内容正文:
高三化学
考生注意:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上,并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,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。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,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 V 51
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 下列常见物质主要成分的化学式、用途的对应关系错误的是
选项
A
B
C
D
物质
普通玻璃
石膏
玉米淀粉
苏打
主要成分
用途
建筑材料
调节水泥硬化速率
制葡萄糖
制肥皂
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.普通玻璃的主要成分是、、,用途为建筑材料,A正确;
B.石膏的主要成分是,用途为调节水泥硬化速率,B正确;
C.玉米淀粉的主要成分是(淀粉),用途为制葡萄糖(淀粉可水解制取),C正确;
D.苏打的主要成分错写为(小苏打),苏打通常指碳酸钠(),制肥皂应使用碳酸钠,对应关系错误,D错误;
故选D。
2. 我国自主研发的有源相控阵雷达是现代国防领域的“千里眼”和“顺风耳”,其核心部件“收发组件”的性能直接由半导体材料决定,早期使用GaAs,现今主流是GaN。天线罩涂覆含氟涂层(主要成分为聚四氟乙烯),具备优良的透波性和疏水性。散热系统为Cu、Al等高导热性金属。下列说法正确的是
A. 在元素周期表中N和As位于同一主族,Ga和As位于同一周期
B. 金属铝的化学性质比较稳定,常温下不与反应
C. 聚四氟乙烯属于无机非金属材料
D. 由铝锭低温研磨制成纳米铝超导热材料的过程属于化学变化
【答案】A
【解析】
【详解】A.元素周期表中,和都位于第ⅤA族,属于同一主族;(原子序数31)和(原子序数33)都位于第四周期,属于同一周期,A正确;
B.常温下铝化学性质活泼,可与反应,在表面生成致密的氧化铝薄膜,B错误;
C.聚四氟乙烯是有机高分子化合物,属于有机高分子材料,不是无机非金属材料,C错误;
D.铝锭研磨成纳米铝,仅改变铝的颗粒大小,没有新物质生成,属于物理变化,D错误;
故选A。
3. 在给定条件下,下列过程涉及的物质转化或现象均合理的是
A. 检验食盐中的碘酸钾:溶液变蓝
B. 乙醛的制备:
C. 含氮物质的转化:
D. 含铝物质的转化:
【答案】B
【解析】
【详解】A.碘酸钾(KIO3)在酸性条件下与碘化钾(KI)反应可生成碘单质(I2),但碘单质不能使紫色石蕊溶液变蓝,含碘的溶液中加淀粉显蓝色,故A错误;
B.乙烯在催化剂、加热和加压条件下与水反应生成乙醇,乙醇在催化剂和加热条件下被氧气氧化生成乙醛,故B正确;
C.二氧化氮与水反应可生成硝酸,浓硝酸与浓盐酸混合得到“王水”,浓还原为,故C错误;
D.铝与过量氢氧化钠溶液反应生成四羟基铝酸钠,四羟基铝酸钠与过量盐酸反应会生成可溶性氯化铝而非氢氧化铝沉淀,故D错误;
选B。
4. 过一硫酸()是一元酸,而过二硫酸()是二元酸,两者在水溶液中都会水解。实验室将过二硫酸钾与浓硫酸混合,研磨,得到过二硫酸。将黏稠的过二硫酸倾倒在冰晶上可水解得到过一硫酸:。下列说法错误的是
A. 过一硫酸具有较强氧化性
B. 过二硫酸是非极性分子
C. 过一硫酸水解可得到
D. 过二硫酸和的反应中有极性键的断裂和形成
【答案】B
【解析】
【详解】A.过一硫酸结构中含过氧键,过氧键具有较强氧化性,因此过一硫酸具有较强氧化性,A不符合题意;
B.过二硫酸可以看成是的衍生物,为极性分子,B符合题意;
C.过一硫酸水解生成硫酸与过氧化氢,反应方程式为,C不符合题意;
D.过二硫酸和的反应中断裂了过二硫酸中的S—O键和水中的H—O键,形成了硫酸中的S—O键,因此该反应中有极性键的断裂和形成,D不符合题意;
故选B。
5. 下图是一元醇(X)在酸催化下分子内脱水生成烯烃反应的历程及产物占比。
下列有关说法错误的是
A. X中只含有一种官能团
B. 由历程可知,烯烃碳碳双键两端烷基一样多的产物占比高
C. 三种烯烃产物互为同分异构体
D. 增加反应体系内的量有利于烯烃的生成
【答案】D
【解析】
【详解】A.X中只含羟基一种官能团,故A正确;
