内容正文:
化学
(满分100分。时间75分钟。)
可能用到的相对原子质量:H 1 Li 7 C 12 N 14 O 16 Ca 40 Co 59 Zn 65
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 2025年12月3日,我国朱雀三号重复使用运载火箭成功发射。下列有关说法错误的是
A. 火箭加注的液氢燃料是高能清洁燃料
B. 飞船内常用固体来吸收空气中的
C. 火箭用到的先进陶瓷材料属于无机非金属材料
D. 火箭箭体用到钛合金,钛属于稀土金属
2. 下列化学用语或表达正确的是
A. 蔗糖的分子式为
B. 的电子式为
C. 的名称为2-甲基-3-戊烯
D. 基态砷原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p3
3. 下列离子方程式书写正确的是
A. 溶于水:
B. 实验室制取氯气:
C. 用溶液除去天然气中
D. 泡沫灭火器的工作原理:
4. 的结构如图所示,下列说法正确的是
A. S的原子结构示意图为 B. 键角:
C. 中心原子价层电子对数为4 D. 图中“……”均为配位键
5. 下列叙述正确的是
A. Li与分别在中燃烧,产物中所有元素的价态一定相同
B. 分别通入品红和酸性溶液,溶液褪色原理相同
C. 分别与浓硝酸、稀硝酸反应,反应产生的现象相同
D. 澄清石灰水分别与溶液和溶液反应,现象相同
6. 下列装置和操作能达到实验目的的是
A.制备
B.验证羟基活化苯环
C.实验室制乙炔
D.验证牺牲阳极法
A. A B. B C. C D. D
7. 奥司他韦是一种可预防流感的抗病毒药物,其结构如图所示,下列说法正确的是
A. 分子中的甲基易与机体基团结合发挥药效
B. 手性碳原子数目为2
C. 在稀碱溶液中水解生成3种有机产物
D. 分子中含有4种官能团
8. 短周期非金属主族元素原子序数依次增大,的轨道电子数等于轨道电子数,的第一电离能小于其同周期相邻元素,且的未成对电子数之和等于的价电子数。下列说法正确的是
A. 简单离子半径: B. 单质的氧化性:
C. 单质的沸点: D. 最高价氧化物对应水化物的酸性:
9. 氮氧化物是工业生产的原料,也是大气污染物,研究氮氧化物的相关反应机理非常有意义。已知:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
则反应的
A. B.
C. D.
10. 根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项
实验操作和现象
结论
A
向溶液中滴加1滴酸性溶液,溶液紫色褪去,溶液澄清
将氧化为
B
向溶液中加入少量固体,溶液由蓝色变为黄绿色
发生了到的转化
C
向丙烯醛中加入足量新制氢氧化铜悬浊液,加热至不再生成砖红色沉淀,静置,向上层清液中滴加溴水,溴水褪色
丙烯醛中含有碳碳双键
D
向苯酚浊液中逐滴滴加溶液,溶液变澄清
酸性:苯酚>碳酸
A. A B. B C. C D. D
11. 镓(Ga)是一种液态金属,以镓为原料可制得GaN,GaN晶体的一种立方晶胞如下图所示,已知晶胞边长为 nm,A点的分数坐标为。下列有关该晶胞的说法错误的是
A. 该晶胞的晶体类型为共价晶体
B. 的配位数为,的配位数为4
C. 点的分数坐标为
D. 晶胞中与的最近距离为
12. 我国科研团队设计了如下装置,既可将废塑料碱性水解液中的转化为,又可以将中性废水中转化为。下列说法正确的是
A. 为电源的负极,发生氧化反应
B. 电解一段时间后,阴极区溶液减小
C. 阳极电极反应:
D. 若生成,理论上处理
13. 常温下,的电离常数,的电离常数,。下列说法正确的是
A. 将的溶液稀释至,的值减小
B. 浓度均为的和溶液混合不发生反应
C. 浓度均为的和溶液,溶液值更大
D. 溶液中:
14. 在恒压密闭容器中,充入 和发生反应:。在不同压强下测得的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A. 该反应的正反应是吸热反应
B. a、b两点气体的体积:b>a
C. 该反应平衡常数:
D. 使用催化剂可以增大的平衡转化率
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 以萤石尾矿(含、、及少量、、、、)为原料经过两段除铝制备锂盐和的工艺流程如下:
已知:①与生成的可被TBP萃取;(有机相)(有机相)。②苯甲酸铝微溶于水,可溶于酸。
(1)基态Fe原子的价层电子排布图为___________。
(2)“加热酸溶”过程中发生反应的离子方程式为___________。滤渣Ⅰ主要成分的化学式为___________。
(3)“沉铁”过程中加入的作用是___________。
(4)物质的溶解度曲线如图所示,“精制Ⅰ”时滤渣Ⅱ的成分是___________。
(5)“精制Ⅱ”过程中,得到滤渣Ⅲ的离子方程式为___________;该过程需要控制溶液pH不宜过低,其原因是___________。
(6)的立方晶胞结构如图所示,晶胞边长为。若该晶体的密度为,则阿伏加德罗常数的值___________。
16. 是制造锂电池电极的原料,实验室用制备的部分装置如下。已知:,。
(1)的空间结构名称为___________。
(2)仪器a的名称是___________。
(3)B、D装置的作用分别是___________、___________。
(4)三颈烧瓶中生成的离子方程式为___________。
(5)在所得的溶液中加入溶液,生成沉淀,反应的化学方程式为___________;该过程不能用同浓度的溶液代替,原因是___________。
(6)取一定量在氧气中加热,产生的气体通入足量的澄清石灰水,得到沉淀,剩余单一氧化物的质量为,则该氧化物的化学式为___________。
17. 氮及其化合物的用途非常广泛,如氨是重要的化工原料、可用作医疗麻醉剂与镇痛剂。
(1)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,在容积为的密闭容器中通入和发生反应,随时间的变化关系如图所示,b点时恰好达到平衡状态。
①工业上合成氨,通常采用的条件是___________。
②反应开始至a点,的平均反应速率为___________。
③下,b点时容器内气体压强为起始压强的___________。
(2)已知反应:。时,在恒压密闭容器中模拟废气中直接分解,反应前后各组分的物质的量如下表:
物质
NO
(投料)/mol
34
19
6.5
26
0
0
(平衡)/mol
4
48
20
26
1
1
①从表中数据看,该反应存在副反应,请写出一个分解的副反应___________。
②时,主反应的压强平衡常数___________kPa。
(3)我国科学家研发出一种新型可充电电池,其工作原理如图所示:
①充电时,阳极的电极反应式为___________。
②放电时,若阴离子交换膜只允许通过,每生成,理论上负极室溶液质量增加___________g。
18. M是一种广谱抑菌剂,其部分合成路线如下:
已知: (R表示烃基)。
(1)A的名称是___________,G中的官能团名称是___________。
(2)C→D的化学方程式为___________。
(3)B分子中1号碳与2号碳的C-H键极性都较强,易断裂。2号碳的C-H键极性比1号碳更强,原因是___________。
(4)F可发生银镜反应,其结构简式为___________。
(5)F→G的转化分为两步,反应类型依次为___________、___________。
(6)X是D的同分异构体,符合下列条件的X的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)。
①与溶液发生显色反应;②能发生银镜反应。
(7)W可以通过两步反应生成四环化合物M。其中Q有2个五元环和1个六元环,M中所有的碳原子都参与成环。化合物Q的结构简式为___________。
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化学
(满分100分。时间75分钟。)
可能用到的相对原子质量:H 1 Li 7 C 12 N 14 O 16 Ca 40 Co 59 Zn 65
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 2025年12月3日,我国朱雀三号重复使用运载火箭成功发射。下列有关说法错误的是
A. 火箭加注的液氢燃料是高能清洁燃料
B. 飞船内常用固体来吸收空气中的
C. 火箭用到的先进陶瓷材料属于无机非金属材料
D. 火箭箭体用到钛合金,钛属于稀土金属
【答案】D
【解析】
【详解】A.液氢燃烧热值高,反应产物只有水,无污染物产生,属于高能清洁燃料,A正确;
B.是强碱,可与酸性氧化物发生反应,能够吸收飞船内空气中的,B正确;
C.陶瓷的主要成分为无机硅酸盐或其他无机非金属化合物,属于无机非金属材料,先进陶瓷也属于该类别,C正确;
D.稀土金属指镧系元素以及钪、钇,钛属于过渡金属,不属于稀土金属,D错误;
故答案为:D。
2. 下列化学用语或表达正确的是
A. 蔗糖的分子式为
B. 的电子式为
C. 的名称为2-甲基-3-戊烯
D. 基态砷原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p3
【答案】A
【解析】
【详解】A.蔗糖是由1分子葡萄糖和1分子果糖脱水形成的二糖,分子式为,A正确;
B.是离子化合物,电子式为:,B错误;
C.烯烃命名需从距离双键最近的一端给主链编号,该物质正确名称为4-甲基-2-戊烯,C错误;
D.砷是33号元素,基态原子简化电子排布式应为,选项遗漏了的排布,D错误;
故答案选A。
3. 下列离子方程式书写正确的是
A. 溶于水:
B. 实验室制取氯气:
C. 用溶液除去天然气中
D. 泡沫灭火器的工作原理:
【答案】B
【解析】
【详解】A.该离子方程式氧原子、得失电子均不守恒,正确的离子方程式为,A错误;
B.实验室用二氧化锰与浓盐酸共热制取氯气,二氧化锰为氧化物不拆,强酸HCl拆为离子,该方程式配平正确、符合反应事实,B正确;
C.是弱电解质,不能拆分写为,正确的离子方程式为,C错误;
D.泡沫灭火器的反应物为铝离子和碳酸氢根离子,不是碳酸根离子,正确的离子方程式为,D错误;
故选B。
4. 的结构如图所示,下列说法正确的是
A. S的原子结构示意图为 B. 键角:
C. 中心原子价层电子对数为4 D. 图中“……”均为配位键
【答案】C
【解析】
【详解】A.S是16号元素,原子结构示意图的原子核内需标注核电荷数+16,不能写元素符号,A错误;
B.中心O为杂化,含2对孤电子对,孤电子对斥力大于成键电子对,键角约为,为正四面体结构,中心S无孤电子对,键角为,因此键角:,B错误;
C.价层电子对数=σ键数+孤电子对数,中心S的σ键数为4,孤电子对数 ,因此价层电子对数=4+0=4,C正确;
D.图中虚线里,与的O之间为配位键,但和之间的虚线是氢键,不是配位键,D错误
故选C。
5. 下列叙述正确的是
A. Li与分别在中燃烧,产物中所有元素的价态一定相同
B. 分别通入品红和酸性溶液,溶液褪色原理相同
C. 分别与浓硝酸、稀硝酸反应,反应产生的现象相同
D. 澄清石灰水分别与溶液和溶液反应,现象相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.在中燃烧生成,其中为-2价,在中燃烧生成,其中为-1价,产物中元素价态不同,A错误;
B.使品红褪色是利用其漂白性(与有色物质化合生成不稳定无色物质),使酸性溶液褪色是利用其还原性(发生氧化还原反应),二者原理不同,B错误;
C.与浓硝酸反应生成红棕色气体,反应剧烈,与稀硝酸反应生成无色气体,反应速率较慢,现象不同,C错误;
D.澄清石灰水与、溶液反应均生成白色沉淀,现象相同,D正确;
故选D。
6. 下列装置和操作能达到实验目的的是
A.制备
B.验证羟基活化苯环
C.实验室制乙炔
D.验证牺牲阳极法
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.制备时,①仪器错误:蒸发浓缩硫酸铜溶液应该用蒸发皿,图中使用坩埚(坩埚仅用于灼烧固体),仪器选择错误;②是结晶水合物,直接加热蒸干会失去结晶水,无法得到胆矾,正确方法是蒸发浓缩后冷却结晶,因此A不能达到实验目的,A错误;
