内容正文:
化学试题
可能用到的相对原子质量:H:1 B:11 C:12 N:14 Na:23 Mg:24 Cl:35.5 Zn:65 As:75 Ag:108
第I卷(选择题,共45分)
一、选择题(包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 化学材料应用广泛,下列有关说法正确的是
A. 隐形战斗机的隐身涂层中含有石墨烯,石墨烯属于一种新型有机材料
B. 四羊方尊的材料青铜属于合金,熔点比铜低
C. 绢的原料蚕丝属于糖类,是天然高分子材料
D. 故宫的红色宫墙是因为墙涂料中含Fe3O4,Fe3O4具有磁性
【答案】B
【解析】
【详解】A.石墨烯是碳的单质,属于无机非金属材料,A不符合题意;
B.青铜是铜合金,合金熔点一般低于各组分金属,故青铜熔点比铜低,B符合题意;
C.蚕丝的主要成分是蛋白质,属于天然高分子材料,C不符合题意;
D.故宫红色宫墙涂料主要含(红棕色),为黑色且有磁性,D不符合题意;
故选B。
2. 化学助力体育事业的发展。下列说法错误的是
选项
用途
物质
原因
A
“球场大夫”
氯乙烷
易分解且吸收热量
B
泳池消毒剂
漂粉精
在空气中易生成强氧化性物质
C
羽毛球拍网线
尼龙66
强度高且弹性好
D
运动场人造草坪
聚乙烯
无毒、耐腐蚀、耐磨性好
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.“球场大夫”的主要成分是沸点低的氯乙烷,氯乙烷挥发时会吸收热量,故A错误;
B.泳池消毒剂漂粉精的有效成分为次氯酸钙,次氯酸钙易与空气中的二氧化碳和水蒸气反应生成具有强氧化性的次氯酸,而起到杀菌消毒的作用,故B正确;
C.羽毛球拍网线是由尼龙66制成,尼龙66具有强度高且弹性好的优良性能,故C正确;
D.运动场人造草坪的主要成分是聚乙烯,聚乙烯具有无毒、耐腐蚀、耐磨性好的优良性能,故D正确;
故选A。
3. 下列化学用语或图示表达正确的是
A. 的电子式:
B. 基态氧原子轨道表示式:
C. 的VSEPR模型:
D. HF分子中σ键的形成示意图:
【答案】D
【解析】
【详解】A.是共价晶体,每个硅原子与4个氧原子形成化学键,是空间网状结构,故A错误;
B.基态氧原子轨道表示式为,故B错误;
C.的价层电子对数是,VSEPR模型应为四面体形,而不是图示的平面三角形,故C错误;
D.σ键的形成是头碰头形成,HF分子中σ键的形成示意图,故D正确;
故答案为D。
4. 下列说法正确的是
A. X能发生水解反应
B. Z分子中所有碳原子均在同一个平面上
C. Y分子中和杂化的碳原子数目比为
D. 1 mol Z在足量溴水溶液中能与发生加成反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.X中没有酯基或卤族原子,不能发生水解反应,A错误;
B.中1号碳原子为饱和碳原子,与2、3、4号碳原子直接相连,这4个碳原子不可能全部共面,B错误;
C.饱和碳原子采用sp3杂化,碳碳双键的碳原子采用sp2杂化,1个Y分子中,采用sp3杂化的碳原子有2个,采用sp2杂化的碳原子有4个,数目比为,C正确;
D.Z中含有2个碳碳双键,可以和溴水中的Br2发生加成反应,1 mol Z在足量溴水溶液中能与发生加成反应,D错误;
故选C。
5. 使用如下实验装置,可以达到预期目的的是
A.除去苯中的苯酚
B.分离乙酸乙酯(沸点77℃)和乙醇(沸点78℃)
C.铁质镀件镀铜
D.除去NH4Cl中的NaCl
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.用浓溴水除去苯中的苯酚时,苯酚与浓溴水反应生成的三溴苯酚易溶于苯,且溴也易溶于苯,无法通过过滤除去,不能达到除去苯中苯酚的目的,A不符合题意;
B.乙酸乙酯和乙醇的沸点相近,直接蒸馏难以分离完全,不能达到目的,B不符合题意;
C.在电镀装置中,待镀金属作阴极,镀层金属作阳极,含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液。该装置中铁质镀件作阴极,铜作阳极,硫酸铜溶液作电解质溶液,符合电镀原理,可以实现铁质镀件镀铜,C符合题意;
D.受热易分解为,遇冷又会重新化合生成,而受热不分解,若用图示的加热方法,会分解损失,不能达到除去中的目的,D不符合题意;
故选C。
6. 的还原性极强,能与大多数无机氧化剂反应,例如与反应便有黑色的Ag析出:。该反应可用于检验微量砷,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 中含有的中子数为
B. 的硝酸溶液中,的数目为
C. 中价层电子对数为
D. 每生成10.8 g的金属银,转移电子的数目为
【答案】C
【解析】
【详解】A.中每个分子中子数为:2个H(各0中子)+18O(中子数=18-8=10),总中子数为10,含中子数,A错误;
B.pH=2的硝酸溶液中,,1 L 溶液中数目为,B错误;
