12.下列离子方程式正确的是
A.向盐酸中滴加氨水:
H++OH-=H2O
B.Fe(OH)3溶于氢碘酸:
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
C.铜溶于稀硝酸:
3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O
D.Na2S2O3溶液中通入足量氯气:
S2O32-+2Cl2+3H2O=2SO32-+4Cl-+6H+
C解析:
氨水是弱电解质,应写分子形式,A错误。
漏写Fe3+与I—的氧化还原反应,B错误;SO32—亚硫酸根可被Cl2氧化(氯气足量),D错误。
13.警察常从案发现场的人体气味来获取有用线索,人体气味的成分中含有以下化合物:
①辛酸;②壬酸;③环十二醇;④5,9一十一烷酸内酯;⑤十八烷⑥已醛;⑦庚醛。
下列说法正确的是
A.①、②、⑥分子中碳原子数小于10,③、④、⑤分子中碳原子数大于10
B.①、②是无机物,③、⑤、⑦是有机物
C.①、②是酸性化合物,③、⑤不是酸性化合物
D.②、③、④含氧元素,⑤、⑥、⑦不含氧元素
AC解析:
辛酸含8个C,壬酸含9个C,己醛含6个C,A正确;辛酸、壬酸都是有机物,B错误;辛酸、壬酸均属于羧酸呈酸性,是酸性化合物体;醇与烷是非电解质,不是酸性化合物,C正确;己醛与庚醛都含有氧,D错误。
14.可用于电动汽车的铝—空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为点解液,铝合金为负极,空气电极为正极。
下列说法正确的是
A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为:
O2+2H2O+4e-=4OH-
B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为:
Al+3OH--3e=Al(OH)3↓
C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变
D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极
A解析:
无论是NaOH还是NaCl,在正极上都是O2得到电子被还原,A正确;生成的Al(OH)3是两性氢氧化物,在碱溶液中发生反应生成AlO2—,B错误;生成的Al(OH)3与NaOH反应生成NaAlO2,消耗电解质中的NaOH,使pH减少,C错误;原电池中,电子在外电路的负极流向正极,D错误。
15、取5等份NO2,分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生反应:
2NO2(g)
N2O4(g),△H<0反应相同时间后,分别测定体系中NO2的百分量(NO2%),并作出其随反应温度(T)变化的关系图。
下列示意图中,可能与实验结果相符的是
BD解析:
在恒容状态下,在五个相同的容器中同时通入等量的NO2,反应相同时间。
那么则有两种可能,一是已达到平衡状态,二是还没有达到平衡状态,仍然在向正反应移动。
若5个容器在反应相同时间下,均已达到平衡,因为该反应是放热反应,温度越高,平衡向逆反应方向移动,NO2的百分含量随温度升高而升高,所以B正确。
若5个容器中有未达到平衡状态的,那么温度越高,反应速率越大,会出现温度高的NO2转化得快,导致NO2的百分含量少的情况,在D图中转折点为平衡状态,转折点左则为未平衡状态,右则为平衡状态,D正确。
16.磷钨酸H3PW12O40等杂多酸可代替浓硫酸用于乙酸乙酯的制备。
下列说法不正确的是
A.H3PW12O40在该酯化反应中其催化作用
B.杂多酸盐Na2HPW12O40与Na3PW12O40都是强电解质
C.H3PW12O40、KH2PW12O40与Na3PW12O40中都有相同的原子团
D.硅钨酸H4SiW12O40也是一种杂多酸,其中W的化合价为+8
D解析:
因浓硫酸在制备乙酸乙酯中起到催化剂和吸水剂的作用,又杂多酸可代替浓硫酸制备乙酸乙酯,所以杂多酸同样起到催化作用,A正确;因大多数盐属于强电解质,所以杂多酸盐为强电解质,所以杂多酸盐也为强电解质,B正确;三种物质中都有相同的原子团是PW12O40,C正确;从化合价和代数为0可知W的价态为+6价,D错误。
17.常温下,往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液,可发生如下两个反应:
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+H+下列说法正确的是
A.H2O2的氧化氢比Fe3+强,其还原性比Fe2+弱
B.在H2O2分解过程中,溶液的pH逐渐下降
C.在H2O2分解过程中,Fe2+和Fe3+的总量保持不变
D.H2O2生产过程要严格避免混入Fe2+
CD解析:
由氧化还原反应的强弱律可知,氧化性是氧化剂大于氧化产物,还原性是还原剂大于还原产物,由方程一可知,氧化剂H2O2氧化性比氧化产物Fe3+强,由方程二可知,还原剂H2O2还原性比,原产物为Fe2+强,所以A错误;方程一和方程二相加,即H2O2分解生成H2O和O2,H2O2呈弱酸性,所以随着反应进行,pH升高,B错误;H2O2分解Fe3+或Fe2+作催化剂,所以总量不变,C正确;因为Fe2+可导致H2O2分解,所以H2O2生产过程要避免混入Fe2+,D正确。
18.硫酸锶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲线如下,下列说法正确的是
A.温度一定时,Ksp(SrSO4)随c(SO42—)的增大而减小
B.三个不同温度中,313K时Ksp(SrSO4)最大
C.283K时,图中a点对应的溶液是不饱和溶液
D.283K下的SrSO4饱和溶液升温到263K后变为不饱和溶液
BC解析:
平衡常数只与温度有关,与物质的浓度无关,A错误;温度一定时Ksp=[Sr2+][SO42—],由图可知,313K时,相同SO42—浓度下,Sr2+的浓度最大,所以平衡常数最大,B正确;283K时,Sr2+的浓度比平衡时要小,Qc小于Ksp(283K),对应为不饱和溶液,C正确;283K下的饱和溶液,突然升温至363K,Ksp减少,析出沉淀,仍然为饱和溶液,D错误。
三、(本题包括3小题,共34分)
19.(12分)
某试验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氧化钙(Ca3N2),并探究其实验式。
(1)按图连接好实验装置。
检查装置的气密性,方法是。
(2)反应过程中末端导管必须插入试管A的水中,目的是。
(3)制备氮化钙的操作步骤是:
①打开活塞K并通入N2;
②点燃酒精灯,进行反应;
③反应结束后,;
④拆除装置,取出产物。
(4)数据记录如下:
空瓷舟质量m0/g
瓷舟与钙的质量m1/g
瓷舟与产物的质量m2/g
14.80
15.08
15.15
①计算得到实验式CaxN2,其中x=.
