内容正文:
化学试卷
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 Li-7 C-12 N-14 O-16 Cl-35.5
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. 云南建水紫陶,因含铁量较大,陶体强度高,精工细磨抛光,质地细腻,有“坚如铁、明如水、润如玉、声如磬”之誉。关于建水紫陶,下列说法正确的是
A. 高温烧结过程仅包含物理变化 B. 具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点
C. 制作所用的黏土是人工合成的 D. 属有机高分子产品,含有多种元素
2. 下列有关化学用语的说法错误的是
A. 反-2-丁烯的球棍模型:
B. 的模型:
C. 基态氧原子核外电子轨道表示式:
D. 的名称:2-丙胺
3. 铁及其化合物在生活中应用广泛,下列有关离子方程式书写正确的是
A. 将铁片投入稀硝酸中:
B. 向溶液中加入过量:
C. 用铁氰化钾溶液检验:
D. 往溶液中加入少量粉:
4. 设为阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 晶体中含有的σ键数目为
B. 和混合气体完全燃烧,生成水分子的数目为
C. 向溶液中加入足量粉充分反应,转移电子数目为
D. 与足量充分反应生成的的分子数目小于
5. 如图实验装置错误(部分夹持装置已略去)或操作不能达到相应实验目的的是
A. 图甲:可在水层中检测出氨
B. 图乙:用(杯酚)识别和,操作①②为过滤,操作③为蒸馏
C. 图丙:模拟生铁的电化学腐蚀
D. 图丁:验证乙二酸晶体(熔点:)分解产物中的
6. 化合物E的结构如图,下列有关该物质说法错误的是
A. 能形成分子间氢键 B. 最多能与反应
C. 碳的杂化方式有和两种 D. 能与反应产生
7. 下列物质的性质与用途呈对应关系的是
选项
性质
用途
A
有机物结构相似可相溶
用食用油擦拭手上的油墨
B
钠钾合金的还原性强
用作核反应堆的传热介质
C
易溶于水
用于除铁锈
D
是酸性氧化物
用作光导纤维
A. A B. B C. C D. D
8. 碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略),已知液氨的沸点-33.5℃。下列说法错误的是
A. 装置A中的药品不能替换为Ca(OH)2溶液与NH4Cl固体
B. 锂片必须打磨出新鲜表面,C、E均可选用CaCl2固体
C. 装置D中发生的变化是Li+nNH3=Li++[e(NH3)n]-
D. 若撤去干冰—丙酮冷却装置,液氨溶液中可能发生副反应:2Li+2NH3=2LiNH2+H2↑
9. 短周期主族元素W、R、X、Y、Z的原子序数依次增大,且X、Z同主族。它们可组成甲、乙两种物质,甲、乙都能分别与水反应产生氢气,其结构如图所示。下列说法错误的是
A. 甲、乙两种物质中W的化合价不相同
B. 单质Y和R需要特殊保存
C. 五种元素中,Y和Z形成的简单离子半径:
D. 甲、乙两种物质中阴离子空间结构相同
10. 化合物X在催化下可转化为M,其反应机理如图所示。下列说法错误的是
A. Y为该过程的中间产物
B. W中所有碳原子可能共面
C. 该反应的原子利用率可以达到
D. Z转化为W能自发进行,说明W比Z更稳定
11. 磷酸铁锂()电池广泛应用于新能源汽车,具有能量密度大、安全性能好等特点,其放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A. 放电时,铝集流体电极为正极
B. 放电时,负极区域电解液的减小
C. 充电时,磷酸铁锂上的电极反应式为
D. 充电时,电路中每通过电子,阴极质量增加
12. 氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂,可以通过如图工艺制备:
已知:室温下,是难溶酸性氧化物,的溶解度极低。时,的溶解度为水,温度对其溶解度影响不大。下列说法错误的是
A. 在一定条件下可与溶液反应
B. 水浸后的产率可达,该工艺的总化学反应方程式为
C. 研磨能够促进固相反应的原因可能有增大反应物间的接触面积和破坏反应物的化学键
D. 从滤液Ⅱ获取晶体的操作为蒸发至有晶膜出现后冷却结晶,过滤
