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四川省成都经开区实验中学2020届高三上学期9月月考理科综合化学试题
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2019-2020学年度2017级高三9月月考理科综合试题
化学部分
一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1. 下列物质分类正确的是
A. NO2、Cl2O7都是酸性氧化物 B. 水银、水玻璃都是混合物
C. HD、HCHO都是极性分子 D. 干冰、可燃冰都是分子晶体
【答案】D
【解析】
试题分析:A、酸性氧化物:与水只生成相应的酸,或与碱反应生成盐和水,3NO2+H2O=2HNO3+NO,因此NO2不属于酸性氧化物,故错误;B、水银是汞,属于金属单质,故错误;C、HD是H2,属于非极性分子,故错误;D、干冰是CO2,可燃冰主要是CH4,都是分子晶体,故正确。
考点:考查物质的分类等知识。
2.下列各组物质或物质间反应可能包括多步反应,其总的离子方程式正确的是
A. 向NaClO溶液中通入过量SO2:ClO-+SO2+H2O===HClO+HSO3-
B. Na2S投入水中:S2-+2H2OH2S+2OH-
C. 向含1 mol AlCl3溶液中投入4 mol Na:Al3++4Na+2H2O===AlO2-+4Na++2H2↑
D. 向明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液,恰好使SO42-沉淀完全:2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-===Al(OH)3↓+3BaSO4↓
【答案】C
【解析】
A.次氯酸具有强氧化性,发生氧化还原反应,反应的离子方程式为:ClO-+SO2+H2O=2H++Cl-+SO42-,A错误;B.Na2S投入水中分步水解,B错误;C.向含1 mol AlCl3溶液中投入4 mol Na,反应生成了偏铝酸根离子和氢气,反应的离子方程式为:Al3++4Na+2H2O=AlO2-+4Na++2H2↑,C正确;D.溶液中钡离子与硫酸根离子的物质的量相等,反应的离子方程式为:Al3++2 SO42-+2Ba2++4OH-=AlO2-+2H2O+2BaSO4↓,D错误,答案选C。
3. 下列实验操作正确且能达到预期目的的是( )
实验目的
操作
①
比较水和乙醇中羟基氢的活泼性强弱
用金属钠分别与水和乙醇反应
②
欲证明CH2=CHCHO中含有碳碳双键
滴入KMnO4酸性溶液,看紫红色是否褪去
③
欲除去苯中混有的苯酚
向混合液中加入浓溴水,充分反应后,过滤
④
证明SO2具有漂白性
将SO2通入酸性KMnO4溶液中
⑤
比较确定铜和镁的金属活动性强弱
用石墨作电极电解Mg(NO3)2、Cu(NO3)2的混合液
⑥
确定碳和硅两元素非金属性强弱
测同温同浓度Na2CO3和Na2SiO3水溶液的pH
A.①④⑤ B.②③⑤ C.①⑤⑥ D.①②③④⑤⑥
【答案】C
【解析】
试题分析:①锌与浓、稀硫酸均可反应;②氮气与氢气是可逆反应,有限度;③MnO2只与浓盐酸反应;④铜只与浓硫酸反应;⑤稀硝酸与银可以反应;⑥硫酸与块状石灰石生成的硫酸钙阻止反应进一步进行。所以A、②③④⑥,正确
考点:考查化学实验设计、元素及其化合物相关知识。
4.有机物A是某种药物的中间体,其结构简式为,关于有机物A的说法正确的是( )
A. A的分子式为C16H16O3
B. A可使酸性KMnO4溶液褪色,不可使溴水褪色
C. A苯环上的一氯代物同分异构体有2种
D. A既可发生氧化反应,又可发生加成反应
【答案】D
【解析】
【分析】
有机物含有2个苯环,含有碳碳双键,可发生加成、加聚和氧化反应,含有羧基,具有酸性,可发生中和、酯化反应,含有羟基,可发生取代、氧化反应,以此解答该题。
【详解】A.由结构简式可知分子式为C16H14O3,故A错误;
B.含有碳碳双键,可发生加成、氧化反应,可使酸性KMnO4溶液和溴水褪色,故B错误;
C.含有两个苯环,且结构左右不对称,苯环上的一氯代物同分异构体有4种,故C错误;
D.有碳碳双键,可发生氧化反应和加成反应,含有羧基、羟基,可发生取代反应,故D正确;
故答案为D。
5.X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大,其中X的简单气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物,Y与Z同主族,W的最高价含氧酸是同周期元素中最强的无机酸。下列说法正确的是( )
A. 钠元素与Y元素可形成化合物Na2Y2
B. 最简单氢化物的沸点:Y<X
C. 简单阴离子的半径:Y<Z<W
D. W元素的单质在化学反应中只表现氧化性
【答案】A
【解析】
【分析】
X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大,其中X的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物,则离子化合物为硝酸铵,可知X为N;Y与Z同主族,W的最高价含氧酸是同周期元素中最强的无机酸,W为Cl,则Y、Z位于ⅥA族,结合原子序数可知,Y为O,Z为S,以此来解答。
【详解】由上述分析可知,X为N,Y为O,Z为S,W为Cl;
A.钠元素与Y元素在加热下反应可形成化合物Na2O2,故A正确;
B.NH3、H2O的分子间均含氢键,但水分子间氢键数目多且氢键的强度大,则最简单氢化物的沸点:Y>X,故B错误;
C.电子层越多,离子半径越大,具有相同电子排布的离子中原子序数大的离子半径小,则简单阴离子的半径:Y<W<Z,故C错误;
D.W元素的单质在化学反应中可体现氧化性、还原性,如氯气与水的反应,故D错误;
故答案为A。
6.20mL0.1000mol·L-1氨水用0.1000mol·L-1的盐酸滴定,滴定曲线如图,下列说法正确的是( )
A. 该中和滴定适宜用酚酞作指示剂
B. 两者恰好中和时,溶液的pH=7
C. 达到滴定终点时,溶液中:c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
D. 当滴入盐酸达30 mL时,溶液中c(NH4+)+c(H+)
【答案】C
【解析】
【详解】A.反应终点生成氯化铵,水解显酸性,酚酞的变色范围为8~10,应选甲基橙作指示剂,故A错误;
B.两者恰好中和时生成氯化铵,溶液的pH<7,故B错误;
C.物料守恒式为c(NH4+)+c(NH3•H2O)=c(Cl-),电荷守恒式为c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),则c(H+)=c(OH-)+c(NH3•H2O),故C正确;
D.溶液不显电性,遵循电荷守恒,则当滴入盐酸达30mL时,溶液中c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),故D错误;
故答案为C。
