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简答题

(1)某化学课外研究小组,设计实验探究KI溶液和FeCl3溶液反应存在一定的限度。请完成相关的实验步骤和现象。可选试剂:①0. 1mol·L-1KI溶液;②0. 1mol·L-1FeCl3溶液;③FeCl2溶液;④盐酸;⑤KSCN溶液;⑥CCl4

实验步骤:

①取5mL 0. 1mol·L-1 KI溶液,再滴加5~6滴0. 1mol·L-1FeCl3溶液;

②充分反应后,将溶液分成三份;

③取其中一份,滴加试剂CCl4,用力振荡一段时间,CCl4层出现紫红色,说明反应生成碘。

④另取一份,滴加试剂____________,现象_______________,说明______________________。

(2)为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果,某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题:

①定性分析:如图甲可通过观察_______________________,定性比较得出结论。有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理,其理由是_______________________。

②定量分析:如图乙所示,实验时均以生成40mL气体为准,其它可能影响实验的因素均已忽略。实验中需要测量的数据是______________________。

正确答案

(1)KSCN溶液;溶液显血红色;Fe3+没有反应完(或KI和FeCl3的反应有一定的限度)

(2)①溶液中气泡产生的速率;排除氯离子的干扰(其它合理答案也给分) ;②收集40mL气体所需的时间

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简答题

已知化合物A、B、D各由两种元素组成,C是光合作用的主要产物;甲、乙、丙是前两周期元素的三种单质.这些常见的化合物与单质之间存在如下关系.回答以下问题:

Ⅰ.(1)化合物A的电子式为______;化合物C的结构简式______.

(2)已知常温下测得1g C完全燃烧可放出15.6kJ热量,则C完全燃烧的热化学方程式可表示为:______.

(3)下列说法正确的是______.

A、上述所涉及的化合物中有两种是电解质    B、图中五个转化关系,有三个是化合反应

C、上述所涉及的化合物的晶体均是分子晶体  D、图中五个转化关系均为氧化还原反应

(4)用甲、丙、乙、硫酸溶液可以构成一原电池,则电极材料可以为______,正极的电极反应式为______.

Ⅱ.向某密闭容器中加入 0.4mol B、0.3mol D和一定量的A三种气体.一定条件下发生反应,各物质浓度随时间的变化如下图中甲图所示.乙图为 t2时刻后改变容器中条件,平衡体系中反应速率随时间变化的情况,且四个阶段都各改变一种不同条件,所用条件均不同.已知t3~t4阶段为使用催化剂[已知 t0~t1阶段 c ( A)未画出].

(1)A的起始物质的量为______;

(2)此条件下的化学平衡常数为______;

(3)t4~t5阶段改变的条件为______.

正确答案

根据置换反应的各种情况,要注意归纳置换反应的各种类型,甲、乙、丙是前两周期元素的三种单质,应为:氢气、碳、氮气、氧气、氟气中的三种,根据框图的要求来选择合适的物质.符合框图的各种物质可以是:A为二氧化碳(CO2),B为水(H2O),C是光合作用的主要产物;判断C为C6H12O6,D为一氧化碳(CO),甲是氧气(O2),乙是碳(C),丙是氢气(H2);

Ⅰ、(1)化合物A是二氧化碳,分子的电子式为:

;化合物C为葡萄糖,结构简式为:CH2OH(CHOH)4CHO;故答案为:

;CH2OH(CHOH)4CHO;

(2)常温下测得1g C(C6H12O6)完全燃烧可放出15.6kJ热量,1mol葡萄糖完全燃烧放热为2808KJ;则C完全燃烧的热化学方程式可表示为:

C6H12O6(s)+6O2(g)═6CO2(g)+6H2O(l);△H=-2808 kJ/mol;

故答案为:C6H12O6(s)+6O2(g)═6CO2(g)+6H2O(l);△H=-2808 kJ/mol;        

(3)A、上述所涉及的化合物中,水是一种极弱的电解质,故A错误;

 B、五个转化关系中,甲+乙→A、A+乙→D、甲+丙→B共三个是化合反应,图中五个转化关系,有三个是化合反应,故B正确;

C、上述所涉及的化合物的晶体是葡萄糖、水、二氧化碳、一氧化碳均是分子晶体,故C正确;

D、五个转化关系中,均伴随化合价的变化,均为氧化还原反应,故D正确.

故答案为:B、C、D;

(4)用甲(O2)、丙(H2)、乙(C)、硫酸溶液可以构成一原电池;电极材料可以为石墨,正极上是氧气氮的电子生成氢氧根离子的电极反应,在酸性环境下,氢氧根离子写成水的形式,正极的电极反应式:O2+4e-+4H+=2H2O;故答案为:石墨; O2+4e-+4H+=2H2O;

Ⅱ、(1)依据图象分析起始浓度为0.2mol/L的是B为H2O,0.15mol/L的是D为CO,A为CO2,结合 0.4mol B、0.3mol D和一定量的A三种气体可知容器体积为2L,图象中B消耗0.2mol;D消耗0.2mol;A的平衡物质的量为0.3mol;设A的起始量为X,依据化学平衡三段式列式计算得到:

              H2O+CO=CO2 +H2

起始量(mol) 0.4    0.3      X      0

变化量(mol)0.2     0.2      0.2    0.2

平衡量(mol)0.2      0.1     0.3    0.2

对A的物质的量:x+0.2=0.3

X=0.1mol

(2)平衡浓度分别为:C(H2O )=0.1mol/L;C(CO)=0.05mol/L;C(CO2)=0.15mol/L;C(H2)=0.1mol/L;

K===3

(3)t4~t5阶段改变的条件依据图象分析t4~t5阶段平衡不动,速率减小,所以改变的条件是减小压强;

故答案为:(1)0.1mol  (2)3    (3)减小压强

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简答题

研究碳、氮、硫的氧化物的性质对化工生产和环境保护有重要意义.

(1)下列措施中,有利于降低大气中的CO2、SO2、NO2浓度的有______填字母);

a.减少化石燃料的使用,开发新能源

b.使用无氟冰箱,减少氟里昂排放

c.多步行或乘公交车,少用专车或私家车

d.将工业废气用碱液吸收后再排放

(2)为开发新能源,有关部门拟用甲醇(CH3OH)替代汽油作为公交车的燃料.写出由CO和H2生产甲醇的化学方程式______,用该反应合成1mol液态甲醇吸收热量131.9kJ.又知,2H2(g)+CO(g)+O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H=-594.1kJ•mol-1.请写出液态甲醇燃烧生成二氧化碳和水蒸气的热化学方程式______;

(3)硫酸工业生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),平衡混合体系中SO3的百分含量和温度的关系如图所示.根据图示回答下列问题:

①2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)的△H______0(填“>”或“<”);

②若温度为T1、T2时,反应的化学平衡常数分别为K1、K2,则K1______K2;若反应进行到状态D时,v正______v逆(填“>”、“<”或“=”).

正确答案

(1)a.大量化石燃料的燃烧是二氧化碳的主要来源,减少化石燃料的使用,开发新能源,有利于降低大气中的CO2、SO2、NOx浓度;

b.氟里昂能促进臭氧地方分解,与大气中的CO2、SO2、NOx浓度无关;

c.汽车尾气中有多种有害物质,主要污染物是一氧化碳、碳氢化合物、氮的氧化物和烟尘等,故多步行或乘公交车,少用专车或私家车有利于降低大气中的CO2、SO2、NOx浓度;

d.将工业废气用碱液吸收后再排放能减少CO2、SO2、NOx的排放.

