精品解析:河南省三门峡市2022-2023学年高二上学期期末考试化学试题(解析版)
展开2022-2023学年度上学期期末调研考试
高二化学
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上,并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题答案使用2B铅笔填涂,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号;非选择题答案使用0.5毫米的黑色墨水签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题的答题区域(黑色线框)内作答,超出答题区域书写的答案无效。
4.考试结束后,将答题卡交回。
可能用到的相对原子质量:H:1 C:12 N:14 O:16 S:32 Cl:35.5 Cu:64
第I卷(选择题,共48分)
一、选择题(本题包含16小题,每小题3分,共48分,每小题只有一个选项符合题意)
1. 《天工开物》中记载:“象牙色,栌木煎水薄染;金黄色,栌木煎水染,复用麻蒿灰淋,碱水漂”。下列说法错误的是
A. 该染色过程伴随化学变化 B. 记载中颜色的变化说明发生了化学平衡的移动
C. 麻蒿灰中含有碳酸钾,水溶液显碱性 D. 植物染料色素(栌木中的黄木素)难溶于水
【答案】D
【解析】
【详解】栌木中的黄木素在酸、碱性介质中呈现不同颜色是因为植物染料色素一般是有机弱酸或有机弱碱,具有酸碱指示剂的性质,在不同的酸碱介质中能发生平衡的移动。
A. 题干所述即为“调色”和“染色”过程,有新的物质生成,伴随化学变化,选项A正确;
B. 酸碱介质改变,颜色也发生改变,可能是平衡移动所致,选项B正确;
C. 随着溶液酸碱性的改变,颜色也发生改变,说明麻蒿灰中含有碳酸钾,水溶液显碱性,选项C正确;
D. 植物染料色素(栌木中的黄木素)溶于水后才会发生上述变化,故易溶于水,选项D错误;
答案选D。
2. 化学与生活息息相关。下列说法错误的是
A. 热的碳酸钠溶液可用于去除餐具的油污
B. 研发高效催化剂,可降低水分解反应的焓变,有利于开发氢能源
C. 农村推广风力发电、光伏发电有利于壮大绿色能源产业
D. 电热水器用镁棒防止内胆腐蚀,采用的是牺牲阳极保护法
【答案】B
【解析】
【详解】A.碳酸钠溶液呈碱性,油脂在碱性条件下水解,热的碳酸钠溶液水解后碱性增强,去油污效果好,A正确;
B.催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率,但不能使平衡移动,不能改变反应的焓变,B错误;
C.农村推广风力发电、光伏发电有利于减少化石燃料的使用,减少二氧化碳等物质的排放,有利于壮大绿色能源产业, C正确;
D.镁比铁活泼作负极,铁作正极被保护,电热水器用镁棒防止内胆腐蚀,采用的是牺牲阳极的阴极保护法,D正确;
故选B。
3. 25℃时,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A. 的溶液中:、、、
B. 使甲基橙变红色的溶液:、、、
C. 无色溶液中:、、、
D. 由水电离出的的溶液中:、、、
【答案】A
【解析】
【详解】A.=10-8<1,溶液显碱性,OH-、K+ 、Na+、NO、ClO-相互间不反应,能大量共存,A符合题意;
B.使甲基橙变红色的溶液显酸性,H+和S2O反应生成S、SO2和水,不能大量共存,B不符合题意;
C.若无色溶液显酸性,H+、NO、S2-会发生氧化还原反应,不能大量共存,若无色溶液显碱性,OH-与Al3+ 、NH分别生成Al(OH)3和NH3H2O,不能大量共存,C不符合题意;
D.常温下由水电离出的 c(OH-)=1×10-10mol⋅L-1,水的电离受到抑制,溶液为酸溶液或碱溶液。若为酸溶液,H+和SiO会结合H2SiO3沉淀,不能大量共存;若为碱溶液,OH-与Mg2+、NH分别生成Mg(OH)2和NH3 H2O,不能大量共存,D不符合题意;
故选A。
4. 下列原理的应用及离子方程式书写均正确的是
A. 用水解制备(加大量水并加热):
B. 泡沫灭火器原理:
C. 铅蓄电池放电时正极上的反应:
D. 某弱酸的酸式盐NaHB在水溶液中的水解:
【答案】C
【解析】
【详解】A.TiCl4水解:TiCl4+(x+2)H2O=TiO2·xH2O↓+4HCl,加热使水解程度增大并使HCl挥发,最终得到TiO2·xH2O,经焙烧获得TiO2,A错误;
B.泡沫灭火器内装Al2(SO4)3与NaHCO3溶液,利用Al3+与反应,离子方程式为Al3++3=Al(OH)3↓+3CO2↑,B错误;
C.铅蓄电池放电时,铅为电池的负极,PbO2为正极,正极上的反应:,C正确;
D.弱酸酸式盐NaHB在水溶液中水解:HB–+H2OOH-+H2B,D错误;
故选C。
5. NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 2.24LCl2溶于水制成饱和氯水,转移电子数目为0.1NA
B. 1L0.1mol·L−1H2C2O4溶液中含有的H+离子数为0.2NA
C. 1L1mol·L−1氯化铵水溶液中与H+离子数之和大于NA
D. 0.5molN2和1.5molH2充分反应,生成NH3的数目为NA
【答案】C
【解析】
【详解】A.2.24LCl2的密度未知,无法求出其物质的量,且溶于水制成的饱和氯水中,只有一部分Cl2与水发生反应,所以无法计算出转移电子的数目,A不正确;
B.H2C2O4为二元弱酸,只发生部分电离,所以1L0.1mol·L−1H2C2O4溶液中含有的H+离子数小于0.2NA,B不正确;
C.1L1mol·L−1氯化铵水溶液中,会发生水解,溶液中的与其水解生成的H+离子数之和等于NA,水也会电离出H+,所以溶液中与H+离子数之和大于NA,C正确;
D.合成氨反应为可逆反应,所以0.5molN2和1.5molH2充分反应,生成NH3的数目小于NA,D不正确;
故选C。
6. 下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A. 配制溶液时将固体先溶解于浓盐酸,再稀释到所需浓度
B. 对平衡体系,缩小容器的体积,混合气体的颜色突然加深
C. 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
D. 分别用等体积的蒸馏水和的稀硫酸洗涤硫酸钡沉淀,用蒸馏水洗涤造成硫酸钡的损失相对较大
【答案】B
【解析】
【详解】A.氯化铁溶液中存在平衡Fe3++3H2O⇌3H++Fe(OH)3,先将其固体溶于浓盐酸中,以抑制Fe3+水解,能用勒夏特列原理解释,A不选;
B.NO2为红棕色气体,缩小容器体积使得NO2浓度增大,混合气体的颜色突然加深,与勒夏特列原理无关,B选;
C.由2SO2+O22SO3,使用过量的空气,增大氧气的浓度,促使平衡正向移动,可以提高二氧化硫的利用率,能用勒夏特列原理解释,C不选;
D.用稀硫酸洗涤,增大溶液中SO浓度,使溶解平衡BaSO4(s)⇌Ba2+(aq)+SO( aq)左移,能减少硫酸钡的溶解损失,而加水洗涤溶解平衡右移,硫酸钡损失增大,能用勒夏特列原理解释,D不选;
故选B。
7. 针对反应,下列说法正确的是
A. 低温下能自发进行 B. 高温下能自发进行
C. 任何温度下都不能自发进行 D. 任何温度下都能自发进行
【答案】C
【解析】
【详解】C燃烧生成CO为放热反应,则反应2CO(g)=2C(s)+O2(g) 为吸热反应,,且该反应为熵减反应,,则,即在任何温度下都不能自发进行,故选C。
8. 将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:。可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是
①
②密闭容器中总压强不变
③密闭容器中混合气体的密度不变
④密闭容器中氨气的体积分数不变
⑤密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
A. ②③⑤ B. ②③ C. ②③④ D. ①②④
【答案】B
【解析】
【详解】①没有指明正、逆速率,不能判断是否到达平衡,故错误;
②该反应是气体体积增大的反应,故当容器内压强不变时,已达到平衡,故正确;
