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【化学】山西省长治市长治县第二中学2018-2019学年高二上学期第二次月考(解析版) 试卷
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山西省长治市长治县第二中学2018-2019学年高二上学期第二次月考
【本试卷分为选择题和非选择题两部分,共100分。考试时间90分钟】
可能用到的相对原子质量:H—1 C—12 N—14 O—16 Mg—24 Ag—108
第Ⅰ卷 (选择题 共48分)
一、单项选择题(每小题3分,共48分)
1.已知Zn(s)+H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)+H2(g) ΔH<0;则下列叙述不正确的是( )
A. 该反应的ΔH值与反应物用量无关
B. 该反应的化学能可以转化为电能
C. 反应物的总能量高于生成物的总能量
D. 该反应中反应物的化学键断裂放出能量,生成物的化学键形成吸收能量
【答案】D
【解析】
试题分析:A、焓变与反应物的用量无关,只与始态和终态有关,故说法正确;B、该反应属于氧化还原反应,可以设计成原电池,实现化学能与电能的转化,故说法正确;C、该反应是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,故说法正确;D、断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量,故说法错误。
考点:考查化学反应中能量的变化等知识。
2. 下列有关电化学原理的说法错误的是( )
A. 氯化铝的熔点比氧化铝低,因此工业上最好采用电解熔融氯化铝来制备单质铝
B. 电镀时,通常把待镀的金属制品作阴极,把镀层金属作阳极
C. 对于冶炼像钠、钙、镁、铝等这样活泼的金属,电解法几乎是唯一可行的工业方法
D. 对大型船舶的外壳进行的“牺牲阳极的阴极保护法”,是应用了原电池原理
【答案】A
【解析】
试题分析:氯化铝属于共价化合物,在熔融的状态下不能电离出阴阳离子,不具有导电性,因此用电解法制备金属铝时不能用电解熔融氯化铝的方法来制备
考点:考查金属冶炼的相关知识点
3.已知温度T时水的离子积常数为KW,该温度下,将浓度为amol·L-1的一元酸HA与bmol·L-1的一元碱BOH等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是
A. a=b
B. 混合溶液的PH=7
C. 混合溶液中,c(H+)=mol.L-1
D. 混合溶液中c(H+)+c(B+)=c(OH-)+C(A-)
【答案】C
【解析】
没有给具体的温度和酸、碱的强弱,选项A错误;由于没有给具体的温度,PH=7,不一定是中性,选项B错误;判断溶液呈中性的依据只能是c(H+)=c(OH-),此时,选项C正确;根据电荷守恒,不论溶液是酸性、中性、还是碱性,都成立,选项D错误。
【考点定位】 电解质溶液、电离、电荷守恒、水的电离、溶液的酸碱性、PH
4.下列叙述中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 红棕色的NO2,加压后颜色先变深后变浅
B. 高压比常压有利于合成SO3的反应
C. 加入催化剂有利于氨的合成
D. 工业制取金属钾Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)选取适宜的温度,使K变成蒸气从反应混合物中分离出来
【答案】C
【解析】
A.二氧化氮与四氧化二氮之间存在化学平衡2 NO2N2O4,红棕色的NO2,加压后颜色先变深是因为加压后二氧化氮的浓度变大了,后来变浅说明化学平衡向生成四氧化二氮的方向移动了,A可以用平衡移动原理解释;B. 合成SO3的反应是气体分子数减小的反应,加压后可以使化学平衡向正反应方向移动,所以高压比常压有利于合成SO3的反应,B可以用平衡移动原理解释;C. 加入催化剂可以加快化学反应速率,所以有利于氨的合成,但是不可以用平衡移动原理解释;D. 工业制取金属钾,Na(l)+ KCl(l) NaCl(l)+ K(g),选取适宜的温度,使K成蒸气从反应混合物中分离出来,有利于化学平衡向生成钾的方向移动,D可以用平衡移动原理解释。本题选C。
5.一定温度下,在某密闭容器中发生反应:2A(g)B(g)+C(s) ΔH>0,若0~15 s内c(A)由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1,则下列说法正确的是( )
A. 0~15 s内用C表示的平均反应速率为v(C)=0.001 mol·L-1·s-1
B. 0~15 s内v(B)=0.002 mol·L-1·s-1
C. 升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢
D. 减小反应体系的体积,化学反应速率加快
【答案】D
【解析】
【详解】A、C的状态为固体,浓度为常数,不能表示化学反应速率,故A错误;
B、根据化学反应速率数学表达式,v(A)=(0.1-0.07)mol/L÷15s=0.002mol/(L·s),根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,v(B)=v(A)/2=0.002mol/(L·s)÷2=0.001mol/(L·s),故B错误;
C、升高温度,正逆反应速率都加快,故C错误;
D、减小反应体系的体积,压强增大,化学反应速率加快,故D正确,答案选D。
6.分析下列硫燃烧时的能量变化图,判断有关热化学方程式和说法正确的是( )
A. S(s,单斜)+O2(g)===SO2(g) ΔH=+297.16 kJ·mol-1
B. S(s,正交)===S(s,单斜) ΔH=-0.33 kJ·mol-1
C. S(s,正交)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.83 kJ·mol-1
D. 单斜硫的稳定性大于正交硫的稳定性
【答案】C
【解析】
【分析】
利用反应物总能量和生成物总能量高低进行判断,如果反应物总能量大于生成物总能量,此反应为放热反应,反之为吸热反应。
【详解】A、1molS(s,单斜)和1molO2(g)的总能量大于1molSO2(g)的总能量,此反应为放热反应,即△H<0,S(s,单斜)+O2(g)=SO2(g) △H=-297.16kJ·mol-1,故A错误;
B、根据图象,单斜硫的能量高于正交硫的总能量,正交硫转变为单斜硫,是吸热反应,即△H>0,△H=(297.16-296.83)kJ·mol-1=+0.33kJ·mol-1,故B错误;
C、根据A选项分析,S(s,正交)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296.83 kJ·mol-1,故C正确;
D、根据B选项分析,正交硫的能量比单斜硫低,正交硫比单斜硫稳定,故D错误,答案选C。
7.25 ℃时,在等体积的①pH=0的H2SO4溶液、②0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液、③pH=10的Na2S溶液、④pH=5的NH4NO3溶液中,发生电离的水的物质的量之比是
A. 1∶10∶1010∶109
B. 1∶5∶5×109∶5×108
C. 1∶20∶1010∶109
D. 1∶10∶104∶109
【答案】A
【解析】
【详解】设溶液的体积为1 L,则:
①pH=0的H2SO4中由硫酸电离出的[H+]=1.0 mol·L-1,25℃时,水的离子积常数是KW=1.0×10-14,则由水电离出的[OH-]=1.0×10-14 mol·L-1,故发生电离的水的物质的量为1.0×10-14 mol;
②由氢氧化钡电离出的[OH-]=0.1 mol·L-1,温度一定时,水的离子积是恒定的,则由水电离出的[H+]=1.0×10-13mol·L-1,故水电离的物质的量为1.0×10-13 mol;
③S2-发生水解,S2-+H2OHS-+OH-,盐类水解的本质就是水的电离平衡向右移动了,所以由水电离出的[OH-]=1.0×10-4 mol·L-1,则发生电离的水的物质的量为1.0×10-4 mol;
④铵根水解溶液显酸性,促进水的电离,由水电离出的[H+]=1.0×10-5 mol·L-1,则发生电离的水的物质的量为1.0×10-5 mol。
故①②③④中发生电离的水的物质的量之比为:1.0×10-14 mol∶1.0×10-13 mol∶1.0×10-4 mol∶1.0×10-5 mol=1∶10∶1010∶109,故A项正确。答案选A。
