综合测试
(时间:100分钟,满分:100分)
第Ⅰ卷(选择题,共50分)
一、选择题(本题包括10个小题,每小题?2分?,共20分)
1.将分别盛有熔融的KCl、MgCl2和Al2O3的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,析出K、Mg、Al的物质的量之比为( )
A. 1∶2∶3 B. 3∶2∶1
C. 6∶3∶1 D. 6∶3∶2
解析:串联电路中电流强度相等,即通过的电子数相等,当通过1 mol电子时分别析出K、Mg、Al的物质的量为1、1[]2、1[]3,故其物质的量之比为1∶12∶13,即6∶3∶2,因而D正确。
答案:D
2.下列判断正确的是( )
A. 0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的醋酸分别与2 mol·L-1的NaOH反应的速率相同
B. 0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的HNO3分别与大小相同的大理石反应的速率相同
C. Mg和Fe与0.1 mol·L-1的盐酸反应速率相同
D. 大理石块与大理石粉分别与0.1 mol·L-1的盐酸反应的速率相同
解析:影响化学反应的速率有内因与外因之分,内因指的是反应物本身的结构性质。例如,在完全相同的外界条件下,Mg、Fe由于自身金属活泼性的不同,反应速率v(Mg)v(Fe)。外因主要指的是温度、浓度、压强、催化剂、反应物颗粒的大小、紫外线辐射等因素。A中0.1 mol·L-1的盐酸与0.1 mol·L-1的醋酸中自由移动的[H+]是不相同的;D中大理石粉改变了与盐酸的接触面积,所以改变了反应速率。
答案:B
3.在密闭容器中充入4 mol X,在一定温度下4X(g)3Y(g)+Z(g),达到平衡时,有30%的X发生分解,则平衡时混合气体总的物质的量是( )
A. 3.4 mol B. 4 mol
C. 2.8 mol D. 1.2 mol
解析:该反应是一个等物质的量的反应,无论有多少X发生分解,体系中总物质的量守恒,所以答案选B。
答案:B
4.氨水中存在着下列平衡:NH3·H2ONH+OH-,若要使平衡向逆反应方向移动,同时使[OH-]增大,应加入的物质是( )
A. NH4Cl固体 B. 硫酸
C. NaOH固体 D. 水
解析:这是一道考查弱电解质电离平衡移动的题目。若在氨水中加入NH4Cl固体,[NH]增大,平衡向逆反应方向移动,[OH-]减小,A选项不合题意。
硫酸中的H+与OH-反应,使[OH-]减小,平衡向正反应方向移动,B选项不合题意。当在氨水中加入NaOH固体后,[OH-]增大,平衡向逆反应方向移动,符合题意,C选项正确。若在氨水中加入水,稀释溶液,平衡向正反应方向移动,但[OH-]减小,D选项也不合题意。
答案:C
5.用惰性电极电解2 L 1·0 mol·L-1 CuSO4溶液,在电路中通过0.5 mol电子后,调换正负极继续电解,电路中通过了1 mol电子,此时溶液中[H+]为(假设体积不变)( )
A. 1.5 mol·L-1 B. 0.75 mol·L-1
C. 0.5 mol·L-1 D. 0.25 mol·L-1
解析:调换正负极前后电极反应式如下:
前
后
故电路中转移的1.5 mol电子中,只有1 mol由OH-放电产生,即消耗的n(OH-)=1 mol,亦即溶液中积累的n(H+)=1 mol,则[H+]=0.5 mol·L-1。
答案:C
6.下列反应中,在高温下不能自发进行的是( )
A. CO(g)══C(s)+12O2(g)
B. 2N2O5(g)══4NO2(g)+O2(g)
C. (NH4)2CO3(s)══NH4HCO3(s)+NH3(g)
D. MgCO3(s)══MgO(s)+CO2(g)
解析:A、B、C、D都是分解反应,都是吸热反应。B、C、D三个反应又都是熵增的反应,所以能自发进行,A不是熵增的反应,在高温下不能自发进行。
答案:A
7.用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液时,下列实验操作会引起测量结果偏高的是( )
①用天平称量NaOH固体,将小烧杯放在右盘,砝码放在左盘,并移动游码,使之平衡 ②配制烧碱溶液时,将称量后的NaOH固体溶于水,立即移入容量瓶,将洗涤烧杯的液体注入容量瓶后,加蒸馏水至刻度线 ③中和滴定时,锥形瓶内有少量水 ④酸式滴定管用蒸馏水洗后,未用标准液洗 ⑤读取滴定管终点读数时,仰视刻度线。
A. ①②③ B. ②④⑤
C. ③④⑤ D. ①②③④⑤
