内容正文:
永春一中2023-2024学年上学期高二年12月考试
化学科试卷
考试时间75分钟,试卷总分100分
可能用到的相对原子质量:H-1 Li-7 C-12 N-14 O-16 Na-23 P-31 Cl-35.5 K-39 Cu-64
一、单项选择题(本题共20小题,共45分,其中1~15题每题2分,16~20题每题3分)
1. 2022年11月29日,搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心发射成功。11月30日神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站,与神舟十四号航天员乘组首次实现“太空会师”。下列叙述错误的是
A. 长征二号F运载火箭利用偏二甲肼()和四氧化二氮()反应,这是一个放热反应
B. 长征二号F运载火箭点火发射时因液态产生大量而出现红棕色烟雾
C. 载人飞船中的太阳能电池和储能电池均可将化学能转化为电能
D. 空间站利用循环水制氧气的反应是吸热反应
2. 下列物质的水溶液中,溶质仅以离子形式存在其中的是
A. B. C. D.
3. 常温下,某溶液中由水电离产生的,该溶液的溶质可能是
A. B. C. D.
4. 在一定温度下的容积不变的密闭容器中充入2molCO和6molH2,使其发生反应:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。下列能说明反应达到平衡状态的是
A. 混合气体的压强保持不变 B. 混合气体的质量保持不变
C. CH4和H2O的体积比保持不变 D. 每生成1molCH4消耗1molCO
5. 在一定温度下,当Mg(OH)2固体在水溶液中达到平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2+)不变,可采取的措施是( )
A. 加MgSO4固体 B. 加盐酸 C. 加NaOH固体 D. 加水
6. 25℃时,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A. 中性溶液中:NH、Fe3+、SO、Cl-
B. 0.1mol/L的NH4HCO3溶液中:K+、SiO、Al3+、Cl-
C. =1×10-12mol/L的溶液中:K+、NO、S2-、ClO-
D. 透明的溶液中:K+、NH、MnO、CO
7. 设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 常温下1LpH=3的FeCl3溶液中Cl—数目为3NA
B. 常温下,1L0.1mol•L-1的NH4NO3溶液中氮原子数为0.2NA
C. 0.1mol•L-1碳酸钠溶液含有的CO数目一定小于0.1NA
D. 粗铜精炼中阳极质量减小64g时,转移电子数目为2NA
8. 下列实验事实能用平衡移动原理解释的是
A. 工业上用SO2和O2制备SO3时,选择常压而不用高压
B. 使用铁触媒能加快合成氨的反应速率
C. 平衡4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g),加压气体颜色变深
D. 将氯化铝溶液低温蒸干,最终得到氢氧化铝固体
9. 反应 X(g)+Y(g) 2Z(g) △H<0,在一定条件下,反应情况如图所示.若使曲线b变为曲线a可采取的措施是
A. 加入催化剂 B. 增大压强
C. 升高温度 D. 保持容器体积不变,冲入He气
10. 科学研究人员结合实验与计算机模拟结果,研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程,前三步历程如图所示。其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用“•”标注,Ts表示过渡态。下列有关叙述不正确的是
A. •HOCO转化为•CO和•OH为放热过程
B. 形成过渡态Ts1的活化能(能垒)为1.15eV
C. 前三步总反应的△H<0,总反应的化学反应速率由第一步反应决定
D. 历程中活化能最小的反应方程式•CO+•OH+•H+3H2(g)=•CO+3H2(g)+H2O(g)
11. 有等体积、等pH的NH3·H2O、KOH和Ba(OH)2三种碱溶液,滴加等浓度的盐酸将它们恰好中和,用去酸的体积分别为V1、V2、V3,则三者的大小关系正确的是
A. V1﹥V2=V3 B. V1=V2=V3
C V1=V2<V3 D. V1<V2<V3
12. 下列用于解释事实的离子方程式书写错误的是
A. 以为沉淀剂除去溶液中的:
B. 正常人血液的pH通常保持在:
C. 纸张中的加快古书的腐烂:
D. 利用饱和溶液将转化为:
13. 高铁酸钠Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,其工作原理如图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法正确的是
A. 阳极反应式:Fe+6e-+8OH-=FeO+4H2O
B. a是阴离子交换膜
C. 甲溶液可循环利用
D. 中间隔室溶液pH增大
14. 下列装置或操作能完成对应实验且能达到实验目的的是
A. 装置甲蒸干氯化镁溶液,制无水氯化镁 B. 装置乙测“84”消毒液的pH
C. 装置丙验证AgCl和AgI的Ksp大小 D. 装置丁电镀铜
15. 已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O。某化学小组欲探究浓度、温度对该反应速率影响,进行如下实验(忽略溶液体积变化)。
编号
0.01mol·L-1酸性KMnO4溶液体积/mL
0.1mol·L-1H2C2O4溶液体积/mL
水的体积/mL
反应温度/℃
反应结束时间/min
I
2
V1
0
20
2.1
II
2
1
1
20
5.5
III
2
V2
0
50
0.5
下列说法错误的是
A. V1=2,V2=2
B. 实验I、III的目的是探究温度对化学反应速率的影响
C. 实验Ⅲ中v(KMnO4)=0.01mol·L-1·min-1
D. 其他条件不变,若改用0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液,也能达到实验目的
16. 常温下,用氨水滴定浓度均为的和的混合液,下列说法不正确的是
A. 在氨水滴定前,和的混合液中
B. 当滴入氨水时,
C. 当滴入氨水时,
D. 当溶液呈中性时,氨水滴入量大于,
17. 我国科学家研发了一种室温下可充电的电池,工作原理如图所示。放电时,与C均沉积在碳纳米管中,下列说法错误的是
A. 充电时,阴极反应为
B. 放电时,转移电子,碳纳米管电极增重
C. 充电时,电源b极为正极,向钠箔电极移动
D. 放电时,电池的总反应为
18. 恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是
编号
时间/
表面积/
0
20
40
60
80
①
a
2.40
2.00
1.60
1.20
0.80
②
a
1.20
0.80
0.40
x
③
2a
2.40
1.60
0.80
0.40
0.40
A. 实验①,,
B. 实验②,时处于平衡状态,
C. 相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
D. 相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
19. 已知298K时,Ksp(NiS)=1.0×10-21,Ksp(NiCO3)=1.0×10-7;p(Ni)=-lgc(Ni2+),p(B)=-lgc(S2-)或-lgc(CO)。在含物质的量浓度相同的Na2S和Na2CO3的混合溶液中滴加Ni(NO3)2溶液产生两种沉淀,溶液中阳离子、阴离子浓度关系如图所示。下列说法错误的是
A. 常温下NiCO3的溶解度大于NiS的溶解度
B. 向d点对应的溶液中加入对应阴离子的钠盐,d点向b点移动
C. 对于曲线Ⅰ,在b点加热,b点向c点移动
D. P为3.5且对应的阴离子是CO
20. 25℃时,用0.200mol•L-1NaOH溶液滴定10mL未知浓度的某二元弱酸H2A溶液,溶液中pH,H2A、HA-及A2-的物质的量浓度随滴加NaOH溶液体积的变化关系如图所示:下列说法错误的是
A. H2A溶液的浓度为0.200mol•L-1
B. 滴定过程中Z点时水的电离程度最大
C. 在Y点时,c(Na+)>3c(A2-)
D. 0.1mol•L-1NaHA溶液中:c(Na+)>c(HA-)>c(H2A)>c(A2-)
二、非选择题(共5题,共55分)
21. 氨水在生产中有着重要应用。现有常温下氨水,且知。按要求回答下列问题。
(1)的电离方程式为___________;常温下,氨水的___________,此时由水电离出的___________ (填“>”“<”或“=”)。
(2)常温下用硫酸中和氨水,中和后所得溶液的___________7(填“>”“<”或“=”);用离子方程式解释:___________;中和后溶液中___________;混合溶液中各种离子浓度的由大到小的顺序为___________。
22. 近年来科学家研究了一种光照充电电池(工作原理如图所示)。光照时,光催化电极产生电子和空穴驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电。
回答下列问题:
(1)电池放电时,电极b为___________极
(2)电池放电时,向___________(填“c”或“d”)极移动
(3)电池放电时,a电极的电极反应式为___________。d电极的电极反应式为___________。
(4)右侧为粗铜的精炼装置,当a电极质量减小1.4g时,d极的质量增加___________g,此时溶液的浓度___________(填“增大”“减小”或”不变)。
23. 三氯化氧磷(POCl3)是一种重要的化工原料。一研究小组在实验室模拟反应
制备POCl3并测定产品含量。相关物质的部分信息如下表:
物质
熔点/℃
沸点/℃
相对分子质量
其他
-936
76.1
137.5
遇水剧烈水解,易于O2反应
1.25
105.8
153.5
遇水剧烈水解,能溶于
-105
78.8
119
遇水剧烈水解,受热易分解
(1)实验所需的Cl2用MnO2和浓盐酸反应制得,B装置中盛装的试剂为___________。
(2)仪器D的名称是___________。
(3)A、F装置的作用除了用于气体的净化除杂外,还有___________。
(4)提纯POCl3至无含氯杂质后,通过以下方法测定产品中POCl3的含量:准确称取2.000g。样品在水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100mL溶液,取10.00mL于锥形瓶中,加入0.1500mol·L-1的AgNO3溶液20.00mL,再加少许硝基苯,用力振荡,使沉淀被有机物覆盖。加入NH4Fe(SO4)2作指示剂,用0.1000mol·L-1KSCN标准溶液滴定过量的AgNO3至终点,做平行实验,平均消耗KSCN标准溶液10.00mL。[已知:Ksp(AgCl)=3.2×10-l0;Ksp(AgSCN)=2×10-12]
①POCl3水解的离子方程式为___________。
②达到滴定终点的现象是___________。
③POCl3的质量百分含量___________(保留1位小数)。
(5)误差分析:若在实验中存在下列操作,其中会使POCl3的含量偏低的是___________。
A. 量取KSCN的滴定管水洗后未润洗
B. 锥形瓶水洗后未用待测液润洗
C. 滴定前尖嘴部分有一气泡,滴定终点时消失
D. 滴定前仰视读数,滴定后俯视读数
24. 在未来能源领域——“人造太阳”计划中,磷酸二氢钾()有重要作用,以氯磷灰石(主要成分为,还含有少量等杂质)为原料制备的一种工艺流程如图所示:
已知:①。
②与均难溶于水,能溶于水。
(1)为了提高“酸浸”效率,可采取的措施有___________。(写其中一条即可)
(2)反应II的化学方程式为___________。
(3)滤渣的成分为___________,若c(离子)时表明沉淀完全,计算完全沉淀的___________。
(4)常温下磷酸的电离平衡常数,的电离常数,若将磷酸滴入碳酸钠溶液中反应的离子方程式错误的是___________。
A. B.
C D.
(5)可通过如图所示装置电解制备:
①阴极的电极反应式为___________。
②假如通电前a、b两室溶液的质量相等,若有个通过交换膜,则两室溶液的质量差为___________g。
25. 近年来,碳中和、碳达峰成为热点。以为原料生产甲醇是一种有效利用二氧化碳的途径。
途径一:涉及的反应有
I.
II.
III.
(1)若某反应的平衡常数表达式为,根据反应I-III,请写出此反应的热化学方程式:___________。
(2)工业中,对于反应I,通常同时存在副反应IV: 。在一定条件下,在合成塔中充入一定量和。不同压强时,的平衡转化率如图a所示。当气体总压强恒定为1MPa时,平衡时各物质的物质的量分数如图b所示。
①图a中,相同温度下,压强越大,的平衡转化率越大,其原因是___________。
②由图b可知,___________0(填“>”、“<”或“=”);的物质的量分数随温度升高而增大,原因是___________。
(3)在一定条件下(温度为),往恒容密闭容器中充入和,发生反应I,初始压强为,达到平衡,压强为,则的平衡转化率为___________。
途径二:涉及的反应有
I.
II.
III.
(4)一定条件下,向体积为几恒容密闭容器中通入和发生上述反应,达到平行时,容器中为amol,CO为bmol,反应III的平衡常数为___________。(用含a、b、V的代数式表示)。
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永春一中2023-2024学年上学期高二年12月考试
化学科试卷
考试时间75分钟,试卷总分100分
可能用到的相对原子质量:H-1 Li-7 C-12 N-14 O-16 Na-23 P-31 Cl-35.5 K-39 Cu-64
一、单项选择题(本题共20小题,共45分,其中1~15题每题2分,16~20题每题3分)
1. 2022年11月29日,搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心发射成功。11月30日神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站,与神舟十四号航天员乘组首次实现“太空会师”。下列叙述错误的是
A. 长征二号F运载火箭利用偏二甲肼()和四氧化二氮()反应,这是一个放热反应
B. 长征二号F运载火箭点火发射时因液态产生大量而出现红棕色烟雾
C. 载人飞船中的太阳能电池和储能电池均可将化学能转化为电能
D. 空间站利用循环水制氧气的反应是吸热反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.长征二号F运载火箭利用偏二甲肼()和四氧化二氮()反应,这是一个放热反应,从而使火箭升空,A正确;
B.长征二号F运载火箭点火发射时因液态产生大量而出现红棕色烟雾,B正确;
C.太阳能电池是将太阳能转化为电能,储能电池是将化学能转化为电能,C错误;
D.空间站利用循环水制氧气的反应是吸热反应,D正确;
故选C。
2. 下列物质的水溶液中,溶质仅以离子形式存在其中的是
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.在溶液中碳酸根会水解生成碳酸氢根和氢氧根,碳酸氢根水解生成碳酸和氢氧根,存在碳酸分子,故A不符合题意;
B.在溶液中只以钠离子和氯离子存在,故B符合题意;
C.在溶液中有一水合氨分子,故C不符合题意;
D.在溶液中醋酸根、铵根都会水解生成醋酸分子和一水合氨分子,故D不符合题意。
综上所述,答案为B。
3. 常温下,某溶液中由水电离产生的,该溶液的溶质可能是
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】某溶液中由水电离产生的,促进水的电离,说明该溶液是要水解的盐溶液,、、都因电离出氢离子或氢氧根离子而抑制水的电离,而因碳酸氢根离子水解程度大于电离程度而促进水的电离,故C符合题意;
综上所述,答案为C。
4. 在一定温度下的容积不变的密闭容器中充入2molCO和6molH2,使其发生反应:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。下列能说明反应达到平衡状态的是
A. 混合气体的压强保持不变 B. 混合气体的质量保持不变
C. CH4和H2O的体积比保持不变 D. 每生成1molCH4消耗1molCO
【答案】A
【解析】
【详解】A.该反应是体积减小的反应,正向反应,压强不断减小,当混合气体的压强保持不变,说明达到平衡,故A符合题意;
B.该混合物都是气体,反应过程中气体质量始终不变,当混合气体的质量保持不变,不能作为判断平衡的标志,故B不符合题意;
C.CH4和H2O始终按照1:1生成,因此两者的体积比始终不变,当两者的体积比保持不变,不能作为判断平衡的标志,故C不符合题意;
D.每生成1molCH4,正向反应,消耗1molCO,正向反应,两者都是同一个方向,不能说明达到平衡,故D不符合题意。
综上所述,答案为A。
5. 在一定温度下,当Mg(OH)2固体在水溶液中达到平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),要使Mg(OH)2固体减少而c(Mg2+)不变,可采取的措施是( )
A. 加MgSO4固体 B. 加盐酸 C. 加NaOH固体 D. 加水
【答案】D
【解析】
详解】A. MgSO4易溶于水,加MgSO4会增加c(Mg2+),A错误;
B. 加HCl溶液会中和OH-平衡右移,使c(Mg2+)增大,B错误;
C. 加NaOH使c(OH-)增大平衡左移,c(Mg2+)减小,C错误;
D. 加少量水时c(Mg2+)减少,平衡右移重新达到平衡时,c(Mg2+)又与原平衡相同,D正确;
答案选D。
6. 25℃时,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A. 中性溶液中:NH、Fe3+、SO、Cl-
B. 0.1mol/L的NH4HCO3溶液中:K+、SiO、Al3+、Cl-
C. =1×10-12mol/L的溶液中:K+、NO、S2-、ClO-
D. 透明的溶液中:K+、NH、MnO、CO
【答案】D
【解析】
【详解】A.Fe3+不能在中性溶液中大量存在,A不符合题意;
B.HCO的酸性强于硅酸,会和SiO反应生成硅酸沉淀,B不符合题意;
C.=1×10-12mol/L的溶液中显酸性,NO和ClO-都可以把S2-氧化,C不符合题意;
D.四种离子相互之间不反应,可以在透明的溶液中大量存在,D符合题意;
综上所述答案为D。
7. 设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 常温下1LpH=3的FeCl3溶液中Cl—数目为3NA
B. 常温下,1L0.1mol•L-1的NH4NO3溶液中氮原子数为0.2NA
C. 0.1mol•L-1碳酸钠溶液含有的CO数目一定小于0.1NA
D. 粗铜精炼中阳极质量减小64g时,转移电子数目为2NA
【答案】B
【解析】
【详解】A.氯化铁是强酸弱碱盐,在溶液中水解使溶液呈酸性,常温下pH=3的氯化铁溶液的浓度小于1mol/L,则1LpH=3的氯化铁溶液中氯离子数目小于1mol/L×1L×NAmol—1=3NA,故A错误;
B.硝酸铵中含有2个氮原子,则由物料守恒可知,1L0.1mol/L的硝酸铵溶液中氮原子数为0.1mol/L×1L×NAmol—1=0.2NA,故B正确;
C.缺溶液的体积,无法计算0.1mol/L碳酸钠溶液中碳酸钠的物质的量,则无法确定溶液中碳酸根离子数目的大小,故C错误;
D.粗铜精炼时,阳极中锌、铁、铜均失去电子转化为金属阳离子,则无法计算阳极质量减小64g时铜放电的物质的量和反应转移电子数目,故D错误;
故选B。
8. 下列实验事实能用平衡移动原理解释的是
A. 工业上用SO2和O2制备SO3时,选择常压而不用高压
B. 使用铁触媒能加快合成氨的反应速率
C. 平衡4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g),加压气体颜色变深
D. 将氯化铝溶液低温蒸干,最终得到氢氧化铝固体
【答案】D
【解析】
【详解】A.工业上用SO2和O2制备SO3时,选择常压而不用高压是因为常压时SO2的转化率已经很高,若加压对设备要求高,增大投资和能量消耗,不能用平衡移动原理解释,A错误;
B.铁触媒为催化剂,使用铁触媒,能加快合成氨的反应速率,但不能使平衡发生移动,不能用平衡移动原理解释,B错误;
C.加压是通过减小容器体积,减小体积,二氧化氮的浓度增大,颜色会变深,不能用平衡移动原理解释,C错误;
D.氯化铝水解生成氢氧化铝和HCl,HCl易挥发,升高温度促进其挥发,水解彻底进行,生成氢氧化铝沉淀,加热至蒸干,得到氢氧化铝固体,可以用平衡移动原理解释,D正确;
故选D。
9. 反应 X(g)+Y(g) 2Z(g) △H<0,在一定条件下,反应情况如图所示.若使曲线b变为曲线a可采取的措施是
A. 加入催化剂 B. 增大压强
C. 升高温度 D. 保持容器体积不变,冲入He气
【答案】C
【解析】
【分析】由图可知,a先拐,先达到了平衡,速率快,Y的转化率小。
【详解】A. 加入催化剂,速率加快,平衡不移动,不能是曲线b变为曲线a采取的措施, A错误;
B. 该反应为反应前后气体分子数不变的反应,增大压强,速率加快,平衡不移动,不能是曲线b变为曲线a采取的措施, B错误;
C. 该反应的正反应为放热反应,升高温度,速率加快,平衡向逆方向移动,Y的转化率减小,可以是曲线b变为曲线a采取的措施,C正确;
D. 保持容器体积不变,冲入He气,总压增大,分压不变,反应速率不变,压强对该反应无影响,平衡不移动,不能是曲线b变为曲线a采取的措施,D错误。
10. 科学研究人员结合实验与计算机模拟结果,研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程,前三步历程如图所示。其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用“•”标注,Ts表示过渡态。下列有关叙述不正确的是
A. •HOCO转化为•CO和•OH为放热过程
B. 形成过渡态Ts1的活化能(能垒)为1.15eV
C. 前三步总反应的△H<0,总反应的化学反应速率由第一步反应决定
D. 历程中活化能最小的反应方程式•CO+•OH+•H+3H2(g)=•CO+3H2(g)+H2O(g)
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据图中信息•HOCO转化为•CO和•OH,反应物总能量高于生成物总能量,因此该过程为放热过程,故A正确;
B.根据Ts1生成的•HOCO,其能量为0.15eV,形成过渡态Ts1的活化能(能垒)为0.15eV−(−0.9eV)=1.05eV,故B错误;
C.根据前三步总反应分析,反应物总能量大于生成物总能量,因此总反应为放热反应即△H<0,由于第一步的活化能最大,因此总反应的化学反应速率由第一步反应决定,故C正确;
D.第三步的活化能最小即历程中活化能最小的反应方程式•CO+•OH+•H+3H2(g)=•CO+3H2(g)+H2O(g),故D正确。
综上所述,答案为B。
11. 有等体积、等pH的NH3·H2O、KOH和Ba(OH)2三种碱溶液,滴加等浓度的盐酸将它们恰好中和,用去酸的体积分别为V1、V2、V3,则三者的大小关系正确的是
A. V1﹥V2=V3 B. V1=V2=V3
C. V1=V2<V3 D. V1<V2<V3
【答案】A
【解析】
【分析】等体积、等pH的NH3·H2O、KOH和Ba(OH)2中,c(OH-)相同,结合碱的强弱分析判断。
【详解】等体积、等pH的NH3·H2O、KOH和Ba(OH)2中,c(OH-)相同,滴加等浓度的盐酸将它们恰好中和,KOH和Ba(OH)2为强碱,用去酸的体积V2= V3,但NH3•H2O为弱碱,等pH时,其浓度大于KOH,滴加等浓度的盐酸将它们恰好中和,弱碱继续电离产生氢氧根离子,则消耗酸较多,即V1>V2,所以消耗酸的体积关系为V1>V2= V3,故选A。
12. 下列用于解释事实的离子方程式书写错误的是
A. 以为沉淀剂除去溶液中的:
B. 正常人血液的pH通常保持在:
C. 纸张中的加快古书的腐烂:
D. 利用饱和溶液将转化为:
【答案】A
【解析】
【详解】A.为弱酸,在离子方程式中不能拆开,A错误;
B.正常人血液中存在H2CO3缓冲对,离子方程式为,使血液pH通常保持在,B正确;
C.在潮湿的环境中,Al3+发生水解,致使纸张呈酸性而纤维受损,加快古书的腐烂,C正确;
D.饱和溶液能将转化为,因为溶液中浓度较高的可以结合Ba2+生成沉淀,离子方程式为,D正确;
故答案为:A。
13. 高铁酸钠Na2FeO4)是一种新型绿色水处理剂。工业上可用电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,其工作原理如图所示,两端隔室中离子不能进入中间隔室。下列说法正确的是
A. 阳极反应式:Fe+6e-+8OH-=FeO+4H2O
B. a是阴离子交换膜
C. 甲溶液可循环利用
D. 中间隔室溶液pH增大
【答案】C
【解析】
【分析】根据工业上电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,故铁做阳极,电极反应为:Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O,导致阳极室阴离子所带负电荷减少,故中间隔室中的OH−移向阳极室;铜棒做阴极,水电离出的氢离子放电生成氢气和氢氧根,故电极反应为2H2O+2e−=H2↑+2OH−,导致阴极室溶液产生大量OH−,则吸引中间隔室中的Na+移向阴极室,故所得溶液甲为浓的NaOH溶液。中间隔室中的NaOH溶液浓度降低。据此分析解题。
【详解】A.根据工业上电解浓NaOH溶液制备Na2FeO4,故铁做阳极,电极反应为:Fe-6e-+8OH-=FeO+4H2O,故A错误;
B.通过离子交换膜a的是Na+,故为阳离子交换膜,故B错误;
C.甲溶液为浓的氢氧化钠溶液,故可再循环利用于该电解池,故C正确;
D.据分析可知,中间隔室中的NaOH溶液浓度降低,pH减小,故D错误;
故答案选C。
【点睛】本题考查电极反应方程式书写,离子移动的方向以及物质的回收利用等,本题难度中等,Na2FeO4的制备和用途是高考的热点,应注意把握。
14. 下列装置或操作能完成对应实验且能达到实验目的的是
A. 装置甲蒸干氯化镁溶液,制无水氯化镁 B. 装置乙测“84”消毒液的pH
C. 装置丙验证AgCl和AgI的Ksp大小 D. 装置丁电镀铜
【答案】C
【解析】
【详解】A.镁离子容易水解,直接蒸干氯化镁溶液,镁离子会水解生成氢氧化镁,分解后得到的是氧化镁,A错误;
B.“84”消毒液中的次氯酸钠会与空气中的二氧化碳反应生成次氯酸,次氯酸具有强氧化性,会将pH试纸漂白,B错误;
C.白色沉淀转化为黄色沉淀,说明氯化银转化成为碘化银,也就是碘化银更难溶,可以比较出二者的Ksp大小,C正确;
D.在铁上镀铜,铁应该做阴极,铜做阳极,D错误;
故选C
15. 已知:2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O。某化学小组欲探究浓度、温度对该反应速率的影响,进行如下实验(忽略溶液体积变化)。
编号
0.01mol·L-1酸性KMnO4溶液体积/mL
0.1mol·L-1H2C2O4溶液体积/mL
水的体积/mL
反应温度/℃
反应结束时间/min
I
2
V1
0
20
2.1
II
2
1
1
20
5.5
III
2
V2
0
50
0.5
下列说法错误的是
A. V1=2,V2=2
B. 实验I、III的目的是探究温度对化学反应速率的影响
C. 实验Ⅲ中v(KMnO4)=0.01mol·L-1·min-1
D. 其他条件不变,若改用0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液,也能达到实验目的
【答案】D
【解析】
【详解】A.探究外界条件对化学反应速率影响需控制唯一变量,三组实验中溶液体积之和不变,所以V1=2,V2=2,A正确;
B.实验Ⅰ、Ⅲ控制唯一变量是温度,实验目的是探究温度对化学反应速率的影响,B正确;
C.实验Ⅲ中用浓度变化表示的反应速率
,C正确;
D.若改用酸性溶液,高锰酸钾溶液过量,无法观察到溶液褪色,将不能达到实验目的,D错误;
故选D。
16. 常温下,用氨水滴定浓度均为的和的混合液,下列说法不正确的是
A. 在氨水滴定前,和的混合液中
B. 当滴入氨水时,
C. 当滴入氨水时,
D. 当溶液呈中性时,氨水滴入量大于,
【答案】D
【解析】
【分析】根据弱电解质的电离和盐类水解知识解答。
【详解】A.未滴定时,溶液溶质为HCl和CH3COOH,且浓度均为0.1mol/L,HCl为强电解质,完全电离,CH3COOH为弱电解质,不完全电离,故,c(Cl-)>c(CH3COO-),A正确;
B.当滴入氨水10mL时,n(NH3·H2O)=n(CH3COOH),则在同一溶液中c()+ c(NH3·H2O)=c(CH3COOH)+ c(CH3COO-),B正确;
C. 当滴入氨水20mL时,溶液溶质为NH4Cl和CH3COONH4,质子守恒为c(CH3COOH)+c(H+)= c()+c(OH-),C正确;
D.当溶液为中性时,电荷守恒为:c()+c(H+)= c(CH3COO-)+c(Cl-)+ c(OH-),因为溶液为中性,则c(H+)=c(OH-),故c()>c(Cl-),D不正确;
故选D。
17. 我国科学家研发了一种室温下可充电的电池,工作原理如图所示。放电时,与C均沉积在碳纳米管中,下列说法错误的是
A. 充电时,阴极反应为
B. 放电时,转移电子,碳纳米管电极增重
C. 充电时,电源b极为正极,向钠箔电极移动
D. 放电时,电池的总反应为
【答案】B
【解析】
【分析】根据图示可知,放电时Na被氧化,CO2被还原,所以放电时Na为负极,反应式为Na-e-=Na+,碳纳米管为正极吸收CO2,反应式为3CO2+4e-═2CO+C;充电时Na为阴极,碳纳米管为阳极释放CO2,据此分析解答。
【详解】A.放电时Na为负极,反应式为Na-e-=Na+,充电时,阴极反应为:Na++e-═Na,故A正确;
B.反应式为3CO2+4e-═2CO+C,由于碳酸钠和C均沉积在碳纳米管,当转移0.4mol电子时,沉积0.1molC和0.2mol碳酸钠,总质量为0.1×12g+0.2×106g=22.4g,故B错误;
C.结合分析可知,充电时右侧为阳极,则b为正极,Na+向钠箔电极(阴极)移动,故C正确;
D.放电时Na为负极,反应式为Na-e-=Na+,正极吸收CO2,反应式为3CO2+4e-═2CO+C,则总反应方程式为3CO2+4Na═2Na2CO3+C,故D正确;
答案选B。
18. 恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是
编号
时间/
表面积/
0
20
40
60
80
①
a
2.40
2.00
1.60
1.20
0.80
②
a
1.20
0.80
0.40
x
③
2a
2.40
1.60
0.80
0.40
0.40
A. 实验①,,
B. 实验②,时处于平衡状态,
C. 相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
D. 相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.实验①中,,v(NH3)=mol-1•L-1•min-1=2.00×10-5mol-1•L-1•min-1,则v(N2)=v(NH3)=1.00×10-5mol-1•L-1•min-1,故A正确;
B.催化剂表面积大小只影响反应速率,不影响平衡,实验③中氨气初始浓度与实验①中一样,实验③达到平衡时氨气气浓度为4.00×10-4mol/L,则实验①达平衡时氨气浓度也为4.00×10-4mol/L,而恒温恒容条件下,实验②相对于实验①为减小压强,平衡正向移动,因此实验②60min时处于平衡状态,x<0.4,故B正确;
C.结合①②③的数据,催化剂表面积越大,反应速率越快,则相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大,故C正确;
D.实验①、实验②中0~20min、20min~40min 氨气浓度变化量都是4.00×10-4mol/L,实验②中60min时反应达到平衡状态,实验①和实验②催化剂表面积相同,实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍,实验①60min时反应未达到平衡状态,相同条件下,增加氨气浓度,反应速率并没有增大,故D错误;
答案选D。
19. 已知298K时,Ksp(NiS)=1.0×10-21,Ksp(NiCO3)=1.0×10-7;p(Ni)=-lgc(Ni2+),p(B)=-lgc(S2-)或-lgc(CO)。在含物质的量浓度相同的Na2S和Na2CO3的混合溶液中滴加Ni(NO3)2溶液产生两种沉淀,溶液中阳离子、阴离子浓度关系如图所示。下列说法错误的是
A. 常温下NiCO3的溶解度大于NiS的溶解度
B. 向d点对应的溶液中加入对应阴离子的钠盐,d点向b点移动
C. 对于曲线Ⅰ,b点加热,b点向c点移动
D. P为3.5且对应的阴离子是CO
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.常温下Ksp(NiS)=1.0×10-21,Ksp(NiCO3)=1.0×10-7,Ksp(NiS)<Ksp(NiCO3),NiS和NiCO3属于同种类型,则常温下NiCO3的溶解度大于NiS的溶解度,A项正确;
B.Ksp(NiS)<Ksp(NiCO3),则曲线Ⅰ代表NiS,曲线Ⅱ代表NiCO3,在d点溶液中存在溶解平衡NiS(s)Ni2+(aq)+S2-(aq),加入Na2S,S2-(aq)浓度增大,平衡逆向移动,Ni2+(aq)浓度减小,d点向b点移动,B项正确;
C.对曲线Ⅰ在b点加热,NiS的溶解度增大,S2-(aq)和Ni2+(aq)浓度浓度增大,b点向a点方向移动,C项错误;
D.曲线Ⅱ代表NiCO3,a点c(Ni2+)=c(CO),Ksp(NiCO3)=c(Ni2+)×c(CO)=1.0×10-7,c(Ni2+)=c(CO)=10-3.5,p(Ni)=p(B)=3.5,且对应的阴离子为CO,D项正确。
故选C。
20. 25℃时,用0.200mol•L-1NaOH溶液滴定10mL未知浓度的某二元弱酸H2A溶液,溶液中pH,H2A、HA-及A2-的物质的量浓度随滴加NaOH溶液体积的变化关系如图所示:下列说法错误的是
A. H2A溶液的浓度为0.200mol•L-1
B. 滴定过程中Z点时水的电离程度最大
C. 在Y点时,c(Na+)>3c(A2-)
D. 0.1mol•L-1NaHA溶液中:c(Na+)>c(HA-)>c(H2A)>c(A2-)
【答案】D
【解析】
【分析】图中虚线表示溶液的pH,根据酸碱中和反应可得,随着加入NaOH溶液的体积增大,溶液中c()越大,c(H2A)越小,则可判断出图像中带△的线表示H2A的浓度变化,带□的线表示的浓度变化,带☆的线表示A2-的浓度变化;
【详解】A.加入NaOH溶液的体积为0.01L时,酸碱恰好完全反应生成NaHA,根据化学方程式:可得关系式c(H2A)V(H2A)= c(NaOH)V(NaOH),代入数据解得c(H2A)= 0.200mol•L-1,故A正确;
B.在Z点时H2A恰好反应完全,溶液中电解质为Na2A,对水的电离起促进作用,则水的电离程度最大,故B正确;
C.Y点时,c()=c(),根据电荷守恒有:c(H+)+c(Na+)=c()+2c()+c(),该点溶液呈碱性,则c(OH-)> c(H+),所以存在c(Na+)>c()+2c(),由于c()=c(),所以c(Na+)>3c(A2-),故C正确;
D.NaHA完全电离成Na+和,加入NaOH溶液的体积为0.01L时,酸碱恰好完全反应生成NaHA,此时pH<7,溶液呈酸性,说明电离程度大于其水解程度,则有,但其电离和水解程度都比较小,主要以形式存在, 则该NaHA溶液中微粒浓度关系为:c(Na+)>c(HA-)>c(A2-)>c(H2A),故D错误;
故答案选D。
二、非选择题(共5题,共55分)
21. 氨水在生产中有着重要应用。现有常温下氨水,且知。按要求回答下列问题。
(1)的电离方程式为___________;常温下,氨水的___________,此时由水电离出的___________ (填“>”“<”或“=”)。
(2)常温下用硫酸中和氨水,中和后所得溶液的___________7(填“>”“<”或“=”);用离子方程式解释:___________;中和后溶液中___________;混合溶液中各种离子浓度的由大到小的顺序为___________。
【答案】(1) ①. ②. 11 ③. >
(2) ①. < ②. ③. 0.001 ④.
【解析】
【小问1详解】
NH3•H2O是弱碱,电离生成NH和OH-,电离方程式为;0.1mol•L-1氨水中c(OH-)===1.0×10-3mol/L,c(H+)=1.0×10-11mol/L,pH=11,氨水中H+来自水的电离,即0.1mol•L-1氨水中由水电离出的c(OH-)=c(H+)=1.0×10-11mol/L>1.0×10-13mol/L;
【小问2详解】
5mL0.1mol•L-1硫酸和10mL0.1mol•L-1氨水中n(H2SO4):n(NH3•H2O)=1:2,即二者恰好反应生成(NH4)2SO4,(NH4)2SO4为强酸弱碱盐,NH水解使溶液呈酸性,离子方程式为,c(H+)>c(OH-),pH<7,物料守恒关系为n(NH3•H2O)+n(NH)=2n()=2×0.005L×0.1mol/L=0.001mol,混合溶液中各种离子浓度的由大到小的顺序为。
22. 近年来科学家研究了一种光照充电电池(工作原理如图所示)。光照时,光催化电极产生电子和空穴驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电。
回答下列问题:
(1)电池放电时,电极b为___________极
(2)电池放电时,向___________(填“c”或“d”)极移动
(3)电池放电时,a电极的电极反应式为___________。d电极的电极反应式为___________。
(4)右侧为粗铜的精炼装置,当a电极质量减小1.4g时,d极的质量增加___________g,此时溶液的浓度___________(填“增大”“减小”或”不变)。
【答案】(1)正 (2)c
(3) ①. ②.
(4) ①. 6.4g ②. 减小
【解析】
【分析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴,驱动阴极反应(Li++e-=Li+)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2),则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2,结合图示,充电时金属Li电极为阴极,光催化电极为阳极;则放电时金属Li电极为负极,光催化电极为正极;据此作答。
【小问1详解】
由分析可知,电池放电时,电极b为正极;
【小问2详解】
右侧装置为电解硫酸铜溶液的装置,c为阳极,d为阴极,电解时阴离子向阳极移动,故向c极移动;
【小问3详解】
由分析可知,a电极为负极,电极反应为:,d电极为阴极,铜离子得到电子,电极反应为:;
【小问4详解】
a电极反应为:,则当a电极质量减小1.4g时,转移0.2mol电子,d电极反应为:,此时产生铜0.1mol,故其质量增加,0.1mol×64g/mol=6.4g;此装置为铜的精炼装置,在阴极析出铜的时候,阳极产生的可能是铁离子,铜离子,锌离子,故此时溶液的浓度减小。
23. 三氯化氧磷(POCl3)是一种重要的化工原料。一研究小组在实验室模拟反应
制备POCl3并测定产品含量。相关物质的部分信息如下表:
物质
熔点/℃
沸点/℃
相对分子质量
其他
-93.6
76.1
137.5
遇水剧烈水解,易于O2反应
1.25
105.8
153.5
遇水剧烈水解,能溶于
-105
78.8
119
遇水剧烈水解,受热易分解
(1)实验所需的Cl2用MnO2和浓盐酸反应制得,B装置中盛装的试剂为___________。
(2)仪器D的名称是___________。
(3)A、F装置的作用除了用于气体的净化除杂外,还有___________。
(4)提纯POCl3至无含氯杂质后,通过以下方法测定产品中POCl3的含量:准确称取2.000g。样品在水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100mL溶液,取10.00mL于锥形瓶中,加入0.1500mol·L-1的AgNO3溶液20.00mL,再加少许硝基苯,用力振荡,使沉淀被有机物覆盖。加入NH4Fe(SO4)2作指示剂,用0.1000mol·L-1KSCN标准溶液滴定过量的AgNO3至终点,做平行实验,平均消耗KSCN标准溶液10.00mL。[已知:Ksp(AgCl)=3.2×10-l0;Ksp(AgSCN)=2×10-12]
①POCl3水解的离子方程式为___________。
②达到滴定终点的现象是___________。
③POCl3的质量百分含量___________(保留1位小数)。
(5)误差分析:若在实验中存在下列操作,其中会使POCl3的含量偏低的是___________。
A. 量取KSCN的滴定管水洗后未润洗
B. 锥形瓶水洗后未用待测液润洗
C. 滴定前尖嘴部分有一气泡,滴定终点时消失
D. 滴定前仰视读数,滴定后俯视读数
【答案】(1)CaCl2或P2O5
(2)球形冷凝管 (3)观察气体的流速
(4) ①. POCl3+3H2O=H3PO4+3H++3Cl- ②. 溶液恰好变为红色,且半分钟内不褪色 ③. 51.1% (5)AC
【解析】
【分析】A中盛放饱和食盐水除氯化氢,B装置中盛装P2O5或CaCl2干燥氯气;F中盛有浓硫酸干燥二氧化硫,把干燥的氯气和二氧化硫通入中,反应生成POCl3,E中盛有碱石灰吸收尾气防止污染,并分子空气中的水蒸气进入C发生反应。
【小问1详解】
实验所需的Cl2用MnO2和浓盐酸反应制得,氯气中含有氯化氢、水蒸气,A中盛放饱和食盐水除氯化氢,B装置中盛装P2O5或CaCl2干燥氯气。
【小问2详解】
根据装置图,仪器D的名称是球形冷凝管;
【小问3详解】
为使二氧化硫、氯气在C中发生反应,A、F装置的作用除了用于气体的净化除杂外,还有观察气体的流速;
【小问4详解】
①POCl3水解生成磷酸和盐酸,反应的离子方程式为POCl3+3H2O=H3PO4+3H++3Cl-。
②达到滴定终点时,KSCN有剩余,Fe3+遇SCN-生成Fe(SCN)3,溶液变为红色,现象是滴入最后一滴KSCN溶液,溶液恰好变为红色,且半分钟内不褪色。
③KSCN消耗AgNO3的物质的量为0.1000mol·L-1×0.01L=0.001mol,POCl3水解出的氯离子、KSCN共消耗0.1500mol·L-1的AgNO3溶液20.00mL,则POCl3水解出的氯离子的物质的量为0.1500mol·L-1×0.02L-0.001mol=0.002mol,POCl3的物质的量为 ,POCl3的质量百分含量。
【小问5详解】
A.量取KSCN的滴定管水洗后未润洗,KSCN的浓度偏低,消耗KSCN的体积偏大,则POCl3的含量偏低,故选A;
B.锥形瓶水洗后不能用待测液润洗,对POCl3的含量无影响,故不选B;
C.滴定前尖嘴部分有一气泡,滴定终点时消失,消耗KSCN的体积偏大,则POCl3的含量偏低,故选C;
D.滴定前仰视读数,滴定后俯视读数,消耗KSCN的体积偏小,则POCl3的含量偏大,故不选D;
选AC。
24. 在未来能源领域——“人造太阳”计划中,磷酸二氢钾()有重要作用,以氯磷灰石(主要成分为,还含有少量等杂质)为原料制备的一种工艺流程如图所示:
已知:①。
②与均难溶于水,能溶于水。
(1)为了提高“酸浸”效率,可采取的措施有___________。(写其中一条即可)
