综合能力检测一
时间：90分钟 分值：100分
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(每小题3分，共48分)
1．日本大地震、海啸引发多处核险情。下列说法中正确的是( )
A．核能是一种清洁、环保、安全的新能源
B．核变化属于化学变化
C．氢气的燃烧热最高，且来源丰富、无污染，是一级能源
D．将煤制成气体燃料或液体燃料，可以提高其燃烧效率
答案 D
解析 一旦发生核泄漏，会对环境造成污染，A项错；核变化不属于化学变化，B项错；H2是二级能源，C项错；将煤制成气体燃料或液体燃料，既减少污染，又提高燃烧效率，D项正确。
2．下列反应中，生成物的总焓大于反应物总焓的是( )
A．甲烷在氧气中燃烧
B．NaOH溶液与硫酸溶液混合
C．硫在氧气中燃烧
D．焦炭在高温下与水蒸气反应
答案 D
解析 吸热反应生成物的总焓大于反应物的总焓，焦炭与水蒸气的反应为吸热反应。
3．下列热化学方程式中ΔH代表燃烧热的是( )
A．CH4(g)＋3/2O2(g)===2H2O(l)＋CO(g) ΔH1
B．S(s)＋3/2O2(g)===SO3(g) ΔH2
C．C6H12O6(s)＋6O2(g)===6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH3
D．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH4
答案 C
解析 燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，A项中CO应为CO2；B项中S的稳定氧化物应为SO2；D项中CO应为1mol。
4．下列关于中和热的说法中正确的是( )
A．10 L 0.05mol·L－1Ba(OH)2溶液与20 L 0.05mol·L－1 HNO3反应时的反应热是中和热
B．1mol HCl气体通入1 L 0.01mol·L－1 NaOH溶液中反应时的反应热是中和热
C．1mol HClO与2mol NaOH溶液反应时的反应热也可能是中和热
D．只要强酸与强碱在稀溶液中反应生成1mol水时的反应热就是中和热
答案 A
解析 B项中1mol HCl气体通入1 L 0.01mol·L－1 NaOH溶液中形成的盐酸的浓度是1mol·L－1，相对于NaOH溶液浓度较大，另外HCl气体溶于水电离要吸收热量；C项中HClO是弱酸；D项中如果是硫酸与氢氧化钡反应，它们反应除生成水外还会生成硫酸钡沉淀，放出更多热量。
5．下列有关能量转换的说法正确的是( )
A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程
B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程
答案 AB
解析 选项C葡萄糖氧化放出热量，化学能转化为热能，C项错；选项D应该是太阳能转化为化学能，D项错。
6．根据下图所示的各物质能量变化关系，判断下列热化学方程式正确的是( )
A．C(s，金刚石)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH1＝a kJ·mol－1(a<0)
B．C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH2＝b kJ·mol－1(b>0)
C．C＋O2===CO2
ΔH3＝c kJ·mol－1(c>0)
D．C(s，金刚石)===C(s，石墨)
ΔH4＝d kJ·mol－1(d>0)
答案 A
解析 C(s，石墨)燃烧生成CO2(g)属于放热反应，ΔH<0；由题图知C(s，金刚石)的能量高于C(s，石墨)，则C(s，金刚石)===C(s，石墨) ΔH<0(放热反应)，热化学方程式要标出物质聚集状态。
7．已知25 ℃、101 kPa条件下：
(1)4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)
ΔH＝－2834.9 kJ·mol－1
(2)4Al(s)＋2O3(g)===2Al2O3(s)
ΔH＝－3119.1 kJ·mol－1
由此得出的正确结论是( )
A．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为吸热反应
B．等质量的O2比O3能量低，由O2变O3为放热反应
C．O3比O2稳定，由O2变O3为吸热反应
D．O2比O3稳定，由O2变O3为放热反应
答案 A
解析 由(1)－(2)可得3O2(g)===2O3(g) ΔH＝＋284.2 kJ·mol－1，可知等质量的O2比O3能量低，由O2变为O3为吸热反应。
8．反应A＋B―→C(ΔH<0)分两步进行：①A＋B―→X(ΔH>0)，②X―→C(ΔH<0)。
下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
答案 D
解析 本题考查化学反应中的能量变化，并运用盖斯定律分析处理反应中的能量变化问题。反应①为吸热反应，反应②为放热反应，总反应为放热反应，故反应②放出的热量比反应①吸收的热量多。A项图中反应①为放热反应，反应②为吸热反应，且总反应为吸热反应，A项错；B项图中反应①、②均为吸热反应，B项错；C项图中反应①、②均为放热反应，C项错，只有D项正确。
9．已知两个热化学方程式：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，现有炭粉和H2组成的悬浮气共0.2mol，使其在O2中完全燃烧生成水蒸气，共放出63.53 kJ的热量，则炭粉与H2的物质的量之比是( )
A．1:1 B．1:2
C．2:3 D．3:2
答案 A
解析 设炭粉的物质的量为x，则H2的物质的量为(0.2mol－x)，由题意可得：393.5 kJ·mol－1·x＋(0.2－x)·kJ·mol－1＝63.53kJ，解得x＝0.1mol，H2为0.1mol，炭粉与H2的物质的量之比为1:1。
10．今有如下三个热化学方程式：
(1)H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
(2)H2(g)＋O2(g)===H2O(l) ΔH2＝b kJ·mol－1
(3)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3＝c kJ·mol－1
下列关于它们的叙述正确的是( )
A．它们都是吸热反应
B．a、b和c均为负值
C．a＝b
D．2b＝c>0
答案 B
解析 题中所给三个热化学方程式均为放热反应，a、b、c均为负值；1mol H2(g)充分燃烧生成液态水时比生成气态水时放出的热量多，故a>b；2mol H2(g)充分燃烧生成液态水时放出的热量是1mol H2(g)充分燃烧生成液态水时放出的热量的2倍，故c＝2b<0。
11．X、Y、Z、W有下图所示的转化关系，已知焓变：ΔH＝ΔH1＋ΔH2，则X、Y可能是( )
①C、CO ②Na2CO3、NaHCO3 ③AlCl3、Al(OH)3 ④FeBr2、FeBr3
A．①②③④ B．①③
C．②④ D．①②③
答案 B
解析 由所学知识可推导出①、③符合上述转化关系。
12．同温同压下，下列各热化学方程式(放热反应)中热量数值最小的是( )
A．2A(l)＋B(l)===2C(g) ΔH1
B．2A(g)＋B(g)===2C(g) ΔH2
C．2A(g)＋B(g)===2C(l) ΔH3
D．2A(l)＋B(l)===2C(l) ΔH4
答案 A
解析 A、B、C、D项中参加反应的物质的量均相同，则液态A与液态B反应生成产物为气态时放出的热量最少。
13．已知①1mol H2分子中化学键断裂时需要吸收436 kJ的能量 ②1mol Cl2分子中化学键断裂时需要吸收243 kJ的能量 ③由氢原子和氯原子形成1mol HCl分子时释放431 kJ的能量
下列叙述正确的是( )
A．氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)
B．氢气与氯气反应生成2mol氯气氢气体，反应的ΔH＝＋183 kJ·mol－1
C．氢气与氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183 kJ·mol－1
D．氢气与氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的ΔH＝－183 kJ·mol－1
答案 C
解析 反应可表示为：H－H＋Cl－Cl―→2H－Cl，可知断裂了1mol H－H键和1mol Cl－Cl键，同时生成了2mol H－Cl键。根据反应热与键能的关系：ΔH＝E(反应物)－E(生成物)＝(436 kJ·mol－1＋243 kJ·mol－1)－2×431 kJ·mol－1＝－183 kJ·mol－1。
14．如图显示了人类发展史上经济发展阶段与环境质量之间的关系。据图回答：根据这种关系，发展中国家应认识到( )
A．环境污染不可避免，只能采取“先污染，后治理”的策略
B．后工业化阶段环境问题会自然解决
C．保护环境至关重要，必须杜绝兴建产生污染的工业设施
D．应当采取措施减少或避免发展过程中的环境污染问题
答案 D
解析 随着工业化发展，带来了一系列问题，环境质量下降，注重工业发展与环境关系，则可使环境污染减少。
15．在汽油中添加适量酒精作为汽车燃料的技术已经逐步向全国推广。已知C8H18和C2H5OH燃烧的热化学方程式分别为：
2C8H18(l)＋25O2(g)===16CO2(g)＋18H2O(l) ΔH＝－10900 kJ·mol－1
C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH＝－1367 kJ·mol－1
假定汽油的成分为C8H18，则用添加酒精的汽油做汽车燃料时，不能达到的目的是( )
A．节省化石燃料
B．减少有害气体的排放
C．有利于转化过剩的粮食
D．提高每千克燃料燃烧放出的热量
答案 D
解析 由于汽车利用了乙醇燃烧放出的热量，所以减少了汽油的消耗，而汽油是化石燃料，A项正确；由于乙醇属于清洁能源，比汽油燃烧的完全，故汽车用乙醇做燃料可减少有害气体的排放，B项正确；乙醇可通过粮食的发酵来制取：(C6H10O5)n＋nH2O―→nC6H12O6，C6H12O6―→2CH3CH2OH＋2CO2↑，这样可利用过剩的粮食，同时弥补能源的不足，C项正确；由热化学方程式知，燃烧1 g C8H18放出的热量为＝48 kJ，燃烧1 g乙醇放出的热量为＝30 kJ，故汽油中添加酒精，每千克燃料燃烧放出的热量有所下降，D项错误。