C.的摩尔质量78 g/mol,7.8 g 对应0.1 mol ,每个分子中As的价层电子对数为,总价层电子对数为,C正确;
D.生成10.8 g Ag(0.1 mol ),根据反应式,每生成1 mol Ag转移1 mol 电子,故转移电子数为,D错误;
故答案选C。
7. 下列方程式正确的是
A. 硫化钠溶液在空气中氧化变质:
B. 足量酸性高锰酸钾与甲醛反应:
C. 阿司匹林与足量NaOH溶液共热:+→++
D. 向[Cu(NH3)4]SO4溶液中滴加过量的硫酸:
【答案】D
【解析】
【详解】A.硫化钠溶液为碱性环境,反应中反应物不能出现,正确方程式为:,A错误;
B.足量酸性高锰酸钾会将甲醛彻底氧化,最终产物为,不会停留在甲酸这一步,正确的离子方程式为,B错误;
C.阿司匹林与足量共热时,酯基水解生成的酚羟基也会与反应,1mol 阿司匹林共消耗3mol ,产物中酚羟基也会转化为酚氧负离子,该方程式中消耗的量和产物均错误,正确的离子方程式为+2OH-+CH3COO-+2H2O,C错误;
D.加入过量硫酸后,酸性条件下解离,配位的与结合为,该方程式符合反应规律,D正确;
故答案选D。
8. 我国科学家用大阴离子(如图所示)的锌盐溶液作电解液,设计制备了水系锌离子电池。X、Y、Z、W均为短周期元素,X、Y、Z位于同一周期,Y、W价层电子数相同,下列叙述正确的是
A. 第二电离能:Y>Z B. 简单气态氢化物的稳定性:Z>W>Y
C. 基态原子未成对电子数:Z<Y<X D. YZ2的极性比H2O强
【答案】A
【解析】
【分析】由大阴离子结构及题干信息可知,X、Y、Z位于同一周期,Y、W价层电子数相同,可推知Y为,W为,X、Y、Z同属第二周期,X形成4个共价键故为C,Z形成1个共价键故为F,据此分析。
【详解】A.的电子排布为,的电子排布为,半充满稳定,再失去一个电子更难,即Y> Z,A符合题意;
B.简单气态氢化物稳定性:,即Z> Y> W,B不符合题意;
C.对于F、O、C,其基态原子未成对电子数分别为1、2、2,即Z<Y=X,C不符合题意;
D.为,中因O-H键中极性与孤电子对方向一致,故极性弱于,D不符合题意;
故选A。
9. 一种聚酰亚胺类材料W具有良好的绝缘性、耐磨性和阻燃性等,被广泛用于航天、航空器及火箭部件中,其合成过程如图所示。下列有关说法正确的是
A. X的二氯代物有7种 B. Y属于芳香烃
C. 的过程中原子利用率为100% D. 是纯净物
【答案】A
【解析】
【详解】A.X的二氯代物有、、、、、、,共7种,故A正确;
B.Y结构中含O,不属于芳香烃,故B错误;
C.的过程中有水生成,原子利用率不可能为100%,故C错误;
D.是高分子化合物,为混合物,故D错误;
选A。
10. 下列实验操作正确的是
实验
操作
A
证明某溶液中存在Fe2+
先加少量氯水,再滴加KSCN溶液,出现血红色
B
测定熔融苛性钠的导电性
在瓷坩埚中熔化氢氧化钠固体后进行测量
C
证明氯的非金属性大于碳
向碳酸钙中滴加盐酸,有气泡产生
D
证明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
在新生成的AgCl沉淀中滴入稀KI溶液,振荡;白色沉淀转化为黄色沉淀
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.检验应先加溶液无现象,再加氯水变红,若先加氯水会氧化,无法证明原溶液含,A不符合题意;
B.瓷坩埚中含,会与熔融反应,应使用铁坩埚,B不符合题意;
C.盐酸不是氯的最高价含氧酸,不能用于比较氯和碳的非金属性,应使用,C不符合题意;
D.在新生成的沉淀中滴入稀溶液,白色沉淀转化为黄色沉淀,说明更难溶,可证明,D符合题意;
故选D。
11. 我国科研团队研究发现使用双金属氧化物可形成氧空位,具有催化氧化性能,可实现加氢制甲醇。其反应机理如图所示,用“”表示催化剂。下列说法正确的是
A. 增大压强和催化剂的表面积均能提高甲醇的平衡产率
B. 转化过程中涉及极性键和非极性键的断裂和形成
C. 氢化步骤的反应为
D. 每生成甲醇将有电子发生转移
【答案】C
【解析】
【详解】A.增大压强可使平衡向气体分子数减少的方向移动(总反应为CO2+3H2⇌CH3OH+H2O,气体分子数减少),提高甲醇平衡产率;但催化剂仅改变反应速率,不影响平衡,故催化剂表面积增大不能提高平衡产率,A错误;
B.转化过程中断裂的键有CO2中的极性键(C=O)和H2中的非极性键(H-H),形成的键为CH3OH和H2O中的极性键(C-H、C-O、O-H等),无新的非极性键形成,B错误;
C.根据机理图,氢化步骤中吸附态中间产物(HCOO*H)与2H2反应,生成吸附态甲醇前体(H3CO*H)和H2O,反应式正确,C正确;
D.总反应为CO2+3H2=CH3OH+H2O,C元素从+4价降为-2价,每生成1 mol甲醇转移6 mol电子,则生成0.5 mol甲醇转移3 mol电子,D错误;
故答案选C。
