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2023版高中化学人教版选择性必修1 全书综合测评
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这是一份人教版 (2019)选择性必修1本册综合当堂检测题，共21页。试卷主要包含了全卷满分100分，可能用到的相对原子质量，5 kJ/ml，下列实验能达到目的的是，25 ℃时,0，2 ml·L-1,P点移至W点，已知等内容，欢迎下载使用。
全书综合测评
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Fe 56。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45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.化学与生产、生活和社会发展密切相关,下列叙述不正确的是 ( )
A.电热水器用镁棒防止金属内胆腐蚀,原理是牺牲阳极法
B.针对新冠肺炎疫情,可用医用酒精、过氧化氢溶液等对场所进行杀菌消毒
C.我国西周时期发明的“酒曲”酿酒工艺,是利用了催化剂使平衡正向移动的原理
D.免洗洗手液的有效成分之一活性胶质银离子能使病毒蛋白质变性
2.已知:①N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH1=+180.5 kJ/mol;
②2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH2=-221.0 kJ/mol;
③C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH3=-393.5 kJ/mol。
则下列热化学方程式正确的是( )
A.2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=+746.5 kJ/mol
B.2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ/mol
C.2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=-1 493 kJ/mol
D.2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=+1 493 kJ/mol
3.2 mol H2与足量的O2充分反应,生成液态水时放出的热量为571.6 kJ,若生成水蒸气的反应热为ΔH,则下列说法正确的是( )
A.ΔH>-571.6 kJ·mol-1
B.表示氢气燃烧热的热化学方程式为2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
C.2 mol H2(g)和1 mol O2(g)所具有的总能量低于2 mol H2O(l)具有的能量
D.反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)的ΔH<0,ΔS>0
4.20 ℃时,H2S饱和溶液的浓度为0.1 mol/L,H2S的电离方程式为H2S H++HS-、HS- H++S2-。若要使该溶液中H+浓度增大,同时使S2-浓度减小,可采取的措施是(已知CuS为不溶于非氧化性酸的极难溶沉淀)( )
A.加入适量的水
B.加入适量的NaOH固体
C.加入适量的Na2S固体
D.加入适量的CuSO4固体
5.下列实验能达到目的的是( )
6.某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol,保持温度和压强不变,向平衡混合物中加入3 mol A、2 mol B、3 mol C,平衡( )
A.向左移动 B.向右移动
C.不移动 D.无法判断
7.25 ℃时,0.1 mol·L-1 R2SO4溶液加水稀释,混合溶液中-lgc(R+)c(ROH)与lgc(OH-)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.Kb(ROH)=10-5.7
B.P、Q点对应溶液中c(R+)c(H+):P
D.相同条件下,若改为c(R2SO4)=0.2 mol·L-1,P点移至W点
8.液氨与纯水类似,也存在微弱的电离:NH3+NH3 NH4++NH2-,T ℃时,液氨的离子积常数K=c(NH4+)·c(NH2-)=1.0×10-30,若用定义pH的方式来规定pN=-lgc(NH4+),则下列叙述正确的是( )
A.其他条件不变,增加液氨的量,电离平衡正向移动
B.液氨达到电离平衡时n(NH3)=n(NH4+)=n(NH2-)
C.T ℃时的液氨中,pN=15
D.一定温度下,向液氨中加入氯化铵固体,电离平衡逆向移动,K值减小
9.已知:[FeCl4(H2O)2]-在水溶液中呈黄色。溶液中存在可逆反应:Fe3++4Cl-+2H2O [FeCl4(H2O)2]-,下列实验所得结论不正确的是( )
实验①
实验②
实验③
实验④
实验①现象:加热前溶液为浅黄色,加热后颜色变深;
实验②现象:加热前溶液接近无色,加热后溶液颜色无明显变化;
实验③现象:加入NaCl后,溶液立即变为黄色,加热后溶液颜色变深;
实验④现象:加热前溶液为黄色,加热后溶液颜色变深。
说明:溶液中有少量的Fe(OH)3时呈浅黄色;加热为微热,忽略溶液体积变化。
A.实验①中,Fe2(SO4)3溶液显浅黄色原因是Fe3+水解产生了少量Fe(OH)3
B.实验②中,酸化对Fe3+水解的影响程度大于温度的影响
C.实验③中,加热,Fe3++4Cl-+2H2O [FeCl4(H2O)2]-正向移动
D.实验④中,加热,颜色变深一定是因为Fe3+水解平衡正向移动
10.用活性炭还原NO2可防止空气污染,其反应原理为2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g)。在密闭容器中1 mol NO2和足量C发生上述反应,反应相同时间内测得NO2的生成速率与N2的生成速率随温度变化的关系如图1所示;维持温度不变,反应相同时间内测得NO2的转化率随压强的变化如图2所示。
图1
图2
下列说法错误的是( )
A.图1中的A、B、C三个点中只有C点的v正=v逆
B.图2中E点的v逆小于F点的v正
C.图2中平衡常数K(E)=K(G),则NO2的平衡浓度c(E)=c(G)
D.在恒温恒容条件下,向图2中G点平衡体系中充入一定量的NO2,与原平衡相比,NO2的平衡转化率减小
11.现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐(钠、镁、钙、铁)的复合制剂,某同学为了确认其成分,取部分制剂作为试液,设计并完成了如下实验:
已知:①控制溶液pH=4时,Fe(OH)3沉淀完全,Ca2+、Mg2+不沉淀;②葡萄糖可以发生银镜反应,葡萄糖酸不具有此性质。
该同学得出的结论正确的是( )
A.根据现象1可推出该试液中含有Na+
B.根据现象2可推出该试液中并不含有葡萄糖酸根离子
C.根据现象3和4可推出该试液中含有Ca2+,但没有Mg2+
D.根据现象5可推出该试液中一定含有Fe2+
12.镍氢电池以能量密度高、无镉污染、可以大电流快速充放电等独特优势在小型便携式电子器件中获得了广泛应用。某种金属储氢(MH)材料与镍形成的电池原理如图,电解质溶液为氢氧化钾溶液,电池总反应为Ni(OH)2+M NiO(OH)+MH,下列有关说法不正确的是( )
A.a为OH-,b为H2O
