
1.化學(xué)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人類生活密切相關(guān),下列說法不正確的是
A. 煤、石油、天然氣是不可再生能源,風(fēng)能、生物質(zhì)能、沼氣是可再生能源
B. 日常生活中可用純堿溶液除廚房物體表面的油污
C. 紐扣銀鋅電池體型小,含有害物質(zhì)少,用后不用分類回收,可以隨意處理
D. 可用Na2S、H2S作沉淀劑,除廢水中Cu2+、Hg2+
【答案】C
【解析】
【詳解】A項、風(fēng)能、沼氣、生物質(zhì)能是通過太陽光的照射和水的循環(huán)來形成的,太陽光可以源源不斷的從自然界得到,是可再生能源,煤、石油和天然氣屬于三大化石燃料,都屬于不可再生的能源,故A正確;
B項、純堿是碳酸鈉的俗名,碳酸鈉的溶液呈堿性,在日常生活中常用熱的碳酸鈉溶液來除去廚房用具表面的油污,故B正確;
C項、紐扣銀鋅電池中含有重金屬,能夠引起環(huán)境污染,使用完后應(yīng)回收,不能隨意丟棄,故C錯誤;
D項、硫離子與Cu2+或Hg2+反應(yīng)生成CuS、HgS沉淀,過濾容易除去,從而除去廢水中的Cu2+和Hg2+,所以硫化鈉可以做重金屬離子的沉淀劑,故D正確。
故選C。
【點睛】本題考查化學(xué)與生活,只有掌握了物質(zhì)的性質(zhì)才能確定物質(zhì)的用途,把握物質(zhì)性質(zhì)及基本概念內(nèi)涵是解本題關(guān)鍵。
2.下列判斷正確的是
A. 強(qiáng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力一定比弱電解質(zhì)溶液強(qiáng)
B. 中和等體積等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和醋酸,所需氫氧化鈉相同
C. 如果鹽酸的濃度是醋酸的濃度的兩倍,則鹽酸的氫離子濃度也是醋酸的兩倍
D. 物質(zhì)的量濃度相同的磷酸溶液和磷酸鈉溶液中所含磷酸根離子的物質(zhì)的量相同
【答案】B
【解析】
【分析】
A、如果強(qiáng)電解質(zhì)溶液的濃度很小,導(dǎo)電能力也會很弱;
B、等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和醋酸溶液,溶質(zhì)物質(zhì)的量相同,中和能力相同;
C、鹽酸和醋酸都是一元酸,氯化氫是強(qiáng)電解質(zhì),在溶液中完全電離,醋酸是弱電解質(zhì),在溶液中部分電離;
D、磷酸在溶液中分步電離,磷酸鈉在溶液中分步水解。
【詳解】A項、溶液導(dǎo)電能力取決于溶液中離子濃度的大小,強(qiáng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力不一定比弱電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力強(qiáng),如果強(qiáng)電解質(zhì)溶液的濃度很小,導(dǎo)電能力也會很弱,故A錯誤;
B項、等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和醋酸溶液,溶質(zhì)物質(zhì)的量相同,與氫氧化鈉中和需要氫氧化鈉物質(zhì)的量相同,故B正確;
C項、鹽酸和醋酸都是一元酸,氯化氫是強(qiáng)電解質(zhì),在溶液中完全電離,所以c(HCl)=c(H+),醋酸是弱電解質(zhì),在溶液中部分電離,則c(CH3COOH)>c(H+),如果鹽酸的濃度是醋酸的兩倍,則鹽酸中的H+濃度大于醋酸中的兩倍,故C錯誤;
D項、磷酸是中強(qiáng)酸,在溶液中存在電離平衡,磷酸鈉在溶液中存在水解平衡,這兩個平衡程度都很小,磷酸是三元酸,在溶液中分步電離,磷酸根離子濃度非常小,磷酸鈉在溶液中分步水解,水解的磷酸根離子的量非常小,所以磷酸鈉中磷酸根離子遠(yuǎn)多于等濃度的磷酸溶液,故D錯誤。
故選B。
【點睛】本題考查弱電解質(zhì)的電離平衡,注意把握弱電解質(zhì)的電離和鹽類水解特點及影響因素是解答關(guān)鍵。
3.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)中能量變化的說法正確的是
A. 化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因是反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量不同
B. 同溫同壓下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照條件下和在點燃條件下的△H不同
C. 在25℃、101KPa,1mol S(s)和2molS(s) 的燃燒熱相等
D. 一定條件,將0.5mol N2和1.5molH2置于密閉容器中充分反應(yīng)生成NH3(g),放熱19.3 kJ,其熱化學(xué)方程式為:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-38.6 kJ·mol-1
【答案】C
【解析】
【分析】
A、化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因是化學(xué)鍵的斷裂與生成;
B、反應(yīng)的熱效應(yīng)只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān),與過程無關(guān);
C、燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒放出的熱量,每種物質(zhì)的燃燒熱個定值;
D、該反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)物不可能完全反應(yīng)。
【詳解】A項、化學(xué)反應(yīng)總是伴隨著能量變化,斷鍵需要吸收能量,成鍵放出能量,所以化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因是化學(xué)鍵的斷裂與生成,故A錯誤;
B項、反應(yīng)的熱效應(yīng)只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān),與過程無關(guān),所以同溫同壓下,光照和點燃條件下的△H相同,故B錯誤;
C項、在25℃,101 kPa時,1 mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量,叫做該物質(zhì)的燃燒熱,燃燒熱是1mol可燃物完全燃燒放出的熱量,每種物質(zhì)的燃燒熱個定值,與物質(zhì)的量無關(guān),故C正確;
D項、一定條件下將0.5molN2(g)和1.5molH2(g)置于密閉的容器中充分反應(yīng)生成NH3(g),放熱19.3kJ,該反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)物不可能完全反應(yīng),若0.5mol氮氣完全轉(zhuǎn)化成氨氣放熱的熱量會大于38.6kJ,放熱反應(yīng)的焓變?yōu)樨?fù)值,則該熱化學(xué)方程式滿足:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H1
D. 將AgCl與AgBr的飽和溶液等體積混合,再加入足量AgNO3溶液,生成的沉淀AgCl多
