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…………○…………内…………○…………装…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………第=page22页,总=sectionpages22页第=page11页,总=sectionpages11页2024年人教版选择性必修1化学下册月考试卷453考试试卷考试范围:全部知识点;考试时间:120分钟学校:______姓名:______班级:______考号:______总分栏题号一二三四五总分得分评卷人得分一、选择题(共5题,共10分)1、常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是A.pH=1的溶液中:Fe2+、Na+、B.水电离出的c(H+)=10-12mol/L的溶液中:Ca2+、K+、Cl-、C.能使甲基橙变红的溶液中:NH4+、Al3+、Cl-D.c(Fe3+)=0.1mol/L的溶液中:K+、ClO-、SCN-2、温度为T时,向2L的密闭容器中充入一定量的A和B,发生反应:A(g)+B(g)C(s)+xD(g)△H>0;容器中A;B、D的物质的量浓度随时间的变化如图所示,下列说法正确的是。
A.反应在前10min的平均反应速率v(D)=0.15mol⋅L-1⋅min-1B.该反应的平衡常数表达式K=C.若平衡时保持温度不变,压缩容器体积平衡向逆反应方向移动D.反应至15min时,改变的条件是降低温度3、某温度下,在一恒容密闭容器中进行如下反应:CaC2O4(s)CaO(s)+CO2(g)+CO(g);下列情况一定能说明反应已达到平衡的是。
①容器内压强不随时间而变化。
②单位时间内,消耗1molCO2同时生成1molCO
③气体的密度不随时间而变化。
④混合气体的平均摩尔质量不随时间而变化。
⑤该反应的焓变不随时间而变化A.①④⑤B.①②③C.②③⑤D.①②④4、某温度下;在2L恒容密闭容器中,X;Y、Z三种气态物质的物质的量变化曲线如图所示,下列有关说法中错误的是。
A.若在3min后,升高温度,平衡一定移动B.反应开始至2min,平均反应速率:C.该反应的化学方程式:D.与表示该化学反应速率相等5、在容积为500mL的恒温恒容密闭容器中发生反应CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g);反应过程中的部分数据如表所示:
下列说法正确的是A.0~2min用H2O表示的平均反应速率为0.70mol·L-1·min-1B.当CO2与H2的反应速率v(CO2):v(H2)=1:4时,反应达到化学平衡状态C.容器内气体的密度不再变化时,反应达到化学平衡状态D.相同条件下起始投料改为1molCH4和2molH2O,达到平衡状态所需时间少于4min评卷人得分二、填空题(共7题,共14分)6、(1)如图表示某反应的能量变化关系,则此反应为____(填“吸热”或“放热”)反应,其中ΔH=____(用含有a、b的关系式表示)。
(2)曾用CuCl2作催化剂,在450℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气,反应的化学方程式为____。使用催化剂对反应焓变有无影响_____。
(3)NaBH4(s)与反应生成和在25℃,101kPa下,已知每消耗放热该反应的热化学方程式是_____。
(4)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、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CO的化学键为):。化学键H-HC-OH-OC-H4363431076465413
计算_______已知则_______7、某研究性学习小组将下列装置如图连接;C;D、E、F、X、Y都是石墨电极。当将电源接通后,向乙中滴入酚酞试液,发现在F极附近溶液显红色。按要求回答下列问题:
(1)电极F的名称是______,电源B极的名称是______。
(2)甲装置中D电极的电极反应式是________________。
(3)乙装置中电解反应的总化学方程式_______________________。
(4)欲使丙装置发生:2Ag+2HCl=2AgCl+H2↑反应,则G电极的材料应是____(填化学式)
(5)丁装置中装有Fe(OH)3胶体,一段时间后胶体颜色变深的电极是:__________(填字母)8、被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染;无噪音、高效率的特点。如图1为氢氧燃料电池的结构示意图;电解质溶液为KOH溶液,电极材料为疏松多孔的石墨棒。当氧气和氢气分别连续不断地从正、负两极通入燃料电池时,便可在闭合回路中不断地产生电流。
回答下列问题:
图1中通过负载的电子流动方向为________填“向左”或“向右”
写出氢氧燃料电池工作时的电极反应式:正极:________,负极:________。
以该燃料电池为电源进行实验;如图2所示,B为电解槽,c;d为铁电极,B中装有一定浓度的NaOH溶液,闭合K,c电极周围逐渐析出白色沉淀。
极是电池的________填“正极”或“负极”c电极的电极反应式为________。
若c、d为石墨电极,B中装有和的混合溶液,其中的物质的量浓度为的物质的量浓度为闭合K,c电极收集到标准状况下的一种气体甲。在收集气体甲的过程中电解明显分为两个阶段,请写出相应的电解总化学方程式:第一阶段:________;第二阶段:________;d电板理论上收集到的气体体积是________标准状况下9、如图所示,某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和电解CuSO4溶液;其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答相关问题:
(1)通入氧气的电极为___(填“正极”或“负极”),负极的电极反应式为___。
