2021-2022学年上海市青浦区高三(上)期末化学试卷(一模)
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一、选择题(本题共40分,每小题2分,每题只有一个正确选项)。
1.(2分)2020年7月23日我国首个火星探测器“天问一号”发射成功。火星车所涉及的下列材料中属于金属材料的是( )
A.探测仪镜头材料﹣﹣二氧化硅
B.车轮材料﹣﹣钛合金
C.温控涂层材料﹣﹣聚酰胺
D.太阳能电池复合材料﹣﹣石墨纤维和硅
2.(2分)下列化学用语使用正确的是( )
A.N2的电子式是N⋮⋮N
B.Cl﹣结构示意图:
C.质量数为2的氢原子:H
D.KCl形成过程:
3.(2分)下列不含共价键的离子化合物是( )
A.NaClO B.Al2(SO4)3 C.H2O2 D.MgBr2
4.(2分)属于石油分馏产品的是( )
A.焦炉气 B.汽油 C.丙烯 D.乙醇
5.(2分)按照有机物的命名规则,下列命名正确的是( )
A.1,2﹣二甲基戊烷 B.3,4﹣二甲基戊烷
C.2,2﹣二甲基丁烷 D.2,3,3﹣三甲基丁烷
6.(2分)下列对摩尔(mol)的有关说法中错误的是( )
A.摩尔是一个单位而非物理量
B.摩尔既能用来计量纯净物,又能用来计量混合物
C.1mol任何气体所含气体的分子数目都相等
D.0.5mol氦气约含有1.204×1024个电子
7.(2分)在短周期元素中,原子最外电子层只有1个或2个电子的元素( )
A.金属元素 B.稀有气体元素
C.非金属元素 D.无法确定为哪一类元素
8.(2分)下列性质的比较,不能用元素周期律解释的是( )
A.酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3
B.碱性:KOH>NaOH>LiOH
C.热稳定性:H2O>H2S>SiH4
D.非金属性:F>O>N
9.(2分)关于NH3性质的解释合理的是( )
选项
性质
解释
A
比PH3容易液化
NH3分子间的范德华力更大
B
熔点高于PH3
N﹣H键的键能比P﹣H大
C
具有还原性
NH3中氮元素化合物为﹣3价
D
氨水中存在NH4+
NH3•H2O是离子化合物
A.A B.B C.C D.D
10.(2分)实验小组用锂电池作电源,用石墨和汞作电极电解饱和食盐水(如图),下列说法正确的是( )
A.石墨电极上发生还原反应
B.电子沿石墨→a→b→Hg路径流动
C.汞电极发生主要反应的电极方程式:Na++e→Na
D.电解过程中转移0.2mol电子,阳极产生2.24LCl2
11.(2分)如图利用海带提取单质碘的实验原理与装置不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲灼烧海带
B.用装置乙过滤海带灰浸泡液
C.用装置丙得到I2的CCl4溶液
D.用装置丁提纯粗碘
12.(2分)已知:2A(g)⇌B(g)+Q (Q>0);2A(g)⇌B(l);下列能量变化示意图正确的是( )
A. B.
C. D.
13.(2分)氮元素及其化合物的转化过程如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应1实现了氮的固定
B.反应2没有发生电子的转移
C.催化剂a表面只发生了非极性共价键的断裂和形成
D.在催化剂b表面形成氮氧键的过程是吸热过程
14.(2分)有机物a、b、c的结构如图。下列说法正确的是( )
A.a的一氯代物有3种 B.b是的单体
C.c可溶于水 D.a、b、c互为同分异构体
15.(2分)硫酸铜晶体结晶水含量的测定结果,相对误差为﹣2.67%,其原因可能是( )
A.实验时盛放硫酸铜晶体的容器未完全干燥
B.加热过程中晶体有少量溅失
C.硫酸铜晶体灼烧后有黑色物质出现
D.加热后固体未放入干燥器中冷却
16.(2分)下列关于实验室制备乙酸乙酯的操作错误的是( )
A.配料:加入过量乙醇
B.加热:用水浴加热
C.分离:用边反应边分离的方法
D.净化:产物用氢氧化钠溶液洗涤
17.(2分)下列鉴别浓硫酸和稀硫酸的操作与结论有误的是( )
操作
结论
A
分别加入金属铝片
产生刺激性气味者为浓硫酸
B
分别加入到盛水的试管中
剧烈放热者为浓硫酸
C
取等体积样品,称量质量
质量大者为浓硫酸
D
分别滴在火柴梗上
变黑者为浓硫酸
A.A B.B C.C D.D
18.(2分)室温下,1体积的水能溶解约40体积的SO2。用试管收集SO2后进行如下实验。对实验现象的分析正确的是( )
A.试管内液面上升,证明SO2与H2O发生了反应
B.试管中剩余少量气体,是因为SO2的溶解已达饱和
C.取出试管中溶液,立即加入紫色石蕊试液,溶液显红色,原因是:SO2+H2O⇌H2SO3,H2SO3⇌H++HSO3﹣,HSO3﹣⇌H++SO32﹣
D.取出试管中溶液,在空气中放置一段时间后pH下降,是由于SO2挥发
19.(2分)现代工业常以氯化钠、二氧化碳和氨气为原料制备纯碱,部分工艺流程如图:
有关说法错误的是( )
A.反应Ⅰ原理为CO2+NH3+NaCl+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl
B.向饱和NaCl溶液中先通入足量的CO2,再通入足量的NH3
C.反应Ⅰ生成的沉淀,经过过滤、洗涤、煅烧可得到纯碱
D.往母液中通入氨气,加入细小的食盐颗粒并降温,可使氯化铵析出
20.(2分)取两份10mL0.05mol•L﹣1的NaHCO3溶液,一份滴加0.05mol•L﹣1的盐酸,另一份滴加0.05mol•L﹣1的NaOH溶液,溶液的pH随加入酸(或碱)体积的变化如图。下列说法不正确的是( )
A.由a点可知:NaHCO3溶液中HCO3﹣的水解程度大于电离程度
B.a→b→c过程中:c(HCO3﹣)+2c(CO32﹣)+c(OH﹣)逐渐减小
C.a→d→e过程中:c(Na+)<c(HCO3﹣)+c(CO32﹣)+c(H2CO3)
D.e点溶液中:c(Na+)=c(Cl﹣)=0.025mol•L﹣1
二、综合题(共60分)
21.(15分)非金属元素及其化合物在生活、生产中有着重要的用途
(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的最外层电子排布式为 ,已知3种原子晶体的熔点数据如下表:
金刚石
碳化硅
晶体硅
熔点/℃
>3550
2600
1415
金刚石熔点比晶体硅熔点高的原因是 。
(2)CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2,S8受热分解成气态S2,发生反应2S2(g)+CH4(g)⇌CS2(g)+2H2S(g),CS2分子的空间构型为 ,用燃煤废气(含N2、O2、SO2、CO2、H2O、NOx等)使尾气中的H2S转化为单质硫,可实现废物利用,保护环境,写出其中一个反应的化学方程式 。
(3)中国传统的农具、兵器曾大量使用铁,铁器的修复是文物保护的重要课题。铁器表面氧化层的成分有多种,性质如下:
成分
Fe3O4
FeO(OH)
FeOCl
性质
致密
疏松
疏松
在有氧条件下,Fe3O4在含Cl﹣溶液中会转化为FeOCl,将相关反应的离子方程式补充完整:4Fe3O4+ O2+ + H2O→ FeOCl+ 。若4molFe3O4完全转化为FeOCl,则转移的电子数目为 。
(4)化学修复可以使FeOCl转化为Fe3O4致密保护层:用Na2SO3和NaOH混合溶液浸泡锈蚀的铁器,一段时间后取出,再用NaOH溶液反复洗涤。
①FeOCl在NaOH的作用下转变为FeO(OH),推测溶解度FeOCl FeO(OH)(填“>”或“<”)。
②Na2SO3的作用是 。
③检验FeOCl转化完全的操作和现象是 。
22.(15分)乙烯是合成多种塑料的单体。我国科学家开发的特殊催化剂用CO2制备CH2=CH2,有利于实现“双碳”目标。
主反应:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH2=CH2(g)+4H2O(g)+127.8kJ
(1)在容积为2L的恒容密闭容器中充0.4molCO2(g) 和1.2molH2(g),若只发生主反应,反应时间2.0min,CO2的转化率为20%,在这段时间内CH2=CH2(g)的平均反应速率为 。
(2)在一定温度下,向恒容密闭容器中充入CO2(g)和H2(g),若只发生主反应,下列情况不能说明反应达到平衡的是 (填编号)。
A.混合气体密度保持不变
B.混合气体总压强保持不变
C.乙烯体积分数保持不变
D.平均摩尔质量保持不变
达到平衡后能提高CO2平衡转化率的措施是 (任填一条)
(3)在At1、At2、At3三种不同催化剂作用下(其他条件相同)只发生主反应,测得乙烯的净速率(v正﹣v逆)与温度关系如图所示。
催化效率最高的是 (填“At1”、“At2”或“At3”),A点的正反应速率 (填“大于”“小于”或“等于”)逆反应速率。
(4)在发生主反应的同时,还发生了副反应:CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g)。一定温度下,在容积为2L的恒容密闭容器中充0.4molCO2(g) 和1.2molH2(g)同时发生了主反应和副反应,达到平衡时CO2的转化率为45%,C2H4的选择性为80%,则该温度下,副反应的平衡常数K= (结果保留2位小数)。提示:C2H4的选择性=×100%
(5)0.1mol•L﹣1的NaOH溶液和0.2mol•L﹣1的 HCOOH(甲酸)溶液等体积混合,得到混合溶液的pH<7,溶液中c(HCOOH) c(Na+)(填“大于”或“小于”),要使c(HCOOH)=c(Na+),可加入 。
23.(14分)化合物H是一种常见的药物的中间体,工业上常通过如图途径合成:
请回答下列问题:
(1)A→B的反应条件是 ,H中含氧官能团的名称为 ,化合物D的结构简式是 。
(2)下列说法不正确的是 。
A.化合物A最多14个原子共平面
B.化合物B能发生氧化反应、加成反应和取代反应
C.化合物H的分子式为C15H20O4
(3)写出F→G发生的化学反应方程式 。
(4)乙酸乙酯和丁酸的分子式相同,丁酸气味难闻且有腐臭味,而乙酸乙酯气味香甜,解释这两种物质为什么闻起来气味不同: 。
(5)依据上述合成路线设计以乙醇为原料制备( HOOCCH2COOH)的合成路线,(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选) 。(合成路线常用的表示方式为:AB…目标产物)
24.(16分)碳酸亚铁(FeCO3)是生产补血剂的重要原料,制取碳酸亚铁的过程中涉及以下探究实验。
实验一:为探究某固体化合物X(仅含有三种元素)的组成和性质,设计并完成如图实验。
已知:气体甲、气体乙均为单质。
请回答:
(1)气体甲与碘化钾溶液反应的离子方程式为 。化合物X含有的元素为 (写元素符号)。化合物A的化学式为 。
实验二:如图装置利用实验一所得溶液B制取FeCO3(白色固体,难溶于水):
装置丙中,先将导管移出液面通入一段时间气体,再向Na2CO3溶液(pH=11.9)通入一段时间CO2至其pH为7,滴加一定量B溶液产生白色沉淀和无色气体,过滤、洗涤、干燥,得到FeCO3固体。
请回答:
(2)试剂a是 。向Na2CO3溶液通入CO2的目的是 。丙装置中制取FeCO3的离子方程式为 。
(3)不可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液B中的金属阳离子的原因是 。
(4)100mL0.8mol/L B溶液完全反应,最终得到5克FeCO3固体,则产率为 (结果保留2位小数)。
2021-2022学年上海市青浦区高三(上)期末化学试卷(一模)
参考答案与试题解析
一、选择题(本题共40分,每小题2分,每题只有一个正确选项)。
1.(2分)2020年7月23日我国首个火星探测器“天问一号”发射成功。火星车所涉及的下列材料中属于金属材料的是( )
A.探测仪镜头材料﹣﹣二氧化硅
B.车轮材料﹣﹣钛合金
C.温控涂层材料﹣﹣聚酰胺
D.太阳能电池复合材料﹣﹣石墨纤维和硅
【分析】根据已有的知识进行分析解答,金属材料包括纯金属以及其合金,据此解答。
【解答】解:A.二氧化硅属于非金属氧化物,不是金属材料,故A错误;
B.钛合金是钛的合金,属于金属材料,故B正确;
C.聚酰胺属于有机高分子材料,不是金属材料,故C错误;
D.水泥属于无机硅酸盐材料,不是金属材料,故D错误;
故选:B。
【点评】本题主要考查化学材料的分类,掌握常见的材料的类别是正确解答本题的关键,题目难度较小。
2.(2分)下列化学用语使用正确的是( )
A.N2的电子式是N⋮⋮N
B.Cl﹣结构示意图:
C.质量数为2的氢原子:H
D.KCl形成过程:
【分析】A.漏掉了N原子的1对未成键电子对;
B.氯离子的核电荷数应该为17;
C.氢原子的质子数为1,元素符号左上角为质量数、左下角为质子数;
D.硫化钾为离子化合物,阴阳离子需要标出最外层所带电荷。
【解答】解:A.氮气中N原子之间以三键结合,正确的电子式为,故A错误;
B.氯离子的质子数为17,核外电子数为18,核外电子分层排布,其结构示意图为,故B错误;
C.氢原子的质子数为1,质量数为2的氢原子可表示为H,故C正确;
D.氯化钾为离子化合物,钾离子与氯离子通过离子键结合,形成过程可表示为,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查常见化学用语的表示方法,为高频考点,涉及电子式、离子结构示意图、元素符号等知识,把握常见化学用语的书写原则为解答关键,试题侧重考查学生的规范答题能力,题目难度不大。
3.(2分)下列不含共价键的离子化合物是( )
A.NaClO B.Al2(SO4)3 C.H2O2 D.MgBr2
【分析】活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键,非金属元素的原子之间易形成共价键,含有离子键的化合物为离子化合物,离子化合物中一定含有离子键,可能含有共价键。
【解答】解:A.NaClO中钠离子和次氯酸根离子之间存在离子键,次氯酸根离子中Cl、O原子之间存在共价键,故A错误;
B.Al2(SO4)3中铝离子和硫酸根离子之间存在离子键,硫酸根离子中S、O原子之间存在共价键,故B错误;
C.H2O2中H原子和O原子、氧原子之间都存在共价键,属于共价化合物,不含离子键,故C错误;
D.MgBr2中镁离子和溴离子之间只存在离子键,不含共价键,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查化学键,侧重考查基础知识的掌握和灵活运用能力,明确物质构成微粒及微粒之间作用力是解本题关键,注意:溴化镁中两个溴离子之间不存在化学键。
4.(2分)属于石油分馏产品的是( )
A.焦炉气 B.汽油 C.丙烯 D.乙醇
【分析】石油中含有1﹣50个碳原子的烷烃和环烷烃,常压分馏得到石油气、汽油、煤油、柴油等,减压分馏得到润滑油、石蜡等。
【解答】解:石油中含有1﹣50个碳原子的烷烃和环烷烃,常压分馏得到石油气、汽油、煤油、柴油等,减压分馏得到润滑油、石蜡等,所以属于石油分馏产品的是汽油,焦炉气、丙烯和乙醇不属于石油分馏产品,故B正确。
故选:B。
【点评】本题考查了石油的成分、石油的分馏的产品,题目难度不大,侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的综合应用能力,注意对基础知识的积累。
5.(2分)按照有机物的命名规则,下列命名正确的是( )
A.1,2﹣二甲基戊烷 B.3,4﹣二甲基戊烷
C.2,2﹣二甲基丁烷 D.2,3,3﹣三甲基丁烷
【分析】(1)烷烃命名原则:
①长﹣﹣﹣﹣﹣选最长碳链为主链;
②多﹣﹣﹣﹣﹣遇等长碳链时,支链最多为主链;
③近﹣﹣﹣﹣﹣离支链最近一端编号;
④小﹣﹣﹣﹣﹣支链编号之和最小。看下面结构简式,从右端或左端看,均符合“近﹣﹣﹣﹣﹣离支链最近一端编号”的原则;
⑤简﹣﹣﹣﹣﹣两取代基距离主链两端等距离时,从简单取代基开始编号。如取代基不同,就把简单的写在前面,复杂的写在后面。
(2)有机物的名称书写要规范。
【解答】解:A.该有机物主链选择错误,主链6个碳原子,离支链最近一端编号,得到名称不符合命名方法,正确的名称为3﹣甲基己烷,故A错误;
B.3,4﹣二甲基戊烷,其编号错误,应从靠近支链一端开始,正确的命名为:2,3﹣二甲基戊烷,故B错误;
C.2,2﹣二甲基丁烷的主链为丁烷,在2、3号C原子各含有1个甲基,该名称符合系统命名方法,故C正确;
D.2,3,3﹣三甲基丁烷,没有满足取代基编号之和最小原则,正确命名应该为2,2,3﹣三甲基丁烷,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查有机物的命名判断,题目难度不大,该题侧重对学生基础知识的检验和训练,关键是明确有机物的命名原则,然后结合有机物的结构简式灵活运用即可,有利于培养学生的规范答题能力。
6.(2分)下列对摩尔(mol)的有关说法中错误的是( )
A.摩尔是一个单位而非物理量
B.摩尔既能用来计量纯净物,又能用来计量混合物
C.1mol任何气体所含气体的分子数目都相等
D.0.5mol氦气约含有1.204×1024个电子
【分析】A、摩尔为物质的量的单位,物质的量为基本物理量;
B、物质的量既可以描述纯净物,也可以描述混合物,如1mol氧气与氢气的混合物;
C、1mol任何气体都含有阿伏加德罗常数个分子,含有的分子数相等;
D、稀有气体为单原子分子,0.5mol氦气含有0.5mol氦原子,含有1mol电子.
【解答】解:A、摩尔只是物质的量的单位,摩尔不是物理量,物质的量是国际单位制中七个基本物理量之一,故A正确;
B、摩尔是用来描述微观粒子的,可以描述纯净物,也可以描述混合物,故B正确;
C、1mol任何气体都含有阿伏加德罗常数个气体分子,所以1mol任何气体所含气体的分子数目都相等,故C正确;
D、0.5mol氦约含有1mol电子,0.5mol氦原子含有6.02×1023个电子,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查了物质的量及其单位摩尔,题目难度不大,注意掌握物质的量的概念及其应用方法,明确稀有气体为单原子分子,熟练掌握物质的量与其它物理量之间的转化关系.
7.(2分)在短周期元素中,原子最外电子层只有1个或2个电子的元素( )
A.金属元素 B.稀有气体元素
C.非金属元素 D.无法确定为哪一类元素
【分析】短周期元素中,IA族元素原子最外层只有1个电子,ⅡA族元素原子最外层只有2个电子,注意He原子只有2个电子。
【解答】解:在短周期元素中,原子最外电子层只有1个电子的元素为氢元素或碱金属元素,最外层只有2个电子的元素为ⅡA族元素或He元素,可以是金属元素,或者是非金属元素,也可以是稀有气体元素,无法确定为哪一类元素,
故选:D。
【点评】本题考查结构性质位置关系应用,题目比较基础,熟练掌握元素周期表,明确主族元素最外层电子数等于其族序数,注意规律中的特殊性。
8.(2分)下列性质的比较,不能用元素周期律解释的是( )
A.酸性:HClO4>H2SO3>H2SiO3
B.碱性:KOH>NaOH>LiOH
C.热稳定性:H2O>H2S>SiH4
D.非金属性:F>O>N
【分析】A.同周期主族元素从左向右非金属性增强,非金属性越强,对应最高价含氧酸的酸性越强;
B.同主族从上到下金属性增强,金属性越强,对应最高价氧化物的水化物的碱性越强;
C.非金属性越强,对应简单氢化物越稳定;
D.同周期主族元素从左向右非金属性增强。
【解答】解:A.同周期主族元素从左向右非金属性增强,非金属性越强,对应最高价含氧酸的酸性越强,则酸性:HClO4>H2SO4>H2SiO3,H2SO3不是最高价含氧酸,不能用元素周期律解释,故A正确;
B.同主族从上到下金属性增强,金属性为K>Na>Li,则碱性:KOH>NaOH>LiOH,能用元素周期律解释,故B错误;
C.非金属性为O>S>Si,则热稳定性:H2O>H2S>SiH4,能用元素周期律解释,故C错误;
D.同周期主族元素从左向右非金属性增强,则非金属性:F>O>N,能用元素周期律解释,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查元素周期律,为高频考点,把握元素的位置、元素的性质、元素周期律为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意规律性知识的应用,题目难度不大。
9.(2分)关于NH3性质的解释合理的是( )
选项
性质
解释
A
比PH3容易液化
NH3分子间的范德华力更大
B
熔点高于PH3
N﹣H键的键能比P﹣H大
C
具有还原性
NH3中氮元素化合物为﹣3价
D
氨水中存在NH4+
NH3•H2O是离子化合物
A.A B.B C.C D.D
【分析】A.氨气中含有氢键,PH3不含氢键,氢键的存在导致氨气的沸点升高;
B.NH3熔点高于PH3,是因为氨气中含有氢键,不是N﹣H键的键能比P﹣H大;
C.NH3中氮元素化合物为﹣3价,化合价只能升高;
D.仅含有共价键的化合物为共价化合物,NH3•H2O是共价化合物。
【解答】解:A.NH3和PH3都属于同一主族元素形成的氢化物,分子晶体的沸点与其相对分子质量成正比,但氨气中含有氢键,PH3不含氢键,氢键的存在导致氨气的沸点升高,故A错误;
B.NH3熔点高于PH3,是因为氨气中含有氢键,氢键的存在导致氨气的熔点升高,不是N﹣H键的键能比P﹣H大,故B错误;
C.NH3中氮元素化合物为﹣3价,化合价只能升高,所以具有还原性,故C正确;
D.NH3•H2O是共价化合物,是弱碱,在水溶液中部分电离出NH4+和OH﹣,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查键能、键长、键角及其应用,为高频考点,明确化学键的键能、键长与反应热的关系为解答关键,培养了学生的分析能力及综合应用能力,题目难度不大。
10.(2分)实验小组用锂电池作电源,用石墨和汞作电极电解饱和食盐水(如图),下列说法正确的是( )
A.石墨电极上发生还原反应
B.电子沿石墨→a→b→Hg路径流动
C.汞电极发生主要反应的电极方程式:Na++e→Na
D.电解过程中转移0.2mol电子,阳极产生2.24LCl2
【分析】A.石墨电极失电子发生氧化反应;
B.电子只在电极表面和导线上流动;
C.汞电极是阴极,生成了钠汞合金;
D.非标准状况下的体积不一定是2.24L。
【解答】解:A.石墨是阳极,石墨电极失电子发生氧化反应,故A错误;
B.石墨是阳极、汞是阴极,电池内通过离子移动导电,电子沿石墨→a,b→Hg路径流动,故B错误;
C.汞电极是阴极,生成了钠汞合金,汞电极发生主要反应的电极方程式:Na++e﹣=Na,故C正确;
D.阳极发生反应2Cl﹣+2e﹣=Cl2↑,电解过程中转移0.2mol的电子,阳极产生0.1mol的Cl2,非标准状况下的体积不一定是2.24L,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查了电解池原理,明确电极反应、确定正负极,再结合阴阳极上发生的电极反应来分析解答,电子不进入电解质溶液,电解质溶液中阴阳离子定向移动形成电流,为易错点。
11.(2分)如图利用海带提取单质碘的实验原理与装置不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲灼烧海带
B.用装置乙过滤海带灰浸泡液
C.用装置丙得到I2的CCl4溶液
D.用装置丁提纯粗碘
【分析】A.灼烧在坩埚中进行;
B.过滤分离不溶性固体与溶液;
C.I2的CCl4溶液与水分层后,I2的CCl4溶液在下层;
D.加热碘易升华。
【解答】解:A.灼烧在坩埚中进行,不选蒸发皿,故A错误;
B.过滤分离不溶性固体与溶液,可选图中过滤装置分离出含碘离子的溶液,故B正确;
C.I2的CCl4溶液与水分层后,I2的CCl4溶液在下层,可选图中分液漏斗分离,故C正确;
D.加热碘易升华,可选图中加热法分离,故D正确;
故选:A。
【点评】本题考查化学实验方案的评价,为高频考点,把握物质的性质、混合物分离提纯、实验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意实验的评价性分析。
12.(2分)已知:2A(g)⇌B(g)+Q (Q>0);2A(g)⇌B(l);下列能量变化示意图正确的是( )
A. B.
C. D.
【分析】2A(g)⇌B(g)+Q (Q>0)为放热反应,B(g)⇌B(l)为放热过程,以此来解答.
【解答】解:2A(g)⇌B(g)+Q (Q>0)为放热反应,B(g)⇌B(l)为放热过程,且2A(g)能量最高、B(l)能量最低,只有A符合,
故选:A。
【点评】本题考查反应热与焓变,为高频考点,把握反应中能量变化、物质状态为解答本题的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意能量与图象的关系,题目难度不大.
13.(2分)氮元素及其化合物的转化过程如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应1实现了氮的固定
B.反应2没有发生电子的转移
C.催化剂a表面只发生了非极性共价键的断裂和形成
D.在催化剂b表面形成氮氧键的过程是吸热过程
【分析】A.将游离态的氮气转化为含氮化合物的过程叫做氮的固定;
B.反应2是氨气的催化氧化,为氧化还原反应;
C.催化剂a表面发生反应N2+3H22NH3,氮气和氢气反应时断裂共价键,形成氨气的过程中形成共价键;
D.化学键形成,会释放能量,化学键断裂,会吸收能量。
【解答】解:A.将游离态的氮气转化为含氮化合物的过程叫做氮的固定,所以反应1实现了氮的固定,故A正确;
B.反应2是氨气的催化氧化,为氧化还原反应,氧化还原反应必然发生电子的转移,故B错误;
C.催化剂a表面发生反应N2+3H22NH3,氮气和氢气反应时断裂共价键,形成氨气的过程中形成共价键,所以反应物发生非极性共价键断裂,生成物形成极性共价键,故C错误;
D.化学键形成,会释放能量,化学键断裂,会吸收能量,所以在形成氮氧键的过程中会释放能量,是放热过程,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查了有关氮族元素,以及化学反应与能量,氧化还原反应的相关知识,题目较简单。
14.(2分)有机物a、b、c的结构如图。下列说法正确的是( )
A.a的一氯代物有3种 B.b是的单体
C.c可溶于水 D.a、b、c互为同分异构体
【分析】A.a中含有几种氢原子,其一氯代物就有几种;
B.聚苯丙炔中含有碳碳双键;
C.c中不含亲水基,只含憎水基;
D.a、b、c的分子式分别是C8H6、C8H6、C8H8。
【解答】解:A.a中含有3种氢原子,其一氯代物就有3种,故A正确;
B.聚苯丙炔中含有碳碳双键,的单体是,故B错误;
C.c中不含亲水基,只含憎水基,所以c不易溶于水,故C错误;
D.a、b、c的分子式分别是C8H6、C8H6、C8H8,a、b的分子式相同但结构不同,所以a、b互为同分异构体,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查有机物的结构和性质,侧重考查基础知识的掌握和灵活运用能力,明确官能团及其性质关系、基本概念内涵是解本题关键,题目难度不大。
15.(2分)硫酸铜晶体结晶水含量的测定结果,相对误差为﹣2.67%,其原因可能是( )
A.实验时盛放硫酸铜晶体的容器未完全干燥
B.加热过程中晶体有少量溅失
C.硫酸铜晶体灼烧后有黑色物质出现
D.加热后固体未放入干燥器中冷却
【分析】结晶水合物中结晶水的质量=m(容器+晶体)﹣m(容器+无水硫酸铜),质量分数=×100%,相对误差为﹣2.67%,说明测定结晶水含量结果偏低,据此结合选项判断。
【解答】解:相对误差为﹣2.67%,说明测定的结晶水含量偏小,
A.实验时盛放硫酸铜晶体的容器未完全干燥,会使误差偏大,故A错误;
B.加热过程中晶体有少量溅失,固体质量减少得多,结晶水含量测得值会偏大,故B错误;
C.加热后固体颜色有少量变黑,说明部分硫酸铜分解,导致计算出的结晶水的质量偏高,测定结果偏高,故C错误;
D.加热后固体未放入干燥器中冷却,固体部分吸水,测定的结晶水含量质量偏低,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查硫酸铜晶体中结晶水含量的测定,题目难度不大,明确实验原理、正确操作方法为解答关键,试题侧重基础知识的考查,有利于提高学生的化学实验能力。
16.(2分)下列关于实验室制备乙酸乙酯的操作错误的是( )
A.配料:加入过量乙醇
B.加热:用水浴加热
C.分离:用边反应边分离的方法
D.净化:产物用氢氧化钠溶液洗涤
【分析】A、制备乙酸乙酯的反应是可逆反应,增加反应物的浓度,促使反应正向进行,提高原料利用率;
B、加热可提高反应速率;
C、制备乙酸乙酯的反应是可逆反应,及时分离产物,提高原料利用率;
D、饱和碳酸钠溶液与乙酸反应除去乙酸、溶解乙醇,同时降低乙酸乙酯的溶解度,便于分层。
【解答】解:A.制备乙酸乙酯时,为了提高冰醋酸的转化率,但乙醇价格比较低廉,所以反应时乙醇过量,故A正确;
B.加热可提高化学反应速率,但温度太高,原料也会蒸发出来,导致原料利用率降低,所以常常采用水浴加热,故B正确;
C.制备乙酸乙酯的反应是可逆反应,及时分离产物,使平衡正向移动,提高原料利用率,所以采用边反应边分离的方法,故C正确;
D.乙酸乙酯能与氢氧化钠发生水解反应,并且水解完全,所以净化时常用饱和碳酸钠溶液洗涤,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查乙酸乙酯的制备,为高频考点,题目难度不大,注意混合液的配制、饱和碳酸钠溶液的作用以及酯化反应的机理,试题培养了学生分析、理解能力及灵活应用所学知识解决实际问题的能力。
17.(2分)下列鉴别浓硫酸和稀硫酸的操作与结论有误的是( )
操作
结论
A
分别加入金属铝片
产生刺激性气味者为浓硫酸
B
分别加入到盛水的试管中
剧烈放热者为浓硫酸
C
取等体积样品,称量质量
质量大者为浓硫酸
D
分别滴在火柴梗上
变黑者为浓硫酸
A.A B.B C.C D.D
【分析】A.常温下Al遇浓硫酸发生钝化;
B.浓硫酸稀释放出大量的热,稀硫酸不能;
C.浓硫酸的密度大于稀硫酸的密度;
D.浓硫酸具有脱水性,稀硫酸不具有。
【解答】解:A.常温下Al遇浓硫酸发生钝化,现象不明显,则分别加入金属铝片,不能检验,故A选;
B.浓硫酸稀释放出大量的热,稀硫酸不能,则分别加入到盛水的试管中可鉴别,故B不选;
C.浓硫酸的密度大于稀硫酸的密度,则等体积样品,质量大的为浓硫酸,可鉴别,故C不选;
D.浓硫酸具有脱水性,稀硫酸不具有,则分别滴在火柴梗上,变黑者为浓硫酸,可鉴别,故D不选;
故选:A。
【点评】本题考查物质的鉴别及检验,为高频考点,把握浓硫酸的性质为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意元素化合物知识的应用,题目难度不大。
18.(2分)室温下,1体积的水能溶解约40体积的SO2。用试管收集SO2后进行如下实验。对实验现象的分析正确的是( )
A.试管内液面上升,证明SO2与H2O发生了反应
B.试管中剩余少量气体,是因为SO2的溶解已达饱和
C.取出试管中溶液,立即加入紫色石蕊试液,溶液显红色,原因是:SO2+H2O⇌H2SO3,H2SO3⇌H++HSO3﹣,HSO3﹣⇌H++SO32﹣
D.取出试管中溶液,在空气中放置一段时间后pH下降,是由于SO2挥发
【分析】A.室温下,1体积的水能溶解约40体积的SO2,其先溶于水;
B.二氧化硫中可能含有其他杂质,导致水不能充满试管;
C.酸性溶液能使紫色石蕊试液变红,亚硫酸为弱酸,在水溶液中电离处氢离子;
D.二氧化硫与水反应生成亚硫酸,亚硫酸为弱酸,取出试管中溶液,在空气中放置一段时间,被氧气氧化,生成硫酸,硫酸为强酸,酸性增强。
【解答】解:A.由信息可知,SO2易溶于水,也能使液面上升,故A错误;
B.如果全部为二氧化硫,水充满试管,可能是含有其他杂质,导致水不能充满,故B错误;
C.滴入石蕊试液,溶液变为红色,说明溶液显酸性,SO2与水反应生成亚硫酸,亚硫酸为弱酸,分步电离出氢离子,故C正确;
D.亚硫酸具有较强的还原性,易被氧化为硫酸,弱酸变强酸,也能使pH下降,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查二氧化硫的性质实验,题目难度不大,明确发生反应的原理为解答关键,试题侧重考查学生的分析能力及化学实验能力。
19.(2分)现代工业常以氯化钠、二氧化碳和氨气为原料制备纯碱,部分工艺流程如图:
有关说法错误的是( )
A.反应Ⅰ原理为CO2+NH3+NaCl+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl
B.向饱和NaCl溶液中先通入足量的CO2,再通入足量的NH3
C.反应Ⅰ生成的沉淀,经过过滤、洗涤、煅烧可得到纯碱
D.往母液中通入氨气,加入细小的食盐颗粒并降温,可使氯化铵析出
【分析】饱和氯化钠中通入氨气和二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水;
A.根据发生的反应分析;
B.NaCl饱和溶液中二氧化碳的溶解度较小;
C.根据流程分析解答;
D.根据氨气溶于水后生成氨水,氨水电离成铵根,增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来分析.
【解答】解:饱和氯化钠中通入氨气和二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵,碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水;
A.由发生的反应可知,反应Ⅰ原理为CO2+NH3+NaCl+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl,故A正确;
B.NaCl饱和溶液中二氧化碳的溶解度较小,所以应该向饱和NaCl溶液中先通入足量的NH3,再通入足量的CO2,故B错误;
C.反应I原理为CO2+NH3+NaCl+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl,则反应Ⅰ生成的沉淀,经过过滤、洗涤、煅烧可得到纯碱,故C正确;
D.NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓及流程图知,母液中溶质为氯化铵,向母液中通氨气加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通入的氨气和水反应生成一水合氨,一水合氨电离出铵根离子,铵根离子浓度增大有利于析出氯化铵,故D正确。
故选:B。
【点评】本题考查了侯德榜制碱法实验方案的设计,明确碳酸钠、碳酸氢钠、氨气、二氧化碳的性质,掌握工艺流程和反应原理是解题关键,题目难度中等.
20.(2分)取两份10mL0.05mol•L﹣1的NaHCO3溶液,一份滴加0.05mol•L﹣1的盐酸,另一份滴加0.05mol•L﹣1的NaOH溶液,溶液的pH随加入酸(或碱)体积的变化如图。下列说法不正确的是( )
A.由a点可知:NaHCO3溶液中HCO3﹣的水解程度大于电离程度
B.a→b→c过程中:c(HCO3﹣)+2c(CO32﹣)+c(OH﹣)逐渐减小
C.a→d→e过程中:c(Na+)<c(HCO3﹣)+c(CO32﹣)+c(H2CO3)
D.e点溶液中:c(Na+)=c(Cl﹣)=0.025mol•L﹣1
【分析】A.a点溶液pH=8.3,溶液呈碱性;
B.结合电荷守恒判断;
C.a→d→e过程中,在NaHCO3溶液加入盐酸,生成NaCl、H2CO3,且有二氧化碳气体逸出;
D.e点NaHCO3与HCl反应生成NaCl。
【解答】解:A.NaHCO3为强碱弱酸盐,a点溶液pH=8.3,溶液呈碱性,则可说明NaHCO3溶液中HCO3﹣的水解程度大于电离程度,故A正确;
B.a→b→c过程中pH不断增大,则加入NaOH溶液,溶液中存在c(Na+)+c(H+)=c(HCO3﹣)+2c(CO32﹣)+c(OH﹣),滴加过程中c(Na+)不变,但c(H+)减小,则c(HCO3﹣)+2c(CO32﹣)+c(OH﹣)逐渐减小,故B正确;
C.NaHCO3溶液存在c(Na+)=c(HCO3﹣)+c(CO32﹣)+c(H2CO3),a→d→e过程中,在NaHCO3溶液加入盐酸,生成NaCl、H2CO3,d点时pH=4.0,则有二氧化碳气体逸出,可知c(Na+)>c(HCO3﹣)+c(CO32﹣)+c(H2CO3),故C错误;
D.e点NaHCO3与HCl完全反应生成NaCl,c点c(Na+)较大,则c(Na+)=c(Cl﹣)==0.025mol•L﹣1,故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查盐类的水解、酸碱混合溶液定性判断,为高频考点,侧重考查学生图象分析及知识综合运用能力,注意把握图象的分析以及离子浓度的比较,题目难度中等。
二、综合题(共60分)
21.(15分)非金属元素及其化合物在生活、生产中有着重要的用途
(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的最外层电子排布式为 3s23p2 ,已知3种原子晶体的熔点数据如下表:
金刚石
碳化硅
晶体硅
熔点/℃
>3550
2600
1415
金刚石熔点比晶体硅熔点高的原因是 原子半径C<Si,键长C﹣C<Si﹣Si,键能C﹣C>Si﹣Si 。
(2)CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2,S8受热分解成气态S2,发生反应2S2(g)+CH4(g)⇌CS2(g)+2H2S(g),CS2分子的空间构型为 直线型 ,用燃煤废气(含N2、O2、SO2、CO2、H2O、NOx等)使尾气中的H2S转化为单质硫,可实现废物利用,保护环境,写出其中一个反应的化学方程式 2H2S+SO2=3S↓+H2O 。
(3)中国传统的农具、兵器曾大量使用铁,铁器的修复是文物保护的重要课题。铁器表面氧化层的成分有多种,性质如下:
成分
Fe3O4
FeO(OH)
FeOCl
性质
致密
疏松
疏松
在有氧条件下,Fe3O4在含Cl﹣溶液中会转化为FeOCl,将相关反应的离子方程式补充完整:4Fe3O4+ 1 O2+ 12 Cl﹣ + 6 H2O→ 12 FeOCl+ 12 OH﹣ 。若4molFe3O4完全转化为FeOCl,则转移的电子数目为 4NA 。
(4)化学修复可以使FeOCl转化为Fe3O4致密保护层:用Na2SO3和NaOH混合溶液浸泡锈蚀的铁器,一段时间后取出,再用NaOH溶液反复洗涤。
①FeOCl在NaOH的作用下转变为FeO(OH),推测溶解度FeOCl > FeO(OH)(填“>”或“<”)。
②Na2SO3的作用是 作还原剂,将FeOCl还原为Fe3O4 。
③检验FeOCl转化完全的操作和现象是 取最后一次洗涤液于试管中,加入硝酸酸化,再加入硝酸银溶液,无白色沉淀产生,证明FeOCl转化完全 。
【分析】(1)根据构造原理,硅为第14号元素,可写出电子排布式,进一步写出最外层电子排布式,原子晶体熔点高低取决于键能大小,由原子半径可比较键长和键能;
(2)由价层电子对互斥理论可计算CS2中C原子为sp杂化,直线型分子,燃煤废气(含N2、O2、SO2、CO2、H2O、NOx等)中能与H2S转化为单质硫的为O2、SO2,可写出对应的方程式;
(3)已知在有氧条件下,Fe3O4在含Cl﹣溶液中会转化为FeOCl,根据化合价升降守恒,反应中O2中O元素的化合价降低4,Fe3O4中3个Fe的化合价共升高1,可配平反应的离子方程式:4Fe3O4+O2+12Cl﹣+6H2O=12FeOCl+12OH﹣,故4molFe3O4完全转化为FeOCl,转移的电子数目为4NA;
(4)①根据化学反应有从溶解度小的物质转化为溶解度更小的趋势可推出FeOCl和FeO(OH)溶解度大小;
②根据题意,使FeOCl转化为Fe3O4致密保护层的方法是用Na2SO3和NaOH混合溶液浸泡锈蚀的铁器,推出Na2SO3作还原剂,将FeOCl还原为Fe3O4;
③根据检验Cl﹣的方法是取最后一次的洗涤液于试管中,加入HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,有无白色沉淀产生,证明FeOCl是否转化完全。
【解答】解:(1)硅为第14号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p2,最外层电子排布式3s23p2,金刚石、晶体硅都是原子晶体,因原子半径C<Si,键长C﹣C<Si﹣Si,键能C﹣C>Si﹣Si,所以金刚石熔点高于晶体硅,
故答案为:3s23p2;原子半径C<Si,键长C﹣C<Si﹣Si,键能C﹣C>Si﹣Si;
(2)由价层电子对互斥理论可知,CS2中C原子的价层电子对数为=2,所以CS2为直线型分子,燃煤废气中SO2与H2S作用生成单质硫,反应的方程式为2H2S+SO2=3S↓+H2O,
故答案为:直线型;2H2S+SO2=3S↓+H2O;
(3)反应中O2中O元素的化合价降低4,Fe3O4中3个Fe的化合价共升高1,根据化合价升降守恒可知,Fe3O4的计量数为4,O2的计量数为1,反应的离子方程式:4Fe3O4+O2+12Cl﹣+6H2O=12FeOCl+12OH﹣,当4molFe3O4完全转化为FeOCl,转移的电子数目为4NA,
故答案为:12Cl﹣;6;12;120H﹣;4NA;
(4)①化学反应有从溶解度小的物质转化为溶解度更小的趋势,由于不溶物FeOCl→FeO(OH),所以FeOCl的溶解度大于FeO(OH),
故答案为:>;
②Na2SO3还原FeOCl生成Fe3O4,反应的离子方程式为SO32﹣+6FeOCl+3H2O=SO42﹣+2Fe3O4+6H++6Cl﹣,
故答案为:作还原剂,将FeOCl还原为Fe3O4;
③检验FeOCl转化完全需检验Cl﹣,操作和现象是取最后一次的洗涤液于试管中,加入HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,无白色沉淀产生,证明FeOCl转化完全,
故答案为:取最后一次的洗涤液于试管中,加入HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,无白色沉淀产生,证明FeOCl转化完全。
【点评】该题考查了电子排布式的书写、熔点高低的比较、方程式的书写和配平以及离子的检验等,综合性强,有一定难度,分析清化合价变化是解答氧化还原反应问题的关键。
22.(15分)乙烯是合成多种塑料的单体。我国科学家开发的特殊催化剂用CO2制备CH2=CH2,有利于实现“双碳”目标。
主反应:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH2=CH2(g)+4H2O(g)+127.8kJ
(1)在容积为2L的恒容密闭容器中充0.4molCO2(g) 和1.2molH2(g),若只发生主反应,反应时间2.0min,CO2的转化率为20%,在这段时间内CH2=CH2(g)的平均反应速率为 0.01mol/(L•min) 。
(2)在一定温度下,向恒容密闭容器中充入CO2(g)和H2(g),若只发生主反应,下列情况不能说明反应达到平衡的是 A (填编号)。
A.混合气体密度保持不变
B.混合气体总压强保持不变
C.乙烯体积分数保持不变
D.平均摩尔质量保持不变
达到平衡后能提高CO2平衡转化率的措施是 降低温度或是增大压强 (任填一条)
(3)在At1、At2、At3三种不同催化剂作用下(其他条件相同)只发生主反应,测得乙烯的净速率(v正﹣v逆)与温度关系如图所示。
催化效率最高的是 At1 (填“At1”、“At2”或“At3”),A点的正反应速率 大于 (填“大于”“小于”或“等于”)逆反应速率。
(4)在发生主反应的同时,还发生了副反应:CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g)。一定温度下,在容积为2L的恒容密闭容器中充0.4molCO2(g) 和1.2molH2(g)同时发生了主反应和副反应,达到平衡时CO2的转化率为45%,C2H4的选择性为80%,则该温度下,副反应的平衡常数K= 0.26 (结果保留2位小数)。提示:C2H4的选择性=×100%
(5)0.1mol•L﹣1的NaOH溶液和0.2mol•L﹣1的 HCOOH(甲酸)溶液等体积混合,得到混合溶液的pH<7,溶液中c(HCOOH) 小于 c(Na+)(填“大于”或“小于”),要使c(HCOOH)=c(Na+),可加入 HCOOH 。
【分析】(1)根据信息可知,CO2的反应速率为=0.02mol/(min•L),根据速率之比等于系数之比,可得CH2=CH2(g)的平均反应速率为ν=;
(2)对于主反应:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH2=CH2(g)+4H2O(g)+127.8kJ,
A.在密闭容器中混合气体的质量不变,且恒容,则混合气体密度一直保持不变;
B.反应前后气体分子数有变化,在恒温恒容下,压强与物质的量成正比,则混合气体总压强保持不变;
C.乙烯体积分数保持不变说明乙烯的物质的量不再发生变化;
D.在密闭溶液中混合气体的质量不变,反应前后气体分子数有变化,则物质的量有变化;
(3)由图1可得出在相同温度下,At1催化下乙烯的净速率最大,则说明催化效率最高的是At1;
(4)CO2起始浓度为c===0.2mol/L,达到平衡时CO的转化率为45%,设生成CH2=CH2为xmol/L、生成HCOOH为ymol,列三段式:
2CO2(g)+6H2(g)⇌CH2=CH2(g)+4H2O(g)
开始(mol) 0.2 0.6 0 0
变化(mol) 2x 6x x 4x
平衡(mol) 0.2﹣2x 0.6﹣6x x 4x
CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g)
开始(mol) 0.2 0.6 0
变化(mol) y y y
平衡(mol) 0.2﹣y 0.6﹣y y
,由达到平衡时CO的转化率为45%得2x+y=0.2mol×45%=0.09mol,C2H4的选择性为80%得×100%=80%,由两式解得x=0.04、y=0.01,则该温度下,副反应的平衡常数K=,据此计算;
(5)0.1mol•L﹣1的NaOH溶液和0.2mol•L﹣1的HCOOH溶液等体积混合,得到混合溶液为等量的HCOOH和HCOONa,若pH<7,溶液显酸性,则电离大于水解。
【解答】解:(1)根据信息可知,CO2的反应速率为=0.02mol/(min•L),根据速率之比等于系数之比,可得CH2=CH2(g)的平均反应速率为ν===0.01mol/(min•L),
故答案为:0.01mol/(L•min);
(2)对于主反应:2CO2(g)+6H2(g)⇌CH2=CH2(g)+4H2O(g)+127.8kJ,
A.在密闭容器中混合气体的质量不变,且恒容,则混合气体密度一直保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故A正确;
B.反应前后气体分子数有变化,在恒温恒容下,压强与物质的量成正比,则混合气体总压强保持不变,说明反应达到平衡状态,故B错误;
C.乙烯体积分数保持不变说明乙烯的物质的量不再发生变化,说明反应达到平衡状态,故C错误;
D.在密闭溶液中混合气体的质量不变,反应前后气体分子数有变化,则物质的量有变化,则气体平均摩尔质量保持不变时说明反应达到平衡状态,故D错误;
达到平衡后能提高CO2平衡转化率的措施为降低温度或是增大压强,
故答案为:A;降低温度或是增大压强;
(3)由图1可得出在相同温度下,At1催化下乙烯的净速率最大,则说明催化效率最高的是At1;由于A点之后乙烯的净速率持续增大,说明平衡正向移动,则A点的正反应速率大于逆反应速率,
故答案为:At1;大于;
(4)CO2起始浓度为c===0.2mol/L,达到平衡时CO的转化率为45%,设生成CH2=CH2为xmol/L、生成HCOOH为ymol,列三段式:
2CO2(g)+6H2(g)⇌CH2=CH2(g)+4H2O(g)
开始(mol) 0.2 0.6 0 0
变化(mol) 2x 6x x 4x
平衡(mol) 0.2﹣2x 0.6﹣6x x 4x
CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g)
开始(mol) 0.2 0.6 0
变化(mol) y y y
平衡(mol) 0.2﹣y 0.6﹣y y
,由达到平衡时CO的转化率为45%得2x+y=0.2mol×45%=0.09mol,C2H4的选择性为80%得×100%=80%,由两式解得x=0.04、y=0.01,则该温度下,副反应的平衡常数K==≈0.26,
故答案为:0.26;
(5)0.1mol•L﹣1的NaOH溶液和0.2mol•L﹣1的HCOOH溶液等体积混合,得到混合溶液为等量的HCOOH和HCOONa,若pH<7,溶液显酸性,则电离大于水解,则c(HCOOH)小于c(Na+),要使c(HCOOH)=c(Na+),可加入HCOOH溶液,
故答案为:小于;HCOOH。
【点评】本题考查化学平衡、平衡常数、反应速率的影响因素分析,图象分析判断是解题关键,为高怕考点,题目难度中等,掌握化学平衡知识是解题的关键。
23.(14分)化合物H是一种常见的药物的中间体,工业上常通过如图途径合成:
请回答下列问题:
(1)A→B的反应条件是 光照 ,H中含氧官能团的名称为 酯基 ,化合物D的结构简式是 。
(2)下列说法不正确的是 A 。
A.化合物A最多14个原子共平面
B.化合物B能发生氧化反应、加成反应和取代反应
C.化合物H的分子式为C15H20O4
(3)写出F→G发生的化学反应方程式 +2CH3CH2OH+2H2O 。
(4)乙酸乙酯和丁酸的分子式相同,丁酸气味难闻且有腐臭味,而乙酸乙酯气味香甜,解释这两种物质为什么闻起来气味不同: 乙酸乙酯与丁酸分子式相同,但结构不同,前者含有酯基,后者含有羧基,二者互为同分异构体 。
(5)依据上述合成路线设计以乙醇为原料制备( HOOCCH2COOH)的合成路线,(用流程图表示,无机试剂、有机溶剂任选) CH3CH2OHCH3CHOCH3COOHClCH2COOHClCH2COONaHOOCCH2COOH 。(合成路线常用的表示方式为:AB…目标产物)
【分析】A的分子式为C7H8,结合H的结构简式,可知A中含有苯环,故A为,A与氯气发生取代反应生成B,B与NaCl发生取代反应生成C,C中﹣CN水解为﹣COOH而生成D,D先与Cl2发生取代反应生成、然后羧基再与碳酸氢钠反应生成E,E中﹣Cl被﹣CN取代、然后﹣CN水解为﹣COOH、﹣COONa转化为﹣COOH生成F,F再与乙醇发生酯化反应生成G,G与CH3CH2Cl发生取代反应生成H和HCl,结合H的结构逆推可知G为、F为、E为、D为、C为、B为;
(5)乙醇氧化生成乙醛,乙醛进一步氧化生成乙酸,乙酸与Cl2/PCl3反应生成ClCH2COOH,ClCH2COOH与碳酸氢钠反应生成ClCH2COONa,最后与NaCN反应后再酸化生成HOOCCH2COOH。
【解答】解:(1)A→B的反应条件是转化,反应条件为光照;H中含氧官能团的名称为酯基;由分析可知,化合物D的结构简式是,
故答案为:光照;酯基;;
(2)A.由分析可知,A的结构简式是,旋转碳碳单键可以使甲基中1个氢原子处于苯环平面内,分子中最多有13原子共面,故A错误;
B.B的结构简式为,可以燃烧,属于氧化反应,苯环可以发生加成反应,氯代烃可以发生取代反应,故B正确;
C.化合物H的分子式为C15H20O4,故C正确;
故答案为:A;
(3)F→G发生的化学反应方程式为+2CH3CH2OH+2H2O,
故答案为:+2CH3CH2OH+2H2O;
(4)乙酸乙酯与丁酸分子式相同,但结构不同,前者含有酯基,后者含有羧基,二者互为同分异构体,两种物质为什么闻起来气味不同,
故答案为:乙酸乙酯与丁酸分子式相同,但结构不同,前者含有酯基,后者含有羧基,二者互为同分异构体;
(5)乙醇氧化生成乙醛,乙醛进一步氧化生成乙酸,乙酸与Cl2/PCl3反应生成ClCH2COOH,ClCH2COOH与碳酸氢钠反应生成ClCH2COONa,最后与NaCN反应后再酸化生成HOOCCH2COOH,合成路线为CH3CH2OHCH3CHOCH3COOHClCH2COOHClCH2COONaHOOCCH2COOH,
故答案为:CH3CH2OHCH3CHOCH3COOHClCH2COOHClCH2COONaHOOCCH2COOH。
【点评】本题考查有机物的推断与合成,根据有机物分子式、H的结构简式进行分析推断,熟练掌握官能团的性质与转化,题目较好地考查学生分析推理能力、知识迁移运用能力。
24.(16分)碳酸亚铁(FeCO3)是生产补血剂的重要原料,制取碳酸亚铁的过程中涉及以下探究实验。
实验一:为探究某固体化合物X(仅含有三种元素)的组成和性质,设计并完成如图实验。
已知:气体甲、气体乙均为单质。
请回答:
(1)气体甲与碘化钾溶液反应的离子方程式为 2I﹣+Cl2=I2+2Cl﹣ 。化合物X含有的元素为 Fe、Cl、O (写元素符号)。化合物A的化学式为 FeO 。
实验二:如图装置利用实验一所得溶液B制取FeCO3(白色固体,难溶于水):
装置丙中,先将导管移出液面通入一段时间气体,再向Na2CO3溶液(pH=11.9)通入一段时间CO2至其pH为7,滴加一定量B溶液产生白色沉淀和无色气体,过滤、洗涤、干燥,得到FeCO3固体。
请回答:
(2)试剂a是 饱和NaHCO3溶液 。向Na2CO3溶液通入CO2的目的是 降低溶液中OH﹣浓度,防止生成Fe(OH)2 。丙装置中制取FeCO3的离子方程式为 Fe2++2HCO3﹣═FeCO3↓+CO2↑+H2O 。
(3)不可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液B中的金属阳离子的原因是 溶液B中的氯离子也能使高锰酸钾溶液褪色 。
(4)100mL0.8mol/L B溶液完全反应,最终得到5克FeCO3固体,则产率为 53.88% (结果保留2位小数)。
【分析】溶液B中加入KSCN溶液不显血红色,加入适量双氧水后再加入KSCN溶液显血红色,说明溶液B中含有Fe2+,不含Fe3+,则X中含有Fe元素;气体乙可以使带火星的木条复燃,应为氧气,则X中含有O元素;气体甲可以使淀粉碘化钾溶液变蓝色,说明气体甲具有氧化性,根据所学知识,淀粉碘化钾试纸通常用来检验氯气,且若为氯气符合气体甲为单质的条件,则气体甲为氯气,则X中含有Cl元素;化合物A中含有二价铁,X中又含有O元素,A应为FeO,据此分析解答。
【解答】解:(1)根据分析可知,气体甲为氯气,氯气与碘化钾溶液反应生成碘单质和氯化钾,反应的离子方程式为2I﹣+Cl2=I2+2Cl﹣;化合物X含有的元素为Fe、Cl、O;化合物A的化学式为FeO,
故答案为:2I﹣+Cl2=I2+2Cl﹣;Fe、Cl、O;FeO;
(2)溶液B为FeCl2溶液,甲装置中稀盐酸与碳酸钙反应生成CO2,盐酸具有挥发性,所以试剂a为饱和NaHCO3溶液,用于除去CO2中混有的HCl气体;向Na2CO3溶液通入CO2可以降低溶液中OH﹣浓度,防止生成Fe(OH)2;丙装置中,CO2先与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠,然后碳酸氢钠和氯化亚铁反应得到碳酸亚铁沉淀,离子方程式为Fe2++2HCO3﹣=FeCO3↓+CO2↑+H2O,
故答案为:饱和NaHCO3溶液;降低溶液中OH﹣浓度,防止生成Fe(OH)2;Fe2++2HCO3﹣═FeCO3↓+CO2↑+H2O;
(3)溶液B中含有氯离子,也能使高锰酸钾溶液褪色,所以不可用酸性高锰酸钾溶液检验溶液B中的金属阳离子,
故答案为:溶液B中的氯离子也能使高锰酸钾溶液褪色;
(4)100mL 0.8mol/L FeCl2溶液含有FeCl2的物质的量为:0.1L×0.8mol/L=0.08mol,根据方程式Fe2++2HCO3﹣=FeCO3↓+CO2↑+H2O,理论上生成FeCO3的物质的量n(FeCO3)=n(Fe2+)=n(FeCl2)=0.08mol,则理论上生成FeCO3的质量为:0.08mol×116g/mol=9.28g,则产率为:×100%=53.88%,
故答案为:53.88%。
【点评】本题考查物质含量的测定,难度中等,涉及离子方程式书写、对操作的分析评价、信息获取与迁移应用、化学计算等,明确原理是解题关键,是对学生综合能力的考查,难度中等。
声明:试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布日期:2022/8/4 19:23:47;用户:李超;邮箱:lichao317807156@126.com;学号:19716718
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