天津市静海一中2019-2020学年高二上学期(12月)学生学业能力调研考试化学试题
静海一中2019-2020第一学期高二化学(12月)学生学业能力调研考试试卷
一、选择题:(每小题2分,共28分。每小题只有一个正确选项。)
1.电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献,下列有关电池的叙述正确的是
A. 锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细
B. 氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C. 甲烷燃料电池工作时氧气在正极被还原
D. 太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
【答案】C
【解析】
【分析】
锌锰干电池中碳棒作正极,正极上发生还原反应;燃料电源是依据原电池的反应原理将物质释放的化学能转变为电能;氢氧燃料电池工作时,氧气在正极做氧化剂;太阳能电池的主要材料是高纯度的硅。
【详解】A.锌锰干电池中碳棒仅作为导电材料,不参与反应,不会变细,A错误;
B.氢氧燃料电池可将物质的化学能直接转变为电能,热能直接散失,B错误;
C.甲烷燃料电池工作时,氧气在正极,化合价降低产生水,做氧化剂,被还原,C正确;
D.太阳能电池的主要材料是高纯度的硅,D错误;
答案为C。
2.下列说法能用平衡移动原理解释的是
A. 在电解水实验中,加入硫酸钠可以提高电解效率
B. 碳酸氢钠溶液与硫酸铝溶液混合有沉淀和气体生成
C. 在一定温度下某容器内发生下列反应:I2(g)+H2(g) 2HI(g) △H<0,缩小容器的体积,混合气体颜色加深
D. 在双氧水中加FeCl3溶液可使产生O2速率加快
【答案】B
【解析】
【详解】A、在电解水实验中,加入硫酸钠增强溶液的导电能力,但与平衡移动无关,故A
不符合题意;
B、碳酸氢钠溶液与硫酸铝溶液混合,是HCO3-与Al3+两者发生相互促进双水解,促进平衡正向移动,故B符合题意;
C、在一定温度下某容器内发生下列反应:I2(g)+H2(g) 2HI(g) △H<0,缩小容器的体积,增大压强,平衡不移动,体积减小,c(I2)的浓度增大,混合气体颜色加深,故C不符合题意;
D、铁离子对过氧化氢的分解起催化作用,可使产生O2速率加快,但平衡不移动,故D不符合题意;
答案:B。
【点睛】平衡移动原理是如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,平衡移动原理适用的对象应存在可逆过程,如与可逆过程无关,则不能用平衡移动原理解释,平衡移动原理对所有的动态平衡都适用。
3.下列有关说法正确的是
A. 已知:① C(s石墨)+O2(g)=CO2(g) H1= —393.5mol/L,②C(s金刚石)+O2(g)=CO2(g) H2= —395.0mol/L,则金刚石比石墨稳定
B. 在101kPa时,1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,H2燃烧热为-285.8kJ·mol-1
C. 一定条件下2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H1,2SO2(g)+O2(g)2SO3(l) △H2则△H1>△H2
D. 在一定温度和压强下,将0.5mol N2和1.5mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放出热量19.3kJ,则其热化学方程式为 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=﹣38.6kJ/mol
【答案】C
【解析】
【分析】
物质所含能量越高,结构越不稳定;反应热△H为实验理论值,为生成物总能量减去反应物总能量,据此回答问题。
【详解】A.根据盖斯定律可知,C(s石墨) =C(s金刚石) ΔH=ΔH1-ΔH2=-393.5mol/L+395.0mol/L=+1.5mol/L>0,反应吸热,即石墨化学能小于金刚石的化学能,化学能越高,物质稳定性越差,故石墨比金刚石稳定,A错误;
B.燃烧热指在25ºC,101 kPa时,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,题中未指明环境温度,故无法定义H2燃烧热,B错误;
C.同一物质,气体所含能量大于液体,根据△H=生成物总能量-反应物总能量可知,△H1>
△H2 ,C正确;
D.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应为可逆反应,实际测得的放热量比理论值偏小;热化学方程式△H为理论值,是生成物总能量与反应物总能量的差值,故不能根据实际反应放热得出反应热,D错误。
