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- 2021-05-12 发布
2020年天津市七校联考高考化学二模试卷
一、选择题(共12小题,每小题3分,满分36分)
1. 现代社会的发展与进步离不开材料,下列有关材料的说法不正确的是( )
A. 500米口径球面射电望远镜被誉为“中国天眼”,其“眼眶”是钢铁结成的圈梁,属于新型纯金属材料
B. 用于新版人民币票面文字等处的油墨中所含有的Fe3O4是一种磁性物质
C. 港珠澳大桥路面使用了沥青和混凝土,沥青可以通过石油分馏得到
D. 国庆阅兵仪式上的坦克和军车都喷涂着新式聚氨酯迷彩伪装涂料,能适应多种环境背景下的隐蔽需求,聚氨酯属于有机高分子材料
【答案】A
【解析】
【详解】A.钢是铁和碳的合金,故A说法错误;
B. Fe3O4是一种具有磁性的黑色晶体,故B说法正确;
C. 石油常压分馏产物:液化石油气、汽油、煤油、柴油、重油。减压分馏过程和产物:重柴油、润滑油、凡士林、石蜡、沥青。故C说法正确;
D. 聚氨酯是一种高分子化合物,故D说法正确;
故答案为A。
2. 下列有关化学用语表示正确的是( )
A. 对硝基甲苯的结构简式:
B. 离子结构示意图既可以表示35Cl-,也可以表示37Cl-
C. NH5的结构与NH4Cl相似,NH5的结构式:
D. CO2的比例模型:
【答案】B
【解析】
【详解】A. 氮原子与碳原子直接相连,对硝基甲苯的结构简式:,与题意不符,A错误;
- 18 -
B. 35Cl-、37Cl-的质子个数为17,核外电子数为18,则离子结构示意图既可以表示35Cl-,也可以表示37Cl-,符合题意,B正确;
C. NH5的结构与NH4Cl相似,NH5为离子晶体,与题意不符,C错误;
D CO2中,C原子半径大于O原子,则比例模型:,与题意不符,D错误;
答案为B。
3. X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,它们之间可形成组成不同的多种可溶性常见盐,其中有两种组成为ZXY3、ZWY4。下列说法中正确的是( )
A. 简单离子半径:r(W)>r(Z)>r(Y)>r(X)
B. 最常见氢化物的稳定性:X>Y
C. Z2Y2中含有共价键且在熔融状态下能导电
D. 第一电离能:Y>X
【答案】C
【解析】
【分析】
X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,它们之间可形成组成不同的多种可溶性常见盐,其中有两种组成为ZXY3、ZWY4。这两种盐为NaNO3、NaClO4,则X为N,Y为O,Z为Na,W为Cl。
【详解】A.根据层多径大,同电子层结构核多径小原则,因此简单离子半径:r(Cl-)>r(N3−)>r(O2−)>r(Na+),故A错误;
B.原子半径:O>N,半径越小,键能越大,H-O键能大于N-H键键能,所以最常见氢化物的稳定性:H2O>NH3,故B错误;
C.Na2O2中含有非极性共价键,该化合物是离子化合物,在熔融状态下能导电,故C正确;
D.N元素的2p轨道为半满稳定状态,其第一电离能高于同周期相邻元素,则第一电离能:Y<X,故D错误。
综上所述,答案为C。
4. 下列转化,在给定条件下能实现的是( )
①NaCl(aq)Cl2(g)FeCl3(s)
②Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3
- 18 -
③N2NH3NH4Cl(aq)
④SiO2SiCl4Si
A. ①③ B. ④ C. ①② D. ②③
【答案】A
【解析】
【详解】①电解饱和食盐水得到H2、Cl2和NaOH溶液,Cl2与Fe加热反应生成FeCl3,因此①能实现;②Fe2O3和盐酸反应生成FeCl3溶液,加热FeCl3溶液不能得到无水FeCl3,主要是铁离子水解,HCl易挥发,最终得到氢氧化铁,因此②不能实现;③N2和H2在高温高压、催化剂作用下反应生成NH3,NH3与盐酸反应生成NH4Cl,因此③能实现;④SiO2与盐酸不反应,因此④不能实现,所以①③能实现,故A符合题意。
