内容正文:
高2023级高三上期第一次三校联考化学试题
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Na-23 S-32 Fe-56 Cu-64
一、单选题(每小题3分,共45分)
1. 化学是材料科学的基础。下列说法错误的是
A. 制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料
B. 可降解聚乳酸塑料的推广应用可减少“白色污染”
C. 制造特种防护服的芳纶纤维属于有机高分子材料
D. 制造阻燃或防火线缆的橡胶不能由加聚反应合成
2. 关于自然资源的开发和利用,下列说法不正确的是
A 海底可燃冰倘若开发不当,可能加剧温室效应
B. 对石油进行常压分馏,可分离出沥青、石蜡等产品
C. 海水淡化的常用方法有蒸馏法、反渗透法、电渗析法、离子交换法等
D. 煤的干馏、煤的液化、煤的气化均为化学变化
3. 下列化学用语表示正确的是
A. 分子中键的形成:
B. 聚丙烯的链节为:
C. 的VSEPR构型为
D. 1,4-苯二酚:
4. 下列说法正确的是
A. 室温下,在水中溶解度:丙三醇1-氯丁烷苯酚
B. 乙烷与乙烯中的C-H键键能不同
C. 用Na2CO3溶液不能区分CH3COOH和CH3COOCH2CH3
D. 乙酰胺在酸性或碱性条件下均能发生水解反应,且产物相同
5. 下列有关电极方程式或离子方程式书写正确的是
A. 溶液中加入稀硝酸:
B. 碱性燃料电池的负极反应:
C. 溶液中滴加过量氨水:
D. 1,2-二溴乙烷与NaOH溶液反应:
6. 中国科学院上海有机化学研究所人工合成青蒿素,其部分合成路线如图:
下列说法不正确的是
A. “乙→丙”发生了消去反应 B. 香茅醛不存在顺反异构现象
C. 甲分子有4个手性碳 D. 香茅醛能与氢气发生加成反应
7. 下列装置不能达到相应实验目的的是
A.证明淀粉发生了水解反应
B.分离溴苯和苯
C.验证生石灰与水反应的热效应
D.除去中少量的
A. A B. B C. C D. D
8. 室温下进行下列实验,操作、现象、结论均正确的是
实验操作和现象
结论
A
对石蜡油加强热,将产生的气体通入的溶液,溶液红棕色变无色
产生的气体为乙烯
B
向的溶液中滴加银氨溶液,无沉淀生成;向的溶液中滴加银氨溶液,有黄色沉淀
C
向溶液中滴加几滴溴水,振荡,再滴加淀粉溶液,溶液显蓝色
的氧化性比的强
D
用pH试纸测得:CH3COONa溶液的pH约为9,溶液的pH约为8
电离出的能力比的强
A. A B. B C. C D. D
9. 下表中物质性质及其解释均正确的是
物质性质
解释
A
熔点:
两者均为离子晶体,且中的离子键更强
B
:
是吸电子基团,使得的电子云密度变小,键极性变大,酸性变强
C
碱性:
是推电子基团,使得的电子云密度变大,碱性变弱
D
键角:
P电负性弱于N,中成键电子对离中心原子更近,成键电子对的排斥力更大,键角更大
A. A B. B C. C D. D
10. 在钌(Ru)基催化剂条件下,用CO2(g)和H2(g)合成HCOOH(g)的反应过程如图所示,已知当生成4.6 g HCOOH(g)时放出热量3.12 kJ。
下列说法正确的是
A. 物质I→Ⅱ的过程中存在非极性键的断裂与形成
B. 物质Ⅱ为总反应的催化剂
C. 物质Ⅲ中Ru的化合价为+3
D. 合成HCOOH(g)的热化学方程式为:
11. 硫酸铜广泛应用于工农业生产,采用如下流程可除去混在硫酸铜晶体中的少量。下列说法错误的是
A. “溶解”时水中需添加一定量的稀硫酸
B. “氧化”时的实际用量比理论用量大
C. “除铁剂X”为NaOH溶液
D. “结晶”过程的操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶
12. 离子液体是一类应用价值很高的绿色溶剂,由五种短周期主族元素P、Q、X、Y、Z组成的某离子液体的结构如图所示。Q、X、Y、Z处于同一周期,基态P原子的电子层数与核外电子总数相等,Q的一种同位素可用于文物年代的测定,基态X原子的p能级处于半充满状态。下列说法错误的是
A. 基态Z原子的核外电子占据的最高能层有4个原子轨道
B. 该离子液体的阴离子中存在配位键
C. 同周期元素中,第一电离能介于X、Y之间的有3种
D. Q、X分别与P形成的化合物的沸点:
13. 下图是利用“海水河水”浓差电池(不考虑溶解氧的影响)制备和NaOH的装置示意图,其中X、Y均为Ag/AgCl复合电极,电极a、b均为石墨,下列说法正确的是
A. 电极Y是负极,电极反应为:
B. 电池从开始工作到停止放电,理论上可制得
C. c、d依次阳离子交换膜和阴离子交换膜
D. 电极a发生的反应是:
14. 一种含Cu、Fe和S的化合物晶胞如下(晶胞棱边夹角均为)。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标,如点原子的分数坐标为(0,0,0)。
下列说法错误的是
A. 该物质的化学式为 B. 点原子的分数坐标为
C. 该晶体的密度为 D. 点和点的原子核间距为
15. 湿法提银工艺中,浸出的需加入进行沉淀。时,平衡体系中含微粒的分布系数[如]随的变化曲线如图所示。
已知:。下列叙述错误的是
A. 随着增大,的溶解度先减小后增大
B. 时,的平衡常数
C. 当时,溶液中
D. 时,随着的不断加入,溶液中的比值逐渐减小
二、解答题(共55分)
16. 、均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含、、、)中,利用氨浸工艺可提取、,并获得高附加值化工产品。工艺流程如下:
已知:①氨性溶液由、和配制。
②常温下,、、与形成可溶于水的配离子
③易被空气氧化为;
④;
部分氢氧化物的如下表:
氢氧化物
回答下列问题:
(1)在元素周期表中的位置为第_______周期_______族。
(2)用活性调pH至9.0时,与的比值_______(用最简整数比表示)。
(3)“氨浸”时,由转化为的离子方程式为_______。
(4)会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中,出现的明锐衍射峰。
①属于_______(填“晶体”或“非晶体”)。
②提高了、浸取速率,其原因是_______。
③“析晶”过程中通入的酸性气体A为_______。
(5)常温下,的氨性溶液中,_______(填“>”“<”或“=”)。
17. 三氯化铬是常用的媒染剂和催化剂,易潮解、易升华,高温下易被氧气氧化。实验室用和(沸点76.8℃)在高温下制备无水,同时生成气体。可利用下面装置模拟制取三氯化铬(为气流控制开关)。
原理:
已知:①气体有毒,遇水发生水解产生两种酸性气体。
②碱性条件下,可将氧化为(黄色);
酸性条件下,将(橙色)还原为(绿色)。
步骤如下:
ⅰ.连接装置,检查装置气密性,装入药品并通入;
ⅱ.加热反应管至400℃;
ⅲ.控制开关,加热,温度保持在之间;
ⅳ.加热石英管继续升温至650℃,直到丙中反应基本完成,切断管式炉的电源;
ⅴ.停止乙装置水浴加热,继续通一段时间;
ⅵ.装置冷却后,结束制备实验。
回答下列问题:
(1)下列实验图标中与本实验无关的是___________(填代号)。
A. B. C. D.
(2)步骤ⅴ的操作:继续通一段时间,其目的是___________。
(3)从安全的角度考虑,整套装置的不足是___________。
(4)装置己中反应的化学方程式为___________。
(5)测定产品中质量分数的实验步骤如下:
Ⅰ.取产品,在强碱性条件下,加入过量的溶液,小火加热使完全转化为,继续加热一段时间;
Ⅱ.冷却后,滴入适量的稀硫酸和浓磷酸(浓磷酸的作用是防止指示剂提前变色),使转化为,再加适量的蒸馏水将溶液稀释至100mL;
Ⅲ.取25.00mL溶液,加入适量浓硫酸混合均匀,滴入2滴试亚铁灵作指示剂,用新配制的标准溶液滴定至终点,重复2~3次,平均消耗标准溶液21.00mL。
①产品中的质量分数为___________%。
②在强碱性条件下与反应的离子反应方程式为___________。
③下列操作将导致产品中质量分数测定值偏高的是___________(填标号)。
A.步骤Ⅰ中未继续加热一段时间
B.步骤Ⅱ中未加浓磷酸
C.步骤Ⅲ中装溶液的滴定管未润洗
D.步骤Ⅲ中读数时,滴定前俯视,滴定后平视
18. 碳捕集、利用和封存(CCUS)技术得到了越来越多的关注。加氢制甲醇既可以实现资源化利用,也可实现可再生能源的化学储存,是一种重要的CCUS技术。已知热化学方程式如下,回答下列问题:[已知甲醇的选择性]
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)已知反应,则该反应正向自发进行的条件是_______(填“高温”“低温”或“任意温度”);若该反应的正反应活化能为,则逆反应的活化能_______(用含的代数式表示)。
(2)改变温度,测量平衡状态时的转化率和甲醇的选择性,发现转化率随温度升高而增加,甲醇的选择性随温度升高而降低,解释其原因为_______。
(3)研究催化剂对反应的影响发现,相同时间内转化率受催化剂粒径和气体流速(即空速)的影响如下表,则应选择的反应条件为:催化剂粒径_______,空速_______,呈现表中趋势的原因是_______。
粒径/
400~800
200~400
160~200
转化率/%
1445
15.17
16.30
空速/[]
9
14
19
转化率/%
19.68
16.17
15.73
(4)一定温度下,向体积为1 L的刚性容器中通入和发生反应Ⅰ、Ⅱ,此时分压为,到达平衡时,转化率为90%,测得CO分压为,此时_______,甲醇的选择性为_______%(保留三位有效数字),反应Ⅰ的压强平衡常数为_______(用分数表示)。
19. 大豆素(化合物C)的合成及其衍生化的一种工艺路线如下:
回答下列问题:
(1)B的化学名称为_______。
(2)C中含氧官能团的名称为羟基、_______。
(3)与足量溶液反应最多可以消耗_______。
(4)由E生成F的化学方程式为_______。
(5)由G生成H分两步进行:反应1)是在酸催化下水与环氧化合物的加成反应,则反应2)的反应类型为_______。
(6)化合物B的同分异构体中能同时满足下列条件的有_______种。
a.含有苯环的醛或酮
b.不含过氧键()
c.核磁共振氢谱显示四组峰,且峰面积比为
(7)联系F→H、C→D的合成路线,以丙烯和为主要原料用不超过三步的反应设计合成下图有机物,写出合成路线_______。(其余无机试剂任选)
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高2023级高三上期第一次三校联考化学试题
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Na-23 S-32 Fe-56 Cu-64
一、单选题(每小题3分,共45分)
1. 化学是材料科学的基础。下列说法错误的是
A. 制造5G芯片的氮化铝晶圆属于无机非金属材料
B. 可降解聚乳酸塑料的推广应用可减少“白色污染”
C. 制造特种防护服的芳纶纤维属于有机高分子材料
D. 制造阻燃或防火线缆的橡胶不能由加聚反应合成
【答案】D
【解析】
【详解】A.氮化铝是一种高温结构陶瓷,属于新型的无机非金属材料,A正确;
B.可降解聚乳酸塑料的推广应用,可以减少难以降解塑料的使用,从而减少“白色污染”,B正确;
C.“涤纶”“锦纶”“腈纶”“丙纶”“维纶”“氯纶”“芳纶”等均合成纤维,属于有机高分子材料,C正确;
D.天然橡胶的单体为异戊二烯,合成橡胶的单体如顺丁烯等中均含有碳碳双键,通过加聚反应合成制得橡胶,D错误;
故选D。
2. 关于自然资源的开发和利用,下列说法不正确的是
A. 海底可燃冰倘若开发不当,可能加剧温室效应
B. 对石油进行常压分馏,可分离出沥青、石蜡等产品
C. 海水淡化的常用方法有蒸馏法、反渗透法、电渗析法、离子交换法等
D. 煤的干馏、煤的液化、煤的气化均为化学变化
【答案】B
【解析】
【详解】A.甲烷也是一种温室效应气体,海底可燃冰开发不当,释放到空气中,会造成温室效应加剧,A正确;
B.重油经减压分馏可以得到石蜡、沥青等,B错误;
C.蒸馏法、反渗透法、电渗析法、离子交换法均为海水淡化常用技术,C正确;
D.煤的干馏(分解反应)、液化(转化为液体燃料)、气化(生成气体燃料)均涉及化学变化,D正确;
故选B。
3. 下列化学用语表示正确的是
A. 分子中键的形成:
B. 聚丙烯的链节为:
C. 的VSEPR构型为
D. 1,4-苯二酚:
【答案】A
【解析】
【详解】A.HCl中键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p轨道重叠而成的,A正确;
B.聚丙烯的链节为,B错误;
C.SO2孤电子对数为1,价层电子对数=,VSEPR构型为平面三角形,C错误;
D.该分子命名为1,3-苯二酚,D错误;
故选A。
4. 下列说法正确的是
A. 室温下,在水中的溶解度:丙三醇1-氯丁烷苯酚
B. 乙烷与乙烯中的C-H键键能不同
C. 用Na2CO3溶液不能区分CH3COOH和CH3COOCH2CH3
D. 乙酰胺在酸性或碱性条件下均能发生水解反应,且产物相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.丙三醇因含三个羟基易溶于水,苯酚溶解度较低,1-氯丁烷难溶,正确顺序应为丙三醇>苯酚>1-氯丁烷,A错误;
B.乙烷中C为sp3杂化,乙烯中C为sp2杂化,杂化方式不同,导致C-H键的键长、键能均不相同,B正确;
C.乙酸与Na2CO3反应产生气体,与乙酸乙酯分层,可区分,C错误;
D.酸性水解生成乙酸和铵盐,碱性水解生成乙酸盐和氨气,产物不同,D错误;
故答案为:B。
5. 下列有关电极方程式或离子方程式书写正确的是
A. 溶液中加入稀硝酸:
B. 碱性燃料电池的负极反应:
C. 溶液中滴加过量氨水:
D. 1,2-二溴乙烷与NaOH溶液反应:
【答案】D
【解析】
【详解】A.稀硝酸具有强氧化性,会将氧化为硫酸根离子,同时生成NO,反应为,A错误;
B.碱性条件下,二氧化碳会与反应生成碳酸根离子,负极反应为甲醇在碱性条件下被氧化为碳酸根离子,,B错误;
C.滴加过量氨水时,生成的氢氧化铜沉淀会与继续反应生成,,C错误;
D.1,2-二溴乙烷在水溶液中加热发生水解反应,生成乙二醇和,方程式原子守恒、电荷守恒,D正确;
故选D。
6. 中国科学院上海有机化学研究所人工合成青蒿素,其部分合成路线如图:
下列说法不正确的是
A. “乙→丙”发生了消去反应 B. 香茅醛不存顺反异构现象
C. 甲分子有4个手性碳 D. 香茅醛能与氢气发生加成反应
【答案】A
【解析】
【详解】A.“乙→丙”羟基氧化成了羰基,发生了氧化反应,A错误;
B.香茅醛碳碳双键的同一个碳上连了两个甲基,不存在顺反异构现象,B正确;
C.甲分子有个手性碳位置如图:,C正确;
D.香茅醛含有一个和一个,可以和氢气发生加成反应,D正确;
故选A。
7. 下列装置不能达到相应实验目的的是
A.证明淀粉发生了水解反应
B.分离溴苯和苯
C.验证生石灰与水反应的热效应
D.除去中少量的
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.淀粉在酸性条件下水解后,需加碱调节溶液至碱性,再加银氨溶液检测是否生成葡萄糖,A符合题意;
B.溴苯和苯沸点不同且互溶,应采用蒸馏的方法分离,蒸馏装置正确,能实现实验目的,B不符合题意;
C.小试管内氧化钙和水反应放热,具支试管内气体受热膨胀,U形管内红墨水液面左低右高,能实现实验目的,C不符合题意;
D.硫化氢能和硫酸铜溶液反应生成硫化铜沉淀,而C2H2不反应,能实现实验目的,D不符合题意;
故选A。
8. 室温下进行下列实验,操作、现象、结论均正确的是
实验操作和现象
结论
A
对石蜡油加强热,将产生的气体通入的溶液,溶液红棕色变无色
产生的气体为乙烯
B
向的溶液中滴加银氨溶液,无沉淀生成;向的溶液中滴加银氨溶液,有黄色沉淀
C
向溶液中滴加几滴溴水,振荡,再滴加淀粉溶液,溶液显蓝色
的氧化性比的强
D
用pH试纸测得:CH3COONa溶液的pH约为9,溶液的pH约为8
电离出的能力比的强
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.石蜡油强热分解生成的气体可能包含多种不饱和烃(如乙烯、丙烯等),无法确定仅为乙烯,A错误;
B.实验中在离子浓度相同的条件下,AgI生成沉淀而AgCl未生成,说明AgI的Ksp更小,因此结论应表述为Ksp(AgI) < Ksp(AgCl),B错误;
C.溴水将I-氧化为I2,淀粉变蓝,证明Br2的氧化性强于I2,结论正确,C正确;
D.次氯酸钠有强氧化性,会使试纸褪色,所以不能用pH试纸测量次氯酸钠溶液的pH,另外比较盐类水解程度时,应采用相同浓度的溶液,由于醋酸的酸性强于次氯酸,根据“越弱越水解”的水解规律,等浓度的NaClO溶液的pH应高于溶液,因此HClO电离H⁺的能力更弱,D错误;
故答案选C。
9. 下表中物质性质及其解释均正确的是
物质性质
解释
A
熔点:
两者均为离子晶体,且中的离子键更强
B
:
是吸电子基团,使得的电子云密度变小,键极性变大,酸性变强
C
碱性:
是推电子基团,使得的电子云密度变大,碱性变弱
D
键角:
P电负性弱于N,中成键电子对离中心原子更近,成键电子对的排斥力更大,键角更大
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.AlF3是离子晶体,AlCl3在固态时为分子晶体,熔点差异主要由晶体类型不同导致,而非仅离子键强度,A错误;
B.是吸电子基团,使得的电子云密度变小,键极性变大,酸性变强,则CF3COOH的酸性强于CH3COOH,pKa应更小,B错误;
C.-CH3为推电子基团,增强-NH2的电子云密度,碱性应增强,则碱性:CH3NH2>NH3,C错误;
D.NCl3和PCl3中心原子价层电子对数均为3+=4,且含1个孤电子对,N电负性大于P,NCl3中成键电子对更靠近N,排斥力更大,键角更大,D正确;
故选D。
10. 在钌(Ru)基催化剂条件下,用CO2(g)和H2(g)合成HCOOH(g)的反应过程如图所示,已知当生成4.6 g HCOOH(g)时放出热量3.12 kJ。
下列说法正确的是
A. 物质I→Ⅱ的过程中存在非极性键的断裂与形成
B. 物质Ⅱ为总反应的催化剂
C. 物质Ⅲ中Ru的化合价为+3
D. 合成HCOOH(g)的热化学方程式为:
【答案】D
【解析】
【详解】A.物质I→Ⅱ的过程中,H₂参与反应,断裂H-H非极性键,但生成的Ru-H键为极性键(Ru为金属,H为非金属),且无新的非极性键形成,故不存在非极性键的形成,A错误;
B.催化剂在反应前后质量和化学性质不变,物质Ⅱ是反应过程中生成的中间产物,后续与CO₂反应生成Ⅲ,但是不能确定其在反应前后质量和化学性质是否不变,B错误;
C.物质Ⅲ中Ru与O原子成键,O通常显-2价,假设Ⅲ为电中性,设Ru化合价为x,若含2个O原子,则x + 2×(-2)=0,x=+4(或考虑HCOO⁻配体,每个-1价,2个配体为-2,x=+2),均非+3,C错误;
D.4.6g HCOOH的物质的量为,放出3.12kJ热量,则1mol HCOOH生成时放热,热化学方程式正确,D正确;
故答案选D。
11. 硫酸铜广泛应用于工农业生产,采用如下流程可除去混在硫酸铜晶体中的少量。下列说法错误的是
A. “溶解”时水中需添加一定量的稀硫酸
B. “氧化”时的实际用量比理论用量大
C. “除铁剂X”为NaOH溶液
D. “结晶”过程操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶
【答案】C
【解析】
【分析】用水溶解硫酸铜晶体,加双氧水把Fe2+氧化为Fe3+,加CuO、Cu(OH)2等含Cu化合物调节pH生成氢氧化铁沉淀除铁,过滤,滤液蒸发浓缩浓缩,再冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得CuSO4·5H2O。
【详解】A.溶解时添加稀硫酸可抑制Cu2+水解,避免生成Cu(OH)2,故A正确;
B.氧化Fe2+时,部分会因分解而损耗,实际用量需大于理论用量,故B正确;
C.除铁剂X若为NaOH,会引入Na⁺杂质,应选用CuO、Cu(OH)2等含Cu化合物调节pH,既能使Fe3+水解为Fe(OH)3沉淀,又不引入新杂质,故C错误;
D.硫酸铜溶液蒸发浓缩,再冷却结晶可析出CuSO4·5H2O,故D正确;
选C。
12. 离子液体是一类应用价值很高的绿色溶剂,由五种短周期主族元素P、Q、X、Y、Z组成的某离子液体的结构如图所示。Q、X、Y、Z处于同一周期,基态P原子的电子层数与核外电子总数相等,Q的一种同位素可用于文物年代的测定,基态X原子的p能级处于半充满状态。下列说法错误的是
A. 基态Z原子的核外电子占据的最高能层有4个原子轨道
B. 该离子液体的阴离子中存在配位键
C. 同周期元素中,第一电离能介于X、Y之间的有3种
D. Q、X分别与P形成的化合物的沸点:
【答案】D
【解析】
【分析】Q的一种同位素用于文物年代的测定,Q为C元素;Q、X、Y、Z处于同一周期,Z形成1个价键,说明Z为第ⅦA族元素,则Z为F元素,由阴离子带一个单位的负电荷可知,Y为第ⅢA族元素,则Y为B元素,基态X原子的p能级处于半充满状态,与Q、Y、Z处于同一周期,则X为N元素;基态P原子的电子层数与核外电子总数相等,则P为H元素。
【详解】A.Z为F元素,基态Z原子的核外电子占据的最高能层为L层,有4个原子轨道,A正确;
B.Y为B元素,中B提供空轨道、其中1个F提供孤电子对,存在1个B-F配位键,B正确;
C.同一周期随着原子序数变大,第一电离能变大,N的2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素,X为N元素,Y为B元素,同周期元素中,第一电离能介于X、Y之间的有:Be、C、O共3种,C正确;
D.Q为C元素,X为N元素, P为H元素,碳氢形成的有机化合物包括所有烃,沸点有的高有的低,无法比较其沸点,D错误;
故选D。
13. 下图是利用“海水河水”浓差电池(不考虑溶解氧的影响)制备和NaOH的装置示意图,其中X、Y均为Ag/AgCl复合电极,电极a、b均为石墨,下列说法正确的是
A. 电极Y是负极,电极反应为:
B. 电池从开始工作到停止放电,理论上可制得
C. c、d依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D. 电极a发生的反应是:
【答案】D
【解析】
【分析】根据电子的流向可以判断出X极为负极,b电极为阴极,阴极反应产生OH-,需中间的Na+移向b极,故d应为阳离子交换膜;Y极为正极,a电极为阳极,阳极反应产生H+,需中间Na2SO4溶液中的移向a极,故c应为阴离子交换膜。
【详解】A.由电子的移动方向可知,Y电极为正极,氯化银在负极得到电子发生还原反应生成银和氯离子,电极反应式为,A错误;
B.题目未提供浓差电池工作时的电量、溶液体积等关键数据,无法计算生成NaOH的具体质量,B错误;
C.电解池中,a极为阳极(生成H2SO4),阳极反应产生H+,需中间Na2SO4溶液中的移向a极,故c应为阴离子交换膜;b极为阴极(生成NaOH),阴极反应产生OH⁻,需中间的Na⁺移向b极,故d应为阳离子交换膜。则c、d依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜,C错误;
D.电极a为电解池阳极,发生氧化反应,水失电子生成O2和H+,反应式为2H2O - 4e- = O2↑ + 4H+,D正确;
故答案选D。
14. 一种含Cu、Fe和S的化合物晶胞如下(晶胞棱边夹角均为)。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子的分数坐标,如点原子的分数坐标为(0,0,0)。
下列说法错误的是
A. 该物质的化学式为 B. 点原子的分数坐标为
C. 该晶体的密度为 D. 点和点的原子核间距为
【答案】B
【解析】
【详解】A.通过均摊法计算晶胞中原子个数:Cu个数为,Fe个数为,S 个数为8,原子个数比Cu:Fe:S=1:1:2,化学式为CuFeS2,A正确;
B.N点为晶胞内部Fe原子,实际坐标为(a/2,a/2,a) pm,分数坐标为(x/a,y/a,z/(2a))=(1/2,1/2,1/2),而非(1/2,1/2,1),B错误;
C.晶胞体积V=a·a·2a=2a3 pm3=2a3×10-30cm3,晶胞质量,密度,C正确;
D.M(0,0,0)与P(a,a/2,3a/2)的距离d=[a2+(a/2)2+(3a/2)2]0.5=(14a2/4)0.5=,D正确;
故选B。
15. 湿法提银工艺中,浸出的需加入进行沉淀。时,平衡体系中含微粒的分布系数[如]随的变化曲线如图所示。
已知:。下列叙述错误的是
A. 随着增大,的溶解度先减小后增大
B. 时,的平衡常数
C. 当时,溶液中
D. 时,随着的不断加入,溶液中的比值逐渐减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,溶液中增大时,氯化银的分布系数δ先增大后不断减小,说明氯化银的溶解度起始时随着增大而不断减小,当溶液中银离子和氯离子形成络离子时,随着增大,氯化银的溶解度增大,即随着增大,的溶解度先减小后增大,故A正确;
B.由方程式可知,反应的平衡常数,由图可知,,溶液中,则平衡常数=100.2,故B正确;
C.由图可知,当时,,故C正确;
D.根据题中所给信息有,,则有,K只受温度影响,比值不变,故D错误;
故答案选D。
二、解答题(共55分)
16. 、均是重要的战略性金属。从处理后的矿石硝酸浸取液(含、、、)中,利用氨浸工艺可提取、,并获得高附加值化工产品。工艺流程如下:
已知:①氨性溶液由、和配制。
②常温下,、、与形成可溶于水的配离子
③易被空气氧化为;
④;
部分氢氧化物的如下表:
氢氧化物
回答下列问题:
(1)在元素周期表中的位置为第_______周期_______族。
(2)用活性调pH至9.0时,与的比值_______(用最简整数比表示)。
(3)“氨浸”时,由转化为的离子方程式为_______。
(4)会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物。滤渣的X射线衍射图谱中,出现的明锐衍射峰。
①属于_______(填“晶体”或“非晶体”)。
②提高了、的浸取速率,其原因是_______。
③“析晶”过程中通入的酸性气体A为_______。
(5)常温下,的氨性溶液中,_______(填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1) ①. 四 ②. Ⅷ
(2)
(3)或
(4) ①. 晶体 ②. 减少胶状物质对镍钴氢氧化物的包裹,增加了滤泥与氨性溶液的接触面积 ③.
(5)
【解析】
【分析】硝酸浸取液中加入活性氧化镁调节溶液pH为9.0,过滤,将钴镍铝转化为沉淀,得到滤液主要是硝酸镁,结晶纯化得到硝酸镁晶体,再热解得到氧化镁和硝酸;滤泥加入氨性溶液氨浸将钴镍转化为溶液,过滤,滤液进行镍钴分离,经过一系列得到氯化钴和饱和氯化镍溶液,向饱和氯化镍溶液中加入氯化氢气体得到氯化镍晶体,据此分析;
【小问1详解】
的原子序数为27,价电子排布式为,位于周期表的第四周期第Ⅷ族,故答案为四;Ⅷ。
【小问2详解】
由分析知,用活性调pH至9.0时, 和 形成和,则== ,故答案为。
【小问3详解】
“氨浸”时,由转化为的离子方程式为或,故答案为或。
【小问4详解】
①X射线衍射图谱中,出现的明锐衍射峰,故属于晶体,故答案为晶体。
②会使滤泥中的一种胶状物质转化为疏松分布的棒状颗粒物,减少胶状物质对镍钴氢氧化物的包裹,增加了滤泥与氨性溶液的接触面积从而提高了、的浸取速率,故答案为减少胶状物质对镍钴氢氧化物的包裹,增加了滤泥与氨性溶液的接触面积。
③由分析知,“析晶”过程中通入的酸性气体A为氯化氢,故答案为。
【小问5详解】
常温下,的氨性溶液中,==,故答案为>。
17. 三氯化铬是常用的媒染剂和催化剂,易潮解、易升华,高温下易被氧气氧化。实验室用和(沸点76.8℃)在高温下制备无水,同时生成气体。可利用下面装置模拟制取三氯化铬(为气流控制开关)。
原理:
已知:①气体有毒,遇水发生水解产生两种酸性气体。
②碱性条件下,可将氧化为(黄色);
酸性条件下,将(橙色)还原为(绿色)。
步骤如下:
ⅰ.连接装置,检查装置气密性,装入药品并通入;
ⅱ.加热反应管至400℃;
ⅲ.控制开关,加热,温度保持在之间;
ⅳ.加热石英管继续升温至650℃,直到丙中反应基本完成,切断管式炉的电源;
ⅴ.停止乙装置水浴加热,继续通一段时间;
ⅵ.装置冷却后,结束制备实验。
回答下列问题:
(1)下列实验图标中与本实验无关的是___________(填代号)。
A. B. C. D.
(2)步骤ⅴ的操作:继续通一段时间,其目的是___________。
(3)从安全的角度考虑,整套装置的不足是___________。
(4)装置己中反应的化学方程式为___________。
(5)测定产品中质量分数的实验步骤如下:
Ⅰ.取产品,在强碱性条件下,加入过量的溶液,小火加热使完全转化为,继续加热一段时间;
Ⅱ.冷却后,滴入适量的稀硫酸和浓磷酸(浓磷酸的作用是防止指示剂提前变色),使转化为,再加适量的蒸馏水将溶液稀释至100mL;
Ⅲ.取25.00mL溶液,加入适量浓硫酸混合均匀,滴入2滴试亚铁灵作指示剂,用新配制的标准溶液滴定至终点,重复2~3次,平均消耗标准溶液21.00mL。
①产品中的质量分数为___________%。
②在强碱性条件下与反应的离子反应方程式为___________。
③下列操作将导致产品中质量分数测定值偏高是___________(填标号)。
A.步骤Ⅰ中未继续加热一段时间
B.步骤Ⅱ中未加浓磷酸
C.步骤Ⅲ中装溶液的滴定管未润洗
D.步骤Ⅲ中读数时,滴定前俯视,滴定后平视
【答案】(1)D (2)将生成的全部吹入丁中收集;将全部吹入己中吸收
(3)升华的三氯化铬易凝华,堵塞导管或己未设置防倒吸装置
(4)
(5) ①. 88.76 ②. ③. CD
【解析】
【分析】整个实验流程围绕无水的制备、尾气处理以及产品质量分数的测定展开,具体如下:
无水的制备:连接好装置后,检查气密性,装入药品并通入N2,这一步是为了排尽装置内的空气,防止在后续高温反应中被氧气氧化,同时也避免装置内原有空气对实验的干扰。先加热反应管至400℃,然后控制开关,加热CCl4,温度保持在℃之间,使CCl4挥发成气体,与在高温下发生反应。之后加热石英管继续升温至650℃,直到丙中反应基本完成,切断管式炉的电源。停止乙装置水浴加热,继续通一段时间N2,目的是将装置内残留的有毒COCl2气体赶入己装置,使其被充分吸收,防止污染环境;同时防止空气进入,避免被氧化。最后装置冷却后,结束制备实验。反应生成的COCl2气体有毒,遇水发生水解产生两种酸性气体,通过装置己中的NaOH溶液进行吸收,反应的化学方程式为COCl2 + 4NaOH = Na2CO3 + 2NaCl + 2H2O,从而防止污染空气。
产品中质量分数的测定:取产品,在强碱性条件下,加入过量的30%H2O2溶液,小火加热使完全转化为,继续加热一段时间以确保反应完全;冷却后,滴入适量的稀硫酸和浓磷酸(浓磷酸防止指示剂提前变色),使转化为,再加水稀释溶液。取一定体积稀释后的溶液,加入适量浓硫酸混合均匀,滴入试亚铁灵作指示剂,用新配制的标准溶液滴定至终点,根据消耗的标准溶液体积,结合化学计量关系计算产品中的质量分数。
【小问1详解】
本实验涉及加热(管式炉、水浴加热)、气体操作(通N2、处理尾气)等。选项A是防触电标识,B是检查装置气密性操作(本实验需检查气密性),C是加热操作标识(本实验有加热),D是分液操作标识,本实验无分液操作。
故选D。
【小问2详解】
反应结束后,装置内残留、COCl2等气体,继续通N2可将这些有毒气体赶入后续装置中被充分吸收,防止污染环境,即将生成的全部吹入丁中收集;将全部吹入己中吸收。
【小问3详解】
由题意可知,升华的三氯化铬易凝华,整套装置的不足是三氯化铬凝华后会堵塞导管或己未设置防倒吸装置。
【小问4详解】
装置己中NaOH溶液吸收COCl2,COCl2水解生成CO2和HCl,NaOH与CO2、HCl反应,化学方程式为。
【小问5详解】
①在酸性条件下,被还原为,被氧化为。由得失电子守恒可知:,又因为,所以,即。已知标准溶液的浓度,体积,根据n = cV,可得。由,可知25.00mL溶液中。100 mL溶液中。CrCl3的摩尔质量M = 158.5 g/mol,则m(CrCl3)=0.028mol×158.5 g/mol = 4.438 g。产品质量为5.000 g,所以CrCl3的质量分数。
②强碱性条件下,H2O2将氧化为,H2O2被还原为H2O,离子方程式为。
③A.步骤Ⅰ中未继续加热一段时间,H2O2未完全分解,后续酸性条件下H2O2会还原,使消耗的体积偏小,测定值偏低,A错误;
B.步骤Ⅱ中未加浓磷酸,指示剂提前变色,消耗的体积偏小,测定值偏低,B错误;
C.滴定管未润洗,溶液被稀释,消耗体积偏大,测定值偏高,C正确;
D.滴定前俯视(读数偏小)、滴定后平视(读数正常),导致消耗的体积偏大,测定值偏高,D正确;
故选CD。
18. 碳捕集、利用和封存(CCUS)技术得到了越来越多的关注。加氢制甲醇既可以实现资源化利用,也可实现可再生能源的化学储存,是一种重要的CCUS技术。已知热化学方程式如下,回答下列问题:[已知甲醇的选择性]
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)已知反应,则该反应正向自发进行的条件是_______(填“高温”“低温”或“任意温度”);若该反应的正反应活化能为,则逆反应的活化能_______(用含的代数式表示)。
(2)改变温度,测量平衡状态时的转化率和甲醇的选择性,发现转化率随温度升高而增加,甲醇的选择性随温度升高而降低,解释其原因为_______。
(3)研究催化剂对反应的影响发现,相同时间内转化率受催化剂粒径和气体流速(即空速)的影响如下表,则应选择的反应条件为:催化剂粒径_______,空速_______,呈现表中趋势的原因是_______。
粒径/
400~800
200~400
160~200
转化率/%
14.45
15.17
16.30
空速/[]
9
14
19
转化率/%
1968
16.17
15.73
(4)一定温度下,向体积为1 L的刚性容器中通入和发生反应Ⅰ、Ⅱ,此时分压为,到达平衡时,转化率为90%,测得CO分压为,此时_______,甲醇的选择性为_______%(保留三位有效数字),反应Ⅰ的压强平衡常数为_______(用分数表示)。
【答案】(1) ①. 低温 ②.
(2)反应Ⅰ放热,升高温度平衡逆向移动,反应Ⅱ吸热,升高温度平衡正向移动,且升温对反应Ⅱ平衡移动的影响大于对反应Ⅰ平衡移动的影响
(3) ①. 160~200 ②. 9 ③. 催化剂粒径越小,与反应物接触面积大,使反应物转化率更大,空速越大,催化剂与反应物接触时间越短,不利于反应充分进行
(4) ①. 0.25 ②. 72.2 ③.
【解析】
【小问1详解】
反应可有反应I与反应Ⅱ相减得到,根据盖斯定律,该反应的,由于,该反应为放热反应,故该反应正向自发进行的条件应为低温,并且逆反应活化能大于正反应活化能,故,因此;
【小问2详解】
反应I放热,升高温度平衡逆向移动,反应Ⅱ吸热,升高温度平衡正向移动,且升温对反应Ⅱ平衡移动的影响大于对反应I平衡移动的影响,因此转化率随温度升高而增加,甲醇的选择性随温度升高而降低;
【小问3详解】
由表可知,催化剂粒径为160~200μm、空速为时,具有最大的转化率;呈现表中趋势的原因是:催化剂粒径越小,与反应物接触面积大,使反应物转化更多,空速越大,催化剂与反应物接触时间越短,不利于反应充分进行;
【小问4详解】
设反应I消耗了 x mol,反应Ⅱ消耗了 y mol,根据已知条件可列以下三段式:
反应的初始总压,,平衡时的总物质的量,平衡总压,故平衡时CO的分压,解得,故,因此,此时的;甲醇的选择性为;由此可得各组分分压:,,,,故压强平衡常数。
19. 大豆素(化合物C)的合成及其衍生化的一种工艺路线如下:
回答下列问题:
(1)B的化学名称为_______。
(2)C中含氧官能团的名称为羟基、_______。
(3)与足量溶液反应最多可以消耗_______。
(4)由E生成F的化学方程式为_______。
(5)由G生成H分两步进行:反应1)是在酸催化下水与环氧化合物的加成反应,则反应2)的反应类型为_______。
(6)化合物B的同分异构体中能同时满足下列条件的有_______种。
a.含有苯环的醛或酮
b.不含过氧键()
c.核磁共振氢谱显示四组峰,且峰面积比为
(7)联系F→H、C→D的合成路线,以丙烯和为主要原料用不超过三步的反应设计合成下图有机物,写出合成路线_______。(其余无机试剂任选)
【答案】(1)4-羟基苯乙酸或对羟基苯乙酸
(2)(酮)羰基、醚键
(3)8 (4)
(5)取代反应 (6)4
(7)
【解析】
【分析】A 与B反应生成C,C的分子式为,与(其结构为:)发生取代反应生成D(),分子式增加了,由此可知D为,D与H2发生加成反应后生成E,D中碳碳双键与酮羰基可发生加成反应,可得E的结构为,E发生消去反应可生成F:,F发生氧化反应生成G:,最终生成H:,据此回答。
【小问1详解】
B的结构为,名称为对羟基苯乙酸或4-羟基苯乙酸。
【小问2详解】
C的结构为,含氧官能团的名称为(酮)羰基、醚键、(酚)羟基。
【小问3详解】
F中含有两个酚酯基,与可以消耗,水解生成两个酚羟基,再消耗,故与足量溶液反应最多可以消耗。
【小问4详解】
E发生消去反应可生成F,反应方程式为:
【小问5详解】
由G生成H分两步进行:反应1)是在酸催化下水与环氧化合物的加成反应,且产物为,H的结构为,酯基发生变化,由此可知反应2)为取代反应(水解反应)。
【小问6详解】
化合物B的同分异构体为含有苯环的醛或酮,说明苯环上连有醛基和酮羰基,核磁共振氢谱显示四组峰,且峰面积比为3∶2∶2∶1,符合条件的有机物为:、、、,共四种。
【小问7详解】
根据的结构可知,中含有两个酯基,可由1,2丙二醇与 发生反应生成,结合F→G、G→H的反应可知,丙烯发生F→G的反应生成,发生加成反应可生成,因此生成的路线可表示为:。
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