②若通入的N2中混有少量O2,请比较x与3的大小,并给出判断依据:
。
解析:
(1)检查装置气密性首先要关闭活塞K,并将末端导管插入试管A的水中形成密闭系统,而是要通过升温形成压强差。
(2)由题给(4)的②可知,若N2中混有O2会使产物不纯,因此要隔绝氧气对反应的影响,末端导管必须插入试管A的水中可防止氧气进入。
(3)由于外界通入的是氮气,不会出现倒吸现象,熄灭酒精灯待反应管冷却至室温,停止通N2并关闭活塞K。
(4)①由题给实验数据可知:
m(Ca)=m1—m0=15.08—14.80=0.28g
则n(Ca)=0.28g/40g·moL—1=0.007mol
m(CaxN2)=15.15—14.80=0.35g
则m(N)=0.35g—0.28g=0.07g
n(N)=0.07g/14g·mol—1=0.005mol
因为n(Ca):
n(N)=7:
5,所以x=2×7/5=2.8
②因为钙的总量不变,若通入的N2中混有少量O2,所得产物中会混有氧化钙,因为氮的相对原子质量小于样的相对原子质量,结果m2偏大,n(N)会偏大,所以x值会减小。
答案:
(1)关闭活塞K,将末端导管插入试管A的水中,用酒精灯微热硬质试管,若末端导管有连续均匀的气泡冒出,撤去酒精灯冷却一段时间,在导管内形成一段水柱,并且一段时间不回落,则证明装置的气密性良好。
(2)反应过程中末端导管必须始终插入试管A的水中,目的是:
防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置,氧化单质钙,生成氧化钙,引入杂质。
(3)反应结束后,先将末端导管从试管A中拔出,再熄灭酒精灯。
(4)x=2.8;因为钙的总量不变,若通入的N2中混有少量O2,所得产物中会混有氧化钙,因为氮的相对原子质量小于样的相对原子质量,结果m2偏大,n(N)会偏大,所以x值会减小。
20.(10分)
甲酸甲酯水解反应方程式为:
HCOOCH3(l)+H2O(l)
HCOOH(l)+CH3OH(l);△H>0
某小组通过试验研究该反应(反应过程中体积变化忽略不计)。
反应体系中各组分的起始量如下表:
组分
HCOOCH3
H2O
HCOOH
CH3OH
物质的量/mol
1.00
1.99
0.01
0.52
甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化如下图:
(1)根据上述条件,计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率,结果见下表:
反应时间范围/min
0~5
10~15
20~25
30~35
40~45
50~55
75~80
平均反应速率/(10-3mol·min-1)
1.9
7.4
7.8
4.4
1.6
0.8
0.0
请计算15—20min范围内甲酸甲酯的减少量为mol,甲酸甲酯的平均反应速率为mol·min—1(不要求写出计算过程)。
(2)依据以上数据,写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因:
。
(3)上述反应的平衡常数表达式为:
,则该反应在温度T1下的K值为。
(4)其他条件不变,仅改变温度为T2(T2大于T1),在答题卡框图中画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图。
解析:
(1)15min时,甲酸甲酯的转化率为6.7%,所以15min时,甲酸甲酯的物质的量为1—1.00mol×6.7%==0.933mol;20min时,甲酸甲酯的转化率为11.2%所以20min时,甲酸甲酯的物质的量为1—1.00mol×11.2%==0.888mol,所以15至20min甲酸甲酯的减少量为0.933mol—0.888mol=0.045mol,则甲酸甲酯的平均速率==0.045mol/5min==0.009mol·min—1。
(2)从题给数据不难看出,平均速率的变化随转化率的增大先增大再减小,后保持不变。
因为反应开始甲酸甲酯的浓度大,所以反应速率较大,后随着反应进行甲酸甲酯的浓度减小,反应速率减小,当达到平衡时,反应速率几乎不变。
(3)由图象与表格可知,在75min时达到平衡,甲酸甲酯的转化率为24%,所以甲酸甲酯转化的物质的量为1.00×24%==0.24mol,结合方程式可计算得平衡时,甲酸甲酯物质的量==0.76mol,水的物质的量1.75mol,甲酸的物质的量==0.25mol甲醇的物质的量==0.76mol
所以K=(0.76×0.25)/(1.75×0.76)=1/7
(4)因为升高温度,反应速率增大,达到平衡所需时间减少,所以绘图时要注意T2达到平衡的时间要小于T1,又该反应是吸热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,甲酸甲酯的转化率减小,所以绘图时要注意T2达到平衡时的平台要低于T1。
答案:
(1)15—20min范围内甲酸甲酯的减少量为0.045mol;甲酸甲酯的平均反应速率为0.009mol·min—1
(2)反应速率随着反应的进行,先逐渐增大再逐渐减小,后不变;原因:
随着反应的不断进行,应开始甲酸甲酯的浓度大,所以反应速率较大,后随着反应进行,甲酸甲酯的物质的量浓度不断减少,反应速率不断减慢,所以转化率增大的程度逐渐减小,当反应达到平衡后,转化率不变。
(3)1/7
(4)图略。
作图要点:
因为T2>T1,温度越高,平衡向逆反应方向移动,甲酸甲酯的转化率下降,T2达到平衡时的平台要低于T1;另外温度越高,越快达到平衡,所以T2达到平衡的时间要小于T1。
21.(12分)
三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可有于摄影和蓝色印刷。
某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。
请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂:
浓硫酸、1.0mol·L—1HNO3、1.0mol·L—1盐酸、1.0mol·L—1NaOH、3%H2O2、0.1mol·L—1KI、0.1mol·L—1CuSO4、20%KSCN、澄清石灰水,氧化铜、蒸馏水。
(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C)观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊,B中有红色固体生成,则气体产物是。
(2)该小组同学查阅资料后推知,固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3。
验证固体产物中钾元素存在的方法是,现象是。
(3)固体产物中铁元素存在形式的探究。
①提出合理假设
假设1:
;假设2:
;假设3:
。
②设计实验方案证明你的假设(不要在答题卡上作答)
③实验过程
根据②中方案进行实验。
在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
实验步骤
预期现象与结论
步骤1
步骤2
步骤3
……
解析:
(1)由A中澄清石灰水都变浑浊,可知K3[Fe(C2O4)3]·3H2O分解的产物中有CO2;由B中有红色固体生成,C中澄清石灰水变浑浊,可知K3[Fe(C2O4)3]·3H2O分解的产物中有CO。
(2)因为所有的钾盐、钠盐和铵盐都可溶,所以验证钠、钾元素一般是用颜色反应。
(3)由于草酸根中C为+3价,而产物中二氧化碳、碳酸钾中碳为+4价,一氧化碳中碳为+2价,存在着化合价的变化。
由题意铁元素不可能以三价形式存在,说明铁的化合价一定发生变化,由铁的常见化合价不难得出,其一定会降低,可能为0价或+2价。
由此不难得出三种假设。
设计实验步骤时要注意铁和氧化亚铁均与盐酸反应生成亚铁离子,均与硝酸反应生成铁离子,也就是说铁的存在会干扰氧化亚铁的检验,所以要利用两者性质的差异性先检验出铁,排出铁的干扰。
因此一定要用到硫酸铜溶液。
由于题给试剂没有能够检验亚铁离子的试剂,所以要将其氧化为铁离子再检验,所以必须用到硝酸和硫氰化钾溶液。
答案:
(1)则气体产物是:
CO2和CO。
(2)验证固体产物中钾元素存在的方法是焰色反应,现象是透过蓝钴玻璃观察呈紫色火焰。
(3)假设1:
铁元素的存在形式为Fe单质;假设2:
铁元素的存在形式为FeO;假设3:
铁元素的存在形式为Fe与FeO的混合物。
实验步骤
预期现象与结论
步骤1:
取适量固体产物与试管中,加入足量蒸馏水,充分振荡使碳酸钾完全溶解。
分离不溶固体与溶液,用蒸馏水充分洗涤不溶固体
固体产物部分溶解
步骤2:
向试管中加入适量硫酸铜溶液,再加入少量不溶固体,充分振荡
(1)若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化,则假设2成立。
(2)
若蓝色溶液颜色明显改变,且有暗红色固体生成,则证明有铁单质存在
步骤3:
继续步骤2中的
(2),进行固液分离,用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。
取少量固体于试管中,滴加过量HCl,静置,取上层清液,滴加适量H2O2,充分振荡后滴加KSCN
结合步骤2中的
(2):
(1)
若溶液基本无色,则假