内容正文:
绝密★启用
高 三 化 学
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试题卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H-1 Li-7 C-12 O-16 Mg-24 S-32 K-39 Cr-52 Co-59 Cu-64 Se-79 In-115
一、选择题:本题包括14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列材料属于有机高分子的是
A. T1100级超高强度碳纤维--制作飞机、火箭、卫星的结构件
B. 碲化钼(MoTe2)单晶晶圆--制作下一代低场效应晶体管、量子器件
C. 将蚕丝蛋白与纳米纤维素复合制造的高强度“蚕丝钢”--制作手术缝合线
D. 钙钛矿量子点发光二极管--制作高清显示器
2. 下列化学用语表达错误的是
A. 四氨合铜离子的球棍模型:
B. 蛋白质的二级结构:
C. 硅酸盐阴离子的离子符号:
D. 乙醇分子间的氢键:
3. 下列说法错误的是
A. 焊锡熔点低,可用作连接电子元器件的材料
B. 普通玻璃为非晶体,不能自发呈现多面体外形
C. S-H键长比O-H的长,故CH3SH的沸点低于CH3OH
D. 在蜡烛的火焰里,在极光和雷电里,都能找到等离子体
4. 利用下列实验装置或仪器(部分夹持装置略)不能达到相应实验目的的是
A.熔融态硫结晶出硫晶体
B.饱和碳酸钠溶液分离乙醇和乙酸混合液
C.乙醇与钠反应
D.NaOH溶液滴定草酸溶液
A. A B. B C. C D. D
5. 漂白粉中的Ca(ClO)2能与空气中的CO2和水蒸气发生如下反应:,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 标准状况下,22.4 L CO2 中所含键数目为
B. 0.1 mol Ca(ClO)2与足量空气反应,转移电子数为
C. 0.1 mol/L的HClO溶液中,
D. 88 g干冰晶体中,含有晶胞结构单元
6. 下列方程式正确的是
A. NaHSO3溶液被空气氧化:
B. 制备聚乙炔:
C. 稀释CuCl2溶液,溶液颜色由黄变蓝:
D. 铅酸蓄电池放电时的正极反应:
7. 一种以注射器和H型试管搭建的一体化装置,可实现二氧化硫缓慢制备、性质检验及无害化处理的多功能集成,下列说法正确的是
A. 滤纸条1紫色褪去,体现SO2的漂白性
B. 滤纸条2上有淡黄色物质生成,发生反应:
C. 滤纸条3由紫色变为无色,体现SO2的酸性
D. 该装置注射器预留空间足,无需再额外设计气压平衡装置
8. 如图所示为一种基于Li+/Mg2+混合电解液的新型Mg-CoS2可充电电池工作原理示意图。已知CoS2中Co为+2价。下列说法错误的是
A. 放电时,电极a的电势低于电极b
B. 若充电电压为2.0 V,可能会导致电池的比能量下降
C. 若将电解质溶液换成NaOH溶液,则该电池不能正常工作
D. 若放电时b极有0.2 mol CoS2参与反应,理论上a极质量减少4.8 g
9. X、Y、Z、W、M为前三周期元素,原子序数依次增大,这五种元素组成的化合物的结构如图所示。已知核电荷数之和:X+Z+W=Y+M,Z与W为同族元素。下列说法错误的是
A. 元素X、Z、M可组成离子化合物
B. 同一周期中,第一电离能比Z小的元素有5种
C. 最高价氧化物对应的水化物的酸性:W>Y
D. 与中心原子的杂化方式相同
10. 黄铁矿(主要成分为FeS2)是制备硫酸的主要原料。FeS2立方晶胞的棱长为a nm,其结构如图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法正确的是
A. 晶胞中的取向相同
B. 基态Fe2+核外电子共有15种空间运动状态
C. 晶胞中两个最近距离是
D. FeS2晶体中存在离子键、共价键和范德华力
11. 为综合利用资源,保护环境,人们将玉米芯、花生壳中的木聚糖转化为木糖(属于醛糖),下面是以木糖为原料得到木糖醇和糠醛的示意图。
下列说法正确的是
A. 木糖分子中可能所有原子共平面
B. 反应①是加成反应,生成的木糖醇属于单糖
C. 反应②的化学方程式是CH2(OH)(CHOH)3CHO +3H2O
D. 2 mol糠醛与足量新制氢氧化铜完全反应生成1 mol Cu2O
12. 金属铍具有低密度、高熔点和优异的热膨胀相容性,是导弹、核潜艇、卫星等领域不可或缺的材料。以二叔丁基铍乙醚合物()为原料,制备高纯铍的机理如图所示。下列说法错误的是
A. 乙醚()和正丁烷能通过核磁共振氢谱鉴别
B. 在一定条件下,反应①会生成副产物
C. 反应②中的为直线形分子,其中心原子Be为杂化
D. 该总反应方程式是
13. 废旧SCR脱硝催化剂是一个巨大的二次资源宝库。一种从该废旧催化剂(主要含、、及少量、)中回收钨的工艺流程如下:
已知:①Al元素和Si元素在水溶液中的主要存在形式与pH的关系如下。
②为两性氧化物,在水溶液中存在:。
③常温下,,。
下列说法错误的是
A. “碱浸”时,滤液中的金属含氧酸根离子主要有、、
B. “调pH”时,应调节pH的范围是
C. “沉钒”时,当恰好完全沉淀时(离子浓度=),溶液中
D. “沉钨”得到的离子方程式为
14. 常温下,向溶液中加入NaOH或HCl,忽略溶液体积变化,溶液中与pH的关系如图所示。达到沉淀溶解平衡时,与的关系如图左侧所示。已知:,,的、、。
下列说法错误的是
A. F点的横坐标为9.6
B. pH=2时,
C. pH=4时,
D. 往溶液中加溶液至pH=6时,沉淀不完全
二、非选择题:本题包括4小题,共58分。
15. 某实验小组制备反式二草酸二水合铬(Ⅲ)酸钾晶体{ ,},并对产品中配离子所带的电荷数及产率进行测定,相关制备步骤如下:
步骤Ⅰ:称取于烧杯中,加沸水溶解,另称取于烧杯中,加沸水溶解,把溶液分批少量地加到溶液中,反应剧烈时用表面皿盖上烧杯。
步骤Ⅱ:反应完毕后,转移溶液至烧杯中,_____________________至原体积,即有淡紫色的 晶体析出。
步骤Ⅲ:过滤,以冰水和酒精洗涤晶体,将晶体在烘干,称重得到产品。
已知:反式二草酸二水合铬酸钾在水溶液中不稳定,当溶液温度高于时,易转化为顺式二草酸二水合铬酸钾。
回答下列问题:
(1)基态的价电子排布式为_________。
(2)步骤Ⅰ中在烧杯上方加盖表面皿的作用是_________。
(3)步骤Ⅰ中生成目标配合物的离子方程式为_________。
(4)反式二草酸二水合铬酸根离子转化为顺式二草酸二水合铬酸根离子的方程式为:
①下列关于两种配离子的说法正确的是_________(填标号)。
A.配离子中均为提供空轨道
B.配离子中均含有键
C.配离子中均含有离子键和极性键
D.反式结构的钾盐在水中溶解度更大
②步骤Ⅱ中,横线处的实验步骤为_________(填“蒸发结晶”或“室温自然蒸发”)。
(5)利用型阴离子树脂交换法测定产品中配离子的电荷数()。原理为:。准确称取 样品于烧杯中,加水溶解,将溶液转移到交换柱中,交换后使用蒸馏水冲洗交换柱,得到淋洗液,用的盐酸溶液滴定淋洗液,消耗盐酸溶液。计算该产品中配离子所带电荷数________(保留小数点后2位),电荷数与理论值有偏差的原因可能是_________。
(6)反式二草酸二水合铬酸钾的产率为_________%(保留3位有效数字)。
16. 铟()广泛应用于信息通信、新能源、现代军事等高新技术领域。某工厂利用富铟渣(主要含Zn、Fe、及少量InS、、PbO、)为原料,提取铟的工艺如图所示:
已知:铟的活泼性与铅相近,常以+3价存在;常温下,。
回答下列问题:
(1)的原子核内有________个中子。
(2)为提高“低酸脱杂”中脱杂效果,技术人员探究了在温度为的条件下,溶液的pH、液固比对脱杂的影响,结果如图所示,则最佳的条件为________。
(3)“滤渣1”的主要成分是________(填化学式)。
(4)“高酸浸铟”中,InS被氧化生成和,写出该反应的化学方程式:________。
(5)“萃取除铁”中,当溶液时,铟萃取率随pH的升高而下降,原因是________。
(6)铜铟硒晶体作为半导体材料,常用于制造发光二极管。一种铜铟硒晶体的晶胞结构如图所示,已知为阿伏加德罗常数的值。
①晶体中一个In原子周围与它最近且等距离的Se原子的个数为________。
②该晶体密度为________(用含、、的代数式表示)。
17. 琥珀酸普卡必利(J)可用于治疗消化不良和慢性便秘,以下为其合成路线之一(部分试剂和条件已略去)。已知:Ac代表乙酰基()。
回答下列问题:
(1)A中含氮官能团的名称是________。
(2)B的结构简式为________;B→C的反应类型是________。
(3)E→F中加入的作用是________。
(4)G转化为H的反应生成的有机产物为H和________(填结构简式)。
(5)满足下列条件的化合物B的同分异构体有________种(不考虑立体异构)。
①遇溶液显紫色;
②含有,不含;
③含有酯基且能发生银镜反应。
(6)参照上述流程,以 、为主要原料,设计的合成路线图________(其他试剂任选)。
18. “碳中和”是当前全球应对气候变化的重要目标,可通过特定技术将二氧化碳转化为甲醇、碳酸二甲酯(DMC)。回答下列问题:
【制取甲醇】
在制取甲醇反应器中,相关反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)计算____________
(2)在密闭反应器中,通入3 mol 与1 mol 的原料气发生上述反应,平衡转化率随温度和压强的变化如图1所示。
已知甲醇的选择性 。
①图中代表的条件为________(填“温度”或“压强”)。
②时,维持体系压强为9.0 MPa,平衡时 , ,则体系消耗的物质的量为________mol,反应Ⅲ的平衡常数________(列出计算式,为用气体分压表示的平衡常数,分压=物质的量分数×总压)。
【制取碳酸二甲酯(DMC)】
相关反应如下:
Ⅳ.
