内容正文:
2025高考化学仿真模拟卷三
时间:75分钟分值:100分
可能用到的相对原子质量:H—1 Li—7 C—12 N—14 O—16 Na—23
一、选择题(本大题共15小题,每小题3分,共45分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1.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.《问刘十九》中写道:“绿蚁新醅酒,红泥小火炉”,“新醅酒”即新酿的酒,在酿酒的过程中,淀粉水解的最终产物是乙醇
B.《馀冬录》中描述的黄丹其主要成分为Pb3O4,则黄丹(Pb3O4)与磁性氧化铁类似,其中铅的化合价有+2价和+3价两种化合价
C.“沧海月明珠有泪,蓝田日暖玉生烟”,句中“珠”字对应的化学物质是碳酸钙,属于强电解质
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
2.下列化学用语或表述正确的是( )
A.沸点:对羟基苯甲醛<邻羟基苯甲醛
B.硅原子2py轨道电子云图:
C.酸性:HClO4<HBrO4
D.基态Se的简化电子排布式:[Ar]4s24p2
3.类比推理是化学中常用的思维方法,下列说法正确的是( )
A.S8是非极性分子,则O3是非极性分子
B.NH3有还原性,则PH3也有还原性
C.Na2CO3易溶于水,则Li2CO3也易溶于水
D.CH3CH2OH被足量酸性KMnO4溶液氧化为CH3COOH,则HOCH2CH2OH被足量酸性KMnO4溶液氧化为HOOC—COOH
4.下列离子方程式能正确表示该化学反应过程的是( )
A.向硫化钠溶液中通入过量的SO2:S2-+2SO2+2H2O===H2S↑+
B.硫酸亚铁溶液中加入H2O2产生沉淀:2Fe2++H2O2+4H2O===2Fe(OH)3↓+4H+
C.向含AgCl的悬浊液中加入足量氨水:Ag++2NH3===[Ag(NH3)2]+
D.Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液的主要反应:Mg(OH)2+2H+===Mg2++2H2O
5.我国科学家提出的聚集诱导发光机制已成为研究热点之一,一种具有聚集诱导发光性能的物质,其分子结构如图所示。下列说法不正确的是( )
A.分子中N原子有sp2、sp3两种杂化方式
B.分子中环上的一氯代物有5种
C.该物质只能和碱液反应而不能和酸液反应
D.该物质可发生取代反应、还原反应
6.短周期主族元素R、X、Y、M的原子序数依次增大,其中M与Y元素位于不同周期,M原子核外未成对电子数为1,由这些元素组成的物质结构式如图。下列说法正确的是( )
A.X和Y元素可形成,其空间结构为平面三角形
B.在Y元素所在周期中,第一电离能大于Y的元素有2种
C.氢化物的沸点关系一定存在着:Y>M>X
D.该化合物中所有原子均满足8电子稳定结构
7.硫酸亚铁是重要的化工原料,可用于制造电极材料、净水剂等,在常温下通常为七水合物(FeSO4·7H2O)。经实验测定其结构如图所示,下列说法错误的是( )
A.该结构中粒子间存在的相互作用包括离子键、配位键、氢键等
B.对该晶体进行热重分析,在图示的7个水分子中,最先失去∠2所在的水分子
C.由图可知,Fe2+的配位数为6
D.键角大小关系:∠1>∠3>∠2
8.一种利用铅铋合金(主要成分为Pb、Bi、Au,杂质为Ag)制备草酸铅的工艺流程如图所示。其中,熔化和制粒两步工序的具体操作为:将铅铋合金加热熔化后,以一定的流速加入水中,形成直径为2~4 mm的合金颗粒。
已知:醋酸铅为弱电解质。
下列说法错误的是( )
A.熔化和制粒的目的是增大铅铋合金与反应物的接触面积
B.氧化酸浸工序中,H2O2和空气中的O2作氧化剂
C.氧化酸浸工序所得浸渣的主要成分为Au、Ag
D.制备草酸铅的反应可表示为:2CH3COO-+Pb2++H2C2O4===PbC2O4↓+2CH3COOH