【答案】D
【解析】
【分析】
A、由電離常數(shù)公式可得c(H+)/ c(CH3COOH)=Ka/ c(CH3COO-),稀釋時,Ka不變,c(CH3COO-)減??;
B、用惰性電極電解MgCl2溶液時生成氫氧化鎂沉淀;
C、中性溶液中c(H+)= c(OH-);
D、當(dāng)加入足量的濃AgNO3溶液時,AgBr沉淀有所增多,但AgCl沉淀增加更多。
【詳解】A項、CH3COOH溶液加水稀釋,c(CH3COOH)、c(H+)和c(CH3COO-)都減小,電離常數(shù)不變,c(H+)/ c(CH3COOH)=Ka/ c(CH3COO-)增大,故A錯誤;
B項、用惰性電極電解MgCl2溶液,陰極區(qū)生成氫氧化鎂沉淀和氫氣,陽極區(qū)生成氯氣,反應(yīng)的離子方程式為Mg2++2Cl-+2H2OMg(OH)2↓+H2↑+Cl2↑,故B錯誤;
C項、向鹽酸中加入氨水至中性,溶液中c(H+)= c(OH-),由電荷守恒關(guān)系c(H+)+ c(NH4+)= c(OH-)+ c(Cl-)可知c(NH4+)=c(Cl-),故C錯誤;
D項、在AgCl和AgBr兩飽和溶液中,前者c(Ag+)大于后者c(Ag+),c(Cl-)>c(Br-),當(dāng)將AgCl、AgBr兩飽和溶液混合時,發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化,生成更多的AgBr沉淀,與此同時,溶液中n(Cl-)比原來AgCl飽和溶液中大,當(dāng)加入足量的濃AgNO3溶液時,AgBr沉淀有所增多,但AgCl沉淀增加更多,故D正確。
故選D。
【點睛】本題考查水溶液中的離子平衡,涉及了弱電解質(zhì)的電離、電解原理、溶液酸堿性、沉淀溶解平衡等,注意把握影響弱電解質(zhì)電離平衡的因素、溶液中電荷守恒關(guān)系的應(yīng)用是解答關(guān)鍵。
9.298K時,將20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合,發(fā)生反應(yīng):AsO33-(aq)+I(xiàn)2(aq)+2OH-(aq)AsO43-(aq)+2I-(aq)+H2O(l),溶液中c(AsO43- 與反應(yīng)時間(t)的關(guān)系如圖所示。下列不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的是
A. 溶液的pH不再變化
B. 2v正(I-)=v逆(AsO33-)
C. c(AsO43-)/c(AsO33-)不再變化
D. c(I-)=2ymol·L-1
【答案】B
【解析】
【分析】
當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時,正逆反應(yīng)速率相等,各物質(zhì)的濃度、百分含量不變,以及由此衍生的一些量也不發(fā)生變化,解題時要注意,選擇判斷的物理量,隨著反應(yīng)的進(jìn)行發(fā)生變化,當(dāng)該物理量由變化到定值時,說明可逆反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)。
【詳解】A項、溶液pH不變時,則c(OH-)也保持不變,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故A正確;
B項、由化學(xué)計量數(shù)可知,當(dāng)v正(I-)=2v逆(AsO33-)時,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故B錯誤;
C項、當(dāng)c(AsO43-)/c(AsO33-)不再變化時,可說明各物質(zhì)的濃度不再變化,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故C正確;
D項、由圖可知,當(dāng)c (AsO43-)=y mol?L-1時,濃度不再發(fā)生變化,則達(dá)到平衡狀態(tài),由方程式可知此時c(I-)=2y mol?L-1,故D正確。
故選B。
【點睛】本題考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,注意化學(xué)平衡的特征和反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)關(guān)系是解答關(guān)鍵。
10.在容積一定的密閉容器中,置入一定量的一氧化氮和足量碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng):C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡時c(NO)與溫度T的關(guān)系如下圖所示,則下列說法不正確的是
A. 該反應(yīng)正反應(yīng)的△H<0
B. 若狀態(tài)A、B的逆反應(yīng)速率分別為v逆(A)、v逆(B),則v逆(A)>v逆(B)
C. 在T2時,若反應(yīng)體系處于狀態(tài)D,則此時v正>v逆
D. 若狀態(tài)B、C、D的壓強(qiáng)分別為PB、PC、PD,則 PC>PD=PB
【答案】B
【解析】
【分析】
A、由圖可知,溫度越高平衡時c(NO)越大,即升高溫度平衡逆移;
B、由圖可知,狀態(tài)A的溫度小于狀態(tài)B的溫度,升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率加快;
C、由圖可知,T2時反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D,c(CO)高于平衡濃度,故反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行;
D、達(dá)到平衡狀態(tài)時,壓強(qiáng)和溫度成正比例關(guān)系。
【詳解】A項、由圖可知,溫度越高平衡時c(NO)越大,即升高溫度平衡逆移,所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H<0,故A正確;
B項、由圖可知,狀態(tài)A的溫度小于狀態(tài)B的溫度,升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率加快,則v逆(B)>v逆(A),故B錯誤;
C項、T2時反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D,c(NO)高于平衡濃度,故反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行,則一定有v正>v逆,故C正確;
D項、達(dá)到平衡狀態(tài)時,壓強(qiáng)和溫度成正比例關(guān)系,壓強(qiáng)大小為PC>PD=PB,故D正確。
故選B。
【點睛】本題考查化學(xué)平衡圖像,試題以化學(xué)平衡圖象為載體考查溫度對平衡移動的影響,注意曲線上的各點都處于平衡狀態(tài)。
11.根據(jù)下列實驗現(xiàn)象,可以得到相應(yīng)結(jié)論的是
實驗
現(xiàn)象
結(jié)論
A
將少量的飽和硼酸溶液滴加到碳酸鈉溶液中
無氣泡
酸性:H2CO3>H3BO3
B
向均盛有2mL5% H2O2溶液的兩支試管中分別滴入0.3mol/LFeCl3和0.2mol/LCuCl2溶液各1mL
前者生成氣泡的速率更快
催化效果:?