③随反应进行混合气体的质量增大,容器的容积不变,反应混合气体的密度增大,当密度不再变化,说明到达平衡状态,故正确;
④反应混合气体只有氨气与二氧化碳,二者物质的量之比始终为2:1,氨气体积分数始终不变,所以不能说明到达平衡,故错误;
⑤反应混合气体只有氨气与二氧化碳,二者物质的量之比始终为2:1,密闭容器中混合气体的平均相对分子质量始终不变,所以不能说明到达平衡,故错误;
故选:B。
9. 下列实验操作、现象和结论均正确的是
选项
操作
现象
结论或解释
A
常温下,将铜、铁用导线连接后插入浓硝酸中
铜片上持续产生大量气泡
铁的金属性强于铜
B
平衡体系中加入KCl固体
溶液颜色变浅
加入生成物可使该化学平衡向逆反应方向移动
C
常温下,用pH计测定溶液
测得pH=7
溶液对水的电离程度无影响
D
滴有酚酞的溶液中加入固体
溶液红色变浅
溶液中存在水解平衡
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.常温下,铁遇浓硝酸会钝化,所以将铜、铁用导线连接后插入浓硝酸中,铜片做负极,失电子,现象为铜片逐渐溶解,铁片上持续产生大量气泡,A错误;
B.该反应的实质是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,KCl没有参与反应,加入氯化钾晶体,对平衡无影响,溶液颜色不变,B错误;
C.常温下,用pH计测定溶液pH=7,说明醋酸根离子和铵根离子的水解程度相同,并不是对水的电离程度无影响,水的电离程度增大,C错误;
D.Na2CO3溶液水解显碱性,加氯化钡使水解平衡逆向移动,则由溶液颜色的变化可知Na2CO3溶液中存在水解平衡,D正确;
故选D。
10. 下列实验设计或操作能达到目的的是
A. ①用已知浓度的NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸,左手控制滴定管的玻璃活塞
B. ②验证
C. ③用于制取无水
D. ④验证Zn保护了Fe不被腐蚀
【答案】D
【解析】
【详解】A.NaOH溶液应当用碱式滴定管,图中显示的是酸式滴定管,A项不符合题意;
B.AgNO3过量,再加入KI时,直接生成AgI沉淀,无法证明溶度积的大小,B项不符合题意;
C.MgCl2是强酸弱碱盐,有水时发生水解,产物中的HCl易挥发,直接加热不能制得无水MgCl2,需要在HCl气流中进行,以抑制水解,C项不符合题意;
D.Fe在中性条件下发生吸氧腐蚀,生成Fe2+,所以加K3[Fe(CN)6]溶液会有蓝色沉淀,Zn与Fe形成原电池后,Zn作负极,不会有Fe2+生成,所以加K3[Fe(CN)6]溶液不会有明显变化,可以验证Zn保护了Fe不被腐蚀,D项符合题意;
故选D。
11. 关于下列图示的阐释正确的是( )
A. 表示某一放热的基元反应在有无催化剂的情况下反应过程中的能量变化
B. 表示不同压强对可逆反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的影响
C. 表示25℃时,体积均为100mL、pH=2的CH3COOH溶液和HX溶液加水稀释过程中pH的变化,则25℃时的电离常数:HX>CH3COOH
D. 表示反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g),在其他条件不变时,改变起始时CO的物质的量,平衡时N2的体积分数变化,则NO的转化率:c>b>a
【答案】D
【解析】
【分析】A.放热反应,生成物的总能量应小于反应物总能量;
B.压强增大时,反应前后气体反应计量数增大,平衡逆向移动,反应物含量增大;
C.电离程度越大,酸性越强,稀释时pH变化量越大;
D.加入的反应物越多,另一反应物的转化率越大。
【详解】A.根据图知,图中反应物总能量小于生成物总能量,则该反应正反应为吸热反应,故A错误;
B.根据“先拐先平数值大”知压强:P2>P1,该反应前后气体计量数增大,增大压强平衡逆向移动,所以达到平衡时两种压强下水蒸气含量:P2<P1,故B错误;
C.相同温度下,体积和pH都相同的CH3COOH溶液和HX溶液分别加水稀释相同倍数,pH值变化较大的酸酸性较强,弱酸的酸性越强,其电离平衡常数越大,根据图知,酸性:CH3COOH>HX,25℃时的电离常数:HX<CH3COOH,故C错误;