解析:①称量药品时应遵循“左物右码”的原则,因游码质量总是加到右盘上,故题中操作实验少称了NaOH固体,故所配溶液浓度偏低。②由于NaOH溶于水时会放出大量的热,若趁热在容量瓶中定容,恢复至室温时溶液体积将减小,NaOH溶液浓度将偏大。④V标偏高,测定结果偏高。⑤V标偏高,测定结果偏高,故应选②④⑤结合,即选B。
答案:B
8.在一恒定的容器中充入2 mol A和1 mol B发生反应2A(g)+B(g)xC(g),达到平衡后,C的体积分数为φ(C);若维持容器的容积和温度不变,按起始物质的量A 0.6 mol、B 0.3 mol、C 1.4 mol充入容器,达到平衡后,C的体积分数仍为φ(C),则x值为 ( )
A. 只能为2 B. 只能为3
C. 可能是2,也可能是3 D. 无法确定
解析:当x=3时,该可逆反应前后的体积不变,只要保证起始时n(A)∶n(B)=2∶1,则达到平衡时,C的体积分数仍为φ(C)。当x≠3时,要想达到平衡时C的体积分数为φ(C),则须运用“一边倒”的方法,使C的浓度倒为0,此时必须n(A)=2 mol, n(B)=1 mol。
即,解得x=2。
答案:C
9.某燃料电池以熔融的K2CO3为电解质,以丁烷为燃料,以空气为氧化剂,以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。下列叙述错误的是( )
A. 该燃料电池的化学反应方程式为
2C4H10+13O28CO2+10H2O
B. 该燃料电池的负极反应式为
2C4H10+26CO-52e-══34CO2+10H2O
C. 该燃料电极的正极反应式为
26CO2+13O2+52e-══26CO
D. 向正极通入的气体成分主要为N2和O2
解析:正极通入的气体中除了空气外,还应有CO2。
答案:D
10.下图是2004年批量生产的笔记本电脑所用甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应为2CH3OH+3O22CO2+4H2O。下列说法不正确的是( )
A. 左电极为电池的负极,a处通入的物质是甲醇
B. 右电极为电池的负极,b处通入的物质是空气
C. 负极反应式为:
CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+
D. 正极反应式为:
O2+2H2O+4e-4OH-
解析:根据外电路电子流向确定正、负极;根据负极发生氧化反应,正极发生还原反应,确定参加正、负极反应的物质。
答案:B
二、选择题(本题包括10小题,每小题3分,共30分)
11.草酸是二元弱酸,草酸氢钾溶液呈酸性。在0.1 mol·L-1 KHC2O4溶液中,下列关系正确的是( )
A. [K+]+[H+]=[HC2O]+[OH-]+[C2O]
B. [HC2O]+[C2O]=0.1 mol·L-1
C. [C2O]>[H2C2O4]
D. [K+]=[H2C2O4]+[HC2O]+?[C2O]?
解析:根据电荷守恒可知[K+]+[H+]=[HC2O]+[OH-]+[C2O]×2,根据碳元素守恒可知[HC2]+[C2O]+[H2C2O4]=0.1 mol·L-1,而[K+]=0.1 mol·L-1,故A、B不正确,D正确。由于草酸氢钾溶液呈酸性,则HC2O的电离程度大于水解程度,故[C2O]>[H2C2O4]。
答案:CD
12.关于化学平衡常数的叙述正确的是…( )
A. 温度一定,一个化学反应的平衡常数是一个常数
B. 两种物质反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数不变
C. 温度一定时,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数
D. 浓度商Qc<Kc,?v(正)<v(逆)
解析:Kc是温度的函数。平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关,同一个化学反应,化学方程式书写方式不同,平衡常数不同,正、逆反应的平衡常数互为倒数。如:H2(g)+I2(g)2HI(g),K正=,K逆=,所以K正=。
浓度商Qc<Kc时,反应向正反应方向进行,v(正)>v(逆)。所以A、C正确,B、D错误。
答案:AC
13.甲酸和乙酸都是弱酸,当它们的浓度均为?0.10 mol·L-1时,甲酸中的[H+]约为乙酸中[H+]的3倍。现有两种浓度不等的甲酸溶液a和b,以及0.10 mol·L-1的乙酸,经测定它们的pH从大到小依次为a、乙酸、b。由此可知( )
A. a的浓度必小于乙酸的浓度
B. a的浓度必大于乙酸的浓度
C. b的浓度必小于乙酸的浓度
D. b的浓度必大于乙酸的浓度
解析:由于c(HCOOH)=c(CH3COOH)=0.1 mol·?L-1时,甲酸中的c(H+)等于乙酸中c(H+)的3倍,故甲酸的酸性强于乙酸的酸性。又因pH(a)>pH(CH3COOH)>pH(b),即溶液a的[H+]<0.1 mol·L-1?、CH3COOH的[H+]<溶液b的[H+],所以a的浓度小于乙酸的浓度,但无法确定乙酸与b的浓度的相对大小(因HCOOH酸性>CH3COOH酸性)。
