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【化学】江西省南昌市八一中学、洪都中学、十七中、实验中学、南师附中五校2019-2020学年高二上学期期中联考试题(解析版)
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江西省南昌市八一中学、洪都中学、十七中、实验中学、南师附中五校2019-2020学年高二上学期期中联考试题
可能用到的相对原子质量: H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 Si 28 S 32 Cl 35.5
第Ⅰ卷(共48分)
一、选择题(本题包括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.下列叙述中,能证明某物质是弱电解质的是( )
A. 熔融时不导电
B. 水溶液的导电能力很差
C. 不是离子化合物,而是极性共价化合物
D. 溶液中已电离的离子和未电离的分子共存
【答案】D
【解析】
【详解】A. 熔融时不导电的化合物不一定是弱电解质,如HCl是共价化合物,熔融时不导电,但是强电解质,A项错误;
B. 电解质的强弱与溶液的导电性没有本质联系,很稀的强电解质水溶液的导电能力也很弱,因为溶液中离子浓度很小,B项错误;
C. HCl是极性共价化合物,但是强电解质,C项错误;
D. 弱电解质在水溶液中部分电离,所以溶液中已电离的离子和未电离的分子共存,说明该物质是弱电解质,D项正确;
答案选D。
2.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 工业制硫酸采用二氧化硫催化氧化,高压可以提高单位时间SO3的产量
B. 打开可乐瓶盖后看到有大量气泡冒出
C. 用饱和食盐水除去氯气中氯化氢杂质
D. 容器中有2HI(g) ⇌ H2(g)+I2(g),增大压强颜色变深
【答案】D
【解析】
【分析】勒夏特列原理是指在一个已经达到平衡的反应中,如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强,或参加反应的物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动,能用勒夏特列原理解释,首先必须存在可逆过程,以此解答该题。
【详解】A. 二氧化硫生成三氧化硫的反应为2SO2+O2⇌2SO3,加压平衡正向移动,三氧化硫的产量增大,能用勒夏特列原理解释,A项错误;
B. 打开可乐瓶盖后看到有大量气泡逸出,是因为打开瓶盖,压强减小,二氧化碳气体的溶解度减小而逸出,平衡移动的结果,和平衡有关,能用勒夏特列原理解释,B项错误;
C. 氯气和水的反应是可逆反应Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO,饱和食盐水中氯离子浓度大,化学平衡逆向进行,能减小氯气的溶解度,能用勒夏特列原理解释,C项错误;
D. 容器中存在可逆反应2HI(g) ⇌ H2(g)+I2(g),是一个反应前后气体物质的量不变的反应,体积减小加压,H2(g)、I2(g)、HI(g)浓度均增大,但是平衡不会移动,颜色加深仅是由体积减小,I2(g)浓度增大造成的,不能用勒夏特列原理解释,D项正确;
答案选D。
3.下列说法不正确的是( )
A. 加入正催化剂,活化分子百分数增大,化学反应速率一定增大
B. 熵增加且放热的反应一定是自发反应
C. 任何条件下,化学反应的焓变都等于化学反应的反应热
D. 常温下硝酸铵能够溶于水,因为其溶于水是一个熵增大过程
【答案】C
【解析】
【详解】A. 正催化剂可以降低反应的活化能,使部分普通分子变成活化分子,则活化分子百分数增大,化学反应速率一定增大,A项正确;
B. 熵增加且放热的反应始终满足△H-T△S<0,则一定是自发反应,B项正确;
C. 只有在恒压条件下,化学反应的焓变才等于化学反应的反应热,C项错误;
D. 常温下硝酸铵溶于水溶解成为自由移动的离子,是熵变增大的过程,D项正确;
答案选C。
4.下列说法正确的是( )
A. 浓度为0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,加水稀释,则c(CH3COO-)/c(CH3COOH)减小
B. 浓度为0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,升高温度,Ka(CH3COOH)不变,但醋酸电离程度增大
C. 浓度为0.1 mol·L-1 HA溶液pH为4,则HA为弱电解质
D. CH3COOH的浓度越大,CH3COOH的电离程度越大
【答案】C
【解析】
【详解】A. 加水稀释,n(CH3COO-)增大,n(CH3COOH)减小,则c(CH3COO-)/c(CH3COOH)增大,故A错误;
B. 电离是吸热过程,升高温度,Ka(CH3COOH)增大,故B错误;
C. 浓度为0.1 mol·L-1 HA溶液pH为4,说明HA部分电离,则HA为弱电解质,故C正确;
D. 稀释促进电离,电离程度增大,相反CH3COOH的浓度越大,CH3COOH的电离程度越小,故D错误。
故答案选C。
5.下列说法正确的是( )
A. H(g)+I2(g) ⇌ 2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变
B. C(s)+H2O(g) ⇌ H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C. 若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g) ⇌ 2C(?)已达平衡,则A、C不能同时是气体
D. 1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,Q2不等于Q1
【答案】B
【解析】
【详解】A.该可逆反应的反应前后气体计量数不发生变化,当缩小反应容器体积,相当于加压,正逆反应速率同等程度增加,A项错误;
B.在建立平衡前,碳的质量不断改变,达到平衡时,质量不变,因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡,B项正确;
C.若压强不再改变说明反应达到平衡,表明反应前后气体的计量数不等,故A、C不可能均为气体,C项错误;
D.易知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH,合成氨气实际参与反应n(H2)=3×10%=0.3mol,因而Q1=0.3/3×|ΔH|=0.1|ΔH|,分解氨气时实际消耗的n(NH3)=2×10%=0.2mol,Q2=0.2/2×|ΔH|=0.1|ΔH|,则Q1=Q2,D项错误。
故答案选B。
6.在一定温度下,改变反应物中n(SO2),对反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH<0的影响如图所示,下列说法正确的是( )
A. 反应b、c点均为平衡点,a点未达到平衡且向正反应方向进行
B. a、b、c三点的平衡常数Kb>Kc>Ka
C. 上述图象可以得出SO2的含量越高得到的混合气体中SO3的体积分数越高
D. a、b、c三点中,a点时SO2的转化率最高
【答案】D
【解析】
【详解】A. 图像的横坐标是起始时n(SO2),纵坐标是平衡时SO3的体积分数,因此,曲线是平衡线,线上的每个点均为平衡点,A项错误;
B. 对于一个指定的反应,其平衡常数只受温度的影响,上述反应在一定温度下进行,因此,a、b、c三点的平衡常数相等,B项错误;
C. 由图像知,随起始时n(SO2)的增大,平衡时SO3的体积分数先逐渐增大、后又逐渐减小,C项错误;
D. 增加一种反应物的用量,可以提高另一反应物的转化率,而本身转化率降低,因此a、b、c三点中,n(SO2)逐渐增大,平衡时SO2的转化率逐渐减小,a点时SO2的转化率最高,D项正确;
答案选D。
7.已知反应式:mX(g)+nY(?)pQ(s)+2mZ(g),已知反应已达平衡,此时c(X)=0.3mol/L,其他条件不变,若容器缩小到原来的,c(X)=0.5mol/L,下列说法正确的是( )
A. 反应向逆方向移动 B. Y可能是固体或液体
C. 系数n>m D. Z的体积分数减小
【答案】C
【解析】
【详解】A.已知反应达平衡时c(X)=0.3mol/L,其他条件不变,若容器缩小到原来的1/2,如果化学平衡不移动,c(X)=0.6mol/L,但实际再次达到平衡时c(X)=0.5mol/L,说明加压后化学平衡正向移动,故A错误;
B.结合题意可知正反应是气体总体积减少的反应,如果Y为固体或液体,则必须满足m>2m,显然不可能成立,所以Y只能是气体,故B错误;
C.由B项分析可知,Y是气体,要满足m+n>2m,则n>m,故C正确;
D.根据分析知,化学平衡向右移动,Z的体积分数是增大的 ,故D错误;
答案选C。
8.下列叙述与下图对应的是( )
A. 对于达到平衡状态的N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g),图①表示在t0时刻充入了一定量的NH3,平衡逆向移动
B. 由图②可知,p2 > p1,T1 > T2满足反应:2A(g) + B(g) ⇌ 2C(g) ΔH < 0
C. 图③表示的反应方程式为2A = B + 3C
D. 对于反应2X(g) + 3Y(g) ⇌ 2Z(g) ΔH < 0,图④y轴可以表示Y的百分含量
【答案】B
【解析】
【详解】A. 对于达到平衡状态的N2(g) + 3H2(g)⇌2NH3(g),若t0时刻充入了一定量的NH3,则逆反应速率瞬间增大,正反应速率此刻不变,然后随之增大,与图像不符,A项错误;
B. 当温度为T1时,压强P2比P1先达到平衡状态,则P1 T2,对于该反应,升温平衡逆向移动,C的百分含量减小,符合图像,则由图②可知,p2 > p1,T1 > T2满足反应:2A(g) + B(g) ⇌ 2C(g) ΔH < 0,B项正确;
C. 由图③可知,A为反应物,B、C为生成物,且△c(A)=0.8mol/L,△c(B)=0.4mol/L,△c(C)=1.2mol/L,则三者的系数之比为2:1:3,由图知A没有完全转化为B和C,说明该反应为可逆反应,反应方程式应为2A ⇌ B + 3C,C项错误;
D. 对于反应2X(g) + 3Y(g) ⇌ 2Z(g) ΔH < 0,升温平衡逆向移动,Y的百分含量增多,与图像不符,D项错误;
答案选B。
9.在如图所示的三个容积相同的容器①②③中进行如下反应:3A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0,若起始温度相同,分别向三个容器中通入3 mol A和1 mol B,则达到平衡时各容器中C物质的体积分数由大到小的顺序为( )
A. ③②① B. ③①② C. ①②③ D. ②①③
【答案】A
【解析】
【详解】3A(g)+B(g) 2C(g)是体积减小的、放热的可逆反应。①容器反应过程中,体积不变,温度升高,与容器②相比,相当于升温,不利于反应正向移动,C物质的体积分数②>①;③容器体积可变、压强不变,正反应体积减小,所以③中的压强始终高于②,有利于反应正向移动,C物质的体积分数③>②,达到平衡时各容器中C物质的体积分数由大到小的顺序为③②①,故选A。
10.已知在25℃时,下列反应的平衡常数如下:
①N2(g)+O2(g)2NO(g) K1=1×10-30
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) K2=2×1081
③2CO2(g)2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92
下列说法正确的是( )
A. NO分解反应NO(g) 1/2N2(g)+1/2O2(g)的平衡常数为1×10-30
B. 根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O
C. 常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
D. 温度升高,上述三个反应的平衡常数均增大
【答案】C
【解析】试题分析:A.根据N2(g)+O2(g)2NO(g) K1=1×10-30,则NO(g)N2(g)+O2(g)的平衡常数==1×1015,故A错误;B.根据K2的值可以判断H2和O2反应生成H2O的程度很大,可以看出能够完全反应,但常温下不能反应,故B错误;C.根据三个反应的平衡常数的大小可知,常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数分别为1×1030,5×10-82,4×10-92,分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2,故C正确;D.反应①②是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,故D错误;故选C。
11.一定温度下,将a mol 的 PCl5 通入一个容积不变的密闭容器中,发生反应: PCl5 (g) ⇌ PCl3(g)+ Cl2(g),反应达到平衡时,测得混合气体的压强为P1,此时再通入a mol 的 PCl5 ,同样温度下再达到平衡时, 测得混合气体的压强为P2,下列判断正确的时( )
A. 2 P1> P2 B. PCl5的分解率增大 C. 2 P1 < P2 D. Cl2的体积分数增大
【答案】A
【解析】
【分析】容积固定,再通入a mol PCl5达到的新平衡相当于一次性充入2a mol PCl5达到的平衡状态,与原平衡相比,新平衡相当于增大了压强,加压平衡逆向移动,据此分析。
【详解】容积固定,再通入a mol PCl5达到的新平衡相当于一次性充入2a mol PCl5达到的平衡状态,与原平衡相比,新平衡相当于增大了压强,加压平衡逆向移动,
