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【化学】广西柳江中学2018-2019学年高二上学期期末考试(解析版)
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广西柳江中学2018-2019学年高二上学期期末考试
注意:1.请把答案填写在答题卡上,否则答题无效。
2.选择题,请用2B铅笔,把答题卡上对应题目选项的信息点涂黑。非选择题,请用0.5mm黑色字迹签字笔在答题卡指定位置作答。
可能用到的相对原子质量:O-16Na-23
第I卷(选择题,共42分)
一、选择题(本大题共14小题,每小题3分,共42分,在每小题给出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的。)
1.化学已渗透到人类生活的各个方面。下列说法正确的是( )
A. 乙醇和汽油都是可再生能源,应大力推广使用“乙醇汽油”
B. 地沟油的主要成分是高级脂肪酸甘油酯,可用于制肥皂和生产生物柴油
C. 某雨水样品放置一段时间后pH由4.98变为4.68,是因为水中溶解的CO2增多了
D. 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维,光导纤维是新型高分子非金属结构材料
【答案】B
【解析】
【分析】
根据乙醇汽油、地沟油、酸雨、光导纤维的化学成分分析判断。
【详解】A项:汽油是石油分馏产品,属于不可再生能源,A项错误;
B项:地沟油的主要成分是油脂,可碱性水解制肥皂、生产生物柴油,B项正确;
C项:正常雨水是CO2的饱和溶液,pH约5.6。样品的pH由4.98变为4.68,是因为缓慢反应2H2SO3+O2=2H2SO4,使酸性增强,C项错误;
D项:光导纤维是高纯度的二氧化硅,D项错误。
本题选B。
2.下列用系统命名法命名的有机物名称正确的是( )
A. 2 -甲基--4--乙基戊烷 B. 2, 3 --二甲基--1--戊烯
C. 3, 4, 4--三甲基己烷 D. 2, 2--二甲基-2-丁烯
【答案】B
【解析】
A. 2 -甲基--4--乙基戊烷,这个名称不正确,没有选出最长的碳链,应该叫2,4-二甲基己烷,A不正确;B. 2, 3 --二甲基--1--戊烯,正确;C. 3, 4, 4--三甲基己烷,这个名称不正确,编号的方向错了,应该叫3, 3, 4-三甲基己烷,C不正确;D. 2, 2--二甲基-2-丁烯,这种物质不存在,D不正确。本题选B。
3.下列关于乙烯和聚乙烯的叙述中正确的是( )
A. 二者都能使溴水褪色 B. 二者互为同系物
C. 二者最简式相同 D. 二者相对分子质量相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.由乙烯CH2=CH2和聚乙烯的结构可知,乙烯中含有碳碳双键,能和溴水发生加成反应,聚乙烯中只有单键,所以聚乙烯不能使溴水褪色,故A错误;
B.乙烯和聚乙烯的结构不相似,所以不是同系物,故B错误;
C.乙烯的分子式为C2H4,聚乙烯的分子式为(C2H4)n,二者的最简式都为CH2,故C正确;
D.乙烯的分子式为C2H4,聚乙烯的分子式为(C2H4)n,二者的式量分别为28,28n,故D错误;
答案选C。
4.维生素P的结构如图所示,其中R为烷烃基,维生素P是一种营养增补剂。下列关于维生素P的叙述正确的是( )
A. 分子中的官能团有羟基、碳碳双键、醚键、酯基
B. 若R为甲基,则该物质的分子式可以表示为C16H14O7
C. 该化合物遇三氯化铁溶液发生显色反应
D. 1 mol该化合物与氢气加成所需氢气的物质的量最多是7 mol
【答案】C
【解析】
【详解】A.分子中的官能团由羟基、羰基、碳碳双键、醚键,错误;B.若R为甲基,其分子式为C16H12O7,错误;C.该有机物含有酚羟基,故遇到三氯化铁溶液会呈紫色,正确;D.1mol该有机物最多能加成8mol氢气。错误。
5.为提纯下列物质(括号内为杂质),所用的除杂试剂和分离方法都正确的是( )
序号
不纯物
除杂试剂
分离方法
A
CH4(C2H4)
酸性KMnO4溶液
洗气
B
苯(Br2)
NaOH溶液
过滤
C
C2H5OH(H2O)
生石灰
蒸馏
D
乙酸乙酯(乙酸)
饱和Na2CO3溶液
蒸馏
【答案】C
【解析】
【分析】
A.乙烯与酸性高锰酸钾反应生成二氧化碳;
B.溴单质能与氢氧化钠溶液反应;
C. 乙酸与生石灰反应;
D.乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,乙酸可与碳酸钠反应;
【详解】A.乙烯与酸性高锰酸钾反应生成二氧化碳,引入新杂质,应用溴水除杂,故A错误;
B.溴单质能与氢氧化钠溶液反应,而溴苯不能,然后分液即可分离,故B错误;
C.水与生石灰反应,生成的氢氧化钙沸点高,而乙醇沸点低,可用蒸馏的方法分离,故C正确;
D.乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,乙酸可与碳酸钠反应,应用分液的方法分离,故D错误;
正确选项C。
【点睛】根据原物质和杂质的性质选择适当的除杂剂和分离方法,所谓除杂(提纯),是指除去杂质,同时被提纯物质不得改变;除杂质至少要满足两个条件:(1)加入的试剂只能与杂质反应,不能与原物质反应;(2)反应后不能引入新的杂质;选项A,就是一个易错点,虽然除去了乙烯,但是引入了二氧化碳,没有达到真正除杂的目的。
6.一种气态烷烃和一种气态烯烃组成的混合物共0.1 mol,完全燃烧得0.16 mol二氧化碳和3.6 g水。下列说法正确的是( )
A. 一定有甲烷 B. 一定是甲烷和乙烯
C. 可能有乙烷 D. 一定有乙炔
【答案】A
【解析】
两种气态烃组成的混合物完全燃烧得二氧化碳和3.6克水,平均分子组成C原子数目为:; 3.6克水的物质的量为;平均分子组成中H原子数目为:;故该混合烃的平均分子式为;根据C原子可以知道,该烃一定含有,根据H原子可以知道,令一烃的分子中H原子数目为4; 由上述分析可以知道,该烃一定含有,A正确;该烃一定含有,令一烃的分子中H原子数目为4,如乙烯、丙炔等,不一定含有乙烯,B错误;该烃一定含有,令一烃的分子中H原子数目为4,不可能有乙烷,C错误;该烃一定含有,令一烃的分子中H原子数目为4,不可能含有乙炔,D错误;正确选项A。
7.下列不能用勒夏特列原理解释的事实是( )
A. 棕红色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B. 加催化剂,使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C. 鼓入过量空气有利于SO2转化为SO3
D. 合成氨工业使用高压以提高氨的产量
【答案】B
【解析】
【详解】A.对2NO2⇌N2O4平衡体系增加压强,体积变小,颜色变深,平衡正向移动,颜色变浅,能用勒夏特列原理解释,故A不选;
B、加催化剂,使N2和H2在一定条件下转化为NH3的速率加快,但是不能引起平衡的移动,所以不可以用勒夏特列原理解释,故B选;
C、存在平衡2SO2+O2(g)⇌2SO3(g),加入过量的空气,平衡向正反应方向移动,提高二氧化硫的转化率,能用勒夏特利原理解释,故C不选;