【点睛】明确水的电离以及影响因素、盐类水解的特点是解答的关键,另外需要注意溶液中的c(H+)和水电离出来的c(H+)是不同的,但任何时候由水电离出的H+和OH-总是相等的,答题时一定要分清楚。
8.用下列装置能达到预期目的的是( )
A. 甲图装置可用于电解精炼铝
B. 乙图装置可得到持续、稳定的电流
C. 丙图装置可达到保护钢闸门的目的
D. 丁图装置可达到保护钢闸门的目的
【答案】D
【解析】
试题分析:A、电解精炼铝可以让粗铝做阳极,纯铝做阴极,电解质不能使;氯化铝溶液,这样在阴极上会析出氢气,可以使熔融的氧化铝,错误,不选A;B、原电池可以产生电流,但不能提供稳定的电流,错误,不选B;C、丙图装置中,形成原电池,钢闸门是负极,易被腐蚀,不能达到保护闸门的目的,错误,不选C;D、丁图装置,形成电解池,钢闸门时阴极,不容易被腐蚀,可达到保护钢闸门的目的,正确,选D。
考点: 原电池和电解池的工作原理
9.1 L 1 mol·L-1的AgNO3溶液在以银为阳极,铁为阴极的电解槽中电解,当阴极增重2.16 g时,下列判断不正确的是( )
A. 溶液浓度仍为1 mol·L-1 B. 阳极上产生112 mL O2(标准状况)
C. 转移的电子数是1.204×1022 D. 反应中有0.02 mol金属被氧化
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查电镀,阳极反应式为Ag-e-=Ag+,阴极反应式为Ag++e-=Ag,电解质溶液浓度保持不变,然后根据电荷守恒进行分析即可。
【详解】A、根据电解原理,阳极反应式为Ag-e-=Ag+,阴极反应式为Ag++e-=Ag,电解质浓度保持不变,即仍为1mol·L-1,故A说法正确;
B、根据A选项分析,阳极上没有气体产生,故B说法错误;
C、阴极增重2.16g,即增加Ag的质量,转移电子物质的量为2.16g÷108g/mol=0.02mol,转移电子个数为1.204×1022,故C说法正确;
D、根据A选项分析,以及得失电子数目守恒,因此阳极上有0.02molAg被氧化,故D说法正确,答案选B。
10.某温下气体反应达到化学平衡,平衡常数K=c(A)·c2(B)/[c2(E)·c(F)],恒容时,若温度适当降低,F的浓度增加,下列说法正确的是( )
A. 增大c(A)、c(B),K增大
B. 降低温度,正反应速率增大
C. 该反应的焓变为负值
D. 该反应的化学方程式为2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)
【答案】D
【解析】
某温度下气体反应达到化学平衡,平衡常数K=,则该反应为2E(g)+F(g)⇌A(g)+2B(g),恒容时,若温度适当降低,F的浓度增加,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应。A.平衡常数只受温度影响,与浓度无关,温度不变,平衡常数不变,故A错误;B.降低温度,正、逆反应速率都降低,逆反应速率降低更多,平衡向正反应方向移动,故B错误;C.正反应为吸热反应,焓变为正值,故C错误;D.平衡常数K=,则该反应为2E(g)+F(g)⇌A(g)+2B(g),故D正确;故选D。
点睛:本题考查化学平衡常数、化学平衡影响因素等,根据平衡常数表达式书写反应是解题关键。
11. 液流电池是一种新的蓄电池,是利用正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池,具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。如图是一种锌溴液流电池,电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是
A. 充电时阳极的电极反应式:Zn-2e-Zn2+
B. 充电时电极a为外接电源的负极
C. 放电时Br-向右侧电极移动
D. 放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大
【答案】D
【解析】
试题分析:本题考查了蓄电池的工作原理。如图是一种锌溴液流电池,电解液为溴化锌的水溶液,所以该电池的负极为锌,溴为原电池的正极,充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反,所以充电时阳极的电极反应式为2Br--2e-Br2,选项A不正确。在充电时,原电池的正极连接电源的正极,是电解池的阳极,而原电池的负极连接电源的负极,所以充电时电极a为外接电源的正极,选项B不正确。放电时为原电池,在原电池中间隔着一个阳离子交换膜,所以Br-不能向右侧电极移动,选项C不正确。放电时左侧生成溴离子,右侧生成锌离子,所以放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大,选项D正确。
考点:可充电池充放电时原理分析
12.一定温度下的难溶电解质AmBn在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,其平衡常数表达式为:Ksp=cm(An+)·cn(Bm-),称为难溶电解质的溶度积。已知25 ℃时,以下五种物质的Ksp:
物质
AgCl
Ag2CrO4
AgBr
AgI
Ag2S
Ksp
2×10-10
2×10-12
5.4×10-13
8.3×10-17
6.3×10-50
颜色
白色
砖红色
淡黄色
黄色
黑色
现以0.1 mol·L-1的AgNO3溶液测定某溶液中c(Cl-),适宜作滴定指示剂的物质是( )
A. K2CrO4 B. KBr C. KI D. K2S
【答案】A
【解析】
【分析】
作本实验的指示剂,要求一:沉淀颜色不能与AgCl沉淀颜色一致,要求二,阴离子浓度相同时,消耗c(Ag+)要比c(Cl-)消耗c(Ag+)多;
【详解】假设c(Cl-)=0.1mol·L-1,滴加硝酸银溶液,达到饱和时,需要c(Ag+)=Ksp/c(Cl-)=2×10-9mol·L-1;
A、Ag2CrO4为砖红色,CrO42-浓度为0.1mol·L-1时,滴加硝酸银,需要达到饱和时,c(Ag+)=mol·L-1=×10-5.5mol·L-1>2×10-9mol·L-1,滴加AgNO3时,Ag+先与Cl-发生反应,后与CrO42-发生反应,K2CrO4可以作该反应的指示剂,故A符合题意;
B、Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),滴加硝酸银时,Ag+先与Br-发生反应,因此KBr不能作该反应的指示剂,故B不符合题意;
C、Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),滴加硝酸银时,Ag+先与I-发生反应,因此KI不能作该反应的指示剂,故C不符合题意;
D、Ag2S为黑色,c(S2-)为0.1mol·L-1,达到饱和时,需要c(Ag+)=mol·L-1<2×10-9mol·L-1,滴加硝酸银时,Ag+先与S2-发生反应,故K2S不能作该反应的指示剂,故D不符合题意,答案选A。
13.在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g)Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度C(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A. 该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B. T2 下,在 0〜t1时间内,v(Y)=b/t1 mol·L-1·min-1
C. M点的正反应速率v 正大于N点的逆反应速率v逆
D. M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小
【答案】C
【解析】
由图可得,温度为T1时先达到平衡,所以T1>T2,温度越高,平衡时X的物质的量浓度越大,说明升高温度平衡逆向移动,因为升高温度平衡向吸热反应移动,故逆反应为吸热反应,正反应为放热反应;A项、X的初始浓度相同,该反应进行到M点时X的转化率比进行到W点时偏低,由于正反应为放热反应,所以反应进行到M点放出的热量少,故A错误;B、T2下,在0~t1时间内,X的浓度变化为:c(X)=(a-b)mol•L-1,则Y的浓度变化为c(Y)=c(X)=(a-b)mol•L-1,所以v(Y)=mol·L-1·min-1,故B错误;C、由上分析T1>T2,温度越高反应速率越大,则M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆,故C正确;D、M点时再加入一定量X,达到的新平衡与原平衡相比,压强增大,增大压强促进平衡正向移动,所以X的转化率增大,故D错误。
14. 下列有关溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是
A. 某弱酸的酸式盐NaHA溶液中一定有:c(OH-)+2c(A2-)=c(H+)+c(H2A)
B. 0.1mol·L-1CH3COONa溶液与0.05mol·L-1盐酸等体积混合后的酸性溶液中:c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(Cl-)>c(H+)
C. 物质的量浓度相等的HCN溶液和NaCN溶液等体积混合后的溶液中:c(CN-)+2c(OH-)=2c(H+)+c(HCN)
D. 0.1mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液中:c(NH4+)+c(NH3·H2O)+c(Fe2+)=0.3mol·L-1
【答案】C
【解析】
试题分析:A.根据电荷守恒可得c(OH-) +c(HA-)+2c(A2-)=c(H+)+c(Na+),错误。B.0.1 mol·L-1CH3COONa溶液与0.05 mol·L-1盐酸等体积混合后发生反应CH3COONa+HCl=NaCl+CH3COOH。反应后是含CH3COONa、 NaCl、CH3COOH等物质的量混合溶液,因为溶液显酸性,则说明CH3COOH的电离大于CH3COO-水解。弱电解质的电离程度是很微弱的。所以c(Cl-) >c(H+),因此故该溶液中各离子浓度的大小关系为c(CH3COO-)> c(Cl-) > c(CH3COOH) >c(H+),错误。C.根据电荷守恒可得①c(Na+)+c(H+) =c(CN-) +c(OH-),根据物料守恒可得:②2c(Na+)= c(CN-)+c(HCN ) 。将①×2-②可得:c(CN-)+2c(OH-)=2c(H+)+c(HCN)。正确。D.0.1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2的溶液,根据物料守恒可得 c(NH4+)+c(NH3·H2O)+c(Fe2+)+c(Fe(OH)2)=0.3 mol·L-1.,错误。
考点:考查有关溶液中微粒的物质的量浓度关系正误判断的知识。
15.被称之为“软电池”的纸质电池,采用一个薄层纸片作为传导体,在其一边镀锌,而在其另一边镀二氧化锰,在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液,电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)。下列说法正确的是 ( )
A. 该电池的正极为锌
B. 该电池反应中二氧化锰起催化剂作用
C. 当0.1 mol Zn完全溶解时,流经电解液的电子个数为1.204×1023
D. 电池正极反应式为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-
【答案】D
【解析】
分析:从电池反应可知,锌失去电子被氧化,所以锌是负极,MnO2被还原,MnO2为正极。电子经外电路从负极流向正极,不经过电解质溶液。
详解: A. 从电池反应可知,锌失去电子被氧化,所以锌是负极,A不正确;
B. 由电池反应可知,MnO2被还原,MnO2为正极,B不正确;
C. 电子经外电路从负极流向正极,不经过电解质溶液,C不正确;
D. 电池正极上,MnO2被还原,其电极反应式为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-,D正确。
本题选D。
点睛:本题考查了原电池原理及其应用。在原电池中,有一个可以自发进行的氧化还原反应,还原剂在负极上发生氧化反应,氧化剂在正极上发生还原反应,电子从负极经外电路流向正极,内电路中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,电子不经过电解质溶液。
16.已知反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=Q kJ· mol-1;在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2,恒温恒容,测得平衡时CO的转化率如下表。下列说法正确的是( )
温度( ℃)
容器体积
CO转化率
平衡压强(p)
①
200
V1
50%
p1
②
200
V2
70%
p2
③
350
V3
50%
p2
A. 反应速率:③>①>②
B. 平衡时体系压强:p1∶p2=5∶4
C. 若容器体积V1>V3,则Q<0
D. 若实验②中CO和H2用量均加倍,则CO转化率<70%
【答案】C
【解析】
试题分析:A、①和②体积不知,压强不知,无法比较两者的速率,故A错误;B、两的体积不知,所以压强之比不定,不一定是5:4,故B错误;C、③和①CO转化率的转化率相同,若容器体积V1>V3,③到①平衡逆CO转化率减小,但降低温度使CO的转化率增加,所以正反应为放热反应,所以Q<O,故C正确;D、若实验②中CO和H2用量均加倍,相当于增大压强,平衡正向移动,则CO转化率大于70%,故D错误;故选C。
考点:考查了化学平衡的影响因素的相关知识。
第Ⅱ卷 (非选择题 共52分)
17.按要求回答以下问题:
Ⅰ.认真观察下列装置,回答下列问题:
(1)装置B中PbO2上发生的电极反应方程式为________。连接装置B、C的U形管中装填含有琼脂的KCl饱和溶液,其作用是______。
(2)装置A中总反应的离子方程式为___________________。
(3)若装置E的目的是在Cu材料上镀银,则X为_____,极板N的材料为_____。
(4)装置D中NaCl溶液的pH会__________。(填“增大”“减小”“不变”)
Ⅱ.为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2-。电池工作时正极反应式为____________。
Ⅲ.二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
(1)图中用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为____________。
(2)电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时,停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量___mol;请用方程式解释阴极区pH增大的原因:___________。
【答案】 (1). PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O (2). 使装置B、C中的溶液连成通路,平衡电荷 (3). Cu+2H+Cu2++H2↑ (4). AgNO3 (5). Ag (6). 增大 (7). O2+4e-=2O2- (8). Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+ (9). 0.01 (10). 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
【解析】
【分析】
根据原电池工作原理和电解原理进行分析。
【详解】I.(1)装置B和装置C构成的是原电池,PbO2为正极,电解反应式为PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,Pb为负极,电极反应式为Pb+SO42--2e-=PbSO4,盐桥的作用是使装置B和C构成闭合回路,平衡电荷;
(2)根据电解原理,Cu电极为阳极,Pt电极为阴极,阳极反应式为Cu-2e-=Cu2+,阴极反应式为2H++2e-=H2↑,因此装置A总反应为Cu+2H+Cu2++H2↑;
(3)根据电镀的原理,待镀金属作阴极,镀层金属作阳极,Cu材料上镀Ag,即Cu作阴极,Ag作阳极,AgNO3为电解质溶液,极板M为阴极,极板N为阳极,即X为AgNO3溶液,极板N为Ag;
(4)电解饱和食盐水的总反应是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,c(OH-)增大,溶液的pH增大;
II.根据题中信息,电解质在高温下传导O2-,因此正极反应式为O2+4e-=2O2-;
III.(1)阳极上产生ClO2,根据电解原理,Cl-在阳极上放电,即电极反应式为Cl-+2H2O-5e-=ClO2↑+4H+;
(2)根据电解原理,阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,产生H2的体积112mL,转移电子物质的量为112×10-3L÷22.4L/mol×2=0.01mol,因此通过阳离子的物质的量为0.01mol,根据阴极反应式,c(OH-)增大,pH增大。
18.盐溶液受盐的水解影响,导致性质具有一定的复杂性。
Ⅰ.在0.1mol·L-1的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液中存在如下平衡:
Cr2O72-+H2O2HCrO4-2CrO42-+2H+
(1) K2Cr2O7溶液呈___性。在强碱溶液中,铬元素的主要存在形式为______ (填离子符号)。向K2Cr2O7溶液中加入适量稀硫酸,溶液中c(Cr2O72-)/c(CrO42-)将______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)向K2Cr2O7溶液中加入AgNO3溶液,发生离子互换反应,生成砖红色沉淀且溶液pH减小,则生成的砖红色沉淀的化学式为___________。
Ⅱ.已知25 ℃时,0.1 mol·L-1醋酸溶液的pH约为3,向其中加入醋酸钠晶体,晶体溶解后,溶液的pH增大。对上述现象有两种不同的解释:
甲同学:醋酸钠水解呈碱性,增大了c(OH-),因而溶液的pH增大;
乙同学:醋酸钠溶于水电离出大量醋酸根离子,抑制了醋酸的电离,使c(H+)减小,因此溶液的pH增大。
(1)为了验证上述哪种解释正确,继续做如下实验:向0.1 mol·L-1的醋酸溶液中加入少量下列物质中的________(填写编号),然后测定溶液的pH。(已知25 ℃时CH3COONH4溶液呈中性)
A.固体CH3COOK B.固体CH3COONH4
C.气体NH3 D.固体NaHCO3
若____(填“甲”或“乙”)的解释正确,溶液的pH应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)常温下,将0.1 mol·L-1的醋酸和0.1 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,所得混合溶液的pH=8。写出该混合溶液中下列算式的精确结果(列式):
c(Na+)-c(CH3COO-)=____ mol·L-1。
【答案】 (1). 酸 (2). CrO42- (3). 增大 (4). Ag2CrO4 (5). B (6). 甲 (7). 不变 (8). 10-6-10-8
【解析】
【详解】I.(1)根据Cr2O72-+H2O2HCrO4-2CrO42-+2H+可知,K2Cr2O7的水溶液显酸性;在强碱溶液中,OH-消耗H+,促使平衡向正反应方向进行,铬元素主要存在形式为CrO42-;向K2Cr2O7溶液中加入适量稀硫酸,c(H+)增大,平衡逆向进行,n(Cr2O72-)增大,CrO42-的物质的量减小,即c(Cr2O72-)/c(CrO42-)增大;
(2)向K2Cr2O7溶液中加入硝酸银,pH降低,即c(H+)增大,说明加入硝酸银,平衡向正反应方向进行,即砖红色沉淀是Ag2CrO4;
II.(1)A、醋酸钠和醋酸钾都是强碱弱酸盐,因此加入醋酸钾无法判别哪位同学的说法正确;故A不符合题意;
B、CH3COONH4溶液显电中性,加入CH3COONH4后,如果c(H+)减小,pH增大,则乙同学说法正确,反之甲同学说法正确,故B符合题意;
C、NH3的水溶液显碱性,通入醋酸溶液发生中和反应,不能判断哪位学生说法正确,故C不符合题意;
D、醋酸的酸性强于碳酸,加入NaHCO3与醋酸发生反应,不能判断哪位学生的说法正确,故D不符合题意,答案选B;
如甲同学说法正确,则pH不变,如果乙同学说法正确,则pH增大;
(2)根据溶液呈电中性,则有c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),所以c(Na+)-c(CH3COO-)=c(OH-)-c(H+)=10-6-10-8。
【点睛】本题的易错点是K2Cr2O7溶液酸碱性的判断,容易认为该化合物是强碱弱酸盐,溶液显碱性,忽略了题目信息中所给的Cr2O72-+H2O2HCrO4-2CrO42-+2H+,K2Cr2O7溶液应显酸性。
19.雾霾天气严重影响人们的生活和健康。其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此改善能源结构、机动车限号等措施能有效减少PM2.5、SO2、NOx等污染。请回答下列问题:
(1)将一定量的某PM2.5样品用蒸馏水溶解制成待测试样(忽略OH-)。常温下测得该试样的组成及其浓度如下表:根据表中数据判断该试样的pH=___________。
离子
K+
Na+
NH4+
SO42-
NO3-
Cl-
浓度(mol·L-1)
4×10-6
6×10-6
2×10-5
4×10-5
3×10-5
2×10-5
(2)汽车尾气中NOx和CO的生成:
已知汽缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH>0。恒温,恒容密闭容器中,下列说法中,能说明该反应达到化学平衡状态的是____。
A.混合气体的密度不再变化 B.混合气体的压强不再变化
C.N2、O2、NO的物质的量之比为1∶1∶2 D.氧气的转化率不再变化
(3)为减少SO2的排放,可洗涤含SO2的烟气。下列可作为洗涤含SO2烟气的洗涤剂是 ___________。
A.NaHCO3饱和溶液 B.FeCl2饱和溶液 C.酸性CaCl2饱和溶液
(4)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO,温度超过775K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为___________________________________,在n(NO)/n(CO)=1的条件下,为更好的除去NOx物质,应控制的最佳温度在_____K左右。
(5)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质),一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1℃ 和T2℃时,测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表:
物质
温度℃
活性炭
NO
E
F
初始
3.000
0.100
0
0
T1
2.960
0.020
0.040
0.040
T2
2.975
0.050
0.025
0.025
①写出NO与活性炭反应的化学方程式____________________ (E,F均用化学式表示)。
②若T1”“<”或“=”)
③计算上述反应T1℃时的平衡常数K=__________________。
【答案】 (1). 4 (2). D (3). A (4). NO的分解为放热反应,升高温度不利于反应正向进行 (5). 870(850-900之间) (6). C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g) (7). < (8). 4
【解析】
【详解】(1)根据溶液呈电中性,有c(K+)+c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(NO3-)+c(Cl-),代入数值得出:c(H+)=10-4mol·L-1,即pH=4;
(2)A、组分都是气体,则气体质量不变,容器为恒容状态,因此密度不变,不能作为该反应达到平衡的标志,故A不符合题意;
B、反应前后气体系数之和相等,压强之比等于物质的量之比,因此压强不变,不能作为该反应达到平衡的标志,故B不符合题意;
C、因为没有起始物质的量,因此无法判断是否达到平衡,故C不符合题意;
D、氧气的转化率不变,说明反应达到平衡,故D符合题意,答案选D;
(3)A、亚硫酸的酸性强于碳酸,NaHCO3溶液能吸收SO2,故A正确;
B、FeCl2与SO2不发生反应,因此不能除去SO2,故B不符合题意;
C、酸性CaCl2饱和溶液不与SO2反应,因此不能除去SO2,故C不符合题意,答案为A;
(4)N2(g)+O2(g)2NO(g) △H>0,因此NO的分解为放热反应,升高温度,不利于反应正向进行;根据图象,870K时,NO的转化率几乎最大;
(5)①因为是处理污染,因此NO和活性炭反应,N元素转化成N2,C转化成CO2,即反应方程式为C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g);
②根据图中数据,升高温度时,NO的物质的量增多,CO2和N2的物质的量减小,反应向逆反应方向进行,根据勒夏特列原理,正反应方向为放热反应,即△H<0;
③C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)
起始: 0.1 0 0
变化: 0.08 0.04 0.04
平衡: 0.02 0.04 0.04 根据化学平衡常数的定义,K=,代入数值,K=4。
【点睛】本题难点是(1),解题时容易忽略溶液呈电中性,应根据电荷守恒进行计算。
【本试卷分为选择题和非选择题两部分,共100分。考试时间90分钟】
可能用到的相对原子质量:H—1 C—12 N—14 O—16 Mg—24 Ag—108
第Ⅰ卷 (选择题 共48分)
一、单项选择题(每小题3分,共48分)
1.已知Zn(s)+H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)+H2(g) ΔH<0;则下列叙述不正确的是( )
A. 该反应的ΔH值与反应物用量无关
B. 该反应的化学能可以转化为电能
C. 反应物的总能量高于生成物的总能量
D. 该反应中反应物的化学键断裂放出能量,生成物的化学键形成吸收能量
【答案】D
【解析】
试题分析:A、焓变与反应物的用量无关,只与始态和终态有关,故说法正确;B、该反应属于氧化还原反应,可以设计成原电池,实现化学能与电能的转化,故说法正确;C、该反应是放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,故说法正确;D、断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量,故说法错误。
考点:考查化学反应中能量的变化等知识。
2. 下列有关电化学原理的说法错误的是( )
A. 氯化铝的熔点比氧化铝低,因此工业上最好采用电解熔融氯化铝来制备单质铝
B. 电镀时,通常把待镀的金属制品作阴极,把镀层金属作阳极
C. 对于冶炼像钠、钙、镁、铝等这样活泼的金属,电解法几乎是唯一可行的工业方法
D. 对大型船舶的外壳进行的“牺牲阳极的阴极保护法”,是应用了原电池原理
【答案】A
【解析】
试题分析:氯化铝属于共价化合物,在熔融的状态下不能电离出阴阳离子,不具有导电性,因此用电解法制备金属铝时不能用电解熔融氯化铝的方法来制备
考点:考查金属冶炼的相关知识点
3.已知温度T时水的离子积常数为KW,该温度下,将浓度为amol·L-1的一元酸HA与bmol·L-1的一元碱BOH等体积混合,可判定该溶液呈中性的依据是
A. a=b
B. 混合溶液的PH=7
C. 混合溶液中,c(H+)=mol.L-1
D. 混合溶液中c(H+)+c(B+)=c(OH-)+C(A-)
【答案】C
【解析】
没有给具体的温度和酸、碱的强弱,选项A错误;由于没有给具体的温度,PH=7,不一定是中性,选项B错误;判断溶液呈中性的依据只能是c(H+)=c(OH-),此时,选项C正确;根据电荷守恒,不论溶液是酸性、中性、还是碱性,都成立,选项D错误。
【考点定位】 电解质溶液、电离、电荷守恒、水的电离、溶液的酸碱性、PH
4.下列叙述中,不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 红棕色的NO2,加压后颜色先变深后变浅
B. 高压比常压有利于合成SO3的反应
C. 加入催化剂有利于氨的合成
D. 工业制取金属钾Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)选取适宜的温度,使K变成蒸气从反应混合物中分离出来
【答案】C
【解析】
A.二氧化氮与四氧化二氮之间存在化学平衡2 NO2N2O4,红棕色的NO2,加压后颜色先变深是因为加压后二氧化氮的浓度变大了,后来变浅说明化学平衡向生成四氧化二氮的方向移动了,A可以用平衡移动原理解释;B. 合成SO3的反应是气体分子数减小的反应,加压后可以使化学平衡向正反应方向移动,所以高压比常压有利于合成SO3的反应,B可以用平衡移动原理解释;C. 加入催化剂可以加快化学反应速率,所以有利于氨的合成,但是不可以用平衡移动原理解释;D. 工业制取金属钾,Na(l)+ KCl(l) NaCl(l)+ K(g),选取适宜的温度,使K成蒸气从反应混合物中分离出来,有利于化学平衡向生成钾的方向移动,D可以用平衡移动原理解释。本题选C。
5.一定温度下,在某密闭容器中发生反应:2A(g)B(g)+C(s) ΔH>0,若0~15 s内c(A)由0.1 mol·L-1降到0.07 mol·L-1,则下列说法正确的是( )
A. 0~15 s内用C表示的平均反应速率为v(C)=0.001 mol·L-1·s-1
B. 0~15 s内v(B)=0.002 mol·L-1·s-1
C. 升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢
D. 减小反应体系的体积,化学反应速率加快
【答案】D
【解析】
【详解】A、C的状态为固体,浓度为常数,不能表示化学反应速率,故A错误;
B、根据化学反应速率数学表达式,v(A)=(0.1-0.07)mol/L÷15s=0.002mol/(L·s),根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,v(B)=v(A)/2=0.002mol/(L·s)÷2=0.001mol/(L·s),故B错误;
C、升高温度,正逆反应速率都加快,故C错误;
D、减小反应体系的体积,压强增大,化学反应速率加快,故D正确,答案选D。
6.分析下列硫燃烧时的能量变化图,判断有关热化学方程式和说法正确的是( )
A. S(s,单斜)+O2(g)===SO2(g) ΔH=+297.16 kJ·mol-1
B. S(s,正交)===S(s,单斜) ΔH=-0.33 kJ·mol-1
C. S(s,正交)+O2(g)===SO2(g) ΔH=-296.83 kJ·mol-1
D. 单斜硫的稳定性大于正交硫的稳定性
【答案】C
【解析】
【分析】
利用反应物总能量和生成物总能量高低进行判断,如果反应物总能量大于生成物总能量,此反应为放热反应,反之为吸热反应。
【详解】A、1molS(s,单斜)和1molO2(g)的总能量大于1molSO2(g)的总能量,此反应为放热反应,即△H<0,S(s,单斜)+O2(g)=SO2(g) △H=-297.16kJ·mol-1,故A错误;
B、根据图象,单斜硫的能量高于正交硫的总能量,正交硫转变为单斜硫,是吸热反应,即△H>0,△H=(297.16-296.83)kJ·mol-1=+0.33kJ·mol-1,故B错误;
C、根据A选项分析,S(s,正交)+O2(g)=SO2(g) ΔH=-296.83 kJ·mol-1,故C正确;
D、根据B选项分析,正交硫的能量比单斜硫低,正交硫比单斜硫稳定,故D错误,答案选C。
7.25 ℃时,在等体积的①pH=0的H2SO4溶液、②0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液、③pH=10的Na2S溶液、④pH=5的NH4NO3溶液中,发生电离的水的物质的量之比是
A. 1∶10∶1010∶109
B. 1∶5∶5×109∶5×108
C. 1∶20∶1010∶109
D. 1∶10∶104∶109
【答案】A
【解析】
【详解】设溶液的体积为1 L,则:
①pH=0的H2SO4中由硫酸电离出的[H+]=1.0 mol·L-1,25℃时,水的离子积常数是KW=1.0×10-14,则由水电离出的[OH-]=1.0×10-14 mol·L-1,故发生电离的水的物质的量为1.0×10-14 mol;
②由氢氧化钡电离出的[OH-]=0.1 mol·L-1,温度一定时,水的离子积是恒定的,则由水电离出的[H+]=1.0×10-13mol·L-1,故水电离的物质的量为1.0×10-13 mol;
③S2-发生水解,S2-+H2OHS-+OH-,盐类水解的本质就是水的电离平衡向右移动了,所以由水电离出的[OH-]=1.0×10-4 mol·L-1,则发生电离的水的物质的量为1.0×10-4 mol;
④铵根水解溶液显酸性,促进水的电离,由水电离出的[H+]=1.0×10-5 mol·L-1,则发生电离的水的物质的量为1.0×10-5 mol。
故①②③④中发生电离的水的物质的量之比为:1.0×10-14 mol∶1.0×10-13 mol∶1.0×10-4 mol∶1.0×10-5 mol=1∶10∶1010∶109,故A项正确。答案选A。
【点睛】明确水的电离以及影响因素、盐类水解的特点是解答的关键,另外需要注意溶液中的c(H+)和水电离出来的c(H+)是不同的,但任何时候由水电离出的H+和OH-总是相等的,答题时一定要分清楚。
8.用下列装置能达到预期目的的是( )
A. 甲图装置可用于电解精炼铝
B. 乙图装置可得到持续、稳定的电流
