2019-2020学年内蒙古北方重工业集团有限公司第三中学高二10月月考化学试题 解析版
北重三中2019~2020学年度第一学期
高二年级月考考试化学试题
第一部分 选择题(每题3分,共60分)
可能用到的相对原子质量:C 12 H 1 O 16
1.强酸与强碱稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3kJ·mol-1,分别向1L 0.5mol·L-1的NaOH溶液中加入:①稀醋酸 ②浓H2SO4 ③稀硝酸,恰好完全反应时的热效应分别为ΔH1、ΔH2、ΔH3,它们的关系表示正确的是:
A. ΔH1>ΔH2>ΔH3 B. ΔH2<ΔH3<ΔH1
C. ΔH1=ΔH2=ΔH3 D. ΔH2>ΔH3>ΔH1
【答案】D
【解析】
因强酸与强碱稀溶液发生中和反应的热效应:H+(aq)十OH﹣(aq)=H2O△H=一57.3kJ/mol,分别向1L 0.5mol/L的NaOH溶液中加入:①稀醋酸;②浓H2SO4;③稀硝酸,因醋酸的电离吸热,浓硫酸溶于水放热,则恰好完全反应时的放出的热量为②>③>①,所以△H2<△H3<△H1,故选D.
【点评】本题考查中和热,明确中和热的概念及弱电解质的电离、浓硫酸溶于水的热效应即可解答,难度不大.
2.已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ。且氧气中1mol O=O键完全断裂时吸收热量496kJ,水蒸气中1mol H—O键形成时放出热量463kJ,则氢气中1mol H—H键断裂时吸收热量为( )
A. 920kJ B. 557kJ C. 436kJ D. 188kJ
【答案】C
【解析】
【详解】已知1g氢气完全燃烧生成水蒸气时放出热量121kJ,所以2molH2和1molO2生成2mol水蒸气,放出的热量为121kJ×4=484kJ,故氢气完全燃烧生成水蒸气的热化学方程式为2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H=-484kJ/mol,设氢气中1molH﹣H键断裂时吸收热量为x,2molH2和1molO2生成2mol水蒸气,需要断裂2molH﹣H键和1molO=O键,消耗的热量为(2x+496kJ),生成2mol的水蒸气时形成4molH-O键,放出的热量为463kJ×4=1852kJ,
即H—H键形成时放出热量=(4634-496-484)/2=436kJ,所以C选项正确。
故选C。
3.将1000 mL 0.1 mol·L-1BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应放出a kJ热量;将1000 mL 0.5 mol·L-1HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应放出b kJ热量(不考虑醋酸钠水解);将500 mL 1 mol·L-1H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为
A. (5a-2b) kJ B. (2b-5a) kJ
C. (5a+2b) kJ D. (10a+4b) kJ
【答案】C
【解析】
试题分析: 根据题给信息知,BaCl2溶液与足量稀硫酸充分反应的热化学方程式为:
①Ba2+(aq)+SO42-(aq)=BaSO4(s),△H=—10akJ•mol-1,HCl溶液与足量CH3COONa溶液充分反应的热化学方程式为:②H+(aq) +CH3COO—(aq)="==" CH3COOH(l),△H=—2bkJ•mol-1,根据盖斯定律,①+2×②得Ba2+(aq)+SO42-(aq)+2H+(aq) +2CH3COO—(aq)=BaSO4(s)+2CH3COOH(l),△H=—(10a+2b)kJ•mol-1,则将500 mL 1 mol·L-1H2SO4溶液与足量(CH3COO)2Ba(可溶性强电解质)溶液反应放出的热量为(5a+2b) kJ,选C。
考点:考查热化学方程式的书写和反应热的计算。
4.一定温度下的恒容密闭容器中,可逆反应2NO2(g)2NO(g)+ O2(g)达到平衡状态的标志是
①2V(O2)=V(NO2)
②单位时间内生成n molO2的同时生成2n molNO2
③NO2、NO、O2的浓度之比为2∶2∶1
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变
A. ②④⑥ B. ①④⑥ C. ②④⑤ D. 全部
【答案】A
【解析】
试题分析:①2V(O2)=V(NO2),未指明正逆反应,不能判断为平衡状态,错误;
②单位时间内生成n molO2的同时生成2n molNO2,符合正逆反应速率相等,为平衡状态,正确;③NO2、NO、O2的浓度之比为2∶2∶1时,不一定是平衡状态,错误; ④混合气体的颜色不再改变的状态,应为二氧化氮为红棕色气体,达到平衡时,气体颜色不再变化,正确;⑤混合气体的密度不再改变的状态不一定是平衡状态,应为容器的体积不变,则气体的密度始终不变,错误;⑥该反应是气体的物质的量发生变化的可逆反应,混合气体的平均相对分子质量发生变化,平衡时混合气体的平均相对分子质量不再改变,正确,答案选A。
