湖南省祁阳市重点中学2023届高三第六次月考试题 化学(解析版)
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化学试题
可能用到柏对银子质亚:H~1 C~12 N~14 O~16 Cl~35.5 Ca~40 Sc~45 Fe~56 Sb~122 La~139
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 生活中处处有化学。下列说法错误的是
A. “三天打鱼,两天晒网”是由于使用的渔网多为麻纤维,遇水易发生膨胀破损,所以需要晾晒保持干燥
B. 泥瓦匠用消石灰刷墙时,常在石灰水中加入少量粗盐,目的是使墙面尽快固化
C. 谷子、玉米、高粱、大豆都是常见的酿酒原料
D. 人类能够冶炼金属的时间先后与金属的活动性相关,一般越活泼的金属,越晚被冶炼出来
2. 有机物a、b、c的转化关系如图,下列说法中错误的是
A. 有机物a、b、c苯环上的一氯代物种类数目相同
B. a中加入酸性高锰酸钾溶液可使a转化为b
C. c的沸点低于邻氨基苯甲酸
D. b分子中,碳原子的杂化方式均为
3. 镁单质及其化合物用途广泛,某镁硼化合物的晶体结构单元如图所示。B原子占据独立一层且具有类似石墨的结构。正六棱柱底边边长为,高为,阿伏加德罗常数的值为。下列说法正确的是
A. 该镁硼化合物的化学式为
B. 如图所示晶体结构单元是该镁硼化合物的晶胞
C. 每个B原子周围最近且等距的B原子数为2
D. B原子的价层电子轨道表示式为
4. 已知联氨()为二元弱碱,常温下联氨的水溶液中存在平衡:。常温下将盐酸滴加到联氨()的水溶液中,混合溶液中微粒的分布分数随pOH变化的关系如图所示[分布分数:]。下列叙述错误的是
A.
B. 的水解程度大于电离程度
C. a点溶液
D. b点溶液中
5. 某种离子液体的阴离子结构如图,Q、W、X、Y、Z五种短周期元素的原子半径依次增大,基态Q原子的电子填充了3个能级,有4对成对电子,Z与其他元素不在同一周期,下列说法正确的是
A. 单质与氢气反应剧烈程度:X>Q
B. Q和W形成的化合物中W为最高正价
C. 除Z外所有原子最外层都满足8电子稳定结构
D. 氢化物沸点:W>Q>X>Y
6. 下列指定反应的离子方程式正确的是
A. 溶液与过量NaOH溶液:
B. 向溶液中加入过量的HI溶液:
C. 惰性电极电解氯化镁溶液:
D. 向稀硝酸中滴加少量亚硫酸钠溶液:
7. 设为阿伏伽德罗常数的值,根据氯元素的“价-类”二维图,下列分析正确的是
A. 标况下1.12L 溶于水充分反应,转移电子数为0.05
B. 由“价-类”二维图推测可能具有强氧化性,能水解生成两种酸
C. 工业上常用制备消毒剂,该反应n(氧化产物):n(还原产物)=4:5
D. 用pH试纸分别测定浓度均为1和NaClO溶液的pH,可比较和HClO酸性的相对强弱
8. 下列实验装置能达到实验目的的是
A. 实验室制取少量 B. 测量少量氯气的体积
C. 检验生成的乙烯 D. 实验室制取乙酸乙酯
9. 已知。室温下,向20.00mL0.10mol·LCHCOOH溶液溶液中逐滴滴加溶液,溶液的pH与的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A. x=2.75
B. 水的电离程度:
C. 当时,加入NaOH溶液的体积小于10.00mL
D. 当溶液加入10.00 mL NaOH溶液时:
10. 常温下,实验小组用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20.00 mL的0.1000 mol/L CH3COOH溶液(CH3COOH电离常数为Ka),绘制图象如图,下列说法不正确的是
A. 滴定曲线与横坐标交点a对应溶液的
B. 滴定过程中一定存在:
C. 滴加10.00 mL时,溶液中存在:
D. 滴加20.00 mL且达到平衡时,溶液中
11. 关于下列图示仪器的说法正确的是
A. 图①所示仪器可用来盛装高锰酸钾溶液,精确度为0.1mL
B. 图②所示装置可作为收集、洗气装置或安全瓶使用
C. 图③所示仪器使用前只需检查下端活塞是否漏液
D. 图④所示仪器可用于蒸馏或分馏
12. 室温下,通过下列实验探究溶液的性质。
实验
实验操作
实验现象
1
用pH试纸测定溶液的pH
pH约为8
2
向溶液中加入过量溶液
析出白色沉淀
3
常温下,将等体积等物质的量浓度与NaCl溶液混合
析出晶体
4
向溶液中加入溶液,加热
有气泡产生
下列有关说法正确的是
A. 实验1
B. 实验2反应静置后的上层清液中有
C. 实验3静置后的上层清液中有
D. 实验4中产生的气体是
二、实验题
13. 过硼酸钠(NaBO3·4H2O)是一种白色单斜晶系结晶颗粒或粉末,主要用于制备洗涤剂,有强大的漂白能力。某化学学习小组用下图装置合成过硼酸钠,反应原理:Na2B4O7+2NaOH+4H2O2+11H2O=4NaBO3∙4H2O,步骤如下:
I.在三颈烧瓶中加入固体氢氧化钠、硼砂和水,充分搅拌溶解后,加入硅酸镁稳定剂。
II.转至冰水浴中,加入双氧水并控制流量,在6°C左右搅拌1小时,有大量晶体析出。
III.待反应完成后,减压过滤,用乙醇洗涤,常温干燥,制得过硼酸钠成品。
回答下列问题:
(1)装置图中,仪器a的名称是___________,仪器d的进水口是___________(填字母)。
(2)步骤II中,用冰水浴的作用除了防止过氧化氢和过硼酸钠分解外,还有___________
(3)步骤III中,用乙醇洗涤的目的是___________
(4)步骤II中,控制加入双氧水的流量的操作为___________
(5)活性氧含量的测定
活性氧含量的高低直接决定产品的质量,合格产品中活性氧的含量≥10%(1molH2O2相当于1mol活性氧原子)。为了确定所得产品合格与否,学习小组做如下实验:
①称取0.2g干燥样品置于锥形瓶中,加少量水润湿,加入3mol/L25mL稀硫酸使试样全部溶解,产生过氧化氢,摇匀。
②用0.100mol/L高锰酸钾标准溶液滴定溶液的H2O2至终点,发生的反应为;2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+5O2↑(KMnO4不与H3BO3反应)。
③三次滴定平均消耗KMnO4溶液6.40mL。
配制0.100mol/L高锰酸钾标准溶液,用到的玻璃仪器除容量瓶和烧杯外,还有___________,若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后消失,会使测得的活性氧含量___________(填“偏高”“偏低”或“不变"),活性氧的质量分数为___________。
三、填空题
14. 三氧化二锑,又称锑白,在工业上作阻燃剂、填充剂等,用途广泛。一种利用辉锑矿粉(含及少量)制取锑白的工艺流程如图:
已知:①常温下,,。
②锑的常见价态为+3、+5价,其中具有强氧化性,在溶液中能发生较剧烈的水解生成。
(1)锑元素的原子序数为51,位于元素周期表第___________周期第___________族。
(2)溶浸时发生的主要反应的离子方程式为___________。
(3)加入还原Sb还原高价金属离子,能够提高产物锑白的纯度,原因是___________。
(4)水解会生成多种物质,较为稳定的是SbOCl,写出SbOCl在稀氨水中最终生成锑白的化学方程式:___________,锑白洗涤后便可干燥保存,检验洗净的试剂为___________。
(5)隔膜电解时,气体Z的分子式为___________;为平衡两极电荷,应使用___________交换膜(填“阴离子”“阳离子”或“质子”),理由是___________。
15. 马来酸匹杉琼具有抗肿瘤活性,其合成路线如图:
已知:①;
②D和E都含有三个六元环。
回答下列问题:
(1)的名称为_______,B的结构简式为_______,C中含氧官能团的名称为_______。
(2)由C生成D的化学方程式为_______。C在水中的溶解度比D大,原因是_______。
(3)D与乙二胺反应生成E的反应类型为_______,同时生成的小分子物质的分子式为_______。
(4)H是的同分异构体,满足下列条件的H的结构简式有_______种(不考虑立体异构)。
①存在能同时发生水解反应、银镜反应的基团;②存在碳碳双键;③分子中存在-OH结构。
其中核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积之比为2:1:1的有机物的结构简式为_______。
16. 锂及锂盐具有的优异性能和特殊功能,在化工、电子、航天、核能等领域被广泛应用,锂元素更是被誉为“能源元素”。从粉煤灰(含等)中回收提取含铝、锂元素的化合物的流程如图甲所示:
已知:碳酸锂的溶解度如图乙所示。
回答下列问题:
(1)“粉碎”的目的是_______,滤渣1的成分主要是_______(填化学式)。
(2)“调pH”的目的是沉淀。当离子浓度≤1.0×10-5mol/L时表示该离子沉淀完全。常温下,为了使沉淀完全,调节pH的最小值约为_______(保留3位有效数字)。{已知:}
(3)从滤渣2中分离出,可用如图丙所示方法,试剂X是_______,步骤2中发生反应生成的离子方程式为_______。
(4)“沉锂”中的“一系列操作”依次为加热浓缩、_______、洗涤、干燥,加热浓缩的作用是_______。母液中的主要成分为_______(填化学式),检验其阴离子的方法为_______。
17. 二氧化氯()是一种高效消毒灭菌剂,可以作为自来水的杀菌消毒试剂。还原氯酸钠法为一种常见的制备方法,通过与在催化剂、60℃条件下发生反应得到,装置如图所示。
已知:①与KI反应的离子方程式为。
②有关物质沸点如表所示:
物质
沸点/℃
64.7
100.8
11
请回答下列问题:
(1)仪器b的名称是_______,其作用是_______。
(2)反应中甲醇被氧化为甲酸,写出制备的化学方程式:_______。
(3)草酸()是一种弱酸,利用硫酸酸化的草酸还原,也可较安全地生成的离子方程式为_______。相对于甲醇还原法,草酸还原法较为明显的缺点是_______。
(4)该装置中需改进的是_______。
(5)自来水厂用碘量法检测水中的含量,其实验操作如下:取200.00mL的水样,加入足量的碘化钾,再用氢氧化钠溶液调至中性,并加入淀粉溶液。再用标准溶液滴定(),达到滴定终点时用去20.00mL标准溶液,测得该水样中的含量为_______(保留一位小数)。
18. 泊马度胺(K)是一种新型免疫调节药物。其合成路线如图(部分条件已省略)。
已知:①,的结构简式为,可用—Boc代表;
②,产物中Fe元素以形式存在。
(1)A的质谱图如图所示,已知质谱图中质荷比数值最大的数据即为待测分子的相对分子质量, A的结构简式是_______。
(2)C中含氧官能团的名称是_______。
(3)G的结构简式为_______。
(4)下列说法正确的是_______(填序号)。
a.E具有两性
b.的核磁共振氢谱中有2组峰
c.F可发生水解反应,也可与碳酸钠反应
(5)由1molJ生成1molK需要_______mol Fe。
(6)为制备化合物M(结构简式为),甲同学设计合成路线I,乙同学认为I不可行,设计了合成路线Ⅱ。
I.
Ⅱ.
X、试剂b的结构简式分别是_______、_______,这样设计的原因是_______。
19. 工业上常采用堆浸-反萃取-电积法从低品位锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图1所示。
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH过高时,氢氧化氧铁沉淀为胶状。
回答下列问题:
(1)“堆浸”时为了提高反应速率,可以采取的措施为___________(填标号)。
a.大幅升温 b.将锌矿粉碎 c.将锌矿充分暴露
(2)“堆浸”时FeS2发生反应的化学方程式为___________。
(3)“除铁”时发生反应的总离子方程式为___________。“除铁”时,pH对不同金属离子沉淀率的影响如图2所示。“除铁”时最合理的pH约为___________。事实上Zn2+、Cu2+、Ni2+在pH≤6时难以沉淀,但是有铁离子存在时,pH升高,Zn2+、Cu2+、Ni2+的沉淀率均升高,原因可能为___________。
(4)“置换镍”时用锌粉直接置换速率极小,目前采用“锑盐净化法”置换,即置换时在酸性含Ni2+溶液中同时加入锌粉和Sb2O3,可得到合金NiSb,该反应的离子方程式为___________。已知Ni的熔点为1455℃,Sb的熔点为630.5℃,则该合金的熔点范围为___________(填“高于1455℃”“在630.5℃和1455℃之间”或“低于630.5℃”)。
(5)电积时反萃取pH应控制在一定范围内,pH不能太高也不能太低,原因为___________。
20. 我国提出努力争取在2060年前实现碳中和,碳中和关键是的转化、回收和重整。
(1)转化为甲醇。
①已知:I.
