文档文本内容
2019 秋
高一化学·实验A 班
期末诊断试卷
考试说明
·答卷时间3 小时。迟到超过半小时者不能进考场。开始考试后1 小时内不得离场。时间到，把试卷（背
面朝上）放在桌面上，立即起立撤离考场。
·试卷装订成册，不得拆散。所有解答必须写在指定的方框内，不得用铅笔填写。草稿纸在最后一页，不
得持有任何其他纸张。
·姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置，写在其他地方者按废卷论处。
·允许使用非编程计算器以及直尺等文具。
第1 页（共14 页）
1
下列气相反应可在适当的温度范围内发生：
①C4H10 →(CH3)2C=CH2 +H2
②C2H4 +Cl2 →CH2ClCH2Cl
③CH4 + 1
2O2 →CH3OH
各化合物中键能平均值如下：
E(C-H) = 413.39 kJ·mol−1
E(C-C) = 347.70 kJ·mol−1
E(C=C) = 615.03 kJ·mol−1
E(H-H) = 436.18 kJ·mol−1
E(C-Cl) = 326.98 kJ·mol−1
E(C-O) = 342.80 kJ·mol−1
E(O-H) = 465.24 kJ·mol−1
E(Cl-Cl) = 243.02 kJ·mol−1
E(O=O) = 498.38 kJ·mol−1
（1）估算上述各反应的反应热并说明它们是放热的还是吸热的？
（2）说明上述反应的熵变是正的还是负的。
（3）若反应是可逆的。请说明体系总压力对化学平衡的影响。
1419050909402
第2 页（共14 页）
2
氧与碳的反应主要涉及以下三个：
①C(s)+O2(g) === CO2(g)，∆rH⊖
m = −393.5 kJ·mol−1
②2C(s)+O2(g) === 2CO(g)，∆rH⊖
m = −221.1 kJ·mol−1
③2CO(g)+O2(g) === 2CO2(g)，∆rH⊖
m = −566.0 kJ·mol−1
图中三条线段分别表示了以上三个反应的∆rG⊖
m 对温度T 所作的图，常称之为碳的∆rG⊖
m −T
图(Ellingkam 图)，它在研究碳的一些化学性质及在冶金工业中都有应用。
（1）请在图上标明每一段线代表以上哪个反应的图，说明理由。
（2）由该图出发讨论，在T > T1 及T < T1 条件下，C、CO 或CO2 之间会发生什么样的反应。
（3）在图中，三线交于一点是必然的还是偶然的？为什么？
（4）已知：
∆fH⊖
m，CO = −110.0 kJ·mol−1，
∆fH⊖
m，CO2 = −393.3 kJ·mol−1，
S⊖
m，CO = 197.4 J·K−1 ·mol−1，
S⊖
m，CO2 = 213.6 J·K−1 ·mol−1，
S⊖
m，C = 5.7 J·K−1 ·mol−1。
试求交点T1 的数值。
（5）试求550◦C 和1000◦C 温度下，混合煤气中CO 气体占的分压为多少(用kPa 表示)？设煤
气中只存在CO 和CO2 两种气体，且p总= 101.325 kPa。
第3 页（共14 页）
第4 页（共14 页）
3
冬季常常出现因燃烧器的调节不当而引起一氧化碳中毒的事件，这种原因引起的中毒相当普
遍。已知，空气中CO 的允许浓度是⩽5 ppm，最高可忍受水平是50 ppm。在甲烷燃烧器里
发生如下反应：
反应①：CH4(g)+2O2(g) === CO2(g)+2H2O(g)
反应②：CH4(g)+ 3
2O2(g) === CO(g)+2H2O(g)
已知：
∆fH⊖
m (CH4) = −74.9 kJ·mol−1，
∆fH⊖
m (CO2) = −393.5 kJ·mol−1，
∆fH⊖
m (CO) = −110.5 kJ·mol−1，
∆fH⊖
m (H2O) = −241.8 kJ·mol−1，
S⊖
m(CH4) = 186.2 J·mol−1 ·K−1，
S⊖
m(O2) = 205.0 J·mol−1 ·K−1，
S⊖
m(CO2) = 213.6 J·mol−1 ·K−1，
S⊖
m(CO) = 197.6 J·mol−1 ·K−1，
S⊖
m(H2O) = 188.7 J·mol−1 ·K−1，
回答下列问题：
（1）若∆rH⊖
m 和∆rS⊖
m 的数值不随温度变化，试计算在T = 1500 K 下上述两个反应的平衡常数。
（2）设反应在T = 1500 K，p = 101.325 kPa 下达到平衡。进入燃烧器的甲烷与空气量保持摩
