内容正文:
高2024级高二上学期期中联合考试
化学
满分:100分 考试时间:75分钟
化学试卷分为第一部分(选择题)和第二部分(非选择题)两部分。
注意事项:相对原子质量:H-1 O-16 S-32 Fe-56 Cu-64 Cl-35.5
第一部分 选择题(共42分)
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求。
1. 下列过程中,化学反应速率的增大对人类有益的是
A. 金属的腐蚀 B. 橡胶的老化 C. 氨的合成 D. 食物的腐败
2. 下列有关物质用途的说法错误的是
A. 生石灰可用作脱氧剂 B. 硫酸铝可用作净水剂
C. 碳酸氢铵可用作食品膨松剂 D. 氯化铵可用作焊接中的除锈剂
3. 10mL浓度为1mol/L的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的下列溶液,能减小反应速率但又不影响氢气生产量的是
A. KNO3 B. CH3COONa C. CuSO4 D. Na2CO3
4. (1)
(2)
(3)
(4)
下列关系式中不正确的是
A. B. C. D.
5. 反应在四种不同情况下的反应速率最小的是
A. B.
C. D.
6. 反应可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是
A. 该反应 、
B. 该反应的平衡常数
C. 高温下反应每生成1 mol Si需消耗
D. 用E表示键能,该反应
7. 常温下,将的氨水加水稀释至的过程中(不考虑稀释过程中溶液体积的变化),下列说法正确的是
A. 逐渐增大
B.
C. 逐渐增大
D. 保持温度不变,一水合氨的电离常数逐渐减小
8. 羰基硫(COS)可用于合成除草剂和杀虫剂。一定条件下,恒容密闭容器中,发生反应:H2S(g)+CO2(g)⇌COS(g)+H2O(g)。下列能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是
A. 正、逆反应速率相等
B. 容器内混合气体的密度不再变化
C. H2S、CO2、COS、H2O的浓度相等
D. H2S、CO2、COS、H2O在密闭容器中共存
9. 下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A. 的溶液中:、、、
B. 常温下的溶液中:、、、
C. 室温下的溶液中:、、、
D. 滴加溶液能产生红褐色沉淀的溶液中:、、、
10. 对于反应,科学家根据光谱学研究提出如下反应历程:
第一步: 快速平衡
第二步: 慢反应
第三步: 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列叙述正确的是
A. 反应速率
B. 该反应的速率由第二步反应决定
C. 是该反应的催化剂,是中间产物
D. 第三步反应中与的每一次碰撞都是有效碰撞
11. 下列有关化学用语表示正确的是
A. 已知H2的标准燃烧热为-285.8kJmol,则H2燃烧的热化学方程式可表示为2H2(g)+O2(g)2H2O(1);△H=-285.8kJ/mol
B. 用惰性电极电解CuSO4溶液的离子方程式为2Cu2++4OH-2Cu+O2↑+H2O
C. H2CO3在水溶液中电离的离子方程式:H2CO3+H2OH3O++;+H2OH3O++
D. 铅蓄电池(H2SO4作电解质)充电时的阴极反应:PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O
12. 水的电离平衡图像如图所示,已知,下列说法正确的是
A.
B. 各点对应的水的离子积:
C. 温度下的盐酸中由水电离出的
D. 向b点溶液通入少量HCl,其组成由b点沿直线向c点移动
13. 电化学脱硫在金属冶炼和废水处理中均有应用。一种电化学脱硫工作原理示意图如图所示。该装置工作时,下列说法错误的是
A. a为直流电源负极
B. 导线中通过4.5 mol 时阳极区溶液质量增加44 g
C. 和之间的转化可提高脱硫效率
D. 电解一段时间后,阴极区溶液pH无明显变化
14. 叠氮酸(HN3)是一种弱酸。常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1的HN3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1NaOH溶液。测得滴定过程中溶液的pH随V(NaOH)变化如图所示,下列说法正确的是
A. 点①溶液中:c(HN3)+c(H+)>c()+c(OH-)
B. 点②溶液中:c(Na+)=c(N)+c(HN3)
C. 常温下,Ka(HN3)的数量级为10-4
D. 点③溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HN3)
第二部分 非选择题(共58分)
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. I.化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式计算获得。实验装置如下图所示。
(1)理论上强酸、强碱的稀溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量,则稀H2SO4和NaOH稀溶液反应的中和热的热化学方程式为_______。
(2)仪器a的名称为_______,泡沫塑料的作用为_______。
(3)将浓度为的酸溶液和的碱溶液各20mL进行反应。测得反应前后体系的温度值,实验结果见下表。(c和分别取和,下同)。
序号
反应试剂
体系温度/℃
反应前
反应后
1
HCl+NaOH
a
b
2
HCl+NH3·H2O
a
c
①温度:c_______b(填“>”“<”或“=”),理由是_______。
②的_______kJ·mol-1。
Ⅱ.酸催化下NH4Cl与NaNO2混合溶液的反应(反应i),可用于石油开采中油路解堵。
(4)反应i:
已知:
则反应i的_______。
16. I.已知SO2(g)+1/2O2(g)⇌SO3(g)反应过程的能量变化如图所示:
(1)由图可知SO3 (g)⇌SO2(g) +1/2 O2 (g)为_______(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)图中C点表示_______。E所代表的能量是_______。
(3)又知2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g) ΔH=-113.0kJ/mol,请根据题给条件求出反应NO2(g)+SO2(g)⇌2NO(g)+SO3(g)的焓变ΔH =_______kJ/mol。
(4)25℃、101kP时,11g丙烷(C3H8)完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量是555.0kJ,则表示丙烷燃烧热的热化学方程式是_______。
(5)已知键能 H-H 436kJ/mol、Cl-Cl 243kJ/mol、H-Cl 431kJ/mol,则H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ΔH =_______kJ/mol。
II.在一定温度下的稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1molH2O,这时的反应热就是中和热。50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在量热器中进行中和反应,试回答下列问题:
(6)反应后温度升高3.3 ℃,计算实验的中和热△H= _______(保留三位有效数)(各溶液的密度均按1.0 g/cm3计算,水的比热容为4.18 J/(g·℃))
(7)实验中改用60mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求中和热_______(填“相等”或“不相等”)。
17. 研究的转化对实现“碳中和”目标具有重要意义。
(1)合成尿素是利用的途径之一。其合成过程分为两步:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①密闭体系中,反应Ⅰ的平衡常数()随温度升高的变化情况是___________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
②已知反应Ⅰ为快速反应,反应Ⅱ为慢速反应。下列图象能表示尿素合成塔中发生反应的能量变化历程的是___________(填字母序号)。
A. B.
C. D.
(2)电催化还原是资源化的又一途径。一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种含碳有机物的骨架上)电催化还原的装置示意图如图所示。
①电极应连接电源的___________(选填“正极”或“负极”)。
②电极上,由生成的电极反应式为___________。
③科研小组利用代替原有的进行研究,其目的是___________。
(3)还可以与催化重整制取和。在基催化剂表面发生重整反应:
在催化剂表面还存在反应:
(积碳反应)
(消碳反应)
①其他条件不变,催化剂表面的积碳量随温度变化如图所示。温度高于600℃,催化剂表面积碳量减少的原因可能是___________。
②重整反应的可能机理如图所示(*表示吸附在催化剂表面活性位点的物种)。生成的过程可描述为:在催化剂表面解离成和,___________,从催化剂表面脱附生成。
18. 用软锰矿(主要成分为,含少量、)和BaS制备高纯的工艺流程如图:
已知:是一种两性氧化物; Fe3+、Al3+完全沉淀的pH值分别为:2.8和4.9。
回答下列问题:
(1)软锰矿预先粉碎的目的是___________,与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为___________。
(2)保持BaS投料量不变,随与BaS投料比增大,S的量达到最大值后无明显变化,而的量达到最大值后会减小,减小的原因是___________。
(3)滤液Ⅰ可循环使用,应当将其导入到___________操作中(填操作单元的名称)。
(4)净化时需先加入的试剂X为___________(填化学式),再使用氨水调溶液的pH,则pH的理论最小值为___________(当溶液中某离子浓度时,可认为该离子沉淀完全)。
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为___________。
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高2024级高二上学期期中联合考试
化学
满分:100分 考试时间:75分钟
化学试卷分为第一部分(选择题)和第二部分(非选择题)两部分。
注意事项:相对原子质量:H-1 O-16 S-32 Fe-56 Cu-64 Cl-35.5
第一部分 选择题(共42分)
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求。
1. 下列过程中,化学反应速率的增大对人类有益的是
A. 金属的腐蚀 B. 橡胶的老化 C. 氨的合成 D. 食物的腐败
【答案】C
【解析】
【详解】A.金属的腐蚀会消耗金属,造成损失,应该减慢速率,A错误;
B.橡胶的老化会减少橡胶制品的使用寿命,造成浪费,应该减慢速率,B错误;
C.合成氨时反应速率增大会提高生产效率,对人类有益,C正确;
D.食物的腐败会消耗食物,造成浪费,应该减慢速率,D错误;
故选C。
2. 下列有关物质用途的说法错误的是
A. 生石灰可用作脱氧剂 B. 硫酸铝可用作净水剂
C. 碳酸氢铵可用作食品膨松剂 D. 氯化铵可用作焊接中的除锈剂
【答案】A
【解析】
【详解】A.生石灰(CaO)的主要用途是作干燥剂,通过与水反应生成氢氧化钙吸收水分,而非直接作为脱氧剂;脱氧剂通常需要还原性物质(如铁粉)来消耗氧气,A错误;
B.硫酸铝溶于水后,铝离子水解生成氢氧化铝胶体,可吸附水中悬浮杂质,起到净水作用,B正确;
C.碳酸氢铵受热分解产生二氧化碳、氨气,能使食品疏松多孔,可用作膨松剂,C正确;
D.氯化铵水解使溶液呈弱酸性,可用作焊接金属的除锈剂,D正确;
故选A。
3. 10mL浓度为1mol/L的盐酸与过量的锌粉反应,若加入适量的下列溶液,能减小反应速率但又不影响氢气生产量的是
A. KNO3 B. CH3COONa C. CuSO4 D. Na2CO3
【答案】B
【解析】
【详解】A.加入KNO3溶液,在酸性条件下具有强氧化性,与锌反应不生成氢气,所以会较少氢气的生成,A错误;
B.CH3COONa溶液,醋酸根结合氢离子,反应速率减小,在反应过程中又电离出氢离子,所以不影响氢气生产量,B正确;
C.加入CuSO4溶液,与锌发生置换反应生成Cu单质,与锌形成原电池,加快反应速率,C错误;
D.加入Na2CO3溶液,与盐酸反应生成二氧化碳气体,使浓度减小,减小反应速率且氢气生成量较小,D错误;
故选B。
4. (1)
(2)
(3)
(4)
下列关系式中不正确的是
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A.由于反应(2)和反应(4)参加反应的氢气和氧气的物质的量相同,但是反应(4)生成液态水比反应(2)生成气态水释放更多热量,比更负,因此b > d,故A错误;
B.由于反应(1)和反应(3)参加反应的氢气和氧气的物质的量相同,但是反应(3)生成液态水比反应(1)生成气态水释放更多热量,比 更负,因此a > c,B正确;
C.由于反应(2)是反应(1)参加反应的氢气和氧气的物质的量的两倍,且产物状态相同,故焓变关系为b = 2a,C正确;
D.由于反应(4)是反应(3)参加反应的氢气和氧气的物质的量的两倍,且产物状态相同,焓变关系为d = 2c,D正确;
故答案选A.
5. 反应在四种不同情况下的反应速率最小的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】一反应中,不同物质的反应速率与反应方程式中的化学计量数的比值越大,反应速率越快,A.,B.,C.,D.,
反应进行的快慢顺序为D>C>A>B,故选B。
6. 反应可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是
A. 该反应 、
B. 该反应的平衡常数
C. 高温下反应每生成1 mol Si需消耗
D. 用E表示键能,该反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.SiCl4、H2、HCl为气体,且反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和,因此该反应为熵增,即△S>0,故A错误;
B.根据化学平衡常数的定义,该反应的平衡常数K=,故B正确;
C.题中说的是高温,不是标准状况下,因此不能直接用22.4L·mol-1计算,故C错误;
D.△H=反应物键能总和-生成物键能总和,即△H=4E(Si-Cl)+2E(H-H)-4E(H-Cl) -2E(Si-Si),故D错误;
答案为B。
7. 常温下,将的氨水加水稀释至的过程中(不考虑稀释过程中溶液体积的变化),下列说法正确的是
A. 逐渐增大
B.
