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2019-2020年高中化學(xué) 階段質(zhì)量檢測(cè)(四) 蘇教版選修4
時(shí)間90分鐘 滿(mǎn)分100分
一、選擇題(本題包括16小題,每小題3分,共48分)
1.(xx西安質(zhì)量檢測(cè))氯原子對(duì)O3分解有催化作用:O3+Cl===ClO+O2 ΔH1,ClO+O===Cl+O2 ΔH2,大氣臭氧層的分解反應(yīng)是:O3+O===2O2 ΔH,該反應(yīng)的能量變化示意圖如圖所示,下列敘述中,正確的是( )
A.反應(yīng)O3+O===2O2的ΔH=E1-E3
B.反應(yīng)O3+O===2O2的ΔH=E2-E3
C.O3+O===2O2是吸熱反應(yīng)
D.ΔH=ΔH1+ΔH2
解析:本題考查的是有關(guān)化學(xué)反應(yīng)中能量的變化關(guān)系,難度中等。從能量關(guān)系圖來(lái)看,ΔH=E3-E2,故A、B項(xiàng)錯(cuò);從圖中還可以看出反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,因此該反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng),故C項(xiàng)錯(cuò)。
答案:D
2.在一定條件下,將64 g二氧化硫氣體氧化成三氧化硫氣體時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)得放出熱量為78.64 kJ,已知二氧化硫在此條件下的轉(zhuǎn)化率為80%。下列熱化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)正確的是
( )
A.SO2(g)+O2(g)SO3(g)
ΔH=-98.3 kJmol-1
B.2SO2(g)+O2(g)2SO3(l)
ΔH=-196.6 kJmol-1
C.SO2(g)+O2(g)SO3(g)
ΔH=-78.64 kJmol-1
D.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
ΔH=+196.6 kJmol-1
解析:根據(jù)題目可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,D選項(xiàng)錯(cuò)誤;“l(fā)”表示液態(tài),題目要求的是生成三氧化硫氣體,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;可逆反應(yīng)中的ΔH指的是其完全反應(yīng)時(shí)放出的熱量,與其是否可逆和轉(zhuǎn)化率無(wú)關(guān),C選項(xiàng)錯(cuò)誤。n(SO2)=1 mol,參加反應(yīng)0.8 mol,放出熱量為78.6 kJ,若參加反應(yīng)的SO2是1 mol,則放出的熱量為98.3 kJ,故A正確。
答案:A
3.(xx東城區(qū)高二檢測(cè))斷裂下列化學(xué)鍵需要吸收的能量分別為:
H-H:436 kJ/mol F-F:153 kJ/mol H-F:565 kJ/mol
下列說(shuō)法正確的是( )
A.H2與F2反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
H2(g)+F2(g)===2HF(g) ΔH=-541 kJ
B.2 L HF氣體分解成1 L H2和1 L F2吸收541 kJ的熱量
C.1 mol H2與1 mol F2反應(yīng)生成2 mol液態(tài)HF放出的熱量小于541 kJ
D.在相同條件下,1 mol H2與1 mol F2的能量總和大于2 mol HF氣體的能量
解析:焓變?chǔ)的單位是kJ/mol,A項(xiàng)錯(cuò)誤;依據(jù)題目提供的鍵能數(shù)據(jù),可知應(yīng)是
2 mol HF氣體分解成1 mol H2和1 mol F2時(shí)吸收541 kJ的熱量,B項(xiàng)錯(cuò)誤;氣態(tài)HF變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)要放出熱量,所以1 mol H2與1 mol F2反應(yīng)生成2 mol液態(tài)HF放出的熱量大于541 kJ,C項(xiàng)錯(cuò)誤;H2與F2的反應(yīng)是放熱反應(yīng),說(shuō)明在相同條件下,反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,D項(xiàng)正確。
答案:D
4.(xx廣東高考,有改動(dòng))銅鋅原電池(如圖)工作時(shí),下列敘述正確的是( )
A.正極反應(yīng)為:Zn―→Zn2++2e-