【点睛】判断电解质溶液的离子浓度关系,需要把握三种守恒,明确等量关系。①电荷守恒规律,电解质溶液中,无论存在多少种离子,溶液都是呈电中性,即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。如NaHCO3溶液中存在着Na+、H+、HCO3-、CO32-、OH-,存在如下关系:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-)。②物料守恒规律,电解质溶液中,由于某些离子能够水解,离子种类增多,但元素总是守恒的。如K2S溶液中S2-、HS-都能水解,故S元素以S2-、HS-、H2S三种形式存在,它们之间有如下守恒关系:c(K+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)。③质子守恒规律,如Na2S水溶液中质子守恒式可表示:c(H3O+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)或c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)。质子守恒的关系式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。
7.某太阳能电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 光照时,b极的电极反应式为VO2+-e-+H2O===VO2++2H+
B. 光照时,每转移2 mol电子,有2 mol H+由a极区经质子交换膜向b极区迁移
C. 夜间,a极的电极反应式为V3++e-===V2+
D. 硅太阳能电池供电原理与该电池相同
【答案】A
【解析】
A.光照时,b极失去电子,发生氧化反应,b极为负极,电极反应式为VO2+-e-+H2O=VO2++ 2H+,A项正确;B.光照时,b极失去电子,为了维持电荷平衡,H+必须由b极区经质子交换膜向a极区迁移,B项错误;C.夜间,电池放电,a极的电极反应式为V2+-e-=V3+,C项错误;D.该电池工作时,发生了氧化还原反应,化学能转化为电能,而硅太阳能电池直接将光能转化成电能,二者供电原理不相同,D项错误。答案选A。
二、非选择题(共58分。第26~28题为必考题,每个试题考生都必须作答。第35、36题为选考题,考生根据要求作答)
(一)必考题(共43分)
8.(1)请从Cl2、H2、CO2、NO、NH3气体中选择一种气体,该气体在实验室可以用如图装置制取、净化、收集(可以含水蒸气),制取该气体的化学反应方程式为_____________;
(2)已知:
可用下述装置制取1,2 - 二溴乙烷(无色液体,密度2.18 g·cm-3,熔、沸点为9.79℃、131.4℃,不溶于水);试管d中装有液溴(表面覆盖少量水)。
①e装置的作用是____________;当观察到_________现象时,试管d中反应基本结束;
②若用冰水代替烧杯中的冷水,可能引起的不安全后果是______________;
③实验结束后,要精制试管d中的粗产品,操作先后顺序是______(填标号)
A.蒸镏 B.水洗 C.用干燥剂干燥 D.10%NaOH溶液洗 E.水洗
④实验消耗40%乙烯利(摩尔质量为M)溶液50g,制得产品m g,则乙烯利合成1,2 - 二溴乙烷的产率为_____________(用含M,m的代数式表示);
⑤设计实验证明,反应后烧瓶中的混合溶液含有Cl-、PO43-,简述实验方案。已知:氯化银、磷酸银(黄色)、磷酸钡(白色)的KSP分别为1.77×10-10、8.88×10-17 和3.4×10-23。
答:_____________________________________________________________________。
【答案】 (1). CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O (2). 吸收溴蒸汽 (3). 试管内溶液褪为无色 (4). d中长导管堵塞 (5). BDECA或EDBCA (6). (7). 取适量混合溶液,加入过量的Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,证明溶液中存在PO43-;静置,取上层清液于试管中,加入过量稀硝酸和AgNO3溶液,产生白色沉淀,证明溶液中存在Cl-
【解析】
(1)按此装置,收集的气体的密度必须大于空气,H2、NH3的密度小于空气,不能用此装置收集;NO与空气中的氧气反应,不能用此装置收集;Cl2的制备需要加热装置;所以此装置只能用来制备和收集CO2,实验室制取CO2用稀盐酸和碳酸钙反应,制取该气体的化学反应方程式为:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O 答案为:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
(2)①d中的液溴易挥发,会污染大气,应该进行尾气吸收,所以装置e中氢氧化钠溶液的作用是吸收Br2蒸气,防止大气污染;d中乙烯与溴发生加成反应使液溴褪色,生成的1,2 - 二溴乙烷为无色,当观察到试管内溶液褪为无色时说明d中反应基本结束。②冰水的温度低于冷水,温度过低会使1,2 - 二溴乙烷凝结为固体,导致d中长导管堵塞,发生危险。③实验结束后,要精制试管d中的粗产品,将粗产品先用水洗涤,再用10%NaOH溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙干燥,待溶液澄清后进行蒸馏,可以得到纯净的1,2 - 二溴乙烷。④乙烯利合成1,2 - 二溴乙烷的产率= ⑤由已知条件可知氯化银、磷酸银(黄色)、磷酸钡(白色)都是沉淀,且磷酸钡比氯化银更难溶,所以应该先检验PO43-再检验Cl-,可设计实验如下:取适量混合溶液于试管中,加入过量的Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,证明溶液中存在PO43-;静置一段时间,取上层清液少量于试管中,加入过量稀硝酸和AgNO3溶液,产生白色沉淀,证明溶液中存在Cl-。答案为:① 吸收溴蒸汽 、试管内溶液褪为无色 ②d中长导管堵塞③ BDECA或EDBCA ④ ⑤取适量混合溶液,加入过量的Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,证明溶液中存在PO43-;静置,取上层清液于试管中,加入过量稀硝酸和AgNO3溶液,产生白色沉淀,证明溶液中存在Cl-
9.(1)利用I2O5可使CO与H2O(g)反应转化为CO2和H2,从而有效减少大气污染。该过程可通过图1所示的两步反应循环实现。
其中:反应Ⅰ为I2O5(s)+5CO(g)=I2(s)+5CO2(g) ΔH=a kJ·mol-1
反应Ⅱ中,生成1 mol H2(g)时,反应热ΔH=b kJ·mol-1。
①总反应的热化学方程式为(反应热ΔH用含a、b的代数式表示)______。
②在恒温密闭容器中加入一定量的CO(g)和I2O5(s),发生反应Ⅰ并达到平衡。测得体系中各气体组分的体积分数φ随时间t的变化如图2所示。则此反应用气体分压表示的平衡常数Kp=______(已知:气体分压=气体总压×体积分数)。
