2018-2019学年湖北省沙市中学高二下学期期中考试化学试题 解析版

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2018-2019 学年湖北省沙市中学高二下学期期中考试化学试题 解析版 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Al-27 Si-28 S-32 C1-35.5 Mn-55 Fe-56 Cu-64 Zn-65 Ga-70 As-75 Ag-108 Ba-137 一、选择题（共 16 小题，每小题 3 分，每题只有一个选项符合题意。） 1.2018 年是“2025 中国制造”启动年，而化学与生活生产社会可持续发展密切相关。下列有 关化学知识的说法错误的是（ ） A. 高铁车厢大部分材料是铝合金，具有强度大、质量轻、抗腐蚀能力强等优点 B. 钾—钠合金可用于原子反应堆的导热剂钾与钠都属于短周期主族元素 C. 高纯二氧化硅广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路” D. 我国发射的“北斗组网卫星”所使用的碳纤维，是一种非金属材料 【答案】B 【解析】 【详解】A.铝密度小，铝氧化产生的氧化铝非常致密，对合金起到保护作用，因此形成的合 金具有强度大、质量轻、抗腐蚀能力强等优点，A 正确； B.钠钾合金熔点低，具有良好的导热、导电性，可以作为原子反应堆的导热剂，但钾属于长 周期主族元素，B 错误； C.高纯二氧化硅由于可以使光线全反射，因此广泛用于制作光导纤维，由于 SiO2 是酸性氧化 物，与碱会发生反应产生可溶性硅酸盐，因此光导纤维遇强碱会“断路”，C 正确； D.碳纤维是碳的一种单质，属于非金属材料，D 正确； 故合理选项是 B。 2.下列说法正确的是（ ） A. 一般来说，周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大 B. 同一原子中，2p、3p、4p 能级的轨道数依次增多 C. 2p 和 3p 轨道形状均为哑铃形，能量也相等 D. p 能级能量一定比 s 能级的能量高 【答案】A 【解析】 【详解】A.元素的电负性表示元素的原子吸引电子能力大小，在周期表中从左到右，元素的 非金属性逐渐增大，电负性逐渐变大，A 正确； B.同一原子的不同能层的同一能级含有的轨道数相同，所以 2p、3p、4p 能级的轨道数是相同 的，B 错误； C.同一能级的形状相同，由于能层不同，因此含有的能量也不相同，C 错误； D.同一能层中 p 能级能量一定比 s 能级的能量高，但若是不同能层，高能层的 s 能级的能量 比低能层的 p 能级的能量高，D 错误； 故合理选项是 A。 3.PH3 一种无色剧毒气体，其分子结构和 NH3 相似，但 P—H 键键能比 N—H 键键能低。下列判 断错误的是（ ） A. PH3 分子呈三角锥形 B. PH3 分子是极性分子 C. PH3 沸点低于 NH3 沸点，因为 P—H 键键能低 D. PH3 分子稳定性低于 NH3 分子，是因为 N—H 键键能高 【答案】C 【解析】 试题分析：A．PH3 分子结构和 NH3 相似，NH3 是三角锥型，故 PH3 也是三角锥型，故 A 正确； B．PH3 分子结构是三角锥型，正负电荷重心不重合，为极性分子，故 B 正确；C．NH3 分子之 间存在氢键，PH3 分子之间为范德华力，氢键作用比范德华力强，故 NH3 沸点比 PH3 高，故 C 错误；D．P-H 键键能比 N-H 键键能低，故 N-H 更稳定，化学键越稳定，分子越稳定，故 D 正 确；故选 C。 考点：考查空间结构、氢键、键能与性质关系等。 4.下列各组物质的分类或归类正确的是（ ） A. 电解质：明矾、盐酸、纯碱 B. 同位素：1H2、2H2、3H2 C. 同素异形体：C60、金刚石、石墨 D. 放热反应：盐酸与氢氧化钠、碳酸钙高温分解、甲烷燃烧 【答案】C 【解析】 【详解】A.