考点:考查平衡状态的判断
5.在2A+B 3C+5D反应中,表示该反应速率最快的是( )
A. υ(A)=0.5mol/(L·min) B. υ(B)=0.3mol/(L·s)
C. υ(C)=0.8 mol/(L·min) D. υ(D)=1mol/(L·s)
【答案】B
【解析】
【详解】反应速率与化学计量数的比值越大,反应速率越快。
A.==0.25 mol/(L·min);
B.===18 mol/(L·min);
C.==0.26 mol/(L·min);
D.===12 mol/(L·min);
显然B中比值最大,反应速率最快,故选B
【点睛】本题的易错点为单位的换算,要注意1mol/(L·s)=60 mol/(L·min)。
6.已知反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g)的ΔH<0,下列说法正确的是( )
A. 升高温度,正向反应速率增加,逆向反应速率减小
B. 升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的时间
C. 达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动
D. 达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
【答案】B
【解析】
【分析】
A2(g)+2B2(g)2AB2(g)的ΔH<0,该反应是一个气体分子数减少的放热反应。
【详解】A. 升高温度,正向反应速率增加,逆向反应速率也增大,A不正确;
B. 升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的时间,B正确;
C. 达到平衡后,升高温度有利于该反应平衡逆向移动,C不正确;
D. 达到平衡后,减小压强都有利于该反应平衡逆向移动,D不正确。
故选B。
7.CH3OH是重要的化工原料,工业上用CO与H2在催化剂作用下合成CH3OH,其反应为:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。按n(CO):n(H2)=1:2,向密闭容器中充入反应物,测得平衡时混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法中,正确的是
A. p1
0
C. 平衡常数:K(A)=K(B)
D. 在C点时,CO转化率为75%
【答案】D
【解析】
【分析】
A.增大压强平衡向正反应方向移动;
B.由图可知,升高温度,平衡逆向移动,该反应的△H<0;
C.平衡常数只与温度有关;
D.设向密闭容器充入了1molCO和2molH2,利用三段法进行数据分析计算.
【详解】A.由300℃时,增大压强,平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,所以p1>p2,故A错误;
B.图可知,升高温度,CH3OH的体积分数减小,平衡逆向移动,则该反应的△H<0,故B错误;
C.A、B处的温度不同,平衡常数与温度有关,故平衡常数不等,故C错误;
D.设向密闭容器充入了1molCO和2molH2,CO的转化率为x,则
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始 1 2 0
变化 x 2x x
结束 1-x 2-2x x
在C点时,CH3OH的体积分数=x/(1-x+2-2x+x)=0.5,解得x=0.75,故D正确;
故选D。
8.将等物质的量的X、Y气体充入一个密闭容器中,一定条件下发生反应并达到平衡:X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0。改变条件达到新平衡后,下列正确的是( )
A. 升高温度,X的体积分数减小
B. 增大压强(缩小容器体积),Z的浓度不变
C. 保持容器体积不变,充入一定量的惰性气体,Y的浓度不变
D. 保持容器体积不变,充入一定量的Z,X的体积分数增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.正反应是放热反应,升高温度,化学平衡向吸热的逆反应方向移动,X的体积分数增大,A错误;
B.如缩小体积,气体的压强增大,由于该反应是反应前后气体体积不变的反应,增大压强,化学平衡不移动,Z的浓度增大,B错误;
C.保持容器体积不变,充入一定量的惰性气体,各种物质的浓度不变,化学平衡不发生移动,Y的浓度不变,C正确;
D.保持容器体积不变,充入一定量的Z,相当于增大压强,化学平衡不移动,X
的物质的量分数不变,D错误;
故合理选项是C。
9.在恒容密闭容器中,由CO合成甲醇:CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g),在其他条件不变的情况下,研究温度对反应的影响,实验结果如图所示,下列说法正确的是( )
A. 平衡常数K=
