河南省南阳市第一中学校2023-2024学年高二上学期第二次月考化学试题(解析版)
展开可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 Te-128 N-14 O-16
第1卷(选择题 共45分)
一、单选题(每题3分,共45分,每小题只有一项符合题意)
1. 化学与生活、生产、社会息息相关。下列说法错误的是
A. 冬天应将面团置于温热处发酵
B. 蔗糖溶于水是熵减小的过程
C. 工业生产中,适当增大廉价的反应物的浓度有利于降低生产成本
D. “冰,水为之,而寒于水”说明等质量的水和冰相比,冰的能量更低
【答案】B
【解析】
【详解】A.面团发酵是酶的催化作用,需要适宜的温度,故冬天应将面团置于温热处发酵,以增强酵母菌的催化效率,A正确;
B.蔗糖溶于水其混乱度增大,即是熵增大的过程,B错误;
C.两种或多种反应物的可逆反应中,增大一种反应物的浓度其余反应物的转化率增大,故工业生产中,适当增大廉价的反应物的浓度有利于降低生产成本,C正确;
D.等质量的同一种物质气态的能量最大,液态次之,固态最低,故“冰,水为之,而寒于水”说明水结冰是一个放热过程,故等质量的水和冰相比,冰的能量更低,D正确;
故答案为:B。
2. 下列说法正确的是
A. 增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子的百分数,从而使有效碰撞次数增大
B 催化剂不影响反应活化能但能增大单位体积内活化分子百分数,从而增大反应速率
C. 升高温度能使化学反应速率增大,主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数
D. 有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增加活化分子的百分数,从而使反应速率增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.增大反应物浓度,可增大单位体积内的分子数目,但活化分子的百分数不变,从而使单位体积内的活化分子数目增大,有效碰撞次数增大,反应速率加快,A错误;
B.催化剂能够降低反应活化能,从而能普通分子转化为活化分子,增大单位体积内活化分子百分数,从而增大反应速率,B错误;
C.升高温度能使化学反应速率增大,主要原因是增大分子所具有的能量,使得部分普通分子转化为活化分子,增加了反应物分子中活化分子的百分数,从而加快反应速率,C正确;
D.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),增大反应物浓度,可增大单位体积内的分子数目,但活化分子的百分数不变,可增加单位体积内的活化分子数,从而使反应速率增大,D错误;
故答案为:C。
3. 下列叙述正确的是
A. 纯水的,说明加热可导致水呈酸性
B. 的盐酸与的氨水等体积混合后
C. 的番茄汁中是的牛奶中的100倍
D. 的溶液稀释100倍,其
【答案】C
【解析】
【详解】A.水的电离过程吸热,升温到95℃时电离程度增大,使c(H+)>10-7ml/L,溶液的pH<7,但水电离出的c(H+)=c(OH-),则水仍呈中性,A错误;
B.的盐酸中,的氨水中,故等体积混合时,HCl与已经电离的恰好反应,但大部分未电离,反应后大量剩余,溶液显碱性,即,B错误;
C.pH=4的番茄汁中c(H+)=10-4 ml·L-1,pH=6的牛奶中c(H+)=10-6 ml·L-1,则pH=4的番茄汁中c(H+)是pH=6的牛奶中c(H+)的100倍,C正确;
D.NaOH溶液是碱溶液,无论怎么稀释,pH在常温下不可能成为6,只能无限接近于7,D错误;
故选C。
4. 下列实验方案、现象和结论都正确的是
A. AB. BC. CD. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.氯水含HClO,具有漂白性,则pH试纸先变红后褪色,不能测定pH,故A错误;
B.加入一小块MnSO4,可作催化剂,生成气体的速率加快,溶液迅速褪色,故B正确;
C.两试管中溶液初始体积不同,导致同时加入10mL0.1ml/LH2SO4溶液后,反应时体积不同,无法比较,故C错误;
D.对平衡体系2HIH2+I2(g)压缩容器,由于其反应前后气体分子数相同,压缩容器平衡不移动,但由于体积减小,导致碘蒸气浓度变大,颜色变深,故D错误;
故选B。
5. 以下图像对应的叙述正确的是
A. 图丁:该正向反应在任何温度下都能自发进行
B. 图丙:对图中反应升高温度,该反应平衡常数减小
C. 图乙:时刻改变的条件只能是加入催化剂
D. 图甲:的平衡转化率为
【答案】D
【解析】
【详解】A.图丁:根据下面两根曲线得到P2>P1,增大压强,C%增大,说明正向移动,反应为气体分子数减小的反应,为熵减反应;根据上面两根曲线得到T2
C.图乙:反应为气体分子数不变的反应,根据图中信息得到时刻改变的条件可能是加入催化剂,也可能是加压,C错误;
D.图甲:反应生成C0.4ml、剩余A0.8ml,根据化学方程式可知,反应A0.8ml,则A的平衡转化率为50%,D正确;
故选D。
6. 二元弱酸的电离过程是吸热过程,某温度下,其电离常数、。下列说法错误的是
A. 升高温度后,、均增大
B. 向溶液中加入少量KHX固体,减小
C. 该温度下的溶液中
D. 向溶液中加水稀释过程中,减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.二元弱酸的电离过程是吸热过程,温度升高,平衡正向移动,、均增大,A项正确;
B.,加入KHX,平衡向左移动,减小,B项正确;
C.,因、,故,C项正确;
D.,加水稀释过程中,减小,故增大,D项错误;
故选D。
7. 将0.4 ml 气体充入2 L容积固定密闭容器中发生反应: 。在和时,测得的物质的量随时间的变化如图1所示。在温度为、时,平衡体系中的体积分数随压强变化的曲线如图2所示。
下列叙述中正确的有
①;②时,40~80s内用表示的平均反应速率为0.15 ml⋅L⋅min;③A、C两点的反应速率:A
A. 六项B. 五项C. 四项D. 三项
【答案】A
【解析】
【详解】①由图可知反应在温度下比温度下先达到平衡状态,所以>,由于平衡时比平衡时的多,故升高温度,平衡向生成的方向移动,即向吸热反应方向移动,所以,①正确;②时,,②正确;③A,C两点温度相同,C点对应压力强大,反应速率大,③正确;④A,C两点温度相同,C点对应压强大,浓度大,故气体颜色C点比A点深,④正确;⑤A,B两点压强相同,温度不同,A点的体积分数大于B点,而反应,温度升高,平衡向右移动,的体积分数增大,温度:,转化率:A>B,⑤正确;⑥A,C两点为相同温度不同压强下的平衡,故化学平衡常数相等,B点温度低于A,C两点,正反应为吸热反应,则降低温度,K减小,则三点平衡常数,⑥正确;根据分析可知①②③④⑤⑥均正确;
答案选A。
8. 复分解电渗析具有重组和浓缩离子的独特性能,基于四隔室结构特点,通过离子重组可发生类似复分解反应,图中所示为复分解电渗析装置,以KCl和NaNO3为原料制备无氯钾肥(KNO3)并回收NaCl。下列说法错误的是
A. 浓缩B室中的产品为KNO3,为使产品纯净,该室进液口宜选择蒸馏水
B. 阳极所选电解质溶液宜选择一定浓度的NaOH溶液,其电极反应方程式为
C. 阴极每产生11.2LH2(标准状况下),淡水A室有1mlCl-进入到浓缩A室中
D. 该复分解电渗析装置中①③⑤应选择阳离子交换膜,②④应选择阴离子交换膜
【答案】A
【解析】
【分析】由题干图示信息可知,左侧电解接电源的正极作阳极,右侧电极接电源的负极作阴极,电解质中的阳离子由左向右移动,阴离子由右往左移动,故离子交换膜③为阳离子交换膜,K+进入浓缩B室,离子交换膜④为阴离子交换膜,硝酸根离子进入浓缩B室,②为阴离子交换膜,Cl-进入浓缩A室,⑤为阳离子交换膜,Na+进入阴极室,①为阳离子交换膜,Na+进入浓缩A室,则①③⑤为阳离子交换膜,②④为阴离子交换膜据,此分析解题。