答案C。
【点睛】本题易错点在B,有关燃烧热的定义一定要注意以下几点:
定义要点:
①规定在101 kPa压强,常温25 ºC下测出热量,因为压强和温度不定,反应热数值不相同;
②规定可燃物物质的量为1 mol;
③规定可燃物完全燃烧生成稳定化合物所放出的热量为标准。
4.用惰性电极电解下列各组中的三种电解质溶液,在电解的过程中,溶液的pH依次为升高、不变、降低的是( )
A. AgNO3 CuCl2 Cu(NO3)2 B. KCl Na2SO4 CuSO4
C. CaCl2 KOH NaNO3 D. HCl HNO3 K2SO4
【答案】B
【解析】
【详解】由电解规律可得:
类型
化学物质
pH变化
放O2生酸型
CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2
降低
放O2生酸型
KCl、CaCl2
升高
电解电解质型
CuCl2
升高
HCl
升高
电解H2O型
NaNO3、Na2SO4、K2SO4
不变
KaOH
升高
HNO3
降低
故选B。
5.下列有关化学反应的表述正确的是
A. 电解熔融NaCl:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑
B. NaHS溶液显碱性:HS-+H2OH3O++S2-
C. 明矾净水:Al3++3H2O=Al(OH)3(胶体)+3H+
D. 制备TiO2纳米粉:TiCl4+(x+2)H2O(过量) = TiO2·xH2O↓+4HCl
【答案】D
【解析】
【分析】
盐溶液显性原理,物质净水原理为可逆反应,电解熔融的NaCl没有水的参与,据此回答。
【详解】A.题目离子方程式为电解NaCl溶液,电解熔融NaCl:2Cl-+2Na+2Na+Cl2↑,A错误;
B.NaHS溶液显碱性原因为HS-水解:HS-+H2OH2S+OH-,B错误;
C.明矾净水原理为Al3+水解产生絮状胶体,胶体具有吸附性:Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,C错误;
D.制备TiO2纳米粉:TiCl4+(x+2)H2O(过量) = TiO2·xH2O↓+4HCl,D正确。
答案为D。
【点睛】本题易错点在于水解方程式的书写,注意可逆符号和伪水解方程式(如HA-+H2OH3O++A2-,H3O+为水合氢离子,实际为电离方程式)。
6.常温下,下列有关叙述正确的是( )
A. 向0.1mol/LNa2CO3溶液中通入适量气体后:
B. pH=6的NaHSO3溶液中:
C. 等物质的量浓度、等体积的Na2CO3和NaHCO3混合:
D. 0.1mol/LNa2C2O4溶液与0.1mol/LHCl溶液等体积混合(H2 C2O4为二元弱酸):
【答案】B
【解析】
向0.1 mol·L−1 Na2CO3溶液中通入适量CO2气体后,溶质为碳酸钠和碳酸氢钠混合液或碳酸氢钠,根据物料守恒可知:c(Na+)<2[c()+c()+c(H2CO3)],A错误;常温下,pH=6的NaHSO3溶液中,电荷守恒为c(H+)+c(Na+)=c(OH−)+2c()+c(),物料守恒为c(Na+)=c()+ c()+ c(H2SO3),由两个守恒关系式消去钠离子的浓度可得,c()−c(H2SO3)=c(H+)−c(OH−)=1×10−6 mol·L−1−
1×10−8 mol·L−1=9.9×10−7 mol·L−1,B正确;根据碳酸氢根离子、碳酸的电离平衡常数可得:c()/c(H2CO3)=K(H2CO3)/c(H+)、c()/c()=K()/c(H+),由于同一溶液中,则氢离子浓度相同,根据碳酸的电离平衡常数大于碳酸氢根离子可知,c()/c(H2CO3)=K(H2CO3)/c(H+)>c()/c()=K()/c(H+),C错误;0.1 mol·L−1 Na2C2O4溶液与0.1 mol·L−1 HCl溶液等体积混合(H2C2O4为二元弱酸),由电荷守恒可知2c()+c()+c(OH−)+ c(Cl−)=c(Na+)+c(H+),D错误。
7.下列说法正确的是(NA表示阿伏伽德罗常数)
A. 反应TiO2(s) + 2Cl2(g)=TiCl4(g) + O2(g) ΔH>0能自发进行,其原因是ΔS>0
B. 地下钢铁管道用导线连接锡块可以减缓管道的腐蚀
C. 除去MgCl2溶液中的少量FeCl3,加入足量氢氧化钠,充分反应后,过滤
D. 1molCl2溶于水后,溶液中Cl2、HClO、ClO-、Cl-四种粒子总数为2NA
【答案】A
【解析】
【详解】A.TiO2(s)+2Cl(g)=TiCl(g)+O2(g)在一定条件下可自发进行,则△G=△H-T△S<0,又该反应的△H>0,则△S>0,故A正确;
