【高考领航】2025年高中化学学业水平选择性考试模拟试题(江苏)(9)
2024-12-10
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内容正文:
高中化学学业水平选择性考试模拟试题(九)
(考试用时:75分钟 试卷满分:100分)
一、选择题:本题共13小题,每小题3分,共39分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.“绿蚁新醅酒,红泥小火炉”“酥暖薤白酒,乳和地黄粥”是唐代诗人白居易的著名诗句。下列说法错误的是( )
A.红泥的颜色主要来自氧化铁 B.乳和粥的分散质是蛋白质
C.酿酒发酵时有二氧化碳生成 D.酒在人体内被氧化释放能量
2.下列说法错误的是( )
A.CH4分子球棍模型:
B.基态Si原子价电子排布图:
C.第一电离能:N>O>C
D.石墨质软的原因是其层间作用力微弱
3.某反应的反应机理可以分成如下两步。下列说法正确的是( )
反应
机理
第一步反应
第二步反应
2NO2===NO3+NO(慢反应)
NO3+CO===NO2+CO2(快反应)
A.第一步反应的活化能高于第二步反应的活化能
B.该反应的总反应方程式为NO+CO2===NO2+CO
C.该反应的速率主要由第二步反应决定
D.加入合适的催化剂既可以加快反应速率,又可以提高NO2的转化率
4.W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,W与X的原子序数之和是Y的一半,m、n、p均是这些元素组成的常见二元气体化合物,其中常温下,0.01 mol·L-1p溶液的pH为2;X、Y、Z的单质分别为甲、乙、丙,其中乙能存在于火山喷口附近,它们之间的转化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.沸点:甲>乙 B.X、Y、Z在自然界均以游离态存在
C.Q中既含离子键又含共价键 D.m、n、p的水溶液均显酸性
阅读下列材料,完成5~8题。
元素周期表中第ⅤA族元素及其化合物用途广泛。氨是重要的化工原料,广泛用于生产铵盐、硝酸、纯碱、医药等;肼(N2H4)的燃烧热ΔH=-624 kJ·mol-1,是常用的火箭燃料;氮和磷都是植物生长的营养元素,单质磷可由磷酸钙、石英砂和碳粉在电弧炉中熔烧制得;砷化镓是典型的二代半导体材料,在700~900 ℃条件下,AsH3与Ga(CH3)3通过化学气相沉积可制得砷化镓晶体;铅锑合金一般用作铅酸蓄电池的负极材料。
5.氮及其化合物的转化具有重要应用,下列说法正确的是( )
A.栽种豆科植物作“绿肥”属于人工固氮
B.尿素[CO(NH2)2]属于含氮量较高的固态氮肥
C.自然界“氮循环”中不存在“NO→蛋白质”的转化
D.工业上利用反应2NaCl+2NH3+CO2+11H2O===Na2CO3·10H2O↓+2NH4Cl生产纯碱
6.实验室制取少量NH3并探究其性质。下列装置不能达到实验目的的是( )
甲 乙
丙 丁
A.用装置甲制取NH3
B.用装置乙收集NH3
C.用装置丙检验NH3水溶液呈碱性
D.用装置丁吸收多余的NH3
7.下列说法正确的是( )
A.NH和NH3中的H—N—H键角相等
B.AsH3和Ga(CH3)3晶体类型均为共价晶体
C.NH3和N2H4都是由极性键构成的非极性分子
D.基态砷原子(33As)核外价电子排布式为4s24p3
8.下列化学反应表示正确的是( )
A.肼的燃烧:N2H4(l)+3O2(g)===2NO2(g)+2H2O(l) ΔH=-624 kJ·mol-1
B.制单质磷:2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C6CaSiO3+P4↑+10CO↑
C.制砷化镓晶体:AsH3+Ga(CH3)3===GaAs+C3H12
D.铅酸蓄电池放电时的负极反应:Pb-2e-===Pb2+
9.某种天然生物活性物质结构如下图所示,下列说法错误的是( )
A.分子中有两种含氧官能团 B.苯环上的一氯代物共有6种
C.可发生取代反应和加成反应 D.完全水解可得3种有机产物
10.一种铁铬液流电池的工作原理如图所示,已知氧化性Fe3+>Cr3+,下列说法不正确的是( )
A.放电时,a电极的电势高于b电极
B.放电时,电池的总反应为:Cr2++Fe3+===Cr3++Fe2+
C.充电时,b极与电源负极相连,电极反应式为:Cr3++e-===Cr2+
D.充电时,电路中通过0.1 mol电子时,0.1NA个H+由右侧电极室经交换膜移向左侧
11.某温度下,向恒温、恒压容器中充入3 mol H2和1 mol CO2,在催化剂作用下发生反应:3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0,平衡时体系中H2、CO2和H2O的物质的量分数(x)与平衡总压的关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.曲线a表示x(H2O)随压强的变化情况
B.其他条件不变,降低温度会使x(b)和x(c)减小
C.Q点CO2的转化率为75%
D.若起始压强为106 Pa,将容器改为恒容容器,平衡时x(a)>x1
12.25 ℃时,用NaOH溶液分别滴定HX、CuSO4、FeSO4三种溶液,pM[p表示负对数,M表示、c(Cu2+)、c(Fe2+)]随pH变化关系如图所示,已知:Ksp[Fe(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2](不考虑二价铁的氧化)。下列说法错误的是( )
A.HX的电离常数Ka=1.0×10-5
B.曲线②代表NaOH溶液滴定FeSO4溶液的变化关系
C.调节溶液的pH=6.0时,可将工业废水中的Cu2+沉淀完全
D.滴定HX溶液至a点时,溶液中c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)
13.含硼化合物的两种晶体如图所示。下列叙述正确的是( )
已知:甲中晶胞的边长为a pm,NA为阿伏加德罗常数的值。图甲、图乙对应的晶体熔点依次为2700 ℃、830 ℃。
图甲 图乙
A.图乙晶体的化学式为Mg2B
B.图甲、图乙对应的晶体都是离子晶体
C.图甲中B原子和N原子之间的最近距离为a pm
D.图甲中,B原子填充在由N原子构成的四面体中
二、非选择题:本题共4小题,共61分。
14.(15分)重铬酸钾是一种重要的化工原料,一般由铬铁矿制备。铬铁矿的主要成分为FeO·Cr2O3,还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示:
回答下列问题。
(1)将铬铁矿粉碎有利于加快熔融、氧化的速率,其原理是_______________ _________________________________________________________________。
步骤①的主要反应为FeO·Cr2O3 + Na2CO3 +NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2(未配平) ,氧化产物为________________,配平后FeO· Cr2O3与NaNO3的化学计量数之比为________________。
(2)下列说法正确的是______。
A.步骤①可以用陶瓷容器做反应器
B.步骤②低温可提高浸取率
C.步骤③所得滤渣2的主要成分是Al(OH)3
D.步骤④的目的主要是使Na2CrO4转变为Na2Cr2O7
(3)有关物质的溶解度如图所示。向“滤液3”中加入适量KCl,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到K2Cr2O7固体。冷却到___________(填标号),得到的K2Cr2O7固体产品最多。
A.20 ℃ B.40 ℃
C.60 ℃ D.80 ℃
(4)某工厂用m1 kg铬铁矿粉(含Cr2O3 40%)制备K2Cr2O7,最终得到m2 kg产品,K2Cr2O7产率为________________(用含m1、m2的代数式表示)。
(5)某小组用分光光度法测定产品纯度(K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比),其中某同学测得的质量分数明显偏低,分析原因,发现配制K2Cr2O7待测溶液时少加了一种试剂。该试剂是________________,添加该试剂的作用是________________________________________________________。
15.(15分)姜酮酚是从生姜中提取得到的天然产物,具有多种重要的生物活性。姜酮酚合成路线如图所示:
回答下列问题:
(1)A→B反应类型为________________,B→C的化学方程式为________________________________________________________________。
(2)1 mol物质G能与__________mol Na反应,由H制备姜酮酚的反应条件为___________________________________________________________。
(3)符合下列条件的A的同分异构体有__________种(不考虑立体异构)。
①能发生水解反应 ②能与三氯化铁溶液发生显色反应 ③能发生银镜反应
(4)在合成化合物F的步骤中,使用D2O代替H2O得到的化合物结构简式为___________________________________________________________________。
(5)结合姜酮酚的合成路线与已知信息,以苯甲醛为反应物,选择不超过4个碳原子的有机物,其他试剂任选,设计化合物的合成路线___________。
16.(16分)三氯氧磷(POCl3)可用作半导体掺杂剂。工业上采用直接氧化法由PCl3制备POCl3,反应原理为P4(白磷)+6Cl24PCl3,2PCl3+O22POCl3。
已知:PCl3、POCl3的部分性质如表:
熔点/℃
沸点/℃
其他
PCl3
-112
75.5
遇水极易水解
POCl3
2
105.3
遇水极易水解
某实验小组模拟该工艺设计实验装置如图(部分夹持装置已略去):
请回答下列问题:
(1)装置戊中发生反应的离子方程式为_____________________。
(2)装置乙的主要作用为①干燥气体,②____________________,③____________。
(3)装置丙的温度需控制在60~65 ℃的原因是_______________________。
(4)实验制得的POCl3中常含有PCl3杂质,该实验小组采用下列方法测定产品中的氯元素含量,继而通过计算确定三氯氧磷的纯度:
Ⅰ.取m g产品于锥形瓶中,加入足量NaOH溶液,待水解完全后滴加稀硝酸至酸性
Ⅱ.向锥形瓶中加入V1 mL c1 mol·L-1 AgNO3溶液至Cl-完全沉淀
Ⅲ.向其中加入少量硝基苯,用力摇动,使沉淀表面被有机物覆盖
Ⅳ.加入指示剂,用c2 mol·L-1 KSCN溶液进行滴定,至终点时消耗KSCN溶液V2 mL
[已知:Ksp(AgCl)=3.2×10-10,Ksp(AgSCN)=2×10-12]
①步骤Ⅳ中选用指示剂为____________。
②在接近滴定终点时,使用“半滴操作”可提高测量的准确度。其方法是:将滴定管的旋塞稍稍转动,使半滴KSCN溶液悬于管口,______________________________,继续摇动锥形瓶,观察颜色变化。
③产品中氯元素含量的表达式为____________________________。
④下列操作会使测得的氯元素含量偏小的是________(填序号)。
a.配制AgNO3标准溶液时仰视容量瓶刻度线
b.实验过程中未加入硝基苯
c.滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后无气泡
d.滴定时锥形瓶未干燥
(5)如需进一步提纯产品,可采用的提纯方法为________________。
17.(15分)异丁烯是一种重要的化工原料,主要用于制备甲基叔丁基醚、丁基橡胶、甲基丙烯腈等。将异丁烷脱氢制备异丁烯,可提高异丁烷的附加值,具有良好的经济与社会效益。回答下列问题。
(1)利用下列键能数据,计算下列异丁烷直接脱氢生成异丁烯反应:
(CH3)2CHCH3(g)===(CH3)2C==CH2(g)+H2(g)的ΔH=__________ kJ·mol-1。
化学键
C—C
C===C
C—H
H—H
O—H
O===O
键能/(kJ·mol-1)
347.7
615
413.4
436
462.8
497.3
(2)在压强100 kPa下,异丁烷的平衡转化率α随温度的变化结果如下图所示。
该反应的平衡常数Kp随温度升高而____________(填“增大”“减小”或“不变”)。计算820 K时的平衡常数,Kp=__________kPa(结果保留一位小数)。
(3)在温度853 K、压强100 kPa下,初始反应气体组成n(H2)/n(异丁烷)或n(Ar)/n(异丁烷)与平衡时异丁烷摩尔分数x的关系如下图所示。
其中x~n(H2)/n(异丁烷)为曲线________________,判断依据是___________。
(4)有人提出加入适量空气,采用异丁烷氧化脱氢的方法制备异丁烯,写出该反应的热化学方程式____________________________。
并比较异丁烷直接脱氢制备异丁烯,从产率角度分析该方法的优缺点___________________________________________________________________。
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高中化学学业水平选择性考试模拟试题(九)
1—6 BAACBD 7—13 DBBDDCD
1.B 氧化铁为红色,红泥中含有氧化铁,A项正确;乳分散质为蛋白质,粥分散质为淀粉,B项错误;酿酒的反应为C6H12O62CO2↑+2CH3CH2OH,C项正确;乙醇在酶的作用下被氧化为乙酸和乙醛,最终代谢为CO2和H2O释放能量,D项正确。
2.A C原子的半径大于H原子,因此CH4分子的球棍模型为,A说法错误;基态Si原子价电子排布式为3s23p2,则价电子排布图为,B说法正确;同周期元素自左至右,第一电离能呈增大趋势,但N元素的2p轨道为半满稳定状态,因此其第一电离能大于相邻元素,则第一电离能:N>O>C,C说法正确;在石墨中,同层的C原子以共价键结合,而每层之间以范德华力结合,其层间作用力微弱,层与层之间可以滑动,因此石墨质软,D说法正确。
3.A 总反应速率由慢反应决定,由题意可知,第一步反应为该反应的决速步骤,其活化能高于第二步反应的活化能,A正确、C错误;总反应方程式为NO2+CO===NO+CO2,B错误;催化剂可以加快反应速率,但不可以改变反应限度,D错误。
4.C W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,W与X的原子序数之和是Y的一半,m、n、p均是这些元素组成的常见二元气体化合物,其中常温下,0.01 mol·L-1p溶液的pH为2,则p为一元强酸,则p为HCl;X、Y、Z的单质分别为甲、乙、丙,其中乙能存在于火山喷口附近,乙为S单质,则Y为S元素,Z为Cl元素,丙为氯气,W为H元素,W与X的原子序数之和是Y的一半,则X为N元素;综上,推知,n为NH3,m为H2S,p为HCl,Q为NH4Cl,甲为N2,乙为S,丙为Cl2。常温下N2为气体,S为固体,沸点S>N2,即乙>甲,A错误;Cl在自然界以化合态存在,B错误;NH4Cl中存在离子键和共价键,C正确;NH3的水溶液显碱性,NH3·H2ONH+OH-,D错误。
5.B 豆科植物根部的根瘤菌吸收空气中的氮气转变为含氮化合物,属于自然固氮,A错误;尿素[CO(NH2)2]含氮量=×100%≈46.7%,属于含氮量较高的固态氮肥,B正确;豆科植物的根瘤菌将硝酸盐等化合物通过生物作用转化形成氨基酸,进而形成蛋白质,C错误;工业上利用反应:NaCl(饱和)+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O生产纯碱,D错误。
6.D 实验室可用浓氨水和生石灰制取NH3,A正确;NH3的密度比空气的小,可用向下排空气法收集,B正确;由甲制得的干燥的NH3先通过干燥的红色石蕊试纸,未变蓝,再通过湿润的红色石蕊试纸,试纸变蓝,能证明NH3水溶液呈碱性,C正确;NH3极易溶于水,直接通入水中会形成倒吸现象,D错误。
7.D NH3中的N原子上有一个未成键的孤电子对,NH没有孤电子对,孤电子有较大的斥力,所以NH和NH3中的H—N—H键角不相等,A错误;由材料中关于AsH3和Ga(CH3)3的信息可知,两者均为分子晶体,B错误;NH3中的N原子含有一个孤电子对,使分子的正电荷中心与负电荷中心不重合,故分子是极性分子,N2H4中氮原子之间以非极性键结合,C错误;基态砷原子(33As)核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,价电子排布式为4s24p3,D正确。
8.B 肼燃烧生成氮气和水,热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l) ΔH=-624 kJ·mol-1,A错误;制单质磷的化学方程式为2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C6CaSiO3+P4↑+10CO↑,B正确;题中砷化镓晶体是在700~900 ℃下制备的,方程式中未写反应温度,且有机产物应为CH4,C错误;铅酸蓄电池放电时的负极反应式为SO+Pb-2e-===PbSO4,D错误。
9.B 分子中有酯基和酰胺基两种含氧官能团,A正确;该分子有4个苯环结构,每个苯环都不同,每个苯环的取代位有5个,为对称结构,一氯代物共有3×4=12种,B错误;该分子具有苯环结构,可发生取代反应和加成反应,C正确;酯基和酰胺基能发生水解反应,完全水解可得3种有机产物,D正确。
10.D 氧化性Fe3+>Cr3+,结合图可知,电池放电时,a电极上Fe3+被还原为Fe2+,为正极,b电极上Cr2+被氧化为Cr3+,为负极;则充电时,a电极为阳极,b为阴极。正极电势高于负极,A正确;放电时a电极上Fe3+被还原为Fe2+,b电极上Cr2+被氧化为Cr3+,总反应为Cr2++Fe3+===Cr3++Fe2+,B正确;充电时b极为阴极,与电源负极相连,电极上Cr3+被还原为Cr2+,电极反应式为:Cr3++e-===Cr2+,C正确;充电时左侧a电极为阳极,右侧b电极为阴极,阳离子由阳极向阴极迁移,所以H+由左侧电极室经交换膜移向右侧,D错误。
11.D 由反应方程式可知,随着平衡总压的增大,平衡正向移动,水的物质的量分数增大,则曲线a表示x(H2O)随压强的变化情况,A正确;由A分析可知,a表示x(H2O),则x(b)和x(c)应该表示反应物,该反应为放热反应,其他条件不变,降低温度,平衡正向移动,则会使x(b)和x(c)减小,B正确;H2和CO2初始量和转化量的比值都为3∶1,故H2在平衡体系中物质的量分数更大(相比CO2),可得b表示H2(g),c表示CO2(g),假设Q点时,转化的CO2是a mol,列三段式,
3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
开始/mol 3 1 0 0
转化/mol 3a a a a
平衡/mol 3-3a 1-a a a
Q点平衡时H2O(g)、H2(g)物质的量分数相等,即物质的量相等,可得3-3a=a,a=0.75,则Q点CO2的转化率为×100%=75%,C正确;该反应为气体计量系数减小的反应,若起始压强为106 Pa,将容器改为恒容容器,则随着反应进行,压强减小,平衡逆向移动,水的含量减小,即平衡时x(a)<x1,D错误。
12.C 由题干信息可知,Ksp[Fe(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2],加碱后溶液中Cu2+先沉淀,Fe2+后沉淀,又Cu(OH)2和Fe(OH)2的组成相似,二者的pM随pH的变化关系曲线应是平行线,①代表滴定CuSO4溶液的变化关系,②代表滴定FeSO4溶液的变化关系,③代表滴定HX溶液的变化关系,故B正确;pc(Cu2+)=0时,c(Cu2+)=1 mol·L-1,pH=4.2,c(H+)=10-4.2 mol·L-1,c(OH-)= mol·L-1=10-9.8 mol·L-1,Ksp[Cu(OH)2]=1×(10-9.8)2=10-19.6;同理,Ksp[Fe(OH)2]=1×(10-7.5)2=10-15;p=0时,pH=5.0,此时HX的电离平衡常数为Ka==c(H+)=10-5,故A正确;Ksp[Cu(OH)2]=10-19.6,调节溶液的pH=6.0时,c(OH-)=10-8 mol·L-1,c(Cu2+)= mol·L-1=10-3.6 mol·L-1>10-5 mol·L-1,Cu2+沉淀不完全,不能完全除去工业废水中的Cu2+,故C错误;HX的电离常数Ka=10-5,说明HX为弱酸,滴定HX溶液至a点时,由图可知,溶液pH略大于7,c(OH-)>c(H+),X-部分水解,c(Na+)>c(X-),则溶液中c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+),故D正确。
13.D 图乙晶体中硼原子在内部,每个晶胞中有6个硼原子,镁原子位于晶胞的顶点和面心,均摊法计算为:12×+2×=3,所以化学式为MgB2,A错误;图甲、图乙对应的晶体熔点依次为2700 ℃、830 ℃,所以前者熔点很高是共价晶体,后者熔点较高是离子晶体,B错误;图甲中B原子和N原子之间的最近距离是晶胞体对角线的,为a pm,C错误;图甲晶体中,硼原子与氮原子的配位数都是4,所以硼原子位于氮原子构成的四面体中,D正确。
14.解析:铬铁矿加入碳酸钠、硝酸钠熔融氧化后得到熔块,水浸、过滤得到滤渣1主要成分为Fe2O3等,滤液1调节pH=7,过滤得到滤渣2为H2SiO3、Al(OH)3,滤液2再调节pH,得到的滤液3加入氯化钾,通过一系列操作后得到重铬酸钾;(1)将铬铁矿粉碎有利于加快熔融、氧化的速率,其原理是增大反应物的接触面积;步骤①的主要反应为FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2,反应中Cr元素和Fe元素化合价均升高被氧化,生成Na2CrO4和Fe2O3,氧化产物为Na2CrO4和Fe2O3,Cr元素由+3价升高为+6价,Fe元素由+2价升高为+3价,N元素由+5价降为+3价,结合氧化还原反应原理配平得反应2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO34Na2CrO4+Fe2O3+4CO2+7NaNO2,故配平后FeO· Cr2O3与NaNO3的化学计量数之比为2∶7;(2)步骤①高温条件下陶瓷中的二氧化硅能与碳酸钠反应,故不可以用陶瓷容器做反应器,A错误;步骤②低温时反应速率降低,浸取率降低,B错误;步骤③所得滤渣2的主要成分是H2SiO3、Al(OH)3,C错误;步骤④调节pH,使平衡Cr2O+H2O2CrO+2H+逆向移动,目的主要是使Na2CrO4转变为Na2Cr2O7,D正确;(3)由溶解度曲线图结合选项可知,20 ℃时K2Cr2O7溶解度最小,而Na2Cr2O7、KCl、NaCl此时溶解度均大于K2Cr2O7,三者均存在于溶液当中,故冷却到20 ℃时得到的K2Cr2O7固体产品最多;答案选A;(4)样品中Cr2O3的质量为m1×40% kg,则生成K2Cr2O7的理论质量为m1×40% kg×,则所得产品的产率为×100%=×100%;(5)根据题意,K2Cr2O7溶液的吸光度与其浓度成正比例,在K2Cr2O7溶液中存在平衡Cr2O+H2O2CrO+2H+,即有部分Cr2O会转化为CrO,从而使测得的质量分数明显偏低,为抑制Cr2O转化为CrO,可加入与Cr2O不反应的酸,如硫酸。
答案:(1)增大反应物的接触面积 Na2CrO4和Fe2O3 2∶7 (2)D (3)A (4)×100% (5)稀硫酸 抑制Cr2O转化为CrO
15.解析:根据B的结构,可以推出A为,A生成B的反应为取代反应,B和丙酮在NaOH溶液中生成C,根据D的结构,C为:,C再发生加成反应得到D,根据F和H的结构,以及G的分子式,G为:,G再脱水生成H,H发生加成反应生成产品。(1)对比B、C的结构简式可知,B→C的化学方程式为: (2)1 mol物质G含有2 mol—OH,所以能与2 mol Na反应,根据C生成D的条件,由H制备姜酮酚也是与H2的加成反应,条件为:Pd/C,H2,CH3OH;(3)A 的异构体中,能发生水解反应和银镜反应,分子中含有—OOCH,能与三氯化铁溶液发生显色反应,含有酚羟基,根据位置不同,含有结构为有10种,有3种,满足条件的共有13种;(4)根据已知反应Ⅰ的原理,H2O中的H原子替换Li原子,所以使用D2O代替H2O得到的化合物结构简式为:;(5)以苯甲醛为反应物,合成化合物的路线为:
。
16.解析:(1)装置戊为固液加热型装置,故可利用MnO2与浓盐酸加热制备Cl2。
(2)由于PCl3、POCl3遇水极易水解,装置乙的主要作用之一为干燥气体;导气管伸入溶液中,可观察O2流速进而调节PCl3与O2的反应速率,以提高原料的利用率;长颈漏斗可起到平衡气压的作用,避免反应装置中压强过大。
(3)装置丙的温度需控制在60~65 ℃,有利于加快反应速率,若温度过低,则反应速率慢;PCl3的沸点是75.5 ℃,若温度过高会造成PCl3挥发,PCl3利用率降低。
(4)①Fe3+与KSCN溶液反应使溶液呈红色,故选用的指示剂可为硝酸铁溶液或硫酸铁溶液等。③氯离子的物质的量为(c1V1-c2V2)×10-3 mol,则产品中氯元素含量的表达式为×100%=%。④配制AgNO3标准溶液时仰视容量瓶刻度线,所配溶液浓度偏低,取出相同体积的溶液,所含AgNO3的物质的量偏小,消耗KSCN的量减小,即V2偏小,导致测定氯元素含量偏大,a错误;未加入硝基苯,Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN),部分AgCl沉淀转化为AgSCN,使得消耗KSCN的量增大,导致测定氯元素含量偏小,b正确;滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后无气泡,使读得的消耗KSCN溶液的体积偏大,测定氯元素含量偏小,c正确;滴定时锥形瓶未干燥,对测定结果无影响,d错误。
(5)常温常压下PCl3、POCl3均为液体,根据PCl3、POCl3的沸点相差较大,则可采用蒸馏的方法进一步提纯产品。
答案:(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O (2)观察O2流速进而调节PCl3与O2的反应速率 平衡气压 (3)温度过低反应速率慢,温度过高会造成PCl3挥发,PCl3利用率降低 (4)①硝酸铁溶液(或硫酸铁溶液,合理即可) ②用锥形瓶内壁将半滴KSCN溶液沾落,再用洗瓶以少量蒸馏水冲洗锥形瓶内壁
③% ④bc (5)蒸馏
17.解析:(1)ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,除去异丁烷和异丁烯相同的C—C键和C—H键,则反应(CH3)2CHCH3(g)===(CH3)2C===CH2(g)+H2(g)的ΔH=(413.4 kJ·mol-1×2+347.7 kJ·mol-1)-615 kJ·mol-1-436 kJ·mol-1=+123.5 kJ·mol-1;(2)由图可知,温度升高,异丁烷的平衡转化率α增大,即反应正向进行,因此反应的平衡常数Kp增大;820 K时,异丁烷的平衡转化率α=50%,设异丁烷的起始物质的量为1 mol,则列三段式有:
则该反应的平衡常数Kp= kPa≈33.3 kPa;
(3)加入其他气体,体系总物质的量增加,异丁烷摩尔分数x减小。加入H2,平衡逆向移动,异丁烷转化率减小,平衡时x增大;加入稀有气体Ar,对于分子数增加的反应,平衡正向移动,异丁烷转化率增加,平衡时x减小。因此,相同条件下加入稀有气体,平衡时x相对较低。则x~n(H2)/n(异丁烷)为曲线M;(4)异丁烷氧化脱氢的方法制备异丁烯,反应的化学方程式为2(CH3)2CHCH3(g)+O2(g)===2(CH3)2C===CH2(g)+2H2O(g),由ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能,则该反应的ΔH=2×[(413.4 kJ·mol-1×2+347.7 kJ·mol-1)]+497.3 kJ·mol-1-(2×615 kJ·mol-1)-2×2×462.8 kJ·mol-1=-234.9 kJ·mol-1,因此该反应的热化学方程式为:(CH3)2CHCH3(g)+O2(g)===(CH3)2C===CH2(g)+H2O(g) ΔH=-117.45 kJ·mol-1;异丁烷氧化脱氢的方法,由于空气中O2与产物中H2反应生成H2O,同时惰性的N2加入该分子数增加的反应中,二者均可使平衡正向移动,因此可以提高异丁烯产率;但由于空气中O2对异丁烷或异丁烯深度氧化,会使得异丁烯产率降低。
答案:(1)+123.5 (2)增大 33.3 (3)M 加入H2,平衡逆向移动,异丁烷转化率减小,平衡时x增大;加入稀有气体Ar,对于分子数增加的反应,平衡正向移动,异丁烷转化率增加,平衡时x减小。因此,相同条件下加入稀有气体,平衡时x相对较低
(4)(CH3)2CHCH3(g)+O2(g)===(CH3)2C==CH2(g)+H2O(g) ΔH=-117.45 kJ·mol-1 优点:空气中O2与产物中H2反应生成H2O,同时惰性的N2加入该分子数增加的反应中,二者均可使平衡正向移动,提高异丁烯产率;缺点:空气中O2对异丁烷或异丁烯深度氧化,使得异丁烯产率降低
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