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天津市河北区2020届高三总复习质量检测(二)化学试题
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河北区2019-2020学年度高三年级总复习质量检测(二)
化学
注意事项:
1.每题选出答案后,用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。
2.本卷共12题,每题3分,共36分。在每题列出的四个选项中,只有一项是最符合题目要求的。以下数据可供解题时参考:
可能用到的相对原子量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Cl-35.5 Ca-40 Fe-56 Cu-64
第I卷共36分
一、单选题
1.化学与科学、技术、社会、环境密切相关,下列说法正确的是( )
A. SiO2具有导电性,可用于制作光导纤维和光电池
B. 煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料
C. 乙酰胺()与甘氨酸的化学性质相同
D. 屠呦呦用乙醚从青蒿中提取出对治疗疟疾有特效的青蒿素,该过程包括萃取操作
【答案】D
【解析】
【详解】A.二氧化硅对光具有良好的全反射作用,则用于制作光导纤维,而Si为半导体材料可作光电池材料,故A错误;
B.煤经过气化生成水煤气,液化生成甲醇,都有新物质生成,都是化学变化,故B错误;
C.乙酰胺()分子式为CH3CONH2与甘氨酸分子式为C2H5NO2,二者分子式不同,结构也不同,则化学性质不相同,故C错误;
D.用乙醚从青蒿中提取出对治疗疟疾有特效的青蒿素,利用溶解性差异分离,为萃取分液法,故D正确;
答案选D。
2.下列说法正确的是( )
A. 根据分散系是否具有丁达尔效应将分散系分为溶液、胶体和浊液
B. 核酸是一类含磷的生物高分子化合物,在稀盐酸中可发生水解
C. 离子化合物NH5(H有正价和负价),阴离子为8电子稳定结构
D. 常温下,35.5gCl2溶于水后,溶液中Cl2、HClO、ClO-、Cl-四种微粒总数为NA
【答案】B
【解析】
【详解】A. 溶液、胶体、浊液的本质区别是分散质粒子的直径大小不同:溶液小于1nm、胶体1~100nm、浊液大于100nm,不是根据丁达尔效应区分的,丁达尔效应用来鉴别溶液和胶体,A错误;
B. 核酸是一类含磷的生物高分子化合物,核酸是由磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的,在稀盐酸中可以逐步水解,水解最终产物是磷酸、戊糖和碱基,B正确;
C. 离子化合物NH5(H有正价和负价),可以写成NH4H阳离子是NH4+,阴离子为H-,H-为-1价,核外只有2个电子,C错误;
D. 35.5gCl2物质的量是,氯原子是1mol,Cl2溶于水后,根据Cl元素守恒溶液中应该有:2n(Cl2)+n(HClO)+n(ClO-)+n(Cl-)=1mol,D错误。
答案选B。
3.下列离子方程式的书写正确的是( )
A. 向Na2S2O3溶液中通入足量氯气:S2O+4Cl2+5H2O=2SO+8Cl-+10H+
B. 向AlCl3溶液中加入足量氨水:Al3++4NH3·H2O=AlO+4NH+2H2O
C. 向碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水:Ca2++HCO+OH-=CaCO3↓+H2O
D. 在海带灰的浸出液(含有I-)中滴加H2O2得到I2:2I-+H2O2+2H+=I2+O2↑+2H2O
【答案】A
【解析】
【详解】A.向Na2S2O3溶液中通入足量的氯气,反应生成硫酸钠、硫酸、HCl和水,该反应的离子方程式为:S2O32−+4Cl2+5H2O═2SO42−+8Cl−+10H+,故A正确;
B.氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝沉淀和氯化铵,正确的离子方程式为:Al3++3NH3⋅H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,故B错误;
C.向碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水,铵根离子和碳酸氢根离子都参与反应,正确的离子方程式为:NH4++HCO3−+Ca2++2OH−═CaCO3↓+H2O+NH3∙H2O,故C错误;
D.在海带灰的浸出液(含有I−)中滴加H2O2得到I2,正确的离子方程式为:2I−+H2O2+2H+=I2+2H2O,故D错误;
答案选A。
4.下列说法不正确的是( )
A. 熵增原理不可独立作为反应自发性的判据
B. 生产普通玻璃的主要原料为石灰石、纯碱和石英砂
C. 硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等
D. 6.4gCu与3.2g硫粉混合隔绝空气加热,充分反应后,转移电子数为0.2NA
【答案】D
【解析】
【详解】A. 熵增原理指在与外界隔绝的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变大于零;熵增有利于反应自发进行,但有些熵值减小的反应,在一定条件下也能自发进行,所以熵增原理不可独立作为反应自发性的判据,A正确;
B. 工业生产普通玻璃的反应是石灰石与二氧化硅生成硅酸钙、纯碱与二氧化硅生产硅酸钠,主要原料为石灰石、纯碱和石英砂,B正确;
C. 硫元素在自然界的存在形式有游离态硫单质和化合态硫化物、硫酸盐等,C正确;
D. 6.4gCu为0.1mol, 3.2g硫粉为0.1mol,隔绝空气加热,发生反应:2Cu+S,由反应可知:铜完全反应,硫过量,生成物中铜为+1价,则0.1mol Cu转移电子为0.1mol,电子数为0.1NA,D错误。
答案选D。
【点睛】硫的氧化性不强,Cu与S生成Cu 2S,Cu 2S中铜为+1价。
5.短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,其中只有X、Y处于同一周期,且相邻;Y是地壳中含量最多的元素;Z是短周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是( )
A. 离子半径:r(Z)
B. X单质的氧化性比Y的强
C. 化合物Z2Y2中阴、阳离子个数比为1∶1
D. W、X、Y三种元素可以组成共价化合物和离子化合物
【答案】D
【解析】
【分析】
短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,Y是地壳中含量最多的元素,则Y是O元素,其中只有X、Y处于同一周期且相邻,且X原子序数小于Y,则X是N元素,Z是短周期中金属性最强的元素,则Z是Na元素,W在不同的周期,则W是H元素。
【详解】A.粒子半径比较规律:一般而言,电子层数越多其半径越大,电子层数相同的元素,原子序数越大半径越小,N、O和Na对应的离子核外都是两层电子,所以半径:r(Na+) B.X单质是氮气、Y单质是氧气,同周期非金属性从左往右依次增强,元素的非金属性氧大于氮,非金属性越强其单质的氧化性越强,所以Y单质的氧化性大于X,B错误;
C.化合物Z2Y2为Na2O2,阳离子为Na+,阴离子为O22-,阴、阳离子个数比为1∶2,C错误;
D.W、X、Y三种元素可组成的化合物可能是硝酸、硝酸铵等,硝酸是共价化合物、硝酸铵是离子化合物,D正确;
故选D。
【点睛】粒子半径比较规律:一般而言,电子层数越多其半径越大,电子层数相同的元素,原子序数越大半径越小;Na2O2中,阴离子为O22-是整体;H、N、O三种元素可形成酸:硝酸、碱:一水合氨、盐:硝酸铵。
6.室温下,下列有关结论正确的是( )
A. 向稀醋酸中加水稀释使电离程度增大,溶液pH减小
B. 将CH3COONa溶液从20℃升温至30℃,溶液中增大
C. 向0.1mol·L-1的NaHSO3溶液中加入氨水至中性,则c(Na+)+c(NH)=2c(SO)+c(HSO)
D. 为确定某酸H2A是强酸还是弱酸,可测NaHA溶液的pH。若pH<7,则H2A是强酸
【答案】C
【解析】
