精品解析：湖南省岳阳市岳阳县2023-2024学年高三下学期开学化学试题

2024年高三化学入学考试试卷 一、选择题(共8小题，共24分) 1. 工业上常用碱性NaClO废液吸收SO2，反应原理为，部分催化过程如图所示，下列有关说法错误的是 A. “过程1”中Ni2O3是还原剂 B. 反应过程中产生的O可加快对SO2的吸收 C. 每吸收1 mol SO2，整个过程需要Ni2O3的物质的量为0.5mol D. “过程2”的离子方程式可表示为 2. 普鲁士蓝的晶体结构如图所示(K+未表示出来，图中所示结构为晶胞的)。 下列说法错误是 A. C、N的杂化方式均为sp杂化 B. 一个晶胞中有2个Fe2+ C. 每个Fe2+周围有6个Fe2+ D. 该晶体的密度为 3. 冠醚能与阳离子作用，12—冠—4与作用而不与作用；18—冠一6与作用，但不与或作用。下列说法错误的是 A. 冠醚与阳离子作用跟环的大小有关 B. 超分子中O原子与间存在离子键 C. 12—冠—4中C和O的杂化方式相同 D. 18—冠—6可将带入溴乙烷中 4. 盐泥是氯碱工业的废渣，主要成分为Mg(OH)2、CaCO3(含少量的FeO、Fe2O3、Al2O3及SiO2)。实验室中利用盐泥制备无水MgSO4的流程如下： 已知：硫酸钙微溶于水，溶解度随温度的升高而降低。 下列说法正确的是 A. “废渣I”的主要成分为SiO2 B. 调pH≈5是为了促进Al3+、Fe3+、Fe2+水解 C. 步骤④分离“废渣Ⅱ”时需要趁热过滤 D. 步骤⑤需要加热至有大量晶体析出时才能停止加热 5. 已知下述三个实验均能发生化学反应.下列判断正确是 ① ② ③ 将铁钉放入硫酸铜溶液中 向硫酸亚铁溶液中滴入几滴浓硝酸 将铜丝放入氯化铁溶液中 A. 上述实验证明氧化性：Fe3+＞Fe2+＞Cu2+ B. 实验①中铁钉只作还原剂 C. 实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性 D. 实验③中发生的是置换反应 6. 已知在酸性溶液中易被还原成的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是 A. B. C. D. 7. 解释下列反应原理的离子方程式正确的是 A. 用明矾作净水剂：Al3++3H2O=Al(OH)3↓+3H+ B. 用小苏打治疗胃酸过多：CO+2H+=CO2↑+H2O C. 用氯化铁溶液腐蚀印刷线路板上的铜：Fe3++Cu=Fe2++Cu2+ D. 含等物质的量的KHCO3和Ba(OH)2溶液混合：HCO+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2O 8. 某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是 A. I图中：如果MnO2过量，浓盐酸就可全部被消耗 B. II图中：量筒中发生了加成反应 C. III图中：生成蓝色的烟 D. IV图中：湿润的有色布条能褪色将硫酸溶液滴入烧杯中，至溶液显酸性，结果有Cl2生成 二、多选题(共3小题，共12分) 9. 通过集成甲烷催化重整与熔融碳酸盐燃料电池，可实现低碳产氢，原理示意图如下。下列说法错误的是 A. 燃料电池中既电极反应物又可用于导电 B. 电极a、b上所消耗气体的物质的量之比为3:2 C. 电池工作时，电流由电极a经用电器流向电极b D. 若a极产物中n(CO2):n(H2O)=9:1，H2分离膜中H2吸收率约为91.7% 10. 一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径如下： 已知反应初始E的浓度为0.10mol·L-1，TFAA的浓度为0.08mol·L-1，部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法错误的是 A. t1时刻，体系中E的浓度为0.02mol·L-1 B. t2时刻，体系中无E存在 C. t3时刻，F、G、H的浓度和为0.10mol·L-1 D. t3时刻，G的转化率为80% 11. 下列实验现象描述正确的是 A. 碘水中加入少量裂化汽油振荡，静置后上层颜色变浅，下层颜色变为紫红色 B. 红热的铜丝在氯气中燃烧，产生了棕黄色的雾 C. 电解氯化钠饱和溶液，将阳极气体产物通入碘化钾淀粉溶液中，溶液变蓝 D. 溴化钠溶液中加入少量新制的氯水振荡，再加入少量四氯化碳溶液振荡，静置后上层颜色变浅，下层颜色变为橙红色 三、解答题(共4小题，64分) 12. 卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题： （1）470K时，F2与Cl2反应生成ClF。常温常压下，ClF为无色气体，固态ClF的晶体类型为___________，ClF水解反应的产物为___________(填化学式)。 （2）ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键()，ClO2中Cl原子的轨道杂化方式___________；O-Cl-O键角___________Cl-O-Cl键角(填“>”“<”或“=”)。比较ClO2与Cl2O中Cl—O键的键长并说明原因___________。 （3）一定条件下，CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数a=b≠c，a=β=γ=90°)，其中Cu化合价为+2。上述反应中K和F2的物质的量之比为___________。与Cu原子距离最近的F原子的数目为___________，若该化合物的密度为ρg·cm-3，则阿伏加德罗常数的值NA=___________(用含ρ、a、c的代数式表示)。 13. 含氮废水进入水体中对环境造成污染越来越严重。 (一)某校环保小组的同学认为可以用金属铝将水中的NO还原成N2，从而消除氮污染. （1）配平以下有关的离子反应方程式：NO+Al+H2O→N2↑+Al(OH)3+OH-_______。 （2）以上反应中失电子的物质是_______，还原产物是_______，每生成1mol还原产物，转移的电子数目为_______。 （3）现需除去1m3含氮0.3mol的废水中的NO(设氮元素都以NO的形式存在)，则至少需要消耗金属铝的物质的量为_______。 (二)2015年8月12日天津海瑞公司危险品爆炸导致NaCN泄漏，对周边的环境造成极大的威胁。 （4）NaCN遇水就会产生剧毒物质HCN，请写出其离子方程式_______。 （5）天津此次事故中是用双氧水来处理泄漏的NaCN，处理后产生有刺激性气味的氨气与NaHCO3，请写出该反应的化学方程式_______。 （6）此次事故中_______(填“能”或“不能”)用酸性高锰酸钾来处理泄漏的NaCN。请用文字结合方程式解释_______。 14. 二氧化碳加氢制甲醇和甲烷重整对碳资源利用具有重要的战略意义。 回答下列问题： Ⅰ.CO2加氢选择合成甲醇的主要反应如下： ① ΔH1(298K) ② ΔH2(298K) ③ ΔH3(298K) （1）在一定温度下，由最稳定单质生成1mol某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓，下表为298K时几种物质的标准摩尔生成焓()。 物质 H2(g) O2(g) CO(g) CO2(g) H2O(g) CH3OH(g) (kJ∙mol-1) 0 0 -110.5 -393.5 -241.8 -201.2 有利于反应①自发进行的条件是___________(填“高温”或“低温”)，ΔH2(298K)=___________kJ·mol-1，有利于提高甲醇平衡产率的措施有___________(至少回答2条)。 （2）反应②的反应速率，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。该反应的平衡常数，则m=___________，升高温度时lgk正-lgk逆___________(填“增大”，“减小”或“不变”)。 Ⅱ.甲烷重整工艺主要包括甲烷水蒸气重整制氢、甲烷部分氧化重整制氢、甲烷二氧化碳重整制氢、甲烷三重整制氢等。 （3）甲烷三重整制氢的逆反应。若将H2与CO按物质的量之比3:1加入反应装置，在不同条件下达到平衡时甲烷的物质的量分数为x(CH4)，在t=250℃条件下x(CH4)与p的关系，在Pa条件下x(CH4)与t的关系如图a所示。当CO的平衡转化率为时，反应条件可能是___________；图a中能表示相同状态下，相同平衡状态的点是___________。210℃时，甲烷三重整制氢反应在该温度下，反应的标准平衡常数K0=___________。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中p0=100kPa，PG、PH、PD、PE为各组分的平衡分压)。甲烷三重整制氢工业一般将反应温度设置为750~920℃，将反应压力设置为2~3MPa，并向转化炉内通入空气或氧气，通入空气或氧气的目的是___________。 （4）同时进行甲烷与二氧化碳的重整反应制备合成气是当前的研究热点，反应为④，该反应的Arrhenius经验公式实验数据如图b所示，已知Arrhenius经验公式(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)反应的逆反应活化能为___________kJ·mol-1.(用含“x1、y1、x2、y2”的式子表示) 15. 高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺流程如下： 请回答下列问题： （1）写出向KOH溶液中通入足量Cl2发生反应离子方程式：_______。 （2）在溶液Ⅰ中加入KOH固体的目的是_______(填字母)。 A．为下一步反应提供碱性的环境 B．使KClO3转化为KClO C．与溶液Ⅰ中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO D．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率 （3）从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后，还会有副产品KNO3、KCl，则反应③中发生的离子反应方程式为_______。每制得59.4 g K2FeO4，理论上消耗氧化剂的物质的量为_______ mol。 （4）高铁酸钾(K2FeO4)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，配平该反应的离子方程式：_______＋_______ H2O=_______ Fe(OH)3(胶体)＋_______ O2↑＋_______ OH-。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024年高三化学入学考试试卷 一、选择题(共8小题，共24分) 1. 工业上常用碱性NaClO废液吸收SO2，反应原理为，部分催化过程如图所示，下列有关说法错误的是 A. “过程1”中Ni2O3是还原剂 B. 反应过程中产生的O可加快对SO2的吸收 C. 每吸收1 mol SO2，整个过程需要Ni2O3的物质的量为0.5mol D. “过程2”的离子方程式可表示为 【答案】C 【解析】 【详解】A．“过程1”中，Ni2O3转化为NiO2，Ni元素的化合价升高，作还原剂，A正确； B．反应过程中产生的O具有很强的活性，能将SO2氧化为SO3，与水作用生成H2SO4，所以可加快对SO2的吸收，B正确； C．依据得失电子守恒，每吸收1 mol SO2需要转移2mole-，则整个过程需要Ni2O3的物质的量为1mol，C错误； D．“过程2”中，1molClO-转化为Cl-和O时，需要转移2mole-，则需消耗2molNiO2，反应的离子方程式可表示为，D正确； 故选C。 2. 普鲁士蓝的晶体结构如图所示(K+未表示出来，图中所示结构为晶胞的)。 下列说法错误的是 A. C、N的杂化方式均为sp杂化 B. 一个晶胞中有2个Fe2+ C. 每个Fe2+周围有6个Fe2+ D. 该晶体的密度为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．CN-中形成碳氮三键，C、N的杂化方式均为sp杂化，故A正确； B．由均摊法可知，该晶胞中含有个Fe2+，一个晶胞中有4个Fe2+，故B错误； C．由晶胞示意圈可知，还原成完整的晶胞后，Fe2+离子在晶胞中的位置应该是八角六面或者是12棱心加体心，Fe2+离子周围的Fe2+离子为12个，故C错误； D．由晶胞示意图可知Fe3+和Fe2+都位于顶点，所以平均每个晶胞含有的微粒效均为8×4×=4，CN-位于棱边，所以平均每个晶胞含有的微粒数为8×12×=24，再由每隔一个立方体体心有一个K+可知，平均每个晶胞中含有4个K+，则该晶体的密度为=，故D正确； 故选BC。 3. 冠醚能与阳离子作用，12—冠—4与作用而不与作用；18—冠一6与作用，但不与或作用。下列说法错误的是 A. 冠醚与阳离子作用跟环的大小有关 B. 超分子中O原子与间存在离子键 C. 12—冠—4中C和O的杂化方式相同 D. 18—冠—6可将带入溴乙烷中 【答案】B 【解析】 【详解】A．由题意超分子均有“分子识别”的特征，不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子，A正确； B．由图可知18-冠-6中O原子与相邻的2个C形成极性共价键，O带部分负电荷，与钾离子之间存在静电作用，但是冠醚分子不是离子，而且O原子也不是离子，故O原子与间不存在离子键，B错误； C．12-冠-4中C均为饱和碳原子，C的价层电子对数=4+=4，O的价层电子对数=2+=4，故C和O的杂化轨道类型相同，均为sp3杂化，C正确； D．利用该原理可以用冠醚将带入有机物中，可以增大其与有机物的接触机会，故更有利于有机物增长碳链等反应，D正确； 答案选B。 4. 盐泥是氯碱工业的废渣，主要成分为Mg(OH)2、CaCO3(含少量的FeO、Fe2O3、Al2O3及SiO2)。实验室中利用盐泥制备无水MgSO4的流程如下： 已知：硫酸钙微溶于水，溶解度随温度的升高而降低。 下列说法正确的是 A. “废渣I”的主要成分为SiO2 B. 调pH≈5是为了促进Al3+、Fe3+、Fe2+水解 C. 步骤④分离“废渣Ⅱ”时需要趁热过滤 D. 步骤⑤需要加热至有大量晶体析出时才能停止加热 【答案】C 【解析】 【分析】盐泥是氯碱工业的废渣，盐泥的主要成分为Mg(OH)2、CaCO3，还含少量的FeO、Fe2O3、Al2O3及SiO2，盐泥中加入稀硫酸调节溶液的pH=1，Mg(OH)2、CaCO3、FeO、Fe2O3、Al2O3分别溶于稀硫酸得到MgSO4、微溶物CaSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，过滤后得到的滤渣Ⅰ为难溶性的SiO2及微溶物CaSO4，滤液中含有MgSO4、H2SO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，滤液Ⅰ中加入5%的H2O2，H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，调节溶液的pH=5，然后过滤，根据得到的产物知，滤液Ⅱ中含有MgSO4，滤渣Ⅱ为Fe(OH)3、Al(OH)3，滤液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到MgSO4•7H2O，MgSO4•7H2O在酸性氛围中分解得到MgSO4，据此分析解题。 【详解】A．通过以上分析知，步骤①甲产生的废渣Ⅰ的主要成分为难溶性的SiO2及生成的微溶物CaSO4，A错误； B．滤液Ⅰ中加入5%的H2O2，H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，调节溶液的pH=5，是为了促进Al3+、Fe3+水解，滤渣Ⅱ为Fe(OH)3、Al(OH)3，B错误； C．为了减少产物结晶，提高产率，故步骤④分离“废渣Ⅱ”时需要趁热过滤，C正确； D．从溶液中获取晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法，所以步骤⑤的具体实验操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，D错误； 故答案为：C。 5. 已知下述三个实验均能发生化学反应.下列判断正确的是 ① ② ③ 将铁钉放入硫酸铜溶液中 向硫酸亚铁溶液中滴入几滴浓硝酸 将铜丝放入氯化铁溶液中 A. 上述实验证明氧化性：Fe3+＞Fe2+＞Cu2+ B. 实验①中铁钉只作还原剂 C. 实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性 D. 实验③中发生的是置换反应 【答案】B 【解析】 【详解】A．实验③发生反应：，氧化性：，实验①发生反应：，氧化性：，A错误； B．实验①发生反应：，其中Fe作还原剂，B正确； C．实验②中，硝酸具有氧化性，亚铁离子具有还原性，二者发生氧化还原反应，只体现 Fe2+还原性，C错误； D．实验③发生反应：，反应过程中无单质生成，不属于置换反应，D错误； 答案选B。 6. 已知在酸性溶液中易被还原成的氧化性依次减弱。下列反应在水溶液中不可能发生的是 A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】A．因为氧化性，所以反应不能生成，即反应不能发生，A符合题意； B．因为氧化性，所以能发生，B不符合题意； C．根据反应：，可知氧化性：，反应可能发生，C不符合题意； D．根据反应可知氧化性：，反应能发生，D不符合题意； 故选A。 7. 解释下列反应原理的离子方程式正确的是 A 用明矾作净水剂：Al3++3H2O=Al(OH)3↓+3H+ B. 用小苏打治疗胃酸过多：CO+2H+=CO2↑+H2O C. 用氯化铁溶液腐蚀印刷线路板上的铜：Fe3++Cu=Fe2++Cu2+ D. 含等物质的量的KHCO3和Ba(OH)2溶液混合：HCO+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2O 【答案】D 【解析】 【详解】A．用明矾作净水剂：Al3++3H2O=Al(OH)3（胶体）+3H+，A错误； B．用小苏打治疗胃酸过多：HCO+H+=CO2↑+H2O，B错误； C．用氯化铁溶液腐蚀印刷线路板上的铜：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，C错误； D．含等物质的量的KHCO3和Ba(OH)2溶液混合：HCO+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2O，D正确； 答案选D。 8. 某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是 A. I图中：如果MnO2过量，浓盐酸就可全部被消耗 B. II图中：量筒中发生了加成反应 C. III图中：生成蓝色的烟 D. IV图中：湿润的有色布条能褪色将硫酸溶液滴入烧杯中，至溶液显酸性，结果有Cl2生成 【答案】D 【解析】 【详解】A. I图中：如果MnO2过量，浓盐酸随着反应进行，浓度减小到一定程度，不再与二氧化锰继续反应，所以盐酸不能被全部消耗，故A错误； B. II图中：甲烷和氯气在光照条件发生取代反应，不是加成反应，故B错误； C.Cu在Cl2中剧烈燃烧，产生大量棕色的烟，故C错误； D.Ⅳ图中：湿润的有色布条能褪色，是因为氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸具有漂白性，可使有色布条褪色，剩余氯气通入到盛氢氧化钠溶液的烧杯中发生反应为，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，将硫酸溶液滴入烧杯中，至溶液显酸性，氯化钠和次氯酸钠会发生氧化还原反应生成Cl2，故D正确； 故选D。 二、多选题(共3小题，共12分) 9. 通过集成甲烷催化重整与熔融碳酸盐燃料电池，可实现低碳产氢，原理示意图如下。下列说法错误的是 A. 燃料电池中既是电极反应物又可用于导电 B. 电极a、b上所消耗气体的物质的量之比为3:2 C. 电池工作时，电流由电极a经用电器流向电极b D. 若a极产物中n(CO2):n(H2O)=9:1，H2分离膜中H2吸收率约为91.7% 【答案】BC 【解析】 【分析】该燃料电池中，通入O2的电极b为正极，通入CO的电极a为负极，正极反应为O2+2CO2+4e-=2，负极反应为2CO+2-4e-=4CO2、2H2+2-4e-=2CO2+2H2O。 【详解】A．由分析可知，燃料电池中，既是负极反应物，又可用于熔融电解质导电，A正确； B．从电极反应式中可以看出，若电路中通过的电子为4mol，则电极a、b上所消耗气体的物质的量分别为2mol、1mol，物质的量之比为2:3，B错误； C．电池工作时，电流由正极流向负极，即由电极b经用电器流向电极a，C错误； D．若a极产物中n(CO2):n(H2O)=9:1，设n(H2O)=2mol，则n(CO2)=18mol，由电极反应式：2CO+2-4e-=4CO2、2H2+2-4e-=2CO2+2H2O，可得出参加反应CO的物质的量为8mol，通入H2的物质的量为24mol，参加电极反应H2物质的量为2mol，所以H2分离膜中H2吸收率=≈91.7%，D正确； 故选BC。 10. 一定条件下，化合物E和TFAA合成H的反应路径如下： 已知反应初始E的浓度为0.10mol·L-1，TFAA的浓度为0.08mol·L-1，部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示，忽略反应过程中的体积变化。下列说法错误的是 A. t1时刻，体系中E的浓度为0.02mol·L-1 B. t2时刻，体系中无E存在 C. t3时刻，F、G、H的浓度和为0.10mol·L-1 D. t3时刻，G的转化率为80% 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据图知，0时刻，TFAA的浓度由0.08mol•L-1变为0，则E的浓度为0.10mol•L-1变为为0.02mol•L-1；G→H的反应为可逆反应，t1时刻，H的物质的量浓度小于0.01mol/L，G的物质的量浓度小于0.02mol/L，G→H的反应生成的TFAA又能与E反应，则t1时刻，体系中E的浓度小于0.02mol•L-1，A错误； B．t2时刻，H的物质的量浓度等于0.02mol/L，生成的TFAA的浓度等于0.02mol/L，能将剩余的E完全反应，即t2时刻，体系中无E存在，B正确； C．t3时刻，H的物质的量浓度为0.08mol/L，G的物质的量浓度小于0.01mol/L，根据N原子守恒知，H和G的物质的量浓度之和小于E的物质的量浓度，则还有部分F没有转化为G，则F、G、H的浓度和为0.10mol•L-1，C正确； D．t3时刻，H的物质的量浓度为0.08mol/L，G的物质的量浓度小于0.01mol/L，根据N原子守恒知，H和G的物质的量浓度之和小于E的物质的量浓度，G的转化率大于80%，D错误； 故答案为：AD。 11. 下列实验现象描述正确的是 A. 碘水中加入少量裂化汽油振荡，静置后上层颜色变浅，下层颜色变为紫红色 B. 红热的铜丝在氯气中燃烧，产生了棕黄色的雾 C. 电解氯化钠饱和溶液，将阳极气体产物通入碘化钾淀粉溶液中，溶液变蓝 D. 溴化钠溶液中加入少量新制的氯水振荡，再加入少量四氯化碳溶液振荡，静置后上层颜色变浅，下层颜色变为橙红色 【答案】CD 【解析】 【详解】A．裂化汽油中含有不饱和烃，与碘发生加成反应，使碘水褪色，所以溶液下层为无色，A错误； B．红热的铜丝在氯气中燃烧，产生了棕黄色的烟，B错误； C．电解氯化钠饱和溶液，阳极气体产物是氯气，氯气与碘化钾淀粉溶液反应生成单质碘，碘遇淀粉变蓝色，C正确； D．溴化钠溶液中加入少量新制的氯水振荡，则溶液中有液溴生成，再加入少量四氯化碳溶液振荡，由于溴在四氯化碳中的溶解度较大，且水与四氯化碳不互溶，所以静置后上层颜色变浅，下层颜色变为橙红色，D正确； 答案选CD。 三、解答题(共4小题，64分) 12. 卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题： （1）470K时，F2与Cl2反应生成ClF。常温常压下，ClF为无色气体，固态ClF的晶体类型为___________，ClF水解反应的产物为___________(填化学式)。 （2）ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键()，ClO2中Cl原子的轨道杂化方式___________；O-Cl-O键角___________Cl-O-Cl键角(填“>”“<”或“=”)。比较ClO2与Cl2O中Cl—O键的键长并说明原因___________。 （3）一定条件下，CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X。已知X属于四方晶系，晶胞结构如图所示(晶胞参数a=b≠c，a=β=γ=90°)，其中Cu化合价为+2。上述反应中K和F2的物质的量之比为___________。与Cu原子距离最近的F原子的数目为___________，若该化合物的密度为ρg·cm-3，则阿伏加德罗常数的值NA=___________(用含ρ、a、c的代数式表示)。 【答案】（1） ①. 分子晶体 ②. HF、HClO （2） ①. sp2 ②. > ③. ClO2分子中氯氧键的键长小于Cl2O中氯氧键的键长，Cl2O分子中只存在σ键而ClO2分子中还存在大π键(离域π键) （3） ①. 2∶1 ②. 6 ③. 【解析】 【小问1详解】 常温常压下，ClF为无色气体，则ClF的沸点较低，则固态ClF的晶体类型为分子晶体；ClF中F显-1价，能与H2O中的H结合生成HF；，分子中F显-1价，其水解时结合H2O电离的H+生成HF，则Cl+-结合H2O电离的OH-生成HClO，故水解反应的产物为HF、HClO，故答案为：分子晶体；HF、HClO； 【小问2详解】 ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键（），由ClO2中存在可以推断，其中Cl原子只能提供1对电子，有一个O原子提供1个电子，另一个O原子提供1对电子，这5个电子处于互相平行的 轨道中形成大π键，Cl提供孤电子对与其中一个O形成配位键，Cl与另一个O形成的是普通的共价键（σ键，这个O只提供了一个电子参与形成大π键），Cl的价层电子对数3，则Cl原子的轨道杂化方式为sp2；Cl2O中心原子为O，其价层电子对数为2+=4，因此，Cl2O的杂化方式为sp3，根据价层电子对互斥理论可知，sp3时，价电子对的几何构型为正四面体，sp2时，价电子对的几何构型平面正三角形，sp2杂化的键角一定大于sp3的，因此，虽然ClO2和Cl2O均为V形结构，但O-Cl-O键角大于Cl-O-Cl键角；ClO2分子中Cl-O键的键长小于Cl2O中Cl-O键的键长，其原因是：ClO2分子中既存在σ键，又存在大π键，原子轨道重叠的程度较大，因此其中Cl-O键的键长较小，而Cl2O只存在普通的σ键，故答案为：sp2；＞；ClO2中Cl-O键的键长小于Cl2O中Cl-O键的键长，Cl2O只存在的σ键，而ClO2分子中既存在σ键，又存在大π键，原子轨道重叠的程度较大，因此其中Cl-O键的键长较小； 【小问3详解】 一定条件下，CuCl2、K和F2反应生成KCl和化合物X，已知X属于四方晶系，其中Cu化合价为+2，由晶胞结构图可知，该晶胞中含有黑球的个数为8×+2=4、白球的个数为16×+4×+2=8、灰色球的个数为8×+1=2，则X中含有3种元素，其个数比为1∶2∶4，由于其中Cu化合价为+2、F的化合价为-1、K的化合价为+1，根据化合价代数和为0，可以推断X为K2CuF4，上述反应的化学方程式为：CuCl2+4K+2F2=K2CuF4+2KCl,则K和F2的物质的量之比为2：1；由图可知，距Cu原子距离最近的F原子位于Cu原子的上下前后左右，共6个；晶胞的质量为g，晶胞的体积为abc（pm）3=a2c×10-30cm3，根据ρ=可得，g•cm-3=ρg•cm-3，NA=，故答案为：2∶1；6；。 13. 含氮废水进入水体中对环境造成的污染越来越严重。 (一)某校环保小组的同学认为可以用金属铝将水中的NO还原成N2，从而消除氮污染. （1）配平以下有关的离子反应方程式：NO+Al+H2O→N2↑+Al(OH)3+OH-_______。 （2）以上反应中失电子的物质是_______，还原产物是_______，每生成1mol还原产物，转移的电子数目为_______。 （3）现需除去1m3含氮0.3mol的废水中的NO(设氮元素都以NO的形式存在)，则至少需要消耗金属铝的物质的量为_______。 (二)2015年8月12日天津海瑞公司危险品爆炸导致NaCN泄漏，对周边的环境造成极大的威胁。 （4）NaCN遇水就会产生剧毒物质HCN，请写出其离子方程式_______。 （5）天津此次事故中是用双氧水来处理泄漏的NaCN，处理后产生有刺激性气味的氨气与NaHCO3，请写出该反应的化学方程式_______。 （6）此次事故中_______(填“能”或“不能”)用酸性高锰酸钾来处理泄漏的NaCN。请用文字结合方程式解释_______。 【答案】（1）6NO+10Al+18H2O=3N2↑+10Al(OH)3+6OH- （2） ① Al ②. N2 ③. 10NA （3）0.5mol （4）CN-+H2OHCN+OH- （5）NaCN+H2O2+H2O=NaHCO3+NH3↑ （6） ①. 不能 ②. NaCN+H2SO4=Na2SO4+HCN 【解析】 【小问1详解】 根据得失电子守恒及电荷守恒，配平方程式：6NO+10Al+18H2O=3N2↑+10Al(OH)3+6OH-； 【小问2详解】 该反应中Al元素化合价升高，失电子，N元素化合价从+5价降低至0价，发生还原反应，生成还原产物N2，整个反应转移30mol电子，每生成1mol还原产物，转移的电子数目10NA； 【小问3详解】 含氮0.3mol的废水中的物质的量为0.3mol，根据化学方程式，0.3mol的硝酸根离子消耗金属铝的物质的量：。 【小问4详解】 NaCN为强碱弱酸盐，水解生成HCN和氢氧化钠，离子方程式：； 【小问5详解】 氰化钠与双氧水发生氧化还原反应生成碳酸氢钠和氨气，化学方程式：； 【小问6详解】 HCN酸性非常弱，酸化的高锰酸钾中含有大量氢离子，依据强酸制备弱酸原理能生成大量有毒的HCN，方程式：NaCN+H2SO4=Na2SO4+HCN。 14. 二氧化碳加氢制甲醇和甲烷重整对碳资源利用具有重要的战略意义。 回答下列问题： Ⅰ.CO2加氢选择合成甲醇的主要反应如下： ① ΔH1(298K) ② ΔH2(298K) ③ ΔH3(298K) （1）在一定温度下，由最稳定单质生成1mol某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓，下表为298K时几种物质的标准摩尔生成焓()。 物质 H2(g) O2(g) CO(g) CO2(g) H2O(g) CH3OH(g) (kJ∙mol-1) 0 0 -110.5 -393.5 -241.8 -201.2 有利于反应①自发进行的条件是___________(填“高温”或“低温”)，ΔH2(298K)=___________kJ·mol-1，有利于提高甲醇平衡产率的措施有___________(至少回答2条)。 （2）反应②的反应速率，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。该反应的平衡常数，则m=___________，升高温度时lgk正-lgk逆___________(填“增大”，“减小”或“不变”)。 Ⅱ.甲烷重整工艺主要包括甲烷水蒸气重整制氢、甲烷部分氧化重整制氢、甲烷二氧化碳重整制氢、甲烷三重整制氢等。 （3）甲烷三重整制氢的逆反应。若将H2与CO按物质的量之比3:1加入反应装置，在不同条件下达到平衡时甲烷的物质的量分数为x(CH4)，在t=250℃条件下x(CH4)与p的关系，在Pa条件下x(CH4)与t的关系如图a所示。当CO的平衡转化率为时，反应条件可能是___________；图a中能表示相同状态下，相同平衡状态的点是___________。210℃时，甲烷三重整制氢反应在该温度下，反应的标准平衡常数K0=___________。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中p0=100kPa，PG、PH、PD、PE为各组分的平衡分压)。甲烷三重整制氢工业一般将反应温度设置为750~920℃，将反应压力设置为2~3MPa，并向转化炉内通入空气或氧气，通入空气或氧气的目的是___________。 （4）同时进行甲烷与二氧化碳的重整反应制备合成气是当前的研究热点，反应为④，该反应的Arrhenius经验公式实验数据如图b所示，已知Arrhenius经验公式(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)反应的逆反应活化能为___________kJ·mol-1.(用含“x1、y1、x2、y2”的式子表示) 【答案】（1） ①. 低温 ②. +41.2 ③. 降温、加压、及时分离出产物水等合理措施 （2） ①. 1 ②. 增大 （3） ①. 250℃、3×105Pa或280℃、5×105Pa ②. BC ③. 108 ④. 