内容正文:
高三化学试卷
满分100分 考试时间75分钟
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.答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡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。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
一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 化学和生活、科技、社会发展息息相关。下列说法正确的是
A. 火星全球影像彩图显示了火星表土颜色,表土中赤铁矿主要成分为Fe3O4
B. 将钢铁闸门与电源负极相连,该防腐措施属于外加电流法
C. 明矾能水解生成Al(OH)3胶体,可用于自来水的杀菌消毒
D. 医用外科口罩使用的材料聚丙烯,能使酸性高锰酸钾溶液褪色
2. CsCl是一种分析试剂,制备方法为:。下列说法正确的是
A. 中子数为18的原子: B. 的空间结构:三角锥形
C. CsCl的电子式: D. H2O的VSEPR模型:
3. 可用液态肼与新制Cu(OH)2制备纳米Cu2O:4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+N2↑+6H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是
A. 1 molOH-中所含中子数为8NA
B. 标准状况下,11.2 LN2中含有的共用电子对数为1.5NA
C. 每生成6 molH2O,反应中转移的电子数为8NA
D. 1 molN2H4中含有的极性键数目为4NA
4. 化合物Z是抗肿瘤活性药物中间体,其合成路线如下。下列说法错误的是
A. X的分子式为
B. 1 mol X最多能与4 mol H2反应
C. 该转化过程中仅涉及加成反应和消去反应
D. X、Y可用FeCl3溶液或银氨溶液进行鉴别
5. 下列实验装置或操作能达到相应实验目的的是
A.利用分水器分出生成的水以提高反应转化率
B.模拟氯碱工业制取并检验Cl2
C.称量NaOH固体
D.进行喷泉实验
A. A B. B C. C D. D
6. 溴钟螺纹反应是经典的化学振荡反应,简称反应。本实验以溴酸钾、丙二酸[]、硫酸、硝酸铈铵为原料,反应中存在的循环,伴随“黄色一无色”的周期性颜色变化及螺旋状螺纹图案。主要反应机理如下:。下列说法错误的是
A. 作氧化剂
B. 起催化作用
C. 振荡周期与反应温度、硫酸浓度均有关
D. 反应体系中各区域的反应速率完全一致
7. 化合物可广泛应用于印刷、染色等工业。X、Y、Z、W是原子序数依次增大的前四周期元素,X的一种核素被广泛应用于考古研究中,Y与X电子层数相同,且基态Y原子价电子的s能级与p能级的电子数之比为2:3,Z的焰色试验为紫色,元素W位于周期表d区,且其基态原子核外含有4个未成对电子。下列说法正确的是
A. 第一电离能:X>Y B. 该化合物中,W的化合价为+2价
C. 中σ键与π键数目比为1:2 D. 常温下,单质Z、W均能与水反应
8. 一种可制造光学镜片的聚合物Z,其合成路线如图所示。
下列说法正确的是
A. X的水解产物含有乙酸的同系物 B. Y可以发生取代和加成反应
C. 聚合物Z属于可降解高分子材料 D. 此反应属于缩聚反应
9. 为探究配合物的性质进行如下实验(忽略溶液体积变化):
已知:为黄色、为红色、为无色、为浅绿色,下列说法错误的是
A. ①中溶液黄色加深,说明的加入使的平衡常数增大
B. 由③到⑤,生成并消耗
C. 实验④中无明显现象,说明该条件下的氧化性弱于
D. 实验⑤中颜色稳定后,溶液中存在游离的
10. 在恒容密闭容器中发生反应:,其反应历程如下:
①(快反应)
②(慢反应) ,已知k表示速率常数,表示活化能。
反应体系中含氮物质的物质的量分数随时间的变化如图1所示:
下列有关说法正确的是
A. 图1中曲线M表示N2O2的物质的量分数
B. 选择合适的催化剂可降低图1中曲线N的峰值
C. 可用图2表示该反应历程中的能量变化
D. 升高温度、减小,、增大
11. 是一种重要的稀土金属氧化物,在催化与检测方面均有广泛的应用前景。工业上从水晶石废料(含有、、、、)中提取的流程如下:
已知:;;金属离子浓度,认为沉淀完全。
下列说法错误的是
A. 滤渣的主要成分为
B. pH为9.3时,可沉淀完全
C. “还原浸取”工序中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:2
D. 氨水浓度过大可导致沉铈率下降,主要原因可能是与形成了配离子
12. 高端新能源汽车采用了续航更长的三元锂电池。某三元锂电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是
