内容正文:
乐平三中高三化学第三次月考试卷
可能用到的相对原子质量:C 12 O 16 Na 23 La 139 Ba 137 Sn l19
一、选择题:本题共14小题,每小题3分共42分。每小题只有一项符合题意。
1. 2025年“湘超”足球联赛处处体现“化学元素”,下列有关说法正确的是
A. 护腿板中的碳纤维属于有机高分子材料
B. 足球球面材料采用的聚氨酯属于无机非金属材料
C. 用于运动员急性损伤镇痛的氯乙烷气雾剂汽化时大量吸热
D. 任意球喷雾剂中含有17%的丁烷,丁烷在常温常压下为白色液体
2. 超氧化钾()可用作潜水或航天装置的吸收剂和供氧剂,反应为,为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 中键的数目为
B. 晶体中离子的数目为
C. 溶液中的数目为0.01
D. 反应每生成,转移电子数目为
3. 物质结构决定性质,下列对有关性质比较的解释不合理的是
选项
性质比较
解释
A
石墨能导电
石墨为层状结构,同一层相互平行重叠的p轨道中电子可在整个碳原子平面内运动
B
酸性:
原子半径:O<S,键长:O—H<S—H,键能:O—H>S—H
C
稳定性:
金属性:Ca>Mg,中离子键强于中离子键
D
热稳定性:
价层电子排布式为,d轨道全充满,较稳定
A. A B. B C. C D. D
4. 化合物X是一种药物递送载体,可用甲基水杨酸为原料合成。下列说法不正确的是
A. 用质谱仪检测A的最大质荷比为90
B. 甲基水杨酸能发生加成、氧化、取代反应
C. B和C生成X的反应不是缩聚反应
D. X分子中采用杂化的原子共有个
5. 第二代钠离子电池在能量密度、低温性能和循环寿命上有显著突破,其正极材料采用层状氧化物——聚阴离子化合物复合材料,负极采用新型硬碳材料,并开发了新型电解液配方,其工作原理如图。电池工作时总反应为(M表示Mn、Ni、Fe、Co、Cu等)。下列说法正确的是
A. 放电时,电子移动方向:b极→电解质溶液→a极
B. 充电时,a极应与外接电源负极相连,发生还原反应
C. 放电时,负极电极反应式为
D. 充电时,电路中转移时,阳极质量增加23 g
6. NH3是一种重要的化工原料。NH3的催化氧化是工业制HNO3的基础;NH3与COCl2反应可得到尿素;NH3被NaClO氧化可生成N2H4,N2H4及其甲基衍生物主要用作火箭燃料,与N2O4发生燃烧反应,液体N2O4可发生自电离反应生成和;NH3在一定条件下还可合成CH3NH2。下列有关物质结构或性质的说法正确的是
A. 键角: B. 价电子总数:
C. 溶解性: D. 给出能力:
7. 实验证明,叔丁基溴在KOH水溶液中水解为叔丁醇,反应速率方程为(为速率常数,只受温度影响)。其反应进程中的能量变化如图所示。
下列说法错误的是
A. 决速步骤为
B. 增大KOH的浓度可提高反应速率
C. 适当降温可提高叔丁醇的平衡产率
D. 的中心C原子采用杂化
8. 利用下列装置进行实验,能达到相应实验目的的是
实验装置
实验目的
A.制备少量NO并避免其被氧化
B.验证牺牲阳极法保护铁
实验装置
实验目的
C.灼烧海带
D.验证甲基使苯环活化
A. A B. B C. C D. D
9. 离子液体具有良好的导电性,可用作原电池的电解质。一种离子液体的结构如图所示,已知基态X原子的价电子排布式为,W、M、Z、Y为原子半径依次增大的第二周期主族元素,下列说法错误的是
A. 基态原子的第一电离能:
B. 电负性:
C. 若将阴离子换为,化合物熔点升高
D. M与Z分别与X均可形成的分子
10. 相应实验方法或操作能达到相应实验目的的是
选项
实验目的
实验方法或操作
A
除去苯中少量的苯酚
加入适量的浓溴水,振荡、静置、过滤
B
探究浓度对化学平衡的影响
向2 mL 0.1 mol/L K2Cr2O7溶液中滴加5~10滴6 mol/L的NaOH溶液,观察现象;继续滴加5~10滴6 mol/L的H2SO4溶液,观察现象
C
检验溴乙烷中的溴元素
向溴乙烷中滴加1 mL 5%的NaOH溶液,振荡后加热,静置。待溶液分层后,取少量上层溶液,滴加2滴AgNO3溶液,观察现象
D
比较次氯酸和醋酸的酸性强弱
室温下,用pH试纸分别测定等浓度的NaClO溶液和CH3COONa溶液的pH
A. A B. B C. C D. D
11. 一定温度下,向密闭容器中加入 1-苯基丙炔()与适量发生催化加成(已知:反应I、III为放热反应,反应III的平衡常数为9),反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间变化如图所示。下列说法错误的是
A. 反应的焓变():反应I>反应II
B. 平衡后再充入,短时间内产物的占比变大
C. 相同条件下,若催化剂颗粒大小降为纳米级,产物A的浓度峰值点可能变为a
D. 若平衡时测得1-苯基丙炔的转化率为,则平衡时产物的物质的量为
12. BaSnO3是一种立方结构氧化物材料,晶胞结构如图所示。因其易于掺杂,有望成为新一代透明导电薄膜。该立方晶胞的参数为a nm,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. Ba的配位数为12
B. 若将图中Sn平移至晶胞顶点,则O位于晶胞棱心
C. La掺杂Ba形成LaxBa1-xSnO3薄膜,当掺入量x=0.04时,晶体密度为 g∙cm-3
D. La掺杂Ba后,薄膜的导电性能显著提高,归因于La与Ba之间存在价态差
13. 实验室通过下列过程制取草酸亚铁晶体:
