寂寞比贫穷更可怕
范文一：山东省高中化学竞赛
篇一:2014年全国高中化学奥林匹克竞赛山东省预赛试题
2014年全国高中化学奥林匹克竞赛山东省预赛
必做题(共70分)
一、 单项选择题(本大题有18小题，每小题2分，共36分。每小
题只有1-2个选项符合题意。)
1、能是当今社会发展的三大支柱之一，有专家
提出:如果对燃料燃烧产物如CO2、H2O、
N2等利用太阳能让它们重新组合，使之能够实现下图所示循环，那么不仅可以消除燃烧
产物对大气的污染，还可节约燃料，缓解能危机。在此构想的物质循环中太阳能最终转化为( )
A、化学能 B. 热能C、生物质能D、电能
2(人体内含有多种元素，其中许多元素都是人体所需的。但有些元素尚未证实其生理功能，在食品中它们的含量稍高会引起毒性反应。我国食品卫生法对这些元素在食品中的含量的最高标准有极严格的规定，这些元素是 ()
?Na ?Mg ?As ?Cd ?Ca ?Zn ?Hg ?
1
Pb ?Fe ?K
A(???? B(????C(???? D(?????
3、测得HClO4?H2O结构为H3OClO4。下列叙述最符合这种结构的证据是
A. 是极强酸 B. 有强氧化性
C. 遇热分解 D. 有四个相同的键
4、由原子构成的某单质能跟足量浓硝酸反应，若参加反应的单质和浓硝酸的物质的量之比为1:4，则该元素在反应产物中显示的化合价可能是
A、+1 B. +2C、+3D、+4 ，,
5、现有3.5t质量分数为70%的硫酸和2.5t含杂质20%的烧碱(杂质不参加反应)，足量的铝屑。用上述原料最多生产Al(OH)3的质量是 ()
A(1.3t B(2.6t C(5.2t D(6.5t
6、向2毫升0.5摩/升的 FeC13溶液中加入3毫升5摩/升的 KF溶液，发现 FeC13溶液渐渐褪至无色，再加入 KI溶液和 CC14振荡后，静置， CCl4层不显色，则下列说法正确的是
A.Fe3+不与I-发生反应B.Fe3+与 F-结合成不与 I-反应的物质
C.F-使 I-的还原性减弱
D.Fe3+被 F-还原为 Fe2+，使溶液中不再存在 Fe
2
3+
7、研究表明:H2O2具有立体结构，两个氢原子像在半展开一本书的两页上，两页纸面的夹角为94?，氧原子在书的夹缝上，O—H键与O—O键之间的夹角为97?。下列说法错误的是
A(H2O2分子中既含有极性键又含有非极性键
B( H2O2结构中两个H原子位置不等同
C(H2O2分子为非极性分子 D(H2O2既有氧化性又有还原性
8、甲、乙是两种常见短周期元素的单质，其有关物质转化如图所示，其中C为白色沉淀， D为气体。则下列说法不正确的是
A(若D为酸性气体，则A可能为Al2S3
B(甲、乙两物质生成的化合物发生水解反应不可能生成两种酸
C(D可能为碱性气体
D(A与水反应可能生成Mg(OH)2沉淀
9、某二元酸(H2A)在水中的电离方程式为:错误～未找到引用源。H2A = H+ + HA-HA- H+ + A2- 错误～未找到引用源。，下列说法正确的是
A. 在0.1 mol?L-1
的Na2A溶液中，c(A2-)+ c(HA-)+ c(错误～未找到
3
引用源。H2A)= 0.1mol?L-1
B. 若0.1 mol?L-1的Na HA溶液pH=2.0，则0.1 mol?L-1的H2A溶液中，(cH+)<0.11 mol?L-1
C. 分别将同浓度(0.1 mol?L-1)的NaHA和Na2A溶液稀释10倍，前者的pH变化比后者大
D. 0.1 mol?L-1的NaHA溶液中离子浓度为:c(Na+)<c(HA-)<c(H+)<c(A2-)<c(OH-)
10、将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、K[Al(OH)4,的混合溶液中，生成沉淀与通入CO2的量的关系可表示为( )。
11、某密闭容器中进行如下反应:X(g)+2Y(g) 2Z(g)，要使平衡时反应物总物质的量与
生成物的物质的量相等，且由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<X1X2X1X3<3
B(<<C(3<<4D(<< Y4Y3Y4Y2
12、P4S3的结构研究表明，该分子中没有不饱和键，且各原子的最外层均达到了8电子结构。在该分子中含有的共价键个数是 ()
A(7个 B(8个 C(9个 D(10个
13、高氯酸是很强的酸，沸点是130?。质量分数为60%的溶液加热不分解，浓度增高就不稳定，受热易分解，热、
4
浓的高氯酸溶液遇有机物爆炸。为使市售的70%高氯酸进一步浓缩，所采取的措施正确的是 ()
A(加入浓硫酸后常压蒸馏
B(各仪器连接处的橡胶塞应塞紧防止漏气
C(加入浓硫酸减压蒸馏
D(各仪器连接处必须用磨口玻璃
14、在甲烧杯中放入盐酸，乙烧杯中放入醋酸，两种溶液的体积和pH都相等，向两烧杯中 同时加入质量不等的锌粒，反应结束后得到等量的氢气。下列说法正确的是
A(甲烧杯中放入锌的质量比乙烧杯中放入锌的质量大
B(甲烧杯中的酸过量
C(两烧杯中参加反应的锌等量
D(反应开始后乙烧杯中的c (H+)始终比甲烧杯中的c (H+)小
15、从某些性质看(CN)2和Cl2、NH3和H2O、NH4+和H3O+、NH2-和OH-各组两两相似。据此判断下列化学方程式或离子方程式正确的是 ( ) ? (CN)2+2OH-==OCN-+CN-+H2O ? 2Na+2NH3==2NaNH2+H2?
? CuO+2NH4Cl==CuCl2+2NH3?+H2O? NH4Cl+NaNH2==2NH3?+NaCl
A(?? B(??? C(??? D(都正确
5
16、已知氮的氧化物踉NaOH溶液发生的化学反应如下:
3NO2，2NaOH,2NaNO3，NO?，H2O
NO2，NO，2NaOH,2NaNO2，H2O
现有m mol NO2和n mol NO组成的混合气体，要用NaOH溶液使其完全吸收无气体剩余，现有浓度为a mol/L的NaOH溶液，则需此NaOH溶液的体积为 L
A、 a/m B、2 m/3aC、、(n+m)/a
17、向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L，固体物质完全反应，生成 NO 和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入1.0mol/L 的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性， 金属离子已完全沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，固体质量为39.2g。下列有关说法不正确的是
A(Cu与Cu2O 的物质的量之比为2:1
B(硝酸的物质的量浓度为2.6mol/L
C(产生的NO在标准状况下的体积为4.48L
D(Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2mol
18、PbO2是褐色固体，受热分解为Pb的+4和+2价的混合物，+4价的Pb能氧化浓盐酸生成Cl2;现将1mol PbO2加热分解得到O2，向剩余固体中加入足量的浓盐酸得到Cl2，O2和Cl2的物质的量之比为3:2，则剩余固体的组成及物质的量比是
A(1:1混合的Pb3O4、PbOB(1:2混合的PbO2、Pb3O4
6
C(1:4:1混合的PbO2、Pb3O4、PbO D(1:1:4混合的PbO2、Pb3O4、PbO
二、非选择题(本题包括5小题，共34分)
19、(6分)下面是有关氢硫酸存放的诸多实验事实:
? 在蒸馏水中充H2S制成的氢硫酸饱和溶液，敞口放置一两天，明显失效，但没有明显变浑浊的现象产生;如果密闭存放，即使是十天半月，溶液既不浑浊，也不失效。
? 在酒精中充H2S至饱和制成氢硫酸的酒精溶液，敞口在空气中置放十天半月，不会有浑浊现象发生;且这种溶液可以替代氢硫酸的水溶液去做氢硫酸的全部性质实验。
? 如果在普通自来水中通入H2S在充制的过程中都会有浑浊现象发生，待充制完毕已变成白色浊液，不能作为氢硫酸试剂使用了。
对以上事实和现象，回答下列问题:
(1)(应如何制取和贮存氢硫酸水溶液,
(2)(氢硫酸失效的主要因素是
(3)(为什么用自来水配制氢硫酸溶液有浑浊,写出其中一个可能的方程式
??HBrO3，Br2，HF，O2? 20、(5分)BrF3溶于水可发生如下反应:BrF3，H2O?
[n(HBrO3):n(Br2)=1:1]
(1) 当有5.0 mol水参加反应时，由水还原的BrF3的物质
7
的量为____________，由BrF3还原的BrF3的物质的量为____________;
(2) 当有5.0 mol水作还原剂参加化学反应时，由水还原的BrF3的物质的量为_________;
(3) 当有5.0 mol水未参加氧化还原反应时，由水还原的BrF3的物质的量为_________ _，由BrF3还原的BrF3的物质的量为____________。
21、(4分)在强碱性的热溶液中加入足量硫粉，发生反应生成 S2-和 SO32-。生成物继续跟硫作用生成Sx2-和 S2O32-。过滤后除去过量的硫，向滤液中加入一定量的强碱液后再通入足量的SO2 ， SO2 跟Sx2-反应也完全转化为 S2O32-。
(1)写出以上各步反应的离子方程式:
(2)若有a mol硫经上述转化后，最终完全变为 Na2S2O3，至少需 SO2mol,
(3)若原热碱液中含 NaOH6mol，则上述a mol硫的转化过程里生成的 Na2Sx中的x值为多少,
22、(10分)卤块的主要成分是MgCl2，此外还含有少量的Fe3、Fe2和Mn2等离子。以卤
块为原料制取轻质氧化镁工艺以及相关数据如下:
常温下生成氢氧化物沉淀的pH以及有关物质的溶度积数据: ，，，
8
回答下列问题: ? 加入NaClO后产生少量红褐色沉淀。写出加入NaClO后发生的离子反应方程式 ? 为尽量除去杂质，用NaOH调节pH。当溶液pH为时，停止加入NaOH。 ? 向含有Mg2、Fe3的溶液中滴加NaOH溶液，当溶液pH,10时，溶液中 ，，
c(Mg2)?c(Fe3),。 ，，
? 加入Na2CO3后，加水煮沸的化学方程式为。 向除去Fe3、Fe2和Mn2等离子后的滤液中改加Na2CO3，而不继续加入NaOH，你认，，，
为可能的原因是。
23、(9分)某碱式碳酸铜的组成可表示为:Cu2(OH)2CO3?xH2O，在加热条件下，反应的化学方程式是Cu2(OH)2CO3?x H2O ? 2CuO+CO2+(x+1)H2O，某同学粗略取一定量该固体样品，用两套仪器装置，先后进行两个实验。
实验(?)测定该碱式碳酸铜粉末组成中结晶水x 的值;
实验(?)用实验(?)结束后的残留
固体与乙醇蒸气反应，并检验反应产物。
图1图2(包括EFGH)
试回答下列问题:
(1) 现已装配好一套仪器装置(如图)，其中装置中的一些附加设备均已略去，这套装置用于完成上述实验 (填标号)。
9
(2) 用下图2的仪器(必要的附加设备均在图中略去)组装完成另一个实验，组装时仪器按气流方向从左到右连接的顺序是: (填装置对应字母)。
进行实验时若不用H，实验结果将 (偏大、偏小或不变)。
篇二:2016全国中学生化学竞赛山东初赛试题
篇三:关于组织参加2015年“全国高中化学奥林匹克竞赛”的通知2
关于2015年第29届
全国高中化学奥林匹克竞赛的通知
各区市教研中心、市直普通高中:
根据山东化学化工学会、全国中学化学奥林匹克竞赛山东赛区委员会、山东化学教学研究专业委员会“关于组织参加2015年全国高中生化学奥林匹克竞赛的通知”精神，现将有关事宜通知如下:
一、竞赛目的
1(普及化学知识，培养中学生学习化学的兴趣;
2(推动化学教学改革，提高化学教学水平;
3(选拔参加全国高中生化学奥林匹克决赛的选手。
二、参赛人员、时间及范围
1(2014—2015学年度高中二年级学生参加。
2(竞赛分预赛、全国竞赛(省赛区赛)和决赛(全国冬令营)三个阶段。预赛定于2015年5月16日(星期六)上
10
午 9:00~11:00 进行，全省统一试卷，同时进行。全国竞赛(省赛区赛)时间在2015年9月(具体时间另行通知)，以地市为单位按预赛人数的7‰参赛。
3(本次考试以《普通高中化学课程标准(实验)》为依据，命题注意联系生产和生活实际。试卷分必做题和选做题两部分。必做题考查“化学1”、“化学2”、“化学反应原理”模块的相关内容;选做题从“有机化学”、“物质结构与性质”、“化学与技术”模块的试题中任选两个模块的题目作答。
三、报名及组织工作
1(每位参赛选手交报名费3.5元(包括试卷费、组赛费、阅卷费、运卷费、获奖证书等)。1元留各县市教研中心、学校用于组织预赛的考试和阅卷，其余交山东化工学会。
2. 预赛的考试和阅卷工作以县市区为单位，由各市教研中心负责组织，威海市教研中心负责监督、检查。
3(各市教研中心、市直普通高中务于2015年3月29日前将参赛人数报威海市教研中心高中教研室。
4(各市、各校要严格按照规定的时间认真组织考试和阅卷，
(不得提前和延后)。预赛结束后，各市教研中心及市直学校，根据考试成绩和报名人数的7‰(必须按照规定的比率上报，不得超出)确定参加全国竞赛(省赛区赛)的学生名单，并于2015年6月30日前将参加全国竞赛(省赛区赛)学生名单报威海市教研中心高中部。参加全国竞赛(省赛区
11
赛)的学生要交两张1寸彩照(在背面注明所在学校及个人姓名)，准备办理准考证。届时参赛学生必须持准考证(省学会统一印制)和身份证或学生证入场。
四、奖励办法
中国教育学会、山东省教研室、山东省化学竞赛委员会，
将根据考试成绩对获奖学生和辅导教师分别按全国一、二、三等奖，省一、二、三等奖颁发获奖证书。并确定参加国际奥林匹克化学竞赛选手的名单。获奖学生的辅导老师获优秀辅导员称号，并颁发证书。
五、注意事项
1.由于初赛试题注重基础性、灵活性及与与生产生活实际相
联系，对提高学生的化学素养有很大帮助，且复赛人员是按参加人员总数的7‰分配名额，所以希望各市教研员、各校任课教师做好充分的发动工作，使更多的学生能自愿参加这次竞赛。
2.上报名单时对包卷的学生请注明。