【详解】A. 向稀醋酸中加水稀释,能促进醋酸电离,使电离程度增大,氢离子物质的量增大,但是由于体积增大,氢离子浓度反而减小,所以溶液的pH增大,A错误;
B. 水解吸热,升高温度能促CH3COONa水解,使水解常数Kh变大,根据反应CH3COO-+H2O CH3COOH+-OH-,Kh=,则,Kh变大,比值减小,B错误;
C. 向0.1mol·L-1的NaHSO3溶液中加入氨水至中性,有c(H+) = c(OH-),反应后溶液中存在的阳离子有Na+、NH和H+,阴离子有SO、HSO和OH-,则有电荷守恒关系c(Na+)+c(NH) +c(H+) =2c(SO)+c(HSO)+ c(OH-) ,所以c(Na+)+c(NH)=2c(SO)+c(HSO),C正确;
D. 当HA-的电离程度大于水解程度时,此时NaHA是酸性,pH<7,所以pH<7时,H2A不一定是强酸,D错误。
答案选C。
【点睛】测NaHA溶液的pH,若pH>7,则H2A是弱酸;若pH<7,HA-的水解程度与电离程度不确定,则H2A不一定是强酸;巧用水解常数的关系,进行比较比值的关系;离子浓度的关系学会使用电荷守恒和物料守恒。
7.下列实验中,能达到相应实验目的是
A.制备并收集乙酸乙酯
B.证明氯化银溶解度大于硫化银
C.验证溴乙烷的消去产物是乙烯
D.推断S、C、Si的非金属性强弱
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A、制取乙酸乙酯需要用浓硫酸做催化剂,故不选A;
B、1mL0.1mol/L的AgNO3溶液滴加几滴0.1mol/L的NaCl溶液生成白色沉淀AgCl,AgNO3有剩余,再滴加几滴0.1mol/L的Na2S,AgNO3与Na2S反应生成Ag2S沉淀,所以不能证明氯化银溶解度大于硫化银,故不选B;
C、乙烯、乙醇都能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以该装置不能验证溴乙烷的消去产物是乙烯,故不选C;
D、碳酸钠与稀硫酸反应放出二氧化碳,证明非金属性S>C,二氧化碳与硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀,证明非金属性C>Si,故选D。
8.下面有关叙述中,不正确的是( )
A. CH4中心原子的杂化轨道类型为sp3杂化
B. 以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
C. 氯化钠晶体中,Na+和Cl-的配位数均为8
D. 镍元素基态原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d84s2
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A. CH4中心原子碳与氢原子形成4个σ键,无孤电子对,杂化轨道类型为sp3杂化,A正确;
B. 以非极性键结合起来的双原子分子,如氧气、氢气、氯气、氮气等,一定是非极性分子,B正确;
C. 氯化钠的晶胞为,Na+和Cl-的配位数均为6,分别在它们的上下左右前后位置,C错误;
D. 镍是28号元素,在周期表中位于第四周期第Ⅷ族,根据构造原理,基态原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d84s2,D正确;
答案选C。
【点睛】注意臭氧是单质分子,但不是非极性分子,是极性分子。
9.下列说法正确的是( )
A. 除去NaHCO3固体中的Na2CO3固体可用加热的方法
B. 工业上采取电解熔融氧化镁的方法炼制金属镁
C. 重结晶法提纯有机物选择溶剂要求:杂质在溶剂中溶解度受温度影响较大
D. 溴乙烷与NaOH溶液共热后,加入AgNO3溶液,未出现淡黄色沉淀,不能说明溴乙烷没有水解
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.NaHCO3固体加热生成碳酸钠,而碳酸钠加热不分解,则不能用加热的方法除杂,故A错误;
B.氧化镁的熔点高,电解需要耗费大量能源,工业上采取电解熔融沸点较低的氯化镁的方法炼制金属镁,故B错误;
C.重结晶法提纯有机物选择溶剂要求:被提纯物在此溶剂中的溶解度受温度影响较大,杂质在此溶剂中的溶解度受温度影响较小,便于被提纯物的析出;如杂质在此溶剂中的溶解度随温度的变化较大,也会析出,不能进行重结晶,故C错误;
D.在加入硝酸银溶液之前必须先加稀硝酸中和未反应的NaOH,防止硝酸银和NaOH反应而干扰溴离子的检验,故D正确;
答案选D。
10.卡拉诺利是一种抗HIV药物,其结构简式如图所示,下列关于卡拉诺利的说法正确的是( )
A. 该物质遇FeCl3溶液显紫色
B. 分子中有3种含氧官能团
C. 该物质属于苯的同系物
D. 1mol该物质与足量NaOH溶液反应时消耗1molNaOH
【答案】B
【解析】
【详解】A. 该物质不含酚羟基,遇FeCl3溶液不显色,A错误;
B. 该分子中,含有羟基、酯基、醚键三种含氧官能团,B正确;
C. 该物质与苯的官能团的种类数目均不相同,不为苯的同系物,C错误;
D. 1mol该物质与足量NaOH溶液反应时,酯基水解生成了酚羟基,生成的酚羟基能继续与氢氧化钠反应,所以消耗2molNaOH,D错误;
答案选B。
【点睛】同系物,结构相似,当官能团不同或官能团个数不同时,不能属于同系物;酯基与氢氧化钠水解反应时要注意,当水解成酚羟基时,能继续与氢氧化钠反应。
11.研究小组采用电解法(惰性电极)将含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4的浆液分离成固体混合物和含铬元素的溶液,装置如图。下列说法不正确的是( )
A. 阳极的电极反应式为:2H2O-4e-=O2↑+4H+
B. 适当增大电压,CrO也可在阴极室转化为Cr(OH)3除去
C. 阴极室生成的物质可用于固体混合物Al(OH)3和MnO2的分离
D. CrO通过阴离子交换膜进入阳极室,从而实现与浆液的分离
【答案】B
【解析】
【分析】
电解时,CrO42−通过阴离子交换膜向阳极移动,在阳极氢氧根离子失电子发生氧化反应,OH−放电后,阳极池酸度增强,发生反应2CrO42−+2H+=Cr2O72−+H2O,阴极发生还原反应生成氢气和NaOH,以此解答该题。
【详解】A.阳极发生氧化反应,该电极的电极反应式为:2H2O - 4e- = O2↑+4H+,故A正确;
B.适当增大电压,电解时,右池为阳极,阴离子向阳极移动,CrO42−通过阴离子交换膜向阳极移动,从而CrO42-能从浆液中分离出,故B错误;
C.阴极发生还原反应生成氢气,同时还会得到硫酸钠、氢氧化钠, Al(OH)3和MnO2中的氢氧化铝可以溶于氢氧化钠,氢氧化钠可用于固体混合物Al(OH)3和MnO2的分离,故C正确;
D.电解时,CrO42-通过阴离子交换膜向阳极移动,通电后CrO42-将通过阴离子膜进入阳极室,从而实现与浆液的分离,故D正确;
答案选B。
12.在3个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中,反应CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH>0,分别在一定温度下达到化学平衡状态。下列说法正确的是
容器
温度/K
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(CO2)
n(C)
n(CO)
n(CO)
I
977
0.28
0.56
0
0.4
II
977
0.56
0.56
0
x
III
1250
0
0
0.56
y
A. 977K,该反应的化学平衡常数值为2
B. 达到平衡时,向容器I中增加C的量,平衡正向移动
C. 达到平衡时,容器Ⅰ中CO2的转化率比容器Ⅱ中的大
D. 达到平衡时,容器Ⅲ中的CO的转化率大于28.6%
【答案】C
【解析】
【分析】
977K时,容器I:
【详解】A. 977K,根据容器I中的反应数据,该反应的化学平衡常数值为1,故A错误;
B. C是固体,达到平衡时,向容器I中增加C的量,平衡不移动,故B错误;
C. 容器Ⅱ与容器Ⅰ相比,相当于加压,达到平衡时,容器Ⅰ中CO2的转化率比容器Ⅱ中的大,故C正确;
D. 若容器Ⅲ的温度是977K,则容器Ⅲ与容器I是等效平衡,平衡时CO的浓度是0.2mol/L,CO的转化率是,升高温度,正向移动,CO浓度增大,容器Ⅲ中的CO的转化率小于28.6%,故D错误。