B. 该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
C. CO合成甲醇的反应为吸热反应
D. 处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)的平衡常数表达式K=,故A错误;
B.由图可知,T2温度下到达平衡需要的时间较短,反应速率较快,故温度T2>T1。温度越高,平衡时甲醇的物质的量越小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,在T1时的平衡常数比T2时的大,故B错误;
C.由图可知,T2温度下到达平衡需要的时间较短,反应速率较快,故温度T2>T1。温度越高,平衡时甲醇的物质的量越小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,所以合成甲醇的反应为放热反应,故C错误;
D.由图可知,处于A点的反应体系从T1变到T2,温度升高,平衡向逆反应方向移动,氢气物质的量增大,甲醇的物质的量减小,增大,故D正确;
故选D。
10.在相同温度时,100 mL 0.01 mol · L –1的醋酸溶液与10 mL 0.1 mol · L –1的醋酸溶液相比较,下列数值中,前者大于后者的是
A. H+的物质的量 B. 电离常数
C. 中和时所需NaOH的量 D. CH3COOH的物质的量
【答案】B
【解析】
【分析】
在相同温度时,100mL 0.01mol·L-1的醋酸溶液与10mL 0.1mol·L-1的醋酸溶液中溶质都为0.001mol,醋酸为弱电解质,浓度不同,电离程度不同,浓度越大,电离程度越小,以此解答该题。
【详解】A.由n=cV可知,100mL0.01mol·L-1的醋酸溶液中溶质的物质的量为0.001mol,10mL 0.1mol·L-1的醋酸溶液中溶质的物质的量为0.001mol,但前者的浓度小,电离程度大,产生的H+的物质的量大,正确。
B. 醋酸电离常数只受温度的影响,温度不变,电离常数不变,错误;
C.因为溶质n(CH3COOH)都为0.001mol,中和时所需NaOH量应相同,错误;
D. 由n=cV可知,100mL 0.01mol·L-1的醋酸溶液中溶质的物质的量为0.001mol,10mL 0.1mol·L-1的醋酸溶液中溶质的物质的量为0.001mol,醋酸的物质的量相等,错误;
综上所述,本题选A。
11. 下列说法正确的是( )
A. 稀醋酸中加入少量醋酸钠能增大醋酸的电离程度
B. 25 ℃时0.1 mol/L的硫化氢溶液比等浓度的硫化钠溶液的导电能力弱
C. NaHCO3溶液中溶质的电离方程式为NaHCO3===Na++H++CO
D. 室温下,对于0.10 mol·L-1的氨水,加水稀释后,溶液中c(NH)·c(OH-)变大
【答案】B
【解析】
试题解析: A.稀醋酸中加入少量醋酸钠,相当于增大醋酸根离子浓度,平衡左移;醋酸的电离程度减少;A错误;B.硫化氢为弱电解质,而硫化钠为强电解质;B正确; C.NaHCO3溶液中HCO3-
为弱酸根离子,不能完全电离;不拆成离子形式;C错误;D.氨水加水稀释后,平衡右移,c(NH)减少,c(OH-)减少;溶液中c(NH)·c(OH-)变小; D错误;
考点: 溶液的导电规律、电解质的稀释规律、电解质的电离规律、平衡移动规律;
12.室温下,下列说法正确的是( )
A. 将pH=2的盐酸和pH=4的硫酸等体积混合,所得溶液pH=3
B. HF比HCN易电离,则HF溶液的导电能力比HCN溶液的大
C. 向0.1mol/L氨水中加入少量硫酸铵固体,溶液中增大
D. 将1mLpH=3的HA溶液稀释到10mL,若溶液的pH<4,则HA为弱酸
【答案】D
【解析】
【详解】A.混合后c(H+)=mol/L≈×10-2mol/L,pH=2.3,故A错误;
B.HF比HCN易电离,说明HF的酸性比HCN强,溶液的导电能力与溶液中离子浓度有关,HF溶液和HCN溶液的溶液未确定,无法比较HF溶液和HCN溶液的导电能力的强弱,故B错误;
C.氨水中存在NH3•H2O⇌NH4++OH-,加入少量硫酸铵固体,c(NH4+)增大,平衡逆向移动,则溶液中减小,故C错误;
D.将1 mL pH=3的HA溶液稀释到10 mL,若pH=4,则HA为强酸,若pH<4,加水促进弱酸的电离,则HA为弱酸,故D正确;
故选D。
13.常温下,在pH=5的CH3COOH溶液中存在如下电离平衡:CH3COOHCH3COO-+H+,对于该平衡,下列叙述正确的是
A. 加入水时,平衡向右移动,CH3COOH电离常数增大
B. 加入少量CH3COONa固体,平衡向右移动
C. 加入少量NaOH固体,平衡向右移动,c(H+)减小
D. 加入少量pH=5的硫酸,溶液中c(H+)增大
【答案】C
【解析】
试题分析:A. 加入水时,醋酸的电离平衡向右移动,但是CH3COOH电离常数不会发生变化,错误;B. 加入少量CH3COONa固体,由于c(CH3COO-)增大,电离平衡向左移动,错误;C. 加入少量NaOH固体,由于c(OH-)增大,消耗酸电离产生的H+,使醋酸的电离平衡向右移动,但是由于平衡移动的趋势是微弱的,总的来说c(H+)减小,正确;D. 加入少量pH=5的硫酸,由于二者的pH相同,所以溶液中c(H+)不变,错误。
