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文档简介
…………○…………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2025年新世纪版选修4化学下册月考试卷含答案考试试卷考试范围:全部知识点;考试时间:120分钟学校:______姓名:______班级:______考号:______总分栏题号一二三四五六总分得分评卷人得分一、选择题(共5题,共10分)1、下列说法或表示法正确的是()A.等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,后者放出的热量多B.使用催化剂的反应是吸热反应C.在稀溶液中:H++OH﹣=H2OΔH=﹣57.3kJ·mol-1,若将含1molCH3COOH的醋酸溶液与含1molNaOH的溶液混合,放出的热量小于57.3kJD.在101kPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=+285.8kJ·mol-12、已知2NH3(g)+3Cl3(g)=N2(g)+6HCl(g)ΔH,已知反应的相关的化学键键能数据如下:。化学键Cl-ClN-HN≡NH-ClO-HE/(kJ·mol-1)242.7390.8946431.8463
由此计算△H为A.+463.9kJ·mol-1B.-463.9kJ·mol-1C.+231.95kJ·mol-1D.-231.95kJ·mol-13、在一密闭容器中有如下反应:aX(g)+bY(g)nW(g)ΔH=Q某化学兴趣小组的同学根据此反应在不同条件下的实验数据;作出了如图曲线图:其中ω(W)表示W在反应混合物中的百分含量,t表示反应时间。其它条件不变时,下列分析可能正确的是()
A.图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响,且P1>P2,n<a+bB.图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响,且T1>T2,Q<0C.图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响,且P2>P1,a+b<nD.图Ⅱ可能是在同温同压下催化剂对反应的影响,且2使用的催化剂效果好4、下列物质的水溶液能使蓝色石蕊试纸变红的是A.NH3B.Na2CO3C.NaHSO4D.NaOH5、第三代混合动力车目前一般使用镍氢电池(M表示储氢合金;汽车在刹车或下坡时;电池处于充电状态)。镍氢电池充放电原理的示意图如下:
其总反应式为根据所给信息判断,下列说法错误的是A.混合动力汽车上坡或加速时,乙电极的电极反应式为:NiOOH+H2O+eˉ==Ni(OH)2+OHˉB.混合动力汽车上坡或加速时,电解液中OHˉ向甲电极移动C.混合动力汽车下坡或刹车时,甲电极周围溶液的pH减小D.混合动力汽车下坡或刹车时,电流的方向为:甲电极→发动机→乙电极评卷人得分二、填空题(共7题,共14分)6、科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用。
Ⅰ.CO2可用FeO吸收获得H2。
i.6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)ΔHl=-76.0kJ·mol-1
ⅱ.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)ΔH2=+113.4kJ·mol-1
(1)3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)ΔH3=_________kJ·mol-1。
(2)在反应i中,每放出38.0kJ热量,有______gFeO被氧化。
Ⅱ.CO2可用来生产燃料甲醇。
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.0kJ·mol-1。在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应:测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(3)从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=________mol·(L·min)-1。
(4)氢气的转化率=________________________。
(5)该反应的平衡常数为__________________________(保留小数点后2位)。
