内容正文:
化学(二)
注意事项:
1.本卷满分100分,考试时间75分钟。答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答: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。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
5.可能用到的相对原子质量:H1 B11 C12 N14 O16 Na23 S32 Cl35.5 Cu64 W184
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42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. 下列资源转化的主要过程不涉及氧化还原反应的是
A. 煤的干馏 B. 制普通玻璃 C. 铝的冶炼 D. 制备粗硅
2. 二氯化二硫()是广泛用于橡胶工业的硫化剂,分子结构与相似,可利用反应进行制备。下列说法错误的是
A. 分子的电子式为:
B. 分子内存在键
C. 不是平面分子
D. 制备反应中各物质在固态时晶体类型完全相同
3. 反应可用于处理尾气。下列说法错误的是
A. 属于极性分子 B. 的空间结构为三角锥形
C. NaOH晶体中含有两种化学键 D. 沸点:
4. 制备纳米铁粉的离子反应为。设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 的溶液中含有的数目为
B. 晶体中含有离子的数目为
C. 含有键的数目为
D. 每生成0.1 mol Fe,转移的电子数目为
5. 水杨酸()在一定条件下可以聚合成高分子聚水杨酸:。已知聚水杨酸难溶于水,下列说法错误的是
A. 水杨酸中含有2种官能团 B. 常温下聚水杨酸呈固态
C. 该反应为缩聚反应 D. 聚水杨酸一定不能与水发生反应
6. 化学反应引起的色彩变化是化学的魅力所在。下列对颜色变化的解释错误的是
选项
颜色变化
解释(用化学反应表示)
A
将少量白色粉末加入水中,形成蓝色溶液
B
白色絮状沉淀不稳定,在空气中迅速变为灰绿色,最终变为红褐色沉淀
C
向稀溶液中滴加几滴KSCN溶液,溶液由黄色变为红色
D
向AgCl沉淀中加入少量KI溶液,白色沉淀转变成黄色沉淀
A. A B. B C. C D. D
7. 已知是一种荧光材料,X、Y、W、Z是原子序数依次增大的主族元素,Z元素是构成大理石的主要金属元素,Y的单质与氢气混合在暗处因发生反应而爆炸,基态X原子最外层有2个未成对电子,且其第一电离能比同周期相邻的两元素小,基态W原子核外有3个单电子。下列说法正确的是
A. Z元素位于长周期p区 B. 中W的杂化方式为
C. 简单氢化物的沸点: D. 中阴、阳离子数目之比是2∶1
8. 科学设计实验是研究性质的基础。下列实验装置设计合理的是
A.制备氯气
B.分离水和苯的混合物
C.用中和滴定的方法测定某氢氧化钠待测液的浓度
D.用于模拟粗铜的电解精炼
A. A B. B C. C D. D
9. 铈(Ce,镧系元素)的氧化物是常用的催化剂,能用于汽车尾气的净化。一种铈的氧化物的立方晶胞(晶胞参数均为)如图所示。已知Ce的常见化合价有+3和+4。下列说法错误的是
A. X射线衍射技术可测定该铈的氧化物的晶体结构
B. 与Ce最近的O的个数为8
C. O与O之间的最短距离为
D. 该氧化物失去氧形成氧空位,每失去,理论上有生成
10. 人们能够在昏暗的光线下看见物体,是因为视网膜中的“视黄醛”吸收光线后,其分子结构由顺式变为反式,并从所在蛋白质上脱离,这个过程产生的信号传递给大脑。
下列有关“视黄醛”的说法正确的是
A. 常温下,视黄醛极易溶于水
B. 上述过程属于物理变化
C. “视黄醛”能发生氧化反应、取代反应和加聚反应
D. “视黄醛”能使溴水褪色,据此可以检验分子中含有的碳碳双键
11. 某铬盐厂净化含Cr(Ⅵ)废水并提取的一种工艺流程如图所示。
已知:①常温下,,,。
②。
下列说法错误的是
A. b中含铬元素的离子只有
B. 常温下,当“清液”中的浓度为时,清液的
C. 步骤Ⅱ还可用代替作还原剂,而后调pH将去除
D. 已知的溶液显酸性,则溶液中
12. 某学习小组在实验室模拟工业上的“吹脱法”测定废水(主要含)的含氮量,设计了以下实验:精确称取废水样品,注入如图所示的仪器中,然后逐滴加入足量的NaOH溶液,通入水蒸气。将样品液中的氨全部蒸出,用的硫酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,滴加2滴指示剂,用的NaOH标准溶液滴定过剩的硫酸,到终点时消耗溶液。
下列说法错误的是
A. 玻璃管的作用是平衡气压,防止堵塞和倒吸
B. 滴定时加入的2滴指示剂是酚酞
C. 若水槽中没有使用冰盐水浴,会导致氮含量测定结果偏低
D. 废水中氮的质量分数的表达式为
13. 2025年9月,我国科学家成功研制出新型氢负离子()原型电池,其利用的移动来存储和释放能量,过程中有、、等微粒存在,放电时由电极向电极移动。
下列说法错误的是
A. 电极的电势高于电极的电势
B. 总反应的一定小于0
C. 充电时,阴极的电极反应式为
D. 放电时,理论上电路中转移时,两极的质量变化差值为4 g
14. 酸在水中存在电离:、,MX是一种难溶盐。室温下:的溶液中,含X的各物种的与pH的关系、含的的溶液中与pH的关系如图所示。下列说法正确的是
A. 曲线①表示与pH的关系
B. 曲线④表示与pH的关系
C.
D. 向MX的悬浊液中加入MX(s),平衡后溶液中、、的浓度之和增大
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 钨是重要的战略物资。由钨铁矿(主要成分是,还含有少量、)制取钨的工艺流程如图所示:
已知:常温下,钨酸()难溶于水。
回答下列问题:
(1)中的化合价为_______;“熔融”过程中发生氧化还原反应的化学方程式为_______。
(2)“操作I”的名称是_______;滤渣I的主要成分是_______(填化学式)。
(3)在溶液中加入盐酸,发生反应的离子方程式_______;为了防止局部酸度过大,应采取的措施是_______,得到钨酸后需对滤渣进行洗涤、干燥,判断滤渣已洗涤干净的方法为_______。
16. 某实验小组为实现乙酸乙酯的绿色制备及反应过程可视化,设计实验方案如下:
I.向50 mL烧瓶中分别加入5.7 mL乙酸(100 mmol)、8.8 mL乙醇(150 mmol)、固体及4~6滴1%甲基紫的乙醇溶液。
Ⅱ.加热回流50 min后,反应液由蓝色变为紫色,变色硅胶由蓝色变为粉红色,停止加热。
Ⅲ.冷却后,向烧瓶中缓慢加入饱和溶液至无逸出,分离出有机相。
Ⅳ.洗涤有机相后,加入无水,过滤。
Ⅴ.蒸馏滤液,收集73~78℃馏分,得无色液体6.60 g,色谱检测纯度为96.0%。
回答下列问题:
(1)仪器A的作用是_______。
(2)用代替浓硫酸的优点是_______(答出一条即可)。
(3)甲基紫和变色硅胶的颜色变化均可指示反应进程。变色硅胶吸水,除指示反应进程外,还可以_______;使用小孔冷凝柱承载,而不向反应液中直接加入变色硅胶的优点是_______(填字母)。
A.无需分离 B.不影响甲基紫指示反应进程
C.起到沸石作用,防止暴沸 D.增大该反应平衡常数
(4)无水的作用是_______。
(5)该实验乙酸乙酯的产率为_______。
(6)若改用作为反应物进行反应,质谱检测目标产物分子离子峰的最大质荷比数值应为_______。
17. 由生物柴油副产物甘油制取成为绿色能源的一个重要研究方向。回答下列问题:
(1)生物甘油水蒸气重整制氢的主要反应如下:
I. ;
II. 。
分子的空间结构为_______,重整总反应的产物中没有,则重整总反应的热化学方程式是_______。恒温恒容状态下,向容器中加入一定量的 和,能说明反应Ⅱ发生的是_______(填字母)。
A.体系压强逐渐增大
B.反应过程中,体积分数逐渐增大
C.气体平均相对分子质量减小
D.反应体系达到平衡前,CO和浓度之比随时间变化
(2)甘油水蒸气重整制氢时,其他条件不变,在不同水醇比时的平衡产率与温度的关系如图1所示。
①水醇比从小到大的顺序是_______(用字母符号表示)。
②保持特定水醇比不变,900 K以上时,的平衡产率随温度的升高而减小的主要原因是_______。
(3)在生物甘油重整中,有副反应:反应III. 发生。条件下,和 发生反应I、反应Ⅱ、反应Ⅲ,达平衡状态时,体系中、、和的物质的量随温度变化如图2所示。
①代表、、随温度变化的曲线分别是_______(用a、b、c表示)。
②根据图中信息计算:时,反应Ⅲ的_______(保留三位有效数字,为用平衡分压代替平衡物质的量浓度计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
③实际生产中为抑制的生成,提高氢气的产率,不考虑压强的影响,可采取的措施有_______(写两点)。
18. 波立维(G)常用于治疗动脉粥样硬化。一种合成G的路线如下:
回答下列问题:
(1)写出A的结构简式并用星号(*)标出A中的手性碳原子:_______。
(2)B中含氧官能团的名称为_______,B→D的反应类型为_______,其中三乙胺的作用为_______。
(3)D+E→F的化学方程式为_______。
(4)E的同分异构体种类繁多,其中含有巯基(-SH)和氨基()、且苯环上只有两个取代基的芳香族化合物有_______(不考虑立体异构)种,其中核磁共振氢谱有5组峰且峰面积之比等于的结构简式为_______。
(5)从生物学角度考虑,步骤④的目的:_______。
(6)以苯乙酸为原料合成化合物A的合成路线如下:
化合物a、b的结构简式分别为_______、_______。
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化学(二)
注意事项:
1.本卷满分100分,考试时间75分钟。答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答: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。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
5.可能用到的相对原子质量:H1 B11 C12 N14 O16 Na23 S32 Cl35.5 Cu64 W184
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42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. 下列资源转化的主要过程不涉及氧化还原反应的是
A. 煤的干馏 B. 制普通玻璃 C. 铝的冶炼 D. 制备粗硅
【答案】B
【解析】
【详解】A.煤的干馏是煤在隔绝空气条件下高温分解的过程,过程中存在碳元素化合价的变化,涉及氧化还原反应,A错误;
B.制普通玻璃的核心反应为、,所有元素化合价均未发生变化,不涉及氧化还原反应,B正确;
C.铝的冶炼为电解熔融氧化铝生成单质铝和氧气,铝元素、氧元素化合价均发生变化,涉及氧化还原反应,C错误;
D.制备粗硅的核心反应为,硅元素、碳元素化合价均发生变化,涉及氧化还原反应,D错误;
故选 B。
2. 二氯化二硫()是广泛用于橡胶工业的硫化剂,分子结构与相似,可利用反应进行制备。下列说法错误的是
A. 分子的电子式为:
B. 分子内存在键
C. 不是平面分子
D. 制备反应中各物质在固态时晶体类型完全相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.分子中每个原子均满足8电子稳定结构,给出的电子式符合成键规律,A正确;
B.、成键时成单电子均位于p轨道,二者形成的是键,不存在键,B错误;
C.结构与相似,为二面角结构,不是平面分子,C正确;
D.制备反应中、、、固态时均为分子晶体,晶体类型完全相同,D正确;
故选B。
3. 反应可用于处理尾气。下列说法错误的是
A. 属于极性分子 B. 的空间结构为三角锥形
C. NaOH晶体中含有两种化学键 D. 沸点:
【答案】D
【解析】
【详解】A.中心原子价层电子对数为,且含有1个孤电子对,为V形结构,正负电荷中心不重合,属于极性分子,A正确;
B.中心S原子价层电子对数为,含1对孤电子对,空间结构为三角锥形,B正确;
C.NaOH晶体中与之间为离子键,内部O与H之间为共价键,含有两种化学键,C正确;
D.分子间存在氢键,沸点高于,故沸点,D错误;
故选D。
4. 制备纳米铁粉的离子反应为。设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 的溶液中含有的数目为
B. 晶体中含有离子的数目为
C. 含有键的数目为
D. 每生成0.1 mol Fe,转移的电子数目为
【答案】A
【解析】
【详解】A.题干仅给出溶液的浓度,未给出溶液体积,无法计算的物质的量及数目,A错误;
B.的摩尔质量为,的物质的量为,晶体由和构成,含离子,故该晶体含离子数目为,B正确;
C.1个中,B与4个O形成4个键,每个O与H形成1个键,共8个键,故该离子含键数目为,C正确;
D.反应中由+2价降低为0价,每生成转移电子,故生成转移电子数目为,D正确;
答案选A。
5. 水杨酸()在一定条件下可以聚合成高分子聚水杨酸:。已知聚水杨酸难溶于水,下列说法错误的是
A. 水杨酸中含有2种官能团 B. 常温下聚水杨酸呈固态
C. 该反应为缩聚反应 D. 聚水杨酸一定不能与水发生反应
【答案】D
【解析】
【详解】A.水杨酸分子中含有羟基和羧基共2种官能团,A正确;
B.聚水杨酸为高分子化合物,相对分子质量较大,常温下呈固态,B正确;
C.该反应中单体聚合生成高分子的同时生成小分子水,属于缩聚反应,C正确;
D.聚水杨酸分子中含有酯基,可与水发生水解反应,难溶于水不代表不能与水反应,D错误;
故选D。
6. 化学反应引起的色彩变化是化学的魅力所在。下列对颜色变化的解释错误的是
选项
颜色变化
解释(用化学反应表示)
A
将少量白色粉末加入水中,形成蓝色溶液
B
白色絮状沉淀不稳定,在空气中迅速变为灰绿色,最终变为红褐色沉淀
C
向稀溶液中滴加几滴KSCN溶液,溶液由黄色变为红色
D
向AgCl沉淀中加入少量KI溶液,白色沉淀转变成黄色沉淀
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.铜离子在水溶液中与水分子结合形成蓝色络离子,反应式书写正确,A正确;
B.氢氧化亚铁具有还原性,在空气中被氧气氧化为红褐色氢氧化铁,反应原子、电子均守恒,配平正确,B正确;
C.铁离子与硫氰根离子反应生成的是可溶于水的络合物,不属于沉淀,不能标注沉淀符号,正确反应为,C错误;
D.,向氯化银沉淀中加入碘离子可发生沉淀转化生成黄色碘化银沉淀,反应式书写正确,D正确;
故选 C。
7. 已知是一种荧光材料,X、Y、W、Z是原子序数依次增大的主族元素,Z元素是构成大理石的主要金属元素,Y的单质与氢气混合在暗处因发生反应而爆炸,基态X原子最外层有2个未成对电子,且其第一电离能比同周期相邻的两元素小,基态W原子核外有3个单电子。下列说法正确的是
A. Z元素位于长周期p区 B. 中W的杂化方式为
C. 简单氢化物的沸点: D. 中阴、阳离子数目之比是2∶1
【答案】B
【解析】
【分析】Z是构成大理石的主要金属元素,确定为Ca。Y的单质与氢气混合在暗处发生反应爆炸,确定为F。X原子序数小于F,基态X原子最外层有2个未成对电子,且第一电离能比同周期相邻两元素小,符合条件的为O。W原子序数介于F和Ca之间,为基态原子核外有3个单电子的主族元素,符合条件的为P。
【详解】A.Z为Ca,位于第四周期第ⅡA族,属于s区元素,A错误;
B.为,中心P原子价层电子对数为,杂化方式为,B正确;
C.X的简单氢化物为,Y的简单氢化物为,常温常压下为液态,为气态,沸点,即,C错误;
D.为,阳离子为,阴离子为,阴、阳离子数目之比为1:1,D错误;
故选B。
8. 科学设计实验是研究性质的基础。下列实验装置设计合理的是
A.制备氯气
B.分离水和苯的混合物
C.用中和滴定的方法测定某氢氧化钠待测液的浓度
D.用于模拟粗铜的电解精炼
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.常温下与浓盐酸反应生成,装置为固液不加热发生装置,恒压分液漏斗可平衡气压使浓盐酸顺利滴下,装置设计合理,A正确;
B.水和苯互不相溶,应采用分液法分离,图示为蒸馏法、适用于分离沸点相差较大的互溶液体,B错误;
C.中和滴定测定溶液浓度时,标准酸溶液应盛装在酸式滴定管中,图示为碱式滴定管,且装置未添加酸碱指示剂,无法判断滴定终点,C错误;
D.电解精炼粗铜时,粗铜应作阳极连接电源正极,纯铜作阴极连接电源负极,图示左侧为原电池负极,右侧粗铜与相连作阴极,不符合电解精炼的电极连接要求,D错误;
故选A。
9. 铈(Ce,镧系元素)的氧化物是常用的催化剂,能用于汽车尾气的净化。一种铈的氧化物的立方晶胞(晶胞参数均为)如图所示。已知Ce的常见化合价有+3和+4。下列说法错误的是
A. X射线衍射技术可测定该铈的氧化物的晶体结构
B. 与Ce最近的O的个数为8
C. O与O之间的最短距离为
D. 该氧化物失去氧形成氧空位,每失去,理论上有生成
【答案】C
【解析】
【详解】A.X射线衍射技术是测定晶体结构的常用方法,可以测定该铈的氧化物的晶体结构,A正确;
B.在晶胞中,Ce位于面心立方堆积的顶点和面心,O填充所有四面体空隙,与Ce最近的O的个数为8,B正确;
C.晶胞中O与O之间的最短距离为棱长的一半,即,C错误;
D.根据均摊法可知,Ce原子位于顶点和面心,个数为,O原子位于晶胞内部,个数为8,则该晶体的化学式为CeO2,Ce为+4价,根据电荷守恒,每失去1个O2-,会减少2个负电荷,为保持电荷守恒,则Ce4+也会减少2个正电荷转化为Ce3+,即会有2个Ce4+转化为Ce3+,故每失去,理论上有生成,D正确;
故选C。
10. 人们能够在昏暗的光线下看见物体,是因为视网膜中的“视黄醛”吸收光线后,其分子结构由顺式变为反式,并从所在蛋白质上脱离,这个过程产生的信号传递给大脑。
下列有关“视黄醛”的说法正确的是
A. 常温下,视黄醛极易溶于水
B. 上述过程属于物理变化
C. “视黄醛”能发生氧化反应、取代反应和加聚反应
D. “视黄醛”能使溴水褪色,据此可以检验分子中含有的碳碳双键
【答案】C
【解析】
【详解】A.视黄醛分子中烃基碳原子数多,憎水基团占主导,常温下难溶于水,A错误;
B.顺式视黄醛变为反式视黄醛,分子结构发生变化,有新物质生成,属于化学变化,B错误;
C.视黄醛含醛基,可发生氧化反应,含饱和烃基,可发生取代反应,含碳碳双键,可发生加聚反应,C正确;
D.视黄醛中的醛基也能与溴水发生氧化反应使溴水褪色,不能据此检验分子中的碳碳双键,D错误;
故选 C。
11. 某铬盐厂净化含Cr(Ⅵ)废水并提取的一种工艺流程如图所示。
已知:①常温下,,,。
②。
下列说法错误的是
A. b中含铬元素的离子只有
B. 常温下,当“清液”中的浓度为时,清液的
C. 步骤Ⅱ还可用代替作还原剂,而后调pH将去除
D. 已知的溶液显酸性,则溶液中
【答案】A
【解析】
【分析】明确流程目标为将含Cr(VI)废水转化为,步骤I加硫酸酸化,平衡正向移动,Cr元素主要以形式存在;步骤II加入作还原剂,将还原为;步骤III加入石灰乳调节pH,使转化为沉淀,沉淀经干化煅烧分解得到。
【详解】A.步骤I加硫酸酸化后,平衡为可逆反应,无法进行完全,因此b中含铬元素的离子有和,并非只有,A错误;
B.常温下,当清液中时,,则,常温下,pH=6,B正确;
C.中具有还原性,可将还原为,自身被氧化为,已知,远小于,调节pH时会优先沉淀为被去除,不会引入杂质,C正确;
D.溶液显酸性,说明的电离程度大于其水解程度,电离生成,水解生成,因此溶液中,D正确;
故选A。
12. 某学习小组在实验室模拟工业上的“吹脱法”测定废水(主要含)的含氮量,设计了以下实验:精确称取废水样品,注入如图所示的仪器中,然后逐滴加入足量的NaOH溶液,通入水蒸气。将样品液中的氨全部蒸出,用的硫酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,滴加2滴指示剂,用的NaOH标准溶液滴定过剩的硫酸,到终点时消耗溶液。
下列说法错误的是
A. 玻璃管的作用是平衡气压,防止堵塞和倒吸
B. 滴定时加入的2滴指示剂是酚酞
C. 若水槽中没有使用冰盐水浴,会导致氮含量测定结果偏低
D. 废水中氮的质量分数的表达式为
【答案】B
【解析】
【分析】由题意可知,该实验的实验目的是在实验室模拟工业上的“吹脱法”测定废水(主要含铵根离子)的含氮量。
【详解】A.由实验装置图可知,玻璃管的作用是平衡气压,若装置出现堵塞,装置内气体压强会增大,玻璃管内液面升高,将缓冲压力,起到防堵塞的作用;若装置内气体压强减小,外界空气会通过导管进入圆底烧瓶平衡气压,起到防止倒吸的作用,A正确;
B.氨气与硫酸溶液反应生成硫酸铵,滴定过量硫酸溶液时若选用酚酞作指示剂,酚酞在碱性环境中变色,碱性条件下氢氧化钠溶液可能与溶液中铵根离子反应使得滴定消耗氢氧化钠溶液体积偏大,导致氮含量测定结果偏低,所以应选用甲基橙作指示剂,B错误;
C.降低温度,氨气的溶解度增大,则若水槽中没有使用冰盐水浴,吸收氨的反应是放热反应,会导致吸收液温度升高,氨气的溶解度减小,导致氨气吸收不完全而逸出,最终使测定结果偏低,C正确;
D.由题意可知,滴定消耗V2 mL c2mol/L氢氧化钠溶液,则吸收氨气消耗硫酸的物质的量为:(c1mol/L×10-3 V1L- c2mol/L×10-3 V2L×),则由氮原子个数守恒可知,废水中氮的质量分数为:×100%=,D正确;
故选B。
13. 2025年9月,我国科学家成功研制出新型氢负离子()原型电池,其利用的移动来存储和释放能量,过程中有、、等微粒存在,放电时由电极向电极移动。
下列说法错误的是
A. 电极的电势高于电极的电势
B. 总反应的一定小于0
C. 充电时,阴极的电极反应式为
D. 放电时,理论上电路中转移时,两极的质量变化差值为4 g
【答案】C
【解析】
【分析】放电时溶液中阴离子移向负极,由放电时由电极向电极移动可知,放电时电极为负极,电极为正极。由此解题。
【详解】A.放电时溶液中阴离子移向负极,该电池中由电极移向电极,则电极作负极,电极作正极,正极电势高于负极的电极,A正确;
B.根据“过程中、Al、等微粒存在”可知,放电时总反应为,该反应是自发的,所以<0,B正确;
C.充电时,阴极上发生还原反应:,C错误;
D.放电时,负极反应式为,每转移1 mol电子,负极质量增加1 g;正极反应式为,每转移1 mol电子,正极质量减少1 g,所以理论上,电路中转移2 mol电子时,负极质量增加2 g,两极的质量变化差值为4 g,D正确;
故答案选C。
14. 酸在水中存在电离:、,MX是一种难溶盐。室温下:的溶液中,含X的各物种的与pH的关系、含的的溶液中与pH的关系如图所示。下列说法正确的是
A. 曲线①表示与pH的关系
B. 曲线④表示与pH的关系
C.
D. 向MX的悬浊液中加入MX(s),平衡后溶液中、、的浓度之和增大
【答案】C
【解析】
【分析】是一种二元酸,随着pH增大,浓度减小,浓度先增后减,浓度增大,因此曲线①表示、曲线②表示、曲线④表示与pH的关系;含的的溶液中,随着pH增大,水解反应逆向移动,逐渐增大,导致也逆向移动,所以逐渐减小,pH足够大时,曲线①趋于平稳,即浓度不变,则浓度不变,曲线③先降低后趋于平稳,则曲线③表示与pH的关系。
【详解】A.由分析知,曲线①表示与pH的关系,A错误;
B.由分析知,曲线④表示与pH的关系,B错误;
C.为二元酸,、、,根据曲线①②交点(4.19,-1.30),此时,得;pH为a时对应曲线②和曲④交点,此时,得;根据曲线①④交点(2.73,-2.49),此时,则,即,所以;根据曲线①和曲线③的交点有:==,则,根据曲线①上的点(2.73,-2.49)和曲线③上的点(2.73,-4.30),得,所以,,C正确;
D.向MX的悬浊液中加入MX(s),平衡不移动,不变,则、均不变,因此平衡后溶液中、、浓度之和不变,D错误;
故选C。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 钨是重要的战略物资。由钨铁矿(主要成分是,还含有少量、)制取钨的工艺流程如图所示:
已知:常温下,钨酸()难溶于水。
回答下列问题:
(1)中的化合价为_______;“熔融”过程中发生氧化还原反应的化学方程式为_______。
(2)“操作I”的名称是_______;滤渣I的主要成分是_______(填化学式)。
(3)在溶液中加入盐酸,发生反应的离子方程式_______;为了防止局部酸度过大,应采取的措施是_______,得到钨酸后需对滤渣进行洗涤、干燥,判断滤渣已洗涤干净的方法为_______。
【答案】(1) ①. +2 ②.
(2) ①. 过滤 ②. 、
(3) ①. ②. 分次缓慢加入盐酸,并不断搅拌 ③. 取少量最后一次洗涤液于试管中,先加一定量溶液,再加少量溶液(或加入硝酸酸化的硝酸银),若无白色沉淀产生,则说明已洗涤干净
【解析】
【分析】起始原料为钨铁矿,主要成分为,含少量、,目标产物为金属W。熔融步骤中加入NaOH和空气,Fe元素被氧化为+3价生成,转化为,同时与NaOH反应生成,与NaOH反应生成。水浸后不溶于水作为滤渣分离,得到的粗钨酸钠溶液中含有、四羟基合铝酸钠、。向粗钨酸钠溶液中通入过量,四羟基合铝酸根转化为沉淀,转化为沉淀,操作I为过滤,分离得到滤渣I和溶液。向溶液中加入盐酸生成难溶的,高温分解得到,最后用还原得到W。
【小问1详解】
中W元素化合价为+6价,O元素化合价为-2价,化合物中正负化合价代数和为0,计算得Fe元素的化合价为+2。熔融过程中、、发生反应,Fe元素从+2价升高到+3价,中O元素从0价降低到-2价,根据电子守恒、原子守恒配平得反应方程式为。
【小问2详解】
操作I用于分离固体沉淀与溶液,名称为过滤。粗钨酸钠溶液中含有杂质四羟基合铝酸钠、,通入过量时,四羟基合铝酸钠与过量、水反应生成沉淀,与过量、水反应生成沉淀,故滤渣I的主要成分为、。
【小问3详解】
溶液中加入盐酸,与反应生成难溶于水的,离子方程式为。为防止局部酸度过大,可分次缓慢加入盐酸,并不断搅拌,使盐酸与溶液混合均匀。钨酸沉淀表面会吸附等杂质,判断滤渣已洗涤干净的方法为取少量最后一次洗涤液于试管中,先加一定量溶液,再加少量溶液(或加入硝酸酸化的硝酸银),若无白色沉淀产生,则说明已洗涤干净。
16. 某实验小组为实现乙酸乙酯的绿色制备及反应过程可视化,设计实验方案如下:
I.向50 mL烧瓶中分别加入5.7 mL乙酸(100 mmol)、8.8 mL乙醇(150 mmol)、固体及4~6滴1%甲基紫的乙醇溶液。
Ⅱ.加热回流50 min后,反应液由蓝色变为紫色,变色硅胶由蓝色变为粉红色,停止加热。
Ⅲ.冷却后,向烧瓶中缓慢加入饱和溶液至无逸出,分离出有机相。
Ⅳ.洗涤有机相后,加入无水,过滤。
Ⅴ.蒸馏滤液,收集73~78℃馏分,得无色液体6.60 g,色谱检测纯度为96.0%。
回答下列问题:
(1)仪器A的作用是_______。
(2)用代替浓硫酸的优点是_______(答出一条即可)。
(3)甲基紫和变色硅胶的颜色变化均可指示反应进程。变色硅胶吸水,除指示反应进程外,还可以_______;使用小孔冷凝柱承载,而不向反应液中直接加入变色硅胶的优点是_______(填字母)。
A.无需分离 B.不影响甲基紫指示反应进程
C.起到沸石作用,防止暴沸 D.增大该反应平衡常数
(4)无水的作用是_______。
(5)该实验乙酸乙酯的产率为_______。
(6)若改用作为反应物进行反应,质谱检测目标产物分子离子峰的最大质荷比数值应为_______。
【答案】(1)冷凝回流
(2)硫酸氢钠无腐蚀性或操作安全,副产物少或无有毒气体二氧化硫产生
(3) ①. 吸收生成的水,使平衡正向移动,提高乙酸乙酯的产率 ②. AB
(4)干燥除水 (5)72%
(6)88
【解析】
【分析】乙酸与过量乙醇在一定温度下、硫酸氢钠作催化剂、甲基紫的乙醇溶液和变色硅胶作指示剂的条件下反应制取乙酸乙酯,用饱和碳酸钠溶液除去其中的乙酸至无二氧化碳逸出,分离出有机相、洗涤、加无水硫酸镁后过滤,滤液蒸馏时收集馏分,得纯度为96.0%的乙酸乙酯6.60g。
【小问1详解】
仪器A的作用是冷凝回流。
【小问2详解】
无腐蚀性,代替浓硫酸的优点是硫酸氢钠无腐蚀性或操作安全,副产物少或无有毒气体二氧化硫产生。
【小问3详解】
变色硅胶吸水,除指示反应进程外,还可以吸收生成的水,使平衡正向移动,提高乙酸乙酯的产率;使用小孔冷凝柱承载,而不向反应液中直接加入变色硅胶的优点是无需分离、不影响甲基紫指示反应进程,故选AB。
【小问4详解】
无水为常见干燥剂,作用是干燥除水。
【小问5详解】
由反应可知,100mmol乙酸与150mmol乙醇反应时,理论上可获得的乙酸乙酯的质量为0.1mol×88g/mol=8.8g,则该实验乙酸乙酯的产率为。
【小问6详解】
若改用作为反应物进行反应,则因为,生成的乙酸乙酯的摩尔质量为88g/mol,所以质谱检测目标产物分子离子峰的质荷比数值应为88。
17. 由生物柴油副产物甘油制取成为绿色能源的一个重要研究方向。回答下列问题:
(1)生物甘油水蒸气重整制氢的主要反应如下:
I. ;
II. 。
分子的空间结构为_______,重整总反应的产物中没有,则重整总反应的热化学方程式是_______。恒温恒容状态下,向容器中加入一定量的 和,能说明反应Ⅱ发生的是_______(填字母)。
A.体系压强逐渐增大
B.反应过程中,体积分数逐渐增大
C.气体平均相对分子质量减小
D.反应体系达到平衡前,CO和浓度之比随时间变化
(2)甘油水蒸气重整制氢时,其他条件不变,在不同水醇比时的平衡产率与温度的关系如图1所示。
①水醇比从小到大的顺序是_______(用字母符号表示)。
②保持特定水醇比不变,900 K以上时,的平衡产率随温度的升高而减小的主要原因是_______。
(3)在生物甘油重整中,有副反应:反应III. 发生。条件下,和 发生反应I、反应Ⅱ、反应Ⅲ,达平衡状态时,体系中、、和的物质的量随温度变化如图2所示。
①代表、、随温度变化的曲线分别是_______(用a、b、c表示)。
②根据图中信息计算:时,反应Ⅲ的_______(保留三位有效数字,为用平衡分压代替平衡物质的量浓度计算的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
③实际生产中为抑制的生成,提高氢气的产率,不考虑压强的影响,可采取的措施有_______(写两点)。
【答案】(1) ①. 直线形 ②. ③. D
(2) ①. ②. 900 K以上以反应Ⅱ为主,随温度升高,反应II平衡逆向移动,平衡产率降低
(3) ①. cab ②. ③. 增大水醇比、升高温度、使用选择性高的催化剂
【解析】
【小问1详解】
①的中心原子为C原子,形成2个键,无孤对电子,故价层电子对数为2,空间构型为直线形;
②根据盖斯定律,已知反应Ⅰ与反应Ⅱ,消去,得到方程式为,;
③A.若反应Ⅱ不发生,只有反应Ⅰ发生,体系压强也会逐渐增大,A错误;
B.观察反应Ⅰ中各物质的化学计量数,若只发生反应Ⅰ,体积分数也会逐渐增大,B错误;
C.体系总质量不变,而反应I是气体分子数增大的反应,反应II是气体分子数不变的反应,因此只要反应I发生,体系的气体平均相对分子质量就会减小,所以无法通过气体平均相对分子质量的变化来判断反应II是否发生,C错误;
D.若只发生反应Ⅰ,则和浓度之比为固定的3:4,故和浓度之比随时间变化可以说明反应Ⅱ在发生,D正确;
故选D;
【小问2详解】
①根据总反应,当的物质的量固定时,水的物质的量越多,氢气的产率越高,即水醇比越大,氢气产率越高,故水醇比大小顺序为:;
②甘油的分解(反应Ⅰ)是吸热反应,升高温度有利于生成,会使的净含量增加,约900K左右达到极值,温度高于900K时升高温度,以反应Ⅱ为主,随温度升高,反应Ⅱ平衡逆向移动,平衡产率降低;
【小问3详解】
①600℃时,曲线a所代表物质的物质的量是,根据初始反应物,体系中碳原子总物质的量为, 因此任何含碳产物的物质的量均不可能超过, 而, 则曲线a所表示的物质不可能是含碳微粒,故曲线a表示;升高温度,反应I平衡正向移动,反应Ⅱ平衡逆向移动,物质的量增大,则曲线c代表;温度升高,反应Ⅲ平衡逆向移动,物质的量降低,则曲线b代表;
②600℃时,,,,根据C原子守恒,可得,根据O原子守恒,可得,气体总物质的量为,则;
③工艺中与反应生成甲烷是主要副反应(为放热反应),重整反应为吸热反应,所以可以升高温度,有利于发生重整反应生成氢气;还可以使用选择性高的催化剂、适当增大水醇比等,都有利于提高氢气的产率。
18. 波立维(G)常用于治疗动脉粥样硬化。一种合成G的路线如下:
回答下列问题:
(1)写出A的结构简式并用星号(*)标出A中的手性碳原子:_______。
(2)B中含氧官能团的名称为_______,B→D的反应类型为_______,其中三乙胺的作用为_______。
(3)D+E→F的化学方程式为_______。
(4)E的同分异构体种类繁多,其中含有巯基(-SH)和氨基()、且苯环上只有两个取代基的芳香族化合物有_______(不考虑立体异构)种,其中核磁共振氢谱有5组峰且峰面积之比等于的结构简式为_______。
(5)从生物学角度考虑,步骤④的目的:_______。
(6)以苯乙酸为原料合成化合物A的合成路线如下:
化合物a、b的结构简式分别为_______、_______。
【答案】(1) (2) ①. 羟基、酯基 ②. 取代反应 ③. 吸收HCl,使反应正向进行
(3) (4) ①. 6 ②. 或
(5)制成硫酸盐是为了增强药物的水溶性
(6) ①. ②.
【解析】
【分析】首先,原料A(邻氯-α-羟基苯乙酸)与甲醇在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应(酸脱羟基醇脱氢),将活泼的羧基转化为稳定的酯基得到中间体B(),这样既保护了羧基,避免它干扰后续反应,又保留了分子中的羟基。接着,B与对硝基苯磺酰氯在三乙胺作用下发生取代反应,B中羟基上的氢原子被对硝基苯磺酰基取代,生成中间体D;三乙胺在这里作为碱,吸收反应生成的氯化氢气体,促使反应更完全地进行。随后,D与中间体E再次发生取代反应,E分子中-NH-基团上的氢原子被D中与酯基相连的C取代,同时生成小分子的对硝基苯磺酸,得到药物前体F。最后,F与硫酸发生成盐反应,利用胺类物质的碱性与强酸结合生成硫酸盐G(波立维),这一步能大幅提升药物在水中的溶解度,让人体更容易吸收。
【小问1详解】
A与甲醇在浓硫酸加热下发生酯化反应生成B,说明A含羧基;B与对硝基苯磺酰氯反应生成磺酸酯D,说明B含羟基,因此A为(其中手性碳原子用*标注,该碳原子连接了邻氯苯基、羟基、羧基和氢原子4个不同基团)。
【小问2详解】
①B的含氧官能团为:羟基、酯基,②:B→D反应类型:取代反应;③三乙胺的作用:吸收反应生成的HCl,作为缚酸剂,中和酸性副产物,促使平衡正向移动,同时避免HCl腐蚀设备或影响反应活性(吸收HCl,使反应正向进行)。
【小问3详解】
E中仲氨基(-NH-)的氮原子有孤对电子,作为试剂进攻D中与磺酸酯基相连的碳原子,发生取代反应,离去对硝基苯磺酸根,生成产物F和对硝基苯磺酸,反应方程式为:。
【小问4详解】
E的分子式为C7H9NS,芳香族同分异构体含苯环且苯环上有2个取代基,同时含-SH和-NH2。两个取代基的组合只有2种:第一种-SH与-CH2NH2,第二种:-NH2与-CH2SH,每种组合在苯环上均有邻、间、对3种位置异构,故总共有3+3=6种。②对位取代时分子对称性最高,苯环上只有2种等效氢(各2个),加上-NH2(2个H)、-CH2-(2个H)和-SH(1个H),共5组峰,峰面积比为1:2:2:2:2,其结构简式为:或。
【小问5详解】
将有机碱形式的波立维转化为硫酸盐,目的是增强药物的水溶性,从而提高其在人体体液中的溶解度和吸收速率,从而提升生物利用度;同时硫酸盐的化学稳定性更好,便于药物的储存、运输和制剂制备。
【小问6详解】
第一步:苯乙酸的α-氢(与羧基直接相连的碳上的氢)活泼,在一定条件下被Cl2取代,生成a为α-氯苯乙酸()。第二步:a在FeCl3催化下发生苯环上的取代反应,主要生成b为邻氯取代产物()第三步:b在NaOH溶液中加热,α-氯原子发生水解反应被羟基取代,酸化后得到目标产物A。
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