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- 2021-05-20 发布
陕西省宝鸡市渭滨区2019-2020学年高二上学期期末考试
化学试题
1.我们主要从三个方面讨论一个化学反应的原理,其中不属于这三个方面的是
A. 反应进行的方向 B. 反应的快慢 C. 反应进行的限度 D. 反应物或生成物的颜色
【答案】D
【解析】
【详解】化学反应进行的方向(推动力)、化学反应进行的快慢(速率)和化学反应的限度(反应物能否全部转变为产物)三个方面的内容,是化学反应原理的重要组成部分,反应物或生成物的颜色和化学反应的原理无关,
故选:D。
2.某反应由两步反应ABC构成,它的反应能量曲线如图,下列叙述正确的是( )
A. 三种化合物中C最稳定
B. 两步反应均为吸热反应
C. A与C的能量差为E4
D. AB反应,反应条件一定要加热
【答案】A
【解析】
【详解】A、根据能量越低越稳定的原则,三种化合物中C的能量最低,所以C最稳定,故A正确;
B、由图象可知,第一步反应为吸热反应,第二步反应为放热反应,故B错误;
C、A与C的能量差为ΔH=(E1-E2)+(E3-E4)=E1+E3-E2-E4,则C错误;
D、AB的反应是吸热反应,与反应发生的条件无关,即吸热反应不一定要加热,故D错误。
答案选A。
【点睛】本题考查化学反应与能量变化,注意把握物质的总能量与反应热的关系,易错点为
C,注意把握反应热的计算。
3.已知:101 kPa时,1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8 kJ的热量;1molCH4完全燃烧生成液态水和CO2,放出890.3 kJ的热量。下列能表示燃烧热的热化学方程式是
A. CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=−890.3 kJ
B. CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=+890.3 kJ·mol−1
C. CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH=−890.3 kJ·mol−1
D. H2(g)+ O2(g)H2O(l) ΔH=−285.8 kJ·mol−1
【答案】D
【解析】
【详解】A.燃烧热的单位为 kJ•mol-1,故A错误;
B.1mol CH4完全燃烧生成液态水和CO2,该反应的热化学方程式为:CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l);△H=-890.3 kJ•mol-1,故B错误;
C.生成水的状态错误,应该为液态水,故C错误;
D.1molH2完全燃烧生成液态水,放出285.8kJ的热量,该反应的热化学方程式为:H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=−285.8 kJ·mol−1,故D正确;
故选:D。
【点睛】注意燃烧热的概念为:在25,101 kPa时,1 mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。
4.下列说法中正确的是
A. 在25℃、101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧时所放出的热量,叫作该物质的燃烧热
B. 酸与碱发生中和反应生成1 mol水,这时的反应热叫做中和热
C. 燃烧热和中和热都属于反应热
D. 在稀溶液中,1 mol CH3COOH与1 mol NaOH完全中和时放出的热量为57.3 kJ
【答案】C
【解析】
【详解】A.在25℃、101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物放出的热量为燃烧热,产物不一定为稳定氧化物时放出的热量不是燃烧热,A错误;
B.稀溶液中酸与碱反应生成1 mol水放出的热量为中和热,若酸为浓硫酸,中和反应生成1 mol水,放出的热量多于中和热的数值,B错误;
C.燃烧热、中和热均属于反应热,是反应热的种类之一,C正确;
D.乙酸为弱酸,存在电离平衡,电离吸热,则在稀溶液中,1 mol乙酸和1 mol氢氧化钠完全中和时放出的热量为小于57.3 kJ,D错误;
答案选C。
【点睛】本题考查反应热与焓变,为高频考点,把握燃烧热、中和热的概念及判断为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,中和热判断为解答的难点,题目难度不大。
5.在一定温度下,CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890kJ/mol
1molCO和3molCH4组成的混合气体,在相同条件下完全燃烧时,释放的热量为( )
A. 2912kJ B. 2953kJ C. 3236kJ D. 3867kJ
【答案】B
【解析】
【详解】2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH=-566kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890kJ/mol
1molCO和3molCH4组成的混合气体,在相同条件下完全燃烧时,释放的热量为
566kJ/molmol+890kJ/mol3mol=2953kJ。故选B。
6.某温度下,在体积为5 L的密闭容器中,充入1molA气体,发生如下可逆反应: 2A(g)B(g)+C(g);ΔH=+akJ·mol-1 (a>0),2min后反应达到平衡,A为0.4 mol。下列叙述中不正确的是