(2)已知铅盐中,Pb(NO3)2、(CH3COO)2Pb易溶于水,PbSO4、PbS难溶于水,室温下其溶度积常数为Ksp(PbSO4)=1.06×10-8;Ksp(PbS)=3.40×10-28。
①将一定量的PbSO4加入足量饱和CH3COONH4溶液中,微热,并不断搅拌,因发生复分解反应,PbSO4缓慢溶解。能发生此复分解反应的原因是______。
②某溶液中主要含有S2-、SO42-等阴离子,向其中滴加Pb(NO3)2溶液,当PbSO4开始析出时,溶液中=________。
(3)钛基二氧化铅(Ti/PbO2)是重要的电极材料,工业上用电解法制作,主要流程如图:
其中“电解沉积表层”是制作的关键,方法是电解可溶性铅盐溶液,使生成的PbO2沉积在阳极金属钛(Ti)上。主反应为2Pb2++2H2O=Pb+PbO2+4H+。
①必须预先将阳极金属钛进行“热钝化处理”,原因_______。
②电解槽中,阳极主要的反应式为___;该法的缺点是阳极、阴极均会发生副反应。其中阴极上产生的气体副产物是____。
③电解法制得的PbO2晶体中含有少量的+2价铅,从而导致氧原子所在位置出现少量“空穴”(即化学式为PbOx,但x<2)。若电解时每生成1molPbOx转移1.94NA个e-(NA为阿伏加德罗常数的值),则铅元素中+2价铅所占的质量分数为____。
【答案】 (1). CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=(0.2a+b)kJ·mol-1 (2). 243(或35) (3). 生成的醋酸铅难电离 (4). 3.21×10-20 (5). 电解时,阳极材料钛可被氧化,需表面钝化防护 (6). Pb2+-2e-+2H2O=PbO2+4H+ (7). H2 (8). 3%(或0.03)
【解析】
【分析】
(1)①根据盖斯定律确定总反应方程式;
②先计算各组分的分压,再计算平衡常数Kp;
(2)①醋酸铅是弱电解质,促进硫酸铅溶解平衡正向移动;
②由于Ksp(PbS)远小于Ksp(PbSO4),所以当PbSO4开始沉淀时,可认为S2-已沉淀完全,得到是两种物质的饱和溶液;
(3)①钛为活性电极。
②阳极上Pb2+失电子被氧化为PbO2;阴极上除Pb2+能得电子外,溶液中的H+也会得电子发生还原反应。
③每生成1 molPbO2转移2 mol电子,若转移1.94 mol电子,则生成0.97 mol PbO2,所以1 mol PbOx中有0.03 mol Pb2+。
【详解】(1)①反应Ⅱ的热化学方程式为I2(s)+5H2O(g)=I2O5(s)+5H2(g) ΔH=5b kJ·mol-1,结合反应Ⅰ:I2O5(s)+5CO(g)=I2(s)+5CO2(g) ΔH=a kJ·mol-1,得到总反应的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=(0.2a+b) kJ·mol-1。
②设气体的总压强为p,则平衡时,p(CO)=p×25%,p(CO2)=p×75%。Kp===35=243。
(2)①硫酸铅在水溶液里存在溶解平衡,加入醋酸铵时,醋酸根离子和铅离子生成弱电解质醋酸铅,促进硫酸铅溶解。
②由于Ksp(PbS)远小于Ksp(PbSO4),所以当PbSO4开始沉淀时,可认为S2-已沉淀完全,得到的是两种物质的饱和溶液,===3.21×10-20;
(3)①钛为活性电极,若不进行“热钝化处理”,阳极金属钛会放电溶解。
②阳极上Pb2+失电子被氧化为PbO2,电极反应式为Pb2+-2e-+2H2O=PbO2+4H+;阴极上除Pb2+能得电子外,溶液中的H+也会得电子放出H2。
③每生成1 molPbO2转移2 mol电子,若转移1.94 mol电子,则生成0.97 mol PbO2,所以1 mol PbOx中有0.03 mol Pb2+,其在铅元素中的质量分数为=3%。
10.工业采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示:
已知:①菱锰矿的主要成分是MnCO3,其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。
②Al3+、Fe3+沉淀完全的pH分别为4.7、3.2,Mn2+、Mg2+开始沉淀的pH分别为8.1、9.1。
③焙烧过程中主要反应为MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。
(1)结合图1、2、3,分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、、焙烧时间依次分别为_____、_____、_____。
(2)浸出液“净化除杂”过程如图:
①已知几种氧化剂氧化能力的强弱顺序为:H2O2>Cl2>MnO2>Fe3+,则氧化剂X宜选择__(填字母)。
A.H2O2 B.Cl2 C.MnO2
②调节pH时,pH可取的范围为______。
(3)“碳化结晶”步骤中,加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为____。
(4)上述流程中可循环使用的物质是_____。
【答案】 (1). 500℃ (2). 1.10 (3). 60min (4). C (5). 4.7≤pH<8.1 (6). Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O (7). NH4Cl
【解析】
【分析】
根据流程:将菱镁矿粉(主要成分是MnCO3,还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素)与氯化铵混合研磨后焙烧:MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O,浸出,浸出液含有Mn2+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+,加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O,然后调节溶液pH范围4.7≤pH<8.1使Fe3+,A13+沉淀完全,再加入NH4F沉淀Ca2+、Mg2+,过滤除去Fe(OH)3、Al(OH)3、CaF2、MgF2,净化液的成分主要含有MnCl2,加入碳酸氢铵碳化结晶,发生反应:Mn2++2HCO3-MnCO3↓+CO2↑+H2O,过滤,得到MnCO3产品和滤液NH4Cl,将滤液NH4Cl蒸发结晶得到NH4Cl晶体可循环使用,据此分析作答。
【详解】(1)由图可知,锰的浸出率随着焙烧温度、氯化铵与菱镁矿粉的质量之比、焙烧时间增大而提高,到500℃、1.10、60min达到最高,再增大锰的浸出率变化不明显,故氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件是焙烧温度500℃,氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为1.10,焙烧时间为60min;
(2)①对浸出液净化除杂时,需要将Fe2+转化为Fe3+,根据氧化剂氧化能力的强弱顺序为H2O2>Cl2>MnO2>Fe3+,则应选择加入MnO2将Fe2+转化为Fe3+,而不能用H2O2或Cl2,因为H2O2或Cl2除能氧化Fe2+,还能氧化Mn2+,故答案为C;