答案:A
14.下列关于实验现象的描述不正确的是 ( )
A. 把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀H2SO4中,铜片表面出现气泡
B. 用铜板做电极电解CuSO4溶液,阴极铜板质量增加
C. 把铜片插入FeCl3溶液中,在铜片表面出现一层铁
D. 把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴CuCl2溶液,气泡放出速率加快
解析:据原电池原理,在正极上发生还原反应,应在正极(铜片)上放出氢气,A正确;电解CuSO4时阴极发生还原反应,即阴极析出铜,B正确;铜不能置换铁,C错;因为锌置换出的铜附着在锌上形成微电池而加快锌与盐酸的反应,D正确。故选C。
答案:C
15.在约100 ℃的温度下,NaCl稀溶液中[H+]为1×10-6 mol·L-1。下列说法中正确的是( )
A. 该NaCl溶液显酸性
B. 该NaCl溶液显中性
C. 该NaCl溶液中?KW=1×10-14 mol2·L-2
D. 该NaCl溶液中?KW=1×10-12 mol2·L-2
解析:在NaCl溶液中,Na+、Cl-对H2OH++OH-无影响。[H+]为1×10-6mol·L-1,[OH-]也为1×10-6mol·L-1。因此,该NaCl溶液显中性,KW=1×10-6mol·L-1×1×10-6mol·L-1=1×10-12mol2·L-2。
答案:BD
16.用已知浓度的盐酸测定某Na2CO3溶液的浓度,若配制Na2CO3溶液时,所称取的Na2CO3中分别含有:①NaOH;②NaCl;?③NaHCO3?;④K2CO3杂质时,所测结果偏低的是( )
A. ① B. ①② C. ①②③ D. ②③④
解析:采用极值法分别计算出等质量的Na2CO3和杂质分别消耗的盐酸的物质的量。
答案:D
17.下图中,表示2A(g)+B(g)2C(g)(正反应放热)。这个可逆反应的正确图象为( )
解析:随着温度的升高,化学平衡应向吸热反应方向即向逆反应方向移动,所以生成物C的体积分数减小,反应物的含量增大,反应物的转化率减小。
增大体系的压强,由于反应的两边都是气态物质,所以正反应和逆反应的速率都增大。而加入催化剂,只能加快反应速率,缩短达到平衡的时间,不能使平衡移动,所以达到平衡后,各组分的浓度及体积分数应该不变?。
答案:A
18.为了除去MgCl2溶液中的FeCl3,可在加热搅拌的条件下加入的一种试剂是( )
A. NaOH B. Na2CO3
C. 氨水 D. MgO
解析:要除FeCl3实际上是除去Fe3+,除Fe3+的方法是加入某物质使之成为沉淀过滤即可。同时该题巧妙运用了Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2的溶解度,从而可以使Fe(OH)3沉淀,而不致使Mg2+转化为沉淀而析出。
答案:D
19.为更好地表示溶液的酸碱性,科学家提出了酸度(AG)的概念,AG=lg[H+][OH-],则下列叙述正确的是( )
A. 在25 ℃时,若溶液呈中性,则pH=7,AG=1
B. 在25 ℃时,若溶液呈酸性,则pH<7,AG<0
C. 在25 ℃时,若溶液呈酸性,则pH>7,AG>0
D. 在25 ℃时,溶液中pH与AG的换算公式为AG=2(7-pH)
解析:中性溶液[H+]=[OH-],则AG=0,酸性溶液[H+]>[OH-],则AG>0,碱性溶液[H+]<[OH-],则AG<0,AG=1g=1g=1g=1g{[H+]2}-1g10-14=14-2pH=2(7-pH)。
答案:D
20.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是 ( )
A. 电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液pH不变
B. 电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C. 电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
D. 电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
解析:电解稀H2SO4,实质上是电解水,硫酸的物质的量不变,但溶液体积减少,浓度增大,故溶液pH减小。A不正确;电解稀NaOH溶液,阳极消耗OH-,阴极消耗H+,实质也是电解水,NaOH溶液浓度增大,故溶液的pH增大,B不正确。电解Na2SO4溶液时,在阳极发生反应:
4OH--4e-══2H2O+O2↑,在阴极发生反应:
2H++2e-══H2↑,由于两电极通过电量相等,故析出H2与O2的物质的量之比为2∶1,C不正确。电解CuCl2溶液时,阴极反应为:
Cu2++2e-══Cu,阳极反应为:2Cl--2e-Cl2↑?,两极通过电量相等时,Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1,D正确。
答案:D
第Ⅱ卷(非选择题,共50分)
三、填空题(共3小题,共28分)
21.(8分)实验表明,液态时,纯硫酸的电离能力强于硝酸,纯硫酸的导电性也显著强于纯水。又知液态纯酸都像水那样进行自身电离(H2O+H2OH3O++OH-)而建立平衡,且在一定温度下都有各自的离子积常数。据此回答:
(1)纯硫酸在液态时自身电离的方程式是 。
(2)25 ℃时,液态纯硫酸的离子积常数K(H2SO4) 1×10-14(填“>”“<”或“=”)。
(3)在纯硫酸与纯硝酸的液态混合酸中,存在的阴离子主要是 ,这是因为混合酸中不仅存在硫酸和硝酸各自电离的两个电离平衡,而且还因硫酸的酸性大于硝酸,又在无水条件下,混合酸中必然发生 (写离子方程式)反应而造成的。
解析:根据实验表明,液态时,纯硫酸的电离能力强于硝酸,纯硫酸的导电性也显著强于纯水。已知液态纯酸都能像水那样进行自身电离(H2O+H2OH3O++OH-)而建立平衡,且在一定温度下都有各自的离子积常数,这些信息告诉我们纯硫酸存在着电离平衡,且电离程度强于硝酸和水,仿照纯水的电离方式,可以推知纯硫酸的电离2H2SO4H3SO+HSO。在25 ℃时,液态纯H2SO4的离子积常数K(H2SO4)比1×10-14大。由于在纯硫酸和纯硝酸的液态混合酸中2H2SO4H3SO+HSO为主要的电离方式,而纯硝酸电离受到纯硫酸电离出的H+的抑制,因此,在纯硫酸和纯硝酸的液态混合酸中,存在的阴离子主要是HSO。同时,无水条件下,混酸中必然发生H++NO══HNO3的反应。
答案:(1)2H2SO4H3SO+HSO
(2)>
(3)HSO H++NO══HNO3
22.(10分)高炉炼铁中发生的基本反应之一:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)(正反应为吸热反应),其平衡常数可表达为K=[CO2]/[CO],已知,1 100 ℃时,K=0.263。
(1)温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的体积比值 ,平衡常数K值 (均选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)1 100 ℃时测得高炉中[CO2]=0.025 mol·L-1,[CO]=0.1 mol·L-1,在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态 (选填“是”或“否”),此时,化学反应速率v(正) v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”),其原因是 。
解析:(1)主要考查勒夏特列原理及其应用。升高温度,平衡右移,[CO2]增大,[CO]减小。
答案:(1)增大 增大
(2)否 大于 此时[CO2]/[CO]<0.263,因温度不变,K值不变,为增大[CO2]/[CO]比值,平衡需正方向移动〔v(正)>v(逆)〕
23.(10分)银器皿日久表面逐渐变黑色,这是由于生成硫化银,有人设计用原电池原理进行“抛?光” ,?其处理方法为:将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中,再将变黑的银器浸入溶液中,放置一段时间后,黑色会褪去而银恢复光泽,且不会损失,试回答:
(1)食盐的作用是 。
(2)在此原电池反应中,负极发生的电极反应为 ,正极发生的电极反应为 。
(3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体,溶液中发生的反应为 ,原电池总反应方程式为 。
(4)实际操作中,配制食盐水时,通常还加入一定量的小苏打,其主要作用是 ,这一反应的化学方程式是 。
解析:(1)形成原电池需要电解质导电,因此NaCl是作电解质起导电作用。
(2)根据题给信息“黑色褪去而银不会损失”,必须发生Ag2SAg变化。
铝比银活泼,为负极,失电子变成Al3+,反应为:Al-3e-══Al3+。Ag2S变为Ag和S2-,得电子,是原电池的正极,反应为:Ag2S+2e-══2Ag+S2-。
(3)溶液中
2Al3++3S2-+6H2O══2Al(OH)3↓+3H2S↑。
