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内蒙古自治区乌兰察布市集宁一中2020届高三上学期期中考试化学试题
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集宁一中西校区2019—2020学年第一学期期中考试高三年级化学试题
第Ⅰ卷(选择题,共42分)
可能用到的相对原子质量:H:1 C:12
一、选择题(本大题共14个小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是最符合题意的。)
1.下列各组物质,按化合物、单质、混合物顺序排列的是
A. 烧碱、液态氧、碘酒 B. 生石灰、白磷、熟石灰
C. 干冰、铁、氯化氢 D. 空气、氮气、胆矾
【答案】A
【解析】
【详解】B、生石灰氧化物熟石灰是碱,错误;
C、氯化氢是化合物,不是混合物,错误
D、空气是混合物,氨气和胆矾是化合物,错误;
答案选A。
2.化学与社会、生活密切相关,下列说法正确的是( )
A. 凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害,不可食用
B. “嫦娥”三号使用的碳纤维是一种新型的有机高分子材料
C. Fe2O3俗称铁红,常做红色油漆和涂料
D. 工业上通常用电解Na、Mg、Al对应的氯化物制取该三种金属单质
【答案】C
【解析】
【详解】A. 为保持食品新鲜,食品添加剂可按规定限量使用,如火腿肠中加亚硝酸钠等防腐剂,A项错误;
B 碳纤维属于无机材料,不属于有机高分子材料,B项错误;
C. Fe2O3为红棕色,俗称铁红,常做红色油漆和涂料,C项正确;
D. 氯化铝为共价化合物,其在熔融状态下不导电,应电解熔融氧化铝冶炼Al,而工业上通常用电解Na、Mg对应的氯化物制取Na、Mg,D项错误;
答案选C。
【点睛】工业冶炼金属的常用化学方法有:
电解法:适用于K、Ca、Na、Mg、Al;
热还原法:适用于Zn、Fe、Sn、Pb、Cu;
热分解法:适用于Hg、Ag。
3.设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是( )
A. 14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B. 1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA
C. 1 mol Fe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA
D. 标准状况下,2.24 L CCl4含有的共价键数为0.4NA
【答案】A
【解析】
【详解】A. 乙烯和丙烯的最简式均为CH2,14g乙烯和丙烯混合气体中含CH2物质的量为14g÷14g/mol=1mol,含氢原子数为2NA,故A正确;
B.1mol N2与4mol H2反应生成的NH3,反应为可逆反应,1mol氮气不能全部反应生成氨气,则生成氨气分子数小于2NA,故B错误;
C.1mol Fe溶于过量硝酸生成硝酸铁,转移电子3mol,电子转移数为3NA,故C错误;
D.标准状况下,四氯化碳不是气体,2.24L CCl4的物质的量不是0.1mol,无法计算其含有的共价键数,故D错误;
答案选A。
【此处有视频,请去附件查看】
4.在溶液中能大量共存,加入OH-有沉淀析出,加入H+能放出气体的离子组是
A. Mg2+、Na+、Cl-、CO32- B. Ba2+、K+、OH-、NO3-
C. H+、Fe3+、NH4+、SO42- D. Na+、Ca2+、Cl-、HCO3-
【答案】D
【解析】
试题分析:A.该组离子之间不反应,可大量共存,加OH-有氢氧化铜沉淀析出,但加H+不能放出气体,故A不选;B.该组离子之间不反应,可大量共存,加OH-没有沉淀生成,加H+不能放出气体,故B不选;C.H+、CO32-结合生成水和气体,不能共存,故C不选;D.该组离子之间不反应,可大量共存,加OH-有碳酸钙沉淀生成,加H+能放出二氧化碳气体,故D选;故选D。
【考点定位】考查离子的共存
【名师点晴】本题考查离子的共存,为高频考点,把握习题中的信息及常见离子的反应为解答的关键,侧重复分解反应的离子共存考查。注意明确离子不能大量共存的一般情况,如:能发生复分解反应的离子之间,能发生氧化还原反应的离子之间,能发生络合反应的离子之间(如 Fe3+和 SCN-)等;还应该注意题目所隐含的条件,如:溶液的酸碱性,据此来判断溶液中是否有大量的 H+或OH-;是“可能”共存,还是“一定”共存等;
5.下列离子方程式正确的是( )
A. FeBr2溶液中通入过量氯气:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
B. 石灰石溶于醋酸:CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++CO2↑+H2O
C. 铜与浓硝酸反应:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
D. 过氧化钠与水反应:Na2O2+H2O=2Na++2OH-+O2↑
【答案】B
【解析】
【详解】A.向FeBr2溶液中通入过量氯气,溶液中Fe2+与Br-均被氧化,其离子反应方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-,A项错误;
B. 石灰石不溶于水,醋酸为弱酸,故石灰石溶于醋酸的离子反应方程式为CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++CO2↑+H2O,B项正确;
C. 铜与浓硝酸反应生成二氧化氮,其离子方程式为Cu+4H++2NO3−═Cu2++2NO2↑+2H2O,C项错误;
D. 过氧化钠与水反应的离子反应为2Na2O2+2H2O═4Na++4OH−+O2↑,D项错误;
答案选B。
【点睛】离子方程式的书写正误判断是高频考点,要求学生熟练书写高中化学基本离子反应方程式的同时,掌握其正误判断的方法也是解题的突破口,一般规律可归纳为:
1.是否符合客观事实,如铁和稀硫酸反应生成的是亚铁离子而不是铁离子;
2.是否遵循电荷守恒与质量守恒定律,必须同时遵循,否则书写错误,如Fe + Fe3+= 2Fe2+,显然不遵循电荷守恒定律;
3.观察化学式是否可拆,不该拆的拆成离子,或该拆成离子的没有拆分,都是错误的书写;
4.分析反应物用量,要遵循以少定多的原则书写正确的离子方程式,如本题的A项是难点;
5.观察能否发生氧化还原反应,氧化还原反应也是离子反应方程式的一种。
总之,掌握离子反应的实质,是正确书写离子反应方程式并学会判断其书写正误的根本宗旨。
6. 下列装置或操作能达到实验目的的是
A. 用装置甲制取氯气 B. 用乙装置除去氯气中的HCl气体
C. 用丙装置萃取溴水中的溴单质 D. 用丁装置分离乙酸与乙醇
【答案】C
【解析】
试题分析:A.浓盐酸和二氧化锰的应在加热条件下进行,常温下二者不反应,不能制备氯气,故A错误;B.二者都与氢氧化钠溶液反应,应用饱和食盐水除杂,故B错误;C.溴易溶于苯,可萃取分离,故C正确;D.温度计用于测量馏分的温度,温度计水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口附近,故D错误;故选C。
考点:考查气体的制备、物质的分离等。
7.“类推”这种思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论,因此类推的结论最终要经过实践的检验,才能确定其正确与否。下列几种类推结论中,错误的是
A. Na可与冷水反应产生氢气,则K也可与冷水反应产生氢气
B. Al(OH)3、Cu(OH)2受热易分解,则Fe(OH)3受热也易分解
C. Fe与Cl2反应生成FeCl3,则Fe与I2反应可生成FeI3
D. CO2可以使澄清的石灰水变浑浊,则SO2也可以使澄清的石灰水变浑浊
【答案】C
【解析】
【详解】A.K比Na活泼,所以Na可与冷水反应产生氢气,K也可与冷水反应生成氢气,故不符合题意;
B.难溶性碱受热易分解,则Al(OH)3、Cu(OH)2受热易分解,可知Fe(OH)3受热也易分解,故不符合题意;
C.氯气具有强氧化性,而碘的氧化性较弱,则Fe与Cl2反应生成FeCl3,而Fe与I2反应可生成FeI2,故符合题意;
D.CO2,SO2都能与澄清的石灰水反应生成沉淀,所以CO2可以使澄清的石灰水变浑浊,SO2也可以使澄清的石灰水变浑浊,故不符合题意;
故选C。
8. 氮化铝(AlN)具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,被广泛应用于电子工业、陶瓷工业等领域。在一定条件下,氮化铝可通过如下反应合成:
Al2O3+ N2+ 3 C2 AlN + 3 CO 下列叙述正确的是 ( )
A. 在氮化铝的合成反应中,N2是还原剂,Al2O3是氧化剂
B. 上述反应中每生成2 mol AlN,N2得到3 mol电子
C. 氮化铝中氮元素的化合价为-3
D. 氮化铝晶体属于分子晶体
【答案】C
【解析】
在氮化铝的合成反应中,N2中氮元素的化合价从0价降低到-3价,氮气是氧化剂,碳是还原剂,A不正确。每生成2 mol AlN,N2得到6 mol电子,B不正确。氮化铝(AlN)具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,说明该化合物是原子晶体,答案选C。
9.五种短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,A2属于绿色燃料,C的氧化物用于生产光导纤维,D元素原子的核电荷数是同主族上一周期元素的2倍,B、C为同周期元素,B、D原子最外层电子数之和等于E的最外层电子数. 根据以上叙述,下列说法中正确的是
A. 五种元素中有两种金属元素
B. 元素C、D、E的最高价氧化物对应水化物的酸性增强
C. 元素D、E分别与元素A形成化合物的稳定性:A2D>AE
D. 元素B、D、E的简单离子半径大小为:B>D>E
【答案】B
【解析】
试题分析:五种短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次递增,A2属于绿色燃料,则A为H元素;C的氧化物常用于玻璃的生产,则C为Si元素;D元素原子的核电荷数是同主族上一周期元素的2倍,则D为S元素;E的原子序数大于S,则E为Cl元素;B、C为同周期元素,则B位于第三周期,B、D原子最外层电子数之和等于E的最外层电子数,则B最外层电子数=7-6=1,为Na元素;A.五种元素中,只有Na(B)是金属元素,故A错误;B.元素C、D、E分别为Si、S、Cl,非金属性逐渐增强,则最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强,故B正确;C.元素D、E分别S、Cl,非金属性:Cl>S,则对应氢化物的稳定性:A2D<AE,故C错误;D.离子的电子层越多,离子半径越大,电子层相同时核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径大小为:D>E>B,故D错误;故选B。
【考点定位】考查原子结构与元素周期律的关系
【名师点晴】注意熟练掌握原子结构与元素周期律、元素周期表的关系推断元素为解答关键,,五种短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次递增,A2属于绿色燃料,则A为H元素;C的氧化物常用于玻璃的生产,则C为Si元素;D元素原子的核电荷数是同主族上一周期元素的2倍,则D为S元素;E的原子序数大于S,则E为Cl元素;B、C为同周期元素,则B位于第三周期,B、D原子最外层电子数之和等于E的最外层电子数,则B最外层电子数=7-6=1,为Na元素,据此结合元素周期律知识解答。
10.向25mL 18.4mo1·L-1 H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热,充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量是( )
A. 小于0.23 mol B. 等于0.23 mol
C. 0.23mol~0.46mol之间 D. 等于0.46mol
【答案】A
【解析】
18.4mol•L-1H2SO4为浓硫酸,溶液中加入足量铜片并加热发生Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,n(H2SO4)=0.025L×18.4mol/L=0.46mol,随着反应的进行,硫酸浓度逐渐降低,稀硫酸与铜不反应,则被还原的H2SO4的物质的量小于0.23 mol,故选A。
点睛:本题考查氧化还原反应的计算,侧重于硫酸的性质的考查,注意浓硫酸和稀硫酸性质的异同。浓硫酸与铜发生Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,随着反应的进行,硫酸浓度逐渐降低,稀硫酸与铜不反应。
11.下列各组物质中,满足如图物质一步转化关系的选项是( )
选项
X
Y
Z
A
Na
NaOH
NaHCO3
B
S
SO2
SO3
C
C
CO
CO2
D
Si
SiO2
H2SiO3
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A. Na可与水反应转化为NaOH,NaOH可与过量的CO2反应生成NaHCO3,但NaHCO3不能通过一步反应转化为Na,A项错误;
B. S可与O2反应生成SO2,SO2可与O2在催化剂作用下生成SO3,但SO3不能通过一步反应转化为S,B项错误;
C. C可与O2不充分燃烧生成CO,CO在O2中燃烧生成CO2,CO2与镁在点燃条件下可生成C与MgO,均可实现一步转化,符合题意,C项正确;
D. Si与O2在一定条件下反应可生成SiO2,SiO2不能和水反应,不可一步转化为H2SiO3,H2SiO3也不可通过一步反应转化为Si,D项错误;
答案选C。
12.下列有关热化学方程式及其叙述正确的是( )
A. 氢气的燃烧热为285.5 kJ•mol-1,则水电解的热化学方程式为:2H2O(l)2H2(g)+O2(g) H=+285.8kJ•mol-1
B. 1mol甲烷完全燃烧生成CO2 (g)和H2O(l)时放出890kJ热量,它的热化学方程式为 1/2CH4(g)+O2(g) 1/2CO2(g)+H2O(l) H=-445kJ•mol-1
C. 已知2C(s)+O2(g) 2CO(g) H=-221kJ•mol-1,则C的燃烧热为110.5 kJ•mol-1
D. HF与NaOH溶液反应:H+(aq)+OH-(aq) = H2O(l) H=-57.3kJ•mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】A. 氢气燃烧热是放热反应,焓变为负值,水电解过程是吸热反应,电解2mol水要消耗的能量为571.0 kJ,A项错误;
B. 1mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出890kJ热量,1/2mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放热445kJ,热化学方程式为:1/2CH4(g)+O2(g) 1/2CO2(g)+H2O(l) H=-445kJ•mol-1,B项正确;
C. 选项中反应生成的一氧化碳不是稳定氧化物,该反应热不是燃烧热,C项错误;
D. HF是弱酸,存在电离平衡,电离过程是吸热过程,热化学方程式中不能拆成离子,且1mol NaOH溶液与HF溶液反应放热小于57.3kJ,D项错误;
答案选B。
13. 在某一化学反应A+3B===2C+D中,反应物A的浓度在20 s内由1.0 mol/L变成0.2mol/L,则在这20 s内用C表示的平均反应速率为( )
A. 0.01 mol/(L·s) B. 0.8 mol/(L·s)
C. 0.04 mol/(L·s) D. 0.08 mol/(L·s)
【答案】D
【解析】
v(A)===0.04 mol/(L·s),根据反应速率之比等于化学方程式中各物质化学计量之比,得=,得v(C)=0.08 mol/(L·s),D项正确。
14.下列离子方程式的书写及评价均合理的是
选项
离子方程式
评价
A
将2molCl2通入含有1molFeI2的溶液中:2Fe2++2I-+2Cl2=2Fe3++4Cl-+I2
正确;Cl2过量,可将Fe2+、I-均氧化
B
Mg(HCO3)2溶液与足量的NaOH溶液反应:Mg2++HCO3-+OH-=MgCO3↓+H2O
正确;酸式盐与碱反应生成正盐和水
C
过量SO2通入到NaClO溶液中:SO2+H2O+ClO-=HClO+HSO3-
正确;说明酸性:H2SO3强于HClO
D
1mol/L的NaAlO2溶液和2.5mol/L的HCl溶液等体积互相均匀混合:2AlO2-+5H+=Al3++Al(OH)3↓+3H2O
正确;AlO2-与Al(OH)3消耗的H+的物质的量之比为2:3
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A. 将2mol Cl2通入含有1mol FeI2的溶液中,氯气足量,碘离子和亚铁离子都完全被氧化,题中离子方程式错误,正确的离子方程式为:2Fe2++4I−+3Cl2=2Fe3++6Cl−+2I2,A项错误;
B. Mg(HCO3)2溶液与足量的NaOH溶液反应,由于NaOH足量,Mg2+要生成Mg(OH)2沉淀,正确的离子方程式为:Mg2++2HCO3−+4OH−=2CO32-+Mg(OH)2↓+2H2O,题中离子方程式和评价均不合理,B项错误;
C. NaClO溶液中通入过量SO2气体,二者发生氧化还原反应,正确的离子反应为:ClO−+H2O+SO2═2H++Cl−+SO42−,离子方程式和评价都不合理,C项错误;
D. 1mol/L的NaAlO2溶液和2.5 mol/L的HCl溶液等体积互相均匀混合,设溶液体积为1L,溶液中含有1mol偏铝酸根离子、2.5mol氢离子,1mol偏铝酸根离子转化成1mol氢氧化铝沉淀消耗1mol氢离子,剩余的1.5mol氢离子能够溶解0.5mol氢氧化铝,则反应生成的氢氧化铝和铝离子的物质的量相等,反应的离子方程式为:2AlO2−+5H+=Al3++Al(OH)3↓+H2O,且AlO2−与Al(OH)3消耗的H+的物质的量之比为2:3,D项正确;
答案选D。
【点睛】C项是学生们的易错点,NaClO溶液中通入过量CO2气体时,反应的离子方程式为CO2+H2O+ClO- =HClO+HCO3-,学生们误认为NaClO溶液中通入过量SO2气体时,也会发生类似的反应,学生们忽略了ClO-氧化性,SO2具有还原性,易被氧化剂氧化,二者发生氧化还原反应,正确的离子反应为:ClO−+H2O+SO2═2H++Cl−+SO42-。
第Ⅱ卷(选择题,共58分)
15.下表为元素周期表的一部分。
碳
氮
Y
X
硫
Z
回答下列问题
(1)Z元素在周期表中的位置为__________。
(2)元素周期表中与Z元素同周期原子半径最大的是(写元素名称)__________,其最高价氧化物对应的水化物含有的化学键类型____________。
(3)下列事实能说明Y元素的非金属性比硫元素的非金属性强的是___;
a.Y单质与H2S溶液反应,溶液变浑浊
b.在氧化还原反应中,1molY单质比1molS得电子多
c.Y和S两元素的简单氢化物受热分解,前者的分解温度高
(4)根据下图实验,可以证明碳的非金属性比X强。饱和小苏打溶液的作用__________。发生的离子方程式是:__________________
(5)重水(D2O)是重要的核工业原料,下列说法错误的是________。
a.氘(D)原子核内有1个中子
b.1H与D互称同位素
c.H2O与D2O互称同素异形体
d.1H218O与D216O的相对分子质量相同
【答案】 (1). 第三周期ⅦA族 (2). 钠 (3). 离子键和(极性)共价键 (4). ac (5). 除去挥发出来的HCl气体 (6). H++HCO3-=H2O+CO2↑ (7). c
【解析】
【分析】
根据元素在周期表的位置关系可知,X与碳同族,位于碳的下一周期,应为Si元素;Y与硫元素同族,位于硫的上一周期,应为O元素;Z与硫元素处于同一周期,位于第VIIA族,应为Cl元素,结合元素原子的结构和元素周期律分析作答。
(1)Z为Cl,质子数为17,电子结构有3个电子层,最外层电子数为7;
(2)电子层相同时核电荷数越大离子半径越小,即同一周期元素原子的半径从左到右依次减小;根据化学键与物质类别分析;
(3)Y元素的非金属性比S元素的非金属性强,可利用单质之间的置换反应、氢化物稳定性比较;
(4)利用碳酸钙与稀盐酸反应制备二氧化碳,利用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中的HCl气体,再将二氧化碳通入硅酸钠溶液中出现白色胶状沉淀,以此证明碳酸的酸性比硅酸强;