已知:、、。下列说法不正确的是
A. 的溶液中:
B. “酸化”后的溶液中:
C. “沉淀”后的上层清液中:
D. 水洗后,再用乙醇洗涤有利于晶体快速干燥
14. 徐光宪被称为中国“稀土之父”,他利用螯合剂对稀土元素进行萃取分离。例如半径较大的轻稀土离子()可与二苯并-18-冠-6(简称冠醚)生成易溶于有机溶剂的螯合物,半径较小的重稀土离子留在水相中,实现分离。下列说法错误的是
A. 中
B. 二苯并-18-冠-6为平面结构
C. 与冠醚中氧原子形成弱配位键
D. 分离稀土元素选择萃取剂时,要考虑冠醚的空腔与金属离子大小匹配
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
(1)液氨是一种重要的载氢材料。已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,Fe﹣TiO2﹣xHy双催化剂双温催化合成氨机理如图-1所示,该方法通过光辐射产生温差,可以实现高速率、高产率合成氨。
①高温区纳米Fe催化剂能提高合成氨效率的原因是 ___________。
②低温区TiO2﹣xHy能提高合成氨效率的原因是 ___________。
③氨燃料电池以KOH溶液为电解质溶液放电时,负极的电极反应式为 ___________。
(2)十氢萘(C10H18)是具有高储氢密度的氢能载体,可经历“C10H18→C10H12→C10H8”的脱氢过程释放氢气,催化剂对反应活化能的影响如图-2所示。一定条件下,向恒容密闭容器加入1mol十氢萘进行催化脱氢实验,测得C10H12和C10H8的物质的量随时间的变化关系如图-3所示。
①C10H12的物质的量显著低于C10H8可能的原因是 ___________。
②7h时,反应体系内氢气的物质的量为 ___________mol。
(3)以H2、CO2和二甲胺为原料,在Cu/ZnO催化下合成DMF()的机理如图-4所示。
①该过程合成DMF的化学方程式为 ___________。
②由机理图可知,反应过程会产生一种有机副产物,其结构简式为 ___________。
③若改用D2、CO2和二甲胺为原料,产物水的结构式为 ___________。
16. 铼 (Re) 、钼(Mo)是具有重要军事战略意义的金属。以钼精矿 (主要成分为MoS2、ReS2),还含有杂质(FeS2、Al2O3、SiO2) 为原料制备金属钼、铼的工艺流程如下:
已知:①烧渣的主要成分为Re2O7、MoO3以及 Fe、Al、Si 的氧化物,Re2O7、MoO3为酸性氧化物。
②过铼酸铵 (NH4ReO4) 是白色片状晶体,微溶于冷水,溶于热水。
③常温下Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10.
回答下列问题:
(1)“焙烧” 常采用高压、通空气逆流操作(空气从焙烧炉下部通入,钼精矿粉末从中上部加入),该操作的目的是___________,“焙烧” 过程中,易产生空气污染物SO2,为有效解决SO2的危害,可采取的措施有___________(任答一条)。
(2)浸渣的主要成分是___________(填化学式),写出ReS2在 “焙烧” 时发生反应的化学方程式:___________。
(3)“还原” 时,Zn 被氧化成 [Zn(OH)4]²⁻,铼的化合物被还原成难溶的ReO2·2H2O,该反应的离子方程式为___________。
(4)“还原” 后过滤所得滤液经处理可制得金属钼缓蚀剂钼酸钠 (Na2MoO4)。
①Na2MoO4固体的 X射线衍射图谱如下图,则Na2MoO4属于___________晶体(填 “晶体” 或 “非晶体”)。
②滤液中的主要溶质有Na2MoO4、Na2SO4、Na2SiO3、Na[Al(OH)]4,先调 pH 除铝和硅,再向溶液中加入Ba(OH)2固体除去SO,若初始时溶液中c(MoO)=0.2mol·L-1、c(SO)=0.011mol·L-1,则当BaMoO4开始沉淀时,SO的去除率为___________(忽略溶液体积变化)。
(5) 一种MoO2晶体结构如下图所示,在MoO2中通过氮掺杂反应可生成MoO2-xNy,能使MoO2具有光学活性,掺杂过程如图所示。则MoO2-xNy晶体中x:y=___________。
17. 氯化钴氨配合物可制成湿度传感器,利用其配位结构随水分变化的颜色转变(如蓝变红),实现环境湿度的快速检测。某学习小组在实验室条件下制备晶体并测定钴的含量,简易流程和部分装置如下。
回答下列问题:
(1)“络合氧化”中,一般要求在“通风橱”中添加浓氨水,其原因是________。写出CoCl2、NH4Cl、氨水和双氧水反应制备的化学方程式:________。
(2)利用图1所示装置进行“趁热过滤”,酒精灯的作用是_________。
(3)利用图2所示装置进行“抽滤”,相对普通过滤,抽滤的主要优点是_________(答2条)。
(4)利用电导率法确定配合物的构型。电导率是衡量物质传导电流能力的物理量,反映材料内部电荷(电子、离子等)的迁移能力,电荷迁移速率越快、数量越多,电导率越高。
已知:溶液的电导率与化合物构型的关系如表所示()。
化合物构型
离子数目
电导率
MA
2
120~134
MA2或M2A
3
240~278
MA3或M3A
4
411~451
MA4或M4A
5
533~569
某配合物Q由、NH3、构成,实验测定该溶液的电导率为,则该化合物的构型可能是________(填标号)。
A.
B.
C.