B.地下钢铁管道用导线连接锡块,Fe为原电池的负极,被腐蚀的为铁,无法减缓管道的腐蚀,故B错误;
C.加入NaOH溶液,会引入新的杂质Na+,应该加入MgO或Mg(OH)2,调节溶液的PH,使铁离子形成Fe(OH)3沉淀而除去,故C错误;
D.1molCl2溶于水后,由于氯气分子中含有2个氯原子,则溶液中Cl2、HClO、ClO-、Cl- 四种粒子的Cl原子总物质的量为2mol,所以粒子总数小于2NA,故D错误。
答案:A。
【点睛】一定条件下可根据△G=△H-T△S<0<0判断反应是否能自发进行,钢铁腐蚀根据原电池的原理进行判断。
8.下列说法正确的是
A. 恒温恒压容器中,反应A(s)+2B(g) 2C(g)达平衡后,再通入气体C,再达平衡时气体B的浓度保持不变
B. 恒温恒容容器中,通入一定量的N2O4,反应 N2O4 (g) 2NO2 (g)达平衡后,再通入N2O4,平衡正向移动,再达平衡时N2O4的转化率增大
C. 恒温下,向密闭容器中加入NH2COONH4固体,发生反应NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g) ,混合气体的平均相对分子质量不再随时间变化时反应达平衡状态
D. 恒温恒容容器中,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达平衡后,改变条件使平衡正向移动,再达平衡时NH3的体积分数一定增大
【答案】A
【解析】
【分析】
根据勒夏特列原理,在反应前后气体计量数不一致时,改变气体的量,反应平衡移动;改变固体或纯液体的量,平衡不移动,据此回答问题。
【详解】A.恒温恒压容器中,反应A(s)+2B(g) 2C(g)气体计量数反应前后一致,通入气体C,不改变反应平衡,气体B的浓度不变,A正确;
B.恒温恒容容器中,反应 N2O4 (g) 2NO2 (g)通入一定量的N2O4,平衡正向移动,但通入N2O4,相当于增大压强,平衡相当于逆向移动,再达平衡时N2O4的转化率减小,B错误;
C.反应生成的氨气和二氧化碳的物质的量之比是固定值,所以混合气体的平均相对分子质量一直不变,C错误;
D.恒温恒容容器中,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达平衡后,若平衡正向移动,可以改变温度、增大压强,减少生成物浓度或增大反应物浓度;若减小生成物浓度或增大反应物浓度,NH3的体积分数可能减小,D错误。
答案为A。
9.如图为以Pt为电极的氢氧燃料电池的工作原理示意图,稀H2SO4溶液为电解质溶液。下列有关说法不正确的是
A. a极为负极,电子由a极经外电路流向b极
B. a极的电极反应式:H2-2e-===2H+
C. 电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)增大
D. 若将H2改为CH4,消耗等物质的量的CH4时,O2的用量增多
【答案】C
【解析】
【详解】A.在氢氧燃料电池中,氢气在负极失电子,生成氢离子,则a极为负极,电子由a极流向b极,A项正确;
B.a极的电极反应式是:H2-2e-= 2H+,B项正确;
C.在氢氧燃料电池中,电池的总反应为2H2+O2=2H2O,则电池工作一段时间后,装置中c(H2SO4)减小,C项错误;
D.1mol氢气消耗0.5mol氧气,1mol甲烷消耗2mol氧气,所以若将H2改为等物质的量CH4,O2的用量增多,D项正确;
选C。
10.如图是一个石墨作电极,电解稀的Na2SO4溶液的装置,通电后在石墨电极A和B附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列有关叙述正确的是
A. 逸出气体的体积,A电极的小于B电极的
B. 一电极逸出无味气体,另一电极逸出刺激性气味气体
C. A电极附近呈红色,B电极附近呈蓝色
D. 电解一段时间后,将全部电解液转移到同一烧杯中,充分搅拌后溶解呈中性
【答案】D
【解析】
【详解】A.A、B电极反应式分别为4H2O+4e-=2H2↑+4HO-、2H2O-4e-=O2↑+4H+,相同温度和压强下,A电极生成气体体积大于B电极,故A错误;
B.阳极上生成氧气、阴极上生成氢气,氧气和氢气都是无色无味气体,故B错误;
C.A、B电极反应式分别为4H2O+4e-=2H2↑+4HO-、2H2O-4e-=O2↑+4H+,所以A电极附近溶液呈碱性、B电极附近溶液呈酸性,则A电极溶液呈蓝色、B电极溶液呈红色,故C错误;
D.惰性电解电解稀的Na2SO4溶液,实际是电解水,将全部电解液转移到同一烧杯中,充分搅拌后溶解呈中性,故D正确;
故选D。
11.25℃时,将 1.0 L w mol·L-1 CH3COOH 溶液与 0.1 mol NaOH固体混合,充分反应。然后向混合液中加入CH3COOH或CH3COONa固体(忽略体积和温度变化),溶液pH的变化如图。下列叙述正确的是