C. 丙图装置可达到保护钢闸门的目的
D. 丁图装置可达到保护钢闸门的目的
【答案】D
【解析】
试题分析:A、电解精炼铝可以让粗铝做阳极,纯铝做阴极,电解质不能使;氯化铝溶液,这样在阴极上会析出氢气,可以使熔融的氧化铝,错误,不选A;B、原电池可以产生电流,但不能提供稳定的电流,错误,不选B;C、丙图装置中,形成原电池,钢闸门是负极,易被腐蚀,不能达到保护闸门的目的,错误,不选C;D、丁图装置,形成电解池,钢闸门时阴极,不容易被腐蚀,可达到保护钢闸门的目的,正确,选D。
考点: 原电池和电解池的工作原理
9.1 L 1 mol·L-1的AgNO3溶液在以银为阳极,铁为阴极的电解槽中电解,当阴极增重2.16 g时,下列判断不正确的是( )
A. 溶液浓度仍为1 mol·L-1 B. 阳极上产生112 mL O2(标准状况)
C. 转移的电子数是1.204×1022 D. 反应中有0.02 mol金属被氧化
【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查电镀,阳极反应式为Ag-e-=Ag+,阴极反应式为Ag++e-=Ag,电解质溶液浓度保持不变,然后根据电荷守恒进行分析即可。
【详解】A、根据电解原理,阳极反应式为Ag-e-=Ag+,阴极反应式为Ag++e-=Ag,电解质浓度保持不变,即仍为1mol·L-1,故A说法正确;
B、根据A选项分析,阳极上没有气体产生,故B说法错误;
C、阴极增重2.16g,即增加Ag的质量,转移电子物质的量为2.16g÷108g/mol=0.02mol,转移电子个数为1.204×1022,故C说法正确;
D、根据A选项分析,以及得失电子数目守恒,因此阳极上有0.02molAg被氧化,故D说法正确,答案选B。
10.某温下气体反应达到化学平衡,平衡常数K=c(A)·c2(B)/[c2(E)·c(F)],恒容时,若温度适当降低,F的浓度增加,下列说法正确的是( )
A. 增大c(A)、c(B),K增大
B. 降低温度,正反应速率增大
C. 该反应的焓变为负值
D. 该反应的化学方程式为2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)
【答案】D
【解析】
某温度下气体反应达到化学平衡,平衡常数K=,则该反应为2E(g)+F(g)⇌A(g)+2B(g),恒容时,若温度适当降低,F的浓度增加,平衡向正反应方向移动,正反应为吸热反应。A.平衡常数只受温度影响,与浓度无关,温度不变,平衡常数不变,故A错误;B.降低温度,正、逆反应速率都降低,逆反应速率降低更多,平衡向正反应方向移动,故B错误;C.正反应为吸热反应,焓变为正值,故C错误;D.平衡常数K=,则该反应为2E(g)+F(g)⇌A(g)+2B(g),故D正确;故选D。
点睛:本题考查化学平衡常数、化学平衡影响因素等,根据平衡常数表达式书写反应是解题关键。
11. 液流电池是一种新的蓄电池,是利用正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池,具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。如图是一种锌溴液流电池,电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是
A. 充电时阳极的电极反应式:Zn-2e-Zn2+
B. 充电时电极a为外接电源的负极
C. 放电时Br-向右侧电极移动
D. 放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大
【答案】D
【解析】
试题分析:本题考查了蓄电池的工作原理。如图是一种锌溴液流电池,电解液为溴化锌的水溶液,所以该电池的负极为锌,溴为原电池的正极,充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反,所以充电时阳极的电极反应式为2Br--2e-Br2,选项A不正确。在充电时,原电池的正极连接电源的正极,是电解池的阳极,而原电池的负极连接电源的负极,所以充电时电极a为外接电源的正极,选项B不正确。放电时为原电池,在原电池中间隔着一个阳离子交换膜,所以Br-不能向右侧电极移动,选项C不正确。放电时左侧生成溴离子,右侧生成锌离子,所以放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大,选项D正确。
考点:可充电池充放电时原理分析
12.一定温度下的难溶电解质AmBn在水溶液中达到沉淀溶解平衡时,其平衡常数表达式为:Ksp=cm(An+)·cn(Bm-),称为难溶电解质的溶度积。已知25 ℃时,以下五种物质的Ksp:
物质
AgCl
Ag2CrO4
AgBr
AgI
Ag2S
Ksp
2×10-10
2×10-12
5.4×10-13
8.3×10-17
6.3×10-50
颜色
白色
砖红色
淡黄色
黄色
黑色
现以0.1 mol·L-1的AgNO3溶液测定某溶液中c(Cl-),适宜作滴定指示剂的物质是( )
A. K2CrO4 B. KBr C. KI D. K2S
【答案】A
【解析】
【分析】
作本实验的指示剂,要求一:沉淀颜色不能与AgCl沉淀颜色一致,要求二,阴离子浓度相同时,消耗c(Ag+)要比c(Cl-)消耗c(Ag+)多;
【详解】假设c(Cl-)=0.1mol·L-1,滴加硝酸银溶液,达到饱和时,需要c(Ag+)=Ksp/c(Cl-)=2×10-9mol·L-1;
A、Ag2CrO4为砖红色,CrO42-浓度为0.1mol·L-1时,滴加硝酸银,需要达到饱和时,c(Ag+)=mol·L-1=×10-5.5mol·L-1>2×10-9mol·L-1,滴加AgNO3时,Ag+先与Cl-发生反应,后与CrO42-发生反应,K2CrO4可以作该反应的指示剂,故A符合题意;
B、Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),滴加硝酸银时,Ag+先与Br-发生反应,因此KBr不能作该反应的指示剂,故B不符合题意;
C、Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),滴加硝酸银时,Ag+先与I-发生反应,因此KI不能作该反应的指示剂,故C不符合题意;
D、Ag2S为黑色,c(S2-)为0.1mol·L-1,达到饱和时,需要c(Ag+)=mol·L-1<2×10-9mol·L-1,滴加硝酸银时,Ag+先与S2-发生反应,故K2S不能作该反应的指示剂,故D不符合题意,答案选A。
13.在恒容密闭容器中通入X并发生反应:2X(g)Y(g),温度T1、T2下X的物质的量浓度C(X)随时间t变化的曲线如图所示,下列叙述正确的是( )
A. 该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B. T2 下,在 0〜t1时间内,v(Y)=b/t1 mol·L-1·min-1
C. M点的正反应速率v 正大于N点的逆反应速率v逆
D. M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率减小
【答案】C
【解析】
由图可得,温度为T1时先达到平衡,所以T1>T2,温度越高,平衡时X的物质的量浓度越大,说明升高温度平衡逆向移动,因为升高温度平衡向吸热反应移动,故逆反应为吸热反应,正反应为放热反应;A项、X的初始浓度相同,该反应进行到M点时X的转化率比进行到W点时偏低,由于正反应为放热反应,所以反应进行到M点放出的热量少,故A错误;B、T2下,在0~t1时间内,X的浓度变化为:c(X)=(a-b)mol•L-1,则Y的浓度变化为c(Y)=c(X)=(a-b)mol•L-1,所以v(Y)=mol·L-1·min-1,故B错误;C、由上分析T1>T2,温度越高反应速率越大,则M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆,故C正确;D、M点时再加入一定量X,达到的新平衡与原平衡相比,压强增大,增大压强促进平衡正向移动,所以X的转化率增大,故D错误。
14. 下列有关溶液中微粒的物质的量浓度关系正确的是
A. 某弱酸的酸式盐NaHA溶液中一定有:c(OH-)+2c(A2-)=c(H+)+c(H2A)
B. 0.1mol·L-1CH3COONa溶液与0.05mol·L-1盐酸等体积混合后的酸性溶液中:c(CH3COO-)>c(CH3COOH)>c(Cl-)>c(H+)
C. 物质的量浓度相等的HCN溶液和NaCN溶液等体积混合后的溶液中:c(CN-)+2c(OH-)=2c(H+)+c(HCN)