【详解】A.由分析可知,离子交换膜③为阳离子交换膜,K+进入浓缩B室,离子交换膜④为阴离子交换膜,硝酸根离子进入浓缩B室,则浓缩B室中的产品为KNO3,由于蒸馏水导电性太差,为使产品纯净,该室进液口宜选择稀的KNO3溶液以增强导电性,而不选择蒸馏水,A错误;
B.由分析可知,①为阳离子交换膜,Na+进入浓缩A室,故阳极所选电解质溶液宜选择一定浓度的NaOH溶液,阳极发生氧化反应,故其电极反应方程式为,B正确;
C.由分析可知,阴极电极反应为:2H2O+2e-=2OH-+H2↑,阴极每产生11.2L 即0.5mlH2(标准状况下),则电路上转移1ml电子,故淡水A室有1mlCl-进入到浓缩A室中,C正确;
D.由分析可知,该复分解电渗析装置中①③⑤选择阳离子交换膜为宜,②④选择阴离子交换膜为宜,D正确;
故选A。
9. 在Pd催化剂表面脱氢的反应历程与能量的关系如图所示。下列说法不正确的
A. 分解生成和放出热量
B. 由图可知:相同微粒被Pd催化剂吸附后形成的体系,可能具有不同的能量
C. 用或代替,得到的产物都有HD和
D. 由反应历程预测:在Pd表面积一定时,当达到一定值时,再增大可能对反应速率没有影响
【答案】A
【解析】
【详解】A.分解生成和放出热量,A错误;
B.物质Ⅱ、Ⅲ可知,相同微粒被Pd催化剂吸附后形成的体系,可能具有不同的能量,B正确;
C.根据在Pd催化剂表面脱氢反应的机理图可知化学反应为,即中的两个H原子被解离出来形成氢气,则用或代替,得到的产物都有HD和,C正确;
D.由反应历程预测:在Pd表面积一定时,当达到一定值时,再增大不会增加Pd对甲酸的吸附值,所以对反应速率没有影响,D正确;
故选A。
10. 全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失,为了保护地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是
A. 钢铁发生吸氧腐蚀正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
B. 导线与Zn块连接为牺牲阳极法
C. 导线应连接外接电源的负极
D. 导线与Cu块连接也可保护钢铁输水管
【答案】D
【解析】
【详解】A.钢铁发生吸氧腐蚀,正极为氧气,电极反应式为,A正确;
B.导线与Zn块连接为牺牲阳极的阴极保护法,B正确;
C.导线应连接外接电源的负极,为外接电源的阴极保护法,C正确;
D.导线与Cu块连接不能保护钢铁输水管,D错误;
故选D。
11. 肼是一种可燃性液体,以其为原料的燃料电池具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点,其工作原理如图所示。电解质溶液为20%∼30%的溶液,下列叙述正确的是
A. 电流从a电极经过负载流向b电极
B. 若离子交换膜为阴离子交换膜,则两侧电解质溶液的都不变
C. 电路中通过电子时,消耗空气的体积在标准状况下为
D. 若离子交换膜为阳离子交换膜,则消耗的质量与正极区电解质溶液增加的质量相等
【答案】C
【解析】
【详解】A.a电极为负极,b电极为正极,电流从b电极经过负载流向a电极,A错误;
B.正极反应式为,负极反应式为,若电路中通过电子,则有由正极区移向负极区,两侧的物质的量不变,但是正极区水的量减少,则增大,而负极区水的量增加,则减小,B错误;
C.根据电极反应式,电路中通过电子时,消耗的体积在标准状况下为,空气的体积为,C正确;
D.根据电极反应式,若电路中通过电子,则负极消耗,正极消耗,同时有由负极区移向正极区,则正极区电解质溶液增加的质量为,故消耗的质量与正极区电解质溶液增加的质量不相等,D错误;
选C。
