27.(2010安徽卷)(14分)锂离子电池的广泛应用使回收利用锂货源成为重要课题:某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料(LiMn2O4、碳粉等涂覆在铝箔上)进行资源回收研究,设计实验流程如下:
(1)第②步反应得到的沉淀X的化学式为 。
(2)第③步反应的离子方程式是 。
(3)第④步反应后,过滤Li2CO3所需的玻璃仪器有 。
若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度给出两种可能的原因:
、 。
(4)若废旧锂离子电池正极材料含LiNB2O4的质量为18.1 g第③步反应中加入20.0mL3.0mol·L-1的H2SO4溶液。定正极材料中的锂经反应③和④完全为Li2CO3,剩至少有 Na2CO3参加了反应。
答案:(1)Al(OH)3
(2)4 LiMn2O4+O2+4H+=4Li++8MnO2+2H2O
(3) 漏斗 玻璃棒 烧杯 ; 滤纸破损、滤液超过滤纸边缘等
(4)5.3
解析:第一步就是铝溶解在氢氧化钠溶液中 第二步就是偏铝酸钠与二氧化碳生成氢氧化铝,第三步是氧化还原反应,注意根据第一步反应LiMn2O4不溶于水。
第(4)小题计算时要通过计算判断出硫酸过量。
28.(2010山东卷)(14分)硫一碘循环分解水制氢主要涉及下列反应:
Ⅰ SO2+2H2O+I2===H2SO4+2HI
Ⅱ 2HIH2+I2
Ⅲ 2H2SO42===2SO2+O2+2H2O
(1)分析上述反应,下列判断正确的是 。
a.反应Ⅲ易在常温下进行 b.反应Ⅰ中氧化性比HI强
c.循环过程中需补充H2O d.循环过程中产生1mol O2的同时产生1mol H2
(2)一定温度下,向1L密闭容器中加入1mol HI(g),发生反应Ⅱ,H2物质的量随时间的变化如图所示。
0~2 min内的平均放映速率v(HI)= 。该温度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K= 。
相同温度下,若开始加入HI(g)的物质的量是原来的2倍,则 是原来的2倍。
a.平衡常数 b.HI的平衡浓度 c.达到平衡的时间 d.平衡时H2的体积分数
(3)实验室用Zn和稀硫酸制取H2,反应时溶液中水的电离平衡 移动(填“向左”“向右”或者“不”);若加入少量下列试剂中的 ,产生H2的速率将增大。
a.NaNO3 b.CuSO4 c.Na2SO4 d.NaHSO3
(4)以H2为燃料可制成氢氧燃料电池。
已知 2H2(g)+O2(g)===2H2O(I) △H=-572KJ.mol-1
某氢氧燃料电池释放228.8KJ电能时,生成1mol液态水,该电池的能量转化率为 。
解析:(1)H2SO4在常温下,很稳定不易分解,这是常识,故a错;反应Ⅰ中SO2是还原剂,HI是还原产物,故还原性SO2>HI,则b错;将Ⅰ和Ⅱ分别乘以2和Ⅲ相加得:2H2O==2H2+O2,故c正确d错误。
(2) υ (H2)=0. 1mol/1L/2min=0.05 mol·L-1·min-1,则υ (HI)=2 υ (H2)=0.1 mol·L-1·min-1;
2HI(g)==H2(g)+I2(g)
2 1 1
起始浓度/mol·L-1 1 0 0
变化浓度/mol·L-1: 0.2 0.1 0.1
平衡浓度/mol·L-1: 0.8 0.1 0.1
则H2(g)+I2(g)== 2HI(g)的平衡常数K==64mol/L。
若开始时加入HI的量是原来的2倍,则建立的平衡状态和原平衡是等比平衡,HI、H2、I2 的物质的量、平衡浓度都是原来的两倍;各组分的百分含量、体积分数相等,平衡常数相等(因为温度不变);因开始时的浓度增大了,反应速率加快,达平衡时间不可能是原来的两倍,故选b.
(3)水的电离平衡为,硫酸电离出的对水的电离是抑制作用,当消耗了,减小,水的电离平衡向右移动;若加入,溶液变成的溶液了,不再生成H2;加入的会和反应,降低,反应速率减慢;的加入对反应速率无影响;加入CuSO4 后,与置换出的Cu构成原电池,加快了反应速率,选b.
(4)根据反应方程式,生成1mol水时放出热量为:572kJ=286 kJ,故该电池的能量转化率为
答案:(1)c
(2)0.1 mol·L-1·min-1 ;64mol/L;b
(3)向右;b
(4)80%
31.(2010广东理综卷)(16分)硼酸(H3BO3)在食品、医药领域应用广泛。
(1)请完成B2H6气体与水反应的化学方程式:B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +________。
(2)在其他条件相同时,反应H3BO3 +3CH3OHB(OCH3)3 +3H2O中,H3BO 3的转化率()在不同温度下随反应时间(t)的变化见图12,由此图可得出:
①温度对应该反应的反应速率和平衡移动的影响是____ ___
②该反应的_____0(填“<”、“=”或“>”).
(3)H3BO 3溶液中存在如下反应:
H3BO 3(aq)+H2O(l) [B(OH)4]-( aq)+H+(aq)已知0.70 mol·L-1 H3BO 3溶液中,上述反应于298K达到平衡时,c平衡(H+)=2. 0 × 10-5mol·L-1,c平衡(H3BO 3)≈c起始(H3BO 3),水的电离可忽略不计,求此温度下该反应的平衡常数K(H2O的平衡浓度不列入K的表达式中,计算结果保留两位有效数字)
解析:(1)根据元素守恒,产物只能是H2, 故方程式为B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2。
(2)由图像可知,温度升高,H3BO 3的转化率增大,故升高温度是平衡正向移动,正反应是吸热反应,△H>O。
(3) K===
答案:
(1) B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +6H2
(2) ①升高温度,反应速率加快,平衡正向移动 ②△H>O
(3) 或1.43
10.(2010天津卷)(14分)二甲醚是一种重要的清洁燃料,也可替代氟利昂作制冷剂等,对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题:
⑴ 煤的气化的主要化学反应方程式为:___________________________。
⑵ 煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收,生成两种酸式盐,该反应的化学方程式为:________________________________________。
⑶ 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下:
① 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g);ΔH = -90.8 kJ·mol-1
② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH= -23.5 kJ·mol-1
③ CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g);ΔH= -41.3 kJ·mol-1
总反应:3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的ΔH= ___________;
一定条件下的密闭容器中,该总反应达到平衡,要提高CO的转化率,可以采取的措施是__________(填字母代号)。
a.高温高压 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度
d.增加CO的浓度 e.分离出二甲醚
⑷ 已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH ,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
物质 |
CH3OH |
CH3OCH3 |
H2O |
浓度/(mol·L-1) |
0.44 |
0.6 |
0.6 |
① 比较此时正、逆反应速率的大小:v正 ______ v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
② 若加入CH3OH后,经10 min反应达到平衡,此时c(CH3OH) = _________;该时间内反应速率v(CH3OH) = __________。
解析:(1)煤生成水煤气的反应为C+H2OCO+H2。
(2)既然生成两种酸式盐,应是NaHCO3和NaHS,故方程式为:
Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS。
(3)观察目标方程式,应是①×2+②+③,故△H=2△H1+△H2+△H3=-246.4kJ· mol -1。
正反应是放热反应,升高温度平衡左移,CO转化率减小;加入催化剂,平衡不移动,转化率不变;减少CO2的浓度、分离出二甲醚,平衡右移,CO转化率增大;增大CO浓度,平衡右移,但CO转化率降低;故选c、e。
(4)此时的浓度商Q==1.86<400,反应未达到平衡状态,向正反应方向移动,故正>逆;设平衡时生成物的浓度为0.6+x,则甲醇的浓度为(0.44-2x)有:400=,解得x=0.2 mol·L-1,故0.44 mol·L-1-2x=0.04 mol·L-1。
由表可知,甲醇的起始浓度度为(0.44+1.2) mol·L-1=1.64 mol·L-1,其平衡浓度为0.04 mol·L-1,
10min变化的浓度为1.6 mol·L-1,故(CH3OH)=0.16 mol·L-1·min-1。
答案:(1) C+H2OCO+H2。
(2) Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS
(3) -246.4kJ· mol -1 c、e
(4) ①> ②0.04 mol·L-1 0.16 mol·L-1·min-1
命题立意:本题是化学反应原理的综合性试题,考查了化学方程式的书写、盖斯定律的应用、化学平衡移动原理,和利用浓度商和平衡常数的关系判断平衡移动的方向、平衡常数和速率的计算等。
27.(2010全国卷1)(15分)在溶液中,反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行,它们的起始浓度均为、及。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。
请回答下列问题:
(1)与①比较,②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是:
②_______________;
③_______________;
(2)实验②平衡时B的转化率为_________;实验③平衡时C的浓度为____________;
(3)该反应的_________0,判断其理由是__________________________________;
(4)该反应进行到4.0min时的平均反应速度率:
实验②:=__________________________________;
实验③:=__________________________________。
[解析](1)②使用了(正)催化剂;理由:因为从图像可看出,两者最终的平衡浓度相同,即最终的平衡状态相同,而②比①所需要的时间短,显然反应速率加快了,故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入(正)催化剂;③升高温度;理由:因为该反应是在溶液中进行的反应,所以不可能是改变压强引起速率的改变,又由于各物质起始浓度相同,故不可能是改变浓度影响反应速率,再由于③和①相比达平衡所需时间短,平衡时浓度更小,故不可能是改用催化剂,而只能是升高温度来影响反应速率的
(2)不妨令溶液为1L,则②中达平衡时A转化了0.04mol,由反应计量数可知B转化了0.08mol,所以B转化率为;同样在③中A转化了0.06mol,则生成C为0.06mol,体积不变,即平衡时C(c)=0.06mol/L
(3) ﹥0;理由:由③和①进行对比可知升高温度后A的平衡浓度减小,即A的转化率升高,平衡向正方向移动,而升温是向吸热的方向移动,所以正反应是吸热反应,﹥0
(4)从图上读数,进行到4.0min时,实验②的A的浓度为:0.072mol/L,则△C(A)=0.10-0.072=0.028mol/L,,∴=2=0.014mol(L·min)-1;进行到4.0mi实验③的A的浓度为:0.064mol/L:△C(A,) =0.10-0.064=0.036mol/L,,∴==0.0089mol(L·min)-1
[答案](1)②加催化剂;达到平衡的时间缩短,平衡时A的浓度未变
③温度升高;达到平衡的时间缩短,平衡时A的浓度减小
(2)40%(或0.4);0.06mol/L;(3)﹥;升高温度向正方向移动,故该反应是吸热反应
(4)0.014mol(L·min)-1;0.008mol(L·min)-1
[命题意图]考查基本理论中的化学反应速率化学平衡部分,一些具体考点是:易通过图像分析比较得出影响化学反应速率和化学平衡的具体因素(如:浓度,压强,温度,催化剂等)、反应速率的计算、平衡转化率的计算,平衡浓度的计算,的判断;以及计算能力,分析能力,观察能力和文字表述能力等的全方位考查。
[点评]本题所涉及的化学知识非常基础,但是能力要求非常高,观察和分析不到位,就不能准确的表述和计算,要想此题得满分必须非常优秀才行!此题与2009年全国卷II理综第27题,及安微卷理综第28题都极为相似,有异曲同工之妙,所以对考生不陌生!
12.(2010四川理综卷)标准状况下VL氨气溶解在1L水中(水的密度近似为1g/ml),所得溶液的密度为p g/ml,质量分数为ω,物质浓度为c mol/L,则下列关系中不正确的是
A. B.
C. D.C=1000Vρ/(17V+22400)
答案:A
解析:本题考查基本概念。考生只要对基本概念熟悉,严格按照基本概念来做,弄清质量分数与物质的量浓度及密度等之间的转化关系即可。
5.(2010江苏卷)设为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是
A.常温下,的溶液中氮原子数为0.2
B.1mol羟基中电子数为10
C.在反应中,每生成3mol转移的电子数为6
D.常温常压下W W W K S 5 U . C O M
,22.4L乙烯中键数为4
[答案]A
[解析]本题主要考查的是以阿伏伽德罗常数为载体考查如下知识点①考查22.4L/mol的正确使用;②考查在氧化还原反应中得失电子数的计算等内容。A项,无论水解与否,根据元素守恒;B项,1mol羟基中有9个电子;C项,在该反应中,每生成3mol,转移5个电子;D项,常温常压下,气体摩尔体积不为22.4L/mol。综上分析得知,本题选A项。
[备考提示]结合阿伏伽德罗常数为,判断一定量的物质所含有的某种粒子数目的多少,是高考命题的热点之一,在近几年的各种高考试题中保持了相当强的连续性。这种题型所涉及的指示非常丰富,在备考复习时应多加注意,强化训练,并在平时的复习中注意知识的积累和总结。
22.(2010上海卷)由5mol Fe2O3、4mol Fe3O4和3mol FeO组成的混合物,加入纯铁1mol并在高温下和Fe2O3反应。若纯铁完全反应,则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是
A.4:3 B.3:2 C.3:1 D.2:l
答案:BC
解析:此题考查了化学计算知识。分析题给混合物和高温下发生的反应,可知当Fe2O3+Fe=3FeO时,反应后混合物中含有6molFeO、4molFe2O3,则FeO与Fe2O3的物质的量之比为:3:2;当发生反应:Fe2O3+Fe+FeO=Fe3O4时,反应后混合物中含有2molFeO、4molFe2O3,则FeO与Fe2O3的物质的量之比为:1:2;当两反应均存在时,FeO与Fe2O3的物质的量之比处于两着之间,故BC可能。
知识归纳:极端假设法是指根据已知的条件,把复杂问题假设为处于理想的极端状态,站在极端的角度去分析、考虑问题,使其因果关系显得十分明显、简单,从而迅速地作出正确判断的方法。比如此题中我们就假设了两个极端,首先确定两个极端,然后确定范围,最后选择。
21.(2010上海卷)甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液,各加入10mL 0.1 mol·L-1 AlCl3溶液,两烧杯中都有沉淀生成。下列判断正确的是
A.甲中沉淀一定比乙中的多 B.甲中沉淀可能比乙中的多
C.甲中沉淀一定比乙中的少 D.甲中和乙中的沉淀可能一样多
答案:BD
解析:此题考查了元素化合物知识。根据氢氧化铝的性质,其能溶于氢氧化钠但不溶于氨水,故此加入时,两烧杯中生成的都是氢氧化铝沉淀;相同体积相同pH的两溶液中的溶质氨水大于氢氧化钠,当两者均不足量时,生成的沉淀氨水多;氨水过量,氢氧化钠不足量时,生成的沉淀氨水多;氨水过量,氢氧化钠恰好时,生成的沉淀一样多;氨水和氢氧化钠都过量时,生成的沉淀氨水多;可知BD正确。
解法点拨:此题解答时,选用的是讨论法,其多用在计算条件不足,据此求解时需要在分析推理的基础上通过某些假设条件,加以讨论才能正确解答;故此在应用讨论法解题时,关键是先要分析条件与求解问题之间的联系,形成正确的解题方法。
12.(2010福建卷)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应,反应物尝试随反应时间变化如右图所示,计算反应4~8 min间的平均反应速率和推测反应16 min 反应物的浓度,结果应是
A 2.5和2.0
B 2.5和2.5
C 3.0和3.0
D 3.0和3.0
解析:本题考察化学反应速率的计算
第8秒与第4秒时反应物浓度差△C为10,为4秒,所以在4~8间的平均反应速率为2.5,可以排除CD两个答案;图中从0开始到8反应物浓度减低了4倍,根据这一幅度,可以推测从第8到第16分也降低4倍,即由10降低到2.5,因此推测第16反应物的浓度为2.5,所以可以排除A而选B
答案:B
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