2021-2022学年湖北省石首市高二(上)期中考试化学试卷(含答案解析)
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1. 诺贝尔化学奖曾授予致力于研究合成氨与催化剂表面积大小关系的德国科学家格哈德⋅埃特尔,表彰他在固体表面化学过程研究中作出的贡献。下列说法中正确的是( )
A. 增大催化剂的表面积,能增大氨气的产率
B. 增大催化剂的表面积,能加快合成氨的正反应速率、降低逆反应速率
C. 采用正向催化剂时,反应的活化能降低,使反应明显加快
D. 工业生产中,合成氨采用的压强越高,温度越低,越有利于提高经济效益
2. 下列有关热化学方程式的叙述正确的是( )
A. 已知S(正交,s)=S(单斜,s)ΔH=+0.33kJ/mol,则单斜硫比正交硫稳定
B. H2(g)的燃烧热是285.8kJ/mol,则2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)反应的ΔH=−571.6kJ/mol
C. 1 mol稀硫酸和足量稀NaOH溶液反应放出的热量就是中和热为57.3kJ
D. 已知乙醇的燃烧热为1366.8kJ/mol,则乙醇燃烧的热化学方程式可表示为:C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=−1366.8kJ/mol
3. 对于H2O2分解反应,Cu2+也有一定的催化作用。为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列说法不正确的是( )
A. 图甲可通过观察气泡产生快慢来比较反应速率的大小
B. 图甲所示实验中,若左边试管里的反应速率大于右边的,则证明Fe3+对H2O2分解的催化效果比Cu2+的好
C. 用图乙装置测定反应速率,可测定反应产生的气体体积及反应时间
D. 为检查乙装置的气密性,可关闭a处旋塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞是否回到原位
4. 在某密闭容器中发生:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),反应混合体系在平衡状态时SO3的百分含量与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 在D点时v正>v逆
B. 反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)的ΔH>0
C. A、B、C三点反应速率最快的是C点
D. 恒温恒压下向平衡体系中通入氦气,平衡向左移动
5. 已知:弱碱MOH(aq)与H2SO4(aq)反应生成1 mol正盐的ΔH=−24.2kJ⋅mol−1,强酸与强碱的稀溶液的中和热为ΔH=−57.3kJ⋅mol−1。则 MOH在水溶液中电离的ΔH为( )
A. −69.4kJ⋅mol−1 B. −45.2kJ⋅mol−1
C. +69.4kJ⋅mol−1 D. +45.2kJ⋅mol−1
6. 在一定温度下的定容密闭容器中,能表明反应2X(g)+Y(s)⇌Z(g)+M(g)已达到平衡状态的是( )
A. 混合气体的压强不再发生变化
B. 混合气体的密度不再发生变化
C. 单位时间内生成1 mol Z的同时消耗2 mol X
D. 气体的总物质的量保持不变
7. 把温度为20℃,浓度为1.0mol/L的硫酸溶液和2.2mol/L的碱液各50 mL混合,搅动,测得酸碱混合物的温度变化数据如下(溶液密度为1g/mL,比热容为4.184kJ/(kg⋅℃))
反应物
起始温度T1/℃
终止温度T2/℃
H2SO4+NaOH
20
33.6
H2SO4+NH3⋅H2O
20
32.6
则NH3+H2ONH3⋅H2O的ΔH为( )
A. +4.2kJ B. +2.1kJ C. −2.1kJ D. −4.2kJ
8. 常温下,分别向体积相同、浓度均为1mol/L的HA、HB两种酸溶液中不断加水稀释,酸溶液的pH与酸溶液浓度的对数(lgC)间的关系如图。下列对该过程相关分析正确的是( )
A. HB的电离常数(Ka)数量级为10-3
B. 酸性大小比较:HA>HB
C. a、b两点溶液中,水的电离程度b D. 当lgC=−7时,两种酸溶液均是pH=7
9. H2S分解的热化学方程式为2H2S(g)⇌2H2(g)+S2(g)ΔH=akJ⋅mol−1。向体积为1 L的恒容密闭容器中加入n(H2S)+n(Ar)=0.1mol的混合气体(Ar不参与反应),测得不同温度(T1>T2)时H2S的平衡转化率随n(H2S)n(Ar)比值的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该反应的a<0
