辽宁省锦州市2020-2022三年高一化学下学期期末试题汇编3-非选择题
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1. (2020春·辽宁锦州·高一统考期末)某化学实验小组通过实验探究SO2和NO2的性质。
第一组:利用如图装置来检验SO2的性质
序号
X
实验现象
Ⅰ
紫色石蕊溶液
现象a
Ⅱ
Na2S溶液
溶液中有淡黄色沉淀生成
Ⅲ
酸性KMnO4溶液
溶液由紫色变为无色
(1)实验I中,现象a是____________。
(2)根据实验II,推断SO2具有的化学性质是_________。
(3)根据实验III,推断无色溶液中一定含有的离子是K+、Mn2+、H+、OH-和_______。
(4)烧杯中发生反应的离子方程式是_________。
第二组:利用如图装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹,夹持固定装置略去)。
(1)A装置中盛放浓氨水的仪器名称是________。
(2)甲、乙分别是______(填字母)。
a.浓硫酸、五氧化二磷 b.碱石灰、碱石灰 c.碱石灰、无水氯化钙 d.无水氯化钙、五氧化二磷
(3)E装置中发生反应的化学方程式是_______。
(4)若NO2能够被NH3还原,预期观察到C装置中的现象是______。
(5)此实验装置存在一个明显的缺陷是______。
2. (2021春·辽宁锦州·高一统考期末)研究氮及其化合物的性质,对有效改善人类的生存环境具有重要意义,请根据题意回答下列问题。
Ⅰ.物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个重要维度。氮及其化合物的转化关系如下图。
(1)路线①~⑤中表示氮的固定的是___________(填标号)。
(2)完成路线②的转化,从原理上分析,加入下列试剂可行的是___________(填标号)。
A. B. C. D.
(3)路线④的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。
(4)请用化学方程式说明浓硝酸一般盛放在棕色试剂瓶中的原因___________。
Ⅱ.某同学在实验室制备氨气,准备了一些如图装置。
(1)为实验室制取氨气的发生装置,反应的化学方程式为___________。
(2)装置中仪器的名称为___________。
(3)欲收集一瓶干燥的氨气,挑选出上图中的适当装置,其连接顺序为:发生装置___________(按气流方向,用小写字母表示)。
3. (2022春·辽宁锦州·高一统考期末)SO2的污染防治与利用对于环境保护意义重大。某化学小组在实验室中对SO2的制备、性质及回收利用等相关问题进行探究。请回答下列问题:
(1)制备并收集纯净的SO2
①用上图装置制备纯净的SO2,发生装置中反应的化学方程式为_______。
②装置的连接顺序为:a→_______(按气流方向,用字母标号表示)。
(2)设计实验探究SO2中+4价S的性质
限选试剂:NaOH溶液、稀H2SO4、H2O2溶液、FeCl3溶液、淀粉KI溶液、新制H2S溶液
实验操作
实验现象
实验结论
实验一
将SO2通入新制H2S溶液中
溶液变浑浊
SO2中+4价S具有________性
实验二
将SO2通入_________中
________
SO2中+4价S具有还原性,反应的离子方程式为_______
填写表格中相应内容:
①_______; ②_______;③_______; ④_______。
(3)设计回收利用SO2的途径:。该小组欲测定步骤II中(NH4)2SO3的转化率(α),设计如下实验方案:一定条件下,向100mLcmol/L的(NH4)2SO3溶液中通入空气,向反应后的溶液中加入过量的盐酸,再加入足量的氯化钡溶液,生成沉淀,将沉淀过滤、洗涤、干燥、称量,质量为mg。
①检验沉淀是否洗净的方法是_______。
②α=_______×100%(用含c、m的代数式表示)。
4. (2020春·辽宁锦州·高一统考期末)利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤,发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。请回答下列问题:
(1)反应过程的能量变化如图所示,则该反应为_______(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)恒温恒容时,下列措施能使该反应速率增大的是_______(填字母)。
a.增加O2的浓度 b.选择高效催化剂 c.充入氦气 d.适当降低温度
(3)下列情况能够说明该反应达到化学平衡状态的是_______(填字母)。
