(16分) 向一定体积的密闭器中加入2 mol A、0.6 mo1 C和一定量的B三种气体.一定条件下发生反应,各物质浓度随时间变化如图(Ⅰ)所示,其中t0~t1 阶段c(B)未画出.图(Ⅱ)为t2时刻后改变反应条件,化学反应速率随时间变化的情况,四个阶段改变的条件均不相同,每个阶段只改变浓度、温度、压强、催化剂中的一个条件,其中t3~t4阶段为使用催化剂.
请回答下列问题:
(1)若t1=15 min,则t0~t1阶段以C物质的浓度变化表示反应速率为 。
(2) t4~t5阶段改变的条件为 ,B的起始物质的量浓度为 ,各阶段平衡时对应的平衡常数如下表所示:
t1~t2 |
t2~t3 |
t3~t4 |
t4~t5 |
t5~t6 |
K1 |
K2 |
K3 |
K4 |
K5 |
则K1= (保留两位小数),
K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为 (用“>”、“<”或“=”连接).
(3) t5~t6阶段保持容器内温度不变,若A的物质的量共变化了0.01 mol,而此过程中容器与外界的热交换总量为akJ,写出此温度下该反应的热化学方程式
。
(4)在相同条件下,若起始时容器中加入a mol A、b mol B和c mol C,要达到t1时刻同样的平衡,a、b、c要满足的条件为 .
【解析】(1)化学反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。根据图像I可知在15min内C的浓度变化量是0.6mol/L-0.3mol/L=0.3mol/L,所以速率为
(2)由图像Ⅱ可知,在t4~t5阶段反应速率减小,但平衡不移动,所以改变的条件不可能是温度和浓度,由于在t3~t4阶段为使用催化剂,所以该阶段只是降低压强。这说明改变压强平衡不移动,因此反应前后体积是不变的。根据图像I可知A是反应物,C是生成物,二者的变化量之比是2︰3,所以要使反应前后体积不变,B只是反应物,及反应的方程式为2A+B3C。C的浓度增加了0.3mol/L,则B的浓度减少了0.1mol/L,所以B的起始浓度是0.4mol/L+0.1mol/L=0.5mol/L。在t1~t2阶段平衡是ABC的浓度(mol/L)分别为0.8、0.4、0.6,所以平衡常数为。因为平衡常数只与温度有关,根据图像可知在t5~t6阶段,正逆反应速率同时增大,但平衡向正反应方向移动,因为该条件只能是温度且是升高温度,所以反应是吸热反应,因此K1、K2、K3、K4、K5之间的关系为K1=K2=K3=K4<K5。
(3)根据题意科判断,每消耗0.01molA,反应就吸收能量akJ,所以反应的热化学方程式为2A(g)+B(g)⇋3C(g) △H=+200kJ/mol。
(4)因为容器容积不变(容器容积是2L),所以要使平衡等效,则起始物质的物质的量是相等的。根据题意可知起始时AB的物质的量分别为2.4mol和1.2mol,则把cmol的C转化为AB,则AB的物质的量(mol)分别是a+2c/3、b+c/3,所以关系式必须满足a+2c/3=2.4、b+c/3=1.2.
(8分)现有以下四种溶液;①pH=2的CH3COOH溶液;②pH=2的HCl溶液;③pH=12的氨水;④pH=12的NaOH溶液.请回答下列问题:
(1) ②④溶液中由水电离出来的c(H+)的关系是:② ④(填“>”“<”或“=”).
(2) 将②③溶液等体积混合后,溶液的pH 7 (填“>”“<”或“:”). ,
(3)将①④溶液均稀释至原来的10倍后,它们的pH之和 14(填“>”“<”或“=”).
(4)向300 mL溶液④中通入44.8 mL C02(标准状况)气体,充分反应后,溶液中粒子浓度关系正确的是 ( )
A、c(Na+)+ c(H+)= c(OH—)+ c(HCO3—)+ 2c(CO32—)
B、c(Na+)= c(HCO3—)+ c(CO32—)+ c(H2CO3)
C、c(Na+)> c(CO32—)> c(HCO3—)> c(OH—)> c(H+)
D、c(Na+)> c(HCO3—)> c(CO32—)> c(OH—)> c(H+)
【解析】(1)水属于弱电解质,存在电离平衡:H2OH++OH—。所以不论是酸还是碱均是抑制水的电离,②和④中氢离子和OH—的的浓度均相同,抑制水的电离程度是相同的,所以由水电离出来的c(H+)是相同的。
(2)盐酸的浓度是0.01mol/L,氨水是弱电解质,所以其浓度大于0.01mol/L,因此反应后氨水是过量的,溶液显碱性,pH大于7.
(3)。强碱每稀释10n倍,强碱的pH就减小n个单位,所以pH=12的氢氧化钠稀释10倍,pH=11。但醋酸是弱电解质,稀释10倍后溶液的pH将大于3,所以它们的pH之和小于14.