(5)测定( )样品中钴元素的质量分数。准确称取w g产品于锥形瓶中,加入 溶液和2~3粒沸石,加热煮沸25 min。冷却至室温,加入足量KI固体,盖上瓶塞,轻缓振摇1 min,加入盐酸,暗处放置20 min。取出后立即加入蒸馏水稀释至250 mL,准确量取25.00 mL稀释后的溶液于锥形瓶中,用标准溶液滴定,直至紫红色溶液变为黄橙色,再加入1 mL 0.5%淀粉溶液,此时溶液变为蓝色。继续用标准溶液滴定,直至溶液变为纯净的浅红色,记录滴定体积,平行测定三次,消耗标准溶液的体积分别为20.02 mL、20.20 mL、19.98 mL。
已知: ,
,。
①该产品中钴的质量分数为________%(用含c、w的代数式表示)。
②若第三次实验滴定前仰视读数,滴定终点俯视读数,测得结果将________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
18. 聚硫酸酯是主链含硫酸酯重复单元的新型特种工程塑料,一种点击化学方法合成聚硫酸酯(G)的路线如下:
请回答下列问题:
(1)A的结构简式为___________。
(2)B中官能团的电子式为___________。
(3)在浓硫酸作用下,C和D按物质的量之比为1:2进行反应,则C与D反应的化学方程式为___________。
(4)分子中的大π键可用符号表示,其中m表示形成大π键的原子数,n表示形成大π键的电子数,则D中的大π键可表示为___________。
(5)E和F反应生成G的反应类型为___________。
(6)BPA常用来生产防碎塑料聚碳酸酯,下列关于BPA的相关说法中错误的是___________(填字母)。
A.属于苯酚的同系物 B.分子式为C15H18O2 C.苯环上的一氯代物有2种
D.能使FeCl3溶液变色 E.可与Na2CO3、NaHCO3、NaOH溶液反应
(7)BPA合成F的过程中,通常需要添加三乙胺。已知三乙胺的结构可以看作用乙基取代氨气的氢原子,在此反应中三乙胺的作用是___________。
(8)写出符合下列条件的BPA同分异构体的结构简式:___________。
①核磁共振氢谱显示有5组峰;②铜作催化剂氧化后的产物可发生银镜反应。
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乐平三中高三化学第三次月考试卷
可能用到的相对原子质量:C 12 O 16 Na 23 La 139 Ba 137 Sn l19
一、选择题:本题共14小题,每小题3分共42分。每小题只有一项符合题意。
1. 2025年“湘超”足球联赛处处体现“化学元素”,下列有关说法正确的是
A. 护腿板中的碳纤维属于有机高分子材料
B. 足球球面材料采用的聚氨酯属于无机非金属材料
C. 用于运动员急性损伤镇痛的氯乙烷气雾剂汽化时大量吸热
D. 任意球喷雾剂中含有17%的丁烷,丁烷在常温常压下为白色液体
【答案】C
【解析】
【详解】A.碳纤维主要成分为碳单质,属于无机非金属材料,A错误;
B.聚氨酯为人工合成的高分子化合物,属于有机高分子材料,B错误;
C.氯乙烷气雾剂喷出后迅速汽化,此过程需吸收大量热量,使局部组织降温镇痛,C正确;
D.丁烷的沸点约为-0.5℃,常温常压下为无色气体,D错误;
故答案选C。
2. 超氧化钾()可用作潜水或航天装置的吸收剂和供氧剂,反应为,为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 中键的数目为
B. 晶体中离子的数目为
C. 溶液中的数目为0.01
D. 反应每生成,转移电子数目为
【答案】B
【解析】
【详解】A.44g CO2的物质的量为1 mol,CO2结构式为O=C=O,1个CO2分子含2个σ键,故σ键数目为2NA,A错误;
B.KO2晶体由K+和超氧根离子O2-构成,1 mol KO2含1 mol K+和1 mol O2-,离子总物质的量为2 mol,数目为2NA,B正确;
C.是弱酸根离子,在水溶液中会发生水解,因此100 mL 0.1 mol·L-1 K2CO3溶液中的数目小于0.01 NA,C错误;
D.反应中KO2中O为-0.5价,生成3 mol O2时共转移3 mol电子,故每生成1 mol O2转移电子数目为NA,D错误;
故选B。
3. 物质结构决定性质,下列对有关性质比较的解释不合理的是
选项
性质比较
解释
A
石墨能导电
石墨为层状结构,同一层相互平行重叠的p轨道中电子可在整个碳原子平面内运动
B
酸性:
原子半径:O<S,键长:O—H<S—H,键能:O—H>S—H
C
稳定性:
金属性:Ca>Mg,中离子键强于中离子键
D
热稳定性:
价层电子排布式为,d轨道全充满,较稳定
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.石墨中碳原子为sp2杂化,每个碳原子剩余1个含未成对电子的p轨道,同一层内p轨道平行重叠形成离域大π键,电子可在整个碳原子平面内自由移动,因此石墨能导电,A正确;
B.S原子半径大于O原子,则S-H键键长大于O-H键,键能S-H小于O-H,键更易断裂,故乙硫醇酸性强于乙醇,B正确;
C.Ca2+的电子层数大于Mg2+,则半径:Ca2+>Mg2+,离子电荷相同时,阳离子半径越小离子键越强,因此中离子键强于中的离子键;碳酸盐的热稳定性差异源于阳离子极化能力,Mg2+半径更小、极化能力更强,更易使碳酸根分解,该现象与金属性无关,C错误;
