内容正文:
江苏省宜兴中学高三化学“临门一脚”试卷
可能用到的相对原子量:H-1 O-16 C-12 N-14 S-32 Cu-64
单项选择题:共13题,每题3分,共计39分。每题只有一个选项符合题意。
1. 下列工业生产中的反应属于置换反应的是
A. 合成氨反应 B. CO还原
C. 催化氧化 D. 铝热反应
【答案】D
【解析】
【详解】A.氮气和氢气合成氨的反应符合“多变一”特征,属于化合反应,A错误;
B.CO还原是化合物和化合物之间的反应,不符合置换反应定义,B错误;
C.催化氧化生成三氧化硫的反应符合“多变一”特征,属于化合反应,C错误;
D.一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应是置换反应,铝热反应是置换反应,如:,D正确;
故选D。
2. 反应NH4Cl+NaNO2= NaCl +N2↑+2H2O应用于石油开采。下列说法正确的是
A. NH4Cl的电子式为 B. H2O的空间填充模型是
C. NO2-中N元素的化合价为+5 D. N2分子中存在键和键
【答案】D
【解析】
【详解】A.是离子化合物,由和构成,电子式中阴离子需要标出最外层孤对电子,正确的电子式为,A错误;
B.分子空间结构为V形,且氧原子半径大于氢原子半径,正确的空间填充模型为,B错误;
C.中O元素为价,离子带1个单位负电荷,计算得N元素化合价为,不是,C错误;
D.分子结构式为,氮氮三键中包含1个键和2个键,因此分子中同时存在键和键,D正确;
答案选D。
3. 实验室制取SO2并探究其性质,下列实验装置和操作能达到实验目的的是
A.制取SO2
B.检验SO2的还原性
C.收集SO2
D.吸收SO2
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.稀硝酸具有强氧化性,会将氧化为,无法生成,不能达到实验目的,A错误;
B.具有还原性,能与酸性溶液发生氧化还原反应,使溶液褪色,可检验的还原性,能达到实验目的,B正确;
C.的密度比空气大,收集时应“长进短出”,图中装置进气方式错误,不能达到实验目的,C错误;
D.在饱和溶液中溶解度很小,无法被吸收,不能达到实验目的,D错误;
故答案选B。
4. 与水形成,其结构为,下列说法正确的是
A. 是非极性分子 B. 中B原子杂化方式为
C. 离子半径: D. 电负性:
【答案】A
【解析】
【详解】A.为平面正三角形结构,正负电荷中心重合,属于非极性分子,A正确;
B. B原子价层电子对数为4,杂化方式为,B错误;
C.电子层结构相同的离子,核电荷数越大离子半径越小,故,C错误;
D.同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,故,D错误;
故选 A。
阅读下列材料,完成下面小题:
化学化工在载人航天工程中发挥着重要作用。苯酚和甲醛合成的酚醛树脂空心微球能抵御飞船返回时3000℃的极端烧蚀环境;推进剂硝酸羟胺(NH3OH+)的水溶液与催化剂接触可瞬间产生大量N2、O2、水蒸气;CO2可被5A分子筛(一种孔径约为0.5nm的钙型硅铝酸盐晶体)吸附;尿液经减压蒸馏、微滤膜过滤可除去其中的胶体和大分子有机物,再经高温氧化和Ag+杀菌消毒获得饮用水。CO2与H2在加热条件下被催化还原为CH4。
5. 下列说法正确的是
A. 干冰晶胞如图所示,CO2周围最近且等距的CO2有6个
B. NH3OH+中存在非极性共价键和离子键
C. 苯酚和甲醛的碳原子轨道杂化类型均为sp2
D. CH4分子中H-C-H键角小于H2O分子中H-O-H键角
6. 下列化学反应表示不正确的是
A. 电解水:2H2O2H2↑+ O2↑
B. H2催化还原CO2:CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O
C. NH3OH+水溶液催化分解:2NH3OH+ + 2N2↑+ O2↑+ 6H2O↑
D. 苯酚和甲醛制备酚醛树脂:
7. 下列物质组成或性质与分离提纯方法对应关系不正确的是
A. CO2和O2是非极性分子,可用5A分子筛分离 CO2和O2
B. H2O热稳定性强,可通过高温氧化等措施从尿液中获得饮用水
C. 微滤膜的孔径比胶体粒子小,可用微滤膜除去尿液中的胶体粒子
D. Ag+能使细菌变性,可用Ag+对尿液再生饮用水进行消毒杀菌
【答案】5. C 6. C 7. A
【解析】
【5题详解】
A.由图可知,干冰为面心立方晶胞,每个CO2分子周围最近且等距的CO2分子有12个,A错误;
B.在NH3OH+中,NH3OH+和之间存在离子键。NH3OH+中N−H、O−H键,中N−O键均为极性共价键,不存在非极性共价键,B错误;