(2)铁电极为___(填“阳极”或“阴极”),石墨电极(C)的电极反应式为___。
(3)乙装置中电解的总反应的离子方程式为___。
(4)若在标准状况下,有1.12L氧气参加反应,丙装置中阴极增重的质量为___。10、某研究小组同学用活性炭还原处理氮氧化物,向恒容密闭容器中加入足量C与发生反应,在不同实验条件下,平衡时与温度T的关系如图所示:
(1)结合图中数据,判断该反应的___________0(填“>”或“<”),理由是___________。
(2)K、L、M、N四点对应的平衡常数分别为判断其大小关系_____。
使用氢能源可以减少汽车尾气中氮氧化合物的排放。利用甲醇与水蒸气反应可以制备氢气:该反应过程中的能量变化如图:
(3)___________0(填“>”“=”或“<”),途径(I)的活化能___________。
(4)途径(I)变为途径(II):改变的条件是___________,反应热___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)下列有关活化分子的说法正确的是___________。A.增大反应物浓度可以提高活化分子百分数B.增大体系的压强一定能提高活化分子百分数C.使用合适的催化剂可以增大活化分子的能量D.升高温度能提高活化分子百分数11、恒温恒容下,将2molA气体和1molB气体通入体积为2L的密闭容器中发生反应:2A(g)+B(g)=xC(g)+2D(s),2min达平衡,测得平衡时A的物质的量为1.2mol,C的浓度为0.6mol·L-1。
(1)从开始反应至达到平衡状态,生成B的平均反应速率为________。
(2)x=________。
(3)A的转化率与B的转化率之比为________。
(4)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是________。
A.D的质量不再变化。
B.压强不再变化。
C.气体密度不再变化。
D.气体的平均相对分子质量不再变化。
E.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
(5)请结合(4)总结化学平衡状态的判断依据有哪些:_____________(至少写出2条)。12、在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g),在一定温度进行如下反应:A(g)2B(g)+C(g)+D(s)△H=+85.1kJ·mol-1。容器内气体总压强(P)与起始压强P0的比值随反应时间(t)数据见下表:。时间t/h01248162025P/P01.001.501.802.202.302.382.402.40
回答下列问题:
(1)该平衡常数的表达式为_____________。
(2)下列能提高A的转化率的是________。
A.升高温度B.体系中通入A气体C.将D的浓度减小
D.通入稀有气体He;使体系压强增大到原来的5倍。
E.若体系中的C为HCl;其它物质均难溶于水,滴入少许水。
(3)前2小时C的反应速率是___________mol.L-1
(4)平衡时A的转化率___________C的体积分数_________(均保留两位有效数字).h评卷人得分三、判断题(共7题,共14分)13、任何水溶液中均存在H+和OH-,且水电离出的c(H+)和c(OH-)相等。(______________)A.正确B.错误14、生活中用电解食盐水的方法制取消毒液,运用了盐类的水解原理。(_______)A.正确B.错误15、用湿润的试纸测定盐酸和醋酸溶液的醋酸溶液的误差更大。(____)A.正确B.错误16、Na2CO3溶液加水稀释,促进水的电离,溶液的碱性增强。(_______)A.正确B.错误17、酸式盐溶液可能呈酸性,也可能呈碱性。(_______)A.正确B.错误18、100℃时Kw=1.0×10-12mol2·L-2,0.01mol·L-1盐酸的pH=2,0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=10。(______________)A.正确B.错误19、某温度下,纯水中的c(H+)=2×10-7mol·L-1,则c(OH-)=()A.正确B.错误评卷人得分四、有机推断题(共4题,共28分)20、碘番酸是一种口服造影剂;用于胆部X-射线检查。其合成路线如下:
已知:R1COOH+R2COOH+H2O
(1)A可发生银镜反应;A分子含有的官能团是___________。
(2)B无支链;B的名称为___________。B的一种同分异构体,其核磁共振氢谱只有一组峰,结构简式是___________。
(3)E为芳香族化合物;E→F的化学方程式是___________。
(4)G中含有乙基;G的结构简式是___________。
(5)碘番酸分子中的碘位于苯环上不相邻的碳原子上。碘番酸的相对分了质量为571;J的相对分了质量为193。碘番酸的结构简式是___________。
(6)口服造影剂中碘番酸含量可用滴定分析法测定;步骤如下。
第一步2称取amg口服造影剂,加入Zn粉、NaOH溶液,加热回流,将碘番酸中的碘完全转化为I-;冷却;洗涤、过滤,收集滤液。
第二步:调节滤液pH,用bmol·L-1AgNO3溶液滴定至终点,消耗AgNO3溶液的体积为cmL。已知口服造影剂中不含其它含碘物质。计算口服造影剂中碘番酸的质量分数___________。:21、X;Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的短周期主族元素;X与Y位于不同周期,X与W位于同一主族;原子最外层电子数之比N(Y):N(Q)=3:4;Z的原子序数等于Y、W、Q三种元素原子的最外层电子数之和。请回答下列问题:
(1)Y元素在周期表中的位置是______________;QX4的电子式为_____________。
(2)一种名为“PowerTrekk”的新型充电器是以化合物W2Q和X2Z为原料设计的,这两种化合物相遇会反应生成W2QZ3和气体X2,利用气体X2组成原电池提供能量。