Fe3+>?Cu2+
C
分別向等物質(zhì)的量濃度、等體積的KCl和KI的溶液,滴加2滴稀的Ag(NH3)2OH溶液,充分振蕩后
KCl溶液中無白色沉淀,KI溶液中有黃色沉淀
微粒結(jié)合Ag+的能力:I->NH3>Cl-
D
向1mL2mol/L的NaOH溶液中,滴加1-2滴1mol/ L MgCl2溶液,再滴加2滴1mol/ L FeCl3溶液
先有白色沉淀,后有紅褐色沉淀
Ksp:Mg(OH)2>Fe(OH)3
【答案】C
【解析】
【分析】
A、少量的飽和硼酸溶液滴加到碳酸鈉溶液中,可能反應(yīng),但生成碳酸氫鈉;
B、0.3mol/LFeCl3和0.2mol/LCuCl2溶液不但金屬陽離子不同,離子濃度也不相同;
C、KCl溶液中無白色沉淀,KI溶液中有黃色沉淀,說明結(jié)合Ag+的能力I-強(qiáng)于NH3,NH3強(qiáng)于Cl—;
D、氫氧化鈉溶液過量,氫氧根離子濃度大,使鎂離子、鐵離子沉淀。
【詳解】A項、碳酸鈉溶液與比碳酸強(qiáng)的酸反應(yīng),先生成碳酸氫鈉,碳酸氫鈉溶液再與酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w,將少量的飽和硼酸溶液滴加到碳酸鈉溶液中,可能反應(yīng),但生成碳酸氫鈉,無氣泡生成,不能說明碳酸的酸性強(qiáng)于硼酸,故A錯誤;
B項、0.3mol/LFeCl3和0.2mol/LCuCl2溶液不但金屬陽離子不同,離子濃度也不相同,變量不唯一化,前者生成氣泡的速率更快,不能說明催化效果,故B錯誤;
C項、室溫下,向濃度均為0.1mol?L-1的KCl和KI混合溶液中滴加2滴稀的Ag(NH3)2OH溶液,KCl溶液中無白色沉淀,KI溶液中有黃色沉淀,說明結(jié)合Ag+的能力I-強(qiáng)于NH3,NH3強(qiáng)于Cl—,故C正確;
D項、氫氧化鈉溶液過量,氫氧根離子濃度大,使鎂離子、鐵離子沉淀,不發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化,則不能比較Mg(OH)2、Fe(OH)3的溶解度,故D錯誤。
故選C。
【點睛】本題考查了化學(xué)實驗方案的評價,側(cè)重分析能力及化學(xué)實驗?zāi)芰?,注意反?yīng)原理與實驗的結(jié)合及實驗評價性分析,明確常見化學(xué)實驗基本操作方法,把握物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)原理、實驗技能為解答關(guān)鍵。
12.下圖所示與對應(yīng)敘述相符的是
A. 一定條件下,X和Y反應(yīng)生成Z,由圖①推出該反應(yīng)的方程式為:X + 3YZ
B. 圖②表示用NaOH溶液滴定0.1 mol/L的某一元酸溶液得到的滴定曲線(常溫下),該實驗最好選取酚酞作指示劑
C. 圖③中a、b曲線分別表示反應(yīng)CH2=CH2(g)+H2(g)→CH3CH3(g) △H<0,使用和未使用催化劑時,反應(yīng)過程中的能量變化
D. 用硝酸銀溶液滴定等濃度的A-、B-、C-的混合溶液(均可以與Ag+反應(yīng)生成沉淀),由圖④可確定首先沉淀的是C-
【答案】B
【解析】
【分析】
A、當(dāng)反應(yīng)物的起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相同;
B、強(qiáng)堿滴定弱酸用酚酞作指示劑;
C、催化劑能降低反應(yīng)的活化能;
D、c(X-)越小,越先生成沉淀。
【詳解】A項、當(dāng)反應(yīng)物的起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相同,據(jù)此由圖可知n(X):n(Y)=3時,轉(zhuǎn)化率相同,即X與Y的化學(xué)計量數(shù)之比為3:1,故反應(yīng)為3X+YZ,故A錯誤;
B項、滴定開始時0.1mol?L-1某酸pH為3,所以酸為弱酸,強(qiáng)堿滴定弱酸用酚酞作指示劑,故B正確;
C項、依據(jù)催化劑能降低反應(yīng)的活化能可知圖中a、b曲線可分別表示反應(yīng)使用催化劑和未使用催化劑的變化曲線,反應(yīng)過程中的能量變化,故C錯誤;
D項、由圖象可知,-lgc(X-)越大,則c(X-)越小,越先生成沉淀,由圖4曲線,可確定首先沉淀的是A-,故D錯誤。
故選B。
【點睛】本題考查了與化學(xué)反應(yīng)原理有關(guān)的圖像,涉及了化學(xué)平衡的移動、中和滴定、反應(yīng)過程中的能量變化、難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化等知識,注意從實驗的評價性及物質(zhì)性質(zhì)分析,把握反應(yīng)原理為解答的關(guān)鍵。
13.電滲析法是一種利用離子交換膜進(jìn)行海水淡化的方法,其原理如圖所示。已知水中含Na+、Cl-等離子,電極為惰性電極。則淡水的出口為
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
【答案】B
【解析】
陽極周圍是氯離子發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),乙中的氯離子通過陰離子交換膜進(jìn)入甲室。陰極附近是水電離出的氫離子放電,氫氧根離子濃度增大,氫氧根離子通過陰離子交換膜進(jìn)入丙室。同時乙中的鈉離子通過陽離子交換膜進(jìn)入丙室,所以乙是淡水出口,答案選B。
點睛:本題考查了電解原理的應(yīng)用,電極反應(yīng),電極判斷,題干信息的分析應(yīng)用。難點是電極反應(yīng)式的書寫和離子的移動方向判斷,注意交換膜的作用。
14.將少量V2O5及一定量Ag2SO4?固體置于恒容真空密閉容器,在一定溫度下發(fā)生反應(yīng):Ag2SO4(s)Ag2O(s)+SO3(g) 2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) 10min后反應(yīng)達(dá)平衡,此時c(SO3)=0.4mol/L,c(SO2)=0.1mol/L。下列說法中不正確的是
A. 平衡時,容器內(nèi)氣體密度為40g/L
B. 10min內(nèi)氧氣的平均反應(yīng)速率為0.01mol·(L·min)-1
C. 若再加入少量Ag2SO4固體,則氧氣的濃度不變
D. 該溫度下,2Ag2SO4(s)2Ag2O(s)+2SO2(g)+O2(g)的平衡常數(shù)為5×10-4
【答案】B
【解析】
【分析】
已知①Ag2SO4(s)Ag2O(s)+SO3(g),②2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),平衡時c(SO2)=0.1mol/L,則由反應(yīng)②可知消耗0.1mol/L SO3,測得c(SO3)=0.4mol/L,可知反應(yīng)①共生成SO3的濃度為0.4mol/L+0.1mol/L=0.5mol/L
