【化学】湖南省邵阳市邵东县创新实验学校2020届高三上学期第五次月考(解析版)
湖南省邵阳市邵东县创新实验学校2020届高三上学期第五次月考
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 P-31 S-32 Cl-35.5 Mn-55 Fe-56 Cu-64 Ba-137 K~39
一、选择题:(本题共20小题,每小题3分,共60分,每小题只有一个正确答案)。
1.化学与生产、生活密切相关,下列说法错误的是( )
A. 在花生油中添加抗氧化剂(TBHQ)可延缓其酸败过程
B. 利用乙醇的还原性以及Cr3+、Cr2O72-的颜色差异来检验是否酒后驾车
C. 生石灰、硅胶、无水CaCl2、P2O5 等均可作食品干燥剂
D. PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,是产生雾霾天气的主要因素
【答案】C
【详解】A. 在花生油分子中,含有易被氧化的碳碳双键,添加抗氧化剂(TBHQ)可延缓其酸败过程,A正确;
B. 乙醇具有还原性,可将Cr2O72-还原为Cr3+,从而发生颜色变化,以此可检验司机是否酒后驾车,B正确;
C. P2O5具有极强的吸水性,且与水反应,但其与水生成的偏磷酸有剧毒,因此其不能作食品干燥剂,C错误;
D. PM2.5是指大气中直径≤2.5微米的颗粒物,能较长时间悬浮于空气中,其在空气中含量越高,空气污染越严重,是产生雾霾天气的主要因素,D正确。
故选C。
2.下列有关文献记载中涉及的化学知识表述不正确的是( )
A. “以曾青涂铁,铁赤色如铜”说明我国古代就掌握了“湿法冶金”技术
B. “墙塌压糖,去土而糖白”中的脱色过程发生了化学变化
C. “丹砂烧之成水银,积变又还成丹砂”讲的是单质与化合物之间的互变
D. 《本草纲目》中记载:“烧酒非古法也,……,用浓酒和糟入甑,蒸令气上,用器承取滴露。”涉及的操作方法是蒸馏
【答案】B
【详解】A. “以曾青涂铁,铁赤色如铜”发生的反应为:CuSO4+Fe=FeSO4
+Cu,是湿法冶金的先驱,古代文献有记载,说明我国古代已经掌握了反应原理,即掌握了“湿法冶金”技术,故A正确;
B. 蔗糖的分离提纯采用了黄泥来吸附红糖中的色素,没有新物质生成,属于物理变化,故B错误;
C. “丹砂(HgS)烧之成水银”的反应为HgSHg+S,是化合物分解生成单质的过程,“积变又还成丹砂”的反应为Hg+S=HgS,是单质转化为化合物的过程,故C正确;
D. 白酒的烧制是利用沸点不同将白酒中的水和酒精分离,为蒸馏操作,故D正确;
答案选B。
【点睛】活性炭或黄泥疏松多孔,可吸附颜色气味,吸附属于物理变化。
3.用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述中正确的是( )
A. 1L含NA个Al3+的Al(NO3)3溶液中,NO3-物质的量浓度等于3 mol/L
B. 31g白磷中含有1.5NA个P-P
C. 标准状况下,22.4L HF含NA个分子
D. 标准状况下,1 molCl2溶于水,转移的电子数目为NA
【答案】B
【详解】A. 未知浓度的1L含Al3+的Al(NO3)3溶液中,无法求出NO3-的物质的量浓度,A错误;
B. 白磷的分子结构为,从图中可以看出,平均每个P原子形成1.5个P-P键,则31g白磷中含有1.5NA个P-P,B正确;
C. 标准状况下,HF不是气体,不能利用22.4L/mol进行计算,C错误;
D. Cl2溶于水后,只有一部分与水发生反应,无法计算转移电子数目,D错误。
故选B。
4.在一定温度下的定容容器中,当下列物理量不再发生变化时:①混合气体的压强,②混合气体的密度,③混合气体的总质量,④混合气体的平均相对分子质量,⑤混合气体的颜色,⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比,⑦某种气体的百分含量,上述能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的有( )个
A. 4 B. 6 C. 3 D. 5
【答案】A
【详解】①
因为反应前后气体的分子数不等,所以当混合气体的压强不变时,反应达平衡状态,①符合题意;
②因为气体的总质量不变,容器的体积不变,所以混合气体的密度始终不变,密度不变时,反应不一定达平衡状态,②不合题意;
③反应物和生成物都呈气态,混合气的总质量始终不变,所以当混合气的总质量不变时,反应不一定达平衡状态,③不合题意;
④因为混合气的总质量不变,反应前后气体分子数不等,所以当混合气体的平均相对分子质量不变时,反应达平衡状态,④符合题意;
⑤混合气体的颜色取决于c(NO2),c(NO2)不变时,反应达平衡状态,⑤符合题意;
⑥只有反应物的投入量之比等于化学计量数之比,且反应物的转化率为50%时,各反应物或生成物的浓度之比才等于化学计量数之比,但此时不一定是平衡状态,⑥不合题意;
⑦只有当反应达平衡状态时,某种气体的百分含量才保持不变,⑦符合题意。
综合以上分析,共有4项符合题意。故选A。
5.下列事实能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 工业上N2与H2合成NH3,往往需要使用催化剂
B. 密闭容器中2molCO与1molH2O(g)充分反应达平衡后,增大压强CO的反应速率加快
C. SO2与O2催化氧化成SO3是一个放热过程,450℃左右的温度比室温更有利于SO3生成
D. 向1.50mol/L的硝酸铵溶液中加入少量氨水至中性,水的电离程度减小
【答案】D
【详解】A. 催化剂只能改变反应速率,从而改变反应到达平衡的时间,但不能使平衡发生移动,A不合题意;
B. 密闭容器中2molCO与1molH2O(g)发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),达平衡后,增大压强CO的浓度增大,反应速率加快,但平衡不发生移动,B不合题意;
C. SO2与O2催化氧化成SO3是一个放热过程,从平衡移动的角度考虑,应为降低温度有利于SO3生成,但从催化剂的活性考虑,450℃左右的温度比室温更有利于SO3生成,所以不能利用平衡移动原理解释,C不合题意;
D. 向1.50mol/L的硝酸铵溶液中加入少量氨水,将抑制铵根离子水解,从而使水的电离程度减小,D符合题意。
故选D。
6.下列表示相关微粒的化学用语正确的是( )
A. 中子数为18的氯原子: B. Na+的结构示意图:
C. 次氯酸的电子式 D. 丁烷的球棍模型
【答案】D
【详解】A. 中子数为18的氯原子,符号应为,A错误;
B. Na+的结构示意图应为,B错误;
C. 次氯酸的电子式应为,C错误;
D. 从结构上看,丁烷分子中的碳原子呈锯齿状排列成链状,每个碳原子形成四个共价单键,故丁烷的球棍模型可以表示为,D正确。
故选D。
7.下列有关实验的选项正确的是( )
A.配制0.l0mol/L NaOH溶液
B.除去CO中的CO2
C.苯萃取碘水中的I2,分出水层后的操作
D.记录滴定终点读数为12.20mL
【答案】B
【详解】A.容量瓶是准确配制一定物质的量浓度溶液的仪器,要在烧杯中溶解固体物质,不能在容量瓶中进行固体的溶解,A错误;
B.CO2是酸性氧化物,可以与NaOH反应产生可溶性盐和水,而CO不能反应,所以可利用NaOH收CO中的二氧化碳,可以达到除杂净化的实验目的,B正确;
C.进行萃取分液,下层液体从下口流出,上层液体要从上口倒出,由于苯层在上层,所以应在分出水层后从分液漏斗的上口倒出该溶液,C错误;
D.滴定管0刻度在上部,小刻度在上,大刻度在下,液面读数是在11.80mL刻度处,D错误;
合理选项是B。
8.下列描述不正确的是( )
A. 金属元素的单质在化学反应中只能作还原剂,而非金属元素的单质在化学反应中,既可以只作氧化剂,又可以只作还原剂,还可以同时作氧化剂和还原剂,特殊反应中既不作氧化剂也不作还原剂
B. 稀硝酸与金属反应生成金属硝酸盐,当还原产物只有NO时,参加反应的金属在反应后无论化合价怎样,参加反应的硝酸与还原产物物质的量之比始终为4∶1
C. Fe与Cl2和Fe与S反应,生成物为1 mol时,电子转移数都是2NA
D. 某化学反应,反应前后共有六种物质:HCl(浓)、H2O、Cl2、KMnO4、MnCl2、KCl,则反应方程式中各自的系数(对应前面顺序)为16、8、5、2、2、2,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶5
【答案】C
【详解】A. 金属只能显正价,不能显负价,所以金属元素的单质在化学反应中只能作还原剂;而非金属元素的单质在化学反应中,如C+O2=CO2,O2只作氧化剂,C只作还原剂;氯气与水的反应中,氯气同时作氧化剂和还原剂;石墨转化为金刚石的反应中,石墨既不作氧化剂也不作还原剂,A正确;
B.设稀硝酸与金属反应生成金属硝酸盐为R(NO3)x,当还原产物只有NO时,根据电离转移守恒可得3R(NO3)x ~ xNO,则当参加反应的硝酸的物质的量为4x mol时,还原产物NO物质的量为x mol,故其比值为4∶1,B正确;
C. Fe与Cl2和Fe与S反应,若生成物均为1 mol时,前者电子转移数为3NA,后者为2NA,C错误;
D. 此反应为2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶10=1:5,D正确。
本题选捆不正确的,故选C。
9.下列有关溶液中离子存在和转化的表达合理的是( )
A. n[NH4Al(SO4)2]:n[Ba(OH)2] =2 : 5 时发生的反应为:NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++5OH-=NH3·H2O+AlO2-+2H2O+2BaSO4↓
B. 中性溶液中可能大量存在Fe3+、K+、Cl-、SO42-
C. 离子方程式2Ca2++3HCO3-+3OH-=2CaCO3↓+CO32-+3H2O可以表示NH4HCO3与澄清石灰水反应
D. 由水电离出的c(H+)=1×10-12mol/L的溶液中可能大量存在K+、I-、Mg2+、NO3-
【答案】A
【详解】A. 设n[NH4Al(SO4)2]=2mol,n[Ba(OH)2] =5mol,则NH4+为2mol,Al3+为2mol,SO42-为4mol,Ba2+为5mol,OH-为10mol。2mol NH4+、2mol Al3+分别消耗OH-为2mol、8mol,生成2mol NH3·H2O、2molAlO2-,4mol SO42-消耗4molBa2+,则发生反应为:NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++5OH-=NH3·H2O+AlO2-+2H2O+2BaSO4↓,A表达合理;
B. 中性溶液中,Fe3+不能大量存在,B表达不合理;
C. NH4HCO3与足量的澄清石灰水反应时,NH4+将与OH-反应,生成一水合氨,C表达不合理;
D. 由水电离出的c(H+)=1×10-12mol/L的溶液中,溶液可能是酸溶液,可能是碱溶液;在酸溶液中,I-、NO3-不能大量存在,在碱溶液中,Mg2+不能大量存在,D表达不合理。
故选A。
【点睛】在酸性条件下,NO3-能表现出强氧化性,与Fe2+、S2-、SO32-等不能大量共存。MnO4-具有强氧化性,不管在什么环境中,都能氧化Fe2+、S2-、SO32-等,所以与Fe2+、S2-、SO32-不能大量共存。在中性溶液中,易发生水解的离子不能大量存在。如果水的电离受到促进,那是离子水解造成的;如果水的电离受到抑制,那是电解质直接电离出H+或OH-造成的。
10.下列实验操作、现象和结论均正确的是( )
选项
实验操作
现象
结论
A
用双氧水滴定KI-淀粉溶液
溶液变蓝
达到滴定终点
B
向食用加碘盐中加入食醋和KI溶液,再加入CCl4振荡,静置
下层呈紫红色
该食用加碘盐中含有KIO3
C
用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别NO2、溴蒸气
试纸变蓝
该气体为溴蒸气
D
最后试管有浅黄色沉淀
有机物中含有溴原子
【答案】B
【详解】A、KI-淀粉溶液一般作为指示剂,设计用双氧水滴定淀粉-KI溶液无法判定终点,因为只要加很少的双氧水溶液就变蓝了,选项A错误;
B、在酸性环境中,KIO3与KI反应生成I2,选项B正确;
C、NO2溶于水变为硝酸,硝酸也具有强氧化性,也可使淀粉碘化钾试纸变蓝,选项C错误;
D、加入AgNO3溶液之前要用硝酸中和溶液中的碱,选项D错误。
答案选B。
11.鲜花保鲜剂S-诱抗素制剂,可保证鲜花盛开。S-诱抗素的分子结构如下图,下列关于该物质的说法不正确的是( )
A. 其分子式为C15H20O4
B. 既能发生加成反应,又能发生取代反应
C. 1mol该物质完全燃烧,需要消耗403.2L氧气
D. 既能使紫色石蕊试剂显红色,又能使酸性KMnO4溶液褪色
【答案】C
【详解】A. 先数出C原子为15个,O原子为4个,然后进行计算C15H2×15+2-12O4,A正确;
B. S-诱抗素含有碳碳双键和羰基,能发生加成反应;含有羧基的有机物能发生取代反应,B正确;
C. 没有指明是否为标准状况,无法确定消耗氧气的体积是多少,C错误;
D. 羧基能使紫色石蕊试剂显红色,碳碳双键、羟基使酸性KMnO4溶液褪色,D正确。
故选C。
12.X、Y、Z、M、G五种短周期元素,原子序数依次增大。X、Z同主族,可形成离子化合物ZX;Y、M同主族,可形成MY2、MY3两种分子;Y、G的单质或两元素之间形成的化合物可作水消毒剂。下列叙述正确的是( )
A. 元素M的氧化物对应的水化物酸性比G的氧化物对应的水化物酸性弱
B. ZX与水的反应属于氧化还原反应
C. 化合物Z2M、MY2中化学键的类型相同
D. 简单离子半径的大小顺序:X<Y<Z<M<G
【答案】B
【详解】X、Z同主族,可形成离子化合物ZX,则X为H、Z为Na;Y、M同主族,可形成MY2、MY3两种分子,则Y为O、M为S;从而得出G为Cl,臭氧、氯气和二氧化氯均可作饮用水的消毒剂。
A. 若元素M的氧化物对应的水化物为H2SO4,G的氧化物对应的水化物为HClO,则前者酸性强,A错误;
B. NaH与水的反应,生成NaOH和H2,属于氧化还原反应,B正确;
C. 化合物Na2S中只含离子键,SO2中只含共价键,二者的化学键类型不同,C错误;
D. 简单离子半径的大小顺序:Y(O2-)>Z(Na+),D错误。
故选B。
13.下列说法不正确的是( )
A. 乙烯能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,其反应原理不相同
B. 福尔马林能使蛋白质发生变性,可用浸制动物标本
C. 分子式为C4H10O的有机物与金属Na反应的同分异构体有4种
D. 无机物与有机物之间不可能存在同分异构现象
【答案】D
【详解】A. 乙烯与溴水中的溴发生加成反应而使溴水褪色,乙烯还原酸性KMnO4溶液使之褪色,其反应原理不相同,A正确;
B. 福尔马林是35~40%的甲醛水溶液,能使蛋白质发生变性,所以可用福尔马林浸制动物标本,B正确;
C. 分子式为C4H10O的有机物与金属Na反应的同分异构体为CH3CH2CH2CH2OH、CH3CH2CH(OH)CH3、(CH3)2CHCH2OH、(CH3)3COH,共4种,C正确;
D. 无机物与有机物之间也可能存在同分异构现象,如CO(NH2)2与NH4CNO,D错误。
故选D。
14.酸性:H2CO3>HClO>HCO3—,下列有关叙述中正确的是( )
①向NaClO溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式为2ClO-+CO2+H2O=2HClO+CO32—
②向KI和KBr混合溶液中,加入足量FeCl3溶液,用CCl4萃取后取上层中的液体少许并加入AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成
③向FeI2溶液中滴加少量氯水,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
④卫生间洁厕灵不能跟“84”消毒液混用,其离子方程式为ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O
A. ②④ B. ①③④ C. ②③ D. ①②④
【答案】A
【详解】①向NaClO溶液中通入少量二氧化碳,因为HClO>HCO3-,所以离子方程式为ClO-+CO2+H2O=HClO+HCO3-,①错误;
②向KI和KBr混合溶液中,加入足量FeCl3溶液,发生反应:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,而Br-与Fe3+不反应,用CCl4萃取后,上层液体含Br-和Cl-,加入AgNO3溶液,有AgBr淡黄色沉淀生成,②正确;
③向FeI2溶液中滴加少量氯水,反应的离子方程式为2I-+Cl2=I2+2Cl-, ③错误;
④卫生间洁厕灵(主要成分HCl)不能跟“84”消毒液(主要成分为NaClO)混用,其离子方程式为ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O,④正确。
综合以上分析,②④正确。故选A。
15.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)=0.6 mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24 L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )
A. 原混合溶液中c(K+)为0.2 mol·L-1
B. 上述电解过程中共转移0.2 mol电子
C. 电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol
D. 电解后溶液中c(H+)为0.2 mol·L-1
【答案】A
【分析】
电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时,阳极上氢氧根离子放电生成氧气,阴极上先铜离子放电生成铜单质,当铜离子完全析出时,氢离子放电生成氢气,气体的物质的量为2.24L÷22.4L/mol=0.1mol;每生成0.1mol氧气转移0.4mol电子,每生成0.1mol氢气转移0.2mol电子,每生成1mol铜转移2mol电子,所以根据转移电子守恒得铜的物质的量=(0.4-0.2)/2mol=0.1mol,则铜离子的物质的量浓度为0.1mol÷0.5L=0.2mol/L,根据电荷守恒得钾离子浓度=0.6mol•L-1-0.2 mol•L-1×2=0.2mol/L。据此分析解答。
【详解】A、根据分析知,原混合溶液中c(K+)为0.2mol•L-1,正确;
B、转移电子的物质的量=0.1mol×4=0.4mol,错误;
C、根据以上分析知,铜的物质的量为0.1mol,错误;
D、当电解硝酸铜时溶液中生成氢离子,当电解硝酸钾溶液时,实际上是电解水,所以电解后氢离子的物质的量为氧气的4倍,为0.1mol×4=0.4mol,则氢离子浓度为0.8mol/L,错误;
答案选A。
16.甲、乙两个密闭容器中均发生反应:C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g) ΔH>0,有关实验数据如下表所示:
容器
容积/L
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
平衡常数
C(s)
H2O(g)
H2(g)
甲
2
T1
2
4
3.2
3.5
K1
乙
1
T2
1
2
1.2
3
K2
下列说法正确的是( )
A. T1
H+>Ni2+(低浓度)
A. 碳棒上发生的电极反应:4OH--4e-O2↑+2H2O
B. 电解过程中,B室中NaCl溶液的物质的量浓度将不断减小
C. 为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH
D. 若将图中阳离子膜去掉,将A、B两室合并,则电解反应总方程式发生改变
【答案】B
【详解】由图知,碳棒与电源正极相连是电解池的阳极,电极反应4OH- -4e-=2H2O+O2↑,镀镍铁棒与电源负极相连是电解池的阴极,电极反应Ni2++2e-= Ni。电解过程中为平衡A、C中的电荷,A中的Na+和C中的Cl-分别通过阳离子膜和阴离子膜移向B中,这使B中NaCl溶液的物质的量浓度不断增大。又因Ni2+在弱酸性溶液中易发生水解;氧化性:Ni2+(高浓度)>H+>Ni2+(低浓度),为了提高Ni的产率,电解过程中需要控制废水pH 。若将图中阳离子膜去掉,由于放电顺序Cl-> OH-,则Cl-移向阳极放电:2Cl-- -2e-= Cl2↑,电解反应总方程式会发生改变。故B错误选B。
19.在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L-1 CO2、0.1 mol·L-1CH4,在一定条件下发生反应:CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),测得CH4平衡时转化率与温度、压强关系如图。下列有关说法不正确的是( )
A. 压强为p4时,在Y点:v正<v逆 B. 上述反应的ΔH>0
C. 压强:p4>p3>p2>p1 D. 1 100 ℃时该反应平衡常数约为1.64
【答案】A
【详解】A. 压强为p4时,在Y点,反应将向X点移动,即向CH4的转化率增大的方向(即正反应方向)移动,所以v正>v逆,A不正确;
B. 由图中曲线可以看出,温度升高,CH4的转化率增大,即平衡向正反应方向移动,所以正反应的ΔH>0,B正确;
C. 从p1到p4,CH4的转化率减小,即平衡逆向移动,应为增大压强,所以p4>p3>p2>p1,C正确;
D. 1 100 ℃时,三段式关系如下:
该反应平衡常数K==1.64,D正确。
故选A。
20.已知常温下浓度均为0.1 mol·L-1的下列溶液的pH如表:
溶质
NaF
Na2CO3
NaClO
NaHCO3
pH
8.1
11.6
9.7
8.4
下列有关说法正确的是( )
A. 在相同温度下,同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序:H2CO3<HClO<HF
B. 等体积、等物质的量浓度的NaClO溶液与NaF溶液中离子总数大小:N前 =N后
C. 若将CO2通入0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液至溶液呈中性则溶液中2c(CO32—)+c(HCO3—)=0.2 mol·L-1
D. 向Na2CO3溶液中通入少量的HF气体,化学方程式为Na2CO3+2HF=CO2+H2O+2NaF
【答案】C
【详解】A.比较NaHCO3、NaClO、NaF三者的pH,可得出酸性HClONaF,所以NaClO溶液中c(H+)小。
二、非选择题:(本题共4小题,除说明外,每空2分,共40分)
21.2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古迪纳夫、斯坦利·威廷汉和吉野彰,表彰他们对锂离子电池研究的贡献。磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片(除LiFePO4外,还含有Al箔、少量不溶于酸碱的导电剂)中的资源,部分流程如图:
已知:KSP ( Li2CO3)=2.0×10-3 。部分物质的溶解度(S)如下表所示:
T℃
S(Li2CO3)/g
S(Li2SO4)/g
S(Li3PO4)/g
20
1.33
34.2
0.039
80
0.85
30.5
——
100
0.72
——
(1) 流程中用“热水洗涤”的原因是____________________________________________。
(2)写出碱溶时Al箔溶解的化学方程式 ___________________________________。
(3)酸浸时,用H2O2代替HNO3更好,其优点是____________________________。
(4)磷酸亚铁锂电池在工作时,正极发生LiFePO4和FePO4的转化,该电池放电时正极的电极反应式为____________________________________。
(5)若滤液②中c(Li+)=4mol/L,加入等体积的Na2CO3溶液后,Li+的沉降率达到90%,计算滤液③中c(CO32-)=________mol/L
【答案】(1). Li2CO3的溶解度随温度升高而減小,热水洗涤可減少Li2CO3的溶解 (2). 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ (3). 不产生污染环境的气体 (4). FePO4+Li++e-= LiFePO4 (5). 0.05
【分析】(1)由题给表格数据可知,温度升高,Li2CO3的溶解度減小,所以热水洗涤可減少Li2CO3的溶解而提高产率。
(2)碱溶时,Al箔与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气。
(3)酸浸时,LiFePO4与混酸反应生成硫酸锂、硫酸铁、磷酸、一氧化氮和水,若用H2O2代替HNO3,不会产生污染环境的NO气体。
(4) 正极发生LiFePO4和FePO4的转化,则应为FePO4的转化为LiFePO4。
(5)当滤液②中c(Li+)=4mol·L-1,加入等体积的Na2CO3后,c(Li+)=2mol·L-1,若Li+的沉降率达到90%,反应生成Li2CO3后溶液中c(Li+)=2mol·L-1×0.1=0.2 mol·L-1,由碳酸锂溶度积Ksp(Li2CO3)=c2(Li+)∙c(CO32—)=2.0×10-3,可得c(CO32-)=。
【详解】(1)由题给表格数据可知,Li2CO3的溶解度随温度升高而減小,热水洗涤可減少Li2CO3的溶解而提高产率。答案为:Li2CO3的溶解度随温度升高而減小,热水洗涤可減少Li2CO3的溶解;
(2)碱溶时,Al箔与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑。答案为:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑;
(3)酸浸时,LiFePO4与混酸反应生成硫酸锂、硫酸铁、磷酸、一氧化氮和水,反应的化学方程式为6LiFePO4+12H2SO4+2HNO3=3Li2SO4+3Fe2(SO4)3+6H3PO4+2NO↑+4H2O,若用H2O2代替HNO3,则不会产生污染环境的NO气体,从而保护了环境。答案为:不产生污染环境的气体;
(4) 正极发生LiFePO4和FePO4的转化,则应为FePO4的转化为LiFePO4,该电池放电时正极的电极反应式为FePO4+Li++e-= LiFePO4。答案为:FePO4+Li++e-= LiFePO4;
(5)当滤液②中c(Li+)=4mol·L-1,加入等体积的Na2CO3后因为溶液的稀释使得c(Li+)=2mol·L-1,若Li+的沉降率达到90%,反应生成Li2CO3后溶液中c(Li+)=2mol·L-1×0.1=0.2 mol·L-1,由碳酸锂溶度积Ksp(Li2CO3)=c2(Li+)∙c(CO32—)=2.0×10-3,可得c(CO32-)==0.05 mol·L-1,故答案为:0.05。
【点睛】在利用Ksp(Li2CO3)进行计算时,溶液中c(Li+)的计算是关键。我们容易出现的错误是未考虑加入等体积的Na2CO3,c(Li+)应变为原来的一半。
22.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。
(1)使用甲醇汽油可以减少汽车尾气对环境的污染。工业上在200℃和10MPa的条件下可用甲烷和氧气通过铜制管道反应制得甲醇,已知一定条件下,CH4和CH3OH的燃烧热分别784kJ/mol和628kJ/mol ,则CH4(g) +O2(g) = CH3OH(g) △H=___________。
(2)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) △H<0。
①.某温度下,将2.0molCO(g)和6.0molH2(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所示,关于温度和压强的关系判断正确的是_______。
A. P1>P3, T1>T3 B. P3>P2,T3>T2 C.P2>P4,T4>T2 D.P1>P4,T2>T3
②在恒容密闭容器里按体积比为1:3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.氢气的转化率减小 B.逆反应速率先增大后减小
C.化学平衡常数K值增大 D.某反应物的体积百分含量增大
(3)在一容积可变的密闭容器中充有10 mol CO和20 mol H2, 发生反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),CO的平衡转化率[与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。
①A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为__________。
②若达到平衡状态A时,容器的体积为10 L,则在平衡状态B时容器的体积为________L。
【答案】(1). -156kJ/mol (2). AD (3). B (4). KA=KB>KC (5). 2
【分析】(1)根据盖斯定律进行分析;
(2)①.由反应方程式知,增大压强,平衡正向移动,则P1>P2>P3>P4;由方程式知,升高温度,平衡逆向移动,则T1>T2>T3>T4。
②根据影响化学平衡移动的外界因素及平衡移动原理、化学平衡状态的特征进行分析;
(3)①根据温度对化学平衡常数的影响进行分析。
② 根据两点温度相同则平衡常数相同进行计算。
【详解】(1)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-784kJ/mol ①
CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-628kJ/mol ②
①-②得:CH4(g) +O2(g) = CH3OH(g) △H=-156kJ/mol。答案为:-156kJ/mol;
(2)①.由反应方程式2CO(g) + 4H2(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) △
H<0可知,增大压强,平衡正向移动,则P1>P2>P3>P4;由方程式知,升高温度,平衡逆向移动,则T1>T2>T3>T4。答案为:AD;
②2CO(g) + 4H2(g) CH3OCH3(g) + H2O(g) △H<0
A.从反应方程式可以看出,若往平衡体系中充入H2,平衡正向移动,但氢气的转化率减小,A不合题意;
B.逆反应速率先增大后减小,则可能是升高温度或往平衡体系中充入CH3OCH3或H2O(g),平衡逆向移动,B符合题意;
C.化学平衡常数K值增大,只能为降低温度,平衡正向移动,C不合题意;
D.某反应物的体积百分含量增大,可能是往平衡体系中加入该反应物,则平衡正向移动,D不合题意。答案为:B;
(3)①从图中可以看出,升高温度,CO的转化率减小,则平衡逆向移动,△H<0。在A、B点,温度相同,对应的平衡常数KA=KB;A、C点,T1<T2,对应的平衡常数KA>KC,从而得出A、B、C三点对应的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为KA=KB>KC。
② 在A点,容器体积为10L:
K=;
在B点,设气体的体积为V:
A和B两点的温度相同,则平衡常数相同,故K=,解之得,V=2L。答案为:2。
【点睛】在利用反应体系中的某个量发生改变,判断平衡移动的方向时,通常需考虑增加或减少反应物或生成物的量,升高或降低温度,增大或减小压强,加入催化剂等。需要注意的是,增大反应物的浓度,若反应物有两种,增大某反应物的浓度,平衡正向移动,但该反应物的转化率减小,百分含量增大,另一反应物的转化率增大,百分含量减小;若反应物只有一种,加入反应物,相当于增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动。
23.二氯化二硫(S2Cl2)是一种重要的化工原料,常用作橡胶硫化剂,改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质。查阅资料可知S2Cl2具有下列性质:
物理性质
毒性
色态
挥发性
熔点
沸点
剧毒
金黄色液体
易挥发
-76℃
138℃
化学性质
①300℃以上完全分解;②S2Cl2+Cl22SCl2
③遇高热或与明火接触,有引起燃烧的危险
④受热或遇水分解放热,放出腐蚀性烟气
实验室可利用硫与少量氯气在110~140℃反应制得S2Cl2粗品。下面是制取少量S2Cl2的装置,回答下列问题:
(1)仪器m的名称为__________________。
(2)S2Cl2的电子式为______________。
(3)装置连接顺序:__________________________→E→D。
(4)为了提高S2Cl2的纯度,实验的关键是控制好温度和____________。
(5)S2Cl2遇水强烈反应产生烟雾,其产物中有一种气体X能使品红溶液褪色,加热后又恢复原状 且反应过程中只有一种元素化合价发生变化,写出该反应的化学方程式___________________________________________________________。
(6)某同学为了测定S2Cl2与水反应后生成的气体X在混合气体中的体积分数设计了如下实验方案:
该混合气体中气体X体积分数为_____________(用含V、m的式子表示)。
【答案】(1). 三颈烧瓶 (2). (3). A→F→C→B (4).
滴入浓盐酸的速率 (5). 2S2Cl2+2H2O=3S+SO2↑+4HCl↑ (6).
【分析】(1)仪器m的名称为三颈烧瓶。
(2)S2Cl2中,为达8电子相对稳定结构,S应形成2对共用电子,Cl应形成1对共用电子,所以Cl原子在电子式的两边,S在中间,且两个S原子间形成一对共用电子,S、Cl间形成一对共用电子。
(3)连接装置时,需考虑制Cl2,Cl2中HCl、H2O的去除,Cl2与S的反应,产品的收集和尾气处理。根据已知信息可知,参加反应的氯气必须是干燥纯净的,利用F除去氯化氢,利用C干燥氯气,从而得出装置连接顺序。
(4)由于氯气过量会生成SCl2,且S2Cl2300℃以上完全分解,所以为了提高S2Cl2的纯度,实验的关键是控制好温度和滴入浓盐酸的速率。
(5)S2Cl2遇水强烈反应产生烟雾,其产物中有一种气体X能使品红溶液褪色,加热后又恢复原状,此气体为SO2,则另一产物为S,从而得出该反应的化学方程式。
(6)mg固体是硫酸钡,根据硫原子守恒可知SO2的物质的量是,所以该混合气体中二氧化硫的体积分数为。
【详解】(1)仪器m的名称为三颈烧瓶。答案为:三颈烧瓶;
(2)S2Cl2中,为达8电子相对稳定结构,S应形成2对共用电子,Cl应形成1对共用电子,所以Cl原子在电子式的两边,S在中间,且两个S原子间形成一对共用电子,S、Cl间形成一对共用电子,电子式为。答案为:;
(3)连接装置时,需考虑制Cl2,Cl2中HCl、H2O的去除,Cl2与S的反应,产品的收集和尾气处理。根据已知信息可知,参加反应的氯气必须是干燥纯净的,利用F除去氯化氢,利用C干燥氯气。装置连接顺序:A→F→C→B→E→D。答案为:A→F→C→B;
(4)由于氯气过量会生成SCl2,且S2Cl2300℃以上完全分解,所以为了提高S2Cl2的纯度,实验的关键是控制好温度和滴入浓盐酸的速率。答案为:滴入浓盐酸的速率;
(5)S2Cl2遇水强烈反应产生烟雾,其产物中有一种气体X能使品红溶液褪色,加热后又恢复原状,此气体为SO2,则另一产物为S,该反应的化学方程式2S2Cl2+2H2O=3S+SO2↑+4HCl↑。答案为:2S2Cl2+2H2O=3S+SO2↑+4HCl↑;
(6)mg固体是硫酸钡,根据硫原子守恒可知SO2的物质的量是
,所以该混合气体中二氧化硫的体积分数为。答案为:。
【点睛】在进行仪器连接时,我们首先想到发生的反应,两种反应物是在哪些装置中生成或添加的;同时需考虑反应产物中杂质的去除,反应的速率控制,大气的防护等。如本实验中制取S2Cl2,S是在B装置中直接加入的,则主要是Cl2的制备,只能利用A装置制取Cl2,同时考虑用F装置除去Cl2中的HCl,用C装置干燥Cl2,这样才完成Cl2的制备,然后Cl2进入B装置,与S反应,最后再考虑蒸馏提纯产品,在尾气处理中,还需考虑大气的防护,同时还要考虑产品的保护。
24.高锰酸钾是一种典型的强氧化剂,热分解产生锰酸钾、二氧化锰、氧气。完成下列填空:
I.已知:①MnO2(s)=Mn(s)+O2(g) ΔH=+520kJ/mol,②S(s)+O2(g)=SO2(g)ΔH=-298kJ/mol,③Mn(s)+2O2(g)+S(s)=MnSO4(s) ΔH=-1068kJ/mol。
(1)固体MnO2和二氧化硫气体反应生成MnSO4固体的热化学方程式为_________________________________________________________。
Ⅱ.草酸钠滴定法测定高锰酸钾的质量分数涉及到的反应:C2O42-+2H+→H2C2O4(草酸),5H2C2O4+2MnO4-+6H+→2Mn2++10CO2↑+8H2O
(2)将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸钠溶液混合,测得反应溶液中Mn2+的浓度随反应时间t的变化如图,Mn2+浓度变化由缓慢增大后迅速增大的原因是_____________________
______________________________________________________________。
Ⅲ.KMnO4是一种常用消毒剂。
(3)KMnO4消毒机理与下列物质相似的是________(填序号)。
A.消毒酒精(75%) B. 双氧水 C. 84消毒液 D. 肥皂水 E.活性炭 F.SO2
(4)测定KMnO4产品的纯度可用标准Na2S2O3溶液滴定。
①配制500ml0.1000mol/L标准Na2SO3溶液,需要使用的玻璃仪器有烧杯、量筒、玻璃棒和_______________________________________。
②取KMnO4粗产品0.7000g溶于水,并加入稀硫酸进行酸化,将所得溶液用0.1000mol/L标准Na2S2O3溶液进行滴定,滴定至终点记录实验消耗Na2S2O3溶液的体积。重复步骤②、③,三次平行实验数据如表:
实验次数
1
2
3
消耗Na2SO3溶液体积/ml
19.30
20.98
21.02
(已知:S2O32-被MnO4-氧化为SO42- )
计算该KMnO4产品的纯度为___________。(保留三位有效数字)
【答案】(1). MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) ∆H=-250KJ· mol -1 (2). 随着c(Mn2+)的不断增大,反应速率大大加快,生成的Mn2+可能对该反应有催化作用,且c(Mn2+)越大,催化效果越好 (3). BC (4). 500mL容量瓶、胶头滴管 (5). 75.8%
【分析】I. ①MnO2(s)=Mn(s)+O2(g) ΔH=+520kJ/mol ①
②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-298kJ/mol ②
③Mn(s)+2O2(g)+S(s)=MnSO4(s) ΔH=-1068kJ/mol ③
(1)将①+③-②得,固体MnO2和二氧化硫气体反应生成MnSO4固体的热化学方程式为MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) ∆H=-250KJ· mol -1。
Ⅱ.(2)将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸钠溶液混合,测得反应溶液中Mn2+的浓度随反应时间t的变化如图,Mn2+浓度变化由缓慢增大后迅速增大的原因是随着c(Mn2+)的不断增大,反应速率大大加快,生成的Mn2+可能对该反应有催化作用,且c(Mn2+)越大,催化效果越好
Ⅲ.(3)KMnO4是强氧化剂,与其相似的是双氧水和84消毒液。
(4)①配制500ml0.1000mol/L标准Na2SO3溶液,需要使用的玻璃仪器有烧杯、量筒、玻璃棒和500mL容量瓶、胶头滴管。
②从数据的比较中可以看出,第1组数据为失真数据。后两组数据的平均值为21mL。
滴定过程中发生反应的离子方程式为8MnO4- + 5S2O32- + 14H+ = 10SO42- + 8Mn2+ + 7H2O
设KMnO4质量为x
则x=
该KMnO4产品的纯度为
【详解】I. ①MnO2(s)=Mn(s)+O2(g) ΔH=+520kJ/mol ①
②S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-298kJ/mol ②
③Mn(s)+2O2(g)+S(s)=MnSO4(s) ΔH=-1068kJ/mol ③
(1)将①+③-②得,固体MnO2和二氧化硫气体反应生成MnSO4固体的热化学方程式为MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) ∆H=-250KJ· mol -1。答案为:MnO2(s)+SO2(g)=MnSO4(s) ∆H=-250KJ· mol -1;
Ⅱ.(2)将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸钠溶液混合,测得反应溶液中Mn2+的浓度随反应时间t的变化如图,Mn2+浓度变化由缓慢增大后迅速增大的原因是随着c(Mn2+)的不断增大,反应速率大大加快,生成的Mn2+可能对该反应有催化作用,且c(Mn2+)越大,催化效果越好。答案为:随着c(Mn2+)的不断增大,反应速率大大加快,生成的Mn2+可能对该反应有催化作用,且c(Mn2+)越大,催化效果越好;
Ⅲ.(3)KMnO4是强氧化剂,与其相似的是双氧水和84消毒液。答案为:BC;
(4)①配制500ml0.1000mol/L标准Na2SO3溶液,需要使用的玻璃仪器有烧杯、量筒、玻璃棒和500mL容量瓶、胶头滴管。答案为:500mL容量瓶、胶头滴管;
②从数据的比较中可以看出,第1组数据为失真数据。后两组数据的平均值为21mL。
滴定过程中发生反应的离子方程式为8MnO4- + 5S2O32- + 14H+ = 10SO42- + 8Mn2+ + 7H2O
设KMnO4的质量为x
则x=
该KMnO4产品的纯度为=75.8%。答案为:75.8%。
【点睛】在一个反应中,当一种物质的加入或一种物质的生成(达到一定浓度),能使反应速率突然加快,我们就需考虑此物质可能是催化剂。