D.合成氨反应:N2+3H2⇌2NH3,增大压强,平衡正向移动,氨的产率提高,能用勒夏特列原理解释,故D不选;
答案选B。
8.已知热化学方程式:
①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH=-283.0kJ·mol-1
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH=-241.8 kJ·mol-1
则下列说法正确的是( )
A. H2的燃烧热为241.8kJ·mol-1
B. 由反应①、②可知上图所示的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2 kJ·mol-1
C. H2(g)转变成H2O(g)的化学反应一定要放出能量
D. 根据②推知反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH>-241.8 kJ·mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】A.氢气的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成稳定氧化物液态水时放出热量,所以H2的燃烧热要高于241.8kJ•mol-1,故A错误;
B.化学反应的焓变等于产物和反应物之间的能量差,根据图示知道,该反应是放热的,根据盖斯定律,①-②得:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-283.0kJ•mol-1+241.8kJ•mol-1 = -41.2 kJ•mol-1,故B正确;
C.H2(g)转变成H2O(g)的化学反应不一定是氢气和氧气在点燃的情况下生成,也可能是氢气和氧化铜在高温下反应生成,该反应会吸收能量,故C错误;
D.由于气态水变为液态水是一个放热过程,根据②推知反应H2(g)+O2 (g)=H2O(l) △H<-241.8 kJ•mol-1,故D错误;
答案选B。
【点睛】把握化学反应的能量变化、燃烧热的概念以及图象分析判断知识,化学反应过程中一定伴随能量变化和反应前后能量守恒是解题关键。本题的易错点为C。
9.分子式为C5 H10 O 2的有机物在适当条件下能与饱和碳酸氢钠反应,则其结构(不考虑立体异构)最多有( )
A. 2种 B. 3种 C. 4种 D. 5种
【答案】C
【解析】
【详解】分子式为C5H10O2且与NaHCO3能产生气体,则该有机物中含有-COOH,所以为饱和一元羧酸,烷基为-C4H9,-C4H9异构体有:-CH2CH2CH2CH3,-CH(CH3)CH2CH3,-CH2CH(CH3)CH3,-C(CH3)3,故符合条件的同分异构体有4种,故选C。
10.下列反应属于氧化还原反应,且能量变化如下图所示的是( )
A. 锌粒和稀硫酸反应
B. 灼热的木炭与CO2反应
C. 甲烷在空气中燃烧的反应
D. Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
【答案】B
【解析】由图像可知,反应物的总能量比生成物的总能量低,所以该反应是吸热反应。A,活泼金属与酸反应都是放热反应,A不属于。B,木炭与二氧化碳在高温下反应生成 一氧化碳既是氧化还原反应又是吸热反应,所以B符合。C,所有的燃烧都是放热反应,C不属于。D,氢氧化钡晶体与氯化铵反应是个典型的吸热反应,但是不是氧化还原反应,所以D不属于。
11.在铁与稀硫酸反应制氢气的实验中,下列因素对产生H2速率没有影响的是( )
A. 加几滴硫酸铜溶液 B. 将铁块换成铁粉
C. 初始加入的稀硫酸由5 mL变成10 mL D. 升温
【答案】C
【解析】
【详解】A、滴入几滴硫酸铜溶液,铁置换出铜,构成原电池,化学反应速率加快,故A不选;
B、将铁块换成铁粉,增加了接触面积,化学反应速率加快,故B不选;
C、体积发生变化,但硫酸的浓度不变,化学反应速率不变,故C选;
D、升高溶液的温度,化学反应速率加快,故D不选;
答案选C。
12.用下列装置完成相关实验,不合理的是( )
A. 用a趁热过滤提纯苯甲酸 B. 用b制备并检验乙烯
C. 用c除去溴苯中的苯 D. 用d分离硝基苯与水
【答案】B
【解析】
分析:A.分离固体和溶液采用过滤方法;B.检验乙烯的导管不能伸入溶液中,否则溶液发生倒吸现象;C.除去溴苯中的苯需要通过分馏装置,图示c中温度计位置、冷凝管通水方向都合理;D.硝基苯与水互不相溶,需要通过分液操作分离,根据分液操作方法判断。
详解:A项,用a趁热过滤提纯苯甲酸,图示装置满足“一低、二贴、三靠”的要求,且用玻璃棒引流,A正确;B项,乙烯会与溴水发生反应,故导管不能伸入溴水中,否则会发生倒吸,操作不合理,B错误;C项,溴苯与苯的沸点相差较大,可以通过分馏来将两者分离开,且图中温度计放在支管处,冷凝水流向从下往上,操作合理,C正确;D项,硝基苯不溶于水,且密度比水大,因此可通过分液的方法将硝基苯与水分离开,硝基苯从下端放出,操作合理,D正确;正确选项B。
点睛:本题考查化学实验方案评价,为高频考点,涉及物质分离和提纯、物质检验等知识点,明确实验原理,物质性质差异性是解题的关键;注意:除杂或物质检验时要排除其它因素的干扰,题目难度不大。
13.对于反应2A(g)+B(g) 2C (g)ΔH<0,下列图象正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
反应2A(g)+B(g)⇌2C(g)为气体体积缩小的反应、△H<0说明反应为放热反应,则升高温度,平衡逆向移动,增大压强,平衡正向移动,结合图像分析解答。
【详解】A.温度越高,反应速率越快,建立平衡需要的时间越少,与图像一致;但升高温度,平衡逆向移动,B的物质的量分数增大,与图像不符,故A错误;
B.增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大与图像一致;但升高温度,平衡逆向移动,A的转化率减小与图像不符,故B错误;
C.增大压强,平衡正向移动,C的物质的量分数增大与图像一致;但升高温度,平衡逆向移动,C的物质的量分数应减少与图像不符,故C错误;
D.增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大与图像一致;升高温度,平衡逆向移动,A的转化率减小与图像一致,故D正确;
故选D。
【点睛】明确反应的特点及温度、压强对化学反应的影响是解答本题的关键。解答本题常常采用定一移二的方法分析判断。
14.t ℃时,将一定量的混合气体在密闭容器中发生反应:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),平衡后测得B气体的浓度为0.6 mol·L-1。恒温下,将密闭容器的容积扩大1倍,重新达到平衡后,测得B气体的浓度为0.4 mol·L-1。下列叙述中正确的是
A. 重新达到平衡时,D的体积分数减小 B. a+b
C. 重新达到平衡时,A气体的浓度增大 D. 平衡向右移动
【答案】A
【解析】
【分析】
保持温度不变,将密闭容器的容积扩大1倍1倍,如平衡不移动,B气体的浓度为0.3mol/L,实际B的浓度变为0.4mol/L,说明平衡向逆反应方向移动.