【詳解】A項、c(SO2)=0.1mol/L,則c(O2)=0.05mol/L,設(shè)容器體積為1L,則容器里氣體的密度為(0.4mol/L×1L×80g/mol+0.1mol/L×1L×64g/mol+0.05mol/L×1L×32g/mol)/1L=40g/L,故A正確;
B項、平衡時c(SO2)=0.1mol/L,則c(O2)=0.05mol/L,在10min內(nèi)平衡時氧氣的反應(yīng)速率為0.05mol/L/10min=0.005mol/(L?min),故B錯誤;
C項、Ag2SO4為固體,增加固體的量,化學(xué)平衡不移動,則氧氣的濃度不變,故C正確;
D項、該溫度下,平衡時c(SO2)=0.1mol/L、c(O2)=0.05mol/L,則平衡常數(shù)K為c2(SO2)c(O2)=(0.1mol/L)2×(0.05mol/L)=5×10-4,故D正確。
故選B。
【點睛】本題考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的計算,注意平衡常數(shù)的意義和表達(dá)式,注意根據(jù)兩個反應(yīng)的濃度關(guān)系結(jié)合方程式進(jìn)行計算是解答關(guān)鍵。
15.室溫下,用相同濃度的NaOH溶液,分別滴定濃度均為0.1mol·L-1的三種酸(HA、HB和HD)溶液,滴定的曲線如圖所示,下列判斷錯誤的是( )
A. 三種酸的電離常數(shù)關(guān)系:KHA>KHB>KHD
B. 滴定至P點時,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
C. pH=7時,三種溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)
D. 當(dāng)中和百分?jǐn)?shù)達(dá)100%時,將三種溶液混合后:c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
【答案】C
【解析】
A.根據(jù)圖像可知0.1mol·L-1的三種酸(HA、HB和HD)溶液的起始pH值HA最小,酸性最強(qiáng),HD的pH最大,酸性最弱,酸性越強(qiáng),電離平衡常數(shù)越大,三種酸的電離常數(shù)關(guān)系:KHA>KHB>KHD,A正確;B.滴定至P點時溶質(zhì)為等物質(zhì)的量濃度的HB和NaB,溶液顯酸性,HB的電離為主,但電離程度較小,因此c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-) ,B正確;C.pH=7時,三種溶液中陰離子的水解程度不同,加入的氫氧化鈉的體積不同,三種離子濃度分別和鈉離子濃度相等,但三種溶液中鈉離子濃度不等,C錯誤;D.此為混合溶液的質(zhì)子守恒關(guān)系式,c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+),D正確;答案選C。
點晴:在判斷溶液中微粒濃度大小的比較時,要重點從三個守恒關(guān)系出發(fā)分析思考。(1)兩個理論依據(jù):①弱電解質(zhì)電離理論:電離微粒的濃度大于電離生成微粒的濃度。例如H2CO3溶液中:c(H2CO3)>c(HCO3-)?c(CO32-)(多元弱酸第一步電離程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第二步電離)。②水解理論:水解離子的濃度大于水解生成微粒的濃度。例如Na2CO3溶液中:c(CO32-)>c(HCO3-)?c(H2CO3)(多元弱酸根離子的水解以第一步為主)。(2)三個守恒關(guān)系:①電荷守恒:電荷守恒是指溶液必須保持電中性,即溶液中所有陽離子的電荷總濃度等于所有陰離子的電荷總濃度。②物料守恒:物料守恒也就是原子守恒,變化前后某種元素的原子個數(shù)守恒。③質(zhì)子守恒:由水電離出的c(H+)等于由水電離出的c(OH-),在堿性鹽溶液中OH-守恒,在酸性鹽溶液中H+守恒。質(zhì)子守恒的關(guān)系式也可以由電荷守恒式與物料守恒式推導(dǎo)得到。解答本題時,能夠從圖像的起始點得出三種酸的相對強(qiáng)弱是解題的關(guān)鍵。
16.如下圖所示的裝置,C、D、E、F、X、Y都是惰性電極。將電源接通后,向(乙)中滴入酚酞溶液,在F極附近顯紅色。則下列說法正確的是
A. 電源B極是正極
B. (甲)(乙)裝置的C、D、E、F電極均有單質(zhì)生成,其物質(zhì)的量之比為1:2:2:1
C. 欲用(丙)裝置給銅鍍銀,H應(yīng)該是Ag,電鍍液是AgNO3溶液
D. 裝置(丁)中Y極附近紅褐色變深, 說明Fe(OH)3膠粒帶正電荷
【答案】D
【解析】
試題分析:A、根據(jù)圖片知,該裝置是電解池,將電源接通后,向(乙)中滴入酚酞溶液,在F極附近顯紅色,說明F極附近有大量氫氧根離子,由此得出F極上氫離子放電生成氫氣,所以F極是陰極,則電源B極是負(fù)極,A極是正極,故A錯誤;B、甲裝置中C電極上氫氧根離子放電生成氧氣,D電極上銅離子放電生成銅單質(zhì),E電極上氯離子放電生成氯氣,F(xiàn)電極上氫離子放電生成氫氣,所以(甲)、(乙)裝置的C、D、E、F電極均有單質(zhì)生成;生成1mol氧氣需要4mol電子,生成1mol銅時需要2mol電子,生成1mol氯氣時需要2mol電子,生成1mol氫氣時需要2mol電子,所以轉(zhuǎn)移相同物質(zhì)的量的電子時生成單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1:2:2:2,故B錯誤;C、若用(丙)裝置給銅鍍銀,G應(yīng)該是Ag,H是銅,電鍍液是AgNO3溶液,故C錯誤;D、丁裝置中Y電極是陰極,如果Y極附近紅褐色變深,說明氫氧化鐵膠粒帶正電荷,故D正確;故選D。
考點:考查了原電池和電解池的工作原理的相關(guān)知識。
17.填空
(1)氫離子濃度為0.1 mol·L-1的鹽酸、硫酸、醋酸三種溶液。
①三種溶液的濃度依次為a mol·L-1,b mol·L-1,c mol·L-1,其從大到小的順序為___。
②等體積的三種酸分別與NaOH溶液中和生成正鹽時,消耗NaOH的物質(zhì)的量依次是n1、n2、n3,其大小關(guān)系_______________。
(2)將以下幾種溶液在空氣中蒸干,能得到原物質(zhì)的是(填序號)___________。
①MgCl2溶液 ②Na2SO3溶液 ③NaClO溶液 ④CuSO4溶液 ⑤NaAlO2溶液
(3)已知,Ksp(AgCl)=1.8×10-10, Ksp(AgBr)=5.4×10-13,現(xiàn)有0.1mol AgBr沉淀,每次用1L 2mol/L的NaCl溶液處理(忽略溶液體積變化),如需AgBr中的Br - 完全轉(zhuǎn)到溶液中,至少需反復(fù)處理_______次。
【答案】 (1). c>a>b (2). n3>n1=n2 (3). ④⑤ (4). 17
【解析】
【分析】
(1)①鹽酸是一元強(qiáng)酸,硫酸是二元強(qiáng)酸,都能夠完全電離,醋酸是一元弱酸,不能完全電離;
②強(qiáng)酸的中和能力取決于氫離子的物質(zhì)的量的大小,弱酸的中和能力取決于酸的物質(zhì)的量的大小;
(2)將物質(zhì)投入水中,對其溶液加熱蒸干,仍能得到原物質(zhì),說明在加熱過程中,物質(zhì)的性質(zhì)沒有發(fā)生改變,可以結(jié)合物質(zhì)與水的反應(yīng)情況,以及物質(zhì)的穩(wěn)定性和水解的性質(zhì)解答。
(3)每次處理時反應(yīng)方程式為:AgBr+Cl—= AgCl+Br—,反應(yīng)平衡常數(shù)K= c(Br—)/ c(Cl—)= Ksp(AgBr)/ Ksp(AgCl)= 5.4×10-13/1.8×10-10=3×10-3,結(jié)合方程式計算c(Br—),依據(jù)起始物質(zhì)的量計算處理次數(shù)。
【詳解】(1)①鹽酸是一元強(qiáng)酸,硫酸是二元強(qiáng)酸,都能夠完全電離,醋酸是一元弱酸,不能完全電離,所以氫離子濃度均為0.1mol?L-1的鹽酸、硫酸、醋酸三種溶液的濃度分別為0.1mol?L-1、0.05mol?L-1、大于0.1mol?L-1,所以c>a>b,故答案為:c>a>b;
②氫離子濃度均為0.1mol?L-1的鹽酸、硫酸、醋酸三種溶液的濃度分別為0.1mol?L-1、0.05mol?L-1、大于0.1mol?L-1,等體積的三種酸的中和能力為n3>n1=n2,則消耗NaOH的物質(zhì)的量為n3>n1=n2,故答案為:n3>n1=n2;
(2)①氯化鎂為強(qiáng)酸弱堿鹽,氯化鎂水解生成氫氧化鎂和氯化氫,氯化氫具有揮發(fā)性,加熱過程中,促進(jìn)氯化鎂水解,蒸干時得到氫氧化鎂,故錯誤;
②亞硫酸鈉具有還原性,在加熱過程中易被空氣中的氧氣氧化生成硫酸鈉,所以最后得到硫酸鈉,故錯誤;
③NaClO溶液易和空氣中的二氧化碳、水反應(yīng)生成碳酸鈉,蒸干溶液時得到碳酸鈉,故錯誤;
④加熱蒸干CuSO4溶液時,硫酸銅水解生成氫氧化銅和硫酸,硫酸沒有揮發(fā)性,所以最終得到的仍然是硫酸銅,故正確;
⑤加熱蒸干NaAlO2溶液時,偏鋁酸鈉易水解但不生成易揮發(fā)性物質(zhì),所以能得到原物質(zhì),故正確;
故④⑤正確,故答案為:④⑤;
(3)每次處理時反應(yīng)方程式為:AgBr+Cl—= AgCl+Br—,反應(yīng)平衡常數(shù)K= c(Br—)/ c(Cl—)= Ksp(AgBr)/ Ksp(AgCl)= 5.4×10-13/1.8×10-10=3×10-3,設(shè)每次用1L 2mol/L的NaCl溶液能處理xmolAgBr,則溶液中c(Br—)為xmol/L,c(Cl—)為(2—x)mol/L,則有xmol/L/(2—x)mol/L=3×10-3,解得x=0.006,處理次數(shù)0.1/0.006=16.7,所以至少需反復(fù)處理17次,故答案為:17。
【點睛】本題考查水溶液中的離子平衡,正確理解和運用弱電解質(zhì)的電離平衡、水解平衡原理的運用以及溶度積常數(shù)是解答關(guān)鍵。
18.在容積一定、溫度一定的容器中加入一定量的A2和B2,發(fā)生如下反應(yīng):A2(?) + 2B2(g) 2AB2(g)
(1)若反應(yīng)過程中氣體的平均相對分子質(zhì)量增大,則對于A2狀態(tài)判斷正確的是___________
A.一定是固體
B.一定是氣體
C.可能是氣體,也可能是固體
(2)若假設(shè)A2為氣體,根據(jù)下圖回答問題
①該反應(yīng)為________(填“放”或“吸”)熱反應(yīng),P2________P1(填“>”或“<”)。
②在一容積可變的密閉容器中充入10mo1 A2氣體和30mo1 B2氣體,當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)A時,容器容積為20L。如反應(yīng)開始時仍充入10mo1 A2和30mo1 B2,則在平衡狀態(tài)B時,容器容積為____________L(保留兩位有效數(shù)字)。
③若在一定溫度,容積固定為VL的密閉容器中加入n molA2及2n molB2,反應(yīng)達(dá)到平衡后測得平衡常數(shù)為K,此時A的轉(zhuǎn)化率為x。K和x的關(guān)系滿足K=_____________(化為最簡表達(dá)式),在保證A2濃度不變的情況下,增大容器的體積,平衡______(填字母)。
A.向正反應(yīng)方向移動
B.向逆反應(yīng)方向移動
C.不移動
④若改變反應(yīng)條件后,該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示,若在t2、t4時都只改變一個條件,請判斷改變的條件是什么:t2時 ______________________; t4時______________________;
【答案】 (1). C (2). 放 (3). > (4). 1.5 (5). (x2V)/[n(1-x)3] (6). C (7). 增大生成物的濃度或升高溫度 (8). 使用催化劑
【解析】
【分析】
(1)若A2為氣體,反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變,物質(zhì)的量減小;若A2為固體,反應(yīng)前后氣體質(zhì)量增大,物質(zhì)的量不變;
(2)①升高溫度,A2的轉(zhuǎn)化率減??;增大壓強(qiáng),平衡正向移動;
②在平衡狀態(tài)B時,A2的轉(zhuǎn)化率為0.8,由題給數(shù)據(jù)建立三段式計算平衡常數(shù),再分析判斷;
③由題意建立三段式計算,依據(jù)濃度熵和平衡常數(shù)判斷移動方向;
④由圖可知,t2時逆反應(yīng)速率增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動;t4時,逆反應(yīng)速率增大,平衡不移動。
【詳解】(1)平衡時氣體的平均相對分子質(zhì)量為m(g)/n(g),若A2為氣體,反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變,物質(zhì)的量減小,氣體的平均相對分子質(zhì)量增大;若A2為固體,反應(yīng)前后氣體質(zhì)量增大,物質(zhì)的量不變,氣體的平均相對分子質(zhì)量增大,則A2可能是氣體,也可能是固體,故答案為:C;
(2)①由圖可知,升高溫度,A2的轉(zhuǎn)化率減小,說明平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng);假設(shè)A2為氣體,該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡正向移動,A2的轉(zhuǎn)化率增大,則P2>P1,故答案為:放;>;
②在平衡狀態(tài)B時,A2的轉(zhuǎn)化率為0.8,由題給數(shù)據(jù)建立如下三段式:
A2(g) + 2B2(g) 2AB2(g)
起(mol) 10 30 0
A平(mol) 5 20 10
B平(mol) 2 14 16
由A可知化學(xué)平衡常數(shù)K=c2(AB2)/c(A2)c2(B2)=(10/20)2/(5/20) ×(20/20)2=1,溫度不變平衡常數(shù)不變,設(shè)平衡狀態(tài)B時,容器容積為VL,則有(16/V)2/(2/V) ×(14/V)2=1,解得V=1.53≈1.5,故答案為:1.5;
③由題意建立如下三段式:
A2(g) + 2B2(g) 2AB2(g)
起(mol/L) n/V 2n/V 0
變(mol/L) nx/V 2nx/V 2nx/V
B平(mol/L) (n-nx)/V 2(n-nx)/V 2nx/V
化學(xué)平衡常數(shù)K=c2(AB2)/c(A2)c2(B2)= (2nx/V)2/(n-nx)/V ×[2(n-nx)/V]2=(x2V)/[n(1-x)3];在保證A2濃度不變的情況下,增大容器的體積,AB2和B2的濃度變化相同,濃度熵Q=K,則化學(xué)平衡不移動,故答案為:(x2V)/[n(1-x)3];C;
④由圖可知,t2時逆反應(yīng)速率增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動,增大生成物的濃度,逆反應(yīng)速率增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動;升高溫度,正、逆反應(yīng)速率增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動;t4時,逆反應(yīng)速率增大,平衡不移動,使用催化劑,正、逆反應(yīng)速率增大,平衡不移動,故答案為:增大生成物的濃度或升高溫度;使用催化劑。
【點睛】本題考查化學(xué)平衡移動原理的綜合應(yīng)用,涉及了化學(xué)平衡圖象和化學(xué)平衡計算等問題,注意根據(jù)圖象的曲線變化趨勢判斷,運用三段式計算,特別是注意外界條件對平衡移動的影響與反應(yīng)方程式的關(guān)系分析是解答關(guān)鍵。
19.已知25℃時草酸(H2C2O4)的電離常數(shù)為K1=5.0×10-2,K2=5.4×10-5,草酸鈣的Ksp=4.0×10-8,碳酸鈣的Ksp=2.5×10-9。不同溫度下水的離子積常數(shù)見下表:
t/℃
0
10
20
25
40
50
90
100
Kw/10-14
0.134
0.292
0.681
1.00
2.92
5.57
38.0
55.0
(1)25℃,將20 mL 0.2 mol/L的KOH溶液與20 mL 0.2 mol/L的草酸溶液混合后溶液顯___________
(選填“酸”、“堿”、“中”)性,混合后溶液中各離子濃度的由小到大的順序為____________________;
(2)已知草酸能使酸性高錳酸鉀溶液(稀硫酸酸化)褪色,試寫出反應(yīng)的離子方程式:________________________________。若在錐形瓶中放入20.00mL未知濃度的草酸,用0.1mol/L高錳酸鉀溶液滴定,當(dāng)?shù)竭_(dá)滴定終點時,溶液顏色的變化是____________________;
若進(jìn)行滴定實驗時,錐形瓶中有少量蒸餾水,會使計算的結(jié)果_________(選填“偏高”、“偏低”、“無影響”)
(3)90℃時,將0.005 mol/L的氫氧化鈣溶液20 mL與0.0012 mol/L的草酸溶液20 mL混合,混合后溶液的pH=___________;
(4)25℃時若向20 mL草酸鈣的飽和溶液中逐滴加入8.0×10-4 mol/L的碳酸鉀溶液10 mL,能否產(chǎn)生沉淀,___________(填“能”或“否”)。
【答案】 (1). 酸 (2). c (OH—)<c (C2O42—) <c (H+)<c (HC2O4—)<c(K+) (3). 5H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+= 10CO2↑ + 2Mn2+ + 8H2O (4). 溶液由無色變成紫紅色 (5). 無影響 (6). 10 (7). 能
【解析】
【分析】
(1)25℃,將20 mL 0.2 mol/L的KOH溶液與20 mL 0.2 mol/L的草酸溶液混合后,兩者恰好反應(yīng)生成草酸氫鉀溶液,草酸氫鉀在溶液中即存在電離趨勢也存在水解趨勢,計算可知草酸氫根離子的水解常數(shù)小于電離常數(shù),電離程度大于其水解程度,溶液顯酸性,c(H+)>c(OH-),故草酸氫根離子的電離程度大于其水解程度,同時除了電離產(chǎn)生的氫離子外,水也存在部分電離,故c (H+)> c (C2O42—);
(2)草酸與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生二氧化碳,滴定終點前,草酸濃度大于高錳酸鉀濃度,溶液為無色,最終高錳酸鉀過量,溶液變?yōu)樽仙?br />
(3)90℃時,將0.005 mol/L的氫氧化鈣溶液20 mL與0.0012 mol/L的草酸溶液20 mL混合,氫氧化鈣過量,溶液顯堿性;
(4)計算溶液中濃度熵,依據(jù)濃度熵與溶度積大小比較判斷;
【詳解】(1)25℃,將20 mL 0.2 mol/L的KOH溶液與20 mL 0.2 mol/L的草酸溶液混合后,兩者恰好反應(yīng)生成草酸氫鉀溶液,草酸氫鉀在溶液中即存在電離趨勢也存在水解趨勢,草酸氫鉀在溶液中的水解常數(shù)Kh=Kw/ K1=1×10—14/5.0×10-2=2.0×10—13<K2=5.4×10-5,草酸氫根離子的電離程度大于其水解程度,溶液顯酸性,c(H+)>c(OH-),溶液中除了電離產(chǎn)生的氫離子外,水也存在部分電離,故c (H+)> c (C2O42—),則混合后溶液中各離子濃度的由小到大的順序為c (OH—)<c (C2O42—) <c (H+)<c (HC2O4—)<c(K+),故答案為:酸;的由小到大的順序為;
(2)高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性,把草酸中的C從+3價氧化成+4價的二氧化碳,Mn元素從+7價變化到+2價的錳離子,由于草酸分子中有2個C原子,所以高錳酸鉀與草酸的反應(yīng)比例為 5:2,故反應(yīng)的方程式為:2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;可利用KMnO4溶液自身的顏色作為指示劑判斷滴定終點時,再滴加KMnO4溶液時,溶液將由無色變?yōu)樽仙?;若進(jìn)行滴定實驗時,錐形瓶中有少量蒸餾水,溶質(zhì)的物質(zhì)的量沒有變化,對測定結(jié)果無影響,故答案為:5H2C2O4 + 2MnO4- + 6H+= 10CO2↑ + 2Mn2+ + 8H2O;溶液由無色變成紫紅色;無影響;
