内容正文:
化学
本试卷满分100分,考试用时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.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,再选涂其它答案标号。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 S:32 Cl:35.5 Cu:64 W:184
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更求的。
1. 化学与生活、生产、科技等密切相关。下列说法错误的是
A. 燃料电池发电站被誉为“绿色发电站”
B. 与混合加热可得无水
C. 合成氨工业中的循环操作主要是增大化学反应速率
D. 护发素具有调节头发的使之达到适宜酸碱度的功能
【答案】C
【解析】
【详解】A.燃料电池发电站被誉为“绿色发电站”的主要原因包括其高效、环保和可持续的特性,A正确;
B.氯化铝易水解生成氢氧化铝和稀盐酸,盐酸具有挥发性,加热促进氯化铝水解,蒸干时得到的固体是氢氧化铝,灼烧氢氧化铝,氢氧化铝分解生成氧化铝和水,所以灼烧得到的固体是氧化铝,SOCl2和水剧烈反应生成HCl而抑制铝离子水解,且SOCl2与水反应既减少了水的量,所以能得到氯化铝固体,B正确;
C.合成氨是可逆反应,其反应方程式为,达到平衡后,体系仍有N2和H2,采用循环操作,可以提高N2和H2的利用率,C错误;
D.洗发水的pH大于7、护发素的pH小于7,人们洗发时使用护发素,可调节头发的pH达到适宜的酸碱度,使头发在弱酸的环境中健康成长,D正确;
故选C。
2. 下列化学用语或图示正确的是
A. NaH的电子式:Na:H B. NH3分子的球棍模型:
C. HClO的结构式:H-Cl-O D. S2-的结构示意图:
【答案】B
【解析】
【详解】A.NaH为离子化合物,电子式为:,A错误;
B.NH3中N原子原子半径大于H原子,且NH3的空间构型为三角锥形,故NH3分子的球棍模型:,B正确;
C.HClO的结构式:H-O-Cl,C错误;
D.S2-的电子数为18个,结构示意图为:,D错误;
故选B。
3. 氨气的催化氧化反应的方程式为,设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 22.4 LNO中质子总数为
B. 通入足量水中,和总数为
C. 已知中氧原子均满足8电子稳定结构,则含有共用电子对数为
D. 中中心原子的价层电子对数为
【答案】C
【解析】
【详解】A.没有给出标准状况,气体摩尔体积未知,无法计算NO的质子数,A项错误;
B.根据N原子守恒,1molNH3通入足量水中,、和总数为,B项错误;
C.中氧原子均满足8电子稳定结构,则1个氧气分子含有2个共用电子对,2mol氧气分子含有共用电子对数为,C项正确;
D.H2O中中心原子O原子为sp3杂化,价层电子对数为4,中中心原子的价层电子对数为,D项错误;
故本题选C。
4. 下列大小关系比较错误的是
A. 熔点:
B. 第一电离能:
C. 已知:、、均为弱酸。物质的量浓度相同的溶液的
D. 硫在下列液体中的溶解性:
【答案】C
【解析】
【详解】A.Al、Mg、K均为金属晶体,离子半径从大到小为:K+>Mg2+>Al3+,且所带电荷数为:K+<Mg2+<Al3+,根据金属晶体中阳离子的半径越小,所带电荷数越多,其熔沸点越高可知,熔点为:,A项正确;
B.N和P处于同主族,同主族元素从上到下,电离能减小,所以第一电离能:,的3p能级是半满结构,故第一电离能:,B项正确;
C.由于中氯原子在2号碳上、中氯原子在3号碳上,氯原子为吸电子基,使得中羧基上的羟基极性更大,电离出氢离子的能力增强,故酸性:,其对应的盐溶液的碱性强弱正好相反,C项错误;
D.CS2与S均为非极性分子,乙醇和水属于极性分子,且水的极性更大,根据相似相溶可知,硫在下列液体中的溶解性为:,D项正确;
故本题选C。
5. 砷是自然界的一种非金属元素,对于较多中成药,如牛黄解毒丸、安宫牛黄丸等,都含有少量的砷,此类药物中的砷主要存在于雄黄中(As4S4),下列有关说法正确的是
A. 已知砷酸结构式为,可推测其为三元酸
B. 雄黄(As4S4)在空气中充分燃烧产生砒霜(As2O3)和SO3
C. 砷有三种单质:灰砷、黑砷和黄砷,它们互为同位素
D. 根据反应H3AsO4+2KI+H2SO4=H3AsO3+K2SO4+H2O+I2可知,砷酸具有还原性
【答案】A
【解析】
【详解】A.已知砷酸结构式为,可知有三个羟基,能电离出三个氢离子,可推测其为三元酸,A正确;
B.雄黄((As4S4))在空气中充分燃烧产生砒霜(As2O3)和SO2,而不是SO3,B错误;
C.灰砷、黑砷和黄砷是由同种元素组成的不同单质,它们互为同素异形体,而不是同位素,C错误;
D.根据反应H3AsO4+2KI+H2SO4=H3AsO3+K2SO4+H2O+I2,H3AsO4中的砷元素化合价从+5价降低到+3价,得电子,发生还原反应,砷酸具有氧化性,D错误;