12. 一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为90,晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中,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,称为原子的分数坐标,如A点、B点原子的分数坐标分别为(0,0,0)、(, ,),下列说法错误的是
A. 该晶体的化学式为CuInTe2
B. C点原子的分数坐标为( ,, )
C. 晶胞中四面体空隙的占有率为50%
D. 晶胞中C、D间距离d= pm
【答案】D
【解析】
【详解】A.晶胞中位于顶点、面上、和体内的Cu原子个数=,位于面上、棱上的In原子个数=,位于体内的Te原子个数=8×1=8,则Cu、In、Te的原子个数比为4:4:8=1:1:2,晶体的化学式为CuInTe2,A选项正确;
B.由位于顶点A点和体心B点原子的分数坐标分别为(0,0,0)、(,,)可知,晶胞边长为1,则位于体对角线处,面对角线处的C原子的分数坐标分别为(,,),B选项正确;
C.由晶胞结构可知,In原子形成的四面体空隙有8个,形成的八面体空隙也有8个,则四面体空隙的占有率为,C选项正确;
D.由晶胞中C、D形成的直角三角形的边长为pm、pm可知,C、D间距离d=,D选项错误;
答案选D。
13. 从废旧CPU中回收的部分流程如下:
已知,下列说法正确的是
A. 酸溶时,从消耗硝酸物质的量角度看,用浓硝酸比稀硝酸好
B. 向过滤所得滤液中加入过量浓氨水,可以使和分离
C. NaCl促进了Au和的反应,其原因之一是降低了,生成了稳定性更好的
D. 向含的溶液中加入过量Zn使其完全还原为Au,需消耗
【答案】C
【解析】
【分析】CPU中的银和铜与硝酸可以反应,金没有溶解,过滤后滤液中含银离子和铜离子,金用硝酸和氯化钠可以溶解得到但溶液,加锌粉还原得到金。从流程中可以看出,在氢离子、氯离子、硝酸根同时存在时金可溶解。
【详解】A.酸溶步骤溶解Cu和Ag,浓硝酸与Cu反应为,1mol Cu消耗4mol ,稀硝酸与Cu反应为,1mol Cu消耗≈2.67mol ,稀硝酸消耗更少;同理Ag与稀硝酸反应消耗硝酸也更少,故从消耗硝酸量角度,稀硝酸更好,A错误;
B.滤液含、,加入过量浓氨水,生成可溶的,生成可溶的,二者均溶于氨水,无法分离,B错误;
C.Au与反应生成,加入NaCl后,与结合生成稳定的,降低了,促使Au的溶解平衡正向移动,从而促进反应进行,C正确;
D.中Au为+3价,2mol 还原需6mol电子,Zn被氧化为,1mol Zn失2mol电子,需3mol Zn还原 ,电离出,过量Zn会与反应生成,实际消耗Zn更多,D错误。
故选C。
14. 科学家基于水/有机双相电解质开发了一种新型的铜锌二次电池,双相电解质建立了离子选择性界面,仅允许氯离子迁移,其放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A. 充电时,石墨电极与电源正极相连
B. 充电时,石墨电极上可发生电极反应
C. 放电时,氯离子向石墨电极迁移
D. 放电时,理论上电路中每转移电子,锌电极质量增加71 g
【答案】C
【解析】
【分析】分析图示二次电池放电的工作原理,锌电极上发生反应,锌元素化合价升高,失去电子,故锌电极为电池的负极,石墨电极为电池正极,发生的电极反应有、;闭合开关K2,电池充电,锌电极与外接电源负极相连,变为电解池的阴极,发生还原反应,石墨电极与外接电源正极相连,变为电解池的阳极,发生氧化反应;
【详解】A.充电时,石墨电极为电解池阳极,与电源正极相连,A项正确;
B.由分析可得充电时,石墨电极上发生的反应有、,B项正确;
C.原电池中阴离子移向负极,阳离子移向正极,放电时,氯离子移向负极,即向锌电极迁移,C项错误;
D.放电时,根据负极反应,理论上电路中每转移电子,锌电极上生成,锌电极增加的质量应为,D项正确;
故答案选C。
15. 乙二胺(H2NCH2CH2NH2,简写为EDA)是常用的分析试剂,为二元弱碱,在水中的电离方式与氨类似。25 ℃时,向20 mL 0.1 mol•L-1其盐酸盐溶液EDAH2Cl2中加入NaOH固体(溶液体积变化忽略不计),体系中、EDAH+、EDA三种粒子的浓度的对数值(lg c)、所加NaOH固体质量与pOH的关系如图所示。下列说法错误的是
A. 乙二胺第一步电离常数的数量级为10-5 B. p1时,3c(EDAH+)+c(Na+)>c(Cl−)
C. p2时,c(Na+)=c(EDAH+)+2c(EDA) D. pH=5时,c()>c(EDAH+)>c(EDA)
【答案】B
【解析】
【分析】乙二胺()为二元弱碱,电离方程式为: ① ② ,结合图像各点进行解答。
【详解】A.当时,,对应图中,故,第一步电离常数数量级为,A正确;
B.点,,下。 电荷守恒:,代入得: ,B错误;
C.根据物料守恒可得:; 点,,结合电荷守恒消去后得:,C正确;
D.时,,,溶液酸性较强,浓度关系为,D正确;