13. 一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如图所示。下列说法错误的是
A. 基态原子核外电子的空间运动状态有6种
B. 该晶体的化学式为
C. 原子的配位数为6
D. 该晶体中最近距离为
14. 室温下,向溶液中加入少量固体,溶液中铬元素以、、、形式存在,保持溶液体积不变,用固体调节溶液的,随变化如图[,M包括含铬各组分及]。
已知: 。
下列说法错误的是
A. 曲线Ⅱ代表的组分为
B. 时满足
C. 时,
D. 的平衡常数
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 氮化硅熔点高,硬度大,电绝缘性好,常温下化学性质稳定,不溶于酸(氢氟酸除外),是一种性能优异的无机非金属材料。一种工业硅粉(含少量铁、铜的单质及氧化物)和空气合成氮化硅的工艺流程如图:
已知:高温下氮化炉中的氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。
请回答下列问题:
(1)氮化硅的化学式为___________;空气净化时,铜屑的作用是除去氮气中含有___________。
(2)稀酸X可能是___________(填序号)。
A.硫酸 B.硝酸 C.氢氟酸
(3)连接真空装置是为了___________。
(4)氮化硅的晶体类型为___________,氮化硅硬度大于单质硅,原因是___________。
(5)氮化硅可能具有的性质或特点有___________。(填序号)
①硬度大 ②熔点高 ③可以导电 ④存在单个分子 ⑤可作为高温结构陶瓷 ⑥可制作高速切削刀具
(6)铝硅酸盐型分子筛中有许多笼状空穴和通道(如图),其骨架的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体,化学组成可表示为(M代表金属离子)。若M为二价阳离子,则___________;常采用水玻璃、偏铝酸钠在氢氧化钠溶液中反应结晶制得分子筛(),请写出化学反应方程式:___________。
16. 三氯化硼()是一种重要的化工原料,可用来制造氮化硼及硼烷化合物等。实验小组使用硼酸三甲酯[]和氯气反应制备三氯化硼,部分实验装置如图。
涉及的主要反应如下:
①
②
已知:的沸点为,的沸点为,的沸点为,三者均极易水解。
回答下列问题:
(1)盛放的仪器名称是___________。
(2)装置C应采用的加热方式为___________。
(3)该实验需要用到的装置连接顺序为___________。
___________→E→___________→___________→E→___________(填字母序号)
(4)装置A中发生反应的化学方程式为___________。
(5)装置D中的气流方向为___________(填字母序号)。
(6)测定产品中氯元素的含量:
称取产品置于蒸馏水中完全水解,并配制成溶液,取出溶液于锥形瓶中,再加入溶液(过量),使充分沉淀。然后加入硝基苯使沉淀被有机物覆盖,再向锥瓶中滴加3滴___________溶液作指示剂,用标准溶液滴定(发生反应:),当滴入最后半滴溶液时,混合液刚好由无色变为红色,且半分钟内不褪色,到达滴定终点。重复实验次,到达滴定终点时用去溶液的平均体积为。
已知:;该实验条件下,硼酸不与反应。
①上述指示剂为___________(填序号)。
A.淀粉 B.甲基橙 C. D.
②样品中氯元素的质量分数为___________%(计算结果保留4位有效数字)。
③若其他操作都正确,仅滴定前俯视滴定管读数,滴定后仰视滴定管读数,测得产品中的质量分数___________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
17. 费托合成是工业合成丙烯的一种路线。
(1)费托法制丙烯过程中,和在催化剂作用下发生如图转化:
①副反应Ⅰ为水煤气变换反应,其化学方程式为___________。
②副反应Ⅱ物质转化过程中相关能量如表所示:
丙烯氢化活化能
()
()
能量
据上表,引入后副反应Ⅱ的化学反应速率___________(填“增大”或“减小”),其依据是___________。
(2)费托法制丙烯时发生反应,在压强为的恒压体系中以投料(不考虑副反应),反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数随温度变化如图。
①图中曲线A代表的组分为___________(填化学式),该反应的___________0(填“>”“<”或“=”)。一定温度下,增大转化率的方法是___________。
②时,的转化率为___________,该温度下反应的平衡常数___________(列出表达式即可)。
18. 恩塞芬汀是一种治疗成人慢性阻塞性肺疾病的新型药物,其合成路线图:
已知:①或;②;③。请回答:
(1)化合物A的结构简式为___________。
(2)化合物E中含有的官能团名称为___________。
(3)下列说法正确的是___________(填序号)。
A. 化合物的反应试剂与条件是、催化剂
B. 化合物的过程依次发生了加成反应、消去反应、还原反应
C. 恩塞芬汀的分子式为
D. 与相比,化合物E的酸性更强
(4)写出化合物的反应方程式:___________。
(5)比D相对分子质量多14的化合物K()的同分异构体中,同时满足下列条件的有机物的结构共有___________种(不含立体异构),写出其中任意一种的结构简式:___________。
①遇发生显色反应;②分子中含;
③核磁共振氢谱显示有5组峰,且峰面积比为。
(6)利用所学知识和合成路线中的相关信息,设计以乙醇、1,3-丙二醇、为原料合成的路线___________(无机试剂任选)。
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化学试卷
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 Li-7 C-12 N-14 O-16 Cl-35.5
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. 云南建水紫陶,因含铁量较大,陶体强度高,精工细磨抛光,质地细腻,有“坚如铁、明如水、润如玉、声如磬”之誉。关于建水紫陶,下列说法正确的是
A. 高温烧结过程仅包含物理变化 B. 具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点
C. 制作所用的黏土是人工合成的 D. 属有机高分子产品,含有多种元素
【答案】B
【解析】
【详解】A.高温烧结过程是许多物理化学变化的综合过程,A错误;
B.陶瓷成分是硅酸盐,经高温烧结具有耐酸碱腐蚀、不易变形的优点,B正确;
C.黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤,一般的黏土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成,不是人工合成的,C错误;
D.陶瓷主要原料是黏土,属硅酸盐产品,含有多种金属元素,D错误;
答案选B。
2. 下列有关化学用语的说法错误的是
A. 反-2-丁烯的球棍模型:
B. 的模型:
C. 基态氧原子核外电子轨道表示式:
D. 的名称:2-丙胺
【答案】A
【解析】
【详解】.反-2-丁烯中,两个甲基位于双键的异侧,球棍模型为,A错误;
B.中心N原子的价层电子对数为,含1个孤电子对,VSEPR模型为四面体形,即,B正确;
C.基态O原子核外共8个电子,电子排布式为,该轨道表示式符合泡利原理和洪特规则,C正确;
D.主链为3个碳,氨基位于2号碳,系统命名为2-丙胺,D正确;
故选A。
3. 铁及其化合物在生活中应用广泛,下列有关离子方程式书写正确的是
A. 将铁片投入稀硝酸中:
B. 向溶液中加入过量:
C. 用铁氰化钾溶液检验:
D. 往溶液中加入少量粉:
【答案】C
【解析】
【详解】A.铁片与稀硝酸反应生成一氧化氮,不生成氢气,正确的是,A错误;
B.Fe3+具有氧化性,S2-具有还原性,二者发生氧化还原反应,Fe3+被还原为 Fe2+,S2-被氧化为 S,正确的离子方程式为,B错误;
C. 用铁氰化钾检验 Fe2+时,生成的是蓝色沉淀,离子方程式书写正确,C正确;
D.向 Fe2(SO4)3溶液中加入少量 Zn 粉时,Zn 先把 Fe3+还原为 Fe2+,少量 Zn 不会直接还原出 Fe 单质,正确的离子方程式为,D错误;
故答案为C。
4. 设为阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 晶体中含有的σ键数目为
B. 和混合气体完全燃烧,生成水分子的数目为
C. 向溶液中加入足量粉充分反应,转移电子数目为
D. 与足量充分反应生成的的分子数目小于
【答案】D
【解析】
【详解】A.晶体中,内有4个键,内中心N与3个O共形成3个键,阴阳离子间的离子键不属于键,总键数为,A错误;
B.题目未说明气体处于标准状况,无法计算混合气体的物质的量,无法确定生成水分子的数目,B错误
C.溶液是稀硝酸,硝酸物质的量是,Cu与稀硝酸反应的离子方程式为:,反应时转移电子,因此反应转移电子为转移电子数目应该为,C错误;
D.甲酸与甲醇的酯化反应是可逆反应,反应物不能完全转化,因此充分反应生成的分子数一定小于,D正确;
故答案为:D。
5. 如图实验装置错误(部分夹持装置已略去)或操作不能达到相应实验目的的是
A. 图甲:可在水层中检测出氨
B. 图乙:用(杯酚)识别和,操作①②为过滤,操作③为蒸馏
C. 图丙:模拟生铁的电化学腐蚀
D. 图丁:验证乙二酸晶体(熔点:)分解产物中的
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲装置中煤干馏产生的焦炉气含氨气,氨气易溶于水进入水层,可在水层中检测出氨(如用湿润红色石蕊试纸检验变蓝),A正确;
B.用(杯酚)识别和,操作①②为分离不溶物和液体的操作,为过滤,操作③为利用物质沸点不同分离出氯仿的操作,为蒸馏,B正确;
C.装置中干燥铁粉不易腐蚀,食盐水润湿的铁粉构成原电池,发生吸氧腐蚀消耗氧气,导致右边试管气压减小,U形管红墨水液面左低右高,可模拟电化学腐蚀,C正确;
D.乙二酸晶体的熔点为101℃,酒精灯直接加热时试管口向下倾斜会导致晶体熔化后流出,D错误;
故答案选D。
6. 化合物E的结构如图,下列有关该物质说法错误的是
A. 能形成分子间氢键 B. 最多能与反应
C. 碳的杂化方式有和两种 D. 能与反应产生
【答案】C
【解析】
【详解】A.当氢原子连接在电负性大且原子半径小的原子(例如氟、氧、氮)上时,可以形成氢键;分子中含有N、羧基,则能形成分子间氢键,A正确;
B.分子中酰胺基、羧基、酯基均会和氢氧化钠反应,最多能与反应,B正确;
C.苯环碳和双键碳为杂化,饱和碳为杂化,C错误;
D.分子中含羧基,能与反应产生,D正确;
故选C。
7. 下列物质的性质与用途呈对应关系的是
选项
性质
用途
A
有机物结构相似可相溶
用食用油擦拭手上的油墨
B
钠钾合金的还原性强
用作核反应堆的传热介质
C
易溶于水
用于除铁锈
D
是酸性氧化物
用作光导纤维
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据相似相溶原理,油墨和食用油都属于有机物,结构性质相似可互溶,因此可用食用油擦拭去除手上的油墨,性质与用途对应,A正确;
B.钠钾合金常温下为液态、导热性好,因此用作核反应堆的传热介质,与还原性强无关,对应错误,B错误;
C.氯化铵中水解使溶液呈酸性,酸性可与铁锈(主要成分为)反应,因此能除铁锈,与易溶于水无关,对应错误,C错误;
D.SiO2具有良好的导光性,因此用作光导纤维,与其是酸性氧化物的性质无关,对应错误,D错误;
故选A。
8. 碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略),已知液氨的沸点-33.5℃。下列说法错误的是
A. 装置A中的药品不能替换为Ca(OH)2溶液与NH4Cl固体
B. 锂片必须打磨出新鲜表面,C、E均可选用CaCl2固体
C. 装置D中发生的变化是Li+nNH3=Li++[e(NH3)n]-
D. 若撤去干冰—丙酮冷却装置,液氨溶液中可能发生副反应:2Li+2NH3=2LiNH2+H2↑
【答案】B
【解析】
【详解】A.Ca(OH)2微溶于水,其溶液浓度小,与NH4Cl固体在不加热条件下不能生成氨气(加热条件也不适合制取氨气),故装置A中药品不能换为Ca(OH)2溶液与NH4Cl固体,A正确;
B.锂保存在石蜡中,使用前应打磨掉表面的氧化层,氨气可与氯化钙发生络合反应,故干燥管C中不能加入CaCl2固体,B错误;
C.氨气在装置D中冷却为液氨,锂与液氨反应生成[e(NH3)n]-,根据原子守恒和电荷守恒可知,装置D中的变化为Li+nNH3=Li++[e(NH3)n]-,C正确;
D.若撤去干冰—丙酮冷却装置,液氨和锂会发生氧化反应生成氨化锂和H2,化学方程式为2Li+2NH3=2LiNH2+H2↑,D正确。
9. 短周期主族元素W、R、X、Y、Z的原子序数依次增大,且X、Z同主族。它们可组成甲、乙两种物质,甲、乙都能分别与水反应产生氢气,其结构如图所示。下列说法错误的是
A. 甲、乙两种物质中W的化合价不相同
B. 单质Y和R需要特殊保存
C. 五种元素中,Y和Z形成的简单离子半径:
D. 甲、乙两种物质中阴离子空间结构相同
【答案】A
【解析】
【分析】根据题干信息:短周期主族元素原子序数依次增大,X、Z同主族,甲、乙均可与水反应生成氢气,结合结构可知:W均成单键,化合物与水反应放氢气,故W为H;X、Z分别形成、,中心原子成4个键,带1个负电荷,符合第ⅢA族结构特点,短周期同主族,原子序数X<Z,故X为B,Z为Al;原子序数:W(1)<R<X(5),R为+1价阳离子,R为Li;原子序数:X(5)<Y<Z(13),Y为+1价阳离子,故Y为Na;对应甲为,乙为。据此分析。
【详解】A.甲和乙中,W(H)均为价,化合价相同,A错误;
B.单质和都是活泼金属,易与空气中水、氧气反应,钠保存在煤油中,锂需要石蜡密封,都需要特殊保存,B正确;
C.Y的简单离子、Z的简单离子,电子层结构相同(均为10电子),核电荷数越大离子半径越小,故半径,C正确;
D.甲的阴离子、乙的阴离子,中心原子价层电子对数均为4,无孤电子对,空间结构均为正四面体,结构相同,D正确;
故选A。
10. 化合物X在催化下可转化为M,其反应机理如图所示。下列说法错误的是
A. Y为该过程的中间产物
B. W中所有碳原子可能共面
C. 该反应的原子利用率可以达到
D. Z转化为W能自发进行,说明W比Z更稳定
【答案】C
【解析】
【详解】A.题干已说明作催化剂,第一步反应为与X反应生成Y,Y发生后续反应被消耗,故Y为中间产物,A正确;
B.中间体W中碳正离子为杂化,且3个碳原子可确定1个平面,则所有碳原子可能共面,B正确;
C.由反应机理图中的物质进出关系及原子守恒可知,的过程中还有1分子生成,故该反应的原子利用率不能达到,C错误;
D.中间体Z转化为中间体W能自发进行,可知W的能量更低,则W比Z更稳定,D正确;
故选C。
11. 磷酸铁锂()电池广泛应用于新能源汽车,具有能量密度大、安全性能好等特点,其放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A. 放电时,铝集流体电极为正极
B. 放电时,负极区域电解液的减小
C. 充电时,磷酸铁锂上的电极反应式为
D. 充电时,电路中每通过电子,阴极质量增加
【答案】B
【解析】
【分析】由工作原理图中电子移动的方向可知,左侧镍集流体电极为负极,电极反应式为,右侧铝集流体电极为正极,电极反应式为,电池总反应为。
【详解】A.放电时,铝集流体电极为正极,A正确;
B.放电时,负极的电极反应式为,且电解液不能是水溶液,故负极区域电解液的酸碱性不变,B错误。
C.充电时,磷酸铁锂参与阳极反应,电极反应式为,C正确;
D.充电时,从磷酸铁锂中脱嵌,通过隔膜迁移到阴极区,得到电子后嵌入石墨层。电路中每通过电子,就有从阳极迁移到阴极,阳极质量减轻,阴极质量增加,D正确;
故答案为B。
12. 氟化钠是一种用途广泛的氟化试剂,可以通过如图工艺制备:
已知:室温下,是难溶酸性氧化物,的溶解度极低。时,的溶解度为水,温度对其溶解度影响不大。下列说法错误的是
A. 在一定条件下可与溶液反应
B. 水浸后的产率可达,该工艺的总化学反应方程式为
C. 研磨能够促进固相反应的原因可能有增大反应物间的接触面积和破坏反应物的化学键
D. 从滤液Ⅱ获取晶体的操作为蒸发至有晶膜出现后冷却结晶,过滤
【答案】D
【解析】
【分析】根据工艺流程图,反应物有、、固体研磨使其充分反应,总反应方程式为,水浸后过滤掉得到NaF水溶液(滤液Ⅱ),最后得到NaF固体,据此分析。
【详解】A.已知是酸性氧化物,酸性氧化物可与溶液反应生成盐和水,A正确;
B.根据工艺的流程,、与反应生成难溶的、和,化学方程式为,B正确;
C.研磨将固体颗粒粉碎,减小粒径,从而显著增加反应物之间的接触面积,使反应更易发生,研磨过程中的机械力可能导致晶体结构缺陷或局部化学键断裂,产生活性位点,使反应更易发生,C正确;
D.滤液Ⅱ主要是溶液,因溶解度受温度影响小,其溶解度随温度变化不明显,冷却结晶无法析出更多晶体,应蒸发至大量晶体析出,趁热过滤即可得到晶体,D错误;
故选D。
13. 一种硼镁化合物具有超导性能,晶体结构属于六方晶系,其晶体结构、晶胞沿c轴的投影图如图所示。下列说法错误的是
A. 基态原子核外电子的空间运动状态有6种
B. 该晶体的化学式为
C. 原子的配位数为6
D. 该晶体中最近距离为
【答案】C
【解析】
【详解】A.基态Mg的原子序数为12,核外电子排布式为,核外电子占据的轨道数为6,每个轨道对应一种电子的空间运动状态,因此核外电子空间运动状态共6种,A正确;
B.用均摊法计算晶胞中原子数:Mg原子位于晶胞顶点和面心,共个,B原子全部位于晶胞内部,共6个,因此,化学式为,B正确;
C.该晶体中,以面心的Mg原子为研究对象,每个Mg原子周围距离最近且相等的B原子有12个,因此Mg原子的配位数为12,C错误;
D.晶胞沿c轴的投影图中硼原子位于正三角形的中心,的最近距离应为,D正确;
故选C。
14. 室温下,向溶液中加入少量固体,溶液中铬元素以、、、形式存在,保持溶液体积不变,用固体调节溶液的,随变化如图[,M包括含铬各组分及]。
已知: 。
下列说法错误的是
A. 曲线Ⅱ代表的组分为
B. 时满足
C. 时,
D. 的平衡常数
【答案】C
【解析】
【详解】A.随着的增大,减小,先增大后减小,增大。由此可知曲线Ⅰ表示,曲线Ⅱ表示,曲线Ⅲ表示,A正确;
B.根据电荷守恒,,当时,,B正确;
C.时,由曲线Ⅱ()和曲线Ⅲ()的交点可知,,,由,可得,求得。根据铬元素守恒,则有,因此,C错误;
D.交点所示溶液为饱和溶液,此时,则,D正确;
故选C。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 氮化硅熔点高,硬度大,电绝缘性好,常温下化学性质稳定,不溶于酸(氢氟酸除外),是一种性能优异的无机非金属材料。一种工业硅粉(含少量铁、铜的单质及氧化物)和空气合成氮化硅的工艺流程如图:
已知:高温下氮化炉中的氧气及水蒸气能明显腐蚀氮化硅。
请回答下列问题:
(1)氮化硅的化学式为___________;空气净化时,铜屑的作用是除去氮气中含有___________。
(2)稀酸X可能是___________(填序号)。
A.硫酸 B.硝酸 C.氢氟酸
(3)连接真空装置是为了___________。
(4)氮化硅的晶体类型为___________,氮化硅硬度大于单质硅,原因是___________。
(5)氮化硅可能具有的性质或特点有___________。(填序号)
①硬度大 ②熔点高 ③可以导电 ④存在单个分子 ⑤可作为高温结构陶瓷 ⑥可制作高速切削刀具
(6)铝硅酸盐型分子筛中有许多笼状空穴和通道(如图),其骨架的基本结构单元是硅氧四面体和铝氧四面体,化学组成可表示为(M代表金属离子)。若M为二价阳离子,则___________;常采用水玻璃、偏铝酸钠在氢氧化钠溶液中反应结晶制得分子筛(),请写出化学反应方程式:___________。
【答案】(1) ①. ②. 氧气
(2)B (3)排除氮化炉中原有的氧气和水蒸气
(4) ①. 共价晶体 ②. 键的键长比键短,键能大
(5)①②⑤⑥ (6) ①. ②.
【解析】
【分析】以工业硅粉和空气为原料,先通过NaOH溶液除CO2、600℃铜网除O2、硅胶除水蒸气净化空气得到氮气,再与硅粉在1300~1400℃氮化炉中反应生成氮化硅,真空装置用于排尽炉内氧气和水蒸气以防止产品被腐蚀;粗产品用稀硝酸酸洗去除铁、铜单质及氧化物杂质,再经水洗、后处理得到纯品。氮化硅为共价晶体,因Si-N键键长比Si-Si键短、键能更大,硬度、熔点均高于单质硅,具有硬度大、熔点高、绝缘性好、化学性质稳定的特点,可作高温结构陶瓷和切削刀具,据此展开详解。
【小问1详解】
“氮化炉”中硅与氮气反应生成氮化硅,化学式为,空气中含少量氧气,铜屑在时与氧气反应生成氧化铜,可除去氧气。
【小问2详解】
稀硫酸与单质不反应,无法除去单质,稀硝酸可与、单质及氧化物反应,氢氟酸腐蚀氮化硅,故X只能是硝酸。
【小问3详解】
高温下氧气和水蒸气会腐蚀氮化硅,连接真空装置可排除氮化炉中原有的氧气和水蒸气。
【小问4详解】
共价晶体,键的键长比键短,键能大。
【小问5详解】
氮化硅具有①硬度大、②熔点高、⑤可作为高温结构陶瓷、⑥可制作高速切削刀具等性质;③可以导电错误,氮化硅是绝缘体;④存在单个分子错误,它是原子晶体,不存在单个分子;故答案为①②⑤⑥;
【小问6详解】
(1)分子筛化学组成可表示为 。每个带一个负电荷,SiO2中性。M为二价阳离子时,总正电荷为2a,总负电荷为,由电荷守恒得,所以;
(2) 水玻璃(Na2SiO3)、偏铝酸钠(NaAlO2)在氢氧化钠溶液中反应生成分子筛;方程式为:;
16. 三氯化硼()是一种重要的化工原料,可用来制造氮化硼及硼烷化合物等。实验小组使用硼酸三甲酯[]和氯气反应制备三氯化硼,部分实验装置如图。
涉及的主要反应如下:
①
②
已知:的沸点为,的沸点为,的沸点为,三者均极易水解。
回答下列问题:
(1)盛放的仪器名称是___________。
(2)装置C应采用的加热方式为___________。
(3)该实验需要用到的装置连接顺序为___________。
___________→E→___________→___________→E→___________(填字母序号)
(4)装置A中发生反应的化学方程式为___________。
(5)装置D中的气流方向为___________(填字母序号)。
(6)测定产品中氯元素的含量:
称取产品置于蒸馏水中完全水解,并配制成溶液,取出溶液于锥形瓶中,再加入溶液(过量),使充分沉淀。然后加入硝基苯使沉淀被有机物覆盖,再向锥瓶中滴加3滴___________溶液作指示剂,用标准溶液滴定(发生反应:),当滴入最后半滴溶液时,混合液刚好由无色变为红色,且半分钟内不褪色,到达滴定终点。重复实验次,到达滴定终点时用去溶液的平均体积为。
已知:;该实验条件下,硼酸不与反应。
①上述指示剂为___________(填序号)。
A.淀粉 B.甲基橙 C. D.
②样品中氯元素的质量分数为___________%(计算结果保留4位有效数字)。
③若其他操作都正确,仅滴定前俯视滴定管读数,滴定后仰视滴定管读数,测得产品中的质量分数___________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1)三颈烧瓶
(2)热水浴(或水浴加热)
(3)
(4)
(5)
(6) ①. D ②. ③. 偏低
【解析】
【分析】由硼酸三甲酯与氯气反应制备BCl3的原理可知,首先用装置A制备Cl2,由于硼酸三甲酯、BCl3、COCl2均极易水解,所以用装置E干燥Cl2,干燥的氯气在装置C中与硼酸三甲酯反应制得BCl3,在装置D中收集BCl3,为防止 BCl3水解,在装置D后再连接一个装置E,最后用NaOH溶液(装置B)吸收尾气;据此作答。
【小问1详解】
盛放的仪器为三颈烧瓶。
【小问2详解】
由题给和的沸点数据可知,硼酸三甲酯与若在常温下反应,制得的中混有较多的,故应使硼酸三甲酯与在时反应制备,即最佳的反应条件为热水浴。
【小问3详解】
依据分析,该实验需要用到的装置连接顺序为。
【小问4详解】
装置A中与浓盐酸在常温下发生氧化还原反应,被还原为,被氧化为,同时生成和,配平后的方程式为:。
【小问5详解】
为了使产物充分冷却,装置D中的气流方向为。
【小问6详解】
①滴定终点时,与反应生成红色的硫氰化铁,达到滴定终点时的现象为滴入最后半滴标准溶液时,溶液恰好由无色变为红色,且半分钟内不褪色,选用的指示剂为,故选D;
②由滴定消耗标准溶液可知,溶液中氯离子的物质的量为,所以样品中氯元素的质量分数为;
③若其他操作都正确,滴定前俯视滴定管读数会导致读数偏小,滴定后仰视滴定管读数会导致读数偏大,会使测得消耗标准溶液的体积偏大,测得剩余的物质的量偏大,则沉淀消耗的物质的量偏小,测得产品中的质量分数偏低。
17. 费托合成是工业合成丙烯的一种路线。
(1)费托法制丙烯过程中,和在催化剂作用下发生如图转化:
①副反应Ⅰ为水煤气变换反应,其化学方程式为___________。
②副反应Ⅱ物质转化过程中相关能量如表所示:
丙烯氢化活化能
()
()
能量
据上表,引入后副反应Ⅱ的化学反应速率___________(填“增大”或“减小”),其依据是___________。
(2)费托法制丙烯时发生反应,在压强为的恒压体系中以投料(不考虑副反应),反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数随温度变化如图。
①图中曲线A代表的组分为___________(填化学式),该反应的___________0(填“>”“<”或“=”)。一定温度下,增大转化率的方法是___________。
②时,的转化率为___________,该温度下反应的平衡常数___________(列出表达式即可)。
【答案】(1) ①. ②. 减小 ③. 丙烯氢化活化能增大
(2) ①. ②. < ③. 不断分离出产物(或通入,加压等合理答案) ④. ⑤.
【解析】
【小问1详解】
①由反应过程可知副反应Ⅰ的反应物为和,产物为和,方程式为;
②活化能越大,化学反应速率越慢。使丙烯氢化的活化能增大,因此副反应Ⅱ的速率减小。
【小问2详解】
①投料,反应过程中以消耗,因此和的物质的量分数保持,同理和的物质的量分数保持;读图可知A代表,B代表,C代表,D代表,温度升高反应物、的物质的量分数升高,生成物、的物质的量分数降低,说明平衡逆向移动;则该反应的;依据平衡移动原理,一定温度下,增大转化率的方法是不断分离出产物、通入、加压等;
②设初始,,平衡时转化,列三段式:
总物质的量,由图像可知,时,与的物质的量分数相等,即,解得,则的转化率为,各组分平衡时的分压为,,的分压为;。代入压强平衡常数表达式。
18. 恩塞芬汀是一种治疗成人慢性阻塞性肺疾病的新型药物,其合成路线图:
已知:①或;②;③。请回答:
(1)化合物A的结构简式为___________。
(2)化合物E中含有的官能团名称为___________。
(3)下列说法正确的是___________(填序号)。
A. 化合物的反应试剂与条件是、催化剂
B. 化合物的过程依次发生了加成反应、消去反应、还原反应
C. 恩塞芬汀的分子式为
D. 与相比,化合物E的酸性更强
(4)写出化合物的反应方程式:___________。
(5)比D相对分子质量多14的化合物K()的同分异构体中,同时满足下列条件的有机物的结构共有___________种(不含立体异构),写出其中任意一种的结构简式:___________。
①遇发生显色反应;②分子中含;
③核磁共振氢谱显示有5组峰,且峰面积比为。
(6)利用所学知识和合成路线中的相关信息,设计以乙醇、1,3-丙二醇、为原料合成的路线___________(无机试剂任选)。
【答案】(1) (2)醚键和氨基 (3)B
(4) (5) ①. 8 ②. 、、、、、、、(任写一种即可)
(6)
【解析】
【分析】由A、B、C的分子式可知,A和发生取代反应生成B,B和CH3I发生取代反应生成C,C水解再脱去一分子H2O得到D(已知信息②),可知A为 ,B为 ,C为。D和CH3NO2发生加成反应、消去反应、还原反应生成E,E和H2NCOOH发生取代反应生成F,F和发生取代反应生成G,G先发生成环加成,再和POCl3发生已知信息③的反应原理得到H,H经过多步反应生成J,据此分析解题。
【小问1详解】
由分析可知,化合物A的结构简式为;
【小问2详解】
由E的结构简式可知,化合物E中含有的官能团名称为醚键和氨基;
【小问3详解】
A.由分析可知,A和Cl2发生甲基的取代反应生成B,化合物A→B的反应试剂与条件是Cl2、光照,A错误;
B.由分析可知,化合物D→E的过程中,D先和CH3NO2发生加成反应生成,再发生消去反应生成,再发生还原反应生成E,B正确;
C.由恩塞芬汀的结构简式可知,其分子式为C25H29N5O4,C错误;
D.中与苯环直接相连,而中与苯环之间接有两个亚甲基,苯环为吸电子基团,而两个亚甲基属于推电子基团,所以E的碱性更强,D错误;
故选B;
【小问4详解】
由分析可知,C的结构简式为,C先水解,再脱去一分子H2O生成D,化学方程式为:;
【小问5详解】
比D相对分子质量多14的化合物K()的同分异构体中,该化合物分子式为:C10H12O3,不饱和度为5,含有苯环,且遇Fe3+发生显色反应,说明含有酚羟基,分子结构中含,说明含有羧基或酯基,核磁共振氢谱显示有5组峰,且峰面积比为,说明分子中含有两个对称甲基,则可能的结构为、、、、、、、,共8种;
【小问6详解】
1,3-丙二醇发生氧化反应生成丙二酸,丙二酸和乙醇发生酯化反应生成和发生F生成G的机理得到,合成路线为。
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