精品解析：江苏省常州高级中学2023-2024学年高一下学期期末检测化学试题

江苏省常州高级中学 2023～2024学年第二学期期末质量检查高一年级 化学试卷 说明：1.选择题的答案请全部填涂在答卷纸上，其它题目的答案请填写在答卷纸上。 2.本卷总分100分，考试时间75分钟。 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 S-32 Fe-56 Ba-137 第Ⅰ卷 选择题(共39分) 一、单项选择题：本题包括13小题，每小题3分，共计39分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 今年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是 选项 A B C D 文物 名称 铸客大铜鼎 河姆渡出土陶灶 兽首玛瑙杯 角形玉杯 A. A B. B C. C D. D 2. 下列反应中既是氧化还原反应，能量变化情况又符合如图的是 A. 碳和水蒸气的反应 B. 氢气的燃烧反应 C. 氢氧化钠与稀盐酸的反应 D. 和的反应 3. 对于反应在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 A. B. C. D. 4. 实验室探究外界条件对反应速率影响的实验原理和装置均正确的是 甲 乙 丙 丁 A. 用装置甲探究温度对反应速率的影响 B. 用装置乙探究浓度对反应速率的影响 C. 用装置丙探究不同金属离子作催化剂对反应速率的影响 D. 用装置丁探究铁的腐蚀速率：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀 5. 一定条件下，在密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)，反应过程中HI的浓度变化如图所示。 反应达到化学平衡状态时，有关描述正确的是 A. H2、I2、HI浓度一定相等 B. 反应已停止 C. H2已反应消耗完 D. H2、I2、HI的浓度均不再变化 氨用于生产硝酸、铵盐、纯碱等，液氨可以和金属钠反应产生H2。NH3中的一个H原子被-NH2代替可形成肼(N2H4)。N2H4的燃烧热为622 kJ/mol，有强还原性，可由尿素[CO(NH2)2]、NaClO和NaOH溶液一起反应制得。完成下列小题： 6. 下列装置和原理能达到实验目的的是 A. 制取NH3 B. 测定反应热 C. 测定化学反应速 D. 该条件下铁发生了析氢腐蚀 7. 下列化学反应表示正确的是 A 金属钠和液氨反应： B. 过量氨水和SO2反应： C. 尿素、NaClO、NaOH溶液制取N2H4的离子方程式： D. 肼燃烧的热化学方程式： 8. 下列说法正确的是 A. 侯氏制碱的原理可表示为：饱和NaCl溶液 B. 氨气催化氧化制取NO属于氮的固定中的一种 C. 由尿素、NaClO和NaOH溶液制N2H4时，应将NaClO溶液滴加到尿素溶液中 D. 浓氨水与浓硫酸靠近时会有白烟生成 9. 我国科研团队研制出“TM-LiH(TM表示过渡金属)”双催化剂体系，实现了氨的低温催化合成，其原理示意如下： 下列分析不合理的是 A. 状态Ⅰ为吸附并发生解离，键发生断裂并吸收能量 B. 状态Ⅲ反应的方程式为 C. “TM-LiH”能降低合成氨反应的 D. 合成总反应的原子利用率是100% 10. 工业利用钒渣(主要成分为，杂质为)制备的工艺流程如下： 已知：“焙烧”的产物之一为，有较强的氧化性。则下列说法正确的是 A. “焙烧”时， B. 可以用盐酸代替硫酸“调pH” C. 铝元素以的形式而被除去 D. “沉钒”的离子方程式可表示为： 11. 室温下，探究溶液的性质。下列实验方案能达到探究目的的是 选项 探究目的 实验方案 A． 验证溶液中含有 向2mL溶液中滴加几滴NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，观察试纸颜色变化 B． 溶液中是否含有 向2mL溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液的颜色变化 C． 是否催化分解 向2mL5%的溶液中滴加几滴溶液，观察气泡产生情况 D． 是否具有氧化性 向2mL溶液中滴加几滴KI溶液，再滴加淀粉溶液，观察溶液颜色变化 A. A B. B C. C D. D 12. 我国科学家研发了一种室温下可充电的电池，如题图所示。放电时，与C均沉积在碳纳米管上。下列说法不正确的是 A. 放电时，转移0.2mol电子，碳纳米管电极增重10.6g B. 放电时，电池的总反应为： C. 充电时，阴极电极反应式为： D. 充电时，电源b极为正极，向钠箔电极移动 13. 双极膜电渗析法固碳技术是将捕集的CO2转化为CaCO3而矿化封存，其工作原理如图所示。双极膜中间层中的H2O解离成H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法不正确的是 A. 两个双极膜中间层中的H+均向左侧迁移 B. 若碱室中比值增大，则有利于CO2矿化封存 C. 