第一章过关检测
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。每小题只有一个正确选项)
1.2011年7月21日,世界各国领导人在南非德班共同商讨应对气候变化的道路——“拯救人类的最后机会”。要想节能减排下列属最有希望的新能源是( )
①天然气 ②煤 ③石油 ④水能 ⑤太阳能 ⑥地热能 ⑦风能 ⑧氢能
A.①②③④
B.⑤⑥⑦⑧
C.③④⑤⑥
D.除①②外
答案:B
2.化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时放出的能量不同引起的。如图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化:
N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化
下列说法中正确的是( )
A.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ
B.1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量
C.通常情况下,N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO
D.NO是一种酸性氧化物,能与NaOH溶液反应生成盐和水
解析:选项A,根据图示可以看出拆开1 mol N2和1 mol O2需要吸收的能量分别为946 kJ和498 kJ,生成2 mol NO(g)放出的能量=2 mol×632 kJ·mol-1=1 264 kJ。故反应吸收能量为180 kJ。选项B,N2和O2的反应是吸热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量。选项C,N2与O2在高压放电时才能化合生成NO。选项D,NO不是酸性氧化物,不能与NaOH溶液反应。
答案:B
3.据报道,科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是( )
解析:分解水属于吸热反应,催化剂可以降低活化能。
答案:B
4.分析下表中的四个热化学方程式,判断氢气和丙烷的燃烧热分别是( )
“嫦娥一号”发射火箭燃料
液氢(H2)
①2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
②2H2(l)+O2(l)2H2O(g) ΔH=-482.6 kJ·mol-1
北京奥运会“祥云”火炬燃料
丙烷
(C3H8)
③C3H8(l)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-2 013.8 kJ·mol-1
④C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 221.5 kJ·mol-1
A.571.6 kJ·mol-1,2 221.5 kJ·mol-1
B.241.3 kJ·mol-1,2 013.8 kJ·mol-1
C.285.8 kJ·mol-1,2 013.8 kJ·mol-1
D.285.8 kJ·mol-1,2 221.5 kJ·mol-1
解析:燃烧热是指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,由①②得H2的燃烧热为285.8 kJ·mol-1,由③④知,C3H8的燃烧热为2 221.5 kJ·mol-1,故选D。
答案:D
5.已知在25 ℃、101 kPa下,1 g C8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水放出48.40 kJ热量,表示上述反应的热化学方程式正确的是( )
A.C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O ΔH=-48.40 kJ·mol-1
B.C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 518 kJ·mol-1
C.C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=+5 518 kJ·mol-1
D.C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=+48.40 kJ·mol-1
解析:因反应放热,显然C、D错误,而A项放热数值是错的,并且H2O未标注状态。1 g C8H18燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40 kJ热量,即1 mol C8H18燃烧放出5 518 kJ热量,因此热化学方程式可表示为C8H18(l)+O2(g)8CO2(g)+9H2O(l) ΔH=-5 518 kJ·mol-1。
答案:B
6.在一定条件下,CO和CH4燃烧的热化学方程式分别为:
2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566 kJ·mol-1
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890 kJ·mol-1
由1 mol CO和3 mol CH4组成的混合气体在上述条件下完全燃烧时,释放的热量为( )
A.2 912 kJ
B.2 953 kJ
C.3 236 kJ
D.3 867 kJ
解析:1 mol CO完全燃烧放出的热量是 kJ,3 mol CH4完全燃烧放出的热量是890 kJ×3,释放的总热量应当是(+890×3) kJ=2 953 kJ。
答案:B
7.根据以下三个热化学方程式:2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(l) ΔH=-Q1 kJ·mol-1;2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(l) ΔH=-Q2 kJ·mol-1;2H2S(g)+O2(g)2S(s)+2H2O(g) ΔH=-Q3 kJ·mol-1。
判断Q1、Q2、Q3三者关系正确的是( )
A.Q1>Q2>Q3
B.Q1>Q3>Q2
C.Q3>Q2>Q1
D.Q2>Q1>Q3
解析:S(s)+O2(g)SO2(g)放热 ,Q1>Q2;H2O(g)H2O (l)放热 ,Q2>Q3。
答案:A
8.根据盖斯定律判断如图所示的物质转变过程中正确的是( )
A.ΔH1=ΔH2=ΔH3=ΔH4
B.ΔH1+ΔH2=ΔH3+ΔH4
C.ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4
D.ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4
解析:从A转变为D有两条途径:一是由A直接得到D;二是由A生成B,再转变为C,最后得到D。根据盖斯定律,这两条途径的能量变化应相同,即有ΔH1=ΔH2+ΔH3+ΔH4。
答案:D
二、非选择题(本题共4小题,共52分)
9.(13分)(1)已知:H2(g)+O2(g)H2O(g),反应过程中能量变化如图所示,则:
①a、b、c分别代表什么意义?
a ;?
b ;?
c 。?
②该反应是反应(填“吸热”或“放热”),ΔH0(填“>”或“<”)。
(2)发射“天宫”一号的火箭使用的推进剂是液氢和液氧,这种推进剂的优点是 , 。(请写两条)?
(3)已知:H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1
H2(g)H2(l) ΔH=-0.92 kJ·mol-1
O2(g)O2(l) ΔH=-6.84 kJ·mol-1
H2O(l)H2O(g) ΔH=+44.0 kJ·mol-1
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式:?
。?
