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江苏省2024-2025学年高三上学期期初迎考试题 化学 Word版含解析
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这是一份江苏省2024-2025学年高三上学期期初迎考试题 化学 Word版含解析，共15页。试卷主要包含了 答题前， 下列化学反应表示正确的是等内容，欢迎下载使用。
江苏省20242025学年高三上学期期初迎考卷
化 学
注意事项:
1. 本试卷分为选择题和非选择题两部分,试卷满分100分。考试时间75分钟。
2. 答题前。考生务必将班级、姓名、学号写在密封线内。
可能用到的相对原子质量:H—1 C—12 O—16 Nd—144
一、 单项选择题:本题包括13小题,每小题3分,共计39分。每小题只有一个选项最符合题意。
1. 从科技前沿到人类的日常生活,化学无处不在。下列说法不正确的是( )
A. 国产大型飞机C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
B. 光化学烟雾、臭氧层空洞、白色污染的形成都与氮氧化物有关
C. 漂粉精既可作棉麻织物漂白剂,又可用作环境的消毒剂
D. 粒子直径为1~100 nm的铁粉材料,不属于胶体
2. 《Green Chemistry》报道,我国科研工作者发现了一种在低压条件下高效电催化还原CO2的新方法,其总反应为 NaCl+CO2NaClO+CO。下列有关化学用语表示正确的是( )
A. 中子数为20的氯原子:20Cl B. Na+的结构示意图:
C. CO2分子的空间结构为V形D. NaClO的电子式:Na+[··O······Cl······]-
3. 下列实验室制取NH3的相关实验装置正确的是( )
A. 制取NH3B. 干燥NH3C. 收集NH3D. 吸收尾气
4. 我国科研人员发现氟磺酰基叠氮(FSO2N3)是一种安全、高效的“点击化学”试剂,其结构式如图所示,其中S元素为+6价。下列说法正确的是( )
A. 该分子中N原子均为sp2杂化
B. 电负性:χ(F)>χ(O)>χ(S)>χ(N)
C. 原子半径:r(F)D. 电离能:II(F)>II(O)>II(N)>II(S)
5. 已知,在溶液中,过二硫酸盐与碘离子发生反应的离子方程式为S2O82-+2I-2SO42-+I2,向溶液中加入含Fe3+的溶液,反应机理如图所示。下列有关该反应的说法不正确的是( )
A. 反应①的速率比反应②的速率快
B. Fe3+是该反应的催化剂,加入Fe3+后反应体系更快达到平衡
C. 向反应后的溶液中滴加淀粉溶液,溶液变蓝,再适当升温,蓝色变浅
D. 反应②的离子方程式为2Fe2++S2O82-2Fe3++2SO42-
阅读下列材料,完成第6题。
元素周期表中ⅥA族元素单质及其化合物有着广泛应用。O2可用作氢氧燃料电池的氧化剂;O3具有杀菌、消毒、漂白等作用。硫有多种单质,如S2、S4、S6、S8等,用硫黄熏蒸中药材的传统由来已久。硫与氧气反应制得的SO2可用来生产H2SO4,硫酸及硫酸盐是重要化工原料;H2S是一种易燃的有毒气体(燃烧热为562.2 kJ/ml),是制取多种硫化物的原料;用SO2与SeO2(白色晶体)的水溶液反应可制备硒,硒(34Se)是一种半导体材料。碲(52Te)的单质及其化合物在电子、冶金、材料等领域有广阔的发展前景,工业上以电解强碱性Na2TeO3溶液制备Te。
6. 下列化学反应表示正确的是( )
A. H2S燃烧的热化学方程式为2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 124.4 kJ/ml
B. 电解强碱性Na2TeO3溶液的阴极反应式:TeO32-+4e-+6H+Te+3H2O
C. SO2和SeO2的水溶液反应制备硒:2SO2+SeO2+2H2OSe+2SO42-+4H+
D. 氢氧燃料电池(H2SO4为电解质溶液)负极反应式:O2-4e-+4H+2H2O
7. 二维锑片(Sb)是一种新型的CO2电化学还原催化剂。酸性条件下,人工固碳装置中的CO2气体在二维锑片表面发生三种催化竞争反应,其反应历程如图所示(*表示吸附态中间体)。下列说法不正确的是( )
A. 三种催化竞争的总反应中,生成HCOOH吸收的能量最多
B. 在二维锑片表面生成CO的反应可表示为*CO2+*H++2e-CO+H2O
C. 使用二维锑片可以改变反应的路径
D. 生成各种不同的产物时,有极性键和非极性键形成
8. 1 800年意大利科学家伏打发明了世界上第一个发电器——伏打电堆,开创了电学发展的新时代。目前最先进电池之一的“比亚迪刀片电池”在结构上仍能看到伏打电堆的影子。下列说法不正确的是( )
A. 放电过程中,电流从b极经过导线流向a极
B. 电池单元组越多电压越大
C. 食盐水中Cl-发生电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑
D. 放电过程中,Na+从Zn片移向Cu片
9. 五倍子是一种常见的中草药,其有效成分为X。在一定条件下X可分别转化为Y、Z:
下列说法不正确的是( )
A. 1 ml Z最多与8 ml NaOH发生反应
B. Y在一定条件下可发生加成反应、消去反应
C. 可以用FeCl3溶液检验X是否完全转化为Y
D. Z 在酸性条件下水解可生成两种有机物
10. 下列有关氮、硫、氯的单质及其化合物的转化都能实现的是( )
A. 工业制备漂白粉:饱和食盐水Cl2漂白粉
B. 工业制备FeCl3:FeFeI2FeCl3
C. 工业制备硫酸:FeS2SO3H2SO4
D. 实验室制备SO2:Na2SO3+2HNO32NaNO3+SO2↑+H2O
11. 下列实验操作和现象能够得出相应实验结论的是( )
12. 一种吸收SO2再经氧化得到硫酸盐的过程如图所示。室温下,用0.1 ml/L NaOH溶液吸收SO2,若通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O的挥发可忽略,溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)。H2SO3的电离常数分别为Ka1=1.29×10-2,Ka2=6.24×10-8。下列说法正确的是( )
A. “吸收”所得溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+c(SO32-)+c(OH-)
B. “吸收”过程中,溶液中c总=0.1 ml/L时:Kw>Ka1·Ka2
C. 若“吸收”所得溶液pH=7,则溶液中c(SO32-)>c(H2SO3)
D. “氧化”时调节溶液pH约为5,主要发生反应:2SO32-+O22SO42-
