湖南省岳阳县第一中学2019-2020学年高二上学期期中考试化学试题
2019年下学期岳阳县一中高二期中考试
化学试题
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 S 32
一、选择题(每小题只有一个正确选项,每小题3分,共54分)
1.下列说法正确的是
A. 在稀溶液中,1molH2SO4(aq)与1molBa(OH)2 (aq)完全中和所放出的热量为中和热
B. 25℃、l0lkPa时,1molH2和2molH2的燃烧热相等
C. CO能和O2反应生成稳定的CO2,CO的燃烧反应一定是吸热反应
D. l0lkPa时,1mol碳燃烧所放出的热量为碳的燃烧热
【答案】B
【解析】
【详解】A. 在稀溶液中,OH-与H+发生反应生成1molH2O时所放出的热量为中和热,1molH2SO4(aq)与1molBa(OH)2 (aq)完全中和生成2molH2O,而且同时生成硫酸钡沉淀,所以所放出的热量不等于中和热,故A错误;
B.燃烧热是1mol可燃物完全燃烧所放出的热量,所以25℃、l0lkPa时,1molH2和2molH2的燃烧热相等,故B正确;
C. 燃烧反应都是放热反应,故C错误;
D. l0lkPa时,1mol碳完全燃烧生成二氧化碳所放出的热量为碳的燃烧热,故D错误。
故选B。
2.下列关于酸性溶液的叙述中正确的是( )
A. 可能是盐的水溶液 B. 一定是酸的水溶液
C. 溶液中c(H+)
4+n,则n<3,答案为A。
【点睛】在体积恒定的密闭容器中,压强之比等于物质的量之比,条件不变反应后,混合气体的压强是原来的87.5%,则确定气体生成物的化学计量数之和大于反应物的计量数之和。
9.N2H4是一种高效清洁的火箭燃料。8gN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量。则下列热化学方程式中正确的是( )
A. N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+H2O(g) ΔH=+267kJ·mol-1
B. N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ·mol-1
C. N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=+534kJ·mol-1
D. N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-133.5kJ·mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】8gN2H4(g)完全燃烧生成氮气和气态水时,放出133.5kJ热量,即0.25mol释放133.5kJ的热量,则1mol时的焓变ΔH=-534kJ/mol,热化学方程式为N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH=-534kJ·mol-1,答案为B。
10.已知室温时Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaCO3)=2.5×10-9。下列说法中不正确的是
A. BaCO3、BaSO4均不溶于水,所以均可以做胃病患者的钡餐试剂(提示:可溶性重金属钡盐是剧毒物质)
B. 虽然BaSO4和BaCO3溶解度相差较小,但BaCO3可以转化为BaSO4
C. 室温下,饱和BaSO4和BaCO3混合溶液中,c(SO42-)/c(CO32-)=4.4×10-2
D. 分别用等体积的水和0.010 mol/L硫酸洗涤BaSO4沉淀,用水洗涤造成BaSO4的损失量大
【答案】A
【解析】
【详解】A.由于BaCO3能与胃酸的成分盐酸反应,生成可溶性钡盐,会引起中毒,所以不能用做胃病患者的钡餐试剂,故A错误;
