内容正文:
【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考化学模拟卷(新疆、西藏专用)
黄金卷01
(试卷满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 S 32 Zn 65
一、选择题:本题共7小题,每小题6分,共42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。
7.中华文化源远流长,化学与文化传承密不可分。下列说法正确的是
A.“曾青涂铁,铁赤色如铜”,涉及的反应能证明氧化性:Fe3+>Cu2+
B.“绿蚁新醅酒,红泥小火炉”,制作火炉的“红泥”中含氧化铁
C.古陶瓷修复时所用的熟石膏,其成分为Ca(OH)2
D.“九秋风露越窑开,夺得千峰翠色来”,“翠色”是因为成分中含有氧化亚铜
8.防火材料聚碳酸酯(PC)可由如下反应制备。
下列说法错误的是
A.化合物X为 B.该高分子材料可降解
C.A分子中处于不同化学环境的氢原子有4种 D.该反应为加聚反应
9.下列实验操作规范且能达到实验目的的是
A.用排水法收集NO
B.分离胶体
C.验证酸性:
D.加热 制取无水
A.A B.B C.C D.D
10.下列离子方程式中,正确的是
A.大理石溶解于醋酸:
B.澄清石灰水中加入溶液混合:
C.溶液和溶液:
D.溶液中加入少量
11.近期我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池,其工作原理如图所示。图中“双极膜”中间层中的解离为和,并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是
A.膜是阴离子交换膜,膜是阳离子交换膜
B.催化电极上的电势比锌电极上的高
C.负极区的反应式为
D.当正极区的变化为时,锌电极质量会减少
12.W、X、Y、Z为原子序数依次递增的短周期元素,最外层电子数均为奇数。只有X为金属元素,W核外电子数等于Y的最外层电子数,且W、Y处在不同周期,Z的单质常温下为气体。下列说法错误的是
A.分子为平面三角形的非极性分子
B.X单质可与氢氧化钠溶液反应产生氢气
C.Z的氧化物对应的水化物为强酸
D.Y的第一电离能比同周期相邻两元素的高
13.为二元弱酸,常温下,现配制一组的溶液,在不同pH环境下,不同形态的含X粒子(、、)的分布系数(平衡时某种含X粒子的物质的量占所有含X粒子物质的量之和的分数)如图所示。下列说法正确的是
A.a点对应的溶液的pH为7.6
B.在NaHX溶液中存在
C.c点对应的溶液中存在
D.室温下,a、b、c三点对应的溶液中,由水电离出的与的乘积数值由大到小顺序:a>b>c
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
27.(14分)V2O5广泛用于冶金、化工等行业,主要用于冶炼钒铁。以钒矿石为原料制备V2O5的工艺如下:
已知:i.“焙烧”后,固体中主要含有“酸浸”后钒以形式存在,“中和还原”后钒以形式存在。
ii.P204对四价钒具有高选择性,且萃取而不萃取。
iii.多钒酸铵微溶于冷水,易溶于热水。
iv.该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子
Fe3+
Fe2+
Ca2+
Mn2+
开始沉淀pH
1.9
7.0
11.9
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
13.9
10.1
回答下列问题:
(1)“破碎”的目的是 。
(2)“中和还原”时,参与反应的离子方程式: 。
(3)钒的浸出率与焙烧温度、硫酸加入量的关系如图所示。指出适宜的工艺条件为 。若在得到多钒酸铵后,使用冰水洗涤多钒酸铵的目的是 。
(4)“氧化”时,每消耗,可得到 。
(5)流程中可偱环使用的物质有 。
(6)萃取后的“水相”中含有丰富的金属资源,经三道工序可回收溶液。请根据题给信息,参照上述工艺流程,将下列工艺流程补充完整 (可选用的试剂:、)。
已知MnF2、CaF2的Ksp分别为5.0×10-3、2.0×10-10,当“沉钙”后c(Ca2+)=10-5mol·L-1时,