尔比CH4 : O2 为1 : 2。试计算燃烧室的尾气中氧气和一氧化碳的摩尔分数之间的关系。
假定空气的体积组成为：80%N2 +20%O2；并做如下的近似：平衡时n(CH4) ≈0。请说明
这种近似的合理性。
（3）设相对于CO2 的平衡摩尔分数，CO 的平衡摩尔分数是很小的；因而燃烧时体系的总摩
尔数的变化是不显著的。请说明这种假设的合理性。并计算在问题(2) 给定的条件下尾气
中CO 的摩尔分数(x)。
（4）设进入燃烧器的空气量维持CH4 : O2 为1 : 4，即空气通入量为问题(3) 中的两倍，其他条
件不变。求此时反应后尾气中一氧化碳的摩尔分数。
（5）试分别计算：在问题(2) 和(4) 的条件下，当燃烧产生的烟里的水蒸气凝结后，烟里的CO
的浓度(按体积计算，用ppm 表示)。假定温度从1500 K 冷却到室温的过程中尾气的组
成没有明显的变化，并忽略水蒸气对气相的组成的贡献。
第5 页（共14 页）
1419050909402
第6 页（共14 页）
4
电机在运转中的发热，导致所用漆包线表面漆膜发生热降解作用，绝缘性逐渐降低，并最终
会失效，实验表明：异氰酸酯树脂改性缩醛漆包线在恒温箱中热老化，温度分别为393.0 K、
411.0 K 和453.0 K，寿命分别为20000 h、5000 h 和307.0 h，此时漆膜重量均减少39.0%；
假定热降解机理不变且服从一级反应规律，试推算它在348.0 K 的正常使用温度下漆包线的
寿命有多长？热降解的活化能为多少？
第7 页（共14 页）
5
某一元弱酸HA，用千分之一天平称量此酸6.675 g，用去离子水配成1.000 dm3 溶液，此溶
液的pH 为2.853。将此溶液部分移入250 cm3 的锥形瓶中，用未知浓度的NaOH 溶液进行
滴定，当滴入3.77 cm3 的NaOH 溶液时，溶液的pH 为4.000，继续滴入至16.00 cm3 时，溶
液的pH 为5.000。试求：
（1）此一元弱酸HA 的Ka。
（2）HA 的相对分子质量。
第8 页（共14 页）
6
25◦C 下，纯水的pH 为7.0。天然雨水显弱酸性，是由大气中的二氧化碳溶于雨水中造成的，
在许多的区域中，雨水会更酸些。这是由于自然原因或人类活动引起的。大气中，二氧化硫
和一氧化氮各自被氧化成三氧化硫和二氧化氮，溶于水得到硫酸和硝酸。所得的雨水被称为
“酸雨”，其平均pH 为4.5，也有的低到1.7。
二氧化硫在水中全部转化为亚硫酸。亚硫酸为二元酸，25◦C 时酸常数：
H2SO3(aq) === HSO−
3 (aq)+H+(aq)，Ka1 = 1.202×10−2
HSO−
3 (aq) === SO2−
3 (aq)+H+(aq)，Ka2 = 6.577×10−8
设以下问题中的温度都是25◦C。
（1）当二氧化硫的分压为100.0 kPa 时，SO2 在水中的溶解度是1 L 水中溶有33.90 L 二氧化
硫。
①计算二氧化硫饱和溶液中亚硫酸的浓度(由二氧化硫溶解而引起的体积变化可略而不
计)。
②计算在该溶液条件下，亚硫酸的各种形态中亚硫酸氢根离子的百分比。
③计算此溶液的pH。
（2）计算0.0100 mol·dm−3 亚硫酸钠溶液中氢离子的浓度。
（3）在亚硫酸氢钠溶液中的平衡定义为：
2HSO−
3 (aq) === H2SO3(aq)+SO2−
3 (aq)
①计算此式的平衡常数。
②求0.0100 mol·dm−3 亚硫酸氢钠水溶液达到平衡时的溶液中亚硫酸的浓度。
（4）亚硫酸钡在水中的溶解度为0.0160 g/100 mL。
①计算饱和溶液中钡离子的浓度。
②计算饱和溶液中亚硫酸根的浓度。
③计算亚硫酸钡的溶度积。
（5）忽略亚硫酸根离子的水解，计算亚硫酸银饱和溶液中银离子的浓度。已知Ksp(Ag2SO3) =
1.514×10−14。
（6）计算反应Ca2+(aq)+Ag2SO3(s) === CaSO3(s)+2Ag+(aq) 的平衡常数。已知：Ksp(CaSO3) =
6.761×10−8。
（7）向0.0100 mol·dm−3 亚硫酸溶液中滴入过量的溴，所有的亚硫酸被氧化成S(VI)，溶液中
剩余的溴以通N2 除去。写出溴氧化过程的反应方程式，并计算所得溶液的氢离子浓度。
假设所有过程和操作中体积都没有变化，H2SO4 的Ka2 = 1.023×10−2。
（8）经测定，某地发生火山喷发后雨水的pH 为3.201，假定雨水的酸化仅为硫酸引起的，计
