精品解析:四川省德阳市第五中学2022-2023学年高二下学期4月月考化学试题(解析版)
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德阳五中高2021级2023年春期4月月考
化学试卷
(总分100分 答题时间90分钟)
温馨提示:
请将第I卷的答案填写在机读答题卡上;第Ⅱ卷答案完成在答题卷上。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 S-32 K-39 Mn-55 Cu-64
第I卷(选择题,共42分)
一、选择题(包括14个小题,均只有一个选项符合题意,每题3分,共42分)
1. 化学与生活有着紧密联系,下列有关叙述不正确的是
A. 在医疗上可用作钡餐
B. 含氟牙膏能预防龋齿
C. 苯甲酸及其钠盐可用作食品防腐剂
D. 纯碱和合成洗涤剂都可用于去除油污,二者去污原理不相同
【答案】A
【解析】
【详解】A.胃酸主要成分是盐酸,与盐酸反应,硫酸钡不与盐酸反应,在医疗上可用作钡餐,故A错误;
B.釉质对牙齿起着保护作用,其主要成分为羟基磷灰石,使用含氟牙膏会生成氟磷灰石,可以预防龋齿,故B正确;
C.苯甲酸及其钠盐可用作食品防腐剂,能延长食物的保质期,故C正确;
D.纯碱水解显碱性,促进油污的水解,从而去污,洗涤剂去污是乳化作用从而去污,纯碱和合成洗涤剂都可用于去除油污,两者去污原理不相同,故D正确。
综上所述,答案为A。
2. 下列说法正确的是
A. 名称:2,3-二甲基丁烷 B. 乙炔的结构简式:
C. 或比例模型 D. 和互为同系物
【答案】A
【解析】
【详解】A.该化合物最长链有四个碳,两个甲基分别在第二个和第三个碳上,因此该化合物的名称为2,3-二甲基丁烷,A项正确;
B.乙炔的结构简式为,B项错误;
C.原子半径Cl>C>H,或比例模型不一样,C项错误;
D.C2H4为乙烯,C4H8可能是单丁烯,也可能是环丁烷,若C4H8为环丁烷,则和结构不相似,不互为同系物,D项错误。
答案选A。
3. 某有机物的结构简式如图所示,下列说法中错误的是
A. 该分子中所有碳原子可能处于同一平面
B. 该有机物能使溴水褪色,也能使酸性溶液褪色
C. 该烃苯环上的一氯代物共有5种
D. 该有机物含有两种官能团
【答案】C
【解析】
【详解】A.该分子中两个苯环上的C原子分别位于同一平面上,两个苯环通过单键相连,单键可以旋转,因此该分子中所有碳原子可能处于同一平面,A项正确;
B.该分子含有碳碳三键,可以和溴以及酸性KMnO4溶液反应导致它们褪色,B项正确;
C.该烃苯环上有三种不同化学环境的H,其上一氯代物共有3种,C项错误;
D.该有机物中含有碳碳三键、酚羟基两种官能团,D项正确;
答案选C。
4. 设为阿伏加德罗常数的值,下列说法一定正确的是
A. 足量浓盐酸与反应,产生分子数为
B. 苯乙烯()含有π键数目为
C. 精炼铜时,阳极质量减少电路转移电子数为
D. 的溶液中的数目等于
【答案】A
【解析】
【详解】A.浓盐酸和MnO2反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,8.7gMnO2物质的量为0.1mol,足量浓盐酸与反应,产生0.1molCl2,A项正确;
B.104g苯乙烯物质的量为1mol,苯乙烯中含有1个大π键,碳碳双键中含有1个π键,故苯乙烯含有π键数目不为4NA,B项错误;
C.精炼铜时,阳极中含有Fe、Zn等杂质,故阳极质量减少,不是减少了0.1mol铜,电路转移电子数不能确定,C项错误;
D.没有给出溶液的体积,不能确定液中的数目,D项错误。
答案选A。
5. 下列有关说法正确的是
A. 原电池装置中,正负极材料活泼性一定不同
