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…………○…………内…………○…………装…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………第=page22页,总=sectionpages22页第=page11页,总=sectionpages11页2024年沪科版必修2化学上册阶段测试试卷740考试试卷考试范围:全部知识点;考试时间:120分钟学校:______姓名:______班级:______考号:______总分栏题号一二三四五六总分得分评卷人得分一、选择题(共6题,共12分)1、一种免疫调节剂;其结构简式如图所示,关于该物质的说法不正确的是。
A.属于芳香族化合物,分子式为C9H11O4NB.可以发生的反应类型有:加成反应、取代反应、氧化反应、聚合反应C.分子中所有碳原子有可能在同一平面上D.1mol该调节剂最多可以与3molNaOH反应2、有一种被称为“软电池”的纸质电池,其总反应为:Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH。下列说法正确的是()
A.该电池中Zn作正极B.Zn电极上发生还原反应C.该电池工作时电流由Zn经导线流向MnO2D.当6.5gZn完全溶解时,流经电路的电子个数约为1.204×l0233、“碘伏”又叫“聚维酮碘溶液”。聚维酮通过氢键与HI3形成聚维酮碘;其结构表示如图所示。下列说法正确的是(图中虚线表示氢键)
A.合成聚维酮的单体有两种B.聚维酮碘中含有离子键、共价键、氢键等化学键C.聚维酮易溶于水的原因是与水分子形成氢键D.聚维酮碘是纯净物4、已知X、Y、Z为原子序数依次增大、电子层数依次增多的短周期主族元素,其中Y元素原子的最外层电子数为5,Z的最低负化合价为—2,下列说法不正确的是A.元素Y的简单氢化物易溶于水B.X、Y、Z三种原子中原子半径最小的是YC.元素X、Y、Z均可形成两种或两种以上的氧化物D.元素乙的最低负化合价与最高正化合价的绝对值之和为85、下列说法正确的是A.△H的单位kJ/mol是指1mol物质参加反应时的能量变化B.化学反应中能量的变化都表现为热量的变化C.C(s,金刚石)=C(s,石墨)△H<0,则金刚石比石墨稳定D.反应物的总能量髙于生成物的总能量,反应时向环境释放能量6、化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是。
A.图1:锌铜原电池中,Zn2+向Cu电极方向移动,Cu电极附近溶液中H+浓度减小B.图2:纽扣式银锌电池中,正极的电极反应式为Ag2O+2e-+H2O+2H+=2Ag+2H2OC.图3:锌锰干电池中,锌筒作负极,发生氧化反应,锌筒会变薄D.图4:铅蓄电池使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降评卷人得分二、填空题(共9题,共18分)7、(1)用系统命名法命名下列有机物:
(2)下列有机物的命名均有错误;请用系统命名法正确命名。
①2-甲基-2-乙基丙烷。
正确命名:________________。
②2-甲基-4-戊烯。
正确命名:_________________。
③2,3-二甲基-3-丙基-4-异丙基己烷。
正确命名:________________。
④2-甲基-3-戊炔。
正确命名:________________。8、能源是影响全球经济和生活的重要因素。目前人类已开发和利用的能源中;电能是和人类生产生活联系最为密切的能源,原电池是可以将化学能转化为电能的装置。
(1)下列装置能构成原电池的是___________(填标号);。A.B.C.D.(2)电池负极的现象是___________;
(3)请写出该电池正极反应方程式___________;
(4)该反应的电子流向为:___________电极流向___________电极(请填写电极名称);
(5)将正极材料替换成下列物质,该电极发生的电极反应不变的是___________(填标号)。
A.FeB.AlC.石墨9、下面是元素周期表的一部分;参照元素①~⑧在表中的位置。
。族。
周期。
ⅠA
0
1
①
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
2
②
③
④
3
⑤
⑥
⑦
⑧
请用化学用语回答下列问题:
(1)④、⑤、⑦的原子半径由大到小的顺序为(元素符号)___________________。
(2)②、⑦、⑧的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是(填化学式)_____________。
(3)在①、④、⑤、⑧中的某些元素之间可形成既含离子键又含非极性共价键的离子化合物,写出其中一种化合物的电子式:_____________________。
(4)由②最高价氧化物与⑤的同周期相邻主族元素的单质反应的化学方程式为:___________________________。
(5)②单质与③的最高价氧化物的水化物的浓溶液反应的离子方程式为______________________。10、某化学兴趣小组为了探究原电池产生电流的过程;设计了如图所示实验:
(1)下列叙述中正确的是___。
A.打开开关K时铜片作负极;关闭开关K时铜片作正极。
B.打开开关K;锌片和铜片上均有气泡产生。
C.关闭开关K后,溶液中的H+浓度减小。
D.关闭开关K产生气泡的速率比打开开关K时慢。
(2)打开开关K后,装置中发生反应的离子方程式为___。
(3)关闭开关K后,则该装置为___(填“原电池”或“电解池”),锌极为___极(填“正”、“负”、“阳”或“阴”),铜极上的电极反应式为__。若反应过程中有0.3mol的电子发生转移,则产生的气体在标准状况下的体积为___L。11、化学反应中伴随着能量变化;探究各种能量变化是一永恒的主题。
(1)下列变化属于放热反应的是___________(填序号)。
a.生石灰溶于水b.浓硫酸稀释c.碳酸氢钠固体溶于盐酸。
d.铜溶于浓硝酸e.氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌f.过氧化钠溶于水。
(2)H2O2分解时的能量变化关系如图所示,则H2O2分解反应为___________反应(选填:吸热;放热)。
查阅资料得知:将作为催化剂的Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液后,溶液中会发生两个氧化还原反应,且两个反应中H2O2均参加了反应,试从催化剂的角度分析,这两个氧化还原反应的离子方程式分别是:2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+和___________。
(3)如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置:
①当电极a为镁,电极b为铝,电解质溶液为氢氧化钠溶液时,该电池的负极为___________(填名称)。
②燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(O2)反应所产生的化学能直接转化为电能。现设计一燃料电池,电极a通入氢气燃料,采用氢氧化钠溶液为电解液,b极的电极反应式为___________。
③质量相同的铜棒和铁棒用导线连接后插入CuSO4溶液中,一段时间后,取出洗净、干燥、称量,二者质量差为12g,则导线中通过的电子的数目为___________。12、水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程;主要用于合成氨;制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:
(1)Shibata曾做过下列实验:①使纯H2缓慢地通过处于721℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴(Co),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。
②在同一温度下用CO还原CoO(s);平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO___H2(填“大于”或“小于”)。
(2)721℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为___(填标号)。
A.<0.25B.0.25C.0.25~0.50D.0.50E.>0.50
(3)Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的和相等、和相等。
计算曲线a的反应在30~90min内的平均速率(a)=__kPa·min-1。467℃时和随时间变化关系的曲线分别是__、__。489℃时和随时间变化关系的曲线分别是__、__。13、利用甲醇和水蒸气重整为燃料电池提供氢气。甲醇和水蒸气重整的主要反应是:反应i:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)△H1=+49kJ/mol。同时,存在副反应:反应ii:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)△H2=+91kJ/mol
(1)反应i的平衡常数K的表达式是_______。
(2)为探究条件对反应i平衡的影响,X、Y(Y1、Y2)可分别代表压强或温度。下图表示Y一定时,反应i中H2O(g)的平衡转化率随X的变化关系。
①X代表的物理量是_______。
②判断Y1_______Y2(填“>”或“<”),理由是_______。
(3)CO易使反应i的催化剂中毒;研究温度和投料比对甲醇转化率及重整气中CO物质的量分数的影响,结果如图所示。
①选择250℃、水/甲醇投料比为2作为最佳条件进行反应,原因是_______。
②250℃时CO物质的量分数始终高于200℃时CO物质的量分数的原因可能是_______。14、理论上讲,任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设计一个化学电池(正极材料用碳棒),回答下列问题:
(1)该电池的正极发生____反应(填“氧化”或“还原”),电极反应式为___________,电解质溶液是____;
(2)正极上出现的现象是________________________________________
(3)若导线上转移电子1mol,则负极质量变化____克。15、—次电池。
(1)种类:有___________电池、___________电池、___________电池等。
(2)碱性锌锰电池的构造:负极是___________,正极是___________,电解质是___________。评卷人得分三、判断题(共6题,共12分)16、在原电池中,正极本身一定不参与电极反应,负极本身一定要发生氧化反应。(_______)A.正确B.错误17、以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池,放电过程中,H+从正极区向负极区迁移。(_______)A.正确B.错误18、食用油酸败后,高温消毒后仍可食用(_______)A.正确B.错误19、甲烷、乙烯和苯在工业上都可通过石油分馏得到。(____)A.正确B.错误20、干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池。(_______)A.正确B.错误21、乙醇和乙酸之间能发生酯化反应,酯化反应的逆反应为皂化反应。(____)A.正确B.错误评卷人得分四、计算题(共4题,共28分)22、在2L密闭容器中,800℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:。时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007
(1)上述反应___________(填“是”或“不是”)可逆反应。
(2)如图所示,到达化学平衡的时间大约为___________秒。表示NO2变化曲线的是___________,用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=___________
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是___________(填序号)。
a.v(NO2)=2v(O2)b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)d.容器内密度保持不变23、某同学取一定质量的铁铝合金与100mLxmol/L稀硝酸充分反应;反应过程中没有气体放出。在反应结束后的溶液中,逐滴加入2mol/LNaOH溶液,所加NaOH溶液的体积(mL)与产生沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示:
(1)写出EF段发生反应的离子方程式____________
(2)C点对应的溶液中含有的阳离子除Na+外,还含有_______。
(3)x=________。
(4)铁铝合金中铝的物质的量分数为_________。24、46g某无色液体CxHyOH(纯净物)与足量钠完全反应,得到11.2L氢气(标准状况),通过计算确定CxHyOH的结构简式_______。25、在一个容积为2L的密闭容器内进行如下反应:A2(g)+3B2(g)=aX(g)。反应开始时,n(A2)=1.5mol,n(B2)=4.0mol,2min后,n(B2)=0.4mol;n(X)=2.4mol。
请计算:
(1)a值_______。
(2)X的表示式(用A;B表示)_______。
(3)2min末A2的浓度________。
(4)B2的化学反应速率为_______。
(5)2min末B2的转化率为_______。评卷人得分五、实验题(共3题,共21分)26、已知乙醇可以和氯化钙反应生成微溶于水的CaCl2•6C2H5OH,碳酸钠微溶于乙酸乙酯。有关的有机试剂的沸点如下:CH3COOC2H5为77.1℃;C2H5OH为78.3℃;C2H5OC2H5(乙醚)为34.5℃;CH3COOH为118℃。
实验室合成乙酸乙酯粗产品的步骤如下:
在蒸馏烧瓶内将过量的乙醇与少量浓硫酸混合;然后经分液漏斗边滴加醋酸,边加热蒸馏。由上面的实验可得到含有乙醇;乙醚、醋酸和水的乙酸乙酯粗产品.