A. 充分反应后,反应吸收的热量为0.5a kJ
B. 0-2 min时间内B物质的平均反应速率为0.03 mol/(L·min)
C. 达平衡后,保持温度和容器体积不变,再充入1 mol A,平衡向正反应方向移动
D. 若温度和容器体积不变,起始时充入B和C各0.5 mol,则达平衡时,n(A)等于0.4 mol
【答案】A
【解析】
【分析】
结合相关数据以及外界条件对平衡移动的影响解答该题。
【详解】A. 该反应为吸热反应,消耗0.6molA,由热化学方程式可知吸收热量为0.3akJ,故A错误;
B. B物质的反应速率,故B正确;
C. 反应前后体积不变,压强对平衡移动无影响,则达到平衡后,保持温度和容器体积不变,再充入1molA,相当于增大压强,则平衡不移动,A的总转化率不变,故C正确;
D. 温度和容器体积不变,起始时充入B和C各0.5 mol,按化学计量数转化到左边可得1molA,与原平衡为等效平衡,平衡时对应组分的物质的量相同,平衡时A的物质的量为0.4mol,故D正确;
7.对已达化学平衡的反应 2X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0 下列说法正确的是
A. 减小压强,逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆方向移动
B. 升高温度,正、逆反应速率均增大,平衡向逆方向移动
C. 除去部分的Z,正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正方向移动
D. 加入正催化剂,正、逆反应速率均增大,平衡向正方向移动
【答案】B
【解析】
【详解】A、减小压强对正、逆反应速率影响一致,正、逆反应速率都减小,故A错误;
B、升高温度,正、逆反应速率均增大,该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,故B正确;
C、降低Z的浓度,瞬间正反应速率不变,逆反应速率降低,平衡向正反应移动,正反应速率降低,故C错误;
D、催化剂同等程度增大正、逆反应速率,平衡不移动,故D错误;
故选:B。
8.下列事实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. 温度过高对合成氨不利
C. 钢铁在潮湿的空气中容易生锈 D. 常温下,将1mLpH=3的醋酸溶液加水稀释至l00mL,测得其pH<5
【答案】C
【解析】
【详解】A.2NO2 N2O4加压浓度变大导致颜色先变深,平衡正向移动消耗二氧化氮,所以后变浅,故不选A;
B.N2+3H22NH3 △H<0由于正反应放热,升温平衡逆向移动,因此温度过高不利于反应正向进行,造成产率降低,对合成氨不利,故不选B;
C.钢铁在潮湿的空气中会发生电化腐蚀,加快腐蚀速率,造成钢铁容易生锈,不能用勒夏特列原理解释,故选C。
D. 醋酸溶液加水稀释至原来体积的100倍,电离平衡正向移动,使得氢离子浓度大于原来离子浓度的1/100,所以pH<5,故不选D;
正确答案:C。
9.在相同温度下(T=500K),有相同体积的甲、乙两容器,且保持体积不变,甲容器中充入1gSO2和1gO2,乙容器中充入2gSO2和2gO2。下列叙述中错误的是( )
A. 化学反应速率:乙>甲 B. 平衡时O2浓度:乙>甲
C. 平衡时SO2的转化率:乙>甲 D. 平衡时SO2的体积分数:乙>甲
【答案】D
【解析】
【分析】
在相同温度下,有相同体积的甲、乙两容器,且保持体积不变,加入二氧化硫和氧气发生的反应为:,反应是气体体积减小的放热反应,甲容器中和乙容器中相比,乙容器中压强大于甲,反应速率快,二氧化硫转化率增大,由此分析解答。
【详解】在相同温度下,有相同体积的甲、乙两容器,且保持体积不变,加入二氧化硫和氧气发生的反应为:,反应是气体体积减小的放热反应,甲容器中和乙容器中相比,乙容器中压强大于甲,反应速率快,相当于平衡正向进行,二氧化硫转化率增大。
A、乙中物质浓度大于甲,化学反应速率:乙>甲,故A正确;
B、乙中物质浓度大于甲,平衡时的浓度:乙>甲,故B正确;
C、乙中等效于甲再加入1g 和1g ,平衡正向进行,平衡时的转化率:乙>甲,故C正确;
D、在相同温度下,有相同体积的甲、乙两容器,且保持体积不变,甲容器中和乙容器中相比,乙容器中压强大于甲,反应速率快,二氧化硫转化率增大,平衡时的体积分数:乙<甲,故D错误;
故选D。
10.以下对影响反应方向因素的判断不正确的是( )
A. 有时焓变对反应的方向起决定性作用
B. 有时熵变对反应的方向起决定性作用
C. 焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素
D. 任何情况下,温度都不可能对反应的方向起决定性作用
【答案】D
【解析】
【详解】A项,△H <0,△S<0,低温下反应自发进行,则说明此时焓变对反应的方向起决定作用,选项A正确;
B项,△H >0,△S>0,高温下反应自发进行,则说明此时熵变对反应的方向起决定作用,选项B正确;
C项,依据△H-T△S<0的反应能自发进行,说明焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素,选项C正确;
D项,如果反应的焓变和熵变的作用相反且相差不大时,温度有可能对反应的方向起决定作用,选项D不正确;
答案选D。
11.对于可逆反应:2A(g)+B(g)⇌2C(g),下列措施能使反应物中活化分子百分数、化学反应速率和化学平衡常数都变化的是( )
A. 增大压强 B. 升高温度 C. 使用催化剂 D. 多充入O2
【答案】B
【解析】
【详解】A.增大压强,活化分子百分数不变,故A错误;
B.