故答案选择B。
第Ⅱ卷(非选择题,共55分)
二、非选题(本题包括4小题,共55分)
16. 目前,我国的全钒液流电池储能技术在全球领先。该电池的电解液来自钢铁冶炼后产生的钒钢渣(CaO、Fe2O3和少量SiO2、V2O3)和钛白废酸(H+、Fe2+、TiO2+、),实现了“以废治废”。工艺流程如图:
已知:①V有多种价态,V2O3在空气中焙烧时可转化为最稳定的+5价;+5价V在强酸性条件下以形式存在,在碱性条件下以形式存在。
②有机萃取剂HR的萃取原理为Mn+(aq)+nHR(org) MRn(org)+nH+(aq),其中org表示有机溶液,酸性条件下HR能萃取Fe3+而不能萃取Fe2+,HR对+4价钒萃取能力强,而对+5价钒的萃取能力较弱。③25℃时,Ksp(NH4VO3)=1.6×10−3。
回答下列问题:
(1)基态V原子价层电子轨道表示式为___________;“溶浸”时生成的滤渣除了H2TiO3、CaSO4外,还有___________ (填化学式)。
(2)“还原”中加入的化学试剂X可能为___________(填字母)。加入该试剂还原的主要目的是___________。
A.Cl2 B.Fe C.NH3 D.H2O2
(3)实验室模拟该流程中“萃取”时,共消耗HR萃取剂45 mL,应选用___________种萃取方式(填字母)。
A.单次萃取 B.分2次萃取,每次22.5 mL C.分3次萃取,每次15 mL
(4)写出“反萃取”操作中VO2+转化的离子方程式 ___________。
(5)25℃时,测得溶液中c()=0.2 mol•L−1,为使“沉钒”时,钒元素的沉淀率达到98%,应调节溶液中c()至少为___________mol•L−1。
(6)上述流程中可循环利用的物质除NH4Cl外,还有___________、___________(填化学式)。
【答案】(1) ①. ②. H2SiO3
(2) ①. B ②. 将溶液中的+5价钒和Fe3+分别转化为+4价钒与Fe2+,利于+4价钒的萃取并实现钒和铁元素分离
(3)C (4)6VO2+++3H2O=
(5)0.4 (6) ①. HR ②. NH3
【解析】
【分析】由题给流程可知,向含钒钢渣中加入碳酸钠后在空气中焙烧,将三氧化二钒转化为钒酸钠、二氧化硅转化为硅酸钠,向焙烧渣中加入钛白废酸,硅酸钠转化为硅酸、氧化钙转化为硫酸钙、氧化铁转化为铁离子、转化为,溶液中的钒元素以存在,过滤得到含有硅酸、硫酸钙、的滤渣和滤液;滤液加铁粉把和分别转化为与,便于萃取;加HR萃取分液,有机层中含有,加“反萃取”,把转化成,加氨气和氯化铵的混合液生成沉淀,过滤得到钒酸铵;钒酸铵煅烧分解生成五氧化二钒;水层含有,通入氨气和氧气反应生成氢氧化铁沉淀,过滤得到氢氧化铁,加热分解氢氧化铁得氧化铁,据此分析。
【小问1详解】
基态V原子价层电子轨道表示式为;
【小问2详解】
加入还原剂且不引入新的杂质,则加入铁单质,将还原为,B符合题意;
据提示中②及流程分析可知还原剂的作用是将溶液中的+5价钒和分别转化为+4价钒与,利于+4价钒的萃取并实现钒和铁元素分离;
【小问3详解】
多次萃取可使萃取率增大,C符合题意;
【小问4详解】
“反萃取”过程中,在酸性条件下将氧化为,其离子反应方程式为:;
【小问5详解】
25℃时,“转化”后所得滤液中,“沉钒”时钒元素的沉淀率为98%,则“沉钒”后的溶液中,应调节溶液中至少为
【小问6详解】
上述流程中,“反萃取”得到萃取剂HR,钒酸铵煅烧分解放出氨气,HR可用于“萃取”步骤,氨气可用于“沉钒”、“沉铁”步骤,可循环利用的物质除外,还有HR、。
17. 氨硼烷()易溶于有机溶剂,熔点为104~125℃,是一种具有高储氢质量分数和体积储氢密度的环境友好型储氢材料。我国学者通过下列简单、经济、有效的实验制得了氨硼烷。回答下列问题:
Ⅰ.制备氨源。
将一定量加入浓氨水中,充分溶解后再加入适量;搅拌、减压过滤,用无水乙醇洗涤所得固体,制得。
(1)减压过滤的优点为___________;用乙醇代替水洗涤的原因为___________。
(2)设计实验证明中2个均不作配体:___________。
Ⅱ.纯化溶剂。
向蒸馏烧瓶中加入四氢呋喃(),再加入预处理后,加入适量金属钠,在不断通入氩气的条件下蒸馏得纯化的四氢呋喃。
(3)加入适量金属钠的作用为___________;下列仪器在蒸馏装置中用不到的是___________(填选项字母)。
A.球形冷凝管 B.温度计 C.玻璃棒 D.锥形瓶
Ⅲ.制备氨硼烷。
步骤一、按照如图所示安装仪器,检验装置的气密性(加热及夹持装置已省略);
步骤二、向仪器a中加入7.6 g 和19.7 g ,再加入150 mL四氢呋喃,油浴加热充分反应;
步骤三、将a中所得混合体系离心分离后得到清液和沉淀,清液在通入氩气的条件下蒸发结晶制得5.9 g氨硼烷;沉淀经洗涤、干燥回收和。
(4)步骤二涉及:①通入氩气、②油浴加热,其操作顺序为___________(用序号表示)。
