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【期中真题】天津市耀华中学2022-2023学年高二上学期期中调研化学试题.zip
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天津市耀华中学2022—2023学年度第一学期期中学情调研
高二年级化学学科试卷
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意。)
1. 下列说法正确的是
A. 已知,则和反应的反应热
B. 能自发进行的化学反应,不一定是,
C. ,则的燃烧热为
D. 用标准溶液滴定未知浓度的醋酸,可选用甲基橙或酚酞做指示剂
【答案】B
【解析】
【详解】A.中和热是在稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol液态水时所释放的热量;硫酸和氢氧化钡反应生成水和硫酸钡沉淀,故反应的焓变不是中和热的2倍,A错误;
B.根据反应可以自发进行,故能自发进行的化学反应,不一定是,,也可以是低温下放热的熵减反应,B正确;
C.燃烧热是在101 kPa时,1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量;反应中生成的气体水而不是液态水,故的燃烧热不为,C错误;
D.用标准溶液滴定未知浓度的醋酸,恰好反应得到醋酸钠为强碱弱酸盐,溶液显碱性,可选用酚酞做指示剂,D错误;
故选B。
2. 已知25℃、下,水蒸发为水蒸气需要吸热
则反应的反应热为
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】已知25℃、下,水蒸发为水蒸气需要吸热,则 I、 II、 III,根据盖斯定律III-×II+I得,则反应的反应热为,故D正确;
故选D。
3. 一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入0.4molNH3和0.5molO2发生反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)。4min后,NO的浓度为0.06mol·L-1。下列有关说法错误的是
A. 4min末,用NO表示的反应速率为0.03mol·L-1·min-1
B. 4min末,NH3的浓度为0.14mol·L-1
C. 0~4min内,生成的水的质量为3.24g
D. 0~4min内,O2物质的量减少了0.15mol
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A.4min末,用NO表示的反应速率为=0.015mol·L-1·min-1,A错误;
B.4min末,NH3的浓度为=0.14mol·L-1 ,B正确;
C.0~4min内,生成的水的物质的量为0.18mol,质量为0.18mol 18g/mol=3.24g ,C正确;
D.0~4min内,O2的物质的量减少了0.15mol,D正确;
故选A。
4. 在一定温度下、容积不变的密闭容器中,可逆反应达到平衡状态的标志是
①C的生成速率与C的消耗速率相等
②单位时间内生成,同时生成
③A、B、C的浓度不再改变
④混合气体的密度不再改变
⑤混合气体的总压强不再改变
⑥混合气体的总物质的量不再改变
⑦A,B、C的浓度之比为1:3:2
A. ③④⑤⑥⑦ B. ①③④⑤⑥ C. ①②③④⑦ D. ②③④⑤⑥
【答案】B
【解析】
【详解】①C的生成速率与C的消耗速率相等,即V生成=V消耗,说明该反应达到平衡状态,①符合题意;②无论该反应是否达到平衡状态,单位时间内生成的同时都会生成,所以不能作为达到平衡状态的标志,②不符题意;③反应达到平衡状态时,各物质的物质的量保持不变,浓度也不变,所以A、B、C的浓度不再变化,说明该反应达到平衡状态,③符合题意;④反应前后气体的总质量发生改变,容器容积一定,当混合气体的密度不再发生改变时,说明反应达到平衡状态,④符合题意;⑤该反应是反应前后气体分子数减小的反应,容器容积、温度均不变,当混合气体的总压强不再变化时,说明反应达到平衡状态,⑤符合题意;⑥该反应是反应前后气体的物质的量减小的反应,当混合气体的总物质的量不再变化时,说明反应达到平衡状态,⑥符合题意;⑦达到平衡状态时,A、B、C三种物质的浓度之比可能是1:3:2,也可能不是1:3:2,⑦不符题意;综上分析①③④⑤⑥符合题意,则B选项正确。
