内容正文:
综合测试卷(一)
(本试卷满分:100分 时间:90分钟)
可能用到的相对原子质量:H—1 C—12 N—14 O—16 S—32 Cl—35.5 Fe—56 Cu—64
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.(2024·湖南长郡中学一模)燃料选择一般考虑能效、环保、储存运输等因素,不同领域选择燃料的标准不同。下列有关燃料的说法错误的是( )
A.当前各国常规动力航空母舰的燃料都是重油,其为混合物,主要成分为酯类
B.飞船火箭的燃料一般使用偏二甲肼,偏二甲肼的结构简式为(CH3)2N—NH2
C.新能源汽车所用的可替代液体燃料主要有甲醇、乙醇、生物柴油等,符合碳减排、碳中和的要求
D.将原煤通过液化、气化等化学变化后再使用,可有效提高燃料的利用率
2.勤劳致富,越努力越幸福。下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是( )
选项
劳动项目
化学知识
A
游泳池中加硫酸铜进行消毒
硫酸铜的氧化性
B
高铁酸钾常用于处理水
高铁酸钾的氧化性和氢氧化铁胶体的聚沉
C
用热的纯碱溶液洗去油污
热的纯碱溶液水解显碱性
D
用厨余垃圾制肥料
厨余垃圾含N、P等元素
3.(2024·桐城统考)某药物成分H具有抗炎、抗病毒、抗氧化等生物活性,其结构简式如图所示。下列有关H的说法正确的是( )
A.有机物H所含的官能团有3种
B.1 mol有机物H最多可与9 mol H2发生加成反应
C.有机物H中有7个碳原子的杂化方式与氮原子相同
D.有机物H具有抗氧化性的原因是其所含的酚羟基等具有强还原性
4.以下为有机物的制备实验装置。下列相关说法错误的是( )
A.图1右侧试管中观察到淡黄色沉淀,可证明制备溴苯的反应为取代反应
B.图2所制得的硝基苯因溶解有NO2略带黄色,可加入NaOH溶液过滤除去
C.图3导气管口应在右侧试管中Na2CO3溶液液面上方,以防止倒吸
D.图4球形冷凝管可冷凝回流提高产率,分水器分出生成的水可提高反应转化率
·61·5.一种治疗胆结石的药物Z的部分合成路线如图所示。
下列说法正确的是( )
已知:手性碳原子是指连有四个不同基团(或原子)的碳原子。
A.X、Y、Z互为同系物
B.Z分子中所有的碳原子可能共平面
C.1 mol X最多能与4 mol氢气发生加成反应
D.Y分子中含有2个手性碳原子
6.废旧CPU中的金(Au)、Ag和Cu回收的部分流程如下:
已知:HAuCl4===H++ AuCl。下列说法正确的是( )
A.“酸溶”时用浓硝酸产生NOx的量比稀硝酸的少
B.“过滤”所得滤液中的Cu2+和Ag+可用过量浓氨水分离
C.用浓盐酸和NaNO3也可以溶解金
D.用过量Zn粉将1 mol HAuCl4完全还原为Au,参加反应的Zn为1.5 mol
7.下列关于氧和硫及其化合物的说法中正确的是( )
A.H2O和H2S均为V形分子,键角:H2O>H2S
B.OF2和SF6中,O与S的杂化方式相同
C.H2S与H2O2相对分子质量相等,由于键能H-S<H-O,故沸点H2S<H2O2
D.由于电负性O>S,所以SO2和SO3均为极性分子
8.硝酸盐污染已成为一个日益严重的环境问题。甲酸(HCOOH)在纳米级Pd表面分解为活性H和CO2,再经右侧历程实现NO的催化还原,进而减少污染。已知Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)表示Fe3O4中二价铁和三价铁。下列说法错误的是( )
A.Fe3O4参与了该循环历程
B.HCOOH分解时,碳氢键和氧氢键发生了断裂
C.H2在反应历程中生成的H+起到调节体系pH的作用
D.在整个历程中,1 mol H2可还原1 mol NO
9.(2023·湖北九师联盟5月质检)常温常压下,乙烯氯化反应合成1,2二氯乙烷电化学装置如图所示,其中A、B为多孔铂电极。下列有关说法错误的是( )
A.电极B是电池的正极
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电路中通过1 mol电子,两极溶液质量相差71 g
D.电极A的电极反应式为CH2===CH2+2Cl--2e-―→CH2ClCH2Cl
