
可能用到的相對(duì)原子質(zhì)量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Cl 35.5 Fe 56 Ag 108 Zn 65 Cu 64 Pb 207
一、選擇題(每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意。每小題2分,共24分)
1.下列物質(zhì)屬于弱電解質(zhì)的是
A. NaOH B. CH3COOH C. CO2 D. NH4Cl
【答案】B
【解析】
【詳解】A. NaOH在水溶液中完全電離,為強(qiáng)電解質(zhì),故A錯(cuò)誤;
B. CH3COOH在水溶液中部分電離,為一元弱酸,故為弱電解質(zhì),故B正確;
C. CO2本身不能在水溶液中發(fā)生電離,故其是非電解質(zhì),故C錯(cuò)誤;
D. NH4Cl為銨鹽,在水溶中完全電離,為強(qiáng)電解質(zhì),故D錯(cuò)誤。答案選B。
2.下列敘述正確的是
A. 根據(jù)能量守恒定律,反應(yīng)物的總能量等于生成物的總能量
B. 斷裂化學(xué)鍵會(huì)釋放能量
C. 放熱的化學(xué)反應(yīng)不需要加熱就能發(fā)生
D. 同溫同壓下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下所放出的熱量相同
【答案】D
【解析】
【詳解】A. 由于任何化學(xué)反應(yīng)都會(huì)伴隨能量變化,則根據(jù)能量守恒定律可知反應(yīng)物的總能量一定不等于生成物的總能量,A錯(cuò)誤;
B. 斷裂化學(xué)鍵會(huì)吸收能量,形成化學(xué)鍵釋放能量,B錯(cuò)誤;
C. 反應(yīng)條件與反應(yīng)是放熱或吸熱沒(méi)有關(guān)系,C錯(cuò)誤;
D. 由于反應(yīng)熱與反應(yīng)物總能量和生成物總能量的相對(duì)大小有關(guān)系,則同溫同壓下,H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)在光照和點(diǎn)燃條件下所放出的熱量相同,D正確。
答案選D。
3. 下列溶液肯定呈酸性的是
A. 含有H+的溶液 B. 酚酞顯無(wú)色的溶液
C. c(OH-)0。升高溫度,關(guān)于該反應(yīng)v正和v逆的說(shuō)法正確的是
A. v正增大,v逆減小 B. v正增大,v逆不變
C. 同時(shí)減小 D. 同時(shí)增大
【答案】D
【解析】
【詳解】升高溫度,正逆反應(yīng)速率都增大,故D正確。
故選D。
9.如圖所示原電池,鹽橋中裝有含瓊膠的KCl飽和溶液,相關(guān)的敘述中,不正確的是
A. 鹽橋中的K+向Cu片移動(dòng)
B. 電子沿導(dǎo)線由Cu片流向Ag片
C. 正極的電極反應(yīng)是Ag++e-=Ag
D. Cu片上發(fā)生氧化反應(yīng),Ag片上發(fā)生還原反應(yīng)
【答案】A
【解析】
【詳解】A.該裝置是原電池,銅做負(fù)極,銀做正極,工作時(shí),陽(yáng)離子向正極移動(dòng),鉀離子移向硝酸銀溶液,故A錯(cuò)誤;B.銅作負(fù)極,銀作正極,電子從銅片沿導(dǎo)線流向銀片,故B正確;C.正極上銀離子得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為:Ag++e-=Ag,故C正確;D.銅片上失電子發(fā)生氧化反應(yīng),銀片上得電子發(fā)生還原反應(yīng),故D正確;本題選A。
10.用石墨作電極,電解下列物質(zhì)的水溶液,其實(shí)質(zhì)與電解水一致的是
A. NaCl B. NaOH C. CuSO4 D. CuCl2
【答案】B
【解析】
【詳解】A.電解氫氧化鈉溶液,陽(yáng)離子是氫離子放電,陰離子是氫氧根離子放電,實(shí)質(zhì)是電解水,故A符合題意;
B.電解氯化鈉溶液,陽(yáng)離子是氫離子放電,陰離子是氯離子放電,相當(dāng)于電解NaCl和H2O,故B不符合題意;
C.電解硫酸銅溶液,陽(yáng)離子是銅離子放電、陰離子是氫氧根放電,相當(dāng)于電解硫酸銅和水,故C不符合題意;
D.電解氯化銅溶液,陽(yáng)離子是銅離子放電、陰離子是氯離子放電,電解氯化銅,故D不符合題意。答案選A。
11.二氧化硫的催化氧化反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是工業(yè)制硫酸的重要反應(yīng)之一。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 煅燒硫鐵礦(主要成分FeS2)可獲得SO2,將礦石粉碎成細(xì)小顆??梢蕴岣叻磻?yīng)的轉(zhuǎn)化率
B. 已知該催化氧化反應(yīng)K(300℃)>K(350℃),則該反應(yīng)正向是放熱反應(yīng)
C. 該反應(yīng)加入催化劑是為了加快反應(yīng)速率
D. 保持溫度不變,平衡后增大O2的濃度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K不變
【答案】A
【解析】
【詳解】A.煅燒硫鐵礦(主要成分FeS2)可獲得SO2,將礦石粉碎成細(xì)小顆粒可以增大與反應(yīng)物的接觸面積,是燃燒更充分,故A錯(cuò)誤;
B.升高溫度,平衡常數(shù)減小,說(shuō)明平衡逆向移動(dòng),逆向?yàn)槲鼰岱磻?yīng),正向?yàn)榉艧岱磻?yīng),故B正確;
C.使用催化劑加快了反應(yīng)速率,縮短反應(yīng)的時(shí)間,故C正確;
D.平衡常數(shù)與溫度相關(guān),溫度不變,增大氧氣的濃度,平衡常數(shù)K也不會(huì)變化,故D正確。答案選A。
12.25℃時(shí),若溶液中由水電離產(chǎn)生的c(OH-)=1×10-12 mol/L,則下列說(shuō)法正確的是
A. 該溶液中水的電離被促進(jìn)
B. 該溶液的pH一定為12
C. 該溶液中K+、Na+、Cl-、NO3-可以大量共存
D. 該溶液一定是NaOH溶液
【答案】C
【解析】
【詳解】酸或堿抑制水電離,含有弱根離子的鹽促進(jìn)水電離,25℃時(shí),純水中水電離產(chǎn)生的c(H+)=1×10-7,該溶液中由水電離產(chǎn)生的c(H+)=1×10-12<1×10-7,說(shuō)明該溶液中的溶質(zhì)抑制水的電離,則溶液可能是酸或堿溶液。
A.通過(guò)上述分析該溶液可能是酸或堿溶液,溶液中的溶質(zhì)抑制水的電離,故A錯(cuò)誤。
B.溶液可能是酸或堿溶液,該溶液的pH=12,或pH=2,故B錯(cuò)誤;
C.無(wú)論該溶液是酸性還是堿性溶液,K+、Na+、Cl-、NO3-在該溶液中均可以共存,故C正確;
D.通過(guò)上述分析可知,該溶液可能是酸或堿溶液,故D錯(cuò)誤。答案選C。
二、填空題(共2道大題,共26分。)
13.(1)將Mg條放入濃NH4Cl溶液中產(chǎn)生無(wú)色氣體,該氣體是________(填化學(xué)式),請(qǐng)用離子方程式解釋該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因________________。
(2)Mg(OH)2濁液中存在Mg(OH)2的沉淀溶解平衡,可表示為(用離子方程式表示)____________,若向此濁液中加入濃的NH4Cl溶液,觀察到的現(xiàn)象是____________。
【答案】 (1). H2 (2). NH4++H2ONH3·H2O+H+ Mg+2H+=Mg2++H2 ↑ (3). Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq) (4). 沉淀溶解,溶液澄清。
【解析】
【詳解】(1) NH4Cl是強(qiáng)酸弱堿鹽,在水中會(huì)發(fā)生水解,溶液顯酸性,水解方程式為 NH4++H2ONH3·H2O+H+;將Mg條放入濃NH4Cl溶液中,Mg與溶液中的H+反應(yīng)生成氫氣,離子反應(yīng)方程式為Mg+2H+=Mg2++H2 ↑。本小題答案為:H2;NH4++H2ONH3·H2O+H+ Mg+2H+=Mg2++H2 ↑。
(2)Mg(OH)2的溶解平衡方程式為Mg(OH)2(s)?Mg2+(aq)+2OH?(aq),向Mg(OH)2濁液中加入濃的NH4Cl溶液,一水合氨比氫氧化鎂更難電離,所以銨根離子會(huì)結(jié)合氫氧根離子生成一水合氨,促使氫氧化鎂逐漸溶解,離子方程式為?Mg(OH)2(s)+2?NH4+═Mg2++2NH3?H2O。本小題答案為: Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+2OH-(aq) ;沉淀溶解,溶液澄清。
【點(diǎn)睛】本題考查的是鹽類(lèi)水解的應(yīng)用,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。解題需注意氯化銨溶液中因?yàn)殇@根離子的水解,使溶液顯酸性,加入Mg后,相當(dāng)于金屬和酸的反應(yīng);沉淀溶解平衡方程式書(shū)寫(xiě)時(shí)注意標(biāo)明各物質(zhì)的狀態(tài),一水合氨比氫氧化鎂更難電離,所以向Mg(OH)2濁液中加入濃的NH4Cl溶液,沉淀溶解。據(jù)此解答。
14.科學(xué)家一直致力于“人工固氮”的研究,現(xiàn)已有多種方法。
【方法一】
1918年,德國(guó)化學(xué)家哈伯因發(fā)明工業(yè)合成氨的方法而榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
(1)若將1 mol N2和3 mol H2放入1L的密閉容器中,5min后N2的濃度為0.8mol/L,這段時(shí)間內(nèi)用N2的濃度變化表示的反應(yīng)速率為_(kāi)_______mol/(L·min)。
(2)在一定溫度下的定容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),下列敘述能說(shuō)明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________________。
a. v(N2)正=3v(H2)逆
b. 容器中氣體的密度不隨時(shí)間而變化
c. 容器中氣體的分子總數(shù)不隨時(shí)間而變化
d. 容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化
(3)若1 mol N2完全轉(zhuǎn)化為NH3的反應(yīng)熱為H=-92 kJ/mol,拆開(kāi)1 mol H—H鍵和1 mol NN 鍵需要的能量分別是436 kJ和946 kJ,則拆開(kāi)1 mol N—H鍵需要的能量是__________kJ。
(4)合成氨反應(yīng)的生產(chǎn)條件選擇中,能用勒夏特列原理解釋的是________________。
①使用催化劑 ②高溫 ③高壓 ④及時(shí)將氨氣液化從體系中分離出來(lái)
A. ①③ B. ②③ C. ③④ D. ②④
【方法二】
1998年,兩位希臘化學(xué)家提出了電解合成氨的新思路:
采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H+)為介質(zhì),實(shí)現(xiàn)了高溫(570℃)常壓下高轉(zhuǎn)化率的電解法合成氨,轉(zhuǎn)化率可達(dá)到78%,裝置如下圖:
鈀電極A是電解池的________極(填“陽(yáng)”或“陰”),陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)_________________。
【方法三】
最新的“人工固氮”研究報(bào)道:在常溫、常壓、光照條件下,N2在催化劑表面與水發(fā)生反應(yīng),直接生成氨氣和氧氣:
已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) H=-571.6 kJ/mol