盐酸是混合物，不是电解质，A 错误； B. 1H2、2H2、3H2 是氢元素 三种同位素原子形成的分子，不是同位素原子，B 错误； C.C60、金刚石、石墨是 C 元素的三种不同的单质，它们属于同素异形体，C 正确； D.碳酸钙高温分解反应是吸热反应，D 错误； 故合理选项是 C。 5.下列关于晶体的描述不正确的是（ ） A. 在 NaCl 晶体中，每个 Na＋周围与其距离最近的 Na＋有 12 个 B. 晶胞是晶体中最小的结构重复单元 C. 离子晶体的晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大 D. 在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子 【答案】D 【解析】 【详解】A.在 NaCl 晶体中，每个 Na＋周围与其距离最近的 Na＋的个数(3×8)÷2=12 个，A 正 确； B.晶胞是能够反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学结构特征的平行六面体最小单 元，B 正确； C.离子键与电荷成正比，与离子半径成反比，所以离子晶体的晶格能越大离子键就越强，形 成的离子晶体越稳定，熔点越高，硬度越大，C 错误； D.在晶体中只要有阳离子,不一定有阴离子，如金属晶体中只有阳离子，待负电荷的微粒是自 由电子，D 错误； 故合理选项是 D。 6.我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中 HCHO 的氧化，其反应如下：HCHO ＋O2 CO2＋H2O。下列有关说法正确的是（ ） A. HCHO 含有的官能团为羧基 B. CO2 分子是由极性键形成的极性分子 C. HCHO 分子中既含 σ 键又含 π 键 的 D. 每生成 18 g H2O 消耗 22.4 L O2 【答案】C 【解析】 【详解】A. HCHO 含有的官能团为醛基，A 错误； B.CO2 分子中的碳氧双键是极性共价键，由于两个共价键排列对称，分子中正负电荷的重心重 合，因此该分子是由极性键形成的非极性分子，B 错误； C.HCHO 分子中的 C-H 键是 σ 键，碳氧双键中一个是 σ 键，一个是 π 键，所以既含 σ 键又 含 π 键，C 正确； D.缺少条件，不能确定 O2 的体积，D 错误； 故合理选项是 C。 7.设 NA 为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是（ ） A. 常温常压下，7.8 g 苯分子中含有的碳碳双键数目为 0.3NA B. 14g 用于考古测年的 14C 原子中含中子数为 8NA C. 在一定条件下 lmolN2 与 3molH2 反应生成的 NH3 分子数小于 2NA D. 1 mol SiO2 晶体中，含有 Si−O 键的数目为 4NA 【答案】A 【解析】 【详解】A.苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的化学键，不含有 碳碳双键，A 错误； B.14C 原子中含有 6 个质子，8 个中子，14g14C 原子的物质的量是 1mol，其中含有的中子数为 8NA， B 正确； C.N2 与 H2 生成 NH3 的反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以在一定条件下 lmolN2 与 3molH2 反应生成的 NH3 分子数小于 2NA，C 正确； D.在 SiO2 晶体中，每个 Si 原子与相邻的 4 个 O 原子形成共价键，所以 1 mol SiO2 晶体中，含 有 Si−O 键的数目为 4NA，D 正确； 故合理选项是 A。 8.下列关于 2­甲基­1­丁烯[CH2=C(CH3)CH2CH3]的说法错误的是（ ） A. 与 1-丁烯(CH2=CHCH2CH3)互为同系物 B. 官能团有甲基、碳碳双键 C. 该有机物的所有碳原子可能共平面 D. 与环戊烷( )互为同分异构体 【答案】B 【解析】 【详解】A.2­甲基­1­丁烯与 1-丁烯结构相似，在分子组成上相差一个 CH2 原子团，因此二者 互为同系物，A 正确； B. 2­甲基­1­丁烯的官能团是碳碳双键，B 错误； C.