A. 放电时,电流从B极经导线流向A极,再通过电解液流入B极
B. 放电时,每转移x mol电子,B极质量减少7x g
C. 应选用阴离子交换膜
D. 充电时,B极发生的反应为
13. 钒催化剂对氧化苯制备苯酚的反应具有良好的催化活性,反应机理如图所示,其中步骤③为放热反应。下列说法正确的是
A. 起氧化作用
B. 步骤③正、逆反应的活化能关系为
C. 反应的总化学方程式为
D. 钒催化作用加快了反应速率,从而提高了制备苯酚的平衡产率
14. 物质X常用于新型锂电池,其晶胞结构如下图。已知阿伏加德罗常数的值为,立方晶胞棱长为a pm。下列说法错误的是
A. 距离O最近且等距的Li的数目为8 B. 两个Li的最短距离为
C. 四面体空隙由O形成,填充率为100% D. 晶体密度为
15. 25℃时,向含有的酸性溶液中通入生成SnS沉淀,若始终保持的浓度为0.1 mol·L-1,体系中[X为c(Sn2+)、和]与pH的关系如图所示,已知。下列说法错误的是
A. 线①表示随pH的变化
B. A点的坐标为(5,14.5)
C. D点
D. C点与E点溶液中的之比为
二、非选择题:本题共4小题,共55分。
16. 精炼铜工业中会产生大量的铜阳极泥(含有CuO、、PbO和Cu、Ag、Au单质),从铜阳极泥中回收贵金属的工艺流程如下:
已知:①当某离子的浓度低于时,可忽略该离子的存在;
② 。
回答下列问题:
(1)基态原子的价层电子排布式为___________。
(2)“氧化酸浸”步骤中持续鼓入“富氧空气”的目的:一是___________;二是起到充分的___________作用,防止因生成的包覆铜阳极泥表面而使脱铜率降低。
(3)Au在“氧化浸出”步骤中发生反应的化学方程式为___________。该步骤中Cl-浓度不能超过___________。
(4)“氨浸液”中的主要阳离子为___________(填化学式)。
(5)“沉银”过程中“氨浸液”中的Pb(Ⅱ)化合物转化为。25℃时,微溶于水,在不同浓度盐酸中的溶解度曲线如下图所示,当时,溶解度最小的原因是___________。“沉银”得到的“滤液”中加入烧碱处理后,可返回___________(填工序名称)工序中循环使用。
(6)“还原”步骤中,使用过量的甲醛还原提纯后的AgCl,发生反应的离子方程式为___________。
17. 反式肉桂酸()是生产冠心病药物“心可安”的重要中间体。实验室中可由苯甲醛()与乙酸酐()在催化下合成。实验装置、相关物质的性质和实验步骤如下:
物质
沸点/℃
主要性质
苯甲醛
178
无色液体,微溶于水
乙酸酐
140
无色液体,遇水分解生成乙酸
反式肉桂酸
300
白色至淡黄色粉末,微溶于水
实验步骤:
①如图1安装好制备装置,在三颈烧瓶中依次加入一定量的无水乙酸钾、苯甲醛、乙酸酐及沸石。
在150~170℃回流1小时。(已知:若蒸气温度高于140℃,冷凝管内、外管连接处易爆裂,故用空气冷凝管)
②将反应液冷却至100℃左右,加入20 mL热水,再加入饱和碳酸钠溶液至pH为8左右。
③如图2安装好水蒸气蒸馏装置,蒸出未反应的苯甲醛。
④将三颈烧瓶中剩余液体转移至烧杯中,补加少量水,加入1~2药匙活性炭,煮沸3分钟,脱色后过滤,得滤液。
⑤向滤液中加入浓盐酸至pH为3左右,充分反应并冷却至室温,减压过滤、洗涤、干燥得产品。
回答下列问题:
(1)已知产物中有乙酸生成,则步骤①中发生反应的化学方程式为___________。
(2)冷凝回流时,为防止物料因冷凝不充分从空气冷凝管顶端逸出,除控制加热温度外,还可以对装置进行的改进是___________。
(3)步骤②中加入饱和碳酸钠溶液主要是将肉桂酸转化成肉桂酸钠,目的是___________。
(4)步骤③中判断蒸馏完成的现象是___________。
(5)水蒸气蒸馏中,实验条件下水与苯甲醛混合物的沸点为97.9℃,此时p=760 mmHg,p(H2O)=706 mmHg,p(苯甲醛)=54 mmHg,则每蒸出1 g H2O伴随蒸出的苯甲醛为___________g(保留两位有效数字)。
(6)步骤④中,加活性炭和过滤时分别对温度的处理合理的是___________(填标号)。
A.冷却、趁热 B.趁热、冷却
(7)该合成方法的产率通常在之间,产率较低的原因可能是___________(填标号)。
A.高温时有副反应发生 B.生成顺式异构体 C.洗涤、干燥不充分
18. 氢能源作为一种清洁、高效的二次能源,是实现“碳达峰”和“碳中和”的关键战略力量。氢气的制取是目前氢能源领域的研究热点。
(1)氨气分解制氢反应: 。
已知下列共价键的键能:
共价键
键能/()
946
436
则___________。
(2)以镧铁载氧体通过分步反应循环制氢和合成气(、),其制备原理如图1所示,转化Ⅰ中可以全部或部分转化为。
①图1中所示转化的总反应方程式为___________。
②若的物质的量为,转化Ⅰ反应一段时间后镧铁载氧体的晶胞如图2所示,则转化Ⅰ理论上生成___________mol。
(3)和重整制氢的反应如下:
a.
b.
