内容正文:
2024年高考适应性训练
化 学 试 题(三)
1.答题前,考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置,认真核对条形码上的姓名、考生号和座号,并将条形码粘贴在指定位置上。
2.选择题答案必须使用2B铅笔(按填涂样例)正确填涂;非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁,不折叠、不破损。
可能用到的相对原子质量:H 1 Li 7 B 11 C 12 N 14 O 16 Al 27 P 31 S 32 Cl 35.5 Cu 64 Y 89 Ba 137
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 化学科学在“国之重器”的打造中发挥着重要作用。下列有关说法错误的是
A. “北斗系统”组网成功,北斗芯片中的半导体材料为硅
B. 我国自主研发的“东方超环(人造太阳)”使用的氕、氘、氚互为同位素
C. “长征六号”运载火箭箭体采用铝合金材料,是因为材料强度高、密度大、耐腐蚀
D. “天问一号”探测器着陆火星过程中使用了芳纶制作的降落伞,芳纶是高分子材料
2. 下列有关化学药品配制和保存的说法中正确的是
A. 高锰酸钾固体保存在无色广口瓶中
B. 配制Na2S溶液时加入少量H2S防止水解
C. 液溴溶液保存在带有橡胶塞的细口棕色试剂瓶中
D. 白磷浸泡在冷水中,用广口试剂瓶保存
3. 扬州大学俞磊教授团队利用萤石直接制备电池电解质材料甲()的新方法如下:、,其中X、Y、Z、M、Q为原子序数依次增大的前20号主族元素,X、Q为金属元素,Y、M为同主族元素,且Y是电负性最大的元素,基态Z原子的成对电子数与未成对电子数之比为4∶1。下列说法错误的是
A. 基态X原子核外只有1个未成对电子 B. 第一电离能:Q<Z<M<Y
C. 简单离子半径:Q>M>Y D. 、均为三角锥形分子
4. 阿莫西林中间体的结构简式如图所示。下列说法错误的是
A. 存在顺反异构,有手性碳原子 B. 1mol该物质最多可与2mol NaOH反应
C. 可形成分子间氢键,可以与盐酸反应生成盐 D. 含有5种官能团,能发生加聚和缩聚反应
5. 一种钇钡铜氧化物为黑色固体,能作高温超导体,应用广泛,其晶体结构单元如图所示。设表示阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是
A. 基态的价电子轨道表示式为
B. 该晶体的化学式为
C. 与等距离且距离最近的为8个
D. 该晶体的密度为
6. 下列实验室中的做法正确的是
A. 苯酚不慎沾到皮肤上,先用抹布擦拭,再用65℃水冲洗
B. 若不慎打破水银温度计,及时收集散落汞珠,并用硫黄粉末覆盖,开窗通风
C. 金属镁着火时,可用泡沫灭火器灭火
D. 用玻璃棒蘸取样品进行焰色试验
7. 反应经历两步:①;②。反应体系中、、的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A. a为随t的变化曲线
B. 时,
C. 时,的消耗速率大于生成速率
D. 后,
8. 下列实验装置的使用及操作正确的是
A.制备溴苯并验证有HBr产生
B.制备并收集干燥的氨气
C.制备NaHCO3
D.用于标准碱溶液滴定未知浓度的醋酸溶液
A. A B. B C. C D. D
9. 实验室由叔丁醇与浓盐酸反应制备2-甲基-2-氯丙烷的路线如下:
下列说法错误的是
A. 用5%溶液洗涤分液时,先将下层有机物从分液漏斗分离
B. 第二次水洗的目的是除去有机相中的钠盐
C 无水可用无水代替
D. 蒸馏除去残余反应物叔丁醇时,产物先蒸馏出体系
10. Aun纳米团簇能催化水煤气变换反应,其微观反应机理如图1所示,反应过程中相对能量的变化如图2所示。已知图2中TS表示过渡态,FS表示稳定的共吸附。下列说法错误的是
A. 稳定性:FSe2大于FSe1
B. 升高温度,体系中CO的含量升高
C. 制约总反应速率的反应为CO*+OH*=COOH*
D. 升高温度,过程g比过程f速率变化小
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11. 某同学按图示装置进行实验,向抽滤瓶溶液中通入足量a气体获得a的饱和溶液,再通入足量的b气体,抽滤瓶中最终一定得到沉淀。下列物质组合符合要求的是
a
b
c
A
饱和食盐水
B
溶液
C
溶液
D
溶液
A. A B. B C. C D. D
12. FeSO4在一定条件下的转化关系如下:
下列叙述错误的是
A. SO2、SO3的分子中内均存在大π键
B. 上述过程涉及2个氧化还原反应
C. SO2、SO3混合气体中SO2的物质的量分数可能是60%
D. 甲一定是红色粉末,化学式为Fe2O3
13. 电解苯酚乙腈(CH3CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛()。装置如图,其中电极材料均为石墨。下列说法不正确的是
A. 电极a为负极
B. c电极反应式为+CH3CN+H2O-2e-+2H+
C. 装置工作时,乙室溶液pH减小
D. 合成1mol扑热息痛,理论上甲室质量增重64g
14. 光学性能优良的高分子材料聚碳酸异山梨醇酯可由如下反应制备。
下列说法错误的是
A. 该高分子材料可降解
B. 聚碳酸异山梨醇酯分子中有4个手性碳
C. 反应式中化合物X为H2O
D. 该聚合反应为缩聚反应
15. 向AgBr饱和溶液(有足量AgBr固体)中滴加Na2S2O3溶液,发生反应Ag++ [Ag()]-和[Ag()]-+[Ag()2]3-, lg[c(M)/(mol/L)、lgc(N)与lg[c()/mol/L)关系如下图所示(其中M代表Ag+或Br-;N代表或):
下列说法错误的是
A. 直线L1表示随浓度变化的关系
B. AgBr的溶度积常数Ksp=c(Ag+)c(Br-)=10-12.2
C. 反应AgBr+2[Ag()2]3-+Br-的平衡常数K的值为101.2
D. c()= 0.001 mol/L时,溶液中c(Br-)>c{[Ag()2]3-}>c{[Ag(S2O3)]-}
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16. Na2PO3F作牙膏的添加剂可预防龋齿,通常以氟化钠(NaF)与三偏磷酸(Na3P3O9)在熔融条件下反应制得。
