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2013年自主招生化学讲义+习题解析6


2013年大学自主招生化学讲义+习题

1

1

7、合成氨工业中,原料气(N2,H2及少量的CO,NH3的混合气)在进入合成塔前常用乙酸二氨合 铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中CO,其反应为: [Cu(NH3)2Ac] + CO + NH3 [Cu(NH3)3]Ac?CO ;△H<0

(1)必

须除去原料气中CO的原因是什么? (2)吸收CO的生产适宜条件是什么? (3)吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO 的能力以供循环使用, 再生的适宜条件是什么?

8、试用化学平衡原理解释下列实际问题(已知所涉及的反应都是可逆反应) (1)使用漂白粉时应加稀H2SO4或稀盐酸,宜用浓酸。 (2)H2SO4和NaOH都是 CH3COOC2H5水解反应的催化剂,但在NaOH的条件下水解彻底。 (3)Cu与浓HNO3反应生成NO2,与稀HNO3反应生成NO。

三、填空题
9、新华社2009年10月15日报道:全国农村应当在“绿色生态—美丽多彩—低碳节能—循 环展”的理念引导下,更好更快地展“中国绿色村庄”,参与“亚太国际低碳农庄”建设。可 见“低碳循环”已经引起了国民的重视,试回答下列问题:

(1)煤的气化和液化可以提高燃料的利用率。已知25℃,101kPa时,

C(s)+

1 2

O2(g)=CO(g) ?H=-126.4kJ﹒mol
-1 -1 -1

则在25℃,101kPa时:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2( )g H=_____________。 (2)高炉炼铁是CO气体的重要用途之一,其基本反应为: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2( )g H>0,已知在1100℃时,该反应的化学平衡常数

K=0.263。 ①温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,此时平衡常数K的值_______(填“增大”、“减
51 51

小”或“变”) ②1100℃时测高炉中,c(CO2)=0.025mol?L-1,c(CO)=0.1mol?L-1,则在这种情况下,该反 应是否处于化学平衡状态?_________(填“是”或“否”),其判断依据是 _______________________________________________________。 (3)目前工业上可用CO2来生产燃 为: CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) 49.0kJ?mol-1。现向体积为1L的密闭 1molCO2和3molH2,反应过程中测CO2 度随时间的变化如右图所示。 ①从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=____________________; ②下列措施能使 增大的是_____________________(填符号)。 +H2O(g) H= — 容器中,充入 和CH3OH(g)的浓 料甲醇,有关反应

A.升高温度 C.再充入CO2

B.再充入H2 D.将H2O(g)从体系中分离

E.充入He(g),使体系压强增大

10、利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤。
已知:SO2(g)+ O2(g)
2 1

SO3(g) H= —98kJ?mol-1
10

(1)在T1温度时,该反应的平衡常数K= ,若在此温度下,向100L的恒容密闭容器中,充入
3

3.0molSO2(g)、16.0molO2(g)和3.0molSO3(g),则反应开始时正反应速率__________逆反应速 率(填“<”、“>”或“=”)。 (2)在T2温度时,开始在100L的密闭容器中加入4.0molSO2(g)和10.0molO2(g),一定条件 下当反应达到平衡时共放出热量 。此时二氧化硫的转化率为__________________。 (3)在(2)中的反应达到平衡后,改变下列条件,能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是 ___________________(填字母)。 A.保持温度和容器体积变,充入1.0molO2(g) B.保持温度和容器内压强变,充入2.0molSO2(g)和5.0molO2(g) C.降低温度 D.在其他条件变时,减小容器的容积 (4)有人设想以右图所示装置用电化学原理生产硫酸,写出通入SO2的电极的电极反应式: ___________________________________。
52 52

(5)由硫酸可制硫酸盐。在一定温度下,向K2SO4溶液中滴加Na2CO3溶液和BaCl2溶液,当两
2?