(2)反应II的化学方程式为___________。
(3)滤渣成分为___________,若c(离子)时表明沉淀完全,计算完全沉淀的___________。
(4)常温下磷酸的电离平衡常数,的电离常数,若将磷酸滴入碳酸钠溶液中反应的离子方程式错误的是___________。
A. B.
C. D.
(5)可通过如图所示装置电解制备:
①阴极的电极反应式为___________。
②假如通电前a、b两室溶液的质量相等,若有个通过交换膜,则两室溶液的质量差为___________g。
【答案】(1)粉碎、搅拌或适当升高温度(写其中一条即可)
(2)Ca(H2PO4)2+K2SO4=CaSO4↓+2KH2PO4
(3) ①. Fe(OH)3、Al(OH)3、CaSO4 ②. 3 (4)D
(5) ①. 2H++2e-=H2↑ ②. 225
【解析】
【分析】分析流程可知,氯磷灰石[主要成分为Ca5(PO4)3Cl,还含有少量Al2O3、Fe2O3等杂质]粉碎,加入浓硫酸酸浸,并加热,生成HCl气体,过滤得到微溶物硫酸钙,滤液含有磷酸、硫酸铁、硫酸铝等,加入碳酸钙调节pH,生成氢氧化铝、氢氧化铁沉淀,过滤,在得到的滤液中加入硫酸钾,生成硫酸钙,同时生成KH2PO4,经系列操作得到KH2PO4晶体,以此解答该题。
【小问1详解】
为了提高“酸浸”效率,可采取的措施有粉碎、搅拌或适当升高温度;
【小问2详解】
分析流程可知,反应II发生复分解反应,对应方程式为Ca(H2PO4)2+K2SO4=CaSO4↓+2KH2PO4;
【小问3详解】
结合分析可知滤渣为Fe(OH)3、Al(OH)3、CaSO4,若c(离子)≤1.0×10-5mol•L-1时表明沉淀完全,Fe3+完全沉淀时,c(OH-)====1×10-11mol/L,pOH=11,pH=3;
【小问4详解】
根据题意可知酸性:H3PO4>H2CO3>H2PO>HCO>HPO,按照强酸制弱酸的原理,所以可以发生反应ABC,不能发生D;
【小问5详解】
该装置需要制备KH2PO4,所以电解过程中钾离子要向左侧移动,则左侧为阴极,右侧为阳极,阳极的电解质溶液为KCl溶液,所以氯离子在阳极放电生成氯气,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑;左侧为阴极,氢离子放电生成氢气,电极反应式为2H++2e-=H2↑,通电前两室质量相等,若有2NA个K+通过交换膜,即右室有2mol K+进入左室,根据电极反应式可知同时右室生成1mol氯气,左室生成1mol氢气,则两室溶液的质量差为39g/mol×4mol+71g/mol×2mol-2g/mol×2mol=225g。
25. 近年来,碳中和、碳达峰成为热点。以为原料生产甲醇是一种有效利用二氧化碳的途径。
途径一:涉及的反应有
I.
II.
III.
(1)若某反应的平衡常数表达式为,根据反应I-III,请写出此反应的热化学方程式:___________。
(2)工业中,对于反应I,通常同时存在副反应IV: 。在一定条件下,在合成塔中充入一定量和。不同压强时,的平衡转化率如图a所示。当气体总压强恒定为1MPa时,平衡时各物质的物质的量分数如图b所示。
①图a中,相同温度下,压强越大,的平衡转化率越大,其原因是___________。
②由图b可知,___________0(填“>”、“<”或“=”);的物质的量分数随温度升高而增大,原因是___________。
(3)在一定条件下(温度为),往恒容密闭容器中充入和,发生反应I,初始压强为,达到平衡,压强为,则的平衡转化率为___________。
途径二:涉及的反应有
I.
II.
III.
(4)一定条件下,向体积为几的恒容密闭容器中通入和发生上述反应,达到平行时,容器中为amol,CO为bmol,反应III的平衡常数为___________。(用含a、b、V的代数式表示)。
【答案】(1)
(2) ①. 增大压强,反应IV不移动,反应I向正反应方向移动 ②. > ③. 反应I放热,反应IV吸热,温度升高时,反应I向左移动增加的H2的量大于反应IV向右移动减少的H2的量
(3)50% (4)
【解析】
【小问1详解】
已知平衡常数表达式为,则对应的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),其对应的反应热为ΔH;根据盖斯定律可知,目标反应=×反应Ⅰ+反应Ⅱ+×反应Ⅲ,则ΔH=×ΔH1+ΔH2+×ΔH3=×(ΔH1+2ΔH2+ΔH3),因此该反应的热化学方程式为 ;
【小问2详解】
①根据题目已知信息,反应Ⅰ是一个气体分子数减小的反应,反应Ⅳ是一个气体分子数不变的反应,因此,相同温度下,压强越大,CO2的平衡转化率越大的原因是增大压强,反应Ⅳ不移动,而反应Ⅰ向正反应方向移动;
②根据图示可知,随着反应温度的不断升高,平衡时CO的物质的量分数增大,升高温度,平衡向着吸热的方向移动,因此反应Ⅳ是一个吸热反应,即ΔH>0;反应Ⅰ是一个放热反应,反应Ⅳ是一个吸热反应,升高温度,反应Ⅰ向逆反应方向移动,反应Ⅳ向正反应方向移动,且逆向进行氢气增加的量大于正向进行消耗的氢气的量,因此H2的物质的量分数随温度升高而增大;
【小问3详解】
在一定条件下(温度为T1℃),往恒容密闭容器中充入1.0mol CO2和4.0mol H2,发生反应Ⅰ,初始压强为p0,5min达到平衡,压强为0.8p0,假设CO2的转化量为xmol,利用“三段式”进行计算,
根据恒温恒容条件下,压强之比等于物质的量之比有,解得x=0.5,α(CO2)=;
【小问4详解】
一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入1mol CO2和3mol H2发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol,假设反应达到平衡时,n(CO2)=xmol,n(H2)=ymol,n(H2O)=zmol,根据碳元素守恒有x+a+b=1,根据氧元素守恒有2x+a+z+b=2,根据氢元素守恒有2y+4a+2z=6,解得x=1-a-b,y=3-3a-b,z=a+b,因此平衡时n(CO2)=(1-a-b)mol,n(H2)=(3-3a-b)mol,n(H2O)=(a+b)mol,反应Ⅲ的平衡常数K===。
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