A. b点混合液中c(Na+)>c(CH3COO-)
B. 加入CH3COOH过程中, 增大
C. c点存在:c(CH3COOH)+c(CH3COO-) =0.1+w
D. a、b、c对应的混合液中,水的电离程度由大到小的顺序是c>a>b
【答案】C
【解析】
【分析】
CH3COOH 溶液与0.1molNaOH 固体混合,CH3COOH+NaOHCH3COONa+H2O,a点显酸性,故形成CH3COOH和CH3COONa的混合溶液。若向该混合溶液中通入CH3COOH, CH3COONa减少,CH3COOH增多;若向该混合溶液中加入CH3COONa 固体, CH3COONa
增多,CH3COOH减少。
【详解】A.根据电荷守恒可知,c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),由题可知,在b点时,c(H+)>c(OH-),则混合液中c(Na+)
b>c,则水的电离程度由大到小的顺序是c> b > a,D错误。
答案为C。
【点睛】本题易错点在于准确分析图中的a、b、c三点的溶液组成,酸或碱溶液抑制水的电离,盐溶液促进水的电离。
12.普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质,利用下面的双膜( 阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述正确的是
A. 电极a为粗铜,电极b为精铜
B. 甲膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区
C. 乙膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区
D. 当电路中通过1mol电子时,可生成32g精铜
【答案】D
【解析】
A. 由题意结合电解原理可知,电极a是阴极,为精铜;电极b阳极,为粗铜,A不正确;B. 甲膜为阴离子交换膜,可阻止杂质离子阳离子进入阴极区,B不正确;C. 乙膜为过滤膜,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区,C不正确;D. 当电路中通过1mol电子时,可生成0.5mol精铜,其质量为32g ,D正确。本题选D。
13.下列实验操作、现象与结论对应关系正确的是
选项
实验操作
实验现象
结论
A
向盛有Fe(NO3)2溶液的试管中加入0.1 mol·L-1H2SO4溶液
试管口出现红棕色气体
溶液中NO被Fe2+还原为NO2
B
向2 mL 1 mol/L NaOH溶液中先加入3滴1 mol/L MgCl2溶液,再加入3滴1 mol/L FeCl3溶液
先出现白色沉淀后又生成红褐色沉淀
证明Mg(OH)2沉淀可以转化为Fe(OH)3沉淀
C
在滴有酚酞的Na2CO3溶液中,
加入BaC12
溶液红色褪去
CO32-在溶液中存在水解平衡
D
常温下,测定盐酸和醋酸溶液的pH
盐酸pH小于醋酸pH
证明相同条件下,在水中HCl电离程度大于CH3COOH
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.向盛有Fe(NO3)2溶液的试管中加入0.1 mol·L-1H2SO4溶液,溶液中NO被Fe2+还原为NO,NO不稳定被空气中的氧气氧化生成NO2,所以试管口出现红棕色气体,故A错误;
B. 向2 mL 1 mol/L NaOH溶液中先加入3滴1 mol/L MgCl2溶液,先出现白色沉淀Mg(OH)2,再加入3滴1 mol/L FeCl3溶液,又生成红褐色沉淀, 不能证明Mg(OH)2沉淀可以转化为Fe(OH)3沉淀,因为NaOH溶液过量的,故B错误;
C.在滴有酚酞的Na2CO3溶液中,加入BaC12产生白色沉淀,溶液红色褪去,是因为CO32-+H2O HCO3-+OH-中CO32浓度减小,水解平衡逆向移动,故C正确;
D. 常温下,测定盐酸和醋酸溶液的pH,没有说明是同浓度的盐酸和醋酸溶液,所以无法比较,故D错误;
答案C。
14.下列图示与对应的叙述相符的是
A. 图1表示1 L pH=2的CH3COOH溶液加水稀释至V L,pH随lgV的变化
B. 图2表示不同温度下水溶液中H+和OH﹣浓度的变化的曲线,图中温度T2>T1
C. 图3表示一定条件下的合成氨反应中,NH3的平衡体积分数随H2起始体积分数(N2的起始量恒定)的变化,图中b点N2的转化率小于a点
D. 图4表示同一温度下,在不同容积的容器中进行反应2BaO2(s) 2BaO(s)+O2(g),O2的平衡浓度与容器容积的关系
【答案】D
【解析】