B. 氯碱工业中使用阳离子交换膜可防止与反应
C. 用石墨电极电解熔融氯化铝,需要定期更换阳极
D. 金属的腐蚀一定伴有电流产生
【答案】B
【解析】
【详解】A.氢氧燃料电池中,正负极材料可以都为石墨,故A错误;
B.氯碱工业中阳极生成氯气,阴极生成氢气和氢氧化钠溶液,使用阳离子交换膜可防止与反应,故B正确;
C.用石墨电极电解熔融氯化铝,阳极生成氯气,不消耗石墨,不需要定期更换阳极,故C错误;
D.金属发生化学腐蚀时,没有电流产生,故D错误;
故选B。
6. 如图所示,各烧杯中均盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为
A. ②①③④ B. ④③①② C. ④②①③ D. ③②④①
【答案】A
【解析】
【详解】根据图知,②③装置是原电池,在②中,金属铁做负极,③中金属铁作正极,做负极的腐蚀速率快,所以②>③,④装置是电解池,其中金属铁为阴极,被保护,①中金属铁发生吸氧腐蚀,金属腐蚀的快慢:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀,所以腐蚀速率是:②①③④,故答案为:A。
7. 关于下列装置的叙述正确的是
A
B
C
D
盐桥中的移向左烧杯
该装置可以保护铁不被腐蚀
制备金属钠
一段时间后,若金属a质量增加,则金属活泼性:
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.Zn为负极,Cu为正极,K+向正极,即右烧杯移动,A项错误;
B.根据电子流向可判断Fe为阳极,不能保护铁不被腐蚀,B项错误;
C.电解NaCl溶液得到NaOH、Cl2和H2,不能制备金属钠,C项错误;
D.a电极质量增加,说明a电极上产生了Cu,则a为正极,b为负极,金属活泼性:,D项正确;
答案选D。
8. 下列推论正确的是
A. S(g)+O2(g)=SO2(g) △H1;S(s)+O2(g)=SO2(g) △H2,则△H1>△H2
B. C(s,石墨)=C(s,金刚石) △H=+1.9kJ/mol,则由石墨制金刚石的反应是吸热反应,金刚石比石墨稳定
C. 已知:C6H12O6(s)+3O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=-1400kJ/mol,则葡萄糖的燃烧热是2800kJ/mol
D. △H>0和△S>0的反应,在任何温度下都不能自发进行
【答案】C
【解析】
【详解】A.等质量气态硫比固态硫具有的能量高,即等质量的气态硫完全燃烧放出的热量比固态硫更多,则S(g)+O2(g)=SO2(g) H1;S(s)+O2(g)=SO2(g) H2,则△H1<△H2小于0,A错误;
B.H>0为吸热反应,C(s,石墨)=C(s,金刚石) H=+1.9kJ/mol,则由石墨制金刚石的反应是吸热反应,即金刚石具有的能量高于石墨,能量越高越不稳定,即石墨比金刚石稳定,B错误;
C.燃烧热是指1mol纯物质燃料完全燃烧生成指定稳定化合物时放出的热量,故已知:C6H12O6(s)+3O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) H=-1400kJ/mol,则葡萄糖的燃烧热是2800kJ/mol,C正确;
D.根据自由能变G=H-TS可知,H>0和S>0的反应,在高温下能自发进行,D错误;
故答案为:C。
9. 在25℃时,下列说法正确的是
A. pH相等①醋酸钠溶液、②次氯酸钠溶液、③碳酸氢钠溶液,三者的物质的量浓度关系:①>③>②
B. 等体积等pH的盐酸和醋酸,稀释相同倍数后与等量且足量的锌反应,两者反应速率相同,但醋酸产生氢气多