六、其它
上报事项请按附件两表格的要求认真填写，发送至E-mail:
gongjian5068@sina.com或QQ传递。
附件:
表1 2015年高中化学竞赛预赛、初赛增购试卷数量统计
12
表
表2 第29届中国化学奥林匹克竞赛(初赛)选手名单
二?一五年三月二十三日
附表12015年高中化学竞赛预赛、初赛增购试卷数量统计表
附表2(xx市)第29届中国化学奥林匹克竞赛(初赛)选手名单
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范文二：2008年全国高中化学奥林匹克竞赛（山东省）预赛试题
山东省沂水县第三中学 邢瑞斌整理
（满分100分?? 时间120分钟）
说明：1. 本试卷分为必做和选做两部分试题。必做题包括必修和化学反应原理模块试题；选做试题只需从所给的三个模块大题中选做二个即可，若都选，则按前二个模块给分。
2. 允许使用计算器。
可能用到的相对原子质量：
必做试题 (共68分)
一. 选择题（本题包括 16 个小题，每小题2分，共 32 分，每题有 1- 2 个选项符合题意。多选、错选不得分，有两个答案的只选一个且答对者得1分）
1. 最近，“嫦娥一号”月球探测卫星在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空。卫星发射后，经过调相轨道段、地月转移轨道段和环月轨道段飞行，已经开始成功执行科学探测任务。“长征三号甲”运载火箭的第一、二级发动机的燃料为偏二甲脐肼 (C2N2H8)，四氧化二氮（N2O4）为氧化剂，发生的化学反应是C2N2H8+ 2 N2O4 = 2CO2 + 4H2O + 3N2 + Q (Q>O)。以下说法完全正确的是??（?? ）。
A. 推动火箭飞行的强大动力源于上述反应产生的气体
B. 火箭燃料燃烧后的氧化产物是N2和H2O
C. 火箭起飞后，保险活动门自动开启，排出部分氧化剂
D. 排出的部分高压氧化剂在空气中氧化成红棕色气体
2. 由C60分子聚集成的单质是不导电的绝缘体，但它的金属化合物具有半导体性、超导性。
1991年4 月 Hebard 等首先报道掺钾C60 (KxC60)有超导性，超导临界温度19 K 。在KxC60 的晶体中，C60具有面心立方结构(与NaCl晶体结构中Na+或Cl-的排列方式类似)，K+位于其四面体和八面体空隙中，晶胞参数1.4253 nm(相当于NaCl晶胞的边长)。下列说法正确的是?????(??? )。
A. KxC60 中既有离子键，又有极性共价键
B. C60晶体类型与 KxC60晶体类型分别是分子晶体、离子晶体
C. 占据四面体空隙和八面体空隙中的K+数之比是2 ：1
D. x=6
3. 研究发现：塑料经过特殊改造后能够像金属一样具有导电性能。以聚乙炔为例，要使其能导电，必须用I2和Na等作掺杂处理，它们的掺杂过程可用通式表示如下：
①[CH]n + 3x/2I2 → [CH]n x+ + xI3- ??②[CH]n + xNa →[CH]n x- +xNa+。其中，用I2掺杂后的聚乙炔结构式如下图
下列说法正确的是（?? ）。
A. 掺杂后的聚乙炔结构中，单双键交替形式不变
B. 掺杂后的聚乙炔之所以能够导电，是因为它是一种盐，成为具有可移动电荷的载体
C. 掺杂反应①中，聚乙炔被还原；掺杂反应②中，聚乙炔被氧化
D. 在掺杂反应①②中，转移电子数都为xe -
4. 超临界流体是物质介于气态和液态之间的一种新的状态。目前应用最广的是超临界二氧化碳，在化学工业上可取代氟利昂等溶剂、发泡剂。下列有关超临界二氧化碳的说法中错误的是(?? ?) 。
A. 超临界二氧化碳是新合成的一种物质
B. 超临界二氧化碳由CO2分子聚集而成
C. 用超临界二氧化碳溶解物质后，可在常温常压下使二氧化碳挥发除去
D. 用超临界二氧化碳代替氟利昂可减轻对臭氧层的破坏
5. 某二元酸H2A在水溶液中发生电离：H2A
H+ + HA- ，HA-
H+ +A2-。下列叙述错误的是（?? ）。
A. 在NaHA 溶液中一定是c(Na+)> c(HA-)> c(OH-)> c(H+)
B. 在Na2A溶液中一定是c(Na+)> c(A2-)> c(OH-)> c(H+)
C. 在NaHA溶液中c(Na+)+ c(H+) = c(HA-)+2c(A2-) +c(OH-)
D. 在H2A溶液中c(H+) = c(HA-)+2c(A2-) +c(OH-)
6. 时钟反应或振荡反应提供了迷人课堂演示实验,，也倍受研究者关注。测定含I-浓度很小的碘化物溶液时，利用振荡反应进行化学放大，以求出原溶液中碘离子的浓度。主要步骤如下：
①在中性溶液中，用溴将试样中I-氧化成IO3-，将过量的溴除去。
②再加入过量的KI，在酸性条件下，使IO3-完全转化成I2。
③将②中生成的碘完全萃取后，用肼将其还原成I-，化学方程式为：
N2H4+2I2 = 4 I-+N2+4H+
④将生成的I- 萃取到水层后用①法处理。
⑤将④得到的溶液加入适量的KI溶液，并用硫酸酸化。
⑥将①反应后的溶液以淀粉作指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定，化学方程式为：
2 Na2S2O3+ I2 = Na2S4O6 +2NaI
经过上述放大后，则溶液中I-浓度放大为原溶液中I-浓度的（设放大前后溶液体积相等） 多少倍（?? ）。
A. 2倍???????????????????? B. 4倍???????????????????? C. 6倍???????????????????? D. 36倍
7.“善待地球一科学发展，构建和谐”是“世界地球日”的主题。你认为下列行为中不符合这一主题的是? (?? ? )。
A. 控制含磷洗涤剂的生产和使用，防止水体富营养化，保护水资源
B. 研究采煤、采油新技术，尽量提高产量以满足工业生产的快速发展
C. 开发太阳能、水能、风能、可燃冰等新能源、减少使用煤、石油等化石燃料
D. 实现资源的“3R”利用，即：减少资源消耗(Reduce)、增加资源的重复使用(Reuse)、资源的循环再生( Recycle)
8. 如下图，分别在两个水槽中盛水和某液体A，再分别滴入一滴苯和水，然后用条型磁铁接近液面，并缓慢移动，水滴跟着移动，而苯滴不移动。则液体A可能为（?? ）。
A. 植物油???????????????? B. 乙醇???????????????? C. 四氯化碳??????????????? D. 苯
9. 为验证物质的浓度对化学反应速率的影响，配制1 mol · L-1的盐酸置于大烧杯中，并取3 mL0.1 mol · L-1的Na2S2O3溶液与3 mL该盐酸反应，产生明显浑浊约需80 s。第二天又用3 mL 0.2 mol · L-1的Na2S2O3溶液与原盐酸3 mL反应，产生浑浊也需80 s 左右（已知：Na2S2O3+2HCl = 2NaCl+S↓+ SO2↑+H2O）。下列关于该实验的评价及结论正确的是（ ? ）
A. 浓度对反应速率的影响不大
B. 第二天所用的盐酸浓度较稀
C. 该反应用盐酸表示的速率与用硫代硫酸钠表示的速率数值相等
D. 任何化学反应，反应时间相同，化学反应速率均相同
10. 下列关系图中，A是一种正盐，D相对分子质量比C相对分子质量大16，E是酸，当X 无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系
当 X 是强酸时，A、B、C、D、E均含有同一种元素；当X是强碱时，A、B、C、D、E 均含有另一种元素。下列说法不正确的是（?? ）。
A. D和Z反应生成E不是氧化还原反应 ??B. 当X是强碱时，E是HNO3
C. 当X是强酸时，E是H2SO4?????????? D. 当X是强酸时，C在常温下是气态单质
11. 科学家对比O2结构的认识经历了较为漫长的过程，最初，科学家提出了两种观点： ①
②H─O─O─H。式中O→O表示配位键，即共用电子对由某原子单方面提供（在化学反应中氧氧键遇到还原剂时易断裂）。
化学家Baeyer 和Villiyer为研究H2O2的结构，设计并完成了下列实验：
a、将 C2H5OH与浓H2SO4反应，生成(C2H5)2SO4和水；
b、将制得的(C2H5)2SO4与H2O2反应，只生成A和H2SO4；
c、将生成的A与H2反应 ( 已知该反应中H2作还原剂)。
下列说法不正确的是 （?? ）。
A. 用电子式表示①的结构为：
B. 用电子式表示②的结构为：
C. 假如H2O2的结构如②所示，实验c中反应的化学方程式为：C2H5─O─O─C2H5+ H2 → 2C2H5OH
D. 完成实验c就确定了H2O2的精确结构
12. 在 N2O、NO、NO2、N2O3、N2O5五种化合物中，同质量的氮元素结合氧元素的质量比为（?? ）。
A. 1 : 2 : 3 : 4 : 5???????????????????????????????????????????? B. 2 : 1 : 1 : 2 : 2
C. 1 : 1 : 4 : 3 : 5???????????????????????????????????????????? D. 1 : 2 : 4 : 3 : 5
13. 某无色溶液，其可能存在的离子如下：Na+、Ag+、Ba2+、Al3+、A1O2-、S2-、CO32-、SO32-、SO42-。现取该溶液进行有关实验，实验结果如下所示：
下列说法正确的是（?? ）。
A. 沉淀甲是S
B. 沉淀丙一定是BaCO3
C. 气体甲的成分有4种可能① CO2；② H2S；③SO2；④CO2、H2S
D. 综合上述信息，可以肯定存在的离子S2-、SO32-、A1O2-、Na+
14. 锂电池是近年发展起来的一种新型绿色电池，在通讯、医疗上具有广泛的应用。其电池的总反应式为：8Li+3SOCl2 = 6LiCl + Li2SO3 +2S，则下列说法中不正确的是（?? ）。
A. 负极反应为：8Li-8e - = 8Li+
B. 正极材料可以选用多孔隙的石墨材料
C. 正极反应为：3SOCl2 +8e - = SO32-+2S+6Cl-
D. 电池工作时，电流经外电路由负极到正极
15. 将足量的CO2不断通入KOH、Ba(OH)2、KAlO2的混合溶液中，生成沉淀与通人CO2的量的关系可表示为（?? ）。
16. 美国劳仑斯国家实验室曾在1999年宣布用86Kr离子轰击208Pb靶得到118号元素的一种原子，其质量数为293。其后，反复实验均未能重现118号元素的信号，因此该实验室在2001 年8月宣布收回该论文。但是科学家们相信，完成的第七周期包含的元素数目与第六周期相同。若118号元素将来被确认，则下列预测合理的是??? (????? )。
A. 它的最外层电子数是8????????????????????????????? B. 它是第八周期元素
C. 它是活泼的金属元素???????????????????????????????? D. 它的中子数是118
二、非选择题 (本题包括5小题，共36分)
17. (5分) 环境监测测定水中溶解氧的方法是：
①量取a mL水样，迅速加入固定剂MnSO4溶液和碱性KI溶液(含KOH)，立即塞好瓶塞，反复振荡，使之充分反应，其反应式为：2Mn2++O2+ 4OH- = 2MnO(OH)2 (该反应极快)
②测定：开塞后迅速加入1 mL～2 mL 浓硫酸(提供H+，使之生成I2，再用 b mol · L-1的Na2S2O3溶液滴定(以淀粉为指示剂)，消耗V mL。有关反应式为：
MnO(OH)2 +2I-+4H+ =Mn2++ I2 +3H2O?? ?I2+2 S2O32- = 2I- + S4O62-
试回答：
（1）滴定 (I2和S2O32-反应) 以淀粉为指示剂，终点时溶液由????? 色变为???? 色。
（2）试计算水中溶解氧的量(以g/L为单位)，并写出过程。
18. (8分) 甲、乙、丙三种常见的单质，X、Y、Z 三种常见的化合物，它们在一定条件下的相互转化关系如右图所示：
请填写以下空白：
（1）在X、Y、Z 三种化合物中肯定含有乙、丙两种元素的化合物是???????????? 。
（2）当 X 为两种非金属元素组成的化合物时，写出X跟甲反应的化学方程式?????????????????????????? 。写出丙跟乙反应的化学方程式
（3）当X为金属元素与非金属元素组成的化合物时，写出 X 跟甲反应的化学方程式
。写出丙跟乙反应的化学方程式?????????????????????。
19.（6分）家蝇的雌性信息素可用芥酸（来自菜籽油）与羧酸X（摩尔比1 : 1）在浓NaOH溶液中进行阳极氧化脱羧得到。
（1）羧酸X的结构式????????????????????????????? 。
（2）该合成反应的家蝇雌性信息素理论产率（物质的量分数）是??????????????? ，理由是???????????????????????????????????????????????。
20. (8分) 六价的铬有剧毒，所以要对含Cr（VI）（罗马数字表示元素的价态，下同）废水进行化学处理，最常见的是铁氧磁体法，即把FeSO4 · 7H2O 加入含Cr（VI）的废水中，在pH<4时，fe2+还原cr（vi）为cr(iii)。调节溶液ph达8～10，使溶液中的fe(ii)、fe(iii) 、="" cr(="" iii="" )="" 析出组成相当于feii="" [feiiix·="" criii2-x]4="" (="">
(1) 若废水中，六价铭以Cr2O72-存在。试写出在酸性条件下硫酸亚铁还原Cr2O72-的离子反应方程式并配平：????????????????????????????????????????????????? 。
(2) 由 (1) 的结果可确定铁氧磁体中 x=????? ?????。
(3) 据 (2) 的结果，若废水中Cr( VI) 按CrO3 计，则加入的FeSO4 · 7H2O与CrO3 的质量比应为多少才能除去废水的Cr( VI) [ 计算m（FeSO4 · 7H2O）/m（CrO3）的值]?
