内容正文:
化学
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,用2B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。在试题卷上作答无效。
3.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。满分100分,考试用时75分钟。
以下数据可供解题时参考。
可能用到的相对原子质量:H—1 O—16 Na—23 S—32 Fe—56 Co—59
一、选择题:本题共14小题,每小题3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. 高分子材料在生产、生活中得到广泛应用。下列说法正确的是
A. 聚四氟乙烯由四氟乙烯加聚合成,受热易分解
B. 聚丙烯可由丙烯通过缩聚反应合成
C. 聚丙烯酰胺可发生水解反应
D. 聚丙烯是高分子材料,可用作吸水剂
【答案】C
【解析】
【详解】A.聚四氟乙烯是四氟乙烯加聚得到的产物,化学性质稳定、耐热性好,受热不易分解,A错误;
B.聚丙烯由丙烯通过加聚反应合成,反应中无小分子生成,不属于缩聚反应,B错误;
C.聚丙烯酰胺含有酰胺基,酰胺基可发生水解反应,C正确;
D.聚丙烯属于高分子,但结构中无亲水基团,吸水性差,不能用作吸水剂,常见吸水剂是含亲水基团的聚丙烯酸钠等,D错误;
故选C。
2. 下列化学用语或图示错误的是
A. NaCl溶液中的水合离子:
B. 中子数为10的氧原子:
C. 的价层电子对互斥(VSEPR)模型:
D. 用电子式表示CsCl的形成过程:
【答案】A
【解析】
【详解】A.NaCl电离出的带正电,水分子中O电负性大,带部分负电,故水分子的O朝向阳离子;带负电,水分子中H带部分正电,故水分子的H朝向阴离子,正确图示为,A错误;
B.氧原子质子数为8,中子数为10时,质量数=质子数+中子数=18,原子表示为,B正确;
C.中心S原子键电子对数为2,孤电子对数为,价层电子对数为2+1=3,VSEPR模型为平面三角形,图示符合该模型,C正确;
D.反应物为Cs原子和Cl原子,Cl原子价电子为7,Cs原子价电子为1,形成CsCl过程Cs的1个电子转移给Cl,形成离子化合物CsCl,符合形成过程的电子式书写规则,D正确;
故答案选A。
3. 下列方程式正确的是
A. 向次氯酸钠溶液中加入碘化氢溶液:
B. 用氢氟酸刻蚀玻璃:
C. 铅酸蓄电池充电时的阳极反应:
D. 氨在氧气中燃烧:
【答案】D
【解析】
【详解】A.向次氯酸钠溶液中加入碘化氢溶液发生氧化还原反应,离子方程式为:ClO-+2I-+2H+=I2+Cl-+H2O,A错误;
B.玻璃的主要成分为 SiO2,用氢氟酸刻蚀玻璃时,SiO2和氢氟酸反应生成 SiF4气体和水;HF为弱酸,不能写成离子形式,反应的方程式为:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,B错误;
C.铅酸电池充电时阳极反应物是,失电子发生氧化反应,电极反应式为:,C错误;
D.氨在氧气中点燃生成氮气和水,该方程式符合事实,D正确;
故选D。
4. 设是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 晶体内氢键的数目为
B. 常温下,的稀硫酸中含数目为
C. 标准状况下,中原子的数目为
D. 1 mol Fe与水蒸气完全反应,生成的数目为
【答案】A
【解析】
【详解】A.18g H2O的物质的量为1mol,冰晶体中每个氢键由2个水分子共用,1个水分子可与周围4个水分子形成氢键,平均每个水分子形成2个氢键,故晶体内氢键数目为,A正确;
B.常温下pH=1的稀硫酸中,1L溶液中物质的量为0.1mol,数目为,B错误;
C.标准状况下为固态,不能用气体摩尔体积计算其物质的量,无法得到原子数目为,C错误;
D.Fe与水蒸气反应的化学方程式为,1mol Fe完全反应生成,数目为,D错误;
故选A。
5. 关于实验安全,下列说法错误的是
A. 硝酸具有腐蚀性和挥发性,使用时应注意防护和通风
B. PbS难溶于水,可用处理废水中的,再将沉淀物集中送至环保单位进一步处理
C. 若不慎将苯酚沾到皮肤上,应立即用苯冲洗
D. 电器起火,先切断电源,再用二氧化碳灭火器灭火
【答案】C
【解析】
【详解】A.硝酸具有强腐蚀性,且易挥发产生有毒的硝酸蒸气,使用时需做好防护并在通风环境下操作,A正确,不符合题意;
B.PbS难溶于水,可通过反应除去废水中的重金属,含重金属的沉淀物需交由环保单位专业处理避免污染环境,B正确,不符合题意;
C.苯本身有毒,会对皮肤造成额外伤害,苯酚沾到皮肤上应立即用无毒的乙醇(酒精)冲洗,C错误,符合题意;
D.电器起火先切断电源可防止触电事故,二氧化碳灭火器灭火后无残留、不导电,不会损坏电器,D正确,不符合题意;