(5)a.原子的中子数等于质量数-质子数;
b.具有相同质子数、不同中子数的原子互为同位素;
c.同种元素形成的不同单质互为同素异形体;
d.D即是2H,据此分析。
【详解】(1)Z为Cl元素,在周期表中的位置为第三周期ⅦA族;
(2)根据上述分析可知,与Cl处于同一周期的原子半径最大的是钠,其最高价氧化物对应的水化物为氢氧化钠,其化学键类型为:离子键和(极性)共价键,故答案为:钠;离子键和(极性)共价键;
(3)a. Y单质与H2S溶液反应,溶液变浑浊,则Y的得到电子能力强,Y的非金属性强,a项正确;
b. 在氧化还原反应中,1mol Y单质比1mol S得电子多,得电子多少不能比较非金属性,b项错误;
c. Y和S两元素的简单氢化物受热分解,前者的分解温度高,可知Y的氢化物稳定,则Y的非金属性强,c项正确;
故答案为:ac;
(4)图中实验装置中,制备二氧化碳的过程中会有HCl气体挥发,为除去二氧化碳气体中的HCl,证明碳酸的酸性比硅酸强,需用饱和碳酸氢钠溶液进行除杂,发生的离子方程式为:H++HCO3-=H2O+CO2↑,故答案为:除去挥发出来的HCl气体;H++HCO3-=H2O+CO2↑;
(5)a. 氘(D)原子内有1个质子,质量数为2,因此中子数=2-1=1,a项正确;
b. 1H与D具有相同质子数、不同中子数,二者互称同位素,b项正确;
c. H2O与D2O均为水,属于化合物,不是单质,不能互称同素异形体,c项错误;
d. D即是2H,所以1H218O与D216O的相对分子质量相同,d项正确;
故答案为:c。
16.能源是人类生存和发展的重要支柱,化学在能源的开发与利用方面起着十分重要的作用。某学习小组按如下图所示装置探究化学能与电能的相互转化:
(1)甲池是_________装置,通入O2气体的电极上的反应式为______________。乙池中SO42-移向_____电极(填“石墨”或“Ag”)。
(2) 当甲池消耗标况下33.6L O2时,电解质KOH的物质的量变化_____mol,乙池若要恢复电解前的状态则需要加入__________(填所加物质的质量及化学式)。
(3) 丙池中发生的电解反应的离子方程式为______________。
【答案】 (1). 原电池(或化学能转化为电能) (2). O2 + 4e- +2H2O===4OH- (3). 石墨 (4). 1.5 (5). 240gCuO(或372gCuCO3) (6). 2Cl-+2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2OH-
【解析】
【分析】
(1)甲装置为燃料电池,O2在正极上得电子,碱性条件下生成氢氧根离子;乙池为电解池,阴离子移向阳极;
(2)甲装置为燃料,电池总反应为CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O,据此计算电解质KOH的物质的量变化;乙中为电解硫酸铜溶液,根据电解的产物分析,根据“析出什么元素加入什么元素”的原则确定加入的物质;
(3)丙池为惰性电极电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠,据此书写电解反应的离子方程式。
【详解】(1)由图可看出甲图为燃料电池装置,是原电池(或化学能转化为电能);通入氧气的电极为正极,其电极反应式为:O2 + 4e- +2H2O===4OH-;乙图和丙图为电解池,与电池的正极相连的石墨为阳极,与电池的负极相连的Ag电极为阴极,则乙池中SO42- 移向石墨极(阳极),故答案为:原电池(或化学能转化为电能);O2 + 4e- +2H2O===4OH-;石墨;
(2)原电池正极反应式为:2O2+8e-+4H2O=8OH-,总反应为:CH4 +2O2+ 2OH-=CO32-+ 3H2O,当甲池消耗标况下33.6L(1.5mol)O2时,则消耗1.5mol KOH,转移6mol电子,则乙池生成3molCu和1.5molO2,根据原子守恒,若要恢复电解前的状态则需要加入氧化铜:3mol×80g/mol=240g,或碳酸铜:3mol×124g/mol=372g,故答案为:1.5;240gCuO(或372gCuCO3);
(3)丙池中惰性电极电解氯化钠溶液,电解反应离子方程式为2Cl-+2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2OH-。
【点睛】本题考查电解池和原电池,注重基础知识的考查,题目难度不大,注意明确反应原理,理清反应关系,燃料电池中,通氧气的一极是正极,通燃料的一极为负极,电解池中,与正极相连得是阳极,与负极相连的是阴极,阳离子与电流方向形成闭合,阴离子与电子方向形成闭合。
17.某化学反应2A B+D在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为0。反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表:
根据上述数据,完成下列填空:
(1)在实验1,反应在10至20分钟时间内平均速率为_____mol/(L·min)。
(2)在实验2,A的初始浓度c2=____________mol/L,反应经20分钟就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是___________。
(3)设实验3的反应速率为v3,实验1的反应速率为v1,则v3_______v1(填>、=、<),且c3_______1.0 mol/L(填>、=、<)。
(4)比较实验4和实验1,可推测该反应是____反应(选填吸热、放热)。理由是 __________
【答案】 (1). 0.013 (2). 1.0 (3). 催化剂 (4). > (5). > (6). 吸热 (7). 温度升高时,平衡向右移动
【解析】
分析】
(1)根据v=公式解题;
(2)实验1和实验2达到平衡时A的浓度不再改变且相等,说明实验2与实验1其他条件完全相同,实验2使用了催化剂,加快了反应速率,缩短了达平衡的时间;
(3)以10至20min为例求出实验1和实验3的反应速率进行比较;
(4)根据化学平衡移动原理分析,加热平衡向吸热反应方向移动。
【详解】(1)在实验1中,反应在10至20min时间内平均速率为v== =0.013 mol/(L·min),故答案为:0.013;
(2)实验1和实验2达到平衡时A的浓度不再改变且相等,说明实验2与实验1其他条件完全相同,实验1与实验2中A的初始浓度应相等,起始浓度c2=1.0mol/L,实验2较其他实验达到平衡时间最短,是使用了合适的催化剂,
故答案为:1.0;催化剂;
(3)在实验1中,反应在10至20min时间内平均速率为v== =0.013 mol/(L·min),在实验3中,反应在10至20min时间内平均速率为v== =0.015 mol/(L·min),故v3>v1,实验1的起始浓度为1.0mol/L,由平衡时浓度可知在实验3的起始浓度大于1.0mol/L,即c3>1.0 mol/L,故答案为:>;>;