①写出W2Q和X2Z反应的化学方程式:______________。
②以稀硫酸为电解质溶液,向两极分别通入气体X2和Z2可形成原电池,其中通入气体X2的一极是_______(填“正极”或“负极”)。
③若外电路有3mol电子转移,则理论上需要W2Q的质量为_________。22、已知A;B、C、E的焰色反应均为黄色;其中B常作食品的膨化剂,A与C按任意比例混合,溶于足量的水中,得到的溶质也只含有一种,并有无色、无味的气体D放出。X为一种黑色固体单质,X也有多种同素异形体,其氧化物之一参与大气循环,为温室气体,G为冶炼铁的原料,G溶于盐酸中得到两种盐。A~H之间有如下的转化关系(部分物质未写出):
(1)写出物质的化学式:A______________;F______________。
(2)物质C的电子式为______________。
(3)写出G与稀硝酸反应的离子方程式:____________________________。
(4)已知D→G转化过程中,转移4mol电子时释放出akJ热量,写出该反应的热化学方程式:____________________________。
(5)科学家用物质X的一种同素异形体为电极,在酸性介质中用N2、H2为原料,采用电解原理制得NH3,写出电解池阴极的电极反应方程式:____________________。23、甲;乙、丙是都含有同一种元素的不同物质;转化关系如下图:
(1)若甲是CO2。
①常用于泡沫灭火器的是_______(填“乙”或“丙”;下同)。
②浓度均为0.01mol·L-1的乙溶液和丙溶液中,水的电离程度较大的是_________。
(2)若甲是Al。
①Al的原子结构示意图为__________。
②当n(Al)︰n(NaOH)︰n(H2SO4)=1︰1︰2时,丙的化学式是_________。
(3)若甲是Cl2。
①甲转化为乙的离子方程式是____________。
②已知:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(l)+2CO(g)△H=-81kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g)△H=-221kJ·mol-1
写出TiO2和Cl2反应生成TiCl4和O2的热化学方程式:_________。
③常温下,将amol·L-1乙溶液和0.01mol·L-1H2SO4溶液等体积混合生成丙,溶液呈中性,则丙的电离平衡常数Ka=___________(用含a的代数式表示)。评卷人得分五、原理综合题(共4题,共24分)24、1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法;从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。图1是哈伯法的流程图,图2是反应历程。
(1)写出合成的热化学方程式_______。已知该反应的J⋅mol⋅K计算常温下:_______kJ⋅mol但实际上该反应常温下很难发生,请从分子结构角度解释原因_______。
(2)步骤③采用的催化剂是_______,使用催化剂后_______(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),_______。
(3)图1中为提高原料转化率而采取的措施是_______(选填编号)。A.①②③B.②④⑤C.①③⑤D.②③④(4)500℃、20MPa时,将和置于一容积为2L的密闭容器中发生反应。反应过程中和物质的量变化如图所示;回答下列问题:
①反应开始到第10min,的平均反应速率为_______mol-1⋅L-1⋅min-1。
②反应进行到10min至20min时改变的条件可能是_______。
a.缩小容器体积b.升温c.使用了催化剂d.加入了
③在25min改变条件后,平衡_______(填“正”或“逆”)向移动,达到新平衡后的体积分数比原平衡_______(填“大”或“小”)。25、CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。回答下列问题。
(1)CH4超干重整CO2的催化转化如图所示:
①关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是________(填序号)。
a.实现了含碳物质与含氢物质的分离。
b.可表示为CO2+H2===H2O(g)+CO
c.CO未参与反应。
d.Fe3O4;CaO为催化剂;降低了反应的ΔH
②其他条件不变,在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下,反应CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)进行相同时间后,CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。a点所代表的状态________(填“是”或“不是”)平衡状态;b点CH4的转化率高于c点,原因是____________________________________________________________。
(2)在一刚性密闭容器中,CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa,加入Ni/α-Al2O3催化剂并加热至1123K使其发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。
①研究表明CO的生成速率v(CO)=1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)mol·g-1·s-1,某时刻测得p(CO)=20kPa,则p(CO2)=________kPa,v(CO)=________mol·g-1·s-1。
②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍,则该反应的平衡常数的计算式为Kp=________(kPa)2。(用各物质的分压代替物质的量浓度计算)26、人类生活;工业生产往往产生大量含碳、氮、硫的废弃气体;合理再利用或转化上述气体,变废为宝成为人们共同关注的课题。
已知:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步:
①2NO(g)N2O2(g)(快)v1正=k1正·c2(NO),v1逆=k1逆·c(N2O2)∆H1<0
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)v2正=k2正·c(N2O2)·c(O2),v2逆=k2逆·c2(NO2)∆H2<0
请回答下列问题:
(1)反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的∆H=________________(用含∆H1和∆H2的式子表示)。一定温度下,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态,写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示平衡常数的表达式K=_____________________。
(2)决定2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应速率是反应②,反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小关系为E1________E2(填“>”、“<”或“=”)。
(3)反应N2O4(g)2NO2(g),在一定条件下N2O4与NO2的消耗速率与自身压强有如下关系:v(N2O4)=k1·p(N2O4),v(NO2)=k2·p2(NO2),其中k1、k2是与温度有关的常数。一定温度下,相应的速率与压强关系如图1所示。在图中标出的点中,能表示该反应达到平衡状态的两个点是________________。
(4)若将NO2与O2通入图2所示装置的甲烧杯中,D电极上有红色物质析出,则A电极处通入的气体为________(填化学式),A电极的电极反应式为____________________________;一段时间后,若乙中需加0.2molCu(OH)2使溶液复原,则转移的电子数为________。
(5)已知25℃时由Na2SO3和NaHSO3形成的混合溶液恰好呈中性,则该混合溶液中各离子浓度的大小顺序为________________________________(已知25℃时,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1×10-2,Ka2=1×10-7)。27、丙烯(C3H6)是重要的有机化工原料。丙烷脱氢制丙烯发生的主要反应及能量变化如下图。
(1)丙烷脱氢制丙烯为强吸热过程。
①为提供反应所需热量,恒压时若向原料气中掺入水蒸气,则K(主反应)____(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),转化率α(C3H8)_____。
②温度升高,副反应更容易发生的主要原因是__________________________________。
(2)下图为丙烷直接脱氢法中丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度;压强的关系(图中的压强分。
别为104Pa和105Pa)。
①104Pa时,图中表示丙烯的曲线是____(填“ⅰ”;“ⅱ”、“ⅲ”或“ⅳ”)。
②104Pa、500℃时,主反应用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=_____(已知:气体分压=气体总压×体积分数)。
(3)利用CO2的弱氧化性;开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺。
该工艺可采用铬的氧化物为催化剂;其反应机理如图。
已知:CO和H2的燃烧热分别为△H=-283.0kJ·mol-1、△H=-285.8kJ·mol-1。
①图中催化剂为______。
②298K时,该工艺总反应的热化学方程式为_____________________________________。
③该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是__________。参考答案一、选择题(共5题,共10分)1、C【分析】【分析】
【详解】
A.pH=1的溶液中,氢离子、Fe2+和NO发生氧化还原反应而不能大量共存;不符合题意,A错误;
B.水电离出的c(H+)=10-12mol/L的溶液,说明水的电离受到了抑制,溶液可能显酸性,也可能显碱性,HCO既能与氢离子反应又能与氢氧根反应;故不能大量共存,不符合题意,B错误;
C.能使甲基橙变红,溶液呈酸性,NHAl3+、NOCl-互不反应而能大量共存;符合题意,C正确;
D.c(Fe3+)=0.1mol/L的溶液中,铁离子和SCN-反应而不能大量共存;不符合题意,D错误;
答案选C。2、D【分析】【分析】
从图中可采集以下信息:反应进行10min时,A、B、D的浓度变化量分别为1.5mol/L、1.5mol/L、3.0mol/L,依据浓度变化量之比等于化学计量数之比,可得出反应的方程式为A(g)+B(g)C(s)+2D(g)△H>0。
【详解】
A.反应在前10min的平均反应速率v(D)==0.3mol⋅L-1⋅min-1;A不正确;
B.因为C呈固态,所以C物质不能出现在平衡常数表达式中,则该反应的平衡常数表达式为K=B不正确;
C.若平衡时保持温度不变;压缩容器体积,由于反应前后气体的分子数相等,所以平衡不发生移动,C不正确;
D.反应至15min时;在条件改变的瞬间,各物质的浓度都不改变,则表明不是改变物质的浓度或压强,也不是加入催化剂,只能是改变温度,因为正反应为吸热反应,所以改变的条件是降低温度,D正确;
故选D。3、B【分析】【分析】