【点睛】本题考查平衡常数的计算、等效平衡原理,明确同一可逆反应,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,只要按反应方程式中的化学计量之比投入反应物或生成物,建立起新的平衡状态都相同。
第II卷共64分
二、填空题
13.请用你所学的化学知识回答下列问题:
(1)Na、Mg、Al中第一电离能最大的是___(填元素符号),Fe原子基态电子排布式为___。
(2)下列反应可用于检测司机是否酒后驾驶:2Cr2O+3CH3CH2OH+16H++13H2O→4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH
①配合物[Cr(H2O)6]3+中,与Cr3+形成配位键的原子是___(填元素符号)。
②1molCH3COOH分子含有σ键的数目为___NA。
③H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为___。
(3)S元素的最高价氧化物在气态时以单分子形式存在,中心原子的杂化方式为___杂化,其分子的立体构型为___。H2O、H2S、H2Se沸点由低到高的顺序___。
(4)将Cu的粉末加入浓氨水中,通入O2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式是___。
(5)金属元素X和非金属元素Y生成某化合物的晶胞如图(X用白球表示,Y用黑球表示),则该化合物的化学式为___。
【答案】 (1). Mg (2). 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 (3). O (4). 7 (5). H2O分子与CH3CH2OH分子之间可以形成氢键 (6). sp2 (7). 平面三角形 (8). H2S
【解析】
【分析】
根据原子的价电子排布确定第一电离能的大小;配合物中,含有孤对电子的原子提供给有空轨道的原子形成配位键;根据结构式确定σ键的个数,单键为σ键,双键或三键中只有一个是σ键;氢键的存在对物质的熔沸点和溶解性的影响;根据价层电子对互斥理论确定分子的杂化类型和空间构型;利用均摊法确定物质的化学式。
【详解】(1)Na、Mg、Al在第三周期,价电子排布分别是3s1、3s2、3s23p1,Na最外层一个电子,且半径最大,最易失去一个电子,Mg3s上是全充满状态,Al易失去3p的一个电子,Mg比Al稳定,第一电离能最大的是Mg,Fe是26号元素,位于第四周期第Ⅷ族,根据构造原理基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;
(2)①配合物[Cr(H2O)6]3+中,氧原子有孤对电子,提供给Cr3+,故与Cr3+形成配位键的原子是O;
②CH3COOH分子结构式为:,则每个分子中含有7个σ键,1molCH3COOH含有σ键的数目为7NA;
③CH3CH2OH分子中含有羟基,羟基与水分子之间能形成氢键,所以H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为H2O分子与CH3CH2OH分子之间可以形成氢键;
(3)S元素的最高价氧化物是SO3,氧原子最外层6个电子接受两个电子形成稳定结构,中心原子硫原子最外层6个电子,则硫原子的孤电子对数为,价层电子对数是3,即中心原子的杂化方式为sp2杂化,其分子的立体构型为平面三角形;H2O分子间存在氢键,H2S、H2Se无氢键,H2O沸点最高,H2S相对分子质量小于H2Se,则范德华力H2S小于H2Se,范德华力越大沸点越高,所以H2O、H2S、H2Se沸点由低到高的顺序为H2S
(4)将Cu的粉末加入浓氨水中,通入O2,充分反应后溶液呈深蓝色,蓝色是由于形成的络合离子: [Cu(NH3)4]2+,则该反应的离子方程式是2Cu+8NH3·H2O+O2=2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O;
(5)根据晶胞图可知,X在晶胞顶点有8个和面心有6个,Y在晶胞的内部有8个,根据均摊法,则每个晶胞中含有X: 个,Y有8个,X、Y个数比为1:2,所以化学式为XY2。
【点睛】分子的杂化类型和空间构型根据价层电子对互斥理论确定,先确定中性原子的孤电子对数,再得到价层电子对数,可得杂化类型和空间构型;立方晶胞原子的计算方法:顶点的原子数乘八分之一,棱上的乘四分之一,面上的乘二分之一,内部的乘一。
14.A(C3H6)是基本有机化工原料。由A制备聚合物C和的合成路线(部分反应条件略去)如图所示。
已知:;R—CNR—COOH
回答下列问题:
(1)A的名称是___,B含有的官能团的名称是___。
(2)C的结构简式为___,D→E的反应类型为___。
(3)E→F化学方程式为___。
(4)中最多有___个原子共平面,发生缩聚反应生成有机物的结构简式为___。
(5)B的同分异构体中,与B具有相同的官能团且能发生银镜反应,其中核磁共振氢谱为3组峰,且峰面积之比为6∶1∶1的是___(写结构简式)。
(6)结合题目信息,以乙烯、HBr为起始原料制备丙酸,设计合成路线___(无机试剂任选)。
合成路线流程图示例:CH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3。
【答案】 (1). 丙烯 (2). 碳碳双键、酯基 (3). (4). 取代反应(或水解反应) (5). (6). 10 (7). (8). (9). CH2=CH2CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH
【解析】
【分析】
分析流程图:由高聚物结构特点可推知,该高聚物是由B通过加聚反应得到的,因此B的结构简式为CH3CH=CHCOOCH3。高聚物结构中含有酯基,在NaOH溶液中共热发生酯的水解反应,再酸化生成羧基,故C的结构简式为。运用逆合成分析法思考,由G符合“已知”信息中-CN转化为-COOH的过程,可推知G为,E转化为F符合“已知”信息中烯烃环加成,故F为,E为CH2=CHCH2OH。D是A与Cl2的反应产物,D又能在NaOH水溶液共热转化为CH2=CHCH2OH,该过程应为卤代烃水解反应生成醇羟基,所以D为CH2=CHCH2Cl,可得A的结构简式为CH2=CHCH3。
【详解】(1) 通过以上分析知,A为CH2=CHCH3,名称是丙烯,B结构简式为CH3CH=CHCOOCH3,含有官能团名称是碳碳双键和酯基;
(2)C的结构简式为,D发生水解反应或取代反应生成E,D→E的反应类型为取代反应(或水解反应);
(3)根据分析可知E→F发生“已知”信息中烯烃环加成,化学方程式为
(4) 分子中含有2个通过C-C连接的结构,两个的平面通过单键旋转而共平面,所以该分子中所有原子可能处于同一平面上,所以最多共有10个原子共平面,分子间羧基与醇羟基之间酯化脱水形成高分子,属于缩聚反应,生成高聚物的结构简式为;
(5)B结构简式为CH3CH=CHCOOCH3,B的同分异构体中,与B具有相同的官能团且能发生银镜反应,说明含有碳碳双键和酯基、醛基,为甲酸酯,符合条件的同分异构体有HCOOCH=CHCH2CH3、HCOOCH2CH=CHCH3、HCOOCH2CH2CH=CH2、HCOOC(CH3)=CHCH3、HCOOCH=C(CH3)2、HCOOC(CH3)CH=CH2、HCOOCHC(CH3)=CH2、HCOOCH(CH2CH3)=CH2,其中核磁共振氢谱为3组峰,且峰面积之比为6:1:1的是;
(6) CH2=CH2和HBr发生加成反应生成CH3CH2Br,CH3CH2Br和NaCN发生取代反应生成CH3CH2CN,CH3CH2CN在碱性条件下发生水解反应然后酸化得到CH3CH2COOH,所以其合成路线为CH2=CH2CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH。
【点睛】有机合成题要认真分析每一步反应的原理,确定结构和反应类型;同分异构体个数的确定要先确定官能团,再根据官能团位置不同,得到同分异构体,再结合有3种不同化学环境的氢,且个数比为6:1:1,得到有机物的结构;合成路线的选择结合所学知识和题目所给条件,采用正逆推结合法,得出正确的合成路线。