a. 2v正(O2)= v逆(SO2)
b.恒温恒容时,混合气体的密度不再随时间变化
c.SO3的物质的量不再变化
d.SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2∶1∶2
(4)某次实验中,在容积为2 L的恒温密闭容器中通入10 mol SO2和a mol O2,反应过程中部分物质的物质的量随反应时间的变化如图所示。
①2 min时,v正(SO2) _______(填“>”、“<”或“=”) v逆(SO2)。
②用SO3的浓度变化表示0~5 min内反应的平均速率是_______mol·L-1·min-1。
③反应达到平衡时,O2的体积分数为20%,则a=_______mol。
(5)下图是利用原电池原理,将SO2转化为重要的化工原料H2SO4的原理示意图,催化剂a表面发生反应的电极反应式为_________。
5. (2021春·辽宁锦州·高一统考期末)如何降低大气中的含量及有效地开发利用引起了全世界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用生产燃料甲醇(),反应的化学方程式为:。请回答下列问题。
(1)该反应的能量变化如图所示,观察图象可知,反应过程中断裂反应物中的化学键吸收的总能量___________(填“”、“”或“”)形成生成物中的化学键释放的总能量。
(2)某温度时,在体积为的密闭容器中,充入和发生反应,测得的物质的量随时间变化如下表所示:
时间/
0
2
5
10
15
1
0.85
0.7
0.25
0.25
①从反应开始到末,用的浓度变化表示该反应的平均速率为___________。
②反应达平衡时,的转化率为___________。
③下列反应条件的改变对反应速率的影响叙述正确的是___________(填标号)。
A.升高体系温度能加快反应速率
B.充入稀有气体增大压强能加快反应速率
C.将从体系中分离能减慢反应速率
D.使用催化剂对反应速率无影响
④恒温恒容时,能说明该反应已达到化学平衡状态的是___________(填标号)。
A.的消耗速率与的生成速率之比为
B.、、、的浓度均不再变化
C.容器中压强保持不变
D.混合气体的密度保持不变
(3)如图所示,将甲醇设计成燃料电池,则为___________极(填“正”或“负”);极的电极反应式为___________。
6. (2022春·辽宁锦州·高一统考期末)合成氨是目前人工固氮最重要的途径,研究合成氨的反应和氨气的用途具有重要意义。工业上合成氨的反应为:。请回答下列问题:
(1)①合成氨反应过程片段的作用机理,可以用如下模拟示意图表示。
写出符合在催化剂表面合成氨反应过程的正确排序_______(用字母标号表示)。
②已知:键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量或气态原子形成1mol化学键所放出的能量。结合下表中化学键的键能数值,计算合成氨反应中生成2molNH3(g)时_______(填“吸收”或“放出”)的热量是_______kJ。
化学键
H-H
N-H
N≡N
键能/(kJ·mol-1)
436
391
946
(2)某同学在实验室模拟工业合成氨的反应:恒温下,在2L定容密闭容器中通入1molN2(g)和3molH2(g),催化剂存在下发生反应。
①容器中压强(P)随时间(t)的变化图象如图所示,测得p2=0.8p1,反应开始至5min,用NH3的浓度变化表示反应的平均速率为_______mol/(L·min),平衡时氢气的转化率为_______。
②下列情况能说明该反应一定达到化学平衡状态的是_______(填标号)。
A.每消耗nmolN2的同时生成2nmolNH3 B.3v正(H2)=2v逆(NH3)
C.H2的含量保持不变 D.混合气体的平均相对分子质量不变
(3)潜艇中使用的液氨—液氧燃料电池工作原理如图所示。
①电极b为电池的_______(填“正极”或“负极”)。
②溶液中OH-向电极移动_______(填“a”或“b”)。
③电极a的电极反应式为_______。
7. (2020春·辽宁锦州·高一统考期末)烃A是一种重要的基本有机化工原料,A与CO、H2O按物质的量比1∶1∶1反应生成B,G是一种高分子化合物。有关物质的转化关系如图所示:
请回答下列问题:
(1)E中官能团的名称为_________。
(2)G的结构简式为_______。
(3)F中无双键,A→F的反应类型为_______。
(4)下列说法正确的是_______(填字母)。
a.有机物A能使溴的四氯化碳溶液褪色
b.有机物B与乙酸互为同系物
C.等物质的量的B、C分别与足量钠反应产生氢气的质量:B
(5)D的所有含羧基的同分异构体的结构简式为_________。
(6)B+C→D的化学反应方程式为__________。
(7)实验室利用下图装置制取D,试管甲中为B、C和浓硫酸的混合物,并加入少量碎瓷片。
请回答下列问题:
①浓硫酸起到_______和_______的作用。
②试管乙中盛放的溶液是_______。
③试管乙中导管不伸入液面下,是为了_______。
④实验后试管乙中观察到的现象是_________。
8. (2021春·辽宁锦州·高一统考期末)乙烯是重要的化工原料,结合以下路线回答下列问题。
(1)中含有官能团的名称为___________。
(2)反应②的反应类型为___________。
(3)反应④的化学方程式为___________。
(4)是一种高分子物质,可用于制作食品塑料袋等,的结构简式为___________。
(5)的分子式为,能使紫色石蕊试液变红;是一种油状、有香味的物质。将和在一定条件下发生反应⑥,充分反应后,如果实际产率为,则实际得到的质量是___________。(已知:实际产率)
(6)化合物是的同分异构体,具有链状结构且只含有一种官能团,的结构有___________种(不包括);写出其中只含有一个甲基的所有物质的结构简式___________。
9. (2022春·辽宁锦州·高一统考期末)以石油气为原料生产香料H的合成路线如下图所示。常温常压下,A为气态烷泾,且在一定条件下可裂解。请回答下列问题:
(1)B~H中,与化合物A互为同系物的是_______。(填分子式)
(2)G中含有官能团的名称为_______。
(3)H的结构简式为_______。
(4)反应①的化学方程式为_______(注明反应条件)。
(5)反应②的反应类型为_______。
(6)下列关于化合物C的说法正确的是_______。(填标号)
a.易溶于水
b.能使碘水和酸性高锰酸钾溶液褪色
c.在一定条件下能与HCl发生反应,可能得到两种产物
d.发生加聚反应产物的结构简式可表示为
(7)化合物K是H的同分异构体,且与H具有相同的官能团,则K的结构有_______种(不包括H;不考虑立体异构)。
10. (2020春·辽宁锦州·高一统考期末)金属矿物资源以及海水资源的利用有着非常重要的意义。
Ⅰ.工业海水淡化及从海水中提取溴的过程如下:
请回答下列问题:
(1)历史最久,技术和工艺也比较成然,但成本较高的海水淡化的方法是_______法。
(2)从海水中可以得到食盐,为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、,可将粗盐溶于水,然后进行下列五项操作:①过滤 ②加过量NaOH溶液 ③加适量盐酸 ④加过量Na2CO3溶液 ⑤加过量BaCl2溶液。正确的操作顺序是______(填字母)。
A.⑤④②③① B.④①②⑤③ C.②⑤④①③ D.②④⑤①③
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-,其目的为_______。
(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,反应的离子方程式为_______。
(5)从理论上考虑,下列物质的溶液也能与Br2反应的是______(填字母)。
A.NaCl B.Na2CO3 C.Na2SO3 D.FeCl3
Ⅱ.金属矿物冶炼得到的铁屑和海带中提取的碘可以用于生产KI,工艺流程如图所示:
请回答下列问题:
(1)KI的溶解度随温度变化比较大,操作A包括______、______、过滤。
(2)用冰水洗涤的目的是除去附着在KI表面的可溶性杂质,同时______。
(3)反应Ⅰ生成了铁与碘的化合物X,若X中铁元素与碘元素的质量比为21∶127,则X的化学式为___。
(4)写出反应Ⅱ的化学方程式______。
11. (2021春·辽宁锦州·高一统考期末)海洋资源的利用具有广阔前景。
Ⅰ.海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素,碘元素以碘离子的形式存在。实验室从海带中提取碘的流程如下:
(1)步骤①灼烧海带时,盛放海带的仪器名称是___________。
(2)步骤④中反应的离子方程式为___________。
(3)步骤⑤的操作名称为___________。
(4)步骤⑤可以选择的有机试剂是___________(填标号)。
A.四氯化碳 B.酒精 C.苯 D.醋酸
Ⅱ.下图是从海水中提取镁的简单流程。
(1)最后一步反应的化学方程式为___________。
(2)核图示方式补全虚线部分缺少的流程___________。
12. (2022春·辽宁锦州·高一统考期末)科学、安全、有效和合理地开发自然资源,对生产、生活有重要价值。请回答下列问题:
(1)活性炭吸附法是工业提取碘的方法之一,其流程如下:
已知:pH=2时,I.NaNO2溶液只能将I-氧化为I2,同时生成NO
II.