B.電池反應(yīng)為:Zn+Cu2+===Zn2++Cu
C.在外電路中,電子從正極流向負(fù)極
D.鹽橋中的K+移向ZnSO4溶液
解析:在原電池中,活潑的金屬材料作負(fù)極,相對(duì)不活潑的金屬材料作正極,負(fù)極反應(yīng)為:Zn―→Zn2++2e-,正極反應(yīng)為:Cu2++2e-―→Cu,兩個(gè)半反應(yīng)相加,得出電池反應(yīng)為:Zn+Cu2+===Zn2++Cu;D項(xiàng),因Zn失電子,生成Zn2+,為使ZnSO4溶液中電荷保持電中性,鹽橋中的Cl-移向ZnSO4溶液。
答案:B
5.(xx鄭州模擬)下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說(shuō)法正確的是( )
A.純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗
B.當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí),鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用
C.在海輪外殼連接銀塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法
D.可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕
解析:純銀器表面在空氣中易被氧化而使銀器表面變黑,是化學(xué)腐蝕,A正確;鐵與錫構(gòu)成原電池,鐵作負(fù)極,加快了鐵的腐蝕,B錯(cuò)誤;海輪外殼中的鋼鐵與連接的銀塊構(gòu)成原電池,鋼鐵被腐蝕,不可以保護(hù)海輪,C錯(cuò)誤;外加直流電源保護(hù)器件時(shí),必須連接在電源負(fù)極上,D錯(cuò)誤。
答案:A
6.某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H+,其基本結(jié)構(gòu)如圖,電池總反應(yīng)可表示為:2H2+O2===2H2O,下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( )
A.電子通過(guò)外電路從b極流向a極
B.b極上的電極反應(yīng)式為:
O2+2H2O+4e-===4OH-
C.每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,消耗1.12 L的H2
D.H+由a極通過(guò)固體酸電解質(zhì)傳遞到b極
解析:本題考查原電池知識(shí),意在考查考生的分析能力。該原電池的化學(xué)原理是H2被氧化,在負(fù)極(a極)發(fā)生反應(yīng):H2-2e-===2H+,H+由a極轉(zhuǎn)移到b極,D項(xiàng)正確;O2發(fā)生還原反應(yīng),在正極(b極)發(fā)生反應(yīng):O2+4H++4e-===2H2O,則電子從a極流向b極,A、B兩項(xiàng)不正確;C項(xiàng)因未指明氣體所處的溫度和壓強(qiáng),不正確。
答案:D
7.(xx汕頭高二檢測(cè))在一個(gè)絕熱的體積一定的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng):
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,下列各項(xiàng)中不能說(shuō)明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是( )
A.體系的壓強(qiáng)不再改變
B.體系的溫度不再改變
C.?dāng)嗔? mol N≡N鍵的同時(shí),也斷裂6 mol N—H鍵
D.反應(yīng)消耗的N2、H2與產(chǎn)生的NH3的速率v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2
解析:無(wú)論反應(yīng)是否達(dá)到平衡,反應(yīng)消耗的N2、H2與生成氨氣的速率之比均為1∶3∶2。因此D項(xiàng)不能表示該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。
答案:D
8.(xx青州高二月考)下列說(shuō)法不正確的是( )[
A.焓變是一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行相關(guān)的因素,多數(shù)放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行
B.自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定能迅速進(jìn)行
C.在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值,其體系的混亂程度越大,熵值越大