(5)中氢元素的化合价为___________价;制备氨硼烷反应的化学方程式为___________;本实验中氨硼烷的产率为___________%(保留三位有效数字)。
【答案】(1) ①. 加快过滤速率,防止产品久置空气中变质 ②. 减少溶解损失
(2)取一定质量样品,加入足量溶液,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀,计算得AgCl沉淀的物质的量与的物质的量之比为
(3) ①. 除去四氢呋喃中残留的少量水 ②. AC
(4)①② (5) ①. 、 ②. ③. 95.2
【解析】
【分析】A中和在四氢呋喃作溶剂的条件下反应制备氨硼烷,根据题中信息,反应方程式为:,反应需要在无水环境下进行,纯化溶剂时加入金属钠可除去四氢呋喃中的少量水,B中石蜡油可起到水封的作用,防止C中水蒸气进入A中,C中水可以吸收产生的氨气,防止污染空气。
【小问1详解】
减压过滤过程中有压强差,能加快过滤速度,故优点为:加快过滤速率,防止产品久置空气中变质;能溶于水,乙醇作洗涤剂能降低的溶解度,减少溶解损失;
【小问2详解】
若中作配体,溶液中不能电离出来,而外界的在溶液都能电离出来,加入溶液能生成AgCl沉淀,计算AgCl沉淀的物质的量与的物质的量之比为即可证明2个均不作配体,操作方法为:取一定质量样品,加入足量溶液,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀,计算得AgCl沉淀的物质的量与的物质的量之比为;
【小问3详解】
加入适量金属钠的作用为除去四氢呋喃中残留的少量水;在蒸馏装置中需要:蒸馏烧瓶、温度计、直形冷凝管、牛角管、锥形瓶,用不到球形冷凝管、玻璃棒,故选AC;
【小问4详解】
步骤二涉及的两步操作中,应先持续通入氩气排尽装置中的空气并防止B中石蜡油倒吸,再油浴加热,顺序为:①②;
【小问5详解】
中与N成键的氢元素为价,与B成键的氢元素为价;根据分析,制备氨硼烷反应的化学方程式为:;由反应方程式知,7.6 g(0.2 mol)和19.7 g(0.1 mol)反应理论上生成0.2 mol,质量为6.2 g,氨硼烷的产率为:。
18. 可用作大型船舶的绿色燃料,可由或制备。工业上用制备的原理如下:
反应Ⅰ: (主反应)
反应Ⅱ: (副反应)
(1)反应 ___________,该反应在___________(填“低温”“高温”或“任意温度”)下能自发进行。
(2)℃时,向恒压密闭容器中充入和,若在该条件下只发生反应Ⅰ,达平衡时,放出20kJ能量;若在相同条件下向相同容器中充入和1mol,达到平衡时,吸收___________kJ的能量。
(3)某温度下,将和按物质的量之比1:3通入恒容密闭容器中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,下列情况下能说明反应Ⅱ达到平衡状态的是___________(填标号)。
A. 和的物质的量之比不再改变
B. 混合气体的密度不再变化
C. 混合气体的压强不再变化
D. 形成1mol碳氧键的同时断裂2mol氧氢键
(4)将和按物质的量之比1:3通入密闭容器中发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,分别在1MPa、、下,测得在不同温度下的平衡转化率和生成、选择性(选择性为目标产物在含碳产物中的比率)的变化如图。
①代表5MPa下随温度变化趋势的是曲线___________(填“a”“b”或“c”)。
②P点对应的反应Ⅱ的压强平衡常数___________(保留两位有效数字)。
③随着温度的升高,a,b,c三条曲线接近重合的原因是___________。
(5)另有科学工作者利用电解法将转化为甲醇的原理如图所示,写出电极b上发生的电极反应:___________。
【答案】(1) ①. -90.7 ②. 低温
(2)29.5 (3)AC
(4) ①. a ②. 0.0096 ③. 温度升高到一定程度时以反应Ⅱ为主,该反应前后气体体积不变,改变压强对其平衡没有影响
(5)或
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律,该反应焓变等于,根据,时反应自发进行,该反应,,故低温下自发进行;
【小问2详解】
两平衡等效,热量之和等于49.5,故答案为29.5;
【小问3详解】
A.两个反应和的化学计量数之比不同,所以当比值不变时,反应达到了平衡状态;
B.反应容器容积不变,参与反应的物质均为气体,总质量不变,密度为一个定值,所以不能说明反应是否达到平衡状态;
C.主反应反应前后气体分子数目改变,故压强不变可以说明反应达到了平衡状态;
D.没有考虑甲醇中的氢氧键的变化,所以不能说明反应达到平衡状态;故答案选AC;
【小问4详解】
①反应Ⅰ是气体体积减小的反应,反应Ⅱ是气体体积不变的反应,相同温度下,增大压强,反应Ⅰ正向移动,的转化率增大,则压强越大,越大,即a符合反应特点;
②根据已知条件列出“三段式”:
P点时压强为,的选择性为50%,的转化率为20%,则,,解得,反应Ⅱ的压强平衡常数;也可用元素守恒计算;
③反应Ⅰ是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,减小,反应Ⅱ是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,增大,随着温度升高,a、b、c三条曲线先减小再增大接近重合的原因是:温度升高到一定程度时,整个过程以反应Ⅱ为主,该反应是气体分子数不变的反应,改变压强对平衡无影响;
【小问5详解】
该装置利用电解法将转化为甲醇,所以电极b上的反应为得电子被还原为甲醇,电解质溶液为溶液,所以电极反应为或;
19. 有机化合物K作为高活性农用杀菌剂,其合成路线如下。
已知:i、。
ⅱ、。
(ⅲ)酯基和羰基均为吸电子基团,可以使位极性增强,易断裂。
(1)A分子含有的官能团名称是______。
(2)E→F的反应类型______。
(3)D→E的化学方程式是______。
(4)下列说法正确的是______(填序号)。
a.I能与溶液反应
b.J的分子式为,核磁共振氢谱显示峰面积比为
c.1 mol K最多能与发生加成反应
(5)含苯环且能发生银镜反应的D的同分异构体______种,写出其中一种核磁共振氢谱上显示四个峰的同分异构体的结构简式______。
(6)B与F合成G过程如下。
已知:
L和M的结构简式分别为______、______。
【答案】(1)羧基、碳氯键
(2)取代反应 (3)
(4)ab (5) ①. 4 ②. 或
(6) ①. ②.
【解析】
【分析】根据已知信息,A(,含羧基结构)与反应,A中羧基转化为酰氯,生成B,可知A为。由D()与乙醇的反应的条件为浓硫酸和加热,可知该反应为发生酯化反应,D中有羧基,故D为,与乙醇生成E()。E与CH3COOC2H5、C2H5ONa反应,依据已知信息ii,生成F()。B与F反应生成L(), 异构化为,再脱去HCl生成G,G反应生成I(),I与J()反应脱水生成K( )。
【小问1详解】
根据分析,A为,含有的官能团名称是羧基、碳氯键。
【小问2详解】
E()与CH3COOC2H5反应生成F()的反应类型是取代反应。
【小问3详解】
D为,与乙醇生成E()属于酯化反应,方程式为。
【小问4详解】
a.I是,含有羧基,能与溶液反应,a正确;
b.由题意可知,I()脱去1分子水生成K,推出J为其分子式为,结构简式为:,核磁共振氢谱显示峰面积比为,b正确;
c.K中含有2个苯环、1个碳碳双键、1个羰基,则1molK最多能与6+1+1=发生加成反应,c错误;
故选ab。
【小问5详解】
含苯环且能发生银镜反应的D()的同分异构体,苯环的一取代有;二取代苯环上连有醛基、羟基两个取代基,共3种位置;综上符合要求的同分异构体有4种。
其中一种核磁共振氢谱上显示四个峰的同分异构体的结构简式有、。
【小问6详解】
F的结构简式为,酯基和羰基均为吸电子基团,可以使α位C-H极性增强,易断裂,B与F反应生成L,反应方程式为:,根据已知:可得,异构化为,再脱去HCl生成G。
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化学试题
可能用到的相对原子质量:H:1 B:11 C:12 N:14 Na:23 Mg:24 Cl:35.5 Zn:65 As:75 Ag:108
第I卷(选择题,共45分)
一、选择题(包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 化学材料应用广泛,下列有关说法正确的是
A. 隐形战斗机的隐身涂层中含有石墨烯,石墨烯属于一种新型有机材料
B. 四羊方尊的材料青铜属于合金,熔点比铜低
C. 绢的原料蚕丝属于糖类,是天然高分子材料
D. 故宫的红色宫墙是因为墙涂料中含Fe3O4,Fe3O4具有磁性
2. 化学助力体育事业的发展。下列说法错误的是
选项
用途
物质
原因
A
“球场大夫”
氯乙烷
易分解且吸收热量
B
泳池消毒剂
漂粉精
在空气中易生成强氧化性物质
C
羽毛球拍网线
尼龙66
强度高且弹性好
D
运动场人造草坪
聚乙烯
无毒、耐腐蚀、耐磨性好
A. A B. B C. C D. D
3. 下列化学用语或图示表达正确的是
A. 的电子式:
B. 基态氧原子轨道表示式:
C. 的VSEPR模型:
D. HF分子中σ键的形成示意图:
4. 下列说法正确的是
A. X能发生水解反应
B. Z分子中所有碳原子均在同一个平面上
C. Y分子中和杂化的碳原子数目比为
D. 1 mol Z在足量溴水溶液中能与发生加成反应
5. 使用如下实验装置,可以达到预期目的的是
A.除去苯中的苯酚
B.分离乙酸乙酯(沸点77℃)和乙醇(沸点78℃)
C.铁质镀件镀铜
D.除去NH4Cl中的NaCl
A. A B. B C. C D. D
6. 的还原性极强,能与大多数无机氧化剂反应,例如与反应便有黑色的Ag析出:。该反应可用于检验微量砷,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 中含有的中子数为
