高三化学上学期开学测试题分类汇编化学原理含答案解析Word文档格式.docx
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【解析】
试题分析:
(1)NO2与水反应转化为HNO3,反应的化学方程式是:
3NO2+2H2O=2HNO3+NO;
(2)①反应热就是断裂反应物的化学键吸收的热量与生成生成物的化学键时放出的热量的差。
该反应的热化学方程式N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H=(945+498-2×
630)kJ/mol=+183kJ/mol;
②由于该反应的正反应是吸热反应,所以根据平衡移动原理,温度升高,平衡向吸热的正反应方向移动,该反应化学平衡增大。
(3)①当尾气中空气不足时,NOX在催化转化器中被还原成N2排出。
NO被CO还原的化学方程式是2NO+2CO
N2+2CO2;
原因是Mg、Ca、Sr、Ba均为第ⅡA族。
同一主族的元素,从上到下,原子半径逐渐增大,元素的金属性逐渐增强,金属氧化物对NOX的吸收能力逐渐增强。
(4)①根据图示可知Pt电极上O2得到电子变为O2-,发生的是还原反应。
②在该电池中NiO为正极,在NiO电极上NO失去电子变为NO2,该电极反应式是NO+O2--2e-=NO2。
2.随着大气污染的日趋严重,国家拟于“十二五”期间,将二氧化硫(SO2)排放量减少8%,氮氧化物(NOx)排放量减少10%.目前,消除大气污染有多种方法.
(1)处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx.已知:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ·
mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ·
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为.
(2)降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器,发生如下反应:
2NO(g)+2CO(g)
N2(g)+2CO2(g);
△H<0.若在一定温度下,将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中,反应过程中各物质的浓度变化如图所示,该反应的化学平衡常数为K=.
若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,平衡将移动(填“向左”、“向右”或“不”).
20min时,若改变反应条件,导致N2浓度发生如图所示的变化,则改变的条件可能是(填序号).
①加入催化剂②降低温度
③缩小容器体积④增加CO2的量
(3)肼(N2H4)用亚硝酸氧化可生成氮的另一种氢化物,该氢化物的相对分子质量为43.0,其中氮原子的质量分数为0.977.写出肼与亚硝酸反应的化学方程式.
(4)如图所示装置可用于制备N2O5,则生成N2O5的那一极电极反应式为.
(1)CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-867kJ·
mol-1(3分)
(2)k=5/144或0.0347(2分);
不(2分);
②(2分)
(3)N2H4+HNO2==HN3+2H2O(2分)
(4)N2O4–2e-+2HNO3==2N2O5+2H+(3分)
(1)根据氧化还原反应原理,CH4与NO2反应生N2、CO2和H2O,写出化学方程式并注明状态:
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g);
然后根据盖斯定律可求出该反应的∆H=1/2×
∆H1+1/2×
∆H2=-867kJ·
mol-1,可写出热化学方程式。
(2)根据图像可得平衡时c(NO)=1.6mol•L‾1,c(CO)=0.6mol•L‾1,c(N2)=0.2mol•L‾1,根据化学方程式可得c(CO2)=0.4mol•L‾1,则该反应的化学平衡常数为K=c(N2)•c2(CO2)/=5/144或0.0347;
若保持温度不变,20min时再向容器中充入CO、N2各0.6mol,浓度商Q=0.8mol•L‾1×
(0.4mol•L‾1)2/=0.0347=K,则平衡不移动;
①加入催化剂,平衡不移动,则N2浓度不变化,错误;
②降低温度,平衡向右移动,N2浓度逐渐增大,正确;
③缩小容器体积,压强增大,20min时各物质浓度突然增大,错误;
