福建省福州市第一中学高三上学期末考试化学试题（解析版）-A4

这是一份福建省福州市第一中学高三上学期末考试化学试题（解析版）-A4，共23页。试卷主要包含了 某锂离子电池电极材料结构如图， O2F2可以发生反应等内容，欢迎下载使用。
(完卷时间：75分钟；满分：100分)
可能用到的相对原子质量：
第Ⅰ卷 选择题(共48分)
每题只有一个选项是正确的，每题3分，共48分，请将答案填涂在答题卷上。
1. 化学与生活密切相关，下列说法正确的是
A. 苯甲酸钠可作为食品防腐剂是由于其具有酸性
B. 豆浆能产生丁达尔效应是由于胶体粒子对光线的散射
C. SO2可用于丝织品漂白是由于其能氧化丝织品中有色成分
D. 维生素C可用作水果罐头的抗氧化剂是由于其难以被氧化
【答案】B
【解析】
【详解】A．苯甲酸钠属于强碱弱酸盐，其水溶液呈碱性，因此，其可作为食品防腐剂不是由于其具有酸性，A说法不正确；
B．胶体具有丁达尔效应，是因为胶体粒子对光线发生了散射；豆浆属于胶体，因此，其能产生丁达尔效应是由于胶体粒子对光线的散射，B说法正确；
C．可用于丝织品漂白是由于其能与丝织品中有色成分化合为不稳定的无色物质，C说法不正确；
D．维生素C具有很强的还原性，因此，其可用作水果罐头的抗氧化剂是由于其容易被氧气氧化，从而防止水果被氧化，D说法不正确；
综上所述，本题选B。
2. 化学用语可以表达化学过程，下列化学用语的表达错误的是
A. 用电子式表示的形成：
B. 用离子方程式表示溶于烧碱溶液：
C. 用电子云轮廓图表示H-H的s-sσ键形成的示意图：
D. 用化学方程式表示尿素与甲醛制备线型脲醛树脂：
【答案】D
【解析】
【详解】A．钾原子失去电子，硫原子得到电子形成硫化钾，硫化钾为离子化合物，用电子式表示的形成：，A正确；
B．氢氧化铝为两性氢氧化物，可以和强碱反应生成四羟基合铝酸根离子，离子方程式为：，B正确；
C．H的s能级为球形，两个氢原子形成氢气的时候，是两个s能级的原子轨道相互靠近，形成新的轨道，则用电子云轮廓图表示H-H的s-sσ键形成的示意图：，C正确；
D．用化学方程式表示尿素与甲醛制备线型脲醛树脂为，D错误；
故选D。
3. NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A. 4.4gC2H4O中含有σ键数目最多为0.7NA
B. 1.7gH2O2中含有氧原子数为0.2NA
C. 向1L0.1ml/LCH3COOH溶液通氨气至中性，铵根离子数为0.1NA
D. 标准状况下，11.2LCl2通入水中，溶液中氯离子数为0.5NA
【答案】A
【解析】
【详解】A．1个C2H4O中含有6个σ键和1个π键(乙醛)或7个σ键(环氧乙烷)，4.4gC2H4O的物质的量为0.1ml，则含有σ键数目最多为0.7NA，A正确；
B．1.7gH2O2的物质的量为=0.05ml，则含有氧原子数为0.1NA，B不正确；
C．向1L0.1ml/LCH3COOH溶液通氨气至中性，溶液中存在电荷守恒关系：c(CH3COO-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+)，中性溶液c(OH-)=c(H+)，则c(CH3COO-)=c(NH)，再根据物料守恒：n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.1ml，得出铵根离子数小于0.1NA，C不正确；
D．标准状况下，11.2LCl2的物质的量为0.5ml，通入水中后只有一部分Cl2与水反应生成H+、Cl-和HClO，所以溶液中氯离子数小于0.5NA，D不正确；
故选A。
4. 下列有关电极方程式或离子方程式错误的是
A. 碱性锌锰电池的正极反应：MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-
B. 铅酸蓄电池充电时的阳极反应：Pb2++2H2O-2e-=PbO2+4H+
C. K3[Fe(CN)6]溶液滴入FeCl2溶液中：K++Fe2++[Fe(CN)6]3-=KFe[Fe(CN)6]↓
D. TiCl4加入水中：TiCl4+(x+2)H2O=TiO2·xH2O↓+4H++4Cl-
【答案】B
【解析】
【详解】A．碱性锌锰电池放电时正极得到电子生成MnO(OH)，电极方程式为MnO2+H2O+e-=MnO(OH)+OH-，A正确；
B．铅酸电池在充电时阳极失电子，其电极式：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO，B错误；
C．K3[Fe(CN)6]用来鉴别Fe2+生成滕氏蓝沉淀，反应的离子方程式为K++Fe2++[Fe(CN)6]3-=KFe[Fe(CN)6]↓，C正确；
D．TiCl4容易与水反应发生水解，反应的离子方程式为TiCl4+(x+2)H2O=TiO2·xH2O↓+4H++4Cl-，D正确；
故答案选B。
5. 取一定体积的两种试剂进行反应，改变两种试剂的滴加顺序(试剂浓度均为)，反应现象没有明显差别的是
A. AB. BC. CD. D
【答案】D
【解析】
【详解】A．向氨水中滴加溶液并振荡，由于开始时氨水过量，振荡后没有沉淀产生，发生的反应为，继续滴加产生沉淀；向溶液中滴加氨水并振荡，开始时生成白色沉淀且沉淀逐渐增多,发生的反应为；当氨水过量后，继续滴加氨水沉淀逐渐减少直至沉淀完全溶解，发生的反应为，因此，改变两种试剂的滴加顺序后反应现象有明显差别，A不符合题意；
B．向中滴加溶液并振荡，由于开始时过量，振荡后没有沉淀产生，发生的反应为；向溶液中滴加并振荡，开始时生成白色沉淀且沉淀逐渐增多,发生的反应为；当过量后，继续滴加沉淀逐渐减少直至沉淀完全溶解，发生的反应为，因此，改变两种试剂的滴加顺序后反应现象有明显差别，B不符合题意；
C．向溶液中滴加酸性溶液并振荡，由于开始时是过量的，可以被完全还原，可以看到紫红色的溶液褪为无色，发生的反应为;向溶液中滴加酸性溶液并振荡，由于开始时是过量的，逐渐被还原，可以看到紫红色的溶液逐渐变浅，最后变为无色，因此，改变两种试剂的滴加顺序后反应现象有明显差别，C不符合题意；
D．向溶液中滴加溶液，溶液立即变为血红色；向溶液中滴加溶液，溶液同样立即变为血红色，因此，改变两种试剂的滴加顺序后反应现象没有明显差别，D符合题意；
综上所述，本题选D。
6. 下列玻璃仪器在相应实验中选用不合理的是
A. 重结晶法提纯苯甲酸：①②③B. 蒸馏法分离CH2Cl2和CCl4：③⑤⑥
C. 浓硫酸催化乙醇制备乙烯：③⑤D. 酸碱滴定法测定NaOH溶液浓度：④⑥
【答案】A
【解析】
【详解】A．粗苯甲酸中含有少量氯化钠和泥沙，需要利用重结晶来提纯苯甲酸，具体操作为加热溶解、趁热过滤和冷却结晶，此时利用的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，A选项装置选择不合理；
B．蒸馏法需要用到温度计以测量蒸汽温度、蒸馏烧瓶用来盛装混合溶液、锥形瓶用于盛装收集到的馏分，B选项装置选择合理；
C．浓硫酸催化制乙烯需要控制反应温度为170℃，需要利用温度计测量反应体系的温度，C选项装置选择合理；
D．酸碱滴定法测定NaOH溶液浓度是用已知浓度的酸液滴定未知浓度的碱液，酸液盛装在酸式滴定管中，D选项装置选择合理；
故答案选A。
7. 某含锰着色剂的化学式为，Y、X、Q、Z为原子序数依次增大的短周期元素，其中具有正四面体空间结构，结构如图所示。下列说法正确的是
A. 键角：B. 简单氢化物沸点：
C. 第一电离能：D. 最高价氧化物对应的水化物酸性：
【答案】C
【解析】
【分析】由题意，Y、X、Q、Z为原子序数依次增大的短周期元素，其中具有正四面体空间结构，可知为，故Y为H，X为N；同时分析结构，可知Q正常情况应该成两根键，Q为ⅥA的元素，同时Z也成5根键，Z为ⅤA的元素，故Q为O,Z为P。
【详解】A．和都是sp3杂化，但是中有一对孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用更大，在一个是三角锥形结构，而是正四面体结构，故键角：＜，A错误；
B．X、Q、Z分别为N、O、P，沸点顺序为,正确顺序为Q＞X＞Z，B错误;
