一块Zn片和Cu片,并静置于含有K3[Fe(CN)6]及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如图b所示)发生了变化。已知:3Fe2++2[Fe(CN)6]3- Fe3[Fe(CN)6]2↓。则下列说法错误的是 ( )
A.甲区发生还原反应 B.乙区产生Zn2+
C.丙区呈现红色 D.丁区呈现黄色
5.(2021安徽舒城上学期阶段测试)清华大学首创三室膜电解法制备LiOH,其工作原理如图。下列说法正确的是 ( )
A.N为阳离子交换膜
B.X电极连接电源负极
C.制备2.4 g LiOH产生2.24 L H2(标准状况)
D.Y电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-
6.(2021黑龙江省实验中学测试)乙酸乙酯能在多种条件下发生水解反应:CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+C2H5OH。已知该反应的速率随c(H+)的增大而加快。如图为CH3COOC2H5的水解速率随时间的变化图。下列说法中正确的是 ( )
A.图中A、B两点表示的c(CH3COOC2H5)相等
B.反应初期水解速率增大可能是溶液中c(H+)逐渐增大所致
C.图中t0时说明反应达到平衡状态
D.图中tB时CH3COOC2H5的转化率等于tA时CH3COOC2H5的转化率
7.(2021辽宁省实验中学测试)生活中用电解氯化亚铁的方法制得氯化铁溶液,再用氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。工艺原理如图所示。下列说法中正确的是 ( )
A.H+从电解池右槽迁移到左槽
B.左槽中发生的电极反应:2Cl--2e- Cl2↑
C.右槽的电极反应式:4OH--4e- 2H2↑+2O2↑
D.FeCl3溶液可以循环利用
8.一定温度下,反应I2(g)+H2(g) 2HI(g)在密闭容器中达到平衡时,测得c(I2)=0.11 mmol·L-1,c(HI)=0.78 mmol·L-1。相同温度下,按下列4组初始浓度进行实验,最有可能使反应逆向进行的是 ( )
A
B
C
D
c(I2)/mmol·L-1
0.44
0.22
2.00
0.11
c(H2)/mmol·L-1
0.44
0.22
2.00
0.44
c(HI)/mmol·L-1
4.00
1.56
2.00
1.56
(注:1 mmol·L-1=10-3 mol·L-1)
9.(2021湖南师大附中高二期中)将NaCl和CuSO4两种物质的溶液等体积混合后用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线如图所示,则下列说法正确的是 ( )
A.AB段pH增大是因为电解NaCl溶液生成NaOH
B.整个过程中阳极先产生Cl2,后产生O2
C.原混合溶液中NaCl和CuSO4浓度之比等于2∶1
D.电解至D点时,往溶液中加入适量Cu(OH)2一定可使其复原为B点溶液
10.合成氨的反应历程有多种,有一种反应历程如图所示,吸附在催化剂表面的物质用*表示。下列说法错误的是 ( )
A.适当提高N2分压,可以加快N2(g) *N2反应速率
B.N2生成NH3是通过多步氧化反应生成的
C.两个氮原子上的加氢过程分步进行
D.大量氨分子吸附在催化剂表面,将减缓反应速率
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.(2021安徽舒城上学期阶段测试)我国科学家研发的固体透氧膜提取金属钛工艺,装置如图所示。将TiO2熔于NaCl-NaF融盐体系,以石墨为阴极,覆盖氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层为阳极,固体透氧膜把阳极和熔融电解质隔开,只有O2-可以通过。下列说法不正确的是 ( )
A.a极是电源的正极,O2-在熔融盐中从右往左迁移
B.阳极的电极反应式为2O2--4e- O2↑
C.NaCl-NaF融盐的作用是降低熔化TiO2需要的温度
D.阳极每产生4.48 L的O2,理论上能生成0.1 mol钛
12.某反应加入催化剂后,反应历程变成两个基元反应,相关能量变化如图所示(E为正值,单位:kJ·mol-1)。下列有关说法正确的是 ( )
A.该总反应的活化能Ea=E1+E3
B.该总反应的焓变ΔH=-(E4+E2-E1-E3)
C.此条件下,第一个基元反应的反应速率大于第二个
D.对于Ea>0的反应,必须加热才能进行
13.(2021河南鹤壁高二测试题)海水中锂资源非常丰富,但是海水中的锂浓度低,很难被提取出来。我国科学家设计了一种在太阳能驱动下,利用选择性固体陶瓷膜电解海水提取金属锂的装置(示意图如图),该装置工作时,下列说法不正确的是 ( )
A.工作时,铜箔作阴极
B.催化电极上的电极反应式:2Cl--2e- Cl2↑
C.选择性固体陶瓷膜允许H2O通过
D.该装置主要涉及的能量变化:太阳能→电能→化学能
14.已知除去NO的一种反应如下:
主反应:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) ΔH
副反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)
相同条件下,在甲、乙两种催化剂作用下,相同时间时NO转化率与温度的关系如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.ΔH<0
B.乙催化剂的催化效果要强于甲
C.改变催化剂的选择性,可以减少副反应的发生
D.相同条件下选择高效催化剂,可以提高M点的平衡转化率
15.SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),SO2的平衡转化率α随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.压强大小顺序p1>p2>p3
B.该反应在常温常压下进行最有利于提高效益
C.恒容条件下,增加N2初始用量,α增大
D.其他条件不变,若将SO2、O2初始用量调整为2∶1,则α减小
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(2021辽宁省实验中学阶段测试)(11分)Ⅰ.如图所示,C、D、E、F、X、Y都是石墨电极。将电源接通后,向(乙)中滴入酚酞溶液,F极附近显红色。
(1)若用甲醇—空气燃料电池作电源,电解质溶液为NaOH溶液,则A极的电极反应式为 。
(2)欲用(丙)装置给铁镀铜,铜应该是 电极(填“G”或“H”)。
(3)(丁)装置中Y极附近红褐色变 (填“深”或“浅”)。
Ⅱ.(4)如图是一种用电解原理来制备H2O2,并用产生的H2O2处理废氨水的装置。
①Ir-Ru惰性电极吸附O2生成H2O2,其电极反应式为 。
②理论上电路中每转移3 mol电子,最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是 g。