升高温度,反应物中活化分子百分数、化学反应速率都增大,且化学平衡常数发生变化,故B正确;
C.使用催化剂,平衡常数不变,故C错误;
D.多充O2,活化分子百分数、平衡常数不变,故D错误;
故选:B。
12.如图是温度和压强对X+Y2Z反应影响的示意图。图中横坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是 ( )
A. X、Y、Z均为气态
B. X和Y中只有一种为气态,Z为气态
C. 上述该反应的正反应为放热反应
D. 上述反应的逆反应的ΔH>0
【答案】B
【解析】
【分析】
图象可以看出,升高温度,Z的体积分数增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,则正反应吸热,增大压强Z的体积分数减小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,根据物质的聚集状态判断化学计量数关系。
【详解】A. 增大压强,Z的体积分数减小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,说明气体反应物的化学计量数之和小于生成物的化学计量数,则X、Y中至少有一种不是气体,故A错误;
B. 增大压强,Z体积分数减小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,说明气体反应物的化学计量数之和小于生成物的化学计量数,则X和Y中只有一种为气态,Z为气态,故B正确;
C. 升高温度,Z的体积分数增大,说明升高温度平衡向正反应方向移动,则正反应吸热反应,故C错误;
D 正反应吸热,则逆反应放热,所以△H<0,故D错误;
答案选B。
13.下列叙述不正确的是
A. 用pH数据推测相同浓度的不同强酸弱碱盐在水溶液中水解程度的大小
B. 用反应热数据的大小判断不同反应反应速率的快慢
C. 应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变
D. 用平衡常数的大小判断化学反应可能进行的程度
【答案】B
【解析】
【详解】A.相同条件下,盐的水解程度越大,溶液的pH越大,对应酸的酸性越弱,所以能用pH数据推测相同浓度的不同强酸弱碱盐在水溶液中水解程度的大小,故A正确;
B.反应速率与反应热无关,反应速率与反应物的性质以及外界条件有关,故B错误;
C.CO燃烧的反应难以实现,可以通过C燃烧生成二氧化碳的焓变和CO燃烧生成二氧化碳的焓变利用盖斯定律求CO燃烧的焓变,所以应用盖斯定律,可计算某些难以直接测量的反应焓变,故C正确;
D.平衡常数越大,反应向正方向进行的程度越大,所以能用平衡常数的大小判断化学反应可能进行的程度,故D正确。
故选:B。
14.水的电离过程为H2OH++OH-,在不同温度下其平衡常数为Kw(25℃)=1.0×10-14,Kw(35℃)=2.1×10-14。则下列叙述正确的是
A. c(H+)随着温度升高而降低 B. 在35℃时,c(H+)>c(OH-)
C. 蒸馏水中通HCl,Kw增大 D. 水的电离是吸热的
【答案】D
【解析】
【详解】A. 随着温度的升高,水的离子积增大,溶液c(H+)增大,故错误;
B. 升高温度,促进水的电离,但c(H+)=c(OH-),故错误;
C. Kw只受温度影响,与浓度等无关,故错误;
D. 升高温度,促进水的电离,说明反应是吸热反应,故正确;
答案选D。
15.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+、NO3-、SO42-、Na+
B. 由水电离的c(H+)=1×10-14 mol•L-1的溶液中:Ca2+、K+、Cl-、HCO3-
C. c(H+)/c(OH-)=1012的溶液中:NH4+、Al3+、NO3-、Cl-
D. c(Fe3+)=0.1 mol•L-1的溶液中:K+、CO32-、NO3-、SCN-
【答案】C
【解析】
【分析】
A.该溶液呈酸性,酸性条件下NO3-能够Fe2+;
B.该溶液呈酸性或碱性,HCO3-与H+、OH-均会发生反应;
C.该溶液中存在大量H+,四种离子之间不反应,也都不与H+反应;
D.Fe3+与CO32-发生双水解反应,与SCN-会发生络合反应。
【详解】A. pH=1的溶液呈酸性,Fe2+、NO3-在酸性条件下发生氧化还原反应,在溶液中不能大量共存,故A项错误;
B. 由水电离的c(H+)=1×10-14 mol•L-1的溶液呈酸性或碱性,溶液中存在大量H+或OH-,HCO3-与H+、OH-均会发生反应,在溶液中不能大量共存,故B项错误;
C. 该溶液呈酸性,溶液中存在大量氢离子,NH4+、Al3+、NO3-、Cl-之间不反应,都不与H+反应,在溶液中能够大量共存,故C项正确;
D. Fe3+与CO32-发生双水解反应,与SCN-会发生络合反应在溶液中不能大量共存,故D项错误。
故选C。
【点睛】离子共存问题,侧重考查学生对离子反应发生的条件及其实质的理解能力,题型不难,需要注意的是,溶液题设中的限定条件。如常温下与Al反应生成氢气的溶液,常温下水电离出来的 H+和 OH-浓度小于1×10-7时,该溶液可能为酸溶液,也可能为碱溶液。又或者是无色透明的限定条件,则常见的有颜色的离子如Cu2+、Fe3+、Fe2+、MnO4-、Cr2O72-、CrO42-等不符合题意,做题时只要多加留意,细心严谨,便可快速选出正确答案。
16.少量铁粉与100mL0.01mol·L-1的稀盐酸反应,反应速率太慢。为了加快此反应速率而不改变H2的产量,可以使用如下方法中的( )
①加H2O ②加NaOH固体 ③滴入几滴浓盐酸 ④加CH3COONa固体 ⑤加NaCl溶液
⑥滴入几滴硫酸铜溶液 ⑦升高温度(不考虑盐酸挥发) ⑧改用10 mL0.1 mol·L-1盐酸
A. ①⑥⑦ B. ③⑤⑧ C. ③⑦⑧ D. ⑤⑦⑧
【答案】C
【解析】
【分析】