理论上 。
28.(14分)常温下,二甲基亚砜()为无色无臭且能与水混溶的透明液体,熔点为18.4℃,沸点为189℃。实验室模拟“氧化法”制备二甲基亚砜的装置如图所示(加热装置及夹持装置已省略)。
已知:
①制备二甲基亚砜的反应原理为。
②二甲基硫醚和二甲基亚砜的密度分别为和。
③微热易分解为NO、和。
实验过程:将仪器A中制得的气体通入15.00mL二甲基硫醚中,控制温度为60∼80℃,反应一段时间得到二甲基亚砜粗品,粗品经减压蒸馏后共收集到11.10mL二甲基亚砜纯品。回答下列问题:
(1)通入的目的是 ;仪器B的名称为 ,其中盛放的试剂可能是 (填字母)。
a.碱石灰 b. c.硅胶
(2)冷凝管进出水的方向 (填“上进下出”或“下进上出”),制备二甲基亚砜时采用水浴加热,该方法的优点是 。
(3)二甲基亚砜能与水混溶的原因可能为 。
(4)NaOH溶液吸收尾气中NO和生成亚硝酸盐的化学方程式为 。
(5)本实验的产率是 %(保留2位小数)。
29.(15分)落实“双碳”目标,碳资源的综合利用成为重中之重。
I.甲醇不仅是重要的化工原料,还是性能优良的车用燃料。CO2和H2在Cu/ZnO催化作用下可以合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0,此反应分两步进行:
反应i:Cu/ZnO(s)+H2(g)=Cu/Zn(s)+H2O(g) ΔH>0
反应ii:_______ ΔH<0
(1)反应ii的化学反应方程式为 。
(2)在绝热恒容的密闭容器中,将CO2和H2按物质的量之比1:3投料发生该反应,下列不能说明反应已达到平衡的是_______(填字母标号)。
A.CO2和H2的转化率相等
B.体系的温度保持不变
C.单位时间体系内减少3molH2的同时有1molH2O增加
D.合成CH3OH的反应限度达到最大
(3)研究表明,用可控Cu/Cu2O界面材料也可催化CO2还原合成甲醇。将6.0molCO2和8.0molH2充入体积为3L的恒温密闭容器中发生此反应。测得起始压强为35MPa,H2的物质的量随时间的变化如图中实线所示。
①图1中与实线相比,虚线改变的条件可能是 。
②该反应在0~4min内(实线)H2O的平均反应速率为 (保留2位有效数字)。
③该条件下(实线)的Kp为 MPa-2。
④Cu2O的立方晶胞结构如图2所示。白球代表的是 (填“Cu+”或“O2-”);a、b的坐标参数依次为(0,0,0)、(,,),则d的坐标参数为 。
II.在催化剂作用下,用CO脱除NO的反应为:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。
(4)已知Arrhenius经验公式为Rlnk=-Ea/T+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的催化效率进行了实验探究,获得如图3曲线。从图中信息获知催化剂的催化效率m n(填“>”“=”或“<”),其理由是 。
30.(15分)化合物F是合成某种药物的重要中间体,其合成路线如下:
已知:i.
ii.→
iii.R5-NH2+
(1)X的化学名称为 ;F中含氧官能团的名称为 。
(2)B→C和E→F的反应类型分别为 、 。
(3)设计A→B反应的目的为 。
(4)C的结构简式为 ,其中碳原子的轨道杂化类型有 种。
(5)D→E的化学方程式为 。
(6)M为F的同分异构体,满足下列条件的M有 种(不考虑立体异构),任写其中一种核磁共振氢谱有4组峰的M的结构简式 。
i.含苯环;ii.1molM与足量银氨溶液反应最多能生成6molAg。
试卷第2页,共22页
2
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黄金卷01·参考答案
一、选择题:本题共7小题,每小题6分,共42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。
7
8
9
10
11
12
13
B
D
A
C
D
C
A
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
27.(14分)(除标明外,每空2分)
(1)减小固体颗粒粒径(或增大固体表面积),提高焙烧速率
(2)
(3) 温度:820℃左右(800℃~830℃之间均可);硫酸加入量:6%(6%~6.5%之间均可) 降低多钒酸铵的溶解度,减少损失
(4)3
(5)NH3(或氨水)、有机溶剂P204
(6)
28.(14分)(除标明外,每空2分)
(1)将NO转化为 (球形)干燥管(1分) bc
(2)下进上出(1分) 受热均匀、便于控制温度
(3)二甲基亚砜中氧电负性较强,可以与水分子形成分子间氢键且为极性分子
(4)
(5)76.12
29.(15分)(除标明外,每空2分)
(1)Cu/Zn(s) + 2H2(g) + CO2(g) = Cu/ZnO(s) + CH3OH(g)
(2)AC
(3)升高温度(1分) 0.16 mol·L-1·min-1 /0.02 O2-(1分) (,,)
(4) <(1分) 直线 n斜率大(或直线n斜率绝对值小或直线n较m平缓),Ea小, 反应速率快,催化效率高
30.(15分)(除标明外,每空2分)
(1)1,3—丙二醇(1分) 醛基、醚键、酰胺基
(2)还原反应(1分) 取代反应(1分) (3)保护醛基,防止其被氧化破坏(1分)
(4) 2(1分)
(5)+H2O+。
(6)15 或
试卷第2页,共22页
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【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考化学模拟卷(新疆、西藏专用)
黄金卷01
(试卷满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 S 32 Zn 65
一、选择题:本题共7小题,每小题6分,共42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。
7.中华文化源远流长,化学与文化传承密不可分。下列说法正确的是
A.“曾青涂铁,铁赤色如铜”,涉及的反应能证明氧化性:Fe3+>Cu2+
B.“绿蚁新醅酒,红泥小火炉”,制作火炉的“红泥”中含氧化铁
C.古陶瓷修复时所用的熟石膏,其成分为Ca(OH)2
D.“九秋风露越窑开,夺得千峰翠色来”,“翠色”是因为成分中含有氧化亚铜
【答案】B
【详解】A.“曾青涂铁,铁赤色如铜”,涉及的反应铁和铜离子生成铜和亚铁离子,能证明氧化性:Cu2+>Fe2+,A错误;
B.氧化铁为红色固体,火炉的“红泥”中含氧化铁,B正确;
C.古陶瓷修复所用的熟石膏,其化学成分为2CaSO4⋅H2O ,C错误;
D.“翠色”为青色或者绿色,而氧化亚铜为砖红色,可能来自亚铁离子,诗句中的“翠色”不可能来自氧化亚铜,D错误;
故选B。
8.防火材料聚碳酸酯(PC)可由如下反应制备。
下列说法错误的是
A.化合物X为 B.该高分子材料可降解
C.A分子中处于不同化学环境的氢原子有4种 D.该反应为加聚反应
【答案】D
【详解】A.反应式中物质A的羟基释放出氢原子与物质B碳酸二甲酯释放出的甲氧基结合生成甲醇,故反应式中X为甲醇,A项正确;
B.该高分子材料中含有酯基,可以降解,B项正确;
C.物质A左右对称、上下对称,则A分子中处于不同化学环境的氢原子有4种,C项正确;
D.该反应在生产高聚物的同时还有小分子的物质生成,属于缩聚反应,D项错误;
故选D。
9.下列实验操作规范且能达到实验目的的是
A.用排水法收集NO
B.分离胶体
C.验证酸性:
D.加热制取无水
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】A.NO不溶于水且不和水反应,故可以排水法收集,故A符合题意;
B.胶体能透过滤纸,不能过滤分离,故B不符合题意;
C.挥发的盐酸也会和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀,干扰了实验,C不符合题意;
D.加热促进亚铁离子水解,且生成HCl易挥发,最终二价铁被空气中氧气氧化为三价铁,得不到无水氯化亚铁,故D不符合题意;
故选A。
10.下列离子方程式中,正确的是
A.大理石溶解于醋酸:
B.澄清石灰水中加入溶液混合:
C.溶液和溶液:
D.溶液中加入少量
【答案】C
【详解】A.醋酸是弱酸,不能拆,因此大理石溶解于醋酸的离子方程式为:,A错误;
B.澄清石灰水中加入溶液混合,会生成硫酸钙微溶物,离子方程式应为:,B错误;
C.溶液可完全电离:,和溶液混合生成与,离子方程式应为:,C正确;
D.溶液中加入少量,根据少量为1的原则,的系数为1,离子方程式应为:,D错误;
答案选C。
11.近期我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池,其工作原理如图所示。图中“双极膜”中间层中的解离为和,并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是
A.膜是阴离子交换膜,膜是阳离子交换膜
B.催化电极上的电势比锌电极上的高
C.负极区的反应式为
D.当正极区的变化为时,锌电极质量会减少
【答案】D
【分析】根据图中所示,锌电极中的Zn在碱性溶液中失去电子生成,故锌电极为负极;在催化电极上发生反应转化为,N元素化合价降低,发生还原反应,催化电极为正极。根据电池放电时,阴离子移向负极,阳离子移向正极,双极膜中的通过M膜向负极移动,则M膜为阴离子交换膜,通过N膜向正极移动,则N膜为阳离子交换膜。据此答题。
【详解】A.根据分析知,膜是阴离子交换膜,膜是阳离子交换膜,A正确;
B.催化电极是正极,锌电极是负极,因此催化电极上的电势比锌电极上的高,B正确;
C.锌电极作负极,负极区的反应式为,C正确;
D.根据正极电极反应式和电荷守恒,当反应消耗10mol时,电路中转移的电子为8mol,则双极膜中有8mol通过N膜向正极区移动,此时正极区的变化为。根据负极电极反应式,电路中转移的电子为8mol,锌电极消耗4mol,因此锌电极质量会减少,D错误;
故选D。
12.W、X、Y、Z为原子序数依次递增的短周期元素,最外层电子数均为奇数。只有X为金属元素,W核外电子数等于Y的最外层电子数,且W、Y处在不同周期,Z的单质常温下为气体。下列说法错误的是
A.分子为平面三角形的非极性分子
B.X单质可与氢氧化钠溶液反应产生氢气
C.Z的氧化物对应的水化物为强酸
D.Y的第一电离能比同周期相邻两元素的高
【答案】C
【分析】W、X、Y、Z为原子序数依次递增的短周期元素,最外层电子数均为奇数,且W、Y处在不同周期,只有X为金属元素,W的核外电子数等于Y的最外层电子数,若W为H元素,则Y为金属元素,故W不为H元素,则W为B元素,那么Y为P元素;X为Na或Al元素,Z的单质常温下为气体,Z为Cl元素。
【详解】A.BCl3中心原子形成3个共价键且无孤电子对,B为sp2杂化,是平面三角形结构,正负电中心重合,为非极性分子,A正确;
B.X为Na或Al元素,Na和Al都可以与氢氧化钠溶液反应产生氢气,B正确;
C.Cl的最高价氧化物对应的水化物为HClO4,HClO4为强酸,而HClO是弱酸,C错误;
D.同一周期随着原子序数变大,第一电离能变大,但是P原子价电子为3s23p3,3p轨道半充模较稳定,第一电离能大于同周期相邻元素,D正确;
故选C。
13.为二元弱酸,常温下,现配制一组的溶液,在不同pH环境下,不同形态的含X粒子(、、)的分布系数(平衡时某种含X粒子的物质的量占所有含X粒子物质的量之和的分数)如图所示。下列说法正确的是
A.a点对应的溶液的pH为7.6
B.在NaHX溶液中存在
C.c点对应的溶液中存在
D.室温下,a、b、c三点对应的溶液中,由水电离出的与的乘积数值由大到小顺序:a>b>c
【答案】A
【详解】A.由图可知,随着pH的增大,逐渐减小,逐渐增大,则从左往右曲线分别代表、和。由图可知,a、c点对应的溶液中存在、,故。b点对应的溶液中存在,由,即:,故,A正确;
B.由图可知,b点对应的溶液中最大,,所以溶液显碱性,即在溶液中存在,B错误;
C.调时要加入碱,引入其他阳离子,根据电荷守恒可知,c点对应的溶液中存在,C错误;
D.过程中,溶液的酸性逐渐减弱,对水电离的抑制程度也逐渐减弱,同时、浓度增大,、的水解程度即对水的电离的促进作用逐渐加强。故a、b、c三点对应的溶液中,由水电离出的与的乘积数值由大到小顺序:,D错误;
故选A。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
27.(14分)V2O5广泛用于冶金、化工等行业,主要用于冶炼钒铁。以钒矿石为原料制备V2O5的工艺如下:
已知:i.“焙烧”后,固体中主要含有“酸浸”后钒以形式存在,“中和还原”后钒以形式存在。
ii.P204对四价钒具有高选择性,且萃取而不萃取。
iii.多钒酸铵微溶于冷水,易溶于热水。
iv.该工艺条件下,溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子
Fe3+
Fe2+
Ca2+
Mn2+
开始沉淀pH
1.9
7.0
11.9
8.1
完全沉淀pH
3.2
9.0
13.9
10.1
回答下列问题:
(1)“破碎”的目的是 。
(2)“中和还原”时,参与反应的离子方程式: 。
(3)钒的浸出率与焙烧温度、硫酸加入量的关系如图所示。指出适宜的工艺条件为 。若在得到多钒酸铵后,使用冰水洗涤多钒酸铵的目的是 。
(4)“氧化”时,每消耗,可得到 。
(5)流程中可偱环使用的物质有 。
(6)萃取后的“水相”中含有丰富的金属资源,经三道工序可回收溶液。请根据题给信息,参照上述工艺流程,将下列工艺流程补充完整 (可选用的试剂:、)。
已知MnF2、CaF2的Ksp分别为5.0×10-3、2.0×10-10,当“沉钙”后c(Ca2+)=10-5mol·L-1时,
理论上 。
【答案】(1)减小固体颗粒粒径(或增大固体表面积),提高焙烧速率
(2)
(3) 温度:820℃左右(800℃~830℃之间均可);硫酸加入量:6%(6%~6.5%之间均可) 降低多钒酸铵的溶解度,减少损失
(4)3
(5)NH3(或氨水)、有机溶剂P204
(6)
【分析】钒矿石经破碎、焙烧后,固体中主要含有;加稀硫酸酸浸,钙离子转化为CaSO4经过滤除去,滤液中钒以形式存在,加氨水和铁粉中和还原,该工序pH低于7.0,发生反应,铁离子和铁反应生成亚铁离子,过滤除去过量的Fe,所得滤液经有机溶剂萃取、反萃取后,进入水相,加NaClO3氧化将转化为,加氨水沉钒,生成的多钒酸氨煅烧生成V2O5,据此分析解答。
【详解】(1)“破碎”的目的是减小固体颗粒粒径(或增大固体表面积),提高焙烧速率;
(2)根据分析,“中和、还原”时,参与反应的离子方程式为;
(3)结合图1、2所示进行分析可知,适宜的工艺条件为温度:820℃左右,硫酸加入量:6%(6%~6.5%之间均可),此时钒的浸出率最高;洗涤多钒酸铵时要用冰水洗涤,目的是降低多钒酸铵的溶解度,减少溶解损失;
(4)NaClO3将氧化为并得到还原产物NaCl,根据电子得失守恒可得出关系式:NaClO3-6,故“氧化”时,每消耗0.5mol NaClO3,可得到3mol;
(5)循环使用的物质具有“既消耗,又生成”的特点,根据流程图可发现有机溶剂具有该特点;分析“煅烧”反应:,可知(或氨水)在流程中也可循环使用;
(6)“萃取”分离后,所得“水相”中的金属离子有Mn2+、Fe2+和少量的Ca2+,欲得到MnSO4溶液,需除去杂质Ca2+、Fe2+,第一道工序已经除去Ca2+,说明后续工序应除去Fe2+。又结合各金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH,可知需将Fe2+氧化为Fe3+。为了不引入杂质离子,氧化剂可选择H2O2溶液。再调溶液的pH,使Fe3+转变成Fe(OH)3沉淀。为了不引入杂质离子,利用MnO调pH,所以补充完整的流程图为:。
已知常温下MnF2、CaF2的Ksp分别为5.0×10-3、2.0×10-10,,若上述水相“沉钙”后c(Ca2+)=10-5mol·L-1,根据,沉钙但锰离子不沉淀,则理论上不超过。
28.(14分)常温下,二甲基亚砜()为无色无臭且能与水混溶的透明液体,熔点为18.4℃,沸点为189℃。实验室模拟“氧化法”制备二甲基亚砜的装置如图所示(加热装置及夹持装置已省略)。
已知:
①制备二甲基亚砜的反应原理为。
②二甲基硫醚和二甲基亚砜的密度分别为和。
③微热易分解为NO、和。
实验过程:将仪器A中制得的气体通入15.00mL二甲基硫醚中,控制温度为60∼80℃,反应一段时间得到二甲基亚砜粗品,粗品经减压蒸馏后共收集到11.10mL二甲基亚砜纯品。回答下列问题:
(1)通入的目的是 ;仪器B的名称为 ,其中盛放的试剂可能是 (填字母)。
a.碱石灰 b. c.硅胶
(2)冷凝管进出水的方向 (填“上进下出”或“下进上出”),制备二甲基亚砜时采用水浴加热,该方法的优点是 。
(3)二甲基亚砜能与水混溶的原因可能为 。
(4)NaOH溶液吸收尾气中NO和生成亚硝酸盐的化学方程式为 。
(5)本实验的产率是 %(保留2位小数)。
【答案】(1)将NO转化为 (球形)干燥管 bc
(2)下进上出 受热均匀、便于控制温度
(3)二甲基亚砜中氧电负性较强,可以与水分子形成分子间氢键且为极性分子
(4)
(5)76.12
【分析】将硫酸加到亚硝酸钠溶液中,反应生成硫酸钠和亚硝酸,遇微热易分解为NO、和,为得到更多二氧化氮,通入过量氧气,再用硅胶干燥二氧化氮气体,二氧化氮气体通入二甲基硫醚中,控制温度为60~80℃,反应一段时间得到二甲基亚砜粗品,粗品经减压蒸馏得到二甲基亚砜纯品
【详解】(1)遇微热易分解为NO、和,为得到更多的二氧化氮,因此需要将NO转变为二氧化氮,则实验中需过量的原因是将NO氧化成,过量的氧气还能氧化尾气中的NO,促进尾气的吸收;B仪器名称为(球形)干燥管;二氧化氮和碱会反应,因此B中盛放的试剂可能是五氧化二磷或硅胶,选bc;
(2)球形冷凝管冷凝水的“下进上出”;通常采用水浴加热来控制温度为60~80℃,该方法的优点是受热均匀,温度易于控制;
(3)二甲基亚砜中氧电负性较强,可以与水分子形成分子间氢键且为极性分子,更易溶于水中;
(4)NaOH溶液吸收尾气中NO和反应生成亚硝酸钠和水,方程式为;
(5)二甲基亚砜的实际产量为,二甲基亚砜的理论产量,则产率为。
29.(15分)落实“双碳”目标,碳资源的综合利用成为重中之重。
I.甲醇不仅是重要的化工原料,还是性能优良的车用燃料。CO2和H2在Cu/ZnO催化作用下可以合成甲醇:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0,此反应分两步进行:
反应i:Cu/ZnO(s)+H2(g)=Cu/Zn(s)+H2O(g) ΔH>0
反应ii:_______ ΔH<0
(1)反应ii的化学反应方程式为 。
(2)在绝热恒容的密闭容器中,将CO2和H2按物质的量之比1:3投料发生该反应,下列不能说明反应已达到平衡的是_______(填字母标号)。
A.CO2和H2的转化率相等
B.体系的温度保持不变
C.单位时间体系内减少3molH2的同时有1molH2O增加
D.合成CH3OH的反应限度达到最大
(3)研究表明,用可控Cu/Cu2O界面材料也可催化CO2还原合成甲醇。将6.0molCO2和8.0molH2充入体积为3L的恒温密闭容器中发生此反应。测得起始压强为35MPa,H2的物质的量随时间的变化如图中实线所示。
①图1中与实线相比,虚线改变的条件可能是 。
②该反应在0~4min内(实线)H2O的平均反应速率为 (保留2位有效数字)。
③该条件下(实线)的Kp为 MPa-2。
④Cu2O的立方晶胞结构如图2所示。白球代表的是 (填“Cu+”或“O2-”);a、b的坐标参数依次为(0,0,0)、(,,),则d的坐标参数为 。
II.在催化剂作用下,用CO脱除NO的反应为:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。
(4)已知Arrhenius经验公式为Rlnk=-Ea/T+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数),为探究m、n两种催化剂的催化效率进行了实验探究,获得如图3曲线。从图中信息获知催化剂的催化效率m n(填“>”“=”或“<”),其理由是 。
【答案】(1)Cu/Zn(s) + 2H2(g) + CO2(g) = Cu/ZnO(s) + CH3OH(g)
(2)AC
(3)升高温度 0.16 mol·L-1·min-1 /0.02 O2- (,,)
(4) < 直线 n斜率大(或直线n斜率绝对值小或直线n较m平缓),Ea小, 反应速率快,催化效率高
