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- 2021-07-02 发布
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黄冈市浠水实验高中2019年秋季高二年级十二月月考化学试题
一、单选题(本大题共16小题,共48分)
1. 下列溶液中有关物质的量浓度关系不正确的是
A. pH=2的HA溶液与pH=12的MOH溶液任意比混合:c(H+) +c(M+) ==c(OH-) +c(A-)
B. pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液:c(NaOH)<c(Na2CO3)<c(CH3COONa)
C. 物质的量浓度相等CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合:c(CH3COO-) +2c(OH-) = 2c(H+) +c(CH3COOH)
D. 0.1 mol/L的NaHA溶液,其pH = 4:c(HA-)>c(H+)>c(H2A)>c(A2—)
【答案】D
【解析】
【详解】A、根据电荷守恒可知,pH=2的HA溶液与pH=12的MOH溶液任意比混合后c(H+) + c(M+) =c(OH-) + c(A-),A正确;
B、氢氧化钠是强碱,完全电离出OH-,碳酸钠和醋酸钠水解溶液显碱性。因为碳酸的酸性弱于醋酸的酸性,因此碳酸钠的水解程度强于醋酸钠的水解程度,因此溶液的碱性强于醋酸钠溶液的碱性,所以在pH相等的CH3COONa、NaOH和Na2CO3三种溶液中c(NaOH)<c(Na2CO3)<c(CH3COONa),B正确;
C、物质的量浓度相等CH3COOH和CH3COONa溶液等体积混合后,根据电荷守恒可知c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+)。根据物料守恒可知c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+),所以c(CH3COO-) +2c(OH-) = 2c(H+) + c(CH3COOH),C正确;
D、0.1mol·L-1的NaHA溶液,其pH=4,这说明HA-的电离程度强于其水解程度,因此粒子浓度大小关系:c(HA-)>c(H+)>c(A2-)>c(H2A),D不正确;
答案选D。
2.下列实验操作规范且能达到目的的是
目的
操作
A
取20.00 mL盐酸
在50 mL酸式滴定管中装入盐酸,调整初始读数为30.00 mL后,将剩余盐酸放入锥形瓶
B
清洗碘升华实验所用试管
先用酒精清洗,再用水清洗
C
测定醋酸钠溶液pH
用玻璃棒蘸取溶液,点在湿润的pH试纸上
D
配制浓度为0.010 mol·L-1的KMnO4溶液
称取KMnO4固体0.158 g,放入100 mL容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A. 50 mL酸式滴定管的50.00 mL刻度下方没有刻度,但仍有盐酸,所以调整初始读数为30.00 mL后,放入锥形瓶中盐酸的体积大于20.00 mL,A项错误;
B. 碘易溶于酒精,清洗试管中附着的碘可以先用酒精清洗,再用水清洗,B项正确;
C. 醋酸钠溶液呈碱性,测定醋酸钠溶液的pH时,pH试纸不能预先湿润(湿润相当于将溶液稀释),否则测定的pH会偏小,C项错误;
D. 不能在容量瓶中直接配制溶液,D项错误。
故答案选B。
3.时,下列有关电解质溶液说法正确的是
A. 稀醋酸中加入冰醋酸,醋酸电离平衡右移,电离度增大
B. 向NaF溶液中滴加硫酸至中性时,
C. 向氨水中加入固体溶液中增大
D. AgCl在水和NaCl溶液中的溶度积分别为、,则
【答案】B
【解析】
【详解】A.稀醋酸中加入冰醋酸,醋酸电离平衡右移,但电离度减小,故A错误;
B.向NaF溶液中滴加硫酸至中性时,溶液中物料守恒为:c(Na+)=c(HF)+c(F-),电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(F-)+2c(SO42-),消去钠离子的浓度可得:c(HF)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO42-),溶液显中性,则c(H+)=c(OH-),所以c(HF)=2c(SO42-),则c(SO42-)<c(HF),故B正确;
C.铵根离子的水解常数Kh=,溶液的温度不变,水解常数不变,故C错误;
D.溶度积只与温度有关,与溶液的浓度无关,所以AgCl在水和NaCl溶液中的溶度积分别为K1、K2,则K1=K2,故D错误;
故答案为B。
4.如图所示,甲池的总反应式为:,下列关于该电池工作时的说法正确的是
A. 该装置工作时,Ag电极上有气体生成
B. 甲池中负极反应为
C. 甲池和乙池中的溶液的pH均减小
D. 当甲池中消耗 时,乙池中理论上最多产生固体
【答案】C
【解析】
甲池能自发的发生氧化还原反应而作原电池,通入肼的电极为负极,通入氧气的电极为正极,负极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O,正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-,乙池为电解池,阴极电极反应为 Cu2++2e-=Cu、阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,A.通入肼的电极为负极,负极与阴极相连,银极为阴极,铜离子得电子生成铜单质,选项A错误;B.甲池负极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O,氢离子不能在碱性溶液中出现,选项B错误;C.甲池生成水,导致溶液中KOH浓度降低,则溶液pH减小,乙池中氢氧根离子放电,导致溶液pH减小,选项C正确;D.甲池N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O,消耗0.1mol N2H4时,转移0.4mol电子,乙池Cu2++2e-=Cu,产生0.2mol铜,为12.8g固体,选项D错误。答案选C。
点睛:本题考查了原电池和电解池原理,根据电极反应确定电极上的生成物及溶液pH
变化,难点是电极反应式的书写及计算。甲池能自发的发生氧化还原反应而作原电池,通入肼的电极为负极,通入氧气的电极为正极,负极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O,正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-,乙池为电解池,阴极电极反应为 Cu2++2e-=Cu、阳极反应为4OH--4e-=2H2O+O2↑,据此分析解答。
5.下列分子均属于极性分子且中心原子均为sp3杂化的是( )
A. CH4、 P4 B. SO2、 CHCl3
C. PCl3、SO3 D. NH3、 H2O
【答案】D
【解析】
【详解】A. CH4中C原子形成4个σ键,孤电子对个数为0,价层电子对数为4,为sp3杂化,分子构型正四面体形,空间结构对称为非极性分子;P4分子构型正四面体形,空间结构对称为非极性分子,故A错误;
B. SO2中S原子形成2个δ键,孤电子对个数=1/2(6−2×2)=1,价层电子对数为3,为sp2杂化,分子构型为V形,空间结构不对称为极性分子;CHCl3中C原子形成4个σ键,没有孤电子对,价层电子对数为4,为sp3杂化,空间结构不对称为极性分子,故B错误;
C. PCl3中P原子形成3个σ键,孤电子对个数=1/2×(5−3×1)=1,价层电子对数为4,为sp3杂化,分子构型为三角锥形,空间结构不对称为极性分子;SO3中S原子形成3个σ键,孤电子对个数=1/2×(6−2×3)=0,价层电子对数为3,为sp2杂化,分子构型为平面三角形,空间结构对称为非极性分子,故C错误;
D. NH3中N原子形成3个σ键,有1个孤电子对,为sp3杂化,分子构型为三角锥形,空间结构不对称为极性分子;H2O中O原子形成2个σ键,有2个孤电子对,为sp3杂化,分子构型为V形,空间结构不对称为极性分子,故D正确;
本题选D。
【点睛】分子空间结构不对称,正负电荷中心不重合,从整个分子来看,电荷的分布是不均匀的,不对称的,这样的分子为极性分子;中心原子的杂化类型为sp3,说明该分子中心原子的价层电子对个数是4,据此判断。
6.现有四种元素的基态原子的电子排布式如下:; ; ; 则下列有关比较中正确的是( )
A. 电负性: B. 原子半径:
C. 第一电离能: D. 最高正化合价:
【答案】A
【解析】
【详解】由四种元素基态原子电子排布式可知,①1s22s22p63s23p2为Si元素; ②1s22s22p63s23p3为P元素; ③1s22s22p3为N元素; ④1s22s22p4为O元素;
A.同周期自左而右电负性增大,所以电负性Si<P<S,N<O,同主族从上到下电负性减弱,所以电负性N>P,O>S,故电负性Si<P<N<O,即④>③>②>①,故A正确;
B.同周期自左而右原子半径减小,所以原子半径Si>P,N>O,故B错误;
C.同周期自左而右第一电离能呈增大趋势,但N、P元素原子np能级容纳3个电子,为半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,所以第一电离能Si<P,N>O,故C错误;
D.最高正化合价等于最外层电子数,但O元素没有最高正化合价,所以最高正化合价:③=②>①,故D错误;
故答案为A。
7.根据下列五种元素的电离能数据(单位:kJ·mol-1),判断下列说法不正确的是( )
元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2 080
4 000
6 100
9 400
R
500
4 600
6 900
9 500
S
740
1 500
7 700
10 500
T
580
1 800
2 700
11 600
U
420
3 100
4 400
5 900
A. 元素的电负性最大的可能是Q元素
B. R和S均可能与U在同一主族
C. U元素可能在周期表s区
D. 原子的价电子排布为ns2np1的可能是T元素
【答案】B
【解析】
试题分析:A、由元素的电离能可以看出,Q的第一电离能较大,说明Q元素原子对电子的吸引能力强,可能是五种元素中电负性最大的元素,正确;B、R和U的第一电离能较小,第二电离能剧增,最外层电子数为1,二者位于同一族,S的第一、第二电离能较小,第三电离能剧增,最外层电子数为2,与R、U不在同一主族,错误;C、U的第一电离能较小,第二电离能剧增,最外层电子数为1,原子的价电子排布可能为ns1,在周期表的s区,正确;D、T 的第一、第二、第三电离能较小,第四电离能剧增,表现+3价,最外层电子数为3,原子的价电子排布为ns2np1,正确。
考点:考查原子结构与元素的性质。
8.下列微粒中含有配位键的是( )
;;;;;;。
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】①H3O+中,O上含有孤电子对,H+有空轨道,可以形成配位键,故①含有配位键;
②NH4+中,N上含有孤电子对,H+有空轨道,可以形成配位键,故②含有配位键;
③[Cu(H2O)4]2+中,Cu2+含有空轨道,H2O中O含有孤电子对,可以形成配位键,故③含有配位键;
④[Fe(SCN)6]3-中,Fe3+含有空轨道,SCN-中S含有孤电子对,可以形成配位键,故④含有配位键;
⑤CuCl42-中,Cu2+含有空轨道,Cl-
含有孤电子对,可以形成配位键,故⑤含有配位键;
⑥CH4不含有配位键,故⑥不含有配位键;
⑦NH3不含有配位键,故⑦不含有配位键;
综上,含有配位键的有①②③④⑤,故答案为A。
9.判断物质在不同溶剂中的溶解性时,有一条经验规律:“极性分子组成的溶剂易溶解极性分子组成的溶质;非极性分子组成的溶剂易溶解非极性分子组成的溶质”下列如图装置中,不宜用作HCl尾气吸收的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】HCl是极性分子,水是极性分子,四氯化碳是非极性分子,氯化氢易溶于水,难溶于四氯化碳;
A.倒置的漏斗可防倒吸,故A不选;
B.氯化氢难溶于四氯化碳,可防倒吸,故B不选;
C.氯化氢易溶于水,会发生倒吸,故C选;
D.球形干燥管能防止倒吸,故D不选;
故答案为C。
【点睛】考查尾气处理装置,注意根据“相似相溶”规律解题,HCl是极性分子,水是极性分子,四氯化碳是非极性分子,则HCl极易溶于水,难溶于四氯化碳,吸收HCl时不能直接将导管插入水中,必须使用防止倒吸的装置;常用的方法为:使用倒置的漏斗、使用球形干燥管、使用四氯化碳和水的混合液。
10.298 K时,在20.0 mL 0.10mol·L-1氨水中滴入0.10mol·L-1的盐酸,溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知0.10 mol·L-1 氨水的电离度为1.32%,下列有关叙述正确的是
A. 该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂
B. M点对应的盐酸体积为20.0 mL
C. M点处的溶液中c(NH4+)=c(Cl-)=c(H+)=c(OH-)
D. N点处的溶液中pH<12
【答案】D
【解析】
【详解】A.强酸弱碱相互滴定时,由于生成强酸弱碱盐使溶液显酸性,而石蕊的变色范围为5-8,无法控制滴定终点,应选择甲基橙作指示剂,故A错误;
B.如果M点盐酸体积为20.0mL,则二者恰好完全反应生成氯化铵,氯化铵中铵根离子水解导致该点溶液应该呈酸性,要使溶液呈中性,则氨水应该稍微过量,所以盐酸体积小于20.0mL,故B错误;
C.M处溶液呈中性,则存在c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒得c(NH4+)=c(Cl-),该点溶液中溶质为氯化铵和一水合氨,铵根离子水解而促进水电离、一水合氨抑制水电离,铵根离子水解和一水合氨电离相互抑制,水的电离程度很小,该点溶液中离子浓度大小顺序是c(NH4+)=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-),故C错误;
D.N点为氨水溶液,氨水浓度为0.10mol•L-1,该氨水电离度为1.32%,则该溶液中c(OH-)=0.10mol/L×1.32%=1.32×10-3 mol/L,c(H+)=mol/L=7.6×10-12mol/L,所以该点溶液pH<12,故D正确;故选D。
【点睛】酸碱混合溶液定性判断,为高频考点,侧重考查学生实验操作、试剂选取、识图及分析判断能力,明确实验操作、盐类水解、弱电解质的电离等知识点是解本题关键,注意B采用逆向思维方法分析解答,知道酸碱中和滴定中指示剂的选取方法。
11.己知293K时下列物质的溶度积(单位己省略)
Ag2SO4
FeS
CuS
Ag2S
Ksp
1.2×l0-5
6.3×10-18
8.5×l0-45
6.3·10-50
A. 相同温度下,Ag2SO4、FeS、CuS 饱和溶液中:c(Cu2+)>c(Fe2+)>c(Ag+)
B. 向FeS悬浊液中滴加CuSO4溶液发生反应的离子方程式: S2-+Cu2+=CuS↓
C. 浓度均为0.004mol·L-1的AgNO3和H2SO4溶液等体积混合后不能产生沉淀
D. 向饱和Ag2S溶液中加少量Na2S固体,溶液中c(Ag+)不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.相同温度下,溶度积常数越小,溶解度越小,由表格数据可知:Ksp(Ag2SO4)>Ksp(FeS)>Ksp(CuS),所以溶解度:S(Ag2SO4)>S(FeS)>S(CuS),所以c(Cu2+)<c(Fe2+)<c(Ag+),故A错误;
B.向FeS悬浊液中滴加CuSO4溶液发生反应的离子方程式:FeS+Cu2+CuS+Fe2+,故B错误;
C.浓度均为0.004mol•L-1的AgNO3和H2SO4溶液等体积混合,则混合后c(Ag+)=c(SO42-)=0.002mol/L,则Qc(Ag2SO4)=c2(Ag+)c(SO42-)=(0.002)2×(0.002)=8×10-9,而293K时Ksp(Ag2SO4)=1.2×10-5,Qc<Ksp,不能产生沉淀,故C正确;
D.温度不变则Ksp不变,依据Ksp=c2(Ag+)c(S2-)可知,向饱和Ag2S溶液中加少量Na2S固体,硫离子浓度增大,则银离子浓度减小,故D错误;
故选C。
【点睛】本题考查了沉淀的溶解平衡和溶度积常数的应用,明确溶度积规则是解题关键。本题的易错点为C,需要根据Qc(Ag2SO4)与Ksp大小判断。
12.在一定温度下,当Mg(OH)2固体在水溶液中达到下列平衡时:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),若使固体Mg(OH)2的量减少,而且c(Mg2+)不变,可采取的措施是:
A. 加MgCl2 B. 加H2O C. 加NaOH D. 加HCl
【答案】B
【解析】
【详解】A、加入氯化镁,镁离子浓度增大,溶解平衡逆向移动,氢氧化镁的固体增加,不符合题意;
B、加水,氢氧化镁固体溶解,但溶液仍为饱和溶液,镁离子浓度不变,符合题意;
C、加入氢氧化钠,氢氧根离子浓度增大,溶解平衡逆向移动,氢氧化镁固体增加,镁离子浓度减小,不符合题意;
D、加入氯化氢,氢氧根离子浓度减小,溶解平衡正向移动,氢氧化镁固体减小,但镁离子浓度增加,不符合题意。
答案选B。
13.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点.一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH溶液作为电解质溶液。关于该电池的叙述正确的是( )
A. b极发生氧化反应
B. a极为该电池的正极
C. 放电时,电流从a极经过负载流向b极
D. a极的反应式:N2H4+4OH﹣﹣4e﹣=N2↑+4H2O
【答案】D
【解析】
【分析】
该燃料电池中,负极上燃料失电子发生氧化反应,电极反应式为:N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,电池总反应为:N2H4+O2=N2↑+2H2O,结合离子的移动方向、电流的方向分析解答。
【详解】A.该燃料电池中,通入氧化剂空气的电极b为正极,正极上氧气得电子发生还原反应,故A错误;
B、a极通入的是燃料,为该电池的负极,故B错误;
C、放电时,电流从正极b经过负载流向a极,故C错误;
D、通入燃料的电极为负极,负极上燃料失电子发生氧化反应,电极反应式为:N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O,故D正确;
故选D。
【点睛】本题考查了燃料电池,明确正负极上发生的反应是解本题关键,难点是电极反应式的书写,要结合电解质溶液的酸碱性书写,注意电流的方向和电子的流向相反。
14.铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:Fe+Ni2O3+3H2OFe(OH)2+2Ni(OH)2,下列有关该电池的说法不正确的是( )
A. 电池的电解质溶液为碱性溶液,阳离子向正极移动
B. 电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2
C. 电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低
D. 电池充电时,阳极反应2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据放电时总反应方程式可知生成物均为氢氧化物,所以电池的电解液应该为碱性溶液,阳离子向正极移动,A项正确;
B.根据放电时的总反应可知铁做还原剂失去电子,则负极反应为Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2,B项正确;
C.电池充电过程中,阴极得电子发生还原反应,电极反应为Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-,所以阴极附近溶液的pH升高,C项错误;
D.充电时阳极失电子发生氧化反应,电极反应式为2Ni(OH)2+ 2OH--2e-=Ni2O3+3H2O,D项正确;
答案选C。
15. 下列各情况,在其中Fe片腐蚀由慢到快的顺序是
A. (5)(2)(1)(3)(4) B. (5)(1)(2)(4)(3)
C. (4)(2)(1)(3)(5) D. (4)(3)(1)(2)(5)
【答案】D
【解析】
根据图知,(2)(3)装置是原电池,在(2)中,金属铁做负极,(3)中金属铁作正极,做负极的腐蚀速率快,并且两个电极金属活泼性相差越大,负极金属腐蚀速率越快,正极被保护,并且原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀,所以(2)>(3);(4)(5)装置是电解池,(4)中金属铁为阴极,(5)中金属铁为阳极,阳极金属被腐蚀速率快,阴极被保护,即(5)>(4);根据电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀,并且原电池的正极金属腐蚀速率快于电解池的阴极金属腐蚀速率,所以Fe片腐蚀由慢到快的顺序是:(4)(3)(1)(2)(5);故选D.
16.氯仿常因保存不慎而被氧化,产生剧毒物光气:,下列说法不正确的有
A. 分子为含极性键的非极性分子
B. 分子中含有3个键、一个键,中心C原子采用杂化
C. 分子中所有原子的最外层电子都满足8电子稳定结构
D. 使用前可用硝酸银稀溶液检验氯仿是否变质
【答案】A
【解析】
分析:A项,CHCl3为极性分子;B项,单键是σ键,双键中有1个σ键和1个π键,杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对;C项,COCl2分子中所有原子的最外层都满足8电子稳定结构;D项,CHCl3不会电离出Cl-,HCl在水溶液中会电离出H+和Cl-。
详解:A项,CHCl3中含C—H键和C—Cl键,C—H键和C—Cl键都是极性键,CHCl3为四面体形分子,分子中正电中心和负电中心不重合,CHCl3为极性分子,A项错误;B项,单键是σ键,双键中有1个σ键和1个π键,根据COCl2的结构式知,COCl2分子中含有3个σ键、1个π键,杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对,C原子形成3个σ键,C原子上没有孤电子对,中心原子C采用sp2杂化,B项正确;C项,COCl2的电子式为,COCl2分子中所有原子的最外层都满足8电子稳定结构,C项正确;D项,CHCl3不会电离出Cl-
,HCl在水溶液中会电离出H+和Cl-,使用前向氯仿中加入AgNO3稀溶液,若产生白色沉淀表明氯仿变质,若无明显现象表明氯仿没有变质,D项正确;答案选A。
二、填空题(本大题共5小题,共52分)
17.Ⅰ某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题甲、乙、丙三池中溶质足量,当闭合该装置的开关K时,观察到电流计的指针发生了偏转。请回答下列问题:
(1)甲、乙、丙三池中为原电池的是______ (填“甲池”、“乙池”或“丙池”)。
(2)写出甲池中A电极的电极反应式____________。
(3)丙池中F电极为______ (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”),该池的总反应化学方程式为_________。
(4)当乙池中C电极质量减轻时,甲池中B电极理论上消耗的体积为____mL(标况)。
(5)一段时间后,断开开关K。下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是____ (填选项字母)。
A.Cu
Ⅱ控制适合的条件,将反应,设计成如上图所示装置。请回答下列问题:
(6)反应开始时,乙中石墨电极上发生___(填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为_______。盐桥中的__ (填“阳”或“阴”)离子向甲溶液方向移动。
(7)电流计读数为0时,反应达到平衡状态,此时在甲中加入固体,则甲中的石墨作______ 填“正”或“负”极,该电极的电极反应式为_______________。
(Ⅲ)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为: 。
(8)放电时负极反应为______, 充电时阳极反应为_______,放电时正极附近溶液的碱性___选填“增强”“减弱”或“不变”。
【答案】 (1). 甲池 (2). CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O (3). 阴极 (4). 2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑ (5). 560 (6). BC (7). 氧化 (8). 2I--2e-=I2 (9). 阳 (10). 负 (11). Fe2+-e-=Fe3+ (12). Zn-2e-+2OH-═Zn(OH)2 (13). Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O (14). 增强
【解析】
【分析】
Ⅰ. 由图可知甲图为原电池是一甲醇燃料电池,通甲醇的A为负极、B为正极,电解质溶液为KOH溶液,则A电极反应方程式为:2CH3OH+16OH--12e-═CO32-+12H2O,B电极反应式为:3O2+12e-+6H2O=12OH-;乙池为电解池,C为阳极电极反应为:Ag-e-=Ag+,D做阴极,电极反应为Cu2++2e-=Cu;丙池为电解池,E为阳极,电极反应为:4OH--4e-=O2↑+2H2O,F电极为阴极,电极反应为:Cu2++2e-=Cu,故总反应方程式为:2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑,一段时间后,断开电键K,要使丙池恢复到反应前浓度需加入CuO或者CuCO3,据此分析解答。
Ⅱ. (6) 反应开始时,乙中碘离子失电子发生氧化反应,电极反应式为:2I--2e-=I2,Fe3+被还原成Fe2+,则发生还原反应,电极反应式为:Fe3++e-=Fe2+;盐桥中的阳离子向正极区移动;
(7) 反应达到平衡后,向甲中加入适量FeCl2固体,Fe2+浓度增大,平衡逆向移动,则Fe2+失去电子生成Fe3+;
Ⅲ. (8) 放电时,Zn被氧化生成Zn(OH)2;充电过程为电解池,Fe(OH)3失去电子生成K2FeO4;放电时正极附近产生氢氧根离子。
【详解】Ⅰ.(1) 由图可知甲池为原电池;
(2) 由图可知甲图为原电池是一甲醇燃料电池,通甲醇的A为负极,电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
(3)丙池中F电极与燃料电池的负极相连,则F电极为电解池的阴极,该池的总反应化学方程式为2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑。
(4) 乙池为电解池,C为阳极电极反应为:Ag-e-=Ag+,D做阴极,电极反应为Cu2++2e-=Cu,乙池中C极质量减轻10.8g,则其物质的量n(Ag)==0.1mol,则转移电子为0.1mol,故甲池消耗O2为0.1 mol×=0.025mol,所以体积为0.025 mol×22.4L/mol=0.56L=560mL;
(5) 一段时间后,断开电键K,要使丙池恢复到反应前浓度,根据2CuSO4+2H2O2H2SO4+2Cu+O2↑可知,需加入CuO或者CuCO3,CuO与硫酸生成硫酸铜和水,CuCO3与硫酸生成硫酸铜、二氧化碳和水,故答案为BC;
Ⅱ.(6) 反应开始时,乙中碘离子失电子发生氧化反应,为负极区,电极反应式为:2I--2e-=I2;盐桥中的阳离子向正极区移动,即向甲溶液方向移动;
(7) 反应达到平衡后,向甲中加入适量FeCl2固体,Fe2+浓度增大,平衡逆向移动,则Fe2+失去电子生成Fe3+,甲池中的石墨作负极,发生的电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+;
Ⅲ. (8) 放电时,Zn被氧化生成Zn(OH)2,是负极,则负极反应式为:Zn-2e-+2OH-═Zn(OH)2;充电过程为电解池,充电时阳极上Fe(OH)3失去电子生成K2FeO4,电极反应式为:Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O;放电时正极附近产生氢氧根离子,溶液的碱性增强。
【点睛】分析电解过程的思维程序:①首先判断阴阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活性电极;②再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴阳离子两组;③然后排出阴阳离子的放电顺序:阴极:阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+;阳极:活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH-;电解原理的应用中包含铜的精炼,注意粗铜做阳极,纯铜做阴极,含铜离子的溶液做电解质。
18.(1)Al2(SO4)3溶液加热蒸干并灼烧最终得到物质是________________(填化学式),将NaHCO3与Al2(SO4)3两者溶液混合后可做泡沫灭火剂,其原理是_____________________(用离子方程式表示)
(2)实验室溶液中常用NaOH来进行洗气和提纯。当100mL 1mol·L-1的NaOH溶液吸收标准状况下2.24LSO2时,所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为____________________________
(3)25℃时,几种离子开始沉淀时的pH如下表:
离子
Fe2+
Cu2+
Mg2+
pH
7.6
5.2
10.4
当向含相同浓度Cu2+、Mg2+、Fe2+的溶液中滴加NaOH溶液时,_____先沉淀(填离子符号),要使0.3mol·L-1硫酸铜溶液中Cu2+沉淀较为完全(当Cu2+浓度降至10-5 mol·L-1时),则应向溶液里加入氢氧化钠溶液使溶液pH为____(KspCu(OH)2=1×10-20)
【答案】 (1). Al2(SO4)3 (2). Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓ + 3CO2↑ (3). c(Na+) > c(HSO3-) > c(H+) > c(SO32-) > c(OH-) (4). Cu2+ (5). 6.5
【解析】
(1)Al2(SO4)3溶液水解生成的硫酸不挥发,加热蒸干过程中抑制硫酸铝的水解,最终得到硫酸铝,NaHCO3与Al2(SO4)3两者溶液混合发生双水解反应,离子方程式为Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓ + 3CO2↑,故答案为Al2(SO4)3;Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓ + 3CO2↑;
(2)100mL 1mol·L-1的NaOH溶液中含有NaOH0.1mol,标准状况下2.24LSO2的物质的量为0.1mol,反应收生成亚硫酸氢钠,亚硫酸氢钠溶液显酸性,所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c(Na+) > c(HSO3-) > c(H+) > c(SO32-) > c(OH-),故答案为c(Na+) > c(HSO3-) > c(H+) > c(SO32-) > c(OH-);
(3)pH小的离子先沉淀,溶度积常数越小的物质越先沉淀,所以Cu2+先沉淀, 0.3mol/L的CuSO4溶液中Cu2+沉淀较为完全(当Cu2+浓度降至10-5 mol·L-1时),则应向溶液里加NaOH溶液,c(Cu2+)=10-5mol/L,c(0H-)==10-7.5mol/L,c(H+)=10-6.5mol/L,所以pH=6.5,故答案为Cu2+;6.5。
19.请完成下列各题的填空:
(1)氢化钠(NaH)电子式为______,氢负离子的离子结构示意图为______;
(2)元素X最外层电子数是次外层电子数的2倍,该元素名称是___,该元素核外电子排布式为______,画出该元素的外围电子排布图______;
(3)前四周期元素中,未成对电子数为5的元素符号是___ ,该元素在周期表中的位置为第__周期___族, ___区;
(4)C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为______,由这三种元素和氢原子共同组成的离子化合物的化学式为______,
(5)亚硒酸根离子(SeO32-)的VSEPR模型为______,其中心原子的轨道杂化方式为______;
(6)向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水至得到蓝色透明溶液后,再加入极性较小的溶剂乙醇,析出深蓝色晶体,该晶体中配离子为____ ,配离子中的配位体为___ ,配位数为___。
【答案】 (1). Na+[:H]- (2). (3). 碳 (4). 1s22s22p2 (5). 2s22p2 (6). Mn (7). 四 (8). ⅤⅡB (9). d (10). N>O>C (11). NH4HCO3或者(NH4)2CO3 (12). 四面体型 (13). sp3 (14). Cu2+ (15). NH3 (16). 4
【解析】
分析】
(1)NaH是离子化合物,阴离子是H-,结构示意图为;
(2)根据原子核外电子的排列情况是:第一层排满了只能排2个电子,第二层排满了只能排8个电子,最外层不能超过8个电子分析;
(3)前四周期元素中,未成对电子数为5即外围电子排布图为3d54s2,原子序数为25,据此分析;
(4)C、O、N元素都是第二周期非金属元素,同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p能级是半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素;根据组成离子化合物,则为铵盐,据此答题;
(5)SeO32-中心原子Se原子孤电子对数为=1,价层电子对数=3+1=4;
(6)NH3中N原子提供孤对电子,Cu2+提供空轨道,形成配位键,据此分析。
【详解】(1)NaH是离子化合物,阴离子是H-,NaH的电子式为Na+[:H]-,氢负离子的离子结构示意图为;
(2)原子核外电子的排列情况是:第一层排满了只能排2个电子,第二层排满了只能排8个电子,最外层不能超过8个电子,由某元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍,所以该元素核外电子只能有两层,所以第一层是2,第二层是4,所以质子数是6,所以是碳元素,核外电子排布式为1s22s22p2,外围电子排布图为2s22p2;
(3)前四周期元素中,未成对电子数为5即外围电子排布图为3d54s2,原子序数为25即为Mn,该元素在周期表中的位置为第四周期,ⅤⅡB族,d区;
(4)C、O、N元素都是第二周期非金属元素,同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p能级是半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能由大到小的顺序为N>O>C;由这三种元素和氢原子共同组成的离子化合物的化学式为NH4HCO3或者(NH4)2CO3;
(5)中心原子Se原子孤电子对数为=1,价层电子对数=3+1=4,则中心原子的轨道杂化方式为sp3,SeO32-离子的VSEPR构型为四面体型;
(6)NH3中N原子提供孤对电子,Cu2+提供空轨道,二者形成配位键,则该晶体中配离子为Cu2+,配离子中的配位体为NH3,配位数为4。
20.N,P,As等元素的化合物在生产和研究中有许多重要用途。请回答下列问题:
(1)意大利罗马大学的FuNvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子,该分子的空间构型与P4类似,其中氮原子的轨道杂化方式为_______,N—N键的键角为____。
(2)基态砷原子的价电子排布图为_______,砷与同周期相邻元素的第一电离能由大到小的顺序为______。
(3)配位原子对孤对电子的吸引力越弱,配体越容易与过渡金属形成配合物。与的结构相似,和过渡金属更容易形成配合物的是__________填PH4”或“”。
(4)SCl3+和是等电子体,的空间构型是_________。键键长____键键长填“”、“”或“”,原因是____________。
【答案】 (1). sp3 (2). 60° (3). (4). As>Se>Ge (5). PH3 (6). 三角锥形 (7). < (8). S 原子半径小于P原子半径,故 S-Cl 键要比 P-Cl 键短
【解析】
【分析】
(1)N4分子的空间构型与P4类似,4个N原子形成正四面体构型,每个N原子形成3个N-N键,还含有1对孤对电子;
(2)As元素处于第四周期VA族,价电子排布式为4s24p3,结合泡利原理、洪特规则画出价电子排布图;As原子4p轨道为半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素的;
(3)元素的电负性越小,对孤电子对吸引越弱,越容易形成配位键;
(4)PCl3中P原子形成3个P-Cl键,含有1对孤对电子,其空间结构三角锥形,而等电子体的结构相似;原子半径越小,原子之间形成的共价键越短。
【详解】(1)N4分子的空间构型与P4类似,4个N原子形成正四面体构型,每个N原子形成3个N-N键,还含有1对孤对电子,杂化轨道数目为4,故N原子采取sp3杂化,每个面均为正三角形,故N-N键的键角为60°;
(2)As元素处于第四周期VA族,价电子排布式为4s24p3,价电子排布图为:,As原子4p轨道为半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素的,故第一电离能:As>Se>Ge;
(3)P元素的电负性比N元素的小,P原子对孤电子对吸引更弱,容易给出孤对电子形成配位键;
(4)PCl3中P原子形成3个P-Cl键,含有1对孤对电子,其空间结构三角锥形,而等电子体的结构相似,SCl3+的空间构型是三角锥形, S 原子半径小于P原子半径,故 S-Cl 键要比 P-Cl 键短。
21.已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O.