13. 二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=-164.7 kJ/ml
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ/ml
在1.01×105Pa恒压条件下,按n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶1投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g) ΔH=-205.9 kJ/ml
B. 曲线①表示平衡时CH4的体积分数随温度的变化
C. 一定温度下,选用高效催化剂能提高平衡时甲烷的产率
D. 温度在200300 ℃时,随温度升高,CO2在平衡体系中的分压增大
二、 非选择题:共4题,计61分。
14. (15分)稀土钕(Nd)铁硼废料的主要成分为Fe2O3,含有SiO2、Nd2O3、Al2O3、CO等杂质,一种综合回收利用的工艺流程如图所示:
已知:Ksp(CS)=4.0×10-21。回答下列问题:
(1) 浸渣的主要成分为 (填化学式)。
(2) “还原”加入铁粉的主要目的是 。
(3) ①“沉钴”时,在50 ℃下,不同硫化钠流速对各金属离子沉淀率的影响如图1,为达生产目的,应选择的最佳流速为 。
图1
②当“沉钴”后溶液中c(S2-)=10-5ml/L时,c(C2+)= 。
(4) 写出“氧化沉铁”中发生反应的离子方程式: 。
(5) 富集钴渣经进一步处理后可制得CxTiOy,此时C的价层电子排布为3d7,CxTiOy晶胞结构如图2所示。y= ,与Ti原子最近的C原子有 个。
图2 图3
(6) 热重法是测量物质的质量与温度关系的方法。草酸钕晶体\[Nd2(C2O4)3·10H2O,式量为732\]的热重曲线如图所示,加热到450 ℃时,只剩余一种盐。该盐的化学式为 。
15. (15分)化合物Ⅰ是一种非甾体类抗炎药,其合成路线如下:
(1) 化合物A的水溶性比化合物C的 (填“大”“小”或“无差别”)。
(2) B与CO2的反应过程中,CO2分子中碳原子杂化类型的变化为 。
(3) C→D中有一种分子式为C10H10O2Br2的副产物生成,该副产物的结构简式为 。
(4) F的分子式为C7H10O3,其结构简式为 。
(5) C的一种同分异构体同时满足下列条件,其结构简式为 。
在碱性条件下水解,酸化后得到2种产物;一种产物为芳香族化合物且能与NaHCO3溶液反应,该产物中有4种不同化学环境的氢原子;另一种产物在铜催化条件下与氧气反应,所得有机产物不能发生银镜反应。
(6) 已知:① R1COOR2(R1、R2、R3、R4指烃基,下同);
②R1COOH+R2COR3。
写出以、CH3OH、CH3Cl为原料制备合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
16. (15分)一水硫酸四氨合铜Cu(NH3)4SO4·H2O是一种易溶于水的晶体,可作高效安全的广谱杀菌剂。
Ⅰ.利用硫酸铜溶液制备少量一水硫酸四氨合铜晶体并回收乙醇,实验步骤如下。
步骤1:向硫酸铜溶液中滴加1 ml/L氨水至产生蓝色絮状沉淀。
步骤2:向“步骤1”所得沉淀中继续滴加氨水至转化成深蓝色溶液。
步骤3:向“步骤2”所得溶液中加入稍过量的乙醇溶液,析出深蓝色晶体,过滤。
步骤4:向“步骤3”所得的滤液中加入稀硫酸调节溶液的pH至5左右后蒸馏。
(1) 画出Cu(H2O)42+结构式: 。
(2) “步骤2”中主要反应的离子方程式为 。
(3) “步骤4”中蒸馏所需的玻璃仪器除酒精灯、蒸馏烧瓶、承接管、锥形瓶外还需玻璃仪器有 。蒸馏前用稀硫酸调节溶液pH的目的是 。
Ⅱ.工业上常用Fe3+、铜粉来制备硫酸铜溶液。
(4) 补充完整制取硫酸铜溶液的实验方案:将一定量的铜粉浸泡在稀硫酸和 混合溶液中,铜粉完全溶解后,
,
得到硫酸铜溶液(实验中可选用试剂:FeCl3溶液、Fe2(SO4)3溶液、O2、CuO粉末)。
已知:一定浓度的Fe3+、Cu2+、Fe2+形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示:
(5) 该方法与铜与浓硫酸直接反应制备硫酸铜溶液相比,优点有除不产生污染性气体外,还有
。
17. (16分)碳中和是科学研究的重要方向,将二氧化碳转化为甲烷、碳酸二甲酯等,是资源化利用CO2的有效方式。
Ⅰ.合成CH4过程中涉及如下反应:
反应Ⅰ\[甲烷化反应(主反应)\]:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
ΔH1=-164.7 kJ/ml
反应Ⅱ\[逆变换反应(副反应)\]:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH2=+41.1 kJ/ml
(1) 不同条件下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶4投料,CO2的平衡转化率如图1所示。
①压强P1、P2、P3由大到小的顺序是 。
②压强为P1时,随着温度升高,CO2的平衡转化率先减小后增大。温度高于600 ℃,随温度升高CO2的平衡转化率增大的原因是
。
图1
(2) 积碳是制约CO2甲烷化工业应用的主要问题。已知积碳反应如下。
反应Ⅲ:2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH3
反应Ⅳ:CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH4=+74.8 kJ/ml
①CO歧化积碳反应自发趋势是 (填字母)。
A. 高温自发 B. 低温自发 C. 任意温度自发 D. 任意温度非自发
②积碳主要由CH4(g)C(s)+2H2(g)引起,关键是开发出具有抗积碳性能\[C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)\]的催化剂。催化剂A、B对积碳与消碳的影响如图2所示。则工业生产时应选择何种催化剂并说明理由:
。
图2
Ⅱ.电化学方法还原可将CO2将其转化为其他化学产品。酸性条件下电化学还原CO2的装置如图3所示。已知法拉第效率(FE)表示为FE(B)%=n(该电极生成B的电子数)n(通过该极的总电子数)×100%。控制pH=1、电解液中存在KCl时,电化学还原CO2过程中CH4(其他含碳产物未标出)和H2的法拉第效率变化如图4所示。
图3 图4
(3) 图3中阴极生成甲烷的电极反应式是 。
(4) 结合图4的变化规律,推测KCl可能的作用是
。
(5) CO2与甲醇可以在一定条件下合成碳酸二甲酯(DMC),在CeO2作催化剂存在下,CO2合成碳酸二甲酯的反应机理可能分三步进行,如图5所示:
图5