D.价层电子排布式为,d轨道全充满,为稳定结构,Cu2+价电子排布为3d9,稳定性弱于,因此热稳定性Cu2O大于CuO,D正确;
故选C。
4. 化合物X是一种药物递送载体,可用甲基水杨酸为原料合成。下列说法不正确的是
A. 用质谱仪检测A的最大质荷比为90
B. 甲基水杨酸能发生加成、氧化、取代反应
C. B和C生成X的反应不是缩聚反应
D. X分子中采用杂化的原子共有个
【答案】D
【解析】
【分析】甲基水杨酯与A反应生成B,由B的结构可知发生酯化反应推知A为,B和C在催化剂作用下开环后发生的加聚反应,据此分析;
【详解】A.根据A的结构可知,A的相对分子质量为90,用质谱仪检测A的最大质荷比为90,A正确;
B.甲基水杨酸含有羟基、羧基,苯环,能发生加成、氧化、取代反应,B正确;
C.根据分析可知,B和C生成X,反应无小分子生成,是开环后发生的加聚反应反应,C正确;
D.链节内有3个C采用杂化,2个单键的氧原子采用杂化,链节外有1个C采用杂化,1个O采用杂化,则共有个,D错误;
故选D。
5. 第二代钠离子电池在能量密度、低温性能和循环寿命上有显著突破,其正极材料采用层状氧化物——聚阴离子化合物复合材料,负极采用新型硬碳材料,并开发了新型电解液配方,其工作原理如图。电池工作时总反应为(M表示Mn、Ni、Fe、Co、Cu等)。下列说法正确的是
A. 放电时,电子移动方向:b极→电解质溶液→a极
B. 充电时,a极应与外接电源负极相连,发生还原反应
C. 放电时,负极电极反应式为
D. 充电时,电路中转移时,阳极质量增加23 g
【答案】C
【解析】
【分析】根据电池工作时总反应可知,b极,失去电子,作电池负极;则电极a为正极。
【详解】A.放电时b极,发生氧化反应,故b为负极,a为正极,电子由b极→用电器→a极,电子不能进入溶液,A项错误;
B.充电时a极与外接电源正极相连,发生氧化反应,B项错误;
C.放电时负极,电极反应式为,C项正确;
D.充电时阳极的电极反应式为电路中转移时,进入溶液,电极质量减少,故电路中转移时,阳极质量减少23 g,D项错误;
故选C。
6. NH3是一种重要的化工原料。NH3的催化氧化是工业制HNO3的基础;NH3与COCl2反应可得到尿素;NH3被NaClO氧化可生成N2H4,N2H4及其甲基衍生物主要用作火箭燃料,与N2O4发生燃烧反应,液体N2O4可发生自电离反应生成和;NH3在一定条件下还可合成CH3NH2。下列有关物质结构或性质的说法正确的是
A. 键角: B. 价电子总数:
C. 溶解性: D. 给出能力:
【答案】D
【解析】
【详解】A.中心N价层电子对数为,无孤对电子,空间构型为平面三角形,键角120°;中心N价层电子对数为,有1对孤对电子,空间构型为V形,孤对电子与成键电子对之间的排斥作用更强,键角小于120°,故键角,A错误;
B.价电子总数为,价电子总数为,故价电子总数,B错误;
C.含2个,可与水分子形成更多氢键,甲基为疏水基团,故溶解性(CH3)2NNH2,C错误;
D.甲基为推电子基团,使中N的电子云密度更高,更易结合(碱性更强),故给出能力,D正确;
故答案选D。
7. 实验证明,叔丁基溴在KOH水溶液中水解为叔丁醇,反应速率方程为(为速率常数,只受温度影响)。其反应进程中的能量变化如图所示。
下列说法错误的是
A. 决速步骤为
B. 增大KOH的浓度可提高反应速率
C. 适当降温可提高叔丁醇的平衡产率
D. 的中心C原子采用杂化
【答案】B
【解析】
【详解】A.由能量变化图可知,第一步反应的活化能最高,为决速步骤,A不符合题意;
B.反应速率方程为,速率与浓度无关,增大浓度不能提高反应速率,B符合题意;
C.该反应的反应物总能量高于生成物,为放热反应,适当降温可使平衡正向移动,提高叔丁醇的平衡产率,C不符合题意;
D.的中心C原子形成3个键,无孤电子对,采用杂化,D不符合题意;
故选B。
8. 利用下列装置进行实验,能达到相应实验目的的是
实验装置
实验目的
A.制备少量NO并避免其被氧化
B.验证牺牲阳极法保护铁
实验装置
实验目的
C.灼烧海带
D.验证甲基使苯环活化
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.Cu与稀硝酸反应生成NO,装置中U型管左管生成的NO会将溶液压向右管,NO留在左管,隔绝了空气,避免NO被氧化,能达到实验目的,A正确;
B.牺牲阳极法保护铁时,若Fe被腐蚀才会生成,KSCN溶液只能检验,无法检验,不能验证铁是否被保护,不能达到实验目的,B错误;
C.灼烧海带固体应该在坩埚中进行,坩埚需要放在泥三角上而不是石棉网上,不能达到实验目的,C错误;
D.该实验中甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,甲苯被氧化为苯甲酸,而苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,证明的是苯环活化了甲基(使甲基易被氧化),不能验证甲基使苯环活化,不能达到实验目的,D错误;
故答案选A。
9. 离子液体具有良好的导电性,可用作原电池的电解质。一种离子液体的结构如图所示,已知基态X原子的价电子排布式为,W、M、Z、Y为原子半径依次增大的第二周期主族元素,下列说法错误的是
A. 基态原子的第一电离能:
B. 电负性:
C. 若将阴离子换为,化合物熔点升高
D. M与Z分别与X均可形成的分子
【答案】B
【解析】
【分析】基态X原子的价电子排布式为,则X为H;W、M、Z、Y为原子半径依次增大的第二周期主族元素,同周期主族元素原子半径随原子序数增大而减小,因此原子序数关系:,阴离子中Y与4个W成键,整体带1个单位负电荷,说明Y最外层有3个电子,得Y为B;W为负一价,原子序数大于B,得W为F,阴离子为,符合结构;阳离子结构中:Z全部形成4个共价键,M形成3个或4个共价键,结合阳离子成键特点及原子序数,得M为N,Z为C;据此解题。
【详解】A.同周期第一电离能随原子序数增大整体增大,且N的为半满稳定结构,第一电离能,即,A正确;
B.鲍林电负性顺序为:,即,选项给出顺序,B错误;
C.原化合物是离子液体,大体积的使离子键减弱、熔点低;换为小体积后,晶格能增大,离子键增强,熔点升高,C正确;
D.M(N)与X(H)形成,总电子数;Z(C)与X(H)形成,总电子数,均为18分子,D正确;
故答案选B。
10. 相应实验方法或操作能达到相应实验目的的是
选项
实验目的
实验方法或操作
A
除去苯中少量的苯酚
加入适量的浓溴水,振荡、静置、过滤
B
探究浓度对化学平衡的影响
向2 mL 0.1 mol/L K2Cr2O7溶液中滴加5~10滴6 mol/L的NaOH溶液,观察现象;继续滴加5~10滴6 mol/L的H2SO4溶液,观察现象
C
检验溴乙烷中的溴元素
向溴乙烷中滴加1 mL 5%的NaOH溶液,振荡后加热,静置。待溶液分层后,取少量上层溶液,滴加2滴AgNO3溶液,观察现象
D
比较次氯酸和醋酸的酸性强弱
室温下,用pH试纸分别测定等浓度的NaClO溶液和CH3COONa溶液的pH
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.苯酚与浓溴水反应生成的三溴苯酚可溶于苯,且溴单质也会溶于苯,引入新杂质,无法达到除杂目的,A错误;
B.溶液中存在平衡,加入溶液消耗,平衡正向移动,溶液变黄;加入溶液增大浓度,平衡逆向移动,溶液变橙,可探究浓度对化学平衡的影响,B正确;
C.溴乙烷水解后溶液中含有过量,会与反应生成沉淀,干扰溴离子检验,应先加稀硝酸酸化,再加溶液,C错误;
D.溶液会发生水解,生成次氯酸,会漂白pH试纸,无法用pH试纸测定其pH,D错误;
故答案为B。
11. 一定温度下,向密闭容器中加入 1-苯基丙炔()与适量发生催化加成(已知:反应I、III为放热反应,反应III的平衡常数为9),反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间变化如图所示。下列说法错误的是
A. 反应的焓变():反应I>反应II
B. 平衡后再充入,短时间内产物的占比变大
C. 相同条件下,若催化剂颗粒大小降为纳米级,产物A的浓度峰值点可能变为a
D. 若平衡时测得1-苯基丙炔的转化率为,则平衡时产物的物质的量为
【答案】B
【解析】
【详解】A.由盖斯定律可知,反应Ⅱ=反应Ⅰ+反应Ⅲ,反应Ⅰ、反应Ⅲ都是放热反应,则反应Ⅰ、反应Ⅲ的焓变都小于0,ΔHII = ΔHI + ΔHIII,所以反应Ⅱ也是放热反应,且反应Ⅰ放出的热量更少,因此反应焓变:反应Ⅰ>反应Ⅱ;A正确;
B.短时间里反应I得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多,说明反应I的速率比反应Ⅱ的速率快,速率越快,其活化能越小,则活化能:反应Ⅰ<反应Ⅱ,短时间内更有利于反应Ⅰ进行,则平衡后再充入,短时间内产物A的占比变大,B错误;
C.相同条件下,若将该催化剂改换成纳米级颗粒,催化剂与反应物的接触面积变大,催化效率提高,反应速率加快,产物A的浓度峰值点可能是a,C正确;
D.由于平衡时测得的转化率为,则反应的物质的量为,生成的产物A和产物B的总物质的量为,设生成产物B的物质的量为,则生成产物A的物质的量为,设容器体积为,则反应Ⅲ的平衡常数,解得,D正确;
故答案选B。
12. BaSnO3是一种立方结构氧化物材料,晶胞结构如图所示。因其易于掺杂,有望成为新一代透明导电薄膜。该立方晶胞的参数为a nm,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. Ba的配位数为12
B. 若将图中Sn平移至晶胞顶点,则O位于晶胞棱心
C. La掺杂Ba形成LaxBa1-xSnO3薄膜,当掺入量x=0.04时,晶体密度为 g∙cm-3
D. La掺杂Ba后,薄膜的导电性能显著提高,归因于La与Ba之间存在价态差
【答案】C
【解析】
【详解】A.以晶胞顶点的Ba原子为研究对象,根据晶胞结构,Ba原子位于立方晶胞的8个顶点,每个顶点的Ba原子周围,距离最近且相等的O原子分布在相邻晶胞的6个面心位置,通过空间延伸计数,每个Ba原子周围共有12个等距的O原子,因此Ba的配位数为12,A正确;
B.原晶胞中,Sn位于晶胞体心,Ba位于晶胞顶点,O位于晶胞的6个面心;若将Sn平移至晶胞顶点,相当于对晶胞进行坐标平移变换,原晶胞中面心位置的O原子,在以Sn为顶点的新晶胞中,对应位置为晶胞的棱心,因此O位于晶胞棱心,B正确;
C.当La掺杂量x=0.04时,晶胞中La的物质的量为0.04,Ba的物质的量为0.96,Sn为1,O为3,则该晶胞对应的摩尔质量;1个晶胞的质量;晶胞参数为,即,因此晶胞体积;根据密度公式,代入计算得,C错误;
D.Ba元素在中为+2价,La元素为+3价,当La掺杂取代Ba后,为了维持晶体的电中性,会在晶体中产生电子作为载流子,载流子浓度的提升会显著提高薄膜的导电性能,因此薄膜导电性能提高的原因是La与Ba之间存在价态差,D正确;
故答案选C。
13. 实验室通过下列过程制取草酸亚铁晶体:
已知:、、。下列说法不正确的是
A. 的溶液中:
B. “酸化”后的溶液中:
C. “沉淀”后的上层清液中:
D. 水洗后,再用乙醇洗涤有利于晶体快速干燥
【答案】C
【解析】
【分析】硫酸亚铁铵溶于水,加硫酸酸化,再加草酸,析出草酸亚铁晶体,过滤,洗涤,得到较纯净的草酸亚铁晶体。
【详解】A.,已知,即,将数值代入,解得,故,A正确;
B.“酸化”后溶液中存在电荷守恒,此时溶液呈酸性,有,故,B正确;
C.“沉淀”后的上层清液为的饱和溶液,此时,C错误;
D.用乙醇洗涤可带走晶体表面水分,同时乙醇易挥发,利于快速干燥,D正确;
故选C。
14. 徐光宪被称为中国“稀土之父”,他利用螯合剂对稀土元素进行萃取分离。例如半径较大的轻稀土离子()可与二苯并-18-冠-6(简称冠醚)生成易溶于有机溶剂的螯合物,半径较小的重稀土离子留在水相中,实现分离。下列说法错误的是
A. 中
B. 二苯并-18-冠-6为平面结构
C. 与冠醚中氧原子形成弱配位键
D. 分离稀土元素选择萃取剂时,要考虑冠醚的空腔与金属离子大小匹配
【答案】B
【解析】
【详解】A.该络合物外界有3个,每个带1个单位负电荷,根据电荷守恒,带3个单位正电荷,因此,A正确;
B.二苯并-18-冠-6的碳链中存在多个饱和碳原子,饱和碳原子为杂化,呈四面体结构,因此该分子不可能是平面结构,B错误;
C.有空轨道,冠醚中氧原子有孤对电子,可与形成弱配位键,C正确;
D.题干说明只有半径较大的轻稀土离子能与该冠醚形成螯合物,半径较小的重稀土离子不能,因此分离稀土元素时,需要考虑冠醚空腔与金属离子大小匹配,D正确;
故选B。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
(1)液氨是一种重要的载氢材料。已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,Fe﹣TiO2﹣xHy双催化剂双温催化合成氨机理如图-1所示,该方法通过光辐射产生温差,可以实现高速率、高产率合成氨。
①高温区纳米Fe催化剂能提高合成氨效率的原因是 ___________。
②低温区TiO2﹣xHy能提高合成氨效率的原因是 ___________。
③氨燃料电池以KOH溶液为电解质溶液放电时,负极的电极反应式为 ___________。
(2)十氢萘(C10H18)是具有高储氢密度的氢能载体,可经历“C10H18→C10H12→C10H8”的脱氢过程释放氢气,催化剂对反应活化能的影响如图-2所示。一定条件下,向恒容密闭容器加入1mol十氢萘进行催化脱氢实验,测得C10H12和C10H8的物质的量随时间的变化关系如图-3所示。
①C10H12的物质的量显著低于C10H8可能的原因是 ___________。
②7h时,反应体系内氢气的物质的量为 ___________mol。
(3)以H2、CO2和二甲胺为原料,在Cu/ZnO催化下合成DMF()的机理如图-4所示。
①该过程合成DMF的化学方程式为 ___________。
②由机理图可知,反应过程会产生一种有机副产物,其结构简式为 ___________。
③若改用D2、CO2和二甲胺为原料,产物水的结构式为 ___________。
【答案】(1) ①. 纳米铁可以吸附更多N2,高温有利于N≡N、H—H断裂,加快反应速率 ②. 反应放热,低温区促进N、H合成氨,平衡正向移动,提高NH3平衡产率 ③. 2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O
(2) ①. 催化剂显著降低了C10H12转化为C10H8的活化能,C10H12分解速率大于其生成速率 ②. 2.028
(3) ①. H2+CO2+HN(CH3)2H2O+DMF ②. HCOOH ③. H-O-D
【解析】
【小问1详解】
①在Fe表面断裂,Fe的温度高于体系温度,纳米铁可以吸附更多N2,高温有利于N≡N、H—H断裂,加快反应速率;
②氨气在表面生成,温度低于体系温度,反应放热,低温区促进N、H合成氨,平衡正向移动,提高NH3平衡产率;
③氨燃料电池以KOH溶液为电解质溶液放电时,NH3为燃料做负极,失电子,负极的电极反应式为 2NH3﹣6e﹣+6OH﹣=N2+6H2O;
【小问2详解】
①由图可知,对比C10H18转化为C10H12的活化能与C10H12转化为C10H8的活化能,可得出催化剂显著降低了C10H12转化为C10H8的活化能,C10H12分解速率大于其生成速率;
②由图可知, C10H18(g)→C10H12(g)+3H2(g);C10H12(g)→C10H8+5H2(g),反应体系内氢气的物质的量为0.021×3+0.393×5=2.028 mol;
【小问3详解】
①由图可知,该过程合成DMF的化学方程式为H2+CO2+HN(CH3)2H2O+DMF ;
②由产生DMF和,同时过程中也会产生,生成一种副产物为HCOOH;
③由图可知,水中有一个氢来自于氢气,故产物水的结构为H-O-D;
16. 铼 (Re) 、钼(Mo)是具有重要军事战略意义的金属。以钼精矿 (主要成分为MoS2、ReS2),还含有杂质(FeS2、Al2O3、SiO2) 为原料制备金属钼、铼的工艺流程如下:
已知:①烧渣的主要成分为Re2O7、MoO3以及 Fe、Al、Si 的氧化物,Re2O7、MoO3为酸性氧化物。
②过铼酸铵 (NH4ReO4) 是白色片状晶体,微溶于冷水,溶于热水。
③常温下Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8,Ksp(BaSO4)=1.1×10-10.