21. (9分) 瑞典皇家科学院2007年10月10 日宣布，德国科学家格哈德·埃特尔因为在表面化学研究领域做出开拓性贡献而获得2007年诺贝尔化学奖。格哈德·埃特尔的研究为现代表面化学提供了科学基础，他的方法不仅被用于学术研究而且被用于化学工业研发。格哈德·
埃特尔对铅催化剂上一氧化碳氧化反应进行研究，这种化学反应主要发生在汽车催化剂中，以消除汽车产生废气所带来的污染。汽车尾气主要含CO2、CO、SO2、NO及烃类物质，这种尾气越来越成为城市污染的主要来源，必须予以治理。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转化器”。它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态循环的无毒气体，并促使烃类物质充分燃烧及SO2的转化。回答下列问题：
（1）汽车尾气中NO的主要来源是（?? ）。
A. 烃类物质燃烧产物之一
B. N2和O2发生燃烧反应的产物
C. N2和O2在汽车气缸内电火花条件下化合反应生成的产物
D. 烃与N2 反应的产物
（2）CO 与 NO 反应的化学方程式为：
（3）在O2过量的条件下，虽然能使烃完全燃烧，减少污染物CO的生成，但不能有效去除NOx造成的污染。为此人为加入NH3，以与NOx反应生成可参与大气生态循环的无毒物质，化学方程式为：????????????????????????????????????????? 。
（4）北京2008年奥运会为实现“绿色奥运”承诺，采取的下列措施中符合“绿色奥运”主题的是???? (??? )。
A. 城市绿化????????????????????????????????????? B. 控制进京人口数量
C. 关停产生污染的工矿企业???????????? D. 限制汽车的销量
E. 改变车用燃料品，推广使用乙醇汽油
（5）有人设想将H2用作汽车发动机的燃料，请你考虑，要实现这一设想，除了要解决H2的制备技术问题外，还要解决一个什么关键问题？
。
选做试题 ( 共32分 )
( 共三个模块的试题，各16分，同学们只能从中选做2 个模块、共32分的试题。若都选，则按前2个模块给分。)
三、有机化学基础 ( 本题包括2小题，共16分)
1.（10分）在某些酶的催化下，人体内葡萄糖的代谢过程如下：
(1) 过程①、②、③的反应类型分别是：①???????? ②???????? ③????????? 。
(2) 由质量守恒定律推测，④中的另一种生成物是???????? ?????（填化学式) 。
(3) 上述五种物质中，?????????? 和??????????? 互为同分异构体（填A～E序号)。
(4) 葡萄糖是多羟基的醛，写出它与新制氢氧化铜发生反应的化学方程式：___________________。
(5) 在有机物中，若分子中有一个或若干个碳原子以四个单键与四个不同的原子或原子团相连，该有机物就有“对映异构体”。以上A～E物质中有对映异构体的是????? （填A～E序号)。
2. (6分) 将固体CaC2O4 · H2O进行热重分析，曲线①表示固体的质量随温度的变化关系，称为热重曲线；曲线②表示化学反应或相变时的热效应，称为差热曲线。
（1）试说明下列三个温度区各发生什么变化?并简述理由。
0 ℃～120 ℃：??????????????????????????????。
120 ℃～450 ℃????????????????????????????????。
450 ℃～800 ℃?????????????????????????????? 。
（2）差热分析曲线所显示的峰I、峰II、峰III各代表什么意思?
四、物质结构与性质（本题包括2小题，共16分）
1. (6分) NF3是一种三角锥体分子，键角102 °，沸点-129 ℃；可在铜的催化作用下由F2和过量NH3反应得到。
（1）写出制备 NF3的化学反应方程式：
（2）为什么 NF3的键角比NH3的键角（107.3 ℃）小得多?
（3）为什么NF3的沸点比NH3的沸点（-33 ℃)低得多?
（4）在NF3中N─F键能为280 kJ ·mol，比 BF3 中B─F 键能(646 kJ ·mol)的1/2还小，请解释原因。
2.（10分）根据下列五种元素的第一至第四电离能数据（单位：kJ·mol-1 ），回答下面各题：
元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2080
4000
6100
9400
R
500
4600
6900
9500
S
740
1500
7700
10500
T
580
1800
2700
11600
U
420
3100
4400
5900
（1）在周期表中，最可能处于同一族的是????????? 。
A. Q和R?????? ? B. S和T??? ? C. T和U??? D. R和T?? E. R和U
（2）下列离子的氧化性最弱的是????????? 。
A. S2+???????? B. R2+????? C. T3+???????? D. U+
（3）T元素最可能是??????? 区元素。若T为第二周期元素，F是第三周期元素中原子半径最小的元素，则T、F形成化合物的空间构型为?????????? ，其中心原子的杂化方式为??????????? 。
（4）如果U元素是短周期的元素，你估计它的第2次电离能飞跃数据将是第???? 个；试写出U元素的单质与水反应的离子方程式：???????????????????????????????????? 。
（5）如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是_______，其中元素????? 的第一电离能反常高的原因是_________。
五、化学与技术 (本题包括2小题，共16分)
1. (6 分 ) 我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下图所示：
(1) 沉淀池中发生反应的化学方程式是??????????????????????????????????????????? 。
(2) 使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了???????????? ? (填上述流程中的编号)的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是???????????????????????????? 。
(3) 为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加
。
(4) 向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有??????? 。
(a) 增大NH4+的浓度，使 NH4Cl更多地析出
(b) 使NaHCO3更多地析出
(c) 使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
2.（10分）材料一 滴滴涕（DDT）是20世纪60 年代前广为应用的一种杀虫剂，它是由三氯乙醛和氯苯通过如下反应制备得到：
据统计，由于使用了DDT等化学农药，减少病虫害，挽回了粮食损失总产量的15 %。……此外DDT还能有效地杀害蚊蝇、体虱等传染疾病的害虫，从而大大减少疟疾、伤寒等发病率和死亡人数。瑞士昆虫学家保罗·米勒因发现DDT药效，而于1948年荣获诺贝尔生理医学奖。
材料二 曾几何时，DDT因其稳定性、脂溶性、药效普适性等特点，而大量生产，普遍使用，以致最终造成环境污染。1962年美国生物学家卡尔松在《寂静的春天》一书中，对包括DDT在内的农药所造成的公害，作过生动的描写“天空无飞鸟，河中元鱼虾，成群鸡鸭牛羊病倒和死亡，果树开花但不能结果，农民们诉说莫名其妙的疾病接踵袭来……”此书问世引起社会强烈反响。从70年代初起，美国、瑞士等国相继禁止生产DDT 。我国政府1985年明令全部禁止使用DDT 。
材料三 DDT从兴起到被取缔，发人深省。为此事，瑞典卡罗琳医学院就因曾颁布诺贝尔奖而表示深深的愧疚。
材料四 为了杀灭对人类有害的昆虫，而又避免或减少污染环境和破坏生态平衡，化学工作者进行了不懈的努力，研制出多种新型杀虫剂，以代替DDT等农药。例如化合物A(如下)就是其中的一种。
请完成下列各题：
(1)氯苯是一种重要的化工原料，由苯和氯气生产氯苯的反应是（? ）
A. 化合反应? ????????????? B. 分解反应
C. 取代反应?????????????????????????? D. 加成反应
(2) 下列关于DDT的说法不正确的是???????? （?? ）
A. DDT也能杀死有益的生物?? B. DDT极易溶于水
C. DDT是烃的衍生物???????????? D. DDT不易被生物分解
(3) 化合物A含有的官能团有????????????????????? 。
(4) 南极企鹅和北极土著居民的体内也曾发现微量的DDT，造成这种情况的主要原因是：__________。
实验又证实，当初美国加利福尼亚州受污染的达莱湖里大鱼体内一类组织中，DDT的浓度竟高达7500 ppm( 百万分之一 )，可毒死食鱼鸟。这类组织是???????? ??????????。
(5) 为避免或减少污染环境和破坏生态平衡，对化学新农药必备的生物化学特性，应作何规定？?????????????????????????????????????。
范文三：全国高中化学奥林匹克竞赛山东省预赛试题
全国高中化学奥林匹克竞赛山东省预赛试题预测卷
(满分 100分 时间 120分钟 )
说明:1. 本试卷分为必做和选做两部分试题。必做题包括必修和化学反应原理模块试题; 选做试 题只需从所给的三个模块大题中选做二个即可,若都选,则按前二个模块给分。 2. 允许使用计算器。
可能用到的相对原子质量:
必做试题 (共 68分 )
一、选择题 (本题包括 16个小题,每小题 2分,共 32分,每题有 1 -2个选项符合题意。多选、 错选不得分,有两个答案的只选一个且答对者得 1分 )
1. 能源危机已成为影响人类社会可持续发展的最大问题, 化学家及化学工程师在此领域正面临 五大挑战:高效利用太阳能,高效贮存电力,开发先进核能系统,掌握氢能的制备及贮存方 法, 开发能源 应用方面的催化剂。 氢气是一种清洁能源, 但它的制取、 存储和运输者很困难。 美国科学家研究出一种用多糖制取氢的新技术,有望一举解决这几大问题。科学家利用合成 生物学的方法,使用由 13种酶组成的混合物,将碳水化合物和水转变成二氧化碳和氧气。下 列说法不准确的是 ( )
A. 利用这项新技术,汽车元须携带氢气罐,而只需携带淀粉等碳水化合物和水,在运转时 现场制取氢气
B. 目前气态的氢不易运输和储存,这就阻碍了氢作为新能源的推广使用
C. 使用该技术不会对环境造成任何不利的影响
D. 现有氢气制备技术的能耗高是制约氢能源发展的一个瓶颈
2.2008年 9月, 中国爆发三鹿婴幼儿奶粉受污染事件, 导致食用了受污染奶粉 的婴幼儿产 生肾结石病症, 其原因是奶粉中含有三聚氰胺 (结构式如下图 ) 。 下 列说法不正确的是 ( )
A. 三聚氰胺属于有机物
B. 三聚氰胺一般只在奶粉中添加,牛奶中一般不添加,说明它溶于热水, 不易溶于冷水
C. 三聚氰胺含氮的质量分数为 66.67%
D. 奶粉中添加三聚氰胺而不添加尿素等其它含氮量也较高的化合物,
主要是因为三聚氰胺
没有气昧和味道,掺杂后不易被发现,价格便宜
3. 5.12汶川大地震发生以来,央视等媒体在播报灾区急需物资时,多次提到消毒剂,大量消 毒剂被捐赠到灾区。下列物质不可用于环境消毒的是 ( )
A. 二氧化氯 B. 过氧乙酸 C. 漂白粉 D. 二氧化硫
4. 将石墨置于熔融的钾或气态钾中,石墨会吸收钾而形成称为钾石墨的物质,其组成是 C 8K 、 C 24K 、 C 36K 、 C 48K 和 C 60K 。在钾石墨中,钾原子把价电子交给石墨层,但在遇到与金属钾易反 应的其他物质时还会收回。在钾石墨中,钾元素处于石墨层中间,因而石墨层之间被胀大, 层间的距离增加。下列对钾石墨的叙述中正确的是 ( )
A. 钾石墨是一类高分子化合物
B. 钾石墨导电性比石墨强
C. 钾石墨与水相遇不发生任何反应
D. 题干所举出的 5种钾石墨属于同素异形体
5. 将两种硫酸盐按一定比例混合后共熔,制得化合物 X , X 溶于水能电离出 K +、 Cr 3+、 SO 42-, 若 将 2.83 g X中的 Cr 3+全部氧化为 Cr 2O 72-后, 溶液中的 Cr 2O 72-和过量 KI 溶液反应, 得 3.81 g I2, 反应的离子方程式为:
,若向溶有 2.83 g X的溶液中,加
入过量的 BaCl 2溶液,可得到 4.66 g白色沉淀 . 由此可推断出 X 的化学式为 ( )
6. 在重水中存在下述电离平衡:D 2O D + + OD-,因此,对重水 (D2O) 可采用 pH 一样的定义 来规定 pD , 那么 pD= -lg[D+].己知在某温度下 D 2O 达电离平衡时, [ D + ] X [ OD - ] = 1. 6 x 10 -15, 则在下列叙述中:①用 0.01 mol NaOD和 D 2O 配成 1 L溶液, 其 pD 值等于 2; ②用 0.01 mol DCI溶于 D 2O 中,配成 1 L 溶液,其 pD 等于 2;③纯净 D 2O 在此温度下的 pD 大于 7;④用 D 2O 配制 0.2mol . L -I FeCl3溶液,溶液中 CI -浓度是 Fe 3+浓度的 3倍 . 其中说法正确的组合是 ( ) A. ①② B. ①④ C. ③④ D. ②③
7.2008北京成功举办了第 29届奥运会。 有一种有机物, 因其酷似奥林匹克旗中的五环, 科 学 家称其为奥林匹克烃 (结构式如右图 ) ,下列有关奥林匹克烃的说法不正确的是 ( )
A. 属于芳香烃,是苯的同系物
B. 平面型分子,所有碳原子都以 sp 2杂化方式成键
C. 该烃的一氯代物只有一种
D. 该烃完全燃烧生成 H 2O 的物质的量小于 CO 2的物质的量
8. 纯净的氯化钠是不潮解的,但粗盐很容易潮解,这主要是因为其中含有杂质 MgCl 2的缘 故。 为得到纯净的氯化钠,有人设计了一个实验:把买来的粗盐放入纯氯化钠饱和溶液一段时间, 过滤,洗涤,可得纯净的氯化钠晶体。则下列说法中,正确的是 ( )
A. 粗盐的晶粒大一些有利于提纯
B. 设计实验的根据是 MgCl 2比 NaCI 易溶于水
C. 在整个过程中 NaCI 饱和溶液浓度会变大 (温度不变 )
D. 设计实验的根据是 NaCI 的溶解平衡
9. 将质量相等的铜片和铅片插入硫酸铜溶液中, 铜片与电源正极相连, 铅片与电源负极相 连, 以电流强度 1 A通电 10 min,然后反接电源,以电流强度 2A 继续通电 10 mino下列表示铜电 极、铅电极、电解池中产生气体的质量比 ) 和电解时间 ( min)的关系图正确的是 (
)
1
0. 第二次世界大战期间,某国有支侦查小分队执行炸毁德国法西斯一座十分隐蔽且又戒备 森 严的军火库的任务,结果他们用十多只涂有化学药剂的老鼠完成了任务。据你推测这种化学 药剂是 ( )
A. TNT B. KMn04和 H 2S04 C. 黑火药和甘油 D. 白磷的 CSz 溶液
11. 对于一个活化能为零的反应,下列叙述正确的是 ( )
A. 催化剂不会有作用 B. 平衡常数 K > > 1
C. 温度增加反应速率常数增加 D. 为吸热反应
12. 实验测得某同学在活动前后吸入、呼出气体中各种气体的体积百分含量如下表所示
. 下列说法不正确的是 ( )
A.X 、 Y , Z 别是 N 2、 O 2和 CO 2
B. Xl 、 Y I 、 Z I 、 W 1的值分别是 78.08%、 20.94%、 0.03%、 0.95%
C.X 2>X3的原因是该同学在运动过程中消耗了 X 气体
D. Z2 < z3的原因是该同学在运动过程中体内产生了更多的="" z="">
13. 化学上鉴定 S 2O 32-的方法之一是使用 AgN03溶液作试剂,将 AgN03溶液逐渐滴入含 S 2O 32-的溶液中,会发生以下反应:
对于 S 2O 32-的鉴定,下列叙述不正确的是 ( )
A. 该鉴定可在酸性溶液中进行 B. 该鉴定只能在中性溶液中进行
C. AgN03必须过量 D. S2-对鉴定有干扰
14. 有些反应从表面上看不能进行。如: ( 1 ) KCI04 + H2S044 (2) Na + KCl→ NaCl → MgCl 2 ( 4 ) KCl + NaN 03→ NaCl + KN0而实际生产中 恰好被用来制取 带横线的物质。这 4个反应中所利用的反应原理相同的是 ( )
A. (1) ( 4 ) B . (2) ( 4 ) C . (1) (3) ( 4 ) D. (1 ) (2) (3 )
15. 氯酸钢和亚硫酸氢饷发生氧化还原反应: CI03- + 3 HS03- = 3S042- + 3H + + Cl- , 下图为该反应 速率随时间变化的图像。图中 V(CI03-) 是用 CI03-在单位时间内的物质
的量浓度的变化来表示的反应速率。则下列说法不正确的是 ( )
A. 反应开始时速率增大可能是 c( H + )增大引起的
B. 若坐标改为 u( CI-) 时,速率时间曲线和上图曲线完全重合
C. 后期反应速率下降的原因是反应物浓度减少
D. 图中阴影部分
16. 2003年, IUPAC (国际纯粹与应用化学联合会 ) 推荐原子序数为 110
的元素的符号为 Ds , 以纪念该元素的发现地 ( Darmstadt , 德国 ) 。 下列关于 Ds 的说法不正确 的是 ( )
A. Ds原子在周期表中位于第 7周期第 VIIB 族
B. Ds是过渡元素
C. Ds原子的核外电子数为 110
D. Ds为金属元素
二、非选择题 (本题包括 5小题,共 36分 )
17. (5分 ) 一种变色眼镜的镜片和普通照相感光片中都含有卤化银 (AgX) 。
(1)镜片变色的原因是什么 ? 写出反应的化学方程式。
(2)1871年 R. L. Maddox开发出了 AgX 的明胶乳剂, 1889年 G. Eastplman用火棉胶为片基将感 光材料制成了胶卷形式。写出普通照相感光胶片爆光时发生反应的化学方程式,与变色镜 片 发生反应的化学方程式的不同之处在哪里 ?
