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2019-2020年高中化學(xué) 模塊綜合測評 新人教版選修4
一、選擇題(本題包括16小題,每小題3分,共48分)
1.有機物在燃燒過程中會釋放出熱能,為放熱反應(yīng);相反,自然界由光合作用生成有機物的過程中需要吸收能量。研究表明,化學(xué)反應(yīng)中的能量變化其本質(zhì)是化學(xué)鍵的生成或斷裂過程中分別會釋放與吸收能量。如圖表示反應(yīng)2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)的能量變化,下列有關(guān)說法中錯誤的是( )
A.圖中的①是指吸收能量,②是指放出能量
B.圖示說明反應(yīng)2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)是一個吸熱反應(yīng)
C.圖示說明化學(xué)鍵的形成與斷裂是物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生能量變化的主要原因
D.③中a所指的數(shù)值為484
【解析】 A項,破壞化學(xué)鍵需要吸收能量,而生成化學(xué)鍵則會放出能量,對;B項,由2 mol H2(g)、1 mol O2(g)轉(zhuǎn)化為4 mol H、2 mol O時將吸收1 368 kJ能量,而由4 mol H、2 mol O轉(zhuǎn)變?yōu)? mol H2O(g)時將放出1 852 kJ能量,放出的能量大于吸收的能量,最終反應(yīng)是放熱的,錯;C項,化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,其主要原因為化學(xué)鍵斷裂需要吸收能量,而形成化學(xué)鍵時則會放出能量,兩者的能量差就是反應(yīng)過程中的能量變化;D項,根據(jù)B項分析可知,放出的能量與吸收的能量差為484 kJ,則當(dāng)2 mol H2(g)與1 mol O2(g)完全反應(yīng)生成2 mol H2O(g)時,會放出484 kJ的熱量,對。
【答案】 B
2.為探究NaHCO3、Na2CO3和鹽酸(以下鹽酸濃度均為1 molL-1)反應(yīng)過程中的熱效應(yīng),實驗測得如下數(shù)據(jù):
序號
35 mL試劑
固體
混合前
溫度/℃
混合后
溫度/℃
①
水
2.5 g NaHCO3
20.0
18.5
②
水
3.2 g Na2CO3
20.0
24.3
③
鹽酸
2.5 g NaHCO3
20.0
16.2
④
鹽酸
3.2 g Na2CO3
20.0
25.1
由此得出的結(jié)論正確的是 ( )
A.Na2CO3溶液與鹽酸的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
B.NaHCO3溶液與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)
C.20.0 ℃時,含3.2 g Na2CO3的飽和溶液和35 mL鹽酸混合后的溫度將低于25.1 ℃
D.20.0 ℃時,含2.5 g NaHCO3的飽和溶液和35 mL鹽酸混合后的溫度將低于16.2 ℃
【解析】 實驗②④說明Na2CO3溶液與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng),A錯誤;實驗①③說明NaHCO3溶液與鹽酸的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),B錯誤;由實驗②可知,碳酸鈉固體溶于水會放熱,而C項缺少了這個放熱的過程,因而放出的熱量少于實驗④,則溫度低于25.1 ℃,該項正確;同理,由實驗①③判斷,D項錯誤。