电解一段时间后，酸室中盐酸的浓度增大 D. 该技术中电解固碳总反应的离子方程式为：2Ca2++2CO2+4H2O2CaCO3↓+2H2↑+O2↑+4H+ 第Ⅱ卷 非选择题(共61分) 14. H2、CO、CH4等都是重要的能源，也是重要的化工原料。 （1）25℃，101kPa时，8.0gCH4完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出445.1kJ热量。写出该反应的热化学反应方程式：_______。 （2）水煤气中的CO和H2在高温下反应可生成甲烷。在体积为2L的恒容密闭容器中，充入1molCO和5molH2，一定温度下发生反应：。测得CO和H2的转化率随时间变化如图所示。 ①从反应开始到6min，CO平均反应速率_________，6min时，H2的转化率为________。 ②下列叙述中能说明上述反应达到化学平衡状态的是___________。（填字母） a．容器中混合气体的密度保持不变 b．容器中混合气体的总压强保持不变 c．容器中CH4的体积分数保持不变 d．单位时间内每消耗1molCO，同时生成1molCH4 （3）甲烷燃料电池装置如图，电池总反应为。通入CH4一端电极反应方程式为：__________；通入氧气的电极为电池的_________（填“正极”或“负极”），若通入0.1molCH4充分反应，计算用此燃料电池电解饱和食盐水，理论上得到氢气的体积（标准状况下）__________。 15. 氨的制备、应用及氨氮的去除是当前研究的重要课题。 （1）工业上以氮气和氢气为原料合成氨气。已知断开1 mol H-H键，1 mol N-H键，1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则 △H=___________。 （2）电催化还原可制备NH3，NF是一种电极载体，分别以Ni2P/NF、Fe/NF、NF为阴极材料，电解含的中性溶液(电极材料与溶液不发生反应)。控制电压恒定、催化剂的面积为0.25 cm2，电解2小时后，不同电极上NH3的产率及NH3的选择性如题图所示。 已知：NH3的产率；NH3的选择性。 ①Ni2P/NF为电极电解NaNO2溶液2小时，消耗___________mol。 ②分别以Ni2P/NF、Fe/NF电极电解NaNO2溶液相同时间后，溶液中的浓度大小关系为：c()Ni2P/NF＞c()Fe/NF，其原因是___________。 （3）电催化NO合成技术，能耗低、绿色环保，是化工行业关注的热点。某科研团队设计的Zn-NO电池装置及在不同电压下NH3的单位时间产量如图所示， 已知：a．双极膜中H2O电离出的H+和OH-在电场作用下可以向两极迁移； b． ①写出正极的电极反应式___________。 ②0.7V电压下连续放电10小时，外电路通过1.8×10-4 mol e-，则法拉第效率为___________。(保留两位小数) （4）氨的应用。以NH3和CO2为原料在一定温度和压强下合成尿素的反应分两步： Ⅰ．NH3和CO2生成NH2COONH4； Ⅱ．NH2COONH4分解生成CO(NH2)2。 反应过程中能量变化如图所示。 则总反应的△H=___________kJ/mol(用图中能量数据表示)。 （5）氨氮的去除。已知，磷酸是一种弱酸，大多数磷酸盐难溶于水。现用0.01 mol/LNH4H2PO4溶液模拟氨氮废水，以镁作阳极、不锈钢作阴极进行电解，可将废水中的转化为MgNH4PO4沉淀而除去。调节溶液初始pH=7，氨氮去除率和溶液pH随时间的变化情况如图所示。电解时两极反应式分别为：Mg-2e-=Mg2+，2H2O+2e-=2OH-+H2↑。写出废水中生成MgNH4PO4沉淀的离子方程式：___________。 16. 工业及汽车尾气已成为城市空气的主要污染源，研究其反应机理对于环境治理有重要意义。 （1）硝酸厂尾气可以回收制备硝酸。已知： ① ② ___________kJ/mol。 （2）选择性催化还原(SCR)是目前应用最广泛的降低内燃机排放技术，原理如图所示： ①尿素SCR技术(路径a)。 已知：在H中发生尿素的热解与水解： 尿素受热分解：(异氰酸)； 异氰酸水解：。 在发动机低负荷或低速空载时，柴油机排气的温度只有150℃或者更低，可造成的问题是___________。 ②固态铵SCR(路径b)技术在机外加热铵盐产生氨气。在S中发生的反应为：，每生成1mol时，反应转移的电子数为___________。 ③固态铵SCR技术相对于尿素SCR技术的优点是___________。 （3）在贵金属催化剂表面进行CO还原NO也是去除氮氧化物的方法之一，反应机理如图所示。 ①生成的总反应为___________。 ②图中虚线框内CO还原NO转化为反应机理可描述为___________。 （4）含铈溶液可以处理大气中的氮氧化物，并可通过电解法再生。铈元素(Ce)常见的化合价有+3价、+4价。NO可以被含的溶液吸收，生成等物质的量的、。可采用电解法将上述吸收液中等物质的量、转化为无毒物质，其原理如图所示。阴极的电极反应式为___________。 17. 高铁酸钾()一种高效净水剂，而聚合硫酸铁是一种高效絮凝剂。 