2011年成人高考高中起点升本科《物理化学综合》试卷及详解
可能用到的数据——相对原子质量(原子量):
H—1
C—2
O—16
Na—23
一、选择题:1~15小题,每小题4分,共60分,在每小题给出的四个选项中,选出一项符合题目要求的。
1.大量的氢原子从基态被激发到n=3的能量状态,当这些氢原子向低能态跃迁时,能够观测到的谱线的条数为( )。
A.1
B.2
C.3
D.4
【答案】C
【解析】当大量的氢原子从基态E1被激发到n=3的能级E3上时,这些氢原子中处于E3能级上的电子向较低能级E2、E1上跃迁时,氢原子将辐射光谱线。E3能级上的电子向较低能级跃迁时有两种方式:①直接跃迁,即电子从E3能级直接跃迁到E2和E1能级上,相应有两根光谱线;②二次跃迁。因为从E3跃迁到E2能级上的电子相对于在基态E1上的电子而言处于较高的能级,仍是不稳定的,所以它将从E2能级再向基态E1能级跃迁,与此相应也有一条光谱线。因此总的光谱线是3条。
2.下列现象中,属于光的干涉现象( )。
A.露珠在阳光照射时出现彩色
B.光可以绕过微小的障碍物传播
C.水面上的油膜在日光照射下呈现彩色
D.白光经过三棱镜后分为七种颜色的光
【答案】C
【解析】AD两项,叙述的现象都出现彩色图像,具有迷惑性,但它们不是干涉现象。C项,当日光照射到油膜上时,从油膜的上、下表面上反射的两束光线是相干光,它们相遇发生光的干涉现象,形成了彩色的干涉条纹,因为油膜是厚度很小的薄膜,所以这种干涉现象称为薄膜干涉。B项,所叙述的现象是光的衍射现象。
3.如图所示,用轻绳OA、OB将质量为m的物体悬挂在O点处达到平衡,已知绳OB水平,绳OA与竖直方向的夹角为θ,使A点向左移动,同时缩短OA绳的长度,保持O点的位置不变在此过程中,关于绳OA、OB所受的拉力FTA、FTB的说法正确的是( )。
A.FTA和FTB都逐渐减小
B.FTA逐渐增大,FTB逐渐减小
C.FTA和FTB都逐渐增大
D.FTA逐渐减小,FTB逐渐增大
【答案】A
【解析】O点受到三个作用力:绳子OA的拉力FTA,向右倾斜向上;绳子OB的拉力FTB,水平向左;悬挂着物体的绳子的拉力FTm,竖直向下。因为物体静止平衡,所以悬挂物体的绳子对物体的拉力等于物体的重力G、由牛顿第三定律知,物体对绳子的拉力,即FTm=mg,对O点写出力的平衡方程:
在水平方向有
在竖直方向有
由此解得
联立可得
由题意可知,当A点向左移动时,θ角减小,cosθ增大,tanθ减小、因此,FTA减小,FTB也减小、
4.静止在光滑水平面上的小车受到恒力F的作用,小车的质量为m,经过时间t,小车的位移为s、若将小车的质量增加到2m,在同样的恒力作用下,经过同样的时间t,小车的位移为( )。
A.2s
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】当小车的质量为m时,F=ma,由此得,当小车的质量为2m时,F=2ma1,此时加速度为,根据初速度为零的匀加速直线运动公式,当小车质量为m时,t秒小车的位移为,当小车的质量为2m时,t秒小车的位移是,比较可得。
5.在图示的电路中,L1、L2为两个规格完全相同的灯泡,电源的内阻可忽略当滑动变阻器的触点在c点时,两个灯泡均能正常发光,若将滑动变阻器的触点向b端移动,则( )。
A.L1逐渐变亮,L2逐渐变暗
B.L1逐渐变暗,L2亮度不变
C.L1、L2都变亮
D.L1、L2都变暗
【答案】B
【解析】由图可见,电源ε的外电路上有两条并联电路:L2与固定电阻串联后接到ε上,L1与滑动变阻器串联后接到ε上。由串联电阻的分压作用知,L2中的固定电阻和L1中的滑动变阻器对电源的路端电压(即电动势)起了分压作用,使L1、L2上的电压等于它们正常发光时的电压,因为L1、L2的固有电阻相同,所以在两灯正常发光时,滑动变阻器上的电阻Rac等于L2中的固定电阻的阻值。L1上的电压U1与滑动变阻器上的电压Uac之和为ε,即U1+Uac=ε。设灯泡的电阻为RL,则L1的电功率为①,当滑动变阻器的触点c向b端移动时,Rac增大,Uac增大,U1减小,由式①知,P减小,L1变暗;因为L2是与固定电阻串联的,电压U2不变,所以L2的亮度不变。
6.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动,线圈中的交变电压随时间变化的规律如图所示,则( )。
A.该交变电压的有效值为6V
B.该交变电压的有效值为
C.该交变电压的周期为0.06s
D.该交变电压的频率为50 Hz
【答案】B
【解析】当矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动时产生了正弦交流电。A项,由图可知,交流电压的最大值为Um=6V。B项,交流电压的有效值为。C项,交流电压的周期T=0.04s。D项,交流电压的频率为。
7.下列关于物体的内能与做功、热传递关系的叙述,正确的是( )。
A.对物体做功,物体内能一定增加
B.向物体传递热量,物体内能一定增加
C.必须同时对物体做功和传递热量,物体内能才能增加
D.对物体做功,并向物体传递热量,物体内能一定增加
【答案】D
【解析】A项,对物体做功,物体的内能不一定增加,因为物体有可能向外界传递热量。B项,向物体传递热量,物体内能不一定增加,因为物体有可能对外界做功。C项,外界对物体做功时,物体的内能有可能增加;外界向物体传递热量时,物体的内能也有可能增加,二者不是必须同时存在。D项,对物体做功,并向物体传递热量,这两种过程都能使物体的内能增加,所以物体的内能一定增加。
8.下列气体中,既有刺激性气味又能形成酸雨的是( )。
A.SO2
B.CO2
C.CO
D.NH3
【答案】A
【解析】BC两项,两种气体是没有气味的。D项,NH3极易溶于水,且能与水发生反应,但其生成物NH3·H2O是弱碱,因而使溶液呈现碱性。
9.下列物质中,能与水反应生成气体化合物的是( )。
A.CaO
B.Na2O2
C.CaC2
D.Fe2O3
【答案】C
【解析】A项,反应方程式:,没有气体生成。B项,反应方程式: ,生成的O2是气体单质。D项,不能与水发生反应。C项,反应方程式:。
10.下列药品的存放错误的是( )。
A.将硝酸银保存在棕色玻璃瓶中
B.将液溴存放于细口瓶中,并用水封
C.将浓氨水放在敞口试剂瓶中
D.将金属钠保存在煤油中
【答案】C
【解析】C项,浓氨水具有较强的挥发性,所以应密封保存,不能放在敞口的试剂瓶中。
11.同温同压下,相同质量的下列物质处于气体状态时,占有的体积最小的是( )。
A.H2
B.SO2
C.N2
D.N2O
【答案】B
【解析】设4种气体的质量均为1g,则它们的“物质的量”分别为, ,,。分数值越大,相同状况下占有的体积也越大。本题要求占有体积最小的气体,也就是“分母”数值最大的气体,即SO3。
12.铜和稀硝酸反应的化学方程式为,反应中化合价发生变化和保持不变的氮原子数之比为( )。
A.1:3
B.1:2
C.3:4
D.1:4
【答案】A
【解析】根据给出的反应方程式:
由此分析得出,反应中化合价发生变化的氮原子数是2个,化合价不发生变化的氮原子数是6个,它们的比值应是1:3。
13.下列物质中,与乙酸甲酯互为同分异构体的是( )。
A.乙酸乙酯
B.丁酸
C.丙醇
D.甲酸乙酯
【答案】D
【解析】同分异构体的两个关键点:①分子式相同;②结构不同。乙酸甲酯的分子式为:CH3COOCH3——C3H6O2。A项,乙酸乙酯:CH3COOC2H5——C4H8O2;B项,丁酸:C3H7COOH——C4H8O2;C项,丙醇:C3H7OH——C3H8O;D项,甲酸乙酯:HCOOC2H5——C3H6O2。甲酸乙酯的分子式与乙酸甲酯的分子式相同,都是C3H6O2,且其结构不一样。
14.下列溶液中,常温下酸性最弱的是( )。
A.c(H+)=10-3mol/L的溶液
B.c(OH-)=10-11mol/L的溶液
C.pH=4的溶液
D.2.24L(标准状况)HCl溶于10L水中
【答案】C
【解析】用pH值比较溶液的酸碱性强弱。A项,c(H+)=10-3mol/L的溶液:pH=-lg(10-3)=3。B项,c(OH)=10-11mol/L的溶液,所以pH=3。C项,pH=4的溶液。D项,2.24L(标准状况)HCl溶于l0L水中,,所以,c(H+)=0.01mol/L,即10-2 mol/L,pH=-lg(10-2)=2。
15.2mol某烃完全燃烧,需要6 mol O2,则该烃的分子式为( )。
A.C2H2
B.C2H4
C.C3H6
D.C3H3
【答案】B
【解析】已知该化合物是烃,用烃的通式CxHy来写其燃烧的化学反应式,可得如下关系:
得。若x=1,则y=8,化学式为CH8,不合理;若x=2,则y=4,即化学式为C2H4;若x=3,则y=0,该物质不含氢,不合理。故该烃的分子式为C2H4。
二、填空题:16~29小题,共57分。其中第16~19小题,每小题6分,第20~29小题,每空3分,把答案填在题中横线上。
16.如图所示,刚性导线框的一部分置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,边ab=4cm,当导线框中通有I=2A、方向沿abcda的电流时,导线框所受的安培力的大小为____N,安培力的方向为____。
【答案】0.04;水平向右
【解析】由图可知,通电线框在匀强磁场中,da、ab、bc三段导线都受磁场力作用,根据安培力公式,da和bc两段导线所受的磁场力大小相等,用左手定则可知da边所受的磁场力竖直向上,bc边所受的磁场力竖直向下,则两边的磁场力相互抵消。因此,整个线圈的磁场力为ab边所受的磁场力。由安培力公式得
Fab=ILB=2×4×10-2×0.5N=0.04N
用左手定则可以判断Fab的方向水平向右。
17.甲乙两车在同一条平直公路上行驶,t=0时刻,甲车在乙车前6m,描述两车运动的v-t图像如图所示,则当t=3s时,两车之间的距离为_____m;t=____s时,乙车追上甲车。
【答案】6;6
【解析】从v-t图中可看到,甲车在图上是一根斜线,且斜率是负的,表明甲车做匀减速直线运动,乙车在v-t图上是平行于t轴的直线,表明它做匀速直线运动。根据v-t图,写出甲、乙的运动方程,甲车做匀减速直线运动,位移公式为,由图见v0=4m/s,题意给出甲的初位移s0=6m,在v-t图上,甲的斜率为,把已知数值代入得①,乙做匀速直线运动,位移公式为s乙=vt,由图见,乙的速度v=3m/s,因此乙的位移公式s乙=3t ②。当t=3s时,由式①得,由式②得s乙=3×3m=9m,所以,两者相距s=s甲-s乙=15m-9m=6m。当乙车追上甲车时s乙= s甲,由式①、②得6+4t-t2/3=3t,整理后得t2-3t-18=0,解得,按题意,负t2不合题意,舍去。
18.将一平行板电容器a、b两极板正对放置,并分别与电源的正负极相连,如图所示,当a极板向b极板靠近时,a极板的电荷量将____(填“增大”、“减小”或“不变”);当a极板向上方平移,b极板不动时,a极板的电荷量将____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】增大;减小
【解析】平行板电容器的电容与极板的面积S成正比,与两极板之间的距离d成反比,当a极板向b极板靠近时,a、b间的距离d减小,电容器的电容C增大;当a极板向上平移而b极板不动时,两极板的有效面积减小,S减小,电容器的电容C减小,由电容器公式,得电荷量Q=CUab,图中a、b接在电源上,因此a、b上的电压Uab是不变的,等于电源的电动势,电容器的电荷量Q正比于电容C;当a向b靠近时,C增大,Q增大;当a向上平移时,C减小,Q减小。
19.用游标卡尺测量一钢珠的直径,测量结果如图所示,则钢珠的直径为____mm。
【答案】14.6
【解析】由图可见,游标上的零刻线位于主尺1.4cm处,游标的第6条刻线与主尺上的刻线重合,因此读数为。
20.常温常压下与13.2gCO2气体体积相同的CH4的物质的量是____mol。
【答案】0.3
【解析】相同状况下,两种气体的体积相同,那么它们的物质的量也一定相同,所以首先应求出13.2gCO2的物质的量n(CO2),即,由此可知,与其体积相同的CH4的物质的量也一定是0.3mol。
21.某溶液中有NH4+、Mg2+和Al3+3种离子,若向其中加入过量的NaOH溶液,微热并搅拌,再向其中加入过量的盐酸,则溶液中这3种离子数量减少的是 。
【答案】NH4+
【解析】①加入过量NaOH溶液再加过量盐酸所发生反应的化学方程式:①加过量NaOH:各离子发生的反应为:
,
,
,
。
现象:有刺激性气味的气体(NH3)逸散到空气中,同时溶液中还有Mg(OH)2白色沉淀生成,Al3+最终变成AlO2-留在溶液中。②再加过量HCl:各离子发生的反应为:
,
,
。
现象:白色Mg(OH)2沉淀溶解变成MgCl2,AlO2-在过量盐酸中也变成了AlCl3。③MgCl2和AlCl3均为可溶性强电解质,在溶液中完全电离:,,即最后Mg2+和Al3+又以离子态存在于溶液中,其数量没有变化,只有NH4+以NH3气体形式逸出而减少。
22.反应达到平衡后,加压会使平衡向____方向移动。
【答案】逆反应(或向左)
【解析】根据平衡移动原理,加压平衡向气体物质的量减小的方向移动
由上式可知,气体物质的量减小的方向是逆反应方向,即平衡向左移动。
23.12 g Mg在空气中完全燃烧,该过程转移的电子为____mol。
【答案】1
【解析】镁在空气中燃烧的反应方程式是
由反应方程式得到反应物Mg与转移电子数目的关系式:
即12g Mg完全燃烧时转移电子数为1mol。
24.用硝酸银溶液可以检验盐酸或可溶性氯化物,其离子方程式为____。
【答案】Ag++Cl-=AgCl↓
【解析】硝酸银是一种可溶性强电解质,在水溶液中完全电离,以离子态存在:,盐酸(HCl)和可溶性氯化物(如NaCl)在溶液中都能电离出Cl-,电离方程式如下
用硝酸银溶液检验盐酸或可溶性氯化物时,发生反应的离子方程式为,生成的AgCl是白色沉淀。
25.在氧化还原反应中,氧化剂为____。
【答案】H2O(或水)
【解析】首先,在氧化还原反应中氧化剂的化合价应该降低被还原,还原剂化合价应该升高被氧化。所以,先把反应式中各元素的化合价标出,,其次,由以上分析可知,反应中H2O里的氢元素的化合价从+1变到了0,H2O是该反应的氧化剂。
26.X、Y和Z都是短周期元素,其中X的原子序数最大,X原子最外层电子数与最内层电子层相等;Y原子最外层电子数是内层电子数的2倍;Z原子核外电子数比Y原子的多2个,X元素与Z元素形成的化合物的电子式为____,Y的原子结构示意图为____。
【答案】;
【解析】①根据“X原子最外层电子数与最内层电子数相等”可知,X原子至少应有2个电子层,也可以有3个电子层,即X原子可能是或,但暂时还无法确定是其中的哪一个。②根据“Y原子最外层电子数是内层电子数的2倍”可知,Y原子有2个电子层,即为,所以Y元素是6号元素碳(C)。③根据“X的原子序数最大”可知,X元素应在6号元素以后,即X元素是12号元素镁。④根据“Z原子核外电子数比Y原子多2个” 可知, Z的原子序数是6+2=8,即Z是8号元素氧。
X元素是金属元素Mg,Z元素是非金属元素O,它们形成的化合物氧化镁(MgO)应是以离子键相结合的离子化合物,其电子式为,Y原子的原子结构示意图为。
27.氢气、氯气、一氧化氮和氨气中,可用下图所示方法收集的是____。
【答案】氯气(或Cl2)
【解析】①根据“图中的瓶口向上”可知,此装置只能收集比空气重的气体,即相对分子质量大于29的气体,H2的相对分子质量为2,NH3的相对分子质量为17,均小于29,所以它们不能用此装置收集。②NO的相对分子质量是30,与空气的平均相对分子质量29非常接近,因此也不能用此装置收集,只有Cl2气体的相对分子质量(71)大于29,能用此装置收集。
28.2-甲基丙烯与溴单质发生加成反应,其产物的结构式为____。
【答案】
【解析】2-甲基丙烯的结构式,即;烯烃与溴单质的加成反应发生在碳碳双键上,反应中双键打开变成两个单键,两个溴原子(Br)分别加在形成双键的两个碳原子上,即
也可写成
29.电解饱和食盐水过程中,阴极发生的电极反应为____。
【答案】2H++2e-=H2↑
【解析】饱和食盐水中NaCl、H2O发生电离,,即溶液中含有Na+、H+、Cl-、OH- 4种离子。阴极发生的电极反应是溶液中的阳离子(Na+和H+)移到阴极,发生得电子的还原反应。根据阳离子得电子的先后顺序可知,H+比Na+先得电子,即阴极发生反应为:。
三、计算题:第30~32小题,共33分,解答要求写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案,而未写出主要演算过程的,不得分。
30.如图所示,质量为M的小车静止在光滑水平地面上,一质量为m的物块以水平速度v0滑上小车的左端,在小车上滑行了一段距离后,两者以相同的速度一起运动。若物块和小车之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。求:
(1)物块和小车的共同速度;
(2)从物块滑上小车到两者达到共同速度时,小车运动的距离。(11分)
【答案】(1);(2)。
【解析】设物块刚滑上小车时的初动量为P0,小车与物块一起运动时的动量为P,则有P=P0,系统的初动量为
P0=mv0 ①
设小车与物块共同运动的速度为v,则系统的末动量为
P=(m+M)v ②
由式①=式②,解得
③
(2)在小车运动的过程中,摩擦力对小车做功,使小车的动能增加,对小车用动能定理有
④
设小车运动的距离为s,则摩擦力做的功为W=Ffs
把摩擦力公式Ff=μmg,代入得W=μmgs
把上式代入式④,解得
再把式③代入上式,得
31.如图所示,ab、cd为两条倾角为θ的足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为l,导轨a、c两点之间连接一阻值为R的电阻;在垂直于导轨所在平面的方向有一匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m的金属棒MN沿导轨下滑,下滑过程中与导轨保持良好接触,且与地面平行,重力加速度为g,忽略金属棒和导轨的电阻,求MN沿导轨匀速下滑时的速度v。(12分)
【答案】
【解析】在MN做加速运动时,感应电动势增大,电流增大,Fm增大,合外力F减小,MN的加速度减小。当电流增大到使合力F为零时,MN的速度达到最大并开始做匀速运动,处于平衡状态,因此MN速度最大的条件是F=mg sinθ-Fm=0,即
Fm=mgsinθ ①
根据闭合电路的欧姆定律,闭合电路中的电流为
②
ε为感应电动势,当MN匀速运动的速度为v时,由感应电动势公式知ε=lvB,代入式②得
③
再由安培力公式知,把式③代入,得
④
由式①、④解得
32.FeSO4·7H2O是一种重要的食品和饲料添加剂,可用铁屑和稀硫酸制备,计算制备1000gFeSO4·7H2O需要多少克铁屑?至少需要3.0mol/L的稀硫酸多少升?(10分)
【答案】201.6g;12L
【解析】设制备1000gFeSO4·7H2O需要xg铁屑、ymolH2SO4,根据反应式:
可得关系式:
故计算制备1000gFeSO4·7H2O需要201.6g铁屑,至少需要3.0mol/L的稀硫酸1.2L。