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2013年大学自主招生化学讲义+习题解析1(权威)


2013年大学自主招生

化学讲义+模拟题详细解析

自主招生化学

专题一

化学反应中的物质变化和能量变化

基础知识梳理
一、物质的组成和变化
1.原子、分子、离子都是保持化学性质的一种微粒

2.物质的分类

1<

br />
1

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化学复习中要注意从不同角度分析梳理有关问题。如可以从多种角度对物质进行分类。 3.化学式、化合价等综合应用

4.从不同角度对化学反应进行分类及相对应的表示方式
分类角度 基本反应类型 反应类型 表示方法

分解反应、化合反应、置 化学方程式 换反应、复分解反应

有无电子转移

氧化还原反应、非氧化还 氧化还原反应方程式(单线桥法、 原反应 双线桥法) 半反应(原电池反应和电解反应中 的电极反应)

2

2

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是否有离子参加 离子反应、分子反应 反应程度大小 按热效应分 可逆反应、不可逆反应 吸热反应、放热反应

离子方程式 可逆符号 热化学方程式

二、化学反应中的能量变化
1.化学反应中的能量变化的本质原因 物质变的的实质:旧化学键的断裂和新化学键的生成。 能量变化的实质:破坏旧化学键需要吸收能量,形成新化学键需要放出能量,化学反应过程 中在发生物质变化的同时必然伴随着能量变化(如下图)。

化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化——吸热或者放热。 放热反应:化学反应过程中释放能量的反应叫做放热反应,如燃烧、中和、金属和酸反应、 铝热反应等。 吸热反应:化学反应过程中吸收能量的反应叫做吸热反应。吸热反应其特点是大多数反应过 程需要持续加热,如 CaCO3分解等大多数分解反应,H2和 I2、S、P 等不活泼的非金属化合反应, Ba(OH)2·H2O 和 NH4Cl 固体反应,CO2和 C 反应。 说明:吸热反应有的不需要加热,如 Ba(OH)2·8H2O 和 NH4Cl 固体反应;多数需要加热,放热 反应有的开始时需要加热以使反应启动。所以反应的吸、放热与反应条件无关。 焓:用于表示物质所具有的能量的这一固有性质的物理量。 化学反应的焓变Δ H :化学反应过程中反应物总能量与生成物总能量的变化叫做反应的焓变。

3

3

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热化学研究表明,对于等压条件下进行的化学反应,如果反应中物质的能量变化全部转化为热能 (同时可能伴随着反应体系体积的改变),而没有转化为电能、光能等其它形式的能,则该反应的 反应热就等于反应前后物质的焓的变化。 ?H??

??反应物的总键能????生成物的总键能。

?H?? 0,为放热反应;?H >0,为吸热反应。
2.燃料的充分燃烧 ⑴燃烧——任何发热发光的剧烈化学反应。 可燃物燃烧一般具备两个条件:一是跟空气(或氧气)接触;二是温度达到着火点。 燃烧分为完全燃烧和不完全燃烧两种。燃料不完全燃烧产生的气体极具可燃性,降低了热能 的利用率,很多还造成对大气的污染。因此要设法使燃料完全燃烧。 自燃也是一种燃烧,它是由缓慢氧化而引起的自发燃烧现象。如稻草、麦杆、煤屑、沾有油 的布等大量堆积在不通风的地方,常因缓慢氧化产生的热不易散发,积累起来使堆积物的温度逐 渐升高,以致达到可燃物的着火点,引起自发燃烧。 可燃物接触空气后点燃有时会发生爆炸,只有可燃物在爆炸混合物中达到一定浓度才可发生 爆炸,这一深度就是爆炸极限。 ⑵燃料充分燃烧的条件:通入足量空气,使燃料充分燃烧。空气足量但要适当,否则过量的 空气会带走部分热量。增大燃料与空气的接触面积,通常将大块固体燃料粉碎、液体燃料雾化。 将煤气化或液化,将增大燃料与空气的接触面积,使燃烧更充分,同时又防止煤炭直接燃烧产生 的 SO2和烟尘污染环境。 3.反应热 (1)反应热的概念 在化学反应中,发生物质变化的同时,还伴随有能量变化,这种能量变化, 常以热能的形式表现出来。在化学反应过程中放出或吸收的能量,通常叫做反应热。反应热 用符号H 表示,单位一般采用“kJ/mol”。 许多化学反应的反应热可以直接测量,其测量仪器叫做量热计。中学阶段,一般研究的是在 一定的温度和压强下,在敞开容器中发生的反应所放出或吸收的热量。 反应热符号有正负之分,当H <0 时,为放热反应,H >0 时,为吸热反应。 (2)反应热的微观解释 化学变化一定生成新的物质,形成新的化学键,故必然要破坏旧的化学键。化学反应在本质 上来说也就是旧键的断裂和新键的形成过程。破坏旧键时需要克服原子间的相互作用,这需要吸 收能量;形成新键时又要释放能量。在不做其他功的情况下,当前者大于后者时,就是吸热反应; 当前者小于后者时,为放热反应。
4 4

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放热反应的反应物具有的总能量大于生成物所具有的总能量,导致反应物转化为生成物时放 出热量;吸热反应是由于反应物具有的总能量小于生成物所具有的总能量,反应物需通过加热、 光照等条件吸收能量,而使反应物本身的能量升高才能转化为生成物。 化学变化过程中的能量变化如下图:

典型例题
一、选择题
1、(06·复旦) 已知 2NO+O2→2NO2+114kJ 且不生成 N2O4。下列判断中正确的是 ( A.升温,反应速度变快 C.加热,混合物颜色加深
2

)

B.加压,混合物颜色变浅 D.充入 N2,NO 转换率增大

解析:A 正确。加压缩小了体积,使 NO 浓度增加,B 错。此反应不是可逆反应,加热不存在平衡移动,C 错。
恒容条件下充入 N2,NO 浓度不变。D 错。

2、(06·复旦)KMnO4和 H2O2之间的化学反应 MnO4 +H2O2+H →Mn +O2+H2O 配平后方程式左 边的系数应该是( A.2,3,6
2





2+

) B.2,5,6
2 4

C.2,7,6

D.2,9,6

解析:氧气是由H O 被 MnO -氧化所得,根据电子得失,配平得:
2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn ++5O2↑+8H2O 答案选 B。
2

3、(08·北理工)在体积为V L 的干燥烧瓶中用排空气法冲入氯化氢气体后,测得烧瓶中气 体对氧气的相对密度为 1.082。若用此气体进行喷泉实验,在喷泉停止后,进入烧瓶中的液体的体 积是( )

5

5

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A.V L

B.

3 V L 4

C.

1 V L 2

D.

解析:烧瓶中气体的相对平均分子质量为 1.082×32=34.624,根据 29×
出氯化氢气体占混合气体的 3 ,B 正确。 4

1 V L 4 x %+36.5×(1- x

%)=34.624 可求

4、(09·北理工)能正确表示下列反应的离子方程式是( A.溴化亚铁溶液中通入少量氯气:2Br +Cl2=Br2+2Cl B.实验室用氯化铁溶液制取氢氧化铁胶体: Fe +3H2O
3+ - -





Fe(OH)3 (胶体)+3 H
2+ 2-



C.硫酸铜溶液中加入氢氧化钡溶液:Ba +SO4 =BaSO4↓ D.用湿润的醋酸铅试纸检验 H2S:Pb +H2S=PbS+2H 解析:选项 A 氯气应先和亚铁离子反应。选项 C 中还有氢氧化铜生成。选项 D 中有醋酸生成。B 正确。 5、(08·复旦)已知在某温度时发生如下三个反应:①C+CO2=2CO;②C+H2O=CO+H2;③CO +H2O=CO2+H2。由此可以判断,在该温度下 C、CO、H2的还原性强弱的顺序是 ( ) A.CO>C>H2 B.C>CO>H2 C.C>H2>CO D.CO>H2>C
2+ +

解析:在氧化还原反应中,还原剂的还原性大于还原产物。B 正确。

二、简答题
6、(09·北大)写出水作为溶剂的特点。 解析:第一,化学反应需要微粒间充分接触和碰撞,这就需要物质的微粒充分分散,物质溶解于水中,被完
全分散开来;第二,水是一种非常理想且来源广泛、取用方便的分散剂。

7、(08·同济)舞台上产生烟幕的方法很多,其中一种方法是在硝酸铵上覆盖一些锌粉,温 热之,再加上几滴水,即产生大量烟。已知参加反应的 NH4NO3Zn 物质的量之比为 1:1。 ⑴写出该反应方程式。 ⑵烟主要由 组成。

⑶若不加水,是否有其他方法令反应进行?若有,写出方法。 ⑷有趣的是,若硝酸铵和锌粉潮湿,或滴加的水过多,实验又会失败。分析原因。 解析:根据氧化还原反应原理可得:
⑴NH4NO3+Zn [H2O] ZnO+N2↑+2H2O。

⑵烟为固体颗粒,故只能为 ZnO。 6 6

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⑶只要能量达到了,就有可能发生反应。所以答案为:有,加热即可。 ⑷水份过多不能达到反应要求的最低能量,从而不能反应,无法产生烟。

8、(08·北理工)⑴航天飞机曾用金属铝粉和高氯酸铵混合物作为固体燃料。加热铝粉使其氧 化并放出大量热量,促使混合物中另一种燃料分解。 气和

m mol 高氯酸铵分解时除产生 2 m mol 水蒸

m mol 氧气外,其他组成元素均以单质形式放出,因而产生巨大的推动力。写出其中涉及的

化学方程式。 ⑵作为火箭燃料的重要氧载体,高氯酸铵在高压、450℃的条件下迅速分解生成水蒸气、氮气、 氯化氢和氧气。 ①写出此反应的化学方程式。 ②反应中生成的氧化产物与还原产物的物质的量之比是 转移的电子数目是 解析:⑴4Al+3O

2

,每分解 1mol 高氯酸铵,




2Al2O3; 2NH4ClO4

N2↑+4H2O↑+Cl2↑+2O2↑。

⑵①4NH4ClO4 高压、450℃6H2O↑+2N2↑+4HCl↑+5O2↑;
23

②7:4;8 N A 或 8×6.02×10 。

模拟训练
一、选择题
1、(07·复旦)在运送“神舟”飞船的某些推进器中盛有液态肼(N2H4)和液态双氧水,它们 充分混合反应后的产物之一是 ( A.氧气 B.氮气 ) C.氨气 D.氢气

2、(07·北理工)工业上从含有 Se 的废料中提取硒的方法,是用硫酸和硝酸钠处理废料,获 得亚硒酸和少量硒酸,再与盐酸共热,硒酸转化为亚硒酸:2HCl+H2SeO4=H2SeO3+Cl2+2H2O。最 后通入足量的二氧化硫,析出单质硒。据此判断正确的是( A.氧化性:H2SeO4<Cl2 B.氧化性:H2SeO4>H2SO3 C.还原性:SeO2>SO2 D.析出 1molSe 需 1molSO2 3、(06·复旦)下列关于物质性质比较的描述中正确的是( A.原子半径:N<P<As
7 7





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B.相对原子质量 Cl<Ar>K C.熔点:Be<Mg>Ca D.沸点:HF<HCl>HBr 4、人被蚂蟥叮咬后,伤口处常流血不止。据此,科学家希望从蚂蟥体内提取某种药物,该药 物具有( ) B.抗血凝性能 C.止痛、止痒性能 D.抗过敏性能

A.止血性能

5、炽热的炉膛内有反应: C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-392kj/mol

往炉膛内通水蒸气时,有如下反应: C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) CO(g)+ 1 O2(g)=CO2(g)
2

△H=+131kj/mol

△H=-282kj/mol

H2(g)+ 1 O2(g)=H2O(g)
2

△H=-241kj/mol )

由以上反应推断往炽热的炉膛内通入水蒸气时( A.不能节省燃料,但能使炉火瞬间更旺 B.虽不能使炉火更旺,但可以节省燃料 C.既能使炉火更旺,又能节省燃料 D.既不能使炉火更旺,又不能节省燃料 6、相对分子质量为 342 的糖,其结构简式为

已知这种糖跟氯酸钾反应后生成的产物是氯化钾,二氧化碳和水,则反应中氧化产物跟还原 产物的物质量之比为( A.3:2 ) B.2:3 ) C.8:1 D.11:8

7、下列离子方程式中正确的是(

A.在明矾溶液中加入过量的氢氧化钡溶液混合 3Ba +6OH +2Al +3SO4 =3BaSO4↓+2Al(OH)3↓ B.纯碱溶液与胆矾溶液混合生成正盐、酸式盐、碱式盐: 3CO32-+2Cu2++2H2O=2HCO3-+Cu2(OH)2CO3↓
8 8
2+ - 3+ 2-

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C.H218O 中投入 Na2O2固体: 2H218O+2O22-=4OH-+18O2↑ D.0.1L·mol-1CuCl2溶液中加入 0.1 L·mol-1NaHS 溶液: Cu2++2HS-+2H2O=Cu(OH)↓+2H2S↑

二、简答题
8、用坩锅钳夹住一小块刚用酸充分处理过的铝箔,在洒精灯上加热至熔化,发现熔化的铝并 不滴落。请对上述实验现象做出解释。

9、世界上许多科学家都强烈反对发展超音速运输飞机(SST),你估计主要原因是什么?

10、世界上最重要的化石燃料有哪些?有何优点?

11、列举一些自然界中常见的新能源。这些新能源的特点是什么?氢能也是新能源,说一说 氢能的优点。

三、实验题
12、化学中有许多有趣的实验,如下介绍的“蓝瓶子”实验就是一例。在 250mL 平底烧瓶中 依次加入 2g 氢氧化钠、100mL 蒸馏水、2g 葡萄糖(粉末),振荡使其溶解。滴入 4~6 滴 0.2%的亚 甲基蓝溶液,塞上瓶塞(如图),振荡烧瓶,溶液呈蓝色。静置,约 3 分钟后蓝色消失,变为无色。 再次振荡,无色溶液又呈蓝色。可反复多次。 象是什么原因引起的,有人做了以下实验: ⑴从烧瓶中取出溶液注入一支试管,塞上 管中的溶液由蓝色变为无色,再扗荡试管,溶 ⑵在原烧瓶中经 A 处鼓入空气,又慢慢变 片刻后,蓝色又消失。再次鼓入空气,又慢慢变蓝。 ⑶为了进一步弄清是何种成分引起的,他又继续探索。从 A 处改通纯净的 N2、CO2,都不能使
9 9 葡萄糖、亚甲基蓝、 氢氧化钠混合溶液 A B

为探究该现

橡皮塞。试 液不能变蓝。 蓝了。静置

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烧瓶中的无色溶液变蓝。把制得的氧气从 A 处通入,发现上述无色溶液慢慢变为蓝色。 到此为止,“蓝瓶子”实验原理有了科学结论,请总结“蓝瓶子”实验的变色原理。

13、世界环保联盟将全面禁止在自来不中加氯,取而代之的是安全高效的杀菌消毒剂 ClO2。 ClO2是一种黄绿色有刺激性气味的气体,熔点-59℃,沸点11.0℃。少量的ClO2可用饱和草酸(H2C2O4) 溶液与 KClO3粉末在 60℃时反应制得。 ⑴画出实验装置(制备、收集、尾气处理)简图。 ⑵写出制备和尾气处理中的反应方程式。 ⑶ClO2为高效低毒的消毒剂,其消毒的效率是等物质的量的 Cl2的 倍。

⑷新型自来水消毒剂 ClO2可由 KClO3在 H2SO4存在下与甲醇反应制备。写出化学反应方程式。 ⑸欧洲一些国家用 NaClO3氧化浓盐酸来制取 ClO2,同时有 Cl2生成,且Cl2的体积为 ClO2的 。 写出化学反应的方程式。 ⑹我国广泛采用将经干燥空气稀释的氯气通入填有固体亚氯酸钠(NaClO2)的柱内制得 ClO2。写 出化学反应方程式。和欧洲的方法相比,我国这一方法的主要优点是什么?
1 4

参考答案
1、B 2、B 3、C 4、B 5、A 6、A 7、B 8、铝是比较活泼的金属,在空气中与氧气反应,能很快形成氧化膜,所以不能发现熔化的铝 滴落;氧化铝的熔点比铝的熔点高,温度不高不会熔化。 9、燃料燃烧时,尾气中的氮氧化物对臭氧变为氧气起催化作用,会严重破坏臭氧层。 10、世界上最重要的化石燃料有煤、石油、天然气等等。它们的燃烧热都很高,但不能再生。 11、新能源有太阳能、生物能、风能、地热能、海洋能等。特点:产生能量高、经济、污染 少。 氢能的优点:①资源丰富——氢气的主要来源是水,氢燃烧生成水,水分解产物又是氢,如 此可以循环使用:②污染小——氢燃烧产物是水,不像化石燃烧那样,燃烧时会产生大量污染环 境的有害物质,如氮氧化物、硫氧化物、碳氧化物等;③发热量高,实验测量的数据表明,等重 量的氢气的燃烧热约为汽油燃烧热的 3 倍。
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12、首先亚甲基蓝被葡萄糖还原,还原后的无色物又被空气中氧气氧化,又成为亚甲基蓝。 如此反复作用。 13、⑴

⑵2KClO3+H2C2O4=2KHCO3+2ClO2↑(或 2KClO3+H2C2O4=K2CO3+2ClO2+CO2↑+H2O);2ClO2+ 2NaOH=NaClO2+NaClO3+H2O;CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O; ⑶2.5 ⑷6KClO3+CH3OH+3H2SO4=6ClO2↑+CO2↑+3K2SO4+5H2O ⑸11NaClO3+18HCl=11NaCl+3Cl2↑+12ClO2↑+9H2O ⑹2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2 对环境的污染较小(生成的 ClO2中不含 Cl2杂质)

专题二

物质结构 元素周期律

基础知识梳理
一、原子结构和元素周期律知识综合网络

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二、各类晶体比较
非晶体 固体物质 晶体
①构成晶体粒子种类 ②粒子之间的相互作用

离子晶体 分子晶体 原子晶体 金属晶体

表 1 不同晶体主要特征
比较类型 构成晶体微粒 形成晶体作用 力 物 熔、沸点 理 硬度 较高 硬而脆 很高 大 低 小 有高有低 有高有低 离子晶体 原子晶体 分子晶体 分子 范德华力 金属晶体 金属阳离子自由电子 微粒间的静电作用

阴离子、阳离子 原子 离子键 共价键

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性 导电性 质 传热性 延展性 溶解性

不良(熔融或水 绝缘、半导 不良 溶液中导电) 不良 不良 易溶于极性溶 体 不良 不良 不良 不良

良导体

良 良 一般不溶于溶剂,钠 等可与水、醇类、酸

不溶于任何 极性分子 易溶于极

剂,难溶于有机 溶剂 溶剂

性溶剂,非 类反应 极性分子 易溶于非 极性溶剂 中

典型实列

NaOH、NaCl

金刚石

P、干冰、 硫

钠、铝、铁

三、综合点拨
1、 表 2
元素

同位素有关概念比较
同位素 质子数相同而中子 数不同的同一元素 核素 具有一定数目的 质子和一定数目 的中子的一种原 子 同素异形体 由同种元素组成的 结构和性质不同的 单质互称为同素异 形体

具有相同核电 概念 荷数的同一类

的不同原子互称为 原子的总称 同位素

续表 2
宏观概念,对 同类原子而 范围 素的原子而言,因为 言,既有游离 有同位素,所以原子 态,又有化合 种类多于元素种类 态 原子 单质 素的具体的某个 素构成两种以上的 微观概念,对某种元 微观概念,指元 宏观概念,同种元

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同位素化学性质几 以单质或化合 物形式存在, 特征 性质通过形成 单质或化合物 来体现 百分数一般不变 乎相同,因为质量数 具有真实的质 不同,物理性质不 量,不同核素的 同。天然存在的各种 质量不相同 同位素所占的原子 化学性质相似,但 是物理性质差异较 大

2、 表 3 元素的金属性和非金属性强弱判断
本质 金 属 性 比 较 判 断 依 据 ③单质还原性越强或离子氧化性越弱,金属性越强。 ④最高价氧化物对应水化物的碱性越强,金属性越强。 ⑤若 x +y x+y 则y 比 x 金属性强。 非 金 属 性 比 较 断 方 法 本质 判 原子越易得电子,非金属性越强。 ①与 H2化合越易,气态氢化物越稳定,非金属性越强。 ②单质氧化性越强,阴离子还原性越弱,非金属性越强。 ③最高价氧化物的水化物酸性越强,非金属性越强。 ④A +B B +A 则 B 比 A 非金属性强。
nmn+ m+

原子越易失电子,金属性越强。 ①在金属活动顺序表中越靠前,金属性越强。 ②单质与水或非氧化性酸反应越剧烈,金属性越强。

3、 表 4 同周期、同主族元素性质的递变规律
同周期(左右) 原子结 核电荷数 构 电子层数 原子半径 逐渐增大 相同 逐渐减小 同主族(上下) 增大 增多 逐渐增大

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化合价

最高正价由+1 +7 负价数 =8-族序数

最高正价和负价数均相 同,最高正价数=族序数

元素的金属性和非金属性

金属性逐渐减弱,非金属 金属性逐渐增强,非金属 性逐渐增强。 性逐渐减弱。

单质的氧化性和还原性

氧化性逐渐增强,还原性 氧化性逐渐减弱,还原性 逐渐减弱。 逐渐增强。

最高价氧化物的水化物的酸碱性 酸性逐渐增强,碱性逐渐 酸性逐渐减弱,碱性逐渐 减弱。 增强。

气态氢化物的稳定性、还原性, 稳定性逐渐增强,还原性 稳定性逐渐减弱,还原性 水溶液的酸性。 逐渐减弱,酸性逐渐增强。 逐渐增强,酸性逐渐减弱。

典型例题
一、选择题
1、(09·复旦)下列金属活动顺序排列正确的是( A.Ag>Cu B.Fe>Zn C.Al>Mg ) D.Ca>Na

解析:根据金属活动顺序表得正确答案为 D。 2、(06·复旦)元素氯的相对原子质量 35.45,氯有 Cl、 Cl 两种稳定同位素。相对原子质 量 Cl=34.97, Cl=36.97。 Cl 的自然丰度约为 ( A.22% B.24% C.76%
35 37 35 35 37

) D.78%

解析:根据相对原子质量的计算式有 34.97 x +36.97(1- x )=35.45,解之得 3、(06·复旦)太阳中的主要化学元素是( A.氢 B.碳 C.氧 ) D.氮

x =0.76,故选

C。

解析:宇宙中含量最多的元素是氢,选 A。 4、(08·复旦)意大利化学家阿伏伽德罗(A.Avogadro)在化学上的重大贡献是( A.提出了科学的原子学说 B.测出了阿伏伽德罗常数的近似值 C.创立了分子学说 D.制定了物质的量的单位——摩尔 解析:正确答案为 C。 )

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5、(07·复旦)下列化合物,按其熔点由高到低顺序排列正确的是( A.SiO2 CsCl CBr4 CF4 C.CsCl SiO2 CBr4 CF4 B.SiO2 CsCl CF4 CBr4 D.CF4 CBr4 CsCl SiO2



解析:物质熔点的高低与晶体的类型有关,一般情况下,原子晶体>离子晶体>分子晶体,如:
SiO2>CsCl>CBr4>CF4。当晶体的类型相同时,原子晶体与原子半径有关;离子晶体与离子的半径和离子所带的电 荷有关;分子晶体当组成和结构相似时,与相对分子质量的大小有关,一般来说,相对分子质量大的,熔点高,即 CBr4>CF4。答案:A。

6、我国的“神舟”五号载人飞船已发射成功,“嫦娥”探月工程也已正式启动。据科学家预 测,月球的土壤中吸附着数百万吨的
32

He ,每百吨

32

He 核聚变所释放出的能量相当于目前人类一 )

年消耗的能量。在地球上,氦元素主要以 42 He 的形式存在。下列说法正确的是 ( A. 42 He 原子核内含有 4 个质子 B. 32 He 和 42 He 互为同位素 C. 32 He 原子核内含有 3 个中子 D. 42 He 的最外层电子数为 2,所以 42 He 具有较强的金属性

解析:本题主要考查考生对原子结构、原子核组成、同位素等有关知识的理解程度。在元素周期表中,He
排在第二位,质子数为 2, 32 He 、 42 He 质子数相同而中子数不同(根据质量数=质子数+中子数,可求得 32 He 的中 子数为 1, 42 He 的中子数为 2),故为 He 的两种同位素,A、C 不正确,B 正确。 42 He 只有一个电子层,该层有 2 个电子时就已达稳定结构,不可能具有较强的金属性,D 不正确。答案:B A 为质量数,则 W g Rn 7、已知某元素的阴离子 Rn ,其原子核内的中子数为 A-x+n,其中
- -

中的电子总数为(NA 为阿伏加德罗常数) ( A.W ( A?? x) ·NA
A

) C.W ( A?? x?? n) ·NA
A?? W

B.W ( A?? n) ·NA
A

D. W

?x A

·NA

解析:由于 Rn-中的中子数为 A-x+n,则其质子数为 x-n,故 Rn-核外电子数 x-n+n=x,所以 W g Rn-中电
子数为W ·x·NA。答案:D
A 8、短周期元素 M 与 N 的离子 M 与 N 具有相同的电子层结构,下列说法正确的是 (

A.M 的离子半径比 N 小
2+ 3-

2+

3-

) B.M 的原子序数比 N 小 D.M 与 N 的最外层电子数相同

C.M 与 N 原子的电子层数相同

解析:掌握核外电子排布的基本规律和元素原子结构特点是解答该类题目的基础。因为 M2+与 N3-具有相同
的电子层结构,故离子半径 M2+<N3-,原子半径 M>N。原子序数 M>N,显然电子层数 M 原子比 N 原子多 1,最外 层电子 M 为 2 个,N 为 5 个,故不相同。答案:A

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二、简答题
9、(08·清华)一般来说,同主族元素的第一电离能从上到下递变的总趋势是依次降低,而 副族元素的第一电离能从上到下变化趋势与主族不相同,说明理由。 解析:原因是核外电子的层数增加而且原子半径递增,核电荷对最外层电子的吸引力降低,所以同主族元素
的第一电离能,从上到下递变的总趋势是依次降低,而副族元素的第一电离能从上到下变化趋势与主族不相同,大 多是从上到下第一电离能反而增加,原因是虽然核外电子层数增加但原子半径的增加却不显著甚至减小,导致核电 荷对最外层电子的吸引力增加。

10、(08·北大)镧元素从左到右,原子半径减小的幅度变小,这种现象称为镧系收缩,说 说出现这一现象的原因。 解析:这是由于镧系元素从左到右新增加的电子填入倒数第三层上,对外层电子的屏蔽效应更大,外层电子
所受到的核电荷增加的影响更小,使得镧系元素从镧到镱整个系列的原子半径减小不明显。

11、(08·同济)在 2008 年初我国南方遭遇的冰雪灾害中使用了一种融雪剂,其主要成分 的化学式为 XY2,X、Y 为周期表前 20 号元素,其阳离子和阴离子的电子层结构相同,且 1mol XY2 含有 54mol 电子。 (1)该融雪剂的化学式是 。

(2)元素 D、E 原子的最外层电子数是其电子层数的 2 倍,D 与 Y 相邻,则 D 的离子结构示 意图是 ;D 与 E 能形成一种非极性分子,该分子的结构式为 。 ;D 所在

族元素的氢化物中,沸点最低的是

(3)元素 W 与 Y 同周期,其单质是原子晶体;元素 Z 的单质分子 Z2中有 3 个共价键;W 与 Z 能形成一种新型无机非金属材料,其化学式是 。

(4)元素 R 与 Y 同主族,其氢化物能用于刻蚀玻璃,R2与 NaOH 溶液反应的产物之一是 OR2, 写出该反应的离子方程式。 解析:X、Y 组成的化学式为 XY2,且为离子化合物,所以 X 为+2 价,Y 为-1 价,设 Y 的电子数为
则 X 为

a



a +3,所以

2

a + a +3=54,a =17,Y

为 Cl,X 为 Ca。D 与 Cl 相邻,D 的最外层电子数是电子层数的三倍,

所以 D 为 S,E 为 C。W 与 Cl 同周期,其单质是原子晶体,所以 W 为 Si 元素。Z 的单质 Z2 有 3 个共价键, Si 与 Z 能形成一种新型无机非金属材料,所以 Z 为 N。 故本题答案为 ⑴CaCl2 ⑵ S=C=S H2S;⑶Si3N4 ;

⑷2F2+2OH-N 晶体中氮以 N2O (1)Li3 =2F-+OF2+H 存在,基态 N 的电子排布式为

12、(08·北理工)氮是地球上极为丰富的元素。
3- 3-

。 N 的键能为 247kJ/L,计算说明 N2中的 键比

(2)N

N 的键能为 942kJ/L,N

键稳定(填“? ”或“? ”)。
17 17

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+ -

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(3)(CH3)3NH 和 AlCl4 可形成离子液体。离子液体由阴、阳离子组成,熔点低于 100℃,其 挥发性一般比有机溶剂 a.助燃剂 (填“大”或“小”),可用作 c.复合材料 (填序号)。
3-

b.“绿色”溶剂

d.绝热材料 与 N 形成


(4)X 中所有电子正好充满 K、L、M 三个电子层,它 的晶体结构如图所示。X 的元素符号是 有 个。 解析:答案 ⑴1S22S22p6
⑵??

,与同一个 N

3

相连的 X

??

⑶小 b



Cu 6

模拟训练
一、选择题
1、(08·同济)人类发现新元素的形容始终没有停止过。1999 年科学家合成 114 号元素后, 仅仅四个月时间又传来合成 116 号和 118 号元素的报告。已知铷(Rb)的原子序数为 37,则 118 号元素位于元素周期表的( A.第五周期 Ⅶ A 族 C.第七周期 零族 ) B.第六周期 Ⅶ A 族 D.第八周期 Ⅰ A 族
n??

2、电导仪测得液态 BrF3具有微弱的导电性,表示 BrF3(液态)中的阴、阳离子 在,

X
n??

n??

和Y



X
A. C.

n??

和Y )
n?? n??

n??

也存在于 BrF2SbF6、KBrF4、(BrF2)SnF6等化合物中。则 =Br
n?? n??
3+

X
n??

n??

、Y

的化学式分别

为(

X X

=F-,Y =F ,Y


=BrF2


B. D.

X X

n?? n??

=BrF4-,Y =BrF4 ,Y


=BrF2 =Br
n??



3+

3、现有一种简单可行的测定阿伏加德罗常数的方法,具体步骤为:①将固体 NaCl 细粒干燥 后,准确称出 m g NaCl 固体并转移到定容仪器 a 中;②用滴定管 b 向 a 仪器中滴加某液体 c,不 断振荡,加至 a 仪器的刻度线,计算出 NaCl 固体的体积为V cm ,再通过 NaCl 的体积和质量,即
3

可算出阿伏加德罗常数。上述操作中的 abc 分别指( A.量筒、酸式滴定管、水 C.量筒、碱式滴定管、水
18



B.容量瓶、碱式滴定管、苯 D.容量瓶、酸式滴定管、四氯化碳
18

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4、 08·北理工)从周期表中每一周期最后一个元素的原子序数为 2、10、18、36、54??, ( 推测第十周期最后一个元素的原子序数为( A.200 B.770 ) ) C.290 D.292

5、下列排列顺序正确的是( ①热稳定性:H2O>HF>H2S。 ②原子半径:Na>Mg>O。 ③酸性:H3PO4>H2SO4>HClO4。

④结合质子能力:OH >CH3COO >Cl 。 A.①③ B.②④ ) C.①④ D.②③



- -

6、下列叙述中正确的是(

A.1 个甘氨酸分子中存在 9 对共用电子 B.PCl3和 BCl3分子中所有原子的最外层都达到 8 电子稳定结构 C.H2S 和 CS2分子都是含极性键的极性分子 D.熔点由高到低的顺序是:金刚石>碳化硅>晶体硅

二、简答题
7、(09·复旦)最活泼金属、最活泼非金属分别是什么?

8.在同周期中,为什么 Be 的第一电离能大于 B,N 的第一电离能大于 O,Mg 的第一电离能大 于 Al,Zn 的第一电离能大于 Ga?

9、为什么第二周期与第三周期同族元素性质存在明显差异?原因是什么?

10、氟是一种氧化性极强的非金属元素,它甚至能与 Xe 在一定压强下直接化合,生成 XeF2、 XeF4、XeF6等固体。这些固体都容易发生水解。其中,XeF2与 H2O 仅发生氧化还原反应,XeF6与 H2O 仅发生非氧化还原反应;XeF4与 H2O 反应时,有一半物质的量的 XeF4与 H2O 发生氧化还原反应,别 外一半物质的量的 XeF4则发生歧化反应 3Xe =Xe+2Xe 。氟的碱土金属盐除 BeF2外,其余均为 难溶于水的盐。试通过计算回答下列问题: (1)XeF6完全水解后的固体物质 A 极不稳定,易转化为单质而呈强氧化性。A 为分子晶体。
19 19
4+ 6+

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2+

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将适量的 A 投入 30 mL 0.1 mol/L Mn 的水溶液中,刚好完全反应,放出唯一一种气体单质,该 气体单质在标准状况下的体积为 56mL。则: ①A 为何物?通过计算确定反应产物,写出反应的化学方程式。 ②描述该反应的实验现象。 ③若将原溶液稀释至 90 mL,计算稀释后溶液的 pH 值。 (2)将20.73 g XeF4溶解在大量水中,使之水解完全。再向水解后的溶液中加入过量的Ba(OH)2, 产生 56.28 g 沉淀。当把该沉淀过滤、干燥,最后加热到 600℃以上时,则生成有助燃性的气体 混合物。试通过计算确定 56.28 g 沉淀为何物,并写出所进行反应的化学方程式。

参考答案
1、C 2、B 3、D 4、C 5、B 6、D 7、Cs F2 8、Be 的价电子排布为 2s ,是全充满结构,比较稳定,而 B 的价电子排布为 2s 2p ,比 Be 不稳定,因此失去第一个电子 B 比 Be 容易,第一电子能小。同理,镁的第一电 子能比铝大,磷的电子排布为 1s 2s 2p 3s 3p ,为般充满结构,比较稳定,所以第一电子能比硫 大。 9、⑴第二周期元素在成键时只限于使用 s 和 p 轨道(以 s-p 的杂化轨道成键),第三周期元 素还可使用 3d 轨道(如 sp d、sp d 、sp d ?杂化轨道成键),共价数前者最大为 4,后者出现 5, 6,7?。 ⑵ 第二周期元素做中心原子时,只以? 键同其他原子结合,而第三周期元素和更重元素除 生成? 键外,还生成 p-d? 键。如 SO4 中 S、O 之间除生成 S→O 外,还因 O 原子上有 2p 孤对电
2- 3 3 2 3 3 2 2 6 2 3 2 1 2

子,而中心 S 原子有空 d 轨道,在对称性条件下(如 2pz-3dxz)可重叠生成 p-d? 键,这样,? -

? 键的生成使 S-O 键的键长比正常的单键短。
10、⑴①A 为 XeO3。
?3

Xe 的物质的量= 56× L = 2.5?10?3 mol 。 10 22.4L / mol
20 20

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由 XeO3→Xe 可知,转移的电子数为6? 2.5?10-3 mol =1.5×10?2 mol 。 根据得失电子相等,有1.5× ?2 mol = 30×10?3 L × 0.1mol / L × (n?? 2) ,得 10


n =7。

即氧化产物中 Mn 元素的氧化数(化合价)为+7,在水溶液中应为 MnO4 ,相关的离子方程式为 5XeO3+6Mn +9H2O=6MnO4 +5Xe↑+18H 。 ②反应过程中有气泡产生,反应后溶液呈紫红色。 ③由上式可知:
+ 2+ 2+ - +

n (H )的物质的量= 3? n (Mn )= 3? 0.1? 30??10-3

? 9×10?

3

mol ,

n (H+)=?? 9×10?3 mol /0.09?? 0.1(mol / L), pH?? 1。
20.73 ⑵XeF4的物质的量????????? 0.1mol 。 207.3

3XeF4+H2O=Xe+2XeO3+12HF XeF4+2H2O=Xe+O2+4HF 将以上两式合并:(2)×3+1,可得: 6XeF4+12H2O=4Xe↑+3O2↑+2XeO3+24HF

(1) (2)

24 若 沉 淀 全 部 为 BaF2, 则 它 的 物 质 的 量 = 0.1× ×1?? 0.2mol , 它 的 质 量 = 62

175g / mol×02mol?? 35g?? 56.28g ,说明沉淀不全是 BaF2,还有一部分是 XeO3与 Ba(OH)2反应生成某

种氙酸的钡盐。因为灼烧产生了有助燃性的气体混合物,该气体混合物据前面信息可知应为 O2和 Xe。 设此分子式为

x BaO· y XeO3,则它的质量=56.28-35=21.28(g)。
3 3

XeO3的物质的量= XeF4的物质的量× 1?? 0.1 mol 。
0.1 21.28??? ×179.3 3 BaO 的物质的量??? 153

? 0.1mol 。

所以 x : y?? 3:1 ,其氙酸盐为 3BaO·XeO3或 Ba3XeO6,这 56.28g 沉淀应为 BaF2和 Ba3XeO6的 混合物。化学方程式为: 6XeF4+12H2O=4Xe↑+3O2↑+2XeO3+24HF 2HF+Ba(OH)2=BaF2↓+2H2O XeO3+3Ba(OH)2=Ba3XeO6+3H2O 2BaXeO3=6BaO+2Xe↑+3O2↑

21

21

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专题三 金属及其化合物

基础知识梳理
一、常见金属与金属化合物的性质
1、金属的通性 金属的化学性质主要表现为失去最外层的电子,显示还原性,这与它们的源自结构有关。常 见金属的主要化学性质列于下表:

表 1
金属活动性顺序

常见金属的主要化学性质

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au

金属原子失电子 能力 空气中跟氧气的 反应

依次减小、还原性减弱

易被氧化

常温时能被氧化

加热时能被氧 化

不能被氧化

跟水的反应

常温时可置换出 加热或与水蒸气反应 水中的氢 时能置换出水中的氢

不与水反应

能置换出稀酸(如 HCl、H2SO4)中的氢 跟酸的反应 反应剧烈 反应程度依次减弱

不能置换出出稀酸中的氢 能跟浓硫酸、硝 能跟王水反 酸反应 应

跟盐的反应 跟碱的反应

位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来 Al、Zn 等具有两性的金属可以与碱反应

2、金属氧化物的性质
22 22

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少数金属氧化物可溶于水,并与水化合,如 Na2O、K2O、BaO、CaO 等;大多数金属氧化物不溶 于水,不能与水化合,但可与酸反应生成盐和水,如 MgO、CuO、Fe2O3、FeO 等;少数金属氧化物 不溶于水,但既可与强酸反应又可与强碱溶液反应生成盐和水,如 Al2O3、ZnO 等。下表列出了几 种氧化物的性质:

表 2
氧化物

常见金属氧化物的性质
水溶性 相关反应 2Na2O + O2 高温 Na2O2

颜色

Na2O

白色

与水反应

Na2O + CO2 == Na2CO3 Na2O + 2HCl == 2NaCl + H2O Na2O + H2O == 2NaOH 2Na2O2 + 2H2O == 4NaOH + O2↑ 2Na2O2 + 2CO2 == 2Na2CO3 + O2↑ CaO + H2O == Ca(OH)2

Na2O2

淡黄色

与水反应

CaO

白色

与水反应

CaO + 2HCl == CaCl2+H2O CaO+ SiO2 高温 CaSiO3

MgO Fe2O3

白色 红棕色

不溶 不溶

MgO + 2HCl == MgCl2 + H2O Fe2O3 + 2Al2O3 + 2Fe 高温 Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O (黄色溶液)
高温

2CuO + C CuO 黑色 不溶 CO + CuO

2Cu + CO2↑


Cu + CO2↑

CuO + 2HCl == CuCl2 + H2O(蓝绿色溶液) Al2O3 + 6HCl == 2AlCl3 + 3H2O Al2O3 + 2NaOH == 2NaAlO2 + H2O

Al2O3

白色

不溶

3、金属氢氧化物的性质
23 23

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下表列出了几种常见的金属氢氧化物的性质。值得注意的是,Al(OH)3 是两性氢氧化物,既 能与酸反应,又能与碱反应。

表 3
氢氧化物 颜色

常见金属氢氧化物的性质
水溶性 热稳定性 相关反应 2NaOH + CO2(少量) == Na2CO3 + H2O NaOH + CO2(多量)== NaHCO3

NaOH

白色





NaOH + H2S(足量)== NaHS + H2O 2NaOH+H2S(少量)== Na2S + 2H2O NaOH + HCl= NaCl + H2O 2NaOH + CuSO4 == Cu(OH)2↓+ Na2SO4 3NaOH + FeCl3 == Fe(OH)3↓+ 3 NaCl Ca(OH)2(过量) + CO2 == CaCO3↓+ H2O

Ca(OH)2

白色

微溶



Ca(OH)2 + 2CO2(过量)== Ca(HCO3)2 Ca(OH)2 + 2HCl == CaCl2 + 2H2O

Fe(OH)2

白色

不溶



4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 == 4Fe(OH)3↓ Fe(OH)2 + 2HCl == FeCl2+2H2O

Fe(OH)3

红褐色

不溶



2Fe(OH)3

Fe2O3 + 3H2O



Fe(OH)3 + 3HCl == FeCl3 + 3H2O Cu(OH)2 Al(OH)3 (两性氢 物 氧化物) Al(OH)3 + NaOH == NaAlO2 + 2H2O 蓝色 不溶 差 Cu(OH)2 + 2HCl == CuCl2 + 2H2O 2Al(OH)3 Al2O3 + 3H2O 不溶 差 Al(OH)3 + 3HCl == AlCl3 + 3H2O


白色胶状

24

24

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1、在一定条件下,将钠与氧气反应的生成物 1.5 g 溶于水,所得溶液恰好能被 80 mL 浓度为 0.5 mol/L 的 HCl 溶液中和,则生成物的成分是( A.Na2O B.Na2O2 ) D.Na2O2和 NaO2

C.Na2O 和 Na2O2

解析:由 Na 元素守恒可知,n(Na)=n(HCl)=0.08 L×0.5 mol/L=0.04 mol,若 Na 完全转化为 Na2O,其质
量为 0.04 mol/2×62 g/mol=1.24 g;若完全转化为 Na2O2,为 1.56 g;完全转化为 NaO2,为 1.1 g。而 1.56 g>1.5 g>1.24 g>1.1 g,根据平均值原理,可判断答案选 C。

2、 09·同济)现有铁粉和铜粉的均匀混合物,平均分成四等分,分别加入同浓度的稀硝酸, 充分反应后,在标准状况下生成 NO 的体积与剩余金属的质量如下表(设硝酸的还原产物只有 NO)

( 下列计算结果中正确的是( A.硝酸的浓度为 4mol/L
编号 ① C.②中溶解了 9.6g Cu

) B.①中溶解了 5.6g Fe
② ③ ④ D.④中 V=8960

稀硝酸体积/mL 100 200 300 解析:从①得到生成 2240mL(0.1mol)NO,HNO3 400 共得电子 0.1mol×(5-2)=0.3mol,①到②HNO3 共得电子 0.3mol,则金属失电子,(18.0-9.6)/0.3=28(g/mol),为铁溶解,所以①也是全部为(18.0-9.6)g 铁溶解;由②到③ 剩余金属/g 18 9.6 0 0 应为 NO 体积/mL 9.6/0.3=32(g/mol),全部为铜溶解于硝酸;③到④则应为 Fe2+和硝酸反应为 Fe3+.根据以上推导可以求出答案 2240 4480 6720 V 为 A、D。

二、简答题
3、(09·清华)什么金属可以用来盛浓硫酸?写出两种,并给出理由。 解析:这是中学遇到的常见问题。浓硫酸、浓硝酸有强的氧化性,在常温下能把 Fe 与 Al 的表面氧化,生成
致密的氧化膜产生钝化现象,从而阻止它们继续反应,所以常温下可用 Fe 与 Al 两种金属来盛浓硝酸。

4、(09·北大)Ag 为什么能置换出 HI(aq)和 H2S(aq)中的氢? 解析:由于 Ag 金属性不强,还原性差,故不能置换稀硫酸中的 H+,但如果能在溶液中生成难溶物或配合物,

27

27

2013年大学自主招生 则会使其还原能力增强,放出氢气。 2Ag+H2S(aq)=Ag2S↓+H2↑

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Ag2S 在水中的溶解度极小,所以此反应能发生。 2Ag+2H++4I-=2AgI2↓+H2↑ 在溶液中 AgI2 是一种比较稳定的配合物。

5、(09·北大)向 Na2HPO4溶液中滴加 AgNO3,生成黄色沉淀。已知 Ag3PO4 和 Ag2HPO4沉淀均为 黄色,试用(普通)实验方法检验出沉淀的成分。 解析:用 pH 试纸测溶液的酸碱性,若生成物的混合物显强酸性,则生成的沉淀为 Ag3PO4:Na2HPO4+3AgNO3
=Ag3PO4↓+2NaNO3+HNO3。 若生成物的混合物不显强酸性,则生成那个的沉淀为 Ag2HPO4: Na2HPO4+2AgNO3=Ag2HPO4↓+2NaNO3。

6、(08·清华)在过渡金属元素中很多都能和 CO 形成稳定羰基化合物,说明原因。 解析:在金属羰基化合物中,CO 一方面有孤电子对可以给予中心金属原子的空轨道形成? 键,另一方面
CO 有空的反键? ﹡可以和金属原子的 d 轨道重叠形成? 键,这种? 键是由金属原子单方面提供电子到配位体的 空轨道上,为反馈? 配键,这种反馈? 配键的形成减少了由于生成? 配键而引起的中心原子上过多负电荷的积累, 从而促进了? 配键的形成,它们相反相成,互相促进,共结果比单结果形成一种键要强得多,增强了配合物的稳 定性。

三、填空题
7、某课外小组对一些金属单质和化合物的性质进行研究。 (1)下表为“铝与氯化铜溶液反应”实验报告的一部分:
实验步骤 实验现象

将打磨过的铝片(过量)放入一定浓 产生气泡,析出疏松的红色固体, 度的 CuCl2溶液中 反应结束后分离出溶液备用 红色固体用蒸馏水洗涤后,置于潮 一段时间后固体由红色变为绿色 湿空气中 (视其主要成分为 Cu2(OH)2CO3) 溶液逐渐变为无色

按反应类型写出实验中发生反应的化学方程式各一个(是离子反应的只写离子方程式)置换反 应:______________________________________________ ; 化合反应:___________________________________________________________。 (2)用石墨作电极,电解上述实验分离出的溶液,两极产生气泡。持续电解,在阴极附近的溶

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液 中 还 可 以 观 察 到 的 现 象 是 ____________________ 。 解 释 此 现 象 的 离 子 方 程 式 是 ____________________。 (3)工业上可用铝与软锰矿(主要成分为 MnO2)反应来冶炼金属锰。 ①用铝与软锰矿冶炼锰的原理是(用化学方程式来表示)________________________________。 ②MnO2在 H2O2分解反应中作催化剂。若将适量 MnO2加入酸化的 H2O2的溶液中,MnO2溶解产生 Mn2+,该反应的离子方程式是________________。 解析:(1)2Al+6H+== 2Al3++3H2↑或 2Al+3Cu2+== 2Al3++3Cu ;
2Cu+O2+H2O+CO2 == Cu2(OH)2CO3 . (2)白色沉淀生成,后沉淀逐渐溶解至消失 Al3++3OH-== Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-== AlO2+2H2O

(3)①3MnO2+4Al 高温 3Mn+2Al2O3 ②MnO2+H2O2+2H+== Mn2++O2↑+2H2O 氯化铜中 Cu2+发生水解使溶液显酸性:Cu2++2H2O == Cu(OH)2↓+2H+,铝会与酸反应生成氢气:2Al+6H
+===2Al3++3H2↑,或与

Cu2+发生置换反应:2Al+3Cu2+===2Al3++3Cu;生成的氯化铝溶液电解,会生成氢

气、氯气,水的电离平衡发生移动,还会使溶液显碱性:2Cl-+2H2O == 2OH-+H2↑+Cl2↑;生成的碱与铝离子 反应:Al3++3OH-== Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-== AlO2-+2H2O;适量 MnO2 加入酸化的 H2O2 的溶液中,MnO2 溶解产生 Mn2+,可判断 H2O2 被氧化为 O2,该反应的离子方程式是 MnO2+H2O2+2H+== Mn2++O2↑+2H2O。

模拟训练
一、选择题
1、(09·复旦)下列金属中最轻的是( A.锂 B.钛 C.铝 ) D.钠 )

2、化学知识在生产和生活中有着重要的应用。下列说法中,不正确的是( A.与铜质水龙头连接处的钢质水管易发生腐蚀 B.明矾常作为净水剂 C.金属钠、镁等活泼金属着火时,可以使用泡沫灭火器来灭火 D.发酵粉中主要含有碳酸氢钠,能使焙制出的糕点疏松多孔

3、甲、乙两烧杯中分别盛有 10mL 1mol·L 的 AlCl3溶液,在甲烧杯中加入一定量 NaOH 溶液; 乙烧杯中加入与上述NaOH溶液等体积、等pH的氨水。下列有关两个烧杯的说法中,正确的是( A.甲中产生的沉淀一定比乙中多 B.乙中产生的沉淀一定比甲中多
29 29

-1



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C.甲和乙产生的沉淀一定一样多 D.甲和乙中产生的沉淀可能一样多 4、向一定量的 Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入 150mL、4 mol·L 的稀硝酸恰好使混合 物完全溶解,放出 2.24LNO(标准状况),往所得溶液中加入 KSCN 溶液,无红色出现。若用足量 的 H2在加热条件下还原相同质量的混合物,所得到的铁的物质的量为( A.0.21mol B.0.25mol C.0.3mol )
-1

D.0.35mol

5、制取 Fe(OH)2并使之能久存,可采取的操作有:①加入一些植物油,②溶解 FeSO4配成溶 液,③把蒸馏水加热煮沸并密封冷却,④加入少量铁屑,⑤加入少量 CCl4,⑥向 FeSO4溶液中滴 入足量氨水,⑦把盛有氨水的滴管伸入 FeSO4 溶液中后再挤出氨水。其中必须进行的操作及其正 确顺序是( ) B.③②⑤⑥④ C.③②④⑤⑦ D.②④①⑦⑤

A.③②④①⑦

6、右图表示在某溶液中滴加 Ba(OH)2溶液时,沉淀的物质的量随 Ba(OH)2的物质的量的变化 关系。该溶液的成分可能是( A.MgSO4 C. Al2(SO4)3 )

B.KAl(SO4)2 D.NaAlO2

二、简答题
7、(08·北大)在做铝和氧化铜溶液反应实验时,观察到了预料之外的现象:①铝丝表面上 的铜没有紧密吸附在铝丝的表面而是呈蓬松的海绵状;②反应一段时间后有大量气泡逸出,且在 一段时间内气泡越来越快,经点燃能发出爆鸣声,证明是氢气,请解释。

三、实验题
8、实验室中需要 22. l(标准状况)SO2气体。化学小组同学依据化学方程式 Zn+2H2SO(浓) 4 4
加热

ZnSO4+SO2↑+2H2O 计算后,取 65.0g 锌粒与 98%的浓 H2SO4 110mL 充分反应锌全部溶解,

对于制得的气体,有同学认为可能混有杂质。

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(1)化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是______________ 分子式)。产生这种结果的主要原因是_________________________________ (用化学方程式和必要的文字加以说明)。

(填

(2)为证实相关分析,化学小组的同学设计了实验,组装了如下装置,对所制取的气体进行 探究。

① 装 置 B 中 加 入 的 试 剂 ______________________________________________ , 作 用 是 _______________________________________________________________。 ②装置 D 加入的试剂_____________________________________,装置 F 加入的试剂 ________________________________________。 。

③可证实一定量的锌粒和一定量的浓硫酸反应后生成的气体中混有某杂质气体的实验现象是 ______________________________________________________。 ④ U 型管 G 的作用为____________________________________________。 9、实验室为自然科学(化学)兴趣小组的同学准备了四种红色溶液,它们分别可能是酸性 KMnO4溶液、滴有酚酞的 NaOH 溶液、滴有石蕊的稀硫酸、品红溶液。另外还提供了常见的必备仪 器和药品。为了培养同学们的创造精神和实践能力,现规定只允许选用一种试剂对上述四种溶液 加以鉴别。 (1) 甲组同学选用了 FeCl2 溶液,试写出该组同学鉴别出 NaOH 溶液的有关离子方程式 ___________________________________________________________。 (2)乙组同学选用了 Na2SO3溶液,他们第一步鉴别出来的溶液是____________,对应的现象 分别是________________________________________。 还需要继续完成的实验是:(请简要写明操作步骤、现象和结论) 步骤:________________________________________________________________。 现象:________________________________________________________________。 结论:________________________________________________________________。

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参考答案
1、最轻的金属相对原子质量应最小,A 正确。2、C 3、D 4、B 5、A 6、C 7、反应生成的铜和铝组成原电池促进了铝和水的反应;反应放出的热量使溶液温度升高,促 进了铝和水反应放出氢气;铝和铝离子水解生成的 H 反应产生氢气;氯离子对铝和水反应起了促 进作用;海绵状铜做原电池电极促进了铝和水反应放出氢气。 8、(1)H2;随着反应的进行,硫酸浓度降低,致使锌与稀硫酸反应生成 H2; Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ (2)①NaOH 溶液(或 KMnO4);除去混合气体中的 SO2。 ②浓硫酸;无水硫酸铜 ③装置 E 中玻璃管中黑色 CuO 粉末变红色,干燥管 F 中无水硫酸铜变蓝色 ④防止空气中 H2O 进入干燥管而影响杂质气体的检验 9、(1)Fe +2OH =Fe(OH)2↓ ;4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 (2)酸性高锰酸钾溶液和稀硫酸;褪色和产生有刺激性气味的气体。另取未鉴别出来的两种 待测液各少量,分别滴加稀硫酸,红色褪去者为氢氧化钠溶液,剩余为品红溶液。
2+ +

专题四 非金属及其化合物

基础知识梳理
一、非金属元素及其化合物的通性
1、常见非金属元素的非金属性由强到弱的顺序 F﹥O﹥Cl﹥N﹥Br﹥I﹥S﹥P﹥C﹥Si﹥H
注意 :元素的非金属性与非金属单质活泼性是并不完全一致的,如元素的非金属性 O>Cl, N>Br;而单质 的活泼性:O2< Cl2,N2<Br2。

2、比较元素非金属性强弱的依据 (1)元素在周期表中的相对位置:同周期元素,自左向右,元素的非金属性依次增强,如 F >O>N>C>B;Cl>S>P>Si 等;同主族元素自上而下,非金属性依次减弱,如 F>Cl>Br>I; O>S>Se;N>P>As 等。 (2)非金属单质与氢气化合的越容易,非金属性越强。如 F2、Cl2、Br2、I2 与 H2 化合由易
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到难,所以,非金属性 F>Cl>Br>I。 (3)气态氢化物的越稳定,非金属性越强,如稳定性 HF>H2O>HCl>NH3>HBr>HI>H2S>PH3, 所以非金属性 F>O>Cl>N>Br>I>S>P。 (4)最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,非金属性越强,如酸性 HClO4>H2SO4>H3PO4> H2CO3>H4SiO4,则非金属性 Cl>S>P>C>Si。 (5)非金属性强的元素的单质能置换出非金属性弱的元素的单质。如 2F2+2H2O=4HF+O2↑; O2+4HCl=2H2O+2Cl2;Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2 ;3Cl2+2NH3=N2+6HCl;Cl2+H2S=S+2HCl。 (6)非金属单质对应阴离子的还原性越强,该非金属元素的非金属性越弱。常见阴离子的还 原性由强到弱的顺序是 S2->I->Br->Cl->F-,则非金属性 S<I<Br<Cl<F。 (7)与变价金属反应时,金属所呈价态越高,非金属性越强,如 Cu+Cl2= CuCl2;2Cu+S= Cu2S,说明非金属性 Cl>S。 (8)几种非金属同处于一种物质中,可用其化合价判断非金属性的强弱,如 HClO、HClO3中, 氯元素显正价、氧元素显负价,说明氧的非金属性强于氯。 3、非金属氢化物的通性 (1)气态氢化物性质比较如下图:

图 1

(2)由于氢键的存在,使得第ⅤA、ⅥA、ⅦA 氢化物的熔沸点出现了反常。第ⅤA 中:SbH3 >NH3>AsH3>PH3;第ⅥA 中: H2O>H2Te>H2Se>H2S;第ⅦA 中 HF>HI>HBr>HCl。 (3)气态氢化物水溶液的酸碱性及与水作用的情况:①HCl、HBr、HI 溶于水成酸且都是强酸; ②HF、H2S、H2Se、H2Te 溶于水成酸且都是弱酸;③NH3溶于水成碱,氨水是弱碱;④PH3、AsH3、CH4 与水不反应;⑤SiH4、B2H6与水作用时分解并放出 H2。 4、非金属氧化物的通性 (1)许多非金属低价氧化物有毒,如 SO2、NO、NO2、CO 等,注意不能随便排放于大气中。 (2)非金属氧化物(除 SiO2外)大都是分子晶体,熔沸点相差不大。 (3)非金属氧化物大都为酸酐,相应的酸易溶于水,则氧化物易与水化合,反之水化反应难 以进行。
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(4)不成盐氧化物(如 CO、NO)不溶于水,也不与碱反应。虽然 NO2能与碱反应生成盐,但 NO2不属于酸酐。 5、非金属含氧酸的通性 (1)同周期非金属元素最高价含氧酸从左到右酸性增强。 (2)氧化性:同种元素低价强于高价含氧酸.例如,HClO>HClO3>HClO4(稀)。 (3)对于同种非金属形成的不同含氧酸,价态越高,酸性越强。例如, HClO4>HClO3>HClO2>HClO,H2SO4>H2SO3。 (4)难挥发的 H2SO4、H3PO4受热难分解;强氧化性的 HNO3、HNO2、HClO 见光或受热易分解; 非氧化性的 H2CO3、H2SO3易分解。强酸可制弱酸,难挥发性酸制挥发性酸。 (5)常见含氧酸的一般性质如下表 表 1 含氧酸的一般性质
化学式 H2SO4 存在状态 酸性 稳定性 稳定 特性 沸点高,浓硫酸有吸水性、 脱水性和强氧化性 H2SO3 HClO4 仅存在于溶液中 中强 不稳定 强氧化性 强氧化性和漂白性,遇光 分解 HNO3 无色液体 强 不稳定 沸点低、易挥发、易分解, 有强氧化性 H3PO4 H2CO3 H2SiO3 无色晶体 仅存在于溶液中 中强 弱 稳定 不稳定 稳定 不挥发,加热时可分解 难挥发,有吸水性,属于 非氧化性酸

无色粘稠的油状液体 强

能与水以任何比例相 最强无 稳定(水溶液 混 机酸 弱 中) 极不稳定

HClO

仅存在于溶液中

白色固体、不溶于水 弱

注:常见的强酸有:HCl、HNO3、H2SO4;中强酸:H2SO3>H3PO4(H3PO4 中强偏弱);弱酸:HF>CH3COOH >H2CO3>H2S>HClO>H2SiO3。

二、氯元素的知识网络

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AgCl

HCl

NaCl

NaOH NaClO HClO Ca(ClO)2 KClO3 加成 CH2Cl-CH2Cl 取代 CH3Cl H2O Ca(OH)2 浓 KOH 歧化反应 Cl2 氧化

Fe、Cu NH3 Na2SO3 P FeCl3、CuCl2 N2 Na2SO4 PCl3、P Cl2 Cl

三、氮元素知识网络

NH4Cl Mg3N2

点燃 NH3·H2O NH4NO3 H2 N2 NH3 NO NO2 HNO3 NH4HCO3 (NH4)2SO4 O2

四、碳、硅元素的知识网络

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跟 NaOH 反应 炼钢中硅铁脱 (与 Al、Al2O 比较) 氧 新型无机材料: Si 氮、硼等 性质结构 半导体材料 的比较 SiO2

石英玻璃 光导纤维

硅酸盐化学 式的变换

硅酸盐

制水泥 制玻璃

CaC2

C

CO

CO2

CaCO3 玻璃态物质

乙炔

C60 金刚石

炼钢 炼铁

候氏制碱 跟镁反应 跟C6H5ON

氯气制漂白粉 海水中提取镁 炼铁中除铁锈

有机物

石墨等

典型例题
一、选择题
1、共价键、离子键和范德华力是粒子之间的三种作用力。下列晶体 ①Na2O2 ②SiO2 ③石墨 ④金刚石 ⑤NaCl ⑥白磷中,含有两种作用力的是( A.①②③ B.①③⑥ C.②④⑥ D.①②③⑥ )

解析:选 B。Na2O2 是离子晶体,其中存在的作用力有:Na+与 O22-之间的离子键,O22-中的两个氧原子之
间的共价键;SiO2 是原子晶体,存在的作用力只有 Si 原子与 O 原子之间的共价键;石墨是混合晶体,其中存在的 作用力有:C 原子与 C 原子之间的共价键,片层之间的范德华力;金刚石是原子晶体, 其中存在的作用力只有 C 原子与 C 原子之间的共价键;NaCl 是离子晶体,其中存在的作用力只有 Na+与 Cl-之间的离子键;白磷是分子晶 体,其中存在的作用力有:P4 分子之间的范德华力,P4 分子内 P 原子与 P 原子之间的共价键。

2、在溴化钾和碘化钾的混合溶液中通入过量氯气,把溶液蒸干后并将剩余物灼烧,最后残余 的物质是( A.氯化钾 ) B.氯化钾和碘 C.氯化钾和溴 D.氯化钾和溴化钾

解析:溴化钾和碘化钾都能与氯气反应 2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 ;2KI + Cl2 = 2KCl + I2,所以向溶液中通入
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过量氯气后,溶液中留下氯化钾、溴分子和碘分子,考虑到溴单质极易挥发,所以蒸干过程中,溴单质已挥发掉。 考虑到碘单质加热条件下能升华,所以灼烧过程中,碘单质必定已升华了。最后留下的物质必定是氯化钾。

二、简答题
3、(09·清华)美国科学院 1992 年评出一种含氮的“明星小分子”,写出它的分子式,并 说出它的生物功能。 解析:“明星小分子”为 NO,NO 是巨噬细胞的有效武器,可以杀死病菌和癌细胞。80 年代后期,科学家陆
续发现 NO 在信息传递、消化、血压调节、生殖、抗菌、学习和记忆方面的重要作用。NO 可表现出强化学活性, 易与别的分子结合,在大脑细胞间传递信息,充当神经传递介质。科学家发现,NO 参与人的学习和记忆活动,是 大脑功能分子之一。NO 还具有使神经松弛、血管扩张的功能。还有人发现癌细胞能利用 NO 来控制自身生长,当 其开始产生 NO 时,它们就会停止生长。也可以通过一定途径刺激癌细胞产生 NO,以保护人体防止癌症。

4、(09·清华)“夏天多雨,秋天丰收”,解释其科学原理。 解析:空气中的氮气和氧气在放电条件下生成一氧化氮,一氧化氮再和氧气反应,生成二氧化氮,二氧化氮
和水反应生成硝酸,硝酸与土壤中矿物质作用,可形成可溶性硝酸盐,成为氮肥被植物吸收,所以有利于庄家生长, 化学方程式为:N2+O2 高温 2NO 2NO+O2== 2NO2 3NO2+H2O == 2HNO3+NO

5、(09 清华)写出 CO 中毒的原理。 解析:CO 有很强的夺氧能力,一旦 CO 进入人体内便会将身体内的红细胞携带的氧夺走,使我们身体里的
所有需氧组织因缺氧处于瘫痪状态,即缺氧窒息而死。

6、(09·清华)为什么 CO2是一种温室气体? 解析:CO2 不但能吸收来自太阳的红外辐射,而且 CO2 也能隔热,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层
空间发散,就像棉被一样覆盖在地球表面,形成一种无形的玻璃罩,其结果是地球表面变热起来,使地球表面的能 量平衡发生变化,造成地球表面的温度上升。

7、(09·清华)为什么常温下 F2、Cl2为气体,Br2为液体,I2为固体? 解析:由 F2→I2 分子的半径越来越大,变形性也越来越大,色散力随之增强,故其分子间的作用力依次增大。
所以在常态下,从 F2 到 I2 的物态由气体变为液体再到固体。

8、(09·清华)写出用 Cl2制漂白粉的离子方程式。 解析:石灰乳中通入 Cl2 制漂白粉:Ca(OH)2+Cl2==Ca2++ Cl-+ClO-+H2O 9、(1)氰化钾、氰化氢的制备反应式为:K2CO3+C+2NH3 2KCN+3H2 ;OH=+276kJ/mol ① CO+NH3===HCN+H2 ;OH=+46kJ/mol ②氰离子为负一价(CN-),其中碳氮元素的化合价分别 为多少?以上两个反应是否均为氧化还原反应?(2)制备纯净无水 HCN(沸点 299K)的另一种方 法是:混合磨细的 KCN 和 KHS 粉末适度加热。①试写出这个反应式。②为什么要磨细和用粉末? ③为什么要强调适度加热?
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解析:据共价键理论,一般当碳同非金属性比它强的元素结合时,碳显正价,氮为负价,为-3 价,所以(CN-)
中碳为+2 价,氮为-3 价。故①为氧化还原反应,②为非氧化还原反应。第二种方法制备 HCN 是固体与固体之间 的反应,故磨细和用粉末的目的是增大表面积,加快反应速率,据题意知,第二种方法制备 HCN 如温度太低,反 应速率较小,温度太高,则酸式盐易分解发生副反应:2KHS===K2S+H2S↑。该反应的化学方程式为 KCN+ KHS===HCN↑+K2S。

三、填空题
10、金属 M 可以在不同条件下发生下列五个反应:M+A→I, M+B→H, M+C→H+F, M+D →H+A, M+E→I+G。 其中(1)A、B、C、D、E 在通常情况下都是气体,并且 C 是 CO2。(2) 上述反应的产物,在不同条件下,还可和有关反应物发生下列反应:F+B→C A +G→E,(3)I 是一种离子化合物,它可以水解产生一种白色沉淀和 E。该白色沉淀加热可分解为 H 和 H2O。而 E 则是分子晶体,其分子中共有 10 个电子,根据以上条件,判断并写出有关物质的化学式:A_______, B_______,C_______,D_______,E_______,F_______,G_______,H_______,I_______,M_______。 解析:本题的突破口是 M+C→H+F,而 C 为 CO2。一般同 CO2 能发生反应的金属就现有知识来讲,只能
是 Mg。F、H 中有一为碳,根据 F+B→C,则 C 为 CO2,B 为气体,F 肯定为碳,H 为 MgO。扫描全题,得知 E 是分子晶体,且其分子中共有 10 个电子。分子中有 10 个电子的有:HF、H2O、NH3、CH4 等。而 E 又通过一种 离子化合物水解而得到,E 可能为 HF 或 NH3。如 E 为 HF,根据 M+E→I+G,HF 同 Mg 作用,但事实 HF 同 Mg 不反应。如为 NH3 同样根据 A+G→E,A 为 N2 或 H2。因为 Mg 可跟 A 作用,显然 A 为 N2,I 为 Mg3N2。 再 根据 M+D→H+A,M 为 Mg,H 为 MgO,A 为 N2,则 D 只能为 NO2。 A:N2,B:O2,C:CO2,D:NO2,E:NH3,F:C,G:H2,H:MgO,I:Mg 3N2,M:Mg

模拟训练
一、选择题
1、化学与工农业生产、环境保护、日常生活等方面有广泛联系,下列叙述正确的是( A.纯净水几乎不含任何杂质,喝纯净水比喝矿泉水对人体更有营养 B.二氧化硫的大量排放是造成光化学烟雾的主要原因 C.某雨水样品放置一段时间后,pH 由 4.68 变为 4.28,是因为雨水在放置过程中溶解了较多 的 CO2 D.光缆在信息产业中有广泛应用,制造光缆的主要材料是二氧化硅 2、在 pH=l 时能大量共存的无色溶液的离子组是(
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A.NH4+、C1—、Mg2+、SO42— C.Ba2+、K+、NO3—、OH—

B.A13+、Cu2+、SO42—、C1— D.Ca2+、Na+、C1—、A1O2— )

3、可以验证硫元素的非金属性比氯元素弱的事实是(

① 硫和氢气在加热条件下能形成H2S、H2S受热 300℃左右分解。氯气和氢气在点燃或光照下 生成氯化氢,氯化氢很难分解。 ② 向氢硫酸溶液中滴入氯水有单质硫生成 ③ 硫、氯气分别与铜和铁反应产物是 FeS、Cu2S、FeCl3、CuCl2 ④ 高氯酸(HClO4)的酸性强于硫酸 A.①②③④ B.只有①② C.只有②③④ D.只有③④

4、三支相同容积的试管 A、B、C,每个试管内各盛有两种气体,且各占 体积,A 管是 NO 和 NO2,B 管是 NO 和 O2,C 管是 NO2和 O2,将 A、B、C 三支试管倒立于水槽中,在相同条件下,水面 上升的高度分别是 hA、hB、hC,则以下选项正确的是( A.hA=hB=hC B.hA>hB>hC C.hC >hB>hA ) D.hB>hC>hA

5、某种混合气体可能含有 N2、HCl、CO,把混合气体依次通过足量的 NaHCO3溶液和灼热的 CuO, 气体体积都没有变化。再通过足量的 Na2O2固体,气体体积减小。最后通过灼热的铜网,经充分反 应后气体体积又减小,但还有剩余气体。以下对混合气体组分的判断,正确的是( A.一定没有 N2;CO 和 HCl 至少有一种 B.一定含有 N2、HCl 和 CO C.一定有 N2;CO 和 HCl 至少有一种 D.一定有 N2和 HCl;没有 CO 6、测定空气中污染物含量的一种方法是:将一定体积的空气通入吸收剂,并测定其导电能力 的变化(电阻越小,电导越大)。例如测定空气中 H2S 的含量,若用 CuSO4溶液吸收,可测得很大 浓度范围内的 H2S,但电导变化不大;若用浓溴水吸收,则仅限于低浓度范围内的 H2S,但有高灵 敏度。现要兼顾吸收容量和灵敏度,用上述方法测定空气中氯气的含量时,最佳吸收剂是( A.Na2SO3溶液 B.KI 溶液 C.NaOH 溶液 D.H2O ) )

二、简答题
7、工业上如何从空气中分离得到纯净 N2?实验室又是用什么方法制取 N2的?

8、(09 清华)为什么高浓度的 NaCl 可以用来保存食物?
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三、填空题
9、已知 CO 和 H2的混合气体称为水煤气,可由碳与水蒸气在高温下反应生成。如下图: 氧化物 A 单质 E

单质 B

化合物 F

单质 G 氧化物 C 单质 H 其中,单质 E 可作为半导体材料,化合物 F 是有毒的氧化物,C 为液态。据此, 请填空: (1)氧化物 A 是_________________________________________________ (2)化合物 F 是 ________________________________________________ (3)反应②的化学方程式是_______________________________________ (4)反应③的化学方程式是_______________________________________ 10、A 是由导热材料制成的密闭容器,B 是一耐化学腐蚀且易于传热的气球。关闭 K2,将等量 且少量的 NO2通过 K1、K3分别充人 A、B 中,反应起始时,A、B 的体 积相同。(已知:2NO2 N2O ;4H<0)

(1)一段时间后,反应达到平衡,此时 A、B 中生成的 N2O4的速 率是 VA_________VB (填“>”、“<”、“=”);若打开活塞 K2,气球 B 将__________(填:变大、变小、不变)。 (2)若在 A、B 中再充人与初始量相等的 NO2,则达到平衡时,NO2的转化率α A 将_________ (填 增大或减小、不变);若通人等量的 Ne 气,则达到平衡时,A 中 NO2的转化率将_________,B 中 NO2的转化率将_________(填:变大、变小、不变)。 (3)室温下,若 A、B 都保持体积不变,将 A 套上一个绝热层,B 与外界可以进行热传递,则 达到平衡时,_________中的颜色较深。 (4)若在容器 A 中充人 4.6g 的 NO2,达到平衡后容器内混合气体的平均相对分子质量为 57.5,
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则平衡时 N2O4的物质的量为_________。 11、根据下列反应框图填空,已知反应①是工业上生产化合物 D 的反应,反应⑤是实验室鉴 定化合物 E 的反应。 (1)单质 L 是________________ (2)化合物 B 是______________ (3)图中除反应①以外,还有两个用于工业生 产的反应,是_________和_________(填代号)。它 们的化学反应方程式分别是_________和 ___________

参考答案
1、D 2、A 3、A 4、D 5、C 6、D 7、工业上: 1)将空气液化,然后蒸发,首先挥发出 N2; 2)将木炭在空气中燃烧,将所得 ( ( 气体通过碱洗后得到 N2。 实验室:(1)将 NH3通过灼热的 CuO:2NH3 + 3CuO == N2 + 3Cu + 3H2O(2)NH4Cl 饱和溶液 和 NaNO2 饱和溶液混合加热:NH4Cl + NaNO2 == NaCl + N2↑+ 2H2O 8、高浓度的 NaCl 可以使食物中的水渗出来,蛋白质发生盐析,失去活性,使食物保存下来; 另外,高浓度(15%以上)的食盐溶液则具有阻止细菌继续发育的作用。 9、(1)SiO2(2)CO(3)C + H2O==CO + H2(4)2H2 + O2 ==2H2 10、(1)< 变小(2)增大 不变 变小 (3)A (4)0.02mol 11、(1)H2 2NaCl+2H2O (2)H2O (3)②,④

2NaOH+H2↑+Cl2↑

2Ca(OH)2+2Cl2=Ca(OCl)2+CaCl2+2H2O

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专题五 化学平衡

基础知识梳理
一、化学反应速率
1、化学反应速率的分类
分类角度 按测定时间划分 瞬时速率:某一时刻 类型 的反应速率。 按反应方向划分 正反应速率:可逆反应中 正反应方向的反应速率。

平均速率:某段时间内的 逆反应速率:可逆反应中逆反 反应速率的平均值。 通常所计算的是平均 速率 应方向的反应速率。 通常所计算的是正、逆反 应抵消后的总反应速率

注意点

2、影响化学反应速率的条件 对速率这部分内容,常用的一条规律是:同一化学反应的速率可以用不同的物质来表示,其 数值可能不同,但意义可以一样;并且用不同物质表示的化学反应速率之比等于方程式中相应计 量数之比。另外,对于可逆反应,条件改变对速率的影响总是同方向的,V 正和 V 逆的变化是增大都 增大,减小都减小,决不会一个增大一个减小。影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性 质,但可以发生变化的是外界因素,常有如下方面: (1)浓度:在其他条件不变时,增大反应物的浓度,会使单位体积所含活化分子数增多,有 效碰撞次数增多,反应速率加快;减少反应物浓度,会使单位体积所含活化分子数减少,有效碰 撞次数减少,反应速率减小。 (2)压强:在其他条件不变时,对于有气体参加的化学反应,增大压强,相当于增大气体浓 度,反应速率加快;减小压强,相当于减小气体浓度,反应速率减小。
注意:对于参加反应的固体、液体或溶液,由于改变压强,对它们的浓度改变很小,可以认为它们的反应速率 与压强无关。

对于气体反应体系,有以下几种情况:

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① 恒温时:增大压强 体积缩小 浓度增大 反应速率加快。 ② 恒容时:充入气体反应物,浓度增大,总压增大,速率加快;充入“惰气” 总压增大, 但各分压不变,即各物质的浓度不变,反应速率不变。 ③ 恒压时:充入“惰气”体积增大 各反应物浓度减小 反应速率减慢。总之,压强改变,若 引起浓度改变,速率则改变。 (3)温度:在其他条件不变时,温度每升高 10℃,化学反应速率增大到原来的 2—4 倍。 (4)使用催化剂:能改变化学反应的途径,使原来难以进行的化学反应分成几步易进行的反 应,从而大幅度改变了化学反应的速率。 (5)其他影响化学反应速率的条件:光、超声波、激光、放射线、电磁波、反应物颗粒大小、 扩散速率、溶剂、原电池反应等都会影响反应速率的变化。

二、化学平衡
1、化学平衡状态的判断 (1)对同一物质:v 正==v 逆 。 (2)对不同物质:一种物质的正反应速率与另一种物质的逆反应速率之比等于它们的化学计 量数之比。 (3)反应体系中各组分的百分含量、物质的量浓度保持不变。 (4)对于同一物质而言,断裂化学键和形成化学键的物质的量相等。或者对于反应中的不同 物质断裂化学键和形成化学键成一定比例。 (5)有些特定的反应,还可以根据气体的物质的量、气体的总体积、总压强、密度、平均分 子量、甚至总质量、颜色等是否变化来判断。 2、 影响化学平衡的条件 勒沙特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强和温度等),平衡就向着能够减 弱这种改变的方向移动。其中包含:①影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种;②原理的适 用范围是只有一项条件变化的情况(温度或压强或一种物质的浓度),当多项条件同时发生变化时, 情况比较复杂;③平衡移动的结果只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化。下表给出影响化学 平衡的条件以及其变化趋势。 表 2
条件的改变(其他条件不变) 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 减小反应物浓度或增大生成物浓度

影响化学平衡的条件
化学平衡的移动 正向移动 逆向移动

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压强(对有气体 增大压强 存在的反应) 减小压强 升高温度 降低温度 催化剂 小结 使用催化剂 改变外界条件

向气体体积减少的方向移动 向生成更多气体的方向移动 向吸热方向移动 向放热方向移动 不改变平衡状态 向削弱这种改变的方向移动

温度

典型例题
一、选择题
1、一真空密闭容器中盛有 1mol 的 PCl5 ,加热到 200℃时发生如下反应:PCl5(g) PCl3(g)+ Cl2(g),反应达到平衡时,PCl5所占体积百分比为 M % 若在同一温度和同一容器中,最初投入的是 2mol 的 PCl5 ,反应平衡时,PCl5所占体积百分比为 N % ,则 M 和 N 的正确关系是( A.M > N B.M < N C.M = N D.无法比较 )

解析:注意本题容易错误地当作是浓度对平衡移动的影响问题来讨论,其实是压强问题。当反应平衡体系的
某一边只有一种反应物且为气体时,增加该气体的量,若恒容,则对平衡的影响相当于加压;若恒压,则对平衡的影 响相当于减压。本题中恒容,增加 PCl5 达到新的平衡时,PCl5 的转化率降低,其百分比增加。同理,若按 1∶1 增 加 PCl3 和 Cl2 的量, 5 的百分比也增加。 PCl 只增加 PCl3 或只增加 Cl2 的量时, 相当于浓度对平衡的影响, 5 % 可 PCl 能增加,也可能不变或减小,但 PCl5 的物质的量是增加的。故本题选 B。

2、如下图,各可逆反应达平衡后,改变反应条件,其变化趋势正确的是(



44

44

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A.氯化钾

B.氯化钾和碘

C.氯化钾和溴

D.氯化钾和溴化钾

解析:A 项 CH3COOH 溶液中加入 CH3COONa 固体,CH3COOH 溶液中 CH3COO—浓度增加,电离平衡
逆向移动,c(H+)减小,pH 逐渐增大,A 错误;B 项加入 KCl 对平衡体系无影响,化学平衡不移动,B 错误;C 项 恒温恒压,加入 Ar,各反应物的物质的量不变,体积变大,各物质的量浓度成倍减小(等效于减压),化学平衡向 体积增大的方向移动,H2 的改变量减小,起始量不变,转化率减小,C 错误。故本题选 D。

3、向某密闭容器中充入 1 mol 的 CO 和 2 mol 的 H2O(g),发生如下的反应: CO + H2O(g) CO2 + H2。当反应达到平衡时,CO 的体积分数为 x。若维持容器的体积和温 )

度不变,起始物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时 CO 的体积分数大于 x 的是( A.0.5 mol CO + 2 mol H2O(g) + 1 mol CO2 +1 mol H2 B.1 mol CO +1 mol H2O(g) +1 mol CO2 +1 mol H2 C.0.5 mol CO +1.5 mol H2O(g) +0.4 mol CO2 +0.4 mol H2 D.0.5 mol CO +1.5 mol H2O(g) +0.5 mol CO2 +0.5 mo H2

解析:题中反应前后气体的体积不变,因此在恒温和恒容条件下是等效平衡的条件是 CO 和 H2O(g)的物质的
量之比与起始时加入的 CO 和 H2O(g)的物质的量之比相等即可。 因此只要将各个选项中的投料转化为 CO 和 H2O(g) 的物质的量,并与原平衡进行对比即可。对于 A 选项中的配料相当于 CO 有 1.5mol、H2O(g)有 3 mol,即二者之比 为 1: 所以此情况下的平衡与原平衡等效, CO 的体积分数仍为 x; 2, 即 对于 B 选项中的配料相当于 CO 有 2mol、 H2O(g)有 2mol,相对于原平衡可以认为是在原平衡的基础上又加入了 1molCO,相当于平衡向右移动,但是 CO 的体积分数增大,即大于x;对于C 选项中的配料相当于CO 有0.9mol、H2O (g)有1.9mol,此投料相当于在0.9molCO 和 1.8mol H2O (g)的平衡体系中再加入 0.1molH2O(g),而 0.9molCO 和 1.8molH2O(g)的平衡与原平衡是等效平衡, 再加入 0.1molH2O(g)时平衡向右移动,CO 的体积分数减小, 即小于 x; 对于 D 选项中的配料相当于 CO 有 1mol、 H2O (g)有 2mol, 此平衡与平衡相同, 所以 CO 的体积分数也为 x。 因此达到平衡时 CO 的体积分数大于 x 的只有 B 选项。

4、(08 复旦)某密闭容器中进行如下反应:X(g)+ 2Y(g)

2Z(g).若要使平衡时反应物总 )

物质的量相等,且用 X、Y 作反应物,则 X、Y 的初始物质的量之比的范围应满足( A.1 < n( X ) < 3
n(Y ) 45

B. 1 < n( X ) <
4 n(Y )

2 3
45

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C.3 < n( X ) < 4
n(Y )

D. 1< n( X ) < 3 4 2 n(Y )

解析:设起始反应物 X、Y 的物质的量分别为 x mol、y mol,X 达到平衡时反应了 a mol,则:
X(g) + 起始: 反应: 平衡: 2Y(g) x a x-a 2Z(g) y 2a y-2a 2a 2a

x-a+y-2a=2a,a= x?? y 。 5 x-a>0,得: x > 1 . 4 y x-2a>0,得: x < 3 . 2 y 答案:D

5、某反应 X+3Y

2E+2F,在甲、乙、丙、丁四种不同条件下,分别测得反应速率甲:

v(X)=0.3mol/(L·min),乙:v(Y)=1.2mol/(L·min),丙:v(E)=0.8mol/(L·min),丁:v(F) =0.9mol/(L ·min),则反应最快的是( A.甲 B.乙 ) C.丙 D.丁

解析:对于某一化学反应,如果选用不同的反应物或生成物的浓度变化来表示该反应的同一时间内的反应速
率时,其数值可能不同,其数值的大小与该反应物或生成物在反应方程式中的化学计量数的大小有关,因此不能单 纯地凭不同反应物或生成物的浓度变化值的大小来比较其反应速率的快慢。 [方法一]通过比较反应速率之比与物质的化学计量数之比作出判断。 由化学方程式 X+3Y 同条件下 2E+2F 可知,

v' X = 1 ,而现在不同条件时 vX = 0.3mol(L?? min) = 1 ,因此 v(Y)>v(X)。 v' Y 3 vY 1.2mol /( L?? min) 4 v' Y = 3 ,而现在不同条件时 vY = 1.2mol /( L?? min) = 3 ,因此 v(Y)= v(E)。 v' E 2 vE 0.8mol /( L?? min) 2 v' E = 2 = 1 ,而现在 vE = 0.8mol /( L?? min) = 8 ,因此,v(F)>v(E)。 v' F 2 1 vF 0.9mol /( L?? min) 9

同条件下

同条件下

综合以上分析可知:v(F)>v(E)=v(Y)>v(X),所以反应速率最快的是丁。 [方法二] 将不同物质表示的速率换算为用同一物质表示的速率,然后再比较速率数值的大小来决定反应进行的 快慢。若以 X 物质的反应速率为标准,则把乙、丙、丁不同情况下其他物质表示的反应速率换算为同情况下的用 X 46 46

2013年大学自主招生 物质表示的速率。 因为

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vX = 1 ,所以 vX 乙= vY = 1.2 mol /( L?? min) =0.4mol/(L·min) 3 vY 3 3 vX = 1 ,所以 vX 丁= vY = 0.9 mol /( L?? min) =0.45mol/(L·min) 3 2 vY 2


因为

又因为 vX

= 0.3mol/(L·min)

由于 vX 丁的数值为最大,所以丁条件下该反应速率为最快。 故本题答案选 D。

二、简答题
6、(08·清华)由范特霍夫范方程得出:“无论在什么条件下,只要是吸热反应,升温总有 利于反应正向进行;只要是放热反应,升温不利于反应正向进行。”该结论是否正确,为什么? 解析:这是错误的。只有在特定的条件下该结论才是正确的。如加热可能使催化剂中毒,从而影响到反应正
常进行;当是放热反应时,通过提高温度也可增大反应速率,故也是有利的。

7、(08·北大)压力的变化对不同类型的气相反应平衡移动产生什么影响?若充以惰性气体 又如何? 解析:对于反应前后气态分子数不变的反应,总压力的增大或减小对该气相反应平衡移动无影响;对于反应
前后气态分子数变化的反应,总压力增大,气相反应平衡向物质的量增大的方向移动。充入惰性气体,虽然容器内 的压力增大,但参加反应各物质的压力之和不变,各气体的分压没有改变,平衡不移动。对于恒压体系,加入惰性 气体分得了部分体积,那么参加反应的体系压力减小,平衡向分子数增大的方向移动。

8、 08·上海交大)节日之夜的荧光棒连续发光的能力在 8-12h,如果在发光中途把它放入冰 ( 箱的冷冻室中,发光便会停止或基本停止。把魔棒从冷冻室中取出静止一会儿,它又会连续发光, 原因是什么? 解析:低温使氧化反应变得十分缓慢,恢复常温时反应又加速进行。

三、填空题
9、在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:其化学平衡常数 K 与温度 t 的关系如下: CO2(g)+H2(g)
t℃ K

CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数 K 和温度 t 的关系如下表:
700 0.6 800 0.9 830 1.0 1000 1.7 1200 2.6

请回答下列问题:

47

47

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(1)该反应的化学平衡常数 K =_______。 (2)该反应为_________反应。(填“吸热”或“放热”); (3)800℃,固定容器的密闭容器中,放入混合物,其始浓度为 c(CO) = 0.01 mol/L, c(H2O) = 0.03 mol/L, c(CO2) = 0.01 mol/L, c(H2) = 0.05 mol/L ,则反应开始时,H2O 的消耗速率比生 成速率_______(填“大”、“小”或“不能确定”); (4)830℃,在 1L 的固定容器的密闭容器中放入 2 mol CO2和 1 mol H2,平衡后 CO2的转化率为 _____________, H2的转化率为______________。 解析:由平衡常数的定义知该反应的化学平衡常数 K 的表达 K=c(CO)×c(H2O)/c(CO2)×c(H2),可逆反应的平
衡常数一般只随温度的改变而改变,吸热反应的平衡常数随温度升高而增大,放热反应的平衡常数随温度升高而减 小;由表中数据知该反应随温度的升高而增大,可推知升高温度,平衡向正反应方向移动,所以该反应为吸热反应。把 起始浓度代入平衡常数的表达式中,其比值小于800℃时的K 值,则反应将向正反应方向移动, H2O 的消耗速率比生成 速率小;830℃时,平衡常数为 1,设反应中转化的 CO2 浓度为 x,则反应过程中物质浓度的变化情况为: CO2(g) + H2(g) 起始 (mol/l) 转化 (mol/l) 平衡 (mol/l) 2 x 2-x CO(g) + H2O(g) 1 x 1-x 0 x x 0 x x 则平衡后CO2的转化率为1/3,H2的转化率为2/3。

据平衡常数的关系可得(2-x) ×(1-x )= x×x,解得x =2/3,

答案:(1) K=c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2) (2)吸热 (3)小 (4) 1/3,2/3

10、在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应: H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)已知加入 1molH2和 2molBr2时,达到平衡后生成 a mol HBr(见

下表“已知”项)。在相同条件下,且保持平衡时各组分的质量分数不变,对下列编号(1)~(3) 的状态,请填写表中空白:

编号

起始状态 H2 Br2 2 4 HBr 0 0 1 m n(n?2m)

平衡时 HBr 的物质的量(mol) a

已知 (1) (2) (3)

1 2

0.5a

解析:分析中要注意到题设情景:(1)容器体积固定;(2)反应 H2(g)+Br2(g)

2HBr(g)是一

48

48

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个气体体积不变的反应(压强将不影响平衡);(3)编号(1)~(3)和已知状态达到相同的平衡状态(各组分的 质量分数不变);(4)达平衡时 HBr 在混合气中的含量为 a/3(由已知状态推导)。这样对于编号(1)起始状态相 对于已知情况相当于压强增大一倍。因此平衡不移动,达平衡时 HBr 的量可以由: 不变)得:x=2a 对于编号(2),可以先由平衡时 HBr 的含量不变,设体系中总的物质的量为 y,则:
0.5 a y
x 2?? 4

=

a 3

(反应前、后气体总量

=

a 3

故有 y=1.5(mol)再结合等效代换(按方程式系数关系),相当于 HBr 起始为 O 时,H2、Br2 各为

O.5mol,这样,为满足气体物质的总量为 1.5mol 和当起始 HBr 为 O,H2:Br2=1:2(已知起始状态)只能是 H2 为 O(O.5-O.5=O),Br2 为 O.5mol(1-O.5=O.5)。 对于编号(3),先设 HBr 起始量为 x,平衡量为 y,通过等效代换转换为如下状态:H2 为 m+O.5x,Br2 为 n +O.5x,HBr 为 0,此时
y 3 ( n?? m) m?? 0 . 5 n?? 0 . 5 a

=

1 2

,x=2(n-2m)混合气总物质的量为 m+n+2(n—2m)=3(n-m);平衡

混合气中 HBr 含量:

= ,y=a(n-m)。
3

模拟训练
一、选择题
1、在容积不变的密闭容器中存在如下反应: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)+Q(Q>0)

某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,下列分析正确的是 ( )

I II III A.图 I 研究 的是 t0时刻增大 O2的浓度对反应速率的影响
49 49

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B.图 II 研究的是 t0时刻加入催化剂后对反应速率的影响 C.图 III 研究的是催化剂对平衡的影响,且甲的催化效率比乙高 D.图 III 研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较低 2、将 4 mol 的 A 气体和 2 mol 的 B 气体在 2 L 的容器中混合并在一定条件下发生如下反应: 2A(g)+B(g) 2C(g),若经 2 秒后测得 C 的浓度为 0.6 mol﹒L ,现有下列几种说法:①
-1 -1 -1

用物质 A 表示的反应的平均速率为 0.3 mol﹒L ﹒s ②用物质 B 表示的反应的平均速率为 0.6 mol ﹒L ﹒s 的是( ) B.①④ C.②③ D.③④
-1 -1

2 秒时物质 A 的转化率为 70% 2 秒时物质 B 的浓度为 0.7 mol﹒L

-1

A.①③

3、在一定温度下,向 a L 密闭容器中加入 1 mol X 气体和 2 mol Y 气体,发生如下反应:X(g) + 2Y(g) 2Z(g) ,此反应达到平衡的标志是( )

A.容器内压强不随时间变化 B.v 正(X)=v 逆(Z) C.容器内 X、Y、Z 的浓度之比为 l:2 :2 D.单位时间消耗 0.1 mol 的 X,同时生成 0.2 mol 的 Z 4、在一定温度下将 1mol 的 CO 和 1mol 的 H2O(g)通入一个密闭容器中反应: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),达到平衡后 CO2的物质的量为 0.6 mol,再通入 4 mol H2O(g) )

达到平衡后 CO2的物质的量可能是(

A.等于 0.6mol B.等于 1mol C.大于 1mol D.大于 0.6mol,小于 1mol 5、某温度下,密闭容器中发生反应 aX(g) bY(g)+cZ(g),达到平衡后,保持温度不变,将容 器的容积压缩到原来容积的一半,当达到新平衡时,物质 Y 和 Z 的浓度均是原来的 1.8 倍。则下 列叙述正确的是( )

A.可逆反应的化学计量数数:a>b+c B.压缩容器的容积时,v 正增大,v 逆减小 C.达到新平衡时,物质 X 的转化率减小 D.达到新平衡时,混合物中 Z 的质量分数增大 6、用[H ]均为 0.01mol/L 的盐酸和醋酸溶液,分别中和等体积、等物质的量浓度的氢氧化钠 溶液,当氢氧化钠恰好被完全中和时,消耗盐酸和醋酸溶液的体积分别为 Vl和 V2,则 Vl和 V2的关 系正确的是( A.V1>V2 ) B.V1<V2 C.V1=V2 D.V1? V2
+

二、简答题
50 50

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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,不宜用浓酸。 (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 环发展”的理念引导下,更好更快地发展“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

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)?? H=-571.6kJ﹒mol H2O(g)=H2O(l)?? H=-44kJ﹒mol
-1

-1

则在 25℃,101kPa 时:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2( )gH=_____________。 (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) 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

Fe(s)+CO2( )gH>0,已知在 1100℃时,该反应的化学平衡常数

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小”或“不变”) ②1100℃时测得高炉中,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) +H2O(g) H= — 容器中,充入 和 CH3OH(g)的浓 料甲醇,有关反应

49.0kJ·mol-1。现向体积为 1L 的密闭 1molCO2和 3molH2,反应过程中测得 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)。 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 3

(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

3.0molSO2(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不变,充入 1.0molO2(g) B.保持温度和容器内压强不变,充入 2.0molSO2(g)和 5.0molO2(g) C.降低温度 D.在其他条件不变时,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

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(5)由硫酸可制得硫酸盐。在一定温度下,向 K2SO4溶液中滴加 Na2CO3溶液和 BaCl2溶液,当两 种沉淀共存时,c(CO3 ) =_____________________________。[已知该温度时, K(BaSO4)=1.3×10 ,K(BaCO3=5.2
c(SO42? )
2? -9

×10 )] 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,发生如 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

-9

(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)=_________________________。 12、已知 T C 时,在容积为 VL 的密闭容器内充入 1molA 和 1molB,保持恒温恒压,反应 A(g) +B(g) C(g)达到平衡时,C 的体积分数为 40%,试求:
o

(1)欲使温度和压强在上述条件下恒定不变,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不变的密闭容器,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,从而发生催化剂中毒。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,加入稀酸可发生 ClO +H
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- +

HClO,HClO 起漂白
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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 CH3COOH+CH3CH2OH ;H2SO4和 NaOH 对该反应都有催化作

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不能 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。 9、(1)115.4kJ·mol (2)①增大②否 (3)①0.225mol/(L·min) ②BD 10、(1)> (2)50% (3)A、C (4) SO2 + 2H2O → SO 4 + 4H + 2e (5)40 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
2+ -1

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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
装置 图
CuSO4溶液

Cu Cu Pt 他
盐酸溶液 CuCl2溶液

Zn

Pt

Fe

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

形成 条件

①活动性不同的两电极 (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。 ①镀层金属接电源正极作 ②两电极插入电解质溶 阳极,镀件接电源负极作阴 液。③形成闭合回路。 极。②电镀液必须含有镀层

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极自发反应)。③形成闭 合回路。

金属的阳离子。③形成闭合 回路。

负极:较活泼金属;释放 两电 极规 定及 反应 电子;发氧化化反应。 阴极:与电源负极相连 阴极:待镀金属;还原反应。

正极:较不活泼金属(或 的极;发生还原反应。

能导电的非金属);电子 阳极:与电源正极相连 阳极:镀层金属;氧化反应。 流入一极;发生还原反 应。 的极;发生氧化反应。

电子 流向 负极

e-沿导线

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

正极

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:
K 、Ca 、Na 、Mg 、Al 、Zn 、Fe (H )、Cu 、Hg 、Ag 、Au 放电由难到易
+ 2+ + 2+ 3+ 2+ 2+ + 2+ 2+ + 3+

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:
S 、I 、Br 、Cl 、OH 、含氧酸根离子(NO3 、SO4 、CO3 )、F 失电子由易到难
222-

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 分悬殊,离子浓度大的有可能先放电。如理论上 H 的放电能力大于 Fe 、Zn ,但在电解浓度大的 硫酸亚铁或硫酸锌溶液时,则先在阴极上放电的是 Fe 或 Zn ,因此,阴极上的主要产物为 Fe 和 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 强碱(如 NaOH) 电解质(水溶液) 被电解 的物质 水 电极产物 溶液 pH 变化的原因 阳极 O2 非金属 阴极 H2 水减少,碱溶液浓度 增大 无氧酸(如 HCl) 酸 H2 酸的浓度降低
2+ 2+ + 2+ 2+

56

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单质

活泼金属的无氧酸 水和盐 盐(如 NaCl) 减小 含氧酸( 如H2SO4) 水

非金属 单质 O2

H2

H 放电,[OH ]>[H ] 水减少,酸的浓度增 大

+



+

H2

不活泼金属的含氧 水和盐 酸盐(如 CuSO4) 不变 不活泼金属的无氧 盐 酸盐(如 CuCl2) 活泼金属的含氧酸 水 盐(如 KNO3)

O2

H2 金属单 质 H2

OH 放电,[H ]>[OH ]



+



非金属 单质 O2

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,直接发生化学反应引起的腐蚀叫化学腐蚀, 如铁与氯气接触发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 不纯的金属或合金与电解质溶液发生原电池反应引起的腐蚀。 如钢铁在水膜酸性较强条件下发生析氢腐蚀:Fe-2e =Fe ,2H +2e =H2↑; 在水膜酸性很弱或中性条件下发生吸氧腐蚀:2Fe-4e =2Fe ,2H2O+O2+4e =4OH 。 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。
- 2+ - - - 2+ + -

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.在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比 n(Ag):n(Hg)=2:1 B.在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等
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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,得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,不可能为 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,不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,当钢铁与比它不活泼的金属(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 中的铁被腐蚀快得多.容器 4 是一个电解池,在这里 Fe 是阳 极,不断地以 Fe2+形式进入海水中,海水中的 Fe2+趋向阴极获得电子,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 被腐蚀得最快.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( ①每消耗 1molCH4可以向外电路提供 8mole
-



②负极上 CH4失去电子,电极反应式 CH4+10OH -8e=CO3 +7H2O ③负极上是 O2获得电子,电极反应式为 O2+2H2O+4e =4OH ④电池放电后,溶液 PH 不断升高 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
极上发生的是失电子还是得电子反应,若发生的是失电子反应是原电池的负极,反之是正极。CH4 在铂电极上发生 类似于 CH4 在 O2 燃烧反应, CH4→CO2 严格讲生成的 CO2 还与 KOH 反应生成 K2CO3, 即 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-发生转移,O2 在正极上 发生反应,获得电子,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 值不断下降,故①②正确,③④ 错误。 58 58
-

-

2-

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4、某一学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和 NaCl 溶液,通电 时,为使 Cl2被完全吸收制得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 溶液发生的反应是
2NaCl+2H2O
电解

a
电 源

b

2NaOH+H2↑+Cl2↑ 伴随进行过程中可

能发生的副发应为 2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O,若使 Cl2 完全吸收制得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,只有发生器下端产生 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发生电化学腐蚀,所以合金都不耐腐蚀 B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因,故不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 不同,引起的正极反应不同 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。例如不锈钢,镀 锌铁等中的 Fe 均不易腐蚀,所以 A、B 是不正确的 故本题选 CD。

二、简答题
6、(09·清华)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。

7、 09·北大)电解熔融 LiCl 得到 Li 和 Cl2。将 1 mol/L LiCl 的溶液加热蒸干,得到固体。 ( 电解熔融固体,阳极析出的并不是 Cl2,为什么? 解析:LiCl 溶液在加热蒸干的时候,会发生水解,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.

8、 08·北大)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。 ( 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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9、(07·北大)如何测定标准电极电势? 解析:待测电对所组成的电极与标准氢电极组成原电池,测定原电池电动势,即可求得电对的标准电极电势。

三、填空题
10、按下图装置进行实验,并回答下列问题

Z A n

C u

C1 C2 B KCl 酚酞溶液

CuSO4溶液

⑴判断装置的名称:A 池为___________,B 池为____________________ ⑵锌极为__________极,电极反应式为_____________________________ 铜极为__________极,电极反应式为___________________________________ 石墨棒 C1为______极,电极反应式为__________________________________ 石墨棒 C2附近发生的实验现象为_______________________________________ ⑶当 C2极析出 224mL 气体(标准状态时,锌的质量变化(增加或减少)_________g.CuSO4溶 液的质量变化了(增加或减少了)_________g 解析:A 池中 Zn、Cu 放入 CuSO4 溶液中构成原电池,B 池中两个电极均为石墨电极,在以 A 为电源的情
况下构成电解池,即 A 原电池带动 B 电解池,A 池中 Zn 负极,Cu 为正极,B 池中 C1 为阳极,C2 为阴极、析 出 H2,周围 OH-富集,酚酞变红,且 故电路上转移电子的物质的量为 0.01mol×2=0.02mol,根据得失电子守恒锌极 有 0.01molZn 溶解,即 Zn 极重量减少 0.01mol×65g/mol=0.65g 铜极上有 0.01molCu 析出,即 CuSO4 溶液增加 了 0.01mol×(65g/mol-64g/mol)=0.01g

11、镅(Am)是一种用途广泛的錒系元素。241Am 的放射性强度是镭的 3 倍,在我国各地商 场里常常可见到 241Am 骨密度测定仪,检测人体是否缺钙;用 241Am 制作的烟雾监测元件已广泛 用于我国各地建筑物的火警报警器(制作火警报警器的 1 片 241Am Am /Am 的标准电极电势, 在酸性水溶液里的氧化态和标准电极电势(E?/V)如下,图中 2.62 是 我国批发价仅 10 元左右)。镅 -2.07 是 Am /Am 的标准电极电势,等等。一般而言,发生自发的氧化还原反应的条件是氧化剂的
3+ 4+ 3+

标准电极电势大于还原剂的标准电极电势。

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试判断金属镅溶于稀盐酸溶液后将以什么离子形态存在。简述理由。
附:E?(H+/H2) = 0 V; E?(Cl2/Cl-) = 1.36 V;E?(O2/H2O) = 1.23 V。

解析:[要点 1] E?(Amn+/Am)<0,因此 Am 可与稀盐酸反应放出氢气转化为 Amn+, n = 2,3,4;但 E??
(Am3+/Am2+)<0,Am2+一旦生成可继续与 H+反应转化为 Am3+。或答:E? (Am3+/Am)<0,n =3 。 [要点 2] E?(Am4+/Am3+)>E?(AmO2+/Am4+), 因此一旦生成的 Am4+会自发歧化为 AmO2+和 Am3+。 [要点 3]AmO2+是强氧化剂,一旦生成足以将水氧化为 O2, 或将 Cl-氧化为 Cl2,转化为 Am3+, 也不能稳定存 在。相反,AmO2+是弱还原剂,在此条件下不能被氧化为 AmO22+。 [要点 4]Am3+不会发生歧化(原理同上),可稳定存在。 结论:镅溶于稀盐酸得到的稳定形态为 Am3+。

模拟训练
一、选择题
1、镁及其化合物一般无毒(或低毒),且镁电池放电时电压高而平稳,使镁电池越来越成为 人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁电池的反应式为:xMg+Mo3S4 电池放电时,下列说法错误的是( A.Mo3S4发生还原反应 B.正极反应式为 Mo3S4+2xe == Mo3S4 C.Mg 向正极迁移 D.负极反应式为:xMg-2xe ==xMg 2、将 Mg 条、Al 条平行插入一定浓度的 NaOH 溶液 用电器连接成原电池。此电池工作时,下列叙述正确的 A.Mg 比 Al 活泼,Mg 失去电子被氧化成 Mg2+ B.Al 条表面虽有氧化膜,但可不必处理 C.该电池的内、外电路中,电流均是由电子定向移动形成的
61 61
2+ 2+ 2-

MgxMo3S4,在镁原



中,用导线、 是( )

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D.Al 是电池负极,开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 3、零排放燃料电池曾被美国《时代》杂志列为 改变人类生活的十大新科技之首。其中质子交换膜燃 工作原理如右图所示,下列选项中不正确的是(
+ -

21 世 纪 料电池的



A.该电池的正极反应式为:O2+4H +4e ==2H2O B.该电池的负极反应式为:2H2-4e == 4H C.该电池的总反应式为:2H2+O2==2H2O D.导电离子:H (质子)由正极定向移动至负极 4、下图是某空间站能量转化系统的局部示意图,其中燃料电池采用 KOH 为电解液,下列有关 说法中不正确的是( )
+ - +

A.该能量转化系统中的水也是可能循环的 B.燃料电池系统产生的能量实际上来自于水 C.水电解系统中的阳极反应:4OH
-

2H2O+O2↑+4e
-

D.燃料电池放电时的负极反应:H2+2OH

2H2O+2e
+

-

5、用惰性电极电解饱和 Na2CO3溶液,若保持温度不变,则一段时间后( ) A.溶液的 pH 变大 C.溶液浓度变大,有晶体析出 B.c(Na )与 c(CO3 )的比值变大 D.溶液浓度不变,有晶体析出
2-

6、将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时 间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为( A. 1∶2∶3 B. 3∶2∶1 ) C. 6∶3∶1 D. 6∶3∶2

二、简答题
7、近年来全国各地开展了轰轰烈烈的降能排耗活动,其中含硫废气的处理是某些工厂面临的 重要课题。某研究小组充分利用石油炼制过程中产生大量的 H2S 废气,用热分解法和电化学的方 法可以制得 H2和硫磺产品。 (1)如何从高温分解(一般在 1100℃以上)的蒸汽中得到硫磺? (2)电化学的基本工艺是将 H2S 通入 FeCl3 水溶液中,过滤后将反应液通入电解槽中电解。 研究表明,Fe-Cl 体系中对 H2S 的吸收率可达 99%,反应液可循环利用。写出有关反应方程式。
62 62

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8、下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐,中央为电池,电解质 通过泵不断在储罐和电池间循环;电池中的左右两侧为电极,中间为离子选择性膜,在电池放电 和充电时该膜可允许钠离子通过;放电前,被膜隔开的电解质为 Na2S2和 NaBr3,放电后,分别变 为 Na2S4和 NaBr。

电解质

电解质

离子选 择性膜

+
电解质 储罐
电 电解质 电解质 极 电 极

_
电解质 储罐

电解质


电源/负载



电解质

(1)左、右储罐中的电解质分别是什么? (2)写出电池充电时,阳极和阴极的电极反应。 (3)写出电池充、放电的反应方程式。 (4)指出在充电过程中钠离子通过膜的流向。

三、填空题
9、用 32 % ~35 % 的 FeCl3溶液腐蚀印刷线路板的废液中含有 FeCl3、FeCl2和 CuCl2。 (1) 若 用 电 化 学 方 法 使 废 液 再 生 , 则 两 极 上 的 电 极 反 应 分 别 为 :
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_____________________________________________________________________。 (2)回收铜的化学方法为___________________________________________。 (3)回收铜以后的溶液如何利用?___________________________________。 (4)以金属 Cu、石墨作电极,以浓盐酸、氨水混合溶液作电解质溶液组成原电池,正极有气 泡产生,负极有白色固体生成;一段时间后电流减弱,在负极周围滴入几滴浓盐酸后又使电流增 大 , 写 出 原 电 池 的 负 极 反 应 和 滴 入 盐 酸 后 的 反 应 。 正 极 反 应 式 ________________________________________________ ; 负 极 反 应 式

________________________________________________________. 10、如图甲、乙是电化学实验装置。 (1)若甲、乙两烧杯中均盛有 NaCl 溶 ①甲中石墨棒上的电极反应式为 ___________________________________; ②乙中总反应的离子方程式为 _____________________________________; ③将湿润的淀粉 KI 试纸放在乙烧杯上方,发现试纸先变蓝后褪色,这是因为过量的 Cl2氧化 了生成的 I2。若反应中 Cl2和 I2的物质的量之比为 5:1,且生成两种酸,该反应的化学方程式为 ____________________________________。 (2)若甲、乙两烧杯中均盛有 CuSO4溶液。 ①甲中铁棒上的电极反应式为______________________________________; ②如果起始时乙中盛有 200mLpH=5 的 CuSO4溶液(25℃),一段时间后溶液的 pH 变为 1,若要 使溶液恢复到电解前的状态,可向溶液中加入_____________g(填写物质的化学式)。 11、食盐是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。 (1)粗食盐常含有少量 K 、Ca 、Mg 、Fe 、SO4 等杂质离子,实验室提纯 NaCl 的流程如下:
+ 2+ 2+ 3+ 2-

液。

提供的试剂:饱和 Na2CO3溶液、饱和 K2CO3溶液、NaOH 溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液 75% 乙醇、四氯化碳 ①欲除去溶液 I 中的 Ca 、Mg 、Fe 、SO4 离子,选出 a 所代表的试剂,按滴加顺序依次为
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2+ 2+ 3+ 2-

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_________(只填化学式)。 ②洗涤除去 NaCl 晶体表面附带的少量 KCl,选用的试剂为_________。 (2)用提纯的 NaCl 配制 500 mL4.00 mol·L NaCl 溶液,所用 仪器除药匙、玻璃棒外还 有________(填仪器名称)。 (3)电解饱和食盐水的装置如图所示,若收 则同样条件下收集的 Cl2______(填“>”、“=” 原因是__________。装置改进后,可用于制备 定 溶 液 中 NaOH 的 浓 度 , 常 用 的 方 法 是 __________________。 (4)实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应: Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑;MnO2+4HCl(浓)
△ -1

集的 H2为 2 L, 或“<”)2 L, NaOH 溶液,若测

MnCl2+Cl2↑+2H2O

据此,从下列所给仪器装置中选择制备并收集 H2 的装置_______(填代号)和制备并收集干燥、 纯净 Cl2的装置_________(填代号)。 可选用制备气体的装置:

参考答案
1、B 2、B 3、D 4、B 5、D 6、D 7、(1)冷凝 (2)2Fe + H2S → 2Fe + S↓+ 2H ; 电解过程:阳极:Fe - e → Fe
+ 2+ 3+ 3+ 2+ +

阴极: 2H + 2e → H2 ↑
+ -

+

8、(1)左 :NaBr3/NaBr;右 : Na2S2/Na2S4 (2)阳极:3NaBr –2e = NaBr3 + 2Na 阴极:Na2S4+2Na +2e =2Na2S2
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9、(1)2Cu+2OH -2e =Cu2O+H2O 或 2Cu+H2O-2e =Cu2O+2H (2)2H2O+2e = H2↑+2OH 或 2H +2e = H2↑

10、(1)①O2+2H2O+4e →4OH ②2Cl +2H2O ==== 2OH +H2↑+Cl2↑

(2)①Fe→Fe +2e ②CuO(或CuCO3) 0.8(或 1.24)

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电解质溶液的主要内容是化学平衡移动原理的应用。电离平衡、水解平衡、原电池反应、电 解反应中都涉及到化学平衡移动原理,下表列举了这部分内容中的跟平衡移动有关的一些实例:
知识内容 与化学平衡之间的联系 电离平衡实质上就是一种化学平衡,可以用化学平衡移动原理对弱电解 弱电解质的电离 质的电离平衡作定性或定量的分析。根据电离度大小,可比较弱电解质 相对强弱;根据相应盐的水解程度,也可比较弱电解质的相对强弱 水是一种很弱的电解质,加酸、加碱会抑制水的电离,升高温度会促进 水的电离 水的电离。Kw=[OH ][H ]是水的电离平衡的定量表现,H+、OH-浓度可以 用这个关系进行换算 盐类水解(如 F + H2O HF + OH )实质上可看成是两个电离平衡移 盐类水解 动的综合结果:①水的电离平衡向逆向方向移动(H2O H + OH ); ② 另一种弱电解质的电离平衡向逆方向移动(HF F + H )。盐类水 解也可以看成是中和反应的逆反应,升高温度会促使水解 中和滴定 水的电离程度很小,H + OH H2O 的反应程度很大,所以可以利用 这个反应进行中和滴定实验,测定酸或碱溶液的浓度 原电池反应和电解反应实质是氧化还原反应,其特点是一个氧化还原反 应分成了两个电极反应(氧化反应、还原反应分别在不同的电极上发生 原电池反应和电 解反应 反应)。一些原电池的电极反应(如钢铁的吸氧腐蚀正极的电极反应 O2+2H2O+4e ===4OH )涉及水的电离平衡移动造成 pH 变化。电解硫酸、氢 氧化钠、氯化钠等溶液过程中,在阴极或阳极附近,由于电极反应而使 水的电离平衡发生移动造成 pH 变化
+ + + +

二、电解质溶液的相关概念
1、弱电解质的电离平衡及同离子效应 若 AB 为弱酸或弱碱,则在水溶液中存在下列平衡:AB
Θ + Θ

A +B ,达到平衡时,各物质浓度

+ -

关系满足 K =[ A ][ B ]/[AB],K 为电离平衡常数。在此平衡体系中,如加入含有相同离子的强 电解质,即增加 A 或 B 离子的浓度,则平衡向生成 AB 分子的方向移动,使弱电解质的电离度降低, 这种效应叫做同离子效应。 2、缓冲溶液
+ -

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弱酸及其盐(例如 HAc 和 NaAc)或弱碱及其盐(例如 NH3·H2O 和 NH4Cl)的混合溶液,能在 一定程度上对少量外来的强酸或强碱起缓冲作用,即当外加少量酸、碱或少量稀释时,此混合溶 液的 pH 值变化不大,这种溶液叫做缓冲溶液。 3、盐类的水解反应 盐类的水解反应是由组成盐的离子和水电离出来的 H 或 OH 离子作用,生成弱酸或弱碱的反应 过程。水解反应往往使溶液显酸性或碱性。例如: ①弱酸强碱所生成的盐(如 NaAc)水解使溶液显碱性; ②强酸弱碱所生成的盐(如 NH4Cl)水解使溶液显酸性; ③对于弱酸、弱碱所生成的盐的水解,则视生成的弱酸与弱碱的相对强弱而定。例如 NH4Ac 溶 液几乎为中性。而(NH4)2S 溶液呈碱性。通常水解后生成的酸或碱越弱,则盐的水解度越大。水解 是吸热反应,加热能促进水解作用。通常浓度及溶液 pH 值的变化也会影响水解。 4、沉淀平衡、溶度积规则 ①溶度积:在难溶电解质的饱和溶液中,未溶解的固体及溶解的离子间存在着多相平衡,即 沉淀平衡。如:PbI2 Pb +2I ;K
2+ Θ spPbI2 + -

=[Pb ][I ]2;其中,K

2+ -

Θ sp

表示在难溶电解质的饱和溶液

中难溶电解质的离子浓度(以其系数为指数)的乘积,叫做溶度积常数,简称溶度积。 根据溶度积规则,可以判断沉淀的生成和溶解,例如:[Pb ][I ]2﹥K 液过饱和;[Pb ][I ]2=K 或沉淀溶解; ②分步沉淀:有两种或两种以上的离子都能与加入的某种试剂(沉淀剂)反应生成难溶电解 质时,沉淀的先后顺序决定于所需沉淀剂离子浓度的大小。需要沉淀剂离子浓度较小的先沉淀, 需要沉淀剂离子浓度较大的后沉淀。真种先后沉淀的现象叫做分步沉淀。例如,往含有 Cu 和 Cd 的混合溶液中(若 Cu 和 Cd 离子浓度相差不太大)加入少量沉淀剂 Na2S,由于 K Θ 与 S 的例子浓度乘积将先达到 CuS 的溶度积 K
Θ 2spCuS 2+ 2+ spCuS 2+ 2+ 2+ Θ 2+ spPbI2 2+ Θ spPbI2 Θ

,有沉淀析出或溶
spPbI2

,溶液恰好饱和出或达到沉淀平衡;[Pb ][I ]2﹤K

,无沉淀析出

﹤K

Θ spCdS

,Cu

2+

,黑色 CuS 先沉淀析出,继续加入 Na2S 达到 CdS

的溶度积 K Θ
spCdS

时,黄色的 CdS 才沉淀析出。

③沉淀的转化:使一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质,即把一中沉淀 转化为另一种沉淀的过程,叫做沉淀的转化。一般来说,溶度积较大的难溶电解 质容易转化为溶度积较小的难溶电解质。

典型例题
一、选择题
68 68

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化学讲义+模拟题详细解析

1、将两个铂电极插入 500mL CuSO4溶液中进行电解,通电一定时间后,某一电极增重 0.064g (设电解时该电极无氧气析出,且不考虑水解和溶液体积变化)。此时溶液中氢离子浓度约为( A. 4×10 mol/L C. 1×10 mol/L
-3 -3



B. 2×10 mol/L D. 1×10 mol/L
-7

-3

解析:电解 CuSO4(aq),阴极吸引阳离子,在阴极上发生反应:Cu2++2e-=Cu;阳极吸引阴离子,在阳极上
OH-放电破坏了水的电离平衡产生 H+: 4OH- -4e-=2H2O+O2↑~4H+,根据电荷守恒得关系式: Cu2+(消失)~2e-~2H+(生成) 64 0.064g
c(H?? )??? 0.002mol 0.5L

2 x x=0.002mol

? 4??10?3 mol / L

故本题答案选A。

2、(06·复旦)证明某种溶液中 CO 3、HCO3 大量共存,可采用的试剂及操作为( A.CaCl2 C.HCl 沉淀、过滤、加热 B.Ca(OH)2 D.NaOH 滴定 沉淀、过滤、加热

2-

-

)

浓硫酸干燥、碱石灰干燥

解析:加入 CaCl2 和 CO2-3,生成 CaCO3 沉淀;CaCl2 与 HCO-3 无现象,生成的 Ca(HCO3)2 受热分解生成
气体,A 正确。

3、06·复旦)设化学式量 M(NaOH)=40.0,M[Al(OH)3]=78.0,M[Mg(OH)2]=58.0.含 0.100molAl ( 和 0.100molMg 的酸性溶液中加入NaOH,产生沉淀4.524g。沉淀所消耗的NaOH 的质量至少为( A.6.24g B.6.60g C.6.80g D.6.96g
2+

3+



解析:相同的 NaOH 与 Al3+、Mg2+反应,产生 Mg(OH)2 的质量比 Al(OH)3 大。故 4.524g 若全部为 Mg(OH)2
沉淀,需 NaOH 最少为 40×2×4.524/58.0=6.24(g),A 正确。

4、用石墨作电极,电解 1mol/L 下列物质的溶液,溶液的 pH 保持不变的是( A.HCl B.NaOH C.Na2SO4 D.NaCl



解析:A 为无氧酸溶液,电解后溶液的 pH 增大;B 为强碱溶液,电解后溶液的 pH 增大;C 为活泼金属的
含氧酸盐溶液,电解后溶液的 pH 保持不变;D 为活泼金属的无氧酸盐溶液,电解后溶液的 pH 增大。故正确答案 选 C。

5、可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液,铝合金为 负极,空气电极为正极。下列说法正确的是( )
- -

A.以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液为电解液时,正极反应都为:O2+2H2O+4e =4OH B.以 NaOH 溶液为电解液时,负极反应为:Al+3OH -3e =Al(OH)3↓ C.以 NaOH 溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的 pH 保持不变
69
-

69

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化学讲义+模拟题详细解析

D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极 解析:电解质溶液显碱性或中性,该燃料电极的正极发生反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-,A 对;铝作负
极,负极反应应该是铝失去电子变为铝离子,在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根,因此 负极反应为:Al+4OH--3e-=AlO-+2H2O,B 错;该电池在碱性条件下消耗了碱,反应式为 4Al+3O2+4OH-= 4AlO-+2H2O,溶液 PH 降低,C 错;电池工作时,电子从负极出来经过外电路流到正极,D 错。

6、实验室现有 3 种酸碱指示剂,基 pH 变色范围如下: 甲基橙:3.1~4.4,石蕊:5.0~8.0,酚酞:8.2~10.0;用 0.1000mol/L NaOH 溶液滴定未知浓 度的 CH3COOH 溶液,反应恰好完全时,下列叙述中正确的是( A.溶液呈中性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂 B.溶液呈中性,只能选用石蕊作指示剂 C.溶液呈碱性,可选用甲基橙或酚酞作指示剂 D.溶液呈碱性,只能选用酚酞作指示剂 解析:酸碱中和滴定的实质是酸碱发生中和反应,由于醋酸是弱酸,中和后的溶液因为溶质醋酸钠水解而
呈碱性,排除 AB 选项,如果选用甲基橙做指示剂,滴定终点时溶液仍然呈酸性,说明醋酸远远没有被中和完,而 用酚酞做指示剂,开始时酚酞的醋酸溶液无色,当溶液呈浅红色时,溶液的 pH 范围在 8.2~10.0,而醋酸钠水解 的弱碱性恰好在这个范围,所以选择酚酞做指示剂,D 对。<小结>酸碱中和滴定是酸碱中和生成正盐,而不是酸 碱反应溶液呈中性。酸碱中和滴定从来不用石蕊做指示剂,滴定终点溶液呈酸性选择甲基橙做指示剂,滴定终点溶 液呈碱性选择酚酞做指示剂,滴定终点溶液呈中性选择酚酞或甲基橙都可以。