I．某实验小组制备高铁酸钾并探究其性质。 已知：高铁酸钾是紫色固体，易溶于水，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性溶液中完全、快速产生，在碱性溶液中较稳定。 （1）制备(夹持装置略) ①装置B中所用试剂为___________。 ②装置C中得到紫色固体和溶液，装置C中发生的主要反应为___________(写化学方程式)。 （2）探究的性质 ①将溶液滴入和足量的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象_________(填“能”或“否”)证明酸性条件下与氧化性的强弱关系，请说明理由：__________。 ②取装置C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有。为证明是否是氧化了而产生，某同学设计了以下方案：取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色。该方案并不完善，因为溶液变红的原因可能是___________。(用离子方程式表示) ③重新设计实验方案，证明是氧化了而产生：将装置C中混合物过滤，________。(实验中必须使用的试剂：盐酸、KOH溶液、淀粉碘化钾试纸)。 Ⅱ．聚合硫酸铁[]的组成可通过下列实验测定： ①称取一定质量的聚合硫酸铁配成100.00mL溶液A； ②准确量取20.00mL溶液A，加入盐酸酸化的溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体11.65g； ③准确量取20.00mL溶液A，加入足量铜粉，充分反应后过滤、洗涤，将滤液和洗液合并，配成250.00mL溶液B； ④准确量取25.00mL溶液B，用0.1000的酸性溶液滴定至终点，消耗溶液8.00mL。 （3）通过计算确定该聚合硫酸铁的化学式___________(写出计算过程)。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 江苏省常州高级中学 2023～2024学年第二学期期末质量检查高一年级 化学试卷 说明：1.选择题的答案请全部填涂在答卷纸上，其它题目的答案请填写在答卷纸上。 2.本卷总分100分，考试时间75分钟。 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 S-32 Fe-56 Ba-137 第Ⅰ卷 选择题(共39分) 一、单项选择题：本题包括13小题，每小题3分，共计39分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 今年五一假期，人文考古游持续成为热点。很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。下列国宝级文物主要由合金材料制成的是 选项 A B C D 文物 名称 铸客大铜鼎 河姆渡出土陶灶 兽首玛瑙杯 角形玉杯 A. A B. B C. C D. D 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A．铸客大铜鼎属于铜的合金，A符合题意； B．河姆渡出土陶灶属于陶器，主要成分为硅酸盐，不属于合金，B不符合题意； C．兽首玛瑙杯主要成分为二氧化硅，不属于合金，C不符合题意； D．角形玉杯主要成分为硅酸盐，不属于合金，D不符合题意； 故选A。 2. 下列反应中既是氧化还原反应，能量变化情况又符合如图的是 A. 碳和水蒸气的反应 B. 氢气的燃烧反应 C. 氢氧化钠与稀盐酸的反应 D. 和的反应 【答案】A 【解析】 【分析】图像显示反应物总能量低于生成物总能量，即反应属于吸热反应。 【详解】A．碳和水蒸气反应生成CO和H2，为氧化还原反应，且属于吸热反应，A正确； B．氢气的燃烧为氧化还原反应，但属于放热反应，B错误； C．氢氧化钠与稀盐酸的反应是放热反应，但不是氧化还原反应，C错误； D．NH4Cl和Ba(OH)2⋅8H2O的反应是吸热反应，但不是氧化还原反应，D错误； 答案选A。 3. 对于反应在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．； B．B为固体，不能用其浓度变化表示化学反应速率； C．； D．； 综上反应速率最快； 故选C。 4. 实验室探究外界条件对反应速率影响的实验原理和装置均正确的是 甲 乙 丙 丁 A. 用装置甲探究温度对反应速率的影响 B. 用装置乙探究浓度对反应速率的影响 C. 用装置丙探究不同金属离子作催化剂对反应速率的影响 D. 用装置丁探究铁的腐蚀速率：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀 【答案】B 【解析】 【详解】A．装置甲过氧化氢浓度不同，不能探究温度对反应速率的影响，A错误； B．装置乙催化剂相同，能探究浓度对反应速率的影响，B正确； C．装置丙阴离子种类不同，不能探究不同金属离子作催化剂对反应速率的影响，C错误； D．