考点:考查外界条件对弱电解质电离平衡移动的影响的知识。
14.常温下0.1mol•L﹣1醋酸溶液的pH=a,下列能使溶液pH=(a+1)的措施是
A. 将溶液稀释到原体积的2倍 B. 加入适量的醋酸钠固体
C. 加入等体积0.2 mol•L﹣1盐酸 D. 加少量冰醋酸
【答案】B
【解析】
常温下0.1mol•L﹣1醋酸溶液的pH=a,当此溶液变为pH=(a+1)时,pH升高了,溶液中的氢离子浓度变为原来的十分之一,c(H+)由mol/L变为mol/L。醋酸为弱酸,溶液中存在其电离平衡,可以加水稀释溶液使氢离子浓度减小,欲使溶液中的氢离子浓度变为原来的十分之一,稀释后溶液体积必须大于原来的十倍。也可以加入可溶性醋酸盐使电离平衡逆向移动而使氢离子浓度减小。
A. 将溶液稀释到原体积的2倍 ,氢离子浓度肯定会大于原来的二分之一,所以A不正确; B. 加入适量的醋酸钠固体,可行,因为增大了溶液中醋酸根离子的浓度,醋酸的电离平衡逆向移动,所以B正确;C.因为盐酸是强酸,所以加入等体积0.2 mol•L﹣1盐酸后,c(H+)一定变大了,pH将减小;D. 加少量冰醋酸,增大了醋酸的浓度,酸性增强,pH减小,D不正确。本题选B。
点睛:首先要明确酸性溶液的pH变大时,表明溶液的酸性减弱了。pH增大1时,溶液中的氢离子溶液就会变为原来的十分之一。
15.有等体积、等pH的Ca(OH)2、KOH和NH3•H2O三种碱溶液,滴加等浓度的盐酸将它们恰好中和,用去酸的体积分别为V1、V2、V3,则三者的大小关系正确的是( )
A. V3>V2>V1 B. V3=V2=V1 C. V3>V2=V1 D. V1=V2
>V3
【答案】C
【解析】
【详解】Ca(OH)2、KOH为强电解质,完全电离,等体积、等pH的Ca(OH)2、KOH和NH3•H2O三种碱溶液中,c(OH-)相同,滴加等浓度的盐酸将它们恰好中和,用去酸的体积V1=V2;NH3•H2O为弱碱,等pH时,其浓度大于NaOH,滴加等浓度的盐酸将它们恰好中和,弱碱继续电离产生氢氧根离子,则消耗酸多,即V2<V3,所以消耗酸的体积关系为V3>V2=V1,故选C。
【点睛】明确pH与浓度的关系及强碱、弱碱的判断、弱碱的电离平衡是解答本题的关键。解答本题要注意与“等体积、等浓度的Ca(OH)2、KOH和NH3•H2O三种碱溶液”的区别。
16.pH=2的A、B两种酸溶液各lmL,分别加水稀释到1000 mL,其溶液的pH与溶液体积(V)的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A. A、B两种酸溶液物质的量浓度一定相等
B. 稀释后A酸溶液的酸性比B酸溶液强
C. a=5时,A是弱酸,B是强酸
D. 若A、B都是弱酸,则5>a>2
【答案】D
【解析】
【详解】加水稀释促进弱电解质电离,根据图知,pH相同的两种酸,稀释相同的倍数时pH不同,pH变化大的酸性大于pH变化小的酸性,所以A的酸性大于B,如果a=5,则A是强酸,如果a<5,则A和B都是弱酸;
A.根据图片知,A和B的电离程度不同,所以pH相同的两种酸,B的物质的量浓度大于A,故A错误;
B.根据图片知,稀释后,A的酸性比B的酸性弱,故B错误;
C.如果a=5,则A是强酸,B是弱酸,故C错误;
D.若A和B都是弱酸,稀释过程中都促进弱酸电离,所以5>a>2,故D正确;
故答案为D。
17.室温下,将pH=3的硫酸溶液和pH=12的氢氧化钠溶液混和,若使混和后溶液的pH=7,则硫酸溶液和氢氧化钠溶液的体积比是( )
A. 1∶20 B. 1∶10 C. 20∶1 D. 10∶1
【答案】D
【解析】
【详解】室温下,pH=3的硫酸溶液中c(H+)=0.001mol/L,pH=12的氢氧化钠溶液中c(OH-)=0.01mol/L,设硫酸的体积为xmL,氢氧化钠的体积为ymL,混和后溶液的pH=7,则酸中n(H+)=碱中n(OH-),即xmL×0.001mol/L=ymL×0.01mol/L,解得x∶y=10∶1,故选D。
18.室温时,在由水电离出c(OH﹣)=1.0×10﹣12mol•L﹣1的溶液中,一定能大量共存的离子组是( )
A. K+、Na+、HCO3﹣、Cl﹣ B. K+、MnO4﹣、Br﹣、Cl﹣
C. Na+、Cl﹣、NO3﹣SO42﹣ D. Al3+、NH4+、Cl﹣、SO42﹣
【答案】C
【解析】
【详解】室温时由水电离出c(OH-)=1.0×10-12mol•L-1的溶液中存在大量氢离子或氢氧根离子,溶液显酸性或碱性。A.HCO3-与氢离子和氢氧根离子都能反应,在溶液中一定不能大量共存,故A错误;B.MnO4-、Cl-在酸性条件下能够发生氧化还原反应,在溶液中不能大量共存,故B错误;C.Na+、Cl-、NO3-、SO42-之间不反应,都不与氢离子、氢氧根离子反应,在溶液中能够大量共存,故C正确;D.Al3+、NH4+与氢氧根离子反应,在溶液中不能大量共存,故D错误;故选C。
【点睛】本题考查离子共存的判断,解答本题的关键是判断溶液的酸碱性。本题的易错点为B,要注意审题,题目要求为“一定能大量共存”。