D.一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,可用焓變和熵變共同判斷
解析:焓判據(jù)是指多數(shù)自發(fā)反應(yīng)趨向于高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài),而大多數(shù)放熱反應(yīng)是能量降低的過(guò)程,所以多數(shù)放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,A正確;自發(fā)反應(yīng)只說(shuō)明了反應(yīng)的方向性,不能說(shuō)明反應(yīng)的快慢,B錯(cuò)誤;體系的混亂度越大,其熵值越大,C正確;判斷反應(yīng)的自發(fā)性,要從焓變和熵變兩方面綜合判斷,D正確。
答案:B
9.(xx鹽城高二檢測(cè))已知反應(yīng)
PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) ①
2HI(g)H2(g)+I(xiàn)2(g) ②
2NO2(g)N2O4(g) ③
在一定條件下,達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均是a%。若保持各自的溫度不變、體積不變,分別再加入一定量的各自的反應(yīng)物,則轉(zhuǎn)化率( )
A.均不變
B.均增大
C.①增大,②不變,③減少
D.①減少,②不變,③增大
解析:反應(yīng)①再充入一定量PCl5,濃度與壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響不一致,PCl5轉(zhuǎn)化率減小;反應(yīng)②是氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),再充入一定量的HI與原平衡互為等效平衡,HI轉(zhuǎn)化率不變;反應(yīng)③再充入一定量NO2,濃度與壓強(qiáng)對(duì)平衡的影響一致,NO2的轉(zhuǎn)化率增大。
答案:D
10.下圖中,表示2A(g)+B(g)2C(g)(正反應(yīng)放熱)。這個(gè)可逆反應(yīng)的正確圖像為
( )
解析:隨著溫度的升高,化學(xué)平衡應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向亦即向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以生成物C的體積分?jǐn)?shù)減小,反應(yīng)物的含量增大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小。
增大體系的壓強(qiáng),由于反應(yīng)的兩邊都是氣態(tài)物質(zhì),所以正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率都增大。而加入催化劑,只能加快反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間,不能使平衡移動(dòng),所以達(dá)到平衡后,各組分的濃度及體積分?jǐn)?shù)應(yīng)該不變。
答案:A
11.恒溫下,反應(yīng)aX(g)bY(g)+cZ(g)達(dá)到平衡狀態(tài),把容器體積壓縮到原來(lái)的1/2,且達(dá)到新的平衡狀態(tài)時(shí),X的物質(zhì)的量濃度從0.1 mol/L增大到0.19 mol/L,下列判斷正確的是( )
A.a(chǎn)>b+c B.a(chǎn)
7
C.HA溶液中存在H+、OH-、A-、HA
D.HA溶液能與大理石反應(yīng)
解析:A項(xiàng),c(H+)=110-5 molL-1<0.1 molL-1,說(shuō)明HA未完全電離,即HA為弱酸;B項(xiàng),NaA溶液pH>7,說(shuō)明A-發(fā)生水解,即HA為弱酸;C項(xiàng),HA溶液中有HA分子,說(shuō)明HA為弱酸;D項(xiàng),只能說(shuō)明HA比H2CO3酸性強(qiáng),不能說(shuō)明HA為弱酸。
答案:D
13.[雙選題]為了配制NH與Cl-濃度比為1∶1的溶液,可在NH4Cl溶液中加入( )
A.適量的HCl B.通適量氨氣
C.適量的氨水 D.適量的NaOH
解析:NH4Cl溶液中c(NH)Ksp(AgI),AgI沉淀中加入稀KCl溶液,觀察到白色沉淀,是由于c(Cl-)較大,使c(Ag+)c(Cl-)>Ksp(AgCl),B項(xiàng)錯(cuò)誤;Al箔能與稀HNO3溶液反應(yīng)放出氣體,C項(xiàng)錯(cuò)誤;濃氨水顯堿性,使紅色石蕊試紙顯藍(lán)色,D項(xiàng)正確。
答案:D