【详解】平衡向逆反应移动,D的体积分数减小,A正确;增大体积,压强减小,平衡向逆反应移动,压强减小平衡向气体物质的量增大的方向移动,即a+b>c+d,B错误;密闭容器的容积加倍,各物质的浓度都要减小,即A气体浓度减小,C错误;化学平衡逆向进行,向左移动,D错误。
故选A。
【点睛】本题考查影响化学平衡移动的因素,利用假设法判断平衡移动方向是解题关键。
第Ⅱ卷(非选择题,共58分)
二、填空题(本题包括5小题,共58分)
15.(1) 化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。已知:
共价键
H—H
Cl—Cl
H—Cl
键能/(kJ·mol-1)
436
247
434
求H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的ΔH=_______________________________
(2)已知:C(石墨,s) === C(金刚石,s) ΔH1=+1.9 kJ·mol-1
①石墨和金刚石相比,石墨的稳定性________金刚石的稳定性(填“大于”“小于”或“等于”)。
②石墨中C—C键键能________金刚石中C—C键键能(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 (1). -185 kJ·mol-1 (2). 大于 (3). 大于
【解析】
【分析】
(1)根据△H=反应物总键能-生成物总键能计算解答;
(2)①物质具有的能量越低越稳定;②根据△H=反应物总键能-生成物总键能分析判断。
【详解】(1)△H=反应物键能-生成物键能=436kJ/mol+247kJ/mol-2×434 kJ/mol =-185kJ/mol,故答案为:-185kJ/mol;
(2)①通过分析已知热化学方程式C(石墨,s) = C(金刚石,s) ΔH1=+1.9 kJ·mol-1可知,金刚石所含能量高,能量越高越不稳定,所以石墨比较稳定,故答案为:大于;
②C(石墨,s) = C(金刚石,s) ΔH1=+1.9 kJ·mol-1,根据△H=反应物键能-生成物键能可知,反应物键能>生成物键能,即石墨的键能大,故答案为:大于。
16.某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。
(1)实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象,请写出实验过程中总的化学方程式______________;在不断鼓入空气的情况下,熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明该乙醇催化反应是_______反应。(填“吸热”或“放热”).
(2)甲是热水浴,乙是冷水浴,但两个水浴作用不相同,①甲的作用是___________;②乙的作用是____________________________________。
(3)反应进行一段时间后,干燥试管a中能收集到不同的物质,它们是________________。
(4)若试管a中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明液体中还有___________ 。要除去该物质,可先在混合液中加入__________(填写字母),然后再通过蒸馏即可除去。
A.氯化钠溶液 B.苯 C.碳酸氢钠溶液 D.四氯化碳
【答案】 (1). 2CH3CH2OH + O2 2CH3CHO + 2H2O (2). 放热 (3). 提供乙醇蒸气 (4). 冷却产生的乙醛等气体 (5). 乙醛、乙醇、水 (6). 乙酸 (7). C
【解析】
【分析】
(1)乙醇的催化氧化反应实质是:金属铜被氧气氧化为氧化铜,氧化铜将乙醇氧化为乙醛,金属铜起催化剂作用;熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明反应放热;
(2)甲为热水浴,乙为冷水浴,结合实验的原理分析解答;
(3)根据物质的沸点高低不同来确定获得的物质;
(4)能使紫色石蕊试纸变红,说明该物质显酸性,结合乙酸的性质和选项是否反应分析判断。
【详解】(1)铜与氧气反应生成黑色的氧化铜,氧化铜与乙醇发生氧化反应生成铜和乙醛、水,反应的方程式:2Cu+O22CuO,CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O,反应的总反应方程式为2CH3CH2OH + O22CH3CHO + 2H2O;熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明该乙醇的氧化反应是放热反应,放出的热量足以维持反应进行,故答案为:2CH3CH2OH + O22CH3CHO + 2H2O;放热;
(2)甲和乙两个水浴作用不相同,甲是热水浴,作用是乙醇平稳气化成乙醇蒸气,乙是冷水浴,目的是将乙醛冷却下来,故答案为:提供乙醇蒸气;冷却产生的乙醛等气体;
(3)乙醇的催化氧化实验中的物质:乙醇、乙醛和水的沸点高低不同,在试管a中能收集这些不同的物质,故答案为:乙醛、乙醇、水;
(4)若试管a中收集到的液体用蓝色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明溶液呈酸性,则溶液中含有乙酸;乙酸具有酸的通性,四个选择答案中,只有碳酸氢钠可以和乙酸反应,生成乙酸钠、水和二氧化碳,然后再通过蒸馏即可分离除去乙酸,故答案为:乙酸;C。
17.Ⅰ、在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题:
(1)该反应为____________反应(选填吸热、放热)。
(2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_________。
a.容器中压强不变 b.混合气体中 c(CO)不变
c.υ正(H2)=υ逆(H2O) d.c(CO2)=c(CO)
(3)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 _________℃。
Ⅱ、向一体积不变的密闭容器中充入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应2A(g)+B(g) 3C(g),各物质的浓度随时间变化的关系如图1所示,其中如t0~t1阶段c(B)未画出。图2为反应体系中反应速率随时间变化的情况,且t2、t3、t4各改变一种不同的条件。
(1)若t1=15 min,则t0~t1阶段以C的浓度变化表示的反应速率V(C)=_____。
(2)t3时改变的条件为___________,B的起始物质的量为_______。
(3)t4~t5阶段,若A的物质的量减少了0.01 mol,而此阶段中反应体系吸收能量为a kJ,写出此条件下该反应的热化学方程式___________________。
【答案】 (1). 吸热 (2). b、c (3). 830 (4). 0.02mol/(L•min) (5). 减小压强或取出部分平衡混合气体 (6). 1.0mol (7). 2A(g)+B(g) 3C(g) ∆H=+200a kJ•mol‾1
【解析】
【分析】