B. 平衡常数K(X)>K(Z)
C. T1温度下,当n(H2S)n(Ar)=1,到达平衡时,H2的体积分数为29
D. 维持Y点时n(H2S)不变,向容器中充入Ar,H2S的平衡转化率减小
10. 3 mol A和2.5molB混合于2 L密闭容器中,发生的反应如下:3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g),5min后反应达到平衡,容器内压强变小,测得D的平均反应速率为0.1mol/(L⋅min),下列结论正确的是 ( )
A. A的平均反应速率为0.2mol/(L⋅min) B. 平衡时,B的转化率为40%
C. 平衡时,C的浓度为0.25mol/L D. 平衡时,容器内压强为原来的0.8倍
11. 常温下,有体积均为1mL、pH均为9的烧碱溶液和氨水,下列叙述中正确的是( )
A. 两溶液物质的量浓度相同
B. 用同浓度的盐酸恰好完成中和时,消耗盐酸的体积相同
C. 两溶液均加水稀释到1000 mL,烧碱溶液的pH=6,氨水的pH>6
D. 加水稀释后若两溶液的pH仍相等,则烧碱溶液中加的水少
12. 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与t6时X的转化率相同
13. 以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径,该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A. 过程①中钛氧键断裂会释放能量
B. 该反应中,光能和热能转化为化学能
C. 使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变,从而提高化学反应速率
D. CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)△H=+30kJ/mol
14. MgCO3和CaCO3的能量关系如图所示(M=Ca、Mg):
M2+(g)+CO32−(g) M2+(g)+O2−(g)+CO2(g)
已知:离子电荷相同时,半径越小,离子键越强。下列说法不正确的是( )
A. ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0
B. ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0
C. ΔH1(CaCO3)−ΔH1(MgCO3)=ΔH3(CaO)−ΔH3(MgO)
D. 对于MgCO3和CaCO3,ΔH1+ΔH2>ΔH3
15. 在一恒容密闭容器中发生反应:。起始时,cN2=0.15mol⋅L-1,cH2=0.60mol⋅L-1,cNH3=0.40mol⋅L-1。在一定条件下,当反应达到平衡时,下列各物质的浓度关系可能正确的是( )
A. c(NH3)=0.8mol⋅L−1
B. cH2+cNH3=0.85mol⋅L-1
C. cH2+cN2=1.55mol⋅L-1
D. cH2+cN2+cNH3=0.95mol⋅L-1
16. 醋酸是一种常见的弱酸,回答下列问题:
(1)下列哪些措施能够使醋酸溶液中c(H+)c(CH3COO-)增大___________。
A. 升温 B.通入HCl气体
C. 加入NaOH固体 D.加入NaHSO4固体
(2)向100mL0.1mol⋅L−1的醋酸中加入VmL0.1mol⋅L−1的NaOH溶液完全反应后,溶液呈中性,则V___________100mL(填“>”,“<”或“=”)。
(3)25℃时,pH=8的NaOH溶液中,水电离产生的OH−浓度c(OH−)水=___________;pH=8的CH3COONa溶液中,水电离产生的OH−浓度c(OH−)水=___________。
(4)某化学实验小组从市场上买来一瓶某品牌食用白醋(主要是醋酸的水溶液),用实验室的标准NaOH溶液对其进行滴定实验以测定它的准确浓度,完全反应时所得溶液的pH大致为9。该实验选用酚酞作指示剂。
①如图表示50mL滴定管中液面的位置,若A与C刻度间相差1mL,A处的刻度为25,滴定管中液面读数应为___________mL;
②为减小实验误差,该同学一共进行了三次实验,假设每次所取白醋体积均为VmL,NaOH标准液浓度为cmol⋅L−1,三次实验结果记录如下:
实验次数
第一次
第二次
第三次
消耗NaOH溶液体积/mL
26.02
25.35
25.30
从表可以看出,第一次实验中记录消耗NaOH溶液的体积明显多于后两次,其原因可能是___________。
A.实验结束时,俯视刻度线读取滴定终点时NaOH溶液的体积;
B.滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定结束尖嘴部分充满溶液;
C.盛装白醋溶液的滴定管用蒸馏水洗过,未用白醋溶液润洗;
D.锥形瓶预先用食用白醋润洗过;
③据②所得到的数据,写出计算该白醋中醋酸的物质的量浓度的表达式(不必化简)c=___________mol⋅L−1。
17. 二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”,由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1=−90.7kJ⋅mol−1 K1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=−23.5kJ⋅mol−1 K2
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH3=−41.2kJ⋅mol−1 K3
回答下列问题:
(1)反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=___________kJ⋅mol−1;该反应的平衡常数K=___________(用K1、K2、K3表示)。
(2)下列措施中,能提高①中CH3OH产率的有___________。
A. 使用过量的COB.升高温度 C.增大压强 D.使用催化剂
(3)一定温度下,将0.2molCO和0.1molH2O(g)通入2L恒容密闭容器中,发生反应③,5min后达到化学平衡,平衡后测得H2的体积分数为0.1,则0∼5min内v(H2O)=___________,CO的转化率α(CO)=___________。
(4)将合成气以n(H2)n(CO)=2通入1L的反应器中,一定条件下发生反应:4H2(g)+2CO(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH,其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示,下列说法正确的是___________(填字母)。
A.ΔH<0
B.p1>p2>p3
C.若在p3和316℃时,起始时n(H2)n(CO)=3,则平衡时,α(CO)小于50%
(5)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu−Mn的合金),利用CO和H2制备二甲醚(DME)。观察图,当n(Mn)n(Cu)约为___________时最有利于二甲醚的合成。
18. 2020年9月22日,中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会上庄严宣布,中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。研究CO2的转化及高值化利用具有重要意义。
I.已知CO2溶于水的过程及其平衡常数可表示为:
CO2(g)+H2O(1)H2CO3(aq) K1=cH2CO3pCO2,pCO2表示CO2的平衡压强,Ka1H2CO3=4.3×10-7,Ka2H2CO3=5.6×10-11,Ka(HClO)=3.0×10-8
(1)天然雨水的pH<7,用电离方程式解释其原因___________。
(2)将CO2通入NaClO水溶液中,发生的主要反应为CO2+H2O + ClO-HCO3-+HClO。写出该反应的平衡常数表达式:K=___________[用K1、KalH2CO3和Ka(HClO)的式子表示]
(3)根据平衡常数计算说明CO2通入NaClO水溶液中,主要反应并非:CO2+H2O+2ClO-CO32-+2HClO:___________
II.在双功能催化剂作用下。由CO2加氢可以合成二甲醚。涉及以下主要反应。
反应1(甲醇合成):CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)
反应2(甲醇脱水):2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)
反应3(逆水汽变换):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
相关物质变化的焓变示意图如下:
2CO(g)+2H2O(g)+4H2(g)
2CO2(g)+6H2(g)
2CH3OH(g)+2H2O(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g)
