内容正文:
化学试卷
注意事项:
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1.本试卷共6页。满分为100分,考试时间为75分钟。考试结束后,请将答题卡交回。
2.答题前,请您务必将自己的姓名、学校、考试号等用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡上规定的位置。
3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
4.作答选择题,必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑;如需改动,请用橡皮擦干净后,再选涂其他答案。作答非选择题,必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答,在其他位置作答一律无效。
5.如需作图,必须用2B铅笔绘、写清楚,线条、符号等须加黑、加粗。
可能用到的相对原子质量:H-1 Li-7 C-l2 N-14 O-16 S-32 Cl-35.5 K-39 Cr-52 Pb-207
一、单项选择题:共13题,每题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 我国研制的模拟月壤砖由、CaO、FeO、MgO等烧结而成。这些物质中属于酸性氧化物的是
A. B. CaO C. FeO D. MgO
【答案】A
【解析】
【详解】A.SiO2是非金属氧化物,能与碱反应生成盐和水,属于酸性氧化物,A正确;
B.CaO是金属氧化物,能与酸反应生成盐和水,属于碱性氧化物,不是酸性氧化物,B错误;
C.FeO是金属氧化物,能与酸反应生成盐和水,属于碱性氧化物,不是酸性氧化物,C错误;
D.MgO是金属氧化物,能与酸反应生成盐和水,属于碱性氧化物,不是酸性氧化物,D错误;
故答案选A。
2. 半导体材料氮化镓(GaN)可通过制得。下列说法正确的是
A. Ga的基态原子电子排布式为 B. 的空间构型为三角锥形
C. 中子数为8的氮原子: D. 甲烷晶体为共价晶体
【答案】B
【解析】
【详解】A.Ga的基态原子电子排布式应为[Ar]3d104s24p1,A错误;
B.NH3分子中氮原子有三个N-H键和一个孤对电子,空间构型为三角锥形,B正确;
C.中子数为8的氮原子,质子数为7,质量数应为15,表示为,C错误;
D.甲烷晶体中分子间以范德华力结合,属于分子晶体,不是共价晶体,D错误;
故答案选B。
3. 实验室以Cu和浓硝酸为原料制备和。下列图示装置和原理不能达到实验目的的是
A. 用装置甲制备 B. 用装置乙收集
C. 用装置丙吸收尾气中的 D. 用装置丁蒸干溶液得到
【答案】D
【解析】
【详解】A.装置(甲)中铜与浓硝酸反应制得,符合实验原理,A不符合题意;
B.装置(乙)利用密度大于空气,可用向上排空气法收集,符合实验原理,B不符合题意;
C.装置(丙)用NaOH溶液吸收尾气中的,离子方程式为:,可防止污染环境,C不符合题意;
D.装置(丁)若将溶液直接蒸干,会因加热促进水解,同时生成的挥发,无法得到晶体,正确操作应是蒸发浓缩、冷却结晶,D符合题意;
故选D。
4. 酞菁分子中所有原子处于同一平面,中心有直径约为2.7nm的空腔,其结构如图所示。下列说法正确的是
A. 原子半径: B. 第一电离能:
C. 酞菁能与某些金属离子形成配合物 D. 酞菁分子中N原子有两种杂化类型
【答案】C
【解析】
【详解】A.同周期元素半径一般随核电荷数增加而减小,故C原子的半径略大于N原子,A错误;
B.同周期从左至右第一电离能呈增大趋势,:,B错误;
C.酞菁大环中心有可与金属离子配位的空腔,N能提供孤对电子,金属离子提供空轨道,能形成配合物,C正确;
D.酞菁分子中所有原子处于同一平面,所有N原子皆为杂化,D错误;
答案选C。
阅读下列材料,完成下列3个小题。
含碳物质种类繁多、应用广泛。石墨和金刚石是两种常见的碳单质(结构如下图),在高温高压下石墨可转变为金刚石。CO可用于合成,具有较大的燃烧热()。超临界是指温度高于31.1℃、压强大于7.38MPa状态下的液体,可用于物质萃取。
5. 下列说法正确的是
A. 石墨转化为金刚石时需要破坏共价键 B. 金刚石中键的键角比石墨中的大
C. 超临界与干冰互为同素异形体 D. 汽化时仅破坏范德华力
6. 下列化学反应在指定条件下能发生且表示正确的是
A. 以石墨作电极电解NaOH溶液:
B. CO和合成甲醇:
C. 用氨水吸收尾气:
D. 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. 碳原子最外层有4个电子,石墨具有导电性
B. 金刚石中键的键长比石墨中的长,金刚石硬度比石墨的大
C. CO难溶于水,可用于还原
D. 超临界是一种非极性溶剂,可用于萃取大豆中的油脂
【答案】5. A 6. B 7. D
【解析】
【5题详解】
A.石墨为层状结构,金刚石为四面体网状结构,转化时需破坏石墨中的共价键(C-C键),并形成金刚石中的新共价键,A正确;
B.金刚石中碳原子为杂化,C-C键角为109.5°,石墨中碳原子为杂化,C-C键角为120°,故金刚石键角小于石墨,B错误;
C.同素异形体指同种元素形成的不同单质。超临界和干冰均为化合物,C错误;
D.甲醇汽化时需破坏分子间作用力,包括氢键和范德华力,并非仅破坏范德华力,D错误;
故选A。
【6题详解】
A.电解NaOH溶液时,石墨为惰性电极,不参与反应,实质为电解水:,A错误;
B.CO与在催化剂、加热和加压条件下可合成甲醇,反应条件与方程式均正确,B正确;
C.一水合氨为弱碱,不能拆,氨水足量时离子方程式:,C错误;
D.甲醇燃烧热726.5 kJ/mol指1 mol CH3OH完全燃烧放热,故ΔH应为-726.5 kJ/mol,热化学方程式: ,D错误;
故选B。
【7题详解】
A.碳原子最外层4个电子是所有碳单质的共性,但石墨导电性源于层状结构中离域π电子,故无直接对应关系,A不符合题意;
B.由图可知,金刚石C-C键长(约154 pm)大于石墨(约142 pm),但金刚石硬度更大是因三维网状结构,石墨硬度小是因层间范德华力弱,键长与硬度无直接对应关系,B不符合题意;
C.CO还原利用其还原性,与难溶于水的性质无关,C不符合题意;
D.超临界为非极性溶剂,油脂为非极性物质,根据相似相溶原理,可用于萃取大豆中的油脂,性质与用途对应合理,D符合题意;
故选D。
8. 某可充电锂电池分别以Li、为电池的电极反应物,硫化物固体电解质传导,电池构造示意图如图所示。下列说法正确的是
A. 该锂电池也可用水溶液作电解液传导
B. 放电时,失电子,发生氧化反应
C. 放电时,负极质量每减少0.7g,外电路转移0.2 mol
D. 充电时阳极电极反应式:
【答案】D
【解析】
【分析】电池工作原理:放电时为原电池:负极(Li):,Li失去电子被氧化,通过硫化物固体电解质向正极移动,正极():,得到电子被还原;充电时为电解池:阴极:,阳极:,失去电子被氧化。由此解题。
【详解】A.Li是活泼金属,会与水溶液中的水发生反应,因此不能用水溶液作电解液传导,A错误;
B.放电时,在正极得到电子,发生还原反应,而非氧化反应,B错误;
C.放电时负极反应为,每消耗1 molLi即7 g,外电路转移1 mol电子。因此负极质量每减少0.7 g,外电路转移0.1 mol电子,C错误;
D.充电时阳极发生氧化反应,失去电子生成和,电极反应式为:,D正确;
故答案选D。
9. 化合物W是合成抗病毒药物的重要中间体,其合成路线如下:
下列说法正确的是
A. X不能发生加聚反应
B. 1 molY最多能和3 mol发生加成反应
C. Z分子中和杂化的碳原子数目比为3:8
D. 使用溶液可检验W中是否含有Z
【答案】C
【解析】
【详解】A.X中含有碳碳双键,能发生加聚反应,A错误;
B.根据Y的结构简式,1 mol Y最多能和4 mol 发生加成反应,B错误;
C.Z分子中饱和碳原子采取杂化,共有3个,苯环、碳碳双键两端的碳原子采取杂化,共有8个,故个数比为3:8,C正确;