D.加入的n(CO)越多,NO的转化率越大,n(CO):a<b<c,则NO转化率:c>b>a,故D正确;
故选:D。
12. NaBH4燃料电池具有理论电压高、能量密度大等优点。以该燃料电池为电源电解精炼铜的装置如图所示。下列说法不正确的是
A. 离子交换膜应为阳离子交换膜,Na+由左极室向右极室迁移
B. 该燃料电池的负极反应式为BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O
C. 电解池中的电解质溶液可以选择CuSO4溶液
D. 每消耗2.24LO2(标准状况)时,A电极的质量减轻12.8g
【答案】D
【解析】
【分析】燃料电池中通入氧气的一极,氧气得电子生成氢氧根离子,该电极为正极。
【详解】A、氧气得电子产生氢氧根离子,钠离子通过交换膜进入右边得到浓的氢氧化钠,故离子交换膜允许钠离子通过,是阳离子交换膜,选项A正确;
B、根据图示,负极BH4-转化为BO2-,故反应式为BH4-+8OH--8e-=BO2-+6H2O,选项B正确;
C、电解池是电解精炼铜,电解质溶液必须含有铜离子,可以选择CuSO4溶液,选项C正确;
D、A极连接正极,作为阳极,每消耗2.24LO2(标准状况)时,转移电子4mol,A电极的铜的质量减轻32g,选项D不正确;
答案选D。
13. 光催化脱除原理和电化学反应原理类似,用光催化氧化法脱除的过程如图所示。下列说法错误的是
A. 脱除过程消耗太阳能
B. 在端发生还原反应
C. 酸性水溶液中,端的反应为
D. 转化为的化学方程式为
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知,用Pl-g-C3N4光催化氧化法脱除NO的过程中,太阳能转化为化学能,故A正确;
B.在酸性水溶液中,由图可知,NO在Pl端失去电子产生NO2,氮元素的化合价从+2价升高到+4价,发生了氧化反应,故B错误;
C.在酸性水溶液中,由图可知,g-C3N4端的反应为O2和H+反应生成H2O2,根据质量守恒和电子转移守恒得出g-C3N4端的反应为O2+2H++2e-=H2O2,故C正确;
D.根据如图所示的反应过程,可得NO2转化为HNO3的化学方程式为2NO2+H2O2-2HNO3,故D正确;
故答案选B。
14. 下列验证HClO是弱电解质的实验设计错误的是
A. 25℃时,用pH试纸测0.01mol·L-1HClO的pH大于2
B. 25℃时,用pH计测NaClO溶液pH,测得pH=9.12
C. 25℃时,若测得HClO溶液pH=4,取该溶液10.0mL,加水稀释至100.0mL,测得pH<5
D. 浓度相同的NaOH溶液分别与等体积,pH相同的次氯酸、盐酸恰好反应,前者消耗的NaOH溶液的体积多
【答案】A
【解析】
【详解】A.HClO具有漂白性,不能用pH试纸测HClO的pH,故选A;
B.25℃时,用pH计测NaClO溶液pH,测得pH=9.12,说明NaClO是强碱弱酸盐,证明HClO是弱电解质,故不选B;
C.25℃时,若测得HClO溶液pH=4,取该溶液10.0mL,加水稀释至100.0mL,测得pH<5,说明HClO电离平衡移动正向移动,证明HClO是弱电解质,故不选C;
D.浓度相同的NaOH溶液分别与等体积,pH相同的次氯酸、盐酸恰好反应,前者消耗的NaOH溶液的体积多,说明pH相同的次氯酸、盐酸,次氯酸的浓度大于盐酸,证明次氯酸的弱酸,故不选D;
选A。
15. 常温下,下列关于电解质溶液的叙述错误的是
A. 在溶液中
B. 在溶液中
C. 在溶液中
D. 氨水和溶液混合,形成pH=9的溶液中
【答案】C
【解析】
【详解】A.磷酸为多元弱酸,分步电离,在溶液中,A正确;
B.在溶液中存在电荷守恒,,B正确;
C.在溶液中,根据物料守恒,,C错误;
D.氨水和NH4Cl溶液混合,形成pH=9的溶液,则 ,根据电荷守恒c(Cl-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+),则 ,故,D正确;
答案选C。
16. 常温下,用NaOH溶液滴定H2A溶液,溶液中或与pHA或pA的关系如图所示(= - lg,依次类推)。下列说法错误的是