15.过氧化钙可以用于改善地表水质,处理含重金属元素废水和治理赤潮,也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如图:
已知CaO2·8H2O呈白色,微溶于水,加热至350℃左右开始分解放出氧气。
(1)用上述方法制取CaO2·8H2O的化学方程式是___。
(2)检验“水洗”操作滤液中是否含Cl-,的正确操作是___。
(3)沉淀时常用冰水控制温度在0℃左右有利于提高CaO2·8H2O产率,其可能原因是(写出两种)①___;②___。
(4)测定产品中CaO2含量的实验步骤:
第一步:准确称取ag产品于有塞锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的bgKI晶体,
再滴入少量2mol·L-1的H2SO4溶液,充分反应。
第二步:向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
第三步:逐滴加入浓度为cmol·L-1的Na2S2O3溶液至反应完全,消耗Na2S2O3溶液
VmL。(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)
①CaO2的质量分数为___(用字母表示);
②某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的CaO2的质量分数可能___(填“不变”、“偏低”或“偏高”),原因是___。
【答案】 (1). CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl (2). 取最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀 (3). 温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率 (4). 该反应是放热反应,温度低有利于提高CaO2·8H2O的产率 (5). ×100% (6). 偏高 (7). 滴速太慢,S2O在滴定过程中被氧气氧化
【解析】
【分析】
根据流程图可得,氯化钙溶于水后,通入氨气和30%的双氧水反应,CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl,过滤后得到副产品NH4Cl,沉淀为CaO2·8H2O,对沉淀先用水洗除去表面的杂质,再用乙醇洗,最后放入烤箱中控制烤箱的温度低于350℃进行烘干得到产品过氧化钙,据此分析解答。
【详解】(1)本实验的目的是制备CaO2·8H2O固体,根据分析,流程中的沉淀应为CaO2·8H2O,根据质量守恒判断还应有NH4Cl生成,反应的化学方程式为CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl;
(2)滤液中含有大量的Cl-,为将沉淀洗涤干净,应充分洗涤,根据检验Cl-的方法,可用稀硝酸酸化的硝酸银溶液检验。检验“水洗”是否合格的方法是取最后一次洗涤液少许于试管中,再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀;
(3)沉淀时常用冰水控制温度在0 ℃左右,其可能原因是温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率;该反应是放热反应,温度低有利于提高CaO2·8H2O的产率;
(4)①根据实验操作,CaO2将KI氧化成碘单质,发生反应的化学方程式为:CaO2+2KI+2H2SO4=I2+CaSO4+K2SO4+2H2O;根据反应的离子方程式:CaO2+4H++2I-=Ca2++2H2O+I2,I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,可得关系式:CaO2~2S2O32-,则CaO2的质量为=0.036cVg,CaO2的质量分数为×100%;
②S2O32-有还原性,由于滴速太慢,S2O32-在滴定过程中被氧气氧化导致消耗体积偏大,从CaO2的质量分数的表达式可知使计算结果偏高。
【点睛】本题难点为(3),双氧水具有不稳定性,受热易分解,该反应是放热反应,降温有利于反应生成CaO2·8H2O沉淀。
16.甲醇水蒸气重整制氢方法是目前比较成熟的制氢方法,且具有良好的应用前景。甲醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如图所示:
(1)已知一定条件下
反应I:CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.7kJ/mol
反应III:CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH3=+49.5kJ/mol
该条件下反应II的热化学方程式是___。
(2)已知反应II在进气比[n(CO):n(H2O)]不同时,在不同温度(T1、T2)下,测得相应CO的平衡转化率见图。
①比较T1、T2的大小,T1___T2(填“>”“<”或“=”)。
②A点对应的化学平衡常数是___。
③T1温度时,按下表数据开始反应建立平衡
CO
H2O
H2
CO2
起始浓度(mol/L)
2
1
0
0
t时刻浓度(mol/L)
1.2
0.2
0.8
0.8
反应进行到t时刻时,判断v(正)、v(逆)的大小关系为:v(正)___v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
④当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度和进气比的关系是___。
(3)CO2在生产中有着广泛的用途。
①将过量CO2通入KOH溶液中可生成KHCO3,请写出该反应的离子方程式___。
②在经CO2饱和处理的KHCO3弱酸性溶液中,电解活化CO2可以制备乙醇,原理如图所示。该电极为___(填“阴极”或“阳极”),电极反应式是___。
【答案】 (1). H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1 (2). < (3). 1 (4). < (5). 进气比越大,反应温度越低 (6). CO2+OH-=HCO (7). 阴极 (8). 2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O
【解析】
【分析】
(1)由题目所给反应过程图和盖斯定律计算可得;
(2)①该反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动;
②由题意建立三段式求解可得;
③由表格数据计算浓度熵Qc,比较浓度熵和平衡常数K的大小判断;
④由图可知,当CO平衡转化率相等时,进气比越大,反应温度越低;
(3)①过量CO2与KOH溶液反应生成KHCO3;
②由示意图可知,纳米C电极为电解池的阴极,弱酸性条件下,二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙醇。
【详解】(1)由题目所给反应过程图可知,反应II为H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g),根据盖斯定律可知,反应III-反应I得反应II,则该反应的ΔH=(+49.5kJ/mol)—(+90.7kJ/mol
)=-41.2 kJ/mol,热化学方程式为H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2 kJ/mol,故答案为:H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2 kJ/mol;
(2)①该反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,由图可知,进气比相同时,温度由T1变为T2时,CO转化率减小,说明平衡向逆反应方向移动,则T1
②由图可知,A点CO转化率为50%,根据题目所给信息可得下列三段式:
则反应平衡常数K=,故答案为:1;
③由表格数据可知,t时刻时反应的浓度熵>K=1,说明平衡向逆反应方向移动,则v(正)
④由图可知,当CO平衡转化率相等时,进气比越大,反应温度越低,故答案为:进气比越大,反应温度越低;
(3)①过量CO2与KOH溶液反应生成KHCO3,反应的离子方程式为CO2+OH-=HCO3—,故答案为:CO2+OH-=HCO3—;
②由示意图可知,纳米C电极为电解池的阴极,弱酸性条件下,二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙醇,电极反应式为2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O,故答案为:阴极;2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O。
【点睛】注意运用浓度熵判断平衡移动方向是解答关键,当浓度熵Qc>平衡常数K,平衡向逆反应方向移动,v(正)
化学
注意事项:
1.每题选出答案后,用铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其它答案标号。
2.本卷共12题,每题3分,共36分。在每题列出的四个选项中,只有一项是最符合题目要求的。以下数据可供解题时参考:
可能用到的相对原子量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Cl-35.5 Ca-40 Fe-56 Cu-64
第I卷共36分
一、单选题
1.化学与科学、技术、社会、环境密切相关,下列说法正确的是( )
A. SiO2具有导电性,可用于制作光导纤维和光电池
B. 煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料
C. 乙酰胺()与甘氨酸的化学性质相同
D. 屠呦呦用乙醚从青蒿中提取出对治疗疟疾有特效的青蒿素,该过程包括萃取操作
【答案】D
【解析】
【详解】A.二氧化硅对光具有良好的全反射作用,则用于制作光导纤维,而Si为半导体材料可作光电池材料,故A错误;
B.煤经过气化生成水煤气,液化生成甲醇,都有新物质生成,都是化学变化,故B错误;
C.乙酰胺()分子式为CH3CONH2与甘氨酸分子式为C2H5NO2,二者分子式不同,结构也不同,则化学性质不相同,故C错误;
D.用乙醚从青蒿中提取出对治疗疟疾有特效的青蒿素,利用溶解性差异分离,为萃取分液法,故D正确;
答案选D。
2.下列说法正确的是( )
A. 根据分散系是否具有丁达尔效应将分散系分为溶液、胶体和浊液
B. 核酸是一类含磷的生物高分子化合物,在稀盐酸中可发生水解
C. 离子化合物NH5(H有正价和负价),阴离子为8电子稳定结构
D. 常温下,35.5gCl2溶于水后,溶液中Cl2、HClO、ClO-、Cl-四种微粒总数为NA
【答案】B
【解析】
【详解】A. 溶液、胶体、浊液的本质区别是分散质粒子的直径大小不同:溶液小于1nm、胶体1~100nm、浊液大于100nm,不是根据丁达尔效应区分的,丁达尔效应用来鉴别溶液和胶体,A错误;
B. 核酸是一类含磷的生物高分子化合物,核酸是由磷酸、戊糖和碱基通过一定方式结合而成的,在稀盐酸中可以逐步水解,水解最终产物是磷酸、戊糖和碱基,B正确;
C. 离子化合物NH5(H有正价和负价),可以写成NH4H阳离子是NH4+,阴离子为H-,H-为-1价,核外只有2个电子,C错误;
D. 35.5gCl2物质的量是,氯原子是1mol,Cl2溶于水后,根据Cl元素守恒溶液中应该有:2n(Cl2)+n(HClO)+n(ClO-)+n(Cl-)=1mol,D错误。
答案选B。
3.下列离子方程式的书写正确的是( )
A. 向Na2S2O3溶液中通入足量氯气:S2O+4Cl2+5H2O=2SO+8Cl-+10H+
B. 向AlCl3溶液中加入足量氨水:Al3++4NH3·H2O=AlO+4NH+2H2O
C. 向碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水:Ca2++HCO+OH-=CaCO3↓+H2O
D. 在海带灰的浸出液(含有I-)中滴加H2O2得到I2:2I-+H2O2+2H+=I2+O2↑+2H2O
【答案】A
【解析】
【详解】A.向Na2S2O3溶液中通入足量的氯气,反应生成硫酸钠、硫酸、HCl和水,该反应的离子方程式为:S2O32−+4Cl2+5H2O═2SO42−+8Cl−+10H+,故A正确;
B.氯化铝与氨水反应生成氢氧化铝沉淀和氯化铵,正确的离子方程式为:Al3++3NH3⋅H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,故B错误;
C.向碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水,铵根离子和碳酸氢根离子都参与反应,正确的离子方程式为:NH4++HCO3−+Ca2++2OH−═CaCO3↓+H2O+NH3∙H2O,故C错误;
D.在海带灰的浸出液(含有I−)中滴加H2O2得到I2,正确的离子方程式为:2I−+H2O2+2H+=I2+2H2O,故D错误;
答案选A。
4.下列说法不正确的是( )
A. 熵增原理不可独立作为反应自发性的判据
B. 生产普通玻璃的主要原料为石灰石、纯碱和石英砂
C. 硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等
D. 6.4gCu与3.2g硫粉混合隔绝空气加热,充分反应后,转移电子数为0.2NA
【答案】D
【解析】
【详解】A. 熵增原理指在与外界隔绝的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变大于零;熵增有利于反应自发进行,但有些熵值减小的反应,在一定条件下也能自发进行,所以熵增原理不可独立作为反应自发性的判据,A正确;
B. 工业生产普通玻璃的反应是石灰石与二氧化硅生成硅酸钙、纯碱与二氧化硅生产硅酸钠,主要原料为石灰石、纯碱和石英砂,B正确;
C. 硫元素在自然界的存在形式有游离态硫单质和化合态硫化物、硫酸盐等,C正确;
D. 6.4gCu为0.1mol, 3.2g硫粉为0.1mol,隔绝空气加热,发生反应:2Cu+S,由反应可知:铜完全反应,硫过量,生成物中铜为+1价,则0.1mol Cu转移电子为0.1mol,电子数为0.1NA,D错误。
答案选D。
【点睛】硫的氧化性不强,Cu与S生成Cu 2S,Cu 2S中铜为+1价。
5.短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,其中只有X、Y处于同一周期,且相邻;Y是地壳中含量最多的元素;Z是短周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是( )
A. 离子半径:r(Z)
C. 化合物Z2Y2中阴、阳离子个数比为1∶1
D. W、X、Y三种元素可以组成共价化合物和离子化合物
【答案】D
【解析】
【分析】
短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大,Y是地壳中含量最多的元素,则Y是O元素,其中只有X、Y处于同一周期且相邻,且X原子序数小于Y,则X是N元素,Z是短周期中金属性最强的元素,则Z是Na元素,W在不同的周期,则W是H元素。
【详解】A.粒子半径比较规律:一般而言,电子层数越多其半径越大,电子层数相同的元素,原子序数越大半径越小,N、O和Na对应的离子核外都是两层电子,所以半径:r(Na+)
C.化合物Z2Y2为Na2O2,阳离子为Na+,阴离子为O22-,阴、阳离子个数比为1∶2,C错误;
D.W、X、Y三种元素可组成的化合物可能是硝酸、硝酸铵等,硝酸是共价化合物、硝酸铵是离子化合物,D正确;
故选D。
【点睛】粒子半径比较规律:一般而言,电子层数越多其半径越大,电子层数相同的元素,原子序数越大半径越小;Na2O2中,阴离子为O22-是整体;H、N、O三种元素可形成酸:硝酸、碱:一水合氨、盐:硝酸铵。
6.室温下,下列有关结论正确的是( )
A. 向稀醋酸中加水稀释使电离程度增大,溶液pH减小
B. 将CH3COONa溶液从20℃升温至30℃,溶液中增大
C. 向0.1mol·L-1的NaHSO3溶液中加入氨水至中性,则c(Na+)+c(NH)=2c(SO)+c(HSO)
D. 为确定某酸H2A是强酸还是弱酸,可测NaHA溶液的pH。若pH<7,则H2A是强酸
【答案】C
【解析】
【详解】A. 向稀醋酸中加水稀释,能促进醋酸电离,使电离程度增大,氢离子物质的量增大,但是由于体积增大,氢离子浓度反而减小,所以溶液的pH增大,A错误;
B. 水解吸热,升高温度能促CH3COONa水解,使水解常数Kh变大,根据反应CH3COO-+H2O CH3COOH+-OH-,Kh=,则,Kh变大,比值减小,B错误;
C. 向0.1mol·L-1的NaHSO3溶液中加入氨水至中性,有c(H+) = c(OH-),反应后溶液中存在的阳离子有Na+、NH和H+,阴离子有SO、HSO和OH-,则有电荷守恒关系c(Na+)+c(NH) +c(H+) =2c(SO)+c(HSO)+ c(OH-) ,所以c(Na+)+c(NH)=2c(SO)+c(HSO),C正确;
D. 当HA-的电离程度大于水解程度时,此时NaHA是酸性,pH<7,所以pH<7时,H2A不一定是强酸,D错误。
答案选C。
【点睛】测NaHA溶液的pH,若pH>7,则H2A是弱酸;若pH<7,HA-的水解程度与电离程度不确定,则H2A不一定是强酸;巧用水解常数的关系,进行比较比值的关系;离子浓度的关系学会使用电荷守恒和物料守恒。
7.下列实验中,能达到相应实验目的是
A.制备并收集乙酸乙酯
B.证明氯化银溶解度大于硫化银
C.验证溴乙烷的消去产物是乙烯
D.推断S、C、Si的非金属性强弱
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A、制取乙酸乙酯需要用浓硫酸做催化剂,故不选A;
B、1mL0.1mol/L的AgNO3溶液滴加几滴0.1mol/L的NaCl溶液生成白色沉淀AgCl,AgNO3有剩余,再滴加几滴0.1mol/L的Na2S,AgNO3与Na2S反应生成Ag2S沉淀,所以不能证明氯化银溶解度大于硫化银,故不选B;
C、乙烯、乙醇都能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以该装置不能验证溴乙烷的消去产物是乙烯,故不选C;
D、碳酸钠与稀硫酸反应放出二氧化碳,证明非金属性S>C,二氧化碳与硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀,证明非金属性C>Si,故选D。
8.下面有关叙述中,不正确的是( )
A. CH4中心原子的杂化轨道类型为sp3杂化
B. 以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
C. 氯化钠晶体中,Na+和Cl-的配位数均为8
D. 镍元素基态原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d84s2
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A. CH4中心原子碳与氢原子形成4个σ键,无孤电子对,杂化轨道类型为sp3杂化,A正确;
B. 以非极性键结合起来的双原子分子,如氧气、氢气、氯气、氮气等,一定是非极性分子,B正确;
C. 氯化钠的晶胞为,Na+和Cl-的配位数均为6,分别在它们的上下左右前后位置,C错误;
D. 镍是28号元素,在周期表中位于第四周期第Ⅷ族,根据构造原理,基态原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d84s2,D正确;
答案选C。
【点睛】注意臭氧是单质分子,但不是非极性分子,是极性分子。
9.下列说法正确的是( )
A. 除去NaHCO3固体中的Na2CO3固体可用加热的方法
B. 工业上采取电解熔融氧化镁的方法炼制金属镁
C. 重结晶法提纯有机物选择溶剂要求:杂质在溶剂中溶解度受温度影响较大
D. 溴乙烷与NaOH溶液共热后,加入AgNO3溶液,未出现淡黄色沉淀,不能说明溴乙烷没有水解
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.NaHCO3固体加热生成碳酸钠,而碳酸钠加热不分解,则不能用加热的方法除杂,故A错误;
B.氧化镁的熔点高,电解需要耗费大量能源,工业上采取电解熔融沸点较低的氯化镁的方法炼制金属镁,故B错误;
C.重结晶法提纯有机物选择溶剂要求:被提纯物在此溶剂中的溶解度受温度影响较大,杂质在此溶剂中的溶解度受温度影响较小,便于被提纯物的析出;如杂质在此溶剂中的溶解度随温度的变化较大,也会析出,不能进行重结晶,故C错误;
D.在加入硝酸银溶液之前必须先加稀硝酸中和未反应的NaOH,防止硝酸银和NaOH反应而干扰溴离子的检验,故D正确;
答案选D。
10.卡拉诺利是一种抗HIV药物,其结构简式如图所示,下列关于卡拉诺利的说法正确的是( )
A. 该物质遇FeCl3溶液显紫色
B. 分子中有3种含氧官能团
C. 该物质属于苯的同系物
D. 1mol该物质与足量NaOH溶液反应时消耗1molNaOH
【答案】B
【解析】
【详解】A. 该物质不含酚羟基,遇FeCl3溶液不显色,A错误;
B. 该分子中,含有羟基、酯基、醚键三种含氧官能团,B正确;
C. 该物质与苯的官能团的种类数目均不相同,不为苯的同系物,C错误;
D. 1mol该物质与足量NaOH溶液反应时,酯基水解生成了酚羟基,生成的酚羟基能继续与氢氧化钠反应,所以消耗2molNaOH,D错误;
答案选B。
【点睛】同系物,结构相似,当官能团不同或官能团个数不同时,不能属于同系物;酯基与氢氧化钠水解反应时要注意,当水解成酚羟基时,能继续与氢氧化钠反应。
11.研究小组采用电解法(惰性电极)将含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4的浆液分离成固体混合物和含铬元素的溶液,装置如图。下列说法不正确的是( )
A. 阳极的电极反应式为:2H2O-4e-=O2↑+4H+
B. 适当增大电压,CrO也可在阴极室转化为Cr(OH)3除去
C. 阴极室生成的物质可用于固体混合物Al(OH)3和MnO2的分离
D. CrO通过阴离子交换膜进入阳极室,从而实现与浆液的分离
【答案】B
【解析】
【分析】
电解时,CrO42−通过阴离子交换膜向阳极移动,在阳极氢氧根离子失电子发生氧化反应,OH−放电后,阳极池酸度增强,发生反应2CrO42−+2H+=Cr2O72−+H2O,阴极发生还原反应生成氢气和NaOH,以此解答该题。
【详解】A.阳极发生氧化反应,该电极的电极反应式为:2H2O - 4e- = O2↑+4H+,故A正确;
B.适当增大电压,电解时,右池为阳极,阴离子向阳极移动,CrO42−通过阴离子交换膜向阳极移动,从而CrO42-能从浆液中分离出,故B错误;
C.阴极发生还原反应生成氢气,同时还会得到硫酸钠、氢氧化钠, Al(OH)3和MnO2中的氢氧化铝可以溶于氢氧化钠,氢氧化钠可用于固体混合物Al(OH)3和MnO2的分离,故C正确;
D.电解时,CrO42-通过阴离子交换膜向阳极移动,通电后CrO42-将通过阴离子膜进入阳极室,从而实现与浆液的分离,故D正确;
答案选B。
12.在3个体积均为2.0 L的恒容密闭容器中,反应CO2(g)+C(s)2CO(g)ΔH>0,分别在一定温度下达到化学平衡状态。下列说法正确的是
容器
温度/K
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol
n(CO2)
n(C)
n(CO)
n(CO)
I
977
0.28
0.56
0
0.4
II
977
0.56
0.56
0
x
III
1250
0
0
0.56
y
A. 977K,该反应的化学平衡常数值为2
B. 达到平衡时,向容器I中增加C的量,平衡正向移动
C. 达到平衡时,容器Ⅰ中CO2的转化率比容器Ⅱ中的大
D. 达到平衡时,容器Ⅲ中的CO的转化率大于28.6%
【答案】C
【解析】
【分析】
977K时,容器I:
【详解】A. 977K,根据容器I中的反应数据,该反应的化学平衡常数值为1,故A错误;
B. C是固体,达到平衡时,向容器I中增加C的量,平衡不移动,故B错误;
C. 容器Ⅱ与容器Ⅰ相比,相当于加压,达到平衡时,容器Ⅰ中CO2的转化率比容器Ⅱ中的大,故C正确;
D. 若容器Ⅲ的温度是977K,则容器Ⅲ与容器I是等效平衡,平衡时CO的浓度是0.2mol/L,CO的转化率是,升高温度,正向移动,CO浓度增大,容器Ⅲ中的CO的转化率小于28.6%,故D错误。