故正确答案:B。
5. 少量铁粉与100mL0.01mol·L-1的稀盐酸反应,反应速率太慢,为了加快此反应速率而不改变H2的量,可以使用如下方法中的
①由铁粉换铁块②加NaNO3固体③将0.01mol·L-1的稀盐酸换成98%的硫酸溶液④加CH3COONa固体⑤加NaCl溶液⑥滴入几滴硫酸铜溶液⑦升高温度(不考虑盐酸挥发)⑧改用100mL0.1mol·L-1盐酸
A. ③⑤ B. ①③ C. ⑥⑦ D. ⑦⑧
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】①由铁粉换铁块,反应速率减慢,故错误;②加NaNO3固体与酸形成硝酸,不产生氢气,故错误;③将0.01mol·L-1的稀盐酸换成98%的硫酸溶液,发生钝化现象,故错误;④加CH3COONa固体,生成醋酸,氢离子浓度减小,反应速率减慢,故错误;⑤加NaCl溶液,氢离子浓度减小,反应速率减慢,故错误;⑥滴入几滴硫酸铜溶液,铁置换出铜,构成原电池,反应速率加快,但Fe少量,导致生成的氢气减少,故错误;⑦升高温度(不考虑盐酸挥发),反应速率加快,故正确;⑧改用100mL0.1mol·L-1盐酸,氢离子浓度增大,反应速率加快,故正确;故选D。
6. 以 CO2、H2为原料合成 CH3OH 涉及的反应如下:
反应Ⅰ: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ·mol-1
反应Ⅱ: CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ·mol-1
反应Ⅲ: CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3
在 5MPa 下,按照 n(CO2):n(H2)=1:3 投料,平衡时,CO和CH3OH在含碳产物中物质的量分数及 CO2的转化率随温度的变化如图。下列说法正确的是
A. 反应Ⅲ中反应物的总键能大于生成物的总键能
B. 曲线 n 代表 CH3OH 在含碳产物中物质的量分数
C. 该条件下温度越低,越有利于工业生产 CH3OH
D. 图示 270℃时,平衡体系中CO2的体积分数为 20%
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据盖斯定律I-Ⅱ可得反应ⅢCO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH3=-49kJ·mol-1-41kJ·mol-1=-90kJ·mol-1;ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,故反应Ⅲ中反应物的总键能小于生成物的总键能,A错误;
B.根据反应Ⅰ和Ⅲ可知,其反应的产物都有CH3OH生成,且ΔH1和ΔH3都小于零,也就是说,温度升高,它们的平衡都会逆向移动,从而使CH3OH的产量变少,则甲醇在含碳产物的物质的量分数减小,故符合这个规律的是曲线m,B错误;
C.由图可知,温度在150℃时有利于反应Ⅰ进行,CH3OH的含量高,有利于工业生产CH3OH,但并不是温度越低越好,因为反应需要一定温度才能发生,C错误;
D.根据题意设起始量n(CO2)=1mol,n(H2)=3mol,平衡时反应I生成CH3OH物质的量为 xmol,反应II中生成CO 的物质的量也为xmol,可得:
270℃时CO2的转化率为25%,则2x=1mol,解得x=0.125mol,则反应后总的物质的量1+3-6x+4x=(4-2x)=3.75mol,则平衡体系中CO2的体积分数为,D正确;
答案选D。
7. 对于反应,科学家根据光谱研究提出如下反应历程:
第一步:快反应;
第二步: 慢反应;
第三步: 快反应。
上述反应中可近似认为第二步反应不影响第一步反应的平衡,下列叙述正确的是
A. 该反应的速率由第二步反应决定
B. 反应的中间产物有N2O2、N2O和H2
C. 第三步反应中N2O与H2的每一次碰撞都是有效碰撞