该反应为分子数增大的反应;恒温恒容下,反应的过程中体系内压强增大。平衡的标志有:体系内各物质的量保持不变;平衡移动时能使某个物理量改变的物理量不变时,如密度、平均摩尔质量等。
①该反应为分子数增大的反应;恒容时,体系压强为一个变化量,若压强不变时,反应达平衡,①正确;
②CO2和CO均为生成物,当两者的量此消彼长时,也可作为平衡的标志,消耗CO2代表逆反应速率,生成CO代表正反应速率,两者系数相同,故单位时间内消耗1molCO2同时生成1molCO;反应达平衡,②正确;
③根据质量守恒定理,反应前后气体质量增加,体积不变,由可知密度为一个变化量;当密度不变时,反应达平衡,③正确;
④根据m和n均为变量,不确定反应前后M是否再变,故④错误;
⑤反应热与是否达到平衡无关;故⑤错误。
【详解】
A.④⑤不能说明反应达平衡;故A错误;
B.①②③均能说明反应达平衡;故B正确;
C.⑤不能说明反应达平衡;故C错误;
D.④不能说明反应达平衡;故D错误;
故选B。4、B【分析】【分析】
根据图示分析,2min后,反应达到平衡状态,X、Y为反应物,Z为生成物;平衡后X变化量为1-0.7=0.3mol,Y变化量为1-0.9=0.1mol,Z变化量为0.2mol,方程式中物质的系数比和变化量成正比,因此,方程式为:据此进行分析。
【详解】
A.化学反应发生后;要么吸热,要么放热,因此改变温度,平衡一定发生移动,升高温度平衡向吸热方向移动;该可逆反应在3min后已达平衡状态,若升高温度,平衡一定移动,故A正确;
B.反应开始至2min,平均反应速率:故B错误;
C.结合以上分析可知,该反应的化学方程式:故C正确;
D.根据速率之比和物质的系数成正比分析,方程式为:所以v(X):v(Y)=3:1,因此与表示该化学反应速率相等;故D正确;
故选B。5、D【分析】【详解】
A.0~2min,H2O表示的平均反应速率为A错误;
B.没有指明正反应速率还是逆反应速率,实际上同一个方向的CO2与H2的反应速率之比是恒定的:v(CO2):v(H2)=1:4时;故不能判断是否已经达到化学平衡状态,B错误;
C.气体质量始终守恒不变,容积体积的不变,故气体密度不变不能说明已平衡,C错误;
D.相同条件下起始投料改为1molCH4和2molH2O,则CH4和H2O的起始浓度2mol/L;4mol/L;起始浓度增加,反应速率增加,达到平衡状态所需时间缩短,故少于4min,D正确;
答案选D。二、填空题(共7题,共14分)6、略
【分析】【详解】
(1)反应物的能量高于生成物,因此是放热反应。反应热为反应物断键吸收的能量与生成物成键放出的能量之差,即H=(a-b)kJmol-1,故答案为:放热;(a-b)kJ·mol-1;
(2)用CuCl2作催化剂,在450℃利用空气中的氧气跟氯化氢反应制氯气,生成氯气和水,配平书写化学方程式为O2+4HCl2Cl2+2H2O。催化剂改变反应的途径,不改变始终态,则催化剂降低反应所需的活化能,但对反应热无影响。故答案为:O2+4HCl2Cl2+2H2O;无;
(3)3.8gNaBH4的物质的量为0.1mol,在25℃,101kPa下,每消耗3.8gNaBH4(s)放热21.6kJ,则消耗1molNaBH4(s)放热216kJ,则该反应的热化学方程式是答案为:
(4)反应热=反应物总键能-生成物总键能,故H1=1076kJmol-1+2436kJmol-1-(3413+343+465)kJmol-1=-99kJmol-1;
反应②-反应①得反应③,根据盖斯定律H3=H2-H1=-58kJmol-1-(-99kJmol-1)=+41kJmol-1,故答案为:-99;+41。【解析】放热(a-b)kJ·mol-1O2+4HCl2Cl2+2H2O无-99+417、略
【分析】【分析】
向乙中滴入酚酞试液;在F极附近显红色,说明F极上是氢离子放电,则F极是阴极,E极是阳极,所以D电极是阴极,C电极是阳极,G电极是阳极,H电极是阴极,X电极是阳极,Y是阴极,故A是正极,B是负极。
【详解】
(1)向乙中滴入酚酞试液;在F极附近显红色,说明F极上是氢离子放电,则F极是阴极,E极是阳极,所以D电极是阴极,C电极是阳极,G电极是阳极,H电极是阴极,X电极是阳极,Y是阴极,故A是正极,B是负极,故答案为为:阴极,负极;
(2)甲装置中是电解硫酸铜溶液,阳极C是氢氧根离子放电,阴极D是铜离子放电,所以D电极的电极反应式为:Cu2++2e-=Cu2+,故答案为Cu2++2e-=Cu2+;
(3)乙装置中是电解饱和食盐水,电解反应方程式是2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;
故答案为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;
(4)丙装置发生反应:2Ag+2HCl=2AgCl+H2↑;G电极是阳极,则G应该是银,故答案为Ag;
(5)氢氧化铁胶体中的胶粒带正电荷;会向阴极即Y极移动,所以装置丁中的现象是Y极附近红褐色变深,故答案为Y。
【点睛】
与电源的正极相连的电极称为阳极,物质在阳极上失去电子,发生氧化反应;与电源的负极相连的电极成为阴极,物质在阴极上得到电子,发生还原反应。阳极:活泼金属—电极失电子(Au,Pt除外),惰性电极—溶液中阴离子失电子。失电子能力:活泼金属(Mg~Ag)>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-;阴极:溶液中阳离子得电子,得电子能力:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+(即金属活动性顺序表的逆向)。【解析】阴极负极Cu2++2e-=Cu2+2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑AgY8、略
【分析】【分析】
(1)根据原电池的工作原理;氢氧燃料电池中,电解质溶液为碱性,则正极上氧气得电子和水生成氢氧根离子;(2)根据电极方程式中电子与氧气的关系求算。
【详解】
图1左侧为负极;右侧为正极,在原电池中电子由负极流向正极,因此电子是向右流动;
故答案为:向右;
碱性条件下氢氧燃料电池的正极反应式是:负极反应式是:故答案为:
用铁做电极,并且在c电极周围析出白色沉淀,所以c电极是阳极,电极反应式是:阳极与电源的正极相连,所以a是正极;故答案为:正极;
第一阶段电解的是CuCl2溶液,第二个阶段电解的是NaCl溶液,c电极是阳极收集到的是Cl2,收集标准状况下氯气448mL,转移0.04mol的电子,d电极为阴极,电极上0.01molCu2+先放电,然后H+放电,所以生成H20.01mol,标准状况下的体积为224mL;故答案为:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑;224mL。【解析】向右;正极2NaCl224mL9、略
【分析】【分析】
(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置;属于原电池,通入燃料的电极是负极,负极上燃料失电子发生氧化反应,据此分析解答;
(2)电解饱和氯化钠溶液时;连接原电池负极的电极是阴极,连接原电池正极的电极是阳极,阳极上氯离子放电,阴极上氢离子放电,注意如果活泼电极作阳极,则阳极上电极材料放电而不是溶液中阴离子放电;
(3)乙装置阳极为惰性电极电解饱和氯化钠溶液;据此写出电解总反应;
(4)丙装置中阴极增重的质量为析出铜的质量;串联电池中转移电子数相等,根据转移电子数相等计算丙装置中阴极析出铜的质量。
【详解】
(1)燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,通入燃料的电极是负极,通入空气或氧气的电极是正极,所以通入氧气的电极是正极,负极上氢气失电子结合溶液中的氢氧根离子生成水,电极反应式为:H2-2e-+2OH-=2H2O,故答案为:正极,H2-2e-+2OH-=2H2O;
(2)燃料电池相当于电源,乙装置有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为:2Cl--2e-═Cl2↑,故答案为:阴极;2Cl--2e-═Cl2↑;
(3)乙装置是阳极为惰性电极的电解饱和氯化钠溶液电解池,阳极氯离子放电生成氯气,阴极水电离出的氢离子放电生成氢气,则电解总反应离子方程式为2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑,故答案为:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑;
(4)丙装置中阴极增重的质量为析出铜的质量,根据串联电池中转移电子数相等得氧气和铜的关系式为:O2~2H2~2Cu,设生成铜的质量是y,O2~~~2Cu
22.4L128g
1.12Ly
=解得:y=6.4g,故答案为:6.4g。
【点睛】
本题的易错点为(1),要注意燃料电池中电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性,燃料相同,如果电解质溶液不同,电极反应式则不同。【解析】正极H2-2e-+2OH-=2H2O阴极2Cl--2e-=Cl2↑2Cl-+2H2OH2↑+Cl2↑+2OH-6.4g10、略
【分析】【详解】
(1)由图可知,随着温度的升高,c(NO)增大,说明反应平衡逆向移动,该反应为放热反应,<0。
(2)由(1)知该反应为放热反应,升高温度,K值减小,K、L、M、N四点对应的平衡常数分别为大小关系为:<=<
(3)由图可知,生成物的能量高于反应物的能量,说明该反应为吸热反应,>0,途径(I)的活化能E4-E1。
(4)途径(I)变为途径(II)活化能减小;改变的条件是加入催化剂,反应热不变。
(5)A.由于增大反应物浓度;可增大单位体积内活化分子数,从而使有效碰撞次数增多,但是活化分子百分数不变,故A错误;
B.增大压强的方式有很多;若通过加入惰性气体增大压强,反应物生成物浓度不改变,故B错误;
C.催化剂降低了反应所需能量;可以减小活化分子的能量,故C错误;
D.由于升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是反应体系中分子能量增大;活化分子数增加,增加了活化分子百分数,故D正确;
故选D。【解析】(1)<随着温度的升高;c(NO)增大,说明平衡逆向移动,该反应为放热反应。
(2)<=<
(3)>E4-E1
(4)加入催化剂不变。
(5)D11、略
【分析】【分析】
反应前,A的浓度==1mol/L,B的浓度==0.5mol/L,平衡时,A的浓度==0.6mol/L,说明A的浓度减小了0.4mol/L,C的浓度为0.6mol/L,说明C的浓度增大了0.6mol/L,所以:据此分析解答。
【详解】
(1)v(B)==0.1mol·L-1·min-1,故答案为:0.1mol·L-1·min-1;
(2)同一反应用不同的物质表示的反应速率之比=化学计量数之比;故0.4:0.6=2:x,解得:x=3,故答案为:3;
(3)A的转化率==40%,B的转化率==40%;所以,A的转化率与B的转化率之比为1:1,故答案为:1:1;
(4)2A(g)+B(g)=3C(g)+2D(s)
A.若反应还未平衡;体系中反应物的质量将减小,生成物的质量将增大,D的质量不变,说明已达到平衡时,A正确;
B.该反应是一个气体分子数不变的反应;压强不变,不能说明已达平衡,B错误;
C.该反应是气体质量减小的反应;容器的体积不变,密度不再变化,说明气体的质量不再变化,说明已达到平衡,C正确;
D.该反应是气体的物质的量不变;气体的质量减小的反应;气体的平均相对分子质量不再变化,说明气体的平均摩尔质量不再变化,那么气体的质量不再变化,已达平衡,D正确;
E.A与B都是反应物;描述的都是正反应速率,不能说明是否平衡,E错误;
故答案为:ACD;
(5)达到平衡时,正反应速率=逆反应速率,体系中各种物质的质量、物质的量均不变,所以,化学平衡状态的判断依据有:正反应速率=逆反应速率,体系中各种物质的质量、物质的量不变,故答案为:正反应速率=逆反应速率,体系中各种物质的质量、物质的量不变。【解析】①.0.1mol·L-1·min-1②.3③.1∶1④.ACD⑤.正反应速率=逆反应速率,体系中各种物质的质量、物质的量不变12、略