C.苯酚中苯环上的碳原子形成3个σ键,无孤电子对,杂化类型为sp2;甲醛(HCHO)中碳原子形成3个σ键,无孤电子对,杂化类型也为sp2,C正确;
D.CH4分子中碳原子的价层电子对数为4,无孤电子对,其空间构型为正四面体,H−C−H键角为109∘28′;H2O分子中氧原子的价层电子对数为4,有2对孤电子对,其空间构型为V形,由于孤电子对的排斥作用,H−O−H键角被压缩,约为104.5∘,所以CH4分子中H−C−H键角大于H2O分子中H−O−H键角,D错误;
故答案选:C。
【6题详解】
A.水在通电条件下发生电解生成氢气和氧气,化学方程式是2H2O2H2↑+ O2↑,A正确;
B.由题意知,H2催化还原CO2生成CH4和H2O,反应条件为催化剂和加热,该化学方程式为:CO2+4H2 CH4+2H2O,B正确;
C.NH3OH+水溶液催化分解生成、和水,根据电子得失守恒、原子守恒配平方程式为,题给方程式电子不守恒,且氢原子也不守恒,C错误;
D.苯酚和甲醛在一定条件下发生缩聚反应制备酚醛树脂,方程式正确,D正确;
故答案选:C。
【7题详解】
A.5A分子筛主要是根据分子的大小和形状来进行分离的。CO2和O2虽然都是非极性分子,但它们的分子大小差异并不是使用5A分子筛分离的关键因素,5A分子筛可以分离和,其原理是利用分子与分子筛之间更强的相互作用实现选择性吸附,是根据分子的大小和形状来进行分离的,与分子的非极性无关,A符合题意;
B.H2O热稳定性强,在高温条件下,尿液中的其他有机和无机物质会发生氧化等反应,而水相对稳定,通过高温氧化等措施可以将尿液中的有害物质去除,从而获得饮用水,B不符合题意;
C.微滤膜的孔径比胶体粒子小,根据过滤原理,当含有胶体粒子的尿液通过微滤膜时,胶体粒子不能通过微滤膜,而水等小分子物质可以通过,从而达到除去尿液中胶体粒子的目的,C不符合题意;
D.Ag+为重金属离子,能使细菌的蛋白质变性,从而破坏细菌的结构和功能,达到消毒杀菌的目的,所以可用Ag+对尿液再生饮用水进行消毒杀菌,D不符合题意;
故答案选:A。
8. -二甲基甲酰胺(DMF,结构简式为)是医药、电子等领域的重要原料,一种电化学合成DMF的装置如图所示。下列说法正确的是
A. Ni电极与电源的正极相连接
B. 外电路每通过0.2 mol电子,Ni电极上产生
C. Pt电极上发生的电极反应式为N(CH3)3+4OH--4e-=+3H2O
D. 电解前后,KOH溶液的浓度不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.Ni电极产生H2,发生还原反应:,为阴极,应该连接电源的负极,故A错误;
B.0.2 mol电子对应生成0.1 mol H2,但未标明是在标准状况下,体积不一定是2.24 L,故B错误;
C.Pt电极为阳极,被氧化为:去氢加氧,发生的反应为:,故C正确;
D.该装置的总反应为,KOH未参与反应,但水被消耗了,溶液体积减小,KOH浓度增大,故D错误;
故答案选C。
9. 盐酸氯丙嗪的某步合成反应如下:
下列说法正确的是
A. X中所有原子可能共平面 B. 1 mol Y最多能和4 mol 发生反应
C. Z中含1个手性碳原子 D. Z可以发生取代和缩聚反应
【答案】D
【解析】
【详解】A.X中氨基的氮原子为杂化,N及其直接相连的三个原子形成三角锥形结构,因此所有原子不可能共平面,A错误;
B.Y中只有苯环可与发生加成反应,1mol苯环最多消耗3mol ,羧基中的碳氧双键不能与加成,因此1mol Y最多能和3mol 发生反应,B错误;
C.手性碳原子为连接4种不同原子或基团的饱和碳原子,Z中所有碳原子均为苯环上的不饱和碳或羧基中的不饱和碳,无符合条件的饱和碳原子,因此Z中不含手性碳原子,C错误;
D.Z中苯环可发生卤代、硝化等取代反应,羧基可发生酯化反应,均属于取代反应;Z同时含有亚氨基和羧基,可发生缩聚反应生成聚酰胺类高分子,D正确;
故选 D。
10. 利用铜基催化剂可将温室气体中的与转化为其反应历程如图所示。下列说法正确的是
A. M为极性分子,N为非极性分子
B. 过程Ⅰ和Ⅱ中均存在键的断裂
C. 使用铜基催化剂能降低总反应的活化能与焓变
D. 该反应的原子利用率可达
【答案】D
【解析】
【详解】A.M为,N为,二者的分子均为对称结构,二者均为非极性分子,故A错误;
B.过程Ⅰ中有键的断裂,过程Ⅱ中没有键的断裂,故B错误;
C.使用催化剂能改变反应的活化能,但不能改变总反应的焓变,故C错误;
D.总反应为化合反应,原子利用率可达,故D正确;
故选:D。
11. Cu2O是难溶于水的砖红色固体,在酸性环境下易发生歧化反应:Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O。某小组同学设计如下实验探究SO2与含Cu2+化合物之间的反应,下列说法正确的是