在一个容积为的恒容密闭容器中加入和,平衡状态下、的收率和的转化率随温度的变化曲线如图所示。
①T1℃时,反应b的平衡常数___________(用含V的式子表示,写出表达式即可)。若平衡时总压为,则CS2的分压为___________(用含的式子表示)。
②温度在800~1000℃时,S2收率随温度上升而降低的原因是___________。
(4)我国科学家发明了电解甲烷制取氢气和炭黑的技术,其原理如图所示。在500℃时利用含O2-的熔融碳酸盐电解甲烷,反应过程实现了无水,零排放。
阳极电极反应为___________。
19. 化合物K是合成抗病毒药物普拉那韦的原料,其合成路线如下。
已知:①
②。
回答下列问题:
(1)A具有酸性,且酸性比乙酸___________(填“强”或“弱”)。
(2)F中含有的官能团的名称是___________。
(3)J→K的反应类型为___________。
(4)D→E的化学方程式为___________,
过程中有副产物E′生成,E′为E的同分异构体,则E′的结构简式为___________。
(5)L是E的同系物,相对分子质量比E小28,符合下列条件的L的同分异构体有___________种(考虑立体异构)。
a.苯环上有两个取代基
b.能与溶液显色,能发生银镜反应
c.含有手性碳原子
(6)以乙醛、丙酮、为原料,制备某有机物的路线如下:
其中有机物M、N的结构简式分别为___________、___________。
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高三化学试卷
满分100分 考试时间75分钟
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.答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡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。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
一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 化学和生活、科技、社会发展息息相关。下列说法正确的是
A. 火星全球影像彩图显示了火星表土颜色,表土中赤铁矿主要成分为Fe3O4
B. 将钢铁闸门与电源负极相连,该防腐措施属于外加电流法
C. 明矾能水解生成Al(OH)3胶体,可用于自来水的杀菌消毒
D. 医用外科口罩使用的材料聚丙烯,能使酸性高锰酸钾溶液褪色
【答案】B
【解析】
【详解】A.赤铁矿的主要成分为,是磁铁矿的主要成分,A错误;
B.将钢铁闸门与电源负极相连,作阴极被保护,该防腐措施为外加电流的阴极保护法,属于外加电流法,B正确;
C.明矾水解生成的胶体可吸附水中悬浮杂质实现净水,不具有强氧化性,不能杀菌消毒,C错误;
D.聚丙烯是丙烯加聚的产物,分子中不存在碳碳双键,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,D错误;
故选B。
2. CsCl是一种分析试剂,制备方法为:。下列说法正确的是
A. 中子数为18的原子: B. 的空间结构:三角锥形
C. CsCl的电子式: D. H2O的VSEPR模型:
【答案】D
【解析】
【详解】A.元素符号左上角的数字代表质量数,左下角代表质子数,该原子符号的正确表达方式为,A错误;
B.计算的价层电子对数:中心碳原子提供 4 个电子,加上带有 2 个单位负电荷(提供 2 个电子),氧原子作为配位原子不提供电子(按提供0算),总电子数为6,即3对电子对。 由于孤电子对数为,中心碳原子采取sp2杂化。因此的空间结构是平面三角形,B错误;
C.CsCl是典型的活泼金属与活泼非金属形成的离子化合物,其电子式应为,C错误;
D.H2O的中心氧原子有2对成键电子,还有2对孤对电子,价层电子对总数为4,采取sp3杂化,图示非常严谨地画出了2个成键轨道和2个包含孤对电子的杂化轨道,D正确;
故答案选D。
3. 可用液态肼与新制Cu(OH)2制备纳米Cu2O:4Cu(OH)2+N2H42Cu2O+N2↑+6H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是
A. 1 molOH-中所含中子数为8NA
B. 标准状况下,11.2 LN2中含有的共用电子对数为1.5NA
C. 每生成6 molH2O,反应中转移的电子数为8NA
D. 1 molN2H4中含有的极性键数目为4NA
【答案】C
【解析】
【详解】A.1个OH-中,O的中子数为8,H中子数为0,因此1 molOH-所含中子数为8NA,A正确;
B.标准状况下11.2 LN2的物质的量为0.5 mol,每个N2分子含3对共用电子对,因此共用电子对数为0.5×3NA =1.5NA,B正确;
C.反应中Cu元素从+2价降低到+1价,4 molCu(OH)2参与反应共得到4 mol电子;N元素从-2价升高到0价,1 molN2H4参与反应共失去4 mol电子,生成6 molH2O时转移电子数为4NA,不是8NA,C错误;
D.N2H4的结构为H2N-NH2,N-H键为极性键,1 molN2H4含4 molN-H极性键,数目为4NA,D正确;
故答案选C。
4. 化合物Z是抗肿瘤活性药物中间体,其合成路线如下。下列说法错误的是
A. X的分子式为
B. 1 mol X最多能与4 mol H2反应
C. 该转化过程中仅涉及加成反应和消去反应
D. X、Y可用FeCl3溶液或银氨溶液进行鉴别
【答案】C
【解析】
【分析】反应物X含醛基、氟原子、醚键,Y含酚羟基、硝基;二者在碱性加热条件下反应得到Z,反应过程为:Y的酚氧负离子取代X的氟原子得到中间体,之后Y侧链甲基对X的醛基发生加成,再加热消去脱水形成碳碳双键,最终成环得到Z;
【详解】A.由结构简式可得,X的分子式为C10H11FO3,A正确;
B.1mol X中有1mol苯环和1mol醛基可与H2发生反应,1mol苯环可与3mol H2反应,1mol醛基可与1mol H2反应,总共是4mol H2,B正确;
C.转化过程中,F被酚羟基取代属于取代反应,甲基对醛基的加成属于加成反应,加成后羟基脱水形成双键属于消去反应,涉及三种反应而不是两种,C错误;
D.X无酚羟基,Y有,因此可用FeCl3溶液鉴别;X有醛基,Y没有,因此可用银氨溶液鉴别,D正确;
故选C。
5. 下列实验装置或操作能达到相应实验目的的是
A.利用分水器分出生成的水以提高反应转化率
B.模拟氯碱工业制取并检验Cl2
C.称量NaOH固体
D.进行喷泉实验
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.进行酯化反应实验时,反应生成的水可用分水器分出,移去水可促进反应平衡正向移动,提高反应转化率,A符合题意;
B.制备时阳极应选择石墨电极,不可使用活性的铁电极,否则铁电极会发生氧化反应,无法制得,B不符合题意;
C.NaOH具有强腐蚀性且易潮解,若直接放在滤纸上称量,潮解的NaOH会腐蚀滤纸,同时导致称量误差,C不符合题意;
D.喷泉实验的核心是快速形成压强差,在饱和食盐水中溶解度很小,无法形成足够的压强差,不能引发喷泉,D不符合题意;
故答案为:A。
6. 溴钟螺纹反应是经典的化学振荡反应,简称反应。本实验以溴酸钾、丙二酸[]、硫酸、硝酸铈铵为原料,反应中存在的循环,伴随“黄色一无色”的周期性颜色变化及螺旋状螺纹图案。主要反应机理如下:。下列说法错误的是
A. 作氧化剂
B. 起催化作用
C. 振荡周期与反应温度、硫酸浓度均有关
D. 反应体系中各区域的反应速率完全一致
【答案】D
【解析】
【详解】A.反应中中为价,产物中为价,元素化合价降低,得电子作氧化剂,A正确;
B.题干说明反应存在的循环,没有出现在总反应的反应物和产物中,催化剂参与反应过程、反应前后化学性质和质量不变,因此起催化作用,B正确;
C.反应速率受温度、反应物浓度影响,硫酸提供反应物,温度和硫酸浓度都会改变反应速率,因此振荡周期与二者均有关,C正确;
D.该反应会生成螺旋状螺纹图案、伴随周期性颜色变化,说明体系不同区域的物种浓度、组成不同,反应速率不可能完全一致,D错误;
故选D。
7. 化合物可广泛应用于印刷、染色等工业。X、Y、Z、W是原子序数依次增大的前四周期元素,X的一种核素被广泛应用于考古研究中,Y与X电子层数相同,且基态Y原子价电子的s能级与p能级的电子数之比为2:3,Z的焰色试验为紫色,元素W位于周期表d区,且其基态原子核外含有4个未成对电子。下列说法正确的是
A. 第一电离能:X>Y B. 该化合物中,W化合价为+2价
C. 中σ键与π键数目比为1:2 D. 常温下,单质Z、W均能与水反应
【答案】C
【解析】
【分析】X的核素用于考古研究,故X为C;Y与X同周期,价电子s能级与p能级电子数比为2:3,价电子排布为,故Y为N;Z焰色试验为紫色,故Z为K;W为前四周期d区元素,基态有4个未成对电子,价电子排布为,故W为Fe,对应化合物为。
【详解】A.同周期元素第一电离能整体呈增大趋势,N的2p轨道为半满稳定结构,第一电离能,即 ,A错误;
B.化合物中K为+1价,为-1价,根据化合价代数和为0,W(Fe)的化合价为+3价,B错误;
C.即,内含碳氮三键,1个三键含1个σ键和2个π键,故σ键与π键数目比为,C正确;
D.常温下Z(K)能与水剧烈反应,W(Fe)常温下与纯水不反应,仅高温下可与水蒸气反应,D错误;
故答案选:C。
8. 一种可制造光学镜片的聚合物Z,其合成路线如图所示。
下列说法正确的是
A. X的水解产物含有乙酸的同系物 B. Y可以发生取代和加成反应
C. 聚合物Z属于可降解高分子材料 D. 此反应属于缩聚反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.由结构简式可知,X一定条件下发生水解反应生成2—甲基丙烯酸和甲醇,2—甲基丙烯酸和乙酸的官能团不完全相同,不是同类物质,不可能互为同系物,故A错误;
B.由结构简式可知,Y含有的碳碳双键可以发生加成反应,含有的苯环能发生取代反应,故B正确;
C.由结构简式可知,聚合物Z中虽然酯基可以水解,但是水解后得到的物质依然是高分子化合物,不能变成小分子,Z属于不可降解高分子材料,故C错误;
D.由方程式可知,催化剂作用下X和Y发生加聚反应生成Z,故D错误;
故选B。
9. 为探究配合物的性质进行如下实验(忽略溶液体积变化):
已知:为黄色、为红色、为无色、为浅绿色,下列说法错误的是
A. ①中溶液黄色加深,说明的加入使的平衡常数增大
B. 由③到⑤,生成并消耗
C. 实验④中无明显现象,说明该条件下的氧化性弱于
D. 实验⑤中颜色稳定后,溶液中存在游离的
【答案】A
【解析】
【分析】向溶液中滴加数滴浓盐酸,与结合生成黄色,溶液黄色加深(步骤①);向其中滴加1滴溶液,与结合生成红色的,溶液变为红色(步骤②);再加入固体,与结合生成更稳定的无色,溶液红色褪去变为无色(步骤③);将该溶液分成两份,一份滴加溶液和淀粉溶液,无明显现象(步骤④),另一份加入固体,与结合生成浅绿色的,溶液变为浅绿色(步骤⑤)。
【详解】A.中溶液黄色加深,说明的加入使的平衡正向移动,但平衡常数不变,A错误;
B.由③到⑤,溶液变为浅绿色,说明生成并消耗,B正确;
C.实验④中无明显现象,说明该条件下不能氧化生成,该条件下其氧化性弱于,C正确;
D.反应为可逆反应,溶液中存在游离的,D正确;
故答案选A。
10. 在恒容密闭容器中发生反应:,其反应历程如下:
①(快反应)
②(慢反应) ,已知k表示速率常数,表示活化能。
反应体系中含氮物质的物质的量分数随时间的变化如图1所示:
下列有关说法正确的是
A. 图1中曲线M表示N2O2的物质的量分数
B. 选择合适的催化剂可降低图1中曲线N的峰值
C. 可用图2表示该反应历程中的能量变化
D. 升高温度、减小,、增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.反应①是快反应,生成的N2O2会在反应②中被消耗,所以N2O2的物质的量分数会先升高后降低,对应图1中的曲线N;而产物NO2的物质的量分数会逐渐增大,对应曲线M。所以曲线M表示的是NO2,不是N2O2,A错误;
B.催化剂可以降低反应的活化能,加快反应速率,合适的催化剂会让反应②的速率提升更明显,使N2O2生成后被更快消耗,从而降低N2O2(曲线N)的物质的量分数的峰值,B正确;
C.反应②是慢反应,说明反应②的活化能应该大于反应①的正反应活化能,但图2中比小,不符合“慢反应活化能更高”的规律,C错误;
D.升高温度,所有反应的速率常数k都会增大(无论是正反应还是逆反应,温度升高,反应速率均加快),所以、、、均增大,D错误;
故答案选B。
11. 是一种重要的稀土金属氧化物,在催化与检测方面均有广泛的应用前景。工业上从水晶石废料(含有、、、、)中提取的流程如下:
已知:;;金属离子浓度,认为沉淀完全。
下列说法错误的是
A. 滤渣的主要成分为
B. pH为9.3时,可沉淀完全
C. “还原浸取”工序中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:2
D. 氨水浓度过大可导致沉铈率下降,主要原因可能是与形成了配离子
【答案】C
【解析】
【详解】A.浸取阶段:CaO、Na2O、MgO溶于稀盐酸,CeO2和SiO2不溶;还原浸取阶段:CeO2被H2O2还原为可溶性Ce3+,而SiO2仍不溶,故最终滤渣主要成分为SiO2,A正确;
B.已知,当时视为Ce3+沉淀完全,由得:,则pOH=4.7,pH=14-4.7=9.3,B正确;
C.反应方程式:,其中CeO2为氧化剂,H2O2为还原剂。电子转移:2 mol CeO2得2 mol e-,1 mol H2O2失2 mol e-,物质的量之比:氧化剂:还原剂=2:1,C错误;
D.过量NH3可能与Ce3+形成可溶性配合物(如[Ce(NH3)n]3+),使Ce(OH)3沉淀溶解,降低沉铈效率,D正确;
故答案选C。
12. 高端新能源汽车采用了续航更长的三元锂电池。某三元锂电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是
A. 放电时,电流从B极经导线流向A极,再通过电解液流入B极
B. 放电时,每转移x mol电子,B极质量减少7x g
C. 应选用阴离子交换膜
D. 充电时,B极发生的反应为
【答案】A
【解析】
【详解】A.放电时,B极的反应是:,发生还原反应,所以B极是正极;A极是负极。电流的方向是从正极(B)经导线流向负极(A)再通过由电解液流回正极(B),形成闭合回路,A正确;
B.放电时,B极每转移x mol电子,会有x mol Li+嵌入B极,所以B极的质量是增加的,增加的质量为7x g(Li的摩尔质量约为7 g/mol),不是减少,B错误;
C.该电池工作时,Li+需要从A极迁移到B极参与反应,所以应选用阳离子交换膜,而不是阴离子交换膜,C错误;
D.充电时,B极作为阳极,发生氧化反应,反应式为:,选项中给出的是放电时B极的反应,不是充电时的反应,D错误;
故答案选A。
13. 钒催化剂对氧化苯制备苯酚的反应具有良好的催化活性,反应机理如图所示,其中步骤③为放热反应。下列说法正确的是
A. 起氧化作用
B. 步骤③正、逆反应的活化能关系为
C. 反应的总化学方程式为
D. 钒催化作用加快了反应速率,从而提高了制备苯酚的平衡产率
【答案】C
【解析】
【详解】A.中为价,步骤①中转化为(其中为价),化合价升高,被氧化,作还原剂,起还原作用,A错误;
B.步骤③放热反应,反应焓变,因此,B错误;
C.根据反应机理,反应物为苯和,生成物为苯酚和水,钒是催化剂,C正确;
D.催化剂只能加快反应速率、缩短达到平衡的时间,不改变平衡状态,因此不能提高苯酚的平衡产率,D错误;
故选C。
14. 物质X常用于新型锂电池,其晶胞结构如下图。已知阿伏加德罗常数的值为,立方晶胞棱长为a pm。下列说法错误的是
A. 距离O最近且等距的Li的数目为8 B. 两个Li的最短距离为
C. 四面体空隙由O形成,填充率为100% D. 晶体密度为
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据晶胞结构可知,距离氧原子最近且等距的Li的个数为8,A正确;
B.两个Li的最短距离为棱长的一半,为pm,B错误;
C.该晶胞中O为面心立方最密堆积,面心立方最密堆积中四面体空隙总数为8,晶胞中共有8个Li全部占据四面体空隙,填充率为100%,C正确;
D.根据均摊法可知,该晶胞中含有8个Li,个O,晶胞的质量为: ,因此,该晶胞的密度为,D正确;
故选B。
15. 25℃时,向含有的酸性溶液中通入生成SnS沉淀,若始终保持的浓度为0.1 mol·L-1,体系中[X为c(Sn2+)、和]与pH的关系如图所示,已知。下列说法错误的是
A. 线①表示随pH的变化
B. A点的坐标为(5,14.5)
C. D点