17.(14分)将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤,发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196 kJ·mol-1,某小组计划研究在相同温度下该反应的物质变化和能量变化,他们分别在恒温下的密闭容器中加入一定量的物质,获得如下数据:
容器
编号
容器
体积/L
起始时各物质的物质的量/mol
达到平衡时
的时间/min
平衡时反应
热量变化/kJ
SO2
O2
SO3
①
1
0.050
0.030
0
t1
放出热量:Q1
②
1
0.100
0.060
0
t2
放出热量:Q2
回答下列问题:
(1)若容器①的容积变为原来的2倍,则SO2的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)容器①、②中均达到平衡时:t1 t2,放出热量2Q1 。Q2(填“>”“<”或“=”)
(3)SO2(g)与O2(g)在V2O5作催化剂的条件下的反应历程如下:
①SO2+V2O5 SO3+2VO2;
② (写出第2步反应的化学方程式);V2O5能加快反应速率的根本原因是 。
(4)在450 ℃、100 kPa的恒温恒压条件下,SO3的平衡体积分数随起始投料n(SO2)n(O2)的变化如图所示,用平衡压强(平衡压强=该物质的体积分数×总压强)代替平衡浓度,则450 ℃时,该反应的Kp= 。
18.(2021山东临沂高二月考)(11分)研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理方法具有重要意义。
(1)处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为CO2和单质S。已知:
①CO(g)+12O2(g) CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
②S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-296.0 kJ·mol-1
则CO和SO2气体反应生成固态硫和CO2气体的热化学方程式是 。
(2)氮氧化物的大量排放是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。已知:
①CO(g)+NO2(g) NO(g)+CO2(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)
②2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=-b kJ·mol-1(b>0)
若用标准状况下3.36 L CO将NO2还原生成N2(CO完全反应),整个过程中转移电子的物质的量为 mol,放出的热量为 kJ(用含有a和b的代数式表示)。
(3)用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1①
CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2②
使用高效催化剂,反应①的ΔH1 (填“不变”“增大”或“减小”)。若1 mol CH4将NO2还原生成N2,整个过程中放出的热量为867 kJ,则ΔH2= 。
19.(2021山东日照莒县期中)(12分)反应M(l)+N(l) E(l)+F(l)分别在相同压强和348 K、343 K、338 K条件下进行,起始时均按M与N的物质的量之比1∶1投料,测得M的转化率α随时间t的变化关系如图所示。已知:v正=k正·x(M)·x(N),v逆=k逆·x(E)·x(F),其中v正、v逆分别为正、逆反应的反应速率,k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,x为各组分的物质的量分数。
回答下列问题:
(1)348 K时,以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx= (保留2位有效数字)。该温度下,分别按M与N物质的量之比1∶1、1∶2和2∶1进行初始投料,则达到平衡后,初始投料比为 时,M的转化率最大;与按1∶1投料相比,按2∶1投料时化学平衡常数Kx (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)A、B、C、D四点中,v正最大的是 点,v逆最大的是 点。
(3)在曲线①、②、③中,正、逆反应的速率常数k正-k逆的值最大的曲线是 。
20.(2021山东师大附中高二月考)(12分)电解工作原理的实际应用非常广泛。
(1)请画出铜棒镀银的简易装置设计图(实验可选用品:铜棒、银片、石墨棒、硫酸铜溶液、硝酸银溶液、导线、电源、烧杯)。
(2)工业上为了处理含有Cr2O72-的酸性工业废水,采用下面的处理方法:往工业废水中加入适量NaCl,以铁为电极进行电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成,工业废水中铬元素的含量可低于排放标准。关于上述方法,下列说法错误的是 (填字母)。
A.阳极反应:Fe-2e- Fe2+
B.阴极反应:2H++2e- H2↑
C.在电解过程中工业废水由酸性变为碱性
D.可以将铁电极改为石墨电极
(3)某同学设计了如图装置进行以下电化学实验。
①当开关K与a连接时,两极均有气泡产生,则阴极为 电极。
②一段时间后,使开关K与a断开,与b连接时,虚线框内的装置可称为 。请写出此时Fe电极上的电极反应式: 。
(4)1 L某溶液中含有的离子如下表:
离子
Cu2+
Al3+
NO3-
Cl-
物质的量浓度(mol·L-1)
1
1
a
1
用惰性电极电解该溶液,当电路中有3 mol e-通过时(忽略电解时溶液体积变化及电极产物可能存在的溶解现象),下列说法正确的是 (填字母)。
A.电解后溶液呈酸性 B.a=3
C.阳极生成1.5 mol Cl2 D.阴极析出的金属是铜与铝
答案全解全析
1.A
2.C
3.B
4.D
5.A
6.B
7.D
8.A
9.B
10.B
11.D
12.BC
13.C
14.D
15.AD
1.A 工业制备K的反应为KCl+Na NaCl+K,在850 ℃时K是气态,其不断从平衡体系中分离,平衡正向移动,实现制备。K比Na活泼,A错误。由于该反应为吸热反应,故ΔH>0,B正确。由于K是气态,故该反应的ΔS>0,C正确。该反应在该条件下能自发进行,故ΔH-TΔS<0,D正确。
2.C 存在化学平衡:CO2+H2O H2CO3,打开冰镇啤酒,压强减小,上述平衡逆向移动,能用化学平衡原理解释,A可以。饱和食盐水里有大量Cl-,使Cl2+H2O HCl+HClO平衡逆向移动,从而抑制氯气与水反应,B可以。由于2HI(g) H2(g)+I2(g)反应前后气体体积不变,压强对平衡移动无影响,C项不能用化学平衡原理解释。实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出,分离出生成物,使平衡不断正向移动,提高乙酸乙酯的产量,D可以。
3.B 由图像可知,n点时反应向正反应方向进行,故v正>v逆,A项正确。m点的温度低于q点,故m点的v逆小于q点v逆,B项错误。p点后,随着温度的升高,SiCl4的转化率下降,可能是平衡逆向移动,C项正确。该反应为气体体积减小的反应,加压,平衡正向移动,有利于提高混合气体中SiHCl3的体积分数,D项正确。
4.D 甲区为正极,氧气得到电子发生还原反应,正极的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-,A正确;乙区为负极,Zn失去电子,发生氧化反应产生Zn2+,B正确;丙区为正极,正极的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-,生成的OH-能使附近溶液显碱性,酚酞变为红色,所以丙区呈红色,C正确;丁区为负极,发生电极反应:Fe-2e- Fe2+,生成的Fe2+与K3Fe(CN)6作用呈蓝色,D错误。
5.A 该电解池实质是电解水,根据题图知,Y极导出的是LiOH,则Y极是水电离出的氢离子放电生成氢气,Y极为阴极,阴极电极反应为2H2O+2e- 2OH-+H2↑;X极导出的是硫酸,则X极应为水电离出的氢氧根离子放电生成氧气,X极为阳极,阳极电极反应为2H2O-4e- 4H++O2↑。由题图可知LiOH从最右侧导出,Li+需通过N进入最右侧,则N为阳离子交换膜,故A正确;根据以上分析,X极为阳极,应与电源正极相连,故B错误;制备2.4 g LiOH,n(OH-)=2.4 g24 g/mol=0.1 mol,阴极电极反应为2H2O+2e- 2OH-+H2↑,则n(H2)=0.05 mol,标准状况下的体积为0.05 mol×22.4 L/mol=1.12 L,故C错误;Y极为阴极,阴极电极反应为2H2O+2e- 2OH-+H2↑,故D错误。
6.B 乙酸乙酯不断水解,浓度逐渐降低,则A、B两点表示的c(CH3COOC2H5)不相等,故A错误;反应初期,乙酸乙酯水解产生醋酸,电离出的氢离子浓度逐渐增大,反应速率不断加快,故B正确;图中t0时乙酸乙酯水解速率达到最大,随后又逐渐减小,没有达到平衡状态,故C错误;乙酸乙酯作为反应物不断减少,而生成物逐渐增加,则tB时CH3COOC2H5的转化率高于tA时CH3COOC2H5的转化率,故D错误。
7.D 通过图示可知:Fe2+在电解池的左槽中转化为Fe3+,H+在右槽中转化为H2,因此左槽为阳极,右槽为阴极。电解过程中阳离子向阴极移动,H+从电解池左槽迁移到右槽,A错误;左槽为阳极,由于还原性:Fe2+>Cl-,因此阳极的电极反应为Fe2+-e- Fe3+,B错误;右槽为阴极,发生还原反应,电极反应为2H++2e- H2↑,C错误;由题图可知,FeCl3溶液可以循环利用,D正确。
8.A 本题解题的核心思想是比较A、B、C、D四个选项浓度商Q与平衡常数K的大小,若Q>K,则反应逆向进行。但K不明确,故解题的思维转换为比较A、B、C、D四个选项浓度商Q的大小,Q最大的反应最有可能逆向进行。将表格中的数据分别代入Q=c2(HI)c(H2)×c(I2),经计算得A项Q为82.6,B项Q为50.28,C项Q为1,D项Q为50.28,A项最大,故选A。
9.B 由图像可知,电解该混合溶液,分3个阶段:AB段电解CuCl2,阳极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,阴极反应式为Cu2++2e- Cu;Cu2+水解使溶液显酸性,Cu2+浓度减小,酸性减弱,pH增大,A项错误;BC段电解CuSO4,阳极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,阴极反应式为Cu2++2e- Cu,电解过程中H+浓度增大,溶液pH迅速减小;CD段电解水,溶剂减少,溶液中H+浓度增大,pH减小。由以上分析可知,整个过程中阳极先产生Cl2,后产生O2,B项正确;B点为CuSO4和Na2SO4的混合液,结合AB段和BC段电解实质,可知n(Cl-)<2n(Cu2+),即原混合溶液中NaCl和CuSO4浓度之比小于2∶1,C项错误;C点为H2SO4和Na2SO4的混合液,CD段为电解水的过程,D点溶液复原为B点溶液需要加入适量Cu(OH)2和一定量水,D项错误。
10.B 其他条件不变,有气体参加的反应,增大压强,反应速率加快,A项正确。N2生成NH3是通过多步还原反应生成的,B项错误。由图示反应历程可知,两个氮原子上的加氢过程分步进行,C项正确。大量氨分子吸附在催化剂表面,将阻碍反应物与催化剂的接触,减缓反应速率,D项正确。
11.D 阳极连接电源的正极,阴极连接电源的负极,电解质中阴离子向阳极移动,所以a是正极、b是负极,O2-在熔融盐中从右往左迁移,A项正确;阳极上氧离子失电子发生氧化反应,电极反应为2O2--4e- O2↑,B项正确;NaCl-NaF融盐的温度较高,它能降低熔化TiO2需要的温度,从而减少能量损失,C项正确;温度和压强未知,无法计算氧气的物质的量,则无法计算生成钛的物质的量,D项错误。
12.BC 分析题图可知,该总反应的活化能主要取决于E3,A项错误。该总反应的焓变只与反应的始态与终态有关,ΔH=-(E4+E2-E1-E3),B项正确。由于第一个基元反应的活化能小于第二个,故第一个基元反应的反应速率大于第二个,C项正确。反应活化能的大小与反应是否需要加热无必然联系,D项错误。
13.C 根据图示可知电子流入铜电极,Li+在Cu电极上得到电子被还原为Li。在电解池中,电子流入的电极为阴极,故铜电极为阴极,A正确;在催化电极上,发生失电子的氧化反应,海水中的Cl-失去电子被氧化为Cl2,故该电极为阳极,阳极的电极反应为2Cl--2e Cl2↑,B正确;在固体陶瓷膜上部区域是有机电解质,下部区域为海水,有机物与海水互不相溶,因此该选择性固体陶瓷膜不允许H2O通过,只允许Li+通过,C错误;根据图示可知,太阳能先转化为电能,然后利用电能电解海水制取金属锂,实现了电能转化为化学能,因此该装置主要涉及的能量变化为太阳能→电能→化学能,D正确。
14.D 由图中甲、乙两条曲线对比分析,可知乙的催化效果要强于甲,升高温度,乙曲线在某温度下反应达平衡后转化率下降,说明正反应为放热反应,ΔH<0,A、B项正确。改变催化剂的选择性,可以减少副反应的发生,C项正确。催化剂不能改变平衡转化率,D项错误。
15.AD 在相同温度下,p1、p2、p3对应的SO2的平衡转化率依次减小,由于该反应为反应前后气体体积减小的反应,故增大压强平衡正向移动,平衡转化率越大,故p1>p2>p3,A项正确。由图示知该反应在400 ℃,p1、p2、p3不同压强下SO2的平衡转化率都几乎接近100%,说明该反应在常温条件下进行不利于提高效率,B项错误。恒容条件下,增加N2初始用量,参与反应的气体的分压减小,相当于减小压强,平衡逆向移动,α减小,C项错误。其他条件不变,若将SO2、O2初始用量调整为2∶1,相当于增大SO2用量,故α减小,D项正确。
16.答案 (1)O2+4e-+2H2O 4OH- (2)G (3)深
(4)①O2+2H++2e- H2O2 ②17
解析 向(乙)中加入酚酞溶液,F极附近变红,则F极附近溶液碱性增强,说明是水电离出的氢离子放电,氢氧根离子浓度增大,故F是阴极,则A是正极,B是负极,D、F、H、Y是阴极,C、E、G、X是阳极。
(1)A是正极,在碱性溶液中,燃料电池正极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-。
(2)给铁镀铜时铜作阳极,由上述分析可知,铜应是G电极。
(3)该装置是氢氧化铁胶体电泳装置,氢氧化铁胶粒带正电荷,向阴极移动,Y是阴极,因此Y极附近红褐色变深。
(4)①利用电解法制H2O2,在该电解池中,Ir-Ru惰性电极吸附O2生成H2O2,发生还原反应,电极反应式为O2+2H++2e- H2O2;②4NH3+3O2 2N2+6H2O反应中,氨气中的氮元素从-3价变为氮气中的0价,4 mol氨气转移12 mol电子,所以转移3 mol电子,最多可以处理NH3的物质的量为1 mol,质量为17 g。
17.答案 (1)减小
(2)> <
(3)O2+4VO2 2V2O5 通过参与反应,改变反应历程,降低反应的活化能来加快化学反应速率
(4)5×10-5 Pa-1
解析 (1)若容器①的容积变为原来的2倍,相当于在原平衡的基础上减小压强,故2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡逆向移动,SO2的平衡转化率减小。
(2)容器②的投料是容器①的两倍,容器②中反应物的浓度(或压强)大,反应速率快,达平衡时所用时间短,故t1>t2。容器②的投料是容器①的两倍,如果将容器②的体积扩大为2 L,则达到的平衡与容器①为等效平衡,放出的热量为2Q1,然后将容器②的体积缩小至1 L,压强增大,平衡右移,则放出的热量Q2>2Q1。
(3)根据催化剂参与反应历程的特点及总反应为2SO2+O2 2SO3,将总反应减去①×2得第二步反应为O2+4VO2 2V2O5。
(4)根据反应规律,分析得出SO3的平衡体积分数最大时,n(SO2)n(O2)应符合化学方程式中化学计量数之比,则a为2,然后根据SO3的平衡体积分数为40%,可计算出SO3的平衡压强为40 kPa,再结合n(SO2)n(O2)=2,得SO2的平衡压强为40 kPa,O2的平衡压强为20 kPa,代入Kp表达式计算,可得Kp=5×10-5 Pa-1。
18.答案 (1)2CO(g)+SO2(g) S(s)+2CO2(g) ΔH=-270.0 kJ·mol-1 (2)0.3 3(2a+b)80 (3)不变 -1 160 kJ·mol-1
解析 (1)根据盖斯定律,①×2-②得2CO(g)+SO2(g) S(s)+2CO2(g) ΔH=(-283.0 kJ·mol-1)×2-(-296.0 kJ·mol-1)=-270.0 kJ·mol-1。(2)根据盖斯定律,①×2+②得4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) ΔH=(-a kJ·mol-1)×2+(-b kJ·mol-1)=-(2a+b) kJ·mol-1,生成1 mol N2时,反应过程中转移电子8 mol,若标准状况下3.36 L CO参加反应,转移电子的物质的量n(e-)=3.36 L22.4 L·mol-1×2=0.3 mol,放出的热量Q=3.36 L22.4 L·mol-1×2a+b4 kJ·mol-1=3(2a+b)80 kJ。(3)使用催化剂,对反应热无影响。根据盖斯定律,①+②得2CH4(g)+4NO2(g) 2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=ΔH1+ΔH2,结合1 mol CH4还原NO2生成N2的过程中放出867 kJ热量,故ΔH2=-867 kJ·mol-1×2-(-574 kJ·mol-1)=-1 160 kJ·mol-1。
19.答案 (1)3.2 1∶2 不变
(2)A C
(3)①
解析 (1)由图可知,343 K时,M的转化率为64%,设投入的M、N的物质的量都是y mol。
M(l) + N(l) E(l) + F(l)
开始(mol) y y 0 0
转化(mol) 64%y 64%y 64%y 64%y
平衡(mol) 36%y 36%y 64%y 64%y
平衡时气体总物质的量为2y mol,M、N的物质的量分数相等,为36%ymol2ymol×100%=18%,E、F的物质的量分数相等,为64%ymol2ymol×100%=32%,Kx=32%×32%18%×18%=3.2;N的物质的量越多,M的平衡转化率越大,所以初始投料比n(M)∶n(N)=1∶2时M的平衡转化率最大;平衡常数只与温度有关,温度不变则平衡常数不变。
(2)温度越高化学反应速率越快,反应物的浓度越大,正反应速率越快,生成物浓度越大逆反应速率越快,则v正最大的是A点,v逆最大的是C点。
(3)v正=k正·x(M)·x(N),v逆=k逆·x(E)·x(F),k正、k逆是温度的函数,根据图知,升高温度M的转化率增大,则平衡正向移动,k正受温度影响更大,所以升高温度,k正增大程度大于k逆,k正-k逆的值最大的曲线是①。
20.答案 (1)
(2)D (3)①铁 ②原电池 Fe-2e-+2OH- Fe(OH)2 (4)A
解析 (1)铜棒上镀银时,阴极Ag+得电子生成Ag,即Ag++e- Ag,阳极是Ag单质,阴极是Cu单质,电解质溶液为AgNO3溶液,装置图见答案。(2)用铁作电极,阳极反应式为Fe-2e- Fe2+,A正确;阴极上H+得电子被还原,电极反应式为2H++2e- H2↑,B正确;阴极不断消耗H+,在电解过程中工业废水由酸性变为碱性,C正确;用石墨作电极,阳极产生Cl2,无法得到还原剂Fe2+,不能使Cr2O72-转化为Cr3+,也就无法生成Cr(OH)3沉淀,D错误。(3)①K接a时,构成电解池,若两极均产生气泡,则阳极材料不可能是Fe,故Fe作阴极,阴极反应式为2H++2e- H2↑。②一段时间后,K与a断开,并与b连接时,构成原电池,此时Fe作负极,溶液为碱性,电极反应式为Fe-2e-+2OH- Fe(OH)2。(4)1 mol Cu2+在阴极放电时转移2 mol电子,则Cl-与OH-在阳极放电各转移1 mol电子,然后相当于电解水,故溶液显酸性,A正确;根据电荷守恒可知a=4,B错误;溶液中含1 mol Cl-,阳极产生0.5 mol Cl2,C错误;铝较活泼,在溶液中Al3+不能放电析出铝,D错误。
期中学业水平检测(二)
山东省潍坊市2020-2021学年度第一学期高二期中测试
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时90分钟。
2.考试范围:第1章~第2章。
3.可能用到的相对原子质量:H 1 Li 7 C 12 N 14 O 16 Na 23 Si 28 Cl 35.5。
一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20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.工业上制备金属钾的反应为KCl+Na NaCl+K,该反应为吸热反应,反应温度通常为850 ℃。相关数据如下表所示,下列说法错误的是( )
物质
熔点/℃
沸点/℃
Na
97.8
883
K
63.7
774
NaCl
801.0
1 413
KCl
770
1 500
A.Na比K活泼 B.该反应的ΔH>0
C.该反应的ΔS>0 D.该条件下ΔH-TΔS<0
2.下列现象不能用化学平衡原理解释的是 ( )
A.打开冰镇啤酒并倒入杯中,杯中立即泛起大量泡沫
B.在实验室制备氯气时,用饱和食盐水净化氯气
C.已知2HI(g) H2(g)+I2(g),为更准确测定HI的相对分子质量,选择高压条件下测定
D.实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出
3.SiCl4是一种重要的化工原料,SiCl4氢化为SiHCl3的反应方程式为3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g),其转化率随温度变化如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.n点v正>v逆
B.m点v逆大于q点v逆
C.p点后,转化率下降可能是平衡左移
D.加压有利于提高混合气体中SiHCl3的体积分数
4.(2021辽宁省实验中学期中)某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理,设计了如图a所示装置,图a的铁棒末段分别连上一块Zn片和Cu片,并静置于含有K3[Fe(CN)6]及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如图b所示)发生了变化。已知:3Fe2++2[Fe(CN)6]3- Fe3[Fe(CN)6]2↓。则下列说法错误的是 ( )
A.甲区发生还原反应 B.乙区产生Zn2+
C.丙区呈现红色 D.丁区呈现黄色
5.(2021安徽舒城上学期阶段测试)清华大学首创三室膜电解法制备LiOH,其工作原理如图。下列说法正确的是 ( )
A.N为阳离子交换膜
B.X电极连接电源负极
C.制备2.4 g LiOH产生2.24 L H2(标准状况)
D.Y电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-
6.(2021黑龙江省实验中学测试)乙酸乙酯能在多种条件下发生水解反应:CH3COOC2H5+H2O CH3COOH+C2H5OH。已知该反应的速率随c(H+)的增大而加快。如图为CH3COOC2H5的水解速率随时间的变化图。下列说法中正确的是 ( )
A.图中A、B两点表示的c(CH3COOC2H5)相等
B.反应初期水解速率增大可能是溶液中c(H+)逐渐增大所致
C.图中t0时说明反应达到平衡状态
D.图中tB时CH3COOC2H5的转化率等于tA时CH3COOC2H5的转化率
7.(2021辽宁省实验中学测试)生活中用电解氯化亚铁的方法制得氯化铁溶液,再用氯化铁溶液吸收有毒的硫化氢气体。工艺原理如图所示。下列说法中正确的是 ( )
A.H+从电解池右槽迁移到左槽
B.左槽中发生的电极反应:2Cl--2e- Cl2↑
C.右槽的电极反应式:4OH--4e- 2H2↑+2O2↑
D.FeCl3溶液可以循环利用
8.一定温度下,反应I2(g)+H2(g) 2HI(g)在密闭容器中达到平衡时,测得c(I2)=0.11 mmol·L-1,c(HI)=0.78 mmol·L-1。相同温度下,按下列4组初始浓度进行实验,最有可能使反应逆向进行的是 ( )
A
B
C
D
c(I2)/mmol·L-1
0.44
0.22
2.00
0.11
c(H2)/mmol·L-1
0.44
0.22
2.00
0.44
c(HI)/mmol·L-1
4.00
1.56
2.00
1.56
(注:1 mmol·L-1=10-3 mol·L-1)
9.(2021湖南师大附中高二期中)将NaCl和CuSO4两种物质的溶液等体积混合后用石墨电极进行电解,电解过程中,溶液pH随时间t变化的曲线如图所示,则下列说法正确的是 ( )
A.AB段pH增大是因为电解NaCl溶液生成NaOH
B.整个过程中阳极先产生Cl2,后产生O2
C.原混合溶液中NaCl和CuSO4浓度之比等于2∶1
D.电解至D点时,往溶液中加入适量Cu(OH)2一定可使其复原为B点溶液
10.合成氨的反应历程有多种,有一种反应历程如图所示,吸附在催化剂表面的物质用*表示。下列说法错误的是 ( )
A.适当提高N2分压,可以加快N2(g) *N2反应速率
B.N2生成NH3是通过多步氧化反应生成的
C.两个氮原子上的加氢过程分步进行
D.大量氨分子吸附在催化剂表面,将减缓反应速率
二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.(2021安徽舒城上学期阶段测试)我国科学家研发的固体透氧膜提取金属钛工艺,装置如图所示。将TiO2熔于NaCl-NaF融盐体系,以石墨为阴极,覆盖氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层为阳极,固体透氧膜把阳极和熔融电解质隔开,只有O2-可以通过。下列说法不正确的是 ( )
A.a极是电源的正极,O2-在熔融盐中从右往左迁移
B.阳极的电极反应式为2O2--4e- O2↑
C.NaCl-NaF融盐的作用是降低熔化TiO2需要的温度
D.阳极每产生4.48 L的O2,理论上能生成0.1 mol钛
12.某反应加入催化剂后,反应历程变成两个基元反应,相关能量变化如图所示(E为正值,单位:kJ·mol-1)。下列有关说法正确的是 ( )
A.该总反应的活化能Ea=E1+E3
B.该总反应的焓变ΔH=-(E4+E2-E1-E3)
C.此条件下,第一个基元反应的反应速率大于第二个
D.对于Ea>0的反应,必须加热才能进行
13.(2021河南鹤壁高二测试题)海水中锂资源非常丰富,但是海水中的锂浓度低,很难被提取出来。我国科学家设计了一种在太阳能驱动下,利用选择性固体陶瓷膜电解海水提取金属锂的装置(示意图如图),该装置工作时,下列说法不正确的是 ( )
A.工作时,铜箔作阴极
B.催化电极上的电极反应式:2Cl--2e- Cl2↑
C.选择性固体陶瓷膜允许H2O通过
D.该装置主要涉及的能量变化:太阳能→电能→化学能
14.已知除去NO的一种反应如下:
主反应:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g) ΔH
副反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)
相同条件下,在甲、乙两种催化剂作用下,相同时间时NO转化率与温度的关系如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.ΔH<0
B.乙催化剂的催化效果要强于甲
C.改变催化剂的选择性,可以减少副反应的发生
D.相同条件下选择高效催化剂,可以提高M点的平衡转化率
15.SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),SO2的平衡转化率α随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.压强大小顺序p1>p2>p3
B.该反应在常温常压下进行最有利于提高效益
C.恒容条件下,增加N2初始用量,α增大
D.其他条件不变,若将SO2、O2初始用量调整为2∶1,则α减小
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(2021辽宁省实验中学阶段测试)(11分)Ⅰ.如图所示,C、D、E、F、X、Y都是石墨电极。将电源接通后,向(乙)中滴入酚酞溶液,F极附近显红色。
(1)若用甲醇—空气燃料电池作电源,电解质溶液为NaOH溶液,则A极的电极反应式为 。
(2)欲用(丙)装置给铁镀铜,铜应该是 电极(填“G”或“H”)。
(3)(丁)装置中Y极附近红褐色变 (填“深”或“浅”)。
Ⅱ.(4)如图是一种用电解原理来制备H2O2,并用产生的H2O2处理废氨水的装置。
①Ir-Ru惰性电极吸附O2生成H2O2,其电极反应式为 。
②理论上电路中每转移3 mol电子,最多可以处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是 g。
17.(14分)将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤,发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH=-196 kJ·mol-1,某小组计划研究在相同温度下该反应的物质变化和能量变化,他们分别在恒温下的密闭容器中加入一定量的物质,获得如下数据:
容器
编号
容器
体积/L
起始时各物质的物质的量/mol
达到平衡时
的时间/min
平衡时反应
热量变化/kJ
SO2
O2
SO3
①
1
0.050
0.030
0
t1
放出热量:Q1
②
1
0.100
0.060
0
t2
放出热量:Q2
回答下列问题:
(1)若容器①的容积变为原来的2倍,则SO2的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)容器①、②中均达到平衡时:t1 t2,放出热量2Q1 。Q2(填“>”“<”或“=”)
(3)SO2(g)与O2(g)在V2O5作催化剂的条件下的反应历程如下:
①SO2+V2O5 SO3+2VO2;
② (写出第2步反应的化学方程式);V2O5能加快反应速率的根本原因是 。
(4)在450 ℃、100 kPa的恒温恒压条件下,SO3的平衡体积分数随起始投料n(SO2)n(O2)的变化如图所示,用平衡压强(平衡压强=该物质的体积分数×总压强)代替平衡浓度,则450 ℃时,该反应的Kp= 。
18.(2021山东临沂高二月考)(11分)研究NOx、SO2、CO等大气污染气体的处理方法具有重要意义。
(1)处理含CO、SO2烟道气污染的一种方法是将其在催化剂作用下转化为CO2和单质S。已知:
①CO(g)+12O2(g) CO2(g) ΔH=-283.0 kJ·mol-1
②S(s)+O2(g) SO2(g) ΔH=-296.0 kJ·mol-1
则CO和SO2气体反应生成固态硫和CO2气体的热化学方程式是 。
(2)氮氧化物的大量排放是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。已知:
①CO(g)+NO2(g) NO(g)+CO2(g) ΔH=-a kJ·mol-1(a>0)
②2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=-b kJ·mol-1(b>0)
若用标准状况下3.36 L CO将NO2还原生成N2(CO完全反应),整个过程中转移电子的物质的量为 mol,放出的热量为 kJ(用含有a和b的代数式表示)。
(3)用CH4催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染。例如:
CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1①
CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2②
使用高效催化剂,反应①的ΔH1 (填“不变”“增大”或“减小”)。若1 mol CH4将NO2还原生成N2,整个过程中放出的热量为867 kJ,则ΔH2= 。
19.(2021山东日照莒县期中)(12分)反应M(l)+N(l) E(l)+F(l)分别在相同压强和348 K、343 K、338 K条件下进行,起始时均按M与N的物质的量之比1∶1投料,测得M的转化率α随时间t的变化关系如图所示。已知:v正=k正·x(M)·x(N),v逆=k逆·x(E)·x(F),其中v正、v逆分别为正、逆反应的反应速率,k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数,x为各组分的物质的量分数。
回答下列问题:
(1)348 K时,以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx= (保留2位有效数字)。该温度下,分别按M与N物质的量之比1∶1、1∶2和2∶1进行初始投料,则达到平衡后,初始投料比为 时,M的转化率最大;与按1∶1投料相比,按2∶1投料时化学平衡常数Kx (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)A、B、C、D四点中,v正最大的是 点,v逆最大的是 点。
(3)在曲线①、②、③中,正、逆反应的速率常数k正-k逆的值最大的曲线是 。
20.(2021山东师大附中高二月考)(12分)电解工作原理的实际应用非常广泛。
(1)请画出铜棒镀银的简易装置设计图(实验可选用品:铜棒、银片、石墨棒、硫酸铜溶液、硝酸银溶液、导线、电源、烧杯)。
(2)工业上为了处理含有Cr2O72-的酸性工业废水,采用下面的处理方法:往工业废水中加入适量NaCl,以铁为电极进行电解,经过一段时间,有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成,工业废水中铬元素的含量可低于排放标准。关于上述方法,下列说法错误的是 (填字母)。
A.阳极反应:Fe-2e- Fe2+
B.阴极反应:2H++2e- H2↑
C.在电解过程中工业废水由酸性变为碱性
D.可以将铁电极改为石墨电极
(3)某同学设计了如图装置进行以下电化学实验。
①当开关K与a连接时,两极均有气泡产生,则阴极为 电极。
②一段时间后,使开关K与a断开,与b连接时,虚线框内的装置可称为 。请写出此时Fe电极上的电极反应式: 。
(4)1 L某溶液中含有的离子如下表:
离子
Cu2+
Al3+
NO3-
Cl-
物质的量浓度(mol·L-1)
1
1
a
1
用惰性电极电解该溶液,当电路中有3 mol e-通过时(忽略电解时溶液体积变化及电极产物可能存在的溶解现象),下列说法正确的是 (填字母)。
A.电解后溶液呈酸性 B.a=3
C.阳极生成1.5 mol Cl2 D.阴极析出的金属是铜与铝
答案全解全析
1.A
2.C
3.B
4.D
5.A
6.B
7.D
8.A
9.B
10.B
11.D
12.BC
13.C
14.D
15.AD
1.A 工业制备K的反应为KCl+Na NaCl+K,在850 ℃时K是气态,其不断从平衡体系中分离,平衡正向移动,实现制备。K比Na活泼,A错误。由于该反应为吸热反应,故ΔH>0,B正确。由于K是气态,故该反应的ΔS>0,C正确。该反应在该条件下能自发进行,故ΔH-TΔS<0,D正确。
2.C 存在化学平衡:CO2+H2O H2CO3,打开冰镇啤酒,压强减小,上述平衡逆向移动,能用化学平衡原理解释,A可以。饱和食盐水里有大量Cl-,使Cl2+H2O HCl+HClO平衡逆向移动,从而抑制氯气与水反应,B可以。由于2HI(g) H2(g)+I2(g)反应前后气体体积不变,压强对平衡移动无影响,C项不能用化学平衡原理解释。实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出,分离出生成物,使平衡不断正向移动,提高乙酸乙酯的产量,D可以。
3.B 由图像可知,n点时反应向正反应方向进行,故v正>v逆,A项正确。m点的温度低于q点,故m点的v逆小于q点v逆,B项错误。p点后,随着温度的升高,SiCl4的转化率下降,可能是平衡逆向移动,C项正确。该反应为气体体积减小的反应,加压,平衡正向移动,有利于提高混合气体中SiHCl3的体积分数,D项正确。
4.D 甲区为正极,氧气得到电子发生还原反应,正极的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-,A正确;乙区为负极,Zn失去电子,发生氧化反应产生Zn2+,B正确;丙区为正极,正极的电极反应:O2+2H2O+4e- 4OH-,生成的OH-能使附近溶液显碱性,酚酞变为红色,所以丙区呈红色,C正确;丁区为负极,发生电极反应:Fe-2e- Fe2+,生成的Fe2+与K3Fe(CN)6作用呈蓝色,D错误。
5.A 该电解池实质是电解水,根据题图知,Y极导出的是LiOH,则Y极是水电离出的氢离子放电生成氢气,Y极为阴极,阴极电极反应为2H2O+2e- 2OH-+H2↑;X极导出的是硫酸,则X极应为水电离出的氢氧根离子放电生成氧气,X极为阳极,阳极电极反应为2H2O-4e- 4H++O2↑。由题图可知LiOH从最右侧导出,Li+需通过N进入最右侧,则N为阳离子交换膜,故A正确;根据以上分析,X极为阳极,应与电源正极相连,故B错误;制备2.4 g LiOH,n(OH-)=2.4 g24 g/mol=0.1 mol,阴极电极反应为2H2O+2e- 2OH-+H2↑,则n(H2)=0.05 mol,标准状况下的体积为0.05 mol×22.4 L/mol=1.12 L,故C错误;Y极为阴极,阴极电极反应为2H2O+2e- 2OH-+H2↑,故D错误。
6.B 乙酸乙酯不断水解,浓度逐渐降低,则A、B两点表示的c(CH3COOC2H5)不相等,故A错误;反应初期,乙酸乙酯水解产生醋酸,电离出的氢离子浓度逐渐增大,反应速率不断加快,故B正确;图中t0时乙酸乙酯水解速率达到最大,随后又逐渐减小,没有达到平衡状态,故C错误;乙酸乙酯作为反应物不断减少,而生成物逐渐增加,则tB时CH3COOC2H5的转化率高于tA时CH3COOC2H5的转化率,故D错误。
7.D 通过图示可知:Fe2+在电解池的左槽中转化为Fe3+,H+在右槽中转化为H2,因此左槽为阳极,右槽为阴极。电解过程中阳离子向阴极移动,H+从电解池左槽迁移到右槽,A错误;左槽为阳极,由于还原性:Fe2+>Cl-,因此阳极的电极反应为Fe2+-e- Fe3+,B错误;右槽为阴极,发生还原反应,电极反应为2H++2e- H2↑,C错误;由题图可知,FeCl3溶液可以循环利用,D正确。
8.A 本题解题的核心思想是比较A、B、C、D四个选项浓度商Q与平衡常数K的大小,若Q>K,则反应逆向进行。但K不明确,故解题的思维转换为比较A、B、C、D四个选项浓度商Q的大小,Q最大的反应最有可能逆向进行。将表格中的数据分别代入Q=c2(HI)c(H2)×c(I2),经计算得A项Q为82.6,B项Q为50.28,C项Q为1,D项Q为50.28,A项最大,故选A。
9.B 由图像可知,电解该混合溶液,分3个阶段:AB段电解CuCl2,阳极反应式为2Cl--2e- Cl2↑,阴极反应式为Cu2++2e- Cu;Cu2+水解使溶液显酸性,Cu2+浓度减小,酸性减弱,pH增大,A项错误;BC段电解CuSO4,阳极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,阴极反应式为Cu2++2e- Cu,电解过程中H+浓度增大,溶液pH迅速减小;CD段电解水,溶剂减少,溶液中H+浓度增大,pH减小。由以上分析可知,整个过程中阳极先产生Cl2,后产生O2,B项正确;B点为CuSO4和Na2SO4的混合液,结合AB段和BC段电解实质,可知n(Cl-)<2n(Cu2+),即原混合溶液中NaCl和CuSO4浓度之比小于2∶1,C项错误;C点为H2SO4和Na2SO4的混合液,CD段为电解水的过程,D点溶液复原为B点溶液需要加入适量Cu(OH)2和一定量水,D项错误。
10.B 其他条件不变,有气体参加的反应,增大压强,反应速率加快,A项正确。N2生成NH3是通过多步还原反应生成的,B项错误。由图示反应历程可知,两个氮原子上的加氢过程分步进行,C项正确。大量氨分子吸附在催化剂表面,将阻碍反应物与催化剂的接触,减缓反应速率,D项正确。
11.D 阳极连接电源的正极,阴极连接电源的负极,电解质中阴离子向阳极移动,所以a是正极、b是负极,O2-在熔融盐中从右往左迁移,A项正确;阳极上氧离子失电子发生氧化反应,电极反应为2O2--4e- O2↑,B项正确;NaCl-NaF融盐的温度较高,它能降低熔化TiO2需要的温度,从而减少能量损失,C项正确;温度和压强未知,无法计算氧气的物质的量,则无法计算生成钛的物质的量,D项错误。
12.BC 分析题图可知,该总反应的活化能主要取决于E3,A项错误。该总反应的焓变只与反应的始态与终态有关,ΔH=-(E4+E2-E1-E3),B项正确。由于第一个基元反应的活化能小于第二个,故第一个基元反应的反应速率大于第二个,C项正确。反应活化能的大小与反应是否需要加热无必然联系,D项错误。
13.C 根据图示可知电子流入铜电极,Li+在Cu电极上得到电子被还原为Li。在电解池中,电子流入的电极为阴极,故铜电极为阴极,A正确;在催化电极上,发生失电子的氧化反应,海水中的Cl-失去电子被氧化为Cl2,故该电极为阳极,阳极的电极反应为2Cl--2e Cl2↑,B正确;在固体陶瓷膜上部区域是有机电解质,下部区域为海水,有机物与海水互不相溶,因此该选择性固体陶瓷膜不允许H2O通过,只允许Li+通过,C错误;根据图示可知,太阳能先转化为电能,然后利用电能电解海水制取金属锂,实现了电能转化为化学能,因此该装置主要涉及的能量变化为太阳能→电能→化学能,D正确。
14.D 由图中甲、乙两条曲线对比分析,可知乙的催化效果要强于甲,升高温度,乙曲线在某温度下反应达平衡后转化率下降,说明正反应为放热反应,ΔH<0,A、B项正确。改变催化剂的选择性,可以减少副反应的发生,C项正确。催化剂不能改变平衡转化率,D项错误。
15.AD 在相同温度下,p1、p2、p3对应的SO2的平衡转化率依次减小,由于该反应为反应前后气体体积减小的反应,故增大压强平衡正向移动,平衡转化率越大,故p1>p2>p3,A项正确。由图示知该反应在400 ℃,p1、p2、p3不同压强下SO2的平衡转化率都几乎接近100%,说明该反应在常温条件下进行不利于提高效率,B项错误。恒容条件下,增加N2初始用量,参与反应的气体的分压减小,相当于减小压强,平衡逆向移动,α减小,C项错误。其他条件不变,若将SO2、O2初始用量调整为2∶1,相当于增大SO2用量,故α减小,D项正确。
16.答案 (1)O2+4e-+2H2O 4OH- (2)G (3)深
(4)①O2+2H++2e- H2O2 ②17
解析 向(乙)中加入酚酞溶液,F极附近变红,则F极附近溶液碱性增强,说明是水电离出的氢离子放电,氢氧根离子浓度增大,故F是阴极,则A是正极,B是负极,D、F、H、Y是阴极,C、E、G、X是阳极。
(1)A是正极,在碱性溶液中,燃料电池正极反应式为O2+4e-+2H2O 4OH-。
(2)给铁镀铜时铜作阳极,由上述分析可知,铜应是G电极。
(3)该装置是氢氧化铁胶体电泳装置,氢氧化铁胶粒带正电荷,向阴极移动,Y是阴极,因此Y极附近红褐色变深。
(4)①利用电解法制H2O2,在该电解池中,Ir-Ru惰性电极吸附O2生成H2O2,发生还原反应,电极反应式为O2+2H++2e- H2O2;②4NH3+3O2 2N2+6H2O反应中,氨气中的氮元素从-3价变为氮气中的0价,4 mol氨气转移12 mol电子,所以转移3 mol电子,最多可以处理NH3的物质的量为1 mol,质量为17 g。
17.答案 (1)减小
(2)> <
(3)O2+4VO2 2V2O5 通过参与反应,改变反应历程,降低反应的活化能来加快化学反应速率
(4)5×10-5 Pa-1
解析 (1)若容器①的容积变为原来的2倍,相当于在原平衡的基础上减小压强,故2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡逆向移动,SO2的平衡转化率减小。
(2)容器②的投料是容器①的两倍,容器②中反应物的浓度(或压强)大,反应速率快,达平衡时所用时间短,故t1>t2。容器②的投料是容器①的两倍,如果将容器②的体积扩大为2 L,则达到的平衡与容器①为等效平衡,放出的热量为2Q1,然后将容器②的体积缩小至1 L,压强增大,平衡右移,则放出的热量Q2>2Q1。
(3)根据催化剂参与反应历程的特点及总反应为2SO2+O2 2SO3,将总反应减去①×2得第二步反应为O2+4VO2 2V2O5。
(4)根据反应规律,分析得出SO3的平衡体积分数最大时,n(SO2)n(O2)应符合化学方程式中化学计量数之比,则a为2,然后根据SO3的平衡体积分数为40%,可计算出SO3的平衡压强为40 kPa,再结合n(SO2)n(O2)=2,得SO2的平衡压强为40 kPa,O2的平衡压强为20 kPa,代入Kp表达式计算,可得Kp=5×10-5 Pa-1。
18.答案 (1)2CO(g)+SO2(g) S(s)+2CO2(g) ΔH=-270.0 kJ·mol-1 (2)0.3 3(2a+b)80 (3)不变 -1 160 kJ·mol-1
解析 (1)根据盖斯定律,①×2-②得2CO(g)+SO2(g) S(s)+2CO2(g) ΔH=(-283.0 kJ·mol-1)×2-(-296.0 kJ·mol-1)=-270.0 kJ·mol-1。(2)根据盖斯定律,①×2+②得4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g) ΔH=(-a kJ·mol-1)×2+(-b kJ·mol-1)=-(2a+b) kJ·mol-1,生成1 mol N2时,反应过程中转移电子8 mol,若标准状况下3.36 L CO参加反应,转移电子的物质的量n(e-)=3.36 L22.4 L·mol-1×2=0.3 mol,放出的热量Q=3.36 L22.4 L·mol-1×2a+b4 kJ·mol-1=3(2a+b)80 kJ。(3)使用催化剂,对反应热无影响。根据盖斯定律,①+②得2CH4(g)+4NO2(g) 2N2(g)+2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=ΔH1+ΔH2,结合1 mol CH4还原NO2生成N2的过程中放出867 kJ热量,故ΔH2=-867 kJ·mol-1×2-(-574 kJ·mol-1)=-1 160 kJ·mol-1。
19.答案 (1)3.2 1∶2 不变
(2)A C
(3)①
解析 (1)由图可知,343 K时,M的转化率为64%,设投入的M、N的物质的量都是y mol。
M(l) + N(l) E(l) + F(l)
开始(mol) y y 0 0
转化(mol) 64%y 64%y 64%y 64%y
平衡(mol) 36%y 36%y 64%y 64%y
平衡时气体总物质的量为2y mol,M、N的物质的量分数相等,为36%ymol2ymol×100%=18%,E、F的物质的量分数相等,为64%ymol2ymol×100%=32%,Kx=32%×32%18%×18%=3.2;N的物质的量越多,M的平衡转化率越大,所以初始投料比n(M)∶n(N)=1∶2时M的平衡转化率最大;平衡常数只与温度有关,温度不变则平衡常数不变。
(2)温度越高化学反应速率越快,反应物的浓度越大,正反应速率越快,生成物浓度越大逆反应速率越快,则v正最大的是A点,v逆最大的是C点。
(3)v正=k正·x(M)·x(N),v逆=k逆·x(E)·x(F),k正、k逆是温度的函数,根据图知,升高温度M的转化率增大,则平衡正向移动,k正受温度影响更大,所以升高温度,k正增大程度大于k逆,k正-k逆的值最大的曲线是①。
20.答案 (1)
(2)D (3)①铁 ②原电池 Fe-2e-+2OH- Fe(OH)2 (4)A
解析 (1)铜棒上镀银时,阴极Ag+得电子生成Ag,即Ag++e- Ag,阳极是Ag单质,阴极是Cu单质,电解质溶液为AgNO3溶液,装置图见答案。(2)用铁作电极,阳极反应式为Fe-2e- Fe2+,A正确;阴极上H+得电子被还原,电极反应式为2H++2e- H2↑,B正确;阴极不断消耗H+,在电解过程中工业废水由酸性变为碱性,C正确;用石墨作电极,阳极产生Cl2,无法得到还原剂Fe2+,不能使Cr2O72-转化为Cr3+,也就无法生成Cr(OH)3沉淀,D错误。(3)①K接a时,构成电解池,若两极均产生气泡,则阳极材料不可能是Fe,故Fe作阴极,阴极反应式为2H++2e- H2↑。②一段时间后,K与a断开,并与b连接时,构成原电池,此时Fe作负极,溶液为碱性,电极反应式为Fe-2e-+2OH- Fe(OH)2。(4)1 mol Cu2+在阴极放电时转移2 mol电子,则Cl-与OH-在阳极放电各转移1 mol电子,然后相当于电解水,故溶液显酸性,A正确;根据电荷守恒可知a=4,B错误;溶液中含1 mol Cl-,阳极产生0.5 mol Cl2,C错误;铝较活泼,在溶液中Al3+不能放电析出铝,D错误。
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