装置丁左池被腐蚀的是铁，右池被腐蚀的是铜，不能探究铁的腐蚀速率，D错误； 故选B。 5. 一定条件下，在密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)，反应过程中HI的浓度变化如图所示。 反应达到化学平衡状态时，有关描述正确的是 A. H2、I2、HI浓度一定相等 B. 反应已停止 C. H2已反应消耗完 D. H2、I2、HI的浓度均不再变化 【答案】D 【解析】 【详解】A．反应达平衡时，H2、I2、HI的浓度保持不变，但不一定相等，A不正确； B．反应H2(g)+I2(g)2HI(g)为可逆反应，反应不可能停止，B不正确； C．反应H2(g)+I2(g)2HI(g)为可逆反应，H2不可能反应消耗完，C不正确； D．反应达到化学平衡状态时，单位时间内反应物和生成物的变化量都为0，则H2、I2、HI的浓度均不再变化，D正确； 故选D。 氨用于生产硝酸、铵盐、纯碱等，液氨可以和金属钠反应产生H2。NH3中的一个H原子被-NH2代替可形成肼(N2H4)。N2H4的燃烧热为622 kJ/mol，有强还原性，可由尿素[CO(NH2)2]、NaClO和NaOH溶液一起反应制得。完成下列小题： 6. 下列装置和原理能达到实验目的的是 A. 制取NH3 B. 测定反应热 C. 测定化学反应速 D. 该条件下铁发生了析氢腐蚀 7. 下列化学反应的表示正确的是 A. 金属钠和液氨反应： B. 过量氨水和SO2反应： C. 尿素、NaClO、NaOH溶液制取N2H4的离子方程式： D. 肼燃烧的热化学方程式： 8. 下列说法正确的是 A. 侯氏制碱的原理可表示为：饱和NaCl溶液 B. 氨气催化氧化制取NO属于氮的固定中的一种 C. 由尿素、NaClO和NaOH溶液制N2H4时，应将NaClO溶液滴加到尿素溶液中 D. 浓氨水与浓硫酸靠近时会有白烟生成 【答案】6. B 7. B 8. C 【解析】 【6题详解】 A．在使用NH4Cl与Ca(OH)2固体混合物加热制取NH3时，为防止反应产生的水蒸气在试管口遇冷回流使试管炸裂，制取装置的试管口要略向下倾斜，A错误； B．符合实验室测定中和热的仪器使用和操作方法，B正确； C．要根据一定时间内反应产生O2的体积大小计算反应速率，为防止气体逸出，应该将长颈漏斗改为分液漏斗，C错误； D．该实验装置中含有空气，电解质溶液为中性，钢铁发生的是吸氧腐蚀，而不是发生析氢腐蚀，D错误； 故合理选项是B； 【7题详解】 A．电子不守恒，原子不守恒，反应方程式为：2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑，A错误； B．过量氨水与SO2反应产生(NH4)2SO3、H2O，方程式符合反应事实，B正确； C．在碱性溶液中CO(NH2)2反应不能产生CO2气体，应该反应产生，离子方程式应该为：CO(NH2)2+2OH-+ClO-=+N2H4+Cl-+H2O，C错误； D．N2H4燃烧热为622 kJ/mol，表示1 molN2H4完全燃烧产生N2、液态H2O时放出622 kJ的热量，其燃烧的热化学方程式为：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △H=-622 kJ/mol，D错误； 故合理选项是B； 【8题详解】 A．侯氏制碱的原理可表示为：先向饱和NaCl溶液中通入足量NH3，使溶液显碱性，然后再通入CO2气体，发生反应NaCl+H2O+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl，过滤后将所得NaHCO3固体加热发生分解反应，就制取得到纯碱Na2CO3，A错误； B．氨气催化氧化产生NO，该转化为氮元素化合物的变化，不属于氮的固定，B错误； C．将NaClO溶液滴加到尿素溶液中，可以避免当NaClO过量时氧化生成的N2H4，可以由尿素、NaClO和NaOH溶液发生氧化还原反应制取N2H4，C正确； D．浓硫酸不具有挥发性，因此浓氨水与浓硫酸靠近时不能产生白烟现象，D错误； 故合理选项是C。 9. 我国科研团队研制出“TM-LiH(TM表示过渡金属)”双催化剂体系，实现了氨的低温催化合成，其原理示意如下： 下列分析不合理的是 A. 状态Ⅰ为吸附并发生解离，键发生断裂并吸收能量 B. 状态Ⅲ反应的方程式为 C. “TM-LiH”能降低合成氨反应的 D. 合成总反应的原子利用率是100% 【答案】C 【解析】 【详解】A．由原理可知氮气与TM-LiH反应生成LiNH，LiNH与氢气反应生成氨和LiH。状态Ⅰ为吸附并发生解离的过程，键发生断裂要吸收能量，A正确； B．由原理可知，状态Ⅲ为LiNH与氢气反应生成氨和LiH的过程，方程式为：，B正确； C．催化剂可降低反应的活化能，但不能降低反应物和生成物的总能量，不能改变反应热，C错误； D．由原理可知氮气和氢气反应生成物只有氨，原子利用率为100%，D正确； 故选C。 10. 工业利用钒渣(主要成分为，杂质为)制备工艺流程如下： 已知：“焙烧”的产物之一为，有较强的氧化性。则下列说法正确的是 A. “焙烧”时， B. 可以用盐酸代替硫酸“调pH” C. 铝元素以的形式而被除去 D. “沉钒”的离子方程式可表示为： 【答案】D 【解析】 【分析】钒渣(主要成分为FeV2O4，杂质为Al2O3)，焙烧过程中FeV2O4生成对应的金属氧化物Fe2O3，Al2O3转化为NaAlO2，“焙烧”的产物之一为NaVO3，加入水浸出，Fe2O3成为滤渣；过滤后向滤液中加入硫酸，将转化为Al(OH)3，过滤后向滤液中加入(NH4)2SO4后得到NH4VO3沉淀，焙烧得到产品，据此分析。 【详解】A．“焙烧”时，FeV2O4和O2发生氧化还原反应生成Fe2O3和NaVO3，根据得失电子守恒可得关系式：4FeV2O4~5O2，O2是氧化剂，FeV2O4是还原剂，，A错误； B．的氧化性较强，能把Cl-氧化为有毒气体Cl2，不能用盐酸代替硫酸“调pH”，B错误； C．由分析可知，“调pH”的目的是将溶液中的铝元素转化为Al(OH)3而除去，C错误； D．加入硫酸铵生成，“沉钒”的离子方程式可表示为：，D正确； 故选D。 11. 室温下，探究溶液的性质。下列实验方案能达到探究目的的是 选项 探究目的 实验方案 A． 验证溶液中含有 向2mL溶液中滴加几滴NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，观察试纸颜色变化 B． 溶液中是否含有 向2mL溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察溶液的颜色变化 C． 是否催化分解 向2mL5%的溶液中滴加几滴溶液，观察气泡产生情况 D． 是否具有氧化性 向2mL溶液中滴加几滴KI溶液，再滴加淀粉溶液，观察溶液颜色变化 A. A B. B C. C D. D 【答案】D 【解析】 【详解】A．滴加几滴0.1mol.L-1NaOH溶液， 先与铁离子反应生成沉淀，由于氢氧化钠不足，还不能与铵根离子反应产生氨气，不能验证溶液中是否含有铵根，故A错误； B．滴加几滴新制氯水，可立即氧化亚铁离子，不能排除三价铁离子的干扰，应先加KSCN溶液无现象，后加氯水溶液变红，才能检验亚铁离子，故B错误；  C．若原溶液中含有亚铁离子，被氧化为Fe3+，新生成的Fe3+会催化分解双氧水，故C错误； D．三价铁离子与碘离子发生氧化还原反应生成碘， 淀粉遇碘变蓝，若溶液变蓝，可知Fe3+具有氧化性，故D正确； 答案选D。 12. 我国科学家研发了一种室温下可充电的电池，如题图所示。放电时，与C均沉积在碳纳米管上。下列说法不正确的是 A. 放电时，转移0.2mol电子，碳纳米管电极增重10.6g B. 放电时，电池的总反应为： C. 充电时，阴极电极反应式为： D. 充电时，电源b极为正极，向钠箔电极移动 【答案】A 【解析】 【分析】放电时，钠为负极，负极反应式为，碳纳米管为正极，正极反应式为；充电时，钠为阴极，阴极反应式为，碳纳米管为阳极，阳极反应式为，据此分析。 【详解】A．放电时，正极反应式为，由于碳酸钠和C均沉积在碳纳米管，当转移0.2mol电子时，沉积0.05molC和0.1mol碳酸钠，总质量为0.05×12+0.1×106=11.2g，A错误； B．放电时Na为负极，反应式为，正极吸收CO2，反应式为，则总反应方程式为，B正确； C．充电时，Na阴极，阴极反应为，C正确； D．结合分析可知，充电时右侧为阳极，则b为电源正极，Na+向钠箔电极(阴极)移动，D正确； 故选A。 13. 双极膜电渗析法固碳技术是将捕集的CO2转化为CaCO3而矿化封存，其工作原理如图所示。双极膜中间层中的H2O解离成H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法不正确的是 A. 两个双极膜中间层中的H+均向左侧迁移 B. 若碱室中比值增大，则有利于CO2的矿化封存 C. 电解一段时间后，酸室中盐酸的浓度增大 D. 该技术中电解固碳总反应的离子方程式为：2Ca2++2CO2+4H2O2CaCO3↓+2H2↑+O2↑+4H+ 【答案】B 【解析】 【分析】左侧双极膜中的H+向左移动进入左侧硝酸钠溶液中发生反应，OH-向右移动进入“碱室”与二氧化碳反应生成CO，CO通过阴离子交换膜进入CaCl2溶液生成CaCO3；CaCl2溶液中的Cl-通过阴离子交换膜进入“酸室”，右侧双极膜中的H+向左移动进入“酸室”，OH-向右移动进入进入右侧硝酸钠溶液中发生反应。 【详解】A．左侧双极膜中的H+向左移动进入左侧硝酸钠溶液中，右侧双极膜中的H+向左移动进入“酸室”，故A正确； B．若碱室中比值增大，碳酸氢根离子可能进入“酸室”，所以不利于CO2的矿化封存，故B错误； C．CaCl2溶液中的Cl-通过阴离子交换膜进入“酸室”，右侧双极膜中的H+向左移动进入“酸室”，所以电解一段时间后，酸室中盐酸的浓度增大，故C正确； D．根据以上分析，该技术中电解固碳总反应的离子方程式为：2Ca2++2CO2+4H2O2CaCO3↓+2H2↑+O2↑+4H+，故D正确； 选B。 第Ⅱ卷 非选择题(共61分) 14. H2、CO、CH4等都是重要的能源，也是重要的化工原料。 （1）25℃，101kPa时，8.0gCH4完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出445.1kJ热量。