推测图中反应②的中间体产物的结构式为 。
选项实验操作和现象实验结论
A
将纯碱与浓盐酸反应产生的气体直接通入Na2SiO3溶液,产生白色胶状沉淀
非金属性:C>Si
B
向等体积、等物质的量浓度的K2SO4、K2S的稀溶液中分别滴加1滴0.1 ml/L AgNO3溶液,充分振荡,只有K2S溶液中产生沉淀
Ksp(Ag2SO4)>Ksp(Ag2S)
C
将锌片、铜片用导线连接后同时浸入含有酚酞的食盐水,露置于空气中,一段时间后,铜片附近溶液变红色
装置中发生析氢腐蚀
D
将某补铁剂药片研磨后加入盐酸溶解,滴加KSCN溶液,溶液变红
补铁剂中不含Fe2+
金属离子Fe3+Cu2+Fe2+
开始沉淀
完全沉淀
江苏省20242025学年高三上学期期初迎考卷
化学参考答案与评分标准
1. B 解析:白色污染的形成与氮氧化物无关,B错误。
2. D 解析:中子数为20的氯原子应表示为 1737Cl,A错误;Na+的结构示意图为,B错误;CO2分子中C原子是sp杂化,空间结构为直线形,C错误。
3. C 解析:NH4Cl受热分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又重新化合生成氯化铵,无法获得氨气,A错误;氨气与浓硫酸发生反应,不能用浓硫酸干燥氨气,B错误;氨气极易溶于水,将氨气直接通入水中会发生倒吸现象,D错误。
4. C 解析:该分子中与S相连的N原子价层电子对数为2+1=3,杂化类型为sp2杂化,另外两个N原子价层电子对数为2,杂化类型为sp杂化,A错误;元素的非金属性越强,其电负性越大,非金属性: F>O>N>S,电负性:F>O>N>S,B错误;同一主族从上到下,元素的第一电离能逐渐减小,同一周期从左到右,主族元素的第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的原子核外电子处于全满、半满的稳定状态,其第一电离能比同周期相邻元素的大,则第一电离能:F>N>O>S,D错误。
5. A 解析:由图可知,反应①的活化能比反应②的大,因此反应②的速率更快,A错误;图中产物应为2SO42-+I2+2Fe3+,因此Fe3+是该反应的催化剂,可加快反应速率,B正确;由图可知,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,c(I2)下降,溶液蓝色变浅,C正确;反应②的离子方程式为2Fe2++S2O82-2Fe3++2SO42-,D正确。
6. C 解析:该热化学方程式中的水应为液态,A错误;电解强碱性Na2TeO3溶液的阴极反应式中不应该出现H+,正确的阴极反应式为TeO32-+4e-+3H2OTe+6OH-,B错误;SO2将SeO2中Se还原为Se单质,本身被氧化为SO42-,C正确;氢氧燃料电池(H2SO4为电解质溶液)中通入氢气一极为负极,负极电极反应式应为H2-2e-2H+,D错误。
7. B 解析:由图可知,HCOOH的能量最高,则生成HCOOH吸收的能量最多,A正确;该反应中氢原子不守恒,在二维锑片表面生成CO的反应正确为*CO2+2*H++2e-CO+H2O,B错误;二维锑片是该反应的催化剂,催化剂改变了该反应的路径,C正确;该反应生成的产物有H2、HCOOH、CO、H2O,有极性键和非极性键形成,D正确。
8. C 解析:该电池是原电池,锌比铜活泼,Zn作负极,Cu作正极,电流从正极b铜电极经过导线流向负极a极锌电极,A正确;电池单元组越多,电势差越大,电压越大,B正确;Zn为活泼金属,作负极,发生失电子的反应应为Zn-2e-Zn2+,C错误;放电过程中,阳离子移向正极b,即Na+移向Cu片,D正确。
9. D 解析:Z分子含5个酚羟基、1个羧基和一个酚酯基,所以1 ml X最多与8 ml NaOH 发生反应,A正确;Y分子中含有碳碳双键,在一定条件下可以发生加成反应,Y分子中含有醇羟基,且相邻碳原子上含有氢原子,在浓硫酸加热条件下可发生消去反应,B正确;X分子含有酚羟基,可与FeCl3溶液发生显色反应,Y分子中不含酚羟基,若加入FeCl3溶液后没有紫色,说明X完全转化为Y,若有紫色说明未完全转化,能根据溶液颜色确定X是否完全转化,C正确;在酸性条件下,Z分子中的酯基发生水解,生成的有机物仅为一种产物,D错误。
10. B 解析:制得的氯气应通入冷的石灰乳中来制备漂白粉,A错误;I2具有弱氧化性,只能将Fe氧化为FeI2,FeI2中的Fe2+和I-都能被Cl2氧化,可得到FeCl3,B正确;FeS2在高温下与氧气反应生成的是SO2,C错误;实验室一般是用Na2SO3固体与浓硫酸制备SO2,HNO3具有强氧化性,会氧化Na2SO3生成Na2SO4,无法制得SO2,D错误。
11. B 解析:浓盐酸易挥发,纯碱与浓盐酸反应产生的CO2中混有HCl气体,HCl也能与Na2SiO3溶液反应产生白色胶状沉淀,不能说明碳酸的酸性强于硅酸,即无法得出结论非金属性:C>Si,A错误;向等体积、等物质的量浓度的K2SO4、K2S的稀溶液中滴加1滴0.1 ml/L AgNO3溶液,只有K2S溶液中产生沉淀,溶度积小的先沉淀,说明Ksp(Ag2SO4)>Ksp(Ag2S),B正确;金属活动性:Zn >Cu, Cu作正极,氧气在铜片上得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+ 2H2O4OH-,铜片附近溶液变红色,发生吸氧腐蚀,C错误;将某补铁剂药片研磨后加入盐酸溶解,滴加KSCN溶液,溶液变红,说明溶液中含有Fe3+,但不能说明补铁剂中不含Fe2+,D错误。
12. C 解析:溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-),A错误;“吸收”所得溶液中c总=0.1 ml/L时,即为NaHSO3溶液,根据Kh2=KwKa1=10-141.29×10-2 c(HSO3-)+c(SO32-)+c(H2SO3),则可得c(SO32-)>c(H2SO3),C正确;“氧化”时调节溶液pH约为5,此时溶液中溶质主要成分为NaHSO3,反应为2HSO3-+O22SO42-+2H+,D错误。
13. D 解析:根据盖斯定律,由反应 Ⅰ-2×反应 Ⅱ 可得2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g) ΔH=-164.7 kJ/ml-(2×41.2 kJ/ml)=-247.1 kJ/ml,A错误;由图可知,曲线②最终降为0,根据可逆反应中反应物不可能完全转化,则曲线②表示的是CH4的体积分数随温度的变化,因反应Ⅰ是放热反应,温度升高,平衡逆移,甲烷的量减少,最终降为0,则曲线①表示的是CO2的体积分数随温度的变化,B错误;催化剂不能使平衡发生移动,不能提高平衡时甲烷的产率,C错误;由图可知,在300 ℃时,体系中CO的含量为0,即温度高于300 ℃,反应Ⅱ才进行,温度在200300 ℃之间时,仅发生反应Ⅰ,反应Ⅰ为放热反应,则在200300 ℃之间时,随温度升高,平衡逆移,恒压体系中,CO2在平衡体系中的分压增大,D正确。
