内容正文:
化学
注意事项:
1.本卷满分100分,考试时间75分钟。答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
5.可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Fe-56 Cu-64 Ba-137
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要求的)
1. 科技改变生活。我国自行研制的C919大飞机目前载客量已突破100万人次,C919飞机风挡结构部分使用的有机玻璃属于
A. 合金 B. 有机高分子材料 C. 无机非金属材料 D. 天然材料
2. 下列化学用语或图示表达正确的是
A. 氚的原子结构模型(“·”为质子,“。”为中子):
B. 的空间结构:平面三角形
C. CaO2的电子式:
D. 基态氮原子的轨道表示式写成:违背了泡利原理
3. 用NH3催化还原NO并将其转化为无毒气体的反应原理为,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. H2O是氧化产物
B. 1mol·L-1的氨水中,NH3分子数一定小于NA
C. 上述反应中生成1molN2,转移电子的数目为6NA
D. N2分子中参与成键的电子数与未参与成键的电子数之比为3:4
4. 下列仪器在相应的操作或实验中使用合理的是
A. ①②可用于用一定物质的量浓度的标准溶液滴定未知浓度的盐酸
B. ③⑥可用于分离苯(沸点为80℃)和溴苯(沸点为156℃)
C. ④可用于长期储存配制好的溶液
D. ⑤可用来分离碘的四氯化碳溶液中的碘
5. 下列对物质的结构或性质的解释中正确的是
A. 在同一能级上运动的两个电子,其运动状态可能相同
B. 水很稳定(1000℃以上才会部分分解),是因为水中含有大量的氢键所致
C. 萘()易溶于四氯化碳,HCl极易溶于水,都可用“相似相溶”规律解释
D. SiO2的沸点比CO2高,主要是因为SiO2的相对分子质量比CO2大
6. 干粉灭火器中干粉的主要成分有(NH4)2HPO4、NaHCO3等,某研究小组利用如图所示装置制备(NH4)2HPO4,向一定浓度的H3PO4溶液中通入NH3,当溶液pH≈9时,停止通入NH3,即制得(NH4)2HPO4溶液。下列说法正确的是
A. 干粉灭火器可用于扑灭钠、钾等活泼金属引起的火灾
B. 为防止出现倒吸现象,实验时应同时打开K1、K2
C. 若不用pH传感器,还可选用甲基橙作指示剂
D. 若溶液pH达到9后继续通入NH3,减小
7. 近日,某体育用品被检出增塑剂超标,增塑剂会影响青少年的正常发育,如图所示是某增塑剂(DEHP)的结构简式。下列说法正确的是
A. DEHP的分子式为C24H40O4
B. DEHP分子中所有碳原子可能位于同一平面
C. DEHP分子在酸性条件下的水解产物之一为邻苯二甲酸
D. DEHP分子中碳原子的杂化方式有sp、sp2两种
8. 下列实验设计及现象均正确且能得出正确结论的是
选项
实验设计
现象
结论
A
用pH计分别测定CH3COONa溶液和NaNO2溶液的pH
pH:CH3COONa>NaNO2
说明结合H⁺的能力:
B
向Na2SO3试样中滴入盐酸酸化的Ba(ClO)2溶液
产生白色沉淀
Na2SO3试样已被氧化变质
C
适量的HCl气体通入NaHCO3溶液中
有气泡生成
非金属性:Cl>C
D
取4mL工业浓盐酸{含少量亮黄色的[FeCl4]-},向其中滴加几滴AgNO3饱和溶液
产生白色沉淀,溶液中亮黄色褪去
证明亮黄色的[FeCl4]-,只有在高浓度Cl-条件下才稳定存在
A. A B. B C. C D. D
9. 化合物STG具有还原性,能够将蛋白质维持在还原状态,从而防止酶失活。该化合物由X、Y、Z、M、Q五种原子序数依次递增的短周期主族元素组成,其中Y和Z位于同一周期,化合物STG的结构如图所示。下列有关说法中正确的是
A. 第一电离能:I(Y)>I(Z) B. 原子半径:r(Z)<r(Q)<r(M)
C. 稳定性:X2Q>X2Z D. 化合物MX中的化学键类型为共价键
10. 纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,以黄铜矿[主要成分为二硫化亚铁铜(CuFeS2),还含有少量杂质SiO2]为原料制取纳米Cu2O的一种工艺流程如图所示:
下列有关说法错误的是
A. “浸泡”过程中,为提高浸取率,可将黄铜矿进行粉碎预处理
B. “氧化”过程中,发生主要反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
C. “调pH”可使溶液的pH减小
D. “热还原”中铜元素的化合价发生变化
11. 金属铜的晶胞结构如图所示,已知铜晶胞的晶胞参数为anm。下列有关说法错误的是
A. 铜在元素周期表中的位置为第四周期第ⅠB族
B. 每个铜原子周围等距且最近的铜原子有6个
C. 晶胞沿体对角线的投影为
D. 晶体铜的密度为g·cm-3
12. 图示为一种新型的可充电水泥基电池,该电池采用碳纤维网格作为电极,并分别涂覆含镍材料和含铁材料,浸入水泥基电解液中,为能源存储提供了一种独特的方法。下列说法正确的是
A. 放电时,电极a为正极
B. 放电时,电极b附近区域OH-浓度减小
C. 充电时,阴极的电极反应式为
D. 充电时,OH-由Fe/Fe(OH)2区移向NiOOH/Ni(OH)2区
13. 某工厂燃煤废气的主要成分为CO、SO2,催化处理燃煤废气的主要反应如下:
反应Ⅰ: ΔH1<0
反应Ⅱ: ΔH2<0
将一定比例的燃煤废气置于密闭容器中发生反应,S2(g)的平衡产率及COS(g)的平衡产率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A. 反应Ⅰ在高温下能自发进行
B. 从600~950K,浓度变化对反应Ⅱ平衡产率的影响大于温度变化的影响
C. 从600~950K,平衡时SO2(g)的浓度随温度的升高逐渐减小
D. 温度高于950K后,S2(g)的平衡产率会不断增加
14. 二元弱酸的酸式盐NaHA溶液中,存在如下四种平衡:
质子自递平衡: 电离平衡:
水解平衡: 水电离平衡:
已知:25℃时,Ka1(H2S)=9.1×10-8,Ka2(H2S)=1.1×10-12。
下列说法错误的是
A. 的质子自递平衡为
B. NaHS溶液存在的四种平衡中,平衡常数最大的是HS-的质子自递平衡
C. 将H2S气体通入NaOH溶液中,当c(H2S)=c(S2-)时,溶液pH约为10.5
D. 等物质的量浓度的Na2S溶液、NaHS溶液等体积混合后;2c(Na+)=3c(S2-)+3c(HS-)+3c(H2S)
二、非选择题(本题共4小题,共58分)
15. 某含亚铁离子的复盐M[]是一种重要的化工原料,用途十分广泛,为确定其组成,某小组同学进行如下实验(加热装置和部分夹持仪器已省略):
Ⅰ.含量的测定:采用蒸馏法,蒸馏装置如图所示。
相关的实验步骤如下:
①准确称取39.20g复盐M于烧杯中,加水溶解后,将溶液注入仪器a中;
②准确量取50.00mL2.020mol·L-1溶液于锥形瓶中;
③向仪器a中加入足量溶液,通入,加热,蒸氨结束后取下锥形瓶;
④用0.080mol·L-1的标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸,滴定终点时消耗25.00mL标准溶液。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为________。
(2)步骤③中加入足量NaOH溶液,与OH-反应的微粒主要有________,通入N2除可排除装置中的空气外,另一种用途是________________________。
(3)步骤④滴定时,眼睛应注视________________。
Ⅱ.含量的测定:采用重量分析法,实验步骤如下:
①另准确称取39.20g复盐M于烧杯中,加水溶解,边搅拌边加入BaCl2溶液;
②将得到的混合液用无灰滤纸(灰分质量很小,可忽略)过滤,洗涤沉淀3~4次;
③用滤纸包裹好沉淀取出,灼烧滤纸包至滤纸完全灰化;
④继续灼烧沉淀至恒重,称量得沉淀质量为46.60g。
(4)除酒精灯外,灼烧滤纸包所用的硅酸盐材质的仪器有________。
(5)步骤②中,若用普通滤纸代替无灰滤纸,则所测得的的值将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(6)结合实验Ⅰ、Ⅱ中的数据,计算得出x:y:z=________。