D.W中含有酚羟基,遇溶液显紫色,而Z分子中无酚羟基,故可以用溶液检验Z中是否含有W,无法用此法检验W中是否含有Z,D错误;
故选C。
10. Fe/Ag金属复合材料去除酸性废水中的硝酸盐污染物。可能的反应历程如下:
下列说法正确的是
A. 过程Ⅰ中Ag失去
B. 过程Ⅱ的反应方程式:
C. 过程Ⅲ中每消耗1 mol转移6 mol
D. 复合材料中Fe的质量分数越大,去除效果越好
【答案】B
【解析】
【详解】A.过程Ⅰ中,Fe是更活泼的金属,作为负极失去电子,电子传递到Ag表面,使在Ag上被还原。因此,失去电子的是Fe,不是Ag,A错误;
B.从反应历程图可以看出,过程Ⅱ的反应物是吸附在催化剂表面的H和,生成物是和,即可得反应,B正确;
C.过程Ⅲ中,被还原为和,以生成为例,N元素从+3价降低到-3价,每个N原子得到6个电子;以生成为例,每个N原子从+3价降低到0价,得到3个电子,若1 mol全部转化为,则转移6 mol电子,若1 mol全部转化为,则转移3 mol电子,若同时生成和,则转移电子在3-6 mol之间,C错误;
D.复合材料中Fe的质量分数并非越大越好。如果Fe含量过高,可能会覆盖Ag的活性位点,反而降低催化效率,影响的去除效果。因此,存在一个最佳的Fe/Ag比例,D错误;
故答案选B。
11. 为探究溶液与溶液的反应,学习小组进行如下实验:
实验1:向试管中加入溶液,再加入溶液,溶液变为红褐色,用激光笔照射,出现光亮的“通路”。
实验2:立即取少量实验1反应后的溶液于试管中,加蒸馏水稀释,向其中滴加溶液,出现蓝色沉淀。
实验3:取少量实验1反应后的溶液于试管中,静置1小时,溶液红褐色逐渐变浅,最终变为浅绿色。
下列说法不正确的是
A. 实验1中有胶体生成
B. 实验1和实验2可说明和能发生水解反应和氧化还原反应
C. 可用酸性溶液代替实验2中的溶液检验
D. 实验3所得溶液中一定存在、、、
【答案】C
【解析】
【详解】A.实验1中溶液变红褐色,且用光束照射后,出现光亮通路,该现象称为丁达尔效应,证明有胶体生成,A正确;
B.实验1出现胶体说明Fe3+发生水解反应,实验2中生成蓝色沉淀,说明检测到Fe2+生成,即Fe3+与发生氧化还原反应,B正确;
C.酸性KMnO4溶液可被Fe2+还原褪色,但反应体系中存在的也是还原剂,也能使酸性KMnO4溶液褪色,会干扰Fe2+的检验,因此不能代替K3[Fe(CN)6]溶液,C错误;
D.实验3溶液变为浅绿色说明存在Fe2+;被氧化生成,由电子守恒,参与反应的和Fe3+之比为1:2,而初始两种离子的物质的量相等,说明体系中过量,反应后仍有一部分存在,且能发生水解,部分转化为,D正确;
故答案选C。
12. 焦亚硫酸钠有强还原性,可作抗氧化剂。一种制备焦亚硫酸钠的实验流程如图所示。室温下,已知,,,。下列说法正确的是
A. 通入与恰好反应生成、的混合溶液中:
B. 通入至溶液:
C. 反应的平衡常数
D. 中可能含有过氧键()
【答案】B
【解析】
【分析】Na2CO3溶液吸收烟气中的SO2,反应生成NaHSO3,加热亚硫酸氢钠生成焦亚硫酸钠,据此分析;
【详解】A.通入与恰好反应生成、,化学方程式为:,在、的混合溶液中的电荷守恒为,,根据物料守恒(Na 与 C、S 的关系):原子个数比:Na:S:C=4:1:2,,,整理得:,A错误;
B.根据已知,其表达式为:,当溶液 pH=7 时,c(H+)=1.0×10−7 mol/L,代入得,故,B正确;
C.反应的平衡常数K可由电离常数推导,C错误;
D.Na2S2O5中S的平均化合价为+4价,与SO2中S的化合价相同。过氧键(-O-O-)的存在会导致S的化合价升高,这与焦亚硫酸钠的结构和性质不符,D错误;
故选B。
13. 以Ti和为原料制备过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
Pa条件下,3 molTi和2 mol仅发生上述反应达平衡状态时,体系中各物质的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是
A.
