2022北京丰台高二(上)期末化学(教师版)
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这是一份2022北京丰台高二(上)期末化学(教师版),共18页。试卷主要包含了选择题,解答题等内容,欢迎下载使用。
2022北京丰台高二(上)期末
化 学
一、选择题:在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项。
1.下列电池工作时,O2在正极得电子的是( )
A
B
C
D
锌锰电池
铅蓄电池
氢氧燃料电池
镍镉电池
A.A B.B C.C D.D
2.下列物质属于弱电解质的是( )
A.NaCl B.CH3COOH C.H2SO4 D.NaOH
3.下列能级符号不正确的是( )
A.2d B.3p C.3d D.4s
4.下列各组元素,按原子半径依次减小、元素第一电离能逐渐升高顺序排列的是( )
A.K、Na、Li B.Al、Mg、Na C.N、O、C D.Cl、S、P
5.下列各组离子在水溶液中因氧化还原反应不能大量共存的是( )
A.K+、NH4+、HCO3﹣、OH﹣ B.K+、Fe2+、H+、MnO4﹣
C.Na+、Ba2+、NO3﹣、SO42﹣ D.Al3+、SO42﹣、Na+、HCO3﹣
6.水凝结成冰的过程的焓变和熵变正确的是( )
A.△H>0,△S<0 B.△H<0,△S>0 C.△H>0,△S>0 D.△H<0,△S<0
7.下列关于金属24Cr的说法正确的是( )
A.基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2
B.价电子数为2,最高正价为+2价
C.处于第四周期第ⅥB族
D.属于s区元素
8.常温下,下列溶液中,水电离出的c(H+)=1×10﹣2mol•L﹣1的是( )
A.0.01mol⋅L﹣1盐酸 B.0.01mol⋅L﹣1NaOH溶液
C.pH=2NH4Cl溶液 D.pH=2NaHSO4溶液
9.N2O与CO在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示。下列说法中,不正确的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.Fe+使反应的活化能减小
C.催化剂通过参与反应改变了反应历程
D.上述过程在Fe+作用下,提高了N2O与CO的平衡转化率
10.用压强传感器探究生铁在pH=2和pH=4醋酸溶液中发生腐蚀的装置及得到的图象如下:分析图象,以下结论错误的是( )
A.溶液pH≤2时,生铁发生析氢腐蚀
B.在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀
C.析氢腐蚀和吸氧腐蚀的速率一样快
D.两溶液中负极反应均为:Fe﹣2e﹣═Fe2+
11.用太阳能光伏电池电解水制高纯氢的工作示意图如图。通过控制开关连接K1或K2,可交替得到H2和O2。下列说法中,不正确的是( )
A.连接K1时,电极3上发生的反应为:Ni(OH)2﹣e﹣+OH﹣═NiOOH+H2O
B.连接K1时,电极1上发生的反应为:2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣
C.连接K2时,溶液中OH﹣向电极2移动,电极2附近产生气体为O2
D.连接K1或K2时,电极3均作为阳极材料
12.反应2NO+O2⇌2NO2条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(p1、p2)下随温度变化的曲线如图。下列说法中正确的是( )
A.p1>p2
B.该反应为吸热反应
C.随温度升高,该反应平衡常数减小
D.其他条件不变,体积变为原来的0.5倍,c(NO2)增大为原来的2倍
13.400℃时,向容积为1L的密闭容器中充入一定量的CO和H2,发生如下反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。反应过程中测得的部分数据如表所示,下列说法中,不正确的是( )
t
0
10
20
30
n(CO)
0.10
0.04
0.02
n(H2)
0.20
0.04
A.反应在前10min内的平均速率为v(H2)=0.012mol⋅L﹣1⋅min﹣1
B.400℃时,该反应的平衡常数数值为2.5×103
C.保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(CH3OH)=0.06mol•L﹣1,则反应的ΔH<0
D.400℃时,若起始时向容器中充入0.15molCH3OH,达到平衡时CH3OH的转化率大于20%
14.研究小组探究可逆反应2Fe2++I2⇌2Fe3++2I﹣,进行如图实验。已知:AgSCN为不溶于水的白色固体。下列说法中,不正确的是( )
A.试管a中的现象说明滤液1中含有Fe3+
B.试管c中的红色可能比试管a中的深
C.试管a、b中的现象可以证明“2Fe2++I2⇌2Fe3++2I﹣”为可逆反应
D.试管c中的现象说明,实验中SCN﹣与Fe3+的反应速率更快,而与Ag+的反应限度更大
二、解答题(共5小题,满分0分)
15.定量计算和测量是化学研究的常用方法。
(1)通过化学键的键能计算化学反应的焓变。已知:
化学键种类
H﹣H
O=O
O﹣H
键能(kJ⋅mol﹣1)