A. 容积固定,再通入a mol PCl5达到的新平衡相当于一次性充入2a mol PCl5达到的平衡状态,若平衡不移动,则2 P1=P2,但加压平衡会向气体体积减小的方向移动,即逆反应方向移动,则2P1> P2,A项正确;
B. 由于新平衡与原平衡相比相当于增大了压强,加压平衡逆向移动,则PCl5的分解率减小,B项错误;
C. 由A项分析可知,2P1> P2,C项错误;
D. 由于新平衡与原平衡相比相当于增大了压强,加压平衡逆向移动,生成的氯气的量减少,Cl2的体积分数减小,D项错误;
答案选A。
12.某温度下,将4molA和3molB充入体积为1L的密闭容器中,发生如下反应:aA(g)+2B(g)3C(g)+D(g)。反应达到平衡后,C的浓度为3mol/L.压缩容器体积,使容器的体积减小一半,建立新的平衡时,B的浓度为2mol/L.则方程式中a的数值为( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
【答案】B
【解析】试题分析:根据三段式进行计算,可得
aA(g) + 2B(g) ⇌3C(g)+D(g)
起始浓度(mol•L‾1) 3 3 0 0
转化浓度(mol•L‾1) 2 3 1
平衡浓度(mol•L‾1) 1 3 1
容器的体积减小一半,B的平衡浓度由1mol•L‾1变为2mol•L‾1,说明平衡不发生移动,则反应前后气体的系数相等,则a=2,故B项正确。
13.已知相同条件下,下列反应的焓变和平衡常数分别表示为
①2H2O(g)=O2(g)+2H2(g)ΔH1 K1=x
②Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g)ΔH2 K2=y
③2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)ΔH3 K3=z
则下列关系正确的是( )
A. ΔH3=ΔH1+2ΔH2 z=xy2 B. ΔH3=ΔH1+ΔH2 z=x+y
C. ΔH3=ΔH1+2ΔH2 z=x﹣y2 D. ΔH3=ΔH1+ΔH2 z=x/y
【答案】A
【解析】
【分析】根据盖斯定律进行计算,由①+②×2=③,得出2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)△H;根据平衡常数的表达式得出K与系数成幂次方关系,方程式相加即平衡常数相乘,方程式相减即平衡常数相除。
【详解】根据盖斯定律进行计算,由由①+②×2=③得到2NH3(g)+7/2O2(g)=2NO2(g)+3H2O(g),则△H=ΔH3=ΔH1+2ΔH;根据平衡常数的表达式得出K与系数成幂次方关系,方程式相加即平衡常数相乘,方程式相减即平衡常数相除,则K3= K1 K22= xy2,故选A。
14.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A. 已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=﹣483.6 kJ•mol﹣1,则氢气的燃烧热为483.6 kJ•mol﹣1
B. 在一定温度和压强下,将0.5mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放出热量19.3 kJ,则其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=﹣19.3kJ/mol
C. 已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)△H1 2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2 则△H1>△H2
D. 已知Ni(CO)4(s)=Ni(s)+4CO(g) △H=Q kJ•mol﹣1,则Ni(s)+4CO(g)=Ni(CO)4(s) △H=﹣Q kJ•mol﹣1
【答案】D
【解析】
【详解】A. 燃烧热是指完全燃烧1mol物质生成稳定氧化物所放出的热量,已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=﹣483.6 kJ•mol﹣1,则氢气的燃烧热为483.6 kJ•mol﹣1=241.8 kJ•mol﹣1,A项错误;
B. 合成氨为可逆反应,热化学方程式中为完全转化时的能量变化,由将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放出热量19.3 kJ,可知1 mol N2完全反应生成NH3(g),放出热量大于38.6 kJ,则其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH < −38.6 kJ /mol,B项错误;
C. 固体碳不完全燃烧生成CO,完全燃烧生成二氧化碳,则完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放热多,故△H1<△H2,C项错误;
D. 已知Ni(CO)4(s)=Ni(s)+4CO(g) △H=Q kJ•mol﹣1,则Ni(s)+4CO(g)=Ni(CO)4(s) △H=﹣Q kJ•mol﹣1,所以二者反应热大小相同,符号相反,D项正确;
答案选D。
15.如图所示是298K时,N2与H2反应过程中能量变化的曲线图,下列叙述错误的是( )
A. 在温度、体积一定的条件下,通入1mol N2和3mol H2反应后放出的热量为92kJ
B. a曲线是加入催化剂时的能量变化曲线,催化剂能降低反应的活化能,使单位体积内活化分子百分数大大增加
C. 催化剂,能增大有效碰撞次数,但不能提高N2的转化率
D. 该反应的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= -92kJ/mol
【答案】A
【解析】
【详解】A.在温度、体积一定的条件下,N2与H2的反应为可逆反应,通入1mol N2和3mol H2反应不能完全进行,则放出的热量小于92kJ,A错误;
B.催化剂能降低反应的活化能,使单位体积内活化分子百分数大大增加,对反应的焓变无影响,a曲线是加入催化剂时的能量变化曲线,B正确;
C.催化剂,能增大有效碰撞次数,但对化学平衡的移动无影响,则不能提高N2的转化率,C正确;
D.根据图像可知,该反应的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=﹣92kJ/mol,D正确;
答案为A。
16.数据:7.2×10﹣4、4.6×10﹣4、4.9×10﹣10分别是三种酸的电离平衡常数,若已知这些酸可发生如下反应:①NaCN+HNO2===HCN+NaNO2,②NaCN+HF====HCN+NaF,③NaNO2+HF===HNO2+NaF。由此可判断下列叙述中,不正确的是( )
A. HF的电离平衡常数为7.2×10﹣4
B. HNO2的电离平衡常数为4.9×10﹣10
C. 根据①③两个反应即可知三种酸的相对强弱
D. HNO2的电离平衡常数比HCN大,比HF小
【答案】B
【解析】
【分析】弱酸在溶液中存在电离平衡,相同温度下,弱酸的电离常数越大,该酸的酸性越强,并结合强酸可与弱酸的盐发生反应制取弱酸,进行分析解答。
【详解】强酸能和弱酸盐反应生成弱酸,根据:①NaCN+HNO2=HCN+NaNO2、②NaCN+HF═HCN+NaF、③NaNO2+HF=HNO2+NaF,可知酸性:亚硝酸的酸性大于氢氰酸,氢氟酸的酸性大于亚硝酸,故这三种酸的强弱顺序是:氢氟酸>亚硝酸>氢氰酸。
A.通过以上分析知,氢氟酸的酸性最强,所以氢氟酸的电离平衡常数最大,为7.2×10﹣4正确;
B.通过以上分析知,亚硝酸的酸性强于氢氰酸而比HF弱,所以亚硝酸的电离平衡常数为:4.6×10-4,错误;
C.根据强酸制取弱酸知,由①知道酸性:亚硝酸>氢氰酸;根据③可知酸性:氢氟酸>亚硝酸,故通过这两个反应就可以三种酸的相对强弱,正确;
D.亚硝酸的酸性大于氢氰酸但小于氢氟酸,由于酸性越强,酸的电离平衡常数就越大,所以亚硝酸的电离平衡常数比HCN大,比HF小,正确;
故本题合理选项是B。
第Ⅱ卷(共52分)
17.Ⅰ.(1)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素,主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下:
2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH1=+3359.26 kJ·mol-1
CaO(s)+SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ·mol-1
写出白磷(P4)由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应的热化学方程式为: _____________。
(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)+4HF(g)===SiF4(g)+2H2O(g) ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1 ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1,设ΔH和ΔS不随温度而变化,此反应自发进行的温度是_________
Ⅱ.(1)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。
①在通常状况下,金刚石和石墨相比较, __________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热ΔH=___。
②12 g石墨在一定量空气中燃烧,生成气体36 g,该过程放出的热量为 __________。
(2)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ/mol、497 kJ/mol。N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.0 kJ/mol。NO分子中化学键的键能为 _____________kJ/mol。
(3)综合上述有关信息,请写出用CO除去NO的热化学方程式:__________________________ 。
【答案】(1). 2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH=+2821.6kJ·mol-1 (2). T<1.24×103K (3). 石墨 (4). 393.5 kJ·mol-1 (5). 252.0 kJ (6). 631.5 (7). 2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ·mol-1
【解析】
【分析】Ⅰ.(1)根据已知的热化学方程式和盖斯定律进行计算;
(2)如果ΔG=ΔH-TΔS<0,则该反应能自发进行,据此计算温度的范围;
Ⅱ.(1)①由图象分析,金刚石能量高于石墨,结合物质的能量越低越稳定,比较二者的稳定性;石墨的燃烧热是指1mol石墨完全燃烧生成二氧化碳所放出的热量,结合图像进行计算;
②先根据生成气体的质量判断石墨燃烧的产物及其物质的量,再结合热化学方程式进行计算燃烧放出的热量;
(2)根据△H=反应物的键能总和−生成物的键能总和计算NO分子中化学键的键能;;
(3)根据已知信息写出热化学方程式①C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) △H=−393.5 kJ/mol;②C(石墨,s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=−110.5 kJ/mol;③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180 kJ/mol;再利用盖斯定律写出目标热化学方程式。
【详解】Ⅰ.(1)已知白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得,发生反应的化学方程式为:2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g),已知热化学方程式:①2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH1=+3359.26 kJ·mol-1;
②CaO(s)+SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ·mol-1;则目标方程式可由①+②×6得到,ΔH=+3359.26 kJ·mol-1+(-89.61 kJ·mol-1)×6=+2821.6kJ·mol-1,则热化学方程式为:2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH=+2821.6kJ·mol-1;
故答案为:2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH=+2821.6kJ·mol-1;
(2)如果ΔG=ΔH-TΔS<0,则该反应能自发进行,已知ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1,ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1,所以,则此反应自发进行的温度是T<1.24×103K; 故答案为:T<1.24×103K;
Ⅱ.(1)①由图象分析,金刚石能量高于石墨,能量越低越稳定,所以石墨更稳定;1mol石墨完全燃烧生成1mol二氧化碳放出的热量为(110.5+283.0)kJ =393.5kJ,则石墨的燃烧热为393.5 kJ·mol-1;故答案为:石墨;393.5 kJ·mol-1;
②12g石墨物质的量为1mol,在一定量空气中燃烧,依据元素守恒,若生成二氧化碳,质量为44g,若生成一氧化碳质量为28g,生成气体36g,28g<36g<44g,则生成的气体为一氧化碳和二氧化碳的混合气体,设一氧化碳物质的量为x mol,二氧化碳物质的量为(1−x)mol,则可列方程式:28x+44(1−x)=36,解得x=0.5mol,二氧化碳物质的量为0.5mol;依据图象分析,C(石墨,s)+O2(g)═CO2(g) △H=−393.5kJ∙mol−1;C(石墨,s)+1/2O2(g)═CO(g) △H=−110.5kJ∙mol−1;生成二氧化碳和一氧化碳混合气体放出热量=393.5kJ∙mol−1×0.5mol+110.5 kJ∙mol−1×0.5mol=252.0kJ;则12g石墨在一定量空气中燃烧,生成气体36g,该过程放出的热量为252.0kJ;故答案:252.0 kJ;
(2)△H=反应物的键能总和−生成物的键能总和,即946kJ/mol+497kJ/mol−2E(N−O)=180.0kJ/mol,解得,E(N−O)=631.5kJ/mol,则NO分子中化学键的键能为631.5kJ/mol;故答案为:631.5;
(3)已知①C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) △H=−393.5 kJ/mol;②C(石墨,s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=−110.5 kJ/mol;③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180 kJ/mol;根据盖斯定律可得:方程式①×2−②×2−③得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=−746.0 kJ/mol;则用CO除去NO的热化学方程式:2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ·mol-1;
故答案为:2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ·mol-1。
18.近年来“雾霾”污染日益严重,原因之一是机动车尾气中含有NO、NO2、CO等气体,火力发电厂释放出大量的NOx、SO2和CO2等气体也是其原因,现在对其中的一些气体进行了一定的研究:
某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和一氧化氮,发生反应:
C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g) △H=a kJ/mol
在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下表:
时间/min
浓度/(mol/L)
0
10
20
30
40
50
NO
1.0
0.68
0.50
0.50
0.70
0.70
N2
0
0.16
0.25
0.25
0.35
0.35
CO2
0
0.16
0.25
0.25
0.35
0.35
(1)根据图表数据分析T1℃时,该反应在0﹣20min的平均反应速率v(NO)=___;计算该反应的平衡常数K=__________。
(2)30min后,只改变某一条件,根据上表的数据判断改变的条件可能是___(填序号)。
A.通入一定量的CO2 B.加入合适的催化剂 C.通入一定量的NO
D.加入一定量的活性炭 E.适当缩小容器的体积 F.改变温度
(3)若30min后降低温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为4:3:3,则达到新平衡时NO的转化率____(填“升高” 或“降低” ),a_____0(填“>”或“<” )。
【答案】(1). 0.025mol•L﹣1•min﹣1 (2). 0.25 (3). CE (4). 升高 (5). <
【解析】
【分析】(1)分析图表数据结合化学反应速率概念计算v=△c/△t,由表给平衡浓度计算平衡常数;
(2)30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,图表数据分析可知一氧化氮,氮气,二氧化碳浓度都增大;
(3)若30min后降低温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为4:3:3,平衡向正反应方向移动。
【详解】(1)分析图表数据,0~20min内,NO的平均反应速率v(NO)=(1mol/L−0.20mol/L)
20min=0.025 mol/L•min;20min时,反应达到平衡,平衡时NO、N2、CO2的浓度依次为0.50 mol/L、0.25 mol/L、0.25 mol/L,化学平衡常数K=c(N2)c(CO2)/c2(NO)= (0.25 mol/L×0.25 mol/L)/( 0.50 mol/L)2=0.25,故答案为:0.025 mol/L•min;0.25;
(2)A、通入一定量的CO2,平衡逆向移动,N2的浓度减小,故A错误;
B、加入合适的催化剂,只能改变化学反应速率,不能改变平衡,浓度不变,故B错误;
C、通入一定量的NO,反应正向进行,达到平衡后一氧化氮、氮气、二氧化碳浓度增大,故C正确;
D、加入一定量的活性炭是固体,碳是固体对平衡无影响,对平衡无影响,故D错误;
E、适当缩小容器的体积,反应前后体积不变,平衡不移动,各气态物质浓度均增大,故E正确;
F、若该反应为吸热反应,温度升高,平衡右移,反应物浓度减小,生成物浓度增大;若该反应为放热反应,平衡左移,反应物浓度增大,生成物浓度减小,故F错误;
故选CE,故答案为:CE;
(3)若30min后降低温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为4:3:3,平衡向正反应方向移动,达到新平衡时NO的转化率增大,说明正反应是放热反应,故答案为:升高;<。
19.测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如下图所示。
(1)理论上强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量,写出表示稀硫酸和氢氧化钠稀溶液反应的中和热的热化学方程式: ____________________。
(2)仪器A的名称是 _____________;在实验过程中,如果不把温度计上的酸用水冲洗干净就直接测量NaOH溶液的温度,则测得的ΔH_____________ (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如下表。
①请填写下表中的空白: ___________
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度
t2/℃
温度差平均值
(t2-t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②近似认为0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液的密度都是1 g/cm3中和后生成溶液的比热容c=4.18 J/(g·℃)。则中和热ΔH= _____________(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与57.3 kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是_____________ (填序号)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
【答案】(1). H2SO4(aq)+NaOH(aq)===Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol或H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol (2). 环形玻璃搅拌棒 (3). 偏大 (4). 4.0 (5). -53.5 kJ/mol (6). acd
【解析】
【分析】(1)中和热是指强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol水时所放出的热量,据此写出中和热的热化学方程式;
(2)仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒;在实验过程中,如果不把温度计上的酸用水冲洗干净就直接测量NaOH溶液的温度,酸和碱之间因发生反应而导致热量损失,据此分析中和热ΔH的误差;
(3)①分别计算4次实验的温度差,再求取温度差的平均值;
②根据公式Q=mc△T计算反应中放出的热量,再计算反应生成水的物质的量,进而计算生成1mol水所放出的热量,即为中和热;
③根据计算可知,测量值偏小,这说明反应中有热量损失,据此分析。
【详解】(1)中和热是指强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol水时所放出的热量,已知理论上强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量,稀硫酸和氢氧化钠稀溶液分别是强酸、强碱,则中和热的热化学方程式为:H2SO4(aq)+NaOH(aq)===Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol或H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol;
故答案为:H2SO4(aq)+NaOH(aq)===Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol或H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol;
(2)仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒;在实验过程中,如果不把温度计上的酸用水冲洗干净就直接测量NaOH溶液的温度,酸和碱之间因发生反应而导致热量损失,使测得的中和热数值将会减小,则ΔH>-57.3 kJ/mol,则ΔH 偏大; 故答案为:环形玻璃搅拌棒;偏大;
(3)①4次实验的温度差分别为:4℃,6.1℃,3.9℃,4.1℃,因此实验2中的数据是无效的,应该舍去,所以温度差的平均值为(4℃+3.9℃+4.1℃)÷3=4℃;故答案为:4.0;
②50mL 0.50mol/L氢氧化钠与30mL0.50mol/L硫酸溶液进行中和反应,硫酸是过量的,则生成水的物质的量为0.05L×0.50mol/L=0.025mol,溶液的质量为:80ml×1g/ml=80g,温度变化的平均值为△T=4℃,则生成0.025mol水放出的热量为Q=mc△T=80g×4.18J/(g∙℃)×4.0℃=1337.6J,即1.3376kJ,所以实验测得的中和热;故答案为:−53.5kJ/mol;
③根据计算可知,测量值偏小,这说明反应中有热量损失,
a.装置保温、隔热效果差,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,a项正确;
b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数,会导致所量的氢氧化钠体积偏大,使得反应中放出的热量偏高,中和热的数值偏大,b项错误;
c.尽量一次快速将NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,不允许分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,这样会损失部分热量,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,c项正确;
d.温度计测定NaOH溶液起始温度后直接插入稀H2SO4测温度,由于温度计上附着有氢氧化钠,会消耗硫酸,因此实验过程中放出的热量会减少,中和热的数值偏小,d项正确;
综上所述,上述实验数值结果与57.3 kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是acd;
故答案为:acd。
20.Ⅰ.对于可逆反应CO+H2O(g)CO2+H2,回答下列问题:
(1)830 K时,若起始时c(CO)=2 mol·L-1,c(H2O)=3 mol·L-1,平衡时CO的转化率为60%,水蒸气的转化率为 _____________;平衡常数K的值为 _____________。
(2)830 K时,若只将起始时c(H2O)改为6 mol·L-1,则水蒸气的转化率为_____________ 。
(3)若830 K时,某时刻混合体系中各气体的浓度为c(CO2)=0.4 mol·L-1、c(CO)=0.6 mol·L-1、c(H2O)=3 mol·L-1,c(H2)=2 mol·L-1请判定该体系中反应进行的方向:______________ (填“正向进行”“逆向进行”或“达到平衡”)。
Ⅱ、恒温、恒压下,在一个容积可变的容器中发生如下反应:A(g)+B(g) C(g)
(1)若开始时放入1mol A和1mol B,达到平衡后,生成a mol C,这时A的物质的量为 _______ mol。
(2)若开始时放入3mol A和3mol B,达到平衡后,生成C的物质的量为 _______mol。
(3)若开始时放入x mol A、2mol B和1mol C,达到平衡后,A和C的物质的量分别为y mol和3a mol,则x= ______,y= _________。
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3mol C,待再次达到平衡后,C的物质的量分数是 _______。
【答案】(1). 40% (2). 1 (3). 25% (4). 正向进行 (5). 1-a (6). 3a (7). 2 (8). 3-3a (9).