写出该反应的热化学反应方程式：_______。 （2）水煤气中的CO和H2在高温下反应可生成甲烷。在体积为2L的恒容密闭容器中，充入1molCO和5molH2，一定温度下发生反应：。测得CO和H2的转化率随时间变化如图所示。 ①从反应开始到6min，CO的平均反应速率_________，6min时，H2的转化率为________。 ②下列叙述中能说明上述反应达到化学平衡状态的是___________。（填字母） a．容器中混合气体的密度保持不变 b．容器中混合气体的总压强保持不变 c．容器中CH4的体积分数保持不变 d．单位时间内每消耗1molCO，同时生成1molCH4 （3）甲烷燃料电池装置如图，电池总反应为。通入CH4一端电极反应方程式为：__________；通入氧气的电极为电池的_________（填“正极”或“负极”），若通入0.1molCH4充分反应，计算用此燃料电池电解饱和食盐水，理论上得到氢气的体积（标准状况下）__________。 【答案】（1）CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.2kJ/mol （2） ①. 0.05mol·L-1·min-1 ②. 36% ③. bc （3） ①. CH4-8e-+10OH-=+7H2O ②. 正极 ③. 8.96L 【解析】 【小问1详解】 8gCH4物质的量为0.5mol，完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出445.1kJ的热量，则该反应的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.2kJ/mol。 【小问2详解】 ①从反应开始到6min，CO的转化率为60%，即有0.6molCO被反应掉，则v(CO)==0.05mol·L-1·min-1。6min时反应掉CO0.6mol，则反应掉H21.8mol，则H2的转化率为1.8mol÷5mol=36%。 ② a．反应在恒容密闭容器中进行，且反应物和生成物都是气体，无论是否达到平衡，混合气体的密度始终不变，a错误； b．该反应不是等体积反应，且在恒容密闭容器中进行，随着反应进行，容器内压强不断变化，容器内压强不变说明反应达到平衡，b正确； c．随着反应进行，容器内CH4的体积分数不断变化，容器内CH4的体积分数保持不变说明反应达到平衡，c正确； d．单位时间内消耗1molCO生成1molCH4，两者均表示正反应速率，无法说明反应达到平衡，d错误； 故答案选bc。 【小问3详解】 甲烷燃料电池中，通入甲烷的电极为负极，甲烷失电子结合氢氧根离子生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O。通入氧气的电极为电池的正极，通入0.1molCH4充分反应，转移0.8mol电子，电解饱和食盐水时阴极上电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，转移0.8mol电子生成0.4mol氢气，标况下体积为8.96L。 15. 氨的制备、应用及氨氮的去除是当前研究的重要课题。 （1）工业上以氮气和氢气为原料合成氨气。已知断开1 mol H-H键，1 mol N-H键，1 mol N≡N键分别需要的能量是436 kJ、391 kJ、946 kJ，则 △H=___________。 （2）电催化还原可制备NH3，NF是一种电极载体，分别以Ni2P/NF、Fe/NF、NF为阴极材料，电解含的中性溶液(电极材料与溶液不发生反应)。控制电压恒定、催化剂的面积为0.25 cm2，电解2小时后，不同电极上NH3的产率及NH3的选择性如题图所示。 已知：NH3的产率；NH3的选择性。 ①Ni2P/NF为电极电解NaNO2溶液2小时，消耗___________mol。 ②分别以Ni2P/NF、Fe/NF电极电解NaNO2溶液相同时间后，溶液中的浓度大小关系为：c()Ni2P/NF＞c()Fe/NF，其原因是___________。 （3）电催化NO合成技术，能耗低、绿色环保，是化工行业关注的热点。某科研团队设计的Zn-NO电池装置及在不同电压下NH3的单位时间产量如图所示， 已知：a．双极膜中H2O电离出的H+和OH-在电场作用下可以向两极迁移； b． ①写出正极的电极反应式___________。 ②0.7V电压下连续放电10小时，外电路通过1.8×10-4 mol e-，则法拉第效率为___________。(保留两位小数) （4）氨的应用。以NH3和CO2为原料在一定温度和压强下合成尿素的反应分两步： Ⅰ．NH3和CO2生成NH2COONH4； Ⅱ．NH2COONH4分解生成CO(NH2)2。 反应过程中能量变化如图所示。 则总反应的△H=___________kJ/mol(用图中能量数据表示)。 （5）氨氮的去除。已知，磷酸是一种弱酸，大多数磷酸盐难溶于水。现用0.01 mol/LNH4H2PO4溶液模拟氨氮废水，以镁作阳极、不锈钢作阴极进行电解，可将废水中的转化为MgNH4PO4沉淀而除去。