内容正文:
2023级高三学年上学期九月份月考
化学试题
考试时间:75分钟 分值:100分
可能用到的相对原子质量:H 1 O 16
一、选择题(每题3分,共45分)
1. 化学与生产、生活密切相关,下列说法不正确的是
A. 制作豆腐时加入硫酸钙等凝固剂,可使豆浆中的蛋白质聚沉
B. 石灰硫黄合剂是一种无机硫制剂,具有杀菌杀虫和保护植物的功能
C. 苯甲酸钠是一种常用的增味剂,能增加食品的鲜味
D. 华为公司自主研发的麒麟芯片是业界领先的手机芯片,其基本材料是单晶硅
2. NaCl是一种化工原料,可以制备多种物质,如下图所示。
设NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 反应①每制备40 g NaOH,同时生成气体的分子数为NA
B. 25℃时,pH=1的HCl溶液中含有H⁺的数目为0.1NA
C. 反应③生成的气体,每22.4 L含原子的数目为2NA
D. 反应④中1 mol Cl2与足量Ca(OH)2反应转移电子的数目为2NA
3. 下列离子方程式书写正确的是
A. 向氯化亚铁溶液中加入溶液以检验Fe2+:K3[Fe(CN)6]+Fe2+=KFe[Fe(CN)6]↓+2K+
B. 用惰性电极电解饱和溶液制的总反应:
C. 向沸水中滴加饱和FeCl3溶液并加热,得到红褐色液体:
D. 铁经过发蓝处理形成致密氧化膜:
4. 在铋基催化剂表面上,一定波长的光可使废气中的CO2与NOx(以NO为例)发生氧化还原反应:。设NA 为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 常温下,氧化性:NO>O2
B. 该反应中氧化产物与还原产物的个数之比为3:5
C. 消耗30gNO时转移电子数目为2NA
D. 可以利用浓氢氧化钠溶液来吸收NO
5. 仅用下表提供的试剂和用品,能实现相应实验目的的是
选项
实验目的
试剂
用品
A
验证金属性:Mg>Al
MgCl2溶液、AlCl3溶液、氨水
试管、胶头滴管
B
制备乙酸乙酯
乙醇、乙酸、浓硫酸、饱和Na2CO3溶液
试管、橡胶塞、导管、乳胶管、铁架台(带铁夹)
C
验证酸性:碳酸>苯酚
CaCO3、浓醋酸、苯酚钠溶液
试管、橡胶塞、导管、乳胶管、铁架台(带铁夹)
D
验证锌对铁的保护
琼脂、食盐水、酚酞、铁氰化钾溶液、锌皮、铁钉
烧杯、玻璃棒、酒精灯、培养皿、砂纸、胶头滴管
A. A B. B C. C D. D
6. 下列对实验产生的废液中大量存在的粒子组描述正确的是
选项
实验
粒子组
A
浓氨水与碱石灰制
、、、
B
硫酸与制
C
浓盐酸与制
D
双氧水与溶液制
A. A B. B C. C D. D
7. 金属铝冶炼过程如图1所示。以下说法错误的是
A. 已知铝土矿主要成分为(杂质为、等),可以利用图2方案提纯
B. A选项流程中若将NaOH溶液和盐酸两种试剂的加入顺序进行调换,则通入的过量气体成分是CO2
C. 冰晶石在冶炼铝的过程中的主要作用是降低的熔点
D. 制备沥青焦的过程中,煤的干馏一步属于化学变化
8. 最近有科学家发现正丁烷()脱氢或不完全氧化也可制得1,3-丁二烯(),已知热化学方程式如下:( )
①=
②=
③=
下列说法正确的是( )
A. 由②可知,正丁烷()的燃烧热为
B. 由①和②可推知:=
C. =
D. 由①和②可知,同质量的正丁烷()转变为1,3-丁二烯()所需要的能量相同
9. 部分含或或物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是
A. 若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是化合反应
B. 在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化
C. 若可用f一步转化为a,则a在Cl2中燃烧一定生成+2价氯化物
D. 若b和d均能与同一物质反应生成c,则a一定是铝
10. 能满足下列物质间直接转化关系(部分条件省略),且推理错误的是
A. 若Y可使品红溶液褪色,则X可能为硫或FeS2
B. 若W是乙酸乙酯,Y可能与新制的银氨溶液反应产生银镜现象
C. 若X是,该转化可用于工业制硝酸
D. 若W是Na2CO3,则X一定是C
11. 以银锰精矿(主要含)和氧化锰矿(主要含)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知:酸性条件下,的氧化性强于;在溶液中“浸锰”时,主要反应为,使锰元素浸出的同时去除;“浸银”时,使用过量、HCl和的混合溶液作为浸出剂,将中的银以形式浸出。下列说法错误的是
A. 由上述流程可推断:
B. 浸锰液中主要金属阳离子有
C. “浸银”所用浸出剂中与电离出的结合,使平衡正向移动,提高浸出率
D. “沉银”时可加入过量的铁粉作为还原剂,发生反应的离子方程式为
12. 丙烯与HCl加成生成CH3CHClCH3或CH3CH2CH2Cl的能量与反应历程如图所示,下列说法正确的是
A. 中间体稳定性:A<B
B. 丙烯与HCl的加成为放热反应,所以该反应一定能自发进行
C. 反应CH3CH=CH2+ HCl→CH3-CH2-CH2Cl的活化能为(△E3+△E4) kJ/mol
D. 由图可知,CH3CHClCH3为丙烯与HCl加成的主要产物
13. 华中科技大学研究者在《Science》报道了一种新型热敏结晶增强液态热化学电池,可以给锂离子电池充电。胍离子()选择性地诱导结晶,与之间的转化平衡被打破,产生电势差,锂离子电池反应为。下列说法正确的是
A. 电池冷端电极电势高于热端电极电势
B. 该新型热敏电池放电时,热端的电极反应式为
C. 锂离子电池充电过程中,通过LiPON薄膜移向b极
D. 对锂离子电池充电时,热端电极转移xmol电子,b极生成
14. 恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率v=kx,k为反应速率常数)。
下列说法正确的是
A. A(g)→M(g)的活化能大于A(g)→N(g)的活化能
B. 0~t1时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C. 若A(g)→M(g)为放热反应,升高温度则正反应速率变小,逆反应速率变大
D. 若加入催化剂,增大,不变,则和均变大
15. 乙醇—水蒸气制H2的过程中的主要反应(忽略其他副反应)如下:
①C2H5OH(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g);ΔH1=+173.3kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g);ΔH2
101kPa时,H2的平衡产率与温度、起始时水醇比[]的关系如图所示,图中同一条曲线上H2的平衡产率相同。下列说法不正确的是
A. H2的平衡产率:曲线a<曲线b
B. 反应②的焓变ΔH2>0
C. Q点处与P点处反应①的平衡常数K相等
D. H2的平衡产率由M点转变为曲线a上任意一点时,要提高水醇比
二、非选择题(共55分)
16. 钛(22Ti)被称为“航空金属”。工业上常利用钛铁矿[主要成分FeTiO3(钛酸亚铁),含少量Fe2O3、CaO、SiO2等杂质]为原料生产金属钛和绿矾(FeSO4·7H2O)等产品的一种工艺流程如下:
已知:TiO2+易水解生成不溶于水的H2TiO3。
(1)请写出硫酸浸取过程中发生主要反应的化学方程式:_______。
(2)“滤渣Ⅰ”的主要成分为_______(填化学式)。
(3)步骤②加入铁粉的目的是_______。
(4)步骤⑤除生成TiCl4外,还生成一种可燃性气体,请写出其化学反应方程式_______。
(5)步骤⑥中镁与TiCl4高温下反应制备钛时需加保护气,下列不能作为保护气的是_______(填字母)。
A. Ar B. CO2 C. N2 D. He
(6)从滤液X获得绿矾(FeSO4·7H2O)的一系列操作是_______过滤,洗涤,干燥。
17. 硫酸羟胺在工业和分析领域有广泛应用。已知硫酸羟胺具有还原性,易溶于水,羟胺为白色晶体,沸点为70℃,易溶于水、甲醇,受热易分解。实验室制备硫酸羟胺的流程及装置如图(加热及夹持装置略)。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为_______,实验装置连接顺序为a→ ef→bc←d,气体X为_______。
(2)开始实验时,应最先打开_______(填“K1”“K2”或“K3”)。
(3)步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为_______。
(4)为分离和,向二者混合溶液中加入氨水,生成,说明碱性:_______ (填“>”、“<”或“=”);再加入甲醇,析出_______(填化学式)晶体,过滤,滤液经减压蒸馏后,向馏出液中加入硫酸,得到硫酸羟胺产品。
(5)本实验选择进行减压蒸馏的原因是_______。
18. 我国“碳中和”研究领域取得了很大的成效,CO2转化为甲醇是实现“碳中和”的重要手段,该过程主要发生下列反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)若反应Ⅲ逆反应的活化能为 ,则正反应的活化能为_______ (用含的式子表示);反应Ⅱ的正、逆反应速率分别表示为:;,其中、分别为正、逆反应速率常数。升高温度时,_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)刚性绝热密闭容器中只发生反应Ⅰ,下列一定能说明反应达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.气体混合物的密度不再变化
B.消耗速率和CO生成速率相等
C.CO和的物质的量之比不再变化
D.气体平均相对分子质量不再变化
E.体系的压强不再变化
F.体系的温度不再变化
(3)反应Ⅲ在催化剂作用下的反应历程如图所示,一个分子首先在“”表面解离成2个(该过程未在历程中标出),随后参与到的转化过程。
实验发现,原料气中氢气比例较低时,反应速率较慢,结合反应历程分析,可能的原因是_______。
(4)在某温度下,以的进气比通入反应管中,维持压强为3.8 MPa进行上述三个反应,发生反应,平衡后测得的转化率,的选择性及CO的选择性随温度(T)的变化关系如图:
已知:S(或CO)
①图中代表随温度变化的曲线是_______,CO2转化率以270 ℃为分界线呈现先减小后增大趋势的原因是_______。
②达平衡时,,,则反应Ⅲ的_______MPa-2.(结果保留两位有效数字)
(5)在“碳达峰”与“碳中和”可持续发展的目标下,作为清洁能源的天然气受到了广泛的关注。目前正在开发用甲烷和氧气合成甲醇:。已知:(C为常数)。根据图中信息,该反应为_______反应(填“放热”或“吸热”),该反应在_______(填“高温”或“低温”)下可自发进行。
19. 恩曲他滨(H)具有和天然核苷类似的结构,其抗病毒活性引起广泛关注。恩曲他滨的合成路线如下:
已知:①在制备过程中可以循环利用;
②。
回答下列问题:
(1)A→B的反应类型为___________,物质D中的官能团名称为___________。
(2)在水中的溶解度:,则设计B→C→B的目的为___________。
(3)已知D→E过程无其他副产物生成,则D→E的化学方程式为___________。
(4)物质K是物质B的同分异构体,满足下列条件的K的结构简式为___________(写出一种即可)。
Ⅰ.1mol该物质最多能与反应
Ⅱ.核磁共振氢谱峰面积之比为
(5)参照上述路线,设计如下转化。X和Y的结构简式分别为___________和___________。
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2023级高三学年上学期九月份月考
化学试题
考试时间:75分钟 分值:100分
可能用到的相对原子质量:H 1 O 16
一、选择题(每题3分,共45分)
1. 化学与生产、生活密切相关,下列说法不正确的是
A. 制作豆腐时加入硫酸钙等凝固剂,可使豆浆中的蛋白质聚沉
B. 石灰硫黄合剂是一种无机硫制剂,具有杀菌杀虫和保护植物的功能
C. 苯甲酸钠是一种常用的增味剂,能增加食品的鲜味
D. 华为公司自主研发的麒麟芯片是业界领先的手机芯片,其基本材料是单晶硅
【答案】C
【解析】
【详解】A. 蛋白质胶体遇电解质(如硫酸钙)会发生聚沉,形成豆腐,正确。
B. 石灰硫黄合剂由硫磺和石灰反应生成多硫化钙,用于农业杀菌杀虫,正确。
C. 苯甲酸钠是防腐剂,增味剂如谷氨酸钠(味精)才用于提鲜,C错误。
D. 半导体芯片主要材料为高纯度单晶硅,正确。
故选C。
2. NaCl是一种化工原料,可以制备多种物质,如下图所示。
设NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 反应①每制备40 g NaOH,同时生成气体的分子数为NA
B. 25℃时,pH=1的HCl溶液中含有H⁺的数目为0.1NA
C. 反应③生成的气体,每22.4 L含原子的数目为2NA
D. 反应④中1 mol Cl2与足量Ca(OH)2反应转移电子的数目为2NA
【答案】A
【解析】
【详解】A.反应①为电解饱和食盐水:,每制备40 g NaOH即生成1 mol NaOH时,生成0.5 mol氢气和0.5 mol氯气,即生成气体的分子数为NA,A正确;
B.pH=1的HCl溶液中H⁺浓度为0.1 mol/L,但未给出溶液体积,无法计算H⁺数目,B错误;
C.反应③生成的气体为氯气,未指明标准状况,则无法确定22.4 L气体的物质的量,C错误;
D.反应④为Cl2与足量Ca(OH)2的歧化反应:,Cl2中部分Cl从0价降低为-1价,部分从0价升高为+1价,则1 molCl2反应转移1 mol电子,即转移电子的数目为NA,D错误;
答案选A。
3. 下列离子方程式书写正确的是
A. 向氯化亚铁溶液中加入溶液以检验Fe2+:K3[Fe(CN)6]+Fe2+=KFe[Fe(CN)6]↓+2K+
B. 用惰性电极电解饱和溶液制的总反应:
C. 向沸水中滴加饱和FeCl3溶液并加热,得到红褐色液体:
D. 铁经过发蓝处理形成致密氧化膜:
【答案】C
【解析】
【详解】A.K3[Fe(CN)6]为可溶性强电解质,应拆分为K+和[Fe(CN)6]3-,且产物中的K+为旁观离子,不应出现在离子方程式中。正确写法应为,,A错误;
B.电解MgCl2溶液时,阴极生成的OH-会与Mg2+结合生成Mg(OH)2沉淀,总反应应为MgCl2 + 2H2OMg(OH)2↓ + Cl2↑ + H2↑,B错误;
C.FeCl3在沸水中水解生成Fe(OH)3胶体的离子方程式为,胶体无需标注沉淀符号,C正确;
D.发蓝处理生成的是Fe3O4而非FeO,且浓硝酸与铁在常温下发生钝化反应,方程式与实际不符,D错误;
故选C。
4. 在铋基催化剂表面上,一定波长的光可使废气中的CO2与NOx(以NO为例)发生氧化还原反应:。设NA 为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 常温下,氧化性:NO>O2
B. 该反应中氧化产物与还原产物的个数之比为3:5
C. 消耗30gNO时转移电子数目为2NA
D. 可以利用浓氢氧化钠溶液来吸收NO
【答案】B
【解析】
【详解】A.常温下,氧气能氧化NO生成NO2,说明氧化性:O2>NO,A错误;
B.反应中O2是氧化产物,CO和N2是还原产物,因此氧化产物与还原产物的个数比为3:5,B正确;
C.反应中每消耗2mol NO,转移12mol电子,故消耗30gNO(即1mol )时转移6mol电子,因此转移电子数目为6NA,C错误;
D.NO不溶于浓NaOH且难与NaOH直接反应,需与氧化性物质(如O2)共同存在才能被吸收,D错误;
故选B。
5. 仅用下表提供的试剂和用品,能实现相应实验目的的是
选项
实验目的
试剂
用品
A
验证金属性:Mg>Al
MgCl2溶液、AlCl3溶液、氨水
试管、胶头滴管
B
制备乙酸乙酯
乙醇、乙酸、浓硫酸、饱和Na2CO3溶液
试管、橡胶塞、导管、乳胶管、铁架台(带铁夹)
C
验证酸性:碳酸>苯酚
CaCO3、浓醋酸、苯酚钠溶液
试管、橡胶塞、导管、乳胶管、铁架台(带铁夹)
D
验证锌对铁的保护
琼脂、食盐水、酚酞、铁氰化钾溶液、锌皮、铁钉
烧杯、玻璃棒、酒精灯、培养皿、砂纸、胶头滴管
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.验证金属性:Mg>Al,需通过单质的置换反应或最高价氧化物对应水化物的碱性,但试剂中无金属单质,氢氧化铝和氢氧化镁均不溶于氨水,仅用盐溶液与氨水反应无法比较,A错误;
B.制备乙酸乙酯需加热,但提供的用品中无酒精灯,无法完成反应,B错误;
C.浓醋酸与CaCO3反应生成CO2,但CO2会伴随着挥发的醋酸,醋酸会直接与苯酚钠反应生成苯酚,干扰实验无法得到结论:碳酸>苯酚,C错误;
D.锌与铁在食盐水中形成原电池,锌作为阳极被腐蚀,铁被保护,滴入酚酞变红(阴极区OH⁻生成)且滴入铁氰化钾不显蓝色(无Fe2+),可验证锌的保护作用,D正确;
故选D。
6. 下列对实验产生的废液中大量存在的粒子组描述正确的是
选项
实验
粒子组
A
浓氨水与碱石灰制
、、、
B
硫酸与制
C
浓盐酸与制
D
双氧水与溶液制
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.浓氨水与碱石灰反应生成NH3,反应后废液中应含、Na+、OH-,但Ca2+因Ca(OH)2微溶,浓度较低,且NH3挥发导致含减少,A错误;
B.70%硫酸与Na2SO3反应生成SO2,强酸性条件下会进一步转化为SO2,废液中应含H+、Na+、,但不存在,B错误;
C.浓盐酸与KMnO4反应生成Cl2,废液中剩余H+、Cl⁻,并生成K+、Mn2+,C正确;
D.FeCl3催化H2O2分解生成O2,Fe3+作为催化剂未反应,废液中应含Fe3+而非Fe2+,D错误;
故选C。
7. 金属铝冶炼过程如图1所示。以下说法错误的是
A. 已知铝土矿主要成分为(杂质为、等),可以利用图2方案提纯
B. A选项流程中若将NaOH溶液和盐酸两种试剂的加入顺序进行调换,则通入的过量气体成分是CO2
C. 冰晶石在冶炼铝的过程中的主要作用是降低的熔点
D. 制备沥青焦的过程中,煤的干馏一步属于化学变化
【答案】B
【解析】
【分析】铝土矿主要成分为(杂质为、等),图2流程中,加过量盐酸时,、与盐酸反应生成、,不反应,过滤除去;滤液1加过量NaOH,转化为沉淀,转化为,过滤除去;滤液2通入过量生成沉淀,氢氧化铝加热分解得。
【详解】A.根据分析,可以利用图2流程提纯,A正确;
B.调换NaOH和盐酸顺序后,流程为在铝土矿中加入过量NaOH,此时→、→,不反应而过滤除去,滤液1加过量盐酸,此时→、→沉淀,过滤除去,滤液2含,需通入过量使生成沉淀,故过量气体应为而非,B错误;
C.熔点高,冰晶石作为助熔剂可降低其熔融温度,C正确;
D.煤的干馏是煤隔绝空气加强热分解生成新物质的过程,属于化学变化,D正确;
故选B。
8. 最近有科学家发现正丁烷()脱氢或不完全氧化也可制得1,3-丁二烯(),已知热化学方程式如下:( )
①=
②=
③=
下列说法正确的是( )
A. 由②可知,正丁烷()的燃烧热为
B. 由①和②可推知:=
C. =
D. 由①和②可知,同质量的正丁烷()转变为1,3-丁二烯()所需要的能量相同
【答案】B
【解析】
【详解】A. 燃烧热的定义是1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量,正丁烷()的燃烧热指的是生成二氧化碳和液态水,故A错误;
B. 根据盖斯定律,由②减①得,=,故B正确;
C.中和热指的是稀的强酸和强碱反应生成1mol液态水时放出的热量,=中除了生成液态水时,还生成了硫酸钡,生成硫酸钡沉淀是要放出热量,故C错误;
D. 由①和②可知,同质量的正丁烷(C4H10)转变为1,3-丁二烯(C4H6)所需要的能量不相同,故D错误;
答案选B。
9. 部分含或或物质的分类与相应化合价关系如图。下列推断合理的是
A. 若a在沸水中可生成e,则a→f的反应一定是化合反应
B. 在g→f→e→d转化过程中,一定存在物质颜色的变化
C. 若可用f一步转化为a,则a在Cl2中燃烧一定生成+2价氯化物
D. 若b和d均能与同一物质反应生成c,则a一定是铝
【答案】B
【解析】
【分析】先根据分类(单质、氧化物、盐、碱)和化合价(0、+2、+3)确定各物质可能类别: a:0价单质(Mg、Al、Fe中的一种);b:+3价氧化物(、);g:+2价氧化物(MgO、FeO,Al无+2价氧化物);c:+3价盐(盐、盐);f:+2价盐(盐、盐,Al无+2价盐);d:+3价碱(、);e:+2价碱(、,Al无+2价碱)。
【详解】A.若a在沸水中生成e,a只能是Mg(Mg与沸水反应生成),则f为盐,a→f可通过Mg与酸(如)反应生成(置换反应),不一定是化合反应(如Mg与的化合反应),A错误;
B.g→f→e→d转化需涉及+2→+3价变化,只能是Fe元素(Mg无+3价碱,Al无+2价物质):g(FeO,黑色)→f(盐,浅绿色)→e(,白色→灰绿色)→d(,红褐色),过程中颜色变化明显(黑→浅绿→白→红褐),B正确;
C.若f一步转化为a,f可为盐(如被Zn置换生成Fe),此时a为Fe,Fe在中燃烧生成(+3价),并非+2价,C错误;
D.b(+3价氧化物)和d(+3价碱)与同一物质(如盐酸)反应生成c(+3价盐),可能是Fe元素(和与盐酸反应均生成),此时a为Fe,并非一定是Al,D错误;
故选B。
10. 能满足下列物质间直接转化关系(部分条件省略),且推理错误的是
A. 若Y可使品红溶液褪色,则X可能为硫或FeS2
B. 若W是乙酸乙酯,Y可能与新制的银氨溶液反应产生银镜现象
C. 若X是,该转化可用于工业制硝酸
D. 若W是Na2CO3,则X一定是C
【答案】D
【解析】
【详解】A.Y可使品红褪色,常见的为SO2,S与O2反应生成SO2(Y),SO2氧化生成SO3(Z),Z可能为硫酸;FeS2燃烧也能生成SO2(Y),后续转化合理,A正确;
B.W为乙酸乙酯时,Z可为CH3COOH,Y可为CH3CHO(乙醛),乙醛能发生银镜反应,X可能为乙醇(氧化生成乙醛),B正确;
C.X为NH3时,NH3催化氧化生成NO(Y),NO氧化生成NO2(Z),NO2与水反应生成HNO3(W),符合工业制硝酸流程,C正确;
D.W为Na2CO3时,Z可为CO2,Y可为CO,X可能为C、CH4等含碳物质(均能氧化生成CO),并非一定是C,D错误;
故选D。
11. 以银锰精矿(主要含)和氧化锰矿(主要含)为原料联合提取银和锰的一种流程示意图如下。
已知:酸性条件下,的氧化性强于;在溶液中“浸锰”时,主要反应为,使锰元素浸出的同时去除;“浸银”时,使用过量、HCl和的混合溶液作为浸出剂,将中的银以形式浸出。下列说法错误的是
A. 由上述流程可推断:
B. 浸锰液中主要金属阳离子有
C. “浸银”所用浸出剂中与电离出的结合,使平衡正向移动,提高浸出率
D. “沉银”时可加入过量的铁粉作为还原剂,发生反应的离子方程式为
【答案】D
【解析】
【分析】银锰精矿和氧化锰矿混合加硫酸溶液“浸锰”,使矿石中的锰元素浸出,同时除去,矿石中的银以的形式残留于浸锰渣中,浸锰液中主要的金属阳离子有,浸锰渣中与过量的、HCl和的混合溶液反应,中的Ag以形式浸出,用铁粉把还原为银单质。
【详解】A. “浸锰”过程中,矿石中的Ag以的形式残留于浸锰渣中,而MnS能溶于强酸,则说明,A正确;
B.在酸性条件下;二氧化锰可将氧化为,自身被还原为,则浸锰液中主要金属阳离子有,B正确;
C.“浸银”时的主要反应为,其中与电离出的结合生成,使平衡正向移动,提高浸出率,C正确;
D.铁粉可将还原为银单质;反应方程式为,D错误。
故选D。
12. 丙烯与HCl加成生成CH3CHClCH3或CH3CH2CH2Cl的能量与反应历程如图所示,下列说法正确的是
A. 中间体稳定性:A<B
B. 丙烯与HCl的加成为放热反应,所以该反应一定能自发进行
C. 反应CH3CH=CH2+ HCl→CH3-CH2-CH2Cl的活化能为(△E3+△E4) kJ/mol
D. 由图可知,CH3CHClCH3为丙烯与HCl加成的主要产物
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,中间体A具有的能量低于中间体B具有的能量,能量越低越稳定,则中间体稳定性:A>B,A项错误;
B.由图可知,丙烯与HCl加成生成CH3CHClCH3或CH3CH2CH2Cl的反应都是放热反应,∆H<0,反应的∆S<0,反应在低温下能自发进行,B项错误;
C.由图可知,反应CH3CH=CH2+ HCl→CH3-CH2-CH2Cl的第一步、第二步反应的活化能依次为∆E3kJ/mol、∆E4kJ/mol,且第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能,C项错误;
D.由图可知生成CH3CHClCH3的决速步骤为第Ⅰ步,生成CH3CH2CH2Cl的决速步骤为第一步,∆E1<∆E3,生成CH3CHClCH3比生成CH3CH2CH2Cl的速率快,且生成CH3CHClCH3比生成CH3CH2CH2Cl放出的热量更多,CH3CHClCH3比CH3CH2CH2Cl更稳定,故CH3CHClCH3为丙烯与HCl加成的主要产物,D项正确;
答案选D。
13. 华中科技大学研究者在《Science》报道了一种新型热敏结晶增强液态热化学电池,可以给锂离子电池充电。胍离子()选择性地诱导结晶,与之间的转化平衡被打破,产生电势差,锂离子电池反应为。下列说法正确的是
A. 电池冷端电极电势高于热端电极电势
B. 该新型热敏电池放电时,热端的电极反应式为
C. 锂离子电池充电过程中,通过LiPON薄膜移向b极
D. 对锂离子电池充电时,热端电极转移xmol电子,b极生成
【答案】A
【解析】
【分析】根据锂离子电池反应为可知,放电时,发生反应,得到电子,即b极作正极,即a极为负极。充电时,a极为阴极,b极为阳极。
【详解】A.由分析可知,对锂离子电池充电时,热端接锂离子的a极,故热端为负极,冷端为正极,冷端电极电势高于热端电极电势,A项正确;
B.在热敏结晶增强液态热化学电池中,热端发生的是氧化反应,即转化为,电极反应式为,B项错误;
C.在锂离子电池充电过程中,通过电解质隔膜(LiPON薄膜)移向电池的阴极(即a极),C项错误;
D.对锂离子电池充电时,由电极反应知,每生成转移电子,D项错误;
故答案选A。
14. 恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率v=kx,k为反应速率常数)。
下列说法正确的是
A. A(g)→M(g)的活化能大于A(g)→N(g)的活化能
B. 0~t1时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C. 若A(g)→M(g)为放热反应,升高温度则正反应速率变小,逆反应速率变大
D. 若加入催化剂,增大,不变,则和均变大
【答案】B
【解析】
【详解】A.t1时刻之前,M的物质的量分数大于N的物质的量分数,生成M的反应速率大于生成N的反应速率,A(g)→M(g)的活化能小于A(g)→N(g)的活化能,A错误;
B.0~t₁时间段,生成M和N的物质的量分数相等,生成M和N的物质的量相等,则生成M和N的反应速率相等,B正确;
C.若A(g)→M(g)为放热反应,升高温度正、逆反应速率均增大(无论反应热如何,升高温度速率均增大),C错误;
D.若加入催化剂,k1增大,k2不变,更有利于生成M,则x1变大,但催化剂不影响平衡移动,xM平衡不变,D错误;
故选B。
15. 乙醇—水蒸气制H2的过程中的主要反应(忽略其他副反应)如下:
①C2H5OH(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g);ΔH1=+173.3kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g);ΔH2
101kPa时,H2的平衡产率与温度、起始时水醇比[]的关系如图所示,图中同一条曲线上H2的平衡产率相同。下列说法不正确的是
A. H2的平衡产率:曲线a<曲线b
B. 反应②的焓变ΔH2>0
C. Q点处与P点处反应①的平衡常数K相等
D. H2的平衡产率由M点转变为曲线a上任意一点时,要提高水醇比
【答案】A
【解析】
【详解】A.若选择图像上温度相同,投料比不同Q、P两个点可知,P点投料比高,则氢气的平衡产率大,所以氢气的平衡产率为:曲线a大于曲线b,A错误;
B.反应①为吸热反应,在图像中选择c、d点分析,如图:,c、d点氢气的平衡产率相等原因为:c点温度高于d点,升高温度,反应①平衡正向移动,氢气的量增大,反应②在消耗氢气,说明升高温度,反应②消耗的氢气恰好可以抵消掉反应①新增的氢气,说明反应②是吸热反应,,B正确;
C.Q点处与P点处温度相同,则平衡常数相等,C正确;
D.根据图像可知,H2的平衡产率由M点转变为曲线a上任意一点时,横坐标往右边移动,要提高水醇比,D正确;
故选A。
二、非选择题(共55分)
16. 钛(22Ti)被称为“航空金属”。工业上常利用钛铁矿[主要成分FeTiO3(钛酸亚铁),含少量Fe2O3、CaO、SiO2等杂质]为原料生产金属钛和绿矾(FeSO4·7H2O)等产品的一种工艺流程如下:
已知:TiO2+易水解生成不溶于水的H2TiO3。
(1)请写出硫酸浸取过程中发生主要反应的化学方程式:_______。
(2)“滤渣Ⅰ”的主要成分为_______(填化学式)。
(3)步骤②加入铁粉的目的是_______。
(4)步骤⑤除生成TiCl4外,还生成一种可燃性气体,请写出其化学反应方程式_______。
(5)步骤⑥中镁与TiCl4高温下反应制备钛时需加保护气,下列不能作为保护气的是_______(填字母)。
A. Ar B. CO2 C. N2 D. He
(6)从滤液X获得绿矾(FeSO4·7H2O)的一系列操作是_______过滤,洗涤,干燥。
【答案】(1)FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O
(2)CaSO4、SiO2
(3)将Fe3+转化成Fe2+
(4) (5)BC
(6)蒸发浓缩、冷却结晶
【解析】
【分析】钛铁矿[主要成分FeTiO3(钛酸亚铁),含少量Fe2O3、CaO、SiO2等杂质] ,FeTiO3转化为Fe2+、TiO2+,Fe2O3转化为Fe3+、CaO转化为微溶物CaSO4,SiO2不溶于硫酸,过滤,滤渣Ⅰ含有SiO2、CaSO4,滤液加铁粉把Fe3+还原为Fe2+,TiO2+水解成不溶于水的H2TiO3煅烧生成TiO2,TiO2在高温条件下与C、氯气反应生成TiCl4和CO,用镁还原TiCl4生成金属Ti;硫酸亚铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥到绿矾。
【小问1详解】
硫酸浸取过程中FeTiO3转化为Fe2+、TiO2+,发生反应的化学方程式为:FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O。
【小问2详解】
加硫酸浸取时CaO转化为微溶物CaSO4,SiO2不溶于硫酸,所以滤渣Ⅰ的主要成分为CaSO4、SiO2。
【小问3详解】
根据流程图,加铁粉后从得到溶液X获得绿矾,可知步骤②加入铁粉的目的是将Fe3+转化成Fe2+。
【小问4详解】
步骤⑤TiO2在高温条件下与C、氯气反应生成TiCl4和一种可燃气体,推测该气体为CO,反应的化学方程式为:。
【小问5详解】
步骤⑥中镁与TiCl4高温条件下反应制备钛时需要加保护气,CO2、N2都能与Mg反应,所以不能作为保护气的是CO2、N2,选BC。
【小问6详解】
硫酸亚铁溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得绿矾,从滤液X获得绿矾的一系列操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
17. 硫酸羟胺在工业和分析领域有广泛应用。已知硫酸羟胺具有还原性,易溶于水,羟胺为白色晶体,沸点为70℃,易溶于水、甲醇,受热易分解。实验室制备硫酸羟胺的流程及装置如图(加热及夹持装置略)。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为_______,实验装置连接顺序为a→ ef→bc←d,气体X为_______。
(2)开始实验时,应最先打开_______(填“K1”“K2”或“K3”)。
(3)步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式为_______。
(4)为分离和,向二者混合溶液中加入氨水,生成,说明碱性:_______ (填“>”、“<”或“=”);再加入甲醇,析出_______(填化学式)晶体,过滤,滤液经减压蒸馏后,向馏出液中加入硫酸,得到硫酸羟胺产品。
(5)本实验选择进行减压蒸馏的原因是_______。
【答案】(1) ①. 恒压滴液(分液)漏斗 ②. 氧气(O2)
(2)
(3)
(4) ①. < ②.
(5)防止由于加热温度较高导致羟胺受热分解
【解析】
【分析】硫酸羟胺制备流程:
第一步:碳酸铵溶液与,气体反应,生成溶液,
第二步:溶液中通入,得到与的混合溶液,再经一系列操作得到晶体。
装置连接顺序:该实验过程涉及气体的制备,反应容器,以及尾气处理,因此,装置连接顺序为:a→ e→f→b→c←d。
【小问1详解】
由图中装置可知,A为恒压分液漏斗;铜与稀硝酸反应制备,为避免被氧化为,先用排尽整个装置中的空气,之后制备的从e口进入,打开,通入适量,使得部分转化为,得到与的混合气体。
故答案为:恒压滴液(分液)漏斗;氧气()。
【小问2详解】
根据合成硫酸羟胺的流程可知:反应中首先将氮氧化物和碳酸铵转化为亚硝酸铵:,亚硝酸铵再与水,二氧化硫,转化为硫酸羟胺,因此,开始实验时,应最先打开,使得氮氧化物在B中生成亚硝酸铵。
故答案为:
【小问3详解】
根据合成硫酸羟胺的流程可知:反应中首先将氮氧化物和碳酸铵转化为亚硝酸铵,根据质量守恒可知,生成的气体为,因此,化学方程式为:。
故答案为:。
【小问4详解】
向和混合溶液中加入氨水,生成,根据强碱制弱碱的原理可知,碱性较强的是;再加入甲醇,根据相似相溶原理,甲醇的极性较小,降低了在水中的溶解度,从而析出晶体。
故答案为:< ;
【小问5详解】
已知:羟胺为白色晶体,受热易分解,因此,滤液需要减压蒸馏后,加入硫酸,得到硫酸羟胺产品。
故答案为:防止由于加热温度较高导致羟胺受热分解。
18. 我国“碳中和”研究领域取得了很大的成效,CO2转化为甲醇是实现“碳中和”的重要手段,该过程主要发生下列反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)若反应Ⅲ逆反应的活化能为 ,则正反应的活化能为_______ (用含的式子表示);反应Ⅱ的正、逆反应速率分别表示为:;,其中、分别为正、逆反应速率常数。升高温度时,_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)刚性绝热密闭容器中只发生反应Ⅰ,下列一定能说明反应达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.气体混合物的密度不再变化
B.消耗速率和CO生成速率相等
C.CO和的物质的量之比不再变化
D.气体平均相对分子质量不再变化
E.体系的压强不再变化
F.体系的温度不再变化
(3)反应Ⅲ在催化剂作用下的反应历程如图所示,一个分子首先在“”表面解离成2个(该过程未在历程中标出),随后参与到的转化过程。
实验发现,原料气中氢气比例较低时,反应速率较慢,结合反应历程分析,可能的原因是_______。
(4)在某温度下,以的进气比通入反应管中,维持压强为3.8 MPa进行上述三个反应,发生反应,平衡后测得的转化率,的选择性及CO的选择性随温度(T)的变化关系如图:
已知:S(或CO)
①图中代表随温度变化的曲线是_______,CO2转化率以270 ℃为分界线呈现先减小后增大趋势的原因是_______。
②达平衡时,,,则反应Ⅲ的_______MPa-2.(结果保留两位有效数字)
(5)在“碳达峰”与“碳中和”可持续发展的目标下,作为清洁能源的天然气受到了广泛的关注。目前正在开发用甲烷和氧气合成甲醇:。已知:(C为常数)。根据图中信息,该反应为_______反应(填“放热”或“吸热”),该反应在_______(填“高温”或“低温”)下可自发进行。
【答案】(1) ①. ②. 减小
(2)CEF (3)原料气中比例过低,形成的氧原子空位少,催化剂的催化能力减弱
(4) ①. Ⅰ ②. 270 ℃之前,温度升高,反应Ⅲ逆向移动程度更大;270 ℃之后,反应Ⅰ正向移动程度更大 ③.
(5) ①. 放热 ②. 低温
【解析】
【小问1详解】
化学反应的反应热正反应的活化能-逆反应的活化能,故反应Ⅲ正反应的活化能为,即。升高温度时,正、逆反应速率均增大,即、均增大,但温度改变对吸热反应影响更大,即吸热反应的速率变化更大,而反应Ⅱ的逆反应为吸热反应,则增大的程度较大,增大程度较小,减小。
【小问2详解】
A.反应Ⅰ气体质量不变,刚性容器体积不变,气体混合物的密度的定值,气体密度不再变化不能说明反应达到平衡状态,A错误;B.消耗速率和CO生成速率均为正反应速率,不能体现,不能说明反应达到平衡状态,B错误;C.为反应物,为生成物,随反应进行CO和的物质的量之比增大,CO和的物质的量之比不再变化能说明反应达到平衡状态,C正确;D.该反应气体物质的量不变,气体质量不变,气体平均相对分子质量是定值,气体平均相对分子质量不再变化不能说明反应达到平衡状态,D错误;E.反应Ⅰ是气体物质的量不变的反应,但在刚性绝热密闭容器中,温度发生变化,则压强随温度升高而增大,即压强为变量,体系的压强不再变化能说明反应达到平衡状态,E正确;F.绝热密闭容器中温度是变量,体系的温度不再变化能说明反应达到平衡状态,F正确;故答案为:CEF。
【小问3详解】
一个分子首先在“”表面解离成2个,随后参与到的转化过程,是使“”催化剂形成氧原子空位,分子中的氧原子进入催化剂氧原子发生反应,故原料气中氢气比例较低时,形成的催化剂氧原子空位少,催化剂的催化能力减弱,反应速率较慢。
【小问4详解】
①反应Ⅲ为放热反应,随温度升高,平衡逆移,减小,而反应Ⅰ为吸热反应,随温度升高,平衡正移,增大,故图中曲线Ⅰ表示变化,曲线Ⅱ表示变化;转化率以为分界线呈现先减小后增大趋势,之前,较大,较小,反应以反应Ⅲ为主导,温度升高,反应Ⅲ平衡逆移导致的转化率减小大于反应Ⅰ平衡正移导致的转化率增大,转化率减小,而之后,较小,较大,反应以反应Ⅰ为主导,温度升高,反应Ⅲ平衡逆移导致的转化率减小小于反应Ⅰ平衡正移导致的转化率增大,转化率增大。②达平衡时,,,根据化学方程式,三段式分析,、,则平衡时,、、、、,气体总物质的量为,反应Ⅲ的。
【小问5详解】
从图中可看出,随的增大(降低),增大,即增大(平衡正移),则(正反应为放热反应),故该反应为放热反应;反应气体物质的量减少,为,低温可使反应自发进行。
19. 恩曲他滨(H)具有和天然核苷类似的结构,其抗病毒活性引起广泛关注。恩曲他滨的合成路线如下:
已知:①在制备过程中可以循环利用;
②。
回答下列问题:
(1)A→B的反应类型为___________,物质D中的官能团名称为___________。
(2)在水中的溶解度:,则设计B→C→B的目的为___________。
(3)已知D→E过程无其他副产物生成,则D→E的化学方程式为___________。
(4)物质K是物质B的同分异构体,满足下列条件的K的结构简式为___________(写出一种即可)。
Ⅰ.1mol该物质最多能与反应
Ⅱ.核磁共振氢谱峰面积之比为
(5)参照上述路线,设计如下转化。X和Y的结构简式分别为___________和___________。
【答案】(1) ①. 取代反应(酯化反应) ②. 酯基、醛基
(2)富集物质B(分离提纯物质B)
(3)2+2
(4) (5) ①. ②.
【解析】
【分析】结合B的分子式和物质C的结构可知物质B为反应物A与通过酯化反应得到的,B的结构简式为;已知D→E过程无其他副产物生成,结合信息②可推出化合物E为;以此答题。
【小问1详解】
(1) A→B的反应类型为取代反应;物质D中的官能团名称为酯基、醛基。
【小问2详解】
B→C为让产物变为醇钠和磺酸增大极性进入水相,C→B让产物又变为物质B,在甲醛的作用下从水溶液析出,从而达到分离提纯物质B的目的。
【小问3详解】
根据分析可知E为,D→E过程无其他副产物生成,则D→E的化学方程式为2+2 。
【小问4详解】
物质B有12个C、4个O、2个不饱和度,1mol该物质最多能与反应,则物质K中有两个羧基,剩下10个C,核磁共振氢谱峰面积之比为,应该有两个,则满足条件的K的结构为。
【小问5详解】
参照上述路线和X的分子式,第一步为分子内酯化成为环酯,第二步为醛基的加成成环,第三步为还原环酯生成两个醇羟基。
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