某化学小组根据上述反应原理进行下列实验:
I.测定H2C2O4溶液的物质的量浓度
实验步骤如下:
①取待测H2C2O4溶液25.00mL放入锥形瓶中,再加入适量的稀硫酸;
②用0.1mol/L KMnO4溶液滴定至终点,记录数据;
③重复滴定2次,平均消耗KMnO4溶液20.00mL。
请回答:
(1)滴定时,将KMnO4溶液装在______(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
(2)若在步骤①操作之前,先用待测H2C2O4溶液润洗锥形瓶,则测得H2C2O4溶液的浓度会______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)步骤②中到达滴定终点时的现象为_______________________________。
(4)计算H2C2O4溶液的物质的量浓度为__________mol/L。
II.探究反应物浓度对化学反应速率的影响设计如下实验方案(实验温度均为25℃):
实验序号
体积V/mL
0.1mol•L-1KMnO4溶液
0.11mol•L-1H2C2O4溶液
0.11mol•L-1H2SO4溶液
H2O
①
2.0
5.0
6.0
7.0
②
2.0
8.0
6.0
V1
③
2.0
V2
6.0
2.0
请回答:
(5)表中v1=______。
(6)实验中需要测量的数据是______________________________。
(7)实验中______(填“能”或“不能”)用0.2mol/L盐酸代替0.1mol/LH2SO4溶液,理由是_________。
【答案】 (1). 酸式 (2). 偏大 (3). 溶液由无色变为紫红色且在半分钟内不褪色 (4). 0.2 (5). 4.0 (6). 10.0 (7). KMnO4溶液完全褪色所需的时间 (8). 不能,KMnO4能氧化盐酸。
【解析】
【分析】
(1)高锰酸钾溶液具有氧化性,能腐蚀橡胶管;
(2)引起滴定过程中消耗标准溶液体积增大,故测定溶液浓度偏大;
(3)KMnO4溶液显紫红色;
(4)根据C(待测)=以及5H2C2O4~2MnO4-计算;
(5)H2O的体积是为了保证溶液总体积一致;
(6)可根据KMnO4溶液完全褪色所需的时间判断反应速率;
(7)KMnO4能氧化盐酸。
【详解】(1)高锰酸钾溶液具有氧化性,能腐蚀橡胶管,不能盛装碱式滴定管,故将KMnO4溶液装在酸式滴定管中;
(2)若在步骤①操作之前,先用待测H2C2O4溶液润洗锥形瓶,待测H2C2O4溶液量多了,滴定过程中消耗标准溶液体积增大,故测定溶液浓度偏大;
(3)该实验是氧化还原滴定,终点时KMnO4
溶液恰好过量一滴,溶液会显紫红色,30秒内不变色;
(4)根据化学方程式可知,5H2C2O4~2MnO4-,则C(H2C2O4)==0.2 mol/L;
(5)加入H2O是为了保证溶液总体积一致,故其他体积保持相同,只有草酸浓度这个变量,探究草酸浓度对化学反应速率的影响,故v1=4.0;
(6)KMnO4溶液显紫红色,可根据KMnO4溶液完全褪色所需的时间判断反应速率;
(7)实验中不能用0.2mol/L盐酸代替0.1mol/LH2SO4溶液,因为KMnO4能氧化盐酸生成氯气,消耗高锰酸钾,影响测定结果。