【化学】江苏省启东中学2019-2020学年高二上学期第一次质量检测试题(解析版)
江苏省启东中学2019-2020学年高二上学期第一次质量检测试题
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Mg-24 S-32 Zn-65 Cu-64 Ag-108
第I卷 选择题(共40分)
一、单项选择题(本题包括10小题,每题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)
1.改变外界条件可以影响化学反应速率,针对H2(g)+I2(g)2HI(g),其中能使活化分子百分数增加的是( )
①增加反应物浓度 ②增大气体的压强 ③升高体系的温度 ④使用催化剂
A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ③④
【答案】D
【解析】试题分析:①增大反应物浓度,增大了单位体积的活化分子数,没有改变活化分子百分数,故①错误;②增大压强,相当于增大了浓度,活化分子数目增大,没有改变活化分子百分数,故②错误;③升高温度,升高了分子能量,增大了活化分子百分数,故③正确;④加入催化剂,降低了反应能量,增加了活化分子百分数,故④正确;故选D。
2.某探究小组在某温度下测定溶液的pH时发现:0.01mol·L-1的氢氧化钠溶液中,由水电离出的c(H+)=10-11mol·L-1。在相同温度下,0.1mol·L-1氢氧化钠溶液的pH应为( )
A. 13 B. 12 C. 11 D. 10
【答案】B
【解析】
【分析】任何温度下,水电离出的氢离子与氢氧根离子相同,则此温度下溶液中的c(OH-)=10-11mol·L-1,Kw= c(H+)×c(OH-)=0.01×10-11=10-13。
【详解】根据题意,可得此温度时,Kw= c(H+)×c(OH-)=0.01×10-11=10-13。在相同温度下,0.1mol·L-1氢氧化钠溶液中的c(H+)=Kw/ c(OH-)=10-12mol/L,pH=-log c(H+)=12,故答案为B。
3. 下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 冰镇的啤酒打开后泛起泡沫
B. 对N2+3H22NH3的反应,使用铁触媒可加快合成氨反应的速率
C. 工业制取金属钾Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)选取适宜的温度,使K成蒸汽从反应混合物中分离出来
D. 工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高二氧化硫的利用率
【答案】B
【解析】试题分析:A.因溶液中存在二氧化碳的溶解平衡,开启啤酒瓶后,压强减小,二氧化碳逸出,能用勒夏特列原理解释,A不符合题意;B.催化剂能增大化学反应速率,但不引起平衡移动,所以不能用平衡移动原理解释,B符合题意;C.该反应是可逆反应,让K成蒸汽从反应混合物中分离出来,减小生成物的浓度能使平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,C不符合题意;D.工业上生产硫酸的过程中使用过量的空气平衡向正反应方向进行,可以提高二氧化硫的利用,D不符合题意;答案选B。
4. 常温下,下列各组离子在有关限定条件下溶液中一定能大量共存的是( )
A. 由水电离产生的c(H+)=10-12mol/L的溶液中:K+、Na+、ClO-、I-
B. c(H+)=mol/L的溶液中:K+、Fe3+、Cl-、CO32—
C. 常温下,=1×10-12的溶液:K+、AlO2—、CO32—、Na+
D. pH=13的溶液中:AlO2—、Cl-、HCO3—、SO42—
【答案】C
【解析】由水电离产生的c(H+)=10-12mol/L的溶液,溶液可能呈酸性也可能呈碱性,A组离子在酸性条件下不能大量存在;c(H+)=mol/L的溶液呈中性,B项中Fe3+、CO32—发生互促水解反应,不能大量共存;D项pH=13的溶液呈碱性,HCO3—不能大量共存
5.对滴有酚酞试液的下列溶液,操作后颜色变深的是( )
A. KAl(SO4)2溶液加热
B. NH4NO3溶液中加入少量NaNO3固体
C. 氨水中加入少量NH4Cl固体
D. Na2CO3溶液加热
【答案】D
【解析】
【详解】A. 明矾为强酸弱碱盐,溶液中电离后产生的Al3+水解使溶液呈酸性,加热导致水解程度增大,但酚酞遇酸性溶液颜色不变化,故A错误;
B. NH4NO3为强酸弱碱盐,溶液中NH4+水解,溶液显酸性,加入少量NaNO3固体不影响铵根离子的水解,溶液仍然显无色,故B错误;
C. 一水合氨为弱碱,部分电离:NH3⋅H2O⇌NH4++OH−,加入酚酞后溶液变为红色,而NH4Cl=NH4++Cl−,其中的NH4+会抑制氨水的电离,使溶液碱性减弱,颜色变浅,故C错误;
D. Na2CO3为强碱弱酸盐,CO32-水解呈碱性,滴加酚酞后溶液显红色,加热导致水解程度增大,使碱性增强,因此红色变深,故D正确;
答案选D。
6.体积10 mL浓度为1 mol·L-1的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的下列溶液,能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是( )
A. CH3COONa B. KOH溶液