9.某研究小组借助电解质、铑纳米酶电极A和氧化酶电极B组装电代谢模拟平台,如图所示。下列说法正确的是( )
A.该装置实现电能转变为化学能
B.电极A电势高于电极B电势
C.在铑纳米酶的作用下C6H12O6也可以与氧气反应生成C6H12O7和H2O2
D.只有O2能在电极B上发生还原反应
10.我国科学家最新合成出一种聚醚酯(PM)新型材料,可实现“单体—聚合物—单体”的闭合循环,推动塑料经济的可持续发展。合成方法如下,下列说法不正确的是( )
A.PM中含有酯基、醚键和羟基三种官能团
B.M形成PM的反应属于缩聚反应
C.合成1mol PM,理论上需要n mol M和1 mol苯甲醇
D.M分子中所有碳原子不可能共平面
11.下列有关实验操作及实验现象的解释或结论正确的是( )
选项
实验操作
实验现象
实验解释
或结论
A
向某钾盐溶液中滴加浓盐酸,将产生的气体通入澄清石灰水中
产生白色浑浊
该钾盐为K2CO3
B
煤粉隔绝空气加强热,将产生的气体收集点燃,火焰上方罩有干冷小烧杯
有蓝色火焰,小烧杯中有小液滴
煤粉生成可燃性气体一定是氢气
C
向2 mL FeCl2溶液中滴加2滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液,再滴加5滴5%的H2O2溶液
滴加H2O2过程中溶液先变红后褪色
不能说明反应后不存在Fe3+
D
将收集满甲烷和氯气混合气的试管倒扣在盛满水的水槽中,久置光照
试管内液面上升
甲烷和氯气发生取代反应
12.食用油是人们日常饮食中必需的消费品,为了保障其安全性,可以通过库仑测氯仪(下图)测定其中氯含量。检测前,电解质溶液中的c(Ag+)保持定值时,电解池不工作。待测物质进入电解池后与Ag+反应,测氯仪便立即自动进行电解到c(Ag+)又回到原定值,测定结束。下列说法错误的是( )
A.电解池中的阳极反应是Ag-e-===Ag+
B.处理后的食用油样品中氯转化为HCl,通入测氯仪中发生反应Ag++Cl-===AgCl↓
C.样品中存在的H2S会导致测定结果偏大,用碘水处理样品可以消除误差
D.样品为a g,电解消耗的电量为x库仑,样品中氯的含量(按含氯元素计)为 mg/g(已知:电解中转移1 mol电子所消耗的电量为F库仑)
13.一种超导材料(仅由Cs、Ag、F三种元素组成)的长方体晶胞结构如图所示(已知MP=QR),下列说法错误的是( )
A.Ag位于元素周期表的ds区
B.若N点原子分数坐标为,则P点原子分数坐标为
C.M、N之间的距离为a pm
D.该晶体最简化学式为CsAgF4
14.常温下,向某溶剂(不参与反应)中加入一定量X、Y和M,所得溶液中同时存在如下平衡:
①X(aq)+M(aq)⥫⥬N(aq) ②Y(aq)+M(aq)⥫⥬N(aq) ③X(aq)⥫⥬Y(aq)。
X、Y的物质的量浓度c随反应时间t的变化关系如图所示,400 s时反应体系达到平衡状态。下列说法正确的是( )
A.100~400 s内,v(N)约为1.43×10-3 mol·L-1·s-1
B.100 s时反应③的逆反应速率大于正反应速率
C.若再向容器中加入上述溶剂,平衡后Y的物质的量不变
D.若反应③的活化能Ea(正)<Ea(逆),则X比Y更稳定
15.常温下,某学习小组用HA(强酸)调节pH,将AgB的溶解度(mol·L-1)的变化数据绘制出曲线如图所示。在酸性条件下忽略Ag+的水解。已知:Ksp(AgB)=2.0×10-4,Ka(HB)=1.75×10-5。下列说法错误的是( )
A.x的值:3.0<x<4.0
B.b点的溶液中存在:c(Ag+)>c(B-)>c(HB)
C.水的电离程度:a>b
D.c点的溶液中:Ksp(AgB)>c(B-)c(HB)或Ksp(AgB)>c(B-)c(A-)均正确
二、非选择题(本大题共4小题,共55分)
16.钽(Ta)和铌(Nb)为高新技术产业的关键元素,其单质的性质相似。一种以花岗伟晶岩型铌钽矿(主要成分为SiO2、Nb2O5、Ta2O5和少量的FeO、CaO、MgO等)为原料制取钽和铌的流程如图一:
图二
“浸取”后的浸出液中含有H2TaF7、H2NbF7两种二元强酸。
已知:①MIBK为甲基异丁基酮;
②Ksp(CaF2)=2.5×10-11,Ksp(MgF2)=6.4×10-9,Ksp(CaSO4)=7.1×10-5。
(1)加快“浸取”速率可采取的措施是________________________________。
(2)“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为______________(填化学式),“浸取”时还会产生“废气”,“废气”中除了挥发出的HF还可能有______________(填化学式)。Ta2O5与氢氟酸反应的离子方程式为___________________________________。
(3)“萃取”时,若萃取剂MIBK的量一定,______________(填“一次萃取”或“少量多次萃取”)的萃取效率更高。
(4)用金属钠还原K2NbF7制取金属铌的化学方程式为_____________________________________。
(5)钽形成的晶体TaAs在室温下拥有超高的空穴迁移率和较低的电子迁移率。TaAs的晶胞结构如图二所示。请写出As的配位数:________。晶体的密度为________ g·cm-3(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)。
17.脱氢乙酸是一种重要的有机合成中间体和低毒高效食品防腐剂,实验室以乙酰乙酸乙酯为原料,在OH-的催化作用下制备脱氢乙酸的反应原理和实验装置如图(夹持和加热装置已省略):
名称
乙酰乙酸乙酯
脱氢乙酸
乙醇
相对分
子质量
130
168
46
性状
无色透明液体
白色晶体
无色透明液体
密度/(g
·cm-3)
1.03
—
0.79
熔点/℃
-39
109~111
-114.1
沸点/℃
180.8
269.9
78.3
物理
性质
微溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂
微溶于乙醇和冷水,具有较强的还原性
与水以任意比例互溶,易溶于有机溶剂
Ⅰ.脱氢乙酸的合成
①在N2氛围中,向三颈烧瓶中加入100 mL乙酰乙酸乙酯和0.05 g催化剂,磁力搅拌加热10 min后再升高至某温度,回流一段时间。
②反应结束后,将其改为蒸馏装置,控制温度为80 ℃左右蒸出乙醇,在三颈烧瓶中得到脱氢乙酸粗产品。
Ⅱ.脱氢乙酸的分离与提纯
将盛有脱氢乙酸粗产品的三颈烧瓶改为下图中的装置B,进行水蒸气蒸馏(夹持和加热装置已省略),蒸出乙酰乙酸乙酯和脱氢乙酸,过滤装置C中的混合物,得白色晶体,再用乙醇洗涤该晶体,干燥后得固体产品56.0 g。
请回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ中通入N2的目的是_________________________________。
(2)步骤Ⅰ中②过程中不需要用到的仪器为________(填字母)。
(3)通过实验可探究不同的反应条件对脱氢乙酸产率的影响。依据下图分析合成脱氢乙酸的最适宜条件为:________ ℃、________ h、________作催化剂。与其他催化剂相比,所选催化剂使脱氢乙酸产率最高的原因可能为________________________________。
ⅰ.相同时长,产率随反应温度变化曲线
ⅱ.相同温度,产率随反应时间变化曲线
ⅲ.相同温度和时长,产率随催化剂(等质量)变化曲线
(4)步骤Ⅱ中装置C中的溶剂的最佳选择为________,漏斗的作用为____________________________。
(5)脱氢乙酸的产率约为________(填字母)。
A.54% B.64%
C.74% D.84%
18.CO2资源化利用有助于实现“双碳目标”。选择不同条件,利用CO2和H2可获得甲醇、甲醛等多种有机物。回答下列问题:
(1)工业上在Cu-ZnO催化下利用CO2发生如下反应Ⅰ生产甲醇,同时伴有反应Ⅱ发生。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
①已知反应Ⅰ过程中正反应活化能为76 kJ·mol-1,逆反应活化能为130.4 kJ·mol-1,则反应Ⅰ的ΔH1=________。
②若反应CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)的ΔS=-125 J·mol-1·K-1,则下列温度下该反应能自发进行的是________(填标号)。
A.120 ℃ B.137 ℃
C.200 ℃ D.500 ℃
③按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,在恒容密闭容器中进行反应,CO2的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示,则压强p1、p2、p3由大到小的顺序为____________。在p1压强下,温度高于300 ℃之后,随着温度升高,CO2的平衡转化率增大,原因是________________________________。
(2)T ℃(T>100),在容积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO2和一定量H2,在一定条件下只发生可逆反应Ⅰ。若起始时容器内气体压强为1.2 kPa,达到平衡时,CH3OH(g)的分压与起始投料比[n(H2)/n(CO2)]的变化关系如下图所示。
当起始时=2,反应达到平衡时,平衡常数Kp=________(kPa)-2(列出计算式)。
(3)甲醇催化制取丙烯(C3H6)的过程中发生如下反应:
Ⅰ.3CH3OH(g)⥫⥬C3H6(g)+3H2O(g)
Ⅱ.2CH3OH(g)⥫⥬C2H4(g)+2H2O(g)
已知Arrhenius经验公式为Rln k=-+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数),反应Ⅰ的Arrhenius经验公式的实验数据如图中直线a所示,则该反应的活化能Ea=________ kJ·mol-1。当改变外界条件时,实验数据如图中直线b所示,则实验可能改变的外界条件是______________________。
19.化合物H为一种重要药物的中间体,其合成路线如下:
已知:在有机合成中,电性思想有助于理解一些有机反应的过程。例如受酯基吸电子作用影响,酯基邻位碳原子上的C—H键极性增强,易断裂,在碱性条件下可与另一分子酯发生酯缩合反应:
请回答下列问题:
(1)B的结构简式为________,D的结构简式为________。
(2)H中碳原子的杂化轨道类型为________。
(3)满足以下条件的的同分异构体有________种(不考虑立体异构)。
①能与NaHCO3溶液反应;②能使溴的四氯化碳溶液褪色。
(4)C生成D的过程中,还会生成一种副产物I,I与D互为同分异构体,则化合物I的结构简式为________,并请从电性角度分析由C生成I相对于生成D更难的原因为_______________________________。
(5)由F生成G的过程实际分为2步,第一步为加成反应,则第二步为________反应,J的结构简式为____________。
答案解析
1. 解析:C 在酿酒的过程中,淀粉水解的最终产物是葡萄糖,葡萄糖继续在酒化酶的作用下分解得到乙醇,故A错误;黄丹(Pb3O4)中铅的化合价有+2价和+4价两种化合价,故B错误;碳酸钙属于盐,溶于水的部分能够完全电离,是强电解质,故C正确;“翠色”为青色或者绿色,而氧化亚铜为砖红色,诗句中的“翠色”不可能来自氧化亚铜,故D错误。
2. 解析:B 对羟基苯甲醛易形成分子间氢键,邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键,导致邻羟基苯甲醛分子间的作用力较弱,沸点:对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛,故A错误;硅原子2py轨道为哑铃形,电子云图为,故B正确;由于非金属性Cl>Br,因此其最高价氧化物对应的水化物的酸性:HClO4>HBrO4,故C错误;Se为第34号元素,其简化电子排布式为[Ar]3d104s24p4,故D错误。
3. 解析:B O3是极性分子,A错误;NH3中N为-3价,PH3中P也为-3价,最低价表现还原性,B正确;Li2CO3微溶于水,C错误;乙二醇被氧化为乙二酸,乙二酸可以进一步被酸性高锰酸钾氧化为CO2,D错误。
4. 解析:B 正确的离子方程式为2S2-+5SO2+2H2O===3S↓+,A错误;FeSO4溶液中加入H2O2产生氢氧化铁沉淀和硫酸,其反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+4H2O===2Fe(OH)3↓+4H+,B正确;向AgCl悬浊液加入足量氨水,溶液变澄清,反应的离子方程式为+Cl-+2H2O,C错误;Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液中,离子方程式:Mg(OH)2+===Mg2++2NH3·H2O,D错误。
5. 解析:C 该有机物中从左往右第一个N原子有一个孤电子对和两个σ键,为sp2杂化;第二个N原子有一个孤电子对和三个σ键,为sp3杂化,A正确;该有机物中从左往右第一个苯环上有3种不同化学环境的H原子,第二个苯环上有2种不同化学环境的H原子,环上的一氯代物有5种,B正确;该物质中存在羧基,具有酸性,该物质中还含有,具有碱性,既能和碱液反应又能和酸液反应,C错误;该物质中含有羧基可以发生取代反应,含有苯环和碳氮双键可以和H2发生还原反应,D正确。
6. 解析:A 短周期主族元素R、X、Y、M的原子序数依次增大,M与Y元素位于不同周期,M原子核外未成对电子数为1,M能形成1个共价键,M是Cl元素;X能形成4个共价键,X是C元素;Y能形成2个共价键,Y是O元素;R形成1个共价键,R是H元素。C和O元素可形成,C原子价层电子对数为3,无孤电子对,空间结构为平面三角形,故A正确;在O元素所在周期中,第一电离能大于O的元素有N、F、Ne,共3种,故B错误;C元素的氢化物有多种,有的碳元素的氢化物在常温下为固体,所以氢化物的沸点关系不一定存在O>Cl>C,故C错误;该化合物中,H原子不满足8电子稳定结构,故D错误。
7. 解析:D ∠2所在的水分子依靠氢键连接,其余水分子靠配位键与Fe2+连接,H2O内部存在共价键,FeSO4·7H2O是离子化合物,存在离子键,故A正确;∠2所在的水分子依靠氢键连接,氢键的强度比化学键弱,因此最先失去∠2所在的水分子,故B正确;由图可知,Fe2+的配位数为6,故C正确;中S原子的价层电子对数为4+(6+2-4×2)=4,无孤电子对,VSEPR模型为正四面体;H2O分子中O原子的价层电子对数为2+=4,VSEPR模型为四面体,但∠2所在水分子中O原子含有2个孤电子对,∠1所在的H2O分子中O原子含有1个孤电子对,孤电子对数越多对成键电子对的斥力越大,键角越小,所以键角大小关系:∠3>∠1>∠2,故D错误。
8. 解析:D 熔化和制粒可以增大铅铋合金与反应物的接触面积,提高反应速率,A正确;氧化酸浸工序中,H2O2和空气中的O2作氧化剂,氧化Pb、Bi,B正确;浸渣的主要成分为Au、Ag,C正确;醋酸铅为弱电解质,不能拆成离子形式,D错误。
9. 解析:C 该装置是原电池,将化学能转化为电能,A项错误;由图可知,电极B上O2发生还原反应,则电极B为正极,电极A为负极,正极的电势高于负极的电势,B项错误;由图可知,电极A上葡萄糖不仅转化为葡萄糖酸(C6H12O7),还有部分葡萄糖和氧气反应生成了C6H12O7和H2O2,C项正确;电极A上,部分葡萄糖和氧气反应生成了C6H12O7和H2O2,H2O2也能在电极B上发生还原反应,D项错误。
10. 解析:B 由PM的结构简式可知,PM中含有酯基、醚键和羟基三种官能团,A项正确;从结构上看,单体M发生开环聚合反应后得到的产物和苯甲醇发生酯化反应得到PM,B项错误;由PM的结构简式可知,理论上,合成1 mol PM需要消耗n mol M和1 mol苯甲醇,C项正确;M中的杂环上含有甲基和亚甲基,故M分子中所有碳原子不可能共平面,D项正确。
11. 解析:C 能使澄清石灰水变浑浊的有CO2、SO2,该钾盐可能为K2CO3、K2SO3、KHCO3等,A错误;有蓝色火焰,小烧杯中有小液滴,煤粉生成可燃性气体不一定是氢气,也有可能是甲烷等,B错误;滴加H2O2过程中溶液先变红后褪色,是由于过氧化氢氧化了KSCN,不能说明反应后不存在Fe3+,C正确;氯气也能与水反应,液面上升不能说明甲烷和氯气发生了取代反应,D错误。
12. 解析:C 检测前,电解质溶液中的c(Ag+)保持定值时,电解池不工作。待测物质进入电解池后与Ag+反应,Ag+浓度减小,测氯仪便立即自动进行电解,阳极Ag失电子,生成Ag+,直到c(Ag+)又回到原定值,电极反应式为Ag-e-===Ag+,根据电解消耗的电量可以求出待测物中氯的含量。由分析得,电解池中的阳极反应是Ag-e-===Ag+,故A正确;HCl通入测氯仪中,Cl-与Ag+结合生成AgCl沉淀,反应离子方程式为Ag++Cl-===AgCl↓,故B正确;碘水与H2S反应生成硫单质和碘化氢,溶液中存在I-,会消耗Ag+生成碘化银沉淀,影响测定结果,故C错误;电解消耗的电量为x库仑,即转移电子 mol,n(Cl-)=n(Ag+)=n(e-)= mol,样品中氯的含量为: mg/g,故D正确。
13. 解析:D Ag位于元素周期表的第ⅠB族,属于ds区,故A正确;若N点原子分数坐标为,则M点为原点,P点在x、y、z轴上的投影距离分别是0、0、 pm,P点原子分数坐标为,故B正确;M、N之间的距离为底面对角线长度的,为故C正确;该晶胞中F原子个数为16×+4=12,Cs原子个数为8×+2=4,Ag原子个数为4×=4,所以Ag、Cs、F原子个数之比为4∶4∶12=1∶1∶3,其化学式为CsAgF3,故D错误。
14. 解析:B v(N)= mol·L-1·s-1≈1.43×10-4 mol·L-1·s-1,故A错误;平衡时反应③的平衡常数K==7,100 s时反应③的浓度商Q=≈10.2>K,则反应③逆向进行,逆反应速率大于正反应速率,故B正确;若再向容器中加入上述溶剂,c(X)、c(Y)、c(M)、c(N)均减小,相当于稀释,平衡向熵增的方向移动,则n(X)、n(Y)均增大,故C错误;若反应③的Ea(正)<Ea(逆),则正反应是放热反应,Y具有的能量低于X的,物质具有的能量越低越稳定,所以Y比X更稳定,故D错误。
15. 解析:C a点AgB的溶解度为0.1 mol·L-1,则c(Ag+)=0.1 mol·L-1,根据Ksp(AgB)=2.0×10-4,得出c(B-)=0.002 mol·L-1,c(B-)+c(HB)=0.1 mol·L-1,因此c(HB)≈0.1 mol·L-1,Ka(HB)=1.75×10-5,即c(H+)= mol·L-1=8.75×10-4 mol·L-1,x的值:3.0<x<4.0,故A正确;b点溶液的pH=5,根据Ka(HB)==1.75×10-5,得出:=1.75,粒子浓度大小顺序为:c(Ag+)>c(B-)>c(HB),故B正确;a点pH较小,氢离子浓度较大,对水电离的抑制作用更强,故水的电离程度:a<b,故C错误;c点的溶液中,c(H+)=c(OH-)=10-7 mol·L-1,存在电荷守恒:c(H+)+c(Ag+)=c(OH-)+c(B-)+c(A-),即c(Ag+)=c(B-)+c(A-),可得c(B-)c(Ag+)>c(B-)c(A-),根据物料守恒:c(Ag+)=c(B-)+c(HB),即c(B-)c(Ag+)>c(B-)c(HB),因此Ksp(AgB)>c(B-)c(HB)或Ksp(AgB)>c(B-)c(A-)均正确,故D正确。
16. 解析:花岗伟晶岩型铌钽矿(主要成分为SiO2、Nb2O5、Ta2O5和少量的FeO、CaO、MgO等)加入HF、硫酸浸取,得到浸渣的主要成分为CaF2、MgF2,SiO2可与HF反应生成SiF4气体,得到浸出液加入MIBK萃取,分为水相和有机相,有机相加入纯水进行反萃取,在反萃取得到的水相中加入氨气沉钽,得到氢氧化钽,加热分解得到Ta2O5,电解制得Ta,水相加HF、KF沉铌,得到K2NbF7,与Na反应得到铌粉。
(1)加快“浸取”速率可采取的措施是将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等;
(2)由CaF2和MgF2以及CaSO4的Ksp可知,“浸取”时得到的“浸渣”主要成分为CaF2、MgF2;“浸取”时还会产生“废气”,“废气”中除了挥发出的HF还可能有SiO2可与HF反应生成的SiF4;Ta2O5与氢氟酸反应生成H2TaF7,离子方程式为:Ta2O5++4H++5H2O;
(3)“萃取”时,若萃取剂MIBK的量一定,少量多次萃取接触更加充分,萃取效率更高;
(4)用金属钠还原K2NbF7制取金属铌,根据氧化还原得失电子守恒的原理,可得到其化学方程式为:K2NbF7+5Na2KF+5NaF+Nb;
(5)由晶胞结构图可知,As的配位数为6;由均摊法可知,一个晶胞中含有4个TaAs,晶胞质量为,体积为a2b×10-21 cm3,密度ρ= g·cm-3。
答案:(1)将铌钽矿粉碎、搅拌、升高温度等 (2)CaF2、MgF2 SiF4 Ta2O5++4H++5H2O (3)少量多次萃取 (4)K2NbF7+5Na2KF+5NaF+Nb (5)6
17. 解析:(1)由题干信息可知,脱氢乙酸具有较强的还原性,能被空气中的O2氧化,故步骤Ⅰ中通入N2的目的是排尽装置内的空气,防止O2氧化脱氢乙酸。(2)由题干信息可知,步骤Ⅰ中②过程为将①反应后得到的产物蒸馏,蒸出乙醇后在三颈烧瓶中得到粗脱氢乙酸,该步骤中需要用到的仪器有直形冷凝管、蒸馏头、尾接管、温度计和锥形瓶,而不需要用到的仪器为:球形冷凝管、蒸发皿。(3)依据题干不同的反应条件对脱氢乙酸产率的影响图示信息可知:相同时长,200 ℃时产率最大,相同温度,6 h时产率最大,相同温度和时长,催化剂为Na2CO3+NaHCO3(质量比1∶1)时产率最大,则合成脱氢乙酸的最适宜条件为:200 ℃、6 h、Na2CO3+NaHCO3(质量比1∶1)作催化剂;与其他催化剂相比,所选催化剂使脱氢乙酸产率最高的原因可能为:c(OH-)低,则催化效率低,产率低;c(OH-)高,脱氢乙酸会发生水解,使得产率降低,而此时溶液的酸碱性比较适中,使得脱氢乙酸产率较高。(4)由题干信息可知,乙酰乙酸乙酯微溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂,脱氢乙酸微溶于乙醇和冷水,故步骤Ⅱ中装置C中的溶剂的最佳选择为乙醇;漏斗的作用为防止倒吸且能增加接触面积,利于产品的收集。(5)根据反应方程式可知,100×1.03 g=103 g乙酰乙酸乙酯完全反应可以生成脱氢乙酸的质量为×168 g·mol-1≈66.55 g,故脱氢乙酸的产率约为×100%≈84%,故答案为D。
答案:(1)排尽装置内的空气,防止O2氧化脱氢乙酸 (2)cf (3)200 6 Na2CO3+NaHCO3(质量比1∶1) c(OH-)低,则催化效率低,产率低;c(OH-)高,脱氢乙酸会发生水解,使得产率降低 (4)乙醇 防止倒吸且能增加接触面积,利于产品的收集 (5)D
18. 解析:(1)①反应Ⅰ过程中正反应活化能为76 kJ·mol-1,逆反应活化能为130.4 kJ·mol-1,则反应Ⅰ的ΔH1=76 kJ·mol-1-130.4 kJ·mol-1=-54.4 kJ·mol-1。
②根据ΔH-TΔS<0反应自发进行,即-54.4×103 J·mol-1-T×(-125 J·mol-1·K-1)<0,可得T<435.2 K,即T<162.05 ℃,故选A、B。③反应Ⅰ为反应前后气体体积减小的反应,反应Ⅱ反应前后气体体积不变,则恒温恒容时,增大压强,反应Ⅰ平衡正向移动,所以温度相同时,压强越大,CO2的平衡转化率越大,所以p3>p2>p1;ΔH1<0,ΔH2>0,升高温度,反应Ⅰ平衡逆向移动,反应Ⅱ平衡正向移动,300 ℃之后,反应Ⅱ起主导作用,CO2的平衡转化率增大,所以压强为p1时,温度高于300 ℃之后,随着温度升高,CO2的平衡转化率增大。(2)当=2时,设投入n(CO2)为1 mol,转化x mol。反应达到平衡后,列出三段式:
3H2(g)+CO2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol 2 1 0 0
转化/mol 3x x x x
平衡/mol 2-3x 1-x x x
平衡时甲醇分压为0.24 kPa,则1.2×=0.24,解得x=0.6,则平衡总压为1.2 kPa×=1.2× kPa=0.72 kPa,可得H2、CO2、CH3OH、H2O分压分别为0.08 kPa、0.16 kPa、0.24 kPa、0.24 kPa,平衡常数Kp=(kPa)-2。
(3)从该公式可以看到,活化能Ea就是直线斜率的相反数,a的斜率为=-31,所以活化能就是31 kJ·mol-1;b相比a,斜率的相反数减小,也就是活化能降低,所以改变的外界条件是使用更高效的催化剂(或增大催化剂的比表面积)。
答案:(1)①-54.4 kJ·mol-1 ②AB ③p3>p2>p1 ΔH1<0,ΔH2>0,升高温度,反应Ⅰ平衡逆向移动,反应Ⅱ平衡正向移动,300 ℃之后,反应Ⅱ起主导作用,CO2的平衡转化率增大
(2) (3)31 使用更高效的催化剂(或增大催化剂的比表面积)
19. 解析:由题干合成流程图,根据A、C的结构简式、B的分子式和A到B、B到C的转化条件可推知,B的结构简式为,由C、E的结构简式、D的分子式和已知酯缩合反应可知,D的结构简式为,据此分析解题。(1)分析可知,B的结构简式为,D的结构简式为;(2)由题干合成流程图中H的结构简式可知,H中苯环和双键上的碳原子采用sp2杂化,其余碳原子均采用sp3杂化,故H上碳原子的杂化轨道类型为sp2和sp3;(3) 的同分异构体满足以下条件:①能与NaHCO3溶液反应,即含有羧基;②能使溴的四氯化碳溶液褪色,即含有碳碳双键。则同分异构体中除—COOH外其余碳链上有4个碳原子、一个碳碳双键,有CH2===CHCH2CH3、CH3CH===CHCH3、CH2===C(CH3)2三种,将上述三种烯烃中一个H被羧基取代分别有4种、2种和2种结构,故一共有4+2+2=8种满足条件的同分异构体;(4)由题干已知信息和分析可知,C生成D的过程中,还会生成一种副产物I,I与D互为同分异构体,则化合物I的结构简式为,结合题给信息与相比,—CH3是推电子基团,—CH2—中C—H键极性大于中C—H键的极性,故—CH2—中C—H键更易断裂;(5)由F和G的结构简式和J的分子式和F到J、J到G的转化条件可知,由F生成G的过程实际分为2步,第一步为加成反应即酮羰基和氨基发生加成反应,故J的结构简式为:,比较J、G的结构简式可知,则第二步为消去反应。
答案:(1)
(2)sp2和sp3 (3)8 (4) 结合题给信息,—CH2COOCH3与相比,—CH3是推电子基团,—CH2—中C—H键极性大于中C—H键的极性,故—CH2—中C—H键更易断裂 (5)消去
学科网(北京)股份有限公司
$$