C．同主族元素从上到下第一电离能减小，同周期从左到右第一电离能有增大的趋势，故第一电离能：N＞O＞Mn，C正确;
D．Z的最高价氧化物对应的水化物为,X最高价氧化物对应的水化物为,前者为中强酸而后者为强酸，D错误；
故选C。
8. 某锂离子电池电极材料结构如图。结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。下列说法错误的是
A. 结构1钴硫化物的化学式为B. 晶胞2中S与S的最短距离为
C. 晶胞2中距最近的S有4个D. 晶胞2和晶胞3表示同一晶体
【答案】B
【解析】
【详解】A．由均摊法得，结构1中含有C的数目为，含有S的数目为，C与S的原子个数比为9：8，因此结构1的化学式为C9S8，故A正确；
B．由图可知，晶胞2中S与S的最短距离为面对角线的，晶胞边长为a，即S与S的最短距离为：，故B错误；
C．如图：，以图中的Li为例，与其最近的S共4个，故C正确；
D．如图，当2个晶胞2放在一起时，图中红框截取的部分就是晶胞3，晶胞2和晶胞3表示同一晶体，故D正确；
故选B。
9. O2F2可以发生反应：H2S+4O2F2=SF6+2HF+4O2，下列说法正确的是
A. 氧气是氧化产物
B. O2F2既是氧化剂又是还原剂
C. 若生成4.48 L HF，则转移0.8 ml电子
D. 还原剂与氧化剂的物质的量之比为1：4
【答案】D
【解析】
【详解】A．O元素由+1价降低到0价，化合价降低得到电子，所以氧气是还原产物，A错误；
B．在反应中，H2S中的S元素的化合价升高发生氧化反应，所以H2S是还原剂，O2F2中的O元素化合价降低发生还原反应，所以O2F2是氧化剂， B错误；
C．外界条件不明确，不能确定HF的物质的量，所以不能确定转移电子的数目，C错误；
D．由以上分析可知，该反应中还原剂为H2S，氧化剂为O2F2，由化学方程式可知还原剂与氧化剂的物质的量之比为1：4，D正确；
答案选D。
【点晴】为高频考点和常见题型，侧重于学生的分析、计算能力的考查，答题注意把握元素化合价的变化，为解答该题的关键，反应H2S+4O2F2→SF6+2HF+4O2中，S元素化合价由-2价升高到+6价被氧化，O元素由+1价降低到0价被还原；氧化产物为SF6，还原产物为O2，以此解答该题。
10. 某无色溶液含有下列离子中的若干种：H+、、Fe3+、Ba2+、Al3+、、Cl–、OH–、。向该溶液中加入铝粉，只放出H2，则溶液中能大量存在的离子最多有（ ）
A. 3种B. 4种C. 5种D. 6种
【答案】C
【解析】
【详解】含有Fe3+的溶液显黄色，在无色溶液中不能大量存在；H+与、OH–会发生反应，不能大量共存；OH–与、Al3+会发生反应，不能大量共存；Ba2+、Al3+、会发生反应，不能大量共存。向该溶液中加入铝粉，只放出H2，若溶液为碱性，则含有大量的OH–，还可能含有大量的Ba2+、Cl–、，离子最多4种；若溶液为酸性，由于H+、起硝酸的作用，加入Al不能产生氢气，所以含有的离子可能是：H+、、Ba2+、Al3+、Cl–，最多是5种离子，C项符合题意，故选项是C。
11. 电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是

A. 电极a为阴极
B. 从电极b移向电极a
C. 电极b发生的反应为：
D. 生成半胱氨酸的同时生成烟酸
【答案】D
【解析】
【分析】该装置是电解池，电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中‘加氧少氢’，发生氧化反应，则b为阳极，a为阴极，阴极电极反应式为 +2e-+2H+=2 ；
【详解】A．a极上硫元素化合价升高，a为阴极，A正确；
B．电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a电极，B正确；
C．电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为： ，C正确；
D．根据电子守恒可得关系式： ~6e-~6 ，因此生成6ml半胱氨酸的同时生成烟酸，D错误；
