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四川省树德中学2020届高三11月月考化学试题
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高2017级高三上期11月阶段性测试理综化学试题
1.下列说法正确的是( )
A. 向20%蔗糖溶液中加入少量稀H2SO4,加热;再加入银氨溶液,未出现银镜,则蔗糖未水解
B. 尼龙绳主要由合成纤维制造
C. 蛋白质是仅由碳、氢、氧元素组成的物质
D. 植物油氢化过程是发生了取代反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.蔗糖水解后,检验葡萄糖在碱性条件下,水解后没有加碱至碱性再加银氨溶液,不能检验,故A错误;
B.尼龙绳主要成分为聚酰胺类合成纤维,所以尼龙绳主要由合成纤维制造,故B正确;
C.蛋白质含有C、H、O、N等元素,故C错误;
D.植物油含有不饱和烃基,可与氢气发生加成反应,为氢化过程,故D错误;
故答案为B。
2.有一澄清透明溶液,只可能大量含有Fe3+、Fe2+、H+、AlO2—、Al3+、CO32—、NO3—七种离子中的几种,向该溶液中逐滴加入一定量1mol/L NaOH溶液的过程中,开始没有沉淀,而后才有沉淀。则下列判断正确的是( )
A. 溶液中可能含有AlO2—
B. 溶液中一定含有Fe3+、Al3+
C. 溶液中一定不含Fe2+和Fe3+
D. 溶液中可能含有Fe3+,一定不含Fe2+
【答案】D
【解析】
【分析】
向该溶液中加入一定量1mol/L NaOH溶液的过程中,开始没有沉淀,说明溶液呈酸性,则一定含有大量的H+离子,在酸性溶液中AlO2-、CO32-离子因发生反应而不能存在,而后才有沉淀.能够生成沉淀的是Fe3+离子、Fe2+离子或Al3+离子中的一种或几种,结合溶液的电中性和Fe2+离子的还原性以及NO3-离子(酸性条件下)的氧化性做进一步的推断。
【详解】向该溶液中加入一定量1mol/L NaOH溶液的过程中,开始没有沉淀,说明溶液呈酸性,则一定含有大量的H+离子;在酸性溶液中AlO2-、CO32-离子分别与H+离子反应生成Al(OH)3沉淀、CO2气体而不能存在;根据溶液的电中性可知一定含有阴离子,则只有NO3-离子符合;而后才有沉淀,能够生成沉淀的是Fe3+离子、Fe2+离子或Al3+离子中的一种或几种,但在酸性条件下Fe2+离子与NO3-离子发生氧化还原反应而不能共存,则一定不含Fe2+离子;
综上所述,溶液中一定含有H+离子、NO3-离子,一定没有AlO2-、CO32-、Fe2+离子,Fe3+离子、Al3+离子至少有一种,故答案为D。
3.a、b、c、d、e五种短周期元素的原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示:下列说法正确的是
A. 离子半径:b>d
B. 沸点:a与d形成的化合物>a与c形成的化合物
C. a与b、c、d、e均可形成共价化合物
D. e的含氧酸可能既有氧化性又有还原性
【答案】D
【解析】
试题分析:由图中信息可知,a、b两元素的原子最外层电子数都是1,a的半径最小,则a是H元素;e的最外层有6个电子,其半径仅比b小,则b、e分别为Na和S元素;c、d最外层分别有4和5个电子,则c、d分别为C和N元素。
A. 电子层结构相同的离子,核电荷数越大半径越小,故氮离子半径大于钠离子,A不正确; B. 沸点:H与N形成的化合物可能呈气态或液态,>H与C形成的化合物可能呈气态、液态或固态,所以无法比较两者的沸点,B不正确;C. H与C、N、S均可形成共价化合物,但是H与Na只能形成离子化合物,C不正确;D. S的含氧酸中有亚硫酸和硫酸等等,亚硫酸既有氧化性又有还原性,D正确。本题选D。
4.在2 L的恒容密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2,发生反应:2SO2(g) + O2(g)2SO3(g),下列有关说法正确的是( )
A. 由图可知:该反应的△H<0
B. 在图中的t1时充入少量氩气,容器内压强增大,平衡右移
C. 图所示条件下,平衡常数为2
D. 图中的y可以表示平衡常数或混合气体平均摩尔质量
【答案】A
【解析】
【详解】A.图象分析可知温度为T2前随温度升高三氧化硫含量增大,T2温度后随温度升高三氧化硫含量减小,说明T2前反应未达到平衡状态,T2时达到平衡状态,温度升高平衡逆向进行,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,△H<0,故A正确;
B.恒容容器中充入少量氩气,容器内总压强增大,但各组分的浓度不变,化学反应速率不变,平衡不发生移动,故B错误;
C.平衡时二氧化硫转化率50%,结合化学反应三行计算平衡浓度,
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)
起始量(mol/L) 1 0.5 0
变化量(mol/L) 0.5 0.25 0.5
平衡量(mol/L) 0.5 0.25 0.5
平衡浓度K===4,故C错误;
D.平衡常数随温度变化,温度不变平衡常数不变,反应前后气体质量总质量不变,但气体的总物质的量不断减小,根据M=可知混合气体平均摩尔质量不断增大,最终不变,混合气的平均摩尔质量的变化与图象不符合,故D错误;
故答案为A。
【点睛】化学平衡图像题的解题技巧:①紧扣特征,弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热,体积增大、减小还是不变,有无固体、纯液体物质参与反应等。②先拐先平,在含量(转化率)—时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明该曲线反应速率快,表示温度较高、有催化剂、压强较大等。③定一议二,当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,有时还需要作辅助线。④三步分析法,一看反应速率是增大还是减小;二看υ正、υ逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。
5.25 ℃时浓度都是1 mol·L-1的四种正盐溶液:AX、BX、AY、BY;AX的溶液pH=7且溶液中c(X-)=1 mol·L-1,BX的溶液pH=4,BY的溶液pH=6。下列说法正确的是
A. 电离平衡常数K(BOH)小于K(HY)
B. AY溶液的pH小于BY溶液的pH
C. 稀释相同倍数,溶液pH变化BX等于BY
D. 将浓度均为1 mol·L-1的HX和HY溶液分别稀释10倍后,HX溶液的pH大于HY
【答案】A
【解析】
【分析】
由题给条件可以推出AX是强酸强碱盐,BX为强酸弱碱盐,BY为弱酸弱碱盐,AY为强碱弱酸盐。
【详解】A. 1 mol·L-1 BY溶液pH=6,说明B+的水解程度大于Y-的,则电离平衡常数 K(BOH)
B. AY为强碱弱酸盐,水溶液显碱性,BY是弱酸弱碱盐,但溶液呈酸性,所以AY溶液的pH大于BY溶液的pH,B选项错误:
C. 稀释相同的倍数,BX、BY的水解程度不同,所以pH变化不相等,C选项错误:
D. 相同浓度的一元强酸和一元弱酸,稀释10倍后,浓度依然相同,弱酸的pH大于强酸的,D选项错误;
故答案选A。
6.实验:①将0.1mol·L-1MgCl2溶液和0.5mol·L-1NaOH溶液等体积混合得到浊液;②取少量①中浊液,滴加0.1mol·L-1FeCl3溶液,出现红褐色沉淀;③将①中浊液过滤,取少量白色沉淀,滴加0.1mol·L-1FeCl3溶液,白色沉淀变为红褐色;④另取少量白色沉淀,滴加饱和NH4Cl溶液,沉淀溶解。下列说法中,不正确的是( )
A. 将①中所得浊液过滤,所得滤液中含少量Mg2+
B. 浊液中存在溶解平衡:Mg(OH)2(s)⇌Mg2+(aq)+2OH-(aq)
C. 实验②和③均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶
D. NH4Cl溶液中的NH4 +可能是④中沉淀溶解的原因
【答案】C
【解析】
【分析】
将0.1 mol·L-1 MgCl2溶液和0.5 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得到氢氧化镁和氯化钠以及剩余氢氧化钠的混合物,加入FeCl3溶液,会出现红褐色沉淀氢氧化铁,氢氧化镁的悬浊液中滴加氯化铁会生成氢氧化铁沉淀,沉淀向着更难溶的物质转化,氯化铵会对氢氧化镁的沉淀溶解平衡产生影响。
【详解】将0.1 mol·L-1 MgCl2溶液和0.5 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得到氢氧化镁和氯化钠以及剩余氢氧化钠的混合物,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡: Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),
A、将①中所得浊液氢氧化镁过滤,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡: Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),所得滤液中含少量Mg2+,所以A选项是正确的;
B、浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),所以B选项是正确的;
C、实验②中是因为剩余的氢氧化钠和氯化铁之间反应生成氢氧化铁的缘故,不能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶,故C错误;
D、氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),加氯化铵,会和氢氧根离子之间反应,所以平衡正向移动,沉淀溶解,所以D选项是正确的。
答案选C。
7.验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是
A. 对比②③,可以判定Zn保护了Fe
B. 对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C. 验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D. 将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼
【答案】D
【解析】
分析:A项,对比②③,②Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化,②Fe附近的溶液中不含Fe2+,③Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀,③Fe附近的溶液中含Fe2+,②中Fe被保护;B项,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,Fe表面产生了Fe2+,对比①②的异同,①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2+;C项,对比①②,①也能检验出Fe2+,不能用①的方法验证Zn保护Fe;D项,由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+,将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼。
详解:A项,对比②③,②Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化,②Fe附近的溶液中不含Fe2+,③Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀,③Fe附近的溶液中含Fe2+,②中Fe被保护,A项正确;B项,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,Fe表面产生了Fe2+,对比①②的异同,①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2+,B项正确;C项,对比①②,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,①也能检验出Fe2+,不能用①的方法验证Zn保护Fe,C项正确;D项,由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+,将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼,D项错误;答案选D。
点睛:本题通过实验验证牺牲阳极的阴极保护法,考查Fe2+的检验、实验方案的对比,解决本题的关键是用对比分析法。要注意操作条件的变化,如①中没有取溶液,②中取出溶液,考虑Fe对实验结果的影响。要证明Fe比Cu活泼,可用②的方法。
8.Ⅰ.在测定空气里氧气含量的实验中,小明采用了如图所用的装置:
装置一装置二
在由注射器和硬质玻璃管组成的密闭系统中留有40mL空气,给装有铜粉的玻璃管加热,观察密闭系统内空气体积变化。
(1)在实验加热过程中,缓慢推动注射器活塞目的是__________。
(2)装置一比装置二更______(填“合理”或“不合理”),理由是_________。
(3)小明测得的实验结果如下:
反应前注射器内气体总体积
反应后注射器内气体总体积
15mL
10mL
由此数据可推算出他测定的氧气的体积分数________21%(填“>”“<”或“=”),造成该实验出现误差的原因可能是____________(填序号)。
①推动注射器活塞速度太快 ②未冷却至室温就读数 ③加入铜粉量太少
Ⅱ.H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。
图甲图乙
(4)根据上图,将不同条件对速率的影响情况补充完整:图甲表明,____________,H2O2分解速率越快;图乙表明,_________,H2O2分解速率越快。
【答案】 (1). 使空气中的氧气充分反应 (2). 合理 (3). 有利于空气流通,反应更充分 (4). < (5). ①②③ (6). 其他条件不变的情况下,H2O2溶液的浓度越大 (7). 其他条件不变的情况下,溶液的pH越大
【解析】
【分析】
Ⅰ.(1)缓慢推动注射器活塞,减小气体的流速;
(2) 根据铜粉与氧气的反应分析回答;
(3) 根据测定空气中氧气含量的实验原理及注意事项分析回答;
Ⅱ.(4) 图甲中溶液的pH相同,但浓度不同,浓度越大,相同时间内浓度的变化量越大;图乙中H2O2浓度相同,但加入NaOH浓度不同,说明溶液的pH不同,NaOH浓度越大,相同时间内双氧水浓度变化量越大。
【详解】Ⅰ.(1)在实验加热过程中,缓慢推动注射器活塞,降低气体的流速,目的是使空气中的氧气充分反应;
(2) 由装置的特点可知,装置一比装置二合理,理由是装置一中的小气球在硬质玻璃管的右边,在推拉活塞时有利于空气流通,反应更充分;
