内容正文:
【赢在高考·黄金8卷】备战2025年高考化学模拟卷(山东专用)
黄金卷04
(考试时间:90分钟 试卷满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Na 23 Cl 35.5 Ca 40 Ti 48
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目要求。
1.新材料的发明与制造,推动着人类社会的进步和发展。下列有关材料的说法错误的是
A.电阻率低、热导率高的石墨烯可用于制作超级导电材料
B.制作航天服的聚酯纤维属于新型无机非金属材料
C.华为4nm芯片即将上市,芯片的主要成分是高纯硅
D.“蛟龙号”深潜器外壳使用的特种钛合金硬度高、耐高压、耐腐蚀
2.化学仪器是实验的基础。下列有关化学仪器的叙述正确的是
A.①④⑤常用于分离混合物 B.上述五种仪器都不能加热
C.②用于配制一定物质的量浓度的溶液 D.⑤常用于制备实验且冷凝水从上至下流动
3.依据元素周期律,下列判断不正确的是
A.原子半径:Mg<Na<K B.第一电离能:Li<Be<B
C.电负性:N<O<F D.热稳定性:SiH4<PH3<HCl
4.下列化学用语表述正确的是
A.的空间结构为V形 B.顺二溴乙烯结构式为
C.的电子式为 D.基态原子价电子排布式为
5.已知是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.常温常压下,乙烯分子中含有的键数目为
B.和的混合物,含有的质子数为
C.与足量的S反应转移的电子数为
D.密闭容器中和充分反应后分子总数小于
6.元素及其化合物性质丰富。下列相关反应的化学方程式或离子方程式书写正确的是
A.将置于水中:
B.将通入石灰乳中:
C.水蒸气通过灼热铁粉:
D.氨的催化氧化:
7.如图所示是短周期某种非金属元素的“价-类”二维图。下列推断不正确的是
A.a与d反应产物中有离子键 B.可存在的转化
C.常温下,d的浓溶液不能与铁发生反应 D.可用与强碱的反应来检验e中的阳离子
8.合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就,诺贝尔化学奖曾先后3次颁发给研究有关合成氨技术的研究者。下列关于实验室制备NH3做法正确的是
A.用①作气体发生装置 B.②中加入浓硫酸干燥 NH3
C.用③收集NH3 D.用④中的水溶液吸收尾气
9.某有机物的结构如图所示,下列有关该有机物的说法错误的是
A.分子中最多有6个原子在一条直线上
B.分子中含有两种官能团
C.可以与溶液反应
D.1mol该有机物与溴水反应时最多消耗
10.根据下列实验操作、现象得出的结论正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
取一定量钠在氧气中燃烧所得的固体粉末加入2~3mL蒸馏水中
有气体生成
固体粉末只含
B
向溶液中滴入硫酸酸化的溶液
溶液由浅绿色变为黄色
说明氧化性:
C
用玻璃棒蘸取待测液,在酒精灯外焰上灼烧
火焰呈黄色
待测液中含有
D
将新鲜的红色玫瑰花瓣投入充满的集气瓶中
玫瑰花瓣褪色
具有漂白性
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.科研人员利用高压气流将水微滴喷射到涂覆催化剂的石墨网上,研究常温制氨,其反应历程中微粒转化关系如图1,相对能量变化关系如图2,图中*表示催化剂表面吸附位。下列说法正确的是
A.过程中发生非极性键的断裂与形成
B.Ⅰ转化为和的过程中会生成
C.Ⅱ表示的微粒符号是
D.反应历程中放热最多的反应是
12.通过下列实验以印刷线路板碱性蚀刻废液(主要成分为[Cu(NH3)4]Cl2)为原料制备还原性物质CuCl。下列说法不正确的是
A.“沉铜”得到的沉淀主要为Cu(OH)2
B.“还原”时离子方程式为SO+Cu2++Cl-+H2O=CuCl↓+SO+2H+
C.“过滤”、“洗涤”时应该在隔绝空气的条件下进行
D.可循环利用的物质为H2SO4
13.在一种微生物细菌作用下苯酚可以转化为CO2,目前,某研究团队利用电化学原理来模拟处理废水中的苯酚(C6H5OH),其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A.b极为负极,M为阳离子交换膜
B.a极的电极反应式为Cr2O72-+6e-+7H2O =2Cr(OH)3+8OH-
C.NaCl溶液的作用是增强导电性
D.该电池能在高温条件下工作
14.室温下,向、均为的混合溶液中持续通入气体,始终保持饱和(的物质的量浓度为),通过调节使、分别沉淀,溶液中与的关系如下图所示。其中,c表示、、和的物质的量浓度的数值,。下列说法错误的是
A.①代表与的关系曲线 B.逐渐增大时,溶液中优先析出的沉淀为
C.的 D.的平衡常数