调节溶液初始pH=7，氨氮去除率和溶液pH随时间的变化情况如图所示。电解时两极反应式分别为：Mg-2e-=Mg2+，2H2O+2e-=2OH-+H2↑。写出废水中生成MgNH4PO4沉淀的离子方程式：___________。 【答案】（1）-92 kJ/mol （2） ①. ②. 在Fe/NF电极放电过程中转化为其他含氮物质，且转化速率大 （3） ①. NO+5H++5e-=NH3+H2O ②. 63.40% （4）E3-E4+E1-E2 （5）Mg2++2OH-++=MgNH4PO4↓+2H2O 【解析】 【小问1详解】 反应热等于断裂反应物化学键吸收的总能量与形成生成物化学键释放的总能量的差。则反应的反应热△H=(946 kJ/mol+3×436 kJ/mol)-6×391 kJ/mol=-92 kJ/mol； 【小问2详解】 ①由图可知：在以Ni2P/NF为电极电解NaNO2溶液2 小时，NH3的产量是3400 mg/(h·cm2)，NH3的选择性为70%，则生成该NH3反应消耗n()的物质的量为n()消耗==0.1 mol，根据NH3的选择性是70%，可知反应消耗的总物质的量为n()总=； ②分别以Ni2P/NF、Fe/NF电极电解NaNO2溶液相同时间后，溶液中的浓度大小关系为：c()Ni2P/NF＞c()Fe/NF，原因是在Fe/NF电极放电过程中转化为其他含氮物质，且转化速率大； 【小问3详解】 ①根据图示可知：在电极Y上NO得到电子，与H+结合形成NH3、H2O，故Y电极为正极，正极的电极反应式为：NO+5H++5e-=NH3+H2O； ②由图可知：在电压为0.7V时，NH3的产量为38.8×10-6 g/h，则连续工作10 小时NH3的产量为m(NH3)= 38.8×10-6 g/h×10 h=3.88×10-4 g，由NO+5H++5e-=NH3+H2O可知：当外电路通过1.8×10-4 mol e-时理论上反应产生NH3的质量为m==6.12×10-4 g，则法拉第效率为：×100%=63.40%； 【小问4详解】 反应热等于反应物活化能与生成物活化能差。对于反应Ⅰ．是NH3和CO2生成NH2COONH4，热化学方程式为：CO2(l)+2NH3(l)=NH2COONH4(l) △H1=(E1-E2)； 对于反应Ⅱ．是NH2COONH4分解生成CO(NH2)2，热化学方程式为：NH2COONH4(l)=CO(NH2)2(l)+H2O(l) △H2=(E3-E4)。根据盖斯定律，将反应Ⅰ+反应Ⅱ，整理可得CO2(l)+2NH3(l)=CO(NH2)2(l)+H2O(l) △H=△H1+△H2=(E1-E2)+(E3-E4)= E3-E4+E1-E2； 【小问5详解】 电解时两极反应式分别为：Mg-2e-=Mg2+，2H2O+2e-=2OH-+H2↑。则废水中生成MgNH4PO4沉淀的离子方程式为Mg2++2OH-++=MgNH4PO4↓+2H2O。 16. 工业及汽车尾气已成为城市空气的主要污染源，研究其反应机理对于环境治理有重要意义。 （1）硝酸厂尾气可以回收制备硝酸。已知： ① ② ___________kJ/mol。 （2）选择性催化还原(SCR)是目前应用最广泛的降低内燃机排放技术，原理如图所示： ①尿素SCR技术(路径a)。 已知：在H中发生尿素的热解与水解： 尿素受热分解：(异氰酸)； 异氰酸水解：。 在发动机低负荷或低速空载时，柴油机排气的温度只有150℃或者更低，可造成的问题是___________。 ②固态铵SCR(路径b)技术在机外加热铵盐产生氨气。在S中发生的反应为：，每生成1mol时，反应转移的电子数为___________。 ③固态铵SCR技术相对于尿素SCR技术的优点是___________。 （3）在贵金属催化剂表面进行CO还原NO也是去除氮氧化物的方法之一，反应机理如图所示。 ①生成的总反应为___________。 ②图中虚线框内CO还原NO转化为反应机理可描述为___________。 （4）含铈溶液可以处理大气中的氮氧化物，并可通过电解法再生。铈元素(Ce)常见的化合价有+3价、+4价。NO可以被含的溶液吸收，生成等物质的量的、。可采用电解法将上述吸收液中等物质的量、转化为无毒物质，其原理如图所示。阴极的电极反应式为___________。 【答案】（1） （2） ①. 发动机低温排气时，尿素无法分解，转化效率低；同时未分解的尿素水溶液随尾气排放到大气中造成二次污染 ②. 3mol ③. 通过电加热器直接加热铵盐产生氨气，不受发动机排气温度限制 （3） ①. ②. NO被吸附在贵金属的表面，同时发生键的解离，断裂为氮原子和氧原子。被贵金属吸附过来的CO结合氧原子转化为CO2 （4）++8e-+10H+=N2↑+5H2O 【解析】 【小问1详解】 根据盖斯定律，可以得到反应：则，故答案为-389； 【小问2详解】 ①尿素200℃分别，发动机低温排气时，尿素无法分解，转化效率低；同时未分解的尿素水溶液随尾气排放到大气中造成二次污染，故答案为：发动机低温排气时，尿素无法分解，转化效率低；同时未分解的尿素水溶液随尾气排放到大气中造成二次污染； ②由反应的化合价变化可知，当生成4molN2时转移12mol电子，则每生成1mol时，反应转移的电子数为3mol，故答案为3mol； ③固态铵SCR技术相对于尿素SCR技术而言，热分解不需要受发动机温度限制，故答案为：通过电加热器直接加热铵盐产生氨气，不受发动机排气温度限制； 【小问3详解】 ①由反应原理图可以看出，NO和CO是反应物，N2和CO2是生成物，其总反应为，故答案为：； ②由反应机理示意图可以看出，图中框线内NO被吸附在贵金属表面，同时发生键的解离，断裂为氮原子和氧原子。