天津市静海区第一中学2019-2020学年高二上学期期末考试学生学业能力调研化学试题
静海一中2019-2020第一学期高二化学期末学生学业能力调研试卷
考生注意:本试卷分第Ⅰ卷基础题(80分)和第Ⅱ卷提高题(20分)两部分,共100分。
相对原子质量:H:1 C:12 O:16 Cu:64
第Ⅰ卷 基础题(共80分)
一、选择题: 每小题 2 分,共 24 分.
1.下列说法正确的是 ( )
A. 明矾水解形成的Al(OH)3胶体能杀菌消毒,可用于水的净化
B. 镀锡的铁制品比镀锌的铁制品耐腐蚀
C. pH=6的某溶液一定呈酸性
D. 二次电池充电时,电池上标有“+”的电极应与外接电源的正极相连
【答案】D
【解析】
【详解】A、明矾中的铝离子能水解生成氢氧化铝胶体可以吸附水中的悬浮物,能净水,但不能杀菌消毒,A错误;
B、镀锡铁制品的镀层破损后,形成原电池,铁作负极,而镀锌铁制品镀层破损后,形成原电池,锌作负极,铁作正极,铁不腐蚀,所以镀锌铁更耐用,B错误;
C、溶液的pH=6,溶液不一定为酸性,如100℃时水的离子积为10-12,溶液为中性时溶液的pH=6,C错误;
D、充电器的正极(+)与电池正极(+)连接,充电器的负极(-)与电池负极(-)连接,充电时电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连,D正确;
答案选D。
【点睛】本题考查盐类水解,金属防护,溶液酸碱性判断等。易错点为选项C:溶液的酸碱性是由溶液中c(H+)和 c(OH-)相对大小决定,而不在于c(H+)或c(OH-)绝对值的大小,与溶液的pH值无关。c(H+)= c(OH-)的溶液为中性溶液;c(H+)>c(OH-)的溶液为酸性溶液;c(H+)<c(OH-)的溶液为碱性溶液。
2.下列微粒的核外电子的表示方法中正确的是
A. 碳原子轨道表示式
B. P原子价电子轨道表示式
C. Cr原子的价电子排布式3d44s2
D. Fe2+价电子排布式3d44s2
【答案】A
【解析】
【详解】A. 碳是6号元素,6个电子分别排在1s、2s、2p轨道上,碳原子轨道表示式,故A正确;
B.3p能级上三个电子自旋方向相同, P原子价电子轨道表示式,故B错误;
C. Cr原子的价电子排布式3d54s1,均处于半充满状态,故C错误;
D. 是失去4s上两个电子,形成Fe2+,Fe2+价电子排布式3d6,故D错误;
故选A。
3.下列事实中不能证明CH3COOH是弱电解质的是
①常温下某CH3COONa溶液的pH=8 ②醋酸能与水以任意比例互溶 ③等pH、等体积的盐酸、CH3COOH溶液和足量锌反应,CH3COOH放出的氢气较多 ④0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液的pH=2.1 ⑤在相同条件下,醋酸溶液的导电性比同浓度盐酸弱 ⑥1mol/L的醋酸溶液10mL恰好与10mL1mol/L的NaOH溶液完全反应
A. ②⑥ B. ②⑤ C. ①③⑤ D. ③④⑤⑥
【答案】A
【解析】
【详解】①常温下某CH3COONa溶液的pH=8,说明溶液水解呈碱性,应为强碱弱酸盐,可证明CH3COOH是弱电解质,故①能证明;
②醋酸能与水以任意比例互溶,是由于醋酸和水分子间形成氢键,与酸性强弱无关,故②不能证明;
③等pH、等体积的盐酸、CH3COOH溶液和足量锌反应,CH3COOH放出的氢气较多,说明醋酸还可电离出氢离子,可证明CH3COOH是弱电解质,故③可证明;
④0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液的pH=2.1,说明醋酸没有完全电离,可以证明CH3COOH是弱电解质,故④能证明;
⑤在相同条件下,醋酸溶液的导电性比同浓度盐酸弱,说明醋酸中离子浓度低,故⑤能证明;
⑥1mol/L的醋酸溶液10mL恰好与10mL1mol/L的NaOH溶液完全反应,无法确定醋酸酸性的强弱,故⑥不能证明;
故选A。
4.设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述中正确的是
A. 1L 0.1 mol/L Na2SO3溶液中的阴离子的浓度小于0.1 NA
B. 25 ℃,1LpH=7的NH4Cl和NH3·H2O的混合溶液中,含OH—的数目为10-7NA
C. 一定条件下,0.1 mol SO2与足量氧气反应生成SO3,转移的电子数为0.2NA
D. 电解精炼铜,当电路中通过的电子数目为0.2NA时,阳极质量减少6.4 g
【答案】B
【解析】
【详解】A. SO32-水解后生成的OH-和HSO3-,1L 0.1 mol/L Na2SO3溶液中的阴离子的浓度大于0.1NA,故A错误;
B. 25 ℃,1LpH=7的NH4Cl和NH3·H2O的混合溶液中,根据kw=10-14=c(H+)c(OH-),c(OH-)=10-7mol·L-1,含OH—的数目为10-7NA,故B正确;
C.SO2与氧气的反应为可逆反应,一定条件下,0.1 mol SO2与足量氧气反应生成SO3,转移的电子数小于0.2NA,故C错误;