(6)下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_____________________。A.升高温度B.充入He(g),使体系压强增大C.再充入1molH2D.将H2O(g)从体系中分离出去(7)当反应达到平衡时,H2的物质的量浓度为c1,然后向容器中再加入一定量H2,待反应再一次达到平衡后,H2的物质的量浓度为c2,则c1________c2的关系(填“>”;“<”或“=”)。
III.CO2可用碱溶液吸收获得相应的原料。
利用100mL3mol·L-1NaOH溶液吸收4.48LCO2(标准状况);得到吸收液。
(8)将该吸收液蒸干,灼烧至恒重,所得固体的成分是_________(填化学式)。7、煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫;脱硝;回答下列问题:
(1)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323K,NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。离子SO42−SO32−NO3−NO2−Cl−c/(mol·L−1)8.35×10−46.87×10−61.5×10−41.2×10−53.4×10−3
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式____________。
②由实验结果可知,脱硫反应速率______脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是_____________。
(2)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2和NO的平衡分压pc如图所示。
①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均_______(填“增大”“不变”或“减小”)。
②反应ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−的平衡常数K表达式为________________。
(3)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2;也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是______________。
②已知下列反应:
SO2(g)+2OH−(aq)=SO32−(aq)+H2O(l)ΔH1
ClO−(aq)+SO32−(aq)=SO42−(aq)+Cl−(aq)ΔH2
CaSO4(s)===Ca2+(aq)+SO42−(aq)ΔH3
则反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO−(aq)+2OH−(aq)===CaSO4(s)+H2O(l)+Cl−(aq)的ΔH=_______。8、氢能是一种极具发展潜力的清洁能源,CH4—H2O催化重整是目前大规模制取氢气的重要方法。
(1)CH4-H2O催化重整:
反应Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)∆H1=+210kJ/mol
反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)∆H2=﹣41kJ/mol
①提高CH4平衡转化率的条件是________。
a.增大压强b.加入催化剂c.增大水蒸气浓度。
②CH4、H2O催化重整生成CO2、H2的热化学方程式是________。
③在密闭容器中,将2.0molCO与8.0molH2O混合加热到800℃发生反应Ⅱ,达到平衡时CO的转化率是80%,其平衡常数为_________。
(2)实验发现,其他条件不变,相同时间内,向催化重整体系中投入一定量的CaO可以明显提高H2的百分含量。做对比实验;结果如下图所示:
①投入CaO时,H2百分含量增大的原因是:_________。
②投入纳米CaO时,H2百分含量增大的原因是:__________。
(3)反应中催化剂活性会因积炭反应而降低,相关数据如下表:。反应ⅠⅡ∆H(kJ/mol)+75﹣173
①研究发现,如果反应Ⅰ不发生积炭过程,则反应Ⅱ也不会发生积炭过程。因此,若保持催化剂的活性,应采取的条件是_________。
②如果Ⅰ、Ⅱ均发生了积炭反应,通入过量水蒸气能有效清除积炭,反应的化学方程式是_________。9、已知热化学反应方程式:
反应Ⅰ:N2H4(g)N2(g)+2H2(g)ΔH1
反应Ⅱ:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH2
(1)ΔH1__ΔH2(填“<”;“>”或“=”)。
(2)7N2H4(g)8NH3(g)+3N2(g)+2H2(g)ΔH=__(用ΔH1、ΔH2表示)。10、可逆反应:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g);根据图回答:
(1)压强p1_________p2(填“>”或“<”);
(2)a+b__________c+d(填“>”或“<”);
(3)温度t1℃_________t2℃(填“>”或“<”);
(4)正反应为_________反应。(填吸热或放热)11、按要求回答下列问题。
(1)写出氮化镁的化学式________。
(2)写出的离子结构示意图________。
(3)写出醋酸在水溶液中的电离方程式________。
(4)写出溴水使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的化学方程式________。12、如图所示;是原电池的装置图。请回答:
(1)若C为稀H2SO4溶液,电流表指针发生偏转,B电极材料为Fe且做负极,则A电极上发生的电极反应式为____________;
(2)若需将反应:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+设计成如上图所示的原电池装置,则A(负极)极材料为______,B(正极)极材料为________,溶液C为________。
(3)若C为CuCl2溶液,Zn是________极,Cu电极反应为_________________。反应过程溶液中c(Cu2+)________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)CO与H2反应还可制备CH3OH,CH3OH可作为燃料使用,用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下:
电池总反应为2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O,则c电极是________(填“正极”或“负极”),c电极的反应方程式为________。若线路中转移2mol电子,则上述CH3OH燃料电池,消耗的O2在标准状况下的体积为________L。评卷人得分三、判断题(共1题,共2分)13、向溶液中加入少量水,溶液中减小。(____)评卷人得分四、有机推断题(共1题,共9分)14、某温度时,Ag2SO4在水溶液中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。请回答下列问题:
(1)A点表示Ag2SO4是_____(填“过饱和”“饱和”或“不饱和”)溶液。
(2)该温度下Ag2SO4的溶度积常数Ksp=_____。(列式带入数据并计算出结果)
(3)现将足量的Ag2SO4固体分别加入:
a.40mL0.01mol·L-1K2SO4溶液。
b.10mL蒸馏水。
c.10mL0.02mol·L-1H2SO4溶液。
则Ag2SO4的溶解程度由大到小的顺序为_____(填字母)。
(4)向Ag2SO4悬浊液中加入足量Na2CrO4固体,可观察到有砖红色沉淀生成(Ag2CrO4为砖红色),写出沉淀转化的离子方程式:_____。评卷人得分五、工业流程题(共2题,共4分)15、用软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe3O4、Al2O3)和BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下:
已知:MnO2是一种两性氧化物;25℃时相关物质的Ksp见下表。物质Fe(OH)2Fe(OH)3Al(OH)3Mn(OH)2Ksp
回答下列问题。
(1)软锰矿预先粉碎的目的是____________,MnO2与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为________。
(2)保持BaS投料量不变,随MnO2与BaS投料比增大,S的量达到最大值后无明显变化,而Ba(OH)2的量达到最大值后会减小,减小的原因是________。
(3)滤液I可循环使用,应当将其导入到________操作中(填操作单元的名称)。
(4)净化时需先加入的试剂X为________(填化学式)。再使用氨水调溶液的pH,则pH的理论最小值为_______(当溶液中某离子浓度时;可认为该离子沉淀完全)。
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为______________________。16、以废旧磷酸亚铁锂正极材料(主要成分为LiFePO4,含炭黑、铝等杂质)为原料可制备LiOH溶液和FePO4。
(1)“除铝”时反应的离子方程式为______________________________。
(2)试从沉淀溶解平衡移动的角度解释“浸取时加入H2O2、稀盐酸”可促进LiFePO4溶解的原因:______。
(3)“浸取”所得滤液中,磷元素的存在形式主要是________(填字母)。
a.POb.H3PO4c.H2PO
(4)“沉铁”时铁、磷的沉淀率随溶液pH的变化如图1所示。pH>2.5后磷元素的沉淀率逐渐下降,原因是_____________________。
(5)“电解”制备LiOH的原理如图2所示,装置中使用阳离子交换膜将电解槽隔成阳极室和阴极室的目的是________________________________________。
(6)LiOH和(NH4)2Fe(SO4)2、H3PO4反应得到LiFePO4、NH4HSO4。写出该反应的化学方程式:__________________。评卷人得分六、元素或物质推断题(共1题,共8分)17、Q;W、X、Y、Z是位于不同主族的五种短周期元素;其原子序数依次增大。
①W的氢化物与W最高价氧化物对应水化物反应生成化合物甲。
②X;Y、Z的最高价氧化物对应水化物之间两两反应均可生成盐和水。
③常温下,Q的最高价气态氧化物与化合物X2O2发生反应生成盐乙。
请回答下列各题:
(1)甲的水溶液呈酸性,用离子方程式表示其原因____________________________________________________________________________。
(2)③中反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________。
(3)已知:ZO3n-+M2++H+→Z-+M4++H2O(M为金属元素,方程式未配平)由上述信息可推测Z在周期表中位置为________________________________________________________________________________________________。
(4)Y形成的难溶半导体材料CuYO2可溶于稀硝酸,同时生成NO。写出此反应的离子方秳式_____________________________。参考答案一、选择题(共5题,共10分)1、C【分析】【详解】
A.固体气化时要吸热;等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,前者放出的热量多,故A错误;
B.催化剂是反应的条件;改变反应的活化能,反应是吸热反应还是放热反应与催化剂无必然联系,故B错误;
C.CH3COOH是弱电解质,电离时要吸热,在稀溶液中:H++OH﹣=H2OΔH=﹣57.3kJ·mol-1,若将含1molCH3COOH的醋酸溶液与含1molNaOH的溶液混合;放出的热量小于57.3kJ,故C正确;
D.在101kPa时,2gH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ热量,氢气燃烧的热化学方程式表示为H2(g)+O2(g)=H2O(l)ΔH=-285.8kJ·mol-1;故D错误;
故选C。2、B【分析】【分析】
反应热=反应物的键能之和-生成物的键能之和。
【详解】
△H=6N-H+3Cl-Cl-(N≡N+6H-Cl)=6-463.9kJ·mol-1;所以B正确;
故选B。3、C【分析】【分析】
【详解】
A项、图Ⅱ若是压强对反应的影响,由图可知,先达到平衡的P1大于P2,增大压强,ω(W)不变,说明平衡不移动,则n=a+b;故A错误;
B项、图Ⅲ若是温度对反应的影响,由图可知,先达到平衡的T1大于T2;升高温度,ω(W)增大,说明平衡向正反应方向移动,则△H>0,故B错误;
C项、图Ⅰ若是不同压强对反应的影响,由图可知,先达到平衡的P2大于P1,增大压强,ω(W)减小,说明平衡向逆反应方向移动,则a+b<n;故C正确;
D项;图Ⅱ若是在同温同压下催化剂对反应的影响;先达到平衡的1使用的催化剂效果好,故D错误;
故选C。
【点睛】
注意依据先拐先平,可以确定温度(压强)的高低或是否使用催化剂,再根据物质的含量变化和勒夏特列原理推导平衡的移动方向是解答关键。4、C【分析】【详解】
A.氨气溶于水得到一水合氨;溶液显碱性,能使红色石蕊试纸变蓝,A错误;
B.碳酸钠为强碱弱酸盐;碳酸根离子水解溶液显碱性,能使红色石蕊试纸变蓝,B错误;
C.硫酸氢钠完全电离出H+溶液显酸性;能使蓝色石蕊试纸变红,C正确;
D.NaOH溶于水溶液显碱性;能使红色石蕊试纸变蓝,D错误;
答案为C。5、C【分析】汽车在刹车或下坡时,电池处于充电状态,则混合动力车上坡或加速时,电池处于放电状态。充电相当于电解池,放电相当于原电池。A和B相当于原电池,原电池中负极失去电子,经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,则阴离子向负极移动。根据题意可知氢气是负极,即甲是负极,乙是正极,A、混合动力汽车上坡或加速时,乙电极为正极,电极反应式为:NiOOH+H2O+eˉ==Ni(OH)2+OHˉ;符合图示中的转化,故A正确;
B、混合动力汽车上坡或加速时,电解液中OHˉ向负极移动,即向甲电极移动,故B正确;C和D相当于电解池。此时甲是阴极,乙是阳极,电极反应式分别为2H2O+2e-=H2+2OH-、2Ni(OH)2+2OH--2e-=2NiOOH+2H2O;C;混合动力汽车下坡或刹车时;甲电极周围溶液的pH增大,故C错误;D、混合动力汽车下坡或刹车时,电流的方向为:阴极到阳极,即为:甲电极→发动机→乙电极,故D正确;故选C。
点睛:本题综合性很强,将原电池电解池放到一起考查,做题的时候一定要分清楚,如:汽车在刹车或下坡时,电池处于充电状态,则混合动力车上坡或加速时,电池处于放电状态。充电相当于电解池,放电相当于原电池。在书写电极反应式时,特别要注意电解质的酸碱性,小心犯了常识性的错误。二、填空题(共7题,共14分)6、略
【分析】(1)
依据盖斯定律,3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)可由(i+ii)得到,则ΔH3=(-76.0kJ·mol-1+113.4kJ·mol-1)=+18.7kJ·mol-1;
(2)
由反应i可看出,当有6molFeO参与反应,其中有4molFeO被氧化,放出76kJ的热量,则当放出38kJ的热量时,有2mol的FeO被氧化,有3molFeO参与反应,则被氧化的FeO的质量为2mol72g/mo=144g;
(3)
由图中数据可以看出,10min时反应达到平衡状态,c(CO2)=1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,浓度转化量之比等于化学计量数之比,则c(H2)=30.75mol/L=2.25mol/L,v(H2)==0.225mol·(L·min)-1;
(4)
氢气初始浓度为3mol/L,达到平衡时H2的浓度变化量为2.25mol/L,故H2的转化率为=75
(5)
根据题给数据可知,平衡时c(CO2)=0.25mol/L,c(H2)=3mol/L-2.25mol/L=0.75mol/L,c(CH3OH)=0.75mol/L,c(H2O)=0.75mol/L,所以平衡常数K=≈5.33;
(6)
A.反应为放热反应,升高温度,平衡向逆向移动,二氧化碳的物质的量增大,甲醇的物质的量减小,n(CH3OH)/n(CO2)减小;A错误;
B.充入He(g),使体系压强增大,但参与反应的各物质的浓度不变,平衡不移动,n(CH3OH)/n(CO2)不变;B错误;
C.再充入1molH2,增大了反应物浓度,平衡向正向移动,二氧化碳的物质的量减小,甲醇的物质的量增大,n(CH3OH)/n(CO2)增大;C正确;
D.将H2O(g)从体系中分离出去,生成物浓度减小,平衡向正向移动,二氧化碳的物质的量减小,甲醇的物质的量增大,n(CH3OH)/n(CO2)增大;D正确;
答案选CD;
(7)
在恒容密闭容器中,进行的反应,增大氢气的浓度,平衡向正反应方向移动,但只能是减弱氢气浓度的改变,不能抵消,所以c1c2;
(8)
n(NaOH)=0.1L3mol/L=0.3mol,n(CO2)==0.2mol,因为:当二氧化碳过量时:NaOHCO2=NaHCO3,氢氧化钠和二氧化碳1:1反应生成碳酸氢钠,当氢氧化钠过量时:2NaOHCO2=Na2CO3,氢氧化钠和二氧化碳2:1反应生成碳酸钠,而题目所给氢氧化钠和二氧化碳的物质的量之比为3:2,所以得到的是NaHCO3和Na2CO3的混合溶液,将混合溶液蒸干,灼烧至恒重,NaHCO3分解,产物只有Na2CO3。【解析】+18.71440.22575%5.33CD<Na2CO37、略
【分析】【分析】
(1)①亚氯酸钠具有氧化性,会将NO氧化成NO3-,且NaClO2溶液呈碱性,据此分析作答;
②由实验结果可知,在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多,因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率.原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是二氧化硫的还原性强,易被氧化;
(2)①由图分析可知,根据反应3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O;NO的平衡分压的负对数随温度的升高而减小,则说明温度越高,NO的平衡分压越大,NO的含量越高,故升高温度,平衡向逆反应方向进行,平衡常数减小;
②化学平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值;根据平衡常数的定义列出具体表达式;
(3)①如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,由于生成的硫酸钙微溶,降低硫酸根离子浓度,促使平衡向正反应方向进行;
②根据盖斯定律计算。
【详解】
(1)①亚氯酸钠具有氧化性,且NaClO2溶液呈碱性,则NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式为:3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O;正反应是体积减小的;则增加压强,NO的转化率提高;
故答案为3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O;提高;
②由实验结果可知,在相同时间内硫酸根离子的浓度增加的多,因此脱硫反应速率大于脱硝反应速率。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同;还可能是NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高;
故答案为大于;NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高;
(2)①由图分析可知,根据反应3ClO2-+4NO+4OH-=4NO3-+3Cl-+2H2O;NO的平衡分压的负对数随温度的升高而减小,则说明温度越高,NO的平衡分压越大,NO的含量越高,故升高温度,平衡向逆反应方向进行,平衡常数减小,故答案为减小;
②反应ClO2−+2SO32-===2SO42-+Cl−的平衡常数K表达式为:K=;
故答案为K=
(3)①如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,生成硫酸钙沉淀,降低硫酸根离子浓度,促使平衡向正反应方向进行,所以Ca(ClO)2效果好;
故答案为形成CaSO4沉淀,降低硫酸根离子浓度,反应平衡向产物方向移动,SO2转化率提高;
②SO2(g)+2OH−(aq)=SO32−(aq)+H2O(l)ΔH1
ClO−(aq)+SO32−(aq)=SO42−(aq)+Cl−(aq)ΔH2
CaSO4(s)===Ca2+(aq)+SO42−(aq)ΔH3
则根据盖斯定律可知①+②−③即得到反应SO2(g)+Ca2+(aq)+ClO−(aq)+2OH−(aq)===CaSO4(s)+H2O(l)+Cl−(aq),则△H1+△H2-△H3;
故答案为△H1+△H2-△H3。【解析】4OH-+3ClO2-+4NO=4NO3-+3Cl-+2H2O大于NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高减小K=形成CaSO4沉淀,反应平衡向产物方向移动,SO2转化率提高△H1+△H2-△H38、略
【分析】【分析】
(1)①提高物质的转化率就是使平衡正向移动;可以分析该反应的正反应的特点再根据平衡移动原理进行判断;
②根据盖斯定律;将方程式叠加,反应热也相加,得到重整后的热化学方程式;
③对于反应前后气体体积不变的反应;物质平衡时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比等于它们的物质的量乘积的比;
(2)从生成物;反应物的酸碱性及固体表面积大小对物质浓度及化学平衡移动的影响分析;
(3)根据甲烷分解反应的特点分析判断;根据炭与水蒸气反应产物状态分析解答。
【详解】
(1)①由反应CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)∆H1=+210kJ/mol可知:若要使CH4的转化率提高就要使化学平衡正向移动;a.该反应的正反应是气体体积增大的反应,增大压强平衡逆向移动,甲烷的转化率降低,a错误;b.加入催化剂能够同等倍数的改变化学反应速率,化学平衡不发生移动,b错误;c.增大反应物水蒸气浓度;化学平衡正向移动,甲烷的转化率增大,c正确;故意合理选项是c;
②反应Ⅰ与反应Ⅱ相加,整理可得CH4、H2O生成CO2、H2的热化学方程式为CH4(g)+2H2OCO2(g)+4H2(g)∆H=+169kJ/mol;
③在密闭容器中,将2.0molCO与8.0molH2O混合加热到800℃发生反应Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
n(开始)/mol2.08.000
n(改变)1.61.61.61.6
n(平衡)0.46.41.61.6
由于该反应是反应前后气体体积相等的反应,所以浓度比等于物质的量的比,故K=
(2)①催化重整后的化学方程式为CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g),向其中投入CaO时,CaO可吸收CO2,使c(CO2)减小,平衡正向移动,使生成H2更多,H2百分含量增大H2百分含量增大;
②若投入纳米CaO时,由于纳米CaO颗粒小,表面积大,可以使反应速率加快,c(CO2)减小的多,平衡正向移动加剧,所以H2百分含量增大;
(3)①反应Ⅰ的正反应是气体体积增大的吸热反应;为了减少积炭,要使平衡逆向移动,可以采取的措施是增大压强;降低温度的办法;
②如果Ⅰ、Ⅱ均发生了积炭反应,通入过量水蒸气能有效清除积炭,是因为C与水蒸气反应,产生氢气和CO,反应的化学方程式是C+H2O=CO+H2。