B.苯不能和溴水发生取代反应,仅发生萃取;而苯酚中羟基会活化苯环,使苯环上氢原子活性增强,常温下就可以和饱和溴水发生取代反应,生成三溴苯酚白色沉淀,通过两组对比实验,可以验证羟基对苯环的活化作用,能达到实验目的,B正确;
C.实验室用电石和饱和食盐水制备乙炔,该反应非常剧烈、放出大量热,易造成启普发生器炸裂;同时电石遇水会变为粉末,生成的是糊状物,易堵塞启普发生器,因此不能用启普发生器制备乙炔,C错误;
D.牺牲阳极法验证实验中,需要检验溶液中是否存在证明铁是否被保护,该装置直接将试剂滴在铁电极上,即使锌保护了铁,铁表面也可能因少量局部腐蚀或与铁氰化钾反应产生二价铁而产生误差,且该实验设计无法严谨证明牺牲阳极的保护效果,操作设计错误,因此D不能达到目的,可取铁电极附近的溶液于试管中,加入铁氰化钾试剂检验,D错误;
故选B。
7. 奥司他韦是一种可预防流感的抗病毒药物,其结构如图所示,下列说法正确的是
A. 分子中的甲基易与机体基团结合发挥药效
B. 手性碳原子数目为2
C. 在稀碱溶液中水解生成3种有机产物
D. 分子中含有4种官能团
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲基为非极性饱和基团,性质稳定,不易与机体基团结合发挥药效,A错误;
B.手性碳原子指连接4种不同基团的饱和碳原子,该分子中共有3个手性碳原子:,B错误;
C.分子中的酯基在稀碱溶液中水解,酰胺键在碱性条件下加热水解,最终生成乙醇、乙酸盐和含六元环的母体有机物,共3种有机产物,C正确;
D.分子中含碳碳双键、酯基、酰胺键、氨基、醚键共5种官能团,D错误;
故选C。
8. 短周期非金属主族元素原子序数依次增大,的轨道电子数等于轨道电子数,的第一电离能小于其同周期相邻元素,且的未成对电子数之和等于的价电子数。下列说法正确的是
A. 简单离子半径: B. 单质的氧化性:
C. 单质的沸点: D. 最高价氧化物对应水化物的酸性:
【答案】A
【解析】
【分析】短周期非金属主族元素,Y的s轨道电子数等于p轨道电子数,且为非金属,故Y电子排布为,Y为O元素;Z原子序数大于O,第一电离能小于同周期相邻元素,故Z为S元素,其价电子数为6;W、X、Y未成对电子数之和为6,O的未成对电子数为2,故W、X未成对电子数之和为4,X原子序数小于O,未成对电子数为3,故X为N元素,W未成对电子数为1,W为H或B元素。
【详解】A.X、Y的简单离子分别为、,二者电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径,即,A正确;
B.同主族从上到下非金属性减弱,单质氧化性,即,B错误;
C.若W为B,其单质为共价晶体,沸点远高于,即,C错误;
D.X的最高价氧化物对应水化物为(强酸),若W为B,对应水化物为(弱酸),酸性即;若W为H,无对应最高价氧化物的水化物,D错误;
故选A。
9. 氮氧化物是工业生产的原料,也是大气污染物,研究氮氧化物的相关反应机理非常有意义。已知:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
则反应的
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】目标反应无、、,需通过运算消去这三类物质:
反应I乘以2得:,
上式减去反应Ⅱ,消去和,得:,
上式减去反应Ⅲ×7,消去,得:,
整体除以3得到目标反应,故。
故选A。
10. 根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项
实验操作和现象
结论
A
向溶液中滴加1滴酸性溶液,溶液紫色褪去,溶液澄清
将氧化为
B
向溶液中加入少量固体,溶液由蓝色变为黄绿色
发生了到的转化
C
向丙烯醛中加入足量新制氢氧化铜悬浊液,加热至不再生成砖红色沉淀,静置,向上层清液中滴加溴水,溴水褪色
丙烯醛中含有碳碳双键
D
向苯酚浊液中逐滴滴加溶液,溶液变澄清
酸性:苯酚>碳酸
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.酸性溶液褪色仅能证明被还原,没有检验产物中存在,无法证明被氧化为,且过量时少量,更易被氧化为S单质,结论不成立,A错误;