D. 电解精炼铜,阳极除铜反应外,还有比铜活泼的金属也溶解,当电路中通过的电子数目为0.2NA时,阳极减少的质量不一定是6.4 g,故D错误;
故选B。
5.已知常温下某二元酸发生如下电离:H2A=H++HA-;HA-H++A2-(Ka=1×10﹣2)。则下列说法中正确的是( )
A. NaHA溶液呈酸性,因为HA-的电离程度大于水解程度
B. 常温下pH=10Na2A溶液中c(A2-)是c(HA-)的108倍
C. 常温下pH=2的H2A溶液中c(A2-)小于c(HA-)
D. 0.1mol/LH2A溶液中c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)=0.1mol/L
【答案】B
【解析】
A、该二元酸的一级电离是完全的,故HA-不水解,选项A错误;B、pH=10的Na2A溶液中 ,,选项B正确;C、常温下pH=2的H2A溶液中,则c(A2-)=c(HA-),选项C错误;D、0.1mol/LH2A溶液中不存在H2A分子,选项D错误。答案选B。
6.由反应物 X 分别转化为 Y 和 Z 的能量变化如图所示。下列说法正确的是
A. 由 X→Z 反应的 ΔH > 0
B. 由 X→Y 反应的 ΔH=E5 -E2
C. 升高温度有利于提高 Z 的产率
D. 降低压强有利于提高 Y 的产率
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图象可以知道,由 X→Z 反应过程中,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,即该反应的ΔH < 0,A错误;
B.根据化学反应的实质,由X→Y反应的ΔH=E3 -E2,B错误;
C.由B分析可以知道,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,Z的产率降低,C错误;
D.根据化学反应2X(g)3Y(g),该反应是气体系数和增加的可逆反应,降低压强,平衡正向移动,有利于提高Y的产率,D正确;
答案选D。
7.电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法,即保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3
胶体具有吸附作用,可吸附水中的污物而使其沉淀下来,起到净水的作用,其原理如图所示。下列说法正确的是
A. 石墨电极上发生氧化反应 B. 通甲烷的电极反应式:CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O
C. 通空气的电极反应式为O2+4e-=2O2- D. 甲烷燃料电池中CO32-向空气一极移动
【答案】B
【解析】
分析:该装置是以甲烷燃料电池为电源,对污水进行电解处理,根据甲烷燃烧的原理,通甲烷的一极为负极,通氧气的一极为正极,所以铁电极为阳极,石墨为阴极,根据电极上发生的反应,结合溶液中阴阳离子的移动情况进行解答。
详解:A、根据甲烷燃烧时化合价的变化情况,可知甲烷中的C元素化合价升高,失去电子,甲烷在负极发生氧化反应,与之相连接的石墨为阴极,发生还原反应,所以A错误;
B、以熔融的碳酸盐为电解质,则通甲烷的负极反应为CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O,所以B正确;
C、由装置图所含信息可知,通空气的正极反应式为O2+2CO2+4e-=2CO32-,所以C错误;
D、在电池内部,阴离子向负极移动,所以甲烷燃料电池中CO32-向通甲烷的负极移动,故D错误。本题答案为B。
点睛:注意装置图所给信息,特别是物质A即CO2,是通甲烷一极的生成物,也是通空气一极的反应物之一;题干描述的是利用电解原理制取Fe(OH)3胶体,利用胶体的性质进行污水处理,但选项中是以装置图为依据进行电化学知识的考查。
8.反应mA(s)+ nB(g)eC(g)+ fD(g),反应过程中,当其它条件不变时,C的百分含量(C%)与温度(T)和压强(P)的关系如图,下列叙述正确的是
A. 达到平衡后,加入催化剂则C%增大
B. 达到平衡后,增加A的量有利于平衡向正向移动
C. 化学方程式中n>e+f
D. 达到平衡后,若升温,平衡正向移动
【答案】C
【解析】
【详解】A、加入催化剂平衡不移动,A错误;
B、A为固体,增加固体的量平衡不发生移动,B错误;
C、从图可知,增大压强,C的百分含量(C%)增大,平衡向正向移动,故n>e+f,C正确;
D、从图可知,升高温度,C的百分含量(C%)减小,平衡逆向移动,D错误;
答案选C。
9.常温下,电解质溶液的性质与变化是多样的,下列说法正确的是
A. 往稀氨水中加水,溶液中的值变小
B. pH相等的①CH3COONa、②NaClO、③NaOH三种溶液中c(Na+)大小:①>②>③
C. pH=4的H2S溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合,存在下列等式:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(S2-)
D. Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,ClO-水解程度增大,溶液碱性增强
【答案】B
【解析】
【详解】A、往稀氨水中加水, ==常数,所以结果是不变化的,故A错误;
B、氢氧化钠是强碱,完全电离,显碱性,醋酸根离子和次氯酸根离子水解显示碱性,且醋酸根离子的水解程度小于次氯酸根离子,所以pH相同的①CH3COONa ②NaClO ③NaOH三种溶液c(Na+)大小:①>②>③,故B正确;
C、根pH=4的H2S溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合,存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(S2-)+c(HS-),故C错误;
D、Ca(ClO)2溶液中通入少量CO2,发生反应生成碳酸钙和次氯酸,溶液显示酸性,故D错误。
故选B。
【点睛】易错点C,书写电荷守恒的式子时,离子要写全。
10.室温时,下列关于各溶液的叙述中正确的是
A. 将AgCl与AgBr的饱和溶液等体积混合,再加入足量的浓AgNO3溶液,析出的AgCl沉淀少于AgBr沉淀
B. 实验测定酸碱滴定曲线时,要保证整个过程测试和记录pH的时间间隔相同
C. 向0.1 mol·L-1醋酸和饱和硼酸溶液中滴加等浓度碳酸钠溶液,均有气体产生
D. 0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液中通入HCl至溶液的pH恰好等于7,则c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-)
【答案】D
【解析】
【详解】A、在AgCl和AgBr两饱和溶液中,c(Cl-)>c(Br-),将AgCl、AgBr两饱和溶液混合时,因n(Cl-)>n(Br-),当加入足量的浓AgNO3溶液时,则生成更多的AgCl沉淀,故A错误;
B. 实验测定酸碱滴定曲线时,整个过程测试和记录pH的时间间隔在接近终点时应小些,故B错误;
C. 酸性强弱顺序是:醋酸>碳酸>硼酸,化学反应遵循强酸制弱酸的规律,向0.1mol·L-1的醋酸和饱和硼酸溶液中滴加等浓度的碳酸钠溶液,前者有气体生成,后者没有,故C错误;
D. 0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液中通入HCl气体至pH=7,则c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒可得:c(CH3COO-)+c(Cl-)=c(Na+),则c(Na+)>c(Cl-),结合物料守恒c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)可知,c(Cl-)=c(CH3COOH),所以浓度大小为:c(Na+)>c(Cl-)=c(CH3COOH),故D正确;
故选D。
11.电解Na2CO3溶液制取NaHCO3溶液和NaOH溶液的装置如下图所示。下列说法中,不正确的是
A. 阴极产生的物质A是H2
B. 物质B是NaCI,其作用是增强溶液导电性
C. 阳极OH-放电,H+浓度增大,CO32-转化为HCO3-
D. 溶液中Na+由阳极室向阴极室迁移
【答案】B
【解析】
阴极反应是 ,故 A正确;物质B是NaOH,其作用是增强溶液导电性,故B错误;阳极反应是,H+浓度增大,CO32-转化为HCO3-,故C正确;阳离子移向阴极,故D正确。
12.如图所示与对应叙述相符的是
A. 图表示一定温度下FeS和CuS的沉淀溶解平衡曲线,则 Ksp(FeS)
c(Na+)>c(CH3COOH)
D. 图表示反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)平衡时NH3体积分数随起始 n(N2)/n(H2)变化的曲线,则转化率:αA(H2)=αB(H2)
【答案】C
【解析】
【分析】
A.根据FeS和CuS的溶度积表达式分析二者溶度积大小;
B.溶液酸性越强,稀释溶液时pH变化幅度越大;
C.①点NaOH不足,溶液成分为醋酸和醋酸钠,溶液呈酸性;
D.氮气的物质的量不同,对平衡移动的影响不同。
【详解】A.Ksp(FeS)=c(Fe2+)c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)c(S2-),根据图象,c(S2-)相同时,c(Fe2+)>c(Cu2+),所以Ksp(FeS)>Ksp(CuS),故A错误;
B.溶液酸性越强,稀释溶液时pH变化幅度越大,根据图象,稀释溶液时,甲酸的pH变化幅度更大,所以甲酸的酸性更强,即酸性甲酸>乙酸,故B错误;
C.①点NaOH不足,溶液成分为等量的醋酸和醋酸钠,溶液呈酸性,说明CH3COOH电离程度大于CH3COO-水解程度,则c(CH3COO-)>c(Na+)>c(CH3COOH),故C正确;