14. (1)SiO2(1分) (2)将Fe3+还原为Fe2+,防止Fe3+在“沉钴”时转化为沉淀Fe(OH)3析出(2分)
(3)① 0.5 mL/min(1分) ②4.0×10-16ml/L(2分)
(4)4Fe2++O2+8HCO3-4FeOOH↓+8CO2↑+2H2O(3分) (5)3(1分) 8(1分) (6)Nd2CO5(4分)
解析:(1)根据流程图中“沉钴”“氧化沉铁”“稀土滤液”等信息可知,CO、Fe2O3、Nd2O3均溶解进入后续流程,故“酸浸”时没有溶解的是SiO2,所以浸渣的主要成分为SiO2。(2)Na2S在水溶液中水解呈碱性,容易将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀析出,故用铁粉将Fe3+还原为Fe2+,防止Fe3+转化为Fe(OH)3析出。(3)①根据曲线趋势可知,铝、铁与稀土金属钕的沉淀率受Na2S浓度影响不大,主要观察钴的沉淀率趋势,Na2S流速达到0.5 mL/min时钴的沉淀率达到较高值,再降低Na2S流速,钴的沉淀率变化不大,故应选择0.5 mL/min。②当“沉钴”后溶液中c(S2-)=10-5ml/L时,溶液中的C2+与S2-达到沉淀溶解平衡状态,故c(C2+)=Ksp(CS)c(S2-)=4.0×10-2110-5ml/L=4.0×10-16ml/L,C2+已经完全沉淀。(4)根据流程,氧气将Fe2+氧化为Fe3+,同时与HCO3-水解出的OH-反应生成FeOOH沉淀,再利用电荷守恒和原子守恒可写出该反应的离子方程式。(5)C的价层电子排布为3d7,即为C2+,该晶胞中顶角原子数为8×18=1,面心原子数为6×12=3,体心原子数为1,其比例为1∶1∶3,化学式为CxTiOy,则x=1、y=3或x=3、y=1,由C元素显+2价、O元素显-2价,可排除x=3、y=1,故x=1、y=3,即Ti和C互为顶角和体心关系,相互间距离最短且相等的原子都为8个。(6)Mr\[Nd2(C2O4)3·10H2O\]=732,其中除去结晶水后的含量=732-180732×100%≈75.4%,即在110 ℃时,失去结晶水,固体为Nd2(C2O4)3,在110397 ℃之间,物质的相对分子质量下降了(75.4%-51.9%)×732≈172,设Nd2(C2O4)3分解减少x个C和y个O,则12x+16y=172,根据x、y必须为整数,且x一定小于6,则可能情况为x=1、y=10或x=5、y=7,合理的解为x=5,y=7,此时化学式为Nd2CO5。
15. (1)小(1分) (2)sp杂化变为sp2杂化(2分)
(3)(或,2分)
(4)(2分)
(5)(3分)
(6)(5分)
解析:由流程图可知,B到C发生增碳反应,由CO2变为—COOH,C发生取代反应得到D,D发生酯化反应得到E,E的结构简式为,结合G的结构简式可以推出F的结构简式为,E和F发生取代反应。(1)C分子中含有羧基,能与水形成分子间氢键,故A的水溶性比C小。(2)CO2中C原子的杂化类型为sp,反应后变为—COOH,—COOH中C原子杂化类型为sp2,故碳原子杂化类型的变化为sp杂化变为sp2杂化。(3)C在(PhCOO)2存在下以及光照条件下与Br2发生苯环上甲基上的取代反应生成D,根据副产物的分子式为C10H10O2Br2,则另一个副产物是或。(4)根据分析,结合F的分子式可知,F的结构简式为。(5)C的分子式为C10H12O2,5个不饱和度,其同分异构体在碱性条件水解,酸化得2种产物,说明含有酯基,其中一种产物为芳香族化合物且能与NaHCO3溶液反应,且有4种不同化学环境的氢原子,即为;另一种产物为醇,且含有3个碳原子,在铜催化条件下与氧气反应,所得有机产物不能发生银镜反应,根据碳原子的数目,应该得到丙酮,即水解产物为2-丙醇,故该同分异构体的结构简式为。
16. (1)(2分)
(2)Cu(OH)2+4NH3·H2OCu(NH3)42++2OH-+4H2O(NH3·H2O写成NH3也可以,3分)
(3)温度计、冷凝管(1分) 将氨气转化为NH4+,减少蒸馏时氨气挥发逸出(2分)
(4)Fe2(SO4)3溶液(1分) 向溶液中通入氧气充分反应(至溶液颜色不变),再向溶液中分批加入CuO粉末,搅拌,用pH计测得溶液的pH在3.1~5.2之间,过滤(4分)
(5)无需加热,节约能源、生成等量的硫酸铜溶液所需的硫酸少等(2分)
解析:(4)将一定量的铜粉浸泡在稀硫酸和Fe2(SO4)3混合溶液中,酸性条件下铁离子将铜单质溶解,待铜粉完全溶解后,向溶液中通入氧气充分反应(至溶液颜色不变,将所有的铁元素转化为铁离子),再向溶液中分批加入CuO粉末,搅拌,用pH计测得溶液的pH在3.1~5.2之间(铁离子全部以氢氧化铁沉淀形式除去而铜离子不沉淀),过滤,得硫酸铜溶液。
17. Ⅰ.(1)① P3>P2>P1(2分)
② CO2的平衡转化率为反应Ⅰ和反应Ⅱ的CO2平衡转化率之和,反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应,600 ℃之后,CO2的平衡转化率主要取决于反应Ⅱ(4分)
(2)① B(1分) ②工业生产时应选择催化剂A,催化剂A对于积碳反应的活化能大,同时对于消碳反应的活化能小,说明不利于积碳有利于消碳(3分)
Ⅱ.(3)CO2+8H++8e-CH4+2H2O(2分)
(4)KCl的存在有利于CO2还原成CH4,不利于生成氢气(或KCl的浓度大于1 ml/L时,KCl抑制了阴极产生氢气,提高了CO2电化学还原生成CH4的选择性)(2分)
(5)(2分)
解析:Ⅰ.(1)①该反应 Ⅰ 是反应前后气体分子数减少的反应,反应 Ⅱ 是反应前后气体分子数不变的反应,在相同温度下,从下到上,CO2的平衡转化率变大,说明平衡正向移动,则压强不断增大,即P3 > P2 > P1。②反应 Ⅰ 为放热反应,温度升高,CO2的平衡转化率应一直降低,反应 Ⅱ 为吸热反应,温度升高,CO2的平衡转化率应一直升高,CO2的总平衡转化率为反应 Ⅰ 和反应 Ⅱ 的CO2平衡转化率之和,而随着温度升高,CO2的平衡转化率先减小后增大,说明低于600℃之前,CO2的平衡转化率主要取决于反应 Ⅰ,高于600 ℃之后,CO2的平衡转化率主要取决于反应Ⅱ。(2)①根据盖斯定律,由反应Ⅰ-Ⅱ×2+Ⅳ得反应2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH3=ΔH1-2ΔH2+ΔH4=-164.7 kJ/ml-(+41.1 kJ/ml)×2+74.8 kJ/ml=-172.1 kJ/ml,即ΔH3<0,则2CO(g)C(s)+CO2(g)在低温下能自发进行。②为了消除积碳,应该抑制积碳反应的发生,促进消碳反应的进行,由图可知催化剂A对于积碳反应的活化能较大,同时对于消碳反应的活化能较小,故应该选择催化剂A。Ⅱ.(5)根据流程可知,与CO2反应生成中间产物,中间产物与CH318OH反应生成DMC和,推得中间产物为。