【答案】 C
3.下列有關(guān)熱化學(xué)方程式的書寫及對應(yīng)的表述均正確的是( )
A.密閉容器中,9.6 g硫粉與11.2 g鐵粉混合加熱生成17.6 g硫化亞鐵時,放出19.12 kJ熱量。則Fe(s)+S(s)===FeS(s) ΔH=-95.6 kJmol-1
B.稀醋酸與0.1 molL-1 NaOH溶液反應(yīng):H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJmol-1
C.已知1 mol氫氣完全燃燒生成液態(tài)水所放出的熱量為285.5 kJ,則水分解的熱化學(xué)方程式為2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+285.5 kJmol-1
D.已知2C(s)+O2(g)===2CO(g) ΔH=-221 kJmol-1,則可知C的燃燒熱ΔH=-110.5 kJmol-1
【解析】 9.6 g硫粉的物質(zhì)的量為=0.3 mol,11.2 g鐵粉的物質(zhì)的量為=0.2 mol,故硫粉過量,以鐵粉為依據(jù)計算1 mol鐵粉參加反應(yīng)放出的熱量為19.12 kJ=95.6 kJ,A項正確;醋酸為弱酸,醋酸與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)時,醋酸繼續(xù)電離需要吸收熱量,其焓變數(shù)值大于-57.3 kJmol-1,B項錯誤;2 mol水分解吸收的熱量應(yīng)為571 kJmol-1,C項錯誤;計算碳的燃燒熱時生成物應(yīng)為CO2(g),D項錯誤。
【答案】 A
4.下列事實能說明影響化學(xué)反應(yīng)速率的決定性因素是反應(yīng)物本身性質(zhì)的是( )
A.Cu能與濃硝酸反應(yīng),而不與濃鹽酸反應(yīng)
B.Cu與濃硝酸反應(yīng)比與稀硝酸反應(yīng)快
C.N2與O2在常溫、常壓下不反應(yīng),放電時可反應(yīng)
D.Cu與濃H2SO4能反應(yīng),而不與稀H2SO4反應(yīng)
【解析】 要想說明反應(yīng)物本身的性質(zhì)是影響化學(xué)反應(yīng)速率的決定性因素,則該實驗事實應(yīng)區(qū)別在反應(yīng)物本身而不是外界因素如濃度、壓強、溫度、催化劑等。其中選項B、D為濃度不同所致,選項C為反應(yīng)條件不同所致,唯有選項A是因濃硝酸與濃鹽酸本身性質(zhì)不同所致。
【答案】 A
5.處于平衡狀態(tài)的反應(yīng)2H2S(g)2H2(g)+S2(g) ΔH>0,不改變其他條件的情況下合理的說法是( )
A.加入催化劑,反應(yīng)路徑將發(fā)生改變,ΔH也將隨之改變
B.升高溫度,正逆反應(yīng)速率都增大,H2S分解率也增大
C.增大壓強,平衡向逆反應(yīng)方向移動,將引起體系溫度降低
D.若體系恒容,注入一些H2后達新平衡,H2濃度將減小
【解析】 催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率也能改變反應(yīng)路徑,但焓變與反應(yīng)路徑無關(guān),A項錯誤;溫度升高,正逆反應(yīng)速率均增大,因ΔH>0,故平衡正向移動,H2S分解率增大,B項正確;該反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng),增大壓強平衡逆向移動,逆向反應(yīng)是放熱反應(yīng),會使體系溫度升高,C項錯誤;體系中注入H2,平衡將向H2濃度降低的方向移動,但最終H2的濃度仍比原來的大,D項錯誤。
【答案】 B
6.在密閉容器中充入一定量的NO2,發(fā)生反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-57 kJmol-1。在溫度為T1、T2時,平衡體系中NO2的體積分數(shù)隨壓強變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是( )
A.a(chǎn)、c兩點的反應(yīng)速率:a>c
B.a(chǎn)、b兩點NO2的轉(zhuǎn)化率:a<b
C.a(chǎn)、c兩點氣體的顏色:a深,c淺
D.由a點到b點,可以用加熱的方法
【解析】 該反應(yīng)有氣體參加和生成,增大壓強反應(yīng)速率增大,a
v逆
B.Ⅰ、Ⅱ兩過程達到平衡時,A的體積分數(shù)Ⅰ>Ⅱ
C.t2時刻改變的條件可以是向密閉容器中加C
D.Ⅰ、Ⅱ兩過程達到平衡時,平衡常數(shù)Ⅰ<Ⅱ
【解析】 反應(yīng)方程式兩邊氣體的化學(xué)計量數(shù)相等。t1~t2時間段,反應(yīng)處于平衡狀態(tài),正逆反應(yīng)速率相等,A項錯誤;從圖看,逆反應(yīng)速率瞬間增大,且反應(yīng)速率逐漸變化,說明產(chǎn)物C的濃度瞬間增大,但因為溫度不變,故平衡常數(shù)不會改變,達到相同的平衡狀態(tài),B、D項錯誤,C項正確。
【答案】 C
8.液態(tài)化合物AB會發(fā)生微弱的自身電離,電離方程式為ABA++B-,在不同溫度下其平衡常數(shù)為K(25 ℃)=1.010-14,K(35 ℃)=2.110-14。則下列敘述正確的是( )
A.c(A+)隨溫度升高而降低
B.在35 ℃時,c(A+)>c(B-)
C.AB的電離程度(25 ℃)>(35 ℃)
D.AB的電離是吸熱過程
【解析】 K(25 ℃)<K(35 ℃),故c(A+)隨溫度的升高而增大,A錯;由電離方程式可知,任何溫度下,都有c(A+)=c(B-),B錯;由25 ℃和35 ℃時的平衡常數(shù)可知,溫度越高,電離程度越大,C錯;K(25 ℃)<K(35 ℃),因此AB的電離是吸熱過程,D正確。
【答案】 D
9.化工生產(chǎn)中含Cu2+的廢水常用MnS(s)作沉淀劑,其反應(yīng)原理為Cu2+(aq)+MnS(s)CuS(s)+Mn2+(aq)。下列有關(guān)該反應(yīng)的推理不正確的是( )
A.該反應(yīng)達到平衡時:c(Cu2+)=c(Mn2+)
B.CuS的溶解度比MnS的溶解度小
C.往平衡體系中加入少量Cu(NO3)2(s)后,c(Mn2+)變大
D.該反應(yīng)平衡常數(shù)表達式:K=
【解析】 反應(yīng)達到平衡時,c(Cu2+)和c(Mn2+)不再變化,二者不一定相等,A項錯;該反應(yīng)是沉淀的轉(zhuǎn)化,溶解度小的物質(zhì)能夠轉(zhuǎn)化為溶解度更小的物質(zhì),B項正確;加入Cu(NO3)2(s),溶液中的c(Cu2+)增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,c(Mn2+)增大,C項正確;Ksp(MnS)=c(Mn2+)c(S2-),Ksp(CuS)=c(Cu2+)c(S2-),所以Ksp(MnS)/Ksp(CuS)=c(Mn2+)/c(Cu2+)=K,D項正確。
【答案】 A
10.往含I-和Cl-的稀溶液中滴入AgNO3溶液,沉淀的質(zhì)量與加入AgNO3溶液體積的關(guān)系如圖所示。則原溶液中c(I-)/c(Cl-)的比值為( )
A. B.
C. D.
【解析】 根據(jù)I-+Ag+===AgI↓(黃色),Cl-+Ag+===AgCl↓(白色),結(jié)合圖示,可知I-、Cl-消耗AgNO3溶液的體積分別為V1、(V2-V1),因此在原溶液中=。
【答案】 C
11.依據(jù)下列甲、乙、丙三圖,判斷下列敘述不正確的是( )
A.甲是原電池,乙是電鍍裝置
B.甲、乙裝置中,鋅極上均發(fā)生氧化反應(yīng)
C.乙、丙裝置中,陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解
D.乙、丙裝置中,c(Cu2+)基本不變
【解析】 甲為鋅銅原電池,乙為在Zn片上鍍銅的電鍍池,丙為電解精煉銅。
【答案】 B
12.電化學(xué)在日常生活中用途廣泛,圖①是鎂次氯酸鈉燃料電池,電池總反應(yīng)為:Mg+ClO-+H2O===Cl-+Mg(OH)2↓,圖②是Cr2O的工業(yè)廢水的處理,下列說法正確的是( )
A.圖②中Cr2O離子向惰性電極移動,與該極附近的OH-結(jié)合轉(zhuǎn)化成Cr(OH)3除去
B.圖②的電解池中,有0.084 g陽極材料參與反應(yīng),陰極會有33.6 mL的氣體產(chǎn)生
C.圖①中發(fā)生的還原反應(yīng)是:Mg2++ClO-+H2O+2e-===Cl-+Mg(OH)2
D.若圖①中3.6 g鎂溶解產(chǎn)生的電量用以圖②廢水處理,理論可產(chǎn)生10.7 g氫氧化鐵沉淀
【解析】 A項,陽極:Fe-2e-===Fe2+
陰極:2H++2e-===H2↑
Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
Cr3++3OH-===Cr(OH)3↓
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓。
B項,22.4103=33.6(mL),但選項中沒有指明氣體是否處在標準狀況。C項,負極:Mg-2e-===Mg2+,正極:ClO-+2e-+H2O===Cl-+2OH-。D項,Mg~2e-~Fe2+~Fe3+~Fe(OH)3
m[Fe(OH)3]=107 gmol-1=16.05 g。
【答案】 C
13.電解100 mL含c(H+)=0.30 molL-1下列溶液,當(dāng)電路中通過0.04 mol電子時,理論上析出金屬質(zhì)量最大的是( )
A.0.10 molL-1AgNO3溶液
B.0.10 molL-1ZnSO4溶液
C.0.20 molL-1CuCl2溶液
D.0.20 molL-1Pb(NO3)2溶液
【解析】 根據(jù)金屬活動性順序表可知:Ag和Cu排在H后面,而Zn和Pb排在H以前,所以Ag+、Cu2+的氧化性比H+強,應(yīng)優(yōu)先于H+放電而析出。因為0.01 mol Ag的質(zhì)量小于0.02 mol Cu的質(zhì)量,所以C項正確。
【答案】 C
14.在體積都為1 L,pH都等于2的鹽酸和醋酸溶液中,投入0.65 g 鋅粒,則下圖所示比較符合客觀事實的是( )
【解析】 明確圖像的點、線等的含義以及曲線走勢表明的化學(xué)意義等。結(jié)合題中數(shù)據(jù)知:鹽酸的量不足,恰好消耗0.325 g Zn,醋酸足量,所以反應(yīng)產(chǎn)生H2的量醋酸為鹽酸的2倍,又因起始時溶液中c(H+)相等,且開始時反應(yīng)速率相同,隨反應(yīng)進行,醋酸中c(H+)下降小,反應(yīng)速率快,C項正確,選項A中起始時溶液pH為2而不是0。
【答案】 C
15.某溫度下,對于反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ/mol。N2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(p)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是( )
A.將1 mol氮氣、3 mol氫氣,置于1 L密閉容器中發(fā)生反應(yīng),放出的熱量為92.4 kJ
B.平衡狀態(tài)由A變到B時,平衡常數(shù)K(A)<K(B)
C.上述反應(yīng)在達到平衡后,增大壓強,H2的轉(zhuǎn)化率增大
D.升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,說明逆反應(yīng)速率增大,正反應(yīng)速率減小
【解析】 因為該反應(yīng)為可逆反應(yīng),加入1 mol N2、3 mol H2,兩者不可能完全反應(yīng)生成NH3,所以放出的熱量小于92.4 kJ,A錯;從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中,改變的是壓強,溫度沒有改變,所以平衡常數(shù)不變,B錯;因為該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動,H2的轉(zhuǎn)化率增大,C對;升高溫度,正、逆反應(yīng)速率都增大,D錯。
【答案】 C
16.已知某化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=,在不同的溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下表:
t ℃
700
800
830
1 000
1 200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
下列有關(guān)敘述不正確的是 ( )
A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
B.上述反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)
C.若在1 L的密閉容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min 后溫度升高到830 ℃,此時測得CO2為0.4 mol,該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
D.若平衡濃度符合關(guān)系式=,則此時的溫度為1 000 ℃
【解析】 依平衡常數(shù)的表達式可知A正確;升高溫度K減小,平衡左移,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),B正確;5 min后CO、H2O、CO2、H2的濃度分別為0.6 molL-1、0.6 molL-1、0.4 molL-1、0.4 molL-1,=<1,平衡向右移動,C錯誤;=,D正確。
【答案】 C
二、非選擇題(本題包括6小題,共52分)
17.(6分)已知單質(zhì)硫在通常條件下以S8(斜方硫)的形式存在,而在蒸氣狀態(tài)時,含有S2、S4、S6及S8等多種同素異形體,其中S4、S6和S8具有相似的結(jié)構(gòu)特點,其結(jié)構(gòu)如下圖所示:
在一定條件下,S8(s)和O2(g)發(fā)生反應(yīng)依次轉(zhuǎn)化為SO2(g)和SO3(g)。反應(yīng)過程和能量關(guān)系可用下圖簡單表示(圖中的ΔH表示生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù))。
(1)寫出表示S8燃燒熱的熱化學(xué)方程式_______________________________________________________。
(2)寫出SO3分解生成SO2和O2的熱化學(xué)方程式
_______________________________________________________
______________________________________________________。
(3)化學(xué)上規(guī)定,拆開或形成1 mol化學(xué)鍵吸收或放出的能量稱為該化學(xué)鍵的鍵能,單位kJmol-1。若已知硫氧鍵的鍵能為d kJmol-1,氧氧鍵的鍵能為e kJmol-1,則S8分子中硫硫鍵的鍵能為_______________________________________________________。
【解析】 (1)燃燒熱指的是1 mol燃料完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時放出的熱量,因此根據(jù)定義先寫出化學(xué)方程式:S8(s)+8O2(g) ===8SO2(g),又由于題干中給出的焓變是指生成1 mol產(chǎn)物的數(shù)據(jù),因此該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為S8(s)+8O2(g)===8SO2(g) ΔH=-8a kJmol-1。
(2)可根據(jù)題中圖示直接寫出熱化學(xué)方程式。
(3)設(shè)S8分子中硫硫鍵的鍵能為x kJmol-1,由于反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能之和減去生成物的鍵能之和,由題給信息可得8x+8e-16d=-8a,解得x=2d-a-e。
【答案】 (1)S8(s)+8O2(g)===8SO2(g)
ΔH=-8a kJmol-1
(2)2SO3(g)===2SO2(g)+O2(g)
ΔH=+2b kJmol-1
(3)(2d-a-e) kJmol-1
