1、 1.反应热、中和热、燃烧热的区别和联系 反应热 中和热 燃烧热 含义 化学反应过程中放出或吸收的热量 在稀溶液中,强酸和强碱发生中和反应生 成 1 mol H2O(l)时所放出的热量 在101 kPa时,1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量 反应特点 任何反应 中和反应 燃烧反应 物质状态 物质的状态要确定 稀溶液 生成物在常温下为稳定状态 方程式 配平标准 任意物质的量 以 生 成1 mol H2O(l)为标准 以燃烧 1 mol 可燃物为标准 H 符号 放热反应取负值,吸热反应取正值 负值 负值 能量数值 的描述 必须指出是放热还是吸热或使用正负值或用H 表示 直接描述
2、热量的变化时不必再指明是放出的热量,可用H 表示 说明 H=E(生成物)-E(反 应物);H 值与书写形式有关,单位一般是“kJmol-1”电离吸热,溶解时吸热或放热;稀强酸与稀强碱反 应 的 中 和 热 为57.3 kJmol-1 生成物为稳定的氧化物,如 CO2、SO2、H2O、P2O5等 在中学阶段,如果不指明条件就默认为通常状态,比较H的相对大小时要考虑其数值的“+”“-”;用弱酸或弱碱的稀溶液进行中和反应时,每生成 1 mol H2O(l)放出的热量小于 57.3 kJ 2.热化学方程式正误判断的“五个角度”3.原电池正、负极判断的“五个角度”4.突破电解原理的“五个要点”考点 1:
3、反应热的计算与大小比较【典例透析 1】(2015 年全国理综,27 节选)甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料,利用合成气(主要成分为 CO、CO2和 H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H1 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H2 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H3 已知反应中相关的化学键键能数据如下:化学键 HH CO C O HO CH E/(kJmol-1)436 343 1076 465 413 由此计算H1=kJmol-1;已知H2=-58 kJmol-1,则H3=kJmol-1。根据反应
4、热H=反应物的总键能之和-生成物的总键能之和,H1=(1076+4362)kJmol-1-(4133+343+465)kJmol-1=-99 kJmol-1。根 据 盖 斯 定 律,式-式 可 得 式,故 H3=H2-H1=-58 kJmol-1-(-99 kJmol-1)=+41 kJmol-1。-99;+41 1.反应热H 的基本计算公式(1)H=生成物的总能量-反应物的总能量。(2)H=反应物的总键能之和-生成物的总键能之和。(3)H=正反应活化能-逆反应活化能。两点说明:不要把反应热与键能的关系和反应热与物质的总能量的关系相混淆。要准确把握反应前后分子中的化学键的数目。2.利用盖斯定律
5、书写热化学方程式的步骤 3.应用盖斯定律计算反应热时应注意的五个问题(1)首先要明确所求反应的始态和终态、各物质化学计量数;判断该反应是吸热还是放热。(2)同一反应不同途径对应的最终反应热结果应一样。(3)叠加各反应式时,有的反应要逆向写,H 符号也相应改变;有的热化学方程式要乘某个数,H 也要相应乘某个数。(4)注意各分步反应的H 的正负。(5)弱电解质的电离、水解反应吸热,浓硫酸的稀释、氢氧化钠固体的溶解放热,都对反应热有影响。4.反应热的大小比较(1)比较反应热大小时,应把H 的“+”“-”号和数值作为一个整体进行比较。(2)同一反应的生成物状态不同时,如 A(g)+B(g)C(g)H1
6、,A(g)+B(g)C(l)H2,则H1H2。(3)同一反应的反应物状态不同时,如 A(s)+B(g)C(g)H1,A(g)+B(g)C(g)H2,则H1H2。(4)两个有联系的反应比较时,如反应C(s)+O2(g)CO2(g)H1,反应C(s)+12O2(g)CO(g)H2,可利用盖斯定律比较。即反应(包括H1)乘以某计量数减去反应(包括H2)乘以某计量数,得出H3=H1某计量数-H2某计量数,根据H3大于 0 或小于 0 进行比较。【突破训练 1】黑火药是中国古代的四大发明之一,其爆炸的热化学方程式如下:S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g)H=x
7、kJmol-1 已知:碳的燃烧热H1=a kJmol-1 S(s)+2K(s)K2S(s)H2=b kJmol-1 2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)H3=c kJmol-1 则 x 为()。A.3a+b-c B.c+3a-b C.a+b-c D.c+a-b 已知碳的燃烧热H1=a kJmol-1,则碳燃烧的热化学方程式为C(s)+O2(g)CO2(g)H1=a kJmol-1,S(s)+2K(s)K2S(s)H2=b kJmol-1,2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s)H3=c kJmol-1,根据盖斯定律,可得H=3H1+H2H3,即 x=3a+b-c。A
8、 考点 2:原电池的工作原理及电极反应式的书写【典例透析 2】(2016 年浙江理综,11)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为 4M+nO2+2nH2O4M(OH)n。已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是()。A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面 B.比较 Mg、Al、Zn 三种金属-空气电池,Al-空气电池的理论比能量最高 C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne-4M(O
9、H)n D.在 Mg-空气电池中,为防止负极区沉积 Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜 多孔电极具有较大的比表面积,可以增加电极与电解质溶液的接触面积,有利于氧气的吸附与扩散,A 项正确;根据电池的“理论比能量”含义可知,释放 1 mol 电子镁的质量为 12 g、铝为 9 g、锌为 32.5 g,所以 Al-空气电池的理论比能量最高,B 项正确;根据电池放电总反应为4M+nO2+2nH2O 4M(OH)n,故 M-空气电池放电过程正极为氧气得电子,正极反应式为 O2+2H2O+4e-4OH-,C 项错误;Mg-空气电池放电时,为避免负极生成的 Mg2+与 OH-结合,生成 Mg(
10、OH)2在负极区沉积,应防止电解质溶液提供 OH-或正极生成的 OH-通过阴离子交换膜到达负极区,宜采用中性电解质及阳离子交换膜,D 项正确。C 1.构建原电池模型,类比分析原电池工作原理 构建如图 ZnCuH2SO4原电池模型,通过类比模型,结合氧化还原反应知识(如:化合价的变化、得失电子情况等),能迅速判断原电池的正、负极,弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况,准确书写电极反应式和电池总反应式,掌握原电池的工作原理。2.关注电解质介质,掌握电极反应式的书写技巧 电极反应式的书写是电化学中的重点和难点,相关题型主要有两类:一类是给出电池装置图,根据图示信息确定正、负极,然后找
11、出两极的 反应物和生成物,按负极发生氧化反应、正极发生还原反应的规律书写电极反应式。另一类是给出电池的总反应式,分析反应中有关元素化合价的变化情况,先写出一个比较简单的电极反应式,然后用总反应式减去已写出的电极反应式,即得另一极的电极反应式。在书写电极反应式时还必须考虑介质的酸碱性,在酸性介质中不要出现 OH-,在碱性介质中不要出现 H+。3.有关燃料电池需注意的问题(1)燃料电池的电极不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用。(2)燃料电池在负极上发生氧化反应的是燃料(如 H2、CH4、CH3OH 等),在正极上参与反应的是空气或氧气。(3)燃料电池是将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应,