B.由产物占比可知,2,3-二甲基-2-丁烯占比最高,则烯烃碳碳双键两端烷基一样多的产物占比高,故B正确;
C.三种烯烃产物的分子式均为C6H12,结构不同,所以互为同分异构体,故C正确;
D.醇到烯烃的生成是可逆过程,增加水的量,平衡逆向移动,不利于烯烃的生成,故D错误;
选D。
阅读下列材料,完成下列小题。
是一种重要的资源,自然界中通过光合作用被转化为碳水化合物和,某科研组利用某含钴催化剂可以将与环氧己烷共聚生成聚碳酸酯,以实现人工的固定。含钴催化剂的结构如图1所示{是简化形式,图1中代表叔丁基}。催化增长一个碳酸酯单元的循环势能图如图2所示(代表相对能量,单位为)。
6. 设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. I∼IV四种物质中最稳定的是I
B. II→III过程中,每生成个Ⅲ吸收能量
C. 中杂化方式为的碳原子数为
D. 中含有的电子数为
7. 已知I∼IV均为-1价阴离子,下列说法正确的是
A. 元素位于元素周期表d区 B. Ⅲ结构中包含共价键、离子键和配位键
C. 电负性: D. 可用红外光谱法测定IV的相对分子质量
【答案】6. C 7. A
【解析】
【6题详解】
A.能量越低物质越稳定,根据图2,四种物质中III的相对能量,是最低的,因此最稳定的是III,A错误;
B.II→III的能量变化,即生成III放出能量,生成,应放出能量,B正确;
C.I分子中,2个苯环共有12个杂化的C原子,2个中共有2个杂化的C原子,碳酸酯的羰基C原子也是杂化,总计15个杂化的C原子,因此0.1 中杂化的C原子数为,C正确;
D.的物质的量为,每个分子含个电子,总电子数为,D错误;
故选B。
【7题详解】
A.Co是27号元素,价电子排布为,位于元素周期表d区,A正确;
B.III整体是价阴离子,结构中存在共价键、Co与N/O之间有配位键,不存在离子键,B错误;
C.同周期主族元素从左到右电负性增大,因此电负性顺序为,C错误;
D.红外光谱用于测定分子中的化学键、官能团,质谱法才用于测定相对分子质量,D错误;
故选A。
8. 脱硫剂可用于脱除煤气中的,以工业废渣(主要含等)为原料,制备脱硫剂的过程如图所示:
已知:①时,。
②“氨浸”过程中,被还原得到,“浸出液”中含有。
下列说法错误的是
A. “氨浸”过程中存在离子反应:
B. “浸锰”所得滤液中可能大量共存:
C. 时,“沉锰”过程中所得中含,如果上层清液为1.0 L,则需要调节,可以将完全转化为
D. “煅烧”过程发生的反应为
【答案】B
【解析】
【分析】工业废渣(主要含等)加入氨水浸取,在浸出的催化下,CO将结核中的转化为,分离出浸出液后,加入浸锰,水解产生,将溶解使其转化为,同时释放出,除去不溶性杂质后,净化,再加入沉锰得到,空气中煅烧可制得脱硫剂。
【详解】A.由已知②可知,被CO还原为,A正确;
B.“浸锰”所得滤液中,与反应生成的会反应生成沉淀,故二者不能大量共存, B错误;
C.若完全转化为,则溶液中,故
,因此,C正确;
D.依据煅烧时的反应物和生成物配平可得方程式,D正确;
故答案选B。
9. 下列实验操作、现象和结论均正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
向盛有酸性高锰酸钾溶液的试管中通入足量的乙烯后静置
溶液的紫色逐渐褪去,静置后溶液分层
乙烯被氧化,并生成难溶于水的有机物
B
取一定量样品,溶解后加入硝酸酸化的溶液
有白色沉淀生成
样品变质
C
用惰性电极电解溶液,将湿润的KI-淀粉试纸靠近阴极
试纸变蓝
阴极有生成
D
在催化剂下对丁烷加热、加压,将产生的气体通入的溶液中
的溶液褪色
丁烷发生了裂解反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.乙烯被酸性高锰酸钾氧化生成二氧化碳(气体),没有难溶于水的有机物生成,反应后溶液不会分层,A错误;
B.硝酸具有强氧化性,会将亚硫酸钠氧化为硫酸根,即使亚硫酸钠未变质,也会生成硫酸钡白色沉淀,无法证明样品变质,B错误;
C.惰性电极电解氯化铜溶液时,氯离子在阳极失电子生成氯气,阴极是铜离子得电子生成铜单质,只有阳极附近能使湿润的KI-淀粉试纸变蓝,C错误;
D.丁烷裂解生成小分子烯烃,烯烃可与溴发生加成反应,使溴的四氯化碳溶液褪色,可证明丁烷发生了裂解反应,D正确;
故选D。
10. 前四周期元素、、、、、的原子序数依次增大,它们组成的物质存在如图所示转化关系。基态原子能层、能级上的电子数相等,位于元素周期表第VIII族,加热条件下的单质和的单质直接化合可得。