算雨水中硫酸的总浓度。设硫酸的第一级离解是完全离解。
第9 页（共14 页）
1419050909402
第10 页（共14 页）
7
将含有13.9 g 的FeSO4 · 7H2O 和1.58 g KMnO4 的混合物用适量蒸馏水溶解，并加入适量硫
酸酸化，再稀释成1 L 溶液。如果要使此溶液中的Fe3+ 完全沉淀，而Mn2+ 不沉淀，溶液的
pH 应控制在什么范围？
说明：
①当溶液中离子浓度小于10−6 mol·L−1 时，认为沉淀完全；
②假定所加试剂不影响原溶液体积；
③已知Fe(OH)3 的Ksp = 1.13×10−36；Mn(OH)2 的Ksp = 4.02×10−16。
8
ClO2 在常温下是一种黄绿色的易爆炸气体，极易溶于水，沸点为284 K。ClO2 最为广泛的应
用是用作饮用水的消毒剂。制备它的一种方法是电解NaCl 溶液，用电解产物制成NaClO3，
然后用草酸还原NaClO3 制得ClO2。
（1）写出NaCl 溶液电解反应的化学方程式。
（2）写出制备NaClO3 的化学反应方程式并注明反应条件。
（3）写出NaClO3 与草酸反应的离子方程式。
（4）若电流强度为1000 A，电解8 h，列式计算能制备多少千克ClO2？结果保留四位有效数字。
（5）如何分离ClO2？反应后剩余溶液能否再利用？
第11 页（共14 页）
9
在丹麦的许多土壤中，锰和铁来源于无生命有机物的发酵过程。在酸性还原条件下，这些元
素以Mn(II) 和Fe(II) 存在。
（1）在潮汛期，首先是地下水进入地表水，离子被大气中氧气氧化。写出Mn(II) 被氧化成
Mn(IV) 的反应方程式。
（2）从下列所给的数据计算25◦C 时问题(1) 中反应的∆rG⊖
m(1)。
反应②：MnO2(s)+4H+(aq)+2e- === Mn2+(aq)+2H2O(l)，φ⊖
2 = 1.211 V；
反应③：O2(g)+4H+(aq)+4e- === 2H2O(l)，φ⊖
3 = 1.231 V。
（3）计算25◦C 时(1) 题反应的平衡常数K⊖
1 。
（4）Mn(II) 能与包括腐植质(hum) 在内的土壤中的有机物形成1 : 1 型配位化合物，假设
Mn(II) 与腐植质配合物的稳定常数为105。计算下述反应的平衡常数。
2Mn(hum)2+(aq)+O2(g)+2H2O(1) ⇌2MnO2(s)+2hum(aq)+4H+(aq)。
（5）一般而言，酸性土壤的pH=5，碱性土壤的pH=8。若土壤中MnO2 过量存在，配体腐殖
质的浓度为10−4 mol·dm3，p(O2) = 0.20 bar 时，从理论数据计算在酸性土壤与碱性土壤
中所得到Mn(hum)2+ 的浓度。
（6）土壤中锰元素可经过与腐植质结合形成配合物后被植物吸收。尽管土壤中存有大量的锰，
然而已耕种的土壤(pH=8) 为什么还要解决缺锰问题？
第12 页（共14 页）
10
为了回收废定影液中的银（以Ag(S2O3)3−
2
形式存在），往往可以先用H2S(g) 使废定影液中的
银转化为Ag2S，再用氰化氧化法把Ag2S 转化为Ag(CN)−
2 ，最后用锌还原法将Ag(CN)−
2 还原
为金属银。试写出以上过程的化学反应方程式并分别计算这些反应的平衡常数。
已知：
Ksp，Ag2S = 1.6×10−49；
Ka1，H2S = 1.0×10−7；
Ka2，H2S = 1.0×10−14；
Ka2，H2S2O3 = 2.5×10−2；
Kf，Ag(S2O3)3−
2 = 2.9×1013；
Kf，Ag(CN)−
2 = 1.3×1021；
Kf，Zn(CN)2−
4 = 5.0×1016；
φ⊖(S/S2−) = −0.48 V；
φ⊖(Zn2+/Zn) = −0.77 V；
φ⊖(O2/OH−) = 0.40 V；
φ⊖(Ag+/Ag) = 0.799 V
第13 页（共14 页）
11
铁在潮湿的酸性环境中会被腐蚀。考虑下列两个可能的半反应：H+ →H2 或O2 →H2O。
已知：
φ⊖
H+/H2 = 0，φ⊖
O2/H2O = 1.23 V，φ⊖
Fe2+/Fe = −0.44 V。
（1）在标准条件下，从热力学观点看哪个半反应更具有优势？
（2）当pH 为7 时，结果将会是什么情况？已知pH = 7 时Fe2+ 尚未开始沉淀。
（3）当pH=3 且无氧时，为使铁不锈蚀，[Fe2+] 应为多少？计算结果能否实现？
1419050909402
第14 页（共14 页）
