湖南省长沙市长郡中学2022-2023学年高二上学期期末考试化学试题(含答案解析)
展开时量:75分钟 满分:100分
可能用到的相对原子质量:
一、选择题(本题包括10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1. 下列关于我国最新科技成果的化学解读错误的是
A. AB. BC. CD. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.天然气和沼气的主要成分都是甲烷,天然气属于化石燃料,用完之后不能再生,是不可再生能源;沼气是利用植物秸秆发酵生成的,沼气是可再生资源,故A错误;
B.纳米Cu2O表面改性控制CO2电化学还原增大了反应面积,反应速率加快,可得出其他条件相同时,接触面积越大,反应速率越快,故B正确;
C.催化剂的作用是能降低反应的活化能,提高活化分子的百分数,故C正确;
D.锂电池或二次电池都能将化学能转化成电能,属于清洁能源,故D正确;
故答案为A。
2. 下列说法正确的是
A. 在100℃时,约为6的纯水呈酸性
B. 常温下,将盐酸稀释至,所得溶液的约为9
C. 常温下,当水电离出的为时,此溶液的可能为2或12
D. 常温下,将的盐酸和醋酸各分别稀释至,所得醋酸的略大
【答案】C
【解析】
【详解】A.在100℃时,纯水电离产生的c(H+)=1×10-6ml/L,所以pH约为6,但由于纯水中c(H+)=c(OH-),因此此时纯水仍为中性,而不是显酸性,故A错误;
B.将1×10-6ml/L盐酸稀释1000mL,HCl电离产生的c(H+)=1×10-9ml/L,此时溶液中水电离产生的H+不能忽略,溶液仍然显酸性,因此所得溶液的pH不可能为9,故B错误;
C.常温下,水电离出c(H+)为1×10-12ml/L<1×10-7ml/L,水电离受到了抑制作用,可能是加入了酸,也可能是加入了碱,若加入酸,此溶液的pH为2;若加入碱,则该溶液的pH为12,故C正确;
D.HCl是强酸,完全电离,将pH=2的盐酸,c(H+)=10-2ml/L,将1mL稀释至100mL,此时溶液中c(H+)=10-4ml/L,溶液pH=4;醋酸是弱酸,在溶液中存在电离平衡,主要以电解质分子存在,pH=2时,c(CH3COOH)>c(H+)=10-4ml/L,当将该溶液1mL稀释至100mL,假设醋酸电离平衡不移动,此时溶液中c(H+)=10-4ml/L;稀释时使醋酸的电离平衡正向移动,导致溶液中c(H+)>10-4ml/L,使溶液的pH<4,可见所得醋酸的pH略小,故D错误;
故选C。
3. 为了除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,可在加热搅拌的条件下加入一种试剂,过滤后,再向滤液中加入适量的盐酸,这种试剂是
A. NaOHB. Na2CO3C. NH3•H2OD. MgCO3
【答案】D
【解析】
【详解】A.加入NaOH,与氢离子反应,可起到调节溶液pH的作用,但同时引入新的杂质钠离子和生成氢氧化镁的沉淀, A错误;
B.加入Na2CO3,与氢离子反应,可起到调节溶液pH的作用,但引入新的杂质钠离子, B错误;
C.加入氨水混入氯化铵杂质,且生成氢氧化镁沉淀,C错误;
D.加入MgCO3,与氢离子反应,可起到调节溶液pH的作用,促进铁离子的水解生成氢氧化铁沉淀而除去,且不引入新的杂质, D正确;
故选D。
4. 生活因化学更美好,以下生活用途和化学原理都正确的是
A. AB. BC. CD. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.电热水器内胆连接一个镁棒,形成原电池,其中Mg棒作负极失电子,从而对正极的热水器内胆(多为不锈钢或铜制)起到了保护作用,这种保护方法为:牺牲阳极的阴极保护法,故A正确;
B.Na2O2与呼吸出的CO2反应生成碳酸钠和氧气,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,故B错误;
C.明矾溶于水可生成具有吸附性的氢氧化铝胶体,可以净水但不能消毒,故C错误;
D.铁粉作食品的抗氧化剂,生石灰作食品的干燥剂,故D错误;
选A。
5. 下列推论不正确的是
A. ⇌为放热反应,则的能量一定高于的能量
B. C(s,石墨)=C(s,金刚石) ,则石墨比金刚石稳定
C. 葡萄糖的燃烧热是,则
D. 时, ,则碳的燃烧热为110.5KJ/ml
【答案】AD
【解析】
【详解】A.该反应为放热反应,只能说明2 ml SO2与1 ml O2总能量高于2 ml SO3能量,但不能说明SO2能量一定高于SO3能量,A错误;
B.石墨到金刚石为吸热反应,说明金刚石能量高于石墨,故石墨更稳定,B正确;
C.由题意知,1 ml 葡萄糖完全燃烧生成CO2和H2O(l)放热2800 kJ,则05 ml 葡萄糖完全燃烧生成CO2和H2O(l)放热1400 kJ,C正确;
D.碳的燃烧热指1 ml 碳完全燃烧生成CO2时放出的热量,所给热化学方程式不是生成CO2,故不能确定碳的燃烧热,D错误;
故答案选AD。
6. 常温条件下,向V1mL浓度均为c ml·L-1的弱酸HA和HCl混合溶液中逐滴加入0.1ml·L-1弱碱BOH,溶液的导电能力随BOH溶液加入量的变化如图所示(忽略溶液混合时的体积变化)。下列说法错误的是
A c = 0.1 ml·L-1
B. b点溶液中c(B+) +c( BOH) =c(A-) +c( HA)
C. 若c点溶液中c(BOH) >2c(HA),则BA溶液显碱性
D. 滴加BOH溶液过程中,水的电离程度先增大后减小
【答案】C
【解析】
【分析】向V1mL浓度均为c ml·L-1的弱酸HA和HCl混合溶液中逐滴加入0.1ml·L-1弱碱BOH,BOH先与强酸反应后与弱酸反应。
【详解】A.根据图示b点HCl和0.1ml·L-1弱碱BOH恰好完全反应,则c = 0.1 ml·L-1,故A正确;
B.n(HA)=n(HCl),b点HCl和0.1ml·L-1弱碱BOH恰好完全反应,n(BOH)=n(HCl);根据物料守,b点溶液中c(B+) +c( BOH) =c(A-) +c( HA),故B正确;
C.c点溶液中溶质为BCl、BA,若c(BOH) >2c(HA),说明B水解程度大于A离子水解,则BA溶液显酸性,故C错误;
D.滴加BOH溶液过程中,开始时BOH中和酸电离出的氢离子,水的电离程度增大;碱过量后,碱电离出的氢氧根离子抑制水的电离,所以水的电离程度又减小,故D正确;
选C。
7. 常温下,用0.1 ml·L-1的CH3COOH溶液滴定20 mL 0.1 ml·L-1的NaOH溶液,当滴加V mL CH3COOH溶液时,混合溶液的pH=7。已知CH3COOH的电离平衡常数为Ka,忽略混合时溶液体积的变化,下列关系式正确的是( )
A. Ka=B. V=C. Ka=D. Ka=
【答案】A
【解析】
【详解】常温下,用0.1 ml·L-1的CH3COOH溶液滴定20 mL 0.1 ml·L-1的NaOH溶液,当滴加V mL CH3COOH溶液时,混合溶液的pH=7。则c(OH-) = c(H+) =1×10-7 ml·L-1,c(Na+) =c(CH3COO-) =,因此CH3COOH的电离平衡常数为,故A正确。
综上所述,答案为A。
8. 下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用、……表示,单位为)。关于元素R的下列判断中,错误的是
A. R元素基态原子的电子排布式为
B. R元素位于元素周期表中第IIA族
C. R元素的最高正化合价为价
D. R元素第一电离能高于同周期相邻元素
【答案】A
【解析】
【详解】A.从表中原子的第一至第四电离能可以看出,元素的第一、第二电离能都较小,第三电离能剧增,可失去2个电子,最高化合价为+2价,即最外层应有2个电子,应为第IIA族元素,R元素可能是Mg或Be,故A错误;
B.最外层应有2个电子,所以R元素位于元素周期表中第ⅡA族,故B正确;
C.最外层应有2个电子,所以R的最高正价为+2价,故C正确;
D.同周期第ⅡA族核外电子排布式为ns2,达稳定结构,所以R元素第一电离能大于同周期相邻元素,故D正确;
故选A。
9. 下列说法中,错误的是
A. 氧原子有两个未成对电子,因而能形成2个共价键
B. 氧原子可以形成H2O、H2O2,也可能形成H3O
C. 已知 H2O2的分子结构是,在H2O2中只有σ键没有π键
D. 已知 N2的分子结构是NN,在N2中有1个σ键和2个π键
【答案】B
【解析】
【详解】A.氧原子有两个未成对电子,其余4个电子形成2对,还缺少两个电子达到8电子稳定结构,因而能形成2个共价键,A正确;
B.根据共价键的饱和性可知,氧原子最多形成2个共价键,所以不存在H3O分子,B错误;
C.根据H2O2的分子结构可知,其分子中均为单键,没有双键或三键,即在H2O2中只有σ键没有π键,C正确;
D.N2的分子结构是NN,形成氮氮三键,三键中有1个σ键和2个π键,D正确;
综上所述答案为B。
10. 美国化学家鲍林教授具有独特的化学想象力:只要给他物质的分子式,他就能大体上想象出这种物质的分子结构模型.多核离子所带电荷可以认为是中心原子得失电子所致,根据VSEPR模型,下列离子中所有原子都在同一平面上的一组是( )
A. NO和NHB. H3O+和ClO
C. NO和COD. PO和SO
【答案】C
【解析】
【分析】离子中所有原子都在同一平面上,则离子的空间构型为直线形、V形或平面三角形,根据中心原子的价层电子对数判断分子的空间构型,价层电子对=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对,据此分析。
【详解】A.NO2-中心原子的价层电子对数=2+(5+1-2×2)×=3,含有一个孤电子对,空间构型为V形,NH4+中心原子的价层电子对数=4+(5-1-4×1)×=4,没有孤电子对,空间构型为正四面体,故A不符合题意;
B.H3O+中心原子的价层电子对数=3+(6-1-3×1)×=4,含有一个孤电子对,空间构型为三角锥形,ClO3-中心原子的价层电子对数=3+(7+1-3×2)×=4,含有一个孤电子对,空间构型为三角锥形,故B不符合题意;
C.NO3-中心原子的价层电子对数=3+(5+1-3×2)×=3,没有孤电子对,空间构型为平面三角形,CO32-中心原子的价层电子对数=3+(4+2-2×3)×=3,没有孤电子对,空间构型为平面三角形,故C符合题意;
D.PO43-中心原子的价层电子对数=4+(5+3-4×2)×=4,没有孤电子对,空间构型为正四面体,SO42-中心原子的价层电子对数=4+(6+2-4×2)×=4,没有孤电子对,空间构型为正四面体,故D不符合题意;
答案为C。
二、选择题(本题包括4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有一个或两个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11. 变色硅胶干燥剂含有,根据颜色可判断干燥剂是否已经失效。已知呈粉红色,呈蓝色,为无色。现将溶于水,加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,存在以下平衡: ,将该溶液分为三份做实验,溶液的颜色变化如下:
以下结论或解释正确的是
A. 由实验①可知:
B. 由实验②可推知加水稀释,浓度商Q<K,平衡逆向移动
C. 由实验③可知:络合能力比络合能力弱
D. 变色硅胶干燥剂含有主要起干燥作用
【答案】A
【解析】
【详解】A.由实验①可知,将试管置于冰水浴中,溶液呈粉红色,说明温度降低平衡向逆向移动,逆向放热,正向吸热,△H >0,故A正确;
B.由实验②可知,加水稀释时,溶液均呈粉红色,平衡逆向移动,Q > K,故B错误;
C.由实验③可知加,少量ZnCl2固体,溶液呈粉红色,说明平衡向逆向移动,氯离子浓度减小,Zn2+络合Cl-能力比C2+络合Cl-能力强,故C错误;
D.根据题意可知,的作用是:根据颜色可判断干燥剂是否已经失效,故D错误;
故选A。
12. 已知:(HF)2(g)2HF(g) >0,平衡体系的总质量m(总)与总物质的量n(总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A. 温度:T1<T2
B. 平衡常数:K(a)=K(b)<K(c)
C. 反应速率:υ(b)>υ(a)
D. 当时,
【答案】CD
【解析】
【分析】
【详解】A.由图象可知,b、c两个点的压强相同,T2温度下c点对应的平均摩尔质量大于T1温度下b点对应的平均摩尔质量,即T1到T2,平衡向逆反应方向移动,该反应的正反应为吸热反应,降低温度,平衡向逆反应方向移动,T2<T1,故A错误;
B.由于温度T2<T1,该反应的正反应为吸热反应,温度越高,平衡常数K越大,所以平衡常数,故B错误;
C.b点对应的温度T2和压强大于a点对应的温度T2和压强,温度越高、压强越大,反应速率越快,所以反应速率υ(b)>υ(a),故C正确;
D.当,即平均相对分子质量为30时,设HF物质的量为xml,的物质的量为yml,,,即,故D正确。
综上所述,答案为CD。
13. 常温下将溶液滴加到己二酸溶液中,混合溶液的与离子浓度变化的关系如图所示。下列叙述错误的是
或
A. 的数量级为
B. 曲线N表示与的变化关系
C. 溶液中
D. 当混合溶液呈中性时,
【答案】D
【解析】
【分析】己二酸为二元弱酸,在溶液中分步电离,以一级电离为主,电离常数Ka1(H2X)=>Ka2(H2X)= ,当溶液中氢离子浓度相同时,>,则由图可知,曲线N表示pH与的变化关系,曲线M表示pH与lg的变化关系。
【详解】A.由分析可知,曲线M表示pH与lg的变化关系,当lg=0时,溶液的pH约为5.4,电离常数Ka2(H2X)= c(H+) =10—5.4,数量级为,故A正确;
B.由分析可知,曲线N表示pH与lg的变化关系,故B正确;
C.由图可知,当lg=0时,溶液的pH约为5.4,电离常数Ka2(H2X)= c(H+) =1.0×10—5.4,当=0时,溶液的pH约为4.4,电离常数Ka1(H2X)= c(H+) =1.0×10—4.4,则NaHX的水解常数Kh=≈=1.0×10—9.6<Ka2(H2X)≈1.0×10—5.4,NaHX在溶液中的水解程度小于电离程度,溶液呈酸性,溶液中c(H+)>c(OH-),故C正确;
D.由图可知,当溶液pH=7时,lg>0,则溶液中c(X2-)>c(HX-),故D错误;
故选D。
14. 利用电渗析法再生钠碱循环脱硫中的吸收液,并获取高浓度的,工作原理如图所示。已知双极膜在电流作用下可将水解离,膜两侧分别得到和。下列说法正确的是
A. 双极膜右侧得到的是
B. 再生吸收液从M室流出
C. 相同条件下,阳极生成气体,电路中通过电子
D. N室中、分别与发生反应可得高浓度
【答案】AC
【解析】
【分析】根据图1钠碱循环脱硫示意可知,Na2SO3吸收SO2得到NaHSO3溶液从pH>8变成pH<6,则图2中要再生吸收液,NaHSO3需要转化为Na2SO3;M室亚硫酸根和亚硫酸氢根与H+结合生成高浓度SO2;N室NaHSO3与OH-生成Na2SO3。
【详解】A.在电解池中,阳离子向阴极方向迁移,阴离子向阳极方向迁移,因此,双极膜右侧得到的是H+,左侧得到OH−,A正确;
B.据分析可知,N室的亚硫酸氢根离子与其右侧迁移进来的氢氧根离子发生反应生成亚硫酸根离子,从而实现再生,因此,再生吸收液从N室流出,B错误;
C.阳极发生的电极反应是2H2O-4e-=O2↑+4H+,生成1mlO2转移4ml电子,C正确;
D.据分析,M室中、分别与双极膜解离出的H+发生反应,得高浓度SO2,D错误;
综上所述,本题选AC。
三、非选择题(本题包括4小题,共54分)
15. 短周期主族元素X、Y、Z、R、W的原子序数逐渐增大,X原子的P轨道半充满,且X、Y、Z同周期,Y与R的价电子数相同。
(1)在化合物中中心原子的VSEPR模型为_______,Y与的离子半径由小到大的顺序为_______。
(2)基态X原子的价层电子排布式为_______,X的一种氢化物是一种火箭燃料的成分,分子中X原子轨道的杂化类型是_______。
(3)R、W两元素电负性较强的是(写元素符号)_______;写出证明这一结论的一个实验事实(用化学方程式表示):_______。
(4)W的含氧酸有多种,写出其中两种的分子式:_______。
【答案】(1) ①. 四面体形 ②.
(2) ①. ②.
(3) ①. ②.
(4)、、、中的任意两种
【解析】
【分析】短周期主族元素X、Y、Z、R、W的原子序数逐渐增大,X原子的p轨道半充满,应当为nP3,Y和R价电子数相同,说明Y和R是同主族,且X、Y、乙同周期,即X、Y、Z为第二周期,则X为N元素,Y为O元素,Z为F元素,R为S元素,则W为Cl元素,以此解题。
【小问1详解】
Y为O元素,Z为F元素,OF2分子中O原子的电子对数为:,其VSEPR模型为四面体形;核外电子数相同的微粒,质子数越多半径越小,故O与Na的离子半径由小到大的顺序为;
【小问2详解】
由分析可知X为N元素,为7号元素,则其价层电子排布式为,其氢化物中的中心原子的价层电子对数为4,则其杂化类型是;
【小问3详解】
R为S元素,W为Cl元素,同周期元素电负性从左到右逐渐增大,故电负性较强的是Cl电负性越强,非金属性越强,氧化性越强,氯气能把S给置换出来,例如;
【小问4详解】
W为Cl元素,其化合价有+1价、+3价、+5价和+7价等,故其含氧酸有HClO、HClO2、HClO3、HClO4等。
16. 现有一瓶市售白醋,化学课外兴趣小组欲用酸碱滴定法测定其含酸量(设其中的酸均为乙酸)。请你参与他们的实验并回答有关问题:选择酚酞作指示剂,用标准溶液测定白醋中醋酸的浓度,以检测白醋是否符合国家标准。测定过程如图所示:
已知:国家标准规定酿造白醋中醋酸含量不得低于。
(1)①滴定达到终点时的现象是滴入半滴标准溶液后_______。
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:
已知实验所用标准溶液的浓度为,根据上述滴定结果可知该白醋_______(填“符合”或“不符合”国家标准。
③下列操作中,可能使所测白醋中醋酸的浓度数值偏低的是_______(填标号)。
A.碱式滴定管未用标准溶液润洗就直接注入标准溶液
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.滴定过程中摇动锥形瓶时有液滴溅出
D.读取溶液体积时,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
④该市售白醋的标签上还注明其中含有苯甲酸钠,如要知道在通常状况下醋酸与苯甲酸钠会不会发生离子互换反应,则需要明确的是_______(填标号)。
a.在通常状况下,相同物质的量浓度的醋酸溶液、苯甲酸钠溶液的
b.在通常状况下,相同物质的量浓度的醋酸溶液、苯甲酸溶液的
c.在通常状况下,醋酸、苯甲酸钠的溶解度
(2)若用溶液分别滴定体积均为、浓度均为的盐酸和醋酸溶液,得到滴定过程中随加入溶液体积而变化的两条滴定曲线如图所示。
①滴定醋酸的曲线是_______(填“I”或“Ⅱ”)。
②和的关系:_______ (填“>”“=”或“<”)。
(3)在分析化学中,测定含氯的中性溶液中的含量,以作指示剂,用溶液滴定。滴定终点的现象是有砖红色沉淀生成,当溶液中恰好完全沉淀(浓度为)时,此时溶液中_______。已知:,[(砖红色)]。
【答案】(1) ①. 溶液由无色恰好变为浅红色,且在半分钟内不褪色 ②. 符合 ③. CD ④. b
(2) ①. I ②. <
(3)
【解析】
【分析】碱性滴定管洗净后用待装氢氧化钠溶液润洗2~3次、装入氢氧化钠溶液,使尖嘴部分充满液体,并排气泡,调液面到零或零刻度以下,等液面稳定后读数并记录;准确移取25.00毫升白醋稀释液于锥形瓶中,滴加两滴指示剂,在锥形瓶下垫一张白纸,通过碱式滴定管向醋酸溶液中逐滴滴加氢氧化钠溶液、并不摇动锥形瓶,等锥形瓶中溶液的颜色从无色变成浅红色、30秒内不褪色时停止滴定、待液面稳定后读取滴定管液面的读数并记录,复2-3次实验;实验过程中操作不规范会引起误差,以此解题。
【小问1详解】
①滴定结束时溶液由无色变为浅红色,则NaOH滴定食醋的终点为:当滴入最后半滴NaOH溶液时,溶液由无色恰好变为浅红色,且在半分钟内不褪色;起始读数为0.00mL,终点读数为26.10mL,NaOH溶液的体积为26.10mL,,故原酿造食醋中醋酸含量为,故答案为:符合;
③A.碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗就直接注入标准NaOH溶液,使标准液的浓度偏小,导致消耗NaOH溶液的体积偏大,则滴定结果偏高,故A错误;
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,但醋酸的物质的量不变,对测定结果无影响,故B错误;
C.滴定过程中振荡时有液滴溅出,使待测液中溶质的物质的量偏小,导致消耗NaOH溶液的体积偏小,则滴定结果偏低,故C正确;
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,使消耗NaOH溶液的体积读数偏小,则滴定结果偏低,故D正确;
E.碱式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失,使消耗NaOH溶液的体积读数偏大,则滴定结果偏高,故E错误;
故答案为:CD;
④该市售白醋的标签上还注明其中含有苯甲酸钠,如要知道在通常状况下醋酸与苯甲酸钠会不会发生离子互换反应,必须知道醋酸与苯甲酸的酸性强弱:
a.在通常状况下,相同物质的量浓度的醋酸溶液、苯甲酸钠溶液的pH,醋酸溶液的pH小于7,苯甲酸钠溶液pH一定大于7,无法判断醋酸与苯甲酸的酸性强弱,故a错误;
b.在通常状况下,相同物质的量浓度的醋酸溶液、苯甲酸溶液的pH,都是一元酸, 溶液的pH越小,溶液中氢离子浓度越大,酸性越强,能够判断二者酸性强弱,故b正确;
c.在通常状况下,醋酸、苯甲酸钠的溶解度,溶解度大小与溶液的酸碱性没有必然关系,故c错误;
故答案为:b;
【小问2详解】
①醋酸是弱电解质而部分电离,则0.1ml/L醋酸溶液的pH>1,根据图知,开始时pH>1的为醋酸,即滴定醋酸的曲线是Ⅰ;
②HCl是强电解质,NaCl是强酸强碱盐,Ⅱ中pH=7时溶液中溶质为NaCl,酸碱浓度相等,则酸碱恰好完全反应时酸碱体积相等,Ⅰ表示醋酸滴定曲线、Ⅱ表示盐酸滴定曲线,醋酸溶液中滴加NaOH溶液时,醋酸钠溶液呈碱性,要使混合溶液呈中性,则醋酸应该稍微过量,醋酸溶液中pH=7时酸体积大于碱,所以;
【小问3详解】