下列叙述正确的是
A. 为
B. 基态原子未成对电子数:
C. 的空间结构为三角锥形
D. 单质和加热反应可得
【答案】C
【解析】
【详解】-元素推断:
M原子序数最小,为氢(H)。
X的L能层(n=2)s、p能级电子数相等:2s22p2为碳(C)。
Y原子序数大于X,且YM4ZXY对应NH4SCN,故Y为氮(N)。
Z原子序数大于Y,在SCN中为硫(S)。
Q位于VIII族,前四周期为铁(Fe),加热与Z(S)化合得FeS(QZ)。
W原子序数在Z与Q之间,W2是能氧化二价铁为三价铁的单质,W为氯(Cl),W2为Cl2。
转化关系:QW2(FeCl2)被W2(Cl2)氧化为QW3(FeCl3),再与NH₄SCN(YM4ZXY)反应生成红色[Fe(SCN)]2+溶液。
选项分析:
A.W2为Cl2,非O2,A错误;
B.未成对电子数Fe(4个)>N(3个)>C(2个),但C(2个)=S(2个),不满足X>Z,B错误;
C.YM3为NH3,中心原子价层电子对数,含有一个孤电子对数,空间结构为三角锥形,C正确;
D.Fe与Cl2加热生成FeCl3(QW3),非FeCl2(QW2),D错误;
故选C。
11. 药物氟他胺为非甾体抗癌药,可由3-三氟甲基苯胺合成,转化步骤如图所示:
下列说法或操作正确的是
A. 反应过程中甲苯为反应物
B. 第二步反应中,若温度上升过快可减慢加料速度,减少副反应发生
C. 两步“洗涤”过程都应使用热水
D. “真空干燥”需要用到酒精灯、坩埚、玻璃棒等仪器
【答案】B
【解析】
【分析】由有机物的转化关系可知,一定条件下与甲苯溶剂中发生取代反应生成;浓硫酸作用下与浓硝酸发生取代反应生成。
【详解】A.由分析知,转化为的反应中,甲苯是反应的溶剂,不是反应物,A错误;
B.发生硝化反应时,温度过高硝基还可以取代如图所示的苯环上的氢原子:,所以为防止副反应发生,当温度上升过快时,应减慢加料速度,减少反应放出的热量,减少副反应发生,B正确;
C.一般情况下有机物在冰水中溶解度较小,所以用冰水洗涤可减少产物溶解损失,C错误;
D.真空干燥适合于对干燥热敏性、易分解、易氧化物质和复杂成分物品进行快速高效的干燥处理,实验时需要用到真空干燥器,D错误;
故选B。
12. 超导材料研究将在多个领域改变人们的生活,某超导含钒锑化合物的晶胞及晶体中由V和组成的二维平面如图所示。下列说法正确的是
A. 该超导含钒锑化合物的化学式为
B. 该晶体中与等距且最近的原子数为8
C. 该晶体中为+5价,为-3价
D. 结构中的化学环境相同
【答案】A
【解析】
【详解】A. 占据顶点,原子个数为;V在面心和体心,原子个数为;在棱心和体内,原子个数为,因此化学式为,A正确;
B.以体心的V为研究对象,如图,与V等距且最近的原子数为6,B错误;
C.晶体中若V为+5价,为-3价,则为0价,化合物中的化合价不应该为0,C错误;
D.晶体中体内和棱心的化学环境不同,D错误;
故答案选A。
13. 我国化学科研团队利用有机催化剂特定的孔径高选择性地实现饱和烷烃末端亚甲基(2号C)上的一个H原子电化学氯代的公斤级量产。下图是以正己烷为原料制备2-氯己烷的一个电极区,其相关反应机理如图所示,其中氯气分子来源于电解盐酸的产物,而另一极半反应则为析氢过程(图中未体现)。下列有关说法正确的是
A. 若电解盐酸的阴阳极之间采用质子交换膜,透过交换膜向产生氯气的电极方向移动
B. 图中反应①和②互为可逆反应
C. 若电解时间足够长,可获得四种主要氯代产物(不考虑立体异构)
D. 图中石墨毡电极均为电解池的阳极
【答案】D
【解析】
【分析】左侧电极上失电子转化为和,右侧电极上失电子转化为氯自由基,因此图中两个石墨毡电极均为阳极。
【详解】A.产生氯气的电极为阳极,析出氢离子的电极也为阳极,向阴极移动,而非移向产生氯气的阳极,A错误;
B.可逆反应要求同一条件下,正、逆反应同时进行。反应①是石墨毡电极上的氧化反应,反应②是溶液中的自由基取代反应,反应条件不同,不互为可逆反应,B错误;
C.该有机催化剂依靠特定孔径高选择性地对正己烷2号碳的氢进行氯代,除了可以获得,还可以获得以下产物:、、、,一共可以得到五种氯代产物,C错误;
D.分析反应历程可知,①过程和⑥过程均为失电子过程,所以图中电极均为阳极,D正确;
故选D。
14. 工业上用在催化剂条件下还原乙酸可以得到多种重要的化工原料,在下的混合气体进行反应,体系主要发生如下反应:
I.
II.
III.