【点睛】本题考查平衡常数的计算、等效平衡原理,明确同一可逆反应,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,只要按反应方程式中的化学计量之比投入反应物或生成物,建立起新的平衡状态都相同。
第II卷共64分
二、填空题
13.请用你所学的化学知识回答下列问题:
(1)Na、Mg、Al中第一电离能最大的是___(填元素符号),Fe原子基态电子排布式为___。
(2)下列反应可用于检测司机是否酒后驾驶:2Cr2O+3CH3CH2OH+16H++13H2O→4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH
①配合物[Cr(H2O)6]3+中,与Cr3+形成配位键的原子是___(填元素符号)。
②1molCH3COOH分子含有σ键的数目为___NA。
③H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为___。
(3)S元素的最高价氧化物在气态时以单分子形式存在,中心原子的杂化方式为___杂化,其分子的立体构型为___。H2O、H2S、H2Se沸点由低到高的顺序___。
(4)将Cu的粉末加入浓氨水中,通入O2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式是___。
(5)金属元素X和非金属元素Y生成某化合物的晶胞如图(X用白球表示,Y用黑球表示),则该化合物的化学式为___。
【答案】 (1). Mg (2). 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 (3). O (4). 7 (5). H2O分子与CH3CH2OH分子之间可以形成氢键 (6). sp2 (7). 平面三角形 (8). H2S
【分析】
根据原子的价电子排布确定第一电离能的大小;配合物中,含有孤对电子的原子提供给有空轨道的原子形成配位键;根据结构式确定σ键的个数,单键为σ键,双键或三键中只有一个是σ键;氢键的存在对物质的熔沸点和溶解性的影响;根据价层电子对互斥理论确定分子的杂化类型和空间构型;利用均摊法确定物质的化学式。
【详解】(1)Na、Mg、Al在第三周期,价电子排布分别是3s1、3s2、3s23p1,Na最外层一个电子,且半径最大,最易失去一个电子,Mg3s上是全充满状态,Al易失去3p的一个电子,Mg比Al稳定,第一电离能最大的是Mg,Fe是26号元素,位于第四周期第Ⅷ族,根据构造原理基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;
(2)①配合物[Cr(H2O)6]3+中,氧原子有孤对电子,提供给Cr3+,故与Cr3+形成配位键的原子是O;
②CH3COOH分子结构式为:,则每个分子中含有7个σ键,1molCH3COOH含有σ键的数目为7NA;
③CH3CH2OH分子中含有羟基,羟基与水分子之间能形成氢键,所以H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为H2O分子与CH3CH2OH分子之间可以形成氢键;
(3)S元素的最高价氧化物是SO3,氧原子最外层6个电子接受两个电子形成稳定结构,中心原子硫原子最外层6个电子,则硫原子的孤电子对数为,价层电子对数是3,即中心原子的杂化方式为sp2杂化,其分子的立体构型为平面三角形;H2O分子间存在氢键,H2S、H2Se无氢键,H2O沸点最高,H2S相对分子质量小于H2Se,则范德华力H2S小于H2Se,范德华力越大沸点越高,所以H2O、H2S、H2Se沸点由低到高的顺序为H2S
(5)根据晶胞图可知,X在晶胞顶点有8个和面心有6个,Y在晶胞的内部有8个,根据均摊法,则每个晶胞中含有X: 个,Y有8个,X、Y个数比为1:2,所以化学式为XY2。
【点睛】分子的杂化类型和空间构型根据价层电子对互斥理论确定,先确定中性原子的孤电子对数,再得到价层电子对数,可得杂化类型和空间构型;立方晶胞原子的计算方法:顶点的原子数乘八分之一,棱上的乘四分之一,面上的乘二分之一,内部的乘一。
14.A(C3H6)是基本有机化工原料。由A制备聚合物C和的合成路线(部分反应条件略去)如图所示。
已知:;R—CNR—COOH
回答下列问题:
(1)A的名称是___,B含有的官能团的名称是___。
(2)C的结构简式为___,D→E的反应类型为___。
(3)E→F化学方程式为___。
(4)中最多有___个原子共平面,发生缩聚反应生成有机物的结构简式为___。
(5)B的同分异构体中,与B具有相同的官能团且能发生银镜反应,其中核磁共振氢谱为3组峰,且峰面积之比为6∶1∶1的是___(写结构简式)。
(6)结合题目信息,以乙烯、HBr为起始原料制备丙酸,设计合成路线___(无机试剂任选)。
合成路线流程图示例:CH3CHOCH3COOHCH3COOCH2CH3。
【答案】 (1). 丙烯 (2). 碳碳双键、酯基 (3). (4). 取代反应(或水解反应) (5). (6). 10 (7). (8). (9). CH2=CH2CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH
【解析】
【分析】
分析流程图:由高聚物结构特点可推知,该高聚物是由B通过加聚反应得到的,因此B的结构简式为CH3CH=CHCOOCH3。高聚物结构中含有酯基,在NaOH溶液中共热发生酯的水解反应,再酸化生成羧基,故C的结构简式为。运用逆合成分析法思考,由G符合“已知”信息中-CN转化为-COOH的过程,可推知G为,E转化为F符合“已知”信息中烯烃环加成,故F为,E为CH2=CHCH2OH。D是A与Cl2的反应产物,D又能在NaOH水溶液共热转化为CH2=CHCH2OH,该过程应为卤代烃水解反应生成醇羟基,所以D为CH2=CHCH2Cl,可得A的结构简式为CH2=CHCH3。
【详解】(1) 通过以上分析知,A为CH2=CHCH3,名称是丙烯,B结构简式为CH3CH=CHCOOCH3,含有官能团名称是碳碳双键和酯基;
(2)C的结构简式为,D发生水解反应或取代反应生成E,D→E的反应类型为取代反应(或水解反应);
(3)根据分析可知E→F发生“已知”信息中烯烃环加成,化学方程式为
(4) 分子中含有2个通过C-C连接的结构,两个的平面通过单键旋转而共平面,所以该分子中所有原子可能处于同一平面上,所以最多共有10个原子共平面,分子间羧基与醇羟基之间酯化脱水形成高分子,属于缩聚反应,生成高聚物的结构简式为;
(5)B结构简式为CH3CH=CHCOOCH3,B的同分异构体中,与B具有相同的官能团且能发生银镜反应,说明含有碳碳双键和酯基、醛基,为甲酸酯,符合条件的同分异构体有HCOOCH=CHCH2CH3、HCOOCH2CH=CHCH3、HCOOCH2CH2CH=CH2、HCOOC(CH3)=CHCH3、HCOOCH=C(CH3)2、HCOOC(CH3)CH=CH2、HCOOCHC(CH3)=CH2、HCOOCH(CH2CH3)=CH2,其中核磁共振氢谱为3组峰,且峰面积之比为6:1:1的是;
(6) CH2=CH2和HBr发生加成反应生成CH3CH2Br,CH3CH2Br和NaCN发生取代反应生成CH3CH2CN,CH3CH2CN在碱性条件下发生水解反应然后酸化得到CH3CH2COOH,所以其合成路线为CH2=CH2CH3CH2BrCH3CH2CNCH3CH2COOH。
【点睛】有机合成题要认真分析每一步反应的原理,确定结构和反应类型;同分异构体个数的确定要先确定官能团,再根据官能团位置不同,得到同分异构体,再结合有3种不同化学环境的氢,且个数比为6:1:1,得到有机物的结构;合成路线的选择结合所学知识和题目所给条件,采用正逆推结合法,得出正确的合成路线。
15.过氧化钙可以用于改善地表水质,处理含重金属元素废水和治理赤潮,也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如图:
已知CaO2·8H2O呈白色,微溶于水,加热至350℃左右开始分解放出氧气。
(1)用上述方法制取CaO2·8H2O的化学方程式是___。
(2)检验“水洗”操作滤液中是否含Cl-,的正确操作是___。
(3)沉淀时常用冰水控制温度在0℃左右有利于提高CaO2·8H2O产率,其可能原因是(写出两种)①___;②___。