【详解】A.CH3COOH属于弱酸,稀释过程存在平衡移动,pH<2+lgV,图像为曲线,A错误;
B.水的电离为吸热反应,温度越高,水的电离平衡常数越大,根据曲线可知,T1时Kw1>T2时Kw2。即图中温度T1>T2,B错误;
C.由题可知,假设N2起始量不变,增加H2的体积,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡正向移动,N2的转化率增大,C错误;
D.可逆反应2BaO2(s) 2BaO(s)+O2(g),温度不变,反应平衡常数K=c(O2)不变,即氧气的平衡浓度不随与容器容积变化,D正确。
答案为D。
【点睛】本题考察了弱酸的电离,影响水的电离平衡的因素,化学平衡移动等。解题关键是把握有关的反应原理及影响平衡的条件;易错点是D,写出平衡常数表达式,即可确定图像。
15.电离平衡常数(Ka、Kb)、水的离子积常数(Kw)、盐的水解常数(Kh)是电解质溶液中的三大常数,学习中我们要注意他们的区别与联系,通过学习的相关知识请完成以下练习。
(1)已知:a.常温下,醋酸和NH3•H2O的电离常数相同。
b.CH3COOH+NaHCO3═CH3COONa+CO2↑+H2O
①CH3COONH4溶液呈_______性(填"酸"、"碱"或"中",下同)。
②NH4HCO3溶液呈________性,溶液中物质的量浓度最大的离子是______(填化学式)。
(2)室温时,若用盐酸滴定氨水,当滴定过程中pH=9时,且溶液中满足4c(NH4+)=7c(NH3·H2O),则氨水的电离平衡常数Kb(NH3·H2O)=____________(填数值)。
(3)100℃时,Kw=1.0×10-12,该温度下测得0.1mol/L Na2A溶液的pH=6。
①H2A在水溶液中的电离方程式为__________________________________
②该温度下,将0.01mol/L H2A 溶液稀释20倍后,溶液的pH=__________
(4)已知常温下CN-的水解常数Kh=1.61×10-5。常温下,含等物质的量浓度的HCN与NaCN的混合溶液显______(填“酸”、“碱”或“中”)性,c(CN-)_____(填“>”、“<”或“=”)c(HCN)。
学法题:就以上的解答思考,电离平衡常数(Ka)、水的离子积常数(Kw)、盐的水解常数(Kh)之间有什么关系,请写出他们的关系式____________
【答案】 (1). 中 (2). 碱 (3). NH4+ (4). 1.75×10—5 (5). H2A = 2H+ + A2- (6). 3 (7). 碱 (8). < (9). Ka∙Kh=Kw
【解析】
【分析】
(1)判断盐溶液酸碱性时,注意比较阴、阳离子水解程度;溶液中物质的量浓度最大的离子为强电解质离子或水解程度较弱的离子。
(2)电离平衡常数,将4c(NH4+)=7c(NH3·H2O)和pH=9带入直接计算即可。
(3)根据溶液pH判断离子是否为强电解质,强电解质电离方程书写“=”。
(4) Ka∙Kh=Kw,已知Kh可计算Ka值,进行后续比较。
【详解】(1).①已知常温下,醋酸和NH3•H2O的电离常数相同,二者的电离程度相等,即CH3COO-和NH4+的水解程度相同,溶液呈中性。
②根据CH3COOH+NaHCO3═CH3COONa+CO2↑+H2O可知,醋酸酸性比碳酸强,即醋酸的电离程度大于碳酸;由已知可知,醋酸和NH3•H2O的电离常数相同,即NH3•H2O电离常数大于碳酸,碳酸氢根的水解程度比铵根的水解程度大,即NH4HCO3溶液呈碱性,溶液中物质的量浓度最大的离子是NH4+。
(2)室温时,若用盐酸滴定氨水,当pH=9时,溶液为NH4Cl和NH3·H2O混合, c(OH-)=10-5mol/L,溶液中满足4c(NH4+)=7c(NH3·H2O),则氨水的电离平衡常数 。
(3)100℃时,Kw=1.0×10-12,该温度下Na2A溶液的pH=6呈中性,说明H2A为强酸,完全电离。
①H2A在水溶液中的电离方程式为H2A = 2H+ + A2-;
②该温度下,0.01mol/L H2A 溶液中c(H+)=0.02mol/L,稀释20倍后,c(H+)=0.001mol/L,溶液的pH=-lgc(H+)=3;
(4)常温下,HCN的电离常数 ,CN-的水解常数 ,,则当Kh=1.61×10-5时,Ka=6.2×10-10,即CN-的水解程度大于HCN的电离程度。由于盐和酸的浓度相同,故水解产生的氢氧根离子大于电离产生的氢离子,溶液显碱性,c(CN-)<c(HCN)。
16.关键环节考核:
(1)将AgNO2和AgCl的饱和溶液等体积混合后,加入足量的硝酸银溶液,生成的沉淀n(AgNO2)________n(AgCl)(填“大于”、“小于”或“等于”)。(已知该温度下,Ksp(AgNO2)=2×10-8;Ksp(AgCl)=1.8×10-10)