平衡时乙酸的转化率、产物的选择性随温度的变化如图所示。
已知:。
下列说法错误的是
A. 图中表示的选择性
B. 已知℃时,则在所有含碳产物中物质的量占比为58%
C. 温度低于340℃时,随温度升高,反应I平衡逆向移动程度大于反应II平衡逆向移动程度
D. 还原过程中不断移除,的选择性不一定增大
【答案】B
【解析】
【详解】A. 反应I为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,的产率下降,反应III是吸热反应,随温度升高,平衡正向移动,的产率上升,即为的选择性,A正确;
B.由图像可知,℃时,结合题干选择性公式可知,,即,而含碳产物的物质的量分数分母为,二者分母不同,因此物质的量分数不是58%,B错误;
C.反应I和II均为放热反应,升高温度平衡均逆向移动。温度低于340℃时,随温度升高,()增大,根据勒夏特列原理,升高温度对反应I平衡的抑制作用更强,即反应I平衡逆向移动的程度更大,故反应I平衡逆向移动程度大于反应II平衡逆向移动程度,C正确;
D.移除,反应I、II、III均正向移动,无法确定的选择性变化,D正确;
故选B。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 下表是某些元素的第一电离能数值。
元素符号
N
O
Al
S
Cl
Cr
第一电离能
1402
1314
578
1000
1251
652.9
回答下列问题:
(1)请从原子结构的角度解释第一电离能N>O的原因:_______,预测第二电离能O_______N(填“>”“<”或“=”)。
(2)已知Al、Cl、Cr的电负性依次为1.5、3.0、1.6,为共价化合物,试推测为_______(填“离子化合物”或“共价化合物”)。
(3)水解能生成次氯酸,在造纸领域常作为漂白剂来提高纸张的白度。写出水解的化学方程式:_______。
(4)氮原子激发态的电子排布式书写正确且能量最高的是_______(填字母)。
a. b. c. d.
(5)甲乙酮肟的结构简式如图所示,其中氮原子采取的杂化方式为_______,键角①_______②(填“>”“<”或“=”)。
(6)已知常温下,如果将的完全转化为溶液,至少需要NaOH固体_______g(假设转化过程中溶液体积不变)。
【答案】(1) ①. 基态氮原子的2p能级电子排布是半充满的,比较稳定,第一电离能较高 ②. >
(2)共价化合物 (3)
(4)d (5) ①. ②. >
(6)36
【解析】
【小问1详解】
基态氮原子的2p能级电子排布是半充满的,比较稳定,第一电离能高于基态氧原子。基态氧原子失去1个电子后的2p能级电子排布为半充满状态,较稳定,第二电离能高于氮原子;
【小问2详解】
Cr的电负性大于Al,与Cl更接近,因为Cr与Cl的电负性差更小,所以的共价性更强,故为共价化合物;
【小问3详解】
水解能生成次氯酸,方程式为:;
【小问4详解】
氮原子核外有7个电子,b的核外电子数为8,c的核外电子数为6,均不是氮原子的电子排布式;a和d均为氮原子的激发态,3p轨道的能量高于3s轨道,故d的能量更高,d正确;
【小问5详解】
图中氮原子含有两个σ键和一个孤电子对,采取杂化。N上有一个孤电子对,受孤电子对的排斥作用,键角:①>②;
【小问6详解】
由可知,转化后溶液中,反应消耗的NaOH为,故最少需要,即36 g。
16. 钒及其化合物常作催化剂,某科研小组设计利用失活的含钒石油废触媒(主要含)获得的流程如图所示。
已知:①“浸液”的主要成分为。
②偏钒酸铵()可溶于热水或稀氨水,微溶于冷水,难溶于乙醇。
回答下列问题:
(1)基态钒原子有_______个未成对电子。
(2)焙烧产生的烟气中含有较多的含钒烟尘,含钒烟尘在高温下会捕获电子,则“电收尘”过程中烟尘将在电收尘器的_______富集(填“阴极”或“阳极”)。
(3)写出在空气中“焙烧”过程中生成的化学方程式:_______。
(4)“除磷”过程需加入稍过量的,同时需控制溶液的pH在9.0~9.5,试说明控制pH在9.0~9.5的原因:_______。
(5)在“铵盐沉钒”过程中,为了探究铵盐用量对钒沉淀率的影响,实验组在溶液中加入不同量的晶体,搅拌充分沉淀,并测定沉淀后溶液中的残留量,结果如下表:
序号
沉钒前溶液体积/mL
沉淀剂
沉钒后溶液
晶体质量/g
95%乙醇溶液/mL
体积/mL
1
200
13.20
0
205
0.23
2
200
13.20
25
226
0.11
3
200
19.80
50
254
0.03
4
200
26.40
25
226
0.04
分析上表四组实验可知,沉淀效果最佳的是实验_______(填序号),该组实验条件中, _______。
(6)测定产品中钒含量可以采用过氧化氢分光光度法,实验过程中需用稀硫酸和溶液溶解样品,得到溶液,再加入适量的NaOH溶液调节pH,当溶液呈现稳定的亮黄色[的颜色],再加入稍过量的稀硫酸,最后得到稳定的红色溶液[的颜色]。上述反应中V的化合价不变,试写出得到红色溶液的离子方程式:_______。已知的吸光度A(对特定波长光的吸收程度)与标准溶液浓度的关系如图所示。
称取样品,配制成红色溶液并定容至1 L,准确移取该溶液10.00 mL,再用蒸馏水定容至100 mL,测得定容后溶液的吸光度,则样品的纯度为_______%(保留2位有效数字)。
