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2023届人教版高考化学一轮复习速率平衡与溶液中的平衡阶段检测含答案
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这是一份2023届人教版高考化学一轮复习速率平衡与溶液中的平衡阶段检测含答案，共21页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
阶段检测(四) 速率平衡与溶液中的平衡
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共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.下列说法错误的是( )
A.能使反应体系焓减小、熵增大的反应方向就是该反应自发进行的
方向
B.将氯化铝溶液加热蒸干并灼烧,最终得氧化铝固体
C.由水电离产生的c(H+)为1×10-9 mol·L-1的溶液中:Mg2+、Cu2+、SO32-、NO3-能大量共存
D.不能用勒夏特列原理解释H2(g)+I2(g)2HI(g)平衡后,增大压强,颜色变深
2.关于反应CH3COOH(l)+C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)+H2O(l) ΔH=
-2.7 kJ·mol-1。下列说法正确的是( )
A.因为化学反应方程式前后物质的化学计量数之和相等,所以反应的ΔS等于0
B.该反应的平衡常数为K=c(CH3COOC2H5)c(CH3COOH)c(C2H5OH)
C.加入高效吸水剂有利于平衡正向移动,该反应平衡常数增大
D.因为反应的ΔH接近0,所以温度变化对平衡转化率的影响不大
3.常温下,下列电解质溶液的有关叙述错误的是( )
A.NH4Cl溶液加水稀释后,恢复至原温度,pH和Kw均增大
B.在NaHC2O4溶液中:c(OH-)+c(C2O42-)=c(H+)+c(H2C2O4)
C.pH=4的CH3COOH溶液和pH=4的NH4Cl溶液中,c(H+)相等
D.0.1 mol/L的NaOH溶液和CH3COOH溶液等体积混合,则c(Na+)>
c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
4.一定温度下,难溶强电解质的饱和溶液中存在着沉淀溶解平衡,其平衡常数如下:
物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Ksp(25 ℃)
4.9×10-17
2.2×10-20
2.8×10-39
对于1 L含Fe2(SO4)3、FeSO4和CuSO4各0.5 mol的混合溶液,根据表中数据判断,下列说法错误的是( )
A.向混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到红褐色沉淀
B.向溶液中加入过氧化氢,并用CuO粉末调节pH,过滤后可获得较纯净的CuSO4溶液
C.该溶液中c(SO42-)∶[c(Fe3+)+c(Fe2+)+c(Cu2+)]=5∶4
D.将少量FeCl3粉末加入Cu(OH)2悬浊液中,c(Cu2+)增大
5.常温下,某浓度的H2A溶液中滴加NaOH溶液,若定义pc=-lg c,则测得pc(H2A)、pc(HA-)、pc(A2-)变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.pH=3时溶液中c(HA-)>c(H2A)>c(A2-)
B.常温下,H2A的Ka1=10-0.80,Ka2=10-5.30
C.NaHA溶液中c(H+)>c(OH-)
D.从a点到c点,c(H+)c(H2A)先增大后减小
6.工业上用催化氧化法制取SO3,再用浓硫酸吸收SO3得到发烟硫酸(H2SO4·SO3),发烟硫酸加水可以得到浓硫酸。催化氧化法制取SO3的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1。下列关于工业上制取浓硫酸的说法正确的是( )
A.工业上用浓硫酸吸收SO3时是将SO3从吸收塔底部通入,浓硫酸从塔顶喷淋下来,这样操作的目的是提高SO3的吸收率
B.2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所含化学键的键能总和比2 mol SO3(g)大 196.6 kJ·mol-1
C.催化氧化法制取SO3能够自发进行的原因是ΔS>0
D.将1 mol H2SO4·SO3全部转化为H2SO4需消耗水2 mol
7.80 ℃时,NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。该温度下,在甲、乙、丙三个体积相等且恒容的密闭容器中,投入NO2和SO2,起始浓度如表所示,其中甲经2 min达平衡时,NO2的转化率为50%。下列说法不正确的是( )
起始浓度
甲
乙
丙
c(NO2)/(mol·L-1)
0.10
0.20
0.20
c(SO2)/(mol·L-1)
0.10
0.10
0.20
A.容器甲中的反应在前2 min的平均反应速率 v(SO2)=
0.025 mol·L-1·min-1
B.达到平衡时,容器丙中正反应速率与容器甲相等
C.温度升至90 ℃,上述反应平衡常数为1.56,则反应的ΔH>0
D.容器乙中若起始时改充0.10 mol·L-1 NO2和0.20 mol·L-1 SO2,达到平衡时c(NO)与原平衡相同
8.常压下羰基化法精炼镍的原理:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO)4 的沸点为 42.2 ℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至 230 ℃制得高纯镍。
下列判断正确的是( )
A.增加 c(CO),平衡正向移动,反应的平衡常数增大
B.该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
C.第一阶段,在 30 ℃和 50 ℃两者之间选择反应温度,选50 ℃
D.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
9.气相直接水合法制取乙醇的反应为H2O(g)+C2H4(g)CH3CH2OH(g)。在容积为3 L 的密闭容器中,当n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1时,乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.当混合气的密度不变时,反应达到平衡
B.压强:p1>p2>p3
C.a、b两点平衡常数:K(a)
10.25 ℃时,向20 mL 0.100 0 mol·L-1 HA溶液中滴入
0.100 0 mol·L-1NaOH溶液。下列说法正确的是 ( )
A.若0.100 0 mol·L-1 HA溶液的pH=3,则此温度下Ka(HA)的数量级为10-6
B.滴入10 mL 0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液,则可能存在:2c(H+)+
c(A-)=2c(OH-)+c(HA)
C.若pH>7,则溶液中可能存在:c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
D.若溶质为NaA,则溶液中一定存在:c(Na+)=c(A-)>c(OH-)=c(H+)
11.已知[Co(H2O)6]2+呈粉红色,[CoCl4]2-呈蓝色,[ZnCl4]2-为无色。现将CoCl2溶于水,加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,存在平衡:
[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2O ΔH,用该溶液做实验,溶液的颜色变化如图。以下结论和解释正确的是( )
A.由实验①可推知ΔH>0
B.实验②是由于c(H2O)增大,导致平衡逆向移动
C.由实验③可知离子的稳定性:[ZnCl4]2-<[CoCl4]2-
D.对应平衡的平衡常数表达式:K=c{[Co(H2O)6]2+}·c4(Cl-)c{[CoCl4]2-}·c6(H2O)
12.下列有关溶液(室温下)的说法正确的是( )
A.Na2CO3和NaHCO3形成的混合溶液中:2c(Na+)=3[c(CO32-)+
c(HCO3-)+c(H2CO3)]
B.0.10 mol·L-1 NaHSO3溶液中通入NH3至溶液pH=7:c(Na+)>c(NH4+)>
c(SO32-)
C.物质的量浓度相等的①(NH4)2SO4溶液、②NH4HCO3溶液、③NH4Cl溶液、④NH4Fe(SO4)2溶液中,c(NH4+)的大小关系:④>①>②>③
D.0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液中通入HCl至溶液pH=7:c(Na+)>
c(CH3COOH)=c(Cl-)
13.根据各图曲线表征的信息,得出的结论错误的是( )
A.图1表示常温下向体积为10 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液中逐滴加入0.1 mol/L CH3COOH溶液后溶液的pH变化曲线,则c点处有c(CH3COOH)+2c(H+)=2c(OH-)+c(CH3COO-)
B.图2表示用水稀释pH相同的盐酸和醋酸时溶液的pH变化曲线,其中Ⅰ表示醋酸,Ⅱ表示盐酸,且溶液导电性:c>b>a
C.图3中在b点对应温度下,将pH=2的H2SO4溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液显中性
D.由图4曲线,可确定K(AgCl)>K(AgBr)>K(AgI),故用
0.010 0 mol/L硝酸银标准溶液滴定浓度均为0.100 0 mol/L Cl-、Br-及I-的混合溶液时,首先沉淀的是I-
14.一定条件下,CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g) ΔH=
-53.7 kJ/mol;向2 L恒容恒温密闭容器中充入1 mol CO2和
2.8 mol H2反应,图中过程Ⅰ、Ⅱ是在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程中CO2的转化率[α(CO2)]随时间(t)的变化曲线。下列说法不正确的是 ( )
A.m点:v(正)>v(逆)
B.活化能:过程Ⅱ>过程Ⅰ
C.n点时,该反应的平衡常数K=50
D.过程Ⅰ,t2时刻改变的反应条件可能是升高温度
15.常温下,将0.1 mol·L-1的(NH4)2SO4溶液加水稀释,混合溶液中 -lgc(NH3·H2O)c(NH4+)与lg c(H+)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.Kb(NH3·H2O)=10-4.7
B.M、N两点对应的溶液稀释程度:N
D.将溶液稀释1 000倍后,溶液中c(NH4+)≈2c(SO42-)
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10分)氮的化合物种类繁多,性质也各不相同。请回答下列问题。
(1)NO作为主要空气污染物,其主要来源是汽车尾气,研究人员用活性炭对汽车尾气中的NO进行吸附,并发生反应:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH<0。在恒压密闭容器中加入足量活性炭和一定量NO气体,反应相同时间时,测得NO的转化率α(NO)随温度的变化如图所示。图中a、b、c三点中,达到平衡的点是 ;温度为1 100 K时,N2的平衡体积分数为 。
(2)现代技术用氨气将汽车尾气中的NOx还原为N2和H2O,反应原理是NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g) ΔH<0。
①实际生产中NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g)的反应温度不宜过高的原因是 。