(3)照相感光胶片可分为全色片和色盲片。 全色片对可见光中各种波长的光线 (约 400nm -700nm)都具有良好的感光度,而色盲片只对蓝紫光敏感,对黄绿光感受迟钝,而对红、橙色光毫无 反应;与蓝紫光相比,黄、绿、红、橙光在色盲上感光度差的原因是什么 ?
(4)胶卷曝光后由于 AgX 的变化留下了物体的潜影,若长时间不冲洗 (即显影、定影 ) ,曝光 形 成的潜影会随着时间的延长而逐渐消失 (潜影衰退现象 ) ,原因什么 ?
18. (4分 ) 元素 X 的单质及 X
与 Y 形成的化合物能按如下图所示的关系发生转化:
(1)若 X 为金属,则 X 为
(2)若 X 为非金属,则 X 为
19. (12分 ) 化合物 SOCl 2是一种液态化合物,沸点 77 0C ,实验室中可用 CaS03和 PCl 5混合 共 热制备。在工业生产和化学实验中, SOCl 2是一种重要的化学试剂。在盛有 10 mL 水的锥形瓶 中小心地滴加 8 -10滴 SOCI 2,可观察到反应剧烈发生,液面上有白雾形成,并逸出刺激性气 味的气体 .
( 1 )写出 CaS03与 PCl5共热制备 SOCl 2的化学方程式。
(2)写出 SOCl 2与 H 20完全反应的化学方程式。
(3)设计一些简单实验来验证你写出的化学方程式 (2)是正确的。 (只需给出实验原理和现象,无 须描述实验仪器和操作 ) 。
(4)工业上往往用 ZnCl 2·3H 20和 SOCl 2混合共热来制取无水 ZnCl 2. 说明该种制法可行性的原因。
(5) SOCl2在有机化学反应中作氯化剂。写出苯甲酸和 SOCl 2反应的化学方程式。
(6)为了使 (5)生成的有机物与混溶在其中的过量的 SOCl 2分离, 可以采用的分离操作是 。 20. (9分 ) 土壤中有机物质含量的高低是判断土壤肥力的重要指标,通常通过测定土壤中碳 的 含量来换算。方法如下:
准确称取 2.00 g风干土样,①加入 10 mL某浓度的 K 2Cr 207,使土壤中的单质碳氧化为 CO 2; ②用 FeS04溶液 (浓度 c = 0. 200 mol . L - 1) 滴定溶液中剩余 K 2Cr 207,用去 FeS04溶液体积为 V 1 =19.5 mL ;③另取一份等量相同浓度的 K 2Cr 207溶液,用相同的 FeS04溶液 (c = 0.2000 mol. L -1滴定,用去 V 2 =49.5 mL。试回答下列问题:
( 1 )写出①、②两个反应的化学方程式。
①
②
(2)求 K 2Cr 207溶液的物质的量浓度
(3)求土壤中碳的质量分数
21. (6分 ) 已知:①难溶电解质 A m B n 与水相似, 在一定温度下, 在水中建立平衡:A m B n .mA n+ +nBm-时, c(An+) m c(Bm-) n =Ksp; ②几个正数的算术平均值 (n个数值和的士 ) 不小于其几何平均值 ( n个数值的积的 n 次根 ) ;③已知 25 0C 时,在 pH = 3和 pH = 10的两溶液中, AI( OH) 3的溶解 度均为 7. 8 X 10 -3 g. 此时溶液的密度近似为 1 g·em -3 . 根据以上条件,回答下列问题:
(1)溶解了的 AI( OH)3在碱性溶液中主要以 离子形式存在。
(2)25 0C 时,欲使 Al (OH)3的溶解度最小,则溶液中 c ( Al 3+) + c ( Al ( 0 H ) 4-) 的值 为 ,此时溶液的 pH 为
选做试题 (共 32分 )
(共三个模块的试题, 各 16分, 同学们只能从中选做 2个模块、 共 32分的试题。 若都选, 则 按 前 2个模块给分。 )
三、有机化学基础 (本题包括 2小题,共 16分 )
1. (10分 ) 据《中国制药》报道,化合物 F 是用于制备抗
(1)请写出由字母代码表示的各有机物的结构简式。
B :______; C :______; D :______; F :
(2)第③、④步反应的顺序能否填倒,说明理由 .
(3)写出 D+E→ F 的化学方程式。
(4)第④步反应的反应类型是
(5)E在一定条件下可聚合成热固性很好的功能高分子,写出合成此高聚物的化学方程式。 2. (6分 ) 由本题所给的①、②两条信息,结合已学知识,回答下列问题 .
① 是环戊烯的结构简式,可进一步简写为 ,环烯短的化学性质跟烯烃相 似 . ②有机化合物中的烯键可以跟臭氧 (03 )反应, 再在锌粉存在的条件下水解即将原有的烯键断
裂, 断裂处两端的碳原子各结合 1个氧原子而生成醛基 ( -CHO)或碳基 , 这两步反应合 在一起,称为
(1) a mol某怪 (该分子中无 结构 ) ,发生臭氧分解后,测得有机产物中含有碳
基 b mol,则 a 和 b 的代数关系是:或 。 (2)某烃 A 的化学式为 C 10H 16, A 经臭氧分解可得到等物质的量的两种产物, 其结构简式分别为
HCHO 和 . A经催化加氢后得产物 B , B 的化学式为 C 10H 20,分 据表明, B 分子内含有六元碳环 . 试写出 A 和 B 的结构简式
____,
(3)从香精油中分离到一种化合物 [A] (C10H 16) , 1 mol [ A]在催化加氢时可吸收 2 mol氢气; 1 mol [ A]经臭氧氧化反应再加锌粉水解可得到 1 mol丙酮 [ ( CH3 ) 2 C =O ]和 1 moB, 6 –
二
基庚醛 则推测得 [A]的结构式为 (提示:通常三、四元 碳环不太稳定 . )
四、物质结构与性质 (本题包括 2小题,共 16分 )
1. (8分 ) ( 1 ) 第四周期元素中, 4p 轨道半充满的是 ,到轨道半充满的 是 ,价层中 S 电子数与 d 电子数相同的是
(2)在形成氨气分子时,氮原子的中心原子轨道发生 杂化,解释 NH 3分子 中键 角 (107.3°) 为何比 CH 4中的键角 (109.5°) 小 ?
(3)用杂化轨道理论解释苯的空间构型。
2. (8分 ) 水是地球上数量最多的分子型化合物。据估算,地球上水的总量达 1. 4 X 1021 kg. 若 地球表面平滑而没有起伏,地球表面将形成平均水深达 2713 m的无边无际的汪洋。试回答下 列问题:
(1)在气相中 H 2O 易与 HF 、 HCI 、 HCN 及 NH 3通过氢键以加合物形式存在,写出下列加合物的 结构式。
H 2O ·HCN :NH3·HzO :
(2)在水溶液中, 水以多种微粒的形式与其他化合物形成水合物。 试
画出如下微粒的结构图式。
H 502+: H 9O 4+:
(3 )右图为某种冰的一种骨架形式,以此为单位向空间延伸 .
①该冰中的每个水分子有 个氢键;
②如果不考虑晶体和键的类型,哪种物质的空间连接方式与这种冰的连接类似。 ③已知 O-H … 0距离为 295pm( 10-12m) ,计算此种冰晶体的密度。
五、化学与技术 {本题包括 2小题,共 16分 )
1. (6分 ) 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 Na 2S 2和 NaBr 3 放电后,分别
变为 Na 2S 4和 NaBrO
( 1 )左、右储罐中的电解质分别为:
左 . .右:
(2)写出电池充电时,阳极和阴极的电极反应。
阳极:
阴极:
(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
2. (10分 ) 将磷肥生产中形成的副产物石膏 (CaS04 ·2H 20) 转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储 热材料,无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是 石 膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。
( 1 )本工艺中所用的原料除 CaS04 ·2H 20、 KCl 外,还需要
(2)写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式:
(3)过滤 I 操作所得固体中, 除 CaC03外还含有 (填化学式 ) 等物质, 该团体可用 作生产水泥的原料。
(4)过滤 I 操作所得滤液是 ( NH4) 2S04溶液。检验滤液中含有 CO 32-的方法是:
(5)己知不同温度下 K 2S04在 100 g水中达到饱和时溶解的量如下表:
60 0C 时 K 2S04的饱和溶液 591 g冷却到 0 0C ,可析出几 S042-晶体 g. (6)氯化钙结晶水合物 (CaC12·6H 20) 是目前常用的无机储热材料,选择的依据是 A. 熔点较低 (29't熔化 ) B. 能导电 C. 能制冷 D. 无毒
(7)
范文四：山东省高中化学奥林匹克竞赛夏令营讲义—物理化学
山东省高中化学奥林匹克竞赛夏令营讲义—物理化学(第一章)
前言
大家知道,化学与物理学之间的联系是非常密切的。例如:化学反应时,常伴有物理变化,例 如体积的变化、压力的变化、热效应、电效应、光效应等。同时温度的变化、压力、浓度的变化、 光的照射、电磁场等物理因素的作用,也都可能引起化学变化或影响化学变化的进行。另一方面分 子中的电子的运动、分子的转动、振动,分子中原子间的相互作等微观物理运动状态,则直接决定 了物质的性质及化学反应能力。人们在长期的生产实践过程中注意到了这种相互联系,加以总结, 逐步形成了一门独立的学科分支称为物理化学,又称理论化学。
从以上看出,物理化学就是物理学和化学相互渗透的一门边缘学科。更确
切的说:是从物质的物理现象和化学现象的联系入手来探讨化学变化规律的一门科学。也可说是用 物理方法和数学手段研究化学现象及其规律的一门科学。
物理化学的内容:三个分支
1. 化学热力学 :研究化学变化的方向和限度(平衡态)。
2. 化学动力学:研究化学反应的速率和机理及外界因素对反应速率的影
响。
3. 物质的结构 :研究物质的结构与其性质间的联系。
物质的性质从本质上说是由物质内部结构所决定的,深入的了解物质的内部结构不仅可以理解 化学变化的内因,而且可以预言在适当外因的作用下,物质的结构将发生什么变化。
这部分内容在本次辅导中被安排在无机辅导和晶体结构辅导中, 所以本次物化辅导只涉及前面 两部分内容。
第一章 热力学第一定律及应用
§1-1 热力学概述
一 . 热力学的内容及特点:
1. 内容 :热力学是研究物质世界“能量之间的相互转化规律以及能量转化对物质性质影响的” 一门科学。如:
原电池:化学能→电能;
内燃机作功:热能→机械能;
电炉加热:电能→热能。
热力学第一定律、
热力学的基础:热力学第二定律
热力学第三定律。
热力学第一定律、热力学第二定律是物理化学中最基本的定律,是人类实践经验的总结,具有 坚实的实验基础。本世纪初建立的热力学第三定律是本世纪在低温实验的基础上,结合统计理论提 出的,它的基础远没有一、二定律广泛,但它使热力学这门学科更趋完善。
热力学基本原理应用于化学过程及与化学相关的物理过程—化学热力学。
化学热力学研究和解决的主要内容及问题 :
(1)研究变化过程(含化学过程及与化学相关的物理过程)
中能量转化的衡算(热力学第一定律)。
例如:一定量的某种物质燃烧时,能量释放多少热量(Q=?),在绝热容器中燃烧,所能达到的 最高温度是多少?()。
(2)在给定条件下判断某一变化过程进行的方向和限度(热力学第二定律)。
例如: 6C+6H2O→C 6H 12O 6(葡萄糖 )
这个反应是非常引人注目的,但在通常条件下,热力学告诉我们是不可能的。又如: C (石墨)→C(金刚石)
热力学告诉我们,在常温、常压也是不能进行的,压力只有达到 15000atm 以上才能进行。 二 . 热力学基本概念
1. 体系和环境
(1)热力学所研究的对象(包括一定量的物质和空间)称为热力学体系(简称体系或系统)。
(2) . 在体系以外并与体系密切相关的其它部分叫做环境。
体系与环境之间可以有真实的物理界面,也可以是虚构的界面。根据体系和环境之间有无物质 与能量的交换,通常热力学体系可分为三种:
①敞开体系(或开放体系), 这种体系与环境之间既可以有物质的交换,也可以有能量的交换。
②封闭体系(或密闭体系) ,这种体系和环境之间没有物质的交换,但可以发生能量的交换。 ③隔离体系(或孤立体系) ,这种体系和环境之间既没有物质的交换,也没有能量的交换。体 系完全不受环境的干扰;
注:(1)体系和环境的确定并无定则,通常根据客观情况之需要以处理问题方便为准则。(2) 体系与环境间可以存在真实的界面,也可以是虚构的界面。
2. 体系的状态、状态性质和状态函数
体系的状态是其诸多热力学性质的综合表现 。当体系的体积(V )、温度(T )、压力(P )、 折光律(n )、浓度(C )、密度(ρ)都确定时(也就是不随时间变化),我们说体系处在一定的 状态。能够用来描述体系状态的宏观性质称状态性质,如:T 、 P 、 V 等。(宏观性质:物理性质和 化学性质)
状态性质按其与体系物质的量的关系可分为两大类:
1. 容量性质 (或称广度性质 ) 。 该性质具有加和性, 即整个体系的某一广度性质的数值是体系中 各部分该性质数值的总和,如体积(V )、质量(m )等。