12. 体积恒定的密闭容器中加入和各,发生反应: ,反应分别在不同的温度和催化剂下进行,保持其他初始实验条件不变,经测得气体转化率如图所示,温度下两曲线相交,下列说法正确的是
A. 在A点时,反应恰好达到平衡
B. 相同条件下,催化剂2比催化剂1的效率高
C. C点时,两种催化剂下反应速率相同,该化学反应速率为
D. 温度为时,该反应平衡常数
【答案】D
【解析】
【详解】A.若A点达平衡,由于B点温度更高且反应,为放热反应,温度升高平衡逆移,B点CO的转化率应该更小,而B点CO转化率比A点高,则在A点时,反应一定未达到平衡,A错误;
B.温度低于T2时,催化剂1的催化效率比催化剂2高,温度高于T2时,催化剂2的催化效率比催化剂1高,B错误;
C.C点时,两种催化剂催化CO在10min内转化率都为20%,则两种催化剂下反应速率相同,当CO转化率为20%时,该反应的反应速率为,C错误;
D.温度为T2时,CO转化率为20%,则此时CO为0.4ml/L,为0.4ml/L,CO2为0.1ml/L,H2为0.1ml/L ,则此时浓度熵为,此时反应还未达平衡,还在继续向正向进行,则平衡常数,D正确;
故选D。
13. 甲胺()是合成太阳能敏化剂的原料。一定温度下,在三个体积均为2.0L的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应,测得有关实验数据如下:
下列说法正确的是
A. 正反应的平衡常数
B. 达到平衡时,体系中关系:
C. 达到平衡时,转化率:
D. 向容器Ⅲ中加入高效催化剂,能增大反应活化能,提高反应转化率
【答案】C
【解析】
【详解】A.由反应特征可知,反应前后气体分子数相同,则投料比相同时平衡等效,Ⅰ中平衡时水的物质的量为0.30,若Ⅲ温度也为530K,则平衡时水和的物质的量应为0.15ml,而实际Ⅲ平衡后的物质的量为0.16,说明降低温度平衡正向移动,正向为放热反应,正反应的平衡常数K(Ⅰ)=K(Ⅱ)<K(Ⅲ),故A错误;
B.容器Ⅰ和容器Ⅱ为等温等容,起始量为2倍关系,由于该反应为气体体积不变的反应,增大压强,平衡不发生移动,则达到平衡时,体系中c(CH3OH)关系:2c(CH3OH,Ⅰ)=c(CH3OH,Ⅱ),故B错误;
C.容器Ⅰ和容器Ⅲ温度不同,若容器Ⅲ温度也为530K,则能建立等效平衡,此时应有α(NH3,Ⅰ)+α(H2O,Ⅲ)=1,由于容器Ⅲ温度低于530K,降低温度平衡正向移动,而容器Ⅲ是从逆反应方向建立平衡,则转化率减小,所以达到平衡时,转化率:α(NH3,Ⅰ)+α(H2O,Ⅲ)<1,故C正确;
D.催化剂只影响反应速率,不影响化学平衡,因此不能提高转化率,D错误;
故选:C。
14. 恒温时在恒容容器中放入足量X,发生反应得到与时间的关系如图所示,其中时刻将容器压缩为,下列说法不正确的是
A. X不可能是气体
B. Y的体积分数不变时,反应达到平衡
C. 时刻,同时增加Y和Z也有可能得到题图
D. 该温度下,
【答案】B
【解析】
【分析】从图像可知,达到平衡时c(Y)=aml/L,则c(Z)=2aml/L,假设X为气体,平衡时c(X)=mml/L,则,时刻将容器压缩为,此时c(Y)=2aml/L,c(Z)=4aml/L,c(X)=2mml/L,列三段式:
,由于温度不变,再次达到平衡时, ,则2m+a=m,m+a=0,而,与题意矛盾,假设不成立,因此X不可能为气体,应为固体或液体,据此分析解答。
【详解】A.根据以上分析,X不可能为气体,应为固体或液体,A正确;
B.由以上分析知,X不为气体,则任何时刻Y的体积分数不变,因此Y的体积分数不变不能作为判定反应达到平衡的依据,B错误;
C.时刻,若按化学计量数的比同时增加Y和Z,等同于加压,也有可能得到题图,C正确;
D.该温度下,,D正确;
故选C。
15. 一定温度下,向四个体积不等的恒容密闭容器中分别通入2ml,发生反应。t min后,四个容器中NOCl的转化率如图所示。下列叙述错误的是
A.