故选A。
6. 已知FeSO4在高温下分解可制备Fe2O3。用如图所示装置,检验FeSO4在高温下分解的气态产物,并测定该FeSO4样品(杂质不参与反应)的纯度。当装置C中不再产生沉淀时,停止加热,将装置C中溶液经过滤、洗涤、干燥,准确称量所得沉淀的质量。下列说法错误的是
A. 按气流方向连接各仪器,顺序为a→bc→de→fg
B. 装置B中导气管改造后可防止溶液倒吸
C. 装置C中的白色沉淀只有硫酸钡
D. 该方法能准确测量该FeSO4样品的纯度
【答案】A
【解析】
【分析】FeSO4在高温下分解,发生反应,可制备Fe2O3,将A中生成的气态产物通入盛有BaCl2溶液的B中并进行冰水浴,能与BaCl2溶液发生,由于亚硫酸的酸性弱于盐酸,故与BaCl2溶液不发生反应,将SO2继续通入盛有NaOH溶液B中,SO2与NaOH溶液反应生成亚硫酸钠和水,最后连接D装置进行尾气处理,据此回答,
【详解】A.由分析知,按气流方向连接各仪器,顺序为a→de→bc→fg,A错误;
B.由于SO2与NaOH溶液反应时会发生倒吸,故装置B中导气管改造后可防止溶液倒吸,B正确;
C.由分析知,亚硫酸的酸性弱于盐酸,故与BaCl2溶液不发生反应,装置C中的白色沉淀只有硫酸钡,C正确;
D.装置C中不再产生沉淀时,停止加热,将装置C中溶液经过滤、洗涤、干燥,准确称量所得沉淀的质量,由的质量即可算出的质量,由的质量即可算出FeSO4样品的质量,即可算出FeSO4样品的质量分数,D正确;
故选A。
7. 离子液体在合成与催化、电化学、生物化学等领域广泛应用,某离子液体的结构如图所示。X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的五种短周期主族元素,下列说法错误的是
A. 过量和反应时可以观察到白烟
B. 是强电解质,但不能用于工业上冶炼Q
C. 由于含有半径较大的离子,离子液体的离子键较弱,故离子液体的沸点较低
D. 用的溶液通过洗气的方法除去中的
【答案】D
【解析】
【分析】根据离子液体结构示意图X序数最小,且形成一个共价键,可以推出X为H元素、Y周围形成四个共价键,则为C元素、一个Z形成三个共价键,另外一个Z形成四个共价键,左侧为阳离子失去一个电子,是Z元素失去一个电子,证明Z最外层有5个电子,Z为N元素,阴离子中W形成一个键,原子序数最大,W为Cl元素,Q得到一个电子后形成四个共价键,说明有一条键为配位键,Q为Al元素。
【详解】A.ZX3和W2分别是NH3和Cl2,过量和反应可以生成,方程式为:3Cl2+8NH3= 6NH4Cl+N2,可以看到白烟,A项正确;
B.QW3是,在水中可以完全电离,故为强电解质;为分子晶体,不能用于工业冶炼铝,B项正确;
C.离子半径越大,离子键越弱,熔沸点越低,故离子液体的沸点较低,C项正确;
D.乙烷会溶于四氯化碳,故不能用溴的四氯化碳溶液除去乙烷中的乙烯,D项错误;
答案选D。
8. 目前工业上采用甲醇和一氧化碳反应制备乙酸:。以阴离子为催化剂、以碘甲烷为助催化剂合成乙酸的示意图如下:
已知为平面结构。下列说法错误的是
A. 存在反应:
B. 由C生成D的过程中是以CO作为配体与Rh形成配位键
C. 如果将充入反应体系中,只出现在乙酸中
D. 由E生成的反应是取代反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据催化循环图,与反应生成和,反应,A正确;
B.C与反应生成,中多结合了1个配体,该过程中作为配体与形成配位键,B正确;
C.若将充入反应体系,会出现在乙酸中,催化循环中,可作为配体结合在上,催化剂再生后,会存在于催化剂的配体中,因此不是只出现在乙酸中,C错误;
D.根据元素守恒和成断键分析,E为CH3COI,与H2O发生取代反应生成乙酸和HI,D正确;
故选C。
9. 如图所示,化合物N是治疗肺炎的常用药,可由M在一定条件下制得,以下说法正确的是
A. 一定条件下N可发生取代,消去,氧化反应
B. 等物质的量的M、N分别与足量NaOH反应,消耗NaOH的物质的量不相等
C. 与足量反应,最多消耗的物质的量为
D. M与足量H2反应后,每个产物分子中含有8个手性碳原子
【答案】D
【解析】
【详解】A.N中含有羟基,可发生取代反应,N燃烧为氧化反应;N不满足发生消去反应的条件,故A错误;
B.酚羟基、酯基和羧酸均能和氢氧化钠反应,N中酯基与氢氧化钠反应后生成的酚羟基将继续与氢氧化钠反应,所以等物质的量的M、N分别与足量NaOH反应,消耗NaOH的物质的量相等,故B错误;
C.N中含有羟基邻位和双键,均能和反应,所以与足量反应,最多消耗的物质的量为5mol,故C错误;
D.手性碳原子要求是饱和碳原子,同时连有四个不同的原子或基团,M与足量H2反应后为 ,共有8个手性碳,故D正确;
故答案选D。
10. 实验是化学探究的一种方法,下列实验操作、现象和预测的结论都正确的是
选项
实验操作
现象
预测结论
A
将溶液与溶液混合
产生白色絮状沉淀
结合质子()能力