回答下列问题:
(1)“焙烧” 常采用高压、通空气逆流操作(空气从焙烧炉下部通入,钼精矿粉末从中上部加入),该操作的目的是___________,“焙烧” 过程中,易产生空气污染物SO2,为有效解决SO2的危害,可采取的措施有___________(任答一条)。
(2)浸渣的主要成分是___________(填化学式),写出ReS2在 “焙烧” 时发生反应的化学方程式:___________。
(3)“还原” 时,Zn 被氧化成 [Zn(OH)4]²⁻,铼的化合物被还原成难溶的ReO2·2H2O,该反应的离子方程式为___________。
(4)“还原” 后过滤所得滤液经处理可制得金属钼缓蚀剂钼酸钠 (Na2MoO4)。
①Na2MoO4固体的 X射线衍射图谱如下图,则Na2MoO4属于___________晶体(填 “晶体” 或 “非晶体”)。
②滤液中的主要溶质有Na2MoO4、Na2SO4、Na2SiO3、Na[Al(OH)]4,先调 pH 除铝和硅,再向溶液中加入Ba(OH)2固体除去SO,若初始时溶液中c(MoO)=0.2mol·L-1、c(SO)=0.011mol·L-1,则当BaMoO4开始沉淀时,SO的去除率为___________(忽略溶液体积变化)。
(5) 一种MoO2晶体结构如下图所示,在MoO2中通过氮掺杂反应可生成MoO2-xNy,能使MoO2具有光学活性,掺杂过程如图所示。则MoO2-xNy晶体中x:y=___________。
【答案】(1) ①. 使反应物之间充分接触,焙烧更充分,原料利用率更高 ②. 焙烧的时候加入生石灰(或将产生的气体通入碱性溶液中吸收)
(2) ①. ②.
(3)
(4) ①. 晶体 ②. 95%
(5)7:2
【解析】
【分析】钼精矿主要成分为、,还含有杂质、、,在空气中焙烧,金属硫化物全部被氧化为高价态金属氧化物和气体。固体加入溶液碱浸,只有不反应,成为浸渣。浸液中含有、、、、等。加入Zn,将还原为难溶的,过滤分离后,加入氧气氧化为,再加入溶液可将其转变为,通过降低温度即可得到大量的固体,再经过一系列操作最终得到Re。
【小问1详解】
高压可提高氧气浓度,加快反应速率,提高原料利用率。空气逆流操作可使反应物接触更充分,反应更彻底。是酸性氧化物,可在焙烧时加入碱性氧化物如生石灰,与氧气反应生成,或者将产生的气体通入强碱性的溶液中吸收。
【小问2详解】
由分析可知,浸渣的主要成分是。由已知①可知,烧渣中含有,可知发生了氧化反应,结合分析可得方程式为
【小问3详解】
根据题中提示的主要反应物和生成物可写出离子方程式为。
【小问4详解】
①由图可知,晶体的X射线衍射图谱有明显的特征衍射峰,因此属于晶体。
②开始沉淀时,,此时溶液中,去除率。
【小问5详解】
均摊法得晶胞中Mo位于晶胞的顶点、面上、内部,总个数为,根据化学式可知其晶胞中O的个数为8。掺杂后晶胞中面上一个O的位置被N取代,N的个数为、在内部和棱上产生了2个氧空位,总O个数为,因此化学式可写为,即,得,,,。
17. 氯化钴氨配合物可制成湿度传感器,利用其配位结构随水分变化的颜色转变(如蓝变红),实现环境湿度的快速检测。某学习小组在实验室条件下制备晶体并测定钴的含量,简易流程和部分装置如下。
回答下列问题:
(1)“络合氧化”中,一般要求在“通风橱”中添加浓氨水,其原因是________。写出CoCl2、NH4Cl、氨水和双氧水反应制备的化学方程式:________。
(2)利用图1所示装置进行“趁热过滤”,酒精灯的作用是_________。
(3)利用图2所示装置进行“抽滤”,相对普通过滤,抽滤的主要优点是_________(答2条)。
(4)利用电导率法确定配合物的构型。电导率是衡量物质传导电流能力的物理量,反映材料内部电荷(电子、离子等)的迁移能力,电荷迁移速率越快、数量越多,电导率越高。
已知:溶液的电导率与化合物构型的关系如表所示()。
化合物构型
离子数目
电导率
MA
2
120~134
MA2或M2A
3
240~278
MA3或M3A
4
411~451
MA4或M4A
5
533~569
某配合物Q由、NH3、构成,实验测定该溶液的电导率为,则该化合物的构型可能是________(填标号)。
A.
B.
C.
(5)测定()样品中钴元素的质量分数。准确称取w g产品于锥形瓶中,加入溶液和2~3粒沸石,加热煮沸25 min。冷却至室温,加入足量KI固体,盖上瓶塞,轻缓振摇1 min,加入盐酸,暗处放置20 min。取出后立即加入蒸馏水稀释至250 mL,准确量取25.00 mL稀释后的溶液于锥形瓶中,用标准溶液滴定,直至紫红色溶液变为黄橙色,再加入1 mL 0.5%淀粉溶液,此时溶液变为蓝色。继续用标准溶液滴定,直至溶液变为纯净的浅红色,记录滴定体积,平行测定三次,消耗标准溶液的体积分别为20.02 mL、20.20 mL、19.98 mL。
已知:,
,。
①该产品中钴的质量分数为________%(用含c、w的代数式表示)。
②若第三次实验滴定前仰视读数,滴定终点俯视读数,测得结果将________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1) ①. 浓氨水易挥发出有毒的,因此需在通风橱操作 ②.