D. 0.1mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2溶液中:c(NH4+)+c(NH3·H2O)+c(Fe2+)=0.3mol·L-1
【答案】C
【解析】
试题分析:A.根据电荷守恒可得c(OH-) +c(HA-)+2c(A2-)=c(H+)+c(Na+),错误。B.0.1 mol·L-1CH3COONa溶液与0.05 mol·L-1盐酸等体积混合后发生反应CH3COONa+HCl=NaCl+CH3COOH。反应后是含CH3COONa、 NaCl、CH3COOH等物质的量混合溶液,因为溶液显酸性,则说明CH3COOH的电离大于CH3COO-水解。弱电解质的电离程度是很微弱的。所以c(Cl-) >c(H+),因此故该溶液中各离子浓度的大小关系为c(CH3COO-)> c(Cl-) > c(CH3COOH) >c(H+),错误。C.根据电荷守恒可得①c(Na+)+c(H+) =c(CN-) +c(OH-),根据物料守恒可得:②2c(Na+)= c(CN-)+c(HCN ) 。将①×2-②可得:c(CN-)+2c(OH-)=2c(H+)+c(HCN)。正确。D.0.1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2的溶液,根据物料守恒可得 c(NH4+)+c(NH3·H2O)+c(Fe2+)+c(Fe(OH)2)=0.3 mol·L-1.,错误。
考点:考查有关溶液中微粒的物质的量浓度关系正误判断的知识。
15.被称之为“软电池”的纸质电池,采用一个薄层纸片作为传导体,在其一边镀锌,而在其另一边镀二氧化锰,在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液,电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)。下列说法正确的是 ( )
A. 该电池的正极为锌
B. 该电池反应中二氧化锰起催化剂作用
C. 当0.1 mol Zn完全溶解时,流经电解液的电子个数为1.204×1023
D. 电池正极反应式为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-
【答案】D
【解析】
分析:从电池反应可知,锌失去电子被氧化,所以锌是负极,MnO2被还原,MnO2为正极。电子经外电路从负极流向正极,不经过电解质溶液。
详解: A. 从电池反应可知,锌失去电子被氧化,所以锌是负极,A不正确;
B. 由电池反应可知,MnO2被还原,MnO2为正极,B不正确;
C. 电子经外电路从负极流向正极,不经过电解质溶液,C不正确;
D. 电池正极上,MnO2被还原,其电极反应式为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-,D正确。
本题选D。
点睛:本题考查了原电池原理及其应用。在原电池中,有一个可以自发进行的氧化还原反应,还原剂在负极上发生氧化反应,氧化剂在正极上发生还原反应,电子从负极经外电路流向正极,内电路中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,电子不经过电解质溶液。
16.已知反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=Q kJ· mol-1;在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2,恒温恒容,测得平衡时CO的转化率如下表。下列说法正确的是( )
温度( ℃)
容器体积
CO转化率
平衡压强(p)
①
200
V1
50%
p1
②
200
V2
70%
p2
③
350
V3
50%
p2
A. 反应速率:③>①>②
B. 平衡时体系压强:p1∶p2=5∶4
C. 若容器体积V1>V3,则Q<0
D. 若实验②中CO和H2用量均加倍,则CO转化率<70%
【答案】C
【解析】
试题分析:A、①和②体积不知,压强不知,无法比较两者的速率,故A错误;B、两的体积不知,所以压强之比不定,不一定是5:4,故B错误;C、③和①CO转化率的转化率相同,若容器体积V1>V3,③到①平衡逆CO转化率减小,但降低温度使CO的转化率增加,所以正反应为放热反应,所以Q<O,故C正确;D、若实验②中CO和H2用量均加倍,相当于增大压强,平衡正向移动,则CO转化率大于70%,故D错误;故选C。
考点:考查了化学平衡的影响因素的相关知识。
第Ⅱ卷 (非选择题 共52分)
17.按要求回答以下问题:
Ⅰ.认真观察下列装置,回答下列问题:
(1)装置B中PbO2上发生的电极反应方程式为________。连接装置B、C的U形管中装填含有琼脂的KCl饱和溶液,其作用是______。
(2)装置A中总反应的离子方程式为___________________。
(3)若装置E的目的是在Cu材料上镀银,则X为_____,极板N的材料为_____。
(4)装置D中NaCl溶液的pH会__________。(填“增大”“减小”“不变”)
Ⅱ.为提高甲醇燃料的利用率,科学家发明了一种燃料电池,电池的一个电极通入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是掺入了Y2O3的ZrO2晶体,在高温下它能传导O2-。电池工作时正极反应式为____________。
Ⅲ.二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺。
(1)图中用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。则阳极产生ClO2的电极反应式为____________。
(2)电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况)时,停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量___mol;请用方程式解释阴极区pH增大的原因:___________。
【答案】 (1). PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O (2). 使装置B、C中的溶液连成通路,平衡电荷 (3). Cu+2H+Cu2++H2↑ (4). AgNO3 (5). Ag (6). 增大 (7). O2+4e-=2O2- (8). Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+ (9). 0.01 (10). 2H2O+2e-=H2↑+2OH-
【解析】
【分析】
根据原电池工作原理和电解原理进行分析。
【详解】I.(1)装置B和装置C构成的是原电池,PbO2为正极,电解反应式为PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,Pb为负极,电极反应式为Pb+SO42--2e-=PbSO4,盐桥的作用是使装置B和C构成闭合回路,平衡电荷;
(2)根据电解原理,Cu电极为阳极,Pt电极为阴极,阳极反应式为Cu-2e-=Cu2+,阴极反应式为2H++2e-=H2↑,因此装置A总反应为Cu+2H+Cu2++H2↑;
(3)根据电镀的原理,待镀金属作阴极,镀层金属作阳极,Cu材料上镀Ag,即Cu作阴极,Ag作阳极,AgNO3为电解质溶液,极板M为阴极,极板N为阳极,即X为AgNO3溶液,极板N为Ag;
(4)电解饱和食盐水的总反应是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,c(OH-)增大,溶液的pH增大;
II.根据题中信息,电解质在高温下传导O2-,因此正极反应式为O2+4e-=2O2-;
III.(1)阳极上产生ClO2,根据电解原理,Cl-在阳极上放电,即电极反应式为Cl-+2H2O-5e-=ClO2↑+4H+;
(2)根据电解原理,阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-,产生H2的体积112mL,转移电子物质的量为112×10-3L÷22.4L/mol×2=0.01mol,因此通过阳离子的物质的量为0.01mol,根据阴极反应式,c(OH-)增大,pH增大。
18.盐溶液受盐的水解影响,导致性质具有一定的复杂性。
Ⅰ.在0.1mol·L-1的重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液中存在如下平衡:
Cr2O72-+H2O2HCrO4-2CrO42-+2H+