(2)CaSO3溶液与CaCl2溶液混合会生成难溶的CaSO3(Ksp=3.1×10-7),现将等体积的CaCl2溶液与Na2SO3溶液混合,若混合前Na2SO3溶液浓度为2×10-3 mol·L-1,则生成沉淀所需CaCl2溶液的最小浓度为__________________。
学法题:通过上题第(2)问的计算,请思考利用溶度积常数(Ksp)进行定量计算,代入离子浓度时需要注意的关键是什么?__________
【答案】 (1). 大于 (2). 6.2×10—4 mol/L (3). 该时刻溶液中离子的浓度,溶液等体积混合时,浓度需要减半。
【解析】
【分析】
溶液沉淀平衡常数为Ksp,对于某沉淀溶解平衡:MmAn(s)mMn+(aq) + nAm-(aq),Ksp=[c(Mn+)]m·[c(Am-)]n,Ksp
越小,越容易沉淀。两溶液混合后,平衡向着更难溶的沉淀方向移动,据此回答问题。
【详解】(1)已知该温度下,Ksp(AgNO2)=2×10-8>Ksp(AgCl)=1.8×10-10,在AgCl和AgNO2饱和溶液中, c(NO2-)> c(Cl-),当将AgCl、AgNO2两饱和溶液混合时,平衡向着更难溶的方向移动,产生AgCl沉淀。加入足量的浓AgNO3溶液时,AgCl沉淀有所增多,但溶液中c(NO2-)大,产生的AgNO2沉淀更多;
(2) =3.1×10-7,等体积混合后SO32-溶液浓度为1×10-3 mol·L-1,生成沉淀时 ,即混合前所需CaCl2溶液的最小浓度为6.2×10—4 mol/L。解题中需要注意:两溶液等体积混合,混合后溶质的物质的量浓度是混合前的一半。
17.方法与规律提炼:
(1)某同学利用原电池装置证明了反应Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能够发生,设计的装置如下图所示。
为达到目的,其中石墨为_________极,甲溶液是____________,证明反应Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能够发生的实验操作及现象是_________________________
(2)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中NO3-的反应原理如图所示。
上图中作负极的物质是___________。正极的电极反应式是______________。
(3)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如下图所示:阴极区的电极反应式为_______________。 电路中转移1 mol电子,需消耗氧气_______L(标准状况)。
(4)KClO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。
写出电解时阴极的电极反应式___________________电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________,其迁移方向是_____________(填a→b或b→a)。
学法题:通过此题的解答,请归纳总结书写电极反应式的方法____
【答案】 (1). 负 (2). FeSO4 或FeCl2溶液 (3). 分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色加深 (4). 铁 (5). NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O (6). Fe3++e-= Fe2+ (7). 5.6L (8). 2H++2e-= H2 ↑ (9). K+ (10). a→b (11). 原电池中先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失;注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。电解池中电极反应式的书写看阳极材料,如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写。
【解析】
【分析】
根据原电池原理,负极发生氧化反应;根据电解池原理,阴极发生还原反应,通过物质的化合价变化判断反应发生原理,阳离子移动方向与电子移动方向相同,据此回答问题。
【详解】(1) 已知电池总反应为反应Ag++Fe2+=Ag+Fe3+,银离子化合价降低,得到电子,作正极,故石墨一侧仅为导电材料,作负极,甲溶液是含Fe2+的溶液,可以为FeSO4 或FeCl2溶液。证明反应能够发生,实际上即证明有Fe3+