②500 ℃时,在2 L恒容密闭容器中充入 1 mol NO、1 mol NO2和
2 mol NH3,8 min时反应达到平衡,此时NH3的转化率为40%,体系压强为p0 MPa,则0～8 min 内用N2表示的平均反应速率v(N2)=
mol·L-1·min-1,500 ℃时该反应的平衡常数Kp=
MPa(用含p0的代数式表示,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
17.(12分)CO2综合利用是降低碳排放的有效手段,有利于实现碳中和目标。下列是CO2综合利用的化学方法,回答下列问题:
(1)用氨水吸收CO2制化肥(NH4HCO3)。
①已知:NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq)
ΔH1=a kJ·mol-1
CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq) ΔH2=b kJ·mol-1
H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq)+H2O(l) ΔH3=c kJ·mol-1
则利用NH3·H2O吸收CO2制备NH4HCO3的热化学方程式为 。
②已知常温下相关数据如表:
Kb(NH3·H2O)
2.0×10-5
Ka1(H2CO3)
5.0×10-7
Ka2(H2CO3)
4.0×10-11
则反应NH4+(aq)+HCO3-(aq)+H2O(l)NH3·H2O(aq)+H2CO3(aq)的平衡常数K= 。
③分别用不同pH的吸收剂吸收烟气中的CO2,CO2脱除效率与吸收剂的pH关系如图1 所示,若烟气中CO2的含量(体积分数)为15%,烟气通入氨水的流量为0.065 m3·h-1(标准状况),用pH为12.81的氨水吸收烟气30 min,则脱除的CO2的物质的量最多为 (精确到0.01)。
④CO2脱除效率与温度的关系如图2所示,高于45 ℃时,CO2脱除效率降低的原因可能是 (答出一条即可)。
(2)用CO2和天然气可以制备CO和H2:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。密闭容器中浓度均为0.1 mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下反应,测得CH4的平衡转化率[α(CH4)]与温度及压强的关系如图3所示,则压强p1 (填“>”或“<”)p2。若p2=3 MPa,则T ℃时该反应的平衡常数Kp= MPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)CO2和H2在一定条件下合成甲醇。在2 L恒容密闭容器中充入总物质的量为 6 mol 的CO2和H2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+
H2O(g),改变氢碳比n(H2)n(CO2),在不同温度下反应达到平衡状态,测得的实验数据如下表。
温度/K
CO2转化率/%
n(H2)n(CO2)
500
600
700
800
1.5
45
33
20
12
2.0
60
43
28
15
3.0
83
62
40
22
①氢碳比为1.5,温度为500 K,判断该可逆反应达到平衡状态的依据是 (填字母)。
A.在相同时间段内,CH3OH的生成速率和CO2的消耗速率相等
B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变
D.CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
②在700 K、氢碳比为3.0条件下,若5 min时反应达到平衡状态,则0～5 min内用H2表示的平均反应速率为 。
18.(12分)滴定是分析化学中重要的分析方法之一,酸碱中和滴定是最基本的滴定方法。根据其原理回答下列问题。
(1)依据酸碱滴定曲线可以选择酸碱中和滴定的指示剂。室温时,向20.00 mL 0.100 0 mol/L 的盐酸中滴入0.100 0 mol/L的NaOH溶液,通过实验测定NaOH溶液滴定盐酸的滴定曲线。
①实验测定酸碱滴定曲线,除固定装置外还需要的主要仪器有:烧杯、锥形瓶、酸式滴定管、 、pH计。
②滴定管在使用之前应进行的操作是 ,滴定管盛装好NaOH溶液后排气泡,下列排气泡操作正确的是 (填序号)。
③通过实验测定获得的NaOH溶液滴定盐酸的滴定曲线如图所示,由图可知:选择指示剂时,甲基橙与甲基红相比,误差较小的是 。
(2)食醋是日常饮食中的一种调味剂,国家标准规定酿造食醋中醋酸含量不得低于0.035 g/mL。选择酚酞作指示剂,用标准NaOH溶液可以测定食醋中醋酸的浓度,以检测白醋是否符合国家标准。某品牌白醋的醋酸浓度测定过程如图所示,回答下列问题:
①滴定达到终点时的现象是 。
②某次实验滴定开始和结束时,碱式滴定管中的液面如图所示,则所用NaOH溶液的体积为 mL。
③若通过实验测得稀释后白醋的浓度为0.060 0 mol/L,则该白醋
(填“符合”或“不符合”)国家标准。
④下列操作中,可能使所测白醋中醋酸的浓度数值偏低的是 (填字母)。
A.碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗就直接注入标准NaOH溶液
B.滴定前盛放白醋稀溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.滴定过程中振荡时有液滴溅出
D.读取NaOH溶液体积时,开始时仰视读数,滴定结束时俯视读数
E.碱式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
19.(10分)氮氧化物气体是造成光化学污染的主要气体,降低氮氧化物气体的排放是环境保护的重要课题。已知汽车尾气中的氮氧化物气体主要涉及如下反应:
ⅰ.N2(g)+O2(g)2NO(g)
ΔH=+180.5 kJ·mol-1;
ⅱ.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
ΔH=-114.0 kJ·mol-1;
ⅲ.2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-52.7 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)该条件下,N2中N≡N的键能为916.5 kJ·mol-1,O2中OO的键能为458.0 kJ·mol-1,则NO中化学键的键能为 。
(2)向某刚性密闭容器中充入等量的N2和O2,一定温度下发生上述3个反应。
①下列状态能说明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
a.NO浓度不再变化
b.混合气体的颜色不再变化
c.混合气体的密度不再变化
d.每消耗2 mol NO2,同时消耗1 mol N2O4
②若起始时容器内总压强为p1 kPa,10 s时容器内3个反应达到平衡状态,此时的总压强和N2O4的分压分别为p2 kPa和p3 kPa;则前
10 s内N2O4的平均生成速率为 kPa·s-1,该温度下反应ⅲ的平衡常数Kp= kPa-1。
③若升高温度,平衡体系中NO的体积分数 (填“增大”“减小”或“无法确定”),原因为
。
(3)反应6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH<0,是工业上处理氮氧化物的方法之一,向某密闭容器中投入等量的NO和NH3发生上述反应,平衡时,NO和H2O的物质的量随温度的变化如图所示。
①图中代表NO物质的量变化的曲线为 。
②T1℃下,N2的平衡体积分数为 。
20.(11分)请你利用所学的化学反应原理回答下列问题:
(1)焙制糕点把NaHCO3作为发酵粉使用时,往往添加少量的明矾[KAl(SO4)2·12H2O],这是因为 (填字母)。
A.明矾起催化作用
B.硫酸铝钾比碳酸氢钠更易分解
C.明矾受热分解放出气体
D.铝盐在水中水解,能起到酸的作用
(2)相同条件下,0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液中 c(NH4+) (填“等于”“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中c(NH4+)。
(3)FeCl3溶液呈酸性的原因是 (用离子方程式表示),将该溶液蒸干、灼烧得到的固体物质是 (填物质名称)。
(4)已知Ksp(BaSO4)=1.07×10-10,Ksp(BaCO3)=2.58×10-9,重晶石(主要成分是BaSO4)是制备钡化合物的重要原料,但是BaSO4不溶于酸,若用 处理即可转化为易溶于酸的BaCO3。总反应的离子方程式是
。
BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,c(SO42-)c(CO32-)= (保留2位小数)。
(5)在溶液中存在沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+
3OH-(aq),常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=10-32,当c(Cr3+) 降至
10-5 mol·L-1,认为Cr3+已经完全沉淀。现将溶液的pH调至4,请通过计算说明Cr3+是否沉淀完全(请写出计算过程): 。
阶段检测(四) 速率平衡与溶液中的平衡
1.C 能使反应体系焓减小、熵增大的反应中ΔH<0、ΔS>0,则ΔH-TΔS<0,该反应能够自发进行,故A正确;加热促进铝离子水解,由于氯化氢易挥发,所以将氯化铝溶液加热蒸干并灼烧,最终得氧化铝固体,故B正确;由水电离产生的c(H+)为1×10-9 mol·L-1的溶液呈酸性或碱性,Mg2+、Cu2+与SO32-、OH-反应,NO3-在酸性条件下能够氧化SO32-,不能大量共存,故C错误;H2(g)+I2(g)2HI(g)为气体体积不变的反应,压强不影响平衡,增大压强后I2(g)的浓度增大,混合气体颜色加深,不能用勒夏特列原理解释,故D正确。
2.D 乙醇、乙酸乙酯不能电离,乙酸的电离大于水的电离,则混乱度减小,反应的ΔS小于0,A错误;因为该反应体系是非水溶液,水不能看作“1”,该反应的平衡常数为K=c(CH3COOC2H5)·c(H2O)c(CH3COOH)·c(C2H5OH),B错误;因为平衡常数只与温度有关,与浓度、压强无关,加入高效吸水剂有利于平衡正向移动,该反应平衡常数不变,C错误;因为反应的ΔH接近0,温度对反应的平衡移动改变不明显,所以温度变化对平衡转化率的影响不大,D正确。
3.A A.Kw只与温度有关,温度一定,Kw为定值,错误;B.根据物料守恒有c(Na+)=c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-),根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-),联立两式可得c(OH-)+c(C2O42-)=c(H+)+c(H2C2O4),正确;C.pH=-lg c(H+),两种溶液的pH相等,则其c(H+)相等,正确;D.0.1 mol/L的NaOH溶液和CH3COOH溶液等体积混合后,溶液中溶质为CH3COONa,CH3COO-水解使溶液呈碱性,各离子浓度大小关系为c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),正确。
4.C 向混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,Fe3+开始沉淀时c(OH-)=
32.8×10-391 mol/L=32.8×10-13 mol/L,Cu2+开始沉淀时c(OH-)=
2.2×10-200.5 mol/L=4.4×10-10 mol/L>32.8×10-13 mol/L,
