鲁科版高中化学选修四化学反应原理docx.docx
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高中化学学习材料
(灿若寒星**整理制作)
化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
第二阶段综合检测卷
(测试时间:
90分钟 评价分值:
100分)
一、选择题(本大题共15小题,每小题3分,共45分)
1.一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:
SO2(g)+2CO(g)
2CO2(g)+S(l) ΔH<0若反应在恒容的密闭容器中进行,下列有关说法正确的是( )
A.平衡前,随着反应的进行,容器内压强始终不变
B.平衡时,其他条件不变,分离出硫,正反应速率加快
C.平衡时,其他条件不变,升高温度可提高SO2的转化率
D.其他条件不变,使用不同催化剂,该反应平衡常数不变
解析:
该反应是一个反应前后气体体积减小、放热的可逆反应,在反应达到平衡之前,随着反应的进行,气体的物质的量逐渐减小,则容器的压强在逐渐减小,故A项错误。
硫是液体,分离出硫,反应物和生成物浓度都不变,不影响反应速率,故B项错误。
该反应的正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,抑制了二氧化硫的转化,所以二氧化硫的转化率降低,故C项错误。
平衡常数只与温度有关,与使用哪种催化剂无关,故D项正确。
答案:
D
2.某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO。
其过程如下:
mCeO2
(m-x)CeO2·xCe+xO2
(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2
mCeO2+xH2+xCO
下列说法不正确的是( )
A.该过程中CeO2没有消耗
B.该过程实现了太阳能向化学能的转化
C.下图中ΔH1=ΔH2+ΔH3
D.以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO+4OH--2e-===CO
+2H2O
解析:
通过太阳能实现总反应:
H2O+CO2―→H2+CO+O2,CeO2没有消耗,CeO2是光催化剂,故A项正确。
该过程中在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO,所以把太阳能转变成化学能,故B项正确。
由右图可知,根据盖斯定律,应该是:
-ΔH1=ΔH2+ΔH3,故C项错误。
CO在负极失电子生成CO2,在碱性条件下再与OH-生成CO
,负极反应式正确,故D项正确。
答案:
C
3.X、Y、Z、M代表四种主族金属元素,金属X和Z用导线连接放人稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出;若电解Y2+和Z2+共存的溶液时,Y先析出;又知M2+的氧化性强于Y2+。
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为( )
A.X>Z>Y>M
B.X>Y>Z>M
C.M>Z>X>Y
D.X>Z>M>Y
解析:
金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中,形成原电池,X溶解说明金属活动性X>Z;电解Y2+和Z2+共存的溶液时,Y先析出,则金属活动性Z>Y;离子的氧化性越强,其单质的金属活动性越弱,则金属活动性Y>M,故正确答案为A项。
答案:
A
4.在相同温度下等体积、等物质的量浓度的四种稀溶液:
①Na2SO4;②H2SO3;③NaHSO3;④Na2S;所含带电微粒的数目由多到少的顺序是( )
A.①=④>③=②
B.①=④>③>②
C.①>④>③>②
D.④>①>③>②
解析:
Na2SO4、H2SO3、NaHSO3、Na2S在溶液中的主要存在形式分别为2Na++SO
、H2SO3、Na++HSO
、2Na++S2-,带电微粒数目最多的是Na2SO4和Na2S,次之是NaHSO3,最少的是H2SO3,Na2S中S2-发生水解反应:
S2-+H2O
HS-+OH-,使离子数目增加,故Na2S溶液中离子数最多。
答案:
D
5.PCl5(g)的分解反应为PCl5(g)
PCl3(g)+Cl2(g),在473K达到平衡时PCl5(g)有48.5%分解,在573K达到平衡时,PCl5(g)有97%分解,则此反应是( )
A.吸热反应
B.放热反应
C.反应的焓变为零的反应
D.无法判断是吸热反应还是放热反应
解析:
对于PCl5(g)的分解反应,升高温度使PCl5(g)的分解率升高,即温度由473K升高到573K时,在473K下建立的化学平衡向右移动。
根据升高温度化学平衡向吸热方向移动,降低温度化学平衡向放热方向移动的规律,PCl5(g)的分解反应为吸热反应,故选A项。
答案:
A
6.物质的量浓度相同(0.2mol·L-1)的弱酸HX与NaX溶液等体积混合后,溶液中微粒浓度关系错误的是( )
A.[Na+]+[H+]=[X-]+[OH-]
B.[HX]+[X-]=2[Na+]
C.若混合液呈酸性,则[X-]>[Na+]>[HX]>[H+]>[OH-]
D.若混合液呈碱性,则[Na+]>[HX]>[X-]>[OH-]>[H+]
解析:
根据电荷守恒A项是正确的;根据元素守恒B项也是正确的。
HX电离是酸性的,NaX水解是碱性的,溶液的酸碱性取决于上述两过程哪一个是主要的;若混合液呈酸性,则HX的电离是主要的,可以不考虑NaX的水解,[HX]略小于0.1mol·L-1,[X-]略大于0.1mol·L-1,[Na+]=0.1mol·L-1,[OH-]<[H-];混合液呈碱性,则NaX的水解是主要的,不考虑HX的电离,即[H+]小于0.1mol·L-1,[HX]略大于0.1mol·L-1,[Na+]=0.1mol·L-1,则[HX]>[Na+]>[X-]>[OH-]>[H+],故D项错误。
答案:
D
7.相同材质的铁在图中的四种情况下最不易被腐蚀的是( )
解析:
在A中,食醋提供电解质溶液环境,铁勺和铜盆是相互接触的两个金属极,形成原电池,铁是活泼金属作负极;在B中,食盐水提供电解质溶液环境,炒锅和铁铲都是铁碳合金,符合原电池形成的条件,铁是活泼金属作负极,碳作正极;在D中,酸雨提供电解质溶液环境,铁铆钉和铜板分别作负、正极,形成原电池;在上述三种情况中,都是铁作负极,铁容易被腐蚀;在C中,铜镀层将铁球覆盖、使铁被保护,所以铁不易被腐蚀。
答案:
C
8.在容积相同且固定不变的四个密闭容器中,进行同样的可逆反应:
2A(g)+B(g)
3C(g)+2D(g),起始时四个容器所盛A、B的量分别是:
,
,
,
。
在相同温度下建立平衡时,A或B的转化率大小关系正确的是( )
A.A的转化率:
甲<丙<乙<丁
B.A的转化率:
甲<乙<丙<丁
C.A的转化率:
甲<乙=丙<丁
D.B的转化率:
甲>丙>乙>丁
解析:
A的转化率:
由乙→丁,A的浓度不变,增加反应物B的浓度,平衡右移,A的转化率增大,丁>乙。
由乙>丙,同时增大A、B物质的量,可看成在丙中体积缩小一半,增大压强,平衡向左移动,A的转化率:
乙>丙。
由丙→甲,A的浓度不变,减少B的浓度使平衡左移,A的转化率降低,丙>甲。
A的转化率:
丁>乙>丙>甲。
同理,B的转化率:
甲>乙>丙>丁。
答案:
A
9.下列各溶液中能大量共存的离子组是( )
A.使酚酞溶液呈红色的溶液中:
Mg2+、Cu2+、SO
、K+
B.使pH试纸呈红色的溶液中;Fe2+、I-、NO
、Cl-
C.[H+]=10-14mol·L-1溶液中:
Na+、[Al(OH)4]-、S2-、SO
D.水电离出的[H+]与[OH-]乘积为10-28的溶液中:
K+、Na+、HCO
、Ca2+
解析:
A中酚酞显红色,说明溶液中存在大量OH-,所以Mg2+、Cu2+不能存在。
B中pH试纸呈红色,说明溶液中有大量H+,所以Fe2+,I-与H+、NO
发生氧化还原反应不能大量共存。
D中水电离出[H+]与[OH+]乘积为10-28,说明是酸或碱溶液,无论酸还是碱均与HCO
反应。
答案:
C
10.下列反应的离子方程式正确的是( )
A.向沸水中滴加FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体:
Fe3++3H2O
Fe(OH)3↓+3H+
B.用小苏打治疗胃酸过多:
HCO
+H+===CO2↑+H2O
C.实验室用浓盐酸与MnO2反应制Cl2:
MnO2+2H++2Cl-
Cl2↑+Mn2++H2O
D.用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板:
Fe3++Cu===Fe2++Cu2+
解析:
A项要表示Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体而非沉淀;C项两边电荷数、氧原子个数不相等;D项得、失电子不等导致两边电荷不守恒。
答案:
B
11.下列叙述正确的是( )
A.电化学反应不一定是氧化还原反应
B.pH=5的CH3COOH溶液和pH=5的NH4Cl溶液中,水的电离程度相同
C.2NO+2CO2
CO2+N2的ΔH<0,则该反应一定能自发进行
D.用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀,可将BaSO4转化为BaCO3
解析:
电化学反应是化学能与电能之间的转化,存在电子的转移,一定为氧化还原反应,故A项错误。
CH3COOH抑制水的电离,NH4Cl中NH
水解促进水的电离,水的电离程度不同,故B项错误。
2NO+2CO2
CO2+N2的ΔH<0,ΔS<0,根据ΔG=ΔH-T·ΔS,反应必须在一定温度下才能使ΔG<0,即才能自发进行,故C项错误。
用饱和Na2CO3溶液处理BaSO4沉淀,当c2(Na+)×c(CO
)>K(Na2CO3)时,可将BaSO4转化为BaCO3,故D项正确。
答案:
D
12.在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示,下列表述中正确的是( )