C. 几滴CuSO4溶液 D. NaNO3溶液
【答案】A
【解析】
【详解】A. 加入CH3COONa溶液,溶液被稀释,且醋酸根与溶液中氢离子结合为醋酸分子,溶液中氢离子浓度降低,且提供的氢离子总量不变,故能减慢反应速率且又不影响氢气生成量,故A正确;
B. 氢氧化钾与盐酸反应消耗氢离子,溶液中氢离子浓度降低,反应速率降低,但产生氢气的物质的量减小,故B错误;
C. Zn可以置换出Cu,构成Cu- Zn原电池,加快反应速率,故C错误;
D. 硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,与锌反应生成一氧化氮,不生成氢气,故D错误;
答案选D。
7.1000K时,反应C(s)+2H2(g)CH4(g)的 K=8.28×107,当各气体物质的量浓度分别为H2 0.7 mol·L-1、CH40.2 mol·L-1时,上述平衡( )
A. 向正反应方向移动 B. 向逆反应方向移动
C. 达到平衡 D. 无法判断移动方向
【答案】A
【解析】试题分析:对于反应C(s)+2H2(g)CH4(g),当H20.7mol•L-1、CH40.2mol•L-1时,此时的浓度商Qc==0.41<8.28×107,反应向正反应进行,故选A。
8.室温时,将xmL pH=a的稀NaOH溶液与ymL pH=b的稀盐酸充分反应。下列关于反应后溶液pH的判断,正确的是( )
A. 若x=y,且a+b=14,则pH>7 B. 若10x=y,且a+b=13,则pH=7
C. 若ax=by,且a+b=13,则pH=7 D. 若x=10y,且a+b=14,则pH>7
【答案】D
【解析】
【分析】pH=a的稀NaOH溶液中c(OH-)=10a-14mol/L,pH=b的稀盐酸中c(H+)=10-bmol/L,有=,若二者恰好中和,应存在10a-14x=10-by,pH=7,若10a-14x>10-by,碱过量,溶液pH>7,否则小于7,以此解答该题.
【详解】pH=a的稀NaOH溶液中c(OH-)=10a-14mol/L,pH=b的稀盐酸中c(H+)=10-bmol/L,则:A.若x=y,且a+b=14,则有:==10a+b-14=1,即n(H+)=n(OH-),酸碱恰好中和,溶液呈中性,pH=7,故A错误;B.若10x=y,且a+b=13,则有==10a+b-15=0.01,即n(H+)>n(OH-),酸过量,pH<7,故B错误;C.若ax=by,且a+b=13,则有==,因a>b,则酸过量,pH<7,故C错误;D.若x=10y,且a+b=14,则有==10a+b-13=10,则碱过量,pH>7,故D正确;故答案为D。
9. 下列叙述正确的是 ( )
A. 无论是纯水,还是酸性、碱性或中性稀溶液,在常温下,其c(H+)·c(OH-)=1×10-14
B. c(H+)等于1×10-7mol/L的溶液一定是中性溶液
C. 0.2 mol/L CH3COOH溶液中的c(H+)是0.1 mol/L CH3COOH溶液中的c(H+)的2倍
D. 任何浓度的溶液都可以用pH来表示其酸性的强弱
【答案】A
【解析】试题分析:A.水的离子积常数只与温度有关,在室温下,Kw= c(H+)·c(OH-)=1×10-14,A正确;B.在室温下,c(H+)等于1×10-7mol/L的溶液一定是中性溶液,若不是室温条件,则不是中性溶液,B错误;C.对于弱酸醋酸来说,浓度越大,电离程度就越小,所以0.2mol/LCH3COOH溶液中的c(H+)比0.1mol/LCH3COOH溶液中的c(H+
)的2倍小,C错误;D.对于稀溶液,可以用pH来表示其酸性的强弱,若是浓溶液,则直接用溶液的浓度表示溶液的酸碱性,D错误。答案选A。
10.某温度下,相同pH的盐酸和醋酸分别加水稀释至平衡,pH随溶液体积变化的曲线如下图所 示。据图判断正确的是( )
A. Ⅱ为盐酸稀释时的pH变化曲线
B. b点溶液的导电性比c点溶液的导电性强
C. a点KW的数值比c点KW的数值大
D. b点酸的总浓度大于a点酸的总浓度
【答案】B
【解析】
【分析】醋酸是弱酸,不完全电离使溶液显酸性,溶液浓度越低,电离程度越大;盐酸是强酸,在水溶液中完全电离,加等量的水稀释,盐酸溶液的pH变化大于醋酸溶液的pH变化,因此Ⅰ为盐酸的pH变化曲线,Ⅱ为醋酸的pH变化曲线,据此答题。
【详解】A.由分析可知,Ⅰ为盐酸的pH变化曲线,Ⅱ为醋酸的pH变化曲线,故A错误;
B.b、c两点在盐酸的pH变化曲线上,c点pH较大,稀释倍数较高,溶液中离子浓度低于b点溶液中离子浓度,离子浓度越大,导电性越强,故B正确;
C.Kw只和温度有关,温度不变,Kw不变,故C错误;
D.相同体积和pH的盐酸和醋酸溶液,醋酸溶液浓度大,稀释相同倍数之后,由于醋酸是弱酸,则浓度依旧大于盐酸溶液的浓度,因此a点酸的总浓度大于b点酸的总浓度,故D错误。
故选B。
二、不定项选择题:本题包括5小题,每小题4分,共计20分。每小题只有一个或两个选项符合题意。若正确答案只包括一个选项,多选时,该小题得0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的得2分,选两个且都正确的得满分,但只要选错一个,该小题就得0分。
11.若在一定条件下,容积恒定的反应室中充入amolCO与2amolH2,在催化剂作用下发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),下列措施一定使c(CH3OH)/c(CO)增大的是( )