(4)比较实验4和实验1可知平衡时实验4反应物A的浓度小,由实验1到实验4升高温度,平衡右移,加热平衡向吸热反应方向移动;
故答案为:吸热;温度升高时,平衡向右移动。
第Ⅰ卷(选择题,共42分)
可能用到的相对原子质量:H:1 C:12
一、选择题(本大题共14个小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是最符合题意的。)
1.下列各组物质,按化合物、单质、混合物顺序排列的是
A. 烧碱、液态氧、碘酒 B. 生石灰、白磷、熟石灰
C. 干冰、铁、氯化氢 D. 空气、氮气、胆矾
【答案】A
【解析】
【详解】B、生石灰氧化物熟石灰是碱,错误;
C、氯化氢是化合物,不是混合物,错误
D、空气是混合物,氨气和胆矾是化合物,错误;
答案选A。
2.化学与社会、生活密切相关,下列说法正确的是( )
A. 凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害,不可食用
B. “嫦娥”三号使用的碳纤维是一种新型的有机高分子材料
C. Fe2O3俗称铁红,常做红色油漆和涂料
D. 工业上通常用电解Na、Mg、Al对应的氯化物制取该三种金属单质
【答案】C
【解析】
【详解】A. 为保持食品新鲜,食品添加剂可按规定限量使用,如火腿肠中加亚硝酸钠等防腐剂,A项错误;
B 碳纤维属于无机材料,不属于有机高分子材料,B项错误;
C. Fe2O3为红棕色,俗称铁红,常做红色油漆和涂料,C项正确;
D. 氯化铝为共价化合物,其在熔融状态下不导电,应电解熔融氧化铝冶炼Al,而工业上通常用电解Na、Mg对应的氯化物制取Na、Mg,D项错误;
答案选C。
【点睛】工业冶炼金属的常用化学方法有:
电解法:适用于K、Ca、Na、Mg、Al;
热还原法:适用于Zn、Fe、Sn、Pb、Cu;
热分解法:适用于Hg、Ag。
3.设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是( )
A. 14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA
B. 1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA
C. 1 mol Fe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA
D. 标准状况下,2.24 L CCl4含有的共价键数为0.4NA
【答案】A
【解析】
【详解】A. 乙烯和丙烯的最简式均为CH2,14g乙烯和丙烯混合气体中含CH2物质的量为14g÷14g/mol=1mol,含氢原子数为2NA,故A正确;
B.1mol N2与4mol H2反应生成的NH3,反应为可逆反应,1mol氮气不能全部反应生成氨气,则生成氨气分子数小于2NA,故B错误;
C.1mol Fe溶于过量硝酸生成硝酸铁,转移电子3mol,电子转移数为3NA,故C错误;
D.标准状况下,四氯化碳不是气体,2.24L CCl4的物质的量不是0.1mol,无法计算其含有的共价键数,故D错误;
答案选A。
【此处有视频,请去附件查看】
4.在溶液中能大量共存,加入OH-有沉淀析出,加入H+能放出气体的离子组是
A. Mg2+、Na+、Cl-、CO32- B. Ba2+、K+、OH-、NO3-
C. H+、Fe3+、NH4+、SO42- D. Na+、Ca2+、Cl-、HCO3-
【答案】D
【解析】
试题分析:A.该组离子之间不反应,可大量共存,加OH-有氢氧化铜沉淀析出,但加H+不能放出气体,故A不选;B.该组离子之间不反应,可大量共存,加OH-没有沉淀生成,加H+不能放出气体,故B不选;C.H+、CO32-结合生成水和气体,不能共存,故C不选;D.该组离子之间不反应,可大量共存,加OH-有碳酸钙沉淀生成,加H+能放出二氧化碳气体,故D选;故选D。
【考点定位】考查离子的共存
【名师点晴】本题考查离子的共存,为高频考点,把握习题中的信息及常见离子的反应为解答的关键,侧重复分解反应的离子共存考查。注意明确离子不能大量共存的一般情况,如:能发生复分解反应的离子之间,能发生氧化还原反应的离子之间,能发生络合反应的离子之间(如 Fe3+和 SCN-)等;还应该注意题目所隐含的条件,如:溶液的酸碱性,据此来判断溶液中是否有大量的 H+或OH-;是“可能”共存,还是“一定”共存等;
5.下列离子方程式正确的是( )
A. FeBr2溶液中通入过量氯气:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
B. 石灰石溶于醋酸:CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++CO2↑+H2O
C. 铜与浓硝酸反应:3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
D. 过氧化钠与水反应:Na2O2+H2O=2Na++2OH-+O2↑
【答案】B
【解析】
【详解】A.向FeBr2溶液中通入过量氯气,溶液中Fe2+与Br-均被氧化,其离子反应方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-,A项错误;
B. 石灰石不溶于水,醋酸为弱酸,故石灰石溶于醋酸的离子反应方程式为CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO-+Ca2++CO2↑+H2O,B项正确;
C. 铜与浓硝酸反应生成二氧化氮,其离子方程式为Cu+4H++2NO3−═Cu2++2NO2↑+2H2O,C项错误;
D. 过氧化钠与水反应的离子反应为2Na2O2+2H2O═4Na++4OH−+O2↑,D项错误;
答案选B。
【点睛】离子方程式的书写正误判断是高频考点,要求学生熟练书写高中化学基本离子反应方程式的同时,掌握其正误判断的方法也是解题的突破口,一般规律可归纳为:
1.是否符合客观事实,如铁和稀硫酸反应生成的是亚铁离子而不是铁离子;
2.是否遵循电荷守恒与质量守恒定律,必须同时遵循,否则书写错误,如Fe + Fe3+= 2Fe2+,显然不遵循电荷守恒定律;
3.观察化学式是否可拆,不该拆的拆成离子,或该拆成离子的没有拆分,都是错误的书写;
4.分析反应物用量,要遵循以少定多的原则书写正确的离子方程式,如本题的A项是难点;
5.观察能否发生氧化还原反应,氧化还原反应也是离子反应方程式的一种。
总之,掌握离子反应的实质,是正确书写离子反应方程式并学会判断其书写正误的根本宗旨。
6. 下列装置或操作能达到实验目的的是
A. 用装置甲制取氯气 B. 用乙装置除去氯气中的HCl气体
C. 用丙装置萃取溴水中的溴单质 D. 用丁装置分离乙酸与乙醇
【答案】C
【解析】