D. 若第一步反应的,则升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.总反应速率由慢反应决定,所以该反应的速率由第二步反应决定,故A正确;
B.NO、H2是反应物,反应的中间产物有N2O2、N2O,故B错误;
C.只有少数分子的碰撞能发生化学反应,能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞,第三步反应中N2O与H2的碰撞不都是有效碰撞,故C错误;
D.升高温度,正逆反应速率均增大,故D错误;
选A。
8. 已知热化学方程式2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H=a kJ/mol。T K时,在2 L恒容密闭容器中充入2mol NO 和2mol CO,保持温度不变,5 min后反应达到平衡状态,此时c(N2)=0.4mol/L。下列说法中错误的是
A. 若该反应是放热反应,则a③
C. 氨水、溶液中分别加入适量的氯化铵晶体后,两溶液的均减小
D. 等物质的量浓度的下列溶液中,①、②、③、④;由大到小的顺序是:①>③>②>④
【答案】C
【解析】
【详解】A. 常温下,为2的某酸与为12的某碱等体积混合溶液呈酸性,则不可能是强酸与弱碱溶液反应,若为强酸为弱碱,则碱大大过量,溶液呈碱性;混合溶液呈酸性,说明HA过量,酸的浓度大于碱,则HA溶液中存在电离平衡,所以HA是弱酸,BOH可能是强碱,BOH也可能是电离程度大于HA的弱碱,A错误;
B. 含弱电解质离子的盐水解能促进水电离、酸抑制水的电离,酸电离的氢离子浓度越大,水的电离程度越小,所以在相同温度、相同浓度下列溶液中①HCl;②CH3COOH;③由水的电离产生的大小关系为:③>②>①,B错误;
C. 氨水中加入NH4Cl晶体,NH 对一水合氨的电离起到了抑制作用,一水合氨的电离程度减小,c(OH−)减小,pH减小;NaOH溶液加入NH4Cl晶体反应生成NaCl和一水合氨,溶液中c(OH−)减小,pH减小,C正确;
D. 等物质的量浓度的下列溶液中,①、②、③、均为强电解质,④是弱电解质,故④中的铵离子浓度最小,①与②相比,铝离子水解呈酸性抑制铵离子水解,则铵离子浓度:①>②;③与②相比,醋酸根离子水解呈碱性促进铵离子水解,则铵离子浓度:③>②;则由大到小的顺序是:①>②>③>④,D错误;
答案选C。
12. 室温下,向下列溶液中通入相应的气体至溶液pH=7(通入气体对溶液体积的影响可忽略),溶液中部分微粒的物质的量浓度关系正确的是
A. 向0.10mol·L-1 NH4HCO3溶液中通CO2:c()=c()+c()
B 向0.10mol·L-1 NaHSO3溶液中通NH3:c (Na+)>c()>c()
C. 向0.10mol·L-1 Na2SO3溶液中通SO2:c(Na+)=2[c()+c()+c(H2SO3)]
D. 向0.10mol·L-1 CH3COONa溶液中通HCl:c(Na+)>c(CH3COOH)=c(Cl-)
【答案】D
【解析】
【详解】A、由电荷守恒有,c()+c(H+)=c(OH-)+c( )+2c(),因为pH=7,所以c(H+)=c(OH−),故有c( )=c()+2c(),故A错误;
B、由电荷守恒有,c()+c(Na+)+c(H+)=c()+2c()+c(OH-),pH=7时c(H+)=c (OH-),则c()+c(Na+)=c()+2c()①,由物料守恒有,c(Na+)= c( )+c()+c(H2SO3)②,联立①②消去c(Na+),得c()+c(H2SO3)=c(),所以c()>c(),故B错误;
C、在Na2SO3溶液中,根据物料守恒,有c(Na+)=2[c()+c()+c(H2SO3)],但是由于通入了SO2,S元素增多,所以该等式不成立,故C错误;
D、由物料守恒有,c(Na+)=c(CH3COO-)+c (CH3COOH)③,故c(Na+)>c(CH3COOH),由电荷守恒有,c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(Cl-)+c(OH-),因为pH=7,所以c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c (CH3COO-)+c(Cl-)④,联立③④得,c(CH3COOH)=c(Cl-),故D正确;