15.在BaSO4飽和溶液中加入少量BaCl2溶液時(shí)產(chǎn)生沉淀,若以Ksp表示BaSO4的溶度積常數(shù),則平衡后溶液中( )
A.c(Ba2+)=c(SO)=(Ksp)
B.c(Ba2+)c(SO)=Ksp,c(Ba2+)>c(SO)
C.c(Ba2+)c(SO)>Ksp,c(Ba2+)=c(SO)[
D.c(Ba2+)c(SO)≠Ksp,c(Ba2+)<c(SO)
解析:BaSO4Ba2++SO,當(dāng)加入BaCl2時(shí),溶液中的c(Ba2+)增大,平衡向左移動(dòng),但溶度積常數(shù)不變,而且c(Ba2+)>c(SO)。
答案:B
16.[雙選題]在25℃某稀溶液中,由水電離產(chǎn)生的c(H+)=10-13 molL-1,下列有關(guān)溶液的敘述正確的是( )
A.該溶液一定呈酸性
B.該溶液一定呈堿性
C.該溶液的pH可能約為1
D.該溶液的pH可能約為13[
解析:根據(jù)水的離子積常數(shù),可知由水電離出的c(H+)=c(OH-)=10-13 molL-1,這是由于在水中加酸或加堿,抑制了水的電離。若水中加酸,溶液呈酸性,則溶液中OH-只來(lái)自水的電離,c(H+)水=c(OH-)水=c(OH-)總=10-13 molL-1,由KW=c(H+)總
c(OH-)總得:c(H+)總=10-14/10-13=10-1 molL-1,pH=1,若水中加堿,溶液呈堿性,則溶液中H+只來(lái)自水的電離c(H+)總=c(H+)水=10-13 molL-1,pH=13。
答案:CD
二、非選擇題(本題包括6小題,共52分)
17.(8分)為了合理利用化學(xué)能,確保安全生產(chǎn),化工設(shè)計(jì)需要充分考慮化學(xué)反應(yīng)的焓變,并采取相應(yīng)措施?;瘜W(xué)反應(yīng)的焓變通常用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定,也可進(jìn)行理論推算。
(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得,1 g甲醇在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水釋放出22.7 kJ的熱量,試寫(xiě)出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式____________________________________________。
(2)已知反應(yīng)CH3—CH3(g)―→CH2===CH2(g)+H2(g),有關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如下。
化學(xué)鍵
C—H
C===C
C—C
H—H
鍵能/kJmol-1
414.4
615.3
347.4
435.3
試計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱_____________________________________________________。
(3)依據(jù)蓋斯定律可以對(duì)某些難以通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定的化學(xué)反應(yīng)的焓變進(jìn)行理論推算。試依據(jù)下列熱化學(xué)方程式,計(jì)算反應(yīng)2C(s)+2H2(g)+O2(g)===CH3COOH(l)的焓變
ΔH=________。
①CH3COOH(l)+2O2(g)===2CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-870.3 kJmol-1
②C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH2=-393.5 kJmol-1
③H2(g)+1/2O2(g)===H2O(l)
ΔH3=-285.8 kJmol-1
解析:(2)ΔH=6E(C—H)+E(C—C)-[E(C===C)+4E(C—H)+E(H—H)]=6414.4+347.4-(615.3+4414.4+435.3)=+125.6(kJmol-1)。
(3)ΔH=2ΔH2+2ΔH3-ΔH1=2(-393.5)+2(-285.5)-(-870.3)=
-488.3(kJmol-1)。
答案:(1)2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-1 452.8 kJmol-1
(2)+125.6 kJmol-1
(3)-488.3 kJmol-1
18.(8分)(xx濰坊高三一模)甲烷作為一種新能源在化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)高爐冶鐵過(guò)程中,甲烷在催化反應(yīng)室中產(chǎn)生水煤氣(CO和H2)還原氧化鐵,有關(guān)反應(yīng)為:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+260 kJmol-1
