题目内容

以下是对化学反应变化过程及结果的研究。按要求回答问题：

Ⅰ.关于反应速率和限度的研究

（1）已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数：

弱酸化学式

CH3COOH

HCN

H2CO3

电离平衡常数(25℃)

1.8×10－5

4.9×10－10

K1＝4.3×10－7

K2＝5.6×10－11

 

则等物质的量浓度的①CH3COONa、②NaCN、③Na2CO3、④NaHCO3溶液的pH由大到小的顺序为__________(填编号)。

（2）已知2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，在一个容积为2 L的容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，在某温度下充分反应，经过30 min达到平衡，放出热量176.94 kJ。如果用SO2表示该反应的反应速率，则v(SO2)＝________。

（3）下图为某温度下，CuS(s)、ZnS(s)、FeS(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液的S2－浓度、金属阳离子浓度变化情况。如果向三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是________。

向新生成的ZnS浊液中滴入足量含相同浓度的Cu2＋、Fe2＋的溶液，振荡后，ZnS沉淀会转化为________(填化学式)沉淀。

Ⅱ.关于电化学的研究

全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池。其电池总反应为：VO2+＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O。则充电时阳极反应式为__________________________，用此电池电解1 L 1 mol·L－1的CuSO4溶液，当转移0.1 mol电子时，溶液的pH＝________(不考虑溶液体积变化)。

 

【答案】

Ⅰ.（1）③②④①

（2）0.03 mol·L－1·min－1

（3）FeS　CuS

Ⅱ.VO2＋＋H2O－e－=VO2-＋2H＋?? 1

【解析】Ⅰ.（1）酸越弱生成的钠盐碱性越强，所以pH由大到小的顺序为③②④①；

（2）放出热量176.94 kJ时二氧化硫参加反应的物质的量是×2 mol＝1.8 mol，v(SO2)＝＝0.03 mol·L－1·min－1；

Ⅱ.充电时，阳极上失电子发生氧化反应，VO2＋＋H2O－e－=VO2+＋2H＋；

硫酸铜溶液中硫酸铜的物质的量是1 mol，当转移0.1 mol电子时，溶液中阳极上析出0.025 mol氧气，同时生成0.1 mol氢离子，溶液中氢离子浓度＝＝0.1 mol·L－1，所以溶液的pH＝1。

 

练习册系列答案
相关题目
某研究性学习小组为了研究Cu与浓H2SO4的反应和比较Cu的+1价化合物与+2价化合物的稳定性，设计如下实验探究方案（装置中的固定仪器和酒精灯均未画出）实验选用细铜丝、98.3%H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等药品，铜丝被卷成螺旋状，一端投入浓H2SO4中，另一端露置在液面上方．

以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录．
材料一：小组交流记录
学生1：加热前，无现象发生；加热后，液面下铜丝变黑，产生气泡，有细小黑色颗粒状物质从铜丝表面进入浓硫酸中，黑色物质是什么？值得探究！
学生2：我也观察到黑色颗粒状物质，后来逐渐转变为灰白色固体，我想该灰白色固体极有可能是未溶于浓硫酸的CuSO4．
学生3：你们是否注意到液面以上的铜丝也发黑，而且试管上部内壁有少量淡黄色S固体凝聚，会不会液面以上的铜丝与硫发生了反应，我查资料发现：2Cu+S
 V 
.
 
Cu2S（黑色）
材料二、探究实验剪辑
实验1：将光亮的铜丝在酒精灯火焰上灼烧变黑，然后插入稀硫酸中，铜丝重新变得光亮，溶液呈蓝绿色；将光亮的铜丝置入加热的硫蒸气中变黑，然后插入稀硫酸中无变化．
实验2：截取浓硫酸液面上方变黑的铜丝，插入稀硫酸中无变化；将浓硫酸液面下方变黑的铜丝，插入稀硫酸、黑色明显变浅，溶液呈蓝绿色．
实验3：将溶液中的黑色颗粒状物质，经过滤、稀硫酸洗、蒸馏水洗、干燥后放入氧气流中加热，然后冷却，用电子天平称重发现质量减小10%左右．
根据上述材料回答下列问题：
（1）A试管上方的长导管的作用是；
导气、冷凝、回流
导气、冷凝、回流
；D、E两支试管中CCl4
的作用是
防止倒吸
防止倒吸
．
（2）加热过程中，观察到A试管中出现大量白色烟雾，起初部分烟雾在试管上部内壁析出淡黄色固体物质，在持续加热浓硫酸（沸腾）时，淡黄色固体物质又慢慢地消失．写出淡黄色固体消失的化学反应方程式：
S+2H2SO4（浓）
  △  
.
 
3SO2↑+2H2O
S+2H2SO4（浓）
  △  
.
 
3SO2↑+2H2O
．
（3）对A试管中的浓H2SO4和铜丝进行加热，很快发现C试管中品红溶液褪色，但始终未见D试管中澄清石灰水出现浑浊或沉淀．学生1猜想是由于SO2溶解度较大，生成了Ca（SHO3）2的缘故．请你设计实验验证学生1的猜想
取样后，向其中加氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成（其他答案也合理）
取样后，向其中加氢氧化钠溶液，观察是否有沉淀生成（其他答案也合理）
．
（4）根据上述研究，结合所学知识，你认为液面下方铜丝表面的黑色物质成分是：
CuO、CuS、Cu2S
CuO、CuS、Cu2S
．（写化学式）
（5）学生2将反应后的反应液稀释后进行检验，发现溶液呈酸性，对比，学生2提出猜想是：铜与浓硫酸反应生成的硫酸铜水解使溶液呈酸性，请写出该水解反应的离子方程式：
Cu2++H2OCu（OH）2+2H+
Cu2++H2OCu（OH）2+2H+
．
你的猜想是：
铜和浓硫酸反应的实验中硫酸过量使溶液显酸性
铜和浓硫酸反应的实验中硫酸过量使溶液显酸性
；
请你设计一个简单的实验以验证你的猜想：
取稀释后的溶液适量于试管中，加入足量的铁粉，若有无色无味的气体产生，证明硫酸过量（其他答案也合理）
取稀释后的溶液适量于试管中，加入足量的铁粉，若有无色无味的气体产生，证明硫酸过量（其他答案也合理）
．
（6）该研究性学习小组的同学为了比较Cu的+1价化合物和+2价化合物的稳定性，他们取98gCu（OH）2固体，加热至80℃-100℃时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末X．冷却后称量，X的质量为72g．向X中加入过量稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在，据此可推得，X的化学式为
Cu2O
Cu2O
，可以得出的结论是
高于100°C时Cu2O比CuO稳定，在溶液中Cu2+比Cu+稳定
高于100°C时Cu2O比CuO稳定，在溶液中Cu2+比Cu+稳定
．
（1）如图为常见仪器的部分结构（有的仪器被放大） 
A图中液面所示溶液的体积为
28.0
28.0
mL，用上述四种仪器中的某种测量一液体的体积，平视时读数为N mL，仰视时读数为M mL，若M＞N，则所使用的仪器是
C
C
  （填字母标号）；
（2）在化学分析中，常需用KMnO4标准溶液，由于KMnO4晶体在室温下不太稳定，因而很难直接配制准确物质的量浓度的KMnO4溶液．实验室一般先称取一定质量的KMnO4晶体，粗配成大致浓度的KMnO4溶液，再用性质稳定、相对分子质量较大的基准物质草酸钠[Mr（Na2C2O4）=134.0]对粗配的KMnO4溶液进行标定，测出所配制的KMnO4溶液的准确浓度，反应原理为：5C2O42-+2MnO4-+16H+→10CO2↑+2Mn2++8H2O．
以下是标定KMnO4溶液的实验步骤：
步骤一：先粗配浓度约为0.15mol?L-1的高锰酸钾溶液500mL
步骤二：准确称取Na2C2O4固体m g放入锥形瓶中，用蒸馏水溶解并加稀硫酸酸化，加热至70～80℃，用步骤一所配高锰酸钾溶液进行滴定．记录相关数据
步骤三：
重复步骤二（两到三次）
重复步骤二（两到三次）