B
向溶液X中滴加少量NaOH稀溶液,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口
石蕊试纸不变蓝
溶液X中肯定不含
C
向含相同浓度的KBr、KI的混合溶液中依次加入少量氯水和,振荡,静置
溶液分层,下层呈紫色
氧化性:,
D
用pH试纸测定KClO溶液的pH
pH试纸变蓝
KClO溶液显碱性
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.二者混合时,结合电离出的生成白色沉淀,可知结合质子能力:,A正确;
B.检验时,滴加浓溶液且需加热,才能使分解释放,未加热时无法逸出,石蕊试纸不变蓝不能证明溶液不含,B错误;
C.少量氯水加入混合溶液中,氯单质优先和还原性更强的反应生成,使下层层呈紫色,只能证明氧化性,无法证明,C错误;
D.溶液具有强氧化性(漂白性),会漂白pH试纸,无法观察到试纸变蓝的现象,不能用pH试纸测定其pH,D错误;
故选A。
11. 如图为铜的一种硫化物晶胞(已知,单位均为pm),晶体中阴离子有硫离子和过硫离子,阳离子有和。下列说法正确的是
A. 所有Cu周围紧邻的S都是4个
B. 1mol该晶胞含有键
C. 该晶体中与的物质的量之比
D. 设为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为
【答案】C
【解析】
【详解】A.由晶胞可知,有的Cu是4配位,有的Cu是2配位,A项错误;
B.最上层和最下层的S也是,所以1mol该晶胞含有键,B项错误;
C.一个晶胞有2个,2个,与总数为6个,根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0,设为x个,则为(6-x)个,列式得2x+6-x=8,即x=2,故,C项正确;
D.晶胞不是长方体,体积应是(单位略),则该晶体的密度应为,D项错误。
故选C。
12. 已知:,该反应在任何温度下均可以自发进行,830℃时,向一个2L的密闭容器中加入,10s达到平衡状态,测得平衡常数为。下列说法错误的是
A. ,
B. 混合气体的平均摩尔质量不变不能作为该反应达到平衡的标志
C. 10s后再向容器中通入和,再次达到平衡时,
D. 850℃时,该反应的平衡常数小于
【答案】A
【解析】
【分析】该反应是熵增的反应,该反应在任何温度下均可以自发进行说明反应ΔH—TΔS<0,该反应为焓变小于0的放热反应;设10s达到平衡时,B的浓度为xmol/L,由方程式可知,C的浓度为2xmol/L,由平衡常数可得:x×(2x)2=4,解得x=1。
【详解】A.由分析可知,平衡时B的浓度为1mol/L,则内,B的反应速率为=0.1 mol/(L·s),故A错误;
B.由方程式可知,生成物B和C的物质的量之比恒定为1:2,混合气体的平均摩尔质量一直保持不变,所以混合气体的平均摩尔质量不变不能说明正逆反应速率相等,不能作为判断到达平衡的标志,故B正确;
C.由方程式可知,反应的平衡常数K=c(B)c2(C),10s后再向容器中通入和时,反应的平衡常数不变,所以再次达到平衡后,B的浓度依然不变,依然为1mol/L,故C正确;
D.由分析可知,该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,则850℃时,平衡常数小于,故D正确;
故选A。
13. 羟基自由基()是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为和的原电池一电解池组合装置,实现了发电、环保两位一体。下列说法错误的是
A. a极参与反应,理论上溶液中离子数不变
B. 组合装置工作时,左侧装置为原电池,b极为负极且b极附近pH减小
C. 右侧装置中,c、d两极产生气体的体积之比(相同条件下)为2:1
D. d极区苯酚被氧化的化学方程式为
【答案】C
【解析】
【分析】左侧装置为原电池,a极为正极,电极反应为,b极为负极,电极反应为;右侧装置为电解池,c极与b极相连,则c极为阴极,电极反应为,d极为阳极,,。
【详解】A.左侧装置为原电池,a极为原电池的正极,电极反应为,每有参与反应,转移,b极为原电池的负极,电极反应为,原电池的左侧有通过阴离子交换膜进入溶液,右侧有通过阳离子交换膜进入溶液,二者反应产生,则理论上溶液中离子数目不变,故A正确;
B.左侧装置为原电池,b极为负极,电极反应为,则b电极附近增大,溶液的减小,故B正确;
C.右侧装置为电解池,c极为阴极,电极反应式为,d极为阳极,电极反应式为,,则根据同一闭合回路中电子转移数目相等,可得关系式:,c、d两极产生气体的物质的量之比为,故二者相同条件下体积之比为,故C错误;
D.羟基自由基对有机物有极强的氧化能力,结合C项分析可知,故D正确;
故答案为C。
14. 已知时,和的饱和溶液中,a、b分别表示、与溶液的变化关系。下列说法中正确的是
A. 该温度下,
B. 当和沉淀共存时,溶液中
C. 除去溶液中少量的,可加入适量或