16．在298 K、1.01×105Pa下，将22 g CO2通入750mL 1mol·L－1 NaOH的溶液中充分反应，测得反应放出x kJ的热量。已知在该条件下，1mol CO2通入1 L 2mol·L－1 NaOH溶液中充分反应放出y kJ的热量。则CO2与NaOH溶液反应生成NaHCO3的热化学方程式正确的是( )
A．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)
ΔH＝－(2y－x)kJ·mol－1
B．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)
ΔH＝－(2x－y)kJ·mol－1
C．CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)
ΔH＝－(4x－y)kJ·mol－1
D．2CO2(g)＋2NaOH(l)===2NaHCO3(l)
ΔH＝－(8x－2y)kJ·mol－1
答案 C
解析 0.5mol CO2和0.75mol NaOH反应生成0.25mol Na2CO3和0.25mol NaHCO3，反应所放出的热量为x kJ，则生成1mol Na2CO3和1mol NaHCO3放出4x kJ的热量，则
2CO2(g)＋3NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋NaHCO3(aq)＋H2O(l) ΔH＝－4x kJ·mol－1①
1mol CO2通入含2mol NaOH的溶液中生成1mol Na2CO3，放出y kJ的热量，则
CO2(g)＋2NaOH(aq)===Na2CO3(aq)＋H2O(l)
ΔH＝－y kJ·mol－1②
①－②得1mol CO2与含1mol NaOH的溶液反应所放出的热量为(4x－y)kJ，则
CO2(g)＋NaOH(aq)===NaHCO3(aq)
ΔH＝－(4x－y)kJ·mol－1。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、非选择题(本题包括4道题，共52分)
17．(14分)50mL 0.05mol·L－1盐酸与50mL 0.55mol·L－1 NaOH溶液在如图所示的装置中进行中和反应。通过测定反应过程中所放出的热量可计算中和热。回答下列问题：
(1)从实验装置上看，图中尚缺少一种玻璃仪器是__________。
(2)烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是______________________。
(3)大烧杯上如不盖硬纸板，求得的中和热数值________(填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
(4)实验中改用60mL 0.50mol·L－1盐酸跟50mL 0.55mol·L－1 NaOH溶液进行反应，与上述实验相比，所放出的热量________(填“相等”或“不相等”)，所求中和热________(填“相等”或“不相等”)，简述理由：_____________________________________。
(5)用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热数值会________；用50mL 0.50mol·L－1 NaOH溶液进行上述实验，测得的中和热数值会________。(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
答案 (1)环形玻璃搅拌棒
(2)减少实验过程中的热量损失
(3)偏小
(4)不相等 相等 因为中和热是指酸跟碱发生中和反应生成1mol H2O所放出的热量，与酸碱的用量无关
(5)偏小 偏小
解析 中和反应放出的热量跟生成H2O的物质的量有关，而中和热是指强酸跟强碱的稀溶液发生中和反应生成1mol H2O的反应热，与酸碱的用量无关。
18．(12分)城市使用的燃料，现大多为煤气、液化石油气。煤气的主要成分是一氧化碳和氢气的混合气，它由煤炭与水(蒸气)反应制得，故又称水煤气。
(1)试写出制取水煤气的主要化学反应方程式______________。
(2)液化石油气的主要成分是丙烷，丙烷燃烧的热化学方程式为：
C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－2220.0 kJ·mol－1
已知CO气体燃烧的热化学方程式为
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－282.57 kJ·mol－1
试比较同物质的量的C3H8和CO燃烧，产生的热量比值约为________。
(3)已知氢气燃烧的热化学方程式为
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
试比较同质量的氢气和丙烷燃烧，产生的热量比值约为_____。
(4)氢气是未来的能源，除产生的热量多之外，还具有的优点是_________________________________________________________。
答案 (1)C＋H2O(g)CO＋H2
(2)7.86:1
(3)2.8:1
(4)a.不产生CO2，不会因温室效应而影响大气环境；b.H2来源丰富；c.其燃烧产物对环境无污染
解析 同物质的量的C3H8与CO燃烧产生的热量比值为：＝7.86:1；同质量的H2与C3H8产生的热量比值为：:＝2.8:1。H2作为燃料的优点是产物为水，无污染，等质量的物质燃烧产生热量多等。
19．(15分)2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)反应过程中的能量变化如下图所示。已知1mol SO2(g)氧化为1mol SO3(g)的ΔH＝－99 kJ·mol－1。
请回答下列问题：
(1)图中A、C分别表示_______________、________________。
(2)图中ΔH＝__________ kJ·mol－1。
(3)已知单质硫的燃烧热为296 kJ·mol－1，计算由S(s)生成3mol SO3(g)的ΔH(要求计算过程)。
答案 (1)反应物的能量 生成物的能量
(2)－198
(3)①S(s)＋O2(g)===SO2(g)
ΔH1＝－296 kJ·mol－1
②SO2(g)＋O2(g)===SO3(g)
ΔH2＝－99 kJ·mol－1
根据盖斯定律(①＋②)×3得
3S(s)＋O2(g)===3SO3(g)
ΔH＝(ΔH1＋ΔH2)×3＝－1185 kJ·mol－1
即3S(s)＋O2(g)===3SO3(g)
ΔH＝－1185 kJ·mol－1
解析 (1)由图象可知纵坐标表示各物质的能量，可得A表示反应物的能量，C表示生成物的能量。
(2)1mol SO2(g)氧化为1mol SO3时放热99 kJ，而图中表示的是2mol SO2反应，故ΔH＝－99 kJ·mol－1×2＝－198 kJ·mol－1。
(3)根据题给条件写出硫的燃烧热的热化学方程式，再结合题中给出的热化学方程式，利用盖斯定律即可求得生成3mol SO3(g)的ΔH。
20．(11分)磷在氧气中燃烧，可能生成两种固态氧化物(P2O3、P2O5)。3.1 g的单质磷(P)在3.2 g氧气中燃烧，至反应物耗尽，放出x kJ热量。
(1)通过计算确定反应产物的组成(用化学式表示)是_________，
其相应的质量(g)分别为______________。
(2)已知单质磷的燃烧热为y kJ·mol－1，表示单质磷燃烧的热化学方程式为______________________________。
(3)固体P2O3在氧气中反应生成固体P2O5的热化学方程式为________________________________________。
答案 (1)P2O3、P2O5 2.75 g、3.55 g
(2)P(s)＋O2(g)===P2O5(s)
ΔH＝－y kJ·mol－1
P(s)＋O2(g)===P2O3(s)
ΔH＝－(20x－y)kJ·mol－1
(3)P2O3(s)＋O2(g)===P2O5(s)
ΔH＝(40x－4y)kJ·mol－1
解析 设反应产物中P2O3与P2O5的物质的量分别为m，n。
则
解得
故可分别求出P2O5与P2O3的质量。
(2)由题意知燃烧热即为1mol磷生成P2O5时的反应热，即P(s)＋O2(g)===P2O5(s) ΔH＝－y kJ·mol－1，则生成0.025mol P2O5放出的热量为×0.025mol＝0.05y kJ。
1mol单质磷与O2反应生成固体P2O3的反应热：
ΔH＝×1mol＝－(20x－y)kJ·mol－1
(3)P(s)＋O2(g)===P2O5(s)
ΔH＝－y kJ·mol－1①
P(s)＋O2(g)===P2O3(s)
ΔH＝－(20x－y)kJ·mol－1②
根据盖斯定律①×2－②×2，得P2O3(s)＋O2(g)===P2O5(s)
ΔH＝(40x－4y)kJ·mol－1。
综合能力检测三
时间：90分钟 分值：100分
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(每小题3分，共48分)
1．下列说法中正确的是( )
A．二氧化硫溶于水能导电，故二氧化硫属于电解质
B．硫酸钡难溶于水，故硫酸钡属于弱电解质
C．硫酸是强电解质，故纯硫酸能导电
D．氢氧根离子浓度相同的氢氧化钠溶液和氨水导电能力相同
答案 D
解析 二氧化硫溶于水导电，是因为SO2与水反应生成H2SO3，H2SO3为电解质，A项错；硫酸钡溶于水的部分完全电离，BaSO4是强电解质，B项错；纯硫酸以分子形式存在，不电离，故纯硫酸不导电，C项错；两溶液中氢氧根离子浓度相同，根据电荷守恒，阳离子的总浓度也相同，二者阴、阳离子浓度相同，导电能力也相同，D项正确。
2．在下列实验方法中，不能证明醋酸是弱酸的是( )
A．25 ℃时，醋酸钠溶液呈碱性
B．25 ℃时，0.1mol·L－1的醋酸的pH约为3
C．25 ℃时，等体积的盐酸和醋酸，前者比后者的导电能力强
D．25 ℃时，将pH＝3的盐酸和醋酸稀释成pH＝4的溶液，醋酸所需加入的水多
答案 C
