内容正文:
高一化学
(总分100分 考试时间75分钟)
注意事项:
1.本试卷中所有试题必须作答在答题纸上规定的位置,否则不给分。
2.答题前,务必将自己的姓名、准考证号用 0.5毫米黑色墨水签字笔填写在试卷及答题纸上。
3.作答非选择题时必须用黑色字迹 0.5毫米签字笔书写在答题纸的指定位置上,作答选择题必须用2B铅笔在答题纸上将对应题目的选项涂黑。如需改动,请用橡皮擦干净后,再选涂其它答案,请保持答题纸清洁,不折叠、不破损。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Cl-35.5 Fe-56
第Ⅰ卷 选择题
单项选择题:共13题,每题3分,共39分。每题只有一个选项符合题意。
1. 下列有关石油加工的叙述中,正确的是
A. 石油属于可再生矿物能源
B. 石油裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量和质量
C. 石油分馏所得的馏分是一种具有固定熔、沸点的纯净物
D. 石油的分馏、裂化和裂解都是化学变化
2. 有关化学用语正确的是
A. 甲烷的空间填充模型: B. 乙醇的结构式:
C. 中子数为8的氧原子: D. 氯原子的结构示意图:
3. 石墨烯是仅由一层碳原子构成的二维晶体,可从石墨中剥离制得。石墨烯和石墨的关系是
A. 互为同素异形体 B. 互为同系物 C. 互为同分异构体 D. 互为同位素
4. 下列物质或试剂不能与烯烃发生加成反应的是
A. B. C. D. 酸性高锰酸钾
5. 反应A+B→C(正反应为放热反应)分两步进行①A+B→X(正反应为吸热反应)②X→C(正反应为放热反应)下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是
A. B.
C. D.
阅读下列材料,完成下面小题:
氨用于生产硝酸、铵盐、纯碱、配合物等,液氨可与金属钠反应产生,中的一个原子被取代可形成羟胺,被取代可形成肼,具有强还原性,可由尿素、和溶液一起反应制得。
6. 下列说法正确的是
A. 侯氏制碱法的原理可表示为饱和溶液
B. 氨气催化氧化制取属于氮的固定中的一种
C. 由尿素、和溶液制时,应将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
7. 实验室利用下列装置进行氨气或氨水的有关实验,能够达到实验目的的是
A.制取
B.干燥
C.收集
D.制沉淀
A. A B. B C. C D. D
8. 下列物质性质与用途不具有对应关系的是
A. 具有氧化性,可用作燃料
B. 易溶于水,可以用来演示喷泉实验
C. 性质稳定,可用作瓜果保护气
D. 具有酸性,可用于制备硝酸铵
9. 一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
下列描述正确的是
A. 反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为0.158 mol·L-1·s-1
B. 反应开始到10 s,X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L-1
C. 反应开始到10 s时,Y的转化率为79%
D. 反应的化学方程式为X(g)+Y(g)⇌Z(g)
10. 下列关于四个常用电化学装置的叙述错误的是
A. 图I所示水果电池中,电子从锌片流出
B. 图II所示干电池中,石墨作正极
C. 图III的铅酸蓄电池为二次电池
D. 图IV中氢氧燃料电池的负极反应式为O2+4H++4e-=2H2O
11. 下列操作、现象和结论均正确且有关联性的是
选项
操作及现象
结论
A
将红热的木炭投入浓硝酸中,产生红棕色气体
炭与浓硝酸在加热条件下反应生成
B
向溴水中加入等体积的苯,振荡后静置,溴水层褪色
溴在苯中的溶解度大于在水中的溶解度
C
浓硫酸滴到胆矾晶体上,固体变白
浓硫酸具有强氧化性
D
向溶液中加入过量氨水,产生白色沉淀
不能与碱反应
A. A B. B C. C D. D
12. 用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含、)可获得,其部分工艺流程如下:
下列说法不正确的是