A. Ka1(H2A)=1×10–2 mol·L–1
B. 向0.1mol·L–1的H2A溶液中加水稀释, 将减小
C. 滴定过程中,pH=5时,c(Na+)-3c(HA–)>0
D. 向1mol·L–1的H2A溶液中加入等体积、等浓度的NaOH溶液时,完全反应后显酸性
【答案】C
【解析】
【分析】由于二元弱酸的电离常数Ka1>> Ka2,则L1为p随pHA变化而变化的曲线,L2为p随pA变化而变化的曲线,据此分析。
【详解】A.通过L1计算H2A的一级电离常数,Ka1 = ,pHA=1,则=0.1mol/L,p =1,则 = 0.1,故Ka1 = = 0.1×0.1=1×10–2 mol·L–1,A正确;
B. = =,加水稀释,c(H+)减小,Ka2不变,减小,故减小,B正确;
C.由图可知,H2A的二级电离常数,Ka2= =1×10–5 mol·L–1,当pH=5,c(H+)=10-5mol/L,c(HA–)=c(A2–),滴定过程中存在电荷守恒:c(Na+)+ c(H+)= c(HA–)+ 2c(A2–)+c(OH–),由c(HA–)=c(A2–),则c(Na+)+ c(H+)=3c(HA–) +c(OH–),则c(Na+)-3c(HA–)= c(OH–)- c(H+)=10-7-10-5<0,故C错误;
D.向1mol·L–1H2A溶液中加入等体积、等浓度的NaOH溶液时发生反应的离子方程式为H2A+ OH– = HA– +H2O,则溶液的酸碱性由HA–的电离程度及水解程度大小决定,HA–发生水解,离子方程式为HA– +H2O H2A+ OH–,水解平衡常数Kh2 = = = = = 1×10-12 << Ka2 =1×10–5,故HA–的电离程度大于水解程度,溶液成酸性,D正确。
故答案选C。
第II卷(非选择题,共52分)
二、非选择题(本题包含4道小题,共52分)
17. CuCl是一种难溶于水的白色固体,可用作有机合成的催化剂,在潮湿的空气中易被氧化。实验室常用溶液与制备CuCl,装置如图所示(夹持装置省略)。
已知:是一种无色易挥发液体,熔点℃,沸点79℃。
回答下列问题:
(1)盛装氯化铜溶液的仪器名称是___________。
(2)制备CuCl的离子方程式为___________。
(3)配制溶液所需的蒸馏水需要煮沸,目的是___________。
(4)遇水剧烈水解生成两种酸性物质,其中一种能使品红溶液褪色,写出该水解反应的化学方程式:___________。
(5)冰水的作用是___________。
(6)产品CuCl纯度测定。
称取样品0.25g置于预先放入50粒玻璃珠和溶液的锥形瓶中,不断摇动,待样品完全溶解,加水50mL,邻菲啰啉指示剂2滴,立即用标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液25.51mL。同时做空白实验一次,消耗标准溶液0.53mL,如此再重复操作二次。0.25g样品三次消耗标准溶液平均体积为25.52mL,空白实验三次消耗标准溶液平均体积为0.52mL。
测定过程涉及如下反应:、,产品CuCl的纯度为___________,若做空白实验时,盛装标准液的滴定管未润洗,则测得CuCl的纯度___________(填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)三颈烧瓶或三口烧瓶
(2)
(3)除去水中溶解的氧气,防止CuCl被氧化
(4)
(5)冷却、收集
(6) ①. 99.5% ②. 偏小
【解析】
【小问1详解】
盛装氯化铜溶液的仪器为三颈烧瓶。
【小问2详解】
SOCl2与CuCl2发生氧化还原反应,由得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知,反应离子方程式为:。
【小问3详解】
若蒸馏水中溶有氧气,生成的氯化亚铜又会被氧化,因此配制CuCl2溶液所需的蒸馏水需要煮沸,目的是除去水中溶解的氧气,防止CuCl被氧化。
【小问4详解】
由题意可知,SOCl2水解生成二氧化硫,则另一种酸性物质为HCl,其水解反应的化学方程式为:。
【小问5详解】