-9

c(SO4 2?)
-9

11、恒温下,将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,生如 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

(1)若反应进行到某时刻t时,nt(N2)=13mol,nt(NH3)=6mol,则a=________。

(2)反应达平衡时,混合气体的体积为716.8L (标准状况下),其中NH3的含量(体积分数)
为25%。则平衡时NH3的物质的量为____________________. (3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比,下同),n(始)∶n (平)=______________________。 (4)原混合气体中,a∶b=____________________。 (5)达到平衡时,N2和H2的转化率之比,α (N2)∶α (H2)=________________。 (6)平衡混合气体中,n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)=_________________________。
o

+B(g)

C(g)达到平衡时,C的体积分数为40%,试求:

(1)欲使温度和压强在上述条件下恒定变,在密闭容器内充入2molA和2molB,则反应达 到平衡时,容器的体积为________L,C的体积分数为_________。 (2)若另选一个容积固定变的密闭容器,仍控制温度为ToC,使1molA和1molB反应达到 平衡状态时,C的体积分数仍为40%,则该容器的容积为________L。

参考答案
1、B 2、B 3、A 4、D 5、C 6、A

7、(1)防止催化剂中毒。合成氨工业中要使用催化剂,某些物质会使催化剂的活性降低甚至 消失,从而生催化剂中毒。故必须除去原料气中CO。 (2)低温、高压。根据吸收原料气中CO的反应方程式: [Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac?CO;

△H<0可知,加压和采取较低的温度可使平衡向正反应方向移动,有利于CO的吸收。 (3)高温、低压。要使吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生,恢复其吸收CO的能

力以供循环使用,只要使平衡向逆反应方向移动即可。
8、(1)漂白粉的成分为Ca(ClO)2和CaCl2,加入稀酸可生ClO+H+

HClO,HClO起漂白
53

53

+ 作用。但在溶液中还存在另一个可逆反应Cl2+H2O HClO+Cl+H,当c(H+)过大时,c(HClO)

也增大,使第二个平衡向左移动,产生Cl2脱离反应体系,降低了漂白粉的利用率。 (2)酯水解平衡为:CH3COOC2H5+H2O 3COOH+CH3CH2OH ;H2SO4和NaOH对该反应都有催化作 CH 用,即使反应尽快达平衡状态,解决速度问题。而NaOH除起催化作用外还能中和CH3COOH,降低 c(CH3COOH)使平衡向右移动促进了水解,若NaOH足量,可使CH3COOC2H5水解趋于完全,H2SO4能 起这种作用。 (3)Cu与浓HNO3或稀HNO3的反应中还存在如下平衡3NO2+H2O 2HNO3+NO时,显然c(HNO3) 增大会使该平衡向左移动,反应产物中有NO2。反之c(HNO3)降低会使该平衡向右移动,反应产物 中有NO。
-1

2-

+

-

11、(1)a=16 (2)8mol (3)5:4 (4)2:3 (5)1:2 (6)3:3:2 12、(1) VL,40% (2) VL

54

54

专题六 电化学

基础知识梳理
一、原电池、电解池与电镀池的比较
内 容 原电池 电解池 电镀池

G

ZnCu
装 置 图
CuSO4溶液

Pt Pt 他
盐酸溶液

Cu Fe
CuCl2溶液

定 义

将化学能转变成电能 的 装置

将电能转变成化学能 的 装置

应用电解原理在某些金 属 表面镀上一层其他金属 或 合金的装置 ①镀层金属接电源正极 作 阳极,镀件接电源负极 作阴 极。②电镀液必须含有 镀层 55

形 成 条 件 55

①活动性同的两电极 (连接)。②电解质 溶液 (电极插入其中并与 电

①两电极接直流电源。 ②两电极插入电解质 溶 液。③形成闭合回路。

极自反应)。③形成 闭 合回路。

金属的阳离子。③形成 闭合 回路。

两 电 极 规 定 及 反 应 电 子 流 向

负极:较活泼金属; 释放 电子;氧化化反应。 正极:较活泼金属(或 能导电的非金属);电 子 流入一极;生还原反 应。
e-沿导线

阴极:与电源负极相 连 的极;生还原反应。 阳极:与电源正极相 连 的极;生氧化反应。

阴极:待镀金属;还原 反应。 阳极:镀层金属;氧化 反应。

负极正极

负极→阴极→阳离子 正极←阳极←阴离子

负极→阴极→阳离子正 极←阳极

二、电解反应产物及电解时溶液pH 值的变化规律
1、要判断电解产物是什么,必须理解溶液中离子放电顺序 阴极:放电的总是溶液中的阳离子,与电极材料无关。放电顺序是:
+ 2+ + 2+ 3+ 2+ 2+ + 2+ 2+ + 3+

