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2022-2023学年湖南省长沙市雅礼中学高二上学期第一次月考化学试题含解析
展开湖南省长沙市雅礼中学2022-2023学年高二上学期第一次月考化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.常温下,下列事实能说明HClO是弱电解质的是
A.HClO在光照条件下易分解成HCl和O2
B.0.01mol/L HClO溶液的c(ClO-)<0.01mol/L
C.NaClO的电离方程式:NaClO=Na++ClO-
D.HClO与Na2SO3溶液反应,可以得到Na2SO4
【答案】B
【详解】A.HClO在光照条件下易分解成HCl和O2,表明HClO具有不稳定性,A不符合题意;
B.0.01mol/L HClO溶液的c(ClO-)<0.01mol/L,表明HClO只发生部分电离,则其为弱电解质,B符合题意;
C.NaClO的电离方程式:NaClO=Na++ClO-,表明NaClO是强电解质,不能说明HClO是强电解质还是弱电解质,C不符合题意;
D.HClO与Na2SO3溶液反应,可以得到Na2SO4,表明HClO具有强氧化性,D不符合题意;
故选B。
2.下列事实与对应的方程式不符合的是
A.自然界正常雨水pH=5.6是因为:H2O+CO2H2CO3,H2CO3H++HCO
B.用CH3COOH溶液和NaOH溶液反应测定中和热:CH3COOH(aq)+NaOH(aq) = CH3COONa(aq)+H2O(l) kJ·mol-1
C.甲烷的燃烧热为890.3 kJ·mol-1,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为:CH4(g)+2O2(g) =CO2(g) +2H2O(g) ΔH= -890.3 kJ/mol
D.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸混合出现浑浊:S2O+2H+=S↓+SO2↑+H2O
【答案】C
【详解】A.自然界正常雨水pH=5.6是因为水中溶解了二氧化碳,并反应生成碳酸,其方程式是H2O+CO2H2CO3,H2CO3H++HCO,A选项相符;
B.25℃和101kPa下,强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol H2O时,放出57.3kJ的热量。用CH3COOH溶液和NaOH溶液反应测定中和热,由于醋酸是弱酸,电离过程吸热,所以中和反应反应热数值小于57.3kJ·mol-1,反应方程式是CH3COOH(aq)+NaOH(aq) = CH3COONa(aq)+H2O(l) kJ·mol-1,B选项相符;
C.101kPa时,1 mol 纯物质完全燃烧生成指定产物时放出的热量,为燃烧热,指定的产物中碳元素变为CO2(g),氢元素变为H2O(l),硫元素变为SO2(g),氮元素变为N2(g)等,所以甲烷燃烧的热化学方程式是CH4(g)+2O2(g) =CO2(g) +2H2O(l) ΔH= -890.3 kJ/mol,C选项错误,不相符;
D.硫代硫酸钠在酸性条件下不稳定,发生歧化反应,生成硫单质,溶液变浑浊,反应方程式是S2O+2H+=S↓+SO2↑+H2O,D选项相符;
故答案选C。
【点睛】注意,ΔH的大小比较是带正负号的数值大小比较。
3.常温下,下列各组离子一定能在指定溶液中大量共存的是
A.pH=1的溶液:Ag+、Al3+、Cl-、
B.加入Al能放出H2的溶液中:Cl-、、、K+
C.水电离产生的c(OH-)=10−12 mol·L−1的溶液:K+、Fe2+、、
D.=10−12的溶液:、Cu2+、、Cl-
【答案】D
【详解】A.pH=1的溶液中,Ag+与Cl-、都能反应生成沉淀,不能大量共存,A不符合题意;
B.加入Al能放出H2的溶液可能呈酸性,也可能呈碱性,在碱性溶液中,不能大量存在,B不符合题意;
C.水电离产生的c(OH-)=10−12 mol·L−1的溶液中,水的电离受到抑制,则溶液可能呈酸性,也可能呈碱性,在酸性溶液中,Fe2+与不能大量存在,在碱性溶液中,Fe2+不能大量存在,C不符合题意;
D.=10−12的溶液中,c(H+)=0.1mol/L,则、Cu2+、、Cl-都能大量存在,D符合题意;
故选D。