(1) K2Cr2O7溶液呈___性。在强碱溶液中,铬元素的主要存在形式为______ (填离子符号)。向K2Cr2O7溶液中加入适量稀硫酸,溶液中c(Cr2O72-)/c(CrO42-)将______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)向K2Cr2O7溶液中加入AgNO3溶液,发生离子互换反应,生成砖红色沉淀且溶液pH减小,则生成的砖红色沉淀的化学式为___________。
Ⅱ.已知25 ℃时,0.1 mol·L-1醋酸溶液的pH约为3,向其中加入醋酸钠晶体,晶体溶解后,溶液的pH增大。对上述现象有两种不同的解释:
甲同学:醋酸钠水解呈碱性,增大了c(OH-),因而溶液的pH增大;
乙同学:醋酸钠溶于水电离出大量醋酸根离子,抑制了醋酸的电离,使c(H+)减小,因此溶液的pH增大。
(1)为了验证上述哪种解释正确,继续做如下实验:向0.1 mol·L-1的醋酸溶液中加入少量下列物质中的________(填写编号),然后测定溶液的pH。(已知25 ℃时CH3COONH4溶液呈中性)
A.固体CH3COOK B.固体CH3COONH4
C.气体NH3 D.固体NaHCO3
若____(填“甲”或“乙”)的解释正确,溶液的pH应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)常温下,将0.1 mol·L-1的醋酸和0.1 mol·L-1的NaOH溶液等体积混合,所得混合溶液的pH=8。写出该混合溶液中下列算式的精确结果(列式):
c(Na+)-c(CH3COO-)=____ mol·L-1。
【答案】 (1). 酸 (2). CrO42- (3). 增大 (4). Ag2CrO4 (5). B (6). 甲 (7). 不变 (8). 10-6-10-8
【解析】
【详解】I.(1)根据Cr2O72-+H2O2HCrO4-2CrO42-+2H+可知,K2Cr2O7的水溶液显酸性;在强碱溶液中,OH-消耗H+,促使平衡向正反应方向进行,铬元素主要存在形式为CrO42-;向K2Cr2O7溶液中加入适量稀硫酸,c(H+)增大,平衡逆向进行,n(Cr2O72-)增大,CrO42-的物质的量减小,即c(Cr2O72-)/c(CrO42-)增大;
(2)向K2Cr2O7溶液中加入硝酸银,pH降低,即c(H+)增大,说明加入硝酸银,平衡向正反应方向进行,即砖红色沉淀是Ag2CrO4;
II.(1)A、醋酸钠和醋酸钾都是强碱弱酸盐,因此加入醋酸钾无法判别哪位同学的说法正确;故A不符合题意;
B、CH3COONH4溶液显电中性,加入CH3COONH4后,如果c(H+)减小,pH增大,则乙同学说法正确,反之甲同学说法正确,故B符合题意;
C、NH3的水溶液显碱性,通入醋酸溶液发生中和反应,不能判断哪位学生说法正确,故C不符合题意;
D、醋酸的酸性强于碳酸,加入NaHCO3与醋酸发生反应,不能判断哪位学生的说法正确,故D不符合题意,答案选B;
如甲同学说法正确,则pH不变,如果乙同学说法正确,则pH增大;
(2)根据溶液呈电中性,则有c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),所以c(Na+)-c(CH3COO-)=c(OH-)-c(H+)=10-6-10-8。
【点睛】本题的易错点是K2Cr2O7溶液酸碱性的判断,容易认为该化合物是强碱弱酸盐,溶液显碱性,忽略了题目信息中所给的Cr2O72-+H2O2HCrO4-2CrO42-+2H+,K2Cr2O7溶液应显酸性。
19.雾霾天气严重影响人们的生活和健康。其中首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5,其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此改善能源结构、机动车限号等措施能有效减少PM2.5、SO2、NOx等污染。请回答下列问题:
(1)将一定量的某PM2.5样品用蒸馏水溶解制成待测试样(忽略OH-)。常温下测得该试样的组成及其浓度如下表:根据表中数据判断该试样的pH=___________。
离子
K+
Na+
NH4+
SO42-
NO3-
Cl-
浓度(mol·L-1)
4×10-6
6×10-6
2×10-5
4×10-5
3×10-5
2×10-5
(2)汽车尾气中NOx和CO的生成:
已知汽缸中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH>0。恒温,恒容密闭容器中,下列说法中,能说明该反应达到化学平衡状态的是____。
A.混合气体的密度不再变化 B.混合气体的压强不再变化
C.N2、O2、NO的物质的量之比为1∶1∶2 D.氧气的转化率不再变化
(3)为减少SO2的排放,可洗涤含SO2的烟气。下列可作为洗涤含SO2烟气的洗涤剂是 ___________。
A.NaHCO3饱和溶液 B.FeCl2饱和溶液 C.酸性CaCl2饱和溶液
(4)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放,这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究性小组在实验室以Ag-ZSM-5为催化剂,测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO,温度超过775K,发现NO的分解率降低,其可能的原因为___________________________________,在n(NO)/n(CO)=1的条件下,为更好的除去NOx物质,应控制的最佳温度在_____K左右。
(5)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质),一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1℃ 和T2℃时,测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表:
物质
温度℃
活性炭
NO
E
F
初始
3.000
0.100
0
0
T1
2.960
0.020
0.040
0.040
T2
2.975
0.050
0.025
0.025
①写出NO与活性炭反应的化学方程式____________________ (E,F均用化学式表示)。
②若T1
③计算上述反应T1℃时的平衡常数K=__________________。
【答案】 (1). 4 (2). D (3). A (4). NO的分解为放热反应,升高温度不利于反应正向进行 (5). 870(850-900之间) (6). C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g) (7). < (8). 4
【解析】
【详解】(1)根据溶液呈电中性,有c(K+)+c(Na+)+c(NH4+)+c(H+)=2c(SO42-)+c(NO3-)+c(Cl-),代入数值得出:c(H+)=10-4mol·L-1,即pH=4;
(2)A、组分都是气体,则气体质量不变,容器为恒容状态,因此密度不变,不能作为该反应达到平衡的标志,故A不符合题意;
B、反应前后气体系数之和相等,压强之比等于物质的量之比,因此压强不变,不能作为该反应达到平衡的标志,故B不符合题意;
C、因为没有起始物质的量,因此无法判断是否达到平衡,故C不符合题意;
D、氧气的转化率不变,说明反应达到平衡,故D符合题意,答案选D;
(3)A、亚硫酸的酸性强于碳酸,NaHCO3溶液能吸收SO2,故A正确;
B、FeCl2与SO2不发生反应,因此不能除去SO2,故B不符合题意;
C、酸性CaCl2饱和溶液不与SO2反应,因此不能除去SO2,故C不符合题意,答案为A;
(4)N2(g)+O2(g)2NO(g) △H>0,因此NO的分解为放热反应,升高温度,不利于反应正向进行;根据图象,870K时,NO的转化率几乎最大;
(5)①因为是处理污染,因此NO和活性炭反应,N元素转化成N2,C转化成CO2,即反应方程式为C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g);
②根据图中数据,升高温度时,NO的物质的量增多,CO2和N2的物质的量减小,反应向逆反应方向进行,根据勒夏特列原理,正反应方向为放热反应,即△H<0;
③C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)
起始: 0.1 0 0
变化: 0.08 0.04 0.04
平衡: 0.02 0.04 0.04 根据化学平衡常数的定义,K=,代入数值,K=4。
【点睛】本题难点是(1),解题时容易忽略溶液呈电中性,应根据电荷守恒进行计算。
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