解析 25 ℃时，醋酸钠溶液呈碱性，是醋酸根水解所造成的，能说明醋酸是弱酸；25 ℃时，0.1mol·L－1的醋酸的pH约为3，得出醋酸溶液中c(H＋)<0.1mol·L－1，说明醋酸未完全电离，是弱酸；溶液的导电能力与溶液中离子浓度大小有关，25 ℃时等体积的盐酸和醋酸，前者比后者的导电能力强，只说明盐酸中自由移动的离子浓度大于醋酸溶液，不能说明盐酸、醋酸的电离程度大小，不能证明醋酸为弱酸；25 ℃时，将pH＝3的盐酸和醋酸稀释成pH＝4的溶液，醋酸所需加入的水多，说明醋酸溶液存在电离平衡是弱酸，C项符合题意。
3．将①H＋ ②Cl－ ③Al3＋ ④K＋ ⑤S2－ ⑥OH－ ⑦NO ⑧NH分别加入H2O中，基本上不影响水的电离平衡的是( )
A．①③⑤⑦⑧ B．②④⑦
C．①⑥ D．②④⑥⑧
答案 B
解析 H＋、OH－抑制水的电离，Al3＋、S2－、NH能发生水解而促进水的电离，Cl－、K＋、NO对水的电离无影响。
4．pH相同的氨水、NaOH和Ba(OH)2溶液，分别用蒸馏水稀释到原来的X、Y、Z倍，稀释后三种溶液的pH仍然相同，则X、Y、Z的关系是( )
A．X＝Y＝Z B．X>Y＝Z
C．X答案 B
解析 氨水中存在电离平衡NH3·H2O??NH＋OH－，加水平衡向右移动。故pH相同的氨水、NaOH和Ba(OH)2溶液，稀释到pH相同，氨水加水最多，NaOH和Ba(OH)2是强电解质，稀释前pH相同，若使稀释后pH仍相同，应加入相同体积的水，故X>Y＝Z。
5．已知下面三个数据：①7.2×10－4 ②4.6×10－4 ③4.9×10－10，分别是三种酸的电离平衡常数，若已知这些酸可发生如下反应：NaCN＋HNO2===HCN＋NaNO2；NaCN＋HF===HCN＋NaF；NaNO2＋HF===HNO2＋NaF。由此可判断下列叙述中，正确的是( )
A．HF的电离平衡常数是①
B．HNO2的电离平衡常数是①
C．HCN的电离平衡常数是②
D．HNO2的电离平衡常数是③
答案 A
解析 根据题中给出的三个反应利用强酸能制弱酸的规律可判断酸性HF>HNO2>HCN，酸性越强电离常数越大，由此判断HF的电离平衡常数为7.2×10－4，HNO2的电离平衡常数为4.6×10－4，HCN的电离平衡常数为4.9×10－10。
6．下列各种情况下一定能大量共存的离子组为( )
A．pH＝7的溶液中：Fe3＋、Cl－、Na＋、NO
B．由水电离出的c(H＋)＝1×10－13mol/L的溶液中：Na＋、CO、Cl－、K＋
C．pH＝1的溶液中：NH、Cl－、Cu2＋、SO
D．无色溶液中：Al3＋、HCO、I－、K＋
答案 C
解析 A项中由于Fe3＋＋3H2O??Fe(OH)3＋3H＋，Fe3＋大量存在的溶液显酸性pH<7；B项中由水电离出的c(H＋)＝1×10－13mol·L－1，此时溶液可能显酸性，也可能显碱性，CO在酸性溶液中不能大量共存；C项中pH＝1的溶液中各离子均不反应，可以大量共存；D项中Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑，Al3＋、HCO不能大量共存。
7．若pH＝3的酸溶液和pH＝11的碱溶液等体积混合溶液呈酸性，下列叙述正确的是( )
A．生成一种强酸弱碱盐
B．弱酸溶液和强碱溶液反应
C．强酸溶液与弱碱溶液反应
D．一元强酸溶液与一元强碱溶液反应
答案 B
解析 pH相加等于14的酸碱溶液等体积混合后，若溶液显酸性，则该酸一定为弱酸，故选B。
8．等物质的量下列各状态的电解质，自由离子数由大到小的排列顺序是( )
①熔融的NaHSO4 ②NaHSO4溶液 ③NaHCO3溶液 ④H2CO3溶液
A．①②③④ B．④②③①
C．②③①④ D．②①③④
答案 C
解析 NaHSO4熔融状态时电离方程式为：
NaHSO4===Na＋＋HSO，NaHSO4在水溶液中的电离方程式为NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO，NaHCO3在水溶液中的电离方程式为NaHCO3===Na＋＋HCO，HCO??H＋＋CO，H2CO3是弱电解质，其电离方程式为H2CO3??H＋＋HCO，HCO??H＋＋CO，由以上电离方程式分析可知等物质的量的NaHSO4、NaHCO3、H2CO3在所给条件下，自由离子数大小关系为②>③>①>④，答案为C。
9．将0.1mol·L－1的下列物质的水溶液，从常温加热到90 ℃，溶液的pH不变的是( )
A．氯化钠 B．硫酸
C．氢氧化钾 D．硫酸铵
答案 B
解析 常温下NaCl溶液的pH＝7，加热水的电离程度增大，pH减小；硫酸溶液显酸性，H＋主要来自于硫酸，溶液中c(H＋)不变，pH不变；氢氧化钾溶液Kw增大，c(H＋)＝，c(OH－)不变，c(H＋)增大，pH减小；硫酸铵溶液，升温NH水解程度增大，溶液中c(H＋)增大，pH减小。
10．常温下，下列各组数据中比值为2:1的是( )
A．K2SO3溶液中c(K＋)与c(SO)之比
B．0.2mol·L－1的CH3COOH溶液与0.1mol·L－1的盐酸中c(H＋)之比
C．pH＝7的氨水与(NH4)2SO4的混合溶液中，c(NH)与c(SO)之比
D．pH＝12的Ba(OH)2溶液与pH＝12的KOH溶液中溶质的物质的量浓度之比
答案 C
解析 K2SO3溶液中，由于SO水解生成HSO，导致K2SO3溶液中c(Na＋):c(SO)之比大于2:1；由于CH3COOH是弱酸，存在CH3COOH??CH3COO－＋H＋，盐酸是强酸，在溶液中全部电离，二者溶液中c(H＋)之比小于2:1；pH＝7的氨水与(NH4)2SO4的混合溶液中，根据电荷守恒有：c(NH)＋c(H＋)＝2c(SO)＋c(OH－)，因c(H＋)＝c(OH－)，则有c(NH)＝2c(SO)，即c(NH):c(SO)＝2:1；pH＝12的Ba(OH)2溶液中，溶质Ba(OH)2的物质的量浓度为×0.01mol·L－1，pH＝12的KOH溶液中溶质KOH的物质的量浓度为0.01mol·L－1，Ba(OH)2与KOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1:2。
11．下列浓度关系正确的是( )
A．氯水中：c(Cl2)＝2[c(ClO－)＋c(Cl－)＋c(HClO)]
B．氯水中：c(Cl－)>c(H＋)>c(OH－)>c(ClO－)
C．等体积等浓度的氢氧化钠溶液与醋酸混合：c(Na＋)＝c(CH3COO－)
D．Na2CO3溶液中：c(Na＋)>c(CO)>c(OH－)>c(HCO)>c(H＋)
答案 D
解析 氯水中反应了的c(Cl2)＝[c(ClO－)＋c(Cl－)＋c(HClO)]，且c(H＋)>c(Cl－)，A、B项错；等体积等浓度NaOH溶液与CH3COOH混合，得到CH3COONa溶液，由于CH3COO－水解，c(Na＋)>c(CH3COO－)，C项错。
12．欲使0.1mol·L－1的NaHCO3溶液中c(H＋)、c(CO)、c(HCO)都减少，其方法是( )
A．通入二氧化碳气体
B．加入氢氧化钠固体
C．通入氯化氢气体
D．加入饱和石灰水溶液
答案 D
解析 本题主要考查碳酸氢盐的性质及有关离子间的反应。CO2与NaHCO3不反应，三种离子皆不会减小；加入NaOH固体后，发生反应HCO＋OH－===CO＋H2O，c(H＋)、c(HCO)减小，而c(CO)增大；通入HCl气体时，因发生反应HCO＋H＋===CO2↑＋H2O而使溶液呈弱酸性，与原NaHCO3溶液相比c(H＋)增大；加入石灰水时，发生反应：HCO＋OH－＋Ca2＋===CaCO3↓＋H2O而使溶液中三种离子浓度均减小。
13．有关①100mL 0.1mol/L NaHCO3 ②100mL 0.1mol/L Na2CO3两种溶液的叙述不正确的是( )
A．溶液中水电离出的H＋个数：②>①
B．溶液中阴离子的物质的量浓度之和：②>①
C．①溶液中：c(CO)>c(H2CO3)
D．②溶液中：c(HCO)>c(H2CO3)
答案 C
解析 盐类水解可以促进水的电离，而且水解程度越大，这种促进程度越大，A项正确；CO＋H2O??HCO＋OH－，CO水解使溶液中阴离子数目增多，B项正确；NaHCO3溶液中HCO的水解程度大于电离程度，故c(H2CO3)>c(CO)，C项错误；CO的第一步水解程度远大于第二步水解，D项正确。
14．若室温下0.1mol·L－1NaX溶液中pH＝9，则该溶液中发生水解反应的X－占全部X－的( )
A．0.01% B. 0.09%
C．1.0% D．无法确定
答案 A
解析 H2O??H＋＋OH－，NaX溶液中pH＝9，即c(H＋)＝1×10－9mol·L－1，c(OH－)＝1×10－5mol·L－1，溶液显碱性的原因是因为X－的水解，X－＋H2O??HX＋OH－，每结合一个H＋就有一个X－水解，溶液中OH－比H＋多一个，则水解的X－的量就等于溶液中比H＋多的OH－的量，则：
×100%＝0.01%。
15．用1.0mol·L－1NaOH溶液中和某浓度硫酸溶液时，其pH和所加NaOH溶液的体积关系如图所示，原硫酸溶液的物质的量浓度和完全反应后溶液的总体积是( )
A．1mol·L－1,60mL
B．0.5mol·L－1,80mL
C．0.5mol·L－1,40mL
D．1mol·L－1,80mL
答案 B
解析 由图可以看出未加NaOH溶液时，硫酸溶液的pH＝0，则c(H2SO4)＝0.5mol·L－1，中和硫酸所用NaOH溶液体积为V(NaOH)＝40mL。
可得V(H2SO4)＝
＝＝40mL
混合后总体积：40mL＋40mL＝80mL。
16．一定温度下的难溶电解质AmBn在水溶液中达到沉淀溶解平衡时，其Ksp＝cm(An＋)·cn(Bm－)，称为难溶电解质的溶度积。25 ℃时，向AgCl的白色悬浊液中依次加入等浓度的KI溶液和Na2S溶液，观察到的现象是先出现黄色沉淀，最后生成黑色沉淀。已知所有的物质的颜色和溶度积如下表：
物质
AgCl
AgI
Ag2S
颜色
白
黄
黑
Ksp(25 ℃)
1.8×10－10
1.5×10－16
1.8×10－50
下列叙述中不正确的是( )
A．溶度积小的沉淀可以转化为溶度积更小的沉淀
B．若先加入Na2S溶液，再加入KI溶液，则无黄色沉淀产生
C．25 ℃时，饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中Ag＋的浓度相同
D．25 ℃时，AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同
答案 C
