内容正文:
高一化学期末试卷
时间:75分钟 满分:100分
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Fe 56 Zn 65 Ba 137
一、选择题(本题包括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. “国之重器”是我国科技综合实力的结晶。下述材料属于金属材料的是
A. “C919”大飞机超细玻璃纤维隔音隔热棉
B. “梦想号”大洋钻探船用的钨钢钻头
C. “天衍”量子计算机用的氮化镓半导体
D. “雪龙2号”破冰船制淡水用的高分子反渗透膜
2. 肼(N2H4)是发射航天飞船常用的高能燃料,可通过反应2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O制备。下列说法错误的是
A. NH3分子的球棍模型是
B. NaClO的电子式是
C. H2O的空间填充模型是
D. N2H4的结构式是
3. 马来酸常作食品添加剂,其结构简式如图所示。下列叙述错误的是
A. 马来酸的分子式为
B. 马来酸能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C. 马来酸能发生加成、取代、水解反应
D. 0.1mol马来酸与足量的Na反应生成标准状况下
4. 中国古代文化中蕴含了丰富的化学知识。下列说法错误的是
A. 落红不是无情物,化作春泥更护花。诗句中蕴含了自然界中的碳、氮循环
B. 沧海月明珠有泪,蓝田日暖玉生烟。诗句中涉及的玉石的主要成分为硅酸盐
C. 春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干。诗句中的“丝”和“泪”分别是指纤维素、脂肪
D. 兰陵美酒郁金香,玉碗盛来琥珀光。但使主人能醉客,不知何处是他乡。诗句中涉及粮食发酵,粮食发酵产生的酒精分散在酒糟中,可以通过蒸馏将酒精与酒糟分离
5. 为减缓全球温室效应,二氧化碳捕获和封存技术已成为当今化学的前沿技术。下列捕获二氧化碳的化学反应中,原子利用率没能达到100%的是
A. CO2+CaOCaCO3
B. 2Mg+CO22MgO+C
C. Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
D. nCO2+
6. 下列实验操作正确且能达到相应目的的是
A. 用装置甲引发红色喷泉
B. 用装置乙分离乙酸和水
C. 用装置丙检验粗乙烯中的SO2
D. 用装置丁灼烧海带
7. 硫元素的部分“价-类”二维图如图所示。下列说法正确的是
A. b易溶于水和CS2
B. a与c反应说明c具有氧化性
C. 工业上将d通入水中得到浓硫酸
D. 实验室可用e的浓溶液与NaI反应制取HI气体
8. 有机物a是石油化工重要的基本原料,其产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。下列说法错误的是
A. a、b均能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B. c与环氧乙烷()互为同分异构体
C. 反应①②的基本反应类型分别为加成反应、取代反应
D. 可用NaOH溶液鉴别b、d、e
9. 天然气燃料电池能量转化率高,模拟装置如图所示。下列叙述正确的是
A. 电子由a极经用电器流向b极
B. b极的电极反应式为
C. a极为负极,发生氧化反应
D. a极上参加反应时,转移0.4mol电子
10. 在一恒温恒容密闭容器中X、Y两种气体发生转化反应,X、Y的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是
A. 该反应的化学方程式为5X(g)⇌7Y(g)
B. t1 min时,=1
C. t1 min时X的物质的量为0.35 mol
D. 前4 min内的平均反应速率v(X)=0.125 mol·L-1·min-1
11. 电子科技大学研发了一种用于可充电Zn-空气电池(ZABs)的低成本非碱性醋酸锌,简写为电解质,与传统的碱性ZABs相比,它具有优异的循环性能和在空气中的稳定性,放电时的最终产物是。该电池的工作原理如图所示。下列有关该电池在放电时的说法正确的是
