内容正文:
高三化学自主学习效果评估
可能用到的相对原子质量:H:1 N:14 Ag:108
一、单项选择题:共 13 题,每题 3 分,共 39 分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 化学知识与科技、生产和生活有密切的关系。下列叙述不正确的是
A. ClO2是一种绿色消毒剂,可用于自来水杀菌消毒
B. 红酒中添加微量SO2,利用了SO2氧化性
C. 利用NH4H2PO4作灭火剂,是因为其分解且吸热,分解产物不支持燃烧
D. 利用Na+KClK↑+NaCl制取K,该反应不能说明Na的金属性强于K
2. 通过SiHCl3+H2Si+3HCl可获取晶体硅。下列说法正确的是
A. Si原子的结构示意图为 B. SiHCl3的电子式为
C. 该反应属于置换反应 D. HCl属于离子化合物
3. 下列由废铁屑(除Fe外还含少量C、FeS等杂质)制取的原理与装置不能达到实验目的的是
A. 用装置甲制取 B. 用装置乙吸收尾气中的
C. 用装置丙过滤得到溶液 D. 用装置丁蒸发结晶获得
4. 元素 C 、N 、O 位于周期表中第二周期。下列说法正确的是
A. 原子半径:r(C)<r(N)<r(O) B. 酸性:H2CO3<HNO3
C. 第一电离能:I(C)<I(N)<I(O) D. 沸点:NH3<PH3
阅读下列资料,完成下面小题:氯气与碱反应可以得到次氯酸盐、氯酸盐等含氧酸盐,次氯酸盐应用广泛。通过KClO溶液在碱性条件下与Fe(NO3)3溶液反应制备高效水处理剂K2FeO4,K2FeO4在强碱性溶液中稳定;通过KClO溶液在碱性条件下与尿素[CO(NH2)2]水溶液制备N2H4,N2H4(l)的燃烧热为642kJ·mol-1,具有强还原性,能与KClO剧烈反应生成N2;通过KClO溶液与Ag反应可以回收光盘金属层中的少量Ag,其反应产物为AgCl、KOH和O2;通过KClO溶液在碱性条件下与NiSO4反应可制得电极材料NiOOH。
5. 下列说法正确的是
A. 32gN2H4中含5molσ键 B. 基态K+的核外三个电子能层均充满电子
C. 与的键角相等 D. N2与O2固态时晶体类型均为共价晶体
6. 下列化学反应表示正确的是
A. KClO溶液与Ag反应:
B. KClO碱性溶液与溶液反应:
C. 尿素与过量的KClO溶液反应:
D. 的燃烧: kJ·mol-1
7. 下列相关元素及其化合物的结构与性质或性质与用途具有对应关系的是
A. Ag具有较好的延展性,可用于在铁表面镀银
B. 具有还原性,可用于电极材料的制备
C. 中N原子能与形成配位键,的水溶液呈酸性
D. 中具有正四面体结构,具有强氧化性
8. 通过如下反应可合成一种中间体:
下列说法正确的是
A. 2−环己烯酮中所有原子可能共平面
B. 苯甲醛分子中所有碳原子杂化方式相同
C. 可用酸性高锰酸钾溶液鉴别中间体和 2−环己烯酮
D. 中间体与足量 H2 加成后所得分子中含有 4 个手性碳原子
9. 在给定条件下,下列物质间所示的转化可以实现的是
A. NaCl(aq)Cl2(g) B. Cl2(g)HClO(aq)
C. FeI2(aq)FeCl3(aq) D. NaClO4(aq)HClO4(aq)
10. 热电池是一种需要达到一定温度才能工作的电池。一种热电池的结构如下图所示,电池工作时需用引燃剂引发Fe和的反应,产生的热量会使LiCl、KCl熔化,电池开始工作。电池放电后有、Fe和生成。下列说法正确的是
A. 该热电池常温下不能工作的原因是LiCl、KCl常温下不含离子
B. Fe和反应后的产物可能是KCl、和
C. 放电时电极上所发生反应为
D. 电路上每转移1mol电子,消耗的物质的量为0.25mol
11. 根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项
实验操作和现象
结论
A
将硫酸酸化的 H2O2 滴入 Fe(NO3)2 溶液中, 溶液变黄色
H2O2的氧化性强于 Fe3+的氧化性
B
向 NaCl、NaI 的混合稀溶液中滴入少量稀 AgNO3 溶液,有黄色沉淀生成
Ksp(AgCl) >Ksp(AgI)
C
向沸水中逐滴滴加5~6滴饱和FeCl3溶液,持续煮沸。溶液先变成红褐色,后析出沉淀
Fe3+先水解得到Fe(OH)3胶体,后聚集成Fe(OH)3沉淀
D
用电导率传感器分别测定等浓度的醋酸溶液和盐酸的电导率,盐酸的导电性强
HCl 为强电解质
A. A B. B C. C D. D
12. 草酸亚铁(FeC2O4)是生产磷酸铁锂电池的原料,实验室可通过如图反应制取:
已知室温时:Ka1(H2C2O4)=5.6×10−2、Ka2(H2C2O4)=1.5×10−4、Ksp(FeC2O4)=2.1×10−7。
下列说法正确的是
