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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年华东师大版拓展型课程化学下册月考试卷231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8题,共16分)1、下列溶液中各微粒浓度关系正确的是A.室温下,pH=4的0.1mol/L的NaHC2O4溶液中:c()>c(H+)>c(H2C2O4)>c()B.0.1mol/L的CH3COONH4溶液中:c(CH3COO−)+c(CH3COOH)=c(NH3•H2O)+c()C.同温下,两种盐溶液的浓度相同且pH(NaX)>pH(NaY),则c(X−)+c(OH−)>c(Y−)+c(OH−)D.向含有BaSO4、BaCO3的饱和溶液中加入少量的Ba(NO3)2,溶液中的值减小(已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10;Ksp(BaCO3)=2.58×10-9)2、下列说法正确的是A.14N2和15N2互为同位素B.红磷和白磷互为同素异形体C.C2H2和C6H6互为同系物D.乙酸和乙醇互为同分异构体3、为了净化和收集由盐酸和大理石制得的CO2气体;从下图中选择合适的的装置并连接。合理的是。
A.a-a′→d-d′→eB.b-b′→d-d′→gC.c-c′→d-d′→gD.d-d′→c-c′→f4、按下述实验方法制备气体,合理又实用的是A.锌粒与稀硝酸反应制备H2B.加热分解NH4Cl固体制备NH3C.亚硫酸钠与浓硫酸反应制备SO2D.大理石与浓硫酸反应制备CO25、某化工厂为了综合利用生产过程中生成的CaSO4,与相邻的合成氨厂联合设计了以下制备(NH4)2SO4的工艺流程:
下列有关说法错误的是A.将滤液蒸干,即可提取产品(NH4)2SO4B.通入足量氨气使悬浊液呈碱性有利于CO2的吸收C.副产品是生石灰,X是CO2,其中CO2可循环利用D.沉淀池中发生的主要反应为CaSO4+CO2+2NH3+H2OCaCO3↓+(NH4)2SO4,6、为探究Na2SO3溶液的性质,在白色点滴板的a、b、c、d四个凹槽中滴入Na2SO3溶液;再分别滴加下图所示的试剂:
对实验现象的“解释或结论”错误的是()
A.AB.BC.CD.D7、用如图所示装置进行实验;将少量液体甲逐滴加入到固体乙中,试管中试剂为丙,则下表中对应选项正确的是()
A.AB.BC.CD.D8、将体积均为5mL的甲;乙、丙三种液体依次沿试管壁缓缓滴入试管中(勿振荡);出现如图所示的实验现象,则甲、乙、丙的组合可能是()
。选项ABCD甲1,2二溴乙烷溴苯水乙醇乙水液溴大豆油乙酸丙苯乙醇溴水乙酸乙酯A.AB.BC.CD.D评卷人得分二、填空题(共7题,共14分)9、水丰富而独特的性质与其结构密切相关。
(1)对于水分子中的共价键,依据原子轨道重叠的方式判断,属于_________键;依据O与H的电负性判断,属于_________共价键。
(2)水分子中,氧原子的价层电子对数为_________,杂化轨道类型为_________。
(3)下列事实可用“水分子间存在氢键”解释的是_________(填字母序号)。
a.常压下;4℃时水的密度最大。
b.水的沸点比硫化氢的沸点高160℃
c.水的热稳定性比硫化氢强。
(4)水是优良的溶剂,常温常压下极易溶于水,从微粒间相互作用的角度分析原因:_________(写出两条)。
(5)酸溶于水可形成的电子式为_________;由于成键电子对和孤电子对之间的斥力不同,会对微粒的空间结构产生影响,如中H-N-H的键角大于中H-O-H的键角,据此判断和的键角大小:________(填“>”或“<”)。10、晶体硼熔点为1873K;其结构单元为正二十面体,结构如图所示。氮化硼(BN)有多种相结构,例如六方相氮化硼与立方相氮化硼,结构如图所示,六方相氮化硼与石墨相似,具有层状结构;立方相氮化硼是超硬材料。回答下列问题:
(1)基态硼原子有___种不同能量的电子,第二周期中,第一电离能介于硼元素与氮元素之间的元素有___种。
(2)晶体硼为___(填晶体类型),结构单元由___个硼原子构成,共含有___个B-B键。
(3)关于氮化硼两种晶体的说法,正确的是___。
a.立方相氮化硼含有σ键和π键。
b.六方相氮化硼层间作用力小;所以质地软。
c.两种晶体均为分子晶体。
d.两种晶体中的B-N键均为共价键。
(4)NH4BF4是合成氮化硼纳米管的原料之一,1molNH4BF4含有___mol配位键。11、研究CO还原NOx对环境的治理有重要意义;相关的主要化学反应有:
ⅠNO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)ΔH1
Ⅱ2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)ΔH2<0
Ⅲ2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH3<0
(1)已知:每1mol下列物质分解为气态基态原子吸收的能量分别为。NO2COCO2NO819kJ1076kJ1490kJ632kJ
①根据上述信息计算ΔH1=_______kJ·molˉ1。
②下列描述正确的是_______。
A在绝热恒容密闭容器中只进行反应Ⅰ;若压强不变,能说明反应Ⅰ达到平衡状态。
B反应ⅡΔH<0;ΔS<0;该反应在低温下自发进行。
C恒温条件下;增大CO的浓度能使反应Ⅲ的平衡向正向移动,平衡常数增大。
D上述反应达到平衡后;升温,三个反应的逆反应速率均一直增大直至达到新的平衡。
(2)在一个恒温恒压的密闭容器中,NO2和CO的起始物质的量比为1∶2进行反应,反应在无分子筛膜时二氧化氮平衡转化率和有分子筛膜时二氧化氮转化率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离出N2。
①二氧化氮平衡转化率随温度升高而降低的原因为_______。
②P点二氧化氮转化率高于T点的原因为_______。
(3)实验测得,V正=k正·c2(NO)·c2(CO),V逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数;只与温度有关)。
①一定温度下,向体积为1L的密闭容器中充入一定量的NO和CO,只发生反应Ⅲ,在tl时刻达到平衡状态,此时n(CO)=0.1mol,n(NO)=0.2mol,n(N2)=amol,且N2占平衡总体积的1/4则:=_______。
②在t2时刻,将容器迅速压缩到原容积的1/2,在其它条件不变的情况下.t3时刻达到新的平衡状态。请在图中补充画出t2-t3-t4时段,正反应速率的变化曲线_______。
12、某有机物的结构简式如图所示:
(1)1mol该有机物和过量的金属钠反应最多可以生成________H2。
(2)该物质最多消耗Na、NaOH、NaHCO3的物质的量之比为________。13、以下是合成乙酰水杨酸(阿司匹林)的实验流程图;请你回答有关问题:
已知:阿司匹林;水杨酸和乙酸酐的相对分子量分别为:180、138、102.