少量的铁与盐酸反应,加快反应速率,根据影响反应速率的因素进行分析,不改变H2的产量,铁单质只能与盐酸反应,据此分析;
【详解】①加水,稀释盐酸,c(H+)降低,反应速率变慢,故①不符合题意;
②加入NaOH,c(H+)降低,反应速率变慢,故②不符合题意;
③滴入几滴浓盐酸,c(H+)增大,反应速率加快,故③符合题意;
④加CH3COONa固体,发生H++CH3COO-=CH3COOH,造成溶液中c(H+)降低,反应速率变慢,故④不符合题意;
⑤加NaCl溶液,相当于稀释盐酸,c(H+)降低,反应速率变慢,故⑤不符合题意;
⑥滴入几滴CuSO4溶液,发生Fe+Cu2+=Cu+Fe2+,构成原电池,反应速率加快,但氢气的量减少,⑥不符合题意;
⑦升高温度,加快反应速率,故⑦符合题意;
⑧改用10mL0.1mol·L-1HCl,c(H+)增大,反应速率加快,故⑧符合题意;
综上所述,选项C正确;
答案为C。
17.如图是用0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定20 mL浓度均为0.1 mol·L-1的不同一元酸的滴定曲线(图中曲线由上向下依次是氢氰酸、醋酸、氢氟酸、盐酸),下列说法错误的是
A. 酸性:HF>CH3COOH>HCN
B. 当加入10 mL NaOH溶液时,c(CN-)>c(CH3COO-)
C. 用NaOH溶液滴定醋酸时,应用酚酞作指示剂不能使用甲基橙
D. 随NaOH溶液滴入,CH3COOH溶液中水的电离程度先变大后变小
【答案】B
【解析】
【详解】A. 相同条件下,相同浓度的三种酸,溶液的pH:HF<CH3COOH<HCN,pH越小,酸性越强,所以酸性:HF>CH3COOH>HCN,故A正确;
B. HCN的酸性小于CH3COOH,相同浓度时,HCN的电离程度小,溶液中CN-的浓度小,所以溶液中c(CN-)<c(CH3COO-),故B错误;
C. NaOH与醋酸反应生成CH3COONa,溶液显碱性,应该选择在碱性条件下变色的指示剂,所以选择酚酞,故C正确;
D. 随NaOH溶液的滴入,CH3COOH溶液中氢离子浓度减小,对水的抑制程度减小,当氢氧化钠过量,NaOH会抑制水的电离,水的电离程度减小,所以CH3COOH溶液中水的电离程度先变大后变小,故D正确。
故答案为B。
【点睛】注意把握影响水的电离平衡的因素。
18.把足量熟石灰放入蒸馏水中,一段时间后达到平衡: Ca(OH)2(s)Ca2+(aq) + 20H-(aq) 下列叙述正确的是( )
A. 给溶液加热,溶液的PH升高
B. 恒温下向溶液中加入氧化钙,溶液的PH升高
C 向溶液中加入碳酸钠溶液,氢氧化钙固体增多
D. 向溶液中加入少量的氢氧化钠固体,氢氧化钙固体增多
【答案】D
【解析】
【详解】A. 氢氧化钙的溶解度随温度的升高而降低,所以给溶液加热,溶液的pH降低,故A错误;
B. 温度不变,溶解度不变,溶液的pH不变,故B错误;
C. 碳酸钠能和氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀,所以C中氢氧化钙固体减少,故C错误;
D. 增大OH-的浓度,抑制氢氧化钙的溶解,故D正确;
答案选D。
【点睛】本题是高考中的常见题型,属于中等难度的试题。主要是有利于培养学生的学习兴趣,增强学生的学习积极性。
19.在甲酸的下列性质中,可以证明它是弱电解质的是
A. 1 mol・L-1甲酸溶液的c(H+)约为1×10-2mol・L-1
B. 甲酸能与活泼金属反应生成氢气
C. 10 mL 1 mol・L-1甲酸恰好与10 mL 1 mol・L-1NaOH溶液完全反应
D. 在相同条件下,甲酸溶液的导电性比二元强酸溶液的弱
【答案】A
【解析】
【详解】A.1mol•L-1的甲酸溶液的c(H+)约为0.01mol•L-1说明甲酸不能完全电离,可以证明是弱电解质,故A正确;
B.活泼金属能够与酸反应,体现了甲酸的酸性,不能证明是弱电解质,故B错误;
C.根据方程式可知不论酸碱强弱,只要一元酸与一元碱物质的量相等则恰好发生酸碱中和,完全反应,不能证明是弱电解质,故C错误;
D.溶液浓度不确定,甲酸溶液的导电性比二元强酸溶液可能强也可能弱,故D错误;
故选A。
20.0.1 mol•L-1 KHS溶液中下列表达式不正确的是( )
A. c(K +)+c(H+)= c(OH-)+ c(HS-)+2 c(S2-) B. c(K+)> c(HS-)> c(OH-)> c(S2-)> c(H+)
C. c(HS-)+ c(S2-)+ c(H2S)=0.1 mol•L-1 D. c(K+)> c(HS-)> c(OH-)> c(H2S)> c(H+)
【答案】B
【解析】
【详解】A、满足电荷守恒,A正确;
B、KHS溶液显碱性,说明HS-的电离程度小于水解程度,因此离子浓度大小关系是c(K+)> c(HS-)> c(OH-)> c(H+)> c(S2-),B错误;
C、满足物料守恒,C正确;
D、HS-的电离程度小于水解程度,因此离子浓度大小关系是c(K+)> c(HS-)> c(OH-)> c(H2S)> c(H+),D正确。
答案选B。
21.某温度下,在一个2 L的密闭容器中,加入4 mol A和2 mol B发生反应:
3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g),5min后达到平衡,测得生成1.6 mol C,则下列说法正确的是
A. 该反应的化学平衡常数表达式是K=
B. 此时,B的平衡转化率是40%
C. 增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增大
D. 若向平衡体系中加入少量C,则正、逆反应速率均增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.C为固体,可逆反应3A(g)+2B(g)⇌4C(s)+2D(g)的平衡常数K=,故A错误;B.达到平衡,测得生成1.6mol C,由方程式可知,发生反应的B的物质的量为1.6mol×=0.8mol,故B的转化率为×100%=40%,故B正确;C.该反应正反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,即向右移动,化学平衡常数只受温度影响,增大压强,平衡常数不变,故C错误;D.C为固体,向平衡体系中加入少量C,物质的浓度不变,反应速率不变,故D错误;故选B。
22.下图为直流电源,为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸,为电镀槽,接通电路后发现上的c点显红色,为实现铁上镀锌,接通后,使c、d两点短路,下列叙述正确的是( )
A. a为直流电源的负极
B. f电极为锌板
C. c极发生的反应为2H++2e-=H2↑
D. e极发生还原反应
【答案】C
【解析】
接通电路后发现上的c点显红色,c点溶液呈碱性,OH-浓度增大,H +浓度减小,说明H+
在c处得到电子发生还原反应:2H++2e-=H2↑,故c为的阴极,所以b为直流电源的负极,a为正极。
A 、根据上面分析可知a 为直流电源的正极,A错误。B、连接,c、d两点短路,为电解池,f极与电源的负极连接,所以f 为阴极,e为阳极;铁上镀锌,必须铁做阴极,锌做阳极,f应该为铁片,B错误。C 、由上可知c为阴极H+得到电子发生还原反应:2H++2e-=H2↑,C正确。D、e为阳极失去电子发生氧化反应,D错误。正确答案为C
23.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是( )
A. 在熔融电解质中,O2-由负极移向正极
B. 通入丁烷的一极是正极,电极反应为:2C4H10+26e-+13O2-=4CO2+5H2O
C. 通入空气的一极是负极,电极反应为:O2+4e-=2O2-
D. 电池的总反应式:2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
【答案】D
【解析】
【分析】
在燃料电池中,通入燃料的一极为负极,则通入丁烷的一极为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O,通入空气的一极为原电池的正极,发生还原反应,电极反应式为O2+4e-=2O2-,总反应式为2C4H10+13O2=8CO2+10H2O,据此解答该题。
【详解】在燃料电池中,通入燃料的一极为负极,则通入丁烷的一极为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O,通入空气的一极为原电池的正极,发生还原反应,电极反应式为O2+4e-=2O2-,总反应式为2C4H10+13O2=8CO2+10H2O,
A. 原电池中,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,A项错误;
B. 通入丁烷的一极为负极,电极反应式为C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O,B项错误;
C. 通入空气的一极为正极,电极反应式为O2+4e-=2O2-,C项错误;
D. 电池的总反应与丁烷燃烧的化学方程式一致,为2C4H10+13O2=8CO2+10H2O,或由正负极电极反应式判断,D项正确;
答案选D。
【点睛】在燃料电池中,通入氧气的一极为正极,通入燃料的一极为负极,当电解质为金属氧化物,熔融状态下能传导O2-时,在配平电极反应式时需借助O2-配平,如本题中,正极的电极反应式为:O2+4e-=2O2-,负极通入丁烷,失电子发生氧化反应,电极反应式为:
C4H10+13O2--26e-=4CO2+5H2O,固体氧化物只允许O2-通过的燃料电池中电极反应式的书写是学生们学习的易错点。
24.镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2+ 2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是
A. 充电时阳极反应:Ni(OH)2-e—+ OH-=" NiOOH" + H2O
B. 充电过程是化学能转化为电能的过程
C. 放电时负极附近溶液的碱性不变
D. 放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
【答案】A
【解析】
【详解】A项,充电时,镍元素失电子,化合价升高,Ni(OH)2作阳极,阳极反应式为:Ni(OH)2-e-+ OH- =NiO(OH) + H2O,故A项正确;
B项,充电过程实质是电解反应,电能转化为化学能,故B项错误;
C项,放电时负极Cd失去电子生成Cd(OH)2,消耗OH- 使负极附近溶液pH减小,故C项错误;
D项,放电时Cd在负极消耗OH- ,OH- 向负极移动,故D项错误。
综上所述,本题正确答案为A。
25.下列实验操作规范且能达到实验目的的是
选项
实验目的
操作
A
取20.00 mL盐酸
在25 mL酸式滴定管中装入盐酸。调整初始读数为5.00 mL后,将剩余盐酸全部放入锥形瓶中
B
测量饱和Na2CO3溶液的pH值
用蒸馏水湿润pH试纸,放入Na2CO3溶液中,观察pH试纸颜色,并与比色卡对比,读出pH值
C
制取纯净FeCl 3固体
加热蒸干FeCl3溶液
D
验证Ksp[Cu(OH)2]< Ksp[Mg(OH)2]
将0.1 mol·L-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1 mol/L CuSO4溶液
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【分析】
A. 滴定管的下端无刻度;
B. pH试纸不能润湿,且需用玻璃棒蘸取待测液,而不是直接放入待测液中;
C. FeCl3溶液会发生水解;
【详解】A. 滴定管的下端无刻度,则剩余盐酸放入锥形瓶其体积大于20.00 mL,故A项错误;
B. 测量饱和Na2CO3溶液的pH值时,其正确的操作为:用玻璃棒蘸取待测液放在干燥的pH试纸上,用标准比色卡进行对比,读出其pH值,故B项错误;
C. 由于FeCl3溶液存在水解平衡,其水解方程式为:FeCl3 + 3H2OFe(OH)3 + 3HCl,加热蒸干FeCl3溶液时,氯化氢易挥发,且升温促进水解向正反应方向移动,最后不会得到FeCl3,则不能达到实验目的,故C项错误;
D. 将0.1 mol·L-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,说明镁离子均以氢氧化镁沉淀的形式生成,再滴加0.1 mol/L CuSO4溶液时,产生蓝色沉淀,则可以说明氢氧化铜的溶解度小于氢氧化镁的溶解度,因沉淀类型相同,则进一步验证了Ksp[Cu(OH)2]< Ksp[Mg(OH)2],故D项正确;
答案选D。
26.水溶液中的离子反应在许多领域都有广泛的应用,请回答下列问题。
(1)在配制氯化铁溶液时,常常会出现浑浊,可以加入少量的__________防止上述问题。
(2)明矾具有净水的作用,原因是:___________________________(用离子方程式表示)。
(3)将25 ℃时pH=12的NaOH溶液a L与pH=1的HCl溶液b L混合。若所得混合液为中性,则a∶b=______________。
(4)加热蒸干AlCl3溶液并灼烧所得固体,最终得到的产物是______________
(5)常温下,已知Ksp[M(OH)3] =1.0×10−38,要使溶液中的M3+降至10−5mol/L,则应调节溶液pH=________。
【答案】 (1). 稀盐酸 (2). Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+ (3). 10:1 (4). Al2O3
(5). 3
【解析】
【详解】(1)为了防止Fe3+水解,在配制氯化铁溶液时可以加入少量的稀盐酸,故答案为:稀盐酸;
(2)明矾在水溶液中会电离出铝离子,铝离子水解生成氢氧化铝胶体可以净水,故答案为:Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+;
(3)将25℃下pH=12的NaOH溶液的浓度为0.01mol/L,pH=1的HCl溶液的浓度为0.1mol/L,若所得混合液为中性,则氢氧化钠和氯化氢的物质的量相等,即:0.01mol/L×aL=0.1mol/L×bL,整理可得:a:b=10:1,故答案为:10:1;
(4)加热促进AlCl3溶液水解,生成Al(OH)3和HCl,HCl易挥发,灼烧得到Al2O3,故答案为:Al2O3;
(5)常温下,已知Ksp[M(OH)3] = c3(OH-)·c(M3+)=1.0×10−38,要使溶液中的M3+降至10−5mol/L,则c(OH-)== 10-11mol/L,c(H+)=1×10-3mol/L,溶液的pH=-lgc(H+)=3,故答案为:3。
27.氨、尿素[CO(NH2)2]都是氮的重要化合物,在工农业生产中应用广泛。
(1)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1
①取1molN2(g)和3molH2(g)放在一密闭容器中,在催化剂存在时进行反应,测得反应放出的热量____92.2kJ(填“>”、“=”或“<”),原因是_______________。
②使用催化剂,该反应△H_____(填“变大”“变小”或“不变”)。
③已知:分别破坏1molN≡N键、1molH-H键需要吸收的能量为:946kJ、436kJ,则破坏1molN-H键需要吸收的能量为_____。
④当容积一定时,能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_______________
a.容器中总压强不变 b.混合气体中c(CO)不变 c.v正(H2)=v逆(N2)
d.c(H2)=c(NH3) e. 混合气体密度不再变化 f.颜色不再变化
g. 混合气体平均相对分子质量不再变化
(2)以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[CO(NH2)2]。已知:
Ⅰ.2NH3(g)+CO2(g)==NH2CO2NH4(s)△H=﹣159.5kJ/mol
Ⅱ.NH2CO2NH4(s)==CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ/mol
Ⅲ.H2O(l)==H2O(g)△H=+44.0kJ/mol
①写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式_______________________。
②化学家正在研究尿素动力燃料电池。用这种电池直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水,又能发电,尿素燃料电池结构如图所示,回答下列问题:
电池中的负极为_____(填“甲”或“乙”),乙的电极反应式为_____________,电池工作时,理论上每净化1mol尿素,消耗O2的体积(标准状况下)约为_____L。
【答案】 (1). < (2). 由于为可逆反应,反应物无法全部转化,1molN2和3molH2充分参与反应也不可能生成2molNH3,故放出的热量小于92kJ (3). 不变 (4). 391 kJ (5). a和g (6). 2NH3(g)+CO2(g) == CO(NH2)2(s)+H2O(l) △H=﹣87.0kJ/mol (7). 甲 (8). O2+4e-+4H+=2H2O (9). 33.6
【解析】
【分析】
(1)①合成氨反应为可逆反应,不可能进行到底,故在实际生产中1 mol N2和3 mol H2不可能生成2 mol NH3,放出的热量也必定小于92 kJ;