A. 电子通过导线移向甲电极
B. 向乙电极移动
C. 正极的电极反应为
D. 每转移,理论上会产生0.125molZHA
12. 下列实验对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是
选项
实验
现象
结论
A
将红热的焦炭加入浓硝酸中
有红棕色的气体产生
浓硝酸与焦炭反应生成了NO2
B
取少量Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸,再滴加KSCN溶液
溶液变红
Fe(NO3)2样品已经变质
C
向蔗糖中滴加浓硫酸并不断搅拌
产生黑色膨松多孔的固体
浓硫酸具有脱水性和氧化性
D
实验室制取乙酸乙酯完成后,向反应容器中加NaHCO3溶液
试管中产生气泡
有乙酸剩余
A. A B. B C. C D. D
13. 为减少大气污染,科学家采取多种措施处理工业废气中的氮氧化物(NOx)。某脱硝反应机理如图所示。下列说法正确的是
A. NO2和CO2均属于酸性氧化物
B. 温度升高,导致吸附在Cu+表面的气体减少,可能使反应速率减小
C. 脱硝过程中只有极性共价键的断裂,但是有极性共价键和非极性共价键的形成
D. 该脱硝过程的总反应为2O2+C2H4+2NO2CO2+N2+2H2O
14. 中国拥有丰富的菱镁矿(主要成分为MgCO3)资源,一种利用菱镁矿生产金属镁的流程如图。下列说法错误的是
A. 上述反应过程中均涉及电子转移
B. “氯化”过程中发生反应的化学方程式为MgO+C+Cl2CO+MgCl2
C. “电解”产生的气体可以循环使用
D. 含镁合金与纯镁相比,熔点低、硬度大
二、非选择题(本题包括4小题,共58分)
15. 汽车已成为现代社会的重要交通工具之一,化学物质在汽车的动力安全等方面有着极为重要的作用。汽车尾气的主要成分为CO2、CO、SO2、NO等物质,是造成城市空气污染的主要因素之一。
(1)汽车发动机工作时会引发反应N2(g)+O2(g)2NO(g),该反应是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。一定温度下,恒容密闭容器中发生反应2NO(g)N2(g)+O2(g),能够说明反应已达到平衡的是________(填字母)。
a.容器内的压强不发生变化
b.混合气体的密度不发生变化
c.NO、N2、O2的浓度保持不变
d.单位时间内分解4molNO,同时生成2molN2
(2)一定条件下,CO可与NO反应生成CO2和N2,反应的化学方程式为2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)。为提高该反应的速率,可采取的措施为______________________________________________(任写2种)。
(3)大气污染物氮氧化物可以用活性炭还原法处理。某研究小组向0.5L恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。在T1℃时,反应进行到不同时间,测得相应时间各物质的物质的量如表:
时间/min
物质的量/mol
物质
0
10
20
30
NO
1.00
0.58
0.40
0.40
N2
0
0.21
0.30
0.30
CO2
0
0.21
0.30
0.30
①根据表中数据,该反应在10min时,v(NO)正________(填“>”“<”或“=”)2v(N2)逆。
②20min时NO的转化率是________。
(4)用电化学法处理SO2是目前研究的热点。利用过氧化氢吸收SO2可消除SO2污染,设计的装置如图所示(已知质子交换膜只允许H+通过)。
①H+通过质子交换膜向____________(填“左”或“右”)侧移动。
②正极的电极反应为________________。
③若11.2L(标准状况)SO2参与反应,则迁移的H+的物质的量为______。
16. 肼(N2H4)是我国导弹和运载火箭中广泛使用的液体燃料之一,具有较强的还原性。某实验小组拟用NH3和NaClO溶液反应制备肼,装置如图所示(夹持装置未画出)。已知Cl2和NaOH溶液在较高的温度下反应会生成NaClO3.