故选：D。
【点睛】
12. 下列实验操作不能达到实验目的是
A. AB. BC. CD. D
【答案】A
【解析】
【详解】A．检验1-氯丁烷中氯元素，向1-氯丁烷中加入氢氧化钠溶液，加热条件下水解，再加入硝酸酸化的硝酸银，若产生白色沉淀，则含有氯元素，故A错误；
B．向上层清液中加入氯化钡溶液，若无白色沉淀产生，说明已经沉淀完全，故B正确；
C．向2mL10%的氢氧化钠溶液中滴加5滴5%的硫酸铜溶液，制得新制氢氧化铜，且氢氧化钠过量，检验醛基时产生砖红色沉淀，故C正确；
D．硫酸四氨合铜在乙醇溶液中溶解度小，加入乙醇，析出硫酸四氨合铜晶体，故D正确。
答案为：A。
【点睛】
13. 处理某铜冶金污水(含)的部分流程如下：

已知：①溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的如下表所示：
②。
下列说法错误的是
A. “沉渣Ⅰ”中含有和
B. 溶液呈碱性，其主要原因是
C. “沉淀池Ⅱ”中，当和完全沉淀时，溶液中
D. “出水”经阴离子交换树脂软化处理后，可用作工业冷却循环用水
【答案】D
【解析】
【分析】污水中含有铜离子、三价铁离子、锌离子、铝离子，首先加入石灰乳除掉三价铁离子和铝离子，过滤后，加入硫化钠除去其中的铜离子和锌离子，再次过滤后即可达到除去其中的杂质，以此解题。
【详解】A．根据分析可知氢氧化铁当pH=1.9时开始沉淀，氢氧化铝当pH=3.5时开始沉淀，当pH=4时，则会生成氢氧化铝和氢氧化铁，即“沉渣I”中含有Fe(OH)3和Al(OH)3，A正确；
B．硫化钠溶液中的硫离子可以水解，产生氢氧根离子，使溶液显碱性，其第一步水解的方程式为：S2-+H2O⇌HS-+OH-，B正确；
C．当铜离子和锌离子完全沉淀时，则硫化铜和硫化锌都达到了沉淀溶解平衡，则，C正确；
D．污水经过处理后其中含有较多的钙离子以及没有除净的铝离子，故“出水”应该经过阳离子交换树脂软化处理，达到工业冷却循环用水的标准后，才能使用，D错误；
故选D。
14. 和均可发生水解反应，其中的水解机理示意图如图所示：
下列说法正确的是
A. 和均为极性分子
B. 和中的N均为杂化
C. 和的水解反应机理不相同
D. 不能和形成氢键但是能与形成氢键
【答案】C
【解析】
【详解】A．三氯化氮分子中氮原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为1，分子的空间构型是结构不对称的三角锥形，属于极性分子，四氯化硅分子中硅原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0，分子的空间构型是结构对称的正四面体形，属于非极性分子，故A错误；
B．三氯化氮分子和氨分子中氮原子的价层电子对数都为4，原子的杂化方式都为sp3杂化，故B错误；
C．由图可知，三氯化氮分子水解时首先水分子中的氢原子与三氯化氮上的孤电子对结合，氧原子与氯原子结合形成次氯酸，而四氯化硅分子中硅原子无孤电子对，则四氯化硅的水解反应机理与之不相同，故C正确；
D．由分子式可知，三氯化氮分子和氨分子均能与水分子形成氢键，故D错误；
故选C。
15. 实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)，下列说法正确的是
A. ①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液
B. 管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度
C. 结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热
D 装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
【答案】B
【解析】
【详解】A．Zn粒中往往含有硫等杂质，因此生成的氢气中可能混有H2S，所以用KMnO4溶液除去H2S。另外装置含有空气，高温下能与W反应，焦性没食子酸溶液吸收氧气，最后通过浓硫酸干燥氢气，A错误；
B．氢气是可燃性气体，通过爆鸣法验纯，B正确；
C．为了防止W被氧化，反应结束后应该先停止加热，在氢气的氛围中冷却，等待W冷却后再关闭活塞K，C错误；
D．由于二氧化锰是粉末状，不是块状固体，所以不能用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气，D错误。
故选B。
16. 一定条件下，化合物E和合成H的反应路径如下：
已知反应初始E的浓度为，的浓度为，部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是
A. 时刻，体系中有E存在
B. 时刻，体系中无F存在
C. E和反应生成F的活化能很大
D. 反应达平衡后，的浓度为
【答案】A
【解析】
【分析】一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径中，共发生三个反应：①E+ TFAA→F；②F→G；③G→H+ TFAA，t1之后的某时刻，当H为，此时TFAA的浓度仍为0，说明反应进行得很完全；在t2时刻，TFAA剩余，则反应①中E完全反应，t2时刻，H为、G为，根据氮元素守恒可知F为，据此分析回答。
【详解】A．反应③中的H与TFAA是1∶1生成，时刻，H的浓度小于，则反应③生成TFAA的浓度小于0.02 ml∙L-1，因为时刻，TFAA的浓度是0，并且开始时，的浓度为，则所有参加反应①的TFAA的浓度小于0.1 ml∙L-1，则参加反应①的E的浓度小于0.1 ml∙L-1，所以体系中有E存在，A正确；
B．由分析可知，t2时刻，F为0.01 ，所以体系中有F存在，B错误；
C．t1之后的某时刻，H为0.02 ，此时TFAA的浓度仍为0，表明此时E和TFAA完全反应生成F，所以E和TFAA生成F的反应速率快，反应的活化能很小，C错误；
D．由分析可知，在t2时刻，H为0.08，TFAA为0.06，G为0.01 ，F为0.01，只有F、G全部转化为H和TFAA时，TFAA的浓度才能为0.08，而G生成H和TFAA的反应为可逆反应，所以反应达平衡后，TFAA的浓度一定小于0.08，D错误；
故选A。
第Ⅱ卷 非选择题(共52分)
17. 硼酸是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、医药、肥料等工艺。一种以硼镁矿(含及少量)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）在 “溶浸”硼镁矿粉，产生的气体在“吸收”中反应的化学方程式为：___________。
（2）“滤渣1”的主要成分有___________。
（3）是一元弱酸，其中B原子缺电子，据此写出与水反应的离子方程式___________：在“过滤2”前，将溶液调节至3.5，目的是___________。
（4）在“沉镁”中生成沉淀的离子方程式为___________。
【答案】（1）
（2）
（3） ①. ②. 转化为，促进析出
（4）(或)
【解析】
【分析】硼镁矿(含Mg2B2O5·H2O、SiO2及少量Fe2O3、Al2O3)加入硫酸铵溶液，得到气体，根据硼镁矿和硫酸铵化学式知，得到的气体应为NH3，用NH4HCO3吸收NH3得到(NH4)2CO3；过滤得到的滤渣1应为难溶于硫酸铵溶液的SiO2、Fe2O3、Al2O3；调节滤液pH=3.5再过滤得到H3BO3，此时滤液中主要含有MgSO4，向滤液中加入碳酸铵进行沉镁，得到Mg(OH)2•MgCO3，加热分解可以得到轻质MgO；母液中含有 (NH4)2SO4；
【小问1详解】
由分析可知，得到的气体应为NH3，氨气为碱性气体，能和酸式铵盐反应生成正盐，反应方程式为；
【小问2详解】
根据上述分析，滤渣1为SiO2、Fe2O3、Al2O3；
【小问3详解】
根据题目信息可知H3BO3能发生一步电离，且电离平衡常数很小，为一元弱酸，与水反应的离子方程式为；在“过滤2”前，将溶液pH调节至3.5，目的是使B元素转化为H3BO3沉淀析出，从而与其他杂质离子分离；
【小问4详解】
在“沉镁”中镁离子和碳酸根离子发生双水解和复分解反应生成Mg(OH)2•MgCO3沉淀，离子方程式为(或)。
18. 硫酸铁铵是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：
回答下列问题：
（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是___________。
（2）铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为___________(填标号)。
A. B. C. D.
（3）步骤③中选用足量的，理由是___________。分批加入，同时为了___________，溶液要保持小于0.5.
（4）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到时，失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为___________。
【答案】（1）碱煮水洗 （2）C
（3） ①. 将全部氧化为，不引入杂质 ②. 防止水解
（4）
【解析】
【分析】废铁屑中含有油污，油污在碱性条件下水解，且碱和铁不反应，所以可以用碱性溶液除去废铁屑中的油污，将干净铁屑进入稀硫酸中并加热，稀硫酸和铁发生置换反应生成硫酸亚铁和氢气，过滤除去废渣得到滤液，滤液中含有未反应的稀硫酸和生成的硫酸亚铁，然后向滤液中加入，被氧化生成而得到硫酸铁溶液，最后向硫酸铁溶液中加入硫酸铵固体，然后通过一系列操作得到硫酸铁铵固体，以此解答该题。
【小问1详解】
步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，油污在碱性条件下容易水解，所以工业上常用热的碳酸钠溶液清洗，即碱煮水洗。答案为：碱煮水洗。
【小问2详解】
铁屑中含有少量硫化物，硫化物与硫酸反应生成硫化氢气体，可以用氢氧化钠溶液吸收，为了防止倒吸可以加装倒置的漏斗，故选择C装置。
【小问3详解】
步骤③中选用足量的，可以将氧化为，且的还原产物为水，不会引入新的杂质。同时为了防止水解，溶液要保持小于，以抑制其水解。答案为：将全部氧化为，不引入杂质；防止水解。
【小问4详解】
设硫酸铁铵的化学式为，其相对分子质量为，个水分子的相对分子质量为，则，解得，则硫酸铁铵的化学式为。答案为：。
19. 某研究性学习小组为合成1-丁醇，查阅资料得知一条合成路线：
的制备原理：，并设计出原料气的制备装置(如图)
请填写下列空白：
（1）实验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2-丙醇，从中选择合适的试剂制备氢气、丙烯。写出制备丙烯的化学方程式___________。
（2）若用以上装置制备干燥纯净的，装置c和d中盛装的试剂分别是___________、___________。若用以上装置制备，气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是___________；虚线框是收集干燥的装置。
（3）制丙烯时，还产生少量及水蒸气，该小组用以下试剂检验这四种气体，混合气体通过试剂的顺序是___________(填序号)
①饱和溶液 ②酸性溶液 ③石灰水 ④无水 ⑤品红溶液
（4）1-丁醇可设计成燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池是使用熔融碳酸锂、碳酸钾作电解质的一种新型电池，负极由镍铬铝合金烧结而成，通入1-丁醇；正极材料为多孔镍，通入和。写出负极反应的电极方程式(有机物用分子式表示)：___________。
【答案】（1）
（2） ①. 溶液 ②. 浓硫酸 ③. 分液漏斗、蒸馏烧瓶
（3）④⑤①③② （4）
【解析】
【分析】一、制备CO气体：利用在加热条件下分解产生CO和：，经过b瓶缓冲后在c瓶中吸收挥发的甲酸，然后在d瓶中经过干燥后得干燥纯净的，以便进行后续实验；
二、制备丙烯：利用2-丙醇在浓硫酸的催化作用下加热分解得到丙烯：；
三、制备氢气：利用Zn和稀盐酸反应得到氢气：，除去挥发的HCl气体后干燥后得到干燥纯净的氢气；
四、合成合成1-丁醇：将前面制得的CO、丙烯、氢气在一定条件下得到丁醛，将丁醛加成氢气最后还原为目标产物1-丁醇，据此分析解答。
【小问1详解】
制备丙烯是利用2-丙醇在浓硫酸的催化作用下加热分解得到丙烯，反应方程式为：。
故答案为：。
【小问2详解】
制备CO气体是利用在加热条件下分解产生CO和：，从制取装置出来的气体有CO气体，还有挥发的气体和水蒸气，要干燥纯净的，可利用c瓶中的溶液吸收挥发的甲酸，利用d瓶中的浓硫酸吸收水后得干燥纯净的；制备氢气是利用Zn和稀盐酸反应得到氢气：，反应不需要加热，故只需要选择分液漏斗和蒸馏烧瓶即即可。
故答案为：溶液；浓硫酸；分液漏斗、蒸馏烧瓶。
【小问3详解】
制丙烯时，还产生少量及水蒸气，为了检验这四种气体的存在，先将混合气体通过④无水，无水由白色变为蓝色，证明混合气体中有水蒸气；由于都能与石灰水反应且现象几乎相同，需将剩余混合气体先通过⑤品红溶液，如品红溶液的红色褪去，则证明混合气体中有，再将气体通入①过量饱和溶液除去有：；剩余气体通入③澄清石灰水中，如石灰水变白色浑浊：，则证明有气体存在；最后的气体再通入②酸性溶液中，如酸性溶液紫色褪去，则证明有丙烯存在。
故答案为：④⑤①③②。
【小问4详解】
1-丁醇可设计成燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池是使用熔融碳酸锂、碳酸钾作电解质，则1-丁醇作为燃料在负极反应失去电子，正极为氧气得到电子被还原，由于电解质为熔融碳酸盐，电流的交换依靠金属离子和，则负极反应式为：，正极反应式为：。
故答案为：。
20. 研究氮氧化物的还原处理方法是环保领域的主要方向之一。回答下列问题：
（1）还原的反应机理及相对能量如图(表示过渡态)：
①反应过程中速率最慢步骤的热化学方程式为___________。
②为提高的平衡转化率可采用的措施为___________(填字母)。
a．升高温度 b．增大压强 c．增大浓度 d．使用催化剂
（2）用还原的反应为。为研究和的起始投料比对平衡转化率的影响，分别在不同温度下，向三个体积均为的刚性密闭容器中加入一定量和发生反应，实验结果如图。
①反应温度从大到小的关系为___________。
②温度下，充入分别为，容器内压强为，反应进行到时达平衡，该反应的平衡常数___________(写出计算表达式，以分压表示的平衡常数为，分压=总压×物质的量分数)。
（3）还原的主反应为。相同时间内测得选用不同催化剂的实验相关数据如图1、2所示：
①由图可知具有较高活性和选择性的催化剂为___________。
②图1中转化率升高的原因为___________。
【答案】（1） ①. ②. B
（2） ①. ②. 或
（3） ①. 酸化的 ②. 图1中，反应未达到平衡状态，温度越高，反应速率越大，转化率升高
【解析】
【小问1详解】
①由能量图可见，第一步从反应物到 的活化能最高，故该步为速控步，其热化学方程式可写作；
②总反应为放热且由4 ml 气体生成3 ml 气体，平衡向气体数目减少方向移动。又因升高温度会使放热平衡逆向进行，催化剂不改变平衡，因此提高NO平衡转化率的措施是增大压强、增大NO浓度(选 b、c)；
【小问2详解】
①还原的反应为，该反应是放热反应，随着温度升高，平衡逆向移动，NO的转化率降低，从给出的NO平衡转化率随温度变化的曲线可见，在同样的投料比下，曲线的转化率最高、次之、最低，故温度由大到小的顺序为> > ；
②在温度下投料3 ml 和3 ml NO时，即，由图可知NO的平衡转化率为40%，