A. 升高温度
B. 恒温恒容再充入a mol CO和2a mol H2
C. 恒温恒容再充入H2
D. 充入Ar(g)使体系的总压增大
【答案】BC
【解析】试题分析:A.由于没有告诉该反应是吸热反应还是放热反应,则无法判断升高温度后平衡移动方向,从而无法判断c(CH3OH)/c(CO)的比值大小,A错误;B.恒温恒容再充入a mol CO和2a mol H2,相当于增大了压强,该反应是气体体积缩小的反应,所以平衡向着正向移动,导致甲醇浓度增大、CO的浓度减小,所以c(CH3OH)/c(CO)的比值增大,B正确;C.恒温恒容再充入H2,反应物浓度增大,平衡向着正向移动,导致甲醇的浓度增大、CO的浓度减小,则c(CH3OH)/c(CO)的比值增大,C正确;D.充入Ar(g),由于各组分的浓度不会发生变化,则化学平衡不发生移动,所以c(CH3OH)/c(CO)的比值不变,D错误;答案选BC。
12. 下列是有关外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像,其中图像和实验结论表达
均正确的是( )
A. ①是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,则正反应ΔH>0
B. ②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后,化学反应速率随时间变化的图像
C. ③是在有无催化剂存在条件下,建立平衡过程的图像,a是使用催化剂时的曲线
D. ④是一定条件下,向含有一定量A的恒容密闭容器中逐渐加入B,达平衡时A的转化率的图像
【答案】AC
【解析】试题分析:A.①是其他条件一定时,升高温度,由于V正大于V逆
,说明平衡正向移动。根据平衡移动原理可知:在其它条件不变时,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,正反应方向为吸热反应,所以正反应ΔH>0,A正确;B.②反应的实质是:Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3,可见加入少量KCl晶体后,对化学平衡移动不产生任何影响,B错误;C.③催化剂可以使化学反应速率加快,但由于对正反应、逆反应的速率影响相同,因此不能使平衡发生移动,C正确;D.④是一定条件下,当反应达到平衡后,加入一定量的B,平衡正向移动,A的转化率增大,不会再减小,D错误。答案选AC。
13.pH=12的X、Y两种碱溶液各10mL,分别稀释至1000mL,其pH与溶液体积(V)的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A. 若10<a<12,则X、Y都是弱碱
B. X、Y两种碱的物质的量浓度一定相等
C. 完全中和pH相同的X、Y两溶液时,消耗同浓度盐酸的体积:V(X)>V(Y)
D. 稀释后,X溶液的碱性比Y溶液的碱性强
【答案】A
【解析】
【详解】A.若X为强碱,则10mL pH=12的X溶液稀释至1000mL,pH应该为10,故若10<a<12,则X、Y均为弱碱,故A正确;
B.两种碱稀释相同倍数,pH变化不同,说明两种碱的强弱不同,则pH相同时,二者的物质的量浓度一定不同,故B错误;
C.当pH相同时,c(X)<c(Y),所以完全中和这两种碱时,消耗相同浓度的盐酸的体积:V(X)<V(Y),故C错误;
D.由图像数据可知,稀释后Y溶液的pH比X溶液的pH大,故Y溶液的碱性强,故D错误。
答案选A。
14.20℃时,在c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-)=0.100mol·L-1的H2C2O4、NaOH混合溶液中,含碳元素微粒的分布分数δ随溶液pH变化的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. 0.100 mol·L-1NaHC2O4溶液中:c(OH-)=c(H+)-2c(C2O42-)+c(H2C2O4)
B. Q点:c(H2C2O4)+c(C2O42-)>c(HC2O4-)
C. P点:c(Na+)+c(H2C2O4)<0.100mol·L-1+c(C2O42-)
D. 该温度下H2C2O4的电离常数Ka2=1×10-4.2
【答案】CD
【解析】
【详解】A. NaHC2O4溶液中的质子守恒式为c(OH-)=c(H+)-c(C2O42-)+c(H2C2O4),A错误;
B.由图示可看出,①表示H2C2O4、②表示HC2O4-、③表示C2O42-,在Q点时c(H2C2O4)+c(C2O42-)
c(OH-),故C正确;
D.Ka2=,在P点时c(C2O42-)=c(HC2O4-)、pH=4.2,故Ka2=c(H+)=10-4.2,D正确;
答案选CD。
15.两个容积均为2L的密闭容器Ⅰ和Ⅱ中发生反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),起始物质的量见下表。实验测得两容器不同温度下达到平衡时CO2的物质的量如下图所示,下列说法正确的是( )
A. N点的平衡常数为0.04
B. M、N两点容器内的压强:P(M)>2P(N)
C. 若将容器Ⅰ的容积改为1 L,T1温度下达到平衡时c(CO2)=0.25 mol·L-1
D. 若将容器Ⅱ改为绝热容器,实验起始温度为T1,达平衡时NO的转化率小于16.7%
