(2)一定温度下,将CO和H2按照物质的量之比1∶2充入容积为2L的密闭容器中,发生CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0,保持温度和体积不变,反应过程中CO的物质的量随时间变化如下图所示。
①0~10min内H2的平均反应速率为________;该反应的平衡常数=________。
②15min时,若保持温度不变,再向容器中充入CO和CH3OH各0.3mol,平衡将________(填“向左”“向右”或“不”)移动。
若改变外界反应条件,导致n(CO)发生如图所示的变化,则改变的条件可能是________(填字母)。
a.增大CO浓度b.升温c.减小容器体积d.加入催化剂
答案
(1)①6.75 ②A
(2)①0.02mol·L-1·min-1 25
②不 c
解析
(1)① CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
开始/mol2500
转化/mol1113
平衡/mol1413
=
=6.75。
②在相同压强下升高温度,CH4的转化率升高,说明该反应为吸热反应,因而温度越高,平衡常数越大。
故A
(2)①由图可知,CO、H2的起始浓度分别0.2mol·L-1,0.4mol·L-1,
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
初始/mol·L-10.20.40
平衡/mol·L-10.10.20.1
v(H2)=
=0.02mol·L-1·min-1
=
=25。
②Q=
=25。
故平衡不移动。
四、电解质溶液
1.离子方程式书写注意事项
(1)易溶、易电离的物质(可溶性强电解质,包括强酸、强碱、可溶性盐)以实际参加反应的离子符号表示;非电解质、弱电解质、气体、单质、氧化物以及难溶盐均用化学式表示。
(2)HCO
、HS-、HSO
等弱酸的酸式酸根不能拆开写。
(3)浓硫酸不写离子符号;溶液中铵盐与碱反应加热放出NH3,不加热写成NH3·H2O;生成物中有微溶物析出时,微溶物写成化学式。
(4)盐类水解离子方程式一般用“”,不用“↑”和“↓”;若为完全进行的水解反应,用“===”,“↑”和“↓”;沉淀转化离子方程式用“===”,不用“↓”,可在难溶物后注“(s)”。
(5)多步连续化学反应,如AlCl3与NaOH,NaAlO2与盐酸,Na2CO3与盐酸,CO2(SO2)通入NaOH溶液中等,此类反应可用分步书写再相加的方法,写出过量时的离子方程式。
2.弱电解质的电离平衡
3.离子浓度大小关系分析判断的基本解题框架
步骤一
步骤二
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”,错误的指明原因。
(1)任何温度下,根据水溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小都可判断溶液的酸碱性( )
(2)pH=4的醋酸加水稀释过程中,所有离子浓度都降低( )
(3)在NaHCO3溶液中加入NaOH溶液,不会影响离子的种类( )
(4)AgCl(s)溶解平衡常数表达式为sp=
( )
(5)沉淀转化只能是sp大的沉淀转化为sp小的沉淀( )
(6)25℃时Cu(OH)2在水中的溶解度大于其在Cu(NO3)2溶液中的溶解度( )
(7)中和等体积、等pH的盐酸和醋酸消耗的NaOH的量相同( )
(8)制备无水AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法( )
(9)某醋酸溶液的pH=a,将此溶液稀释10倍后,溶液的pH=b,则a
(10)常温下,pH=5.6的CH3COOH与CH3COONa混合溶液中,c(Na+)>c(CH3COO-)( )
(11)常温下,pH=7的氯化铵和氨水的混合溶液中,离子浓度顺序为c(NH
)=c(Cl-)>c(OH-)=c(H+)( )
(12)常温下NaHSO4===Na++H++SO
,pH=1的NaHSO4溶液中:
c(H+)=c(SO
)+c(OH-)( )
(13)锅炉中沉积的CaSO4可用饱和Na2CO3溶液浸泡,再将不溶物用稀盐酸溶解除去( )
(14)常温下,在NaHS溶液中滴入少量CuCl2溶液,产生黑色沉淀,水的电离程度增大( )
(15)常温下,等体积的盐酸和CH3COOH的pH相同,由水电离出的c(H+)相同( )
(16)0.2mol·L-1CH3COONa与0.1mol·L-1盐酸等体积混合后的溶液中(pH<7):
c(CH3COO-)>
c(Cl-)>c(CH3COOH)>c(H+)( )
(17)向0.10mol·L-1NaHSO3溶液中通入NH3至溶液pH=7:
则c(Na+)>c(SO
)>c(NH
)( )
(18)NH4HSO4溶液中各离子浓度的大小关系是c(H+)>c(SO
)>c(NH
)>c(OH-)( )
(19)0.1mol·L-1氨水中加入CH3COONH4固体,
比值变大( )
(20)用标准NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液到终点时,c(Na+)=c(CH3COO-)( )