19.下列四种溶液中,常温下由水电离出的c(H+)之比(①∶②∶③∶④)等于①pH=0的盐酸 ② 0.1 mol·L-1的盐酸 ③ 0.01 mol·L-1的NaOH溶液 ④pH=11的NaOH溶液
A. 1∶10∶100∶1 000 B. 0∶1∶12∶11
C. 14∶13∶12∶11 D. 14∶13∶2∶3
【答案】A
【解析】
试题分析:①pH=0的盐酸,溶液中c(OH-)=10-14mol/L,由于水电离产生的氢离子和氢氧根离子浓度相等,所以c(H+)(水)= c(OH-)=10-14mol/L;②0.1 mol/L的盐酸,c(OH-)=10-13mol/L,则c(H+)(水)= c(OH-)=10-13mol/L;③0.01 mol/L的NaOH溶液,c(H+)(溶液)=10-12mol/L,c(H+)(水)= c(H+)(溶液)=10-12mol/L;④pH=11的NaOH溶液,c(H+)(溶液)=10-11mol/L,c(H+)(水)= c(H+)(溶液)=10-11mol/L;所以由水电离出的氢离子浓度之比为10-14mol/L:10-13mol/L:10-12mol/L:10-11mol/L=1:10:100:1000,所以选项是A。
考点:考查水电离产生的c(H+)与溶液的酸碱性的关系的知识。
20.t℃时,某NaOH稀溶液中,c(H+)=10-amol/L,c(OH-)=10-bmol/L,已知a+b=13,则在该温度下,将100 mL 0.10 mol/L的稀硫酸与100 mL 0.40 mol/L的NaOH溶液混合后,溶液的pH为(已知:忽略混合时体积的变化;lg2=0.30;lg3=0.48)
A. 11.52 B. 11.70
C. 11.82 D. 12.00
【答案】D
【解析】
试题分析:t℃时,a+b=13,则KW=10-13。两溶液混合后,碱过量,溶液呈碱性,c(OH-)==0.1mol/L,则c(H+)=KW/ c(OH-)=10-13/0.1mol/L=10-12mol/L,pH=12。答案选D
考点:pH的计算
第二部分 填空题(没空2分共60分)
21.Ⅰ.(1)25℃ 101 kPa时,氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ,该反应的热化学方程式为____。
(2)若1g水蒸气转化为液态水放热2.444 kJ,则反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)的ΔH=___,由此可知氢气的燃烧热为____。(结果保留小数点后一位)
Ⅱ.已知H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol,回答下列有关中和反应的问题:
(1)用0.1molBa(OH)2配成稀溶液与足量稀硝酸反应,能放出___kJ的能量。
(2)如图所示装置中,仪器A的名称是___,作用是__;碎泡沫塑料的作用是___。
(3)通过实验测定的中和热的ΔH常常大于-57.3kJ/mol,其原因可能是___。
(4)用相同浓度和体积的氨水(NH3·H2O)代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值____(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
【答案】 (1). H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol (2). -571.6kJ/mol (3). 285.8kJ/mol (4). 11.46 (5). 环形玻璃搅拌棒 (6). 搅拌,使溶液充分混合 (7). 保温、隔热、减少实验过程中的热量损失 (8). 实验中不可避免有少量热量损失 (9). 偏小
【解析】
【分析】
Ⅰ.(1)根据氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ,书写反应的热化学反应方程式;
(2)根据1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ,计算1mol水蒸气转化为液态水放出的热量,再根据盖斯定律计算其焓变;
Ⅱ. (1)由H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-57.3kJ•mol-1可知生成1molH2O放出热量为57.3kJ,然后根据水的物质的量与热量成正比求出热量;
(2)根据图示判断仪器名称;中和热测定时应尽量减少热量散失;
(3)实际实验过程中一定有热量散失;
(4)NH3•H2O为弱电解质,电离需要吸热,据此分析判断。
【详解】Ⅰ.(1)由氢气和氧气反应生成1mol水蒸气放热241.8kJ,生成2mol水蒸气放出热量为483.6kJ,该反应热化学反应方程式为H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol或2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol,故答案为:H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8 kJ/mol或2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.6kJ/mol;