A. 吸收时主要反应的化学方程式为:
B. 采用气液逆流接触有利于尾气中、的充分吸收
C. 将石灰乳改为澄清石灰水吸收效率将会增大
D. 若尾气中,吸收后排放的气体中含量升高
13. 我国科学家在研究“催化还原地下水硝酸盐污染”时,将甲酸(HCOOH)在纳米级磁性(钯)表面分解为活性氢气和二氧化碳后,再经a、b两个反应过程实现了的催化还原(如图)。下列说法错误的是
A. a过程中得到失去的电子后转变为,又将得到的电子转移给
B. b过程反应的离子方程式为
C. HCOOH分解产生活性氢气和二氧化碳,可调节反应体系pH,保证催化还原的效果
D. 过程a、b中完全还原消耗
第Ⅱ卷 非选择题(共61分)
14. 某烃A是有机化学工业的基本原料,其产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平,A还是一种植物生长调节剂,A可发生如图所示的一系列化学反应,其中①②③属于同种反应类型。回答下列问题:
(1)A的结构式为_______;D的分子式为_______。
(2)写出反应类型:③_______;⑤_______。
(3)高分子化合物E的结构简式为_______。
(4)写出反应②的化学方程式:_______。
(5)若G是相对分子质量为86的烷烃,则G的分子式是_______,相同质量的甲烷和G充分燃烧,消耗氧气最多的_______(填“前者”或者“后者”)。
15. 从“铁器时代”开始,铁的单质及其化合物一直备受青睐。某化学实验小组围绕“铁及其化合物”进行了系列探究活动。
Ⅰ.铁粉与水蒸气的反应(实验装置如图)
(1)实验开始时,应先点燃______(填“A”或“B”)处的酒精灯。
(2)小组同学对反应后黑色固体的成分展开了探究:将黑色固体用足量的FeCl3溶液浸泡,除去未反应的铁,有关反应的离子方程式为______。然后过滤,将滤渣洗涤、干燥后,用磁铁吸引,观察到黑色固体被磁铁吸引,说明黑色固体中含有______(填化学式)。
(3)写出铁粉与水蒸气反应的化学方程式:______。
Ⅱ.制取Fe(OH)2,并观察其在空气中被氧化的颜色变化(实验装置如图)
(4)打开活塞a,向烧瓶中滴加稀硫酸,发生反应的离子方程式为______。
(5)一段时间后,关闭活塞a,可观察到的实验现象是______。
(6)实验结束后,打开活塞b,可观察到装置B中的现象是______,发生反应的化学方程式为______。
16. 氨气被广泛用于化工、轻工、化肥、合成纤维、制药等领域,已知工业合成氨的反应为。
(1)气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量称为键能(kJ·mol-1),一些共价键的键能如下表所示。
共价键
H—H
N ≡ N
N—H
键能/(kJ·mol-1)
436
946
391
请根据上表数据计算,一定条件下氮气与氢气生成2mol NH3时放出的热量为_______kJ。
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应。在容积固定为2L的密闭容器内充入1mol N2和3mol H2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在一定温度下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下表:
反应时间/min
0
5
10
15
20
25
30
压强/MPa
24.80
24.06
23.38
22.70
22.13
21.70
21.70
关于上述模拟过程,下列叙述正确的是_______(填标号)。
A.该条件下,15min时的逆反应速率小于30min时的正反应速率
B.保持不变,可判断该反应达到平衡状态
C.当2ν正(NH3)=3ν逆(H2)时说明该反应已达到平衡状态
D.升高温度N2消耗速率增大,NH3消耗速率减小
E.平衡后混合气体的平均摩尔质量比开始时的平均摩尔质量大
(3)从反应开始到25min时,以H2表示的平均反应速率=_______。在该温度下达到平衡时NH3的体积分数为_______(结果保留三位有效数字)。
(4)其他条件不变,下列措施能加快生成NH3速率的是_______(填标号)。