15.钙钛矿电池是第三代非硅薄膜太阳能电池的代表,具有较高的能量转化效率。如图是一种边长为的钙钛矿的正方体晶胞结构,其中原子占据正方体中心,O原子位于每条棱的中点。其中以原子1为原点,原子2的坐标为。下列有关说法错误的是
A.原子3的坐标为 B.原子与原子最近距离为
C.距离原子最近的O原子有6个 D.该晶胞密度约为
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(12分)烃是只含有碳和氢两种元素的化合物,是制备有机化学品的重要原料。如乙烯是重要的有机化学原料,工业上可利用乙烷脱氢制备乙烯。
(1)如图为基态碳原子的核外电子排布图,该电子排布图违背了 。、、等都是重要的有机反应中间体。、的空间构型分别为 、 。
(2)下列有关与的说法正确的是_______(填标号)。
A.均为极性分子 B.VSEPR模型均为四面体形
C.均可以作为配合物的配体 D.均存在分子间氢键
(3)乙烷裂解为乙烯为自由基反应,其可能的引发反应及对应化学键的解离能如下:
可能的引发反应
有关键的解离能(kJ/mol)
①
410
②
368
根据表格信息,乙烷裂解引发的反应主要为 (填标号)。
(4)中的单电子不能占据杂化轨道,则中碳原子的杂化方式为 。
(5)工业上制备乙烯常使用Ni-Cr-Fe合金炉,某Ni-Cr-Fe合金的晶胞结构如图所示,●表示Ni原子,○表示Fe原子,由4个Ni原子和2个Fe原子所形成的八面体空隙中心的一半填充Cr原子(如图中△位置),则该合金可表示为 (填化学式)。
17.(12分)二氧化铈()是一种典型的金属氧化物,具有较强的氧化性广泛应用于多相催化反应,并作为汽车尾气净化的三效催化剂的重要组成成分。以氟碳铈矿(主要含、等)为原料制备的一种工艺流程如下图所示:
已知:①“氧化焙烧”后,Ce元素转化为和;②滤液A中含:、等离子。
回答下列问题:
(1)滤渣A的主要成分是 (填化学式);“酸浸”不用盐酸的理由是 (答一点即可)。
(2)“系列操作”包含以下几个过程:已知:不能溶于有机物TBP;能溶于有机物TBP,且存在反应:。“滤液A”中加入有机物TBP后的分离方法是 ,“有机层B”中发生反应的离子方程式为 。水层中的一种溶质,理论上可以在工艺流程图中的 工序中循环利用,减小“调pH”工序中的用量,节约生产成本。
(3)“调pH”中,要使沉淀完全(通常认为溶液中离子浓度小于为沉淀完全),应控制pH大于 (已知25℃时)。
(4)“氧化”中,NaClO转化为NaCl,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
18.(12分)(过碳酸钠)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧化系漂白剂,是碳酸钠和过氧化氢形成的不稳定加合物,易溶于水,难溶于乙醇。制备相关资料如下。
制备装置:如图所示。
制备步骤:
i.按图组装仪器,控制实验温度不超过15℃;
ii.往A中加入25mL的过氧化氢(质量分数为30%)、硫酸镁和硅酸钠各0.1g,控温搅拌至所有试剂完全溶解;
iii.冷却至一定温度,加入100mL饱和碳酸钠溶液,搅拌反应30min,静置结晶;
iv.利用真空泵抽滤,滤饼用无水乙醇洗涤2~3次,通风橱风干得到产品过碳酸钠,滤液回收利用。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为 。
(2)制备过程中,为了避免温度升高,导致产率下降,“加入100mL饱和碳酸钠溶液”的正确方法是 。
(3)步骤iv用无水乙醇洗涤的原因是 。
(4)下列有关过碳酸钠说法错误的是___________。
A.过碳酸钠是一种混合物
B.过碳酸钠既具有碳酸钠的性质,又具有双氧水性质
C.往酸性高锰酸钾溶液中加入足量过碳酸钠,溶液褪成无色
D.过碳酸钠既可用作绿色漂白剂也可用作鱼塘供氧剂
(5)采用下列装置验证过碳酸钠中碳酸钠和过氧化氢的物质的量之比是2∶3(不考虑过碳酸钠含有杂质)。
①装置中的试剂为 。
②装置接口的连接顺序为 (用ABCDE字母表示)。
③若实验操作准确,则装置理论上应增重 g。
19.(12分)有机物J具有良好的杀菌消炎功效,其一种合成路线如下(R为烷烃基):
回答下列问题:
(1)A中官能团的名称为 ,B中碳原子的杂化方式有 种。
(2)的化学方程式为 ,反应类型是 。
(3)的结构简式为 ,G的化学名称为 。
(4)的同分异构体有很多种,其中符合下列条件的有 种(不包括立体异构)。
①苯环上共有3个取代基;
②能发生银镜反应,遇溶液呈紫色;
③能发生水解反应,有机物可消耗。
(5)的合成路线如下(部分反应条件已略去)。
①参照的合成路线,一定条件为 。
②的结构简式为 。
20.(12分)硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料。