【点睛】
本题考查了盖斯定律、化学平衡移动原理的应用的知识。涉及热化学方程式的书写、物质平衡转化率的判断、平衡常数计算、平衡移动、反应条件的控制等。掌握化学基本原理、了解物质的基本属性(状态、颗粒大小等)是分析问题的基础。【解析】cCH4(g)+2H2OCO2(g)+4H2(g)∆H=+169kJ/mol1CaO可吸收CO2,c(CO2)减小,使生成H2的反应正向移动,H2百分含量增大纳米CaO颗粒小,表面积大,使反应速率加快降低温度、增大压强C+H2O=CO+H29、略
【分析】【分析】
(1)反应Ⅰ是吸热反应,反应Ⅱ是放热反应,前者>0,后者<0;
(2)依据盖斯定律将已知热化学方程式进行叠加得到目标反应方程式;方程式的函数关系同样适用于焓变。
【详解】
(1)反应Ⅰ是吸热反应,反应Ⅱ是放热反应,前者>0,后者<0,则ΔH1>ΔH2;
故答案为:>;
(2)依据盖斯定律将已知热化学方程式进行叠加得到目标反应方程式,方程式的函数关系同样适用于焓变。目标反应方程式可由(反应Ⅰ×7+反应Ⅱ×4)得到,它们的函数关系同样适用于焓变,则ΔH=7ΔH1+4ΔH2;
故答案为:7ΔH1+4ΔH2。【解析】>7ΔH1+4ΔH210、略
【分析】【分析】
根据“先拐先平”判断:p2>p1,t1>t2。p2>p1,增大压强,A的转化率减小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动;t1>t2;温度升高,A的百分含量减小,说明平衡正向移动,△H>0。
【详解】
(1)由图像可知时p2先达到平衡,说明p2压强较大,反应速率较大,则压强p1比p2小,故答案为:p1<p2;
(2)增大压强,A的转化率减小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,则(a+b)比(c+d)小,故答案为:a+b<c+d;
(3)由图象可知t1℃时先达到平衡,温度较高,则温度t1℃比t2℃高,故答案为:t1℃>t2℃;
(4)温度升高,A的百分含量减小,说明平衡正向移动,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,故答案为:吸热。【解析】①.p1<p2②.(a+b)<(c+d)③.t1℃>t2℃④.吸热11、略
【分析】【分析】
(1)依据名称和元素化合价代数和为0;书写化学式;
(2)钠离子的核内质子数为11;核外电子数=10,据此书写离子结构示意图;
(3)醋酸为弱酸;部分电离;
(4)溴能够置换碘;据此书写反应的化学方程式。
【详解】
(1)氮化镁中镁元素化合价+2价,氮元素化合价为-3价,根据元素化合价代数和为0,化学式为Mg3N2,故答案为:Mg3N2;
(2)钠离子的核内质子数为11,核外电子数=10,离子结构示意图为故答案为:
(3)醋酸为弱酸,部分电离,电离方程式为CH3COOH⇌CH3COO-+H+,故答案为:CH3COOH⇌CH3COO-+H+;
(4)溴能够置换碘,溴水使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝,反应的化学方程式为Br2+2KI=2KBr+I2,故答案为:Br2+2KI=2KBr+I2。【解析】Mg3N2CH3COOH⇌CH3COO-+H+Br2+2KI=2KBr+I212、略
【分析】【分析】
利用原电池的工作原理;进行分析判断;
【详解】
(1)C为稀硫酸,电流表指针发生偏转,B电极材料为Fe,且作负极,A电极为正极,总电极反应式为Fe+2H+=Fe2++H2↑,即A电极反应式为2H++2e-=H2↑;
答案为2H++2e-=H2↑;
(2)根据原电池工作原理,以及总电极反应式,负极材料是Cu,正极材料是石墨,溶液C为FeCl3;
答案为Cu;石墨;FeCl3溶液;
(3)Zn比Cu活泼,Zn为负极,锌电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,Cu为正极,Cu电极反应式为Cu2++2e-=Cu,整个过程中Cu2+被消耗,即c(Cu2+)变小;
答案为负极;Cu2++2e-=Cu;变小;
(4)根据装置图,电子从电极c流向电极d,因此电极c为负极,燃料电池中通燃料一极为负极,即CH3OH在负极上失去电子,其电极反应式为H2O+CH3OH-6e-=CO2+6H+,消耗1molO2需要得到4mole-,因此电路中转移2mol电子,消耗氧气的物质的量为=0.5mol,标准状况下,消耗氧气的体积为0.5mol×22.4L·mol-1=11.2L;
答案为负极;H2O+CH3OH-6e-=CO2+6H+;11.2L。
【点睛】