(2)若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ,则1mol水蒸气转化为液态水放出热量=
=43.992kJ/mol,根据盖斯定律知其焓变=-483.6kJ/mol+(-43.992kJ/mol)×2=-571.58kJ/mol≈-571.6kJ/mol,则氢气的燃烧热==285.8kJ/mol,故答案为:-571.6kJ/mol;285.8kJ/mol;
Ⅱ.(1)由H+(aq)+OH-(aq)═H2O(l)△H=-57.3kJ•mol-1可知生成1molH2O放出热量为57.3kJ,0.1mol Ba(OH)2配成稀溶液与足量稀硝酸反应可得0.2molH2O,所以放出的热量为57.3kJ×0.2=11.46kJ,故答案为:11.46;
(2)根据图示,仪器A是环形玻璃搅拌棒,可起到搅拌,使溶液充分混合的目的;中和热测定实验成败的关键是保温工作,大小烧杯之间填满碎泡沫塑料可以起到保温、隔热,减少热量散失的作用,故答案为:环形玻璃搅拌棒;搅拌,使溶液充分混合;保温、隔热,减少实验过程中的热量散失;
(3) 实际实验过程中一定有部分热量散失,因此求得的中和热△H大于-57.3kJ•mol-1,故答案为:实验过程中不可避免有热量散失;
(4)NH3•H2O为弱碱,电离过程为吸热过程,用相同浓度和体积的氨水(NH3•H2O)代替NaOH溶液进行上述实验,测得的中和热的数值偏小,故答案为:偏小。
【点睛】本题的易错点为Ⅰ.(1),要注意书写的热化学方程式有多种,只要△H与化学计量数的关系正确即可。
22.某温度时,在0.5L密闭容器中,某一可逆反应的A、B气体物质的量随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析可得:
(1)该反应的化学方程式为____。
(2)若降低温度,则该反应的正反应速率______,逆反应速率______(均填“加快”“减慢”或“不变”)。
(3)第4min时,正、逆反应速率的大小关系为:v(正)______v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
(4)反应至4min时,A的转化率______。
(5)能判断该反应在一定温度下达到化学平衡状态的依据是_____(填字母代号)。
A.v(A)=2v(B)
B.容器内压强不再发生变化
C.容器内气体密度不再发生变化
D.B的体积分数不再发生变化
E.容器内气体原子总数不再发生变化
F.相同时间内消耗2nmol的A的同时生成nmol的B
【答案】 (1). 2AB (2). 减慢 (3). 减慢 (4). > (5). 50% (6). BD
【解析】
【分析】
由图可知,从反应开始,A的物质的量减少,B的物质的量增加,最后AB的物质的量均不变且不为0,则A为反应物、B为生成物,为可逆反应,根据反应的各物质的物质的量之比=化学计量数之比判断反应的方程式,再结合平衡状态的特征和影响化学反应速率的因素分析解答。
【详解】(1)由图可知,从反应开始,A的物质的量减少,B的物质的量增加,则A为反应物、B为生成物,开始至平衡时,A减少0.8mol-0.2mol=0.6mol,B增加0.5mol-0.2mol=0.3mol,由反应的物质的量之比等于化学计量数之比可知,A、B的化学计量数比为2∶1,且后来达到平衡状态,则反应为2A⇌B,故答案为:2A⇌B;
(2)降低温度,正逆反应速率均减小,故答案为:减慢;减慢;
(3)第4min时,反应尚未达到化学平衡,反应仍需向右进行,所以v正>v逆,故答案为:>;
(4)4min时,参加反应的A为0.8mol-0.4mol=0.4mol,则A的转化率= ×100%=50%,故答案为:50%;
(5)A.根据方程式,任何时刻都存在v(A)=2v(B),不能说明达到平衡状态,故A不选;B.反应前后气体分子数不等,体系的压强为变量,容器中压强不变,可以说明化学反应达到化学平衡,故B选;C.容器中气体密度=ρ=,反应前后质量守恒,m不变,容器体积V
不变,则整个反应过程容器中气体密度不变,不能说明化学反应是否达到化学平衡,故C不选;D.B的体积分数不再发生变化,不是B的物质的量不再变化,说明化学反应达到化学平衡,故D选;E.根据质量守恒定律,容器内气体原子总数始终不变,不能说明达到化学平衡,故E不选;F.根据方程式,相同时间内消耗2nmol的A的同时一定生成nmol的B,不能说明达到化学平衡,故F不选;故答案为:BD。
23.甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
(1)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入容积为10L的反应室,在一定条件下发生反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),CH4的转化率与温度、压强的关系如图:
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为______。
②在其它条件不变的情况下升高温度,化学平衡常数将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中的P1_____P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为________。
④保持反应体系为100℃,5min后再向容器中充入H2O、H2各0.5mol,化学平衡将向_____移动(填“向左”“向右”或“不”)。
(2)在压强为0.1MPa条件下,将amolCO与3amol H2的混合气体在催化剂作用下能自发发生反应Ⅱ:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
①该反应的△H_____0,△S_____0(填“<”、“>”或“=”)。
②若容器容积不变,下列措施可以提高CO转化率的是______。
A.升高温度
B.将CH3OH(g)从体系中分离出来
C.充入He,使体系总压强增大
D.再充入1molCO和3molH2
【答案】 (1). 0.030mol•L﹣1•min﹣1 (2). 增大 (3). < (4). 2.25×10﹣2 (5). 向左 (6). < (7). < (8). BD
【解析】
【分析】
(1)①根据图像,100℃平衡时甲烷的转化率,求出△c(CH4),根据v=计算v(CH4),利用速率之比等于化学计量数之比计算v(H2);②根据“定一议二”的方法分析判断;③根据“定一议二”的方法分析判断;根据三段式,结合平衡常数K=计算;④保持反应体系为100℃,5min后再向容器中冲入H2O、H2各0.5mol,根据浓度商与平衡常数的相对大小的判断;
(2)①混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇,结合方程式和△G=△H-T•△S<0分析判断;
②容器容积不变,增加CO的转化率,需要平衡向正反应移动,根据外界条件对平衡的影响分析判断。
【详解】(1)①由100℃平衡CH4的转化率为0.5可知,消耗CH4为1mol×0.5=0.5mol,平衡时甲烷的浓度变化量为=5×10-2mol/L,根据甲烷与氢气的计量数关系,则:v(H2)=3v(CH4)=3×=0.030mol•L-1•min-1,故答案为:0.030mol•L-1•min-1;
②通过图像可知,当压强为P1时,升高温度,甲烷的转化率增大,平衡正向移动,所以升高温度,平衡常数增大,故答案为:增大;
③由图可知,温度相同时,到达平衡时,压强为P1的CH4转化率高,正反应为气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,甲烷的转化率降低,故压强P1<P2,
CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
初始浓度:0.1 0.2 0 0
变化浓度:0.05 0.05 0.05 0.15
平衡浓度:0.05 0.15 0.05 0.15
100℃时平衡常数K==2.25×10-2,故答案为:<;2.25×10-2;
④保持反应体系为100℃,5min后再向容器中冲入H2O、H2各0.5mol,Qc==4×10-2>K,所以平衡向左移动,故答案为:向左;
(2)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)正反应是气体物质的量减小的反应,反应的△S<0,混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇,根据△G=△H-T•△S<0,说明△H<0,即正反应是放热反应,故答案为:<;<;
②A.该反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热方向移动,即向逆反应方向移动,CO的转化率降低,故A错误;B.将CH3OH(g)从体系中分离,产物的浓度降低,平衡向正反应移动,CO的转化率增加,故B正确;C.充入He,使体系总压强增大,容器容积不变,反应混合物各组分浓度不变,平衡不移动,CO的转化率不变,故C错误;D.再充入1mol CO和3mol H2,可等效为压强增大,平衡向体积减小的方向移动,即向正反应方向移动,CO的转化率增加,故D正确;故答案为:BD。
24.与化学平衡类似,电离平衡的平衡常数,叫做电离常数(用K表示)。下表是某温度下几种常见弱酸的电离平衡常数:
酸
电离方程式
电离平衡常数K
CH3COOH
CH3COOHCH3COO﹣+H+
2×10﹣5
HClO
HClOClO﹣+H+
3.0×10﹣8
H2CO3
H2CO3H++HCO3﹣
HCO3﹣H++CO32﹣
K1=4.4×10﹣7
K2=5.61×10﹣11
H3PO4
H3PO4H++H2PO4﹣
H2PO4﹣H++HPO42﹣
HPO42﹣H++HPO43﹣