(1)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键
键能
356
413
226
318
硅与碳同族,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是 。
(2)锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法。还原的反应如下:
反应1:,
反应2:
反应3:
①对于上述三个反应,下列说法合理的是 。
a.升高温度会提高的转化率 b.还原过程需在无氧的气氛中进行
c. d.Na、Mg可以代替还原
②实际制备过程选择“反应3”,选择的理由是 。
(3)工业上也可用制备高纯硅。时,相关反应的热化学方程式和平衡常数如表:
热化学方程式
平衡常数
K1
K2
K3
①则该温度下,= ;K3= (用K1和K2表示)。
②对于反应,采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在和时的转化率随时间变化的结果如图所示。则T1 T2(填“大于”“小于”或“等于”),时平衡常数K= (保留2位小数)。
③在下,要提高转化率,可采取的措施是 。
试卷第2页,共22页
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黄金卷04·参考答案
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13
14
15
B
C
B
B
B
D
C
D
C
D
B
B
AD
BD
B
16.(12分)(除标明外,每空2分)
(1)洪特规则 平面三角形(1分) 三角锥形(1分)
(2)B
(3)②
(4)sp2
(5)Fe2Ni2Cr3
17.(12分)(除标明外,每空2分)
(1) 会被盐酸还原为;生成有毒的会污染环境;盐酸不能除去杂质等
(2)分液(1分) 酸浸(1分)
(3)9
(4)
18.(12分)(除标明外,每空2分)
(1)三颈烧瓶(1分)
(2)缓慢分批加入,并不断搅拌
(3)洗去水分,减少过碳酸钠溶解,利于干燥
(4)A
(5)浓(1分) EABCD 0.88
19.(12分)(除标明外,每空2分)
(1)(酚)羟基(1分) 2(1分)
(2) 取代反应(1分)
(3) (1分) 2-丙醇(1分)
(4)20
(5)(1分)
20.(12分)(除标明外,每空2分)
(1)键的键能比键的键能低,难以形成较长的硅链;键的键能比键的键能低,使得短链硅烷也不稳定
(2)bd(1分) 温度高,反应速率快;更易于硅的分离(1分)
(3)+114 大于(1分) 0.11 及时分离出产物(1分)
试卷第2页,共22页
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黄金卷04
(考试时间:90分钟 试卷满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Na 23 Cl 35.5 Ca 40 Ti 48
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目要求。
1.新材料的发明与制造,推动着人类社会的进步和发展。下列有关材料的说法错误的是
A.电阻率低、热导率高的石墨烯可用于制作超级导电材料
B.制作航天服的聚酯纤维属于新型无机非金属材料
C.华为4nm芯片即将上市,芯片的主要成分是高纯硅
D.“蛟龙号”深潜器外壳使用的特种钛合金硬度高、耐高压、耐腐蚀
【答案】B
【解析】A.电阻率低、热导率高的石墨烯可用于制作超级导电材料,故A正确;
B.制作航天服的聚酯纤维属于合成材料,故B错误;
C.芯片的主要成分是高纯硅,故C正确;
D.钛合金硬度高、耐高压、耐腐蚀,故D正确;
故选:B。
2.化学仪器是实验的基础。下列有关化学仪器的叙述正确的是
A.①④⑤常用于分离混合物 B.上述五种仪器都不能加热
C.②用于配制一定物质的量浓度的溶液 D.⑤常用于制备实验且冷凝水从上至下流动
【答案】C
【解析】A.④是球形干燥管,常用于干燥气体,⑤是球形冷凝管,常用于制备实验,①是分液漏斗,可以分离互不相容的液体,故A错误;
B.锥形瓶可以垫石棉网加热,故B错误;
C.②是容量瓶,用于配制一定物质的量浓度的溶液,故C正确;
D.⑤是球形冷凝管,常用于制备实验且冷凝水从下至上流动,故D错误;
故选C。
3.依据元素周期律,下列判断不正确的是
A.原子半径:Mg<Na<K B.第一电离能:Li<Be<B
C.电负性:N<O<F D.热稳定性:SiH4<PH3<HCl
【答案】B
【解析】A.同主族元素从上到下原子半径依次增大,同周期元素从左到右原子半径依次减小,则原子半径:Mg<Na<K,A正确;
B.Be原子2s能级全充满,第一电离能大于其右边相邻元素,第一电离能:Li<B<Be,B错误;
