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17.过氧化钙(CaO2)难溶于水,广泛应用于渔业、农业、环保等许多方面.
I.CaO2的制备:
(1)①在低温下,往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙发生复分解反应,写出该可逆反应的化学方程式H2O2+CaCl2 CaO2+2HCl.
②为控制低温的方式,最好将反应器放置在冰水浴中.
③测得不同温度下,过氧化钙的平均生成速率如下表所示:
温度(℃)20304050607080
CaO2平均生成速率(×10-3mol.s-17.58.29.48.07.16.75.5
请解释速率随温度如此变化的原因40℃之前,温度升高,速率加快;40℃之后,温度继续升高,双氧水分解,浓度下降,反应速率减慢.
(2)一段时间后,再加入氨水,当调节溶液pH至9~11,才出现大量沉淀.用简要的文字解释需用氨水调节pH至9~11的原因NH3•H2O结合HCl,使反应H2O2+CaCl2CaO2+2HCl平衡向正方向移动,提高过氧化钙的产量.
II.CaO2的热稳定性:CaO2在一定温度下能发生可逆反应,生成CaO和O2
(3)标准生成热的定义为:在某温度下,由处于标准状态的各种元素的最稳定的单质生成标准状态下1mol某纯物质的热效应.已知,CaO2和CaO的标准生成热分别为a kJ•mol-1和b kJ•mol-1,请书写CaO2分解生成CaO和O2的热化学方程式2CaO2(s)2CaO(s)+O2(g)△H=2(b-a)kJ•mol-1
(4)一定温度下,在2L的恒容容器中进行该反应,反应过程中各物质的物质的量如下表所示:
时间/sn(CaO2)/moln(CaO)/moln(O2)/mol
0200
11.40.60.3
2110.5
3110.5
则该温度下,反应的化学平衡常数K=0.25mol/L.
(5)3s时,若对该容器压缩体积,其它条件不变,则当再次达到平衡时,氧气的浓度不变(填“变大”、“变小”、“不变”、“无法确定”),理由是温度不变,该反应的平衡常数K=c(CO2)=0.25mol/L不变.
(6)下列说法不能说明该反应达到平衡的是a(填字母).
a.气体的密度不再改变             b.固体质量不再改变
c.正反应速率不再改变             d.逆反应速率不再改变.

分析 I.(1)①在低温下,往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙发生复分解反应生成CaO2与HCl;
②为控制低温,最好将反应器放置在冰水浴中;
③40℃之前,温度升高,速率加快;40℃之后,温度继续升高,双氧水分解;
(2)NH3•H2O结合反应生成HCl,使平衡向正方向移动;
II.(3)由标准生成热可得热化学方程式:①Ca(s)+O2(g)=CaO2(s)△H=a kJ•mol-1
②Ca(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CaO(s)△H=b kJ•mol-1
根据盖斯定律,(②-①)×2可得:2CaO2(s) 2CaO(s)+O2(g);
(4)发生反应:2CaO2(s) 2CaO(s)+O2(g),2s、3s时,同一组分的物质的量不变,说明2s时反应得到平衡,平衡常数K=c(O2);
(5)温度不变,该反应的平衡常数K=c(CO2)不变;
(6)可逆反应到达平衡时,同种物质的正逆速率相等且保持不变,各组分的浓度、含量保持不变,由此衍生的其它一些量不变,判断平衡的物理量应随反应进行发生变化,该物理量由变化到不再变化说明到达平衡.

