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江苏省G4（苏州中学、盐城中学、扬州中学、常州中学）2021届高三上学期期末调研化学试题含解析
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这是一份江苏省G4（苏州中学、盐城中学、扬州中学、常州中学）2021届高三上学期期末调研化学试题含解析，共27页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 S-32 Fe-56
一、单项选择题：共13题，每题3分，共39分。每小题只有一个选项最符合题意。
1. 现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关材料的说法不正确的是( )
A. “中国天眼”球面射电望远镜的钢铁“眼眶”属于新型无机非金属材料
B. “天宫二号”的硅太阳能电池板可将光能直接转换为电能
C. 北京大兴国际机场航站楼的多面体玻璃属于硅酸盐材料
D. 国庆阅兵仪式上坦克喷涂的聚氨酯涂料属于有机高分子材料
2. 某酒精检验器的工作原理为2K2Cr2O7+3C2H5OH+8H2SO4=3CH3COOH+2Cr2(SO4)3+2K2SO4+11H2O。下列说法正确的是( )
A. Cr元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d44S2
B. 固态C2H5OH是分子晶体
C. H2O的电子式为
D. K+的结构示意图为
3. 下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( )
A. 二氧化硫具有漂白性，可用作制溴工业中溴的吸收剂
B. 苯的密度比H2O小，可用于萃取碘水中的碘
C. Na具有强还原性，可用于和TiCl4溶液反应制备Ti
D. Mg2Si3O8·nH2O能与酸反应，可用于制胃酸中和剂
4. 2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。下列有关CO2、CH4的说法正确的是( )
A. CO2的空间构型是V形
B. 电负性由大到小的顺序是O>C>H
C. CH4是极性分子
D. CO2转化为CH4利用了CO2的还原性
5. 2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。CO2加氢制CH4的一种催化机理如图，下列说法正确的是( )
A. 反应中La2O3是中间产物
B. 反应中La2O2CO3可以释放出带负电荷的CO2·
C. H2经过Ni活性中心裂解产生活化态H·的过程中ΔS>0
D. 使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变，从而提高化学反应速率
6. 2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。某光电催化反应器如图所示，A电极是Pt/CNT，B电极是TiO2。通过光解水，可由CO2制得异丙醇。下列说法不正确的是( )
A. A极是电池的正极
B. B极的电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+
C. A极选用高活性和高选择性电化学催化剂能有效抑制析氢反应
D. 每生成30g异丙醇转移的电子数目为9ml
7. 按下列设计进行相关操作，不能达到相应实验目的的是( )
A. 用装置甲可以制H2
B. 用装置乙可以加热熔融纯碱
C. 用装置丙可以测量氨气的体积
D. 用装置丁可以除去Cl2中的HCl气体
8. X、Y、Z、M四种短周期元素，原子序数依次增大。X元素的焰色反应呈黄色，Z是地壳中含量最多的金属元素，M元素原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法正确的是( )
A. X、Y、Z分别和M形成的化合物熔点依次增大
B. 第一电离能：M>Y>Z
C. X元素在周期表中位于p区
D. M元素最高价氧化物对应的水化物中M原子的杂化方式为sp2
9. 为研究废旧电池的再利用，实验室利用旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示。下列叙述不正确的是( )
A. “溶解”操作中鼓入空气可以起到搅拌作用
B. 溶解过程中发生的反应有2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O
C. 调pH过程中NaOH溶液的作用是把Cu2+转化为Cu(OH)2
D. “过滤”操作中，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
10. 实验室用油脂制备肥皂的实验如下：
步骤1：向小烧杯中加入约5g牛油、6mL95%的乙醇，微热，使牛油完全溶解。
步骤2：向小烧杯中加入6mL40%的氢氧化钠溶液，边搅拌边加热，至牛油完全反应。
步骤3：再向小烧杯中加入60mL饱和食盐水搅拌至有大量固体物质析出。
下列说法不正确的是( )
A. 步骤1中加入乙醇的作用是促进牛油溶解
B. 步骤2中当无油滴浮在液面上，说明牛油已经完全反应
C. 步骤3中加入饱和食盐水后，固体在下层析出
D. 如图所示的NaCl晶胞中，与每个Na+等距且紧邻的Na+数目为12
11. 某有机物的结构如图所示，关于该有机物下列说法正确的是( )
A. 分子中最多有12个原子共平面
B. 分子完全水解后所得有机物分子中手性碳原子数目为2个
C. 分子可以NaOH醇溶液加热条件下发生消去反应
D. 分子与足量NaOH溶液完全反应后生成的钠盐只有1种
12. 室温下，通过实验探究亚硫酸盐的性质。
已知：Ka1(H2SO3)=1.54×10-2、Ka2(H2SO3)=1.02×10-7
下列说法正确的是( )
A. 实验1得到的溶液中有c(SO)+c(OH-)=c(H2SO3)+c(H+)
B. 实验2得到的溶液中有c(HSO)C. 实验3得到的溶液中有c(Na+)D. 实验4中反应的离子方程式为HSO+OH-+Ba2+=BaSO3↓+H2O
13. 在二氧化碳加氢制甲醇的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)∆H1=-49.5kJ·ml-1
反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)∆H2
反应Ⅲ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)∆H3=40.9kJ·ml-1
在体积为1L恒容密闭容器中通入1mlCO2和3mlH2，发生上述反应，CO2的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. ∆H2=90.4kJ·ml-1
B. 在某温度下，平衡时容器中CH3OH(g)为0.3ml，CO(g)为0.3ml，则反应Ⅲ的平衡常数为0.25
C. 压强p1、p2、p3由小到大的顺序为p1＜p2＜p3
D. 高温、高压一定有利于提高CO2的平衡转化率
二、非选择题：共4题，共61分。
14. 工业上常利用软锰矿浆(主要成分是MnO2，还含有硅、铁和少量重金属镍的化合物等杂质)制备MnSO4溶液，并以MnSO4溶液为原料制取单质锰和四氧化三锰。
(1)MnSO4溶液的制备：
①还原：以稀硫酸作介质，纤维素[(C6H10O5)n]还原MnO2时，发生反应的化学方程式为______。
②除杂：除去硅、铁等杂质后，通常用BaS来除去溶液中的镍，pH对除镍效果的影响如图所示。当pH＜4.2，pH越小除镍效果越差的原因是_____。
(2)电解法制锰：
为保证电解顺利进行，电解液中Mn2+必须保持一定的浓度。Mn2+浓度和电流效率(电流效率是指电解时在电极上实际沉积或溶解的物质的量与按理论计算出的析出或溶解量之比)的关系如图所示。由图可知当Mn2+浓度大于22g·L-1时，电流效率随Mn2+浓度增大反而下降，其原因是_____。
(3)制取Mn3O4：
利用MnSO4溶液，用空气氧化法制备Mn3O4。在MnSO4溶液中滴入一定浓度的氨水，加压通氧气反应7小时制备Mn3O4。
①写出上述反应的离子方程式：_____。
②Mn3O4的含量与反应温度的关系如图所示。随着反应温度的升高，产物中Mn3O4的含量的上升趋势呈现先快后慢的原因是_____。
15. 化合物G是合成一种镇痛药物的重要中间体，其合成路线如图：
注：THF为四氢呋喃、Et为CH3CH2—、t—Bu为(CH3)3C—、Ts—为。
(1)B→C的反应类型为_____。
(2)G中所含官能团名称为腈基、_____、_____。
(3)设计步骤③的目的是_____。
(4)A的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式：_____。
①分子中含有苯环，且苯环上只有一种化学环境的氢原子；
②分子中不含甲基；
③1ml分子和足量的溴水反应，消耗3mlBr2。
(5)已知：RX+MgRMgX。设计以为原料制备的合成路线(无机试剂和有机溶剂，合成路线示例见本题题干)_____。
16. 以废弃小铁钉和赤铁矿渣(主要成分为Fe2O3、SiO2和少量Al2O3)为原料均能制备FeSO4·7H2O晶体。
(1)取4g废弃小铁钉，先用浓度为10%碳酸钠溶液清除油渍，然后用倾斜法倒去碳酸钠溶液，用蒸馏水洗涤2-3次后，再加到如图所示的三颈烧瓶中，再加入15mL4.6ml·L-1的硫酸溶液。控制70～80℃水浴加热10～15分钟，将所得溶液经趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤等操作，得到FeSO4·7H2O晶体。
①NaOH溶液的作用是_____。
②用冷水洗涤FeSO4·7H2O晶体的操作是_____。
③将FeSO4·7H2O晶体在隔绝空气条件下加热到800℃，生成红棕色固体，写出反应方程式_____。
(2)以赤铁矿渣为原料制备FeSO4·7H2O晶体，请补充完整相应的实验方案：取一定量的赤铁矿渣，_____，向滤液中加乙醇，在恒温水浴槽中冷却结晶，过滤，用丙酮洗涤，干燥。
已知该实验中pH=3.5时，Fe3+沉淀完全；pH=4.1时，Al3+开始沉淀。实验中必须使用的试剂：1.0ml·L-1H2SO4、1.0ml·L-1NaOH、铁粉。
(3)通过下列方法测定产品纯度：准确称取3.000gFeSO4·7H2O样品，加适量水溶解，配成100mL溶液，取20.00mL溶液置于锥形瓶中，用0.02000ml·L-1酸性KMnO4标准溶液滴定(杂质不与酸性KMnO4标准溶液反应)，经3次测定，每次消耗KMnO4溶液的体积如下：
通过计算确定产品中FeSO4·7H2O的质量分数为_____(写出具体计算过程)。
17. 含氮物质的过量排放会污染大气或水体，研究氮及其化合物的性质及转化，对降低含氮物质的污染有着重大的意义。
(1)在一定条件下，浓度为5%的尿素[CO(NH2)2]吸收液可以脱除烟气中的NOx。不同吸收反应温度下，测得NOx的脱除率变化如图所示。(已知：尿素的分解温度是160℃。)