(4)测定产品中CaO2含量的实验步骤:
第一步:准确称取ag产品于有塞锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的bgKI晶体,
再滴入少量2mol·L-1的H2SO4溶液,充分反应。
第二步:向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
第三步:逐滴加入浓度为cmol·L-1的Na2S2O3溶液至反应完全,消耗Na2S2O3溶液
VmL。(已知:I2+2S2O32-=2I-+S4O62-)
①CaO2的质量分数为___(用字母表示);
②某同学第一步和第二步的操作都很规范,第三步滴速太慢,这样测得的CaO2的质量分数可能___(填“不变”、“偏低”或“偏高”),原因是___。
【答案】 (1). CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl (2). 取最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀 (3). 温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率 (4). 该反应是放热反应,温度低有利于提高CaO2·8H2O的产率 (5). ×100% (6). 偏高 (7). 滴速太慢,S2O在滴定过程中被氧气氧化
【解析】
【分析】
根据流程图可得,氯化钙溶于水后,通入氨气和30%的双氧水反应,CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl,过滤后得到副产品NH4Cl,沉淀为CaO2·8H2O,对沉淀先用水洗除去表面的杂质,再用乙醇洗,最后放入烤箱中控制烤箱的温度低于350℃进行烘干得到产品过氧化钙,据此分析解答。
【详解】(1)本实验的目的是制备CaO2·8H2O固体,根据分析,流程中的沉淀应为CaO2·8H2O,根据质量守恒判断还应有NH4Cl生成,反应的化学方程式为CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl;
(2)滤液中含有大量的Cl-,为将沉淀洗涤干净,应充分洗涤,根据检验Cl-的方法,可用稀硝酸酸化的硝酸银溶液检验。检验“水洗”是否合格的方法是取最后一次洗涤液少许于试管中,再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液,看是否产生白色沉淀;
(3)沉淀时常用冰水控制温度在0 ℃左右,其可能原因是温度低可减少过氧化氢的分解,提高过氧化氢的利用率;该反应是放热反应,温度低有利于提高CaO2·8H2O的产率;
(4)①根据实验操作,CaO2将KI氧化成碘单质,发生反应的化学方程式为:CaO2+2KI+2H2SO4=I2+CaSO4+K2SO4+2H2O;根据反应的离子方程式:CaO2+4H++2I-=Ca2++2H2O+I2,I2+2S2O32-=2I-+S4O62-,可得关系式:CaO2~2S2O32-,则CaO2的质量为=0.036cVg,CaO2的质量分数为×100%;
②S2O32-有还原性,由于滴速太慢,S2O32-在滴定过程中被氧气氧化导致消耗体积偏大,从CaO2的质量分数的表达式可知使计算结果偏高。
【点睛】本题难点为(3),双氧水具有不稳定性,受热易分解,该反应是放热反应,降温有利于反应生成CaO2·8H2O沉淀。
16.甲醇水蒸气重整制氢方法是目前比较成熟的制氢方法,且具有良好的应用前景。甲醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如图所示:
(1)已知一定条件下
反应I:CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ΔH1=+90.7kJ/mol
反应III:CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH3=+49.5kJ/mol
该条件下反应II的热化学方程式是___。
(2)已知反应II在进气比[n(CO):n(H2O)]不同时,在不同温度(T1、T2)下,测得相应CO的平衡转化率见图。
①比较T1、T2的大小,T1___T2(填“>”“<”或“=”)。
②A点对应的化学平衡常数是___。
③T1温度时,按下表数据开始反应建立平衡
CO
H2O
H2
CO2
起始浓度(mol/L)
2
1
0
0
t时刻浓度(mol/L)
1.2
0.2
0.8
0.8
反应进行到t时刻时,判断v(正)、v(逆)的大小关系为:v(正)___v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
④当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时,对应的反应温度和进气比的关系是___。
(3)CO2在生产中有着广泛的用途。
①将过量CO2通入KOH溶液中可生成KHCO3,请写出该反应的离子方程式___。
②在经CO2饱和处理的KHCO3弱酸性溶液中,电解活化CO2可以制备乙醇,原理如图所示。该电极为___(填“阴极”或“阳极”),电极反应式是___。
【答案】 (1). H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2kJ·mol-1 (2). < (3). 1 (4). < (5). 进气比越大,反应温度越低 (6). CO2+OH-=HCO (7). 阴极 (8). 2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O
【解析】
【分析】
(1)由题目所给反应过程图和盖斯定律计算可得;
(2)①该反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动;
②由题意建立三段式求解可得;
③由表格数据计算浓度熵Qc,比较浓度熵和平衡常数K的大小判断;
④由图可知,当CO平衡转化率相等时,进气比越大,反应温度越低;
(3)①过量CO2与KOH溶液反应生成KHCO3;
②由示意图可知,纳米C电极为电解池的阴极,弱酸性条件下,二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙醇。
【详解】(1)由题目所给反应过程图可知,反应II为H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g),根据盖斯定律可知,反应III-反应I得反应II,则该反应的ΔH=(+49.5kJ/mol)—(+90.7kJ/mol
)=-41.2 kJ/mol,热化学方程式为H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2 kJ/mol,故答案为:H2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g) ΔH=-41.2 kJ/mol;
(2)①该反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,由图可知,进气比相同时,温度由T1变为T2时,CO转化率减小,说明平衡向逆反应方向移动,则T1
则反应平衡常数K=,故答案为:1;
③由表格数据可知,t时刻时反应的浓度熵>K=1,说明平衡向逆反应方向移动,则v(正)
(3)①过量CO2与KOH溶液反应生成KHCO3,反应的离子方程式为CO2+OH-=HCO3—,故答案为:CO2+OH-=HCO3—;
②由示意图可知,纳米C电极为电解池的阴极,弱酸性条件下,二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙醇,电极反应式为2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O,故答案为:阴极;2CO2+12e-+12H+=CH3CH2OH+3H2O。
【点睛】注意运用浓度熵判断平衡移动方向是解答关键,当浓度熵Qc>平衡常数K,平衡向逆反应方向移动,v(正)
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