平衡时气体总物质的量为1.8+1.8+0.6+1.2=5.4ml，平衡时的压强为Pa⁻¹。
【小问3详解】
①由图1、图2可见，酸化的/在较宽温区内既能使NO高转化，又主要产生成(选择性高)，故该催化剂更优。
②在100 ~ 300 ℃范围内，随温度升高催化剂活性提高，反应速率加快，因而NO的转化率上升。
21. 水是地球上数量最多的分子型化合物，也是地表最重要的化合物，关于水的结构和性质的知识是化学研究的重要基础内容。
（1）水在不同温度和压力下，可结晶成超过11种结构型式的冰，日常生活中接触到的雪、霜、自然界的冰等均为冰，冰是六方晶系晶体，晶胞如图所示，
时六方晶胞参数为：，；晶胞拥有水分子数及水分子的配位数分别为___________、___________，低配位数使得冰晶体中水分子空间利用率较低，因此冰的密度小，仅为，一个晶胞含有___________个氢键。
（2）甲烷水合物晶体结构可看作水分子通过氢键连接成两种多面体，再由它们共面连接而成骨架结构，分子处于多面体孔穴的中心。第一种多面体是水分子由氢键形成的五角十二面体(图a)；第二种是水分子由氢键形成的十四面体(图b)，氢键的键长为，括号中的是指12个五边形面围成的多面体，是指12个五边形面和2个六边形面围成的多面体。则形成十四面体的水分子数为___________。(已知欧拉公式：晶面数顶点数晶棱数)
（3）甲烷水合物属立方晶系，晶胞参数，甲烷水合物的晶体结构，可看作在晶胞的顶点和中心上分别安放五角十二面体，但彼此取向不同；同时在6个面的中心线上放2个共面连接的十四面体，各个面上取向也不同，如图c所示。分子处于这两种多面体孔穴的中心，故晶胞中甲烷分子个数为___________，晶胞的组成为___________。
【答案】（1） ①. 4 ②. 4 ③. 8
（2）24 （3） ①. 8 ②.
【解析】
【小问1详解】
①计算晶胞拥有的水分子数：利用均摊法计算。从冰−Ih的晶胞结构来看，顶点的水分子被6个晶胞共用，面心的水分子被2个晶胞共用，内部的水分子完全属于该晶胞。顶点水分子数：晶胞有12个顶点，每个顶点的水分子对晶胞的贡献为16，所以顶点水分子对该晶胞的贡献的数量为12×=2个。面心水分子数：晶胞有2个面心，每个面心的水分子对晶胞的贡献为12，所以面心水分子对该晶胞的贡献的数量为2×=1个。内部水分子数：晶胞内部有1个水分子，完全属于该晶胞 。因此，晶胞拥有的水分子数为2+1+1=4个。
②确定水分子的配位数：配位数是指一个原子（离子或分子）周围所接触的原子（离子或分子）的数目。观察冰−Ih晶胞结构，每个水分子都与周围4个水分子通过氢键相连，所以水分子的配位数是4。
③因为每个水分子形成4个氢键，但是每个氢键是由2个水分子共同参与形成的，也就是每个氢键被2个水分子共用。已知晶胞中有4个水分子，那么氢键总数为4×4，但由于每个氢键被重复计算一次，所以一个晶胞中O—H⋯O氢键数为4×4÷2=8个。
【小问2详解】
已知十四面体(62512)是由12个五边形面和2个六边形面围成的多面体，即面数F=12+2=14。根据欧拉公式F+V=E+2，以及每一条棱被两个面共用，可得棱数（因为五边形有5条边，六边形有6条边）。将F=14，E=36代入欧拉公式可得顶点数V=E+2−F=36+2−14=24，而顶点为水分子，所以形成十四面体(62512)的水分子数为24。
【小问3详解】
①晶胞的顶点上的五角十二面体中甲烷分子被8个晶胞共用，体心上的五角十二面体中甲烷分子完全属于该晶胞，面心上的十四面体中甲烷分子被2个晶胞共用。则晶胞中甲烷分子个数为。
选项
试剂①
试剂②
A
氨水
溶液
B
溶液
溶液
C
溶液
酸性溶液
D
溶液
溶液
选项
A
B
C
D
目的
检验1-氯丁烷中氯元素
检验否沉淀完全
制备检验醛基用的
制备晶体
操作




物质
开始沉淀
1.9
42
6.2
3.5
完全沉淀
3.2
6.7
8.2
4.6