【題目】通過實驗探究發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)中的某種規(guī)律,再尋求理論上的科學(xué)合理解釋,是化學(xué)工作者的重要研究方法。
I.在體積可變的密閉容器中投入1 mol CO和2molH2,不同條件下發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。實驗測得平衡時CH3OH的物質(zhì)的量隨溫度、壓強的變化如圖所示。
(1)M點H2的轉(zhuǎn)化率為___________;反應(yīng)速率N點v正(CO)___________M點ν逆(CO)(填“>”“<”或“=”)
(2)若M點對應(yīng)混合氣體的體積為1L,則506K時,該反應(yīng)平衡常數(shù)K=___________(保留三位小數(shù))。圖表示平衡常數(shù)的對數(shù)(lgK)與溫度的關(guān)系,B、C點中能正確表示該反應(yīng)的lgK與T的關(guān)系的點為___________。
(3)在2L恒容密閉容器中充入 a mol H2、2 mol CO和7.4 mol CH3OH(g),在506K下進行上述反應(yīng)。為了使該反應(yīng)逆向進行,a的取值范圍為___________。
Ⅱ.砷及其化合物有著廣泛的用途。砷有兩種常見的弱酸,砷酸(H3AsO4)和亞砷酸(H3AsO3)。已知H3AsO4的pKa1、pKa2、pKa3依次為2.25、6.77、11.40(已知:pKa=-lgKa)。
回答下列問題:
(4)NaH2AsO4溶液呈___________(填酸性”、“中性”或“堿性”),試通過計算說明___________。
(5)某小組同學(xué)欲探究可逆反應(yīng)AsO33-+I2+2OH-AsO43-+2I-+H2O,設(shè)計如圖所示裝置。加入試劑并連接裝置,電流由C2流入C1。當(dāng)電流變?yōu)榱銜r,向裝置左邊燒杯中逐滴加入一定量2 mol/L HCl,發(fā)現(xiàn)又產(chǎn)生電流,實驗中電流與時間的關(guān)系如圖所示。
寫出圖4中c點對應(yīng)的正極反應(yīng)式___________,能判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是___________。
a.2v(I-)正=v(AsO33-)逆 b.溶液pH不再變化
c.電流表示數(shù)變?yōu)榱?/span> d.右邊燒杯中c(K+)不變
【答案】25% < 0.148 B a<10 酸性 Kh3===10-11.75<10-6.77即Ka2>Kh3,溶液呈酸 AsO43-+2e-+2H+=AsO32-+H2O bc
【解析】
(1)根據(jù)圖像可知,M點時,生成的甲醇為0.25mol,則反應(yīng)的H2為0.5mol,H2的轉(zhuǎn)化率=0.5mol/2mol×100%=25%;其他條件相同時,壓強越大,反應(yīng)速率越快,反應(yīng)速率:N點v正(CO)<M點ν逆(CO)。
(2)平衡時消耗氫氣是0.5mol,剩余CO和氫氣分別是0.75mol、1.5mol,溶劑為1L,所以506K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.25/(0.75×1.52)=0.148;正反應(yīng)放熱,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進行,平衡常數(shù)減小,lgK減小,所以能正確表示該反應(yīng)的lgK與溫度(T)的關(guān)系點為B。
(3)起始濃度c(CO)=1mol/L,c(H2)=0.5amol/L,c(CH3OH)=3.7mol/L,濃度熵Qc=,為了是該反應(yīng)逆向進行,要求Qc>K,即,a的范圍為a<10。
(4)NaH2AsO4溶液呈酸性,Kh3===10-11.75<10-6.77即Ka2>Kh3,溶液呈酸性。
(5)圖4中c點酸性條件下對應(yīng)圖3裝置的正極AsO43-得電子產(chǎn)生AsO33-,電極反應(yīng)式為AsO43-+2e-+2H+=AsO32-+H2O。a.根據(jù)速率關(guān)系,v(I-)正=2v(AsO33-)逆,則等式始終成立,反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài);b.溶液的pH不再變化,則氫氧根離子濃度也保持不變,反應(yīng)處于平衡狀態(tài);c.電流表示數(shù)變?yōu)榱銊t氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移不再增減,反應(yīng)物的濃度保持不變,反應(yīng)處于平衡狀態(tài);d.右邊燒中K+沒有參與反應(yīng),則c(K+)始終不變,反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài),答案選bc。
(1)根據(jù)圖像可知,M點時,生成的甲醇為0.25mol,則反應(yīng)的H2為0.5mol,H2的轉(zhuǎn)化率=0.5mol/2mol×100%=25%;其他條件相同時,壓強越大,反應(yīng)速率越快,反應(yīng)速率:N點v正(CO)<M點ν逆(CO)。本小題答案為:25% ;< 。
(2)平衡時消耗氫氣是0.5mol,剩余CO和氫氣分別是0.75mol、1.5mol,溶劑為1L,所以506K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.25/(0.75×1.52)=0.148;正反應(yīng)放熱,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進行,平衡常數(shù)減小,lgK減小,所以能正確表示該反應(yīng)的lgK與溫度(T)的關(guān)系點為B。本小題答案為:0.148;B。