4.某密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0。如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系,t2、t3、t5时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是
A.t2时加入催化剂 B.t3时降低了温度
C.t5时增大了压强 D.t4~t5时间内转化率一定最低
【答案】A
【详解】A.由图可知,t2时刻,改变条件,正、逆反应速率同等程度增大,平衡不移动,该反应正反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应移动,不可能是改变压强,故改变条件为使用催化剂,故A正确;
B.t3时刻,改变条件,正、逆反应速率降低,且正反应速率降低更多,平衡向逆反应移动,该反应正反应是放热反应,温度降低,平衡向正反应移动,故不可能为降低温度,故B错误;
C.t5时刻,改变条件,正、逆反应速率都增大,且逆反应速率增大更多,平衡向逆反应移动,该反应正反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应移动,不可能是改变压强,该反应正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应移动,故改变条件为升高温度,故C错误;
D.t2时刻,使用催化剂,平衡不移动,X的转化率不变,t3时刻,平衡向逆反应移动,X的转化率减小,t5时刻,升高温度,平衡向逆反应移动,X的转化率降低,则t6之后转化率更低,故D错误;
本题答案选A。
5.用尿素水解生成的NH3催化还原,是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g) 4N2(g)+6H2O(g),下列说法正确的是
A.上述反应ΔS<0
B.上述反应平衡常数
C.上述反应中消耗2mol NH3,转移电子的数目为3×6.02×1023
D.实际应用中,加入尿素的量越多,柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小
【答案】B
【详解】A.由方程式可知,该反应是一个气体分子数增大的反应,即熵增的反应,反应△S>0,故A错误;
B.由方程式可知,反应平衡常数,故B正确;
C.由方程式可知,反应每消耗4mol氨气,反应转移12mol电子,则反应中消耗1mol氨气转移电子的数目为3mol×4××6.02×1023=3×6.02×1023,故C错误;
D.实际应用中,加入尿素的量越多,尿素水解生成的氨气过量,柴油机车辆排放的氨气对空气污染程度增大,故D错误;
故选B。
6.常温下,pH均为2、体积均为V0的HA、 HB、HC三种酸溶液,分别加水稀释至体积为V,溶液pH随的变化关系如图所示,下列叙述错误的是
A.酸性:HB>HA
B.水的电离程度:b点<c点
C.酸的物质的量浓度:b点<a点
D.当=3时,三种溶液同时升高温度,减小
【答案】B
【分析】常温下,pH均为2、体积均为V0的HA、 HB、HC三种酸溶液稀释1000倍后,=3,此时溶液的pH:HA<HB<HC,则表明相同浓度时酸性HA<HB<HC。
【详解】A.由分析可知,酸性:HB>HA,A正确;
B.b、c两点,溶液的pH=4,则酸电离产生的c(H+)相同,对水电离的影响相同,所以水的电离程度:b点=c点,B错误;
C.因为酸性HA<HB,所以pH=2时,两种酸的浓度:HA>HB,稀释相同倍数后,酸的物质的量浓度:b点<a点,C正确;
D.当=3时,三种溶液中酸的酸性HA<HB<HC,同时升高温度,酸性越弱,温度对电离程度的促进作用越大,酸根离子浓度增大的越多,所以减小,D正确;
故选B。
7.可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)的v-t图像如图甲所示,若其他条件都不变,只是在反应前加入合适的催化剂,其v-t图像如图乙所示。 下列说法正确的是
①a1=a2②a1<a2 ③b1=b2④b1<b2 ⑤t1>t2 ⑥t1=t2
⑦两图中阴影部分面积相等 ⑧图乙中阴影部分面积更大
A.②④⑤⑦ B.②④⑥⑧ C.②③⑤⑦ D.②③⑥
【答案】A
【详解】①加入催化剂,反应速率加快,则a1<a2,①项错误;
②加入催化剂,反应速率加快,则a1<a2,②项正确;
③加入催化剂,反应达平衡时其反应速率也快,则b1<b2,③项错误;
④加入催化剂,反应达平衡时其反应速率也快,则b1<b2,④项正确;
⑤加入催化剂,反应速率加快,达到平衡时所用时间缩短,则t1>t2,⑤项正确;
⑥加入催化剂,反应速率加快,达到平衡时所用时间缩短,则t1>t2,⑥项错误;
⑦使用催化剂对化学平衡没有影响,阴影部分为反应物的浓度改变量,故两图中阴影部分面积相等,⑦项正确;
⑧使用催化剂对化学平衡没有影响,阴影部分为反应物的浓度改变量,故两图中阴影部分面积相等,⑧项错误;
答案选A。
8.甲、乙均为1 L的恒容密闭容器,向甲中充入1 mol CH4和1 mol CO2,乙中充入1 mol CH4和n mol CO2,在催化剂存在下发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的正反应是放热反应
B.773 K时,该反应的平衡常数小于12.96
C.H2的体积分数:φ(b)>φ(c)
D.873 K时,向甲平衡体系投入高效催化剂能提高CH4的平衡转化率
【答案】B
【详解】A.温度升高,CH4的平衡转化率增大,说明温度升高有利于反应正向进行,则正反应为吸热反应,A错误;
B.对于甲容器,在1 L恒容密闭容器,向甲中充入1 mol CH4和1 mol CO2,在873 K时c点CH4的平衡转化率为60%,△c(CH4)=1 mol×60%=0.6 mol/L,根据物质反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)中转化关系可知:平衡时c(CH4)=0.4 mol/L,c(CO2)=0.4 mol/L,c(CO)=c(H2)=1.2 mol/L,则该温度下的化学平衡常数K=,由于升高温度,CH4的转化率增大,说明升高温度,化学平衡正向移动,则正反应为吸热反应。降低温度至773 K,化学平衡向放热的逆反应方向移动,化学平衡常数减小,故773 K时,该反应的平衡常数小于12.96,B正确;
C.根据图示可知:在相同温度下甲烷的平衡转化率:乙>甲,说明n>1,在b点和c点两个容器中甲烷的转化率均为60%,两个容器中甲烷的起始量相同,则平衡时CH4、CO、H2的物质的量相同,但CO2的起始量不相同,CO2的物质的量:b点>c点,所以平衡时容器中总物质的量不相同,所以H2的体积分数也不相同,H2的体积分数大小关系为:φ(b)<φ(c),C错误;
D.催化剂只能降低反应的活化能,使更多的普通分子变为活化分子,分子之间有效碰撞次数增加,化学反应速率加快,但不能使化学平衡发生移动,因此向甲平衡体系投入高效催化剂不能提高CH4的平衡转化率,D错误;
故合理选项是B。
9.在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,内,
【答案】D
【详解】A.由图可知,无催化剂时,随反应进行,生成物浓度也在增加,说明反应也在进行,故A错误;
B.由图可知,催化剂I比催化剂II催化效果好,说明催化剂I使反应活化能更低,反应更快,故B错误;
C.由图可知,使用催化剂II时,在0~2min 内Y的浓度变化了2.0mol/L,而a曲线表示的X的浓度变化了2.0mol/L,二者变化量之比不等于化学计量数之比,所以a曲线不表示使用催化剂II时X浓度随时间t的变化,故C错误;
D.使用催化剂I时,在0~2min 内,Y的浓度变化了4.0mol/L,则(Y) ===2.0,(X) =(Y) =2.0=1.0,故D正确;
答案选D。
10.T℃时,向体积不等的恒容密闭容器中均加入一定量的PtSn-Mg(Zn)AlO催化剂和1mol乙烷,发生乙烷脱氢反应:CH3CH3(g)CH2=CH2(g)+H2(g),反应相同时间,测得各容器中乙烷的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法错误的是
A.a点、c点乙烯的浓度:a>c
B.V1:V2=1:12
C.图中c点所示条件下,ν(正)>ν(逆)
D.a点对应乙烷的平衡转化率大于40%
【答案】D
【分析】三个容器中都充入1mol乙烷,从V1到V2、V3,容器体积不断增大,乙烷的浓度不断减小;浓度越大,反应速率越快,达平衡的时间越短。从图中可以看出,V3最大,c点乙烷的浓度最小,反应速率最慢,b点和c点反应都已达到平衡,c点反应未达平衡。
【详解】A.从乙烷的转化率看,a点乙烷的转化率与c点相同,则生成乙烯的物质的量相同,但由于V1<V3,所以a点、c点乙烯的浓度:a>c,A正确;
B.由分析可知,a、b两点乙烷的分解反应都已达到平衡,且温度相同,所以此两点用浓度表示的平衡常数相同,即,V1:V2=1:12,B正确;
C.由分析可知,图中c点所示条件下,乙烷的分解反应未达平衡,则ν(正)>ν(逆),C正确;
D.由分析可知,a点对应乙烷的分解反应已达平衡,所以乙烷的平衡转化率等于40%,D错误 ;
故选D。
11.已知碳酸、亚硫酸、次氯酸的平衡常数如下表:
H2CO3
H2SO3
HClO
K1=4.30×10-7
K1=1.54×10-2
K=2.95×10-8
K2=5.61×10-11
K2=1.02×10-7
下列说法正确的是A.相同条件下,同浓度的H2SO3 溶液和 H2CO3 溶液的酸性,后者更强
B.Na2CO3溶液中通少量SO2:2CO32-+SO2+H2O=2HCO3-+SO32-
C.NaHCO3溶液中通少量SO2:2HCO3-+SO2=CO2+SO32-+H2O
D.向氯水中分别加入等浓度的NaHCO3和NaHSO3溶液,均可提高氯水中HClO的浓度
【答案】B
【详解】A.根据表中电离平衡常数可知,酸性大小:亚硫酸>碳酸,故A错误;
B.Na2CO3溶液中通少量SO2,可生成HCO3-、SO32-,离子方程式为2CO32-+SO2+H2O═2HCO3-+SO32-,故B正确;
C.酸性H2SO3>H2CO3>HSO3-,NaHCO3溶液中通少量SO2反应的离子方程式为HCO3-+SO2=CO2+HSO3-,故C错误;
D.HClO具有强氧化性,可与NaHSO3发生氧化还原反应,HClO的浓度降低,故D错误。
答案选B。
【点睛】解答本题的关键是根据平衡常数判断酸性强弱,注意D为易错点,HClO具有强氧化性,NaHSO3具有还原性,二者可发生氧化还原反应。
12.在温度、容积相同的三个密闭容器中发生反应N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) ΔH= -92.4kJ/mol,按不同方式投入反应物,保持恒温、恒容,测得反应达到平衡时的有关数据如下:
容器
甲
乙
丙
反应物投入量
1molN2、3molH2
2molNH3
4molNH3
NH3的浓度(mol/L)
c1
c2
c3
反应的能量变化
放出a kJ
吸收b kJ
吸收c kJ
体系压强
P1
P2
P3
反应物转化率
α1
α2
α3
下列说法正确的是A.2 c1>c3 B.a + b=92.4 C.2P1<P3 D.α1 +α3=1
【答案】B
【分析】甲投入1 molN2、3 molH2,乙容器投入量2 molNH3,恒温恒容条件下,甲容器与乙容器是等效平衡,各组分的物质的量、含量、转化率等完全相等;而甲容器投入1 molN2、3 molH2,丙容器加入4 molNH3,采用极限转化法丙相当于加入2 molN2、6 molH2,丙中加入量是甲中的二倍,如果恒温且丙容器容积是甲容器2倍,则甲容器与丙容器为等效平衡,所以丙所到达的平衡,可以看作在恒温且容积是甲容器两倍条件下,到达平衡后,再压缩体积为与甲容器体积相等所到达的平衡,由于该反应是体积减小的反应,缩小容器体积,增大了压强,平衡向着正向移动,所以丙中氮气、氢气转化率大于甲和乙的;
【详解】A.丙容器反应物投入量4 molNH3,采用极限转化法转化为反应物为2 molN2、6 molH2,是甲中的二倍,若平衡不移动,c3=2c1;丙相当于增大压强,平衡向着正向移动,所以丙中氨气的浓度大于乙中氨气浓度的二倍,即c3>2c1,故A错误;
B.甲投入1 molN2、3 molH2,乙中投入2 molNH3,则甲与乙是完全等效的,根据盖斯定律可知,甲与乙的反应的能量变化之和为92.4 kJ,故a+b=92.4,故B正确;
C.丙容器反应物投入量4 molNH3,是乙的二倍,若平衡不移动,丙中压强为乙的二倍;由于丙中相当于增大压强,平衡向着向着正向移动,所以丙中压强减小,小于乙的2倍,即2p2>p3,故C错误;
D.丙容器反应物投入量4molNH3,是乙的二倍,若平衡不移动,转化率α1+α3=1;由于丙中相当于增大压强,平衡向着向着正向移动,氨气的转化率减小,所以转化率α1+α3<1,故D错误;
故选B。
二、多选题
13.一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释,经实验测定溶液的导电能力变化如下图所示,下列说法中正确的是
A.a、b、c三点溶液的pH:b<a<c
B.a、b、c三点醋酸的电离程度:c<a<b
C.若用湿润的pH试纸测量a处pH,测量结果可能偏小
D.物质的量浓度分别为a、b、c三点的溶液各10 mL,用1 mol·L-1NaOH溶液中和,消耗NaOH溶液体积:c<a<b
【答案】AC