生成,实验操作及现象是分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色加深。
(2) 由图可知,电子从铁电极移到外侧,故铁电极失去电子,发生氧化反应,做负极。正极NO3-得到电子变NH4+,NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O;
(3)由题可知,HCl失去电子变为Cl2,发生氧化反应,做阳极。阴极区的电极反应式为Fe3++e-= Fe2+, 外侧Fe2+与氧气反应4Fe2++O2+4H+= 4Fe3++2H2O,电路中转移1 mol电子,需消耗氧气0.25mol,即5.6L(标准状况)。
(4)由图可知, 阴极溶液为KOH,根据阳离子放电顺序H+>K+,即电解时阴极的电极反应式为2H++2e-= H2 ↑。阴极得到电子,阳离子向阴极移动,即电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为K+,其迁移方向是a→b。
归纳电极反应式的书写方法:原电池中先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失;注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。电解池中电极反应式的书写看阳极材料,如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写。
18.以下是一些物质的熔沸点数据(常压):
钾
钠
Na2CO3
金刚石
石墨
熔点(℃)
63.65
97.8
851
3550
3850
沸点(℃)
774
882.9
1850(完全分解产生CO2)
---
4250
金属钠和CO2在常压、890℃发生如下反应:4Na(g)+3CO2(g) 2Na2CO3(1)+C(s,金刚石);△H= —1080.9 kJ/mol
(1)上述反应的平衡常数表达式为________________;若4v正(Na)=3v逆(CO2),反应是否达到平衡________ (选填“是”或“否”)。
(2)若反应在10L密闭容器、常压下进行,温度由890℃升高到1860℃,若反应时间为10min,金属钠的物质的量减少了0.2mol,则10min里CO2的平均反应速率为________________。
(3)高压下有利于金刚石的制备,理由_____________________________________________。
(4)由CO2(g)+4Na(g)=2Na2O(s)+C(s,金刚石) △H= —357.5kJ/mol;则Na2O固体与C(金刚石)反应得到Na(g)和液态Na2CO3(1)的热化学方程式:___________________________
【答案】 (1). : (2). 否 (3). 0.0015mol/(L·min)。 (4). 正反应是体积减小的可逆反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,有利于金刚石的制备。 (5). 3Na 2O (s) + C (s,金刚石)=4Na(g)+Na2CO3(1) △H =-4.2 kJ/mol
【解析】
【分析】
根据方程式书写平衡常数表达式;根据化学反应化学反应速率计算公式求CO2的平均反应速率;根据影响化学平衡移动影响因素判断;根据盖斯定律书写热化学反应方程式。
【详解】(1)金属钠和CO2在常压、890℃发生如下反应:4Na(g)+3CO2(g) 2Na2CO3(1)+C(s,金刚石),该反应的平衡常数表达式为K=。若3v正(Na) =4v逆(CO2) ,该反应达到平衡状态,若4v正(Na)=3v逆(CO2),则该反应不能达到平衡状态;
答案: ;否;
(2)反应时间为10min,金属钠的物质的量减少了0.2mol,则根据方程式可知消耗CO2的物质的量是0.15mol,浓度是 0.015mol/L,因此10min里CO2的平均反应速率为0.015mol/L÷ 10min=0.0015mol/(L·min) ;答案:0.0015mol/(L·min)。
(3)根据方程式4Na(g)+3CO2(g) 2Na2CO3(1)+C(s,金刚石);△H= —1080.9 kJ/mol
可知,正反应是体积减小的可逆反应,因此增大压强,平衡向正反应方向移动,有利于金刚石的制备。答案:正反应是体积减小的可逆反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,有利于金刚石的制备。
(4)根据反应①4Na(g)+3CO2(g) 2Na2CO3(1)+C(s,金刚石);△H= —1080.9 kJ/mol