2. 强度性质。 该性质的数值与体系中物质的量无关,其数值决定于体系自身的特性,它不具有 加和性。例如某体系的压力、温度、粘度、折光率、密度等。特点:整个体系的某一种强度性质的 数值与体系各部分该种性质的数值相同。
热力学中体系的状态是由体系状态性质所确定的;反之,若体系的状态确定了,那么体系状态 性质也就随之有了确定的数值。因此也可以说,只要体系一个或几个状态性质的值改变了,那么体 系的状态一定随之改变。反之,体系状态的改变也必然导致体系的一个或几个状态性质发生变化。 于是人们又将这些状态性质称为状态函数。也可以说:由状态所决定的性质,统称为状态函数。它 具有以下特点:
(1)体系处于确定的平衡态,个状态函数有定值。
(2)体系的始终态一定,其改变量有定值。
(3)体系恢复原来的状态,状态函数恢复原值。
3.状态方程
由于体系状态性质之间并非彼此独立无关而是相互联系的,所以只要几种性质确定了,则其余 性质的数值亦就被确定了。
体系状态函数之间的定量关系式称为状态方程 。例如
理想气体状态方程 : pV=nRT
实际气体的范德华方程:
n=1mol 时,
a、 b 分别为与分子间的吸引力和分子体积有关的常数。 a 的单位:Pa.m6.mol-2; b: m3.mol-1 4.过程与途径:
人们通常规定体系变化前的状态称作始态,变化后的状态称作终态。体系从始态到终态所发生的一 切变化均称为“过程”。例如,气体的压缩和膨胀过程;冰的融化过程;水的升温过程;化学反应 过程等。
根据过程发生时外界条件的不同,通常分别有下列过程存在:
(1)等温过程(或恒温过程):
体系始态温度 =体系终态温度 =环境温度 即,
(2)等压过程(或恒压过程):
体系始态压力 =体系终态压力 =外压 即,(或 P e )
(3)等容过程(或恒容过程):
体系始态体积 =体系终态体积 即, V 1=V2
(4)绝热过程:体系与环境之间不存在热量传递的过程。
(5)循环过程:体系由某一状态出发,经过一系列变化又回到原来的状态,这样的过程称为循环 过程。
当一体系从始态变化到终态时可以有许多不同的方式,这许多不同的方式可称为不同的途径。 5.热和功(两种能量传递的形式)
(1)由于体系和环境之间存在着温度差而造成的能量传递称为“热”。用“Q”表示。若体系吸 热,则Q>0;反之,若体系放热,则Q<>
(2)在热力学中,把除热以外的其它各种形式的能量传递统称为功。其中体积功、电功和表面功 是物理化学中经常使用的三种不同种类的功。而功的概念最早来源于力学中的机械功,它等于力和 在力的方向上发生的位移变化之乘积。其后,功的概念逐渐扩大到其它形式,例如当体系反抗外压 而体积胀大时,体系就做了膨胀功。(或通过粒子有规则的运动,如分子或电子朝一个方向运动而 传递的能量;与之比较,“热”亦可以定义为通过物质分子无规则的运动而传递的能量)。
表 1-1 几种功的表示形式
功的种类 强度因素 广度因素的改变 功的表示式 δW
机械功 f(力) dl(位移的改变) fdl
电 功 E(外加电位差) dQ(传输的电量) EdQ
体积功 Pe (外压) dV(体积的改变) -Pe dV
表面功 γ(表面张力) dA(面积的改变) γd A
规定:体系对环境做功,功取号为 负 ;环境对体系做功,功取号为 正 。
以体积功为例:
δW e =-P 外 dV =-P e dV
当<时,则体系膨胀, dv="">0,所以 δW e <0,即体系对外做功,环境得功,此时功为负值;当>时,则体系被压缩, dV <0, δw="" e="">0,即环境对体系做功,此时对体系而言,功为负值(现在国内 多数物化书上关于功的正、负号之规定与此相反。)
注:(1) . 热和功都不是体系的状态性质,所以不具有状态性质的特征,它们的数值与体系发 生变化时所历经的过程途径直接相关,热和功都具有能量的单位—焦耳(J )。
(2) . 热力学中,一般将体积功称膨胀功、无用功,以 W e 或 W V 表示。除体积功以外的功称非体 积功(非膨胀功、有用功),以 W f 或 W '表示。
§1-2 热力学第一定律
一 . 第一定律与内能 :
17世纪到 19本世纪期间,由于资本主义生产的发展,许多人幻想制造一种机器,该机器不需 要外界供给能量,本身也不减少能量,却能对外不断地作功——该机器称作第一类永动机。科学界 已经公认能量守恒与转化定律是自然界的重要规律。所谓能量守恒与转化定律即“自然界的一切物 质都具有能量, 并具有各种不同的形式 , 能够从一种形式转化为另一种形式, 在转化中能量的总量保 持不变。”或者说“能量不能无中生有,也不能无形消灭,能够从一种形式转化为另一种形式,在 转化中能量的总量保持不变。”但在 19世纪中叶以前,人们对能量守恒原理还只是停留在直觉上, 当时还没有找到热和功两者之间存在的严格当量关系。 一直没有精确的实验给予证实。 1840年前后, 焦耳和迈耶尔进行了大量的实验,使用不同的方法寻求热功当量,他们的实验结果证明,能量可以 从一种形式转化为另一种形式,而且不同形式的能量在相互转化时有着严格的当量关系—著名的热 功当量:1cal (卡)=4.184J(焦尔)。焦耳的热功当量为能量守恒转化原理提供了科学的实验证 明。能量守恒原理是人类长期实践经验的总结,其基础广泛而坚实,无论在宏观世界或是微观世界, 时至科学发达的今日还没有发现过任何例外的情形。
能量守恒与转化原理应用于热力学体系就是热力学第一定律。
或“第一类永动机是不能制造成功的”。
所谓第一类永动机是指这样一种机器,它既不靠外界供给能量,本身也不消耗能量,但却能不断地 对外做功。这是不可想象的一种机器,它永远不可能制造出来。
热力学中体系的总能量(E )包括:① 体系整体运动的平动能(T )、 ② 体系在外力场中的势能 (V )、 ③ 体系内能(U )。
一般化学热力学中研究的体系是宏观静止的体系,体系总能量的改变值即等于内能的改变值, 所以 在热力学体系中,体系的能量都是指内能而言的 。
体系内能(U )由下列各项组成:①分子的平动能、②分子转动能、③分子振动能、④分子间的 势 能 、 ⑤ 分 子 内 各 种 粒 子 (原 子 、 电 子 、 原 子 核 等 ) 运 动 的 能 量 总 和。
说明:
(1)内能是体系的状态函数,其变化值只取决于体系的始态和终态,而与变化的途径无关。
(2)内能是体系一容量性质,其数值与体系中物质的量有关。
二 . 热力学第一定律的数学表达式
如果某体系从环境吸入热Q,同时环境对体系做功W,从而使其体系由状态A变到状态B,那 么 根 据 能 量 守 恒 原 理 , 则 体 系 内 能 的 变 化 (ΔU ) 可 表 示 为 :ΔU =U B -U A = Q+W (1-1)
孤立体系:∵ Q=0, W=0,∴ ΔU=0 (恒内能体系)
式(1-1)式即为热力学第一定律的数学表达形式。它适应于静止的、无外力场存在的热力学 封闭体系。 ΔU 只取决与体系的始终态,(Q+W)之值也取决于体系的始终态。虽然Q与W的差值代 表了体系内能状态函数的变化值,但Q和W本身都不是状态函数,
问题:能否说“Q+W”是状态函数?答:否
(另外,当 W 的符号规定相反时,则 ΔU=Q-W)
§1-3 体积功的计算和热力学可逆过程
一、体积功的计算
在热力学中,体系和环境相互做功,最常见的方式是通过改变体系的体积实现的。人们将因体 系的体积变化而导致的体系和环境之间交换的功称为体积功或 P-V功。它在热力学中有着重要的意 义。
设一圆筒内盛定量气体,圆筒横截面积为A,筒中有一无重量无摩擦力的理想活塞,筒内气体 压力为 P i ,活塞上的外压力为 P e ,如上图。圆筒活塞上受到的外力 f e =Pe ·A,如果 P e
δW =-f e dl =-P e A dl =-P e dV (1-2)
注意 :(1)对体积功而言,不管体系发生膨胀或压缩,体积功都要用 -P e dV 计算;
(2)在热力学中 PV 或 VdP 乘积尽管其量纲与 P e dV 相同,但它们都不是体积功。
前已述及,功不是状态性质,其值与变化途径有关。以下通过计算某一理想气体在恒温下经过 几种不同的途径从 V 1膨胀到 V 2所作的膨胀功,借以表明功是与途径有关的量及阐明热力学可逆过程 这一概念。
例如 :某理想气体:25℃, 1,1×10-3m 3→25℃, 0.2,5×10-3m 3。
1.气体向真空膨胀(即自由膨胀)。
∵ P e =0,∴ W e , 1= 0
2.恒定外压为 0.2下一次膨胀:
W e , 2= Pe (V 2-V 1)=0.2×101325×
(5-1)×10-3=81.06(J )如图(a )中
阴影部分的面积。
3.二次抗恒外压膨胀:
25℃, 1,1×10-3m 3
25℃, 0.4,2.5×10-3m 3
25℃, 0.2,5×10-3m 3
W e , 3=W I +W II
=0.4×101325×(2.5-1)
×10-3+0.2×101325×(5-2.5)×10-3
=111.5(J )如图(b )中阴影部分面积。
可见,W e , 3>W e , 2 >W e , 1,显然,如若整个膨胀过程分步越多,体系对外所做的功也就会越大。
4.无限次膨胀:
Pe =P i -dP
δW =-(P i -dP ) dV=-Pi dV+dPdV≈ -P i dV
忽略式中二级无穷小值 dPdV , δW = -Pi dV
W e , 4=
注:有关微积分公式:
对理想气体:则 P i =nRT/V,于是上式可写成:
∴ W e , 4=- (1-8)
=P1V 1lnP 2/P1=101325×1×10-3ln0.2=-163.1(J )
如图(c )中阴影部分的面积。
可见|W e , 4|>|W e , 3|>|W e , 2 |>|W e , 1|。
上述几种情况尽管体系变化前的始态彼此相同, 变化后的终态彼此也相同, 但途径不同,体 系对环境所做的功值也不同,足见功是与途径有关的量,由于 ΔU =Q-W, 而 ΔU 只决定于始、 终态,但W与途径有关,所以Q亦与途径有关。功和热都是在过程发生时被传递的能量,只有联系 某一具体的变化过程时,才能求算热或功。
上述第四种膨胀方式是热力学中的一种极为重要的过程。 以这种方式膨胀时, 由于内外压力总是 只差无穷小值,所以是无限缓慢的,慢到以零为极限(因热力学中无时间变量因素),因此该膨胀 过程进行的每一瞬间,体系总是处于近乎平衡的状态中。各状态性质可认为都具有确定的数值,这 样,整个膨胀过程发生时好像在一系列极为近于平衡的状态下进行的,因此整个膨胀过程可视为由 一系列极为近于平衡的过程所构成。 有时称此种过程为准静态过程, 该过程是一种理想的极限过程, 实践中难以实现,但是在有些情况下却可以无限地接近它。
体系压缩复原:理想气体:
25℃, 0.2,5×10-3m 3
→25℃, 1,1×10-3m 3
1.在相当于 P 1的恒定外压力下一次压缩
W e ' =- =P 1(V 1-V 2)
=-101325×(1-5)×10-3=405.3(J)
如图(a ')中阴影部分的面积。
2. 二次抗恒外压压缩
25℃, 0.2,5×10-3m 325℃, 0.4,2.5×10-3m 3
25℃, 1,1×10-3m 3
W ' e , 2=W I ' +W II '
=-0.4×101325×(2.5-5)
×10-3-101325×(1-2.5)×10-3
=253.3(J )
如图(b ')中阴影部分的面积。
3. 无限次压缩
W ‘ e , 3= dV=--
忽略 dPdV 后,上式变为
W ‘ e , 3=-
=P1V 1lnP 2/P1=101325×0.2×5×10-3ln(1/0.2)
=163.1(J )如图(c ')中阴影部分的面积。
上述三种压缩过程中的功有
W ‘ e , 1>W ’ e , 2>W ‘ e , 3。
二 . 可逆过程与不可逆过程
考虑循环过程:
(i )一次膨胀 + 一次压缩,使体系复原:>0
∵ △ U=0, ∴Q=W>0 环境得到了热,失去了功。
(ii )二次膨胀 + 二次压缩,使体系复原:
>0
∵ △ U=0, ∴Q=W>0 环境得到了热,失去了功。
(iii )无限次膨胀 +无限次压缩,使体系复原:
=0
∵△ U=0, ∴Q=W =0 环境与体系均复原。
我们称无限次膨胀或无限次压缩这样的过程为热力学可逆过程。
热力学可逆过程 :某过程进行之后, 若能使体系恢复原状的同时, 环境亦能恢复原状而未留下 任何永久性变化,该过程称之为热力学可逆过程,反之为热力学不可逆过程 , 例如前面的一次膨胀、 一次压缩或二次膨胀、二次压缩等都是热力学不可逆过程。
热力学可逆过程的主要特征是:
1.可逆过程进行时的推动力和阻力只相差无穷小,欲完成一有限量的变化,当需无限长时间。 因此,可逆过程是由一系列连续的非常接近于平衡的状态所构成;
2.施加同样的手段,沿可逆过程的反方向进行,可以使体系和环境同时恢复到原来的状态,而 不留下任何永久性变化;
3.在恒温可逆过程中,体系对环境做最大功;环境对体系做最小功;
4.可逆过程只是一种极限的理想过程,是一种科学的抽象。
思考题:“可逆过程一定是循环过程,循环过程一定是可逆过程”、“不可逆过程为根本不能 逆向进行的过程”这种说法对吗?为什么?