乙烯是平面分子，该有机物中与不饱和 C 原子连接的甲基 C 原子及乙基中的 CH2 原子在乙烯 平面上，以 CH2 的 C 原子为研究对象，与之连接的 2 个 C 原子与该 C 原子可能在同一个平面上， 有可能是所有碳原子共平面，C 正确； D.2­甲基­1­丁烯与与环戊烷分子式相同，结构不同，因此二者互为同分异构体，D 正确； 故合理选项是 B。 9.下列有机物描述正确的是（ ） A. 含有苯环的有机物属于芳香烃 B. (CH3)2CH(CH2)2CH(C2H5)(CH2)2CH3 的名称是 2-甲基-5-乙基辛烷 C. 命名为 2-乙基丙烷 D. CH2=CH2 和 在分子组成上相差一个 CH2，两者互为同系物 【答案】B 【解析】 【详解】A.含有苯环的有机物属于芳香族化合物，A 错误； B.根据物质的系统命名方法可知(CH3)2CH(CH2)2CH(C2H5)(CH2)2CH3 的名称是 2-甲基-5-乙基辛 烷，B 正确； C.该化合物分子中最长的碳链为主链，该物质名称为 2-甲基丁烷，C 错误； D.前者是烯烃，含有碳碳双键，后者是环丙烷，因此二者结构不相似，所以不能称为同系物， D 错误； 故合理选项是 B。 10.下列有关同分异构体的叙述中正确的是（ ） A. 甲苯苯环上的一个氢原子被含 3 个碳原子的烷基取代，所得产物有 6 种 B. 新戊烷的二氯代物只有 1 种同分异构体 C. 分子组成是 C4H9Br 的同分异构体有 5 种 D. 同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的唯一原因 【答案】A 【解析】 【详解】A.甲苯苯环上有三种不同位置的 H 原子，含 3 个碳原子的烷基有 2 种不同结构，因 此若一个氢原子被含 3 个碳原子的烷基取代，所得产物有 3×2=6 种，A 正确； B.新戊烷只有 1 种位置的 H 原子，其二氯代物中 2 个 Cl 原子可以在同一个 C 原子上，也可以 在两个不同的 C 原子上，所以有 2 种同分异构体，B 错误； C.C4H9Br 可看作是 C4H10 分子的 H 原子被 Br 原子取代，C4H10 有 2 种结构，共有 4 种不同的位 置，所以组成是 C4H9Br 的同分异构体有 4 种，C 错误； D.碳原子成键方式的多样性和有机物存在同分异构现象，D 错误； 故合理选项是 A。 11.下列说法不正确的是（ ） A. 常温下，在 0.1 mol·L－1 的 HNO3 溶液中，由水电离出的 c(H＋)＜ B. 浓度为 0.1 mol·L－1 的 NaHCO3 溶液：c(H2CO3)＞c(CO32-) C. 25 ℃时，AgCl 固体在等物质的量浓度的 NaCl、CaCl2 溶液中的溶度积相同 D. 冰醋酸中逐滴加水，溶液的导电性、醋酸的电离程度、pH 均先增大后减小 【答案】D 【解析】 【详解】A.硝酸电离出的 H+抑制水的电离，所以水电离出的 c(H+)< ，故 A 正确； B.NaHCO3 溶液呈碱性，因为碳酸氢根离子水解程度大于电离程度，所以 c(H2CO3)>c(CO32－)， 故 B 正确； C.溶度积常数只与温度有关，温度不变，溶度积常数不变，与浓度无关，故 C 正确； D.冰醋酸中逐滴加水，促进醋酸电离，醋酸电离程度增大，随着水的加入，溶液中氢离子浓 度先增大后减小，所以溶液导电能力先增大后减小，溶液的 pH 先减小后增大，故 D 错误； 故选 D。 【点睛】解决本题的关键是要知道酸、碱或强酸酸式盐抑制水的电离；溶度积常数只与温度 有关，温度不变，溶度积常数不变，与浓度无关。 12.