故选C。
6. 丁香挥发油中含丁香色原酮(K)、香草酸(M),其结构简式如图:
下列说法错误的是
A. K的分子式为 B. M的核磁共振氢谱有6组峰
C. K、M共有四种官能团 D. K、M均能与溶液反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.由K的结构简式可知,K的分子式为,A正确;
B.由图可知,M的结构不对称,不同化学环境的氢分别为:酚羟基氢、甲氧基氢、羧基氢、苯环上3种不同氢,共6种,因此核磁共振氢谱有6组峰 ,B正确;
C.K含有的官能团为酚羟基、醚键、羰基、碳碳双键;M含有的官能团为酚羟基、醚键、羧基,二者含有的官能团共5种,不是4种,C错误;
D.K含酚羟基,可与反应生成碳酸氢钠;M含酚羟基和羧基,都可以和溶液反应,D正确;
故选C。
7. 某化学兴趣小组设计回收利用含的废液的方案如图2所示,下列说法正确的是
A. 步骤Ⅰ中,与发生反应的离子方程式为
B. 步骤Ⅰ中,通过“过滤”操作可以得到溶液A和
C. 试剂X可用氢氧化钠溶液
D. 步骤Ⅱ中溶液A与X反应为非氧化还原反应
【答案】A
【解析】
【分析】由题给流程可知,向碘的四氯化碳溶液中加入碳酸钠溶液,碳酸钠溶液与碘反应得到含有碘化钠和碘酸钠的混合溶液,分液得到四氯化碳和溶液A;向溶液A中加入硫酸溶液,碘化钠和碘酸钠在硫酸溶液中发生归中反应生成硫酸钠和碘。
【详解】A.步骤Ⅰ中,I2和碳酸钠溶液反应生成碘化钠、碘酸钠和二氧化碳,根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为,故A正确;
B.溶液A和CCl4为不互溶的液体,应用“分液”方法分离,故B错误;
C.由分析可知,向溶液A中加入硫酸溶液的目的是使碘化钠和碘酸钠在硫酸溶液中发生归中反应生成硫酸钠和碘,则试剂X可用硫酸,故C错误;
D.步骤Ⅱ中碘化钠和碘酸钠在硫酸溶液中发生归中反应生成硫酸钠和碘,I的化合价发生改变,属于氧化还原反应,D错误;
故选A。
8. 根据实验操作及现象,下列结论正确的是
选项
实验操作及现象
结论
A
用pH试纸分别测定溶液和溶液的pH,溶液的pH大
结合能力:
B
向溴水中加入苯,振荡后静置,下层颜色变浅
苯将溴萃取到了上层
C
乙醇和浓硫酸加热,产生的气体使溴水褪色
该气体是乙烯
D
为基元反应,将盛有的密闭烧瓶浸入冷水,红棕色变浅
正反应活化能大于逆反应活化能
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.未明确CH3COONa和NaNO2溶液的浓度相等,无法通过pH大小判断阴离子的水解程度和结合H+的能力,故A错误;
B.苯的密度小于水,且溴在苯中的溶解度远大于在水中的溶解度,苯将溴水中的溴萃取到上层,因此下层水层颜色变浅,故B正确;
C.乙醇和浓硫酸加热反应时,浓硫酸具有强氧化性,浓硫酸和乙醇炭化生成的碳反应生成SO2,SO2也能使溴水褪色,无法证明气体为乙烯,故C错误;
D.烧瓶浸入冷水红棕色变浅,说明NO2浓度降低,平衡正向移动,正反应为放热反应,ΔH=正反应活化能-逆反应活化能<0,因此正反应活化能小于逆反应活化能,故D错误;
选B。
9. 某化合物的结构如图所示。W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,其中X、Z位于同一主族。下列说法正确的是
A. 原子半径: B. 基态原子的第一电离能:
C. 键角: D. 是极性分子
【答案】D
【解析】
【分析】W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,其中X、Z位于同一主族,且X、Z均形成2个共价键,则X为O,Z为S;Y形成5个共价键且原子序数位于O、S之间,则Y为P;W形成1个共价键,原子序数最小,则W为H。
【详解】A.同周期主族元素从左到右原子半径减小,第三周期原子半径,因此原子半径顺序为,A错误;
B.同周期从左向右第一电离能呈增大趋势,由于VA族原子的p轨道处于半充满状态,第一电离能大于同周期相邻主族元素,即P>S,B错误;
C.为,为,中心O的电负性大于S,成键电子对排斥力更大,故键角,C错误;
D.为,空间结构不对称,正负电荷中心不重合,属于极性分子,D正确;
故选D。
10. 环氧化合物是重要的有机合成中间体。以钛掺杂沸石为催化剂,由丙烯()为原料生产环氧丙烷()的反应机理如图所示。下列说法错误的是
A. Ⅰ在反应前后质量和化学性质都没有改变
B. 过程中Ti元素的化合价发生了变化
C. 过程中存在极性键的断裂和形成
D. 该过程总反应为+3H2O2+3H2O+O2
【答案】B
【解析】
【分析】Ⅰ在反应中作催化剂,反应物为丙烯和过氧化氢,生成物为环氧丙烷、氧气和水,据此分析。
【详解】A.由反应机理可知,Ⅰ在整个循环中先参与反应,最终又重新生成,是该反应的催化剂,催化剂在反应前后质量和化学性质都不改变,A正确;
B.Ti在所有中间体中均为价,无论结合过氧根、羟基还是氧原子,Ti的化合价都没有发生改变,B错误;
C.反应过程中,存在等极性键的断裂,也有、(环氧丙烷中)等极性键的生成,因此存在极性键的断裂和形成,C正确;
D.将各步反应消去中间产物,得到总反应:,原子守恒、电子守恒均成立,D正确;
故选B。
11. 由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池,电解质溶液的浓度相同时停止工作。利用浓差电池电解硫酸钠溶液可以制得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钠,其装置如图所示(a、b电极均为石墨电极,已知:溶液A为溶液;溶液B为溶液)。下列说法正确的是
A. 电池放电过程中为正极
B. b电极为电解池阴极,电极反应式为
C. 装置每产生的,溶液B中有进入溶液A中
D. c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜
【答案】D
【解析】
【分析】左侧为浓差电池,由溶液A的浓度小于溶液B可知,Ag(2)为正极,Ag+发生得电子还原反应生成Ag,Ag(1)为负极,Ag发生失电子氧化反应Ag+;右侧为电解池,与正极相连的电极a为阳极,水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,中间池中硫酸根离子通过阴离子交换膜进入阳极区,电极b为阴极,水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,中间池中钠离子通过阴离子交换膜进入阴极区;据此解答。
【详解】A.据分析,Ag(2)为正极,电极反应式为Ag++e-=Ag,A错误;
B.据分析,电极b为电解池阴极,水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,电极反应式为,B错误;
C.未知氧气的状态,无法计算物质的量,C错误;
D.据分析,a附近阳离子增加,b附近阴离子增加,因此硫酸根离子进入a、钠离子进入b,故c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜,D正确;
故选D。
12. 磷的化合物的转化关系如图所示,下列说法正确的是
A. 与的晶体类型相同
B. 与中P原子的杂化方式不同
C. 与、反应的化学方程式为
D. 为酸式盐
【答案】C
【解析】
【分析】与水生成,被碘单质氧化成次磷酸,次磷酸与氢氧化钠中和生成次磷酸钠,据此分析。
【详解】A.是离子晶体(离子化合物,由阴阳离子构成),是分子晶体,晶体类型不同,A错误;
B.()和()中P原子均形成4个键,无孤电子对,杂化方式均为杂化,杂化方式相同,B错误;
C.中P为-3价,生成中+1价P,共升4价;中I从0价变为-1价,共降4价,该反应得失电子守恒、原子守恒,方程式正确,C正确;
D.是一元酸(只有1个可电离的羟基H),与过量反应生成的是正盐,不是酸式盐,D错误;
故选C。
13. 晶胞是长方体,边长,如图所示。下列说法错误的是
A. 一个晶胞中含有4个S原子
B. 每个周围与其等距且紧邻的有12个
C. 晶体的密度为
D. 1号和2号S原子间的核间距为
【答案】B
【解析】
【详解】A.由晶胞图可知,分子位于长方体的棱心和体心,1个晶胞中含个分子,含有4个S原子,A正确;
B.题干明确,晶胞是长方体不是正方体,只有立方晶系的面心最密堆积才存在12个等距紧邻的分子,该结构中不存在12个与等距且紧邻的,B错误;
C.晶胞质量为,晶胞体积为,代入密度公式计算得,C正确,
D.1号和2号S原子间的核间距离为上、下面面对角线的一半,即,D正确;
故选B。
14. 一定温度下,AgCl和的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A. 曲线n为AgCl的沉淀溶解平衡曲线
B. 向浓度均为的NaCl、混合溶液中滴加溶液,先产生AgCl沉淀
C. a点条件下能生成沉淀
D. 的平衡常数
【答案】B
【解析】
【分析】 ,分析AgCl和的沉淀溶解平衡曲线图中的斜率,可知m表示AgCl、n表示。根据b点数据可知,。
【详解】A. 根据以上分析,曲线n为的沉淀溶解平衡曲线,故A错误;
B. 向浓度均为的NaCl、混合溶液中滴加溶液,AgCl开始沉淀时,开始沉淀时,所以先产生AgCl沉淀,故B正确;
C. a点在沉淀溶解平衡曲线上方,离子浓度更小,该条件下不能生成沉淀,故C错误;
D. 的平衡常数,故D错误;
选B。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 高铁酸钠是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。某化学兴趣小组用废铁屑(主要成分为Fe,杂质有Al、C及油脂)制备高铁酸钠的主要流程如图。[已知:,]
回答下列问题:
(1)碱浸步骤中,NaOH溶液的作用是________。能替代“操作Ⅰ”中空气的最佳试剂为________溶液(填化学式)。
(2)氧化步骤中,在强碱性条件下进行,写出该反应的离子方程式:________。
(3)与水反应生成、(胶体)和NaOH,该反应的化学方程式为________。
(4)常温下,加入NaOH溶液调节溶液________时,溶液中[已知常温下,的溶度积常数为]。
(5)若用10.0 kg含Fe质量分数为56%的废铁屑(杂质不参与反应)制备高铁酸钠,假设各步转化的产率均为80%,则最终可得到的质量为________kg(保留2位小数)。
(6)高铁酸钠晶胞结构与硫酸钠相似,则高铁酸根的中心原子采取________杂化,空间结构为________。
【答案】(1) ①. 除去废铁屑表面的油脂和溶解其中的Al杂质 ②. H2O2
(2)
(3)
(4)3 (5)5.48
(6) ①. sp3 ②. 正四面体
【解析】
【分析】该制备流程以含Fe、Al、C及油脂的废铁屑为原料,通过多步操作制备高铁酸钠:首先用NaOH溶液碱浸,除去表面油脂并溶解杂质Al,实现与Fe的初步分离;随后用盐酸酸浸,将Fe转化为FeCl2,同时以滤渣形式除去不反应的杂质C;接着通入空气完成操作Ⅰ,将Fe2+氧化为Fe3+;再加入NaOH溶液调pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀;最后在强碱性条件下,利用NaClO溶液氧化Fe(OH)3,得到目标产物Na2FeO4;据此作答。
【小问1详解】
氢氧化钠溶液的作用:除去废铁屑表面的油脂和溶解其中的Al杂质;替代空气的试剂为H2O2,过氧化氢是绿色氧化剂;
【小问2详解】
强碱性条件下,氢氧化铁被次氯酸根离子氧化为高铁酸根离子,次氯酸根离子被还原为氯离子,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式:;
【小问3详解】
高铁酸钠遇水发生自身氧化还原反应,生成氢氧化钠、氢氧化铁胶体和氧气,配平后的化学方程式:;
【小问4详解】
Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)・c3(OH-)=4×10-38,当溶液中铁离子浓度为4×10-5 mol/L时,代入公式可得c3(OH-)=4×10-38÷4×10-5=1×10-33,解得c(OH-)=1×10-11 mol/L,则常温下c(H+)=1×10-3 mol/L,pH=3;
【小问5详解】
废铁屑中铁的质量:10.0 kg×56%=5.6 kg=5600 g;铁的物质的量:n(Fe)=5600 g÷56 g/mol=100 mol;各步产率均为80%,共5步转化,最终生成高铁酸钠的物质的量n(Na2FeO4)=100 mol×(0.8)5≈32.77 mol;Na2FeO4摩尔质量为166 g/mol,m=32.77 mol×166 g/mol≈5440 g=5.48 kg;
【小问6详解】
硫酸根中中心原子形成4个σ键、无孤电子对,价层电子对数为4,采取sp3杂化,空间构型为正四面体,因此结构相似的高铁酸根中,中心铁原子同样形成4个σ键、无孤电子对,价层电子对数也为4,故中心原子采取sp3杂化,空间构型为正四面体。
16. 某实验室制备糖精钴,并测定其结晶水含量。
已知:①表示糖精根离子,其摩尔质量为,糖精钴的溶解度在热水中较大,在冷水中较小;丙酮沸点为56℃,与水互溶。
②。
(一)制备步骤如下:
Ⅰ.称取,加入18 mL蒸馏水,搅拌溶解,得溶液1。
Ⅱ.称取2.6 g(稍过量)糖精钠,加入10 mL蒸馏水,加热搅拌,得溶液2。
Ⅲ.将溶液2加入接近沸腾的溶液1中,反应3分钟后停止加热,静置,冷却结晶。
Ⅳ.过滤,依次用冷的1%NaSac溶液、冷水、丙酮三种试剂洗涤晶体,晾干得产品。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ和步骤Ⅱ中使用的部分仪器如图所示。
仪器a的名称是________。搅拌的作用为________。
(2)指出图所示过滤操作中不规范之处:________。
(3)步骤Ⅳ中,用丙酮洗涤的目的为________。
(4)步骤Ⅳ中,冷水洗涤沉淀时,确认沉淀已洗净的操作为________。
(二)结晶水含量测定
EDTA和形成1:1配合物。准确称取m g糖精钴产品于锥形瓶中,加蒸馏水,加热溶解,再加入缓冲溶液和指示剂,在50~60℃下,用的EDTA标准溶液滴定。
(5)下列说法中正确的是________(填序号)。
a.锥形瓶使用前需水洗,水洗后无需干燥
b.滴定管使用前需用标准溶液润洗,润洗后从滴定管上口倒出液体
c.滴定前需赶出滴定管内气泡,调节液面,并准确记录读数
d.滴定时,眼睛应注视滴定管内液面变化
(6)滴定终点时消耗标准溶液V mL,则产品中x的测定值为________(用含m、c、V的代数式表示);若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,会导致x的测定值________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1) ①. 锥形瓶 ②. 加速溶解
(2)玻璃棒没有紧靠三层滤纸处,漏斗末端较长处(尖嘴部分)没有紧靠在“盛滤液”的烧杯内壁
(3)除去残留的水且能使晶体快速干燥
(4)取水洗时的最后一次洗涤液于试管中,加稀硝酸酸化,再滴加硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,说明Cl-已洗净
(5)ac (6) ①. ②. 偏低
【解析】
【分析】本实验以CoCl2・6H2O和糖精钠为原料制备糖精钴,经冷NaSac溶液、冷水、丙酮洗涤得到纯品;再利用EDTA与Co2+的1:1配位反应,通过滴定法测定结晶水含量,计算得结晶水数目;据此作答。
【小问1详解】
仪器a的名称是锥形瓶;搅拌的作用为:加速溶解;
【小问2详解】
过滤操作中的不规范之处:玻璃棒没有紧靠三层滤纸处,漏斗末端较长处(尖嘴部分)没有紧靠在“盛滤液”的烧杯内壁;
【小问3详解】
先用冷的1%NaSac溶液洗涤,可降低糖精钴溶解度,减少晶体损失,还能将晶体表面吸附的Co2+转化为晶体析出,且不引入新的杂质,再用冷水洗涤,可降低晶体溶解度并洗去溶液中存在的可溶性离子,丙酮可以与水互溶且沸点比水的低,故最后用丙酮洗涤以除去残留的水且能使晶体快速干燥;
【小问4详解】
冷水洗涤沉淀时,主要洗的杂质为NaCl,确认沉淀已洗净应检验Cl-是否除尽,操作为:取水洗时的最后一次洗涤液于试管中,加稀硝酸酸化,再滴加硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,说明Cl-已洗净;
【小问5详解】
a.锥形瓶使用前水洗,无需干燥,不影响溶质的物质的量,a正确;
b.滴定管使用前需用标准溶液润洗,润洗后从滴定管下口放出液体,才能润洗到滴定管尖嘴部分,b错误;
c.滴定前需赶出滴定管内气泡,调节液面并准确记录读数,c正确;
d.滴定时眼睛应注视锥形瓶内溶液颜色变化,判断滴定终点,d错误;
故选ac;
【小问6详解】
滴定消耗的,EDTA与Co2+形成1:1配合物,则样品溶解后的,即样品中的,而,所以,解得;若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,测得消耗EDTA溶液体积偏大,即V偏大,根据,则x偏低。
17. 甘油与水蒸气重整获得过程中发生以下反应:
主反应:①甘油分解:
②水气变换:
副反应:③甲烷化:
已知:为物质生成焓,反应焓变产物生成焓之和-反应物生成焓之和。
相关物质的生成焓如下表所示。
物质
0
反应产物i的选择性定义为。
回答下列问题:
(1)甘油与水蒸气重整获得的总反应④为,其________,该反应在________(填“高温”或“低温”)时自发进行。
(2)反应达平衡时,温度对CO、、选择性的影响情况如图所示。图中表示选择性的曲线是________(填“a”或“b”),700 K以后,的选择性随温度升高呈该变化趋势的原因是________(结合平衡移动加以解释)。
(3)在一定温度和压强下发生以上反应,下列说法正确的是_______(填序号)。
A. CO体积分数不再发生变化时,各反应达到平衡状态
B. 其他条件不变,在1000~1200℃时,平衡时的物质的量随温度升高而增大
C. 其他条件不变,加压有利于增大平衡时的物质的量
D. 改用对反应②选择性更强的催化剂,可增大的平衡产率
(4)维持压强为,在温度为T K条件下,与发生上述反应达平衡状态时,剩余,测得体系中产物的选择性如下表所示:
组分
CO
选择性
4%
64%
4%
28%
结合上表数据,p kPa、T K条件下,的平衡转化率为________%(保留1位小数),水气变换反应的平衡常数________(用含p的计算式表示,无须化简。分压=总压×物质的量分数)。
(5)在实际生产中,增大水醇比可避免积碳的生成。用化学方程式说明以上措施的原理________。
【答案】(1) ①. ②. 高温
(2) ①. b ②. 700 K以后,温度升高时:反应②平衡逆向移动,CO2生成量减少;反应③平衡逆向移动,CO2消耗减少,但反应②的影响更显著,最终导致CO2的选择性减小 (3)AB
(4) ①. 78.3% ②.
(5)
【解析】
【小问1详解】
根据表格数据可得:,结合盖斯定律可知:目标反应=反应①+3×反应②,即反应④的==;由 可知:该反应ΔS>0,ΔH>0,则反应在高温时可自发进行;
【小问2详解】
升高温度,反应②逆向移动,平衡时CO2减少;反应③逆向移动,平衡时CO2增多、CH4减少,因此随温度升高CO2减少的趋势更平缓,对应曲线b;700 K以后,温度升高时:反应②平衡逆向移动,CO2生成量减少;反应③平衡逆向移动,CO2消耗减少,但反应②的影响更显著,最终导致CO2的选择性减小;
【小问3详解】
A.CO的体积分数属于变量,变量不变则证明已达到平衡状态,A正确;
B.升高温度,反应②逆向移动,平衡时H2O的物质的量增大;虽然总反应在高温下正向移动,但图像显示CO2在减少,说明反应②占主导,H2O增多,B正确;
C.增大压强,反应①逆向移动、反应③正向移动,总反应逆向移动,均会使H2减少,C错误;
D.催化剂不改变平衡产率,D错误;
故选AB;
【小问4详解】
平衡时,设CH4物质的量为x mol,根据选择性可知H2物质的量为mol,设反应①甘油分解a mol,依据碳原子守恒:CO、CO2物质的量之和为(3a−x) mol,根据选择性可知,则,根据氢元素守恒,,代入可得a=1.8;则C3H8O3的平衡转化率;结合上述分析,平衡时各物质的物质的量:C3H8O3为2.3-1.8=0.5 mol,CO和CH4为0.6 mol,H2为9.6 mol,H2O为6.4 mol,CO2为4.2 mol;总物质的量为21.9 mol,故水气变换反应的平衡常数;
【小问5详解】
增大水醇比时,过量的水蒸气会与积碳发生水煤气反应,将积碳转化为CO和H2,从而避免积碳附着,方程式为:。
18. 某有机物是作为治疗严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型感染的临床候选药物,其主要核心结构化合物巴比妥的一种合成路线如图所示。
已知:Et为。回答下列问题:
(1)B中含氧官能团的名称为________。
(2)的反应类型为________。
(3)C中碳原子的杂化轨道类型有________种。
(4)D的结构简式为________。
(5)ArOH的化学名称为________。
(6)尿素衍生物F的合成路线如图:
请写出中间体的结构简式:________。
(7)X与A互为同分异构体,含有苯环且具有完全相同的官能团,X的核磁共振氢谱显示四种不同化学环境的氢,其峰面积之比为2:2:1:1。写出三种符合上述条件的X的结构简式:________。
【答案】(1)酯基 (2)取代反应
(3)2 (4)
(5)2,4,6-三氯苯酚
(6) (7)、、、(写出三种即可)
【解析】
【分析】A与乙醇发生酯化反应生成B(),B与乙酸酐在NaH、THF作用下发生取代反应生成C,C在碱性条件下水解生成D(),D与ArOH反应生成E,E与F取代成环生成G;据此作答。
【小问1详解】
B()中含氧官能团的名称为:酯基;
【小问2详解】
B→C的反应类型为取代反应;
【小问3详解】
C中碳原子的杂化轨道类型有2种,苯环上的碳原子和酯基中的碳原子为sp2杂化,其余饱和碳原子为sp3杂化;
【小问4详解】
D的结构简式为;
【小问5详解】
ArOH的化学名称为:2,4,6-三氯苯酚;
【小问6详解】
与发生取代反应生成和HCl,则中间产物为;
【小问7详解】
X与A()互为同分异构体,含有苯环且具有完全相同的官能团,X的核磁共振氢谱显示四种不同化学环境的氢,其峰面积之比为2:2:1:1;则符合上述条件的X的结构简式为、、、(写出三种即可)。
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化学
注意事项:
1.答题前,考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,用2B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。在试题卷上作答无效。
3.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。满分100分,考试用时75分钟。
以下数据可供解题时参考。
可能用到的相对原子质量:H—1 O—16 Na—23 S—32 Fe—56 Co—59
一、选择题:本题共14小题,每小题3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. 高分子材料在生产、生活中得到广泛应用。下列说法正确的是
A. 聚四氟乙烯由四氟乙烯加聚合成,受热易分解
B. 聚丙烯可由丙烯通过缩聚反应合成
C. 聚丙烯酰胺可发生水解反应
D. 聚丙烯是高分子材料,可用作吸水剂
2. 下列化学用语或图示错误的是
A. NaCl溶液中的水合离子:
B. 中子数为10的氧原子:
C. 的价层电子对互斥(VSEPR)模型:
D. 用电子式表示CsCl的形成过程:
3. 下列方程式正确的是
A. 向次氯酸钠溶液中加入碘化氢溶液:
B. 用氢氟酸刻蚀玻璃:
C. 铅酸蓄电池充电时的阳极反应:
D. 氨在氧气中燃烧:
4. 设是阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 晶体内氢键的数目为
B. 常温下,的稀硫酸中含数目为
C. 标准状况下,中原子的数目为
D. 1 mol Fe与水蒸气完全反应,生成的数目为
5. 关于实验安全,下列说法错误的是
A. 硝酸具有腐蚀性和挥发性,使用时应注意防护和通风
B. PbS难溶于水,可用处理废水中的,再将沉淀物集中送至环保单位进一步处理
C. 若不慎将苯酚沾到皮肤上,应立即用苯冲洗
D. 电器起火,先切断电源,再用二氧化碳灭火器灭火
6. 丁香挥发油中含丁香色原酮(K)、香草酸(M),其结构简式如图:
下列说法错误的是
A. K的分子式为 B. M的核磁共振氢谱有6组峰
C. K、M共有四种官能团 D. K、M均能与溶液反应
7. 某化学兴趣小组设计回收利用含的废液的方案如图2所示,下列说法正确的是
A. 步骤Ⅰ中,与发生反应的离子方程式为
B. 步骤Ⅰ中,通过“过滤”操作可以得到溶液A和
C. 试剂X可用氢氧化钠溶液
D. 步骤Ⅱ中溶液A与X反应为非氧化还原反应
8. 根据实验操作及现象,下列结论正确的是
选项
实验操作及现象
结论
A
用pH试纸分别测定溶液和溶液的pH,溶液的pH大
结合能力:
B
向溴水中加入苯,振荡后静置,下层颜色变浅
苯将溴萃取到了上层
C
乙醇和浓硫酸加热,产生的气体使溴水褪色
该气体是乙烯
D
为基元反应,将盛有的密闭烧瓶浸入冷水,红棕色变浅
正反应活化能大于逆反应活化能
A. A B. B C. C D. D
9. 某化合物的结构如图所示。W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,其中X、Z位于同一主族。下列说法正确的是
A. 原子半径: B. 基态原子的第一电离能:
C. 键角: D. 是极性分子
10. 环氧化合物是重要的有机合成中间体。以钛掺杂沸石为催化剂,由丙烯()为原料生产环氧丙烷()的反应机理如图所示。下列说法错误的是
A. Ⅰ在反应前后质量和化学性质都没有改变
B. 过程中Ti元素的化合价发生了变化
C. 过程中存在极性键的断裂和形成
D. 该过程总反应为+3H2O2+3H2O+O2
11. 由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池,电解质溶液的浓度相同时停止工作。利用浓差电池电解硫酸钠溶液可以制得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钠,其装置如图所示(a、b电极均为石墨电极,已知:溶液A为溶液;溶液B为溶液)。下列说法正确的是
A. 电池放电过程中为正极
B. b电极为电解池阴极,电极反应式为
C. 装置每产生的,溶液B中有进入溶液A中
D. c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜、阳离子交换膜
12. 磷的化合物的转化关系如图所示,下列说法正确的是
A. 与的晶体类型相同
B. 与中P原子的杂化方式不同
C. 与、反应的化学方程式为
D. 为酸式盐
13. 晶胞是长方体,边长,如图所示。下列说法错误的是
A. 一个晶胞中含有4个S原子
B. 每个周围与其等距且紧邻的有12个
C. 晶体的密度为
D. 1号和2号S原子间的核间距为
14. 一定温度下,AgCl和的沉淀溶解平衡曲线如图所示。下列说法正确的是
A. 曲线n为AgCl的沉淀溶解平衡曲线
B. 向浓度均为的NaCl、混合溶液中滴加溶液,先产生AgCl沉淀
C. a点条件下能生成沉淀
D. 的平衡常数
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 高铁酸钠是一种新型绿色消毒剂,主要用于饮用水处理。某化学兴趣小组用废铁屑(主要成分为Fe,杂质有Al、C及油脂)制备高铁酸钠的主要流程如图。[已知:,]
回答下列问题:
(1)碱浸步骤中,NaOH溶液的作用是________。能替代“操作Ⅰ”中空气的最佳试剂为________溶液(填化学式)。
(2)氧化步骤中,在强碱性条件下进行,写出该反应的离子方程式:________。
(3)与水反应生成、(胶体)和NaOH,该反应的化学方程式为________。
(4)常温下,加入NaOH溶液调节溶液________时,溶液中[已知常温下,的溶度积常数为]。
(5)若用10.0 kg含Fe质量分数为56%的废铁屑(杂质不参与反应)制备高铁酸钠,假设各步转化的产率均为80%,则最终可得到的质量为________kg(保留2位小数)。
(6)高铁酸钠晶胞结构与硫酸钠相似,则高铁酸根的中心原子采取________杂化,空间结构为________。
16. 某实验室制备糖精钴,并测定其结晶水含量。
已知:①表示糖精根离子,其摩尔质量为,糖精钴的溶解度在热水中较大,在冷水中较小;丙酮沸点为56℃,与水互溶。
②。
(一)制备步骤如下:
Ⅰ.称取,加入18 mL蒸馏水,搅拌溶解,得溶液1。
Ⅱ.称取2.6 g(稍过量)糖精钠,加入10 mL蒸馏水,加热搅拌,得溶液2。
Ⅲ.将溶液2加入接近沸腾的溶液1中,反应3分钟后停止加热,静置,冷却结晶。
Ⅳ.过滤,依次用冷的1%NaSac溶液、冷水、丙酮三种试剂洗涤晶体,晾干得产品。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ和步骤Ⅱ中使用的部分仪器如图所示。
仪器a的名称是________。搅拌的作用为________。
(2)指出图所示过滤操作中不规范之处:________。
(3)步骤Ⅳ中,用丙酮洗涤的目的为________。
(4)步骤Ⅳ中,冷水洗涤沉淀时,确认沉淀已洗净的操作为________。
(二)结晶水含量测定
EDTA和形成1:1配合物。准确称取m g糖精钴产品于锥形瓶中,加蒸馏水,加热溶解,再加入缓冲溶液和指示剂,在50~60℃下,用的EDTA标准溶液滴定。
(5)下列说法中正确的是________(填序号)。
a.锥形瓶使用前需水洗,水洗后无需干燥
b.滴定管使用前需用标准溶液润洗,润洗后从滴定管上口倒出液体
c.滴定前需赶出滴定管内气泡,调节液面,并准确记录读数
d.滴定时,眼睛应注视滴定管内液面变化
(6)滴定终点时消耗标准溶液V mL,则产品中x的测定值为________(用含m、c、V的代数式表示);若滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,会导致x的测定值________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
17. 甘油与水蒸气重整获得过程中发生以下反应:
主反应:①甘油分解:
②水气变换:
副反应:③甲烷化:
已知:为物质生成焓,反应焓变产物生成焓之和-反应物生成焓之和。
相关物质的生成焓如下表所示。
物质
0
反应产物i的选择性定义为。
回答下列问题:
(1)甘油与水蒸气重整获得的总反应④为,其________,该反应在________(填“高温”或“低温”)时自发进行。
(2)反应达平衡时,温度对CO、、选择性的影响情况如图所示。图中表示选择性的曲线是________(填“a”或“b”),700 K以后,的选择性随温度升高呈该变化趋势的原因是________(结合平衡移动加以解释)。
(3)在一定温度和压强下发生以上反应,下列说法正确的是_______(填序号)。
A. CO体积分数不再发生变化时,各反应达到平衡状态
B. 其他条件不变,在1000~1200℃时,平衡时的物质的量随温度升高而增大
C. 其他条件不变,加压有利于增大平衡时的物质的量
D. 改用对反应②选择性更强的催化剂,可增大的平衡产率
(4)维持压强为,在温度为T K条件下,与发生上述反应达平衡状态时,剩余,测得体系中产物的选择性如下表所示:
组分
CO
选择性
4%
64%
4%
28%
结合上表数据,p kPa、T K条件下,的平衡转化率为________%(保留1位小数),水气变换反应的平衡常数________(用含p的计算式表示,无须化简。分压=总压×物质的量分数)。
(5)在实际生产中,增大水醇比可避免积碳的生成。用化学方程式说明以上措施的原理________。
18. 某有机物是作为治疗严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型感染的临床候选药物,其主要核心结构化合物巴比妥的一种合成路线如图所示。
已知:Et为。回答下列问题:
(1)B中含氧官能团的名称为________。
(2)的反应类型为________。
(3)C中碳原子的杂化轨道类型有________种。
(4)D的结构简式为________。
(5)ArOH的化学名称为________。
(6)尿素衍生物F的合成路线如图:
请写出中间体的结构简式:________。
(7)X与A互为同分异构体,含有苯环且具有完全相同的官能团,X的核磁共振氢谱显示四种不同化学环境的氢,其峰面积之比为2:2:1:1。写出三种符合上述条件的X的结构简式:________。
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