436
498
463.4
计算可得:2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)ΔH= kJ•mol﹣1
(2)利用简易量热器按照如表所示数据测量室温下中和反应的反应热。
实验编号
酸
碱
Ⅰ
100mL1.0mol⋅L﹣1盐酸
100mL1.0mol⋅L﹣1NaOH溶液
Ⅱ
50mL1.0mol⋅L﹣1硝酸溶液
50mL1.0mol⋅L﹣1KOH溶液
Ⅲ
100mL1.0mol⋅L﹣1醋酸溶液
100mL1.0mol⋅L﹣1氨水
生成1molH2O(l)时:实验Ⅰ中,ΔH为﹣57.3kJ•mol﹣1;实验Ⅱ中,ΔH (填“>”、“=”或“<”,下同)﹣57.3kJ•mol﹣1;实验Ⅲ中,放出的热量 57.3kJ。
(3)使用滴定法进行定量测量。钢铁中硫含量的一种测定方法是将钢样中硫转化为SO2,再用图中测硫装置进行测定。
①H2O2氧化SO2的化学方程式为 。
②将ag钢样中的硫全部转化为SO2,通入装置中,用0.01mol•L﹣1NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗zmLNaOH溶液。则钢样中硫的质量分数为 。
16.电负性与电离能是两种定量描述元素原子得失电子能力的参数,请根据表中数据回答问题。
元素符号
Li
Be
C
O
F
Na
Al
P
S
Br
电负性
1.0
1.5
2.5
3.5
4.0
0.9
1.5
2.2
2.5
2.8
(1)非金属性:S (填“>”、“=”或“<”)F。
(2)依据电负性数值,上述元素中最容易形成离子键的是 和 。
(3)已知某主族元素Y,其基态原子核外有2个电子层,3个未成对电子,Y元素基态原子的轨道表示式为 ,通过分析电负性的变化规律,确定Y元素电负性的取值范围是 。
(4)由电负性数据推断:化合物PBr3中P的化合价为 。已知PBr3与水反应是非氧化还原反应,写出PBr3与水反应的化学方程式 。
(5)对于同周期元素,元素气态基态原子的第一电离能呈现起伏变化,结合原子核外电子排布式解释第一电离能镁元素高于铝元素的原因 。
17.工业上制硫酸的主要反应之一为:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),反应过程中能量的变化如图所示。
(1)向反应体系中加入催化剂后,图中E1 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),E3 。
(2)已知:2H2S(g)+O2(g)═2S(s)+2H2O(g)ΔH=﹣442.4kJ•mol﹣1S(s)+O2(g)═SO2(g)ΔH=﹣297.0kJ•mol﹣1。若H2S(g)与O2(g)反应产生SO2(g)和H2O(g),则反应的热化学方程式为 。
(3)某温度下,反应的起始浓度c(SO2)=1.0mol•L﹣1,c(O2)=1.5mol•L﹣1,达到平衡后,SO2的转化率为50%,则此温度下该反应的平衡常数K的数值为 。
(4)在T1温度时,该反应的平衡常数K=,若在此温度下,向1L的恒容密闭容器中,充入0.03molSO2、0.16molO2和0.03molSO3,则反应开始时正反应速率 (填“>”、“=”或“<”)逆反应速率。
(5)恒温恒容条件下,下列叙述能证明该反应已达化学平衡状态的是 。(填字母)
A.SO2的体积分数不再发生变化
B.恒容时,容器内压强不再发生变化
C.容器内,气体原子总数不再发生变化
D.相同时间内消耗2nmolSO2的同时生成2nmolSO3
(6)若以如图所示装置生产硫酸,将SO2、O2以一定压强喷到活性电极上反应。负极的电极反应式为 。
18.硒是人体和动物所必需的营养元素,在工农业生产中也有广阔的应用前景。从电解精炼铜的阳极泥(含有Se、Au、Ag、Cu、CuSe、Ag2Se等)中回收硒的工艺流程如图:
资料:ⅰ.SeO2:315℃升华,易挥发,溶于水得H2SeO3(Ka1=2.7×10﹣3,Ka2=2.5×10﹣7)。
ⅱ.Se能与SO2生成硒代硫酸根(SeSO32﹣),在强酸溶液中,硒代硫酸根(SeSO32﹣)分解生成Se单质。
(1)实验室中电解精炼铜的简易装置如图所示,请在图中标出电极材料和电解液的名称 。
(2)焙烧前,搅拌的目的是 。
(3)阳极泥中的Se与浓硫酸反应的化学方程式为 。
(4)常温下,H2SeO3电离平衡体系中含Se(+4价)微粒的物质的量分数与pH的关系如图所示。下列说法不正确的是 (填序号)。
a.NaHSeO3溶液显酸性
b.pH=8时,溶液中存在c(HSeO3﹣)+2c(SeO32﹣)+c(OH﹣)=c(H+)
c.Na2SeO3溶液中,2c(Na+)=c(SeO32﹣)+c(HSeO3﹣)+c(H2SeO3)
(5)探究硫酸浓度对SO2还原H2SeO3得到Se的还原率的影响。相同投料比、相同反应时间,不同硫酸浓度对硒的还原率的影响如图。随着硫酸浓度的增大,硒的还原率先增大后减小的原因是 。
19.某研究小组为探究饱和NaHCO3溶液中是否还能溶解少量NaHCO3固体,设计并完成了下列实验。
【查阅资料】
常温下:Ksp(CaCO3)=4.96×10﹣9 Ksp(MgCO3)=6.82×10﹣6
碳酸的电离常数:H2CO3⇌HCO3﹣+H+K1=4.3×10﹣7; HCO3﹣⇌CO32﹣+H+K2=5.6×10﹣12
Mg(OH)2沉淀范围:pH9.4~12.4
【实验过程】
实验编号
实验操作
现象或结论
ⅰ
测饱和NaHCO3溶液的pH
pH为8.3
ⅱ
向20mL饱和NaHCO3溶液中再加入少量的NaHCO3固体,静置24小时。
微小的气体X从溶液底部固体逸中缓慢逸出,最终固体全部溶解,得到溶液Y
【分析解释】
(1)用化学用语解释饱和NaHCO3溶液pH为8.3的原因: 。
(2)为探究NaHCO3固体溶解的原理,取实验ⅱ反应后的气体X和溶液Y,检验其成分。
a.气体X能使澄清的石灰水变浑浊。
b.测得溶液Y的pH为8.7。
c.向溶液Y中滴加MgCl2溶液,有白色沉淀生成。
d.向2mLNa2CO3溶液中加入MgCl2溶液,有白色沉淀生成
e.向2mL饱和NaHCO3溶液中加入MgCl2溶液,无明显现象
①气体X是 。
②步骤c中的白色沉淀是 。
③步骤e中若用CaCl2溶液代替MgCl2溶液完成实验,会观察到白色沉淀。其原因是 。
④步骤d和e的目的是 。
【得出结论】
(3)通过上述实验证明饱和NaHCO3溶液中还能溶解少量NaHCO3固体,结合化学用语解释其原因 。
参考答案
一、选择题:在每小题列出的四个选项中,选出符合题目要求的一项。
1.【分析】电池工作时,O2在正极放电,则正极上氧气得到电子,发生O2+4H++4e﹣=2H2O或O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣,以此来解答。
【解答】解:A.锌锰干电池中电极反应式,负极反应为Zn﹣2e﹣═Zn2+,正极反应为2MnO2+2NH4++2e﹣=Mn2O3+2NH3+H2O,所以不符合题意,故A错误;
B.铅蓄电池放电时负极电极反应为Pb﹣2e﹣+SO42﹣=PbSO4,正极电极反应为PbO2+2e﹣+4H++SO42﹣=PbSO4+2H2O,所以不符合题意,故B错误;
C.甲烷燃料电池中,如果电解质溶液是酸性,则正极反应式为O2+4H++4e﹣=2H2O,如果电解质是碱性,则正极反应式为O2+2H2O+4e﹣=4OH﹣,故C正确;
D.镍镉电池放电正极反应为2NiOOH+2H2O+2e﹣=2Ni(OH)2+2OH﹣,负极反应为Cd+2OH﹣﹣2e﹣=Cd(OH)2,所以不符合题意,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查电极反应式的书写,明确原电池和电解池各个电极上发生的反应是解本题关键,书写电极反应式要结合电解质溶液酸碱性,要熟练掌握,题目难度中等。
2.【分析】强电解质:在水溶液中能完全电离的化合物;弱电解质:在水溶液中不能完全电离的化合物,据此解答。
【解答】解:A.氯化钠在水溶液中能完全电离,属于强电解质,故A错误;
B.醋酸在水溶液中能部分电离,属于弱电解质,故B正确;
C.硫酸在水溶液中能完全电离,属于强电解质,故C错误;
D.氢氧化钠在水溶液中能完全电离,属于强电解质,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查了物质的分类,熟悉强、弱电解质概念即可解答,题目简单。
3.【分析】第一层(K层)上只有1S亚层,第二电子层(L层)只有2s和2p亚层,第三电子层(M层)只有3s、3p和3d亚层,第四电子层(N层)只有4s、4p、4d和4f亚层。
【解答】解:S亚层在每一层上都有,p亚层至少在第二层及以上,d亚层至少在第三层及以上,所以不会出现2d,f亚层至少在第四层及以上,所以第2能层只有s、p两个能级,
故选:A。
【点评】本题主要考查了能层上的能级,难度不大,抓住规律即可解答。
4.【分析】同周期自左而右原子半径减小,同主族自上而下原子半径增大;
同周期自左而右元素的第一电离能呈增大趋势,但ⅡA族最外层为ns能级容纳2个电子,为全满确定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,ⅤA族np能级容纳3的电子,为半满稳定状态,能量较低,第一电离能也高于同周期相邻元素,同主族自上而下电离能降低,据此结合选项判断.
【解答】解:A.K、Na、Li处于同主族,同周期自左而右原子半径减小,同主族自上而下电离能降低,故K、Na、Li的原子半径依次减小、元素第一电离能逐渐升高,故A正确;
B.Al、Mg、Na同周期,原子序数依次减小,同周期自左而右原子半径减小,故Al、Mg、Na原子半径依次增大,同周期自左而右元素的第一电离能呈增大趋势,但Mg最外层3s能级容纳2个电子,为全满确定状态,能量较低,第一电离能也高于同周期相邻元素,故第一电离能Na<Al<Mg,故B错误;
C.N、O、C同周期,同周期自左而右原子半径减小,故C、N、O原子半径依次减小,同周期自左而右元素的第一电离能呈增大趋势,但N最外层2p能级容纳3的电子,为半满稳定状态,能量较低,第一电离能也高于同周期相邻元素,故C、O、N的第一电离能依次增大,故C错误;
D.Cl、S、P同周期,原子序数依次减小,同周期自左而右原子半径减小,故Cl、S、P原子半径依次增大,同周期自左而右元素的第一电离能呈增大趋势,但P最外层3p能级容纳3的电子,为半满稳定状态,能量较低,第一电离能也高于同周期相邻元素,故S、Cl、P的第一电离能依次增大,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查同主族、同周期元素电离能与原子半径的比较,难度不大,注意掌握同周期第一电离能的突变情况.
5.【分析】A.铵根离子、碳酸氢根离子与氢氧根离子反应,但不属于氧化还原反应;
B.酸性条件下高锰酸根离子能够氧化亚铁离子;
C.钡离子与硫酸根离子生成硫酸钡沉淀,但不属于氧化还原反应;
D.铝离子与碳酸氢根离子发生双水解反应。
【解答】解:A.NH4+、HCO3﹣都与OH﹣反应,但不属于氧化还原反应,故A错误;
B.Fe2+、H+、MnO4﹣之间发生氧化还原反应,不能大量共存,故B正确;
C.Ba2+、SO42﹣之间反应生成硫酸钡沉淀,但不属于氧化还原反应,故C错误;
D.Al3+、HCO3﹣之间发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳气体,但不属于氧化还原反应,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查离子共存的判断,为高频考点,明确题干暗含信息、常见离子的性质及离子反应发生条件为解答关键,注意掌握常见离子不能共存的情况,试题侧重考查学生的分析与应用能力,题目难度不大。
6.【分析】同种物质,液态的能量大于固态,液态时的熵大于固态时的熵,据此分析.
【解答】解:同种物质,液态的能量大于固态,则水凝结成冰的过程是放热过程,即△H<0,液态时的熵大于固态时的熵,则水凝结成冰的过程是熵减小的过程,即△S<0;
故选:D。
【点评】本题考查了焓变和熵变,明确物质的状态与焓、熵大小关系是解题的关键,题目难度不大.
7.【分析】A.违背洪特规则;
B.依据24Cr价电子排布式:3d54s1判断;
C.依据铬原子价电子排布式解答;
D.24Cr价电子排布式:3d54s1,属于d区元素。
【解答】解:A.基态24Cr原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,故A错误;
B.24Cr价电子排布式:3d54s1,其价电子数为6,最高正价为+6价,故B错误;
C.24Cr价电子排布式:3d54s1,最高能层为第4层,价电子数为6,所以位于第四周期第ⅥB族,故C正确;
D.24Cr价电子排布式:3d54s1,属于d区元素,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查原子核外电子排布,为高频考点,把握原子构成、原子核外电子排布规律为解答关键,注意掌握元素周期表结构与价层电子排布的关系,试题侧重考查学生灵活应用基础知识的能力,题目难度不大。
8.【分析】常温下,水电离出的c(H+)=1×10﹣2mol•L﹣1,说明是促进水的电离,酸和碱抑制水的电离,据此分析。
【解答】解:常温下,水电离出的c(H+)=1×10﹣2mol•L﹣1,说明是促进水的电离,酸和碱抑制水的电离,水解性盐可促进水的电离,故pH=2NH4Cl溶液符合题意,
故选:C。
【点评】本题考查水的电离,要明确酸碱是抑制水的电离,水解性盐促进电离,难度不大。
9.【分析】A.由图可知,反应物总能量大于生成物总能量;
B.由图可知,Fe+是该反应的催化剂;
C.催化剂可以降低反应的活化能;
D.催化剂不改变化学平衡状态。
【解答】解:A.由图可知,反应物总能量大于生成物总能量,则该反应为放热反应,ΔH<0,故A正确;
B.由图可知,Fe+是该反应的催化剂,使反应的活化能减小,故B正确;
C.催化剂可以降低反应的活化能,改变了反应历程,故C正确;
D.催化剂不改变化学平衡状态,则在Fe+作用下,N2O与CO的平衡转化率不变,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查化学反应中能量的变化,难度中等,着重于对概念的理解,注意放热反应、吸热反应与反应物、生成物总能量、催化剂的关系,注意基础知识的积累。
10.【分析】根据压强与时间关系图知,pH=2的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐增大,说明该反应发生析氢腐蚀,pH=4的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐减小,说明发生吸氧腐蚀,根据原电池原理来分析解答.
【解答】解:A.根据pH=2的溶液中压强与时间的关系知,压强随着反应的进行而逐渐增大,说明该装置发生析氢腐蚀,则溶液pH≤2时,生铁发生析氢腐蚀,故A正确;
B.pH=4的醋酸溶液中压强随着反应的进行而逐渐减小,说明发生吸氧腐蚀,pH=4的醋酸溶液呈酸性,所以在酸性溶液中生铁可能发生吸氧腐蚀,故B正确;
C.根据压强与时间关系图知,pH=2的溶液和pH=4的溶液中,变化相同的压强时所用时间不同,前者比后者使用时间长,说明吸氧腐蚀速率大于析氢腐蚀速率,故C错误;
D.两个溶液中都发生电化学腐蚀,铁均作负极,电极反应式为Fe﹣2e﹣=Fe2+,故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查了析氢腐蚀和吸氧腐蚀,根据压强与时间的关系分析吸氧腐蚀和析氢腐蚀、反应速率大小、电极反应等知识点,难度中等.
11.【分析】控制开关连接K1时,电极3连接电源正极,即电极3此时为阳极,Ni(OH)2转化为NiOOH,电极反应式为:Ni(OH)2﹣e﹣+OH﹣=NiOOH+H2O,电极1为阴极,电极反应式为:2H2O+2e﹣=2OH﹣+H2↑,控制开关连接K2时,电极3连接电源负极,即电极3此时为阴极,NiOOH转化为Ni(OH)2,电极反应式为:NiOOH+e﹣+H2O=OH﹣+Ni(OH)2,电极2为阳极,电极反应式为:4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2↑。
【解答】解:A.连接K1时,电极3此时为阳极,Ni(OH)2转化为NiOOH,电极反应式为:Ni(OH)2﹣e﹣+OH﹣═NiOOH+H2O,故A正确;
B.连接K1时,电极1为阴极,电极反应式为:2H2O+2e﹣=2OH﹣+H2↑,故B正确;
C.连接K2时,电极2为阳极,电极反应式为:4OH﹣﹣4e﹣=2H2O+O2,溶液中OH﹣向电极2移动,电极2附近产生气体为O2,故C正确;
D.开关连接K1时,电极3连接电源正极,即电极3此时为阳极,开关连接K2时,电极3连接电源负极,即电极3此时为阴极,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查了电极的判断,电极方程式的书写,离子的移动方向,难度适中,注意电解质中离子移动方向遵循以下规律:①原电池:“正正负负”,即带正电荷的阳离子移向正极,带负电荷的阴离子移向负极,②电解池:“阴阳相吸”,即阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。
12.【分析】A.相同温度下,增大压强平衡正向移动,NO转化率增大;
B.相同压强下,随着温度的升高,NO的平衡转化率下降,说明平衡逆向移动;
C.升高温度,平衡逆向移动;
D.其他条件不变,体积变为原来的0.5倍,相当于增大压强,平衡正向移动。
【解答】解:A.相同温度下,增大压强平衡正向移动,NO转化率增大,则p1<p2,故A错误;
B.相同压强下,随着温度的升高,NO的平衡转化率下降,说明平衡逆向移动,则该反应为放热反应,故B错误;
C.升高温度,平衡逆向移动,该反应平衡常数减小,故C正确;
D.其他条件不变,体积变为原来的0.5倍,相当于增大压强,平衡正向移动,则c(NO2)比原来的2倍还要大,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查化学平衡的影响因素,侧重考查学生分析能力和识图能力,掌握勒夏特列原理是解题关键,此题难度中等。
13.【分析】A.反应在前10min内,Δn(CO)=0.10mol﹣0.04mol=0.06mol,根据方程式,Δn(H2)=2×0.06mol=0.12mol,结合v=计算;
B.30min时Δn(H2)=0.20mol﹣0.04mol=0.16mol,Δn(CO)=Δn(H2)=0.08mol,30min时n(CO)=0.10mol﹣0.08mol=0.02mol,说明20min时达到平衡状态,
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
初始(mol)0.1 0.2 0
转化(mol)0.08 0.16 0.08
平衡(mol)0.02 0.04 0.08
K=;
C.由B分析可知,400℃时,反应达到平衡状态,c(CH3OH)==0.08mol/L,保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(CH3OH)=0.06mol•L﹣1,说明平衡逆向移动;
D.由于加入0.15mol甲醇,相当于0.15molCO、0.3mol氢气,增大了压强,平衡向着正向移动。
【解答】解:A.反应在前10min内,Δn(CO)=0.10mol﹣0.04mol=0.06mol,根据方程式,Δn(H2)=2×0.06mol=0.12mol,v(H2)==0.012mol/(L•min),故A正确;
B.30min时Δn(H2)=0.20mol﹣0.04mol=0.16mol,Δn(CO)=Δn(H2)=0.08mol,30min时n(CO)=0.10mol﹣0.08mol=0.02mol,说明20min时达到平衡状态,
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
初始(mol)0.1 0.2 0
转化(mol)0.08 0.16 0.08
平衡(mol)0.02 0.04 0.08
K===2500,故B正确;
C.由B分析可知,400℃时,反应达到平衡状态,c(CH3OH)==0.08mol/L,保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(CH3OH)=0.06mol•L﹣1,说明平衡逆向移动,则该反应为放热反应,ΔH<0,故C正确;
D.加入0.1molCO和0.3molH2,相当于0.1mol甲醇,两者为等效平衡,此时甲醇的转化率为×100%=20%,由于加入0.15mol甲醇,相当于0.15molCO、0.3mol氢气,增大了压强,平衡向着正向移动,甲醇的转化率减小,即达到平衡时CH3OH的转化率小于20%,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查化学平衡的影响因素、化学平衡的计算,侧重考查学生分析能力和计算能力,根据题目信息结合勒夏特列原理、化学平衡三段式知识解答,此题难度中等。
14.【分析】A.KSCN溶液可检验铁离子;
B.试管b中加硝酸银生成黄色沉淀为AgI,则2Fe2++I2⇌2Fe3++2I﹣正向移动,c中加入KSCN溶液后,发生Fe3++3SCN﹣⇌Fe(SCN)3,溶液变红;
C.碘水过量,反应后检验亚铁离子可证明反应的可逆性;
D.试管b含碘单质,遇淀粉变蓝,加硝酸银生成黄色沉淀为AgI,滤液2含Fe3+、Ag+,加KSCN溶液先发生Fe3++3SCN﹣⇌Fe(SCN)3,后发生Fe(SCN)3+3Ag+═3AgSCN↓+Fe3+,则使平衡Fe3++3SCN﹣⇌Fe(SCN)3逆向移动,红色褪去,产生白色沉淀。
【解答】解:A.KSCN溶液可检验铁离子,试管a中加KSCN溶液,溶液变红,说明滤液1中含有Fe3+,故A正确;
B.试管b中加硝酸银生成黄色沉淀为AgI,则2Fe2++I2⇌2Fe3++2I﹣正向移动,c中加入KSCN溶液后,发生Fe3++3SCN﹣⇌Fe(SCN)3,溶液变红,则试管c中可能比试管a中铁离子浓度大,则试管c中的红色可能比试管a中的深,故B正确;
C.碘水过量,反应后检验亚铁离子可证明反应的可逆性,检验铁离子、碘单质的存在不能证明反应的可逆性,则试管a、b中的现象不能证明“2Fe2++I2⇌2Fe3++2I﹣”为可逆反应,故C错误;
D.试管b含碘单质,遇淀粉变蓝,加硝酸银生成黄色沉淀为AgI,滤液2含Fe3+、Ag+,加KSCN溶液先发生Fe3++3SCN﹣⇌Fe(SCN)3,后发生Fe(SCN)3+3Ag+═3AgSCN↓+Fe3+,则使平衡Fe3++3SCN﹣⇌Fe(SCN)3逆向移动,红色褪去,产生白色沉淀,则实验中SCN﹣与Fe3+的反应速率更快,而与Ag+的反应限度更大,故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查性质实验的设计、电解原理,为高频考点,把握物质的性质、反应与现象、实验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意平衡移动原理的应用,题目难度不大。
二、解答题(共5小题,满分0分)
15.【分析】(1)根据反应热与键能的关系求解;
(2)根据在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热叫做中和热可判断;
(3)SO2被H2O2氧化为H2SO4,根据硫酸和氢氧化钠的比例求算。
【解答】解:(1)由表中数据和2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)可知,ΔH=(2×436+498﹣4×463.4)kJ⋅mol﹣1=﹣483.6kJ⋅mol﹣1,
故答案为:﹣483.6;
(2)由已知100mL1.0mol⋅L﹣1盐酸和100mL1.0mol⋅L﹣1NaOH溶液反应测定中和热数据ΔH=﹣57.3kJ⋅mol﹣1,根据在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热叫做中和热可知,50mL1.0mol⋅L﹣1硝酸溶液和50mL1.0mol⋅L﹣1KOH溶液反应中和热数据也是ΔH=﹣57.3kJ⋅mol﹣1,而用100mL1.0mol⋅L﹣1醋酸溶液和100mL1.0mol⋅L﹣1氨水测定中和热,因电离吸热,生成1mol水,放出的热量小于57.3kJ,
故答案为:=;<;
(3)①SO2具有还原性,SO2被H2O2氧化为H2SO4,即H2O2+SO2=H2SO4,
故答案为:H2O2+SO2=H2SO4;
②由H2SO4~2NaOH可知,消耗zmL0.01mol⋅L﹣1NaOH溶液,需要硫酸的物质的量为×0.01mol⋅L﹣1×z×10﹣3L=5z×10﹣6mol,即硫元素的物质的量为5z×10﹣6mol,质量为1.6z×10﹣4g,则钢样中硫的质量分数为×100%=%,
故答案为:%。
【点评】本题考查了反应热的计算、中和热的测定、测量物质的含量,难度不大,掌握基础是解题的关键。
16.【分析】(1)周期表中同主族从下到上,同周期从左到右,元素的非金属性增强;
(2)两者电负性差越大,越容易形成离子键;
(3)Y为氮元素,核外有7个电子,通过分析电负性的变化规律,N的电负性介于C和O之间;
(4)PBr3与水反应是非氧化还原反应,PBr3与水反应生成氢溴酸和亚磷酸;
(5)注意镁原子3s轨道为全满状态;Al原子失去3p上1个电子后为全满状态。
【解答】解:(1)周期表中同主族从下到上,同周期从左到右,元素的非金属性增强,非金属性:S<O,O<F,即S<F,
故答案为:<;
(2)依据电负性数值,上述元素中最容易形成离子键的是Na和F,两者电负性差最大,4.0﹣0.9=3.1,
故答案为:Na;F;
(3)已知某主族元素Y,其基态原子核外有2个电子层,3个未成对电子,Y为氮元素,Y元素基态原子的轨道表示式为,通过分析电负性的变化规律,Y的电负性介于C和O之间,确定Y元素电负性的取值范围是2.5~3.5,
故答案为:;2.5~3.5;
(4)由电负性数据推断:2.2(P)<2.8(Br),化合物PBr3中P的化合价为+3,Br显﹣1价,已知PBr3与水反应是非氧化还原反应,PBr3与水反应生成氢溴酸和亚磷酸,化学方程式PBr3+3H2O=3HBr+H3PO3,