因此,总反应为:2Al+3Ag2S+6H2O══6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑。
(4)硫化氢有毒,需除去。因此,NaHCO3的作用是除去生成的H2S,防止污染空气,反应为:
H2S+NaHCO3══NaHS+H2O+CO2↑。
答案:(1)作电解质起导电作用
(2)2Al-6e-══2Al3+
3Ag2S+6e-══6Ag+3S2-
(3)2Al3++3S2-+6H2O══2Al(OH)3↓+3H2S↑
2Al+2Ag2S+6H2O══6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑
(4)除去生成的H2S,防止污染空气
H2S+NaHCO3══NaHS+H2O+CO2↑。
四、实验题(12分)
24.(12分)设计实验探究测量锌与硫酸反应的速率。
(1)实验用品:锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL注射器、铁架台、秒表、1 mol·?L-1的硫酸、4 mol·L-1的硫酸、表面积大小基本相同的锌粒。
实验步骤:①
②
实验现象:
实验结果:
答案:实验步骤:①取一套装置,加入40 mL 1 mol·L-1的硫酸,测量收集10 mL H2所用的时间。
②取另一套装置,加入40 mL 4 mol·L-1的硫酸,测量收集10 mL H2所用的时间。
实验现象:锌跟硫酸反应产生气泡,收集10 mL气体,②所用时间比①所用时间短。
? 实验结果:
加入试剂
反应时间/min
反应速率/mol·L-1·min-1
1 mol·L-1H2SO4
长
小
4 mol·L-1H2SO4
短
大
实验结论:4 mol·L-1的硫酸与锌反应比1 mol·L-1的硫酸与锌反应快。
问题思考:锌跟硫酸反应的离子方程式为Zn+2H+══Zn2++H2↑,因此我们还可利用相同质量的锌完全溶解所用时间的不同、硫酸浓度的变化等来测量化学反应速率。
加入试剂
反应时间/min
反应速率mol·L-1·min-1
1 mol·L-1 H2SO4
4 mol·L-1H2SO4
实验结论:
问题思考:还可根据反应速率相关量的哪些变化来测定该反应的反应速率?
答案:实验步骤:①取一套装置,加入40 mL 1 mol·L-1的硫酸,测量收集10 mL H2所用的时间。
②取另一套装置,加入40 mL 4 mol·L-1的硫酸,测量收集10 mL H2所用的时间。
实验现象:锌跟硫酸反应产生气泡,收集10 mL气体,②所用时间比①所用时间短。
? 实验结果:
加入试剂
反应时间/min
反应速率/mol·L-1·min-1
1 mol·L-1H2SO4
长
小
4 mol·L-1H2SO4
短
大
实验结论:4 mol·L-1的硫酸与锌反应比1 mol·L-1的硫酸与锌反应快。
问题思考:锌跟硫酸反应的离子方程式为Zn+2H+══Zn2++H2↑,因此我们还可利用相同质量的锌完全溶解所用时间的不同、硫酸浓度的变化等来测量化学反应速率。
五、计算题(共2个小题,共10 分)
25.(4分)在1青团L含0.001 mol·L-1 SO的溶液中,注入0.01 mol·L-1BaCl2,能否使SO沉淀完全?〔已知Ksp(BaSO4)=1.08×10-10〕
26.(6分)某温度下,将一定量密度为1.15 g·cm-3的NaCl溶液用石墨电极通电电解,设NaCl恰好完全反应,且无其他反应发生,得到的溶液中氧元素的质量分数为80%。
(1)求电解后溶液中溶质与溶剂的物质的量之比。
(2)求原NaCl溶液的物质的量浓度。
解析:[Ba2+]=0.01 mol·L-1,[SO]=0.001 mol·L-1,显然Ba2+过量,反应后达到平衡时Ba2+的浓度为:
[Ba2+]平衡=0.01 mol·L-1-(0.001 mol·L-1-[SO]平衡)=0.009 mol·L-1+[SO]平衡。
由?Ksp=[Ba2+]平衡·[SO]平衡得:
(0.009+[SO]平衡)×[SO]平衡=1.08×10-10
[SO]平衡=1.2×10-8 mol·L-1 <10-5 mol·L-1。
故注入0.001 mol·L-1 BaCl2,能使SO沉淀完全。
答案:能使SO沉淀完全。
26.解析:(1)设食盐水中含NaCl x mol,电解后溶液中含有y mol H2O。
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
2 mol 2 mol 2 mol
x mol?x mol? x mol
×100%=80% 解得:x∶y=1∶10。
(2)原NaCl溶液的物质的量浓度:
=4.48 mol·L-1。
答案:(1)1∶10 (2)4.48 mol·L-1