综上所述,答案为A。
5. 某晶体中含有极性键,关于该晶体的说法错误的是
A. 不可能有很高的熔沸点 B. 不可能是单质
C. 可能是有机物 D. 可能是离子晶体
【答案】A
【解析】
【详解】A.在SiO2晶体中含有极性共价键Si-O键,由于该晶体的原子晶体,原子之间通过共价键结合,断裂需要吸收很高的能量,因此该物质的熔沸点很高,错误。
B.同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键,不同种元素的原子形成的共价键是极性共价键,因此含有极性键的物质不可能是单质,正确。
C.若该极性键存在于含有C元素的化合物,如CH4、CH3CH2OH等,则相应的物质是有机物,正确。
D.离子化合物中一定含有离子键,可能含有极性共价键,如NaOH,,因此含有极性键的化合物可能是离子晶体,正确。故选A。
6. 在0.1mol/LNaHSO3溶液中,下列粒子浓度关系式不正确的是( )
A.
B.
- 18 -
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.0.1mol/LNaHSO3溶液显酸性,故HSO的水解能力小于电离能力,水解产物H2SO3的浓度小于电离产物SO,存在粒子浓度关系:,故A错误;
B.0.1mol/LNaHSO3溶液中存在质子守恒:,B错误;
C.0.1mol/LNaHSO3溶液存在物料守恒:,C正确;
D.0.1mol/LNaHSO3溶液存在电荷守恒:,D正确;
答案选AB。
7. 下列有关有机物结构和性质的说法错误的是
A. 分子式为C5H10O2且能与 NaHCO3反应放出气体的结构共有4种
B. 石油是混合物,可通过分馏得到汽油、煤油等纯净物
C. 苯甲酸()分子中所有原子可能位于同一平面
D. 1mol盐酸美西律()最多可与3 mol H2发生加成
【答案】B
【解析】
【详解】A.分子式为C5H10O2且能与 NaHCO3反应放出气体的有机物为饱和一元羧酸,结构为C4H9-COOH,丁基-C4H9有四种不同结构,所以C5H10O2的羧酸有4种同分异构体,A正确;
B.石油是混合物,通过分馏得到汽油、煤油等各种馏分仍然含有多种成分,它们仍然是混合物,B错误;
C.苯甲酸是苯分子中的H原子被羧基-COOH
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取代产生的物质,苯分子是平面分子,羧基中的各原子也在一个平面上,C-C单键可以旋转,因此两个平面可能在一个平面上,即分子中所有原子可能位于同一平面,C正确;
D.根据盐酸美西律的结构可知,该分子中只含有1个苯环,不含有碳碳双键及碳氧双键,1个苯环可以与3个H2发生加成反应,因此1mol盐酸美西律最多可与3 mol H2发生加成反应,D正确;
故本题符合题意的选项是B。
8. 下列说法正确的是( )
A. 糖类、油脂、蛋白质都能发生水解反应
B. 糖类、油脂、蛋白质都是由C、H、O三种元素组成的
C. 糖类、油脂、蛋白质都是高分子化合物
D. 油脂有油和脂肪之分,但都属于酯
【答案】D
【解析】
【详解】A.因二糖、多糖、油脂、蛋白质都能发生水解,单糖不能发生水解,故A错误;
B.因糖类、油脂的组成元素为C、H、O,蛋白质的组成元素为C、H、O、N,故B错误;
C.因糖类中的单糖、二糖不是高分子化合物,油脂也不是高分子化合物,蛋白质是高分子化合物,故C错误;
D.因油脂有油和脂肪之分,都属于酯,故D正确。
9. 下列有关实验操作的叙述不正确的是( )
A. 中和滴定接近终点时,滴入要慢,并且不断摇动
B. 排水法收集KMnO4分解产生的O2,先熄灭酒精灯,后移出导管
C. 分液时,下层液体下口放出,上层液体上口倒出
D. 定容时,加水到容量瓶刻度线下1~2cm时,改用胶头滴管加水
【答案】B
【解析】