【详解】(1)由总反应减去反应i即反应ii:Cu/Zn(s) + 2H2(g) + CO2(g) = Cu/ZnO(s) + CH3OH(g);
(2)A.由于二氧化碳和氢气的起始物质的量之比与化学计量数之比相等,无论反应是否达到平衡,二者的转化率均相等,则二氧化碳与氢气的转化率相等不能说明反应达到平衡,A说法错误;
B.反应①为放热反应,放出的热量使反应温度升高,体系的温度保持不变说明正逆反应速率相等,反应已达平衡,B说法正确;
C.单位时间内体系中3 mol氢气减少和1 mol水蒸气增加均代表正反应速率,不能表示正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,C说法错误;
D.化学平衡状态是化学反应的最大限度,反应限度达到最大说明正逆反应速率相等,反应已达平衡,D说法正确;
故选AC。
(3)①虚线A,反应速率加快,氢气平衡浓度增大,说明改变条件平衡逆向移动,改变的条件可能是升高温度;
②该反应在0至4min内消耗氢气的物质的量为(8-2.3)=5.7mol,根据方程式可知生成水的物质的量为1.9mol,H2O的平均反应速率为mol·L-1·min-1;
③反应达到平衡状态,氢气的物质的量为2mol;
同温、同体积,压强比等于物质的量比,平衡时总压强为35MPaMPa; Kp=0.02MPa-2;
④利用均摊法,白球的个数为,黑球个数为4,根据Cu2O化学式知白球为O2-
;结构晶胞中小白球的位置应为晶胞均分为8个小立方体的4个体心的位置,故d的分数坐标为:(,,);
(4)根据图示,直线n较m平缓,可知Ea小,反应速率快,所以催化效率高的是n,即m<n。
30.(15分)化合物F是合成某种药物的重要中间体,其合成路线如下:
已知:i.
ii.→
iii.R5-NH2+
(1)X的化学名称为 ;F中含氧官能团的名称为 。
(2)B→C和E→F的反应类型分别为 、 。
(3)设计A→B反应的目的为 。
(4)C的结构简式为 ,其中碳原子的轨道杂化类型有 种。
(5)D→E的化学方程式为 。
(6)M为F的同分异构体,满足下列条件的M有 种(不考虑立体异构),任写其中一种核磁共振氢谱有4组峰的M的结构简式 。
i.含苯环;ii.1molM与足量银氨溶液反应最多能生成6molAg。
【答案】(1)1,3—丙二醇 醛基、醚键、酰胺基
(2)还原反应 取代反应 (3)保护醛基,防止其被氧化破坏
(4) 2
(5)+H2O+。
(6)15 或。
【分析】由题干合成路线图可知,根据A、B的结构简式和X的分子式可知,X的结构简式为:,由C的分子式和已知信息i以及B转化为C的条件可知,B发生还原反应生成C的结构简式为:,由D的分子式以及C到D的转化条件结合已知信息iii可知,D的结构简式为:,由E的分子式和D到E的转化条件并结合已知信息ii可知,E的结构简式为:,E再发生取代反应生成F,据此分析解题。
(1)由分析可知,X的结构简式为:,则X的化学名称为1,3—丙二醇;根据F的结构简式可知,其含氧官能团的名称为醛基、醚键、酰胺基。
(2)由分析知,B→C和E→F的反应类型分别为还原反应、取代反应。
(3)由分析可知,比较A到B和D到E步骤的生成物可知,设计A→B反应的目的为保护醛基,防止其被氧化破坏。
(4)C的结构简式为,其中碳原子的轨道杂化类型有sp2、sp3,共2种。
(5)由分析可知,D的结构简式为,E的结构简式为,故D→E的化学方程式为:+H2O+。
(6)由题干流程图可知,F的分子式为:C9H7NO3,M为F的同分异构体,满足下列条件ⅰ.含苯环,ⅱ.1mol M与足量银氨溶液反应最多能生成6mol Ag,结合O原子个数可知分子中含有3mol醛基,若苯环上两个取代基即:-CHO和-N(CHO)2有邻、间、对三种位置异构,若有三个取代基即-CHO、-CHO和-NHCHO则有6种位置异构,若有4个取代基即3个-CHO和一个-NH2,则有6种位置异构,故M共有3+6+6=15种,其中一种核磁共振氢谱有4组峰的M的结构简式为:或 。
试卷第2页,共22页
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