(21)25℃时,用0.01mol·L-1盐酸滴定20mL某浓度的氨水时,应选用酚酞作为指示剂( )
(22)向含AgCl、AgBr的浊液中加入少量AgNO3,溶液中
不变( )
答案
(1)√
(2)× c(H+)减小,c(OH-)增大
(3)√
(4)× 固体物质不写入平衡常数表达式
(5)× 反例:
BaSO4在饱和Na2CO3溶液中可转化为BaCO3
(6)√
(7)× 醋酸的浓度大于盐酸,消耗NaOH的量较多
(8)√ (9)√
(10)× 由于溶液显酸性,CH3COOH的电离程度大于CH3COONa的水解程度,因而c(CH3COO-)>c(Na+)
(11)√ (12)√ (13)√
(14)× HS-+Cu2+===CuS↓+H+,水的电离程度减小
(15)√ (16)√ (17)√ (18)√
(19)× CH3COONH4电离的NH
,抑制氨水的电离,c(OH-)减小,c(NH3·H2O)增大,因而比值减小
(20)× 滴定终点为CH3COONa,CH3COO-水解,因而c(Na+)>c(CH3COO-)
(21)× 盐酸滴定氨水,终点呈酸性,应选用甲基橙作指示剂
(22)√
五、电化学原理
1.原电池、电解池的区别
2.离子交换膜
3.电解原理的应用
(1)电镀:
待镀件作阴极、镀层金属作阳极、含镀层金属阳离子的溶液作电镀液。
(2)电解精炼铜:
纯铜作阴极、粗铜作阳极、硫酸铜溶液作电解质溶液。
4.金属(以铁为例)的电化学腐蚀与防护
(1)吸氧腐蚀电极反应:
负极:
2Fe-4e-===2Fe2+;
正极:
O2+4e-+2H2O===4OH-。
(2)防护方法:
①原电池原理——牺牲阳极的阴极保护法:
与较活泼的金属相连,较活泼的金属作负极被腐蚀,被保护的金属作正极;
②电解池原理——外加电流的阴极保护法:
被保护的金属与原电池负极相连,形成电解池,作阴极。
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)Cu+2H+===Cu2++H2↑既可在原电池中完成,也可在电解池中完成( )
(2)蓄电池充电时,标记着“-”的电极应与电的负极相连( )
(3)在Mg—Al—NaOH溶液组成的原电池中,因Mg比Al活泼,故Mg作负极( )
(4)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阴极均发生还原反应( )
(5)电解质溶液导电的过程实际上就是电解的过程( )
(6)电解时,电子流动路径是:
负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极( )
(7)用惰性电极电解MgCl2溶液时,阴极可能得到固体镁( )
(8)用惰性电极电解OH溶液时,阴极的电极反应式是O2+2H2O+4e-===4OH-( )
(9)以Pt电极电解电解质溶液时,若两极只有H2和O2析出,则溶液的浓度一定改变( )
(10)镀锌铁,若保护层被破坏后,就完全失去了对金属的保护作用( )
答案
(1)×
(2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)× (9)× (10)×
2.关于下列五个电化学装置图的说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)图1装置为有阳离子交换膜的锌铜原电池,电池工作一段时间后,甲池的c(SO
)减小( )
(2)控制合适的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图2所示的原电池。
则反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应,甲中石墨电极上Fe3+被还原( )
(3)通过加入适量乙酸钠,设计成微生物电池可以将废水中的氯苯转化为苯而除去,其原理如图3所示。
b为负极,电极反应式为:
CH3COO--8e-+2H2O===2CO2+7H+,a为正极,发生还原反应,电极反应式为
( )
(4)我国最近在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中取得新进展,相关装置如图4所示。
该装置工作时,H+由b极区放电生成氢气,H+由a极区流向b极区,a极上发生的电极反应为Fe2+-e-===Fe3+( )
(5)某原电池装置如图5所示,电池总反应为2Ag+Cl2===2AgCl。
当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.01mol离子( )
答案
(1)×
(2)√ (3)√ (4)√ (5)×
解析
(1)由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,故甲池的c(SO
)不变。
(5)AgCl/Ag为负极,电极反应为Ag-e-+Cl-===AgCl,当电路中转移0.01mole-时,有0.01molAgCl沉淀形成,同时还必然有0.01molH+通过阳离子交换膜进入正极区,因而左侧减少0.02mol离子。
