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- 2021-08-06 发布
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2016-2017学年湖南省长沙市浏阳一中高二(上)期中化学试卷
一、选择题(本题共15个小题,每小题3分,每小题只有一个正确答案.)
1.对于有气体参加的化学反应来说,下列说法不正确的是( )
A.压缩容器体积,增大压强,活化分子百分数不变,化学反应速率增大
B.升高温度,活化分子百分数增大,化学反应速率增大
C.加入反应物,活化分子百分数增大,化学反应速率增大
D.使用催化剂,降低了反应所需的活化能,活化分子百分数增大,化学反应速率增大
2.NA代表阿伏加德罗常数值,下列说法正确的是( )
A.46g NO2和N2O4混合气体中含有原子数为3NA
B.标准状况下22.4 L HF中含原子数为2NA
C.1L 1mol/L醋酸溶液中离子总数为2NA
D.7.1g氯气与足量NaOH溶液反应转移的电子数为0.2NA
3.下列有关实验装置的说法中正确的是( )
A.
用图装置制取干燥纯净的NH3
B.
用图装置实验室制备Fe(OH)2
C.
用图装置可以完成“喷泉”实验
D.
用图装置测量Cu与浓硝酸反应产生气体的体积
4.向足量H2SO4溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1 Ba(OH)2溶液,放出的热量是5.12kJ.如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1盐酸时,放出的热量为2.2 kJ.则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为( )
A.Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)═BaSO4(s)△H=﹣2.92 kJ•mol﹣1
B.Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)═BaSO4(s)△H=﹣18 kJ•mol﹣1
C.Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)═BaSO4(s)△H=﹣73 kJ•mol﹣1
D.Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)═BaSO4(s)△H=﹣0.72 kJ•mol﹣1
5.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律(图中P表示压强,T表示温度,n表示物质的量):
根据以上规律判断,下列结论正确的是( )
A.反应Ⅰ:△H>0,P2>P1
B.反应Ⅱ:△H<0,T1<T2
C.反应Ⅲ:△H>0,T2>T1或△H<0,T2<T1
D.反应Ⅳ:△H<0,T2>T1
6.为探究NaHCO3、Na2CO3和盐酸(以下盐酸浓度均为1mol•L﹣1
)反应过程中的热效应,实验测得如下数据:
序号
35mL试剂
固体
混合前
温度/℃
混合后
温度/℃
①
水
2.5g NaHCO3
20.0
18.5
②
水
3.2g Na2CO3
20.0
24.3
③
盐酸
2.5g NaHCO3
20.0
16.2
④
盐酸
3.2g Na2CO3
20.0
25.1
由此得出的结论正确的是( )
A.Na2CO3溶液与盐酸的反应是吸热反应
B.NaHCO3溶液与盐酸的反应是放热反应
C.20.0℃时,含3.2 g Na2CO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于25.1℃
D.20.0℃时,含2.5 g NaHCO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于16.2℃
7.人体血液的正常pH约为7.35~7.45,若在外界因素作用下突然发生改变就会引起“酸中毒”或“碱中毒”,甚至有生命危险.由于人体体液的缓冲系统中存在如下平衡:H++HCO3﹣⇌H2CO3⇌CO2+H2O,H++PO43﹣⇌HPO42﹣,H++HPO42﹣⇌H2PO4﹣故能维持血液pH的相对稳定,以保证正常生理活动.下列说法中不合理的是( )
A.当强酸性物质进入人体的体液后,上述缓冲系统的平衡向右移,从而维持pH稳定
B.某病人静脉滴注生理盐水后,血液被稀释,会导致c(H+)显著减小,pH显著增大,可能会引起碱中毒
C.当强碱性物质进入人体的体液后,上述缓冲系统的平衡向左移,从而维持pH稳定
D.在人体进行呼吸活动时,如CO2进入血液,会使平衡向左移动,c(H+)增大,pH略减小
8.化学反应可视为旧健断裂和新键形成的过程,化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)出的能量.已知白磷和P4O6
的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能:P﹣P 198kJ•mol﹣1、P﹣O 360kJ•mol﹣1、氧气分子内氧原子间的键能为:498kJ•mol﹣1.则反应P4(白磷g)+3O2(g)═P4O6(g) 的反应热△H为( )
A.﹣1638kJ•mol﹣1 B.+1638 kJ•mol﹣1
C.﹣126kJ•mol﹣1 D.+126 kJ.m01﹣l
9.将V1 mL 1.0mol/L HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50mL).下列叙述正确的是( )
A.做该实验时环境温度为22℃
B.该实验表明化学能可以转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约是1.00 mol/L
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
10.在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应N2(气)+3H2(气)⇌2NH3(气),达到平衡的标志是:①反应速率υ(N2):υ(H2):υ(NH3)=1:3:2;②各组分的物质的量浓度不再改变;③体系的压强不再发生变化;④混合气体的密度不变(相同状况);⑤体系的温度不再发生变化;⑥2υ(N2)(正反应)=υ(NH3)(逆反应)⑦单位时间内3molH﹣H断键反应同时2molN﹣H也断键反应( )
A.①②③⑤⑥ B.②③④⑤⑥ C.②③④⑥⑦ D.②③⑤⑥
11.在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol•L﹣1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应:CO2(g)+CH4 (g)⇌2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图,下列有关说法一定正确的是( )
A.上述反应的△H>0
B.压强p1>p2>p3>p4
C.1100℃该反应的平衡常数为64
D.压强为p4时,在Y点:v(正)<v(逆)
12.已知2SO2 (g)+O2 (g)⇌2SO3 (g);△H=﹣197kJ•mol﹣1.向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲) 2mol SO2和1mol O2;(乙) 1mol SO2和0.5mol O2;(丙) 2mol SO3.恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是( )
A.容器内压强P:P甲=P丙>2P乙
B.SO3的质量m:m甲=m丙>2m乙
C.c(SO2)与c(O2)之比k:k甲=k丙>k乙
D.反应放出或吸收热量的数值Q:Q甲=Q丙>2Q乙
13.某可逆反应为2X(g)⇌3Y(g)+Z(g),混合气体中X的物质的量分数与温度关系如图所示:下列推断正确的是( )
A.升高温度,该反应平衡常数K减小
B.压强大小有P3>P2>P1
C.平衡后加入高效催化剂使气体相对分子质量增大
D.在该条件下M点X平衡转化率为
14.某温度时,水的离子积常数KW=10﹣13,将此温度下pH=11的Ba(OH)2溶液a L与pH=1的H2SO4溶液b L混合(设混合溶液体积为两者之和,固体体积忽略不计).下列说法不正确的是( )
A.若所得混合溶液为中性,则a:b=1:1
B.若所得混合溶液为中性,则生成沉淀的物质的量为0.05b mol
C.若a:b=9:2,则所得溶液pH等于2
D.若a:b=9:2,则该混合溶液最多能溶解铁粉0.28(a+b)g
15.向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L,固体物质完全反应,生成NO 和Cu(NO3)2.在所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,经洗涤、干燥、灼烧,得到黑色固体质量为32g.下列有关说法不正确的是( )
A.原混合物中含氧原子的质量为1.6g
B.原硝酸的物质的量浓度为2.0mol/L
C.反应中产生标况下NO的体积为4.48L
D.固体物质溶解后剩余HNO3为0.2mol
二、非选择题:(包括四个小题,共55分)
16.NaHSO4与NaHCO3是两种重要的酸式盐.
(1)常温下把1mL 0.2mol•L﹣1的NaHSO4溶液加水稀释成2L溶液,此时溶液中由水电离产生的c(H+)为 .
(2)NaHSO4和NaHCO3两溶液混合反应的离子方程式为: .
(3)向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至呈中性,请写出反应的离子方程式 ;在以上溶液中,继续滴加Ba(OH)2溶液,此时反应的离子方程式为 .
(4)若将等体积、等物质的量浓度的NaHCO3溶液和Ba(OH)2溶液混合,反应的离子方程式为 .
17.合肥市某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应,设计了如图所示装置进行实验.
(1)已知C中盛有足量的氢氧化钠溶液,实验过程中,观察到B中的品红溶液褪色,C中发生反应的离子方程式为 . 一段时间后,观察到C中有少量气泡冒出,此气泡的成分是 .
(2)用“可抽动的铁丝”代替“直接投入铁片”的优点是 ;
(3)实验完毕后,先熄灭酒精灯,由于导管D的存在,B中的液体不会倒吸入A中,其原因是 .
(4)反应结束后,不需要打开胶塞,就可使装置中残留气体完全被吸收,应当采取的操作是:从E管口向A中缓缓鼓入足量空气,将残留的二氧化硫赶入NaOH溶液中,使其完全被吸收.
(5)设计实验检验反应后试管A中所得溶液里是否含有亚铁离子,可选用的试剂为
A.NaOH溶液 B.铁氰化钾溶液 C.KSCN溶液和双氧水 D.酸性高锰酸钾溶液
(6)若用酸性高锰酸钾来测定溶液中Fe2+的浓度,酸性高锰酸钾溶液应装在 (填“酸”或“碱”)式滴定管中.若滴定前滴定管中有气泡,滴定后气泡消失,则测定结果是 (填“偏高”或“偏低”或“不变”)
18.冬季是雾霾天气高发的季节,其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的原因之一.
(Ⅰ)工业上利用甲烷催化还原NOx可减少氮氧化物的排放.已知:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=﹣574kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=﹣1160kJ/mol
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为
(Ⅱ)将CO2转化为甲醇可以实现废物利用,达到节能减排的目的,反应原理可表示为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H3
(1)在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2进行上述反应.测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示.请回答:0~3min内,氢气的平均反应速率为 mol/(L•min);第10min后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入1mol CO2(g)和1mol H2O(g),则平衡 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动.
(2)取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3 0(填“>”、“<”或“=”).
(Ⅲ)二甲醚也是清洁能源,用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为:2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g),已知一定条件下,该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图3所示.
(1)a、b、c按从大到小的顺序排序为 .
(2)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp),则该反应平衡常数的表达式Kp= .
(3)某温度下,将2.0mol CO(g)和4.0mol H2(g)充入容积为2L的密闭容器中,反应到达平衡时,改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如图3所示,关于温度和压强的关系判断正确的是 ;
A.P3>P2,T3>T2B.P1>P3,T1>T3C.P2>P4,T4>T2D.P1>P4,T2>T3
(4)在恒容密闭容器里按体积比为1:2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态.当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是 :
A.逆反应速率先增大后减小 B.混合气体的密度增大C.化学平衡常数K值减小 D.氢气的转化率减小.
19.碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素,在工农业生产中有广泛的应用.
(1)用于发射“天宫一号”的长征二号火箭的燃料是液态偏二甲肼(CH3)2N﹣NH2,氧化剂是液态四氧化二氮.二者在反应过程中放出大量能量,同时生成无毒、无污染的气体.已知室温下,1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ,请写出该反应的热化学方程式 .
(2)298K时,在2L的密闭容器中,发生可逆反应2NO2(g)⇌N2O4(g)△H=﹣a kJ•mol﹣1 (a>0).N2O4的物质的量浓度随时间变化如图1.达平衡时,N2O4的浓度为NO2的2倍,回答下列问题.
①298k时,该反应的平衡常数为 .
②在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图2所示.下列说法正确的是
a.A、C两点的反应速率:A>C
b.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
c.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
d.由状态B到状态A,可以用加热的方法
③若反应在398K进行,某时刻测得n(NO2)=0.6mol n(N2O4)=1.2mol,则此时V(正) V(逆)(填“>”、“<”或“=”).
(3)NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛.现向100mL 0.1mol•L﹣1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol•L﹣1NaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图3所示.试分析图中a、b、c、d、e五个点,
①水的电离程度最大的是 ;
②其溶液中c(OH﹣)的数值最接近NH3•H2O的电离常数K数值的是 ;
③在c点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是 .
2016-2017学年湖南省长沙市浏阳一中高二(上)期中化学试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(本题共15个小题,每小题3分,每小题只有一个正确答案.)
1.对于有气体参加的化学反应来说,下列说法不正确的是( )
A.压缩容器体积,增大压强,活化分子百分数不变,化学反应速率增大
B.升高温度,活化分子百分数增大,化学反应速率增大
C.加入反应物,活化分子百分数增大,化学反应速率增大
D.使用催化剂,降低了反应所需的活化能,活化分子百分数增大,化学反应速率增大
【考点】化学反应速率的影响因素.
【分析】A.增大压强,活化分子数目增多;
B.升高温度,活化分子百分数增大;
C.加入反应物,浓度增大,活化分子数目增多;
D.催化剂,降低了反应所需的活化能,活化分子百分数增大.
【解答】解:A.增大压强,活化分子数目增多,活化分子百分数不变,则化学反应速率增大,故A正确;
B.升高温度,活化分子百分数增大,则化学反应速率增大,故B正确;
C.加入反应物,浓度增大,活化分子数目增多,化学反应速率增大,故C错误;
D.催化剂,降低了反应所需的活化能,活化分子百分数增大,化学反应速率增大,故D正确;
故选C.
2.NA代表阿伏加德罗常数值,下列说法正确的是( )
A.46g NO2和N2O4混合气体中含有原子数为3NA
B.标准状况下22.4 L HF中含原子数为2NA
C.1L 1mol/L醋酸溶液中离子总数为2NA
D.7.1g氯气与足量NaOH溶液反应转移的电子数为0.2NA
【考点】阿伏加德罗常数.
【分析】A、NO2和N2O4的最简式均为NO2;
B、标况下HF为液体;
C、醋酸为弱电解质,不能完全电离;
D、求出氯气的物质的量,然后根据氯气和碱的反应为歧化反应来分析.
【解答】解:A、NO2和N2O4的最简式均为NO2,故46g混合物中含有的NO2的物质的量为1mol,故含3NA个原子,故A正确;
B、标况下HF为液体,故不能根据气体摩尔体积来计算其物质的量,故B错误;
C、醋酸为弱电解质,不能完全电离,故溶液中的离子个数小于2NA个,故C错误;
D、7.1g氯气的物质的量为0.1mol,而氯气和碱的反应为歧化反应,故0.1mol氯气反应转移0.1NA个电子,故D错误.
故选A.
3.下列有关实验装置的说法中正确的是( )
A.
用图装置制取干燥纯净的NH3
B.
用图装置实验室制备Fe(OH)2
C.
用图装置可以完成“喷泉”实验
D.
用图装置测量Cu与浓硝酸反应产生气体的体积
【考点】化学实验方案的评价.
【分析】A.氨气的密度比空气的密度小,应利用向下排空气法收集;
B.Fe与电源负极相连,为阴极;
C.氯气与NaOH反应,导致烧瓶中气体减少;
D.Cu与浓硝酸反应产生的二氧化氮与水反应.