解答 解:I.(1)①在低温下,往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙发生复分解反应生成CaO2与HCl,反应方程式为:H2O2+CaCl2 CaO2+2HCl,
故答案为:H2O2+CaCl2 CaO2+2HCl;
②为控制低温,最好将反应器放置在冰水浴中,
故答案为:冰水浴;
③40℃之前,温度升高,速率加快;40℃之后,温度继续升高,双氧水分解,浓度下降,反应速率减慢,
故答案为:40℃之前,温度升高,速率加快;40℃之后,温度继续升高,双氧水分解,浓度下降,反应速率减慢;
(2)NH3•H2O结合HCl,使反应H2O2+CaCl2CaO2+2HCl平衡向正方向移动,提高过氧化钙的产量,
故答案为:NH3•H2O结合HCl,使反应H2O2+CaCl2CaO2+2HCl平衡向正方向移动,提高过氧化钙的产量;
II.(3)由标准生成热可得热化学方程式:①Ca(s)+O2(g)=CaO2(s)△H=a kJ•mol-1
②Ca(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)=CaO(s)△H=b kJ•mol-1
根据盖斯定律,(②-①)×2可得:2CaO2(s)2CaO(s)+O2(g)△H=2(b-a)kJ•mol-1
故答案为:2CaO2(s)2CaO(s)+O2(g)△H=2(b-a)kJ•mol-1
(4)发生反应:2CaO2(s) 2CaO(s)+O2(g),2s、3s时,同一组分的物质的量不变,说明2s时反应得到平衡,平衡常数K=c(O2)=$\frac{0.5mol}{2L}$=0.25mol/L,
故答案为:0.25mol/L;
(5)温度不变,该反应的平衡常数K=c(CO2)=0.25mol/L不变,故氧气的浓度不变,
故答案为:不变;温度不变,该反应的平衡常数K=c(CO2)=0.25mol/L不变;
(6)a.反应体系中只有氧气为气体,恒温恒容条件下,随反应进行容器内气体密度增大,气体的密度保持不变,说明反应到达平衡,但若在恒温恒压下条件下,氧气的密度不变,故a错误;
b.反应有氧气生成,随反应进行固体质量减小,而固体质量不再改变,说明反应到达平衡,故b正确;
c.可能反应到达平衡时只能反应速率相等,不再变化,故c正确;
d.可能反应到达平衡时只能反应速率相等,不再变化,故d正确.
故选:a.

点评 本题以过氧化钙的制备为载体,考查对制备原理的分析与评价、化学平衡计算与影响因素、平衡状态判断、热化学方程式书写、陌生方程式书写等,是对学生综合能力的考查.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.在已经发现的一百多种元素中,除稀有气体外,非金属元素只有十多种,但与生产生活有密切的联系.
(1)为了提高煤的利用率,常将其气化为可燃性气体,主要反应是碳和水蒸气反应生成水煤气,化学反应方程式为C(s)+H2O(g)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO(g)+H2(g),其中氧化剂是H2O.
(2)氮是动植物生长不可缺少的元素,合成氨的反应对人类解决粮食问题贡献巨大,反应如下:N2(g)+3H2(g)$?_{催化剂}^{高温高压}$2NH3(g).
①合成氨的反应中的能量变化如图所示.该反应是放热反应(填“吸热”或“放热”),其原因是反应物化学键断裂吸收的总能量小于(填“大于”或“小于”)生成物化学键形成放出的总能量.
②在一定条件下,将一定量的N2和H2的混合气体充入某定容密闭容器中,一段时间后,下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是D(填序号).
A.容器中混合气体的密度不随时间变化         B.断裂3mol H-H键的同时形成6mol N-H键
C. N2、H2、NH3的物质的量之比为1:3:2      D.容器中的压强不随时间变化
(3)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通电池相比,该电池能较长时间保持稳定的放电电压.高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O$?_{充电}^{放电}$3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH
则高铁电池的负极材料是Zn,放电时,正极发生还原(填“氧化”或“还原”)反应.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.某研究小组将V1 mL 1.0mol/L HCl溶液和V2 mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度,实验结果如图1所示(实验中始终保持V1+V2=50mL).回答下列问题:

(1)研究小组做该实验时环境温度低于(填“高于”、“低于”或“等于”)22℃.
(2)由题干及图形可知,V1:V2=3:2时,酸碱恰好完全中和,此反应所用NaOH溶液的浓度应为1.5mol/L
(3)若通过实验测定及有关计算知此反应共放出Q KJ的热量,请写出此反应的热化学方程式:H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)△H=-$\frac{100Q}{3}$kJ•mol-1或HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-$\frac{100Q}{3}$kJ•mol-1
(4)请简要说明图2装置的不足之处缺少环形玻璃搅拌棒,烧杯间没有填满碎纸条.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.莽草酸的结构式如图:
请回答:(1)写出莽草酸分子中官能团名称羟基、碳碳双键、羧基.
(2)该有机物分子1moL最多能和1moL NaOH发生反应.以下是以莽草酸A为原料的有机合成路线:

已知D的碳环上一氯代物只有两种.请继续回答下列问题:
(3)C有三种同分异构体,写出其中的一种结构简式
(4)莽草酸A→D的反应类型是:消去反应.
(5)写出下列反应的化学方程式:①D→E$→_{△}^{浓硫酸}$②E与足量的NaOH溶液反应+2NaOH→+H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.实验室中用Cu和稀HNO3反应制取NO,其化学方程式为:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O;反应中被还原的元素是N,氧化产物是Cu(NO32,氧化剂与还原剂的物质的量之比是2:3,硝酸所表现的性质是酸性、氧化性.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.用中和滴定法测定烧碱的纯度(烧碱中的杂质不和酸反应),请根据实验回答:
(1)将称量好的4.3g烧碱样品配制成250mL待测液,配制过程使用的主要仪器除250mL容量瓶、量筒、烧杯、胶头滴管外,还有一种必须使用的仪器是玻璃棒.
(2)用碱式滴定管量取10.00mL待测液于锥形瓶中,滴入几滴酚酞.
(3)用0.20mol•L-1的标准盐酸滴定待测液,判断滴定终点的现象是:滴入最后一滴盐酸时,锥形瓶内溶液恰好由红色变无色,并且半分钟内不变色.
(4)如果实验操作正确,从滴定开始到结束,溶液中的离子浓度关系可以出现的是B、C(填答案字母序号)
A.c(Na+)>c(Cl-)>c(H+)>c(OH-
B.c(Na+)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+
C.c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-
D.c(Na+)+c(H+)>c(OH-)+c(Cl-
(5)根据下列数据计算,c(NaOH)=0.40mol/L,烧碱的纯度为93%(保留整数)
滴定次数待测液体积(mL)标准盐酸体积(mL)
滴定前读数(mL)滴定后读数(mL)
第一次10.000.5020.40
第二次10.004.0024.10
(6)经过分析发现,本次实验的测定结果比烧碱的实际纯度偏高,造成误差的可能原因是C、D(填答案字母序号)
A.滴定前平视,滴定后俯视        B.用标准液润洗滴定管
C.用待测液润洗锥形瓶            D.不小心将标准液滴在锥形瓶外面
E.滴定接近终点时,用少量蒸馏水冲洗锥形瓶内.

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

9.如图是某课外小组制取乙炔并测定乙炔的某些性质的实验.

(1)写出实验室制取乙炔的化学方程式:CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑.
(2)实验室制取乙炔时,分液漏斗中的液体a通常是饱和食盐水.
(3)CuSO4溶液的作用是吸收杂质气体硫化氢.
(4)装置D中的现象是:高锰酸钾溶液褪色.
(5)工业上常用乙炔、饱和食盐水等物质作原料来合成聚氯乙烯,请写出相关方程式:
2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2
Cl2+H2=2HCl
C2H2+HCl→CH2=CHCl
nCH2=CHCl→

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科目:高中化学 来源: 题型:实验题

6.铁矿石是工业炼铁的主要原料之一,其主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素,且杂质不与H2SO4反应).某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究.
Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定
①按图1组装仪器,检查装置的气密性;
②将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中,装置B、C中的药品如图所示(夹持仪器均省略);
③从左端导气管口处不断地缓缓通入H2,待C装置出口处H2验纯后,点燃A处酒精灯
④充分反应后,撤掉酒精灯,再持续通入氢气至完全冷却.
(1)装置C的作用为防止空气中的水蒸气和CO2进入B中,影响测定结果.
(2)测的反应后装置B增重1.35g,则铁矿石中氧的百分含量为24%.
Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定
(1)步骤④中煮沸的作用是赶走溶液中溶解的过量的Cl2
(2)步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶.
(3)图2有关步骤⑥的操作中说法正确的是df.

a.因为碘水为黄色,所以滴定过程中不需加指示剂    b.滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂
c.滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液             d.锥形瓶不需要用待测液润洗
e.滴定过程中,眼睛注视滴定管中液面变化         f.滴定结束后,30s内溶液不恢复原来的颜色再读数
(4)若滴定过程中消耗0.5000mol•L-1KI溶液20.00mL,则铁矿石中铁的百分含量为70%.
Ⅲ.由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为Fe5O6

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科目:高中化学 来源: 题型:计算题

7.将11.7g食盐与10g 98%浓硫酸混合加热,发生NaCl(s)+H2SO4(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NaHSO4+HCl↑的反应,求:
(1)生成HCl气体在标准状况下的体积.
(2)将生成的HCl全部溶于100g水中,所得盐酸的质量分数.
(3)由(2)所得的盐酸的质量分数求物质的量浓度,还缺少哪个物理量?ρ(g/cm3)(用字母表示,并标明单位).写出计算表达式c=$\frac{1000ρw%}{M}$.

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同步练习册答案