Ⅴ.
已知:DMC在高温条件下不稳定,会发生分解反应。
(3)在容器中加入23.74 g 和适量的、0.2 g催化剂,反应2 h,的转化率、DMC的选择性及每克催化剂的DMC产量随温度的变化关系如图2所示。
①高于 时,的转化率增大,而DMC的产量降低的原因是________。
② 时,的生成速率为________mmol/h(保留2位小数)。
(4)某研究小组采用电化学方法将转化为DMC,原理如图3所示。电极b的反应式为________。
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注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用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。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试题卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H-1 Li-7 C-12 O-16 Mg-24 S-32 K-39 Cr-52 Co-59 Cu-64 Se-79 In-115
一、选择题:本题包括14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列材料属于有机高分子的是
A. T1100级超高强度碳纤维--制作飞机、火箭、卫星的结构件
B. 碲化钼(MoTe2)单晶晶圆--制作下一代低场效应晶体管、量子器件
C. 将蚕丝蛋白与纳米纤维素复合制造的高强度“蚕丝钢”--制作手术缝合线
D. 钙钛矿量子点发光二极管--制作高清显示器
【答案】C
【解析】
【详解】A.T1100级超高强度碳纤维主要成分为碳单质,属于无机非金属材料,不属于有机高分子,A错误;
B.碲化钼()属于无机金属化合物,为无机材料,不属于有机高分子,B错误;
C.蚕丝蛋白属于天然蛋白质,纳米纤维素属于多糖,二者都属于天然有机高分子,因此“蚕丝钢”属于有机高分子基复合材料,C正确;
D.钙钛矿是无机化合物,属于无机光电材料,不属于有机高分子,D错误;
故选C。
2. 下列化学用语表达错误的是
A. 四氨合铜离子的球棍模型:
B. 蛋白质的二级结构:
C. 硅酸盐阴离子的离子符号:
D. 乙醇分子间的氢键:
【答案】B
【解析】
【详解】A.四氨合铜离子中心为,4个作为配体,整体为平面正方形结构,图示球棍模型符合其结构,A正确;
B.图示为氨基酸通过肽键依次连接形成的多肽链,表示的是蛋白质的一级结构(即氨基酸的排列顺序);蛋白质的二级结构是多肽链主链原子的局部空间构象(如-螺旋、-折叠),如图:,依靠肽键之间的氢键维持空间结构,B错误;
C.六元环状聚硅酸盐阴离子,每个Si原子连接2个桥氧和2个非桥氧,环状硅酸盐通式,当时,离子符号为,C正确;
D.乙醇分子间氢键为一个乙醇羟基的氢原子,与另一个乙醇羟基的氧原子形成的弱相互作用,符合的氢键结构,D正确;
故选B。
3. 下列说法错误的是
A. 焊锡熔点低,可用作连接电子元器件的材料
B. 普通玻璃为非晶体,不能自发呈现多面体外形
C. S-H键长比O-H的长,故CH3SH的沸点低于CH3OH
D. 在蜡烛的火焰里,在极光和雷电里,都能找到等离子体
【答案】C
【解析】
【详解】A.焊锡属于锡铅合金,合金熔点低于其组成的纯金属,熔点低的特性适合用于焊接连接电子元器件,A正确;
B.普通玻璃是典型的非晶体,非晶体不具备晶体的自范性,不能自发呈现规则的多面体外形,B正确;
C.沸点高于的本质原因是分子间可形成氢键,分子间仅存在范德华力,氢键作用力远强于范德华力;S-H和O-H的键长影响的是共价键稳定性,因果关系错误,C错误;
D.等离子体是由带电粒子、中性粒子共同组成的准电中性聚集态,蜡烛火焰、极光、雷电环境中都存在等离子体,D正确;
故选C。
4. 利用下列实验装置或仪器(部分夹持装置略)不能达到相应实验目的的是
A.熔融态硫结晶出硫晶体
B.饱和碳酸钠溶液分离乙醇和乙酸混合液
C.乙醇与钠反应
D.NaOH溶液滴定草酸溶液
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.熔融态硫冷却后,硫分子有序排列形成硫晶体,蒸发皿可用于盛放熔融态硫进行冷却结晶操作,A不符合题意;
B.乙酸与饱和碳酸钠溶液发生反应,乙醇可与水以任意比例互溶,乙醇、乙酸钠均溶解在水溶液中,无法通过分液操作分离二者,B符合题意;
C.乙醇与钠发生置换反应 ,试管可盛放反应物,导管可导出生成的氢气,C不符合题意;
D.溶液为强碱溶液,可使用聚四氟乙烯活塞的碱式滴定管盛装,草酸与发生中和反应,草酸酸性,溶液呈碱性,酚酞可指示滴定终点,D不符合题意;
故选B。
5. 漂白粉中的Ca(ClO)2能与空气中的CO2和水蒸气发生如下反应:,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 标准状况下,22.4 L CO2 中所含键数目为
B. 0.1 mol Ca(ClO)2与足量空气反应,转移电子数为
C. 0.1 mol/L的HClO溶液中,
D. 88 g干冰晶体中,含有晶胞结构单元
【答案】B
【解析】
【详解】A.标准状况下22.4 L 物质的量为1 mol,结构式为 ,1个分子含2个π键,故所含π键数目为,A正确;
B.该反应为复分解反应,反应前后各元素化合价均无变化,不存在电子转移,B错误;
C.HClO是弱电解质,在水溶液中不能完全电离,故0.1 mol/L的HClO溶液中 ,C正确;
D.干冰晶胞为面心立方结构(),1个晶胞含4个分子,88 g干冰物质的量为2 mol,含晶胞结构单元数为,D正确;
故选B。
6. 下列方程式正确的是
A. NaHSO3溶液被空气氧化:
B. 制备聚乙炔:
C. 稀释CuCl2溶液,溶液颜色由黄变蓝:
D. 铅酸蓄电池放电时的正极反应:
【答案】A
【解析】
【详解】A.NaHSO3溶液被空气中氧气氧化为硫酸根离子:,A正确;
B.乙炔中含碳碳叁键,可以发生加聚反应生成聚乙炔,正确的方程式为 n,B错误;
C.浓CuCl2溶液中存在(黄色),稀释时转化为(蓝色),,C错误;
D.铅酸蓄电池放电时正极生成硫酸铅沉淀,正确的电极反应为:,D错误;
故选A。
7. 一种以注射器和H型试管搭建的一体化装置,可实现二氧化硫缓慢制备、性质检验及无害化处理的多功能集成,下列说法正确的是
A. 滤纸条1紫色褪去,体现SO2的漂白性
B. 滤纸条2上有淡黄色物质生成,发生反应:
C. 滤纸条3由紫色变为无色,体现SO2的酸性
D. 该装置注射器预留空间足,无需再额外设计气压平衡装置
【答案】D
【解析】
【分析】这是一个密闭集成化的二氧化硫制备、性质检验、尾气无害化处理装置,结构和功能如下:制备模块:左侧试管盛装饱和亚硫酸钠溶液,上方注射器1盛装稀硫酸;推动注射器1活塞,稀硫酸进入试管发生反应制备: ,生成的通过连通管进入右侧的性质检验区。性质检验模块:右侧试管的细铁丝自上而下固定了三个浸有不同溶液的滤纸条,分别用来检验的还原性、氧化性、酸性,试管底部的品红溶液可以检验的漂白性,下方酒精灯可进一步验证漂白的可逆性。尾气处理模块:右侧上方注射器2盛装氢氧化钠溶液,实验结束后可推注吸收多余,实现无害化处理,无有毒气体泄露。
【详解】A.滤纸条1浸有酸性溶液,紫色褪去是因为具有还原性,与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,并非的漂白性,A错误;
B.与反应生成淡黄色硫单质,给出的化学方程式错误,正确的反应在水溶液中进行,实际为(或含水参与生成的形式),原方程式产物配平不符合实际反应规律,B错误;
C.溶于水生成亚硫酸,呈酸性,且不能漂白酸碱指示剂,因此浸有紫色石蕊溶液的滤纸条3只会变红,不会变为无色,C错误;
D.该装置为密闭体系,注射器的活塞可移动,本身预留足够空间调节装置内压强,因此不需要额外设计气压平衡装置,D正确;
故选D。
8. 如图所示为一种基于Li+/Mg2+混合电解液的新型Mg-CoS2可充电电池工作原理示意图。已知CoS2中Co为+2价。下列说法错误的是
A. 放电时,电极a的电势低于电极b
B. 若充电电压为2.0 V,可能会导致电池的比能量下降
C. 若将电解质溶液换成NaOH溶液,则该电池不能正常工作
D. 若放电时b极有0.2 mol CoS2参与反应,理论上a极质量减少4.8 g
【答案】D
【解析】
【分析】放电时,Mg失电子生成Mg2+,CoS2在b电极得电子生成Li2S、Co,则a是负极、b是正极;
【详解】A.放电时,a是负极、b是正极,电极a的电势低于电极b,A正确;
B.若充电电压为2.0 V,CoS2转化为Co3S4,放电时Co3S4不能参与反应,会导致电池的比能量下降,B正确;
C.若将电解质溶液换成NaOH溶液,放电时负极生成氢氧化镁沉淀附着在电极表面,导电能力降低,则该电池不能正常工作,C正确;
D.放电时CoS2在b电极得电子生成Li2S、Co,a电极Mg失电子生成Mg2+,1 mol CoS2转移4 mol电子,若b极有0.2 mol CoS2参与反应,转移0.8 mol电子;理论上a极消耗0.4 mol Mg,a极质量减少9.6 g,D错误;
故选D。