【分析】【详解】
(1)反应A(g)2B(g)+C(g)+D(s)的平衡常数的表达式为K=(2)A.升高温度;平衡正向移动,所以A的转化率增大,选项A正确;B.体系中通入A气体,A的转化率减小,选项B错误;C.将D(固体)的浓度减小,不会引起平衡的移动,A的转化率不变,选项C错误;D.通入稀有气体He,使体系压强增大到原来的5倍,但是各组分浓度不变,不会引起平衡的移动,A的转化率不变,选项D错误;E.若体系中的C为HCl,其它物质均难溶于水,滴入少许水,则压强减小,平衡正向移动,所以A的转化率增大,选项E正确;答案选AE;
(3)在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g);设A的变化量是x,则。
A(g)⇌2B(g)+C(g)+D(s)
初始量:0.100
变化量:x2xx
末态量:0.1-x2xx
则=解得x=0.04mol,所以前2小时A的反应速率是v===0.02mol.L-1.h-1,物质表示的反应速率之比等于系数之比,所以C表示的反应速率为:0.02mol.L-1.h-1;
(4)设:平衡时A的变化量是y;
A(g)⇌2B(g)+C(g)+D(s)
初始量:0.100
变化量:y2yy
平衡量:0.1-y2yy
化学反应在20h时建立平衡,所以=2.4,解得y=0.07mol,所以平衡时A的转化率=×100%=70%,C的体积分数=×100%=×100%=×100%=29%。【解析】K=AE0.02mol.L-1.h-170%29%三、判断题(共7题,共14分)13、A【分析】【分析】
【详解】
在任何水溶液中都存在水的电离平衡,水电离产生H+和OH-,根据水电离方程式:H2OH++OH-可知:水电离出的H+和OH-数目相等,由于离子处于同一溶液,溶液的体积相等,因此溶液中c(H+)和c(OH-)相等,所以任何水溶液中水电离出的c(H+)和c(OH-)相等这句话是正确的。14、B【分析】【分析】
【详解】
饱和食盐水在电解条件下生成氯气、氢气和氢氧化钠,氯气和氢氧化钠之间反应可以得到消毒液,与水解无关,故错误。15、B【分析】【详解】
湿润的试纸测定盐酸和醋酸溶液的两者均为稀释,醋酸为弱酸电离程度变大,故醋酸溶液的误差更小。
故错误。16、B【分析】【详解】
稀释使盐水解程度增大,但溶液总体积增加得更多。盐的浓度降低、水解产生的氢氧根浓度也降低,碱性减弱。所以答案是:错误。17、A【分析】【详解】
酸式盐可能因溶质直接电离成酸性,如硫酸氢钠溶液;酸式盐可能因水解程度小于电离程度而呈酸性,如亚硫酸氢钠溶液;酸式盐可能因水解程度大于电离程度而呈碱性,如碳酸氢钠溶液。所以答案是:正确。18、A【分析】【分析】
【详解】
在0.01mol·L-1的NaOH溶液中c(OH-)=0.01mol/L,由于100℃时Kw=1.0×10-12mol2·L-2,所以在该温度下NaOH溶液中c(H+)=所以该溶液的pH=10,故在100℃时0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=10的说法是正确的。19、B【分析】【分析】
【详解】
纯水溶液中c(H+)=c(OH-)=2×10-7mol·L-1,某温度下,Kw=c(H+)×c(OH-)=2×10-7×2×10-7=4×10-14,因此该温度下,c(OH-)=故此判据错误。四、有机推断题(共4题,共28分)20、略
【解析】(1)醛基。
(2)正丁酸,
(3)+HNO3+H2O
(4)
(5)
(6)21、略
【分析】【分析】
原子最外层电子数之比N(Y):N(Q)=3:4;因为都为主族元素,最外层电子数小于8,所以Y的最外层为3个电子,Q的最外层为4个电子,则Y为硼元素,Q为硅元素,则X为氢元素,W与氢同主族,为钠元素,Z的原子序数等于Y;W、Q三种元素原子的最外层电子数之和,为氧元素。即元素分别为氢、硼、氧、钠、硅。
【详解】
(1)根据分析,Y为硼元素,位置为第二周期第ⅢA族;QX4为四氢化硅,电子式为
(2)①根据元素分析,该反应方程式为
②以稀硫酸为电解质溶液;向两极分别通入气体氢气和氧气可形成原电池,其中通入气体氢气的一极是负极,失去电子;
③外电路有3mol电子转移时,需要消耗1.5mol氢气,则根据方程式分析,需要0.5mol硅化钠,质量为37g。【解析】第二周期第ⅢA族负极37g22、略
【分析】【详解】
(1)A、B、C、E中均有钠元素,根据B的用途可猜想出B为NaHCO3,X为C(碳),能与CO2反应生成NaHCO3的物质可能是Na2CO3或NaOH,但A、B之间能按物质的量之比为1∶1反应,则A是NaOH,E为Na2CO3,能与NaHCO3反应放出无色无味的气体,且这种物质中含有钠元素,则C只能为Na2O2,D为O2,结合题设条件可知F为Fe,G为Fe3O4。
(2)Na2O2中Na+与以离子键结合,中O原子与O原子以共价键结合,其电子式为
(3)Fe3O4中含有Fe2+和Fe3+,Fe2+被稀HNO3氧化为Fe3+,反应的离子方程式为:3Fe3O4+28H++9Fe3++NO↑+14H2O。
(4)D→G反应为3Fe+2O2Fe3O4,转移4mol电子时释放出akJ热量,则转移8mol电子放出2akJ热量,则其热化学反应方程式为:3Fe(s)+2O2(g)Fe3O4(s)ΔH=−2akJ/mol。
(5)N2在阴极上得电子发生还原反应生成NH3:N2+6H++6e−2NH3。【解析】①.NaOH②.Fe③.④.3Fe3O4+28H++9Fe3++NO↑+14H2O⑤.3Fe(s)+2O2(g)Fe3O4(s)ΔH=−2akJ/mol⑥.N2+6H++6e−2NH323、略
【分析】【分析】
【详解】
(1)二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠(碳酸氢钠),再与硫酸反应生成硫酸钠,①常用作泡沫灭火器的是NaHCO3,故为乙;②浓度相同的碳酸氢钠溶液和硫酸钠溶液中,HCO3-水解;故乙溶液中水的电离程度大;