(4)写出反应3的热化学方程式___________。由CO2加氢可以合成二甲醚的热化学方程式___________。
(5)双功能催化剂通常由甲醇合成活性中心和甲醇脱水活性中心组成。在一定条件下,将CO2与H2以1:3体积比通过双功能催化剂,下列说法正确的是___________。
A. 为提高工业生产效率,合成二甲醚的适宜条件是高温高压
B. 可通过监测反应体系中CH3OCH3和H2O浓度比判断是否达到平衡
C. 反应达平衡时,若缩小容器体积,反应3平衡不发生移动
D. 一定温度、压强下,寻找活性更高的催化剂,是提高CO2平衡转化率的研究方向
19. 与化学平衡类似,电离平衡的平衡常数,叫做电离常数(用K表示)。如表是某温度下几种常见弱酸的电离平衡常数:
酸
电离方程式
电离平衡常数K
CH3COOH
CH3COOH⇌CH3COO−+H+
2×10−5
HClO
HClO⇌ClO−+H+
3.0×10−8
H2CO3
H2CO3⇌H++HCO 3-
HCO 3-⇌H++CO 32-
K1=4.4×10−7K2=5.6×10−11
H3PO4
H3PO4⇌H++H2PO 4-
H2PO 4-⇌H++HPO 42-
HPO 42-⇌H++PO
K1=7.1×10−3K2=6.3×10−8K3=4.2×10−13
回答下列问题:
(1)若把CH3COOH、HClO、H2CO3、HCO 3-、H3PO4、H2PO 4-、HPO 42-都看作是酸,则它们酸性最强的是___________(填化学式)。
(2)向NaClO溶液中通入少量的二氧化碳,发生的离子方程式为___________。
(3)该温度下0.1mol/L的CH3COOH溶液加水稀释过程,下列表达式的数据一定增大的是___________。
A. c(H+)B.c(H+)⋅c(CH3COO−)
C. c(H+)⋅c(OH−)D.c(OH-)c(H+)
(4)取等体积的pH均为a的醋酸和次氯酸两溶液,分别用等浓度的NaOH稀溶液恰好中和,消耗的NaOH溶液的体积分别为V1、V2,则大小关系为:V1___________V2(填“>”、“<”或“=”)。
(5)等物质的量的苛性钠分别用pH为2和3的醋酸溶液中和,设消耗醋酸溶液的体积依次为Va、Vb,则两者的关系正确的是___________。
A. Va>10Vb B.Va<10Vb C.Vb<10Va D.Vb>10Va
(6)已知100℃时,水的离子积常数Kw=1.0×10−12,pH=3的CH3COOH和pH=9的NaOH溶液等体积混合,混合溶液呈___________性。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】A.催化剂以及固体的表面积大小只能改变反应速率,不能改变平衡移动,所以氨气的产率不变,故A错误;
B.增大催化剂的表面积,能加快合成氨的正反应速率和逆反应速率,故B错误;
C.催化剂的作用是降低反应的活化能,使活化分子的百分数增大,有效碰撞几率增大,反应速率加快,故C正确;
D.温度低,催化剂的活性低反应速率慢,产量降低,所以不利于提高经济效益,故D错误;
故选:C。
2.【答案】D
【解析】A.S(正交,s)=S(单斜,s)ΔH=+0.33kJ/mol,ΔH>0,说明单斜硫的能量比正交硫的能量高,所以正交硫比单斜硫稳定,A错误;
B.燃烧热是指1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物放出的能量,H2(g)的燃烧热是285.8kJ/mol,其热化学方程式为H2(g)+12 O2(g)=H2O(l)ΔH=−285.8kJ/mol,则反应2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)的ΔH=−(−285.8kJ/mol2)=+571.6kJ/mol,B错误;
C.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是中和热,中和热为ΔH=−57.3kJ/mol,C错误;
D.乙醇的燃烧热为1366.8kJ/mol,则乙醇燃烧的热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔH=−1366.8kJ/mol,D正确;
故选:D。
3.【答案】B
【解析】A.过氧化氢分解产生氧气,图甲可通过观察气泡产生快慢来比较反应速率的大小,故A正确;
B.FeCl3和CuSO4的阴离子不同,无法证明Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果哪个好。若要比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,应使两催化剂的阴离子相同,故B错误;
C.用图乙装置测定反应速率,可测定反应产生的相同气体体积所需的时间,也可以测定相同时间内生成的气体体积,故C正确;
D.为检查乙装置的气密性,可关闭a处旋塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,若装置气密性良好,则活塞会回到原位,故D正确;
故选:B。
4.【答案】B
【解析】图中纵坐标表示SO3的百分含量,横坐标表示温度,则图中曲线的意义为:SO3的百分含量随温度的升高而降低。即该反应为放热反应。
A.D点时,反应未达平衡,反应正向移动,正反应速率大于逆反应速率,故A正确;
B.从图中可以看出:SO3的百分含量随温度的升高而降低,即该反应为放热反应,故B错误;
C.温度越高反应速率越快,图中A、B、C三点中,C点对应温度最高,反应速率最快,故C正确;
D.该反应为分子数减小的反应,恒温恒压下,通入惰性气体,平衡逆向移动,故D正确;
故选:B。
5.【答案】D
【解析】弱碱MOH(aq)与H2SO4(aq)反应生成1 mol正盐的热化学方程式为①2MOH(aq)+2H2SO4(aq)=M2SO4+2H2OΔH=−24.2kJ⋅mol−1,则MOH(aq)+H+(aq)=M+(aq)+H2O(l)ΔH=−12.1kJ⋅mol−1,强酸与强碱的稀溶液反应的热化学方程式为②H+(aq)+OH−(aq)=H2O(l)ΔH=−57.3kJ⋅mol−1。根据盖斯定律可知,由①-②可得MOH(aq)⇌M+(aq)+H+(aq),则MOH 在水溶液中电离的ΔH为−12.1kJ⋅mol−1−(−57.3kJ⋅mol−1)=+45.2kJ⋅mol−1,故本题选D。
6.【答案】B
【解析】A.该反应反应前后气体分子的系数相等,气体体积、压强都是定量,不影响反应平衡,A错误;
B.由于Y为固体,根据质量守恒定律,反应前后气体质量不相等,因此密度在达到平衡前是个变量,当混合气体的密度不再发生变化,反应达到平衡状态,B正确;
C.单位时间内生成1 mol Z与消耗2 mol X描述的都是正反应速率,不能做为平衡标志,C错误;
D.该反应反应前后气体分子的系数相等,气体总物质的量是定量,不影响反应平衡,D错误;
故答案选B。
7.【答案】D
【解析】根据反应焓变的计算公式△H=−cm△Tn可知,H2SO4与NaOH反应①2H+(aq)+2OH−(aq)=2H2O(l)的焓变为:−4.184×100×10−3×(33.6−20)0.05kJ⋅mol−1=−113.8kJ⋅mol−1,
H2SO4与NH3⋅H2O的反应:②2H+(aq)+2NH3⋅H2O(aq)=2NH 4+(aq)+2H2O(l)的焓变为−4.184×100×10−3×(32.6−20)0.05kJ⋅mol−1=−105.4kJ⋅mol−1,可得NH3⋅H2O(aq)NH 4+(aq)+OH−(aq)ΔH=+4.2,则NH 4+(aq)+OH−(aq)NH3+H2ONH3⋅H2OΔH=−4.2,故答案为:D。
8.【答案】B
【解析】A.由图可知,b点时HB溶液中c=10−3mol⋅L−1,pH=3,则pH=6,溶液中c(H+)=10−6mol⋅L−1,c(B−)=10−6mol⋅L−1,则HB的电离常数Ka=10-6×10-610-3=10−9,A错误;
B.a点的坐标近似为(−3,2),根据A选项的分析,HA的电离常数Ka=10-4×10-410-3=10−5>HB的电离常数,则酸性强弱:HA>HB,B正确;
C.a、b两点溶液中,b的水解程度大,水电离程度大,水的电离程度b>a,C错误;
D.当lgC=−7时,HB中c(H+)=10−910−7=10−1mol⋅L−1 ,HA中c(H+)=mol⋅L−1,pH均不为7,D错误;
故选:B。
9.【答案】C
【解析】已知T1>T2,可知升高温度H2S的平衡转化率升高,说明升高温度平衡正向移动,可知正反应为吸热反应。恒容容器中,通入惰性气体,平衡不移动,X点时n(H2S)n(Ar)=1,且n(H2S)+n(Ar)=0.1mol,H2S的平衡转化率为50%,可计算各物质的平衡浓度、平衡时的物质的量及物质的体积分数。
A.根据 T1>T2,结合图像可知:升高温度H2S的平衡转化率升高,说明升高温度化学平衡正向移动,可知该反应的正反应为吸热反应,a>0,A错误;
B.X、Z在同一条温度线上,则二者的化学平衡常数相同,K(X)=K(Z),B错误;
C.在1 L的恒容密闭容器中加入n(H2S)+n(Ar)=0.1mol,当n(H2S)n(Ar)=1,n(H2S)=0.05mol,由于H2S的平衡转化率是50%,根据物质反应转化关系可知:平衡时n(H2S)=0.025mol,n(H2)=0.025mol,n(S2)=0.0125mol,在同温同压下,气体的体积比等于气体的物质的量的比,则平衡时H2的体积分数为0.025mol0.05mol+0.025mol+0.025mol+0.0125mol=29,C正确;