【详解】A.中和滴定接近终点时,不断摇动,滴入要慢,有时还需要滴加一滴后不断的摇动,通过颜色判断是否达到滴定终点,故A正确;
B.排水法收集KMnO4分解产生的O2,先移出导管,后熄灭酒精灯,以防产生倒吸,故B错误;
C.分液时,遵循“下下上上”原则,即下层液体下口放出,上层液体上口倒出,故C正确;
- 18 -
D.定容时,加水到容量瓶刻度线下1~2cm时,改用胶头滴管加水,滴加到溶液凹液面与刻度线相平为止,故D正确。
综上所述,答案为B。
10. 下列反应的离子方程式错误的是( )
A. 硫代硫酸钠与稀硫酸的反应:S2O32-+6H++2SO42-4SO2↑+3H2O
B. 用惰性电极电解饱和食盐水:2Cl-+2H2O2OH-+Cl2↑+H2↑
C. 醋酸钠溶液呈碱性的原因:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-
D. 硫酸铜溶液遇到难溶的PbS转变为更难溶的CuS:Cu2++SO42-+PbS=CuS+PbSO4
【答案】A
【解析】
【详解】A.稀硫酸是非氧化性酸,硫代硫酸钠与稀硫酸的反应为:S2O32-+2H+S+SO2↑+H2O,A错误;
B. 用惰性电极电解饱和食盐水得氢氧化钠、氢气和氯气,B正确;
C. 醋酸钠溶液因CH3COO-水解呈碱性,C正确;
D. PbS难溶,CuS更难溶,沉淀可转化,PbSO4也是沉淀,离子方程式Cu2++SO42-+PbS=CuS+PbSO4,D正确;
答案选A。
【点睛】D容易出错。同学对PbSO4沉淀不熟悉,会把离子方程式错写为:Cu2++PbS=CuS+Pb2+。
11. 十九大报告中提出要“打赢蓝天保卫战”,这意味着对污染防治比过去要求更高。某种利用垃圾渗透液实现发电、环保二位一体结合的装置示意图如图,当该装置工作时,下列说法正确的是( )
A. 盐桥中Cl-向Y极移动
B. 电路中流过7.5mol电子时,共产生标准状况下N2的体积为16.8L
C. Y极发生的反应为2NO+l0e-+6H2O═N2↑+12OH-,周围pH增大
D. 电流由X极沿导线流向Y极
- 18 -
【答案】C
【解析】
【详解】A.X电极是氨气失去电子生成氮气,是原电池负极,Y电极是硝酸根得到电子生成氮气,是原电池正极,根据原电池“同性相吸”,阴离子向负极移动,则盐桥中Cl-向X极移动,故A错误;
B.电路中流过7.5 mol电子时,负极电极反应式8NH3-6e-=N2↑+6,电路中转移7.5 mol电子,负极得到1.25mol N2,正极电极反应式2+l0e-+6H2O=N2↑+12OH-,电路中转移7.5 mol电子,正极得到0.75mol N2,因此共产生2mol N2,标准状况下N2的体积为44.8L,故B错误;
C.Y极发生的反应为2NO+l0e-+6H2O=N2↑+12OH-,周围pH增大,故C正确;
D.X为负极,Y为正极,电流由Y极沿导线流向X极,故D错误。
故答案为C。
12. 335℃时,在恒容密闭反应器中1.00mol催化脱氢的反应过程如下:
反应1:
反应2:
测得和的产率和(以物质的量分数计)随时间的变化关系及反应过程中能量的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A. 使用催化剂能改变反应历程
B. 更换催化剂后、也会随之改变
C. 8h时,反应1、2都未处于平衡状态
D. 显著低于,是由于反应2的活化能比反应1的小,反应1生成的很快转变成
- 18 -
【答案】B
【解析】
【详解】A. 催化剂能改变反应活化能,不同催化剂催化效果不同,催化剂反应历程不同,故A正确;
B. 催化剂只改变活化能和反应速率(达到平衡的时间),不会对反应的产生影响,故B错误;
C. 8h后,的产率还在增大,说明反应2未达平衡状态,还在改变,反应1也未处于平衡状态,故C正确;
D. 降低活化能,能提高反应速率,会提高相同时间段的产率,故D正确
答案选B。
二、解答题(共4小题,满分64分)
13. GaN是制造5G芯片的材料,氮化镓铝和氮化铝LED可发出紫外光。回答下列问题:
(1)基态As原子核外电子排布式为[Ar]___;下列状态的铝元素中,电离最外层的一个电子所需能量最小的是___。(填标号)
A.[Ne] B.[Ne] C.[Ne] D.[Ne]
(2)8-羟基喳啉合铝(分子式C27H18AlN3O3)用于发光材料及电子传输材料,可由LiAlH4与8—羟基噎啉)合成。LiAlH4中阴离子的空间构型为___;8-羟基喹啉合铝中所含元素电负性最大的是___(填元素符号,下同),第一电离能最大的是___(填元素符号),N原子的杂化方式为___。
(3)已知下列化合物的熔点:
化合物
AlF3
GaF3
AlCl3
熔点/℃
1040
1000
194
- 18 -
表格中卤化物的熔点产生差异的原因是___。
(4)Ga和As可以形成共价晶体,其晶胞结构如图所示,Ga与As以___键键合(共价、离子)。该立方晶胞的晶胞参数为apm,设阿伏伽德罗常数的值为NA,则GaA晶胞的密度为___。(列出计算式,可不化简)
【答案】 (1). 3d104s24p3 (2). D (3). 正四面体 (4). O (5). N (6). sp2 (7). AlF3、GaF3为离子晶体,AlCl3为分子晶体 (8). 共价 (9).
【解析】
分析】
(1)As为33号元素;电离时处于激发态的电子能量越高,失去一个电子所需能量最小。
(2)计算LiAlH4中阴离子的价层电子对数;根据同周期电负性逐渐增大;同周期第一电离能从左到右具有增大的趋势,但第IIA族大于第IIIA族,第VA族大于第VIA族;分析出N的价层电子对数。
(3)根据熔点与晶体类型之间的联系分析。
(4)先计算出晶胞中Ga和As的个数,再根据GaA晶胞的密度公式进行计算。
【详解】(1)As为33号元素,基态As原子核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3;铝元素的下列状态中电子能量越高,电离时处于激发态的电子能量越高,失去一个电子所需能量最小,[Ne],3p能级上的电子能量越高,失去时所需能量最小,因此D符合题意;故答案为:3d104s24p3;D。
(2)LiAlH4中阴离子()价层电子对数为,则阴离子空间构型为正四面体形;8-羟基喹啉合铝中所含元素有C、H、O、N,根据同周期电负性逐渐增大,因此元素中电负性最大的是O,根据同周期第一电离能从左到右具有增大的趋势,但第IIA族大于第IIIA族,第VA族大于第VIA族,因此第一电离能最大的是N,根据结构分析N原子有2个σ
- 18 -
键,有一对孤对电子,其价层电子对数为3对,其杂化方式为sp2;故答案为:正四面体;O;N;sp2。
(3)表格中卤化物的熔点产生差异的原因是;AlF3、GaF3熔点高,主要是AlF3、GaF3为离子晶体,AlCl3熔点低,主要是AlCl3为分子晶体;故答案为:AlF3、GaF3为离子晶体,AlCl3为分子晶体。
(4)Ga和As可以形成共价晶体,因此Ga与As以共价键键合。晶胞中Ga个数为4个,As个数为,该立方晶胞的晶胞参数为apm,设阿伏伽德罗常数的值为NA,则GaA晶胞的密度为;故答案为:。
【点睛】物质结构是常考题型,主要考查电子排布式书写、电离能、电负性、空间构型、杂化类型、晶胞计算等。
14. 目前手机屏幕主要由保护玻璃、触控层以及下面的液晶显示屏三部分组成。下面是工业上由丙烯(A)和有机物C(C7H6O3)为原料合成液晶显示器材料(F)的主要流程:
⑴化合物C的结构简式为___。B的官能团名称___。
⑵上述转化过程中属于取代反应的有___(填反应序号)
⑶写出B与NaOH水溶液反应的化学方程式___。
⑷下列关于化合物D的说法正确的是___(填字母)。
a.属于酯类化合物
b.1molD最多能与4molH2发生加成反应
c.一定条件下能发生加聚反应
d.核磁共振氢谱有5组峰
⑸写出符合下列条件的化合物C的同分异构体的结构简式___。
①苯环上一溴代物只有2种②能发生银镜反应③苯环上有3个取代基;
⑹请参照上述制备流程,写出以有机物C、和乙烯为原料制备
- 18 -
的合成路线流程图___(无机试剂任用)
【答案】 (1). (2). 碳碳双键、溴原子 (3). ①②③④ (4). CH2=CHCH2Br+NaOH CH2=CHCH2OH+NaBr (5). bc (6). 或 (7). CH2=CH2CH3CH2Cl
【解析】
【分析】
丙烯(A)和Br2在光照下反应生成CH2=CHCH2Br,CH2=CHCH2Br与反应生成D(),D和SOCl2发生取代反应得到E,E和发生取代反应生成F。
【详解】⑴根据C的分子式和B(CH2=CHCH2Br)、D的结构分析得到化合物C的结构简式为。B(CH2=CHCH2Br)的官能团名称碳碳双键、溴原子;故答案为:;碳碳双键、溴原子。
⑵丙烯和溴单质在光照下发生取代反应生成B(CH2=CHCH2Br),B(CH2=CHCH2Br)和C()发生取代反应生成D(),D和SOCl2发生取代反应,—Cl取代—COOH—OH得到E,E和发生取代反应生成F,因此上述转化过程中属于取代反应的有①②③④;故答案为:①②③④。
⑶B与NaOH水溶液反应水解反应,其化学方程式CH2=CHCH2Br+NaOH CH2=CHCH2OH+NaBr;故答案为:CH2=CHCH2Br+NaOH CH2=CHCH2OH+NaBr。
- 18 -
⑷a.D()不含有酯基,不属于酯类化合物,故a错误;b.1mol D 中1mol苯环与3mol H2发生加成反应,1mol碳碳双键与1mol H2发生加成反应,因此最多能与4mol H2发生加成反应,故b正确;c.D含有碳碳双键,因此一定条件下能发生加聚反应,故c正确;d.D()的核磁共振氢谱有6组峰,故d错误;综上所述,答案为:bc。
⑸①苯环上一溴代物只有2种②能发生银镜反应,说明含有醛基;③苯环上有3个取代基;根据碳原子和氧原子数目得到另外两个取代基为羟基,因此符合下列条件的化合物C的同分异构体的结构简式为或;故答案为:或。
⑹乙烯和HCl反应生成CH3CH2Cl,CH3CH2Cl与C()反应生成,与SOCl2反应生成,与反应生成,因此合成路线图为
请参照上述制备流程,写出以有机物C和乙烯为原料制备的合成路线流程图___(无机试剂任用)
CH2=CH2CH3CH2Cl ;故答案为:CH2=CH2CH3CH2Cl
- 18 -
。
【点睛】有机推断是化学常考题型,主要考查结构简式、官能团、反应类型、反应方程式书写、同分异构体书写,合成路线图等。
15. NiCl2是化工合成中最重要的镍源,在实验室中模拟工业上以金属镍废料(含Fe、Al等杂质)为原料生产NiCl2的工艺流程如图。
表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH。
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
Ni(OH)2
开始沉淀的pH
2.1
6.5
3.7
7.1
沉淀完全的pH
3.3
9.7
4.7
9.2
(1)为了提高镍元素的浸出率,在“酸浸”时可采取的措施有___。(写一条即可)
(2)加入H2O2时发生主要反应的离子方程式为___。
(3)“调pH”时,控制溶液pH的范围为___≤pH<7。
(4)流程中由溶液得到NiCl2•6H2O的实验操作步骤依次为___、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
【答案】 (1). 适当升温或研成粉末 (2). H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O (3). 4.7 (4). 蒸发浓缩
【解析】
【分析】
金属镍废料(含Fe、Al等杂质)与盐酸反应,通过研磨成粉末提高反应速率和利用率,生成氯化铝、氯化亚铁、氯化镍,加入双氧水,氧化亚铁离子变为铁离子,加入碳酸钠溶液调节溶液的pH
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将铝离子和铁离子沉淀,过滤后滤液加入碳酸钠溶液沉淀镍离子生成碳酸镍,过滤,向沉淀中加入盐酸溶液,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥得到NiCl2∙6H2O。
【详解】(1)为了提高镍元素的浸出率,在“酸浸”时可采取的措施有适当升温或研成粉末;故答案为:适当升温或研成粉末。
(2)加入H2O2时发生主要反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O;故答案为:H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O。
(3)“调pH”时,主要将铁离子和铝离子沉淀,根据金属离子生成氢氧化物沉淀的pH,因此pH大于4.7,不能沉淀镍离子,因此溶液pH小于7.1,综合考虑应控制溶液pH的范围为4.7≤pH<7;故答案为:4.7。
(4)流程中由溶液得到NiCl2∙6H2O的实验操作步骤依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥;故答案为:蒸发浓缩。
16. 高铁酸盐是优良的多功能水处理剂。K2FeO4为紫色固体,可溶于水,微溶于浓KOH溶液,难溶于有机物;在0~5℃、强碱性溶液中比较稳定,在酸性、中性溶液中易分解放出O2,某实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并测定产品纯度,回答下列问题:
第一步:制备K2FeO4,装置如图所示,夹持,加热等装置略。
(1)仪器a的名称是___,装置B中除杂质所用试剂是___。
(2)C中反应为放热反应,而反应温度须控制在0~5℃,采用的控温方法为___,反应中KOH必须过量的原因是___。
(3)写出C中总反应的离子方程式___。C中混合物经重结晶、有机物洗涤纯化、真空干燥,得到高铁酸钾晶体。
第二步:K2FeO4产品纯度的测定:准确称取1.00g制得的晶体,配成250mL溶液,准确量取25.00mLK2FeO4溶液放入锥形瓶,加入足量CrCl3和NaOH溶液,振荡,再加入稀硫酸酸化后得Fe3+和Cr2O,滴入几滴二苯胺磺酸钠作指示剂,用0.0500 mol∙L−1 (NH4)Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点(溶液浅紫红色),平行测定三次,平均消耗(NH4)Fe(SO4)2标准溶液28.00mL。
(4)根据以上数据,样品中K2FeO4的质量分数为___。(K2FeO4摩尔质量为198g∙mol−1)若(NH4)Fe(SO4)2标准溶液部分变质,会使测定结果___。(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
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【答案】 (1). 圆底烧瓶 (2). 饱和食盐水 (3). 冷水浴 (4). 保持溶液碱性,防止变质 (5). 3Cl2+2Fe3++16OH-=2+6Cl-+8H2O (6). 92.4% (7). 偏高
【解析】
【分析】
A装置是实验室制取氯气,用B装置除掉氯气中的HCl杂质,将氯气与过量氢氧化钾、氯化铁反应,用冰水浴冷却,过量的氯气用氢氧化钠溶液吸收,制得的K2FeO4配制成250mL溶液,用足量CrCl3和NaOH溶液与之反应生成重铬酸根,用(NH4)Fe(SO4)2滴定重铬酸根。
【详解】(1)根据图得到仪器a的名称是圆底烧瓶,装置B中主要是除掉氯气中的HCl,除杂质所用试剂是饱和食盐水;故答案为:圆底烧瓶;饱和食盐水。
(2)C中反应为放热反应,而反应温度须控制在0~5℃,采用的控温方法为将装置放入冷水浴,根据信息K2FeO4在强碱性溶液中比较稳定,因此反应中KOH必须过量的原因是保持溶液碱性,防止变质;故答案为:冷水浴;保持溶液碱性,防止变质。
(3)C中主要是氯气和氢氧化钾、氯化铁反应生成K2FeO4,其总反应的离子方程式3Cl2+2Fe3++16OH-=2+6Cl-+8H2O;故答案为:3Cl2+2Fe3++16OH-=2+6Cl-+8H2O。
(4)根据以上数据,根据2—Cr2O—6Fe2+关系式,n()=×0.0500 mol∙L−1×28×10−3L×10=×10−3mol,样品中K2FeO4的质量分数为,若(NH4)Fe(SO4)2标准溶液部分变质,则消耗的体积偏多,计算K2FeO4的质量分数结果偏高;故答案为:92.4%;偏高。
17. 含氮的化合物广泛存在于自然界,是一类非常重要的化合物,回答下列有关问题:
(1)在一定条件下:2N2(g)+6H2O(g)═4NH3(g)+3O2(g)。已知该反应的相关的化学键键能数据如表,则该反应的△H=___kJ/mol。
化学键
N≡N
H—O
N—H
O=O
E/(kJ/mol)
946
463
391
496
(2)在恒容密闭容器中充入2molNO2与1molO2发生反应如下:4NO2(g)+O2(g)2N2O5(g)
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①已知在不同温度下测得N2O5的物质的量随时间的变化如图1所示,常温下,该反应能逆向自发进行,原因是___。
②下列有关该反应的说法正确的是___。
A.扩大容器体积,平衡向逆反应方向移动,混合气体颜色变深
B.恒温恒容,再充入2molNO2和1molO2,再次达到平衡时NO2转化率增大
C.恒温恒容,当容器内的密度不再改变,则反应达到平衡状态
D.若该反应的平衡常数增大,则一定是降低了温度
(3)N2O5是一种新型绿色硝化剂,其制备可以用硼氢化钠燃料电池作电源,采用电解法制备得到N2O5,工作原理如图2,则硼氢化钠燃料电池的负极反应式为___。
0.01mol/L的溶液
X
Y
Z
W
pH
12
2
8.5
4.5
(4)X、Y、Z、W分别是HNO3、NH4NO3、NaOH、NaNO2四种强电解质中的一种。上表是常温下浓度均为0.01mol/L的X、Y、Z、W溶液的pH.将X、Y、Z各1mol同时溶于水中得到混合溶液,则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为___。
(5)氮的氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时,涉及如下反应:
Ⅰ:2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g) K1
Ⅱ:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2
①4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=___(用K1、K2表示)。
②在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2,10min时反应达到平衡,测得10min内υ(ClNO)=7.5×10−3mol/(L∙min),则平衡时NO的转化率α1=___;其他条件不变,反应Ⅱ在恒压条件下进行,平衡时NO的转化率α2___α1(填“>”、“<”或“=”)。
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【答案】 (1). +1268 (2). 逆反应方向的△S>0 (3). B、D (4). BH+8OH--8e-=BO+6H2O (5). c(Na+)>c()>c()>c(OH-)>c(H+) (6). (7). 75% (8). >
【解析】
【分析】
(1)利用△H=断键吸收的热量-成键释放的热量进行计算。
(2)①根据ΔG =ΔH-TΔS<0进行分析;②根据平衡移动原理和判断平衡状态标志分析;
(3)根据化合价判断出原电池的正负极。
(4)根据溶液的pH值分析四种物质分别是哪种物质,再根据反应后溶液的溶质分析离子浓度大小。