12、负极发生氧化反应,正极发生还原反应,一般将两个电极反应中得失电子换算为相同的数目,相加便得到总反应的化学方程式。(4)燃料电池反应中,负极材料不一定与电解质溶液发生反应。如燃料电池的负极为惰性电极,就不和电解质溶液反应。(5)在书写电极反应式时,不要只关注得失电子,而忽略电解质溶液中的某些微粒也有可能参加反应。如酸性氢氧燃料电池中的正极反应式为 O2+4e-+4H+2H2O,而不是 O2+4e-2O2-或 O2+4e-+2H2O 4OH-。【突破训练 2】已知某种微生物燃料电池工作原理如图所示。下列有关该电池的说法中正确的是()。A.外电路电子从 B 极移向 A 极 B.溶液中 H+由 B 极
13、区移向 A 极区 C.电池工作一段时间后,B 极区溶液的 pH 减小 D.A 极的电极反应式为 CH3COOH-8e-+2H2O 2CO2+8H+根据图像提供的信息可知,A极发生失电子的氧化反应,为负极,B 极发生得电子的还原反应,为正极。外电路电子是从负极移向正极(A 到 B),A 项错误;溶液中 H+由 A 极区移向 B 极区,与氧结合生成水,B 项错误;由于 B 极区不断消耗 H+,酸性减弱,pH 应该增大,C 项错误;A 极的电极反应式为 CH3COOH-8e-+2H2O 2CO2+8H+,D 项正确。D 考点 3:电解池的工作原理及电极反应式的书写【典例透析 3】用下图所示装置除去含
14、 CN-、Cl-废水中的 CN-时,控制溶液 pH 为 910,CN-与阳极产生的 ClO-反应生成无污染的气体,下列说法不正确的是()。A.用石墨作阳极,铁作阴极 B.阳极的电极反应式为 Cl-+2OH-2e-ClO-+H2O C.阴极的电极反应式为 2H2O+2e-H2+2OH-D.除去 CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+N2+2CO2+5Cl-+H2O 阳极产生 ClO-,发生的反应为 Cl-+2OH-2e-ClO-+H2O,所以阳极一定是石墨电极而不是铁电极,A、B 两项正确;阴极是 H+得电子产生H2,C 项正确;溶液的 pH 为 910,显碱性,因而除去 CN-的反应为2C
15、N-+5ClO-+2OH-N2+2C32-+5Cl-+H2O,D 项错误。D 1.构建电解池模型,类比分析电解基本原理 构建如图电解 CuCl2 溶液模型,通过类比模型,结合氧化还原反应知识(如:化合价的变化、得失电子情况等),能迅速判断电解池的阴、阳极,弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况,准确判断离子的放电顺序并书写电极反应式和电解总反应式,掌握电解基本原理。2.电解池中电极反应式的书写步骤 如果电解过程包括几个阶段,应该弄清楚每个阶段溶液中离子的放电情况,分步书写各个阶段的电极反应式和总反应式。3.多池串联装置分析技巧(1)无外接电源的多池装置分析技巧 先判断原电池,简单
16、方法是寻找最活泼金属,确定最活泼金属所在装置为原电池,其余为电解池;还可以根据题目信息确定,能发生自发的氧化还原反应的装置为原电池。确定电极策略:与原电池负极相连的为阴极,串联装置中电极是交替出现的,即相邻电解装置的电极为阴、阳极相连。简单计算策略:多池串联装置中,相同时间内各电极得失电子数相等。(2)有外接电源的多池装置分析技巧 有外接电源时,全部为电解池(包括电镀池和精炼池)。确定电极策略:与电源负极相连的是阴极,根据“电解池串联时阴、阳极交替出现”原则正推电极,也可以通过装置某极变化、现象反推电极。计算时要善用电子守恒。【突破训练 3】工业上可利用下图所示电解装置吸收和转化 SO2(A、
17、B 均为惰性电极)。下列说法正确的是()。A.A 电极接电源的正极 B.A 极区溶液的碱性逐渐增强 C.本装置中使用的是阴离子交换膜 D.B 极的电极反应式为 SO2+2e-+2H2O S42-+4H+由 HS3-生成 S242-,发生还原反应,A 电极为阴极,接电源负极,A 项错误;阴极的电极反应式为 2HS3-+2H+2e-S242-+2H2O,碱性增强,B 项正确;阳极的电极反应式为 SO2+2H2O-2e-S42-+4H+,阴极的电极反应式为 2HS3-+2H+2e-S242-+2H2O,离子交换膜应使 H+通过,应为阳离子交换膜,C 项错误;B 电极为阳极,发生的电极反应式为 SO2
18、+2H2O-2e-S42-+4H+,D 项错误。B 考点 4:二次电池【典例透析 4】(2016 年四川理综,5)某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池,放电时电池总反应为:Li1-xCoO2+LixC6 LiCoO2+C6(x1)。下列关于该电池的说法不正确的是()。A.放电时,Li+在电解质中由负极向正极迁移 B.放电时,负极的电极反应式为 LixC6-xe-xLi+C6 C.充电时,若转移 1 mol e-,石墨(C6)电极将增重 7x g D.充电时,阳极的电极反应式为 LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+放电时,阳离子向正极迁移,A项正确;放电时,负极失去电子,电极反应式
19、为 LixC6-xe-xLi+C6,B 项正确;充电时,若转移 1 mol 电子,则石墨电极上溶解1 mol C6,电极质量减少,C 项错误;充电时阳极失去电子,阳极的电极反应式为 LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+,为原电池正极的逆反应,D 项正确。C 可充电电池有充电和放电两个过程,放电过程是原电池反应,充电过程是电解池反应。要能根据题给信息,写出原电池总反应式和电解池总反应式。1.可充电电池电极极性和材料的判断 判断电池放电时电极极性和材料,可先标出原电池总反应式的电子转移方向和数目,失去电子的一极为负极,该物质即为负极材料;得到电子的一极为正极,该物质即为正极材料。同样,
20、若判断电池充电时电极极性和材料,可先标出电解池总反应式的电子转移方向和数目,失去电子的一极为阳极,该物质即为阳极材料;得到电子的一极为阴极,该物质即为阴极材料。2.可充电电池电极反应式的书写方法 无论是原电池还是电解池,其电极反应都是氧化还原反应,书写电极反应式应遵循原子守恒、电子守恒及电荷守恒,同时还要看电极材料以及电极产物是否能与电解质溶液共存,若不能共存则要参与电极反应。书写可充电电池的电极反应式,一般都是先书写放电的电极反应式。书写放电的电极反应式时,一般要遵守三步:第一,先标出原电池总反应式的电子转移方向和数目,指出参与负极和正极反应的物质;第二,写出一个比较容易书写的电极反应式(书
21、写时一定要注意电极产物是否能与电解质溶液共存);第三,在电子守恒的基础上,总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。3.充电的电极反应与放电的电极反应过程相反,充电的阳极反应为放电的正极反应的逆过程,充电的阴极反应为放电的负极反应的逆过程。4.溶液中离子移动方向的判断 放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极;充电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。5.可充电电池充电时,原电池的负极与外接电源的负极相连,原电池的正极与外接电源的正极相连。【突破训练 4】我国知名企业比亚迪公司开发了具有多项专利的锂钒氧化物二次电池,其成本较低,对环境无污染,能量密度远远高于其他电池,电池总反应为 V2O5+
22、xLiLixV2O5。下列说法正确的是()。A.电池在放电时,Li+向负极移动 B.锂在放电时作正极,充电时作阳极 C.该电池充电时阳极的反应为 LixV2O5-xe-V2O5+xLi+D.V2O5只是锂发生反应的载体,不参与电池反应 电池在放电时,Li+向负电荷较多的正极移动,A 项错误;锂在放电时作负极,充电时作阴极,B 项错误;该电池充电时阳极发生氧化反应,电极反应式是 LixV2O5-xe-V2O5+xLi+,C 项正确;在反应中 V2O5 中的 V元素的化合价也发生了变化,所以不只是锂发生反应的载体,D 项错误。C 一、反应热的考查 反应热的命题中,常常将反应热的知识与图像分析相结合
23、,判断吸热反应和放热反应、计算反应过程中能量的变化等。【高考真题 1】(2016 年海南,11)(双选)由反应物 X 转化为 Y 和 Z 的能量变化如图所示。下列说法正确的是()。A.反应 X Y 的H=E5-E2 B.反应 X Z 的H0 C.降低压强有利于提高 Y 的产率 D.升高温度有利于提高 Z 的产率 根据化学反应的实质,反应 X Y 的H=E3-E2,A 项错误;由图像可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,即反应 X Z 的H-110.5 kJmol-1 B.2CO(g)2C(s)+O2(g)H=+221 kJmol-1 C.浓硫酸与稀 NaOH 溶液反应生成
24、1 mol 水放出的热量大于 57.3 kJ D.稀醋酸与稀 NaOH 溶液反应生成 1 mol 水放出的热量小于 57.3 kJ 为 碳 的 不 完 全 燃 烧,所 以 碳 的 燃 烧 热 HH+Ni2+(低浓度)A.碳棒上发生的电极反应:4OH-4e-O2+2H2O B.电解过程中,B 中 NaCl 溶液的物质的量浓度将不断减少 C.为了提高 Ni 的产率,电解过程中需要控制废水的 pH D.若将图中阳离子交换膜去掉,将 A、B 两室合并,则电解反应的总化学方程式发生改变 碳棒为阳极,发生氧化反应,在碱性条件下发生的电极反应:4OH-4e-O2+2H2O,A项正确;电解过程中,B室中NaC
25、l溶液的物质的量浓度将不断增大,B 项错误;因氧化性:Ni2+(高浓度)H+Ni2+(低浓度),为了提高 Ni 的产率,电解过程中需要控制废水的 pH,C 项正确;A、B 两室合并,则阳极为 Cl-先放电,故电解反应的总化学方程式会发生改变,D 项正确。B 11.电化学原理在防止金属腐蚀、能量转换、物质合成等方面应用广泛。图 1 图 2(1)图 1 中,为了减缓海水对钢闸门 A 的腐蚀,材料 B 可以选择 (填字母)。a.碳棒 b.锌板 c.铜板 用电化学原理解释材料 B 需定期拆换的原因:。(2)图 2 中,钢闸门 C 作 极。用氯化钠溶液模拟海水进行实验,D为石墨块,则 D 上的电极反应式
26、为 ,检测该电极反应产物的方法是 。(3)镁燃料电池在可移动电子设备电源和备用电源等方面应用前景广阔。图 3 为“镁次氯酸盐”燃料电池原理示意图,电极为镁合金和铂合金。图 3 E 为该燃料电池的 (填“正”或“负”)极。F 电极上的电极反应式为 。镁燃料电池的负极容易发生自我腐蚀产生氢气,使负极利用率降低,用化学方程式解释其原因:。(1)根据装置图可判断该装置利用的是原电池原理,因此为了减缓海水对钢闸门 A 的腐蚀,材料 B 的活动性应该强于铁,作负极,才能满足牺牲阳极的阴极保护法,碳是非金属,铜的活动性弱于铁,锌的活动性强于铁,因此 b 项符合题意。由于锌作原电池的负极,失电子,发生氧化反应
27、:Zn-2e-Zn2+,不断遭受腐蚀,因此需定期拆换。(2)用氯化钠溶液模拟海水进行实验,则钢闸门C 与电源的负极相连,作阴极。D 为石墨块,若溶液中的氯离子放电,则 D 上的电极反应式为2Cl-2e-Cl2。氯气具有强氧化性,能使湿润的淀粉-碘化钾试纸变蓝色,所以检验氯气的实验操作是将湿润的淀粉-碘化钾试纸放在阳极附近,试纸变蓝,证明生成了氯气。(3)镁铝合金的金属性强,作电源的负极。铂电极是正极,次氯酸根转化为氯离子,电极反应式为 ClO-+2e-+H2O Cl-+2OH-。镁是活泼的金属,能与水反应生成氢气和氢氧化镁,因此,负极容易发生自我腐蚀产生氢气,使负极利用率降低,化学方程式为 M
28、g+2H2OMg(OH)2+H2。(1)b;锌作原电池的负极,失电子,发生反应:Zn-2e-Zn2+,不断遭受腐蚀,需定期拆换 (2)阴;2Cl-2e-Cl2;将湿润的淀粉-碘化钾试纸放在阳极附近,试纸变蓝,证明生成了氯气(3)负;ClO-+2e-+H2O Cl-+2OH-Mg+2H2O Mg(OH)2+H2 12.(1)甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:化学方程式 焓变H(kJmol-1)甲烷 氧化 CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)H1 CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)-322
29、.0 蒸汽 重整 CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)206.2 CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)165.0 反应 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的H=kJmol-1。用H2 表示甲烷的燃烧热,则H2 (填“”“=”或“”)H1。(2)物质(t-BuNO)2 在正庚烷溶剂中发生如下反应:(t-BuNO)22(t-BuNO)H。实验测得该反应的H=+50.5 kJmol-1,活化能 Ea=90.4 kJmol-1。下列能量关系图合理的是 (填字母)。(3)工业上利用天然气(主要成分为 CH4)与 CO2进行高温重整制备 CO 和 H2,已知C
30、H4、H2和 CO 的燃烧热H 分别为-890.3 kJmol-1、-285.8 kJmol-1和-283.0 kJmol-1,则生成 1 m3(标准状况)CO 所需热量为 。(1)由蒸汽重整的两个反应可知,利用第二个反应减去第一个反应,则得出该反应的反应热H=(165.0-206.2)kJmol-1=-41.2 kJmol-1。表 示 甲 烷 燃 烧 热 的 热 化 学 方 程 式 为CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H2。生成液态水比生成气态水释放出的热量多,故H2H1。(2)由实验测得该反应的反应热H=+50.5 kJmol-1,可知该反应是吸热反应,则反应物的总能量
31、低于生成物的总能量,可排除能量关系图 B和 C。活化能是反应物分子达到活化分子所需的最小能量,D 项正确。(3)首先写出热化学方程式:CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 kJmol-1 CO(g)+12O2(g)CO2(g)H=-283.0 kJmol-1 H2(g)+12O2(g)H2O(l)H=-285.8 kJmol-1 由-(+)2 得 CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H=+247.3 kJmol-1 故标准状况下生成 1 m3 CO 所需热量为1000 22.4-112247.3 kJmol-15.52103 kJ。(1)-41
32、.2 N,沸点:NM B.A、C、D 的常见氧化物两两之间一定都能反应 C.四种元素形成的简单离子的半径:CBDA D.D 与其他元素均能形成离子化合物 根据题意可以推出,甲为氧气,乙为单质硫,Y 为过氧化钠,X为硫化钠,M 为硫化氢,N 为水,A、B、C、D 依次为氢、氧、硫、钠。其中H2O2与 Na2O2不能发生反应,故 B 项错误。B 7.已知 H2SO3 HS3-+H+Ka1;HS3-S32-+H+Ka2。常温下,向某浓度的 H2SO3溶液中逐滴加入一定量浓度的 KOH 溶液,所得溶液中 H2SO3、HS3-、S32-三种微粒的物质的量分数()与溶液 pH的关系如图所示,则下列说法中不
33、正确的是()。A.曲线 3 表示的微粒是 S32-B.pH=1.2的溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(H2SO3)C.常温下,2(3-)(23)(32-)=1000 D.向 pH=1.2 的溶液中加入 KOH 溶液,将 pH 增大至 4.2 的过程中,水的电离度先增大后减小 由图可知,曲线 3 表示的微粒是 S32-,A 项正确;pH=1.2时,c(H2SO3)=c(HS3-),根据电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HS3-),B项正确;pH=1.2 时,Ka1=10-1.2;pH=4.2 时,Ka2=10-4.2,c2(HSO3-)c(H2SO3)c(S
34、O32-)=Ka1Ka2=1000,C 项正确;向 pH=1.2 的溶液中加 KOH 溶液,将 pH 增大至 4.2 的过程中,溶液酸性逐渐减弱,水的电离度逐渐增强,D项错误。D 二、非选择题(本题包括 3 小题,共 43 分)8.(15 分)联苄()是一种重要的有机合成中间体,实验室可用苯和 1,2-二氯乙烷(ClCH2CH2Cl)为原料,在无水 AlCl3 的催化下加热制得,其制取步骤如下:(一)催化剂的制备 下图是实验室制取少量无水 AlCl3的相关实验装置的仪器和药品:(1)将上述仪器连接成一套制备并保存无水 AlCl3 的装置,写出各管口标号连接顺序:d 接 e,接 ,接 ,接 。(
35、2)有人建议将上述装置 D 去掉,其余装置和试剂不变,也能制备无水AlCl3。你认为这样做是否可行?(填“可行”或“不可行”),你的理由是 。(3)装 置A中 隐 藏 着 一 种 安 全 隐 患,请 提 出 一 种 改 进 方案:。(二)联苄的制备 联苄的制取原理:2+ClCH2CH2Cl+2HCl 反应的最佳条件为 n(苯)n(1,2-二氯乙烷)=101,反应温度在 6065 之间。实验室制取联苄的装置如下图所示(加热和加持仪器略去):实验步骤:在三口烧瓶中加入 120.0 mL 苯和适量无水 AlCl3,向滴液漏斗中滴加10.7 mL 1,2-二氯乙烷,控制反应温度在 6065,反应时间约
36、 60 min。将反应后的混合物依次用稀盐酸、2%Na2CO3 溶液和 H2O 洗涤分离,在所得产物中加入少量无水 MgSO4固体,静置、过滤,先常压蒸馏,再减压蒸馏收集 170172 的馏分,得联苄 18.2 g。相关物理常数和物理性质如下表:名称 相 对 分 子质量 密度/(gcm-3)熔点/沸点/溶解性 苯 78 0.88 5.5 80.1 难溶于水,易溶于乙醇 1,2-二 氯乙烷 99 1.27-35.3 83.5 难溶于水,可溶于苯 无水 氯化铝 133.5 2.44 190 178(升华)遇水水解,微溶于苯 联苄 182 0.98 52 284 难溶于水,易溶于苯 (4)仪器 a
37、的名称为 ,和普通分液漏斗相比,使用滴液漏斗的优点是 。(5)洗涤操作中,水洗的目的是 ;无水硫酸镁的作用是 。(6)常压蒸馏时,最低控制温度是 。(7)该实验的产率约为 (保留小数点后两位有效数字)。(1)f;g;h;a;b;c (2)不可行;制得的 Cl2中混有 HCl,HCl 会与 Al 反应生成的 H2,H2与Cl2混合加热时会发生爆炸(3)在硬质玻璃管与广口瓶之间用粗导管连接,防止 AlCl3 冷凝成固体造成堵塞(4)球形冷凝管(或冷凝管);可以使液体顺利滴下(5)洗掉 Na2CO3(或洗掉可溶性无机物);吸水剂(干燥剂)(6)83.5 (7)72.85%9.(14 分)废铅蓄电池的
38、一种回收利用工艺流程如下图所示:部分难溶电解质的性质如下表:物质 Ksp(25)颜色 PbSO4 1.810-8 白色 PbCO3 1.510-13 白色 PbCrO4 1.810-14 黄色 BaCrO4 1.210-10 黄色 Pb(OH)2 1.410-20 白色 回答下列问题:(1)铅 蓄 电 池 在 生 产、生 活 中 使 用 广 泛,铅 蓄 电 池 的 缺 点 有 (写一条)。(2)燃烧废塑料外壳可以发电,其一系列能量的转换过程为化学能 电能。(3)将流程图中的废硫酸和滤液按一定比例混合,再将所得的混合液经 、等操作,可以析出十水硫酸钠晶体。(4)利 用 铅 泥 中 的PbSO4
39、溶 于CH3COONa溶 液 生 成 弱 电 解 质(CH3COO)2Pb,(CH3COO)2Pb 溶液与 KClO 在强碱性条件下反应制取 PbO2,写出后一步生成 PbO2的离子方程式:。(5)25 时,Na2CO3 溶液浸出时发生的反应为 CO32-(aq)+PbSO4(s)PbCO3(s)+SO42-(aq),计算该反应的平衡常数 K=,以滤渣 PbCO3和 焦 炭 为 原 料 可 制 备 金 属 铅,用 化 学 方 程 式 表 示 制 备 过程:。(6)已知 Pb(OH)2是既能溶于稀硝酸,又能溶于 KOH 溶液的两性氢氧化物。设计实验区别 PbCrO4和 BaCrO4:。(5)K=
40、c(SO42-)c(CO32 -)=1.810-81.510-13=1.2105;以滤渣 PbCO3 和焦炭为原料制备金属铅的化学方程式为 PbCO3 PbO+CO2、2PbO+C 2Pb+CO2。(6)利用 Pb(OH)2既能溶于稀硝酸,又能溶于 KOH 溶液的两性氢氧化物的性质,将 PbCrO4加碱先转化成更难溶于水的 Pb(OH)2,再加入过量的碱将 Pb(OH)2溶解,以达到区别 PbCrO4和 BaCrO4的目的。(1)比能量低(或笨重、废弃电池污染环境)(2)热能;机械能(3)蒸发浓缩;冷却结晶(4)(CH3COO)2Pb+ClO-+2OH-PbO2+Cl-+2CH3COO-+H2
41、O(5)1.2105;PbCO3 PbO+CO2、2PbO+C 2Pb+CO2(6)取少量待测物于两支试管中,分别与过量 KOH 溶液反应,能溶解的是 PbCrO4,不能溶解的是 BaCrO4 10.(14 分)氨气是生产化肥、硝酸等的重要原料,围绕合成氨的过程,人们进行了一系列的研究。(1)三氯化氮水解可生成氨气和物质 X,X 的电子式为 。(2)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1,断裂 1 mol NN键需要的能量为 kJ。(3)常温下,向 a molL-1的氨水中加入等体积 b molL-1的盐酸,混合后溶液呈中性,则该温度下氨水的电离平衡常数为