B. C点对应容器中,反应达到了平衡状态
C. 当四个容器中反应都达到平衡状态时,体积为d L的容器中NOCl的转化率最高
D. 体积为b L的容器中反应达到平衡后,再通入1ml NOCl和1ml NO,平衡不发生移动
【答案】B
【解析】
【详解】A.A点、B点均为平衡点且温度相同,故A点、B点对应的平衡常数相等,t min后,A点NOCl的转化率为40%,NOCl、NO、的物质的量分别为1.2ml、0.8ml、0.4ml,B点NOCl的转化率为50%,NOCl、NO、的物质的量分别为1ml、1ml、0.5ml,列方程:,解得,A正确;
B.温度相同,浓度随容器体积的增大而减小,浓度越小,反应速率越慢,达到平衡所需的时间越长,所以体积为a L的容器中反应速率最快,体积为d L的容器中反应速率最慢.A点、B点反应速率比C点快,现C点的NOCl转化率比A点、B点高,则表明A点、B点反应已达到平衡,而C点不一定达到了平衡,B错误;
C.体积为d L的容器的体积最大,压强最小,压强减小平衡正向移动,则体积为d L的容器反应进行的限度也最大,C正确;
D.体积为b L的容器达到平衡后再通入1ml NOCl和1ml NO,则浓度商,所以平衡不移动,D正确;
故选B。
第11卷(非选择题 共55分)
16. 化学反应中的能量变化通常表现为热量变化,研究热量变化具有重要的意义。化学反应的反应热可通过实验测定,也可通过计算间接获得。
(1)下列变化属于吸热反应的是___________(填序号)。
①液态水气化 ②胆矾加热变成白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④碳酸氢钠与柠檬酸的反应 ⑤碳酸钙高温分解 ⑥氢氧化钾和稀硫酸反应 ⑦灼热的木炭与的反应 ⑧晶体与晶体的反应 ⑨甲烷在空气中燃烧的反应
(2)在25℃、下,乙醇完全燃烧生成和液态水时放热,则表示乙醇摩尔燃烧焓的热化学方程式为___________。
I.中和反应反应热的实验测定
设计实验测定反应的
(3)实验室中盐酸和溶液已耗尽,请你为该兴趣小组推荐一种酸___________和一种碱___________。
(4)选用合理的试剂,用如图装置进行实验,从实验装置上看,图中尚缺少的一种玻璃仪器___________。某次实验测得中和热,与理论值出现较大偏差,产生偏差的原因不可能是___________(填字母序号)
A.实验装置保温、隔热效果差
B.分多次把碱溶液倒入盛有酸的小烧杯中
C.用温度计测定碱溶液起始温度后直接测定酸溶液的温度
D.用量筒量取酸和碱溶液的体积时均仰视读数
II.通过计算间接获得反应热
(5)利用合成气(主要成分为、和)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:
①
②
③ ,
已知反应①中相关的化学键键能数据如下:
(已知甲醇与CO的结构式分别如图:)
由此计算___________;已知,则___________。
【答案】(1)②④⑤⑦⑧
(2)
(3) ①. 硫酸或硝酸 ②. 氢氧化钾
(4) ①. 环形玻璃搅拌器 ②. D
(5) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
①液态水气化吸收能量,不是反应,故①不符合题意;
②胆矾加热变成白色粉末发生了分解反应,是吸热反应,故②符合题意;
③浓硫酸稀释过程中放出能量,故③不符合题意;
④碳酸氢钠与柠檬酸的反应,属于吸热反应,故④符合题意;
⑤碳酸钙高温分解为吸热反应,故⑤符合题意;
⑥氢氧化钾和稀硫酸反应是酸碱中和反应,为放热反应,故⑥不符合题意;
⑦灼热的木炭与CO2的反应属于吸热反应,故⑦符合题意;
⑧Ba(OH)2•8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热反应,故⑧符合题意;
⑨甲烷在空气中燃烧的反应为放热反应,故⑨不符合题意;
故答案为:②④⑤⑦⑧;
【小问2详解】