3.关于下列五个电化学装置图的说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)在固态金属氧化物电解池中,高温条件下电解H2O—CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能利用方式,基本原理如图1所示。
是电的负极,电池总反应是H2O+CO2
H2+CO+O2( )
(2)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图2所示。
该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。
a电极的电极反应式为3CO2+18H+-18e-===C3H8O+5H2O( )
(3)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图3所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和SO
可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH和H2SO4产品( )
(4)亚磷酸钠(Na2HPO3)溶液电渗析法制备H3PO3(亚磷酸)的原理如图4所示,膜①、③均为CM,阳极的电极反应式为:
2H2O-4e-===4H++O2↑( )
(5)近年,我国多条高压直流电线路的瓷绝缘子出现铁帽腐蚀现象,在铁帽上加锌环能有效防止铁帽的腐蚀,如图5所示,该装置为牺牲阳极的阴极保护法,绝缘子表面产生的OH-向阴极移动( )
答案
(1)√
(2)× (3)√ (4)√ (5)×
解析
(2)a极为阴极,CO2中碳由+4价变为C3H8O中的-2价,应为得电子的还原反应。
(5)该装置为外加电流的阴极保护法,OH-向阳极移动。
六、化学反应与能量变化的关系
1.牢记两类能量变化图像的含义
(1)反应热与物质具有的能量的关系
(2)反应热与正、逆反应活化能的关系
如图所示,E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能,ΔH=E1-E2。
2.熟练掌握计算反应热的五种方法(根据条件作选择)
(1)根据热化学方程式计算:
反应热与热化学方程式中各物质的物质的量成正比(Q=n·ΔH)。
(2)根据反应物和生成物的总能量计算:
ΔH=E生成物的总能量-E反应物的总能量。
(3)根据键能计算:
ΔH=E反应物键能之和-E生成物键能之和。
(4)根据物质燃烧热计算:
Q=n(可燃物)×燃烧热。
(5)根据盖斯定律计算:
①合理设计反应途径,如:
,则ΔH=ΔH1+ΔH2
②热化学方程式相加或相减,如:
(Ⅰ)C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH1
(Ⅱ)2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH2
(Ⅰ)-(Ⅱ)×
可得C(s)+
O2(g)===CO(g) ΔH=ΔH1-
ΔH2
判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”
(1)吸热反应一定需要加热才能反应,而放热反应在常温下一定能进行( )
(2)物质所含的键能越大,能量越低,该物质越稳定( )
(3)H2(g)的燃烧热是285.8J·mol-1,则2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.6J·mol-1
( )
(4)在常温常压下,2SO2(g)+O2(g)===2SO3(g)和2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的ΔH相同( )
(5)由石墨比金刚石稳定可推知:
C(石墨)===C(金刚石) ΔH>0( )
(6)等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧,相同条件下,前者放出的热量多( )
(7)同温同压下,H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同( )
(8)H—H、O==O和O—H键的键能分别为436J·mol-1、496J·mol-1和462J·mol-1,则反应H2+
O2===H2O的ΔH=-916J·mol-1( )
(9)H2(g)+
O2(g)===H2O(g) ΔH1和2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH2中的ΔH2=2ΔH1( )
(10)已知:
①I2(g)+H2(g)2HI(g) ΔH=-9.48J·mol-1
②I2(g)I2(s) ΔH=-35.96J·mol-1
则I2(s)+H2(g)2HI(g)的ΔH=+26.48J·mol-1( )
答案
(1)×
(2)√ (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)× (8)× (9)× (10)√