(1)制取阿司匹林的化学反应方程式为_________________;反应类型____________;
(2)水杨酸分子之间会发生缩合反应生成聚合物,写出用除去聚合物的有关离子方程式______________________________________________;
(3)抽滤装置如图所示,仪器A的名称___________;该操作时在仪器A中加入滤纸,用蒸馏水湿润后,应________(选择下列正确操作的编号);再转移液体①微开水龙头;②开大水龙头;③微关水龙头;④关闭水龙头。
(4)下列有关抽滤的说法中正确的是________
A.抽滤是为了加快过滤速率;得到较大颗粒的晶体。
B.不宜用于过滤胶状沉淀或颗粒太小的沉淀。
C.当吸滤瓶内液面高度快达到支管口时;应拔掉链接支管口的橡皮管,从支管口倒出。
D.将晶体转移至布氏漏斗时;若有晶体附在烧杯内壁,应用蒸馏水淋洗至布氏漏斗中。
E.洗涤沉淀时;应使洗涤剂快速通过沉淀。
(5)用冷水洗涤晶体的目的_______________________;
(6)取2.000g水杨酸、5.400g乙酸酐反应,最终得到产品1.566g。求实际产率_______;14、实验室模拟工业生产食品香精菠萝酯()的简易流程如下:
有关物质的熔、沸点如表:。苯酚氯乙酸苯氧乙酸熔点/℃436299沸点/℃181.9189285
试回答下列问题:
(1)反应室I中反应的最佳温度是104℃,为较好地控制温度在102℃~106℃之间,加热时可选用___(选填字母)。
A.火炉直接加热B.水浴加热C.油浴加热。
(2)分离室I采取的操作名称是___。
(3)反应室I中发生反应的化学方程式是___。
(4)分离室II的操作为:①用NaHCO3溶液洗涤后分液;②有机层用水洗涤后分液;洗涤时不能用NaOH溶液代替NaHCO3溶液,其原因是___(用化学方程式表示)。15、如图所示的初中化学中的一些重要实验;请回答下列问题:
(1)图A称量NaCl的实际质量是___。
(2)图B反应的实验现象是__。
(3)图C反应的表达式为__。
(4)图D实验目的是__。评卷人得分三、结构与性质(共5题,共10分)16、铬是由法国化学家沃克兰于1798年在巴黎发现。目前铬被广泛应用于冶金;化工、铸铁、耐火及高精端科技等领域。
(1)铬元素基态原子的价电子排布式为___________。
(2)金属铬的第二电离能和锰的第二电离能分别为1590.6kJ/mol、1509.0kJ/mol,的原因是___________。
(3)雷氏盐(Reineckesalt)的化学式为是一种易溶于水和乙醇的暗红色固体。
①雷氏盐中存在的化学键有___________(填序号)。
A.键B.键C.氢键D.配位键E.金属键。
②配体中C采取的杂化方式为___________,可用于形成配位键的原子有___________。
③的价层电子对数为___________,空间构型是___________,写出一种与互为等电子体的分子___________。
④乙醇能与水以任意比例互溶的原因是___________,___________。
(4)硒化铬的立方晶胞结构如图所示,晶胞参数为anm和bnm,则硒化铬的密度为___________(列出表达式即可)。
17、超细铜粉主要应用于导电材料;催化剂等领域中。超细铜粉的某制备方法如下:
(1)Cu2+的价电子排布式为____。
(2)下列关于[Cu(NH3)4]SO4的说法中,正确的有____。(填字母序号)
A.[Cu(NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键;极性键和配位键。
B.[Cu(NH3)4]SO4的组成元素中第一电离能最大的是氧元素。
C.[Cu(NH3)4]SO4的外界离子的空间构型为正四面体。
(3)SO32-离子中S原子的杂化方式为____,SO32-离子的空间构型为____。
(4)与SO3互为等电子体的一种分子的分子式是____
(5)下图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图,由此可确定该氧化物的化学式为______。
18、开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。
(1)化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料,可由六元环状物质(HB=NH)3通过如下反应制得:3CH4+2(HB=NH)3+6H2O=3CO2+6H3BNH3。请回答:
①H3BNH3中是否存在配位键_______(填“是”或“否”),B、C、N、O第一电离能由大到小的顺序为_______,CH4、H2O、CO2三分子按照键角由大到小的顺序排列为_______。
②与(HB=NH)3互为等电子体的分子为_______(填分子式)。
③人工可以合成硼的一系列氢化物,其物理性质与烷烃相似,故称之为硼烷。工业上可采用LiAlH4和BCl3在一定条件下制备乙硼烷B2H6,该反应的化学方程式为_______。
④在硼酸盐中,阴离子有链状、环状、骨架状等多种结构形式。图a为一种无限长链状结构的多硼酸根,其化学式为_______,图b为硼砂晶体中阴离子,其中硼原子采取的杂化方式为_______。
(2)一种铜合金具有储氢功能。
①Cu2+的价层电子排布式为_______。
②铜及其它许多金属及其化合物都可以发生焰色反应,其原因是_______。
③铜的单质中按ABCABC⋯方式堆积,设铜原子半径为apm,则该晶体的密度为_______g/cm3(阿伏伽德罗常数值为NA)19、铈外围电子排布(n-2)f1(n-1)d1ns2是原子序数为58的一种最早有实际用途的稀土元素;铈及其化合物的用途十分广泛。
(1)铈在元素周期表中的位置是_____;属于_____区元素。
(2)硝酸铈铵Ce(NH4)2(NO3)6中,N的杂化方式为_____;Ce、C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为_____。
(3)已知CeX3的熔点为CeF3:1460℃、CeCl3:848℃、CeBr3:732℃、CeI3:760℃,依F、Cl、Br、I顺序,从CeX3中化学键的离子性和共价性说明熔点的变化原因:______________________________________。