C.同周期元素从左到右电负性依次增大,电负性:N<O<F,C正确;
D.同周期元素从左到右非金属性增强,简单气态氢化物稳定性增强,即稳定性:SiH4<PH3<HCl,D正确;
故选B。
4.下列化学用语表述正确的是
A.的空间结构为V形 B.顺二溴乙烯结构式为
C.的电子式为 D.基态原子价电子排布式为
【答案】B
【解析】A.根据价层电子对互斥理论,的孤电子对为,个数为2,则的空间结构为直线形,A错误;
B.烯烃的顺式指烯烃中碳碳双键同侧的两个基团相同,则顺二溴乙烯结构式为,B正确;
C.中每个N原子都满足8电子稳定结构,其电子式为:,C错误;
D.根据洪特规则的特例,基态原子价电子排布式为,D错误;
故选B。
5.已知是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.常温常压下,乙烯分子中含有的键数目为
B.和的混合物,含有的质子数为
C.与足量的S反应转移的电子数为
D.密闭容器中和充分反应后分子总数小于
【答案】B
【解析】A.1个乙烯分子中含有5个键,故乙烯分子中含有的键数目为,A错误;
B.和的摩尔质量均为22g/mol,所以1.1g混合物的物质的量为0.05mol,一个D218O分子和一个T2O分子均含有10个质子,所以混合物含有的质子数为0.5NA,B正确;
C.5.6gFe的物质的量为0.1mol,与足量的S反应生成FeS,转移电子数为0.2NA,C错误;
D.H2和I2反应方程式为H2+I22HI,反应前后分子数不变,所以0.1mol H2和0.2mol I2充分反应后分子总数为0.3NA,D错误;
综上所述答案为B。
6.元素及其化合物性质丰富。下列相关反应的化学方程式或离子方程式书写正确的是
A.将置于水中:
B.将通入石灰乳中:
C.水蒸气通过灼热铁粉:
D.氨的催化氧化:
【答案】D
【解析】A.过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,反应的离子方程式为,故A错误;
B.氯气与石灰乳反应生成氯化钙和次氯酸钙,该反应不能改写为离子方程式,故B错误;
C.水蒸气与灼热铁粉反应生成三氧化铁和氢气,反应的化学方程式为,故C错误;
D.氨的催化氧化为催化剂作用下氨气与氧气共热发生催化氧化反应生成一氧化氮和水,反应的化学方程式为,故D正确;
故选D。
7.如图所示是短周期某种非金属元素的“价-类”二维图。下列推断不正确的是
A.a与d反应产物中有离子键 B.可存在的转化
C.常温下,d的浓溶液不能与铁发生反应 D.可用与强碱的反应来检验e中的阳离子
【答案】C
【分析】短周期某种非金属元素的“价-类”二维图分析可知,元素最高价+5价,最低价-3价,为N元素的价类图,a为NH3,b为NO,c为NO2,d为HNO3,e为铵盐,结合物质的性质和应用分析选项。
【解析】A.由分析可知,a为NH3,d为HNO3,a与d反应产物为NH4NO3,含离子键,A正确;
B.由分析可知,a为NH3,b为NO,c为NO2,d为HNO3,可存在a→b→c→d的转化,如NH3NONO2HNO3,B正确;
C.由分析可知,d为HNO3,常温下,d的浓溶液浓硝酸能与铁发生反应,发生钝化现象,不能继续反应,C错误;
D.铵盐与强碱的反应生成氨气,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,据此检验e中的阳离子铵根离子,D正确;
故答案为:C。
8.合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就,诺贝尔化学奖曾先后3次颁发给研究有关合成氨技术的研究者。下列关于实验室制备NH3做法正确的是
A.用①作气体发生装置 B.②中加入浓硫酸干燥 NH3
C.用③收集NH3 D.用④中的水溶液吸收尾气
【答案】D
【解析】A.加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物时,试管口应斜向下倾斜,防止冷凝水回流炸裂试管,A错误;
B.氨气是碱性气体,浓硫酸能与氨气反应生成硫酸铵,不能用浓硫酸作干燥剂干燥氯气,B错误;
C.氨气的密度比空气小,可以采用向下排空气法收集氯气,此时的导气管应该是短进长出, C错误;
D.氨气极易溶于水,用④中的水溶液吸收尾气,同时起到防倒吸作用,D正确;
故合理选项是D。
9.某有机物的结构如图所示,下列有关该有机物的说法错误的是
A.分子中最多有6个原子在一条直线上
B.分子中含有两种官能团
C.可以与溶液反应
D.1mol该有机物与溴水反应时最多消耗
【答案】C
【解析】A. 有机物中的两个苯环以单键相连可知,右侧甲基上有碳原子可以和苯环上的碳原子共线,和甲基对位的碳原子共线,和右侧苯环上直接相连的碳原子和对位上的碳原子和氢原子共线,有机物分子中最多有6个原子在一条直线上,A项正确;
B.分子中含有羟基、碳碳双键两种官能团,B项正确;