【答案】(1)3 (2)阳极
(3)
(4)pH低于9.0时,部分会与结合,导致除磷效率降低;pH高于9.5时,会导致形成沉淀
(5) ①. 3 ②. 3:2
(6) ①. ②. 96
【解析】
【分析】将含钒石油废触媒(主要含)进行低温去油、粉碎,去除部分杂质并减小颗粒粒径,方便后续焙烧,将预处理后的物料与NaCl混合,在空气中高温焙烧,空气中的将、转化为,同时生成;也会转化为对应的钠盐,得到焙烧产物,将焙烧产物用热水浸取,可溶性的钠盐进入溶液,不溶性杂质(如未反应的固体)形成滤渣,过滤得到含钒浸出液,向浸出液中加入过量的,并控制pH在9~9.5,、会与生成沉淀,过滤除去,得到含钒净化液,向净化液中加入,生成偏钒酸铵沉淀,过滤得到偏钒酸铵沉淀,将偏钒酸铵沉淀加热分解,最终得到产品。
【小问1详解】
基态V原子的价电子排布式为,故未成对电子数为3;
【小问2详解】
烟尘捕获电子后带负电,故应在电收尘器的阳极被吸附;
【小问3详解】
根据流程信息,和混合焙烧得到,该过程中Mo、S被氧化,故空气中的参与了反应,配平即可得到;
【小问4详解】
除磷过程中和形成沉淀,故从和两个角度分析pH过大或过小对除磷的影响,pH低于9.0时,部分会与结合,导致除磷效率降低;pH高于9.5时,会导致形成沉淀;
【小问5详解】
分析表中四组实验,第3组实验后的残留量最少,沉淀效果最好,该组实验中晶体质量为,,则;
【小问6详解】
根据信息,转化为,有一个离子与结合,配平即可。读图可得,,故1 L溶液中,纯度为。
17. 某实验小组利用镍催化肉桂酸(,) 氢化得到苯丙酸()。回答下列问题:
I.制备Ni催化剂
按如图所示制备镍催化剂,并用95%乙醇溶液覆盖备用(夹持装置略)。
(1)Ni在元素周期表中的位置是_______。镍铝合金与NaOH溶液反应的离子方程式为_______。
(2)与普通镍催化剂相比,使用氢氧化钠腐蚀镍铝合金制取的镍催化剂的优点是_______。
II.肉桂酸催化加氢
①按如图所示连接实验装置(夹持装置略),检查装置气密性,向仪器A中加入0.296 g肉桂酸并使用45 mL 95%的乙醇溶液溶解,待肉桂酸完全溶解后加入新制的镍催化剂,并排尽装置内空气。
②向装置内通入一定量的,调整盛有饱和食盐水的平衡瓶,使量气管内液面持平,记录体积为47.50 mL,在压强p和温度T(该条件下气体摩尔体积为)下,搅拌反应40 min至量气管内液面不再变化。调节平衡瓶使量气管内液面持平,记录体积为15.65 mL。
③小心滤去催化剂,注意过滤过程中随时使用95%乙醇溶液覆盖镍催化剂,避免镍催化剂吸附的暴露在空气中自燃。
④蒸去乙醇,得到略带绿色的晶体,减压蒸馏收集的馏分0.143 g。
(3)仪器A的名称是_______。
(4)写出肉桂酸氢化过程中生成苯丙酸的化学方程式:_______。
(5)利用反应前后体积的变化计算肉桂酸的氢化率[]为_______;
再通过减压蒸馏所得产品质量计算肉桂酸的氢化率[],发现前者偏大很多,可能原因是_______(不考虑过滤、蒸馏等实验操作中的产品损失)。
【答案】(1) ①. 第四周期VIII族 ②.
(2)腐蚀所得的镍催化剂疏松多孔或比表面积大,能提供更多活性位点,催化效率高
(3)三颈烧瓶 (4)
(5) ①. 65% ②. 有部分氢气被镍催化剂吸附
【解析】
【小问1详解】
① Ni是28号元素,在元素周期表中的位置为:第四周期VIII族;
② 镍铝合金中Al与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,离子方程式为:
;
【小问2详解】
腐蚀所得的镍催化剂疏松多孔或比表面积大,能提供更多活性位点,催化效率高;
【小问3详解】
仪器A的名称是:三颈烧瓶;
【小问4详解】
肉桂酸与氢气加成生成苯丙酸,化学方程式为:
;
【小问5详解】
计算氢化率:
,,
,
;
② 前者偏大原因:有部分氢气被镍催化剂吸附,导致量气装置测得的消耗氢气体积偏大,因此计算得到的氢化率偏大。
18. 合成氨在农业、工业和军事等方面都产生了深远的影响。已知合成氨反应为。
回答下列问题:
(1)合成氨反应正反应活化能_______逆反应活化能(填“>”或“<”)。
(2)在某催化剂表面水解可制得,微观过程如图所示(电负性:H>B)。
①写出制氢过程的总化学方程式:_______。
②下列说法正确的是_______(填字母)。
A.反应过程中B的杂化方式不变
B.反应过程中有极性键的断裂和生成
C.由图可知,反应转移的电子数等于生成的分子数
(3)利用还能消除氮氧化物的污染。在某密闭容器中充入和发生反应。测得不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
①该反应的焓变_______0(填“>”“<”或“=”)。
②已知:,b点时该反应的平衡常数_______(结果用含的代数式表示;为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(4)已知常温下,若向盐酸中滴加氨水,混合后溶液体积为20 mL,溶液恰好呈中性,则_______。
(5)科研工作者利用磷盐a、b实现了电化学合成氨,这是人工固氮的一种新方式,其工作原理如图所示。
写出Y极的电极反应式:_______。
【答案】(1)< (2) ①. ②. BC
(3) ①. > ②.
