浙江省强基联盟2022-2023学年高三化学上学期12月联考试题(Word版附解析)
展开浙江强基联盟2022-2023学年高三上学期12月联考
化学试题
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 S 32 Cl 35.5 Ca 40 Fe 56 Cu 64 Ag 108
选择题部分
一、选择题(本大题共10小题,每小题2分,共20分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1. 疫情的防控离不开化学知识,新型冠状病毒肺炎疫情终将过去。下列说法正确的是
A. 漂白粉、75%酒精都是利用强氧化性杀灭细菌和病毒的
B. 制作口罩的无纺布(聚酯纤维)是加聚产物
C. 制作口罩的熔喷布(聚丙烯)可在自然界被微生物降解
D. 制作口罩鼻梁定型条的铁丝通常根据电化学原理镀锌防锈
【答案】D
【解析】
【详解】A.75%酒精能使蛋白质变性,从而杀灭细菌和病毒,故A错误;
B.聚酯纤维是缩聚产物,故B错误;
C.聚丙烯不可在自然界被微生物降解,故C错误;
D.可以通过电镀的方法在铁丝表面镀锌,防止铁生锈,故D正确;
故选D。
2. 下列表示正确的是
A. 分子的VSEPR模型:
B. 氨分子的球棍模型:
C. 双氧水分子的电子式:
D. 基态硼原子的轨道表示式:
【答案】D
【解析】
【详解】A.H2O分子中O原子的价层电子对数为=2+=4,VSEPR模型为四面体,但由于含2对孤电子对,则其分子的空间构型为V形,故A错误;
B.氨分子的电子式为,含有孤电子对,则氨分子的空间构型为三角锥,氨气的球棍模型为:,故B错误;
C.过氧化氢是共价化合物,分子中形成的化学键是:氧原子和氢原子间形成极性共价键,氧原子和氧原子间形成非极性共价键,过氧化氢为共价化合物,电子式为,故C错误;
D.B为5号元素,核外电子排布式为1s22s22p1,基态硼原子的核外电子轨道表示式,故D正确;
故选:D
3. 下列说法不正确的是
A. 氯气可杀灭细菌、病毒,常用于室内空气消毒
B. 硫酸铁、氯化铝常用作污水处理的混凝剂
C. 亚硝酸钠可用作肉制品的防腐剂和护色剂
D. 工业生产中用还原制备高纯硅
【答案】A
【解析】
【详解】A.氯气可杀灭细菌、病毒,但氯气本身有毒不能用于室内空气消毒,A错误;
B.利用铁离子和铝离子在水溶液中水解生成胶体,故硫酸铁、氯化铝常用作污水处理的混凝剂,B正确;
C.亚硝酸钠可用作肉制品的防腐剂和护色剂,但需要控制用量,C正确;
D.电子工业中用的高纯硅则是用氢气还原三氯氢硅或四氯化硅而制得,D正确;
故选A。
4. 下列说法正确的是
A. 煤的主要成分为焦炭,此外还含有一些有机化合物
B. 护肤品和医用软膏中的“凡士林”的主要成分是烷烃
C. 汽油、煤油是石油的裂解产品,属于不可再生能源
D. 天然气、煤气、煤层气和沼气的主要成分都是甲烷
【答案】B
【解析】
【详解】A.焦炭是煤的干馏产物,故A错误;
B.护肤品和医用软膏中的“凡士林”的主要成分是长链烷烃,故B正确;
C.汽油、煤油是石油的分馏产品,故C错误;
D.天然气、煤层气和沼气的主要成分都是甲烷,煤气的主要成分是一氧化碳,故D错误;
选B。
5. 下列说法不正确的是
A. 麦芽糖、乳糖和蔗糖都属于寡糖
B. 1mol丙氨酸钠可与2molHCl反应
C. 核酸、蛋白质和超分子都属于高分子化合物
D. 食品工业常使用有机溶剂来提取植物种子里的油
【答案】C
【解析】
【详解】A.麦芽糖、乳糖和蔗糖都是二糖,属于低聚糖,低聚糖又叫寡糖,选项A正确;
B.丙氨酸钠与盐酸反应的化学方程式为CH3-CH(NH2)-COONa+2HCl→CH3-CH(NH3Cl)-COOH+NaCl,选项B正确;
C.蛋白质、核酸是高分子化合物,但超分子不是指超高相对分子质量的分子,也不是指大分子,和相对分子质量无关,选项C不正确;
D.油脂易溶于有机溶剂,食品工业中,可用有机溶剂提取植物种子中的油,选项D正确;
答案选C。
6. 下列选用的仪器和药品能达到实验目的的是
A
B
C
D
实验室制备少量氨气
用酒精萃取水中的溴
吸收尾气中的
制备少量氧气
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,氨气和氯化氢遇冷又会化合生成氯化铵,故不能用分解氯化铵的方法制取氨气,故A错误;
B.酒精与水互溶,不能用酒精萃取水中的溴,故B错误;
C.氯气与氢氧化钠反应,故可以用氢氧化钠溶液吸收尾气中的氯气,故C正确;
D.过氧化钠为淡黄色粉末,多孔隔板起不到作用,故D错误;
故选C。
7. 设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 与的混合物中O原子数为
B. pH=14的溶液中离子数为
C. 100g36.5%盐酸中HCl分子数为
D. 4.48L乙烯中σ键数目为
【答案】A
【解析】
【详解】A.应用极端假设法,若18g都是,可得n(O)=1mol,O原子数为,若18g都为,可得n(O)=1mol,O原子数为,因此二者的混合物中O原子数为,A正确;
B.题目未给溶液的体积,无法计算离子的物质的量,B错误;
C.盐酸中不存在HCl分子,C错误;
D.乙烯气体未说明标准状况,无法计算其物质的量,D错误;
故选A。
8. 误食白磷中毒,曾通过口服溶液解毒:。关于该反应的下列说法不正确的是
A. 不可服用浓溶液
B. 既是氧化剂又是还原剂
C. 中Cu元素化合价为+1
D. 生成6mol时,被氧化的为0.6mol
【答案】D
【解析】
【详解】A.Cu是重金属,不可服用浓溶液,否则会重金属中毒,故A正确;
B.Cu元素的化合价由+2价降低到+1价,CuSO4是氧化剂,P4部分磷元素由0价降低到-3价,部分磷元素由0价升高到+5价,磷元素的化合价既升高又降低,所以P4既是氧化剂又是还原剂,故B正确;
C.中Cu元素为+1价,故C正确;
D.Cu元素的化合价由+2价降低到+1价,CuSO4是氧化剂,P4部分磷元素由0价降低到-3价,部分磷元素由0价升高到+5价,磷元素的化合价既升高又降低,所以P4既是氧化剂又是还原剂,若有11molP4参加反应,其中5mol的P4做氧化剂,6mol硫酸铜做氧化剂,只有6mol的P4做还原剂,则由电子守恒可知,生成6mol时,有6mol的CuSO 4参加反应,6molCuSO 4得到6mol电子,1molP4参加反应失去20mol电子,所以6molCuSO 4能氧化白磷的物质的量是=0.3mol,故D错误;
故选D。
9. 下列判断不正确的是
A. 键角:
B. 电负性:Li>Na
C. 电离常数:
D. 水中溶解度:邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸
【答案】D
【解析】
【详解】A.H2O和H2S的中心原子均为sp3杂化,但氧原子半径更小,电负性更大,对成键电子对的吸引能力更强,成键电子对间的排斥作用更大,键角更大,故A正确;
B.同主族元素,从上到下,电负性递减,所以电负性:Li>Na,故B正确;
C.甲基是给电子基团,有机羧酸中,除羧基的烷基越小酸性越强,酸性:,电离常数: ,故C正确;
D.对羟基苯甲酸可形成分子间氢键,增大溶解度,而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,降低溶解度,则水中溶解度:邻羟基苯甲酸<对羟基苯甲酸,故D错误;
故选D。
10. 下列有关物质性质说法不正确的是
A. 与水反应生成两种强酸
B. 可通过干燥的与在催化剂作用下反应得到
C. 可用作由制取无水的脱水剂
D. 与足量作用可得到
【答案】C
【解析】
【详解】A.SO2Cl2的结构式为,与水反应时,水的氢原子与氯结合生成盐酸,水的氢氧离子与硫氧结合生成硫酸,A正确;
B.二氧化硫与氯气在活性炭催化剂作用下反应氧化还原反应,生成SO2Cl2,B正确;
C.极易水解,得到SO2会被氧化为H2SO4,则Fe3+会被还原为Fe2+,C错误;
D.与足量作用发生取代反应,将羟基中的氢原子取代,可得+→+2HCl,D正确;
故答案为:C。
二、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
11. 能正确表示下列反应的离子方程式是
A. 石灰乳吸收废气中的二氧化氮:
B 亚硫酸氢钠溶液中滴加少量碘酸钾溶液:
C. 氧化银()溶于浓氨水:
D. 乙二酸使酸性高锰酸钾溶液褪色:
【答案】C
【解析】
【详解】A.石灰乳中的Ca(OH)2需要保留化学式,正确的离子方程式为:2NO2+Ca(OH)2=NO+NO+H2O+Ca2+,故A错误;
B.因为还原性>I-,亚硫酸氢钠溶液与少量碘酸钾溶液反应,碘酸钾是氧化剂,而亚硫酸氢钠是还原剂,反应生成和I-,离子方程式为:3+IO═3+I-+3H+,故B错误;
C.氧化银()溶于浓氨水生成银铵离子,离子方程式为:,故C正确;
D.高锰酸钾溶液与乙二酸(草酸)发生氧化还原反应,乙二酸被氧化生成二氧化碳,高锰酸根离子被还原为二价锰离子,离子方程式:,故D错误;
故选C。
12. 关于2-(3-氯-2-羟基)异吲哚啉-1,3-二酮,下列说法不正确的是
A. 分子中有1个手性碳原子
B. 苯环上的一氯代物有4种
C. 1mol该物质可消耗3molNaOH
D. 能使酸性稀溶液褪色
【答案】B
【解析】
【详解】A.在有机物分子中,连有4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子,在2-(3-氯-2-羟基)异吲哚啉-1,3-二酮分子中只有1个手性碳原子,即标*的碳原子:,选项A正确;
B.2-(3-氯-2-羟基)异吲哚啉-1,3-二酮的苯环上有2种不同化学环境的氢,其一氯代物有2种,选项B不正确;
C.分子中含有两个酰胺基和一个碳氯键,1mol该物质可消耗3molNaOH,选项C正确;
D.分子中含有醇羟基,能使酸性稀溶液褪色,选项D正确;
答案选B。
13. X、Y、Z、W、Q五种短周期主族元素,原子序数依次增大。Z的核电荷数等于X、Y原子核外电子数之和,W与X同主族且其核外电子空间运动状态有6种,Y元素的最高价氧化物对应水化物能与其氢化物水溶液发生反应,YX3气体分子的Y原子采用sp3杂化,Q是同周期主族元素中原子半径最小的元素。下列说法正确的是
A. X与Y不能形成具有18电子的分子
B. 简单离子的半径大小:Q>Z>W
C. 最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>Q
D. 和中含有的化学键类型相同
【答案】B
【解析】
【分析】由题干信息可知,X、Y、Z、W、Q五种短周期主族元素,原子序数依次增大, W与X同主族且其核外电子空间运动状态有6种,则W核外有6根原子轨道,则W为Na或者Mg,Y元素的最高价氧化物对应水化物能与其氢化物水溶液发生反应,故Y为N,YX3气体分子的Y原子采用sp3杂化即NH3中N原子采用sp3杂化,则X为H,W为Na,Z的核电荷数等于X、Y原子核外电子数之和,则Z为O,Q是同周期主族元素中原子半径最小的元素,故Q为Cl,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,X为H,Y为N,则N2H4分子中含有18个电子,即X与Y能形成具有18电子的分子,A错误;
B.由分析可知,Z为O,W为Na,Q为Cl,则Cl-具有3个电子层,Na+和O2-均只具有两个电子层,且Na的核电荷数大于O,故简单离子的半径大小为Cl->O2->Na+即Q>Z>W,B正确;
C.由分析可知,Y为N,Q为Cl,且Cl的电负性比N的大,元素电负性越大其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,即最高价氧化物对应水化物的酸性HClO4>HNO3即Y<Q,C错误;
D.由分析可知,X为H、Z为O、W为Na,故即H2O2中含有极性共价键和非极性共价键,即Na2O2中含有离子键和非极性共价键,则二者含有的化学键类型不相同,D错误;
故答案为:B。
14. 下列说法正确的是
A. 室温下,将pH=a的HCl溶液加水稀释倍,所得溶液的pH=a+b
B. NaOH溶液滴定醋酸溶液时,离子浓度大小关系可能为
C. 生成盐的弱酸酸性越弱,盐的水解程度越大,所以醋酸钠溶液的pH不可能大于碳酸钠溶液
D. 室温下,醋酸溶液稀释过程中,电离度逐渐增大,逐渐增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.室温下,将pH=a的HCl溶液加水稀释倍,若a+b<7,所得溶液的pH=a+b,若,则PH无限接近于7,所以PH不一定是a+b,A错误;
B.NaOH溶液滴定醋酸溶液时,溶液中存在电荷守恒,当时,,所以离子浓度大小关系可能为,B正确;
C.醋酸酸性大于碳酸,弱酸酸性越弱,对应盐的水解程度越大,所以相同温度下,相同浓度的醋酸钠溶液的pH小于碳酸钠溶液,但水解还会受浓度影响,若醋酸钠溶液浓度较大,碳酸钠浓度较小,有可能醋酸钠溶液的pH大于碳酸钠溶液,C错误;
D.室温下,醋酸溶液稀释过程中,电离程度逐渐增大,但n(H+)增大的倍数小于溶液体积增大的倍数,所以逐渐减小,D错误;
故答案选B。
15. 某温度下,将A和B各0.15mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应 ,反应过程中,B的物质的量n(B)随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是
A. 当v(A)=v(X)时,反应达到平衡
B. 前2min的平均速率
C. 9min时,改变的反应条件为降温或加催化剂
D. 若起始充入A和B各0.30mol,平衡时
【答案】D
【解析】
【详解】A.同一化学反应用不同物质表示速率,速率之比等于方程式中各物质的化学计量数之比,反应过程中一定有v(A)=v(X),不能由此判断反应是否达到平衡,A错误;
B.前2min的平均速率,,B错误;
C.由图像可知7min-9min反应达平衡状态,加催化剂平衡不移动,B的物质的量不会改变,C错误;
D.由图像可知,某温度下,将A和B各0.15mol充入10L恒容密闭容器中,达平衡,B浓度,在恒温恒容时,投料变为原来2倍,若平衡转化率相同,达平衡,但是恒温恒容条件下,相同比例相同倍数的增加反应物浓度,其平衡移动结果相当于加压,B的转化率增大,所以,D正确;
故答案为D。
16. 航天员呼吸产生的通过反应 ,再电解水可实现的循环利用。热力学中规定由最稳定单质生成1mol某物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓(),最稳定单质的标准生成焓规定为0.已知上述反应式中:;;;。则的数值为
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】已知上述反应式中:C(s)+O2(g)= CO2(g) ;H2(g)+ O2(g)= H2O(g) ,则总反应: =2-=2×(-242kJ•mol-1)-(-394 kJ•mol-1)= -90 kJ•mol-1,故选A。
17. 利用如图所示装置可以将非氧化还原反应设计成原电池——浓差电池。两侧半电池中的特定物质存在浓度差,导致半电池上发生的氧化还原反应程度不同,从而产生电势差。下列说法正确的是
编号
电极A
电解质A
电解质B
电极B
①
②
③
A. ①号电池中,电极B上产生
B. ①号电池中,电解质A中阳离子通过盐桥流入电解质B
C. ②号电池中,若氢气压强,则A为负极
D. ③号电池中,电池总反应为,电极B为负极
【答案】D
【解析】
【分析】浓度差电池放电时,两个电极区的电解质溶液浓度差会减小,当两个电极区的电解质浓度相等时放电停止,在浓差电池中,氧化剂多的电势高,作正极,还原剂多的电势低,作负极;
【详解】A.①号电池中,H+得到电子,A极作正极,B极为负极,发生,B极产生O2,A错误;
B.①号电池中,H+得到电子,A极作正极,根据原电池原理,阳离子移动到正极,B错误;
C.②号电池中,若氢气压强 p1
故答案为:D。
18. 常温下,用溶液分别滴定浓度均为的KCl、溶液,所得的沉淀溶解平衡图像如图所示(,不考虑离子的水解)。下列叙述正确的是
A. 横坐标x为6.54
B. P点表示的饱和溶液
C. 上述两溶液混合后,滴入溶液先生成AgCl沉淀
D. 平衡体系中
【答案】C
【解析】
【分析】在右上方的曲线上两点,分别为pc(Ag+)=4和pc(Ag+)=2,则c(Ag+)=10-4mol/L和c(Ag+)=10-2mol/L,c(X-)分别为10-5.74mol/L和10-7.74mol/L,且两点的c(Ag+) c(X-)的值相等,即Ksp(AgX)= c(Ag+) c(X-)=10-4mol/L 10-5.74mol/L =10-2mol/L 10-7.74mol/L =10-9.74mol2/L2,所以该曲线为AgCl的Ksp曲线,则另一条为Ag2C2O4的Ksp曲线;
【详解】A.由图可知,当pc(Ag+)=4时,c(Ag+)=10-4mol/L,Ksp(Ag2C2O4)= c2(Ag+) =(10-4mol/L)2 10-3.27mol/L=10-11.27 (mol/L)3,Ksp(Ag2C2O4)= (10-2mol/L)2 10-xmol/L=10-11.27 (mol/L)3,求得x=7.27,选项A错误;
B.由图可知, P点在曲线的上方,相同时,P点c(Ag+)小于曲线上对应的c(Ag+),则P点离子的浓度积Q< ,即P点表示的不饱和溶液,选项B错误;
C.由图像可知,当阴离子浓度相等时,生成AgCl沉淀所需的c(Ag+)小,则用溶液分别滴定浓度均为的KCl、溶液,先析出AgCl沉淀,选项C正确;
D.的平衡常数K==,此时溶液中的c(Ag+)相同,当银离子的浓度为10-4mol/L时,c(Cl-)=10-5.74mol/L,c()=10-3.27mol/L,则K==102.47,选项D错误;
答案选C。
19. 工业上用铝土矿(主要成分为,含有、等杂质)制取无水氯化铝的一种工艺流程如下:
已知:① 、;
②、、、的沸点分别为57.6℃、1023℃、300℃(升华)、180℃(升华)。下列说法不正确的是
A. 步骤I中300℃焙烧可将还原为Al
B. 步骤II中加入的原料气应为和
C. 步骤II的尾气经足量NaOH溶液吸收,生成物中有、NaClO
D. 步骤V中加入铝粉的目的是除去,提高纯度
【答案】A
【解析】
【分析】用铝土矿制取无水氯化铝工艺流程:铝土矿粉和焦炭在300℃焙烧,固体水分挥发、气孔数目增多,固体混合物和氯气、氧气在950℃加热,Al2O3、Fe2O3 和SiO2 先被焦炭还原为Al、Fe、Si,该过程生成CO,后Al、Fe、Si分别和Cl2 反应生成对应的氯化物,即SiCl4 、AlCl3 、FeCl3 ,CO和O2 反应生成CO2 ,后冷却到100℃,尾气为CO2 、多余的Cl2、O2,SiCl4、以及AlCl3 和FeCl3 变成固体,得到氯化铝的粗品,加入氯化钠熔融,铝的金属活动性强于铁,加铝粉,可以将氯化铝的粗品中的氯化铁中的铁置换出来,生成铁和氯化铝,在300℃,废渣为Fe,得到成品氯化铝,尾气中含有氯气,可用氢氧化钠溶液处理,以此解答该题。
【详解】A.Al2O3不会焦炭反应得到Al,故A错误;
B.步骤II中固体混合物和氯气、氧气在950℃加热,Al2O3、Fe2O3 和SiO2 先被焦炭还原为Al、Fe、Si,故B正确;
C.由分析可知,步骤II的尾气为CO2 、多余的Cl2、O2,经足量NaOH溶液吸收,生成物中有、NaClO,故C正确;
D.铝的金属活动性强于铁,加铝粉,可以将氯化铝的粗品中的氯化铁中的铁置换出来,生成铁和氯化铝,故D正确;
故选A。
20. 下列方案设计、现象和结论都正确的是
选项
目的
方案设计
现象和结论
A
比较H2O2和Fe3+的氧化性
取适量H2O2溶液于试管中,滴入Fe2(SO4)3溶液,振荡,观察现象
若产生气体使带火星木条复燃,说明Fe3+的氧化性强于H2O2
B
证明Na2CO3溶液中存在水解平衡
向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体
若溶液红色变浅,证明Na2CO3溶液中存在水解平衡
C
检验某有机物否含有酰胺键
将适量有机物放入试管,加入足量NaOH溶液,加热,试管口放置湿润的红色石蕊试纸,观察现象
若红色石蕊试纸未变蓝,说明待测样品中不含酰胺键
D
探究电石与水的反应
将电石与饱和食盐水反应产生的气体先通过NaOH溶液,再通入酸性高锰酸钾溶液,观察现象
若酸性高锰酸钾溶液褪色,说明电石与水反应生成了乙炔
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.Fe3+是H2O2分解反应的催化剂,取适量H2O2溶液于试管中,滴入Fe2(SO4)3溶液,振荡,观察到气体使带火星木条复燃,说明反应产生了O2,不能说明Fe3+的氧化性强于H2O2,A错误;
B.向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体,二者反应产生BaCO3沉淀,同时看到溶液红色变浅,说明反应后导致溶液中c(OH-)减小,证明Na2CO3溶液中存在水解平衡,降低的浓度,水解平衡逆向移动,B正确;
C.将适量有机物放入试管,加入足量NaOH溶液,加热,试管口放置湿润的红色石蕊试纸,若红色石蕊试纸未变蓝,可能是待测样品中不含酰胺键,无NH3产生,也可能是溶液浓度小,反应产生的NH3少,不能使湿润的红色石蕊试纸变为蓝色,因此不能证明待测样品中是否含酰胺键,C错误;
D.电石中含有杂质CaS、Ca3P2等,当电石与饱和食盐水反应时,杂质CaS与水反应产生的H2S会被NaOH溶液吸收,而Ca3P2与水反应产生的PH3不能被吸收,该气体具有还原性,生成PH3也能够被酸性KMnO4溶液氧化而使溶液紫色褪色,因此不能根据酸性KMnO4溶液褪色就判断生成了乙炔气体,D错误;
故合理选项是B。
非选择题部分
三、非选择题(本大题共5小题,共50分)
21. 红蓝宝石、祖母绿、金绿猫眼、钻石为举世公认的珍贵宝石。
(1)红宝石是刚玉的一种,主要成分为氧化铝(),因含微量杂质元素铬(Cr)而呈红色。基态铬原子的简化电子排布式为_______。
(2)祖母绿主要成分的化学式为,Be与Al的第一电离能大小关系为:I(Be)_______I(Al)。Be能与NaOH溶液反应,请简单说明判断依据:_______。
(3)金绿猫眼主要成分的化学式为,经碱熔酸浸可得到和,分子的空间构型为_______。常以二聚分子的形式存在,分子中所有原子均达到8稳定结构,请画出的结构式并解释其形成原因:_______。
(4)钻石是经过琢磨的金刚石,金刚石熔点高于晶体硅,原因为_______。金刚石晶胞结构如图所示,与晶胞面心处碳原子距离最近且等距离的碳原子数为_______。
【答案】(1)[Ar]3d54s1
(2) ①. > ②. “对角线规则”或Be、Al原子半径相差不大,电负性几乎相同(或相差不大),性质相似
(3) ①. 直线形 ②. ,缺电子的铝原子提供空轨道,氯原子提供孤对电子,形成Cl→Al配位键
(4) ①. 金刚石和晶体硅均为共价晶体,熔点取决于共价键的强弱,因碳的原子半径小于硅,金刚石中碳碳键键能大于硅硅键 ②. 4
【解析】
【小问1详解】
Cr为24号元素,根据构造原理可知,基态铬原子的简化电子排布式为[Ar]3d54s1。
【小问2详解】
因为Be的第一电离能比Mg的第一电离能大,由于Mg的3s能级全充满,3p能级全空,故Mg的第一电离能比Al的第一电离能大,则Be与Al的第一电离能大小关系为:I(Be)>I(Al)。因为“对角线规则”或Be、Al原子半径相差不大,电负性几乎相同(或相差不大),性质相似,所以Be能与NaOH溶液反应。
【小问3详解】
分子的中心原子Be原子没有孤电子对,有2对成键电子对,价层电子对数为2,故其空间构型为直线形。常以二聚分子的形式存在,分子中所有原子均达到8稳定结构,故缺电子的铝原子提供空轨道,氯原子提供孤对电子,形成Cl→Al配位键,则的结构式为。
【小问4详解】
金刚石熔点高于晶体硅,原因为金刚石和晶体硅均为共价晶体,熔点取决于共价键的强弱,因碳的原子半径小于硅,金刚石中碳碳键键能大于硅硅键。由金刚石晶胞结构可知,与晶胞面心处碳原子距离最近且等距离的碳原子数为4。
22. X通常状况下是一种红黄色气体,相对分子质量小于100,含有三种常见短周期元素。为研究X的组成,5.895g的X分三等份进行实验,过程如下(气体体积已折算至标准状况):
请回答:
(1)X的化学式为_______。溶液A的成分为_______。
(2)X与反应的化学方程式为_______。
(3)金(Au)可溶于浓B溶液生成C和金的一价配离子(与具有相同的空间结构),写出该反应的化学方程式:_______。
(4)设计一个实验方案,探究溶液F中溶质的阳离子成分:_______。
【答案】(1) ①. NOCl ②. NaCl、NaNO2、NaOH
(2)3NOCl+2H2O=HNO3+3HCl+2NO
(3)Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO↑+2H2O
(4)F溶液中含有的阳离子可能为Fe3+、Fe2+。取F溶液于2支试管中,一支加入KSCN溶液,若溶液变血红色,说明存在Fe3+;另一支试管中加入K3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀,说明存在Fe2+
【解析】
【分析】为研究X的组成,5.895g的X分三等份进行实验,一份加水之后形成溶液B和无色气体C,C和空气中的氧气反应生成红棕色气体,该气体为NO2,说明X中含有N元素;溶液B中加入足量硝酸银溶液,得到白色沉淀,该沉淀是AgCl,说明1.965g的X中含有Cl;1.965g的X和Fe反应生成无色气体,结合X中含有N元素,可以推知该无色气体是Fe与硝酸反应生成的NO,物质的量为,则X中N原子个数和Cl原子个数相同,1.965g的X中剩余的元素质量为:1.965g-×35.5g/mol-×14g/mol=0.48g,X相对分子质量小于100,可以推知X中还含有O元素,物质的量为,则X的化学式为NOCl。
【小问1详解】
由分析可知,X的化学式为NOCl;NOCl中N的化合价为+3价、O是-2价、Cl是-1价,和过量NaOH溶液发生反应得到的溶液A成分为NaCl、NaNO2、NaOH。
【小问2详解】
由分析可知,X与水反应有NO和HNO3生成,N元素化合价有+3价上升到+5价,又由+3价下降到+2价,根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为:3NOCl+2H2O=HNO3+3HCl+2NO。
【小问3详解】
金(Au)可溶于浓HNO3溶液生成NO和金的一价配离子(与具有相同的空间结构),写出该反应的化学方程式为:Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO↑+2H2O。
【小问4详解】
一定量Fe和硝酸反应产物中可能存在Fe2+,取F溶液于2支试管中,一支加入KSCN溶液,若溶液变血红色,说明存在Fe3+;另一支试管中加入K3[Fe(CN)6]溶液,若出现蓝色沉淀,说明存在Fe2+。
23. 以“水煤气”为原料合成氨,需在变换塔中将CO变换成,变换塔中主要发生的反应为:
主反应:
副反应:
(1)关于合成氨工艺的下列理解,正确的有_______。
A. 在合成氨时,控制温度远高于室温,是为了保证尽可能高平衡转化率和反应速率
B. 在一定压强下,随着温度的升高,变换塔中CO与的物质的量之比增大
C. 为提高原料中转化率,应向反应器中加入适当过量的空气
D. 体系温度升高,可能导致催化剂失活,用热交换器将原料气可预热并使反应体系冷却
(2)相对压力平衡常数的表达式就是在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体B的相对分压等于其分压p(B)(单位为kPa)除以标准压强,其分压p(B)=p·x(B),p为平衡总压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。
变换塔中恒容条件下充入1.0molCO、、、,T℃下,反应达到平衡后,测得0.7mol和。则T℃时,主反应的相对压力平衡常数_______。
(3)变换塔中主反应正逆反应速率可以表示为:,,和都是温度的函数。在图中画出、随温变化的趋势。_______
(4)以煤为原料生产水煤气,反应过程如下:
反应过程
化学方程式
焓变
送风(空气)发热
通水(蒸气)制气
131
副反应
172
为维持炉温,送风发热和制气交替进行,但实际送风发热产生的热量远远多于制气所需热量,其原因是_______。
(5)研究发现在以为主的催化剂上也可还原NO(需参与反应),可能发生的反应过程如下,用化学方程式补充该催化反应历程(反应机理):(a),(b)_______,(c)。
【答案】(1)BD (2)7.5
(3) (4)热量被出炉气体带走或热量向环境散去
(5)Fe2+-NH2 +NO=N2+H2O+Fe2+
【解析】
【小问1详解】
A.在合成氨时,控制温度远高于室温,是为了提高催化剂的活性,A错误;
B.在一定压强下,随着温度的升高,变换塔中反应向逆反应方向移动,CO与的物质的量之比增大,B正确;
C.为提高原料中转化率,若向反应器中加入适当过量的空气,其中的氧气会消耗一氧化氮和氢气,不会提高转化率,C错误;
D.体系温度升高,可能导致催化剂失活,用热交换器将原料气可预热并使反应体系冷却,D正确;
故选B D
【小问2详解】
由题意得到两个反应的三段式:
、、、,,答案:7.5;
【小问3详解】
变换塔中主反应是放热反应,随着温度的升高正逆反应速率都要增大,但逆反应速率增大的更多,平衡逆向移动,答案:
;
【小问4详解】
热量被出炉气体带走或热量向环境散去;
【小问5详解】
由题可知参加反应的物质是三种,所以在(b)中应该有NO参与反应最终生成氮气,应该转化成,得到Fe2+-NH2 +NO=N2+H2O+Fe2+,答案:Fe2+-NH2 +NO=N2+H2O+Fe2+。
24. 四羟甲基盐酸鏻(THPC)是一种高效、广谱、低毒、易生物降解的杀菌剂。某小组用白磷、锌粉、甲醛和盐酸为原料,以如下流程和装置开展实验(夹持仪器、加热装置等已省略)。
已知:①锌与酸生成的强还原性的新生态氢与白磷反应生成活化的磷化氢,再与甲醛及酸反应得到四羟甲基盐酸鏻:。
②熔点为150℃,难溶于乙醇,与水以任意比例互溶,酸性环境中较稳定,pH在6.5~9.0时开始大量解离。
③强酸型阳离子交换树脂含有大量强酸性基团,如磺酸基等,可以吸附溶液中的阳离子,同时释放出等量的氢离子。
请回答:
(1)仪器a的名称是_______。
(2)步骤I需要在四口烧瓶中进行反应,第4个瓶口连接的装置X的作用是_______。
(3)下列说法不正确的是_______。
A. 步骤I中温度计水银球应在液面下,不接触烧瓶底部
B. 步骤II、IV、V中蒸出的主要物质均为水
C. 步骤VI重结晶应选用无水乙醇作溶剂,冷却结晶,得到产品
D. 步骤VI重结晶应选用蒸馏水作溶剂,减压脱水,得到产品
(4)用离子交换法和滴定分析法确定产品纯度。
①从下列选项选择合适操作并排序,将实验步骤补充完整:______
准确称取2.00g产品于烧杯中,加入50mL蒸馏水稀释,转入100mL容量瓶,定容、摇匀。将已经用乙醇、蒸馏水、盐酸浸泡预处理的25g强酸型阳离子交换树脂装入离子交换柱,用蒸馏水洗至流出液呈中性。移取20.00mL溶液加入离子交换柱→(_______)→(_______)→(_______)→用NaOH标准溶液滴定至终点,记录消耗NaOH溶液体积mL→另取20.00mL产品溶液做空白实验→选择指示剂→直接用NaOH标准溶液滴定至终点,记录消耗NaOH溶液体积mL。
a.控制流出液滴速约40滴/min;
b.控制流出液滴速约20滴/min;
c.弃去前面的20mL流出液,于锥形瓶中,得到50mL流出液;
d.弃去前面的50mL流出液,于锥形瓶中,得到20mL流出液;
e.加入几滴甲基橙作指示剂;
f.加入几滴石蕊作指示剂;
g.加入几滴酚酞作指示剂。
②若NaOH标准液浓度为c,则该产品纯度为_______。
③空白实验的指示剂选择酚酞是否合适?理由是_______。
【答案】(1)(球形)冷凝管
(2)提供氮气等保护气,避免反应物和产物被空气中的氧气氧化 (3)CD
(4) ①. b→c→e/g ②. ③. 不宜使用酚酞作指示剂。若使用酚酞作指示剂,达到滴定终点前,pH6.5~9时产品也会解离,消耗NaOH,导致空白实验失败
【解析】
【分析】步骤Ⅰ生成四羟甲基盐酸鏻和氯化锌,步骤Ⅱ除去溶液中的水使氯化锌等物质结晶过滤分离,盐酸是逐滴加入的反应物,在步骤Ⅱ中过量的HCl也会蒸出,但主要蒸出的还是水;步骤Ⅲ调节pH后生成氯化钠,步骤Ⅳ的目的仍然是通过蒸发浓缩使杂质结晶过滤分离,所以步骤Ⅳ蒸出的主要物质仍为水;步骤Ⅴ就是最后的蒸发结晶,除去最后残留的水,得到含杂质相对较少的产品;步骤Ⅵ重结晶是为了得到高纯度的产品,由已知可知四羟甲基盐酸鏻难溶于乙醇,与水以任意比例互溶,酸性环境中较稳定,故应选用酸溶液重结晶,据此进行分析。
【小问1详解】
仪器a的名称是球形冷凝管。
【小问2详解】
步骤Ⅰ反应过程中会生成强还原性的新气态氢,故反应不能与氧气接触,则装置X的作用是提供氮气等保护气,避免反应物和产物被空气中的氧气氧化。
【小问3详解】
A.反应需控制反应液的温度,所以温度计水银球应在液面以下,但不接触瓶底部,A正确;
B.由分析可知,步骤II、IV、V中蒸出的主要物质均为水,B正确;
C.由分析可知,步骤Ⅵ重结晶应选用酸溶液,产品难溶于乙醇,不能用乙醇重结晶,C错误;
D.pH在6.5~9.0时产品开始大量解离,故不能用蒸馏水重结晶,D错误;
故选CD。
【小问4详解】
离子交换柱用蒸馏水洗涤后,有蒸馏水留存,加入溶液后,最先流出水中没有氢离子,可以弃去,但不可弃去太多,否则会造成氢离子的损失,导致误差。流出速度宜慢不宜快,否则可能离子交换不充分,导致误差。因为是强碱滴定强酸,指示剂选择甲基橙或酚酞均可以,酚酞最佳;因产品中的一些杂质也会导致溶液呈酸性,所以需要做空白实验,将离子交换后滴定所需碱液减去空白实验消耗的碱液,即为产品消耗的碱量。
①由上述分析可知,补充的实验步骤为b→c→e/g;
②实验碱液减去空白实验消耗的碱液,即为产品消耗的碱量,则产品消耗的NaOH的物质的量为(c1V1-c2V2)×10-3mol,消耗的碱与产品的物质的量相等,由于只取配制溶液的五分之一,故产品的纯度为。
③不宜使用酚酞作指示剂。若使用酚酞作指示剂,达到滴定终点前,pH6.5~9时产品也会解离,消耗NaOH,导致空白实验失败。
25. 某研究小组按下列路线合成安眠药扎来普隆:
已知:
请回答:
(1)下列说法不正确的是_______。
A. A→B的反应所需试剂为浓硝酸、浓硫酸
B. 化合物B中含氧官能团是醛基、硝基
C. B→C的反应过程中发生了还原反应、取代反应
D. 扎来普隆的分子式是
(2)化合物E的结构简式是_______。
(3)C→D的化学方程式:______________。_______
(4)写出同时符合下列条件的化合物C的同分异构体的结构简式:_______。
①1H-NMR谱和IR谱检测表明:分子中有6种不同化学环境的H原子,无甲基,含碳氮双键;
②包含和另一个六元环。
(5)补充完整从甲醇合成的路线(用流程图表示,注明反应条件,无机试剂任选)。______
【答案】(1)BD (2)
(3)2CH3OH (4)、、、 、 、 、、 、 、
(5)
【解析】
【分析】苯和发生取代反应生成A,结合A的分子式可以推知A为,由A、B的分子式可知,A发生硝化反应生成了B,结合D的结构式可知,B为,B发生还原反应将硝基转化为氨基,C的结构简式为,D和C2H5Br取代反应生成E,结合最终产物的结构简式,可以推知E为,以此解答。
【小问1详解】
A.对比A. B的结构可知,A发生硝化反应生成B,需要条件为:浓硝酸、浓硫酸、加热,故A正确;
B.B为,含氧官能团是羰基、硝基,故B错误;
C.B→C是硝基转化为氨基,组成上去氧加氢,属于还原反应,然后氢原子被乙基替代,属于取代反应,故C正确;
D.由扎来普隆的结构式可知,其分子式为; ,故D错误;
故选BD。
【小问2详解】
由分析可知,化合物E的结构简式是。
【小问3详解】
C和发生取代反应生成D,反应方程式为:2CH3OH。
【小问4详解】
化合物C的同分异构体满足①1H-NMR谱和IR谱检测表明:分子中有6种不同化学环境的H原子,无甲基,含碳氮双键;②包含和另一个六元环;由分子式可知,该6元环可以是、、、、、、、、、,满足条件的同分异构体为: 、、 、 、 、 、 、 、 、 。
【小问5详解】
甲醇和HBr发生还原反应生成CH3Br,CH3Br和氨气发生已知反应生成CH3NHCH3,另外甲醇和氧气发生催化氧化反应生成甲酸,甲酸和甲醇发生酯化反应生成甲酸甲酯,甲酸甲酯和CH3NHCH3发生取代反应生成,合成路线为:。
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