(5)①根据平衡常数与反应方程式的关系分析;②计算Δn(ClNO)和Δn(NO)的改变量,再计算转化率,根据平衡移动分析转化率变化。
【详解】(1)该反应的△H=断键吸收的热量-成键释放的热量=946 kJ∙mol−1×2+463 kJ∙mol−1×12-391 kJ∙mol−1×12-496 kJ∙mol−1×3=+1268 kJ∙mol−1;故答案为:+1268。
(2)①已知在不同温度下测得N2O5的物质的量随时间的变化如图1所示,曲线II的温度高,从曲线II到曲线I,温度降低,n(N2O5)增大,平衡正向移动,正向是放热反应,逆向是吸热反应,即ΔH>0,反应能逆向自发进行,即ΔG =ΔH-TΔS<0,则逆反应方向的△S>0;故答案为:逆反应方向的△S>0。
②A.扩大容器体积,相当于减小压强,平衡向体积增大的方向进行即逆反应方向移动,混合气体颜色先变浅,再变深,但比原来颜色浅,故A错误;
B.恒温恒容,再充入2molNO2和1molO2,相当于再拿一个相同容器中装入2molNO2和1molO2,达到平衡时和原来容器中NO2转化率相等,将两个容器压缩到一个容器中,等效于加压过程,平衡正向移动,因此再次达到平衡时NO2转化率增大,故B正确;
C.恒温恒容,密度等于气体质量除以容器体积,气体质量不变,容器体积不变,密度始终不变,因此当容器内密度不再改变,不能说明达到平衡状态,故C错误;
D.根据前面分析得到该反应为放热反应,若该反应平衡常数增大,平衡正向移动,则一定是降低了温度,故D正确;
综上所述,答案为BD。
(3)根据图中信息得到硼氢化钠中H
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化合价升高,失去电子,是原电池负极,因此硼氢化钠燃料电池的负极反应式为BH+8OH--8e-=BO+6H2O;故答案为:BH+8OH--8e-=BO+6H2O。
(4)HNO3显酸性,NH4NO3水解显酸性,NaOH显碱性,NaNO2水解显碱性,上表是常温下浓度均为0.01mol/L的X、Y、Z、W溶液的pH,则X为NaOH,Y为HNO3,Z为NaNO2,W为NH4NO3,X、Y、Z各1mol同时溶于水中得到混合溶液,溶液中溶质为NaNO3、NaNO2,溶液水解显弱碱性,则混合溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为c(Na+)>c()>c()>c(OH-)>c(H+);故答案为:c(Na+)>c()>c()>c(OH-)>c(H+)。
(5)①Ⅰ:2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g) K1= ;Ⅱ:2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g) K2=;将第一个方程式乘以2减去第二个方程式得到4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),该该反应的平衡常数;故答案为:。
②在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2,10min时反应达到平衡,测得10min内υ(ClNO)=7.5×10−3mol/(L∙min),则10minΔn(ClNO)= υ(ClNO)×Δt×V=7.5×10−3mol/(L∙min)×10min×2L=0.15mol,则Δn(NO)= 0.15mol,因此平衡时NO的转化率;其他条件不变,反应Ⅱ是体积减小的反应,在恒压条件下进行,相当于在原平衡基础上加压,平衡正向移动,转化率增大,因此平衡时NO的转化率α2>α1;故答案为:75%;>。
【点睛】化学平衡是化学常考题型,主要考查焓变计算、平衡移动原理、判断化学平衡状态,电化学知识,平衡转化率计算等。
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