(1)反应中加入的乙醇是过量的;其目的是___________________________________。
(2)边滴加醋酸;边加热蒸馏的目的是______________________________________。
将粗产品再经下列步骤精制:
①向粗制乙酸乙酯中加入饱和碳酸钠溶液;振荡。
②静置分层后;取有机层,向其中加入饱和食盐水,振荡。
③静置分层后;取有机层,向其中加入饱和氯化钙溶液,振荡。
④静置分层后;取有机层,加入无水硫酸镁固体,进行干燥。
(3)步骤②目的是______________________________。
(4)步骤③目的是___________________________。
(5)步骤②~④有机层处于___________层;涉及的实验操作是___________________。
(6)写出制取乙酸乙酯的化学方程式:________________________________。
最后,将经过上述处理后的液体加入另一干燥的蒸馏瓶内,再蒸馏,弃去低沸点馏分,收集沸点在76℃~78℃之间的馏分即得。27、氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。在实验室利用如图装置探究NO2能否被NH3还原。
(1)A装置中盛放浓氨水的仪器名称是___。
(2)试剂甲是___。
(3)E装置中发生反应的离子方程式是___。
(4)若NO2能够被NH3还原,预期观察到C装置中的现象是___,发生的化学方程式___。
(5)此实验装置存在一个明显的缺陷是___。28、某校化学探究小组利用以下装置制取并探究氨气的性质。[已知生石灰与水反应生成Ca(OH)2并放出热量;实验室利用此原理往生石灰中滴加浓氨水,可以快速制取氨气。部分夹持装置已略去]
[实验探究]
(1)仪器a的名称是___________。
(2)装置(Ⅱ)中的干燥剂可选用___________(填“碱石灰”或“浓硫酸”)。
(3)在装置(Ⅲ)连接如图所示的装置,用于收集氨气(已知氨气的密度小于空气),氨气应从导气管口___________(填“b”或“c”)通入集气瓶中。
(4)当实验进行一段时间后,挤压装置(Ⅳ)中的胶头滴管,滴入1~2滴浓盐酸,可观察到瓶内产生大量的白烟,写出生成白烟的化学方程式___________。
(5)装置(V)中仪器d的作用是___________。评卷人得分六、元素或物质推断题(共1题,共7分)29、A和X是前20号元素组成的化合物,其中A是常见的二元强酸;X是难溶的二元离子化合物,阳离子比阴离子多1个电子层。以B和纯碱等为原料制备冰晶石(Na3AlF6)的流程如图;其中B是一种气体。
回答下列问题:
(1)物质A的名称是_______,其中所含的原子半径最大的元素在周期表中的位置是_______。
(2)①B的电子式为_______,它属于_______。(填序号;下同)
A.强酸。
B.盐。
C.氢化物。
D.电解质。
②B的水溶液应盛放在_______中。
A.无色玻璃瓶。
B.棕色玻璃瓶。
C.塑料瓶。
(3)反应Ⅱ中有气体产生,其化学方程式为_______。参考答案一、选择题(共6题,共12分)1、D【分析】【详解】
A.将结构简式转化为分子式,含有苯环,属于芳香族化合物,分子式为C9H11O4N;A项正确,不符合题意;
B.分子中含有苯环,可以发生加成反应,分子中有—COOH、—OH可以发生酯化反应,属于取代反应,该物质可以燃烧,可以发生氧化反应,而且—CH2OH;可发生催化氧化,酚羟基也容易被氧化,分子中有氨基和羧基可以发生缩聚反应,B项正确,不符合题意;
C.根据苯分子的12原子共面以及碳碳单键可以旋转;可以判断该有机物分子中的的所有碳原子有可能共平面,C项正确,不符合题意;
D.1mol该调节剂最多可以与2molNaOH反应;分别是—COOH和苯环上的—OH发生反应,D项错误,符合题意;
本题答案选D。2、D【分析】【分析】
【详解】
A.由电池的总反应:Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH;可知Zn的化合价由0价变为+2价,Zn失电子作负极,故A错误;
B.Zn是负极;失电子,发生氧化反应,故B错误;
C.该电池工作时电流是由正极流向负极,电流从MnO2经导线流向Zn;故C错误;
D.根据电极反应,负极:Zn-2e-=Zn2+,1molZn溶解,转移2mol电子,则6.5gZn为0.1mol,转移的电子数约为0.1×2×6.02×1023=1.204×1023;故D正确;
答案为D。3、C【分析】【详解】
A.由高聚物结构简式可知聚维酮的单体是只有一种,故A错误;
B.氢键不是化学键;故B错误;
C.高聚物可与HI3形成氢键;则也可与水形成氢键,可溶于水,故C正确;
D.由于每个高聚物分子中的聚合度不同;所以聚维酮碘是混合物,故D错误;
综上所述答案为C。4、B【分析】【分析】
X;Y、Z为原子序数依次增大、电子层数依次增多的短周期主族元素;其中Y元素原子的最外层电子数为5,Z的最低负化合价为—2,则X为H元素、Y为N元素、Z为S元素。
【详解】
A.氨分子是极易溶于水的气体;故A正确;
B.原子的电子层数越大;原子的原子半径越大,则三种原子中原子半径最小的是氢原子,故B错误;
C.氢元素与氧元素形成的氧化物为水;过氧化氢;氮元素与氧元素形成的氧化物可以是一氧化二氮、一氧化氮、三氧化二氮、二氧化氮等,硫元素与氧元素形成的氧化物为二氧化硫、三氧化硫,则三种元素均可形成两种或两种以上的氧化物,故C正确;
D.氮元素的最低负化合价为—3价;最高正化合价为+5价;则氮元素的最低负化合价与最高正化合价的绝对值之和为8,故D正确;
故选B。5、D【分析】【分析】
【详解】
A.△H是指反应物与生成物焓的差值;不是指1mol物质参加反应时的能量变化,A错误;
B.化学反应中能量的变化通常表现为热量的变化;有时还伴有光能;电能的变化,B错误;
C.C(s,金刚石)=C(s,石墨)△H<0;表明反应发生放出热量,因此说明金刚石能量比石墨高,故金刚石比石墨的稳定性差,C错误;
D.反应物的总能量髙于生成物的总能量;反应发生时多余的能量会释放给周围的环境,即向环境释放能量,反应为放热反应,D正确;
故合理选项是D。6、B【分析】【分析】
【详解】
A.图1为铜锌原电池,锌为负极,铜为正极,H+会在铜上得电子发生还原反应,所以Cu电极附近溶液中H+浓度减小;A正确,不选;
B.图2为纽扣电池,正极为Ag2O得电子发生还原反应,正极的反应式为Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-;B错误,符合题意;
C.图3为锌锰干电池;锌筒作负极,发生氧化反应被消耗,所以锌筒会变薄,C正确,不选;
D.图4为铅蓄电池,放电时的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O;所以使用一段时间后,电解质溶液的酸性减弱,离子浓度减小,导电能力下降,D正确,不选;
故合理选项是B。二、填空题(共9题,共18分)7、略
【分析】【详解】
略【解析】(1)①2,2,5-三甲基-4-乙基己烷。
②3,4-二甲基-2-乙基-1-己烯。
(2)①2,2-二甲基丁烷②4-甲基-1-戊烯。
③2,4-二甲基-3-乙基-4-异丙基庚烷。
④4-甲基-2-戊炔8、略
【分析】(1)
根据原电池的构成条件分析;原电池的构成条件是:①有两个活泼性不同的电极,②将电极插入电解质溶液中,③两电极间构成闭合回路,④能自发的进行氧化还原反应。
A.植物油不是电解质,故A不符;B.有两个活泼性相同的电极不能构成原电池,且铜与稀硫酸不反应,故B不符;C.锌能与稀硫酸发生氧化还原反应,满足原电池的构成条件,故C符合;D.没有形成闭合回路;不能构成原电池,故D不符;故答案为:C;
(2)
锌能与稀硫酸发生氧化还原反应;电池负极的现象是锌片溶解;故答案为:锌片溶解;
(3)
正极上氢离子得电子发生还原反应,该电池正极反应方程式故答案为:
(4)
该反应的电子流向为:锌电极流向铜电极(请填写电极名称);故答案为:锌;铜;
(5)
将正极材料替换成下列物质,该电极发生的电极反应不变的是A.Fe、C.石墨,铝比锌活泼,换成铝,铝作负极,故选AC;故答案为:AC。【解析】(1)C
(2)锌片溶解。
(3)
(4)锌铜。
(5)AC9、略
【分析】【分析】
由元素在周期表中的位置可知;①是H,②是C,③是N,④是O,⑤是Na,⑥是Al,⑦是Si,⑧是Cl;
(1)电子层越多半径越大;电子层一样多的原子,核电荷数越多半径越小;
(2)同一周期元素的原子;从左到右最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强;同主族从上到下最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱;
(3)①;④、⑤、⑧分别是氢元素、氧元素、钠元素、氯元素;形成既含离子键又含非极性共价键的离子化合物是过氧化钠,写出其电子式;
(4)②最高价氧化物是二氧化碳;⑤的同周期相邻主族元素的单质是镁,据此写出反应的化学方程式为;
(5)②单质是碳单质;③的最高价氧化物的水化物是硝酸,据此写出反应的离子方程式。
【详解】
(1)在周期表中电子层越多半径越大,所以Na、Si>O,电子层一样多的原子,核电荷数越多半径越小,即Na>Si,即原子半径为Na>Si>O,故答案为:Na>Si>O;
(2)⑦⑧是Si.Cl,是同一周期元素的原子,由同周期从左到右最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强,所以酸性:HClO4>H2SiO3,②⑦是C.Si,是同主族元素,根据元素周期律:从上到下最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐减弱,酸性为H2CO3>H2SiO3,氯元素的非金属性比碳元素强,则酸性为HClO4>H2CO3>H2SiO3;
故答案为:HClO4>H2CO3>H2SiO3;
(3)H、O、Na、Cl中的某些元素之间可以形成既含离子键又含非极性共价键的离子化合物Na2O2,其电子式为
故答案为:
(4)C、O形成的化合物与Na的同周期相邻主族元素的单质反应,为Mg与二氧化碳的反应,该反应的化学方程式为:2Mg+CO22MgO+C;
故答案为2Mg+CO22MgO+C;
(5)②单质是碳单质,③的最高价氧化物的水化物是硝酸,反应的离子方程式是:C+4H++4NO3-=CO2↑+4NO2↑+4H2O;
故答案为:C+4H++4NO3-=CO2↑+4NO2↑+4H2O。【解析】Na>Si>OHClO4>H2CO3>H2SiO32Mg+CO22MgO+CC+4H++4NO3-=CO2↑+4NO2↑+4H2O10、略
【分析】【分析】
该体系中发生反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑;当开关K闭合时,形成闭合回路构成原电池,此时Zn电极发生氧化反应为负极,Cu电极为正极;打开开关K,不能形成闭合回路,此时Zn电极上发生置换反应。
【详解】
(1)A.打开开关K无法形成闭合回路;不能形成原电池,故A错误;
B.打开开关K;只有Zn与稀硫酸发生置换反应,产生气泡,铜电极上无明显现象,故B错误;
C.关闭开关K后,形成原电池,电池总反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,溶液中的H+浓度减小;故C正确;
D.关闭开关K后;形成原电池,原电池可以加快氧化还原反应速率,故D错误;
综上所述选C;
(2)打开K,Zn与稀硫酸发生置换反应,离子方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑;
(3)关闭K后,该装置为原电池装置,锌极发生氧化反应为负极,铜电极为正极,根据总反应可得铜电极的反应为2H++2e-=H2↑;转移0.3mol电子时可以生成氢气0.15mol;标况下体积为3.36L。
【点睛】
本题采用对比实验的方法探究原电池原理,根据两个对比实验确定原电池电极上发生的反应,原电池中电池反应和活泼金属与电解质溶液反应相同;注意原电池装置和电解池装置均可以加快氧化还原反应速率。【解析】CZn+2H+=Zn2++H2↑原电池负2H++2e-=H2↑3.3611、略
【分析】【分析】
【详解】
(1)a.生石灰溶于水,与水反应产生Ca(OH)2;该反应发生放出热量,为放热反应,a符合题意;
b.浓硫酸稀释会放出热量,但该变化没有新物质生成,不是化学变化,b不符合题意;c.碳酸氢钠固体溶于盐酸;反应发生吸收热量,故该反应是吸热反应,c不符合题意;
d.铜溶于浓硝酸;发生反应放出热量,因此该反应是放热反应,d符合题意;
e.氯化铵固体与氢氧化钡晶体混合搅拌;发生反应吸收热量,因此该反应是吸热反应,e不符合题意;
f.过氧化钠溶于水,发生反应产生NaOH和O2;发生反应放出热量,因此该反应为放热反应,f符合题意;
故合理选项是adf;
(2)根据图示可知:反应物的能量比生成物的能量高;发生反应放出热量,因此该反应为放热反应;
将作为催化剂的Fe2(SO4)3溶液加入H2O2溶液后,溶液中会发生两个氧化还原反应,第一个是2Fe3++H2O2=2Fe2++O2↑+2H+,第二个是H2O2将Fe2+氧化为Fe3+,H2O2被还原产生H2O,该反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(3)①当电极a为镁,电极b为铝;电解质溶液为NaOH溶液时,由于Al能够与NaOH溶液发生反应,而Mg不能发生反应,故该电池的负极材料为铝,正极材料为镁;
②燃料电池的工作原理是将燃料和氧化剂(O2)反应所产生的化学能直接转化为电能。要设计一个燃料电池,电极a通入氢气燃料,通入燃料H2的电极为负极,采用氢氧化钠溶液为电解液,通入O2的b电极为正极,O2得到电子变为O2-,然后与H2O结合生成OH-,则b极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-;
③铜棒和铁棒用导线连接后插入CuSO4溶液,形成原电池,Fe作负极,失去电子变为Fe2+进入溶液,所以负极质量减小;Cu作正极,Cu2+在正极得电子生成Cu单质,正极质量增大,总反应为:Fe+Cu2+=Cu+Fe2+,反应过程转移2mol电子,两极质量相差(56+64)g=120g,当两极相差12g时,转移电子物质的量为n(e-)==0.2mol,则转移的电子数目N(e-)=0.2mol×6.02×1023/mol=1.204×1023。【解析】adf放热2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O铝O2+4e-+2H2O=4OH-1.204×102312、略
【分析】【分析】
(1)H2还原氧化钴的方程式为:H2(g)+CoO(s)Co(s)+H2O(g);CO还原氧化钴的方程式为:CO(g)+CoO(s)Co(s)+CO2(g),平衡时H2还原体系中H2的物质的量分数()高于CO还原体系中CO的物质的量分数();
(2)721℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,可设其物质的量为1mol,根据三段式:
求出平衡时体系中H2的物质的量分数为。
(3)由图可知,30~90min内a曲线对应物质的分压变化量Δp=(4.08-3.80)kPa=0.28kPa,故曲线a的反应在30~90min内的平均速率(a)==0.0047kPa·min−1,H2的分压始终高于CO的分压,据此可将图分成两部分:
由此可知,a、b表示的是H2的分压,c、d表示的是CO的分压,该反应为放热反应,故升高温度,平衡逆向移动,CO分压增加,H2分压降低,故467℃时和随时间变化关系的曲线分别是b、c;489℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是a;d。
【详解】
(1)H2还原氧化钴的方程式为:H2(g)+CoO(s)Co(s)+H2O(g);CO还原氧化钴的方程式为:CO(g)+CoO(s)Co(s)+CO2(g),平衡时H2还原体系中H2的物质的量分数()高于CO还原体系中CO的物质的量分数(),故还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO大于H2;故答案为:大于。
(2)721℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,可设其物质的量为1mol,根据三段式:
平衡时体系中H2的物质的量分数=因该反应为可逆反应,故x<1,可假设二者的还原倾向相等,则x=0.5,由(1)可知CO的还原倾向大于H2,所以CO更易转化为H2,故x>0.5,由此可判断最终平衡时体系中H2的物质的量分数介于0.25~0.50;故答案为C。
(3)由图可知,30~90min内a曲线对应物质的分压变化量Δp=(4.08-3.80)kPa=0.28kPa,故曲线a的反应在30~90min内的平均速率(a)==0.0047kPa·min−1;由(2)中分析得出H2的物质的量分数介于0.25~0.5,CO的物质的量分数介于0~0.25,即H2的分压始终高于CO的分压,据此可将图分成两部分:
由此可知,a、b表示的是H2的分压,c、d表示的是CO的分压,该反应为放热反应,故升高温度,平衡逆向移动,CO分压增加,H2分压降低,故467℃时和随时间变化关系的曲线分别是b、c;489℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是a、d,故答案为:b;c;a;d。【解析】①.大于②.C③.0.0047④.b⑤.c⑥.a⑦.d13、略
【分析】【分析】
(1)直接根据平衡常数的定义即可表示出平衡常数的表达式。
(2)反应i的特点是:气体分子数增多,水的平衡转化率随压强的增大而减小;反应吸热,水的平衡转化率随温度的升高而增大。依此可判断图中X、Y分别代表的物理量以及Y1、Y2的关系。
(3)从图中可知:随着水/甲醇投料比增大;甲醇转化率增大;CO的物质的量分数在200℃时减小不明显,在250℃时,随着水/甲醇投料比的增大而明显减小。根据这些特点及反应本身的特点,运用勒夏特列原理,可以对①;②小题进行解答。
【详解】
(1)根据平衡常数的定义,反应i:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)的平衡常数K表达式是:K=故答案为:K=
(2)①.根据分析可知:反应i中,水的平衡转化率随温度的升高而增大,随压强的增大而减小,故X为温度符合题意,X为压强不符合题意,故X表示温度;②.温度相同时,增大压强平衡逆向移动,水的平衡转化率下降,故Y2压强大于Y1的,故答案为:温度;>;反应i的正反应方向气体体积增大,当温度一定时,压强增大,反应向左移动,H2O(g)平衡转化率减小。
(3)①.一氧化碳能使催化剂中毒;所以在选择条件时,应在照顾甲醇转化率的同时,尽量减少一氧化碳的物质的量分数。相同投料比时,250℃比200℃甲醇转化率高,且在水/甲醇投料比为2时,一氧化碳物质的量分数降低明显。所以反应选择250℃和水/甲醇投料比为2条件最佳,故答案为:此条件下甲醇的平衡转化率最高,且CO的物质的量分数较小。
②.反应i、ii均为吸热反应,所以温度高,均有利于向正向移动。i的正向移动使甲醇浓度降低,氢气浓度升高从而使抑制了反应ii的正向移动,使一氧化碳浓度下降;而ii的正向移动使CO含量升高,两个相反的影响总的结果根据图示可知:升高温度对反应ii的影响大于对反应i的影响,即温度在250℃时比200℃时CO物质的量分数高,故答案为:投料比一定,温度升高,反应ii向右移动,反应i也向右移动使c(CH3OH)减少而使反应ii左移;温度对反应ii的影响较后者大,所以整体表现为250℃时CO含量较高。
【点睛】
1.确定反应的最佳条件;应尽量放大有利因素;减小不利因素,综合权衡才能最终确定;
2.化学是门实验科学,是以实验为基础的。影响化学反应的因素多种多样,特别是在对反应的影响方向相反时,需要根据实验的结果判定哪些是主要因素,哪些是次要因素。【解析】K=温度>反应i的正反应方向气体体积增大,当温度一定时,压强增大,反应向左移动,H2O(g)平衡转化率减小。此条件下甲醇的平衡转化率最高,且CO的物质的量分数较小。投料比一定,温度升高,反应ii向右移动,反应i也向右移动使c(CH3OH)减少而使反应ii左移,温度对反应ii的影响较后者大,所以整体表现为250℃时CO含量较高。14、略
【分析】【分析】
【详解】
根据总反应式Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+,铜发生氧化反应,所以铜为负极,负极反应式为Cu-2e-=Cu2+;正极是Ag+发生还原反应生成银;硝酸银作电解质。
(1)根据以上分析可知:电池的正极发生还原反应,电极反应式为Ag++e-=Ag,电解质溶液是AgNO3溶液;
(2)正极反应为Ag++e-=Ag;正极上出现的现象是碳棒上出现银白色物质生成;
(3)负极反应式为Cu-2e-=Cu2+,导线上转移电子1mol,消耗铜0.5mol,则负极质量减少32克。【解析】还原Ag++e-=AgAgNO3溶液碳棒上出现银白色物质3215、略
【分析】【分析】
【详解】
略【解析】(1)普通锌锰碱性锌锰锌银。
(2)ZnKOH三、判断题(共6题,共12分)16、B【分析】【详解】
在原电池中,两极材料均是电子通路,正极材料本身也可能参与电极反应,负极材料本身也不一定要发生氧化反应,错误。17、B【分析】【详解】
燃料电池放电过程中,阳离子从负极区向正极区迁移。以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池,放电过程中,H+从负极区向正极区迁移,错误。18、B【分析】【详解】
食用油酸败后,再经高温反复加热,易产生致癌物,有害身体健康,不可食用,故错误。19、B【分析】【详解】
石油主要成分为饱和烃,通过物理变化石油分馏可得到汽油、柴油、液化石油气(含甲烷)等产品,通过化学变化石油裂解可获得乙烯等不饱和烃,苯可通过化学变化煤的干馏得到,题干说法错误。20、A【分析】【详解】
干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池,正确。21、B【分析】【详解】
皂化反应是油脂在碱性条件下的水解反应,错误。四、计算题(共4题,共28分)22、略
【分析】【分析】
【详解】
(1)从表中数据可以看出;3s后,NO的物质的量不变,所以上述反应是可逆反应。答案为:是;
(2)如图所示,3s时各物质的浓度基本不变,所以到达化学平衡的时间大约为3秒。3s时,NO的物质的量的变化量为(0.02mol-0.007mol)=0.013mol,则NO2的浓度变化量为=0.065mol/L,所以表示NO2变化曲线的是b,用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v==0.0015mol/(L•s)。答案为:3;b;0.0015mol/(L•s);
(3)a.在反应进行过程中,始终存在v(NO2)=2v(O2);所以不一定是平衡状态,a不符合题意;
b.因为反应前后气体的分子数不等,随着反应的进行,压强在不断改变,当容器内压强保持不变时,反应达平衡状态,b符合题意;
c.v逆(NO)=2v正(O2)时;反应物和生成物的浓度都保持不变,反应达平衡状态,c符合题意;
d.在反应进行的任一阶段;容器内密度都保持不变,所以不一定是平衡状态,d不符合题意;
故选bc。答案为:bc。【解析】①.是②.3③.b④.0.0015mol/(L•s)⑤.bc23、略
【分析】【分析】
铝粉和铁粉的混合物与100mLxmol/L稀HNO3充分反应,被氧化为Al3+、Fe3+,通过题意,反应过程中没有气体放出,说明没有氮的氧化物生成,结合图像,N元素由+5变成了-3价,生成了铵根离子。由图可得硝酸过量,加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应,再生成沉淀,当沉淀完全后,由图知继续加入氢氧化钠溶液,沉淀量不变,氢氧化钠与NH4+发生了反应,则随着NaOH的滴加,发生的反应依次有:H++OH-=H2O,Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,Al3++3OH-=Al(OH)3↓,NH4++OH-═NH3•H2O,Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;据此分析解答。
【详解】
(1)E与F之间沉淀的量减少,是因为Al(OH)3能够在氢氧化钠溶液中溶解,反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O,故答案为:Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O;
(2)铝粉和铁粉的混合物与一定量稀HNO3充分反应,被氧化为Al3+、Fe3+,通过题意,反应始终没有气体生成,由图可得硝酸过量,加入氢氧化钠溶液应先与硝酸反应,所以C点含有Na+,当沉淀完全后,由图知继续加入氢氧化钠溶液,沉淀量不变,为氢氧化钠与NH4+发生了反应,NH4++OH-═NH3•H2O,所以溶液中存在NH4+,即C点对应的溶液中含有的阳离子除Na+外,还含有NH4+、Al3+、Fe3+,故答案为:NH4+、Al3+、Fe3+;
(3)E与F之间沉淀的量减少,为Al(OH)3溶解在氢氧化钠溶液中;
其反应的方程式为Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,氢氧化铝与氢氧化钠物质的量之比为1∶1,EF段的n(NaOH)=2mol/L×(36-34)×10-3L=0.004mol,根据Al~Al(OH)3~NaOH~NaAlO2,铝的物质的量为0.004mol;铁铝与硝酸反应没有气体产生,说明还原产物为硝酸铵,DE段为NH4NO3和NaOH反应,根据NH4NO3~NaOH,n(NH4NO3)=n(NaOH)=(34-31)×10-3L×2mol/L=0.006mol,所以E点时,溶液中的溶质是硝酸钠和氨水,n(NH3•H2O)=n(NH4+)=0.006mol,n(NaNO3)=n(NaOH)=34×10-3L×2mol/L=0.068mol,根据氮原子守恒知,c(HNO3)===0.74mol/L;故答案为:0.74;
(4)铁和铝开始和硝酸反应的时候生成+3价离子;N元素变成铵根离子。设铁有ymol。
Al离子为0.004mol,NH4+为0.006mol,根据得失电子守恒:3y+0.004×3=0.006×8,解得:y=0.012mol,所以铁离子为0.012mol,根据原子守恒知,铁的物质的量是0.012mol,铁铝合金中铝的物质的量分数为×100%=25%;故答案为:25%。
【点睛】
明确硝酸与金属反应的还原产物可能是铵盐是解答本题的关键。本题的难点为(3),要注意根据E点溶液中的溶质,结合原子守恒计算硝酸的物质的量浓度。【解析】①.Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O②.NH4+、Al3+、Fe3+③.0.74④.25%24、略
【分析】【分析】
【详解】
46g某无色液体CxHyOH(纯净物)与足量钠完全反应,得到标准状况11.2L氢气,说明该化合物属于醇,反应产生H2的物质的量根据-OH与反应产生H2的物质的量关系可知其中含有的羟基的物质的量由于物质分子中只含有1个O原子,说明该物质为一元醇,其质量是46g,故其摩尔质量含有C原子数为说明其中C原子数为2,除-OH的H原子外,其它H原子数目为5,故该液体物质结构简式是C2H5OH。【解析】C2H5OH25、略
【分析】【分析】
根据物质的量的变化比等于化学计量数之比求出a,根据反应前后各种元素的原子个数相等求出X的表示式,带入化学反应速率计算公式计算反应速率,2min末△c(A2)=△c(B2)==0.6mol/L,根据化学反应速率的定义式计算V(A2),离子不同物质反应速率比等于化学计量数的比计算V(B2),利用物质的转化率等于×100%计算2min末B2的转化率。
【详解】
(1)在2min内△n(B2)=4.0mol-0.4mol=3.6mol,△n(X)=2.4mol,根据物质的量的变化比等于化学计量数之比可知:△n(B2):△n(X)=3.6mol:2.4mol=3:2=3:a;所以a=2;
(2)根据质量守恒定律即反应前后各种元素的原子个数相等可知X的表达式为AB3;
(3)根据方程式中物质转化关系可知△n(A2):△n(B2)=1:3,△n(B2)=3.6mol,则△n(A2)=△n(B2)=△n(B2)=1.2mol,所以2min末A2的浓度c(A2)==0.15mol/L;
(4)B2的化学反应速率为V(B2)==0.9mol/(L·
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