已知:2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)
ΔH=-566 kJmol-1
則CH4與O2反應(yīng)生成CO和H2的熱化學(xué)方程式為
________________________________________________________________________;
(2)如下圖所示,裝置Ⅰ為甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液),通過(guò)裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)鐵棒上鍍銅。
①a處應(yīng)通入________(填“CH4”或“O2”),b處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是________________________________________________________________________;
②電鍍結(jié)束后,裝置Ⅰ中溶液的pH________(填寫(xiě)“變大”“變小”或“不變”,下同),裝置Ⅱ中Cu2+的物質(zhì)的量濃度________;
③電鍍結(jié)束后,裝置Ⅰ溶液中的陰離子除了OH-以外還含有________(忽略水解);
④在此過(guò)程中若完全反應(yīng),裝置Ⅱ中陰極質(zhì)量變化12.8 g,則裝置Ⅰ中理論上消耗甲烷_(kāi)_______L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。
解析:(1)根據(jù)蓋斯定律,將第一個(gè)熱化學(xué)方程式乘以2,與第二個(gè)相加得2CH4(g)+O2(g)===2CO(g)+4H2(g) ΔH=-46 kJmol-1。
(2)由于Fe棒上鍍Cu,則 Cu棒發(fā)生氧化反應(yīng),作陽(yáng)極,b電極作正極,a電極作負(fù)極,CH4在a處通入,O2在b處通入,由于KOH作電解質(zhì)溶液,則b極反應(yīng)式為
O2+2H2O+4e-===4OH-;電鍍過(guò)程中電解質(zhì)溶液不參與電極反應(yīng),各離子濃度均不變;CH4燃料電池中的化學(xué)方程式為CH4+2O2+2KOH===K2CO3+3H2O,可得溶液中存在CO,再由電子守恒得CH4~4Cu,則12.8 g Cu的物質(zhì)的量為0.2 mol,消耗CH4為=0.05 mol,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.05 mol22.4 Lmol-1=1.12 L。
答案:(1)2CH4(g)+O2(g)===2CO(g)+4H2(g)
ΔH=-46 kJmol-1
(2)①CH4 O2+2H2O+4e-===4OH- ②變小
不變?、跜O?、?.12
19.(6 分)二甲醚是一種重要的清潔燃料,可以通過(guò)CH3OH分子間脫水制得:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
ΔH=-23.5 kJmol-1。在T1℃,恒容密閉容器中建立上述平衡,體系中各組分濃度隨時(shí)間變化如圖所示。
(1)該條件下反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K=________。在T1℃時(shí),反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)_______;
(2)相同條件下,若改變起始濃度,某時(shí)刻各組分濃度依次為c(CH3OH)=0.4 molL-1,c(H2O)=0.6 molL-1、c(CH3OCH3)=1.2 molL-1,此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大?。簐(正)________v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。
解析:(1)由圖像知,反應(yīng)在t1時(shí)達(dá)到平衡,平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為c(CH3OCH3)=1 molL-1,c(H2O)=0.8 molL-1,c(CH3OH)=0.4 molL-1;根據(jù)反應(yīng)2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)可知,其平衡常數(shù)的表達(dá)式為K=,在該溫度下,K==5。
(2)根據(jù)題目所提供的數(shù)據(jù)可知:Qc==4.5v(逆)。