②CO2(g)+4Na(g)= 2Na2O(s)+C(s,金刚石)△ H =-357.5kJ/mol,则根据盖斯定律可知①-②3即得到6Na 2O (s) + 2C (s,金刚石)=8Na(g)+2Na2CO3(1) △H =-8.4 kJ/mol,所以热化学方程式为:3Na 2O (s) + C (s,金刚石)=4Na(g)+Na2CO3(1) △H =-4.2 kJ/mol。
19.信息筛选:
Ⅰ.某含镍(NiO)废料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质,用此废料提取NiSO4的工艺流程如图1所示:
已知:①SiO2不溶于稀硫酸。
②Ksp(MgF2)=7.4×10-11。
③有关金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如图2所示。
(1)加Na2CO3调节溶液的pH至5,得到废渣2的主要成分是_______________(填化学式)。
(2)Mg能与饱和NH4Cl溶液反应产生NH3,请用化学平衡移动原理加以解释:___(用必要的文字和离子方程式回答)。
(3)已知沉淀前溶液中c(Mg2+)=1.85×10-3 mol·L-1,当除镁率达到99%时,溶液中c(F-)=_________mol·L-1。
(4)在NaOH溶液中用NaClO与NiSO4反应可制得NiO(OH),化学方程式______。
Ⅱ.滴定法是一种重要的定量分析方法,应用范围很广。实验室可通过滴定的方法测定所制硝酸银样品的纯度(杂质不参与反应),测定过程如下,已知:Ag++SCN-=AgSCN↓(白色)。
(1)称取2.000g制备的硝酸银样品,加水溶解,定容到100mL。溶液配制过程 中所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外还有_____________________________。
(2)准确量取25.00mL溶液,酸化后滴入几滴铁铵钒[NH4Fe(SO4)2]溶液作指示剂,再用0.100mol·L-1NH4SCN标准溶液滴定。滴定终点的实验现象为__________。
(3)若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定过程中该气泡消失,则所测硝酸银的质量分数________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
【答案】 (1). Fe(OH)3、Al(OH)3 (2). NH4Cl水解产生H+,NH4++H2ONH3·H2O+H+,Mg与H+反应产生H2,使c(H+)减小,促进上述平衡向右移动,生成的NH3·H2O部分分解产生NH3,总反应的离子方程式为Mg+2NH4+=Mg2++2NH3↑+H2↑ (3). 2.0×10-4 (4). 2NiSO4+NaClO+4NaOH=2Na2SO4+NaCl+2NiO(OH)+H2O (5). 100mL容量瓶、胶头滴管 (6). 滴入一滴标准溶液,溶液变为红色,且30秒内不褪色 (7). 偏高
【解析】
【分析】
含镍(NiO)废料中有FeO、Al2O3、MgO、SiO2等杂质,加入硫酸后,SiO2不反应为废渣1,其余成分转化为Fe2+、Al3+、Mg2+浸取混合液,加入H2O2后,Fe2+被氧化为Fe3+,加入碳酸钠调整溶液酸碱度,根据沉淀图像可知,废渣2为氢氧化铁和氢氧化铝。
【详解】(1)根据沉淀图像可知,加Na2CO3调节溶液的pH至5时,Fe3+和Al3+已完全沉淀,得到废渣2的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3。
(2)Mg能与饱和NH4Cl溶液反应产生NH3,NH4Cl水解产生H+,NH4++H2ONH3·H2O+H+,Mg与H+反应产生H2,使c(H+)减小,促进上述平衡向右移动,生成的NH3·H2O部分分解产生NH3,总反应的离子方程式为Mg+2NH4+=Mg2++2NH3↑+H2↑。
(3)已知 ,当除镁率达到99%时,即可视为完全沉淀时,溶液中c(F-)= mol·L-1。
(4)由氧化还原反应原理可知,2NiSO4+NaClO+4NaOH=2Na2SO4+NaCl+2NiO(OH)+H2O
Ⅱ. (1)配制溶液时,所需要的玻璃仪器有量筒、100mL容量瓶、胶头滴管。
(2) 已知反应为Ag++SCN-=AgSCN↓(白色),则滴定到终点时,标准液中的SCN-有剩余,与铁铵钒[NH4Fe(SO4)2]溶液中的Fe3+反应溶液变为红色,现象为滴入一滴标准溶液,溶液变为红色,且30秒内不褪色。
(3)若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定过程中该气泡消失,则滴定过程中的标准液实际用量偏大,所测硝酸银的质量分数偏高。