(4)1.71 (5)
【解析】
【小问1详解】
反应的焓变与活化能的关系为,该反应是放热反应(),因此,即,因此正反应活化能小于逆反应活化能;
【小问2详解】
①根据微观过程,反应物为和,生成物为和,配平后总反应:;
②A.反应中的B原子为杂化,后续生成时,B原子为杂化(形成平面三角形结构),杂化方式发生改变,A错误;
B.反应过程中有、极性键的断裂,也有极性键的生成,B正确;
C.中H为-1价,中H为+1价,反应生成,每生成1 mol 转移1 mol电子,因此转移的电子数等于生成的分子数,C正确;
选BC;
【小问3详解】
①图像中,温度升高时,的平衡转化率增大,说明升高温度平衡正向移动,因此正反应为吸热反应,;
②a、b点温度相同,则两点的平衡常数相等;已知:,a点时的平衡转化率为50%。用三段式计算各物质的物质的量:,平衡时总物质的量:。a点总压为,因此各物质分压:、、、,则平衡常数;
【小问4详解】
已知:,10 mL 盐酸与10 mL 氨水混合,溶液呈中性。溶液呈中性时,,且电荷守恒:。,因此。根据电离平衡,得,根据混合溶液中的物料守恒,氨的总浓度为。由于氨水被等体积稀释,原氨水浓度;
【小问5详解】
由图可知,Y极上得电子,与反应生成,发生还原反应,为阴极。电极反应式:。
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高三化学
考生注意:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上,并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,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。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,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 V 51
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 下列常见物质主要成分的化学式、用途的对应关系错误的是
选项
A
B
C
D
物质
普通玻璃
石膏
玉米淀粉
苏打
主要成分
用途
建筑材料
调节水泥硬化速率
制葡萄糖
制肥皂
A. A B. B C. C D. D
2. 我国自主研发的有源相控阵雷达是现代国防领域的“千里眼”和“顺风耳”,其核心部件“收发组件”的性能直接由半导体材料决定,早期使用GaAs,现今主流是GaN。天线罩涂覆含氟涂层(主要成分为聚四氟乙烯),具备优良的透波性和疏水性。散热系统为Cu、Al等高导热性金属。下列说法正确的是
A. 在元素周期表中N和As位于同一主族,Ga和As位于同一周期
B. 金属铝的化学性质比较稳定,常温下不与反应
C. 聚四氟乙烯属于无机非金属材料
D. 由铝锭低温研磨制成纳米铝超导热材料的过程属于化学变化
3. 在给定条件下,下列过程涉及的物质转化或现象均合理的是
A. 检验食盐中的碘酸钾:溶液变蓝
B. 乙醛的制备:
C. 含氮物质的转化:
D. 含铝物质的转化:
4. 过一硫酸()是一元酸,而过二硫酸()是二元酸,两者在水溶液中都会水解。实验室将过二硫酸钾与浓硫酸混合,研磨,得到过二硫酸。将黏稠的过二硫酸倾倒在冰晶上可水解得到过一硫酸:。下列说法错误的是
A. 过一硫酸具有较强氧化性
B. 过二硫酸是非极性分子
C. 过一硫酸水解可得到
D. 过二硫酸和的反应中有极性键的断裂和形成
5. 下图是一元醇(X)在酸催化下分子内脱水生成烯烃反应的历程及产物占比。
下列有关说法错误的是
A. X中只含有一种官能团
B. 由历程可知,烯烃碳碳双键两端烷基一样多的产物占比高
C. 三种烯烃产物互为同分异构体
D. 增加反应体系内的量有利于烯烃的生成
阅读下列材料,完成下列小题。
是一种重要的资源,自然界中通过光合作用被转化为碳水化合物和,某科研组利用某含钴催化剂可以将与环氧己烷共聚生成聚碳酸酯,以实现人工的固定。含钴催化剂的结构如图1所示{是简化形式,图1中代表叔丁基}。催化增长一个碳酸酯单元的循环势能图如图2所示(代表相对能量,单位为)。
6. 设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. I∼IV四种物质中最稳定的是I