【答案】AD
【解析】A. 根据图像,M点平衡时CO2的物质的量为1mol,
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
起始(mol/L)3 1 0 0
反应 0.5 0.5 0.25 0.5
平衡 2.5 0.5 0.25 0.5
则K==0.04,相同温度时,平衡常数相同,N点的平衡常数为0.04,故A正确;B. 起始时,容器Ⅰ中气体的物质的量为Ⅱ中的一半,平衡时,M容器内二氧化碳的物质的量为N点容器内二氧化碳的物质的量的2倍,则容器Ⅱ气体的物质的量为容器Ⅰ的2倍,则压强P(M)=2P(N),故B错误;C. 若将容器Ⅰ的容积改为1 L,T1温度下K=0.08,若达到平衡时c(CO2)=0.25 mol·L-1,
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
起始(mol/L)1 3 0 0
反应 0.25 0.25 0.125 0.25
平衡 0.75 2.75 0.125 0.25
N点的平衡常数K=≠0.08,故C错误;D. 根据A的分析,在温度为T1时,NO的转化率=×100%=16.7%,根据图像,升高温度,二氧化碳的物质的量减少,平衡逆向移动,说明正反应属于放热反应,若将容器Ⅱ改为绝热容器,实验起始温度为T1,平衡时温度高于T1,相当于原平衡逆向移动,NO的转化率减小,故D正确;故选AD。
第II卷 非选择题(共60分)
16.化学反应原理对化学反应的研究具有指导意义。
(1)机动车废气排放已成为城市大气污染的重要来源。
①气缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g)2NO(g)△
H>0。汽车启动后,气缸内温度越高,单位时间内NO排放量越大,请分析两点原因。A_____;B______。
②汽车汽油不完全燃烧时还产生CO,若设想按下列反应除去CO:2CO(g)=2C(s)+O2(g) △H>0,该设想能否实现?____(选填“能”或“不能”),依据是____。
(2)一定条件下,Fe3+和I﹣在水溶液中的反应是2I﹣+2Fe3+I2+2Fe2+,当反应达到平衡后,加入CCl4充分振荡,且温度不变,上述平衡向____(选填“正反应”或“逆反应”)方向移动。请设计一种使该反应的化学平衡逆向移动的简单的实验方案____。
(3)已知:①CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-akJ·mol-1
②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-bkJ·mol-1
③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-ckJ·mol-1
则下列叙述正确的是______
A.由上述热化学方程式可知b>c
B.甲烷的燃烧热为bkJ·mol-1
C.2CH3OH(g)=2CH4(g)+O2(g) ΔH=2(b-a)kJ·mol-1
D.若甲醇和甲烷的物质的量之比为1∶2,其完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出的热量为QkJ,则该混合物中甲醇的物质的量为mol
【答案】(1). 温度升高,反应速率加快 (2). 温度升高,有利于平衡反应正向进行 (3). 不能 (4). 该反应是焓增、熵减的反应,任何温度下均不能自发进行 (5). 正反应 (6). 加入少许铁粉或加入少许碘 (7). C
【解析】
【详解】(1)①N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H>0,反应是气体体积不变的吸热反应,温度升高,反应速率加快,平衡右移,单位时间内NO排放量越大;
②2CO(g)=2C(s)+O2(g)△H>0,反应是焓变增大,熵变减小的反应,△H>0,△S<0,则△H-T△S>0,反应任何温度下都不能自发进行;
(2)加入CCl4萃取了I2,减小了生成物浓度,反应速率降低,从而使得v(正)>v(逆),导致平衡向正反应方向移动;增大生成物浓度或减小反应物浓度平衡逆向移动,加入少许铁粉可以与三价铁离子反应,减小反应物浓度,加入少许碘,增大生成物的浓度,平衡均逆向移动。
(3)A. 气态水到液态水继续放热,所以b<c,故A错误;
B. 燃烧热应生成稳定氧化物,不能是水蒸气,应该是液态水,故B错误;
C. 根据盖斯定律,2×(①-②)得到:2CH3OH(g)=2CH4(g)+O2(g)△H=2(b-a)kJ·mol−1
,故C正确;
D. 设甲醇和甲烷物质的量分别为n、2n,则甲醇放出的热量是na,甲烷放出的热量是2nc,即na+2nc=Q,解得n=mol,则该混合物中甲醇的物质的量为,故D错误。
答案选C。
17.25℃时,电离常数:
化学式
CH3COOH
H2CO3
HCN
电离常数
1.8×10-5
K1:4.3×10-7 K2:5.6×10-11
4.9×10-10
请回答下列问题:
(1)物质的量浓度为0.1mol·L-1的下列四种物质:
a.Na2CO3 b.NaCN c.CH3COONa d.NaHCO3
pH由大到小的顺序是____(填标号)。
(2)25℃时,在0.5mol·L-1的醋酸溶液中由醋酸电离出的c(H+)约是由水电离出的c(H+)的__倍。