故选D。
13. 25℃时,下列说法不正确的是
A. 稀释醋酸溶液,溶液中的和数目都增大
B. 在醋酸溶液中加入至溶液为中性,此时
C. pH相等的和溶液,水的电离程度相同
D. 已知溶液显中性。常温下等浓度的和,若前者的,后者的,则
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.稀释醋酸溶液,促进醋酸电离,溶液体积增加,所以溶液中的和数目都增大,A正确;
B.在醋酸溶液中加入至溶液为中性,则,依据电荷守恒,所以此时,B正确;
C.醋酸钠水解,氢氧化钠是强碱,则pH相等的和溶液,水的电离程度不相同,前者促进,后者抑制,C错误;
D.已知溶液显中性,说明相同条件下一水合氨、醋酸的电离程度相同,常温下等浓度的和均促进水的电离,且程度相同,若前者的,后者的,则10-a=10b-14,所以,D正确;
答案选C。
14. 水的电离平衡曲线如图所示,下列说法不正确的是
A. 图中五点Kw间的关系:B>C>A=D=E
B. 若从A点到达C点,可采用:温度不变在水中加少量NaCl固体
C. 向E点对应的醋酸溶液中滴加NaOH溶液至A点,此时
D. 若处在B点时,将pH=2的硫酸与pH=10的KOH溶液等体积混合后,溶液显中性
【答案】B
【解析】
【详解】A.Kw只受温度的影响,升高温度,促进水的电离,Kw增大,根据图象可知,A、D、E温度相同,温度高低:B>C>A,因此Kw大小顺序是B>C>A=D=E,故说法A正确;
B.NaCl对水的电离无影响,A点不能达到C,A点达到C点,水的离子积增大,应升高温度,故B说法错误;
C.A点溶液中c(H+)=c(OH-),此时溶液pH=7,根据电荷守恒:c(CH3OO-)=c(Na+),故C说法正确;
D.pH=2的硫酸溶液中c(H+)=1.0×10-2mol/L,pH=10的KOH溶液c(OH-)=mol/L=10-2mol/L,两种溶液等体积混合,恰好完全反应,溶液显中性,故D说法正确;
答案为B。
15. 亚氯酸钠)在溶液中会生成、、、等,其中和都是具有漂白作用。已知,经测定时各组分含量随变化情况如图所示(浓度没有画出),此温度下,下列分析正确的是
A. 的电离平衡常数的数值
B. 时,部分转化成和离子的方程式为:
C. 时,溶液中含氯微粒的浓度大小为:
D. 同浓度溶液和溶液等体积混合,则混合溶液中有:
【答案】B
【解析】
【详解】A.HClO2的电离平衡常数Ka=,观察图象可以看出,当 pOH=8 时, pH=6 ,c()=c(HClO2) ,因此 HClO2的电离平衡常数的数值Ka=10−6,故A错误;
B.由图可以得出:酸性条件下浓度高,即在碱性条件下亚氯酸钠较稳定, pOH=11 时,部分转化成 ClO2和 Cl−离子方程式为: 5+2H2O=4ClO2+Cl−+4OH−,故B正确;
C.根据图知, pH=7 时,存在c(ClO2) <c(HClO2)<c() ,故C错误;
D.依据电中性原则得出:c(H+)+c(Na+)=c()+c(Cl−)+c(OH−)① ,依据物料守恒得出:2c(Na+)=c()+c(HClO2)+c(ClO2)+c(Cl−)② ,联立 ①②得:c(HClO2)+c(H+)+c(ClO2)=c(OH−)+c(Na+) ,故D错误;
答案选B
二、解答题(含4个小题,共55分)
16. 使用酸碱中和滴定法测定某未知物质的量浓度的稀盐酸。
Ⅰ.实验步骤:
(1)滴定前的准备
①滴定管:___________→洗涤→润洗→装液→赶气泡→调液面→记录。
a.排去碱式滴定管中气泡的方法应采用如图1所示操作中的___________,然后轻轻挤压玻璃球使尖嘴部分充满碱液。
b.记录盛装0.1000mol/LNaOH溶液的碱式滴定管的初始读数时,液面位置如图2所示,则此时的读数为___________mL。
②锥形瓶:用___________量取待测稀盐酸20.00mL于锥形瓶中,向其中滴加2滴酚酞溶液作指示剂。
(2)滴定
用标准的NaOH溶液滴定待测的稀盐酸时,左手操作滴定管活塞,右手旋摇锥形瓶,眼睛注视___________。滴定至终点时,记录NaOH溶液的终点读数。再重复滴定3次。
Ⅱ.实验记录:
滴定次数
实验数据/mL
1
2
3
4
V(样品)
20.00
20.00
20.00
20.00
V(NaOH)(消耗)
15.80
1500
15.02
14.98
Ⅲ.数据处理与误差分析:
(1)结合上表数据,计算被测稀盐酸的物质的量浓度是___________mol/L。
(2)在本实验中,下列操作(其他操作正确)会造成测定结果偏低的有___________。
A.锥形瓶水洗后未干燥
B.碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗
C.滴定终点读数时俯视读数
D.锥形瓶在滴定时剧烈摇动,有少量液体溅出
E.配制标准液的NaOH固体中混有少量KOH固体
F.碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失。
【答案】 ①. 检漏 ②. 丙 ③. 0.70 ④. 酸式滴定管 ⑤. 锥形瓶内溶液的颜色变化 ⑥. 0.07500 ⑦. CD
【解析】
【详解】Ⅰ.(1)①带有活塞的玻璃仪器在实验前要检验是否漏水,即滴定管使用前先检漏;故答案为:检漏;
a.碱式滴定管中排气泡的方法:把滴定管的胶头部分稍微向上弯曲,轻轻挤压玻璃球使尖嘴部分充满碱液,排出气泡,故答案为:丙;b.滴定管液面的读数0.70mL;故答案为:0.70;
②酸性溶液用酸式滴定管量取,所以用酸式滴定管量取盐酸;故答案为:酸式滴定管;
(2)酸碱中和滴定时,眼睛要注视锥形瓶内溶液的颜色变化,以判断滴定终点;故答案为:锥形瓶内溶液的颜色变化;
Ⅲ.(1)根据数据的有效性,舍去第1组数据,然后求出2、3、4组平均消耗V(NaOH溶液)=15.00mL,HCl+NaOH=NaCl+H2O,0.02000L×c(盐酸)=0.01500L×0.1000mol/L 解得:c(盐酸)=0.07500mol/L;故答案为:0.07500;
(2)A.锥形瓶水洗后未干燥,待测液的物质的量不变,对V(标准)无影响,根据c(待测)=分析,c(待测)不变,故A不选;
B.碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗,标准液的浓度偏小,造成V(标准)偏大,c(待测)偏大,故B不选;
C.滴定终点读数时俯视读数,造成V(标准)偏小,c(待测)偏小,故C选;
D.锥形瓶在滴定时剧烈摇动,有少量液体溅出,则盐酸的物质的量减小,消耗的标准溶液氢氧化钠的体积偏小,即V(标准)偏小,c(待测)偏小,故D选;
E.配制标准液的NaOH固体中混有少量KOH固体,使配制的NaOH标准溶液浓度偏小,造成V(标准)偏大,c(待测)偏大,故E不选;
E.碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失,造成V(标准)偏大,c(待测)偏大,故F不选;
故答案为:CD。
17. 硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248g/mol)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题:
利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
(1)溶液配制:称取1.2000g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在_______中溶解,完全溶解后,全部转移至100mL的_______中,加蒸馏水至_______。
(2)滴定取0.00950mol/L的K2Cr2O7标准溶液20.00mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:+6I-+14H+=3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应: I2+2=+2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液_______,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80mL,则样品纯度为_______%(保留1位小数)。
【答案】 ①. 烧杯 ②. 容量瓶 ③. 刻度 ④. 蓝色褪去 ⑤. 95.0
【解析】
【分析】硫代硫酸钠是一种强碱弱酸盐,具有还原性;根据溶液的配制方法配制一定浓度的溶液;根据滴定反应之间的计量关系,计算样品中硫代硫酸钠的含量并计算纯度。
【详解】(1)配制Na2S2O3溶液时,需先将称量好的样品在烧杯中溶解,冷却后将溶液转移到容量瓶中,最后定容,加水至溶液凹液面的最低处与容量瓶的刻度线相切,故答案为:烧杯、容量瓶、刻度;
(2)淀粉遇碘显蓝色,用Na2S2O3溶液滴定含有淀粉的碘溶液当碘恰好完全反应时,溶液蓝色褪去,利用题给离子方程式可得关系式:~6,设所配样品溶液中c(Na2S2O3)为x mol/L,由题意得:0.00950mol/L×0.0200L×6=0.0248L×x mol/L,将x代入下式可得样品中Na2S2O3·5H2O的纯度为×100%=95%,故答案为:蓝色褪去、95。
18. 二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用的热点研究领域。回答下列问题:
(1)催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比_______。当反应达到平衡时,若增大压强,则_______("变化"、“变小”或“不变”)。
(2)理论计算表明,原料初始组成,在体系压强为的密闭容器中反应,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数随温度的变化如图所示。
图中,表示、变化的曲线分别是_______、_______。催化加氢合成反应的_______0(填“大于”或“小于”)。
(3)根据图中点,计算该温度时反应的平衡常数_______(列出计算式。以分压表示,分压=总压物质的量分数)。
【答案】(1) ①. 1:4 ②. 变大
(2) ①. d ②. c ③. 小于
(3)
【解析】
【分析】根据质量守恒定律配平化学方程式,可以确定产物的物质的量之比。根据可逆反应的特点分析增大压强对化学平衡的影响。根据物质的量之比等于化学计量数之比,从图中找到关键数据确定代表各组分的曲线,并计算出平衡常数。根据催化剂对化反应速率的影响和对主反应的选择性,工业上通常要选择合适的催化剂以提高化学反应速率、减少副反应的发生。
【小问1详解】
CO2催化加氢生成乙烯和水,该反应的化学方程式可表示为2CO2+6H2CH2=CH2+4H2O,因此,该反应中产物的物质的量之比n(C2H4):n(H2O)=1:4。由于该反应是气体分子数减少的反应,当反应达到平衡状态时,若增大压强,则化学平衡向正反应方向移动,n(C2H4)变大;
【小问2详解】
由题中信息可知,两反应物的初始投料之比等于化学计量数之比;由图中曲线的起点坐标可知,c和a所表示的物质的物质的量分数之比为1:3、d和b表示的物质的物质的量分数之比为1:4,则结合化学计量数之比可以判断,表示乙烯变化的曲线是d,表示二氧化碳变化曲线的是c。由图中曲线的变化趋势可知,升高温度,乙烯的物质的量分数减小,则化学平衡向逆反应方向移动,则该反应为放热反应,∆H小于0;
【小问3详解】
原料初始组成n(CO2)∶n(H2)=1∶3,在体系压强为0.1Mpa建立平衡。由A点坐标可知,该温度下,氢气和水的物质的量分数均为0.39,则乙烯的物质的量分数为水的四分之一,即,二氧化碳的物质的量分数为氢气的三分之一,即,因此,该温度下反应的平衡常数(MPa)-3=(MPa)-3。
【点睛】本题确定图中曲线所代表的化学物质是难点,其关键在于明确物质的量的分数之比等于各组分的物质的量之比,也等于化学计量数之比(在初始投料之比等于化学计量数之比的前提下,否则不成立)。
19. 电解质水溶液中存在电离平衡、水解平衡、溶解平衡,请回答下列问题。
(1)已知部分弱酸的电离常数如表:
弱酸
CH3COOH
HCN
H2CO3
电离常数(25℃)
Ka = 1.8×10-5
Ka=4.3×l0-10
Ka1=5.0×l0-7 Ka2=5.6×l0-11
①0.1mol/LNaCN溶液和0.1mol/LNaHCO3溶液中,c(CN-)___c(HCO3-)(填“>”、“c(NH4+)>c(H+)>c(OH-) ⑧. 2(10-5-10-9)
【解析】
【详解】(1)①根据表格中数据可知,HCN电离出的H+小于H2CO3电离出H+能力,根据盐类水解中越弱越水解,即CN-水解的能力强于HCO3-,因此等浓度的NaCN溶液和NaHCO3溶液中,c(CN-)<c(HCO3-);
②电离平衡常数越小,酸越弱,因此根据电离平衡常数可知,酸性强弱顺序是CH3COOH>H2CO3>HCN>HCO3-。酸越弱,相应的钠盐越容易水解,溶液的pH越大,则等物质的量浓度的A.CH3COONa、B.NaCN、C.Na2CO3的pH由大到小的顺序为C>B>A,故答案为CBA。
③HCN的电离平衡常数Ka=4.3×10-10,H2CO3的电离平衡常数是Ka1=5.0×10-7、Ka2=5.6×10-11,由此可知电离出H+能力强弱程度为H2CO3>HCN>HCO3-,所以NaCN溶液通入少量CO2的离子方程式是:CN-+CO2+H2O=HCN+HCO3-;
④CH3COONa是强碱弱酸盐,醋酸根离子水解导致溶液呈碱性,水解离子反应方程式为CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,====l.8×104;
(2)该温度下,pH=3,即c(H+)=10-3mol/L,而c(OH-)=10-9mol/L,则Kw=10-12,pH=11的NaOH溶液c(OH-)=0.1mol/L,pH=2的H2SO4溶液c(H+)=0.01mol/L,混合后pH变为9,设酸的体积为V1,碱的体积为V2,则混合溶液中c(OH-)=10-3mol/L==,V1:V2=9:1;
(3)①d点酸碱恰好完全反应生成氯化铵,氯化铵水解导致溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),结合电荷守恒可得c(NH4+)<c(Cl-),但其水解程度较小,d点所示的溶液中离子浓度由大到小的顺序依次为c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-);
②b点溶液中存在电荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(C1-),存在物料守恒:c(NH3·H2O)+c(NH4+)=2c(C1-),所以得到:2c(H+)+ c(NH4+)=2c(OH-)+ c(NH3·H2O),则c(NH4+)-c(NH3·H2O)=2c(H+)-2c(OH-);
(4)溶液中含S的微粒有H2SO3、HSO3-、SO32-,根据题中所给某微粒的物质的量分数随溶液pH变化的图象关系可得该微粒应为HSO3-,,在pH=1.91时,含HSO3-的物质的量分数为50%,此时可以近似认为c(H2SO3)=c(HSO3-),则Ka1≈c(H+),即pKa1=-lgKa1≈1.91。
【点睛】判断电解质溶液的离子浓度关系,需要把握三种守恒,明确等量关系。①电荷守恒规律,电解质溶液中,无论存在多少种离子,溶液都是呈电中性,即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。如NaHCO3溶液中存在着Na+、H+、HCO3-、CO32-、OH-,存在如下关系:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-)。②物料守恒规律,电解质溶液中,由于某些离子能够水解,离子种类增多,但元素总是守恒的。如K2S溶液中S2-、HS-都能水解,故S元素以S2-、HS-、H2S三种形式存在,它们之间有如下守恒关系:c(K+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)。③质子守恒规律,如Na2S水溶液中质子守恒式可表示:c(H3O+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)或c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)。质子守恒的关系式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。
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