河北省衡水中学2015届高三上学期第五次调研化学试卷 Word版含解析

（2）根据平衡体系中各组分的体积分数均为，利用三段式计算出平衡时各组分的含量，计算平衡常数和转化率；

（3）①依据转化率曲线分析判断；

②图象分析速率随温度变化的趋势分析回答；

（4）①根据图知，交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据氢离子移动方向知，通入a的电极为负极、通入b的电极为正极，负极上甲醇失去电子发生氧化反应； ②根据电解池的工作原理和电极方程式来计算． 解答： 解：（1）根据（Ⅰ）CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）△H1=+247.3kJ?mol﹣1

﹣1

（Ⅱ）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2=﹣90.1kJ?mol

﹣1

（Ⅲ）2CO（g）+O2（g）?2CO2（g）△H3=﹣566.0kJ?mol 由（Ⅰ）×2+（Ⅱ）×2+（Ⅲ）得2CH（+O（?2CH3OH（g）△H，故△H=2△H1+2△H2+△H3=4g）2g）

﹣1﹣1﹣1﹣1

（+247.3kJ?mol）×2+（﹣90.1kJ?mol）×2+（﹣566.0kJ?mol）=﹣251.6kJ?mol，所以用CH4和O2直接制备甲醇蒸气的热化学方程式为2CH4（g）+O2（g）?2CH3OH（g）△H=

﹣1

﹣251.6kJ?mol，

﹣1

故答案为：2CH4（g）+O2（g）?2CH3OH（g）△H=﹣251.6kJ?mol； （2）CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g） 起始（mol） 6 6 0 0 变化（mol） x x 2x 2x 平衡（mol）6﹣x 6﹣x 2x 2x

平衡体系中各组分的体积分数均为，所以6﹣x=2x，解得x=2，

则此温度下该反应的平衡常数X===1，

CH4的转化率为=33.3%，

故答案为：1；33.3%；

6

（3）①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率“看，图象中转化率变化最大的是4.0×10Pa，

6

故答案为：4.0×10Pa；

②依据图象分析温度在高于80°C对反应速率影响不大，反应是放热反应，温度过高，平衡逆向进行，不利于转化率增大，

故答案为：高于80℃时，温度对反应速率影响较小，且反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低；

（4）①根据图知，交换膜是质子交换膜，则电解质溶液呈酸性，根据氢离子移动方向知，通入a的电极为负极、通入b的电极为正极，负极上甲醇失去电子发生氧化反应，负极反应式为 CH3OH﹣6e+H2O=CO2+6H，正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+4e﹣+

+4H=2H2O，

﹣+

故答案为：负；CH3OH﹣6e+H2O=CO2+6H；

﹣

②用此电池以惰性电极电解饱和食盐水的电极反应为：2Cl+2H2O

H2↑+Cl2↑+2OH，当两极共收集到标准状况下的气体1.12L（0.05mol）时，

﹣

﹣

+

则生成氢氧化钠的物质的量是0.05mol，所以COH﹣=

=0.1mol/L，所以PH=13，故

答案为：13．

点评：本题考查了盖斯定律的应用、热化学方程式的计算书写、化学平衡的计算、图象分析判断以及电化学的知识等，注意掌握基础知识的掌握，题目难度中等．

9．为研究铜与浓硫酸的反应，某化学兴趣小组进行如下实验．

实验I：反应产物的定性探究，按如图装置（固定装置已略去）进行实验：

（1）F装置的烧杯中发生反应的离子方程式是SO2+2OH=SO3+H2O；B装置中的现象是白色粉末变蓝色．

（2）实验过程中，能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是D装置中黑色固体颜色无变化，E装置中溶液褪色

（3）实验结束时，撤去所有酒精灯之前必须完成的实验操作是拉起铜丝，关闭K1，K2 （4）实验结束后，证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是将A装置中冷却的混合溶液沿烧杯内壁缓缓倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌，观察是否有蓝色出现 实验Ⅱ：反应产物的定量探究