(2)金属铝是13号元素,核外电子排布为2、8、3②n(Al)=n(NaOH)时,生成偏铝酸钠,根据方程式:2NaAlO2+4H2SO4=Na2SO4+Al2(SO4)3+4H2O可知,NaAlO2与H2SO4的物质的量之比为1:2,符合题意,故丙的化学式是Al2(SO4)3;
(3)若甲是氯气,与氢氧化钠生成氯化钠和次氯酸钠,离子方程式为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O;用方程式①-②,得TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)△H=-81-(-221)=+140kJ·mol-1;③根据电荷守恒可得到:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(ClO-)+2c(SO42-);其中,溶液显中性即c(H+)=c(OH-),故c(Na+)=c(ClO-)+2c(SO42-);又根据物料守恒可得到:c(Na+)=c(ClO-)+c(HClO),即c(ClO-)=c(Na+)-2c(SO42-)、c(HClO)=c(Na+)-c(ClO-)=c(Na+)-[c(Na+)-2c(SO42-)]=2c(SO42-);Ka=
=()×10-5;【解析】乙乙Al2(SO4)3Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2OTiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)△H=+140kJ·mol-1()×10-5五、原理综合题(共4题,共24分)24、略
【分析】【详解】
(1)由图可知,1mol氨气和3mol氢气生成2mol氨气,放出热量92kJ,则合成的热化学方程式已知该反应的J⋅mol⋅K但实际上该反应常温下很难发生;原因是氮分子中存在氮氮叁键,键能较大,导致反应过程中的活化能较大,使得反应常温下很难发生;
(2)步骤③采用的催化剂是铁触媒催化剂,使用催化剂可以改变反应历程,降低反应的活化能,故减小,反应的焓变不变,则也减小;
(3)①为净化原料气;不是提高原料转化率;②加压可以促使反应正向进行,利于提高原料转化率;③催化剂可以加快反应速率,但是不改变平衡移动,不是提高原料转化率;④分离与产品氨气,利于平衡正向移动,利于提高原料转化率;⑤氮气;氢气循环利用,利于提高原料转化率;
故选B;
(4)①反应开始到第10min,的平均反应速率为mol-1⋅L-1⋅min-1。
②由图可知;反应进行到10min至20min时,各物质的量在原有基础上改变,反应速率加快,故改变的条件可能是使用了催化剂,故选c;
③在25min时氨气量突然减小,故在25min改变条件为移走生成物氨气,导致平衡正向移动,达到新平衡后的体积分数比原平衡小。【解析】(1)氮分子中存在氮氮叁键;键能较大,导致反应过程中的活化能较大,使得反应常温下很难发生。
(2)铁触媒减小减小。
(3)B
(4)0.0025c正小25、略
【分析】【分析】
(1)根据图示的反应历程分析反应中各物质的作用及总反应方程式;根据催化剂;温度对平衡移动的影响分析解答;(2)运用“三段式”法;结合题给信息中速率与压强间的关系进行相关计算;(3)根据平衡常数表达式,用平衡时反应物的压强计算平衡常数。
【详解】
(1)①a.上述分析可知;两步反应实现了含碳物质与含氢物质的分离,故a正确;
b.反应过程中有催化剂和中间产物,总反应可表示为CO2+H2=H2O(g)+CO,故b正确;
c.CO最后剩余是一氧化碳参与反应过程最后又生成;故c错误;
d.Fe3O4;CaO为催化剂;改变反应速率不能改变反应的△H,故d错误;故答案为:cd;
②因为催化剂只改变反应速率不改变平衡移动,所以最终不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下达平衡时CH4的转化率相同,故a点所代表的状态不是平衡状态,此时反应一直向正反应方向移动,b和c都没平衡,c点温度高,反应速率快,相同时间内转化率高,所以c点CH4的转化率高于b点,故答案为:不是;b和c都没平衡;c点温度高,反应速率快,相同时间内转化率高;
(2)①在一刚性密闭容器中,CH4和CO2的分压分别为20kPa、25kPa,加入Ni/α-A12O3催化剂并加热至1123K使其发生反应:某时刻测得p(CO)=20kPa;
则p(CO2)=15kPa,v(CO)=1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)mol·g-1·s-1=1.3×10-2×10×15=1.95mol•g-1•s-1;故答案为:15;1.95;
②CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g);达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍,设达到平衡状态消耗甲烷分压x:
则20-x+25-x+2x+2x=(20+25)×1.8,x=18,反应的平衡常数的计算式为故答案为:
【点睛】
此题易错点在于最后一项,题目要求写出平衡常数的计算式,所以要保留计算式,不能只算出最后的结果。【解析】c、d不是b、c均未达到平衡,b点温度高,反应速率快,消耗CH4量多,故转化率高151.9526、略
【分析】【详解】
(1)反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)可由①+②得到,则该反应的焓变为△H=△H1+△H2,一定温度下,反应达到平衡状态,平衡时v(正)=v(逆),根据多重平衡规则,该反应的化学平衡常数为K=K1⋅K2,根据速率方程式,K1=K2=则K=故答案为:∆H1+∆H2;
(2)决定2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)速率的是反应②,则反应②就是速控步骤,整个反应化学速率取决于速控步骤的反应,活化能越高,反应速率越慢,速控步骤是慢反应,因此化学反应速率①>
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