B.该图为电池充电原理示意图
C.电池放电时,金属储氢(MH)材料释放出氢
D.放电时,正极反应式为NiO(OH)+H++e- Ni(OH)2
13.在电场作用下双极膜能够将H2O解离成H+和OH-,工业上可利用双极膜电渗析法制备葡萄糖酸(一元弱酸),制备原理如下图所示。下列说法错误的是( )
A.电极b和电源负极相连
B.a极的电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O
C.当b极生成1 mol H2时,理论上可生成1 mol葡萄糖酸
D.电解结束后阴极室溶液碱性增强
14.NiSO4是制备磁性材料和催化剂的重要中间体。用含镍废料(主要成分为NiO,还含有少量CuO、FeO和SiO2)制备NiSO4并回收金属资源的流程如图,下列说法错误的是( )
A.两次“酸溶”都应选稀硫酸
B.滤渣2中含CuS和FeS,可能含有S
C.反应Ⅰ说明FeS比CuS更难溶
D.合理处理废弃物有利于保护环境和资源再利用
15.亚砷酸(H3AsO3)可以用于治疗白血病,其在溶液中存在多种微粒形态。25 ℃时将KOH溶液滴入亚砷酸溶液,各种微粒物质的量分数与溶液的pH关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.人体血液的pH在7.35~7.45之间,患者用药后人体中含As元素的主要微粒是H3AsO3
B.pH在10~13之间,随pH增大HAsO32-水解程度减小
C.通常情况下,H2AsO3-电离程度大于其水解程度
D.b点溶液中:2c(HAsO32-)+4c(AsO33-)
16.(10分)汽车尾气中的主要污染物是NOx和CO。
(1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应生成NO,其能量变化如图1所示,则图1中三种分子最稳定的是 (填化学式),图1中对应反应的热化学方程式为 。
图1
(2)N2O和CO均是有害气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,其反应原理如下:N2O(g)+CO(g) CO2(g)+N2(g) ΔH。有关能量变化过程如图2所示。
图2
①图2中反应是 (填“放热”或“吸热”)反应,该反应的活化能为 ,该反应的ΔH= 。
②在反应体系中加入Pt2O+作为该反应的催化剂,则Ea (填“增大”“减小”或“不变”,下同),ΔH 。
(3)利用NH3可将NOx还原为N2进行脱除。已知:
4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-2 070 kJ·mol-1。
若有0.5 mol NO被还原,则 (填“释放”或“吸收”)的热量为 。
17.(10分)Ⅰ.合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。
(1)在1.01×105 Pa、250 ℃时,将1 mol N2和1 mol H2加入a L刚性容器中充分反应,测得NH3体积分数为0.04;其他条件不变,温度升高至450 ℃,测得NH3体积分数为0.025,可判断合成氨反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)我国科学家研究了在某种纳米反应器催化剂表面实现常温低电位合成氨,反应历程如图,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。需要吸收能量最大的能垒E= eV。
Ⅱ.一定条件下,在体积为5 L的密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量随时间的变化如图1所示。已知达到平衡后,降低温度,A的体积分数减小。
图1
(3)该反应的化学方程式为 ,此反应的平衡常数表达式为K= 。
(4)该反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。
(5)该反应的反应速率v随时间t的变化关系如图2所示。
图2
①根据图2判断,在t3时刻改变的外界条件是 。
②在恒温恒容密闭容器中发生该反应,下列能作为达到平衡状态的判断依据是 (填标号)。
a.体系压强不变
b.气体的平均摩尔质量保持不变
c.气体的密度保持不变
d.A的消耗速率等于B的生成速率
18.(10分)25 ℃时,CH3COOH的电离常数Ka=1.8×10-5,向25 mL氢氧化钠标准溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,pH变化曲线如图所示。回答下列问题:
(1)A点时NaOH与CH3COOH恰好中和,则该氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 。
(2)请用离子方程式解释A点所示的溶液显碱性的原因: 。
(3)A点所示的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是 。
(4)B点所示溶液中,c(CH3COO-)c(CH3COOH)= 。
(5)C点所示溶液为等浓度的CH3COONa和CH3COOH的混合溶液,请判断该溶液中c(CH3COOH) (填“>”“<”或“=”)c(CH3COO-)。
19.(11分)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。
Ⅰ.空间站以水为介质将不同形式的能量相互转化,原理如图所示,装置x为电解水,装置y为燃料电池。
(1)太阳能电池的能量转化形式为 (填字母)。
A.化学能转化为电能
B.电能转化为化学能
C.太阳能转化为电能
(2)装置x工作时,产生O2的电极为 极(填“阳”或“阴”)。
(3)装置y工作时,若电解质溶液为稀硫酸,则正极反应式为 。
Ⅱ.氢能的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。
(4)氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式: 。
(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH- FeO42-+3H2↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO42-,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。
图1
图2
①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中,需将阴极产生的气体及时排出,其原因是 。
③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2所示,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因: 。
20.(14分)乙二酸(H2C2O4)俗称草酸,草酸是二元弱酸,通常情况下为无色晶体,广泛分布于植物、动物和真菌体中,在实验研究和化学工业中应用广泛。回答下列问题:
(1)工业上可由以下反应制取草酸:
Ⅰ.4CO(g)+4C4H9OH(l)+O2(g) 2(COOC4H9)2(l)+2H2O(l)
Ⅱ.(COOC4H9)2(l)+2H2O(l)H2C2O4(l)+2C4H9OH(l)
① 反应Ⅰ选择在13 MPa~15 MPa的高压条件下进行,最主要的原因是 ;若5 min内c(O2)减少了