江苏省20242025学年高三上学期期初迎考卷
化 学
注意事项:
1. 本试卷分为选择题和非选择题两部分,试卷满分100分。考试时间75分钟。
2. 答题前。考生务必将班级、姓名、学号写在密封线内。
可能用到的相对原子质量:H—1 C—12 O—16 Nd—144
一、 单项选择题:本题包括13小题,每小题3分,共计39分。每小题只有一个选项最符合题意。
1. 从科技前沿到人类的日常生活,化学无处不在。下列说法不正确的是( )
A. 国产大型飞机C919用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料
B. 光化学烟雾、臭氧层空洞、白色污染的形成都与氮氧化物有关
C. 漂粉精既可作棉麻织物漂白剂,又可用作环境的消毒剂
D. 粒子直径为1~100 nm的铁粉材料,不属于胶体
2. 《Green Chemistry》报道,我国科研工作者发现了一种在低压条件下高效电催化还原CO2的新方法,其总反应为 NaCl+CO2NaClO+CO。下列有关化学用语表示正确的是( )
A. 中子数为20的氯原子:20Cl B. Na+的结构示意图:
C. CO2分子的空间结构为V形D. NaClO的电子式:Na+[··O······Cl······]-
3. 下列实验室制取NH3的相关实验装置正确的是( )
A. 制取NH3B. 干燥NH3C. 收集NH3D. 吸收尾气
4. 我国科研人员发现氟磺酰基叠氮(FSO2N3)是一种安全、高效的“点击化学”试剂,其结构式如图所示,其中S元素为+6价。下列说法正确的是( )
A. 该分子中N原子均为sp2杂化
B. 电负性:χ(F)>χ(O)>χ(S)>χ(N)
C. 原子半径:r(F)
5. 已知,在溶液中,过二硫酸盐与碘离子发生反应的离子方程式为S2O82-+2I-2SO42-+I2,向溶液中加入含Fe3+的溶液,反应机理如图所示。下列有关该反应的说法不正确的是( )
A. 反应①的速率比反应②的速率快
B. Fe3+是该反应的催化剂,加入Fe3+后反应体系更快达到平衡
C. 向反应后的溶液中滴加淀粉溶液,溶液变蓝,再适当升温,蓝色变浅
D. 反应②的离子方程式为2Fe2++S2O82-2Fe3++2SO42-
阅读下列材料,完成第6题。
元素周期表中ⅥA族元素单质及其化合物有着广泛应用。O2可用作氢氧燃料电池的氧化剂;O3具有杀菌、消毒、漂白等作用。硫有多种单质,如S2、S4、S6、S8等,用硫黄熏蒸中药材的传统由来已久。硫与氧气反应制得的SO2可用来生产H2SO4,硫酸及硫酸盐是重要化工原料;H2S是一种易燃的有毒气体(燃烧热为562.2 kJ/ml),是制取多种硫化物的原料;用SO2与SeO2(白色晶体)的水溶液反应可制备硒,硒(34Se)是一种半导体材料。碲(52Te)的单质及其化合物在电子、冶金、材料等领域有广阔的发展前景,工业上以电解强碱性Na2TeO3溶液制备Te。
6. 下列化学反应表示正确的是( )
A. H2S燃烧的热化学方程式为2H2S(g)+3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1 124.4 kJ/ml
B. 电解强碱性Na2TeO3溶液的阴极反应式:TeO32-+4e-+6H+Te+3H2O
C. SO2和SeO2的水溶液反应制备硒:2SO2+SeO2+2H2OSe+2SO42-+4H+
D. 氢氧燃料电池(H2SO4为电解质溶液)负极反应式:O2-4e-+4H+2H2O
7. 二维锑片(Sb)是一种新型的CO2电化学还原催化剂。酸性条件下,人工固碳装置中的CO2气体在二维锑片表面发生三种催化竞争反应,其反应历程如图所示(*表示吸附态中间体)。下列说法不正确的是( )
A. 三种催化竞争的总反应中,生成HCOOH吸收的能量最多
B. 在二维锑片表面生成CO的反应可表示为*CO2+*H++2e-CO+H2O
C. 使用二维锑片可以改变反应的路径
D. 生成各种不同的产物时,有极性键和非极性键形成
8. 1 800年意大利科学家伏打发明了世界上第一个发电器——伏打电堆,开创了电学发展的新时代。目前最先进电池之一的“比亚迪刀片电池”在结构上仍能看到伏打电堆的影子。下列说法不正确的是( )
A. 放电过程中,电流从b极经过导线流向a极
B. 电池单元组越多电压越大
C. 食盐水中Cl-发生电极反应式为2Cl--2e-Cl2↑
D. 放电过程中,Na+从Zn片移向Cu片
9. 五倍子是一种常见的中草药,其有效成分为X。在一定条件下X可分别转化为Y、Z:
下列说法不正确的是( )
A. 1 ml Z最多与8 ml NaOH发生反应
B. Y在一定条件下可发生加成反应、消去反应
C. 可以用FeCl3溶液检验X是否完全转化为Y
D. Z 在酸性条件下水解可生成两种有机物
10. 下列有关氮、硫、氯的单质及其化合物的转化都能实现的是( )
A. 工业制备漂白粉:饱和食盐水Cl2漂白粉
B. 工业制备FeCl3:FeFeI2FeCl3
C. 工业制备硫酸:FeS2SO3H2SO4
D. 实验室制备SO2:Na2SO3+2HNO32NaNO3+SO2↑+H2O
11. 下列实验操作和现象能够得出相应实验结论的是( )
12. 一种吸收SO2再经氧化得到硫酸盐的过程如图所示。室温下,用0.1 ml/L NaOH溶液吸收SO2,若通入SO2所引起的溶液体积变化和H2O的挥发可忽略,溶液中含硫物种的浓度c总=c(H2SO3)+c(HSO3-)+c(SO32-)。H2SO3的电离常数分别为Ka1=1.29×10-2,Ka2=6.24×10-8。下列说法正确的是( )
A. “吸收”所得溶液中:c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+c(SO32-)+c(OH-)
B. “吸收”过程中,溶液中c总=0.1 ml/L时:Kw>Ka1·Ka2
C. 若“吸收”所得溶液pH=7,则溶液中c(SO32-)>c(H2SO3)
D. “氧化”时调节溶液pH约为5,主要发生反应:2SO32-+O22SO42-
13. 二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应如下:
反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH1=-164.7 kJ/ml
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ/ml
在1.01×105Pa恒压条件下,按n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶1投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. 2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g) ΔH=-205.9 kJ/ml
B. 曲线①表示平衡时CH4的体积分数随温度的变化
C. 一定温度下,选用高效催化剂能提高平衡时甲烷的产率
D. 温度在200300 ℃时,随温度升高,CO2在平衡体系中的分压增大
二、 非选择题:共4题,计61分。
14. (15分)稀土钕(Nd)铁硼废料的主要成分为Fe2O3,含有SiO2、Nd2O3、Al2O3、CO等杂质,一种综合回收利用的工艺流程如图所示:
已知:Ksp(CS)=4.0×10-21。回答下列问题:
(1) 浸渣的主要成分为 (填化学式)。
(2) “还原”加入铁粉的主要目的是 。
(3) ①“沉钴”时,在50 ℃下,不同硫化钠流速对各金属离子沉淀率的影响如图1,为达生产目的,应选择的最佳流速为 。
图1
②当“沉钴”后溶液中c(S2-)=10-5ml/L时,c(C2+)= 。
(4) 写出“氧化沉铁”中发生反应的离子方程式: 。
(5) 富集钴渣经进一步处理后可制得CxTiOy,此时C的价层电子排布为3d7,CxTiOy晶胞结构如图2所示。y= ,与Ti原子最近的C原子有 个。
图2 图3
(6) 热重法是测量物质的质量与温度关系的方法。草酸钕晶体\[Nd2(C2O4)3·10H2O,式量为732\]的热重曲线如图所示,加热到450 ℃时,只剩余一种盐。该盐的化学式为 。
15. (15分)化合物Ⅰ是一种非甾体类抗炎药,其合成路线如下:
(1) 化合物A的水溶性比化合物C的 (填“大”“小”或“无差别”)。
(2) B与CO2的反应过程中,CO2分子中碳原子杂化类型的变化为 。
(3) C→D中有一种分子式为C10H10O2Br2的副产物生成,该副产物的结构简式为 。
(4) F的分子式为C7H10O3,其结构简式为 。
(5) C的一种同分异构体同时满足下列条件,其结构简式为 。
在碱性条件下水解,酸化后得到2种产物;一种产物为芳香族化合物且能与NaHCO3溶液反应,该产物中有4种不同化学环境的氢原子;另一种产物在铜催化条件下与氧气反应,所得有机产物不能发生银镜反应。
(6) 已知:① R1COOR2(R1、R2、R3、R4指烃基,下同);
②R1COOH+R2COR3。
写出以、CH3OH、CH3Cl为原料制备合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
16. (15分)一水硫酸四氨合铜Cu(NH3)4SO4·H2O是一种易溶于水的晶体,可作高效安全的广谱杀菌剂。
Ⅰ.利用硫酸铜溶液制备少量一水硫酸四氨合铜晶体并回收乙醇,实验步骤如下。
步骤1:向硫酸铜溶液中滴加1 ml/L氨水至产生蓝色絮状沉淀。
步骤2:向“步骤1”所得沉淀中继续滴加氨水至转化成深蓝色溶液。
步骤3:向“步骤2”所得溶液中加入稍过量的乙醇溶液,析出深蓝色晶体,过滤。
步骤4:向“步骤3”所得的滤液中加入稀硫酸调节溶液的pH至5左右后蒸馏。
(1) 画出Cu(H2O)42+结构式: 。
(2) “步骤2”中主要反应的离子方程式为 。
(3) “步骤4”中蒸馏所需的玻璃仪器除酒精灯、蒸馏烧瓶、承接管、锥形瓶外还需玻璃仪器有 。蒸馏前用稀硫酸调节溶液pH的目的是 。
Ⅱ.工业上常用Fe3+、铜粉来制备硫酸铜溶液。
(4) 补充完整制取硫酸铜溶液的实验方案:将一定量的铜粉浸泡在稀硫酸和 混合溶液中,铜粉完全溶解后,
,
得到硫酸铜溶液(实验中可选用试剂:FeCl3溶液、Fe2(SO4)3溶液、O2、CuO粉末)。
已知:一定浓度的Fe3+、Cu2+、Fe2+形成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示:
(5) 该方法与铜与浓硫酸直接反应制备硫酸铜溶液相比,优点有除不产生污染性气体外,还有
。
17. (16分)碳中和是科学研究的重要方向,将二氧化碳转化为甲烷、碳酸二甲酯等,是资源化利用CO2的有效方式。
Ⅰ.合成CH4过程中涉及如下反应:
反应Ⅰ\[甲烷化反应(主反应)\]:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
ΔH1=-164.7 kJ/ml
反应Ⅱ\[逆变换反应(副反应)\]:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH2=+41.1 kJ/ml
(1) 不同条件下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶4投料,CO2的平衡转化率如图1所示。
①压强P1、P2、P3由大到小的顺序是 。
②压强为P1时,随着温度升高,CO2的平衡转化率先减小后增大。温度高于600 ℃,随温度升高CO2的平衡转化率增大的原因是
。
图1
(2) 积碳是制约CO2甲烷化工业应用的主要问题。已知积碳反应如下。
反应Ⅲ:2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH3
反应Ⅳ:CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH4=+74.8 kJ/ml
①CO歧化积碳反应自发趋势是 (填字母)。
A. 高温自发 B. 低温自发 C. 任意温度自发 D. 任意温度非自发
②积碳主要由CH4(g)C(s)+2H2(g)引起,关键是开发出具有抗积碳性能\[C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)\]的催化剂。催化剂A、B对积碳与消碳的影响如图2所示。则工业生产时应选择何种催化剂并说明理由:
。
图2
Ⅱ.电化学方法还原可将CO2将其转化为其他化学产品。酸性条件下电化学还原CO2的装置如图3所示。已知法拉第效率(FE)表示为FE(B)%=n(该电极生成B的电子数)n(通过该极的总电子数)×100%。控制pH=1、电解液中存在KCl时,电化学还原CO2过程中CH4(其他含碳产物未标出)和H2的法拉第效率变化如图4所示。
图3 图4
(3) 图3中阴极生成甲烷的电极反应式是 。
(4) 结合图4的变化规律,推测KCl可能的作用是
。
(5) CO2与甲醇可以在一定条件下合成碳酸二甲酯(DMC),在CeO2作催化剂存在下,CO2合成碳酸二甲酯的反应机理可能分三步进行,如图5所示:
图5
推测图中反应②的中间体产物的结构式为 。
选项实验操作和现象实验结论
A
将纯碱与浓盐酸反应产生的气体直接通入Na2SiO3溶液,产生白色胶状沉淀
非金属性:C>Si