(1)基态F原子的价层电子排布式为________。
(2)基态O原子中,电子占据的最高能层的符号是________,处于最高能级的电子的运动状态共有________个。
(3)两个H3PO4分子间可以通过脱水缩合生成焦磷酸:
三偏磷酸(H3P3O9)可由H3PO4分子间脱水生成,H3P3O9分子中3个P原子的化学环境相同,H3P3O9的结构式是________。
(4)Na2PO3F溶于水时与水反应,P-F键断裂,生成。
①PO3F2- 中磷元素的化合价为________。
②该反应会形成________(填“P-O”或“P-H”)键。
③反应后,溶液中粒子浓度的关系:2c(F-)_______c(Na+)(填“>”“<”或“=”)。
(5)二水合铁氰化铁Fe[Fe(CN)6]·2H2O可用于质子电池的正极材料,其晶胞形状为立方体,边长为anm,结构如图所示:
①距离Fe3+最近的Fe3+有______个。
②已知:Fe[Fe(CN)6]·2H2O的摩尔质量是Mg·mol-1,阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密度为______g·cm-3。
17. BiOCl是一种新型的高档环保珠光材料。以辉铋矿和软锰矿为原料制取氯氧化铋和超细氧化铋的工艺流程如下:
已知:i. Bi3+易与Cl-形成;pH>3,易发生水解为BiOCl。ii.几种离子沉淀与pH的关系如下。
离子
Mn2+
Fe2+
Fe3+
开始沉淀pH
8.1
6.3
1.9
沉淀完全pH
10.1
8.3
3.3
(1)“联合焙烧”时,Bi2S3和MnO2在空气中反应生成 Bi2O3和MnSO4,该反应的化学方程式为______。
(2)“酸浸”时需及时补充浓盐酸调节浸取液的 pH,一般控制浸取液pH小于1.4,其目的是______。
(3)“转化”时加入金属Bi的作用是____,得到BiOCl的离子方程式为___。
(4)铋能被有机萃取剂(简称 TBP)萃取,其萃取原理可表示为。“萃取”时需向溶液中加入NaCl固体调节Cl-浓度,萃取率随c(Cl-)变化关系如图所示,c(Cl-)最佳为1.3 mol·L-1。c(Cl-)>1.3mol·L−1 时,铋离子萃取率下降的可能原因是______。
(5)“沉淀反萃取”时生成草酸铋[Bi2(C2O4)3·7H2O] 晶体。为得到含 Cl- 较少的草酸铋晶体,“萃取”后有机相与草酸溶液的混合方式为______。
18. 金属对有强吸附作用,被广泛用于硝基或羰基等不饱和基团的催化氢化反应,将块状转化成多孔型雷尼后,其催化活性显著提高。
已知:①雷尼暴露在空气中可以自燃,在制备和使用时,需用水或有机溶剂保持其表面“湿润”;
②邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应的进行。
某实验小组制备雷尼并探究其催化氢化性能的实验如下:
步骤1:雷尼的制备
步骤2:邻硝基苯胺催化氢化反应
反应的原理和实验装置图如下(夹持装置和搅拌装置略)。装置Ⅰ用于储存和监测反应过程。
回答下列问题:
(1)操作(a)中,反应的离子方程式是___________;
(2)操作(d)中,判断雷尼被水洗净的方法是___________;
(3)操作(e)中,下列溶剂中最有利于步骤2中氢化反应的是___________;
A. 丙酮 B. 四氯化碳 C. 乙醇 D. 正己烷
(4)向集气管中充入时,三通阀的孔路位置如下图所示:发生氢化反应时,集气管向装置Ⅱ供气,此时孔路位置需调节为___________;
(5)仪器M的名称是___________;
(6)反应前应向装置Ⅱ中通入一段时间,目的是___________;
(7)如果将三颈瓶N中的导气管口插入液面以下,可能导致的后果是___________;
(8)判断氢化反应完全的现象是___________。
19. 3'-prenylgenistein()是从大豆中分离出来的新型异戊烯基异黄酮,具有重要的生物防御活性,其合成路线如下。
已知:(R为H或烃基)
(1)D中含有的官能团是___________。
(2)A → B的目的是保护酚羟基,B中含有酯基,A → B的化学方程式是___________。
(3)E的分子式是C5H9Br。F的结构简式是___________。
(4)下列说法正确的是___________(填序号)。
a.B → C和D → F的反应类型均是取代反应
b.含有苯环和的D的同分异构体有4种
c.G在上述有机合成中的作用是保护酚羟基
(5)G的分子式是C2H5ClO,I + G → J的化学方程式是___________。I和G生成J的产率大于90%,I分子中一个羟基未参与反应的主要原因是:I中的分子内氢键降低了其反应活性,在I的结构中画出存在的分子内氢键___________。
(6)依据K → L的原理,K先“去保护”再“关环”会生成一种含有4个六元环的有机化合物X,其结构简式是___________。
20. 我国科学家成功用二氧化碳人工合成淀粉,其中第一步是利用二氧化碳催化加氢制甲醇。在CO2(g)加氢合成CH3OH的体系中,同时发生以下反应:
反应I
反应II
反应III
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的焓变ΔH随温度T的变化如图所示。据图判断,表示反应Ⅰ的焓变曲线为________ (填“a”、“b”或“c”);反应III在_______ (填“高温”或“低温”)下可自发进行。
(2)温度T2时,在容积不变的密闭容器中充入0.5 mol CO2(g)和1.0 mol H2(g),起始压强为p kPa,10 min达平衡时生成0.3 mol H2O(g) ,测得压强为kPa。则反应过程中的热效应为__________kJ,若反应速率用单位时间内分压变化表示,则10 min内生成CH3OH的反应速率v(CH3OH)为_______kPa·min -1;反应I的标准平衡常数KΘ=________(写出计算式)。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g) ⇌gG(g)+hH(g),,其中pΘ=100kPa,pC、pH、pD、pE为各组分的平衡分压)。
(3)在其他条件相同的情况下,用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性,使用该催化剂,按n(CO2):n(H2)=1:3投料于恒容密闭容器中进行上述反应,CO2的平衡转化率和甲醇的选择性随温度的变化趋势如图所示:
CH3OH的选择性,温度对催化剂的影响可以忽略。
①根据图中数据,温度选择_______K,达到平衡时反应体系内甲醇的产量最高。
②在图示温度范围内,随着温度的升高,CO2的平衡转化率______(填“升高”、“降低”或“不变”,下同),甲醇的选择性______,其原因是_______。
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2024年高考适应性训练
化 学 试 题(三)
1.答题前,考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置,认真核对条形码上的姓名、考生号和座号,并将条形码粘贴在指定位置上。
2.选择题答案必须使用2B铅笔(按填涂样例)正确填涂;非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁,不折叠、不破损。
可能用到的相对原子质量:H 1 Li 7 B 11 C 12 N 14 O 16 Al 27 P 31 S 32 Cl 35.5 Cu 64 Y 89 Ba 137
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 化学科学在“国之重器”的打造中发挥着重要作用。下列有关说法错误的是
A. “北斗系统”组网成功,北斗芯片中的半导体材料为硅
B. 我国自主研发的“东方超环(人造太阳)”使用的氕、氘、氚互为同位素
C. “长征六号”运载火箭箭体采用铝合金材料,是因为材料强度高、密度大、耐腐蚀
D. “天问一号”探测器着陆火星过程中使用了芳纶制作的降落伞,芳纶是高分子材料
【答案】C
【解析】
【详解】A.硅是常用的半导体材料,北斗芯片中的半导体材料为硅,A正确;
B.氕、氘、氚的质子数相同,中子数不同,它们互为同位素,B正确;
C.铝合金材料具有强度高、密度小、耐腐蚀等优点,C错误;
D.芳纶具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,可用于制作降落伞,属于高分子材料,D正确;
答案选C。
2. 下列有关化学药品的配制和保存的说法中正确的是
A. 高锰酸钾固体保存在无色广口瓶中
B. 配制Na2S溶液时加入少量H2S防止水解
C. 液溴溶液保存在带有橡胶塞的细口棕色试剂瓶中
D. 白磷浸泡在冷水中,用广口试剂瓶保存
【答案】D
【解析】
【详解】A.KMnO4固体密封保存在棕色广口瓶中,故A错误;
B.配制Na2S溶液时加入少量氢氧化钠防止水解,故B错误;
C.不能用橡胶塞,液溴会腐蚀橡胶,故C错误;
D.白磷密度大于水,与水不反应,易与空气中氧气反应,少量的白磷浸泡在冷水中用广口试剂瓶贮存,可以隔绝空气,故D正确;
故选:D。
3. 扬州大学俞磊教授团队利用萤石直接制备电池电解质材料甲()的新方法如下:、,其中X、Y、Z、M、Q为原子序数依次增大的前20号主族元素,X、Q为金属元素,Y、M为同主族元素,且Y是电负性最大的元素,基态Z原子的成对电子数与未成对电子数之比为4∶1。下列说法错误的是
A. 基态X原子核外只有1个未成对电子 B. 第一电离能:Q<Z<M<Y
C. 简单离子半径:Q>M>Y D. 、均为三角锥形分子
【答案】C
【解析】
【分析】X、Y、Z、M、Q为原子序数依次增大的前20号主族元素。Y是电负性最大的元素,Y是F元素;基态Z原子的成对电子数与未成对电子数之比为4∶1,Z是P元素。Y、M为同主族元素,M是Cl元素;X、Q为金属元素,X是Li元素;QCl2中Q显+2价,Q是Ca元素。
【详解】A.基态Li原子核外电子排布式为1s22s1,只有1个未成对电子,故A正确;
B.同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,同主族元素从上到下第一电离能依次减小,第一电离能:Ca<P<Cl<F,故B正确;
C.电子层数越多半径越大,电子层数相同,质子数越多半径越小,简单离子半径:Cl->Ca2+>F-,故C错误;
D. PCl3、PF3,P原子价电子对数均为4,有1个孤电子对,空间构型均为三角锥形分子,故D正确;
选C。
4. 阿莫西林中间体的结构简式如图所示。下列说法错误的是
A. 存在顺反异构,有手性碳原子 B. 1mol该物质最多可与2mol NaOH反应
C. 可形成分子间氢键,可以与盐酸反应生成盐 D. 含有5种官能团,能发生加聚和缩聚反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据结构简式,分子中的碳碳双键符合顺反异构的要求,连羧基的碳原子为手性碳原子,故A正确;
B.分子中酚羟基、羧基、酯基均可以与NaOH反应,最多可与3mol NaOH反应,故B错误;
C.分子中有羟基、羧基,可以形成分子间氢键,故C错误;
D.含有羟基、羧基、氨基、碳碳双键、酯基5种官能团,有羟基和羧基,能发生缩聚反应,故D正确。
答案选B。
5. 一种钇钡铜氧化物为黑色固体,能作高温超导体,应用广泛,其晶体结构单元如图所示。设表示阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是
A. 基态的价电子轨道表示式为
B. 该晶体的化学式为
C. 与等距离且距离最近的为8个
D. 该晶体的密度为
【答案】C
【解析】
【详解】A.Cu原子序数为29,基态的价电子轨道表示式为,A正确;
B.根据均摊法,该晶胞中个数为1,个数为2,个数为,个数为,其化学式为,B正确;
C.根据图示,与等距离且距离最近的为7个,C错误;
D.该晶体的密度:,D正确;
答案选C
6. 下列实验室中的做法正确的是
A. 苯酚不慎沾到皮肤上,先用抹布擦拭,再用65℃水冲洗
B. 若不慎打破水银温度计,及时收集散落汞珠,并用硫黄粉末覆盖,开窗通风
C. 金属镁着火时,可用泡沫灭火器灭火
D. 用玻璃棒蘸取样品进行焰色试验
【答案】B
【解析】
【详解】A.酒精能够溶解苯酚,且酒精对皮肤没有伤害,所以苯酚不慎沾到皮肤上,立即用酒精洗涤,用65℃水冲洗会烫伤皮肤,故A错误;
B.Hg和S常温下反应生成HgS,减少汞蒸气的产生,水银温度计不慎打破,应立即用硫磺粉末覆盖,故B正确;
C.泡沫灭火器原理反应产生大量二氧化碳,镁能在二氧化碳中燃烧,金属镁着火时,不能用泡沫灭火器灭火,故C错误;