【分析】冰醋酸中加水稀释,醋酸的浓度不断减小,电离程度不断增大,在b点前,n(H+)的增大程度超过了溶液体积的增大程度,所以c(H+)不断增大;在b点后,n(H+)的增大程度小于溶液体积的增大程度,所以c(H+)不断减小。
【详解】A.溶液的导电能力越强,c(H+)越大,pH越小,则a、b、c三点溶液的pH:b<a<c,A正确;
B.a、b、c三点,醋酸的浓度不断减小,则醋酸的电离程度不断增大,即:c>a>b,B不正确;
C.若用湿润的pH试纸测量a处pH,相当于将醋酸溶液加水稀释,导电能力可能增强,c(H+)可能越大,pH测量结果可能偏小,C正确;
D.物质的量浓度分别为a、b、c三点的溶液各10 mL,n(CH3COOH)+n(H+)是相同的,用1 mol·L-1NaOH溶液中和,消耗NaOH溶液体积相同,即:c=a=b,D不正确;
故选AC。
14.T℃时,向容积为2L的刚性容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应:CO2(g)+2H2(g) HCHO(g) +H2O(g) ,达到平衡时,HCHO的分压(分压=总压×物质的量分数)与起始的关系如图所示。已知:初始加入2molH2时,容器内混合气体的总压强为1.2p kPa。下列说法正确的是
A.5 min时反应到达c点,ν(H2)=0.1 mol·L-1·min-1
B.随增大, HCHO(g)的平衡压强不断增大
C.b点时反应的平衡常数Kp =
D.由图像可得到:Kp(a)Kp(b)Kp(c)
【答案】AC
【分析】设反应的CO2的物质的量为x,根据c点的三段式分析:,平衡时容器气体的压强为p(平衡)=×1.2pkPa,故有p(HCHO)=×p(平衡)=××1.2pkPa═0.2pkPa,解得x=0.5mol,故p(平衡)=pkPa。
【详解】A.起始时容器内气体总压强为1.2pkPa,若5min时反应到达c点,由分析可知,则v(H2)==0.1mol/(L•min),A正确;
B.随增大,平衡正向移动,CO2的转化率增大,但增大的H2的分压会越来越大,当按照系数比投料,即=2时,HCHO的平衡分压最大,因此继续增大时,HCHO的平衡分压将减小,故不是越大,HCHO的压强越大,B错误;
C.温度不变,化学平衡常数不变,故b点时反应的化学平衡常数与c点对应的平衡常数相等,由分析可知,c点平衡下,p(CO2)=×pkPa=0.2pkPa,同理p(H2)=0.4pkPa,p(HCHO)=p(H2O)=0.2pkPa,故Kp== (kPa)-1==,C正确;
D.平衡常数只与温度有关,因此温度不变,平衡常数不变,Kp(a)=Kp(b)=Kp(c),D错误;
故选AC。
三、原理综合题
15.平衡理论主要包括:化学平衡、电离平衡、水解平衡和溶解平衡四种,且均符合勒夏特列原理。回答下列各小题。
I.已知在25℃时,次氯酸、碳酸和亚硫酸的电离平衡常数分别为:
HClO Ka=4.7×10-8
H2CO3 Ka1=4.3×10-7 Ka2=5.6×10-11
H2SO3 Ka1=1.5×10-2 Ka2=1.0×10-7
(1)相同浓度的ClO-、、、结合H+的能力最强的为_______。(填离子符号)
II.水在25℃和95℃时电离平衡曲线如图。
(2)已知在25℃时,将pH=12的NaOH溶液与pH=2的H2SO4溶液均升温至35℃,两溶液pH变化分别为_______(填字母)。
A.增加、减小 B.增加、增加 C.减小、不变 D.不变、减小
(3)在曲线B所对应的温度下,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=6,则NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比为_______。
(4)常温下,取pH=2的盐酸和醋酸溶液各100mL,向其中分别加入适量Zn粒,反应过程中两溶液pH变化如图。图中表示醋酸溶液中pH变化曲线 _______ (填“A”或“B”);设盐酸中加入的Zn质量为m1,醋酸溶液中加入的Zn质量为m2,则m1_______ m2。 (选填“<”、“=”、“>”)
(5)25 C时,在体积为2 L的密闭容器中,气态物质A、B、C的物质的量n随时间t的变化如图所示。
根据图1数据。写出该反应的化学方程式:_______;在5~7min内,若K值不变,则此处曲线变化的原因是_______。
【答案】(1)
(2)C
(3)1:10
(4) B <
(5) A(g)+2B(g)2C(g) (可不标气体符号) 增大压强
【解析】(1)
相同温度下,酸的电离常数越小,水解常数越大,则结合H+的能力越强,从题给数据可以看出, Ka2(H2CO3)=5.6×10-11,数值最小,则相同浓度的ClO-、、、结合H+的能力最强的为。答案为:;
(2)
25℃时,pH=12的NaOH溶液中,c(OH-)=10-2mol/L,升温至35℃,KW增大,则c(H+)增大,pH减小,pH=2的H2SO4溶液中,c(H+)=10-2mol/L,升温至35℃,c(H+)不变,pH不变,所以两溶液pH变化分别为减小、不变,故选C。答案为:C;
(3)
在曲线B所对应的温度下,KW=10-12,将pH=9的NaOH溶液与pH=4的H2SO4溶液混合,若所得混合溶液的pH=6,则10-3mol/L×V(NaOH)=10-4mol/L×V(H2SO4),则
NaOH溶液与H2SO4溶液的体积比V(NaOH):V(H2SO4)=1:10。答案为:1:10;
(4)
盐酸为强酸,醋酸为弱酸,所以100mL pH=2的盐酸和醋酸溶液中,醋酸的物质的量比盐酸大,与适量锌反应且产物的pH=4时,醋酸消耗锌多,所用时间长,则图中表示醋酸溶液中pH变化曲线B;设盐酸中加入的Zn质量为m1,醋酸溶液中加入的Zn质量为m2,则m1<m2。答案为:B;<;
(5)
从图中可以看出,A、B为反应物,C为生成物,且反应为可逆反应,由物质的量的变化量,可得出A、B、C的化学计量数之比为0.3:0.6:0.6=1:2:2,则该反应的化学方程式:A(g)+2B(g)2C(g) (可不标气体符号);在5~7min内,若K值不变,则温度不变,从图中可以看出,在条件改变的瞬间,反应物和生成物的物质的量都不变,但平衡正向移动,在移动过程中,反应物的物质的量减小,生成物的物质的量增大,则此处曲线变化的原因是增大压强。答案为:A(g)+2B(g)2C(g) (可不标气体符号);增大压强。
【点睛】改变压强的瞬间,气体的物质的浓度增大,但物质的量不变。
16.油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
① ΔH1=-1036 kJ/mol
② ΔH2=+94kJ/mol
③ ΔH3=-484kJ/mol
计算热分解反应④的_______。
(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是:利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺,高温热分解方法的优点是_______。
(3)在1470K、100kPa反应条件下,将n(H2S):n(Ar)=1:4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等,H2S平衡转化率为_______。
(4)在1373K、102kPa反应条件下,对于n(H2S):n(Ar)分别为4:1、1:1、1:4、1:9、1:19的H2S-Ar混合气,热分解反应④过程中H2S转化率随时间的变化如下图所示。
①n(H2S):n(Ar)越小,H2S平衡转化率_______,(填“越高”“越低”或“不变”)理由是_______。
②当n(H2S):n(Ar)=1:9时,计算其0~0.7s之间(0.7s时a,b,c,d,e转化率分别为0.18,0.22,0.30,0.40,0.51),H2S分压的平均变化率为_______。
【答案】(1)+170
(2)副产物氢气可作燃料
(3)50%
(4) 越高 n(H2S):n(Ar)越小,H2S的分压越小,平衡向正反应方向进行,H2S平衡转化率越高(或:该反应正向为气体分子数增加的反应,n(H2S):n(Ar)越小,即恒压多充Ar,相当于减压,平衡正向移动,H2S平衡转化率越大) 6
【解析】(1)
根据盖斯定律可得④=(①+②)-③,则;
(2)
根据盖斯定律(①+②)可得克劳斯工艺的总反应为,根据硫化氢分解的化学方程式可知,高温热分解的方法在生成单质硫的同时还有氢气生成,因此高温热分解方法的优点是副产物氢气可作燃料;
(3)
假设在该条件下,硫化氢和氩气的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol,根据三段式可知:
平衡时H2S和H2分压相等,则二者的物质的量相等,即1-x=x,解得x=0.5,所以H2S平衡转化率为;
(4)
①n(H2S):n(Ar)越小,H2S的分压越小,相当于降低压强,平衡向正反应方向进行,H2S平衡转化率越高(或:该反应正向为气体分子数增加的反应,n(H2S):n(Ar)越小,即恒压多充Ar,相当于减压,平衡正向移动,H2S平衡转化率越大);
②n(H2S):n(Ar)越小,H2S平衡转化率越高,所以n(H2S):n(Ar)=1:9,对应的曲线是d,根据图像可知n(H2S):n(Ar)=1:9,反应进行到0.7s时H2S的转化率为0.40,假设在该条件下,硫化氢和氩气的起始投料的物质的量分别为1mol和9mol,根据三段式可知:
此时H2S的压强为,起始时H2S的压强为,所以0~0.7s之间H2S分压的平均变化率为。
四、填空题
17.氨既是一种重要的化工产品,又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。
(1)合成塔中发生反应的化学方程式为:_______。
(2)工业生产中为了储运大量浓硝酸,最好选择_______作为罐体材料。
A.铜 B.铂 C.铝 D.镁
(3)与氮氧化物有关的全球或区域性大气环境问题有_______ (填字母序号)。
A.酸雨 B.沙尘暴 C.光化学烟雾 D.白色污染
(4)人们开发了溶液吸收、催化还原等尾气处理方法。请以尾气中的NO2处理为例,写出相关反应的化学方程式:纯碱溶液吸收法:(提示:NO2与纯碱溶液反应可发生歧化生成两种盐) _______
(5)氮及其化合物在催化剂a和催化剂b转化过程如图所示,下列分析合理的是_______。
A.催化剂a表面发生了非极性共价键的断裂和极性共价键的形成
B.N2与H2反应属于氮的固定过程
C.在催化剂b表面形成氮氧键时不涉及电子转移
(6)某兴趣小组对反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变,t1时反应达到平衡,用H2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(H2)=_______mol·L-1·min-1(用含t1的代数式表示);
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是_______(用图中a、b、c、d表示)。
【答案】(1)N2+3H22NH3
(2)C
(3)AC
(4)2NO2+Na2CO3=NaNO2 + NaNO3+CO2或2NO2+2Na2CO3+H2O=NaNO2 + NaNO3+2NaHCO3
(5)AB
(6) b
【解析】(1)
合成塔中发生反应的化学方程式为:N2+3H22NH3;
(2)
铝遇浓硝酸会钝化,故工业生产中为了储运大量浓硝酸,最好选择铝作为罐体材料;
(3)
与氮氧化物有关的全球或区域性大气环境问题有酸雨和光化学烟雾;
(4)
根据提示可知,NO2反应后生成的两种盐分别为NaNO2和NaNO3,故相关反应的化学方程式为:2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2或2NO2+2Na2CO3+H2O=NaNO2+NaNO3+2NaHCO3;
(5)
A.催化剂a表面有NN键的断裂和N-H键的形成,A项正确;
B.N2与H2反应属于氮的固定过程,B项正确;
C.在催化剂b表面形成氮氧键时N元素由-3价升高为+2价,有电子转移,C项错误;
答案选AB;
(6)
0.1 mol NH3对应压强为200 kPa,平衡时NH3分压为120 kPa,则此时NH3为0.1mol×=0.06mol,消耗NH30.04mol, mol·L-1·min-1,则 mol·L-1·min-1体积缩小,N2分压瞬间增大,由于平衡逆移动,N2分压增大后又减小,故能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是b。
五、实验题
18.I.某学生用已知物质的量浓度的盐酸来测定未知物质的量浓度的NaOH溶液时,选择甲基橙作指示剂。请填写下列空白:
(1)用标准的盐酸滴定待测的NaOH溶液时,左手握酸式滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视_______,直到因加入半滴盐酸后,溶液由黄色变为橙色,且30s不改变为止。
(2)下列操作中可能使所测NaOH溶液的浓度偏低的是_______(填字母)。
A.酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸
B.滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
D.读取盐酸体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数
(3)用0.1000mol/L NaOH溶液分别滴定0.1000mol/L的盐酸和醋酸溶液各25.00 mL。滴定过程中溶液pH随滴入的NaOH溶液体积变化的两条滴定曲线如图所示:
①滴定醋酸的曲线是_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②NaOH溶液滴定醋酸过程中应选用_______作指示剂。
A.石蕊 B.酚酞 C.甲基橙 D.不需要
II.氧化还原滴定实验同中和滴定类似(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之)。人体缺乏维生素C(C6H8O6)易得坏血病。维生素C易被空气氧化。在新鲜的水果、蔬菜、乳制品中都富含维生素C,新鲜橙汁中维生素C的含量在500 mg•L-1左右。某课外活动小组测定了某品牌的软包装橙子中维生素C的含量。下面是测定实验分析报告。
i.测定目的:测定××牌软包装橙汁维生素的含量,是否为纯天然。
ii.测定原理:C6H8O6+I2 = C6H6O6+2H++2I-。
iii.实验用品及试剂:
①仪器和用品(自选,说明:锥形瓶不易将液体溅出)
②试剂:某品牌橙汁为20 mL,浓度为7.50×10-3mol·L-1标准碘溶液、蒸馏水、指示剂
iiii.实验过程:(略)
(4)回答下列问题:
①实验选择选用_______作指示剂。
②若经数据处理,滴定某品牌橙汁20 mL(待测液)消耗标准碘溶液的体积是15.00 mL,从分析数据看,此品牌橙汁是否是纯天然橙汁?_______(填字母)(已知维生素C的摩尔质量为176 g/mol)
A.是 B.可能是 C.不是
③滴定时不能剧烈摇动锥形瓶原因是_______。
【答案】(1)锥形瓶中溶液颜色变化
(2)D
(3) I B
(4) 淀粉溶液 C 维生素C易被空气氧化,减少实验误差(或:防止溶液溅出,减小实验误差;防止碘的挥发,减小实验误差,任写一个即可)
【分析】酸碱中和滴定的原理是由已知浓度的酸或碱滴定未知浓度的碱或酸,选择合适的酸碱指示剂以确定滴定终点,利用酸与碱反应的定量关系进行计算;氧化还原滴定与酸碱中和滴定类似,是用氧化剂或还原剂滴定还原剂或氧化剂,通常也需要选择氧化还原指示剂,以确定滴定终点,然后利用得失电子守恒建立等量关系式进行计算。
(1)
用标准的盐酸滴定待测的NaOH溶液时,左手握酸式滴定管的活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛注视锥形瓶中溶液颜色变化。答案为:锥形瓶中溶液颜色变化;
(2)
A.酸式滴定管未用标准盐酸润洗就直接注入标准盐酸,则滴定时所用盐酸体积偏大,所测NaOH溶液的浓度偏高,A不符合题意;
B.滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥,NaOH的物质的量不变,对所测NaOH的浓度不产生影响,B不符合题意;
C.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失,则所用盐酸体积偏大,所测NaOH溶液的浓度偏高,C不符合题意;
D.读取盐酸体积时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数,则读取盐酸的体积偏小,所测NaOH溶液的浓度偏低,D符合题意;
故选D。答案为:D;
(3)
①盐酸为强酸,滴定终点时pH=7,醋酸为弱酸,pH=7时未达滴定终点,滴定终点时pH>7,则滴定醋酸的曲线是I。
②醋酸钠溶液的pH>7,则滴定终点在碱性范围内,所以NaOH溶液滴定醋酸过程中应选用酚酞作指示剂,故选B。答案为:I;B;
(4)
①用碘水作标准液,则应选用淀粉溶液作指示剂。
②滴定某品牌橙汁20 mL(待测液)消耗标准碘溶液的体积是15.00 mL,则此品牌橙汁中含维生素C的质量为=990mg/L,而新鲜橙汁中维生素C的含量在500 mg•L-1左右,所以不是纯天然橙汁,故选C。
③维生素C具有很强的还原性,易被氧化,所以滴定时不能剧烈摇动锥形瓶原因是:维生素C易被空气氧化,减少实验误差(或:防止溶液溅出,减小实验误差;防止碘的挥发,减小实验误差,任写一个即可)。答案为:淀粉溶液;C;维生素C易被空气氧化,减少实验误差(或:防止溶液溅出,减小实验误差;防止碘的挥发,减小实验误差,任写一个即可)。
【点睛】用碘水滴定维生素C时,标准碘溶液应放在酸式滴定管内。
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