故答案为:+3;PBr3+3H2O=3HBr+H3PO3;
(5)对于同周期元素,元素气态基态原子的第一电离能呈现起伏变化,结合原子核外电子排布式解释第一电离能镁元素高于铝元素的原因:Mg:1s22s22p63s2,镁原子3s轨道为全满状态,比较稳定;Al:1s22s22p63s23p1;Al原子失去3p上1个电子后为全满状态,结构更稳定,故镁元素第一电离能高于铝元素,
故答案为:Mg:1s22s22p63s2,镁原子3s轨道为全满状态,比较稳定;Al:1s22s22p63s23p1;Al原子失去3p上1个电子后为全满状态,结构更稳定,故镁元素第一电离能高于铝元素。
【点评】本题考查物质结构和性质,涉及核外电子排布、电负性等知识点,侧重考查基础知识的掌握和灵活应用能力,明确基本理论内涵、原子结构特点等是解本题关键,难度不大。
17.【分析】(1)催化剂可以降低反应的活化能,但不改变焓变;
(2)①2H2S(g)+O2(g)═2S(s)+2H2O(g)ΔH=﹣442.4kJ•mol﹣1
②S(s)+O2(g)═SO2(g)ΔH=﹣297.0kJ•mol﹣1
根据盖斯定律:①+2×②得2H2S(g)+3O2(g)═2SO2(g)+2H2O(g);
(3)某温度下,反应的起始浓度c(SO2)=1.0mol•L﹣1,c(O2)=1.5mol•L﹣1,达到平衡后,SO2的转化率为50%,
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)
起始(mol/L) 1 1.5 0
起始(mol/L) 0.5 0.25 0.5
起始(mol/L) 0.5 1.25 0.5
K=;
(4)在T1温度时,该反应的平衡常数K=,若在此温度下,向1L的恒容密闭容器中,充入0.03molSO2、0.16molO2和0.03molSO3,计算此时的浓度商,再与K值比较得出结论;
(5)判断化学平衡状态的直接标志:Ⅰ.v正=v逆(同物质),Ⅱ.各组分浓度不再改变,以及以此为基础衍生出来的标志如压强不再改变,混合气体的密度不再改变、气体的颜色不再变化等等,以此为判断依据;
(6)该原电池的本质是2SO2+O2+2H2O=2H2SO4,SO2在负极上发生氧化反应。
【解答】解:(1)催化剂可以降低反应的活化能,但不改变焓变,则E1减小,E3 不变,
故答案为:减小;不变;
(2)①2H2S(g)+O2(g)═2S(s)+2H2O(g)ΔH=﹣442.4kJ•mol﹣1
②S(s)+O2(g)═SO2(g)ΔH=﹣297.0kJ•mol﹣1
根据盖斯定律:①+2×②得2H2S(g)+3O2(g)═2SO2(g)+2H2O(g)ΔH=(﹣442.4﹣297×2)kJ/mol=﹣1036.4kJ/mol,
故答案为:2H2S(g)+3O2(g)═2SO2(g)+2H2O(g)ΔH=﹣1036.4kJ/mol;
(3)某温度下,反应的起始浓度c(SO2)=1.0mol•L﹣1,c(O2)=1.5mol•L﹣1,达到平衡后,SO2的转化率为50%,
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)
起始(mol/L) 1 1.5 0
起始(mol/L) 0.5 0.25 0.5
起始(mol/L) 0.5 1.25 0.5
K===0.8,
故答案为:0.8;
(4)在T1温度时,该反应的平衡常数K=,若在此温度下,向1L的恒容密闭容器中,充入0.03molSO2、0.16molO2和0.03molSO3,Qc===6.25>,说明反应逆向移动,反应开始时正反应速率<逆反应速率,
故答案为:<;
(5)A.SO2的体积分数不再发生变化,说明反应达到平衡状态,故A正确;
B.该反应是气体体积减小的反应,恒容时,随着反应进行,容器内压强减小,当容器内压强不再发生变化,说明反应达到平衡状态,故B正确;
C.根据院子守恒,容器内,气体原子总数始终不变,故C错误;
D.无论反应是否达到平衡状态,相同时间内消耗2nmolSO2的同时生成2nmolSO3,故D错误;
故答案为:AB;
(6)该原电池的本质是2SO2+O2+2H2O=2H2SO4,SO2在负极上发生氧化反应电极反应式为SO2﹣2e﹣+2H2O═SO42﹣+4H+,
故答案为:SO2﹣2e﹣+2H2O═SO42﹣+4H+。
【点评】本题考查反应热的计算、化学平衡的影响因素、化学平衡的计算等,侧重考查学生分析能力、识图能力和计算能力,根据题目信息结合盖斯定律、勒夏特列原理、化学平衡三段式等知识解答,此题难度中等。
18.【分析】电解精炼铜的阳极泥(含有Se、Au、Ag、Cu、CuSe、Ag2Se等)中加入98%的浓硫酸并搅拌,通入氧气焙烧,得到的烧渣中含有CuSO4、Ag2SO4、Au等,得到的烟气中含有SO2、SeO2,根据信息i知,烟气中加入H2O得到H2SeO3溶液,SO2和H2SeO3反应生成Se和H2SO4;
(1)实验室中电解精炼铜时,粗铜作阳极、纯铜作阴极,电解质溶液为可溶性铜盐溶液;
(2)混合越均匀,反应越充分;
(3)阳极泥中的Se与浓硫酸生成SeO2、SO2、H2O;
(4)a.c(HSeO3﹣)=c(H2SeO3)时,溶液的pH=2.5,K1=×c(H+)=c(H+)=10﹣2.5,c(SeO32﹣)=c(HSeO3﹣)时,溶液的pH=7.5,K2=×c(H+)=c(H+)=10﹣7.5,HSeO3﹣的水解平衡常数Kh===10﹣11.5<K2,说明HSeO3﹣的电离程度大于水解程度;