D.玻璃棒含钠元素,观察到黄色火焰会影响结果,应选铁丝或铂丝蘸取某样品进行焰色试验,故D错误;
故选:B。
7. 反应经历两步:①;②。反应体系中、、的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A. a为随t的变化曲线
B. 时,
C. 时,的消耗速率大于生成速率
D. 后,
【答案】D
【解析】
【分析】由题中信息可知,反应经历两步:①;②。因此,图中呈不断减小趋势的a线为X的浓度随时间的变化曲线,呈不断增加趋势的线为Z的浓度随时间的变化曲线,先增加后减小的线为Y的浓度随时间的变化曲线。
【详解】A.X是唯一的反应物,随着反应的发生,其浓度不断减小,因此,由图可知,为随的变化曲线,A正确;
B.由图可知,分别代表3种不同物质的曲线相交于时刻,因此,时,B正确;
C.由图中信息可知,时刻以后,Y的浓度仍在不断减小,说明时刻反应两步仍在向正反应方向发生,而且反应①生成Y的速率小于反应②消耗Y的速率,即时的消耗速率大于生成速率,C正确;
D.由图可知,时刻反应①完成,X完全转化为Y,若无反应②发生,则,由于反应②的发生,时刻Y浓度的变化量为,变化量之比等于化学计量数之比,所以Z的浓度的变化量为,这种关系在后仍成立, 因此,D不正确。
综上所述,本题选D。
8. 下列实验装置的使用及操作正确的是
A.制备溴苯并验证有HBr产生
B.制备并收集干燥的氨气
C.制备NaHCO3
D.用于标准碱溶液滴定未知浓度的醋酸溶液
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.挥发的溴与硝酸银溶液反应生成AgBr,不能验证HBr的生成,故A错误;
B.氨气的密度比空气的密度小,不能选图中向上排空气法收集,应选图中向下排空气法收集,故B错误;
C.二氧化碳与饱和氨盐水反应生成碳酸氢钠,相同条件下碳酸氢钠的溶解度小,可析出碳酸氢钠,故C正确;
D.用氢氧化钠溶液滴定未知浓度的醋酸溶液,应用酚酞作指示剂,故D错误;
故选:C。
9. 实验室由叔丁醇与浓盐酸反应制备2-甲基-2-氯丙烷的路线如下:
下列说法错误的是
A. 用5%溶液洗涤分液时,先将下层有机物从分液漏斗分离
B. 第二次水洗的目的是除去有机相中的钠盐
C. 无水可用无水代替
D. 蒸馏除去残余反应物叔丁醇时,产物先蒸馏出体系
【答案】A
【解析】
【分析】叔丁醇与浓盐酸反应生成2-甲基-2-氯丙烷,反应后分液分离出有机相,加入水洗涤分液后的有机相再加入碳酸钠溶液除去少量的盐酸,分液后用水洗涤有机相除去生成的钠盐,洗涤分液得到有机相加入干燥剂干燥后蒸馏分离出产品;
【详解】A.2-甲基-2-氯丙烷密度小于水,有机层位于上层,用5%溶液洗涤分液时,先将下层水层从分液漏斗分离,然后将有机相从上口放出,故A错误;
B.加入碳酸钠后和盐酸反应生成钠盐,故第二次水洗的目的是除去有机相中的钠盐,故B正确;
C.无水氯化钙为除去有机相中的残存水,故无水可用干燥剂无水代替,故C正确;
D.叔丁醇能形成氢键导致其沸点较高,2-甲基-2-氯丙烷沸点较低,故产物2-甲基-2-氯丙烷先蒸馏出体系,故D正确。
故选A。
10. Aun纳米团簇能催化水煤气变换反应,其微观反应机理如图1所示,反应过程中相对能量的变化如图2所示。已知图2中TS表示过渡态,FS表示稳定的共吸附。下列说法错误的是
A. 稳定性:FSe2大于FSe1
B. 升高温度,体系中CO的含量升高
C. 制约总反应速率的反应为CO*+OH*=COOH*
D. 升高温度,过程g比过程f速率变化小
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知,FSe2能量低于FSe1,根据能量越低越稳定,则稳定性:FSe2大于FSe1,故A正确;
B.水煤气变换反应为H2O+CO=CO2+H2,由图2可知,反应物总能量高于生成物总能量,则该反应为放热反应,ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,体系中CO的含量升高,故B正确;
C.制约总反应速率的反应为活化能最大的反应,由图2可知,活化能最大的反应为H2O*═H*+OH*,故C错误;
D.由图可知过程g由FSd转化为FSe1,过程f由FSd转化为FSe2,过程g放出的热量较小,升高温度时,过程g比过程f速率变化小,故D正确;
故选:C。
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11. 某同学按图示装置进行实验,向抽滤瓶溶液中通入足量a气体获得a的饱和溶液,再通入足量的b气体,抽滤瓶中最终一定得到沉淀。下列物质组合符合要求的是
a
b
c
A
饱和食盐水
B
溶液
C
溶液
D
溶液
A. A B. B C. C D. D
【答案】BD
【解析】
【详解】A.二氧化碳在饱和氯化钠溶液中溶解性很小,通入氨气不能产生大量的碳酸氢根离子,碳酸氢根离子浓度较低,不会析出NaHCO3晶体,A不符合题意;
B.与溶液不发生反应,氯化钡和二氧化硫生成盐酸和亚硫酸钡,正常情况下反应不能进行,因为生成的亚硫酸钡会溶于盐酸,氯气能将生成的亚硫酸钡氧化成硫酸钡,有沉淀生成,B符合题意;
C.和溶液反应生成白色沉淀,在加入足量的氨气,氨气溶于水形成氨水,氯化银与氨水生成银氨络离子,氯化银沉淀溶解了,C不符合题意;
D.氨气通入溶液中会生成氢氧化铝的白色沉淀,二氧化碳和水反应生成的碳酸是弱酸,不与氢氧化铝反应,会产生白色 沉淀,D符合题意;
故选BD。
12. FeSO4在一定条件下的转化关系如下:
下列叙述错误的是
A. SO2、SO3的分子中内均存在大π键
B. 上述过程涉及2个氧化还原反应
C. SO2、SO3混合气体中SO2的物质的量分数可能是60%
D. 甲一定是红色粉末,化学式为Fe2O3
【答案】CD
【解析】
【详解】A.SO2分子中中心S原子价层电子对数为2+=3,有1个孤电子对,SO2分子中含有5对孤电子对,则每个O原子中含有2个孤电子对,S原子和每个O原子之间存在一个σ键,SO2中每个O原子均有1个未成键电子,S原子提供两个电子,大π键由3个原子和4个电子组成,则SO2中的大π键可表示为;SO3的π电子数=价电子总数-(σ键电子对数+孤电子对数)×2=4×6-(3+6)×2=6,SO3中参与形成大π键原子总数为4,SO3的大π键可表示为,A项正确;