Fe(OH)2和 Cu(OH)2类型相同,Fe(OH)2的Ksp大于Cu(OH)2,Fe2+开始沉淀时c(OH-)>4.4×10-10 mol/L,所以最先看到红褐色沉淀,故A正确;向溶液中加入过氧化氢,可将Fe2+氧化为Fe3+,当Fe3+完全沉淀时c(OH-)>32.8×10-391×10-5 mol/L=3280×10-12 mol/L,小于Cu2+开始沉淀时的c(OH-),故用CuO粉末调节pH可使Fe3+转化为 Fe(OH)3沉淀,过滤后可获得较纯净的CuSO4溶液,故B正确;该溶液中Fe3+、Fe2+、Cu2+因发生水解而消耗一部分,所以 c(SO42-)∶[c(Fe3+)+c(Fe2+)+c(Cu2+)]>5∶4,故C错误;将少量FeCl3粉末加入Cu(OH)2悬浊液中,25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]
pc(A2-)>pc(H2A)>pc(HA-),故离子浓度的大小关系为c(HA-)>
c(H2A)>c(A2-),故A正确;H2A的电离方程式为H2AH++HA-、HA-H++A2-,Ka1=c(H+)c(HA-)c(H2A),Ka2=c(H+)c(A2-)c(HA-),由图像上的a点可知,当pH=0.80时,pc(H2A)=pc(HA-)=0.70,c(H+)=10-0.80,Ka1=10-0.80, 由c点可知,当pH=5.30时,pc(A2-)=pc(HA-)=0.70,c(H+)=10-5.30,Ka2=10-5.30,故B正确;根据电离平衡可知,HA-H++A2-,Ka2=c(H+)c(A2-)c(HA-)=10-5.30,根据水解平衡可知,HA-+H2OH2A+OH-,Kh=KwKa1=10-1410-0.80=10-13.2,Ka2>Kh,故溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),故C正确;从a点到c点,c(HA-)先增大,后减小,Ka1=c(H+)c(HA-)c(H2A),由于温度不变,Ka1不变,则c(H+)c(H2A)先减小后增大,故D错误。
6.A 将SO3从吸收塔底部通入,浓硫酸从塔顶喷淋下来,使浓硫酸和三氧化硫充分接触,增大接触面积,提高吸收效率,故A正确;该反应为放热反应,说明2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)中的化学键键能总和小于2 mol SO3(g)中的化学键键能总和,故B错误;2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1在一定条件下可自发进行,则ΔG=
ΔH-T·ΔS<0,该反应的ΔH<0,ΔS<0,只有在低温下才能使ΔG<0,能够自发进行的原因不是ΔS>0,故C错误;SO3+H2OH2SO4,将1 mol H2SO4·SO3全部转化为H2SO4需消耗1 mol水,故D错误。
7.B 容器甲中的反应在前2 min的平均速率v(SO2)=
0.10mol·L-1×50%2min=0.025 mol·L-1·min-1,故A正确;反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)为气体体积不变的反应,压强不影响平衡,则容器甲和丙互为等效平衡,平衡时反应物转化率相等,由于丙中各组分浓度为甲的2倍,则容器丙中的反应速率较大,故B错误;80 ℃时,K=1。温度升至90 ℃,平衡常数为1.56>1,则升高温度,平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,该反应的ΔH>0,故C正确;设平衡时NO的浓度为y mol·L-1,则:
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)
开始/(mol·L-1) 0.1 0.2 0 0
转化/(mol·L-1) y y y y
平衡/(mol·L-1) 0.1-y 0.2-y y y
则y×y(0.1-y)×(0.2-y)=1,只要二氧化氮和二氧化硫的浓度分别是
0.1 mol·L-1和0.2 mol·L-1,平衡时NO的浓度就相同,故D正确。
8.C 平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变,A项错误;反应的速率之比等于气体的化学计量数之比,即平衡时4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),B项错误;Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃,应大于沸点,便于分离出Ni(CO)4,则第一阶段,在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度,应选50 ℃,C项正确;加热至230 ℃制得高纯镍,可知第二阶段Ni(CO)4分解率较高,D项错误。
9.D 混合气体的质量、体积均不变,则密度始终不变,不能据此判定反应达到平衡状态,故A错误;该反应为气体体积减小的反应,增大压强使乙烯的转化率增大,即温度一定时,压强越大,乙烯的平衡转化率越大,所以图中压强大小顺序为p1
10 mL等浓度的NaOH溶液,反应后溶质为等浓度的HA、NaA,存在电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(A-),物料守恒:2c(Na+)=c(A-)+c(HA),两式结合可得 2c(H+)+c(HA)=2c(OH-)+c(A-),B错误;C.若pH>7,则溶液中溶质可能是NaA(强碱弱酸盐),其离子浓度大小为c(Na+)>
c(A-)>c(OH-)>c(H+),溶质也可能是NaOH和NaA,其离子浓度大小为c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)或c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+),C正确;若NaA是强酸强碱盐,则溶液中一定存在:c(Na+)=c(A-)>c(OH-)=c(H+),若NaA是强碱弱酸盐,则溶液中一定存在:c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>
c(H+),D错误。
11.A [Co(H2O)6]2+呈粉红色,[CoCl4]2-呈蓝色,由实验①知,降低温度,平衡逆向移动,则正反应为吸热反应,ΔH>0,故A正确;水是纯液体,浓度是常数,c(H2O)不变,但平衡逆向移动,故B错误;实验③平衡逆向移动,说明Zn2+络合Cl-的能力更强,则配离子的稳定性:[ZnCl4]2->[CoCl4]2-,故C错误;可逆反应[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2O对应平衡的平衡常数表达式为K=c{[CoCl4]2-}c{[Co(H2O)6]2+}·c4(Cl-),故D错误。
12.D Na2CO3和NaHCO3形成的混合溶液的物质的量未知,不能判断离子浓度大小,故A错误;溶液呈中性时,c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒可知:c(Na+)+c(NH4+)=2c(SO32-)+c(HSO3-),因为溶液呈中性,根据元素守恒得 c(Na+)>c(SO32-),NaHSO3溶液酸性较弱,则通入的氨气较少,所以c(SO32-)>c(NH4+),溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)>c(SO32-)>
c(NH4+)>c(H+)=c(OH-),故B错误;物质的量浓度相同的①(NH4)2SO4溶液,②NH4HCO3溶液,③NH4Cl溶液,④NH4Fe(SO4)2溶液;先不考虑水解,则①中NH4+的浓度大于其他三种物质,②④两种物质中,④NH4Fe(SO4)2溶液酸性强,NH4+水解受到的抑制大,即NH4+的物质的量较多,溶液中 c(NH4+)较大,③NH4Cl溶液中NH4+水解,②NH4HCO3溶液中,碳酸氢根离子的水解对铵根离子的水解起促进作用,即溶液中c(NH4+)由大到小的顺序排列为①>④>③>②,故C错误;0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液中通入HCl至溶液pH=7,溶液中存在电荷守恒为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(CH3COO-),物料守恒为c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),得到c(CH3COOH)=c(Cl-),溶液中存在醋酸钠、氯化钠和醋酸,钠离子浓度一定大于氯离子浓度,故D正确。
13.B 图1中c点加入20 mL 0.1 mol/L CH3COOH溶液,与10 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液充分反应后得到等物质的量浓度的CH3COONa和CH3COOH混合液,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+
c(CH3COO-),物料守恒为2c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),两式整理消去 c(Na+)得c(CH3COOH)+2c(H+)=2c(OH-)+c(CH3COO-),故A正确;盐酸属于强酸溶液,醋酸属于弱酸溶液,加水稀释促进醋酸电离,将pH相同的盐酸和醋酸稀释相同倍数后,pH较大的是盐酸,pH较小的是醋酸,则图2中Ⅰ表示盐酸,Ⅱ表示醋酸,a、b、c三点pH由大到小的顺序为c>b>a,溶液中离子浓度由大到小的顺序为a>b>c,则溶液的导电性为a>b>c,故B错误;b点Kw=10-12,中性溶液pH=6,将pH=2的H2SO4溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,氢离子和氢氧根离子浓度相等,混合溶液呈中性,故C正确;-lg c(X-) 的值越大,代表该离子的浓度越小,由图可以知道,加入一定量的硝酸银溶液后I-浓度最小,则I-首先沉淀,故D正确。
14.C m点CO2的转化率不是最大,反应向正反应方向进行,因此v(正)>v(逆),A正确;过程Ⅰ首先达到平衡状态,说明过程Ⅰ反应速率快,因此活化能:过程Ⅱ>过程Ⅰ,B正确;n点时CO2的转化率是80%,列三段式:
CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)
起始/(mol/L) 0.5 1.4 0 0
转化/(mol/L) 0.4 1.2 0.4 0.4
平衡/(mol/L) 0.1 0.2 0.4 0.4
所以该反应的平衡常数K=0.4×0.40.1×0.23=200,C错误;过程Ⅰ,t2时刻改变条件CO2的转化率降低,说明反应向逆反应方向进行,由于正反应放热,因此改变的反应条件可能是升高温度,D正确。
15.C 由N点数据可知lg c(H+)=-4.5,则c(H+)=10-4.5 mol·L-1,则c(OH-)=10-9.5 mol·L-1,-lgc(NH3·H2O)c(NH4+)=4.8,则c(NH3·H2O)c(NH4+)=10-4.8,则Kb(NH3·H2O)=c(NH4+)·c(OH-)c(NH3·H2O)=10-9.5×104.8=10-4.7,故A正确;溶液越稀,(NH4)2SO4的水解程度越大,溶液酸性越小,N点lg c(H+)=-4.5,则c(H+)=10-4.5 mol·L-1,M点lg c(H+)=-6.0,则c(H+)=10-6.0 mol·L-1,因此N点酸性强,溶液的浓度大,即M、N两点对应的溶液稀释程度:M>N,故B正确;温度不变,Kb(NH3·H2O)不变,混合溶液中 -lgc(NH3·H2O)c(NH4+)与lg c(H+)的关系曲线不变,因此向溶液中加入(NH4)2SO4固体,不可使N点移动到P点,故C错误;稀释溶液,促进铵根离子的水解,将溶液稀释 1 000倍后,溶液接近中性,c(NH4+)≈2c(SO42-),故D正确。
16.解析:(1)温度低于1 050 K时,反应速率较慢,反应未达平衡状态,温度等于或高于1 050 K时达到平衡;1 100 K时NO的平衡转化率为40%,假设通入NO的物质的量为1 mol,利用三段式则有
C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)