A. 酸化、溶解后的溶液中存在:2c(Fe2+)+c(H+)<c(NH)+c(OH-)
B. 室温下,0.10 mol∙L−1NaHC2O4溶液中存在:c(C2O)<c(H2C2O4)
C. 向稀硫酸酸化的KMnO4溶液中滴加Na2C2O4溶液至溶液褪色,反应的离子方程式为:5C2O+2MnO+8H2O=10CO2↑+2Mn2++16OH-
D. 室温时反应Fe2++H2C2O4=FeC2O4+2H+的平衡常数K=40
13. 飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。如何有效消除NO成为环保领域的重要课题。某研究小组用新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得一段时间内NO的转化率、CO剩余的百分率随温度变化情况如图所示。已知NO可发生下列反应:
反应I:
反应Ⅱ:
下列叙述不正确的是
A. ,
B. 温度大于775K时,催化剂活性降低
C. 时,控制温度875K已可较好的去除NO
D. 775K,时,不考虑其他反应,该时刻
二、非选择题:本题共 4 小题,共 61 分。
14. 从分金渣(主要成分为AgCl、、、)中获取高纯银流程如图所示:
已知:在上述反应的温度下,
(1)“预处理”加入溶液将转化为AgCl,反应的化学方程式为___________。
(2)氯化银的晶胞如图,周围最近且等距离的数目为___________。
(3)已知:,,“分银”时,AgCl与反应生成,该反应的平衡常数___________。
(4)“分银”时,的浓度与溶液pH的关系如图1;及其与形成的微粒的浓度分数随溶液pH变化的关系如图2。“分银”时,终点pH需控制的范围及原因为___________。
(5)“还原”时发生反应的离子方程式为___________。
(6)已如(白色),测定所制银样品纯度的过程为(杂质不反应):
①称取制备的银样品1.0800g,加适量稀硝酸溶解,定容到100mL容量瓶中。
②准确量取25.00mL溶液于锥形瓶中,酸化后滴入几滴溶液作指示剂,再用标准溶液滴定,滴定终点时溶液变为血红色。
③重复②的操作2次,所用标准溶液的平均体积为24.00mL。
计算样品中银的质量分数(写出计算过程)___________。
15. 化合物G是合成氢化橙酮衍生物的中间体,其人工合成路线如下:
注:Bz基团为苯甲酰基,结构式为
(1)A中碳原子和氧原子杂化类型分别为_______、_______。
(2)E→F的反应类型为_______。
(3)C的结构简式为_______。
(4)D的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:_______。
①分子中不同化学环境的氢原子数目比为2∶2∶2∶1。
②碱性条件下水解,酸化后得2种产物,其中一种产物分子只含一种含氧官能团,另一种产物含有2种含氧官能团且能与发生显色反应
(5)写出以和、为原料制备的合成路线流程图______ (无机试剂任用,合成路线示例见本题题干)。
16. 硒是人体所需微量元素之一,也是一种重要的工业原料。工业上从铜阳极泥(含有Se、Au、Ag、Cu、CuSe、等)中提取硒的过程如下:
(1)“焙烧”时,与反应每消耗1mol,转移电子数为___________。
(2)甲酸还原反应的装置如图所示,反应的化学方程式为___________。
(3)还原时,进行了下述实验:向10mL亚硒酸溶液中先加入10mL氨水,再加入10mL甲酸溶液,加热至沸腾(103℃),反应10小时。当氨水浓度在之间,随着氨水浓度逐渐增大,亚硒酸还原率逐渐升高,其可能的原因是___________。
(4)粗硒的精制经过浸出[Se转化成硒代硫酸钠]净化酸化等步骤。
①加入一定体积溶液可除去、等杂质金属离子,浓度对粗硒除杂的影响如图所示,精硒中的杂质含量先降低后上升的原因是___________。
②在搅拌下向100mL硒代硫酸钠溶液中缓慢滴加溶液,过滤、洗涤、干燥,得到Se固体。需加入溶液的体积约为___________。
(5)实验室中可以用还原溶液制取硒单质,请补充完整实验方案:取一定量溶液,___________,得硒单质。(须使用的试剂:、溶液、NaOH溶液)
17. 为了缓解温室效应与能源供应之间的冲突,从空气中捕集并将其转化为燃料或增值化学品成为了新的研究热点。
(1)二氧化碳通过催化方法还原可以生产多种高价值的基础化学品,受到了研究人员的广泛关注。二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为:
;
;
在密闭容器中,时,平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率随温度的变化如图所示。的选择性可表示为。
反应___________;