②催化剂改变反应速率不改变化学平衡及△H;
③△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和;
④当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化,以此判断;
(2)①根据盖斯定律计算;
②该电池CO(NH2)2在负极失电子生成二氧化碳和氮气,氧气在正极反应生成水,电解质溶液中含氢离子,该反应的总方程式为:2CO(NH2)2+3O2=2CO2+2N2+4H2O,结合2 CO(NH2)2~3O2计算,以此来解答。
【详解】(1)①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92 kJ•mol-1,N2和H2反应生成2 mol NH3时放出的热量为92.2 kJ,是指1 mol氮气和3 mol的氢气完全反应生成2 mol的氨气放出的热量为92.2 kJ,1mol N2和3 molH2放在密闭容器中不可能完全转化为氨气,所以放出热量一定小于92.2 kJ,故答案为:<;由于该反应是可逆反应,反应物无法全部转化为生成物;
②催化剂改变反应速率不改变化学平衡,反应热不变,故答案为:不变;
③分别破坏1 mol N≡N键、1 mol H-H键需要吸收的能量为:946 kJ、436 kJ,设破坏1 mol N-H键需要吸收的能量为x,根据N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92 kJ•mol-1,焓变=反应物总键能-生成物的总键能,即946 kJ/mol+3×436 kJ/mol-6x=-92.2 kJ/mol,解得x=391 kJ/mol,即破坏1 mol N-H键需要吸收的能量为391 kJ,故答案为:391;
④a.容器容积一定,平衡正向移动时气体的物质的量减小,压强减小,所以容器中总压强不变可以说明反应达到平衡,故a符合;
b.混合气体无CO,所以混合气体中c(CO)不变不能说明反应达到平衡,故b不符合;
c.当反应达到平衡时v正(H2)=v逆(H2),v逆(H2)=3 v逆(N2),所以v正(H2)=v逆(N2)时不能说明反应达到平衡,故c不符合;
d.平衡正向移动时c(H2)减小,c(NH3)增大,可能有某一时刻c(H2)=c(NH3),但不能说明反应达到平衡,故d不符合;
e. 混合气体总体积不变,总质量不变,所以混合气体密度在平衡移动时不会发生变化,故e不符合;
f. 该反应中生成物和反应物均为无色气体,所以不会有颜色变化,故f不符合;
g. 混合气体的总质量不变,但平衡正向移动时混合气体的总物质的量减小,所以混合气体平均相对分子质量增大,当混合气体平均相对分子质量不再变化时说明反应达到平衡,故g符合;
故答案为:a和g
(2)①由Ⅰ.2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4(s) △H=-159.5kJ•mol-1
Ⅱ.NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H=+116.5kJ•mol-1
Ⅲ.H2O(l)=H2O(g)△H=+44.0kJ•mol-1
结合盖斯定律可知,①+②-③得到2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l),其△H=-159.5 kJ⋅mol-1+(+116.5kJ⋅mol-1)-(+44.0kJ⋅mol-1)=-87.0kJ⋅mol-1,则CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式为2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-87.0 kJ/mol,故答案为:2NH3(g)+CO2(g)═CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=-87.0 kJ/mol;
②根据图示可知,甲电极上CO(NH2)2反应生成二氧化碳和氮气,N元素化合价升高,失电子,为电源的负极,电解质溶液为酸性,则乙电极为正极,发生还原反应,氧气得电子之后生成水,则其电极反应式为:O2+4e-+4H+=2H2O,该反应的总方程式为2CO(NH2)2+3O2=2CO2+2N2+4H2O,根据关系式2 CO(NH2)2~3O2
可知,电池工作时,理论上每净化1mol尿素,消耗O2的体积为1.5 mol×22.4 L/mol=33.6 L,故答案为:甲;O2+4e-+4H+=2H2O;33.6。
【点睛】本题考查热化学方程式及焓变计算,为高频考点,把握反应中能量变化、盖斯定律、热化学方程式为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意热化学方程式的书写方法,题目难度不大。
28.某课外兴趣小组用0.1000 mol·L−1的NaOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸溶液,实验操作如下,请完成以下问题。
A.___________________________。
B.分别用蒸馏水洗干净酸式滴定管和碱式滴定管。
C.用待测定的盐酸溶液润洗酸式滴定管。
D.用酸式滴定管取稀盐酸 25.00 mL,注入事先洗干净的锥形瓶中,加入指示剂。
E.碱式滴定管用标准的NaOH溶液润洗后,将标准液注入碱式滴定管刻度“0”以上2~3 cm处,再把碱式滴定管固定好,排尽尖嘴部分的气泡,并调节液面至刻度“0”或“0”刻度以下。
F.把锥形瓶放在滴定管下面,瓶下垫一张白纸,边滴边摇动锥形瓶直至滴定终点,记下滴定管液面所在刻度。
G.另取锥形瓶,再重复操作一次。
(1)定滴管在使用前需进行的操作A是___________________________。
(2)滴定实验所需的玻璃仪器有______________。(填字母)