寫(xiě)出上述固氮反應(yīng)的熱化學(xué)方程式________________________________。
【答案】 (1). 0.04 (2). c d (3). 391 (4). C (5). 陰 (6). H2-2e-=2H+ (7). 2N2(g)+6H2O(I)=4NH3(g)+3O2(g) H=+1530.8 kJ/mol
【解析】
【分析】
本題考查的是速率的計(jì)算、平衡標(biāo)志、鍵能的計(jì)算、平衡移動(dòng)、電極式書(shū)寫(xiě)、蓋斯定律。
方法一:(1)將1 mol N2和3 mol H2放入1L的密閉容器中,則c(N2)= ,c(H2)= ,5min后N2的濃度為0.8mol/L,則,則v(N2)= ;
(2)a.若用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率,應(yīng)一種物質(zhì)用正反應(yīng)速率表示,一種物質(zhì)用逆反應(yīng)速率表示,且速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,則應(yīng)3v(N2)正=v(H2)逆,可以證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故a錯(cuò)誤;
b.ρ=m/V,氣體質(zhì)量和總體積都不隨化學(xué)平衡的移動(dòng)而變化,不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故b錯(cuò)誤;
c.氮?dú)夂蜌錃馍砂睔獾姆磻?yīng)為反應(yīng)前后氣體總物質(zhì)的量變化的反應(yīng),即反應(yīng)前后氣體的分子總數(shù)變化的反應(yīng),當(dāng)氣體的分子總數(shù)不變時(shí),可以證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故c正確;
d.M=m/n,氣體質(zhì)量不變,氣體總物質(zhì)的量不同,當(dāng)平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí),則可以證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故d正確;
(3)設(shè)拆開(kāi)1mol N-H鍵需要的能量是xKJ,由△H=反應(yīng)物鍵能和-生成物鍵能和,得-92kJ=436kJ×3+946kJ-6x,解得:x=391KJ;
(4)①使用催化劑,不會(huì)引起化學(xué)平衡的移動(dòng),不能用勒沙特列原理解釋?zhuān)盛俨环项}意。
②高溫,不利于氨氣的合成,但是可以提高催化劑的催化活性,不能用勒沙特列原理解釋?zhuān)盛诓环项}意。
③增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡會(huì)正向移動(dòng),有利于氨氣的合成,能用勒沙特列原理解釋?zhuān)盛芊项}意。
④將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來(lái),未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)到合成塔中,都會(huì)使得化學(xué)平衡正向移動(dòng),有利于氨的合成,能用勒沙特列原理解釋?zhuān)盛芊项}意;
方法二:根據(jù)圖示信息,陽(yáng)離子移向陰極,可知鈀電極A是陰極,陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),即H2-2e-=2H+;
方法三:已知:①N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=?92.4kJ?mol?1,
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=?571.6kJ?mol?1,
根據(jù)蓋斯定律①×2?②×3可得:2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)△H=(?92.4kJ?mol?1)×2?(?571.6kJ?mol?1)×3=+1530kJ?mol?1。據(jù)此解答。
【詳解】方法一:(1)將1 mol N2和3 mol H2放入1L的密閉容器中,則c(N2)= ,c(H2)= ,5min后N2的濃度為0.8mol/L,則,則v(N2)= 。本小題答案為:0.04。
(2)a.若用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率,應(yīng)一種物質(zhì)用正反應(yīng)速率表示,一種物質(zhì)用逆反應(yīng)速率表示,且速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,則應(yīng)3v(N2)正=v(H2)逆,可以證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故a錯(cuò)誤;
b.ρ=m/V,氣體質(zhì)量和總體積都不隨化學(xué)平衡的移動(dòng)而變化,不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故b錯(cuò)誤;
c.氮?dú)夂蜌錃馍砂睔獾姆磻?yīng)為反應(yīng)前后氣體總物質(zhì)的量變化的反應(yīng),即反應(yīng)前后氣體的分子總數(shù)變化的反應(yīng),當(dāng)氣體的分子總數(shù)不變時(shí),可以證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故c正確;
d.M=m/n,氣體質(zhì)量不變,氣體總物質(zhì)的量不同,當(dāng)平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí),則可以證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故d正確。故選:cd。
(3)設(shè)拆開(kāi)1mol N-H鍵需要的能量是xKJ,由△H=反應(yīng)物鍵能和-生成物鍵能和,得-92kJ=436kJ×3+946kJ-6x,解得:x=391KJ。本小題答案為:391。
(4)①使用催化劑,不會(huì)引起化學(xué)平衡的移動(dòng),不能用勒沙特列原理解釋?zhuān)盛俨环项}意。
②高溫,不利于氨氣的合成,但是可以提高催化劑的催化活性,不能用勒沙特列原理解釋?zhuān)盛诓环项}意。
③增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡會(huì)正向移動(dòng),有利于氨氣的合成,能用勒沙特列原理解釋?zhuān)盛芊项}意。
④將生成的氨液化并及時(shí)從體系中分離出來(lái),未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)到合成塔中,都會(huì)使得化學(xué)平衡正向移動(dòng),有利于氨的合成,能用勒沙特列原理解釋?zhuān)盛芊项}意。答案選C。
方法二:根據(jù)圖示信息,陽(yáng)離子移向陰極,可知鈀電極A是陰極,陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),即H2-2e-=2H+。故本小題答案為:陰;H2-2e-=2H+。
方法三:已知:①N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=?92.4kJ?mol?1,
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)△H=?571.6kJ?mol?1,
根據(jù)蓋斯定律①×2?②×3可得:2N2(g)+6H2O(l)?4NH3(g)+3O2(g)△H=(?92.4kJ?mol?1)×2?(?571.6kJ?mol?1)×3=+1530kJ?mol?1。本小題答案為:2N2(g)+6H2O(l)=4NH3(g)+3O2(g) H=+1530.8 kJ/mol。
三、選擇題(每小題只有1個(gè)選項(xiàng)符合題意。1~5小題每小題3分,6~19小題每小題2分,共43分)
15.丙烯是一種常見(jiàn)的有機(jī)物。下列有關(guān)丙烯的化學(xué)用語(yǔ)中,不正確的是
A. 分子式C3H6
B. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH2=CHCH3
C. 球棍模型
D. 聚合后的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
【答案】D
【解析】
【詳解】A.丙烯的分子式為C3H6,故A正確;
B.丙烯中含有1個(gè)碳碳雙鍵,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2=CHCH3,故B正確;
C.丙烯中含有碳、氫兩種原子,黑色的小球代表碳原子,白色的小球代表氫原子,故C正確;
D.丙烯的分子式為C3H6,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2=CHCH3,發(fā)生聚合反應(yīng)后生成物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為:,故D錯(cuò)誤。答案選D。
16.下列變化與鹽類(lèi)水解平衡無(wú)關(guān)的是
A. 鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳
B. 將飽和氯化鐵溶液加入沸水制膠體
C. 熱的純堿溶液除油污
D. 配制硫酸亞鐵溶液時(shí)加少量硫酸
【答案】A
【解析】
【詳解】A.碳酸鈣沉淀溶解平衡產(chǎn)生碳酸根離子,碳酸根離子與氫離子反應(yīng)生成二氧化碳和水,碳酸根離子的濃度減小,促進(jìn)碳酸鈣的溶解,與沉淀溶液平衡有關(guān),與鹽類(lèi)水解無(wú)關(guān),故A符合題意;
B.將飽和氯化鐵溶液加入沸水中,F(xiàn)eCl3是強(qiáng)酸弱堿鹽,在水中發(fā)生水解反應(yīng)Fe3++3H2O?Fe(OH)3膠體+3H+,則制備膠體與鹽類(lèi)水解有關(guān),故B不符合題意;
C.純堿是碳酸鈉,溶液中碳酸根離子水解是吸熱反應(yīng),加熱促進(jìn)水解,堿性增強(qiáng),促使油脂水解,與鹽類(lèi)水解有關(guān),故C不符合題意;
D.硫酸亞鐵水解顯酸性,配制FeSO4溶液時(shí),加少量硫酸可以抑制二價(jià)亞鐵離子的水解,與鹽類(lèi)水解有關(guān),故D不符合題意。答案選A。
17.25℃時(shí),下列有關(guān)0.1 mol·L-1醋酸溶液的說(shuō)法中,正確的是
A. pH = 1
B. c(H+) = c(CH3COO-)
C. 加入少量CH3COONa固體后,醋酸的電離程度減小
D. 與0.1 mol·L-1NaOH溶液等體積混合后所得溶液顯中性
【答案】C
【解析】
試題分析:A.醋酸為弱酸,0.1 mol·L-1醋酸溶液的pH > 1,錯(cuò)誤;B.根據(jù)電荷守恒,c(H+) = c(CH3COO-)+ c(OH-),錯(cuò)誤;C.加入少量CH3COONa固體后,c(CH3COO-)增大,抑制醋酸的電離,電離程度減小,正確;D.與0.1 mol·L-1NaOH溶液等體積混合后生成醋酸鈉溶液,水解顯堿性,錯(cuò)誤;故選C。
考點(diǎn):考查了醋酸電離平衡的影響因素的相關(guān)知識(shí)。
18.下列關(guān)于乙烯和乙烷相比較的說(shuō)法中,不正確的是
A. 乙烯屬于不飽和烴,乙烷屬于飽和烴
B. 乙烯和乙烷互為同系物
C. 乙烷在光照條件下能與Cl2發(fā)生取代反應(yīng),乙烯則不能
D. 乙烯能使Br2的CCl4溶液褪色,乙烷則不能
【答案】B
【解析】
【詳解】A.乙烯含有碳碳雙鍵,屬于不飽和烴,乙烷屬于飽和烴,故A正確;
B.乙烯屬于烯烴,乙烷屬于烷烴,結(jié)構(gòu)不相似,則不為同系物,故B錯(cuò)誤;
C.乙烷在光照條件下能與Cl2發(fā)生取代反應(yīng),而乙烯則發(fā)生加成反應(yīng),一般不反應(yīng)取代,故C正確;
D.乙烯含有不飽和鍵,能與Br2發(fā)生加成反應(yīng),而乙烷性質(zhì)穩(wěn)定,不能與Br2反應(yīng),故D正確。答案選B。
19.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H=a kJ·moL-1,反應(yīng)能量變化如圖所示。下列說(shuō)法中,不正確的是
A. a HCO3-,海水中含有的HCO3-可用于吸收SO2,反應(yīng)生成二氧化碳和亞硫酸氫根離子;
(3)①洗滌煙氣后的海水呈酸性是亞硫酸氫根離子電離大于其水解,通入O2可將酸性海水中的硫(IV)氧化生成硫酸根離子,反應(yīng)的離子方程式為:O2+2HSO3-=2SO42-+2H+;
②上述方式使處理后海水pH升高的原因是與新鮮海水混合起到稀釋作用,鼓入空氣排除了部分CO2。據(jù)此解答。
【詳解】(1)①a.由圖象分析可以知道,pH=8時(shí)主要存在的微粒是碳酸氫根離子,溶液中含碳元素的微粒主要是HCO3-,故a正確;
b.A點(diǎn)是碳酸氫根離子物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)和二氧化碳的碳酸溶液中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同,溶液中H2CO3和HCO3-濃度不相同,故b錯(cuò)誤;
c.由圖象分析可以知道當(dāng)c(HCO3-)=c(CO32-)時(shí),pH=10溶液顯堿性,c(H+) H2CO3> HSO3-> HCO3-,海水中含有的HCO3-可用于吸收SO2,反應(yīng)生成二氧化碳和亞硫酸氫根離子。本小題答案為:HSO3-。
(3)①洗滌煙氣后的海水呈酸性是亞硫酸氫根離子電離大于其水解,通入O2可將酸性海水中的硫氧化生成硫酸根離子,反應(yīng)的離子方程式為:O2+2HSO3-=2SO42-+2H+。本小題答案為:O2+2HSO3-=2SO42-+2H+。
②上述方式使處理后海水pH升高的原因是與新鮮海水混合起到稀釋作用,鼓入空氣排除了部分CO2。本小題答案為:堿性海水的中和及稀釋作用,鼓入空氣排除了部分CO2。
36.乙醇(C2H5OH)是生活中常見(jiàn)的物質(zhì),下圖給出了乙醇的結(jié)構(gòu)式和球棍模型。
I. 乙醇燃料電池(DEFC)具有很多優(yōu)點(diǎn),引起了人們的研究興趣?,F(xiàn)有以下三種乙醇燃料電池。
(1)三種乙醇燃料電池中正極反應(yīng)物均為_(kāi)______。(填化學(xué)式)
(2)堿性乙醇燃料電池中,電極a上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)______,使用空氣代替氧氣,電池工作過(guò)程中堿性會(huì)不斷下降,其原因是_______。
(3)酸性乙醇燃料電池中,電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)______。
(4)熔融鹽乙醇燃料電池中若選擇熔融碳酸鉀為介質(zhì),電池工作時(shí),CO32-向電極_______(填“a”或“b”)移動(dòng)。
II. 已知?dú)庀嘀苯铀戏梢灾迫∫掖迹篐2O(g)+C2H4(g)CH3CH2OH(g)。當(dāng)n(H2O):n(C2H4)=1:1時(shí),乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖:
(1)圖中壓強(qiáng)p1、p2、p3、p4的大小順序?yàn)椋篲______,理由是:_______。
(2)氣相直接水合法采用的工藝條件為:磷酸/硅藻土為催化劑,反應(yīng)溫度290℃,壓強(qiáng)6.9 MPa,n(H2O):n(C2H4)=0.6:1。該條件下乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%。若要進(jìn)一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率,除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外,還可以采取的措施有_______、_______。
【答案】 (1). O2 (2). C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O (3). 空氣中的CO2會(huì)與KOH溶液反應(yīng),降低溶液的堿性,同時(shí)反應(yīng)中也會(huì)消耗KOH (4). 3O2+12H++12e-=6H2O (5). a (6). p4>p3>p2>p1 (7). 反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),乙烯的轉(zhuǎn)化率增大,所以相同條件下,轉(zhuǎn)化率越大的代表壓強(qiáng)越大 (8). 其他條件不變,增加H2O(g)的濃度 (9). 其他條件不變,移出生成物
【解析】
【分析】
I. (1)燃料電池中通入燃料的為負(fù)極,通入氧氣或空氣的為正極,三種乙醇燃料電池中正極反應(yīng)物均為氧氣;
(2)堿性乙醇燃料電池中,電極a為負(fù)極,電極反應(yīng)式為C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O,使用空氣代替氧氣 ,空氣中的CO2會(huì)與KOH溶液反應(yīng),降低溶液的堿性,同時(shí)反應(yīng)中也會(huì)消耗KOH;
(3)酸性乙醇燃料電池中,電極b為正極,電極反應(yīng)式為3O2+12H+?+12e-= 6H2O;
(4)根據(jù)圖示,a為負(fù)極,原電池中陰離子由正極向負(fù)極移動(dòng),CO32-向電極a移動(dòng);
Ⅱ.(1)在相同溫度下由于乙烯轉(zhuǎn)化率為p1<p2<p3<p4,由C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)可知正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),所以增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),乙烯的轉(zhuǎn)化率提高,因此壓強(qiáng)關(guān)系是p1<p2<p3<p4;
(2)若要進(jìn)一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率,除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外,還可以改變物質(zhì)的濃度,如從平衡體系中將產(chǎn)物乙醇分離出來(lái),或增大水蒸氣的濃度,改變二者物質(zhì)的量的比等。據(jù)此解答。
【詳解】I. (1)燃料電池中通入燃料的為負(fù)極,通入氧氣或空氣的為正極,三種乙醇燃料電池中正極反應(yīng)物均為氧氣。本小題答案為:O2。
(2)堿性乙醇燃料電池中,電極a為負(fù)極,電極反應(yīng)式為C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O,使用空氣代替氧氣 ,空氣中的CO2會(huì)與KOH溶液反應(yīng),降低溶液的堿性,同時(shí)反應(yīng)中也會(huì)消耗KOH。本小題答案為:C2H5OH+16OH--12e-=2CO32-+11H2O;空氣中的CO2會(huì)與KOH溶液反應(yīng),降低溶液的堿性,同時(shí)反應(yīng)中也會(huì)消耗KOH。
(3)酸性乙醇燃料電池中,電極b為正極,電極反應(yīng)式為3O2+12H+?+12e-= 6H2O。本小題答案為:3O2+12H+?+12e-= 6H2O。
(4)根據(jù)圖示,a為負(fù)極,原電池中陰離子由正極向負(fù)極移動(dòng),CO32-向電極a移動(dòng)。本小題答案為:a。
Ⅱ.(1)在相同溫度下由于乙烯轉(zhuǎn)化率為p1<p2<p3<p4,由C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)可知正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),所以增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),乙烯的轉(zhuǎn)化率提高,因此壓強(qiáng)關(guān)系是p1<p2<p3<p4。本小題答案為:p1<p2<p3<p4;反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),乙烯的轉(zhuǎn)化率增大,所以相同條件下,轉(zhuǎn)化率越大的代表壓強(qiáng)越大。
(2)若要進(jìn)一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率,除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外,還可以改變物質(zhì)的濃度,如從平衡體系中將產(chǎn)物乙醇分離出來(lái),或增大水蒸氣的濃度,改變二者物質(zhì)的量的比等。本小題答案為:其他條件不變,增加H2O(g)的濃度;其他條件不變,移出生成物。
37.氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如下圖所示。
(1)溶液A的溶質(zhì)是_______。
(2)電解飽和食鹽水的離子方程式是_______。
(3)電解時(shí)用鹽酸控制陽(yáng)極區(qū)溶液的pH在2~3。用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋鹽酸的作用:_______。
(4)電解所用的鹽水需精制,去除有影響的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-[c(SO42-)>c(Ca2+)]。精制流程如下(淡鹽水和溶液A來(lái)自電解池):
①鹽泥a除泥沙外,還含有的物質(zhì)是________。
②過(guò)程I中將NH4+轉(zhuǎn)化為N2的離子方程式是________。
③BaSO4的溶解度比BaCO3的小。過(guò)程II中除去的離子有________。
④過(guò)程III中Na2SO3的作用是除去鹽水b中的NaClO,參加反應(yīng)的Na2SO3與NaClO的物質(zhì)的量之比為_(kāi)_______。
【答案】 (1). NaOH (2). 2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH- (3). Cl2與水反應(yīng):Cl2+H2OH++Cl-+HClO,增大HCl的濃度使平衡逆向移動(dòng),減少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2的逸出 (4). Mg(OH)2 (5). 2NH4-+3Cl2+8OH-=N2↑+6Cl-+8H2O (6). SO42-、Ca2- (7). 1:1
【解析】
【分析】
(1)依據(jù)裝置圖中氯氣和氫氣生成的位置判斷,生成氯氣的一極為電解池的陽(yáng)極,生成氫氣的一極為電解池的陰極,溶液中氫離子在陰極得到電子生成氫氣,氫氧根離子濃度增大,溶液中的Na+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向陰極移動(dòng),則溶液A為氫氧化鈉溶液;
(2)電解飽和食鹽水,依據(jù)電極反應(yīng)判斷生成的產(chǎn)物,書(shū)寫(xiě)離子方程式;
(3)根據(jù)陽(yáng)極產(chǎn)物和平衡移動(dòng)原理分析;
(4)①由于溶液中含有Mg2+,所以用溶液A(即NaOH)調(diào)節(jié)溶液的pH時(shí),會(huì)產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀,即鹽泥a中還含有Mg(OH)2;
②淡鹽水中含有氯氣,氯氣具有強(qiáng)氧化性,可將NH4+氧化為N2,而氯氣被還原成Cl-,方程式為2NH4++3Cl2+8OH-=N2↑+6Cl-+8H2O;
③沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng),一般說(shuō)來(lái),溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。由于BaSO4的溶解度比BaCO3的小,所以加入BaCO3后,溶液中的SO42-就結(jié)合Ba2+生成更難溶的BaSO4沉淀,同時(shí)溶液中還存在Ca2+,而CaCO3也屬于難溶性物質(zhì),因此還會(huì)生成CaCO3沉淀;
④NaClO具有強(qiáng)氧化性,可將Na2SO3氧化成Na2SO4,方程式為NaSO3+NaClO=Na2SO4+NaCl,參加反應(yīng)的Na2SO3與NaClO的物質(zhì)的量之比為1:1。據(jù)此解答。
【詳解】(1)依據(jù)裝置圖中氯氣和氫氣生成的位置判斷,生成氯氣的一極為電解池的陽(yáng)極,生成氫氣的一極為電解池的陰極,溶液中氫離子在陰極得到電子生成氫氣,氫氧根離子濃度增大,溶液中的Na+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜向陰極移動(dòng),則溶液A為氫氧化鈉溶液。本小題答案為:NaOH。
(2)電解飽和食鹽水,溶液中的氯離子在陽(yáng)極失電子生成氯氣,氫離子在陰極得到電子生成氫氣,陰極附近氫氧根離子濃度增大生成氫氧化鈉,反應(yīng)的離子方程式:2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑。本小題答案為:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。
(3)電解時(shí)用鹽酸控制陽(yáng)極區(qū)溶液的pH在2~3的作用是促使化學(xué)平衡Cl2+H2O?HCl+HClO向左移動(dòng),減少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2的逸出。本小題答案為:Cl2與水反應(yīng):Cl2+H2O?H++Cl-+HClO,增大HCl的濃度使平衡逆向移動(dòng),減少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2的逸出。
(4)①由于溶液中含有Mg2+,所以用溶液A(即NaOH)調(diào)節(jié)溶液的pH時(shí),會(huì)產(chǎn)生Mg(OH)2沉淀,即鹽泥a中還含有Mg(OH)2。本小題答案為:Mg(OH)2。
②淡鹽水中含有氯氣,氯氣具有強(qiáng)氧化性,可將NH4+氧化為N2,而氯氣被還原成Cl-,方程式為2NH4++3Cl2+8OH-=N2↑+6Cl-+8H2O。 本小題答案為:2NH4++3Cl2+8OH-=N2↑+6Cl-+8H2O。
③沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)就是沉淀溶解平衡的移動(dòng),一般說(shuō)來(lái),溶解度小的沉淀轉(zhuǎn)化成溶解度更小的沉淀容易實(shí)現(xiàn)。由于BaSO4的溶解度比BaCO3的小,所以加入BaCO3后,溶液中的SO42-就結(jié)合Ba2+生成更難溶的BaSO4沉淀,同時(shí)溶液中還存在Ca2+,而CaCO3也屬于難溶性物質(zhì),因此還會(huì)生成CaCO3沉淀。本小題答案為:SO42-、Ca2+。
④NaClO具有強(qiáng)氧化性,可將Na2SO3氧化成Na2SO4,方程式為NaSO3+NaClO=Na2SO4+NaCl,參加反應(yīng)的Na2SO3與NaClO的物質(zhì)的量之比為1:1。本小題答案為:1:1。
38.為探究FeCl3溶液中的離子平衡和離子反應(yīng),某小組同學(xué)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。
(1)配制50 mL 1.0 mol·L?1的FeCl3溶液,測(cè)其pH約為0.7,即c(H+) = 0.2 mol·L?1。
①用化學(xué)用語(yǔ)解釋FeCl3溶液呈酸性的原因:_______________________________________。
②下列實(shí)驗(yàn)方案中,能使FeCl3溶液pH升高的是_______________________________(填字母序號(hào))。
a.加水稀釋 b. 加入FeCl3固體
c.滴加濃KSCN溶液 d. 加入NaHCO3固體
(2)小組同學(xué)利用上述FeCl3溶液探究其與足量鋅粉的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下:
操作
現(xiàn)象
向反應(yīng)瓶中加入6.5 g鋅粉,然后加入50 mL 1.0 mol·L?1的FeCl3溶液,攪拌
溶液溫度迅速上升,稍后出現(xiàn)紅褐色沉淀,同時(shí)出現(xiàn)少量氣泡;反應(yīng)一段時(shí)間后靜置,上層溶液為淺綠色,反應(yīng)瓶底部有黑色固體
收集檢驗(yàn)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體
集氣管口靠近火焰,有爆鳴聲
已知:Zn的性質(zhì)與Al相似,能發(fā)生反應(yīng):Zn + 2NaOH = Na2ZnO2 + H2 ↑
① 結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和平衡移動(dòng)原理解釋出現(xiàn)紅褐色沉淀的原因:___________________________________。
② 用離子方程式解釋反應(yīng)后溶液為淺綠色的原因:_______________________________________________________。
③ 分離出黑色固體,經(jīng)下列實(shí)驗(yàn)證實(shí)了其中含有的主要物質(zhì)。
i. 黑色固體可以被磁鐵吸引;
ii. 向黑色固體中加入足量的NaOH溶液,產(chǎn)生氣泡;
iii. 將ii中剩余固體用蒸餾水洗滌后,加入稀鹽酸,產(chǎn)生大量氣泡;
iv. 向iii反應(yīng)后的溶液中滴加KSCN溶液,無(wú)變化。
a. 黑色固體中一定含有的物質(zhì)是________________________________________。
b. 小組同學(xué)認(rèn)為上述實(shí)驗(yàn)無(wú)法確定黑色固體中是否含有Fe3O4 , 理由是__________________。
(3)為進(jìn)一步探究上述1.0 mol·L?1 FeCl3溶液中Fe3+和H+氧化性的相對(duì)強(qiáng)弱,繼續(xù)實(shí)驗(yàn)并觀察到反應(yīng)開(kāi)始時(shí)現(xiàn)象如下:
操作
現(xiàn)象
將5 mL 1.0 mol·L?1的FeCl3溶液與0.65 g鋅粉混合
溶液溫度迅速上升,開(kāi)始時(shí)幾乎沒(méi)有氣泡
將___與0.65 g鋅粉混合
溶液中立即產(chǎn)生大量氣泡
小組同學(xué)得出結(jié)論:在1.0 mol·L?1 FeCl3溶液中,F(xiàn)e3+的氧化性比H+更強(qiáng)。
【答案】(1)① Fe3++ 3H2OFe(OH)3+ 3H+;② acd
(2)① 溶液溫度升高,反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)H2使溶液中c(H+)降低,都會(huì)促進(jìn)Fe3++ 3H2OFe(OH)3+ 3H+正向移動(dòng),出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3沉淀;② 2Fe3++ Zn = 2Fe2+ + Zn2+;③ a. Fe和Zn;b. iii中,若存在Fe3O4,稀鹽酸與Fe3O4反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+可與Fe繼續(xù)反應(yīng)生成Fe2+,導(dǎo)致在iv中檢測(cè)不到Fe3+,與沒(méi)有Fe3O4得到的iv中現(xiàn)象相同
(3)5 mL 0.2 mol·L-1(或pH = 0.7)的鹽酸 (可不考慮Cl-對(duì)反應(yīng)的影響)
【解析】
試題分析:(1)①FeCl3溶液呈酸性是因?yàn)槁然F水解的結(jié)果,故答案為:Fe3++ 3H2OFe(OH)3+ 3H+;
② a. 加水稀釋?zhuān)M管促進(jìn)氯化鐵水解,但氫離子濃度減小,pH增大,正確;b. 加入FeCl3固體,氯化鐵溶液的濃度增大,水解程度減小,但氫離子濃度增大,pH減小,錯(cuò)誤;c. 滴加濃KSCN溶液,使得鐵離子濃度減小,F(xiàn)e3++ 3H2OFe(OH)3+ 3H+逆向移動(dòng),酸性減弱,pH增大,正確;d. 加入NaHCO3固體,使得氫離子濃度減小,pH增大,正確;故選acd;
(2)①溶液溫度升高,反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)H2使溶液中c(H+)降低,都會(huì)促進(jìn)Fe3++ 3H2OFe(OH)3+ 3H+正向移動(dòng),出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3沉淀,故答案為:溶液溫度升高,反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)H2使溶液中c(H+)降低,都會(huì)促進(jìn)Fe3++ 3H2OFe(OH)3+ 3H+正向移動(dòng),出現(xiàn)紅褐色Fe(OH)3沉淀;
② 鋅與鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成亞鐵離子,使得反應(yīng)后溶液為淺綠色,故答案為:2Fe3++ Zn = 2Fe2+ + Zn2+;
③a. 黑色固體可以被磁鐵吸引說(shuō)明含有鐵,向黑色固體中加入足量的NaOH溶液,產(chǎn)生氣泡,說(shuō)明含有鋅,因此黑色固體中一定鐵和鋅,故答案為:Fe和Zn;
b. iii中,若存在Fe3O4,稀鹽酸與Fe3O4反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+可與Fe繼續(xù)反應(yīng)生成Fe2+,導(dǎo)致在iv中檢測(cè)不到Fe3+,與沒(méi)有Fe3O4得到的iv中現(xiàn)象相同,故答案為:iii中,若存在Fe3O4,稀鹽酸與Fe3O4反應(yīng)產(chǎn)生的Fe3+可與Fe繼續(xù)反應(yīng)生成Fe2+,導(dǎo)致在iv中檢測(cè)不到Fe3+,與沒(méi)有Fe3O4得到的iv中現(xiàn)象相同;
(3)要使得溶液中立即產(chǎn)生大量氣泡,可以用5 mL 0.2 mol·L-1的鹽酸于鋅反應(yīng),根據(jù)探究目的:比較1.0 mol·L?1 FeCl3溶液中Fe3+和H+氧化性的相對(duì)強(qiáng)弱。將5 mL 1.0 mol·L?1的FeCl3溶液與0.65 g鋅粉混合,溶液溫度迅速上升,開(kāi)始時(shí)幾乎沒(méi)有氣泡,說(shuō)明發(fā)生鐵離子與鋅的氧化還原反應(yīng),而不是水解生成的氫離子與鋅反應(yīng),從而說(shuō)明在1.0 mol·L?1 FeCl3溶液中,F(xiàn)e3+的氧化性比H+更強(qiáng),故答案為:5 mL 0.2 mol·L-1的鹽酸。
考點(diǎn):考查了鐵及其化合物的性質(zhì)、物質(zhì)性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。
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