(3) 由实验数椐可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数是:×100%=12.5%<21%,造成该实验出现误差的原因可能是:铜粉的量太少,不能将全部氧气消耗、推动注射器活塞速度过快使氧气未完全反应、未冷却到室温读数等,故答案为①②③;
Ⅱ.(4) 图甲中溶液的pH相同,但浓度不同,浓度越大,相同时间内浓度的变化量越大,由此得出相同pH条件下,双氧水浓度越大,双氧水分解速率越快;图乙中H2O2浓度相同,但加入NaOH浓度不同,说明溶液的pH不同,NaOH浓度越大,相同时间内双氧水浓度变化量越大,由此得出:双氧水浓度相同时,pH越大双氧水分解速率越快。
9.工业上可以从电解铜的阳极泥中提取很多重要物质,其工艺流程如下:
已知:①阳极泥主要化学成分,如表所示:
主要成分
Cu Ag Au Se Te
百分含量/%
23.4 12.1 0.9 6.7 3.1
②温度和硫酸浓度对阳极泥中各组分浸出率的影响,如表所示:
固定浸出温度
固定H2SO4浓度
H2SO4浓度
/ mol·L-1
浸出率/%
浸出温度/℃
浸出率/%
Cu Ag Au Se Te
Cu Ag Au Se Te
4
95.1 4.67 <0.2 0.83 8.93
30
87.1 4.58 <0.2 0.08 6.83
3
94.5 4.65 <0.2 0.28 6.90
40
94.5 4.65 <0.2 0.28 6.90
2
78.1 2.65 <0.2 0.05 2.85
50
96.1 5.90 <0.2 0.64 8.73
(1)步骤I的主要目的为浸出铜,发生的主要反应的化学方程式为__________;分析表2数据,可知步骤I最适合的条件为______________。
(2)步骤II中,加入Cu粉的目的是除去滤液中含碲的离子,加入NaCl的目的为________。
(3)步骤III的操作方法为___________。
(4)步骤IV中,反应温度为75℃。加入H2O2溶液作用为______________;此过程中H2O2溶液的添加量要远远高于理论值,原因为_____________。
(5)步骤VI中所发生反应的化学方程式为_______。
(6)步骤VII中,碱性环境下电解Na2TeO3溶液可得Te实现,阴极的电极反应式为_____。
【答案】 (1). 2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O (2). 硫酸浓度3 mol·L-1、浸出温度40℃ (3). 除去滤液中Ag+ (4). 加热浓缩(蒸发)、冷却结晶、过滤 (5). 氧化滤渣中的硒和碲,使其进入溶液中 (6). 增加硒和碲的浸出率、H2O2会有部分分解 (7). Na2SeO3+2Na2SO3+2HCl=Se+2Na2SO4+2NaCl+H2O (8). TeO32—+4e-+3H2O=Te+6OH-
【解析】
【分析】
(1)根据阳极泥的成分和流程图,及题目要求,主要反应是铜与硫酸及空气中氧气的反应,配平方程式即可;根据题目中所给表格②中数据分析,综合考虑浸出率和经济性等原则得出结论;
(2)步骤Ⅱ中,加入NaCl的目的显然是使Ag+转化为氯化银沉淀而除去;
(3)使结晶水合物从溶液中结晶析出的步骤是:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等;
(4)步骤Ⅳ中,反应温度为75℃.加入H2O2溶液的作用为氧化滤渣中的硒和碲,使其进入溶液中;此过程中H2O2溶液的添加量要远远高于理论值,原因是:从速率及平衡角度考虑,可增加硒和碲的浸出率,H2O2会有部分分解,有损失;
(5)根据流程图中的反应物和生成物,配平方程式即可;
(6)根据反应物Na2TeO3和生成物Te,结合碱性条件,阴极应发生还原反应,根据守恒即可写出其电极反应式。
【详解】(1)根据阳极泥的成分和流程图及题目要求,主要反应是铜与硫酸及空气中氧气的反应,反应的方程式为2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O;根据题目中所给表格②中数据分析,可知当硫酸浓度为2 mol•L-1、浸出温度30℃时浸出率太低,硫酸浓度为3 mol•L-1、浸出温度40℃时浸出率已较高,再增大浓度和升温对浸出率影响不大,但会浪费试剂和能源;故可知步骤I最适合的条件为 :硫酸浓度3 mol•L-1、浸出温度40℃;
(2)步骤Ⅱ中,加入NaCl的目的显然是使Ag+转化为氯化银沉淀而除去;
(3)使结晶水合物从溶液中结晶析出的步骤是:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等;
(4)硒和碲不溶于水,步骤Ⅳ中,反应温度为75℃.加入H2O2溶液的作用为氧化滤渣中的硒和碲,使其进入溶液中;此过程中H2O2溶液的添加量要远远高于理论值,原因是:从速率及平衡角度考虑,可增加硒和碲的浸出率;H2O2会有部分分解;
(5)根据流程图中的反应物和生成物,根据得失电子守恒、原子守恒,反应的方程式为Na2SeO3+2Na2SO3+2HCl=Se+2Na2SO4+2NaCl+H2O;
(6)根据反应物Na2TeO3和生成物Te,结合碱性条件,阴极应发生还原反应,根据守恒即可写出其电极反应式TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH-。
10.1913年,德国化学家哈伯实现了合成氨的工业化生产,被称作解救世界粮食危机的化学天才。现将lmolN2和3molH2投入1L的密闭容器,在一定条件下,利用如下反应模拟哈伯合成氨的工业化生产: N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)△H < 0 当改变某一外界条件(温度或压强)时,NH3的体积分数φ(NH3)变化趋势如下图所示。
(1)已知:①NH3(l) NH3(g) ΔH1 ②N2(g)+3H2(g) 2NH3(l) ΔH2,则反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的△H=________(用含△H1、△H2的代数式表示)。
(2)X轴上a点的数值比b点 _____(填“大”或“小”),Y轴表示_______(填“温度”或“压强”)。
(3)将1mol N2和3mol H2分别投入起始容积为1L的密闭容器中,实验条件相关数据如下表所示:
下列判断正确的是________。
A.放出热量:Ql< Q2<|△H| B.N2的转化率:I> III
C.平衡常数:II >I D.达平衡时氨气的体积分数:I>II
(4)平衡时,M点NH3的体积分数为10%。若同温同容下,再充入0.2mol N2,0.6mol H2和1.6molNH 3,重新达平衡时NH3的体积分数________ 10%(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
(5)某科研小组探究在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对合成NH3反应的影响.实验结果如图所示:(图中T2和T1表示温度,n表示起始时H2的物质的量)
①图象中T2和T1的关系是:T2_____T1(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最大的是___(填字母)。
【答案】 (1). 2△H1+△H2 (2). 小 (3). 温度 (4). AB (5). > (6). < (7). c
【解析】
【分析】
(1) 根据盖斯定律,①×2+②可得N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),反应热也进行相应计算;
(2) 随Y值增大,φ(NH3)减小,反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0向逆反应方向移动,正反应为体积减小的放热反应,故Y为温度,则X为压强,增大压强平衡正向移动,φ(NH3)增大;
(3) A.I为恒温恒容,随反应进行压强减小,Ⅱ为恒温恒压,Ⅱ相当于在I的基础上增大压强,平衡正向移动,Ⅱ中反应物转化率大于Ⅰ;
B.Ⅲ为恒容绝热,随反应进行温度升高,I为恒温恒容,Ⅲ相当于在I的基础上升高温度,平衡逆向移动;
C.平衡常数只受温度影响,温度相同,平衡常数相同;
D.Ⅱ相当于在I的基础上增大压强,平衡正向移动,氨气体积分数增大;
(4)再次充入0.2mol N2,0.6mol H2和1.6molNH3等效于再次充入1molN2和3molH2,结合勒夏特列原理分析;
(5)①由图可知,n(H2)相同时,T2对应氨气含高,反应为放热反应,降低温度有利于生成氨气;
②a、b、c三点,n(H2)越大,平衡正向移动的程度越大,N2的转化率越大。
【详解】(1) 已知:①NH3(l)⇌NH3(g)△H1, ②N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(l)△H2,根据盖斯定律,①×2+②可得:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),故△H=2△H1+△H2;
(2) 随Y值增大,φ(NH3)减小,反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0向逆反应方向移动,正反应为体积减小的放热反应,故Y为温度,则X为压强,增大压强平衡正向移动,φ(NH3)增大,a点的数值比b点小;
(3) A.I为恒温恒容,随反应进行压强减小,Ⅱ为恒温恒压,Ⅱ相当于在I的基础上增大压强,平衡正向移动,Ⅱ中反应物转化率大于Ⅰ,放出热量:Ql<Q2<|∆H|,故A正确;
B.Ⅲ为恒容绝热,随反应进行温度升高,I为恒温恒容,Ⅲ相当于在I的基础上升高温度,平衡逆向移动,N2的转化率:I>III,故B正确;
C.平衡常数只受温度影响,温度相同,平衡常数相同,则平衡常数:II=I,故C错误;
D.Ⅱ相当于在I的基础上增大压强,平衡正向移动,则达平衡时氨气的体积分数:I<II,故D错误;
故答案为AB;
(4) 再次充入0.2mol N2,0.6mol H2和1.6molNH3等效于再次充入1molN2和3molH2,在恒温恒容容器中,相当于增大压强,平衡正向移动,重新达平衡时NH3的体积分数>10%;
(5)①由图可知,n(H2)相同时,T2对应氨气含高,反应为放热反应,降低温度有利于生成氨气,则T2<T1 ;
②a、b、c三点,n(H2)越大,平衡正向移动的程度越大,N2的转化率越大,c点时氢气的物质的量最大,c点N2的转化率最高,故答案为:c。
【点睛】应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
11.(1)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为________形,从电子云重叠方式看共价键的类型有________种;固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为________。
(2)某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为__。
图1 FexNy晶胞结构示意图图2转化过程的能量变化
(3)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为__ nm,与K紧邻的O个数为____。
(4)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于_______位置,O处于______位置。
【答案】 (1). 平面三角 (2). 2 (3). sp3 (4). Fe3CuN (5). 0.315 (或 ×0.446) (6). 12 (7). 体心 (8). 棱心
【解析】
【分析】
(1) SO3中S原子价层电子对数=3+=3,且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断其空间构型;该分子中S-O原子之间存在共价键;该分子中每个S原子价层电子对数都4,根据价层电子对互斥理论判断S原子杂化类型;
(2) 能量越低越稳定,故Cu替代a位置的Fe形成的物质更稳定,形成晶胞中N原子处于体心、Cu原子处于顶点、Fe原子处于面心,利用均摊法计算晶胞中各原子数目,进而确定化学式;
(3) K与O间的最短距离为面对角线的一半;O位于面心,K位于顶点,1个面心为2个晶胞共有,1个顶点为8个晶胞共有;
(4) 在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,个数为8×=1,则K也为1,应位于体心,则O位于棱心,个数为12×=3。
【详解】(1) SO3中S原子价层电子对数=3+=3,且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断其空间构型为平面正三角形;该分子中S-O原子之间存在σ和离域大π键,所以共价键类型2种;该分子中每个S原子价层电子对数都是4,根据价层电子对互斥理论判断S原子杂化类型为sp3;
(2) 能量越低越稳定,故Cu替代a位置的Fe形成的物质更稳定,形成晶胞中N原子处于体心、Cu原子处于顶点、Fe原子处于面心,晶胞中N原子数目=1,N(Cu)=8×=1,N(Fe)=6×=3,故化学式为:Fe3CuN;
(3) K与O间的最短距离为面对角线的一半,则K与O间的最短距离为×0.446nm=0.315nm,O位于面心,K位于顶点,1个面心为2个晶胞共有,1个顶点为8个晶胞共有,即与K紧邻的O个数为=12个;
(4) 在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,个数为8×=1,则K也为1个,应位于体心,则O位于棱心,每个棱为4个晶胞共有,则O个数为12×=3。
12.异戊酸薄荷酯P()是一种治疗心脏病的药物。一种制备异戊酸薄荷酯P的流程如下:
已知:
RCH=CH2 RCH2CHBr(R表示烃基)
完成下列问题:
(1)A的化学名称为__________。
(2)试剂l的结构简式为__________。
(3)由E生成F的化学方程式为__________;该反应类型是__________。
(4)试剂2可以是__________试剂(填名称或化学式)
(5)由C和H生成P的化学方程式为__________。
(6)H的同分异构体中,能发生水解反应的链状化合物共有_________种(不考虑立体异构);其中核磁共振氢谱有两种峰、且峰值比为9:1的同分异构体的结构简式为__________。
(7)苯乙烯是一种重要的化工原料,参考制备异戊酸薄荷酯中的方法,设计以苯、乙烯为有机原料(无机试剂自选),制备苯乙烯的合成线路:
合成路线常用的表示方法为:
________________________
【答案】 (1). 3-甲基苯酚(间-甲基苯酚) (2). CH3CH=CH2 (3). (4). 水解反应或取代反应 (5). 新制的银氨溶液或新制的氢氧化铜 (6). (7). 9 (8). (9).