0.15 mol·L-1,则用CO表示的反应速率为 mol·L-1·min-1。
②对于反应Ⅱ,下列能够说明其已经达到平衡状态的是 (填字母)。
a.溶液的pH保持不变
b.平衡常数K保持不变
c.C4H9OH的浓度保持不变
d.反应液的总质量保持不变
(2)常温下,草酸溶液中微粒的物质的量分数随溶液pH变化如图所示:
①常温下,测得0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液的pH=1.3,此时草酸的电离方程式为 。
②常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,当溶液中c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)时,加入的V(NaOH溶液) 10 mL(填“>”“=”或“<”),若加入NaOH溶液体积为20 mL,此时溶液中阴离子浓度的大小顺序为 ;当pH=2.7时,溶液中c2(HC2O4-)c(H2C2O4)·c(C2O42-)= 。
答案全解全析
1.C 催化剂不能使化学平衡发生移动,C错误。
2.B 根据目标方程式2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),可知该式可由-①-②+2×③得到,则ΔH=-180.5 kJ/mol+221.0 kJ/mol+2×(-393.5 kJ/mol)=-746.5 kJ/mol。
3.A 2 mol H2与足量的O2充分反应,生成液态水时放出的热量为571.6 kJ,生成水蒸气放出的热量小于571.6 kJ,但反应热ΔH>-571.6 kJ·mol-1,A正确;表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)+12O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,B错误;氢气燃烧放热,2 mol H2(g)和1 mol O2(g)所具有的总能量高于2 mol H2O(l)具有的能量,C错误;反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)的ΔH<0,气体的物质的量减少,所以ΔS<0,D错误。
4.D 加入适量的水能促进H2S的电离,但溶液中H+浓度和S2-浓度都减小,A错误;加入适量的NaOH固体,能使该溶液中H+浓度减小,同时使S2-浓度增大,B错误;加入适量的Na2S固体,增大了S2-浓度,抑制H2S的电离,H+浓度减小,C错误;加入适量的CuSO4固体,铜离子会和硫离子发生反应生成CuS沉淀,使得S2-浓度减小,促进H2S电离,使H+浓度增大,D正确。
5.A 醋酸钠水解使溶液显碱性,测定CH3COONa溶液的pH可证明醋酸为弱酸,能够达到实验目的,A选;氯气在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,不能用来处理Cl2尾气,应用氢氧化钠溶液吸收尾气中的氯气,B不选;不能用蒸发的方法除去乙醇中少量的水,C不选;KMnO4溶液具有强氧化性,能够腐蚀橡胶管,不能用碱式滴定管量取,可用酸式滴定管,D不选。
6.B 达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol,设此时容器的容积为V1 L,则该温度下平衡常数K=(4V1)2(4V1)2(2V1)=V12;保持温度和压强不变,再充入3 mol A、2 mol B、3 mol C,设此时容器容积为V2 L,则Q=(7V2)2(7V2)2(4V2)=V24,恒温恒压时气体体积之比等于物质的量之比,则V1V2=4+2+47+7+4=59,则Q=95V14=920V1
102.3 mol·L-1,Kb(ROH)=c(R+)c(OH-)c(ROH)=10-8×102.3=10-5.7,A正确;R2SO4溶液中因存在R+的水解而显酸性,加水稀释,酸性减弱,所以P点比Q点稀释程度大,c(R+)c(H+)=c(ROH)Kh,稀释程度越大,c(ROH)越小,而水解平衡常数不变,则P点的c(R+)c(H+)比Q点的小,B正确;若将溶液无限稀释,溶液接近中性,根据电荷守恒可知,c(R+)≈2c(SO42-),C正确;溶液浓度增大,Kb(ROH)不变,所以关系曲线不变,D错误。
8.C 液氨是浓度为定值的纯液体,增加液氨的量,电离平衡不移动,A错误;液氨电离程度微弱,达到电离平衡时n(NH3)>n(NH4+)=n(NH2-),B错误;T ℃时的液氨中c(NH4+)=c(NH2-)=1.0×10-30 mol/L=1.0×10-15 mol/L,则pN=-lgc(NH4+)=15,C正确;温度不变,液氨的离子积常数K不变,D错误。
9.D 实验①中,0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液加热前溶液为浅黄色,加热后颜色变深,说明升高温度水解程度增大,颜色加深,结合实验②中现象可知Fe2(SO4)3溶液显浅黄色原因是Fe3+水解产生了少量Fe(OH)3,A正确;实验②中,酸化的0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液加热前接近无色,加热后溶液颜色无明显变化,则酸化对Fe3+水解的影响程度大于温度的影响,B正确;实验③中,向酸化的0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液中加入NaCl后,溶液立即变为黄色,加热后溶液颜色变深,则Fe3++4Cl-+2H2O [FeCl4(H2O)2]-正向移动,C正确;实验④中,加热前溶液为黄色,加热后溶液颜色变深,Fe3+水解平衡正向移动或Fe3++4Cl-+2H2O [FeCl4(H2O)2]-正向移动均可能使颜色变深,D错误。
10.C 由2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g)可知,达到平衡时,NO2的生成速率(逆反应速率)应该是N2生成速率(正反应速率)的2倍,A、B、C三点中只有C点满足,A正确;由图2知,E点反应未达到平衡,F点反应达到平衡,且压强E点
12.D 对照题图中转化关系,由b到a时发生反应M+H2O+e- OH-+MH,a到b时发生反应Ni(OH)2+OH--e- NiO(OH)+H2O,则a为OH-,b为H2O,A正确;题图中转化关系与充电过程中的电极反应转化关系吻合,所以题图为电池充电原理示意图,B正确;由放电时的总反应可知,金属储氢(MH)材料失去电子释放出氢离子与溶液中的OH-结合成水,C正确;电解质溶液为KOH溶液,电极反应式中不能出现H+,所以放电时,正极反应式应为NiO(OH)+H2O+e- Ni(OH)2+OH-,D错误。
13.C b电极上水电离出的H+放电生成氢气,b电极作阴极,与电源负极相连,A正确;a电极为阳极,电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,B正确;当b极生成1 mol H2时,转移2 mol电子,理论上可生成2 mol葡萄糖酸,C错误;阴极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,阴极室溶液碱性增强,D正确。
14.C 根据整个流程图,最后制备NiSO4和FeSO4·7H2O,所得产品中阴离子都为SO42-,两次“酸溶”都应选择稀硫酸,A正确;反应Ⅰ为Cu2++FeS CuS+Fe2+,则滤渣2含CuS和过量FeS,在此过程中可能有-2价的S被氧化成S单质,故滤渣2中还可能有S,B正确;反应Ⅰ为Cu2++FeS CuS+Fe2+,发生了沉淀的转化,说明CuS比FeS更难溶,C错误;题述流程中用含镍废料制备了NiSO4、FeSO4·7H2O等,合理处理了废弃物,有利于保护环境并使资源再利用,D正确。
15.C 由题图可知,当溶液pH在7.35~7.45之间时,砷元素的主要存在形式为H3AsO3,A正确;HAsO32-在溶液中存在如下水解平衡:HAsO32-+H2O H2AsO3-+OH-,pH在10~13之间时,随溶液pH增大,氢氧根离子浓度增大,平衡向逆反应方向移动,HAsO32-水解程度减小,B正确;由题图可知,当溶液中砷元素的主要存在形式为H2AsO3-时,溶液pH约为11,溶液呈碱性,说明H2AsO3-的水解程度大于其电离程度,C错误;由题图可知,b点的溶液为碱性溶液,溶液中c(H+)
(2)①放热 134 kJ·mol-1 -226 kJ·mol-1 ②减小 不变 (3)释放 172.5 kJ
解析 (1)键能越大越稳定,题图1中三种分子最稳定的是N2;ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=(946+498) kJ·mol-1-2×632 kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1,热化学方程式为N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1。(2)①由题图2可知,1 mol N2O(g)和1 mol CO(g)具有的总能量大于1 mol CO2(g)和1 mol N2(g)具有的总能量,则该反应放热;该反应的活化能为
134 kJ·mol-1;该反应的ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能=134 kJ·mol-1-360 kJ·mol-1=
-226 kJ·mol-1。②催化剂能降低反应的活化能,但不能改变焓变。(3)6 mol NO被还原,放出
2 070 kJ热量,若有0.5 mol NO被还原,则释放172.5 kJ热量。
17.答案 (除标注外,每空2分)(1)放热(1分) (2)1.54
(3)A+2B 2C c2(C)c(A)·c2(B)(1分) (4)<(1分)
(5)①升高温度(1分) ②ab
解析 (1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),升高温度,NH3的体积分数降低,说明升高温度,平衡逆向移动,则正反应为放热反应。(2)根据图示,吸收能量最大的能垒为-1.02 eV-(-2.56 eV)=1.54 eV。(3)根据题图知,A、B是反应物,C是生成物,3 min时反应达到平衡,A物质的量的变化量为
1 mol-0.7 mol=0.3 mol,B物质的量的变化量为1 mol-0.4 mol=0.6 mol,C物质的量的变化量为0.6 mol,则反应的化学方程式为A+2B 2C,反应的平衡常数表达式为K=c2(C)c(A)·c2(B)。
(4)达平衡后,降低温度,A的体积分数减小,说明降低温度,化学平衡正向移动,所以该反应为放热反应,ΔH<0。(5)①根据题图2可知:t3时正、逆反应速率都突然增大,且逆反应速率>正反应速率,说明平衡逆向移动,由于该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,所以t3时是升高了温度。②该反应为反应前后气体体积不等的反应,气体的压强为变量,当体系压强不变时,表明达到了化学平衡状态,a选;该反应为反应前后气体体积不等的反应,气体的质量不变,气体的平均摩尔质量为变量,当气体的平均摩尔质量保持不变,表明达到了化学平衡状态,b选;容器的体积不变,气体的质量不变,则气体的密度始终不变,当气体的密度保持不变,不能说明达到了化学平衡状态,c不选;A的消耗速率等于B的生成速率,说明正反应速率>逆反应速率,不是平衡状态,故d不选。
18.答案 (每空2分)(1)0.1 mol·L-1 (2)CH3COO-+H2O CH3COOH+OH- (3)c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) (4)18 (5)<
解析 (3)A点存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),溶液显碱性,则c(H+)c(CH3COO-),故c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)。(4)B点所示溶液中,c(CH3COO-)c(CH3COOH)=Kac(H+)=1.8×10-51.0×10-6=18。(5)C点所示溶液为等浓度的CH3COONa和CH3COOH的混合溶液,pH<7,溶液显酸性,说明醋酸分子的电离程度大于醋酸根离子的水解程度,溶液中c(CH3COOH)
③M点:c(OH-)小,Na2FeO4稳定性差,且反应慢[或N点:c(OH-)过大,铁电极区有氢氧化铁生成,使Na2FeO4产率降低]
解析 (5)①根据题意,镍电极有气泡产生,是水电离出的氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-;铁电极发生氧化反应,电极反应式为Fe-6e-+8OH- FeO42-+4H2O,溶液中的氢氧根离子的浓度减少;②Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原,所以电解过程中,需将阴极产生的气体及时排出,防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。
20.答案 (每空2分)(1)①增大气体在C4H9OH(l)中的溶解度,有利于反应进行(或增大反应速率) 0.12 ②ac (2)①H2C2O4 H++HC2O4- ②> c(OH-)>c(C2O42-)>c(HC2O4-) 103
解析 (1)②反应液中有乙二酸,溶液显酸性,当溶液的pH保持不变时,说明溶液中乙二酸的浓度保持不变,则反应达到平衡状态,a符合题意;对于确定的反应,平衡常数只与温度有关,该反应在一定温度下进行,平衡常数始终不变,因此平衡常数K保持不变时,不能说明反应达到平衡状态,b不符合题意;C4H9OH的浓度为变量,当其保持不变时,说明反应达到平衡状态,c符合题意;根据质量守恒,该反应的反应物和生成物均为液体,故反应液的总质量始终不变,因此当其不发生改变时,不能说明反应达到平衡状态,d不符合题意。(2)①根据题图可知,当H2C2O4溶液的pH=1.3时,溶液中存在HC2O4-,不存在C2O42-,故草酸的电离方程式为H2C2O4 H++HC2O4-。②根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(C2O42-)+c(HC2O4-),当溶液中c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)时,c(H+)=c(OH-),所以溶液呈中性,由于草酸氢钠溶液呈酸性,要使溶液呈中性,则加入的V(NaOH溶液)>10 mL,若加入NaOH溶液的体积为20 mL,则n(NaOH)=0.02 L×0.1 mol·L-1=0.002 mol,NaOH过量,则溶液中阴离子浓度的大小顺序为c(OH-)>c(C2O42-)>c(HC2O4-);当pH=2.7时,草酸溶液中存在电离平衡:H2C2O4 H++HC2O4-、HC2O4- H++C2O42-,则K1=c(HC2O4-)·c(H+)c(H2C2O4),K2=c(C2O42-)·c(H+)c(HC2O4-),由K1K2=c(HC2O4-)·c(H+)c(H2C2O4)c(C2O42-)·c(H+)c(HC2O4-)=c2(HC2O4-)c(H2C2O4)·c(C2O42-),当pH=1.2时,由H2C2O4 H++HC2O4-和题图可知,K1=10-1.2,当pH=4.2时,由HC2O4- H++C2O42-和题图可知,K2=10-4.2,因此c2(HC2O4-)c(H2C2O4)·c(C2O42-)=K1K2=10-1.210-4.2=103。