9. X、Y、Z、W、M为前三周期元素,原子序数依次增大,这五种元素组成的化合物的结构如图所示。已知核电荷数之和:X+Z+W=Y+M,Z与W为同族元素。下列说法错误的是
A. 元素X、Z、M可组成离子化合物
B. 同一周期中,第一电离能比Z小的元素有5种
C. 最高价氧化物对应的水化物的酸性:W>Y
D. 与中心原子的杂化方式相同
【答案】D
【解析】
【分析】已知X、Y、Z、W、M为前三周期元素,原子序数依次增大,Z与W同族,且满足核电荷数关系X+Z+W=Y+M:Z形成三个共价键,W形成五个共价键, 则Z为N,W为P,代入等式得:X+7+15=Y+M,结合原子序数顺序X<Y<Z<W<M,M形成一个共价键,M为Cl,代入等式得:X+7+15=Y+17,X+5=Y<7,X为H,Y为C,得各元素为X(H)、Y(C)、Z(N)、W(P)、M(Cl)。
【详解】A.X(H)、Z(N)、M(Cl)可组成离子化合物NH4Cl,NH4Cl是由和Cl−构成的离子化合物,A正确;
B.Z是N,位于第二周期,第二周期元素第一电离能顺序为:Li<B<Be<C<O<N<F<Ne,比N第一电离能小的元素有Li、Be、B、C、O,共5种,B正确;
C.W的最高价氧化物水化物为H3PO4,Y的最高价氧化物水化物为H2CO3,酸性:H3PO4>H2CO3,故W>Y,C正确;
D.为,中心N的价层电子对数=3+=3,杂化方式为sp2;为,中心Cl的价层电子对数=3+=4,杂化方式为sp3,二者杂化方式不同,D错误;
故选D。
10. 黄铁矿(主要成分为FeS2)是制备硫酸的主要原料。FeS2立方晶胞的棱长为a nm,其结构如图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法正确的是
A. 晶胞中的取向相同
B. 基态Fe2+核外电子共有15种空间运动状态
C. 晶胞中两个最近距离是
D. FeS2晶体中存在离子键、共价键和范德华力
【答案】C
【解析】
【详解】A.观察晶胞结构可以发现,不同位置的离子在晶胞中的空间朝向存在差异,因此它们的取向不相同,A错误;
B.基态的核外电子排布为,其电子占用了1s、2s、2p(3个)、3s、3p(3个)、3d(5个)共个原子轨道,即共有14种空间运动状态,B错误;
C.晶胞中两个的最近距离,是面对角线的一半。晶胞棱长为,面对角线长度为,因此最近距离为,C正确;
D.晶体中,与之间存在离子键,内部存在S-S共价键,但晶体中不存在范德华力,D错误;
故选C。
11. 为综合利用资源,保护环境,人们将玉米芯、花生壳中的木聚糖转化为木糖(属于醛糖),下面是以木糖为原料得到木糖醇和糠醛的示意图。
下列说法正确的是
A. 木糖分子中可能所有原子共平面
B. 反应①是加成反应,生成的木糖醇属于单糖
C. 反应②的化学方程式是CH2(OH)(CHOH)3CHO +3H2O
D. 2 mol糠醛与足量新制氢氧化铜完全反应生成1 mol Cu2O
【答案】C
【解析】
【分析】根据题意分析,木糖的结构简式为 ,木糖经过反应①生成木糖醇,反应①为加成反应;木糖经过反应②生成糠醛,反应②为脱水成环的过程。
【详解】A.木糖是醛糖,分子中存在多个饱和碳原子(均为单键连接的碳原子),饱和碳原子为四面体结构,因此所有原子不可能共平面,A错误;
B.反应①是木糖的醛基与氢气的加成反应;但糖类是多羟基醛、多羟基酮或能水解生成多羟基醛或酮的物质,木糖醇只含羟基,属于多元醇,不属于糖类,因此不是单糖,B错误;
C.木糖分子式为,糠醛分子式为,根据原子守恒,1 mol木糖生成1 mol糠醛时,恰好脱去3 mol水,方程式满足原子守恒,C正确;
D.1个糠醛分子含1个醛基,糠醛和足量新制氢氧化铜反应的方程式为:;则2 mol糠醛完全反应生成 ,D错误;
故选C。
12. 金属铍具有低密度、高熔点和优异的热膨胀相容性,是导弹、核潜艇、卫星等领域不可或缺的材料。以二叔丁基铍乙醚合物()为原料,制备高纯铍的机理如图所示。下列说法错误的是
A. 乙醚()和正丁烷能通过核磁共振氢谱鉴别
B. 在一定条件下,反应①会生成副产物
C. 反应②中的为直线形分子,其中心原子Be为杂化
D. 该总反应方程式是
【答案】B
【解析】
【详解】A.乙醚()和正丁烷中氢原子所处的化学环境不同,在核磁共振氢谱中出峰位置不同,能通过核磁共振氢谱鉴别,A正确;
B.由反应机理,反应①中Be-C键断裂,且Be带走叔丁基中1个氢,生成BeH2和,其不会生成副产物,B错误;
C.中心原子形成2个共价键,且无孤电子对,中心原子Be为杂化,为直线形分子,C正确;
D.由反应机理,该总反应为分解生成、、和氢气,方程式是,D正确;
故选B。
