内容正文:
高三化学考试
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容:高考全部内容。
5.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Mg 24 S 32 Cl 35.5 Cr 52 Mn 55 Zn 65 Ba 137
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 广西被称为“中国水果之乡”,主要得益于其丰富的水果种类和显著的产量优势,下列说法错误的是
A. 水果的浆汁富含果糖,果糖与葡萄糖互为同分异构体
B. 沃柑富含维生素C,维生素C具有抗氧化作用
C. 成熟的香蕉有典型的香味,其香味来源于芳香烃
D. 水果运输中为延长果实的保质期,常在车厢里放置浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土
2. 生活离不开化学。下列说法错误的是
A. 碳酸氢钠的水解:
B. 食醋的溶质是醋酸,醋酸的分子结构模型:
C. 食盐的主要成分是NaCl,用电子式表示其形成过程:
D. 天然气是一种清洁的化石燃料,其主要成分的空间结构为正四面体形
3. 下列关于物质使用及其解释均正确的是
选项
物质使用
解释
A
活性炭粉除去汽车、冰箱里的异味
活性炭具有强还原性
B
氯乙烷可用于冷冻麻醉应急处理
氯乙烷沸点低,易挥发吸热
C
用铝罐车运输浓硫酸
浓硫酸不与Al反应
D
水玻璃(水溶液)可作防火剂
溶液显碱性
A. A B. B C. C D. D
4. 三硅酸镁()、铝碳酸镁和小苏打()是医疗上常见抗酸药。下列说法正确的是
A. 干冰(固态)与均属于分子晶体
B. 第一电离能:Na<Mg<Al
C. 氧化物中离子键百分数:
D. 键角:
5. 设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 分子中含有键的数目一定为
B. 与足量在一定条件下充分反应,生成的分子数为
C. 常温下,1LpH=9的HCOONa溶液中,由水电离出的数目为
D. 2.4gMg在过量的空气中充分燃烧,生成MgO、时转移的电子数为
6. 中药天麻具有息风止痉、平抑肝阳、祛风通络的功效,天麻素是天麻的主要活性成分之一,其结构简式如图,下列说法正确的是
A. 天麻素的分子式为
B. 天麻素分子存在多种对映异构体
C. 该物质能与溶液发生显色反应
D. 天麻素既能与金属钠反应,又能与溶液反应
7. 下列关于化学实验中的操作或事故处理正确的是
A. 为防止试剂污染,中学实验室未用完的钠、钾均不宜放回原试剂瓶
B. 实验室取用少量白磷时,可将白磷取出,在空气中用小刀切割
C. 轻微烫伤后,先用洁净的冷水处理,降低局部温度,然后涂上烫伤药膏
D. 浓氢氧化钠溶液对皮肤有腐蚀性,如不慎沾到皮肤上,应用较多的水冲洗,再涂上稀硝酸溶液
8. 下列实验装置或操作能达到相应目的的是
A.对氨气进行尾气处理
B.测定酸和碱反应反应热
C.制备胶体
D.测定氯水的pH
A. A B. B C. C D. D
9. 不同含金化合物催化乙烯加氢的反应历程如图所示。下列说法错误的是
A. 过渡态物质的稳定性:过渡态1>过渡态2
B. 乙烯中的键角大于乙烷中的键角
C. 在催化剂AuF或作用下,乙烯加氢反应的焓变相同
D. 与的键能总和大于的键能总和
10. X、Y、Z、W、R五种短周期主族元素的原子序数依次增大。X、Y、Z位于同一周期,且互不相邻,基态X原子的第一电离能比同周期相邻两种元素的小,Z与R同主族,W原子在同周期中原子半径最大,下列说法错误的是
A. 为非极性分子
B. 键长Z—Z<R—R,键能Z—Z<R—R
C. 简单离子半径:W>Y>Z
D. 最高价氧化物对应水化物的酸性:Y<R
11. 用铁泥(主要成分为,还含有少量FeO和Fe)制备纳米的流程如图。浊液D中铁元素以FeOOH的形式存在,下列说法错误的是
A. 步骤②的反应过程中,有气体放出
B. 步骤③加入NaOH溶液的过程中可观察到有白色沉淀生成,后沉淀变为灰绿色,最后变为红褐色
C. 步骤④中反应的化学方程式为:
D. 纳米属于胶体,能发生丁达尔效应
12. 我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池,其工作原理如图所示。图中“双极膜”中间层中的解离为和,并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是
A. 电池工作时,电子由锌电极流出,经外电路流向催化电极
B. 电池工作时,催化电极上发生的电极反应为
C. 电池工作一段时间后,锌电极区和催化电极区的pH均减小
D. 锌电极质量减少6.5g时,催化电极表面消耗
13. 由Ba、Mn、O三种元素组成的化合物的晶胞,由层状[BaO]结构堆积而成,位于层间且与上下两层距离相等,该晶胞结构及其在平面的投影如图所示,设为阿伏加德罗常数的值。
下列说法错误的是
A. 该物质的化学式为
B. A点原子的分数坐标为
C. 同层与间的最短距离为
D. 该晶体的密度为
14. 在常温下,向10mL浓度均为的NaOH和混合溶液中滴加的盐酸,溶液pH随加入盐酸体积的变化如图所示。下列说法正确的是
A. 在点对应的溶液中,
B. 时,
C. 点对应溶液的pH<7,是因为此时的电离能力强于其水解能力
D. 若将的盐酸换成同浓度的醋酸,当滴至溶液的pH=7时,
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 无水CrCl3易潮解,常用于有机合成。设计以下实验制备无水CrCl3并测定产品纯度。
Ⅰ.无水CrCl3的制备装置如图所示(夹持装置略)。
(1)仪器c的名称为___________。
(2)本实验持续通入N2的目的是___________。
(3)管式炉的温度升高到660℃时发生反应,生成CrCl3和COCl2 (光气),写出反应的化学方程式:___________。
(4)反应管右端有15 cm在管式炉外,其作用是___________。
(5)装置b中发生反应的离子方程式为___________。
Ⅱ.测定无水CrCl3的纯度。
①称取m g制备的无水CrCl3,溶于水后定容至100 mL。
②取25.00 mL溶液于碘量瓶中,加入稍过量的Na2O2充分反应,再加入稀硫酸将转化为;煮沸、冷却后再加入过量KI固体,加塞摇匀。
③加入少量淀粉溶液,再用c mol/L的Na2S2O3标准溶液滴定,平行滴定三次,平均消耗Na2S2O3溶液V mL。
已知:(未配平);(未配平)。
(6)判断达到滴定终点的依据是___________。
(7)样品中无水CrCl3的质量分数为___________%(用含m、c、V的代数式表示)。
(8)若步骤②中未煮沸,则测得无水CrCl3的质量分数将___________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
16. 一水合硫酸锰()是一种重要的饲料添加剂和油漆干燥剂。一种以软锰矿(主要成分是,还含有、、、等杂质)为主要原料制备的工艺流程如图。
已知:常温下,的电离常数,。
回答下列问题:
(1)题中涉及的金属元素,其中属于p区的是___________(填元素符号)。
(2)木屑在硫酸中“水解”的最终产物为___________(填名称),该物质在“酸浸”时的作用是___________。
(3)“浸渣”的主要成分为___________(填化学式)。
(4)常温下,加入碳酸钙的目的是调节pH,若“除铜”后溶液的pH=6.5,则___________。
(5)已知:pH在6.4~7.6范围内,可被氧气直接氧化得到。实际工业生产时,先向溶液中通入氨气生成沉淀,再将氧化得到,其他条件一定时,的沉淀率随氨气通入量的变化如图所示。
①向起始时的溶液中持续通入,反应一段时间后,不再转化为,其原因是___________。
②实际工业生产中,当氨气通入量超过30 mL时,的沉淀率下降,主要原因是___________。
17. 丙烯是三大合成材料的基本原料之一,可用于生产多种重要有机化工原料。根据所学知识,回答下列问题:
Ⅰ.是一种温和的氧化剂,利用氧化丙烷可制得丙烯,该工艺可采用作催化剂,反应机理如图1。
已知:各物质的燃烧热如表所示。
物质
CO(g)
燃烧热
-2220
-2058
-283
(1)已知: 。则反应 ___________。
(2)基态Cr原子核外价电子轨道表示式为___________。
Ⅱ.在催化剂作用下,丙烷无氧脱氢法也可用于制备丙烯,其反应原理为 。
(3)下列措施既能提高反应物的平衡转化率,又能增大生成的反应速率的是___________(填标号)。
a.升高温度 b.增大压强 c.加入催化剂 d.恒容条件下增加的量
(4)下、压强恒为时,向密闭容器中通入和Ar的混合气体,发生反应,的平衡转化率(α)与通入气体中的物质的量分数()的关系如图2所示。
①从平衡移动的角度判断,通入Ar的作用是___________。
②下,时,反应经后达到平衡,内,的平均分压变化率为___________。
③下,反应的平衡常数___________(用含的代数式表示)kPa。
Ⅲ.丙烯可与氯化氢反应制备氯丙烷,反应的能量变化如图3所示。
(5)历程Ⅰ中,决定反应速率的是___________(填“①”或“②”)。
(6)实验测得,其他条件不变,适当升高温度可提高加成产物中的比例,从活化能的角度分析其原因:___________。
18. 支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如下:
已知:①;
②;
③—Bn表示。
回答下列问题:
(1)B中含氧官能团的名称为___________。
(2)B→C反应中需要加,的作用是___________。
(3)F结构简式为___________;写出F→G的化学方程式:___________。
(4)H的同分异构体中,仅含有、和苯环结构的有___________种。
(5)酯在乙醇钠(芳香酸酯的酯羰基不够活泼,需要用更强的碱催化,例如NaH)的催化下会发生Claisen酯缩合反应,乙酸乙酯发生该反应的机理如图所示。
①过程Ⅲ的反应类型为___________;
②粒子中,采取杂化碳原子有___________个;
③与在催化剂作用下,发生Claisen酯缩合反应,则产物的结构简式为___________。
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高三化学考试
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容:高考全部内容。
5.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Mg 24 S 32 Cl 35.5 Cr 52 Mn 55 Zn 65 Ba 137
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 广西被称为“中国水果之乡”,主要得益于其丰富的水果种类和显著的产量优势,下列说法错误的是
A. 水果的浆汁富含果糖,果糖与葡萄糖互为同分异构体
B. 沃柑富含维生素C,维生素C具有抗氧化作用
C. 成熟的香蕉有典型的香味,其香味来源于芳香烃
D. 水果运输中为延长果实的保质期,常在车厢里放置浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土
【答案】C
【解析】
【详解】A.果糖和葡萄糖的分子式均为,但结构不同,互为同分异构体,A正确;
B.维生素C(抗坏血酸)具有还原性,能清除自由基,起到抗氧化作用,B正确;
C.水果香味通常来源于酯类、醛类或酮类等有机物,而非芳香烃(含苯环的烃类),C错误;
D.高锰酸钾可氧化水果释放的乙烯(催熟剂),硅藻土吸附高锰酸钾溶液以延缓果实成熟,D正确;
故本题选C。
2. 生活离不开化学。下列说法错误的是
A. 碳酸氢钠水解:
B. 食醋的溶质是醋酸,醋酸的分子结构模型:
C. 食盐的主要成分是NaCl,用电子式表示其形成过程:
D. 天然气是一种清洁的化石燃料,其主要成分的空间结构为正四面体形
【答案】A
【解析】
【详解】A.碳酸氢钠的水解是结合水电离出的H+生成H2CO3和OH-,表示水解的离子方程式为+H2O⇌H2CO3+OH⁻;题中给出的方程式+H2O⇌+H3O+实际为的电离方程式,混淆了水解与电离,A错误;
B.食醋的溶质为醋酸(CH3COOH),其分子结构含甲基(-CH3)和羧基(-COOH),结构模型可正确表示该结构,B正确;
C.NaCl为离子化合物,电子式形成过程为钠原子失去电子给氯原子,形成Na+和Cl-,题中的电子式表示符合离子键形成过程,C正确;
D.天然气主要成分为CH4,CH4分子中C原子采取sp3杂化,空间结构为正四面体形,D正确;
故本题选A。
3. 下列关于物质使用及其解释均正确的是
选项
物质使用
解释
A
活性炭粉除去汽车、冰箱里的异味
活性炭具有强还原性
B
氯乙烷可用于冷冻麻醉应急处理
氯乙烷沸点低,易挥发吸热
C
用铝罐车运输浓硫酸
浓硫酸不与Al反应
D
水玻璃(水溶液)可作防火剂
溶液显碱性
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.活性炭除异味利用的是其吸附性,而非还原性,A错误;
B.氯乙烷因沸点低、挥发吸热用于冷冻麻醉,B正确;
C.浓硫酸常温下使Al钝化,是因为发生反应生成致密氧化膜,并非“不反应”,C错误;
D.水玻璃防火是因为:含有大量的水分,当它被喷洒到火源上时,会迅速汽化吸收大量热量,且高温生成SiO2等物质形成保护层,能有效隔绝氧气与可燃物的接触,而非溶液碱性,D错误;
故选B。
4. 三硅酸镁()、铝碳酸镁和小苏打()是医疗上的常见抗酸药。下列说法正确的是
A. 干冰(固态)与均属于分子晶体
B. 第一电离能:Na<Mg<Al
C. 氧化物中离子键百分数:
D. 键角:
【答案】D
【解析】
【详解】A.干冰(CO2)由分子通过分子间作用力形成,属于分子晶体;SiO2由Si和O通过共价键形成三维网状结构,属于共价晶体,故A错误;
B.同一周期中,第一电离能随原子序数增大而呈增大趋势,但Mg(3s2全充满)的第一电离能高于Al(3p1易失电子),正确顺序为Na < Al < Mg,故B错误;
C.金属性Na > Mg > Al,对应氧化物的离子键百分数应为Na2O > MgO > Al2O3(Al2O3共价性更强),故C错误;
D.为平面三角形(键角120°),H2O为V形(键角约104.5°),故D正确;
故本题选D。
5. 设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 分子中含有键的数目一定为
B. 与足量在一定条件下充分反应,生成的分子数为
C. 常温下,1LpH=9的HCOONa溶液中,由水电离出的数目为
D. 2.4gMg在过量的空气中充分燃烧,生成MgO、时转移的电子数为
【答案】D
【解析】
【详解】A.C4H8可能为烯烃或环烷烃,若C4H8为丁烯,每个分子含11个σ键(3个C-C σ键和8个C-H σ键);若为环丁烷,每个分子含12个σ键(4个C-C σ键和8个C-H σ键),56g C4H8(摩尔质量为)为1mol,σ键数目不一定为,A错误;
B.32g SO2(摩尔质量为)为0.5mol,但SO2与O2生成SO3的反应是可逆的,SO2无法完全转化为SO3,生成的SO3分子数小于,B错误;
C.pH=9的HCOONa溶液中,,则,该溶液中的都是由水电离出来的,则1LHCOONa溶液中由水电离出的OH-数目应为1×10-5,C错误;
D.2.4g Mg(摩尔质量为)为0.1mol,无论生成MgO还是Mg3N2,每个Mg均失去2e-,则转移电子的总数为,D正确;
故选D。
6. 中药天麻具有息风止痉、平抑肝阳、祛风通络的功效,天麻素是天麻的主要活性成分之一,其结构简式如图,下列说法正确的是
A. 天麻素的分子式为
B. 天麻素分子存在多种对映异构体
C. 该物质能与溶液发生显色反应
D 天麻素既能与金属钠反应,又能与溶液反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.键线式中,端点、拐点处均有一个碳原子,根据“碳四键”原则补氢原子,观察天麻素的结构知,分子中含13个C、18个H、7个O,分子式应为C13H18O7,A错误;
B.连有4个不同原子或基团的碳原子为手性碳原子,该结构中左边构成六元环顶点的5个碳原子均为手性碳原子,则天麻素分子存在多种对映异构体,B正确;
C.酚羟基(-OH直接连苯环)遇溶液发生显色反应,该结构中不含酚羟基,不能与溶液发生显色反应,C错误;
D.天麻素结构中含(醇)羟基,羟基能与金属钠反应产生氢气;由于其中的羟基是醇羟基(无酸性)而非酚羟基(有酸性),它不能与溶液反应,D错误;
故选B。
7. 下列关于化学实验中的操作或事故处理正确的是
A. 为防止试剂污染,中学实验室未用完的钠、钾均不宜放回原试剂瓶
B. 实验室取用少量白磷时,可将白磷取出,在空气中用小刀切割
C. 轻微烫伤后,先用洁净的冷水处理,降低局部温度,然后涂上烫伤药膏
D. 浓氢氧化钠溶液对皮肤有腐蚀性,如不慎沾到皮肤上,应用较多的水冲洗,再涂上稀硝酸溶液
【答案】C
【解析】
【详解】A.钠、钾性质活泼,常温下能与水反应,随意放置易发生危险,未用完的必须放回原试剂瓶以防止危险,A错误;
B.白磷在空气中易自燃,切割应在水下进行,B错误;
C.冷水处理可降低烫伤部位温度,减少组织损伤,后续再涂上烫伤药膏,该操作正确,C正确;
D.强碱对皮肤有腐蚀性,如不慎沾到皮肤上,应立即用大量的水冲洗,并涂上弱酸性溶液(如硼酸),而非强腐蚀性的稀硝酸,D错误;
故选C。
8. 下列实验装置或操作能达到相应目的的是
A.对氨气进行尾气处理
B.测定酸和碱反应的反应热
C.制备胶体
D.测定氯水的pH
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.氨气极易溶于水,若导管直接插入水层(下层),会因溶解过快导致倒吸;苯在上层,若导管插入苯层可防倒吸,但题目装置中导管可能插入水层,导致倒吸,A错误;
B.测定酸碱反应热需减少热量损失,装置有内筒、外壳(隔热层)、玻璃搅拌器(使反应均匀)、温度计(测温度)及杯盖(减少散热),符合量热计构造,能达到目的,B正确;
C.制备Fe(OH)3胶体应向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,若用NaOH溶液会生成Fe(OH)3沉淀,C错误;
D.氯水含HClO,具有漂白性,会使pH试纸褪色,无法测定pH,D错误;
故选B。
9. 不同含金化合物催化乙烯加氢的反应历程如图所示。下列说法错误的是
A. 过渡态物质的稳定性:过渡态1>过渡态2
B. 乙烯中的键角大于乙烷中的键角
C. 在催化剂AuF或作用下,乙烯加氢反应的焓变相同
D. 与的键能总和大于的键能总和
【答案】D
【解析】
【详解】A.过渡态的稳定性与能量成反比,能量越低越稳定,由图可知,过渡态1的相对能量(如-75.1 kJ/mol)低于过渡态2(如-3.46 kJ/mol),则过渡态1更稳定,A正确;
B.乙烯中C为sp2杂化,键角约120°;乙烷中C为sp3杂化,键角约109.5°,故乙烯键角大于乙烷,B正确;
C.催化剂只改变反应历程,不影响反应的始态和终态,焓变(ΔH)由始态和终态决定,故不同催化剂下反应焓变相同,C正确;
D.乙烯加氢为放热反应,ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和<0,故1mol C2H4(g)与1mol H2(g)的键能总和小于1mol C2H6(g)的键能总和,D错误;
故本题选D。
10. X、Y、Z、W、R五种短周期主族元素的原子序数依次增大。X、Y、Z位于同一周期,且互不相邻,基态X原子的第一电离能比同周期相邻两种元素的小,Z与R同主族,W原子在同周期中原子半径最大,下列说法错误的是
A. 为非极性分子
B. 键长Z—Z<R—R,键能Z—Z<R—R
C. 简单离子半径:W>Y>Z
D. 最高价氧化物对应水化物的酸性:Y<R
【答案】C
【解析】
【分析】X、Y、Z、W、R五种短周期主族元素的原子序数依次增大,X、Y、Z同周期且互不相邻,X的第一电离能比相邻元素小,推断X为B(第二周期,电离能比Be和C低),Z与R同主族,Z为F,R为Cl(ⅦA族),W为同周期原子半径最大的主族元素(第三周期ⅠA族,即Na),Y为N(原子序数7,与B、F互不相邻);
【详解】A.BF3为平面三角形,是对称结构,正负电荷中心重合,是非极性分子,A正确;
B.F—F键长短于Cl—Cl,由于F原子半径小,电子相互排斥强,键能也更小,B正确;
C.三种离子核外电子层结构相同,核电荷数越大,半径越小,故离子半径N3->F->Na+,选项描述顺序错误,C错误;
D.元素非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性:N<Cl,HNO3酸性弱于HClO4,D正确;
综上,本题选C。
11. 用铁泥(主要成分为,还含有少量FeO和Fe)制备纳米的流程如图。浊液D中铁元素以FeOOH的形式存在,下列说法错误的是
A. 步骤②的反应过程中,有气体放出
B. 步骤③加入NaOH溶液的过程中可观察到有白色沉淀生成,后沉淀变为灰绿色,最后变为红褐色
C. 步骤④中反应的化学方程式为:
D. 纳米属于胶体,能发生丁达尔效应
【答案】D
【解析】
【分析】铁泥(主要成分为,还含有少量FeO和Fe)加入过量的稀盐酸后过滤,滤液A中含有氯化铁、氯化亚铁及部分盐酸,加入铁单质还原铁离子为亚铁离子,得到的滤液B为氯化亚铁溶液,向部分B溶液中加氢氧化钠溶液得到主要含氢氧化亚铁的浊液C,浊液C中加入双氧水,氢氧化亚铁被氧化为FeOOH,然后将浊液D和氯化亚铁溶液混合,经一系列操作可得到纳米四氧化三铁,据此分析解答。
【详解】A.结合分析知,步骤①中过量稀盐酸与铁泥反应,滤液A含、及过量H⁺;步骤②加入Fe时,发生反应:,故有气体放出,A正确;
B.滤液B为FeCl2溶液,步骤③中,FeCl2与NaOH反应生成Fe(OH)2白色沉淀,由于Fe(OH)2易被空气中的O2氧化,相关的方程式为4Fe(OH)2,所以步骤③过程中可观察到先有白色沉淀生成,后沉淀变为灰绿色,最后变为红褐色,B正确;
C.步骤④中浊液C中的Fe(OH)2被过氧化氢氧化为FeOOH,Fe元素的化合价从+2价升至+3价,中O元素的化合价从-1价降至-2价,根据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为,C正确;
D.纳米是纳米级固体颗粒,属于纯净物,而胶体是分散系,属于混合物,纳米本身不属于胶体,D错误;
故选D。
12. 我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池,其工作原理如图所示。图中“双极膜”中间层中的解离为和,并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是
A. 电池工作时,电子由锌电极流出,经外电路流向催化电极
B. 电池工作时,催化电极上发生的电极反应为
C. 电池工作一段时间后,锌电极区和催化电极区的pH均减小
D. 锌电极质量减少6.5g时,催化电极表面消耗
【答案】C
【解析】
【分析】图中为原电池装置,左侧Zn电极被氧化为,则锌电极为负极,负极反应式为;右侧的催化电极为正极,在正极被还原为,N元素的化合价由+5降为-3,根据电荷守恒和原子守恒,正极反应式为。
【详解】A.原电池中电子从负极流出经外电路流向正极,结合分析知,锌电极为负极,催化电极为正极,则电子由锌电极流出,经外电路流向催化电极,A正确;
B.结合分析知,催化电极为正极,在正极被还原为,正极的反应式为,B正确;
C.锌电极处发生:,反应消耗OH-,双极膜中的OH-向负极迁移但补充量(“”)少于消耗量(“”),故OH-浓度减小,pH减小;催化电极区发生:,双极膜中的H+向正极迁移但补充量(“”)少于消耗量(“”),则H+浓度减小,pH增大,故锌电极区和催化电极区的pH并非均减小,C错误;
D.6.5g Zn(摩尔质量为)为0.1mol,锌电极质量减少6.5g时,电路中转移电子0.2mol,根据正极式知:,催化电极表面消耗的为0.025mol,D正确;
故选C。
13. 由Ba、Mn、O三种元素组成的化合物的晶胞,由层状[BaO]结构堆积而成,位于层间且与上下两层距离相等,该晶胞结构及其在平面的投影如图所示,设为阿伏加德罗常数的值。
下列说法错误的是
A. 该物质的化学式为
B. A点原子的分数坐标为
C. 同层与间的最短距离为
D. 该晶体的密度为
【答案】B
【解析】
【分析】通过均摊法计算和投影几何关系、密度公式可以解题。
【详解】A.由晶胞结构及电荷守恒可知,:面心和内部原子贡献,:处于晶胞内部,其完全属于晶胞,个数为2,:,个数比为1:1:3,化学式为,A正确;
B.根据晶胞坐标系(x、y轴夹角120°)及A点位置和平面投影图可知,其分数坐标为(,,),B错误;
C.根据x、y轴夹角120°和底边菱形边长为anm可知,同层与的最短距离应为,即0.5anm,C正确;
D.由于晶胞底面为菱形,故晶胞体积V= cm3,含2个BaMnO3单元,质量为g,则密度ρ=g·cm-3,D正确;
故选B。
14. 在常温下,向10mL浓度均为的NaOH和混合溶液中滴加的盐酸,溶液pH随加入盐酸体积的变化如图所示。下列说法正确的是
A. 在点对应的溶液中,
B. 时,
C. 点对应溶液的pH<7,是因为此时的电离能力强于其水解能力
D. 若将的盐酸换成同浓度的醋酸,当滴至溶液的pH=7时,
【答案】A
【解析】
【分析】滴加盐酸的过程中,先后发生反应:。
【详解】A.题干中所给试剂的浓度均为,a点对应盐酸体积10mL,则a点时NaOH与HCl恰好完全反应,溶液中的溶质为NaCl(0.001mol)和(0.001mol),存在电荷守恒式:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(Cl⁻)+2c()+c()+c(OH⁻),a点的n(Na⁺)=0.01L+0.01L=0.003mol,而n(Cl⁻)=0.001mol,故c(Na⁺)=3c(Cl⁻),代入电荷守恒式可得:,A正确;
B.V=20mL时,前10mL 盐酸用于中和NaOH,后10mL盐酸与反应,恰好完全转化为NaHCO3,此时溶质为NaCl和NaHCO3,根据C原子守恒知,n()+n()+n(H2CO3)=0.001mol,由于的水解程度大于其电离程度(NaHCO3溶液呈碱性),则n(H2CO3)>n(),则,B错误;
C.c点盐酸体积为30mL,则NaHCO3恰好完全转化为NaCl,溶液pH<7是因为盐酸和NaHCO3反应生成的二氧化碳部分溶于水生成了碳酸,C错误;
D.换成醋酸滴至pH=7时,溶液中存在电荷守恒:c(Na⁺)+c(H⁺)=c(CH3COO⁻)+c(OH⁻)+2c()+c(),pH=7时c(H⁺)=c(OH⁻),则c(Na⁺)=c(CH3COO⁻)+2c()+c(),故c(Na⁺)>c(CH3COO⁻),D错误;
故选A。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 无水CrCl3易潮解,常用于有机合成。设计以下实验制备无水CrCl3并测定产品纯度。
Ⅰ.无水CrCl3的制备装置如图所示(夹持装置略)。
(1)仪器c的名称为___________。
(2)本实验持续通入N2的目的是___________。
(3)管式炉的温度升高到660℃时发生反应,生成CrCl3和COCl2 (光气),写出反应的化学方程式:___________。
(4)反应管右端有15 cm在管式炉外,其作用是___________。
(5)装置b中发生反应的离子方程式为___________。
Ⅱ.测定无水CrCl3的纯度。
①称取m g制备的无水CrCl3,溶于水后定容至100 mL。
②取25.00 mL溶液于碘量瓶中,加入稍过量Na2O2充分反应,再加入稀硫酸将转化为;煮沸、冷却后再加入过量KI固体,加塞摇匀。
③加入少量淀粉溶液,再用c mol/L的Na2S2O3标准溶液滴定,平行滴定三次,平均消耗Na2S2O3溶液V mL。
已知:(未配平);(未配平)。
(6)判断达到滴定终点的依据是___________。
(7)样品中无水CrCl3的质量分数为___________%(用含m、c、V的代数式表示)。
(8)若步骤②中未煮沸,则测得的无水CrCl3的质量分数将___________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1)三颈烧瓶或三口烧瓶
(2)赶尽装置中的空气并将气态四氯化碳吹入反应管中
(3)
(4)使CrCl3转化为固体,防止CrCl3进入干燥管
(5)
(6)当滴入最后半滴标准溶液时,溶液由蓝色变为无色,且30 s内不恢复原来的颜色
(7)
(8)偏高
【解析】
【分析】在三口烧瓶提供CCl4蒸汽,管式炉中Cr2O3和CCl4发生反应,生成CrCl3和COCl2(光气),CrCl3在管式炉外的玻璃管中凝华,球形干燥管内的无水氯化钙防止b中的水蒸气进入反应管,b中NaOH溶液的作用是吸收COCl2,防止大气污染。
【小问1详解】
根据装置图,仪器c的名称为三口烧瓶或三颈烧瓶;
【小问2详解】
在管式炉中Cr2O3和CCl4反应制备CrCl3,通入N2气的目的是:赶走体系中原有的空气,并将三口烧瓶中产生的气态四氯化碳吹入管式炉;
【小问3详解】
管式炉的温度升高到660℃时发生反应,Cr2O3和CCl4反应生成CrCl3和光气COCl2,该反应的化学方程式为;
【小问4详解】
管式炉内反应温度为660℃,在该条件下CrCl3为气体,反应管右端有15 cm在管式炉外,其作用是:能够使CrCl3凝华而转化为固体,防止CrCl3进入干燥管;
【小问5详解】
在管式炉内反应产生光气COCl2,COCl2有剧毒,能够与装置b中的NaOH溶液反应生成Na2CO3、NaCl、H2O,该反应的离子方程式为;
【小问6详解】
要测定CrCl3的纯度,可以先将一定质量的CrCl3配制成溶液,然后取出一定体积,向其中加入稍微过量的Na2O2,将Cr3+氧化为,再加入稀硫酸酸化,使转化为,向煮沸并冷却后的CrCl3配制的溶液中加入足量KI固体,充分溶解KI,将溶液中的I-氧化为I2,发生反应:+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O。根据I2遇淀粉溶液变为蓝色的性质,向该溶液中加入少量淀粉溶液为指示剂,此时溶液显蓝色,然后用Na2S2O3标准溶液滴定I2,发生反应:I2+2=2I-+。随着溶液中I2反应消耗,I2的浓度逐渐降低,溶液蓝色逐渐变浅,当滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时,溶液由蓝色变为无色,且30 s内不恢复原来的颜色,反应完全,滴定达到终点,故滴定达到终点判断方法是:当滴入最后半滴标准溶液时,溶液由蓝色变为无色,且30s内不恢复原来的颜色;
【小问7详解】
根据Cr元素守恒,结合反应+6I-+14H+=2Cr3++3I2+7H2O、I2+2=2I-+,可得关系式:2CrCl3~~3I2~6,则m g CrCl3配制的100 mL溶液中含有CrCl3的物质的量为n(CrCl3)=n(Na2S2O3)=×c mol/L×V×10-3 L×=,故样品中CrCl3的含量为:=%;
【小问8详解】
步骤②中加入过量Na2O2后,需煮沸以除去过量的Na2O2和可能生成的O2。若未煮沸,溶液中存在的Na2O2、O2可能会继续氧化I-生成I2,导致滴定中消耗的Na2S2O3标准溶液的体积偏多,从而导致计算出的CrCl3质量分数偏高。
16. 一水合硫酸锰()是一种重要的饲料添加剂和油漆干燥剂。一种以软锰矿(主要成分是,还含有、、、等杂质)为主要原料制备的工艺流程如图。
已知:常温下,的电离常数,。
回答下列问题:
(1)题中涉及的金属元素,其中属于p区的是___________(填元素符号)。
(2)木屑在硫酸中“水解”的最终产物为___________(填名称),该物质在“酸浸”时的作用是___________。
(3)“浸渣”的主要成分为___________(填化学式)。
(4)常温下,加入碳酸钙的目的是调节pH,若“除铜”后溶液的pH=6.5,则___________。
(5)已知:pH在6.4~7.6范围内,可被氧气直接氧化得到。实际工业生产时,先向溶液中通入氨气生成沉淀,再将氧化得到,其他条件一定时,的沉淀率随氨气通入量的变化如图所示。
①向起始时的溶液中持续通入,反应一段时间后,不再转化为,其原因是___________。
②实际工业生产中,当氨气通入量超过30 mL时,的沉淀率下降,主要原因是___________。
【答案】(1)、
(2) ①. 葡萄糖 ②. 作还原剂
(3)、
(4)
(5) ①. 被氧气氧化生成的同时溶液酸性明显增强(或pH减小),不利于的生成(或无法继续生成) ②. 过量的氨气与生成可溶于水的配合物
【解析】
【分析】软锰矿中主要成分(锰元素为+4价),在“酸浸”过程中被还原(锰元素为+2价),经过滤去除掉不溶于硫酸的杂质;之后加入碳酸钙调节pH,经过滤将铝元素以沉淀的形式去除;加入将铜离子以沉淀的形式去除,最后将硫酸锰溶液进行一系列处理获得产品。
【小问1详解】
题中涉及的金属元素有、、、、,其中属于p区的元素有、;
【小问2详解】
木屑的主要成分为纤维素,纤维素在硫酸中“水解”生成葡萄糖;葡萄糖将还原为,故“酸浸”时作用为作还原剂;
【小问3详解】
软锰矿中的不与硫酸反应,与硫酸反应生成沉淀,所以 “浸渣” 的主要成分为、;
【小问4详解】
根据=,已知,代入数据可得;
【小问5详解】
氧气与的反应为,反应有大量的生成,导致pH减小,不利于生成;当氨气通入量超过30 mL时,溶液碱性过强,会进一步与氨气反应生成可溶性的配合物,导致的沉淀率下降。
17. 丙烯是三大合成材料的基本原料之一,可用于生产多种重要有机化工原料。根据所学知识,回答下列问题:
Ⅰ.是一种温和的氧化剂,利用氧化丙烷可制得丙烯,该工艺可采用作催化剂,反应机理如图1。
已知:各物质的燃烧热如表所示。
物质
CO(g)
燃烧热
-2220
-2058
-283
(1)已知: 。则反应 ___________。
(2)基态Cr原子核外价电子轨道表示式为___________。
Ⅱ.在催化剂作用下,丙烷无氧脱氢法也可用于制备丙烯,其反应原理为 。
(3)下列措施既能提高反应物的平衡转化率,又能增大生成的反应速率的是___________(填标号)。
a.升高温度 b.增大压强 c.加入催化剂 d.恒容条件下增加的量
(4)下、压强恒为时,向密闭容器中通入和Ar的混合气体,发生反应,的平衡转化率(α)与通入气体中的物质的量分数()的关系如图2所示。
①从平衡移动的角度判断,通入Ar的作用是___________。
②下,时,反应经后达到平衡,内,的平均分压变化率为___________。
③下,反应的平衡常数___________(用含的代数式表示)kPa。
Ⅲ.丙烯可与氯化氢反应制备氯丙烷,反应的能量变化如图3所示。
(5)历程Ⅰ中,决定反应速率的是___________(填“①”或“②”)。
(6)实验测得,其他条件不变,适当升高温度可提高加成产物中的比例,从活化能的角度分析其原因:___________。
【答案】(1)+165
(2) (3)a
(4) ①. 减小气体浓度,使平衡正向移动 ②. ③.
(5)② (6)反应历程Ⅱ的最大活化能更大,受温度影响程度更大,故其他条件不变,适当升高温度可提高加成产物中的比例
【解析】
【分析】无论反应是 “一步完成” 还是 “多步分步完成”,只要初始反应物和最终生成物的种类、状态(温度、压强、聚集态等)完全相同,总焓变就相等。
【小问1详解】
根据燃烧热的定义,写出各物质燃烧的热化学方程式:
丙烷燃烧:①C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH3=-2220 kJ·mol-1
丙烯燃烧:②C3H6(g)+O2(g)= 3CO2(g)+3H2O (l) △H4= -2058 kJ·mol-1
CO燃烧: ③CO(g)+ O2(g) = CO2(g) △H5 = -283 kJ·mol-1
已知:④H2O(g)=H2O(1) △H1=-44 kJ·mol-1,根据盖斯定律可知,目标反应C3H8(g)+CO2(g)=CO(g)+C3H6(g)+H2O(g) 由①-②-③-④得到,则△H2=△H3-△H4-△H5-△H1= -2220 kJ·mol-1-(-2058 kJ·mol-1)-(-283 kJ·mol-1)-(-44 kJ·mol-1)=165 kJ·mol-1。
【小问2详解】
Cr是 24号元素,基态Cr原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,价电子排布式为3d54s1,价电子轨道表示式为:。
【小问3详解】
a.升高温度,反应速率加快,该反应为吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,C3H8转化率提高,a正确;
b.增大压强,平衡逆向移动,C3H8转化率降低,b错误;
c.加入催化剂,只能提高反应速率,不能改变转化率,c错误;
d.恒容条件下,加入C3H8,浓度增大,反应速率加大,但压强增加,平衡逆向移动,C3H8转化率降低,d错误;
故答案为:a。
【小问4详解】
在总压恒定的条件下,充入惰性气体,等同于扩大体积减压,气体浓度(或分压)减小,使平衡向着气体分子数增大的方向移动(右移),提高了C3H8的转化率;当x=0.4时,设通入的丙烷的物质的量为0.4nmol,则Ar的物质的量为0.6nmol,此时丙烷的转化率为50%,则参加反应的丙烷为0.2nmol,根据方程式C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)可知,生成丙烯和氢气均为0.2nmol,则氢气的分压为pkPa=pkPa,H2的平均分压变化率为;反应平衡时,各物质的物质的量之比等于平衡分压之比,丙烷的转化率为50%,则剩余的丙烷为0.2nmol,生成的丙烯为0.2nmol,丙烷和丙烯的分压均为pkPa,T℃下,反应的平衡常数Kp===pkPa。
【小问5详解】
反应速率由活化能大的步骤决定,反应②的活化能大于反应①的活化能,故历程Ⅰ由反应②决定。
【小问6详解】
温度升高,活化能大的反应速率增大的程度更大,反应历程Ⅱ的最大活化能更大,受温度影响程度更大,故其他条件不变,适当升高温度可提高加成产物中CH3CH2CH2Cl的比例。
18. 支气管扩张药物特布他林(H)的一种合成路线如下:
已知:①;
②;
③—Bn表示。
回答下列问题:
(1)B中含氧官能团的名称为___________。
(2)B→C反应中需要加,的作用是___________。
(3)F的结构简式为___________;写出F→G的化学方程式:___________。
(4)H的同分异构体中,仅含有、和苯环结构的有___________种。
(5)酯在乙醇钠(芳香酸酯的酯羰基不够活泼,需要用更强的碱催化,例如NaH)的催化下会发生Claisen酯缩合反应,乙酸乙酯发生该反应的机理如图所示。
①过程Ⅲ的反应类型为___________;
②粒子中,采取杂化的碳原子有___________个;
③与在催化剂作用下,发生Claisen酯缩合反应,则产物结构简式为___________。
【答案】(1)酯基、羟基
(2)消耗反应生成的HCl,促进反应正向进行
(3) ①. ②. +
(4)6 (5) ①. 消去反应 ②. 3 ③. (或写)
【解析】
【分析】根据A的结构简式、结合反应条件和试剂,可知为酯化反应,则B的结构简式为,C为,D为,E为、其分子式为,转化为分子式为的F,发生的是取代反应,其中一个H被Br取代,而F与发生与信息已知②类似的反应生成分子式为的G,根据的反应条件与信息已知①、②相同,利用H的结构简式,推断G 的结构为,则确定F为。
【小问1详解】
根据B的结构简式为,B中的官能团为酯基、酚羟基。
【小问2详解】
为取代反应,取代酚羟基H原子,生成C和,加入的可以消耗反应生成的HCl,促进反应正向进行。
【小问3详解】
根据已知条件,结合H的结构简式,可知发生的是甲基上的取代反应,F结构简式为;F与发生与信息已知②类似的反应,方程式为+。
【小问4详解】
H的分子式为,符合条件的同分异构体,苯环含有3个、1个结构,先确定苯环连有3个的情况、再确定在苯环上的位置,(有2种位置)、(有3种位置)(有1种位置),共6种。
【小问5详解】
①乙酸乙酯发生Claisen酯缩合反应机理中过程Ⅲ为转化为+,该过程形成了碳氧双键,故反应类型为消去反应;②采取杂化的碳原子为四面体空间构型,价层电子对数为4,在中只有形成碳氧双键的碳原子价层电子对数为3,另外3个碳原子价层电子对数均为4,为杂化,即杂化的碳原子数为3;③根据乙酸乙酯发生Claisen酯缩合反应机理可知,过程①酯羰基邻位碳原子断裂形成碳负离子,而酯羰基邻位碳原子未连H,故发生过程①形成,过程Ⅱ为与反应形成,发生过程Ⅲ消去生成,即产物的结构简式为。
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