D.由于反应在恒容密闭容器中进行,维持Y点时n(H2S)不变,向容器中充入Ar,反应体系中各组分的浓度不变,化学平衡不发生移动,所以H2S的平衡转化率不变,D错误;
故合理选项是C。
10.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查有关化学平衡的相关计算,难度不大,能列三段式进行计算是解答的关键。
【解答】
根据题干信息:5min后反应达到平衡,容器内压强变小,可知说明反应后气体的物质的量减小,故x=1,根据三段式分析可知:3A(g)+B(g)⇌起始量(mol).5转化量(mol)1.50.5平衡量(mol)1.52C(g)0.50.5+2D(g).1mol/(L⋅min)×5min×2L1,据此分析解题。
A.由分析可知,A的平均反应速率为ΔcΔtΔnVΔt1.5mol2L×5min=0.15mol/(L⋅min),A错误;
B.由分析可知,平衡时,B的转化率为0.5mol2.5mol×100%=20%,B错误;
C.由分析可知,平衡时,C的浓度为.5mol2L=0.25mol/L,C正确;
D.由分析可知,平衡时,根据同温同体积下,气体的压强之比等于其物质的量之比,故容器内压强为原来的1.5mol+2mol+0.5mol+1mol3mol+2.5mol=0.91倍,D错误;
故答案为:C。
11.【答案】D
【解析】A.氨水是一元弱酸,存在电离平衡,当溶液pH相等时,氨水浓度大于烧碱的浓度,氨水的物质的量浓度大,A错误;
B. 结合A可知,用同浓度的盐酸恰好完成中和时,氨水消耗盐酸的体积大,B错误;
C. 两溶液均呈碱性,均加水稀释到1000 mL,仍然呈碱性、室温下pH无限接近于7, C错误;
D. 加水稀释过程中氨水会进一步电离,若加等体积水稀释、所得氨水的pH大于NaOH溶液;若两溶液的pH仍相等,则烧碱溶液中加的水少,D正确;
答案选D。
12.【答案】A
【解析】反应:X(g)+3Y(g)2Z(g)ΔH<0为气体分子数减小的放热反应,若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,则从温度、压强和催化剂因素综合考虑反应速率与平衡。
A.t2正逆反应速率同等程度增大,最终平衡不移动,则说明加入了催化剂,A正确;
B.从图中可看出,t3时正逆反应速率均下降,但正反应速率下降更多,之后平衡向逆反应方向移动,则考虑减小压强,B错误;
C.t5时正逆反应速率均增大,最终平衡向逆反应方向移动,则升高温度,C错误;
D.t6与t4∼t5相比,新的平衡向逆反应方向移动,X的转化率下降,D错误;
故选:A。
13.【答案】B
【解析】A.化学键断裂需要吸收能量,过程①中钛氧键断裂会吸收能量,A错误;
B.根据图示,该反应中吸收光能和热能,转化为CO和O2的化学能,B正确;
C.催化剂通过降低反应的活化能提高化学反应速率,催化剂不能降低反应的焓变,C错误;
D.△H=反应物总键能-生成物总键能,CO2分解反应的热化学方程式为2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)△H=(1598×2−1072×2−496)kJ/mol=+556kJ/mol,D错误;
故选:B。
14.【答案】C
【解析】根据盖斯定律,得ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3,又易知Ca2+半径大于Mg2+半径,所以CaCO3的离子键强度弱于MgCO3,CaO的离子键强度弱于MgO。
A. ΔH1表示断裂CO32−和M2+的离子键所吸收的能量,离子键强度越大,吸收的能量越大,因而ΔH1(MgCO3)>ΔH1(CaCO3)>0,A项正确;
B. ΔH2表示断裂CO32−中共价键形成O2−和CO2吸收的能量,与M2+无关,因而ΔH2(MgCO3)=ΔH2(CaCO3)>0,B项正确;
C.由上可知ΔH1(CaCO3)−ΔH1(MgCO3)<0,而ΔH3表示形成MO离子键所放出的能量,ΔH3为负值,CaO的离子键强度弱于MgO,因而ΔH3(CaO)>ΔH3(MgO),ΔH3(CaO)−ΔH3(MgO)>0,C项错误;
D.由上分析可知ΔH1+ΔH2>0,ΔH3<0,故ΔH1+ΔH2>ΔH3,D项正确。
故答案选C。
15.【答案】D
【解析】情况一:若平衡正向移动,设氮气的变化量为xmol/L,建立三段式得:
情况二:若平衡逆向移动,设氨气的变化量为2xmol/L,建立三段式得:
A.若平衡正向移动,则总的氨气的浓度为cNH3=2x+0.40mol⋅L-1,该反应为可逆反应,0
16.【答案】(1)BD
(2)<
(3)10−8mol⋅L−1;10−6mol⋅L−1
(4)①25.40②BD ③(25.35+25.30)c2V
【解析】(1)醋酸是弱酸,电离可逆,其电离方程式为:CH3COOH⇌CH3COO−+H+,升温使平衡正向移动,CH3COO−和H+同比增加,c(H+)c(CH3COO-)不变,加入NaOH固体,H+减少,c(H+)c(CH3COO-)减小,通入HCl气体或加入NaHSO4固体,H+增大,c(H+)c(CH3COO-)增大,故答案选BD;
(2)若向100mL0.1mol⋅L−1的醋酸中加入100mL0.1mol⋅L−1的NaOH溶液完全反应后,恰好生成醋酸钠,醋酸钠溶液呈碱性,但本题中溶液呈中性,则V<100mL;
(3)25℃时,pH=8的NaOH溶液中,总的OH−浓度由NaOH溶液电离产生加水电离产生,水电离产生OH−浓度等于水电离产生H+浓度,因此水电离产生的OH−浓度c(OH−)水=c(H+)=10−8mol⋅L−1;pH=8的CH3COONa溶液中,水电离产生OH−浓度就是总的OH−浓度,水电离产生的OH−浓度c(OH−)水=Kwc(H+)=mol⋅L−1=10−6mol⋅L−1;
(4)①A与C刻度相差1mL,说明每小格是0.1mL,A处刻度为25,A和B之间是四个小格,所以相差0.4mL,滴定管0刻度在上方,则B是25.40mL;
②从上表可以看出,第一次实验中记录消耗NaOH溶液体积明显多于后两次,测得的醋酸浓度偏大,
A.实验结束时,俯视刻度线读取滴定终点时NaOH溶液的体积,导致氢氧化钠溶液的体积偏小,所测醋酸浓度偏小,故A错误;
B.滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定结束尖嘴部分充满溶液,导致氢氧化钠溶液的体积偏大,所测醋酸浓度偏大,故B正确;
C.盛装白醋溶液的滴定管用蒸馏水洗过,未用白醋溶液润洗,不影响氢氧化钠溶液的体积,所测醋酸浓度不变,故C错误;
D.锥形瓶预先用食用白醋润洗过,醋酸的物质的量偏大,导致氢氧化钠溶液的体积偏大,所测醋酸浓度偏大,故D正确;
故答案选BD;
③第一次消耗氢氧化钠溶液体积过大,应舍去,利用第二、第三次消耗NaOH溶液的平均体积=mL,c(酸)=c(碱)×V(碱)V(酸)计算该白醋中醋酸的物质的量浓度==25.35+25.302×cmol⋅L−1VmL,故答案为:(25.35+25.30)c2V。
17.【答案】(1)−246.1;K12⋅K2⋅K3
(2)AC
(3)0.003mol⋅L−1⋅min−1;15%
(4)AB
(5)2.0
【解析】(1)根据盖斯定律,因此有ΔH=①+②+③,则ΔH=2×ΔH1+ΔH2+ΔH3=−246.1kJ⋅mol−1,根据化学平衡常数的数学表达式,得出K1=c(CH3OH)c(CO)⋅c2(H2)、K2=c(CH3OCH3)⋅c(H2O)c2(CH3OH)、、,从而推出K=K12⋅K2⋅K3。
(2)A.使用过量的CO,c(CO)增大,平衡向正反应方向移动,CH3OH产率增加,故A符合题意;
B.该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,CH3OH产率降低,故B不符合题意;
C.反应前的气体系数之和大于反应后气体系数,增大压强,平衡向正反应方向移动,CH3OH的产率增大,故C符合题意;
D.使用催化剂,只能改变反应达到平衡的时间,不影响平衡的移动,使用催化剂不影响CH3OH产率,故D不符合题意;
答案为AC。
(3)反应③中反应前后气体系数之和相等,即反应前后气体物质的量保持不变,达到平衡后H2的物质的量为0.3mol×0.1=0.03mol,此时消耗H2O的物质的量为0.03mol,0∼5min内,v(H2O)=0.03mol2L=0.003mol⋅L−1⋅min−1;0∼5min内,消耗n(CO)=0.03mol,CO的转化率为=15%。
(4)A.根据题干图像,随着温度的升高,CO的平衡转化率减小,说明升高温度,平衡向逆反应方向进行,根据勒夏特列原理,该反应的正反应方向为放热反应,即ΔH<0,故A正确;
B.作等温线,根据勒夏特列原理,根据化学计量数,增大压强,反应向正反应方向进行,CO的转化率增大,从而推出p1>p2>p3,故B正确;
C.=3,相当于在=2基础上通入H2,通入H2,反应向正反应方向进行,CO的转化率增大,CO的转化率大于50%,故C错误;
答案为AB。
(5)根据图,n(Mn)n(Cu)约为2时,CO的转化率最大,DME的选择性最高,此时最有利于二甲醚的合成。
18.【答案】(1)