B. 时,的平衡转化率为97.50%
C. 升高温度、延长反应时间均有利于提高的平衡产率
D. 在1050-1300℃范围任意温度下达平衡,
【答案】D
【解析】
【详解】A.反应Ⅰ+2×反应Ⅱ得到目标反应,则,A错误;
B.温度 下,,,,根据Ti原子守恒时,温度 时,即,转化量小于1.95mol,的平衡转化率小于,B错误;
C.从图像来看,升高温度可以提高的平衡产率;但延长反应时间并不改变已达成的平衡组成,不能提高平衡产率,C错误;
D.设反应Ⅰ和反应Ⅱ达到平衡时消耗的的物质的量分别为和。根据化学方程式,反应Ⅰ生成的物质的量为,反应Ⅱ消耗的物质的量为。因此,平衡时体系中的物质的量为。由图可知,在1050-1300℃范围内,,即,整理得,即,D正确;
故选D。
二、非选单题:共4题,共61分。
14. 一种利用废旧铅酸蓄电池中铅膏(、、PbO)制备的流程如下:
(1)其它条件一定,“酸浸还原”后水洗除去可溶性物质,测得硫酸铅粗品中的质量分数[]与浓度的关系如图1所示。
①该条件下,无还原剂时铅膏中发生反应的主要物质为___________。
②写出葡萄糖被铅膏中物质氧化生成的化学反应方程式:___________。
③使用85%的硫酸,控制其它条件一定,实验测得还原率、粗品中质量分数随葡萄糖过量系数[]的变化如图2所示。过量系数大于3,质量分数下降的可能原因为___________。
(2)用二乙烯三胺[[]溶液浸出Pb(Ⅱ),形成铅胺络合溶液。浸铅时需调节溶液。pH过小,Pb(Ⅱ)浸出效果不佳的原因是___________。
(3)“转化”所得滤液不能直接用于循环浸出的原因:滤液中含有___________(填化学式)。
(4)已知:,。若使用溶液浸泡含0.1 mol的硫酸铅粗品(杂质不参与反应),结合转化反应的平衡常数,计算完全转化所需溶液的体积___________。(写出计算过程)
【答案】(1) ①. PbO ②. ③. 葡萄糖过量系数大于3时,部分葡萄糖脱水生成C,增大反应后固体质量;部分PbO2被葡萄糖还原为Pb,增大反应后固体质量
(2)pH越小,越大,消耗二乙烯三胺
(3)
(4)
【解析】
【分析】以废旧铅酸蓄电池铅膏(含PbSO4、PbO2、PbO)为原料,先在硫酸介质中加入葡萄糖作还原剂,将PbO2还原并与PbO一同转化为PbSO4粗品;再用二乙烯三胺溶液浸取,使PbSO4形成铅胺络合溶液实现铅与杂质分离;最后向浸出液中加入足量Na2CO3溶液,将铅转化为PbCO3沉淀,从而得到目标产物,据此作答。
【小问1详解】
①无还原剂时,铅膏中的PbO2和PbSO4性质稳定;PbO属于碱性氧化物,能够与硫酸发生复分解反应生成PbSO4和水,因此铅膏中发生反应的主要物质为PbO;
②在硫酸提供的酸性环境中,铅膏中的PbO2具有强氧化性,可将葡萄糖氧化为CO2,自身被还原为PbSO4,根据得失电子守恒和原子守恒配平,反应方程式为:;
③当葡萄糖过量系数大于3时,PbO2的还原率基本趋于稳定,但PbSO4质量分数下降,主要原因有两点:一是部分葡萄糖脱水生成碳单质,增大了反应后固体的总质量,导致PbSO4在总固体中的质量分数下降;二是过量的葡萄糖会将部分PbO2还原为Pb,使固体总质量增加,从而导致其质量分数下降;则答案为:葡萄糖过量系数大于3时,部分葡萄糖脱水生成C,增大反应后固体质量;部分PbO2被葡萄糖还原为Pb,增大反应后固体质量;
【小问2详解】
pH越小,溶液中c(H+)越大,H+会与二乙烯三胺中的-NH2、-NH-发生质子化反应,消耗二乙烯三胺,使其有效浓度显著降低,难以与Pb(Ⅱ)形成铅胺络合溶液,从而导致Pb(Ⅱ)浸出效果不佳;答案为:pH越小,c(H+)越大,消耗二乙烯三胺;
【小问3详解】
转化步骤中,PbSO4与Na2CO3反应生成PbCO3沉淀和Na2SO4,且加入的是足量Na2CO3溶液,因此滤液中含有Na2SO4,Na2CO3;若直接循环浸出,溶液中高浓度的硫酸根和碳酸根会与Pb(Ⅱ)结合生成PbSO4和PbCO3沉淀,降低浸出效率,故不能直接循环;
【小问4详解】
转化反应为:,平衡常数;K值很大,说明反应进行得非常彻底,可近似按完全反应计算;完全转化0.1 mol 需要消耗0.1 mol ,则所需溶液的体积为。
15. 化合物G是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A→B的反应类型为___________,C分子中官能团有___________(填名称)。
(2)若省去“D→E”,D会发生副反应生成。W的结构简式为___________。
(3)写出同时满足下列条件的A的一种同分异构体的结构简式:___________。
①分子中含有苯环,碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机物;
②X和Y均含有两种不同化学环境的氢原子。
(4)写出以、为原料制备的合成路线流程图___________[须用和DEAD,无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干]。
【答案】(1) ①. 取代反应(水解反应) ②. 羟基、酰胺基
(2) (3)或
(4)
【解析】
【分析】A在酶的作用下发生酯基的水解反应生成B为,B中羧基与的氨基发生取代反应生成C,C发生还原反应生成D,D和发生取代反应生成E,E和发生取代反应生成F,F再发生取代反应将酰胺基转化为D中的亚氨基,由此可见,D和反应的目的是保护亚氨基,据此解答。
【小问1详解】
A→B的反应是酯基的水解反应, 反应类型是取代反应(水解反应);C分子中官能团有羟基、酰胺基;
【小问2详解】
若省去“D→E”,亚氨基失去保护,结合W的分子式可知,D中羟基和亚氨基的氢原子发生分子内脱水生成四元环,W的结构简式为;
【小问3详解】
A分子除了苯环外,还有7个碳原子,4个氧原子,2个不饱和度,其同分异构体满足分子中含有苯环,碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机物,说明含有酯基,X和Y均含有两种不同化学环境的氢原子,说明结构高度对称,满足条件的结构简式为或;
【小问4详解】
根据目标产物,需要将中甲基的碳链增长,运用B→C的反应原理,需要先将甲基氧化为羧基,但考虑到酚羟基也会被氧化,所以先将酚羟基转化为醚键,故合成思路是先还原为,再运用E→F的反应原理,得到,将苯环的甲基氧化为羧基得到,再运用B→C的反应原理增长碳链得到,再发生C→D的还原反应得到目标产物,故合成路线是。
16. 是常用的分析试剂。一种利用含铁制备的实验流程如下:
已知:“酸化”时发生反应(aq,黄)(aq,橙) 。
(1)“碱浸氧化”时发生反应的离子方程式为___________。
(2)已知KCl和的溶解度随温度的变化如图所示。若“酸化”后溶液中KCl的含量约为,的含量约为,补充完整从该溶液中获得晶体的实验方案:取酸化后的溶液,___________,将沉淀进行重结晶。(实验中需使用的试剂:冰水)
(3)测定溶液的浓度。称取一定质量样品,配制浓度约为酸性溶液,用标准溶液标定其浓度。滴定过程中发生反应:(未配平)。
①配制酸性溶液时,使用的玻璃仪器除量筒外,还须有___________。下列可用于酸化溶液的酸为___________(填字母)。
A.盐酸 B.硫酸 C.硝酸
②取一定体积溶液于锥形瓶中,用25mL规格的滴定管滴加溶液至滴定终点。取用溶液的合理体积是___________(填字母)。
A.5mL B.30mL C.50mL D.60mL
(4)为验证溶液酸碱性对Cr(Ⅵ)溶液中平衡移动的影响,实验小组分别取溶液进行如下实验。
实验序号
实验操作
现象
Ⅰ
向其中滴加
溶液显黄色
Ⅱ
向其中滴加盐酸
溶液显橙色
Ⅲ
向其中滴加2 mL
溶液显橙黄色
①设计实验Ⅲ的目的为___________。
②小组同学提出用代替NaOH溶液进行实验Ⅰ,以达到实验目的。判断该设计方案是否合理,并说明理由:___________。
【答案】(1)
(2)加热浓缩至有较多晶体析出,趁热过滤,冷却至室温后转移至冰水浴中继续冷却,过滤,用冰水洗涤
(3) ①. 烧杯、玻璃棒 ②. AB ③. B
(4) ①. 作对照实验,排除体积增大对实验的影响 ②. 不合理,溶解放热,溶液温度升高,无法判断平衡移动是酸碱性还是温度因素导致
【解析】
【分析】该流程以含Cr(OH)3和Fe(OH)3杂质的原料制备K2Cr2O7,先在KOH碱性条件下用H2O2将Cr(OH)3氧化为可溶性的,过滤除去不反应的Fe(OH)3杂质,再向滤液中加入HCl酸化,使转化为,最后结合K2Cr2O7与KCl的溶解度差异,结晶得到高纯度的K2Cr2O7晶体;据此作答。
【小问1详解】
在碱性条件下,Cr(OH)3被H2O2氧化为,Cr元素从+3价升高到+6价,H2O2中O元素从-1价降低到-2价,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平,离子方程式为:;
【小问2详解】
K2Cr2O7的溶解度随温度降低显著减小,而KCl的溶解度受温度影响较小;通过加热浓缩提高溶液浓度,趁热过滤,再冷却结晶,可使K2Cr2O7析出,用冰水洗涤可减少晶体溶解损失;答案为:加热浓缩至有较多晶体析出,趁热过滤,冷却至室温后转移至冰水浴中继续冷却,过滤,用冰水洗涤;
【小问3详解】
①配制浓度约为0.01 mol/L酸性K2Cr2O7溶液时,使用的玻璃仪器除量筒外,还须有烧杯、玻璃棒;结合流程可知,可以用盐酸酸化重铬酸钾,A项合理;硫酸性质稳定,不与发生氧化还原反应,可用于酸化,B项合理;硝酸具有强氧化性,会氧化二价铁干扰后续的氧化还原滴定,C项不合理;则可用于酸化K2Cr2O7溶液的酸为盐酸和硫酸,答案选AB;
②依据题意,滴定反应的离子方程式为:;根据反应关系:,若取K2Cr2O7溶液体积为V mL,则 ,V=37.5;即取用K2Cr2O7溶液的合理体积应接近37.5 mL,所以选择30 mL,答案选B;
【小问4详解】
①设计实验Ⅲ的目的是:作为对照实验,排除体积增大对实验的影响,证明实验I、Ⅱ中颜色变化是由溶液酸碱性改变导致平衡移动引起的;
②该设计方案不合理;NaOH(s)溶解放热,溶液温度升高,无法判断平衡移动是酸碱性还是温度因素导致。
17. 氢气是一种清洁能源,其制取与储存是氢能源的研究热点。
(1)以镧铁载氧体通过分步反应循环制取合成气(CO,)和,其制备原理如图1所示,转化Ⅰ中可以全部或部分转化为。
①如图1中所示转化的总反应方程式为___________。
②若的物质的量为0.1 mol,转化Ⅰ反应一段时间后镧铁载氧体的晶胞如图2所示,则转化Ⅰ理论上生成___________mol。
③将晶体内的部分用其他金属离子代替得到新载氧体,从而改变载氧体的催化性能。如用ⅡA元素(用R表示)代替后得到(部分Fe元素的化合价大于价),在消耗相同物质的量载氧体的情况下,生成的量___________(填“变多”“变少”或“不变”)。从保持晶体结构稳定性的角度出发,应具有的结构特点是___________。
(2)利用甲苯()和甲基环己烷()的相互转化可以实现氢气的存储与再生。甲基环己烷再生氢气发生的主反应为: ,反应中还有副反应发生。反应过程中含碳物种的变化如图3所示。
①已知键能:、、、。能否根据以上键能估算反应的,如果能则列出算式,如果不能则说明理由:___________。
②一定条件下,1 mol甲基环己烷反应共制得2.98 mol,则同时得到的甲烷的物质的量为___________mol。
③已知甲基环己烷再生氢气反应的平衡常数(K)与温度的关系如图4所示。在压强和反应时间一定的条件下,为获得较高产率的甲苯,需研发___________。
【答案】(1) ①. ②. 0.1 ③. 变多 ④. 半径与相当
(2) ①. 不能,甲苯苯环中的碳碳键介于单键和双键之间,不存在纯粹的碳碳双键 ②. 0.02 ③. 在650-700K下选择性高、催化活性好的催化剂
【解析】
【小问1详解】
①由图可知,反应物为和,生成物为和,总反应为;
②的晶胞图中包含(位于晶胞顶点,共个)、或(位于晶胞内部,共1个)和(有5个位于面心,共个),的在转化过程中脱去了的用于生成,同时中的H被还原为,生成的物质的量为的2倍,即生成;
③用ⅡA族元素替代部分后,部分Fe元素的化合价大于价,转化Ⅰ中铁可获得更多电子,生成的量变多;为保持晶体结构稳定,应具有与相当的离子半径;
【小问2详解】
①甲苯苯环中的碳碳键介于单键和双键之间,是一种独特的键,不存在纯粹的碳碳双键,因此无法根据以上键能估算反应的;
②若不考虑副反应, 甲基环己烷可得,甲苯生成苯和甲烷需消耗,甲苯转化为苯和二甲苯不消耗也不生成,设有甲苯发生生成甲烷的副反应,则该副反应消耗氢气,生成甲烷,故有,即,对应生成甲烷;
③由图可知,lgK随温度升高而增大,则甲基环己烷生成氢气的反应是吸热反应,升高温度平衡右移,有利提高甲苯产率。同时温度高于700K时,平衡常数K>105,反应基本完全,但温度过高,副反应也随之增多,甲苯的产率下降。温度在650-700 K时,反应的平衡常数已较高,可获得较好的产率,则在压强和反应时间一定的条件下,需要研发在650-700 K下活性高、选择性好的催化剂,促进主反应的同时减少副反应的发生。
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化学试卷
注意事项:
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1.本试卷共6页。满分为100分,考试时间为75分钟。考试结束后,请将答题卡交回。
2.答题前,请您务必将自己的姓名、学校、考试号等用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡上规定的位置。
3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
4.作答选择题,必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑;如需改动,请用橡皮擦干净后,再选涂其他答案。作答非选择题,必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答,在其他位置作答一律无效。
5.如需作图,必须用2B铅笔绘、写清楚,线条、符号等须加黑、加粗。
可能用到的相对原子质量:H-1 Li-7 C-l2 N-14 O-16 S-32 Cl-35.5 K-39 Cr-52 Pb-207
一、单项选择题:共13题,每题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 我国研制的模拟月壤砖由、CaO、FeO、MgO等烧结而成。这些物质中属于酸性氧化物的是
A. B. CaO C. FeO D. MgO
2. 半导体材料氮化镓(GaN)可通过制得。下列说法正确的是
A. Ga的基态原子电子排布式为 B. 的空间构型为三角锥形
C. 中子数为8的氮原子: D. 甲烷晶体为共价晶体
3. 实验室以Cu和浓硝酸为原料制备和。下列图示装置和原理不能达到实验目的的是
A. 用装置甲制备 B. 用装置乙收集
C. 用装置丙吸收尾气中的 D. 用装置丁蒸干溶液得到
4. 酞菁分子中所有原子处于同一平面,中心有直径约为2.7nm的空腔,其结构如图所示。下列说法正确的是
A. 原子半径: B. 第一电离能:
C. 酞菁能与某些金属离子形成配合物 D. 酞菁分子中N原子有两种杂化类型
阅读下列材料,完成下列3个小题。
含碳物质种类繁多、应用广泛。石墨和金刚石是两种常见的碳单质(结构如下图),在高温高压下石墨可转变为金刚石。CO可用于合成,具有较大的燃烧热()。超临界是指温度高于31.1℃、压强大于7.38MPa状态下的液体,可用于物质萃取。
5. 下列说法正确的是
A. 石墨转化为金刚石时需要破坏共价键 B. 金刚石中键的键角比石墨中的大
C. 超临界与干冰互为同素异形体 D. 汽化时仅破坏范德华力
6. 下列化学反应在指定条件下能发生且表示正确的是
A. 以石墨作电极电解NaOH溶液:
B. CO和合成甲醇:
C. 用氨水吸收尾气:
D. 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. 碳原子最外层有4个电子,石墨具有导电性
B. 金刚石中键的键长比石墨中的长,金刚石硬度比石墨的大
C. CO难溶于水,可用于还原
D. 超临界是一种非极性溶剂,可用于萃取大豆中的油脂
8. 某可充电锂电池分别以Li、为电池的电极反应物,硫化物固体电解质传导,电池构造示意图如图所示。下列说法正确的是
A. 该锂电池也可用水溶液作电解液传导
B. 放电时,失电子,发生氧化反应
C. 放电时,负极质量每减少0.7g,外电路转移0.2 mol
D. 充电时阳极电极反应式:
9. 化合物W是合成抗病毒药物的重要中间体,其合成路线如下:
下列说法正确的是
A. X不能发生加聚反应
B. 1 molY最多能和3 mol发生加成反应
C. Z分子中和杂化的碳原子数目比为3:8
D. 使用溶液可检验W中是否含有Z
10. Fe/Ag金属复合材料去除酸性废水中的硝酸盐污染物。可能的反应历程如下:
下列说法正确的是
A. 过程Ⅰ中Ag失去
B. 过程Ⅱ的反应方程式:
C. 过程Ⅲ中每消耗1 mol转移6 mol
D. 复合材料中Fe的质量分数越大,去除效果越好
11. 为探究溶液与溶液的反应,学习小组进行如下实验:
实验1:向试管中加入溶液,再加入溶液,溶液变为红褐色,用激光笔照射,出现光亮的“通路”。
实验2:立即取少量实验1反应后的溶液于试管中,加蒸馏水稀释,向其中滴加溶液,出现蓝色沉淀。
实验3:取少量实验1反应后的溶液于试管中,静置1小时,溶液红褐色逐渐变浅,最终变为浅绿色。
下列说法不正确的是
A. 实验1中有胶体生成
B. 实验1和实验2可说明和能发生水解反应和氧化还原反应
C. 可用酸性溶液代替实验2中的溶液检验
D. 实验3所得溶液中一定存在、、、
12. 焦亚硫酸钠有强还原性,可作抗氧化剂。一种制备焦亚硫酸钠的实验流程如图所示。室温下,已知,,,。下列说法正确的是
A. 通入与恰好反应生成、的混合溶液中:
B. 通入至溶液:
C. 反应的平衡常数
D. 中可能含有过氧键()
13. 以Ti和为原料制备过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
Pa条件下,3 molTi和2 mol仅发生上述反应达平衡状态时,体系中各物质的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是
A.