①氧化过程的离子方程式为_______。
②根据I2的特性,分离操作X应为_______、冷却结晶。
③酸性KMnO4是常用的强氧化剂,但该方法中却选择了价格较高的NaNO2,原因是_______。
(2)以金红石(主要成分为TiO2)为原料,制取Ti的工艺流程如图所示:
①I在高温条件下进行,产物中有一种可燃性无色气体。I中反应的化学方程式为_______。
②II中钛的提取率在不同温度下随时间变化的曲线如图所示,则反应适宜的温度为_______℃。
③II中氩气的作用是_______。
④海绵钛除杂时得到的MgCl2可以循环使用,在上述工艺流程中可循环使用的物质还有_______(填化学式)。
参考答案:
1. 紫色石蕊溶液变红 氧化性 分液漏斗 c C装置中混合气体颜色变浅或褪色 缺少尾气处理装置
【分析】第一组实验要检验SO2的性质,SO2是一种酸性氧化物,具有一定氧化性、还原性和漂白性,结合实验现象分析体现的相应性质;
第二组实验探究NO2能否被NH3还原,首先利用浓氨水和生石灰制取氨气,经碱性干燥剂如碱石灰干燥通入C中反应,利用浓硝酸和铜片反应制取NO2,经中性干燥剂如无水氯化钙干燥通入C中反应,二氧化氮是红棕色气体,如果能被氨气还原,C中混合气体的颜色会变浅或褪色。
【详解】第一组:(1)SO2可以与水反应生成H2SO3从而使水溶液显酸性,所以现象a为紫色石蕊溶液变红;
(2)实验II中出现淡黄色沉淀,说明SO2和Na2S反应生成S单质,体现了SO2的氧化性;
(3)实验III中溶液由紫色变为无色,说明高锰酸钾将SO2氧化,根据S元素的价态变化规律可知SO2应被氧化成;
(4)SO2为碱性气体,可以和NaOH反应生成盐和水,离子方程式为;
第二组:(1)根据仪器的结构特点可知其为分液漏斗;
(2)氨气为碱性气体,不能用浓硫酸或五氧化二磷干燥,且氨气会和无水氯化钙反应,所给选项中,只能选用碱石灰;NO2会和碱石灰反应,可以用无水氯化钙干燥,所以选c;
(3)E中为Cu与浓硝酸反应生成NO2的反应,化学方程式为;
(4)NO2为红棕色气体,若NO2能够被NH3还原,C装置中混合气体颜色变浅或褪色;
(5)NH3和NO2均会污染空气,所以该装置缺少尾气处理装置。
【点睛】氨气为碱性气体,不能用浓硫酸或五氧化二磷干燥,且氨气会和无水氯化钙反应,一般用碱石灰进行干燥。
2. ①⑤ AD 干燥管(或球形干燥管)
【分析】Ⅰ.氨气与氢气在一定条件下合成氨气,氨发生催化氧化产生NO,NO和氧气反应得NO2,NO2与水反应生成硝酸和NO,氮气和氧气在放电或高温条件下反应产生NO;
Ⅱ.实验室常用A共热氯化铵和氢氧化钙制备氨气,用C干燥氨气,用D收集氨气,用F吸收多余的氨气,防止污染空气。
【详解】Ⅰ.(1)将氮气转化为氮的化合物的过程称为氮的固定,因此①~⑤中表示氮的固定的是①⑤;
(2)路线②的转化中N由-3价升高为+2加,被氧化,可加氧化剂,AD可实现;
(3)路线④的反应为3NO2+H2O=2HNO3+NO,3molNO2参与反应时有1mol作氧化剂,被还原为NO,有2mol作还原剂,被氧化为HNO3,因此氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2;
(4)浓硝酸在加热条件下或光照条件下易分解,因此浓硝酸一般盛放在棕色试剂瓶中,反应方程式为;
Ⅱ.(1)实验室常用A共热氯化铵和氢氧化钙制备氨气,反应的化学方程式为;
(2)装置中仪器的名称为干燥管;
(3)氨气能与酸性干燥剂反应,应用碱石灰干燥(干燥管要粗进细出),氨气极易溶于水,密度比空气小,可用向下排空气法收集,多余的氨气用E装置吸收,因此气流方向为m→。
3. (1) 或 c→b→g→f→d→e
(2) 氧化 FeCl3溶液或氯化铁溶液 溶液由(棕)黄色变成浅绿色 或
(3) 取少量最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀产生,说明沉淀已经洗涤干净 或
【分析】制备并收集纯净的SO2时,亚硫酸氢钠和浓硫酸反应制得二氧化硫,第一个装置制备二氧化硫,第二个装置干燥二氧化硫,第三个装置处理二氧化硫尾气,第四个装置收集二氧化硫气体,二氧化硫是密度比空气大,用向上排空气法收集。
利用氧化还原反应探究二氧化硫的氧化性和还原性,和还原性的物质反应,体现二氧化硫的氧化性,和氧化性的物质反应,体现二氧化硫的还原性。
(1)
①用上图装置制备纯净的SO2,发生装置中是亚硫酸氢钠和浓硫酸反应生成二氧化硫、硫酸钠或硫酸氢钠和水,其反应的化学方程式为或;故答案为:或。
②第一个装置制备二氧化硫,第二个装置干燥二氧化硫,第三个装置处理二氧化硫尾气,第四个装置收集二氧化硫气体,二氧化硫是密度比空气大,用向上排空气法收集,因此装置的连接顺序为:a→c→b→g→f→d→e;故答案为:c→b→g→f→d→e。
(2)
将SO2通入新制H2S溶液中,溶液变浑浊,说明生成了硫单质即二氧化硫和硫酸氢反应生成硫单质和水,二氧化硫化合价降低变为硫单质,体现了二氧化硫的氧化性;要体现二氧化硫的还原性,则化合价升高,应和一个有氧化性的物质发生反应,且现象明显,则为氯化铁溶液,氯化铁和二氧化硫反应生成硫酸根、亚铁离子,溶液由黄色变为浅绿色,其反应的离子方程式为或;故答案为:氧化;FeCl3溶液或氯化铁溶液;溶液由(棕)黄色变成浅绿色;或。
(3)
①由于使用了盐酸和氯化钡溶液,因此检验沉淀是否洗净,主要是检验最后一次洗液中是否含有氯离子,其方法是取少量最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀产生,说明沉淀已经洗涤干净;故答案为:取少量最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若无白色沉淀产生,说明沉淀已经洗涤干净。
②根据题意mg为硫酸钡的质量,则硫酸钡的物质的量n(BaSO4) n[(NH4)2SO3]= ,则(NH4)2SO3的转化率α=;故答案为:或。
4. 放热 a b a c > 0.8 6.5
【详解】(1)根据反应过程的能量变化如图可知:反应物的总能量高于生成物的总能量,所以该反应为放热反应,故答案案:放热。
(2) 根据2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ∆H<0和影响化学反应速率的因素可知:
a.恒温恒容时,增加O2的浓度可以加快化学反应速率,故a符合题意;
b.催化剂能加快化学反应速率,故b符合题意;
c.恒温恒容充入氦气对反应物和生成物的浓度无影响,所以不会加快学反应速率,故c不符合题意;
d.适当降低温度会降低化学反应速率,故d不符合题意;
故答案:ab。
(3) a.根据2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ∆H<0可知:2v正(O2)= v逆(SO2)说明正逆反应速率相等,能够说明反应达到化学平衡状态,故a符合题意;
b.根据2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ∆H<0可知:恒温恒容时,混合气体的密度是恒定不变的,所以恒温恒容时,混合气体的密度不再随时间变化不能说明反应达到化学平衡状态,故b不符合题意;
c.根据2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ∆H<0可知:SO3的物质的量不再变化,说明反应达到化学平衡状态,故c符合题意;
d.根据2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ∆H<0可知:SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2∶1∶2不能说明反应达到化学平衡状态,故d不符合题意;
故答案:a c。
(4)①由图可知:2 min时,化学反应没有达到平衡,反应仍然正向进行,所以v正(SO2)> v逆(SO2),故答案:>。
②0~5 min内SO3的浓度变化变化量为8mol,根据速率公式可知表示0~5 min内SO3的平均速率==0.8mol·L-1·min-1,故答案:0.8。
③根据2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可知:初始加入10 mol SO2和a mol O2,反应达到平衡时,剩余SO2为2mol,生成SO3为8mol,剩余O2为a-4mol,反应达到平衡时,O2的体积分数为20%即,解得a=6.5mol,所以开始加入a=6.5mol,故答案:6.5。
(5)由图电子流动方向可知:催化剂a为负极,发生氧化反应,其电极反应式为;,故答案:。
5. 0.03 75 AC BC 负
【详解】(1)由图可知该反应为放热反应,则反应过程中断裂反应物中的化学键吸收的总能量形成生成物中的化学键释放的总能量;
(2)①由表可知,从反应开始到末,CO2物质的量减少了1mol-0.7mol=0.3mol,则浓度减小了0.3mol÷2L=0.15mol/L,则v(CO2)=0.15mol/L÷5min=0.03,则v()=v(CO2)=0.03;
②由表可知,达到平衡时CO2物质的量减小了0.75mol,则反应了0.75mol×3=2.25mol,则的转化率为=75%;
③A.升高体系温度,活化分子百分数增加,有效碰撞几率增大,能加快反应速率,A正确;
B.充入稀有气体增大压强,参加反应的物质浓度不变,反应速率不变,B错误;
C.将从体系中分离,的浓度减小,单位体积内活化分子数减小,能减慢反应速率,C正确;
D.催化剂能降低反应的活化能,从而加快反应速率,D错误;
选AC;
④恒温恒容时发生:
A.的消耗速率与的生成速率均是正反应速率,不能说明反应是否平衡,A不符题意;
B.、、、的浓度均不再变化,说明正逆反应速率相等,反应已达平衡,B符合题意;
C.该反应是气体分子数改变的反应,则容器中压强保持不变说明反应已达平衡,C符合题意;
D.该反应中气体的质量、体积自始至终不变,则混合气体的密度自始至终不变,即混合气体的密度保持不变,不能说明反应是否达到平衡,D不符题意;
选BC;
(3)甲醇在a电极转化为二氧化碳,则a电极附近发生氧化反应,为负极;极为燃料电池的正极,结合图示可知b电极的电极反应式为。
6. (1) cbead 放出 92
(2) 0.08 40% CD
(3) 正极 a
【详解】(1)①催化剂表面合成氨反应过程是接触、吸附、断键、形成化学键、脱离几个步骤,a是形成氨分子,b吸附过程,c是接触过程,d是脱离过程,e是断键,因此顺序是cbead;故答案为cbead;
②断键吸收能量为(946+3×436)kJ=2254kJ,形成键的释放能量为2×3×391kJ=2346kJ>2254kJ,生成2mol氨气时放出的热量为(2346-2254)kJ=92kJ;故答案为放出;92;
(2)①根据图象,5min后气体压强不再改变,说明反应达到平衡,令达到平衡时消耗氮气的物质的量为xmol,则消耗氢气物质的量为3xmol,生成氨气物质的量为2xmol,达到平衡时氮气物质的量为(1-x)mol,氢气的物质的量为(3-3x)mol,利用相同条件下,压强之比等于气体物质的量之比,因此有,解得x=0.4,根据化学反应速率的数学表达式,v(NH3)==0.08mol/(L·min);氢气的转化率为=40%;故答案为0.08;40%;
②A.消耗氮气,生成NH3,反应方向均是向正反应方向进行,因此每消耗nmolN2的同时生成2nmolNH3,不能说明反应达到平衡,故A不符合题意;
B.用不同物质的反应速率表示达到平衡,要求反应方向一正一逆,且反应速率之比等于化学计量数之比,当2v正(H2)=3v逆(NH3),说明反应达到平衡,3v正(H2)=2v逆(NH3),不能说明反应达到平衡,故B不符合题意;
C.根据化学平衡状态的定义,当组分浓度不再改变,说明达到平衡,即当氢气的含量保持不变,说明反应达到平衡,故C符合题意;
D.组分均为气体,即混合气体总质量不变,该反应是气体物质的量减少的反应,根据,当混合气体的平均相对分子质量不变,说明反应达到平衡,故D符合题意;
答案为CD;
(3)①根据装置图,电极a上NH3→N2和H2O,N的化合价由-3价升高为0价,根据原电池工作原理,电极a为负极,则电极b为正极;故答案为正极;
②根据原电池工作原理,阴离子向负极移动,即OH-向电极a移动;故答案为a;
③电极a为负极,电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O;故答案为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2O。
7. 醛基 加成反应 a b 、 催化剂 吸水剂 饱和Na2CO3溶液 防止倒吸 液面上层有无色透明的油状液体产生,有香味
【分析】烃A是一种重要的基本有机化工原料,A与CO、H2O按物质的量比1∶1∶1反应生成B,B是丙酸,则根据原子守恒可知A是乙烯,乙烯加聚生成G是一种高分子化合物为聚乙烯,乙烯和氯化氢加成生成A是氯乙烷。甲醇催化氧化生成E是甲醛,甲醇和丙酸发生酯化反应生成D是丙酸甲酯,据此解答。
【详解】(1)E是甲醛,分子中官能团的名称为醛基。
(2)G为聚乙烯,结构简式为。
(3)F中无双键,F是氯乙烷,A→F的反应类型为加成反应。
(4)a.有机物A是乙烯,能使溴的四氯化碳溶液褪色,a正确;
b.有机物B是丙酸,与乙酸的结构相似,相差1个CH2,二者互为同系物,b正确;
C.1molB生成0.5mol氢气,1molC也生成0.5mol氢气,等物质的量的B、C分别与足量钠反应产生氢气的质量相等,c错误;
d.A、B、C、D中能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质有2种,即乙烯和甲醇,d错误;
答案选ab;
(5)D是丙酸甲酯,所有含羧基的同分异构体的结构简式为、。
(6)B+C→D的反应是酯化反应,化学反应方程式为。
(7)①酯化反应中浓硫酸起到催化剂和吸水剂的作用。
②根据实验室制备乙酸乙酯的原理可类推试管乙中盛放的溶液是饱和Na2CO3溶液。
③由于挥发出的甲醇、丙酸酸溶于水水,则试管乙中导管不伸入液面下,是为了防止倒吸。
④丙酸和碳酸钠反应,甲醇溶于水,丙酸甲酯难溶于水,则实验后试管乙中观察到的现象是液面上层有无色透明的油状液体产生,有香味。
8. 羟基 取代反应(或水解反应) 2.64 5 、
【分析】CH2=CH2与Br2发生加成反应生成A,A为CH2BrCH2Br,A发生取代反应生成B;CH2=CH2与H2O发生加成反应生成D,D为CH3CH2OH;CH3CH2OH发生催化氧化反应生成乙醛,乙醛发生催化氧化反应生成乙酸,D为CH3COOH,CH3CH2OH和CH3COOH发生酯化反应生成G,G为CH3COOCH2CH3。
【详解】(1)由的结构简式可知B中含有官能团的名称为羟基;
(2)对比A和B的结构可知反应②的反应类型为取代反应(卤代烃的水解);
(3)反应④为乙醇发生催化氧化生成乙醛,反应的化学方程式为;
(4)是一种高分子物质,由乙烯制备得到,因此F是聚乙烯,结构简式为;
(5)D和E的反应方程式为CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O,4.8gD(CH3CH2OH)的物质的量为4.8g÷46g/mol>0.1mol,3gE(CH3COOH)的物质的量为3g÷60g/mol=0.05mol,由反应方程式可知CH3CH2OH过量,以3gCH3COOH完全反应计算,理论上可得0.05mol CH3COOCH2CH3,理论质量为0.05mol×88g/mol=4.4g,因为产率为,则实际得到的质量=60%×4.4g=2.64g;
(6)G为CH3COOCH2CH3,化合物是的同分异构体,具有链状结构且只含有一种官能团,则的结构有HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH3、CH3CH2CH2COOH、(CH3)2CHCOOH,共5种(不包括);其中只含有一个甲基的物质的结构简式有、。
9. (1)CH4、C2H6
(2)羧基
(3)CH3COOCH2CH2CH3
(4)
(5)取代反应(或酯化反应)
(6)bc
(7)8
【分析】A在常温常压下为气态烷烃,且在一定条件下可发生裂解,生成烷烃或烯烃,C与H2O反应生成CH3CH2CH2OH,则C为CH3CH=CH2,CH3CHO与O2在催化剂条件下生成G为CH3COOH,F为CH3CH2OH,E为CH2=CH2,D为CH3CH3,A为CH3CH2CH2CH3,B为CH4,CH3CH2CH2OH与CH3COOH在浓硫酸和加热的条件下生成H为CH3CH2CH2OOCCH3;
(1)
A为CH3CH2CH2CH3,同系物是指结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物互为同系物,符合的是CH4、C2H6;
(2)
G为CH3COOH,其官能团的名称为羧基;
(3)
据分析,H的结构简式为CH3COOCH2CH2CH3;
(4)
反应①的化学方程式为;
(5)
反应②为CH3COOH与CH3CH2CH2OH反应,其反应类型为取代反应(或酯化反应);
(6)
a.化合物C为CH3CH=CH2,属于烃,难溶于水,a错误;
b.化合物C为CH3CH=CH2,属于烯烃,能使碘水和酸性高锰酸钾溶液褪色,b正确;
c.化合物C为CH3CH=CH2,在一定条件下能与HCl发生反应,可能得到两种产物,c正确;
d.发生加聚反应产物的结构简式可表示为,d错误;
(7)
H为 CH3CH2CH2OOCCH3,具有官能团酯基,化合物K是H的同分异构体,且与H具有相同的官能团,则K的结构有8种,分别为HCOOCH2CH2CH2CH3、HCOOCH2CH(CH3)2、HCOOCH(CH3)CH2CH3、HCOOC(CH3)3、CH3COOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH2CH3、CH3CH2CH2COOCH3、(CH3)2CHCOOCH3。
10. 蒸馏 C 富集溴元素 BC 蒸发浓缩(或加热浓缩) 冷却结晶 减少KI在洗涤过程中的溶解(损失) Fe3I8
【详解】Ⅰ.(1)历史最久,技术和工艺也比较成然,但成本较高的海水淡化的方法是蒸馏法。
(2)从海水中可以得到食盐,为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、,其中用碳酸钠除去钙离子,氢氧化钠除去镁离子,氯化钡除去硫酸根离子,但过量的氯化钡需要用碳酸钠除去,因此碳酸钠要在氯化钡后面加入,最后过滤后加入盐酸酸化,则正确的操作顺序是②⑤④①③。答案选C。
(3)步骤Ⅰ中已获得Br2,步骤Ⅱ中又将Br2还原为Br-,这是因为海水中溴的含量很低,即其目的为富集溴元素。
(4)步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2,二氧化硫被单质溴氧化为硫酸,反应的离子方程式为。
(5)A.氯元素非金属性强于溴,NaCl与Br2不反应,A错误;
B.溴水中含有氢溴酸,因此Na2CO3与Br2反应,B正确;
C.Na2SO3具有还原性,与Br2反应生成硫酸钠,C正确;
D.FeCl3与Br2不反应,D错误;
答案选BC。
Ⅱ.(1)由于KI的溶解度随温度变化比较大,操作A包括蒸发浓缩(或加热浓缩)、冷却结晶、过滤、洗涤等。
(2)碘化钾的溶解度随温度升高而增大,因此用冰水洗涤的目的是除去附着在KI表面的可溶性杂质,同时减少KI在洗涤过程中的溶解(损失)。
(3)反应Ⅰ生成了铁与碘的化合物X,若X中铁元素与碘元素的质量比为21∶127,则铁元素与碘元素的物质的量之比为,所以X的化学式为Fe3I8。
(4)反应Ⅱ是碳酸钾和Fe3I8反应生成四氧化三铁和二氧化碳,反应的化学方程式为。
11. 坩埚 萃取-分液 AC ↑
【分析】Ⅰ.将海带灼烧为海带灰,浸泡海带灰得海带灰悬浊液,过滤除去残渣得含I-的水溶液,用H2O2和H2SO4将I-氧化为I2得到含I2的水溶液,加CCl4、苯等有机溶剂进行萃取-分液得到含I2的有机溶液;
Ⅱ.海水中含有Mg2+,加Ca(OH)2使Mg2+转化为Mg(OH)2,过滤得Mg(OH)2,用HCl溶液溶解Mg(OH)2得MgCl2溶液,将MgCl2溶液在HCl氛围中蒸发得到MgCl2,电解熔融状态的MgCl2得到金属Mg。
【详解】Ⅰ.(1)灼烧在坩埚中进行,步骤①灼烧海带时,盛放海带的仪器名称是坩埚;
(2)步骤④用酸性条件下的H2O2将I-氧化为I2得到含I2的水溶液,反应的离子方程式为;
(3)步骤⑤的操作名称为萃取-分液;
(4)A.四氯化碳不溶于水,碘在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度,可作步骤⑤的萃取剂;
B.酒精与水互溶,不可作步骤⑤的萃取剂;
C.苯不溶于水,碘在苯中的溶解度大于在水中的溶解度,可作步骤⑤的萃取剂;
D.醋酸易溶于水,不可作步骤⑤的萃取剂;
选AC。
Ⅱ. (1)最后一步为电解熔融状态的MgCl2得到金属Mg,反应的化学方程式为↑;
(2)结合分析可知图示虚线部分缺少的流程为。
12. (1) 升华(或加热) 酸性KMnO4会继续氧化I2
(2) 1000 作保护气,防止Mg和Ti被氧化 Mg、Cl2
【分析】含I-的卤水用NaNO2氧化为I2,用活性炭吸附I2,低温干燥,加热升华、冷却结晶,得到粗碘。TiO2、焦炭、氯气在高温条件下进行生成TiCl4,用镁还原TiCl4生成氯化镁和海绵钛,电解熔融氯化镁生成镁和氯气。
(1)
①pH=2时,NaNO2溶液只能将I-氧化为I2,同时生成NO,I元素化合价由-1升高为0、N元素化合价由+3降低为+2,根据得失电子守恒,氧化过程的离子方程式为。
②I2易升华,根据I2的特性,分离操作X应为升华、冷却结晶。
③pH=2时,NaNO2溶液只能将I-氧化为I2,酸性KMnO4是常用的强氧化剂,酸性KMnO4会继续把I2氧化为I的高价化合物,所以该方法中却选择了价格较高的NaNO2。
(2)
①TiO2、焦炭、氯气在高温条件下进行生成TiCl4,产物中有一种可燃性无色气体,该可燃性气体是CO,则I中反应的化学方程式为。
②根据II中钛的提取率在不同温度下随时间变化的曲线,800℃ Ti的提取率低,1000℃和1500℃ Ti提取率相差不大,从能源消耗的角度,反应适宜的温度为1000℃。
③II中氩气的作用是作保护气,防止Mg和Ti被氧化。
④根据工艺流程,可循环使用的物质还有Mg、Cl2。
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