开始/mol 1 0 0
转化/mol 0.4 0.2 0.2
平衡/mol 0.6 0.2 0.2
所以N2的平衡体积分数为0.20.6+0.2+0.2×100%=20%。
(2)①NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g)是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不利于反应物的转化,故反应温度不宜过高。
②根据题意,利用三段式则有
NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g)
开始/mol 1 1 2 0 0
转化/mol 0.4 0.4 0.8 1.2 0.8
平衡/mol 0.6 0.6 1.2 1.2 0.8
v(N2)=0.8mol2L×8min=0.05 mol·L-1·min-1,根据阿伏加德罗定律,恒温恒容时,压强与物质的量成正比,500 ℃时该反应的平衡常数Kp=(1.24.4p0) 3×(0.84.4p0) 2(1.24.4p0) 2×(0.64.4p0)×(0.64.4p0) MPa=1633p0 MPa。
答案:(1)bc 20%
(2)①该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不利于反应物的转化,故反应温度不宜过高 ②0.05 1633p0
17.解析:(1)①ⅰ.NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq)
ΔH1=a kJ·mol-1
ⅱ.CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq)
ΔH2=b kJ·mol-1
ⅲ.H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq)+H2O(l) ΔH3=c kJ·mol-1
根据盖斯定律,由ⅰ+ⅱ+ⅲ得,NH3·H2O吸收CO2制备NH4HCO3的热化学方程式为NH3·H2O(aq)+CO2(g)NH4+(aq)+HCO3-(aq) ΔH=(a+b+c) kJ·mol-1。②K=c(H2CO3)·c(NH3·H2O)c(NH4+)·c(HCO3-)=
c(H2CO3)·c(NH3·H2O)·c(H+)·c(OH-)c(NH4+)·c(HCO3-)·c(H+)·c(OH-)=1Kb(NH3·H2O)×1Ka1(H2CO3)×Kw=
1.0×10-3。③CO2的脱除效率与氨水pH的关系为溶液的碱性越大,吸收效率越高,故二氧化碳脱除效率随氨水pH增大而增加。30 min流入氨水中的烟气的体积为0.5×0.065×103 L=32.5 L,则标准状况下,吸收的二氧化碳的体积为32.5 L×91.6%×15%=4.465 5 L,二氧化碳的物质的量为4.4655L22.4L·mol-1≈0.20 mol。④由图2知,高于45 ℃,
CO2脱除效率降低的原因可能是碳酸氢铵受热分解生成二氧化碳,
NH3·H2O受热分解挥发出NH3,气体的溶解度随温度的升高而减小等。
(2)由图3可知,在相同温度下,压强由p2→p1时,CH4的平衡转化率增大,说明平衡正向移动,这是一个气体分子数增大的反应,则减小压强,平衡正向移动,所以p1
p(CO2)=p2×0.05mol0.05mol×2+0.1mol×2=0.5 MPa,p(H2)=p(CO)=p2×
0.1mol0.05mol×2+0.1mol×2=1.0 MPa,所以Kp=p2(CO)·p2(H2)p(CO2)·p(CH4)=
(1.0MPa)2×(1.0MPa)20.5MPa×0.5MPa=4 MPa2。
(3)①v正(CH3OH)=v正(CO2)不能说明正、逆反应速率相等,故A错误;反应前后气体质量和体积不变,混合气体的密度始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故B错误;反应前后气体质量不变,气体物质的量变化,当混合气体的平均相对分子质量保持不变,说明反应达到平衡状态,故C正确;CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化是平衡标志,故D正确。②向2 L密闭容器中充入H2和CO2共6 mol,在700 K、氢碳比为3.0条件下,氢气为4.5 mol,二氧化碳为1.5 mol,二氧化碳转化率为40%,消耗二氧化碳物质的量为1.5 mol×40%=
0.6 mol,若5 min 时反应达到平衡状态,结合三段式得到氢气变
化量
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol 1.5 4.5 0 0
变化/mol 0.6 1.8 0.6 0.6
平衡/mol 0.9 2.7 0.6 0.6
0～5 min内用H2表示的平均反应速率为ΔcΔt=1.8mol2L5min=
0.18 mol∙L-1·min-1。
答案:(1)①NH3·H2O(aq)+CO2(g)NH4+(aq)+HCO3-(aq) ΔH=
(a+b+c) kJ·mol-1 ②1.0×10-3
③0.20 mol ④碳酸氢铵受热分解生成二氧化碳(或NH3·H2O受热分解挥发出NH3或气体的溶解度随温度的升高而减小等合理答案均可)
(2)< 4 (3)①CD ②0.18 mol∙L-1·min-1
18.解析:(1)①酸碱滴定需要用到的仪器有烧杯、锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、带有滴定管夹的铁架台、pH计;②滴定管在使用前需要检查是否漏水;盛装NaOH溶液的滴定管为碱式滴定管,碱式滴定管排气泡时尖嘴部分向上倾斜,挤压玻璃球,③正确;③选择指示剂要求之一,指示剂的变色范围应在突变范围内,根据图像,甲基红的变色范围在突变范围内,误差较小的是甲基红。
(2)①酚酞在白醋中无色,达到滴定终点时,溶液变为粉红色(或红色),且30 s内不恢复原来的颜色。
②根据题图可得,所用NaOH溶液的体积为26.10 mL。
③稀释前后溶质的物质的量保持不变,即有10×10-3 L×c=100×10-3 L×0.06 mol/L,解得c=0.6 mol/L,食醋中醋酸的浓度为0.6mol×60g/mol1000mL=0.036 g/mL>0.035 g/mL,该白醋符合国家标准。
④碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗就直接注入标准NaOH溶液,标准液的浓度减小,消耗标准液的体积增大,则所测白醋中醋酸浓度偏大,故A不符合题意;滴定过程中锥形瓶中有无水,对实验结果无影响,故B不符合题意;滴定过程中振荡时有液滴溅出,消耗标准液的体积减小,所测醋酸的浓度偏低,故C符合题意;读取NaOH溶液体积时,开始时仰视读数,滴定结束时俯视读数,读出NaOH溶液的体积偏小,所测醋酸浓度偏低,故D符合题意;碱式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失,读出消耗NaOH溶液的体积增大,即所测醋酸的浓度偏高,故E不符合题意。
答案:(1)①碱式滴定管 ②检查滴定管是否漏水 ③ ③甲基红 (2)①溶液由无色变为粉红色,且30 s内不再变化 ②26.10 ③符合 ④CD
19.解析:(1)反应热=反应物的键能和-生成物的键能和,反应ⅰ的ΔH=916.5 kJ·mol-1+458.0 kJ·mol-1-2E(NO)=+180.5 kJ·mol-1,解得E(NO)=597.0 kJ·mol-1。
(2)①NO浓度不变,反应当达到平衡状态,故a正确;混合气体的颜色不再变化,说明NO2的浓度不再改变,浓度不变是平衡的特征,故b正确;容器的体积不变,混合气体的总质量不变,则混合气体的密度恒定,故密度不再变化不能说明反应达到平衡状态,故c错误;每消耗
2 mol NO2,同时消耗1 mol N2O4,这是不同方向的速率,且2v逆(N2O4)=v逆(NO2)=v正(NO2),故d正确。
②前10 s内N2O4的平均生成速率为ΔpN2O4Δt=p3kPa10s=0.1p3 kPa·s-1;起始时总压为p1kPa,N2和O2的量相等,则两者分压均为p12kPa,设反应ⅰ氧气的减小压强为xkPa,反应ⅱ氧气的减小压强为y kPa,列三段式可得
N2(g)+O2(g)2NO(g)
起始/kPa p12 p12 0
变化/kPa x x 2x
平衡/kPa p12-x p12-x 2x
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
起始/kPa 2x p12-x 0
变化/kPa 2y y 2y
平衡/kPa 2x-2y p12-x-y p3
2NO2(g)N2O4(g)
起始/kPa 2y
转化/kPa 2p3 p3
平衡/kPa 2y 2y-2p3
则平衡时,N2的压强为(p12-x)kPa;O2的压强为(p12-x-y) kPa;NO的压强为(2x-2y)kPa NO2的压强为(2y-2p3)kPa,N2O4的压强为p3kPa,反应后的总压强p2 kPa=(p12-x+p12-x-y+2x-2y+2y-2p3+p3) kPa,解得y=p1-p2-p3,则平衡时NO2的压强为(2p1-2p2-4p3)kPa,反应ⅲ的平衡常数Kp=p(N2O4)p2(NO2)=p34(p1-p2-2p3)2kPa-1。
(3)①题给反应为放热反应,平衡后升高温度,平衡逆向移动,NO的物质的量增加,水的物质的量减少,结合图像可知L1代表NO;
②设起始时NO和NH3均为1 mol,NO的变化量为6x mol,列三段式得
6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)
起始/mol 1 1 0 0
转化/mol 6x 4x 5x 6x
平衡/mol 1-6x 1-4x 5x 6x
T1℃下,NO和H2O的物质的量相等,则1-6x=6x,x=112,N2的平衡体积分数为51212+23+512+12×100%=20%。
答案:(1)597.0 kJ·mol-1 (2)①abd ②0.1p3 p34(p1-p2-2p3)2 ③增大 反应ⅰ为吸热反应,温度升高NO增多,反应ⅱ和反应ⅲ为放热反应,温度升高NO也增多 (3)①L1 ②20%
20.解析:(1)明矾在溶液中会发生水解,溶液显酸性,NaHCO3在酸性条件下反应生成二氧化碳,所以把NaHCO3作为发酵粉使用时,往往加入少量的明矾,明矾电离产生的铝离子水解,在水中能起到酸的作用。
(2)NH4Al(SO4)2溶液与NH4HSO4溶液中的NH4+均发生水解,但是NH4Al(SO4)2溶液中Al3+水解,使溶液呈酸性,抑制了NH4+水解,NH4HSO4电离出H+同样抑制NH4+水解,因为NH4HSO4电离生成的H+浓度比Al3+水解生成的H+浓度大,所以NH4HSO4中NH4+水解程度比NH4Al(SO4)2中的小,则 0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液中c(NH4+)小于0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中c(NH4+)。
(3)FeCl3溶液呈酸性的原因是Fe3+发生水解,离子方程式为Fe3++
3H2OFe(OH)3+3H+;FeCl3溶液蒸干、灼烧得到氧化铁。
(4)依据Ksp(BaSO4)=1.07×10-10,Ksp(BaCO3)=2.58×10-9,两者结构相似,硫酸钡溶度积常数更小,所以BaSO4溶解能力相对更小;饱和碳酸钠溶液中碳酸根离子浓度较大,当满足碳酸根离子浓度与钡离子浓度乘积大于碳酸钡溶度积常数时可以实现硫酸钡向碳酸钡沉淀的转化,离子方程式为BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq);BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,c(SO42-)c(CO32-)=Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)=1.07×10-102.58×10-9≈0.04。
(5)当pH调至4时,c(OH-)=10-10 mol·L-1,c(Cr3+)=Ksp[Cr(OH)3]c3(OH-)=