(1)导管b的作用是____________________。
(2)仪器a的名称为____________,其作用除导气外还有____________;装置C中盛放的试剂的名称为____________。
(3)装置D中发生反应的离子方程式为____________________________。
(4)装置B中制备N2H4的化学方程式为________________________;由于反应放热,通常把装置B放于温度较低的水中,目的是____________________________。
17. 以淀粉为主要原料合成化合物C(具有果香味)和化合物D的合成路线如图所示。
回答下列问题:
(1)葡萄糖的结构简式为________,B分子中的官能团的名称为________。
(2)反应⑦中物质X的化学式为________,反应⑧的反应类型为________。
(3)反应③的化学方程式为____________________________。
(4)反应⑤的化学方程式为____________________________。
(5)已知D的相对分子质量为118,其中碳、氢两种元素的质量分数分别为40.68%、5.08%,其余为氧元素,则D的分子式为________。
(6)检验反应①的进行程度,需要的试剂有________。
A. 新制的Cu(OH)2
B. 碘水
C. NaOH溶液
D. FeCl3溶液
18. 工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量FeO、CuO、SiO2等)回收锌的工艺流程如图。
已知:ZnSO4·7H2O晶体易溶于水,难溶于乙醇。
回答下列问题:
(1)“酸浸”过程中能加快反应速率的措施有________________________________(写两种)。
(2)ZnFe2O4是一种性能优良的软磁材料,也是一种催化剂。从物质分类角度分析,ZnFe2O4属于_____(填“酸”“碱”或“盐”)。ZnFe2O4可以写成ZnO·Fe2O3,写出ZnFe2O4与稀硫酸反应的化学方程式:_____________________________。
(3)“酸浸”后的溶液中,存在的金属阳离子有____________;“酸浸”后过滤得到的滤渣的主要成分为______。
(4)“氧化”的目的是__________。
(5)从“滤液”中回收Zn。
①从滤液中获得ZnSO4·7H2O的具体操作是_______________、过滤、用____洗涤晶体、干燥。
②对28.70 g ZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示。680 ℃时,所得固体的化学式为___________________________________(填字母)。
a.ZnO b.Zn3O(SO4)2 c.ZnSO4 d.ZnSO4·H2O
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高一化学期末试卷
时间:75分钟 满分:100分
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Fe 56 Zn 65 Ba 137
一、选择题(本题包括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. “国之重器”是我国科技综合实力的结晶。下述材料属于金属材料的是
A. “C919”大飞机超细玻璃纤维隔音隔热棉
B. “梦想号”大洋钻探船用的钨钢钻头
C. “天衍”量子计算机用的氮化镓半导体
D. “雪龙2号”破冰船制淡水用的高分子反渗透膜
【答案】B
【解析】
【详解】A.玻璃纤维的成分为二氧化硅,属于无机非金属材料,A错误;
B.合金是金属与其他元素熔合而成的材料,钨钢属于金属材料,B正确;
C.氮化镓半导体属于新型无机非金属材料,C错误;
D.反渗透膜通常由高分子聚合物制成,属于有机材料,D错误;
故答案选B。
2. 肼(N2H4)是发射航天飞船常用的高能燃料,可通过反应2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O制备。下列说法错误的是
A. NH3分子的球棍模型是
B. NaClO的电子式是
C. H2O的空间填充模型是
D. N2H4的结构式是
【答案】D
【解析】
【详解】A.为三角锥形分子,N原子半径大于H原子,图示球棍模型符合的结构特点,A正确;
B.是离子化合物,由和构成,中O、Cl共用1对电子,二者均满足8电子稳定结构,图示电子式书写正确,B正确;