a.增大容器的体积 b.充入N2气体
c.恒温恒容充入He d.将容器改为绝热容器
(5)可将二甲醚(CH3OCH3)设计成燃料电池。如图为某二甲醚燃料电池的工作原理示意图。a、b均为多孔性Pt电极。请填空:
①a电极反应为_______。
②若该电池的能量转化率为80%,当参与反应的二甲醚为6.9g时,电路中通过的电子数目为_______。(能量转化率= ×100%)
17. 环境保护是化学的重要任务,氮氧化物和硫氧化物是造成大气污染的主要原因之一,请完成下列问题。
(1)采用“联合脱硫脱氮技术”处理烟气(含、、NO)可获得含、、的副产品,工业流程如图所示。
①反应釜Ⅰ采用“气-液逆流”接触吸收法(如图2),其优点是___________。
②反应釜Ⅱ中转化为反应的化学方程式为___________。
(2)烟气中的NO可在催化剂作用下用还原。
①已知7mol氨气恰好能将含NO和共6mol的混合气体完全转化为,则混合气体中NO和的物质的量之比___________。
②其它条件相同,以一定流速分别向含催化剂A和B的反应管中通入一定比例、、NO和的模拟烟气,测得NO的去除率与温度的关系如图3所示。使用催化剂B,当温度高于360℃,NO的去除率下降的原因是___________。
(3)尿素溶液可吸收含、NO烟气中的,其反应为。(溶液的酸碱性会影响吸收,酸性越强的溶解度越小)
若吸收烟气时同时通入少量,可同时实现脱硝、脱硫。
①脱硝的反应分为两步。第一步:。
第二步:和反应生成和。
第二步的化学反应方程式为___________。
②将含、NO烟气以一定的流速通过10%的溶液,其他条件相同,不通和通少量时的去除率如图4所示。通少量时的去除率较低的原因是___________。
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高一化学
(总分100分 考试时间75分钟)
注意事项:
1.本试卷中所有试题必须作答在答题纸上规定的位置,否则不给分。
2.答题前,务必将自己的姓名、准考证号用 0.5毫米黑色墨水签字笔填写在试卷及答题纸上。
3.作答非选择题时必须用黑色字迹 0.5毫米签字笔书写在答题纸的指定位置上,作答选择题必须用2B铅笔在答题纸上将对应题目的选项涂黑。如需改动,请用橡皮擦干净后,再选涂其它答案,请保持答题纸清洁,不折叠、不破损。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Cl-35.5 Fe-56
第Ⅰ卷 选择题
单项选择题:共13题,每题3分,共39分。每题只有一个选项符合题意。
1. 下列有关石油加工的叙述中,正确的是
A. 石油属于可再生矿物能源
B. 石油裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量和质量
C. 石油分馏所得的馏分是一种具有固定熔、沸点的纯净物
D. 石油的分馏、裂化和裂解都是化学变化
【答案】B
【解析】
【详解】A.石油属于不可再生矿物能源,故A错误;
B.石油裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量和质量,故B正确;
C.石油分馏所得的馏分仍是多种烷烃和环烷烃的混合物,没有固定熔沸点,故C错误;
D.石油的分馏是物理变化,裂化和裂解都是化学变化,故D错误;
故选B。
2. 有关化学用语正确的是
A. 甲烷的空间填充模型: B. 乙醇的结构式:
C. 中子数为8的氧原子: D. 氯原子的结构示意图:
【答案】A
【解析】
【详解】A.甲烷的空间构型为正四面体,碳原子半径大于氢原子半径,空间填充模型:,A正确;
B.乙醇的结构简式为CH3CH2OH,结构式为:,B错误;
C.中子数为8的氧原子:,C错误;
D.氯原子的结构示意图:,D错误;
故选A。
3. 石墨烯是仅由一层碳原子构成的二维晶体,可从石墨中剥离制得。石墨烯和石墨的关系是
A. 互为同素异形体 B. 互为同系物 C. 互为同分异构体 D. 互为同位素
【答案】A
【解析】
【详解】A.同素异形体是同种元素形成的不同单质,石墨烯和石墨均由碳元素组成,属于结构不同的碳单质,二者互为同素异形体,A正确;