Ⅰ、(1)升高温度,平衡常数增大,说明升温平衡正向移动;(2)根据平衡标志分析;(3)c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),可得 ;Ⅱ、(1)根据计算以C的浓度变化表示的反应速率;(2)t3时改变条件,反应速率减慢,平衡没移动;反应过程中消耗0.4 mol A,根据反应方程式,消耗B 0.2 mol;(3)若A的物质的量减少了0.01 mol,反应体系吸收能量为a kJ,则消耗2molA吸收200a kJ热量。
【详解】Ⅰ、(1)升高温度,平衡常数增大,说明升温平衡正向移动,所以正反应吸热;(2)a.该反应前后气体物质的量不变,压强是恒量,所以容器中压强不变不一定平衡,故不选a;b.根据化学平衡定义,混合气体中 c(CO)不变一定平衡,故选b; c.υ正(H2)=υ逆(H2O),正逆反应速率相等,一定达到平衡状态,故选c; d.根据化学平衡定义,c(CO2)=c(CO)不一定达到平衡状态,故不选D。(3)c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),可得,所以此时的温度为830℃;Ⅱ、(1)0.02mol/(L•min);(2)t3时改变条件,反应速率减慢,平衡没移动,改变的条件是减小压强;反应过程中消耗0.4 mol A,根据反应方程式,消耗B 0.2 mol,所以B的起始物质的量为0.8mol+0.2mol=1.0mol;(3)若A的物质的量减少了0.01 mol,反应体系吸收能量为a kJ,则消耗2molA吸收200a kJ热量,所以热化学方程式是2A(g)+B(g) 3C(g) ∆H=+200a kJ•mol‾1。
18.化合物H是重要的有机物,可由E和F在一定条件下合成:
已知以下信息: i.A属于芳香烃,H属于酯类化合物。
ii.I的核磁共振氢谱为二组峰,且峰的面积比为6:1。
回答下列问题:
(1)E的官能团名称______________,B的结构简式_____________。
(2)B → C和G → J两步的反应类型 _______________,________________。
(3)① E + F → H的化学方程式_____________________。
② I → G 的化学方程式______________________。
(4)I的同系物K比I相对分子质量大28,K有多种同分异构体。
①K的同分异构体共_________________种。
②若K不能发生消去反应,则K的结构简式为__________________。
【答案】 (1). 羧基 (2). (3). 取代反应或水解反应 (4). 加聚反应或聚合反应 (5). + CH3CH(OH)CH3+ H2O (6). +NaOHCH2=CHCH3+NaCl(或) (7). 8 (8). (CH3)3CCH2Cl
【解析】
【分析】
A属于芳香烃,分子式为C7H8,则A为,B与氯气在光照条件下发生甲基上的取代反应生成B,结合B的分子式可知B为,B发生水解反应生成C,C为,C发生催化氧化生成D,D为,D与银氨溶液反应、酸化得到E,E为;I的分子式为C3H7Cl,核磁共振氢谱为二组峰,且峰的面积比为6∶1,则I为CH3CHClCH3,I发生水解反应得到F,F为CH3CH(OH)CH3,E与F发生酯化反应生成H,H为;I发生消去反应生成G为CH2=CHCH3,G发生加聚反应生成J,J为。据此分析解答。
【详解】(1)通过以上分析可知,E为,含有的官能团为羧基,B结构简式为,故答案为:羧基;;
(2)根据上述分析,B发生水解反应生成C,B→C为取代反应;G发生加聚反应生成J,G→J为加聚反应,故答案为:取代反应;加聚反应;
(3)①E+F→H的化学方程式为:+ CH3CH(OH)CH3+ H2O;②I→G 的化学方程式: +NaOHCH2=CHCH3+NaCl 或,故答案为:+ CH3CH(OH)CH3+ H2O; +NaOHCH2=CHCH3+NaCl(或);
(4)I(CH3CHClCH3)的同系物K比I相对分子质量大28,则K的分子式为C5H11Cl。
①可以看作C5H12被取代产物,正戊烷中一个氢原子被氯原子取代有3种,异戊烷中一个氢原子被氯原子取代有4种,新戊烷中一个氢原子被氯原子取代有1种,故K的同分异构体有8种,故答案为:8;
②若K不能发生消去反应,说明与氯原子直接相连的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子,则K的结构简式为(CH3)3CCH2Cl,故答案为:(CH3)3CCH2Cl。
【点睛】解答本题需要掌握官能团的性质与转化,尤其是卤代烃的性质,正确推断各物质的结构是解题的关键。本题的易错点为(4),在书写同分异构体时,要注意按照一定的规律书写,避免多写或少写。
19.M、N、O、P、Q是元素周期表中原子序数依次递增的前四周期元素.M原子最外层电子数为内层电子数的3倍;N的焰色反应呈黄色;O的氢化物是一种强酸,其浓溶液可与M、Q的化合物反应生成O的单质;P是一种金属元素,其基态原子中有6个未成对电子.请回答下列问题:
(1)元素Q的名称为______________,P的基态原子价层电子排布式为__________________。
(2)O的氢化物的沸点比其上一周期同族元素的氢化物低,是因为___________________。
(3)M、O电负性大小顺序是__________(用元素符号表示),O的最高价含氧酸根的空间构型为_____________,其中心原子的杂化类型为_______________。
(4)M、N形成的化合物的晶胞如图所示,该晶胞的化学式为__________________,其中M离子的配位数为_____________,该晶体类型为____________________。
(5)该晶胞的边长为 a pm,则该晶体的密度为____________________g/cm3
【答案】 (1). 锰 (2). 3d54s1 (3). HF分子间存在氢键,而HCl分子间无氢键 (4). O>Cl (5). 正四面体 (6). sp3 (7). Na2O (8). 8 (9). 离子晶体 (10).
【解析】
【分析】
M、N、O、P、Q是元素周期表中原子序数依次递增的前四周期元素。M原子最外层电子数为内层电子数的3倍,M原子只能有2个电子层,最外层电子数为6,则M为氧元素;N的焰色反应呈黄色,则N为Na;O的氢化物是一种强酸,其浓溶液可与M、Q的化合物反应生成O的单质,可推知O为Cl、Q为Mn;P是一种金属元素,其基态原子中有6个未成对电子,核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1,则P为Cr。据此分析解答。
【详解】根据上述分析,M为氧元素,N为Na元素,O为Cl元素,Q为Mn元素,P为Cr元素。
(1)元素Q为锰,P为Cr元素,处于第四周期,核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1,价层电子排布式为3d54s1,故答案为:锰;3d54s1;
(2)HF分子间存在氢键,而HCl分子间无氢键,故HCl的沸点比HF的低,故答案为:HF分子间存在氢键,而HCl分子间无氢键;