Ⅱ.
则_______。
②在恒温恒容下,反应达平衡状态的标志是_______(填序号)。
a.
b容器内混合气体平均相对分子质量不变
c.平衡常数K保持不变
d.容器内气体的密度保持不变
③一定温度下,欲提高甲醇的产率,可采取的措施有_______(任写两条)。
(2)天然气还原法。发生的反应为。
①一定温度下,在一个固定容积的密闭容器中,测得平衡时CO的体积分数与x[]的关系如图甲所示,图甲中曲线变化的原因是_______。
②若c点对应的压强为p,则该温度下的平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数,写出计算式即可)。
③催化剂在温度不同时对转化率的影响如图乙所示,判断M点_______(填“已”或“未”)到达平衡,理由是_______。
(3)二氧化碳还可与氢气发生化合反应制甲酸:。在恒容密闭容器中充入一定量的和,测得的转化率在不同温度下与时间关系如图丙所示[已知速率方程为(k是速率常数,只与温度有关)]。
①该反应的_______0(填“>”或“<”)。
②A点_______(填“>”“<”或“=”)。
③条件下,测得平衡体系中,计算的值,写出计算过程。_____
2023届高三月考(六)
化学试题
可能用到的柏对银子质亚:H~1 C~12 N~14 O~16 Cl~35.5 Ca~40 Sc~45 Fe~56 Sb~122 La~139
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 生活中处处有化学。下列说法错误的是
A. “三天打鱼,两天晒网”是由于使用的渔网多为麻纤维,遇水易发生膨胀破损,所以需要晾晒保持干燥
B. 泥瓦匠用消石灰刷墙时,常在石灰水中加入少量粗盐,目的是使墙面尽快固化
C. 谷子、玉米、高粱、大豆都是常见的酿酒原料
D. 人类能够冶炼金属的时间先后与金属的活动性相关,一般越活泼的金属,越晚被冶炼出来
【答案】C
【解析】
【详解】A.麻为天然纤维,渔网多为麻纤维,遇水易发生膨胀破损,则使用后需要晾晒以延长渔网寿命,A正确;
B.泥瓦匠在刷墙时加入粗盐的目的是利用粗盐中的吸水,使墙面保持湿润,有利于溶液与空气中的充分反应,转化为坚硬的,B正确;
C.谷子、玉米、高粱的主要成分为淀粉,水解后产生葡萄糖,可用于酿酒,而大豆的主要成分为蛋白质,不能用于酿酒,C错误;
D.金属越活泼,冶炼方法越困难,如需高温、电解等,D正确;
故选C。
2. 有机物a、b、c的转化关系如图,下列说法中错误的是
A. 有机物a、b、c苯环上的一氯代物种类数目相同
B. a中加入酸性高锰酸钾溶液可使a转化为b
C. c的沸点低于邻氨基苯甲酸
D. b分子中,碳原子的杂化方式均为
【答案】C
【解析】
【详解】A.有机物a、 b、c的苯环中均含有2种不同化学环境的氢原子,则苯环上的一氯代物均为2种,A项正确;
B.a→b是甲基被氧化为羧基的过程,属于氧化反应,可以通过加入酸性高锰酸钾溶液实现,B项正确;
C.邻氨基苯甲酸能形成分子内氢键,而c能形成分子间氢键,故c的沸点更高,C项错误;
D.b分子中,苯环上碳原子及羧基碳原子均采取杂化,D项正确;
故选C。
3. 镁单质及其化合物用途广泛,某镁硼化合物的晶体结构单元如图所示。B原子占据独立一层且具有类似石墨的结构。正六棱柱底边边长为,高为,阿伏加德罗常数的值为。下列说法正确的是
A. 该镁硼化合物的化学式为
B. 如图所示晶体结构单元是该镁硼化合物的晶胞
C. 每个B原子周围最近且等距的B原子数为2
D. B原子的价层电子轨道表示式为
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据均摊法,该晶体结构单元中含有个Mg原子,含有6个B原子,故化学式为MgBr2,A正确;
B.晶胞是晶体结构的基本单元,常规的晶胞都是平行六面体,镁硼化合物的晶胞如图,B错误;
C.B原子占据独立一层且具有类似石墨的结构,所以B原子周围最近且等距的B原子数为3,C错误;
D.B原子的价层电子轨道表示式为,虽然2p能级只填充了一个电子,有两个空轨道,但书写时空轨道不可省略,D错误;
故选:A。
4. 已知联氨()为二元弱碱,常温下联氨的水溶液中存在平衡:。常温下将盐酸滴加到联氨()的水溶液中,混合溶液中微粒的分布分数随pOH变化的关系如图所示[分布分数:]。下列叙述错误的是
A.
B. 的水解程度大于电离程度
C. a点溶液的
D. b点溶液中
【答案】C
【解析】
【详解】A.当与浓度相等时,溶液pOH=6.0,由可得,A项正确;
B.与浓度相等时,pOH=15.0,则,常温下的水解常数为,则的水解程度大于的电离程度,B项正确;
C.点溶液中,将两步电离方程式叠加得。该反应的平衡常数,故,C项错误;
D.点pOH=15.0,溶液呈酸性,,存在电荷守恒,则,D项正确;
答案选C。
5. 某种离子液体的阴离子结构如图,Q、W、X、Y、Z五种短周期元素的原子半径依次增大,基态Q原子的电子填充了3个能级,有4对成对电子,Z与其他元素不在同一周期,下列说法正确的是
A. 单质与氢气反应剧烈程度:X>Q
B. Q和W形成的化合物中W为最高正价
C. 除Z外所有原子最外层都满足8电子稳定结构
D. 氢化物沸点:W>Q>X>Y
【答案】C
【解析】
【分析】Q、W、X、Y、Z五种短周期元素的原子半径依次增大,基态Q原子的电子填充了3个能级,有4对成对电子,因此Q是F,Z与其他元素不在同一周期,原子半径最大,能形成6条共价键,因此Z是S,Y能形成4条共价键,Y是C,W能形成2条共价键,W是O,则X是N,据此解答。
【详解】A.元素的非金属性越强,单质与氢气反应越剧烈,非金属性F>N,则单质与氢气反应剧烈程度为F>N,A错误;
B.氧元素无最高正价,B错误;
C.根据结构简式可知结构中所有原子除S外,均满足8电子稳定结构,C正确;
D.碳的氢化物种类很多,如高碳烃的沸点很高,无法比较氢化物沸点,D错误;
答案选C。
6. 下列指定反应的离子方程式正确的是
A. 溶液与过量NaOH溶液:
B. 向溶液中加入过量的HI溶液:
C. 惰性电极电解氯化镁溶液:
D. 向稀硝酸中滴加少量亚硫酸钠溶液:
【答案】A
【解析】
【详解】A.与先反应生成,然后再与反应,在冷的稀溶液中生成,最后与反应生成,反应中的化学计量数与的化学计量数相同,A正确;
B.加入HI溶液后,溶液被酸化,氧化性:先与反应生成NO气体和,过量的再与反应:,因此正确的离子方程式为,B错误;
C.惰性电极电解氯化镁溶液生成氢氧化镁沉淀、氯气、氢气,反应的离子方程式为,C错误;
D.稀具有强氧化性,具有还原性,二者会发生氧化还原反应,正确的离子方程式为,D错误;
故选A。
7. 设为阿伏伽德罗常数的值,根据氯元素的“价-类”二维图,下列分析正确的是
A. 标况下1.12L 溶于水充分反应,转移电子数为0.05
B. 由“价-类”二维图推测可能具有强氧化性,能水解生成两种酸
C. 工业上常用制备消毒剂,该反应n(氧化产物):n(还原产物)=4:5
D. 用pH试纸分别测定浓度均为1的和NaClO溶液的pH,可比较和HClO酸性的相对强弱
【答案】B
【解析】
【详解】A.溶于水充分反应,发生可逆反应,转移电子数无法确定,选项A错误;
B.由“价-类”二维图推测中Cl为+1价,N为+5价,可能具有强氧化性,能水解生成两种酸HClO和HNO3,选项B正确;
C.工业上常用制备消毒剂,该反应n(氧化产物):n(还原产物)= n():n(NaCl)=4:1,选项C错误;
D.和NaClO溶液具有强氧化性,不能利用pH试纸测定pH,应利用pH计测定pH比较酸性强弱,选项D错误;
答案选B。
8. 下列实验装置能达到实验目的的是
A. 实验室制取少量 B. 测量少量氯气的体积
C. 检验生成的乙烯 D. 实验室制取乙酸乙酯
【答案】C
【解析】
【详解】A.是淡黄色粉末状固体,会从带有小孔的隔板中漏下去,且反应放出大量热,因此不能使用该装置,A不符合题意;
B.氯气可溶于水,测量少量氯气的体积时不能用蒸馏水,B不符合题意;
C.实验室制取乙烯时,副产物及挥发出的都会与酸性高锰酸钾溶液反应使其褪色,可以使用NaOH溶液排除其干扰,C符合题意;
D.实验室制取乙酸乙酯时,收集装置中装的应是饱和碳酸钠溶液,而不是饱和碳酸氢钠溶液,D不符合题意;
故答案为:C。
9. 已知。室温下,向20.00mL0.10mol·LCHCOOH溶液溶液中逐滴滴加溶液,溶液的pH与的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A. x=2.75
B. 水的电离程度:
C. 当时,加入NaOH溶液的体积小于10.00mL
D. 当溶液加入10.00 mL NaOH溶液时:
【答案】C
【解析】
【详解】A.醋酸的电离平衡常数为,则,根据题图时,pH=3.75,即,求得。pH=7时,,A错误;
B.由得滴加NaOH溶液体积在0~20mL时,横坐标越大,溶液pH越大,溶液中越大,水电离程度越大,则水电离程度:,B错误;
C.由上述分析知,则,说明等物质的量浓度的溶液中的电离程度大于的水解程度,如果加入10.00mLNaOH溶液,得到等物质的量浓度的的混合溶液,的电离程度大于的水解程度,导致溶液中,要使混合溶液中,则,因此加入的NaOH应该少一些,即加入NaOH溶液的体积应小于10.00mL,C正确;
D.当在溶液中加入10.00mL NaOH溶液时,溶液为等物质的量浓度的的混合溶液,溶液中存在电荷守恒:,存在物料守恒:,将代入电荷守恒等式得,D错误;
故选C。
10. 常温下,实验小组用0.1000 mol/L NaOH溶液滴定20.00 mL的0.1000 mol/L CH3COOH溶液(CH3COOH电离常数为Ka),绘制图象如图,下列说法不正确的是
A. 滴定曲线与横坐标交点a对应溶液的
B. 滴定过程中一定存在:
C. 滴加10.00 mL时,溶液中存在:
D. 滴加20.00 mL且达到平衡时,溶液中
【答案】D
【解析】
【详解】A.滴定纵坐标表示lg,滴定曲线与横坐标交点a点lg=0,则=1,此时c(CH3COO-)=c(CH3COOH),醋酸在溶液中存在电离平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,电离平衡常数Ka=,则pH=-lgc(H+)=-lgKa,A正确;
B.在加入NaOH溶液为V mL时,溶液为CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,c(Na+)=,根据物料守恒可知 c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=,则c(Na+)+c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.1 mol/L,B正确;
C.滴加10.00 mL时,溶液为CH3COOH与CH3COONa按1:1混合得到的混合溶液,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),溶液中存在物料守恒:2c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),第一个式子带入第二个式子,整理可得:,C正确;
D.当滴加NaOH溶液至20.00 mL时,二者恰好发生中和反应产生CH3COONa,CH3COONa是强碱弱酸盐,在溶液中CH3COO-发生水解反应:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,Kh=,则 c(CH3COOH)=,D错误;
故合理选项是D。
11. 关于下列图示仪器的说法正确的是
A. 图①所示仪器可用来盛装高锰酸钾溶液,精确度为0.1mL
B. 图②所示装置可作为收集、洗气装置或安全瓶使用
C. 图③所示仪器使用前只需检查下端活塞是否漏液
D. 图④所示仪器可用于蒸馏或分馏
【答案】B
【解析】
【详解】A.图①所示仪器为酸式滴定管,精确度为0.01mL,A项错误;
B.图②可作为收集装置[长进短出(收集气体密度比空气大)或短进长出(收集气体密度比空气小)]、洗气装置(长进短出)或安全瓶(短进长出)使用,B项正确;
C.图③所示仪器为分液漏斗,使用前上端的塞子也要检查是否漏液,C项错误;
D.图④所示仪器为球形冷凝管,若用于蒸馏或分馏,冷凝下来的液体会聚集在球泡部位,不利于收集,D项错误;
故选B。
12. 室温下,通过下列实验探究溶液的性质。
实验
实验操作
实验现象
1
用pH试纸测定溶液的pH
pH约为8
2
向溶液中加入过量溶液
析出白色沉淀
3
常温下,将等体积等物质的量浓度与NaCl溶液混合
析出晶体
4
向溶液中加入溶液,加热
有气泡产生
下列有关说法正确的是
A. 实验1
B. 实验2反应静置后的上层清液中有
C. 实验3静置后的上层清液中有
D. 实验4中产生的气体是
【答案】A
【解析】
【详解】A.溶液是弱酸弱碱盐,pH=8,说明,则,A正确;
B.沉淀析出后的溶液是的饱和溶液,故有,B错误;
C.与NaCl混合时析出了晶体,溶液中的电荷守恒式为,由于析出晶体,则溶液中,故,C错误;
D.溶液中与反应在加热条件下生成,D错误;
答案选A。
二、实验题
13. 过硼酸钠(NaBO3·4H2O)是一种白色单斜晶系结晶颗粒或粉末,主要用于制备洗涤剂,有强大的漂白能力。某化学学习小组用下图装置合成过硼酸钠,反应原理:Na2B4O7+2NaOH+4H2O2+11H2O=4NaBO3∙4H2O,步骤如下:
I.在三颈烧瓶中加入固体氢氧化钠、硼砂和水,充分搅拌溶解后,加入硅酸镁稳定剂。
II.转至冰水浴中,加入双氧水并控制流量,在6°C左右搅拌1小时,有大量晶体析出。
III.待反应完成后,减压过滤,用乙醇洗涤,常温干燥,制得过硼酸钠成品。
回答下列问题:
(1)装置图中,仪器a的名称是___________,仪器d的进水口是___________(填字母)。
(2)步骤II中,用冰水浴的作用除了防止过氧化氢和过硼酸钠分解外,还有___________
(3)步骤III中,用乙醇洗涤的目的是___________
(4)步骤II中,控制加入双氧水的流量的操作为___________
(5)活性氧含量的测定
活性氧含量的高低直接决定产品的质量,合格产品中活性氧的含量≥10%(1molH2O2相当于1mol活性氧原子)。为了确定所得产品合格与否,学习小组做如下实验:
①称取0.2g干燥样品置于锥形瓶中,加少量水润湿,加入3mol/L25mL稀硫酸使试样全部溶解,产生过氧化氢,摇匀。
②用0.100mol/L高锰酸钾标准溶液滴定溶液的H2O2至终点,发生的反应为;2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+5O2↑(KMnO4不与H3BO3反应)。
③三次滴定平均消耗KMnO4溶液6.40mL。
配制0.100mol/L高锰酸钾标准溶液,用到的玻璃仪器除容量瓶和烧杯外,还有___________,若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后消失,会使测得的活性氧含量___________(填“偏高”“偏低”或“不变"),活性氧的质量分数为___________。
【答案】(1) ① 恒压滴液漏斗 ②. c
(2)降低过硼酸钠的溶解度,便于析出晶体
(3)减少固体流失洗去固体表面的水和杂质
(4)通过恒压滴液漏斗的活塞控制加入双氧水的流量
(5) ①. 玻璃棒和胶头滴管 ②. 偏高 ③. 12.8%
【解析】
【小问1详解】
装置图中,仪器a的名称是恒压滴液漏斗,冷凝时冷却水从下口进效果好,所以仪器d的进水口是c。
【小问2详解】
一般固体物质的溶解度随温度升高而增大,所以步骤II中,用冰水浴的作用除了防止过氧化氢和过硼酸钠分解外,还有降低过硼酸钠的溶解度,便于析出晶体;
【小问3详解】
乙醇具有挥发性,能最大程度减少杂质的存在,所以步骤III中,用乙醇洗涤的目的是减少固体流失洗去固体表面的水和杂质;
【小问4详解】
由于双氧水放在恒压滴液漏斗中,则步骤II中,可通过恒压滴液漏斗的活塞控制加入双氧水的流量;
【小问5详解】
配制0.100mol/L高锰酸钾标准溶液,用到玻璃仪器除容量瓶和烧杯外,还有玻璃棒和胶头滴管,若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后消失,导致消耗标准液体积增加,因此会使测得的活性氧含量偏高;根据2KMnO4+5H2O2+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+5O2↑可知活性氧的物质的量是6.4×10-3L×0.100mol/L×2.5=1.6×10-3mol,则质量分数为×100%=12.8%。
三、填空题
14. 三氧化二锑,又称锑白,在工业上作阻燃剂、填充剂等,用途广泛。一种利用辉锑矿粉(含及少量)制取锑白的工艺流程如图:
已知:①常温下,,。
②锑的常见价态为+3、+5价,其中具有强氧化性,在溶液中能发生较剧烈的水解生成。
(1)锑元素的原子序数为51,位于元素周期表第___________周期第___________族。
(2)溶浸时发生的主要反应的离子方程式为___________。
(3)加入还原Sb还原高价金属离子,能够提高产物锑白纯度,原因是___________。
(4)水解会生成多种物质,较为稳定的是SbOCl,写出SbOCl在稀氨水中最终生成锑白的化学方程式:___________,锑白洗涤后便可干燥保存,检验洗净的试剂为___________。
(5)隔膜电解时,气体Z的分子式为___________;为平衡两极电荷,应使用___________交换膜(填“阴离子”“阳离子”或“质子”),理由是___________。
【答案】(1) ①. 五 ②. VA
(2)
(3)加入Sb使,避免后续水解生成时,也水解生成副产物,影响纯度
(4) ①. ②. 溶液、稀硝酸
(5) ①. ②. 阴离子 ③. 若使用阳离子交换膜,进入阴极区会和生成的Sb发生氧化还原反应,又因为在溶液中会发生较剧烈的水解,故为维持酸性,阳极区中的不能向阴极移动
【解析】
【分析】电解SbCl3制取,溶浸时反应物有、辉锑矿粉(主要成分为),根据流程图可知产物有S单质和,加入Sb使,,沉淀剂S2-除去Cu2+、Fe2+,水解生成时,稀氨水促进水解,据此分析解题。
【小问1详解】
锑的原子序数为51,为氮族元素,位于元素周期表第五周期第VA族。
【小问2详解】
溶浸时反应物有、辉锑矿粉(主要成分为),根据流程图可知产物有S单质和,得出主要反应的离子方程式为。
【小问3详解】
加入S使,避免后续水解生成时,也剧烈水解生成副产物,影响纯度。
【小问4详解】
根据元素守恒可得SbOCl在稀氨水中生成锑白的化学方程式为。检验锑白是否洗净,可以检验表面是否残留氯离子,使用的试剂为溶液、稀硝酸。
【小问5详解】
隔膜电解时,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应,得电子生成Sb、H2,则Z气体为H2;阴极附近剩余,阳极转化成,阳极缺少,所以采用阴离子交换膜;若使用阳离子交换膜,进入阴极区会和生成的Sb发生氧化还原反应,又因为在溶液中会发生较剧烈的水解,故为维持酸性,阳极区中的不能向阴极移动。
15. 马来酸匹杉琼具有抗肿瘤活性,其合成路线如图:
已知:①;
②D和E都含有三个六元环。
回答下列问题:
(1)的名称为_______,B的结构简式为_______,C中含氧官能团的名称为_______。
(2)由C生成D的化学方程式为_______。C在水中的溶解度比D大,原因是_______。
(3)D与乙二胺反应生成E的反应类型为_______,同时生成的小分子物质的分子式为_______。
(4)H是的同分异构体,满足下列条件的H的结构简式有_______种(不考虑立体异构)。
①存在能同时发生水解反应、银镜反应的基团;②存在碳碳双键;③分子中存在-OH结构。
其中核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积之比为2:1:1的有机物的结构简式为_______。
【答案】(1) ①. 对二氟苯(或1,4-二氟苯) ②. ③. 酮羰基、羧基
(2) ①. ②. C分子中含有羧基,在水中能够和水分子形成氢键,使其溶解度增大,D无法和水分子形成氢键
(3) ①. 取代反应 ②. HF
(4) ①. 5 ②.
【解析】
【分析】根据已知信息①和B的分子式,可得B的结构简式为,B和发生取代反应生成C,由已知信息②可知D和E都含有三个六元环,根据F的结构可以逆推出E的结构简式为,结合乙二胺及D的分子式,逆推出D的结构简式为,以此解答。
【小问1详解】
的名称为对二氟苯或1,4-二氟苯。根据已知信息①和B的分子式,可得B的结构简式为。C中含氧官能团有和—COOH,它们的名称分别为酮羰基和羧基。
小问2详解】
由已知信息②可知D和E都含有三个六元环,根据F的结构可以逆推出E的结构简式为,结合乙二胺及D的分子式,逆推出D的结构简式为,则C生成D的化学方程式为。C和D的溶解度差异在于C分子中含有羧基,能够和水分子形成氢键,增大其溶解度,D分子无法和水分子形成氢键。
【小问3详解】
根据D和E(马来酸匹杉琼)的结构,D中—F被取代,D与乙二胺发生的是取代反应,反应后还有小分子物质HF生成。
【小问4详解】
存在能同时发生水解反应、银镜反应的基团,说明含有甲酸酯基。分子中有4个碳原子、4个氧原子,3个不饱和度,结合上述信息写出所有所含官能团的情况:①,其同分异构体共有5种,分别为。核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积之比为2:1:1的有机物的结构简式为。
16. 锂及锂盐具有的优异性能和特殊功能,在化工、电子、航天、核能等领域被广泛应用,锂元素更是被誉为“能源元素”。从粉煤灰(含等)中回收提取含铝、锂元素的化合物的流程如图甲所示:
已知:碳酸锂的溶解度如图乙所示。
回答下列问题:
(1)“粉碎”的目的是_______,滤渣1的成分主要是_______(填化学式)。
(2)“调pH”的目的是沉淀。当离子浓度≤1.0×10-5mol/L时表示该离子沉淀完全。常温下,为了使沉淀完全,调节pH的最小值约为_______(保留3位有效数字)。{已知:}
(3)从滤渣2中分离出,可用如图丙所示方法,试剂X是_______,步骤2中发生反应生成的离子方程式为_______。
(4)“沉锂”中的“一系列操作”依次为加热浓缩、_______、洗涤、干燥,加热浓缩的作用是_______。母液中的主要成分为_______(填化学式),检验其阴离子的方法为_______。
【答案】(1) ①. 加快反应速率 ②.
(2)4.77 (3) ①. ②.
(4) ①. 趁热过滤 ②. 提高浓度并升高溶液温度,降低溶解度,使得容易析出 ③. ④. 加入盐酸酸化,无明显现象,再加入溶液,若有白色沉淀生成,证明含有
【解析】
【分析】粉煤灰粉碎后,用稀硫酸“酸浸”,A12O3、Fe2O3、Li2O与硫酸反应生成硫酸铝、硫酸铁、硫酸锂,SiO2不溶于硫酸,滤渣1是SiO2;滤液中加氨水调节pH,生成氢氧化铝、氢氧化铁沉淀,除去Al3+、Fe3+,过滤后,向滤液中加入碳酸铵生成碳酸锂沉淀,再经过过滤、洗涤、干燥,可得固体碳酸锂和母液,据此分析解题。
【小问1详解】
将粉煤灰进一步粉碎可增大酸浸时接触面积,加快反应速率;酸浸时可将转化为可溶性的硫酸盐,而不与稀硫酸反应,滤渣1为;
【小问2详解】
调节pH的目的是充分沉淀和,沉淀类型相同,通过比较两种沉淀的可知溶解度更小,因此调节pH的最小值应以的来计算,恰好完全沉淀时,,,可得,;
【小问3详解】
步骤1中NaOH过量,则Al元素以形式存在,通入过量,反应生成与,对应的离子方程式为;
【小问4详解】
由图乙可知碳酸锂的溶解度随温度升高而减小,可通过加热浓缩提高浓度,且温度升高溶解度减小,从而促进其析出,所以应趁热过滤,得到产品;由流程图可推知,母液中主要成分为,检验方法:加入盐酸酸化,无明显现象,再加入溶液,若有白色沉淀生成,证明含有。
17. 二氧化氯()是一种高效消毒灭菌剂,可以作为自来水的杀菌消毒试剂。还原氯酸钠法为一种常见的制备方法,通过与在催化剂、60℃条件下发生反应得到,装置如图所示。
已知:①与KI反应的离子方程式为。
②有关物质沸点如表所示:
物质
沸点/℃
64.7
100.8
11
请回答下列问题:
(1)仪器b的名称是_______,其作用是_______。
(2)反应中甲醇被氧化为甲酸,写出制备的化学方程式:_______。
(3)草酸()是一种弱酸,利用硫酸酸化的草酸还原,也可较安全地生成的离子方程式为_______。相对于甲醇还原法,草酸还原法较为明显的缺点是_______。
(4)该装置中需改进的是_______。
(5)自来水厂用碘量法检测水中的含量,其实验操作如下:取200.00mL的水样,加入足量的碘化钾,再用氢氧化钠溶液调至中性,并加入淀粉溶液。再用标准溶液滴定(),达到滴定终点时用去20.00mL标准溶液,测得该水样中的含量为_______(保留一位小数)。
【答案】(1) ①. 球形冷凝管 ②. 导出气体,冷凝回流
(2)
(3) ①. ②. 生成较多的CO2杂质
(4)改为水浴加热 (5)135.0
【解析】
【分析】将甲醇加入三颈烧瓶中共热进行反应,甲醇被氧化为甲酸,NaClO3还原生成ClO2,在硫酸条件下,还生成硫酸钠,b装置冷凝回流甲醇和甲酸;加入a装置的氢氧化钠可以中和酸,使反应停止,并吸收ClO2,据此分析解答。
【小问1详解】
根据仪器构造可知,仪器b的结构为球形冷凝管,球形冷凝管能导出气体,且冷凝效果较好,可以冷凝回流,提高反应物的转化率;
【小问2详解】
由装置图可知,反应物还有,综合已知信息并根据元素守恒可判断生成物还有,根据得失电子守恒,可得反应的化学方程式为;
【小问3详解】
根据得失电子守恒、电荷守恒与元素守恒可得,离子方程式为,该方法的缺点是生成的会使产品不纯;
【小问4详解】
通过与在催化剂、60℃条件下发生反应得到,上述装置中不应用酒精灯加热,不好控制温度,需改进的是改为水浴加热;
【小问5详解】
由于反应温度为60℃(低于100℃),可改用水浴加热方式,受热均匀且容易控制温度。
根据已知信息可得关系式,
,可得,含量为。
18. 泊马度胺(K)是一种新型免疫调节药物。其合成路线如图(部分条件已省略)。
已知:①,的结构简式为,可用—Boc代表;
②,产物中Fe元素以形式存在。
(1)A的质谱图如图所示,已知质谱图中质荷比数值最大的数据即为待测分子的相对分子质量, A的结构简式是_______。
(2)C中含氧官能团的名称是_______。
(3)G的结构简式为_______。
(4)下列说法正确的是_______(填序号)。
a.E具有两性
b.的核磁共振氢谱中有2组峰
c.F可发生水解反应,也可与碳酸钠反应
(5)由1molJ生成1molK需要_______mol Fe。
(6)为制备化合物M(结构简式为),甲同学设计合成路线I,乙同学认为I不可行,设计了合成路线Ⅱ。
I.
Ⅱ.
X、试剂b的结构简式分别是_______、_______,这样设计的原因是_______。
【答案】(1) (2)羧基、硝基
(3) (4)ac
(5)3 (6) ①. ②. ③. 路线I中分子间的氨基和羧基可能发生脱水缩合反应,导致有副产物产生
【解析】
【分析】A可以被酸性高锰酸钾溶液氧化成,且A的相对分子质量是106,可以推知A为;E发生信息①反应生成F,F脱水生成G,G发生信息①反应生成,可以推知G为,F为。
【小问1详解】
由分析可知,A的结构简式为;
【小问2详解】
由C的结构简式可知,其含氧官能团的名称是羧基、硝基;
【小问3详解】
根据上述分析可知,G的结构简式为:;
【小问4详解】
a.E中含有羧基和氨基,既可以和碱反应也可以和酸反应,具有两性,故a正确;
b.中只含有1种化学环境的H原子,核磁共振氢谱中有1组峰,故b错误:
c.F为,其中含有酰胺基、—Boc中含有酯基,可以发生水解反应,含有羧基,可以和碳酸钠反应,故c正确;
故选ac;
【小问5详解】
由信息②可知,把J中的硝基转化为氨基的过程中,硝基被还原为氨基、Fe被氧化为,则反应可表示为,则由1molJ生成1molK需要3 mol Fe;
【小问6详解】
路线I中,分子间的氨基和羧基可能发生脱水缩合反应,导致有副产物产生,结合信息①可以先将中的氨基转化为后再和反应,最后再将转化为氨基即可,故答案为:;;路线I中分子间的氨基和羧基可能发生脱水缩合反应,导致有副产物产生。
19. 工业上常采用堆浸-反萃取-电积法从低品位锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中获得锌,其流程如图1所示。
已知:①“堆浸”时金属硫化物均转化为硫酸盐;②pH过高时,氢氧化氧铁沉淀为胶状。
回答下列问题:
(1)“堆浸”时为了提高反应速率,可以采取的措施为___________(填标号)。
a.大幅升温 b.将锌矿粉碎 c.将锌矿充分暴露
(2)“堆浸”时FeS2发生反应的化学方程式为___________。
(3)“除铁”时发生反应的总离子方程式为___________。“除铁”时,pH对不同金属离子沉淀率的影响如图2所示。“除铁”时最合理的pH约为___________。事实上Zn2+、Cu2+、Ni2+在pH≤6时难以沉淀,但是有铁离子存在时,pH升高,Zn2+、Cu2+、Ni2+的沉淀率均升高,原因可能为___________。