由下列实验及现象不能推出相应结论的是( ) 实验 现象 结论 A 向含有酚酞的 Na2CO3 溶液中加入少量 BaCl2 固体 观察到红色变浅 证明 Na2CO3 溶液中存 在水解平衡 B 室温下，用 pH 试纸测 0.1 mol/L NaHSO3 溶液 的 pH pH 约为 5 HSO3-电离大于水解 C 向浓度均为 0.1mol·L-1 的 NaCl 和 Na2SiO3 溶液中分别滴加酚酞 NaCl 溶液不变色， Na2SiO3 溶液变成红 色 非金属性：SiGa-N，键长越长，共价键的结合的牢固程度就越强，断裂共价键使物质熔化、气化 需要的能量就越高，即物质的熔沸点越高，所以 GaAs 熔点低于 GaN； (5)Ga 原子周围与之距离最近写相等的 As 原子有 4 个，形成正四面体结构，Ga 处于正四面体 的中心。四面体棱长即为 Ga 之间的最短距离，由几何知识可知二者距离等于晶胞体对角线长 度的 倍，晶胞中 Ga 原子数目为 4、As 原子数目=8× +6× =4，故晶胞质量=4× 的 g，设晶胞棱长为 a pm，则：4× g=ρg•cm-3×(a×10-10cm)3，解得 a= ×1010，故 GaAs 晶胞中 Ga 之间的最短距离= × ×1010pm。 【点睛】本题考查了物质结构与性质的知识，涉及元素在周期表的位置、核外电子排布、原 子的杂化、微粒的空间构型、等电子体及晶体类型与性质的关系等。(5)中计算为易错点和难 点，需学生有一定的空间想象力和数学分析与计算能力，掌握物质的质量、密度的计算方法。 18.X、Y、Z、M、W 是原子序数依次增大的前四周期元素，X 元素原子核外有三个能级，各能 级电子数相等，Y 的单质在空气中燃烧生成一种淡黄色的固体；Z 元素原子的最外层电子数比 次外层电子数少 2，M 原子外围电子排布式为 3dn4sn；W 的内层电子已全充满，最外层只有 2 个电子。 请回答下列问题： （1）X 元素在周期表中的位置是____；W2+离子的外围电子排布式为___。 （2）X 能与氢、氮、氧三种元素构成化合物 XO(NH2)2，其中 X 原子和 N 原子的杂化方式为分 别为___、___，该化合物分子中的 π 键与 σ 键的个数之比是____；该物质易溶于水的主要 原因是___。 （3）已知 Be 和 Al 元素处于周期表中对角线位置，化学性质相似，请写出 Y 元素与 Be 元素 两者相应 最高价氧化物对应水化物相互反应的化学方程式：____。 （4）M 晶体的原子堆积方式为六方堆积(如图所示)，则晶体中 M 原子的配位数是___。某 M 配 合物的化学式是[M(H2O)5Cl]Cl2·H2O，1 mol 该配合物中含配位键的数目是____。 （5）Y 离子和 Z 离子比较，半径较大的是___(填离子符号)，元素 Y 与元素 Z 形成的晶体的晶 胞结构是如图所示的正方体，每个 Y 离子周围与它最近的 Y 离子有___个。 的 【答案】 (1). 第二周期ⅣA 族 (2). 3d10 (3). sp2 (4). sp3 (5). 1∶7 (6). CO(NH2)2 能与水分子间形成氢键 (7). Be(OH)2+2NaOH=Na2BeO2+2H2O (8). 12 (9). 6×6.02×1023 (10). S2- (11). 6 【解析】 【分析】 X、Y、Z、W 是元素周期表前四周期中常见的元素，X 的基态原子核外的三个能级上电子数相 等，原子核外电子排布为 1s22s22p2，则 X 为 C 元素；Y 的单质在空气中燃烧生成一种淡黄色 的固体，则 Y 为 Na 元素，淡黄色固体是 Na2O2；Z 元素原子的最外层电子数比次外层电子数少 2 个，原子只能有 3 个电子层，最外层电子数为 6，则 Z 为 S 元素；M 原子外围电子排布式为 3dn4sn，由于 4s 能级最大容纳 2 个电子，且 3d 能级容纳电子，n=2，则 M 为 Ti；W 的内层电 子已全充满，最外层只有 2 个电子，原子序数大于硫，只能处于第四周期，原子核外电子数 为 2+8+18+2=30，W 为 Zn，据此解答。 【详解】综上所述可知 X 是 C；Y 是 Na；Z 是 S；W 是 Zn。 (1)X 为 C 元素，C 原子核外有 2 个电子层,最外层有 4 个电子，因此 C 元素处于周期表中第二 周期ⅣA 族，Zn 是 30 号元素，Zn2+离子的外围电子排布式为 3d10； (2)碳能与氢、氮、氧三种元素构成化合物 CO(NH2)2，分子中 C 与 O 形成 C=O 双键，C 原子与 N 原子形成 C-N 单键，N 原子与 H 原子之间形成 N-H 单键，分子中 C 原子成 3 个 σ 键，没有孤 电子对，所以 C 原子采取 sp2 杂化，N 原子成 3 个 σ 键、有 1 对孤电子对，因此 N 原子采取 sp3 杂化，该化合物分子中有 1 个 π 键、7 个 σ 键，π 键与 σ 键数目之比为 1：7，CO(NH2)2 能 与水分子间形成氢键，因此该物质易溶于水； (3)Be 和 Al 元素处于周期表中对角线位置，化学性质相似，则 Be(OH)2 与 NaOH 反应生成 Na2BeO2 与 H2O，反应方程式为：Be(OH)2+2NaOH=Na2BeO2+2H2O； (4)M 晶体的原子堆积方式为六方密堆积，以轴线原子研究，层内有 6 个原子相邻；上、下两 层各有 3 个原子与之相邻，所以配位数为 12，某 M 配合物化学式是[M(H2O)5Cl]Cl2•H2O，M 离 子与 H2O、Cl-形成配位键，1mol 该配合物中含配位键为 6mol，含有配位键的数目是 6×6.02×1023； (5)离子核外电子层数越多，离子半径越大，S2-离子比 Na+离子多一个电子层，所以离子半径： S2->Na+； 晶胞中黑色球数目为 8，白色球数目为 8× +6× =4，故化学式为 Na2S，黑色球为 Na+、白色 球为 S2-；在一个晶胞中与该 Na+距离最近的 Na+有 3 个，在该 Na+周围的上、下、前、后、左、 右，所以每个 Na+离子周围与它最近的 Na+离子有 6 个。 【点睛】本题考查了物质结构的知识，涉及核外电子排布、杂化方式、氢键、配合物、晶胞 结构及计算，侧重对晶胞计算的考查，对学生的空间想象与数学计算有一定的要求。 19.碱性锌锰电池是日常生活中消耗量最大的电池，其构造如图所示。放电时总反应为： Zn+2H2O+2MnO2=Zn(OH)2+2MnOOH。 从废旧碱性锌锰电池中回收 Zn 和 MnO2 的工艺如图所示： 回答下列问题： (1)MnOOH 中，Mn 元素的化合价为_________。 (2)“还原焙烧”过程中，高价金属化合物被还原为低价氧化物或金属单质(其中 MnOOH、MnO2 被还原成 MnO)，主要原因是“粉料”中含有_________。 (3)“净化”是为了除去浸出液中的 Fe2＋，方法是：加入______(填化学式)溶液将 Fe2＋氧化 为 Fe3＋，再调节 pH 使 Fe3＋沉淀完全。常温下，已知浸出液中 Mn2＋、Zn2＋的浓度约为 0.1 mol/L，根据下列数据计算，调节 pH 的合理范围是______至__________。(离子浓度小于 1×10 －5 mol/L 即为沉淀完全) 化合物 Mn(OH)2 Zn(OH)2 Fe(OH)3 Ksp 近似值 10－13 10－17 10－38 (4)“电解”时，阳极的电极反应式为_________。本工艺中应循环利用的物质是_______(填 化学式)。 (5)若将“粉料”直接与盐酸共热反应后过滤，滤液的主要成分是 ZnCl2 和 MnCl2，且生成一种 黄绿色气体，“粉料”中的 MnOOH 与盐酸反应的化学方程式为__________。 【答案】 (1). ＋3 (2). C (3). H2O2(或 KMnO4) (4). 3 (5). 6 (6). Mn2 ＋-2e－+2H2O=MnO2＋4H＋ (7). H2SO4 (8). 2MnOOH+6HCl Cl2↑+2MnCl2+4H2O 【解析】 【分析】 (1)根据化合价代数和为 0 计算； (2-4)废旧碱性锌锰电池粉料中含有碳具有还原性，“还原焙烧”过程中，碳将高价金属化合 物被还原为低价氧化物或金属单质(其中 MnOOH、MnO2 被还原成 MnO)，后用硫酸溶解铁、锌和 MnO 得到 MnSO4 溶液和少量 Fe2+、Zn2+，净化过程中加入 H2O2 溶液将少量 Fe2+氧化为 Fe3+，再 调节 pH 使 Fe3+完全沉淀，最终得到 MnSO4 溶液和 Zn2+，电解阳极 Mn2+失电子发生氧化反应生 成 MnO2，阴极 Zn2+得电子发生还原反应生成 Zn，废电解液为硫酸，据此分析解答； (5)根据 MnOOH 具有氧化性，与盐酸发生氧化还原反应书写化学方程式。 