b.pH=8时,溶液中溶质为盐,存在电荷守恒c(HSeO3﹣)+2c(SeO32﹣)+c(OH﹣)=c(H+)+c(金属阳离子);
c.Na2SeO3溶液中存在物料守恒n(Na)=2n(Se);
(5)Se能与SO2生成硒代硫酸根(SeSO32﹣),在强酸溶液中,硒代硫酸根(SeSO32﹣)分解生成Se单质,所以随着硫酸浓度的增大,生成的Se越多;浓硫酸能氧化Se生成SeO2。
【解答】解:(1)实验室中电解精炼铜时,粗铜作阳极、纯铜作阴极,电解质溶液为可溶性铜盐溶液,电解质溶液可以是CuSO4溶液,所以其图象为,
故答案为:;
(2)混合越均匀,反应越充分,所以焙烧前,搅拌的目的是混合均匀,使反应更充分,
故答案为:混合均匀,使反应更充分;
(3)阳极泥中的Se与浓硫酸生成SeO2、SO2、H2O,反应方程式为Se+2H2SO4(浓)=SeO2↑+2SO2+2H2O,
故答案为:Se+2H2SO4(浓)=SeO2↑+2SO2+2H2O;
(4)a.c(HSeO3﹣)=c(H2SeO3)时,溶液的pH=2.5,K1=×c(H+)=c(H+)=10﹣2.5,c(SeO32﹣)=c(HSeO3﹣)时,溶液的pH=7.5,K2=×c(H+)=c(H+)=10﹣7.5,HSeO3﹣的水解平衡常数Kh===10﹣11.5<K2,说明HSeO3﹣的电离程度大于水解程度,所以NaHSeO3溶液呈酸性,故a正确;
b.pH=8时,溶液中溶质为盐,存在电荷守恒c(HSeO3﹣)+2c(SeO32﹣)+c(OH﹣)=c(H+)+c(金属阳离子),所以存在c(HSeO3﹣)+2c(SeO32﹣)+c(OH﹣)>c(H+),故b错误;
c.Na2SeO3溶液中存在物料守恒n(Na)=2n(Se),所以存在c(Na+)=2[c(SeO32﹣)+c(HSeO3﹣)+c(H2SeO3)],故c错误;
故答案为:bc;
(5)Se能与SO2生成硒代硫酸根(SeSO32﹣),在强酸溶液中,硒代硫酸根(SeSO32﹣)分解生成Se单质,所以随着硫酸浓度的增大,生成的Se越多;当硫酸浓度很大时,生成的Se被浓硫酸氧化生成了SeO2,导致Se的量减少,所以随着硫酸浓度的增大,硒的还原率先增大后减小,
故答案为:Se能与SO2生成硒代硫酸根(SeSO32﹣),在强酸溶液中,硒代硫酸根(SeSO32﹣)分解生成Se单质,所以随着硫酸浓度的增大,生成的Se越多;当硫酸浓度很大时,生成的Se被浓硫酸氧化生成了SeO2。
【点评】本题考查物质的分离提纯、物质的制备,侧重考查阅读、分析、判断及知识综合运用能力,明确流程图中各物质成分及其性质、电化学原理、盐类水解原理等知识点是解本题关键,题目难度中等。
19.【分析】(1)为强碱弱酸盐,水解呈碱性;
(2)已知Ksp(CaCO3)=4.96×10﹣9,Ksp(MgCO3)=6.82×10﹣6,易生成碳酸钙沉淀;
(3)①气体X能使澄清石灰水变浑浊,为CO2;
②向反应后的溶液中滴加MgCl2溶液,有白色沉淀生成,生成沉淀为碳酸镁;
③Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3),说明CaCO3比MgCO3更难溶,所以得到CaCO3沉淀;
④步骤d和e作对照实验,证明没有碳酸镁沉淀生成;
(3)饱和NaHCO3溶液中固体溶解,溶液中存在2HCO3﹣(aq)⇌CO32﹣ (aq)+CO2↑+H2O (l),由于CO2不断逸出,可使平衡正向移动。
【解答】解:(1)碳酸氢钠为强碱弱酸盐,水解呈碱性,离子方程式为HCO3﹣+H2O⇌H2CO3+OH﹣,
故答案为:HCO3﹣+H2O⇌H2CO3+OH﹣;
(2)①根据题中信息可知,气体X能使澄清石灰水变浑浊,则气体X为CO2,
故答案为:CO2;
②该白色沉淀可能是Mg(OH)2,也可能是MgCO3,但根据题中所给信息可知,Mg(OH)2沉淀范围是9.4~12.4,而此时溶液的pH为8.7,因此白色沉淀为MgCO3,
故答案为:MgCO3或碳酸镁;
③HCO3﹣既能发生电离,也能发生水解,碳酸氢钠溶液中存在HCO3﹣⇌CO32﹣+H+,根据题中数据Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3),说明CaCO3比MgCO3更难溶,所以得到CaCO3沉淀,
故答案为:溶液中存在平衡HCO3﹣⇌CO32﹣+H+,Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3),说明Ca2+结合CO32﹣能力比Mg2+强,所以可以得到CaCO3沉淀;
④步骤d和e作对照实验,e中证明饱和碳酸氢钠溶液中CO32﹣不足以和MgCl2反应产生白色沉淀,
故答案为:证明饱和NaHCO3溶液中CO32﹣离子浓度不足以和MgCl2来溶液反应生成沉淀;
(3)根据上述分析,饱和碳酸氢钠溶液中存在2HCO3﹣+(aq)⇌CO32﹣(aq)+CO2↑+H2O(l),由于CO2不断逸出,平衡正向移动,固体溶解,
故答案为:饱和碳酸氢钠溶液中存在2HCO3﹣+(aq)⇌CO32﹣(aq)+CO2↑+H2O(l),由于CO2不断逸出,平衡正向移动,固体溶解。
【点评】本题考查物质的含量的测定,为高频考点,侧重考查学生的分析能力和实验能力,注意把握物质的性质以及实验的原理,难度中等。
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