C.为V形分子,O原子半径大于H原子,图示空间填充模型符合的结构特点,C正确;
D.中两个N原子之间为单键,每个N原子分别连接2个H原子,图示结构式中N原子之间为双键,不符合的结构,D错误;
故选D。
3. 马来酸常作食品添加剂,其结构简式如图所示。下列叙述错误的是
A. 马来酸的分子式为
B. 马来酸能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C. 马来酸能发生加成、取代、水解反应
D. 0.1mol马来酸与足量的Na反应生成标准状况下
【答案】C
【解析】
【详解】A.由马来酸的分子结构可知,其分子式为,A正确;
B.分子中含碳碳双键,碳碳双键可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,能使其褪色,B正确;
C.马来酸分子中含碳碳双键,因此能够发生加成反应,马来酸分子中含有羧基,故还能与醇发生酯化反应(取代反应),但不能发生水解反应,C错误;
D.马来酸分子中含2个羧基,可与Na反应产生氢气,2-COOH~H2,0.1mol马来酸与足量Na反应生成0.1molH2,标准状况下的体积为2.24L,D正确;
故选C。
4. 中国古代文化中蕴含了丰富的化学知识。下列说法错误的是
A. 落红不是无情物,化作春泥更护花。诗句中蕴含了自然界中的碳、氮循环
B. 沧海月明珠有泪,蓝田日暖玉生烟。诗句中涉及的玉石的主要成分为硅酸盐
C. 春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干。诗句中的“丝”和“泪”分别是指纤维素、脂肪
D. 兰陵美酒郁金香,玉碗盛来琥珀光。但使主人能醉客,不知何处是他乡。诗句中涉及粮食发酵,粮食发酵产生的酒精分散在酒糟中,可以通过蒸馏将酒精与酒糟分离
【答案】C
【解析】
【详解】A.落花中的有机物被微生物分解后,含碳物质转化为参与碳循环,含氮物质转化为无机盐被植物吸收参与氮循环,蕴含自然界碳、氮循环,A正确,不符合题意;
B.玉石的主要成分为硅酸盐,B正确,不符合题意;
C.“丝”是蚕丝,主要成分为蛋白质,“泪”是蜡烛熔化形成的液态石蜡,属于烃类,二者分别不是纤维素、脂肪,C错误,符合题意;
D.酒精和水的沸点差异较大,可通过蒸馏的方法将酒精从酒糟中分离出来,D正确,不符合题意;
故选C。
5. 为减缓全球温室效应,二氧化碳捕获和封存技术已成为当今化学的前沿技术。下列捕获二氧化碳的化学反应中,原子利用率没能达到100%的是
A. CO2+CaOCaCO3
B. 2Mg+CO22MgO+C
C. Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
D. nCO2+
【答案】B
【解析】
【详解】A.该反应为化合反应,仅生成一种产物,反应物所有原子全部进入目标产物,原子利用率为100%,A不符合题意;
B.该反应生成和两种产物,无论以哪种为目标捕获产物,均存在副产物,原子利用率小于100%,B符合题意;
C.该反应为化合反应,仅生成一种产物,反应物所有原子全部进入目标产物,原子利用率为100%,C不符合题意;
D.该反应为加聚反应,仅生成高分子聚合物一种产物,反应物所有原子全部进入目标产物,原子利用率为100%,D不符合题意;
故选B。
6. 下列实验操作正确且能达到相应目的的是
A. 用装置甲引发红色喷泉
B. 用装置乙分离乙酸和水
C. 用装置丙检验粗乙烯中的SO2
D. 用装置丁灼烧海带
【答案】A
【解析】
【详解】A.氨气溶于水,和水反应生成一水合氨,烧瓶内压强减小,一水合氨呈碱性,装置甲会引发红色喷泉,A正确;
B.乙酸和水互溶,不能用分液的方法分离,B错误;
C.二氧化硫和乙烯均能使溴水褪色,不能用溴水检验粗乙烯中的SO2,C错误;
D.应在坩埚内灼烧海带,D错误;
故答案选A。
7. 硫元素的部分“价-类”二维图如图所示。下列说法正确的是
A. b易溶于水和CS2
B. a与c反应说明c具有氧化性
C. 工业上将d通入水中得到浓硫酸
D. 实验室可用e的浓溶液与NaI反应制取HI气体
【答案】B
【解析】
【分析】由题意可知,a为H2S,b为S,c为SO2,d为SO3,e为H2SO4。
【详解】A.b为S,不溶于水,易溶于CS2,A错误;
B.a为H2S,c为SO2,两者反应生成硫单质,SO2为氧化剂,B正确;
C.工业上生产浓硫酸时,将SO3通入98.3%的浓硫酸中,C错误;
D.e为H2SO4,浓硫酸具有强氧化性,能将HI氧化为I2,故实验室不能用浓硫酸与NaI反应制取HI气体,D错误;
故选B。