全书综合测评
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时90分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Fe 56。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45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.化学与生产、生活和社会发展密切相关,下列叙述不正确的是 ( )
A.电热水器用镁棒防止金属内胆腐蚀,原理是牺牲阳极法
B.针对新冠肺炎疫情,可用医用酒精、过氧化氢溶液等对场所进行杀菌消毒
C.我国西周时期发明的“酒曲”酿酒工艺,是利用了催化剂使平衡正向移动的原理
D.免洗洗手液的有效成分之一活性胶质银离子能使病毒蛋白质变性
2.已知:①N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH1=+180.5 kJ/mol;
②2C(s)+O2(g) 2CO(g) ΔH2=-221.0 kJ/mol;
③C(s)+O2(g) CO2(g) ΔH3=-393.5 kJ/mol。
则下列热化学方程式正确的是( )
A.2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=+746.5 kJ/mol
B.2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.5 kJ/mol
C.2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=-1 493 kJ/mol
D.2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH=+1 493 kJ/mol
3.2 mol H2与足量的O2充分反应,生成液态水时放出的热量为571.6 kJ,若生成水蒸气的反应热为ΔH,则下列说法正确的是( )
A.ΔH>-571.6 kJ·mol-1
B.表示氢气燃烧热的热化学方程式为2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
C.2 mol H2(g)和1 mol O2(g)所具有的总能量低于2 mol H2O(l)具有的能量
D.反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)的ΔH<0,ΔS>0
4.20 ℃时,H2S饱和溶液的浓度为0.1 mol/L,H2S的电离方程式为H2S H++HS-、HS- H++S2-。若要使该溶液中H+浓度增大,同时使S2-浓度减小,可采取的措施是(已知CuS为不溶于非氧化性酸的极难溶沉淀)( )
A.加入适量的水
B.加入适量的NaOH固体
C.加入适量的Na2S固体
D.加入适量的CuSO4固体
5.下列实验能达到目的的是( )
6.某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol,保持温度和压强不变,向平衡混合物中加入3 mol A、2 mol B、3 mol C,平衡( )
A.向左移动 B.向右移动
C.不移动 D.无法判断
7.25 ℃时,0.1 mol·L-1 R2SO4溶液加水稀释,混合溶液中-lgc(R+)c(ROH)与lgc(OH-)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.Kb(ROH)=10-5.7
B.P、Q点对应溶液中c(R+)c(H+):P
D.相同条件下,若改为c(R2SO4)=0.2 mol·L-1,P点移至W点
8.液氨与纯水类似,也存在微弱的电离:NH3+NH3 NH4++NH2-,T ℃时,液氨的离子积常数K=c(NH4+)·c(NH2-)=1.0×10-30,若用定义pH的方式来规定pN=-lgc(NH4+),则下列叙述正确的是( )
A.其他条件不变,增加液氨的量,电离平衡正向移动
B.液氨达到电离平衡时n(NH3)=n(NH4+)=n(NH2-)
C.T ℃时的液氨中,pN=15
D.一定温度下,向液氨中加入氯化铵固体,电离平衡逆向移动,K值减小
9.已知:[FeCl4(H2O)2]-在水溶液中呈黄色。溶液中存在可逆反应:Fe3++4Cl-+2H2O [FeCl4(H2O)2]-,下列实验所得结论不正确的是( )
实验①
实验②
实验③
实验④
实验①现象:加热前溶液为浅黄色,加热后颜色变深;
实验②现象:加热前溶液接近无色,加热后溶液颜色无明显变化;
实验③现象:加入NaCl后,溶液立即变为黄色,加热后溶液颜色变深;
实验④现象:加热前溶液为黄色,加热后溶液颜色变深。
说明:溶液中有少量的Fe(OH)3时呈浅黄色;加热为微热,忽略溶液体积变化。
A.实验①中,Fe2(SO4)3溶液显浅黄色原因是Fe3+水解产生了少量Fe(OH)3
B.实验②中,酸化对Fe3+水解的影响程度大于温度的影响
C.实验③中,加热,Fe3++4Cl-+2H2O [FeCl4(H2O)2]-正向移动
D.实验④中,加热,颜色变深一定是因为Fe3+水解平衡正向移动
10.用活性炭还原NO2可防止空气污染,其反应原理为2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g)。在密闭容器中1 mol NO2和足量C发生上述反应,反应相同时间内测得NO2的生成速率与N2的生成速率随温度变化的关系如图1所示;维持温度不变,反应相同时间内测得NO2的转化率随压强的变化如图2所示。
图1
图2
下列说法错误的是( )
A.图1中的A、B、C三个点中只有C点的v正=v逆
B.图2中E点的v逆小于F点的v正
C.图2中平衡常数K(E)=K(G),则NO2的平衡浓度c(E)=c(G)
D.在恒温恒容条件下,向图2中G点平衡体系中充入一定量的NO2,与原平衡相比,NO2的平衡转化率减小
11.现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐(钠、镁、钙、铁)的复合制剂,某同学为了确认其成分,取部分制剂作为试液,设计并完成了如下实验:
已知:①控制溶液pH=4时,Fe(OH)3沉淀完全,Ca2+、Mg2+不沉淀;②葡萄糖可以发生银镜反应,葡萄糖酸不具有此性质。
该同学得出的结论正确的是( )
A.根据现象1可推出该试液中含有Na+
B.根据现象2可推出该试液中并不含有葡萄糖酸根离子
C.根据现象3和4可推出该试液中含有Ca2+,但没有Mg2+
D.根据现象5可推出该试液中一定含有Fe2+
12.镍氢电池以能量密度高、无镉污染、可以大电流快速充放电等独特优势在小型便携式电子器件中获得了广泛应用。某种金属储氢(MH)材料与镍形成的电池原理如图,电解质溶液为氢氧化钾溶液,电池总反应为Ni(OH)2+M NiO(OH)+MH,下列有关说法不正确的是( )
A.a为OH-,b为H2O
B.该图为电池充电原理示意图
C.电池放电时,金属储氢(MH)材料释放出氢
D.放电时,正极反应式为NiO(OH)+H++e- Ni(OH)2
13.在电场作用下双极膜能够将H2O解离成H+和OH-,工业上可利用双极膜电渗析法制备葡萄糖酸(一元弱酸),制备原理如下图所示。下列说法错误的是( )
A.电极b和电源负极相连
B.a极的电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O
C.当b极生成1 mol H2时,理论上可生成1 mol葡萄糖酸
D.电解结束后阴极室溶液碱性增强
14.NiSO4是制备磁性材料和催化剂的重要中间体。用含镍废料(主要成分为NiO,还含有少量CuO、FeO和SiO2)制备NiSO4并回收金属资源的流程如图,下列说法错误的是( )
A.两次“酸溶”都应选稀硫酸
B.滤渣2中含CuS和FeS,可能含有S
C.反应Ⅰ说明FeS比CuS更难溶
D.合理处理废弃物有利于保护环境和资源再利用
15.亚砷酸(H3AsO3)可以用于治疗白血病,其在溶液中存在多种微粒形态。25 ℃时将KOH溶液滴入亚砷酸溶液,各种微粒物质的量分数与溶液的pH关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.人体血液的pH在7.35~7.45之间,患者用药后人体中含As元素的主要微粒是H3AsO3
B.pH在10~13之间,随pH增大HAsO32-水解程度减小
C.通常情况下,H2AsO3-电离程度大于其水解程度
D.b点溶液中:2c(HAsO32-)+4c(AsO33-)
16.(10分)汽车尾气中的主要污染物是NOx和CO。
(1)汽车发动机工作时会引发N2和O2反应生成NO,其能量变化如图1所示,则图1中三种分子最稳定的是 (填化学式),图1中对应反应的热化学方程式为 。
图1
(2)N2O和CO均是有害气体,可在Pt2O+表面转化为无害气体,其反应原理如下:N2O(g)+CO(g) CO2(g)+N2(g) ΔH。有关能量变化过程如图2所示。
图2
①图2中反应是 (填“放热”或“吸热”)反应,该反应的活化能为 ,该反应的ΔH= 。
②在反应体系中加入Pt2O+作为该反应的催化剂,则Ea (填“增大”“减小”或“不变”,下同),ΔH 。
(3)利用NH3可将NOx还原为N2进行脱除。已知:
4NH3(g)+6NO(g) 5N2(g)+6H2O(g) ΔH=-2 070 kJ·mol-1。
若有0.5 mol NO被还原,则 (填“释放”或“吸收”)的热量为 。
17.(10分)Ⅰ.合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。
(1)在1.01×105 Pa、250 ℃时,将1 mol N2和1 mol H2加入a L刚性容器中充分反应,测得NH3体积分数为0.04;其他条件不变,温度升高至450 ℃,测得NH3体积分数为0.025,可判断合成氨反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)我国科学家研究了在某种纳米反应器催化剂表面实现常温低电位合成氨,反应历程如图,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。需要吸收能量最大的能垒E= eV。
Ⅱ.一定条件下,在体积为5 L的密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量随时间的变化如图1所示。已知达到平衡后,降低温度,A的体积分数减小。
图1
(3)该反应的化学方程式为 ,此反应的平衡常数表达式为K= 。
(4)该反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。
(5)该反应的反应速率v随时间t的变化关系如图2所示。
图2
①根据图2判断,在t3时刻改变的外界条件是 。
②在恒温恒容密闭容器中发生该反应,下列能作为达到平衡状态的判断依据是 (填标号)。
a.体系压强不变
b.气体的平均摩尔质量保持不变
c.气体的密度保持不变
d.A的消耗速率等于B的生成速率
18.(10分)25 ℃时,CH3COOH的电离常数Ka=1.8×10-5,向25 mL氢氧化钠标准溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,pH变化曲线如图所示。回答下列问题:
(1)A点时NaOH与CH3COOH恰好中和,则该氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 。
(2)请用离子方程式解释A点所示的溶液显碱性的原因: 。
(3)A点所示的溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是 。
(4)B点所示溶液中,c(CH3COO-)c(CH3COOH)= 。
(5)C点所示溶液为等浓度的CH3COONa和CH3COOH的混合溶液,请判断该溶液中c(CH3COOH) (填“>”“<”或“=”)c(CH3COO-)。
19.(11分)氢能源是最具应用前景的能源之一,高纯氢的制备是目前的研究热点。
Ⅰ.空间站以水为介质将不同形式的能量相互转化,原理如图所示,装置x为电解水,装置y为燃料电池。
(1)太阳能电池的能量转化形式为 (填字母)。
A.化学能转化为电能
B.电能转化为化学能
C.太阳能转化为电能
(2)装置x工作时,产生O2的电极为 极(填“阳”或“阴”)。
(3)装置y工作时,若电解质溶液为稀硫酸,则正极反应式为 。
Ⅱ.氢能的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。
(4)氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式: 。
(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:Fe+2H2O+2OH- FeO42-+3H2↑,工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红色的FeO42-,镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高,铁电极区会产生红褐色物质。已知:Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。
图1
图2
①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在 (填“阴极室”或“阳极室”)。
②电解过程中,需将阴极产生的气体及时排出,其原因是 。
③c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2所示,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因: 。
20.(14分)乙二酸(H2C2O4)俗称草酸,草酸是二元弱酸,通常情况下为无色晶体,广泛分布于植物、动物和真菌体中,在实验研究和化学工业中应用广泛。回答下列问题:
(1)工业上可由以下反应制取草酸:
Ⅰ.4CO(g)+4C4H9OH(l)+O2(g) 2(COOC4H9)2(l)+2H2O(l)
Ⅱ.(COOC4H9)2(l)+2H2O(l)H2C2O4(l)+2C4H9OH(l)
① 反应Ⅰ选择在13 MPa~15 MPa的高压条件下进行,最主要的原因是 ;若5 min内c(O2)减少了