②580℃以后平衡转化率升高的主要原因是___________。
③某同学认为该反应的最佳温度范围为360℃~400℃,你是否赞同,并说明理由:___________。
(2)为了进一步研究的甲烷化反应,科学家研究催化剂(M表示Ni或Ru)在300℃光照的条件下进行反应,催化反应的核心过程如题图所示:
①步骤Ⅲ发生的反应为___________(*X代表吸附态中间体)
②研究发现,光诱导电子从TiO2转移到M,富电子的M表面可以促进的解离和的活化,从而提高反应效率。已知Ni和Ru的电负性分别为1.91和2.20,使用催化剂的反应效率___________(填“高于”或“低于”)使用作催化剂的反应效率。
(3)用光电化学法将还原为有机物实现碳资源再生利用,其装置如图1所示。其他条件一定时,含碳还原产物的法拉第效率[]随电压的变化如图2所示。
①当电解电压为,阴极发生电极反应式为___________。
②电解电压为时,电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为___________。
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高三化学自主学习效果评估
可能用到的相对原子质量:H:1 N:14 Ag:108
一、单项选择题:共 13 题,每题 3 分,共 39 分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 化学知识与科技、生产和生活有密切的关系。下列叙述不正确的是
A. ClO2是一种绿色消毒剂,可用于自来水杀菌消毒
B. 红酒中添加微量SO2,利用了SO2的氧化性
C. 利用NH4H2PO4作灭火剂,是因为其分解且吸热,分解产物不支持燃烧
D. 利用Na+KClK↑+NaCl制取K,该反应不能说明Na的金属性强于K
【答案】B
【解析】
【详解】A.ClO2具有强氧化性,ClO2是一种绿色消毒剂,常用于自来水杀菌消毒,A正确;
B.在严格控制用量的情况下,红酒中添加SO2作抗氧剂,主要利用了SO2的还原性和杀菌消毒能力,B错误;
C.NH4H2PO4是一种铵盐,受热易分解且吸热,分解产物不支持燃烧,因此NH4H2PO4常用作灭火剂,C正确;
D.根据反应方程式可知,该条件下钾单质为气体,利用高熔点制取低熔点,与元素的金属性强弱无关,D正确;
故选B。
2. 通过SiHCl3+H2Si+3HCl可获取晶体硅。下列说法正确的是
A. Si原子的结构示意图为 B. SiHCl3的电子式为
C 该反应属于置换反应 D. HCl属于离子化合物
【答案】C
【解析】
【详解】A.硅原子核外14个电子,分三层排布,最外层有4个电子,则Si原子的结构示意图为: ,故A错误;
B.Cl原子未满足8电子稳定结构,SiHCl3中存在1个Si-H键、3个Si-Cl键,其电子式为 ,故B错误;
C.该反应由单质和化合物反应生成另一单质和另一化合物,属于置换反应,故C正确;
D.氯化氢中氢原子与氯原子通过共用1对电子结合,只含共价键,属于共价化合物,故D错误;
故选:C。
3. 下列由废铁屑(除Fe外还含少量C、FeS等杂质)制取的原理与装置不能达到实验目的的是
A. 用装置甲制取 B. 用装置乙吸收尾气中的
C. 用装置丙过滤得到溶液 D. 用装置丁蒸发结晶获得
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,装置甲为铁屑与稀硫酸在80℃水浴中共热反应制备硫酸亚铁的装置,水浴加热的目的是加快反应速率,故A正确;
B.由图可知,装置乙中盛有的硫酸铜溶液用于吸收氯化亚铁与稀硫酸反应生成的有毒的硫化氢,防止污染空气,故B正确;
C.由图可知,装置丙为用抽滤的方法得到硫酸亚铁溶液,抽滤的目的是加快过滤得速率,故C正确;
D.蒸发结晶获得绿矾应选用蒸发皿,不能选用坩埚,故D错误;
故选D。
4. 元素 C 、N 、O 位于周期表中第二周期。下列说法正确的是
A. 原子半径:r(C)<r(N)<r(O) B. 酸性:H2CO3<HNO3
C. 第一电离能:I(C)<I(N)<I(O) D. 沸点:NH3<PH3
【答案】B
【解析】
【详解】A.同周期元素从左到右,原子半径依次减小,则原子半径r(C)>r(N)>r(O),A错误;
B.同周期元素从左到右,非金属性依次增强,最高价氧化物对应的水化物的酸性依次增强,则酸性H2CO3<HNO3,B正确;
C.同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但ⅡA、ⅤA反常,则第一电离能I(C)<I(O)<I(N),C错误;
D.同类型分子晶体的熔沸点一般随着相对分子质量的增大而增大,但由于NH₃分子间能形成氢键而PH3不能,所以NH3的分子间作用力较大,则沸点:NH3>PH3,D错误;
故选B。
阅读下列资料,完成下面小题:氯气与碱反应可以得到次氯酸盐、氯酸盐等含氧酸盐,次氯酸盐应用广泛。通过KClO溶液在碱性条件下与Fe(NO3)3溶液反应制备高效水处理剂K2FeO4,K2FeO4在强碱性溶液中稳定;通过KClO溶液在碱性条件下与尿素[CO(NH2)2]水溶液制备N2H4,N2H4(l)的燃烧热为642kJ·mol-1,具有强还原性,能与KClO剧烈反应生成N2;通过KClO溶液与Ag反应可以回收光盘金属层中的少量Ag,其反应产物为AgCl、KOH和O2;通过KClO溶液在碱性条件下与NiSO4反应可制得电极材料NiOOH。
5. 下列说法正确的是
A. 32gN2H4中含5molσ键 B. 基态K+的核外三个电子能层均充满电子
C. 与的键角相等 D. N2与O2固态时晶体类型均为共价晶体
6. 下列化学反应表示正确的是
A. KClO溶液与Ag反应:
B. KClO碱性溶液与溶液反应:
C. 尿素与过量KClO溶液反应:
D. 的燃烧: kJ·mol-1
7. 下列相关元素及其化合物的结构与性质或性质与用途具有对应关系的是
A. Ag具有较好的延展性,可用于在铁表面镀银
B. 具有还原性,可用于电极材料的制备
C. 中N原子能与形成配位键,的水溶液呈酸性
D. 中具有正四面体结构,具有强氧化性
【答案】5. A 6. A 7. B
【解析】
【5题详解】
A.单键均为σ键,32g肼的物质的量为=1mol,肼(N2H4)的结构式为,则32g肼中含5molσ键,A正确;
B.基态K+的核外三个电子能层的电子数分别为2、8、8,M层没有充满电子,B错误;
C.中Cl原子价层电子对数=3+ =4且含有1个孤电子对,中Cl原子价层电子对数=4+ =4且不含孤电子对,孤电子对和成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,所以键角:前者小于后者,C错误;
D.N2与O2固态时晶体类型均分子晶体,D错误;
故答案为:A;
【6题详解】
A.KClO溶液与Ag反应生成AgCl、KOH和O2,反应的离子方程式为:4Ag+4KClO+2H2O=4AgCl+4KOH+O2↑,A正确;
B.KClO碱性溶液与Fe(NO3)3溶液反应生成,Cl-和,反应的离子方程式为:3ClO-+2Fe3++10OH-=3Cl-+2+5H2O,B错误;
C.尿素与过量的KClO溶液反应生成N2、KCl、CO2和H2O,反应的离子方程式为:CO(NH2)2+3ClO-=N2↑+3Cl-+CO2↑+2H2O,C错误;
D.N2H4燃烧生成N2和H2O,反应的热化学方程式为:N2H4(l)+O2(g)=2H2O(l)+N2(g) ΔH=-642kJ•mol-1,D错误;
故答案为:A;
【7题详解】
A.由于Ag的金属活动性在氢之后,因而可用于在铁表面镀银,与其延展性无关,A错误;
B.NiSO4具有还原性,能被氧化生成NiO(OH),可用于电极材料NiO(OH)的制备,B正确;
C.N2H4中的N原子与H+形成配位键,N2H4分子内的N原子可以提供孤电子对,H+提供空轨道形成配位键,故N2H4的水溶液呈碱性,C错误;
D.K2FeO4中铁元素处于最高价,具有强氧化性,与的构型无对应关系,D错误;
故答案为:B。
8. 通过如下反应可合成一种中间体:
下列说法正确的是
A. 2−环己烯酮中所有的原子可能共平面
B. 苯甲醛分子中所有碳原子杂化方式相同
C. 可用酸性高锰酸钾溶液鉴别中间体和 2−环己烯酮
D. 中间体与足量 H2 加成后所得分子中含有 4 个手性碳原子
【答案】B
【解析】
【详解】A.2-环己烯酮中含有饱和碳原子,饱和碳原子为四面体结构,所有的原子不可能共平面,A错误;
B.苯甲醛分子中所有碳原子都是sp2杂化,B正确;
C.根据分子结构可看出,中间体分子中含有羟基和碳碳双键,两个官能团均能被酸性高锰酸钾氧化,所以能使酸性高锰酸钾溶液褪色,2-环己烯酮也含有碳碳双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以不能用酸性高锰酸钾溶液检验二者,C错误;
D.中间体与足量H2完全加成后所得分子中结构式为:,含有3个手性碳原子,D错误;
故选B。
9. 在给定条件下,下列物质间所示的转化可以实现的是
A. NaCl(aq)Cl2(g) B. Cl2(g)HClO(aq)
C. FeI2(aq)FeCl3(aq) D. NaClO4(aq)HClO4(aq)
【答案】A
【解析】
【详解】A.电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氯气和氢气,因此NaCl(aq)Cl2(g)可以实现,故A符合题意;
B.氯气和亚硫酸反应生成硫酸和盐酸,Cl2(g)HClO(aq)不能实现,故B不符合题意;
C.向FeI2溶液中通入少量氧气,只有碘离子被氧化,FeI2(aq)FeCl3(aq)不能实现,故C不符合题意;
D.HClO4的酸性强于碳酸,NaClO4与二氧化碳不反应,因此NaClO4(aq)HClO4(aq)不能实现,故D不符合题意;
答案选A。
10. 热电池是一种需要达到一定温度才能工作的电池。一种热电池的结构如下图所示,电池工作时需用引燃剂引发Fe和的反应,产生的热量会使LiCl、KCl熔化,电池开始工作。电池放电后有、Fe和生成。下列说法正确的是
A. 该热电池常温下不能工作的原因是LiCl、KCl常温下不含离子
B. Fe和反应后的产物可能是KCl、和
C. 放电时电极上所发生反应为
D. 电路上每转移1mol电子,消耗的物质的量为0.25mol
【答案】D
【解析】
【分析】原电池负极氧化反应,正极还原反应,电池放电后有Li7Si3、Fe和Li2S生成,所以FeS2电极为正极,Li13Si4电极为负极。
【详解】A.该热电池常温下不能工作的原因是LiCl、KCl常温下为固体,离子不能自由移动,不能导电,A错误;
B.Fe和KClO4反应生成KCl,反应前后钾和氯的物质的量之比均为1:1,并且钾、氯原子守恒可知,一定没有FeCl3,B错误;
C.放电时Li13Si4电极上所发生反应为3Li13Si4-11e−=4Li7Si3+11Li+,C错误;
D.正极反应式为FeS2+4e-+4Li+=Fe+2Li2S,电路上每转移1mol电子,消耗FeS2的物质的量为0.25mol,D正确;
故答案为:D。
11. 根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项
实验操作和现象
结论
A
将硫酸酸化的 H2O2 滴入 Fe(NO3)2 溶液中, 溶液变黄色
H2O2的氧化性强于 Fe3+的氧化性
B
向 NaCl、NaI 的混合稀溶液中滴入少量稀 AgNO3 溶液,有黄色沉淀生成
Ksp(AgCl) >Ksp(AgI)
C
向沸水中逐滴滴加5~6滴饱和FeCl3溶液,持续煮沸。溶液先变成红褐色,后析出沉淀
Fe3+先水解得到Fe(OH)3胶体,后聚集成Fe(OH)3沉淀
D
用电导率传感器分别测定等浓度的醋酸溶液和盐酸的电导率,盐酸的导电性强
HCl 为强电解质
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.溶液中存在H+和,相当于HNO3,HNO3也具有氧化性,不能确定是H2O2氧化的Fe2+,所以不能得出H2O2的氧化性强于 Fe3+的氧化性,A项错误;
B.由于NaCl、NaI的浓度未知,不能比较Ksp(AgCl) 与Ksp(AgI)的大小,B项错误;
C.溶液先变成红褐色,后析出沉淀,是因为Fe3+先水解得到Fe(OH)3胶体,后聚集成Fe(OH)3沉淀,C项正确;
D.用电导率传感器分别测定等浓度的醋酸溶液和盐酸的电导率,盐酸的导电性强,只能说明盐酸中离子浓度大于醋酸中离子浓度,不能证明HCl 为强电解质,D项错误;
答案选C。
12. 草酸亚铁(FeC2O4)是生产磷酸铁锂电池的原料,实验室可通过如图反应制取:
已知室温时:Ka1(H2C2O4)=5.6×10−2、Ka2(H2C2O4)=1.5×10−4、Ksp(FeC2O4)=2.1×10−7。
下列说法正确的是
A. 酸化、溶解后的溶液中存在:2c(Fe2+)+c(H+)<c(NH)+c(OH-)
B. 室温下,0.10 mol∙L−1NaHC2O4溶液中存在:c(C2O)<c(H2C2O4)
C. 向稀硫酸酸化的KMnO4溶液中滴加Na2C2O4溶液至溶液褪色,反应的离子方程式为:5C2O+2MnO+8H2O=10CO2↑+2Mn2++16OH-
D. 室温时反应Fe2++H2C2O4=FeC2O4+2H+的平衡常数K=40
【答案】D
【解析】
【分析】硫酸亚铁铵晶体加入硫酸酸化、溶解,再加入草酸钠沉淀亚铁离子,再过滤得到草酸亚铁固体。
【详解】A.酸化、溶解后的溶液中存在电荷守恒,,前者加上后者的两倍得到2c(Fe2+)+c(H+)>c(NH)+c(OH-),故A错误;
B.室温下,0.10 mol∙L−1NaHC2O4溶液中,Ka2(H2C2O4)=1.5×10−4,说明电离程度大于水解程度,则存在:c(H2C2O4)<c(C2O),故B错误;
C.向稀硫酸酸化的KMnO4溶液中滴加Na2C2O4溶液至溶液褪色,溶液显酸性,不存在生成氢氧根,反应的离子方程式为:5C2O+2MnO+16H+=10CO2↑+2Mn2++8 H2O,故C错误;
D.室温时反应Fe2++H2C2O4=FeC2O4+2H+的平衡常数,故D正确。
综上所述,答案为D。
13. 飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。如何有效消除NO成为环保领域的重要课题。某研究小组用新型催化剂对CO、NO催化转化进行研究,测得一段时间内NO的转化率、CO剩余的百分率随温度变化情况如图所示。已知NO可发生下列反应:
反应I:
反应Ⅱ:
下列叙述不正确的是
A. ,
B. 温度大于775K时,催化剂活性降低
C. 时,控制温度875K已可较好的去除NO
D. 775K,时,不考虑其他反应,该时刻
【答案】B
【解析】
【分析】根据题意分析,图像表示的是一段时间内NO的转化率、CO剩余的百分率随温度变化情况,三角形代表的是CO剩余的百分率,
【详解】A.根据反应Ⅱ的图像可以看出在775K时达到平衡状态,后随温度的升高NO的转化率下降,因此,而反应I熵减的,既然能够自发,可推测是放热的,因此,A正确;
B.在温度大于775K时,反应速率并没有减慢,说明催化剂活性没有降低,B错误;
C.根据图像可以看出时,温度875K时NO的转化率已经很高,已经能够较好的去除NO,C正确;
D.根据表中数据775K时,CO转化率为30%, 利用三段式处理数据如下:
n(CO2)=0.3mol, n(N2)=0.15+0.05=0.2mol,因此,D正确;
故选B。
二、非选择题:本题共 4 小题,共 61 分。
14. 从分金渣(主要成分为AgCl、、、)中获取高纯银的流程如图所示:
已知:在上述反应的温度下,
(1)“预处理”加入溶液将转化为AgCl,反应化学方程式为___________。
(2)氯化银的晶胞如图,周围最近且等距离的数目为___________。
(3)已知:,,“分银”时,AgCl与反应生成,该反应的平衡常数___________。
(4)“分银”时,的浓度与溶液pH的关系如图1;及其与形成的微粒的浓度分数随溶液pH变化的关系如图2。“分银”时,终点pH需控制的范围及原因为___________。
(5)“还原”时发生反应的离子方程式为___________。
(6)已如(白色),测定所制银样品纯度的过程为(杂质不反应):
①称取制备的银样品1.0800g,加适量稀硝酸溶解,定容到100mL容量瓶中。
②准确量取25.00mL溶液于锥形瓶中,酸化后滴入几滴溶液作指示剂,再用标准溶液滴定,滴定终点时溶液变为血红色。
③重复②的操作2次,所用标准溶液的平均体积为24.00mL。
计算样品中银的质量分数(写出计算过程)___________。
【答案】(1)
(2)12 (3)
(4)8~9;pH8~9时浓度较大,有利于AgCl与反应生成
(5)
(6)96.0%
【解析】
【分析】由流程可知,“预处理”时FeCl3溶液和Ag2S发生氧化还原生成FeCl2、S和AgCl,“分银”时AgCl与Na2SO3反应生成从而使银元素与分银渣分离,且溶液中存在= Ag++2SO,加入盐酸沉银,促使= Ag++2SO平衡正向移动,电离出Ag+,Ag+与分银液中的Cl-反应生成AgCl,最后将AgCl还原,以此解答该题。
【小问1详解】
“预处理”时FeCl3溶液和Ag2S发生氧化还原生成FeCl2、S和AgCl,反应的化学方程式为:。
【小问2详解】
由底面面心的原子可知,在上层、同层、下层各会有4个距离最近且相等的,故共12个。
【小问3详解】
反应的平衡常数K1=,“分银”时,AgCl与反应生成,离子方程式为:AgCl+2+Cl-,该反应的平衡常数K==K1=。
【小问4详解】
“分银”时,终点pH需控制的范围为:8~9;原因为:pH8~9时浓度较大,有利于AgCl与反应生成。
【小问5详解】
“还原”时,将AgCl还原为Ag,Ag元素由+1价下降到0价,N元素由-2价上升到0价,根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为:。
【小问6详解】
已如Ag++SCN-=AgSCN↓(白色),则n(Ag)=n(SCN-)=24.00×10-3L×0.1000 mol/L×=9.6×10-3mol,则样品中银的质量分数为=96.0%。
15. 化合物G是合成氢化橙酮衍生物的中间体,其人工合成路线如下:
注:Bz基团为苯甲酰基,结构式为
(1)A中碳原子和氧原子杂化类型分别为_______、_______。
(2)E→F的反应类型为_______。
(3)C的结构简式为_______。
(4)D的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:_______。
①分子中不同化学环境的氢原子数目比为2∶2∶2∶1。
②碱性条件下水解,酸化后得2种产物,其中一种产物分子只含一种含氧官能团,另一种产物含有2种含氧官能团且能与发生显色反应
(5)写出以和、为原料制备的合成路线流程图______ (无机试剂任用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1) ①. ②.
(2)取代反应 (3)
(4) (5)
【解析】
【分析】由有机物的转化关系可知,氯化铝作用下与发生取代反应生成,在碳酸钾作用下发生取代反应生成,则C的结构简式为;在碳酸钾作用下与发生取代反应生成,催化剂作用下与氢气反应转化为,在碳酸钾作用下与一碘甲烷发生取代反应生成,氢氧化钠作用下与反应生成。
【小问1详解】
由结构简式可知,A分子的苯环上碳原子的杂化方式为sp2杂化、羟基上的饱和氧原子的杂化方式为sp3杂化,故答案为:sp2;sp3;
【小问2详解】
由分析可知,E→F的反应为在碳酸钾作用下与一碘甲烷发生取代反应生成,故答案为:取代反应;
【小问3详解】
由分析可知,C的结构简式为,故答案为:;
【小问4详解】
D的同分异构体碱性条件下水解,酸化后得2种产物,其中一种产物分子只含一种含氧官能团,另一种产物含有2种含氧官能团且能与氯化铁发生显色反应说明同分异构分子中含有酚酯基和醛基,分子中不同化学环境的氢原子数目比为2∶2∶2∶1的结构简式为,故答案为:;
【小问5详解】
由题给有机物的转化关系可知,以和、为原料制备的合成步骤为在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应生成,在铜做催化剂条件下,与氧气发生催化氧化反应生成,在碳酸钾作用下与一碘甲烷发生取代反应生成,在铜做催化剂条件下,与氧气发生催化氧化反应生成,氢氧化钠作用下与反应生成,合成路线为
,故答案为:。
16. 硒是人体所需微量元素之一,也是一种重要的工业原料。工业上从铜阳极泥(含有Se、Au、Ag、Cu、CuSe、等)中提取硒的过程如下:
(1)“焙烧”时,与反应每消耗1mol,转移电子数为___________。
(2)甲酸还原反应的装置如图所示,反应的化学方程式为___________。
(3)还原时,进行了下述实验:向10mL亚硒酸溶液中先加入10mL氨水,再加入10mL甲酸溶液,加热至沸腾(103℃),反应10小时。当氨水浓度在之间,随着氨水浓度逐渐增大,亚硒酸还原率逐渐升高,其可能的原因是___________。
(4)粗硒的精制经过浸出[Se转化成硒代硫酸钠]净化酸化等步骤。
①加入一定体积溶液可除去、等杂质金属离子,浓度对粗硒除杂的影响如图所示,精硒中的杂质含量先降低后上升的原因是___________。
②在搅拌下向100mL硒代硫酸钠溶液中缓慢滴加溶液,过滤、洗涤、干燥,得到Se固体。需加入溶液的体积约为___________。
(5)实验室中可以用还原溶液制取硒单质,请补充完整实验方案:取一定量溶液,___________,得硒单质。(须使用的试剂:、溶液、NaOH溶液)
【答案】(1)6mol
(2)
(3)在实验条件下,比更容易被甲酸还原,随着氨水浓度逐渐增大,溶液中浓度逐渐增大,反应速率加快
(4) ①. 加硫酸时,硫离子与亚硫酸根反应成硫单质 ②. 100mL或0.1L
(5)在不断搅拌下,向溶液中缓缓通入气体至不再产生沉淀为止,同时用NaOH溶液吸收多余的尾气,静置过滤洗涤,直至取最后一次洗涤滤液,加入溶液无沉淀生成,干燥
【解析】
【分析】铜阳极泥通入氧气焙烧,Ag2Se与氧气反应生成Ag,且Au、Ag为不活泼金属,不与氧气反应,Cu转化为CuO,烧渣中含Au、Ag、CuO等,Se和S在同一主族,同一主族元素性质相似,故焙烧生成产物A为SeO2,SeO2与水反应生成H2SeO3溶液,加入甲酸103℃下还原生成粗硒,化学方程式为H2SeO3+2HCOOHSe↓+2CO2↑+3H2O。
【小问1详解】
焙烧时Ag2Se与O2反应的化学方程式为Ag2Se+O22Ag+SeO2,该反应中Ag和O得电子,Se失去6个电子,因此每消耗1molO2转移6mol电子。
【小问2详解】
甲酸还原H2SeO3,H2SeO3得电子生成Se,甲酸失电子生成CO2,化学方程式为H2SeO3+2HCOOHSe↓+2CO2↑+3H2O。
【小问3详解】
10mL2.5mol/L的亚硒酸为0.025mol,加入氨水10mL,氨水浓度在0-1.25mol/L时,一水合氨的物质的量为0-0.025mol,若一水合氨的物质的量为0.025mol,此时亚硒酸与一水合氨完全反应生成NH4HSeO3,此时亚硒酸还原率最高,说明实验条件下,比H2SeO3更容易被甲酸还原,随着氨水浓度逐渐增大,溶液中浓度逐渐增大,反应速率加快。
【小问4详解】
①粗硒中加入硫化钠,硫化钠与铜离子、银离子等生成沉淀,进而除去杂质金属离子,硫化钠浓度过高时,除去金属离子后有硫化钠剩余,加入硫酸后,酸性条件下硫离子与亚硫酸根离子反应生成硫单质,从而使杂质含量上升。