解析 沉淀总是向着溶度积更小的物质转化，A、B项均正确；由于AgCl、AgI、Ag2S的溶解度不同，所以饱和AgCl、AgI、Ag2S溶液中Ag＋的浓度不同，C项错误；溶度积常数只与温度有关，与离子的浓度大小无关，故25 ℃时AgCl固体在等物质的量浓度的NaCl、CaCl2溶液中的溶度积相同，D项正确。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、非选择题(本题包括5道题，共52分)
17．(8分)已知某溶液中只存在OH－、H＋、NH、Cl－四种离子，某同学推测其离子浓度大小顺序有如下四种关系：
①c(Cl－)>c(NH)>c(H＋)>c(OH－)
②c(Cl－)>c(NH)>c(OH－)>c(H＋)
③c(NH)>c(Cl－)>c(OH－)>c(H＋)
④c(Cl－)>c(H＋)>c(NH)>c(OH－)
填写下列空白：
(1)若溶液中只溶解了一种溶质，则该溶质是__________，上述四种离子浓度的大小顺序为________(填序号)。
(2)若上述关系中③是正确的，则溶液中的溶质为__________；
若上述关系中④是正确的，则溶液中的溶质为____________。
(3)若该溶液是由体积相等的稀盐酸和氨水混合而成，且恰好呈中性，则混合前c(HCl)________c(NH3·H2O)(填“大于”或“小于”或“等于”，下同)，混合前酸中c(H＋)和碱中c(OH－)的关系c(H＋)________c(OH－)。
答案 (1)NH4Cl ①
(2)NH3·H2O、NH4Cl NH4Cl、HCl
(3)小于 大于
解析 (1)NH4Cl水解溶液显酸性。
(2)NH多于Cl－，说明有NH3·H2O；H＋多于NH，说明溶液含有酸。
(3)若盐酸与氨水浓度相同，则最终为NH4Cl溶液，显酸性，因题中混合溶液显中性故盐酸浓度小。
18．(12分)水的离子积常数Kw与温度t(℃)的关系如图所示：
(1)若t1＝25 ℃，则Kw1＝________；若t2＝100 ℃时，Kw2＝10－12，则此时0.05mol·L－1的Ba(OH)2溶液的pH＝________。
(2)已知25 ℃时，0.1 L 0.1mol·L－1的NaA溶液的pH＝10，则NaA溶液中所存在的平衡有：_______________________。
溶液中各离子的物质的量浓度由大到小的顺序为：________。
(3)25 ℃时，将pH＝11的NaOH溶液与pH＝4的硫酸溶液混合，若所得混合溶液pH＝9，则NaOH溶液与硫酸溶液的体积比为___。
答案 (1)1×10－14 11
(2)H2O??H＋＋OH－ A－＋H2O??HA＋OH－
c(Na＋)>c(A－)>c(OH－)>c(H＋)
(3)1?9
解析 (1)常温下，水的离子积常数为1×10－14。在100 ℃时，Ba(OH)2溶液中c(OH－)＝0.05mol·L－1×2＝0.1mol·L－1，c(H＋)＝＝＝1×10－11mol·L－1，pH＝－lgc(H＋)＝11。
(2)因NaA溶液的pH＝10说明A－能水解，溶液中存在H2O??H＋＋OH－和A－＋H2O??HA＋OH－平衡体系，溶液中各离子浓度大小关系为：c(Na＋)>c(A－)>c(OH－)>c(H＋)。
(3)由题意得c(OH－)＝＝
＝10－5mol·L－1，混合后NaOH有剩余，则10－5mol·L－1＝
，
解得V(NaOH):V(H2SO4)＝1:9。
19．(12分)某课外兴趣小组欲测定某NaOH溶液的浓度，其操作步骤如下：
①将碱式滴定管用蒸馏水洗净后，用待测溶液润洗后，再注入待测溶液，调节滴定管的尖嘴部分充满溶液，并使液面处于“0”刻度以下的位置，记下读数；将锥形瓶用蒸馏水洗净后，用待测溶液润洗锥形瓶2～3次；从碱式滴定管中放出25.00mL待测溶液到锥形瓶中。
②将酸式滴定管用蒸馏水洗净后，立即向其中注入0.1000mol·L－1标准盐酸，调节滴定管的尖嘴部分充满溶液，并使液面处于“0”刻度以下的位置，记下读数。
③向锥形瓶中滴入酚酞作指示剂，进行滴定。滴定至终点，测得所耗盐酸的体积为V1mL。
④重复以上过程，但在滴定过程中向锥形瓶中加入5mL的蒸馏水，测得所耗盐酸的体积为V2mL。
试回答下列问题：
(1)滴定终点时的现象为锥形瓶中的溶液
由_____________________________________________；
(2)滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察
________________________________________________；
(3)该小组在步骤①中的错误是________________________，由此造成的测定结果________(填“偏高”或“偏低”或“无影响”)；
(4)步骤②缺少的操作是____________________________；
(5)如上图是某次滴定时的滴定管中的液面，其读数为___mL；
(6)根据下列数据：
测定次数
待测液体积/mL
标准盐酸体积/mL
滴定前读数/mL
滴定后读数/mL
第一次
25.00
0.40
20.38
第二次
25.00
4.00
24.02
请计算待测烧碱溶液的物质的量浓度。(请写出解答过程)
答案 (1)红色变为无色且在半分钟内不恢复
(2)锥形瓶内溶液颜色的变化
(3)用待测液润洗锥形瓶 偏高
(4)用标准液润洗滴定管2～3次
(5)22.60
(6)解：两次消耗HCl溶液体积的平均值为：
＝20.00mL
c(NaOH)＝＝
0．08000mol·L－1。
20．(10分)目前国内外使用的融雪剂一般有两大类：一类是以醋酸钾为主要成分的有机融雪剂；另一类是以“氯盐”为主要成分的无机融雪剂，如氯化钠、氯化钙、氯化镁等，通称“化冰盐”。某研究性学习小组拟对融雪氯盐(主要含有氯化钠及不溶性杂质、Mg2＋、Ca2＋等)进行回收提纯研究。
化学式
CaCO3
CaSO3
CaC2O4
Mg(OH)2
Ksp
2.8×10－9
6.8×10－8
4.0×10－9
1.8×10－11
该小组设计流程如图：
(1)加入混合液A的主要成分是________________(填化学式)。
(2)为检验溶液B中的Mg2＋、Ca2＋，通常分别取少量溶液B于两支试管中，进行如下实验：
步骤一：检验Mg2＋，向其中一支试管中加入________溶液(填化学式)，看是否有沉淀生成。
步骤二：检验Ca2＋，向另一支试管中加入某溶液，看是否有沉淀生成。下列三种溶液，其沉淀效果最好的是________。
A．0.1mol·L－1 Na2CO3溶液
B．0.1mol·L－1 Na2SO3溶液
C．0.1mol·L－1 Na2C2O4溶液
(3)在除杂过程中，向粗盐悬浊液中加混合液A时需控制溶液pH＝12以确保Mg2＋除尽，根据提供的数据计算，溶液B中Mg2＋物质的量浓度将被控制在________________以下。
(4)对溶液B加热并不断滴加6mol·L－1的盐酸，同时用pH试纸检测溶液，直至pH＝2时停止加盐酸，得到溶液C。该操作的目的是__________________________________________________。
(5)溶液C倒入蒸发皿中，加热蒸发并用玻璃棒不断搅拌，直到有大量固体析出时停止加热。
答案 (1)NaOH、Na2CO3
(2)NaOH A
(3)1.8×10－7mol·L－1
(4)除去NaOH和Na2CO3(或除去CO、OH－)
解析 (1)加入混合液A的目的是使Ca2＋、Mg2＋沉淀，一般应选择Na2CO3和NaOH作沉淀剂。
(2)检验Mg2＋一般选用NaOH溶液。由于CaCO3的溶度积最小，检验Ca2＋时选择Na2CO3沉淀效果最好。
(3)由c(Mg2＋)·c2(OH－)＝Ksp＝1.8×10－11，得c(Mg2＋)＝mol·L－1＝1.8×10－7mol·L－1。
(4)向溶液B中加入盐酸的目的是除去NaOH和Na2CO3。
21．(10分)工业上制备BaCl2的工艺流程图如下：
某研究小组在实验室用重晶石(主要成分BaSO4)对工业过程进行模拟实验。查表得
BaSO4(s)＋4C(s)4CO(g)＋BaS(s)
ΔH1＝＋571.2 kJ·mol－1 ①
BaSO4(s)＋2C(s)2CO2(g)＋BaS(s)
ΔH2＝＋226.2 kJ·mol－1 ②
(1)气体用过量NaOH溶液吸收，得到硫化钠。Na2S水解的离子方程式为________________________________________________。
(2)反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。
(3)实际生产中必须加入过量的炭，同时还要通入空气，其目的是______________________________________________________。
答案 (1)S2－＋H2O??HS－＋OH－
HS－＋H2O??H2S＋OH－(可不写)
(2)＋172.5
(3)使BaSO4得到充分的还原(或提高BaS的产量)；
①②为吸热反应，炭和氧气反应放热维持反应所需高温
解析 (1)Na2S中S2－的水解分两步进行，其中以第一步为主，水解方程式为S2－＋H2O??HS－＋OH－，HS－＋H2O??H2S＋OH－。
(2)由盖斯定律得ΔH＝＝
kJ·mol－1＝＋172.5 kJ·mol－1。
(3)加入过量的炭的目的是使BaSO4充分变为BaS，而通入空气的目的是使炭和氧气反应，利用其放出的热，维持反应所需的高温。
综合能力检测二
时间：90分钟 分值：100分
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(每小题3分，共48分)
1．对于可逆反应2SO2＋O2??2SO3，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O2
答案 B
解析 增大压强、使用催化剂、多充O2均不能改变反应的平衡常数；升高温度反应物中活化分子的百分数增大、化学反应速率增大、化学平衡常数也改变。
2．14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2＋C??2CO，达到平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有( )
A．14CO2 B．14CO2、14CO
C．14CO2、14CO、14C D．14CO
答案 C