B. 的硝酸溶液中,的数目为
C. 中价层电子对数为
D. 每生成10.8 g的金属银,转移电子的数目为
7. 下列方程式正确的是
A. 硫化钠溶液在空气中氧化变质:
B. 足量酸性高锰酸钾与甲醛反应:
C. 阿司匹林与足量NaOH溶液共热:+→++
D. 向[Cu(NH3)4]SO4溶液中滴加过量的硫酸:
8. 我国科学家用大阴离子(如图所示)的锌盐溶液作电解液,设计制备了水系锌离子电池。X、Y、Z、W均为短周期元素,X、Y、Z位于同一周期,Y、W价层电子数相同,下列叙述正确的是
A. 第二电离能:Y>Z B. 简单气态氢化物的稳定性:Z>W>Y
C. 基态原子未成对电子数:Z<Y<X D. YZ2的极性比H2O强
9. 一种聚酰亚胺类材料W具有良好的绝缘性、耐磨性和阻燃性等,被广泛用于航天、航空器及火箭部件中,其合成过程如图所示。下列有关说法正确的是
A. X的二氯代物有7种 B. Y属于芳香烃
C. 的过程中原子利用率为100% D. 是纯净物
10. 下列实验操作正确的是
实验
操作
A
证明某溶液中存在Fe2+
先加少量氯水,再滴加KSCN溶液,出现血红色
B
测定熔融苛性钠的导电性
在瓷坩埚中熔化氢氧化钠固体后进行测量
C
证明氯的非金属性大于碳
向碳酸钙中滴加盐酸,有气泡产生
D
证明Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
在新生成的AgCl沉淀中滴入稀KI溶液,振荡;白色沉淀转化为黄色沉淀
A. A B. B C. C D. D
11. 我国科研团队研究发现使用双金属氧化物可形成氧空位,具有催化氧化性能,可实现加氢制甲醇。其反应机理如图所示,用“”表示催化剂。下列说法正确的是
A. 增大压强和催化剂的表面积均能提高甲醇的平衡产率
B. 转化过程中涉及极性键和非极性键的断裂和形成
C. 氢化步骤的反应为
D. 每生成甲醇将有电子发生转移
12. 一种由Cu、In、Te组成的晶体属四方晶系,晶胞参数如图所示,晶胞棱边夹角均为90,晶体中Te原子填充在Cu、In围成的四面体空隙中,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,称为原子的分数坐标,如A点、B点原子的分数坐标分别为(0,0,0)、(, ,),下列说法错误的是
A. 该晶体的化学式为CuInTe2
B. C点原子的分数坐标为( ,, )
C. 晶胞中四面体空隙的占有率为50%
D. 晶胞中C、D间距离d= pm
13. 从废旧CPU中回收的部分流程如下:
已知,下列说法正确的是
A. 酸溶时,从消耗硝酸物质的量角度看,用浓硝酸比稀硝酸好
B. 向过滤所得滤液中加入过量浓氨水,可以使和分离
C. NaCl促进了Au和的反应,其原因之一是降低了,生成了稳定性更好的
D. 向含的溶液中加入过量Zn使其完全还原为Au,需消耗
14. 科学家基于水/有机双相电解质开发了一种新型的铜锌二次电池,双相电解质建立了离子选择性界面,仅允许氯离子迁移,其放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A. 充电时,石墨电极与电源正极相连
B. 充电时,石墨电极上可发生电极反应
C. 放电时,氯离子向石墨电极迁移
D. 放电时,理论上电路中每转移电子,锌电极质量增加71 g
15. 乙二胺(H2NCH2CH2NH2,简写为EDA)是常用的分析试剂,为二元弱碱,在水中的电离方式与氨类似。25 ℃时,向20 mL 0.1 mol•L-1其盐酸盐溶液EDAH2Cl2中加入NaOH固体(溶液体积变化忽略不计),体系中、EDAH+、EDA三种粒子的浓度的对数值(lg c)、所加NaOH固体质量与pOH的关系如图所示。下列说法错误的是
A. 乙二胺第一步电离常数的数量级为10-5 B. p1时,3c(EDAH+)+c(Na+)>c(Cl−)
C. p2时,c(Na+)=c(EDAH+)+2c(EDA) D. pH=5时,c()>c(EDAH+)>c(EDA)
第Ⅱ卷(非选择题,共55分)
二、非选题(本题包括4小题,共55分)
16. 目前,我国的全钒液流电池储能技术在全球领先。该电池的电解液来自钢铁冶炼后产生的钒钢渣(CaO、Fe2O3和少量SiO2、V2O3)和钛白废酸(H+、Fe2+、TiO2+、),实现了“以废治废”。工艺流程如图:
已知:①V有多种价态,V2O3在空气中焙烧时可转化为最稳定的+5价;+5价V在强酸性条件下以形式存在,在碱性条件下以形式存在。
②有机萃取剂HR的萃取原理为Mn+(aq)+nHR(org) MRn(org)+nH+(aq),其中org表示有机溶液,酸性条件下HR能萃取Fe3+而不能萃取Fe2+,HR对+4价钒萃取能力强,而对+5价钒的萃取能力较弱。③25℃时,Ksp(NH4VO3)=1.6×10−3。
回答下列问题:
(1)基态V原子价层电子轨道表示式为___________;“溶浸”时生成的滤渣除了H2TiO3、CaSO4外,还有___________ (填化学式)。