(3)起始濃度c(CO)=1mol/L,c(H2)=0.5amol/L,c(CH3OH)=3.7mol/L,濃度熵Qc=,為了是該反應(yīng)逆向進行,要求Qc>K,即,a的范圍為a<10。本小題答案為:a<10。
(4)NaH2AsO4溶液呈酸性,Kh3===10-11.75<10-6.77即Ka2>Kh3,溶液呈酸性。本小題答案為:酸性;Kh3===10-11.75<10-6.77即Ka2>Kh3,溶液呈酸性。
(5)圖4中c點酸性條件下對應(yīng)圖3裝置的正極AsO43-得電子產(chǎn)生AsO33-,電極反應(yīng)式為AsO43-+2e-+2H+=AsO32-+H2O。a.根據(jù)速率關(guān)系,v(I-)正=2v(AsO33-)逆,則等式始終成立,反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài);b.溶液的pH不再變化,則氫氧根離子濃度也保持不變,反應(yīng)處于平衡狀態(tài);c.電流表示數(shù)變?yōu)榱銊t氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移不再增減,反應(yīng)物的濃度保持不變,反應(yīng)處于平衡狀態(tài);d.右邊燒中K+沒有參與反應(yīng),則c(K+)始終不變,反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài),答案選bc。本小題答案為:AsO43-+2e-+2H+=AsO32-+H2O;bc。
科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】肉桂酸為微有桂皮香氣的無色針狀晶體,能抑制黑色酪氨酸酶的形成,是高級防曬霜中不可少的成分之一。實驗室制取肉桂酸的原理如下:
實驗步驟:
步驟1 在圖1所示裝置(夾持與加熱儀器未畫出,下同)的三頸燒瓶內(nèi)加入K2CO3、苯甲醛(油狀物)和乙酸酐,混合均勻后,在170 ℃~180 ℃加熱反應(yīng)1 h,冷卻。
圖1 圖2 圖3
步驟2 向三頸燒瓶內(nèi)分批加入20 mL水和Na2CO3固體,調(diào)節(jié)溶液pH約為8。
步驟3 在三頸燒瓶中加入活性炭,用圖2所示水蒸氣蒸餾裝置蒸餾除去未反應(yīng)的苯甲醛。
步驟4 將三頸燒瓶內(nèi)反應(yīng)混合物趁熱過濾,濾液冷卻至室溫,用濃鹽酸酸化至pH=3,析出大量晶體,抽濾。并用少量冷水洗滌晶體。
步驟5 將晶體在圖3所示熱水浴上加熱干燥。
(1)圖1中儀器A的作用是____________。
(2)步驟2中Na2CO3需分批加入的原因是_________________________________________________。
(3)水蒸氣蒸餾時,判斷蒸餾結(jié)束的方法是________。
(4)步驟4中,“趁熱過濾”的目的是_____________。
(5)抽濾時所需主要儀器有____、安全瓶及抽氣泵等。
(6)與使用烘箱烘干相比,熱水浴干燥的優(yōu)點是___________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】按要求填空
(1)鐵屑加入硝酸銀溶液中反應(yīng)的離子方程式為______。
(2)醋酸(CH3COOH)與燒堿溶液反應(yīng)的離子方程式為______。
(3)NaHSO4是一種______(填“酸、堿、鹽”),向NaHSO4溶液中滴加Ba(OH)2溶液至溶液呈中性時,該反應(yīng)的離子方程式為_____。
(4)實驗室制備少量Fe(OH)3膠體的化學(xué)方程式為______。
(5)配平下列方程式:____SO32-+___IO3-+___H+=___SO42-+___I2+___H2O,______
(6)一定條件下,RO3n-和氟氣可發(fā)生如下反應(yīng):RO3n-+F2+2OH-=RO4-+2F-+H2O,從而可知在RO3n-中,元素R的化合價是____。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點,有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)為:4M+nO2+2nH2O=4M(OH)n。已知:電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是
A. 比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池,Mg-空氣電池的理論比能量最高
B. 為防止負極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜
C. 電池放電過程的正極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-=4OH-
D. 多孔電極可提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴散至電極表面
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【題目】醋酸的電離方程式為CH3COOH(aq)H+(aq)+CH3COO-(aq) ΔH>0。25℃時,0.1mol/L醋酸溶液中存在下述關(guān)系:Ka=c(H+).c(CH3COO-)/c(CH3COOH)=1.75×10-5,其中的數(shù)值是該溫度下醋酸的電離平衡常數(shù)(Ka)。下列說法正確的是
A. 向該溶液中滴加幾滴濃鹽酸,平衡逆向移動,c(H+)減小
B. 向該溶液中加少量CH3COONa固體,平衡正向移動
C. 該溫度下0.01mol/L醋酸溶液Ka<1.75×10-5
D. 升高溫度,c(H+)增大,Ka變大
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】常溫下,將100 mL 1 mol·L-1的氨水與100 mL a mol·L-1鹽酸等體積混合,忽略反應(yīng)放熱和體積變化,下列有關(guān)推論不正確的是
A. 若混合后溶液pH=7,則c(NH4+)=c(Cl-)
B. 若a=2,則c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-)
C. 若a=0.5,則c(NH4+)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
D. 若混合后溶液滿足c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O),則可推出a=1
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【題目】CH4、H2、C都是優(yōu)質(zhì)的能源物質(zhì),根據(jù)下列信息回答問題:
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ·mol-1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.5kJ·mol-1
④ 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H =-566.0 kJ·mol-1
(1)在深海中存在一種甲烷細菌,它們依靠酶使甲烷與O2作用產(chǎn)生的能量存活,甲烷細菌使1mol甲烷生成CO2氣體與液態(tài)水,放出的能量________(填“>”“<”或“=”)890.3kJ。
(2)已知H-H的鍵能436kJ/mol O=O的鍵能496kJ/mol H-O的鍵能463kJ/mol,根據(jù)上述數(shù)據(jù)(能否)______________計算②的反應(yīng)熱
(3)若1molCH4 氣體完全燃燒生成CO2氣體和水蒸氣, 放出的熱量______(填“大于”“等于”或“小于”)890. 3kJ。
(4)計算CO2(g)+4H2( g ) =CH4( g ) +2H2O( l )的焓變△H=__________。
(5)甲烷與CO2可用于合成水煤氣(主要成分是一氧化碳和氫氣):CH4+CO2=2CO+2H2,1gCH4完全反應(yīng)可釋放15.46kJ的熱量,若將物質(zhì)的量均為1mol的CH4與CO2充入某恒容密閉容器中,
①體系放出的熱量隨著時間的變化如圖所示,則CH4的轉(zhuǎn)化率為________。
②相同狀況下若得到相等的熱量,所需水煤氣與甲烷的體積比約為________(整數(shù)比)
(6)①石墨中C-C鍵鍵能________金剛石中C-C鍵鍵能。(填“大于” “小于”或“等于”)。
②寫出石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的熱化學(xué)方程式:____________________________________。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鋰亞硫酰氯(Li/SOCl2)電池是實際應(yīng)用電池系列中比能量最高的一種電池,剖視圖如圖所示,一種非水的LiAlCl4的SOCl2溶液為電解液。亞硫酸氯既是電解質(zhì),又是正極活性物質(zhì),其中碳電極區(qū)的電極反應(yīng)式為2SOCl2+4e-=4Cl-+S+SO2↑,該電池工作時,下列說法錯誤的是( )
A. 鋰電極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng):Li-e-=Li+
B. 放電時發(fā)生的總反應(yīng):4Li+2SOCl2=4LiCl+SO2↑+S
C. 鋰電極上的電勢比碳電極上的低
D. 若采用水溶液代替SOCl2溶液,電池總反應(yīng)和效率均不變
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】(1)2012年倫敦奧運會火炬采用丙烷為燃料。丙烷熱值較高,污染較小,是一種優(yōu)良的燃料。試回答下列問題:
①如圖是一定量丙烷完全燃燒生成CO2和1 mol H2O(l)過程中的能量變化圖,請在圖中的括號內(nèi)填入“+”或“-”。
②寫出表示丙烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式:___________________________________。
③二甲醚(CH3OCH3)是一種新型燃料,應(yīng)用前景廣闊。1 mol二甲醚完全燃燒生成CO2和液態(tài)水放出1 455 kJ熱量。若1 mol丙烷和二甲醚的混合氣體完全燃燒生成CO2和液態(tài)水共放出1 645 kJ熱量,則混合氣體中,丙烷和二甲醚的物質(zhì)的量之比為________。
(2)蓋斯定律認為:不管化學(xué)過程是一步完成或分幾步完成,整個過程的總熱效應(yīng)相同。試運用蓋斯定律回答下列問題:
①已知:H2O(g)=H2O(l) ΔH1=-Q1 kJ/mol C2H5OH(g)=C2H5OH(l) ΔH=-Q2 kJ/mol
C2H5OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g) ΔH3=-Q3 kJ/mol
若使46 g液態(tài)無水酒精完全燃燒,并恢復(fù)到室溫,則整個過程中放出的熱量為________kJ。
②碳(s)在氧氣供應(yīng)不充足時,生成CO同時還部分生成CO2,因此無法通過實驗直接測得反應(yīng): C(s)+O2(g)=CO(g)的ΔH。但可設(shè)計實驗、利用蓋斯定律計算出該反應(yīng)的ΔH,計算時需要測得的實驗數(shù)據(jù)有________。
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