C. 向pH=a的盐酸中加入pH=b的氢氧化钠溶液,恰好完全反应时,测得盐酸与氢氧化钠溶液的体积比为10:1,则a+b=13
D. pH=3的HA溶液与pH=11的BOH溶液等体积混合后溶液呈酸性,则HA为强酸、BOH为弱碱
【答案】A
【解析】
【详解】A.酸性大小顺序为:醋酸>次氯酸>碳酸氢根,根据越弱越水解,所以水解程度大小顺序为:碳酸根>次氯酸根>醋酸根,同浓度的离子,水解程度越大pH越大,当溶液pH相同时,水解程度越大的离子,浓度越小,所以溶液浓度:醋酸钠溶液>碳酸氢钠溶液>次氯酸钠溶液,A正确;
B.醋酸为弱酸,盐酸为强酸,等体积等pH的盐酸和醋酸,醋酸的物质的量大于盐酸的物质的量,稀释相同倍数后,醋酸溶液的pH变化小于盐酸的pH,此时醋酸溶液中氢离子浓度大于盐酸,与锌反应的速率更快,生成的氢气也更多,B错误;
C. pH=a的盐酸,c(H+)=10-amol/L,盐酸为强酸,c(HCl)= 10-amol/L,pH=b的氢氧化钠溶液,c(H+)=10-bmol/L,根据KW= c(H+)×c(OH-)=10-14,所以c(OH-)=10b-14mol/L, 氢氧化钠为强碱,c(NaOH)= 10b-14mol/L , 盐酸与氢氧化钠恰好完全反应,则盐酸的物质的量等于氢氧化钠的物质的量,,,则a+b=15,C错误;
D.若HA为强酸、BOH为弱碱,pH=3的HA溶液,c(H+)=10-3mol/L,c(HA)= 10-3mol/L ,pH=11的BOH溶液,c(OH-)=10-11mol/L,c(BOH)>10-3mol/L,等体积时,n(BOH)≫ n(HA),反应后BOH剩余较多,溶液显碱性,D错误;
故选A。
10. 下列实验装置能达到实验目的的是
A
B
C
D
乙醇萃取中的碘
制备乙炔
除去甲烷中含有乙烯
验证苯与液溴发生取代反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.乙醇和四氯甲烷互溶,不能萃取出四氯甲烷中的碘,A项不能达到实验目的;
B.制备乙炔时用饱和食盐水代替水,水的相对含量减少,可减少水与电石的接触,减慢化学反应的速率,得到比较平稳的乙炔气流,B项能达到实验目的;
C.乙烯和酸性高锰酸钾溶液反应生成CO2,引入新的杂质,C项不能达到实验目的;
D.挥发的溴也能和硝酸银溶液反应生成淡黄色沉淀,不能证明苯和液溴发生了取代反应,且该装置将导管伸入溶液中,很容易发生倒吸,D项不能达到实验目的。
答案选B。
11. 下列液体均处于,有关叙述不正确的是
A. 向的悬浊液中加入少量的固体,增大
B. 向、混合溶液中逐滴加入少量氨水,先生成沉淀,说明
C. 在等物质的量浓度的和溶液中的溶解度不相同
D. 将与饱和溶液等体积混合,再加入足量溶液,生成的少于
【答案】B
【解析】
【详解】A.氯化铵水解溶液显酸性,导致氢氧化镁向生成镁离子的方向移动,增大,A正确;
B.、溶液的浓度未知,先生成Cu(OH)2沉淀,不能说明氢氧化铜更难溶,则Ksp[Cu(OH)2]和Ksp[Mg(OH)2]的大小不确定,B错误;
C.CaCl2和NaCl溶液相比,氯化钙溶液中氯离子浓度更大,对氯化银的溶解抑制更大,故氯化银的溶解度不相同,C正确;
D.由于AgCl的溶解度大于AgBr,在AgCl和AgBr的饱和溶液中,前者大于后者,,当将AgCl、AgBr的饱和溶液等体积混合时,有AgBr沉淀生成;再加入足量溶液时,溶液中也形成AgCl沉淀,由于原等体积的饱和溶液中物质的量大于,则生成的AgCl沉淀比AgBr沉淀多,D正确;
故选B。
12. 基于硫化学的金属硫电池有望替代当前锂离子电池技术,满足人类社会快速增长的能源需求,该电池的结构及原理如图所示。下列有关叙述正确的是
A. 该电池可采用含的水溶液为电解质溶液