8. 有机物a是石油化工重要的基本原料,其产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。下列说法错误的是
A. a、b均能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B. c与环氧乙烷()互为同分异构体
C. 反应①②的基本反应类型分别为加成反应、取代反应
D. 可用NaOH溶液鉴别b、d、e
【答案】D
【解析】
【分析】有机物a的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志,则a为乙烯,乙烯与水发生加成反应生成b:乙醇,乙醇催化氧化生成c:乙醛,乙醛进一步氧化生成d:乙酸,乙酸与乙醇发生酯化反应生成e:乙酸乙酯。据此分析作答。
【详解】A.由分析可知,a为乙烯,b为乙醇,二者具有还原性,均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A正确;
B.c为乙醛,分子式为C2H4O,与环氧乙烷分子式相同、结构不同,二者互为同分异构体,B正确;
C.由分析可知,反应①为乙烯与水反应生成乙醇,反应②为乙醇与乙酸反应生成乙酸乙酯,反应类型依次为加成反应、取代反应,C正确;
D.b、d、e分别为乙醇、乙酸、乙酸乙酯,乙酸能与NaOH发生酸碱中和反应,但无明显现象;乙醇与NaOH不发生反应,没有明显现象;常温下乙酸乙酯与NaOH溶液混合后分层,综上所述,仅能鉴别出乙酸乙酯,D错误;
故答案选D。
9. 天然气燃料电池能量转化率高,模拟装置如图所示。下列叙述正确的是
A. 电子由a极经用电器流向b极
B. b极的电极反应式为
C. a极为负极,发生氧化反应
D. a极上参加反应时,转移0.4mol电子
【答案】B
【解析】
【分析】根据装置可知,a电极氧气发生还原反应形成,a电极为正极,b电极甲烷发生氧化反应,b为负极。
【详解】A.原电池中电子经外电路导线由负极流向正极,即由b极流向a极,A错误;
B.根据分析可知,甲烷在b电极发生氧化反应,电极反应式:,B正确;
C.根据分析可知,a极为正极,发生还原反应,C错误;
D.未指明气体是否处于标准状况,无法用标况下的气体摩尔体积计算,D错误;
答案选B。
10. 在一恒温恒容密闭容器中X、Y两种气体发生转化反应,X、Y的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是
A. 该反应的化学方程式为5X(g)⇌7Y(g)
B. t1 min时,=1
C. t1 min时X的物质的量为0.35 mol
D. 前4 min内的平均反应速率v(X)=0.125 mol·L-1·min-1
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据题图中信息可知,0~4 min内X、Y的变化量均为0.5 mol,说明二者反应计量数相同,故该反应的化学方程式为X(g)Y(g),A错误;
B.t1 min时,X、Y的物质的量相等,但反应仍在进行,此时v正>v逆,则>1,B错误;
C.设t1 min时X的物质的量为a mol,根据反应的计量关系,X的消耗量与Y的生成量相同,则0.7-a=a,解得a=0.35,C正确;
D.由于容器体积未知,故无法计算X的平均反应速率,D错误;
故答案选C。
11. 电子科技大学研发了一种用于可充电Zn-空气电池(ZABs)的低成本非碱性醋酸锌,简写为电解质,与传统的碱性ZABs相比,它具有优异的循环性能和在空气中的稳定性,放电时的最终产物是。该电池的工作原理如图所示。下列有关该电池在放电时的说法正确的是
A. 电子通过导线移向甲电极
B. 向乙电极移动
C. 正极的电极反应为
D. 每转移,理论上会产生0.125molZHA
【答案】D
【解析】
【分析】由图可知放电时氧气在乙电极参与反应,则乙电极为正极,甲电极为负极。
【详解】A.甲电极负极,乙电极是正极,电子由甲电极流出,经导线流向乙电极,A项错误;
B.原电池中阴离子移向负极(甲电极),B项错误;
C.放电时,氧气在正极得电子,正极的电极反应为,C项错误;
D.放电时,根据守恒关系,转化为还需,生成,需要转移,故每转移1mole,理论上会产生0.125molZHA,D项正确;
故选D。
12. 下列实验对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是
选项
实验
现象
结论
A
将红热的焦炭加入浓硝酸中
有红棕色的气体产生
浓硝酸与焦炭反应生成了NO2
B
取少量Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸,再滴加KSCN溶液