解析:(1)化学反应是旧键断裂(吸热)和新键生成(放热)的过程。该反应是吸热还是放热要看这两个过程中能量变化的相对大小。
(3)根据题中所给数据,可求出H2(l)+O2(l)H2O(g)的焓变ΔH的数值,ΔH=(-285.8+0.92+×6.84+44) kJ·mol-1=-237.46 kJ·mol-1。
答案:(1)①1 mol H2分裂为H、0.5 mol O2分裂为O时吸收的热量 H、O结合生成1 mol H2O(g)放出的热量 1 mol H2和0.5 mol O2生成1 mol H2O(g)时,反应放出的热量
②放热 <
(2)相同质量时,氢气放出的热量多 产物为水,无污染(其他合理答案均可)
(3)H2(l)+O2(l)H2O(g) ΔH=-237.46 kJ·mol-1
10.(2012·北京理综,26节选)(9分)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A,可实现氯的循环利用。反应A:4HCl+O22Cl2+2H2O
已知:ⅰ.反应A中,4 mol HCl被氧化,放出115.6 kJ的热量。
ⅱ.
(1)反应A的热化学方程式是 。?
(2)断开1 mol H—O键与断开1 mol H—Cl键所需能量相差约为 kJ,H2O中H—O键比HCl中H—Cl键(填“强”或“弱”) 。?
解析:由题给条件可知,4 mol HCl被氧化,放出热量为115.6 kJ,可知ΔH=-115.6 kJ·mol-1;由ΔH=-(生成物键能之和-反应物键能之和)可得,E(H—O)-E(H—Cl)= kJ·mol-1=31.9 kJ·mol-1,键能越大,化学键越稳定、越强,所以水中的H—O键比氯化氢中H—Cl键强。
答案:(1)4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.6 kJ·mol-1 (2)32 强
11.(14分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·mol-1
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol-1
2H2S(g)2H2(g)+S2(g) ΔH=+169.8 kJ·mol-1
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为 。?
(2)H2S热分解制氢时,常向反应器中通入一定比例空气,使部分H2S燃烧,其目的是 ;燃烧生成的SO2与H2S进一步反应,生成物在常温下均非气体,写出该反应的化学方程式: 。?
(3)H2O的热分解也可得到H2,高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如下图所示。图中A、B表示的物质依次是 。?
解析:本题以新能源为背景涉及元素化合物性质、热化学方程式和电极反应方程式的书写、读图读表的综合题,是以化学知识具体运用的典型试题。
(1)利用盖斯定律即可得出;(2)H2S热分解制氢属于吸热反应,需要提供能量;(3)在很高的温度下,氢气和氧气会分解生成氢原子和氧原子。
答案:(1)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165.0 kJ·mol-1
(2)为H2S热分解反应提供能量
2H2S+SO22H2O+3S(或4H2S+2SO24H2O+3S2)
(3)H、O(或氢原子、氧原子)
12.(16分)某化学兴趣小组要完成中和热的测定。
(1)实验桌上备有大、小两个烧杯、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃搅拌棒、0.5 mol·L-1盐酸、0.55 mol·L-1NaOH溶液,实验尚缺少的玻璃用品是 、 。?
(2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒? (填“能”或“否”),其原因是 。?
(3)他们记录的实验数据如下:
实验用品
溶液温度
中和热
t1
t2
ΔH
①
50 mL
0.55 mol·L-1
NaOH溶液
50 mL
0.5 mol·L-1
HCl溶液
20 ℃
23.3 ℃
②
50 mL
0.55 mol·L-1
NaOH溶液
50 mL
0.5 mol·L-1
HCl溶液
20 ℃
23.5 ℃
已知:Q=cm(t2-t1),反应后溶液的比热容c为4.18 kJ·℃-1·kg-1,各物质的密度均为1 g·cm-3。
①计算完成上表。
②根据实验结果写出NaOH溶液与HCl溶液反应的热化学方程式: 。?
(4)若用KOH代替NaOH,对测定结果 (填“有”或“无”)影响;若用醋酸代替HCl做实验,对测定结果 (填“有”或“无”)影响。?
解析:(1)中和热测定的关键是减少热量损失,需要的仪器中除题目中的仪器外,还要量取液体体积,用量筒。测量液体的温度,用温度计。
(2)否,铜丝易传导热,会增大热量散失。
(3)①由题意知:①中t2-t1=23.3 ℃-20 ℃=3.3 ℃。
②中t2-t1=23.5 ℃-20 ℃=3.5 ℃
故=3.4 ℃。
由Q=cm(t2-t1)=4.18 kJ·℃-1·kg-1×0.1 kg×3.4 ℃=1.42 kJ
则ΔH=-=-=-56.8 kJ·mol-1
②NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=-56.8 kJ·mol-1
(4)KOH、NaOH都是强碱,对结果无影响。而用CH3COOH代替HCl,由于CH3COOH为弱酸,电离需吸热,故对测定结果有影响。
答案:(1)量筒 温度计
(2)否 金属易导热,热量散失多,导致误差偏大
(3)①-56.8 kJ·mol-1
②NaOH(aq)+HCl(aq)NaCl(aq) +H2O(l) ΔH=-56.8 kJ·mol-1
(4)无 有
第三章过关检测
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。每小题只有一个正确选项)
1.有关常温下pH均为3的醋酸和硫酸的说法正确的是( )
A.两种溶液中,由水电离出的氢离子浓度均为1×10-11 mol·L-1
B.分别加水稀释100倍后,两种溶液的pH仍相同
C.醋酸中的c(CH3COO-)和硫酸中的c(S)相等
D.分别加入足量锌片,两种溶液生成H2的体积相同
解析:酸溶液中氢氧根离子全部来自于水的电离,氢离子浓度相同的情况下,氢氧根离子浓度也相同,则由水电离出的氢氧根离子浓度也相同。
答案:A
2.将浓度为0.1 mol·L-1 HF溶液加水不断稀释,下列各量始终保持增大的是( )
A.c(H+)
B.Ka(HF)
C.
D.
解析:HF溶液加水稀释,平衡向右移动,所以增大,D项正确。
答案:D
3.已知某酸H2B在水溶液中存在下列关系:
①H2BH++HB-,②HB-H++B2-。关于该酸对应的酸式盐NaHB的溶液,下列说法中一定正确的是( )
A.NaHB属于弱电解质
B.溶液中的离子浓度c(Na+)>c(HB-)>c(H+)>c(OH-)
C.c(Na+)=c(HB-)+c(B2-)+c(H2B)
D.NaHB和NaOH溶液反应的离子方程式为H++OH-H2O
解析:NaHB属于强电解质,A项错;由于HB-的电离程度和水解程度大小未知,所以NaHB溶液的酸碱性不确定,B项错;C项表达的是物料守恒,正确;由于HB-只有部分电离,所以写离子方程式时不能拆写为H+,D项错。
答案:C
4.(2012·四川理综,10)常温下,下列溶液中的微粒浓度关系正确的是( )
A.新制氯水中加入固体NaOH:c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-)
B.pH=8.3的NaHCO3溶液:c(Na+)>c(HC)>c(C)>c(H2CO3)
C.pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合:c(Cl-)=c(N)>c(OH-)=c(H+)
D.0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合:2c(H+)-2c(OH-)=c(CH3COO-)-c(CH3COOH)
解析:A项,新制的氯水中,结合电荷守恒有:c(H+)+c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)+c(OH-),A项错误;B项,NaHCO3Na++HC,HCH++C、HC+H2OH2CO3+OH-,溶液pH=8.3,说明HC的水解程度大于其电离程度,水解产生的H2CO3多于电离产生的C,错误;C项,pH=11的氨水与pH=3的盐酸等体积混合,氨水过量,溶液显碱性,错误;D项,0.2 mol·L-1 CH3COOH溶液与0.1 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合,即CH3COOH与NaOH以物质的量之比为2∶1混合,根据物料守恒:c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=2c(Na+),电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-),两式叠加,可得D项正确。
答案:D
5.室温下,将1.000 mol·L-1盐酸滴入20.00 mL 1.000 mol·L-1氨水中,溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如下图所示。下列有关说法正确的是( )
A.a点由水电离出的c(H+)=1.0×10-14 mol·L-1
B.b点:c(N)+c(NH3·H2O)=c(Cl-)
C.c点:c(Cl-)=c(N)
D.d点后,溶液温度略下降的主要原因是NH3·H2O电离吸热
解析:A项,氨水中存在NH3·H2ON+OH-的电离平衡,a点溶液pH在7~14之间,呈碱性,由水电离出的c(H+)>1.0×10-14 mol·L-1,故错误;B项是盐酸和氨水恰好反应时的物料守恒等式,但由图知b点时氨水过量,没有恰好完全反应,故错误;C项,因为c(Cl-)+c(OH-)=c(N)+c(H+),当pH=7时,c(OH-)=c(H+),所以c(Cl-)=c(N),故正确;D项,d点后温度下降的原因是低温溶液的介入,此时反应已进行完全。
答案:C
6.在由水电离出的c(OH-)=1×10-13 mol·L-1的溶液中,能大量共存的离子组是( )
A.Fe2+ Na+ N Cl-
B.Ba2+ Na+ N Cl-
C.S S N Na+
D.Mg2+ Na+ Br- ClO-
解析:由水电离出的c(OH-)=1×10-13 mol·L-1,说明溶液可能为强酸或强碱溶液。Fe2+在强酸环境中与N发生氧化还原反应,在强碱溶液中与OH-反应;S、ClO-在强酸溶液中不能大量存在;N、Mg2+在强碱溶液中不能大量存在。
答案:B
7.温度相同,浓度均为0.2 mol·L-1的①(NH4)2SO4,②NaNO3,③NH4HSO4,④NH4NO3,⑤CH3COONa溶液,它们的pH由小到大的排列顺序是( )
A.③①④②⑤
B.①③⑤④②
C.③②①⑤④
D.⑤②④①③
解析:首先根据盐类水解规律将其按酸碱性分组,呈酸性的是①③④,呈中性的是②,呈碱性的是⑤。在呈酸性的①③④中,NH4HSO4中的HS电离出H+,其溶液的酸性最强,其pH最小,(NH4)2SO4溶液中的N浓度大于NH4NO3溶液中的N浓度,其达到水解平衡时,(NH4)2SO4溶液中的H+浓度大于NH4NO3溶液中的H+浓度。CH3COONa溶液呈碱性,pH最大,综上所述,其pH由小到大的排列顺序是③①④②⑤。
答案:A
8.(2012·浙江理综,12)下列说法正确的是( )
A.常温下,将pH=3的醋酸溶液稀释到原体积的10倍后,溶液的pH=4
B.为确定某酸H2A是强酸还是弱酸,可测NaHA溶液的pH。若pH>7,则H2A是弱酸;若pH<7,则H2A是强酸
C.用0.200 0 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定HCl与CH3COOH的混合液(混合液中两种酸的浓度均约为0.1 mol·L-1),至中性时,溶液中的酸未被完全中和
D.相同温度下,将足量氯化银固体分别放入相同体积的①蒸馏水、②0.1 mol·L-1盐酸、③0.1 mol·L-1氯化镁溶液、④0.1 mol·L-1硝酸银溶液中,Ag+浓度:①>④=②>③
解析:醋酸溶液中存在CH3COOHCH3COO-+H+,加水稀释时,电离平衡向右移动,故将pH=3的醋酸溶液稀释10倍,其pH小于4,但大于3,A项不正确;若H2A是弱酸,则HA-在溶液中存在两个平衡:HA-H++A2-(电离平衡),HA-+H2OH2A+OH-(水解平衡),电离程度和水解程度的相对大小决定了溶液的酸碱性,如NaHCO3溶液显碱性,NaHSO3溶液显酸性,故B项不正确;完全中和时,生成正盐NaCl和CH3COONa,由于CH3COO-的水解而使溶液显碱性,故溶液呈中性时酸未被完全中和,C项正确;氯化银的溶度积常数表达式为Ksp=c(Ag+)·c(Cl-),c(Cl-)越大,c(Ag+)越小,故Ag+浓度大小顺序应为:④>①>②>③,D项不正确。
答案:C
二、非选择题(本题共4小题,共52分)
9.(10分)下图所示三个烧瓶中分别装入含酚酞的0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液,并分别放置在盛有水的烧杯中,然后向烧杯①中加入生石灰,向烧杯③中加入NH4NO3晶体,烧杯②中不加任何物质。
(1)含酚酞的0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液显浅红色的原因为 。?