试题分析:A.浓盐酸和二氧化锰的应在加热条件下进行,常温下二者不反应,不能制备氯气,故A错误;B.二者都与氢氧化钠溶液反应,应用饱和食盐水除杂,故B错误;C.溴易溶于苯,可萃取分离,故C正确;D.温度计用于测量馏分的温度,温度计水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口附近,故D错误;故选C。
考点:考查气体的制备、物质的分离等。
7.“类推”这种思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论,因此类推的结论最终要经过实践的检验,才能确定其正确与否。下列几种类推结论中,错误的是
A. Na可与冷水反应产生氢气,则K也可与冷水反应产生氢气
B. Al(OH)3、Cu(OH)2受热易分解,则Fe(OH)3受热也易分解
C. Fe与Cl2反应生成FeCl3,则Fe与I2反应可生成FeI3
D. CO2可以使澄清的石灰水变浑浊,则SO2也可以使澄清的石灰水变浑浊
【答案】C
【解析】
【详解】A.K比Na活泼,所以Na可与冷水反应产生氢气,K也可与冷水反应生成氢气,故不符合题意;
B.难溶性碱受热易分解,则Al(OH)3、Cu(OH)2受热易分解,可知Fe(OH)3受热也易分解,故不符合题意;
C.氯气具有强氧化性,而碘的氧化性较弱,则Fe与Cl2反应生成FeCl3,而Fe与I2反应可生成FeI2,故符合题意;
D.CO2,SO2都能与澄清的石灰水反应生成沉淀,所以CO2可以使澄清的石灰水变浑浊,SO2也可以使澄清的石灰水变浑浊,故不符合题意;
故选C。
8. 氮化铝(AlN)具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,被广泛应用于电子工业、陶瓷工业等领域。在一定条件下,氮化铝可通过如下反应合成:
Al2O3+ N2+ 3 C2 AlN + 3 CO 下列叙述正确的是 ( )
A. 在氮化铝的合成反应中,N2是还原剂,Al2O3是氧化剂
B. 上述反应中每生成2 mol AlN,N2得到3 mol电子
C. 氮化铝中氮元素的化合价为-3
D. 氮化铝晶体属于分子晶体
【答案】C
【解析】
在氮化铝的合成反应中,N2中氮元素的化合价从0价降低到-3价,氮气是氧化剂,碳是还原剂,A不正确。每生成2 mol AlN,N2得到6 mol电子,B不正确。氮化铝(AlN)具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,说明该化合物是原子晶体,答案选C。
9.五种短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大,A2属于绿色燃料,C的氧化物用于生产光导纤维,D元素原子的核电荷数是同主族上一周期元素的2倍,B、C为同周期元素,B、D原子最外层电子数之和等于E的最外层电子数. 根据以上叙述,下列说法中正确的是
A. 五种元素中有两种金属元素
B. 元素C、D、E的最高价氧化物对应水化物的酸性增强
C. 元素D、E分别与元素A形成化合物的稳定性:A2D>AE
D. 元素B、D、E的简单离子半径大小为:B>D>E
【答案】B
【解析】
试题分析:五种短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次递增,A2属于绿色燃料,则A为H元素;C的氧化物常用于玻璃的生产,则C为Si元素;D元素原子的核电荷数是同主族上一周期元素的2倍,则D为S元素;E的原子序数大于S,则E为Cl元素;B、C为同周期元素,则B位于第三周期,B、D原子最外层电子数之和等于E的最外层电子数,则B最外层电子数=7-6=1,为Na元素;A.五种元素中,只有Na(B)是金属元素,故A错误;B.元素C、D、E分别为Si、S、Cl,非金属性逐渐增强,则最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强,故B正确;C.元素D、E分别S、Cl,非金属性:Cl>S,则对应氢化物的稳定性:A2D<AE,故C错误;D.离子的电子层越多,离子半径越大,电子层相同时核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径大小为:D>E>B,故D错误;故选B。
【考点定位】考查原子结构与元素周期律的关系
【名师点晴】注意熟练掌握原子结构与元素周期律、元素周期表的关系推断元素为解答关键,,五种短周期主族元素A、B、C、D、E的原子序数依次递增,A2属于绿色燃料,则A为H元素;C的氧化物常用于玻璃的生产,则C为Si元素;D元素原子的核电荷数是同主族上一周期元素的2倍,则D为S元素;E的原子序数大于S,则E为Cl元素;B、C为同周期元素,则B位于第三周期,B、D原子最外层电子数之和等于E的最外层电子数,则B最外层电子数=7-6=1,为Na元素,据此结合元素周期律知识解答。
10.向25mL 18.4mo1·L-1 H2SO4溶液中加入足量的铜片并加热,充分反应后,被还原的H2SO4的物质的量是( )
A. 小于0.23 mol B. 等于0.23 mol
C. 0.23mol~0.46mol之间 D. 等于0.46mol
【答案】A
【解析】
18.4mol•L-1H2SO4为浓硫酸,溶液中加入足量铜片并加热发生Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,n(H2SO4)=0.025L×18.4mol/L=0.46mol,随着反应的进行,硫酸浓度逐渐降低,稀硫酸与铜不反应,则被还原的H2SO4的物质的量小于0.23 mol,故选A。
点睛:本题考查氧化还原反应的计算,侧重于硫酸的性质的考查,注意浓硫酸和稀硫酸性质的异同。浓硫酸与铜发生Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,随着反应的进行,硫酸浓度逐渐降低,稀硫酸与铜不反应。
11.下列各组物质中,满足如图物质一步转化关系的选项是( )
选项
X
Y
Z
A
Na
NaOH
NaHCO3
B
S
SO2
SO3
C
C
CO
CO2
D
Si
SiO2
H2SiO3
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A. Na可与水反应转化为NaOH,NaOH可与过量的CO2反应生成NaHCO3,但NaHCO3不能通过一步反应转化为Na,A项错误;
B. S可与O2反应生成SO2,SO2可与O2在催化剂作用下生成SO3,但SO3不能通过一步反应转化为S,B项错误;
C. C可与O2不充分燃烧生成CO,CO在O2中燃烧生成CO2,CO2与镁在点燃条件下可生成C与MgO,均可实现一步转化,符合题意,C项正确;
D. Si与O2在一定条件下反应可生成SiO2,SiO2不能和水反应,不可一步转化为H2SiO3,H2SiO3也不可通过一步反应转化为Si,D项错误;
答案选C。
12.下列有关热化学方程式及其叙述正确的是( )
A. 氢气的燃烧热为285.5 kJ•mol-1,则水电解的热化学方程式为:2H2O(l)2H2(g)+O2(g) H=+285.8kJ•mol-1
B. 1mol甲烷完全燃烧生成CO2 (g)和H2O(l)时放出890kJ热量,它的热化学方程式为 1/2CH4(g)+O2(g) 1/2CO2(g)+H2O(l) H=-445kJ•mol-1
C. 已知2C(s)+O2(g) 2CO(g) H=-221kJ•mol-1,则C的燃烧热为110.5 kJ•mol-1
D. HF与NaOH溶液反应:H+(aq)+OH-(aq) = H2O(l) H=-57.3kJ•mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】A. 氢气燃烧热是放热反应,焓变为负值,水电解过程是吸热反应,电解2mol水要消耗的能量为571.0 kJ,A项错误;
B. 1mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O(l)时放出890kJ热量,1/2mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放热445kJ,热化学方程式为:1/2CH4(g)+O2(g) 1/2CO2(g)+H2O(l) H=-445kJ•mol-1,B项正确;
C. 选项中反应生成的一氧化碳不是稳定氧化物,该反应热不是燃烧热,C项错误;
D. HF是弱酸,存在电离平衡,电离过程是吸热过程,热化学方程式中不能拆成离子,且1mol NaOH溶液与HF溶液反应放热小于57.3kJ,D项错误;
答案选B。
13. 在某一化学反应A+3B===2C+D中,反应物A的浓度在20 s内由1.0 mol/L变成0.2mol/L,则在这20 s内用C表示的平均反应速率为( )
A. 0.01 mol/(L·s) B. 0.8 mol/(L·s)
C. 0.04 mol/(L·s) D. 0.08 mol/(L·s)
【答案】D
【解析】
v(A)===0.04 mol/(L·s),根据反应速率之比等于化学方程式中各物质化学计量之比,得=,得v(C)=0.08 mol/(L·s),D项正确。
14.下列离子方程式的书写及评价均合理的是
选项
离子方程式
评价
A
将2molCl2通入含有1molFeI2的溶液中:2Fe2++2I-+2Cl2=2Fe3++4Cl-+I2
正确;Cl2过量,可将Fe2+、I-均氧化
B
Mg(HCO3)2溶液与足量的NaOH溶液反应:Mg2++HCO3-+OH-=MgCO3↓+H2O
正确;酸式盐与碱反应生成正盐和水
C
过量SO2通入到NaClO溶液中:SO2+H2O+ClO-=HClO+HSO3-
正确;说明酸性:H2SO3强于HClO
D
1mol/L的NaAlO2溶液和2.5mol/L的HCl溶液等体积互相均匀混合:2AlO2-+5H+=Al3++Al(OH)3↓+3H2O
正确;AlO2-与Al(OH)3消耗的H+的物质的量之比为2:3
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A. 将2mol Cl2通入含有1mol FeI2的溶液中,氯气足量,碘离子和亚铁离子都完全被氧化,题中离子方程式错误,正确的离子方程式为:2Fe2++4I−+3Cl2=2Fe3++6Cl−+2I2,A项错误;
B. Mg(HCO3)2溶液与足量的NaOH溶液反应,由于NaOH足量,Mg2+要生成Mg(OH)2沉淀,正确的离子方程式为:Mg2++2HCO3−+4OH−=2CO32-+Mg(OH)2↓+2H2O,题中离子方程式和评价均不合理,B项错误;
C. NaClO溶液中通入过量SO2气体,二者发生氧化还原反应,正确的离子反应为:ClO−+H2O+SO2═2H++Cl−+SO42−,离子方程式和评价都不合理,C项错误;
D. 1mol/L的NaAlO2溶液和2.5 mol/L的HCl溶液等体积互相均匀混合,设溶液体积为1L,溶液中含有1mol偏铝酸根离子、2.5mol氢离子,1mol偏铝酸根离子转化成1mol氢氧化铝沉淀消耗1mol氢离子,剩余的1.5mol氢离子能够溶解0.5mol氢氧化铝,则反应生成的氢氧化铝和铝离子的物质的量相等,反应的离子方程式为:2AlO2−+5H+=Al3++Al(OH)3↓+H2O,且AlO2−与Al(OH)3消耗的H+的物质的量之比为2:3,D项正确;
答案选D。
【点睛】C项是学生们的易错点,NaClO溶液中通入过量CO2气体时,反应的离子方程式为CO2+H2O+ClO- =HClO+HCO3-,学生们误认为NaClO溶液中通入过量SO2气体时,也会发生类似的反应,学生们忽略了ClO-氧化性,SO2具有还原性,易被氧化剂氧化,二者发生氧化还原反应,正确的离子反应为:ClO−+H2O+SO2═2H++Cl−+SO42-。
第Ⅱ卷(选择题,共58分)
15.下表为元素周期表的一部分。
碳
氮
Y
X
硫
Z
回答下列问题
(1)Z元素在周期表中的位置为__________。
(2)元素周期表中与Z元素同周期原子半径最大的是(写元素名称)__________,其最高价氧化物对应的水化物含有的化学键类型____________。
(3)下列事实能说明Y元素的非金属性比硫元素的非金属性强的是___;
a.Y单质与H2S溶液反应,溶液变浑浊
b.在氧化还原反应中,1molY单质比1molS得电子多
c.Y和S两元素的简单氢化物受热分解,前者的分解温度高
(4)根据下图实验,可以证明碳的非金属性比X强。饱和小苏打溶液的作用__________。发生的离子方程式是:__________________
(5)重水(D2O)是重要的核工业原料,下列说法错误的是________。
a.氘(D)原子核内有1个中子
b.1H与D互称同位素
c.H2O与D2O互称同素异形体
d.1H218O与D216O的相对分子质量相同
【答案】 (1). 第三周期ⅦA族 (2). 钠 (3). 离子键和(极性)共价键 (4). ac (5). 除去挥发出来的HCl气体 (6). H++HCO3-=H2O+CO2↑ (7). c
【解析】
【分析】
根据元素在周期表的位置关系可知,X与碳同族,位于碳的下一周期,应为Si元素;Y与硫元素同族,位于硫的上一周期,应为O元素;Z与硫元素处于同一周期,位于第VIIA族,应为Cl元素,结合元素原子的结构和元素周期律分析作答。
(1)Z为Cl,质子数为17,电子结构有3个电子层,最外层电子数为7;
(2)电子层相同时核电荷数越大离子半径越小,即同一周期元素原子的半径从左到右依次减小;根据化学键与物质类别分析;
(3)Y元素的非金属性比S元素的非金属性强,可利用单质之间的置换反应、氢化物稳定性比较;
(4)利用碳酸钙与稀盐酸反应制备二氧化碳,利用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中的HCl气体,再将二氧化碳通入硅酸钠溶液中出现白色胶状沉淀,以此证明碳酸的酸性比硅酸强;
(5)a.原子的中子数等于质量数-质子数;
b.具有相同质子数、不同中子数的原子互为同位素;
c.同种元素形成的不同单质互为同素异形体;
d.D即是2H,据此分析。
【详解】(1)Z为Cl元素,在周期表中的位置为第三周期ⅦA族;
(2)根据上述分析可知,与Cl处于同一周期的原子半径最大的是钠,其最高价氧化物对应的水化物为氢氧化钠,其化学键类型为:离子键和(极性)共价键,故答案为:钠;离子键和(极性)共价键;
(3)a. Y单质与H2S溶液反应,溶液变浑浊,则Y的得到电子能力强,Y的非金属性强,a项正确;
b. 在氧化还原反应中,1mol Y单质比1mol S得电子多,得电子多少不能比较非金属性,b项错误;
c. Y和S两元素的简单氢化物受热分解,前者的分解温度高,可知Y的氢化物稳定,则Y的非金属性强,c项正确;
故答案为:ac;
(4)图中实验装置中,制备二氧化碳的过程中会有HCl气体挥发,为除去二氧化碳气体中的HCl,证明碳酸的酸性比硅酸强,需用饱和碳酸氢钠溶液进行除杂,发生的离子方程式为:H++HCO3-=H2O+CO2↑,故答案为:除去挥发出来的HCl气体;H++HCO3-=H2O+CO2↑;
(5)a. 氘(D)原子内有1个质子,质量数为2,因此中子数=2-1=1,a项正确;
b. 1H与D具有相同质子数、不同中子数,二者互称同位素,b项正确;
c. H2O与D2O均为水,属于化合物,不是单质,不能互称同素异形体,c项错误;
d. D即是2H,所以1H218O与D216O的相对分子质量相同,d项正确;
故答案为:c。
16.能源是人类生存和发展的重要支柱,化学在能源的开发与利用方面起着十分重要的作用。某学习小组按如下图所示装置探究化学能与电能的相互转化:
(1)甲池是_________装置,通入O2气体的电极上的反应式为______________。乙池中SO42-移向_____电极(填“石墨”或“Ag”)。
(2) 当甲池消耗标况下33.6L O2时,电解质KOH的物质的量变化_____mol,乙池若要恢复电解前的状态则需要加入__________(填所加物质的质量及化学式)。
(3) 丙池中发生的电解反应的离子方程式为______________。
【答案】 (1). 原电池(或化学能转化为电能) (2). O2 + 4e- +2H2O===4OH- (3). 石墨 (4). 1.5 (5). 240gCuO(或372gCuCO3) (6). 2Cl-+2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2OH-
【解析】
【分析】
(1)甲装置为燃料电池,O2在正极上得电子,碱性条件下生成氢氧根离子;乙池为电解池,阴离子移向阳极;
(2)甲装置为燃料,电池总反应为CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O,据此计算电解质KOH的物质的量变化;乙中为电解硫酸铜溶液,根据电解的产物分析,根据“析出什么元素加入什么元素”的原则确定加入的物质;
(3)丙池为惰性电极电解氯化钠溶液生成氢气、氯气和氢氧化钠,据此书写电解反应的离子方程式。
【详解】(1)由图可看出甲图为燃料电池装置,是原电池(或化学能转化为电能);通入氧气的电极为正极,其电极反应式为:O2 + 4e- +2H2O===4OH-;乙图和丙图为电解池,与电池的正极相连的石墨为阳极,与电池的负极相连的Ag电极为阴极,则乙池中SO42- 移向石墨极(阳极),故答案为:原电池(或化学能转化为电能);O2 + 4e- +2H2O===4OH-;石墨;
(2)原电池正极反应式为:2O2+8e-+4H2O=8OH-,总反应为:CH4 +2O2+ 2OH-=CO32-+ 3H2O,当甲池消耗标况下33.6L(1.5mol)O2时,则消耗1.5mol KOH,转移6mol电子,则乙池生成3molCu和1.5molO2,根据原子守恒,若要恢复电解前的状态则需要加入氧化铜:3mol×80g/mol=240g,或碳酸铜:3mol×124g/mol=372g,故答案为:1.5;240gCuO(或372gCuCO3);
(3)丙池中惰性电极电解氯化钠溶液,电解反应离子方程式为2Cl-+2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2OH-。
【点睛】本题考查电解池和原电池,注重基础知识的考查,题目难度不大,注意明确反应原理,理清反应关系,燃料电池中,通氧气的一极是正极,通燃料的一极为负极,电解池中,与正极相连得是阳极,与负极相连的是阴极,阳离子与电流方向形成闭合,阴离子与电子方向形成闭合。
17.某化学反应2A B+D在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为0。反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表:
根据上述数据,完成下列填空:
(1)在实验1,反应在10至20分钟时间内平均速率为_____mol/(L·min)。
(2)在实验2,A的初始浓度c2=____________mol/L,反应经20分钟就达到平衡,可推测实验2中还隐含的条件是___________。
(3)设实验3的反应速率为v3,实验1的反应速率为v1,则v3_______v1(填>、=、<),且c3_______1.0 mol/L(填>、=、<)。
(4)比较实验4和实验1,可推测该反应是____反应(选填吸热、放热)。理由是 __________
【答案】 (1). 0.013 (2). 1.0 (3). 催化剂 (4). > (5). > (6). 吸热 (7). 温度升高时,平衡向右移动
【解析】
分析】
(1)根据v=公式解题;
(2)实验1和实验2达到平衡时A的浓度不再改变且相等,说明实验2与实验1其他条件完全相同,实验2使用了催化剂,加快了反应速率,缩短了达平衡的时间;
(3)以10至20min为例求出实验1和实验3的反应速率进行比较;
(4)根据化学平衡移动原理分析,加热平衡向吸热反应方向移动。
【详解】(1)在实验1中,反应在10至20min时间内平均速率为v== =0.013 mol/(L·min),故答案为:0.013;
(2)实验1和实验2达到平衡时A的浓度不再改变且相等,说明实验2与实验1其他条件完全相同,实验1与实验2中A的初始浓度应相等,起始浓度c2=1.0mol/L,实验2较其他实验达到平衡时间最短,是使用了合适的催化剂,
故答案为:1.0;催化剂;
(3)在实验1中,反应在10至20min时间内平均速率为v== =0.013 mol/(L·min),在实验3中,反应在10至20min时间内平均速率为v== =0.015 mol/(L·min),故v3>v1,实验1的起始浓度为1.0mol/L,由平衡时浓度可知在实验3的起始浓度大于1.0mol/L,即c3>1.0 mol/L,故答案为:>;>;
(4)比较实验4和实验1可知平衡时实验4反应物A的浓度小,由实验1到实验4升高温度,平衡右移,加热平衡向吸热反应方向移动;
故答案为:吸热;温度升高时,平衡向右移动。
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