B.同系物是结构相似、分子组成相差一个若干个原子团的有机化合物,二者均为碳单质,不属于有机物,不互为同系物,B错误;
C.同分异构体是分子式相同、结构不同的化合物,二者均为单质,不属于化合物范畴,不互为同分异构体,C错误;
D.同位素是质子数相同、中子数不同的同种元素的不同原子,二者均为宏观单质,不属于原子,不互为同位素,D错误;
故选A。
4. 下列物质或试剂不能与烯烃发生加成反应的是
A. B. C. D. 酸性高锰酸钾
【答案】D
【解析】
【详解】A.烯烃含碳碳双键,在一定条件下可与发生加成反应生成烷烃,A不符合题意;
B.常温下烯烃可与发生加成反应生成邻二溴代物,B不符合题意;
C.在催化条件下,烯烃可与发生加成反应生成醇,C不符合题意;
D.酸性高锰酸钾为强氧化剂,与烯烃发生氧化反应,不属于加成反应,D符合题意;
故选D。
5. 反应A+B→C(正反应为放热反应)分两步进行①A+B→X(正反应为吸热反应)②X→C(正反应为放热反应)下列示意图中,能正确表示总反应过程中能量变化的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.图中A+B→X为放热反应,X→C为吸热反应,与题目不符,A错误;
B.图中A+B→X为吸热反应,X→C为放热反应,与题目相符,B正确;
C.图中A+B→X为放热反应,X→C为放热反应,与题目不符,C错误;
D.图中A+B→X为吸热反应,X→C为吸热反应,与题目不符,D错误;
故选B。
阅读下列材料,完成下面小题:
氨用于生产硝酸、铵盐、纯碱、配合物等,液氨可与金属钠反应产生,中的一个原子被取代可形成羟胺,被取代可形成肼,具有强还原性,可由尿素、和溶液一起反应制得。
6. 下列说法正确的是
A. 侯氏制碱法的原理可表示为饱和溶液
B. 氨气催化氧化制取属于氮的固定中的一种
C. 由尿素、和溶液制时,应将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
7. 实验室利用下列装置进行氨气或氨水的有关实验,能够达到实验目的的是
A.制取
B.干燥
C.收集
D.制沉淀
A. A B. B C. C D. D
8. 下列物质性质与用途不具有对应关系的是
A. 具有氧化性,可用作燃料
B. 易溶于水,可以用来演示喷泉实验
C. 性质稳定,可用作瓜果保护气
D. 具有酸性,可用于制备硝酸铵
【答案】6. C 7. D 8. A
【解析】
【6题详解】
A.侯氏制碱应先通NH3,再通CO2,A错误;
B.氨催化氧化制NO不属于氮的固定,氮的固定是把游离态N2转化为化合态氮,B错误;
C.由尿素、NaClO、NaOH制 N2H4时,应将NaClO滴加到尿素溶液中,减少副反应,C正确;
D.浓氨水与浓硫酸靠近不产生白烟,浓氨水与浓盐酸靠近才有NH4Cl白烟,D错误;
故答案选C。
【7题详解】
A.图中用 NH4Cl直接加热制NH3,生成的NH3和HCl冷却又会生成NH4Cl,不能达到目的,实验室制氨气应用 NH₄Cl 和熟石灰共热,A错误;
B.NH3能与浓硫酸反应,不能用浓硫酸干燥,B错误;
C.图中装置口向上,不能用于收集密度小于空气的 NH3,C错误;
D.向CuCl2溶液中滴加少量氨水,可生成 Cu(OH)2沉淀,D正确;
故答案选D。
【8题详解】
A.NO2具有氧化性,但燃料要求具有可燃性、能够释放能量,NO2本身不能作燃料,性质与用途不对应,A符合题意;
B.NH3极易溶于水,溶于水后会使烧瓶内压强减小,从而形成喷泉现象,因此可用于喷泉实验,B正确;
C.N2化学性质稳定,不易与其他物质反应,可隔绝氧气、防止果蔬氧化变质,因此可作保护气,C正确;
D.HNO3具有酸性,可与NH3反应制取硝酸铵,性质与用途对应,D正确;
故答案选A。
9. 一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
下列描述正确的是
A. 反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为0.158 mol·L-1·s-1
B. 反应开始到10 s,X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L-1
C. 反应开始到10 s时,Y的转化率为79%
D. 反应的化学方程式为X(g)+Y(g)⇌Z(g)
【答案】C
【解析】
【详解】A.反应开始到 10s, 用 Z 表示的反应速率 =0.079mol/(L⋅s) ,故 A 错误;
B. 反应开始到 10s,X 的物质的量浓度减少了 =0.395mol/L ,故 B 错误;
C. 反应开始到 10s 时 ,Y 的物质的量减少了 1.0-0.21=0.79 mol ,则其转化率为 =79%,故 C 正确;
D. 由图象可以看出 , 反应中 X 、 Y 的物质的量减少 , 应为反应物 ,Z的物质的量增多 , 应为生成物 , 当反应进行到 10s时 ,Δn(X)=0.79mol,Δn(Y)=0.79mol,Δn(Z)=1.58mol, 则 Δn(X):Δn(Y):Δn(Z)=1:1:2, 参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比 , 则反应的方程式为 X(g)+Y(g)2Z(g) ,故 D 错误;
故选C。
10. 下列关于四个常用电化学装置的叙述错误的是
A. 图I所示水果电池中,电子从锌片流出
B. 图II所示干电池中,石墨作正极
C. 图III的铅酸蓄电池为二次电池
D. 图IV中氢氧燃料电池的负极反应式为O2+4H++4e-=2H2O
【答案】D
【解析】
【详解】A.图I水果电池中,锌的活动性比铜强,锌作负极,铜作正极,电子由负极流向正极,A正确;
B.图II为酸性锌锰干电池,锌为金属,锌作负极,石墨作正极,B正确;
C.图III为铅蓄电池,铅作负极,二氧化铅作正极,是二次电池,是可充电的电池,C正确;
D.图IV为氢氧燃料电池,氢气作负极失电子,氧气作正极得电子,氧气得电子生成氧离子,氧离子在水溶液中不能稳定存在,要找氢结合,而电解质溶液呈酸性,因此正极电极反应式为,D错误;
故选D。
11. 下列操作、现象和结论均正确且有关联性的是
选项
操作及现象
结论
A
将红热的木炭投入浓硝酸中,产生红棕色气体
炭与浓硝酸在加热条件下反应生成
B
向溴水中加入等体积的苯,振荡后静置,溴水层褪色
溴在苯中的溶解度大于在水中的溶解度
C
浓硫酸滴到胆矾晶体上,固体变白
浓硫酸具有强氧化性
D
向溶液中加入过量氨水,产生白色沉淀
不能与碱反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.浓硝酸受热本身会发生分解反应,也会产生红棕色,无法证明是炭与浓硝酸反应生成的,A错误;
B.苯与水不互溶,溴水层褪色是因为溴被苯萃取,说明溴在苯中的溶解度大于在水中的溶解度,操作、现象和结论均正确且有关联,B正确;
C.胆矾的组成为,浓硫酸使其变白是因为浓硫酸吸收了晶体中的结晶水,体现的是浓硫酸的吸水性,与强氧化性无关,C错误;
D.是两性氢氧化物,可以和强碱反应,氨水是弱碱,无法溶解,结论错误,D错误;
故选B。
12. 用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含、)可获得,其部分工艺流程如下:
下列说法不正确的是
A. 吸收时主要反应的化学方程式为:
B. 采用气液逆流接触有利于尾气中、的充分吸收
C. 将石灰乳改为澄清石灰水吸收效率将会增大
D. 若尾气中,吸收后排放的气体中含量升高
【答案】C
【解析】
【分析】用石灰乳吸收硝酸工业的尾气(含、)获得的流程为:将硝酸工业尾气通入石灰乳中,当气体中n(NO):n(NO2)=1:1时,发生反应为:;若n(NO):n(NO2)>1:1,NO过量,多余的NO无法被吸收,造成排放气体中NO含量升高;若n(NO):n(NO2)<1:1,过量,能直接被吸收,反应为:,产品中含量会升高;将吸收后混合物过滤除去固体杂质,得到主要含的滤液,对滤液进行经过一系列处理后得到无水,据此分析解答。
【详解】A.根据分析,吸收时主要发生反应的化学方程式为:,A正确;
B.采用气液逆流接触,增大了气体和石灰乳的接触面积,有利于尾气中NO、NO2的充分吸收,B正确;
C.属于微溶物,澄清石灰水中非常低,改为澄清石灰水吸收效率反而会降低,C错误;
D.根据分析,当尾气中时,NO过量,多余的NO无法被吸收,使吸收后排放的气体中含量升高,D正确;
故答案为:C。
13. 我国科学家在研究“催化还原地下水硝酸盐污染”时,将甲酸(HCOOH)在纳米级磁性(钯)表面分解为活性氢气和二氧化碳后,再经a、b两个反应过程实现了的催化还原(如图)。下列说法错误的是
A. a过程中得到失去的电子后转变为,又将得到的电子转移给
B. b过程反应的离子方程式为
C. HCOOH分解产生活性氢气和二氧化碳,可调节反应体系pH,保证催化还原的效果
D. 过程a、b中完全还原消耗
【答案】D
【解析】
【详解】A.如图所示,a过程中Fe3O4中Fe(Ⅲ)得到H2失去的电子生成Fe(Ⅱ)、氢气被氧化成H+,Fe(Ⅱ)还原为,Fe(Ⅱ)被氧化为Fe(Ⅲ),故A正确;
B.b过程中氢气与、H+反应,亚硝酸根离子被还原为氮气,氢气被氧化为水,反应的离子方程式为,故B正确;
C.HCOOH分解生成氢气和二氧化碳,二氧化碳与水反应生成碳酸,可调节反应体系pH,保证催化还原的效果,故C正确;
D.1mol硝酸根离子转化为0.5mol氮气,转移5mol电子,1mol氢气转移2mol电子,所以完全还原1mol硝酸根离子消耗2.5mol氢气,故D错误;
故答案为D。
第Ⅱ卷 非选择题(共61分)
14. 某烃A是有机化学工业的基本原料,其产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平,A还是一种植物生长调节剂,A可发生如图所示的一系列化学反应,其中①②③属于同种反应类型。回答下列问题:
(1)A的结构式为_______;D的分子式为_______。
(2)写出反应类型:③_______;⑤_______。
(3)高分子化合物E的结构简式为_______。
(4)写出反应②的化学方程式:_______。
(5)若G是相对分子质量为86的烷烃,则G的分子式是_______,相同质量的甲烷和G充分燃烧,消耗氧气最多的_______(填“前者”或者“后者”)。
【答案】(1) ①. ②.
(2) ①. 加成反应 ②. 取代反应
(3) (4)
(5) ①. ②. 前者
【解析】
【分析】烃A是有机化学工业的基本原料,且A还是一种植物生长调节剂,可以判断出A即为乙烯;乙烯在镍的催化下可与氢气化合生成乙烷,①②③属于同种反应类型,都为加成反应,则可以确定C和D分别为一氯乙烷和乙醇;乙烯在加压、加热和催化剂的条件下可以进行加聚反应,生成高分子化合物E;
【小问1详解】
A即为乙烯,其结构式为 ;
D即为乙醇,分子式为;
【小问2详解】
根据分析,①②③都为加成反应;
要将B转化为C,即将乙烷转化为一氯乙烷,可以在光照下混合乙烷与氯气,发生的反应类型为取代反应;
【小问3详解】
乙烯要发生加聚反应生成高分子,首先要将双键断裂一根,各个碳原子拥有一个孤电子,与其他单体连接,结构简式写为 ;
【小问4详解】
乙烯与HCl加成,发生的化学方程式为;
【小问5详解】
烷烃的通式为,G是相对分子质量为86的烷烃,即,解得,即G分子式为;
在等质量的前提下,耗氧量取决于烃分子中氢元素的质量分数,因为每克氢燃烧消耗的氧气远多于每克碳燃烧消耗的氧气,所以含氢量越高,耗氧量越大。的含氢量明显高于,故甲烷消耗的氧气多。
15. 从“铁器时代”开始,铁的单质及其化合物一直备受青睐。某化学实验小组围绕“铁及其化合物”进行了系列探究活动。
Ⅰ.铁粉与水蒸气的反应(实验装置如图)
(1)实验开始时,应先点燃______(填“A”或“B”)处的酒精灯。
(2)小组同学对反应后黑色固体的成分展开了探究:将黑色固体用足量的FeCl3溶液浸泡,除去未反应的铁,有关反应的离子方程式为______。然后过滤,将滤渣洗涤、干燥后,用磁铁吸引,观察到黑色固体被磁铁吸引,说明黑色固体中含有______(填化学式)。
(3)写出铁粉与水蒸气反应的化学方程式:______。
Ⅱ.制取Fe(OH)2,并观察其在空气中被氧化的颜色变化(实验装置如图)
(4)打开活塞a,向烧瓶中滴加稀硫酸,发生反应的离子方程式为______。
(5)一段时间后,关闭活塞a,可观察到的实验现象是______。
(6)实验结束后,打开活塞b,可观察到装置B中的现象是______,发生反应的化学方程式为______。
【答案】(1)A (2) ①. ②. Fe3O4
(3)
(4)
(5)烧瓶中液体被压入锥形瓶,锥形瓶中产生白色沉淀
(6) ①. 白色沉淀迅速变为灰绿色沉淀,最终变为红褐色沉淀 ②.