B.溶液的蓝色来自配离子,加入NaCl后浓度增大,发生配位反应生成黄绿色的,溶液颜色变化对应配离子的转化,结论成立,B正确;
C.新制氢氧化铜悬浊液为碱性环境,反应后上层清液呈碱性,溴水可与OH⁻发生歧化反应导致褪色,无法证明是碳碳双键与溴水加成使溴水褪色,应先酸化再加溴水检验,结论不成立,C错误;
D.苯酚与反应生成苯酚钠和,无生成,说明酸性:苯酚 ,实际碳酸酸性强于苯酚,结论错误,D错误;
故选B。
11. 镓(Ga)是一种液态金属,以镓为原料可制得GaN,GaN晶体的一种立方晶胞如下图所示,已知晶胞边长为 nm,A点的分数坐标为。下列有关该晶胞的说法错误的是
A. 该晶胞的晶体类型为共价晶体
B. 的配位数为,的配位数为4
C. 点的分数坐标为
D. 晶胞中与的最近距离为
【答案】C
【解析】
【详解】A.GaN是典型的第三代半导体材料,晶体中原子间以共价键连接形成空间网状结构,属于共价晶体,A说法正确;
B.该晶胞为闪锌矿型结构,经均摊法计算,晶胞中Ga的数目为,N全部位于晶胞内,数目为4,二者个数比为;每个N原子周围结合4个Ga原子,每个Ga原子周围也结合4个N原子,配位数均为4,B说法正确;
C.该晶胞为金刚石型结构,若A在,B坐标为,C说法错误;
D.Ga与N的最近距离是晶胞体对角线长度的,晶胞体对角线长为,因此最近距离为,D说法正确;
故选C。
12. 我国科研团队设计了如下装置,既可将废塑料碱性水解液中的转化为,又可以将中性废水中转化为。下列说法正确的是
A. 为电源的负极,发生氧化反应
B. 电解一段时间后,阴极区溶液减小
C. 阳极电极反应:
D. 若生成,理论上处理
【答案】C
【解析】
【分析】电解时,左侧溶液中得到电子,被还原为,左侧为电解池阴极,右侧为电解池阳极。
【详解】A.电解时,左侧为阴极,连接的电源a为负极,b为电源正极,A错误;
B.阴极反应为,反应生成,阴极区溶液pH增大,B错误;
C.阳极上失电子生成,1 mol反应物参与反应,失去4 mol电子,碱性条件下配平后电极反应为 ,电荷、原子均守恒,C正确;
D.生成1 mol 转移4 mol电子,1 mol 被还原得到8 mol电子,根据电子守恒,理论上可处理 mol ,D错误;
故选C。
13. 常温下,的电离常数,的电离常数,。下列说法正确的是
A. 将的溶液稀释至,的值减小
B. 浓度均为的和溶液混合不发生反应
C. 浓度均为的和溶液,溶液值更大
D. 溶液中:
【答案】D
【解析】
【详解】A.HCN为弱酸,稀释时电离平衡正向移动,n()增大,n(HCN)减小,由HCN的电离常数,可得,稀释时温度不变,不变,稀释后减小,故增大,A错误;
B.由电离常数、可得,故酸性:,根据强酸制弱酸原理,HCN和会发生反应,生成和,B错误;
C.盐类水解时,对应酸的酸性越弱,水解程度越大,溶液碱性越强,由B项可知酸性,故水解程度大于,所以等浓度下的溶液和NaCN溶液,溶液的pH更大,C错误;
D.在溶液中,根据质子守恒,水电离出的浓度等于所有含的存在形式浓度之和,即,D正确;
故选D。
14. 在恒压密闭容器中,充入 和发生反应:。在不同压强下测得的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A. 该反应的正反应是吸热反应
B. a、b两点气体的体积:b>a
C. 该反应平衡常数:
D. 使用催化剂可以增大的平衡转化率
【答案】B
【解析】
【详解】A.温度升高,NO平衡转化率降低,说明升高温度平衡逆向移动,因此正反应为放热反应,A错误;
B.该反应是气体分子数减少的反应,a、b两点温度相同,由图可知a点NO转化率更高,故体系总气体物质的量更小,即,又因相同温度下,压强越大NO转化率越高,故压强,根据可知,a点物质的量较小而压强较大,b点物质的量较大而压强较小,因此,即b>a,B正确;
C.平衡常数仅与温度有关,该反应正反应放热,温度越高平衡常数越小, a、b温度相同,因此;c点温度高于a、b,因此,C错误;
D.催化剂只改变反应速率,不改变平衡状态,不能提高NO的平衡转化率,D错误;
故选B。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 以萤石尾矿(含、、及少量、、、、)为原料经过两段除铝制备锂盐和的工艺流程如下:
已知:①与生成的可被TBP萃取;(有机相)(有机相)。②苯甲酸铝微溶于水,可溶于酸。
(1)基态Fe原子的价层电子排布图为___________。
(2)“加热酸溶”过程中发生反应的离子方程式为___________。滤渣Ⅰ主要成分的化学式为___________。
(3)“沉铁”过程中加入的作用是___________。
(4)物质的溶解度曲线如图所示,“精制Ⅰ”时滤渣Ⅱ的成分是___________。
(5)“精制Ⅱ”过程中,得到滤渣Ⅲ的离子方程式为___________;该过程需要控制溶液pH不宜过低,其原因是___________。
(6)的立方晶胞结构如图所示,晶胞边长为。若该晶体的密度为,则阿伏加德罗常数的值___________。
【答案】(1) (2) ①. CaF2+2H++SOCaSO4+2HF↑ ②. CaSO4、SiO2
(3)将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,便于后续形成黄钠铁矾沉淀而除去
(4)KAl(SO4)2·12H2O
(5) ①. Al3++3C6H5COO-=Al(C6H5COO)3↓ ②. 与生成苯甲酸,导致能与结合的减少,生成的苯甲酸铝减少,使铝的去除率降低(或pH过低,导致苯甲酸铝沉淀溶解,降低除铝效果)
(6)mol-1
【解析】
【分析】萤石尾矿加入稀硫酸,加热酸溶,SiO2不反应,氟化钙、碳酸钙和硫酸反应,逸出HF,钙元素转化为硫酸钙沉淀,与二氧化硅成为滤渣,得到滤液,加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+并转化为NaFe3(SO4) 2 (OH)6沉淀除去;其余氧化物转变为硫酸盐,此时滤液主要含有Be2+、Li+和Al3+,加入K2SO4,结合物质的溶解度曲线,可知“精制Ⅰ”时,得到滤渣Ⅱ的实验方法为加热浓缩、冷却结晶、过滤,得到KAl(SO4)2∙12H2O,精制Ⅱ中溶液中的Al3+继续通过与苯甲酸钠作用生成苯甲酸铝沉淀除去;同时得到主要含有Be2+、Li+的滤液,锂盐是通过有机物的萃取分离出来;水相中含Be2+、Fe3+,操作X为除去铁离子的过程,最后再加入氨水沉铍,据此分析。
【小问1详解】
Fe的原子序数为26,所以基态Fe原子的价层电子排布式为:3d64s2,则其价层电子排布图为;
【小问2详解】
难溶于水,易溶于稀硫酸生成HF和硫酸钙,发生反应的离子方程式为:CaF2+2H++SOCaSO4+2HF↑;“加热酸溶”时二氧化硅不溶于硫酸,CaF2溶于硫酸后生成微溶于水的硫酸钙,以滤渣的形式滤出,所以滤渣Ⅰ的主要成分是SiO2和CaSO4;
【小问3详解】
FeO溶于稀硫酸后形成亚铁离子,为便于后续除铁,需要加入环保氧化剂过氧化氢,溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,便于后续形成黄钠铁矾沉淀而除去;
【小问4详解】
铁后的滤液主要含有Be2+、Li+和Al3+,加入K2SO4,结合物质的溶解度曲线,可知“精制Ⅰ”时,得到滤渣Ⅱ的实验方法为:加热浓缩、冷却结晶、过滤,得到KAl(SO4)2∙12H2O晶体;
【小问5详解】
精制Ⅱ中溶液中的Al3+继续通过与苯甲酸钠作用生成苯甲酸铝沉淀除去,反应的离子方程式为:Al3++3C6H5COO-=Al(C6H5COO)3↓;苯甲酸是弱酸,与生成,导致能与结合的减少,生成的苯甲酸铝减少,使铝的去除率降低,所以“精制Ⅱ”时,pH不宜过低。
【小问6详解】
的立方晶胞中,锂离子的个数为8,氧离子的数目为=4,则该晶胞的质量为g,若该晶体的密度为,根据密度公式可列出:则阿伏加德罗常数的值mol-1。
16. 是制造锂电池电极的原料,实验室用制备的部分装置如下。已知:,。
(1)的空间结构名称为___________。
(2)仪器a的名称是___________。