溶液变红
Fe(NO3)2样品已经变质
C
向蔗糖中滴加浓硫酸并不断搅拌
产生黑色膨松多孔的固体
浓硫酸具有脱水性和氧化性
D
实验室制取乙酸乙酯完成后,向反应容器中加NaHCO3溶液
试管中产生气泡
有乙酸剩余
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.将红热的焦炭加入浓硝酸中,有红棕色气体NO2生成,可能是浓硝酸和焦炭发生反应生成NO2,也可能是浓硝酸受热分解生成NO2,结论不正确,A错误;
B.酸性条件下Fe2+会被氧化为Fe3+,故无法确定Fe(NO3)2是否变质,结论不正确,B错误;
C.向蔗糖中滴加浓硫酸并不断搅拌,产生黑色膨松多孔的固体,说明蔗糖在浓硫酸作用下发生氧化并脱去水分,现象及结论均无误,C正确;
D.实验室制取乙酸乙酯时用浓硫酸作催化剂和吸水剂,反应后的溶液呈酸性,加NaHCO3溶液产生气泡无法说明有乙酸剩余,结论不正确,D错误;
故答案选C。
13. 为减少大气污染,科学家采取多种措施处理工业废气中的氮氧化物(NOx)。某脱硝反应机理如图所示。下列说法正确的是
A. NO2和CO2均属于酸性氧化物
B. 温度升高,导致吸附在Cu+表面的气体减少,可能使反应速率减小
C. 脱硝过程中只有极性共价键的断裂,但是有极性共价键和非极性共价键的形成
D. 该脱硝过程的总反应为2O2+C2H4+2NO2CO2+N2+2H2O
【答案】B
【解析】
【详解】A.NO2不是酸性氧化物,A错误;
B.温度升高,气体更易挥发,故吸附在Cu+表面的气体减少,解吸量增加,可能使反应速率减小,B正确;
C.脱硝过程中断裂的O=O、乙烯中的碳碳双键均为非极性共价键,C错误;
D.脱硝过程的总反应为3O2+6NO+2C2H43N2+4H2O+4CO2,D错误;
故选B。
14. 中国拥有丰富的菱镁矿(主要成分为MgCO3)资源,一种利用菱镁矿生产金属镁的流程如图。下列说法错误的是
A. 上述反应过程中均涉及电子转移
B. “氯化”过程中发生反应的化学方程式为MgO+C+Cl2CO+MgCl2
C. “电解”产生的气体可以循环使用
D. 含镁合金与纯镁相比,熔点低、硬度大
【答案】A
【解析】
【分析】菱镁矿煅烧分解得到氧化镁和二氧化碳,氧化镁和碳、氯气发生反应,得到氯化镁,电解熔融氯化镁得到镁单质。据此分析作答。
【详解】A.菱镁矿煅烧生成氧化镁和二氧化碳,该反应不是氧化还原反应,无电子转移,A错误;
B.氧化镁和C、氯气反应得到氯化镁,同时生成CO,化学方程式为MgO+C+Cl2CO+MgCl2,B正确;
C.电解熔融氯化镁生成镁单质和氯气,氯气可以在“氯化”步骤中再次使用,C正确;
D.合金的熔点低于其组成中的任一成分,硬度大于其组成中的任一成分,D正确;
故选A。
二、非选择题(本题包括4小题,共58分)
15. 汽车已成为现代社会的重要交通工具之一,化学物质在汽车的动力安全等方面有着极为重要的作用。汽车尾气的主要成分为CO2、CO、SO2、NO等物质,是造成城市空气污染的主要因素之一。
(1)汽车发动机工作时会引发反应N2(g)+O2(g)2NO(g),该反应是导致汽车尾气中含有NO的原因之一。一定温度下,恒容密闭容器中发生反应2NO(g)N2(g)+O2(g),能够说明反应已达到平衡的是________(填字母)。
a.容器内的压强不发生变化
b.混合气体的密度不发生变化
c.NO、N2、O2的浓度保持不变
d.单位时间内分解4molNO,同时生成2molN2
(2)一定条件下,CO可与NO反应生成CO2和N2,反应的化学方程式为2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)。为提高该反应的速率,可采取的措施为______________________________________________(任写2种)。
(3)大气污染物氮氧化物可以用活性炭还原法处理。某研究小组向0.5L恒容密闭容器中加入一定量的活性炭和NO,发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。在T1℃时,反应进行到不同时间,测得相应时间各物质的物质的量如表:
时间/min
物质的量/mol
物质
0
10
20
30
NO
1.00
0.58
0.40
0.40
N2
0
0.21
0.30
0.30
CO2
0
0.21
0.30
0.30
①根据表中数据,该反应在10min时,v(NO)正________(填“>”“<”或“=”)2v(N2)逆。
②20min时NO的转化率是________。