B. 放电时,电子的移动方向:电极电极隔膜电极a
C. 充电时,阳极区可能发生的反应有
D. 充电时,电路中转移时,阴极质量减重
【答案】C
【解析】
【详解】A.K性质活泼,会和水反应,不可采用含K+的水溶液作为电解质溶液,A项错误;
B.电子不经过电解质溶液,B项错误;
C.充电时,b极为阳极,可能发生,C项正确;
D.充电时,a极为阴极,发生K++e-=K,电路中转移时,阴极质量增加,D项错误。
答案选C。
13. 实验测得溶液的pH随温度变化如图。下列说法正确的是
A. OM段随温度升高溶液的pH减小,原因可能是促进了的电离
B. O点溶液和P点溶液中相等
C. 将N点溶液恢复到,pH等于8.62
D. Q点、M点溶液中均有:
【答案】D
【解析】
【详解】A.M点之前,升温pH减小,主要原因是升温促进了水电离,A项错误;
B.温度不同Kw不同,O点溶液和P点溶液的pH相同,所以pOH不同,O点溶液和P点溶液中c(OH-)不相等,B项错误;
C.升高温度部分碳酸氢钠发生分解得到碳酸钠,N点溶液的主要成分是碳酸钠,若将N点溶液恢复到25°C,由于碳酸钠的水解程度大于碳酸氢钠,故混合溶液pH应大于8.62,C项错误;
D.Q点、M点溶液均存在电荷守恒,则,D项正确。
答案选D。
14. 草酸是一种二元弱酸。常温下向草酸溶液中滴加溶液,混合溶液中[X表示或]随溶液pH的变化如图所示。下列说法中正确的是
A. 图中b对应X为 B. 草酸的电离平衡常数
C. Q点时, D. 时,
【答案】C
【解析】
【详解】A.相同pH时,>,则a对应X为,b对应X为,A项错误;
B.,当=,即lgX=0,c(H+)=10-1.22,所,B项错误;
C.Q点时,lg=0,则=1,,C项正确;
D.,时,=>1,即,D项错误。
答案选C。
第Ⅱ卷(非选择题 共58分)
二、填空题(本题共5个题,共58分)
15. 1,2-二氯乙烷是杀菌剂稻瘟灵和植物生长调节剂矮壮素的中间体。它不溶于水,易溶于有机溶剂,沸点;在光照下易分解;碱性条件下易水解。化学家们提出了“乙烯液相直接氯化法”制备1,2-二氯乙烷,相关反应原理和实验装置图如下。
请回答以下问题:
(1)仪器A的名称是_______,装置Ⅳ中多孔球泡的作用是_______。
(2)①Ⅳ中反应前先加入少量1,2-二氯乙烷液体,其可能作用是_______。
②写出装置Ⅳ中发生的化学反应方程式_______,反应类型为_______。
③制得的1,2-二氯乙烷中溶解有、乙烯,可通过_______的方法将杂质一次性去除。
(3)已知1,3-丁二烯也可与发生加成,产物一共有_______种结构(考虑顺反异构),若芳香烃C10H12也存在顺反异构,且核磁共振氢谱显示该有机物有6组峰,其峰面积之比为,请写出其结构简式_______(任写一个)。
【答案】(1) ①. 分液漏斗 ②. 增大气体与溶液的接触面积,使反应充分进行
(2) ①. 溶解乙烯和Cl2,促进气体反应物间的接触 ②. CH2=CH2+Cl2→CH2Cl-CH2Cl ③. 加成反应 ④. 适当加热或蒸馏
(3) ①. 3 ②. 或
【解析】
【分析】装置I中MnO2与浓盐酸共热制备Cl2,装置II中饱和食盐水用于除去Cl2中的HCl,装置III中浓硫酸用于干燥Cl2;装置VII中乙醇发生消去反应制备乙烯,装置VI中水除去乙烯中的乙醇,装置V用于干燥乙烯;装置IV中乙烯与氯气发生加成反应制得1,2-二氯乙烷。
【小问1详解】
仪器A为分液漏斗, IV中多孔球泡的作用是增大气体与溶液的接触面积,使反应充分进行;
故答案为:分液漏斗,增大气体与溶液的接触面积,使反应充分进行;
【小问2详解】