23g乙醇的物质的量为0.5ml,而燃烧热是指1ml可燃物在氧气中完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,故1ml乙醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水时放出的热量=638.4kJ×2=1276.8 kJ,故其燃烧热的热化学方程式为: ;
【小问3详解】
中和热是指强酸和强碱的稀溶液反应生成1ml水和可溶性盐所放出的热量,则实验室中盐酸和NaOH溶液已耗尽,可选择硝酸或硫酸和氢氧化钾代替;
小问4详解】
从装置可以看出缺少的仪器为环形玻璃搅拌器;实验测得中和热,与理论值比较,ΔH偏大,放出的热量偏小:
A.实验装置保温、隔热效果差,放量损失,则ΔH偏大,故A不符合题意;
B.分多次把碱溶液倒入盛有酸的小烧杯中过程中放量损失,则ΔH偏大,故B不符合题意;
C.用温度计测定碱溶液起始温度后直接测定酸溶液的温度,会使初始温度偏高,则放出热量偏小,ΔH偏大,故C不符合题意;
D.用量筒量取酸和碱溶液的体积时均仰视读数,则放出热量偏大,ΔH偏小,故D符合题意;
故答案为:D;
【小问5详解】
ΔH1=反应物键能总和-生成物键能总和=(1076+2×436-3×413-343-465)kJ/ml=-99kJ/ml;根据盖斯定律:②-①得③,ΔH3=(-58+99)kJ/ml=+41kJ/ml。
17. 回答下列问题。
I.某兴趣小组用如图所示装置研究电化学相关问题。电解质溶液都是足量的,当闭合该装置的电键时,观察到电流表的指针发生了偏转。
(1)乙池电极A石墨碳棒上发生电极反应___________。
(2)丙池中和电极均为石墨电极,形管中的现象是___________。丙池丙池两个烧杯中溶液变为蓝色的是___________(填“a”或“b”),若U形管中盛有溶液,电解一段时间断开电键,两个电极上一共收集到气体(标准状况下,忽略溶液体积的变化,假设足量),此时形管中溶液的___________。
II.碲被誉为“现代工业、国防与尖端技术维生素”,它在地壳中平均的丰度值很低,铜阳极泥中碲的回收越来越引起人们的重视。某电解精炼铜的阳极泥经预处理后主要含有和少量Ag、Au、CuO,以此预处理阳极泥为原料制备单质碲的一种工艺流程如图:
已知:是两性氧化物,微溶于水,易溶于较浓的强酸和强碱分别生成和。
回答下列问题:
(3)步骤④发生反应的离子方程式是___________。
(4)先将上述流程得到的粗碲溶于溶液,生成电解液,再用碱性甲烷燃料电池电解制备高纯碲,甲烷作___________极,燃料电池正极的电极反应式___________。消耗标况下时,得到高纯的质量为___________。
【答案】(1)
(2) ①. 两个电极上均有气体产生,右侧溶液变为红色 ②. a ③. 13
(3)Te4++2SO2+4H2O=Te↓+2+8H+
(4) ①. 负 ②. O2+4e-+2H2O=4OH- ③. 25.6g
【解析】
【小问1详解】
甲池为燃料电池,通CH4的为负极,通O2的为正极,乙池和丙池都为电解池,乙池A为阳极,B为阴极,丙池C为阳极,D为阴极;乙池A为阳极,按照放电顺序,为水放电生成氧气,电极反应式为:;
【小问2详解】
丙池C为阳极,D为阴极;以石墨电极电解KCl溶液,C极产生Cl2,D极产生H2和KOH,故U形管中的现象是:两个电极上均有气体产生,右侧溶液变为红色;丙中C极产生Cl2,Cl2通入a烧杯中将碘化钾氧化为碘单质,遇淀粉变蓝;电解反应式为2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑,电解一段时间后,在C电极收集到氯气112mL(标准状况下)即0.005ml气体,则产生氢氧化钾是0.01ml,浓度是0.1ml/L,形管溶液的pH=13;
【小问3详解】
TeO2微溶于水,易溶于较浓的强酸和强喊,由制备流程可知,加NaOH溶液反应后过滤除去杂质Ag、Au,得到Na2TeO3溶液,再加硫酸沉降经过滤得到TeO2沉淀,再用盐酸溶解生成四氯化碲,最后用二氧化硫还原制成粗碲,粗碲经电解精炼得到高纯碲;步骤③TeO2沉淀溶于盐酸生成四氯化碲,二氧化硫有还原性,将四氯化碲还原为碲,步骤④反应的离子方程式为Te4++2SO2+4H2O=Te↓+2+8H+;