B. 由题给数据可知,Ksp(BaSO4)< Ksp(BaCO3),溶度积较小的可以转化成溶度积更小的,故B正确;
C. 室温下,饱和BaSO4和BaCO3混合溶液中,溶液中Ba2+浓度相等,根据溶度积常数可以求出,当两种沉淀共存时===4.4×10-2,故C正确;
D.硫酸钡溶于存在溶解平衡,电离出钡离子和硫酸根离子,硫酸溶液中含有硫酸根离子,能抑制硫酸钡溶解,所以用水洗涤造成BaSO4的损失大于用稀硫酸洗涤的损失量,故D正确;
故答案选A。
11.25 ℃时,水的电离达到平衡:H2OH++ OH-;ΔH > 0 ,下列叙述正确的是
A. 向水中加人稀氨水,平衡逆向移动,c(OH-)降低
B. 向水中加入少量固体硫酸氢钠,c(H+)增大,Kw不变
C. 向水中加人少量固体CH3COONa ,平衡逆向移动,c(H+)降低
D. 将水加热,Kw增大,pH不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.氨水能抑制水的电离,但碱性是增强的,A不正确;
B.硫酸氢钠是强酸的酸式盐,溶于水显酸性,水的离子积常数只和温度有关,所以B
是正确的;
C.醋酸钠是强碱弱酸盐,水解显碱性。水解是促进水电离的,所以C不正确;
D.电离是吸热的,因此加热促进水的电离,水的离子积常数增大,pH降低,D不正确。
答案选B。
12.在容积不变的密闭容器中存在如下反应:2SO2 (g)+O2 (g)2SO3(g) ΔH<0。某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析不正确的是( )
A. 图Ⅰ表示的是t1时刻增大压强对反应速率的影响
B. 图Ⅱ表示是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响
C. 图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响,且P甲大于P乙
D. 图Ⅲ表示的是温度对化学平衡的影响,且T甲小于T乙
【答案】C
【解析】
【详解】A.增大压强,正逆反应速率均增大,且平衡正向移动,即v正>v逆,与图像相符,则图Ⅰ表示的是t1时刻增大压强,与题意不符,A错误;
B. 加入催化剂正逆反应速率相同,且均增大,即图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂,与题意不符,B错误;
C. 增大压强,正逆反应速率均增大,且平衡正向移动,即v正>v逆,速率加快反应时间缩短,则P甲小于P乙,与图像不符,图Ⅲ表示的不是压强对化学平衡的影响,符合题意,C正确;
D. 升高温度,正逆反应速率均增大,且T甲小于T乙;平衡逆向移动,二氧化硫的转化率降低,图Ⅲ表示的是温度对化学平衡的影响,与题意不符,D错误;
答案为C。
13.25℃时,关于pH=2的盐酸,下列说法不正确的是( )
A. 溶液中c(H+)=1.0×10−2 mol/L
B. 加水稀释100倍后,溶液的pH=4
C. 此溶液中由水电离出的c(H+)=1.0×10−12mol/L
D. 加入等体积pH=12的氨水,溶液呈中性
【答案】D
【解析】
【详解】A. pH=-lgc(H+)=2,则溶液中c(H+)=1.0×10−2 mol/L,与题意不符,A错误;
B. 加水稀释100倍后,溶液中的溶质的物质的量不变,则溶液的c(H+)=1.0×10−4mol/L,pH=4,与题意不符,B错误;
C. Kw= c(H+)×c(OH-),酸电离的c(H+)=1.0×10−2 mol/L,则水电离的c(OH-)=1.0×10−12mol/L,水电离的c(H+)= c(OH-),则此溶液中由水电离出的c(H+)=1.0×10−12mol/L,与题意不符,C错误;
D. 加入等体积pH=12的氨水,一水合氨为弱碱,则碱过量,溶液呈碱性,符合题意,D正确;
答案为D。
14.某密闭容器中充入一定量N2、H2发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),测得NH3浓度与反应温度关系如图。下列说法正确的是( )
A. 该反应△H>0
B. N2转化率:c>b>a
C. 化学反应速率:c>b>a
D. 平衡常数K:b>c>a
【答案】C
【解析】
【分析】
反应由O到b点时,未达到平衡状态;b点达到平衡状态,升高温度,氨的浓度减小,平衡逆向移动。
【详解】A. 分析可知,达到平衡状态后,升高温度,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,该反应△H<0,与题意不符,A错误;
B. 生成的氨气的浓度越大,则N2转化率越高,则转化率:b>c>a,与题意不符,B错误;
C. 反应的温度越高,化学反应速率越快,则化学反应速率:c>b>a,符合题意,C正确;
D. 正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则K越小,平衡常数K:a>b>c,与题意不符,D错误;
答案为C。
【点睛】化学平衡常数只与温度有关,与反应的程度无关。
15.相同温度下,根据三种酸的电离常数,下列判断正确的是
酸
HX
HY
HZ
电离常数K
9×10-7
9×10-6
10-2
A. 三种酸的强弱关系:HX>HY>HZ
B. 反应HZ+Y-===HY+Z-能够发生
C. 相同温度下,0.1 mol·L-1的HX、HY、HZ溶液,HX与锌反应一定最快
D. 相同温度下,1 mol·L-1HX溶液的电离常数大于0.1 mol·L-1HX
【答案】B
【解析】
【详解】A、相同温度下,酸的电离常数越大,则酸的电离程度越大,酸的酸性越强,则酸根离子水解程度越小,根据电离平衡常数知,这三种酸的强弱顺序是HZ>HY>HX,故A错误;
B、由A知,HZ的酸性大于HY,根据强酸制取弱酸知,HZ+Y-═HY+Z-能发生,故B正确;
C、根据电离平衡常数知,这三种酸的强弱顺序是HZ>HY>HX,酸性越强,酸的电离程度越大,溶液中氢离子浓度越大,与锌反应的速率越快,HZ与锌反应最快,故C错误;
D、相同温度下,同一物质的电离平衡常数不变,故D错误;
故选B。
16.如图表示水中c(H+)和c(OH-)的关系,下列判断错误的是( )
A. 图中T1<T2
B. M区域内任意点均有c(H+)<c(OH-)
C. 两条曲线间任意点均有c(H+)·c(OH-)=Kw
D. XZ线上任意点均有pH=7
【答案】D
【解析】
【详解】A. 水的电离为吸热反应,升高温度,平衡向电离的方向移动,T1时,Kw=10-14,T2时,Kw=10-13,则图中T1<T2,与题意不符,A错误;
B. M区域内任意点均有c(H+)<c(OH-),溶液呈碱性,与题意不符,B错误;
C. 水电离出氢离子与氢氧根离子,两条曲线间任意点均有c(H+)·c(OH-)=Kw,不同的温度下,Kw值不同,与题意不符,C错误;
D. XZ线上任意点均有c(H+)=c(OH-),pH在T1时为7 ,T2时,为6.5,符合题意,D错误;
答案为D。
17.强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热效应为:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-57.3kJ/mol。分别向1 L0.5mol·L-1的NaOH的溶液中加入①醋酸;②稀硫酸;③稀盐酸,恰好完全反应的热效应分别为△H1、△H2、△H3,下列关系正确的是( )
A. △H1>△H2>△H3 B. △H1<△H2=△H3
C. △H1>△H2=△H3 D. △H1=△H2<△H3
【答案】C
【解析】
【详解】①醋酸为弱电解质,电离时吸热,导致释放的热量减少,则与NaOH反应的△H1偏大;
②硫酸为强电解质,对中和热无影响;
③HCl为强电解质,对中和热无影响;
综上所述,则△H1>△H2=△H3,答案为C。