C. 逐渐增大
D. 保持温度不变,一水合氨的电离常数逐渐减小
【答案】A
【解析】
【详解】A.稀释过程中,溶液体积增大,减小,由于水的离子积常数不变,所以增大。根据,由于和体积均增大,所以逐渐增大,A正确;
B.水的离子积常数Kw仅与温度有关,常温下恒为1.0×10-14,B错误;
C.稀释促进NH3·H2O电离,但溶液体积增大导致OH-总浓度降低,C错误;
D.电离常数Kb仅与温度有关,温度不变则Kb不变,D错误;
故选A。
8. 羰基硫(COS)可用于合成除草剂和杀虫剂。一定条件下,恒容密闭容器中,发生反应:H2S(g)+CO2(g)⇌COS(g)+H2O(g)。下列能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是
A. 正、逆反应速率相等
B. 容器内混合气体的密度不再变化
C. H2S、CO2、COS、H2O的浓度相等
D. H2S、CO2、COS、H2O在密闭容器中共存
【答案】A
【解析】
【详解】A.正、逆反应速率相等,化学反应已达平衡状态,A正确;
B.该反应的所有反应物、生成物均为气体,反应过程中气体总质量不变,容器体积也不变,则气体的密度为定值,所以容器内混合气体的密度不再变化,不能说明反应已达平衡,B错误;
C.H2S、CO2、COS、H2O的浓度相等,不意味着它们的含量不再变化,不能说明反应已达平衡,C错误;
D.该反应是可逆反应,H2S、CO2、COS、H2O在密闭容器中共存,无法说明反应已达平衡,D错误。
答案选A。
9. 下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A. 的溶液中:、、、
B. 常温下的溶液中:、、、
C. 室温下的溶液中:、、、
D. 滴加溶液能产生红褐色沉淀的溶液中:、、、
【答案】B
【解析】
【详解】A.pH为11的溶液为碱性溶液,溶液中的碳酸氢根离子能与氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,不能大量共存,故A错误;
B.常温下的溶液为碱性溶液,四种离子在碱性溶液中不发生任何反应,能大量共存,故B正确;
C.室温下的溶液可能是酸溶液,也可能是碱溶液,碱溶液中亚铁离子、铝离子能与氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁、氢氧化铝沉淀,酸溶液中硝酸根离子会与亚铁离子发生氧化还原反应,则四种离子在室温下的溶液中一定不能大量共存,故C错误;
D.滴加氢氧化钠溶液能产生红褐色沉淀的溶液中含有铁离子,溶液中铁离子与硫氰酸根离子反应生成硫氰化铁,与碳酸氢根离子能发生双水解反应生成氢氧化铁沉淀和二氧化碳,不能大量共存,故D错误;
故选B。
10. 对于反应,科学家根据光谱学研究提出如下反应历程:
第一步: 快速平衡
第二步: 慢反应
第三步: 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列叙述正确的是
A. 反应速率
B. 该反应的速率由第二步反应决定
C. 是该反应的催化剂,是中间产物
D. 第三步反应中与的每一次碰撞都是有效碰撞
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据总反应速率之比等于系数比可知,A错误;
B.总反应速率由最慢的一步决定,第二步为慢反应因此由第二步反应决定,B正确;
C.催化剂是先反应再生成,中间产物为先生成再反应,故和均是中间产物,C错误;
D.根据有效碰撞理论可知,任何化学反应的发生都需要有效碰撞,但每一次碰撞不都是有效碰撞,D错误;
故选B。
11. 下列有关化学用语表示正确的是
A. 已知H2的标准燃烧热为-285.8kJmol,则H2燃烧的热化学方程式可表示为2H2(g)+O2(g)2H2O(1);△H=-285.8kJ/mol
B. 用惰性电极电解CuSO4溶液的离子方程式为2Cu2++4OH-2Cu+O2↑+H2O
C. H2CO3在水溶液中电离的离子方程式:H2CO3+H2OH3O++;+H2OH3O++
D. 铅蓄电池(H2SO4作电解质)充电时的阴极反应:PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O
【答案】C
【解析】
【详解】A.燃烧热是指1mol纯物质完全燃烧生成指定稳定的物质时放出的热量,故已知H2的标准燃烧热为-285.8kJmol,则H2燃烧的热化学方程式可表示为2H2(g)+O2(g)2H2O(1);△H=-571.6kJ/mol,A错误;
B.CuSO4溶液显酸性,没有大量的OH-,故用惰性电极电解CuSO4溶液的离子方程式为2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+,B错误;
C.H2CO3是二元弱酸,其电离是分步进行的,故H2CO3在水溶液中电离的离子方程式:H2CO3+H2OH3O++;+H2OH3O++,C正确;
D.铅蓄电池(H2SO4作电解质)中放电时Pb为负极,PbO2为正极,故充电时Pb为阴极,则阴极反应:PbSO4+2e-=Pb+,D错误;
故答案为:C。
12. 水的电离平衡图像如图所示,已知,下列说法正确的是
A.
B. 各点对应的水的离子积:
C. 温度下的盐酸中由水电离出的
D. 向b点溶液通入少量HCl,其组成由b点沿直线向c点移动
【答案】C
【解析】
【详解】A.升高温度,促进水的电离,由水电离的、均增大,且=,对应的pH和pOH均减小,则温度:T1<T2,A错误;
B.由A项分析可知,温度:T1<T2,升高温度,促进水的电离,由水电离的、均增大,水的离子积常数增大,由图可知,b、d点的温度相同,f点温度低于b、d点,则各点对应的水的离子积:Kw(f)<Kw (b)= Kw (d),B错误;
C.由图可知,T2温度下水的离子积常数,温度下的盐酸中由水电离出的c(H+)=c(OH-)=1×10-10 mol/L,则此时由水电离出的c(H+)·c(OH-)=1×10-20,C正确;
D.向b点溶液通入少量氯化氢,溶液中的增大,水的离子积常数不变,减小,导致pH减小、pOH增大,则组成由b点沿斜线向d点方向移动,D错误;
故选C。
13. 电化学脱硫在金属冶炼和废水处理中均有应用。一种电化学脱硫工作原理示意图如图所示。该装置工作时,下列说法错误的是
A. a为直流电源负极
B. 导线中通过4.5 mol 时阳极区溶液质量增加44 g
C. 和之间的转化可提高脱硫效率
D. 电解一段时间后,阴极区溶液pH无明显变化
【答案】B
【解析】
【分析】该装置为电解池原理,右侧电极发生失电子生成,该电极为阳极,连接电源b极为正极,电解质溶液中发生;电源a极为负极,左侧电极为阴极,发生得电子、还原反应,电极反应为,电解质溶液中氢离子从阳极移向阴极。
【详解】A.根据上述反应可知,右侧电极发生失电子生成,该电极为阳极,连接电源b极为正极,a极为电源负极,A正确;
B.阳极区发生,电解质溶液中发生,且从阳极区移向阴极区,转移4.5 mol e⁻时,有4.5 mol生成,能溶解0.5 mol FeS,使溶液增重质量,有4.5 mol从阳极区移向阴极区,质量减少,故阳极区溶液质量增加,B错误;
C.失电子、氧化生成,氧化FeS被还原为,循环转化,可持续氧化FeS,提高脱硫效率,C正确;
D.阴极电极反应为,消耗的与由阳极区通过质子交换膜移入补充的相等,阴极区浓度不变,pH无明显变化,D正确;
故选B。
14. 叠氮酸(HN3)是一种弱酸。常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1的HN3溶液中逐滴加入0.1 mol·L-1NaOH溶液。测得滴定过程中溶液的pH随V(NaOH)变化如图所示,下列说法正确的是
A. 点①溶液中:c(HN3)+c(H+)>c()+c(OH-)
B. 点②溶液中:c(Na+)=c(N)+c(HN3)
C. 常温下,Ka(HN3)的数量级为10-4
D. 点③溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HN3)
【答案】D
【解析】
【详解】A.点①溶液为HN3与NaN3等浓度的混合溶液,根据电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c()+c(OH-),溶液pH<7,说明HN3的电离作用大于N的水解作用,所以c(HN3)<c(Na+),所以c(HN3)+c(H+)<c()+c(OH-),故A项错误;
B.点②溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c()+c(OH-),该点溶液pH=7,则c(H+)= c(OH-),所以c(Na+)=c(),则c(Na+)<c()+c(HN3),故B项错误;