D. 向X点对应的饱和溶液中加入少量,可转化为Y点对应的溶液
【答案】C
【解析】
【详解】A.已知时,和的饱和溶液中,a、b分别表示与溶液的变化关系,由X点,由可求,该温度下,,A项错误;
B.当和沉淀共存时,,B项错误;
C.加入适量,可升高溶液的,而使沉淀而除去,也可以加入将还原出来而除去,C项正确;
D.加入少量,溶液中会生成沉淀,溶液中的浓度会减小,而从X点到Y点浓度不变,D项错误;
答案选C。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 某探究小组模拟制备三氯乙醛(CCl3CHO)的实验装置如图(夹持、加热装置均已略去)。
【查阅资料】
Ⅰ.制备原理:。
可能发生的副反应:ⅰ.;
ⅱ.。
Ⅱ.相关物质的相对分子质量及部分物理性质如表所示:
C2H5OH
CCl3CHO
CCl3COOH
C2H5Cl
相对分子质量
46
147.5
163.5
64.5
熔点/℃
-114.1
-57.5
58
-138.7
沸点/℃
78.3
97.8
198
12.3
溶解性
与水互溶
可溶于水、乙醇
可溶于水、乙醇、三氯乙醛
微溶于水,可溶于乙醇
回答下列问题:
(1)装置A中发生反应的离子方程式为______,仪器m中水流的出口为______(填“a”或“b”)。
(2)装置B中盛装的试剂为饱和食盐水,若撤去装置C,会导致CCl3CHO的产率降低,试分析可能原因:______。
(3)装置D处宜采用的加热方法为______(填“直接加热”或“水浴加热”);若实验结束后装置E中溶液含有的含氯元素的阴离子仅有ClO-和X,检验阴离子X的方法为______。
(4)称取0.40g制得的产品,配成待测溶液,向待测液中加入适量NaOH溶液,再用滴定管向待测溶液中加入30.00mL碘标准溶液,使反应,充分进行。完全反应后,加盐酸调节溶液的pH,加入淀粉溶液作指示剂,并立即用的Na2S2O3溶液滴定过量的I2至终点,发生反应:。
重复上述操作3次,平均消耗Na2S2O3溶液20.00mL。
①取用碘标准溶液和Na2S2O3溶液所用滴定管分别为______(填标号)。
a.酸式滴定管、酸式滴定管 b.碱式滴定管、碱式滴定管
c.酸式滴定管、碱式滴定管 d.碱式滴定管、酸式滴定管
②实验到达滴定终点的现象是______,测得产品的纯度为______(保留三位有效数字)。
③若取用碘标准溶液的滴定管用蒸馏水洗净后没有用碘标准溶液润洗,则测定结果将______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1) ①. ②. a
(2)Cl2与H2O(g)发生反应生成HCl和HClO,导致发生副反应ⅰ和ⅱ,使副产物CCl3COOH、C2H5Cl增多,CCl3CHO产率降低
(3) ①. 水浴加热 ②. 取少量E中的溶液,先滴加过量稀硝酸,然后滴加AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明含有Cl-
(4) ①. c ②. 当滴加最后半滴Na2S2O3溶液,锥形瓶中溶液颜色由蓝色变为无色,且半分钟内溶液不再恢复原来的颜色 ③. 92.2% ④. 偏大
【解析】
【分析】A装置利用高锰酸钾与浓盐酸制备氯气,B装置用饱和食盐水除去HCl,C装置盛放浓硫酸干燥氯气,D中反应制备CCl3CHO,E装置盛放氢氧化钠溶液,吸收尾气中氯气、HCl防止污染空气
【小问1详解】
仪器A中二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气与水,反应为:;为了更好的冷凝效果,水下进上出,故仪器m中水流的出口为a;
【小问2详解】
若撤去装置C,会导致CCl3CHO的产率降低,原因是:Cl2与H2O(g)发生反应生成HCl和HClO,导致发生副反应ⅰ和ⅱ,使副产物CCl3COOH、C2H5Cl增多,CCl3CHO产率降低;
【小问3详解】
控制反应温度在70℃左右,应采取水浴加热,受热均匀,便于控制温度;氯气和氢氧化钠生成氯化钠和次氯酸钠,氯离子和银离子生成不溶于酸的氯化银沉淀,则X为氯离子,故检验方法为:取少量E中的溶液,先滴加过量稀硝酸,然后滴加AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明含有Cl-;
【小问4详解】
①碘液具有强氧化性,应使用酸式滴定管,Na2S2O3溶液水解显碱,应使用碱式滴定管;故选c;
②碘单质能使淀粉溶液变蓝色,滴定结束后,碘单质完全被消耗,则滴定终点的现象是:当滴加最后半滴Na2S2O3溶液,锥形瓶中溶液颜色由蓝色变为无色,且半分钟内溶液不再恢复原来的颜色;由滴定过程可知,与Na2S2O3溶液反应的过量的I2为,则CCl3CHO滴定中消耗的碘单质为,结合反应可知,,则测得产品的纯度为92.2%;
③若取用碘标准溶液的滴定管用蒸馏水洗净后没有用碘标准溶液润洗,导致碘液浓度减小,则消耗Na2S2O3标准液减小,使得测定结果将偏大。
16. 单质钨的化学性质比较稳定,主要用来制造灯丝和高速切削合金钢、超硬模具。工业上利用黑钨矿(主要成分为和,还含少量、的化合物)生产钨的工艺流程如图所示。
已知:①常温下钨酸难溶于水;难溶于水,能与水蒸气反应生成一种挥发性极强的水钨化合物。
②焙烧过程中含、的化合物转化为、、。
③时,的主要存在形式为、。
回答下列问题:
(1)为提高焙烧效率,可采取的措施有___________(任答一点)。
(2)沉钨时过低,会形成多钨酸根离子,其中最主要的是和,写出生成的离子方程式:___________。
(3)滤渣的成分为、,写出净化时加入发生的主要反应的离子方程式:___________。
(4)的酸性弱于的原因为___________。
(5)操作Ⅰ的名称为___________;若黑钨矿中钨的质量分数为,提炼过程中利用率为,欲用黑钨矿制得纯度的金属钨,则产品中杂质含量最大为___________。
(6)碳化钨是耐高温、耐磨材料。碳化钨晶胞结构如图。
①每个钨原子周围距离最近且等距的碳原子有___________个。
②已知该晶胞的底边长为,高为,,,,为阿伏加德罗常数的值,则晶胞密度为___________。
【答案】(1)黑钨矿粉碎处理或适当升高温度或加快通入空气的速率等
(2)
(3)
(4)非羟基氧个数多,中心原子电正性强,易电离出氢离子
(5) ①. 过滤 ②.
(6) ①. 6 ②.
【解析】
【分析】向黑钨矿中通入空气和氢氧化钠焙烧,主要生成氧化锰、氧化铁和钨酸钠,同时还有硅酸钠等物质生成,水浸时二氧化锰和氧化铁不溶于水,过滤后的滤液主要成分是钨酸钠、硅酸钠,还含有Na3AsO3和Na3AsO4,调节pH=10,此时As以和的形式存在,加入过氧化氢和氯化镁除去As元素和硅元素,过滤后滤液中加入盐酸沉钨,过滤后得到H2WO4,加热后分解产生三氧化钨和水,再在还原气氛中生成钨。
【小问1详解】
为提高焙烧效率,可采取的措施有:黑钨矿粉碎处理或适当升高温度或加快通入空气的速率等;
【小问2详解】
沉钨时过低,会形成多钨酸根离子,其中最主要的是和,生成的离子方程式:;
【小问3详解】
净化时加入作氧化剂,发生的主要反应的离子方程式:;
【小问4详解】
的酸性弱于的原因为:非羟基氧个数多,中心原子电正性强,易电离出氢离子;
【小问5详解】
操作Ⅰ的名称为:过滤;
若黑钨矿中钨的质量分数为,提炼过程中利用率为,欲用黑钨矿制得纯度的金属钨,用还原三氧化钨生成钨,制备的产品金属钨中纯钨为,最少占产品的,假设杂质最多为,最多占产品的,则, ;
【小问6详解】
①根据晶胞图示,每个钨原子周围距离最近且等距的碳原子有:6个;
已知该晶胞的底边长为,高为,,,,为阿伏加德罗常数的值,晶胞的体积为:,则其晶胞密度为。
17. 工业上以煤炭、二氧化碳等为原料,经过系列反应得到不同需求的原料气,回答下列问题:
Ⅰ.在C和的反应体系中:
反应1:
反应2:
反应3:
(1)___________。
(2)①设,反应1、2和3的y随温度的变化关系如图1所示,图中对应反应3的线条是___________ (填字母)。
②已知更有利于反应发生,根据①中的图判断一定压强下随着温度的升高,气体中CO与的物质的量之比___________(填字母)。
A.不变 B.增大 C.减小
Ⅱ.二氧化碳加氢制乙烯
反应ⅰ(主反应): ;
反应ⅱ(副反应):
向密闭容器中通入和发生反应,在不同压强下,CO2的平衡转化率随温度的变化如图2所示。
(3)、、由大到小的顺序为___________。
(4)压强下,650℃后的平衡转化率随温度升高而增大的原因是___________。
(5)A点,乙烯的选择性,则的转化率为___________。(保留两位有效数字,下同),该温度下,反应ⅱ的平衡常数___________(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1)
(2) ①. a ②. B
(3)p3>p2>p1
(4)反应ⅰ为放热反应、反应ⅱ为吸热反应,650℃以后,升高温度对反应ⅱ平衡正向移动的影响大于对反应ⅰ平衡逆向移动的影响,使得二氧化碳的平衡转化率随着温度的升高而增大
(5) ①. 63% ②. 0.39
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律,反应3=2×反应1−反应2,因此: ;
【小问2详解】
① : 反应1:反应前后气体物质的量不变,,因此不随温度变化,对应直线b; 反应2:反应后气体物质的量减少,,随温度升高而增大,对应直线c; 反应3:反应后气体物质的量增加,,随温度升高而减小,对应直线a;
② 有利于反应自发,温度升高时,生成的反应3更易自发进行,因此气体中增大,选B;
【小问3详解】
反应i(主反应)是气体体积减小的反应,反应ⅱ(副反应)是气体体积不变的反应 ,对于反应i,加压平衡正向移动,对于反应ⅱ,加压平衡不发生移动,则相同温度时,压强越大,CO2的平衡转化率越大,所以p1、p2、p3由大到小的顺序为p3>p2>p1;
【小问4详解】