④增加CO2的量,平衡向左移动,N2浓度减小,错误。
(3)根据氢化物的相对分子质量为43.0,其中氮原子的质量分数为0.977,则该氢化物分子中N原子数目为:
43.0×
0.977÷
14=3,H原子数目为:
(1—0.977)÷
1=1,分子式为HN3;
根据氧化还原反应原理可得化学方程式为:
N2H4+HNO2==HN3+2H2O。
(4)N2O4在阳极上失电子生成N2O5,根据化合价的变化和元素守恒可得电极方程式:
N2O4–2e-+2HNO3==2N2O5+2H+。
3.氨是重要的化工产品和化工原料。
(1)氨的电子式是。
(2)已知:
①合成氨的热化学方程式是。
②降低温度,该反应的化学平衡常数K(填“增大”、“减小’’或“不变”)。
(3)有人设想以N2和H2为反应物,以溶有A的稀盐酸为电解质溶液,可制造出既能提供电能,又能固氮的新型燃料电池,装置如图l所示。
电池正极的电极反应式是,A是。
(4)用氨合成尿素的反应为2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(l)+H2O(g)。
工业生产时,原料气带有水蒸气。
图2表示CO2的转化率与氨碳比
、水碳比
的变化关系。
①曲线I、II、III对应的水碳比最大的是。
②测得B点氨的转化率为40%,则x1。
(13分)
(1)
(2)①N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92kJ/mol
②增大
(3)N2+8H++6e-=2NH4+(2分)NH4Cl(2分)
(4)Ⅲ(1分);
3(2分)
(1)氨的分子中氮与氢原子之间形成一对共用电子对,所以氨的电子式是
(2)①根据反应的△H=反应物的总键能-生成物的总键能,计算合成氨的△H=946kJ/mol+3×
436kJ/mol-3×
391×
2kJ/mol=-92kJ/mol,所以合成氨的热化学方程式是N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92kJ/mol;
②该反应放热,所以降温,平衡正向移动,生成物浓度增大,反应物浓度减小,化学平衡常数将增大;
(3)该电池的本质反应是合成氨反应,所以正极是氮气发生还原反应,电极反应式为N2+8H++6e-=2NH4+;
生成的铵根离子与氯化氢结合生成氯化铵,所以A是NH4Cl;
(4)氨碳比一定时,水碳比越大,说明原料气中含二氧化碳越少,二氧化碳的转化率越低,所以二氧化碳转化率最低的即为水碳比最大的,是Ⅲ曲线;
B点二氧化碳的转化率是60%,氨气的转化率是40%,设NH3、CO2的起始物质的量分别为n1、n2,则n1×
40%/2=n2×
60%,解得n1/n2=x1=3。
4.碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛,在提倡健康生活已成潮流的今天,“低碳生活”不再只是一种理想,更是一种值得期待的新的生活方式。
(1)甲烷燃烧放出大量的热,可作为能源用于人类的生产和生活。
已知:
①2CH4(g)+3O2(g)=2CO(g)+4H2O(l)△H=—1214kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=—566kJ/mol
则表示甲烷燃烧热的热化学方程式。
(2)将两个石墨电极插入KOH溶液中,向两极分别通入CH4和O2,构成甲烷燃料电池。
其负极电极反应式是:
(3)某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示),通电后,溶液中产生大量的白色沉淀,且较长时间不变色。
下列说法中正确的是(填序号)
A.电源中的a一定为正极,b一定为负极
B.可以用NaCl溶液作为电解液
C.A、B两端都必须用铁作电极
D.阴极发生的反应是:
2H++2e-=H2↑
(4)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中,进行反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
得到如下三组数据:
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所需时间/min
H2O
CO
CO2
1
650
2
4
1.6
5
900
0.4
3
①实验1中,以v(H2)表示的平均反应速率为。
②实验3跟实验2相比,改变的条件可能是(答一种情况即可)
(1)CH4(g)+2O2(g)
CO2(g)+2H2O(l)△H1=—890KJ.mol-1