7、已知:25℃时,Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10 ,Ksp[MgF2]=7.42×10 。下列说法正确的是 ( ) A.25℃时,饱和 Mg(OH)2溶液与饱和 MgF2溶液相比,前者的 c(Mg )大 B.25℃时,在 Mg(OH)2的悬浊液中加入少量的 NH4Cl 固体,c(Mg )增大 C.25℃时,Mg(OH)2固体在 20 mL 0.01 mol/L 氨水中的 Ksp比在 20 mL 溶液中的 Ksp小 D.25℃时,在 Mg(OH)2悬浊液中加入 NaF 溶液后,Mg(OH)2不可能转化为 MgF2 解析:A 中氢氧化镁溶度积小,所以其 Mg2+少; B 中 NH4+结合 OH 使氢氧化镁溶解平衡正移,Mg2+


-12

-11

2+

2+

0.01 mol/LNH4Cl

增大。C 中 Ksp 不随浓度变化,只与温度有关。D 中二者 Ksp 接近,使用浓 NaF 溶液可以使氢氧化镁转化。故本 题 B。

二、简答题
8、(09·北大)在 NaCl 的溶液里有 Mg (NaOH)、SO 4(BaCl2)、Ca (Na2CO3)等杂质离子, 括号中是除杂的试剂,加入试剂的顺序是什么?
70 70
2+ 22+

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化学讲义+模拟题详细解析

解析:除杂的试剂应该过量,才能把杂质除尽。本题加入试剂的顺序为 BaCl2→Na2CO3→NaOH,或者 NaOH
→BaCl2→Na2CO3。

9、09·北大)将足量的 Zn 加入 1mol/L 的 HCl 和 HAc 溶液中。试解释释放氢气的速率不同, ( 而释放氢气的量相同。 解析:HCl 为强酸,在水中完全电离;HAc 为弱酸,在水中部分电离。所以,Zn 与 HCl 反应释放氢气的
速率大于与 HAc 反应的速率。由于浓度相同,所以释放氢气的量相同。

10、(09·清华)为了准确测定 HCl 的浓度,往往用 NaOH 在酚酞的指示下进行中和滴定。 (1)怎样准确地配制 NaOH 的浓度? (2)可以用来进行滴定分析的反应一般要有什么特性? 解析:(1)首先准确称量一定量的 NaOH 质量,溶解于适量水后,全部转入容量瓶中,定容,然后根据
称取 NaOH 的质量和容量瓶的体积,算出该标准溶液的准确浓度。 (2)对滴定反应的要求: ①反应按要按一定的化学方程式进行,即有确定的化学计量关系; ②反应必须定量进行——反应接近完全(﹥99.9 % ); ③反应速度要快——有时可通过加热或加入催化剂方法来加快反应速度; ④必须有适当的方法确定滴定终点——简便可靠的方法:合适的指示剂。

11、称取含 NaOH 和 Na2CO3的样品 0.700g(杂质不与 HCl 反应)溶解后稀释至 100mL。 取 20mL 该溶液,用甲基橙作指示剂,用 0.110mol·L-1 HCl 滴定,终点时用去 26.00mL;另取 20mL 上述溶液,加入过量 BaCl2溶液,过滤,滤液中加入酚酞作指示剂,滴定达终点时,用去上述 HCl 溶液 20mL。试求样品中 NaOH 和 Na2CO3质量分数。 解析:首先考虑 HCl 和 Na2CO3 的反应,由于选用甲基橙作指示剂,所以反应物为 CO2,其次注意当过量

BaCl2 与 Na2CO3 反应后,并过滤,溶液中还有未反应的 NaOH,用 HCl 滴定 NaOH 时,选用甲基橙或酚酞均可。 由题中第二个实验可知,在样品中含 NaOH 的质量为:100?? 0.110?? 20.00??10??3?? 40?? 0.44g ;所以样品中 NaOH 20 质量分数为: 0.144??100%?? 62.9 0
0.700

0

由题中第一个实验可知,样品中含 Na2CO3 的质量为: 100 1 ? 0.110?? (26.00?? 20.00)??10? 3??106???? 0.175g 20 2 所以样品中 Na2CO3 百分含量为: 0.175??100%?? 25 0
0.700

0

71

71

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模拟训练
一、选择题
1、在 100mlH2SO4与 CuSO4的混合液中,用石墨作电极电解一段时间,两极上均收集到 2.24L 气体(标准状况),则原溶液中 Cu 物质的量浓度为( A.1molL
-1 2+

) D.4molL
-1

B.2molL

-1

C.3molL
-1

-1

2、常温下,向 0.1mol·L 的硫酸溶液中逐滴加入物质的量浓度相同的氢氧化钡溶液,生 成沉淀的量与加入氢氧化钡溶液的体积关 示,下列有关说法中正确的是( A.溶液的导电能力:a<b<d<c B.溶液的 pH:a<b<c<d C.a 溶液和 b 溶液呈酸性 D.c 溶液和 d 溶液呈碱性 3、现有等体积的 Ba(OH)2、NaOH 和 NH3·H2O 三种溶液,将它们分别与 V1L、V2L、V3L 等浓度 的盐酸混合,下列说法中正确的是( ) ) 系如上图所

A.若混合前三溶液 pH 相等,将它们同等倍数稀释后,NaOH 溶液 pH 最大 B.若混合前三溶液 pH 相等,酸碱恰好完全反应,则 V1>V2>V3 C.若混合前三溶液物质的量浓度相等,酸碱恰好完全反应,则 V1>V2>V3 D.若混合前三溶液物质的量浓度相等,混合后溶液呈中性,则 V1>V2>V3 4、A 和 B 为同温度下的两种稀氨水。A 溶液的浓度是 cmol/L,电离度为?1,B 溶液中[NH4 ] 为 cmol/L,电离度为?2,则下列判断中正确的是( A.A 溶液中的[OH ]是 B 溶液中的[OH ]的?1倍 C.B 溶液的物质的量浓度可表示为
??????????????????????
+

) B.?1>?2 D.[OH?]A>[OH?]B

c ?2

mol/L

5、将 0.1mol/L 的醋酸钠溶液 20mL 与 0.1mol/L 盐酸 10rnL 混合后,溶液显酸性,则溶液中 有关微粒的浓度关系正确的是(
- - +

)

A. c(Ac )>c(Cl )>c(H )>c(HAc) B. c(Ac )>c(Cl )>c(HAc)>c(H ) C. c(Ac )=c(Cl )>c(H )>c(HAc) D. c(Na )+c(H )>c(Ac )+c(Cl )+c(OH )
+ + - - - - + + - - +

72

72

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化学讲义+模拟题详细解析

6、pH=2 的 A、B 两种酸溶液各 1mL,分别 1000mL,其溶液的 pH 与溶液体积(V)的关系如 下列说法正确的是( )

加水稀释到 右图所示,则

A.A、B 两种酸溶液物质的量浓度一定相 B.稀释后 A 酸溶液的酸性比 B 酸溶液强 是弱酸,B 是强酸 D.若 A、B 都是弱酸,则 5>a>2 7、室温时,CaCO3 在水中的沉淀溶解平衡 已知 CaCO3的溶度积(室温)为 2.8×10 ,下 的是( )
-5 -9

等 C. a=5 时,A

曲线如图所示。 列说法中不正确

A.x 的数值为 2×10

B.c 点时有 CaCO3生成 C.加入蒸馏水可使溶液由 d 点变成 a 点 D.b 点与 d 点对应的溶度积相等

二、简答题
8、用有关理论解释下列事实:甲学生在制得 Mg(OH)2 沉淀中加入浓氯化铵溶液,结果沉淀 完全溶解,乙学生在制得的 Mg(OH)2沉淀中加入浓醋酸铵溶液,结果沉淀也完全溶解。

9、试用简单的实验证明,在醋酸溶液中存在着 CH3COOH 写出简要操作,现象及实验能说明的问题)

CH3COO +H 的电离平衡。(要求

- +

10、用适当的公式,通过计算,解释下列事实(要求:必须用数据证明你的每个结论是合理 的。假定(a)所谓溶解一词,是指 298K 时在 1L 溶液中溶解 0.1mol 硫化物;(b)Cu (aq)不与 Cl 形成稳定的配合物)。 (1)Tl2S 可溶解在浓度为 1mol·L 的无络合性、无氧化性的一元强酸中。 (2)CuS 不溶于 1mol·L 盐酸。 有关常数:pKa(H2S)=7,pKa(HS )=13;溶度积:Ksp(Tl2S)=10 ,Ksp(CuS)=10
73 73
- -20 -35 -1 -1 - 2+

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11、二元酸 H2A 的电离反应如下: H2A HA +H ; K1=4.50×10 ; HA
-1 - + -7 -

A + H ; K2 = 4.70×10

2- +

-11

用 0.300 mol·L

HCl 滴定含有 Na2A 和 NaHA 的一份 20.00 mL 的溶液,滴定进程用玻璃电极 pH

计跟踪,滴定曲线上的两个点对应的数据如下:
加入的 HCl/mL 1.00 10.00

pH

10.33

8.34

(1)加入 1.00 mL HCl 时首先与 HCl 反应的物种是什么?产物是什么? (2)(1)中生成的产物有多少 mmol? (3)写出(1)中生成的产物与溶剂反应的主要平衡式 (4)起始溶液中存在的 Na2A 和 NaHA 的量各有多少 mmol? (5)计算为达到第二个等当点所需要 HCl 的总体积。

12、将难溶化合物的沉淀和其饱和溶液之间的多相平衡状态,以称为溶度积 KSP常数来表述。 溶度积数值在化学实践中广泛用于与溶解度和沉淀的析出有关的许多计算中。 (1)试用 KSP的概念说明沉淀的生成和溶解的条件。 (2)室温时氢氧化镁的溶度积等于 6.8×10 ,求此化合物在指定条件下在水中的溶解度 (mol/L 或 g/L)。在何 pH 值时,由 10%的氯化镁溶液(密度为 1.07g/mL 中开始析出氢氧化镁沉 淀? (3)若氢氧化铝的 KSP=3.2×10 ,它的溶解度是多少? (4)计算氢氧化铝在 0.lmol/LKOH 溶液中的溶解度.计算时认为生成四烃基合铝酸盐离子。 (5)溶解 0.39g 的氢氧化铝,需要多大起始浓度的氢氧化钠溶液 100mL?
-34 -12

74

74

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(6)溶解 1g 氢氧化铝,需要 0.01mol/L NaOH 溶液多少体积? 一些参考数据:KSP=[A] ·[B] ,此处[A]和[B]为饱和溶液中离子 A 和 B 的平衡浓度(mol/L); 水的离子积 KSP=[H ]·[OH ]=10 ;铝的羟基配合物的稳定常数 K 稳=[Al(OH)n ]/([Al ]·[OH
- n + - -14 3-n 3+ n m

] ),其数为 10 (n=1),10 (n=2),10 (n=3),10 (n=4)。

8.9

17.8

26

33

参考答案
1、A 2、C 3、D 4、D 5、B 6、D 7、C 8、浓醋酸铵也能使 Mg(OH)2沉淀溶解,这说明不能用氯化铵水解呈酸性而使 Mg(OH)2溶解, 因为醋酸铵呈中性。正确的结论是这两种盐都提供了大量的 NH??4 ,它能与 OH 结合生成 NH3·H2O 弱电解质,使 Mg(OH)2不断溶解。 9、方法一:取一定体积的溶液,用 pH 试纸测其溶液的 pH,然后再用蒸馏水将溶液稀释 100 倍,再测定溶液的 pH,若稀释前后溶液 pH 改变小于 2,说明存在上述电离平衡。方法二:在醋酸 溶液中滴人石蕊溶液,溶液呈红色,加入醋酸铵固体,振荡溶液,溶液颜色明显变浅。 c(H )变小, 是由于加入的 CH3COO 使平衡向左移动,由此说明醋酸溶液存在着醋酸的电离平衡。 10、(1)题目中给出的溶解标准,可推知各离子的起始浓度:c(Tl ) = 0.2 mol·L ,c(S
- + -1 2 + -

) = 0.1 mol·L 。在 1 mol·L
2- -23 2+ - 2+ 2- -22

-1

-1

的一元强酸中,c(H ) = 1 mol·L ;c(S ) ≈10



-1

2-

21

mol·L

-1 2 +

;c (Tl )c(S ) = 4×10 < K sp (Tl2S)

(2)Cu 不与 Cl 形成稳定的配合物,c(Cu )c(S ) =10 > K sp (CuS),所以 CuS 不溶于 1 mol·L
-1

盐酸中。 11、 1)首先起反应的是 A ,因为 A 碱性比 HA 强,产物是 HA (2)产物为 0.300 mmol(3) (
2- 2- - - - -

HA + H2O

H2A + OH

K = 2.2×10-8 > K2 HA-水解趋势比电离趋势大(4) pK a,1 = 6.35
2- -

pK a,2 = 10.32 在 pH 为 8.34 时,该值 ( pK a,1 + pK a,2 )/2 = (6.35 +10.32) /2 所有的 A2- 均
质子化为 HA 。故初始溶液中 A 的量为 3.00 mmol,在 pH = 10.33 时为缓冲体系,[A ]/[HA ] = 1,故初始溶液中 HA 的量为 2.40 mmol。5)到达第一个等当点时,所需 HCl 总体积为 28.00 mL。 ( 12、(1)若溶液中[A] ·[B] >Ksp,沉淀生成;[A] ·[B] <Ksp,沉淀溶解;
a b a b - - 2-

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75

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-3 -13

化学讲义+模拟题详细解析

(2)6.90×10 mol/L pH=8.39 (3)3.2×10 mol/L (4)0.024mol/L (5)0.21mol/L (6)5.38L

专题八 物质的结构与性质

基础知识梳理
一、价键理论
化学键:相邻原子之间强烈的相互作用。化学键包括离子键、共价键和金属键。 1、离子键 (1)离子键的形成:阴、阳离子通过静电引力作用形成的化学键。离子键可存在于气体分子 (如 Na 、Cl 离子型分子内),但大量存在于离子晶体中。 (2)离子键的特征:无饱和性、无方向性。 (3)离子键强弱的判断:离子半径越小,离子所带电荷越多,离子键越强,离子晶体的熔沸 点越高。离子键的强弱可以用晶格能的大小来衡量,晶格能是指拆开 1mol 离子晶体使之形成气态 阴离子和阳离子所吸收的能量。晶格能越大,离子晶体的熔点越高、硬度越大。 2、共价键 (1)共价键的形成:原子间通过共用电子对形成的化学键。 (2)共价键的特征:饱和性、方向性。 (3)共价键的分类和判断:σ 键(“头碰头”重叠)和π 键(“肩碰肩”重叠)、极性键和非 极性键,还有一类特殊的共价键-配位键。 共价键的三个参数
概念 对分子的影响
+ -

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化学讲义+模拟题详细解析

键能

拆开 1mol 共价键所吸收的能量(单位: kJ/mol)

键能越大,键越牢固,分子越稳定

键长 键角

成键的两个原子核间的平均距离(单 位:10 米) 分子中相邻键之间的夹角(单位:度)
-10

键越短,键能越大,键越牢固,分子越稳定 键角决定了分子的空间构型

3、金属键 (1)金属键的形成:金属阳离子与自由电子通过相互作用而形成的化学键。 (2)金属键的形成条件:金属内部。 4、极性键和非极性键 (1)键的极性 ①极性键:不同种原子之间形成的共价键,成键原子吸引电子的能力不同,共用电子对发生 偏移. ②非极性键:同种原子之间形成的共价键,成键原子吸引电子的能力相同,共用电子对不发 生偏移. (2)分子的极性 ①极性分子:正电荷中心和负电荷中心不相重合的分子。 非极性分子:正电荷中心和负电荷中心相重合的分子。 ②分子极性的判断:分子的极性由共价键的极性及分子的空间构型两个方面共同决定。 非极性分子和极性分子的比较
非极性分子 形成原因 存在的共价键 分子内原子排列 极性分子

整个分子的电荷分布均匀,对称 整个分子的电荷分布不均匀、不对称 非极性键或极性键 对称 极性键 不对称

③相似相溶原理:极性分子易溶于极性分子溶剂中(如 HCl 易溶于水中),非极性分子易溶于 非极性分子溶剂中(如 CO2易溶于 CS2中)。 5、配合物的成键
概念 表示 B 条件 其中一个原子必须提供孤对电子,另 一原子必须能接受孤对电子的轨道。

共用电子对由一个原子单方向提供 A 给另一原子共用所形成的共价键。

电子对给予体 电子对接受体

(1)配位键:一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键.即成键的两个原

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77

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子一方提供孤对电子,一方提供空轨道而形成的共价键。 (2)配合物 ①配合物的本质:由提供孤电子对的配位体与接受孤电子对的中心原子(或离子)以配位键形 成的化合物称配合物,又称络合物。 ②配合物的形成条件:a.中心原子(或离子)必须存在空轨道。b.配位体具有提供孤电子对的 原子。 ③配合物的性质:配合物具有一定的稳定性。配合物中配位键越强,配合物越稳定。当作为 中心原子的金属离子相同时,配合物的稳定性与配体的性质有关。

二、分子的几何构型
1、常见分子的类型与形状比较
分子类型 分子形状 键角 键的 极性 A 球形 性 A2 AB ABA ABA A4 直线形 性 直线形 直线形 V 形 180° ≠180° 极性 极性 性 极性 非极 性 AB3 AB3 AB4 平面三角形 120° 三角锥形 ≠120° 极性 性 极性 极性 性 AB3C AB2C2 四面体形 四面体形 ≠109°28′ ≠109°28′ 极性 极性 极性 极性 CH3Cl 、 CHCl3 CH2Cl2 极性 非极 NH3、NCl3 CH4、CCl4 性 非极 BF3、SO3 极性 非极 H2O、SO2 P4 非极 性 极性 非极 HCl、NO CO2、CS2 非极 H2、O2 分子 极性 非极 He、Ne 代表物

正四面体形 60°

正四面体形 109°28′

78 119

78


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