18.(10分)X、Y、Z、W分別是HNO3、NH4NO3、NaOH、NaNO2四種強電解質(zhì)中的一種。下表是常溫下濃度均為0.01 molL-1的X、Y、Z、W溶液的pH。
0.01 molL-1的溶液
X
Y
Z
W
pH
12
2
8.5
4.5
(1)X、W的化學(xué)式分別為________、________。
(2)W在溶液中的電離方程式為__________________________。
(3)25 ℃時,Z溶液的pH>7的原因是________________________________(用離子方程式表示)。
(4)將X、Y、Z各1 mol同時溶于水中制得混合溶液,則混合溶液中各離子的濃度由大到小的順序為__________________________
______________________________________________________。
(5)Z溶液與W溶液混合加熱,可產(chǎn)生一種無色無味的單質(zhì)氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________。
【解析】 HNO3是強酸、NaOH是強堿,NH4NO3是強酸弱堿鹽、NaNO2是強堿弱酸鹽,因NH、NO的水解是微弱的,而NaOH、HNO3的電離是完全的,從溶液的pH可知X、Y、Z、W分別為NaOH、HNO3、NaNO2和NH4NO3。
(4)三者的混合溶液為NaNO3和NaNO2的混合溶液,故溶液呈堿性,離子濃度的大小順序為c(Na+)>c(NO)>c(NO)>c(OH-)>c(H+)。
(5)NaNO2與NH4NO3溶液混合生成的無色無味的氣體應(yīng)為N2。這是由于NaNO2中+3價的氮元素與NH中-3價的氮元素發(fā)生反應(yīng)NaNO2+NH4NO3===NaNO3+N2↑+2H2O。
【答案】 (1)NaOH NH4NO3
(2)NH4NO3===NH+NO
(3)NO+H2OHNO2+OH-
(4)c(Na+)>c(NO)>c(NO)>c(OH-)>c(H+)
(5)NaNO2+NH4NO3===NaNO3+N2↑+2H2O
19.(8分)(1)(xx新課標全國卷Ⅰ節(jié)選)H3PO2是一元中強酸,寫出其電離方程式_______________________________
______________________________________________________。
NaH2PO2為________(填“正鹽”或“酸式鹽”),其溶液顯________(填“弱酸性”、“中性”或“弱堿性”)。
(2)下表列出了某冷軋廠排放的廢水中各成分的含量及國家環(huán)保標準值的有關(guān)數(shù)據(jù):
冷軋含鋅
廢水水質(zhì)
經(jīng)處理后的水國
家環(huán)保標準值
Zn2+濃度/(mgL-1)
≤800
≤3.9
pH
1~5
6~9
SO濃度/(mgL-1)
≤23 000
≤150
經(jīng)某一工藝處理后的廢水pH=8,常溫下,該廢水中Zn2+的濃度為________mgL-1(常溫下,Ksp[Zn(OH)2]=1.210-17),________(填“符合”或“不符合”)國家環(huán)保標準。
【解析】 (1)H3PO2是一元中強酸,只發(fā)生部分電離,所以其電離方程式用可逆號連接。NaH2PO2為次磷酸的正鹽,水解顯堿性。
(2)Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)c2(OH-),c(Zn2+)=Ksp[Zn(OH)2]/c2(OH-),c(OH-)=10-14/10-8=10-6(molL-1),代入表達式中,得c(Zn2+)=1.210-17/(10-6)2=1.210-5(molL-1),即1.210-5 molL-165103 mgmol-1=0.78 mgL-1,對照表中的數(shù)據(jù)知,c(Zn2+)<3.9 mgL-1,故符合標準。
【答案】 (1)H3PO2H2PO+H+ 正鹽 弱堿性
(2)0.78 符合
20.(10分)常溫下,10 mL pH均為2的HX、HY兩種一元酸溶液,加水稀釋過程中溶液的pH隨溶液體積變化曲線如圖所示。
請回答下列問題:
(1)在圖中用曲線表示將10 mL pH=2的鹽酸加水稀釋到1000 mL的過程中溶液pH變化趨勢。
(2)物質(zhì)的量濃度均為0.1 molL-1的NaX和NaY溶液,pH較小的是________,其中水的電離程度較大的是________。