B.FeSO4的分解反应中部分S元素化合价降低,则有元素化合价升高,属于氧化还原反应,SO2与酸性KMnO4溶液反应属于氧化还原反应,故上述过程涉及2个氧化还原反应,B项正确;
C.FeSO4的分解反应:,SO2、SO3混合气体中SO2的物质的量分数可能是50%,C项错误;
D.根据氧化还原反应规律,甲中铁元素化合价高于+2价,故甲可能是Fe2O3,也可能是Fe3O4或Fe2O3和Fe3O4的混合物,D项错误;
答案选CD。
13. 电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛()。装置如图,其中电极材料均为石墨。下列说法不正确的是
A. 电极a为负极
B. c电极反应式为+CH3CN+H2O-2e-+2H+
C. 装置工作时,乙室溶液pH减小
D. 合成1mol扑热息痛,理论上甲室质量增重64g
【答案】C
【解析】
【分析】根据题给信息可确定左侧装置为化学电源,右侧装置为电解池。化学电源中,阴离子向负极移动,故电极a是负极,电极b是正极,电极c是阳极,电极d是阴极;
【详解】A.由分析知电极a是负极,A正确;
B.电极c为阳极,CH3CN在电极c上失去电子发生氧化反应,并与苯酚反应生成扑热息痛,电极反应式为:+CH3CN+H2O-2e- →+2H+,B正确;
C.乙室是化学电源的正极室,工作时,H2O2在正极b上得到电子发生还原反应,电极反应式为:,反应时c(H+)减小,溶液pH增大,C错误;
D.根据阳极c的电极反应式,合成1mol扑热息痛,转移2mol电子,负极a发生反应:H2O2-2e-+2OH-=O2↑+2H2O,生成1mol氧气,同时乙室转移1mol到甲室,理论上甲室质量增重:96g/mol1mol-32g/mol1mol=64g,D正确;
答案选C。
14. 光学性能优良的高分子材料聚碳酸异山梨醇酯可由如下反应制备。
下列说法错误是
A. 该高分子材料可降解
B. 聚碳酸异山梨醇酯分子中有4个手性碳
C. 反应式中化合物X为H2O
D. 该聚合反应为缩聚反应
【答案】BC
【解析】
【详解】A.该高分子材料中含有酯基,在一定条件下可以水解,因此可以降解,故A正确;
B.连接四个不同原子或者原子团的碳原子为手性碳原子,异山梨醇分子中手性碳原子如图中*所示,存在4个,则聚碳酸异山梨醇酯分子中有4n个手性碳,故B正确;
C.对比有机物的结构简式可知,异山梨醇与碳酸二甲酯之间发生反应生成聚碳酸异山梨醇酯和X,X应该为甲醇,故C错误;
D.该聚合反应生成高聚物的同时生成小分子,为缩聚反应,故D正确;
故选:BC。
15. 向AgBr饱和溶液(有足量AgBr固体)中滴加Na2S2O3溶液,发生反应Ag++ [Ag()]-和[Ag()]-+[Ag()2]3-, lg[c(M)/(mol/L)、lgc(N)与lg[c()/mol/L)的关系如下图所示(其中M代表Ag+或Br-;N代表或):
下列说法错误的是
A. 直线L1表示随浓度变化的关系
B. AgBr的溶度积常数Ksp=c(Ag+)c(Br-)=10-12.2
C. 反应AgBr+2[Ag()2]3-+Br-的平衡常数K的值为101.2
D. c()= 0.001 mol/L时,溶液中c(Br-)>c{[Ag()2]3-}>c{[Ag(S2O3)]-}
【答案】A
【解析】
【分析】溴化银的饱和溶液中溴离子浓度和银离子浓度相等,向饱和溶液中滴加硫代硫酸钠溶液时,溶液中银离子浓度减小、溴离子浓度增大,则b点所在曲线表示银离子浓度与硫代硫酸根离子浓度变化的关系、d点所在曲线表示溴离子与硫代硫酸根离子浓度变化的关系;溴化银与硫代硫酸钠溶液开始反应时,溴化银主要转化为[Ag()]-,溶液中小于,则直线L1表示随硫代硫酸根离子浓度变化的关系、直线L2表示随硫代硫酸根离子浓度变化的关系;由图可知,溶液中硫代硫酸根离子浓度为10—4.6mol/L时,溶液中溴离子和银离子浓度分别为10—3.85mol/L、10—8.35mol/L,则溴化银的溶度积常数Ksp=c(Ag+)c(Br-)=10-12.2。
【详解】A.由分析可知,直线L1表示随硫代硫酸根离子浓度变化的关系、直线L2表示随硫代硫酸根离子浓度变化的关系,故A错误;
B.由分析可知,溴化银的溶度积常数Ksp=c(Ag+)c(Br-)=10-12.2,故B正确;
C.由图可知,溶液中硫代硫酸根离子浓度为10—4.6mol/L时,溶液中溴离子和银离子浓度分别为10—3.85mol/L、10—8.35mol/L,为10—4.2,则溶液中[Ag()2]3-的浓度为=10—4.15mol/L,反应的平衡常数K===101.2,故C正确;
D.由图可知,硫代硫酸根离子浓度为0.001 mol/L时,溶液中溴离子浓度最大,的值大于的值,则溶液中[Ag()2]3-的浓度大于[Ag()]-的浓度,所以溶液中离子浓度大小顺序为c(Br-)>c{[Ag()2]3-}>c{[Ag(S2O3)]-},故D正确;
故选A。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16. Na2PO3F作牙膏的添加剂可预防龋齿,通常以氟化钠(NaF)与三偏磷酸(Na3P3O9)在熔融条件下反应制得。
(1)基态F原子的价层电子排布式为________。
(2)基态O原子中,电子占据的最高能层的符号是________,处于最高能级的电子的运动状态共有________个。
(3)两个H3PO4分子间可以通过脱水缩合生成焦磷酸:
三偏磷酸(H3P3O9)可由H3PO4分子间脱水生成,H3P3O9分子中3个P原子的化学环境相同,H3P3O9的结构式是________。
(4)Na2PO3F溶于水时与水反应,P-F键断裂,生成。
①PO3F2- 中磷元素的化合价为________。
②该反应会形成________(填“P-O”或“P-H”)键。
③反应后,溶液中粒子浓度的关系:2c(F-)_______c(Na+)(填“>”“<”或“=”)。
(5)二水合铁氰化铁Fe[Fe(CN)6]·2H2O可用于质子电池的正极材料,其晶胞形状为立方体,边长为anm,结构如图所示:
①距离Fe3+最近的Fe3+有______个。
②已知:Fe[Fe(CN)6]·2H2O的摩尔质量是Mg·mol-1,阿伏加德罗常数为NA,该晶体的密度为______g·cm-3。
【答案】(1)2s22p5
(2) ①. L ②. 4
(3) (4) ①. +5 ②. P-O ③. <
(5) ①. 6 ②.
【解析】
【小问1详解】
F是9号元素,根据核外电子排布规律可知F原子的价层电子排布式为2s22p5;
【小问2详解】
O的原子序数为8,则基态O原子的核外电子排布式为1s22s22p4,电子占据的最高能层2p的符号是L,处于最高能级的电子有4个,每个电子运动状态不同,则共有4种;
【小问3详解】
三偏磷酸(H3P3O9)可由H3PO4分子间脱水生成,H3P3O9分子中3个P原子的化学环境相同,则脱水后形成环状,是对称的结构,H3P3O9的结构式是;
【小问4详解】
①O为-2价,F为-1价,由化合价代数和为零可知,PO3F2-中磷元素的化合价是+5价;
②Na2PO3F溶于水时与水反应,P-F键断裂,生成,结合H3PO4的结构简式可知,Na2PO3F的结构为,则Na2PO3F和水反应生成,形成P-O键;
③Na2PO3F和水反应后,F-会发生水解,则溶液中粒子浓度的关系:2c(F-)< c(Na+)。
【小问5详解】
①距离顶点Fe3+最近的Fe3+位于相邻的棱心,共6个,故答案为:6;
②Fe位于顶点、面心、棱心和体心,个数为8×+6×+12×+1=8,则晶胞中相当于含有4个“Fe[Fe(CN)6]·2H2O”,晶胞质量为g,晶胞体积为(a×10-7)3cm3,晶体密度 g·cm-3。
17. BiOCl是一种新型的高档环保珠光材料。以辉铋矿和软锰矿为原料制取氯氧化铋和超细氧化铋的工艺流程如下:
已知:i. Bi3+易与Cl-形成;pH>3,易发生水解为BiOCl。ii.几种离子沉淀与pH的关系如下。
离子
Mn2+
Fe2+
Fe3+
开始沉淀pH
8.1
63
1.9
沉淀完全pH
10.1
8.3
3.3
(1)“联合焙烧”时,Bi2S3和MnO2在空气中反应生成 Bi2O3和MnSO4,该反应的化学方程式为______。
(2)“酸浸”时需及时补充浓盐酸调节浸取液的 pH,一般控制浸取液pH小于1.4,其目的是______。
(3)“转化”时加入金属Bi的作用是____,得到BiOCl的离子方程式为___。
(4)铋能被有机萃取剂(简称 TBP)萃取,其萃取原理可表示为。“萃取”时需向溶液中加入NaCl固体调节Cl-浓度,萃取率随c(Cl-)变化关系如图所示,c(Cl-)最佳为1.3 mol·L-1。c(Cl-)>1.3mol·L−1 时,铋离子萃取率下降的可能原因是______。
(5)“沉淀反萃取”时生成草酸铋[Bi2(C2O4)3·7H2O] 晶体。为得到含 Cl- 较少的草酸铋晶体,“萃取”后有机相与草酸溶液的混合方式为______。
【答案】(1)2Bi2S3+6MnO2+9O22Bi2O3+6MnSO4
(2)增大 Cl-、H+浓度,使铋充分浸出;同时抑制金属离子 Bi3+(或)、Fe3+水解
(3) ①. 加入Bi发生反应:Bi+3Fe3+=Bi3++3Fe2+,将Fe3+转化为Fe2+,避免形成Fe(OH)3沉淀,保证BiOCl的纯度 ②.
(4)c(Cl-)>1.3mol·L−1 时,铋离子萃取平衡()逆向移动,萃取率下降
(5)边搅拌边将有机相溶液滴加到草酸溶液中
【解析】
【分析】辉铋矿和软锰矿联合焙烧时,Bi2S3和MnO2在空气中反应生成 Bi2O3和MnSO4,水浸后过滤,滤渣中加浓盐酸酸浸后过滤,将滤液分成两份,其中一份中加金属铋转化,铋和铁离子发生氧化还原反应,生成亚铁离子和Bi3+:Bi+3Fe3+=Bi3++3Fe2+,然后调溶液pH=4.6,使Bi3+水解生成BiOCl;另一份加萃取剂TBP,使Fe3+和Bi3+分离,分液,有机相再加草酸溶液反萃取出Bi3+,最终得到超细氧化铋。
【小问1详解】
“联合焙烧”时,Bi2S3和MnO2在空气中反应生成 Bi2O3和MnSO4,Mn元素化合价由+4价降低到+2价,O2中氧元素化合价降低,硫元素化合价由-2价升高到+6价,该反应的化学方程式为2Bi2S3+6MnO2+9O22Bi2O3+6MnSO4;
【小问2详解】
Bi3+易与Cl-形成,pH>3时,易发生水解生成BiOCl:+H2OBiOCl+5Cl-+2H+,“酸浸”时及时补充浓盐酸调节浸取液的pH,可以增大H+和Cl-浓度,使平衡逆向移动,浓度增大后又抑制Bi3+与Cl-形成,使Bi3+充分浸出,同时增大H+浓度还能抑制Bi3+(或)、Fe3+水解,即控制浸取液pH小于1.4,其目的是:增大 Cl-、H+浓度,使铋充分浸出,同时抑制金属离子 Bi3+(或)、Fe3+水解;
【小问3详解】
金属Bi具有还原性,“转化”时加入金属Bi发生反应:Bi+3Fe3+=Bi3++3Fe2+,将Fe3+转化为Fe2+,避免形成Fe(OH)3沉淀,保证BiOCl的纯度;得到BiOCl的离子方程式为;
【小问4详解】
c(Cl-)>1.3mol·L−1 时,铋离子萃取平衡逆向移动,所以铋离子萃取率下降;
小问5详解】
为得到含 Cl- 较少的草酸铋晶体,“萃取”后有机相与草酸溶液的混合方式为:边搅拌边将有机相溶液滴加到草酸溶液中。
18. 金属对有强吸附作用,被广泛用于硝基或羰基等不饱和基团的催化氢化反应,将块状转化成多孔型雷尼后,其催化活性显著提高。
已知:①雷尼暴露在空气中可以自燃,在制备和使用时,需用水或有机溶剂保持其表面“湿润”;
②邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应的进行。
某实验小组制备雷尼并探究其催化氢化性能的实验如下:
步骤1:雷尼的制备
步骤2:邻硝基苯胺的催化氢化反应
反应的原理和实验装置图如下(夹持装置和搅拌装置略)。装置Ⅰ用于储存和监测反应过程。
回答下列问题:
(1)操作(a)中,反应的离子方程式是___________;
(2)操作(d)中,判断雷尼被水洗净的方法是___________;
(3)操作(e)中,下列溶剂中最有利于步骤2中氢化反应的是___________;
A. 丙酮 B. 四氯化碳 C. 乙醇 D. 正己烷
(4)向集气管中充入时,三通阀的孔路位置如下图所示:发生氢化反应时,集气管向装置Ⅱ供气,此时孔路位置需调节为___________;
(5)仪器M的名称是___________;
(6)反应前应向装置Ⅱ中通入一段时间,目的是___________;
(7)如果将三颈瓶N中的导气管口插入液面以下,可能导致的后果是___________;
(8)判断氢化反应完全的现象是___________。
【答案】(1)2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑(或2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑)
(2)取最后一次洗涤液于试管中,滴加几滴酚酞,如果溶液不变粉红色,则证明洗涤干净,否则没有洗涤干净 (3)C
(4)B (5)恒压滴液漏斗
(6)排除装置中的空气
(7)装置Ⅱ中的液体倒吸进入集气管中,雷尼会堵塞导管
(8)集气管中液面不再改变
【解析】
【分析】本题一道工业流程兼实验的综合题,首先用氢氧化钠溶液溶解镍铝合金中的铝,过滤后先后用碱和水来洗涤固体镍,随后加入有机溶剂制得雷尼镍悬浮液,用于步骤2中邻硝基苯胺的催化氢化,以此解题。
【小问1详解】
铝可以和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气,离子方程式为:2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑(或2Al+2OH-+2H2O=2+3H2↑);
【小问2详解】
由于水洗之前是用碱洗,此时溶液显碱性,故可以用酸碱指示剂来判断是否洗净,具体方法为,取最后一次洗涤液于试管中,滴加几滴酚酞,如果溶液不变粉红色,则证明洗涤干净,否则没有洗涤干净;
【小问3详解】
根据题给信息可知,邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应的进行,故排除四氯化碳和正己烷,又由题意金属Ni对H2有强吸附作用,被广泛用于硝基或羰基等不饱和基团的催化氢化反应,故排除丙酮,故选乙醇,本题选C;
【小问4详解】
向集气管中充入时,氢气从左侧进入,向下进入集气管,则当由集气管向装置Ⅱ供气,此时孔路位置需调节为气体由下方的集气管,向右进入装置Ⅱ,应该选B,而装置C方式中左侧会漏气,不符合题意,故选B;
【小问5详解】
由图可知,仪器M的名称是恒压滴液漏斗;
【小问6详解】
反应前向装置Ⅱ中通入一段时间,目的是排除装置中的空气;
【小问7详解】
如果将三颈瓶N中的导气管口插入液面以下,由于金属对有强吸附作用,导致集气管中气压急剧减小,装置Ⅱ中的液体倒吸进入集气管中,雷尼会堵塞导管;
【小问8详解】
反应完成后,氢气不再被消耗,则集气管中液面不再改变。
19. 3'-prenylgenistein()是从大豆中分离出来的新型异戊烯基异黄酮,具有重要的生物防御活性,其合成路线如下。
已知:(R为H或烃基)
(1)D中含有的官能团是___________。
(2)A → B的目的是保护酚羟基,B中含有酯基,A → B的化学方程式是___________。
(3)E的分子式是C5H9Br。F的结构简式是___________。
(4)下列说法正确的是___________(填序号)。
a.B → C和D → F的反应类型均是取代反应
b.含有苯环和的D的同分异构体有4种
c.G在上述有机合成中的作用是保护酚羟基
(5)G的分子式是C2H5ClO,I + G → J的化学方程式是___________。I和G生成J的产率大于90%,I分子中一个羟基未参与反应的主要原因是:I中的分子内氢键降低了其反应活性,在I的结构中画出存在的分子内氢键___________。
(6)依据K → L的原理,K先“去保护”再“关环”会生成一种含有4个六元环的有机化合物X,其结构简式是___________。
【答案】(1)醛基和羟基
(2)++
(3) (4)abc
(5) ①. +2+2HCl ②.