(2)“还原”中加入的化学试剂X可能为___________(填字母)。加入该试剂还原的主要目的是___________。
A.Cl2 B.Fe C.NH3 D.H2O2
(3)实验室模拟该流程中“萃取”时,共消耗HR萃取剂45 mL,应选用___________种萃取方式(填字母)。
A.单次萃取 B.分2次萃取,每次22.5 mL C.分3次萃取,每次15 mL
(4)写出“反萃取”操作中VO2+转化的离子方程式 ___________。
(5)25℃时,测得溶液中c()=0.2 mol•L−1,为使“沉钒”时,钒元素的沉淀率达到98%,应调节溶液中c()至少为___________mol•L−1。
(6)上述流程中可循环利用的物质除NH4Cl外,还有___________、___________(填化学式)。
17. 氨硼烷()易溶于有机溶剂,熔点为104~125℃,是一种具有高储氢质量分数和体积储氢密度的环境友好型储氢材料。我国学者通过下列简单、经济、有效的实验制得了氨硼烷。回答下列问题:
Ⅰ.制备氨源。
将一定量加入浓氨水中,充分溶解后再加入适量;搅拌、减压过滤,用无水乙醇洗涤所得固体,制得。
(1)减压过滤的优点为___________;用乙醇代替水洗涤的原因为___________。
(2)设计实验证明中2个均不作配体:___________。
Ⅱ.纯化溶剂。
向蒸馏烧瓶中加入四氢呋喃(),再加入预处理后,加入适量金属钠,在不断通入氩气的条件下蒸馏得纯化的四氢呋喃。
(3)加入适量金属钠的作用为___________;下列仪器在蒸馏装置中用不到的是___________(填选项字母)。
A.球形冷凝管 B.温度计 C.玻璃棒 D.锥形瓶
Ⅲ.制备氨硼烷。
步骤一、按照如图所示安装仪器,检验装置的气密性(加热及夹持装置已省略);
步骤二、向仪器a中加入7.6 g 和19.7 g ,再加入150 mL四氢呋喃,油浴加热充分反应;
步骤三、将a中所得混合体系离心分离后得到清液和沉淀,清液在通入氩气的条件下蒸发结晶制得5.9 g氨硼烷;沉淀经洗涤、干燥回收和。
(4)步骤二涉及:①通入氩气、②油浴加热,其操作顺序为___________(用序号表示)。
(5)中氢元素的化合价为___________价;制备氨硼烷反应的化学方程式为___________;本实验中氨硼烷的产率为___________%(保留三位有效数字)。
18. 可用作大型船舶的绿色燃料,可由或制备。工业上用制备的原理如下:
反应Ⅰ: (主反应)
反应Ⅱ: (副反应)
(1)反应 ___________,该反应在___________(填“低温”“高温”或“任意温度”)下能自发进行。
(2)℃时,向恒压密闭容器中充入和,若在该条件下只发生反应Ⅰ,达平衡时,放出20kJ能量;若在相同条件下向相同容器中充入和1mol,达到平衡时,吸收___________kJ的能量。
(3)某温度下,将和按物质的量之比1:3通入恒容密闭容器中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,下列情况下能说明反应Ⅱ达到平衡状态的是___________(填标号)。
A. 和的物质的量之比不再改变
B. 混合气体的密度不再变化
C. 混合气体的压强不再变化
D. 形成1mol碳氧键的同时断裂2mol氧氢键
(4)将和按物质的量之比1:3通入密闭容器中发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,分别在1MPa、、下,测得在不同温度下的平衡转化率和生成、选择性(选择性为目标产物在含碳产物中的比率)的变化如图。
①代表5MPa下随温度变化趋势的是曲线___________(填“a”“b”或“c”)。
②P点对应的反应Ⅱ的压强平衡常数___________(保留两位有效数字)。
③随着温度的升高,a,b,c三条曲线接近重合的原因是___________。
(5)另有科学工作者利用电解法将转化为甲醇的原理如图所示,写出电极b上发生的电极反应:___________。
19. 有机化合物K作为高活性农用杀菌剂,其合成路线如下。
已知:i、。
ⅱ、。
(ⅲ)酯基和羰基均为吸电子基团,可以使位极性增强,易断裂。
(1)A分子含有的官能团名称是______。
(2)E→F的反应类型______。
(3)D→E的化学方程式是______。
(4)下列说法正确的是______(填序号)。
a.I能与溶液反应
b.J的分子式为,核磁共振氢谱显示峰面积比为
c.1 mol K最多能与发生加成反应
(5)含苯环且能发生银镜反应的D的同分异构体______种,写出其中一种核磁共振氢谱上显示四个峰的同分异构体的结构简式______。
(6)B与F合成G过程如下。
已知:
L和M的结构简式分别为______、______。
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