K1=7.1×10﹣3
K2=6.3×10﹣8
K3=4.2×10﹣13
回答下列问题:
(1)若把CH3COOH、HClO、H2CO3、HCO3﹣、H3PO4、H2PO4﹣、HPO42﹣都看作是酸,则它们酸性最强的是_______(填化学式,下同),最弱的是________。
(2)向NaClO溶液中通入少量的二氧化碳,发生的离子方程式为_______。
(3)求出该温度下,0.10mol•L﹣1CH3COOH溶液中的c(H+)=______mol•L﹣1。(结果保留两位有效数字)
(4)该温度下0.1mol/L的CH3COOH溶液加水稀释过程,下列表达式的数据一定增大的是____。
A.c(H+) B.c(H+)•c(CH3COO﹣) C.c(H+)•c(OH﹣) D.c(OH﹣)/c(H+)
(5)取等体积的pH均为a的醋酸和次氯酸两溶液,分别用等浓度的NaOH稀溶液恰好中和,消耗的NaOH溶液的体积分别为V1,V2,则大小关系为:V1_____V2( 填“>”、“<”或“=”)。
(6)下列四种离子结合H+能力最强的是_______。
A.HCO3﹣ B.CO32﹣ C.ClO﹣ D.CH3COO﹣
(7)等物质的量的苛性钠分别用pH为2和3的醋酸溶液中和,设消耗醋酸溶液的体积依次为Va、Vb,则两者的关系正确的是( )
A.Va>10Vb B.Va<10Vb C.Vb <10 Va D.Vb>10Va
【答案】 (1). H3PO4 (2). HPO42﹣ (3). CO2+ClO﹣+H2O═HClO+HCO3﹣ (4). 1.4×10﹣3 (5). D (6). < (7). B (8). D
【解析】
【分析】
(1)同一温度下,酸的电离平衡常数越大其酸性越强,根据酸的电离平衡常数确定酸性强弱;
(2)根据酸性:H2CO3>HClO>HCO3-,分析判断生成物,再书写反应的离子方程式;
(3)依据电离平衡常数计算氢离子浓度;
(4)CH3COOH溶液加水稀释过程,促进电离,但溶液中的主要离子浓度均会减小,c(OH-)增大,结合温度不变,平衡常数和水的离子积常数不变分析判断;
(5)根据酸性:CH3COOH>HClO,pH相等的醋酸和次氯酸,次氯酸的浓度大于醋酸,据此分析解答;
(6)电离平衡常数越大,酸的电离程度越大,溶液酸性越强,对应阴离子结合氢离子的能力越弱,据此分析判断;
(7)醋酸为弱电解质,浓度越大,电离程度越小,pH为2和3的CH3COOH溶液,后者电离程度大;等物质的量NaOH的溶液分别用pH为2和3的CH3COOH溶液中和,需要二者物质的量相等,据此分析判断。
【详解】(1)同一温度下,酸的电离平衡常数越大,其酸性越强,根据酸的电离平衡常数知,它们酸性强弱顺序是:H3PO4>CH3COOH>H2CO3>H2PO4->HClO>HCO3->HPO42-
,所以酸性最强的是H3PO4,最弱的是HPO42-,故答案为:H3PO4; HPO42-;
(2)因为酸性:H2CO3>HClO>HCO3-,碳酸的酸性强于次氯酸,所以反应的离子方程式为:CO2+ClO-+H2O═HClO+HCO3-,故答案为:CO2+ClO-+H2O═HClO+HCO3-;
(3)该温度下,0.10mol•L-1的CH3COOH溶液中存在电离平衡,CH3COOH⇌CH3COO-+H+,平衡常数K==2×10-5,c2(H+)=0.10×2×10-5 ,c(H+)≈1.4×10-3 mol/L,故答案为:1.4×10-3;
(4)A.CH3COOH溶液加水稀释,尽管促进醋酸电离,但c(H+)仍减小,故A错误;B.c(H+)•c(CH3COO﹣)=K×c(CH3COOH),CH3COOH溶液加水稀释,促进醋酸电离,c(CH3COOH)减小,温度不变,K不变,因此c(H+)•c(CH3COO﹣)减小,故B错误;C.CH3COOH溶液加水稀释,促进醋酸电离,c(H+)减小,c(OH-)增大,c(H+)•c(OH-)=Kw,但温度不变,Kw不变,故C错误;D.CH3COOH溶液加水稀释,促进醋酸电离,c(H+)减小,c(OH-)增大,则c(OH﹣)/c(H+)比值增大,故D正确;故答案为:D;
(5)pH相等的醋酸和次氯酸,次氯酸的浓度大于醋酸,等体积等pH的两种酸,次氯酸的物质的量大于醋酸,酸的物质的量越多,恰好中和需要等浓度的氢氧化钠溶液体积越大,所以消耗的NaOH溶液的体积大小关系为:V1<V2,故答案为:<;
(6)电离平衡常数越大,酸的电离程度越大,溶液酸性越强,根据表中数据可知,酸性由强到弱的顺序为:CH3COOH>H2CO3>HClO>HCO3-,酸性越弱,对应的酸根离子结合氢离子的能力越强,则结合氢离子能力最强的为CO32-,故答案为:B;
(7)等物质的量的NaOH的溶液分别用pH为2和3的CH3COOH溶液中和,则需要的醋酸的物质的量相等,因为所中和的氢氧化钠的物质的量是一定的,而醋酸是弱酸,浓度越大,电离程度越小,则pH为2和3的CH3COOH溶液,后者电离程度大,pH为2的CH3COOH的浓度大于pH为3的CH3COOH溶液的浓度的10倍,设pH为2的醋酸浓度为x,pH=3的醋酸浓度为y,则有Va×x=Vb×y,
则=<,即Vb>10Va,故选D。