②已知:Al3+、Fe3+沉淀完全的pH分别为4.7、3.2,Mn2+、Mg2+开始沉淀的pH分别为8.1、9.1,调节溶液pH使Fe3+,A13+沉淀完全,同时不使Mn2+沉淀,故pH范围为:4.7≤pH<8.1;
(3)净化液的成分主要含有MnCl2,碳化结晶时,发生反应的离子方程式为Mn2++2HCO3-MnCO3↓+CO2↑+H2O;
(4)根据分析和流程可知,可以循环使用固体物质是NH4Cl。
(二)选考题(请考生从两道题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分)
11.A、B、C、D、E五种元素,原子序数依次递增。A元素的周期数、主族数、原子序数相同;B元素的前六级电离能的数值变化如图所示:
C元素的基态原子核外有六种不同运动状态的价电子;D与B同主族,电负性D<B;E是第四周期d区元素,血红蛋白中的E元素更易与BC形成配合物E(BC)5。
(1)写出E的基态原子电子排布式________。
(2)A3C+中,C原子采用_____杂化,离子构型为_____,比较A3C+与A2C中的键角大小并解释原因_______。
(3)D60分子中每个D原子均采用sp2杂化,则1 molD60分子中π键数目为____。
(4)A2C有多种晶体结构,其中一种晶体中分子的空间排列方式与金刚石晶体类似,该晶体晶胞中含有____个A2C分子,A2C的配位数为_____,A2C之间的作用力为_____。已知晶胞的棱长为a pm,阿伏加德罗常数为NA,试列式计算此晶体的密度___g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
(5)E(BC)5中E周围的价电子总数为____,配位原子是_____(填元素符号)。
【答案】 (1). 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 (2). sp3 (3). 三角锥形 (4). H3O+比H2O的键角大,因为H2O中O原子有2对孤对电子,H3O+只有1对孤对电子,排斥力较小 (5). 30NA (6). 8 (7). 4 (8). 氢键和范德华力 (9). (10). 18 (11). C
【解析】
【分析】
周期数、主族数、原子序数相同的只有H,由电离能数值变化图可知B最外层有4个电子为ⅣA族元素,C元素的基态原子核外有六种不同运动状态的价电子,说明C元素最外层有6个电子,应为ⅥA;D与B同主族即均为ⅣA族元素,电负性D<B,则说明B为C元素、D为Si元素,结合A、B、C、D、E的核电荷数递增,可知C为O元素;E是第四周期d区元素,血红蛋白中的E元素更易与BC形成配合物E(BC)5,则E为Fe元素,形成的配合物为Fe(CO)5,据此分析解题。
【详解】综合信息可知A~E依次为H、C、O、Si、Fe四种元素。则
(1)E为Fe元素,核电荷数为26,其基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;
(2)水合氢离子中O原子价层电子对个数是4,根据价层电子对互斥理论知O原子杂化类型为sp3,离子构型为三角锥形;孤电子对间的排斥力大于孤电子对和共用电子对之间的排斥力,H2O中O原子有2对孤对电子,H3O+只有1对孤对电子,排斥力较小,所以H3O+中H-O-H键角比H2O中H-O-H键角大;
(3)每个Si原子均采用sp2杂化,即每个Si原子都以一个π键与另一原子结合,一个π键被两个原子共用,故π键数=NA×60/2=30NA。
(4)参照教材中金刚石晶胞的结构,由于1个晶胞中含有8个水分子,则一个晶胞的质量=,=g·cm-3=g·cm-3。
(5)在Fe(CO)5中Fe的价电子结构为3s64s2,C原子提供孤对电子,形成5个配位键,则Fe周围的价电子总数为8+2×5=18,配位原子是C。
【点睛】注意杂化轨道理论的理解应用,把握常见分子中原子的杂化及空间构型为解答的关键,根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数,σ键个数=配原子个数,孤电子对个数=(a-xb),a指中心原子价电子个数,x指配原子个数,b指配原子形成稳定结构需要的电子个数.根据n值判断杂化类型:一般有如下规律:当n=2,sp杂化;n=3,sp2杂化;n=4,sp3杂化;中心原子的杂化类型为sp3,说明该分子中心原子的价层电子对个数是4,孤电子对数为1时,空间构型是三角锥形。
12.有机物A~F之间转化关系如下图所示(部分产物已略去),其中B的相对分子质量是D的2倍。
提示:会自动脱水形成R—CHO
根据以上信息回答下列问题:
(1)B的分子式是________________
(2)检验D中官能团可使用的试剂名称是_________,写出D的相邻同系物与该试剂反应的化学方程式_______________________________。
(3)C遇FeCl3溶液显紫色,核磁共振氢谱中有四个峰,其峰面积比为1:2:2:1。写出C的结构简式_______________________。
(4)写出符合下列条件的C的同分异构体的结构简式_______、______、______、________。
①苯环上存在对位取代基;②遇FeCl3溶液显紫色;
③能与银氨溶液反应。
(5)写出A的结构简式__________________________。
(6)若1molA和足量NaOH反应,最多能消耗___________mol NaOH。
【答案】 (1). C2H4O2 (2). 银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液 (3). CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag+3NH3↑+H2O或CH3CHO+2Cu(OH)2CH3COOH+Cu2O↓+2H2O (4). (5). (6). (7). (8). (9). 或 (10). 4
【解析】
【分析】
A水解、酸化得到B、C、D,则A含有酯基,B与E在浓硫酸生成F(C3H6O2)应为酯基,由转化关系可知D为醛、E为醇,B的相对分子质量是D的2倍,B为CH3COOH,D为HCHO,E为CH3OH,F为CH3COOCH3,C遇FeCl3溶液显紫色,含有酚羟基,结合A的分子式可知C含有7个C原子,A的不饱和度为=(2×10+2-9-1)/2=6,可推知A中含有2个酯基,含有乙酸与酚形成的酯基,由于水解得到甲醛,故存在-COOCH2Cl结构(或者
侧链为-Cl、-COOCH2OOCCH3),故C中还存在-COOH,而C的核磁共振氢谱中有四个峰,其峰面积之比为1:2:2:1,故C中两个侧链处于对位,故C为,A为(或)。
【详解】(1)由上述分析可知,B为CH3COOH,分子式是C2H4O2;
(2)D为HCHO,检验D中官能团可使用试剂为:银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液,D的相邻同系物为CH3CHO,与该试剂反应的化学方程式为:CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag+3NH3↑+H2O或CH3CHO+2Cu(OH)2CH3COOH+Cu2O↓+2H2O;
(3)由上述分析可知,C的结构简式为:;
(4)C()的同分异构体符合下列条件:①苯环上有对位取代基 ②遇FeCl3溶液显紫色,含有酚羟基,③能与银氨溶液反应,说明含有醛基,、、、;
(5)由上述分析可知,A的结构简式为:A为或;
(6)若1molA和足量NaOH反应,1molA中2mol酯基要消耗2mol NaOH,—Cl要消耗1mol NaOH,水解后产生1mol酚要消耗1mol NaOH,最多能消耗4mol NaOH。
2019-2020学年度2017级高三9月月考理科综合试题
化学部分
一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1. 下列物质分类正确的是
A. NO2、Cl2O7都是酸性氧化物 B. 水银、水玻璃都是混合物
C. HD、HCHO都是极性分子 D. 干冰、可燃冰都是分子晶体
【答案】D
【解析】
试题分析:A、酸性氧化物:与水只生成相应的酸,或与碱反应生成盐和水,3NO2+H2O=2HNO3+NO,因此NO2不属于酸性氧化物,故错误;B、水银是汞,属于金属单质,故错误;C、HD是H2,属于非极性分子,故错误;D、干冰是CO2,可燃冰主要是CH4,都是分子晶体,故正确。
考点:考查物质的分类等知识。
2.下列各组物质或物质间反应可能包括多步反应,其总的离子方程式正确的是
A. 向NaClO溶液中通入过量SO2:ClO-+SO2+H2O===HClO+HSO3-
B. Na2S投入水中:S2-+2H2OH2S+2OH-
C. 向含1 mol AlCl3溶液中投入4 mol Na:Al3++4Na+2H2O===AlO2-+4Na++2H2↑
D. 向明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液,恰好使SO42-沉淀完全:2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-===Al(OH)3↓+3BaSO4↓
【答案】C
【解析】
A.次氯酸具有强氧化性,发生氧化还原反应,反应的离子方程式为:ClO-+SO2+H2O=2H++Cl-+SO42-,A错误;B.Na2S投入水中分步水解,B错误;C.向含1 mol AlCl3溶液中投入4 mol Na,反应生成了偏铝酸根离子和氢气,反应的离子方程式为:Al3++4Na+2H2O=AlO2-+4Na++2H2↑,C正确;D.溶液中钡离子与硫酸根离子的物质的量相等,反应的离子方程式为:Al3++2 SO42-+2Ba2++4OH-=AlO2-+2H2O+2BaSO4↓,D错误,答案选C。
3. 下列实验操作正确且能达到预期目的的是( )
实验目的
操作
①
比较水和乙醇中羟基氢的活泼性强弱
用金属钠分别与水和乙醇反应
②
欲证明CH2=CHCHO中含有碳碳双键
滴入KMnO4酸性溶液,看紫红色是否褪去
③
欲除去苯中混有的苯酚
向混合液中加入浓溴水,充分反应后,过滤
④
证明SO2具有漂白性
将SO2通入酸性KMnO4溶液中
⑤
比较确定铜和镁的金属活动性强弱
用石墨作电极电解Mg(NO3)2、Cu(NO3)2的混合液
⑥
确定碳和硅两元素非金属性强弱
测同温同浓度Na2CO3和Na2SiO3水溶液的pH
A.①④⑤ B.②③⑤ C.①⑤⑥ D.①②③④⑤⑥
【答案】C
【解析】
试题分析:①锌与浓、稀硫酸均可反应;②氮气与氢气是可逆反应,有限度;③MnO2只与浓盐酸反应;④铜只与浓硫酸反应;⑤稀硝酸与银可以反应;⑥硫酸与块状石灰石生成的硫酸钙阻止反应进一步进行。所以A、②③④⑥,正确
考点:考查化学实验设计、元素及其化合物相关知识。
4.有机物A是某种药物的中间体,其结构简式为,关于有机物A的说法正确的是( )
A. A的分子式为C16H16O3
B. A可使酸性KMnO4溶液褪色,不可使溴水褪色
C. A苯环上的一氯代物同分异构体有2种
D. A既可发生氧化反应,又可发生加成反应
【答案】D
【解析】
【分析】
有机物含有2个苯环,含有碳碳双键,可发生加成、加聚和氧化反应,含有羧基,具有酸性,可发生中和、酯化反应,含有羟基,可发生取代、氧化反应,以此解答该题。
【详解】A.由结构简式可知分子式为C16H14O3,故A错误;
B.含有碳碳双键,可发生加成、氧化反应,可使酸性KMnO4溶液和溴水褪色,故B错误;
C.含有两个苯环,且结构左右不对称,苯环上的一氯代物同分异构体有4种,故C错误;
D.有碳碳双键,可发生氧化反应和加成反应,含有羧基、羟基,可发生取代反应,故D正确;
故答案为D。
5.X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大,其中X的简单气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物,Y与Z同主族,W的最高价含氧酸是同周期元素中最强的无机酸。下列说法正确的是( )
A. 钠元素与Y元素可形成化合物Na2Y2
B. 最简单氢化物的沸点:Y<X
C. 简单阴离子的半径:Y<Z<W
D. W元素的单质在化学反应中只表现氧化性
【答案】A
【解析】
【分析】
X、Y、Z、W四种短周期主族元素,原子序数依次增大,其中X的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物,则离子化合物为硝酸铵,可知X为N;Y与Z同主族,W的最高价含氧酸是同周期元素中最强的无机酸,W为Cl,则Y、Z位于ⅥA族,结合原子序数可知,Y为O,Z为S,以此来解答。
【详解】由上述分析可知,X为N,Y为O,Z为S,W为Cl;
A.钠元素与Y元素在加热下反应可形成化合物Na2O2,故A正确;
B.NH3、H2O的分子间均含氢键,但水分子间氢键数目多且氢键的强度大,则最简单氢化物的沸点:Y>X,故B错误;
C.电子层越多,离子半径越大,具有相同电子排布的离子中原子序数大的离子半径小,则简单阴离子的半径:Y<W<Z,故C错误;
D.W元素的单质在化学反应中可体现氧化性、还原性,如氯气与水的反应,故D错误;
故答案为A。
6.20mL0.1000mol·L-1氨水用0.1000mol·L-1的盐酸滴定,滴定曲线如图,下列说法正确的是( )
A. 该中和滴定适宜用酚酞作指示剂
B. 两者恰好中和时,溶液的pH=7
C. 达到滴定终点时,溶液中:c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
D. 当滴入盐酸达30 mL时,溶液中c(NH4+)+c(H+)
【解析】
【详解】A.反应终点生成氯化铵,水解显酸性,酚酞的变色范围为8~10,应选甲基橙作指示剂,故A错误;
B.两者恰好中和时生成氯化铵,溶液的pH<7,故B错误;
C.物料守恒式为c(NH4+)+c(NH3•H2O)=c(Cl-),电荷守恒式为c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),则c(H+)=c(OH-)+c(NH3•H2O),故C正确;
D.溶液不显电性,遵循电荷守恒,则当滴入盐酸达30mL时,溶液中c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),故D错误;
故答案为C。
【点睛】判断电解质溶液的离子浓度关系,需要把握三种守恒,明确等量关系。①电荷守恒规律,电解质溶液中,无论存在多少种离子,溶液都是呈电中性,即阴离子所带负电荷总数一定等于阳离子所带正电荷总数。如NaHCO3溶液中存在着Na+、H+、HCO3-、CO32-、OH-,存在如下关系:c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)+2c(CO32-)。②物料守恒规律,电解质溶液中,由于某些离子能够水解,离子种类增多,但元素总是守恒的。如K2S溶液中S2-、HS-都能水解,故S元素以S2-、HS-、H2S三种形式存在,它们之间有如下守恒关系:c(K+)=2c(S2-)+2c(HS-)+2c(H2S)。③质子守恒规律,如Na2S水溶液中质子守恒式可表示:c(H3O+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)或c(H+)+2c(H2S)+c(HS-)=c(OH-)。质子守恒的关系式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。
7.某太阳能电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. 光照时,b极的电极反应式为VO2+-e-+H2O===VO2++2H+
B. 光照时,每转移2 mol电子,有2 mol H+由a极区经质子交换膜向b极区迁移
C. 夜间,a极的电极反应式为V3++e-===V2+
D. 硅太阳能电池供电原理与该电池相同
【答案】A
【解析】
A.光照时,b极失去电子,发生氧化反应,b极为负极,电极反应式为VO2+-e-+H2O=VO2++ 2H+,A项正确;B.光照时,b极失去电子,为了维持电荷平衡,H+必须由b极区经质子交换膜向a极区迁移,B项错误;C.夜间,电池放电,a极的电极反应式为V2+-e-=V3+,C项错误;D.该电池工作时,发生了氧化还原反应,化学能转化为电能,而硅太阳能电池直接将光能转化成电能,二者供电原理不相同,D项错误。答案选A。
二、非选择题(共58分。第26~28题为必考题,每个试题考生都必须作答。第35、36题为选考题,考生根据要求作答)
(一)必考题(共43分)
8.(1)请从Cl2、H2、CO2、NO、NH3气体中选择一种气体,该气体在实验室可以用如图装置制取、净化、收集(可以含水蒸气),制取该气体的化学反应方程式为_____________;
(2)已知:
可用下述装置制取1,2 - 二溴乙烷(无色液体,密度2.18 g·cm-3,熔、沸点为9.79℃、131.4℃,不溶于水);试管d中装有液溴(表面覆盖少量水)。
①e装置的作用是____________;当观察到_________现象时,试管d中反应基本结束;
②若用冰水代替烧杯中的冷水,可能引起的不安全后果是______________;
③实验结束后,要精制试管d中的粗产品,操作先后顺序是______(填标号)
A.蒸镏 B.水洗 C.用干燥剂干燥 D.10%NaOH溶液洗 E.水洗
④实验消耗40%乙烯利(摩尔质量为M)溶液50g,制得产品m g,则乙烯利合成1,2 - 二溴乙烷的产率为_____________(用含M,m的代数式表示);
⑤设计实验证明,反应后烧瓶中的混合溶液含有Cl-、PO43-,简述实验方案。已知:氯化银、磷酸银(黄色)、磷酸钡(白色)的KSP分别为1.77×10-10、8.88×10-17 和3.4×10-23。
答:_____________________________________________________________________。
【答案】 (1). CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O (2). 吸收溴蒸汽 (3). 试管内溶液褪为无色 (4). d中长导管堵塞 (5). BDECA或EDBCA (6). (7). 取适量混合溶液,加入过量的Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,证明溶液中存在PO43-;静置,取上层清液于试管中,加入过量稀硝酸和AgNO3溶液,产生白色沉淀,证明溶液中存在Cl-
【解析】
(1)按此装置,收集的气体的密度必须大于空气,H2、NH3的密度小于空气,不能用此装置收集;NO与空气中的氧气反应,不能用此装置收集;Cl2的制备需要加热装置;所以此装置只能用来制备和收集CO2,实验室制取CO2用稀盐酸和碳酸钙反应,制取该气体的化学反应方程式为:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O 答案为:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
(2)①d中的液溴易挥发,会污染大气,应该进行尾气吸收,所以装置e中氢氧化钠溶液的作用是吸收Br2蒸气,防止大气污染;d中乙烯与溴发生加成反应使液溴褪色,生成的1,2 - 二溴乙烷为无色,当观察到试管内溶液褪为无色时说明d中反应基本结束。②冰水的温度低于冷水,温度过低会使1,2 - 二溴乙烷凝结为固体,导致d中长导管堵塞,发生危险。③实验结束后,要精制试管d中的粗产品,将粗产品先用水洗涤,再用10%NaOH溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙干燥,待溶液澄清后进行蒸馏,可以得到纯净的1,2 - 二溴乙烷。④乙烯利合成1,2 - 二溴乙烷的产率= ⑤由已知条件可知氯化银、磷酸银(黄色)、磷酸钡(白色)都是沉淀,且磷酸钡比氯化银更难溶,所以应该先检验PO43-再检验Cl-,可设计实验如下:取适量混合溶液于试管中,加入过量的Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,证明溶液中存在PO43-;静置一段时间,取上层清液少量于试管中,加入过量稀硝酸和AgNO3溶液,产生白色沉淀,证明溶液中存在Cl-。答案为:① 吸收溴蒸汽 、试管内溶液褪为无色 ②d中长导管堵塞③ BDECA或EDBCA ④ ⑤取适量混合溶液,加入过量的Ba(NO3)2溶液,产生白色沉淀,证明溶液中存在PO43-;静置,取上层清液于试管中,加入过量稀硝酸和AgNO3溶液,产生白色沉淀,证明溶液中存在Cl-
9.(1)利用I2O5可使CO与H2O(g)反应转化为CO2和H2,从而有效减少大气污染。该过程可通过图1所示的两步反应循环实现。
其中:反应Ⅰ为I2O5(s)+5CO(g)=I2(s)+5CO2(g) ΔH=a kJ·mol-1
反应Ⅱ中,生成1 mol H2(g)时,反应热ΔH=b kJ·mol-1。
①总反应的热化学方程式为(反应热ΔH用含a、b的代数式表示)______。
②在恒温密闭容器中加入一定量的CO(g)和I2O5(s),发生反应Ⅰ并达到平衡。测得体系中各气体组分的体积分数φ随时间t的变化如图2所示。则此反应用气体分压表示的平衡常数Kp=______(已知:气体分压=气体总压×体积分数)。
(2)已知铅盐中,Pb(NO3)2、(CH3COO)2Pb易溶于水,PbSO4、PbS难溶于水,室温下其溶度积常数为Ksp(PbSO4)=1.06×10-8;Ksp(PbS)=3.40×10-28。