装置
序号
试管中的药品
现象
实验I
溶液和蒸馏水
无明显现象
实验Ⅱ
溶液和溶液混合
开始时有砖红色沉淀出现,一段时间后,砖红色沉淀消失,静置,试管底部有少量紫红色固体,溶液呈绿色
A. 砖红色固体是Cu2O,其消失与通入过量的SO2有关
B. 紫红色固体是单质铜,其一定由Cu2O发生歧化反应生成
C. 对比实验I、Ⅱ,说明碱性条件下SO2更易被Cu2+的化合物还原
D. 取砖红色沉淀,洗净后加入稀硫酸,出现红色固体和蓝色溶液,证明该沉淀为纯净物Cu2O
【答案】A
【解析】
【详解】A.实验Ⅱ:1.5mL1mol/LCuSO4溶液和3.5mL1mol/LNaOH溶液混合,通入,开始时有砖红色沉淀出现,随着不断通入(),溶液酸性不断增强,发生反应,砖红色沉淀消失,试管底部有少量紫红色固体为铜,故消失是由于通入过量引起的,A正确;
B.紫红色固体是单质铜,由题干信息可知歧化生成,不能排除直接还原碱性环境中的得到,B错误;
C.对比实验I、Ⅱ,变量为溶液酸碱性:酸性条件下与不反应,无明显现象;碱性条件下可以和发生氧化还原反应,生成,说明碱性条件下更易被还原,C错误;
D.若砖红色沉淀中混有,加入稀硫酸后,其中的歧化仍然能生成红色固体(原有+歧化生成的)和蓝色溶液,因此无法证明沉淀是纯净的,D错误;
故答案为:A。
12. 室温下,用溶液吸收的过程如图所示。
已知:,;,。
下列说法正确的是
A. 溶液中:
B. 溶液中:的平衡常数
C. “吸收”步骤完全转化为时溶液中:
D. “沉淀”步骤的离子方程式:
【答案】B
【解析】
【详解】A.0.100 溶液中质子守恒式为,选项中等式多了,A错误;
B.反应的平衡常数,分子分母同乘可得,B正确;
C.溶液中,的电离常数,水解常数,电离程度大于水解程度,故,C错误;
D.由酸性顺序可知,与反应无法生成,只能生成,离子方程式应为,D错误;
故选B。
13. 加氢制备甲醇的主要反应如下:
反应①:
反应②:
4 MPa时,将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,出口处测得转化率、产率[]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A. 的
B. 曲线a表示产率随温度的变化
C. 240~280℃温度范围,CO产率随温度升高而增大
D. 210~280℃温度范围,反应①、反应②的反应速率均随温度的升高而增大
【答案】C
【解析】
【分析】题干给出加氢制甲醇的两个关联反应:反应① , ,为放热反应;反应② ,为吸热反应。 初始投料比为,固定压强下,测得转化率、甲醇产率随温度变化的曲线:曲线随温度升高持续上升,曲线随温度升高先升后降。
【详解】A.根据盖斯定律,目标反应可由反应①−反应②得到,焓变为: ,不是,A错误,不符合题意;
B.二氧化碳转化为甲醇和一氧化碳,因此甲醇的产率一定比二氧化碳的转化率低,曲线是转化率,曲线是甲醇产率,B错误,不符合题意;
C.。在240~280℃范围内,转化率(曲线)持续升高,甲醇产率(曲线)持续降低,因此二者差值(即产率)随温度升高而增大,C正确,符合题意;
D.温度升高时,以一定流速通过装有催化剂的反应管,甲醇的产率先升高后降低,说明反应②的速率随温度升高先升高后降低,D错误,不符合题意;
故选C。
非选择题(共4题,共计61分)
14. 以铜阳极泥氨浸液(阳离子主要有[Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+、[Pb(NH3)4]2+和[Bi(NH3)6]3+)为原料制备高纯 Ag的流程如下:
(1)“沉银”时,AgCl的沉淀率达 99% ,同时Pb和Bi几乎完全转化为 PbCl2 和BiOCl沉淀。 滤液Ⅰ中的主要阳离子除H+外,还有________。
(2)“除杂”后滤液Ⅱ中主要含有[PbCl6]2−和[BiCl6]-。
①写出由 BiOCl转化为[BiCl6]-的离子方程式:________。
②其他条件相同,当c(HCl)>3.5mol·L-1时,银回收率降低的原因是________。
(3)“还原”时,[Ag(NH3)2]Cl转化为Ag的化学方程式为________。
(4)高纯银用途广泛。
①银铈合金是优良的导电材料,一种银铈晶体结构单元如题14图所示,该结构单元是否属于晶胞,________(填“是”或 “不是”)。
② Ag通过“活化处理”可实现Ag+的可控释放。研究发现,Ag+可与细菌体内含巯基(—SH)的酶反应,生成稳定的配位化合物(Ag—S—)可破坏酶的活性,从而起到杀菌作用。Ag+与NH3也能形成稳定的[Ag(NH3)2]+,但Ag+与巯基的配位能力更强,其可能原因为________。
(5)工业上通过类似方法也可得到钴的配合物。为确定该配合物的化学式进行下列实验:取一定质量的,溶于水配成250 mL溶液A,准确量取25.00 mL溶液A,用的溶液滴定其中的,消耗溶液20.00 mL。另取25.00 mL溶液A,加足量溶液并充分加热,生成 112 mL(标准状况)。再取25.00 mL溶液A,经测定,含元素。通过计算确定该配合物的化学式________(写出计算过程)。
【答案】(1)、Cu2+
(2) ①. BiOCl+H2O2 +4H++5Cl- = [BiCl6]-+3H2O ②. c(Cl-)大,部分AgCl转化为[AgCl2]-进入滤液Ⅱ而损失
(3)4[Ag(NH3)2]Cl+N2H4 ·H2O+3H2O = 4NH4Cl+4NH3·H2O+N2+4Ag↓
(4) ①. 不是 ②. S比N的电负性小,容易给出孤对电子
(5)(计算过程见解析)
【解析】
【分析】原料氨浸液含银、铜、铅、铋的氨络合阳离子,加盐酸沉银, [Ag(NH3)2]+遇H+解离生成AgCl沉淀,其余金属络离子留在滤液Ⅰ;滤饼AgCl加盐酸、H2O2除杂,杂质金属转化为可溶性盐进入滤液Ⅱ;除杂后AgCl通NH3重新生成银氨溶液;最后水合肼还原银氨配离子,N2H4·H2O被氧化为N2,[Ag(NH3)2]+被还原为单质Ag,得到高纯银。
【小问1详解】
已知“沉银”时,AgCl的沉淀率达99%,同时Pb和Bi几乎完全转化为PbCl2和BiOCl沉淀。而铜阳极泥氨浸液中的阳离子主要有[Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+、[Pb(NH3)4]2+、[Bi(NH3)6]3+,在加入盐酸沉银的过程中,Ag+、Pb2+、Bi3+分别转化为沉淀,Cu2+没有沉淀生成,且溶液中存在H+,所以滤液I中的主要阳离子除H+外,还有Cu2+,且氨络合物与盐酸反应生成了;
【小问2详解】
①BiOCl在作用下被氧化,并与HCl反应生成,BiOCl中Bi的化合价为+3价,反应中BiOCl结合HCl中的Cl−形成[BiCl6]−,同时BiOCl中的O结合H+生成H2O,离子方程式为BiOCl+H2O2 +4H++5Cl- = [BiCl6]-+3H2O;
②当c(HCl)过高时,Cl−会与Ag+结合生成AgCl沉淀,同时Cl−也会与Ag+形成[AgCl2]−等配离子,导致溶液中Ag+浓度降低,使得后续氨浸时Ag的回收率降低;
【小问3详解】
“还原”时,[Ag(NH3)2]Cl与N2H4⋅H2O反应转化为Ag,N2H4⋅H2O中的N元素被氧化为N2,根据得失电子守恒和原子守恒,化学方程式为:4[Ag(NH3)2]Cl+N2H4 ·H2O+3H2O = 4NH4Cl+4NH3·H2O+N2+4Ag↓;
【小问4详解】
①该结构单元不能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间的周期性排列规律,不满足晶胞的定义,所以该结构单元不是晶胞;
②S的电负性比N小, S原子对电子的吸引能力相对较弱,对孤对电子的束缚也就更弱,同时,S的原子半径比N大,进一步使得S原子对孤对电子的束缚能力减弱。因此,S更易给出孤对电子与Ag⁺形成配位键,所以Ag⁺与巯基的配位能力更强。
【小问5详解】
外部电离出的Cl-,
,
,
,
所以x=5,y=1,化学式为:。
15. 卡培他滨中间体(F)的一种合成路线如下:
(1)有机物A中的含氧官能团名称为___________,其分子中手性碳原子数目为___________。
(2)B→C的过程中,吡啶()的作用是___________。
(3)D→E的转化,写出除E外的其他有机产物的结构简式:___________。
(4)写出同时满足下列条件的C的一种同分异构体的结构简式:___________。
①含有片段且苯环上只有三个取代基,水解为苯和硫酸;
②酸性条件下水解得到2种有机产物,且比例为2∶1,产物之一遇溶液显色;
③分子中含有4种不同化学环境的氢原子。
(5)已知:可还原羰基、酯基等,如,写出以和乙烯为原料制备的合成路线流程图___________(无机试剂和题中有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
【答案】(1) ①. 醚键、羟基 ②. 4
(2)吸收反应生成的HCl,有利于反应朝正向进行
(3)、
(4)或 (5)CH2=CH2
【解析】
【小问1详解】
有机物A含氧官能团为羟基与醚键,醚键为环内氧原子形成的醚键,羟基为连在碳上的四个羟基。手性碳原子为连有四个不同基团的饱和碳原子,A的五元环上四个碳原子均分别连有四个不同的基团,对应手性碳原子数目为4。