【解析】
【分析】Ⅰ.(1)根据CO的起始浓度和转化率可以计算CO的转化浓度,列三段式求出平衡时各物质的物质的量浓度,从而计算水蒸气的转化率和平衡常数K;
(2)设CO的转化浓度为x,列出三段式,根据一定温度下反应的平衡常数不变解出x,据此分析;
(3)计算此时反应的浓度商,并与平衡常数进行比较判断反应进行的方向。
Ⅱ.(1)依据化学平衡的三段式列式计算;
(2)根据恒温、恒压下放入3molA和3molB,与(1)建立等效平衡进行分析;
(3)恒温、恒压下根据生成的C为3a mol可知,达到的平衡与起始量加入3molA、3molB所达到的平衡是相同的平衡,依据(2)的分析计算得到(3)的X、Y的取值;
(4)再加3molC折算成A和B,相当于6molA和6molB,由于是恒压过程,此时与(1)中的平衡为等效平衡,且是成比例等效,据此可以解题。
【详解】Ⅰ.(1)若起始时,c(CO)=2 mol·L-1,c(H2O)=3 mol·L-1,平衡时CO的转化率为60%,列出三段式为: CO+H2O(g)CO2+H2
起始量(mol/L) 2 3 0 0
变化量(mol/L) 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡量(mol/L) 0.8 1.8 1.2 1.2
则水蒸气的转化率为;平衡常数K的值为;
答案为:40%;1;
(2)温度不变,平衡常数不变,设CO的转化浓度为x,据此列出三段式进行计算:
CO+H2O(g)CO2+H2
起始量(mol/L) 2 6 0 0
变化量(mol/L) x x x x
平衡量(mol/L) 2-x 6-x x x
则平衡常数,解得x=1.5mol/L,
则水蒸气的转化率为;故答案为:25%;
(3)此时该反应的浓度商为,则反应正向进行;
故答案为:正向进行;
Ⅱ.(1)根据化学平衡三段式列式计算
A(g)+B(g)⇌C(g)
起始量(mol) 1 1 0
变化量(mol) a a a
平衡量(mol) 1−a 1−a a
则A的物质的量为(1−a)mol;
故答案为:1-a;
(2)在恒温、恒压条件下,若开始时放入3mol A和3mol B,同等程度改变反应物的用量,A、B物质的量之比也为1:1,将建立与(1)等效的平衡状态,所以到达平衡后,依据(1)中的计算可知,生成C的物质的量为3a mol;故答案为:3a;
(3)恒温、恒压下到达平衡后,C的物质的量为3a mol,说明与(2)所达到的平衡是完全相同的平衡状态,则满足极值转化后A、B起始量分为3mol、3mol,则有
A(g)+B(g)⇌ C(g)
起始量(mol) x 2 1
极值转化(mol) x+1 2+1=3
则x+1=3,x=2;
因为极值转化后A、B起始量分为3mol、3mol,与(1)中A、B的物质的量之比均为1:1,则为等效平衡,平衡时转化率相同,各物质的量均是A中的3倍,则平衡时A的物质的量为y=3(1-a)mol=3-3a mol;故答案为:2;3-3a;
(4)再加3molC折算成A和B,相当于起始加入6mol A和6mol B,由于是恒压过程,此时与(1)中的平衡为等效平衡,且是成比例等效,
A(g)+B(g)⇌C(g)
起始量1(mol) 1 1 0
平衡量1(mol) 1−a 1−a a
起始量2(mol) 6 6 0
平衡量2(mol) 6−6a 6−6a 6a
C的物质的量分数为;
故答案为:。
21.Ⅰ.室温下,现有c(H+) 相同的醋酸甲和盐酸乙:
(1)相同条件下,取等体积的甲、乙两溶液,各稀释100倍。稀释后的溶液,其c(H+) 大小关系为:
甲 _____________乙 (填“大于”“小于”或“等于”,下同)
(2)各取25 mL的甲、乙两溶液,分别与等浓度的NaOH稀溶液完全反应,则消耗的NaOH溶液的体积大小关系为V(甲) _____________ V(乙)。
Ⅱ.已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数如下:
弱酸化学式
HSCN
CH3COOH
HCN
H2CO3
电离平衡常数
1.3×10-1
1.8×10-5
4.9×10-10
Ka1=4.3×10-7
Ka2=5.6×10-11
(1)25 ℃时,将20 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液和20 mL 0.1 mol·L-1 HSCN溶液分别与20 mL 0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)的变化如图所示:
反应初始阶段两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是 _____________。
(2)若保持温度不变,在醋酸溶液中通入一定量氨气,下列各量会变小的是 ______________(填字母)。
a.c(CH3COO-) b.c(H+) c.Kw d.醋酸电离平衡常数
III.(1)HClO4、H2SO4、HCl和HNO3都是强酸,其酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数,下列说法不正确的是 _________。
酸
HClO4
H2SO4
HCl
HNO3
Ka
1.6×10-5
Ka1:6.3×10-9
1.6×10-9
4.2×10-10
A.温度会影响这四种酸在冰醋酸中的电离常数
B.在冰醋酸中HClO4是这四种酸中最强的酸
C.在冰醋酸中H2SO4的电离方程式为H2SO4===2H++SO42-
D.这四种酸在冰醋酸中都没有完全电离,但仍属于强电解质
(2)亚磷酸是二元中强酸,25 ℃时亚磷酸(H3PO3)的电离常数为K1=1×10-2、K2=2.6×10-7。
①试从电离平衡移动的角度解释K1为什么比K2大_______________________ 。
②写出亚磷酸的电离方程式(2步)_________________;_______________ 。
③请设计一种方案,使之能通过直观的实验现象判断醋酸的酸性强于H2S,该方案所用的试剂是 __________,反应的化学方程式为 _____________________。
【答案】(1). 大于 (2). 大于 (3). HSCN的酸性比CH3COOH强,其溶液中c(H+)较大,故其溶液与NaHCO3溶液的反应速率快 (4). b (5). C (6). 第一步电离出的H+抑制了第二步的电离 (7). H3PO3 ⇌ H2PO3- + H+ (8). H2PO3- ⇌ HPO32- + H+ (9). 醋酸、Na2S (10). Na2S+2CH3COOH===H2S↑+2CH3COONa
【解析】
【分析】Ⅰ.(1)根据稀释促进醋酸的电离,所以醋酸溶液中氢离子浓度减小的程度比盐酸小;
(2)c(H+)相同的醋酸甲和盐酸乙,醋酸的浓度大于盐酸,则等体积的两溶液中醋酸的物质的量大于盐酸物质的量,据此分析消耗氢氧化钠的体积;
Ⅱ.(1)由电离平衡常数可知,HSCN的酸性比CH3COOH强,则其溶液中c(H+)较大,据此分析;
(2)a. 根据电离平衡的影响因素,分析c(H+)和c(CH3COO-)的变化;
c. Kw只与温度有关,温度不变;
d. 电离平衡常数只与温度有关,温度不变;
III.(1)A. 电离常数只受温度影响;
B. 根据各种酸在醋酸中的电离平衡常数判断;
C. 在冰醋酸中硫酸为弱酸,存在电离平衡,分2步电离;
D. 这四种酸在水溶液中完全电离,属于强电解质;
(2)①第一步电离出的H+抑制了第二步的电离,所以第一步电离平衡常数与第二步电离平衡常数相差较大;
②亚磷酸是二元中强酸,存在电离平衡,其电离方程式分步写;
③根据较强酸与较弱酸的盐反应制备弱酸的原理,来证明醋酸酸性比氢硫酸酸性强。
【详解】Ⅰ.(1)c(H+) 相同的醋酸甲和盐酸乙,相同条件下,取等体积的甲、乙两溶液,各稀释100倍,由于稀释促进醋酸的电离,所以醋酸溶液中氢离子浓度减小的程度比盐酸小,则稀释后的溶液,其c(H+) 大小关系为:甲大于乙;故答案为:大于;
(2)c(H+) 相同的醋酸甲和盐酸乙,醋酸的浓度大于盐酸,则等体积的两溶液中醋酸的物质的量大于盐酸物质的量,则与等浓度的NaOH稀溶液完全反应,则消耗的NaOH溶液的体积大小关系为V(甲)大于V(乙);故答案为:大于;
Ⅱ.(1)由电离平衡常数可知,HSCN的酸性比CH3COOH强,则其溶液中c(H+)较大,故其溶液与NaHCO3溶液的反应速率快;故答案为:HSCN的酸性比CH3COOH强,其溶液中c(H+)较大,故其溶液与NaHCO3溶液的反应速率快;
(2)a. 醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+,通入一定量氨气,生成一水合氨会中和氢离子,c(H+)减小,平衡正向移动,c(CH3COO-)增大,a项错误;
b. 由a项分析知,c(H+)减小,b项正确;
c. Kw只与温度有关,温度不变,c项错误;
d. 电离平衡常数只与温度有关,温度不变,则醋酸电离平衡常数不变,d项错误;
故答案为:b;
III.(1)A. 电离常数只受温度影响,温度对这四种酸在冰醋酸中的电离常数有影响,A项正确;
B. 在醋酸中,高氯酸的电离平衡常数最大,所以高氯酸的酸性最强,B项正确;
C. 在冰醋酸中硫酸为弱酸,存在电离平衡,所以其电离方程式为H2SO4⇌H++HSO4−、HSO4−⇌H++SO42−,,C项错误;
D. 这四种酸在冰醋酸中都没有完全电离,但在水溶液中完全电离,因此仍属于强电解质,D项正确;
故答案为:C;
(2)①第一步电离出的H+抑制了第二步的电离,所以第一步电离平衡常数与第二步电离平衡常数相差较大;
故答案为:第一步电离出H+抑制了第二步的电离;
②亚磷酸是二元中强酸,其电离方程式为H3PO3 ⇌ H2PO3- + H+;H2PO3- ⇌ HPO32- + H+;
故答案为:H3PO3 ⇌ H2PO3- + H+;H2PO3- ⇌ HPO32- + H+;
③要比较醋酸的酸性强于H2S,一般可以考虑设计实验,根据较强酸与较弱酸的盐反应制备弱酸的原理,来证明醋酸酸性比氢硫酸酸性强,只要让醋酸制得氢硫酸就可以了,所以选择相应的试剂为:醋酸和Na2S;反应方程式为:Na2S+2CH3COOH===H2S↑+2CH3COONa;
故答案为:醋酸、Na2S;Na2S+2CH3COOH===H2S↑+2CH3COONa。
可能用到的相对原子质量: H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 Si 28 S 32 Cl 35.5
第Ⅰ卷(共48分)
一、选择题(本题包括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.下列叙述中,能证明某物质是弱电解质的是( )
A. 熔融时不导电
B. 水溶液的导电能力很差
C. 不是离子化合物,而是极性共价化合物
D. 溶液中已电离的离子和未电离的分子共存
【答案】D
【解析】
【详解】A. 熔融时不导电的化合物不一定是弱电解质,如HCl是共价化合物,熔融时不导电,但是强电解质,A项错误;
B. 电解质的强弱与溶液的导电性没有本质联系,很稀的强电解质水溶液的导电能力也很弱,因为溶液中离子浓度很小,B项错误;
C. HCl是极性共价化合物,但是强电解质,C项错误;
D. 弱电解质在水溶液中部分电离,所以溶液中已电离的离子和未电离的分子共存,说明该物质是弱电解质,D项正确;
答案选D。
2.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 工业制硫酸采用二氧化硫催化氧化,高压可以提高单位时间SO3的产量
B. 打开可乐瓶盖后看到有大量气泡冒出
C. 用饱和食盐水除去氯气中氯化氢杂质
D. 容器中有2HI(g) ⇌ H2(g)+I2(g),增大压强颜色变深
【答案】D
【解析】
【分析】勒夏特列原理是指在一个已经达到平衡的反应中,如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强,或参加反应的物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动,能用勒夏特列原理解释,首先必须存在可逆过程,以此解答该题。
【详解】A. 二氧化硫生成三氧化硫的反应为2SO2+O2⇌2SO3,加压平衡正向移动,三氧化硫的产量增大,能用勒夏特列原理解释,A项错误;
B. 打开可乐瓶盖后看到有大量气泡逸出,是因为打开瓶盖,压强减小,二氧化碳气体的溶解度减小而逸出,平衡移动的结果,和平衡有关,能用勒夏特列原理解释,B项错误;
C. 氯气和水的反应是可逆反应Cl2+H2O⇌H++Cl-+HClO,饱和食盐水中氯离子浓度大,化学平衡逆向进行,能减小氯气的溶解度,能用勒夏特列原理解释,C项错误;