(3)B、D装置的作用分别是___________、___________。
(4)三颈烧瓶中生成的离子方程式为___________。
(5)在所得的溶液中加入溶液,生成沉淀,反应的化学方程式为___________;该过程不能用同浓度的溶液代替,原因是___________。
(6)取一定量在氧气中加热,产生的气体通入足量的澄清石灰水,得到沉淀,剩余单一氧化物的质量为,则该氧化物的化学式为___________。
【答案】(1)平面三角形
(2)分液漏斗 (3) ①. 防倒吸,让N2与SO2充分混合 ②. 吸收SO2气体,防止污染环境
(4)2Co(OH)3+SO2+2H+=2Co2+++4H2O
(5) ①. CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+CO2↑+(NH4)2SO4+H2O ②. Na2CO3溶液碱性较强,易使Co2+生成Co(OH)2沉淀,降低CoCO3产率
(6)Co3O4
【解析】
【分析】装置A中,浓硫酸与Cu片在加热条件下反应制取SO2气体;装置B中,SO2与N2混合,可降低SO2浓度,同时防止倒吸;装置C中,Co(OH)3渣粉溶于硫酸,并与SO2发生氧化还原反应,生成CoSO4等;装置D中,未反应的SO2被NaOH溶液吸收。
【小问1详解】
的中心碳原子,与O原子形成3个σ键,孤电子对数为=0,价层电子对数为3,发生sp2杂化,空间结构名称为:平面三角形。
【小问2详解】
仪器a的名称是:分液漏斗。
【小问3详解】
由分析可知,B、D装置的作用分别是:防倒吸,让N2与SO2充分混合、吸收SO2气体,防止污染环境。
【小问4详解】
三颈烧瓶中,Co(OH)3渣粉溶于硫酸,并与SO2发生氧化还原反应,生成CoSO4等,依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,发生反应的离子方程式为2Co(OH)3+SO2+2H+=2Co2+++4H2O。
【小问5详解】
在所得的溶液中加入溶液,生成沉淀,依据原子守恒,发生反应的化学方程式为CoSO4+2NH4HCO3=CoCO3↓+CO2↑+(NH4)2SO4+H2O;溶液的碱性强,Co2+易转化为Co(OH)2沉淀,所以该过程不能用同浓度的溶液代替,原因是:Na2CO3溶液碱性较强,易使Co2+生成Co(OH)2沉淀,降低CoCO3产率。
【小问6详解】
取一定量在氧气中加热,产生的气体为CO2,通入足量的澄清石灰水,得到CaCO3沉淀,则n(CoCO3)=n(CaCO3)==0.06mol。4.82g钴的氧化物中,含Co元素的质量为0.06mol×59g/mol=3.54g,氧元素的质量为4.82g-3.54g=1.28g,n(O)==0.08mol,n(Co):n(O)=0.06:0.08=3:4,则该氧化物的化学式为Co3O4。
【点睛】热重分析中,常以金属元素在变化前后质量不变为主线进行判断。
17. 氮及其化合物的用途非常广泛,如氨是重要的化工原料、可用作医疗麻醉剂与镇痛剂。
(1)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,在容积为的密闭容器中通入和发生反应,随时间的变化关系如图所示,b点时恰好达到平衡状态。
①工业上合成氨,通常采用的条件是___________。
②反应开始至a点,的平均反应速率为___________。
③下,b点时容器内气体压强为起始压强的___________。
(2)已知反应:。时,在恒压密闭容器中模拟废气中直接分解,反应前后各组分的物质的量如下表:
物质
NO
(投料)/mol
34
19
6.5
26
0
0
(平衡)/mol
4
48
20
26
1
1
①从表中数据看,该反应存在副反应,请写出一个分解的副反应___________。
②时,主反应的压强平衡常数___________kPa。
(3)我国科学家研发出一种新型可充电电池,其工作原理如图所示:
①充电时,阳极的电极反应式为___________。
②放电时,若阴离子交换膜只允许通过,每生成,理论上负极室溶液质量增加___________g。
【答案】(1) ①.
高温(400-500℃左右)、高压(10~30MPa)、催化剂(铁触媒) ②.
0.025 ③.
75 (2) ①.
或 ②.
28.8p0 (3) ①.
2NH3·H2O - 6e- + 6OH- = N2↑ + 8H2O ②.
297
【解析】
【分析】
【小问1详解】
工业合成氨为兼顾反应速率、平衡转化率和催化剂活性,通常采用高温(500℃左右,此时催化剂活性高)、高压(10~30MPa)、铁触媒作催化剂;
a点,,根据反应,得,平均速率;
b点平衡时,列三段式得:
平衡总物质的量,起始总物质的量为;恒容下压强比等于物质的量之比:;
【小问2详解】
根据表格,平衡生成了和,均由分解生成,结合原子守恒配平得到该反应或;
平衡总物质的量,各物质分压:,,,压强平衡常数: ;
【小问3详解】
① 放电时右侧石墨为正极,得电子生成;充电时右侧为阳极,发生氧化反应失电子生成,碱性条件配平即得电极反应为2NH3·H2O - 6e- + 6OH- = N2↑ + 8H2O;
② 生成转移电子,负极溶解,质量增加;转移电子时,有从正极室经交换膜进入负极室,质量增加,总质量增加。
18. M是一种广谱抑菌剂,其部分合成路线如下:
已知: (R表示烃基)。
(1)A的名称是___________,G中的官能团名称是___________。
(2)C→D的化学方程式为___________。
(3)B分子中1号碳与2号碳的C-H键极性都较强,易断裂。2号碳的C-H键极性比1号碳更强,原因是___________。
(4)F可发生银镜反应,其结构简式为___________。
(5)F→G的转化分为两步,反应类型依次为___________、___________。
(6)X是D的同分异构体,符合下列条件的X的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)。
①与溶液发生显色反应;②能发生银镜反应。
(7)W可以通过两步反应生成四环化合物M。其中Q有2个五元环和1个六元环,M中所有的碳原子都参与成环。化合物Q的结构简式为___________。
【答案】(1) ①. 乙酸乙酯 ②. 酮羰基、碳碳双键
(2) (3)2号碳的C-H键同时受到酮羰基和酯基两个吸电子基团的影响,而1号碳的C-H键只受酮羰基一个吸电子基团的影响。
(4) (5) ①. 加成反应 ②. 消去反应
(6)13 (7)
【解析】
【分析】A在乙醇钠作用下发生自身酯缩合反应得到B,B经历一系列反应得到,结合D的结构可知C为,与乙酸酐发生取代反应得到D,由信息可知E为,F→G为羟醛缩合反应,故F为醛,结构为,G与NBS发生取代反应得到J,最终得到W,据此作答。
【小问1详解】
由结构式可知A的名称为乙酸乙酯;G的官能团名称为酮羰基、碳碳双键;
【小问2详解】
由分析可知,C与乙酸酐发生取代反应得到D,方程式为;
【小问3详解】
由电子效应可知,羰基为吸电子基团,可使邻位的C-H键极性增强,2号碳上C-H键受羰基和酯基共同影响,而1号碳上C-H键只受羰基影响,故2号碳上C-H键极性更强;
【小问4详解】
由分析可知。F的结构式为;
【小问5详解】
F的结构为,G的结构为,则可知,甲基与醛基中—C=O双键先加成,生成,再消去羟基,生成,所以F→G的转化分为两步,反应类型依次为加成反应,消去反应。
【小问6详解】
X的分子式为,能与溶液发生显色反应,说明含酚羟基,能发生银镜反应,说明含醛基,据此可画出X的骨架结构为或,前者有10种同分异构体,后者有3种同分异构体,故X共有13种;
【小问7详解】
Q、M的分子式与W相同,所以两步都发生加成反应。因Q有2个五元环和1个六元环,M中所有的碳原子都参与成环,且为四环化合物,所以中4号碳与8号碳连接,形成五元环,所以Q为,然后甲基与酮羰基加成,得到M为。
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