【小问2详解】
B转化为C的反应为取代反应,反应生成氯化氢。吡啶为碱性有机碱,可吸收反应生成的氯化氢,使平衡正向移动,提高反应转化率。
【小问3详解】
D中水解生成除E外的其他有机产物为甲醇与丙酮。
【小问4详解】
满足条件的同分异构体需符合以下要求:第一,含已知片段,苯环上只有三个取代基;第二,酸性条件下水解得到两种有机产物,物质的量比为2:1,其中一种产物含酚羟基,遇氯化铁溶液显色;第三,分子中含有四种不同化学环境的氢原子。结构高度对称。对应符合要求的异构体为或。
【小问5详解】
首先乙烯与溴发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,1,2-二溴乙烷在氢氧化钠水溶液中加热发生水解反应生成乙二醇。原料中的酮羰基可与乙二醇在酸性条件下发生反应,将酮羰基保护,避免其被后续还原剂还原。再利用题干已知反应,用四氢合铝酸锂在无水乙醚条件下还原酯基,最后酸性条件下水解脱保护,恢复酮羰基,得到目标产物,路线为CH2=CH2。
16. 实验室模拟以碱性蚀刻废液[含及少量的NH4Cl、CaCl2]制备碱式碳酸铜的实验流程如下:
(1)“沉铜”时,先将碱性蚀刻废液和足量NaOH溶液混合,置于如图所示实验装置中。
①先控制温度50~60℃发生反应,得到含CuO及少量絮状Cu(OH)2的沉淀。写出转化为CuO的化学方程式:______。充分反应后再将温度升至80~90℃并保持一段时间,其目的是______。
②检验“沉铜”是否完全的简单实验操作及现象为______。
(2)检测“氨浸”后溶液中溶质成分:取少量溶液浓缩得到蓝色晶体,测得该晶体中N、Cu元素的质量分数分别为17.51%、39.73%,蓝色晶体的主要成分为______(填字母)。
A. B. C.
(3)将“氨浸”后的溶液置于90℃热水浴中“蒸氨”,获得。蒸出的气体通过碱石灰后再进行循环使用,通过碱石灰的主要目的是______。
(4)铜元素含量的测定原理为,。补充完整测定样品中铜元素含量的实验方案:取一定质量的固体样品溶于稀硫酸中,配成100 mL溶液,取25.00 mL置于锥形瓶中,______,用溶液滴定至浅蓝色,加入稍过量的KSCN溶液,______。记录数据,重复滴定2~3次,计算。[已知:①I2浓度较大时能被淀粉吸附,使滴定产生误差;②CuI可吸附少量I2;③,CuSCN不吸附I2。实验须使用的试剂:KI溶液、溶液、淀粉溶液]
【答案】(1) ①. ②. 促使氨气挥发(沉铜更为充分),使溶液中部分转化 ③. 将湿润的红色石蕊试纸置于导管出口(a)处,若未变蓝,则沉铜完全
(2)A (3)除去混合气体中的
(4) ①. 加入过量的溶液,充分反应,用溶液滴定至浅黄色,滴加淀粉溶液 ②. 用溶液滴定至终点(蓝色褪去)
【解析】
【分析】本实验以含及少量、的碱性蚀刻废液为原料制备,沉铜环节加加热将铜氨配合物转化为沉淀并释放,过滤除去可溶性杂质;氨浸环节加和将转化为可溶性铜氨配合物,分离不溶性杂质;蒸氨环节加热使铜氨配合物分解得到目标产物,蒸出的混合气体经提纯后循环使用。
【小问1详解】
。沉铜的关键在于是否能从溶液中挥发出来,易与形成配合物,从而导致沉铜不彻底,所以后续加热一段时间主要目的是促使氨气挥发(沉铜更为充分),当然在50~60℃时有一部分铜转化为(絮状沉淀),加热能使之分解生成氧化铜,便于过滤,且提高原料中铜元素利用率。
结合①方程式的分析可知是检验反应是否彻底的标志物,也是中学化学一种重要的化合物,容易想到通过检验氨气来确定反应是否结束。装置中通和气流方向,以及管口字母“a”的标志都有一定的提示作用。该装置无法通过向上层清液中继续滴加的方法来判断沉淀完全,不满足题目“简单实验操作”的要求。
【小问2详解】
通过元素质量分数折算与个数比为,符合条件的为 ,故选A。
【小问3详解】
分析从到反应过程中会释放出氨气及二氧化碳,结合碱石灰的性质,可以分析碱石灰的作用是吸收二氧化碳。由于前面的“氨浸”操作在水溶液中进行,故“蒸氨”过程中产生的无须去除。
【小问4详解】
依据测定原理,所以第一步应先将所有的还原,还原后生成大量的,因“浓度较大时能被淀粉吸附,使滴定产生误差”,所以应将溶液中碘单质的浓度降低,所以用先降低溶液中,再滴加指示剂淀粉溶液。当溶液中较低,也就是“用滴定至浅蓝色”时,需要考虑到题目另两个信息:“可吸附少量、不吸附”,故需要将转化为,加入稍过量的溶液(试题已将该步骤表述出来),将吸附释放出来,接下来再用溶液进行滴定,直至到达滴定终点。
17. 甲醛释氢对氢能源和含甲醛污水处理有重要意义。
(1)HCHO电催化释氢
催化电解含较低浓度的HCHO、NaOH混合溶液,可获得H2与HCOONa(如图1所示),其中电极b表面覆盖一种Mo与P形成的化合物(晶胞结构如图2所示)作催化剂。