①当温度大于80℃时，NOx的脱除率随温度升高而降低的原因是_____。
②写出在70～80℃条件下，尿素和烟气中NOx反应的化学方程式为_____。
(2)C2+容易形成配合物，[C(NH3)6]Cl2等物质可与NO反应生成新的配合物脱除烟气中的NO，不同配合物脱除NO的能力有所差异。
①溶液中pH对NO的配位脱除率的影响如图所示。图中pH=9.75时，NO脱除率更低，其原因可能是_____。
②验证该可能性的实验方法是______。
(3)电极生物膜法也能有效去除水体中的NO，进行生物的反硝化反应。其可能反应机理如图所示。以必要的化学用语及文字来描述此过程为_____。
江苏省2021年G4学校高三期末教学情况期末调研
化学（解析版）
可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 S-32 Fe-56
一、单项选择题：共13题，每题3分，共39分。每小题只有一个选项最符合题意。
1. 现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关材料的说法不正确的是( )
A. “中国天眼”球面射电望远镜的钢铁“眼眶”属于新型无机非金属材料
B. “天宫二号”的硅太阳能电池板可将光能直接转换为电能
C. 北京大兴国际机场航站楼的多面体玻璃属于硅酸盐材料
D. 国庆阅兵仪式上坦克喷涂的聚氨酯涂料属于有机高分子材料
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A．钢铁为铁碳合金，属于金属材料，A错误；
B．硅太阳能电池板可将光能直接转换为电能，B正确；
C．玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得的，主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，属于硅酸盐材料，C正确；
D．聚氨酯涂料分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料，用于坦克喷涂的的是双组分聚氨酯涂料，双组分聚氨酯涂料一般由异氰酸酯预聚物（也叫低分子氨基甲酸酯聚合物）和含羟基树脂两部分组成，属于有机高分子材料，D正确；
答案选A。
2. 某酒精检验器的工作原理为2K2Cr2O7+3C2H5OH+8H2SO4=3CH3COOH+2Cr2(SO4)3+2K2SO4+11H2O。下列说法正确的是( )
A. Cr元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d44S2
B. 固态C2H5OH是分子晶体
C. H2O的电子式为
D. K+的结构示意图为
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．Cr元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d54S1，故A错误；
B．固态C2H5OH是分子晶体，故B正确；
C．H2O的电子式为，故C错误；
D．K+的结构示意图为，故D错误；
故选B。
3. 下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( )
A. 二氧化硫具有漂白性，可用作制溴工业中溴的吸收剂
B. 苯的密度比H2O小，可用于萃取碘水中的碘
C. Na具有强还原性，可用于和TiCl4溶液反应制备Ti
D. Mg2Si3O8·nH2O能与酸反应，可用于制胃酸中和剂
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．二氧化硫具有还原性，可用作制溴工业中溴的吸收剂，故A错误；
B．溴在苯中溶解度大于在水中溶解度，且水与苯互不相溶，所以可用于萃取溴水中的Br2，故B错误；
C．Na具有强还原性，先与溶液中的水优先反应生成NaOH，故C错误；
D．Mg2Si3O8·nH2O能与酸反应，可消耗胃中过多盐酸，可用于制胃酸中和剂，故D正确；
故选：D。
4. 2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。下列有关CO2、CH4的说法正确的是( )
A. CO2的空间构型是V形
B. 电负性由大到小的顺序是O>C>H
C. CH4是极性分子
D. CO2转化为CH4利用了CO2的还原性
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．CO2的中心碳原子价层电子对数目为2，为sp杂化，空间构型是直线形，A说法错误；
B．非金属的非金属性越强，电负性越大，则电负性由大到小的顺序是O＞C＞H，B说法正确；
C．CH4是由极性键构成的非极性分子，C说法错误；
D．CO2转化为CH4，C的化合价由+4价变为-4价，利用了CO2的氧化性，D说法错误；
答案为B。
5. 2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。CO2加氢制CH4的一种催化机理如图，下列说法正确的是( )
A. 反应中La2O3是中间产物
B. 反应中La2O2CO3可以释放出带负电荷的CO2·
C. H2经过Ni活性中心裂解产生活化态H·的过程中ΔS>0
D. 使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变，从而提高化学反应速率
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．根据CO2加氢制CH4的催化机理图示，催化过程使用的催化剂为La2O3，La2O2CO3为中间产物，故A错误；
B．根据图示，La2O2CO3可以释放出CO2·，活化分子不带电，故B错误；
C．H2经过Ni活性中心裂解产生活化态H·的过程中，分子混乱度增大，ΔS>0，故C正确；
D．催化剂不能降低反应的焓变，可降低反应的活化能，从而提高化学反应速率，故D错误；
故选：C。
6. 2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。某光电催化反应器如图所示，A电极是Pt/CNT，B电极是TiO2。通过光解水，可由CO2制得异丙醇。下列说法不正确的是( )
A. A极是电池的正极
B. B极的电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+
C. A极选用高活性和高选择性的电化学催化剂能有效抑制析氢反应
D. 每生成30g异丙醇转移的电子数目为9ml
【答案】D
【解析】
【分析】
根据图像可知，H+移向A极，A极作正极；B极水失电子生成氢离子和氧气，作负极。
【详解】A．分析可知，A极是电池的正极，A说法正确；
B．B极水失电子生成氢离子和氧气，电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，B说法正确；
C．A极上H+得电子被还原成H2、CO2得电子被还原成异丙醇，A极选用高活性和高选择性的电化学催化剂能有效抑制析氢反应，C说法正确；
D．二氧化碳中的C为+4价，而异丙醇中C为-2价，生成1ml异丙醇转移18ml电子，反应中除生成异丙醇外，还生成氢气，则每生成30g异丙醇至少转移的电子数目为9ml，D说法错误；
答案为D。
7. 按下列设计进行相关操作，不能达到相应实验目的的是( )
A. 用装置甲可以制H2
B. 用装置乙可以加热熔融纯碱
C. 用装置丙可以测量氨气的体积
D. 用装置丁可以除去Cl2中的HCl气体
【答案】B
【解析】
分析】
【详解】A．锌和稀硫酸可以制取氢气，多孔隔板可以随开随用，随关随停，可以控制反应的进行，故A能达到实验目的；
B．瓷坩埚的材料中有二氧化硅，加热条件下会和纯碱反应，故B不能达到实验目的；
C．氨气不溶于四氯化碳，可以用排液法可以测量氨气的体积，故C能达到实验目的；
D．氯化氢极易溶于水，氯气难溶于饱和食盐水，用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢，可以减小氯气的溶解，故D能达到实验目的；
故答案为：B
8. X、Y、Z、M四种短周期元素，原子序数依次增大。X元素的焰色反应呈黄色，Z是地壳中含量最多的金属元素，M元素原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法正确的是( )
A. X、Y、Z分别和M形成的化合物熔点依次增大
B. 第一电离能：M>Y>Z
C. X元素在周期表中位于p区
D. M元素最高价氧化物对应的水化物中M原子的杂化方式为sp2
【答案】B
【解析】
【分析】
X元素的焰色反应呈黄色，则为Na；Z是地壳中含量最多的金属元素，则为Al，Y为Mg；M元素原子最外层电子数比次外层少一个电子，则为Cl，据此解题。
【详解】A． X、Y、Z分别和M形成的化合物为氯化钠、氯化镁、氯化铝，氯化钠、氯化镁为离子晶体熔点高于分子晶体，氯化铝属于分子晶体，故A错误；
B． 同一周期，从左到右电离能呈增大的趋势，第一电离能：M>Y>Z，镁大于铝是因为镁最外层电子为2处于全充满状态，故B正确；
C． X元素在周期表中位于s区；故C错误；
D． M元素最高价氧化物对应的水化物为HClO4， M原子的杂化方式为sp3，故D错误；
故选B
9. 为研究废旧电池的再利用，实验室利用旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示。下列叙述不正确的是( )
A. “溶解”操作中鼓入空气可以起到搅拌作用
B. 溶解过程中发生的反应有2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O
C. 调pH过程中NaOH溶液的作用是把Cu2+转化为Cu(OH)2
D. “过滤”操作中，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
【答案】C
【解析】
【分析】
根据实验目的得到铜和氧化锌，可以倒推，加入锌粉是把铜给置换出来，所以过滤时物质应该是含有铜离子。从而能确定氢氧化钠的作用不是沉淀铜，而是中和酸。所以起始反应中肯定会生成铜离子，根据铜和硫酸不反应，故先和氧气反应后和硫酸反应。
【详解】A．“溶解”操作中鼓入空气后，可以让液体和固体充分接触，所以可以起到搅拌作用，正确。
B．溶解过程中空气中的氧气和铜反应生成氧化铜，氧化铜再和硫酸反应生成硫酸铜，总的反应离子方程式为2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O ，正确。
C．调pH=2，实质是中和一部分硫酸，根据最终需要的是铜单质，故不能生成氢氧化铜，故不正确。
D．过滤分离固体和液体，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，正确。
故选答案C。
【点睛】根据题目信息得到实验目的，根据实验目的采用倒推法，进行判断各步所加物质的作用。