13. 废旧SCR脱硝催化剂是一个巨大的二次资源宝库。一种从该废旧催化剂(主要含、、及少量、)中回收钨的工艺流程如下:
已知:①Al元素和Si元素在水溶液中的主要存在形式与pH的关系如下。
②为两性氧化物,在水溶液中存在:。
③常温下,,。
下列说法错误的是
A. “碱浸”时,滤液中的金属含氧酸根离子主要有、、
B. “调pH”时,应调节pH的范围是
C. “沉钒”时,当恰好完全沉淀时(离子浓度=),溶液中
D. “沉钨”得到的离子方程式为
【答案】D
【解析】
【分析】碱浸时,用NaOH溶液处理废旧催化剂:与碱反应生成,由题干知是两性氧化物,根据平衡可知,碱性环境下平衡左移,钒的主要存在形式为 ;WO3与NaOH反应生成可溶性Na2WO4,W的存在形式对应阴离子 ;和碱反应生成,之后调pH的目的是使杂质Al元素、Si元素沉淀而除去,和在溶液中保留;加硫酸铵、调pH为8可形成沉淀,过滤,滤液中加石灰乳可得CaWO4粗品,后续处理可得W。
【详解】A.根据分析可得:滤液中金属含氧酸根离子主要有:、、,故A正确;
B.要使Al完全沉淀为Al(OH)3 ,需要满足pH>5.20;要使Si完全沉淀为,需要满足pH<8.00,pH>8时硅元素变为可溶性硅酸根离子而留在溶液中无法除去, 因此pH范围为5.20 < pH < 8.00,故B正确;
C.已知,完全沉淀时: ,故 ,此时pH为8.0,故 , ;,则 ,故C正确;
D.沉钨”加入的是石灰乳,石灰乳是的悬浊液,书写离子方程式时不能拆分,需要保留化学式,因此该离子方程式错误,故D错误;
答案选D。
14. 常温下,向溶液中加入NaOH或HCl,忽略溶液体积变化,溶液中与pH的关系如图所示。达到沉淀溶解平衡时,与的关系如图左侧所示。已知:,,的、、。
下列说法错误的是
A. F点的横坐标为9.6
B. pH=2时,
C. pH=4时,
D. 往溶液中加溶液至pH=6时,沉淀不完全
【答案】C
【解析】
【分析】 分步电离:、、; 沉淀溶解平衡:。 , 随 升高而减小,代表 浓度增大;左侧曲线为 溶解平衡曲线,据此分析。
【详解】A.由 ,,取负对数得 ; F 点为曲线与横轴交点, ,则 ,A 不符合题意;
B.已知 、 , , ,斜率 ,可得线性规律:每减小, 增大;时, ,则时, ,即。由、,两式相乘得,变形得;代入数据:,,,
,B不符合题意;
C.时,,利用电离常数比值判断微粒浓度: ,则 ; ,则 ; ,则 ;再比较 与 : ,则 ;综上离子浓度顺序为 ,C符合题意;
D.段斜率,BC段变化更快,由此可知:每减小, 增大大于,即对应 ,减小, 增大大于,故时, ,即;
代入,得:,未达到沉淀完全标准,D不符合题意;
故选 C。
二、非选择题:本题包括4小题,共58分。
15. 某实验小组制备反式二草酸二水合铬(Ⅲ)酸钾晶体{ ,},并对产品中配离子所带的电荷数及产率进行测定,相关制备步骤如下:
步骤Ⅰ:称取于烧杯中,加沸水溶解,另称取于烧杯中,加沸水溶解,把溶液分批少量地加到溶液中,反应剧烈时用表面皿盖上烧杯。
步骤Ⅱ:反应完毕后,转移溶液至烧杯中,_____________________至原体积,即有淡紫色的 晶体析出。
步骤Ⅲ:过滤,以冰水和酒精洗涤晶体,将晶体在烘干,称重得到产品。
已知:反式二草酸二水合铬酸钾在水溶液中不稳定,当溶液温度高于时,易转化为顺式二草酸二水合铬酸钾。
回答下列问题:
(1)基态的价电子排布式为_________。
(2)步骤Ⅰ中在烧杯上方加盖表面皿的作用是_________。
(3)步骤Ⅰ中生成目标配合物的离子方程式为_________。
(4)反式二草酸二水合铬酸根离子转化为顺式二草酸二水合铬酸根离子的方程式为:
①下列关于两种配离子的说法正确的是_________(填标号)。
A.配离子中均为提供空轨道
B.配离子中均含有键
C.配离子中均含有离子键和极性键
D.反式结构的钾盐在水中溶解度更大
②步骤Ⅱ中,横线处的实验步骤为_________(填“蒸发结晶”或“室温自然蒸发”)。
(5)利用型阴离子树脂交换法测定产品中配离子的电荷数()。原理为:。准确称取 样品于烧杯中,加水溶解,将溶液转移到交换柱中,交换后使用蒸馏水冲洗交换柱,得到淋洗液,用的盐酸溶液滴定淋洗液,消耗盐酸溶液。计算该产品中配离子所带电荷数________(保留小数点后2位),电荷数与理论值有偏差的原因可能是_________。
(6)反式二草酸二水合铬酸钾的产率为_________%(保留3位有效数字)。
【答案】(1)
(2)防止反应过程中溶液溅出(或防止草酸挥发等合理表述)
(3)
(4) ①. A ②. 室温自然蒸发
(5) ①. 0.90 ②. 离子交换不完全(或样品中有杂质等合理答案)