B. 时,的平衡转化率为97.50%
C. 升高温度、延长反应时间均有利于提高的平衡产率
D. 在1050-1300℃范围任意温度下达平衡,
二、非选单题:共4题,共61分。
14. 一种利用废旧铅酸蓄电池中铅膏(、、PbO)制备的流程如下:
(1)其它条件一定,“酸浸还原”后水洗除去可溶性物质,测得硫酸铅粗品中的质量分数[]与浓度的关系如图1所示。
①该条件下,无还原剂时铅膏中发生反应的主要物质为___________。
②写出葡萄糖被铅膏中物质氧化生成的化学反应方程式:___________。
③使用85%的硫酸,控制其它条件一定,实验测得还原率、粗品中质量分数随葡萄糖过量系数[]的变化如图2所示。过量系数大于3,质量分数下降的可能原因为___________。
(2)用二乙烯三胺[[]溶液浸出Pb(Ⅱ),形成铅胺络合溶液。浸铅时需调节溶液。pH过小,Pb(Ⅱ)浸出效果不佳的原因是___________。
(3)“转化”所得滤液不能直接用于循环浸出的原因:滤液中含有___________(填化学式)。
(4)已知:,。若使用溶液浸泡含0.1 mol的硫酸铅粗品(杂质不参与反应),结合转化反应的平衡常数,计算完全转化所需溶液的体积___________。(写出计算过程)
15. 化合物G是合成某种抗肿瘤药物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)A→B的反应类型为___________,C分子中官能团有___________(填名称)。
(2)若省去“D→E”,D会发生副反应生成。W的结构简式为___________。
(3)写出同时满足下列条件的A的一种同分异构体的结构简式:___________。
①分子中含有苯环,碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机物;
②X和Y均含有两种不同化学环境的氢原子。
(4)写出以、为原料制备的合成路线流程图___________[须用和DEAD,无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干]。
16. 是常用的分析试剂。一种利用含铁制备的实验流程如下:
已知:“酸化”时发生反应(aq,黄)(aq,橙) 。
(1)“碱浸氧化”时发生反应的离子方程式为___________。
(2)已知KCl和的溶解度随温度的变化如图所示。若“酸化”后溶液中KCl的含量约为,的含量约为,补充完整从该溶液中获得晶体的实验方案:取酸化后的溶液,___________,将沉淀进行重结晶。(实验中需使用的试剂:冰水)
(3)测定溶液的浓度。称取一定质量样品,配制浓度约为酸性溶液,用标准溶液标定其浓度。滴定过程中发生反应:(未配平)。
①配制酸性溶液时,使用的玻璃仪器除量筒外,还须有___________。下列可用于酸化溶液的酸为___________(填字母)。
A.盐酸 B.硫酸 C.硝酸
②取一定体积溶液于锥形瓶中,用25mL规格的滴定管滴加溶液至滴定终点。取用溶液的合理体积是___________(填字母)。
A.5mL B.30mL C.50mL D.60mL
(4)为验证溶液酸碱性对Cr(Ⅵ)溶液中平衡移动的影响,实验小组分别取溶液进行如下实验。
实验序号
实验操作
现象
Ⅰ
向其中滴加
溶液显黄色
Ⅱ
向其中滴加盐酸
溶液显橙色
Ⅲ
向其中滴加2 mL
溶液显橙黄色
①设计实验Ⅲ的目的为___________。
②小组同学提出用代替NaOH溶液进行实验Ⅰ,以达到实验目的。判断该设计方案是否合理,并说明理由:___________。
17. 氢气是一种清洁能源,其制取与储存是氢能源的研究热点。
(1)以镧铁载氧体通过分步反应循环制取合成气(CO,)和,其制备原理如图1所示,转化Ⅰ中可以全部或部分转化为。
①如图1中所示转化的总反应方程式为___________。
②若的物质的量为0.1 mol,转化Ⅰ反应一段时间后镧铁载氧体的晶胞如图2所示,则转化Ⅰ理论上生成___________mol。
③将晶体内的部分用其他金属离子代替得到新载氧体,从而改变载氧体的催化性能。如用ⅡA元素(用R表示)代替后得到(部分Fe元素的化合价大于价),在消耗相同物质的量载氧体的情况下,生成的量___________(填“变多”“变少”或“不变”)。从保持晶体结构稳定性的角度出发,应具有的结构特点是___________。
(2)利用甲苯()和甲基环己烷()的相互转化可以实现氢气的存储与再生。甲基环己烷再生氢气发生的主反应为: ,反应中还有副反应发生。反应过程中含碳物种的变化如图3所示。
①已知键能:、、、。能否根据以上键能估算反应的,如果能则列出算式,如果不能则说明理由:___________。
②一定条件下,1 mol甲基环己烷反应共制得2.98 mol,则同时得到的甲烷的物质的量为___________mol。
③已知甲基环己烷再生氢气反应的平衡常数(K)与温度的关系如图4所示。在压强和反应时间一定的条件下,为获得较高产率的甲苯,需研发___________。
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