(2)实验过程中发现烧瓶①中溶液红色变深,烧瓶③中溶液红色变浅,则下列叙述正确的是 。?
A.水解反应为放热反应
B.水解反应为吸热反应
C.NH4NO3溶于水时放出热量
D.NH4NO3溶于水时吸收热量
(3)向0.01 mol·L-1 CH3COONa溶液中分别加入少量浓盐酸、NaOH固体、Na2CO3固体、FeSO4固体,使CH3COO-水解平衡移动的方向分别为 、 、 、 (填“左”“右”或“不移动”)。?
解析:(1)CH3COONa中CH3COO-水解使溶液显碱性,酚酞试液遇碱显红色。(2)生石灰与水剧烈反应且放出大量热,根据烧杯①中溶液红色变深,判断水解平衡向右移动,说明水解反应是吸热反应,同时烧杯③中溶液红色变浅,则NH4NO3溶于水时吸收热量。(3)酸促进CH3COO-的水解;碱抑制CH3COO-的水解;与CH3COO-带同种电荷,水解都呈碱性相互抑制;Fe2+水解呈酸性、CH3COO-水解呈碱性,相互促进。
答案:(1)CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,使溶液显碱性
(2)BD
(3)右 左 左 右
10.(16分)铁、铜单质及其化合物应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O),为制取纯净的CuCl2·2H2O,首先将其制成水溶液,然后按如图步骤进行提纯:
已知Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH,见下表:
Fe3+
Fe2+
Cu2+
氢氧化物开始沉淀时的pH
1.9
7.0
4.7
氢氧化物完全沉淀时的pH
3.2
9.0
6.7
请回答下列问题:
(1)加入氧化剂的目的是 。?
(2)最适合作氧化剂X的是 。?
A.K2Cr2O7 B.NaClO
C.H2O2 D.KMnO4
(3)加入的物质Y是 。?
(4)若不用物质Y而是直接用碱能不能达到目的? (填“能”或“不能”)。若不能,试解释原因 。?
(5)最后能不能直接蒸发结晶得到CuCl2·2H2O晶体? (填“能”或“不能”)。若能,不用回答;若不能,回答该如何操作? 。?
(6)若向溶液Ⅱ中加入碳酸钙,产生的现象是 。?
答案:(1)将Fe2+氧化成Fe3+,便于生成沉淀与Cu2+分离
(2)C
(3)CuO[Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3也可以]
(4)不能 加碱使Fe3+沉淀的同时也能使Cu2+沉淀
(5)不能 应在HCl气流中加热蒸发结晶
(6)碳酸钙溶解,产生气泡和红褐色沉淀
11.(10分)以下是25 ℃时几种难溶电解质的溶解度:
难溶电解质
Mg(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
溶解度/g
9×10-4
1.7×10-6
1.5×10-4
3.0×10-9
在无机化合物的提纯中,常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些杂质离子。例如:
①为了除去氯化铵中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,再加入一定量的试剂反应,过滤结晶即可;
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe3+,先将混合物溶于水,加入足量的氢氧化镁,充分反应,过滤结晶即可;
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe2+,先将混合物溶于水,加入一定量的H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH=4,过滤结晶即可。
请回答下列问题:
(1)上述三种除杂方案都能够达到很好的效果,Fe3+、Fe2+都被转化为 (填化学式)而除去。?
(2)①中加入的试剂应该选择 为宜,其原因是 。?
(3)②中除去Fe3+所发生的总反应的离子方程式为 。?
(4)下列与方案③相关的叙述中,正确的是 (填字母)。?
A.H2O2是绿色氧化剂,在氧化过程中不引进杂质,不产生污染
B.将Fe2+氧化为Fe3+的主要原因是Fe(OH)2沉淀比Fe(OH)3沉淀较难过滤
C.调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D.Cu2+可以大量存在于pH=4的溶液中
E.在pH>4的溶液中Fe3+一定不能大量存在
解析:①中加入氨水,利用沉淀的生成,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀;②中加入氢氧化镁,利用沉淀的转化,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀;③中先加入H2O2,将Fe2+氧化成Fe3+,然后调节溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。
答案:(1)Fe(OH)3
(2)氨水 不会引入新的杂质
(3)2Fe3++3Mg(OH)23Mg2++2Fe(OH)3
(4)ACDE
12.(2012·大纲全国,29)(16分)氯化钾样品中含有少量碳酸钾、硫酸钾和不溶于水的杂质。为了提纯氯化钾,先将样品溶于适量水中,充分搅拌后过滤,再将滤液按下图所示步骤进行操作。
回答下列问题:
(1)起始滤液的pH 7(填“大于”“小于”或“等于”),其原因是 ;?
(2)试剂Ⅰ的化学式为 ,①中发生反应的离子方程式为 ;?
(3)试剂Ⅱ的化学式为 ,②中加入试剂Ⅱ的目的是 ;?
(4)试剂Ⅲ的名称是 ,③中发生反应的离子方程式为 ;?
(5)某同学称取提纯的产品0.775 9 g,溶解后定容在100 mL容量瓶中,每次取25.00 mL溶液,用0.100 0 mol·L-1的硝酸银标准溶液滴定,三次滴定消耗标准溶液的平均体积为25.62 mL,该产品的纯度为 。(列式并计算结果)?