【解析】
根据P的结构简式可知C与H发生酯化反应生成P,因此H的结构简式为(CH3)2CHCH2COOH,C的结构简式为;D与溴化氢发生加成反应生成E,E发生水解反应生成F,F是醇,F发生催化氧化生成G,G发生反应生成H,则G的结构简式为(CH3)2CHCH2CHO,F的结构简式为(CH3)2CHCH2CH2OH,E的结构简式为(CH3)2CHCH2CH2Br,D的结构简式为(CH3)2CHCH=CH2。根据C的结构简式可知A是间-甲基苯酚,依据A和B的分子式结合已知信息可知试剂1是丙烯,与A发生加成反应生成B,B中的苯环与氢气发生加成反应生成C,B的结构简式为。
(1)A的结构简式为,化学名称为 3-甲基苯酚。(2)试剂l是丙烯,结构简式为CH3CH=CH2。(3)由E生成F是卤代烃的水解反应,反应的化学方程式为(CH3)2CHCH2CH2Br+NaOH(CH3)2CHCH2CH2OH+NaBr。(4)试剂2把醛基氧化为羧基,可以是新制的银氨溶液或新制的氢氧化铜;(5)由C和H生成P的化学方程式为+(CH3)2CHCH2COOH+H2O;(6)H的同分异构体中,能发生水解反应的链状化合物属于酯类,可以是甲酸和丁醇形成的酯类(4种),乙酸和丙醇形成的酯类(2种),丙酸和乙醇形成的酯类(1种),丁酸和甲醇形成的酯类(2种),共有9种(不考虑立体异构);其中核磁共振氢谱有两种峰、且峰值比为9:1的同分异构体的结构简式为HCOOC(CH3)3。(7)根据已知信息结合逆推法可知以苯、乙烯为有机原料(无机试剂自选)制备苯乙烯的合成线路图为 。
高2017级高三上期11月阶段性测试理综化学试题
1.下列说法正确的是( )
A. 向20%蔗糖溶液中加入少量稀H2SO4,加热;再加入银氨溶液,未出现银镜,则蔗糖未水解
B. 尼龙绳主要由合成纤维制造
C. 蛋白质是仅由碳、氢、氧元素组成的物质
D. 植物油氢化过程是发生了取代反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.蔗糖水解后,检验葡萄糖在碱性条件下,水解后没有加碱至碱性再加银氨溶液,不能检验,故A错误;
B.尼龙绳主要成分为聚酰胺类合成纤维,所以尼龙绳主要由合成纤维制造,故B正确;
C.蛋白质含有C、H、O、N等元素,故C错误;
D.植物油含有不饱和烃基,可与氢气发生加成反应,为氢化过程,故D错误;
故答案为B。
2.有一澄清透明溶液,只可能大量含有Fe3+、Fe2+、H+、AlO2—、Al3+、CO32—、NO3—七种离子中的几种,向该溶液中逐滴加入一定量1mol/L NaOH溶液的过程中,开始没有沉淀,而后才有沉淀。则下列判断正确的是( )
A. 溶液中可能含有AlO2—
B. 溶液中一定含有Fe3+、Al3+
C. 溶液中一定不含Fe2+和Fe3+
D. 溶液中可能含有Fe3+,一定不含Fe2+
【答案】D
【解析】
【分析】
向该溶液中加入一定量1mol/L NaOH溶液的过程中,开始没有沉淀,说明溶液呈酸性,则一定含有大量的H+离子,在酸性溶液中AlO2-、CO32-离子因发生反应而不能存在,而后才有沉淀.能够生成沉淀的是Fe3+离子、Fe2+离子或Al3+离子中的一种或几种,结合溶液的电中性和Fe2+离子的还原性以及NO3-离子(酸性条件下)的氧化性做进一步的推断。
【详解】向该溶液中加入一定量1mol/L NaOH溶液的过程中,开始没有沉淀,说明溶液呈酸性,则一定含有大量的H+离子;在酸性溶液中AlO2-、CO32-离子分别与H+离子反应生成Al(OH)3沉淀、CO2气体而不能存在;根据溶液的电中性可知一定含有阴离子,则只有NO3-离子符合;而后才有沉淀,能够生成沉淀的是Fe3+离子、Fe2+离子或Al3+离子中的一种或几种,但在酸性条件下Fe2+离子与NO3-离子发生氧化还原反应而不能共存,则一定不含Fe2+离子;
综上所述,溶液中一定含有H+离子、NO3-离子,一定没有AlO2-、CO32-、Fe2+离子,Fe3+离子、Al3+离子至少有一种,故答案为D。
3.a、b、c、d、e五种短周期元素的原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示:下列说法正确的是
A. 离子半径:b>d
B. 沸点:a与d形成的化合物>a与c形成的化合物
C. a与b、c、d、e均可形成共价化合物
D. e的含氧酸可能既有氧化性又有还原性
【答案】D
【解析】
试题分析:由图中信息可知,a、b两元素的原子最外层电子数都是1,a的半径最小,则a是H元素;e的最外层有6个电子,其半径仅比b小,则b、e分别为Na和S元素;c、d最外层分别有4和5个电子,则c、d分别为C和N元素。
A. 电子层结构相同的离子,核电荷数越大半径越小,故氮离子半径大于钠离子,A不正确; B. 沸点:H与N形成的化合物可能呈气态或液态,>H与C形成的化合物可能呈气态、液态或固态,所以无法比较两者的沸点,B不正确;C. H与C、N、S均可形成共价化合物,但是H与Na只能形成离子化合物,C不正确;D. S的含氧酸中有亚硫酸和硫酸等等,亚硫酸既有氧化性又有还原性,D正确。本题选D。
4.在2 L的恒容密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2,发生反应:2SO2(g) + O2(g)2SO3(g),下列有关说法正确的是( )
A. 由图可知:该反应的△H<0
B. 在图中的t1时充入少量氩气,容器内压强增大,平衡右移
C. 图所示条件下,平衡常数为2
D. 图中的y可以表示平衡常数或混合气体平均摩尔质量
【答案】A
【解析】
【详解】A.图象分析可知温度为T2前随温度升高三氧化硫含量增大,T2温度后随温度升高三氧化硫含量减小,说明T2前反应未达到平衡状态,T2时达到平衡状态,温度升高平衡逆向进行,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,△H<0,故A正确;
B.恒容容器中充入少量氩气,容器内总压强增大,但各组分的浓度不变,化学反应速率不变,平衡不发生移动,故B错误;
C.平衡时二氧化硫转化率50%,结合化学反应三行计算平衡浓度,
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)
起始量(mol/L) 1 0.5 0
变化量(mol/L) 0.5 0.25 0.5
平衡量(mol/L) 0.5 0.25 0.5
平衡浓度K===4,故C错误;
D.平衡常数随温度变化,温度不变平衡常数不变,反应前后气体质量总质量不变,但气体的总物质的量不断减小,根据M=可知混合气体平均摩尔质量不断增大,最终不变,混合气的平均摩尔质量的变化与图象不符合,故D错误;
故答案为A。
【点睛】化学平衡图像题的解题技巧:①紧扣特征,弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热,体积增大、减小还是不变,有无固体、纯液体物质参与反应等。②先拐先平,在含量(转化率)—时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明该曲线反应速率快,表示温度较高、有催化剂、压强较大等。③定一议二,当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,有时还需要作辅助线。④三步分析法,一看反应速率是增大还是减小;二看υ正、υ逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。
5.25 ℃时浓度都是1 mol·L-1的四种正盐溶液:AX、BX、AY、BY;AX的溶液pH=7且溶液中c(X-)=1 mol·L-1,BX的溶液pH=4,BY的溶液pH=6。下列说法正确的是
A. 电离平衡常数K(BOH)小于K(HY)
B. AY溶液的pH小于BY溶液的pH
C. 稀释相同倍数,溶液pH变化BX等于BY
D. 将浓度均为1 mol·L-1的HX和HY溶液分别稀释10倍后,HX溶液的pH大于HY
【答案】A
【解析】
【分析】
由题给条件可以推出AX是强酸强碱盐,BX为强酸弱碱盐,BY为弱酸弱碱盐,AY为强碱弱酸盐。
【详解】A. 1 mol·L-1 BY溶液pH=6,说明B+的水解程度大于Y-的,则电离平衡常数 K(BOH)
C. 稀释相同的倍数,BX、BY的水解程度不同,所以pH变化不相等,C选项错误:
D. 相同浓度的一元强酸和一元弱酸,稀释10倍后,浓度依然相同,弱酸的pH大于强酸的,D选项错误;
故答案选A。
6.实验:①将0.1mol·L-1MgCl2溶液和0.5mol·L-1NaOH溶液等体积混合得到浊液;②取少量①中浊液,滴加0.1mol·L-1FeCl3溶液,出现红褐色沉淀;③将①中浊液过滤,取少量白色沉淀,滴加0.1mol·L-1FeCl3溶液,白色沉淀变为红褐色;④另取少量白色沉淀,滴加饱和NH4Cl溶液,沉淀溶解。下列说法中,不正确的是( )
A. 将①中所得浊液过滤,所得滤液中含少量Mg2+
B. 浊液中存在溶解平衡:Mg(OH)2(s)⇌Mg2+(aq)+2OH-(aq)
C. 实验②和③均能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶
D. NH4Cl溶液中的NH4 +可能是④中沉淀溶解的原因
【答案】C
【解析】
【分析】
将0.1 mol·L-1 MgCl2溶液和0.5 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得到氢氧化镁和氯化钠以及剩余氢氧化钠的混合物,加入FeCl3溶液,会出现红褐色沉淀氢氧化铁,氢氧化镁的悬浊液中滴加氯化铁会生成氢氧化铁沉淀,沉淀向着更难溶的物质转化,氯化铵会对氢氧化镁的沉淀溶解平衡产生影响。
【详解】将0.1 mol·L-1 MgCl2溶液和0.5 mol·L-1 NaOH溶液等体积混合得到氢氧化镁和氯化钠以及剩余氢氧化钠的混合物,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡: Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),
A、将①中所得浊液氢氧化镁过滤,氢氧化镁存在沉淀溶解平衡: Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),所得滤液中含少量Mg2+,所以A选项是正确的;
B、浊液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),所以B选项是正确的;
C、实验②中是因为剩余的氢氧化钠和氯化铁之间反应生成氢氧化铁的缘故,不能说明Fe(OH)3比Mg(OH)2难溶,故C错误;
D、氢氧化镁存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq),加氯化铵,会和氢氧根离子之间反应,所以平衡正向移动,沉淀溶解,所以D选项是正确的。
答案选C。
7.验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液)。
①
②
③
在Fe表面生成蓝色沉淀
试管内无明显变化
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是
A. 对比②③,可以判定Zn保护了Fe
B. 对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C. 验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D. 将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼
【答案】D
【解析】
分析:A项,对比②③,②Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化,②Fe附近的溶液中不含Fe2+,③Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀,③Fe附近的溶液中含Fe2+,②中Fe被保护;B项,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,Fe表面产生了Fe2+,对比①②的异同,①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2+;C项,对比①②,①也能检验出Fe2+,不能用①的方法验证Zn保护Fe;D项,由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+,将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼。
详解:A项,对比②③,②Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]无明显变化,②Fe附近的溶液中不含Fe2+,③Fe附近的溶液中加入K3[Fe(CN)6]产生蓝色沉淀,③Fe附近的溶液中含Fe2+,②中Fe被保护,A项正确;B项,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,Fe表面产生了Fe2+,对比①②的异同,①可能是K3[Fe(CN)6]将Fe氧化成Fe2+,B项正确;C项,对比①②,①加入K3[Fe(CN)6]在Fe表面产生蓝色沉淀,①也能检验出Fe2+,不能用①的方法验证Zn保护Fe,C项正确;D项,由实验可知K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化成Fe2+,将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼,D项错误;答案选D。
点睛:本题通过实验验证牺牲阳极的阴极保护法,考查Fe2+的检验、实验方案的对比,解决本题的关键是用对比分析法。要注意操作条件的变化,如①中没有取溶液,②中取出溶液,考虑Fe对实验结果的影响。要证明Fe比Cu活泼,可用②的方法。
8.Ⅰ.在测定空气里氧气含量的实验中,小明采用了如图所用的装置:
装置一装置二
在由注射器和硬质玻璃管组成的密闭系统中留有40mL空气,给装有铜粉的玻璃管加热,观察密闭系统内空气体积变化。
(1)在实验加热过程中,缓慢推动注射器活塞目的是__________。
(2)装置一比装置二更______(填“合理”或“不合理”),理由是_________。
(3)小明测得的实验结果如下:
反应前注射器内气体总体积
反应后注射器内气体总体积
15mL
10mL
由此数据可推算出他测定的氧气的体积分数________21%(填“>”“<”或“=”),造成该实验出现误差的原因可能是____________(填序号)。
①推动注射器活塞速度太快 ②未冷却至室温就读数 ③加入铜粉量太少
Ⅱ.H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。
图甲图乙
(4)根据上图,将不同条件对速率的影响情况补充完整:图甲表明,____________,H2O2分解速率越快;图乙表明,_________,H2O2分解速率越快。
【答案】 (1). 使空气中的氧气充分反应 (2). 合理 (3). 有利于空气流通,反应更充分 (4). < (5). ①②③ (6). 其他条件不变的情况下,H2O2溶液的浓度越大 (7). 其他条件不变的情况下,溶液的pH越大
【解析】
【分析】
Ⅰ.(1)缓慢推动注射器活塞,减小气体的流速;
(2) 根据铜粉与氧气的反应分析回答;
(3) 根据测定空气中氧气含量的实验原理及注意事项分析回答;
Ⅱ.(4) 图甲中溶液的pH相同,但浓度不同,浓度越大,相同时间内浓度的变化量越大;图乙中H2O2浓度相同,但加入NaOH浓度不同,说明溶液的pH不同,NaOH浓度越大,相同时间内双氧水浓度变化量越大。
【详解】Ⅰ.(1)在实验加热过程中,缓慢推动注射器活塞,降低气体的流速,目的是使空气中的氧气充分反应;
(2) 由装置的特点可知,装置一比装置二合理,理由是装置一中的小气球在硬质玻璃管的右边,在推拉活塞时有利于空气流通,反应更充分;
(3) 由实验数椐可以推算出他测定的空气中氧气的体积分数是:×100%=12.5%<21%,造成该实验出现误差的原因可能是:铜粉的量太少,不能将全部氧气消耗、推动注射器活塞速度过快使氧气未完全反应、未冷却到室温读数等,故答案为①②③;