0.15 mol·L-1,则用CO表示的反应速率为 mol·L-1·min-1。
②对于反应Ⅱ,下列能够说明其已经达到平衡状态的是 (填字母)。
a.溶液的pH保持不变
b.平衡常数K保持不变
c.C4H9OH的浓度保持不变
d.反应液的总质量保持不变
(2)常温下,草酸溶液中微粒的物质的量分数随溶液pH变化如图所示:
①常温下,测得0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液的pH=1.3,此时草酸的电离方程式为 。
②常温下,向10 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1 NaOH溶液,当溶液中c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)时,加入的V(NaOH溶液) 10 mL(填“>”“=”或“<”),若加入NaOH溶液体积为20 mL,此时溶液中阴离子浓度的大小顺序为 ;当pH=2.7时,溶液中c2(HC2O4-)c(H2C2O4)·c(C2O42-)= 。
答案全解全析
1.C 催化剂不能使化学平衡发生移动,C错误。
2.B 根据目标方程式2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),可知该式可由-①-②+2×③得到,则ΔH=-180.5 kJ/mol+221.0 kJ/mol+2×(-393.5 kJ/mol)=-746.5 kJ/mol。
3.A 2 mol H2与足量的O2充分反应,生成液态水时放出的热量为571.6 kJ,生成水蒸气放出的热量小于571.6 kJ,但反应热ΔH>-571.6 kJ·mol-1,A正确;表示氢气燃烧热的热化学方程式为H2(g)+12O2(g) H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1,B错误;氢气燃烧放热,2 mol H2(g)和1 mol O2(g)所具有的总能量高于2 mol H2O(l)具有的能量,C错误;反应2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)的ΔH<0,气体的物质的量减少,所以ΔS<0,D错误。
4.D 加入适量的水能促进H2S的电离,但溶液中H+浓度和S2-浓度都减小,A错误;加入适量的NaOH固体,能使该溶液中H+浓度减小,同时使S2-浓度增大,B错误;加入适量的Na2S固体,增大了S2-浓度,抑制H2S的电离,H+浓度减小,C错误;加入适量的CuSO4固体,铜离子会和硫离子发生反应生成CuS沉淀,使得S2-浓度减小,促进H2S电离,使H+浓度增大,D正确。
5.A 醋酸钠水解使溶液显碱性,测定CH3COONa溶液的pH可证明醋酸为弱酸,能够达到实验目的,A选;氯气在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,不能用来处理Cl2尾气,应用氢氧化钠溶液吸收尾气中的氯气,B不选;不能用蒸发的方法除去乙醇中少量的水,C不选;KMnO4溶液具有强氧化性,能够腐蚀橡胶管,不能用碱式滴定管量取,可用酸式滴定管,D不选。
6.B 达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol和4 mol,设此时容器的容积为V1 L,则该温度下平衡常数K=(4V1)2(4V1)2(2V1)=V12;保持温度和压强不变,再充入3 mol A、2 mol B、3 mol C,设此时容器容积为V2 L,则Q=(7V2)2(7V2)2(4V2)=V24,恒温恒压时气体体积之比等于物质的量之比,则V1V2=4+2+47+7+4=59,则Q=95V14=920V1
102.3 mol·L-1,Kb(ROH)=c(R+)c(OH-)c(ROH)=10-8×102.3=10-5.7,A正确;R2SO4溶液中因存在R+的水解而显酸性,加水稀释,酸性减弱,所以P点比Q点稀释程度大,c(R+)c(H+)=c(ROH)Kh,稀释程度越大,c(ROH)越小,而水解平衡常数不变,则P点的c(R+)c(H+)比Q点的小,B正确;若将溶液无限稀释,溶液接近中性,根据电荷守恒可知,c(R+)≈2c(SO42-),C正确;溶液浓度增大,Kb(ROH)不变,所以关系曲线不变,D错误。
8.C 液氨是浓度为定值的纯液体,增加液氨的量,电离平衡不移动,A错误;液氨电离程度微弱,达到电离平衡时n(NH3)>n(NH4+)=n(NH2-),B错误;T ℃时的液氨中c(NH4+)=c(NH2-)=1.0×10-30 mol/L=1.0×10-15 mol/L,则pN=-lgc(NH4+)=15,C正确;温度不变,液氨的离子积常数K不变,D错误。
9.D 实验①中,0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液加热前溶液为浅黄色,加热后颜色变深,说明升高温度水解程度增大,颜色加深,结合实验②中现象可知Fe2(SO4)3溶液显浅黄色原因是Fe3+水解产生了少量Fe(OH)3,A正确;实验②中,酸化的0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液加热前接近无色,加热后溶液颜色无明显变化,则酸化对Fe3+水解的影响程度大于温度的影响,B正确;实验③中,向酸化的0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液中加入NaCl后,溶液立即变为黄色,加热后溶液颜色变深,则Fe3++4Cl-+2H2O [FeCl4(H2O)2]-正向移动,C正确;实验④中,加热前溶液为黄色,加热后溶液颜色变深,Fe3+水解平衡正向移动或Fe3++4Cl-+2H2O [FeCl4(H2O)2]-正向移动均可能使颜色变深,D错误。
10.C 由2C(s)+2NO2(g) N2(g)+2CO2(g)可知,达到平衡时,NO2的生成速率(逆反应速率)应该是N2生成速率(正反应速率)的2倍,A、B、C三点中只有C点满足,A正确;由图2知,E点反应未达到平衡,F点反应达到平衡,且压强E点
12.D 对照题图中转化关系,由b到a时发生反应M+H2O+e- OH-+MH,a到b时发生反应Ni(OH)2+OH--e- NiO(OH)+H2O,则a为OH-,b为H2O,A正确;题图中转化关系与充电过程中的电极反应转化关系吻合,所以题图为电池充电原理示意图,B正确;由放电时的总反应可知,金属储氢(MH)材料失去电子释放出氢离子与溶液中的OH-结合成水,C正确;电解质溶液为KOH溶液,电极反应式中不能出现H+,所以放电时,正极反应式应为NiO(OH)+H2O+e- Ni(OH)2+OH-,D错误。
13.C b电极上水电离出的H+放电生成氢气,b电极作阴极,与电源负极相连,A正确;a电极为阳极,电极反应式为4OH--4e- O2↑+2H2O,B正确;当b极生成1 mol H2时,转移2 mol电子,理论上可生成2 mol葡萄糖酸,C错误;阴极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-,阴极室溶液碱性增强,D正确。
14.C 根据整个流程图,最后制备NiSO4和FeSO4·7H2O,所得产品中阴离子都为SO42-,两次“酸溶”都应选择稀硫酸,A正确;反应Ⅰ为Cu2++FeS CuS+Fe2+,则滤渣2含CuS和过量FeS,在此过程中可能有-2价的S被氧化成S单质,故滤渣2中还可能有S,B正确;反应Ⅰ为Cu2++FeS CuS+Fe2+,发生了沉淀的转化,说明CuS比FeS更难溶,C错误;题述流程中用含镍废料制备了NiSO4、FeSO4·7H2O等,合理处理了废弃物,有利于保护环境并使资源再利用,D正确。