(2)CH4-8e-+10OH-
CO32-+7H2O;
(3)B、D;
(4)①0.16mol/(L·
min)②使用了催化剂;
加大了压强(任答一种)
(1)甲烷完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水,所以甲烷燃烧热的热化学方程式中甲烷的物质的量是1mol,将①②相加除以2可得,答案是CH4(g)+2O2(g)
(2)负极发生氧化反应,所以甲烷在负极发生氧化反应,结合电解质溶液,负极的电极反应式为CH4-8e-+10OH-
(3)A、电解过程中两极分别是H+和Fe放电生成氢气和亚铁离子,所以两极哪端都可以生成氢气,a不一定为正极,b不一定为负极,但a为正极,b为负极,效果较好,错误;
B、在装置中铁一定作阳极,所以氯化钠溶液是电解质溶液,不影响阳极Fe放电生成亚铁离子,阴极H+放电生成氢气,正确;
C、装置中铁一定作阳极,阴极可以是铁,也可以是其他惰性电极,错误;
D、阴极H+放电生成氢气,正确,答案选BD。
(4)①实验1中,CO2的浓度增加0.8mol/L,所以氢气浓度也增加0.8mol/L,v(H2)=0.8mol/L/5min=0.16mol/(L·
min);
②实验3跟实验2相比,到达平衡时间缩短,说明反应速率加快,反应温度、各物质的物质的量均未变,所以可能是使用了催化剂或增大压强。
净水。
5.利用I2O5可消除CO污染或定量测定CO,反应为:
5CO(g)+I2O5(s)
5CO2(g)+I2(s);
ΔH1
(1)已知:
2CO(g)+O2(g)
2CO2(g);
ΔH2
2I2(s)+5O2(g)
2I2O5(s);
ΔH3
则ΔH1=(用含ΔH2和ΔH3的代数式表示)。
(2)不同温度下,向装有足量I2O5固体的2L恒容密闭容器中通入2molCO,测得CO2的体积分数φ(CO2)随时间t变化曲线如图。
请回答:
①从反应开始至a点时的反应速率为v(CO)=,b点时化学平衡常数Kb=。
②下列说法正确的是。
(填字母序号)
A.容器内气体密度不变,表明反应达到平衡状态
B.两种温度下,c点时体系中混合气体的平均相对分子质量相等
C.增加I2O5的投料量有利于提高CO的转化率
D.b点和d点的化学平衡常数:
Kb<Kd
(3)将500mL(标准状况)含有CO的某气体样品通过盛有足量I2O5的干燥管,170℃下充分反应,用水—乙醇液充分溶解产物I2,定容到100mL。
取25.00mL,用0.0100mol·
L-1Na2S2O3标准溶液滴定,消耗标准溶液20.00mL,则样品气中CO的体积分数为。
(已知:
气体样品中其他成分与I2O5不反应;
2Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6)
(1)2.5ΔH2-0.5ΔH3(2分)
(2)①0.6mol·
L-1·
min-1(2分,不带单位扣1分),1024或者45(2分)
②AB(2分,选对一个得1分,有错选得0分)
(3)8.96%(2分,三位有效数字,错误扣1分)
(1)根据盖斯定律,对照第1个反应和第2个反应中CO,对照第1个反应和第3个反应中I2或I2O5,可得ΔH1=2.5ΔH2-0.5ΔH3。
(2)①设转化的CO物质的量浓度为x,根据三段式进行计算:
5CO2(g)+I2(s)
起始浓度(mol•L‾1)10
转化浓度(mol•L‾1)xx
平衡浓度(mol•L‾1)1-xx
a点CO2的体积分数为0.3,则x/1=0.3,可得x=0.3mol•L‾1,则v(CO)=0.3mol/L÷
0.5min=0.6mol·
min-1;
类似a点计算,可求出b点CO的平衡浓度为0.2mol•L‾1,CO2的平衡浓度为0.8mol•L‾1,则b点时化学平衡常数Kb=c5(CO2)÷
c5(CO)=0.85÷
0.25=45。
②A、容器内气体密度不变,说明气体的质量不变,则反应达到平衡状态,正确;
B、c点时两温度下CO2的体积分数相等,说明气体组成相同,则体系中混合气体的平均相对分子质量相等,正确;
C、因为I2O5为固体,增加I2O5的投料量,CO的转化率不变,错误;
D、b点CO2的体积分数大,说明b点平衡常数大,所以Kb>
Kd,错误。
(3)根据化学方程式可得对应关系:
5CO~I2~2Na2S2O3,n(CO)=5/2n(Na2S2O3)=5/2×
0.0100mol·
L-1×
0.02L×
4=0.002mol,则样品气中CO的体积分数为:
0.002mol×
22.4L/mol÷
0.5L×
100%=8.96%
6.二氧化硫和氮氧化物都是常见的大气污染物,回答下列相关问题。
Ⅰ某温度下氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时,涉及如下反应:
i.2NO(g)+Cl2(g)
2ClNO(g)△H1<0其平衡常数为K1
ii.2NO2(g)+NaCl(s)
NaNO3(s)+ClNO(g)△H2<0其平衡常数为K2
(1)现有反应4NO2(g)+2NaCl(s)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),则此反应的平衡常数K3=(用K1、K2表示),反应热△H3=(用△H1、△H2表示)。
(2)为研究不同条件对反应ii的影响,在恒温条件下,向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO2和足够的NaCl(s),10min时反应ii达到平衡。
测得平衡时NO2的转化率α1(NO2)=50%,则:
①10min内υ(ClNO)=,平衡常数K2=;
②若其它条件不变,使反应在恒压条件下进行,平衡时NO2转化率为α2(NO2),则:
α1(NO2)=α2(NO2)(填“>
”“<
”或“=”)。
II除氮氧化物外,SO2也是重要的大气污染物,需要对其进行吸收处理。
(3)若用一定量的NaOH溶液吸收SO2气体后所得吸收液恰好呈中性,下列有关吸收液中粒子关系正确的是。
A.c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)
B.c(Na+)>
c(HSO3-)=c(SO32-)>
c(H+)=c(OH—)
C.2c(Na+)=2c(H2SO3)+2c(HSO3-)+2c(SO32-)
D.c(Na+)>
c(HSO3—)+c(SO32—)+c(H2SO3)
(4)工业上也可以用Na2SO3溶液吸收SO2,并用电解法处理吸收后所得溶液以实现吸收液的回收再利用,装置如图所示,则
①工作一段时间后,阴极区溶液的pH(填“增大”“减小”或“不变”);
②写出阳极的电极反应式。
(1)K22/K1(2分)2∆H2-∆H1或-(∆H1-2∆H2)(2分)
(2)①2.5×
10-3mol•L-1•min-1(2分,不写单位或单位不正确扣1分)
10L/mol(2分,不写单位或单位不正确扣1分)②<
(3)AD(2分,选对1个得1分,见错不给分)
(4)①增大(2分)
②HSO3--2e-+H2O=SO42-+3H+(2分,物质正确但是没有配平扣1分)
(1)反应4NO2(g)+2NaCl(s)
2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),可看着有ii×
2再加i的逆反应得到,所以此反应的平衡常数K3=K22/K1,反应热△H3=2∆H2-∆H1。
(2)①平衡时NO2的转化率α1(NO2)=50%,NO2的变化量为0.1mol,ClNO的变化量为0.05mol,υ(ClNO)=(0.05mol/2L)/10min=2.5×
10-3mol•L-1•min-1;
结合NO2的变化量可知平衡时,C(NO2)=0.05mol/LC(ClNO)=0.025mol/L,故平衡常数K2=0.025/0.052=10(L/mol);
②反应在恒容条件下进行,达到平衡时压强减少,先欲在恒压条件下进行,可看着在平衡下增大压强,此时平衡向正反应方向进行,所以NO2转化率增大,即:
α1(NO2)<
α2(NO2)。
(3)若用一定量的NaOH溶液吸收SO2气体后所得吸收液恰好呈中性,说明溶液的成份为Na2SO3和NaHSO3,此时溶液中存在电荷守恒:
c(H+)+c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-),其中c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(HSO3-)+2c(SO32-),选项A正确;
溶液中存在SO32-的水解与HSO3-的电离和水解,因此
c(HSO3-)≠c(SO32-),选项B不正确;
溶液中的水解和电离均相对较弱,所以溶液中的c(SO32-)>c(H2SO3),根据c(Na+)=c(HSO3—)+2c(SO32-)可得2c(Na+)≠2c(H2SO3)+2c(HSO3-)+2c(SO32-)及c(Na+)>
c(HSO3—)+c(SO32—)+c(H2SO3),故选项C不正确,选项D正确。
(4)①阴极区溶液中的H+被还原成H2,工作一段时间后,阴极区溶液的pH增大;
②阳极区HSO3-被氧化,电极反应式HSO3--2e-+H2O=SO42-+3H+。
7.氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。
下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图,图中的离子交换膜只允许阳离子通过。
完成下列填空:
(1)写出电解饱和食盐水的离子方程式。
(2)离子交换膜的作用为:
、。
(3)精制饱和食盐水从图中位置补充,氢氧化钠溶液从图中位置流出(选填“a”、“b”、“c”或“d”)。
(4)KClO3可以和草酸(H2C2O4)、硫酸反应生成高效的消毒杀菌剂ClO2,还生成CO2和KHSO4等物质。
写出该反应的化学方程式。
(5)室温下,0.1mol/LNaClO溶液的pH0.1mol/LNa2SO3溶液的pH(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
浓度均为0.1mol/L的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中,SO32–、CO32–、HSO3–、HCO3–浓度从大到小的顺序为。
H2SO3Ki1=1.54×
10-2Ki2=1.02×
10-7
HClOKi1=2.95×
10-8
H2CO3Ki1=4.3×
10-7Ki2=5.6×
10-11
(1)2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-。
(2)阻止OH-进入阳极室,与Cl2发生副反应:
2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O;
阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
(3)a;
d;
(4)2KClO3+H2C2O4+2H2SO4=2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O.
(5)大于;
SO32–>
CO32–>
HCO3–>
HSO3–。
(1)电解饱和食盐水时,溶液中的阳离子H+在阴极得到电子变为H2逸出,使附近的水溶液显碱性,溶液中的阴离子Cl-在阳极失去电子,发生氧化反应。
产生Cl2。
反应的离子方程式是2Cl-+2H2O
(2)图中的离子交换膜只允许阳离子通,是阳离子交换膜,可以允许阳离子通过,不能使阴离子通过,这样就可以阻止阴极溶液中的OH-进入阳极室,与氯气发生反应,阻止Cl-进入阴极室,使在阴极区产生的NaOH纯度更高。
同时可以阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。
(3)随着电解的进行,溶质NaCl不断消耗,所以应该及时补充。
精制饱和食盐水从与阳极连接的图中a位置补充,由于阴极H+不断放电,附近的溶液显碱性,氢氧化钠溶液从图中d位置流出;
水不断消耗,所以从b口不断加入蒸馏水,从c位置流出的是稀的NaCl溶液。
(4)KClO3有氧化性,H2C2O4有还原性,在酸性条件下KClO3可以和草酸(H2C2O4)生成高效的消毒杀菌剂ClO2,还生成CO2和KHSO4等物质。
则根据电子守恒及原子守恒,可得该反应的化学方程式是:
2KClO3+H2C2O4+2H2SO4=2ClO2+2CO2+2KHSO4+2H2O.
(5)NaClO、Na2SO3都是强碱弱酸盐,弱酸根离子发生水解反应,消耗水电离产生的H+,破坏了水的电离平衡,当最终达到平衡时,溶液中c(OH-)>
c(H+),所以溶液显碱性。
形成盐的酸越弱,盐水解程度就越大。
消耗的离子浓度越大,当溶液达到平衡时,剩余的离子浓度就越小。
由于H2SO3的Ki2=1.02×
10-7;
HClO的Ki1=2.95×
10-8,所以酸性:
HSO3->
HClO,因此溶液的pH:
NaClO>
Na2SO3。
由于电离程度:
H2SO3>
H2CO3>
HCO3-,浓度均为0.1mol/L的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中,水解程度:
SO32–,所以离子浓度:
CO32–;
水解产生的离子浓度:
HCO3->
HSO3-。
但是盐水解程度总的来说很小,主要以盐电离产生的离子存在。
所以在该溶液中SO32–、CO32–、HSO3–、HCO3–浓度从大到小的顺序为SO32–>
8.
I、火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化
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