(3)0.005mol/L 20ml的氫氧化鈣溶液中氫氧化鈣的物質(zhì)的量n=CV=0.005mol/L×0.02L
=10-4mol,0.0012mol/L 20mL的草酸溶液中草酸的物質(zhì)的量為0.24×10-4mol,根據(jù)草酸與氫氧化鈣的反應(yīng)可知,氫氧化鈣過量,草酸完全反應(yīng),故溶液顯堿性,氫離子完全由水電離產(chǎn)生,在90℃下,Kw=3.8×10-13, c(OH-)=(0.01-0.0024)/2=0.0038mol/L,則c(H+)=
1.0×10-10mol/L,混合后溶液的pH=-lg c(H+)=10,故答案為:10;
(4)在草酸鈣的飽和溶液中,c(C2O42-)=C(Ca2+),根據(jù)草酸鈣的Ksp=4.0×10-8,可知c(Ca2+)=2×10-4mol/L,若向20mL草酸鈣的飽和溶液中逐滴加入8.0×10-4mol/L的碳酸鉀溶液10mL后,由于溶液體積的變化,c(Ca2+)=2×10-4×2/3=4/3×10-4mol/L,c(CO32-)=8.0×10-4 /3=8/3×10-4mol/L,故濃度積Qc=c(Ca2+)?c(CO32-)=3.6×10-8>Ksp(2.5×10-9),有沉淀產(chǎn)生,故答案為:有。
【點睛】本題考查了水溶液中的離子平衡,涉及了弱電解質(zhì)的電離、氧化還原反應(yīng)滴定、酸堿混合的定性判斷、難溶物的溶解平衡等,試題涉及的知識點較多,側(cè)重于分析能力和計算能力的考查,明確弱電解質(zhì)電離特點及溶度積常數(shù)的運用是解本題關(guān)鍵。
20.(1)某課外活動小組用如圖裝置進(jìn)行實驗,試回答下列問題:
①若開始時開關(guān)K與a連接,則A極的電極反應(yīng)式為____________________B極的Fe發(fā)生__________ 腐蝕(填“析氫”或“吸氧”)
②若開始時開關(guān)K與b連接,則裝置內(nèi)總反應(yīng)的離子方程式為_________________;根據(jù)此時的裝置,判斷下列說法正確的是________(填序號)
a.溶液中Na+向A極移動
b.從A極處逸出的氣體能使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán)
c.反應(yīng)一段時間后加適量鹽酸可恢復(fù)到電解前電解質(zhì)的濃度
d.若標(biāo)準(zhǔn)狀況下B極產(chǎn)生2.24 L氣體,則溶液中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子
(2)海水中鋰元素儲量非常豐富,從海水中提取鋰的研究極具潛力。鋰是制造化學(xué)電源的重要原料。如LiFePO4電池中某電極的工作原理如下圖所示:
①已知該電池的電解質(zhì)為能傳導(dǎo)Li+的固體材料。放電時該電極是電池的_______________極(填“正”或“負(fù)”),該電極反應(yīng)式為_______________________________________。
②用此電池電解含有0.1 mol/L CuSO4和0.1 mol/L NaCl的混合溶液100 mL,假如電路中轉(zhuǎn)移了0.1 mole-,且電解池的電極均為惰性電極,則陽極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是_______L。
【答案】 (1). O2+2H2O+4e-===4OH- (2). 吸氧 (3). 2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ (4). b (5). 正 (6). FePO4+e-+Li+=LiFePO4 (7). 0.168
【解析】
【分析】
(1)①開始時開關(guān)K與a連接則構(gòu)成原電池,該裝置為鐵的吸氧腐蝕;
②若開始時開關(guān)K與b連接,則構(gòu)成電解池,該裝置為電解飽和食鹽水的電解裝置;
(2)①在原電池放電時,負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng);
②由離子放電順序可知,電解含有0.01molCuSO4和0.01molNaCl的混合溶液100ml,陽極上氯離子和氫氧根離子放電生成氯氣和氧氣,陰極上銅離子放電生成銅。
【詳解】(1)①開始時開關(guān)K與a連接則構(gòu)成原電池,活潑金屬作負(fù)極,即鐵是負(fù)極,石墨是正極,該裝置為鐵的吸氧腐蝕,A電極的電極反應(yīng)式為:O2+4e-+2H2O=4OH-,故答案為:O2+4e-+2H2O=4OH-;吸氧;
②若開始時開關(guān)K與b連接,則構(gòu)成電解池,該裝置為電解飽和食鹽水的電解裝置,石墨和電源正極相連作陽極,陽極上氯離子放電生成氯氣,鐵和電源負(fù)極相連作陰極,陰極上氫離子發(fā)生生成氫氣,總反應(yīng)的離子方程式為2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;電解池中陽離子向陰極方向移動,a錯誤;A處得到氯氣,氯氣氧化碘化鉀生成單質(zhì)碘,碘遇淀粉顯藍(lán)色,b正確;根據(jù)總反應(yīng)式可知,從溶液中放出的是氫氣和氯氣,所以要恢復(fù)原狀態(tài)需要通入氯化氫氣體,c錯誤;B極產(chǎn)生的2.24L氣體是氫氣,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24L 氫氣的物質(zhì)的量為0.1mol,根據(jù)2H++2e-=H2↑可知,反應(yīng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子,不是溶液中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子,d錯誤,故選b;故答案為:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑;b;
(2)①放電時,該裝置是原電池,F(xiàn)e元素化合價由+3價變?yōu)?2價,得電子發(fā)生還原反應(yīng),所以該電極是正極,電極反應(yīng)式為FePO4+e-+Li+=LiFePO4,故答案為:正;FePO4+e-+Li+=LiFePO4;
②電解含有0.01mol CuSO4和0.01molNaCl的混合溶液100mL,電路中轉(zhuǎn)移了0.02mol e-,則陰極上0.01mol Cu2+放電,陽極上0.01molCl-先完全放電生成0.005mol Cl2,后水電離出的0.01mol OH-放電生成0.0025molO2,陽極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=(0.005mol+0.0025mol)×22.4L/mol=0.168L,故答案為:0.168。
【點睛】本題考查了原電池和電解池原理,側(cè)重于分析能力和電化學(xué)知識的綜合應(yīng)用考查,依據(jù)元素化合價分析電極反應(yīng)及生成物,注意根據(jù)電子守恒計算是解答關(guān)鍵。
21.(1)在1800K時,2Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s) ?H= -354.2kJ/mol;
3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) ?H= -550.9kJ/mol
則反應(yīng):2Fe3O4(s)+1/2O2(g) === 3Fe2O3(s)的?H =_____ kJ·mol?1,四氧化三鐵在充滿氧氣的集氣瓶中反應(yīng)生成Fe2O3_____(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。
(2)2018年是合成氨工業(yè)先驅(qū)哈伯(P?Haber)獲得諾貝爾獎100周年。N2和H2生成NH3的反應(yīng)為:1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g) △H(298K)= - 46.2KJ?mol-1,在Fe催化劑作用下的反應(yīng)歷程如下(*表示吸附態(tài))
化學(xué)吸附:N2(g)→2N*;H2(g)→2H*;
表面反應(yīng):N*+ H* NH*;NH*+ H* NH2*;NH2* + H*NH3*
脫附:NH3* NH3(g)
其中, N2的吸附分解反應(yīng)活化能高、速率慢,決定了合成氨的整體反應(yīng)速率。 請回答:
①利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件有__________。
A.低溫 B.高溫 C.低壓 D.高壓 E.催化劑
②實際生產(chǎn)中,常用Fe作催化劑,控制溫度773K,壓強(qiáng)3.0 ×105Pa,原料中N2和H2物質(zhì)的量之比為1:2.8。
分析說明原料氣中N2過量的兩個理由_________;_____________。
③關(guān)于合成氨工藝的下列理解,正確的是_______。
A.合成氨反應(yīng)在不同溫度下的△H和△S都小于零
B.當(dāng)溫度、壓強(qiáng)一定時,在原料氣(N2和H2的比例不變)中添加少量惰性氣體,有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率
C.基于NH3有較強(qiáng)的分子間作用力可將其液化,不斷將液氨移去,利于反應(yīng)正向進(jìn)行
D.分離空氣可得N2,通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化可得H2,原料氣須經(jīng)過凈化處理,以防止催化劑中毒和安全事故發(fā)
【答案】 (1). +39.2 (2). 不能 (3). AD (4). 原料氣中N2相對易得,適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率 (5). N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟,適度過量有利于提高整體反應(yīng)速率 (6). ACD
【解析】
【分析】
(1)依據(jù)蓋斯定律計算反應(yīng)?H;依據(jù)?H—T?S判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行;
(2)①合成氨反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng);
②加過量氮氣,平衡正向移動;N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟;
③A、合成氨反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng);
B、恒壓條件充入少量惰性氣體,相當(dāng)于減壓;
C、不斷將氨氣液化,生成物濃度降低;
D、CH4、CO等易燃易爆氣體,可能會與催化劑反應(yīng)。
【詳解】(1)將已知反應(yīng)依次編號,由蓋斯定律①×3—②×2得2Fe3O4(s)+1/2O2(g) === 3Fe2O3(s),則?H=(-354.2kJ/mol)×3—(-550.9kJ/mol)×2=+39.2 kJ/mol;因該反應(yīng)?H>0,?S<0,則?H—T?S>0,該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,故答案為:+39.2;不能;
(2)①合成氨反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng),由勒夏特列原理可知,低溫和高壓,平衡正向移動,有利于提高合成氨平衡產(chǎn)率,故答案為:AD;
②加過量氮氣,平衡正向移動,有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率以及氨氣的產(chǎn)率;根據(jù)題干“N2的吸附分解反應(yīng)活化能高、速率慢,決定了合成氨的整體反應(yīng)速率”可知,N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟,適度過量有利于提高整體反應(yīng)速率,故答案為:原料氣中N2相對易得,適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率;N2在Fe催化劑上的吸附是決速步驟,適度過量有利于提高整體反應(yīng)速率;
③A、合成氨反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng),在不同溫度下?H<0,?S<0,正確;
B、恒壓條件充入少量惰性氣體,相當(dāng)于減壓,平衡逆向移動,不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率,錯誤;
C、不斷將氨氣液化,生成物濃度降低,有利于平衡正向移動,正確;
D、通過天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化制得的H2,由于含有CH4、CO等易燃易爆氣體,容易出現(xiàn)安全隱患,此外CH4、CO可能會與催化劑反應(yīng),造成催化劑活性降低,所以必須經(jīng)過凈化處理,正確;
故選ACD,故答案為:ACD。
【點睛】本題考查蓋斯定律與化學(xué)平衡,側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查,把握反應(yīng)熱計算、勒夏特列原理理解與應(yīng)用、信息分析與撲捉為解答的關(guān)鍵。
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