Ⅱ.(4) 图甲中溶液的pH相同,但浓度不同,浓度越大,相同时间内浓度的变化量越大,由此得出相同pH条件下,双氧水浓度越大,双氧水分解速率越快;图乙中H2O2浓度相同,但加入NaOH浓度不同,说明溶液的pH不同,NaOH浓度越大,相同时间内双氧水浓度变化量越大,由此得出:双氧水浓度相同时,pH越大双氧水分解速率越快。
9.工业上可以从电解铜的阳极泥中提取很多重要物质,其工艺流程如下:
已知:①阳极泥主要化学成分,如表所示:
主要成分
Cu Ag Au Se Te
百分含量/%
23.4 12.1 0.9 6.7 3.1
②温度和硫酸浓度对阳极泥中各组分浸出率的影响,如表所示:
固定浸出温度
固定H2SO4浓度
H2SO4浓度
/ mol·L-1
浸出率/%
浸出温度/℃
浸出率/%
Cu Ag Au Se Te
Cu Ag Au Se Te
4
95.1 4.67 <0.2 0.83 8.93
30
87.1 4.58 <0.2 0.08 6.83
3
94.5 4.65 <0.2 0.28 6.90
40
94.5 4.65 <0.2 0.28 6.90
2
78.1 2.65 <0.2 0.05 2.85
50
96.1 5.90 <0.2 0.64 8.73
(1)步骤I的主要目的为浸出铜,发生的主要反应的化学方程式为__________;分析表2数据,可知步骤I最适合的条件为______________。
(2)步骤II中,加入Cu粉的目的是除去滤液中含碲的离子,加入NaCl的目的为________。
(3)步骤III的操作方法为___________。
(4)步骤IV中,反应温度为75℃。加入H2O2溶液作用为______________;此过程中H2O2溶液的添加量要远远高于理论值,原因为_____________。
(5)步骤VI中所发生反应的化学方程式为_______。
(6)步骤VII中,碱性环境下电解Na2TeO3溶液可得Te实现,阴极的电极反应式为_____。
【答案】 (1). 2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O (2). 硫酸浓度3 mol·L-1、浸出温度40℃ (3). 除去滤液中Ag+ (4). 加热浓缩(蒸发)、冷却结晶、过滤 (5). 氧化滤渣中的硒和碲,使其进入溶液中 (6). 增加硒和碲的浸出率、H2O2会有部分分解 (7). Na2SeO3+2Na2SO3+2HCl=Se+2Na2SO4+2NaCl+H2O (8). TeO32—+4e-+3H2O=Te+6OH-
【解析】
【分析】
(1)根据阳极泥的成分和流程图,及题目要求,主要反应是铜与硫酸及空气中氧气的反应,配平方程式即可;根据题目中所给表格②中数据分析,综合考虑浸出率和经济性等原则得出结论;
(2)步骤Ⅱ中,加入NaCl的目的显然是使Ag+转化为氯化银沉淀而除去;
(3)使结晶水合物从溶液中结晶析出的步骤是:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等;
(4)步骤Ⅳ中,反应温度为75℃.加入H2O2溶液的作用为氧化滤渣中的硒和碲,使其进入溶液中;此过程中H2O2溶液的添加量要远远高于理论值,原因是:从速率及平衡角度考虑,可增加硒和碲的浸出率,H2O2会有部分分解,有损失;
(5)根据流程图中的反应物和生成物,配平方程式即可;
(6)根据反应物Na2TeO3和生成物Te,结合碱性条件,阴极应发生还原反应,根据守恒即可写出其电极反应式。
【详解】(1)根据阳极泥的成分和流程图及题目要求,主要反应是铜与硫酸及空气中氧气的反应,反应的方程式为2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O;根据题目中所给表格②中数据分析,可知当硫酸浓度为2 mol•L-1、浸出温度30℃时浸出率太低,硫酸浓度为3 mol•L-1、浸出温度40℃时浸出率已较高,再增大浓度和升温对浸出率影响不大,但会浪费试剂和能源;故可知步骤I最适合的条件为 :硫酸浓度3 mol•L-1、浸出温度40℃;
(2)步骤Ⅱ中,加入NaCl的目的显然是使Ag+转化为氯化银沉淀而除去;
(3)使结晶水合物从溶液中结晶析出的步骤是:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等;
(4)硒和碲不溶于水,步骤Ⅳ中,反应温度为75℃.加入H2O2溶液的作用为氧化滤渣中的硒和碲,使其进入溶液中;此过程中H2O2溶液的添加量要远远高于理论值,原因是:从速率及平衡角度考虑,可增加硒和碲的浸出率;H2O2会有部分分解;
(5)根据流程图中的反应物和生成物,根据得失电子守恒、原子守恒,反应的方程式为Na2SeO3+2Na2SO3+2HCl=Se+2Na2SO4+2NaCl+H2O;
(6)根据反应物Na2TeO3和生成物Te,结合碱性条件,阴极应发生还原反应,根据守恒即可写出其电极反应式TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH-。
10.1913年,德国化学家哈伯实现了合成氨的工业化生产,被称作解救世界粮食危机的化学天才。现将lmolN2和3molH2投入1L的密闭容器,在一定条件下,利用如下反应模拟哈伯合成氨的工业化生产: N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)△H < 0 当改变某一外界条件(温度或压强)时,NH3的体积分数φ(NH3)变化趋势如下图所示。
(1)已知:①NH3(l) NH3(g) ΔH1 ②N2(g)+3H2(g) 2NH3(l) ΔH2,则反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的△H=________(用含△H1、△H2的代数式表示)。
(2)X轴上a点的数值比b点 _____(填“大”或“小”),Y轴表示_______(填“温度”或“压强”)。
(3)将1mol N2和3mol H2分别投入起始容积为1L的密闭容器中,实验条件相关数据如下表所示:
下列判断正确的是________。
A.放出热量:Ql< Q2<|△H| B.N2的转化率:I> III
C.平衡常数:II >I D.达平衡时氨气的体积分数:I>II
(4)平衡时,M点NH3的体积分数为10%。若同温同容下,再充入0.2mol N2,0.6mol H2和1.6molNH 3,重新达平衡时NH3的体积分数________ 10%(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
(5)某科研小组探究在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对合成NH3反应的影响.实验结果如图所示:(图中T2和T1表示温度,n表示起始时H2的物质的量)
①图象中T2和T1的关系是:T2_____T1(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。
②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最大的是___(填字母)。
【答案】 (1). 2△H1+△H2 (2). 小 (3). 温度 (4). AB (5). > (6). < (7). c
【解析】
【分析】
(1) 根据盖斯定律,①×2+②可得N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),反应热也进行相应计算;
(2) 随Y值增大,φ(NH3)减小,反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0向逆反应方向移动,正反应为体积减小的放热反应,故Y为温度,则X为压强,增大压强平衡正向移动,φ(NH3)增大;
(3) A.I为恒温恒容,随反应进行压强减小,Ⅱ为恒温恒压,Ⅱ相当于在I的基础上增大压强,平衡正向移动,Ⅱ中反应物转化率大于Ⅰ;
B.Ⅲ为恒容绝热,随反应进行温度升高,I为恒温恒容,Ⅲ相当于在I的基础上升高温度,平衡逆向移动;
C.平衡常数只受温度影响,温度相同,平衡常数相同;
D.Ⅱ相当于在I的基础上增大压强,平衡正向移动,氨气体积分数增大;
(4)再次充入0.2mol N2,0.6mol H2和1.6molNH3等效于再次充入1molN2和3molH2,结合勒夏特列原理分析;