【点睛】中和热的焓变小于零,弱电解质电离时吸热,导致中和热的焓变增大。
18.2.0molPCl3和1.0molCl2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下发生下述反应:PCl3(g)+Cl2(g)⇌PCl5(g)达平衡时,PCl5为0.4mol,如果此时移走1.0molPCl3和0.50molCl2,在相同温度下再达平衡时PCl5的物质的量是( )
A. 0.4mol
B. 0.2mol
C. 小于0.2mol
D. 大于0.2mol,小于0.4mol
【答案】C
【解析】
【详解】达平衡后移走1mol PCl3 和0.5mol C12,重新到达的平衡,可以等效为开始加入1molmol PC13和0.5mol C12到达的平衡,与原平衡相比压强减小,该反应为气体体积缩小的反应,则平衡向逆反应移动,反应物的转化率减小,达新平衡时PC15的物质的量小于原平衡的,即在相同温度下再达平衡时PCl5的物质的量<0.4mol×=0.2mol,故答案为C。
二、填空题(4小题,共46分)
19.中华人民共和国国家标准(G2762011)规定葡萄酒中SO2最大使用量为0.25g·L−1,取300.00mL葡萄酒,通过适当的方法使所含SO2全部逸出并用H2O2将其全部氧化为H2SO4,然后用0.0900mol·L-1NaOH标准溶液进行滴定。
(1)滴定前排气泡时,应选择图中的___(填序号)。
(2)若用50 mL滴定管进行实验,当滴定管中的液面在刻度“10”处,则管内液体的体积___(填序号)。
a.=10mL b.=40mL c.<10 mL d.>40mL
(3)上述滴定实验中,可选择___为指示剂,选择该指示剂时如何判断反应到达滴定终点:___。
(4)滴定至终点时,消耗NaOH溶液25.00 mL,该葡萄酒中SO2含量为___g·L−1。滴定终点读数时俯视刻度线,则测量结果比实际值___(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
【答案】 (1). ③ (2). d (3). 酚酞 (4). 当加入最后一滴标准溶液后,溶液恰好变红色,且在半分钟内无变化,说明到达滴定终点 (5). 0.24 (6). 偏低
【解析】
【分析】
(1)碱式滴定管排气方法为将玻璃球处乳胶管弯曲,使玻璃尖嘴向上,手指慢慢挤压乳胶管玻璃球,即可;
(2)若用50 mL滴定管进行实验,滴定管刻度50mL以下还有未知体积的碱液;
(3)溶液初始显酸性,滴定结束显中性,可用酚酞作指示剂,误差较小,且颜色变化由无到粉红,现象明显;
(4)H2SO4~2NaOH,2n(H2SO4)×V(H2SO4)= n(NaOH)×V(NaOH),即S守恒计算;滴定终点读数时俯视刻度线,导致读取NaOH溶液的体积偏小。
【详解】(1)盛有NaOH溶液的滴定管为碱式滴定管,排气方法为将玻璃球处乳胶管弯曲,使玻璃尖嘴向上,手指慢慢挤压乳胶管玻璃球,即可,答案为③;
(2)若用50 mL滴定管进行实验,滴定管刻度50mL以下还有未知体积的碱液,则管内的液体体积大于40mL;
(3)溶液初始显酸性,滴定结束显中性,可用酚酞作指示剂,误差较小,且颜色变化由无到粉红,现象明显;判断终点方法为当加入最后一滴标准溶液后,溶液恰好变红色,且在半分钟内无变化,说明到达滴定终点;
(4)H2SO4~2NaOH,2n(H2SO4)×V(H2SO4)= n(NaOH)×V(NaOH),则n(H2SO4)==0.00375mol/L,根据S原子守恒,则SO2含量=0.00375×64=0.24g/L;滴定终点读数时俯视刻度线,导致读取NaOH溶液的体积偏小,计算硫酸的物质的量浓度偏小,则二氧化硫的含量偏低。
20.Ⅰ:现有两个体积相等的恒容密闭容器,向甲容器中加入1molA和1 molB,乙容器中加入1molX和3molY,两容器中分别发生下列两个反应,反应开始时甲、乙两容器的反应条件相同。
回答下列问题:
(1)反应达到平衡时,甲、乙两容器中平均反应速率v(A)与v(X)的大小关系是___。(填序号)。
A.前者大于后者 B.前者小于后者 C.前者等于后者 D.无法比较
(2)甲中反应达到平衡后,若给甲容器升温,正反应速率将___(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)表示乙中反应达到平衡的标志是___(填序号)。
①X、Y、Z的物质的量之比为1:3:2
②X、Y、Z的浓度不再发生变化
③容器中的温度不再发生变化
④3v正(Y)=2v逆(Z)
Ⅱ:工业上利用CO和水蒸气在一定条件下发生反应制取氢气:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41kJ·mol−1
某化学兴趣小组同学研究在相同温度下该反应过程中的能量变化。他们分别在体积均为VL的两个恒温密闭容器中加入一定量的反应物,使其在相同温度下发生反应。相关数据如下:
(1)容器Ⅰ中反应达到平衡时,CO的转化率为___。
(2)容器Ⅱ中反应的平衡常数K=___。
(3)下列叙述正确的是___(填字母)。
a.平衡时,两容器中H2 的体积分数相等
b.容器Ⅱ反应达到平衡状态时,Q>65.6
c.反应开始时,两容器中反应的速率相等
【答案】 (1). D (2). 增大 (3). ②③ (4). 80% (5). 1 (6). a
【解析】
【分析】
I(1)反应达到平衡时,甲、乙两容器中的反应体系不同,无法进行比较反应速率的大小;
(2)给甲容器升温,正逆反应速率均增大;
(3)①X、Y、Z的物质的量之比为1:3:2,无法判断同一物质的正逆反应速率是否相等;
②X、Y、Z的浓度不再发生变化时,同一物质的正逆反应速率相等,达到平衡状态;
③甲容器为良好导热容器,反应始终与外界温度相同,乙两容器为绝热容器,反应达到平衡状态时,温度不再改变,则容器的温度不再发生变化,可判断达到平衡状态;
④v正(Y)、v逆(Z)表示的方向相反, v正(Y):v逆(Z) =2:3不等于化学计量数之比,未达到平衡状态;
Ⅱ:(1)根据转化率=×100%计算;
(2)容器Ⅱ中的反应与容器Ⅰ相同,则反应两边气体的计量数之和相等,且初始比例相同,则两容器为等效;
(3)a.两容器为等效平衡,则平衡时,两容器中H2 的体积分数相等;
b.容器Ⅱ反应达到平衡状态时,CO的转化率为80%,反应1.6mol;
c.反应开始时,容器II中各浓度大,则容器II的反应的速率快。
【详解】I(1)反应达到平衡时,甲、乙两容器中的反应体系不同,无法进行比较反应速率的大小,答案为D。
(2)给甲容器升温,正逆反应速率均增大;
(3)①X、Y、Z的物质的量之比为1:3:2,无法判断同一物种的正逆反应速率是否相等,不能判断是否达到平衡状态,与题意不符,①错误;
②X、Y、Z的浓度不再发生变化时,同一物质的正逆反应速率相等,达到平衡状态,符合题意,②正确;
③甲容器为良好导热容器,反应始终与外界温度相同,乙两容器为绝热容器,反应达到平衡状态时,温度不再改变,则容器的温度不再发生变化,可判断达到平衡状态,符合题意,③正确;
④v正(Y)、v逆(Z)表示的方向相反, v正(Y):v逆(Z) =2:3不等于化学计量数之比,未达到平衡状态,与题意不符,④错误;
答案为②③;
Ⅱ:(1)根据方程式可知,反应1molCO时释放41kJ的热量,现平衡时,释放32.8kJ的热量,则反应的n(CO)==0.8mol,转化率=×100%=80%;
(2)容器Ⅱ中的反应与容器Ⅰ相同,方程式两边气体的计量数之和相等,且初始比例相同,则两容器为等效,则容器II的转化率也为80%,温度相同,则K相同,容器II中,平衡时的浓度分别为、、、,则K==1;
(3)a.两容器为等效平衡,则平衡时,两容器中H2 的体积分数相等,符合题意,a正确;
b.容器Ⅱ反应达到平衡状态时,CO转化率为80%,反应1.6mol,Q=41×1.6=65.6kJ,与题意不符,b错误;
c.反应开始时,容器II中各物质浓度大,则容器II的反应的速率快,与题意不符,c错误;
答案为a。
21.醋酸是日常生活中最常见的调味剂和重要的化工原料,醋酸钠是其常见的盐(已知:25℃,Ka(CH3COOH)=1.69×10-5)。
(1)醋酸钠溶液呈碱性的原因是___(写出有关的离子方程式);
(2)在CH3COONa溶液中离子浓度由大到小的顺序为___(用c(Bn+)表示相应离子浓度);
(3)对于醋酸溶液和醋酸钠溶液的下列说法正确的是___;
A.稀释醋酸溶液,醋酸的电离程度增大,而稀释醋酸钠溶液则醋酸钠的水解程度减小
B.升高温度可以促进醋酸电离,也可以促进醋酸钠水解
C.醋酸和醋酸钠混合液中,醋酸抑制醋酸钠的水解、醋酸钠也抑制醋酸的电离
D.醋酸和醋酸钠混合液中,醋酸促进醋酸钠的水解、醋酸钠也促进醋酸的电离
(4)物质的量浓度均为0.1mol/L的CH3COONa和CH3COOH溶液等体积混合(注:混合前后溶液体积变化忽略不计),混合液中的下列关系式正确的是___;
A.c(CH3COOH)+2c(H+)=c(CH3COO-)+2c(OH-)
B.c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
C.c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.1mol/L
(5)常温时,有以下3种溶液,其中pH最小的是___;
A.0.02mol•L−1CH3COOH与0.02mol•L−1NaOH溶液等体积混合液
B.0.01mol•L−1CH3COOH与0.03mol•L−1NaOH溶液等体积混合液
C.pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH溶液等体积混合液
(6)用pH试纸在常温下分别测定0.10mol/L的醋酸钠溶液和0.10mol/L的碳酸钠溶液,则pH(CH3COONa)__pH(Na2CO3)。(填:“>”、“<”或“=”)
【答案】 (1). CH3COO−+H2OCH3COOH+OH− (2). c(Na+)>c(CH3COO−)>c(OH−)>c(H+) (3). BC (4). ABC (5). C (6). <
【解析】
【分析】
(1)醋酸钠为强碱弱酸盐,水溶液在醋酸根离子水解产生氢氧根离子;
(2)CH3COONa为强电解质,完全电离,而醋酸根离子水解导致醋酸根离子浓度小于钠离子浓度;也导致溶液中的c(H+)c(CH3COO−);也导致溶液中的c(H+)c(OH−),则溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c(CH3COO−)>c(OH−)>c(H+);
(3)A.稀释醋酸溶液,醋酸的电离程度增大,稀释醋酸钠溶液则醋酸钠的水解程度也增大,与题意不符,A错误;
B.电离与水解均为吸热反应,则升高温度可以促进醋酸电离,也可以促进醋酸钠水解,符合题意,B正确;
C.醋酸和醋酸钠混合液中,存在醋酸的电离平衡和醋酸钠的水解平衡,则醋酸抑制醋酸钠的水解、醋酸钠也抑制醋酸的电离,符合题意,C正确;
D.醋酸和醋酸钠混合液中,醋酸抑制醋酸钠的水解、醋酸钠也抑制醋酸的电离,与题意不符,D错误;
答案为BC;
(4)A.根据质子守恒,醋酸和水都能电离出氢离子,则c(CH3COOH)+2c(H+)=c(CH3COO-)+2c(OH-),符合题意,A正确;
B.根据溶液呈电中性,溶液中阳离子所带的电荷总数等于溶液中阴离子所带的电荷总数,即c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),符合题意,B正确;
C.根据物料守恒,两溶液等体积混合,则c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=0.1mol/L,符合题意,C正确;
答案为ABC;
(5)A.0.02mol•L−1CH3COOH与0.02mol•L−1NaOH溶液等体积混合,溶质为醋酸钠,溶液呈碱性;
B.0.01mol•L−1CH3COOH与0.03mol•L−1NaOH溶液等体积混合,溶质为0.01mol的醋酸钠和0.02mol的NaOH,溶液呈碱性;
C.pH=2的CH3COOH与pH=12的NaOH溶液等体积混合,溶液为醋酸和醋酸钠的混合液,溶液呈酸性;
综上所述,答案为C;
(6)醋酸钠、碳酸钠均为强碱弱酸盐,根据水解规律,越弱越水解,醋酸的酸性大于碳酸氢根离子,则相同浓度时,碳酸钠溶液的pH大。
【点睛】根据水解规律,越弱越水解,醋酸的酸性大于碳酸氢根离子,则相同浓度时,碳酸根离子的水解程度大于醋酸根离子,则pH大。
22.制备锌印刷电路板是用稀硝酸腐蚀锌板产生的废液称“烂板液”。“烂板液”中除含硝酸锌外,还含有自来水带入的Cl-和Fe3+,在实验室里,用“烂板液”制取ZnSO4∙7HO的过程如图所示:
(1)若稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为N2O,氧化剂与还原剂的物质的量之比是___。
(2)若步骤①的pH>12,则Zn(OH) 2溶解生成偏锌酸钠(Na2ZnO2),Zn(OH) 2溶解的离子方程式为___。
(3)滤液D中除了含有OH-离子外,还含有的阴离子有___(填离子符号)。
(4)25℃时,若滤液E的pH=4,c(Zn2+)=2mol·L−1,(Fe3+)=2.6×10-9mo·L−1试求出Fe(OH)3的溶度积常数___(只写结果)。
(5)已知:①Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq) ∆H=a kJ mol·L−1
②H2O(l)H+(aq)+OH-(aq) ∆H=bkJ·mol·L−1
请写出Fe3+发生水解反应的热化学方程式:___。
若①的溶度积常数为Ksp,②的离子积常数为Kw,Fe3+发生水解反应的平衡常数:K=___(用含Kw、Ksp的代数式表示)。
【答案】 (1). 1:2 (2). Zn(OH)2+2OH-=ZnO22-+2H2O (3). Cl-、NO3- (4). 2.6×10-39 (5). Fe3+(aq) +3H2O(l)Fe(OH)3(s) +3H+(aq) △H=(3b-a)kJ·mol-1 (6).
【解析】
【分析】
烂板液中加入NaOH调节pH=8时,生成的沉淀为氢氧化锌和氢氧化铁,滤液C主要为NaCl、NaOH、NaNO3;经多次洗涤后,加入硫酸,调节pH让氢氧化锌转化为硫酸锌,氢氧化铁仍旧为沉淀,再经过一系列操作,得到ZnSO4∙7HO。
【详解】(1)若稀硝酸腐蚀锌板时还原产物为N2O,则N的化合价由+5价变为+1价,硝酸作氧化剂,每1mol硝酸化合价变化时,得到4mol电子;Zn的化合价升高,由0价变为+2价,2molZn参与反应时,失去4mol电子,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2;
(2)pH>12,Zn(OH) 2与NaOH反应生成偏锌酸钠(Na2ZnO2)和水,离子方程式为Zn(OH)2+2OH-=ZnO22-+2H2O;
(3)滤液D中与滤液C的成分相同,为NaCl、NaOH、NaNO3,则阴离子有Cl-、NO3-、OH-;
(4)25℃时,Kw=c(H+)×c(OH-)=10-14,pH=4,则c(H+)=10-4mol/L,c(OH-
)=10-10mol/L,Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)×c3(OH-)=2.6×10-9×10-30=2.6×10-39;
(5)水解方程式为Fe3+(aq)+3H2O(l) 3H+(aq)+Fe(OH)3(s),根据盖斯定律②×3-①即可得到,则∆H=(3b-a)kJ/mol;K===。