①依题意该反应为乙烯液相直接氯化法,故需要先加入少量1,2-二氯乙烷液体,其可能作用是:溶解乙烯和Cl2,促进气体反应物间的接触;
②IV中的反应为乙烯与氯气的加成:CH2=CH2+Cl2→CH2Cl-CH2Cl;
③1,2-二氯乙烷中溶解有、乙烯,可利用适当加热或蒸馏的方法一次性去除杂质。
故答案为:①溶解乙烯和Cl2,促进气体反应物间的接触;
②CH2=CH2+Cl2→CH2Cl-CH2Cl,加成反应;
③适当加热或蒸馏
【小问3详解】
1,3-丁二烯可与发生1,2-加成(一种产物),也可发生1,4-加成(产物有顺反异构),故共有三种产物;依题意,该芳香类物质存在顺反异构,故碳碳双键两边的原子(团)互不相同。又不饱和度Ω= =5,故只有1个苯环及1个碳碳双键,核磁共振氢谱显示该有机物有6组峰,其峰面积之比为,说明有六种不同环境的氢原子,综上,符合条件的同分异构体的结构简式为或。
故答案为:3,或。
16. 比亚迪汽车推出的“刀片电池”具有强环境适应性,更安全可靠。“刀片电池”正极材料使用了磷酸亚铁锂。磷酸亚铁锂由、和在高温条件下制备:。
(1)铁是26号元素,它的原子结构示意图为_______,价电子排布式为_______,中非金属元素的电负性由小到大的顺序为_______。
(2)中心原子的杂化方式为_______。
(3)的沸点大于沸点的可能原因是_______。
(4)的晶胞结构示意图如(a)所示。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有的单元数有_______个。
电池充电时,脱出部分,形成,结构示意图如(b)所示,则_______。
【答案】(1) ①. ②. 3d6 ③. H
(4) ①. 4 ②. 0.3125
【解析】
【小问1详解】
铁为26号元素,其原子结构示意图为,价电子排布式为3d6;C、H、O的电负性由小到大的顺序为H
CO2中C原子的价层电子对数为2+=2+0=2,所以CO2中心原子杂化方式是sp。
【小问3详解】
H2O能形成分子间氢键而CO2不能,故的沸点大于沸点。
【小问4详解】
①根据晶胞中的正八面体和正四面体,可知晶体中含有4个单元的;
②由图可知圆球为Li+,晶胞失去了棱上的1个Li+和面上的2个Li+,因为晶胞内含有4个单元的,所以x=。
17. 回答下列问题:
(1)在实验室配制溶液时,应先将粉末加入到_______(填化学式)溶液中,再加入适量的蒸馏水配成溶液,溶液可用作净水剂,原理为_______。(用化学用语和必要的文字叙述解释)
(2)①已知常温下,的电离常数为,,的电离常数为,。则下列微粒可以大量共存的是_______(填字母)。
a.、 b.、
(3)室温时,向溶液中滴加溶液,溶液pH与加入溶液体积的关系曲线如图所示:
试分析图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是_______点(填字母);若测得b点溶液中,则溶液中_______。
(4)连二亚硫酸钠俗称保险粉,是一种强还原剂。工业常用惰性电极电解酸性亚硫酸氢钠溶液制备连二亚硫酸钠,原理及装置如图所示,
a电极反应为_______,选择_______离子交换膜(选填“阴”或“阳”)。
【答案】(1) ①. H2SO4 ②. 铁离子水解生成氢氧化铁胶体,,胶体有较大的表面积,能吸附水中的悬浮杂质,故能净水
(2)b (3) ①. d ②. 0.0167
(4) ①. ②. 阳
【解析】
小问1详解】
硫酸铁溶液中存在铁离子水解,为了抑制水解,应将硫酸铁粉末加入到硫酸中,再加入适量的蒸馏水配成溶液,硫酸铁溶液中铁离子水解生成氢氧化铁胶体,,胶体有较大的表面积,能吸附水中的悬浮杂质,故能净水。
【小问2详解】