(2)K1×Ka1H2CO3Ka(HClO)
(3)前者反应的平衡常数为,后者反应的平衡常数为,远远小于14.33K1
(4) △H=+41.2kJ⋅mol−1;
2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=−123.1kJ⋅mol−1
(5)C
【解析】(1)天然雨水的pH<7,这是由于CO2溶于水,与水反应产生H2CO3。H2CO3是二元弱酸,在溶液中存在电离平衡,电离分步进行,主要是第一步电离,电离方程式为:;
(2)将CO2通入NaClO水溶液中,发生的主要反应为HCO3-+HClO。根据平衡常数表达式的定义可知,该反应的平衡常数表达式:K= K1×Ka1H2CO3Ka(HClO);
(3)由于HCO3-+HClO的平衡常数K=K1×Ka1H2CO3Ka(HClO)=K1×4.3×10-73.0×10-8=14.33K1,而反应CO2+H2O+2ClO-CO32-+2HClO的化学平衡常数K=,该数值远小于前者,故发生反应主要是HCO3-+HClO;
(4)已知:由图示可知2CO2(g)+6H2(g)比2CO(g)+2H2O(g)+4H2(g)能量少82.4kJ,即2CO2(g)+2H2(g)比2CO(g)+2H2O(g)能量少82.4kJ,所以1CO2(g)+1H2(g)比1CO(g)+1H2O(g)能量少41.2kJ,故 △H=+41.2kJ⋅mol−1;根据表格数据可知反应1(甲醇合成):CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=−99.2kJ⋅mol−1;反应2(甲醇脱水):2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=−23.9kJ⋅mol−1;
结合盖斯定律将上述两个方程式叠加,可得总反应方程式为:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=−123.1kJ⋅mol−1;
(5)A.合成二甲醚的反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不能提高工业生产效率,A错误;
B.CH3OCH3和H2O都是生成物,二者反应产生的浓度比总是1:3,与反应是否达到平衡无关,因此不能通过监测反应体系中CH3OCH3和H2O浓度比判断是否达到平衡,B错误;
C.反应3是反应前后气体物质的量不变的反应,当反应达平衡时,若缩小容器体积,反应3平衡不发生移动,C正确;
D.催化剂只能加快反应速率,不能使平衡发生移动,因此一定温度、压强下,寻找活性更高的催化剂,可以加快反应速率,缩短达到平衡所需时间,在相同时间内产生更多的产品,不能使平衡发生移动,因此不能提高CO2平衡转化率,D错误;
故合理选项是C。
19.【答案】(1)H3PO4 (2)CO2+ClO−+H2O=HClO+HCO 3-
(3)D(4)<(5)D(6)酸
【解析】(1)同一温度下,H3PO4的电离平衡常数最大,酸性最强;故答案为:H3PO4;
(2)由电离常数可知,酸性:H2CO3>HClO>HCO 3-,根据“以强制弱”规则可知其反应离子方程式为CO2+ClO−+H2O=HClO+HCO 3-,故答案为:CO2+ClO−+H2O=HClO+HCO 3-;
(3)加水稀释的过程中,醋酸的电离程度增大,溶液中CH3COOH、CH3COO−、H+浓度均减小,稀释过程中,水的电离程度增大,溶液中OH−浓度增大,由此可得c(H+)、c(H+)⋅c(CH3COO−)均减小,c(H+)⋅c(OH−)为常数,大小不变,c(OH-)c(H+)增大,故答案为:D;
(4)由电离常数可知,醋酸的酸性比次氯酸强,相同pH的两种酸,醋酸的浓度比次氯酸小,故中和相同体积和相同pH的两种酸,所用到的NaOH的量关系为:醋酸小于次氯酸,故答案为:<;
(5)含等物质的量NaOH的溶液分别用pH为2和3的CH3COOH溶液中和,则二者物质的量相等,因为所中和的NaOH的物质的量是一定的,而醋酸是弱酸,其醋酸浓度越大,其电离程度越小,pH为2和3的CH3COOH溶液,后者电离程度大,pH为2的CH3COOH的浓度大于pH为3的CH3COOH溶液浓度的10倍,设pH为2的醋酸浓度为X,pH为3的醋酸浓度为Y,则有VaX=VbY,则VaVb=,即Vb10Va,故答案为:D;
(6)pH=3的醋酸溶液中醋酸浓度大于10−3mol/L,pH=9的NaOH溶液中NaOH的浓度=mol/L=10−3mol/L,等体积混合后,酸过量,pH<7,混合溶液呈酸性,故答案为:酸。
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