(2)加热漏斗,防止温度降低使晶体析出,避免产物损失
(3)过滤速率更快并得到的晶体更干燥 (4)A
(5) ①. ②. 偏低
【解析】
【小问1详解】
浓氨水易挥发出有毒的,因此需在通风橱操作;被氧化为, CoCl2、NH4Cl、氨水和双氧水反应制备的化学方程式为 ;
【小问2详解】
趁热过滤的目的是防止目标产物因温度降低析出,酒精灯加热维持体系温度,减少产物损失;
【小问3详解】
抽滤(减压过滤)利用压强差加快过滤速率,同时能更好抽去滤渣中的水分,得到更干燥的固体;
【小问4详解】
落在 区间,对应总离子数为3;A电离为[Co(NH3)5Cl]2+和2Cl−,共3个离子,符合要求;B电离出4个离子,C电离出2个离子,均不符合;
故选A。
【小问5详解】
①根据反应可得关系:(物质的量),舍去偏差较大的 ,平均消耗体积为,总 ,则 , ,钴元素的质量分数为 ;
② 滴定前仰视读数,滴定终点俯视读数,最终测得消耗标准液体积偏小,计算得到的物质的量偏小,因此测得结果偏低。
18. 聚硫酸酯是主链含硫酸酯重复单元的新型特种工程塑料,一种点击化学方法合成聚硫酸酯(G)的路线如下:
请回答下列问题:
(1)A的结构简式为___________。
(2)B中官能团的电子式为___________。
(3)在浓硫酸作用下,C和D按物质的量之比为1:2进行反应,则C与D反应的化学方程式为___________。
(4)分子中的大π键可用符号表示,其中m表示形成大π键的原子数,n表示形成大π键的电子数,则D中的大π键可表示为___________。
(5)E和F反应生成G的反应类型为___________。
(6)BPA常用来生产防碎塑料聚碳酸酯,下列关于BPA的相关说法中错误的是___________(填字母)。
A.属于苯酚的同系物 B.分子式为C15H18O2 C.苯环上的一氯代物有2种
D.能使FeCl3溶液变色 E.可与Na2CO3、NaHCO3、NaOH溶液反应
(7)BPA合成F的过程中,通常需要添加三乙胺。已知三乙胺的结构可以看作用乙基取代氨气的氢原子,在此反应中三乙胺的作用是___________。
(8)写出符合下列条件的BPA同分异构体的结构简式:___________。
①核磁共振氢谱显示有5组峰;②铜作催化剂氧化后的产物可发生银镜反应。
【答案】(1)
(2) (3) (4)
(5)缩聚反应 (6)ABE
(7)吸收反应生成的HCl,使反应正向进行
(8)(或)
【解析】
【分析】该合成路线:丙烯和发生加成,遵循马氏加成规则,得到A为2-溴丙烷:; A在水溶液发生卤代烃水解(取代反应),溴原子被羟基取代,得到B为异丙醇:; B在催化、加热条件下被氧气氧化,仲醇氧化为丙酮,得到C为丙酮; C(丙酮)和D(苯酚)按物质的量比在浓硫酸(酸催化)下发生缩合脱水反应,生成BPA,即双酚A(2,2-二(4-羟基苯基)丙烷),和题干给出的BPA结构完全对应,该反应就是工业合成双酚A的经典反应;D为苯酚,苯环中存在6个碳原子共同形成的大π键; BPA含两个酚羟基,经两步取代得到两种单体E、F:BPA和发生取代,酚羟基氢被取代,得到两端为的单体E;BPA和三甲基氯硅烷发生取代,酚羟基氢被三甲基硅基取代,得到两端为的单体F,该过程生成副产物; 最终E和F在催化剂作用下发生缩聚反应,脱去小分子副产物,重复连接得到目标聚合物聚硫酸酯G。
【小问1详解】
通过BPA的结构可知C中存在两个甲基,则丙烯与HBr发生加成反应,主要产物为2-溴丙烷,A的结构简式为;
【小问2详解】
A在NaOH溶液中发生水解反应,生成B(异丙醇,),其官能团为羟基,电子式为;
【小问3详解】
经催化氧化生成C(丙酮,),D为苯酚(),丙酮与苯酚在浓硫酸催化下,按物质的量之比为1:2发生反应,生成双酚A(BPA)和水。反应的化学方程式为;
【小问4详解】
D为,分子中苯环上的6个C原子和羟基上的1个O原子均为杂化,且共平面,苯环提供6个p电子,O原子提供1对未共用p电子,参与形成共轭大π键。因此,参与形成大π键的原子数为7,电子数为8,大π键可表示为;
【小问5详解】
E和F在催化剂作用下,通过端基的活性基团(如和)相互反应,脱去小分子,形成高分子化合物G,该反应属于缩聚反应;
【小问6详解】
A.同系物要求结构相似、分子组成相差若干个,BPA含2个酚羟基,苯酚含1个,结构不相似,不属于同系物,A错误;
B.根据结构简式,BPA的分子式为,B错误;
C.分子中两个苯环对称,每个苯环上有2种等效氢,故苯环上的一氯代物有2种,C正确;
D.含有酚羟基,能与溶液发生显色反应,D正确;
E.酚羟基酸性弱于碳酸,可与、NaOH反应,但不与反应,E错误;
故选ABE;
【小问7详解】
三乙胺是一种有机碱。在BPA合成F的过程中,反应会生成HCl等酸性副产物。三乙胺的作用是中和反应生成的酸,使反应平衡正向移动,提高反应产率;
【小问8详解】
核磁共振氢谱有5组峰,铜催化氧化后的产物可发生银镜反应,说明分子中含有结构,只有能被氧化为-CHO。将BPA其中一个-OH替换为,并保持分子对称性,即可得到符合条件的同分异构体,结构简式为或。
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