(4)用电化学法处理SO2是目前研究的热点。利用过氧化氢吸收SO2可消除SO2污染,设计的装置如图所示(已知质子交换膜只允许H+通过)。
①H+通过质子交换膜向____________(填“左”或“右”)侧移动。
②正极的电极反应为________________。
③若11.2L(标准状况)SO2参与反应,则迁移的H+的物质的量为______。
【答案】(1)c (2)适当升高温度、使用合适的催化剂
(3) ①. > ②. 60%
(4) ①. 右 ②. ③. 1mol
【解析】
【小问1详解】
a.该反应是反应前后气体分子数不变的反应,所以无论反应是否达到平衡状态,恒温恒容条件下体系的压强始终不变,a项错误;
b.混合气体的总质量不变,容器体积不变,故密度始终保持不变,b项错误;
c.NO、、的浓度保持不变,反应达到平衡状态,c项正确;
d.单位时间内分解4molNO,同时生成2mol,都是逆反应,不能说明反应达到平衡状态,d项错误;
故选c。
【小问2详解】
为提高该反应的速率,可采取的措施为适当升高温度、使用合适的催化剂;
【小问3详解】
①10min时反应未达到平衡,则正反应速率大于逆反应速率;
②20min时,NO的转化率=×100%=×100%=60%;
【小问4详解】
①原电池中发生氧化反应的一极为负极,发生还原反应的一极是正极,故通入的一极为负极,加入的一极为正极,原电池中阳离子向正极移动,即H+通过质子交换膜向右侧移动;
②正极上得电子变成水,电极反应为;
③11.2L(标准状况)即0.5mol参与反应失去1mol电子,迁移的的物质的量为1mol。
16. 肼(N2H4)是我国导弹和运载火箭中广泛使用的液体燃料之一,具有较强的还原性。某实验小组拟用NH3和NaClO溶液反应制备肼,装置如图所示(夹持装置未画出)。已知Cl2和NaOH溶液在较高的温度下反应会生成NaClO3.
(1)导管b的作用是____________________。
(2)仪器a的名称为____________,其作用除导气外还有____________;装置C中盛放的试剂的名称为____________。
(3)装置D中发生反应的离子方程式为____________________________。
(4)装置B中制备N2H4的化学方程式为________________________;由于反应放热,通常把装置B放于温度较低的水中,目的是____________________________。
【答案】(1)平衡漏斗与烧瓶内的压强,使液体顺利流下
(2) ①. 长颈漏斗 ②. 防倒吸 ③. 饱和食盐水
(3)ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O
(4) ①. NaClO+2NH3=NaCl+N2H4+H2O ②. 防止温度过高,Cl2和NaOH溶液反应生成NaClO33,使生成的NaCIO浓度减小,不利于最终产品肼的生成。
【解析】
【分析】A中生石灰溶于水生成Ca(OH)2且放热,导致溶液温度升高,促进NH3H2O分解生成NH3,D中浓盐酸和漂白粉反应生成Cl2,浓盐酸具有挥发性,所以生成的Cl2中含有HCl,C装置用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,B中Cl2和NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO,NH3和NaClO溶液反应生成N2H4同时生成NaCl,多余的氯气用E中NaOH溶液吸收。
【小问1详解】
导管b的作用是平衡漏斗与烧瓶内的压强,使液体顺利流下;
【小问2详解】
仪器a的名称为长颈漏斗,其作用除导气外还有防倒吸;装置C中盛放的试剂的名称为饱和食盐水,其作用是除去氯气中的HCl;
【小问3详解】
装置D用于制备氯气,发生反应的离子方程式为;
【小问4详解】
装置B中氯气和NaOH反应得到NaClO,NaClO和氨气反应制备,反应的化学方程式为;把装置B放于温度较低的水中,是为了防止温度过高,Cl2和NaOH溶液反应生成NaCIO3,使生成的NaCIO浓度减小,不利于最终产品肼的生成。
17. 以淀粉为主要原料合成化合物C(具有果香味)和化合物D的合成路线如图所示。
回答下列问题:
(1)葡萄糖的结构简式为________,B分子中的官能团的名称为________。
(2)反应⑦中物质X的化学式为________,反应⑧的反应类型为________。
(3)反应③的化学方程式为____________________________。
(4)反应⑤的化学方程式为____________________________。