(3)O、Cl元素形成的氧化物中Cl元素表现正化合价,故O原子对键合电子的吸引力更强,故电负性O>Cl,Cl的最高价含氧酸根为ClO4-,Cl原子孤电子对==0,价层电子对数为4,故其空间构型为正四面体,其中心原子的杂化类型为sp3,故答案为:O>Cl;正四面体;sp3;
(4)晶胞中Na为晶胞内部,晶胞中含有8个Na原子,O原子位于顶点与面心,晶胞中含有O原子数目为8×+6×=4,故该晶胞的化学式为Na2O,以晶胞中上面心M离子为研究对象,晶胞中每个M周围最近的N离子有8个,M离子配位数为8,该晶体类型为离子晶体,故答案为:Na2O;8;离子晶体;
(5)晶胞的边长为apm,则晶胞的体积为(a×10-10)3cm3,晶胞中Na原子数目为8,O离子数目为8×+6×=4,所以晶胞的密度为g/cm3=g/cm3,故答案为:。
【点睛】本题的的易错点和难点为(5),解答该小题需要具有一定空间想象及数学计算能力,①要注意pm与cm的换算,②要注意晶胞密度的计算方法。
注意:1.请把答案填写在答题卡上,否则答题无效。
2.选择题,请用2B铅笔,把答题卡上对应题目选项的信息点涂黑。非选择题,请用0.5mm黑色字迹签字笔在答题卡指定位置作答。
可能用到的相对原子质量:O-16Na-23
第I卷(选择题,共42分)
一、选择题(本大题共14小题,每小题3分,共42分,在每小题给出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的。)
1.化学已渗透到人类生活的各个方面。下列说法正确的是( )
A. 乙醇和汽油都是可再生能源,应大力推广使用“乙醇汽油”
B. 地沟油的主要成分是高级脂肪酸甘油酯,可用于制肥皂和生产生物柴油
C. 某雨水样品放置一段时间后pH由4.98变为4.68,是因为水中溶解的CO2增多了
D. 高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维,光导纤维是新型高分子非金属结构材料
【答案】B
【解析】
【分析】
根据乙醇汽油、地沟油、酸雨、光导纤维的化学成分分析判断。
【详解】A项:汽油是石油分馏产品,属于不可再生能源,A项错误;
B项:地沟油的主要成分是油脂,可碱性水解制肥皂、生产生物柴油,B项正确;
C项:正常雨水是CO2的饱和溶液,pH约5.6。样品的pH由4.98变为4.68,是因为缓慢反应2H2SO3+O2=2H2SO4,使酸性增强,C项错误;
D项:光导纤维是高纯度的二氧化硅,D项错误。
本题选B。
2.下列用系统命名法命名的有机物名称正确的是( )
A. 2 -甲基--4--乙基戊烷 B. 2, 3 --二甲基--1--戊烯
C. 3, 4, 4--三甲基己烷 D. 2, 2--二甲基-2-丁烯
【答案】B
【解析】
A. 2 -甲基--4--乙基戊烷,这个名称不正确,没有选出最长的碳链,应该叫2,4-二甲基己烷,A不正确;B. 2, 3 --二甲基--1--戊烯,正确;C. 3, 4, 4--三甲基己烷,这个名称不正确,编号的方向错了,应该叫3, 3, 4-三甲基己烷,C不正确;D. 2, 2--二甲基-2-丁烯,这种物质不存在,D不正确。本题选B。
3.下列关于乙烯和聚乙烯的叙述中正确的是( )
A. 二者都能使溴水褪色 B. 二者互为同系物
C. 二者最简式相同 D. 二者相对分子质量相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.由乙烯CH2=CH2和聚乙烯的结构可知,乙烯中含有碳碳双键,能和溴水发生加成反应,聚乙烯中只有单键,所以聚乙烯不能使溴水褪色,故A错误;
B.乙烯和聚乙烯的结构不相似,所以不是同系物,故B错误;
C.乙烯的分子式为C2H4,聚乙烯的分子式为(C2H4)n,二者的最简式都为CH2,故C正确;
D.乙烯的分子式为C2H4,聚乙烯的分子式为(C2H4)n,二者的式量分别为28,28n,故D错误;
答案选C。
4.维生素P的结构如图所示,其中R为烷烃基,维生素P是一种营养增补剂。下列关于维生素P的叙述正确的是( )
A. 分子中的官能团有羟基、碳碳双键、醚键、酯基
B. 若R为甲基,则该物质的分子式可以表示为C16H14O7
C. 该化合物遇三氯化铁溶液发生显色反应
D. 1 mol该化合物与氢气加成所需氢气的物质的量最多是7 mol
【答案】C
【解析】
【详解】A.分子中的官能团由羟基、羰基、碳碳双键、醚键,错误;B.若R为甲基,其分子式为C16H12O7,错误;C.该有机物含有酚羟基,故遇到三氯化铁溶液会呈紫色,正确;D.1mol该有机物最多能加成8mol氢气。错误。
5.为提纯下列物质(括号内为杂质),所用的除杂试剂和分离方法都正确的是( )
序号
不纯物
除杂试剂
分离方法
A
CH4(C2H4)
酸性KMnO4溶液
洗气
B
苯(Br2)
NaOH溶液
过滤
C
C2H5OH(H2O)
生石灰
蒸馏
D
乙酸乙酯(乙酸)
饱和Na2CO3溶液
蒸馏
【答案】C
【解析】
【分析】
A.乙烯与酸性高锰酸钾反应生成二氧化碳;
B.溴单质能与氢氧化钠溶液反应;
C. 乙酸与生石灰反应;
D.乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,乙酸可与碳酸钠反应;
【详解】A.乙烯与酸性高锰酸钾反应生成二氧化碳,引入新杂质,应用溴水除杂,故A错误;
B.溴单质能与氢氧化钠溶液反应,而溴苯不能,然后分液即可分离,故B错误;
C.水与生石灰反应,生成的氢氧化钙沸点高,而乙醇沸点低,可用蒸馏的方法分离,故C正确;
D.乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,乙酸可与碳酸钠反应,应用分液的方法分离,故D错误;
正确选项C。
【点睛】根据原物质和杂质的性质选择适当的除杂剂和分离方法,所谓除杂(提纯),是指除去杂质,同时被提纯物质不得改变;除杂质至少要满足两个条件:(1)加入的试剂只能与杂质反应,不能与原物质反应;(2)反应后不能引入新的杂质;选项A,就是一个易错点,虽然除去了乙烯,但是引入了二氧化碳,没有达到真正除杂的目的。
6.一种气态烷烃和一种气态烯烃组成的混合物共0.1 mol,完全燃烧得0.16 mol二氧化碳和3.6 g水。下列说法正确的是( )
A. 一定有甲烷 B. 一定是甲烷和乙烯
C. 可能有乙烷 D. 一定有乙炔
【答案】A
【解析】
两种气态烃组成的混合物完全燃烧得二氧化碳和3.6克水,平均分子组成C原子数目为:; 3.6克水的物质的量为;平均分子组成中H原子数目为:;故该混合烃的平均分子式为;根据C原子可以知道,该烃一定含有,根据H原子可以知道,令一烃的分子中H原子数目为4; 由上述分析可以知道,该烃一定含有,A正确;该烃一定含有,令一烃的分子中H原子数目为4,如乙烯、丙炔等,不一定含有乙烯,B错误;该烃一定含有,令一烃的分子中H原子数目为4,不可能有乙烷,C错误;该烃一定含有,令一烃的分子中H原子数目为4,不可能含有乙炔,D错误;正确选项A。
7.下列不能用勒夏特列原理解释的事实是( )
A. 棕红色的NO2加压后颜色先变深后变浅
B. 加催化剂,使N2和H2在一定条件下转化为NH3
C. 鼓入过量空气有利于SO2转化为SO3
D. 合成氨工业使用高压以提高氨的产量
【答案】B
【解析】
【详解】A.对2NO2⇌N2O4平衡体系增加压强,体积变小,颜色变深,平衡正向移动,颜色变浅,能用勒夏特列原理解释,故A不选;
B、加催化剂,使N2和H2在一定条件下转化为NH3的速率加快,但是不能引起平衡的移动,所以不可以用勒夏特列原理解释,故B选;