B
向等体积、等物质的量浓度的K2SO4、K2S的稀溶液中分别滴加1滴0.1 ml/L AgNO3溶液,充分振荡,只有K2S溶液中产生沉淀
Ksp(Ag2SO4)>Ksp(Ag2S)
C
将锌片、铜片用导线连接后同时浸入含有酚酞的食盐水,露置于空气中,一段时间后,铜片附近溶液变红色
装置中发生析氢腐蚀
D
将某补铁剂药片研磨后加入盐酸溶解,滴加KSCN溶液,溶液变红
补铁剂中不含Fe2+
金属离子Fe3+Cu2+Fe2+
开始沉淀
完全沉淀
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化学参考答案与评分标准
1. B 解析:白色污染的形成与氮氧化物无关,B错误。
2. D 解析:中子数为20的氯原子应表示为 1737Cl,A错误;Na+的结构示意图为,B错误;CO2分子中C原子是sp杂化,空间结构为直线形,C错误。
3. C 解析:NH4Cl受热分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又重新化合生成氯化铵,无法获得氨气,A错误;氨气与浓硫酸发生反应,不能用浓硫酸干燥氨气,B错误;氨气极易溶于水,将氨气直接通入水中会发生倒吸现象,D错误。
4. C 解析:该分子中与S相连的N原子价层电子对数为2+1=3,杂化类型为sp2杂化,另外两个N原子价层电子对数为2,杂化类型为sp杂化,A错误;元素的非金属性越强,其电负性越大,非金属性: F>O>N>S,电负性:F>O>N>S,B错误;同一主族从上到下,元素的第一电离能逐渐减小,同一周期从左到右,主族元素的第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的原子核外电子处于全满、半满的稳定状态,其第一电离能比同周期相邻元素的大,则第一电离能:F>N>O>S,D错误。
5. A 解析:由图可知,反应①的活化能比反应②的大,因此反应②的速率更快,A错误;图中产物应为2SO42-+I2+2Fe3+,因此Fe3+是该反应的催化剂,可加快反应速率,B正确;由图可知,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,c(I2)下降,溶液蓝色变浅,C正确;反应②的离子方程式为2Fe2++S2O82-2Fe3++2SO42-,D正确。
6. C 解析:该热化学方程式中的水应为液态,A错误;电解强碱性Na2TeO3溶液的阴极反应式中不应该出现H+,正确的阴极反应式为TeO32-+4e-+3H2OTe+6OH-,B错误;SO2将SeO2中Se还原为Se单质,本身被氧化为SO42-,C正确;氢氧燃料电池(H2SO4为电解质溶液)中通入氢气一极为负极,负极电极反应式应为H2-2e-2H+,D错误。
7. B 解析:由图可知,HCOOH的能量最高,则生成HCOOH吸收的能量最多,A正确;该反应中氢原子不守恒,在二维锑片表面生成CO的反应正确为*CO2+2*H++2e-CO+H2O,B错误;二维锑片是该反应的催化剂,催化剂改变了该反应的路径,C正确;该反应生成的产物有H2、HCOOH、CO、H2O,有极性键和非极性键形成,D正确。
8. C 解析:该电池是原电池,锌比铜活泼,Zn作负极,Cu作正极,电流从正极b铜电极经过导线流向负极a极锌电极,A正确;电池单元组越多,电势差越大,电压越大,B正确;Zn为活泼金属,作负极,发生失电子的反应应为Zn-2e-Zn2+,C错误;放电过程中,阳离子移向正极b,即Na+移向Cu片,D正确。
9. D 解析:Z分子含5个酚羟基、1个羧基和一个酚酯基,所以1 ml X最多与8 ml NaOH 发生反应,A正确;Y分子中含有碳碳双键,在一定条件下可以发生加成反应,Y分子中含有醇羟基,且相邻碳原子上含有氢原子,在浓硫酸加热条件下可发生消去反应,B正确;X分子含有酚羟基,可与FeCl3溶液发生显色反应,Y分子中不含酚羟基,若加入FeCl3溶液后没有紫色,说明X完全转化为Y,若有紫色说明未完全转化,能根据溶液颜色确定X是否完全转化,C正确;在酸性条件下,Z分子中的酯基发生水解,生成的有机物仅为一种产物,D错误。
10. B 解析:制得的氯气应通入冷的石灰乳中来制备漂白粉,A错误;I2具有弱氧化性,只能将Fe氧化为FeI2,FeI2中的Fe2+和I-都能被Cl2氧化,可得到FeCl3,B正确;FeS2在高温下与氧气反应生成的是SO2,C错误;实验室一般是用Na2SO3固体与浓硫酸制备SO2,HNO3具有强氧化性,会氧化Na2SO3生成Na2SO4,无法制得SO2,D错误。
11. B 解析:浓盐酸易挥发,纯碱与浓盐酸反应产生的CO2中混有HCl气体,HCl也能与Na2SiO3溶液反应产生白色胶状沉淀,不能说明碳酸的酸性强于硅酸,即无法得出结论非金属性:C>Si,A错误;向等体积、等物质的量浓度的K2SO4、K2S的稀溶液中滴加1滴0.1 ml/L AgNO3溶液,只有K2S溶液中产生沉淀,溶度积小的先沉淀,说明Ksp(Ag2SO4)>Ksp(Ag2S),B正确;金属活动性:Zn >Cu, Cu作正极,氧气在铜片上得电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+ 2H2O4OH-,铜片附近溶液变红色,发生吸氧腐蚀,C错误;将某补铁剂药片研磨后加入盐酸溶解,滴加KSCN溶液,溶液变红,说明溶液中含有Fe3+,但不能说明补铁剂中不含Fe2+,D错误。
12. C 解析:溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(HSO3-)+2c(SO32-)+c(OH-),A错误;“吸收”所得溶液中c总=0.1 ml/L时,即为NaHSO3溶液,根据Kh2=KwKa1=10-141.29×10-2
13. D 解析:根据盖斯定律,由反应 Ⅰ-2×反应 Ⅱ 可得2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g) ΔH=-164.7 kJ/ml-(2×41.2 kJ/ml)=-247.1 kJ/ml,A错误;由图可知,曲线②最终降为0,根据可逆反应中反应物不可能完全转化,则曲线②表示的是CH4的体积分数随温度的变化,因反应Ⅰ是放热反应,温度升高,平衡逆移,甲烷的量减少,最终降为0,则曲线①表示的是CO2的体积分数随温度的变化,B错误;催化剂不能使平衡发生移动,不能提高平衡时甲烷的产率,C错误;由图可知,在300 ℃时,体系中CO的含量为0,即温度高于300 ℃,反应Ⅱ才进行,温度在200300 ℃之间时,仅发生反应Ⅰ,反应Ⅰ为放热反应,则在200300 ℃之间时,随温度升高,平衡逆移,恒压体系中,CO2在平衡体系中的分压增大,D正确。
14. (1)SiO2(1分) (2)将Fe3+还原为Fe2+,防止Fe3+在“沉钴”时转化为沉淀Fe(OH)3析出(2分)