【解答】解:A.氨气的密度比空气的密度小,应利用向下排空气法收集,图中为向上排空气法,故A错误;
B.Fe与电源负极相连,为阴极,Fe不能失去电子,应与电源正极相连,故B错误;
C.氯气与NaOH反应,导致烧瓶中气体减少,则图中装置可完成“喷泉”实验,故C正确;
D.Cu与浓硝酸反应产生的二氧化氮与水反应,则不能排水测定气体的体积,故D错误;
故选C.
4.向足量H2SO4溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1 Ba(OH)2溶液,放出的热量是5.12kJ.如果向足量Ba(OH)2溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1盐酸时,放出的热量为2.2 kJ.则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为( )
A.Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)═BaSO4(s)△H=﹣2.92 kJ•mol﹣1
B.Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)═BaSO4(s)△H=﹣18 kJ•mol﹣1
C.Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)═BaSO4(s)△H=﹣73 kJ•mol﹣1
D.Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)═BaSO4(s)△H=﹣0.72 kJ•mol﹣1
【考点】反应热和焓变;热化学方程式.
【分析】向H2SO4溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1 Ba(OH)2
溶液反应涉及的离子方程式有Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)=BaSO4(s),H+(aq)+OH﹣(aq)=H20(l),向足量Ba(OH)2溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1 HCl溶液时,反应涉及的离子方程式为H+(aq)+OH﹣(aq)=H20(l),Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的离子方程式为Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)=BaSO4(s),从能量守恒的角度解答.
【解答】解:100mL 0.4mol•L﹣1 Ba(OH)2的物质的量为0.04mol,向H2SO4溶液中加入100mL 0.4mol•L﹣1 Ba(OH)2溶液反应涉及的离子方程式有Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)=BaSO4(s),H+(aq)+OH﹣(aq)=H20(l),100mL 0.4mol•L﹣1 HCl的物质的量为0.04mol,反应涉及的离子方程式为H+(aq)+OH﹣(aq)=H20(l),根据放出的热量为2.2kJ,
可知H+(aq)+OH﹣(aq)=H20(l)△H=﹣=﹣55kJ•mol﹣1,
设Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)=BaSO4(s)△H=﹣QkJ•mol﹣1,
则0.04Q+0.08mol×55kJ•mol﹣1=5.12kJ,解之得Q=18,
所以Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为Ba2+(aq)+SO42﹣(aq)=BaSO4(s)△H=﹣18kJ•mol﹣1.
故选B.
5.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律(图中P表示压强,T表示温度,n表示物质的量):
根据以上规律判断,下列结论正确的是( )
A.反应Ⅰ:△H>0,P2>P1
B.反应Ⅱ:△H<0,T1<T2
C.反应Ⅲ:△H>0,T2>T1或△H<0,T2<T1
D.反应Ⅳ:△H<0,T2>T1
【考点】转化率随温度、压强的变化曲线;体积百分含量随温度、压强变化曲线.
【分析】A.由图象可知,升高温度A的转化率降低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动;由方程式气体的计量数关系可知增大压强平衡向正反应方向移动;
B.由到达平衡所用时间可以看出T1温度较高;
C、D根据升高温度平衡向吸热反应的方向移动判断.
【解答】解:A.由图象可知,升高温度A的转化率降低,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应放热,△H<0;由方程式气体的计量数关系可知增大压强平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,则P2>P1,故A错误;
B.由到达平衡所用时间可以看出T1温度较高,升高温度C的物质的量减小,说明平衡向逆反应方向移动,则△H<0,故B错误;
C.如△H>0,T2>T1,则升高温度平衡向正反应方向移动,C的体积分数增大,如△H<0,T2<T1,则升高温度,平衡向逆反应方向移动,C的体积分数减小,与图象吻合,故C正确;
D.如△H<0,则升高温度平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,则T2<T1,故D错误.
故选C.
6.为探究NaHCO3、Na2CO3和盐酸(以下盐酸浓度均为1mol•L﹣1)反应过程中的热效应,实验测得如下数据:
序号
35mL试剂
固体
混合前
温度/℃
混合后
温度/℃
①
水
2.5g NaHCO3
20.0
18.5
②
水
3.2g Na2CO3
20.0
24.3
③
盐酸
2.5g NaHCO3
20.0
16.2
④
盐酸
3.2g Na2CO3
20.0
25.1
由此得出的结论正确的是( )
A.Na2CO3溶液与盐酸的反应是吸热反应
B.NaHCO3溶液与盐酸的反应是放热反应
C.20.0℃时,含3.2 g Na2CO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于25.1℃
D.20.0℃时,含2.5 g NaHCO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于16.2℃
【考点】探究吸热反应和放热反应.
【分析】由表中数据可知,NaHCO3溶于水的过程为吸热过程,Na2CO3溶于水的过程为放热过程,NaHCO3与盐酸的反应后温度降低,说明该反应是吸热反应;Na2CO3与盐酸的反应后温度升高,说明该反应是放热反应,以此解答该题.
【解答】解:A.由表中数据可知,3.2gNa2CO3加入盐酸中,包括溶解和反应两个过程,其中溶解使温度升高到24.3℃,最终温度为25.1℃,说明Na2CO3与盐酸的反应是放热反应,故A错误;
B.2.5gNaHCO3加入盐酸中,包括溶解和反应两个过程,其中溶解使温度降低到18.5℃,最终温度为16.2℃,说明NaHCO3与盐酸的反应是吸热反应,故B错误;
C.20.0℃时,含3.2gNa2CO3
的饱和溶液和35mL盐酸混合,由于缺少溶解的过程,则混合后的温度将低于25.1℃,故C正确;
D.NaHCO3溶于水的过程为吸热过程,20.0℃时,含2.5gNaHCO3的饱和溶液和35mL盐酸混合,与固体相比较,缺少溶解吸热的过程,混合后的温度将高于16.2℃,故D错误;
故选C.
7.人体血液的正常pH约为7.35~7.45,若在外界因素作用下突然发生改变就会引起“酸中毒”或“碱中毒”,甚至有生命危险.由于人体体液的缓冲系统中存在如下平衡:H++HCO3﹣⇌H2CO3⇌CO2+H2O,H++PO43﹣⇌HPO42﹣,H++HPO42﹣⇌H2PO4﹣故能维持血液pH的相对稳定,以保证正常生理活动.下列说法中不合理的是( )
A.当强酸性物质进入人体的体液后,上述缓冲系统的平衡向右移,从而维持pH稳定
B.某病人静脉滴注生理盐水后,血液被稀释,会导致c(H+)显著减小,pH显著增大,可能会引起碱中毒
C.当强碱性物质进入人体的体液后,上述缓冲系统的平衡向左移,从而维持pH稳定
D.在人体进行呼吸活动时,如CO2进入血液,会使平衡向左移动,c(H+)增大,pH略减小
【考点】化学平衡的影响因素.
【分析】A、人体体液的缓冲系统中存在如下平衡:H++HCO3﹣⇌H2CO3⇌CO2+H2O,H++PO43﹣⇌HPO42﹣,H++HPO42﹣⇌H2PO4﹣,强酸性物质进入人体的体液后,溶液中氢离子浓度增大,上述平衡正向移动,溶液中氢离子浓度基本不变;
B、某病人静脉滴注生理盐水后,血液被稀释,会导致c(H+)显著减小,上述缓冲系统的平衡向左移,导致pH基本不变;
C、当强碱性物质进入人体的体液后,平衡:H++HCO3﹣⇌H2CO3⇌CO2+H2O,H++PO43﹣⇌HPO42﹣,H++HPO42﹣⇌H2PO4﹣,上述缓冲系统的平衡向左移,从而维持pH稳定;
D、CO2进入血液,平衡H++HCO3﹣⇌H2CO3⇌CO2+H2O向左移动,c(H+
)增大,pH略减小.