放电由难到易

阳极:若是惰性电极作阳极,溶液中的阴离子放电。放电顺序是:
222-

失电子由易到难

若是非惰性电极作阳极,则是电极本身失电子。 要明确溶液中阴阳离子的放电顺序,有时还需兼顾到溶液的离子浓度。如果离子浓度相差十
+ 2+ 2+

2+

2+

Zn。

2、电解规律及溶液pH的变化如下表
电解质溶 液 pH的变化 增大 电解质(水溶液) 被电 解 的物 质 水 O2 无氧酸(如HCl) 酸 非金 属 H2 电极产物 阳极 阴极 水减少,碱溶液浓 度 增大 酸的浓度降低 56 溶液pH变化的原 因

强碱(如NaOH)

H2

56

单质

活泼金属的无氧 酸 盐(如NaCl) 减小 含氧酸(如 H2SO4)

水和 盐 水

非金 属 单质 O2

H2

+-+

H放电,[OH]>[H] 水减少,酸的浓度 增 大
-+-

H2

活泼金属的含氧 酸盐(如CuSO4) 变 活泼金属的无氧 酸盐(如CuCl2) 活泼金属的含氧 酸 盐(如KNO3)

水和 盐


O2
H2 非金 属 单质 O2 金属 单 质 H2

OH放电, [H]>[OH]
水的电离平衡基本 上 未变 水减少,但其电离 平 衡未变



三、金属的腐蚀
1、金属腐蚀的实质是铁等金属原子失去电子而被氧化成金属阳离子的过程,可分为化学腐蚀
和电化学腐蚀。金属与氧化剂(一般非电解质)接触,直接生化学反应引起的腐蚀叫化学腐蚀, 如铁与氯气接触生的腐蚀为化学腐蚀。而更普遍存在的,危害也更为严重的是电化学腐蚀,即 纯的金属或合金与电解质溶液生原电池反应引起的腐蚀。
- 2+ + -



2+





2、金属的防护方法: a、改变金属的内部结构;b、覆盖保护层;c、使用电化学保护法。

典型例题
一、选择题
1、(07· 上海交大)通以等量的电量,分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞的化合价 为+1价)溶液,若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n(硝酸银):n(硝酸亚汞)=2:1,则

下列表述正确的是(



A.在两个阴极上到的银和汞的物质的量之比n(Ag):n(Hg)=2:1 B.在两个阳极上到的产物的物质的量相等
57 57

C.硝酸亚汞的分子式是HgNO3 D.硝酸亚汞的分子式是Hg2(NO3)2 解析:通以相等的电量即是通过相同的电子数。银和亚汞都是+1价,因此,到的单质银和汞的物质的量
也 应相等;又因为电解的n(硝酸银):n(硝酸亚汞)=2:1,硝酸银的化学式为AgNO3,可能为HgNO3,只能为 Hg2(NO3)2,所以,正确选项为D 。

2、下图各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时,由快到慢的顺序是( )

A.4>2>1>3 B.2>1>3>4 C.4>2>3>1 D.3>2>4>1
解析: 在原电池中,活泼金属为负极,该金属被氧化,活泼金属便被保护起来,其被腐蚀的速率大为减小,
所以装置 3 中的铁被腐蚀的速率比 1 中的慢;反之,当钢铁与比它活泼的金属(如 Sn、Cu 等)联结起来,则 其被腐蚀的速率加快,所以在容器2中的铁比容器1中的铁被腐蚀快多.容器4是一个电解池,在这里Fe是阳 极,断地以 Fe2+形式进入海水中,海水中的 Fe2+趋向阴极获电子,以铁原子形式析出,从而加速了铁的腐 蚀,故在上述四种容器中,容器4 中的Fe 被腐蚀最快.综上所述,Fe 被腐蚀的快慢顺序为:4>2>1>3,故 答案选A.

3、有人设计出利用CH4和O2的反应,用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似

于CH4在O2中燃烧,则下列说法正确的是( )
2-

④电池放电后,溶液PH断升高 A.①② B.①③ C.①④ D.③④

解析: 本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用,首先要判断出电池的正负极,其方法是确定在该电
极上生的是失电子还是电子反应,若生的是失电子反应是原电池的负极,反之是正极。CH4在铂电极上生 类似于CH4在O2燃烧反应,即CH4→CO2严格讲生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3,化合价升高,失去电子, 是电池的负极,电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O, 1molCH4参加反应有8mole-生转移, O2在正极上 生反应,获电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。虽然正极产生OH-,负极消耗OH-,但从总反应 CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH,所以电池放电时溶液的PH值断下降,故①②正确,③④ 错误。 58 58

4、某一学生想制作一种家用环保型消毒液生器,用石墨作电极电解饱和NaCl溶液,通电 时,为使Cl2被完全吸收制有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图所示装置,则电源电极名称 和消毒液的主要成分判断正确的是( )

A.a为正极,b为负极;NaClO和 NaCl B.a为负极,b为正极;NaClO和 NaCl
C.a为阳极,b为阴极;HClO和 NaCl D.a为阴极,b为阳极;HClO和 NaCl 解析:石墨作电极电解饱和NaCl溶液生的反应是
2NaCl+2H2O
电解

a
电 源

b

2NaOH+H2↑+Cl2↑ 伴随进行过程中可

能生的副应为2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O,若使Cl2完全吸收制有较强杀菌消毒能力的消毒液的 主要成分是NaClO和NaCl,怎样才能使产生的Cl2与NaOH充分反应,只有生器下端产生Cl2才能确保其被完 全吸收。

5、下列说法正确的是(



A.钢铁因含杂质而容易生电化学腐蚀,所以合金都耐腐蚀 B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,故能用来减缓金属的腐蚀 C.钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的 pH同,引起的正极反应同 D.无论哪种类型的腐蚀,其实质都是金属被氧化

解析:金属的腐蚀就是金属失电子而被氧化的过程,因此 D 是正确的。依据电化学腐蚀中析氢腐蚀和吸氧
腐蚀的原理可知,C也是正确的。原电池反应既可以加快金属的腐蚀,也可用以防止金属的腐蚀。例如锈钢,镀 锌铁等中的Fe均易腐蚀,所以A、B是正确的 故本题选CD。

二、简答题
6、(09· 华)为什么镀锌铁板比马口铁(镀锡铁板)耐腐蚀? 解析: 镀锌铁板在潮湿的环境中,形成原电池,锌比铁活泼作负极被腐蚀,从而保护了铁;而镀锡铁板,铁
比锡活泼,铁为负极被腐蚀。

( 大)电解熔融LiCl到Li和Cl2。将1mol/LLiCl的溶液加热蒸干,到固体。 7、 09·
电解熔融固体,阳极析出的并是Cl2,为什么? 解析:LiCl溶液在加热蒸干的时候,会生水解,LiCl+H2O加热LiOH+HCl(气体),所以加热蒸干生成的固
体是LiOH.电解熔融固体LiOH,产生的无色无味的气体是氧气:4OH- -4e-==O2↑+2H2O.

( 大)有一种新型的Li-I2电池,可用于心脏起搏器而埋入人体内,说出它的特点。 8、 08·
解析:该电池负极是锂,所以功能大,使用寿命长,其工作时的化学反应为 2Li+I2==2LiI。电池的负极反应
是Li-e-==Li+,正极反应是I2+2e-==2I-,该电池只能在无水的条件下才能正常工作。 59 59


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