10-2 mol·L-1>10-5 mol·L-1,因此Cr3+没有沉淀完全。
答案:(1)D (2)小于 (3)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ 氧化铁 (4)饱和Na2CO3溶液 BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq) 0.04 (5)当pH调至4时,c(OH-)=10-10mol·L-1,c(Cr3+)=Ksp[Cr(OH)3]c3(OH-)=
10-2 mol·L-1>10-5 mol·L-1,因此Cr3+没有沉淀完全
阶段检测(四) 速率平衡与溶液中的平衡
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共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.下列说法错误的是( )
A.能使反应体系焓减小、熵增大的反应方向就是该反应自发进行的
方向
B.将氯化铝溶液加热蒸干并灼烧,最终得氧化铝固体
C.由水电离产生的c(H+)为1×10-9 mol·L-1的溶液中:Mg2+、Cu2+、SO32-、NO3-能大量共存
D.不能用勒夏特列原理解释H2(g)+I2(g)2HI(g)平衡后,增大压强,颜色变深
2.关于反应CH3COOH(l)+C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)+H2O(l) ΔH=
-2.7 kJ·mol-1。下列说法正确的是( )
A.因为化学反应方程式前后物质的化学计量数之和相等,所以反应的ΔS等于0
B.该反应的平衡常数为K=c(CH3COOC2H5)c(CH3COOH)c(C2H5OH)
C.加入高效吸水剂有利于平衡正向移动,该反应平衡常数增大
D.因为反应的ΔH接近0,所以温度变化对平衡转化率的影响不大
3.常温下,下列电解质溶液的有关叙述错误的是( )
A.NH4Cl溶液加水稀释后,恢复至原温度,pH和Kw均增大
B.在NaHC2O4溶液中:c(OH-)+c(C2O42-)=c(H+)+c(H2C2O4)
C.pH=4的CH3COOH溶液和pH=4的NH4Cl溶液中,c(H+)相等
D.0.1 mol/L的NaOH溶液和CH3COOH溶液等体积混合,则c(Na+)>
c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+)
4.一定温度下,难溶强电解质的饱和溶液中存在着沉淀溶解平衡,其平衡常数如下:
物质
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
Ksp(25 ℃)
4.9×10-17
2.2×10-20
2.8×10-39
对于1 L含Fe2(SO4)3、FeSO4和CuSO4各0.5 mol的混合溶液,根据表中数据判断,下列说法错误的是( )
A.向混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,最先看到红褐色沉淀
B.向溶液中加入过氧化氢,并用CuO粉末调节pH,过滤后可获得较纯净的CuSO4溶液
C.该溶液中c(SO42-)∶[c(Fe3+)+c(Fe2+)+c(Cu2+)]=5∶4
D.将少量FeCl3粉末加入Cu(OH)2悬浊液中,c(Cu2+)增大
5.常温下,某浓度的H2A溶液中滴加NaOH溶液,若定义pc=-lg c,则测得pc(H2A)、pc(HA-)、pc(A2-)变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.pH=3时溶液中c(HA-)>c(H2A)>c(A2-)
B.常温下,H2A的Ka1=10-0.80,Ka2=10-5.30
C.NaHA溶液中c(H+)>c(OH-)
D.从a点到c点,c(H+)c(H2A)先增大后减小
6.工业上用催化氧化法制取SO3,再用浓硫酸吸收SO3得到发烟硫酸(H2SO4·SO3),发烟硫酸加水可以得到浓硫酸。催化氧化法制取SO3的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1。下列关于工业上制取浓硫酸的说法正确的是( )
A.工业上用浓硫酸吸收SO3时是将SO3从吸收塔底部通入,浓硫酸从塔顶喷淋下来,这样操作的目的是提高SO3的吸收率
B.2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所含化学键的键能总和比2 mol SO3(g)大 196.6 kJ·mol-1
C.催化氧化法制取SO3能够自发进行的原因是ΔS>0
D.将1 mol H2SO4·SO3全部转化为H2SO4需消耗水2 mol
7.80 ℃时,NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。该温度下,在甲、乙、丙三个体积相等且恒容的密闭容器中,投入NO2和SO2,起始浓度如表所示,其中甲经2 min达平衡时,NO2的转化率为50%。下列说法不正确的是( )
起始浓度
甲
乙
丙
c(NO2)/(mol·L-1)
0.10
0.20
0.20
c(SO2)/(mol·L-1)
0.10
0.10
0.20
A.容器甲中的反应在前2 min的平均反应速率 v(SO2)=
0.025 mol·L-1·min-1
B.达到平衡时,容器丙中正反应速率与容器甲相等
C.温度升至90 ℃,上述反应平衡常数为1.56,则反应的ΔH>0
D.容器乙中若起始时改充0.10 mol·L-1 NO2和0.20 mol·L-1 SO2,达到平衡时c(NO)与原平衡相同
8.常压下羰基化法精炼镍的原理:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO)4 的沸点为 42.2 ℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至 230 ℃制得高纯镍。
下列判断正确的是( )
A.增加 c(CO),平衡正向移动,反应的平衡常数增大
B.该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
C.第一阶段,在 30 ℃和 50 ℃两者之间选择反应温度,选50 ℃
D.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
9.气相直接水合法制取乙醇的反应为H2O(g)+C2H4(g)CH3CH2OH(g)。在容积为3 L 的密闭容器中,当n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1时,乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.当混合气的密度不变时,反应达到平衡
B.压强:p1>p2>p3
C.a、b两点平衡常数:K(a)
10.25 ℃时,向20 mL 0.100 0 mol·L-1 HA溶液中滴入
0.100 0 mol·L-1NaOH溶液。下列说法正确的是 ( )
A.若0.100 0 mol·L-1 HA溶液的pH=3,则此温度下Ka(HA)的数量级为10-6
B.滴入10 mL 0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液,则可能存在:2c(H+)+
c(A-)=2c(OH-)+c(HA)
C.若pH>7,则溶液中可能存在:c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
D.若溶质为NaA,则溶液中一定存在:c(Na+)=c(A-)>c(OH-)=c(H+)
11.已知[Co(H2O)6]2+呈粉红色,[CoCl4]2-呈蓝色,[ZnCl4]2-为无色。现将CoCl2溶于水,加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,存在平衡:
[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2O ΔH,用该溶液做实验,溶液的颜色变化如图。以下结论和解释正确的是( )
A.由实验①可推知ΔH>0
B.实验②是由于c(H2O)增大,导致平衡逆向移动
C.由实验③可知离子的稳定性:[ZnCl4]2-<[CoCl4]2-
D.对应平衡的平衡常数表达式:K=c{[Co(H2O)6]2+}·c4(Cl-)c{[CoCl4]2-}·c6(H2O)
12.下列有关溶液(室温下)的说法正确的是( )
A.Na2CO3和NaHCO3形成的混合溶液中:2c(Na+)=3[c(CO32-)+
c(HCO3-)+c(H2CO3)]
B.0.10 mol·L-1 NaHSO3溶液中通入NH3至溶液pH=7:c(Na+)>c(NH4+)>
c(SO32-)
C.物质的量浓度相等的①(NH4)2SO4溶液、②NH4HCO3溶液、③NH4Cl溶液、④NH4Fe(SO4)2溶液中,c(NH4+)的大小关系:④>①>②>③
D.0.10 mol·L-1 CH3COONa溶液中通入HCl至溶液pH=7:c(Na+)>
c(CH3COOH)=c(Cl-)
13.根据各图曲线表征的信息,得出的结论错误的是( )
A.图1表示常温下向体积为10 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液中逐滴加入0.1 mol/L CH3COOH溶液后溶液的pH变化曲线,则c点处有c(CH3COOH)+2c(H+)=2c(OH-)+c(CH3COO-)
B.图2表示用水稀释pH相同的盐酸和醋酸时溶液的pH变化曲线,其中Ⅰ表示醋酸,Ⅱ表示盐酸,且溶液导电性:c>b>a
C.图3中在b点对应温度下,将pH=2的H2SO4溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液显中性
D.由图4曲线,可确定K(AgCl)>K(AgBr)>K(AgI),故用
0.010 0 mol/L硝酸银标准溶液滴定浓度均为0.100 0 mol/L Cl-、Br-及I-的混合溶液时,首先沉淀的是I-
14.一定条件下,CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g) ΔH=
-53.7 kJ/mol;向2 L恒容恒温密闭容器中充入1 mol CO2和
2.8 mol H2反应,图中过程Ⅰ、Ⅱ是在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程中CO2的转化率[α(CO2)]随时间(t)的变化曲线。下列说法不正确的是 ( )
A.m点:v(正)>v(逆)
B.活化能:过程Ⅱ>过程Ⅰ
C.n点时,该反应的平衡常数K=50
D.过程Ⅰ,t2时刻改变的反应条件可能是升高温度
15.常温下,将0.1 mol·L-1的(NH4)2SO4溶液加水稀释,混合溶液中 -lgc(NH3·H2O)c(NH4+)与lg c(H+)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.Kb(NH3·H2O)=10-4.7
B.M、N两点对应的溶液稀释程度:N
D.将溶液稀释1 000倍后,溶液中c(NH4+)≈2c(SO42-)
二、非选择题(本题共5小题,共55分)
16.(10分)氮的化合物种类繁多,性质也各不相同。请回答下列问题。
(1)NO作为主要空气污染物,其主要来源是汽车尾气,研究人员用活性炭对汽车尾气中的NO进行吸附,并发生反应:C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH<0。在恒压密闭容器中加入足量活性炭和一定量NO气体,反应相同时间时,测得NO的转化率α(NO)随温度的变化如图所示。图中a、b、c三点中,达到平衡的点是 ;温度为1 100 K时,N2的平衡体积分数为 。
(2)现代技术用氨气将汽车尾气中的NOx还原为N2和H2O,反应原理是NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g) ΔH<0。
①实际生产中NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g)的反应温度不宜过高的原因是 。