②硒代硫酸钠与硫酸反应生成Se的化学方程式为Na2SeSO3+H2SO4=Na2SO4+Se↓+SO2↑+H2O,硒代硫酸钠的物质的量为0.1mol,需要硫酸0.1mol,则需要加入1mol/L的硫酸0.1L。
【小问5详解】
用SO2还原H2SeO3溶液制取硒单质,二氧化硫被氧化生成硫酸根离子,实验方案为:取一定量H2SeO3溶液,在不断搅拌下,向溶液中缓缓通入气体至不再产生沉淀为止,同时用NaOH溶液吸收多余的尾气,静置过滤洗涤,直至取最后一次洗涤滤液,加入溶液无沉淀生成,干燥,得到硒单质。
17. 为了缓解温室效应与能源供应之间的冲突,从空气中捕集并将其转化为燃料或增值化学品成为了新的研究热点。
(1)二氧化碳通过催化方法还原可以生产多种高价值的基础化学品,受到了研究人员的广泛关注。二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为:
;
;
在密闭容器中,时,平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率随温度的变化如图所示。的选择性可表示为。
反应___________;
②580℃以后平衡转化率升高的主要原因是___________。
③某同学认为该反应的最佳温度范围为360℃~400℃,你是否赞同,并说明理由:___________。
(2)为了进一步研究的甲烷化反应,科学家研究催化剂(M表示Ni或Ru)在300℃光照的条件下进行反应,催化反应的核心过程如题图所示:
①步骤Ⅲ发生的反应为___________(*X代表吸附态中间体)
②研究发现,光诱导电子从TiO2转移到M,富电子的M表面可以促进的解离和的活化,从而提高反应效率。已知Ni和Ru的电负性分别为1.91和2.20,使用催化剂的反应效率___________(填“高于”或“低于”)使用作催化剂的反应效率。
(3)用光电化学法将还原为有机物实现碳资源的再生利用,其装置如图1所示。其他条件一定时,含碳还原产物的法拉第效率[]随电压的变化如图2所示。
①当电解电压为,阴极发生电极反应式为___________。
②电解电压为时,电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为___________。
【答案】(1) ①. -247.1 ②. 反应Ⅰ为放热反应,温度升高CO2平衡转化率降低;反应Ⅱ为吸热反应,温度升高CO2平衡转化率升高,580℃以后,温度对反应Ⅱ平衡移动的影响大于反应Ⅰ ③. 不赞同。虽然反应温度为360℃~400℃时CO2转化率较高,但CO2生成CH4的选择性的大小无法确定(CH4选择性大小无法确定)
(2) ①. *COOH→*CO+*OH ②. 高于
(3) ①. CO2+2e-+2H+=HCOOH ②. 2:1
【解析】
【小问1详解】
①设反应Ⅲ,根据盖斯定律Ⅲ=Ⅰ-2×Ⅱ,则;
②反应Ⅰ为放热反应,温度升高CO2平衡转化率降低;反应Ⅱ为吸热反应,温度升高CO2平衡转化率升高,580℃以后,温度对反应Ⅱ平衡移动的影响大于反应Ⅰ,导致CO2平衡转化率升高;
③由图可知温度范围约为360℃~400℃时二氧化碳实际转化率最高,催化剂的活性最大,但CO2生成CH4的选择性的大小无法确定,故答案为:不赞同。虽然反应温度为360℃~400℃时CO2转化率较高,但CO2生成CH4的选择性的大小无法确定(CH4选择性大小无法确定)。
【小问2详解】
①由图知,步骤Ⅲ发生的反应为:*COOH→*CO+*OH;
②光诱导电子从TiO2转移到M,富电子的M表面可以促进H2的解离和CO2的活化,从而提高反应效率可得电负性越大,催化效率越高。已知Ni 和Ru 的电负性分别为1.91和2.20,使用Ru/TiO2催化剂的反应效率高于使用 Ni/TiO2作催化剂的反应效率。
【小问3详解】
①当电解电压为,观察图像可知,主要产生的是HCOOH,二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成HCOOH,电极反应式为;
②电解电压为时,根据图示可知,产物主要有:HCOOH、HCHO,转移,转移,当电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为x:y时,根据、,有,则x:y=2:1,电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为2:1。
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