在热力学中, 可逆过程是一种重要的过程, 而可逆过程的概念如同科学中其它理想的概念一样, 它有着重大的理论意义和实际意义。比如当把可逆过程与实际过程比较后,能够确定提高实际过程 效率的可能性,再如随后即将看到,某些重要热力学函数的变化值,只有利用可逆过程才能进行求 算,而这些函数的变化值对解决实际问题常常起着重要的不可缺少的作用。
三、相变过程的体积功
相是指体系中物理性质和化学性质完全均匀的部分, 一物质的相变化 , 如液体的蒸发、 固体的溶 化(或升华)、固体晶型的转变等,若在恒压下发生,其体积功可计算如下
W=- (1-3)
式中p是两相的压力, ΔV代表相变化时的体积变化。例如液体的蒸发应等于,即指产生的蒸 气体积,则是蒸发成蒸气的那一部分液体的体积。如果蒸发时的温度远离其临界温度,则,于是 W=-P ΔV≈ -P (1-4)
若再把蒸气视为理想气体,则=n RT/P 上式可写成
W=-P =-nRT (1-5)
n 表示蒸发的液体或所形成的蒸气物质的量。 固体升华时体积功的计算, 也可应用 (1-4) 和 (1-5) 式;但固液相变化和固体晶型转化都不宜应用,因为在这些相变化中,两相间体积差并不大,不能 将其中某相的体积忽略不计,也不能应用理想气体状态方程。
§1-4 焓
一、焓的定义 H = U+PV
H :焓,体系的状态函数 , 且为一容量性质。
则 ΔH =ΔU+ Δ(PV) = H2-H1 (1-7)
在恒压(P 2=P 1=Pe )条件下,则,
ΔH =ΔU+ PΔV
或 ΔU=ΔH- PΔV (1-8)
二、恒容热效应和恒压热效应
设体系发生一只做体积功不做其它功(=0)过程,则 :
dU=δQ -P e dV
或 ΔU =Q +We
果体系的变化过程是在恒容 (dV =0)条件下进行的,因 W=0,所以 dU=δQ V
积分式 ΔU =Q V QV : 等容热效应 (等容热 )
即,在 W f =0的恒容过程中,体系内能的改变等于体系与环境间交换的热量。
(2).如果体系的变化过程是在恒压(P 2=P 1=P e )下进行的,则
ΔU = Qp – P e ΔV= Qp – P ΔV (1-9)
与(1-7)式比较可得,
ΔH= Qp
即,在 W f =0的恒压过程中,体系焓的改变等于体系与环境间交换的热量。
相变热:(Δ相变 H m )
在等温等压下, 物质从一相转移到另一相的过程中吸收或放出的热量, 以 Δ相变 H 表示。 如 1mol 物质发生相变,则以 Δ相变 H m , 相变表示,单位:kJ/mol
各种相变热之间的关系:
Δvap H m =-Δ冷凝 H m Δfus H m =-Δ凝固 H m Δsub H m =Δfus H m +Δvap H m
正常沸点 :液体在 101325Pa ()压力下的沸腾温度。
注:“ ”标准状态(1atm 下的状态)的符号。
=1atm=101325Pa
例题 1-2:在 373K 和压力下 , 使 1molH 2O(l)汽化 , 已知 H 2O(l)在汽化时吸热 40.69KJ×mol-1. 求该 过程的 W 、 Q 、△ vap U m 、△ vap H m (可设 H 2O(g)为理想气体。且液体的体积相对于其蒸汽的体积可忽略不 计。)
解:△ vap H m =Qp =40.67kJ
W= -(V m,g -V m,l )≈ -V m ,g= -RT= -8.314×373= -3101(J)
△ vap U m =Qp +W=40.67×103-3101=37549(J )
结论:液体的气化过程,体系内能增加,反之内能减小。
§1-5 热容(量)
(前面谈了一些等温过程 ΔH 、 ΔU 、Q、W的计算,下面谈一下变温过程的有关计算)
一 . 热容定义 :
定量物质、无相变、无化学变化、W f =0的过程中,体系吸热 δQ ,温度 T→T+dT,
令:C≡ δQ/dT (1-10)
C 为热容,单位是(J /K )
即:一定量的物质升高一度所吸收的热量。
若物质为 1g ,称为比热,单位:J/g.K 或 J/Kg.K
若物质为 1mol ,称为摩尔热容,以 C m 表示,单位:J.mol -1.K -1。
(注意:有时习题中比热常称热容,要弄清单位,不同的过程,体系的热容有不同的数值。) () P :等压摩尔热容,以 C P , m 表示;
() V :等容摩尔热容,以 C V , m 表示。
二、 ΔU 和 ΔH 的计算
1. 若 n 摩尔物质在等容下 , 温度由 T→T+dT,所吸收的热量为 δQ V , 则 :
C V =nCV , m =δQ V /dT
δQ V =nCV , m dT 即: QV =dT
因为 Wf =o的恒容过程 δQ V =dU , 所以 C V =。(1-11)
结论:无相变、无化学变化、 W f =o的等容过程 :
ΔU= QV =dT CV (T 2-T 1)。 (1-12)
ΔH=ΔU +VΔP W=0
2. 若 n 摩尔物质在等压下 , 温度由 T→T+dT,所吸收的热量为 δQ P , 则 :
Cp=nC P , m =δQ P /dT
δQ P =nC P , m dT 即: QP =dT
因为对 W f =o的恒压过程 δQ P =dH ,所以 :CP =。(1-13)
结论:无相变、无化学变化、 W f =o的等压过程 :
ΔH=QP =dT CP (T 2-T 1)。 (1-14)
ΔU=ΔH-P ΔV 。 W= -PΔV
§1-6 热力学第一定律对理想气体的应用
一 . 理想气体的内能和焓
理想气体的内能仅是温度的函数,与体积和压力无关,即:
=0 、 =0 、 U=f(T )(1-15)
(1-15)式称作焦耳定律。
注意:对实际气体, ≠0 、≠0
根据焓的定义, H=U+PV
对理想气体, 0
结论:理想气体的焓也仅是温度的函数,而与压力或体积的变化无关。
即: H=f (T ) (1-16)
同样,对实际气体 ≠0,≠0
对理想气体:(1)无相变,无化学变化的任意过程:
dU=CV dT ΔU =dT
dH=CP dT ΔH =dT
(2)无相变,无化学变化的等温过程:
ΔU =ΔH = 0, Q =-W
例题 1-3:1mol 理想气体从 1013.25kPa 、2.0×10-3m 3等温抗恒外压 506.625kpa 膨胀到体积为 4.0×10-3m 3, 求该过程的 ΔH 、 ΔU 、 Q 、 W 。
解:ΔU =ΔH=0,
W=-Pe (V2-V 1)
=-506.625×103× (4.0-2.0) ×10-3=-1013.25(J )。
Q=-W=1013.25(J )
二.理想气体的热容:
CP -C v =nR 或 Cp ,m -C V,m =R (1-17)
按能量均分原理,在通常温度下其热容数值为:
单原子分子: CV , m = ; CP , m =
双原子分子或线型多原子分子:C V , m = ; CP , m =
非线型多原子分子: CV , m =3R ; CP , m =4R
例题 1-4:计算 1mol 单原子理想气体由 20 ℃等压加热到 200℃时的
Q 、 ΔU 、 ΔH 和 W 。
解:ΔH = QP = CP , m (T 2-T 1) =(T 2-T 1)=×8.314 ×(473.2-293.2)
=3741(J )
△ U = CV , m (T 2-T 1) =(T 2-T 1)=×8.314×(473.2-293.2) =2245(J)
W=△ U- Q =2245-3741= -1496(J )
三.理想气体的绝热过程:
体系与环境之间如果以绝热壁隔开, 则二者之间不能进行热量传递, 此时的体系称为绝热体系, 它所发生的变化过程称为绝热过程。绝热过程发生时,因过程的Q=0,
由热力学第一定律
△ U = W
若 W f =0,则,△ U = nCV , m (T 2-T 1) = W (1-18)
绝热抗恒外压过程, W=-Pe (V2-V 1) (1-19)
△ H = nCP , m (T 2-T 1) (1-20)
=△ U+△ (PV) (1-21)
例题 1-5:在 273.2K 和 1013.25kPa 时 , 取 10.00dm 3理想气体 , 在恒外压 101.325kPa 下绝热膨胀 , 计算气体最后的体积和所做的功及
△ U 、△ H 、 Q 。假定 C V , m =,且与温度无关。
解: n= =4.461(mol )
∵ W=△ U =nCV,m (T 2-T 1) = -P2(V 2-V 1) = -P2(nRT 2/P2-nRT 1/P1)
即 CV,m (T 1-T 2) =RT2-RT 1
∴ ×8.314×(273.2-T 2) =8.314T2-8.314×273.2×
解之得 T2=174.8(K ),
∴ V2=nRT2/P2=(4.461×8.314×174.8) /101325
=6.398×10-2(m 3) =63.98(dm 3)
Q=0
△ U= nCV,m (T 2-T 1)=4.461××8.314×(174.8-273.2)
=-5474(J )
△ H= nCP,m (T 2-T 1)=4.461××8.314×(174.8-273.2)
= -9124(J )
W= △ U = -5474(J )
§1.8热化学(热力学第一定律在化学中的应用)
热化学 ——研究化学反应热效应的科学。
化学反应热效应(反应热) :在一定的条件(恒容或恒压)下,如果反应物的温度与生成物的温 度相同而且反应过程中只有体积功,这时化学反应放出或吸收的热称作化学反应热效应或反应热。
热效应的研究, 对充分利用燃料及工业控制反应器的温度、 保持反应正常进行具有重要的实际 意
一 . 恒容热效应 Q V 与恒压热效应Q p :
在化学反应进行前后,如果参与反应物质的量有变化,尤其是在有气体物质参与的情况下,反 应热的数值将与反应在恒压或恒容条件下进行有关。
恒容条件下化学反应的热效应称为恒容反应热或恒容热效应(Q V )。
恒压条件下化学反应的热效应称为恒压反应热或恒压热效应(Q p )。
二者之间的关系 :
Q p =Q V +Δn g RT (1-22)
Δr H=Δr U +Δn g RT ) (1-23)
注:若反应物和产物都是凝聚相(固体或液体):
∵ P 1(V 2-V 1)≈0∴ Q p ≈Q V
二 . 反应进度(ξ):[ksai]
设封闭体系内有一化学反应:
νD D +νE E +?→ νF F+νG G+?
t=0时
物质的量 nD,0 nE,0 nF,0 nG,0
t=t时
物质的量 nD nE nF nG
令 ξ≡= = ==----
== = = = ------ = (1-24)
或 dξ=dn B /νB (1-25)
“B”代表参与反应的任一物质,代表化学反应方程式中B物质的计量数,对反应物取负值,对生 成物取正值。
ξ的单位是 mol。
当反应按所给反应式的计量系数比例进行了一个单位的化学反应时,即 Δn B =νB ,则反应进度 ξ=1mol。作为同一个化学反应,其 ξ的数值与化学反应计量方程式的写法有关,但与选取参与反 应的哪一种物质进行求算无关。
可见, ξ是一个表示反应进展程度的参数,简称反应进度。引入 ξ后,就可以在反应进行到任意 时刻下,用任一反应物或生成物来表示反应进行的程度,所得值总是彼此相等。
例题 1-6:当 10 mol N 2和 20 mol H 2混合通过合成塔,经过多次循环反应,最后有 5 mol NH 3生 成。试分别以如下两个方程式为基础,计算反应进度 ξ。
(a ) N2 +3H2→2 NH3(b ) N2+ H2→NH 3
解:
t=0 ξ=0 10 20 0
t=t ξ=ξ 7.5 12.5 5
据(a )式:
用 NH 3物质量的变化计算:ξ=(5-0) /2=2.5 mol
用 H 2物质量的变化计算:ξ=(12.5-20) /-3=2.5 mol
用 N2物质量的变化计算:ξ=(7.5-10) /-1=2.5mol
据(b )式:
ξ=(5-0) /1=(12.5-20) /-1.5=(7.5-10) /-0.5=5 mol
从以上计算可以看出, ξ的数值与选取的物质无关,而与方程式的书写有关。
一个化学反应的焓变必然决定于反应进度,不同的反应进度,显然有不同的△ rH 。
令:△ r H m = (1-26)
△ r H m :称为反应的摩尔焓变,即为进行一个单位化学反反应时的焓变,所以其量纲为 J.mol -1。
同理:△ r U m = (1-27)
三 . 热化学方程式:
描述化学反应与其热效应关系的化学方程式称为热化学方程式。
书写要求:
(1)写出化学反应方程式,确定反应物与产物的系数。
(2)注明物质的物态,气态用“气” (或 g ) 表示, 液态用“液” (或l) 表示,固态用“固” (或s)表示,如果固态有多种晶型,则应注明晶型,如C注明“石墨”或注明“金刚石”,如果 是溶液中的溶质参加反应,则需注明溶剂,对水作溶剂则以(aq )表示,有时则注明溶质的浓度。 例如
HCl(aq,∞)+NaOH (aq,∞)=NaCl (aq,∞)+H 2O(l)
Δr H m 298K =-57.32kJ·mol-1
反应式中 (∞) 的含义指溶液稀释到这样的程度:再加水时不再有热效应发生 , 即无限稀释的意思。 (3)热效应写在方程式之后。等温等压过程以 ΔH表示,其右下脚注明温度、压力(因压力影 响不大,也可不写)。如在 101.325Kpa 和 298.2 K,表示为:Δr H 298 ;等温等容以△ U 表示。
例如:25 ℃, 101325 Pa 时, 1mol 的石墨与 1mol的 O 2完全反应生成 1mol CO 2(g ) 时放热 396.6 kJ 。
热化学方程式为:
C(石墨) + O2(g ) = CO2(g )△ r H 298=-393.6kJ.mol-1
注意 :上式表示完全反应时 , 放出的热量 , 并不是 1 mol 石墨与 1 mol O2混合时放出的热量 . §1.9 赫斯定律 (盖斯 Hess 定律 )
1840年赫斯(G . H . Hess )在实验的基础上首先提出了反应热总和不变定律(即赫斯定律), 即 某一化学反应不管是一步完成,或是分作几步完成,该反应的热效应总是相同的。 意即反应热只 与反应的始、终态有关,而与所经历的途径无关。
实际上赫斯定律是热力学第一定律运用于化学过程的必然结果。
∵() V QV =Δr U
() P Qp =Δr H
Δr H 、 Δr U 只取决于体系的始终态,而与具体的途径无关。
应用:利用已经测定的热效应来计算另一些难以测量的反应热效应。
例如:已知 :
(1) C (石墨) + O2(g )→CO 2(g )
△ r H m , 298= -393.6kJ.mol-1
(2) CO(g )+O 2(g )→CO 2(g )
△ r H m , 298= -282.9kJ.mol-1
求 (3) C(石墨)+O 2(g )→CO(g )的△ r H m , 298=?
解:∵(3) =(1)-(2)
∴△ r H m (3) =△ r H m (1)-△ r H m (2)
=-393.6-(-282.9) = -110.7 kJ.mol-1
§1.10 几种热效应
一、化合物的生成焓(热):
因等温等压下的热效应等于反应的 ΔH,也就是等于生成物的焓的总和与反应物的焓的总和之 差,如果知道参加化学反应的各物质焓的绝对值,对于任一反应只要查表就能计算其反应热,这种 方法很简便。但实际上,焓的绝对值是无法测定的。为了解决这一困难,人们采用了一个相对标准, 同样可以很方便的来计算反应的 ΔH。即规定:
由最稳定单质直接生成 1 mol化合物时所产生的等压热效应,称作该化合物的生成焓。通常 所说的生成焓指标准生成焓,即:
在标准压力(P )和给定温度下,由最稳定单质合成标准状态下 1 mol化合物时的恒压热效 应,称作该化合物的标准生成焓。
以△ f H m TK 表示。单位:kJ.mol -1(简称生成焓或生成热)
稳定单质:如:H 2、 O 2、 N 2、 C (石墨)等△ f H m TK =0
例如:在 298.2 K、 P 下
H2(g. P ) + Cl2(g. P )→HCl(g. P )
△ r H m =-92.31 kJ
∴ HCl的△ f H m 298。 2K =-92.31 KJ。
反应的△ r H m 与生成焓△ f H m 之间的关系:
P 下:Δr H m
∵ Δr H m =Δr H 2 -Δr H 1
∴ Δr H m =(f △ f H m .F +g △ f H m. G )
-(d △ f H m D +e △ f H m E )
= (B ) (1-28)
νB 为各物质在方程式中的计量系数,对产物取正值,反应物取负值。
例如:求 298 K、 P 、 T 下:
3C2H 2(g )→C 6H 6(g )的 Δr H m 。
已知:298 K时 =226.75 kJ.mol-1
=82.93 kJ.mol-1
解:Δr H m =82.93-226.75×3=-597.32 kJ.mol-1
二、离子生成焓 :
水溶液中的离子反应, Δr H m 必须借助离子生成焓计算。
离子的标准生成焓:在标准状态、指定温度下,从稳定单质生成溶于大量水的1mol 离子时的 热效应。 (大量水,指再加入水时,也没有热效应产生的状态,即无限稀释)简称离子生成焓。 由于不存在只有单独一种离子的溶液,所以采取了一个相对标准:规定:
H +(aq, ∞)的离子标准生成焓等于零。即:
H 2(g )+aq→H +(aq ,∞) =0
例如:HCl (g)+aq → H+(aq, ∞)+Cl -(aq, ∞)
Δsol H m =-75.14 KJ
(HCl , g )=-92.30k J .mol -1
∵ Δsol H m = + -
∴ =Δsol H m -+
= -75.4-92.3
= -167.44(kJ.mol -1)
对有离子参予的反应,同理
Δr H m = (B ) (1-29)
有许多化合物的生成焓并不是由单质反应而得到的,也就是说并不是所有的化合物都可以由单 质直接合成。所以有些化合物的生成焓是由盖斯定律间接得到的。另外也可以由键焓估计生成焓。 三、由键焓估计生成焓:
1、键焓
一切化学反应实际上都是原子或原子团的重新排列组合, 由于拆散旧键和形成新键都有能量的变 化,从本质上说这就是出现热效应的根本原因。如果我们能够知道分子中各原子间的键能,则根据 反应过程中键的变化情况算出反应热,但到目前为止,各有关键能的数据很不完善,而且不够准确。 现在只能利用一些键能的数据来估算反应热。
键的分解能(离解能、键能):指在一定温度、压力下短裂某一气态化合物中的某一键,生成气 态原子或原子团所需能量。
例如: H2O (g )→H(g ) +OH(g )△ r H 298 =502.1 kJ.mol-1
表示 H 2O 分子中 OH 键的键能为 502.1 kJ.mol-1。
OH(g )→H(g ) +O(g ) △ r H 298 =423.4 kJ.mol-1
表示 OH (g )中 OH 键的键能为 423.4 KJ.mol-1。
键焓(键能):指几种化合物中键离解能的平均值。
OH键的键焓可近似为:
△ H m (OH ) =(502.1+423.4) /2=462.8 kJ.mol-1。
对双原子分子,键焓 =键的离解能(等压)
(1)由键焓估算化合物的生成焓:
以 Se 2Cl 2为例:在 298K 、 1P 下:
Δf H m
∴ Δf H m =ΔH 1 -ΔH 2
=[2△ f H m . (Se , g ) +2△ f H m . (Cl , g ) ]
-[△ H m (Se-Se ) +2△ H m (Se-Cl ) ]
即:△ f H m (B ) =-(1-30)
nB :该化合物分子中所含 B 原子的个数,:原子化焓,即气态原子的标准生成焓。 nj :该化合物分子中,键焓为的 j 键的个数。
(2)由键焓估计反应的△ r H m :
以乙烷分解为乙烯和氢气为例:
Δr H m
△ r H m =Δr H 1 -Δr H 2
=[6△ H m (C-H ) +△ H m (C-C ) ]
-[4 △ H m (C-H ) + △ H m (C=C) +△ H m (H-H ) ]
=
= -(1— 31)
νB :B 键的个数
2、物质的解离焓
1mol 物质中的键焓之和,称作该物质的 解离焓。
所以化学反应的 Δr H m 也可表示为
Δr H m =(反应物的解离焓之和)-(产物的解离焓之和)
说明:用键焓来估算反应热的近似值,是在缺乏数据的情况下不得已的办法,不能代替精确的 实验值。
四 . 化合物的燃烧焓:
标准燃烧焓:在标准压力 p 和给定温度下,一摩尔物质完全氧化(燃烧)时的恒压热效应, 称为该物质的标准燃烧焓,简称燃烧焓。并以表示 ,单位 kJ.mol -1。
所谓物质被完全氧化,一般指该化合物中的C→CO 2(g ),H→H 2O (l),N→N 2(g ), S→SO
2(g )等。(有时不同书籍手册上对燃烧焓的最终产物有不同说明,故使用燃烧焓表值应予注意)。 △ r H m 与的关系:
△ r H m =-(1-32)
(燃烧焓和生成焓在计算 △ r H m 上起着相互补充的作用)
例题 1-7:已知 25℃时, C 2H 5OH (l )的为 – 1367 kJ.mol-1,
Δf H m (CO 2, g ) =-393.5 kJ.mol-1,
Δf H m (H 2O , l ) =-285.9 kJ.mol-1,
求:C 2H 5OH (l )的生成焓。
解: C2H 5OH (l ) +3O2(g)→2CO 2(g) +3H2O (l)
∵△ rH m = (C 2H 5OH , l )
=2Δf H m (CO 2, g ) +3Δf H m (H 2O , l )
-Δf H m (C 2H 5OH , l )
∴ Δf H m (C 2H 5OH , l ) =2Δf H m (CO 2, g )
+3Δf H m (H 2O , l )-(C 2H 5OH , l )
=2×(-393.5 )+3×(-285.9)-(– 1367)
=-277.7 kJ.mol-1
一些常见化合物的 Δf H m 、 Δc H m 及键焓的数值均列于有关的化学手册和物化教材的附录中。注 意 Δc H m 为负值。
五 . 溶解热和稀释热:
1. 溶解热():
在一定温度、压力下(不特别指明时,一般为 25。 C , 1atm ),
定量的(1mol )溶质溶入定量的(n mol)溶剂中所产生的热效应。单位 J.mol-1。
2. 稀释热 (△ dil H m ) :
在一定温度压力下,把定量的溶剂加入到定量的溶液中,使直冲稀,所产生的热效应称之为稀 释热。
该值与开始和终了的浓度、温度和压力有关。
由积分熔解热可求积分稀释热,积分稀释热等于两个不同浓度的积分溶解热之差。
例如:1molH 2SO 4+1molH2O → 溶液:Δsol H m =-28.07 KJ
1molH2SO 4+5molH2O → 溶液:Δsol H m =-58.03 KJ
当溶液从 n1/n2=1→ n1/n2 =5时,稀释热为:
△ dil H m =-58.03-(-28.07) =-29.96 KJ.(mol H2SO 4) -1。
§1.11反应热与温度的关系——基尔霍夫定律
从前面讲的可知,从物质的燃烧热(焓)和生成热(焓)的数据可以计算反应的热效应,但热 力学手册中的数据却是 25℃时的,若在其他温度下的反应怎么办?所以必须寻找热效应与温度的关 系。
一、基尔霍夫定律:
一个化学反应:() P , W f =0, ΔH=QP
∵ Δr H m =
= (1-33)
(1-33)即称为 基尔霍夫定律。
亦可用 Δr C P m 表示,即
=Δr C P m =(产物的 C P 之和)-(产物的 C P 之和)
定积分式:=
△ r H m , 2= △ r H m ,1+ (1-34)
若△ r C P , m 为常数,则:
△ r H m , 2= △ r H m ,1+△ r C P,m (T 2-T 1) (1-35)
分析:若△ r C P,m =0,则 =0 , △ r H m 不随 T 改变;
若△ r C P,m >0,则>0, △ r H m 随 T升高而增大;
若△ r C P,m <><0, △="" r="" h="" m="" 随="">
二、 基尔霍夫定律的应用 :
1. 由反应在某一温度下的热效应,求另一温度下的热效应。
2. 确定某反应 Δr H m 与 T 的函数关系式。
说明:基尔霍夫定律亦适用于相变热的求算。
例如: H2O (l )→H 2O (g )
=+ △ C p (T 2-T 1)
ΔC p =CP,m (H 2O , g ) - CP,m (H 2O , l )
例题 1-8:试求反应 CH 3COOH(g) →CH 4(g)+CO2(g)在 1000K 时的和与 T 的函数关系式。已知各物 质的标准生成焓和平均恒压摩尔热容为:
解:=+-
=-74.81-393.51+432.2=-36.12(kJ.mol-1)
ΔC p =+-
=37.7+31.4-52.3 =16.8(J.K-1)
=+ΔC p (T2-T 1)
=-36.12+16.8×(1000-298) ×10-3
=-24.33(kJ.mol -1)
与 T 的函数关系式为 :
=+ΔC p (T-298)
=-36.12×103+16.8×(T-298)
= 16.8T-4.113×104(J.mol -1)
三、绝热反应中温度的计算
若反应热来不及散失(或不能及时提供),则体系的温度就要发生变化,始终态的温度就不同。一 种极限的情况是在一绝热反应器中进行,即反应在完全绝热的情况下进行。此时体系终态的温度如 何求算呢?介绍如下:
ΔH 1 =(反应物) dT
Δr H m 。 2 :可由生成焓计算。
ΔH 3 = (产物 )dT
ΔH 1 +△ r H m 。 2 +△ H 3 =0
整个方程中只有 T 2为未知数,解方程可得 T 2之值。
例题 1-9:某高炉煤气中含有各种气体成分为 30%CO、 60%N2、 10%CO2(摩尔百分数)。若此煤气 在空气中燃烧,通入空气量按理论需氧量加一倍,试求最高火焰温度,已知上述反应中有关物质的 及的数值为:
:设空气中 N2和 O2的比例为 n N2:nO2=4:1。 CO 的燃烧反应为:CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)
可设计如下反应途径:
欲求最高理论火焰温度 T2,则必须绝热,即
例题 1-10:已知 298K 、 P 压力下,反应 C 2H 4(g ) +H2(g ) =C2H 6(g )的; C 2H 6(g )的标准燃烧 焓
; CO 2(g )的标准生成焓; H 2O (l )的标准生成焓;反应 H 2(g ) =2H(g )的; O 2(g ) = O(g )的; H 2O (l )的摩尔气化热
(1) 求 298K 时乙烯的标准生成焓;
(2)求 298K 时乙烯的标准燃烧焓。
(3)求 298K 时 H2O (g )中 O-H 键的键焓。
解:由题意知 298K 、 P 压力下
① C2H 4(g ) +H2(g ) =C2H 6(g )
② C 2H 6(g ) +O2(g ) =2CO2(g ) +3H2O (l )
③ C(石墨) +O2(g ) =CO2(g )
④ H 2(g ) +O2(g ) = H2O (l )
⑤ H 2(g ) =2H(g )
⑥ O 2(g ) = O(g )
⑦ H2O (l ) = H2O (g )
(1)反应③×2+④×3-①-②得:
2C (石墨) +H2(g ) = C2H 4(g ) ⑧
=-394×2+(-286)×3-(-136.8)
-(-1556) =46.8kJ.mol-1
即 C 2H 4(g )的
(2)反应① +②-④得:
C 2H 4(g )+3O 2(g) =2CO2(g ) +2H2O (l )⑨
该反应的-
=-136.8-1556+286=-1406.8kJ.mol -1
即乙烯的标准燃烧焓为-1406.8kJ.mol -1。
(3) 反应④ +⑦得 :H2(g ) +O2(g ) = H2O (g )⑩
+-286+44=-242 kJ.mol-1
反应⑤ +⑥-⑩得:H 2O (g ) = 2H(g ) + O(g ) (11)
-=436+247.7-(-242)
=925.7 kJ.mol-1
所以 = 462.9 kJ.mol-1
例题 1-11:已知在 298K 、 P 下,石墨升华为气态碳原子的升华热为 711.1kJ.mol-1 ,H2(g)=2H(g)的 离 解 热 为 431.7 kJ.mol-1 ,CH4(g)的 生 成 焓 为 -74.78 kJ.mol-1 ,根 据 上 述 数 据 计 算 C(g)+4H(g)=CH4(g)的△ rHm 。并计算 C —H “键焓” 的数值。
解:(1) C (石墨) =C(g ) =711.1kJ.mol-1
(2) H 2(g)=2H(g) =431.7kJ.mol-1
(3) C (石墨) +2 H2(g)= CH4(g) =-74.78 kJ.mol-1
(3) -(1) -2×(2)得:C(g)+4H(g)=CH4(g)
=--2
=-74.78-711.1-2×431.7=-1649kJ.mol -1
C—H “键焓” =1649/4=412.3 kJ.mol-1
例题 1-12: 0.5g正庚烷放在弹形量热计中 , 燃烧后温度升高 2.94K 。若量热计本身极其附件的热容 为 8.177kJ.K-1, 计算 298K 时正庚烷的燃烧焓 (量热计的平均温度为 298K)
解 : 0.5g正庚烷燃烧后放出的恒容热效应为 :QV =8.177×(-2.94)=-24.04 kJ
1mol 正庚烷燃烧后放出的恒容热效应为 :
反应为 C 7H 16(l ) +11O2(g ) =7CO2(g ) +8H2O (l )
正庚烷的燃烧焓为:
==-4818+(7-11)×8.314×298×10-3
=-4828 kJ.mol-1
注意:(H 2, g ) =(H 2O , l )
(石墨) =(CO 2, g )
余者类推。
(B , l )≠(B , g )
(B , l )≠(B , g )
=(B , g ) - (B , l )
=(B , l ) -(B , g )
范文五：2002年山东省高中化学竞赛预赛试题及答
2002年 全 国 高 中 化 学 奥 林 匹 克 竞 赛 山 东 省 预 赛 试 题
(满分 100分 时间 120分钟 )