（5）在铜与浓硫酸反应的过程中，发现有黑色物质出现，且黑色物质为Cu2S．产生Cu2S的反应为aCu+bH2SO4

cCu2S+dCuSO4+e H2O，则a：b=5：4．

﹣1

﹣

2﹣

（6）为测定硫酸铜的产率，将该反应所得溶液中和后配制成250.00mL溶液，取该溶液25.00mL加入足量KI溶液中振荡，以淀粉溶液为指示剂，用O．36mol?L的Na2S2O3溶液滴定生成的I2，3次实验平均消耗该Na2S2O3溶液25.00mL．若反应消耗铜的质量为6.4g，则硫酸铜的产率为90%．

（已知2Cu+4I=2CuI+I2，2S2O3+I2=S4O6+2I）

考点：性质实验方案的设计；浓硫酸的性质实验． 专题：氧族元素．

分析：加热条件下，Cu和浓硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，水具有挥发性，温度越高挥发性越强，所以生成的二氧化硫中含有水蒸气，水蒸气能使无水硫酸铜变蓝色；浓硫酸具有吸水性，能干燥二氧化硫气体；氢气具有还原性，能将黑色的氧化铜粉末还原为红色Cu；二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色；二氧化硫属于酸性氧化物且有毒，不能直接排空，可以用碱性溶液吸收．

（1）二氧化硫和NaOH反应生成亚硫酸钠和水；无水硫酸铜检验水蒸气；

（2）实验过程中，要证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素，只要证明生成的气体中含有二氧化硫不含氢气即可；

（3）实验结束时，撤去所有酒精灯之前要防止倒吸；

2+

﹣

2﹣2﹣

﹣

（4）铜离子在水溶液中呈蓝色，根据溶液颜色判断是否含有铜离子； （5）根据转移电子及原子守恒配平方程式，从而确定a、b关系；

（6）根据2Cu+4I=2CuI+I2、S2O3+I2=S4O6+2I得2Cu～I2～S2O3，根据铜离子和硫代硫酸根离子之间的关系式计算．

解答： 解：加热条件下，Cu和浓硫酸发生氧化还原反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，水具有挥发性，温度越高挥发性越强，所以生成的二氧化硫中含有水蒸气，水蒸气能使无水硫酸铜变蓝色；浓硫酸具有吸水性，能干燥二氧化硫气体；氢气具有还原性，能将黑色的氧化铜粉末还原为红色Cu；二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色；二氧化硫属于酸性氧化物且有毒，不能直接排空，可以用碱性溶液吸收．

（1）二氧化硫属于酸性氧化物，和NaOH反应生成亚硫酸钠和水，离子反应方程式为 SO2+2OH=SO3+H2O；水具有挥发性，升高温度促进其挥发，所以生成的气体中含有水蒸气，水蒸气能使无水硫酸铜由白色变为蓝色，所以B装置中的现象是：白色粉末变蓝色， 故答案为：SO2+2OH=SO3+H2O；白色粉末变蓝色； （2）证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素，利用元素化合价变化生成的产物分析判断，若生成氢气，D装置会黑色变化为红色，若生成二氧化硫E装置中品红会褪色，所以证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的实验现象是，D装置中氧化铜黑色不变化，说明无氢气生成，E装置中品红试液褪色说明生成了二氧化硫气体， 故答案为：D装置中黑色固体颜色无变化，E装置中溶液褪色；

（3）实验结束时，拉起铜丝，撤去所有酒精灯之前必须完成的实验操作是关闭K1，K2，防止CE中的溶液倒吸，炸裂玻璃管，故答案为：拉起铜丝，关闭K1，K2；

（4）验证生成的溶液中含有铜离子，需要把试管中的液体倒入水中溶解，观察是否出现蓝色溶液，将A装置中冷却的混合溶液沿烧杯内壁缓缓倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌，出现蓝色溶液证明含有铜离子，

故答案为：将A装置中冷却的混合溶液沿烧杯内壁缓缓倒入盛水的烧杯中，并不断搅拌，观察是否有蓝色出现； （5）aCu+bH2SO4

cCu2S+dCuSO4+e H2O中Cu元素化合价由0价变为+1价、+2价、

﹣

﹣

2+

﹣

2﹣2﹣

﹣

2+2﹣

2﹣

2﹣

S元素化合价由+6价变为﹣2价，转移电子数为16，根据转移电子守恒及原子守恒配平方程式为10Cu+8H2SO4故答案为：5：4；

（6）根据2Cu+4I=2CuI+I2、2S2O3+I2=S4O6+2I得2Cu～I2～2S2O3， 设制得的溶液中硫酸铜的物质的量浓度为xmol/L， 2Cu～I2～2S2O3， 2mol 2mol

0.025xmol （0.36×0.025）mol 2molL：2mol=0.025xmol：（0.36×0.025）mol x=

2+

2+

2﹣2+

﹣

2Cu2S+6CuSO4+8H2O，所以a：b=10：8=5：4，

2﹣

2﹣

﹣

2+2﹣

=0.36，

=0.1mol，

则250mL溶液中m（Cu）=0.36mol/L×0.25L=0.09mol，参加反应的n（Cu）=则硫酸铜的产率=故答案为：90%．

=90%，

点评：本题以浓硫酸和铜的反应为载体考查性质实验方案设计，涉及气体制取、气体检验、反应方程式的配平、方程式的计算等知识点，综合性较强，明确反应原理及基本操作是解本题关键，知道二氧化硫、氢气的检验方法及顺序，题目难度中等． 10．（14分）某化学小组通过查阅资料，设计了如下图所示的方法以含镍废催化剂为原料来制备NiSO4?7H2O．已知某化工厂的含镍废催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．

部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时的pH如下：

沉淀物 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH 3.8 5.2 Al（OH）3 2.7 3.2 Fe（OH）3 7.6 9.7 Fe（OH）2 7.1 9.2 Ni（OH）2 （1）“碱浸”过程中发生反应的离子方程式是2Al+2OH+2H2O═2AlO2+3H2↑、Al2O3+2OH﹣﹣

═2AlO2+H2O （2）“酸浸”时所加入的酸是H2SO4 （填化学式）．

2++3+

（3）加入H2O2时发生反应的离子方程式为H2O2+2Fe+2H=2Fe+2H2O （4）操作b为调节溶液的pH，你认为pH的调控范围是3.2﹣7.1

（5）产品晶体中有时会混有少量绿矾（FeS04?7H20），其原因可能是H2O2的用量不足（或2+

H2O2失效）、保温时间不足导致Fe未被完全氧化造成的（写出一点即可）． （6）NiS04?7H20可用于制备镍氢电池（NiMH），镍氢电池目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型．NiMH中的M表示储氢金属或合金．该电池在充电过程中总反应的化学方程式是Ni（OH）2+M=NiOOH+MH，则NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为

﹣﹣

NiOOH+H2O+e=Ni（OH）2+OH．

﹣

﹣

考点：制备实验方案的设计；化学电源新型电池；难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质． 专题：电离平衡与溶液的pH专题；电化学专题．

分析：由流程可知，某化工厂的含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）、Fe（1.3%）的单质及氧化物，其他不溶杂质（3.3%）．碱浸过滤得到固体加入酸浸过滤加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子和铝离子全部沉淀，镍离子不沉淀，过滤后调节溶液PH2﹣3防止镍离子水解，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到NiSO4?7H2O晶体； （1）含镍催化剂主要含有Ni，还含有Al（31%）的单质及氧化物，铝和氧化铝都可以和强碱反应溶解得到溶液含有偏铝酸盐；

（2）依据最后制备NiSO4?7H2O，防止引入其他杂志离子需要加入硫酸进行溶解；