使原料气部分发生氧化反应，为甲烷进一步转化提供热量 （4） 【解析】 【小问1详解】 ① ΔH1(298K) ② ΔH2(298K) ③ ΔH3(298K) 反应①的ΔS＜0，则△H＜0，所以有利于反应①自发进行的条件是低温，ΔH2(298K)=( -110.5kJ∙mol-1)+(-241.8 kJ∙mol-1)-(-393.5 kJ∙mol-1) =+41.2kJ·mol-1；反应①为放热的、体积缩小的可逆反应，则有利于提高甲醇平衡产率的措施有：降温、加压、及时分离出产物水等合理措施。 【小问2详解】 达平衡时，v正=v逆，即，=，从而推出m=n=1；反应②是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K增大，则lgk正-lgk逆=lgK增大。 【小问3详解】 对于反应，设H2与CO按物质的量分别为3mol、1mol，反应达平衡时，CO的平衡转化率为，则平衡时H2、CO、CH4、H2O的物质的量分别为、、、，则平衡时x(CH4)==0.03。对于反应，升高温度，平衡逆向移动，CH4的体积分数减小，增大压强，平衡正向移动，CH4的体积分数增大，则a曲线表示x(CH4)随压强变化曲线，b曲线表示x(CH4)随温度变化曲线，所以反应条件可能是：250℃、3×105Pa或280℃、5×105Pa；图a中，B、C两点的温度相同，x(CH4)相同，则能表示相同状态下，相同平衡状态的点是BC。210℃时，甲烷三重整制氢反应为，在该温度下达平衡，x(CH4)=0.10、x(H2O)=0.10、x(H2)=0.60、x(CO)=0.20，反应的标准平衡常数K0==108。甲烷三重整制氢需要750~920℃，则需要发生燃烧反应提供炉温，所以向转化炉内通入空气或氧气的目的是：使原料气部分发生氧化反应，为甲烷进一步转化提供热量。 【小问4详解】 根据图象并结合公式可得：y1=-x1Ea+C、y2=-x2Ea+C，联立方程，解得Ea=。 【点睛】一个化学反应，若ΔS＜0，则△H＜0，否则反应不能发生。 15. 高铁酸钾(K2FeO4)是一种集氧化、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂。其生产工艺流程如下： 请回答下列问题： （1）写出向KOH溶液中通入足量Cl2发生反应的离子方程式：_______。 （2）在溶液Ⅰ中加入KOH固体的目的是_______(填字母)。 A．为下一步反应提供碱性的环境 B．使KClO3转化为KClO C．与溶液Ⅰ中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO D．KOH固体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率 （3）从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后，还会有副产品KNO3、KCl，则反应③中发生的离子反应方程式为_______。每制得59.4 g K2FeO4，理论上消耗氧化剂的物质的量为_______ mol。 （4）高铁酸钾(K2FeO4)作为水处理剂的一个优点是能与水反应生成胶体吸附杂质，配平该反应的离子方程式：_______＋_______ H2O=_______ Fe(OH)3(胶体)＋_______ O2↑＋_______ OH-。 【答案】（1） （2）AC （3） ①. ②. 0.45 （4） ①. 4 ②. 10 ③. 4 ④. 3 ⑤. 8 【解析】 【分析】足量Cl2通入和KOH溶液中发生反应，向溶液I中加入KOH，使氯气完全反应，且将溶液转化为碱性溶液，除去KCl得到碱性的KClO浓溶液，向碱性的KClO浓溶液中加入90%的Fe(NO3)3溶液，发生反应得到溶液II，纯化得到湿产品，将湿产品洗涤、干燥得到晶体K2FeO4。 【小问1详解】 氯气和氢氧化钾反应生成氯化钾、次氯酸钾和水，反应的离子方程式为，故答案为：； 【小问2详解】 根据流程图可知，在碱性的KClO浓溶液中加入90%的Fe(NO3)3溶液反应生成K2FeO4，因此在溶液Ⅰ中加入KOH固体可以为生成K2FeO4的反应提供碱性的环境，同时 KOH固体与溶液Ⅰ中过量的Cl2继续反应，生成更多的KClO，故选AC，故答案为：AC； 【小问3详解】 从溶液Ⅱ中分离出K2FeO4后，还会有副产品KNO3，KCl，说明反应过程中，Fe3＋被ClO-氧化成，ClO-被还原成Cl-，则反应③发生离子方程式为；，根据反应的方程式可知，消耗氧化剂的物质的量为，故答案为：；0.45； 【小问4详解】 该反应中Fe元素化合价由+6价变为+3价、O元素化合价由-2价变为0价，根据转移电子守恒、电荷守恒配平方程式为，故答案为：4；10；4；3；8。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $