内容正文:
高二化学
考试时间:75分钟 满分:100分
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 K-39 I-127
一、单选题(共13小题,每题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。)
1. NaCl是工业文明进程中不可或缺的资源。下列生产中不以NaCl为直接原料的是
A. 工业制玻璃 B. 氯碱工业 C. 电冶金制钠 D. 侯氏制碱
2. 下列说法不正确的是
A. 2,3-二甲基丁烷的键线式: B. 顺-2-丁烯的球棍模型:
C. 的电子式: D. 的空间构型为Ⅴ形
3. 用电石可以制取乙炔。用以下装置进行实验,难以达到预期目的的是
A. 利用甲制备C2H2 B. 利用乙除去C2H2中的H2S
C. 利用丙验证C2H2的还原性 D. 利用丁收集C2H2
4. 大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子,如图所示。下列说法不正确的是
A. 第一电离能:
B. 电负性:
C. 原子半径:
D. 该物质中存在离子键
阅读下列材料,钒(V)有金属“维生素”之称。溶液加热水解得到气体和沉淀。热分解可制,是强氧化剂,与盐酸反应生成和黄绿色气体;也可用作氧化的催化剂,与反应生成释放98.3的热量。一种催化脱除烟气中的的反应为。碱性硼化钒()-空气电池是一种高能电池,放电时的总反应为。
5. 下列说法正确的是
A. 、是钒的两种同素异形体 B. 的电子式为
C. 中含有键 D. 为极性分子
6. 关于反应 ,下列说法正确的是
A. 高温下该反应不能自发进行
B. 该反应的平衡常数
C. 反应物所含键能总和大于生成物所含键能总和
D. 上述反应中生成,转移电子数目为
7. 下列化学反应表示不正确的是。
A. NH4VO3加热充分水解的化学方程式:NH4VO3+H2OH3VO4↓+NH3↑
B. V2O5与盐酸反应的离子方程式:V2O5+2Cl-+6H+=2VO2++Cl2↑+3H2O
C. 碱性硼化钒-空气电池的负极反应式:VB2-11e-+12H2O=+ +16H+
D. SO2催化氧化的热化学方程式:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) -196.6kJ·mol-1
8. 探究铁的电化学腐蚀实验如下:向饱和NaCl溶液中加入溶液(能与形成蓝色沉淀)和酚酞,将铜片紧密覆盖在铁片上,向金属片交界处滴加1滴上述混合溶液,可能的原理如题图所示。下列说法正确的是
A. 铁片上发生还原反应,出现蓝色沉淀
B. 铜片上的溶液变为红色,电极反应式为
C. 用锌片代替铜片,保持其它操作不变,观察到的现象相同
D. 用盐酸代替NaCl溶液,保持其它操作不变,观察到的现象相同
9. 物质Ⅲ(2,二氢苯并呋喃)是一种重要的精细化工原料,其合成的部分流程如下:
下列叙述正确的是
A. 物质Ⅲ的核磁共振氢谱显示有四种不同环境的氢
B. 物质Ⅰ在NaOH醇溶液中加热可发生消去反应
C. 物质Ⅱ中所有原子可能位于同一平面内
D. 物质Ⅲ与足量加成所得产物分子式为
10. 含有一个双键的烯烃,加氢后产物的键线式为,这种烯烃有(考虑顺反异构)
A. 5种 B. 6种 C. 7种 D. 8种
11. 已知青蒿素是烃的含氧衍生物,为无色针状晶体,易溶于有机溶剂,如丙酮、乙醚等,在水中几乎不溶,热稳定性差。如图是从黄花青蒿中提取青蒿素的工艺流程,下列说法错误的是
A. 研碎时应该将黄花青蒿置于研钵中,研碎的目的是增大与乙醚的接触面积
B. 操作Ⅰ是萃取、过滤,选用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗
C. 操作Ⅱ是蒸馏,操作Ⅲ是用水作溶剂进行重结晶
D. 根据青蒿素的结构推测青蒿素可能具有较强的氧化性
12. 某兴趣小组通过实验Ⅰ:向溶液()中加入1饱和溶液。实验Ⅱ:向溶液()中加入溶液。探究溶液的性质。
实验Ⅰ
实验Ⅱ
已知:,,,,。
下列说法正确的是
A. Ⅰ中溶液的pH增大,Ⅱ中溶液的pH减小
B. 溶液中:
C. 溶液中:
D. Ⅱ中产生白色沉淀,说明混合液中
13. 在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中,主要反应的热化学方程式如下:
反应I:
反应II:
反应III:
向恒压、密闭容器中通入和,平衡时的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A. 图中曲线C表示的物质的量随温度的变化
B.
C. 为了提高甲烷的产率,最佳控制温度在200~400℃之间
D. 增大体系的压强,可以提高甲烷的平衡产率
二、非选择题:共4题,共61分。
14. 可用于制备碱式碳酸锌、作电池材料和回收砷。
(1)制备碱式碳酸锌
由锌精矿(主要含,少量)制备碱式碳酸锌的过程如下:
①酸性条件下氧化的反应缓慢,常加入少量的,加快锌的浸出速率,其原因是_______。
②浸出液中、、随氧分压的增大如图1所示,氧分压在0.4 MPa~0.8 MPa,下降迅速,分析原因_______(用离子方程式表示),而增大趋缓的原因是_______。
③“沉锌”得到碱式碳酸锌,同时产生气体,该反应的离子方程式为_______。
(2)作电池材料
硫化锌是锂离子电池负极材料,充电后晶胞的组成如图2所示,该晶胞中含有的个数为_______。的化学式为_______(x和y用具体数字表示)。
(3)回收砷
用ZnS去除酸性废液中的三价砷,并回收生成的沉淀。除砷率、溶液中砷含量随酸度变化如图3所示。酸度在,除砷率随酸度的增加而减小的原因是_______。
15. 以甲烷为原料合成聚苯乙烯等产品的一种流程如下(部分产物及反应条件略去):
(1)与在光照下反应能得到,关于的描述错误的是___________。
A. 结构式: B. 不存在同分异构体
C. 二氯甲烷为正四面体结构 D. 常温常压下为液体
(2)反应②的反应类型为___________反应。
A. 加成 B. 取代 C. 复分解 D. 化合
(3)写出苯乙烯中含有的官能团名称___________。
(4)写出符合下列条件的乙苯的同分异构体的结构简式___________。属于芳香烃且分子中不同化学环境的氢原子数比为。
(5)已知:①
②
③苯环上原有取代基对新取代基的位置有影响:甲基一般使新取代基在其邻对位,硝基使新取代基在其间位。依据题中信息及所学知识,写出以苯为原料制备的合成路线流程图。(无机试剂、两碳以下的有机试剂任用)___________。
(合成路线的表示方式为甲乙……目标产物)
(6)实验室常用下图所示装置完成反应⑤。根据C中的白雾及溶液中产生淡黄色沉淀可推断出苯与液溴发生了取代反应。这一推断的理由是___________。
16. 利用“燃烧一碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量的实验装置如下:
(1)加样:将5 g样品加入管式炉内瓷舟中(瓷舟两端带有气孔且有盖),吸收管F内盛有盐酸酸化的淀粉溶液,聚四氟乙烯活塞滴定管G内预装略小于的碱性标准溶液。实验过程中用G不断地向F内滴入适量碱性标准溶液。
①取的碱性溶液和一定量的KI固体,配制碱性标准溶液,下列仪器需要用到的是_______(填序号)。
A.玻璃棒 B.1000 mL容量瓶 C.500 mL容量瓶 D.胶头滴管 E.烧杯 F.锥形瓶
②向F内滴入碱性标准溶液时发生反应的离子方程式为_______。
(2)燃烧:按一定流速通入,经装置B和C充分干燥。一段时间后,在D中加热样品,使其燃烧,将燃烧产生的气体通入F中。装置F中通气管末端多孔玻璃泡内置一密度小于水的磨砂浮子(见放大图),目的是_______。
(3)滴定:①补充完整滴定实验方案:当F内溶液浅蓝色消退时,立即_______。随着气体不断进入F,滴定过程中溶液颜色“消退-变蓝”不断变换,直至当_______,记录实验中消耗碱性标准溶液的总体积。
②实验中共消耗碱性标准溶液12.50 mL,计算样品中硫的质量分数,依据含量判断样品属于哪种钢材(写计算过程)。_______。
(已知:Ⅰ.反应;Ⅱ.普通质量钢:硫含量≤0.055%优质钢:硫含量≤0.040%高级优质钢:硫含量≤0.020%)
(4)若装置E冷却气体不充分,可能导致测定结果偏大,原因是_______。
17. 我国对世界郑重承诺:2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。而研发二氧化碳的碳捕捉和碳利用技术则是关键。通过各国科技工作者的努力,已经开发出许多将回收利用的技术,其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题:
(1) 在催化剂作用下可以直接转化为乙二醇和甲醇,但若反应温度过高,乙二醇会深度加氢生成乙醇。
获取乙二醇的反应历程可分为如下2步:
Ⅰ.(g)+CO2(g) (g)
Ⅱ.加氢生成乙二醇与甲醇
①步骤Ⅱ的热化学方程式是___________。
②研究反应温度对加氢的影响(反应时间均为4小时),实验数据见下表:
反应温度/
转化率/%
乙二醇产率/%
160
23.8
23.2
180
62.1
60.9
200
99.9
94.7
220
99.9
92.4
由上表可知,温度越高,的转化率越高,原因是___________。温度升高到时,乙二醇的产率反而降低,原因是___________。
(2)多晶是目前唯一被实验证实能高效催化还原为烃类(如)的金属。如图1所示,电解装置中分别以多晶和为电极材料,用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室,反应前后浓度基本保持不变,温度控制在左右,生成的电极反应式为___________。
(3) 与反应如果用作为催化剂,可以得到含有少量甲酸的甲醇。为研究催化剂的催化效率,将催化剂循环使用,相同条件下,随着循环使用次数的增加,甲醇产量如图2所示,试推测甲醇产量变化的原因:___________。(已知的性质与相似)
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高二化学
考试时间:75分钟 满分:100分
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 K-39 I-127
一、单选题(共13小题,每题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。)
1. NaCl是工业文明进程中不可或缺的资源。下列生产中不以NaCl为直接原料的是
A. 工业制玻璃 B. 氯碱工业 C. 电冶金制钠 D. 侯氏制碱
【答案】A
【解析】
【详解】A.工业制玻璃的原料为纯碱、石灰石和二氧化硅,A符合题意;
B.氯碱工业的原料为饱和氯化钠溶液,B不符合题意;
C.电解熔融氯化钠制备金属钠,C不符合题意;
D.侯氏制碱法的原料为饱和氯化钠、氨气和二氧化碳,D不符合题意;
故选A。
2. 下列说法不正确的是
A. 2,3-二甲基丁烷的键线式: B. 顺-2-丁烯的球棍模型:
C. 的电子式: D. 的空间构型为Ⅴ形
【答案】B
【解析】
【详解】A.2,3-二甲基丁烷结构为(CH3)2CHCH(CH3)2,主链4个碳,2、3位各连1个甲基,共6个碳原子;题给键线式的端点和拐点共代表6个碳原子,结构符合,A说法正确;
B.顺-2-丁烯的定义是两个甲基−CH3位于碳碳双键的同侧,题给球棍模型中,两个甲基位于双键的异侧,对应反-2-丁烯,不是顺式,B说法错误;
C.CaC2是离子化合物,由Ca2+和构成,中两个碳原子形成三对共用电子,满足8电子稳定结构,题给电子式书写正确,C说法正确;
D.H2O中O原子价层电子对数为2+2=4,含2对成键电子、2对孤电子对,空间构型为V形,D说法正确;
故选B。
3. 用电石可以制取乙炔。用以下装置进行实验,难以达到预期目的的是
A. 利用甲制备C2H2 B. 利用乙除去C2H2中的H2S
C. 利用丙验证C2H2的还原性 D. 利用丁收集C2H2
【答案】D
【解析】
【详解】A.电石与饱和食盐水反应制取乙炔,属于固液不加热制气,甲装置的设计可以控制反应速率,能达到制备乙炔的目的,A不符合题意;
B.电石制乙炔时,生成的乙炔中会混有杂质,可与溶液反应生成沉淀而被除去,能达到除杂的目的,B不符合题意;
C.乙炔含碳碳三键,具有还原性,可被酸性氧化,使酸性高锰酸钾溶液褪色,丙可以验证乙炔的还原性,C不符合题意;
D.乙炔密度略小于空气,排空气法无法收集到纯净的乙炔,若用该装置排空气收集,应该短管进气、长管出气,该装置进气方向错误,难以达到收集目的,D符合题意;
故答案为D。
4. 大多数离子液体含有体积很大的阴、阳离子,如图所示。下列说法不正确的是
A. 第一电离能:
B. 电负性:
C. 原子半径:
D. 该物质中存在离子键
【答案】A
【解析】
【详解】A.同周期主族元素从左到右,第一电离能有增大趋势,同主族元素从上往下,第一电离能减小,则第一电离能:,A错误;
B.同主族元素从上往下,电负性依次减小,则电负性:,B正确;
C.同周期主族元素从左到右,原子半径依次减小,则原子半径:,C正确;
D.该离子液体含有体积很大的阴、阳离子,存在离子键,D正确;
故选A。
阅读下列材料,钒(V)有金属“维生素”之称。溶液加热水解得到气体和沉淀。热分解可制,是强氧化剂,与盐酸反应生成和黄绿色气体;也可用作氧化的催化剂,与反应生成释放98.3的热量。一种催化脱除烟气中的的反应为。碱性硼化钒()-空气电池是一种高能电池,放电时的总反应为。
5. 下列说法正确的是
A. 、是钒的两种同素异形体 B. 的电子式为
C. 中含有键 D. 为极性分子
6. 关于反应 ,下列说法正确的是
A. 高温下该反应不能自发进行
B. 该反应的平衡常数
C. 反应物所含键能总和大于生成物所含键能总和
D. 上述反应中生成,转移电子数目为
【答案】5. D 6. D
【解析】
【5题详解】
A. 和 是质子数相同、中子数不同的钒元素的两种核素,互为同位素;同素异形体是同种元素形成的不同单质,A错误;
B.是阳离子,正确电子式需要加方括号,并在右上角标注正电荷,即正确的电子式为,B错误;
C.1个中,B与4个形成4个 σ键,每个中还含1个σ键,共含8个σ键,因此含 键,C错误;
D.分子中心N原子含有3个σ键,孤电子对数为,价层电子对数为4,空间结构为三角锥形结构,正负电荷中心不重合,属于极性分子,D正确;
故选D。
【6题详解】
A.该反应ΔH<0,且气体总计量数增大、ΔS>0,根据ΔG=ΔH-TΔS,任意温度下ΔG均小于0,反应均能自发进行,A错误;
B.平衡常数表达式需要包含所有气态生成物的浓度幂之积与反应物的浓度幂之积,正确表达式为,B错误;
C.ΔH=反应物总键能-生成物总键能,该反应ΔH<0,故反应物所含键能总和小于生成物所含键能总和,C错误;
D.反应生成5mol 时共转移12mol电子,因此生成1mol 时转移电子的物质的量为 mol,数目为,D正确;
故选D。
7. 下列化学反应表示不正确的是。
A. NH4VO3加热充分水解的化学方程式:NH4VO3+H2OH3VO4↓+NH3↑
B. V2O5与盐酸反应的离子方程式:V2O5+2Cl-+6H+=2VO2++Cl2↑+3H2O
C. 碱性硼化钒-空气电池的负极反应式:VB2-11e-+12H2O=+ +16H+
D. SO2催化氧化的热化学方程式:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) -196.6kJ·mol-1
【答案】C
【解析】
【详解】A.加热水解生成沉淀和,符合事实,A正确;
B.与盐酸发生氧化还原反应,作氧化剂,氯离子作还原剂,离子方程式为:,B正确;
C.碱性硼化钒-空气电池的负极反应式写为:,不符合碱性条件。正确的为:,C错误;
D.催化氧化,反应放热,热化学方程式书写规范,D正确;
故选C。
8. 探究铁的电化学腐蚀实验如下:向饱和NaCl溶液中加入溶液(能与形成蓝色沉淀)和酚酞,将铜片紧密覆盖在铁片上,向金属片交界处滴加1滴上述混合溶液,可能的原理如题图所示。下列说法正确的是
A. 铁片上发生还原反应,出现蓝色沉淀
B. 铜片上的溶液变为红色,电极反应式为
C. 用锌片代替铜片,保持其它操作不变,观察到的现象相同
D. 用盐酸代替NaCl溶液,保持其它操作不变,观察到的现象相同
【答案】B
【解析】
【分析】该装置为吸氧腐蚀,装置中铁发生吸氧腐蚀,铁片为负极,负极上铁失电子生成亚铁离子,亚铁离子与反应生成蓝色沉淀,铜片为正极,正极上氧气得电子生成氢氧根离子。
【详解】A.铁电极为负极,铁失电子生成亚铁离子,发生氧化反应,电极反应为Fe-2e-=Fe2+,A错误;
B.铜片为正极,正极上氧气得电子生成氢氧根离子,电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-,酚酞遇碱变红,B正确;
C.用锌片代替铜片,锌片为负极,Zn失电子生成Zn2+,发生氧化反应,电极反应为Zn-2e-=Zn2+,无亚铁离子生成,不能生成蓝色沉淀,现象不同,C错误;
D.用盐酸代替NaCl溶液,保持其它操作不变,铜片仍为正极,正极上是氢离子得电子生成氢气,与NaCl溶液做电解质溶液时的现象不同,D错误;
故选B。
9. 物质Ⅲ(2,二氢苯并呋喃)是一种重要的精细化工原料,其合成的部分流程如下:
下列叙述正确的是
A. 物质Ⅲ的核磁共振氢谱显示有四种不同环境的氢
B. 物质Ⅰ在NaOH醇溶液中加热可发生消去反应
C. 物质Ⅱ中所有原子可能位于同一平面内
D. 物质Ⅲ与足量加成所得产物分子式为
【答案】D
【解析】
【详解】A.物质Ⅲ结构不对称,苯环上四种氢原子、五元环上两种氢原子,即核磁共振氢谱显示有六种不同环境的氢,故A错误;
B.物质Ⅰ中与溴原子相连的碳原子的邻碳上没有氢原子,不能发生消去反应,故B错误;
C.物质Ⅱ中含有sp3杂化的饱和碳原子,不可能所有原子位于同一平面内,故C错误;
D.物质Ⅲ与足量加成所得产物是,分子式为,故D正确;
选D。
10. 含有一个双键的烯烃,加氢后产物的键线式为,这种烯烃有(考虑顺反异构)
A. 5种 B. 6种 C. 7种 D. 8种
【答案】B
【解析】
【详解】根据烯烃与H2加成反应的原理,推知该烷烃分子中相邻碳原子上均带氢原子的碳原子间是对应烯烃存在碳碳双键的位置;该烷烃的碳链结构为,能形成双键位置有:1和2之间(同4和5之间),2和3之间(同3和4之间),3和6之间,6和7之间,7和8之间(7和9之间),其中双键位置在2和3之间的有顺反异构,故该烃共有6种;故选B。
11. 已知青蒿素是烃的含氧衍生物,为无色针状晶体,易溶于有机溶剂,如丙酮、乙醚等,在水中几乎不溶,热稳定性差。如图是从黄花青蒿中提取青蒿素的工艺流程,下列说法错误的是
A. 研碎时应该将黄花青蒿置于研钵中,研碎的目的是增大与乙醚的接触面积
B. 操作Ⅰ是萃取、过滤,选用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗
C. 操作Ⅱ是蒸馏,操作Ⅲ是用水作溶剂进行重结晶
D. 根据青蒿素的结构推测青蒿素可能具有较强的氧化性
【答案】C
【解析】
【详解】A.将黄花青蒿置于研钵中研碎,研碎能增大其与乙醚的接触面积,从而使青蒿素更充分地溶解在乙醚中,加快溶解速率,A 正确;
B.操作Ⅰ是用乙醚从固体粉末中提取青蒿素并分离出残渣,此操作是萃取、过滤。萃取在烧杯中进行,过滤需要用到玻璃棒(引流)、烧杯(承接滤液和盛装待过滤液体)、漏斗,B 正确;
C.因为青蒿素在水中几乎不溶,所以操作Ⅲ不能用水作溶剂进行重结晶,C 错误;
D.从青蒿素的结构可以看到其中含有过氧键(-O-O-),过氧键具有较强的氧化性,所以可推测青蒿素可能具有较强的氧化性,D 正确;
故答案为:C。
12. 某兴趣小组通过实验Ⅰ:向溶液()中加入1饱和溶液。实验Ⅱ:向溶液()中加入溶液。探究溶液的性质。
实验Ⅰ
实验Ⅱ
已知:,,,,。
下列说法正确的是
A. Ⅰ中溶液的pH增大,Ⅱ中溶液的pH减小
B. 溶液中:
C. 溶液中:
D. Ⅱ中产生白色沉淀,说明混合液中
【答案】A
【解析】
【详解】A.Ⅰ中:向显酸性的亚硫酸氢钠溶液中加入显碱性的碳酸氢钠溶液,会使溶液中的氢离子浓度减小,pH增大;Ⅱ中,亚硫酸根结合钡离子生成亚硫酸钡沉淀,平衡正移,氢离子浓度增大,溶液的pH减小,A正确;
B.0.1 mol/L NaHSO3溶液 pH=4.57,说明的电离程度大于水解程度,溶液中,B错误;
C.NaHCO3溶液中的电荷守恒:,C错误;
D.Ⅱ中产生白色沉淀,说明混合液中,D错误;
故答案为A。
13. 在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中,主要反应的热化学方程式如下:
反应I:
反应II:
反应III:
向恒压、密闭容器中通入和,平衡时的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A. 图中曲线C表示的物质的量随温度的变化
B.
C. 为了提高甲烷的产率,最佳控制温度在200~400℃之间
D. 增大体系的压强,可以提高甲烷的平衡产率
【答案】B
【解析】
【分析】由热化学方程式可知,生成甲烷的两个反应(即反应Ⅰ和反应Ⅲ)均为放热反应,升高温度时,这两个反应的平衡左移,甲烷的物质的量减少;而反应Ⅱ吸热,升高温度时该反应平衡右移,即温度升高时,反应Ⅱ平衡右移,反应Ⅲ平衡左移,从而会使得CO的物质的量增加,因此,当反应达到平衡时,表示甲烷的物质的量随温度变化的曲线为A,表示CO的物质的量随温度变化的曲线为C,则曲线B为平衡时的物质的量随温度变化的曲线,据此分析。
【详解】A.由分析可知,CO的物质的量随着温度的升高而增加,因此图中的曲线C表示CO的物质的量随温度的变化,A正确;
B.根据质量守恒规则可知,反应体系中C原子的总物质的量为1 mol,即的总物质的量为1 mol,在曲线B位于b点时,曲线A和C均位于a点,即CO和的物质的量均为0.37 mol,此时的物质的量为1-0.37-0.37=0.26 mol,即x=0.26,B错误;
C.由图可知,当温度在200~400℃之间时,甲烷的物质的量较大,CO和的物质的量较小,因此,为了提高甲烷的产率,反应的最佳温度应当控制在200~400℃之间范围,C正确;
D.反应 I:,气体分子数减少,增大压强平衡正向移动,产率提高;反应 II:,气体分子数不变,压强对平衡无影响;反应 III:,气体分子数减少,增大压强平衡正向移动,产率提高;总效果为增大压强,反应 I、III 均正向移动,的平衡产率提高,D正确;
故选B。
二、非选择题:共4题,共61分。
14. 可用于制备碱式碳酸锌、作电池材料和回收砷。
(1)制备碱式碳酸锌
由锌精矿(主要含,少量)制备碱式碳酸锌的过程如下:
①酸性条件下氧化的反应缓慢,常加入少量的,加快锌的浸出速率,其原因是_______。
②浸出液中、、随氧分压的增大如图1所示,氧分压在0.4 MPa~0.8 MPa,下降迅速,分析原因_______(用离子方程式表示),而增大趋缓的原因是_______。
③“沉锌”得到碱式碳酸锌,同时产生气体,该反应的离子方程式为_______。
(2)作电池材料
硫化锌是锂离子电池负极材料,充电后晶胞的组成如图2所示,该晶胞中含有的个数为_______。的化学式为_______(x和y用具体数字表示)。
(3)回收砷
用ZnS去除酸性废液中的三价砷,并回收生成的沉淀。除砷率、溶液中砷含量随酸度变化如图3所示。酸度在,除砷率随酸度的增加而减小的原因是_______。
【答案】(1) ①. 可以氧化ZnS,生成的又被氧化再生为,作反应的催化剂 ②. ③. 水解生成沉淀,因此浓度增大趋缓 ④.
(2) ①. 4 ②.
(3)酸性增强时,会与反应生成气体逸出,使体系中含量下降,无法充分沉淀生成,导致除砷率减小
【解析】
【分析】由锌精矿(主要含ZnS,少量FeS)制备碱式碳酸锌的过程如下:ZnS、FeS在硫酸条件下与氧气发生氧化还原反应,生成的S过滤除去,含、的滤液经过调pH除铁后,与反应生成;
【小问1详解】
①可以直接氧化,反应后生成的可被氧化再生,故作为催化剂循环参与反应,加快浸出速率;
②随着氧分压增大,氧化为,使快速下降,离子方程式为;随着浓度升高,水解平衡正向移动,生成沉淀脱离体系,因此增大趋缓;
③沉锌反应物为和,产物为碱式碳酸锌和气体,根据原子守恒、电荷守恒配平即可得到该离子方程式:;
【小问2详解】
①位于晶胞8个顶点和6个面心,总个数为;
②阳离子、都在晶胞内部,共7个,根据电荷守恒:总正电荷=总负电荷=,设为个,为个,得,解得、;晶胞组成为,当为1时,整理得化学式为;
【小问3详解】
酸度在,随酸度的增加,浓度增大,会与反应生成气体逸出,使体系中含量下降,无法充分沉淀生成,因此除砷率随酸度升高而减小。
15. 以甲烷为原料合成聚苯乙烯等产品的一种流程如下(部分产物及反应条件略去):
(1)与在光照下反应能得到,关于的描述错误的是___________。
A. 结构式: B. 不存在同分异构体
C. 二氯甲烷为正四面体结构 D. 常温常压下为液体
(2)反应②的反应类型为___________反应。
A. 加成 B. 取代 C. 复分解 D. 化合
(3)写出苯乙烯中含有的官能团名称___________。
(4)写出符合下列条件的乙苯的同分异构体的结构简式___________。属于芳香烃且分子中不同化学环境的氢原子数比为。
(5)已知:①
②
③苯环上原有取代基对新取代基的位置有影响:甲基一般使新取代基在其邻对位,硝基使新取代基在其间位。依据题中信息及所学知识,写出以苯为原料制备的合成路线流程图。(无机试剂、两碳以下的有机试剂任用)___________。
(合成路线的表示方式为甲乙……目标产物)
(6)实验室常用下图所示装置完成反应⑤。根据C中的白雾及溶液中产生淡黄色沉淀可推断出苯与液溴发生了取代反应。这一推断的理由是___________。
【答案】(1)C (2)A (3)碳碳双键
(4) (5)
(6)溴化氢易溶于水与空气中的水蒸气产生白雾,溴化氢与硝酸银反应生成了黄色的溴化银沉淀 ,说明反应生成了HBr,取代反应生成HBr,加成反应无HBr生成
【解析】
【分析】甲烷发生分子间脱氢反应生成乙烯和苯,乙烯与苯发生加成反应生成乙苯,乙苯脱氢生成苯乙烯,苯乙烯发生加聚反应生成聚苯乙烯,苯与液溴发生取代反应生成溴苯。
【小问1详解】
A.CH2Cl2为共价化合物,C与H,C与Cl之间均为单键,因此二氯甲烷的结构式为,A正确;
B.二氯甲烷为立体结构,两个氯原子完全等效,不存在同分异构体,B正确;
C.二氯甲烷中C-Cl键和C—H键长度不一,不是正四面体结构,C错误;
D.常温常压下,二氯甲烷为液体,D正确;
故选C。
【小问2详解】
根据分析,乙烯与苯发生加成反应生成乙苯,故选A。
【小问3详解】
苯乙烯中官能团为碳碳双键。
【小问4详解】
乙苯的同分异构体属于芳香烃且分子中不同化学环境的氢原子数比为6∶2∶1∶1,说明结构中有两个对称的甲基,结构简式为 。
【小问5详解】
根据已知可知,应先生成硝基苯,之后与一氯甲烷在氯化铝催化下反应生成间硝基甲苯,之后利用铁和稀盐酸发生还原反应生成间氨基甲苯,故合成路线为 。
【小问6详解】
苯和液溴反应生成溴化氢和溴苯,溴化氢挥发与硝酸银溶液反应,生成黄色的溴化银沉淀,溴化氢易溶于水,与水蒸气形成白雾。
16. 利用“燃烧一碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量的实验装置如下:
(1)加样:将5 g样品加入管式炉内瓷舟中(瓷舟两端带有气孔且有盖),吸收管F内盛有盐酸酸化的淀粉溶液,聚四氟乙烯活塞滴定管G内预装略小于的碱性标准溶液。实验过程中用G不断地向F内滴入适量碱性标准溶液。
①取的碱性溶液和一定量的KI固体,配制碱性标准溶液,下列仪器需要用到的是_______(填序号)。
A.玻璃棒 B.1000 mL容量瓶 C.500 mL容量瓶 D.胶头滴管 E.烧杯 F.锥形瓶
②向F内滴入碱性标准溶液时发生反应的离子方程式为_______。
(2)燃烧:按一定流速通入,经装置B和C充分干燥。一段时间后,在D中加热样品,使其燃烧,将燃烧产生的气体通入F中。装置F中通气管末端多孔玻璃泡内置一密度小于水的磨砂浮子(见放大图),目的是_______。
(3)滴定:①补充完整滴定实验方案:当F内溶液浅蓝色消退时,立即_______。随着气体不断进入F,滴定过程中溶液颜色“消退-变蓝”不断变换,直至当_______,记录实验中消耗碱性标准溶液的总体积。
②实验中共消耗碱性标准溶液12.50 mL,计算样品中硫的质量分数,依据含量判断样品属于哪种钢材(写计算过程)。_______。
(已知:Ⅰ.反应;Ⅱ.普通质量钢:硫含量≤0.055%优质钢:硫含量≤0.040%高级优质钢:硫含量≤0.020%)
(4)若装置E冷却气体不充分,可能导致测定结果偏大,原因是_______。
【答案】(1) ①. ABDE ②.
(2)防止倒吸 (3) ①. 用碱性标准溶液滴定至重新出现浅蓝色 ②. 溶液保持浅蓝色且半分钟内不褪去 ③. 样品中硫的质量分数为0.04800%,属于普通质量钢
(4)E冷却不充分时,进入F的气体温度过高,会使生成的挥发逸出,导致消耗更多标准溶液
【解析】
【分析】由题中信息可知,利用“燃烧—碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量的实验中,将氧气经干燥、净化后通入管式炉中将钢铁中硫氧化为SO2,然后将生成的SO2导入碘液中吸收,通过消耗KIO3碱性标准溶液的体积来测定钢铁中硫的含量。
【小问1详解】
①配制1000mL标准溶液,需要烧杯溶解固体、玻璃棒搅拌引流、1000mL容量瓶定容、胶头滴管定容,因此选ABDE;
②向F内滴入碱性标准溶液,与发生反应生成碘单质,反应方程式为;
【小问2详解】
装置F中通气管末端多孔玻璃泡内置一密度小于水的磨砂浮子,其目的是防止倒吸,因为磨砂浮子的密度小于水,若球泡内水面上升,磨砂浮子也随之上升,磨砂浮子可以作为一个磨砂玻璃塞将导气管的出气口堵塞上,从而防止倒吸。
【小问3详解】
浅蓝色褪去说明已被完全消耗,需要继续滴加碱性标准液重新生成,使溶液重新出现浅蓝色;当样品中硫完全燃烧,不再产生还原性后,不会被消耗,溶液保持浅蓝色且半分钟内不褪去即为滴定终点;
②根据反应方程式可得反应关系,,可得总关系式,配制的碱性标准溶液的浓度为,滴定消耗碱性标准溶液的物质的量,根据可知,,则,硫的质量分数为,,因此该样品属于普通质量钢;
【小问4详解】
易升华,高温会加快挥发,损失后需要更多反应生成,使消耗的碱性标准液体积偏大,最终计算得到的硫含量偏高。
17. 我国对世界郑重承诺:2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。而研发二氧化碳的碳捕捉和碳利用技术则是关键。通过各国科技工作者的努力,已经开发出许多将回收利用的技术,其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题:
(1) 在催化剂作用下可以直接转化为乙二醇和甲醇,但若反应温度过高,乙二醇会深度加氢生成乙醇。
获取乙二醇的反应历程可分为如下2步:
Ⅰ.(g)+CO2(g) (g)
Ⅱ.加氢生成乙二醇与甲醇
①步骤Ⅱ的热化学方程式是___________。
②研究反应温度对加氢的影响(反应时间均为4小时),实验数据见下表:
反应温度/
转化率/%
乙二醇产率/%
160
23.8
23.2
180
62.1
60.9
200
99.9
94.7
220
99.9
92.4
由上表可知,温度越高,的转化率越高,原因是___________。温度升高到时,乙二醇的产率反而降低,原因是___________。
(2)多晶是目前唯一被实验证实能高效催化还原为烃类(如)的金属。如图1所示,电解装置中分别以多晶和为电极材料,用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室,反应前后浓度基本保持不变,温度控制在左右,生成的电极反应式为___________。
(3) 与反应如果用作为催化剂,可以得到含有少量甲酸的甲醇。为研究催化剂的催化效率,将催化剂循环使用,相同条件下,随着循环使用次数的增加,甲醇产量如图2所示,试推测甲醇产量变化的原因:___________。(已知的性质与相似)
【答案】(1) ①. (g)+ +3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g) =-71.6kJ/mol ②. 温度越高,反应速率越快,反应相同的时间转化的EC的量越多,故导致的转化率越高 ③. 温度升高到时,乙二醇深度加氢生成了乙醇,导致EC的转化率保持不变,而乙二醇的产率反而降低
(2)14CO2+12e-+8H2O=C2H4+12
(3)反应产生的甲酸腐蚀催化剂,使催化剂活性降低
【解析】
【小问1详解】
①由题干信息可知,总反应(g)+CO2(g)+3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g),和反应Ⅰ.(g)+CO2(g) (g) ,可知Ⅱ.加氢生成乙二醇与甲醇可由总反应减去反应I,故有
步骤Ⅱ的热化学方程式是(g)+ +3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)则根据盖斯定律可知,=-131.9kJ/mol-(-60.3kJ/mol)=-71.6kJ/mol,故答案为:(g)+ +3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g) =-71.6kJ/mol;
②由上表可知,温度越高,反应速率越快,反应相同的时间转化的EC的量越多,故导致的转化率越高,由题干信息可知,若反应温度过高,乙二醇会深度加氢生成乙醇,则温度升高到时,乙二醇深度加氢生成了乙醇,导致EC的转化率保持不变,而乙二醇的产率反而降低,故答案为:温度越高,反应速率越快,反应相同的时间转化的EC的量越多,故导致的转化率越高;温度升高到时,乙二醇深度加氢生成了乙醇,导致EC的转化率保持不变,而乙二醇的产率反而降低;
【小问2详解】
CO2→C2H4的反应还原反应,所以通入CO2的电极为阴极,结合电子守恒、电荷守恒可得CO2还原为C2H4的阴极反应式为:14CO2+12e-+8H2O=C2H4+12,故答案为:14CO2+12e-+8H2O=C2H4+12;
【小问3详解】
根据题中催化剂循环次数和甲醇产量的关系:催化剂的循环次数越多,甲醇的产量逐渐降低,说明催化剂一定程度受到了其他物质的影响,结合题给信息:用Co/C作为催化剂,反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。又已知Co的性质与Fe相似,说明甲酸可与催化剂中的Co进行反应,故催化剂的活性降低,进而影响甲醇的产量,故答案为:反应产生的甲酸腐蚀催化剂,使催化剂活性降低。
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