①催化剂可由MoO2与(NH4)2HPO4混合物与H2高温灼烧制得(反应中N元素化合价不变),该反应的化学方程式为___________。
②电解时,电极b上同时产生H2与HCOO-的物质的量之比为1:2,则电极b上的电极反应式为___________。
③电解过程中每产生1mol H2,通过阴离子交换膜的OH-为___________mol。
(2)HCHO水化释氢:
45℃时,碱性条件下Ag作催化剂可将甲醛转化为H2,反应的机理如图3所示。使用时将纳米Ag颗粒负载在Al2O3表面以防止纳米Ag团聚。其他条件不变,反应相同时间,NaOH浓度对氢气产生快慢的影响如图4所示。
已知:甲醛在碱性条件下会发生副反应2HCHO+NaOH=HCOONa+CH3OH。
①若将甲醛中的氢用D原子标记为DCDO,得到的氢气产物为___________(填化学式)。
②NaOH浓度低于1mol/L时,NaOH浓度增大产生氢气会加快的原因是___________。
③若NaOH浓度过大,H2的产生迅速减慢的原因可能是___________。
(3)甲烷与水在催化剂作用下可产生氢气与碳氧化物,与甲烷水化法制氢气相比,甲醛制氢的优点有___________。
【答案】(1) ①. ②. ③. 1
(2) ①. HD ②. NaOH是反应物,其浓度增大会使甲醛水化生成CH2(O⁻)2的速率加快,增大了中间体浓度,从而加快释氢速率 ③. NaOH浓度过大,副反应的速率显著加快,大量甲醛发生副反应被消耗,用于生成氢气的甲醛减少,同时氢氧化钠溶解催化剂载体Al2O3,使纳米银颗粒团聚,催化活性下降
(3)氢气纯度更高、可处理有毒气体甲醛、反应条件温和等(合理即可)
【解析】
【小问1详解】
①根据催化剂的晶胞图,晶胞中Mo原子数为4,P原子数为,可知该催化剂的化学式为MoP。MoO2与(NH4)2HPO4混合物与H2高温灼烧(反应中N元素化合价不变),生成MoP、NH3、水,根据得失电子守恒,配平该反应的化学方程式为。
②电解时,b是阳极,电极b上甲醛失电子发生氧化反应同时产生H2与HCOO-的物质的量之比为1:2,则电极b上的电极反应式为 。
③阴极反应式为、阳极反应式为,每转移2mol电子,两极共生成2mol氢气,电解过程中每产生1 mol H2,转移1 mol电子,根据电荷守恒,通过阴离子交换膜的OH-为1 mol。
【小问2详解】
①根据图示,氢气中的H原子一个来自甲醛、一个来自水,若将甲醛中的氢用D原子标记为DCDO,得到的氢气产物为HD。
②根据机理图3,NaOH浓度低于1 mol/L时,NaOH浓度增大产生氢气会加快的根本原因是NaOH作为反应物,其浓度增大,促使甲醛水化生成中间体CH2(O⁻)2的速率加快,导致中间体浓度增大,从而加快了后续的释氢速率。
③由题可知,若NaOH浓度过大,副反应的速率显著加快,大量甲醛发生副反应被消耗,用于生成氢气的甲醛减少,同时氢氧化钠浓度过大会溶解催化剂载体Al2O3,使纳米银颗粒团聚,催化活性下降,所以H2的产生迅速减慢。
【小问3详解】
甲烷与水在催化剂作用下可产生氢气与碳氧化物,与甲烷水化法制氢气相比,甲醛制氢的优点有:生成氢气的纯度更高、可处理有毒气体甲醛、反应条件温和等。
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江苏省宜兴中学高三化学“临门一脚”试卷
可能用到的相对原子量:H-1 O-16 C-12 N-14 S-32 Cu-64
单项选择题:共13题,每题3分,共计39分。每题只有一个选项符合题意。
1. 下列工业生产中的反应属于置换反应的是
A 合成氨反应 B. CO还原
C. 催化氧化 D. 铝热反应
2. 反应NH4Cl+NaNO2= NaCl +N2↑+2H2O应用于石油开采。下列说法正确的是
A. NH4Cl的电子式为 B. H2O的空间填充模型是
C. NO2-中N元素的化合价为+5 D. N2分子中存在键和键
3. 实验室制取SO2并探究其性质,下列实验装置和操作能达到实验目的的是
A.制取SO2
B.检验SO2的还原性
C.收集SO2
D.吸收SO2
A A B. B C. C D. D
4. 与水形成,其结构为,下列说法正确的是
A. 是非极性分子 B. 中B原子杂化方式为
C. 离子半径: D. 电负性:
阅读下列材料,完成下面小题:
化学化工在载人航天工程中发挥着重要作用。苯酚和甲醛合成的酚醛树脂空心微球能抵御飞船返回时3000℃的极端烧蚀环境;推进剂硝酸羟胺(NH3OH+)的水溶液与催化剂接触可瞬间产生大量N2、O2、水蒸气;CO2可被5A分子筛(一种孔径约为0.5nm的钙型硅铝酸盐晶体)吸附;尿液经减压蒸馏、微滤膜过滤可除去其中的胶体和大分子有机物,再经高温氧化和Ag+杀菌消毒获得饮用水。CO2与H2在加热条件下被催化还原为CH4。