C.该有机物中的酚羟基酸性比碳酸弱不与溶液反应,C项错误;
D.分子中含有3个酚羟基,酚羟基的邻对位氢原子可以和溴发生取代反应,能与溴发生取代的氢原子共有3个,含有1个碳碳双键,可与溴发生加成反应,则该有机物最多消耗,D项正确;
故选:D。
10.根据下列实验操作、现象得出的结论正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
取一定量钠在氧气中燃烧所得的固体粉末加入2~3mL蒸馏水中
有气体生成
固体粉末只含
B
向溶液中滴入硫酸酸化的溶液
溶液由浅绿色变为黄色
说明氧化性:
C
用玻璃棒蘸取待测液,在酒精灯外焰上灼烧
火焰呈黄色
待测液中含有
D
将新鲜的红色玫瑰花瓣投入充满的集气瓶中
玫瑰花瓣褪色
具有漂白性
【答案】D
【解析】A.可能剩余的钠与水反应生成气体,也可能是过氧化钠与水反应生成气体,固体粉末不一定只含,A项错误;
B.酸性条件下,具有强氧化性,能氧化,也能氧化,所以无法判断、的氧化性强弱,B项错误;
C.焰色反应检验的是元素,火焰呈黄色说明玻璃棒含钠元素,C项错误;
D.玫瑰花瓣的红色为有机色,使其褪色体现的漂白性,D项正确。
故答案选:D。
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.科研人员利用高压气流将水微滴喷射到涂覆催化剂的石墨网上,研究常温制氨,其反应历程中微粒转化关系如图1,相对能量变化关系如图2,图中*表示催化剂表面吸附位。下列说法正确的是
A.过程中发生非极性键的断裂与形成
B.Ⅰ转化为和的过程中会生成
C.Ⅱ表示的微粒符号是
D.反应历程中放热最多的反应是
【答案】B
【解析】A.过程中发生非极性键的断裂,无非极性键的形成,A错误;
B.Ⅰ转化为和的反应方程式为:,过程中会生成过渡,B正确;
C.生成Ⅱ的方程式为:,Ⅱ为,C错误;
D.反应历程中放热最多的反应是Ⅰ和、的反应,方程式为:,D错误;
故选B。
12.通过下列实验以印刷线路板碱性蚀刻废液(主要成分为[Cu(NH3)4]Cl2)为原料制备还原性物质CuCl。下列说法不正确的是
A.“沉铜”得到的沉淀主要为Cu(OH)2
B.“还原”时离子方程式为SO+Cu2++Cl-+H2O=CuCl↓+SO+2H+
C.“过滤”、“洗涤”时应该在隔绝空气的条件下进行
D.可循环利用的物质为H2SO4
【答案】B
【分析】碱性蚀刻废液(主要成分为[Cu(NH3)4]Cl2)加足量NaOH将铜转化为氢氧化铜沉淀,过滤后将氢氧化铜溶于稀硫酸,得到硫酸铜溶液,再加入亚硫酸钠、NaCl再还原成CuCl,过滤、洗涤得到CuCl。
【解析】A.由上述分析可知“沉铜”得到的沉淀主要为Cu(OH)2,故A正确;
B.该反应不满足电荷守恒,正确的离子方程式为:SO+2Cu2++2Cl-+H2O=2CuCl↓+SO+2H+,故B错误;
C.CuCl易被氧化,因此“过滤”、“洗涤”时应该在隔绝空气的条件下进行,以防止其氧化,故C正确;
D.由B中反应可知还原过程中生成硫酸,可在酸溶时循环利用,故D正确;
故选:B。
13.在一种微生物细菌作用下苯酚可以转化为CO2,目前,某研究团队利用电化学原理来模拟处理废水中的苯酚(C6H5OH),其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A.b极为负极,M为阳离子交换膜
B.a极的电极反应式为Cr2O72-+6e-+7H2O =2Cr(OH)3+8OH-
C.NaCl溶液的作用是增强导电性
D.该电池能在高温条件下工作
【答案】AD
【分析】由题可知,此装置为原电池,a极物质由转化为,发生还原反应,则a极为原电池正极,b极为原电池负极发生氧化反应;
【解析】A.根据分析,b极为原电池负极;a极转化为的同时生成氢氧根离子,则M为阴离子交换膜,使氢氧根离子通过,A错误;
B.a极为原电正极,发生得电子的还原反应,转化为,电极反应式:+6e-+7H2O =2Cr(OH)3+8OH-,B正确;
C.氯化钠溶液的作用是增强溶液导电性,C正确;
D.该电池用微生物进行发酵反应,微生物的主要成分是蛋白质,高温会失去活性,因此该电池不可以在高温下使用,D错误;
答案选AD。
14.室温下,向、均为的混合溶液中持续通入气体,始终保持饱和(的物质的量浓度为),通过调节使、分别沉淀,溶液中与的关系如下图所示。其中,c表示、、和的物质的量浓度的数值,。下列说法错误的是
A.①代表与的关系曲线 B.逐渐增大时,溶液中优先析出的沉淀为
C.的 D.的平衡常数
【答案】BD
【分析】
由于、均为,则曲线③④表示的离子为或,纵坐标表示的为,则离子浓度越小,越大,则曲线①代表与的关系,则曲线②代表与的关系,根据曲线②与曲线④的交点坐标(5.8,8.2),可知此时pH=5.8,则,同时根据,则曲线④为与的关系,曲线③为与的关系,据此分析。
【解析】A.由分析可知,①代表与的关系,A正确;
B.曲线①代表与的关系,曲线③为与的关系,则根据二者交点(5.6,10.8)可知,, ,当为时,随逐渐增大时,溶液中优先析出的沉淀为,B错误;
C.曲线②代表与的关系,曲线④为与的关系,根据曲线②与曲线④的交点坐标(5.8,8.2),可知此时pH=5.8,则,,则,C正确;
D.的平衡常数表达式为,根据曲线①代表与的关系,曲线③为与的关系,则根据二者交点(5.6,10.8)可知,此时,,,根据B选项,,代入数据,,D错误;
故选BD。
15.钙钛矿电池是第三代非硅薄膜太阳能电池的代表,具有较高的能量转化效率。如图是一种边长为的钙钛矿的正方体晶胞结构,其中原子占据正方体中心,O原子位于每条棱的中点。其中以原子1为原点,原子2的坐标为。下列有关说法错误的是
A.原子3的坐标为 B.原子与原子最近距离为
C.距离原子最近的O原子有6个 D.该晶胞密度约为
【答案】B
【解析】A.原子1为原点,原子2的坐标为,则原子3的坐标为,A正确;
B.原子与原子最近距离为体对角线的一半,晶胞边长为,体对角线的一半为,B错误;
C.如图,以顶点原子为中心,与该晶胞及周围晶胞距离最近的O原子有6个,围成正八面体,C正确;
D.该晶胞中含有1个,1个Ti,3个O,摩尔质量为136g/mol,晶胞边长为,可得该晶胞密度约为,D正确;
故选B。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(12分)烃是只含有碳和氢两种元素的化合物,是制备有机化学品的重要原料。如乙烯是重要的有机化学原料,工业上可利用乙烷脱氢制备乙烯。
(1)如图为基态碳原子的核外电子排布图,该电子排布图违背了 。、、等都是重要的有机反应中间体。、的空间构型分别为 、 。
(2)下列有关与的说法正确的是_______(填标号)。
A.均为极性分子 B.VSEPR模型均为四面体形
C.均可以作为配合物的配体 D.均存在分子间氢键
(3)乙烷裂解为乙烯为自由基反应,其可能的引发反应及对应化学键的解离能如下:
可能的引发反应
有关键的解离能(kJ/mol)
①
410
②
368
根据表格信息,乙烷裂解引发的反应主要为 (填标号)。
(4)中的单电子不能占据杂化轨道,则中碳原子的杂化方式为 。
(5)工业上制备乙烯常使用Ni-Cr-Fe合金炉,某Ni-Cr-Fe合金的晶胞结构如图所示,●表示Ni原子,○表示Fe原子,由4个Ni原子和2个Fe原子所形成的八面体空隙中心的一半填充Cr原子(如图中△位置),则该合金可表示为 (填化学式)。
【答案】(除标明外,每空2分)
(1)洪特规则 平面三角形(1分) 三角锥形(1分)
(2)B
(3)②
(4)sp2
(5)Fe2Ni2Cr3
【解析】(1)2p轨道上的2个电子没有分占不同轨道,且自旋方向相同,故该电子排布图违背了洪特规则;中C的价层电子对数为3+=3,没有孤电子对,空间构型为平面三角形;中C的价层电子对数为3+=4,有1个孤电子对,空间构型为三角锥形;
(2)A.甲烷是正四面体结构,是非极性分子,为V形结构,是极性分子,故A错误;
B.和都含有4个价层电子对,VSEPR模型均为四面体形,故B正确;
C.中C和H都没有孤电子对,不能可以作为配合物的配体,故C错误;
D.中C与H相连,不能形成分子间氢键,故D错误;
答案选B;
(3)解离能越小,发生反应的可能性越大,所以乙烷裂解引发的反应主要为,即②;
(4)中的单电子不能占据杂化轨道,故中C原子有3个价层电子对,杂化方程式为sp2;
(5)根据晶胞的结构,Ni原子的个数为=2,Fe原子个数为2,由Ni原子和Fe原子所形成的八面体空隙有6个,即每个小正方体的面心都可以作为八面体空隙的体心,一个晶胞中含有的八面体空隙有1+=6,由一半填充了Cr,晶胞中含有3个Cr,晶体的化学式为Fe2Ni2Cr3。
17.(12分)二氧化铈()是一种典型的金属氧化物,具有较强的氧化性广泛应用于多相催化反应,并作为汽车尾气净化的三效催化剂的重要组成成分。以氟碳铈矿(主要含、等)为原料制备的一种工艺流程如下图所示:
已知:①“氧化焙烧”后,Ce元素转化为和;②滤液A中含:、等离子。
回答下列问题:
(1)滤渣A的主要成分是 (填化学式);“酸浸”不用盐酸的理由是 (答一点即可)。
(2)“系列操作”包含以下几个过程:已知:不能溶于有机物TBP;能溶于有机物TBP,且存在反应:。“滤液A”中加入有机物TBP后的分离方法是 ,“有机层B”中发生反应的离子方程式为 。水层中的一种溶质,理论上可以在工艺流程图中的 工序中循环利用,减小“调pH”工序中的用量,节约生产成本。
(3)“调pH”中,要使沉淀完全(通常认为溶液中离子浓度小于为沉淀完全),应控制pH大于 (已知25℃时)。
(4)“氧化”中,NaClO转化为NaCl,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
【答案】(除标明外,每空2分)
(1) 会被盐酸还原为;生成有毒的会污染环境;盐酸不能除去杂质等
(2)分液(1分) 酸浸(1分)
(3)9
(4)
【分析】该工艺流程原料为氟碳铈矿(主要含、等),产品为,原料在富氧空气中“氧化焙烧”生成、和,熔渣“酸浸”时,得到的滤液A中含,说明加入的是硫酸,与反应生成,、转化成,过滤后,滤液A经系列操作,转化成,加入NaOH调节pH使转化成沉淀,过滤后滤渣B中加入NaClO将氧化成,煅烧得到。
【解析】(1)根据上述分析,“酸浸”时与反应生成沉淀,故滤渣A主要成分为;“酸浸”时加入的酸为可以除去,具有较强的氧化性,若加入盐酸,会被还原为,同时生成有毒的会污染环境;
故答案为:;会被盐酸还原为;生成有毒的会污染环境;盐酸不能除去杂质等
(2)滤液A中的能溶于有机物TBP,振荡静置后的水层与有机层采用分液方法进行分离;
进入有机层TBP中被分离出来后,经过系列操作得到含水层,则说明有机层中转化为,而在有机物TBP中不溶进入水层,被还原成,应加入还原剂发生氧化还原反应,具有还原性且被氧化成不会引入新杂质,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,反应的离子方程式为;水层溶液中含有硫酸,故可循环利用于“酸浸”工序;故答案为:分液;;酸浸;
(3)使沉淀完全时,溶液,则,此时溶液;故答案为:9;
(4)“氧化”工序发生的氧化还原反应为NaClO将氧化成,同时生成NaCl,方程式为,NaClO为氧化剂,为还原剂,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2;故答案为:1:2。
18.(12分)(过碳酸钠)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧化系漂白剂,是碳酸钠和过氧化氢形成的不稳定加合物,易溶于水,难溶于乙醇。制备相关资料如下。
制备装置:如图所示。
制备步骤:
i.按图组装仪器,控制实验温度不超过15℃;
ii.往A中加入25mL的过氧化氢(质量分数为30%)、硫酸镁和硅酸钠各0.1g,控温搅拌至所有试剂完全溶解;
iii.冷却至一定温度,加入100mL饱和碳酸钠溶液,搅拌反应30min,静置结晶;
iv.利用真空泵抽滤,滤饼用无水乙醇洗涤2~3次,通风橱风干得到产品过碳酸钠,滤液回收利用。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为 。
(2)制备过程中,为了避免温度升高,导致产率下降,“加入100mL饱和碳酸钠溶液”的正确方法是 。
(3)步骤iv用无水乙醇洗涤的原因是 。
(4)下列有关过碳酸钠说法错误的是___________。
A.过碳酸钠是一种混合物
B.过碳酸钠既具有碳酸钠的性质,又具有双氧水性质
C.往酸性高锰酸钾溶液中加入足量过碳酸钠,溶液褪成无色
D.过碳酸钠既可用作绿色漂白剂也可用作鱼塘供氧剂
(5)采用下列装置验证过碳酸钠中碳酸钠和过氧化氢的物质的量之比是2∶3(不考虑过碳酸钠含有杂质)。
①装置中的试剂为 。
②装置接口的连接顺序为 (用ABCDE字母表示)。
③若实验操作准确,则装置理论上应增重 g。
【答案】(除标明外,每空2分)
(1)三颈烧瓶(1分)
(2)缓慢分批加入,并不断搅拌
(3)洗去水分,减少过碳酸钠溶解,利于干燥
(4)A
(5)浓(1分) EABCD 0.88
【分析】三颈烧瓶中碳酸钠和过氧化氢发生反应,反应生成的过碳酸钠通过过滤、洗涤、干燥得到目标产物;
【解析】(1)仪器A的名称为三颈烧瓶;
(2)过氧化氢不稳定,受热易分解,过碳酸钠也为不稳定加合物,为了避免温度升高,导致产率下降,“加入100mL饱和碳酸钠溶液”的正确方法是缓慢分批加入,并不断搅拌;
(3)过碳酸钠易溶于水,难溶于乙醇;过碳酸钠在有机溶剂中的溶解度小,所以iv中选用无水乙醇洗涤产品的目的是减少过碳酸钠的溶解损失,并带走水分利于干燥;
(4)A.过碳酸钠为一种物质,属于纯净物,错误;
B.过碳酸钠是碳酸钠和过氧化氢形成的不稳定加合物,其既具有碳酸钠的性质,又具有双氧水性质,正确;
C.高锰酸钾具有强氧化性,往酸性高锰酸钾溶液中加入足量过碳酸钠,高锰酸钾溶液会和过碳酸钠中过氧化氢反应使得溶液褪成无色,正确;
D.过氧化氢具有强氧化性,可用作绿色漂白剂,过氧化氢分解生成氧气,能做供氧剂;故过碳酸钠中既可用作绿色漂白剂也可用作鱼塘供氧剂,正确;
故选A;
(5)首先向装置通入经过Ⅴ中氢氧化钠处理过的空气,排净装置中空气,防止空气中二氧化碳干扰实验,Ⅰ中过碳酸钠和稀硫酸反应生成二氧化碳气体,经过Ⅱ干燥后,二氧化碳在Ⅲ中被碱石灰吸收,装置Ⅳ防止空气中二氧化碳、水进入Ⅲ中干扰实验结果。
①由分析可知,装置中的试剂为浓。
②由分析可知,装置接口的连接顺序为EABCD。
③根据碳元素守恒守恒,3.14g过碳酸钠生成二氧化碳质量为,故实验操作准确,则装置理论上应增重0.88g。
19.(12分)有机物J具有良好的杀菌消炎功效,其一种合成路线如下(R为烷烃基):
回答下列问题:
(1)A中官能团的名称为 ,B中碳原子的杂化方式有 种。
(2)的化学方程式为 ,反应类型是 。
(3)的结构简式为 ,G的化学名称为 。
(4)的同分异构体有很多种,其中符合下列条件的有 种(不包括立体异构)。
①苯环上共有3个取代基;
②能发生银镜反应,遇溶液呈紫色;
③能发生水解反应,有机物可消耗。
(5)的合成路线如下(部分反应条件已略去)。
①参照的合成路线,一定条件为 。
②的结构简式为 。
【答案】(除标明外,每空2分)
(1)(酚)羟基(1分) 2(1分)
(2) 取代反应(1分)
(3) (1分) 2-丙醇(1分)
(4)20
(5)(1分)
【分析】根据有机物A分子式,结合B结构简式可知A为,A发生取代反应生成B,B在光照条件下发生取代反应生成C,C发生水解反应生成D,D被氧化生成E,结合H结构简式及F分子式可知F结构简式:,F发生取代反应生成H,H与I取代生成J。
【解析】(1)根据分析,A中官能团的名称:(酚)羟基;B中碳原子的成键方式有单键和大键,其杂化方式有sp3和sp2两种;
(2)C发生水解反应生成D,化学方程式:,反应类型属于取代反应;
(3)根据分析可知,F结构简式:;G的化学名称:2-丙醇;
(4)的同分异构体满足条件:①苯环上共有3个取代基;②能发生银镜反应,说明含醛基或甲酸某酯基,遇溶液呈紫色,说明含酚羟基;③能发生水解反应,说明含酯基 ,有机物可消耗;综上可判断,该有机物分子中含1个、1个和1个,含2种异构体,苯环上连接3种不同取代基含10种异构体,由于存在2种异构体,即共计有20种同分异构体;
(5)参考J合成路线,则甲苯在光照条件下发生取代反应生成氯甲苯,氯甲苯在NaOH水溶液条件下水解生成苯甲醇,苯甲醇被氧化为苯甲醛,苯甲醛发生取代反应生成;
①参照的合成路线,一定条件为:;
②的结构简式:。
20.(12分)硅是信息产业、太阳能电池光电转化的基础材料。
(1)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键
键能
356
413
226
318
硅与碳同族,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是 。
(2)锌还原四氯化硅是一种有着良好应用前景的制备硅的方法。还原的反应如下:
反应1:,
反应2:
反应3:
①对于上述三个反应,下列说法合理的是 。
a.升高温度会提高的转化率 b.还原过程需在无氧的气氛中进行
c. d.Na、Mg可以代替还原
②实际制备过程选择“反应3”,选择的理由是 。
(3)工业上也可用制备高纯硅。时,相关反应的热化学方程式和平衡常数如表:
热化学方程式
平衡常数
K1
K2
K3
①则该温度下,= ;K3= (用K1和K2表示)。
②对于反应,采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在和时的转化率随时间变化的结果如图所示。则T1 T2(填“大于”“小于”或“等于”),时平衡常数K= (保留2位小数)。
③在下,要提高转化率,可采取的措施是 。
【答案】(除标明外,每空2分)
(1)键的键能比键的键能低,难以形成较长的硅链;键的键能比键的键能低,使得短链硅烷也不稳定
(2)bd(1分) 温度高,反应速率快;更易于硅的分离(1分)
(3)+114 大于(1分) 0.11 及时分离出产物(1分)
【解析】(1)硅原子半径大于碳,形成硅硅键键长大于碳碳键键长,使得键的键能比键的键能低,难以形成较长的硅链;键的键能比键的键能低,也使得短链硅烷也不稳定,故硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多;
(2)①a.反应均为放热反应,升高温度反应逆向移动,导致的转化率降低,错误;
b.锌、硅都会和氧气反应,故还原过程需在无氧的气氛中进行,正确;
c.液态氯化锌变为气体、液态锌单质变为气体,均为吸热过程,导致反应放热减少,放热的焓变为负值,故,错误;
d.Na、Mg均为活泼金属,可以代替作为还原剂,还原,正确;
故选bd;
②反应3温度高,反应速率快,且生成硅为固态而氯化锌为气体,更易于硅的分离,所以实际制备过程选择“反应3”;
(3)①已知:
Ⅰ:
Ⅱ:
由盖斯定律可知,3×Ⅰ+Ⅱ得反应:,则该温度下,=;K3=。
②反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动且反应速率加快,的转化率增大,结合图可知,T1大于T2;
平衡时,的转化率为50%,假设投料1mol,则:
反应为气体分子数不变的反应,可以用物质的量代替其浓度,则平衡常数K=。
③下,及时分离出产物,可以促使反应正向进行,使得转化率提高。
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