42、(用含 a 和 b 的代数式表示)。(4)在相同温度下,向甲、乙、丙三个容积相同的恒容密闭容器中按照下列三种方式分别投料,发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),测得甲容器中 H2的平衡转化率为 40%。n(N2)/mol n(H2)/mol n(NH3)/mol 甲 1 3 0 乙 0.5 1.5 1 丙 0 0 4 乙容器中起始反应 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。达到平衡时,甲、乙、丙三个容器中 NH3 的体积分数由大到小顺序为 。(5)现分别在 150、300、500 时向反应器中按 n(N2)n(H2)=13 投料,发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),该反
43、应达到平衡时,体系中 NH3的物质的量分数随压强的变化曲线如图所示。150 时发生的反应可用曲线 (填“m”“n”或“l”)表示。上图中 A、B、C 三点的平衡常数 K 的大小关系是 。若 B 点 时 c(NH3)=0.6 mol L-1,则 此 时 反 应 的 化 学 平 衡 常 数K=。(1)依 据 水 解 实 质 分 析,NCl3 水 解 应 生 成 氨 气 和 次 氯酸,NCl3+3H2O NH3+3HClO,HClO 的电子式为H O Cl。(2)已知:HH 键的键能为 436 kJmol-1,NH3中 3 个 NH 键的键能之和为 1173.2 kJmol-1,设键的键能为 x,对
44、于反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1,反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,故 x+3436 kJmol-1-21173.2 kJmol-1=-92.4 kJmol-1。解得:x=946 kJmol-1,则断裂 1 mol 键需要的能量为 946 kJ。(3)将 a molL-1的氨水与 b molL-1的盐酸等体积混合,反应后溶液显中性,溶液中 c(OH-)=110-7molL-1,溶液中 c(NH4+)=c(Cl-)=b2 molL-1,混合后,反应前的 c(NH3H2O)=a2 molL-1,则反应后的一水合 氨 的 浓 度 c(NH3 H2O)
45、=(a2-b2)mol L-1,则 氨 水 的 电 离 平 衡 常 数K=c(NH4+)c(OH-)c(NH3H2O)=b210-7a2-b2=b10-7a-b。(4)甲、乙是完全等效平衡,平衡时对应各组分的物质的量相等,平衡时甲容器中 H2 的转化率为 40%,则平衡时氢气的物质的量为 3 mol(1-40%)=1.8 mol,乙中氢气为 1.5 mol,小于 1.8 mol,则乙容器中反应逆向进行。甲、乙是完全等效平衡,平衡时 NH3 的体积分数相等,丙相当于在甲平衡的基础上,再加入 1 mol N2、3 mol H2,压强增大平衡向正反应方向移动,氨气的体积分数增大,故体积分数:丙甲=乙
46、。(5)N2(g)+3H2(g)2NH3(g),该反应为放热反应,温度越高,氨气的含量越低,150 时温度最低,所以反应进行的程度最大,即氨气的物质的量分数最大,其对应的曲线为 m。升高温度,平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,B、C 两点在同一温度曲线上,所以 B、C 两点的平衡常数相同,A 点的温度低,所以A 点的 K 大,则 K(A)K(B)=K(C)。B 点时 c(NH3)=0.6 molL-1,氨气的物质的量分数为 60%,则混合气体总物质的量为0.6mol L-160%=1 molL-1,则氮气的物质的量浓度为(1-0.6)14=0.1 molL-1,则氢气的物质的量浓度为 0.3 molL-1,此时反应的化学平衡常数 K=0.620.10.33=4003。(1)H O Cl(2)946(3)b10-7a-b (4)逆向 丙甲=乙(5)m K(A)K(B)=K(C)4003