B．图中b点坐标为（0，4.75）
C．c点溶液中：
c（Na＋）＝10c（HX）
D．室温下HX的电离常数为10－4.75
C [电离平衡常数只受温度的影响，因此用a或c点进行判断，用a点进行分析，c（HX）/c（X－）＝10－1，c（H＋）＝10－3.75mol·L－1，HX的电离平衡常数的表达式Ka＝c（X－）×c（H＋）/c（HX），代入数值，Ka＝10－4.75，由于a、b、c均为酸性溶液，因此溶质均为“HX和NaX”，不可能是NaX或NaX和NaOH，pH<7说明HX的电离程度大于X－的水解程度，即只考虑HX电离产生H＋对水的抑制作用，然后进行分析。
]
二、非选择题（本题包括5小题，共55分）
16．（12分）工业上乙醚可用于制造无烟火药。
实验室合成乙醚的原理如下：
主反应：
2CH3CH2OH
CH3CH2OCH2CH3＋H2O；
副反应：
CH3CH2OH
CH2===CH2↑＋H2O。
[乙醚制备]装置设计如图（部分装置略）：
（1）仪器a是________（写名称）；仪器b应更换为下列的________（填标号）。
A．干燥管 B．直形冷凝管
C．玻璃管D．安全瓶
（2）实验操作的正确排序为________（填标号），取出乙醚立即密闭保存。
a．安装实验仪器
b．加入12mL浓硫酸和少量乙醇的混合物
c．检查装置气密性
d．熄灭酒精灯
e．通冷却水并加热烧瓶
f．拆除装置
g．控制滴加乙醇速率与馏出液速率相等
（3）反应温度不超过145℃，其目的是_______________________________
________________________________________________________________。
若滴入乙醇的速率明显超过馏出液速率，则反应速率会降低，可能的原因是________________________________________________________________
________________________________________________________________。
[乙醚提纯]
（4）粗乙醚中含有的主要杂质为________；无水氯化镁的作用是________________________________________________________________。
（5）操作a的名称是________；进行该操作时，必须用水浴代替酒精灯加热，其目的与制备实验中将尾接管支管接至室外相同，均为
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
[解析]
（1）仪器a是三颈烧瓶。
仪器b为球形冷凝管，应更换为直形冷凝管。
（2）实验操作顺序：
先按照从左到右，从下到上安装实验仪器，再检查装置气密性，然后加入反应物，为了防止冷凝管遇冷破裂同时保证冷凝效果，先通冷却水后加热烧瓶，实验过程中控制滴加乙醇速率与馏出液速率相等，实验结束后先熄灭酒精灯后停止通入冷却水，最后拆除装置。
（3）根据提供信息，反应温度为170℃时，有副反应发生，因此反应温度不超过145℃，其目的是避免副反应发生。
若滴入乙醇的速率明显超过馏出液速率，则反应混合物的温度会降低，从而导致反应速率降低。
（4）乙醇容易挥发，因此粗乙醚中含有的主要杂质为乙醇。
无水氯化镁的作用是干燥乙醚。
（5）操作a是从干燥后的有机层（主要含乙醇和乙醚）中分离出乙醚，故操作a为蒸馏。
无水乙醚遇热容易爆炸，故蒸馏时用水浴代替酒精灯加热，目的是避免引发乙醚蒸气燃烧或爆炸。
[答案]
（1）三颈烧瓶（三口烧瓶） B
（2）acbegdf （3）避免副反应发生 温度骤降导致反应速率降低 （4）乙醇（或其他合理答案） 干燥乙醚 （5）蒸馏 避免引发乙醚蒸气燃烧或爆炸
17．（9分）锂离子电池是目前具有最高比能量的二次电池。
LiFePO4可极大地改善电池体系的安全性能，且具有资源丰富、循环寿命长、环境友好等特点，是锂离子电池正极材料的理想选择。
生产LiFePO4的一种工艺流程如图：
已知：
Ksp（FePO4·xH2O）＝1.0×10－15，Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38。
（1）在合成磷酸铁时，步骤Ⅰ中pH的控制是关键。
如果pH<1.9，Fe3＋沉淀不完全，影响产量；如果pH＞3.0，则可能存在的问题是________________________________________________________________。
（2）步骤Ⅱ中，洗涤是为了除去FePO4·xH2O表面附着的________等离子。
（3）取3组FePO4·xH2O样品，经过高温充分煅烧测其结晶水含量，实验数据如下表：
实验序号
1
2
3
固体失重质量分数
19.9%
20.1%
20.0%
固体失重质量分数＝
×100%，则x＝________（精确至0.1）。
（4）步骤Ⅲ中研磨的作用是
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
（5）在步骤Ⅳ中生成了LiFePO4、CO2和H2O（g），则氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
[解析]
（1）由于Ksp[Fe（OH）3]＝4.0×10－38，由合成磷酸铁时，pH＜1.9，Fe3＋沉淀不完全；pH＞3.0，易生成Fe（OH）3沉淀，影响磷酸铁的纯度。