15.C 由题图可知,当溶液pH在7.35~7.45之间时,砷元素的主要存在形式为H3AsO3,A正确;HAsO32-在溶液中存在如下水解平衡:HAsO32-+H2O H2AsO3-+OH-,pH在10~13之间时,随溶液pH增大,氢氧根离子浓度增大,平衡向逆反应方向移动,HAsO32-水解程度减小,B正确;由题图可知,当溶液中砷元素的主要存在形式为H2AsO3-时,溶液pH约为11,溶液呈碱性,说明H2AsO3-的水解程度大于其电离程度,C错误;由题图可知,b点的溶液为碱性溶液,溶液中c(H+)
(2)①放热 134 kJ·mol-1 -226 kJ·mol-1 ②减小 不变 (3)释放 172.5 kJ
解析 (1)键能越大越稳定,题图1中三种分子最稳定的是N2;ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=(946+498) kJ·mol-1-2×632 kJ·mol-1=+180 kJ·mol-1,热化学方程式为N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH=+180 kJ·mol-1。(2)①由题图2可知,1 mol N2O(g)和1 mol CO(g)具有的总能量大于1 mol CO2(g)和1 mol N2(g)具有的总能量,则该反应放热;该反应的活化能为
134 kJ·mol-1;该反应的ΔH=正反应的活化能-逆反应的活化能=134 kJ·mol-1-360 kJ·mol-1=
-226 kJ·mol-1。②催化剂能降低反应的活化能,但不能改变焓变。(3)6 mol NO被还原,放出
2 070 kJ热量,若有0.5 mol NO被还原,则释放172.5 kJ热量。
17.答案 (除标注外,每空2分)(1)放热(1分) (2)1.54
(3)A+2B 2C c2(C)c(A)·c2(B)(1分) (4)<(1分)
(5)①升高温度(1分) ②ab
解析 (1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),升高温度,NH3的体积分数降低,说明升高温度,平衡逆向移动,则正反应为放热反应。(2)根据图示,吸收能量最大的能垒为-1.02 eV-(-2.56 eV)=1.54 eV。(3)根据题图知,A、B是反应物,C是生成物,3 min时反应达到平衡,A物质的量的变化量为
1 mol-0.7 mol=0.3 mol,B物质的量的变化量为1 mol-0.4 mol=0.6 mol,C物质的量的变化量为0.6 mol,则反应的化学方程式为A+2B 2C,反应的平衡常数表达式为K=c2(C)c(A)·c2(B)。
(4)达平衡后,降低温度,A的体积分数减小,说明降低温度,化学平衡正向移动,所以该反应为放热反应,ΔH<0。(5)①根据题图2可知:t3时正、逆反应速率都突然增大,且逆反应速率>正反应速率,说明平衡逆向移动,由于该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,所以t3时是升高了温度。②该反应为反应前后气体体积不等的反应,气体的压强为变量,当体系压强不变时,表明达到了化学平衡状态,a选;该反应为反应前后气体体积不等的反应,气体的质量不变,气体的平均摩尔质量为变量,当气体的平均摩尔质量保持不变,表明达到了化学平衡状态,b选;容器的体积不变,气体的质量不变,则气体的密度始终不变,当气体的密度保持不变,不能说明达到了化学平衡状态,c不选;A的消耗速率等于B的生成速率,说明正反应速率>逆反应速率,不是平衡状态,故d不选。
18.答案 (每空2分)(1)0.1 mol·L-1 (2)CH3COO-+H2O CH3COOH+OH- (3)c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) (4)18 (5)<
解析 (3)A点存在电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),溶液显碱性,则c(H+)
③M点:c(OH-)小,Na2FeO4稳定性差,且反应慢[或N点:c(OH-)过大,铁电极区有氢氧化铁生成,使Na2FeO4产率降低]
解析 (5)①根据题意,镍电极有气泡产生,是水电离出的氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H2O+2e- H2↑+2OH-;铁电极发生氧化反应,电极反应式为Fe-6e-+8OH- FeO42-+4H2O,溶液中的氢氧根离子的浓度减少;②Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原,所以电解过程中,需将阴极产生的气体及时排出,防止Na2FeO4与H2反应使产率降低。
20.答案 (每空2分)(1)①增大气体在C4H9OH(l)中的溶解度,有利于反应进行(或增大反应速率) 0.12 ②ac (2)①H2C2O4 H++HC2O4- ②> c(OH-)>c(C2O42-)>c(HC2O4-) 103
解析 (1)②反应液中有乙二酸,溶液显酸性,当溶液的pH保持不变时,说明溶液中乙二酸的浓度保持不变,则反应达到平衡状态,a符合题意;对于确定的反应,平衡常数只与温度有关,该反应在一定温度下进行,平衡常数始终不变,因此平衡常数K保持不变时,不能说明反应达到平衡状态,b不符合题意;C4H9OH的浓度为变量,当其保持不变时,说明反应达到平衡状态,c符合题意;根据质量守恒,该反应的反应物和生成物均为液体,故反应液的总质量始终不变,因此当其不发生改变时,不能说明反应达到平衡状态,d不符合题意。(2)①根据题图可知,当H2C2O4溶液的pH=1.3时,溶液中存在HC2O4-,不存在C2O42-,故草酸的电离方程式为H2C2O4 H++HC2O4-。②根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(C2O42-)+c(HC2O4-),当溶液中c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)时,c(H+)=c(OH-),所以溶液呈中性,由于草酸氢钠溶液呈酸性,要使溶液呈中性,则加入的V(NaOH溶液)>10 mL,若加入NaOH溶液的体积为20 mL,则n(NaOH)=0.02 L×0.1 mol·L-1=0.002 mol,NaOH过量,则溶液中阴离子浓度的大小顺序为c(OH-)>c(C2O42-)>c(HC2O4-);当pH=2.7时,草酸溶液中存在电离平衡:H2C2O4 H++HC2O4-、HC2O4- H++C2O42-,则K1=c(HC2O4-)·c(H+)c(H2C2O4),K2=c(C2O42-)·c(H+)c(HC2O4-),由K1K2=c(HC2O4-)·c(H+)c(H2C2O4)c(C2O42-)·c(H+)c(HC2O4-)=c2(HC2O4-)c(H2C2O4)·c(C2O42-),当pH=1.2时,由H2C2O4 H++HC2O4-和题图可知,K1=10-1.2,当pH=4.2时,由HC2O4- H++C2O42-和题图可知,K2=10-4.2,因此c2(HC2O4-)c(H2C2O4)·c(C2O42-)=K1K2=10-1.210-4.2=103。
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