长沙理工大学《 应用化学》27年模拟试卷

一、选择题（每题3分，共30分）

1. 已知反应 2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g) 的 ΔrHmθ=−198 kJ⋅mol−1ΔrHmθ=−198 kJ⋅mol−1，若将反应物按化学计量比混合于密闭容器中，在恒温恒压下反应，达到平衡后，下列哪种操作会使平衡右移且SO₃的产率显著提高？

   A. 增大容器体积 B. 通入N₂（不参与反应） C. 移除部分SO₃ D. 升高温度

2. 已知 Ksp(AgCl)=1.77×10−10*K*s*p*(AgCl)=1.77×10−10，Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10−12*K*s*p*(Ag2CrO4)=1.12×10−12。向等浓度的Cl⁻和CrO₄²⁻混合溶液中逐滴加入AgNO₃溶液，哪种物质先沉淀？

   A. AgCl B. Ag₂CrO₄ C. 同时沉淀 D. 无法判断

3. 下列各组分子中，中心原子杂化方式相同且分子极性相同的是：

   A. CO₂、SO₂ B. BF₃、NH₃ C. H₂O、H₂S D. CH₄、CCl₄

4. 关于锂离子电池的说法，错误的是：

   A. 充放电过程中Li⁺在正负极间往返嵌入/脱出

   B. 常见负极材料为石墨

   C. 铅蓄电池的能量密度高于锂离子电池

   D. 电解质通常为含锂盐的有机溶液

5. 已知某元素的基态原子核外电子排布为 [Ar]3d54s1[Ar]3*d*54*s*1，该元素属于：

   A. ⅦB族 B. ⅥB族 C. ⅦA族 D. ⅠB族

6. 在298 K时，反应 H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)H2(g)+I2(g)⇌2HI(g) 的 Kc=54*K*c*=54。将1 mol H₂和1 mol I₂放入1 L容器中，平衡后HI的浓度为：

   A. 1.58 mol/L B. 0.79 mol/L C. 0.42 mol/L D. 0.21 mol/L

7. 对于反应 NO2(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g)NO2(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g)，实验测得其速率方程为 v=k[NO2]2v=k[NO2]2。下列推断合理的是：

   A. 反应为基元反应 B. CO的浓度不影响总反应速率

   C. 反应历程中可能存在 NO2+NO2→NO3+NONO2+NO2→NO3+NO 的慢步骤

   D. 升高温度对反应速率影响不大

8. 将过量CaCO₃(s)加入0.1 mol/L的醋酸溶液中，充分溶解后，溶液中的主要阴离子浓度大小关系为：

   A. [Ac⁻] > [CO₃²⁻] > [HCO₃⁻] B. [Ac⁻] > [HCO₃⁻] > [CO₃²⁻]

   C. [CO₃²⁻] > [Ac⁻] > [HCO₃⁻] D. [HCO₃⁻] > [Ac⁻] > [CO₃²⁻]

9. 有关固体吸附剂的说法正确的是：

   A. 分子筛的孔径均匀，可用于分离混合气体

   B. 活性炭的吸附能力在高温下更强

   C. 硅胶是典型的非极性吸附剂

   D. 吸附过程都是化学吸附

10. 下列电对中，标准电极电势 Eθ*E*θ*最大的是（已知数据略，结合周期律判断）：

    A. F2/F−F2/F− B. Cl2/Cl−Cl2/Cl− C. Br2/Br−Br2/Br− D. I2/I−I2/I−

 二、填空题（每空2分，共40分）

1. 某反应在300 K时速率常数为 k1*k*1，在350 K时 k2=2k1*k*2=2*k*1，则该反应的活化能 Ea*E**a* 约为 ______ kJ·mol⁻¹（保留整数）。

2. 基态Cr原子的价电子排布式为 ______，属于第______周期______族，其最高氧化物的水化物为 ______。

3. 已知 Eθ(Fe3+/Fe2+)=0.771 V*E**θ*(Fe3+/Fe2+)=0.771 V，Eθ(Fe2+/Fe)=−0.44 V*E*θ*(Fe2+/Fe)=−0.44 V，则反应 2Fe3++Fe→3Fe2+2Fe3++Fe→3Fe2+ 的 Eθ*E*θ* 为 ______ V，该反应的平衡常数 K*K* 约为 ______（取对数计算，F=96500 C/mol，RT/F=0.0257 V）。

4. 100 g水中溶解0.1 mol某非电解质，测得凝固点降低为1.86 K，则该物质在水中的摩尔质量______ g/mol（K_f = 1.86\ \text{K·kg·mol}^{-1}），此溶液在298 K时的渗透压约为 ______ kPa（R=8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹）。

5. 浓硫酸具有______、______、______三大特性，在工业上可用于干燥______气体（写一种）。

6. 根据杂化轨道理论，SO3SO3分子中S原子的杂化方式为______，分子构型为______；SO2SO2分子中S原子的杂化方式为______，分子构型为______，其中______分子是极性分子。

7. 写出下列过程的反应方程式：

   （1）用Na₂S溶液除去废水中的Hg²⁺：________________________

   （2）漂白粉在空气中失效（与CO₂和H₂O反应）：________________________

 三、计算题（共75分）

1.（20分） 已知某温度下：

Eθ(ClO3−/Cl2)=1.47 V,Eθ(Cl2/Cl−)=1.36 V,Eθ(ClO3−/Cl−)=1.45 V*E**θ*(ClO3−/Cl2)=1.47 V,*E**θ*(Cl2/Cl−)=1.36 V,*E**θ*(ClO3−/Cl−)=1.45 V

（1）写出 ClO3−ClO3− 在酸性介质中发生歧化反应生成 Cl2Cl2 和 Cl−Cl− 的离子方程式，并计算该反应的 Eθ*E*θ* 和 K*K*（298 K）。

（2）计算该歧化反应在298 K时的 ΔrGmθΔ*r*G*m*θ（kJ·mol⁻¹）。

（3）若溶液中 [ClO3−]=0.1 mol/L[ClO3−]=0.1 mol/L，[Cl−]=1.0 mol/L[Cl−]=1.0 mol/L，pH = 0，计算此时 Cl2Cl2 的分压为多少时反应达到平衡？（提示：利用能斯特方程）

2.（20分）将0.1 mol AgCl固体加入1.0 L 2.0 mol/L的氨水中，充分溶解后，计算：

（已知：Ksp(AgCl)=1.8×10−10*K*s*p*(AgCl)=1.8×10−10，Kf[Ag(NH3)2+]=1.6×107*K*f[Ag(NH3)2+]=1.6×107）

（1）溶液中 Ag+Ag+ 的浓度（忽略体积变化）。

（2）溶液中 Cl−Cl− 的浓度。

（3）若向上述溶液中加入固体KCl至 [Cl−]=0.10 mol/L[Cl−]=0.10 mol/L，是否有AgCl沉淀生成？通过计算说明。

3.（20分） 已知某二元弱酸 H2AH2A 的 Ka1=1.0×10−4*K*a*1=1.0×10−4，Ka2=1.0×10−8*K*a*2=1.0×10−8。

（1）计算0.1 mol/L NaHA溶液的pH。

（2）若向0.1 mol/L H₂A溶液中加入NaOH固体，调节pH=7.00，求此时溶液中 [H2A]:[HA−]:[A2−][H2A]:[HA−]:[A2−] 的比值。

（3）欲配制pH=4.00的缓冲溶液，H₂A与NaHA的浓度比应为多少？若总浓度为0.2 mol/L，各需多少克NaHA·2H₂O（M=156 g/mol）和多少毫升0.5 mol/L的H₂A溶液（体积可加和）？

4.（15分）某钢铁厂的电镀车间产生含Cr(VI)废水（以 Cr2O72−Cr2O72− 为主，浓度0.02 mol/L，pH=2），拟采用FeSO₄还原沉淀法处理：

（1）写出酸性条件下 Cr2O72−Cr2O72− 被Fe²⁺还原为Cr³⁺的离子方程式，并配平。

（2）若处理1 m³废水，理论上需要加入FeSO₄·7H₂O的物质的量（不考虑副反应）。

（3）还原后调节pH至8-9，使Cr³⁺和Fe³⁺沉淀，写出沉淀的化学式。已知 Ksp(Cr(OH)3)=6.3×10−31*K**s**p*(Cr(OH)3)=6.3×10−31，计算pH=8时残留的Cr³⁺浓度（mol/L）。

（4）从绿色化学角度，指出该工艺的一个优点和缺点。

四、简答题（共30分）

1.（10分）解释下列现象：

（1）HF的沸点（19.5℃）远高于HCl（-85℃），但HF的水溶液是弱酸，而HCl是强酸。

（2）CaCO₃能溶于醋酸溶液中，但不能溶于稀硫酸中（长期放置可能溶解，但起始很慢）。

2.（10分）什么是“原子经济性”？以环氧乙烷的生产为例，比较传统氯醇法（乙烯+氯气→氯乙醇→加碱→环氧乙烷+氯化钙）与直接催化氧化法（乙烯+氧气→环氧乙烷）的原子经济性，并计算原子利用率。

3.（10分）简述锂离子电池的工作原理，并写出以LiCoO₂为正极、石墨为负极的电池在充电时的电极反应。为什么锂离子电池比铅蓄电池更环保？

五、综合应用题（25分）

某化工厂以煤炭为原料生产甲醇（CH₃OH），工艺流程大致为：

煤 → 煤气化（C+H₂O→CO+H₂，吸热） → 变换反应（CO+H₂O→CO₂+H₂，放热） → 净化 → 合成（CO+2H₂→CH₃OH，放热）

（1）写出煤气化反应的热化学方程式（已知相关ΔfH_m°值可设未知参数，只需表达式）。若该反应在高温下自发进行，判断ΔS的符号并说明理由。

（2）合成反应中，工业上常采用高压（5-10 MPa）和中温（250-300℃）。从化学平衡和反应速率角度分析选择高压和中温的原因。

（3）若在体积可变的反应器中，起始充入CO和H₂物质的量比为1:2，在5 MPa下达到平衡时甲醇的摩尔分数为0.20，计算该温度下的平衡常数Kp（以压力表示）。

（4）该工厂排放的废气中含有SO₂（来自煤中的硫），采用石灰石-石膏湿法脱硫：CaCO3+SO2→CaSO3+CO2CaCO3+SO2→CaSO3+CO2，再经氧化得石膏（CaSO₄·2H₂O）。写出氧化步骤的化学方程式，并说明该脱硫方法的副产物石膏有何用途。

（5）从绿色化学角度，提出两项改进该甲醇生产工艺的建议（除脱硫外）。