①将一定量的PbSO4加入足量饱和CH3COONH4溶液中,微热,并不断搅拌,因发生复分解反应,PbSO4缓慢溶解。能发生此复分解反应的原因是______。
②某溶液中主要含有S2-、SO42-等阴离子,向其中滴加Pb(NO3)2溶液,当PbSO4开始析出时,溶液中=________。
(3)钛基二氧化铅(Ti/PbO2)是重要的电极材料,工业上用电解法制作,主要流程如图:
其中“电解沉积表层”是制作的关键,方法是电解可溶性铅盐溶液,使生成的PbO2沉积在阳极金属钛(Ti)上。主反应为2Pb2++2H2O=Pb+PbO2+4H+。
①必须预先将阳极金属钛进行“热钝化处理”,原因_______。
②电解槽中,阳极主要的反应式为___;该法的缺点是阳极、阴极均会发生副反应。其中阴极上产生的气体副产物是____。
③电解法制得的PbO2晶体中含有少量的+2价铅,从而导致氧原子所在位置出现少量“空穴”(即化学式为PbOx,但x<2)。若电解时每生成1molPbOx转移1.94NA个e-(NA为阿伏加德罗常数的值),则铅元素中+2价铅所占的质量分数为____。
【答案】 (1). CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=(0.2a+b)kJ·mol-1 (2). 243(或35) (3). 生成的醋酸铅难电离 (4). 3.21×10-20 (5). 电解时,阳极材料钛可被氧化,需表面钝化防护 (6). Pb2+-2e-+2H2O=PbO2+4H+ (7). H2 (8). 3%(或0.03)
【解析】
【分析】
(1)①根据盖斯定律确定总反应方程式;
②先计算各组分的分压,再计算平衡常数Kp;
(2)①醋酸铅是弱电解质,促进硫酸铅溶解平衡正向移动;
②由于Ksp(PbS)远小于Ksp(PbSO4),所以当PbSO4开始沉淀时,可认为S2-已沉淀完全,得到是两种物质的饱和溶液;
(3)①钛为活性电极。
②阳极上Pb2+失电子被氧化为PbO2;阴极上除Pb2+能得电子外,溶液中的H+也会得电子发生还原反应。
③每生成1 molPbO2转移2 mol电子,若转移1.94 mol电子,则生成0.97 mol PbO2,所以1 mol PbOx中有0.03 mol Pb2+。
【详解】(1)①反应Ⅱ的热化学方程式为I2(s)+5H2O(g)=I2O5(s)+5H2(g) ΔH=5b kJ·mol-1,结合反应Ⅰ:I2O5(s)+5CO(g)=I2(s)+5CO2(g) ΔH=a kJ·mol-1,得到总反应的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=(0.2a+b) kJ·mol-1。
②设气体的总压强为p,则平衡时,p(CO)=p×25%,p(CO2)=p×75%。Kp===35=243。
(2)①硫酸铅在水溶液里存在溶解平衡,加入醋酸铵时,醋酸根离子和铅离子生成弱电解质醋酸铅,促进硫酸铅溶解。
②由于Ksp(PbS)远小于Ksp(PbSO4),所以当PbSO4开始沉淀时,可认为S2-已沉淀完全,得到的是两种物质的饱和溶液,===3.21×10-20;
(3)①钛为活性电极,若不进行“热钝化处理”,阳极金属钛会放电溶解。
②阳极上Pb2+失电子被氧化为PbO2,电极反应式为Pb2+-2e-+2H2O=PbO2+4H+;阴极上除Pb2+能得电子外,溶液中的H+也会得电子放出H2。
③每生成1 molPbO2转移2 mol电子,若转移1.94 mol电子,则生成0.97 mol PbO2,所以1 mol PbOx中有0.03 mol Pb2+,其在铅元素中的质量分数为=3%。
10.工业采用氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯碳酸锰的流程如图所示:
已知:①菱锰矿的主要成分是MnCO3,其中含Fe、Ca、Mg、Al等元素。
②Al3+、Fe3+沉淀完全的pH分别为4.7、3.2,Mn2+、Mg2+开始沉淀的pH分别为8.1、9.1。
③焙烧过程中主要反应为MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O。
(1)结合图1、2、3,分析焙烧过程中最佳的焙烧温度、、焙烧时间依次分别为_____、_____、_____。
(2)浸出液“净化除杂”过程如图:
①已知几种氧化剂氧化能力的强弱顺序为:H2O2>Cl2>MnO2>Fe3+,则氧化剂X宜选择__(填字母)。
A.H2O2 B.Cl2 C.MnO2
②调节pH时,pH可取的范围为______。
(3)“碳化结晶”步骤中,加入碳酸氢铵时反应的离子方程式为____。
(4)上述流程中可循环使用的物质是_____。
【答案】 (1). 500℃ (2). 1.10 (3). 60min (4). C (5). 4.7≤pH<8.1 (6). Mn2++2HCO3-=MnCO3↓+CO2↑+H2O (7). NH4Cl
【解析】
【分析】
根据流程:将菱镁矿粉(主要成分是MnCO3,还含有少量Fe、Al、Ca、Mg等元素)与氯化铵混合研磨后焙烧:MnCO3+2NH4ClMnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O,浸出,浸出液含有Mn2+、Fe2+、Al3+、Ca2+、Mg2+,加入MnO2将Fe2+氧化为Fe3+:MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O,然后调节溶液pH范围4.7≤pH<8.1使Fe3+,A13+沉淀完全,再加入NH4F沉淀Ca2+、Mg2+,过滤除去Fe(OH)3、Al(OH)3、CaF2、MgF2,净化液的成分主要含有MnCl2,加入碳酸氢铵碳化结晶,发生反应:Mn2++2HCO3-MnCO3↓+CO2↑+H2O,过滤,得到MnCO3产品和滤液NH4Cl,将滤液NH4Cl蒸发结晶得到NH4Cl晶体可循环使用,据此分析作答。
【详解】(1)由图可知,锰的浸出率随着焙烧温度、氯化铵与菱镁矿粉的质量之比、焙烧时间增大而提高,到500℃、1.10、60min达到最高,再增大锰的浸出率变化不明显,故氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件是焙烧温度500℃,氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为1.10,焙烧时间为60min;
(2)①对浸出液净化除杂时,需要将Fe2+转化为Fe3+,根据氧化剂氧化能力的强弱顺序为H2O2>Cl2>MnO2>Fe3+,则应选择加入MnO2将Fe2+转化为Fe3+,而不能用H2O2或Cl2,因为H2O2或Cl2除能氧化Fe2+,还能氧化Mn2+,故答案为C;
②已知:Al3+、Fe3+沉淀完全的pH分别为4.7、3.2,Mn2+、Mg2+开始沉淀的pH分别为8.1、9.1,调节溶液pH使Fe3+,A13+沉淀完全,同时不使Mn2+沉淀,故pH范围为:4.7≤pH<8.1;
(3)净化液的成分主要含有MnCl2,碳化结晶时,发生反应的离子方程式为Mn2++2HCO3-MnCO3↓+CO2↑+H2O;
(4)根据分析和流程可知,可以循环使用固体物质是NH4Cl。
(二)选考题(请考生从两道题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分)
11.A、B、C、D、E五种元素,原子序数依次递增。A元素的周期数、主族数、原子序数相同;B元素的前六级电离能的数值变化如图所示:
C元素的基态原子核外有六种不同运动状态的价电子;D与B同主族,电负性D<B;E是第四周期d区元素,血红蛋白中的E元素更易与BC形成配合物E(BC)5。
(1)写出E的基态原子电子排布式________。
(2)A3C+中,C原子采用_____杂化,离子构型为_____,比较A3C+与A2C中的键角大小并解释原因_______。
(3)D60分子中每个D原子均采用sp2杂化,则1 molD60分子中π键数目为____。
(4)A2C有多种晶体结构,其中一种晶体中分子的空间排列方式与金刚石晶体类似,该晶体晶胞中含有____个A2C分子,A2C的配位数为_____,A2C之间的作用力为_____。已知晶胞的棱长为a pm,阿伏加德罗常数为NA,试列式计算此晶体的密度___g·cm-3(用含a、NA的代数式表示)。
(5)E(BC)5中E周围的价电子总数为____,配位原子是_____(填元素符号)。
【答案】 (1). 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 (2). sp3 (3). 三角锥形 (4). H3O+比H2O的键角大,因为H2O中O原子有2对孤对电子,H3O+只有1对孤对电子,排斥力较小 (5). 30NA (6). 8 (7). 4 (8). 氢键和范德华力 (9). (10). 18 (11). C
【解析】
【分析】
周期数、主族数、原子序数相同的只有H,由电离能数值变化图可知B最外层有4个电子为ⅣA族元素,C元素的基态原子核外有六种不同运动状态的价电子,说明C元素最外层有6个电子,应为ⅥA;D与B同主族即均为ⅣA族元素,电负性D<B,则说明B为C元素、D为Si元素,结合A、B、C、D、E的核电荷数递增,可知C为O元素;E是第四周期d区元素,血红蛋白中的E元素更易与BC形成配合物E(BC)5,则E为Fe元素,形成的配合物为Fe(CO)5,据此分析解题。
【详解】综合信息可知A~E依次为H、C、O、Si、Fe四种元素。则
(1)E为Fe元素,核电荷数为26,其基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;
(2)水合氢离子中O原子价层电子对个数是4,根据价层电子对互斥理论知O原子杂化类型为sp3,离子构型为三角锥形;孤电子对间的排斥力大于孤电子对和共用电子对之间的排斥力,H2O中O原子有2对孤对电子,H3O+只有1对孤对电子,排斥力较小,所以H3O+中H-O-H键角比H2O中H-O-H键角大;
(3)每个Si原子均采用sp2杂化,即每个Si原子都以一个π键与另一原子结合,一个π键被两个原子共用,故π键数=NA×60/2=30NA。
(4)参照教材中金刚石晶胞的结构,由于1个晶胞中含有8个水分子,则一个晶胞的质量=,=g·cm-3=g·cm-3。
(5)在Fe(CO)5中Fe的价电子结构为3s64s2,C原子提供孤对电子,形成5个配位键,则Fe周围的价电子总数为8+2×5=18,配位原子是C。
【点睛】注意杂化轨道理论的理解应用,把握常见分子中原子的杂化及空间构型为解答的关键,根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数,σ键个数=配原子个数,孤电子对个数=(a-xb),a指中心原子价电子个数,x指配原子个数,b指配原子形成稳定结构需要的电子个数.根据n值判断杂化类型:一般有如下规律:当n=2,sp杂化;n=3,sp2杂化;n=4,sp3杂化;中心原子的杂化类型为sp3,说明该分子中心原子的价层电子对个数是4,孤电子对数为1时,空间构型是三角锥形。
12.有机物A~F之间转化关系如下图所示(部分产物已略去),其中B的相对分子质量是D的2倍。
提示:会自动脱水形成R—CHO
根据以上信息回答下列问题:
(1)B的分子式是________________
(2)检验D中官能团可使用的试剂名称是_________,写出D的相邻同系物与该试剂反应的化学方程式_______________________________。
(3)C遇FeCl3溶液显紫色,核磁共振氢谱中有四个峰,其峰面积比为1:2:2:1。写出C的结构简式_______________________。
(4)写出符合下列条件的C的同分异构体的结构简式_______、______、______、________。
①苯环上存在对位取代基;②遇FeCl3溶液显紫色;
③能与银氨溶液反应。
(5)写出A的结构简式__________________________。
(6)若1molA和足量NaOH反应,最多能消耗___________mol NaOH。
【答案】 (1). C2H4O2 (2). 银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液 (3). CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag+3NH3↑+H2O或CH3CHO+2Cu(OH)2CH3COOH+Cu2O↓+2H2O (4). (5). (6). (7). (8). (9). 或 (10). 4
【解析】
【分析】
A水解、酸化得到B、C、D,则A含有酯基,B与E在浓硫酸生成F(C3H6O2)应为酯基,由转化关系可知D为醛、E为醇,B的相对分子质量是D的2倍,B为CH3COOH,D为HCHO,E为CH3OH,F为CH3COOCH3,C遇FeCl3溶液显紫色,含有酚羟基,结合A的分子式可知C含有7个C原子,A的不饱和度为=(2×10+2-9-1)/2=6,可推知A中含有2个酯基,含有乙酸与酚形成的酯基,由于水解得到甲醛,故存在-COOCH2Cl结构(或者
侧链为-Cl、-COOCH2OOCCH3),故C中还存在-COOH,而C的核磁共振氢谱中有四个峰,其峰面积之比为1:2:2:1,故C中两个侧链处于对位,故C为,A为(或)。
【详解】(1)由上述分析可知,B为CH3COOH,分子式是C2H4O2;
(2)D为HCHO,检验D中官能团可使用试剂为:银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液,D的相邻同系物为CH3CHO,与该试剂反应的化学方程式为:CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag+3NH3↑+H2O或CH3CHO+2Cu(OH)2CH3COOH+Cu2O↓+2H2O;
(3)由上述分析可知,C的结构简式为:;
(4)C()的同分异构体符合下列条件:①苯环上有对位取代基 ②遇FeCl3溶液显紫色,含有酚羟基,③能与银氨溶液反应,说明含有醛基,、、、;
(5)由上述分析可知,A的结构简式为:A为或;
(6)若1molA和足量NaOH反应,1molA中2mol酯基要消耗2mol NaOH,—Cl要消耗1mol NaOH,水解后产生1mol酚要消耗1mol NaOH,最多能消耗4mol NaOH。
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