可能用到的相对原子质量:H 1; C12; N 14; O16; Na 23; Mg 24; P 31;
S 32K 39; Ca 40; Mn 55; Fe 56; Zn 65; I 127; Ba 137; Pb 207 一、选择题 (本题包括 20小题,每小题 2分,共 40分。每小题有 1~2个选项符合题意 ) 1. 已知气体的密度与它的摩尔质量成正比。一只气球若放在空气中可静止不动,而在 相同条件下该气球在下列某气体中会下沉。这种气体是
A. CH4 B. Cl2 C. CO2 D. O2
2. 某矿泉水标签上印有主要的矿物质成分如下 (单位 mg · L1-) :
Ca-20, K-29, Mg-G , Zn-0.06, F-0.02等,这里的 Ca 、 K 、 Mg 、 Zn 、 F 是指
A. 化合物 B. 元素 C. 金属离子 D. 单质 3. 某人设想利用 ① FeCl 2+4H2O Fe 3O 4+6HCl+H2 ② Fe 3O 4+1.5Cl2+6HCl3FeCl 3+3H2O+0.5O2 ③ 3FeCl 33FeCl 2+1.5Cl2
这三个反应(反应条件均略去 ) 的联合与循环,来生产能解决环境和能源问题的某种气 体,该气体是
A. O2 B. Cl 2 C. HCl D. H 2 4. 右图中曲线表示原子序数小于 20的某些元素的原子序数 (按 递增顺序连续排列 ) 与其单质沸点的近似关系,其中 A 点表示的元素 是
A. Si B. Al C. F D. O
5. 用铁酸钠 (Na2FeO 4) 对河湖的淡水消毒是城市饮用水处理的一 种新技术,下列对 Na 2FeO 4用于饮用水消毒处理的分析正确的是 A. Na2FeO 4在溶液中显强酸性,能消毒杀菌
B. 在 Na 2FeO 4中 Fe 为 +6价,具有强氧化性,能消毒杀菌
C. Na2FeO 4的还原产物 Fe 3+水解为 Fe(OH)3胶体,可使水中悬浮物凝聚 D. Na2FeO 4的还原产物 Fe 2+水解为 Fe(OH)2胶体,可使水中悬浮物凝聚
6. 在极稀的 KHSO 4溶液和熔融的 KHSO 4中都存在的离子是 A. K+ B. H+ C. SO4-2 D. HSO4-
7. 甲物质某浓度的溶液 pH=2,若将该溶液稀释至原溶液体积的十倍,所得溶液的 pH 大 于 2小于 3,则甲物质可能是
A. CH3COONH 4 B. CH3COOH C. FeCl3 D. KHCO3 8. 在一个不传热且容积固定的密闭反应器里,有可逆反应: mA(气 )+nB(气 ) pC(气 )+qD (气 )
当 m 、 n 、 p 、 q 为任意正整数时,该反应达到平衡的标志是 ①体系的压强不再发生变化; ②体系的温度不再发生变化; ③各组分的物质的量浓度不 再发生变化;④各组分的质量分数不再发生变化;⑤反应速率 υA : υB : υC : υD =m : n : p : q ; ⑥单位时间内,若消耗了 m molA物质,同时也消耗了 q mol D物质
A. ①③⑤ B. ①④⑥ C. ②③④⑥ D. ③④⑤⑥ 9. 可逆反应:3R(气 ) 3M(?)+N(?)-Q (Q>O), 随着温度的升高, 气体平均相对分子 质量有变小的趋势,则下列判断中正确的是
A. M和 N 可能都是固体 B. M和 N 一定都是气体 C. 若 N 为固体,则 M 一定是气体 D. M和 N 可能都是气体
10. 重氮甲烷的分子式为 CH 2N 2,能与具有酸性的有机物发生化学反应,例如:CH 3COOH+CH2N 2→CH 3COOCH 3+N2。 已知下列化合物都能和 CH 2N 2反应, 则其中生成的有
机物不属于酯类的是
A. C6H 5SO 2OH B. C6H 5OH C. C6H 5CHO D. C6H 5COOH
11. 用氯气漂白过的石蜡 (一种固态石油馏分 ) ,燃烧时会产生含有氯元素的气体,这是 由于氯气在漂白石蜡时发生了
A. 溶解 B. 加成反应 C. 取代反应 D. 消去反应
12. 在有机物分子中,若某个碳原子连接着四个不同的原子或原子团,这种碳原子称为 “ 手 性 碳 原 子 ” , 凡 是 有 一 个 手 性 碳 原 子 的 物 质 一 定 具 有 光 学 活 性 。 有 机 化 合 物 HCOOCH 2CHO CH 2OH
(有光学活性 ) ,分别发生下列反应:①与甲酸发生酯化反应;②与热的
NaOH 水溶液反应;③与银氨溶液反应;④在催化剂
存在下与 H 2反应。在这些反应中,能生成无光学活性的有机物的是 A. ①③ B. ②③ C. ②④ D. ①④
13. 1999年艾哈迈德泽维尔因成功“运用激光技术观测化学反应时原子的运动”,被授 予诺贝尔化学奖。 泽维尔证实了光可诱发如下图所示过程。 这一事实用于解释某些动物的夜 视功能和植物在光合作用中极高的光能利用率。
H
H
H
H
以下叙述中正确的是
A .上述变化是化学变化 B . a 、 b 是同一种物质 C . a 、 b 分子式都是 C 14H 14 D . a 、 b 都是苯的同系物
14. 在 容 积 为 4L 的 刚 性 密 闭 容 器 中 , 进 行 可 逆 反 应 :X(气 )+2Y(气 ) 2Z(气 ) 并达到平衡,在此过程中 , 以 Y 的浓度改变表示 的反应速率 v(正 ) 、 v(逆 ) 与时间 t 的关系如右图。则图中阴影部分的面积 表示
A . X 的浓度的变化 B. Y的浓度的变化
C . Z 的浓度的变化 D . Y 的物质的量的减少 15. A 、 B 、 C 、 D 四种气体之间可发生反应:aA+bBcC+dD,
该反应在一定条件下建立平衡,改变条件,经足够长的时间后,体系发生了下列各种变化, 其中能表明该平衡一定发生了移动的是 A .混合气的密度增大了 B .混合体系的压强增大了
C .正逆反应的速率相等,且都比原平衡状态时的速率增大了
D . A 气体在混合气中的含量升高了
16.有一定质量的 KNO 3样品,在 10℃下加 mg 蒸馏水使之充分溶解,残留固体的质量为 255g 。 该实验在 40℃下进行时, 残留固体质量为 120g , 70℃时为 20g 。已知 KNO 3在不同温度 下的溶解度:
A .样品为纯净物
B .样品中混有不溶于水的杂质 C .样品中混有溶解度较大的杂质
D .当温度在 55℃左右时,样品中的 KNO 3在 mg 蒸馏水中能完全溶解
17. 硼晶体的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体, 其中, 每个面均为正三角形,
每个硼原子均与另外五个硼原子相连。 由此推断在硼晶体的基本结构单元中的顶点数和棱边 数分别是
A . 60, 12 B . 12, 30 C . 30, 12 D . 10, 30
18. 反应 NO+O2+NO2+H2O→HNO 3(未配平 ) 是一个有多组计量数 (即系数 ) 的化学方程 式,当 O 2有 1/3被 NO 还原时,此反应各物质的化学计量数为
A . 4, 9, 24, 14, 28 B . 1, 1, 1, 1, 2
C . 8, 9, 12, 10, 20 D .任意数均可
19. 已知 PbSO 4难溶于水也难溶于硝酸, 却可溶于 CH 3COONH 4溶液, 形成无色透明的溶 液,其化学反应的方程式为:
PbSO 4+2CH3COONH 4(CH3COO) 2Pb+(NH4)2SO 4
当往 (CH3COO) 2Pb 的溶液中通入 H 2S 时,有黑色沉淀 PbS 生成。下列能正确表示这个反 应的离子方程式是
A . 2CH 3COO -+Pb2++H2S PbS↓+2CH3COOH
B . Pb 2++H2S PbS↓+2H+
C . (CH3COO) 2Pb+H2S PbS↓+2CH3COOH
D . Pb 2++2CH3COO -+2H++S2-PbS↓+2CH3COOH
20. 某白色固体可能由① NH 4Cl ;② AlCl 3、③ NaCl 、④ AgNO 3、⑤ KOH 中的一种或几 种组成, 此固体投入水中得澄清溶液, 该溶液可使酚酞呈红色, 若向溶液中加稀硝酸到过量, 有白色沉淀产生。则对原固体的判断不正确的是
A .肯定存在① B .至少存在②和⑤
C .无法确定是否有③ D .至少存在①、④、⑤
二、 (本题包括 2小题,共 12分 )
21. (1) (3分 ) 请选用下列试剂:酚酞、石蕊、稀氨水、氯化铵溶液、浓盐酸、熟石灰粉 末、醋酸铵晶体和蒸馏水,设计实验证明 NH 3 ? H 2O 在水中存在电离平衡,请简述实验方法 及现象。
(2) (3分 ) 在 AlCl 3溶液中混有 Na +、 Cu 2+、 Fe 3+等离子,请设计实验只用两种试剂除去 这三种杂质离子,简述实验步骤。
22. (6分 ) 随着科学技术的发展,测定阿伏加德罗常数的手段越来越多,测定精确度 也越来越高。现有一简单可行的测定方法,具体步骤如下:①将固体食盐研细,干燥后,准 确称取 mg NaCl 固体并转移到定容仪器 A 中。②用滴定管向仪器 A 中加苯,并不断振荡,继 续加苯至 A 仪器的刻度线,计算出 NaCl 固体的体积为 V mL。回答下列问题:
(1) 步骤①中 A 仪器最好用 填仪器名称 )
(2) 能否用胶头滴管代替步骤②中的滴定管 ? 其原因是 。
(3) 能否用水代替苯 。
(4) 已知 NaCl 晶胞的结构如图所示,
经 X 射线衍射测得晶胞中最邻近的 Na +和 Cl -平均距离为 a cm,则利用上述方法测得的阿 伏加德罗常数的表达式为 N A
(5) 纳米材料的表面原子占总原子数的比例极大,这是它具有许多特殊性质的原因,假 设某氯化钠纳米颗粒的大小和形状恰好等于氯化钠晶胞的大小和形状, 则这种纳米颗粒的表 面原子占总原子数的百分比为 。
三、 (本题包括 2小题,共 16分 )
23. (6分 ) 固体 A 的化学式为 NH 5, 它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子的 最外层电子结构。请回答:
(1) 固体 A 属于 晶体,它的电子式为
(2) A 溶于水后溶液呈 (填“酸”、“碱”或“中” ) ,用化学方程 式表示原因 。
(3) 适当加热固体 A 就分解为两种气体,该反应的化学方程式是 。
24. (8分 ) 从某物质 A 的水溶液出发有如图所示的一系列变化 (参加反应和反应生成的水 均未标出 ) :
(1) 写出下列物质的化学式:, , 。
(2) 写出 A 与 H +反应的离子方程式 。
(3) 写出 G 与 W 反应的化学方程式
四、 (本题包括 3小题,共 19分 )
25. (7分 ) 曾有人用金属钠处理化合物 A(分子式 C 5H 6Br 2,含五元环 ) ,欲得碳原子数仍 为 5的产物 B ,而事实上却得到芳香化合物 C (分子式 C 15H 18) 。
(1) 请画出 A 、 B 、 C 的结构简式。
(2) 为什么该反应得不到 B 却得到 C?
(3) 预期用过量酸性高锰酸钾溶液处理 C ,得到烃的含氧衍生物 D ,写出 D 的结构式。
26. (9分 ) 阿司匹林 OOCCH
3
COOH
是具有解热、消炎、镇痛等功效的家庭常备药。它是一
种微溶于水的有机弱酸, 其药效释放较快。 科学家将它连接在高分子载体上制成缓释长效阿 司匹林,其中的一种结构为:
CH
2
n
O CH 2 CH 2 O
3
CH
3
O
(1) 写出阿司匹林与氢氧化钠溶液共热的离子方程式
(2) 缓释长效阿司匹林中含有的酯基数是
(3) 服药后,在人体内释放阿司匹林的反应的化学方程式为
(4) 聚合生成缓释长效阿司匹林的三种单体是 。 27. (5分 ) 已知:
① 乙醛甲基上的氢原子都是 α氢原子, 活性较大, 都可以与甲醛中的醛基发生加成反应,
如:HCHO+CH3CHO
HO
CH 2CH 2CHO
2(COOC2H 5
2
CH 2
CH
2
COOC 2H 52H 5
2
CH CH 2
CH
COOH
现由乙烯和丙二酸等物质合成 I ,合成路线如下:
请回答下列问题:
(1) 写出下列物质的结构简式:; 。 (2) 写出 A→D 化学方程式:
五、 (本题包括 2小题,共 13分 )
28. (6分 ) 将 0.05 mol/L的稀盐酸和某浓度的 NaOH 溶液以 1:2的体积比混合后,所得溶 液的 pH 为 12。 用上述 NaOH 溶液滴定 pH=3的某一元弱酸溶液, 恰好完全反应时消耗 NaOH 溶液 与弱酸溶液的体积比为 5:8(溶液体积变化不计 ) 。
(1) 该一元弱酸的电离度为
。
(2) 当盐酸和 NaOH 溶液以 n : 1的体积比混合后, 计算 n 在不同取值范围时溶液的 pH , 填 入下表:
催化作用下生命体代谢过程产生的超氧离子 (O2-
) 才不致过多积存而使人体过早衰老。 (1) 超氧离子在催化剂 SOD
O O H 2O 2
(2) 今在
SOD 的浓度为 C 0 (E)=0.400×10-6
mol/L, pH=9.1的溶液中对该反应进行研究, 在 常温下测得不同超氧离子的初始浓度 C 下超氧化物歧化反应的初始反应速率 υ见下表:
00
k 为速率常数。试根据测定数据确定该歧化反应的反应级数 n 和速率常数 k 。
2002年全国高中化学奥林匹克竞赛山东省预赛试题
参考答案及评分标准
一、选择题 (每题 2分,错答、多答为零分,多选题漏答得一分。 )
后向其中加入适量醋酸铵晶体并振荡 (1分 ) , 可看到红色变浅, 说明氨水中存在电离平衡 (1分 )
(2) (3分 ) 在混合溶液中加入过量稀 NaOH 溶液, 过滤除去沉淀 (1分 ) ; 向滤液中加适
量稀盐酸至沉淀不再增加,再过滤 (1分 ) ;将沉淀溶于稀盐酸得到 AlCl 3溶液 (1分 ) 。 22. (6分 ) (1) 容量瓶 (1分 ) (2) 不能, 无法测出苯的体积。 (1分 ) (3) 不能,
NaCl 溶于水, 而无法测出 NaC1晶体的体积。 (1分 ) (4) NA =
3
25
. 29ma
(2分
)
(5)2726 (或 0.963) (1分 ) 23. (6分 ) (1) 离子
(各 1分 )
(2) 碱 (1分 ) NH4H+H2O
NH 3 ? H2O+H2 (2分 ) (3) NH4H
NH 3+H2 (1分 )
24. (8分 ) (1) A:K 2S 2O 3, E :FeS , Y: OH
(各 2分 )
(2) S2O 3 2+2H+=S↓+SO2↑+H
2O (1分 ) (3) H2S+2FeCl3=2FeCl2+2HCl+S↓(1分 ) 25. (7分 ) (1)
(各 1分 )
(2) 要点:B 不稳定 (2分 )
(3) COOH
O (2分 )
26. (9分 ) (1)
OOCCH 3COOH
O COO
3 (2分 )
(2) 3n; (1分 )
CH 2
O
CH 2CH 2OH
3
(1分 )
(3) CH
2
n
O CH
2
CH
2
O
3
CH
3
O
3
COO HO
OOCCH
3
COOH
2
=C(CH
3
CH
2
CH
2
OH 2
n
O CH
2
CH
2
OH
3
27. (5分 ) (1) (3分 )
HOH
22
OH
2
OH
HOH
2
2
CH
2
CH
2
COOEt
2
CH
2
CH
2
CH
2
HOOC HOOC
(Et表示 — C 2H 5) 、 (各 1分
)
3
HOH
2
CH
2
OH
CHO
HOH
2
28.(6分 ) (1) 4%, (1分 )
(2) (5分 )
29. (7分 ) (1) 2O2-+2H+→O 2+H2O 2(2分 )
(2) 分别用 υ1/υ2、 υ2/υ3计算出 n ,然后取平均值得出 n=l,同样根据三组实验数据分别 求出 k=501s-1, 502 s1-, 500 s1-,取平均值得出 k=501 s1-(5分 )
