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2018年高考化學(xué)綜合模擬試題(八)
1.(1)如圖中反應(yīng)的ΔH=________(用含E1、E2的代數(shù)式表示)。
(2)肼性質(zhì)與氨氣相似，易溶于水，有如下反應(yīng)過程：
N2H4+H2ON2H4·H2ON2H+OH-
①常溫下，某濃度N2H5Cl溶液的pH為5，則該溶液中由水電離產(chǎn)生的c(H+)=________。
②常溫下，0.2 mol·L-1N2H4溶液與0.1 mol·L-1HCl溶液等體積混合，混合溶液的pH>7，則溶液中c(N2H)________c(N2H4·H2O)。(填“>”、“=”或“<”)
(3)工業(yè)上可用肼(N2H4)與新制Cu(OH)2反應(yīng)制備納米級(jí)Cu2O，同時(shí)放出N2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________。向0.02 mol·L-1的硫酸銅溶液中逐滴滴加NaOH溶液制備Cu(OH)2，當(dāng)pH=________時(shí)開始出現(xiàn)沉淀。(已知常溫下Ksp[Cu(OH)2]=2×10-20)
(4)肼-雙氧水燃料電池由于其較高的能量密度而廣受關(guān)注，其工作原理如圖所示。請(qǐng)寫出電池正極的電極反應(yīng)式__________________________________，電池工作過程中，A極區(qū)溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
解析：(1)反應(yīng)物具有的能量大于生成物具有的能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以圖中反應(yīng)的ΔH=-(E1-E2)kJ·mol-1。(2)①N2H4·H2O與NH3·H2O類似，為弱電解質(zhì)，N2H5Cl溶液由于N2H水解呈酸性，N2H的水解促進(jìn)水的電離，故由水電離產(chǎn)生的c(H+)=1×10-5mol·L-1。②兩溶液等體積混合，得到物質(zhì)的量濃度相等的N2H4·H2O與N2H5Cl的混合溶液，溶液pH>7，呈堿性，說(shuō)明N2H4·H2O的電離程度大于N2H的水解程度，故c(N2H)>c(N2H4·H2O)。(3)開始產(chǎn)生沉淀時(shí)，c(OH-)=mol·L-1=mol·L-1=10-9mol·L-1，則c(H+)=mol·L-1=10-5mol·L-1，pH=5。(4)燃料N2H4在負(fù)極放電，則H2O2在正極(B極)上發(fā)生還原反應(yīng)：H2O2+2e-===2OH-。電極A為負(fù)極，N2H4發(fā)生氧化反應(yīng)：N2H4-4e-+4OH-===N2↑+4H2O，A極區(qū)c(OH-)減小，pH減小。
答案：(1)-(E1-E2)kJ·mol-1
(2)①1×10-5mol·L-1?、?gt;
(3)N2H4+4Cu(OH)2===2Cu2O+N2↑+6H2O 5
(4)H2O2+2e-===2OH- 減小
2.天然氣、沼氣、瓦斯的主要成分是甲烷，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的可燃冰和頁(yè)巖氣中也富含甲烷。甲烷既是一種清潔的燃料，也是重要的化工原料。
(1)工業(yè)上以甲烷為原料生產(chǎn)氨氣的過程如下：甲烷→氫氣→氨氣。在甲烷→氫氣過程中，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖1所示。
反應(yīng)①為________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。CH4(g)與H2O(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)的熱化學(xué)方程式是______________________。
(2)用天然氣和二氧化碳反應(yīng)也可制H2和CO，其反應(yīng)原理為CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為__________________________。在密閉容器中通入物質(zhì)的量濃度均為0.1 mol·L-1的CH4與CO2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖2所示，則壓強(qiáng)p1________p2(填“大于”或“小于”);壓強(qiáng)為p2時(shí)，在y點(diǎn)：v(正)________v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)以甲烷為燃料的新型電池，其成本大大低于以氫氣為燃料的傳統(tǒng)燃料電池。寫出CH4—KOH—O2燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：______________________________。
解析：本題考查化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)，意在考查考生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決社會(huì)熱點(diǎn)問題的能力。(1)反應(yīng)①反應(yīng)物能量低，生成物能量高，是吸熱反應(yīng)。將反應(yīng)①減去反應(yīng)②得：CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+76.9 kJ·mol-1+41.2 kJ·mol-1=+118.1 kJ·mol-1。(2)從圖2中可以看出，溫度相同時(shí)，p1條件下CH4的轉(zhuǎn)化率高，對(duì)于該反應(yīng)，壓強(qiáng)減小可使平衡正向移動(dòng)，提高CH4的轉(zhuǎn)化率，故p1小于p2。壓強(qiáng)為p2時(shí)，y點(diǎn)在平衡線以下，應(yīng)增大CH4的轉(zhuǎn)化率，使平衡正向移動(dòng)才能達(dá)到平衡，故此時(shí)v(正)大于v(逆)。(3)CH4—KOH—O2燃料電池中，CH4在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2，堿性溶液中，CO2還會(huì)與OH-反應(yīng)生成CO。
答案：(1)吸熱 CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+118.1 kJ·mol-1
(2)K= 小于 大于
(3)CH4-8e-+10OH-===CO+7H2O
3.蔗糖與濃硫酸的炭化實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生大量的有刺激性氣味的氣體，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。為此，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持儀器略去)，硬質(zhì)玻璃管中①、②、③分別為CO檢測(cè)試紙(浸有氯化鈀溶液的試紙，遇CO變黑色)、滴有品紅溶液的濾紙、滴有酸性KMnO4溶液的濾紙，a和b分別為兩個(gè)小氣球。
操作步驟如下：
按圖示連接好儀器，先檢查裝置的氣密性，再裝好試劑，并向A瓶中的蔗糖上滴3～4滴蒸餾水，關(guān)閉活塞K，然后塞緊三頸燒瓶正上方瓶塞，并將濃硫酸逐滴加入至A瓶?jī)?nèi)，很快可觀察到A瓶?jī)?nèi)蔗糖變黑，體積膨脹，有白霧產(chǎn)生，氣球a鼓起，玻璃管中①號(hào)試紙由白色變黑色，②號(hào)和③號(hào)濾紙均褪色。
(1)圖中盛裝濃硫酸的儀器名稱為__________________。
(2)待反應(yīng)結(jié)束后，點(diǎn)燃酒精燈并在②號(hào)和③號(hào)濾紙的玻璃管附近均勻加熱，觀察到的現(xiàn)象是______________________。
(3)打開活塞K，使三頸燒瓶?jī)?nèi)氣體緩慢通過B瓶和C瓶，一段時(shí)間之后，發(fā)現(xiàn)澄清石灰水變渾濁，但此現(xiàn)象并不能證明該反應(yīng)生成了CO2。為了證明有CO2生成并簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)裝置，可以在④號(hào)位置放上滴有________的濾紙(從以下試劑中選擇)，如果觀察到__________________，則可證明反應(yīng)生成了CO2;氣球b的作用為________。
A.品紅溶液 B.酸性高錳酸鉀溶液
C.溴水 D.澄清石灰水
(4)請(qǐng)用化學(xué)方程式表示蔗糖炭化后體積膨脹的原因：______________________________(反應(yīng)生成的兩種碳的氧化物在相同條件下的體積比為1∶1，若是氧化還原反應(yīng)，請(qǐng)用單線橋法在方程式上標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目)。
解析：本題是一道實(shí)驗(yàn)探究題，主要考查考生吸收整合化學(xué)信息的能力以及分析問題和探究化學(xué)問題的能力。(1)盛裝濃硫酸的儀器為分液漏斗。(2)因?yàn)镾O2與品紅作用生成不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)，所以加熱時(shí)，濾紙②恢復(fù)紅色，但SO2與酸性KMnO4溶液發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，所以加熱時(shí)，濾紙③無(wú)變化。(3)要驗(yàn)證CO2的存在，須排除SO2的干擾，所以要通過④號(hào)濾紙驗(yàn)證B瓶已將SO2全部吸收，SO2能使品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色，若SO2已被B瓶全部吸收，④號(hào)濾紙不會(huì)褪色。(4)蔗糖炭化后體積膨脹是因?yàn)樯傻奶寂c濃硫酸發(fā)生以下反應(yīng)：2C+3H2SO4(濃)CO↑+CO2↑+3SO2↑+3H2O。
答案：(1)分液漏斗
(2)濾紙②恢復(fù)紅色，濾紙③無(wú)變化
(3)ABC?、芴?hào)濾紙不變色，而澄清石灰水變渾濁 收集CO，以防其污染環(huán)境
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