解析:(1)溶液中含有KCl、K2CO3和K2SO4,C水解,C+H2OHC+OH-使溶液显碱性。
欲除去C和S可向溶液中加入足量BaCl2溶液,过滤,得滤液A含KCl和少量BaCl2,向A中加足量K2CO3溶液,以除去Ba2+,过滤得滤液D,D溶液中含有KCl和少量K2CO3,再向D中加稍过量的盐酸,得溶液E,蒸发结晶,得KCl晶体。
(2)试剂Ⅰ为BaCl2,①中离子方程式为:Ba2++SBaSO4↓、Ba2++CBaCO3↓。
(3)试剂Ⅱ为K2CO3,②中加入试剂Ⅱ的目的是除去①中引入的Ba2+,且引入的C易除去。
(4)试剂Ⅲ为盐酸,③中离子反应为2H++CH2O+CO2↑。
(5)
×100%≈98.40%。
答案:(1)大于 强碱弱酸盐K2CO3水解,使体系呈碱性
(2)BaCl2 Ba2++SBaSO4↓、Ba2++CBaCO3↓
(3)K2CO3 除去A中的Ba2+
(4)盐酸 2H++CH2O+CO2↑
(5)
×100%≈98.40%
第二章过关检测
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。每小题只有一个正确选项)
1.下列说法不正确的是( )
A.ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
B.NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的速率
解析:ΔH<0、ΔS>0,则ΔH-TΔS<0,任何温度下反应都能自发进行,A正确,B正确;用焓变和熵变判断反应的自发性,都有例外,故都不能单独作为反应自发性的判据,而应用复合判据,C错误;使用催化剂能改变反应的活化能,因此能改变化学反应进行的速率,D正确。
答案:C
2.反应2SO2+O22SO3经一段时间后,SO3的浓度增加了0.8 mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·L-1·s-1,则这段时间为( )
A.0.1 s B.2.5 s
C.5 s D.10 s
解析:因为SO3的浓度增加了0.8 mol·L-1,所以O2的浓度减少了0.4 mol·L-1,因为在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·L-1·s-1,所以反应所需时间为10 s。
答案:D
3.等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行可逆反应:X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s),该反应的ΔH<0,下列叙述正确的是( )
A.平衡常数K值越大,X的转化率越大
B.达到平衡时,反应速率v正(X)=2v逆(Z)
C.达到平衡后,降低温度,正向反应速率减小的倍数大于逆向反应速率减小的倍数
D.达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡向逆反应方向移动
解析:平衡常数K值越大,反应向正反应进行的程度越大,X的转化率越大,A项正确。达平衡时2v正(X)=v逆(Z),B项错误。达平衡后降低温度,正、逆反应速率均减小,又因平衡向正反应方向移动,所以正反应速率减小的倍数小于逆反应速率减小的倍数,C项错误。增大压强平衡不移动,升高温度平衡逆向移动,D项错误。
答案:A
4.已知反应:2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3,分别在0 ℃和20 ℃下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Yt)如下图所示。下列说法正确的是( )
A.b代表0 ℃下CH3COCH3的Yt曲线
B.反应进行到20 min末,CH3COCH3的>1
C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率
D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的=1
解析:A项,反应速率越快,达到化学平衡所需的时间越短,所以b代表20 ℃下CH3COCH3的Yt曲线。B项,由题图可知,20 min时a曲线对应点的斜率小于b曲线,所以CH3COCH3的<1。C项,由题图可知,20 ℃时CH3COCH3的平衡转化率一定小于0 ℃时的平衡转化率。D项,当Y=0.113时,a曲线与b曲线相交,故产物量相同。
答案:D
5.N2O5是一种新型硝化剂,其性质和制备受到人们的关注。一定温度下,在2 L固定容积的密闭容器中发生反应:2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) ΔH>0。反应物和部分生成物的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列说法中,正确的是( )
A.0~20 s内平均反应速率v(N2O5)=0.1 mol·(L·s)-1
B.10 s时,正、逆反应速率相等,达到平衡
C.20 s时,正反应速率大于逆反应速率
D.曲线a表示NO2的物质的量随反应时间的变化
解析:0~20 s内,v(N2O5)==0.05 mol·(L·s)-1;10 s时,反应仍在向正反应方向进行,v(正)>v(逆);20 s时,v(正)=v(逆),反应达到平衡状态。
答案:D
6.(2012·福建理综,12)一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是( )
A.在0~50 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等
B.溶液酸性越强,R的降解速率越小
C.R的起始浓度越小,降解速率越大
D.在20~25 min之间,pH=10时R的平均降解速率为 0.04 mol·L-1·min-1
解析:在0~50 min之间,pH=2和pH=7时反应物R都能完全反应,降解率都是100%,故A正确;由斜率可知pH越小降解速率越大,即溶液的酸性越强,R的降解速率越大,故B错误;浓度越大化学反应速率越大,所以起始浓度越小降解速率越小,故C错误;20~25 min之间,pH=10时R的平均降解速率为,故D错误。
答案:A
7.根据反应Br+H2HBr+H的能量对反应历程的示意图甲进行判断,下列叙述中不正确的是( )
A.正反应吸热
B.加入催化剂,该化学反应的反应热不变
C.加入催化剂后,该反应的能量对反应历程的示意图可用图乙表示
D.加入催化剂可增大正反应速率,降低逆反应速率
解析:加入催化剂能同等程度地加快正、逆反应速率。
答案:D
8.已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025 kJ·mol-1,该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )
解析:由于该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,NO含量减小,故A项对,C项错;压强增大,平衡逆向移动,NO含量降低,B项对;使用催化剂,使反应速率加快,缩短到达平衡所用时间,但平衡不移动,故D项正确。
答案:C
二、非选择题(本题共4小题,共52分)
9.(12分)氨是最重要的氮肥,是产量最大的化工产品之一。德国人哈伯在1905年发明了合成氨的方法,其合成原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,他因此获得了1918年诺贝尔化学奖。
在密闭容器中,使2 mol N2和6 mol H2混合发生下列反应:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应)
(1)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是 ;N2和H2的转化率比是 。?