【小问4详解】
甲烷燃料电池,甲烷做负极,氧气为正极,电解质为碱性,燃料电池正极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-;在阴极上TeO得到电子发生还原反应产生Te单质,所以阴极的电极反应式为:TeO+3H2O+4e-=Te+6OH-;消耗标况下时,CH4的物质的量为0.1ml,则转移电子为0.8ml,根据阴极反应式,生成的Te为0.2ml,质量为0.2ml128g/ml=25.6g。
18. 化学链燃烧(CLC)是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术,与传统燃烧方式相比,避免了空气和燃料的直接接触,有利于高效捕集CO2。基于载氧体的甲烷化学链燃烧技术示意图如下。
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为:
①
②
(1)反应②的平衡常数表达式K=___________。
(2)氧的质量分数:载氧体I___________(填“>”“=”或“<”)载氧体II。
(3)往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气【氧气的物的量分数x(O2)为21%】,发生反应①平衡时x(O2)随反应温度T变化的曲线如图所示。时O2的平衡转化率___________(保留2位有效数字)。
(4)根据下图,x(O2)随温度升高而增大的原因是___________。反应温度必须控制在以下,原因是___________。
(5)载氧体掺杂改性,可加快化学链燃烧速率。使用不同掺杂的载氧体,反应②活化能如下表所示。
由表中数据判断:使用________(填“氧化铝”或“膨润土”)掺杂的载氧体反应较快;使用氧化铝或者膨润土掺杂的载氧体,单位时间内燃料反应器释放的热量分别为、,则a_______b(填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1)
(2)> (3)58%
(4) ①. 反应①为放热反应,温度升高平衡左移 ②. 温度高于1030℃时,x(O2)大于21%,载氧体无法载氧
(5) ①. 膨润土 ②. <
【解析】
【小问1详解】
化学平衡常数等于可逆反应达到平衡状态时各生成物浓度幕之乘积与各反应物浓度幕之积的比,当反应中有固体物质参加时,固体物质的“浓度”不变,作为常数,在平衡常数表达式中不书写,故反应②的化学平衡常数表达式K=;
【小问2详解】
由图可知:载氧体I在空气反应器中吸收空气中的O2,然后转移到燃料反应器中,再和CH4发生反应释放出CO2和H2O,得到载氧体I,所以氧的质量分数大小为:载氧体I>载氧体II;
【小问3详解】
根据题意,往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气发生反应①,且氧气的物质的量分数x(O2)为21%,设通入的空气的物质的量为a ml,氧气的消耗量为b ml,则起始时氧气的物质的量为0.21a ml,平衡时氧气的物质的量为(0.21a-b)ml,空气中其他气体的物质的量为0.79a ml,由图可知:985℃时,平衡时x(O2)=10%,即,整理得b=,则平衡转化率;
【小问4详解】
反应①为放热反应,升高温度,化学平衡逆向移动,导致平衡时O2的物质的量增大,则O2的物质的量分数x(O2)增大,空气中O2的物质的量分数x(O2)为21%,由图可知:当反应温度高于1030℃时,x(O2)大于21%,说明载氧体没有吸收空气中的O2,即无法载氧,所以反应温度必须控制在1030℃以下;
【小问5详解】
由表中数据可知:使用氧化铝掺杂的载氧体反应的活化能比使用膨润土掺杂的载氧体反应的活化能高,所以使用膨润土掺杂的载氧体反应较快,则单位时间内燃料反应器释放的热量就比较多,即a<b。
19. 的综合治理是当前重要的研究课题。