(3)① 0.5 mL/min(1分) ②4.0×10-16ml/L(2分)
(4)4Fe2++O2+8HCO3-4FeOOH↓+8CO2↑+2H2O(3分) (5)3(1分) 8(1分) (6)Nd2CO5(4分)
解析:(1)根据流程图中“沉钴”“氧化沉铁”“稀土滤液”等信息可知,CO、Fe2O3、Nd2O3均溶解进入后续流程,故“酸浸”时没有溶解的是SiO2,所以浸渣的主要成分为SiO2。(2)Na2S在水溶液中水解呈碱性,容易将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀析出,故用铁粉将Fe3+还原为Fe2+,防止Fe3+转化为Fe(OH)3析出。(3)①根据曲线趋势可知,铝、铁与稀土金属钕的沉淀率受Na2S浓度影响不大,主要观察钴的沉淀率趋势,Na2S流速达到0.5 mL/min时钴的沉淀率达到较高值,再降低Na2S流速,钴的沉淀率变化不大,故应选择0.5 mL/min。②当“沉钴”后溶液中c(S2-)=10-5ml/L时,溶液中的C2+与S2-达到沉淀溶解平衡状态,故c(C2+)=Ksp(CS)c(S2-)=4.0×10-2110-5ml/L=4.0×10-16ml/L,C2+已经完全沉淀。(4)根据流程,氧气将Fe2+氧化为Fe3+,同时与HCO3-水解出的OH-反应生成FeOOH沉淀,再利用电荷守恒和原子守恒可写出该反应的离子方程式。(5)C的价层电子排布为3d7,即为C2+,该晶胞中顶角原子数为8×18=1,面心原子数为6×12=3,体心原子数为1,其比例为1∶1∶3,化学式为CxTiOy,则x=1、y=3或x=3、y=1,由C元素显+2价、O元素显-2价,可排除x=3、y=1,故x=1、y=3,即Ti和C互为顶角和体心关系,相互间距离最短且相等的原子都为8个。(6)Mr\[Nd2(C2O4)3·10H2O\]=732,其中除去结晶水后的含量=732-180732×100%≈75.4%,即在110 ℃时,失去结晶水,固体为Nd2(C2O4)3,在110397 ℃之间,物质的相对分子质量下降了(75.4%-51.9%)×732≈172,设Nd2(C2O4)3分解减少x个C和y个O,则12x+16y=172,根据x、y必须为整数,且x一定小于6,则可能情况为x=1、y=10或x=5、y=7,合理的解为x=5,y=7,此时化学式为Nd2CO5。
15. (1)小(1分) (2)sp杂化变为sp2杂化(2分)
(3)(或,2分)
(4)(2分)
(5)(3分)
(6)(5分)
解析:由流程图可知,B到C发生增碳反应,由CO2变为—COOH,C发生取代反应得到D,D发生酯化反应得到E,E的结构简式为,结合G的结构简式可以推出F的结构简式为,E和F发生取代反应。(1)C分子中含有羧基,能与水形成分子间氢键,故A的水溶性比C小。(2)CO2中C原子的杂化类型为sp,反应后变为—COOH,—COOH中C原子杂化类型为sp2,故碳原子杂化类型的变化为sp杂化变为sp2杂化。(3)C在(PhCOO)2存在下以及光照条件下与Br2发生苯环上甲基上的取代反应生成D,根据副产物的分子式为C10H10O2Br2,则另一个副产物是或。(4)根据分析,结合F的分子式可知,F的结构简式为。(5)C的分子式为C10H12O2,5个不饱和度,其同分异构体在碱性条件水解,酸化得2种产物,说明含有酯基,其中一种产物为芳香族化合物且能与NaHCO3溶液反应,且有4种不同化学环境的氢原子,即为;另一种产物为醇,且含有3个碳原子,在铜催化条件下与氧气反应,所得有机产物不能发生银镜反应,根据碳原子的数目,应该得到丙酮,即水解产物为2-丙醇,故该同分异构体的结构简式为。
16. (1)(2分)
(2)Cu(OH)2+4NH3·H2OCu(NH3)42++2OH-+4H2O(NH3·H2O写成NH3也可以,3分)
(3)温度计、冷凝管(1分) 将氨气转化为NH4+,减少蒸馏时氨气挥发逸出(2分)
(4)Fe2(SO4)3溶液(1分) 向溶液中通入氧气充分反应(至溶液颜色不变),再向溶液中分批加入CuO粉末,搅拌,用pH计测得溶液的pH在3.1~5.2之间,过滤(4分)
(5)无需加热,节约能源、生成等量的硫酸铜溶液所需的硫酸少等(2分)
解析:(4)将一定量的铜粉浸泡在稀硫酸和Fe2(SO4)3混合溶液中,酸性条件下铁离子将铜单质溶解,待铜粉完全溶解后,向溶液中通入氧气充分反应(至溶液颜色不变,将所有的铁元素转化为铁离子),再向溶液中分批加入CuO粉末,搅拌,用pH计测得溶液的pH在3.1~5.2之间(铁离子全部以氢氧化铁沉淀形式除去而铜离子不沉淀),过滤,得硫酸铜溶液。
17. Ⅰ.(1)① P3>P2>P1(2分)
② CO2的平衡转化率为反应Ⅰ和反应Ⅱ的CO2平衡转化率之和,反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应,600 ℃之后,CO2的平衡转化率主要取决于反应Ⅱ(4分)
(2)① B(1分) ②工业生产时应选择催化剂A,催化剂A对于积碳反应的活化能大,同时对于消碳反应的活化能小,说明不利于积碳有利于消碳(3分)
Ⅱ.(3)CO2+8H++8e-CH4+2H2O(2分)
(4)KCl的存在有利于CO2还原成CH4,不利于生成氢气(或KCl的浓度大于1 ml/L时,KCl抑制了阴极产生氢气,提高了CO2电化学还原生成CH4的选择性)(2分)
(5)(2分)
解析:Ⅰ.(1)①该反应 Ⅰ 是反应前后气体分子数减少的反应,反应 Ⅱ 是反应前后气体分子数不变的反应,在相同温度下,从下到上,CO2的平衡转化率变大,说明平衡正向移动,则压强不断增大,即P3 > P2 > P1。②反应 Ⅰ 为放热反应,温度升高,CO2的平衡转化率应一直降低,反应 Ⅱ 为吸热反应,温度升高,CO2的平衡转化率应一直升高,CO2的总平衡转化率为反应 Ⅰ 和反应 Ⅱ 的CO2平衡转化率之和,而随着温度升高,CO2的平衡转化率先减小后增大,说明低于600℃之前,CO2的平衡转化率主要取决于反应 Ⅰ,高于600 ℃之后,CO2的平衡转化率主要取决于反应Ⅱ。(2)①根据盖斯定律,由反应Ⅰ-Ⅱ×2+Ⅳ得反应2CO(g)C(s)+CO2(g) ΔH3=ΔH1-2ΔH2+ΔH4=-164.7 kJ/ml-(+41.1 kJ/ml)×2+74.8 kJ/ml=-172.1 kJ/ml,即ΔH3<0,则2CO(g)C(s)+CO2(g)在低温下能自发进行。②为了消除积碳,应该抑制积碳反应的发生,促进消碳反应的进行,由图可知催化剂A对于积碳反应的活化能较大,同时对于消碳反应的活化能较小,故应该选择催化剂A。Ⅱ.(5)根据流程可知,与CO2反应生成中间产物,中间产物与CH318OH反应生成DMC和,推得中间产物为。
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