2022-2023学年湖南省长沙市南雅中学高二上学期第三次月考化学试题含解析
展开湖南省长沙市南雅中学2022-2023学年高二上学期
第三次月考化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.化学知识广泛应用于生产、生活中,下列叙述不正确的是( )
A.纯碱可以用作锅炉除垢时CaSO4的转化剂
B.“地沟油”禁止食用,但可用于生产肥皂
C.明矾和ClO2均可用作净水剂,且净水原理相同
D.为防止电池中的重金属等污染土壤和水体,应积极开发废电池的综合利用技术
【答案】C
【详解】A. 用作锅炉除垢,CaSO4沉淀的转化剂是因为碳酸钙的溶解度小于硫酸钙,纯碱可以用作锅炉除垢时CaSO4的转化剂,故A正确;
B. “地沟油”的主要成分为油脂,因其含有病毒及重金属元素等不能食用,但可用于生产燃料油或用于制肥皂,故B正确;
C. 明矾和ClO2均可用作净水剂,且净水原理不相同,明矾是十二水合硫酸铝钾,可以水解生成氢氧化铝胶体,可以吸附水中的悬浮物,达到净水的目的,二氧化氯净水是利用其强氧化性,杀死水中的细菌和病毒,它们的原理不同,故C错误;
D. 因废旧电池中的重金属能污染地下水资源,则废旧电池必须集中处理,防止重金属污染,故D正确;
答案选C。
2.以下表示氦原子结构的化学用语中,对电子运动状态描述最详尽的是
A.:He B. C. D.
【答案】D
【详解】A.只能表示最外层电子数,故A错误;
B.只表示核外电子的分层排布情况,故B错误;
C.具体到亚层的电子数,故C错误;
D.包含了电子层数、亚层数以及轨道内电子的自旋方向,故D正确;
故选D。
3.下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是
A.工业制取金属钾Na(1)+KCl(1)⇌NaCl(l)+K(g),选取适宜的温度使K变成蒸气从反应混合物中分离出来,有利于反应向右进行
B.反应CO(g)+NO2(g)⇌CO2(g)+NO(g) △H<0,达到平衡后,增大压强可使平衡体系颜色变深
C.工业上SO2催化氧化生成SO3,常通入过量的空气来提高SO2的平衡转化率
D.向含酚酞的Na2CO3溶液中滴加BaCl2溶液,红色变浅
【答案】B
【详解】A.使K变成蒸气从反应混合物中分离出来,即减少生成物,平衡会向生成生成物的方向移动,有利于反应向右进行,能用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.该反应前后气体系数之和相等,增大压强平衡不移动,颜色加深是因为NO2的浓度增大,不能用勒夏特列原理解释,B符合题意;
C.常通入过量的空气,即增大O2的浓度,平衡正向移动,可提高SO2的平衡转化率,能用勒夏特列原理解释,C不符合题意;
D.Na2CO3溶液中存在碳酸根的水解平衡,加入BaCl2溶液,碳酸根结合Ba2+生成沉淀,浓度减小,水解平衡逆向移动,碱性减弱,红色变浅,可以用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
综上所述答案为B。
4.下列说法错误的是
A.ns电子的能量不一定低于(n+1)p电子的能量
B.基态的电子排布式1s22s22p违反了洪特规则
C.基态的电子排布式1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
D.基态的电子排布式1s22s22p63s23p10违反了泡利原理
【答案】A
【详解】A.ns电子的能量一定低于(n+1)p电子的能量,A说法错误;
B.对于基态来说,2p能级有3个能量相同的原子轨道,2p能级上的2个电子应以自旋状态相同的方式排布在两个不同的2p轨道上,题给电子排布式违反了洪特规则,B说法正确;
C.根据构造原理可知,电子先填充4s能级,后填充3d能级,故基态的电子排布式为1s22s22p63s23p63d14s2,题给电子排布式违反了能量最低原理,C说法正确;
D.对于基态来说,3p能级共有3个轨道,最多可以填充6个电子,题给电子排布式违反了泡利原理,D说法正确;
答案为A。
5.在一容积不变,绝热的密闭容器中发生可逆反应:2X(s)Y(g)+Z(g),以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是
A.混合气体的密度不再变化 B.反应容器中Y的质量分数不变
C.该反应的化学平衡常数不变 D.容器中混合气体的平均相对分子量不变
【答案】D