(6)
【解析】
【分析】由D的结构简式以及A的分子式,可知A应为,A与乙酸酐在催化剂作用下发生取代反应生成B:;B与氯气在光照条件下发生甲基上的取代反应生成C,C为:;C在稀硫酸作用下发生水解,Cl原子被羟基替换,两个羟基连在同一个碳原子上发生脱水生成醛基,因此得到D;结合K的结构简式,以及已知中反应可知H和J分别为:、;F和I均与G反应分别生成H和J,对比结构及G的分子式是C2H5ClO,可知G应为,I为;F为;结合D和F的结构简式,且E的分子式是C5H9Br,可知E应为:;K发生分子内加成反应实现关环;L发生多步取代反应生成3'-prenylgenistein。
【小问1详解】
由D的结构简式可知其官能团羟基和醛基;
【小问2详解】
A → B的目的是保护酚羟基,B中含有酯基,A → B的化学方程式是:+催化剂−−−→+;
【小问3详解】
由以上分析可知F为;
【小问4详解】
a.由以上分析可知B → C为烃基与氯气的光照取代反应,D → F为苯环的H被烃基取代的反应,反应类型为取代反应,正确;
b.含有苯环和的D的同分异构体:苯环上的取代基可以是:-COOH或-OOCH,也可以是-OH和-CHO,在苯环上有邻位和间位两种位置,共有4种,正确;
c.结合上述转化过程可知,G在上述有机合成中的作用是保护酚羟基,正确;
【小问5详解】
I + G → J的化学方程式是:+2+2HCl;I中羰基氧与相邻的羟基之间可形成分子内氢键,表示为:;
【小问6详解】
K若先“去保护”则会引入多个酚羟基,则去保护后的物质中含两个碳碳双键和多个酚羟基,再关环的过程中可能发生两次关环反应,生成含有4个六元环的有机化合物:。
20. 我国科学家成功用二氧化碳人工合成淀粉,其中第一步是利用二氧化碳催化加氢制甲醇。在CO2(g)加氢合成CH3OH的体系中,同时发生以下反应:
反应I
反应II
反应III
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的焓变ΔH随温度T的变化如图所示。据图判断,表示反应Ⅰ的焓变曲线为________ (填“a”、“b”或“c”);反应III在_______ (填“高温”或“低温”)下可自发进行。
(2)温度T2时,在容积不变的密闭容器中充入0.5 mol CO2(g)和1.0 mol H2(g),起始压强为p kPa,10 min达平衡时生成0.3 mol H2O(g) ,测得压强为kPa。则反应过程中的热效应为__________kJ,若反应速率用单位时间内分压变化表示,则10 min内生成CH3OH的反应速率v(CH3OH)为_______kPa·min -1;反应I的标准平衡常数KΘ=________(写出计算式)。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g) ⇌gG(g)+hH(g),,其中pΘ=100kPa,pC、pH、pD、pE为各组分的平衡分压)。
(3)在其他条件相同的情况下,用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性,使用该催化剂,按n(CO2):n(H2)=1:3投料于恒容密闭容器中进行上述反应,CO2的平衡转化率和甲醇的选择性随温度的变化趋势如图所示:
CH3OH的选择性,温度对催化剂的影响可以忽略。
①根据图中数据,温度选择_______K,达到平衡时反应体系内甲醇的产量最高。
②在图示温度范围内,随着温度的升高,CO2的平衡转化率______(填“升高”、“降低”或“不变”,下同),甲醇的选择性______,其原因是_______。
【答案】(1) ①. b ②. 低温
(2) ①. 9.145 ②. 0.0167p(或) ③.
(3) ①. 553 ②. 升高 ③. 降低 ④. 当温度升高时反应Ⅰ和III平衡逆向移动,而反应Ⅱ平衡正向移动且幅度更大
【解析】
【小问1详解】
依据盖斯定律Ⅰ-Ⅱ可得Ⅲ,只有反应II的∆H2>0,则曲线a代表II,将T1时各曲线数据代入-49.4-41.2=-90.6,则曲线b代表I,曲线c代表III;反应III是气体分子数减小的反应,则∆S<0,已知∆H3<0,故低温时,∆H-T∆S<0反应自发,故答案为:b;低温;
【小问2详解】
起始气体总物质的量为1.5mol,压强pkPa,平衡状态压强pkPa,则平衡气体总物质的量为1mol,10 min达平衡时生成0.3 mol H2O(g),设平衡时:、、,则;
根据氢元素守恒:,有;
根据碳元素守恒:,有,解得;
根据氧元素守恒:,有;
联立解得,则平衡时、、、、;反应Ⅱ生成0.05 mol CO,吸热0.05mol×44.1kJ/mol=2.205kJ,则反应Ⅰ生成了0.25 mol H2O,放热0.25mol×45.4kJ/mol=11.35kJ,反应Ⅰ生成了0.25 mol H2O的同时还会生成0.25mol甲醇,则相当于反应Ⅲ未发生,故反应过程中的热效应为11.35kJ-2.205kJ=9.145kJ;
生成甲醇物质的量0.25mol,甲醇分压p(CH3OH)=,则10 min内生成CH3OH的反应速率v(CH3OH)=;反应I中各物质的分压为:p(CO2)=,p(H2)=,p(H2O)=,p(CH3OH)=,其中pΘ=100kPa,反应I的标准平衡常数=;
【小问3详解】
①令n(CO2)=1mol,n(H2)=3mol,温度为473K时,生成甲醇的物质的量为1×13.2%×86%mol=0.11352mol;温度为513K时,生成甲醇的物质的量为1×15%×78%mol=0.117mol;温度为553K时,生成甲醇的物质的量为1×21%×60%mol=0.126mol;因此温度为553K时,达到平衡,反应体系内甲醇的产量最高,故答案为:553;
②随着温度的升高,CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低,原因为当温度升高时反应Ⅰ和III平衡逆向移动,而反应Ⅱ平衡正向移动且幅度更大,所以CO2的转化率增加,但甲醇的选择性却降低,故答案为:升高;降低;当温度升高时反应Ⅰ和III平衡逆向移动,而反应Ⅱ平衡正向移动且幅度更大。
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