Ka越大,说明酸性越强,亚硫酸氢根离子的电离平衡常数大于碳酸氢根离子的电离平衡常数,说明亚硫酸氢根的酸性比碳酸氢根离子的强,故碳酸根离子和亚硫酸氢根离子能反应,不共存,亚硫酸氢根离子和碳酸氢根离子不反应。故选a。
【小问3详解】
向100mL0.1mol⋅L−1H2SO3溶液中滴加0.1mol⋅L−1NaOH溶液,亚硫酸溶液中由于酸电离出氢离子,抑制水的电离,酸溶液中加入氢氧化钠,酸的浓度减小,对水的电离的抑制作用减小,故水的电离程度增大,当加入200毫升氢氧化钠时恰好完全反应生成亚硫酸钠,亚硫酸根离子水解促进水的电离,故四个点中水电离程度最大的为d点。若测得b点溶液中,该点pH为7,说明,根据电荷守恒分析,有,根据的电离常数计算,,则溶液中。
【小问4详解】
a电极亚硫酸氢钠反应生成连二亚硫酸钠,硫元素化合价降低,得到电子,电极反应为,右侧为二氧化硫失去电子生成硫酸,产生氢离子,故该装置选择阳离子交换膜。
18. 下面是某科研小组利用废铁屑还原浸出软锰矿(主要成分为)制备硫酸锰及电解其溶液制锰的工艺流程图:
已知:①浸出液中主要含有、、、等杂质金属离子;
②生成氢氧化物的pH见下表:
物质
开始沉淀的pH
7.5
7.7
7.6
8.3
完全沉淀的pH
9.7
8.4
8.2
9.8
③,,
请回答下列问题:
(1)“酸浸”前将原料粉碎的目的是_______。
(2)流程图中“①加入”的作用是_______,其离子方程式是_______。
(3)流程图中“②调节pH”可以除去某种金属离子,应将溶液pH调节控制的范围是_______。
(4)向滤液I中加入的作用是除去、等离子,其中可以发生反应为等。当该反应完全后,滤液2中的与的物质的量浓度之比是_______。
(5)滤液2电解制Mn的电极方程式为_______。
【答案】(1)增大反应物之间的接触面积,从而加快反应速率同时提高浸出率
(2) ①. 将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+ ②. MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O
(3)3.3-7.6 (4)1.4×1011:1
(5)Mn2++2e-=Mn
【解析】
【分析】用软锰矿还原酸浸制取硫酸锰电解液并进一步提炼金属锰,软锰矿和废铁屑加入过量硫酸浸出,过滤,浸出液中主要含有Fe3+、Fe2+、Co2+、Ni2+等金属离子,加入MnO2的作用是将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+,同时自身被还原为Mn2+,调节溶液的pH以除去铁离子,过滤后的滤液中加入MnS净化除去Co2+、Ni2+等,过滤得到滤液硫酸锰溶液,电解得到金属锰和含硫酸的阳极液,阳极液中的硫酸循环使用,滤渣2为MnS、CoS和NiS。
【小问1详解】
酸浸前将原料粉碎,增大了反应物之间的接触面积,从而加快反应速率同时提高浸出率。
【小问2详解】
流程图中①加入MnO2的作用是将浸出液中的Fe2+氧化为Fe3+,同时自身被还原为Mn2+,离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O。
【小问3详解】
流程图中②调节pH可以除去铁离子,同时其他离子不发生沉淀,铁离子沉淀完全时浓度为1×10-5mol,根据Ksp[Fe(OH)3],c(OH-)=,pH=3.3,则应将溶液的pH调节控制的范围时3.3-7.6。
【小问4详解】
Ksp(MnS)=2.8×10-10,Ksp(NiS)=2.0×10-21,沉淀转化的方程式为,则Mn2+与Ni2+离子的浓度之比=c(Mn2+):c(Ni2+)=Ksp(MnS):Ksp(NiS)=2.8×10-10:2.0×10-21=1.4×1011:1。