【详解】A.由2X(s)Y(g)+Z(g)可知,反应前后气体的质量是变量,容器的体积不变,反应过程中混合气体的密度是变量,当混合气体的密度不再变化时,各气体的质量不再改变,反应达到平衡状态,所以混合气体的密度不再变化,能判断反应达到平衡状态,故A不符合题意;
B.当反应容器中Y的质量分数不变时,体积不变,说明Y的浓度不再改变,反应达到平衡,所以反应容器中Y的质量分数不变,能说明该反应达到化学平衡状态,故B不符合题意;
C.由2X(s)Y(g)+Z(g)反应是在绝热的密闭容器中进行可知,温度是变量,而平衡常数只是温度的函数,当反应的化学平衡常数不变时,说明温度不再改变,反应达到平衡状态,所以该反应的化学平衡常数不变,能说明该反应达到化学平衡状态,故C不符合题意;
D.由2X(s)Y(g)+Z(g)可知,反应前反应物是固体,反应后产物是气体,且产生的气体比例不会改变,总是1:1,则混合气体的平均相对分子量M=是定值,所以当容器内气体的平均相对分子量不变时,不能判断反应达到平衡状态,故D符合题意;
答案为D。
6.室温下,将两种溶液等体积混合,若溶液混合引起的体积变化可忽略,下列各混合溶液中微粒物质的量浓度关系正确的是
A.0.1mol·L-1HF(Ka=6.8×10-4)溶液和0.1mol·L-1NaOH溶液混合:c(Na+)>c(OH-)>c(F-)>c(H+)
B.0.1mol·L-1NaHCO3溶液和0.1mol·L-1Na2CO3溶液混合:3c(Na+)=2c(CO)+2c(HCO)+2c(H2CO3)
C.0.1mol·L-1NaOH溶液和0.1mol·L-1H2C2O4(Ka1=5.4×10−2,Ka2=5.4×10-5)溶液混合:c(Na+)>c(HC2O)>c(C2O)>c(H2C2O4)
D.0.1mol·L-1CH3COONa和0.1mol·L-1HCl溶液混合:c(Na+)+c(CH3COO-)=c(Cl-)+c(H+)
【答案】C
【详解】A.0.1mol·L-1HF(Ka=6.8×10-4)溶液和0.1mol·L-1NaOH溶液混合等体积混合,溶液中的溶质为NaF,F-虽然水解使溶液显碱性,但水解是微弱的,所以c(F-)>c(OH-),A错误;
B.溶液中存在物料守恒2c(Na)=3c(C),即2c(Na+)=3c(CO)+3c(HCO)+3c(H2CO3),B错误;
C.二者等体积混合后溶液中的溶质为NaHC2O4,H2C2O4的Ka1=5.4×10−2,则HC2O的水解平衡常数为Kh2=<Ka2,所以HC2O的电离程度大于水解程度,但无论电离还是水解都是微弱的,所以溶液中c(Na+)>c(HC2O)>c(C2O)>c(H2C2O4),C正确;
D.二者等体积混合后溶质为等物质的量浓度的CH3COOH、NaCl,存在物料守恒:c(Na+)+c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Cl-)+c(H+),D错误;
综上所述答案为C。
7.具有下列电子层结构或性质的原子:①2p轨道上有2对成对电子的原子;②外围电子构型为2s22p3的原子;③短周期第一电离能最小;④第三周期离子半径最小。则下列有关比较中正确的是
A.原子半径:④>③>②>① B.电负性:①>②>④>③
C.第一电离能:①>④>②>③ D.最高正化合价:①>②>④>③
【答案】B
【分析】①2p轨道上有2对成对电子的原子,则为F;②外围电子构型为2s22p3的原子,则为N;③短周期第一电离能最小,则Na;④第三周期离子半径最小,则为Al。
【详解】A.根据同周期从左到右原子半径逐渐减小,同主族从上到下原子半径逐渐增大,因此原子半径:③>④>②>①,故A错误;
B.根据同周期从左到右电负性逐渐增大,同主族从上到下电负性逐渐减小,因此电负性:①>②>④>③,故B正确;
C.根据同周期从左到右第一电离能呈增大趋势,但第IIA族大于第IIIA族,第VA族大于第VIA族,同主族从上到下第一电离能逐渐减小,因此第一电离能:①>②>④>③,故C错误;
D.最高正化合价等于最外层电子数,F没有最高正价,最高价为0价,因此最高正化合价:②>④>③,故D错误。
综上所述,答案为B。
8.2019年12月17日,中国首艘国产航母山东舰正式列装服役,山东舰所用特种钢材全部国产,研发过程中重点提高了材料的耐腐蚀性。在一定条件下,某含碳钢腐蚀情况与溶液pH的关系如表所示,下列说法正确的是
pH
2
4
6
6.5
8
13.5
14
腐蚀快慢
较快
慢
较快
主要产物
Fe2+
Fe3O4
Fe2O3
FeO
A.当pH<6.5时,碳钢主要发生化学腐蚀
B.当pH<4和pH>13.5时,碳钢主要发生析氢腐蚀
C.pH越大,碳钢的腐蚀速率越慢
D.pH=14时,负极反应为4OH-+Fe-3e-=+2H2O
【答案】D
【详解】A.当pH<4时,碳钢主要发生化学腐蚀,当4<pH<6.5时,主要发生电化学腐蚀,A不正确;
B.当pH<4时,碳钢主要发生析氢腐蚀,当pH>13.5,碳钢主要发生吸氧腐蚀,B不正确;
C.从表中信息可以得出,pH在6~8之间时,碳钢的腐蚀速率慢,但pH>8时,碳钢的腐蚀速率加快,C不正确;
D.pH=14时,在负极,Fe失电子的产物与OH-反应生成等,电极反应式为4OH-+Fe-3e-=+2H2O,D正确;
故选D。
9.下列有关说法正确的是
A.已知电离平衡常数(25℃),Ka(HClO)=2.95×l0–8;H2CO3Ka1=4.3×l0–7、Ka2=5.6×l0–11,将少量的CO2通入NaClO溶液中反应离子方程式为:2ClO-+CO2+H2O=2HClO+CO
B.已知常温下A-的水解常数K=1.61×10-5。含等物质的量浓度HA、NaA的混合液中则有:c(HA)>c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+)
C.冰醋酸中逐滴加水,溶液的导电性、醋酸的电离程度、pH均先增大后减小
D.在25℃,Ksp(AgCl)约为1×10-10,Ksp(Ag2CrO4)约为4×10-12,向均为0.1mol/L的NaCl和Na2CrO4混合液中滴加0.1mol/LAgNO3溶液,CrO先沉淀
【答案】B
【详解】A.由于H2CO3Ka1=4.3×l0–7>Ka(HClO)=2.95×l0–8> H2CO3Ka2=5.6×l0–11,故将少量的CO2通入NaClO溶液中反应离子方程式为:ClO-+CO2+H2O=HClO+HCO,A错误;
B.已知常温下A-的水解常数K=1.61×10-5,则HA的电离常数为,即含等物质的量浓度HA、NaA的混合液中A-的水解大于HA的电离,则有:c(HA)>c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+),B正确;
C.冰醋酸不导电,在冰醋酸中加水,醋酸的电离平衡右移,开始时离子浓度增大,后来减小,故溶液的导电性开始增大后来减小;pH先减小后增大;醋酸的电离平衡右移,故电离程度始终增大,C错误;
D.Na2CrO4和NaCl溶液的浓度相等均为0.1mol/L,AgCl、Ag2CrO4的Ksp分别为1×10-10、4.0×10-12,其溶度积常数大小顺序为:Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2CrO4),形成沉淀需要的Ag+浓度分别为:
c(Ag+)=mol•L-1,c(Ag+)=mol•L-1,所以需要离子浓度大的是K2CrO4,应先生成AgCl沉淀, D错误;
故答案为:B。
10.Na2SO3溶液吸收含SO2的烟气得到NaHSO3溶液(pH=6),可用图装置将吸收液再生循环利用。已知电解过程中I室内气体逐渐减少,下列有关说法错误的是
A.II室的HSO移向I室
B.I室溶液的pH先减小后增大
C.III室的电极反应:2HSO+2e-=H2↑+2SO
D.当电路通过1mol电子时,理论上III室得到11.2L气体(标准状况下)
【答案】B
【详解】A.I室是阳极室,阴离子向阳极移动,所以 II室的HSO移向I室,故A正确;
B.I室是阳极室, I室发生反应,I室溶液的pH减小,故B错误;
C.III室是阴极室,III室的电极反应:2HSO+2e-=H2↑+2SO,故C正确;
D.根据III室的电极反应2HSO+2e-=H2↑+2SO,当电路通过1mol电子时,理论上III室得到11.2L氢气(标准状况下),故D正确;
选C。
二、多选题
11.绚丽多彩的无机颜料的应用曾创造了古代绘画和彩陶的辉煌。硫化镉(CdS)是一种难溶于水的黄色颜料,其在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.图中p和q分别为T1、T2温度下CdS在水中达到沉淀溶解平衡
B.图中各点对应的Ksp的关系为:Ksp(m)=Ksp(n)<Ksp(p)<Ksp(q)
C.向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动
D.温度降低时,p点的饱和溶液的组成由p沿pq线向q方向移动
【答案】BD
【详解】A.CdS在水中存在沉淀溶解平衡:CdS(s)Cd2+(aq)+S2-(aq),其溶度积Ksp=c(Cd2+)·c(S2-),在饱和溶液中,c(Cd2+)=c(S2-),结合图象可以看出,图中p和q分别为T1、T2温度下CdS在水中达到沉淀溶解平衡,A项正确;
B.CdS的沉淀溶解平衡中的溶度积受温度影响,m、n和p点均在温度为T1条件下所测的对应离子浓度,则其溶度积相同,B项错误;
C.m点达到沉淀溶解平衡,向其中加入硫化钠固体后,平衡向逆反应方向移动,c(Cd2+)减小,c(S2-)增大,溶液组成由m沿mnp向p方向移动,C项正确;
D.从图象中可以看出,随着温度的升高,离子浓度增大,说明CdS(s)Cd2+(aq)+S2-(aq)为吸热过程,则温度降低时,q点对应饱和溶液的溶解度下降,溶液中的c(Cd2+)与c(S2-)同时减小,会沿qp线向p点方向移动,D项错误;答案选BD。
12.以表面覆盖Cu2Al2O4的二氧化钛为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。
下列说法错误的是
A.400℃时,催化剂的活性最高
B.250~300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低
C.300~400℃时,乙酸的生成速率升高的原因是催化剂的催化效率增大
D.300~400℃时,乙酸的生成速率升高的原因是温度升高
【答案】AC
【详解】A.图中250℃时乙酸生成速率与催化效率均较大,则工业上制备乙酸最适宜的温度应为250℃,该温度下催化剂的活性最高,故A错误;
B.催化剂可加快反应速率,且温度太高使催化剂失去活性,则250-300℃时,温度升高而乙酸的生成速率降低的主要原因是催化剂的催化效率降低,故B正确;
C.由300-400℃可知,乙酸生成速率与催化效率变化不同,催化剂的催化效率越低,乙酸的生成速率越大,故C错误;
D.由300-400℃可知,催化剂的催化效率降低,则乙酸的生成速率升高的原因是温度升高,故D正确;
故选AC。
三、单选题
13.下列实验能达到预期目的是
编号
实验内容
实验目的
A
向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体,溶液红色变浅
证明Na2CO3溶液中存在水解平衡
B
室温下,用pH试纸测定浓度为0.1mol/LNaClO和0.1mol/LCH3COONa溶液的pH
比较HClO和CH3COOH的酸性强弱
C
等体积pH=2的HX和HY两种酸分别与足量的铁反应,排水法收集气体,HX放出的氢气多且反应速率快
证明HX酸性比HY强
D
向10mL0.2mol/LNaOH溶液中滴2滴0.1mol/LMgCl2溶液,产生白色沉淀后再滴加2滴0.1mol/LFeCl3,又生成红褐色沉淀
证明在相同温度下Ksp:Mg(OH)2>Fe(OH)3
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】A.向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体,与反应生成BaCO3沉淀,溶液红色变浅,表明溶液中随着c()减小,c(OH-)减小,从而证明Na2CO3溶液中存在水解平衡,A能达到预期目的;
B.NaClO具有漂白性,能漂白pH试纸,所以不能用pH试纸测定NaClO溶液的pH,B不能达到预期目的;
C.等体积pH=2的HX和HY两种酸分别与足量的铁反应,HX放出的氢气多且反应速率快,则表明反应进行过程中HX溶液中c(H+)大,HX不断发生电离,从而证明HX酸性比HY弱,C不能达到预期目的;
D.向10mL0.2mol/LNaOH溶液中滴2滴0.1mol/LMgCl2溶液,由于NaOH大量剩余,再滴加2滴0.1mol/LFeCl3,虽然生成红褐色沉淀,但不能说明Mg(OH)2转化为Fe(OH)3,也就不能证明在相同温度下Mg(OH)2与Fe(OH)3的Ksp的相对大小,D不能达到预期目的;
故选A。
14.已知:p[]=-lg[]。室温下,向0.10 mol/L HX溶液中滴加0.10 mol/LNaOH溶液,溶液pH随p[]变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.溶液中水的电离程度:a>b>c
B.c点溶液中:c(Na+)=10c(HX)
C.室温下NaX的水解平衡常数为10-4.75
D.图中b点坐标为(0,4.75)
【答案】D
【详解】A. 根据图示可知,a、b、c均为酸性溶液,则溶质为HX和NaX,pH<7的溶液中,HX的电离程度大于X-的水解程度,可只考虑H+对水的电离的抑制,溶液pH越大氢离子浓度越小,水的电离程度越大,则溶液中水的电离程度:a B. c点溶液中存在电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(X-)+c(OH-),此时p[]=1,则c(X-)=10c(HX),代入电荷守恒可得:c(H+)+c(Na+)=10c(HX)+c(OH-),由于溶液呈酸性,c(H+)> c(OH-),则c(Na+)<10c(HX),B错误;
C. HX在溶液中存在电离平衡:HX⇌H++X-,Ka=,则pH=pKa+p[],带入c点坐标(1,5.75)可知,pKa=4.75,则Ka=10-4.75,则室温下室温下NaX的水解平衡常数Kh==10-9.25,C错误;
D. HX在溶液中存在电离平衡:HX⇌H++X-,Ka=,则pH=pKa+p[],带入c点坐标(1,5.75)可知,pKa=4.75,则b点pH=pKa+p[]=0+4.75=4.75,D正确;
故合理选项是D。
四、填空题
15.下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题:
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
m
n
o
p
(1)元素p的原子结构示意图为___________________。
(2)o、p两元素的部分电离能数据如下表:
元素
元素电离能/
o
p
717
759
1509
1561
3248
2957
比较两元素的、可知,气态再失去一个电子比气态再失去一个电子难。对此,你的解释是_________________________________________________________。
(3)第三周期8种元素单质熔点高低的顺序如图所示,其中电负性最大的是___________________(填图1中的序号)。
(4)表中所列的某主族元素的电离能情况如图所示,则该元素是___________________(填元素符号)。
(5)基态钒原子的价电子排布图为___________________。
(6)写出单电子数最多的原子的电子排布式:__________________________________________。
(7)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填标号)。A.[Ne] B.[Ne] C.[Ne] D.[Ne]
【答案】(1)
(2)基态Mn2+价电子排布为3d5,基态Fe2+价电子排布为3d6,基态Mn2+的价电子排布为半充满稳定状态,比Fe2+更难再失去1个电子
(3)2
(4)Al
(5)
(6)1s22s22p63s23p63d54s1
(7)A
【详解】(1)由元素周期表可知,元素p为铁元素,原子结构示意图为;
(2)o、p两元素分别为锰、铁,基态Mn2+价电子排布为3d5,基态Fe2+价电子排布为3d6,基态Mn2+的价电子排布为半充满稳定状态,比Fe2+更难再失去1个电子,故其更大;
(3)第三周期8种元素单质,钠镁铝为金属晶体、硅为原子晶体,熔点都很高;磷硫氯氩形成分子晶体,且磷硫常温下为固体、氯氩单质常温下为气体,熔点最低的为氩气,氩气为稀有气体化学性质稳定;同周期从左到右,金属性减弱,非金属性变强,元素的电负性变强,则其中电负性最大的是氯,故选2号;
(4)某主族元素的电离能图示可知,第三、四电离能差值特别大,则为第ⅢA族元素,为Al;
(5)钒为23号元素,基态钒原子的价电子排布为3d34s2,价电子排布图为;
(6)单电子数最多的原子为24号铬元素的原子,其的电子排布式:1s22s22p63s23p63d54s1;
(7)[Ne]表示Mg+,再失去1个电子表示镁的第二电离能,要大于其第一电离能;[Ne]的3s轨道为填满的稳定状态,较难失去1个电子;[Ne]、[Ne]均为激发态,容易失去1个电子;故电离最外层一个电子所需能量最大的是A。
五、原理综合题
16.结合表回答下列问题(均为常温下的数据):
化学式
HClO
电离平衡常数
请回答下列问题:
(1)同浓度的、、、、中结合的能力最强的是___________________。
(2)常温下0.1mol/L的溶液在加水稀释过程中,下列表达式的数据一定变小的是 (填字母)。A. B. C. D.
(3)取等体积pH相等的、HClO两溶液,分别用等浓度的NaOH稀溶液中和,则消耗的NaOH溶液的体积大小关系为:___________________V(HClO)(填“>”、“<”或“=”)。
(4)向0.1mol/L的草酸氢钠溶液里滴加KOH溶液至中性,此时溶液里各粒子浓度关系正确的是 (填字母代号)。
A.
B.
C.
D.
(5)联氨为二元弱碱,在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为_______________(已知:的;)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为______________________________________。
【答案】(1)
(2)AC
(3)<
(4)AD
(5)
【详解】(1)酸越强其对应酸根离子结合氢离子的能力越弱;结合酸的电离平衡常数可知,同浓度的、、、、中结合的能力最强的是;
(2)A.加水稀释过程中,醋酸浓度减小,溶液酸性减小,氢离子浓度减小,A正确;
B.,加水稀释过程中,醋酸浓度减小,醋酸根离子浓度减小,比值变大,B错误;
C.,加水稀释过程中,氢离子浓度减小,比值减小,C正确;
D.加水稀释过程中,氢离子浓度减小,Kw为常数,则氢氧根离子浓度变大,D错误;
故选AC。
(3)醋酸酸性大于次氯酸,等体积pH相等的、HClO两溶液,则次氯酸浓度更大,分别用等浓度的NaOH稀溶液中和,则次氯酸消耗的NaOH溶液的体积更大,故
B.根据电荷守恒可知,;溶液显中性,;结合;整理可得,B错误;
C.根据电荷守恒可知,;溶液显中性,;则,C错误;
D.若恰好反应,则;草酸为弱酸,向0.1mol/L的溶液里滴加KOH溶液至中性,则得到溶质为草酸钠、草酸钾和稍微过量的草酸氢钠;故,D正确;
故选AD;
(5)联氨为二元弱碱,在水中的电离方式与氨相似,则联氨第一步电离为,反应的平衡常数值为 ;联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为。
17.合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,解决了亿万人口生存问题。回答下列问题:
(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”标记。
由图可知合成氨反应的热化学方程式为___,写出该历程中速率最慢一步的反应___。
(2)工业合成氨反应为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),当进料体积比V(N2):V(H2)=1:3时,平衡气体中NH3的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示:
①该反应的平衡常数K(a)___K(b)(填“<”或“=”或“>”)。
②500℃、压强为5P0时,Kp=___[Kp为平衡分压代替平衡浓度计算求得的平衡常数(分压=总压×物质的量分数)]。
(3)科学家利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成并取得初步成果,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如图所示。
①A极是___(填“正极”或“负极”),电极反应为___。
②电池工作时在固氮酶表面发生的反应为___。
【答案】 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1 Nad+3Had=NHad+2Had < 负极 MV+-e-=MV2+ N2+6H++6MV+=6MV2++2NH3
【详解】(1)根据图中信息及反应物总能量与生成物总能量关系,得到合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1;该历程中反应速度最慢的步骤时,反应消耗能量,活化能最大的阶段,反应的化学方程式为Nad+3Had=NHad+2Had;
(2)①当进料体积比相同,氨的物质的量分数:a<b,表明b点反应程度更大,所以K(a)<K(b);
②设平衡转化x molN2,反应时加入1mol N2,3mol H2,列出三段式:
NH3的物质的量分数为,解得,N2的物质的量分数为,H2的物质的量分数为,总压为5P0,平衡常数;
(3)①由图可知,A电极是反应生成,失去电子,发生氧化反应,所以A为负极;电极反应为MV+-e-=MV2+;
②固氮酶表面转化为,N2转化为NH3,发生的反应为:N2+6H++6MV+=6MV2++2NH3。