C、存在平衡2SO2+O2(g)⇌2SO3(g),加入过量的空气,平衡向正反应方向移动,提高二氧化硫的转化率,能用勒夏特利原理解释,故C不选;
D.合成氨反应:N2+3H2⇌2NH3,增大压强,平衡正向移动,氨的产率提高,能用勒夏特列原理解释,故D不选;
答案选B。
8.已知热化学方程式:
①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)ΔH=-283.0kJ·mol-1
②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)ΔH=-241.8 kJ·mol-1
则下列说法正确的是( )
A. H2的燃烧热为241.8kJ·mol-1
B. 由反应①、②可知上图所示的热化学方程式为CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2 kJ·mol-1
C. H2(g)转变成H2O(g)的化学反应一定要放出能量
D. 根据②推知反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔH>-241.8 kJ·mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】A.氢气的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成稳定氧化物液态水时放出热量,所以H2的燃烧热要高于241.8kJ•mol-1,故A错误;
B.化学反应的焓变等于产物和反应物之间的能量差,根据图示知道,该反应是放热的,根据盖斯定律,①-②得:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-283.0kJ•mol-1+241.8kJ•mol-1 = -41.2 kJ•mol-1,故B正确;
C.H2(g)转变成H2O(g)的化学反应不一定是氢气和氧气在点燃的情况下生成,也可能是氢气和氧化铜在高温下反应生成,该反应会吸收能量,故C错误;
D.由于气态水变为液态水是一个放热过程,根据②推知反应H2(g)+O2 (g)=H2O(l) △H<-241.8 kJ•mol-1,故D错误;
答案选B。
【点睛】把握化学反应的能量变化、燃烧热的概念以及图象分析判断知识,化学反应过程中一定伴随能量变化和反应前后能量守恒是解题关键。本题的易错点为C。
9.分子式为C5 H10 O 2的有机物在适当条件下能与饱和碳酸氢钠反应,则其结构(不考虑立体异构)最多有( )
A. 2种 B. 3种 C. 4种 D. 5种
【答案】C
【解析】
【详解】分子式为C5H10O2且与NaHCO3能产生气体,则该有机物中含有-COOH,所以为饱和一元羧酸,烷基为-C4H9,-C4H9异构体有:-CH2CH2CH2CH3,-CH(CH3)CH2CH3,-CH2CH(CH3)CH3,-C(CH3)3,故符合条件的同分异构体有4种,故选C。
10.下列反应属于氧化还原反应,且能量变化如下图所示的是( )
A. 锌粒和稀硫酸反应
B. 灼热的木炭与CO2反应
C. 甲烷在空气中燃烧的反应
D. Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应
【答案】B
【解析】由图像可知,反应物的总能量比生成物的总能量低,所以该反应是吸热反应。A,活泼金属与酸反应都是放热反应,A不属于。B,木炭与二氧化碳在高温下反应生成 一氧化碳既是氧化还原反应又是吸热反应,所以B符合。C,所有的燃烧都是放热反应,C不属于。D,氢氧化钡晶体与氯化铵反应是个典型的吸热反应,但是不是氧化还原反应,所以D不属于。
11.在铁与稀硫酸反应制氢气的实验中,下列因素对产生H2速率没有影响的是( )
A. 加几滴硫酸铜溶液 B. 将铁块换成铁粉
C. 初始加入的稀硫酸由5 mL变成10 mL D. 升温
【答案】C
【解析】
【详解】A、滴入几滴硫酸铜溶液,铁置换出铜,构成原电池,化学反应速率加快,故A不选;
B、将铁块换成铁粉,增加了接触面积,化学反应速率加快,故B不选;
C、体积发生变化,但硫酸的浓度不变,化学反应速率不变,故C选;
D、升高溶液的温度,化学反应速率加快,故D不选;
答案选C。
12.用下列装置完成相关实验,不合理的是( )
A. 用a趁热过滤提纯苯甲酸 B. 用b制备并检验乙烯
C. 用c除去溴苯中的苯 D. 用d分离硝基苯与水
【答案】B
【解析】
分析:A.分离固体和溶液采用过滤方法;B.检验乙烯的导管不能伸入溶液中,否则溶液发生倒吸现象;C.除去溴苯中的苯需要通过分馏装置,图示c中温度计位置、冷凝管通水方向都合理;D.硝基苯与水互不相溶,需要通过分液操作分离,根据分液操作方法判断。
详解:A项,用a趁热过滤提纯苯甲酸,图示装置满足“一低、二贴、三靠”的要求,且用玻璃棒引流,A正确;B项,乙烯会与溴水发生反应,故导管不能伸入溴水中,否则会发生倒吸,操作不合理,B错误;C项,溴苯与苯的沸点相差较大,可以通过分馏来将两者分离开,且图中温度计放在支管处,冷凝水流向从下往上,操作合理,C正确;D项,硝基苯不溶于水,且密度比水大,因此可通过分液的方法将硝基苯与水分离开,硝基苯从下端放出,操作合理,D正确;正确选项B。
点睛:本题考查化学实验方案评价,为高频考点,涉及物质分离和提纯、物质检验等知识点,明确实验原理,物质性质差异性是解题的关键;注意:除杂或物质检验时要排除其它因素的干扰,题目难度不大。
13.对于反应2A(g)+B(g) 2C (g)ΔH<0,下列图象正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
反应2A(g)+B(g)⇌2C(g)为气体体积缩小的反应、△H<0说明反应为放热反应,则升高温度,平衡逆向移动,增大压强,平衡正向移动,结合图像分析解答。
【详解】A.温度越高,反应速率越快,建立平衡需要的时间越少,与图像一致;但升高温度,平衡逆向移动,B的物质的量分数增大,与图像不符,故A错误;
B.增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大与图像一致;但升高温度,平衡逆向移动,A的转化率减小与图像不符,故B错误;
C.增大压强,平衡正向移动,C的物质的量分数增大与图像一致;但升高温度,平衡逆向移动,C的物质的量分数应减少与图像不符,故C错误;
D.增大压强,平衡正向移动,A的转化率增大与图像一致;升高温度,平衡逆向移动,A的转化率减小与图像一致,故D正确;
故选D。
【点睛】明确反应的特点及温度、压强对化学反应的影响是解答本题的关键。解答本题常常采用定一移二的方法分析判断。
14.t ℃时,将一定量的混合气体在密闭容器中发生反应:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),平衡后测得B气体的浓度为0.6 mol·L-1。恒温下,将密闭容器的容积扩大1倍,重新达到平衡后,测得B气体的浓度为0.4 mol·L-1。下列叙述中正确的是
A. 重新达到平衡时,D的体积分数减小 B. a+b
【答案】A
【解析】
【分析】
保持温度不变,将密闭容器的容积扩大1倍1倍,如平衡不移动,B气体的浓度为0.3mol/L,实际B的浓度变为0.4mol/L,说明平衡向逆反应方向移动.
【详解】平衡向逆反应移动,D的体积分数减小,A正确;增大体积,压强减小,平衡向逆反应移动,压强减小平衡向气体物质的量增大的方向移动,即a+b>c+d,B错误;密闭容器的容积加倍,各物质的浓度都要减小,即A气体浓度减小,C错误;化学平衡逆向进行,向左移动,D错误。
故选A。
【点睛】本题考查影响化学平衡移动的因素,利用假设法判断平衡移动方向是解题关键。
第Ⅱ卷(非选择题,共58分)
二、填空题(本题包括5小题,共58分)
15.(1) 化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。已知:
共价键
H—H
Cl—Cl
H—Cl
键能/(kJ·mol-1)
436
247
434
求H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)的ΔH=_______________________________
(2)已知:C(石墨,s) === C(金刚石,s) ΔH1=+1.9 kJ·mol-1
①石墨和金刚石相比,石墨的稳定性________金刚石的稳定性(填“大于”“小于”或“等于”)。
②石墨中C—C键键能________金刚石中C—C键键能(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 (1). -185 kJ·mol-1 (2). 大于 (3). 大于
【解析】
【分析】
(1)根据△H=反应物总键能-生成物总键能计算解答;
(2)①物质具有的能量越低越稳定;②根据△H=反应物总键能-生成物总键能分析判断。
【详解】(1)△H=反应物键能-生成物键能=436kJ/mol+247kJ/mol-2×434 kJ/mol =-185kJ/mol,故答案为:-185kJ/mol;
(2)①通过分析已知热化学方程式C(石墨,s) = C(金刚石,s) ΔH1=+1.9 kJ·mol-1可知,金刚石所含能量高,能量越高越不稳定,所以石墨比较稳定,故答案为:大于;
②C(石墨,s) = C(金刚石,s) ΔH1=+1.9 kJ·mol-1,根据△H=反应物键能-生成物键能可知,反应物键能>生成物键能,即石墨的键能大,故答案为:大于。
16.某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。
(1)实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象,请写出实验过程中总的化学方程式______________;在不断鼓入空气的情况下,熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明该乙醇催化反应是_______反应。(填“吸热”或“放热”).
(2)甲是热水浴,乙是冷水浴,但两个水浴作用不相同,①甲的作用是___________;②乙的作用是____________________________________。
(3)反应进行一段时间后,干燥试管a中能收集到不同的物质,它们是________________。
(4)若试管a中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明液体中还有___________ 。要除去该物质,可先在混合液中加入__________(填写字母),然后再通过蒸馏即可除去。
A.氯化钠溶液 B.苯 C.碳酸氢钠溶液 D.四氯化碳
【答案】 (1). 2CH3CH2OH + O2 2CH3CHO + 2H2O (2). 放热 (3). 提供乙醇蒸气 (4). 冷却产生的乙醛等气体 (5). 乙醛、乙醇、水 (6). 乙酸 (7). C
【解析】
【分析】
(1)乙醇的催化氧化反应实质是:金属铜被氧气氧化为氧化铜,氧化铜将乙醇氧化为乙醛,金属铜起催化剂作用;熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明反应放热;
(2)甲为热水浴,乙为冷水浴,结合实验的原理分析解答;
(3)根据物质的沸点高低不同来确定获得的物质;
(4)能使紫色石蕊试纸变红,说明该物质显酸性,结合乙酸的性质和选项是否反应分析判断。
【详解】(1)铜与氧气反应生成黑色的氧化铜,氧化铜与乙醇发生氧化反应生成铜和乙醛、水,反应的方程式:2Cu+O22CuO,CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O,反应的总反应方程式为2CH3CH2OH + O22CH3CHO + 2H2O;熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明该乙醇的氧化反应是放热反应,放出的热量足以维持反应进行,故答案为:2CH3CH2OH + O22CH3CHO + 2H2O;放热;
(2)甲和乙两个水浴作用不相同,甲是热水浴,作用是乙醇平稳气化成乙醇蒸气,乙是冷水浴,目的是将乙醛冷却下来,故答案为:提供乙醇蒸气;冷却产生的乙醛等气体;
(3)乙醇的催化氧化实验中的物质:乙醇、乙醛和水的沸点高低不同,在试管a中能收集这些不同的物质,故答案为:乙醛、乙醇、水;
(4)若试管a中收集到的液体用蓝色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明溶液呈酸性,则溶液中含有乙酸;乙酸具有酸的通性,四个选择答案中,只有碳酸氢钠可以和乙酸反应,生成乙酸钠、水和二氧化碳,然后再通过蒸馏即可分离除去乙酸,故答案为:乙酸;C。
17.Ⅰ、在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题:
(1)该反应为____________反应(选填吸热、放热)。
(2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_________。
a.容器中压强不变 b.混合气体中 c(CO)不变
c.υ正(H2)=υ逆(H2O) d.c(CO2)=c(CO)
(3)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 _________℃。
Ⅱ、向一体积不变的密闭容器中充入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应2A(g)+B(g) 3C(g),各物质的浓度随时间变化的关系如图1所示,其中如t0~t1阶段c(B)未画出。图2为反应体系中反应速率随时间变化的情况,且t2、t3、t4各改变一种不同的条件。
(1)若t1=15 min,则t0~t1阶段以C的浓度变化表示的反应速率V(C)=_____。
(2)t3时改变的条件为___________,B的起始物质的量为_______。
(3)t4~t5阶段,若A的物质的量减少了0.01 mol,而此阶段中反应体系吸收能量为a kJ,写出此条件下该反应的热化学方程式___________________。
【答案】 (1). 吸热 (2). b、c (3). 830 (4). 0.02mol/(L•min) (5). 减小压强或取出部分平衡混合气体 (6). 1.0mol (7). 2A(g)+B(g) 3C(g) ∆H=+200a kJ•mol‾1
【解析】
【分析】
Ⅰ、(1)升高温度,平衡常数增大,说明升温平衡正向移动;(2)根据平衡标志分析;(3)c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),可得 ;Ⅱ、(1)根据计算以C的浓度变化表示的反应速率;(2)t3时改变条件,反应速率减慢,平衡没移动;反应过程中消耗0.4 mol A,根据反应方程式,消耗B 0.2 mol;(3)若A的物质的量减少了0.01 mol,反应体系吸收能量为a kJ,则消耗2molA吸收200a kJ热量。
【详解】Ⅰ、(1)升高温度,平衡常数增大,说明升温平衡正向移动,所以正反应吸热;(2)a.该反应前后气体物质的量不变,压强是恒量,所以容器中压强不变不一定平衡,故不选a;b.根据化学平衡定义,混合气体中 c(CO)不变一定平衡,故选b; c.υ正(H2)=υ逆(H2O),正逆反应速率相等,一定达到平衡状态,故选c; d.根据化学平衡定义,c(CO2)=c(CO)不一定达到平衡状态,故不选D。(3)c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),可得,所以此时的温度为830℃;Ⅱ、(1)0.02mol/(L•min);(2)t3时改变条件,反应速率减慢,平衡没移动,改变的条件是减小压强;反应过程中消耗0.4 mol A,根据反应方程式,消耗B 0.2 mol,所以B的起始物质的量为0.8mol+0.2mol=1.0mol;(3)若A的物质的量减少了0.01 mol,反应体系吸收能量为a kJ,则消耗2molA吸收200a kJ热量,所以热化学方程式是2A(g)+B(g) 3C(g) ∆H=+200a kJ•mol‾1。
18.化合物H是重要的有机物,可由E和F在一定条件下合成:
已知以下信息: i.A属于芳香烃,H属于酯类化合物。
ii.I的核磁共振氢谱为二组峰,且峰的面积比为6:1。
回答下列问题:
(1)E的官能团名称______________,B的结构简式_____________。
(2)B → C和G → J两步的反应类型 _______________,________________。
(3)① E + F → H的化学方程式_____________________。
② I → G 的化学方程式______________________。
(4)I的同系物K比I相对分子质量大28,K有多种同分异构体。
①K的同分异构体共_________________种。
②若K不能发生消去反应,则K的结构简式为__________________。
【答案】 (1). 羧基 (2). (3). 取代反应或水解反应 (4). 加聚反应或聚合反应 (5). + CH3CH(OH)CH3+ H2O (6). +NaOHCH2=CHCH3+NaCl(或) (7). 8 (8). (CH3)3CCH2Cl
【解析】
【分析】
A属于芳香烃,分子式为C7H8,则A为,B与氯气在光照条件下发生甲基上的取代反应生成B,结合B的分子式可知B为,B发生水解反应生成C,C为,C发生催化氧化生成D,D为,D与银氨溶液反应、酸化得到E,E为;I的分子式为C3H7Cl,核磁共振氢谱为二组峰,且峰的面积比为6∶1,则I为CH3CHClCH3,I发生水解反应得到F,F为CH3CH(OH)CH3,E与F发生酯化反应生成H,H为;I发生消去反应生成G为CH2=CHCH3,G发生加聚反应生成J,J为。据此分析解答。
【详解】(1)通过以上分析可知,E为,含有的官能团为羧基,B结构简式为,故答案为:羧基;;
(2)根据上述分析,B发生水解反应生成C,B→C为取代反应;G发生加聚反应生成J,G→J为加聚反应,故答案为:取代反应;加聚反应;
(3)①E+F→H的化学方程式为:+ CH3CH(OH)CH3+ H2O;②I→G 的化学方程式: +NaOHCH2=CHCH3+NaCl 或,故答案为:+ CH3CH(OH)CH3+ H2O; +NaOHCH2=CHCH3+NaCl(或);
(4)I(CH3CHClCH3)的同系物K比I相对分子质量大28,则K的分子式为C5H11Cl。
①可以看作C5H12被取代产物,正戊烷中一个氢原子被氯原子取代有3种,异戊烷中一个氢原子被氯原子取代有4种,新戊烷中一个氢原子被氯原子取代有1种,故K的同分异构体有8种,故答案为:8;
②若K不能发生消去反应,说明与氯原子直接相连的碳原子的邻位碳原子上没有氢原子,则K的结构简式为(CH3)3CCH2Cl,故答案为:(CH3)3CCH2Cl。
【点睛】解答本题需要掌握官能团的性质与转化,尤其是卤代烃的性质,正确推断各物质的结构是解题的关键。本题的易错点为(4),在书写同分异构体时,要注意按照一定的规律书写,避免多写或少写。
19.M、N、O、P、Q是元素周期表中原子序数依次递增的前四周期元素.M原子最外层电子数为内层电子数的3倍;N的焰色反应呈黄色;O的氢化物是一种强酸,其浓溶液可与M、Q的化合物反应生成O的单质;P是一种金属元素,其基态原子中有6个未成对电子.请回答下列问题:
(1)元素Q的名称为______________,P的基态原子价层电子排布式为__________________。
(2)O的氢化物的沸点比其上一周期同族元素的氢化物低,是因为___________________。
(3)M、O电负性大小顺序是__________(用元素符号表示),O的最高价含氧酸根的空间构型为_____________,其中心原子的杂化类型为_______________。
(4)M、N形成的化合物的晶胞如图所示,该晶胞的化学式为__________________,其中M离子的配位数为_____________,该晶体类型为____________________。
(5)该晶胞的边长为 a pm,则该晶体的密度为____________________g/cm3
【答案】 (1). 锰 (2). 3d54s1 (3). HF分子间存在氢键,而HCl分子间无氢键 (4). O>Cl (5). 正四面体 (6). sp3 (7). Na2O (8). 8 (9). 离子晶体 (10).
【解析】
【分析】
M、N、O、P、Q是元素周期表中原子序数依次递增的前四周期元素。M原子最外层电子数为内层电子数的3倍,M原子只能有2个电子层,最外层电子数为6,则M为氧元素;N的焰色反应呈黄色,则N为Na;O的氢化物是一种强酸,其浓溶液可与M、Q的化合物反应生成O的单质,可推知O为Cl、Q为Mn;P是一种金属元素,其基态原子中有6个未成对电子,核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1,则P为Cr。据此分析解答。
【详解】根据上述分析,M为氧元素,N为Na元素,O为Cl元素,Q为Mn元素,P为Cr元素。
(1)元素Q为锰,P为Cr元素,处于第四周期,核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1,价层电子排布式为3d54s1,故答案为:锰;3d54s1;
(2)HF分子间存在氢键,而HCl分子间无氢键,故HCl的沸点比HF的低,故答案为:HF分子间存在氢键,而HCl分子间无氢键;
(3)O、Cl元素形成的氧化物中Cl元素表现正化合价,故O原子对键合电子的吸引力更强,故电负性O>Cl,Cl的最高价含氧酸根为ClO4-,Cl原子孤电子对==0,价层电子对数为4,故其空间构型为正四面体,其中心原子的杂化类型为sp3,故答案为:O>Cl;正四面体;sp3;
(4)晶胞中Na为晶胞内部,晶胞中含有8个Na原子,O原子位于顶点与面心,晶胞中含有O原子数目为8×+6×=4,故该晶胞的化学式为Na2O,以晶胞中上面心M离子为研究对象,晶胞中每个M周围最近的N离子有8个,M离子配位数为8,该晶体类型为离子晶体,故答案为:Na2O;8;离子晶体;
(5)晶胞的边长为apm,则晶胞的体积为(a×10-10)3cm3,晶胞中Na原子数目为8,O离子数目为8×+6×=4,所以晶胞的密度为g/cm3=g/cm3,故答案为:。
【点睛】本题的的易错点和难点为(5),解答该小题需要具有一定空间想象及数学计算能力,①要注意pm与cm的换算,②要注意晶胞密度的计算方法。
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