(3)常溫下,0.1 molL-1的HY溶液中加入等體積pH=1的鹽酸后,溶液的pH________(填“升高”或“降低”),HY的電離程度________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(4)H2Z是一種二元弱酸,常溫下,0.1 molL-1的H2Z溶液中加入等體積pH=13的KOH溶液后,溶液的pH<7,原因可能是_______________________________________________________。
【解析】 (1)鹽酸為強酸,加水稀釋100倍后,pH變?yōu)?。(2)由圖知酸性HY<HX,故NaX的pH小于NaY溶液;即X-的水解程度小于Y-,故NaY溶液中水的電離程度較大。(3)在HY溶液中加入鹽酸,c(H+)增大,溶液pH減小,而HY的電離受到抑制。(4)H2Z與KOH溶液反應(yīng)后生成KHZ,既能電離又能水解;而pH<7,說明HZ-電離程度大于水解程度。
【答案】 (1)
(2)NaX溶液 NaY溶液
(3)降低 減小
(4)HZ-的電離程度大于HZ-的水解程度
21.(10分)某小組同學(xué)設(shè)想用如圖裝置電解硫酸鉀溶液來制取氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鉀。
(1)X極與電源的___________________________________
(填“正”或“負”)極相連,氫氣從________(選填“A”、“B”、“C”或“D”)口導(dǎo)出。
(2)離子交換膜只允許一類離子通過,則M為________(填“陰離子”或“陽離子”,下同)交換膜,N為________交換膜。
(3)若將制得的氫氣、氧氣和氫氧化鉀溶液組合為氫氧燃料電池(石墨為電極),則電池負極的電極反應(yīng)式為____________________。
(4)若在標準狀況下,制得11.2 L氫氣,則生成硫酸的質(zhì)量是________,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為________。
【解析】 題圖中左邊加入含硫酸的水,暗示左邊制硫酸,即OH-在陽極發(fā)生氧化反應(yīng),使左邊溶液中H+增多,為了使溶液呈電中性,硫酸鉀溶液中的SO通過M交換膜向左邊遷移,即M為陰離子交換膜,由此推知X為陽極,與電源正極相連,B出口產(chǎn)生氧氣,A出口流出硫酸;同理,右側(cè)加入含KOH的水,說明右邊制備KOH溶液,H+在Y極發(fā)生還原反應(yīng),說明Y極為陰極,與電源負極相連,右邊溶液中OH-增多,硫酸鉀溶液中K+向右遷移,N為陽離子交換膜。所以,C出口產(chǎn)生氫氣,D出口流出KOH溶液。(3)若將制得的氫氣和氧氣在氫氧化鉀溶液中構(gòu)成原電池,正極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-,負極反應(yīng)式為2H2-4e-+4OH-===4H2O。(4)n(H2)=0.5 mol,2H++2e-===H2↑,得電子為1 mol,X極的反應(yīng)式為4OH--4e-===2H2O+O2↑或2H2O-4e-===4H++O2↑,根據(jù)電子守恒知,生成H+的物質(zhì)的量為1 mol,故生成0.5 mol H2SO4,m(H2SO4)=49 g。
【答案】 (1)正 C (2)陰離子 陽離子 (3)H2-2e-+2OH-===2H2O (4)49g 6.021023
22.(8分)(xx重慶高考節(jié)選)化學(xué)在環(huán)境保護中起著十分重要的作用。催化反硝化法可用于治理水中硝酸鹽的污染。
催化反硝化法中,H2能將NO還原為N2。25 ℃時,反應(yīng)進行10 min,溶液的pH由7變?yōu)?2。
①N2的結(jié)構(gòu)式為________。
②上述反應(yīng)離子方程式為_______________________________,
其平均反應(yīng)速率v(NO)為___________________molL-1min-1。
③還原過程中可生成中間產(chǎn)物NO,寫出3種促進NO水解的方法______________________________________。
【解析】 ①N2電子式為∶N??N∶,結(jié)構(gòu)式為N≡N。②反應(yīng)中堿性增強,故應(yīng)有OH-生成,根據(jù)得失電子守恒有:5H2+2NO——N2+OH-,據(jù)電荷守恒有:5H2+2NO——N2+2OH-,最后由元素守恒得5H2+2NON2+2OH-+4H2O。③水解的離子方程式為NO+H2OHNO2+OH-,據(jù)“越熱越水解、越稀越水解”,可知加熱或加水稀釋能促進水解;另外,降低生成物濃度,也可促進水解。
【答案】?、貼≡N ②2NO+5H2N2+2OH-+4H2O 0.001?、奂铀?,升高溫度,加水
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