10. 实验室用油脂制备肥皂的实验如下：
步骤1：向小烧杯中加入约5g牛油、6mL95%的乙醇，微热，使牛油完全溶解。
步骤2：向小烧杯中加入6mL40%的氢氧化钠溶液，边搅拌边加热，至牛油完全反应。
步骤3：再向小烧杯中加入60mL饱和食盐水搅拌至有大量固体物质析出。
下列说法不正确的是( )
A. 步骤1中加入乙醇的作用是促进牛油溶解
B. 步骤2中当无油滴浮在液面上，说明牛油已经完全反应
C. 步骤3中加入饱和食盐水后，固体在下层析出
D. 如图所示NaCl晶胞中，与每个Na+等距且紧邻的Na+数目为12
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．步骤1中加入乙醇的作用是促进牛油溶解，使油脂与NaOH充分接触，A说法正确；
B．步骤2中油脂在碱性条件下生成高级脂肪酸钠和甘油，两物质均溶于水，而油脂不溶，则当无油滴浮在液面上，说明牛油已经完全反应，B说法正确；
C．步骤3中加入饱和食盐水后，高级脂肪酸钠析出，其密度小于水，则固体在上层析出，C说法错误；
D．如图所示的NaCl晶胞中，中心氯离子周围，与氯离子等距且紧邻的氯离子有12，Na+与氯离子排列相同，则与每个Na+等距且紧邻的Na+数目为12，D说法正确；
答案为C。
11. 某有机物的结构如图所示，关于该有机物下列说法正确的是( )
A. 分子中最多有12个原子共平面
B. 分子完全水解后所得有机物分子中手性碳原子数目为2个
C. 分子可以在NaOH醇溶液加热条件下发生消去反应
D. 分子与足量NaOH溶液完全反应后生成的钠盐只有1种
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．与苯环碳原子直接相连的6个原子和苯环上的6个碳原子一定共平面，故该分子中至少12个原子共平面，故A错误；
B．该物质完全水解后所得有机物为，其中只有与- NH2直接相连的碳原子为手性碳原子，即手性碳原子数目为1个，故B错误；
C．分子可以在浓硫酸，170°C加热条件下发生消去反应，故C错误；
D．与足量NaOH溶液完全反应生成和Na2CO3，生成的钠盐只有1种，故D正确；
故选D。
12. 室温下，通过实验探究亚硫酸盐的性质。
已知：Ka1(H2SO3)=1.54×10-2、Ka2(H2SO3)=1.02×10-7
下列说法正确的是( )
A. 实验1得到的溶液中有c(SO)+c(OH-)=c(H2SO3)+c(H+)
B. 实验2得到的溶液中有c(HSO)C. 实验3得到溶液中有c(Na+)D. 实验4中反应的离子方程式为HSO+OH-+Ba2+=BaSO3↓+H2O
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．实验1中，SO2为0.005ml，NaOH为0.01ml，两物质反应恰好生成Na2SO3，根据质子守恒， c(OH-)=2c(H2SO3)+c(H+)+c(HSO)，A说法错误；
B．已知Ka2(H2SO3)=1.02×10-7，则pH=7时，实验2得到的溶液中有c(HSO)＞c(SO)，B说法错误；
C．实验3中，SO2为0.01ml，NaOH为0.01ml，两物质反应恰好生成NaHSO3，根据溶液呈电中性及物料守恒可得c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HSO)+2c(H2SO3)，则c(Na+)＜c(H+)+c(HSO)+2c(H2SO3)，C说法正确；
D．实验4中，氢氧化钡少量，则反应的离子方程式为2HSO+2OH-+Ba2+=BaSO3↓+SO+2H2O，D说法错误；
答案为C。
13. 在二氧化碳加氢制甲醇的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)∆H1=-49.5kJ·ml-1
反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)∆H2
反应Ⅲ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)∆H3=40.9kJ·ml-1
在体积为1L的恒容密闭容器中通入1mlCO2和3mlH2，发生上述反应，CO2的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. ∆H2=90.4kJ·ml-1
B. 在某温度下，平衡时容器中CH3OH(g)为0.3ml，CO(g)为0.3ml，则反应Ⅲ的平衡常数为0.25
C. 压强p1、p2、p3由小到大的顺序为p1＜p2＜p3
D. 高温、高压一定有利于提高CO2的平衡转化率
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．由盖斯定律：反应I-反应III得到反应II，∆H2=∆H1-∆H3=(-49.5-40.9) kJ·ml-1= -90.4kJ·ml-1，故A错误；
B．根据C原子守恒计算，O原子守恒 ，H原子守恒，由于反应III是气体体积不变的反应，可将平衡时各物质的量代入平衡常数表达式中计算：，故B正确；
C．该反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，温度一定时，压强越大CO的平衡转化率越大，则p3＜p2＜p1，故C错误；
D．该反应是用二氧化碳加氢制甲醇，则反应I是主反应，反应I正向是气体体积减小的放热反应，高压、低温有利于平衡正向移动，能提高CO2的平衡转化率，故D错误；
故选：B。
二、非选择题：共4题，共61分。
14. 工业上常利用软锰矿浆(主要成分是MnO2，还含有硅、铁和少量重金属镍的化合物等杂质)制备MnSO4溶液，并以MnSO4溶液为原料制取单质锰和四氧化三锰。
(1)MnSO4溶液的制备：
①还原：以稀硫酸作介质，纤维素[(C6H10O5)n]还原MnO2时，发生反应的化学方程式为______。
②除杂：除去硅、铁等杂质后，通常用BaS来除去溶液中的镍，pH对除镍效果的影响如图所示。当pH＜4.2，pH越小除镍效果越差的原因是_____。
(2)电解法制锰：
为保证电解顺利进行，电解液中Mn2+必须保持一定的浓度。Mn2+浓度和电流效率(电流效率是指电解时在电极上实际沉积或溶解的物质的量与按理论计算出的析出或溶解量之比)的关系如图所示。由图可知当Mn2+浓度大于22g·L-1时，电流效率随Mn2+浓度增大反而下降，其原因是_____。
(3)制取Mn3O4：
利用MnSO4溶液，用空气氧化法制备Mn3O4。在MnSO4溶液中滴入一定浓度的氨水，加压通氧气反应7小时制备Mn3O4。
①写出上述反应的离子方程式：_____。
②Mn3O4的含量与反应温度的关系如图所示。随着反应温度的升高，产物中Mn3O4的含量的上升趋势呈现先快后慢的原因是_____。
【答案】 (1). 12nMnO2+(C6H10O5)n+12nH2SO4=12nMnSO4+6nCO2↑+17nH2O (2). pH越小，c(H+)增大，硫化钡会与H+反应产生硫化氢气体 (3). Mn2+浓度增大，Mn2+扩散至阳极失电子放电 (4). 6Mn2++12NH3∙H2O+O2=2Mn3O4↓+12NH+6H2O (5). 温度不太高的情况下(反应主要受动力学影响)，温度升高反应速率加快，Mn3O4的含量增大；温度较高的情况下(反应受热力学影响)，此氧化反应为放热反应，温度升高反应逆向移动
【解析】
【分析】
【详解】(1)①纤维素[(C6H10O5)n]具有还原性，MnO2具有氧化性，二者发生氧化还原反应，反应的化学方程式为12nMnO2+(C6H10O5)n+12nH2SO4=12nMnSO4+6nCO2↑+17nH2O，故答案为：12nMnO2+(C6H10O5)n+12nH2SO4=12nMnSO4+6nCO2↑+17nH2O；
②pH过低，H+会与硫化钡反应产生硫化氢气体，根据图中的数据知道，当pH＜4.2的时候，镍离子随pH的减小而残留率增加，故答案为：pH越小，c(H+)增大，硫化钡会与H+反应产生硫化氢气体；
(2)电解时，用惰性电极电解，阳极发生氧化反应，应该是水电离出的氢氧根离子放电，当Mn2+浓度大于22g·L-1时，Mn2+扩散至阳极失电子放电，电流效率随Mn2+浓度增大反而下降，故答案为：Mn2+浓度增大，Mn2+扩散至阳极失电子放电；
(3)①Mn2+在氨水存在下被氧气氧化生成Mn3O4，反应的离子方程式为：6Mn2++12NH3∙H2O+O2=2Mn3O4↓+12NH+6H2O，故答案为：6Mn2++12NH3∙H2O+O2=2Mn3O4↓+12NH+6H2O；
②由图可知，曲线斜率逐渐减小，即随着反应温度的升高，产物中Mn3O4的含量的上升趋势呈现先快后慢，原因是：温度不太高的情况下(反应主要受动力学影响)，温度升高反应速率加快，Mn3O4的含量增大；温度较高的情况下(反应受热力学影响)，此氧化反应为放热反应，温度升高反应逆向移动。
15. 化合物G是合成一种镇痛药物的重要中间体，其合成路线如图：
注：THF为四氢呋喃、Et为CH3CH2—、t—Bu为(CH3)3C—、Ts—为。
(1)B→C的反应类型为_____。
(2)G中所含官能团名称为腈基、_____、_____。
(3)设计步骤③的目的是_____。
(4)A的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式：_____。
①分子中含有苯环，且苯环上只有一种化学环境的氢原子；
②分子中不含甲基；
③1ml分子和足量的溴水反应，消耗3mlBr2。
(5)已知：RX+MgRMgX。设计以为原料制备的合成路线(无机试剂和有机溶剂，合成路线示例见本题题干)_____。
【答案】 (1). 还原反应 (2). 醚键 (3). 碘原子(碳碘键) (4). 保护酚羟基，防止其在步骤④中发生反应 (5). 、、、 (6). 。
【解析】
【分析】
结合流程相连图，从图示提供的分子式、结构简式、反应条件，结合各官能团的性质，按要求回答；要以为原料制备，则分子由链状结构转变为环状结构、碳原子数目由5个转变为10个，可见信息反应RX+MgRMgX中R基团也含5个碳原子，则一定是转变而来，因此，只要得到2个物质：含1个醛基即和，再发生信息反应，即可得到，再仿照流程中反应②即可得到目标产物。
【详解】(1)B→C的过程是去氧过程，故B→C的反应类型为反应类型为还原反应；
(2)G即所含官能团名称为腈基、醚键、碘原子(碳碘键)；
(3)通过③④⑤反应，由C即转变为F即，就是在苯环上新引入一个碘原子，而③→④→⑤期间，经历了由-OH→-OTs→-OH的过程，可见设计步骤③的目的是保护酚羟基，防止其在步骤④中发生反应；
(4)A即，分子式为C9H10O3，不饱和度为5，其同分异构体同时满足下列条件：①分子中含有苯环，且苯环上只有一种化学环境的氢原子，则苯环上有位置等同的同种取代基、②分子中不含甲基，但侧链共有3个碳原子、不饱和度为5，则侧链不可能含酮羰基或醛基或羧基或酯基，因为它们对应的同分异构体苯环上不止一种氢、则侧链可以为1个碳碳双键，另一个碳原子可以为-CH2-或-CH2OH等组合；③1ml分子和足量的溴水反应，消耗3mlBr2，由于1ml碳碳双键与溴水发生加成反应消耗1mlBr2、则酚类与溴水发生取代反应消耗2mlBr2，由于苯环上只有1种氢原子，则氢原子应满足：处于酚羟基邻位或对位、位置对称、数目有2个，综上，若该同分异构体侧链为3个酚羟基、1个-CH2CH=CH2，有2种结构：、，若该同分异构体侧链为2个酚羟基、1个-CH2OH、1个-CH=CH2，也有2种结构： 、，则答案为：、、、；
(5)要以为原料制备。据分析，结合逆合成分析法可知：先要得到仿照流程中反应②发生还原反应即可，由和发生信息反应即可得到，需要和镁粉在乙醚中反应获得，与原料相比，原料中1个羟基被溴原子取代、1个被催化氧化，羟基所连碳上没有氢原子(叔醇)的不会发生氧化反应、羟基所连碳上有2个氢原子(伯醇)的可以被氧化为醛基，则氧化反应先发生、取代反应后发生，所以可由与HBr发生取代反应获得、则由在铜催化下被氧气氧化得到；综上，合成线路为：。
16. 以废弃小铁钉和赤铁矿渣(主要成分为Fe2O3、SiO2和少量Al2O3)为原料均能制备FeSO4·7H2O晶体。
(1)取4g废弃小铁钉，先用浓度为10%的碳酸钠溶液清除油渍，然后用倾斜法倒去碳酸钠溶液，用蒸馏水洗涤2-3次后，再加到如图所示的三颈烧瓶中，再加入15mL4.6ml·L-1的硫酸溶液。控制70～80℃水浴加热10～15分钟，将所得溶液经趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤等操作，得到FeSO4·7H2O晶体。
①NaOH溶液的作用是_____。
②用冷水洗涤FeSO4·7H2O晶体操作是_____。
③将FeSO4·7H2O晶体在隔绝空气条件下加热到800℃，生成红棕色固体，写出反应方程式_____。
(2)以赤铁矿渣为原料制备FeSO4·7H2O晶体，请补充完整相应的实验方案：取一定量的赤铁矿渣，_____，向滤液中加乙醇，在恒温水浴槽中冷却结晶，过滤，用丙酮洗涤，干燥。
已知该实验中pH=3.5时，Fe3+沉淀完全；pH=4.1时，Al3+开始沉淀。实验中必须使用的试剂：1.0ml·L-1H2SO4、1.0ml·L-1NaOH、铁粉。
(3)通过下列方法测定产品纯度：准确称取3.000gFeSO4·7H2O样品，加适量水溶解，配成100mL溶液，取20.00mL溶液置于锥形瓶中，用0.02000ml·L-1的酸性KMnO4标准溶液滴定(杂质不与酸性KMnO4标准溶液反应)，经3次测定，每次消耗KMnO4溶液的体积如下：
通过计算确定产品中FeSO4·7H2O的质量分数为_____(写出具体计算过程)。
【答案】 (1). 吸收反应中可能产生的SO2等气体，防止污染环境 (2). 沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中加水至水浸没沉淀，待水自然流下，重复2～3次 (3). 2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+7H2O↑ (4). 在不断搅拌下，分批次加入到足量1.0ml/L稀硫酸中，充分反应后过滤，用1.0ml·L-1NaOH调节溶液pH到3.5～4.1，生成Fe(OH)3沉淀，过滤、洗涤、将沉淀溶入1.0ml·L-1硫酸溶液中，同时加入过量铁粉，充分反应后，过滤 (5). 92.67%
【解析】
【分析】
(1)废弃小铁钉上有油渍，可用碳酸钠溶液清洗，再用蒸馏水洗涤2-3次后，干净的小铁钉放入三颈烧瓶中，再加入15mL4.6ml·L-1的硫酸溶液，控制70～80℃水浴加热10～15分钟，得到硫酸亚铁溶液，将所得溶液经趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤等操作，得到FeSO4·7H2O晶体，把硫酸亚铁晶体在隔绝空气条件下加热到800℃，得到氧化铁红色固体、二氧化硫和三氧化硫气体。反应过程中产生的二氧化硫气体可以用碱液吸收处理。
(2) 赤铁矿渣(主要成分为Fe2O3、SiO2和少量Al2O3)，根据所提供的试剂分析，先用稀硫酸溶液矿渣得到硫酸铁、硫酸铝和硫酸的混合溶液，再用1.0ml·L-1NaOH调节溶液pH到3.5～4.1，铁离子转化为氢氧化铁，然后再将氢氧化铁溶入1.0ml·L-1硫酸溶液中，再加入过量铁粉，得到硫酸亚铁溶液，向溶液中加入乙醇，在恒温水浴槽中冷却结晶，过滤，用丙酮洗涤，干燥，可以得到FeSO4·7H2O晶体；
(3)根据氧化还原反应电子得失守恒，找出5FeSO4·7H2O～KMnO4关系，利用n(KMnO4)可以计算出n(FeSO4·7H2O)，进而计算出晶体的质量分数；计算过程中注意高锰酸钾溶液的体积选用，最后计算溶质的总量需要扩大10倍。
【详解】(1)①反应过程中可能会产生SO2等一些有害气体，需用NaOH溶液进行吸收处理，防止污染环境；
②根据固体的洗涤操作的步骤可知，把FeSO4·7H2O晶体放入过滤器中，沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中加水至水浸没沉淀，待水自然流下，重复2～3次；
③将FeSO4·7H2O晶体在隔绝空气条件下加热到800℃，生成红棕色固体，该固体为氧化铁，铁元素的价态升高，硫元素的价态降低，可以生成二氧化硫气体，根据原子守恒，还应该有三氧化硫气体产生，反应方程式为：2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+7H2O↑；
(2)赤铁矿渣(主要成分为Fe2O3、SiO2和少量Al2O3) ，取一定量的赤铁矿渣，在不断搅拌下，分批次加入到足量1.0ml/L稀硫酸中，反应得到硫酸铁、硫酸铝和硫酸的混合溶液，充分反应后过滤，滤渣为二氧化硅，滤液用1.0ml·L-1NaOH调节溶液pH到3.5～4.1，生成Fe(OH)3沉淀，过滤、洗涤、将沉淀溶入1.0ml·L-1硫酸溶液中，生成硫酸铁，再加入过量铁粉，铁离子被还原为亚铁离子，充分反应后，过滤，向滤液中加乙醇，在恒温水浴槽中冷却结晶，过滤，用丙酮洗涤，干燥，可以得到FeSO4·7H2O晶体；
(3)通过实验数据分析，20.58mL误差较大，舍去不用；所以消耗KMnO4溶液的平均体积V==20.00mL；20mL溶液中，n(KMnO4)=0.02000×196ml·L−1×20.00×10−3L=4.000×10−4ml；根据电子守恒关系：5FeSO4·7H2O～KMnO4可知，n(FeSO4·7H2O)=4.000×10−4ml×5=2.000×10−3ml；100mL溶液中，n(FeSO4·7H2O)=2.000×10−3ml×5=1.000×10−2ml；FeSO4·7H2O的质量分数ω==92.67%。
17. 含氮物质的过量排放会污染大气或水体，研究氮及其化合物的性质及转化，对降低含氮物质的污染有着重大的意义。
(1)在一定条件下，浓度为5%的尿素[CO(NH2)2]吸收液可以脱除烟气中的NOx。不同吸收反应温度下，测得NOx的脱除率变化如图所示。(已知：尿素的分解温度是160℃。)
①当温度大于80℃时，NOx的脱除率随温度升高而降低的原因是_____。
②写出在70～80℃条件下，尿素和烟气中NOx反应的化学方程式为_____。
(2)C2+容易形成配合物，[C(NH3)6]Cl2等物质可与NO反应生成新的配合物脱除烟气中的NO，不同配合物脱除NO的能力有所差异。
①溶液中pH对NO的配位脱除率的影响如图所示。图中pH=9.75时，NO脱除率更低，其原因可能是_____。
②验证该可能性的实验方法是______。
(3)电极生物膜法也能有效去除水体中的NO，进行生物的反硝化反应。其可能反应机理如图所示。以必要的化学用语及文字来描述此过程为_____。
【答案】 (1). 当温度大于80℃时，吸收剂尿素发生水解的副反应程度(速率)增加，从而使NOx的脱除率降低 (2). 2xCO(NH2)2+6NOx(3+2x)N2↑+2xCO2↑+4xH2O (3). pH越低，H+浓度增大，和NH3发生反应，导致C2+和Cl-反应生成的配合物([C(NH3)5Cl]Cl)不易与NO配位脱除 (4). 取两份等量的[C(NH3)6]Cl2溶液，向其中一份加入一定量稀硝酸，然后向两份中加入足量的硝酸银溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥、称量所得沉淀质量，加入硝酸的溶液所得沉淀质量更小 (5). H2O在阴极得电子生成氢气，2H2O+2e-=H2↑+2OH-，氢气与硝酸根离子在生物膜中发生脱硝反应，2NO+5H2=N2↑+2OH-+2H2O
【解析】
【分析】
【详解】(1) ①当温度大于80℃时，NOx的脱除率随温度升高而降低的原因是吸收剂尿素发生水解的副反应程度(速率)增加，从而使NOx的脱除率降低,；
②在70～80℃条件下，尿素和烟气中NOx反应生成无毒无害的物质氮气和二氧化碳，反应的化学方程式为2xCO(NH2)2+6NOx(3+2x)N2↑+2xCO2↑+4xH2O。
故答案为：当温度大于80℃时，吸收剂尿素发生水解的副反应程度(速率)增加，从而使NOx的脱除率降低；2xCO(NH2)2+6NOx(3+2x)N2↑+2xCO2↑+4xH2O
(2)从图像可以看出，pH越低，NO的脱除率越低，相同pH时，随时间的延长，NO脱除率越低，pH=9.75时，NO脱除率更低，是因为pH越低，H+浓度增大，和NH3发生反应，导致C2+和Cl-反应生成的配合物([C(NH3)5Cl]Cl)不易与NO配位脱除；②验证该可能性的实验方法是取两份等量的[C(NH3)6]Cl2溶液，向其中一份加入一定量稀硝酸，然后向两份中加入足量的硝酸银溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥、称量所得沉淀质量，加入硝酸的溶液所得沉淀质量更小。故答案为：pH越低，H+浓度增大，和NH3发生反应，导致C2+和Cl-反应生成的配合物([C(NH3)5Cl]Cl)不易与NO配位脱除；取两份等量的[C(NH3)6]Cl2溶液，向其中一份加入一定量稀硝酸，然后向两份中加入足量的硝酸银溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥、称量所得沉淀质量，加入硝酸的溶液所得沉淀质量更小。
(3)由图可得水在阴极得电子生成氢气，2H2O+2e-=H2↑+2OH-，同时硝酸根结合氢气变成氮气，2NO+5H2=N2↑+2OH-+2H2O，从而实现脱硝的目的，故答案为：H2O在阴极得电子生成氢气，2H2O+2e-=H2↑+2OH-，氢气与硝酸根离子在生物膜中发生脱硝反应，2NO+5H2=N2↑+2OH-+2H2O。
实验
实验操作和现象
1
向10mL1.0ml·L-1NaOH溶液通入112mL(标准状况)SO2
2
向10mL1.0ml·L-1NaOH溶液通入SO2至溶液pH=7
3
向10mL1.0ml·L-1NaOH溶液通入224mL(标准状况)SO2
4
向实验3所得溶液中加入少量的1.0ml·L-1Ba(OH)2溶液
实验序号
1
2
3
消耗KMnO4溶液体积
19.98mL
20.58mL
20.02mL
实验
实验操作和现象
1
向10mL1.0ml·L-1NaOH溶液通入112mL(标准状况)SO2
2
向10mL1.0ml·L-1NaOH溶液通入SO2至溶液pH=7
3
向10mL1.0ml·L-1NaOH溶液通入224mL(标准状况)SO2
4
向实验3所得溶液中加入少量的1.0ml·L-1Ba(OH)2溶液
实验序号
1
2
3
消耗KMnO4溶液体积
19.98mL
20.58mL
20.02mL
可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 S-32 Fe-56
一、单项选择题：共13题，每题3分，共39分。每小题只有一个选项最符合题意。
1. 现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关材料的说法不正确的是( )
A. “中国天眼”球面射电望远镜的钢铁“眼眶”属于新型无机非金属材料
B. “天宫二号”的硅太阳能电池板可将光能直接转换为电能
C. 北京大兴国际机场航站楼的多面体玻璃属于硅酸盐材料
D. 国庆阅兵仪式上坦克喷涂的聚氨酯涂料属于有机高分子材料
2. 某酒精检验器的工作原理为2K2Cr2O7+3C2H5OH+8H2SO4=3CH3COOH+2Cr2(SO4)3+2K2SO4+11H2O。下列说法正确的是( )
A. Cr元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d44S2
B. 固态C2H5OH是分子晶体
C. H2O的电子式为
D. K+的结构示意图为
3. 下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( )
A. 二氧化硫具有漂白性，可用作制溴工业中溴的吸收剂
B. 苯的密度比H2O小，可用于萃取碘水中的碘
C. Na具有强还原性，可用于和TiCl4溶液反应制备Ti
D. Mg2Si3O8·nH2O能与酸反应，可用于制胃酸中和剂
4. 2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。下列有关CO2、CH4的说法正确的是( )
A. CO2的空间构型是V形
B. 电负性由大到小的顺序是O>C>H
C. CH4是极性分子
D. CO2转化为CH4利用了CO2的还原性
5. 2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。CO2加氢制CH4的一种催化机理如图，下列说法正确的是( )
A. 反应中La2O3是中间产物
B. 反应中La2O2CO3可以释放出带负电荷的CO2·
C. H2经过Ni活性中心裂解产生活化态H·的过程中ΔS>0
D. 使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变，从而提高化学反应速率
6. 2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。某光电催化反应器如图所示，A电极是Pt/CNT，B电极是TiO2。通过光解水，可由CO2制得异丙醇。下列说法不正确的是( )
A. A极是电池的正极
B. B极的电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+
C. A极选用高活性和高选择性电化学催化剂能有效抑制析氢反应
D. 每生成30g异丙醇转移的电子数目为9ml
7. 按下列设计进行相关操作，不能达到相应实验目的的是( )
A. 用装置甲可以制H2
B. 用装置乙可以加热熔融纯碱
C. 用装置丙可以测量氨气的体积
D. 用装置丁可以除去Cl2中的HCl气体
8. X、Y、Z、M四种短周期元素，原子序数依次增大。X元素的焰色反应呈黄色，Z是地壳中含量最多的金属元素，M元素原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法正确的是( )
A. X、Y、Z分别和M形成的化合物熔点依次增大
B. 第一电离能：M>Y>Z
C. X元素在周期表中位于p区
D. M元素最高价氧化物对应的水化物中M原子的杂化方式为sp2
9. 为研究废旧电池的再利用，实验室利用旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示。下列叙述不正确的是( )
A. “溶解”操作中鼓入空气可以起到搅拌作用
B. 溶解过程中发生的反应有2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O
C. 调pH过程中NaOH溶液的作用是把Cu2+转化为Cu(OH)2
D. “过滤”操作中，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
10. 实验室用油脂制备肥皂的实验如下：
步骤1：向小烧杯中加入约5g牛油、6mL95%的乙醇，微热，使牛油完全溶解。
步骤2：向小烧杯中加入6mL40%的氢氧化钠溶液，边搅拌边加热，至牛油完全反应。
步骤3：再向小烧杯中加入60mL饱和食盐水搅拌至有大量固体物质析出。
下列说法不正确的是( )
A. 步骤1中加入乙醇的作用是促进牛油溶解
B. 步骤2中当无油滴浮在液面上，说明牛油已经完全反应
C. 步骤3中加入饱和食盐水后，固体在下层析出
D. 如图所示的NaCl晶胞中，与每个Na+等距且紧邻的Na+数目为12
11. 某有机物的结构如图所示，关于该有机物下列说法正确的是( )
A. 分子中最多有12个原子共平面
B. 分子完全水解后所得有机物分子中手性碳原子数目为2个
C. 分子可以NaOH醇溶液加热条件下发生消去反应
D. 分子与足量NaOH溶液完全反应后生成的钠盐只有1种
12. 室温下，通过实验探究亚硫酸盐的性质。
已知：Ka1(H2SO3)=1.54×10-2、Ka2(H2SO3)=1.02×10-7
下列说法正确的是( )
A. 实验1得到的溶液中有c(SO)+c(OH-)=c(H2SO3)+c(H+)
B. 实验2得到的溶液中有c(HSO)
13. 在二氧化碳加氢制甲醇的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)∆H1=-49.5kJ·ml-1
反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)∆H2
反应Ⅲ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)∆H3=40.9kJ·ml-1
在体积为1L恒容密闭容器中通入1mlCO2和3mlH2，发生上述反应，CO2的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. ∆H2=90.4kJ·ml-1
B. 在某温度下，平衡时容器中CH3OH(g)为0.3ml，CO(g)为0.3ml，则反应Ⅲ的平衡常数为0.25
C. 压强p1、p2、p3由小到大的顺序为p1＜p2＜p3
D. 高温、高压一定有利于提高CO2的平衡转化率
二、非选择题：共4题，共61分。
14. 工业上常利用软锰矿浆(主要成分是MnO2，还含有硅、铁和少量重金属镍的化合物等杂质)制备MnSO4溶液，并以MnSO4溶液为原料制取单质锰和四氧化三锰。
(1)MnSO4溶液的制备：
①还原：以稀硫酸作介质，纤维素[(C6H10O5)n]还原MnO2时，发生反应的化学方程式为______。
②除杂：除去硅、铁等杂质后，通常用BaS来除去溶液中的镍，pH对除镍效果的影响如图所示。当pH＜4.2，pH越小除镍效果越差的原因是_____。
(2)电解法制锰：
为保证电解顺利进行，电解液中Mn2+必须保持一定的浓度。Mn2+浓度和电流效率(电流效率是指电解时在电极上实际沉积或溶解的物质的量与按理论计算出的析出或溶解量之比)的关系如图所示。由图可知当Mn2+浓度大于22g·L-1时，电流效率随Mn2+浓度增大反而下降，其原因是_____。
(3)制取Mn3O4：
利用MnSO4溶液，用空气氧化法制备Mn3O4。在MnSO4溶液中滴入一定浓度的氨水，加压通氧气反应7小时制备Mn3O4。
①写出上述反应的离子方程式：_____。
②Mn3O4的含量与反应温度的关系如图所示。随着反应温度的升高，产物中Mn3O4的含量的上升趋势呈现先快后慢的原因是_____。
15. 化合物G是合成一种镇痛药物的重要中间体，其合成路线如图：
注：THF为四氢呋喃、Et为CH3CH2—、t—Bu为(CH3)3C—、Ts—为。
(1)B→C的反应类型为_____。
(2)G中所含官能团名称为腈基、_____、_____。
(3)设计步骤③的目的是_____。
(4)A的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式：_____。
①分子中含有苯环，且苯环上只有一种化学环境的氢原子；
②分子中不含甲基；
③1ml分子和足量的溴水反应，消耗3mlBr2。
(5)已知：RX+MgRMgX。设计以为原料制备的合成路线(无机试剂和有机溶剂，合成路线示例见本题题干)_____。
16. 以废弃小铁钉和赤铁矿渣(主要成分为Fe2O3、SiO2和少量Al2O3)为原料均能制备FeSO4·7H2O晶体。
(1)取4g废弃小铁钉，先用浓度为10%碳酸钠溶液清除油渍，然后用倾斜法倒去碳酸钠溶液，用蒸馏水洗涤2-3次后，再加到如图所示的三颈烧瓶中，再加入15mL4.6ml·L-1的硫酸溶液。控制70～80℃水浴加热10～15分钟，将所得溶液经趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤等操作，得到FeSO4·7H2O晶体。
①NaOH溶液的作用是_____。
②用冷水洗涤FeSO4·7H2O晶体的操作是_____。
③将FeSO4·7H2O晶体在隔绝空气条件下加热到800℃，生成红棕色固体，写出反应方程式_____。
(2)以赤铁矿渣为原料制备FeSO4·7H2O晶体，请补充完整相应的实验方案：取一定量的赤铁矿渣，_____，向滤液中加乙醇，在恒温水浴槽中冷却结晶，过滤，用丙酮洗涤，干燥。
已知该实验中pH=3.5时，Fe3+沉淀完全；pH=4.1时，Al3+开始沉淀。实验中必须使用的试剂：1.0ml·L-1H2SO4、1.0ml·L-1NaOH、铁粉。
(3)通过下列方法测定产品纯度：准确称取3.000gFeSO4·7H2O样品，加适量水溶解，配成100mL溶液，取20.00mL溶液置于锥形瓶中，用0.02000ml·L-1酸性KMnO4标准溶液滴定(杂质不与酸性KMnO4标准溶液反应)，经3次测定，每次消耗KMnO4溶液的体积如下：
通过计算确定产品中FeSO4·7H2O的质量分数为_____(写出具体计算过程)。
17. 含氮物质的过量排放会污染大气或水体，研究氮及其化合物的性质及转化，对降低含氮物质的污染有着重大的意义。
(1)在一定条件下，浓度为5%的尿素[CO(NH2)2]吸收液可以脱除烟气中的NOx。不同吸收反应温度下，测得NOx的脱除率变化如图所示。(已知：尿素的分解温度是160℃。)
①当温度大于80℃时，NOx的脱除率随温度升高而降低的原因是_____。
②写出在70～80℃条件下，尿素和烟气中NOx反应的化学方程式为_____。
(2)C2+容易形成配合物，[C(NH3)6]Cl2等物质可与NO反应生成新的配合物脱除烟气中的NO，不同配合物脱除NO的能力有所差异。
①溶液中pH对NO的配位脱除率的影响如图所示。图中pH=9.75时，NO脱除率更低，其原因可能是_____。
②验证该可能性的实验方法是______。
(3)电极生物膜法也能有效去除水体中的NO，进行生物的反硝化反应。其可能反应机理如图所示。以必要的化学用语及文字来描述此过程为_____。
江苏省2021年G4学校高三期末教学情况期末调研
化学（解析版）
可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 S-32 Fe-56
一、单项选择题：共13题，每题3分，共39分。每小题只有一个选项最符合题意。
1. 现代社会的发展与进步离不开材料，下列有关材料的说法不正确的是( )
A. “中国天眼”球面射电望远镜的钢铁“眼眶”属于新型无机非金属材料
B. “天宫二号”的硅太阳能电池板可将光能直接转换为电能
C. 北京大兴国际机场航站楼的多面体玻璃属于硅酸盐材料
D. 国庆阅兵仪式上坦克喷涂的聚氨酯涂料属于有机高分子材料
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A．钢铁为铁碳合金，属于金属材料，A错误；
B．硅太阳能电池板可将光能直接转换为电能，B正确；
C．玻璃是以纯碱、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得的，主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，属于硅酸盐材料，C正确；
D．聚氨酯涂料分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料，用于坦克喷涂的的是双组分聚氨酯涂料，双组分聚氨酯涂料一般由异氰酸酯预聚物（也叫低分子氨基甲酸酯聚合物）和含羟基树脂两部分组成，属于有机高分子材料，D正确；
答案选A。
2. 某酒精检验器的工作原理为2K2Cr2O7+3C2H5OH+8H2SO4=3CH3COOH+2Cr2(SO4)3+2K2SO4+11H2O。下列说法正确的是( )
A. Cr元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d44S2
B. 固态C2H5OH是分子晶体
C. H2O的电子式为
D. K+的结构示意图为
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．Cr元素基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d54S1，故A错误；
B．固态C2H5OH是分子晶体，故B正确；
C．H2O的电子式为，故C错误；
D．K+的结构示意图为，故D错误；
故选B。
3. 下列有关物质性质与用途具有对应关系的是( )
A. 二氧化硫具有漂白性，可用作制溴工业中溴的吸收剂
B. 苯的密度比H2O小，可用于萃取碘水中的碘
C. Na具有强还原性，可用于和TiCl4溶液反应制备Ti
D. Mg2Si3O8·nH2O能与酸反应，可用于制胃酸中和剂
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．二氧化硫具有还原性，可用作制溴工业中溴的吸收剂，故A错误；
B．溴在苯中溶解度大于在水中溶解度，且水与苯互不相溶，所以可用于萃取溴水中的Br2，故B错误；
C．Na具有强还原性，先与溶液中的水优先反应生成NaOH，故C错误；
D．Mg2Si3O8·nH2O能与酸反应，可消耗胃中过多盐酸，可用于制胃酸中和剂，故D正确；
故选：D。
4. 2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。下列有关CO2、CH4的说法正确的是( )
A. CO2的空间构型是V形
B. 电负性由大到小的顺序是O>C>H
C. CH4是极性分子
D. CO2转化为CH4利用了CO2的还原性
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．CO2的中心碳原子价层电子对数目为2，为sp杂化，空间构型是直线形，A说法错误；
B．非金属的非金属性越强，电负性越大，则电负性由大到小的顺序是O＞C＞H，B说法正确；
C．CH4是由极性键构成的非极性分子，C说法错误；
D．CO2转化为CH4，C的化合价由+4价变为-4价，利用了CO2的氧化性，D说法错误；
答案为B。
5. 2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。CO2加氢制CH4的一种催化机理如图，下列说法正确的是( )
A. 反应中La2O3是中间产物
B. 反应中La2O2CO3可以释放出带负电荷的CO2·
C. H2经过Ni活性中心裂解产生活化态H·的过程中ΔS>0
D. 使用TiO2作催化剂可以降低反应的焓变，从而提高化学反应速率
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．根据CO2加氢制CH4的催化机理图示，催化过程使用的催化剂为La2O3，La2O2CO3为中间产物，故A错误；
B．根据图示，La2O2CO3可以释放出CO2·，活化分子不带电，故B错误；
C．H2经过Ni活性中心裂解产生活化态H·的过程中，分子混乱度增大，ΔS>0，故C正确；
D．催化剂不能降低反应的焓变，可降低反应的活化能，从而提高化学反应速率，故D错误；
故选：C。
6. 2021年1月20日中国科学院和中国工程院评选出2020年世界十大科技进展，排在第四位的是一种可借助光将二氧化碳转化为甲烷的新型催化转化方法：CO2+4H2=CH4+2H2O，这是迄今最接近人造光合作用的方法。某光电催化反应器如图所示，A电极是Pt/CNT，B电极是TiO2。通过光解水，可由CO2制得异丙醇。下列说法不正确的是( )
A. A极是电池的正极
B. B极的电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+
C. A极选用高活性和高选择性的电化学催化剂能有效抑制析氢反应
D. 每生成30g异丙醇转移的电子数目为9ml
【答案】D
【解析】
【分析】
根据图像可知，H+移向A极，A极作正极；B极水失电子生成氢离子和氧气，作负极。
【详解】A．分析可知，A极是电池的正极，A说法正确；
B．B极水失电子生成氢离子和氧气，电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，B说法正确；
C．A极上H+得电子被还原成H2、CO2得电子被还原成异丙醇，A极选用高活性和高选择性的电化学催化剂能有效抑制析氢反应，C说法正确；
D．二氧化碳中的C为+4价，而异丙醇中C为-2价，生成1ml异丙醇转移18ml电子，反应中除生成异丙醇外，还生成氢气，则每生成30g异丙醇至少转移的电子数目为9ml，D说法错误；
答案为D。
7. 按下列设计进行相关操作，不能达到相应实验目的的是( )
A. 用装置甲可以制H2
B. 用装置乙可以加热熔融纯碱
C. 用装置丙可以测量氨气的体积
D. 用装置丁可以除去Cl2中的HCl气体
【答案】B
【解析】
分析】
【详解】A．锌和稀硫酸可以制取氢气，多孔隔板可以随开随用，随关随停，可以控制反应的进行，故A能达到实验目的；
B．瓷坩埚的材料中有二氧化硅，加热条件下会和纯碱反应，故B不能达到实验目的；
C．氨气不溶于四氯化碳，可以用排液法可以测量氨气的体积，故C能达到实验目的；
D．氯化氢极易溶于水，氯气难溶于饱和食盐水，用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢，可以减小氯气的溶解，故D能达到实验目的；
故答案为：B
8. X、Y、Z、M四种短周期元素，原子序数依次增大。X元素的焰色反应呈黄色，Z是地壳中含量最多的金属元素，M元素原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法正确的是( )
A. X、Y、Z分别和M形成的化合物熔点依次增大
B. 第一电离能：M>Y>Z
C. X元素在周期表中位于p区
D. M元素最高价氧化物对应的水化物中M原子的杂化方式为sp2
【答案】B
【解析】
【分析】
X元素的焰色反应呈黄色，则为Na；Z是地壳中含量最多的金属元素，则为Al，Y为Mg；M元素原子最外层电子数比次外层少一个电子，则为Cl，据此解题。
【详解】A． X、Y、Z分别和M形成的化合物为氯化钠、氯化镁、氯化铝，氯化钠、氯化镁为离子晶体熔点高于分子晶体，氯化铝属于分子晶体，故A错误；
B． 同一周期，从左到右电离能呈增大的趋势，第一电离能：M>Y>Z，镁大于铝是因为镁最外层电子为2处于全充满状态，故B正确；
C． X元素在周期表中位于s区；故C错误；
D． M元素最高价氧化物对应的水化物为HClO4， M原子的杂化方式为sp3，故D错误；
故选B
9. 为研究废旧电池的再利用，实验室利用旧电池的铜帽(主要成分为Zn和Cu)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如图所示。下列叙述不正确的是( )
A. “溶解”操作中鼓入空气可以起到搅拌作用
B. 溶解过程中发生的反应有2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O
C. 调pH过程中NaOH溶液的作用是把Cu2+转化为Cu(OH)2
D. “过滤”操作中，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
【答案】C
【解析】
【分析】
根据实验目的得到铜和氧化锌，可以倒推，加入锌粉是把铜给置换出来，所以过滤时物质应该是含有铜离子。从而能确定氢氧化钠的作用不是沉淀铜，而是中和酸。所以起始反应中肯定会生成铜离子，根据铜和硫酸不反应，故先和氧气反应后和硫酸反应。
【详解】A．“溶解”操作中鼓入空气后，可以让液体和固体充分接触，所以可以起到搅拌作用，正确。
B．溶解过程中空气中的氧气和铜反应生成氧化铜，氧化铜再和硫酸反应生成硫酸铜，总的反应离子方程式为2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O ，正确。
C．调pH=2，实质是中和一部分硫酸，根据最终需要的是铜单质，故不能生成氢氧化铜，故不正确。
D．过滤分离固体和液体，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，正确。
故选答案C。
【点睛】根据题目信息得到实验目的，根据实验目的采用倒推法，进行判断各步所加物质的作用。
10. 实验室用油脂制备肥皂的实验如下：
步骤1：向小烧杯中加入约5g牛油、6mL95%的乙醇，微热，使牛油完全溶解。
步骤2：向小烧杯中加入6mL40%的氢氧化钠溶液，边搅拌边加热，至牛油完全反应。
步骤3：再向小烧杯中加入60mL饱和食盐水搅拌至有大量固体物质析出。
下列说法不正确的是( )
A. 步骤1中加入乙醇的作用是促进牛油溶解
B. 步骤2中当无油滴浮在液面上，说明牛油已经完全反应
C. 步骤3中加入饱和食盐水后，固体在下层析出
D. 如图所示NaCl晶胞中，与每个Na+等距且紧邻的Na+数目为12
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．步骤1中加入乙醇的作用是促进牛油溶解，使油脂与NaOH充分接触，A说法正确；
B．步骤2中油脂在碱性条件下生成高级脂肪酸钠和甘油，两物质均溶于水，而油脂不溶，则当无油滴浮在液面上，说明牛油已经完全反应，B说法正确；
C．步骤3中加入饱和食盐水后，高级脂肪酸钠析出，其密度小于水，则固体在上层析出，C说法错误；
D．如图所示的NaCl晶胞中，中心氯离子周围，与氯离子等距且紧邻的氯离子有12，Na+与氯离子排列相同，则与每个Na+等距且紧邻的Na+数目为12，D说法正确；
答案为C。
11. 某有机物的结构如图所示，关于该有机物下列说法正确的是( )
A. 分子中最多有12个原子共平面
B. 分子完全水解后所得有机物分子中手性碳原子数目为2个
C. 分子可以在NaOH醇溶液加热条件下发生消去反应
D. 分子与足量NaOH溶液完全反应后生成的钠盐只有1种
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A．与苯环碳原子直接相连的6个原子和苯环上的6个碳原子一定共平面，故该分子中至少12个原子共平面，故A错误；
B．该物质完全水解后所得有机物为，其中只有与- NH2直接相连的碳原子为手性碳原子，即手性碳原子数目为1个，故B错误；
C．分子可以在浓硫酸，170°C加热条件下发生消去反应，故C错误；
D．与足量NaOH溶液完全反应生成和Na2CO3，生成的钠盐只有1种，故D正确；
故选D。
12. 室温下，通过实验探究亚硫酸盐的性质。
已知：Ka1(H2SO3)=1.54×10-2、Ka2(H2SO3)=1.02×10-7
下列说法正确的是( )
A. 实验1得到的溶液中有c(SO)+c(OH-)=c(H2SO3)+c(H+)
B. 实验2得到的溶液中有c(HSO)
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．实验1中，SO2为0.005ml，NaOH为0.01ml，两物质反应恰好生成Na2SO3，根据质子守恒， c(OH-)=2c(H2SO3)+c(H+)+c(HSO)，A说法错误；
B．已知Ka2(H2SO3)=1.02×10-7，则pH=7时，实验2得到的溶液中有c(HSO)＞c(SO)，B说法错误；
C．实验3中，SO2为0.01ml，NaOH为0.01ml，两物质反应恰好生成NaHSO3，根据溶液呈电中性及物料守恒可得c(Na+)+c(OH-)=c(H+)+c(HSO)+2c(H2SO3)，则c(Na+)＜c(H+)+c(HSO)+2c(H2SO3)，C说法正确；
D．实验4中，氢氧化钡少量，则反应的离子方程式为2HSO+2OH-+Ba2+=BaSO3↓+SO+2H2O，D说法错误；
答案为C。
13. 在二氧化碳加氢制甲醇的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)∆H1=-49.5kJ·ml-1
反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)∆H2
反应Ⅲ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)∆H3=40.9kJ·ml-1
在体积为1L的恒容密闭容器中通入1mlCO2和3mlH2，发生上述反应，CO2的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A. ∆H2=90.4kJ·ml-1
B. 在某温度下，平衡时容器中CH3OH(g)为0.3ml，CO(g)为0.3ml，则反应Ⅲ的平衡常数为0.25
C. 压强p1、p2、p3由小到大的顺序为p1＜p2＜p3
D. 高温、高压一定有利于提高CO2的平衡转化率
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．由盖斯定律：反应I-反应III得到反应II，∆H2=∆H1-∆H3=(-49.5-40.9) kJ·ml-1= -90.4kJ·ml-1，故A错误；
B．根据C原子守恒计算，O原子守恒 ，H原子守恒，由于反应III是气体体积不变的反应，可将平衡时各物质的量代入平衡常数表达式中计算：，故B正确；
C．该反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，温度一定时，压强越大CO的平衡转化率越大，则p3＜p2＜p1，故C错误；
D．该反应是用二氧化碳加氢制甲醇，则反应I是主反应，反应I正向是气体体积减小的放热反应，高压、低温有利于平衡正向移动，能提高CO2的平衡转化率，故D错误；
故选：B。
二、非选择题：共4题，共61分。
14. 工业上常利用软锰矿浆(主要成分是MnO2，还含有硅、铁和少量重金属镍的化合物等杂质)制备MnSO4溶液，并以MnSO4溶液为原料制取单质锰和四氧化三锰。
(1)MnSO4溶液的制备：
①还原：以稀硫酸作介质，纤维素[(C6H10O5)n]还原MnO2时，发生反应的化学方程式为______。
②除杂：除去硅、铁等杂质后，通常用BaS来除去溶液中的镍，pH对除镍效果的影响如图所示。当pH＜4.2，pH越小除镍效果越差的原因是_____。
(2)电解法制锰：
为保证电解顺利进行，电解液中Mn2+必须保持一定的浓度。Mn2+浓度和电流效率(电流效率是指电解时在电极上实际沉积或溶解的物质的量与按理论计算出的析出或溶解量之比)的关系如图所示。由图可知当Mn2+浓度大于22g·L-1时，电流效率随Mn2+浓度增大反而下降，其原因是_____。
(3)制取Mn3O4：
利用MnSO4溶液，用空气氧化法制备Mn3O4。在MnSO4溶液中滴入一定浓度的氨水，加压通氧气反应7小时制备Mn3O4。
①写出上述反应的离子方程式：_____。
②Mn3O4的含量与反应温度的关系如图所示。随着反应温度的升高，产物中Mn3O4的含量的上升趋势呈现先快后慢的原因是_____。
【答案】 (1). 12nMnO2+(C6H10O5)n+12nH2SO4=12nMnSO4+6nCO2↑+17nH2O (2). pH越小，c(H+)增大，硫化钡会与H+反应产生硫化氢气体 (3). Mn2+浓度增大，Mn2+扩散至阳极失电子放电 (4). 6Mn2++12NH3∙H2O+O2=2Mn3O4↓+12NH+6H2O (5). 温度不太高的情况下(反应主要受动力学影响)，温度升高反应速率加快，Mn3O4的含量增大；温度较高的情况下(反应受热力学影响)，此氧化反应为放热反应，温度升高反应逆向移动
【解析】
【分析】
【详解】(1)①纤维素[(C6H10O5)n]具有还原性，MnO2具有氧化性，二者发生氧化还原反应，反应的化学方程式为12nMnO2+(C6H10O5)n+12nH2SO4=12nMnSO4+6nCO2↑+17nH2O，故答案为：12nMnO2+(C6H10O5)n+12nH2SO4=12nMnSO4+6nCO2↑+17nH2O；
②pH过低，H+会与硫化钡反应产生硫化氢气体，根据图中的数据知道，当pH＜4.2的时候，镍离子随pH的减小而残留率增加，故答案为：pH越小，c(H+)增大，硫化钡会与H+反应产生硫化氢气体；
(2)电解时，用惰性电极电解，阳极发生氧化反应，应该是水电离出的氢氧根离子放电，当Mn2+浓度大于22g·L-1时，Mn2+扩散至阳极失电子放电，电流效率随Mn2+浓度增大反而下降，故答案为：Mn2+浓度增大，Mn2+扩散至阳极失电子放电；
(3)①Mn2+在氨水存在下被氧气氧化生成Mn3O4，反应的离子方程式为：6Mn2++12NH3∙H2O+O2=2Mn3O4↓+12NH+6H2O，故答案为：6Mn2++12NH3∙H2O+O2=2Mn3O4↓+12NH+6H2O；
②由图可知，曲线斜率逐渐减小，即随着反应温度的升高，产物中Mn3O4的含量的上升趋势呈现先快后慢，原因是：温度不太高的情况下(反应主要受动力学影响)，温度升高反应速率加快，Mn3O4的含量增大；温度较高的情况下(反应受热力学影响)，此氧化反应为放热反应，温度升高反应逆向移动。
15. 化合物G是合成一种镇痛药物的重要中间体，其合成路线如图：
注：THF为四氢呋喃、Et为CH3CH2—、t—Bu为(CH3)3C—、Ts—为。
(1)B→C的反应类型为_____。
(2)G中所含官能团名称为腈基、_____、_____。
(3)设计步骤③的目的是_____。
(4)A的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式：_____。
①分子中含有苯环，且苯环上只有一种化学环境的氢原子；
②分子中不含甲基；
③1ml分子和足量的溴水反应，消耗3mlBr2。
(5)已知：RX+MgRMgX。设计以为原料制备的合成路线(无机试剂和有机溶剂，合成路线示例见本题题干)_____。
【答案】 (1). 还原反应 (2). 醚键 (3). 碘原子(碳碘键) (4). 保护酚羟基，防止其在步骤④中发生反应 (5). 、、、 (6). 。
【解析】
【分析】
结合流程相连图，从图示提供的分子式、结构简式、反应条件，结合各官能团的性质，按要求回答；要以为原料制备，则分子由链状结构转变为环状结构、碳原子数目由5个转变为10个，可见信息反应RX+MgRMgX中R基团也含5个碳原子，则一定是转变而来，因此，只要得到2个物质：含1个醛基即和，再发生信息反应，即可得到，再仿照流程中反应②即可得到目标产物。
【详解】(1)B→C的过程是去氧过程，故B→C的反应类型为反应类型为还原反应；
(2)G即所含官能团名称为腈基、醚键、碘原子(碳碘键)；
(3)通过③④⑤反应，由C即转变为F即，就是在苯环上新引入一个碘原子，而③→④→⑤期间，经历了由-OH→-OTs→-OH的过程，可见设计步骤③的目的是保护酚羟基，防止其在步骤④中发生反应；
(4)A即，分子式为C9H10O3，不饱和度为5，其同分异构体同时满足下列条件：①分子中含有苯环，且苯环上只有一种化学环境的氢原子，则苯环上有位置等同的同种取代基、②分子中不含甲基，但侧链共有3个碳原子、不饱和度为5，则侧链不可能含酮羰基或醛基或羧基或酯基，因为它们对应的同分异构体苯环上不止一种氢、则侧链可以为1个碳碳双键，另一个碳原子可以为-CH2-或-CH2OH等组合；③1ml分子和足量的溴水反应，消耗3mlBr2，由于1ml碳碳双键与溴水发生加成反应消耗1mlBr2、则酚类与溴水发生取代反应消耗2mlBr2，由于苯环上只有1种氢原子，则氢原子应满足：处于酚羟基邻位或对位、位置对称、数目有2个，综上，若该同分异构体侧链为3个酚羟基、1个-CH2CH=CH2，有2种结构：、，若该同分异构体侧链为2个酚羟基、1个-CH2OH、1个-CH=CH2，也有2种结构： 、，则答案为：、、、；
(5)要以为原料制备。据分析，结合逆合成分析法可知：先要得到仿照流程中反应②发生还原反应即可，由和发生信息反应即可得到，需要和镁粉在乙醚中反应获得，与原料相比，原料中1个羟基被溴原子取代、1个被催化氧化，羟基所连碳上没有氢原子(叔醇)的不会发生氧化反应、羟基所连碳上有2个氢原子(伯醇)的可以被氧化为醛基，则氧化反应先发生、取代反应后发生，所以可由与HBr发生取代反应获得、则由在铜催化下被氧气氧化得到；综上，合成线路为：。
16. 以废弃小铁钉和赤铁矿渣(主要成分为Fe2O3、SiO2和少量Al2O3)为原料均能制备FeSO4·7H2O晶体。
(1)取4g废弃小铁钉，先用浓度为10%的碳酸钠溶液清除油渍，然后用倾斜法倒去碳酸钠溶液，用蒸馏水洗涤2-3次后，再加到如图所示的三颈烧瓶中，再加入15mL4.6ml·L-1的硫酸溶液。控制70～80℃水浴加热10～15分钟，将所得溶液经趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤等操作，得到FeSO4·7H2O晶体。
①NaOH溶液的作用是_____。
②用冷水洗涤FeSO4·7H2O晶体操作是_____。
③将FeSO4·7H2O晶体在隔绝空气条件下加热到800℃，生成红棕色固体，写出反应方程式_____。
(2)以赤铁矿渣为原料制备FeSO4·7H2O晶体，请补充完整相应的实验方案：取一定量的赤铁矿渣，_____，向滤液中加乙醇，在恒温水浴槽中冷却结晶，过滤，用丙酮洗涤，干燥。
已知该实验中pH=3.5时，Fe3+沉淀完全；pH=4.1时，Al3+开始沉淀。实验中必须使用的试剂：1.0ml·L-1H2SO4、1.0ml·L-1NaOH、铁粉。
(3)通过下列方法测定产品纯度：准确称取3.000gFeSO4·7H2O样品，加适量水溶解，配成100mL溶液，取20.00mL溶液置于锥形瓶中，用0.02000ml·L-1的酸性KMnO4标准溶液滴定(杂质不与酸性KMnO4标准溶液反应)，经3次测定，每次消耗KMnO4溶液的体积如下：
通过计算确定产品中FeSO4·7H2O的质量分数为_____(写出具体计算过程)。
【答案】 (1). 吸收反应中可能产生的SO2等气体，防止污染环境 (2). 沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中加水至水浸没沉淀，待水自然流下，重复2～3次 (3). 2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+7H2O↑ (4). 在不断搅拌下，分批次加入到足量1.0ml/L稀硫酸中，充分反应后过滤，用1.0ml·L-1NaOH调节溶液pH到3.5～4.1，生成Fe(OH)3沉淀，过滤、洗涤、将沉淀溶入1.0ml·L-1硫酸溶液中，同时加入过量铁粉，充分反应后，过滤 (5). 92.67%
【解析】
【分析】
(1)废弃小铁钉上有油渍，可用碳酸钠溶液清洗，再用蒸馏水洗涤2-3次后，干净的小铁钉放入三颈烧瓶中，再加入15mL4.6ml·L-1的硫酸溶液，控制70～80℃水浴加热10～15分钟，得到硫酸亚铁溶液，将所得溶液经趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤等操作，得到FeSO4·7H2O晶体，把硫酸亚铁晶体在隔绝空气条件下加热到800℃，得到氧化铁红色固体、二氧化硫和三氧化硫气体。反应过程中产生的二氧化硫气体可以用碱液吸收处理。
(2) 赤铁矿渣(主要成分为Fe2O3、SiO2和少量Al2O3)，根据所提供的试剂分析，先用稀硫酸溶液矿渣得到硫酸铁、硫酸铝和硫酸的混合溶液，再用1.0ml·L-1NaOH调节溶液pH到3.5～4.1，铁离子转化为氢氧化铁，然后再将氢氧化铁溶入1.0ml·L-1硫酸溶液中，再加入过量铁粉，得到硫酸亚铁溶液，向溶液中加入乙醇，在恒温水浴槽中冷却结晶，过滤，用丙酮洗涤，干燥，可以得到FeSO4·7H2O晶体；
(3)根据氧化还原反应电子得失守恒，找出5FeSO4·7H2O～KMnO4关系，利用n(KMnO4)可以计算出n(FeSO4·7H2O)，进而计算出晶体的质量分数；计算过程中注意高锰酸钾溶液的体积选用，最后计算溶质的总量需要扩大10倍。
【详解】(1)①反应过程中可能会产生SO2等一些有害气体，需用NaOH溶液进行吸收处理，防止污染环境；
②根据固体的洗涤操作的步骤可知，把FeSO4·7H2O晶体放入过滤器中，沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中加水至水浸没沉淀，待水自然流下，重复2～3次；
③将FeSO4·7H2O晶体在隔绝空气条件下加热到800℃，生成红棕色固体，该固体为氧化铁，铁元素的价态升高，硫元素的价态降低，可以生成二氧化硫气体，根据原子守恒，还应该有三氧化硫气体产生，反应方程式为：2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+7H2O↑；
(2)赤铁矿渣(主要成分为Fe2O3、SiO2和少量Al2O3) ，取一定量的赤铁矿渣，在不断搅拌下，分批次加入到足量1.0ml/L稀硫酸中，反应得到硫酸铁、硫酸铝和硫酸的混合溶液，充分反应后过滤，滤渣为二氧化硅，滤液用1.0ml·L-1NaOH调节溶液pH到3.5～4.1，生成Fe(OH)3沉淀，过滤、洗涤、将沉淀溶入1.0ml·L-1硫酸溶液中，生成硫酸铁，再加入过量铁粉，铁离子被还原为亚铁离子，充分反应后，过滤，向滤液中加乙醇，在恒温水浴槽中冷却结晶，过滤，用丙酮洗涤，干燥，可以得到FeSO4·7H2O晶体；
(3)通过实验数据分析，20.58mL误差较大，舍去不用；所以消耗KMnO4溶液的平均体积V==20.00mL；20mL溶液中，n(KMnO4)=0.02000×196ml·L−1×20.00×10−3L=4.000×10−4ml；根据电子守恒关系：5FeSO4·7H2O～KMnO4可知，n(FeSO4·7H2O)=4.000×10−4ml×5=2.000×10−3ml；100mL溶液中，n(FeSO4·7H2O)=2.000×10−3ml×5=1.000×10−2ml；FeSO4·7H2O的质量分数ω==92.67%。
17. 含氮物质的过量排放会污染大气或水体，研究氮及其化合物的性质及转化，对降低含氮物质的污染有着重大的意义。
(1)在一定条件下，浓度为5%的尿素[CO(NH2)2]吸收液可以脱除烟气中的NOx。不同吸收反应温度下，测得NOx的脱除率变化如图所示。(已知：尿素的分解温度是160℃。)
①当温度大于80℃时，NOx的脱除率随温度升高而降低的原因是_____。
②写出在70～80℃条件下，尿素和烟气中NOx反应的化学方程式为_____。
(2)C2+容易形成配合物，[C(NH3)6]Cl2等物质可与NO反应生成新的配合物脱除烟气中的NO，不同配合物脱除NO的能力有所差异。
①溶液中pH对NO的配位脱除率的影响如图所示。图中pH=9.75时，NO脱除率更低，其原因可能是_____。
②验证该可能性的实验方法是______。
(3)电极生物膜法也能有效去除水体中的NO，进行生物的反硝化反应。其可能反应机理如图所示。以必要的化学用语及文字来描述此过程为_____。
【答案】 (1). 当温度大于80℃时，吸收剂尿素发生水解的副反应程度(速率)增加，从而使NOx的脱除率降低 (2). 2xCO(NH2)2+6NOx(3+2x)N2↑+2xCO2↑+4xH2O (3). pH越低，H+浓度增大，和NH3发生反应，导致C2+和Cl-反应生成的配合物([C(NH3)5Cl]Cl)不易与NO配位脱除 (4). 取两份等量的[C(NH3)6]Cl2溶液，向其中一份加入一定量稀硝酸，然后向两份中加入足量的硝酸银溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥、称量所得沉淀质量，加入硝酸的溶液所得沉淀质量更小 (5). H2O在阴极得电子生成氢气，2H2O+2e-=H2↑+2OH-，氢气与硝酸根离子在生物膜中发生脱硝反应，2NO+5H2=N2↑+2OH-+2H2O
【解析】
【分析】
【详解】(1) ①当温度大于80℃时，NOx的脱除率随温度升高而降低的原因是吸收剂尿素发生水解的副反应程度(速率)增加，从而使NOx的脱除率降低,；
②在70～80℃条件下，尿素和烟气中NOx反应生成无毒无害的物质氮气和二氧化碳，反应的化学方程式为2xCO(NH2)2+6NOx(3+2x)N2↑+2xCO2↑+4xH2O。
故答案为：当温度大于80℃时，吸收剂尿素发生水解的副反应程度(速率)增加，从而使NOx的脱除率降低；2xCO(NH2)2+6NOx(3+2x)N2↑+2xCO2↑+4xH2O
(2)从图像可以看出，pH越低，NO的脱除率越低，相同pH时，随时间的延长，NO脱除率越低，pH=9.75时，NO脱除率更低，是因为pH越低，H+浓度增大，和NH3发生反应，导致C2+和Cl-反应生成的配合物([C(NH3)5Cl]Cl)不易与NO配位脱除；②验证该可能性的实验方法是取两份等量的[C(NH3)6]Cl2溶液，向其中一份加入一定量稀硝酸，然后向两份中加入足量的硝酸银溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥、称量所得沉淀质量，加入硝酸的溶液所得沉淀质量更小。故答案为：pH越低，H+浓度增大，和NH3发生反应，导致C2+和Cl-反应生成的配合物([C(NH3)5Cl]Cl)不易与NO配位脱除；取两份等量的[C(NH3)6]Cl2溶液，向其中一份加入一定量稀硝酸，然后向两份中加入足量的硝酸银溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥、称量所得沉淀质量，加入硝酸的溶液所得沉淀质量更小。
(3)由图可得水在阴极得电子生成氢气，2H2O+2e-=H2↑+2OH-，同时硝酸根结合氢气变成氮气，2NO+5H2=N2↑+2OH-+2H2O，从而实现脱硝的目的，故答案为：H2O在阴极得电子生成氢气，2H2O+2e-=H2↑+2OH-，氢气与硝酸根离子在生物膜中发生脱硝反应，2NO+5H2=N2↑+2OH-+2H2O。
实验
实验操作和现象
1
向10mL1.0ml·L-1NaOH溶液通入112mL(标准状况)SO2
2
向10mL1.0ml·L-1NaOH溶液通入SO2至溶液pH=7
3
向10mL1.0ml·L-1NaOH溶液通入224mL(标准状况)SO2
4
向实验3所得溶液中加入少量的1.0ml·L-1Ba(OH)2溶液
实验序号
1
2
3
消耗KMnO4溶液体积
19.98mL
20.58mL
20.02mL
实验
实验操作和现象
1
向10mL1.0ml·L-1NaOH溶液通入112mL(标准状况)SO2
2
向10mL1.0ml·L-1NaOH溶液通入SO2至溶液pH=7
3
向10mL1.0ml·L-1NaOH溶液通入224mL(标准状况)SO2
4
向实验3所得溶液中加入少量的1.0ml·L-1Ba(OH)2溶液
实验序号
1
2
3
消耗KMnO4溶液体积
19.98mL
20.58mL
20.02mL
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