②500 ℃时,在2 L恒容密闭容器中充入 1 mol NO、1 mol NO2和
2 mol NH3,8 min时反应达到平衡,此时NH3的转化率为40%,体系压强为p0 MPa,则0～8 min 内用N2表示的平均反应速率v(N2)=
mol·L-1·min-1,500 ℃时该反应的平衡常数Kp=
MPa(用含p0的代数式表示,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
17.(12分)CO2综合利用是降低碳排放的有效手段,有利于实现碳中和目标。下列是CO2综合利用的化学方法,回答下列问题:
(1)用氨水吸收CO2制化肥(NH4HCO3)。
①已知:NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq)
ΔH1=a kJ·mol-1
CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq) ΔH2=b kJ·mol-1
H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq)+H2O(l) ΔH3=c kJ·mol-1
则利用NH3·H2O吸收CO2制备NH4HCO3的热化学方程式为 。
②已知常温下相关数据如表:
Kb(NH3·H2O)
2.0×10-5
Ka1(H2CO3)
5.0×10-7
Ka2(H2CO3)
4.0×10-11
则反应NH4+(aq)+HCO3-(aq)+H2O(l)NH3·H2O(aq)+H2CO3(aq)的平衡常数K= 。
③分别用不同pH的吸收剂吸收烟气中的CO2,CO2脱除效率与吸收剂的pH关系如图1 所示,若烟气中CO2的含量(体积分数)为15%,烟气通入氨水的流量为0.065 m3·h-1(标准状况),用pH为12.81的氨水吸收烟气30 min,则脱除的CO2的物质的量最多为 (精确到0.01)。
④CO2脱除效率与温度的关系如图2所示,高于45 ℃时,CO2脱除效率降低的原因可能是 (答出一条即可)。
(2)用CO2和天然气可以制备CO和H2:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。密闭容器中浓度均为0.1 mol·L-1的CH4与CO2,在一定条件下反应,测得CH4的平衡转化率[α(CH4)]与温度及压强的关系如图3所示,则压强p1 (填“>”或“<”)p2。若p2=3 MPa,则T ℃时该反应的平衡常数Kp= MPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)CO2和H2在一定条件下合成甲醇。在2 L恒容密闭容器中充入总物质的量为 6 mol 的CO2和H2,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+
H2O(g),改变氢碳比n(H2)n(CO2),在不同温度下反应达到平衡状态,测得的实验数据如下表。
温度/K
CO2转化率/%
n(H2)n(CO2)
500
600
700
800
1.5
45
33
20
12
2.0
60
43
28
15
3.0
83
62
40
22
①氢碳比为1.5,温度为500 K,判断该可逆反应达到平衡状态的依据是 (填字母)。
A.在相同时间段内,CH3OH的生成速率和CO2的消耗速率相等
B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体的平均相对分子质量保持不变
D.CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
②在700 K、氢碳比为3.0条件下,若5 min时反应达到平衡状态,则0～5 min内用H2表示的平均反应速率为 。
18.(12分)滴定是分析化学中重要的分析方法之一,酸碱中和滴定是最基本的滴定方法。根据其原理回答下列问题。
(1)依据酸碱滴定曲线可以选择酸碱中和滴定的指示剂。室温时,向20.00 mL 0.100 0 mol/L 的盐酸中滴入0.100 0 mol/L的NaOH溶液,通过实验测定NaOH溶液滴定盐酸的滴定曲线。
①实验测定酸碱滴定曲线,除固定装置外还需要的主要仪器有:烧杯、锥形瓶、酸式滴定管、 、pH计。
②滴定管在使用之前应进行的操作是 ,滴定管盛装好NaOH溶液后排气泡,下列排气泡操作正确的是 (填序号)。
③通过实验测定获得的NaOH溶液滴定盐酸的滴定曲线如图所示,由图可知:选择指示剂时,甲基橙与甲基红相比,误差较小的是 。
(2)食醋是日常饮食中的一种调味剂,国家标准规定酿造食醋中醋酸含量不得低于0.035 g/mL。选择酚酞作指示剂,用标准NaOH溶液可以测定食醋中醋酸的浓度,以检测白醋是否符合国家标准。某品牌白醋的醋酸浓度测定过程如图所示,回答下列问题:
①滴定达到终点时的现象是 。
②某次实验滴定开始和结束时,碱式滴定管中的液面如图所示,则所用NaOH溶液的体积为 mL。
③若通过实验测得稀释后白醋的浓度为0.060 0 mol/L,则该白醋
(填“符合”或“不符合”)国家标准。
④下列操作中,可能使所测白醋中醋酸的浓度数值偏低的是 (填字母)。
A.碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗就直接注入标准NaOH溶液
B.滴定前盛放白醋稀溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.滴定过程中振荡时有液滴溅出
D.读取NaOH溶液体积时,开始时仰视读数,滴定结束时俯视读数
E.碱式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
19.(10分)氮氧化物气体是造成光化学污染的主要气体,降低氮氧化物气体的排放是环境保护的重要课题。已知汽车尾气中的氮氧化物气体主要涉及如下反应:
ⅰ.N2(g)+O2(g)2NO(g)
ΔH=+180.5 kJ·mol-1;
ⅱ.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
ΔH=-114.0 kJ·mol-1;
ⅲ.2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-52.7 kJ·mol-1。
回答下列问题:
(1)该条件下,N2中N≡N的键能为916.5 kJ·mol-1,O2中OO的键能为458.0 kJ·mol-1,则NO中化学键的键能为 。
(2)向某刚性密闭容器中充入等量的N2和O2,一定温度下发生上述3个反应。
①下列状态能说明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
a.NO浓度不再变化
b.混合气体的颜色不再变化
c.混合气体的密度不再变化
d.每消耗2 mol NO2,同时消耗1 mol N2O4
②若起始时容器内总压强为p1 kPa,10 s时容器内3个反应达到平衡状态,此时的总压强和N2O4的分压分别为p2 kPa和p3 kPa;则前
10 s内N2O4的平均生成速率为 kPa·s-1,该温度下反应ⅲ的平衡常数Kp= kPa-1。
③若升高温度,平衡体系中NO的体积分数 (填“增大”“减小”或“无法确定”),原因为
。
(3)反应6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g) ΔH<0,是工业上处理氮氧化物的方法之一,向某密闭容器中投入等量的NO和NH3发生上述反应,平衡时,NO和H2O的物质的量随温度的变化如图所示。
①图中代表NO物质的量变化的曲线为 。
②T1℃下,N2的平衡体积分数为 。
20.(11分)请你利用所学的化学反应原理回答下列问题:
(1)焙制糕点把NaHCO3作为发酵粉使用时,往往添加少量的明矾[KAl(SO4)2·12H2O],这是因为 (填字母)。
A.明矾起催化作用
B.硫酸铝钾比碳酸氢钠更易分解
C.明矾受热分解放出气体
D.铝盐在水中水解,能起到酸的作用
(2)相同条件下,0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液中 c(NH4+) (填“等于”“大于”或“小于”)0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中c(NH4+)。
(3)FeCl3溶液呈酸性的原因是 (用离子方程式表示),将该溶液蒸干、灼烧得到的固体物质是 (填物质名称)。
(4)已知Ksp(BaSO4)=1.07×10-10,Ksp(BaCO3)=2.58×10-9,重晶石(主要成分是BaSO4)是制备钡化合物的重要原料,但是BaSO4不溶于酸,若用 处理即可转化为易溶于酸的BaCO3。总反应的离子方程式是
。
BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,c(SO42-)c(CO32-)= (保留2位小数)。
(5)在溶液中存在沉淀溶解平衡:Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+
3OH-(aq),常温下,Cr(OH)3的溶度积Ksp=10-32,当c(Cr3+) 降至
10-5 mol·L-1,认为Cr3+已经完全沉淀。现将溶液的pH调至4,请通过计算说明Cr3+是否沉淀完全(请写出计算过程): 。
阶段检测(四) 速率平衡与溶液中的平衡
1.C 能使反应体系焓减小、熵增大的反应中ΔH<0、ΔS>0,则ΔH-TΔS<0,该反应能够自发进行,故A正确;加热促进铝离子水解,由于氯化氢易挥发,所以将氯化铝溶液加热蒸干并灼烧,最终得氧化铝固体,故B正确;由水电离产生的c(H+)为1×10-9 mol·L-1的溶液呈酸性或碱性,Mg2+、Cu2+与SO32-、OH-反应,NO3-在酸性条件下能够氧化SO32-,不能大量共存,故C错误;H2(g)+I2(g)2HI(g)为气体体积不变的反应,压强不影响平衡,增大压强后I2(g)的浓度增大,混合气体颜色加深,不能用勒夏特列原理解释,故D正确。
2.D 乙醇、乙酸乙酯不能电离,乙酸的电离大于水的电离,则混乱度减小,反应的ΔS小于0,A错误;因为该反应体系是非水溶液,水不能看作“1”,该反应的平衡常数为K=c(CH3COOC2H5)·c(H2O)c(CH3COOH)·c(C2H5OH),B错误;因为平衡常数只与温度有关,与浓度、压强无关,加入高效吸水剂有利于平衡正向移动,该反应平衡常数不变,C错误;因为反应的ΔH接近0,温度对反应的平衡移动改变不明显,所以温度变化对平衡转化率的影响不大,D正确。
3.A A.Kw只与温度有关,温度一定,Kw为定值,错误;B.根据物料守恒有c(Na+)=c(H2C2O4)+c(HC2O4-)+c(C2O42-),根据电荷守恒有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O4-)+2c(C2O42-),联立两式可得c(OH-)+c(C2O42-)=c(H+)+c(H2C2O4),正确;C.pH=-lg c(H+),两种溶液的pH相等,则其c(H+)相等,正确;D.0.1 mol/L的NaOH溶液和CH3COOH溶液等体积混合后,溶液中溶质为CH3COONa,CH3COO-水解使溶液呈碱性,各离子浓度大小关系为c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),正确。
4.C 向混合溶液中逐滴加入NaOH溶液,Fe3+开始沉淀时c(OH-)=
32.8×10-391 mol/L=32.8×10-13 mol/L,Cu2+开始沉淀时c(OH-)=
2.2×10-200.5 mol/L=4.4×10-10 mol/L>32.8×10-13 mol/L,
Fe(OH)2和 Cu(OH)2类型相同,Fe(OH)2的Ksp大于Cu(OH)2,Fe2+开始沉淀时c(OH-)>4.4×10-10 mol/L,所以最先看到红褐色沉淀,故A正确;向溶液中加入过氧化氢,可将Fe2+氧化为Fe3+,当Fe3+完全沉淀时c(OH-)>32.8×10-391×10-5 mol/L=3280×10-12 mol/L,小于Cu2+开始沉淀时的c(OH-),故用CuO粉末调节pH可使Fe3+转化为 Fe(OH)3沉淀,过滤后可获得较纯净的CuSO4溶液,故B正确;该溶液中Fe3+、Fe2+、Cu2+因发生水解而消耗一部分,所以 c(SO42-)∶[c(Fe3+)+c(Fe2+)+c(Cu2+)]>5∶4,故C错误;将少量FeCl3粉末加入Cu(OH)2悬浊液中,25 ℃时,Ksp[Fe(OH)3]