步骤四：计算得高锰酸钾的物质的量浓度．试回答下列问题：
①该滴定实验
不需要
不需要
（“需要”或“不需要”）加指示剂；
②步骤二中滴定操作图示正确的是
A
A
（填编号）；
③步骤二的滴定过程温度变化并不明显，但操作过程中发现前一阶段溶液褪色较慢，中间阶段褪色明显变快，最后阶段褪色又变慢．试根据影响化学反应速率的条件分析，溶液褪色明显变快的原因可能是
生成的Mn2+为催化剂，使反应速率变大
生成的Mn2+为催化剂，使反应速率变大
，最后又变慢的原因是
反应物浓度减小，所以速率变小
反应物浓度减小，所以速率变小
；
④请写出步骤三的操作内容
重复步骤二（两到三次）
重复步骤二（两到三次）
；
⑤若m的平均数值为1.340g，滴定的KMnO4溶液平均用量为25.00mL，则KMnO4溶液的浓度为
0.1600
0.1600
mol?L-1．
精英家教网以下是对化学反应变化过程及结果的研究．按要求回答问题：
（1）关于能量变化的研究已知：
①2CH3OH（1）+3CO2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-akjmol-
②CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1）△-bkjmol -
③H2O（g）=H2O（1）△H=-ckjmol-
则：2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=
 
kJ?mol-1．
（2）关于反应速率和限度的研究
①已知25℃时有关弱酸的电离平衡常数：
弱酸化学式 CH3COOH HCN H2CO
电离平衡常数（25℃） 1.8×10-5 4.9×10-10 K1=4.3×10-7  K1=5.6×10-11
则等物质的量浓度的（l）CH3COONa、②NaCN、③Na2CO3、④NaHCO3溶液的pH由大到小的顺序为
 
（填编号）
②已知2SO2（g）+O2（g）?2SO3（g）：△H=-196kjmol，在一个容积为2L的容器中加入2molSO2和lmol O2，在某温度下充分反应，经过30min达到平衡，放出热量176.94kJ．如果用SO2表示该反应的反应速率，则v（SO2）=
 
．
③图为某温度下，CuS（s）、ZnS（s）、FeS（s）分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后，溶液的S2-浓度、金属阳离子浓度变化情况．如果向三种沉淀中加盐酸，最先溶解的是
 
．向新生成的ZnS浊液中滴入足量含相同浓度的Cu2+、Fe2+的溶液，振荡后，ZnS沉淀会转化为
 
（填化学式）沉淀．
（3）关于电化学的研究全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能电池．其电池总反应为：VO2++2H++V2+ 
放电
通电
  V3+VO2++H2O．则充电时阳极反应式为
 
，用此电池电解1L 1mol?L-1的CuSO4溶液，当转移0.1mol电子时，溶液的pH=
 
（不考虑溶液体积变化）．
近年来，我国部分地区多次陷入严重雾霾之中，其中一个重要的原因是我国的能源消费结构以燃煤为主，改变煤的利用方式可减少环境污染．以下是对煤进行处理的方法：
（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气，其反应为C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ?mol-1，
①该反应在
 
下能自发进行（填“高温”或“低温”）；
②煤气化过程中产生的有害气体H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收，该反应的离子方程式为
 
．（已知：H2S Ka1=9.1×10-8；Ka2=1.1×10-12  H2CO3 Ka1=4.30×10-7；Ka2=5.61×10-11）
（2）利用水煤气作为合成气，在同一个容器中，选择双催化剂，经过如下三步反应，最终合成二甲醚，此工艺称之为“一步法”合成二甲醚．
反应过程 化学方程式 △H（kJ?mol-1）
甲醇合成反应 2H2（g）+CO（g）=CH3OH（g） -90.8
水煤气变换反应 CO（g）+H2O（g）═CO2（g）+H2（g） -41.3
甲醇脱水反应 2CH3OH（g）=CH3OCH3（g）+H2O（g） -23.5
①一步法合成二甲醚：3H2（g）+3CO（g）=CH3OCH3（g）+CO2 （g）△H=
 
．
②该反应在一定条件下的密闭容器中达到平衡后，为同时提高化学反应速率和二甲醚的产率，可以采取的措施是
 
 （填字母代号）．
a．降低温度           b．缩小容器体积          c．加入催化剂
d．增加H2的浓度      e．分离出二甲醚
（3）控制反应条件，水煤气作为合成气也可以用来合成甲醇．在相同条件下合成二甲醚和合成甲醇的原料转化率随氢碳比的变化如图所示：
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①合成二甲醚的最佳H2/CO比为
 
．对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（PB）代替物质的量浓度（cB）也可以表示平衡常数（记作KP），写出“一步法”合成二甲醚的KP=
 
，提高H2/CO比，则KP
 
（填“变大”、“变小”或“不变”）
②以水煤气作为原料气，在相同条件下一步法合成二甲醚的转化率为什么明显高于合成甲醇的转化率
 
．

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