(4)铈的一种氧化物具有独特的晶体结构和较高的储存和释放氧的能力;可形成氧空位,具有催化氧化性能,有着十分广阔的应用开发前景,其晶体结构如图所示:
这种铈的氧化物的化学式为_____;晶胞中氧离子的配位数为_____。20、I.元素周期表中80%左右的非金属元素在现代技术包括能源;功能材料等领域占有极为重要的地位。
(1)氮及其化合物与人类生产、生活息息相关,基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是_____,N2F2分子中N原子的杂化方式是_______,1molN2F2含有____个δ键。
(2)高温陶瓷材料Si3N4晶体中N-Si-N的键角大于Si-N-Si的键角,原因是_______。
II.金属元素铁;铜及其化合物在日常生产、生活有着广泛的应用。
(1)铁在元素周期表中的位置_________。
(2)配合物Fe(CO)x常温下呈液态,熔点为-20.5℃,沸点为103℃,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)x晶体属于_____(填晶体类型)。Fe(CO)x的中心原子价电子数与配体提供电子吸之和为18,则x=________。
(3)N2是CO的一种等电子体,两者相比较沸点较高的为_______(填化学式)。
(4)铜晶体中铜原子的堆积方式如下图甲所示。
①基态铜原子的核外电子排布式为___________。
②每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为___________。
(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5,铜与M形成化合物的晶胞如下图乙所示(黑点代表铜原子)。已知该晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则该晶体中铜原子和M原子之间的最短距离为_________pm。(只写计算式)。评卷人得分四、原理综合题(共1题,共6分)21、我国自主知识产权的首套煤基乙醇工业化项目生产过程:先用煤制得乙酸甲酯;再将乙酸甲酯转化为乙醇。在1L密闭容器中充入1mol乙酸甲酯,乙酸甲酯转化为乙醇涉及反应原理:
主反应:CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g)ΔH1=-23.61kJ·mol·L-1
副反应:CH3COOCH3(g)+C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)+CH3OH(g)ΔH2=0.99kJ·mol·L-1
在催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)
化学吸附:H2→2H*
表面反应:CH3COOCH3+4H*→CH3CH2OH*+CH3OH*
化学脱附:CH3CH2OH*→CH3CH2OHCH3OH*→CH3OH
已知:化学吸附的活化能大;决定主反应的反应速率。
(1)反应2CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3COOC2H5(g)+2CH3OH(g)自发进行的条件是:____。
(2)能说明体系中主反应达到化学平衡状态的有____。
A.CH3COOCH3的质量分数不再变化B.v正(C2H5OH)=v正(CH3OH)
C.容器中气体密度不再变化D.体系的总压强不再变化。
(3)乙酸甲酯的平衡转化率与温度和氢酯比(x)〖〗的关系如图。
①比较x1、x2、x3的大小关系,最大的是___________。
②250℃、x1=5,C2H5OH的选择性为80%,则主反应的平衡常数为___________(保留2位有效数字)。
(4)其它条件相同,反应经过相同时间,乙酸甲酯的转化率与乙醇的选择性随氢酯比的关系如图所示。氢酯比(x)在2~9之间,乙醇的选择性逐渐增大的原因为___________。
(5)若在未加催化剂的情况下主反应的能量反应历程示意图如图,请在图3中画出使用催化剂后该反应的能量反应历程示意图_______。
评卷人得分五、计算题(共3题,共21分)22、(1)若t=25℃时,Kw=___________,若t=100℃时,Kw=1.0×10-12,则100℃时0.05mol•L-1Ba(OH)2溶液的pH=___________。
(2)已知25℃时,0.1L0.1mol•L-1的Na2A溶液的pH=11,用离子方程式表示其原因为___________。
(3)pH相等的NaOH溶液与CH3COONa溶液,分别加热到相同的温度后CH3COONa溶液的pH___________NaOH溶液的pH(填“>”“=”或“<”)。
(4)室温下,pH=2的H2SO4溶液、pH=12的NaOH溶液、pH=12的Na2CO3溶液,水电离出的c(H+)之比为___________。
(5)相同物质的量浓度的①NH4HSO4、②NH4HCO3、③NH4Cl三种溶液,pH值从大到小的顺序为___________(用数字标号填空,下同);相同温度下,NH浓度相等的上述三种溶液,物质的量浓度从大到小的顺序为___________。
(6)含有Cr2O的废水毒性较大。某工厂酸性废水中含5.0×10-3mol•L-1的Cr2O可先向废水中加入绿矾(FeSO4·7H2O);搅拌后撒入生石灰处理。
①写出加入绿矾的离子方程式___________。
②若处理后的废水中残留的c(Fe3+)=4.0×10-13mol•L-1,则残留的Cr3+的浓度_______________mol•L-1(已知:Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-33)。23、制备氮化镁的装置示意图:
回答下列问题:
(1)填写下列仪器名称:的名称是_________。
(2)写出中和反应制备氮气的离子反应方程式__________。
(3)的作用是_____,是否可以把和的位置对调并说明理由_________。
(4)写出中发生反应的化学方程式___________。
(5)请用化学方法检验产物中是否含有未反应的镁,写出实验操作、现象、结论_________。24、某研究性学习小组类比镁在二氧化碳中的燃烧反应,认为钠和二氧化碳也可以发生反应,他们对钠在CO2气体中燃烧进行了下列实验:
(1)若用下图装置制备CO2,则发生装置中反应的离子方程式为_________。
(2)将制得的CO2净化、干燥后由a口缓缓通入下图装置,待装置中的空气排净后点燃酒精灯,观察到玻璃直管中的钠燃烧,火焰为黄色。待冷却后,管壁附有黑色颗粒和白色物质。
①能说明装置中空气已经排净的现象是_________。
②若未排尽空气就开始加热,则可能发生的化学反应方程式主要为_________。
(3)若钠着火,可以选用的灭火物质是_________。
A.水B.泡沫灭火剂C.干沙土D.二氧化碳。
(4)该小组同学对管壁的白色物质的成分进行讨论并提出假设:
Ⅰ.白色物质可能是Na2O;Ⅱ.白色物质可能是Na2CO3;Ⅲ.白色物质还可能是_________。
(5)为确定该白色物质的成分,该小组进行了如下实验:。实验步骤实验现象①取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加过量的CaCl2溶液出现白色沉淀②静置片刻,取上层清液于试管中,滴加无色酚酞试液无明显现象
①通过对上述实验的分析,你认为上述三个假设中,___成立(填序号)。
②由实验得出:钠在CO2中燃烧的化学方程式为_____;每生成1mol氧化产物,转移的电子数为____。
(6)在实验(2)中还可能产生另一种尾气,该气体为________;处理该尾气的方法为_____。参考答案一、选择题(共8题,共16分)1、B【分析】【详解】
A.室温下,0.1mol/L的NaHC2O4溶液pH=4,说明的电离作用大于其水解作用,所以c()>c(H2C2O4);A错误;
B.根据物料守恒可得c(CH3COO−)+c(CH3COOH)=c(NH3•H2O)+c();B正确;
C.两种盐溶液中都存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(X-)+c(OH-),c(Na+)+c(H+)=c(Y-)+c(OH-),两种溶液的pH(NaX)>pH(NaY),说明溶液中c(H+):前者小于后者,由于两种溶液中离子浓度都是阳离子浓度的二倍,两种盐溶液浓度相同,c(Na+)相同,c(H+)越小,则离子总浓度就越小,故c(X−)+c(OH−)<c(Y−)+c(OH−);C错误;
D.=由于其中含有BaSO4、BaCO3,所以向其中加入少量的Ba(NO3)2,溶液中的值不变;仍等于两种盐的溶度积常数的比,D错误;
故合理选项是B。2、B【分析】【详解】
A.14N2和15N2是同位素原子14N、15N形成的分子;分子相同,因此二者属于同一物质,A错误;
B.红磷和白磷都是磷元素形成的两种不同性质的单质;二者互为同素异形体,B正确;
C.C2H2是乙炔,属于炔烃,C6H6表示的物质可能是苯,也可能是其它含有双键或三键的物质,二者结构不相似,且在分子组成上也不是相差CH2的整数倍;因此二者不是同系物,C错误;
D.乙酸分子式是C2H4O2,乙醇分子式是C2H6O;二者分子式不同,因此不能互为同分异构体,D错误;
故合理选项是B。3、C【分析】【详解】
由盐酸和大理石制得的CO2气体中会含有杂质H2O(g)和HCl,除去的试剂分别为浓硫酸和饱和碳酸氢钠溶液,应先让气体通过饱和NaHCO3溶液除去HCl,再通过浓硫酸干燥;CO2的相对分子量为44,比空气(29)的大,因此用向上排空气法收集CO2;答案选C。4、C【分析】【分析】
【详解】
A.硝酸具有强氧化性,锌粒与稀硝酸反应不能放出H2;故不选A;
B.NH4Cl受热分解为氨气和氯化氢,氨气和氯化氢遇冷又生成氯化铵,不能用加热分解NH4Cl固体的方法制备NH3;故不选B;
C.亚硫酸钠与浓硫酸反应生成硫酸钠;二氧化硫、水;故选C;
D.大理石与浓硫酸反应生成微溶于水的硫酸钙,硫酸钙附着于碳酸钙表面,碳酸钙和硫酸隔离,反应不能持续进行,不能用碳酸钙和硫酸反应制备CO2;故不选D;
选C。5、A【分析】【详解】
A.加热蒸干会使(NH4)2SO4受热分解,应将滤液蒸发浓缩、冷却结晶来提取(NH4)2SO4;故A错误;
B.CO2溶解度小,而氨气极易溶于水,先通入氨气使溶液呈碱性,能吸收更多的CO2;B正确;
C.CaSO4溶解度大于CaCO3,在沉淀池中CaSO4转化为CaCO3,进入煅烧炉,分解为生石灰,同时产生能循环利用的CO2;故C正确;
D.沉淀池中微溶的CaSO4转化为难溶的CaCO3;D正确;
答案为A。6、D【分析】【详解】
A.a中反应为I2+SO+H2O===SO+2H++2I-,还原性SO>I-;A正确;
B.b中反应为2S2-+SO+6H+===3S↓+3H2O;B正确;
C.Na2SO3溶液使酚酞溶液变红,是因为SO32-水解生成OH-所致,加入BaCl2溶液后,生成BaSO3沉淀,从而使溶液中c(OH-)不断减小;C正确;
D.即使不变质,在酸性条件下,NO也把SO氧化成SO生成BaSO4沉淀;D错误。
故选D。7、B【分析】【详解】
A.二氧化锰和浓盐酸反应需要加热;该装置没有加热,所以不能产生氯气,导致不能使石蕊试液先变红后褪色,故A错误;
B.醋酸和碳酸钙反应生成二氧化碳;二氧化碳和硅酸钠反应生成不溶于水的硅酸,所以试管中溶液变浑浊,故B正确;
C.浓氨水和氢氧化钠混合导致氨水分解生成氨气;氨气和氯化铝反应生成氢氧化铝,虽然氢氧化铝是两性氢氧化物,但氢氧化铝不和氨水反应,所以试管中看到的现象是只生成白色沉淀,故C错误;
D.浓硫酸和亚硫酸钠反应生成二氧化硫;二氧化硫有漂白性,但不能使酸碱指示剂褪色,所以试管中的现象是紫色变成红色,故D错误;
答案选B。8、A【分析】【分析】
由题意可知三种液体满足的条件是甲与乙互不相溶且乙的密度小于甲;乙与丙互不相溶且丙的密度小于乙。
【详解】
由图可知;甲;乙、丙的密度中,丙的密度最小,甲的密度最大;甲与乙不相溶,乙与丙不相溶。
A;苯的密度最小;1,2—二溴乙烷的密度最大,苯与水不相溶,水与1,2—二溴乙烷不相溶,选项A正确;
B;三种物质互溶;选项B错误;
C;三种物质中;乙的密度最小,所以最上层是乙,选项C错误;
D;三种物质互溶;选项D错误;
答案选A。二、填空题(共7题,共14分)9、略
【分析】【详解】
(1)对于水分子中的共价键,依据原子轨道重叠的方式判断,属于键;O与H的电负性不同;共用电子对偏向于O,则该共价键属于极性共价键;
(2)水分子中,氧原子的价层电子对数为杂化轨道类型为sp3;
(3)a.水中存在氢键;导致冰的密度小于水的密度,且常压下,4℃时水的密度最大,a正确;
b.水分子间由于存在氢键,使分子之间的作用力增强,因而沸点比同主族的H2S高,b正确;
c.水的热稳定性比硫化氢强的原因是其中的共价键的键能更大;与氢键无关,c错误;
故选ab;
(4)极易溶于水的原因为NH3和H2O极性接近;依据相似相溶原理可知,氨气在水中的溶解度大;氨分子和水分子间可以形成氢键,大大增强溶解能力;
(5)的电子式为有1对孤电子对,有2对孤电子对,孤电子对之间的排斥力大于孤电子对与成键电子对之间的排斥力,水中键角被压缩程度更大,故和的键角大小:>【解析】(1)极性。
(2)4sp3
(3)ab
(4)NH3和H2O极性接近;依据相似相溶原理可知,氨气在水中的溶解度大;氨分子和水分子间可以形成氢键,大大增强溶解能力。
(5)>10、略
【分析】【分析】
(1)基态硼原子的电子排布式为1s22s22p1;电子位于1s;2s、2p三个能量不同的能级上;同周期元素,从左到右,第一电离能呈增大的趋势,由于全充满和半充满的缘故,ⅡA族和ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素;
(2)由晶体硼熔点为1873K可知,晶体硼为熔沸点高、硬度大的原子晶体;在硼原子组成的正二十面体结构中,每5个面共用一个顶点,每个面拥有这个顶点的每2个面共用一个B-B键,每个面拥有这个B-B键的
(3)a.由图可知;立方相氮化硼中N原子和B原子之间只存在单键;
b.由图可知;六方相氮化硼层间为分子间作用力,分子间作用力小;
c.由图可知;立方相氮化硼为空间网状结构,属于原子晶体;
d.非金属元素之间易形成共价键;
(4)NH4BF4是由NH4+和BF4—构成,NH4+中N原子和其中一个H原子之间存在配位键、BF4—中B原子和其中一个F原子之间存在一个配位键。
【详解】
(1)基态硼原子的电子排布式为1s22s22p1;电子位于1s;2s、2p三个能量不同的能级上,则有3种不同能量的电子;同周期元素,从左到右,第一电离能呈增大的趋势,由于全充满和半充满的缘故,ⅡA族和ⅤA族元素第一电离能大于相邻元素,则介于硼元素与氮元素之间的有Be、C、O三种元素,故答案为:3;3;
(2)由晶体硼熔点为1873K可知,晶体硼为熔沸点高、硬度大的原子晶体;在硼原子组成的正二十面体结构中,每5个面共用一个顶点,每个面拥有这个顶点的每个等边三角形拥有的顶点为20个等边三角形拥有的顶点为×20=12;每2个面共用一个B-B键,每个面拥有这个B-B键的每个等边三角形占有的B-B键为20个等边三角形拥有的B-B键为×20=30;故答案为:12;30;
(3)a.由图可知;立方相氮化硼中N原子和B原子之间只存在单键,则立方相氮化硼中含有σ键,不存在π键,故错误;
b.由图可知;六方相氮化硼层间为分子间作用力,分子间作用力小,导致其质地软,故正确;
c.由图可知;立方相氮化硼为空间网状结构,属于原子晶体,故错误;
d.非金属元素之间易形成共价键;所以N原子和B原子之间存在共价键,故正确;
bd正确,故答案为:bd;
(4)NH4BF4是由NH4+和BF4—构成,NH4+中N原子和其中一个H原子之间存在配位键、BF4—中B原子和其中一个F原子之间存在一个配位键,所以含有2个配位键,则1molNH4BF4含有2mol配位键,故答案为:2。【解析】①.3②.3③.原子晶体④.12⑤.30⑥.bd⑦.211、略
【分析】【详解】
(1)①ΔH1=E反应物-E生成物=819+1076-1490-632=-227kJ/mol;
②A.反应前后气体系数不变;如果是恒温恒容,无论平衡是否移动,容器中的压强均不变,换为绝热容器后,随着反应的正向进行,反应放出热量,体系温度升高,等量气体的压强随之增大,此时压强是变量,可以作为平衡的依据,A项正确;
B.当ΔH-TΔS<0时;反应自发进行,由ΔH<0,ΔS<0,推出该反应低温下自发进行,B项正确;
C.增大CO的浓度可以使反应Ⅲ的平衡向正向移动;但是平衡常数只受到温度的影响,温度不变,平衡常数不变,C项错误;
D.温度升高;反应速率增大,三个反应的逆反应速率均增大,三个反应均为放热反应,温度升高,反应向吸热方向进行,则平衡逆向移动,所以平衡移动的初期为逆反应速率大于正反应速率,为了达到新的平衡,逆反应速率向正反应速率靠近,逆反应速率会减小,所以逆反应速率的变化趋势为先增大后减小,D项错误;
(2)①反应为放热反应;温度升高,平衡向逆反应(吸热)方向进行,二氧化氮转化率降低;
②相同温度下,二氧化氮的转化率在P点较高是因为使用了分子筛膜,将产物N2分离出来;降低了产物的浓度,使平衡正向进行,从而二氧化氮的转化率提高;
(3)①列三段式求解:因为N2占平衡总体积的1/4,所以a=0.3mol,此时为平衡状态,有v正=v逆,即k正·c2(NO)·c2(CO)=k逆·c(N2)·c2(CO2);
②在t2时刻,将容器迅速压缩到原容积的1/2,压强瞬间增大为原来压强的两倍,正逆反应速率均增大,但是压强增大,平衡向正反应(气体系数减小)方向进行,则正反应速率大于逆反应速率,所以正反应速率的总体趋势为先突然增大,然后减小,直至平衡,其图像为【解析】①.-227②.AB③.反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动(或平衡常数减小)④.分子筛膜从反应体系中不断分离出N2,有利于反应正向进行,二氧化氮转化率升高⑤.270⑥.(起点的纵坐标为16,t3时刻达到平衡,t3-t4处于平衡状态与已有线平齐)12、略
【分析】【分析】
由结构简式可知;分子中含-OH;-COOH、碳碳双键,结合醇、羧酸、烯烃的性质来解答。
【详解】
(1)该有机物中的-OH、-COOH均与Na反应,金属钠过量,则有机物完全反应,1mol该有机物含有2mol羟基和1mol羧基,由2-OH~H2↑、2-COOH~H2↑可知,和过量的金属钠反应最多可以生成1.5molH2;
故答案为:1.5mol;
(2)-OH、-COOH均与Na反应,-COOH与NaOH、NaHCO3反应,则1mol该物质消耗1.5molNa、1molNaOH、1molNaHCO3,则n(Na):n(NaOH):n(NaHCO3)=1.5mol:1mol:1mol=3:2:2;
故答案为:3∶2∶2。【解析】①.1.5mol②.3∶2∶213、略
【分析】【详解】
(1)水杨酸和乙酸酐在浓硫酸的条件下发生取代反应生成乙酰水杨酸,方程式为:(2)在除去聚合物并提纯阿司匹林的过程中;可以将阿司匹林与碳酸氢钠反应使羧基变为羧酸钠,且酯基不水解,这样使阿司匹林溶于水,聚合物难溶于水,将聚合物除去,再将阿司匹林的钠盐盐酸酸化可得阿司匹林,过程中涉及的离子方程式为:
.(3)该仪器的名称为布氏漏斗。布氏漏斗中加入滤纸,用蒸馏水湿润后,应先微开水龙头,不能大开,避免滤纸破损。故选①。(4)A.抽滤能为了加快过滤速率,但不能使沉淀的颗粒变大,故错误;B.颗粒太小的沉淀不能用抽滤的原因是颗粒太小的容易在滤纸上形成一层密实的沉淀,不容易透过,故正确;C.当吸滤瓶内液面高度快达到支管口时,应拔掉吸滤瓶上的橡皮管,从吸滤瓶上口倒出溶液,而不能从吸滤瓶支管口倒出溶液,故错误;D.将晶体转移至布氏漏斗时,若有晶体附在烧杯内壁,应用滤液来淋洗布氏漏斗,因为滤液是饱和溶液,冲洗是不会使晶体溶解,同时又不会带入杂质,故错误;E.洗涤沉淀时,应先关小水龙头,然后蒸馏水缓缓淋洗,再打开水龙头抽滤,不能使洗涤剂快速通过沉淀,故错误。故选B。(5)阿司匹林在冷水中的溶解度减小,所以用冷水洗涤晶体可以除去晶体表面附着的杂质,并减少阿司匹林因溶解而引起的损耗。(6)根据方程式分析,乙酸酐过量,用水杨酸计算阿司匹林的质量为g,实际产率为=60%。【解析】取代反应布氏漏斗①B除去晶体表面附着的杂质,并减少阿司匹林因溶解而引起的损耗60%14、略
【分析】【分析】
用苯氧乙酸和丙烯醇发生酯化反应制得菠萝酯,苯氧乙酸用苯酚和氯乙酸反应制得,考虑到它们溶沸点的差异,最好选择温度让苯酚,氯乙酸,苯氧乙酸都成为液体,反应室I中反应的最佳温度是104℃,水浴加热温度太低,苯氧乙酸沸点99摄氏度,水浴温度会使它凝固,不利于分离,火炉直接加热,会使苯酚,氯乙酸,苯氧乙酸全都生成气体,不利于反应,故选择油浴。生成的菠萝酯属于酯类,在碱性条件下会发生水解,所以不能用NaOH溶液代替NaHCO3溶液。
【详解】
(1)火炉直接加热温度比较高;会让苯酚和氯乙酸变成蒸汽,不利于它们之间的反应,还会使苯氧,故温度不能太高,水浴加热温度较低,不能让氯乙酸和苯酚熔化,故温度也不能太低,可以使所有物质都成液体,为较好地控制温度在102℃~106℃之间,加热时可选用油浴加热;
答案为:C;
(2)分离室I是将反应不充分的原料再重复使用;为了增加原料的利用率,要把苯酚和氯乙酸加入反应室1,操作名称为蒸馏;
答案为:蒸馏;
(3)反应室1为苯酚和氯乙酸发生取代反应,制得苯氧乙酸,+HCl;
答案为:+HCl;
(4)分离室II发生的反应是苯氧乙酸和丙烯醇发生酯化反应,制取菠萝酯,由于酯在NaHCO3溶液中的溶解度较小,可以析出,随后分液即可,如用NaOH会使酯发生水解,故不能用NaOH溶液代替NaHCO3溶液,化学方程式为+NaOH+HOCH2CH=CH2
答案为+NaOH+HOCH2CH=CH2。【解析】C蒸馏+HCl+NaOH+HOCH2CH=CH215、略
【分析】【分析】
(1)托盘天平的平衡原理:称量物质量=砝码质量+游码质量;
(2)镁在空气中剧烈燃烧;放出大量的热,发出耀眼的白光,生成白色固体氧化镁;
(3)图C表示铜和氧气在加热条件下生成黑色氧化铜;
(4)图D表示加压气体体积缩小;
【详解】
(1)称量物质量=砝码质量+游码质量;15=NaCl质量+3,NaCl的实际质量是15g-3g=12g;
(2)镁在空气中燃烧的现象是:放出大量的热;发出耀眼的白光,生成白色固体;
(3)图C的表达式为:铜+氧气氧化铜;
(4)图D表示加压气体体积缩小,实验目的是验证分子之间的存在间隙;【解析】12g放出大量的热,发出耀眼的白光,生成白色固体铜+氧气氧化铜验证分子之间的存在间隙三、结构与性质(共5题,共10分)16、略
【分析】【分析】
根据Cr原子的电子排布式,写出基态价电子的排布式;根据Cr原子失去一个电子后价电子排布情况判断铬的第二电离能大于锰的第二电离能;根据题中结构判断存在化学键类型;根据VSEPR理论判断中心原子杂化方式和空间构型;根据等电子体的概念写出一种与互为等电子体的分子;根据形成氢键和相似相溶原理解释乙醇能与水以任意比例互溶;根据题中晶胞的结构;利用“均摊法”进行晶胞的相关计算;据此解答。
(1)
Cr是24号元素,核外有24个电子,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,价电子排布式为3d54s1,答案为3d54s1。
(2)
因为铬原子失去1个电子后,价电子层电子排布式为属于半充满,相对稳定,即铬的第二电离能是失去半充满3d5上的电子,锰的第二电离能是失去3d6上的电子变为半充满状态,所以金属铬的第二电离能大于锰的第二电离能答案为铬原子失去1个电子后,价电子层电子排布式为属于半充满,相对稳定。
(3)
①由可知,该结构中存在N-H键是键,N=C双键、C=S双键中有键、键,Cr3+与配体间形成配位键;ABD符合题意;答案为ABD。
②由可知,NCS-的中心原子C原子形成2个双键,NCS-为直线形结构,C原子采取sp杂化;因为NCS-结构中,N、S均有孤电子对,均可与Cr3+形成配位键;答案为sp杂化;N;S。
③的价层电子对数=4+=4+0=4,无孤电子对,的空间构型为正四面体结构;根据原子总数相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体,则的等电子体的分子为CH4;答案为4;正四面体;CH4。
④CH3CH2OH与水分子间能形成氢键,并且都是极性分子,根据相似相溶原理,所以CH3CH2OH能与水以任意比互溶;答案为乙醇可与水形成分子间氢键;乙醇属于极性分子。
(4)
由可知,晶胞中Cr原子数目=8×+4×=2,Se原子位于晶胞内,数目=2,故晶胞质量m=2×g=g,晶胞的体积V=a×10-7cm×a×10-7cm×b×10-7cm=a2b×10-21cm3,则晶体密度ρ===答案为【解析】(1)
(2)铬原子失去1个电子后,价电子层电子排布式为属于半充满,相对稳定。
(3)ABDsp杂化S、N4正四面体形乙醇可与水形成分子间氢键乙醇属于极性分子。
(4)17、略
【分析】【详解】
(1)Cu位于第四周期IB族,其Cu2+的价电子排布式为3d9;
(2)A、[Cu(NH3)4]2+与SO42-之间存在离子键,Cu2+和NH3之间存在配位键;N和H之间存在极性共价键,故A正确;
B;该化合物中第一电离能最大的是N元素;故B错误;
C、外界离子为SO42-,根据价层电子对互斥理论,SO42-的空间构型为正四面体形;故C正确;
答案选AC;
(3)SO32-中心原子S有3个σ键,孤电子对数=1,价层电子对数为4,杂化轨道数等于价层电子对数,即SO32-中S的杂化类型为sp3;SO32-空间构型为三角锥形;
(4)根据等电子体的概念,与SO3互为等电子体的分子为BF3等;
(5)利用均摊的方法进行判断,根据晶胞的结构,O位于顶点、面心、棱上和内部,属于晶胞的氧原子的个数为=4,Cu位于内部,有4个,即化学式为CuO。【解析】①.3d9②.AC③.sp3④.三角锥形⑤.BF3⑥.CuO18、略
【分析】【分析】
【详解】
(1)①N的最外层电子数为5,B的最外层电子数为3,能形成3个共价键,B原子提供空轨道,N原子提供孤对电子,在化合物H3BNH3中;B与N原子之间存在配位键;
B;C、N、O是同一周期的元素。一般情况下;元素的非金属性越强,原子半径越小,元素的第一电离能越大,但是由于N原子的2p轨道上的电子处于半充满的稳定状态,所以其电离能比O还大,因此第一电离能由大到小的顺序N>O>C>B;
CH4是正四面体结构,键角109°28′;H2O是V型分子,键角104.5°,CO2是直线型分子,键角为180°。因此这三分子按照键角由大到小的顺序排列为CO2>CH4>H2O;
②等电子体是原子数等,最外层电子数也相等的物质,(HB=NH)3的原子数为12,最外层电子数为30,与(HB=NH)3互为等电子体的分子为C6H6;
③LiAlH4和BCl3在一定条件下制备乙硼烷B2H6、LiCl、AlCl3,根据原子守恒可得合成乙硼烷B2H6的化学方程式为:4BCl3+3LiAlH4=2B2H6+3LiCl+3AlCl3;
④图(a)是一种链状结构的多硼酸根,从图可看出,每个单元,有一个B,有一个O完全属于这个单元,剩余的2个O分别为2个单元共用,所以B∶O=1∶(1+2×)=1∶2,化学式为:
从图(6)是硼砂晶体中阴离子的环状结构可看出,[B4O5(OH)4]2-一半sp3杂化形成两个四配位BO4四面体;另一半是sp2杂化形成两个三配位BO3平面三角形结构,硼原子采取的杂化方式为sp3、sp2;
(2)①Cu是29号元素,Cu的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,Cu2+失去4s上的一个电子和3d上的一个电子,Cu2+的价层电子排布式为3d9;
②铜及其它许多金属及其化合物都可以发生焰色反应的原因是在灼烧时原子中的电子吸收能量;从基态跃迁到激发态。但是激发态是不稳定的,激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长的光的形式释放能量;
③Cu是面心立方紧密堆积,在一个晶胞中含有的Cu原子的个数为:8×+6×=4;设铜原子半径为apm=a×10-10cm,晶胞的边长;L=2×10-10cm,晶胞的体积为(2×10-10cm)3,该晶体的密度为g/cm3。【解析】是N>O>C>BCO2>CH4>H2OC6H64BCl3+3LiAlH4=2B2H6+3LiCl+3AlCl3sp3、sp23d9激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长的光的形式释放能量19、略
【分析】【详解】
(1)由题意有铈的原子序数为58;则有58-2-8-8-18-18=4,处于元素周期表的第六周期,第四纵行的镧系,则铈在元素周期表中位置为:第六周期第ⅢB族,属于f区元素,故答案为:第六周期第ⅢB族;f;
(2)在硝酸铈铵Ce(NH4)2(NO3)6中,因为中中心原子N没有孤电子对,所以它是正四面专体形,是空间结构,所以是杂化,中氮的价层电子对数为3,是sp2杂化;在Ce、C、N、O中C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次减小,同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大,但第ⅤA族的第一电离能大于第ⅥA族的第一电离能,所以其第一电离能大小顺序是N>O>C;由于Ce为第六周期元素,原子半径最大,则其第一电离能最小,故答案为:sp3、sp2;N>O>C>Ce;
(3)依F、Cl、Br、I顺序,CeX3中的化学键的离子性越来越弱、共价性越来越强,故答案为:依F、Cl、Br、I顺序,CeX3中的化学键的离子性越来越弱;共价性越来越强;
(4)由图示可知这种铈的氧化物的化学式为CeO2;晶胞中氧离子的配位数为4,故答案为:CeO2;4;【解析】第六周期第ⅢB族fsp3、sp2N>O>C>Ce依F、Cl、Br、I顺序,CeX3中的化学键的离子性越来越弱、共价性越来越强CeO2420、略
【分析】【详解】
I.(1)基态N原子中电子在2p轨道上的排布遵循的原则是洪特规则,N2F2分子结构式为F-N=N-F,分子中N原子含有1对孤对电子,N原子的杂化方式是sp2杂化,lmolN2F2含有3molσ键,即3NA或1.806×1024个σ键;
(2)Si3N4晶体中Si原子周围有4个N原子,Si原子为sp3杂化,N-Si-N键角为109°28′,N原子周围连接3个Si原子,含有1对孤对电子,N原子为sp3杂化;但孤对电子对成键电子对的排斥作用更大,使得Si-N-Si键角小于109°28′;
II.(1)Fe位于第四周期第VIII族;
(2)Fe(CO)x晶体的熔沸点较低;所以属于分子晶体;Fe原子价电子数是8,每个CO分子提供一个电子对,所以8+2n=18,n=5;
(3)极性分子的熔沸点较高,CO是极性分子,氮气是非极性分子,所以CO熔沸点较高;
(4)①铜为29号元素,基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1或1s22s22p63s23p63d104s1;
②根据晶胞结构图可知,铜为面心立方堆积,每个铜原子周围距离最近的铜原子数目=3×8÷2=12;
(5)某M原子的外围电子排布式为3s23p5,则M为Cl元素;该晶胞中Cu原子个数为4,Cl原子个数=8×+6×=4,晶体体积=cm3=cm3=cm3,根据晶胞的结构可知,铜原子和M原子之间的最短距离为立方体体对角线的=××cm=pm。
点睛:把握常见分子中原子的杂化及空间构型为解答的关键,根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数,σ键个数=配原子个数,孤电子对个数=(a-xb),a指中心原子价电子个数,x指配原子个数,b指配原子形成稳定结构需要的电子个数.根据n值判断杂化类型:一般有如下规律:当n=2,sp杂化;n=3,sp2杂化;n=4,sp3杂化;中心原子的杂化类型为sp2,说明该分子中心原子的价层电子对个数是3,无孤电子对数,空间构型是平面三角形。【解析】洪特规则sp2杂化3NASi3N4晶体中Si原子周围有4个N原子,Si为sp3杂化,N—Si—N的键角为109028/,而N原子周围只有3个Si原子。虽N原子也是sp3杂化,但由于孤电子对对成键电子对的排斥力更强,故Si—N—Si的键角小于109028/。第四周期第Ⅷ族分子晶体5CO[Ar]3d104s112四、原理综合题(共1题,共6分)21、略
【分析】【详解】
(1)已知:①CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g)ΔH1=-23.61kJ·mol·L-1
②:CH3COOCH3(g)+C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)+CH3OH(g)ΔH2=0.99kJ·mol·L-1
根据盖斯定律,将反应①+②整理可得:2CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3COOC2H5(g)+2CH3OH(g)ΔH=-22.62kJ/mol,要使反应自发进行,则△G=△H-T△S<0,该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,ΔH<0,ΔS<0;所以反应自发进行的条件是低温;
(2)A.反应混合物的总质量不变,若CH3COOCH3的质量分数不再变化;说明其中任何成分的质量不变,反应达到平衡状态,A符合题意;
B.C2H5OH、CH3OH都是生成物,在任何时刻,都存在v正(C2H5OH)=v正(CH3OH);表示反应正向进行,不能据此判断反应是否处于平衡状态,B不符合题意;
C.反应混合物都是气体;气体的质量不变;反应的容器容积不变,则容器中气体密度始终不变,因此不能据此判断反应是否达到平衡状态,C不符合题意;
D.反应容器的容积不变;反应是前后气体体积发生改变的反应,若体系的总压强不再变化,说明气体的物质的量不变,反应达到平衡状态,D符合题意;
故合理选项是AD;
(3)①在温度不变时,氢酯比(x)增大,即增大H2的浓度,化学平衡正向移动,使乙酸甲酯转化率增大。根据图示可知乙酸甲酯的平衡转化率:x3>x2>x1,所以x1、x2、x3的大小关系为x3>x2>x1,则三者中最大的是x3;
②在250℃、x1=5,C2H5OH的选择性为80%,加入乙酸甲酯的物质的量是1mol,其转化率为90%,则最终转化为乙醇的乙酸甲酯的物质的量为1mol×90%×80%=0.72mol,说明平衡时乙醇的物质的量是0.72mol,乙酸甲酯的物质的量为0.1mol。对于主反应CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g),开始加入n(CH3COOCH3)=1mol,n(H2)=5mol,n(C2H5OH)=n(CH3OH)=0,假设转化的CH3COOCH3(g)为xmol,则平衡时n(CH3COOCH3)=(1-x)mol,n(H2)=(5-2x)mol,n(C2H5OH)=n(CH3OH)=xmol;对于副反应:CH3COOCH3(g)+C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)+CH3OH(g),开始时n(CH3COOCH3)=(1-x)mol,n(C2H5OH)=n(CH3OH)=xmol,n(CH3COOC2H5)=0,假设发生该反应消耗CH3COOCH3的物质的量为ymol,根据物质反应转化关系可知平衡时:n(CH3COOCH3)=(1-x-y)mol,n(C2H5OH)=(x-y)mol,n(CH3COOC2H5)=ymol,n(CH3OH)=(x+y)mol,则(1-x-y)mol=0.1mol,(x-y)mol=0.72mol,解得x=0.81mol,y=0.09mol,平衡时n(CH3COOCH3)=0.1mol,n(H2)=(5-2x)mol=(5-2×0.81)mol=3.38mol,n(C2H5OH)=0.72mol,n(CH3OH)=0.81mol+0.09mol=0.9mol,容器的容积是1L,所以物质的浓度与其物质的量相等,因此主反应的化学平衡常数K==0.57;
(4)其它条件相同,反应经过相同时间,根据乙酸甲酯的转化率与乙醇的选择性与氢酯比的关系图可知:在氢酯比(x)在2~9之间,乙醇的选择性逐渐增大,是由于氢气的化学吸附速率慢,增大c(H2);加快整体反应的速率,但副反应速率增大的幅度小于主反应,所以乙醇的选择性增大;
(5)催化剂能够降低反应的活化能,使反应在较低的温度下进行,因此反应速率达到加快,但不能改变反应物、生成物的能量,因此反应热不变,故使用催化剂的反应流程与能量变化关系可用图示表示为:【解析】低温ADx30.57氢气的化学吸附速率慢,增大c(H2),加快整体反应的速率,但副反应速率增大的幅度小于主反应,所以乙醇的选择性增大五、计算题(共3题,共21分)22、略
【分析】【详解】
(1)水是弱电解质,存在电离平衡:H2OH++OH-,在室温25℃时,Kw=c(H+)·c(OH-)=1.0×10-14;
若t=100℃时,Kw=1.0×10-12,100℃时0.05mol•L-1Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.05mol/L×2=0.10mol/L,则该温度下c(H+)==10-11mol/L;故该溶液的pH=11;
(2)25℃时,0.1L0.1mol•L-1的Na2A溶液的pH=11,溶液显碱性,是由于该盐是强碱弱酸盐,在溶液中A2-发生水解反应,消耗水电离产生的H+,使水的电离平衡正向移动,最终达到平衡时,溶液中c(OH-)>c(H+),用离子方程式表示为A2-+H2O⇌HA-+OH-;
(3)pH相等的NaOH溶液与CH3COONa溶液,分别加热到相同的温度,由于CH3COONa是强碱弱酸盐,醋酸根离子水解使溶液显碱性,升高温度,盐水解程度增大,溶液的碱性增强,所以CH3COONa溶液的pH增大,而NaOH溶液的pH变化比较小,所以分别加热到相同的温度后CH3COONa溶液的pH>NaOH溶液的pH;
(4)室温下,pH=2的H2SO4溶液中水电离产生的H+的浓度c(H+)=10-12mol/L
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