pc(A2-)>pc(H2A)>pc(HA-),故离子浓度的大小关系为c(HA-)>
c(H2A)>c(A2-),故A正确;H2A的电离方程式为H2AH++HA-、HA-H++A2-,Ka1=c(H+)c(HA-)c(H2A),Ka2=c(H+)c(A2-)c(HA-),由图像上的a点可知,当pH=0.80时,pc(H2A)=pc(HA-)=0.70,c(H+)=10-0.80,Ka1=10-0.80, 由c点可知,当pH=5.30时,pc(A2-)=pc(HA-)=0.70,c(H+)=10-5.30,Ka2=10-5.30,故B正确;根据电离平衡可知,HA-H++A2-,Ka2=c(H+)c(A2-)c(HA-)=10-5.30,根据水解平衡可知,HA-+H2OH2A+OH-,Kh=KwKa1=10-1410-0.80=10-13.2,Ka2>Kh,故溶液显酸性,c(H+)>c(OH-),故C正确;从a点到c点,c(HA-)先增大,后减小,Ka1=c(H+)c(HA-)c(H2A),由于温度不变,Ka1不变,则c(H+)c(H2A)先减小后增大,故D错误。
6.A 将SO3从吸收塔底部通入,浓硫酸从塔顶喷淋下来,使浓硫酸和三氧化硫充分接触,增大接触面积,提高吸收效率,故A正确;该反应为放热反应,说明2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)中的化学键键能总和小于2 mol SO3(g)中的化学键键能总和,故B错误;2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1在一定条件下可自发进行,则ΔG=
ΔH-T·ΔS<0,该反应的ΔH<0,ΔS<0,只有在低温下才能使ΔG<0,能够自发进行的原因不是ΔS>0,故C错误;SO3+H2OH2SO4,将1 mol H2SO4·SO3全部转化为H2SO4需消耗1 mol水,故D错误。
7.B 容器甲中的反应在前2 min的平均速率v(SO2)=
0.10mol·L-1×50%2min=0.025 mol·L-1·min-1,故A正确;反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)为气体体积不变的反应,压强不影响平衡,则容器甲和丙互为等效平衡,平衡时反应物转化率相等,由于丙中各组分浓度为甲的2倍,则容器丙中的反应速率较大,故B错误;80 ℃时,K=1。温度升至90 ℃,平衡常数为1.56>1,则升高温度,平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应,该反应的ΔH>0,故C正确;设平衡时NO的浓度为y mol·L-1,则:
NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)
开始/(mol·L-1) 0.1 0.2 0 0
转化/(mol·L-1) y y y y
平衡/(mol·L-1) 0.1-y 0.2-y y y
则y×y(0.1-y)×(0.2-y)=1,只要二氧化氮和二氧化硫的浓度分别是
0.1 mol·L-1和0.2 mol·L-1,平衡时NO的浓度就相同,故D正确。
8.C 平衡常数只受温度影响,温度不变,平衡常数不变,A项错误;反应的速率之比等于气体的化学计量数之比,即平衡时4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),B项错误;Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃,应大于沸点,便于分离出Ni(CO)4,则第一阶段,在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度,应选50 ℃,C项正确;加热至230 ℃制得高纯镍,可知第二阶段Ni(CO)4分解率较高,D项错误。
9.D 混合气体的质量、体积均不变,则密度始终不变,不能据此判定反应达到平衡状态,故A错误;该反应为气体体积减小的反应,增大压强使乙烯的转化率增大,即温度一定时,压强越大,乙烯的平衡转化率越大,所以图中压强大小顺序为p1
10 mL等浓度的NaOH溶液,反应后溶质为等浓度的HA、NaA,存在电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(A-),物料守恒:2c(Na+)=c(A-)+c(HA),两式结合可得 2c(H+)+c(HA)=2c(OH-)+c(A-),B错误;C.若pH>7,则溶液中溶质可能是NaA(强碱弱酸盐),其离子浓度大小为c(Na+)>
c(A-)>c(OH-)>c(H+),溶质也可能是NaOH和NaA,其离子浓度大小为c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)或c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(H+),C正确;若NaA是强酸强碱盐,则溶液中一定存在:c(Na+)=c(A-)>c(OH-)=c(H+),若NaA是强碱弱酸盐,则溶液中一定存在:c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>
c(H+),D错误。
11.A [Co(H2O)6]2+呈粉红色,[CoCl4]2-呈蓝色,由实验①知,降低温度,平衡逆向移动,则正反应为吸热反应,ΔH>0,故A正确;水是纯液体,浓度是常数,c(H2O)不变,但平衡逆向移动,故B错误;实验③平衡逆向移动,说明Zn2+络合Cl-的能力更强,则配离子的稳定性:[ZnCl4]2->[CoCl4]2-,故C错误;可逆反应[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2O对应平衡的平衡常数表达式为K=c{[CoCl4]2-}c{[Co(H2O)6]2+}·c4(Cl-),故D错误。
12.D Na2CO3和NaHCO3形成的混合溶液的物质的量未知,不能判断离子浓度大小,故A错误;溶液呈中性时,c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒可知:c(Na+)+c(NH4+)=2c(SO32-)+c(HSO3-),因为溶液呈中性,根据元素守恒得 c(Na+)>c(SO32-),NaHSO3溶液酸性较弱,则通入的氨气较少,所以c(SO32-)>c(NH4+),溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)>c(SO32-)>
c(NH4+)>c(H+)=c(OH-),故B错误;物质的量浓度相同的①(NH4)2SO4溶液,②NH4HCO3溶液,③NH4Cl溶液,④NH4Fe(SO4)2溶液;先不考虑水解,则①中NH4+的浓度大于其他三种物质,②④两种物质中,④NH4Fe(SO4)2溶液酸性强,NH4+水解受到的抑制大,即NH4+的物质的量较多,溶液中 c(NH4+)较大,③NH4Cl溶液中NH4+水解,②NH4HCO3溶液中,碳酸氢根离子的水解对铵根离子的水解起促进作用,即溶液中c(NH4+)由大到小的顺序排列为①>④>③>②,故C错误;0.1 mol·L-1 CH3COONa溶液中通入HCl至溶液pH=7,溶液中存在电荷守恒为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(Cl-)+c(CH3COO-),物料守恒为c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),得到c(CH3COOH)=c(Cl-),溶液中存在醋酸钠、氯化钠和醋酸,钠离子浓度一定大于氯离子浓度,故D正确。
13.B 图1中c点加入20 mL 0.1 mol/L CH3COOH溶液,与10 mL 0.1 mol/L的NaOH溶液充分反应后得到等物质的量浓度的CH3COONa和CH3COOH混合液,溶液中的电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+
c(CH3COO-),物料守恒为2c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-),两式整理消去 c(Na+)得c(CH3COOH)+2c(H+)=2c(OH-)+c(CH3COO-),故A正确;盐酸属于强酸溶液,醋酸属于弱酸溶液,加水稀释促进醋酸电离,将pH相同的盐酸和醋酸稀释相同倍数后,pH较大的是盐酸,pH较小的是醋酸,则图2中Ⅰ表示盐酸,Ⅱ表示醋酸,a、b、c三点pH由大到小的顺序为c>b>a,溶液中离子浓度由大到小的顺序为a>b>c,则溶液的导电性为a>b>c,故B错误;b点Kw=10-12,中性溶液pH=6,将pH=2的H2SO4溶液与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,氢离子和氢氧根离子浓度相等,混合溶液呈中性,故C正确;-lg c(X-) 的值越大,代表该离子的浓度越小,由图可以知道,加入一定量的硝酸银溶液后I-浓度最小,则I-首先沉淀,故D正确。
14.C m点CO2的转化率不是最大,反应向正反应方向进行,因此v(正)>v(逆),A正确;过程Ⅰ首先达到平衡状态,说明过程Ⅰ反应速率快,因此活化能:过程Ⅱ>过程Ⅰ,B正确;n点时CO2的转化率是80%,列三段式:
CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)
起始/(mol/L) 0.5 1.4 0 0
转化/(mol/L) 0.4 1.2 0.4 0.4
平衡/(mol/L) 0.1 0.2 0.4 0.4
所以该反应的平衡常数K=0.4×0.40.1×0.23=200,C错误;过程Ⅰ,t2时刻改变条件CO2的转化率降低,说明反应向逆反应方向进行,由于正反应放热,因此改变的反应条件可能是升高温度,D正确。
15.C 由N点数据可知lg c(H+)=-4.5,则c(H+)=10-4.5 mol·L-1,则c(OH-)=10-9.5 mol·L-1,-lgc(NH3·H2O)c(NH4+)=4.8,则c(NH3·H2O)c(NH4+)=10-4.8,则Kb(NH3·H2O)=c(NH4+)·c(OH-)c(NH3·H2O)=10-9.5×104.8=10-4.7,故A正确;溶液越稀,(NH4)2SO4的水解程度越大,溶液酸性越小,N点lg c(H+)=-4.5,则c(H+)=10-4.5 mol·L-1,M点lg c(H+)=-6.0,则c(H+)=10-6.0 mol·L-1,因此N点酸性强,溶液的浓度大,即M、N两点对应的溶液稀释程度:M>N,故B正确;温度不变,Kb(NH3·H2O)不变,混合溶液中 -lgc(NH3·H2O)c(NH4+)与lg c(H+)的关系曲线不变,因此向溶液中加入(NH4)2SO4固体,不可使N点移动到P点,故C错误;稀释溶液,促进铵根离子的水解,将溶液稀释 1 000倍后,溶液接近中性,c(NH4+)≈2c(SO42-),故D正确。
16.解析:(1)温度低于1 050 K时,反应速率较慢,反应未达平衡状态,温度等于或高于1 050 K时达到平衡;1 100 K时NO的平衡转化率为40%,假设通入NO的物质的量为1 mol,利用三段式则有
C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)
开始/mol 1 0 0
转化/mol 0.4 0.2 0.2
平衡/mol 0.6 0.2 0.2
所以N2的平衡体积分数为0.20.6+0.2+0.2×100%=20%。
(2)①NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g)是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不利于反应物的转化,故反应温度不宜过高。
②根据题意,利用三段式则有
NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)3H2O(g)+2N2(g)
开始/mol 1 1 2 0 0
转化/mol 0.4 0.4 0.8 1.2 0.8
平衡/mol 0.6 0.6 1.2 1.2 0.8
v(N2)=0.8mol2L×8min=0.05 mol·L-1·min-1,根据阿伏加德罗定律,恒温恒容时,压强与物质的量成正比,500 ℃时该反应的平衡常数Kp=(1.24.4p0) 3×(0.84.4p0) 2(1.24.4p0) 2×(0.64.4p0)×(0.64.4p0) MPa=1633p0 MPa。
答案:(1)bc 20%
(2)①该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不利于反应物的转化,故反应温度不宜过高 ②0.05 1633p0
17.解析:(1)①ⅰ.NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq)
ΔH1=a kJ·mol-1
ⅱ.CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq)
ΔH2=b kJ·mol-1
ⅲ.H2CO3(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq)+H2O(l) ΔH3=c kJ·mol-1
根据盖斯定律,由ⅰ+ⅱ+ⅲ得,NH3·H2O吸收CO2制备NH4HCO3的热化学方程式为NH3·H2O(aq)+CO2(g)NH4+(aq)+HCO3-(aq) ΔH=(a+b+c) kJ·mol-1。②K=c(H2CO3)·c(NH3·H2O)c(NH4+)·c(HCO3-)=
c(H2CO3)·c(NH3·H2O)·c(H+)·c(OH-)c(NH4+)·c(HCO3-)·c(H+)·c(OH-)=1Kb(NH3·H2O)×1Ka1(H2CO3)×Kw=
1.0×10-3。③CO2的脱除效率与氨水pH的关系为溶液的碱性越大,吸收效率越高,故二氧化碳脱除效率随氨水pH增大而增加。30 min流入氨水中的烟气的体积为0.5×0.065×103 L=32.5 L,则标准状况下,吸收的二氧化碳的体积为32.5 L×91.6%×15%=4.465 5 L,二氧化碳的物质的量为4.4655L22.4L·mol-1≈0.20 mol。④由图2知,高于45 ℃,
CO2脱除效率降低的原因可能是碳酸氢铵受热分解生成二氧化碳,
NH3·H2O受热分解挥发出NH3,气体的溶解度随温度的升高而减小等。
(2)由图3可知,在相同温度下,压强由p2→p1时,CH4的平衡转化率增大,说明平衡正向移动,这是一个气体分子数增大的反应,则减小压强,平衡正向移动,所以p1
p(CO2)=p2×0.05mol0.05mol×2+0.1mol×2=0.5 MPa,p(H2)=p(CO)=p2×
0.1mol0.05mol×2+0.1mol×2=1.0 MPa,所以Kp=p2(CO)·p2(H2)p(CO2)·p(CH4)=
(1.0MPa)2×(1.0MPa)20.5MPa×0.5MPa=4 MPa2。
(3)①v正(CH3OH)=v正(CO2)不能说明正、逆反应速率相等,故A错误;反应前后气体质量和体积不变,混合气体的密度始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故B错误;反应前后气体质量不变,气体物质的量变化,当混合气体的平均相对分子质量保持不变,说明反应达到平衡状态,故C正确;CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化是平衡标志,故D正确。②向2 L密闭容器中充入H2和CO2共6 mol,在700 K、氢碳比为3.0条件下,氢气为4.5 mol,二氧化碳为1.5 mol,二氧化碳转化率为40%,消耗二氧化碳物质的量为1.5 mol×40%=
0.6 mol,若5 min 时反应达到平衡状态,结合三段式得到氢气变
化量
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol 1.5 4.5 0 0
变化/mol 0.6 1.8 0.6 0.6
平衡/mol 0.9 2.7 0.6 0.6
0～5 min内用H2表示的平均反应速率为ΔcΔt=1.8mol2L5min=
0.18 mol∙L-1·min-1。
答案:(1)①NH3·H2O(aq)+CO2(g)NH4+(aq)+HCO3-(aq) ΔH=
(a+b+c) kJ·mol-1 ②1.0×10-3
③0.20 mol ④碳酸氢铵受热分解生成二氧化碳(或NH3·H2O受热分解挥发出NH3或气体的溶解度随温度的升高而减小等合理答案均可)
(2)< 4 (3)①CD ②0.18 mol∙L-1·min-1
18.解析:(1)①酸碱滴定需要用到的仪器有烧杯、锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、带有滴定管夹的铁架台、pH计;②滴定管在使用前需要检查是否漏水;盛装NaOH溶液的滴定管为碱式滴定管,碱式滴定管排气泡时尖嘴部分向上倾斜,挤压玻璃球,③正确;③选择指示剂要求之一,指示剂的变色范围应在突变范围内,根据图像,甲基红的变色范围在突变范围内,误差较小的是甲基红。
(2)①酚酞在白醋中无色,达到滴定终点时,溶液变为粉红色(或红色),且30 s内不恢复原来的颜色。
②根据题图可得,所用NaOH溶液的体积为26.10 mL。
③稀释前后溶质的物质的量保持不变,即有10×10-3 L×c=100×10-3 L×0.06 mol/L,解得c=0.6 mol/L,食醋中醋酸的浓度为0.6mol×60g/mol1000mL=0.036 g/mL>0.035 g/mL,该白醋符合国家标准。
④碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗就直接注入标准NaOH溶液,标准液的浓度减小,消耗标准液的体积增大,则所测白醋中醋酸浓度偏大,故A不符合题意;滴定过程中锥形瓶中有无水,对实验结果无影响,故B不符合题意;滴定过程中振荡时有液滴溅出,消耗标准液的体积减小,所测醋酸的浓度偏低,故C符合题意;读取NaOH溶液体积时,开始时仰视读数,滴定结束时俯视读数,读出NaOH溶液的体积偏小,所测醋酸浓度偏低,故D符合题意;碱式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失,读出消耗NaOH溶液的体积增大,即所测醋酸的浓度偏高,故E不符合题意。
答案:(1)①碱式滴定管 ②检查滴定管是否漏水 ③ ③甲基红 (2)①溶液由无色变为粉红色,且30 s内不再变化 ②26.10 ③符合 ④CD
19.解析:(1)反应热=反应物的键能和-生成物的键能和,反应ⅰ的ΔH=916.5 kJ·mol-1+458.0 kJ·mol-1-2E(NO)=+180.5 kJ·mol-1,解得E(NO)=597.0 kJ·mol-1。
(2)①NO浓度不变,反应当达到平衡状态,故a正确;混合气体的颜色不再变化,说明NO2的浓度不再改变,浓度不变是平衡的特征,故b正确;容器的体积不变,混合气体的总质量不变,则混合气体的密度恒定,故密度不再变化不能说明反应达到平衡状态,故c错误;每消耗
2 mol NO2,同时消耗1 mol N2O4,这是不同方向的速率,且2v逆(N2O4)=v逆(NO2)=v正(NO2),故d正确。
②前10 s内N2O4的平均生成速率为ΔpN2O4Δt=p3kPa10s=0.1p3 kPa·s-1;起始时总压为p1kPa,N2和O2的量相等,则两者分压均为p12kPa,设反应ⅰ氧气的减小压强为xkPa,反应ⅱ氧气的减小压强为y kPa,列三段式可得
N2(g)+O2(g)2NO(g)
起始/kPa p12 p12 0
变化/kPa x x 2x
平衡/kPa p12-x p12-x 2x
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
起始/kPa 2x p12-x 0
变化/kPa 2y y 2y
平衡/kPa 2x-2y p12-x-y p3
2NO2(g)N2O4(g)
起始/kPa 2y
转化/kPa 2p3 p3
平衡/kPa 2y 2y-2p3
则平衡时,N2的压强为(p12-x)kPa;O2的压强为(p12-x-y) kPa;NO的压强为(2x-2y)kPa NO2的压强为(2y-2p3)kPa,N2O4的压强为p3kPa,反应后的总压强p2 kPa=(p12-x+p12-x-y+2x-2y+2y-2p3+p3) kPa,解得y=p1-p2-p3,则平衡时NO2的压强为(2p1-2p2-4p3)kPa,反应ⅲ的平衡常数Kp=p(N2O4)p2(NO2)=p34(p1-p2-2p3)2kPa-1。
(3)①题给反应为放热反应,平衡后升高温度,平衡逆向移动,NO的物质的量增加,水的物质的量减少,结合图像可知L1代表NO;
②设起始时NO和NH3均为1 mol,NO的变化量为6x mol,列三段式得
6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)
起始/mol 1 1 0 0
转化/mol 6x 4x 5x 6x
平衡/mol 1-6x 1-4x 5x 6x
T1℃下,NO和H2O的物质的量相等,则1-6x=6x,x=112,N2的平衡体积分数为51212+23+512+12×100%=20%。
答案:(1)597.0 kJ·mol-1 (2)①abd ②0.1p3 p34(p1-p2-2p3)2 ③增大 反应ⅰ为吸热反应,温度升高NO增多,反应ⅱ和反应ⅲ为放热反应,温度升高NO也增多 (3)①L1 ②20%
20.解析:(1)明矾在溶液中会发生水解,溶液显酸性,NaHCO3在酸性条件下反应生成二氧化碳,所以把NaHCO3作为发酵粉使用时,往往加入少量的明矾,明矾电离产生的铝离子水解,在水中能起到酸的作用。
(2)NH4Al(SO4)2溶液与NH4HSO4溶液中的NH4+均发生水解,但是NH4Al(SO4)2溶液中Al3+水解,使溶液呈酸性,抑制了NH4+水解,NH4HSO4电离出H+同样抑制NH4+水解,因为NH4HSO4电离生成的H+浓度比Al3+水解生成的H+浓度大,所以NH4HSO4中NH4+水解程度比NH4Al(SO4)2中的小,则 0.1 mol·L-1 NH4Al(SO4)2溶液中c(NH4+)小于0.1 mol·L-1 NH4HSO4溶液中c(NH4+)。
(3)FeCl3溶液呈酸性的原因是Fe3+发生水解,离子方程式为Fe3++
3H2OFe(OH)3+3H+;FeCl3溶液蒸干、灼烧得到氧化铁。
(4)依据Ksp(BaSO4)=1.07×10-10,Ksp(BaCO3)=2.58×10-9,两者结构相似,硫酸钡溶度积常数更小,所以BaSO4溶解能力相对更小;饱和碳酸钠溶液中碳酸根离子浓度较大,当满足碳酸根离子浓度与钡离子浓度乘积大于碳酸钡溶度积常数时可以实现硫酸钡向碳酸钡沉淀的转化,离子方程式为BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq);BaSO4和BaCO3共存的悬浊液中,c(SO42-)c(CO32-)=Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)=1.07×10-102.58×10-9≈0.04。
(5)当pH调至4时,c(OH-)=10-10 mol·L-1,c(Cr3+)=Ksp[Cr(OH)3]c3(OH-)=
10-2 mol·L-1>10-5 mol·L-1,因此Cr3+没有沉淀完全。
答案:(1)D (2)小于 (3)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ 氧化铁 (4)饱和Na2CO3溶液 BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq) 0.04 (5)当pH调至4时,c(OH-)=10-10mol·L-1,c(Cr3+)=Ksp[Cr(OH)3]c3(OH-)=
10-2 mol·L-1>10-5 mol·L-1,因此Cr3+没有沉淀完全
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