(3)写出向氰化钠溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式:______。
(4)25℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得混合液pH=6,则溶液中c(CH3COO-)-c(Na+)=___(填准确数值)。c(CH3COO-)/c(CH3COOH)=____。
(5)25℃时,将amol·L-1的醋酸与bmol·L-1氢氧化钠等体积混合,反应后溶液恰好显中性,用a、b表示醋酸的电离常数为____。
(6)某温度时,纯水的pH=6。该温度下0.01mol/LNaOH溶液的pH=___,向该温度下的纯水中加入少量的碳酸钠固体,使溶液pH为9,则水电离出的c(OH-)=____。
【答案】(1). a>b>d>c (2). 9×108 (3). CN-+CO2+H2O=HCO3-+HCN (4). 9.9×10-7mol·L-1(或10-6-10-8) (5). 18 (6). (7). 10 (8). 10-3moL/L
【解析】
【详解】(1)酸越弱,对应酸根离子的水解程度越大,所以pH由大到小的顺序是a>b>d>c;
(2)Ka(CH3COOH)===1.8×10-5
,c(CH3COOH)≈0.5mol·L-1,则c(H+)≈3×10-3mol·L-1,由水电离出的c(H+)约为mol·L-1,故由醋酸电离出的c(H+)约是由水电离出的c(H+)的=9×108倍。
(3)酸性强弱顺序为H2CO3>HCN>HCO3-,所以向氰化钠溶液中通入少量二氧化碳的离子方程式为CN-+CO2+H2O=HCO3-+HCN。
(4)25℃时,CH3COOH与CH3COONa的混合溶液,若测得混合溶液pH=6,c(H+)=10-6mol·L-1,c(OH-)=10-8mol·L-1,则溶液中c(CH3COO-)-c(Na+)=c(H+)-c(OH-)=10-6mol·L-1-10-8 mol·L-1=9.9×10-7mol·L-1。通过电离平衡常数的表达式可知c(CH3COO-)/c(CH3COOH)=K(CH3COOH)/c(H+)=18;
(5)25℃时,将amol·L-1的醋酸与bmol·L-1氢氧化钠溶液等体积混合,反应后溶液恰好显中性,此时c(H+)=c(OH-)=10-7mol·L-1,c(CH3COO-)=c(Na+)=mol·L-1,剩余的c(CH3COOH)=mol·L-1,则Ka==。
(6)纯水中的c(H+)=c(OH-),pH=6,c(H+)=c(OH-)=1×10-6mol•L-1,KW=1×10-6×1×10-6=1×10-12,0.01mol•L-1的NaOH溶液中氢氧根离子浓度为0.01mol/L,c(H+)=1×10-10mol•L-1,pH=-lgc(H+)=10;温度不变,水的离子积不变KW=1×10-12,pH=9的碳酸钠溶液中氢离子是由水电离产生的,水电离产生的c(H+)等于溶液中水电离出c(OH-),故水电离出c(OH-)=c(H+)=10-3mol/L。
18.锌及其化合物用途广泛。火法炼锌以闪锌矿(主要成分是ZnS)为主要原料,涉及的主要反应有:①2ZnS(s)+3O2(g)=2ZnO(s)+2SO2(g)△H1=﹣930kJ•mol-1
②2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2=﹣221kJ•mol-1
③ZnO(s)+CO(g)=Zn(g)+CO2(g)△H3=+198kJ•mol-1
(1)反应ZnS(s)+C(s)+2O2(g)=Zn(g)+CO2(g)+SO2(g)的△H4=____kJ•mol-1。
反应中生成的CO2与NH3混合,在一定条件下反应合成尿素:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H。若该反应在一恒温、恒容密闭容器内进行,判断反应达到平衡状态的标志是___。
a.CO2与H2O(g)浓度相等 b.容器中气体压强不再改变
c.2v(NH3)正=v(H2O)逆 d.容器中混合气体的密度不再改变
(2)亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,可由NO与Cl2在一定条件下合成:2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) △H<0。保持恒温恒容条件,将物质的量之和为3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比[n(NO)/n(Cl2)]进行反应,平衡时某反应物的转化率与氮氯比及不同温度的关系如图所示:
①图中T1、T2的关系为:T1___T2(填“>”、“<”或“=”);
②图中纵坐标为物质___的转化率;
③图中A、B、C三点对应的NOCl体积分数最大的是____(填“A”、“B”、或“C”);
④若容器容积为2L,则B点的平衡常数的值为____。
【答案】(1). ﹣377.5 (2). bd (3). < (4). Cl2 (5). A (6). 160
【解析】
【详解】(1)①2ZnS(s)+3O2(g)=2ZnO(s)+2SO2(g)△H1=-930kJ•mol-1
②2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2=-221kJ•mol-1