10.某化学学习小组利用NaClO溶液氧化环己醇()制备环己酮()的装置如图所示。
操作步骤如下:
ⅰ.向三颈烧瓶内加入环己醇、冰醋酸,逐滴加入NaClO溶液,30 ℃条件下反应30分钟后冷却。
ⅱ.向三颈烧瓶内加入适量饱和NaHSO3溶液,用NaOH调节溶液显中性后加入饱和氯化钠溶液,然后经分液、干燥、蒸馏得到环己酮。
下列叙述错误的是( )
A.冰醋酸既作为溶剂,同时可增强NaClO溶液的氧化性
B.若NaClO溶液滴加过快,三颈烧瓶中会产生少量黄绿色气体
C.饱和亚硫酸氢钠的主要作用是除去CH3COOH
D.饱和氯化钠可促进有机相和无机相分层
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.为完成下列各组实验,所选仪器和试剂均准确、完整的是( )
选项
实验目的
仪器
试剂
A
石蜡的分解
硬质试管、导管、试管、酒精灯、铁架台、铁夹、单孔橡胶塞
浸透了液体石蜡的矿渣棉、碎瓷片、酸性高锰酸钾溶液、溴的四氯化溶液
B
乙炔的制备、净化、检验
启普发生器、导管、试管
电石(含硫化钙等)、饱和食盐水、硫酸铜溶液、酸性高锰酸钾溶液、溴的四氯化碳溶液
续表
选项
实验目的
仪器
试剂
C
纤维素的水解
试管、试管夹、玻璃棒、胶头滴管、酒精灯
脱脂棉、90%硫酸、NaOH溶液、pH试纸、新制的Cu(OH)2悬浊液
D
探究Fe3+溶液显色的原因
试管、胶头滴管
氯化铁固体、硝酸铁固体、蒸馏水、1 mol·L-1盐酸
12.脑啡肽分子的结构简式如下图,下列有关脑啡肽分子的说法错误的是( )
A.分子间可形成氢键 B.分子中含有3个手性碳原子
C.由五种氨基酸分子缩合生成 D.能发生取代、氧化、缩合反应
13.常温下,2戊烯酸(CH3CH2CH===CHCOOH)溶液中含碳粒子分布系数(δ)与溶液pH的关系如图1,向20 mL 0.1 mol· L-12戊烯酸溶液中滴加0.1 mol·L-1的NaOH溶液,溶液pH与滴入NaOH溶液体积的关系如图2。已知:δ(CH3CH2CH===CHCOOH)=
下列说法错误的是( )
A.图1中,曲线Ⅰ表示的粒子是CH3CH2CH===CHCOO-
B.图2中,①对应溶液的溶质为2戊烯酸和2戊烯酸钠,此时溶液的pH=4.7
C.图2中,②对应的溶液中存在:c(Na+ )=c(CH3CH2CH===CHCOO- )>c(CH3CH2CH===CHCOOH)
D.图2中,③对应的溶液中存在:c(OH- )=c(H+ )+c(CH3CH2CH===CHCOOH)
14.高铜酸钾是一种难溶于水的黑色粉末状固体,与高铁酸钾性质相似。可以由四羟基合铜酸钾和次溴酸在冰水浴中合成:①K2[Cu(OH)4]+HBrO―→KCuO2+KBr+KBrO+H2O(未配平)。高铜酸钾在酸性条件下不稳定:②KCuO2+H2SO4―→O2+CuSO4+H2O+K2SO4(未配平)。下列说法不正确的是( )
A.①中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2
B.②若有标况下5.6 L O2生成,转移电子0.2NA
C.②中KCuO2既表现氧化性,又表现还原性
D.由①②可知氧化性强弱顺序为:HBrO>KCuO2>O2
15.利用硫酸锰溶液可通过离子交换膜组合工艺获得Mn、MnO2、H2SO4,原理如图所示:
下列说法中正确的是( )
A.交换膜a为阳离子交换膜
B.阳极电极反应式为Mn2++2e-+2H2O===MnO2+4H+
C.阴极区若pH过低,则锰的产率降低,此时阴极副产物为H2
D.电解过程中,每有0.2NA个电子通过,可产生9.8 g H2SO4
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(12分)由ⅡA元素与ⅤA元素所形成的化合物种类繁多,它们是探测器、激光器、微波器的重要材料。回答下列问题:
(1)基态Ga原子最高能级组的轨道表示式________________________________________________________________________。
(2)氧原子价电子层上的电子可以进行重排以便提供一个空轨道与氮原子形成配位键,该氧原子重排后的价电子排布图为________,电子重排后的氧原子能量有所升高,原因是不符合________(填“泡利原理”或“洪特规则”)。
(3)自然界中不存在单质硼,硼的氢化物也很少,主要存在的是硼的含氧化合物,根据下表数据分析其原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
化学键
B—H
B—O
B—B
键能(kJ·mol-1)
389
561
293
(4)比较大小:键角PH3________(填“>”或“<”,下同)NH3;熔、沸点:PH3________NH3。
(5)如图为四硼酸根离子球棍模型,该离子符号为________,其中硼原子轨道的杂化类型有________。
(6)叠氮酸铵(NH4N3)是一种具有爆炸性的无色晶体。叠氮酸根(N)的空间结构为________;叠氮酸铵的晶胞如图所示,其晶胞参数为a nm和0.5a nm,阿伏加德罗常数的值为NA,NH4N3的密度为________g·cm-3。
17.(12分)碘化亚铜(CuI)可用作有机反应催化剂。某化学兴趣小组以黄铜矿(主要成分为CuFeS2,其中Cu的化合价为+2)为原料制备CuI的流程如下:
已知:CuI是白色粉末,不溶于水,能与过量I-继续反应:CuI(s)+I-[CuI2]-,从而溶于KI溶液中。
回答下列问题:
(1)“浸取”时,反应的化学方程式为________________;该步骤使用的FeCl3溶液的浓度为560 g·L-1,则其物质的量浓度为________ mol·L-1(保留2位小数)。
(2)“溶解”时,NO被还原为NH,写出该反应的离子方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)“转化”时生成CuI的离子方程式为________________,该步骤需要控制KI溶液的用量,其原因是______________________________________________________________。
(4)用Na2SO3溶液洗涤沉淀的目的是_________________________________________。
(5)已知:Ksp(CuBr)=6.2×10-9,Ksp(CuI)=1.24×10-12,取2.00 g CuI放入锥形瓶中,加入100 mL a mol·L-1 NaBr溶液,充分振荡后,测得溶液中c(I-)=1.0×10-4 mol·L-1,则a约为________(保留1位小数,溶液体积变化忽略不计)。
·63·18.(12分)Li2S(硫化锂)是一种潜在的锂电池的电解质材料。某小组选择下列装置(装置B使用两次)利用氢气还原硫酸锂制备硫化锂。已知:Li2S易潮解,在加热条件下易被空气中的O2氧化。实验室用粗锌(含少量铜、FeS)和稀硫酸反应制备H2。
请回答下列问题:
(1)实验中装置C中有两种产物生成,请写出反应的化学方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)按气流从左至右,装置的连接顺序是a→________(按气流方向,填小写字母,可重复利用)。
(3)实验完毕后,采用图1、图2(夹持装置已略去)装置对装置A中混合物进行分离可得到副产物皓矾(ZnSO4·7H2O)晶体。先选择图1装置进行过滤,并将滤液进行蒸发浓缩、降温结晶,再选择图2装置过滤,得到粗皓矾晶体。
下列有关说法不正确的是________(填字母)。
A.采用图1装置过滤的优点是避免析出ZnSO4·7H2O
B.采用图1装置过滤主要是分离FeSO4·7H2O和ZnSO4溶液
C.粗皓矾晶体中可能含少量CuSO4·5H2O杂质
D.采用图2装置过滤的优点是过滤速度快
(4)欲探究Li2S产品的成分,现进行如下实验:
实验
操作与现象
结论
Ⅰ
取少量Li2S样品,滴加足量的稀盐酸,将气体通入品红溶液中,溶液褪色
样品含________
Ⅱ
在实验Ⅰ的溶液中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀
样品含Li2SO4
①由上述实验Ⅰ可知,Li2S样品中含有________杂质(填化学式),实验Ⅱ中存在Li2SO4杂质的原因可能是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②测定产品纯度的方法:取w g Li2S样品加入V1 mL c1 mol·L-1稀硫酸(过量)中,充分反应后,煮沸溶液以除去残留的酸性气体;滴加酚酞溶液作指示剂,用c2 mol·L-1标准NaOH溶液滴定过量的硫酸,消耗NaOH溶液V2 mL。若该Li2S样品中杂质不参加反应,用上述方法测得的Li2S样品的纯度为________(用含V1、V2、c1、c2、w的代数式表示)。
19.(12分)三唑基香豆素是一种重要医药活性成分,可利用下列途径进行合成:
已知:。
回答下列问题:
(1)A的名称为________。
(2)B的结构简式为______________;可用来区分A和C的实验方法为________(填字母)。
A.氯化铁溶液 B.核磁共振氢谱 C.红外光谱 D.新制氢氧化铜
(3)C→D发生反应的化学方程式为_____________________________________________。
(4)E的芳香族化合物的同分异构体有很多种,其中符合下列条件的同分异构体共有________种(不考虑立体异构)。
①遇氯化铁显紫色 ②含有—CONH2 ③含有碳碳三键
写出其中核磁共振氢谱峰面积之比为2∶2∶2∶1的同分异构体的结构简式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)以和为主要有机原料,写出合成的路线(无机试剂任选)。
20.(12分)(2024·秦皇岛三模)我国科学家利用Fe2Na3/红紫素催化剂实现CO2还原制备CO,利用可见光催化还原CO2,将CO2转化为增值化学原料(HCOOH、HCHO、CH3OH等) ,这被认为是一种可持续的CO2资源化有效途径。
(1)已知几种物质的燃烧热(ΔH)如表1所示:
表1
物质
HCHO(g)
H2(g)
燃烧热(ΔH)/(kJ · mol-1)
-570. 8
-285. 8
已知:H2O(g)===H2O(l) ΔH =-44 kJ ·mol-1。
CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g) ΔH =________kJ·mol-1
(2)在一定温度下,将1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)通入某恒容密闭容器中,发生反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) ,测得不同时刻容器中CO2的体积分数[φ(CO2)]如表2所示。
表2
t/min
0
10
20
30
40
50
φ(CO2)
0.250
0.230
0.215
0.205
0.200
0.200
达到平衡时CO2的转化率为________。
(3)将n(CO2)∶n(H2)=1∶4的混合气体充入某密闭容器中,同时发生反应1和反应2。
反应1:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ·mol-1
反应2:CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2<0。
在不同温度、压强下,测得相同时间内CO2的转化率如图1。0.1 MPa时,CO2的转化率在600 ℃之后随温度升高而增大的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在一定温度下,向容积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol CO2(g)和n mol H2(g) ,仅发生(3)中的反应2。实验测得CH3OH的平衡分压与起始投料比的关系如图2。
①起始时容器内气体的总压强为8p kPa,若10 min时反应到达c点,则0~10 min内,v(H2)=________mol·L-1· min-1。
②b点时反应的平衡常数Kp=________(用含 p的表达式表示)(kPa)-2。(已知:用气体分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压×物质的量分数)
(5)我国学者探究 了BiIn 合金催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理,并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量,如图3所示(带“*”表示物质处于吸附态)。试从图3分析,采用BiIn合金催化剂优于单金属Bi催化剂的原因:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
BiIn合金催化剂优于单金属In催化剂的原因:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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$$
综合测试卷(一)
1.A 重油是石油的产物,为多种碳氢化合物的混合物,主要成分为烃类,A错误;偏二甲肼的结构简式为(CH3)2N—NH2,B正确;减少二氧化碳的排放有利于实现碳中和,甲醇、乙醇、生物柴油等燃烧产物主要是水,可减少对传统三大能源煤、石油、天然气的利用,符合碳减排、碳中和的要求,C正确;煤的液化、气化等化学变化后生成可燃性液体和气体,可有效提高燃料的利用率,D正确。
2.A Cu2+是重金属离子可以使蛋白质变性,故游泳池中加硫酸铜进行消毒,A错误。
3.D 有机物H含有碳碳双键、羟基、醚键、酰胺基4种官能团,A错误;酰胺基不能与H2加成,因此1 mol有机物H最多可与8 mol H2发生加成反应,B错误;有机物H中有10个碳原子的杂化方式与氮原子相同,C错误;有机物H具有抗氧化性的原因是其所含的酚羟基等具有强还原性,D正确。
4.B 硝基苯不与NaOH溶液反应,且难溶于水,而NO2可以和NaOH溶液反应,可以用NaOH溶液除杂,但硝基苯为液体,应分液分离,B错误。
5.B X、Y、Z的结构不相似,不能互为同系物,A错误;由于苯环、碳碳双键和碳氧双键均是平面形结构,因此Z分子中所有的碳原子可能共平面,B正确;X分子中只有苯环和氢气发生加成反应,1 molX最多能与3 mol氢气发生加成反应,C错误;Y分子中只含有1个手性碳原子,即结构简式中同时连接甲基和羟基的碳原子是手性碳原子,D错误。
6.C 铜与稀硝酸反应的比例关系3Cu~2NO~2NO,与浓硝酸反应的比例关系Cu~2NO~2NO2,相同Cu与硝酸反应产生的氮氧化物,浓硝酸产生的多,A错误;“过滤”所得滤液中的Cu2+和Ag+与过量浓氨水都能生成配合物离子,不能分离,B错误;用浓盐酸和NaNO3,溶液中溶质与HNO3-NaCl一样,可以溶解金,C正确;用过量Zn粉将1 mol HAuCl4完全还原为Au,锌与氢离子反应也会参加反应,消耗Zn的物质的量大于1.5 mol,D错误。
7.A H2O和H2S分子中中心原子价层电子对数均为4,发生sp3杂化,均为V形分子,由于O电负性大,所以H2O分子中共用电子对间斥力更大,键角H2O>H2S,A正确;OF2和SF6中,O的成键电子对数和孤电子对数之和为4,S的成键电子对数为6,杂化方式不同,B错误;沸点H2S<H2O2的原因是H2O2存在分子间氢键,C错误;SO2是sp2杂化,是V型分子,为极性分子,SO3是平面正三角形,为非极性分子,D错误。
8.D Fe3O4参与了该循环历程,因为铁离子有价态的变化,A正确; HCOOH分解时,碳氢键和氧氢键发生了断裂,而后形成了碳氧双键,B正确;酸性条件下,NO比NO的氧化性更强,H+起到调节体系pH的作用,C正确;在整个历程中,2 mol Fe2+可还原1 mol NO,氢气还原Fe3+,D错误。
9.C 根据装置图,该装置为化学电池装置,乙烯转化成CH2ClCH2Cl,C元素化合价由-2价升高为-1价,根据原电池工作原理,A电极为负极,电极反应式为CH2===CH2+2Cl--2e-―→CH2ClCH2Cl,B电极为正极,电极反应式为Cl2+2e-===2Cl-,Cl-由正极移向负极,因此离子交换膜为阴离子交换膜,故A、B、D正确。A电极反应式为CH2===CH2+2Cl--2e-―→CH2ClCH2Cl,通过1 mol电子,有0.5 mol乙烯参与反应,同时右侧移向左侧1 mol Cl-,即左侧溶液增加质量为(0.5 mol×28 g·mol-1+35.5 g)=49.5 g,B电极反应式为Cl2+2e-===2Cl-,右侧有1 mol Cl-生成,同时有1 mol Cl-移向左侧,即右侧溶液质量不变,即两极溶液质量相差49.5 g,故C错误。
10.C 冰醋酸为有机溶剂,同时可增强NaClO溶液的氧化性,次氯酸根离子在酸性条件下氧化性增强,A正确;若NaClO溶液滴加过快,酸性条件下与氯化钠溶液反应产生氯气,故三颈烧瓶中会产生少量黄绿色气体,B正确;饱和亚硫酸氢钠的主要作用是除去未反应的NaClO,C错误;饱和氯化钠可促进有机相和无机相分层,D正确。
11.AC B.电石与饱和食盐水反应放热并且生成氢氧化钙糊状物堵塞启普发生器,不利于反应控制,错误;D.在Fe3+盐溶液中存在酸根离子和铁离子,若要探究溶液显色原因,应分别观察含有铁离子的溶液和含有相同酸根离子的溶液颜色,还应该观察使铁离子沉淀后溶液的颜色,这样能够证明究竟是什么离子使溶液显色,备选试剂可以有FeCl3、NaCl、Fe2(SO4)3、Na2SO4、NaOH等,错误。
12.C 由结构简式可知,脑啡肽分子中含有的羧基、羟基和氨基,分子间可形成氢键,A正确;脑啡肽分子中含有如图*所示的3个连有不同原子或原子团的手性碳原子,B正确;脑啡肽分子是由、、、
共4种氨基酸分子缩合生成,C错误;脑啡肽分子中含有的羧基、羟基和氨基,能发生取代反应、氧化反应、缩聚反应,D正确。
13.AB 根据已知2戊烯酸溶液中滴加0.1 mol·L-1的NaOH溶液导致溶液的pH增大,反应生成盐溶液,在滴加过程中CH3CH2CH===CHCOOH在减小,CH3CH2CH===CHCOO-在增大,当滴加至20 mL时恰好完全反应生成CH3CH2CH===CHCOONa,该盐属于强碱弱酸盐显碱性;曲线Ⅰ表示的粒子是CH3CH2CH===CHCOOH,A错误;根据图1知,2戊烯酸的电离常数Ka==c ( H+) = 10-4.7 mol/L,①对应的溶液呈酸性,即CH3CH2CH===CHCOOH的电离程度大于CH3CH2CH===CHCOO-的水解程度,溶液中c(CH3CH2CH===CHCOO- )>c(CH3CH2CH===CHCOOH),pH并不是4.7,B错误;②对应的溶液呈中性,根据电荷守恒知,c(CH3CH2CH===CHCOO- )=c(Na+ )>c(CH3CH2CH===CHCOOH) ,C正确;③对应的溶液中,酸和碱恰好完全反应,此时溶质为CH3CH2CH===CHCOONa,根据质子守恒得:c(OH- )=c(H+ )+c(CH3CH2CH===CHCOOH),D正确。
14.B 反应①中Br元素化合价降低,HBrO作氧化剂,Cu元素化合价升高,K2[Cu(OH)4]作还原剂,反应方程式为2K2[Cu(OH)4]+2HBrO===2KCuO2+KBr+KBrO+5H2O,则氧化剂和还原剂的物质的量之比为1∶2,A正确;反应②反应方程式为4KCuO2+6H2SO4===O2+4CuSO4+6H2O+2K2SO4,Cu元素化合价升高,O元素化合价降低,KCuO2既作氧化剂也作还原剂,KCuO2既表现氧化性,又表现还原性,生成1 mol O2转移4 mol电子,标况下生成5.6 L O2即物质的量为n===0.25 mol,转移电子0.25 mol×4×NA mol-1=NA,B错误,C正确;由氧化剂的氧化性强于氧化产物,由①可得氧化性:HBrO>KCuO2,由②可得氧化性:KCuO2>O2,则氧化性强弱顺序为:HBrO>KCuO2>O2,D正确。
15.AC 阳离子在溶液中向右移动,所以阳极产生的H+通过膜a进入中间室,故膜a为阳离子交换膜,A正确;由图可知左侧为阳极,Mn2+→MnO2,电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O===MnO2+4H+,B错误;阴极区若pH过低,即溶液中c(H+)过大,则阴极可能发生反应2H++2e-===H2↑,则锰的产率降低,C正确;电解总反应为2MnSO4+2H2OMn+MnO2+2H2SO4,所以电解过程中,每有0.2NA个电子通过,可产生9.8 g H2SO4,D错误。
16.解析 (1)基态Ga原子的核外电子排布简化式为[Ar]3d104s24p1,最高能级组为4p,其轨道表示式为;
(2)氧原子价电子层上的电子发生重排后的轨道表示式为,2p有一个空轨道与氮原子形成配位键;洪特规则指出:当电子排布在能量相同的各个轨道时,电子总是尽可能分占不同的原子轨道,且自旋状态相同,这样整个原子能量最低。显然重排后的电子排布图不符合洪特规则;
(3)B-B、B-H的键能小,易断裂,不能稳定存在,B—O的键能大,较稳定不易断裂;
(4)NH3比PH3的键角大,是因为P的电负性较N小,PH3中的成键电子云比NH3中的更偏向于H,同时P-H键长比N-H键长大,这样导致PH3中成键电子对之间的斥力减小,孤对电子对成键电子的斥力使H-P-H键角更小;氨分子间存在氢键,而PH3没有,所以NH3的沸点比PH3的沸点高;
(5)由结构图可知H、B、O的个数分别为4、4、9,B是ⅢA族元素,价电子数为3,最高正价为+3价,因此四硼酸根离子的符号为[H4B4O9]2-;据图可知,B原子价层电子对数有3对、4对两种,其中是3对的采用sp2杂化、是4对的采用sp3杂化;
(6)叠氮酸根的结构式为[N===N===N]-,与CO2互为等电子体,因此空间构型为直线型;分析叠氮酸铵晶胞,其中位于顶点、面心、棱心的叠氮酸根个数为8×+2×+8×=4,位于体心的铵根离子个数为4×1=4,则该晶胞中含有4个NH4N3,晶胞密度====(g/cm3)。
答案 (1) (2)
洪特规则
(3)B-B、B-H的键能小,易断裂,不能稳定存在,B—O的键能大,较稳定不易断裂
(4)< < (5)[H4B4O9]2- sp2、sp3 (6)直线形
17.解析 (1)“浸取”时,利用Fe3+氧化性,将S元素氧化成S单质,本身被还原成Fe2+,反应的化学方程式为CuFeS2+4FeCl3===CuCl2+5FeCl2+2S;令溶液的体积为1 L,FeCl3物质的量浓度为=3.45 mol·L-1;
(2)“溶解”步骤是溶解Cu单质,因此离子反应方程式为4Cu+NO+10H+4Cu2++NH+3H2O;
(3)根据流程,制备的CuI,Cu显+1价,“溶解”步骤Cu元素显+2价,“转化”步骤中Cu2+与I-发生氧化还原反应,离子反应方程式为2Cu2++4I-===2CuI↓+I2;根据题中所给信息,CuI溶于KI溶液中,如果KI溶液过量,CuI溶解,降低CuI产率;
(4)CuI表面含有I2,利用I2的氧化性将Na2SO3氧化,因此Na2SO3溶液的作用是除去附着在CuI上面的碘单质;
(5)混合后溶液中发生CuI+Br-CuBr+I-,测得溶液中c(I-)=1.0×10-4 mol·L-1,过程中消耗c(Br-)=1.0×10-4mol·L-1,即有=,代入数值,得出=,推出a约为0.5。
答案 (1)CuFeS2+4FeCl3===CuCl2+5FeCl2+2S 3.45
(2)4Cu+NO+10H+4Cu2++NH+3H2O
(3)2Cu2++4I-===2CuI↓+I2 防止过量I-溶解CuI,降低产率
(4)除去附着在CuI上面的碘单质
(5)0.5
·93·18.解析 (1)根据氧化还原反应原理和元素守恒,反应的原理是Li2SO4+4H2Li2S+4H2O;
(2)依题意,硫化锂易潮解,所以装置连接顺序为A、D、B、C、B,其中装置D的作用是除去氢气中的硫化氢杂质,前一个装置B用于干燥氢气,后一个装置B用于吸收空气中的水蒸气;
(3)A.第一次过滤除去难溶杂质如铜等,趁热过滤,避免析出硫酸锌晶体,正确;B.过滤是为了分离铜等杂质和溶液,不是为了分离硫酸亚铁晶体和硫酸锌溶液,错误;C.铜不与稀硫酸反应,错误;D.第二次采用减压过滤(抽滤),在抽气条件下过滤,过滤速率快,正确。
(4)①加入盐酸能产生使品红褪色的气体,应该为SO2,所以固体中含有Li2SO3;制备Li2S的反应物为Li2SO4,若有Li2SO4,则可能是Li2SO4未反应完全或通入氢气量不足或温度不高等;
②Li2S+H2SO4===Li2SO4+H2S↑,2NaOH+H2SO4===Na2SO4+2H2O,
Li2S消耗的硫酸的物质的量为c1V1×10-3-×10-3,测得的Li2S样品的纯度为×46×100%=%。
答案 (1)Li2SO4+4H2Li2S+4H2O
(2)g→f→b→c→d→e→b→c (3)BC
(4)Li2SO3 Li2SO4未反应完全或通入氢气量不足或温度不高等 %
19.解析 (2)由图可知A→B为取代反应,结合C的结构简式可知B为。A.A和C均含酚羟基,故不能用FeCl3溶液区分,错误;B.A和C均有6种不同氢原子,但峰面积不同,正确;C.A和C含有的官能团不同,正确;D.C含有醛基,可以与新制氢氧化铜反应,A不含醛基,正确;
(4)E的分子式为C9H7NO2,由①可知有酚羟基,结合②③可知有两种情况:苯环上含有—OH和,有邻、间、对3种;苯环上含有—OH、—C≡CH、,根据定二移一的方法可知有10种,故共有13种。其中核磁共振氢谱峰面积之比为2∶2∶2∶1的同分异构体为;
(5)由和制,由流程图可知应先制备,逆推可得→→→,据此可写出合成路线。
答案 (1)2甲基苯酚(或邻甲基苯酚)
(2) BCD
(3)++2H2O
(4)13
(5)
20.解析 (1)根据燃烧热写出热化学方程式:
ⅰ. HCHO(g)+O2(g)===CO2(g)+H2O(l) ΔH=-570.8 kJ/mol
ⅱ.H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
ⅲ. H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44 kJ/mol
根据盖斯定律,ⅱ×2-ⅰ-ⅲ得反应CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)的ΔH=(-285.8×2 +570.8+44) kJ/mol=+43.2 kJ/mol;
(2)由表2可知,平衡时CO2的体积分数为0.200,设反应由起始到达平衡时CO2转化的物质的量为x mol,列三段式:
CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)
n(起始)(mol) 1 3 0
n(转化)(mol) x x x
n(平衡)(mol) 1-x 3-x x,
则=0.200,解得x=0.25,则CO2的平衡转化率为25%;
(3)反应1的正反应是吸热反应,反应2的正反应是放热反应,600 ℃之后,随着温度升高,反应1正向进行的程度增大,反应2向逆反应方向进行,且相同时间内反应1消耗CO2的量大于反应2生成CO2的量,故0.1 MPa时,CO2的转化率在600 ℃之后随温度升高而增大;
(4)①设反应由起始到达平衡时CO2转化的物质的量为y mol;根据c点列三段式
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
n(起始)(mol) 1 3 0 0
n(转化)(mol) y 3y y y
n(平衡)(mol) 1-y 3-3y y y
恒温恒容下,气体压强与气体物质的量成正比例,=,解得y=0.5,v(H2)==0.075 mol·L-1·min-1;
②温度相同,a、b、c点平衡常数相等,选c点数据计算平衡常数,c点平衡时CO2、H2、CH3OH、H2O物质的量依次为0.5 mol、1.5 mol、0.5 mol、0.5 mol,CH3OH的分压为p kPa,则p(CO2)=p(CH3OH)=p(H2O)=pkPa,p(H2)=p kPa× 3=3p kPa,则平衡常数Kp===(kPa)-2;
(5)根据图像,采用BiIn合金催化剂优于单金属Bi催化剂的原因:相对于单金属Bi催化剂,BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附,增强对*OCHO中间体的吸附;BiIn合金催化剂优于单金属In催化剂的原因:相对于单金属In催化剂,BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的活化能。
答案 (1)+43.2 (2)25%
(3)反应1的正反应是吸热反应,反应2的正反应是放热反应,600 ℃之后,随着温度升高,反应1正向进行的程度增大,反应2向逆反应方向进行,且相同时间内反应1消耗CO2的量大于反应2生成CO2的量
(4)①0.075 ②
(5)相对于单金属Bi催化剂,BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附,增强对*OCHO中间体的吸附 相对于单金属In催化剂,BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的活化能
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