解析 14CO2与碳反应生成14CO，而14CO分解可生成14C，故在平衡混合物中含有14CO2、14CO、14C。
3．下列说法正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的
B．任何情况下，温度都不可能对反应的方向起决定性作用
C．焓变与熵变是判断反应方向的两个主要因素
D．自发反应在任何条件下都能实现
答案 C
解析 有些吸热反应也是自发的，如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应，A项错；有些吸热、熵增的反应低温下不自发进行，但在高温下可以自发进行，如碳酸钙受热分解，B项错；自发反应是反应进行的趋势，不是不需要条件即可自发进行的反应，D项错。
4．下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是( )
A．光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小
B．加催化剂，使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
D．增大压强，有利于SO2与O2反应生成SO3
答案 B
解析 使用催化剂只能加快合成氨的速率，缩短到达平衡的时间，对化学平衡无影响，不能用化学平衡原理解释。
5．反应4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)在2 L密闭容器中进行1 分钟后，NH3减少了0.12mol，则平均每秒钟浓度变化正确的是( )
A．NO：0.001mol·L－1
B．H2O：0.002mol·L－1
C．NH3：0.002mol·L－1
D．O2：0.0025mol·L－1
答案 A
解析 1分钟后，NH3减少了0.12mol，平均每秒减少NH3的浓度为：0.12mol ÷2 L÷60＝0.001mol·L－1，由于各物质的浓度变化量之比等于各物质的计量数之比，则NO、O2、H2O平均每秒浓度变化为：0.001mol·L－1、0.00125mol·L－1、0.0015mol·L－1。故只有A项正确。
6．自然界的矿物、岩石的形成和变化受到许多条件的影响。地壳内每加深1 km，压强增大约25000～30000 kPa。在地壳内SiO2和HF存在以下平衡：
SiO2(s)＋4HF(g)??SiF4(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－148.9 kJ·mol－1
如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，下列说法不正确的是( )
A．2v正(HF)＝v逆(H2O)
B．v正(H2O)＝2v逆(SiF4)
C．SiO2的质量保持不变
D．容器内压强不变
答案 A
解析 当v正(HF)＝2v逆(H2O)时，反应达到平衡，A项错；v正(H2O)＝2v逆(SiF4)，能说明反应达到平衡状态，B项正确；SiO2的质量不变，容器内压强不变，均能说明反应达到平衡状态，C、D两项正确。
7．在一定条件下，有下列分子数相同的可逆反应，其平衡常数K值分别是
①H2＋F2??2HF K＝1047
②H2＋Cl2??2HCl K＝1017
③H2＋Br2??2HBr K＝109
④H2＋I2??2HI K＝1
比较K值大小，可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是( )
A．①②③④ B．④②③①
C．①④③② D．无法确定
答案 A
解析 平衡常数K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，比较上述反应的K值大小可得，正反应进行的程度为反应①>②>③>④。
8．一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋S(l) ΔH<0，若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是( )
A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变
B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快
C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率
D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变
答案 D
解析 本题综合考查了化学平衡，意在考查学生的分析推断能力。该反应是气体分子数减小的反应，因此平衡前，随着反应的进行，容器内压强不断减小，A项错；硫为液态，平衡时，其他条件不变，分离出硫，反应速率不变，B项错；该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，SO2的转化率降低，C项错；其他条件不变时，使用不同的催化剂，只能改变反应速率，不影响平衡的移动，反应的平衡常数不变，D项正确。
9．在下列反应中：A2(g)＋B2(g)??2AB(g) ΔH<0当其达到平衡时，在下图所示的曲线中，符合勒夏特列原理的是( )
A．①② B．③④
C．① D．①⑤
答案 D
解析 由题意知该反应为气体分子数不变的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，φ(AB)降低，①曲线符合题意；加压平衡不移动，因此⑤曲线也符合题意。
10．可逆反应2A(g)＋3B(g)??4C(g)＋D(g)，已知起始浓度c(A)＝4mol·L－1，c(B)＝3mol·L－1，C、D浓度均等于0，反应开始2秒后达到平衡状态，此时D的平衡浓度为0.5mol·L－1，则下列说法不正确的是( )
A．反应速率v(C)＝1mol·L－1·s－1
B．C的平衡浓度为4mol·L－1
C．A的转化率为25%
D．B的平衡浓度为1.5mol·L－1
答案 B
解析 由反应可得
2A ＋ 3B??4C ＋ D
起始 4 3 0 0
转化 1 1.5 2 0.5
平衡 3 1.5 2 0.5
v(C)＝1mol·L－1·s－1，
C的平衡浓度为2mol·L－1，A的转化率为25%，
B的平衡浓度为1.5mol·L－1，故B项不正确。
11．已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确是( )
①生成物的质量分数一定增加 ②生成物的产量一定增大 ③反应物的转化率一定增大 ④反应物的浓度一定降低 ⑤正反应速率一定大于逆反应速率 ⑥使用了合适的催化剂
A．①② B．②③⑤
C．⑤ D．④⑥
答案 C
解析 化学平衡向正反应方向移动可采取的措施有增大反应物的浓度，这样将降低反应物的转化率；可以降低生成物的浓度，这样生成物的质量分数降低；若加入能与某生成物反应的物质，该生成物的产量一定降低；催化剂不会影响平衡移动。
12．在一密闭容器中反应mA(g)??nB(g)达到平衡后，保持温度不变，改变容器体积(V)，B的浓度变化如图所示，以下判断正确的是( )
A．物质B的质量分数增大
B．平衡向逆反应方向移动
C．物质A的转化率减小
D．化学计量数：m>n
答案 A
解析 由图可得到容器的体积为V时，c(B)＝amol·L－1，当容器的容积扩大为2V时，若平衡不移动，则c(B)＝mol·L－1，实际上c(B)的浓度大于mol·L－1，可知当扩大容器体积(即减小压强)时平衡向正反应方向移动，B的质量分数增大，A项正确。
13．利用反应2NO(g)＋2CO(g)??2CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－746.8 kJ·mol－1，可净化汽车尾气，如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率，采取的措施是( )
A．降低温度
B．增大压强同时加催化剂
C．升高温度同时充入N2
D．及时将CO2和N2从反应体系中移走
答案 B
解析 A项中降低温度，反应速率减小；B项中增大压强平衡正向移动，NO转化率提高，反应速率增大，使用催化剂只能加快反应速率；C项中升高温度平衡逆向移动，NO转化率降低；D项中移走CO2、N2使反应速率减小。
14．在一定条件下，将1mol的CO和水蒸气通入容器中发生下述反应：CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)，达到平衡后，测得CO2为0.6mol，再通入4mol水蒸气，又达到平衡后，CO2的物质的量是( )
A．等于0.6mol
B．等于1mol
C．大于0.6mol小于1mol
D．大于1mol
答案 C
解析 通入4mol水蒸气，平衡右移，CO2物质的量应大于0.6mol，但受CO物质的量限制，最多CO2不超过1mol，因此最后产物中CO2物质的量介于0.6～1mol之间。
15．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g) ΔH<0，下列研究目的和图示相符的是( )
A
B
C
D
研究
目的
压强对反应的影响
温度对反应的影响
平衡体系增加N2对反应的影响
催化剂对反应的影响
图示
答案 C
解析 因N2＋3H2??2NH3是向气体体积减小方向进行的放热反应，p1时先达到平衡，故p1>p2，则p1更有利于N2与H2反应转化为NH3，所以平衡后p1时NH3的体积分数比p2时大，故A选项错误；因该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向进行，N2的转化率降低，故B选项错误；速率改变瞬间，v正增大，v逆不变，说明是增大了反应物的浓度，故C选项正确；催化剂可以加快反应速率，使反应先达到平衡，故D选项错误。
16．一定条下，在体积为2 L的密闭容器中，3mol X和3mol Y发生反应：
3X(g)＋Y(g)??2Z(g)，经60 s达到平衡，生成0.4mol Z。下列说法正确的是( )
A．60 s内反应速率为v(X)＝0.05mol/(L·s)，X的转化率为80%
B．其他条件不变，将容器体积变为4 L，Z的平衡浓度变为原来的
C．其他条件不变，若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的ΔH>0
D．其他条件不变，若初始投入2mol X和2mol Y则物质Y的转化率减小
答案 D
解析 60 s达到平衡时，生成0.4mol Z，则消耗X的物质的量为0.6mol,60 s内反应速率v(X)＝＝0.005mol/(L·s)，X的转化率为×100%＝20%，A项错误；其他条件不变，将容体积变为4 L，容器体积增大，压强减小，平衡逆向移动，Z的平衡浓度小于原来的，B项错误；其他条件不变，升高温度，X的体积分数增大，说明升温平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH<0，C项错误；其他条件不变，按2mol X和2mol Y投料，比按3mol X和3mol Y投料，气体的压强小，Y的转化率减小，D项正确。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、非选择题(本题包括5道题，共52分)
17．(8分)在一个1 L的密闭容器中，加入2mol A和1mol B，发生下列反应：2A(g)＋B(g)??3C(g)＋D(s)，达到平衡时，C的浓度为1.2mol·L－1。
(1)维持容器的温度不变，若缩小容器的体积，则平衡________
移动(填“向正反应方向”或“向逆反应方向”或“不”)。
(2)维持容器的体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍是1.2mol·L－1的是__________。
A．4mol A＋2mol B
B．3mol C＋1mol D
C．2mol A＋1mol B＋1mol D
(3)若维持容器内的体积和温度不变，反应从逆反应开始，按不同配比作为起始物质，达到平衡时，C的浓度仍是1.2mol·L－1，则C的起始物质的量应满足的条件是__________。
答案 (1)不
(2)BC
(3)1.2mol解析 (1)因为所给反应是气体体积不变的反应，所以维持容器的温度不变，缩小容器体积，即增大压强，平衡不发生移动。
(2)保持体积和温度不变，按A、B、C配比作为起始物质与加入2mol A和1mol B平衡等效。但本题要求C的浓度为1.2mol·L－1，即要求数值相等，故A项不符合。
(3)在1 L的密闭容器中，加入2mol A和1mol B，发生反应2A(g)＋B(g)??3C(g)＋D(s)达到平衡时，C的浓度为1.2mol·L－1。因为若2mol A和1mol B完全反应则生成3mol C，所以保持体积和温度不变，反应从逆反应开始，要使达到平衡时C的浓度仍是1.2mol·L－1，C的起始物质的量应满足的条件是：1.2mol18．(10分)在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)写出该反应的平衡常数表达式：K＝____________。已知：K300℃>K350℃，则该反应是____________热反应。
(2)图中表示NO2变化的曲线是__________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝__________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是__________。
a. v(NO2)＝2v(O2)
b．容器内压强保持不变
c. v逆(NO)＝2v正(O2)
d．容器内密度保持不变
(4)能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是__________。
a．及时分离出NO2气体
b．适当升高温度
c．增大O2的浓度
d．选择高效催化剂
答案 (1) 放
(2)b 1.5×10－3mol·L－1·s－1
(3)bc
(4)c
解析 (1)由K300℃>K350℃，说明升高温度平衡常数减小，则化学平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应。
(2)由于NO2的变化量与NO的变化量相等，是O2变化量的2倍，但曲线的变化方向相反，因此可确定b线是NO2的变化曲线。v(O2)＝0.5v(NO)＝0.5×(0.020mol－0.008mol)/(2 L×2 s)＝1.5×10－3mol·L－1·s－1。
(3)化学平衡状态是各成分的含量保持不变的状态，实质是正、逆反应速率相等。a项中v(NO2)＝2v(O2)任何情况下均成立，不能用来判断是否达到平衡；该反应反应前后体积有变化，故当容器内压强保持不变时，说明反应达到了平衡状态，故b项可以；c项中v逆(NO)＝2v正(O2)说明正、逆反应速率相等，可以说明反应达到了平衡状态；因为容器是密闭的，故反应前后质量一定不变，体积不变，故密度始终保持不变，因此不能用来判断是否达到平衡状态。
(4)为使该反应的反应速率增大，可采取增大浓度、压强等方法，故a项不正确；催化剂虽然能使该反应的反应速率增大，但不影响平衡移动，故d项错误；因该反应为放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，b项错误，c项正确。
19．(8分)有A、B、C、D四个反应：
反应
A
B
C
D
ΔH/kJ·mol－1
10.5
1.80
－126
－11.7
ΔS/J·mol－1·K－1
30.0
－113.0
84.0
－105.0
在任何温度下都能自发进行的反应是________；任何温度下都不能自发进行的反应是________；另两个反应中，在温度高于________℃时可以自发进行的反应是__________；在温度低于__________℃时可自发进行的反应是________________。
答案 C B 77 A －161.6 D
解析 利用ΔG＝ΔH－TΔS进行判断，C中ΔG<0在任何温度下都能自发进行；B中ΔG>0，在任何温度下都不能自发进行；A中由ΔG＝10.5 kJ·mol－1－T·30.0×10－3 kJ·mol－1<0，解得T>350 K，即高于(350－273) ℃＝77 ℃时，A反应能自发进行；D中ΔG＝－11.7 kJ·mol－1－T×(－105.0)×10－3 kJ·mol－1·K－1<0，解得T<111.4 K，即低于(111.4－273) ℃＝－161.6 ℃时反应能自发进行。
20．(14分)工业制硝酸的主要反应是4NH3(g)＋5O2(g)??4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1025 kJ·mol－1
(1)该反应的平衡常数表达式为K＝________；升高温度，K值________(填“增大”或“减小”或“不变”)。
(2)若反应物起始的物质的量相同，下列关系图错误的是______
(填序号)。
(3)在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如下表：
浓度
时间
c(NH3) (mol·L－1)
c(O2) (mol·L－1)
c(NO) (mol·L－1)
起始
0.8
1.6
0
第2min
0.6
a
0.2
第4min
0.3
0.975
0.5
第6min
0.3
0.975
0.5
第8min
0.8
1.6
0.5
①起始时物料比c(O2)?c(NH3)>1.25，其原因是________；
②反应在第2min到第4min时，O2的平均反应速率为__________mol·L－1·min－1；
③反应在第2min时改变了反应条件，改变的条件可能是__________(填序号)；
a．使用催化剂 b．升高温度
c．充入He气体 d．增加O2的浓度
④反应在第8min时改变的反应条件可能是____________。
答案 (1) 减小
(2)c
(3)①为了提高NH3的转化率 ②0.1875 ③ab ④增加了反应物的浓度
解析 (1)该反应正向放热，温度升高，平衡逆向移动，产物浓度降低，反应物浓度增大，化学平衡常数减小；同理(2)问中c项错误。
(3)①为提高NH3的转化率，可增大廉价原料气O2的浓度。②根据题中数据，先求NH3的平均速率，
v(NH3)＝＝
0．15mol·L－1·min－1，v(O2)＝v(NH3)＝
0．15 mol·L－1·min－1×＝0.1875 mol·L－1·min－1。
③第2min到第4min内NH3的平均速率为
0．15 mol·L－1·min－1，而起始到了2min内NH3的平均速率为＝0.1 mol·L－1·min－1，说明反应速率增大，使用催化剂或升高温度都可使反应速率增大，恒容条件下充入惰性气体，对反应速率无影响，若增加O2的浓度会使其总浓度大于1.6mol·L－1(氧原子守恒)；④第8min时，NH3、O2的浓度均增大，但NO的浓度没变，只能是增加了反应物的浓度。
21．(12分)在容积为2 L的密闭容器中充入3mol气体A和2.5mol气体B，发生反应：3A(g)＋B(g)??xC(g)＋2D(g)(正反应为吸热反应)，5min时测得生成1mol D，C的平均反应速率v(C)＝0.1mol·L－1·min－1，试求：
(1)方程式中C的化学计量数x＝__________。
(2)5min内A的平均反应速率v(A)＝__________。
(3)5min时B的转化率为__________。
(4)温度升高A的转化率________(填“增大”或“减小”或“不变”下同)，压强增大B的转化率________。
答案 (1)2
(2)0.15mol·L－1·min－1
(3)20%
(4)增大 不变
解析 由题意可知
v(D)＝＝0.1mol·L－1·min－1，
根据速率之比等于方程式计量数之比得v(C)?v(D)＝x?2，代入C、D速率值可得x＝2；由v(A)?v(C)＝3?2，求得v(A)＝0.15mol·L－1min－1；由5min时生成1mol D根据方程式可知消耗B的物质的量为0.5mol，B的转化率为：×100%＝20%；由正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，A的转化率增大，反应前后气体分子数不变，压强增大，平衡不移动，B的转化率不变。
综合能力检测四
时间：90分钟 分值：100分
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(每小题3分，共48分)
1．暖宝宝是市场上常见的热敷、止痛、消肿贴剂。它由原料层、明胶层、无纺布袋层三部分组成，其中原料是由铁、石墨、活性炭、无机盐等合成的聚合物，构成了原电池，其中铁作( )
A．正极 B．负极