【解析】
【分析】Ⅰ.湿棉花中的水受热汽化,铁粉与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2,H2被肥皂液包裹形成大量气泡,用燃着的火柴接近这些气泡,气泡破裂,气体燃烧,发出轻微爆鸣声。
Ⅱ.装置A中稀硫酸与铁屑发生反应,H2排尽整个装置内的空气。一段时间后,关闭活塞a,稀硫酸与铁屑的反应继续进行,产生的H2不断积聚在烧瓶上部,最终将烧瓶内液体压入锥形瓶中,发生反应,制得Fe(OH)2白色沉淀。实验结束后,打开活塞b,外界空气进入锥形瓶,将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3,可观察到白色沉淀迅速变为灰绿色沉淀,最终变为红褐色沉淀。
【小问1详解】
实验开始时,应先点燃A处的酒精灯,产生水蒸气,排尽装置内的空气。
【小问2详解】
将黑色固体用足量的FeCl3溶液浸泡,除去未反应的铁,发生反应的离子方程式为。黑色固体被磁铁吸引,说明黑色固体中含有Fe3O4。
【小问3详解】
铁粉与水蒸气反应的化学方程式为。
【小问4详解】
打开活塞a,向烧瓶中滴加稀硫酸,稀硫酸与铁屑反应的离子方程式为。
【小问5详解】
一段时间后,关闭活塞a,稀硫酸与铁屑反应产生的氢气不断积聚在烧瓶上部,最终将烧瓶内液体压入锥形瓶中,发生反应,锥形瓶内产生白色沉淀。所以可观察到的实验现象是:烧瓶中液体被压入锥形瓶,锥形瓶中产生白色沉淀。
【小问6详解】
实验结束后,打开活塞b,空气进入锥形瓶中,将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3,可观察到装置B中的现象是:白色沉淀迅速变为灰绿色沉淀,最终变为红褐色沉淀。发生反应的化学方程式为。
16. 氨气被广泛用于化工、轻工、化肥、合成纤维、制药等领域,已知工业合成氨的反应为。
(1)气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量称为键能(kJ·mol-1),一些共价键的键能如下表所示。
共价键
H—H
N ≡ N
N—H
键能/(kJ·mol-1)
436
946
391
请根据上表数据计算,一定条件下氮气与氢气生成2mol NH3时放出的热量为_______kJ。
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成氨的反应。在容积固定为2L的密闭容器内充入1mol N2和3mol H2,加入合适催化剂(体积可以忽略不计)后在一定温度下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下表:
反应时间/min
0
5
10
15
20
25
30
压强/MPa
24.80
24.06
23.38
22.70
22.13
21.70
21.70
关于上述模拟过程,下列叙述正确的是_______(填标号)。
A.该条件下,15min时的逆反应速率小于30min时的正反应速率
B.保持不变,可判断该反应达到平衡状态
C.当2ν正(NH3)=3ν逆(H2)时说明该反应已达到平衡状态
D.升高温度N2消耗速率增大,NH3消耗速率减小
E.平衡后混合气体的平均摩尔质量比开始时的平均摩尔质量大
(3)从反应开始到25min时,以H2表示的平均反应速率=_______。在该温度下达到平衡时NH3的体积分数为_______(结果保留三位有效数字)。
(4)其他条件不变,下列措施能加快生成NH3速率的是_______(填标号)。
a.增大容器的体积 b.充入N2气体
c.恒温恒容充入He d.将容器改为绝热容器
(5)可将二甲醚(CH3OCH3)设计成燃料电池。如图为某二甲醚燃料电池的工作原理示意图。a、b均为多孔性Pt电极。请填空:
①a电极反应为_______。
②若该电池的能量转化率为80%,当参与反应的二甲醚为6.9g时,电路中通过的电子数目为_______。(能量转化率= ×100%)
【答案】(1)92 (2)AE
(3) ①. ②. 14.3%
(4)bd (5) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