D. C点与E点溶液中的之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A.pH越大,越大,越小,故曲线③是。纵坐标大小相同时,因 ,所以对应的pH更小,故曲线②是,曲线①是,A正确;
B.曲线②:,代入(5 , 2.2)得;曲线① :,代入(5 , 7.2)得。A点,,,解得。,解得,即,B错误;
C.D点,,,解得,C正确;
D.C点,B项中算得,E点,,,解得,C点与E点溶液中的之比为,D正确;
故答案为B。
二、非选择题:本题共4小题,共55分。
16. 精炼铜工业中会产生大量的铜阳极泥(含有CuO、、PbO和Cu、Ag、Au单质),从铜阳极泥中回收贵金属的工艺流程如下:
已知:①当某离子的浓度低于时,可忽略该离子的存在;
② 。
回答下列问题:
(1)基态原子的价层电子排布式为___________。
(2)“氧化酸浸”步骤中持续鼓入“富氧空气”的目的:一是___________;二是起到充分的___________作用,防止因生成的包覆铜阳极泥表面而使脱铜率降低。
(3)Au在“氧化浸出”步骤中发生反应的化学方程式为___________。该步骤中Cl-浓度不能超过___________。
(4)“氨浸液”中的主要阳离子为___________(填化学式)。
(5)“沉银”过程中“氨浸液”中的Pb(Ⅱ)化合物转化为。25℃时,微溶于水,在不同浓度盐酸中的溶解度曲线如下图所示,当时,溶解度最小的原因是___________。“沉银”得到的“滤液”中加入烧碱处理后,可返回___________(填工序名称)工序中循环使用。
(6)“还原”步骤中,使用过量的甲醛还原提纯后的AgCl,发生反应的离子方程式为___________。
【答案】(1)
(2) ①. 充分氧化和,提高脱铜率 ②. 搅拌
(3) ①. ②. 0.5
(4)
(5) ①. 时,随着增大,以平衡逆向移动为主,抑制溶解;时,随着增大,以平衡正向移动为主,促进溶解 ②. 氨浸
(6)
【解析】
【分析】铜阳极泥含CuO、Cu2O、PbO、Cu、Ag、Au,先加硫酸、富氧空气氧化酸浸,铜的氧化物、单质铜被氧化溶解生成CuSO4除去,Pb转化PbSO4进入脱铜渣;脱铜渣再加NaClO、盐酸氧化浸出,Au被NaClO氧化并与Cl-配位生成Na[AuCl4]进入贵金属溶液,Ag转化粗AgCl;粗AgCl加浓氨水氨浸,AgCl与NH3配位生成[Ag(NH3)2]+进入氨浸液,Pb的化合物成为脱银渣;氨浸液加盐酸沉银,[Ag(NH3)2]+结合Cl-析出纯AgCl;纯AgCl在pH=8.5碱性条件下被甲醛还原得到单质Ag;
【小问1详解】
基态47Ag为第五周期第ⅠB族第47号元素,价层电子排布在4d和5s能级,价层电子排布式为4d105s1;
【小问2详解】
富氧空气中的O2具有氧化性,可将Cu、Cu2O氧化为Cu2+,与硫酸反应生成可溶性硫酸铜进入溶液,实现铜的脱除;
若搅拌不充分,PbO与硫酸反应生成的PbSO4会包覆在铜及铜氧化物表面,阻止铜与硫酸、氧气充分接触,导致脱铜率明显降低;
【小问3详解】
Au在NaClO、盐酸中被氧化生成Na[AuCl4],反应:2Au + 3NaClO + 6HCl = 2Na[AuCl4] + NaCl+3H2O;
已知AgCl(s) + Cl-(aq)[AgCl2]-(aq) K==2×10-5,要求Ag+残留<10-5mol·L-1,c([AgCl2]-)≤10-5mol/L,则c(Cl-)≤=0.5mol·L-1(Cl-不能超过0.5 mol·L-1,防止AgCl过多转化[AgCl2]-溶解损失);
【小问4详解】
氨浸时AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + Cl-,因此氨浸液中主要阳离子为:[Ag(NH3)2]+;
【小问5详解】
c(HCl)=1mol·L-1前,随HCl浓度增大,Cl-增多,PbCl2(s)Pb2++2Cl-溶解平衡逆向移动,溶解度减小;c(HCl)>1mol·L-1后,过量Cl-与Pb2+生成[PbCl4]2-,PbCl2溶解平衡正向移动,溶解度增大,因此c(HCl)=1mol·L-1时溶解度最小;
沉银滤液主要含铵盐,加烧碱NaOH生成NH3,可返回氨浸工序循环使用;
【小问6详解】
pH=8.5碱性环境,HCHO还原AgCl生成Ag,HCHO被氧化为HCOO-,离子方程式:2AgCl + HCHO + 3OH- = 2Ag↓ + HCOO- + 2Cl- + 2H2O。
17. 反式肉桂酸()是生产冠心病药物“心可安”的重要中间体。实验室中可由苯甲醛()与乙酸酐()在催化下合成。实验装置、相关物质的性质和实验步骤如下:
物质
沸点/℃
主要性质
苯甲醛
178
无色液体,微溶于水
乙酸酐
140
无色液体,遇水分解生成乙酸
反式肉桂酸
300
白色至淡黄色粉末,微溶于水
实验步骤:
①如图1安装好制备装置,在三颈烧瓶中依次加入一定量的无水乙酸钾、苯甲醛、乙酸酐及沸石。
在150~170℃回流1小时。(已知:若蒸气温度高于140℃,冷凝管内、外管连接处易爆裂,故用空气冷凝管)
②将反应液冷却至100℃左右,加入20 mL热水,再加入饱和碳酸钠溶液至pH为8左右。
③如图2安装好水蒸气蒸馏装置,蒸出未反应的苯甲醛。
④将三颈烧瓶中剩余液体转移至烧杯中,补加少量水,加入1~2药匙活性炭,煮沸3分钟,脱色后过滤,得滤液。
⑤向滤液中加入浓盐酸至pH为3左右,充分反应并冷却至室温,减压过滤、洗涤、干燥得产品。
回答下列问题:
(1)已知产物中有乙酸生成,则步骤①中发生反应的化学方程式为___________。
(2)冷凝回流时,为防止物料因冷凝不充分从空气冷凝管顶端逸出,除控制加热温度外,还可以对装置进行的改进是___________。
(3)步骤②中加入饱和碳酸钠溶液主要是将肉桂酸转化成肉桂酸钠,目的是___________。
(4)步骤③中判断蒸馏完成的现象是___________。
(5)水蒸气蒸馏中,实验条件下水与苯甲醛混合物的沸点为97.9℃,此时p=760 mmHg,p(H2O)=706 mmHg,p(苯甲醛)=54 mmHg,则每蒸出1 g H2O伴随蒸出的苯甲醛为___________g(保留两位有效数字)。
(6)步骤④中,加活性炭和过滤时分别对温度的处理合理的是___________(填标号)。
A.冷却、趁热 B.趁热、冷却
(7)该合成方法的产率通常在之间,产率较低的原因可能是___________(填标号)。
A.高温时有副反应发生 B.生成顺式异构体 C.洗涤、干燥不充分
【答案】(1)
(2)再接一个空气冷凝管
(3)防止水蒸气蒸馏时肉桂酸被蒸出而使产率降低
(4)馏出液无油珠 (5)0.45
(6)A (7)AB
【解析】
【小问1详解】
本题中反应物是苯甲醛和乙酸酐,题目中已知一产物为乙酸,根据原子守恒,推测出另一产物应为,则反应方程式为。
【小问2详解】
由于反应温度高达 150~170°C,直接用水冷凝管容易因温差过大导致玻璃炸裂,所以下端必须用空气冷凝管。但为了防止上方未冷凝的有机物料逸出,可以在空气冷凝管上方温度较低的位置再套接一段水冷凝管,或者直接增加空气冷凝管的长度以提升冷凝效果,故答案为再接一个空气冷凝管。
【小问3详解】
加入碳酸钠是为了将肉桂酸转化为完全不挥发的肉桂酸钠,防止它在后续水蒸气蒸馏除杂(除苯甲醛)时随水蒸气跑掉,从而避免产率降低,故答案为防止水蒸气蒸馏时肉桂酸被蒸出而使产率降低。
【小问4详解】
苯甲醛与水互不相溶,一起蒸馏出来时会形成乳浊液(油水混合物),看起来是浑浊的。当苯甲醛被全部蒸出后,蒸出来的就只有纯水了,馏出液会变得清澈透明。故答案为馏出液无油珠。
【小问5详解】
根据水蒸气蒸馏原理(道尔顿分压定律),混合气中各组分的物质的量之比等于其分压之比,则有,代入数据得,则。
【小问6详解】
加活性炭:绝对不能将活性炭直接加入正在沸腾的液体中,否则活性炭的多孔结构会引发剧烈的暴沸,导致液体冲出。因此必须冷却(稍冷)后再加入。
过滤:为了防止降温时溶解度降低导致目标产物(或其盐类)析出结晶而损失在滤渣中,脱色煮沸后必须趁热过滤。
【小问7详解】
A.反应在高温下进行,极易发生聚合物生成、氧化等副反应,消耗掉原料,导致目标产物产率降低,A正确;
B.该合成反应虽然主要生成更稳定的反式肉桂酸,但也会生成一定量的顺式异构体,导致反式目标产物的产率达不到理论值,B正确;
C.如果是洗涤、干燥不充分,说明产物中混入了杂质(如无机盐)或水分未除干。这会导致最后称得的“产品”质量偏高,从而使计算出的表面产率偏高,而不是偏低,C错误;
故答案AB。
18. 氢能源作为一种清洁、高效的二次能源,是实现“碳达峰”和“碳中和”的关键战略力量。氢气的制取是目前氢能源领域的研究热点。
(1)氨气分解制氢反应: 。
已知下列共价键的键能:
共价键
键能/()
946
436
则___________。
(2)以镧铁载氧体通过分步反应循环制氢和合成气(、),其制备原理如图1所示,转化Ⅰ中可以全部或部分转化为。
①图1中所示转化的总反应方程式为___________。
②若的物质的量为,转化Ⅰ反应一段时间后镧铁载氧体的晶胞如图2所示,则转化Ⅰ理论上生成___________mol。
(3)和重整制氢的反应如下:
a.
b.
在一个容积为的恒容密闭容器中加入和,平衡状态下、的收率和的转化率随温度的变化曲线如图所示。
①T1℃时,反应b的平衡常数___________(用含V的式子表示,写出表达式即可)。若平衡时总压为,则CS2的分压为___________(用含的式子表示)。
②温度在800~1000℃时,S2收率随温度上升而降低的原因是___________。
(4)我国科学家发明了电解甲烷制取氢气和炭黑的技术,其原理如图所示。在500℃时利用含O2-的熔融碳酸盐电解甲烷,反应过程实现了无水,零排放。
阳极电极反应为___________。
【答案】(1)391 (2) ①. ②. 0.2
(3) ①. ②. ③. 反应a、b均为吸热反应,温度上升,反应a、b均有正向移动趋势,但反应b受温度影响较大,消耗较多,生成较多,使反应a反应物浓度下降,生成物浓度上升,平衡逆向移动
(4)
【解析】
【小问1详解】
,代入表格内数据可得,解得。
【小问2详解】
①观察图1,整个反应包含两个步骤,第一步转化I反应方程式为,转化II反应为,将两步反应相加,消去中间产物和,即可得到答案,答案为。
②由晶胞图2可知,面心出现氧空位,表明LaFeO3发生了铁元素的还原,使用均摊法计算每个晶胞中的原子个数,La3+:;Fe2+或Fe3+:1;O2-:,即当还原至极限时转化为LaFeO2.5。0.2 mol LaFeO3失去0.1 mol晶格氧。转化Ⅰ中发生的反应可理解为CH4+ O = CO + 2H2,故0.1 mol晶格氧参与反应可生成0.2 mol H2。
【小问3详解】
①首先提取已知数据,初始投料,,平衡状态T1℃,S2收率为4 %,H2S转化率为32 %。
计算S2的生成量:,解得;
计算H2S的消耗量及剩余量:H2S总消耗量,平衡时剩余量;
结合两个方式进行分配计算:
对于反应a: ,生成0.02 mol S2必然伴随生成0.04 mol H2,消耗0.04 mol H2S;
对于反应b:,,则对应消耗0.14 mol CH4,生成0.14 mol CS2,生成0.56 mol H2。
综合上述计算过程,平衡时H2物质的量为.