(5)①由图可知,n(H2)相同时,T2对应氨气含高,反应为放热反应,降低温度有利于生成氨气;
②a、b、c三点,n(H2)越大,平衡正向移动的程度越大,N2的转化率越大。
【详解】(1) 已知:①NH3(l)⇌NH3(g)△H1, ②N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(l)△H2,根据盖斯定律,①×2+②可得:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g),故△H=2△H1+△H2;
(2) 随Y值增大,φ(NH3)减小,反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H<0向逆反应方向移动,正反应为体积减小的放热反应,故Y为温度,则X为压强,增大压强平衡正向移动,φ(NH3)增大,a点的数值比b点小;
(3) A.I为恒温恒容,随反应进行压强减小,Ⅱ为恒温恒压,Ⅱ相当于在I的基础上增大压强,平衡正向移动,Ⅱ中反应物转化率大于Ⅰ,放出热量:Ql<Q2<|∆H|,故A正确;
B.Ⅲ为恒容绝热,随反应进行温度升高,I为恒温恒容,Ⅲ相当于在I的基础上升高温度,平衡逆向移动,N2的转化率:I>III,故B正确;
C.平衡常数只受温度影响,温度相同,平衡常数相同,则平衡常数:II=I,故C错误;
D.Ⅱ相当于在I的基础上增大压强,平衡正向移动,则达平衡时氨气的体积分数:I<II,故D错误;
故答案为AB;
(4) 再次充入0.2mol N2,0.6mol H2和1.6molNH3等效于再次充入1molN2和3molH2,在恒温恒容容器中,相当于增大压强,平衡正向移动,重新达平衡时NH3的体积分数>10%;
(5)①由图可知,n(H2)相同时,T2对应氨气含高,反应为放热反应,降低温度有利于生成氨气,则T2<T1 ;
②a、b、c三点,n(H2)越大,平衡正向移动的程度越大,N2的转化率越大,c点时氢气的物质的量最大,c点N2的转化率最高,故答案为:c。
【点睛】应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
11.(1)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为________形,从电子云重叠方式看共价键的类型有________种;固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为________。
(2)某FexNy的晶胞如图1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为__。
图1 FexNy晶胞结构示意图图2转化过程的能量变化
(3)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为__ nm,与K紧邻的O个数为____。
(4)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于_______位置,O处于______位置。
【答案】 (1). 平面三角 (2). 2 (3). sp3 (4). Fe3CuN (5). 0.315 (或 ×0.446) (6). 12 (7). 体心 (8). 棱心
【解析】
【分析】
(1) SO3中S原子价层电子对数=3+=3,且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断其空间构型;该分子中S-O原子之间存在共价键;该分子中每个S原子价层电子对数都4,根据价层电子对互斥理论判断S原子杂化类型;
(2) 能量越低越稳定,故Cu替代a位置的Fe形成的物质更稳定,形成晶胞中N原子处于体心、Cu原子处于顶点、Fe原子处于面心,利用均摊法计算晶胞中各原子数目,进而确定化学式;
(3) K与O间的最短距离为面对角线的一半;O位于面心,K位于顶点,1个面心为2个晶胞共有,1个顶点为8个晶胞共有;
(4) 在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,个数为8×=1,则K也为1,应位于体心,则O位于棱心,个数为12×=3。
【详解】(1) SO3中S原子价层电子对数=3+=3,且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断其空间构型为平面正三角形;该分子中S-O原子之间存在σ和离域大π键,所以共价键类型2种;该分子中每个S原子价层电子对数都是4,根据价层电子对互斥理论判断S原子杂化类型为sp3;
(2) 能量越低越稳定,故Cu替代a位置的Fe形成的物质更稳定,形成晶胞中N原子处于体心、Cu原子处于顶点、Fe原子处于面心,晶胞中N原子数目=1,N(Cu)=8×=1,N(Fe)=6×=3,故化学式为:Fe3CuN;
(3) K与O间的最短距离为面对角线的一半,则K与O间的最短距离为×0.446nm=0.315nm,O位于面心,K位于顶点,1个面心为2个晶胞共有,1个顶点为8个晶胞共有,即与K紧邻的O个数为=12个;
(4) 在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,个数为8×=1,则K也为1个,应位于体心,则O位于棱心,每个棱为4个晶胞共有,则O个数为12×=3。
12.异戊酸薄荷酯P()是一种治疗心脏病的药物。一种制备异戊酸薄荷酯P的流程如下:
已知:
RCH=CH2 RCH2CHBr(R表示烃基)
完成下列问题:
(1)A的化学名称为__________。
(2)试剂l的结构简式为__________。
(3)由E生成F的化学方程式为__________;该反应类型是__________。
(4)试剂2可以是__________试剂(填名称或化学式)
(5)由C和H生成P的化学方程式为__________。
(6)H的同分异构体中,能发生水解反应的链状化合物共有_________种(不考虑立体异构);其中核磁共振氢谱有两种峰、且峰值比为9:1的同分异构体的结构简式为__________。
(7)苯乙烯是一种重要的化工原料,参考制备异戊酸薄荷酯中的方法,设计以苯、乙烯为有机原料(无机试剂自选),制备苯乙烯的合成线路:
合成路线常用的表示方法为:
________________________
【答案】 (1). 3-甲基苯酚(间-甲基苯酚) (2). CH3CH=CH2 (3). (4). 水解反应或取代反应 (5). 新制的银氨溶液或新制的氢氧化铜 (6). (7). 9 (8). (9).
【解析】
根据P的结构简式可知C与H发生酯化反应生成P,因此H的结构简式为(CH3)2CHCH2COOH,C的结构简式为;D与溴化氢发生加成反应生成E,E发生水解反应生成F,F是醇,F发生催化氧化生成G,G发生反应生成H,则G的结构简式为(CH3)2CHCH2CHO,F的结构简式为(CH3)2CHCH2CH2OH,E的结构简式为(CH3)2CHCH2CH2Br,D的结构简式为(CH3)2CHCH=CH2。根据C的结构简式可知A是间-甲基苯酚,依据A和B的分子式结合已知信息可知试剂1是丙烯,与A发生加成反应生成B,B中的苯环与氢气发生加成反应生成C,B的结构简式为。
(1)A的结构简式为,化学名称为 3-甲基苯酚。(2)试剂l是丙烯,结构简式为CH3CH=CH2。(3)由E生成F是卤代烃的水解反应,反应的化学方程式为(CH3)2CHCH2CH2Br+NaOH(CH3)2CHCH2CH2OH+NaBr。(4)试剂2把醛基氧化为羧基,可以是新制的银氨溶液或新制的氢氧化铜;(5)由C和H生成P的化学方程式为+(CH3)2CHCH2COOH+H2O;(6)H的同分异构体中,能发生水解反应的链状化合物属于酯类,可以是甲酸和丁醇形成的酯类(4种),乙酸和丙醇形成的酯类(2种),丙酸和乙醇形成的酯类(1种),丁酸和甲醇形成的酯类(2种),共有9种(不考虑立体异构);其中核磁共振氢谱有两种峰、且峰值比为9:1的同分异构体的结构简式为HCOOC(CH3)3。(7)根据已知信息结合逆推法可知以苯、乙烯为有机原料(无机试剂自选)制备苯乙烯的合成线路图为 。
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