A.反应的化学方程式为:
2M
N
B.t2时,正逆反应速率相等,达到平衡
C.t3时,正反应速率大于逆反应速率
D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍
解析:
分析本题图象可知,反应开始到时间t3时建立化学平衡。
N的变化为8mol-2mol=6mol,M的变化为5mol-2mol=3mol,因此反应方程式应为:
2N
M或M
2N;t2时,M和N的物质的量相等(反应同一容器中进行,也可理解为浓度相等),但正、逆反应速率并不相等,因为从图中可以看出,反应并未达到平衡;t3时,已达到平衡;此时正、逆反应速率相等;t1时,N和M的物质的量分别为6mol和3mol,故N的浓度是M的2倍,D选项正确。
答案:
D
13.(双选题)下列对实验I~IV电化学的装置正确,且实验现象预测正确的是( )
A.实验Ⅰ:
电流表A指针偏转,碳棒上有红色固体产生
B.实验Ⅱ:
电流表A指针偏转,铁极上有无色气体产生
C.实验Ⅲ:
碳棒上有无色气体产生,铁极上有黄绿色气体产生
D.实验Ⅳ:
粗铜溶解,精铜上有红色固体析出
解析:
实验Ⅰ:
该装置符合原电池构成条件,能形成原电池,所以有电流产生,铁易失电子而作负极,碳作正极,碳棒上铜离子得电子生成铜单质,所以碳棒上有红色物质析出,故A正确;实验Ⅱ:
该电池符合原电池构成条件,能形成原电池,所以有电流产生,铁易失电子生成亚铁离子而作负极,故B错误;实验Ⅲ:
该装置是电解池,碳作阳极,铁作阴极,碳棒上氯离子放电生成黄绿色的氯气,铁棒上氢离子放电生成无色的氢气,故C错误;实验Ⅳ:
该装置是电解池,精铜作阴极,阴极上铜离子得电子发生还原反应生成金属单质铜,故D正确。
答案:
AD
14.(双选题)常温时,向pH=2的硫酸中加入等体积的下列溶液后,滴入甲基橙溶液,出现红色,该溶液可能是( )
A.pH=12的Ba(OH)2
B.pH=12的氨水
C.0.005mol·L-1的NaOH
D.0.5mol·L-1的BaCl2
解析:
pH=2的硫酸与pH=12的Ba(OH)2等体积混合后,溶液pH=7,滴入甲基橙溶液呈黄色,故A项错。
pH=2的硫酸与pH=12的氨水等体积混合,氨水过量,溶液pH>7,滴入甲基橙溶液,呈黄色,故B项错。
pH=2的硫酸与0.005mol·L-1的NaOH混合后,c(H+)=
=2.5×10-3mol·L-1,pH=2.6,滴入甲基橙则出现红色,故C项对。
D项中混合c(H+)=
=5×10-3mol·L-1,pH=2.3,滴入甲基橙则出现红色,故D项也正确。
答案:
CD
15.(双选题)某温度时,BaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.加入Na2SO4可以使溶液由a点变到b点
B.a点对应的Ksp小于c点对应的Ksp
C.d点无BaSO4沉淀生成
D.在该温度下,蒸去溶剂溶液可能由d点变到e点
解析:
硫酸钡溶液中存在着溶解平衡,a点在平衡曲线上,加入Na2SO4,会增大c(SO
),平衡左移,c(Ba2+)应降低,所以不能使溶液由a点变到b点,故A项错误。
Ksp是一常数,温度不变Ksp不变,在曲线上的任意一点Ksp都相等,故B项错误。
d点表示Qc<Ksp,溶液不饱和,不会有沉淀析出,故C项正确。
d点时溶液不饱和,蒸发溶剂水,c(SO
)、c(Ba2+)均增大,所以在该温度下,蒸去溶剂溶液可能由d点变到e点,故D项正确。
答案:
CD
二、非选择题(共55分)
16.(10分)如图所示,某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答相关问题:
(1)通入氧气的电极为________(选填“正极”或“负极”)。
解析:
燃料电池是将化学能转变为电能的装置,属于原电池,投放燃料的电极是负极,投放氧化剂的电极是正极,所以通入氧气的电极是正极。
答案:
正极
(2)铁电极为________(选填“阳极”或“阴极”),石墨电极(C)的电极反应式为__________________。
解析:
乙池有外接电源属于电解池,铁电极连接原电池的负极,所以是阴极,则石墨电极是阳极,阳极上氯离子放电生成氯气,电极反应式为:
2Cl--2e-===Cl2↑。
答案:
阴极 2Cl--2e-===Cl2↑
(3)反应一段时间后,乙装置中生成氢氧化钠主要在________(选填“铁极”或“石墨极”)区。
解析:
乙池中阴极是铁,阳极是碳,阳极上氯离子放电生成氯气,阴极上氢离子放电,导致阴极附近氢氧根离子浓度大于氢离子浓度溶液呈碱性,所以乙装置中生成氢氧化钠主要在铁极区。
答案:
铁极
(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质,丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
解析:
如果粗铜中含有锌、银等杂质,阳极上不仅铜还有锌、银失电子进入溶液,阴极上析出铜,根据转移电子数相等知,阳极上溶解的铜小于阴极上析出的铜,所以丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将减小。
答案:
减小
(5)若在标准状况下,有2.24L氧气参加反应,则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数为______________;丙装置中阴极析出铜的质量为__________________。
解析:
根据串联电池中转移电子数相等得氧气、氢气和铜的关系式为:
O2~2H2~2Cu,设生成氢气的分子数是x,生成铜的质量是y,则:
O2 ~ 2H2 ~ 2Cu
22.4L2×6.02×1023128g
2.24Lxy
解得:
x=0.2×6.02×1023,y=12.8g
答案:
0.2×6.02×1023 12.8g
17.(10分)北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8),亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)。
(1)丙烷脱氢可得丙烯。
已知:
C3H8(g)===CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)
ΔH1=156.6kJ·mol-1
CH3CH===CH2(g)===CH4(g)+HC≡CH(g)
ΔH2=32.4kJ·mol-1
则相同条件下,反应C3H8(g)===CH3CH===CH2(g)+H2(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
解析:
观察题干给的三个反应可知,反应C3H8(g)===CH3CH===CH2(g)+H2(g)可以由C3H8(g)===CH4(g)+HC≡CH(g)+H2(g)与CH3CH===CH2(g)===CH4(g)+HC≡CH(g)的逆反应相加得到,利用盖斯定律计算可得反应ΔH=ΔH1-ΔH2=124.2kJ·mol-1。
答案:
+124.2
(2)以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解质是熔融碳酸盐。
电池反应方程式为________;放电时,CO
移向电池的________(选填“正”或“负”)极。
解析:
丙烷和氧气制作的燃料电池,其电池反应方程式与丙烷燃烧的化学方程式相同,则其电池反应方程式为:
C3H8+5O2===3CO2+4H2O,原电池放电时,电解质溶液(熔融碳酸盐)中的阴离子移向电池的负极。
答案:
C3H8+5O2===3CO2+4H2O 负
(3)碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。
常温常压下,空气中的CO2溶于水,达到平衡时,溶液的pH=5.60,[H2CO3]=1.5×10-5mol·L-1。
若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离,则H2CO3
HCO
+H+的平衡常数K1=________。
(已知:
10-5.60≈2.5×10-6)
解析:
根据题干给的信息和二氧化碳水溶液的pH可以计算溶液中氢离子和碳酸氢根离子的浓度均为2.5×10-6mol·L-1,则碳酸的一级电离的平衡常数K1=[HCO
]·[H+]/[H2CO3]=4.2×10-7mol·L-1。
答案:
4.2×10-7mol·L-1
(4)常温下,0.1mol·L-1NaHCO3溶液的pH大于8,则溶液中[H2CO3]________[CO
](选填“>”“=”或“<”),原因是
________________________________________________________________________
(用离子方程式和必要的文字说明)。
解析:
碳酸氢钠溶液中的HCO
既能发生水解:
HCO
+H2O
H2CO3+OH-,也能发生电离:
HCO
CO
+H+,水解生成碳酸,使溶液显碱性,电离生成CO
,使溶液中氢离子浓度增加,溶液pH大于8,说明水解程度大于电离程度,则溶液中碳酸分子的浓度大于碳酸根离子的浓度。
答案:
> HCO
+H2O
CO[
+H3O+(或HCO
CO
+H+),HCO
+H2O
H2CO3+OH-,HCO
的水解程度大于电离程度
18.(10分)甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。
(1)工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:
CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH1
反应Ⅱ:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2
①上述反应符合“原子经济”原则的是________(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②已知反应Ⅰ的能量变化如图1所示:
由表中数据判断ΔH1______0(选填“>”、“=”或“<”)。
③某温度下,将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(CO)=0.2mol/L,则CO的转化率为__________________。
解析:
①根据原子经济知,Ⅰ没有副产物,符合原子经济理念,Ⅱ中有副产物,不符合原子经济理念;②根据图象知,反应物总能量大于生成物总能量,所以该反应是放热反应,则ΔH1<0;③平衡时剩余一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol,一氧化碳的转化率
为×100%=80%。
答案:
①Ⅰ ②< ③80%
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1275.6kJ/mol
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)
ΔH=-566.0kJ/mol
③H2O(g)===H2O(l)
ΔH=-44.0kJ/mol
请计算1mol甲醇不完全燃烧生成1mol一氧化碳和液态水放出的热量为________。
解析:
已知:
①2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-1275.6kJ/mol;
②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) ΔH=-566.0kJ/mol;
③H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44.0kJ/mol;由盖斯定律,①-②+③×4得:
2CH3OH(l)+2O2(g)===2CO(g)+4H2O(l),故ΔH=-1275.6kJ/mol-(-566.0kJ/mol)+(-44.0kJ/mol)×4=-885.6kJ/mol,所以其热化学反应方程式为:
CH3OH(l)+O2(g)===CO(g)+2H2O(l) ΔH=-442.8kJ/mol,则1mol甲醇不完全燃烧生成1mol一氧化碳和液态水放出的热量为442.8kJ。
答案:
442.8kJ
(3)某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理,设计如图2所示的电池装置。
①该电池正极的电极反应为
________________________________________________________________________;
②工作一段时间后,测得溶液的pH减小,该电池总反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
解析:
①正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,所以其电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,②负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,所以其电池反应式为:
2CH3OH+3O2+4OH-===2CO
+6H2O。
答案:
①O2+2H2O+4e-===4OH- ②2CH3OH+3O2+4OH-===2CO
+6H2O
19.(11分)在2L密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表所示:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)写出该反应的平衡常数表达式:
K=________。
已知:
K300℃>K350℃,则该反应是________热反应。
解析:
该反应的平衡常数表达式:
K=
;平衡常数只是温度的函数,平衡常数越大,说明在该温度下反应物转化成生成物的限度越大,反应的转化率越大,K(300℃)>K(350℃),说明低温有利于反应物的转化,该反应的正反应是放热反应。
答案:
放热
(2)下图中表示NO2的变化的曲线是________。
用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=________。
解析:
从图上起始浓度看:
反应物的浓度随时间变化越来越小,直到平衡时不再减少,图和数据表明,3s时化学反应达到平衡。
曲线c是NO的浓度随时间变化的曲线,曲线d是O2的浓度随时间变化的曲线。
生成物的浓度随时间变化越来越大,直到某一时刻,达到平衡时浓度不再增大。
题图中有两条从零度开始逐渐增大浓度的曲线,根据化学方程式的计量数关系,NO的浓度减少等于NO2的浓度增加,从图中变化幅度看,曲线b的浓度变化符合计量数关系,所以曲线b是表示NO2的浓度随时间变化的曲线。
用NO表示从0~2s内该反应的平均速率v(NO)=
=
=3×10-3mol·L-1·s-1,化学反应速率之比等于化学方程式中计量数之比,用O2表示从0~2秒内该反应的平均速率v(O2)=
v(NO)=1.