电极反应式的书写是本题的难点,原电池是将氧化还原反应反应分成两个半反应,书写电极反应式是先写出还原剂-ne-→氧化产物,氧化剂+ne-→还原产物,如本题负极反应式:CH3OH-6e-→CO2,然后判断电解质溶液的酸碱性,本题质子通过质子交换膜,说明电解质溶液为酸性,根据原子守恒和电荷守恒,得出电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+。【解析】(14分,无特殊说明每空1分)(1)2H++2e-=H2↑(2分)(2)铜CFeCl3溶液(3)负Cu2++2e-=Cu(2分)变小(4)负极H2O+CH3OH-6e-=CO2+6H+(2分)11.2(2分)三、判断题(共1题,共2分)13、×【分析】【详解】
向溶液中加入少量水,减小,碱性减弱即减小,则增大,则溶液中增大,故错;【解析】错四、有机推断题(共1题,共9分)14、略
【分析】【分析】
某温度时,在Ag2SO4沉淀溶解平衡曲线上每一点;都是该温度下的平衡点,所以利用浓度幂与沉淀溶解平衡常数进行比较,可确定曲线外的某一点是否达到沉淀溶解平衡;利用沉淀溶解平衡常数,可由一种离子浓度计算另一种离子的浓度。
【详解】
(1)A点时,c(Ag+)=1×10-2mol/L,c()=4×10-2mol/L,与A点c(Ag+)相同的曲线上的点相比,4×10-2mol/L<16×10-2mol/L,所以A点未达沉淀溶解平衡,表示Ag2SO4是不饱和溶液。答案为:不饱和;
(2)该温度下Ag2SO4的溶度积常数Ksp=c2(Ag+)∙c()=(1×10-2mol/L)2×16×10-2mol/L=1.6×10-5(mol/L)3。答案为:1.6×10-5(mol/L)3;
(3)在饱和Ag2SO4溶液中,c2(Ag+)∙c()是一个定值,溶液中c()越大,c(Ag+)越小;
a.40mL0.01mol·L-1K2SO4溶液,c()=0.01mol·L-1;
b.10mL蒸馏水,c()=0;
c.10mL0.02mol·L-1H2SO4溶液中,c()=0.02mol·L-1;
在溶液中,c():c>a>b,则溶液中c(Ag+):b>a>c,从而得出Ag2SO4的溶解程度由大到小的顺序为b>a>c。答案为:b>a>c;
(4)向Ag2SO4悬浊液中加入足量Na2CrO4固体,生成Ag2CrO4和Na2SO4,沉淀转化的离子方程式:Ag2SO4(s)+=Ag2CrO4(s)+答案为:Ag2SO4(s)+=Ag2CrO4(s)+
【点睛】
一种难溶性物质,其溶度积常数越小,越容易转化,其溶解度往往越小。【解析】不饱和1.6×10-5(mol/L)3b>a>cAg2SO4(s)+=Ag2CrO4(s)+五、工业流程题(共2题,共4分)15、略
【分析】【分析】
软锰矿粉(主要成分为MnO2,含少量Fe3O4、Al2O3)加入硫化钡溶液进行反应,主要发生MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S,过滤得到Ba(OH)2溶液,经蒸发结晶、过滤、干燥得到氢氧化钡;滤渣用硫酸溶解,得到的滤液中主要金属阳离子有Mn2+、Fe2+、Fe3+、Al3+,得到的滤渣为不溶于稀硫酸的硫磺;之后向滤液中加入合适的氧化剂将Fe2+转化为Fe3+,然后加入氨水调节pH,使Fe3+、Al3+转化为沉淀除去,压滤得到的废渣为Fe(OH)3和Al(OH)3,此时滤液中的金属阳离子只有Mn2+,向滤液中加入碳酸氢铵、氨水,Mn2+和碳酸氢根电离出的碳酸根结合生成碳酸锰沉淀;过滤;洗涤、干燥得到高纯碳酸锰。
【详解】
(1)软锰矿预先粉碎可以增大反应物的接触面积,使反应更充分,提高反应速率;MnO2与BaS反应转化为MnO,Mn元素的化合价由+4价降低为+2价,根据元素价态规律可知-2价的S元素应被氧化得到S单质,则MnO2与BaS的系数比应为1:1,根据后续流程可知产物还有Ba(OH)2,结合元素守恒可得化学方程式为:MnO2+BaS+H2O=Ba(OH)2+MnO+S;
(2)根据题目信息可知MnO2为两性氧化物,所以当MnO2过量时,会消耗反应产生的Ba(OH)2,从而使Ba(OH)2的量达到最大值后会减小;
(3)滤液I为结晶后剩余的Ba(OH)2饱和溶液;所以可以导入到蒸发操作中循环使用;
(4)净化时更好的除去Fe元素需要将Fe2+氧化为Fe3+,为了不引入新的杂质,且不将Mn元素氧化,加入的试剂X可以是H2O2;根据表格数据可知,Fe(OH)3和Al(OH)3为同类型的沉淀,而Al(OH)3的Ksp稍大,所以当Al3+完全沉淀时,Fe3+也一定完全沉淀,当c(Al3+)=1.0×10-5mol/L时,c(OHˉ)==10-9.1mol/L,所以c(H+)=10-4.9mol/L;pH=4.9,即pH的理论最小值为4.9;
(5)碳化过程Mn2+和碳酸氢根电离出的碳酸根结合生成碳酸锰沉淀,促进碳酸氢根的电离,产生的氢离子和一水合氨反应生成铵根和水,所以离子方程式为Mn2++HCO+NH3·H2O=MnCO3↓+NH+H2O。【解析】①.增大接触面积,充分反应,提高反应速率:②.③.过量的MnO2消
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