【小问5详解】
电解硫酸锰溶液,Mn2+在阴极得电子生成Mn单质,电极反应式为Mn2++2e-=Mn。
19. 将二氧化碳转化为绿色液体燃料甲醇是实现碳中和的一个重要途径。甲醇的制备原理为:。
(1)工业上利用低浓度氨水作为捕获剂,吸收烟气中过量的离子方程式为_______。
(2)①甲醇的制备反应一般认为通过如下两步来实现:
根据盖斯定律,该反应的_______。
②按投料,不同催化剂作用下,反应时,的产率随温度的变化如图所示,下列说法正确的是_______。(填标号)
A.的平衡常数K大于的平衡常数K
B.使用催化剂I时,d点已达到平衡
C.若a点时,,则此条件下反应已达到最大限度
D.c点转化率比a点低的原因一定是催化剂活性降低
(3)已知反应的,,其中、分别为正、逆反应速率常数,p为气体分压(分压总压物质的量分数)。在下,按初始投料比、、,得到不同压强条件下的平衡转化率关系图:
①a、b、c各曲线所表示的投料比由大到小的顺序为_______(用字母表示)。
②N点在b曲线上,时的压强平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
③条件下,测得某时刻、、,此时_______(保留两位小数)。
(4)我国科学家制备了一种催化剂,实现高选择性合成。气相催化合成过程中,转化率(x)及选择性(S)随温度的变化曲线如图。
温度升高,转化率升高,但产物含量降低的原因:_______。
【答案】(1)
(2) ①. -90 ②. AC
(3) ①. ②. 0.5 ③. 0.64
(4)温度升高,反应速率加快,CO2转化率增大,但CH3OH的选择性降低,副反应也增多,CH3OH的含量降低
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知,利用低浓度氨水作为捕获剂,吸收烟气中CO2生成NH4HCO3以获得原料气体,其离子方程式为;
【小问2详解】
①设反应①
②
③,根据盖斯定律可知,该反应的△H2=△H1-△H3=-90 kJ·mol-1;
②A.该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,由图可知,反应温度T3小于T4,则T3的平衡常数K大于T4的平衡常数K,故A正确;
B.由图可知,使用催化剂Ⅰ时,甲醇的产率先增大后减小,a点时,甲醇的产率最大,可能是反应最大限度,反应达到平衡,也可能是反应未达到平衡,催化剂的活性最大,反应速率最快,则d点一定未达到平衡,故B错误;
C.由方程式可知,若a点时,反应速率v(H2)正=3v(CH3OH)逆说明反应达到平衡,此条件下反应已达到最大限度,故C正确;
D.c点转化率比a点低的原因可能是催化剂活性降低,也可能是该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,,故D错误;
故选AC;
【小问3详解】
①相同温度、压强下,二氧化碳与氢气的物质的量比越小,氢气转化率越小,a、b、c各曲线所表示的投料比由大到小的顺序为。
②N点在b曲线上,二氧化碳与氢气的物质的量比为1:1,
540K时的压强平衡常数。
③540K条件下,,某容器测得某时刻,,, =。
【小问4详解】
温度升高,CO2转化率升高,但产物CH3OH含量降低,说明温度升高,反应速率加快,CO2转化率升高,但甲醇选择性降低,副反应也增多,甲醇含量降低,故答案为:温度升高,反应速率加快,CO2转化率增大,但CH3OH选择性降低,副反应也增多,CH3OH的含量降低。
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