B. II→III过程中,每生成个Ⅲ吸收能量
C. 中杂化方式为的碳原子数为
D. 中含有的电子数为
7. 已知I∼IV均为-1价阴离子,下列说法正确的是
A. 元素位于元素周期表d区 B. Ⅲ结构中包含共价键、离子键和配位键
C. 电负性: D. 可用红外光谱法测定IV的相对分子质量
8. 脱硫剂可用于脱除煤气中的,以工业废渣(主要含等)为原料,制备脱硫剂的过程如图所示:
已知:①时,。
②“氨浸”过程中,被还原得到,“浸出液”中含有。
下列说法错误的是
A. “氨浸”过程中存在离子反应:
B. “浸锰”所得滤液中可能大量共存:
C. 时,“沉锰”过程中所得中含,如果上层清液为1.0 L,则需要调节,可以将完全转化为
D. “煅烧”过程发生的反应为
9. 下列实验操作、现象和结论均正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
向盛有酸性高锰酸钾溶液的试管中通入足量的乙烯后静置
溶液的紫色逐渐褪去,静置后溶液分层
乙烯被氧化,并生成难溶于水的有机物
B
取一定量样品,溶解后加入硝酸酸化的溶液
有白色沉淀生成
样品变质
C
用惰性电极电解溶液,将湿润的KI-淀粉试纸靠近阴极
试纸变蓝
阴极有生成
D
在催化剂下对丁烷加热、加压,将产生的气体通入的溶液中
的溶液褪色
丁烷发生了裂解反应
A. A B. B C. C D. D
10. 前四周期元素、、、、、的原子序数依次增大,它们组成的物质存在如图所示转化关系。基态原子能层、能级上的电子数相等,位于元素周期表第VIII族,加热条件下的单质和的单质直接化合可得。
下列叙述正确的是
A. 为
B. 基态原子未成对电子数:
C. 的空间结构为三角锥形
D. 单质和加热反应可得
11. 药物氟他胺为非甾体抗癌药,可由3-三氟甲基苯胺合成,转化步骤如图所示:
下列说法或操作正确的是
A. 反应过程中甲苯为反应物
B. 第二步反应中,若温度上升过快可减慢加料速度,减少副反应发生
C. 两步“洗涤”过程都应使用热水
D. “真空干燥”需要用到酒精灯、坩埚、玻璃棒等仪器
12. 超导材料研究将在多个领域改变人们的生活,某超导含钒锑化合物的晶胞及晶体中由V和组成的二维平面如图所示。下列说法正确的是
A. 该超导含钒锑化合物的化学式为
B. 该晶体中与等距且最近的原子数为8
C. 该晶体中为+5价,为-3价
D. 结构中的化学环境相同
13. 我国化学科研团队利用有机催化剂特定的孔径高选择性地实现饱和烷烃末端亚甲基(2号C)上的一个H原子电化学氯代的公斤级量产。下图是以正己烷为原料制备2-氯己烷的一个电极区,其相关反应机理如图所示,其中氯气分子来源于电解盐酸的产物,而另一极半反应则为析氢过程(图中未体现)。下列有关说法正确的是
A. 若电解盐酸的阴阳极之间采用质子交换膜,透过交换膜向产生氯气的电极方向移动
B. 图中反应①和②互为可逆反应
C. 若电解时间足够长,可获得四种主要氯代产物(不考虑立体异构)
D. 图中石墨毡电极均为电解池的阳极
14. 工业上用在催化剂条件下还原乙酸可以得到多种重要的化工原料,在下的混合气体进行反应,体系主要发生如下反应:
I.
II.
III.
平衡时乙酸的转化率、产物的选择性随温度的变化如图所示。
已知:。
下列说法错误的是
A. 图中表示的选择性
B. 已知℃时,则在所有含碳产物中物质的量占比为58%
C. 温度低于340℃时,随温度升高,反应I平衡逆向移动程度大于反应II平衡逆向移动程度
D. 还原过程中不断移除,的选择性不一定增大
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 下表是某些元素的第一电离能数值。
元素符号
N
O
Al
S
Cl
Cr
第一电离能
1402
1314
578
1000
1251
652.9
回答下列问题:
(1)请从原子结构的角度解释第一电离能N>O的原因:_______,预测第二电离能O_______N(填“>”“<”或“=”)。
(2)已知Al、Cl、Cr的电负性依次为1.5、3.0、1.6,为共价化合物,试推测为_______(填“离子化合物”或“共价化合物”)。
(3)水解能生成次氯酸,在造纸领域常作为漂白剂来提高纸张的白度。写出水解的化学方程式:_______。
(4)氮原子激发态的电子排布式书写正确且能量最高的是_______(填字母)。
a. b. c. d.