【详解】(1)根据化合价代数和为 0，在 MnOOH 中，O 为-2 价，H 为+1 价，所以 Mn 元素的化合 价为+3 价； (2)废旧碱性锌锰电池粉料中含有碳具有还原性，“还原焙烧”过程中，单质碳将高价金属化 合物被还原为低价氧化物或金属单质（其中 MnOOH、MnO2 被还原成 MnO）； (3)“净化”是为了除去浸出液中的 Fe2+，利用 H2O2 溶液具有氧化性将 Fe2+氧化为 Fe3+，再由 Mn(OH)2、Zn(OH)2 的 Ksp 近似值可求得 Mn2+，Zn2+开始沉淀时的氢氧根浓度分别为 =10-6， =10-8，即 Mn2+，Zn2+开始沉淀时的 pH 分别为 8 和 6，而 Fe(OH)3 沉淀完全 时的氢氧根浓度为 =10-11，Fe(OH)3 沉淀完全时的 pH 为 3，所以调节 pH 的合理范围 是 3—6，使 Fe3+完全沉淀，Mn2+，Zn2+不沉淀； (4)电解时，阳极上 Mn2+失电子发生氧化反应，与溶液中的水发生反应生成 MnO2 和水，则阳极 的电极反应式为 Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；在阴极上溶液中的 Zn2+得电子发生还原反应生成单 质 Zn，废电解液为硫酸，因此本工艺中应循环利用的物质是 H2SO4； (5)“粉料”中的 MnOOH 具有氧化性，与盐酸发生氧化还原反应，产生 MnCl2、Cl2、H2O，根据 电子守恒、原子守恒，可得该反应的化学方程式为 2MnOOH+6HCl 2MnCl2+Cl2↑+4H2O。 【点睛】本题考查了化合物中元素化合价的确定、溶度积常数的应用、反应条件的控制、电 解原理、氧化还原反应及混合物的分离和提纯的知识，侧重考查学生对知识的综合运用能力， 知道流程图中各个步骤发生的反应、基本操作是解题关键。 20.利用化学原理对废气、废水进行脱硝、脱碳处理，可实现绿色环保、废物利用，对构建生 态文明有重要意义。 Ⅰ．脱硝： (1)H2 还原法消除氮氧化物 已知：N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g) ΔH1=+133 kJ/mol H2O(g)=H2O(l) ΔH2=－44 kJ/mol H2 的燃烧热 ΔH3=－285.8 kJ/mol 在催化剂存在下，H2 还原 NO2 生成水蒸气和氮气的热化学方程式为__________。 (2)用 NH3 催化还原法消除氮氧化物，发生反应： 4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(l)　ΔH<0 相同条件下，在 2L 恒容密闭容器中，选用不同催化剂，产生 N2 的量随时间变化如图所示。 ①计算 0～4 分钟在 A 催化剂作用下，反应速率 v(NO)=____。 ②下列说法正确的是____。 A.该反应的活化能大小顺序是：Ea(A)>Ea(B)>Ea(C) B.增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数 C.单位时间内 H－O 键与 N－H 键断裂的数目相等时，说明反应已达到平衡 D.若反应在恒容绝热的密闭容器中进行，当 K 值不变时，说明已达到平衡 (3)利用原电池反应可实现 NO2 的无害化，总反应为 6NO2+8NH3=7N2+12H2O，电解质溶液为 NaOH 溶液，工作一段时间后，该电池正极区附近溶液 pH_____(填“增大”“减小”或“不变”)， 负极的电极反应式为________。 Ⅱ．脱碳： (4)用甲醇与 CO 反应生成醋酸可消除 CO 污染。常温下，将 a mol/L 醋酸与 b mol/L Ba(OH)2 溶 液等体积混合，充分反应后，溶液中存在 2c(Ba2+)=c(CH3COO-)，忽略溶液体积变化，计算醋 酸的电离常数 Ka=________(用含 a、b 的代数式表示)。 【答案】 (1). 4H2(g)＋2NO2(g)= N2(g)＋4H2O(g) ΔH=-1100.2 kJ/mol (2). 