反应热反应物总键能生成物总键能,对于反应: ,即生成放出热量。
【小问2详解】
A.15 min反应未达到平衡,仍向正方向进行,浓度小于平衡浓度,故15 min逆反应速率小于平衡时(30 min)的正反应速率,A正确;
B.初始投料,反应消耗量也为,故始终不变,不能判断平衡,B错误;
C.平衡时满足速率比等于计量数比,应为,C错误;
D.升高温度,正、逆反应速率均增大,D错误;
E.平均摩尔质量,反应前后总质量不变,平衡时总物质的量减小,故比起始大,E正确。
故选AE。
【小问3详解】
恒温恒容下,压强之比等于物质的量之比,平衡时总物质的量。设转化量为x mol,总物质的量,得,;平衡时,体积分数。
【小问4详解】
a.增大容器体积,反应物浓度降低,反应速率减慢,不符合题意;
b.充入,反应物浓度增大,反应速率加快,符合题意;
c.恒温恒容充入,反应物浓度不变,反应速率不变,不符合题意;
d.合成氨放热,绝热容器中反应放热使体系温度升高,反应速率加快,符合题意;
故选bd。
【小问5详解】
①a通入二甲醚,为负极,碱性电解质中二甲醚失电子生成碳酸根,配平得到电极反应式:。
②,1 mol二甲醚反应转移12 mol电子,实际转移电子,电子数目为。
17. 环境保护是化学的重要任务,氮氧化物和硫氧化物是造成大气污染的主要原因之一,请完成下列问题。
(1)采用“联合脱硫脱氮技术”处理烟气(含、、NO)可获得含、、的副产品,工业流程如图所示。
①反应釜Ⅰ采用“气-液逆流”接触吸收法(如图2),其优点是___________。
②反应釜Ⅱ中转化为反应的化学方程式为___________。
(2)烟气中的NO可在催化剂作用下用还原。
①已知7mol氨气恰好能将含NO和共6mol的混合气体完全转化为,则混合气体中NO和的物质的量之比___________。
②其它条件相同,以一定流速分别向含催化剂A和B的反应管中通入一定比例、、NO和的模拟烟气,测得NO的去除率与温度的关系如图3所示。使用催化剂B,当温度高于360℃,NO的去除率下降的原因是___________。
(3)尿素溶液可吸收含、NO烟气中的,其反应为。(溶液的酸碱性会影响吸收,酸性越强的溶解度越小)
若吸收烟气时同时通入少量,可同时实现脱硝、脱硫。
①脱硝的反应分为两步。第一步:。
第二步:和反应生成和。
第二步的化学反应方程式为___________。
②将含、NO烟气以一定的流速通过10%的溶液,其他条件相同,不通和通少量时的去除率如图4所示。通少量时的去除率较低的原因是___________。
【答案】(1) ①. 使气体和石灰乳充分接触,提高气体的吸收效率 ②.
(2) ①. 1∶3 ②. 温度高于360℃时,催化剂B活性降低,反应速率减慢
(3) ①. ②. 与NO在溶液中反应生成HCl和,溶液的酸性增强,的溶解度减小;消耗尿素,使得与反应的尿素减少
【解析】
【小问1详解】
①反应釜Ⅰ采用“气—液逆流”接触吸收法,其优点是气液接触更加充分,反应更加完全;
②CaSO3有强还原性,NO2有强氧化性,能氧化CaSO3生成CaSO4,NO2则还原为Ca(NO2)2,化学方程式为;
【小问2详解】
①设混合气体中NO的物质的量为x,NO2的物质的量为y,根据混合气体的物质的量的和为6 mol,则有x+y=6;在与NH3反应时,NO和NO2得电子,而NH3失电子,最后都转化为0价的N2,根据得失电子数守恒可有:2x+4y=7×3,将两式联立即可解得x=1.5 mol,y=4.5 mol,则有x:y=1.5 mol:4.5 mo=1:3;
②使用催化剂B,当温度高于360℃,催化剂B的活性降低,反应速率减慢,因此NO的去除率下降;
【小问3详解】
①NO2和CO(NH2)2反应生成N2和CO2,反应方程式为:;
②由5NO+2ClO2+H2O═5NO2+2HCl可知,通入ClO2,会导致溶液pH下降,SO2+H2O⇌H2SO3⇌H++HSO,导致该平衡向左移动,降低二氧化硫的溶解度,6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2+8H2O,二氧化氮与尿素的反应,也会导致与SO2反应的尿素减少。
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