C．阴极 D．阳极
答案 B
解析 由题意知Fe、石墨、无机盐形成了原电池，铁在原电池中作负极。
2．对外加电流的金属保护中，下列叙述正确的是( )
A．被保护的金属与电源的正极相连
B．被保护的金属与电源的负极相连
C．在被保护的金属表面上发生氧化反应
D．被保护的金属为阴极，其表面上发生氧化反应
答案 B
解析 外加电流的金属保护法依据的是电解池的原理，被保护的金属与电源的负极相连，作阴极，发生还原反应，故只有B项正确。
3．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“＋”，另一个接线柱旁标有“－”。关于标有“＋”的接线柱，下列说法中正确的是( )
A．充电时作阳极，放电时作正极
B．充电时作阳极，放电时作负极
C．充电时作阴极，放电时作负极
D．充电时作阴极，放电时作正极
答案 A
解析 铅蓄电池是常见的二次电池，充电时电极反应是放电时电极反应的逆过程。放电时正极得到电子发生还原反应作正极，充电时则失去电子发生氧化反应作阳极。
4．在电解质溶液中插入M、N电极，并连接直流电源进行电解，可以看到两极上均有气泡产生，电解后测定电解质溶液，其H＋浓度无变化。符合这些条件的是( )
A．两个电极均为铁片，M是阴极，电解质溶液是0.4%的NaOH溶液
B．两个电极均为石墨，M是阳极，电解质溶液是0.4%的H2SO4溶液
C．两个电极均为石墨，M是阳极，电解质溶液是0.4%的KOH溶液
D.m是铁片，作阴极，N是石墨，电解质溶液是0.4%的KNO3溶液
答案 D
解析 由电解原理可知，A项中Fe作阳极时失去电子，不会产生气体，不符合题意；B项中电解水，H2SO4浓度增加，不符合题意；C项电解KOH时也是电解水，KOH浓度增大即c(OH－)增大，故c(H＋)减小，不符合题意；D项中虽电解水，但溶液中c(H＋)＝c(OH－)，c(H＋)不发生变化。
5．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，阳极的电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑
B．氢氧燃料电池的负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
C．粗铜精炼时，与电池正极相连的是纯铜，电极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋
D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe－2e－===Fe2＋
答案 A
解析 氢氧燃料电池的正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；粗铜精炼时，与电源负极相连的是纯铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；钢铁发生电化学腐蚀时负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。
6．将a、b、c、d 4种金属两两连接浸入电解质溶液中，组成4个原电池(如图)：
①中a极发生氧化反应 ②中电流由b到c ③中c极质量增加 ④中a极有大量气泡，则4种金属的活泼性由强到弱的顺序为( )
A．d＞a＞c＞b B．d＞c＞a＞b
C．b＞d＞c＞a D．a＞d＞b＞c
答案 A
解析 原电池中负极失电子，发生氧化反应，不断溶解；正极上得电子，发生还原反应，会产生气泡或质量增加。
7．我国第五套人民币的一元硬币材质为铜芯镀银，依据掌握的电镀原理，你认为硬币制作时，铜芯应做( )
A．阴极 B．阳极
C．正极 D．负极
答案 A
解析 电镀时，待镀金属制品作阴极，把镀层金属做阳极。本题是在铜上镀银，故铜芯应做阴极。
8．有如下两个反应：
①2HClH2＋Cl2 ②2HClH2↑＋Cl2↑
关于这两个反应的叙述中错误的是( )
A．①②两反应都是氧化还原反应
B．①②两反应中的能量转换方式都是热能转变为化学能
C．②反应是电能转变为化学能
D．①反应是热能转变为化学能
答案 B
解析 ①、②两反应均是氧化还原反应，A项正确；①是热能转化为化学能，D项正确；②是电能转化为化学能，C项正确，B项错误。
9．在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是( )
①Fe2＋转化为Fe3＋ ②O2被还原 ③产生 H2 ④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H2O ⑤杂质碳被氧化
A．①② B．②③④
C．①②③④ D．①②③④⑤
答案 C
解析 在钢铁腐蚀中铁作负极发生氧化反应，根据电解质溶液的酸性强弱可发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀，而碳作正极，只起到电极作用，碳不参与反应。
10．有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏的能源。它依靠人体内含有一定浓度的溶解氧进行工作，下列叙述中错误的是( )
A．Pt是正极
B．负极反应：Zn－2e－===Zn2＋
C．正极反应：2H＋＋2e－===H2↑
D．正极反应：2H2O＋O2＋4e－===4OH－
答案 C
解析 Zn、Pt形成的原电池Zn作负极，Pt作正极，负极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，只有C项错误。
11．如下图所示，将两烧杯中电极用导线相连，四个电极分别为Mg、Al、Pt、C。当闭合开关S后，以下表述正确的是( )
A．电流表指针不发生偏转
B．Al、Pt两极有H2产生
C．甲池pH增大，乙池pH减小
D．Mg、C两极生成的气体在一定条件下可以恰好完全反应
答案 D
解析 根据题给信息闭合S后，甲池为原电池，乙池为电解池。电流表指针发生偏转，A项错；Al电极作负极，Al溶解，不产生H2，B项错；甲池发生的反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，pH减小，乙池电解水后，NaOH溶液浓度增大，pH增大，C项错；甲池中Mg作正极产生H2，乙池中C极作阳极产生O2，当有4mol电子通过电路时，Mg极产生2mol H2，C极产生1mol O2，二者在一定条件下恰好完全反应，D项正确。
12．用石墨电极电解含有一定量重水(D2O)的水(H2O)，下列说法正确的是( )
A．相同状况下两电极上产生的气体体积之比为2:1
B．两电极产生的气体质量之比为8:1
C．相同状况下两电极上产生的气体体积之比为4:1
D．若两电极上产生的气体质量为16:3，则D2O与H2O的物质的量之比为2:1
答案 A
解析 电解重水和水的反应方程式为：2D2O2D2↑＋O2↑，2H2O2H2↑＋O2↑，只要电路中通过一定量的电子，两极上产生H2和D2与O2的物质的量之比均为2:1，在相同状况下体积比为2:1，但质量比不为8:1，则A项正确，B、C项错误；根据反应方程式可知当两电极上产生的气体质量为16:3时D2O与H2O的物质的量之比为1:1，D项错误。
13．某学生为完成2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑反应设计了如图所示的四个实验，你认为可行的实验的是( )
答案 D
解析 根据金属活动顺序表Ag不能置换出盐酸中的氢，故该反应不是自发进行的。不能设计为原电池，B项不可行；设计为电解池应Ag作阳极，盐酸作电解质溶液，D项可行。
14．pH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是( )
A．NaOH B．H2SO4
C．AgNO3 D．Na2SO4
答案 A
解析 电解NaOH、H2SO4、Na2SO4的溶液，都是电解水，其结果会使溶液浓度增大，增大浓度后，NaOH的c(OH－)增大，所以其pH值增大，A项对。而电解AgNO3溶液会生成Ag和HNO3，pH值减小。
15．可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改变能源结构，减少环境污染、促进经济发展等方面具有重要作用。应用太阳能光伏发电技术，是实现节能减排的一项重要措施。
下列分析不正确的是( )
A．风能、太阳能、生物质能等属于可再生能源
B．推广可再生能源有利于经济可持续发展
C．上图是太阳能光伏电池原理图，图中A极为正极
D．光伏发电池能量转化方式是太阳能直接转变为电能
答案 C
解析 在原电池的外电路中，电流由正极流向负极，由图中的电流方向可判断A为负极。
16．用石墨作电极电解3mol·L－1KCl和0.5mol·L－1Al2(SO4)3的1 L混合溶液时，下图电解变化曲线合理的是( )
答案 D
解析 电解时，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
3mol 3mol
阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑
3mol 3mol
3mol H＋放电时产生了3mol OH－，
Al3＋ ＋ 3OH－===Al(OH)3
1mol 3mol
Al3＋恰好与OH－完全反应生成Al(OH)3沉淀，剩余溶液为K2SO4溶液，故选D项。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、非选择题(本题包括5道题，共52分)
17．(8分)某校化学兴趣小组同学，利用下列装置探究pH试纸上的微型电解。
(1)
如图，取一条广泛pH试纸，浸润了饱和Na2SO4溶液后放置于玻璃片上，取两只回形针(铁制)夹住试纸两端，另取导线、鳄鱼夹、6 V电池连接好电路。
当两根鳄鱼夹夹住回形针后，试纸上立刻出现以下现象：
阳极回形针处很快出现大片红棕色；阴极附近迅速呈现大片蓝紫色，对照比色卡发现其pH约为13。
①如图，右端回形针为__________极(填“阴”或“阳”)；阴极试纸上出现大片蓝紫色的原因是(用反应式结合文字表示)：______
___________________________________________________。
②推测阳极回形针处出现的红棕色物质可能是__________(写化学式)。