故答案为:a c d; 

(2)根据题意由CO和H2生产甲醇解题,得CO+2H2=CH3OH;

根据液态甲醇燃烧生成二氧化碳和水蒸气,化学方程式为:2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g),盖斯定律根据得:

①CO+2H2=CH3OH△H1=+131.9kJ•mol-1

②2H2(g)+CO(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H2=-594.1kJ•mol-1

③2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H3

③=2×(②-①)

△H3=2×(△H2-△H1)=-1452kJ•mol-1 

故答案为:CO+2H2=CH3OH;2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1452kJ•mol-1; 

(3)①该反应是一个气体体积减小的反应,升高温度,平衡向吸热反应方向移动,升高温度时,SO3(g)的含量降低,说明平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,△H<0;故答案为:<;

②该反应是一个放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,所以生成物的浓度减小,反应物的浓度增大,平衡常数减小,所以K1>K2;D状态相对于A状态,三氧化硫的含量较小,要使该反应达到平衡状态,该反应必须向正反应方向移动,所以正反应速率大于逆反应速率.

故答案为:>;>.

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简答题

化学反应与能量有比不可分的关系,回答下列问题.

Ⅰ:已知31g白磷变为31g红磷释放能量.试回答:

(1)上述变化属于______(填“物理”或“化学”)变化.

(2)31g白磷具有的能量_______(“>”或“<”)31g红磷具有的能量,常温常压下,______更稳定.

(3)31g白磷完全燃烧释放的能量_______(“>”或“<”)31g红磷完全燃烧释放的能量.

Ⅱ:A、B、C三个烧杯中分别盛有200mL相同物质的量浓度的稀硫酸

(1)分别写出三个装置中铁片表面发生反应的离子方程式:

A______;B______;C______.

(2)一段时间后,B中Sn极附近溶液的pH______(填“增大”、“减小”、“不变”).

(3)一段时间后,C中产生了3.36L(标准状况)气体时,硫酸恰好全部被消耗,则原稀硫酸溶液的物质的量浓度=______mol•L-1.此时,三个烧杯中液体质量由大到小的顺序为:______(填写序号).

(4)比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序是______(填写序号).

Ⅲ:某温度时,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示.根据图中数据填空:

(1)该反应的化学方程式为______.

(2)反应开始至2min,以气体Z表示的平均反应速率为______.

(3)若X、Y、Z均为气体,2min后反应达到平衡,反应达平衡时:

①此时体系的压强是开始时的______倍;

②达平衡时,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时______(填“增大”“减小”或“相等”).

正确答案

Ⅰ:(1)因白磷和红磷是不同的物质,白磷变为红磷是化学变化,故答案为:化学;

(2)因白磷变为红磷释放能量,所以白磷具有的能量大于红磷具有的能量,物质的能量越低,稳定性越好,故答案为:>;红磷,

(3)因化学反应中能量守恒,放出的能量=反应物的总能量-生成物的总能量,反应物的能量大,生成物的能量相同,放出的能量也大,故答案为:>,

Ⅱ:(1)A中是金属铁和硫酸能发生置换反应,原理方程式为:Fe+2H+=Fe2++H2↑;B中Sn、Fe、硫酸构成的原电池,金属铁较活泼,做负极,电极反应为:Fe-2e-=Fe2+,C中Zn、Fe、硫酸构成的原电池,金属锌较活泼,做负极,金属铁作正极,该极发生的电极反应为:2H++2e-=H2↑,故答案为:Fe+2H+=Fe2++H2↑;Fe-2e-=Fe2+;2H++2e-=H2↑;

(2)B中Sn(锡)极发生的电极反应为:2H++2e-=H2↑,所以氢离子浓度减小,酸性减弱,pH增大,故答案为:增大;

(3)电池总反应为:H2SO4+Fe=FeSO4+H2↑,n(H2SO4)=n(H2)==0.15mol,

  则:c(H2SO4)==0.75mol/L,

  A中是金属铁和硫酸能发生置换反应,进入的是铁,出去的是氢气,质量增重是54,B中Sn、Fe、硫酸构成的原电池,进入的是铁,出去的是氢气,质量增重是54,C中Zn、Fe、硫酸构成的原电池,进入的是锌,出去的是氢气,质量增重是63,原来三个溶液的质量相等,而溶液质量的变化等于进入和出去的物质的质量之差,所以三个烧杯中液体质量由大到小的顺序为:C>A=B,

故答案为:0.75;C>A=B;

(4)电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀的速率,金属做原电池正极时得到保护,腐蚀速率最小,故答案为:BAC.

Ⅲ.(1)由图象可知,在反应中,X、Y的物质的量逐渐减小,Z的物质的量逐渐增大,则X、Y为反应物,Z为生成物,同时该反应为可逆反应,相同时间内物质的量的变化比值为:c(X):c(Y):c(Z)=(1.0-0.9):(1.0-0.7):0.2=1:3:2,化学反应中物质的量变化之比等于化学剂量数之比,则化学方程式为Y+3X⇌2Z,故答案为:Y+3X⇌2Z;

(2)反应开始至2min,气体Z的平均反应速率v===0.05mol/(L.min),故答案为:0.05mol/(L.min);

(3)①反应达平衡时,气体的总物质的量为:0.9mol+0.7mol+0.2mol=1.8mol,起始时气体的总物质的量为:1.0mol+1.0mol=2.0mol,在相同温度下,气体的物质的量之比等于压强之比,反应达平衡时,此时容器内的压强与起始压强之比为1.8mol:2.0mol=9:10,故答案为:9:10,

     ②根据物质的摩尔质量M=,反应前后气体的质量不变,物质的量减少,所以混合气体的摩尔质量增大,而容器内混合气体的平均相对分子质量在数值上等于摩尔质量,所以平均相对分子质量也增大,故答案为:增大.

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简答题

温室效应和资源短缺等问题和如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用引起了各国的普遍重视.目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇.一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),如图1表示该反应进行过程中能量(单位为kJ•mol-1)的变化.

(1)关于该反应的下列说法中,正确的是______.

A.△H>0,△S>0

B.△H>0,△S<0

C.△H<0,△S<0

D.△H<0,△S>0

(2)该反应平衡常数K的表达式为______.

(3)温度降低,平衡常数K______(填“增大”、“不变”或“减小”).

(4)为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol   H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示.从反应开始到平衡,用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H2)______mol•L-1•min-1

(5)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的有______.

A.升高温度

B.加入催化剂

C.将H2O(g)从体系中分离

D.再充入1mol CO2和3mol H2

E.充入He(g),使体系总压强增大.

正确答案

(1)由图1可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,即△H<0,由方程式可知,该反应正反应是气体的物质的量减小的反应,故正反应为熵减过程,即△S<0;

故选C;

(2)可逆反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)的化学平衡常数k=

故答案为:

(3)该反应正反应是放热反应,降低温度平衡向正反应移动,平衡常数增大;

故答案为:增大;

(4)由图2可知,10min达平衡时甲醇的浓度变化量为0.75mol/L,所以v(CH3OH)==0.075mol/(L•min),速率之比等于化学计量数之比,所以v(H2)=3v(CH3OH)=3×0.075mol/(L•min)=0.225mol/(L•min);

故答案为:0.225;

(5)使n(CH3OH)/n(CO2)增大,改变条件使平衡向正反应移动,但只增大二氧化碳的浓度会使该比值减小.

A.升高温度,平衡向逆反应移动,n(CH3OH)/n(CO2)减小,故A错误;

B.加入催化剂,平衡不移动,n(CH3OH)/n(CO2)不变,故B错误;

C.将H2O(g)从体系中分离,平衡向正反应移动,n(CH3OH)/n(CO2)增大,故C正确;

D.再充入1mol CO2和3mol H2,等效为增大压强,平衡正反应移动,平衡时n(CH3OH)/n(CO2)增大,故D正确;

E.充入He(g),反应混合物的浓度不变,变化不移动,n(CH3OH)/n(CO2)不变,故E错误;

故选CD.

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