六、实验题
18.I.用中和滴定法测定某烧碱的纯度,试根据实验回答:
(1)称取4.1g烧碱样品。将样品配成250mL待测液,需要的主要玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外还需___________________。
(2)取10.00mL待测液,用___________________量取。
(3)用0.2010标准盐酸滴定待测烧碱溶液,以酚酞为指示剂,滴定时左手旋转酸式滴定管的玻璃活塞,右手不停地摇动锥形瓶,直到看到_____________________即可判断达到滴定终点。
(4)根据表中数据,计算样品烧碱的质量分数为_______________(结果保留四位有效数字)。(假设烧碱中不含有与酸反应的杂质)
滴定次数
待测液体积(mL)
标准盐酸体积(mL)
滴定前读数(mL)
滴定后读数(mL)
第一次
10.00
0.50
20.40
第二次
10.00
4.00
24.10
(5)滴定过程,下列情况会使测定结果偏高的是___________________(填序号)。
①记录起始体积时,仰视读数,终点时俯视;
②碱式滴定管水洗后,就用来量取待测液;
③滴定前,酸式滴定管有气泡,滴定后消失;
④滴定过快成细流、将碱液溅到锥形瓶壁而又未摇匀洗下;
⑤盐酸在滴定时溅出锥形瓶外;
II.室温下,向20.00mL未知浓度的二元酸中,逐滴加入0.1000的NaOH溶液,用pH计测定溶液的pH,左侧纵轴表示混合溶液中各微粒的物质的量分数,相关数据如图所示(曲线③为滴定曲线)。
(6)的一级电离方程式为:_____________________。
(7)的水解常数=________。
【答案】(1)250mL容量瓶
(2)碱式滴定管或移液管量取
(3)最后一滴标准液加入后,溶液由红色变无色,且半分钟内不恢复
(4)98.05%
(5)③⑤
(6)H2B=H++HB-
(7)1.0×10-9
【分析】配制一定物质的量浓度的溶液,所需的步骤有计算、称量、溶解(冷却)、转移、洗涤、定容、摇匀、装瓶贴签;
【详解】(1)操作步骤有称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀等操作,一般用托盘天平称量,用药匙取用药品,在烧杯中溶解,冷却后转移到250mL容量瓶中,并用玻璃棒引流当加水至液面距离刻度线1~2cm时,改用胶头滴管滴加,所以需要的仪器是:托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管,需要的玻璃仪器除了小烧杯、玻璃棒、胶头滴管还需要250mL容量瓶;
(2)待测液是碱性溶液,取10.00mL待测液,用碱式滴定管或移液管量取;
(3)滴定时,两眼注视锥形瓶中溶液颜色的化,以便准确判断终点的到达;用0.2010molL-1标准盐酸滴定待测烧碱溶液,酚酞为指示剂,滴入盐酸反应终点变化为红色消失且半分钟内不恢复,说明反应达到终点,故答案为:最后一滴标准液加入后,溶液由红色变无色,且半分钟内不恢复;
(4)标准液的体积分别为:19.90mL,20.10m L,两组数据都有效,平均体积为20.00mL,带入公式可得:c(待测)= = =0.4020molL-1;m(烧碱)=c(烧碱)·V(烧碱溶液)·M(烧碱)=0.4020mol·L-1×0.25L×40g/mol=4.020g,烧碱的纯度w(烧碱)= ×100%=98.05%;
(5)①记录起始体积时,仰视读数,终点时俯视,读取标准液溶液体积减小,测定浓度偏低,故①错误;
②碱式滴定管水洗后,就用来量取待测液,待测液浓度稀释,测定浓度偏低,故②错误;
③滴定前,酸式滴定管有气泡,滴定后消失,读取的标准液体积增大,测定浓度偏高,故③正确;
④滴定过快成细流、将碱液溅到锥形瓶壁而又未摇匀洗下,以为达到反应终点停止滴加,碱液未被全部反应,会造成测定结果偏低,故④错误;
⑤盐酸在滴定时溅出锥形瓶外,消耗标准液体积增大,测定浓度偏高,故⑤正确;
故选③⑤;
(6)向20.00mL未知浓度的二元酸中,逐滴加入0.1000的NaOH溶液;由图我看着,当恰好反应时消耗氢氧化钠40mL,则该二元酸浓度为0.1000,溶液起始pH略小于1,说明该二元酸H2B的第一步电离为完全电离,一级电离方程式为H2B=H++HB-;
(7)二元酸H2B的第一步电离为完全电离,则滴定时一直减小,的量一直增加,则①为的曲线、②为,由题图可知,c(HB-)=c(B-)时溶液的pH=5,则Ka(HB-)= =1.0×10-5,Kh(B2-)= =1.0×10-9。
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