(2)小组同学另取两根铅笔芯作为电极，对pH试纸上的Na2SO4溶液电解，可见阳极与试纸接触处呈现__________色圆点，而在阴极与试纸接触处呈现__________色圆点，说明了电解硫酸钠饱和溶液的实质是：_______________________________(用方程式表示)。
答案 (1)①阳 2H＋＋2e－===H2↑，使水的电离平衡右移，c(OH－)增大，阴极附近呈碱性 ②Fe2O3
(2)红 蓝 2H2O2H2↑＋O2↑
解析 (1)右端回形针电池的正极相连，作阳极，电解硫酸钠溶液时，阴极H＋放电，2H＋＋2e－===H2↑，使溶液中OH－浓度增大，阴极附近呈碱性，试纸变为蓝紫色。右端回形针(铁制)作阳极，回形针被腐蚀，推测出现的红棕色物质为Fe2O3。
(2)铅笔芯的成分含有石墨，以铅笔芯(石墨)作电极，电解Na2SO4溶液，阳极OH－放电，H＋浓度增大，阳极附近显酸性，pH试纸变红，阴极H＋放电，OH－浓度增大，阴极附近显碱性，pH试纸变蓝，电解硫酸钠溶液，实质是电解水。
18．(10分)用铂电极电解氢氧化钠溶液，测定两极逸出气体的体积，记录如下表：
时间/min
气体体积/mL
1
2
3
4
5
6
7
8
阴极生成的气体
6
12
20
29
39
49
59
阳极生成的气体
2
4
7
11
16
21
26
31
(1)完成有关的电极反应式：阴极_______________________，
阳极______________________。
(2)完成电解池总反应方程式__________________________。
(3)开始电解阶段两极产生气体的体积比不符合理论比值的原因是______________________________________。
(4)自第______________分钟起阴极与阳极产生气体的体积比符合理论的比值。
答案 (1)4H＋＋4e－===2H2↑
4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)2H2O2H2↑＋O2↑
(3)开始阶段O2、H2在水中的溶解未达到饱和，O2在水中的溶解度比H2大
(4)4
解析 本题一看好像与我们所学知识不相符，我们研究的是理论，与实际上有偏差。电解NaOH溶液实际上是电解水，阳极发生4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极发生4H＋＋4e－===2H2↑，开始时由于H2、O2在溶液中只有达到饱和才能逸出，而且O2的溶解度比H2的还大，所以开始V(H2)?V(O2)＞2:1，等二者均达到饱和后才能使V(H2)?V(O2)＝2:1。
19．(10分)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液的电解实验，如图所示。
回答下列问题：
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为____________、
______________；
(2)闭合开关K后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是__________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为__________；
(3)若每个电池的甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为__________(法拉第常数F＝9.65×104 C·mol－1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为__________ L(标准状况)．
答案 (1)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，
CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O
(2)H2
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(3)×8×9.65×104 C·mol－1＝3.45×104 C 4
解析 本题考查了原电池、电解池的工作原理。(1)根据题意该燃料电池的总反应式为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，总反应式减去正极反应式，可得负极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。
(2)三个池中前两个为串联的电源，通入CH4的电极为负极，与其相连的电极b为电解池的阴极，产生的气体为H2。
(3)1mol甲烷发生反应失去8mol电子。在串联电路中各电极转移电子数相等，故计算电子传递的电量，应用一个燃料电池的甲烷量计算，故理论上通过的电量为×8×96500 C·mol－1＝3.45×104 C。甲烷的失电子数是等物质的量的Cl－失电子数的8倍，计算可得Cl2 4 L(标准状况)。
20．(14分)铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式_________。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。
正极反应_________________，负极反应_________________。
(3)腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2＋、Fe3＋和Fe2＋的浓度均为0.10mol·L－1，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3＋和Fe2＋的实验步骤：________________________________。
氢氧化物开始沉淀时的pH
氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3＋
1.9
3.2
Fe2＋
7.0
9.0
Cu2＋
4.7
6.7
提供的药品：Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu
(4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种(水可任选)，设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。
有关反应的化学方程式_____________、_______________。
劣质不锈钢腐蚀的实验现象：__________________________。
答案 (1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)装置图
正极反应：Fe3＋＋e－===Fe2＋(或2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋)
负极反应：Cu===Cu2＋＋2e－(或Cu－2e－===Cu2＋)
(3)①通入足量氯气将Fe2＋氧化成Fe3＋；②加入CuO调节溶液的pH至3.2～4.7；③过滤[除去Fe(OH)3]
(4)CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O CuSO4＋Fe＝FeSO4＋Cu 不锈钢表面有紫红色物质生成
解析 (2)根据氧化还原反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计原电池，负极发生氧化反应，Cu失电子作负极，正极选择比Cu活动性弱的金属或碳棒，电解质溶液为FeCl3溶液。
(3)根据表中的数据知如用直接沉淀法，Cu2＋也被消耗。根据提供的试剂，将Fe2＋氧化为Fe3＋，再调节溶液的pH，为了不引入新的杂质离子，选择CuO而不选NaOH溶液。
(4)不锈钢的主要成分是Fe，由题中劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显，再根据提供的试剂可知首先要制备出盐溶液，选择硫酸和CuO制备出硫酸铜溶液，再根据Fe和硫酸铜发生置换反应设计出实验。
21．(10分)某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理(Cu元素的相对原子质量为64)。
按照实验步骤依次回答下列问题：
(1)导线中电子流向为__________(用a、b表示)；
(2)写出装置中镀锌电极上的电极反应式：_______________；
(3)若装置中铜电极的质量增加0.64 g，则导线中转移的电子数目为__________；(不许用“NA”表示)；
(4)装置中盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K＋、Cl－的移动方向向表述正确的是__________。
A．盐桥中的K＋向左侧烧杯移动、Cl－向右烧杯移动
B．盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左烧杯移动
C．盐桥中的K＋、Cl－都向左侧烧杯移动
D．盐桥中的K＋、Cl－几乎不移动
(5)若ZnSO4溶液中含有杂质Cu2＋，会加速Zn电极的腐蚀，还可能导致电流在较短时间内衰减。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的__________(填代号)。
A．NaOH B．Zn
C．Fe D．H2SO4
答案 (1)由a到b(或a→b)
(2)Zn－2e－===Zn2＋
(3)1.204×1022
(4)B
(5)B
解析 在该原电池中负极为Zn，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极为铜，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，当铜电极增加0.64 g时，转移电子(由a到b)为×6.02×1023mol－1×2＝1.204×1022，盐桥中K＋向正极区(右侧烧杯)移动，Cl－向负极区(左侧烧杯)移动。除去ZnSO4中的杂质Cu2＋，且不引入新的杂质，所以可选择Zn，发生反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，过量的Zn及生成的Cu过滤可除去。