A.酸式滴定管 B.碱式滴定管 C.量筒 D.锥形瓶
E.铁架台 F.滴定管夹 G.烧杯 H.白纸
(3)该小组同学选用酚酞做指示剂,滴定终点的现象为________________________________。
(4)该小组某一次滴定操作中,酸式滴定管的始终液面如图所示,
则本次滴入的盐酸体积为 ___________ mL。
(5)该小组学生某3次实验的有关数据分别记录如下表:
滴定次数
待测HCl溶液的体积/mL
0.1000 mol/LNaOH的体积(mL)
滴定前刻度
滴定后刻度
第一次
25.00
2.00
27.91
第二次
25.00
1.56
30.30
第三次
25.00
0.22
26.31
依据上表数据列式计算该HCl溶液的物质的量浓度为_______________。
(6)下列操作中可能使测定结果偏低的是___________(填字母)。
A.酸式滴定管未润洗就直接注入待测液HCl溶液
B.滴定前盛放HCl溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.碱式滴定管尖嘴部分在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
D.读取NaOH标准液时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数
【答案】 (1). 检查滴定管是否漏水 (2). ABDG (3). 当最后一滴标准液滴入,溶液由无色变为浅红色且半分钟内不恢复 (4). 26.10 (5). 0.1040 mol/L (6). AD
【解析】
【分析】
(1)滴定管使用前要检查是否漏水;
(2)根据操作步骤选择仪器;
(3)酚酞的变色范围为:pH值为8~10,小于8为无色,大于10为红色;
(4)滴定前读数为0.00mL,滴定后读数为26.10mL;
(5)根据进行计算;
(6)根据进行误差分析;
【详解】(1)滴定管使用前要检查是否漏水,故答案为:检查滴定管是否漏水;
(2)待测液为盐酸滴定前需要盛放在烧杯中,移液时需要酸式滴定管,滴定时需要锥形瓶盛放,标准液为氢氧化钠溶液,需要碱式滴定管,故答案为:ABDG;
(3)酚酞在pH值为8~10时为淡红色,大于10
时为红色,标准液为氢氧化钠,待测液为盐酸,加入酚酞后不变色,随氢氧化钠的滴入溶液酸性逐渐减弱,滴定终点溶液显中性,故答案为:当最后一滴标准液滴入,溶液由无色变为浅红色且半分钟内不恢复;
(4)滴定前读数为0.00mL,滴定后读数为26.10mL,则本次使用的盐酸体积为26.10mL,故答案为:26.10;
(5)第一次所用氢氧化钠溶液体积为27.91mL-2.00mL=25.91mL;第二次所用氢氧化钠溶液体积为30.30mL-1.56mL=28.74mL;第二次所用氢氧化钠溶液体积为26.31mL-0.22mL=26.09mL;第二次偏差较大舍去,则本次滴定所用氢氧化钠溶液体积为:26.00mL, =;故答案为:0.1040 mol/L;
(6)A.酸式滴定管未润洗就直接注入待测液HCl溶液会将待测液稀释,导致测得浓度偏低,故A符合;
B.滴定前盛放HCl溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥不会对测定结果造成影响,故B不符合;
C.碱式滴定管尖嘴部分在滴定前有气泡,滴定后气泡消失,会导致标准液体积偏大,测定结果偏高,故C不符合;
D.读取NaOH标准液时,开始仰视读数,滴定结束时俯视读数,会导致标准液体积偏小,故D符合;故答案为:AD;
29.将500 mL 0.1mol·L-1CuSO4和1 mol·L-1NaC1混合溶液,用石墨为电极电解。一段时间后在阳极收集到4.48 L(标况下)气体,溶液体积几乎没有变化。
计算: (已知:lg2=0.3,lg3=0.5)
(1)阴极析出铜的质量为多少克?__________
(2)计算电解后溶液的pH__________
【答案】 (1). 3.2g (2). 13.8
【解析】
【分析】
溶液中所含离子为Cu2+、Na+、H+、SO42-、Cl-、OH-,电解池中阳极发生氧化反应,氯离子先于氢氧根放电,发生反应2Cl--2e-==Cl2↑,当氯离子完全反应后,氢氧根放电发生反应:4OH--4e-==O2↑+4H+;阴极发生还原反应,铜离子先于氢离子放电,发生Cu2++2e-==Cu,当铜离子完全反应后,氢离子放电发生反应:2H++2e-==H2↑;
【详解】(1)溶液中n(Cl-)=cV=0.5L×1 mol·L-1=0.5mol,完全反应可生产n(Cl2)=0.25mol,标况下的体积V(Cl2)=nVm=0.25mol×22.4L·mol-1=5.6L,所以当阳极收集到4.48 L(标况下)气体时,溶液中的氯离子未完全反应,阳极只发生2Cl--2e-==Cl2,4.48L氯气的物质的量为0.2mol,根据电极方程式可知转移电子为0.4mol;溶液中的n(Cu2+)= cV=0.5L×0.1 mol·L-1=0.05mol,根据阴极方程式Cu2++2e-==Cu可知,当铜离子完全反应时转移0.1mol电子,所以当转移0.4mol电子时铜离子已完全反应,即生成铜单质的物质的量为0.05mol,铜单质的质量=nM=0.05mol×64g·mol-1=3.2g,故答案为:3.2g;
(2)根据(1)可知当当阳极收集到4.48 L(标况下)气体时,转移0.4mol电子,且铜离子完全反应,铜离子完全反应后,阴极发生反应2H++2e-==H2,且该过程转移0.4mol-0.1mol=0.3mol电子,根据电极方程式可知消耗0.3mol氢离子,该溶液中氢离子由水电离产生,消耗0.3mol氢离子,则产生0.3mol氢氧根,所以此时溶液中c(OH-)=,则溶液中c(H+)=,pH=-lg c(H+)= 13.8,故答案为:13.8;
【点睛】解决该题时要注意溶液中参与电极反应的物质的物质的量,明确该题中阴极发生了两个反应是解题关键。