(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量 ,密度 。(填“变大”“变小”或“不变”)。?
(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。?
(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将 (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度 (填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。?
解析:(1)对N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,在密闭容器中,开始时n(N2)∶n(H2)=2∶6=1∶3,反应时消耗n(N2)∶n(H2)=1∶3,故平衡时n(N2):n(H2)=1∶3,所以c(N2)∶c(H2)=1∶3,转化率之比为1∶1。
(2)升高温度,平衡向逆反应方向移动,气体的总物质的量增大,总质量不变,故平均相对分子质量变小,由于ρ=,知密度不变。
(3)达平衡后,保持压强不变,充入氩气,使体系体积增大,浓度减小,相当于减小反应物压强,使平衡逆向移动。
(4)恒容时升高温度至原来的2倍,平衡向吸热反应的方向移动,即向左移动,根据勒夏特列原理,达新平衡后,容器内温度大于原来的温度,小于原来温度的2倍。
答案:(1)1∶3 1∶1
(2)变小 不变
(3)逆向
(4)向左移动 小于
10.(12分)高炉炼铁过程中发生的主要反应为
Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:
温度/℃
1 000
1 150
1 300
平衡常数
4.0
3.7
3.5
请回答下列问题:
(1)该反应的平衡常数表达式K= ,ΔH (填“>”“<”或“=”)0。?
(2)在一个容积为10 L的密闭容器中,1 000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol,反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)= 、CO的平衡转化率= 。?
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率,可采取的措施是 。?
A.减少Fe的量
B.增加Fe2O3的量
C.移出部分CO2
D.提高反应温度
E.减小容器的容积
F.加入合适的催化剂
解析:(1)平衡常数表达式中不能用固体或纯液体表示,故K=;由表中数据可知,随着温度升高,平衡常数减小,表明平衡向逆反应方向移动,即正反应为放热反应,故ΔH<0。
(2) Fe2O3(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)
起始/(mol·L-1): 0.1 0.1
转化/(mol·L-1): x x
平衡/(mol·L-1): 0.1-x 0.1+x
K=,x=0.06,v(CO2)==0.006 mol·L-1·min-1,CO转化率=×100%=60%。
(3)A、B项中,增加或减少固体的量不会影响化学平衡移动,故不可以; C项,移出部分CO2,可以增大CO转化率;D项,提高反应温度,平衡向逆反应方向移动,CO转化率减小;E项,减小容器的容积,即加压,平衡不移动,CO的转化率不变;F项,催化剂不影响化学平衡移动,故不影响CO转化率。
答案:(1)c(CO2)/c(CO) <
(2)0.006 mol·L-1·min-1 60%
(3)C
11.(12分)(1)一定条件下的密闭容器中,反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(二甲醚)(g)+CO2(g) ΔH<0达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是 (填字母代号)。?
a.升高温度 b.加入催化剂
c.减小CO2的浓度 d.增加CO的浓度
e.分离出二甲醚
(2)已知反应②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数为400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(mol·L-1)
0.44
0.6
0.6
①比较此时正、逆反应速率的大小:v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。?
②若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH)= ; 该时间内反应速率v(CH3OH)= 。?
解析:(1)正反应是放热反应,升高温度平衡左移,CO转化率减小;加入催化剂,平衡不移动,转化率不变;减少CO2的浓度、分离出二甲醚,平衡右移,CO转化率增大;增大CO浓度,平衡右移,但CO转化率降低,故选c、e。
(2)此时的浓度熵Qc==1.86<400,反应未达到平衡状态,向正反应方向移动,故v(正)>v(逆);设平衡时生成物的浓度为(0.6 mol·L-1+x),则甲醇的浓度为(0.44 mol·L-1-2x),根据平衡常数表达式400=,解得x=0.2 mol·L-1,故0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1。
由表可知,甲醇的起始浓度为(0.44+1.2) mol·L-1=1.64 mol·L-1,其平衡浓度为0.04 mol·L-1,10 min变化的浓度为1.6 mol·L-1,故v(CH3OH)=0.16 mol·(L·min)-1。
答案:(1)c、e
(2)①> ②0.04 mol·L-1 0.16 mol·L-1·min-1
12.(16分)反应:aA(g)+bB(g)cC(g)(ΔH<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:
回答问题:
(1)反应的化学方程式中,a∶b∶c为 ;?
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为 ;?
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是 ,其值是 ;?
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是 ,采取的措施是 ;?
(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低:T2 T3(填“>”“<”或“=”),判断的理由是 ;?
(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10 min后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。
解析:(1)Ⅰ阶段,20 min内,Δc(A)=2.0 mol·L-1-1.00 mol·L-1=1.00 mol·L-1,Δc(B)=6.0 mol·L-1-3.00 mol·L-1=3.00 mol·L-1,Δc(C)=2.00 mol·L-1,则a∶b∶c=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=1∶3∶2。
(2)vⅠ(A)==0.05 mol·L-1·min-1,
vⅡ(A)=≈0.025 mol·L-1·min-1,
vⅢ(A)==0.012 mol·L-1·min-1。则vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。
(3)αⅠ(B)=×100%=50%,αⅡ(B)=×100%=38%,αⅢ(B)=
×100%=19%。故αⅢ(B)最小。
(4)由图示可知,由第一次平衡到第二次平衡,A、B的浓度减小,说明平衡正向移动。由物质C的浓度变化可知,导致平衡正向移动的措施是从反应体系中移出了产物C。
(5)由图示可知,Ⅱ→Ⅲ,平衡正向移动,由于正反应是放热反应,故Ⅱ→Ⅲ是降温过程,即T2>T3。
(6)第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,则各物质的浓度减半,由于容器的体积扩大,压强减小,平衡会向逆反应方向(气体体积增大的方向)移动,故平衡后,0.25 mol·L-1答案:(1)1∶3∶2
(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)> vⅢ(A)
(3)αⅢ(B) 0.19(或19%)
(4)向正反应方向 从反应体系中移出产物C
(5)> 此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动
(6)
(注:只要曲线能表示出平衡向逆反应方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可)
第四章过关检测
(时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。每小题只有一个正确选项)
1.下列叙述中,正确的是( )
①电解池是将化学能转变为电能的装置
②原电池是将电能转变成化学能的装置
③金属和石墨导电均为物理变化,电解质溶液导电是化学变化
④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理有可能实现
⑤电镀过程相当于金属的“迁移”,可视为物理变化
A.①②③④ B.③④
C.③④⑤ D.④
解析:①应为电能转变成化学能,②为化学能转化为电能,⑤发生了化学变化。
答案:B
2.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是( )
A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应为:2Cl--2e-Cl2↑
B.氢氧燃料电池的负极反应:O2+2H2O+4e-4OH-
C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应为:Cu-2e-Cu2+
D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应:Fe-2e-Fe2+
解析:在氢氧燃料电池的负极上反应的是氢气;粗铜精炼时,纯铜与电源的负极相连,将铜在溶液中还原出来;钢铁腐蚀的负极反应是Fe-2e-Fe2+。
答案:A
3.观察下列几个装置示意图,有关叙述正确的是( )
A.装置①中阳极上析出红色固体
B.装置②的待镀铁制品应与电源正极相连
C.装置③闭合电键后,外电路电子由a极流向b极
D.装置④的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过
解析:装置①中阳极上氯离子放电生成氯气,故A错;装置②是电镀装置,待镀铁制品作阴极,应与电源负极相连,故B错;装置③闭合电键后,a极是负极,因此外电路电子由a极流向b极,故C对;装置④的离子交换膜只允许阳离子、水分子自由通过,故D错。
答案:C
4.某小组为研究电化学原理,设计下图装置,下列叙述不正确的是( )
A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出
B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为:Cu2++2e-Cu
C.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动
解析:a和b不连接时,铁与CuSO4溶液发生反应:Fe+Cu2+Fe2++Cu,A项正确;a和b用导线连接时,组成了原电池,Fe为负极,Cu为正极,铜片上发生还原反应:Cu2++2e-Cu,铁片上发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+,B项正确;通过以上分析可知,无论a和b是否连接,均发生反应:Fe+Cu2+Fe2++Cu,故溶液均从蓝色(Cu2+的颜色)逐渐变成浅绿色(Fe2+的颜色),C项正确;a和b分别连接直流电源正、负极时,构成电解池,铜片为阳极,铁片为阴极,Cu2+应向阴极(铁电极)移动,D项错误。
答案:D
5.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量杂质Fe、Zn、Cu、Pt,可用电解法制备高纯度的镍(已知:氧化性Fe2+A.阳极发生还原反应,其电极反应:Ni2++2e-Ni
B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等
C.电解后,溶液中存在的阳离子只有Fe2+和Zn2+
D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
解析:A项,阳极发生氧化反应;B项,阴极只析出Ni,阳极Ni、Fe、Zn都溶解,所以阳极减小的质量与阴极增加的质量不相等。C项,溶液中还存在大量Ni2+及H+。D项,Cu、Pt不如Ni活泼,在阳极不放电,都在阳极泥中。
答案:D
6.天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2),充电时LiCoO2中Li被氧化,Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中,以LiC6表示。电池反应为CoO2+LiC6LiCoO2+C6,下列说法正确的是( )
A.充电时,电池的负极反应为LiC6-e-Li++C6
B.放电时,电池的正极反应为CoO2+Li++e-LiCoO2
C.羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质
D.锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低
解析:A项,充电时,发生电解池反应,电池负极即为电解池阴极,发生还原反应Li++C6+e-LiC6;B项,放电时发生原电池反应,电池正极发生还原反应;C项,含活泼氢的有机物作电解质易得电子;D项,锂相对原子质量小,其密度最小,所以锂离子电池的比能量高。
答案:B
7.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(N)= 6.0 mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4 L气体(标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中c(K+)为2 mol·L-1
B.上述电解过程中共转移2 mol电子
C.电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol
D.电解后溶液中c(H+)为2 mol·L-1
解析:两极都收集到22.4 L气体,说明阴极上发生的反应依次为:①Cu2++2e-Cu;②2H++2e-H2↑,阳极只生成O2:4OH--4e-O2↑+2H2O,n(H2)=n(O2)=1 mol?n(e-)=4 mol,B不正确。根据电子转移守恒得:n(Cu2+)=1 mol,根据电荷守恒有n(K+)+n(Cu2+)×2=n(N),所以n(K+)=1 mol?c(K+)=2 mol·L-1。A正确。根据Cu析出后,溶液中只有KNO3和HNO3,由电荷守恒可推出c(H+)=4 mol·L-1。
答案:A
8.(2012·安徽理综,11)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生:一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是( )
A.断开K2,闭合K1时,总反应的离子方程式为:2H++2Cl-Cl2↑+H2↑
B.断开K2,闭合K1时,石墨电极附近溶液变红
C.断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应为:Cl2+2e-2Cl-
D.断开K1,闭合K2时,石墨电极作正极
解析:由题意知,断开K2,闭合K1时,两极均有气泡产生,则说明铜电极没有参与反应,则铜电极一定作阴极,石墨电极作阳极,所以总反应的离子方程式应为:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-,铜电极附近溶液变红,故A、B项均错误;断开K1,闭合K2时,氯气在石墨电极上得到电子生成Cl-,氢气在铜电极上失去电子生成氢离子,所以此时石墨电极作正极,铜电极作负极,故C项错误,D项正确。
答案:D
二、填空题(本题共4小题,共52分)
9.(10分)(2012·重庆理综,29,节选)人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如下图所示。
(1)电源的负极为 (填“A”或“B”)。?
(2)阳极室中发生的反应依次为 、 。?