0.375 mol/(L·min) (3). CD (4). 增大 (5). 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O (6). ×10-7mol/L 【解析】 【分析】 (1)依据热化学方程式和盖斯定律计算所得热化学方程式； (2)①已知在 A 催化剂作用下，4min 时氮气为 2.5mol，则消耗的 NO 为 3mol，根据 v(NO)= 计算； ②A.相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低； B.改变压强，活化分子百分数不变； C.单位时间内 H-O 键断裂表示逆速率，N-H 键断裂表示正速率，正逆速率相同则反应已经达到 平衡； D.该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，则 K 会减小； (3)正极上是二氧化氮得到电子发生还原反应，负极上是氨气失电子发生氧化反应，结合电极 反应分析判断； (4)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 K 的定义计算。 【详解】Ⅰ． 已知：H2 的燃烧热为 285.8kJ/mol， ① H2(g)+ O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol， ② N2(g)+2O2(g)=2NO2(g) △H=+133 kJ/mol ③ H2O(g)=H2O(l) △H=-44 kJ/mol 根据盖斯定律，①×4-②-③×4，在催化剂存在下，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) ΔH=-1100.2 kJ/mol； (2)①已知在 A 催化剂作用下 4min 时氮气为 2.5mol，则消耗 NO 为 3mol，所以 v(NO)=的 =0.375 mol/(L·min)； ②A.相同时间内生成的氮气的物质的量越多，则反应速率越快，活化能越低，所以该反应的 活化能大小顺序是：Ea(A)＜Ea(B)＜Ea(C)，A 错误； B.增大压强能使反应速率加快，是因为增大了活化分子数，但反应物的活化分子百分数不变， B 错误； C.单位时间内 H-O 键断裂表示逆速率，N-H 键断裂表示正速率，单位时间内 H-O 键与 N-H 键断 裂的数目相等时，则消耗的 NH3 和消耗的水的物质的量之比为 4：6，则正逆速率之比等于 4： 6，说明反应已经达到平衡状态，C 正确； D.该反应为放热反应，恒容绝热的密闭容器中，反应时温度会升高，当温度不变时，说明反 应已经达到平衡，D 正确； 故合理选项是 CD； (3)发生的总反应方程式为 6NO2+8NH3=7N2+12H2O，在正极上，NO2 得到电子发生还原反应，电 极反应为：2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-，根据电极反应式可知：该电池正极区附近溶液 c(OH-)中的， 溶液的 pH 增大；在负极上 NH3 失电子发生氧化反应，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-=6H2O+N2； (4)反应平衡时，2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L，据电荷守恒可知：c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L， 溶液呈中性，则醋酸电离平衡常数为 K= = = ×10-7mol/L。 【点睛】本题考查了物质的量随时间的变化曲线、反应热与焓变的应用、电解原理、化学平 衡常数及化学反应速率的计算等知识，明确化学平衡及其影响为解答关键，试题知识点较多、 综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及综合应用能力。