答案:(1) 5 (2)>
20.(10分)某二元酸(化學(xué)式用H2A表示)在水中的電離方程式是:
H2A===H++HA-,HA-H++A2-
回答下列問(wèn)題:
(1)Na2A溶液顯________(填“酸性”“中性”或“堿性”),用離子方程式表示其原因
________________________________________________________________________。
(2)在0.1 molL-1的Na2A溶液中,下列微粒濃度關(guān)系式正確的是________。
A.c(A2-)+c(HA-)+c(H2A)=0.1 molL-1
B.c(OH-)=c(H+)+c(HA-)+2c(H2A)
C.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HA-)+2c(A2-)
D.c(Na+)>c(A2-)>c(HA-)>c(OH-)>c(H+)
(3)常溫下,已知0.1 molL-1NaHA溶液的pH=2,則0.1 molL-1H2A溶液中c(H+)可能______(填“>”、“<”或“=”)0.11 molL-1;理由是_____________________________
________________________________________________________________________。
(4)比較①0.1 molL-1 Na2A溶液?、?.1 molL-1 Na2SO4溶液,兩種溶液中陰離子總濃度的大?、賍_______②(填“>”、“<”或“=”)。
解析:(1)由題目所給信息HA-H++A2-,可知HA-具有弱酸性,Na2A能發(fā)生水解反應(yīng)A2-+H2OHA-+OH-,其溶液呈堿性。
(2)由于H2A的第一步電離是完全的,故溶液中不存在H2A分子,A項(xiàng)、B項(xiàng)均不正確;根據(jù)電荷守恒C項(xiàng)正確;D項(xiàng)溶液中各離子濃度大小關(guān)系應(yīng)為:
c(Na+)>c(A2-)>c(OH-)>c(HA-)>c(H+),D項(xiàng)錯(cuò)誤。
(3)由題意可知0.1 molL-1NaHA溶液中,
c(H+)=0.01 molL-1,即0.1 molL-1的HA-電離產(chǎn)生的c(H+)=0.01 molL-1。
0.1 molL-1 H2A電離產(chǎn)生的c(H+)、c(HA-)均為0.1 molL-1,因產(chǎn)生的H+抑制
HA-的電離,使溶液中H+的濃度小于0.11 molL-1。
(4)由于①Na2A溶液水解呈堿性:A2-+H2OHA-+OH-,1 mol A2-水解會(huì)生成
2 mol陰離子HA-和OH-;②Na2SO4溶液不水解呈中性;故同樣濃度的①、②兩溶液,陰離子總濃度①>②。
答案:(1)堿性 A2-+H2OHA-+OH-
(2)C
(3)< H2A一級(jí)電離出H+,對(duì)HA-電離起抑制作用,而NaHA中不存在抑制作用
(4)>
21.(10分)(xx重慶高考)臭氧是一種強(qiáng)氧化劑,常用于消毒、滅菌等。
(1)O3與KI溶液反應(yīng)生成的兩種單質(zhì)是________和________(填分子式)。
(2)O3在水中易分解,一定條件下,O3的濃度減少一半所需的時(shí)間(t)如下表所示。已知:O3的起始濃度為0.0216 mol/L。
pH
T /min
T/℃
3.0
4.0
5.0
6.0
20
301
231
169
58
30
158
108
48
15
50
31
26
15
7
①pH增大能加速O3分解,表明對(duì)O3分解起催化作用的是________。
②在30℃、pH=4.0條件下,O3的分解速率為_(kāi)_______mol/(Lmin)。
③據(jù)表中的遞變規(guī)律,推測(cè)O3在下列條件下分解速率依次增大的順序?yàn)開(kāi)_______(填字母代號(hào))。
a.40℃、pH=3.0 b.10℃、pH=4.0
c.30℃、pH=7.0
(3)O3可由臭氧發(fā)生器(原理如圖)電解稀硫酸制得。
①圖中陰極為_(kāi)_______(填“A”或“B”),其電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________。
②若C處通入O2,則A極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______。
③若C處不通入O2,D、E處分別收集到x L和y L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),則E處收集的氣體中O3所占的體積分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______(忽略O(shè)3的分解)。
解析:本題以臭氧為載體考查了化學(xué)反應(yīng)速率、電化學(xué)等化學(xué)反應(yīng)原理,同時(shí)考查了考生對(duì)圖表的觀察分析能力。