饱和AgCl溶液中,饱和Ag2CrO4溶液中 ,c(Ag+)越小,先生成沉淀,所以先生成沉淀为AgCl;当溶液中Cl−恰好完全沉淀(浓度等于1.0×10−5ml⋅L−1)时,此时溶液中。
17. 工业合成尿素以和为原料,在合成塔中存在如图转化:
(1)液相中,合成尿素总反应的热化学反应方程式为_______。
(2)一定条件下,的平衡转化率与温度、初始氨碳比、水碳比的关系如图2和图3所示,回答下列问题:
下列说法不正确的是_______(填标号)。
A. 图2两曲线中
B. 增大氨碳比有利于提高尿素产率,过量氨气能与水蒸气作用促进第二步反应正移
C. 图3曲线,增大水碳比有利于尿素生成
D. 实际工业生产时,可选用初始条件为氨碳比和水碳比
(3)氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。合成氨工业中: ,其化学平衡常数K与温度t的关系如表:
完成下列填空:
①试比较、的大小,_______(填写“>”“=”或“<”)。
②将和投到一个温度恒定、体积恒定的容器中进行上述反应,一段时间后可判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是_______(填标号)。
A.
B.混合气体的密度不再改变
C.混合气体的平均相对分子质量不再改变
③某合成氨速率方程为,其中k为速率常数,根据表中数据,_______。
在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为_______(填标号)。
A.有利于平衡正向移动 B.提高正反应速率 C.防止催化剂中毒
【答案】(1) (2)C
(3) ①. > ②. AC ③. ④. A
【解析】
【分析】从合成图中可以看出,气相先转化为液相,液相中的氨气和二氧化碳发生反应生成,而后又反应生成水和尿素。
【小问1详解】
根据图1中的信息,液态和反应合成尿素的总反应方程式为: ;
【小问2详解】
A. 图2中,浓度越大,的转化率越大,曲线中,A正确;
B. 增大氨碳比,第一步反应正向移动,尿素浓度增大,第二步反应平衡也正向移动,有利于提高尿素产率,过量氨气能与水蒸气作用促进第二步反应正移,B正确;
C. 两条曲线的转化率,水越多,转化率越低,季初始时水碳比增大水碳比更小,增大水碳比,平衡逆向移动,不利于尿素生成,C错误;
D. 实际工业生产中,为了提高尿素的产率,应增大氨碳比,减小水碳比,即初始条件为氨碳比为和水碳比为,D正确;
故选C。
【小问3详解】
①反应 为放热反应,温度越高,越小,所以;
②将和投到一个温度恒定、体积恒定的容器中进行上述反应,一段时间后可判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是:
A. 反应速率之比等于化学计量数之比,当正反应速率等于逆反应速率,所以当,反应达平衡状态,A正确;
B.根据 ,m不变,V不变,混合气体的密度不变,不能判断平衡状态,B错误;
C.根据 ,m不变,n变化,混合气体的平均相对分子质量发生改变,当混合气体的平均相对分子质量不变时,反应达平衡装态,C正确;
故选AC。
③根据表中的数据和速率方程,列方程计算可得;在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为有利于平衡正向移动。
18. 氨水和均可用于脱除烟气中。
(1)以氨水作为吸收剂吸收。25℃时,氨水中、的物质的量分数随的分布如图所示。
①氨水与反应生成的离子方程式为_______。
②曲线Y表示的微粒是_______(填化学式)。
③25℃时,氨水的电离常数_______。
(2)查阅资料获得25℃时部分弱电解质的电离平衡常数数据:
①溶液的水解平衡常数_______。
②现有25℃时等浓度的5种溶液:
A. B. C. D. E.
这5种溶液中浓度由大到小的顺序排列是:_______(填字母)。
(3)可对烟气中、进行协同脱除。
①电解溶液制备气体的装置如图2所示。通过阳离子交换膜向阴极室迁移,电解时阴极的电极反应为_______。
②保持其他条件不变,调节烟气中初始浓度,将烟气按一定流速通入反应器与反应,测得、氧化率随初始浓度的变化如图3所示。氧化率始终低于氧化率的原因可能是_______。
【答案】(1) ①. ②. ③. 或
(2) ①. ②. E>A>C>B>D
(3) ①. ②. 氧化的反应速率小于氧化的反应速率
【解析】
【小问1详解】
①氨水与反应生成的离子方程式为。
②pH越大,一水合氨的物质的量分数越大,故曲线Y表示的微粒是。
③25℃时,选择图形中的两条曲线的交点,根据氨水的电离方程式 分析,氨水的电离常数 ,因为当铵根离子和一水合氨物质的量分数相等时,pH为9.25,则氢氧根离子浓度为10-4.75ml/L,则或。
【小问2详解】
①溶液的水解平衡常数 。
②根据电离平衡常数分析,电离平衡常数越大,其酸性越强,水解程度越弱,对铵根离子的水解的促进作用越小。硫酸氢铵中氢离子存在抑制氨根离子水解,故其铵根离子浓度最大。碳酸氢根离子水解程度大于电离程度,其水解促进铵根离子水解,根据酸越弱,酸根离子对铵根离子水解促进程度越大,则铵根离子浓度越小分析,这5种溶液中浓度由大到小的顺序排列是:E>A>C>B>D。
【小问3详解】
①电解时阴极是得到电子,故电极反应为。
②二氧化氯氧化二氧化氯和一氧化氮,氧化率始终低于氧化率的原因可能是氧化的反应速率小于氧化的反应速率。科技成果
化学解读
A
首次发现烷基型产甲烷的古菌,原油有望高效转化成天然气
天然气、沼气、坑气主要成分都是CH4,它们都是不可再生能源
B
纳米Cu2O表面改性控制CO2电化学还原制备C2H4和合成气
其他条件相同时,接触面积越大,反应速率越快
C
利用催化剂Ni2Al3实现原生生物质大分子高选择性转化成CH4
催化剂能降低反应的活化能,提高活化分子的百分数
D
锂电池或二次电池的研究引领全球清洁能源
锂电池能将化学能转化成电能
选项
生活用途
化学原理
A
电热水器内胆连接镁棒防止腐蚀
牺牲阳极的阴极保护法
B
过氧化钠用作呼吸面具或潜水艇中的供氧剂
过氧化钠具有氧化性
C
明矾可用作净水剂和消毒剂
铝离子水解生成氢氧化铝胶体
D
铁粉和生石灰常用作袋装食品的抗氧化剂
能够吸收氧气防止食品腐坏
……
R
740
1500
7700
10500
……
装置
序号
操作
现象
①
将试管置于冰水浴中
溶液均呈粉红色
②
加水稀释
③
加少量固体
t/℃
200
300
400
K
0.5
实验
1
m
n
p
q
2
n
p
3
m
n
4
m
P
化学式
电离平衡常数
0.13
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