反应ⅰ为放热反应、反应ⅱ为吸热反应,650℃以后,升高温度对反应ⅱ平衡正向移动的影响大于对反应ⅰ平衡逆向移动的影响,使得二氧化碳的平衡转化率随着温度的升高而增大,故压强下,650℃后的平衡转化率随温度升高而增大;
【小问5详解】
A点转化率为,总消耗:, 由乙烯选择性:,解得, 则主反应消耗、消耗,生成水的物质的量为;副反应消耗,则消耗,生成一氧化碳的物质的量为,生成水的物质的量为,总消耗,转化率;平衡时各物质的物质的量: ,,,,,总物质的量, 反应ⅱ的平衡常数: 。
18. 在医药工业中一种合成抗失眠药物W的合成路线如图:
已知:ⅰ.++HCl
ⅱ.++H2O
ⅲ.Ph-NH2+(-Ph为苯基)
回答下列问题:
(1)CH2Cl2的名称为______,B中官能团的名称为______,反应③的反应类型是______。
(2)写出反应④的化学方程式:______。
(3)已知:W的分子式为C17H14O2N2FBr。写出W的结构简式:______。
(4)H分子比D分子多1个氧原子,则满足下列条件的H的结构有______种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱显示峰面积比为2:2:2:2:1的同分异构体的结构简式为______(填一种)。
①含有两个苯环且苯环与苯环不直接相连;②含有-NO2;③含有手性碳原子,且该碳原子上不连接H原子。
(5)写出以、和为原料制备的合成路线流程图_____(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】(1) ①. 二氯甲烷 ②. 碳氟键、羧基 ③. 取代反应
(2) (3) (4) ①. 9 ②. 或、,
(5)
【解析】
【分析】根据A的分子式,可知A的结构简式为:;由B的分子式、反应条件可知,A中甲基被氧化为-COOH生成B,故B为;由C→D的第一步反应条件,可知C→D的第一步发生信息(i)中反应,C中存在-COCl结构,对比B、C的分子式,可知B中-OH被氯原子替代生成C,故C为;对比C、D的结构,结合X的分子式,可推知X为;F发生信息(ii)中反应生成W,可以理解为-NH-先与羰基之间发生加成反应,然后羟基之间脱去1分子水成环,结合F的结构简式:可以推知W的结构简式为:,D与Y反应生成和HBr,发生取代反应,对比D与F的结构,则Y为。
【小问1详解】
CH2Cl2的名称为二氯甲烷;B的结构简式为,官能团的名称为碳氟键、羧基;根据分析可知,C→D的第一步发生信息(i)中反应,发生取代反应;
【小问2详解】
反应④为和发生取代反应生成和HBr,反应的化学方程式为:;
【小问3详解】
由分析可知,W的结构简式为:;
【小问4详解】
D的结构简式为,H比其多一个O,满足的条件为①含有两个苯环且苯环与苯环不直接相连;②含有-NO2;③含有手性碳原子,且该碳原子上不连接H原子,同分异构体有:(溴原子共有3种位置);(氟原子共有3种位置);(硝基共有3种位置),所以共有9种同分异构体;其中其中核磁共振氢谱显示峰面积比为2:2:2:2:1的同分异构体的结构简式为或、;
【小问5详解】
以、和为原料制备,先用在SOCl2的作用下生成,再根据信息i的原理与苯胺反应得到,根据信息iii原理继续与得到,最后根据信息ii得到产品;流程可以表示为。
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化学
本试卷满分100分,考试用时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.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,再选涂其它答案标号。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 S:32 Cl:35.5 Cu:64 W:184
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更求的。
1. 化学与生活、生产、科技等密切相关。下列说法错误的是
A. 燃料电池发电站被誉为“绿色发电站”
B. 与混合加热可得无水
C. 合成氨工业中的循环操作主要是增大化学反应速率
D. 护发素具有调节头发的使之达到适宜酸碱度的功能
2. 下列化学用语或图示正确的是
A. NaH的电子式:Na:H B. NH3分子的球棍模型:
C. HClO的结构式:H-Cl-O D. S2-的结构示意图:
3. 氨气的催化氧化反应的方程式为,设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 22.4 LNO中质子总数为
B. 通入足量水中,和总数为
C. 已知中氧原子均满足8电子稳定结构,则含有共用电子对数为
D. 中中心原子的价层电子对数为
4. 下列大小关系比较错误的是
A. 熔点:
B. 第一电离能:
C. 已知:、、均为弱酸。物质的量浓度相同的溶液的
D. 硫在下列液体中的溶解性:
5. 砷是自然界的一种非金属元素,对于较多中成药,如牛黄解毒丸、安宫牛黄丸等,都含有少量的砷,此类药物中的砷主要存在于雄黄中(As4S4),下列有关说法正确的是
A. 已知砷酸结构式为,可推测其为三元酸
B. 雄黄(As4S4)在空气中充分燃烧产生砒霜(As2O3)和SO3
C. 砷有三种单质:灰砷、黑砷和黄砷,它们互为同位素
D. 根据反应H3AsO4+2KI+H2SO4=H3AsO3+K2SO4+H2O+I2可知,砷酸具有还原性
6. 已知FeSO4在高温下分解可制备Fe2O3。用如图所示装置,检验FeSO4在高温下分解的气态产物,并测定该FeSO4样品(杂质不参与反应)的纯度。当装置C中不再产生沉淀时,停止加热,将装置C中溶液经过滤、洗涤、干燥,准确称量所得沉淀的质量。下列说法错误的是
A. 按气流方向连接各仪器,顺序为a→bc→de→fg
B. 装置B中导气管改造后可防止溶液倒吸
C. 装置C中的白色沉淀只有硫酸钡
D. 该方法能准确测量该FeSO4样品的纯度
7. 离子液体在合成与催化、电化学、生物化学等领域广泛应用,某离子液体的结构如图所示。X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的五种短周期主族元素,下列说法错误的是
A. 过量和反应时可以观察到白烟
B. 是强电解质,但不能用于工业上冶炼Q
C. 由于含有半径较大的离子,离子液体的离子键较弱,故离子液体的沸点较低
D. 用的溶液通过洗气的方法除去中的
8. 目前工业上采用甲醇和一氧化碳反应制备乙酸:。以阴离子为催化剂、以碘甲烷为助催化剂合成乙酸的示意图如下:
已知为平面结构。下列说法错误的是
A. 存在反应:
B. 由C生成D的过程中是以CO作为配体与Rh形成配位键
C. 如果将充入反应体系中,只出现在乙酸中
D. 由E生成的反应是取代反应
9. 如图所示,化合物N是治疗肺炎的常用药,可由M在一定条件下制得,以下说法正确的是
A. 一定条件下N可发生取代,消去,氧化反应
B. 等物质的量的M、N分别与足量NaOH反应,消耗NaOH的物质的量不相等
C. 与足量反应,最多消耗的物质的量为
D. M与足量H2反应后,每个产物分子中含有8个手性碳原子
10. 实验是化学探究的一种方法,下列实验操作、现象和预测的结论都正确的是
选项
实验操作
现象
预测结论
A
将溶液与溶液混合
产生白色絮状沉淀
结合质子()能力
B
向溶液X中滴加少量NaOH稀溶液,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口
石蕊试纸不变蓝
溶液X中肯定不含
C
向含相同浓度的KBr、KI的混合溶液中依次加入少量氯水和,振荡,静置
溶液分层,下层呈紫色
氧化性:,
D
用pH试纸测定KClO溶液的pH
pH试纸变蓝
KClO溶液显碱性
A. A B. B C. C D. D
11. 如图为铜的一种硫化物晶胞(已知,单位均为pm),晶体中阴离子有硫离子和过硫离子,阳离子有和。下列说法正确的是
A. 所有Cu周围紧邻的S都是4个
B. 1mol该晶胞含有键
C. 该晶体中与的物质的量之比
D. 设为阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为
12. 已知:,该反应在任何温度下均可以自发进行,830℃时,向一个2L的密闭容器中加入,10s达到平衡状态,测得平衡常数为。下列说法错误的是
A. ,
B. 混合气体的平均摩尔质量不变不能作为该反应达到平衡的标志
C. 10s后再向容器中通入和,再次达到平衡时,
D. 850℃时,该反应的平衡常数小于
13. 羟基自由基()是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为和的原电池一电解池组合装置,实现了发电、环保两位一体。下列说法错误的是
A. a极参与反应,理论上溶液中离子数不变
B. 组合装置工作时,左侧装置为原电池,b极为负极且b极附近pH减小
C. 右侧装置中,c、d两极产生气体的体积之比(相同条件下)为2:1
D. d极区苯酚被氧化的化学方程式为
14. 已知时,和的饱和溶液中,a、b分别表示、与溶液的变化关系。下列说法中正确的是
A. 该温度下,
B. 当和沉淀共存时,溶液中
C. 除去溶液中少量的,可加入适量或
D. 向X点对应的饱和溶液中加入少量,可转化为Y点对应的溶液
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 某探究小组模拟制备三氯乙醛(CCl3CHO)的实验装置如图(夹持、加热装置均已略去)。
【查阅资料】
Ⅰ.制备原理:。
可能发生的副反应:ⅰ.;
ⅱ.。
Ⅱ.相关物质的相对分子质量及部分物理性质如表所示:
C2H5OH
CCl3CHO
CCl3COOH
C2H5Cl
相对分子质量
46
147.5
163.5
64.5
熔点/℃
-114.1
-57.5
58
-138.7
沸点/℃
78.3
97.8
198
12.3
溶解性
与水互溶
可溶于水、乙醇
可溶于水、乙醇、三氯乙醛
微溶于水,可溶于乙醇
回答下列问题:
(1)装置A中发生反应的离子方程式为______,仪器m中水流的出口为______(填“a”或“b”)。
(2)装置B中盛装的试剂为饱和食盐水,若撤去装置C,会导致CCl3CHO的产率降低,试分析可能原因:______。
(3)装置D处宜采用的加热方法为______(填“直接加热”或“水浴加热”);若实验结束后装置E中溶液含有的含氯元素的阴离子仅有ClO-和X,检验阴离子X的方法为______。
(4)称取0.40g制得的产品,配成待测溶液,向待测液中加入适量NaOH溶液,再用滴定管向待测溶液中加入30.00mL碘标准溶液,使反应,充分进行。完全反应后,加盐酸调节溶液的pH,加入淀粉溶液作指示剂,并立即用的Na2S2O3溶液滴定过量的I2至终点,发生反应:。
重复上述操作3次,平均消耗Na2S2O3溶液20.00mL。
①取用碘标准溶液和Na2S2O3溶液所用滴定管分别为______(填标号)。
a.酸式滴定管、酸式滴定管 b.碱式滴定管、碱式滴定管
c.酸式滴定管、碱式滴定管 d.碱式滴定管、酸式滴定管
②实验到达滴定终点的现象是______,测得产品的纯度为______(保留三位有效数字)。
③若取用碘标准溶液的滴定管用蒸馏水洗净后没有用碘标准溶液润洗,则测定结果将______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
16. 单质钨的化学性质比较稳定,主要用来制造灯丝和高速切削合金钢、超硬模具。工业上利用黑钨矿(主要成分为和,还含少量、的化合物)生产钨的工艺流程如图所示。
已知:①常温下钨酸难溶于水;难溶于水,能与水蒸气反应生成一种挥发性极强的水钨化合物。
②焙烧过程中含、的化合物转化为、、。
③时,的主要存在形式为、。
回答下列问题:
(1)为提高焙烧效率,可采取的措施有___________(任答一点)。
(2)沉钨时过低,会形成多钨酸根离子,其中最主要的是和,写出生成的离子方程式:___________。
(3)滤渣的成分为、,写出净化时加入发生的主要反应的离子方程式:___________。
(4)的酸性弱于的原因为___________。
(5)操作Ⅰ的名称为___________;若黑钨矿中钨的质量分数为,提炼过程中利用率为,欲用黑钨矿制得纯度的金属钨,则产品中杂质含量最大为___________。
(6)碳化钨是耐高温、耐磨材料。碳化钨晶胞结构如图。
①每个钨原子周围距离最近且等距的碳原子有___________个。
②已知该晶胞的底边长为,高为,,,,为阿伏加德罗常数的值,则晶胞密度为___________。
17. 工业上以煤炭、二氧化碳等为原料,经过系列反应得到不同需求的原料气,回答下列问题:
Ⅰ.在C和的反应体系中:
反应1:
反应2:
反应3:
(1)___________。
(2)①设,反应1、2和3的y随温度的变化关系如图1所示,图中对应反应3的线条是___________ (填字母)。
②已知更有利于反应发生,根据①中的图判断一定压强下随着温度的升高,气体中CO与的物质的量之比___________(填字母)。
A.不变 B.增大 C.减小
Ⅱ.二氧化碳加氢制乙烯
反应ⅰ(主反应): ;
反应ⅱ(副反应):
向密闭容器中通入和发生反应,在不同压强下,CO2的平衡转化率随温度的变化如图2所示。
(3)、、由大到小的顺序为___________。
(4)压强下,650℃后的平衡转化率随温度升高而增大的原因是___________。
(5)A点,乙烯的选择性,则的转化率为___________。(保留两位有效数字,下同),该温度下,反应ⅱ的平衡常数___________(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。
18. 在医药工业中一种合成抗失眠药物W的合成路线如图:
已知:ⅰ.++HCl
ⅱ.++H2O
ⅲ.Ph-NH2+(-Ph为苯基)
回答下列问题:
(1)CH2Cl2的名称为______,B中官能团的名称为______,反应③的反应类型是______。
(2)写出反应④的化学方程式:______。
(3)已知:W的分子式为C17H14O2N2FBr。写出W的结构简式:______。
(4)H分子比D分子多1个氧原子,则满足下列条件的H的结构有______种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱显示峰面积比为2:2:2:2:1的同分异构体的结构简式为______(填一种)。
①含有两个苯环且苯环与苯环不直接相连;②含有-NO2;③含有手性碳原子,且该碳原子上不连接H原子。
(5)写出以、和为原料制备的合成路线流程图_____(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
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