(1)臭氧具有氧化性,能與碘化鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧氣、碘單質(zhì)和氫氧化鉀。
(2)30℃、pH=4.0時(shí),臭氧分解一半所用時(shí)間為108 min,反應(yīng)速率v==1.0010-4mol/(Lmin);結(jié)合表中數(shù)據(jù)知反應(yīng)速率在b條件下最小、c條件下最大。
(3)觀察電化學(xué)裝置圖知,特殊惰性電極B上產(chǎn)生了氧氣和臭氧,該極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)作陽(yáng)極,則特殊惰性電極A為陰極,得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為
2H++2e-===H2↑;若從C處通入氧氣,氧氣將參與反應(yīng),陰極生成的將是水,電極反應(yīng)為O2+4H++4e-===2H2O;設(shè)y L混合氣體中臭氧的體積分?jǐn)?shù)為a,由電子守恒有2x=y(tǒng) a6+y (1-a)4,解得a=(x-2y)/y。
答案:(1)I2 O2
(2)①OH-?、?.0010-4?、踒、a、c
(3)①A 2H++2e-===H2↑
②O2+4H++4e-===2H2O?、?x-2y)/y
22.(10分)(xx天津高考)工業(yè)廢水中常含有一定量的Cr2O和CrO,它們會(huì)對(duì)人類(lèi)及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生很大損害,必須進(jìn)行處理。常用的處理方法有兩種。
方法1:還原沉淀法
該法的工藝流程為
CrOCr2OCr3+Cr(OH)3↓
其中第①步存在平衡:
2CrO(黃色)+2H+Cr2O(橙色)+H2O
(1)若平衡體系的 pH = 2,該溶液顯________色。
(2)能說(shuō)明第①步反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是________。
a.Cr2O和CrO 的濃度相同
b.2v(Cr2O)=v(CrO)
c.溶液的顏色不變
(3)第②步中,還原 1 mol Cr2O 離子,需要______mol的FeSO47H2O。
(4)第 ③步生成的Cr(OH)3 在溶液中存在以下沉淀溶解平衡:
Cr(OH)3(s)Cr3+(aq)+3OH-(aq)
常溫下,Cr(OH)3 的溶度積Ksp=c(Cr3+)c3(OH-)=10-32,要使 c(Cr3+)降至10-5mol/L,溶液的pH應(yīng)調(diào)至________。
方法2:電解法
該法用 Fe 做電極電解含Cr2O的酸性廢水,隨著電解的進(jìn)行,在陰極附近溶液 pH 升高,產(chǎn)生 Cr(OH)3 沉淀。
(5)用Fe做電極的原因?yàn)開(kāi)___________________________________________________。
(6)在陰極附近溶液 pH 升高的原因是(用電極反應(yīng)解釋)________________,溶液中同時(shí)生成的沉淀還有________。
解析:本題主要結(jié)合工業(yè)廢水的處理考查溶液中的平衡問(wèn)題、氧化還原反應(yīng)和電解原理的應(yīng)用等知識(shí),意在考查考生綜合運(yùn)用化學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
(1)pH = 2 時(shí),反應(yīng)正向進(jìn)行的速率較大,溶液呈橙色。
(2)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)速率相等,混合物中各組分濃度保持不變,但不一定相等,溶液的顏色不再發(fā)生改變,即只有 c 正確。
(3)根據(jù)反應(yīng)前后 Cr 和 Fe 元素的化合價(jià)變化,可確定還原 1 mol Cr2O需
6 mol FeSO47H2O。
(4)當(dāng) c(Cr3+)= 10-5 mol/L時(shí),根據(jù) Ksp 的表達(dá)式可求出 c(OH-)= 10-9 mol/L,則此時(shí)溶液 pH = 5。
(5)用鐵做陽(yáng)極,反應(yīng)中生成Fe2+,提供還原劑。
(6)陰極 H+ 得電子生成 H2,隨著電解的進(jìn)行,溶液的 pH逐漸增大,溶液中還會(huì)生成 Fe(OH)3 沉淀。
答案:(1)橙 (2)c (3)6 (4)5
(5)陽(yáng)極反應(yīng)為 Fe-2e-===Fe2+,提供還原劑Fe2+
(6)2H++2e-===H2↑ Fe(OH)3
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