(5)甲乙酮肟的结构简式如图所示,其中氮原子采取的杂化方式为_______,键角①_______②(填“>”“<”或“=”)。
(6)已知常温下,如果将的完全转化为溶液,至少需要NaOH固体_______g(假设转化过程中溶液体积不变)。
16. 钒及其化合物常作催化剂,某科研小组设计利用失活的含钒石油废触媒(主要含)获得的流程如图所示。
已知:①“浸液”的主要成分为。
②偏钒酸铵()可溶于热水或稀氨水,微溶于冷水,难溶于乙醇。
回答下列问题:
(1)基态钒原子有_______个未成对电子。
(2)焙烧产生的烟气中含有较多的含钒烟尘,含钒烟尘在高温下会捕获电子,则“电收尘”过程中烟尘将在电收尘器的_______富集(填“阴极”或“阳极”)。
(3)写出在空气中“焙烧”过程中生成的化学方程式:_______。
(4)“除磷”过程需加入稍过量的,同时需控制溶液的pH在9.0~9.5,试说明控制pH在9.0~9.5的原因:_______。
(5)在“铵盐沉钒”过程中,为了探究铵盐用量对钒沉淀率的影响,实验组在溶液中加入不同量的晶体,搅拌充分沉淀,并测定沉淀后溶液中的残留量,结果如下表:
序号
沉钒前溶液体积/mL
沉淀剂
沉钒后溶液
晶体质量/g
95%乙醇溶液/mL
体积/mL
1
200
13.20
0
205
0.23
2
200
13.20
25
226
0.11
3
200
19.80
50
254
0.03
4
200
26.40
25
226
0.04
分析上表四组实验可知,沉淀效果最佳的是实验_______(填序号),该组实验条件中, _______。
(6)测定产品中钒含量可以采用过氧化氢分光光度法,实验过程中需用稀硫酸和溶液溶解样品,得到溶液,再加入适量的NaOH溶液调节pH,当溶液呈现稳定的亮黄色[的颜色],再加入稍过量的稀硫酸,最后得到稳定的红色溶液[的颜色]。上述反应中V的化合价不变,试写出得到红色溶液的离子方程式:_______。已知的吸光度A(对特定波长光的吸收程度)与标准溶液浓度的关系如图所示。
称取样品,配制成红色溶液并定容至1 L,准确移取该溶液10.00 mL,再用蒸馏水定容至100 mL,测得定容后溶液的吸光度,则样品的纯度为_______%(保留2位有效数字)。
17. 某实验小组利用镍催化肉桂酸(,) 氢化得到苯丙酸()。回答下列问题:
I.制备Ni催化剂
按如图所示制备镍催化剂,并用95%乙醇溶液覆盖备用(夹持装置略)。
(1)Ni在元素周期表中的位置是_______。镍铝合金与NaOH溶液反应的离子方程式为_______。
(2)与普通镍催化剂相比,使用氢氧化钠腐蚀镍铝合金制取的镍催化剂的优点是_______。
II.肉桂酸催化加氢
①按如图所示连接实验装置(夹持装置略),检查装置气密性,向仪器A中加入0.296 g肉桂酸并使用45 mL 95%的乙醇溶液溶解,待肉桂酸完全溶解后加入新制的镍催化剂,并排尽装置内空气。
②向装置内通入一定量的,调整盛有饱和食盐水的平衡瓶,使量气管内液面持平,记录体积为47.50 mL,在压强p和温度T(该条件下气体摩尔体积为)下,搅拌反应40 min至量气管内液面不再变化。调节平衡瓶使量气管内液面持平,记录体积为15.65 mL。
③小心滤去催化剂,注意过滤过程中随时使用95%乙醇溶液覆盖镍催化剂,避免镍催化剂吸附的暴露在空气中自燃。
④蒸去乙醇,得到略带绿色的晶体,减压蒸馏收集的馏分0.143 g。
(3)仪器A的名称是_______。
(4)写出肉桂酸氢化过程中生成苯丙酸的化学方程式:_______。
(5)利用反应前后体积的变化计算肉桂酸的氢化率[]为_______;
再通过减压蒸馏所得产品质量计算肉桂酸的氢化率[],发现前者偏大很多,可能原因是_______(不考虑过滤、蒸馏等实验操作中的产品损失)。
18. 合成氨在农业、工业和军事等方面都产生了深远的影响。已知合成氨反应为。
回答下列问题:
(1)合成氨反应正反应活化能_______逆反应活化能(填“>”或“<”)。
(2)在某催化剂表面水解可制得,微观过程如图所示(电负性:H>B)。
①写出制氢过程的总化学方程式:_______。
②下列说法正确的是_______(填字母)。
A.反应过程中B的杂化方式不变
B.反应过程中有极性键的断裂和生成
C.由图可知,反应转移的电子数等于生成的分子数
(3)利用还能消除氮氧化物的污染。在某密闭容器中充入和发生反应。测得不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
①该反应的焓变_______0(填“>”“<”或“=”)。
②已知:,b点时该反应的平衡常数_______(结果用含的代数式表示;为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
(4)已知常温下,若向盐酸中滴加氨水,混合后溶液体积为20 mL,溶液恰好呈中性,则_______。
(5)科研工作者利用磷盐a、b实现了电化学合成氨,这是人工固氮的一种新方式,其工作原理如图所示。
写出Y极的电极反应式:_______。
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