被贵金属吸附过来的CO结合氧原子转化为CO2，故答案为：NO被吸附在贵金属的表面，同时发生键的解离，断裂为氮原子和氧原子。被贵金属吸附过来的CO结合氧原子转化为CO2； 【小问4详解】 根据图中右侧电极为阴极，阴极发生还原反应，等物质的量、得电子转化为无毒物质N2，其电极反应为++8e-+10H+=N2↑+5H2O，故答案为：++8e-+10H+=N2↑+5H2O。 17. 高铁酸钾()是一种高效净水剂，而聚合硫酸铁是一种高效絮凝剂。 I．某实验小组制备高铁酸钾并探究其性质。 已知：高铁酸钾是紫色固体，易溶于水，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性溶液中完全、快速产生，在碱性溶液中较稳定。 （1）制备(夹持装置略) ①装置B中所用试剂为___________。 ②装置C中得到紫色固体和溶液，装置C中发生的主要反应为___________(写化学方程式)。 （2）探究的性质 ①将溶液滴入和足量的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象_________(填“能”或“否”)证明酸性条件下与氧化性的强弱关系，请说明理由：__________。 ②取装置C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有。为证明是否是氧化了而产生，某同学设计了以下方案：取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色。该方案并不完善，因为溶液变红的原因可能是___________。(用离子方程式表示) ③重新设计实验方案，证明是氧化了而产生：将装置C中混合物过滤，________。(实验中必须使用的试剂：盐酸、KOH溶液、淀粉碘化钾试纸)。 Ⅱ．聚合硫酸铁[]的组成可通过下列实验测定： ①称取一定质量的聚合硫酸铁配成100.00mL溶液A； ②准确量取20.00mL溶液A，加入盐酸酸化的溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体11.65g； ③准确量取20.00mL溶液A，加入足量铜粉，充分反应后过滤、洗涤，将滤液和洗液合并，配成250.00mL溶液B； ④准确量取25.00mL溶液B，用0.1000的酸性溶液滴定至终点，消耗溶液8.00mL。 （3）通过计算确定该聚合硫酸铁的化学式___________(写出计算过程)。 【答案】（1） ①. 饱和食盐水 ②. （2） ①. 能 ②. 在过量酸的作用下会完全转化为Fe3+和氧气，反应后溶液为浅紫色说明生成了 ③. 、 ④. 将所得固体用KOH溶液充分洗涤，再用KOH溶液将少量固体溶解，得到紫色溶液，向溶液中滴加盐酸，产生黄绿色气体，使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 （3） 【解析】 【分析】制备K2FeO4，由实验装置可知，A中浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯气，B中饱和食盐水可除去挥发的HCl，C中KOH、氢氧化铁、氯气反应生成K2FeO4，D中NaOH吸收尾气。 【小问1详解】 ①B装置的目的为除去挥发的HCl，装置B中所用试剂为饱和食盐水； ②C中KOH、氢氧化铁、氯气反应生成K2FeO4，反应方程式为； 【小问2详解】 ①将K2FeO4溶液滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，由于K2FeO4在酸性溶液中不稳定，会生成氧气，说明是由于生成，溶液变成的浅紫色，说明将Mn2+氧化为，为氧化剂，为氧化产物，氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，故氧化性>； ②在酸性条件下会发生氧化还原反应，生成Fe3+和氧气，Fe3+与SCN-反应显红色，离子方程式为：、； ③证明是K2FeO4氧化了Cl−而产生Cl2，将装置C中混合物过滤，将所得固体用KOH溶液充分洗涤，再用KOH溶液将少量固体溶解，得到紫色溶液，向溶液中滴加盐酸，产生使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的黄绿色气体； 【小问3详解】 由②可知，20mL溶液A中含有硫酸根的物质的量为，由③④可知，20mL溶液A中Fe3+的物质的量为，故聚合硫酸铁中Fe3+：=4:5，则该聚合硫酸铁的化学式为Fe4(OH)2(SO4)5。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$