(6)80.0
【解析】
【小问1详解】
Cr为24号元素,基态Cr原子电子排布式为,价电子排布式为;
【小问2详解】
步骤Ⅰ中反应剧烈,溶液易暴沸飞溅、草酸易挥发,在烧杯上方加盖表面皿可防止反应过程中溶液溅出、草酸挥发;
【小问3详解】
中为+6价被还原为,部分被氧化为,部分与配位生成,结合得失电子守恒、电荷守恒与原子守恒配平离子方程式: ;
【小问4详解】
①A.配合物中中心离子为,提供空轨道,、提供孤电子对,A正确;
B.1 mol配离子中,2 mol含10 mol键,2 mol含4 mol键,配位键为6 mol键,总键大于15 mol,B错误;
C.配离子为内界,不存在离子键,含极性键、非极性键、配位键,C错误;
D.反式结构对称性更强,钾盐在水中溶解度更小,D错误;
故选A;
②已知反式结构在温度高于时易转化为顺式,蒸发结晶会使溶液温度升高,故需室温自然蒸发,避免异构化;
【小问5详解】
①根据反应、,得关系式; , ,则 ;
②电荷数偏低,原因可能为离子交换不完全、样品中含有杂质;
【小问6详解】
, ,由离子方程式可知,理论生成 ,理论质量 ,产率 。
16. 铟()广泛应用于信息通信、新能源、现代军事等高新技术领域。某工厂利用富铟渣(主要含Zn、Fe、及少量InS、、PbO、)为原料,提取铟的工艺如图所示:
已知:铟的活泼性与铅相近,常以+3价存在;常温下,。
回答下列问题:
(1)的原子核内有________个中子。
(2)为提高“低酸脱杂”中脱杂效果,技术人员探究了在温度为的条件下,溶液的pH、液固比对脱杂的影响,结果如图所示,则最佳的条件为________。
(3)“滤渣1”的主要成分是________(填化学式)。
(4)“高酸浸铟”中,InS被氧化生成和,写出该反应的化学方程式:________。
(5)“萃取除铁”中,当溶液时,铟萃取率随pH的升高而下降,原因是________。
(6)铜铟硒晶体作为半导体材料,常用于制造发光二极管。一种铜铟硒晶体的晶胞结构如图所示,已知为阿伏加德罗常数的值。
①晶体中一个In原子周围与它最近且等距离的Se原子的个数为________。
②该晶体密度为________(用含、、的代数式表示)。
【答案】(1)64 (2),液固比
(3)、
(4)
(5)当溶液时,溶液中的铟离子发生水解,形成难被萃取剂萃取的粒子,导致铟萃取率下降
(6) ①. 4 ②.
【解析】
【分析】将富铟渣加入过氧化氢氧化,然后加入稀硫酸低酸脱杂除去锌元素,过滤分离出固体,加入浓硫酸、过氧化氢高酸浸取,二氧化硅不反应,和生成的硫酸铅一起进入滤渣1,滤液加入铁还原使得Bi3+转化为单质Bi,过滤,滤液加入萃取剂萃取铟元素至有机相,分液分离出含铟有机相和含Fe水相,有机相处理后得到铟。
【小问1详解】
的原子核内有113-49=64个中子。
【小问2详解】
由图表,最佳的条件为、液固比,此时铟几乎没有损失,且杂质去除率较高;
【小问3详解】
由分析,“滤渣1”的主要成分为、;
【小问4详解】
“高酸浸铟”中,InS被氧化生成和,反应中In化合价由+2变为+3、硫化合价由-2变为+4,过氧化氢中氧元素化合价由-1变为-2,结合得失电子守恒、原子守恒,该反应的化学方程式: ;
【小问5详解】
已知:铟的活泼性与铅相近,则pH较大时,容易促进铟离子水解;“萃取除铁”中,当溶液时,铟萃取率随pH的升高而下降,原因是当溶液时,溶液中的铟离子发生水解,形成难被萃取剂萃取的粒子,导致铟萃取率下降;
【小问6详解】
①由图,以顶面In为例,其上下层各有2个最近且等距离的Se原子,故晶体中一个In原子周围与它最近且等距离的Se原子的个数为4。
②根据“均摊法”,晶胞中含个Cu、8个Se、个In,则晶体密度为。
17. 琥珀酸普卡必利(J)可用于治疗消化不良和慢性便秘,以下为其合成路线之一(部分试剂和条件已略去)。已知:Ac代表乙酰基()。
回答下列问题:
(1)A中含氮官能团的名称是________。
(2)B的结构简式为________;B→C的反应类型是________。
(3)E→F中加入的作用是________。
(4)G转化为H的反应生成的有机产物为H和________(填结构简式)。
(5)满足下列条件的化合物B的同分异构体有________种(不考虑立体异构)。
①遇溶液显紫色;
②含有,不含;
③含有酯基且能发生银镜反应。
(6)参照上述流程,以 、为主要原料,设计的合成路线图________(其他试剂任选)。
【答案】(1)氨基 (2) ①. ②. 取代反应
(3)与溴化氢反应,降低产物浓度,使平衡正向移动,增大反应物的转化率
(4)、
(5)23 (6)
【解析】
【分析】与在浓硫酸加热下发生酯化反应,生成;B的结构为,中氨基与 发生取代反应生成C,C的结构为 ;与在一定条件下发生苯环氯代取代反应生成;与在水中发生取代反应生成;与1,2‑二溴乙烷在作用下发生取代反应生成;在一定条件下发生反应生成();经水溶液发生水解、酸化,得到;经多步转化后与丁二酸结合,最终生成目标产物,据此分析。
【小问1详解】
的结构中含氮官能团为氨基;
【小问2详解】
①中羧基与发生酯化反应,的结构简式为;
②为氨与 发生反应,氨基上被 取代,反应类型为取代反应;
【小问3详解】
为酚羟基与1,2‑二溴乙烷发生取代反应,生成,可与反应: ,消耗产物,使取代反应平衡正向移动,提高反应物转化率;
【小问4详解】
发生碱性水解后酸化,酯基水解生成,乙酰氨基 水解生成,故副产物为、;
【小问5详解】
分子式为,不饱和度为5,限制条件:①遇显紫色,含酚羟基;②含,无;③含酯基且能发生银镜反应,含甲酸酯结构。苯环上二取代:当苯环连、 时,有邻、间、对3种;苯环上三取代:当苯环连、、时,三个取代基都不同,有10种;
当苯环连、、时,三个取代基都不同,有10种;共23种;
【小问6详解】
先将原料中氨基乙酰化得到,发生溴代得到,与 发生取代生成,最后分子内成环得到目标产物,合成路线为:。
18. “碳中和”是当前全球应对气候变化的重要目标,可通过特定技术将二氧化碳转化为甲醇、碳酸二甲酯(DMC)。回答下列问题:
【制取甲醇】
在制取甲醇反应器中,相关反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)计算____________
(2)在密闭反应器中,通入3 mol 与1 mol 的原料气发生上述反应,平衡转化率随温度和压强的变化如图1所示。
已知甲醇的选择性 。
①图中代表的条件为________(填“温度”或“压强”)。
②时,维持体系压强为9.0 MPa,平衡时 , ,则体系消耗的物质的量为________mol,反应Ⅲ的平衡常数________(列出计算式,为用气体分压表示的平衡常数,分压=物质的量分数×总压)。
【制取碳酸二甲酯(DMC)】
相关反应如下:
Ⅳ.
Ⅴ.
已知:DMC在高温条件下不稳定,会发生分解反应。
(3)在容器中加入23.74 g 和适量的、0.2 g催化剂,反应2 h,的转化率、DMC的选择性及每克催化剂的DMC产量随温度的变化关系如图2所示。
①高于 时,的转化率增大,而DMC的产量降低的原因是________。
② 时,的生成速率为________mmol/h(保留2位小数)。
(4)某研究小组采用电化学方法将转化为DMC,原理如图3所示。电极b的反应式为________。
【答案】(1)
(2) ①. 压强 ②. 0.576 ③.
(3) ①. 由图可知,当温度高于140℃时,甲醇转化率增大,故甲醇裂解成二甲醚的副反应加剧,同时DMC在高温条件下不稳定,分解速率也加快,所以DMC选择性降低,导致DMC产量降低(其他合理表述也可) ②. 2.48
(4)CO2+2CH3OH+2e-=CO+2CH3O-+H2O
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律,反应III = 反应II - 反应I,则;
【小问2详解】
①反应II(合成甲醇)是气体分子数减少的放热反应,反应I是气体分子数不变的吸热反应。压强增大反应II平衡正向移动,转化率升高;反应I不受压强影响。因此压强增大,总转化率升高。温度升高反应I平衡正向移动,转化率升高;反应II平衡逆向移动,转化率降低。图中沿轴方向,转化率持续升高,符合压强增大的影响规律,因此代表压强;
②已知: , ,即反应的为 ;甲醇选择性 ,因此生成的的物质的量为 ,剩余的参与反应I,生成的物质的量为 。则反应II消耗: ,反应I消耗: ,因此总消耗的物质的量为 ;平衡时体系中各物质的物质的量如下:
、 、 、 、 ,总物质的量: 。反应III:,分压公式:, ,则 ,因此平衡常数;
【小问3详解】
①温度升高,反应IV的平衡逆向移动(放热反应),同时反应V的速率加快,副反应加剧,消耗了大量甲醇;DMC在高温下不稳定,分解速率加快,导致DMC选择性降低,最终产量下降;
②由图可知,时,DMC产量 ,催化剂质量,DMC选择性。实际生成物质的量 ,则生成DMC消耗的物质的量 ,依据选择性得甲醇总消耗量 ,副反应消耗甲醇物质的量为 。副反应 ,则 ,因此二甲醚生成速率 ;
【小问4详解】
电极b为阴极,发生还原反应,与在阴极得电子生成DMC(或中间产物),结合电荷守恒和原子守恒,电极反应式为。
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