D. 容器中存在可逆反应2HI(g) ⇌ H2(g)+I2(g),是一个反应前后气体物质的量不变的反应,体积减小加压,H2(g)、I2(g)、HI(g)浓度均增大,但是平衡不会移动,颜色加深仅是由体积减小,I2(g)浓度增大造成的,不能用勒夏特列原理解释,D项正确;
答案选D。
3.下列说法不正确的是( )
A. 加入正催化剂,活化分子百分数增大,化学反应速率一定增大
B. 熵增加且放热的反应一定是自发反应
C. 任何条件下,化学反应的焓变都等于化学反应的反应热
D. 常温下硝酸铵能够溶于水,因为其溶于水是一个熵增大过程
【答案】C
【解析】
【详解】A. 正催化剂可以降低反应的活化能,使部分普通分子变成活化分子,则活化分子百分数增大,化学反应速率一定增大,A项正确;
B. 熵增加且放热的反应始终满足△H-T△S<0,则一定是自发反应,B项正确;
C. 只有在恒压条件下,化学反应的焓变才等于化学反应的反应热,C项错误;
D. 常温下硝酸铵溶于水溶解成为自由移动的离子,是熵变增大的过程,D项正确;
答案选C。
4.下列说法正确的是( )
A. 浓度为0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,加水稀释,则c(CH3COO-)/c(CH3COOH)减小
B. 浓度为0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,升高温度,Ka(CH3COOH)不变,但醋酸电离程度增大
C. 浓度为0.1 mol·L-1 HA溶液pH为4,则HA为弱电解质
D. CH3COOH的浓度越大,CH3COOH的电离程度越大
【答案】C
【解析】
【详解】A. 加水稀释,n(CH3COO-)增大,n(CH3COOH)减小,则c(CH3COO-)/c(CH3COOH)增大,故A错误;
B. 电离是吸热过程,升高温度,Ka(CH3COOH)增大,故B错误;
C. 浓度为0.1 mol·L-1 HA溶液pH为4,说明HA部分电离,则HA为弱电解质,故C正确;
D. 稀释促进电离,电离程度增大,相反CH3COOH的浓度越大,CH3COOH的电离程度越小,故D错误。
故答案选C。
5.下列说法正确的是( )
A. H(g)+I2(g) ⇌ 2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变
B. C(s)+H2O(g) ⇌ H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C. 若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g) ⇌ 2C(?)已达平衡,则A、C不能同时是气体
D. 1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,Q2不等于Q1
【答案】B
【解析】
【详解】A.该可逆反应的反应前后气体计量数不发生变化,当缩小反应容器体积,相当于加压,正逆反应速率同等程度增加,A项错误;
B.在建立平衡前,碳的质量不断改变,达到平衡时,质量不变,因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡,B项正确;
C.若压强不再改变说明反应达到平衡,表明反应前后气体的计量数不等,故A、C不可能均为气体,C项错误;
D.易知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH,合成氨气实际参与反应n(H2)=3×10%=0.3mol,因而Q1=0.3/3×|ΔH|=0.1|ΔH|,分解氨气时实际消耗的n(NH3)=2×10%=0.2mol,Q2=0.2/2×|ΔH|=0.1|ΔH|,则Q1=Q2,D项错误。
故答案选B。
6.在一定温度下,改变反应物中n(SO2),对反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH<0的影响如图所示,下列说法正确的是( )
A. 反应b、c点均为平衡点,a点未达到平衡且向正反应方向进行
B. a、b、c三点的平衡常数Kb>Kc>Ka
C. 上述图象可以得出SO2的含量越高得到的混合气体中SO3的体积分数越高
D. a、b、c三点中,a点时SO2的转化率最高
【答案】D
【解析】
【详解】A. 图像的横坐标是起始时n(SO2),纵坐标是平衡时SO3的体积分数,因此,曲线是平衡线,线上的每个点均为平衡点,A项错误;
B. 对于一个指定的反应,其平衡常数只受温度的影响,上述反应在一定温度下进行,因此,a、b、c三点的平衡常数相等,B项错误;
C. 由图像知,随起始时n(SO2)的增大,平衡时SO3的体积分数先逐渐增大、后又逐渐减小,C项错误;
D. 增加一种反应物的用量,可以提高另一反应物的转化率,而本身转化率降低,因此a、b、c三点中,n(SO2)逐渐增大,平衡时SO2的转化率逐渐减小,a点时SO2的转化率最高,D项正确;
答案选D。
7.已知反应式:mX(g)+nY(?)pQ(s)+2mZ(g),已知反应已达平衡,此时c(X)=0.3mol/L,其他条件不变,若容器缩小到原来的,c(X)=0.5mol/L,下列说法正确的是( )
A. 反应向逆方向移动 B. Y可能是固体或液体
C. 系数n>m D. Z的体积分数减小
【答案】C
【解析】
【详解】A.已知反应达平衡时c(X)=0.3mol/L,其他条件不变,若容器缩小到原来的1/2,如果化学平衡不移动,c(X)=0.6mol/L,但实际再次达到平衡时c(X)=0.5mol/L,说明加压后化学平衡正向移动,故A错误;
B.结合题意可知正反应是气体总体积减少的反应,如果Y为固体或液体,则必须满足m>2m,显然不可能成立,所以Y只能是气体,故B错误;
C.由B项分析可知,Y是气体,要满足m+n>2m,则n>m,故C正确;
D.根据分析知,化学平衡向右移动,Z的体积分数是增大的 ,故D错误;
答案选C。
8.下列叙述与下图对应的是( )
A. 对于达到平衡状态的N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g),图①表示在t0时刻充入了一定量的NH3,平衡逆向移动
B. 由图②可知,p2 > p1,T1 > T2满足反应:2A(g) + B(g) ⇌ 2C(g) ΔH < 0
C. 图③表示的反应方程式为2A = B + 3C
D. 对于反应2X(g) + 3Y(g) ⇌ 2Z(g) ΔH < 0,图④y轴可以表示Y的百分含量
【答案】B
【解析】
【详解】A. 对于达到平衡状态的N2(g) + 3H2(g)⇌2NH3(g),若t0时刻充入了一定量的NH3,则逆反应速率瞬间增大,正反应速率此刻不变,然后随之增大,与图像不符,A项错误;
B. 当温度为T1时,压强P2比P1先达到平衡状态,则P1
C. 由图③可知,A为反应物,B、C为生成物,且△c(A)=0.8mol/L,△c(B)=0.4mol/L,△c(C)=1.2mol/L,则三者的系数之比为2:1:3,由图知A没有完全转化为B和C,说明该反应为可逆反应,反应方程式应为2A ⇌ B + 3C,C项错误;
D. 对于反应2X(g) + 3Y(g) ⇌ 2Z(g) ΔH < 0,升温平衡逆向移动,Y的百分含量增多,与图像不符,D项错误;
答案选B。
9.在如图所示的三个容积相同的容器①②③中进行如下反应:3A(g)+B(g) 2C(g) ΔH<0,若起始温度相同,分别向三个容器中通入3 mol A和1 mol B,则达到平衡时各容器中C物质的体积分数由大到小的顺序为( )
A. ③②① B. ③①② C. ①②③ D. ②①③
【答案】A
【解析】
【详解】3A(g)+B(g) 2C(g)是体积减小的、放热的可逆反应。①容器反应过程中,体积不变,温度升高,与容器②相比,相当于升温,不利于反应正向移动,C物质的体积分数②>①;③容器体积可变、压强不变,正反应体积减小,所以③中的压强始终高于②,有利于反应正向移动,C物质的体积分数③>②,达到平衡时各容器中C物质的体积分数由大到小的顺序为③②①,故选A。
10.已知在25℃时,下列反应的平衡常数如下:
①N2(g)+O2(g)2NO(g) K1=1×10-30
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g) K2=2×1081
③2CO2(g)2CO(g)+O2(g) K3=4×10-92
下列说法正确的是( )
A. NO分解反应NO(g) 1/2N2(g)+1/2O2(g)的平衡常数为1×10-30
B. 根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O
C. 常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
D. 温度升高,上述三个反应的平衡常数均增大
【答案】C
【解析】试题分析:A.根据N2(g)+O2(g)2NO(g) K1=1×10-30,则NO(g)N2(g)+O2(g)的平衡常数==1×1015,故A错误;B.根据K2的值可以判断H2和O2反应生成H2O的程度很大,可以看出能够完全反应,但常温下不能反应,故B错误;C.根据三个反应的平衡常数的大小可知,常温下,NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数分别为1×1030,5×10-82,4×10-92,分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2,故C正确;D.反应①②是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,故D错误;故选C。
11.一定温度下,将a mol 的 PCl5 通入一个容积不变的密闭容器中,发生反应: PCl5 (g) ⇌ PCl3(g)+ Cl2(g),反应达到平衡时,测得混合气体的压强为P1,此时再通入a mol 的 PCl5 ,同样温度下再达到平衡时, 测得混合气体的压强为P2,下列判断正确的时( )
A. 2 P1> P2 B. PCl5的分解率增大 C. 2 P1 < P2 D. Cl2的体积分数增大
【答案】A
【解析】
【分析】容积固定,再通入a mol PCl5达到的新平衡相当于一次性充入2a mol PCl5达到的平衡状态,与原平衡相比,新平衡相当于增大了压强,加压平衡逆向移动,据此分析。
【详解】容积固定,再通入a mol PCl5达到的新平衡相当于一次性充入2a mol PCl5达到的平衡状态,与原平衡相比,新平衡相当于增大了压强,加压平衡逆向移动,
A. 容积固定,再通入a mol PCl5达到的新平衡相当于一次性充入2a mol PCl5达到的平衡状态,若平衡不移动,则2 P1=P2,但加压平衡会向气体体积减小的方向移动,即逆反应方向移动,则2P1> P2,A项正确;
B. 由于新平衡与原平衡相比相当于增大了压强,加压平衡逆向移动,则PCl5的分解率减小,B项错误;
C. 由A项分析可知,2P1> P2,C项错误;
D. 由于新平衡与原平衡相比相当于增大了压强,加压平衡逆向移动,生成的氯气的量减少,Cl2的体积分数减小,D项错误;
答案选A。
12.某温度下,将4molA和3molB充入体积为1L的密闭容器中,发生如下反应:aA(g)+2B(g)3C(g)+D(g)。反应达到平衡后,C的浓度为3mol/L.压缩容器体积,使容器的体积减小一半,建立新的平衡时,B的浓度为2mol/L.则方程式中a的数值为( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
【答案】B
【解析】试题分析:根据三段式进行计算,可得
aA(g) + 2B(g) ⇌3C(g)+D(g)
起始浓度(mol•L‾1) 3 3 0 0
转化浓度(mol•L‾1) 2 3 1
平衡浓度(mol•L‾1) 1 3 1
容器的体积减小一半,B的平衡浓度由1mol•L‾1变为2mol•L‾1,说明平衡不发生移动,则反应前后气体的系数相等,则a=2,故B项正确。
13.已知相同条件下,下列反应的焓变和平衡常数分别表示为
①2H2O(g)=O2(g)+2H2(g)ΔH1 K1=x
②Cl2(g)+H2(g)=2HCl(g)ΔH2 K2=y
③2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)ΔH3 K3=z
则下列关系正确的是( )
A. ΔH3=ΔH1+2ΔH2 z=xy2 B. ΔH3=ΔH1+ΔH2 z=x+y
C. ΔH3=ΔH1+2ΔH2 z=x﹣y2 D. ΔH3=ΔH1+ΔH2 z=x/y
【答案】A
【解析】
【分析】根据盖斯定律进行计算,由①+②×2=③,得出2Cl2(g)+2H2O(g)=4HCl(g)+O2(g)△H;根据平衡常数的表达式得出K与系数成幂次方关系,方程式相加即平衡常数相乘,方程式相减即平衡常数相除。
【详解】根据盖斯定律进行计算,由由①+②×2=③得到2NH3(g)+7/2O2(g)=2NO2(g)+3H2O(g),则△H=ΔH3=ΔH1+2ΔH;根据平衡常数的表达式得出K与系数成幂次方关系,方程式相加即平衡常数相乘,方程式相减即平衡常数相除,则K3= K1 K22= xy2,故选A。
14.下列依据热化学方程式得出的结论正确的是( )
A. 已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=﹣483.6 kJ•mol﹣1,则氢气的燃烧热为483.6 kJ•mol﹣1
B. 在一定温度和压强下,将0.5mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放出热量19.3 kJ,则其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=﹣19.3kJ/mol
C. 已知2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)△H1 2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H2 则△H1>△H2
D. 已知Ni(CO)4(s)=Ni(s)+4CO(g) △H=Q kJ•mol﹣1,则Ni(s)+4CO(g)=Ni(CO)4(s) △H=﹣Q kJ•mol﹣1
【答案】D
【解析】
【详解】A. 燃烧热是指完全燃烧1mol物质生成稳定氧化物所放出的热量,已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=﹣483.6 kJ•mol﹣1,则氢气的燃烧热为483.6 kJ•mol﹣1=241.8 kJ•mol﹣1,A项错误;
B. 合成氨为可逆反应,热化学方程式中为完全转化时的能量变化,由将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g),放出热量19.3 kJ,可知1 mol N2完全反应生成NH3(g),放出热量大于38.6 kJ,则其热化学方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH < −38.6 kJ /mol,B项错误;
C. 固体碳不完全燃烧生成CO,完全燃烧生成二氧化碳,则完全燃烧放出的热量比不完全燃烧放热多,故△H1<△H2,C项错误;
D. 已知Ni(CO)4(s)=Ni(s)+4CO(g) △H=Q kJ•mol﹣1,则Ni(s)+4CO(g)=Ni(CO)4(s) △H=﹣Q kJ•mol﹣1,所以二者反应热大小相同,符号相反,D项正确;
答案选D。
15.如图所示是298K时,N2与H2反应过程中能量变化的曲线图,下列叙述错误的是( )
A. 在温度、体积一定的条件下,通入1mol N2和3mol H2反应后放出的热量为92kJ
B. a曲线是加入催化剂时的能量变化曲线,催化剂能降低反应的活化能,使单位体积内活化分子百分数大大增加
C. 催化剂,能增大有效碰撞次数,但不能提高N2的转化率
D. 该反应的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= -92kJ/mol
【答案】A
【解析】
【详解】A.在温度、体积一定的条件下,N2与H2的反应为可逆反应,通入1mol N2和3mol H2反应不能完全进行,则放出的热量小于92kJ,A错误;
B.催化剂能降低反应的活化能,使单位体积内活化分子百分数大大增加,对反应的焓变无影响,a曲线是加入催化剂时的能量变化曲线,B正确;
C.催化剂,能增大有效碰撞次数,但对化学平衡的移动无影响,则不能提高N2的转化率,C正确;
D.根据图像可知,该反应的热化学方程式为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=﹣92kJ/mol,D正确;
答案为A。
16.数据:7.2×10﹣4、4.6×10﹣4、4.9×10﹣10分别是三种酸的电离平衡常数,若已知这些酸可发生如下反应:①NaCN+HNO2===HCN+NaNO2,②NaCN+HF====HCN+NaF,③NaNO2+HF===HNO2+NaF。由此可判断下列叙述中,不正确的是( )
A. HF的电离平衡常数为7.2×10﹣4
B. HNO2的电离平衡常数为4.9×10﹣10
C. 根据①③两个反应即可知三种酸的相对强弱
D. HNO2的电离平衡常数比HCN大,比HF小
【答案】B
【解析】
【分析】弱酸在溶液中存在电离平衡,相同温度下,弱酸的电离常数越大,该酸的酸性越强,并结合强酸可与弱酸的盐发生反应制取弱酸,进行分析解答。
【详解】强酸能和弱酸盐反应生成弱酸,根据:①NaCN+HNO2=HCN+NaNO2、②NaCN+HF═HCN+NaF、③NaNO2+HF=HNO2+NaF,可知酸性:亚硝酸的酸性大于氢氰酸,氢氟酸的酸性大于亚硝酸,故这三种酸的强弱顺序是:氢氟酸>亚硝酸>氢氰酸。
A.通过以上分析知,氢氟酸的酸性最强,所以氢氟酸的电离平衡常数最大,为7.2×10﹣4正确;
B.通过以上分析知,亚硝酸的酸性强于氢氰酸而比HF弱,所以亚硝酸的电离平衡常数为:4.6×10-4,错误;
C.根据强酸制取弱酸知,由①知道酸性:亚硝酸>氢氰酸;根据③可知酸性:氢氟酸>亚硝酸,故通过这两个反应就可以三种酸的相对强弱,正确;
D.亚硝酸的酸性大于氢氰酸但小于氢氟酸,由于酸性越强,酸的电离平衡常数就越大,所以亚硝酸的电离平衡常数比HCN大,比HF小,正确;
故本题合理选项是B。
第Ⅱ卷(共52分)
17.Ⅰ.(1)磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素,主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关热化学方程式如下:
2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH1=+3359.26 kJ·mol-1
CaO(s)+SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ·mol-1
写出白磷(P4)由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应的热化学方程式为: _____________。
(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)+4HF(g)===SiF4(g)+2H2O(g) ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1 ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1,设ΔH和ΔS不随温度而变化,此反应自发进行的温度是_________
Ⅱ.(1)金刚石和石墨均为碳的同素异形体,它们在氧气不足时燃烧生成一氧化碳,在氧气充足时充分燃烧生成二氧化碳,反应中放出的热量如图所示。
①在通常状况下,金刚石和石墨相比较, __________(填“金刚石”或“石墨”)更稳定,石墨的燃烧热ΔH=___。
②12 g石墨在一定量空气中燃烧,生成气体36 g,该过程放出的热量为 __________。
(2)已知:N2、O2分子中化学键的键能分别是946 kJ/mol、497 kJ/mol。N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180.0 kJ/mol。NO分子中化学键的键能为 _____________kJ/mol。
(3)综合上述有关信息,请写出用CO除去NO的热化学方程式:__________________________ 。
【答案】(1). 2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH=+2821.6kJ·mol-1 (2). T<1.24×103K (3). 石墨 (4). 393.5 kJ·mol-1 (5). 252.0 kJ (6). 631.5 (7). 2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ·mol-1
【解析】
【分析】Ⅰ.(1)根据已知的热化学方程式和盖斯定律进行计算;
(2)如果ΔG=ΔH-TΔS<0,则该反应能自发进行,据此计算温度的范围;
Ⅱ.(1)①由图象分析,金刚石能量高于石墨,结合物质的能量越低越稳定,比较二者的稳定性;石墨的燃烧热是指1mol石墨完全燃烧生成二氧化碳所放出的热量,结合图像进行计算;
②先根据生成气体的质量判断石墨燃烧的产物及其物质的量,再结合热化学方程式进行计算燃烧放出的热量;
(2)根据△H=反应物的键能总和−生成物的键能总和计算NO分子中化学键的键能;;
(3)根据已知信息写出热化学方程式①C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) △H=−393.5 kJ/mol;②C(石墨,s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=−110.5 kJ/mol;③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180 kJ/mol;再利用盖斯定律写出目标热化学方程式。
【详解】Ⅰ.(1)已知白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得,发生反应的化学方程式为:2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g),已知热化学方程式:①2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)===6CaO(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH1=+3359.26 kJ·mol-1;
②CaO(s)+SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2=-89.61 kJ·mol-1;则目标方程式可由①+②×6得到,ΔH=+3359.26 kJ·mol-1+(-89.61 kJ·mol-1)×6=+2821.6kJ·mol-1,则热化学方程式为:2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH=+2821.6kJ·mol-1;
故答案为:2Ca3(PO4)2(s)+6SiO2(s)+10C(s)===6CaSiO3(s)+P4(s)+10CO(g) ΔH=+2821.6kJ·mol-1;
(2)如果ΔG=ΔH-TΔS<0,则该反应能自发进行,已知ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1,ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1,所以,则此反应自发进行的温度是T<1.24×103K; 故答案为:T<1.24×103K;
Ⅱ.(1)①由图象分析,金刚石能量高于石墨,能量越低越稳定,所以石墨更稳定;1mol石墨完全燃烧生成1mol二氧化碳放出的热量为(110.5+283.0)kJ =393.5kJ,则石墨的燃烧热为393.5 kJ·mol-1;故答案为:石墨;393.5 kJ·mol-1;
②12g石墨物质的量为1mol,在一定量空气中燃烧,依据元素守恒,若生成二氧化碳,质量为44g,若生成一氧化碳质量为28g,生成气体36g,28g<36g<44g,则生成的气体为一氧化碳和二氧化碳的混合气体,设一氧化碳物质的量为x mol,二氧化碳物质的量为(1−x)mol,则可列方程式:28x+44(1−x)=36,解得x=0.5mol,二氧化碳物质的量为0.5mol;依据图象分析,C(石墨,s)+O2(g)═CO2(g) △H=−393.5kJ∙mol−1;C(石墨,s)+1/2O2(g)═CO(g) △H=−110.5kJ∙mol−1;生成二氧化碳和一氧化碳混合气体放出热量=393.5kJ∙mol−1×0.5mol+110.5 kJ∙mol−1×0.5mol=252.0kJ;则12g石墨在一定量空气中燃烧,生成气体36g,该过程放出的热量为252.0kJ;故答案:252.0 kJ;
(2)△H=反应物的键能总和−生成物的键能总和,即946kJ/mol+497kJ/mol−2E(N−O)=180.0kJ/mol,解得,E(N−O)=631.5kJ/mol,则NO分子中化学键的键能为631.5kJ/mol;故答案为:631.5;
(3)已知①C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) △H=−393.5 kJ/mol;②C(石墨,s)+1/2O2(g)=CO(g) △H=−110.5 kJ/mol;③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+180 kJ/mol;根据盖斯定律可得:方程式①×2−②×2−③得2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H=−746.0 kJ/mol;则用CO除去NO的热化学方程式:2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ·mol-1;
故答案为:2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g) ΔH=-746.0 kJ·mol-1。
18.近年来“雾霾”污染日益严重,原因之一是机动车尾气中含有NO、NO2、CO等气体,火力发电厂释放出大量的NOx、SO2和CO2等气体也是其原因,现在对其中的一些气体进行了一定的研究:
某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和一氧化氮,发生反应:
C(s)+2NO(g)⇌N2(g)+CO2(g) △H=a kJ/mol
在T1℃时,反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下表:
时间/min
浓度/(mol/L)
0
10
20
30
40
50
NO
1.0
0.68
0.50
0.50
0.70
0.70
N2
0
0.16
0.25
0.25
0.35
0.35
CO2
0
0.16
0.25
0.25
0.35
0.35
(1)根据图表数据分析T1℃时,该反应在0﹣20min的平均反应速率v(NO)=___;计算该反应的平衡常数K=__________。
(2)30min后,只改变某一条件,根据上表的数据判断改变的条件可能是___(填序号)。
A.通入一定量的CO2 B.加入合适的催化剂 C.通入一定量的NO
D.加入一定量的活性炭 E.适当缩小容器的体积 F.改变温度
(3)若30min后降低温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为4:3:3,则达到新平衡时NO的转化率____(填“升高” 或“降低” ),a_____0(填“>”或“<” )。
【答案】(1). 0.025mol•L﹣1•min﹣1 (2). 0.25 (3). CE (4). 升高 (5). <
【解析】
【分析】(1)分析图表数据结合化学反应速率概念计算v=△c/△t,由表给平衡浓度计算平衡常数;
(2)30min后,只改变某一条件,反应重新达到平衡,图表数据分析可知一氧化氮,氮气,二氧化碳浓度都增大;
(3)若30min后降低温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为4:3:3,平衡向正反应方向移动。
【详解】(1)分析图表数据,0~20min内,NO的平均反应速率v(NO)=(1mol/L−0.20mol/L)
20min=0.025 mol/L•min;20min时,反应达到平衡,平衡时NO、N2、CO2的浓度依次为0.50 mol/L、0.25 mol/L、0.25 mol/L,化学平衡常数K=c(N2)c(CO2)/c2(NO)= (0.25 mol/L×0.25 mol/L)/( 0.50 mol/L)2=0.25,故答案为:0.025 mol/L•min;0.25;
(2)A、通入一定量的CO2,平衡逆向移动,N2的浓度减小,故A错误;
B、加入合适的催化剂,只能改变化学反应速率,不能改变平衡,浓度不变,故B错误;
C、通入一定量的NO,反应正向进行,达到平衡后一氧化氮、氮气、二氧化碳浓度增大,故C正确;
D、加入一定量的活性炭是固体,碳是固体对平衡无影响,对平衡无影响,故D错误;
E、适当缩小容器的体积,反应前后体积不变,平衡不移动,各气态物质浓度均增大,故E正确;
F、若该反应为吸热反应,温度升高,平衡右移,反应物浓度减小,生成物浓度增大;若该反应为放热反应,平衡左移,反应物浓度增大,生成物浓度减小,故F错误;
故选CE,故答案为:CE;
(3)若30min后降低温度至T2℃,达到平衡时,容器中NO、N2、CO2的浓度之比为4:3:3,平衡向正反应方向移动,达到新平衡时NO的转化率增大,说明正反应是放热反应,故答案为:升高;<。
19.测定稀硫酸和稀氢氧化钠中和热的实验装置如下图所示。
(1)理论上强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量,写出表示稀硫酸和氢氧化钠稀溶液反应的中和热的热化学方程式: ____________________。
(2)仪器A的名称是 _____________;在实验过程中,如果不把温度计上的酸用水冲洗干净就直接测量NaOH溶液的温度,则测得的ΔH_____________ (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)取50 mL NaOH溶液和30 mL硫酸溶液进行实验,实验数据如下表。
①请填写下表中的空白: ___________
实验次数
起始温度t1/℃
终止温度
t2/℃
温度差平均值
(t2-t1)/℃
H2SO4
NaOH
平均值
1
26.2
26.0
26.1
30.1
2
27.0
27.4
27.2
33.3
3
25.9
25.9
25.9
29.8
4
26.4
26.2
26.3
30.4
②近似认为0.50 mol/L NaOH溶液和0.50 mol/L硫酸溶液的密度都是1 g/cm3中和后生成溶液的比热容c=4.18 J/(g·℃)。则中和热ΔH= _____________(取小数点后一位)。
③上述实验数值结果与57.3 kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是_____________ (填序号)。
a.实验装置保温、隔热效果差
b.用量筒量取NaOH溶液的体积时仰视读数
c.分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中
d.用温度计测定NaOH溶液起始温度后直接测定H2SO4溶液的温度
【答案】(1). H2SO4(aq)+NaOH(aq)===Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol或H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol (2). 环形玻璃搅拌棒 (3). 偏大 (4). 4.0 (5). -53.5 kJ/mol (6). acd
【解析】
【分析】(1)中和热是指强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol水时所放出的热量,据此写出中和热的热化学方程式;
(2)仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒;在实验过程中,如果不把温度计上的酸用水冲洗干净就直接测量NaOH溶液的温度,酸和碱之间因发生反应而导致热量损失,据此分析中和热ΔH的误差;
(3)①分别计算4次实验的温度差,再求取温度差的平均值;
②根据公式Q=mc△T计算反应中放出的热量,再计算反应生成水的物质的量,进而计算生成1mol水所放出的热量,即为中和热;
③根据计算可知,测量值偏小,这说明反应中有热量损失,据此分析。
【详解】(1)中和热是指强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol水时所放出的热量,已知理论上强酸、强碱的稀溶液反应生成1 mol水时放出57.3 kJ的热量,稀硫酸和氢氧化钠稀溶液分别是强酸、强碱,则中和热的热化学方程式为:H2SO4(aq)+NaOH(aq)===Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol或H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol;
故答案为:H2SO4(aq)+NaOH(aq)===Na2SO4(aq)+H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol或H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ/mol;
(2)仪器A的名称是环形玻璃搅拌棒;在实验过程中,如果不把温度计上的酸用水冲洗干净就直接测量NaOH溶液的温度,酸和碱之间因发生反应而导致热量损失,使测得的中和热数值将会减小,则ΔH>-57.3 kJ/mol,则ΔH 偏大; 故答案为:环形玻璃搅拌棒;偏大;
(3)①4次实验的温度差分别为:4℃,6.1℃,3.9℃,4.1℃,因此实验2中的数据是无效的,应该舍去,所以温度差的平均值为(4℃+3.9℃+4.1℃)÷3=4℃;故答案为:4.0;
②50mL 0.50mol/L氢氧化钠与30mL0.50mol/L硫酸溶液进行中和反应,硫酸是过量的,则生成水的物质的量为0.05L×0.50mol/L=0.025mol,溶液的质量为:80ml×1g/ml=80g,温度变化的平均值为△T=4℃,则生成0.025mol水放出的热量为Q=mc△T=80g×4.18J/(g∙℃)×4.0℃=1337.6J,即1.3376kJ,所以实验测得的中和热;故答案为:−53.5kJ/mol;
③根据计算可知,测量值偏小,这说明反应中有热量损失,
a.装置保温、隔热效果差,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,a项正确;
b.量取NaOH溶液的体积时仰视读数,会导致所量的氢氧化钠体积偏大,使得反应中放出的热量偏高,中和热的数值偏大,b项错误;
c.尽量一次快速将NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,不允许分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小烧杯中,这样会损失部分热量,测得的热量偏小,中和热的数值偏小,c项正确;
d.温度计测定NaOH溶液起始温度后直接插入稀H2SO4测温度,由于温度计上附着有氢氧化钠,会消耗硫酸,因此实验过程中放出的热量会减少,中和热的数值偏小,d项正确;
综上所述,上述实验数值结果与57.3 kJ/mol有偏差,产生偏差的原因可能是acd;
故答案为:acd。
20.Ⅰ.对于可逆反应CO+H2O(g)CO2+H2,回答下列问题:
(1)830 K时,若起始时c(CO)=2 mol·L-1,c(H2O)=3 mol·L-1,平衡时CO的转化率为60%,水蒸气的转化率为 _____________;平衡常数K的值为 _____________。
(2)830 K时,若只将起始时c(H2O)改为6 mol·L-1,则水蒸气的转化率为_____________ 。
(3)若830 K时,某时刻混合体系中各气体的浓度为c(CO2)=0.4 mol·L-1、c(CO)=0.6 mol·L-1、c(H2O)=3 mol·L-1,c(H2)=2 mol·L-1请判定该体系中反应进行的方向:______________ (填“正向进行”“逆向进行”或“达到平衡”)。
Ⅱ、恒温、恒压下,在一个容积可变的容器中发生如下反应:A(g)+B(g) C(g)
(1)若开始时放入1mol A和1mol B,达到平衡后,生成a mol C,这时A的物质的量为 _______ mol。
(2)若开始时放入3mol A和3mol B,达到平衡后,生成C的物质的量为 _______mol。
(3)若开始时放入x mol A、2mol B和1mol C,达到平衡后,A和C的物质的量分别为y mol和3a mol,则x= ______,y= _________。
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3mol C,待再次达到平衡后,C的物质的量分数是 _______。
【答案】(1). 40% (2). 1 (3). 25% (4). 正向进行 (5). 1-a (6). 3a (7). 2 (8). 3-3a (9).
【解析】
【分析】Ⅰ.(1)根据CO的起始浓度和转化率可以计算CO的转化浓度,列三段式求出平衡时各物质的物质的量浓度,从而计算水蒸气的转化率和平衡常数K;
(2)设CO的转化浓度为x,列出三段式,根据一定温度下反应的平衡常数不变解出x,据此分析;
(3)计算此时反应的浓度商,并与平衡常数进行比较判断反应进行的方向。
Ⅱ.(1)依据化学平衡的三段式列式计算;
(2)根据恒温、恒压下放入3molA和3molB,与(1)建立等效平衡进行分析;
(3)恒温、恒压下根据生成的C为3a mol可知,达到的平衡与起始量加入3molA、3molB所达到的平衡是相同的平衡,依据(2)的分析计算得到(3)的X、Y的取值;
(4)再加3molC折算成A和B,相当于6molA和6molB,由于是恒压过程,此时与(1)中的平衡为等效平衡,且是成比例等效,据此可以解题。
【详解】Ⅰ.(1)若起始时,c(CO)=2 mol·L-1,c(H2O)=3 mol·L-1,平衡时CO的转化率为60%,列出三段式为: CO+H2O(g)CO2+H2
起始量(mol/L) 2 3 0 0
变化量(mol/L) 1.2 1.2 1.2 1.2
平衡量(mol/L) 0.8 1.8 1.2 1.2
则水蒸气的转化率为;平衡常数K的值为;
答案为:40%;1;
(2)温度不变,平衡常数不变,设CO的转化浓度为x,据此列出三段式进行计算:
CO+H2O(g)CO2+H2
起始量(mol/L) 2 6 0 0
变化量(mol/L) x x x x
平衡量(mol/L) 2-x 6-x x x
则平衡常数,解得x=1.5mol/L,
则水蒸气的转化率为;故答案为:25%;
(3)此时该反应的浓度商为,则反应正向进行;
故答案为:正向进行;
Ⅱ.(1)根据化学平衡三段式列式计算
A(g)+B(g)⇌C(g)
起始量(mol) 1 1 0
变化量(mol) a a a
平衡量(mol) 1−a 1−a a
则A的物质的量为(1−a)mol;
故答案为:1-a;
(2)在恒温、恒压条件下,若开始时放入3mol A和3mol B,同等程度改变反应物的用量,A、B物质的量之比也为1:1,将建立与(1)等效的平衡状态,所以到达平衡后,依据(1)中的计算可知,生成C的物质的量为3a mol;故答案为:3a;
(3)恒温、恒压下到达平衡后,C的物质的量为3a mol,说明与(2)所达到的平衡是完全相同的平衡状态,则满足极值转化后A、B起始量分为3mol、3mol,则有
A(g)+B(g)⇌ C(g)
起始量(mol) x 2 1
极值转化(mol) x+1 2+1=3
则x+1=3,x=2;
因为极值转化后A、B起始量分为3mol、3mol,与(1)中A、B的物质的量之比均为1:1,则为等效平衡,平衡时转化率相同,各物质的量均是A中的3倍,则平衡时A的物质的量为y=3(1-a)mol=3-3a mol;故答案为:2;3-3a;
(4)再加3molC折算成A和B,相当于起始加入6mol A和6mol B,由于是恒压过程,此时与(1)中的平衡为等效平衡,且是成比例等效,
A(g)+B(g)⇌C(g)
起始量1(mol) 1 1 0
平衡量1(mol) 1−a 1−a a
起始量2(mol) 6 6 0
平衡量2(mol) 6−6a 6−6a 6a
C的物质的量分数为;
故答案为:。
21.Ⅰ.室温下,现有c(H+) 相同的醋酸甲和盐酸乙:
(1)相同条件下,取等体积的甲、乙两溶液,各稀释100倍。稀释后的溶液,其c(H+) 大小关系为:
甲 _____________乙 (填“大于”“小于”或“等于”,下同)
(2)各取25 mL的甲、乙两溶液,分别与等浓度的NaOH稀溶液完全反应,则消耗的NaOH溶液的体积大小关系为V(甲) _____________ V(乙)。
Ⅱ.已知25 ℃时有关弱酸的电离平衡常数如下:
弱酸化学式
HSCN
CH3COOH
HCN
H2CO3
电离平衡常数
1.3×10-1
1.8×10-5
4.9×10-10
Ka1=4.3×10-7
Ka2=5.6×10-11
(1)25 ℃时,将20 mL 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液和20 mL 0.1 mol·L-1 HSCN溶液分别与20 mL 0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)的变化如图所示:
反应初始阶段两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是 _____________。
(2)若保持温度不变,在醋酸溶液中通入一定量氨气,下列各量会变小的是 ______________(填字母)。
a.c(CH3COO-) b.c(H+) c.Kw d.醋酸电离平衡常数
III.(1)HClO4、H2SO4、HCl和HNO3都是强酸,其酸性在水溶液中差别不大。以下是某温度下这四种酸在冰醋酸中的电离常数,下列说法不正确的是 _________。
酸
HClO4
H2SO4
HCl
HNO3
Ka
1.6×10-5
Ka1:6.3×10-9
1.6×10-9
4.2×10-10
A.温度会影响这四种酸在冰醋酸中的电离常数
B.在冰醋酸中HClO4是这四种酸中最强的酸
C.在冰醋酸中H2SO4的电离方程式为H2SO4===2H++SO42-
D.这四种酸在冰醋酸中都没有完全电离,但仍属于强电解质
(2)亚磷酸是二元中强酸,25 ℃时亚磷酸(H3PO3)的电离常数为K1=1×10-2、K2=2.6×10-7。
①试从电离平衡移动的角度解释K1为什么比K2大_______________________ 。
②写出亚磷酸的电离方程式(2步)_________________;_______________ 。
③请设计一种方案,使之能通过直观的实验现象判断醋酸的酸性强于H2S,该方案所用的试剂是 __________,反应的化学方程式为 _____________________。
【答案】(1). 大于 (2). 大于 (3). HSCN的酸性比CH3COOH强,其溶液中c(H+)较大,故其溶液与NaHCO3溶液的反应速率快 (4). b (5). C (6). 第一步电离出的H+抑制了第二步的电离 (7). H3PO3 ⇌ H2PO3- + H+ (8). H2PO3- ⇌ HPO32- + H+ (9). 醋酸、Na2S (10). Na2S+2CH3COOH===H2S↑+2CH3COONa
【解析】
【分析】Ⅰ.(1)根据稀释促进醋酸的电离,所以醋酸溶液中氢离子浓度减小的程度比盐酸小;
(2)c(H+)相同的醋酸甲和盐酸乙,醋酸的浓度大于盐酸,则等体积的两溶液中醋酸的物质的量大于盐酸物质的量,据此分析消耗氢氧化钠的体积;
Ⅱ.(1)由电离平衡常数可知,HSCN的酸性比CH3COOH强,则其溶液中c(H+)较大,据此分析;
(2)a. 根据电离平衡的影响因素,分析c(H+)和c(CH3COO-)的变化;
c. Kw只与温度有关,温度不变;
d. 电离平衡常数只与温度有关,温度不变;
III.(1)A. 电离常数只受温度影响;
B. 根据各种酸在醋酸中的电离平衡常数判断;
C. 在冰醋酸中硫酸为弱酸,存在电离平衡,分2步电离;
D. 这四种酸在水溶液中完全电离,属于强电解质;
(2)①第一步电离出的H+抑制了第二步的电离,所以第一步电离平衡常数与第二步电离平衡常数相差较大;
②亚磷酸是二元中强酸,存在电离平衡,其电离方程式分步写;
③根据较强酸与较弱酸的盐反应制备弱酸的原理,来证明醋酸酸性比氢硫酸酸性强。
【详解】Ⅰ.(1)c(H+) 相同的醋酸甲和盐酸乙,相同条件下,取等体积的甲、乙两溶液,各稀释100倍,由于稀释促进醋酸的电离,所以醋酸溶液中氢离子浓度减小的程度比盐酸小,则稀释后的溶液,其c(H+) 大小关系为:甲大于乙;故答案为:大于;
(2)c(H+) 相同的醋酸甲和盐酸乙,醋酸的浓度大于盐酸,则等体积的两溶液中醋酸的物质的量大于盐酸物质的量,则与等浓度的NaOH稀溶液完全反应,则消耗的NaOH溶液的体积大小关系为V(甲)大于V(乙);故答案为:大于;
Ⅱ.(1)由电离平衡常数可知,HSCN的酸性比CH3COOH强,则其溶液中c(H+)较大,故其溶液与NaHCO3溶液的反应速率快;故答案为:HSCN的酸性比CH3COOH强,其溶液中c(H+)较大,故其溶液与NaHCO3溶液的反应速率快;
(2)a. 醋酸溶液中存在电离平衡CH3COOH ⇌ CH3COO- + H+,通入一定量氨气,生成一水合氨会中和氢离子,c(H+)减小,平衡正向移动,c(CH3COO-)增大,a项错误;
b. 由a项分析知,c(H+)减小,b项正确;
c. Kw只与温度有关,温度不变,c项错误;
d. 电离平衡常数只与温度有关,温度不变,则醋酸电离平衡常数不变,d项错误;
故答案为:b;
III.(1)A. 电离常数只受温度影响,温度对这四种酸在冰醋酸中的电离常数有影响,A项正确;
B. 在醋酸中,高氯酸的电离平衡常数最大,所以高氯酸的酸性最强,B项正确;
C. 在冰醋酸中硫酸为弱酸,存在电离平衡,所以其电离方程式为H2SO4⇌H++HSO4−、HSO4−⇌H++SO42−,,C项错误;
D. 这四种酸在冰醋酸中都没有完全电离,但在水溶液中完全电离,因此仍属于强电解质,D项正确;
故答案为:C;
(2)①第一步电离出的H+抑制了第二步的电离,所以第一步电离平衡常数与第二步电离平衡常数相差较大;
故答案为:第一步电离出H+抑制了第二步的电离;
②亚磷酸是二元中强酸,其电离方程式为H3PO3 ⇌ H2PO3- + H+;H2PO3- ⇌ HPO32- + H+;
故答案为:H3PO3 ⇌ H2PO3- + H+;H2PO3- ⇌ HPO32- + H+;
③要比较醋酸的酸性强于H2S,一般可以考虑设计实验,根据较强酸与较弱酸的盐反应制备弱酸的原理,来证明醋酸酸性比氢硫酸酸性强,只要让醋酸制得氢硫酸就可以了,所以选择相应的试剂为:醋酸和Na2S;反应方程式为:Na2S+2CH3COOH===H2S↑+2CH3COONa;
故答案为:醋酸、Na2S;Na2S+2CH3COOH===H2S↑+2CH3COONa。
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