(5)已知D的相对分子质量为118,其中碳、氢两种元素的质量分数分别为40.68%、5.08%,其余为氧元素,则D的分子式为________。
(6)检验反应①的进行程度,需要的试剂有________。
A. 新制的Cu(OH)2
B. 碘水
C. NaOH溶液
D. FeCl3溶液
【答案】(1) ①. ②. 羧基
(2) ①. ②. 取代反应
(3)
(4)
(5) (6)ABC
【解析】
【分析】在Cu作催化剂、加热条件下发生催化氧化生成的A为,进一步被氧化生成的B为,与发生酯化反应生成的C为;乙烯与发生加成反应生成,与NaCN发生取代反应生成;D的相对分子质量为118,其中C、H两种元素的质量分数分别为40.68%、5.08%,其余为氧元素,则分子中,,,D的分子式为,据此解答。
【小问1详解】
葡萄糖的结构简式为,B分子中的官能团为羧基;
【小问2详解】
由分析可知,反应⑦中物质X的化学式为;反应⑧的类型为取代反应;
【小问3详解】
由分析可知,反应③的化学方程式为;
【小问4详解】
由分析可知,反应⑤的化学方程式为;
【小问5详解】
由上述分析可知,D的分子式为;
【小问6详解】
反应①是淀粉水解生成葡萄糖,葡萄糖中含有醛基,检验淀粉水解进行程度的试验方案:取反应①的溶液于试管中,用NaOH溶液调至碱性,再加入新制,加热一段时间,若有砖红色沉淀生成,则证明反应①已发生;另取反应①的溶液,加入碘水,变蓝,说明淀粉未完全水解,若不变蓝说明淀粉已完全水解,故选ABC。
18. 工业上利用锌焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4,还含有少量FeO、CuO、SiO2等)回收锌的工艺流程如图。
已知:ZnSO4·7H2O晶体易溶于水,难溶于乙醇。
回答下列问题:
(1)“酸浸”过程中能加快反应速率的措施有________________________________(写两种)。
(2)ZnFe2O4是一种性能优良的软磁材料,也是一种催化剂。从物质分类角度分析,ZnFe2O4属于_____(填“酸”“碱”或“盐”)。ZnFe2O4可以写成ZnO·Fe2O3,写出ZnFe2O4与稀硫酸反应的化学方程式:_____________________________。
(3)“酸浸”后的溶液中,存在的金属阳离子有____________;“酸浸”后过滤得到的滤渣的主要成分为______。
(4)“氧化”的目的是__________。
(5)从“滤液”中回收Zn。
①从滤液中获得ZnSO4·7H2O的具体操作是_______________、过滤、用____洗涤晶体、干燥。
②对28.70 g ZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如图所示。680 ℃时,所得固体的化学式为___________________________________(填字母)。
a.ZnO b.Zn3O(SO4)2 c.ZnSO4 d.ZnSO4·H2O
【答案】(1)适当升高温度、增大稀硫酸的浓度
(2) ①. 盐 ②. ZnFe2O4+4H2SO4=ZnSO4+Fe2(SO4)3+4H2O
(3) ①. Zn2+、Fe3+、Fe2+、Cu2+ ②. SiO2
(4)将Fe2+氧化为Fe3+
(5) ①. 蒸发浓缩、冷却结晶 ②. 乙醇 ③. b
【解析】
【分析】锌焙砂主要含、,还有少量、、,加入稀硫酸酸浸,金属氧化物溶解进入溶液,不溶成为滤渣;向酸浸滤液加入进行氧化,将氧化为;再加入适量调节,使转化为沉淀除去;随后加入过量净化,除去;净化后滤液主要为溶液,经一系列操作获得,最终制备金属。
【小问1详解】
加快酸浸反应速率的常见措施有适当升高温度、增大稀硫酸浓度(或将矿石粉碎、搅拌,任选两条);
【小问2详解】
由金属阳离子与酸根阴离子构成,属于盐;可写作,与稀硫酸反应生成硫酸锌、硫酸铁和水,化学方程式:;
【小问3详解】
酸浸时、、、和硫酸反应,溶液金属阳离子为;不与稀硫酸反应,过滤滤渣主要为;
【小问4详解】
氧化步骤加入,目的是将氧化为,便于后续调除去铁元素;
【小问5详解】
①从硫酸锌溶液获得结晶水合物,操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤;已知难溶于乙醇,使用乙醇洗涤,既减少晶体溶解损失,又易于干燥;
②的物质的量为,由元素守恒可知,生成的或或的物质的量均为。若生成,其质量为;若生成,其质量为;若生成,其质量为,因此680℃时,所得固体的化学式为,故选b。
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