I.汽车尾气中的和在一定条件下可发生反应生成无毒的和。
已知:①
②的燃烧热
③ 。
(1)在三个容积均为的恒容密闭容器中,分别充入和,发生反应③。在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变),反应体系总压强随时间的变化如图所示。
①温度:___________(填“<”“=”或“>”)。
②的平衡转化率:I___________II(填“<”“=”或“>”)。
③反应速率:a点的___________b点的(填“<”“=”或“>”)。
④时的平衡常数___________(是以分压表示的平衡常数,分压总压物质的量分数)。
(2)恒压条件下将一定比例的、和的混合气体,分别以相同的流速通入装有催化剂的固定长度的管道中,发生反应 ,在不同的温度、不同氨氮比条件下,的去除率如图所示:
①为了提高点的NO去除率,应___________温度、___________氨氮比(填“调高”或“调低”)。
②在400℃时,氨氮比大于1,去除率下降,可能是发生副反应:___________(用化学方程式表达)。
II.是一种强温室气体,研究的分解反应对环境保护有重要意义。
(3)碘蒸气存在能大幅度提高的分解速率,反应历程为:
第一步快速平衡,平衡常数为
第二步 慢反应
第三步快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡,总反应速率等于决速步速率。实验表明,含碘时分解速率方程为(为速率常数)。
①___________(用含和的代数式表示)。
②下列表述正确的是___________(填序号)。
A.I是催化剂
B.磺蒸气的浓度大小不会影响的分解速率
C.第二步对总反应速率起决定作用
D.催化剂会降低反应的活化能,从而影响
【答案】(1) ①. > ②. < ③. > ④. 8.575kPa-1
(2) ①. 调低 ②. 调低 ③.
(3) ①. ②. C
【解析】
【小问1详解】
①同体积、同物质的量,压强与温度成正比,温度越高压强越大,所以温度:>。
② 正反应放热,升高温度平衡逆向移动,由于>,所以的平衡转化率:I
④时初始总压强为320kPa,所以NO、CO的分压强均为160kPa,设达到平衡时NO的压强减小xkPa,
160-x+160-x+0.5x+x=250,x=140;
平衡常数。
【小问2详解】
①根据图像,相同氨氮比时,400℃时NO除去率大;温度相等,氨氮比为1时NO除去率越大,为了提高点的NO去除率,应调低温度、降低氨氮比。
②在400℃时,氨氮比大于1,发生副反应使去除率下降;
【小问3详解】
①平衡常数为=,总反应速率等于决速步速率,所以=,。
②A.I是中间产物,故A错误;
B.磺蒸气的浓度越大,I的浓度越大,,所以磺蒸气的浓度影响的分解速率,故B错误;
C.慢反应决定正反应速率,第二步对总反应速率起决定作用,故C正确;
D.催化剂会降低反应的活化能,但不影响,故D错误;
选C。实验操作
现象
结论
A
用玻璃棒蘸取新制氯水涂在pH试纸上
pH试纸变红色
氯水显酸性
B
向酸性KMnO4和H2C2O4的混合溶液中
加入少量MnSO4(s)
气泡迅速增多
溶液很快褪色
MnSO4作催化剂
C
分别取5mL0.2ml/LNa2S2O3溶液和
10mL0.1ml/LNa2S2O3溶液于两支试管中
然后同时加入10mL0.1ml/LH2SO4溶液
产生等量浑浊
前者时间更短
增大Na2S2O3浓度
可以加快反应速率
D
对平衡体系2HIH2+I2(g)压缩容器
颜色加深
平衡正向移动
甲
乙
丙
丁
容器编号
温度/K
起始物质的量/ml
平衡物质的量/ml
Ⅰ
530
0.40
0.40
0
0
0.30
Ⅱ
530
0.80
0.80
0
0
Ⅲ
500
0
0
0.20
0.20
0.16
化学键
436
343
1076
465
413
载氧体掺杂物质
氧化铝
膨润土
活化能/
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