SOCl2无色易挥发,熔点−105℃,沸点79℃,反应过程中会有SOCl2气体从三颈烧瓶中出来,因此冰水的作用是冷却、收集挥发出的SOCl2。
【小问6详解】
由题意和所给离子方程式可得关系式:,求得n=0.0025mol,则纯净的氯化亚铜的质量为0.0025mol99.5g/mol=0.24875g,纯度为;若做空白实验时,盛装Ce(SO4)2标准液的滴定管未润洗,会使Ce(SO4)2的浓度偏低,空白实验中所用Ce(SO4)2的体积偏大,滴定所用Ce(SO4)2的体积偏小,测得CuCl的纯度偏小。
18. 已知:25℃时,、、。
(1)常温下,将pH和体积均相同的和溶液分别稀释,溶液pH随加水体积的变化如图:
①曲线I代表___________溶液(填“”或“”)。
②a、b两点对应的溶液中,水的电离程度a___________b(填“>”“<”或“=”)。
③向上述溶液和溶液分别滴加等浓度的NaOH溶液,当恰好中和时,消耗NaOH溶液体积分别为和,则___________(填“>”、“<”或“=”)。
④酸度(AG)也可表示溶液的酸碱性,。常温下,pH=2的硝酸溶液AG=___________。
(2)25℃时,往溶液中加入NaOH溶液。
①当,生成,水解的离子方程式为___________。
②当,溶液显___________性(填“酸”、“碱”或“中”),
③等浓度等体积的、混合,溶液中___________。
【答案】(1) ①. ②. = ③. < ④. 10
(2) ①. 、 ②. 酸 ③. 3∶2
【解析】
【小问1详解】
①醋酸为弱酸,稀释时还会不断电离,所以pH变化较慢,则曲线Ⅰ代表HNO3溶液;
②酸对水的电离平衡起抑制作用,酸性越强,水的电离程度越小,图中pH为a=b,故酸性一样,水的电离程度a=b;
③pH和体积均相同的CH3COOH溶液和HNO3溶液,HNO3酸性强于CH3COOH,CH3COOH的浓度大于HNO3的浓度,若向上述CH3COOH和HNO3溶液中分别滴加等浓度的NaOH溶液,恰好中和时消耗NaOH溶液体积分别为V1和V2,由于酸的体积相等,浓度越大,酸的物质的量越大,消耗NaOH的体积就越大,故V1<V2;
④常温下,pH=2的硝酸溶液中c(OH-)==10-12mol/L,AG=lg=10;
【小问2详解】
①H2C2O4为二元酸,所以Na2C2O4的水解分两步:、。
②当n(H2C2O4):n(NaOH)=1:1,氢氧化钠不足,生成NaHC2O4,的电离常数为,水解常数Kh2==≈1.79×10-13,因电离程度大于水解程度,故溶液显酸性;
③等浓度等体积的NaHC2O4、Na2C2O4混合,根据物料守恒:2c(Na+)=3[c()+c(H2C2O4)+c()],故溶液中。
19. 碳是形成化合物种类最多的元素,其单质及化合物是人类生产生活所需的主要能源物质。我国将在2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”。“碳中和”是指的排放总量和减少总量相当。的资源化利用能有效减少排放。
(1)有机物M、N可以相互转化: ,M、N相比,较不稳定的是___________。
(2)使和通过灼热的炭层,可生成HCl和。当消耗1mol时释放出akJ热量,写出该反应的热化学方程式___________。
(3)某温度下,向恒容密闭容器中充入和发生反应:初始时和的分压分别为15kPa、20kPa,一段时间达到平衡后,测得体系压强增加了10kPa,则该反应的平衡常数___________(结果保留两位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度计算。分压=总压×物质的量分数)。
(4)电解法转化可实现资源化利用。电解制HCOOH的原理如图。
①阳极区为该装置的___________边(填“左”或“右”),电解一段时间后,溶液中的向___________极区移动(填“阳”或“阴”)。
②写出被还原为的电极反应式:___________。
【答案】(1)N (2)
(3)67 (4) ①. 左 ②. 阴 ③. 或
【解析】
【小问1详解】
有机物M经过太阳光光照可转化成N,过程为: ΔH=+88.6kJ·mol-1,该过程是吸热反应,N暗处转化为M,是放热反应,能量越高越不稳定,说明N较不稳定;
【小问2详解】
使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层,生成HCl和CO2,当有1molCl2参与反应时释放出akJ热量, 2mol氯气反应放热2akJ,反应的热化学方程式为 ;
【小问3详解】
设CO2的压强变化量为xkPa,列三段计算如下:
由(15-x+20-x+2x+2x)-(15+20)=10解得x=5,则该反应的平衡常数Kp=(kPa)2=67(kPa)2;
【小问4详解】
①阳极水放电发生反应:2H2O-4e-=O2↑+4H+,为该装置的左边,氢离子与碳酸氢根离子反应,同时溶液中的阳离子K+向阴极区迁移;
②阴极CO2得电子被还原为HCOO-,由此得电极反应:或。
20. 铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉、钴等单质。湿法炼锌产生的铜镉渣用于生产金属镉的工艺流程如下:
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的(金属离子的起始浓度均为)
氢氧化物
开始沉淀的
1.5
65
7.2
沉淀完全
3.3
9.9
9.5
(1)酸浸时,粉碎铜镉渣的目的是___________。
(2)操作I产生的滤渣I主要成分为___________(填化学式)。如果在实验室模拟该工艺流程,洗涤该沉淀的操作方法是___________。
(3)①操作Ⅲ中先加入适量,发生反应的离子方程式为___________。
②再加入控制反应液的范围为___________。
③若加入的不足,加入后所得的电解液中会含有元素。请设计实验方案加以检验:___________。
(4)处理含镉废水,常加入实现沉淀转化,若反应达到平衡后,溶液中的,溶液中___________[已知,]。
【答案】(1)增大与硫酸的接触面积,加快反应速率,提高原料的浸出率
(2) ①. ②. 向漏斗中加入蒸馏水至刚好浸没沉淀,待水流尽,重复操作次
(3) ①. ②. ③. 取电解液少许于试管中,滴加溶液,无现象,再加入,溶液变红色,则含有铁元素
(4)
【解析】
【分析】用湿法炼锌产生的铜镉渣生产金属镉的流程:铜镉渣主要含锌、铜、铁、镉(Cd)、钴(Co)等单质,加入稀硫酸,铜不溶,过滤,滤液含有Zn2+、Fe2+、Cd2+、Co2+,向滤液加入锌,活化剂Sb2O3,锌粉会与Sb2O3产生合金CoSb除去钴,向除钴后的溶液中加入H2O2溶液氧化Fe2+为Fe3+,加入氧化锌调节pH使Fe3+沉淀后经过滤除去,电解含有Zn2+、Co2+的溶液,可得镉单质,据此解答。
小问1详解】
酸浸时粉碎铜镉渣的目的是增大与酸的接触面积,加快反应速率,提高原料的浸出率,故答案为:增大与硫酸的接触面积,加快反应速率,提高原料的浸出率;
【小问2详解】
铜与稀硫酸不反应,则操作Ⅰ产生的滤渣主要成分为Cu;洗涤沉淀的方法为向漏斗中加入蒸馏水至刚好浸没沉淀,待水流尽,重复操作次,故答案为:Cu;向漏斗中加入蒸馏水至刚好浸没沉淀,待水流尽,重复操作次;
【小问3详解】
①双氧水具有氧化性,能把亚铁离子氧化为铁离子,发生反应的离子方程式为,故答案为:;
②根据表格中的信息可知在3.3≤pH<7.2时,能确保Fe3+沉淀完全,而Cd2+不会沉淀,因此pH范围为3.3≤pH<7.2,故答案为:3.3≤pH<7.2;
③若加入的双氧水不足,则待电解溶液中有亚铁离子残余,检验亚铁离子即可,方法为:取待电解液少量与试管中,加入无现象,再加入,溶液变血红色,则含有铁元素,故答案为:加入无现象,再加入,溶液变血红色,则含有铁元素;
【小问4详解】
除去工业废水中的Cd2+时,若反应达到平衡后溶液中,则Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)×c(CO)=2.8×10-9,可知溶液中碳酸根浓度是3.5×10-8mol/L,再根据Ksp(CdCO3)=c(Cd2+)×c(CO)=5.6×10-12,可知1.6×10-4mol•L-1,故答案为:1.6×10-4。
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