(4)300mlpH=12的氢氧化钠,其物质的量是0.01mol/L×0.3L=0.003mol。44.8 mL C02(标准状况)气体的物质的量是0.002mol,所以二者混合反应后生成物是碳酸钠和碳酸氢钠的混合液,其中二者的物质的量均是0.001mol。CO32-的水解程度大于HCO3-的水解程度,所以选项C错误,D正确。选项A符合电荷守恒,选项B符合物料守恒,均正确。
(9分)pH=12的NaOH溶液100ml,要使它的pH为11。(体积变化忽略不计)
(1)如果加入蒸馏水,应加 mL。
(2)如果加入pH=10的NaOH溶液,就加 mL。
(3)如果加0.01mol/L的HC1,应加 mL。
【解析】考查pH的计算。
(1)若加水稀释。强碱每稀释10n倍,强碱的pH就减小n个单位,pH由12变为11,则相当于稀释10倍,及最终溶液的体积是1000ml,所以需要水1000ml-100ml=900ml。
(2)若加入强碱。PH=11,则混合后OH-的物质的量浓度为0.001mol/L。所以有,解得V=1L.
(3)若加入盐酸,则发生中和反应。因此,解得V=0.0818L。
(13分)某学生为测定未知浓度的硫酸溶液,实验如下:用I.00mL待测硫酸配制100mL稀H2S04溶液;以0.14mol/L的NaOH溶液滴定上述稀H2S04 25mL,滴定终止时消耗NaOH溶液15mL。
(1)该学生用标准o.14mol/L的NaOH溶液滴定硫酸的实验操作如下:
A、用酸式滴定管取稀H2S04 25mL,注入锥形瓶中,加入指示剂;
B、用待测定的溶液润洗酸式滴定管;
C、用蒸馏水洗干净滴定管;
D、取下碱式滴定管用标准的NaOH溶液润洗后,将标准液注入碱式滴定管刻度“0”以上1~2cm处,再把碱式滴定管固定好,调节液面至刻度“0”或“0”刻度以下;
E、检查滴定管是否漏水;
F、另取锥形瓶,再重复操作一次;
G、把锥形瓶放在滴定管下面,瓶下垫一张白纸,边滴边摇动锥形瓶直至滴定终点,记下滴定管液面所在刻度。
①滴定操作的正确顺序是 (用序号填写)
②该滴定操作中应选用的指示剂是 。
③在G操作中如何确定终点? 。
(2)碱式滴定管用蒸馏水润洗后,未用标准液润洗导致滴定结果 (填“偏小”“偏大”或“恰好合适”),原因是 。
(3)计算待测硫酸(稀释前的硫酸)溶液的物质的量浓度为 mol/L(结果保留两位小数点)。
【解析】考查中和滴定实验操作及误差分析。滴定管在使用前需要查漏,然后用蒸馏水洗涤,最后用标准液润洗。硫酸和氢氧化钠恰好反应时,溶液显中性,所以应选择酚酞作指示剂。当反应达到滴定终点时,溶液将变成红色。若碱式滴定管未用标准液润洗,则相当于稀释了氢氧化钠溶液,从而导致消耗氢氧化钠溶液的体积偏大,测定结果偏大。根据题意可知消耗氢氧化钠的物质的量是0.14mol/L×0.015L=0.0021mol,所以需要硫酸的物质的量是0.00105mol,因此硫酸的浓度是,所以稀释前硫酸的浓度为0.042mol/L×100=4.2mol/L。
氢氧化钠标准溶液因保存不当,吸收了少量的二氧化碳。若有1%的NaOH转变为 Na2CO3,以此NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸,选用甲基橙作指示剂,盐酸浓度的测定结果会( )。
A、偏低l% B、偏高1% C、无影响 D、偏高0.1%
【解析】因为不论是氢氧化钠还是碳酸钠和盐酸反应的最终产物都是氯化钠,虽然碳酸钠还生成二氧化碳,但由于甲基橙的变色范围是3.1~4.4,所以根据钠离子守恒可知,消耗的盐酸是相同的,因此对测定结果是无影响的。答案选C
现有等浓度的下列溶液:①醋酸,②苯酚,③苯酚钠,④碳酸,⑤碳酸钠,⑥碳酸氢钠.按溶液pH由小到大排列正确的是 ( )
A、④①②⑤⑥③ B、④①②⑥⑤③ C、①④②⑥③⑤ D、①④②③⑥⑤
【解析】酸越弱,相应的盐就越容易水解,碱性就越强,pH就越大。酸性强弱顺序为醋酸>碳酸>苯酚>碳酸氢钠,所以溶液pH由小到大排列是醋酸<碳酸<苯酚<碳酸氢钠<苯酚钠<碳酸钠,即选项C正确。答案是C。