精品解析：江苏省泰州中学2024-2025学年高二下学期4月期中考试 化学试题

江苏省泰州中学2024~2025学年度第二学期期中考试 高二化学试题 (考试时间：75分钟；总分：100分) 一、选择题。(本题共13小题，每小题3分，共39分，每题只有一个选项最符合题意。) 1. 2024年中国“六五环境日”主题为“全面推进美丽中国建设”。下列做法不应提倡的是 A. 大力发展火力发电 B. 开发使用清洁能源 C. 植树造林增加绿色植被 D. 健全生态环境治理体系 2. 反应应用于石油开采，下列说法正确的是 A. 基态原子的轨道表示式为 B. 的结构示意图为 C. 中原子杂化类型为 D. 的空间填充模型为 3. 实验室制取少量的装置如图所示。下列实验装置不能达到目的的是 A. 用装置甲制得 B. 用装置乙干燥 C. 用装置丙收集 D. 用装置丁吸收 4. 在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是 A. B. C. D. 阅读下列材料，完成下面小题。 自然界中硫元素主要存在于岩石圈，水圈和大气圈中有少量含硫化合物。单质硫大部分来自岩石圈中硫化物与水蒸气、等物质的共同作用。可溶性硫酸盐矿会随雨水或地下水进入河流与海洋。和是大气圈中的主要含硫物质。人类根据需要可将硫元素转化为指定物质，以减少环境污染，满足生产、生活的需求。 5. 下列有关自然界中含硫物质的说法正确的是 A. 、互为同位素 B. 、中硫原子的杂化轨道类型相同 C. 大气圈与水圈中主要含硫物质的类别相同 D. 如图所示晶胞中硫原子的配位数为8 6. 下列有关自然界中单质硫形成及转化的化学反应表示正确的是 A. 用足量溶液吸收 B. 与发生置换反应： C. 与反应生成单质硫： D. 单质硫在空气中燃烧： 7. 下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是 A. 为非极性分子，可用于溶解硫黄 B. 浓硫酸具有脱水性，可用作干燥剂 C. 的空间结构为形，的还原性比的强 D. 键长比的长，的沸点低于 8. 某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A. 放电时，电子由电极b经外电路流向电极a B. 电极a的电极反应式为 C. 当有通过质子交换膜时，电极b表面理论上消耗的体积为 D. 验证生成的操作：取反应后的左室溶液，加入新制，加热，观察现象 9. 甲酸在金属-有机胺催化剂作用下分解制氢的反应为，可能的反应机理如下图所示。 下列说法不正确的是 A. 催化剂中的Pd带部分正电荷 B. 步骤I有配位键形成 C. 步骤III中每生成，转移电子的数目约为 D. 若以DCOOH代替HCOOH，则生成HD 10. 化合物Z是合成用于降低体重、缩小腰围药物利莫那班的重要中间体。 下列有关X、Y、Z的说法不正确的是 A. X→Y、Y→Z都是取代反应 B. X分子中所有碳原子可能在同一平面上 C. Y在浓硫酸催化下加热可发生消去反应 D. Z与足量NaOH溶液反应最多消耗3molNaOH 11. 室温下，根据下列实验过程及现象，能验证相应实验结论的是 选项 实验过程及现象 实验结论 A 室温下，用计分别测量溶液和NaClO溶液的pH，前者小于后者 比结合的能力弱 B 向乙醇中加入绿豆大小的钠块，有气泡产生 乙醇中有水 C 向溶液中滴加溶液，再滴加几滴KSCN溶液，溶液变为红色 和反应为可逆反应 D 用计测量溶液的 A. A B. B C. C D. D 12. 室温下，通过下列实验探究溶液的性质。 实验1：用pH计测量溶液的pH，测得pH为12.65. 实验2：向的溶液中通入气体至(忽略溶液体积的变化及的挥发)。 实验3：向的溶液中加入溶液。 已知：，，，。 下列说法正确的是 A. 实验1所得溶液中： B. 实验2所得溶液中： C. 实验3中：反应的平衡常数 D. 向溶液中通入少量的离子方程式 13. 实现“碳中和”一种路径是将和合成。其主要反应为 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 若仅考虑上述反应，在下，将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，和的选择性及的转化率随温度的变化如图所示。 的选择性。下列说法正确的是 A. 一定温度下，使用高效催化剂可提高的平衡产率 B. 其他条件不变，时，随温度升高生成的量增多 C. 其他条件不变，时，通入，生成 D. 温度高于时，主要是因为反应Ⅱ正向进行程度增大使的选择性降低 二、非选择题：共4题，共61分。 14. 以辉铋矿(主要成分为，含有、杂质)和软锰矿(主要成分为)为原料制备超细氧化铋的工艺流程如下： 已知：易与形成，易发生水解，其反应的离子方程式为。 （1）“联合焙烧”时，和在空气中反应生成和。该反应的化学方程式为_______。 （2）“酸浸”时需及时补充浓盐酸调节浸取液的pH。 ①一般控制浸取液pH小于1.4，其目的是_______。 ②酸浸时，加料完成后，不延长浸取时间，提高金属元素浸出率的方法除适当升高酸浸温度外，还有_______。 （3）铋离子能被有机萃取剂(简称TBP)萃取，其萃取原理可表示为(水层)+2TBP(有机层)(有机层)(水层)。 ①“萃取”时需向溶液中加入NaCl固体调节Cl-浓度，萃取率随变化关系如图1所示。最佳为，不宜过大也不宜过小的可能原因是_______。 ②萃取后分液所得水相中的主要阳离子除外，还有_______(填离子的化学式)。 （4）“沉淀反萃取”时生成草酸铋晶体。为得到含较少的草酸铋晶体，“萃取”后有机相与草酸溶液的混合方式为____。 （5）在空气中加热分解草酸铋晶体，测得升温加热过程中剩余固体的质量与起始的的质量的比值随温度变化的关系如图2所示。时制得超细氧化铋，推断其化学式_______{写出计算过程，O-16，Bi-209，}。 15. 有机物(药名seleca)能有效治疗心绞痛，一种合成的路线如下： （1）X的化学式为，其分子中采取杂化方式的碳原子数目是_______。 （2）的转化中还生成另外一种有机产物，其结构简式为_______。 （3）的反应会生成一种与互为同分异构体的副产物，该副产物的结构简式为_______。 （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：_______(写出一种即可)。 ①分子中有-CN ②能发生银镜反应，不能与发生显色反应 ③酸性条件下水解产物之一能与发生显色反应 ④分子中有3种不同化学环境的氢 （5）已知：(易被氧化)设计以、为原料制取的合成路线流程图______(无机试剂及有机溶剂任选，合成示例见本题题干)。 16. 以磷灰石[主要成分为Ca5(PO4)3F]制备锂离子电池正极材料前体FePO4的实验流程如下： （1）用磷酸、硫酸“分步浸取”磷灰石制备H3PO4，发生的主要反应如下： Ca5(PO4)3F＋7H3PO4=5Ca(H2PO4)2＋HF↑ Ca(H2PO4)2＋H2SO4＋2H2O=CaSO4·2H2O ↓＋2H3PO4 ①磷灰石也可直接用硫酸溶解。两种工艺相比，该“分步浸取”工艺的优点是_____________________。 ②经“酸浸”得到的粗H3PO4为CaSO4∙H3PO4∙H2O 混合体系。“纯化” 步骤控制温度在70 ℃，调节H3PO4质量分数为55%，使CaSO4以结晶水合物析出，过滤。为提高H3PO4的产率，需对CaSO4水合物晶体进行洗涤，并________，再将其中部分返回酸浸系统。 （2）将H3PO4溶液、FeSO4溶液和H2O2溶液混合，调节溶液pH，得到FePO4·2H2O，焙烧脱水得FePO4。 已知： FePO4·2H2O 晶体的纯度及颗粒大小会影响产品性能，沉淀速率过快会形成细小颗粒状粉末；含磷各微粒的物质的量分数与pH的关系如图所示；Fe3＋+EDTA4－⇌[Fe(EDTA)]-。 ① 生成FePO4·2H2O的离子方程式为________。 ②工业上选择溶液pH为2，此时溶液中c(HPO)为1.0×10-7.3 mol·L-1，则c(PO)=_____mol·L－1。 ③实际生产时，还加入EDTA四钠盐溶液，其目的是________。 ④设计以H3PO4溶液、FeSO4溶液和H2O2溶液为原料，制备较大颗粒FePO4·2H2O晶体的实验方案：_________________________。 (FePO4·2H2O晶体需“洗涤完全”，除主要原料外，其他试剂任用) 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，阴极发生的电极反应式为___________。 ②电解电压为时，电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为___________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 江苏省泰州中学2024~2025学年度第二学期期中考试 高二化学试题 (考试时间：75分钟；总分：100分) 一、选择题。(本题共13小题，每小题3分，共39分，每题只有一个选项最符合题意。) 1. 2024年中国“六五环境日”主题为“全面推进美丽中国建设”。下列做法不应提倡的是 A. 大力发展火力发电 B. 开发使用清洁能源 C. 植树造林增加绿色植被 D. 健全生态环境治理体系 【答案】A 【解析】 【详解】A．火力发电主要是利用煤炭、石油等化石燃料燃烧产生的热能来发电。在燃烧过程中会释放大量的二氧化碳，这是导致全球气候变暖的主要温室气体之一；同时还会产生二氧化硫、氮氧化物等污染物，这些污染物会形成酸雨，对土壤、水体、建筑物等造成损害，也会危害人体健康。所以大力发展火力发电不利于环境，不应提倡，符合题意，A正确； B．清洁能源是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，如太阳能、风能、水能等。开发使用清洁能源可以减少对化石燃料的依赖，降低污染物的排放，对环境友好，应提倡，不符合题意，B错误； C．植树造林增加绿色植被，植物通过光合作用可以吸收二氧化碳，释放氧气，有助于维持大气中的碳-氧平衡；植被还可以起到保持水土、防风固沙、净化空气、调节气候等作用，对生态环境有诸多益处，应提倡，不符合题意，C错误； D．健全生态环境治理体系，能够更有效地对环境问题进行监测、管理和治理，及时发现和解决生态环境中出现的问题，推动环境保护工作的科学化、规范化和制度化，有利于全面推进美丽中国建设，应提倡，不符合题意，D错误； 故选A。 2. 反应应用于石油开采，下列说法正确的是 A. 基态原子的轨道表示式为 B. 的结构示意图为 C. 中原子杂化类型为 D. 的空间填充模型为 【答案】C 【解析】 【详解】A．N是7号元素，根据构造原理，可知基态N原子核外电子排布式是1s22s22p3。原子核外电子总是尽可能成单排列，而且自旋方向相同，这种排布使原子能量最低，处于稳定状态，则基态N原子的轨道表达式为：，A错误； B．Cl是17号元素，原子核内有17个质子，Cl-核外电子排布是2、8、8，所以Cl-的结构示意图为，B错误； C．亚硝酸根()中N原子价层电子对数是2+=3，所以N原子杂化类型为sp2杂化，C正确； D．H2O分子中的中心O原子价层电子对数是2+=4，有2对孤电子对，是球棍模型，H2O的空间填充模型为，D错误； 故选C； 3. 实验室制取少量的装置如图所示。下列实验装置不能达到目的的是 A. 用装置甲制得 B. 用装置乙干燥 C. 用装置丙收集 D. 用装置丁吸收 【答案】C 【解析】 【详解】A．浓氨水和氧化钙反应放出氨气，用装置甲制得，故A正确； B．氨气是碱性气体，用碱石灰干燥氨气，故B正确； C．氨气的密度比空气小，用向下排空气法收集氨气，故C错误； D．氨气极易溶于水，用装置丁吸收可以防倒吸，故D正确； 选C。 4. 在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．电解饱和食盐水可得到Cl2，Cl2与Fe在加热条件下反应生成FeCl3，而不是FeCl2，A项错误； B．N2(g)和H2(g)在高温、高压、催化剂条件下生成NH3(g)，而NH3与CO2、饱和NaCl溶液反应得到的是NH4Cl和NaHCO3，NaHCO3分解才能得到Na2CO3， B项错误； C．S与氧气点燃下反应生成SO2，而不是SO3，C项错误； D．MgCl2与石灰乳反应得到Mg(OH)2和CaCl2，在高温下煅烧Mg(OH)2得到MgO和水，符合题意，D项正确； 故答案选D。 阅读下列材料，完成下面小题。 自然界中硫元素主要存在于岩石圈，水圈和大气圈中有少量含硫化合物。单质硫大部分来自岩石圈中硫化物与水蒸气、等物质的共同作用。可溶性硫酸盐矿会随雨水或地下水进入河流与海洋。和是大气圈中的主要含硫物质。人类根据需要可将硫元素转化为指定物质，以减少环境污染，满足生产、生活的需求。 5. 下列有关自然界中含硫物质的说法正确的是 A. 、互为同位素 B. 、中硫原子的杂化轨道类型相同 C. 大气圈与水圈中主要含硫物质的类别相同 D. 如图所示晶胞中硫原子的配位数为8 6. 下列有关自然界中单质硫形成及转化的化学反应表示正确的是 A. 用足量溶液吸收 B. 与发生置换反应： C. 与反应生成单质硫： D. 单质硫在空气中燃烧： 7. 下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是 A. 为非极性分子，可用于溶解硫黄 B. 浓硫酸具有脱水性，可用作干燥剂 C. 的空间结构为形，的还原性比的强 D. 键长比的长，的沸点低于 【答案】5. D 6. C 7. A 【解析】 【5题详解】 A．S2、S8是硫元素形成的不同单质，二者互为同素异形体，A项错误； B．H2S中硫原子的价层电子对数为2+，杂化轨道类型为sp3，SO2中硫原子的价层电子对数为2+，杂化轨道类型为sp2，杂化轨道类型不相同，B项错误； C．H2S和SO2是大气圈中的主要含硫物质，而水圈中主要含硫物质为可溶性硫酸盐，大气圈与水圈中主要含硫物质的类别不相同，C项错误； D．根据Cu2S晶胞图可知，其中白球有个8=4，黑球有8个，则黑球代表Cu、白球代表S，则以上面面心硫原子为例，距离最近的Cu有该晶胞中的4个与上层晶胞中的4个，故其配位数为8，D项正确； 答案选D。 【6题详解】 A．用足量溶液吸收，A错误； B．H2S与O2发生置换反应，化学方程式为，B项错误； C．H2S与SO2反应生成单质硫，化学方程式为，C项正确； D．单质硫在空气中燃烧，化学方程式为，D项错误； 答案选C。 【7题详解】 A．CS2为直线形分子，正负电荷中心重合，为非极性分子，硫黄分子也是非极性分子，根据相似相溶原理，CS2可用于溶解硫黄，且物质结构与性质、用途具有对应关系，A项正确； B．浓H2SO4具有脱水性与浓H2SO4用作干燥剂之间不具有对应关系，浓H2SO4用作干燥剂是因为其具有吸水性，B项错误； C．H2S的空间结构为V形与H2S的还原性比H2O的强之间不具有对应关系，S非金属性比O弱，H2S的还原性比H2O强，C项错误； D．S—H键长比O—H的长与CH3SH的沸点低于CH3OH之间不具有对应关系，CH3OH分子间形成氢键，故其沸点高，D项错误； 答案选A。 8. 某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A. 放电时，电子由电极b经外电路流向电极a B. 电极a的电极反应式为 C. 当有通过质子交换膜时，电极b表面理论上消耗的体积为 D. 验证生成的操作：取反应后的左室溶液，加入新制，加热，观察现象 【答案】B 【解析】 【分析】由图，氧气得到电子发生还原反应：，则b为正极，乙烯失去电子发生氧化反应：，a为负极； 【详解】A．放电时，电子由负极a经过外电路流向正极b，A错误； B．由分析，a为负极，乙烯失去电子发生氧化反应：，B正确； C．没有标况，不确定消耗氧气的体积，C错误； D．乙醛和新制氢氧化铜反应需要在碱性条件下反应，故应该取反应后的左室溶液，加入过量氢氧化钠调节溶液为碱性，然后再加入新制，加热，观察现象，D错误； 故选B。 9. 甲酸在金属-有机胺催化剂作用下分解制氢的反应为，可能的反应机理如下图所示。 下列说法不正确的是 A. 催化剂中的Pd带部分正电荷 B. 步骤I有配位键形成 C. 步骤III中每生成，转移电子的数目约为 D. 若以DCOOH代替HCOOH，则生成HD 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，催化剂中的能够与HCOO-和H-结合，说明催化剂中的带部分正电荷，A正确； B．步骤中，电离出，氢离子提供空轨道，提供孤电子对，形成配位键，B正确； C．步聚中价的价的发生归中反应生成氢气，每生成转移电子的数目约为，C错误； D．根据步骤原理可知，甲酸上的碳和氧原子生成二氧化碳，另外两个氢原子通过步骤会生成氢气，若以代替，就会生成，D正确； 故选C。 10. 化合物Z是合成用于降低体重、缩小腰围药物利莫那班的重要中间体。 下列有关X、Y、Z的说法不正确的是 A. X→Y、Y→Z都是取代反应 B. X分子中所有碳原子可能在同一平面上 C. Y在浓硫酸催化下加热可发生消去反应 D. Z与足量NaOH溶液反应最多消耗3molNaOH 【答案】C 【解析】 【详解】A．X中氢原子被溴原子取代生成Y，Y中溴原子被取代生成Z，所以X→Y、Y→Z都是取代反应，故A正确； B．苯环上所有原子共平面、-CHO中所有原子共平面、甲烷分子中最多有3个原子共平面，单键可以旋转，该分子相当于甲醛分子中的2个氢原子被苯基、乙基取代，乙基中两个碳原子可以共平面，所以该分子中所有碳原子可能共平面，故B正确； C．溴代烃发生消去反应需要NaOH的醇溶液、加热条件，醇发生消去反应时才需要浓硫酸、加热条件，故C错误； D．Z中氯原子水解生成的酚羟基和HCl、酯基水解生成的羧基都能和NaOH以1：1反应，所以1mol该有机物最多消耗3molNaOH，故D正确。 答案选C。 11. 室温下，根据下列实验过程及现象，能验证相应实验结论的是 选项 实验过程及现象 实验结论 A 室温下，用计分别测量溶液和NaClO溶液的pH，前者小于后者 比结合的能力弱 B 向乙醇中加入绿豆大小的钠块，有气泡产生 乙醇中有水 C 向溶液中滴加溶液，再滴加几滴KSCN溶液，溶液变为红色 和反应为可逆反应 D 用计测量溶液的 A. A B. B C. C D. D 【答案】D 【解析】 【详解】A．室温下，用计分别测量同浓度的溶液和NaClO溶液的pH，才能比较比结合能力的强弱，A错误； B．乙醇与钠反应也能生成氢气，B错误； C．反应中FeCl3过量，向过量的氯化铁溶液中滴入碘化钾溶液充分反应后，取少量反应后溶液于试管中，再滴入几滴硫氰化钾溶液，溶液会变为红色，不能说明氯化铁溶液与碘化钾溶液的反应为可逆反应，C错误； D．用计测量溶液的，溶液显酸性，说明HC2电离大于水解，，D正确； 答案选D。 12. 室温下，通过下列实验探究溶液的性质。 实验1：用pH计测量溶液的pH，测得pH为12.65. 实验2：向的溶液中通入气体至(忽略溶液体积的变化及的挥发)。 实验3：向的溶液中加入溶液。 已知：，，，。 下列说法正确的是 A. 实验1所得溶液中： B. 实验2所得溶液中： C. 实验3中：反应的平衡常数 D. 向溶液中通入少量的离子方程式 【答案】B 【解析】 【详解】A．用pH计测量溶液的pH，测得pH为12.65，溶液呈碱性，水解生成，水解是微弱的，则，A错误； B．向的溶液中通入气体至，溶液呈中性，c(H+)=c(OH-)，溶液中存在物理守恒：，电荷守恒：，c(Na+)=0.2mol/L，结合上式可得，B正确； C．反应的平衡常数=，C错误； D．电离常数越大，酸性越强，则酸性：H2CO3>H2S>>HS-，根据强酸制取弱酸的原理，向溶液中通入少量生成NaHS和Na2CO3，离子方程式为：，D错误； 故选B。 13. 实现“碳中和”一种路径是将和合成。其主要反应为 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 若仅考虑上述反应，在下，将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，和的选择性及的转化率随温度的变化如图所示。 的选择性。下列说法正确的是 A. 一定温度下，使用高效催化剂可提高的平衡产率 B. 其他条件不变，时，随温度升高生成的量增多 C. 其他条件不变，时，通入，生成 D. 温度高于时，主要是因为反应Ⅱ正向进行程度增大使的选择性降低 【答案】C 【解析】 【详解】A．催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，只影响反应达到平衡所需的时间，不影响化学平衡的移动，因此一定温度下，使用高效催化剂不能提高的平衡产率，A错误； B．由图像可知，时，随着温度升高，CO2的转化率降低，CH3OCH3选择性减小、CH3OH的选择性增大，结合方程式（反应Ⅰ、Ⅲ生成H2O的物质的量等于消耗的CO2物质的量）和O元素守恒，260℃时随温度升高生成H2O的量减少，B错误； C．时，CO2的转化率为30%，的选择性为64%；通入1molCO2，参加反应的物质的量为1mol×30%=0.3mol，生成消耗的CO2的物质的量为0.3mol×64%=0.192mol，根据反应关系，生成的物质的量为0.192mol×0.5=0.096mol，C正确； D．温度高于时，的选择性降低，CH3OH的选择性升高，因为生成和CH3OH的反应是放热反应，升温使反应 Ⅰ、Ⅱ逆向移动，D错误； 答案选C。 二、非选择题：共4题，共61分。 14. 以辉铋矿(主要成分为，含有、杂质)和软锰矿(主要成分为)为原料制备超细氧化铋的工艺流程如下： 已知：易与形成，易发生水解，其反应的离子方程式为。 （1）“联合焙烧”时，和在空气中反应生成和。该反应的化学方程式为_______。 （2）“酸浸”时需及时补充浓盐酸调节浸取液的pH。 ①一般控制浸取液pH小于1.4，其目的是_______。 ②酸浸时，加料完成后，不延长浸取时间，提高金属元素浸出率的方法除适当升高酸浸温度外，还有_______。 （3）铋离子能被有机萃取剂(简称TBP)萃取，其萃取原理可表示为(水层)+2TBP(有机层)(有机层)(水层)。 ①“萃取”时需向溶液中加入NaCl固体调节Cl-浓度，萃取率随变化关系如图1所示。最佳为，不宜过大也不宜过小的可能原因是_______。 ②萃取后分液所得水相中的主要阳离子除外，还有_______(填离子的化学式)。 （4）“沉淀反萃取”时生成草酸铋晶体。为得到含较少的草酸铋晶体，“萃取”后有机相与草酸溶液的混合方式为____。 （5）在空气中加热分解草酸铋晶体，测得升温加热过程中剩余固体的质量与起始的的质量的比值随温度变化的关系如图2所示。时制得超细氧化铋，推断其化学式_______{写出计算过程，O-16，Bi-209，}。 【答案】（1） （2） ①. 增大浓度，使充分浸出；同时抑制、水解 ②. 加快搅拌速率 （3） ①. 时，铋离子(萃取平衡逆向移动)萃取率下降，铁离子萃取率上升；时，铋离子水解()程度增大，不利于铋离子的萃取提纯 ②. 、 （4）边搅拌边将有机相溶液滴加到草酸溶液中 （5） 【解析】 【分析】联合焙烧时和在空气中反应生成和，FeS2转变为Fe2O3，水浸后经过酸浸，Fe2O3转化为氯化铁，Bi2O3转化为Bi3+、Bi3+易与Cl-形成，滤渣为二氧化硅，滤液中加入萃取剂TBP使和Fe3+分离，再加入草酸溶液沉淀反萃取生成草酸铋晶体，最终得到超细氧化铋，以此解答。 【小问1详解】 “联合焙烧”时，Bi2S3和MnO2在空气中反应生成Bi2O3和MnSO4，Mn元素由+4价下降到+2价，O2中O元素由0价下降到-2价，S元素由-2价上升到+6价，根据得失电子守恒和原子守恒配平方程式为：； 【小问2详解】 ①Bi3+易与Cl-形成， 易发生水解，其反应的离子方程式为＋H2O=BiOCl↓＋5Cl-+2H+，溶液中Fe3+也发生水解，一般控制浸取液pH小于1.4，增大H＋浓度，使Bi3+充分浸出，同时水解平衡逆向移动，抑制、Fe3+水解，答案是：增大浓度，使Bi3+充分浸出；同时抑制金属离子、Fe3+水解； ②加快搅拌速度，加快反应速率也可以提高酸浸时金属元素的浸出率； 【小问3详解】 ①c(Cl-)>1.3 mol·L-1时，铋离子(萃取平衡＋2TBP⇌BiCl3·2TBP＋3Cl-逆向移动)萃取率下降，铁离子萃取率上升； c(Cl-)<1.3 mol·L-1时，铋离子水解(＋H2O=BiOCl↓＋5Cl-+2H+ )程度增大，不利于铋离子的萃取提纯； ②“萃取”时需向溶液中加入NaCl固体调节Cl-浓度，加入萃取剂TBP使和Fe3+分离，则萃取后分液所得水相中的主要阳离子为Fe3+、H+、Na＋； 【小问4详解】 为得到含较少的草酸铋晶体，“萃取”后有机相与草酸溶液的混合方式为：边搅拌边将有机相溶液滴加到草酸溶液中； 【小问5详解】 取1mol即808g固体，时残留质量为m=808×57.7%=466g，n(O)=(466-2×209)g÷16g/mol=3mol，n(Bi)：n(O)=2:3，因此氧化铋的化学式为Bi2O3。 15. 有机物(药名seleca)能有效治疗心绞痛，一种合成的路线如下： （1）X的化学式为，其分子中采取杂化方式的碳原子数目是_______。 （2）的转化中还生成另外一种有机产物，其结构简式为_______。 （3）的反应会生成一种与互为同分异构体的副产物，该副产物的结构简式为_______。 （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：_______(写出一种即可)。 ①分子中有-CN ②能发生银镜反应，不能与发生显色反应 ③酸性条件下水解产物之一能与发生显色反应 ④分子中有3种不同化学环境的氢 （5）已知：(易被氧化)设计以、为原料制取的合成路线流程图______(无机试剂及有机溶剂任选，合成示例见本题题干)。 【答案】（1）4 （2） （3） （4）或 （5） 【解析】 【分析】A为与SOCl2反应生成，B与X作用生成的C为，X为CH3CH2NHCH2COOCH3，C在一定条件下反应生成，D在NaOH、CaO/△下生成，E与Y在甲醇钠中生成，F与H2NC(CH3)3生成。 【小问1详解】 根据分析，X的结构简式为CH3CH2NHCH2COOCH3，采取sp3杂化的碳原子为：*CH3*CH2NH*CH2COO*CH3，其分子中带*的碳原子采取sp3杂化方式的碳原子数目是4。故答案为：4； 【小问2详解】 C→D的转化中还生成另外一种有机产物，其结构简式为CH3OH。故答案为：CH3OH； 【小问3详解】 F→G的反应会生成一种与G互为同分异构体的副产物，该副产物的结构简式为。故答案为：； 【小问4详解】 D的一种同分异构体同时满足下列条件，①分子中有-CN；②能发生银镜反应，不能与FeCl3发生显色反应，含有醛基，无酚羟基；③酸性条件下水解产物之一能与发生显色反应，含有酚与酸形成的酯；④分子中有3种不同化学环境的氢，同时满足上述条件的异构体有或，故答案为：或； 【小问5详解】 由已知信息，应先将甲苯与浓硝酸硝化，再将甲基氧化，然后将硝基还原为氨基，再与环氧乙烷反应，合成路线流程图：。 16. 以磷灰石[主要成分为Ca5(PO4)3F]制备锂离子电池正极材料前体FePO4的实验流程如下： （1）用磷酸、硫酸“分步浸取”磷灰石制备H3PO4，发生的主要反应如下： Ca5(PO4)3F＋7H3PO4=5Ca(H2PO4)2＋HF↑ Ca(H2PO4)2＋H2SO4＋2H2O=CaSO4·2H2O ↓＋2H3PO4 ①磷灰石也可直接用硫酸溶解。两种工艺相比，该“分步浸取”工艺的优点是_____________________。 ②经“酸浸”得到的粗H3PO4为CaSO4∙H3PO4∙H2O 混合体系。“纯化” 步骤控制温度在70 ℃，调节H3PO4质量分数为55%，使CaSO4以结晶水合物析出，过滤。为提高H3PO4的产率，需对CaSO4水合物晶体进行洗涤，并________，再将其中部分返回酸浸系统。 （2）将H3PO4溶液、FeSO4溶液和H2O2溶液混合，调节溶液pH，得到FePO4·2H2O，焙烧脱水得FePO4。 已知： FePO4·2H2O 晶体的纯度及颗粒大小会影响产品性能，沉淀速率过快会形成细小颗粒状粉末；含磷各微粒的物质的量分数与pH的关系如图所示；Fe3＋+EDTA4－⇌[Fe(EDTA)]-。 ① 生成FePO4·2H2O的离子方程式为________。 ②工业上选择溶液pH为2，此时溶液中c(HPO)为1.0×10-7.3 mol·L-1，则c(PO)=_____mol·L－1。 ③实际生产时，还加入EDTA四钠盐溶液，其目的是________。 ④设计以H3PO4溶液、FeSO4溶液和H2O2溶液为原料，制备较大颗粒FePO4·2H2O晶体的实验方案：_________________________。 (FePO4·2H2O晶体需“洗涤完全”，除主要原料外，其他试剂任用) 【答案】（1） ①. (磷酸先与磷灰石反应生成可溶性的磷酸二氢钙，)避免直接使用硫酸时生成难溶的硫酸钙层对磷灰石颗粒的包裹，阻止反应的继续发生 ②. 将洗涤后的滤液合并入上一步过滤的滤液 （2） ①. 2Fe2+＋2H3PO4＋H2O2＋2H2O=2FePO4·2H2O↓＋4H+ ②. 1.0×10－17.6 ③. 使Fe3＋和EDTA4－发生络合反应(Fe3＋＋EDTA4－⇌[Fe(EDTA)]－)，降低Fe3＋的浓度，减缓FePO4·2H2O的沉淀速率 ④. 将FeSO4溶液和H2O2溶液混合后，加入适量EDTA四钠盐溶液搅拌，在搅拌下向混合溶液中加入H3PO4溶液，控制溶液pH为2一段时间后静置、过滤，所得晶体用蒸馏水洗涤2～3次；取最后一次洗涤的滤液于试管中，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，无白色沉淀生成，低温干燥 【解析】 【分析】由题给流程可知：磷灰石用磷酸溶液和硫酸溶液分步浸取、过滤制得粗磷酸，粗磷酸经纯化得到磷酸，向磷酸中加入硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液并调节溶液pH，充分反应、过滤得到磷酸铁。 【小问1详解】 ①磷灰石也可直接用硫酸溶解。两种工艺相比，该“分步浸取”工艺的优点是(磷酸先与磷灰石反应生成可溶性的磷酸二氢钙)，避免直接使用硫酸时生成难溶的硫酸钙层对磷灰石颗粒的包裹，阻止反应的继续发生； ②经“酸浸”得到的粗H3PO4为CaSO4∙H3PO4∙H2O 混合体系。“纯化” 步骤控制温度在70 ℃，调节H3PO4质量分数为55%，使CaSO4以结晶水合物析出，过滤。为提高H3PO4的产率，需对CaSO4水合物晶体进行洗涤，并将洗涤后的滤液合并入上一步过滤的滤液，再将其中部分返回酸浸系统； 【小问2详解】 ①将H3PO4溶液、FeSO4溶液和H2O2溶液混合，调节溶液pH，发生氧化还原反应，得到FePO4·2H2O，该反应的离子方程式为：2Fe2+＋2H3PO4＋H2O2＋2H2O=2FePO4·2H2O↓＋4H+； ②根据图示可知：当溶液中c()=c(HP)时，溶液pH=12.3，c(H+)=10-12.3 mol/L，H3PO4的三级电离平衡常数Ka3=，所以当溶液pH=2，c(HP)=1.0×10-7.3 mol/L时，c()=； ③实际生产时，还加入EDTA四钠盐溶液，其目的是使Fe3＋和EDTA4－发生络合反应(Fe3＋＋EDTA4－⇌[Fe(EDTA)]－)，降低Fe3＋的浓度，减缓FePO4·2H2O的沉淀速率； ④设计以H3PO4溶液、FeSO4溶液和H2O2溶液为原料，制备较大颗粒FePO4·2H2O晶体的实验方案是：将FeSO4溶液和H2O2溶液混合后，加入适量EDTA四钠盐溶液搅拌，在搅拌下向混合溶液中加入H3PO4溶液，控制溶液pH为2一段时间后静置、过滤，所得晶体用蒸馏水洗涤2～3次；取最后一次洗涤的滤液于试管中，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，无白色沉淀生成，低温干燥。 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，阴极发生的电极反应式为___________。 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。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $