内容正文:
模块质量检测(二)
一、选择题:本题包括15个小题,每小题3分,共45分。
1.(2024·全国甲卷)人类对能源的利用经历了柴薪、煤炭和石油时期,现正向新能源方向高质量发展。下列有关能源的叙述错误的是 ( )
A.木材与煤均含有碳元素
B.石油裂化可生产汽油
C.燃料电池将热能转化为电能
D.太阳能光解水可制氢
2.如图是常见四种有机物的空间填充模型示意图。下列说法正确的是 ( )
A.1 mol甲能与4 mol Cl2在光照条件下发生取代反应,恰好生成1 mol CCl4
B.乙能使酸性KMnO4溶液褪色,发生的是加成反应
C.丙中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的化学键
D.1 mol丁与钠反应生成1 mol H2
3.某校学生用化学知识解决生活中的问题,下列家庭小实验不合理的是 ( )
A.用食醋除去暖水瓶中的薄层水垢
B.用米汤检验含碘盐中的碘酸钾(KIO3)
C.用食用碱(Na2CO3)溶液洗涤餐具上的油污
D.用灼烧并闻气味的方法区别纯棉织物和纯毛织物
4.下列叙述正确的是 ( )
A.24 g镁与27 g铝中,含有相同的质子数
B.同等质量的氧气和臭氧中,电子数相同
C.1 mol重水与1 mol水中,中子数比为2∶1
D.1 mol乙烷和1 mol乙烯中,化学键数相同
5.控制变量是科学研究的重要方法。相同质量的铁粉与足量稀硫酸分别在下列条件下发生反应,其中反应速率最快的是 ( )
选项
A
B
C
D
t/℃
10
10
40
40
c(H2SO4 )/(mol·L-1)
1
3
1
3
6.X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。X原子的质子数与电子层数相同,W原子核外电子数是M原子最外层电子数的2倍,Y、Z、M、W在周期表中的相对位置如图所示。下列说法不正确的是 ( )
Y
Z
M
W
A.原子半径:W>Y>Z>M>X
B.稳定性:XM>X2Z;沸点:X2Z>YX3
C.仅由X、Y、Z三种元素形成的化合物中不可能含有离子键
D.YM3、WM4分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构
7.尿素[CO(NH2)2]燃料电池可直接去除城市废水中的尿素,既能产生净化的水,又能发电,其装置如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.该装置是将化学能转化为电能
B.A极为负极,发生还原反应
C.电流从B极经导线流向A极
D.B极反应式:O2+4e-+4H+2H2O
8.在一定条件下,向体积为2 L的某密闭容器中加入一定量的MgSO4和CO发生反应:MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)。反应时间与残留固体质量的关系如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.升高温度,正反应速率增大,逆反应速率减小
B.随着反应的进行,混合气体的平均相对分子质量增大
C.增加硫酸镁的质量,正反应速率将增大
D.在0~10 min内,v(CO)=0.01 mol·L-1·min-1
9.N2和H2在催化剂表面合成氨气的微观历程及能量变化如图所示(用分别表示N2、H2、NH3),下列说法正确的是 ( )
A.合成氨反应中,反应物断键吸收的能量大于生成物形成新键释放的能量
B.催化剂在吸附N2、H2时,它与气体分子之间的作用力为化学键
C.在该过程中,N2、H2断键形成氮原子和氢原子
D.使用催化剂,合成氨反应放出的热量减少
10.摩尔质量为32 g·mol-1的烃的衍生物A能与金属钠反应,F是由两种均具有芳香气味的有机物组成的混合物。相关物质转化关系如下(含有相同官能团的有机物通常具有相似的化学性质):
下列说法不正确的是 ( )
A.石油裂解气和B都能使酸性KMnO4溶液褪色
B.可以用碳酸钠溶液洗去C、E和F混合物中的C、E
C.相同物质的量的D、E或F充分燃烧时消耗等量的氧气
D.有机物C和E都能与金属钠反应
11.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )
A.3 g 3He含有的中子数为NA
B.48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为13NA
C.1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数小于1.0NA
D.2 L 0.1 mol·L-1蔗糖溶液完全水解生成的葡萄糖含羟基数目为2NA
12.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。Y是地壳中含量最高的元素,X、Y原子的最外层电子数之比为2∶3,Z是短周期中金属性最强的元素,W原子与X原子的最外层电子数相同。下列说法正确的是 ( )
A.Z位于元素周期表中第2周期ⅠA族
B.X的非金属性比Y的强
C.W的简单气态氢化物的稳定性比X的强
D.原子半径:r(Y)<r(X)<r(W)<r(Z)
13.下列说法中不正确的是 ( )
A.正戊烷、新戊烷、异戊烷互为同分异构体
B.、、互为同系物
C.四氯乙烯分子中所有原子都处于同一平面
D.立方烷的六氯取代物有3种
14. [双选]电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理示意图如图。下列说法正确的是 ( )
A.O2在电极b上发生氧化反应
B.溶液中OH-向电极a移动
C.反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3
D.正极的电极反应式为
2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O
15. [双选]某学生用纯净的Cu与50 mL过量浓HNO3反应制取NO2,实验结果如下图所示。气体体积为标准状况,且忽略溶液体积变化。下列说法正确的是 ( )
A.OA、AB、BC段中,BC段反应速率最慢
B.AB段反应速率加快,仅因为产物有催化作用
C.OC段用浓硝酸表示的反应速率v=0.2 mol·L-1·min-1
D.向反应体系中加入固体KNO3对反应速率无影响
二、非选择题:本题包括4个小题,共55分。
16.(10分)按要求完成下列问题。
Ⅰ.下列几种微粒或物质
①14C ②16O ③14N ④18O ⑤O2 ⑥O3
⑦CH3—CH3 ⑧C2H6 ⑨CH3—CH2—OH
⑩CH3—O—CH3
(1)互为同位素的是 (填序号,下同),质子数不同中子数相同的是 。
(2)互为同素异形体的是 ,互为同分异构体的是 。
Ⅱ.在25 ℃、101 kPa的条件下,
对于反应H2(g)+Cl2(g)2HCl(g), 测得生成2 mol HCl(g)时,反应过程中放出183 kJ的热量,则断开1 mol H—Cl键所需的能量是 kJ。
Ⅲ.如图所示的原电池装置中,正极的电极反应式是 。
17.(15分)在2 L密闭容器内,800 ℃时反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.20
0.10
0.08
0.07
0.07
0.07
(1)达到平衡的时间是 ,理由是 。
(2)如图中表示NO2的浓度变化的曲线是 ,用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v= 。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母,下同)。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内各物质的浓度保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.达到化学平衡时,NO将完全转化为NO2
(4)能增大该反应的反应速率的是 。
a.及时分离出NO2气体 b.适当升高温度
c.增大O2的浓度 d.选择高效催化剂
18.(15分)下表是元素周期表的前四周期,请回答有关问题:(相关表示均用具体化学用语回答)
1
①
2
②
③
④
3
⑤
⑥
⑦
⑧
4
⑨
⑩
(1)元素⑤⑥⑦的简单离子半径大小顺序为 ;②在元素周期表中的位置是 ;③的简单氢化物和⑧的氢化物混合形成化合物的电子式是 。
(2)写出⑤的最高价氧化物对应的水化物和⑥的最高价氧化物反应的离子方程式: 。
(3)用电子式表示元素①和⑧形成化合物的过程: 。
(4)④⑧⑩的氢化物稳定性最高的是 ,原因是 。
(5)由②和①组成的最简单物质与O2和⑨的最高价氧化物对应的水化物的水溶液组成燃料电池,写出电池的负极反应式: 。
19.(15分)A、B、C、D在一定条件下的转化关系如图所示(反应条件已省略)。其中,A是一种气态烃,在标准状况下的密度是1.25 g·L-1,其产量可以衡量一个国家石油化工产业的发展水平;C的分子式为C2H4O2;B和C在浓硫酸作催化剂和加热的条件下发生反应生成有特殊香味的D。
回答下列问题:
(1)A的分子式为 ,丙烯酸分子结构中所含的官能团名称是 ,
丙烯分子中最多有 个原子共平面。
(2)丙烯酸乙酯可能发生的反应类型有 (填字母)。
①加成反应 ②水解反应
③加聚反应 ④中和反应
A.①③ B.①②③
C.①③④ D.①②③④
(3)写出聚丙烯酸的结构简式: 。
(4)写出丙烯酸与B反应的化学方程式: 。
(5)下列说法正确的是 (填字母)。
a.D与丙烯酸乙酯互为同系物
b.B→C的转化是氧化反应
c.可以用酸性KMnO4溶液鉴别A和丙烯酸
d.可用蒸馏的方法分离B和C的混合物
模块质量检测(二)
1.选C 燃料电池将化学能转化为电能,C错误。
2.选C 1 mol甲能与4 mol Cl2在光照条件下发生取代反应,生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,故A错误;乙为乙烯,含有碳碳双键,可被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色,发生氧化反应,故B错误;丙为苯,不存在碳碳单键、碳碳双键交替结构,苯中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的化学键,故C正确;丁为乙醇,一个乙醇分子中存在一个羟基,2 mol乙醇与钠反应生成1 mol H2,故D错误。
3.选B 食醋中含CH3COOH,水垢主要成分是CaCO3和Mg(OH)2,二者都能与CH3COOH反应,即:CaCO3+2CH3COOH(CH3COO)2Ca+CO2↑+H2O,Mg(OH)2+2CH3COOH(CH3COO)2Mg+2H2O,A正确;米汤与I2相遇时生成蓝色溶液,但碘盐中没有I2,B错误;Na2CO3溶液呈碱性,油污一般是高级脂肪酸甘油酯,它们在碱性条件下水解生成易溶于水的物质,因此食用碱可用于洗涤油污,C正确;纯棉织物主要成分是纤维素,而纯毛织物主要成分是蛋白质,后者灼烧时产生类似烧焦羽毛的特殊气味,可以区别,D正确。
4.选B 24 g Mg、27 g Al的物质的量均为1 mol,1个Mg原子和1个Al原子所含的质子数分别为12、13,故24 g镁与27 g铝中含有的质子数分别为12 mol和13 mol,A项错误;等质量的氧气和臭氧,所含氧原子数相等,故电子数相同,B项正确;1个D2O分子含有10个中子,1个H2O分子含有8个中子,1 mol重水与1 mol水中含有的中子数之比为10∶8(5∶4),C项错误;1个乙烷分子中含有7个共价键,而1个乙烯分子中含有6个共价键,故1 mol乙烷与1 mol乙烯中,含有的化学键数之比为7∶6,D项错误。
5.选D 铁粉与足量稀硫酸反应实质是Fe+2H+Fe2++H2↑,温度越高,H+浓度越大,反应速率越快,A项,温度为10 ℃,c(H2SO4)=1 mol·L-1,溶液中c(H+)=2 mol·L-1;B项,温度为10 ℃,c(H2SO4)=3 mol·L-1,溶液中c(H+)=6 mol·L-1;C项,温度为40 ℃,c(H2SO4)=1 mol·L-1,溶液中c(H+)=2 mol·L-1;D项,温度为40 ℃,c(H2SO4)=3 mol·L-1,溶液中c(H+)=6 mol·L-1。对比发现D选项温度最高,同时H+浓度最大,故D项中反应速率最快。
6.选C X、Y、Z、M、W为五种短周期元素,由元素在周期表中的相对位置可知,Y、Z、M处于第2周期,W处于第3周期,W原子核外电子数是M原子最外层电子数的2倍,设W最外层电子数为x,则2+8+x=2(x+3),解得x=4,则W为Si,Y为N,Z为O,M为F。X的质子数与电子层数相同,则X为H。同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素自上而下原子半径逐渐增大,五种元素中H原子的半径最小,故原子半径:Si>N>O>F>H,故A正确;XM为HF,X2Z为H2O,非金属性:F>O,故氢化物的稳定性:HF>H2O,YX3为NH3,常温下水为液态,而NH3为气态,故沸点:H2O>NH3,故B正确;H、N、O三种元素形成的化合物可以是NH4NO3,NH4NO3中既有离子键又有共价键,故C错误;YM3为NF3,WM4为SiF4,分子中N、Si、F原子最外层均达到8电子稳定结构,故D正确。
7.选B 燃料电池是将化学能转化为电能,A极为负极,N化合价升高,发生氧化反应,B极为正极,氧气得电子发生还原反应,电流从正极出发经导线流向负极,B错误。
8.选B 升高温度,正、逆反应速率都增大,A项错误;由化学方程式可知,反应物中的气体是CO,生成物中的气体是CO2和SO2,CO的相对分子质量为28,CO2和SO2的混合气体原平均相对分子质量大于28,故随着反应的进行,混合气体的平均相对分子质量增大,B项正确;增加固体的质量,不能改变化学反应速率,C项错误;由化学方程式可知,每消耗1 mol CO,固体质量减少80.0 g,在0~10 min内,固体质量减少8.0 g,即消耗0.1 mol CO,v(CO)==0.005 mol·L-1·min-1,D项错误。
9.选C 根据能量变化的图像可知,合成氨的反应是放热反应,反应物断键吸收的能量小于生成物形成新键释放的能量,A错误;催化剂吸附N2、H2,没有形成化学键,催化剂与气体分子之间的作用力不属于化学键,B错误;由题图可知,N2、H2先断键得到氮原子、氢原子,后又结合为NH3,C正确;使用催化剂,合成氨反应放出的热量不变,D错误。
10.选C 水煤气的主要成分为CO、H2,由题意及ABC的转化关系可推知A为CH3OH、B为HCHO、C为HCOOH,再由C+EF和D+H2OE可推知D为CH3CHCH2;由于F是由两种均具有芳香气味的有机物组成的混合物,故E为CH3CH2CH2OH或CH3CHOHCH3。石油裂解气中含有乙烯、丙烯等,B为HCHO,二者均能使酸性KMnO4溶液褪色,A正确;HCOOH能与碳酸钠反应,CH3CH2CH2OH和可溶于碳酸钠溶液中,因此可用碳酸钠溶液洗去C、E和F混合物中的C、E,B正确;D、E和F的分子式分别为C3H6、C3H8O和C4H8O2,1 mol D、E、F充分燃烧消耗氧气的物质的量分别为4.5 mol、4.5 mol、5 mol,故C错误;HCOOH和CH3CH2CH2OH或均能与金属钠反应,故D正确。
11.选D 3 g 3He的物质的量为1 mol,每个3He含1个中子,则1 mol 3He含1 mol中子,A项正确;正丁烷和异丁烷互为同分异构体,每个分子中均含10个C—H键和3个C—C键,即每个分子中含13个共价键,则48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中含13 mol 共价键,B项正确;CH4与Cl2发生取代反应生成的有机物除了CH3Cl以外,还有CH2Cl2、CHCl3和CCl4,生成的CH3Cl分子数小于1.0NA,C项正确;C12H22O11蔗糖+H2OC6H12O6葡萄糖+C6H12O6果糖,葡萄糖的结构简式为HOCH2(CHOH)4CHO,n(C12H22O11)=0.2 mol,故0.2 mol葡萄糖含1 mol 羟基,D项错误。
12.选D Z为Na元素,位于元素周期表中第3周期ⅠA族,故A错误;同周期主族元素从左至右非金属性逐渐增强,所以C的非金属性比O弱,故B错误;非金属性越强气态氢化物越稳定,Si的非金属性比C弱,所以气态氢化物的稳定性比C的弱,故C错误;电子层数越多原子半径越大,电子层数相同,核电荷数越小半径越大,所以原子半径:r(Y)<r(X)<r(W)<r(Z),故D正确。
13.选B 正戊烷、新戊烷和异戊烷的分子式均为C5H12,但结构不同,互为同分异构体,A项正确。同系物是指结构相似分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物,三种分子的分子式依次为C6H6、C10H8、C14H10,其分子组成依次相差C4H2,且结构不相似,不互为同系物,B项错误。四氯乙烯的结构类似乙烯,4个氯原子和2个碳原子共面,C项正确。立方烷的二氯代物有3种,所以六氯代物也有3种,D项正确。
14.选BC 通入氧气的Pt电极(b)为正极,正极上氧气发生得电子的还原反应,故A错误;该原电池中,Pt电极(a)为负极,Pt电极(b)为正极,溶液中OH-向负极移动,故B正确;该原电池的总反应为4NH3+3O22N2+6H2O,所以反应消耗的NH3与O2的物质的量之比为4∶3,故C正确;该原电池的正极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,负极反应式为2NH3-6e-+6OH-N2+6H2O,故D错误。
15.选AC 相同时间内BC段产生的气体最少,BC段反应速率最慢,故A正确;AB段反应速率加快,因为反应放热,体系温度升高,故B错误;OC段用浓硝酸表示的反应速率v== 0.2 mol·L-1·min-1,故C正确;向反应体系中加入固体KNO3,硝酸根离子浓度增大,反应速率增大,故D错误。
16.解析:Ⅰ.(1)②16O、④18O质子数均为8,中子数分别为8、10,二者互为同位素;①14C、②16O质子数分别为6、8,中子数均为8,质子数不同中子数相同的是①②。(2)⑤O2、⑥O3是氧元素形成的两种单质,二者互为同素异形体;⑨CH3—CH2—OH、⑩ CH3—O—CH3的分子式均为C2H6O,且结构不同,二者互为同分异构体。Ⅱ.设断开1 mol H—Cl键吸收的总能量为E(H—Cl),根据焓变=反应物总键能-生成物总键能,则有(436 kJ+243 kJ)-2×E(H—Cl)=-183 kJ,则E(H—Cl)=431 kJ。Ⅲ.原电池装置中,正极氧化剂得电子发生还原反应,氢离子得电子生成氢气,正极的电极反应式是2H++2e-H2↑。
答案:Ⅰ.(1)②④ ①② (2)⑤⑥ ⑨⑩
Ⅱ.431 Ⅲ.2H++2e-H2↑
17.解析:(1)达到平衡时,各组分的浓度保持不变,由表中数据可以看出,3 s以后NO的物质的量已经不再改变,达到平衡。(2)由表格数据可知,NO逐渐减少,故NO2应逐渐增加,达到平衡时NO2的物质的量为0.13 mol,图像的纵坐标为物质的量浓度,故b为NO2浓度变化曲线;在0~2 s内v(NO)=mol·L-1·s-1=0.03 mol·L-1·s-1,根据化学方程式可知v(O2)=v(NO)=0.015 mol·L-1·s-1。(3)反应达到平衡时,正、逆反应速率相等,各组分浓度保持不变,a中未标明代表正反应还是逆反应,不能说明达到平衡;d中反应达到平衡时,NO不可能完全转化为NO2。(4)分离出NO2气体,降低生成物的浓度,能降低反应速率;升高温度,反应速率加快;增大氧气浓度,反应速率加快;催化剂的加入能加快反应速率。
答案:(1)3 s 3 s以后NO的浓度(或物质的量)不再发生改变 (2)b 0.015 mol·L-1·s-1 (3)bc (4)bcd
18.解析:由元素在周期表中位置可以知道①为H、②为C、③为N、④为F、⑤为Na、⑥为Al、⑦为S、⑧为Cl、⑨为K、⑩为Br。(1)元素⑤为Na、⑥为Al,简单离子电子层数相同,均为2个电子层,核外电子排布相同的微粒,核电荷数越大半径越小,所以Na+>Al3+,⑦为S,简单离子为3个电子层,所以微粒半径大小为S2->Na+>Al3+;②为C,核电荷数为6,在元素周期表中位置为第2周期ⅣA族;③为N,简单氢化物为NH3,⑧为Cl,其氢化物为HCl,二者混合形成的化合物为NH4Cl,属于离子化合物,电子式为[H ︰︰H]+[︰︰]-。(2)⑤为Na,其最高价氧化物对应水化物为NaOH,⑥为Al,最高价氧化物为Al2O3,NaOH和Al2O3反应的离子方程式为Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-。(3)元素①为H,⑧为Cl,两者形成的化合物为HCl,属于共价化合物,其形成过程为H·+·︰H︰︰。(4)④为F、⑧为Cl、⑩为Br,他们的氢化物分别为HF、HCl、HBr,根据元素周期律知F、Cl、Br的非金属性逐渐减弱,气态氢化物的稳定性逐渐减弱,HF最稳定。(5)②为C,①为H,其组成的最简单物质为CH4,与O2组成燃料电池,电解质为KOH的水溶液,CH4做负极,其电极反应式为CH4+10OH--8e-C+7H2O。
答案:(1)S2->Na+>Al3+ 第2周期ⅣA族
[H︰︰H]+[︰︰]-
(2)Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-
(3)H·+·︰H︰︰
(4)HF 同一主族元素,自上而下随着电子层数的增多,原子半径增大,非金属性逐渐减弱,气态氢化物的稳定性逐渐减弱
(5)CH4+10OH--8e-C+7H2O
19.解析:A是一种气态烃,在标准状况下的密度是1.25 g·L-1,故其摩尔质量为1.25 g·L-1×22.4 L·mol-1=28 g·mol-1,且其产量可以衡量一个国家石油化工产业的发展水平,则A为CH2CH2;乙烯与水发生加成反应生成的B为CH3CH2OH;B被酸性高锰酸钾溶液氧化生成CH3COOH(C);CH3CH2OH与CH3COOH发生酯化反应生成的D为CH3COOCH2CH3。(1)A为 CH2CH2,其分子式为C2H4;丙烯酸分子结构中所含的官能团名称是碳碳双键和羧基;双键碳原子及与双键碳原子直接相连的原子共平面,又单键可以旋转,所以丙烯分子中最多有7个原子共平面。(2)丙烯酸乙酯中含有碳碳双键和酯基,碳碳双键能发生加成反应、加聚反应,酯基能发生水解反应,故选B。(5)D为CH3COOCH2CH3,与丙烯酸乙酯结构不相似,不互为同系物,a项错误;B→C的转化是乙醇被酸性高锰酸钾溶液氧化为乙酸,b项正确;乙烯和丙烯酸分子中都含有碳碳双键,都能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以不可以用酸性高锰酸钾溶液鉴别乙烯和丙烯酸,c项错误;B是乙醇,C是乙酸,二者沸点不同,可用蒸馏的方法分离,d项正确。
答案:(1)C2H4 碳碳双键、羧基 7 (2)B
(3)
(4)CH2CH—COOH+CH3CH2OH
CH2CH—COOCH2CH3+H2O
(5)bd
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