(4)“置换镍”时用锌粉直接置换速率极小,目前采用“锑盐净化法”置换,即置换时在酸性含Ni2+溶液中同时加入锌粉和Sb2O3,可得到合金NiSb,该反应的离子方程式为___________。已知Ni的熔点为1455℃,Sb的熔点为630.5℃,则该合金的熔点范围为___________(填“高于1455℃”“在630.5℃和1455℃之间”或“低于630.5℃”)。
(5)电积时反萃取pH应控制在一定范围内,pH不能太高也不能太低,原因为___________。
【答案】(1)bc (2)2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4
(3) ①. 2Fe2++H2O2+4OH-=FeOOH↓+2H2O ②. 3.2 ③. 生成的氢氧化氧铁胶状沉淀有较强的吸附性,可将Zn2+、Cu2+、Ni2+吸附而使其沉淀
(4) ①. 2Ni2++Sb2O3+6H++5Zn=2NiSb+3H2O+5Zn2+ ②. 低于630.5℃
(5)pH太高,锌离子会产生氢氧化锌沉淀,pH太低会发生副反应
【解析】
【分析】锌矿(主要成分为ZnS,含有FeS2、CuS、NiS、SiO2等杂质)中加入野外细菌堆浸,金属硫化物转化为硫酸盐,SiO2不反应,堆浸渣中含有SiO2等难溶物,堆浸液中含有硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锌等物质;加入双氧水氧化亚铁离子利用氢氧化钠除铁得到FeOOH。加入适量锌粉置换出铜,滤液中加入有机相萃取剂萃取Zn2+,分液得到的有机相经过反萃取获得含有Zn2+的反萃液,最后电解反萃液提取金属锌,以此分析解答。
【小问1详解】
a.大幅升温会杀死野外细菌,降低了堆浸效率,a错误;
b.将锌矿粉碎增大反应物生物接触面积,提高反应速率,b正确;
c.将锌矿充分暴露可提高反应速率,c正确;
答案选bc;
【小问2详解】
“堆浸”时FeS2被氧化为硫酸亚铁和硫酸,发生反应的化学方程式为2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4。
【小问3详解】
“除铁”时得到FeOOH,发生反应的总离子方程式为2Fe2++H2O2+4OH-=FeOOH↓+2H2O。“除铁”时根据图象可知pH=3.2时铁的沉淀率最高,在增加pH变化不大,且其它金属离子沉淀率升高,因此最合理的pH约为3.2。由于有铁离子存在时,生成的氢氧化氧铁胶状沉淀有较强的吸附性,可将Zn2+、Cu2+、Ni2+吸附而使其沉淀,所以是pH升高,Zn2+、Cu2+、Ni2+的沉淀率均升高;
【小问4详解】
置换时在酸性含Ni2+溶液中同时加入锌粉和Sb2O3,可得到合金NiSb,该反应的离子方程式为2Ni2++Sb2O3+6H++5Zn=2NiSb+3H2O+5Zn2+。由于合金的熔点低于各成分金属熔点,已知Ni的熔点为1455℃,Sb的熔点为630.5℃,则该合金的熔点范围为低于630.5℃。
【小问5详解】
由于pH太高,锌离子会产生氢氧化锌沉淀,pH太低会发生副反应,因此电积时反萃取pH应控制在一定范围内,pH不能太高也不能太低。
20. 我国提出努力争取在2060年前实现碳中和,碳中和的关键是的转化、回收和重整。
(1)转化为甲醇。
①已知:I.
Ⅱ.
则_______。
②在恒温恒容下,反应达平衡状态的标志是_______(填序号)。
a.
b.容器内混合气体平均相对分子质量不变
c.平衡常数K保持不变
d.容器内气体的密度保持不变
③一定温度下,欲提高甲醇的产率,可采取的措施有_______(任写两条)。
(2)天然气还原法。发生的反应为。
①一定温度下,在一个固定容积的密闭容器中,测得平衡时CO的体积分数与x[]的关系如图甲所示,图甲中曲线变化的原因是_______。
②若c点对应的压强为p,则该温度下的平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数,写出计算式即可)。
③催化剂在温度不同时对转化率的影响如图乙所示,判断M点_______(填“已”或“未”)到达平衡,理由是_______。
(3)二氧化碳还可与氢气发生化合反应制甲酸:。在恒容密闭容器中充入一定量的和,测得的转化率在不同温度下与时间关系如图丙所示[已知速率方程为(k是速率常数,只与温度有关)]。
①该反应的_______0(填“>”或“<”)。
②A点_______(填“>”“<”或“=”)。
③条件下,测得平衡体系中,计算的值,写出计算过程。_____
【答案】(1) ①. ②. b ③. 加压、及时分离出甲醇(合理即可)
(2) ①. 开始时相对较少,生成的CO的量较少,随着x的增大,平衡时生成的CO增多,体积分数增大,当x=3时,平衡时CO的体积分数最大,x>3时,随着增多,转化率下降,平衡时CO体积分数减小 ②. ③. 未 ④. 催化剂只改变速率,不影响平衡,M点的转化率小于N点,则一定没有达到平衡状态
(3) ①. < ②. > ③. 20
【解析】
【小问1详解】
①根据盖斯定律,将反应I+Ⅱ可得。
②a.反应中各物质的化学反应速率之比等于其化学计量数之比,平衡时,,a不选;
b.反应前后各物质都是气体,故气体总质量不变,该反应的正反应是气体物质的量减小的反应,混合气体平均相对分子质量不变,即气体分子的物质的量不变,说明反应达到平衡,b选;
c.平衡常数只与温度有关,恒温条件下一定不变,c不选;
d.反应物和生成物均为气体,则气体总质量不变,容器恒容,则气体总体积不变,所以无论是否达到平衡,容器内气体的密度都不变,d不选;
故选b。
③温度恒定,欲提高甲醇的产率,可采取增大压强、及时分离出产物、增大反应物浓度等措施。
【小问2详解】
①平衡时CO的体积分数与x[]的关系曲线变化的原因是开始时相对较少,生成的CO的量较少,随着x的增大,平衡时生成的CO增多,体积分数增大,当x=3时,平衡时CO的体积分数最大,x>3时,随着增多,CO2的转化率下降,虽然平衡正向移动,但生成的CO增加的不多,所以平衡时CO体积分数减小。
②假设起始的物质的量分别为3mol、1mol,平衡时转化了,可列三段式:
根据平衡时,CO的体积分数为50%,可得,则平衡时和的物质的量为和,气体总物质的量为,平衡时压强为,则,。
③催化剂只改变速率,不影响平衡,若到达平衡状态,相同温度下两种催化剂对应的的转化率一定相同,故点没有达到平衡。
【小问3详解】
①由图丙可知,温度下反应先达到平衡,反应速率快,说明,温度下反应达到平衡时的转化率低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,正反应为放热反应,。
②A点时反应未达到平衡,则正反应速率大于逆反应速率。
③T1温度下反应达到平衡时,二氧化碳的转化率为80%, c(H₂)=0.20 mol·L-1,设CO₂的初始物质的量浓度为x mol·L-1,列式如下:,平衡时v正=v逆,可得。
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