5. 下列说法正确的是
A. 干冰晶胞如图所示,CO2周围最近且等距的CO2有6个
B. NH3OH+中存在非极性共价键和离子键
C. 苯酚和甲醛的碳原子轨道杂化类型均为sp2
D. CH4分子中H-C-H键角小于H2O分子中H-O-H键角
6. 下列化学反应表示不正确的是
A. 电解水:2H2O2H2↑+ O2↑
B. H2催化还原CO2:CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O
C. NH3OH+水溶液催化分解:2NH3OH+ + 2N2↑+ O2↑+ 6H2O↑
D. 苯酚和甲醛制备酚醛树脂:
7. 下列物质组成或性质与分离提纯方法对应关系不正确的是
A. CO2和O2是非极性分子,可用5A分子筛分离 CO2和O2
B. H2O热稳定性强,可通过高温氧化等措施从尿液中获得饮用水
C. 微滤膜的孔径比胶体粒子小,可用微滤膜除去尿液中的胶体粒子
D. Ag+能使细菌变性,可用Ag+对尿液再生饮用水进行消毒杀菌
8. -二甲基甲酰胺(DMF,结构简式为)是医药、电子等领域的重要原料,一种电化学合成DMF的装置如图所示。下列说法正确的是
A. Ni电极与电源的正极相连接
B. 外电路每通过0.2 mol电子,Ni电极上产生
C. Pt电极上发生的电极反应式为N(CH3)3+4OH--4e-=+3H2O
D. 电解前后,KOH溶液的浓度不变
9. 盐酸氯丙嗪的某步合成反应如下:
下列说法正确的是
A. X中所有原子可能共平面 B. 1 mol Y最多能和4 mol 发生反应
C. Z中含1个手性碳原子 D. Z可以发生取代和缩聚反应
10. 利用铜基催化剂可将温室气体中的与转化为其反应历程如图所示。下列说法正确的是
A. M为极性分子,N为非极性分子
B. 过程Ⅰ和Ⅱ中均存在键的断裂
C. 使用铜基催化剂能降低总反应的活化能与焓变
D. 该反应原子利用率可达
11. Cu2O是难溶于水的砖红色固体,在酸性环境下易发生歧化反应:Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O。某小组同学设计如下实验探究SO2与含Cu2+化合物之间的反应,下列说法正确的是
装置
序号
试管中的药品
现象
实验I
溶液和蒸馏水
无明显现象
实验Ⅱ
溶液和溶液混合
开始时有砖红色沉淀出现,一段时间后,砖红色沉淀消失,静置,试管底部有少量紫红色固体,溶液呈绿色
A. 砖红色固体是Cu2O,其消失与通入过量的SO2有关
B. 紫红色固体是单质铜,其一定由Cu2O发生歧化反应生成
C. 对比实验I、Ⅱ,说明碱性条件下SO2更易被Cu2+的化合物还原
D. 取砖红色沉淀,洗净后加入稀硫酸,出现红色固体和蓝色溶液,证明该沉淀为纯净物Cu2O
12. 室温下,用溶液吸收的过程如图所示。
已知:,;,。
下列说法正确的是
A. 溶液中:
B. 溶液中:的平衡常数
C. “吸收”步骤完全转化为时溶液中:
D. “沉淀”步骤的离子方程式:
13. 加氢制备甲醇的主要反应如下:
反应①:
反应②:
4 MPa时,将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,出口处测得转化率、产率[]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A. 的
B. 曲线a表示产率随温度的变化
C. 240~280℃温度范围,CO产率随温度升高而增大
D. 210~280℃温度范围,反应①、反应②的反应速率均随温度的升高而增大
非选择题(共4题,共计61分)
14. 以铜阳极泥氨浸液(阳离子主要有[Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+、[Pb(NH3)4]2+和[Bi(NH3)6]3+)为原料制备高纯 Ag的流程如下:
(1)“沉银”时,AgCl的沉淀率达 99% ,同时Pb和Bi几乎完全转化为 PbCl2 和BiOCl沉淀。 滤液Ⅰ中的主要阳离子除H+外,还有________。
(2)“除杂”后滤液Ⅱ中主要含有[PbCl6]2−和[BiCl6]-。
①写出由 BiOCl转化为[BiCl6]-的离子方程式:________。
②其他条件相同,当c(HCl)>3.5mol·L-1时,银回收率降低的原因是________。
(3)“还原”时,[Ag(NH3)2]Cl转化为Ag化学方程式为________。
(4)高纯银用途广泛
①银铈合金是优良的导电材料,一种银铈晶体结构单元如题14图所示,该结构单元是否属于晶胞,________(填“是”或 “不是”)。