（2）步骤Ⅰ在反应釜中进行，加入H3PO4、Fe（NO3）3溶液，并用氨水调pH＝2.0～3.0，控制反应物的量，反应生成磷酸铁后，溶液中的溶质主要是NH4NO3，故洗涤是为了除去FePO4·xH2O表面吸附的NH
、NO
、H＋等离子。
（3）由表中实验数据可知，FePO4·xH2O样品固体失重质量分数的平均值为20.0%，取mg固体样品进行计算：
n（FePO4）＝
，n（H2O）＝
，则有x＝
＝
≈2.1。
（4）步骤Ⅲ是在FePO4·xH2O中加入葡萄糖和Li2CO3研磨、干燥，作用是使反应物混合均匀，增大反应速率，提高反应产率。
（5）步骤Ⅳ是在Ar气保护下、用600℃温度煅烧，生成了LiFePO4、CO2和H2O（g），其中铁元素由＋3价降低到＋2价，葡萄糖则被氧化生成CO2和H2O（g），则氧化剂为FePO4·xH2O，还原剂为葡萄糖（C6H12O6），根据得失电子守恒可得：
n（FePO4·xH2O）×（3－2）＝n（C6H12O6）×（4－0）×6，则有n（FePO4·xH2O）∶n（C6H12O6）＝24∶1。
[答案]
（1）生成Fe（OH）3杂质，影响磷酸铁的纯度
（2）NO
、NH
、H＋（只要写出NO
、NH
即可）
（3）2.1
（4）使反应物混合均匀，增大反应速率，提高反应产率（答案合理即可）
（5）24∶1
18．（12分）许多含氮物质是农作物生长的营养物质。
（1）肼（N2H4）、N2O4常用于航天火箭的发射。
已知下列反应：
①N2（g）＋O2（g）===2NO（g） ΔH＝＋180kJ·mol－1
②2NO（g）＋O2（g）2NO2（g） ΔH＝－112kJ·mol－1
③2NO2（g）N2O4（g） ΔH＝－57kJ·mol－1
④2N2H4（g）＋N2O4（g）===3N2（g）＋4H2O（g） ΔH＝－1136kJ·mol－1
则N2H4与O2反应生成氮气与水蒸气的热化学方程式为________________________________________________________________。
（2）一定温度下，向某密闭容器中充入1molNO2，发生反应：
2NO2（g）N2O4（g），测得反应体系中气体体积分数与压强之间的关系如下图所示：
①a、b、c三点逆反应速率由大到小的顺序为________。
平衡时若保持压强、温度不变，再向体系中加入一定量的Ne，则平衡________移动（填“正向”“逆向”或“不”）。
②a点时NO2的转化率为______，用平衡分压代替平衡浓度也可求出平衡常数Kp，则该温度下Kp＝______Pa－1。
（3）已知在一定温度下的可逆反应N2O4（g）2NO2（g）中，v正＝k正c（N2O4），v逆＝k逆c2（NO2）（k正、k逆只是温度的函数）。
若该温度下的平衡常数K＝10，则k正＝________k逆。
升高温度，k正增大的倍数________（填“大于”“小于”或“等于”）k逆增大的倍数。
（4）氨气是合成众多含氮物质的原料，利用H2 N2 生物燃料电池，科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂，X交换膜为隔膜，在室温条件下即实现了合成NH3的同时还获得电能。
其工作原理图如下：
则X膜为________交换膜，正极上的电极反应式为
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
[解析]
（1）由盖斯定律知（①＋②＋③＋④）/2即可得到N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－562.5kJ·mol－1。
（2）①由图知，a点到c点的过程中，N2O4的体积分数不断增大，故逆反应速率不断增大。
一定温度下，保持压强不变，加入稀有气体，相当于降低压强，故平衡向左移动；②a点时，设消耗了xmolNO2，则生成0.5xmolN2O4，剩余（1－x）molNO2，1－x＝0.5x，x＝2/3mol，此时NO2的转化率约为66.7%，平衡时p（N2O4）＝0.96p0，p（NO2）＝0.04p0，由此可求出Kp＝600/p0。
（3）当反应达到平衡时，v正＝v逆，即k正·c（N2O4）＝k逆·c2（NO2）。
k正＝k逆·c2（NO2）/c（N2O4）＝k逆·k＝10k逆；该反应是吸热反应，升高温度，平衡向正方向移动，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数。
（4）由图知，正极上N2转化为NH3时需要结合氢元素，故负极上生成的H＋应移向正极，X膜为质子交换膜或阳离子交换膜，N2在正极上得到电子后转化为NH3。
[答案]
（1）N2H4（g）＋O2（g）===N2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－562.5kJ·mol－1
（2）c>b>a 逆向 66.7% 600/p0 （3）10 大于 （4）阳离子（或质子） N2＋6e－＋6H＋===2NH3
19．（10分）N、Fe是两种重要的元素，其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。
（1）基态氮原子最高能级的电子云轮廓图形状为__________；氢原
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