D.氮气的浓度越大,越有利于平衡正向移动,氢气的转化率越大,则转化率:αA(H2)<αB(H2),故D错误,
故选:C。
【点睛】难点C,先分析①的溶质为醋酸和醋酸钠,再利用溶液呈酸性得出CH3COOH电离程度大于CH3COO-水解程度。
二、填空题:本题共56分
13.(1)硫酸铁净水原因(离子方程式):_____,SnCl2水解成碱式氯化亚锡(化学方程式)_____,要除去CuCl2溶液中FeCl3,可以向溶液中加入_______,将AlCl3溶液蒸干并灼烧所得固体的化学式为___。
(2)以石墨为电极,电解FeI2溶液,阳极电极反应式为________,利用人工光合作用可将CO2转化为甲酸,反应原理为2CO2+2H2O=2HCOOH+O2,装置如图所示:
①电极2的电极反应式是_______;
②在标准状况下,当电极2室有11.2 L CO2反应。理论上电极1室液体质量___ (填“增加”或“减少”)___ g。
(3) 离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系,由有机阳离子、Al2Cl7—和AlCl4—组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。钢制品应接电源的_____极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为__________。
(4)已知AsO43—+2I-+2H+AsO33—+I2+H2O是可逆反应,设计如图装置(C1、C2
均为石墨电极)开始时:C2棒电极反应式______,当电流表___时,反应达到化学平衡状态。
【答案】 (1). Fe3+ +3HO Fe(OH)3 +3H+ (2). SnCl2 +H2OSn(OH)Cl +HCl (3). 氧化铜或氢氧化铜等 (4). Al2O3 (5). 2I- - 2 e- =I2 (6). CO2 +2H+ +2 e- = HCOOH (7). 减少 (8). 9 (9). 负 (10). 4Al2Cl7—+3e— =7AlCl4— + Al (11). AsO43—+2 e-+2H+= AsO33—+H2O (12). 读数为零
【解析】
【详解】(1)硫酸铁水解生成Fe(OH)3胶体,硫酸铁净水原因: Fe3+ +3HO Fe(OH)3 +3H+;
SnCl2水解成碱式氯化亚锡和盐酸,化学方程式:SnCl2 +H2OSn(OH)Cl +HCl;
FeCl3在溶液中水解生成Fe(OH)3和氢离子,加入与氢离子反应的物质如CuO、Cu(OH)2会促进其水解,使三价铁离子转化为Fe(OH)3沉淀;要除去CuCl2溶液中FeCl3,可以向溶液中加入氧化铜或氢氧化铜等;
将AlCl3溶液蒸干时,铁离子水解生成Al(OH)3和HCl,升高温度促进HCl挥发,所以蒸干溶液时得到碱,灼烧氢氧化铝时,氢氧化铝会分解生成三氧化二铝和水,将AlCl3溶液蒸干并灼烧所得固体的化学式为Al2O3。
(2)以石墨为电极,电解FeI2溶液,碘离子在阳极发生氧化,阳极电极反应式为2I- - 2 e- =I2 ;
①2是正极,正极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成HCOOH,电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH;
②电极1式为负极,发生的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑,理论上随着当电极2室有11.2L CO2反应,二氧化碳的物质的量为11.2L÷22.4L·mol-1=0.5mol,转移电子为0.5mol×2=1mol,电极1室参加反应的水的质量为18g·mol-1×1mol÷2=9g,
即电极1室理论减小液体质量为9g;
(3) 铝作阳极,先失电子被氧化,再在钢表面还原,钢制品应接电源的负极,电极反应,阴极电极反应式为4Al2Cl7-+3e- =7AlCl4- + Al。
(4)AsO43-+2I-+2H+AsO33—+I2+H2O是可逆反应,加酸,c(H+)增大,AsO43-得电子,I- 失电子,所以C1是负极,C2是正极;加碱,c(OH-)增大,AsO33-失电子,I2
得电子,此时,C1是正极,C2是负极,故发生不同方向的反应,电子转移方向不同。
开始时:C2棒是正极,电极反应式AsO43—+2 e-+2H+=AsO33—+H2O,当电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态。
【点睛】本题综合考查盐水解、原电池电解池电极反应及电极反应式的书写,难点(4)可逆电池的分析,开始时,反应正向进行,C2是正极,发生还原反应。
14.根据核外电子的排布特点推断元素的性质:
(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子,其基态原子的电子排布图为_____,在周期表中位于___区。
(2) B元素基态原子的M层全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,B的基态原子的价层电子排布式为_______。
(3)请利用电子排布的相关知识分析:稳定性:Fe3+______Fe2+(填>或< ),原因___________,第一电离能:Mg____Al(填>或< )原因__________。
(4) 有以下物质:①H2 ②N2 ③CO2 ④N2H4⑤H2O2 ⑥HCN(H—C≡N);只有σ键的是______;既有σ键又有π键的是__________;含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是_____;含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是______;
(5) 通过 (3)的解答,请归纳基态原子核外电子排布除了符合构造原理外,泡利原理、洪特规则外,还有哪些结构稳定__________。
【答案】 (1). (2). p (3). 3d104s1 (4). > (5). 正三价铁离子的3d轨道电子数为5,为半充满的稳定状态,二价铁离子3d轨道电子数为6,为不稳定状态 (6). > (7). Mg元素基态原子的3s全充满,为稳定状态,Al元素基态原子的3p能级上只有1个电子,为不稳定状态 (8). ①④⑤ (9). ②③⑥ (10). ① (11). ④⑤ ⑥ (12). 全充满 、半充满 、全空结构
【解析】
【详解】(1)A元素基态原子的最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子,说明A原子有两个能层,其基态原子的电子排布1s22s22p3,其基态原子的电子排布图为,价电子的电子排布2s22p3,在周期表中位于p区。
(2) B元素基态原子的M层全充满,3d能层是全充满,N层没有成对电子且只有一个未成对电子,即4s能层上只有1个电子,B的基态原子的价层电子排布式为3d104s1。
(3)根据电子排布的相关知识得:稳定性:Fe3+>Fe2+,原因正三价铁离子的3d轨道为半充满,3d轨道电子数为5,为稳定状态,二价铁离子3d轨道电子数为6,为不稳定状态;
第一电离能:Mg>Al,Mg元素基态原子的3s全充满,为稳定状态,Al元素基态原子的3p能级上只有1个电子,为不稳定状态。
(4) 有以下物质:①H2 ②N2 ③CO2 ④N2H4⑤H2O2 ⑥HCN(H—C≡N);只有σ键的是①④⑤;既有σ键又有π键的是②③⑥;含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是①;含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是④⑤ ⑥;
(5) 通过 (3)的解答,基态原子核外电子排布除了符合构造原理外,泡利原理、洪特规则外,还有全充满 、半充满 、全空结构稳定。
15.比较下列几种溶液混合后各离子浓度的大小。
(1)CH3COOH和NaOH等浓度等体积混合,离子浓度大小顺序为__________________。
(2)NaOH和CH3COOH等浓度按1∶2体积比混合后pH<7,离子浓度大小关系_______。
(3)pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH等体积混合,离子浓度大小关系______。
(4)将标准状况下2.24LCO2缓慢通入1L0.15mol·L-1的NaOH溶液中,气体被充分吸收,离子浓度大小关系________。
(5)通过 本题的解答,总结若要比较溶液中离子浓度大小顺序,应先确定_____。
【答案】 (1). c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+) (2). c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) (3). c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-) (4). c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+) (5). 溶质
【解析】
【分析】
(1)将等体积等浓度的CH3COOH和NaOH溶液混合,反应后溶质为醋酸钠,醋酸根离子部分水解,溶液显示碱性,结合电荷守恒判断醋酸钠溶液中各离子浓度大小;
(2)NaOH和CH3COOH等浓度按1:2体积比混合后得到溶液中溶质为等浓度的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液,pH<7,说明电离大于水解,据此比较离子浓度大小;
(3)醋酸为弱酸,pH=2的醋酸溶液中醋酸的浓度大于0.01mol·L-1,pH=12的氢氧化钠溶液的浓度为0.01mol·L-1,两溶液混合后醋酸过量,溶液显示酸性,则c(H+)>c(OH-),然后根据电荷守恒判断溶液中离子浓度大小.
(4)n(CO2)=2.24L÷22.4L·mol-1=0.1mol,n(NaOH)=1L×0.15mol·L-1=0.15mol,则发生:2CO2+3OH-=CO32-+HCO3-+H2O,结合CO32-+H2OHCO3-+OH-,HCO3-+H2O
H2CO3+OH-。
(5)若要比较溶液中离子浓度大小顺序,应先确定溶液中的溶质及发生的反应。
【详解】(1)将等体积等浓度的CH3COOH和NaOH溶液混合,反应后溶质为醋酸钠,醋酸根离子部分水解,溶液显示碱性,则c(OH-)>c(H+),根据电荷守恒可得:c(Na+)>c(CH3COO-),溶液中离子浓度大小为:c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+);
(2)NaOH和CH3COOH等浓度按1:2体积比混合后得到溶液中溶质为等浓度的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液,pH<7,说明电离大于水解,溶液中离子浓度大小为:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-);
(3)醋酸为弱电解质,pH=2的醋酸溶液中醋酸的浓度大于0.01mol·L-1,pH=12的氢氧化钠溶液的浓度为0.01mol·L-1,两溶液混合后醋酸过量,溶液显示酸性,则c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)可得:c(CH3COO-)>c(Na+),溶液中离子浓度大小为:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-).
(4)n(CO2)=2.24L÷22.4L·mol-1=0.1mol,n(NaOH)=1L×0.15mol·L-1=0.15mol,则发生:2CO2+3OH-=CO32-+HCO3-+H2O,结合CO32-+H2OHCO3-+OH-,HCO3-+H2OH2CO3+OH-。
n(CO32-)+n(HCO3-)+n(H2CO3)=0.1mol,n(Na+)=0.15mol,又存在①CO32-+H2OHCO3-+OH-,②HCO3-+H2OH2CO3+OH-,水解程度①>②且水解程度都较小,则c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-),则有c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。
(5)若要比较溶液中离子浓度大小顺序,应先确定溶液中的溶质。
【点睛】本题考查了溶液中离子浓度大小比较、酸碱混合的定性判断,题目难度中等,注意掌握电荷守恒、物料守恒、质子守恒的含义,明确盐的水解原理及其应用,能够根据盐的水解原理及各守恒关系正确判断溶液中离子浓度大小.
16.(1)已知:HCN的电离常数Ka=4.9×10-10,H2S的电离常数Ka1=1.3×10-7,Ka2=7.0×10-15。向NaCN溶液中通入少量的H2S气体,反应的化学方程式为__________。
(2)在一定条件下可用甲醇与CO反应生成醋酸消除CO污染。常温下,将a mol·L-1的醋酸与b mol·L-1 Ba(OH)2溶液等体积混合,充分反应后,溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO-),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=_____(用含a和b的代数式表示)。
(3)已知:25 ℃时,H2C2O4的电离常数Ka1=5.9×10-2,Ka2=6.4×10-5,则25 ℃时,0.1 mol·L-1NaHC2O4显____性,理由是___,若向该溶液中加入一定量NaOH固体,使c(HC2O4-)=
c(C2O42-),则此时溶液中c(H+)=____。
【答案】 (1). NaCN+H2S=HCN+NaHS (2). ×10-7L·mol-1 (3). 酸 (4). HC2O4-水解常数小于电离常数,HC2O4-的电离程度大于水解程度 (5). 6.4×10-5
【解析】
【分析】
(1)已知:25℃时,HCN的电离常数K=4.9×10-10,H2S的电离常数K1=1.3×10-7,K2=7.0×10-15,则酸性H2S>HCN>HS-,根据强酸制备弱酸分析通入H2S发生反应的化学方程式。
(2)溶液等体积混合溶质浓度减少一半,醋酸电离平衡常数与浓度无关,结合概念计算;
(3)溶液中存在着电离平衡HC2O4-H++C2O42-和水解平衡 HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-,因为HC2O4-的电离程度大于水解程度,所以溶液呈酸性;NaHC2O4溶液显酸性,溶液中c(H+)>c(HC2O4-),存在平衡:HC2O4-H++C2O42-,H2OH++OH-,根据电离常数分析计算。
【详解】(1)25℃时,HCN的电离常数K=4.9×10-10,H2S的电离常数K1=1.3×10-7,K2=7.0×10-15,则酸性H2S>HCN>HS-,根据强酸制备弱酸,向NaCN溶液中通入少量的H2S气体,则发生的反应为NaCN+H2S=HCN+NaHS;
(2)反应平衡时,2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol·L-1,据电荷守恒,溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol·L-1,溶液呈中性,醋酸电离平衡常数依据电离方程式写出K= == ×10-7;用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为 ×10-7L·mol-1;
(3)溶液中存在着电离平衡HC2O4-H++C2O42-和水解平衡 HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-,水解的平衡常数是= ”、“=”或“<”)。
(3)请在下图中画出20 min后各物质的浓度随时间变化的曲线___ (曲线上必须标出“X”和“Y”)。
【答案】 (1). 0.9 (2). > (3).
【解析】
【分析】
由图1可知,X、Y的浓度变化量之比为2:1,则X为NO2、Y为N2O4,发生反应:N2O4(g)2NO2(g).
(1)平衡时c(NO2)=0.6mol·L-1、c(N2O4)=0.4mol·L-1,代入K=计算;
(2)恒温恒容下,再充入一定量NO2,等效为增大压强,平衡逆向移动;
(3)20min时瞬间c(NO2)增大,c(N2O4)不变,而后平衡向逆反应方向移动,c(NO2)减小,c(N2O4)增大,10min后达到新的平衡,此时测得c(NO2)=0.9mol·L-1,根据平衡常数计算平衡时c(N2O4),据此作图。
【详解】(1)平衡时c(NO2)=0.6mol·L-1、c(N2O4)=0.4mol·L-1,代入K===0.9;
(2)恒温恒容下,再充入一定量NO2,等效为增大压强,平衡逆向移动,新平衡后混合气体中NO2的体积分数减小,故W1>W2;
(3)20min时瞬间c(NO2)增大,c(N2O4)不变,而后平衡向逆反应方向移动,c(NO2)减小,c(N2O4)增大,10min后达到新的平衡,此时测得c(NO2)=0.9mol·L-1,由于K===0.9,则平衡时c(N2O4)=mol·L-1=0.9mol·L-1,而X为NO2、Y为N2O4,20min后各物质的浓度随时间变化的曲线为:。
【点睛】本题考查化学平衡计算与影响因素、平衡常数等,(3)中作图为易错点,注意再次平衡时各物质的浓度、条件改变瞬间各物质的浓度。
22.甲醇合成二甲基甲酰胺的热化学方程式为:2CH3OH(l)+NH3(g)+CO(g) (CH3)2NCHO(l)+2H2O(l)△H,若该反应在常温下能自发进行,则△H__0 (填“ > ”、“ < ”或“ = " )。
【答案】<
【解析】
【分析】
根据△G=△H-T△S判断。
【详解】根据方程式2CH3OH(l)+NH3(g)+CO(g) (CH3)2NCHO(l)+2H2O(l),反应是气体物质的量减少的反应,△S<0,又该反应在常温下能自发进行,△G<0,根据△G=△H-T△S<0,△H<0。