② Ag通过“活化处理”可实现Ag+的可控释放。研究发现,Ag+可与细菌体内含巯基(—SH)的酶反应,生成稳定的配位化合物(Ag—S—)可破坏酶的活性,从而起到杀菌作用。Ag+与NH3也能形成稳定的[Ag(NH3)2]+,但Ag+与巯基的配位能力更强,其可能原因为________。
(5)工业上通过类似方法也可得到钴的配合物。为确定该配合物的化学式进行下列实验:取一定质量的,溶于水配成250 mL溶液A,准确量取25.00 mL溶液A,用的溶液滴定其中的,消耗溶液20.00 mL。另取25.00 mL溶液A,加足量溶液并充分加热,生成 112 mL(标准状况)。再取25.00 mL溶液A,经测定,含元素。通过计算确定该配合物的化学式________(写出计算过程)。
15. 卡培他滨中间体(F)的一种合成路线如下:
(1)有机物A中的含氧官能团名称为___________,其分子中手性碳原子数目为___________。
(2)B→C的过程中,吡啶()的作用是___________。
(3)D→E的转化,写出除E外的其他有机产物的结构简式:___________。
(4)写出同时满足下列条件的C的一种同分异构体的结构简式:___________。
①含有片段且苯环上只有三个取代基,水解为苯和硫酸;
②酸性条件下水解得到2种有机产物,且比例为2∶1,产物之一遇溶液显色;
③分子中含有4种不同化学环境的氢原子。
(5)已知:可还原羰基、酯基等,如,写出以和乙烯为原料制备的合成路线流程图___________(无机试剂和题中有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
16. 实验室模拟以碱性蚀刻废液[含及少量的NH4Cl、CaCl2]制备碱式碳酸铜的实验流程如下:
(1)“沉铜”时,先将碱性蚀刻废液和足量NaOH溶液混合,置于如图所示实验装置中。
①先控制温度50~60℃发生反应,得到含CuO及少量絮状Cu(OH)2的沉淀。写出转化为CuO的化学方程式:______。充分反应后再将温度升至80~90℃并保持一段时间,其目的是______。
②检验“沉铜”是否完全的简单实验操作及现象为______。
(2)检测“氨浸”后溶液中溶质成分:取少量溶液浓缩得到蓝色晶体,测得该晶体中N、Cu元素的质量分数分别为17.51%、39.73%,蓝色晶体的主要成分为______(填字母)。
A. B. C.
(3)将“氨浸”后的溶液置于90℃热水浴中“蒸氨”,获得。蒸出的气体通过碱石灰后再进行循环使用,通过碱石灰的主要目的是______。
(4)铜元素含量的测定原理为,。补充完整测定样品中铜元素含量的实验方案:取一定质量的固体样品溶于稀硫酸中,配成100 mL溶液,取25.00 mL置于锥形瓶中,______,用溶液滴定至浅蓝色,加入稍过量的KSCN溶液,______。记录数据,重复滴定2~3次,计算。[已知:①I2浓度较大时能被淀粉吸附,使滴定产生误差;②CuI可吸附少量I2;③,CuSCN不吸附I2。实验须使用的试剂:KI溶液、溶液、淀粉溶液]
17. 甲醛释氢对氢能源和含甲醛污水处理有重要意义。
(1)HCHO电催化释氢
催化电解含较低浓度的HCHO、NaOH混合溶液,可获得H2与HCOONa(如图1所示),其中电极b表面覆盖一种Mo与P形成的化合物(晶胞结构如图2所示)作催化剂。
①催化剂可由MoO2与(NH4)2HPO4混合物与H2高温灼烧制得(反应中N元素化合价不变),该反应的化学方程式为___________。
②电解时,电极b上同时产生H2与HCOO-的物质的量之比为1:2,则电极b上的电极反应式为___________。
③电解过程中每产生1mol H2,通过阴离子交换膜的OH-为___________mol。
(2)HCHO水化释氢:
45℃时,碱性条件下Ag作催化剂可将甲醛转化为H2,反应的机理如图3所示。使用时将纳米Ag颗粒负载在Al2O3表面以防止纳米Ag团聚。其他条件不变,反应相同时间,NaOH浓度对氢气产生快慢的影响如图4所示。
已知:甲醛在碱性条件下会发生副反应2HCHO+NaOH=HCOONa+CH3OH。
①若将甲醛中的氢用D原子标记为DCDO,得到的氢气产物为___________(填化学式)。
②NaOH浓度低于1mol/L时,NaOH浓度增大产生氢气会加快的原因是___________。
③若NaOH浓度过大,H2的产生迅速减慢的原因可能是___________。
(3)甲烷与水在催化剂作用下可产生氢气与碳氧化物,与甲烷水化法制氢气相比,甲醛制氢的优点有___________。
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