(3)电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将 ;若两极共收集到气体13.44 L(标准状况),则除去的尿素为 g(忽略气体的溶解)。?
解析:根据电解池中阴离子在阳极放电和阳离子在阴极放电的规律和本题图中的电极产物H2和Cl2可以判断出A为电源的正极,B为电源的负极,故阳极室中发生的反应依次为:2Cl--2e-Cl2↑,CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl;
(3)阴极反应为:6H2O+6e-6OH-+3H2↑(或6H++6e-3H2↑)
阳极反应为:6Cl--6e-3Cl2↑
CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl
根据上述反应可以看出在阴、阳极上产生的OH-、H+的数目相等,阳极室中反应产生的H+通过质子交换膜进入阴极室与OH-恰好反应生成水,所以阴极室中电解前后溶液的pH不变;由上述反应可以看出,转移6 mol e-时,阴极产生3 mol H2,阳极产生1 mol N2和1 mol CO2,故电解收集到的13.44 L气体中V(N2)=V(CO2)==2.688 L,即n(N2)=n(CO2)=0.12 mol。
根据方程式CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl可知生成0.12 mol N2所消耗的CO(NH2)2的物质的量也为0.12 mol,其质量为:m[CO(NH2)2]=0.12 mol×60 g·mol-1=7.2 g。
答案:(1)B
(2)6Cl--6e-3Cl2↑ CO(NH2)2+3Cl2+H2ON2+CO2+6HCl
(3)不变 7.2
10.(16分)如图是一个用铂丝作电极,电解稀的MgSO4溶液的装置,电解液中加有中性红指示剂,此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围:6.8~8.0,酸色—红色,碱色—黄色)
回答下列问题:
(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是 (填编号);?
①A管溶液由红变黄
②B管溶液由红变黄
③A管溶液不变色
④B管溶液不变色
(2)写出A管中发生的反应: ;?
(3)写出B管中发生的反应: ;?
(4)检验a管中气体的方法是 ;?
(5)检验b管中气体的方法是 ;?
(6)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内观察到的现象是 。?
解析:由装置图可知A为电解池的阴极,电极反应为:4H++4e-2H2↑;B为电解池的阳极,电极反应为:4OH--4e-2H2O+O2↑。根据放电情况可知A极由于H+放电附近显碱性,指示剂应显黄色,同时还会发生反应Mg2++2OH-Mg(OH)2↓;B极由于OH-放电附近显酸性,指示剂仍显本身的颜色红色。在检验H2时利用其可燃性,检验O2时利用其能使带火星的木条复燃的性质进行检验。由于该电解池实质是电解水,所以将电解液倒入烧杯后,整个溶液呈中性,故指示剂变红,Mg(OH)2沉淀会消失。
答案:(1)①④
(2)2H++2e-H2↑、Mg2++2OH-Mg(OH)2↓
(3)4OH--4e-2H2O+O2↑
(4)用拇指按住管口,取出试管,靠近火焰,放开拇指,有爆鸣声,管口有蓝色火焰
(5)用拇指按住管口,取出试管,放开拇指,将带有火星的木条伸入试管内,木条复燃
(6)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)
11.(12分)某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:
编号
电极材料
电解质溶液
电流计指针
偏转方向
1
Mg Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al 石墨
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg Al
NaOH溶液
偏向Mg
5
Al Zn
浓硝酸
偏向Al
根据上表中的实验现象完成下列问题:
(1)实验1、2中Al所作的电极是否相同? 。?
(2)指出铝和石墨的电极名称并写出实验中的电极反应和电池总反应。
铝为( ) 。?
石墨为( ) 。?
电池总反应: 。?
(3)实验4中的铝作正极还是负极? ,为什么? 。?
(4)实验5中,负极反应为 。?
解析:(1)实验1中,Al不如Mg活泼,Al作正极;实验 2中,Al比Cu活泼,Al作负极。
(2)Al和石墨,Al作负极,发生的电极反应为:Al-3e-Al3+;石墨作正极,发生的电极反应为:2H++2e-H2↑。
(3)实验4中,Al能和NaOH溶液反应而Mg不能,故Al作负极,Mg作正极。
(4)实验5中,Al在浓硝酸中发生钝化,因此Zn作负极,负极反应为:Zn-2e-Zn2+。
答案:(1)不相同
(2)负极:2Al-6e-2Al3+
正极:6H++6e-3H2↑
2Al+6H+2Al3++3H2↑
(3)负极 因为Al能和NaOH溶液反应而Mg不能
(4)Zn-2e-Zn2+
12.(14分)现需设计一套实验装置来电解饱和食盐水,并测量电解产生的氢气的体积(约6 mL)和检验氯气的氧化性(不应将多余的氯气排入空气中)。
(1)试从下图中选用几种必要的仪器,连成一整套装置,各种仪器接口的连接顺序(填编号)是:A接 ,B接 。?
(2)铁棒接直流电源的 极;碳棒上发生的电极反应为 。?
(3)能说明氯气具有氧化性的实验现象是 。?
(4)假定装入的饱和食盐水为50 mL(电解前后溶液体积变化可忽略),当测得的氢气为5.6 mL时,溶液的pH为 。?
解析:由电解产生的氢气的体积约6 mL和检验氯气的氧化性可知,铁棒作阴极,铁棒上产生的是氢气;碳棒作阳极,从B口导出的是氯气,碳棒上发生的电极反应为2Cl--2e-Cl2↑。当产生的氢气为5.6 mL即为2.5×10-4 mol时,产生的氢氧根离子为2×2.5×10-4 mol=5×10-4 mol,所以氢氧根离子浓度为=0.01 mol·L-1,根据水的离子积可求出氢离子的浓度为1×10-12 mol·L-1,pH为12。
答案:(1)G、F、I D、E、C
(2)负 2Cl--2e-Cl2↑
(3)淀粉KI溶液变成蓝色
(4)12