【解答】解:A、人体体液的缓冲系统中存在如下平衡:H++HCO3﹣⇌H2CO3⇌CO2+H2O,H++PO43﹣⇌HPO42﹣,H++HPO42﹣⇌H2PO4﹣,强酸性物质进入人体的体液后,溶液中氢离子浓度增大,上述平衡正向移动,导致溶液中氢离子浓度基本不变,从而维持pH稳定,故A正确;
B、某病人静脉滴注生理盐水后,血液被稀释,会导致c(H+)显著减小,上述缓冲系统的平衡向左移,导致pH基本不变,不可能引起碱中毒,故B错误;
C、当强碱性物质进入人体的体液后,平衡:H++HCO3﹣⇌H2CO3⇌CO2+H2O,H++PO43﹣⇌HPO42﹣,H++HPO42﹣⇌H2PO4﹣,上述缓冲系统的平衡向左移,从而维持pH稳定,故C正确;
D、在人体进行呼吸活动时,CO2进入血液,平衡H++HCO3﹣⇌H2CO3⇌CO2+H2O向左移动,c(H+)增大,pH略减小,故D正确;
故选B.
8.化学反应可视为旧健断裂和新键形成的过程,化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)出的能量.已知白磷和P4O6的分子结构如图所示,现提供以下化学键的键能:P﹣P 198kJ•mol﹣1、P﹣O 360kJ•mol﹣1、氧气分子内氧原子间的键能为:498kJ•mol﹣1.则反应P4(白磷g)+3O2(g)═P4O6(g) 的反应热△H为( )
A.﹣1638kJ•mol﹣1 B.+1638 kJ•mol﹣1
C.﹣126kJ•mol﹣1 D.+126 kJ.m01﹣l
【考点】反应热和焓变.
【分析】反应热△H=反应物总键能﹣生成物总键能,据此计算判断.注意每摩尔P4中含有6molP﹣P键.
【解答】解:各化学键键能为P﹣P 198kJ•mol﹣1、P﹣O 360kJ•mol﹣1、O=O 498 kJ•mol﹣1.
反应热△H=反应物总键能﹣生成物总键能,
所以反应P4+3O2=P4O6的反应热△H=6×198kJ•mol﹣1+3×498kJ•mol﹣1﹣12×360kJ•mol﹣1=﹣1638kJ•mol﹣1,
故选A.
9.将V1 mL 1.0mol/L HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,结果如图所示(实验中始终保持V1+V2=50mL).下列叙述正确的是( )
A.做该实验时环境温度为22℃
B.该实验表明化学能可以转化为热能
C.NaOH溶液的浓度约是1.00 mol/L
D.该实验表明有水生成的反应都是放热反应
【考点】酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算.
【分析】A.从图示观察起始温度即为实验时环境温度;
B.根据图示所测溶液温度变化进行分析;
C.根据c酸V酸=c碱V碱进行计算;
D、根据一个反应无法得出此结论.
【解答】解:A.从图示观察起始温度即为实验时环境温度,因此该实验开始时温度是20℃,故A错误;
B.由图示可以看出该反应过程放出热量,表明化学能可能转化为热能,故B正确;
C、恰好反应时参加反应的盐酸体积为30mL,则碱的体积为20mL,c(NaOH)=
=1.5mol/L,故C错误;
D.只是该反应放热,其他有水生成的反应不一定,故D错误;
故选B.
10.在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应N2(气)+3H2(气)⇌2NH3(气),达到平衡的标志是:①反应速率υ(N2):υ(H2):υ(NH3)=1:3:2;②各组分的物质的量浓度不再改变;③体系的压强不再发生变化;④混合气体的密度不变(相同状况);⑤体系的温度不再发生变化;⑥2υ(N2)(正反应)=υ(NH3)(逆反应)⑦单位时间内3molH﹣H断键反应同时2molN﹣H也断键反应( )
A.①②③⑤⑥ B.②③④⑤⑥ C.②③④⑥⑦ D.②③⑤⑥
【考点】化学平衡状态的判断.
【分析】化学反应达到化学平衡状态时,正逆反应速率相等,且不等于0,各物质的浓度不再发生变化,由此衍生的一些物理量不发生变化,以此进行判断,得出正确结论.
【解答】解:①反应速率之比等于化学计量数之比,故反应速率之比不能作为判断是否达到化学平衡状态的依据,故①错误;
②各组分的物质的量浓度不再改变是判断平衡状态的标准,故②正确;
③反应前后气体的体积不等,故体系的压强不再发生变化可作为判断是否达到化学平衡状态的依据,故③正确;
④密度=,总质量不变,体积也不变,故混合气体的密度不变不能作为判断是否达到平衡状态的依据,故④错误;
⑤该反应为放热反应,故体系的温度不再发生变化可作为判断是否达到化学平衡状态的依据,故⑤正确;
⑥2υ(N2)(正反应)=υ(NH3)(逆反应),反应速率之比等于化学计量数之比,故正逆反应速率相等,故⑥正确;
⑦单位时间内3molH﹣H断键反应是正反应,同时2molN﹣H也断键反应也是正反应,故⑦错误,
故达到平衡的标志是:②③⑤⑥,
故选D.
11.在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1mol•L﹣1的CH4与CO2,在一定条件下发生反应:CO2(g)+CH4 (g)⇌2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图,下列有关说法一定正确的是( )
A.上述反应的△H>0
B.压强p1>p2>p3>p4
C.1100℃该反应的平衡常数为64
D.压强为p4时,在Y点:v(正)<v(逆)
【考点】转化率随温度、压强的变化曲线.
【分析】A.由图可知,压强一定时,温度越高甲烷的转化率越大,升高温度平衡向正反应进行,据此判断;
B.由图可知,温度一定时,甲烷的转化率α(P1)>α(P2)>α(P3)>α(P4),据此结合方程式判断压强对平衡移动的影响进行解答;
C.由图可知,压强为P4、1100℃的条件下,到达平衡X点时甲烷的转化率为80%,据此计算甲烷的浓度变化量,利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度,代入平衡常数表达式计算该温度下的平衡常数;
D.由图可知,压强为P4、1100℃的条件下,到达平衡X点时甲烷的转化率为80%,Y点甲烷的转化率小于80%,反应向正反应进行,据此判断.
【解答】解:A.由图可知,压强一定时,温度越高甲烷的转化率越大,升高温度平衡向正反应进行,故正反应为吸热反应,即△H>0,故A正确;
B.由图可知,温度一定时,甲烷的转化率α(P1)>α(P2)>α(P3)>α(P4),该反应正反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡向逆反应进行,甲烷的转化率降低,故压强P4>P3>P2>P1,故B错误;
C.由图可知,压强为P4
、1100℃的条件下,达到平衡X点时甲烷的转化率为80%,甲烷的浓度变化量为0.1mol/L×80%=0.08mol/L,则:
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),
开始(mol/L):0.1 0.1 0 0
变化(mol/L):0.08 0.08 0.16 0.16
平衡(mol/L):0.02 0.02 0.16 0.16
故该温度下平衡常数k==1.64,故C错误;
D.由图可知,压强为P4、1100℃的条件下,到达平衡X点时甲烷的转化率为80%,Y点甲烷的转化率小于80%,反应向正反应进行,故在Y点:v(正)>v(逆),故D错误;
故选A.
12.已知2SO2 (g)+O2 (g)⇌2SO3 (g);△H=﹣197kJ•mol﹣1.向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲) 2mol SO2和1mol O2;(乙) 1mol SO2和0.5mol O2;(丙) 2mol SO3.恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是( )
A.容器内压强P:P甲=P丙>2P乙
B.SO3的质量m:m甲=m丙>2m乙
C.c(SO2)与c(O2)之比k:k甲=k丙>k乙
D.反应放出或吸收热量的数值Q:Q甲=Q丙>2Q乙
【考点】等效平衡.
【分析】恒温恒容,甲与乙起始n(SO2):n(O2)=2:1,甲等效为在乙的基础上增大一倍压强,平衡向正反应移动,故甲中转化率增大;丙按化学计量数转化到左边可得n(SO2)=2mol,n(O2)=1mol,与甲为等效平衡,平衡时对应各组分的物质的量相等,据此结合选项解答;
【解答】解:恒温恒容,甲与乙起始n(SO2):n(O2)=2:1,甲等效为在乙的基础上增大一倍压强,平衡向正反应移动,转化率增大;丙按化学计量数转化到左边可得n(SO2)=2mol,n(O2)=1mol,与甲为等效平衡,平衡时对应各组分的物质的量相等,
A、甲与丙为等效平衡,平衡时对应各组分的物质的量相等,故压强P甲=P丙
,甲等效为在乙的基础上增大一倍压强,平衡向正反应移动,故P乙<P甲<2P乙,故P甲=P丙<2P乙,故A错误;
B、甲与丙为等效平衡,平衡时对应各组分的物质的量相等,故质量m甲=m丙,甲等效为在乙到达平衡的基础上,再加入1mol SO2和0.5mol O2,增大压强,平衡向正反应移动,SO2转化率增大,m甲>2m乙,故m甲=m丙>2m乙,故B正确;
C、对于甲、乙,SO2、O2起始物质的量之比等于化学计量数之比,c(SO2)与c(O2)之比为定值2:1,丙为分解反应,丙中c(SO2)与c(O2)之比为2:1,故k甲=k丙=k乙=2,故C错误;
D、甲与丙为等效平衡,平衡时对应各组分的物质的量相等,故Q甲+Q丙=197,甲等效为在乙的基础上增大一倍压强,平衡向正反应移动,SO2转化率增大,故Q甲>2Q乙,故D错误;
故选B.
13.某可逆反应为2X(g)⇌3Y(g)+Z(g),混合气体中X的物质的量分数与温度关系如图所示:下列推断正确的是( )
A.升高温度,该反应平衡常数K减小
B.压强大小有P3>P2>P1
C.平衡后加入高效催化剂使气体相对分子质量增大
D.在该条件下M点X平衡转化率为
【考点】化学平衡的计算.
【分析】可逆反应2X(g)⇌3Y(g)+
Z(g)为气体体积增大的反应,则增大压强平衡逆向移动,X的物质的量分数增大,由图象可知升高温度,X的含量减小,则平衡正向移动,说明正反应为吸热反应,平衡常数增大,反应从X开始,M点对应的平衡体系中,X的体积分数为0.1,可设起始量为1mol,转化xmol,结合三段法列式计算,以此解答该题.
【解答】解:A.根据图象知,升高温度,X转化率降低,说明反应向正方向移动,平衡常数增大,故A错误;
B.可逆反应的正反应是气体分子数增大的反应,减小压强,X转化率增大,所以,压强大小关系有:P3<P2<P1,故B错误;
C.催化剂不会使平衡发生移动,气体相对分子质量不变,故C错误;
D.M点对应的平衡体系中,X的体积分数为0.1.用三段法计算:
2X(g)3Y(g)+Z(g)
起始:1 0 0
变量:2x 3x x
平衡:1﹣2x 3x x
=0.1,x=,X转化率为==.故D正确.
故选D.
14.某温度时,水的离子积常数KW=10﹣13,将此温度下pH=11的Ba(OH)2溶液a L与pH=1的H2SO4溶液b L混合(设混合溶液体积为两者之和,固体体积忽略不计).下列说法不正确的是( )
A.若所得混合溶液为中性,则a:b=1:1
B.若所得混合溶液为中性,则生成沉淀的物质的量为0.05b mol
C.若a:b=9:2,则所得溶液pH等于2
D.若a:b=9:2,则该混合溶液最多能溶解铁粉0.28(a+b)g
【考点】酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算.
【分析】该温度下,pH=11的Ba(OH)2溶液中c(OH﹣)=mol/L=0.01mol/L,pH=1的H2SO4溶液中c(H+)=10﹣1 mol/L=0.1mol/L,
A.如果所得溶液呈中性,则酸中n(H+)等于碱中n(OH﹣);
B.如果所得溶液呈中性,则酸碱的物质的量相等,根据SO42﹣守恒计算生成沉淀的物质的量;
C.若a:b=9:2,设a=9x,b=2x,则c(H+)==0.01 mol•L﹣1,pH=﹣lgc(H+);
D.根据C知,n(H+)=0.01 mol•L﹣1×(a+b) L=0.01(a+b) mol,2H++Fe=Fe2++H2↑,根据Fe和氢离子之间的关系式计算.
【解答】解:该温度下,pH=11的Ba(OH)2溶液中c(OH﹣)=mol/L=0.01mol/L,pH=1的H2SO4溶液中c(H+)=10﹣1 mol/L=0.1mol/L,
A.如果所得溶液呈中性,则酸中n(H+)等于碱中n(OH﹣),所以0.01a=0.1b,则a:b=10:1,故A错误;
B.如果所得溶液呈中性,则酸碱的物质的量相等,n(H2SO4)=0.1mol/L××bL=0.05bmol,因为SO42﹣+Ba2+═BaSO4↓,所以用SO42﹣计算沉淀的物质的量:n=0.05b mol,故B正确;
C.若a:b=9:2,设a=9x,b=2x,则c(H+)==0.01 mol•L﹣1,pH=﹣lgc(H+)=﹣lg0.01=2,故C正确;
D.根据C知,n(H+)=0.01 mol•L﹣1×(a+b) L=0.01(a+b) mol,2H++Fe=Fe2++H2↑,根据Fe和氢离子之间的关系式计算得m(Fe)=n(Fe).M(Fe)=n(H+).M(Fe)=×0.01(a+b) mol×56 g•mol﹣1=0.28(a+b)g,故D正确;
故选A.
15.向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L,固体物质完全反应,生成NO 和Cu(NO3)2.在所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,经洗涤、干燥、灼烧,得到黑色固体质量为32g.下列有关说法不正确的是( )
A.原混合物中含氧原子的质量为1.6g
B.原硝酸的物质的量浓度为2.0mol/L
C.反应中产生标况下NO的体积为4.48L
D.固体物质溶解后剩余HNO3为0.2mol
【考点】化学方程式的有关计算.
【分析】在所得溶液中加入NaOH溶液后,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,溶液中溶质为NaNO3,n(NaNO3)=n(NaOH)=1.0mol/L×1.0L=1mol,经洗涤、干燥、灼烧,得到黑色固体质量为32g是氧化铜的质量,物质的量为=0.4mol,根据铜元素守恒有n(Cu)+2n(Cu2O)=n(CuO),所以反应后的溶液中n[[Cu(NO3)2]=n(CuO)=0.4mol.
A.令Cu和Cu2O的物质的量分别为xmol、ymol,根据二者质量及Cu元素物质的量列方程计算,原混合物中含氧原子的质量;
B.根据N元素守恒可知原硝酸溶液n(HNO3)=n(NO)+n(NaNO3),根据Na元素可知n(NaNO3)=n(NaOH),再根据c=计算;
C.令Cu和Cu2O的物质的量分别为xmol、ymol,根据二者质量及Cu元素物质的量列方程计算,利用电子转移守恒计算n(NO),再根据V=nVm计算NO的体积;
D.根据N元素守恒,可知n剩余(HNO3)+2n[[Cu(NO3)2]=n(NaNO3),根据Na元素可知n(NaNO3)=n(NaOH).
【解答】解:在所得溶液中加入NaOH溶液后,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,溶液中溶质为NaNO3,n(NaNO3)=n(NaOH)=1.0mol/L×1.0L=1mol,经洗涤、干燥、灼烧,得到黑色固体质量为32g是氧化铜的质量,物质的量为=0.4mol,根据铜元素守恒有n(Cu)+2n(Cu2O)=n(CuO),所以反应后的溶液中n[[Cu(NO3)2]=n(CuO)=0.4mol.
设Cu和Cu2O的物质的量分别为xmol、ymol,根据二者质量有 64x+144y=27.2,根据铜元素守恒有x+2y=0.4,联立方程解得x=0.2,y=0.1,
A.因为氧化亚铜的质量为0.1mol,所以混合体系中氧原子的质量为1.6g,故A正确;
B.根据N元素守恒可知n(HNO3)=n(NO)+n(NaNO3)=0.2mol+1.0mol/L×1.0L=1.2mol,所以原硝酸溶液的浓度为=2.4mol/L,故B错误;
C.根据电子转移守恒可知:3n(NO)=2n(Cu)+2n(Cu2O),所以3n(NO)=2
×0.2mol+2×0.1mol,解得n(NO)=0.2mol,所以如果在标准状况下NO的体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L,故C正确;
D.反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液,氢氧化钠与硝酸铜反应,剩余的氢氧化钠与硝酸反应,最后为硝酸钠溶液,根据氮元素守恒可知反应后溶液中n(HNO3)+2n[[Cu(NO3)2]=n(NaNO3),所以n(HNO3)=n(NaNO3)﹣2n[[Cu(NO3)2]=1mol﹣2×0.4mol=0.2mol,故D正确;
故选B.
二、非选择题:(包括四个小题,共55分)
16.NaHSO4与NaHCO3是两种重要的酸式盐.
(1)常温下把1mL 0.2mol•L﹣1的NaHSO4溶液加水稀释成2L溶液,此时溶液中由水电离产生的c(H+)为 1×10﹣10mol•L﹣1 .
(2)NaHSO4和NaHCO3两溶液混合反应的离子方程式为: H++HCO3﹣═H2O+CO2↑ .
(3)向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至呈中性,请写出反应的离子方程式 2H++SO42﹣+Ba2++2OH﹣═BaSO4↓+2H2O ;在以上溶液中,继续滴加Ba(OH)2溶液,此时反应的离子方程式为 SO42﹣+Ba2+═BaSO4↓ .
(4)若将等体积、等物质的量浓度的NaHCO3溶液和Ba(OH)2溶液混合,反应的离子方程式为 HCO3﹣+Ba2++OH﹣═BaCO3↓+H2O .
【考点】离子方程式的书写.
【分析】(1)硫酸氢钠在溶液中电离出氢离子,抑制了水的电离,硫酸氢钠溶液中的氢氧根离子为水电离的;
(2)硫酸氢钠与碳酸氢钠溶液反应生成硫酸钠、二氧化碳气体和水;
(3)溶液呈中性时,硫酸氢钠与氢氧化钡按照物质的量2:1反应;反应后溶液中含有过量的硫酸根离子,继续滴加Ba(OH)2溶液,钡离子与硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀;
(4)碳酸氢钠与氢氧化钡的物质的量相等,氢氧根离子过量,反应生成碳酸钡沉淀、氢氧化钠和水.
【解答】解:(1)常温下把1mL 0.2mol•L﹣1的NaHSO4
溶液加水稀释成2L溶液,稀释后硫酸氢钠的浓度为: =1×10﹣4 mol•L﹣1,氢离子浓度为0.1mol/L,由于氢离子抑制了水的电离,则硫酸氢钠溶液中的氢氧根离子是水电离的,则该溶液中水电离出的氢离子浓度为: mol/L=1×10﹣10 mol•L﹣1,
故答案为:1×10﹣10 mol•L﹣1;
(2)NaHSO4和NaHCO3两溶液混合,二者反应生成硫酸钠、二氧化碳气体和水,反应的离子方程式为:H++HCO3﹣═H2O+CO2↑,
故答案为:H++HCO3﹣═H2O+CO2↑;
(3)向NaHSO4溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至呈中性,氢离子与氢氧根离子恰好反应,反应的离子方程式:2H++SO42﹣+Ba2++2OH﹣═BaSO4↓+2H2O;
反应后溶液中存在剩余的硫酸根离子,继续滴加Ba(OH)2溶液,钡离子与硫酸根离子反应生成硫酸钡沉淀,反应的离子方程式为:SO42﹣+Ba2+═BaSO4↓,
故答案为:2H++SO42﹣+Ba2++2OH﹣═BaSO4↓+2H2O;SO42﹣+Ba2+═BaSO4↓;
(4)若将等体积、等物质的量浓度的NaHCO3溶液和Ba(OH)2溶液混合,由于二者物质的量相等,反应生成碳酸钡沉淀、NaOH和水,反应的离子方程式为:HCO3﹣+Ba2++OH﹣═BaCO3↓+H2O,
故答案为:HCO3﹣+Ba2++OH﹣═BaCO3↓+H2O.
17.合肥市某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应,设计了如图所示装置进行实验.
(1)已知C中盛有足量的氢氧化钠溶液,实验过程中,观察到B中的品红溶液褪色,C中发生反应的离子方程式为 SO2+2OH﹣═SO32﹣+H2O . 一段时间后,观察到C中有少量气泡冒出,此气泡的成分是 H2 .
(2)用“可抽动的铁丝”代替“直接投入铁片”的优点是 便于控制铁与浓硫酸的反应和停止 ;
(3)实验完毕后,先熄灭酒精灯,由于导管D的存在,B中的液体不会倒吸入A中,其原因是 当A中气体压强减小时,外界大气压不变,空气从E进入A,使A中压强平衡 .
(4)反应结束后,不需要打开胶塞,就可使装置中残留气体完全被吸收,应当采取的操作是:从E管口向A中缓缓鼓入足量空气,将残留的二氧化硫赶入NaOH溶液中,使其完全被吸收.
(5)设计实验检验反应后试管A中所得溶液里是否含有亚铁离子,可选用的试剂为 BD
A.NaOH溶液 B.铁氰化钾溶液 C.KSCN溶液和双氧水 D.酸性高锰酸钾溶液
(6)若用酸性高锰酸钾来测定溶液中Fe2+的浓度,酸性高锰酸钾溶液应装在 酸 (填“酸”或“碱”)式滴定管中.若滴定前滴定管中有气泡,滴定后气泡消失,则测定结果是 偏高 (填“偏高”或“偏低”或“不变”)
【考点】性质实验方案的设计;浓硫酸的性质实验.
【分析】浓硫酸和Fe在加热条件下发生氧化还原反应生成硫酸Fe、二氧化硫和水,Fe能和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,当浓硫酸达到一定浓度后变为稀硫酸,Fe和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,二氧化硫能使品红溶液褪色,所以看到B中溶液褪色,二氧化硫为酸性氧化物,能被碱性溶液吸收,所以C的作用是吸收二氧化硫;
(1)实验过程中,观察到B中的品红溶液褪色,C中二氧化硫和NaOH溶液反应生成亚硫酸钠和水;二氧化硫能和NaOH反应但氢气不反应;
(2)用“可抽动的铁丝”代替“直接投人铁片”可以控制反应速率;
(3)A中气体和外界相通,能利用大气压平衡A中压强;
(4)SO2有毒,为防止SO2污染空气,应该将装置中气体全部通入NaOH溶液中,使SO2被完全吸收;
(5)亚铁离子能和铁氰化钾反应生成特征蓝色沉淀,也能将酸性高锰酸钾溶液还原而使酸性高锰酸钾溶液褪色;
(6)酸性溶液应该盛放在酸式滴定管中,若滴定前滴定管中有气泡,滴定后气泡消失,会导致标准液体积偏大.
【解答】解:浓硫酸和Fe在加热条件下发生氧化还原反应生成硫酸Fe、二氧化硫和水,Fe能和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,当浓硫酸达到一定浓度后变为稀硫酸,Fe和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,二氧化硫能使品红溶液褪色,所以看到B中溶液褪色,二氧化硫为酸性氧化物,能被碱性溶液吸收,所以C的作用是吸收二氧化硫;
(1)二氧化硫有毒,需要用氢氧化钠溶液吸收,二者反应生成亚硫酸钠和水,反应的离子方程式为:SO2+2OH﹣═SO32﹣+H2O;
A中开始可能发生的反应有:2Fe+6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O、Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4,随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,铁与稀硫酸反应产生氢气,氢气不和NaOH反应,所以C中逸出的气体是H2;
故答案为:SO2+2OH﹣═SO32﹣+H2O;H2;
(2)将抽动的铁丝脱离液面,反应停止,将抽动的铁丝插入液面,反应开始,
故答案为:便于控制铁与浓硫酸的反应和停止;
(3)当A中气体压强减小时,外界大气压不变,空气从E进入A,使A中压强平衡,所以B中压强不会产生倒吸,
故答案为:当A中气体压强减小时,外界大气压不变,空气从E进入A,使A中压强平衡;
(4)SO2有毒不能直接排空,为防止SO2污染空气,应该将装置中气体全部通入NaOH溶液中,使SO2被完全吸收,其基本操作方法为从E管口向A中缓缓鼓入足量空气,将残留的二氧化硫赶入NaOH溶液中,使其完全被吸收,
故答案为:从E管口向A中缓缓鼓入足量空气,将残留的二氧化硫赶入NaOH溶液中,使其完全被吸收;
(5)亚铁离子能和铁氰化钾反应生成特征蓝色沉淀,也能将酸性高锰酸钾溶液还原而使酸性高锰酸钾溶液褪色,铁离子和铁氰化钾及酸性高锰酸钾溶液都不反应,所以可以选取铁氰化钾或酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子,
故答案为:BD;
(6)酸性溶液应该盛放在酸式滴定管中,酸性高锰酸钾溶液具有酸性,应该盛放在酸式滴定管中;若滴定前滴定管中有气泡,滴定后气泡消失,会导致标准液体积偏大,则测定结果偏高,
故答案为:酸;偏高.
18.冬季是雾霾天气高发的季节,其中汽车尾气和燃煤尾气是造成雾霾的原因之一.
(Ⅰ)工业上利用甲烷催化还原NOx可减少氮氧化物的排放.已知:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=﹣574kJ/mol
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2=﹣1160kJ/mol
甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为 CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣867kJ/mol
(Ⅱ)将CO2转化为甲醇可以实现废物利用,达到节能减排的目的,反应原理可表示为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H3
(1)在一恒温恒容密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2
进行上述反应.测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示.请回答:0~3min内,氢气的平均反应速率为 0.5 mol/(L•min);第10min后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入1mol CO2(g)和1mol H2O(g),则平衡 正向 (填“正向”、“逆向”或“不”)移动.
(2)取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的△H3 < 0(填“>”、“<”或“=”).
(Ⅲ)二甲醚也是清洁能源,用合成气在催化剂存在下制备二甲醚的反应原理为:2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g),已知一定条件下,该反应中CO的平衡转化率随温度、投料比的变化曲线如图3所示.
(1)a、b、c按从大到小的顺序排序为 a>b>c .
(2)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp),则该反应平衡常数的表达式Kp= .
(3)某温度下,将2.0mol CO(g)和4.0mol H2(g)充入容积为2L的密闭容器中,反应到达平衡时,改变压强和温度,平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如图3所示,关于温度和压强的关系判断正确的是 BD ;
A.P3>P2,T3>T2B.P1>P3,T1>T3C.P2>P4,T4>T2D.P1>P4,T2>T3
(4)在恒容密闭容器里按体积比为1:2充入一氧化碳和氢气,一定条件下反应达到平衡状态.当改变反应的某一个条件后,下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是 AC :
A.逆反应速率先增大后减小 B.混合气体的密度增大C.化学平衡常数K值减小 D.氢气的转化率减小.
【考点】化学平衡的计算.
【分析】(Ⅰ)①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣574kJ•mol﹣1
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣1160kJ•mol﹣1
依据热化学方程式和盖斯定律计算,盖斯定律(①+②)×得到甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式
Ⅱ.(1)由图可知,0~3min内二氧化碳的浓度变化为1mol/L﹣0.5mol/L=0.5mol/L,根据v=计算v(CO2),再利用各物质的反应速率之比等于计量数之比计算v(H2);
利用三段式计算平衡时各组分的平衡浓度,代入平衡常数表达式计算平衡常数;计算浓度幂,可判断反应进行的方向;
(2)由图可知最高点反应到达平衡,到达平衡后,温度越高,φ(CH3OH)越小,升高平衡向逆反应进行,据此判断;
Ⅲ.(1)对于反应2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g),增大H2的浓度,平衡右移,CO的转化率增大;
(2)将化学平衡常数中的浓度c换成压强P就可以得到KP;
(3)根据温度和压强对化学平衡的影响:升高温度,平衡向着吸热方向进行,增大压强,化学平衡向着气体系数和减小的方向进行来回答;
(4)当正逆反应速率不相等时,化学平衡会向着正方向或是逆方向进行,平衡向逆反应方向移动,则逆反应速率大于正反应速率.
【解答】解:Ⅰ.①CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣574kJ•mol﹣1
②CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣1160kJ•mol﹣1
由盖斯定律(①+②)×得到CH4(g)+2NO2(g)═N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣867kJ•mol﹣1,
故答案为:CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=﹣867 kJ/mol;
Ⅱ.(1)由图可知,0~3min内二氧化碳的浓度变化为1mol/L﹣0.5mol/L=0.5mol/L,v(CO2)==,则v(H2)=3v(CO2)=0.5mol/(L•min),
开始CO2的浓度为1mol/L,故容器的体积为=1L,H2
的起始浓度为=3mol/L,则:
CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)
开始(mol/L):1 3 0 0
变化(mol/L):0.75 2.25 0.75 0.75
平衡(mol/L):0.25 0.75 0.75 0.75
故该温度下平衡常数k==5.33;
保持温度不变,向该密闭容器中再充入1mol CO2(g)和1mol H2O(g),
则Qc=<5.33,则平衡正向移动,
故答案为:0.5 mol/(L•min); 正向;
(2)由图可知最高点反应到达平衡,达平衡后,温度越高,φ(CH3OH)越小,说明升高温度平衡向逆反应进行,升高温度平衡吸热方向进行,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,即△H3<0,故答案为:<;
Ⅲ.(1)反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),增大H2的浓度,平衡右移,CO的转化率增大,即投料比越高,CO的转化率增大,
故答案为:a>b>c;
(2)对于2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g),对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度也可以表示平衡常数(记作Kp),反应的平衡常数=,
故答案为:;
(3)根据图可以看出,对于反应:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),△H<0,压强越大,二甲醚的物质的量分数则越大,温度越高,二甲醚的物质的量分数越小,所以P1>P3、T1>T3,P1>P4、T2>T3,
故答案为:BD;
(4)A.逆反应速率先增大后减小,说明反应逆向进行,故A正确;
B.混合气体的密度增大,说明容器的体积减小,则压强增大,平衡正向移动,故B错误;
C.化学平衡常数K值减小,说明平衡逆向进行,故C正确;
D.氢气的转化率减小,不一定是平衡逆向进行,还可能是又充入了氢气,故D错误.
故答案为:AC.
19.碳、氮、硫是中学化学重要的非金属元素,在工农业生产中有广泛的应用.
(1)用于发射“天宫一号”的长征二号火箭的燃料是液态偏二甲肼(CH3)2N﹣NH2,氧化剂是液态四氧化二氮.二者在反应过程中放出大量能量,同时生成无毒、无污染的气体.已知室温下,1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ,请写出该反应的热化学方程式 C2H8N2(l)+2N2O4(l)═2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l)△H=﹣2550 kJ/mol .
(2)298K时,在2L的密闭容器中,发生可逆反应2NO2(g)⇌N2O4(g)△H=﹣a kJ•mol﹣1 (a>0).N2O4的物质的量浓度随时间变化如图1.达平衡时,N2O4的浓度为NO2的2倍,回答下列问题.
①298k时,该反应的平衡常数为 6.67L/mol .
②在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图2所示.下列说法正确的是 d
a.A、C两点的反应速率:A>C
b.B、C两点的气体的平均相对分子质量:B<C
c.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
d.由状态B到状态A,可以用加热的方法
③若反应在398K进行,某时刻测得n(NO2)=0.6mol n(N2O4)=1.2mol,则此时V(正) < V(逆)(填“>”、“<”或“=”).
(3)NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛.现向100mL 0.1mol•L﹣1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol•L﹣1NaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图3所示.试分析图中a、b、c、d、e五个点,
①水的电离程度最大的是 b ;
②其溶液中c(OH﹣)的数值最接近NH3•H2O的电离常数K数值的是 d ;
③在c点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是 c(Na+)>c(SO42﹣)>c(NH4+)>c(OH﹣)=c(H+) .
【考点】化学反应速率与化学平衡图象的综合应用;热化学方程式;体积百分含量随温度、压强变化曲线;酸碱混合时的定性判断及有关ph的计算.
【分析】(1)先求出偏二甲肼的物质的量,再根据物质的量之比等于热量比求出反应热,然后写出热化学方程式;
(2)①有图可知N2O4的平衡浓度为0.6mol/L,达到平衡时,N2O4的浓度为NO2的2倍,则NO2的平衡浓度为0.3mol/L,带入平衡常数表达式计算;
②a、压强越大,反应速率越快;
b、混合气体的平均相对分子质量=;
c、NO2的含量越高,混合气体的颜色越深;
d、可逆反应2NO2(g)⇌N2O4(g)△H=﹣a kJ•mol﹣1 (a>0)放热,温度升高平衡逆向移动,二氧化氮含量增大;
③反应为放热反应,升高温度,K值减小,计算可知此时的浓度商Q=K>K,反应向逆反应方向移动,因此V(正)<V(逆);
(3)①a、b、c、d、e五个点,根据反应量的关系,b点恰好消耗完H+,溶液中只有(NH4)2SO4与Na2SO4;c、d、e三点溶液均含有NH3•H2O,(NH4)2SO4可以促进水的电离,而NH3•H2O抑制水的电离.
②溶液中铵根离子浓度与一水合氨浓度最接近时,溶液中c(OH﹣)的数值最接近NH3•H2O的电离常数K数值;
③c点溶液呈中性,则溶液含有(NH4)2SO4、Na2SO4、NH3•H2O三种成分.
【解答】解:(1)1g燃料完全燃烧释放出的能量为42.5kJ,则1mol偏二甲肼完全燃烧释放出的能量为42.5kJ×60=2550kJ,其热化学方程式为:C2H8N2(l)+2N2O4(l)═2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l)△H=﹣2550 kJ/mol;
故答案为:C2H8N2(l)+2N2O4(l)═2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(l)△H=﹣2550 kJ/mol;
(2)①有图可知N2O4的平衡浓度为0.6mol/L,达到平衡时,N2O4的浓度为NO2的2倍,则NO2的平衡浓度为0.3mol/L,则K===6.67L/mol,
故答案为:6.67L/mol;
②a、压强越大,反应速率越快,所以A、C两点的反应速率:A<C,故a错误;
b、混合气体的平均相对分子质量=,BC两点混合气体的质量和物质的量都相等,所以混合气体的平均相对分子质量B=C,故b错误;
c、NO2的含量越高,混合气体的颜色越深,C点压强大于A点,加压平衡向生成N2O4的方向移动,但NO2的浓度比原平衡大,所以混合气体的颜色A点浅C点深,故c错误;
d、可逆反应2NO2(g)⇌N2O4(g)△H=﹣a kJ•mol﹣1 (a>
0)放热,温度升高平衡逆向移动,二氧化氮含量增大,所以由状态B到状态A,可以用加热的方法,故d正确;
故答案为:d;
③反应为放热反应,升高温度,K值减小,密闭容器的体积为2L,因此的N2O4的浓度为0.6mol/L,N2O4的浓度为0.3mol/L,浓度商Q===6.67L/mol=K>K,反应向逆反应方向移动,因此V(正)<V(逆);
故答案为:<;
(3)①a、b、c、d、e五个点,根据反应量的关系,b点恰好消耗完H+,溶液中只有(NH4)2SO4与Na2SO4;c、d、e三点溶液均含有NH3•H2O,(NH4)2SO4可以促进水的电离,而NH3•H2O抑制水的电离,因此水的电离程度最大的是b点,溶液中c(OH﹣)的数值最接近NH3•H2O的电离常数K数值,
故答案为:b;
②氨水为弱碱,溶液呈碱性,c点溶液呈中性,铵根离子浓度过大,e点溶液碱性过强,一水合氨浓度过大,相对而言d点溶液中铵根离子浓度与一水合氨浓度最接近,溶液中c(OH﹣)的数值最接近NH3•H2O的电离常数K数值,
故答案为:d;
③c点溶液呈中性,即溶液含有(NH4)2SO4、Na2SO4、NH3•H2O三种成分,b点时c(Na+)=c(SO42﹣),c点时c(Na+)>c(SO42﹣),根据N元素与S元素的关系,可以得出c(SO42﹣)>c(NH4+),故c(Na+)>c(SO42﹣)>c(NH4+)>c(OH﹣)=c(H+),
故答案为:c(Na+)>c(SO42﹣)>c(NH4+)>c(OH﹣)=c(H+).
2017年1月21日