C.在常温下,0.1 mol/L HN3的pH=2.85,则c(H+)=10-2.85mol/L,Ka(HN3)=,故Ka(HN3)的数量级为10-5,故C项错误;
D.点③溶液为NaN3溶液,根据质子守恒可得:c(OH-)=c(H+)+c(HN3),故D项正确;
故本题选D。
第二部分 非选择题(共58分)
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. I.化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式计算获得。实验装置如下图所示。
(1)理论上强酸、强碱的稀溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量,则稀H2SO4和NaOH稀溶液反应的中和热的热化学方程式为_______。
(2)仪器a的名称为_______,泡沫塑料的作用为_______。
(3)将浓度为的酸溶液和的碱溶液各20mL进行反应。测得反应前后体系的温度值,实验结果见下表。(c和分别取和,下同)。
序号
反应试剂
体系温度/℃
反应前
反应后
1
HCl+NaOH
a
b
2
HCl+NH3·H2O
a
c
①温度:c_______b(填“>”“<”或“=”),理由是_______。
②的_______kJ·mol-1。
Ⅱ.酸催化下NH4Cl与NaNO2混合溶液的反应(反应i),可用于石油开采中油路解堵。
(4)反应i:
已知:
则反应i的_______。
【答案】(1)H2SO4(aq)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3kJ/mol或H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ/mol
(2) ①. (环形)玻璃搅拌器 ②. 隔热
(3) ①. < ②. 弱碱NH3·H2O电离会吸热,导致实验2放出的热量没有实验1的多 ③.
(4)
【解析】
【分析】测定稀硫酸和稀氢氧化钠反应热时,要确保热量不散失、两烧杯之间填满碎泡沫塑料、杯口齐平、有孔硬纸板盖住杯口,故装置保温性能好,小烧杯内放一定量硫酸、一次性迅速把NaOH溶液倒入小烧杯中,并用环形玻璃搅拌棒或玻璃搅拌器、量取最高温度。
【小问1详解】
中和热是指强酸、强碱的稀溶液反应生成1mol水时所放出的热量,已知理论上强酸、强碱的稀溶液反应生成1mol水时放出57.3kJ的热量,稀硫酸和氢氧化钠稀溶液分别是强酸、强碱,则中和热的热化学方程式为:H2SO4(aq)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3kJ/mol或H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ/mol,故答案为H2SO4(aq)+NaOH(aq)=Na2SO4(aq)+H2O(l)ΔH=-57.3kJ/mol或H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)ΔH=-57.3kJ/mol;
【小问2详解】
由图可知,仪器a的名称是(环形)玻璃搅拌器;该实验需要防止热量流失,则烧杯间填满碎泡沫塑料的作用是:隔热;
【小问3详解】
①实验1是强酸和强碱发生的中和反应,实验2是强酸和弱碱发生的中和反应,由于弱碱电离会吸热,实验2放出的热量没有实验1的多,则反应后体系温度:c<b;理由是弱碱NH3·H2O电离会吸热,导致实验2放出的热量没有实验1的多;
②实验过程中放出的热量,则反应的;
【小问4详解】
由图可得如下热化学方程式:Ⅰ.NaNO2(s)+NH4Cl(s)=N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l)△H1;Ⅱ.NaNO2(s)=Na+(aq)+NO(aq)△H2;Ⅲ.NH4Cl(s)=NH(aq)+Cl-(aq)△H3;Ⅳ.NaCl(s)=Na+(aq)+Cl-(aq)△H4;由盖斯定律可知,反应Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ+Ⅳ得到反应i,则反应△H=。
16. I.已知SO2(g)+1/2O2(g)⇌SO3(g)反应过程的能量变化如图所示:
(1)由图可知SO3 (g)⇌SO2(g) +1/2 O2 (g)为_______(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)图中C点表示_______。E所代表的能量是_______。
(3)又知2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g) ΔH=-113.0kJ/mol,请根据题给条件求出反应NO2(g)+SO2(g)⇌2NO(g)+SO3(g)的焓变ΔH =_______kJ/mol。
(4)25℃、101kP时,11g丙烷(C3H8)完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量是555.0kJ,则表示丙烷燃烧热的热化学方程式是_______。
(5)已知键能 H-H 436kJ/mol、Cl-Cl 243kJ/mol、H-Cl 431kJ/mol,则H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) ΔH =_______kJ/mol。
II.在一定温度下的稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1molH2O,这时的反应热就是中和热。50mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液在量热器中进行中和反应,试回答下列问题:
(6)反应后温度升高3.3 ℃,计算实验的中和热△H= _______(保留三位有效数)(各溶液的密度均按1.0 g/cm3计算,水的比热容为4.18 J/(g·℃))
(7)实验中改用60mL0.50mol·L-1盐酸与50mL0.55mol·L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求中和热_______(填“相等”或“不相等”)。
【答案】(1)吸热 (2) ①. 的总能量 ②. (正反应)活化能(或反应物断键吸收的总能量)
(3)-42.5 (4)
(5)-183 (6)-55.2
(7)相等
【解析】
【小问1详解】
反应物总能量低于生成物总能量,该反应为吸热反应;
【小问2详解】
图中C点表示的总能量;E所代表的能量是(正反应)活化能(或反应物断键吸收的总能量);
【小问3详解】
①;②,根据盖斯定律:反应①反应②得;
【小问4详解】
11g丙烷物质的量为0.25mol,完全燃烧生成CO2和液态水时放出的热量是555.0kJ,则表示丙烷燃烧热的热化学方程式:;
【小问5详解】
焓变=反应物总键能-生成物总键能,则;
【小问6详解】
中和热:;
【小问7详解】
中和热是指强酸的稀溶液与强碱的稀溶液发生中和反应,生成1mol液态水时所放出的热量,实验中盐酸和氢氧化钠溶液用量改变,反应放出的热量改变,但中和热不变。
17. 研究的转化对实现“碳中和”目标具有重要意义。
(1)合成尿素是利用的途径之一。其合成过程分为两步:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
①密闭体系中,反应Ⅰ的平衡常数()随温度升高的变化情况是___________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
②已知反应Ⅰ为快速反应,反应Ⅱ为慢速反应。下列图象能表示尿素合成塔中发生反应的能量变化历程的是___________(填字母序号)。
A. B.
C. D.
(2)电催化还原是资源化的又一途径。一种有机多孔电极材料(铜粉沉积在一种含碳有机物的骨架上)电催化还原的装置示意图如图所示。
①电极应连接电源的___________(选填“正极”或“负极”)。
②电极上,由生成的电极反应式为___________。
③科研小组利用代替原有的进行研究,其目的是___________。
(3)还可以与催化重整制取和。在基催化剂表面发生重整反应:
在催化剂表面还存在反应:
(积碳反应)
(消碳反应)
①其他条件不变,催化剂表面的积碳量随温度变化如图所示。温度高于600℃,催化剂表面积碳量减少的原因可能是___________。
②重整反应的可能机理如图所示(*表示吸附在催化剂表面活性位点的物种)。生成的过程可描述为:在催化剂表面解离成和,___________,从催化剂表面脱附生成。