平衡时各物质的量浓度为:,,,,代入平衡常数的表达式为
平衡时混合气体的总物质的量,
CS2的分压计算:
②图像中800 ~ 1000℃时,S2收率下降,这是由于反应a和b均为吸热反应,升高温度理论上都有利于反应正向进行,但在此高温区间,主要以反应b为主,反应b正向移动产生了大量的H2,根据勒夏特列原理,高浓度的H2会作为反应a的产物抑制反应a的正向进行(或者说反应b抢夺了大量的反应物H2S),从而导致S2的生成量减少。故答案为反应a、b均为吸热反应,温度上升,反应a、b均有正向移动趋势,但反应b受温度影响较大,消耗较多,生成较多,使反应a反应物浓度下降,生成物浓度上升,平衡逆向移动。
【小问4详解】
由图可知,该装置为电解池(上方有电源)。左侧 Ni-YSZ 电极处通入CH4,发生了失去电子的氧化反应,因此左侧为阳极。 观察左侧电极界面的物质转化箭头:CH4与从电解质中迁移来的O2-结合,生成了CO2和H2,(随后CO2再进入熔融盐中与O2-结合成 迁移至阴极)。根据电荷守恒及原子守恒,阳极反应的方程式应当为。
19. 化合物K是合成抗病毒药物普拉那韦的原料,其合成路线如下。
已知:①
②。
回答下列问题:
(1)A具有酸性,且酸性比乙酸___________(填“强”或“弱”)。
(2)F中含有的官能团的名称是___________。
(3)J→K的反应类型为___________。
(4)D→E的化学方程式为___________,
过程中有副产物E′生成,E′为E的同分异构体,则E′的结构简式为___________。
(5)L是E的同系物,相对分子质量比E小28,符合下列条件的L的同分异构体有___________种(考虑立体异构)。
a.苯环上有两个取代基
b.能与溶液显色,能发生银镜反应
c.含有手性碳原子
(6)以乙醛、丙酮、为原料,制备某有机物的路线如下:
其中有机物M、N的结构简式分别为___________、___________。
【答案】(1)强 (2)(酮)羰基、碳碳双键
(3)取代反应(或酯化反应)
(4) ①. + ②.
(5)18 (6) ①. ②.
【解析】
【分析】A具有酸性,则A的结构简式为CH2BrCOOH,A与乙醇发生酯化反应,则B的结构简式为CH2BrCOOCH2CH3,根据信息②可知,C的结构简式为,根据D的分子式,以及E的结构简式可知,D为苯甲醛,即结构简式为,根据F的分子式,以及E的结构简式,E→F发生消去反应,即F的结构简式为,F与氢气发生加成反应,对比F、G的分子式,且信息②,则G的结构简式为,H的结构简式为;生成J发生酯的水解,即J的结构简式为,J发生酯化反应生成K,以此解答;
【小问1详解】
由分析可知,A的结构简式为CH2BrCOOH,溴原子电负性比较大,是吸电子基团,吸电子效应使得羧基中氢氧键的极性增大,氢氧键容易断裂电离出氢离子,所以A酸性比乙酸强;
【小问2详解】
F为,官能团为(酮)羰基和碳碳双键;
【小问3详解】
由分析可知,J的结构简式为:,J→K反应的化学方程式为:+H2O;显然J发生了分子内取代反应(酯化反应)生成了六元环酯K;
【小问4详解】
由题干流程图信息可知,D→E过程中为D和中的α碳上的H发生加成反应,化学方程式为:+;
由于中有两个α碳上的H,则有副产物E'生成,E'为E的同分异构体,则E'的结构简式为;
【小问5详解】
我们先从E的分子式C12H16O2入手,由于L是E的同系物且相对分子质量比E小28,相当于少了两个CH2单元,因此L的分子式为C10H12O2;结合题给条件,能与FeCl3溶液显色说明含酚羟基(-OH),能发生银镜反应说明含醛基(-CHO),且苯环上只有两个取代基,故其中一个取代基为酚羟基,另一个是含醛基的4碳烷基,再结合含手性碳原子的要求,该4碳烷基需同时含有醛基和手性碳,共有-CH(CH3)CH2CHO、-CH2CH(CH3)CHO、-CH(CHO)CH2CH3这3种结构,每个烷基与酚羟基在苯环上存在邻、间、对3种位置关系,且每个烷基的手性碳又有R、S两种立体异构,因此最终满足条件的同分异构体总数为3种烷基×3种苯环位置×2种立体异构=18种,与标准答案一致;
【小问6详解】
根据信息,CH3CHO与丙酮反应生成,加热发生消去反应生成M(),M与格式试剂反应生成N(),N然后在浓硫酸条件下加热发生消去反应生成目标产物。
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