③ZnO(s)+CO(g)=Zn(g)+CO2(g)△H3=198kJ•mol-1
将方程式+③得ZnS(s)+C(s)+2O2(g)=Zn(g)+CO2(g)+SO2(g),△H4=+198kJ/mol=-377.5kJ/mol;
a.CO2与H2O(g)浓度相等,正逆反应速率不一定相等,所以不一定达到平衡状态,故a错误;
b.该反应前后气体物质的量减少,当容器中气体的压强不再改变时正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故b正确;
c.当v(NH3)正=2v(H2O)逆时该反应达到平衡状态,所以当2v(NH3)正=v(H2O)逆时该反应没有达到平衡状态,故c错误;
d.反应前后气体密度改变,所以当容器中混合气体的密度不再改变时该反应达到平衡状态,故d正确;
(2)2NO(g)+Cl2(g)⇌2NOCl(g)△H<0,反应为放热反应,升温平衡逆向进行,一定氮氯比条件下,升温平衡逆向进行,反应物平衡转化率减小,则T1<T2,
②保持恒温恒容条件,将物质的量之和为3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比()进行反应,平衡时某反应物的转化率与氮氯比及不同温度的关系如图所示,越大,转化率越大,说明纵轴表示的是氯气的转化率,故答案为:Cl2;
③方程式中NO和Cl2的反应比为2:1,按照此反应比,氯气转化率最大时得到产物的体积分数最大,图中A、B、C三点对应的NOCl体积分数最大的是:A,故答案为:A;
④2NO(g)+Cl2(g)⇌2NOCl(g)△H<0,保持恒温恒容条件,将物质的量之和为3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比()进行反应,A点氯气转化率为0.8,=2,体积为2L,结合三行计算列式计算,则
2NO(g)+Cl2(g)⇌2NOCl(g)
起始量(mol/L) 1 0.5 0
变化量(mol/L) 0.8 0.4 0.8
平衡量(mol/L) 0.2 0.1 0.8
平衡常数K==160,故答案为:160。
19.CH3COOH、H2CO3、H2SO3的电离常数如表所示。
酸
电离常数
CH3COOH
K=1.8×10-5
H2CO3
K1=4.3×10-7,K2=5.6×10-11
H2SO3
K1=1.54×10-2 ,K2=1.02×10-7
请回答下列问题:
(1)①NaHSO3溶液中电荷守恒表达式_____。
②NaHSO3溶液中各离子浓度大小顺序:_____。
(2)①用离子方程式表示Na2CO3溶液碱性的原因_____。
②写出Na2CO3溶液中物料守恒表达式______。
③写出NaHCO3溶液中质子守恒表达式______。
(3)常温下,物质的量浓度相同的下列溶液:
①NH4Cl ② NH4HCO3 ③(NH4)2SO4 ④NH4HSO4 ⑤(NH4)2Fe(SO4)2
溶液中c(NH4+)从大到小排列顺序为____(填序号)。
(4)常温下,物质的量浓度均为0.1mol/L的六种溶液①NaOH、②NaCl、③Na2CO3、④H2SO3、⑤CH3COONa、⑥H2SO4,pH从大到小排列顺序为____(填序号)。
(5)常温时,AlCl3的水溶液呈酸性,原因是(用离子方程式表示):____,将AlCl3溶液蒸干,灼烧,最后得到的固体产物主要是____(填化学式)。
(6)证明CH3COOH是弱电解质的简单且可行的方法是:_____。
(7)下列混合溶液中,各离子浓度的大小顺序或等量关系正确的是____。
A.10 mL0.1mol/L氨水与10mL0.1mol/L盐酸混合:c(Cl-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)
B.10 mL0.1mol/LNH4Cl溶液与5mL0.2mol/LNaOH溶液混合:c(Na+)=c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
C.10mL0.1mol/LCH3COOH溶液与5mL0.2 mol/LNaOH溶液混合:c(Na+)=c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
D.10mL0.5mol/L CH3COONa溶液与6mL1mol/L盐酸混合:c(Cl-)>c(Na+)>c(OH-)>c(H+)
E.在NaHSO4溶液中,c(H+)=c(OH-)+c(SO42-)
【答案】(1). c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+c(OH-)+2c(SO32-) (2). c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)>c(OH-) (3). CO32-+H2OHCO3-+OH- (4). c(Na+)=2[c(CO32-)+ c(HCO3-)+ c(H2CO3)] (5). c(OH-)=c(H+)+ c(HCO3-)+2c(H2CO3) (6). ⑤>③>④>①>② (7). ①>③>⑤>②>④>⑥ (8). Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3H+ (9). Al2O3 (10). 用pH试纸测定醋酸钠溶液的pH值与标准比色卡比对 (11). BE
【解析】
【详解】(1)NaHSO3溶液中含有Na+、H+、HSO3-、OH-、SO32-,则
①电荷守恒表达式c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+c(OH-)+2c(SO32-)。
②NaHSO3属于酸式盐,且电离程度大于水解程度,c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-
)。溶液显酸性,c(OH-)<c(H+),各离子浓度大小顺序:c(Na+)>c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H+)>c(OH-)。
(2)①Na2CO3溶液中碳酸根水解,因此溶液显碱性的原因为:CO32-+H2OHCO3-+OH-。
②Na2CO3溶液中c(Na+)是碳酸根离子物质的量浓度的2倍,电离水解后,碳酸根以CO32-、HCO3-、H2CO3三种形式存在,所以物料守恒表达式为c(Na+)=2[c(CO32-)+ c(HCO3-)+ c(H2CO3)]。
③NaHCO3溶液中水电离出的c(H+)=c(OH-),在碳酸钠水溶液中水电离出的H+以(H+、HCO3-、H2CO3)三种形式存在,其中1mol碳酸分子中有2mol水电离出的氢离子,所以质子守恒表达式为c(OH-)=c(H+)+ c(HCO3-)+2c(H2CO3);
(3)NH4+易发生水解反应生成一水合氨,铵根离子浓度会减小,水解程度越大,其离子浓度越小,不同的离子对铵根离子的水解作用影响不同,促进铵根离子水解的铵根离子浓度减小,抑制铵根离子水解的铵根离子浓度较大。设以上五种溶液的浓度为1mol/L,③(NH4)2SO4、⑤(NH4)2Fe(SO4)2这两种溶液中铵根离子的起始浓度为2 mol/L,①NH4Cl、②NH4HCO3、④NH4HSO4这三种溶液中铵根离子的起始浓度为1 mol/L,故③、⑤溶液中铵根离子的浓度大于①、②、④溶液中铵根离子的浓度;③中硫酸根离子不水解对铵根离子的水解没有影响,⑤中亚铁离子的水解对铵根离子的水解起抑制作用,故这两种溶液中铵根离子的浓度大小顺序为⑤>③;②中碳酸氢根离子的水解对铵根离子的水解起促进作用,④中的氢离子对铵根离子的水解起抑制作用,①中的氯离子不水解对铵根离子的水解无影响,故这三种溶液中铵根离子的浓度大小顺序为④>①>②,综上分析,上述五种溶液中铵根离子浓度的大小顺序为⑤>③>④>①>②;
(4)①NaOH为强碱;⑥H2SO4为强酸;②NaCl为强酸强碱盐;④H2SO3为弱酸;③Na2CO3和⑤CH3COONa为弱酸强碱盐,醋酸酸性比碳酸强,碳酸根离子水解程度大于醋酸根离子,溶液碱性强;所以其pH从大到小排列顺序为:①>③>⑤>②>④>⑥;
(5)AlCl3为强酸弱碱盐,水解呈酸性,Al3+水解离子方程式为:Al3++3H2O⇌Al(OH)3↓+3H+;溶液蒸干,氯化氢挥发促进水解正向进行得到氢氧化铝,再灼烧氢氧化铝分解得到氧化铝。
(6)若醋酸钠为强酸强碱盐,那么其水溶液为中性pH=7,用pH试纸测到醋酸钠溶液的pH值,醋酸钠溶液显碱性,说明醋酸根会水解,也就是说醋酸是弱酸。
(7)A. 等浓度、等体积的氨水和盐酸混合,二者恰好反应生成氯化铵,氯化铵是强酸弱碱盐其溶液呈酸性,所以c(H+)>c(OH−),溶液中正确的离子浓度大小为:c(Cl−)>c(NH4+)>c(H+
)>c(OH−),故A错误;
B. 等物质的量的氯化铵和氢氧化钠溶液混合,二者恰好反应生成等物质的量的氯化钠和一水合氨,溶液呈碱性,则c(OH−)>c(H+),根据物料守恒知:c(Na+)=c(Cl−),则溶液中离子浓度关系为:c(Na+)=c(Cl−)>c(OH−)>c(H+),故B正确;
C. 等物质的量的醋酸和氢氧化钠混合,二者恰好反应生成醋酸钠和水,醋酸钠是强碱弱酸盐,其溶液呈碱性,所以c(OH−)>c(H+),醋酸钠溶液中c(CH3COO−)>c(OH−),根据电荷守恒得c(Na+)>c(CH3COO−),所以离子浓度大小顺序为:c(Na+)>c(CH3COO−)>c(OH−)>c(H+),故C错误;
D. 醋酸钠和盐酸混合,醋酸钠的物质的量小于盐酸,二者混合有溶液中的溶质是醋酸、氯化钠和盐酸,溶液呈酸性,则c(H+)>c(OH−),溶液中正确的离子浓度关系为:c(Cl−)>c(Na+)>c(H+)>c(OH−),故D错误;
E.在NaHSO4强酸强碱盐,溶液中完全电离为Na+、H+、SO42-,且c(H+)=c(SO42-)=c(Na+),根据电荷守恒可知c(H+)=c(OH-)+c(SO42-),故E正确。
答案选BE。
20.工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物(NOx)、CO2、CO、SO2等气体,严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.脱硝:已知:H2的燃烧热为285.8kJ/mol
①N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H1=+133kJ/mol
②H2O(g)=H2O(l) △H2=-44 kJ/mol
写出在催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为___。
Ⅱ.脱碳:
(1)向2L恒容密闭容器中加入2molCO2、6molH2,在适当的催化剂作用下,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l) +H2O(l)。
下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是___。
A.混合气体的平均式量保持不变 B.CO2和H2的体积分数保持不变
C.CO2和H2的转化率相等 D.混合气体的密度保持不变
E.1 molCO2生成的同时有3molH—H键断裂
(2)在T1℃时,体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO,发生反应CO(g) +2H2(g)CH3OH(g)反应达到平衡时CH3OH的体积分数(V%)与n(H2)/n(CO)的关系如图所示。
①当起始n(H2)/n(CO)=2,经过5min达到平衡,CO的转化率为0.4,则0~5min内平均反应速率v(H2)=____。若此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol,达新平衡时H2的转化率将____(选填“增大”、“减小”或“不变”);
②当起始n(H2)/n(CO)=3.5时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能是图象中的___点(选填“D”、“E”或“F”)。
(3)已知反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)的平衡常数K值与温度的关系如表所示。830℃时,向一个2L的密闭容器中充入0.20molA和0.20molB,10s时达到平衡。
温度/℃
700
830
1200
K值
1.7
1.0
0.4
该反应是____反应(填“吸热反应”或“放热反应”);反应初始至平衡,A的平均反应速率v(A)=_____。达到平衡后,B的转化率为____。
【答案】(1). 4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g) △H=-1100.2kJ/mol (2). DE (3). 0.08mol·L-1·min-1 (4). 减小 (5). F (6). 放热反应 (7). 0.005mol·L-1·s-1 (8). 50%
【解析】
【详解】Ⅰ已知:氢气燃烧热为285.8 kJ/mol,H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=-285.8 kJ/mol
②N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+133 kJ/mol
③H2O(g)=H2O(l)△H=-44 kJ/mol
①×4-②-③×4得到催化剂存在下,H2还原NO2生成水蒸气和其它无毒物质的热化学方程式为4H2(g)+2NO2(g)=N2(g)+4H2O(g)△H=-1100.2 kJ/mol;
Ⅱ.(1)A、根据方程式CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(l)可知混合气体平均式量始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故A错误;
B、向2L密闭容器中加入2molCO2、6molH2,按照1:3反应,所以过程中CO2和H2的体积分数始终保持不变,故B错误;
C、向2L密闭容器中加入2molCO2、6molH2,按照1:3反应,CO2和H2的转化率始终相等,不能确定反应是否达到平衡状态,故C错误;
D、反应物是气体,生成物是液体,混合气体的密度保持不变,说明反应达到平衡状态,故D正确;
E、1molCO2生成的同时有3molH-H键断裂,说明正逆反应速率相同,反应达到平衡状态,故E正确;
故答案为:DE;
(2)①H2和CO总共为3mol,且起始=2,可知H2为2mol、CO为1mol,5min达到平衡时CO的转化率为0.4,则:
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
起始(mol):1 2 0
变化(mol):0.4 0.8 0.4
平衡(mol):0.6 1.2 0.4
容器的容积为2L,则v(H2)= =0.08mol/(L·min),该温度下平衡常数K=,此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol,此时浓度商Qc=,反应向逆向反应进行,达新平衡时H2的转化率将减小;
②混合比例等于化学计量数之比时,平衡时生成物的含量最大,故当=3.5时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数小于C点,故选F;
(3)由表中数据可知,温度越高,平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动,故正反应为放热反应;设平衡时参加反应的B的物质的量为xmol,则:
A(g)+B(g)⇌C(g)+D(g)
开始(mol/L):01 0.1 0 0
变化(mol/L):x x x x
平衡(mol/L):0.1-x 0.1-x x x
故=1,解得x=0.05
反应初始至平衡,A的平均反应速率v(A)==0.005mol•L-1•s-1;平衡时B的转化率为×100%=50%。