【答案】(1) ①. 减小 ②. C
(2) ①. 正极 ②. ③. 确定阴极生成的含碳化合物来源于原料气,而非来自有机多孔电极材料的碳元素
(3) ①. 温度升高,消碳反应所消耗的碳的量多于积碳反应产生的碳 ②. 在催化剂表面解离成和,和反应生成,和反应生成和
【解析】
【分析】该装置为电解池,a电极H2O转化为O2,化合价升高发生氧化反应,为阳极,则b电极为阴极,CO2、H+在阴极上得电子生成HCOOH、和H2;
【小问1详解】
①反应Ⅰ为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则平衡常数()减小;
② ,第一步为放热反应,BD错误;又第一步反应为快速反应,第二步反应为慢速反应,即第一步活化能小于第二步活化能,故C符合题意。
【小问2详解】
①由分析可知,电极为阳极,应连接电源的正极;
②电极上,由得到电子生成,电极反应式为;
③科研小组利用代替原有的进行研究,其目的是为确定阴极上生成的含碳化合物源自CO2而非有机多孔电极材料。
【小问3详解】
①由图可知,温度高于600℃,催化剂表面积碳量减少,原因可能是:温度升高,消碳反应所消耗的碳的量多于积碳反应产生的碳;
②由机理图可知,生成的过程可描述为:在催化剂表面解离成和;从催化剂表面脱附生成;在催化剂表面解离成和,和反应生成,和反应生成和。
18. 用软锰矿(主要成分为,含少量、)和BaS制备高纯的工艺流程如图:
已知:是一种两性氧化物; Fe3+、Al3+完全沉淀的pH值分别为:2.8和4.9。
回答下列问题:
(1)软锰矿预先粉碎的目的是___________,与BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为___________。
(2)保持BaS投料量不变,随与BaS投料比增大,S的量达到最大值后无明显变化,而的量达到最大值后会减小,减小的原因是___________。
(3)滤液Ⅰ可循环使用,应当将其导入到___________操作中(填操作单元的名称)。
(4)净化时需先加入的试剂X为___________(填化学式),再使用氨水调溶液的pH,则pH的理论最小值为___________(当溶液中某离子浓度时,可认为该离子沉淀完全)。
(5)碳化过程中发生反应的离子方程式为___________。
【答案】(1) ①. 增大反应接触面积,充分反应,提高反应速率 ②.
(2)过量的消耗了产生的
(3)蒸发 (4) ①. ②. 4.9
(5)
【解析】
【分析】软锰矿粉主要成分为,含少量、加入硫化钡溶液进行反应,主要发生,过滤得到溶液,经蒸发结晶、过滤、干燥得到氢氧化钡;滤渣用硫酸溶解,得到的滤液中主要金属阳离子有、、、,得到的滤渣为不溶于稀硫酸的硫磺;之后向滤液中加入合适的氧化剂将转化为,然后加入氨水调节pH,使、转化为沉淀除去,压滤得到的废渣为和,此时滤液中的金属阳离子只有,向滤液中加入碳酸氢铵、氨水,和碳酸氢根电离出的碳酸根结合生成碳酸锰沉淀,过滤、洗涤、干燥得到高纯碳酸锰,据此分析。
【小问1详解】
软锰矿预先粉碎可以增大反应物的接触面积,使反应更充分,提高反应速率;与BaS反应转化为MnO,Mn元素的化合价由价降低为价,根据元素价态规律可知价的S元素应被氧化得到S单质,则与BaS的系数比应为1:1,根据后续流程可知产物还有,结合元素守恒可得化学方程式为:,故答案为:增大反应接触面积,充分反应,提高反应速率;;
【小问2详解】
根据题目信息可知为两性氧化物,所以当过量时,会消耗反应产生的,从而使的量达到最大值或会减小,故答案为:过量的消耗了产生的;
【小问3详解】
滤液I为结晶后剩余的饱和溶液,所以可以导入到蒸发操作中循环使用,故答案为:蒸发;
【小问4详解】
净化时更好的除去Fe元素需要将氧化为,为了不引入新的杂质,且不将Mn元素氧化,加入的试剂X可以是;根据流程可知,和为同种氢氧化物沉淀,Fe3+、Al3+完全沉淀的pH值分别为:2.8和4.9,则,,则,当完全沉淀时,也一定完全沉淀,故pH的理论最小值为,故答案为:;
【小问5详解】
碳化过程和碳酸氢根电离出的碳酸根结合生成碳酸锰沉淀,促进碳酸氢根的电离,产生的氢离子和一水合氨反应生成铵根和水,所以离子方程式为,故答案为:。
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