16. 黄钠铁矾[Na6Fe6(SO4)4(OH)12]是一种高效净水剂,以某种铁钴矿(主要成分为FeCo2S4,还含有少量MgO、SiO2等杂质)为原料制取黄钠铁矾和Co2O3的工艺流程如图所示。
已知:①“滤液1”中相应的金属元素均为+2价;
②Fe2+还原性强于Co2+,可先被氧化剂氧化;
③可能用到的平衡常数(25℃时):
溶度积Ksp
电离平衡常数Ka
MgF2
Mg(OH)2
Co(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Co(OH)3
HF
6.4×10-9
1.8×10-11
1.6×10-15
8.0×10-16
4.0×10-38
1.6×10-44
3.6×10-4
回答下列问题:
(1)800℃充分焙烧后,“气体A”的主要成分除空气中成分和CO外,还有________(填化学式,下同)。“滤渣1”的主要成分是________。
(2)向“滤液1”中加入的NaClO溶液需适量,主要原因是________________________________,以离子方程式表示该过程中发生的反应:________________________。
(3)向“溶液A”中加入适量的Na2CO3溶液,生成颗粒较大的黄钠铁矾沉淀的同时还生成一种气体,这种气体的化学式是________。该过程控制不同的条件可以得到不同的沉淀,所得沉淀与温度(T)、pH的关系如图所示(图中阴影部分表示的是黄钠铁矾稳定存在区域),若反应在低于40℃时进行,加入Na2CO3溶液稍过量,则所得黄钠铁矾中的杂质一定有________(填化学式)。
(4)25℃时,在“滤液2”中加入NaF溶液,当溶液中Mg2+浓度等于10-6 mol·L-1时,溶液中=________(用分数表示)。
(5)基态Co原子的价电子排布式为________,Co与Ca同周期且最外层电子数相同,原子半径分别为126 pm、223 pm,单质钴的熔、沸点均比钙高,其原因是________________________________。
17. NH3是重要的化工产品和化工原料,运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义,回答下列问题:
(1)N2(g)与H2(g)在催化剂表面经历如图1过程生成NH3(g)。该反应的热化学方程式为,ΔH=________kJ·mol-1.
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入1molN2和1molH2合成NH3,下列情况表明反应达到平衡状态的是______(填字母)。
A. 混合气体密度不随时间变化 B. 混合气体平均摩尔质量不随时间变化
C. N2体积分数不随时间变化 D. N2消耗速率与NH3生成速率之比为1:2
(3)在T℃、1.5L的恒容密闭容器内充入3molN2和9molH2模拟工业制NH3,体系中部分气体的物质的量随时间的变化关系如图2所示:
①图2中用同一物质表示反应速率时,表示正、逆反应速率相等的点是______(填“a”“b”或“c”),a、b两点的正反应速率;va______(填“>”“<”或“=”)vb.
②若起始压强为p0kPa,该温度下达到平衡时,分压平衡常数Kp=________kPa-2(Kp为用各气体物质的分压代替浓度计算的平衡常数)。
(4)我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂,研发出一种Zn-NO电池系统,该电池同时具备合成氨和对外供电的功能,其工作原理如图3所示(已知双极膜可将水解离成H+和OH-,并实现其定向通过)。电池正极的电极反应式为________________________________,双极膜的右侧为__________(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。
18. 普利类的药物,又称为血管紧张素转换酶抑制剂类的药物,是五大类降压药物之一。EHPB是合成众多普利类药物的重要中间体,EHPB的其中一种合成方法如下:
回答下列问题:
(1)化合物Ⅰ的名称为________。
(2)反应Ⅲ→Ⅳ的反应类型为________;物质Ⅳ中官能团的名称为________。
(3)反应Ⅳ→Ⅴ的化学方程式为________________________________。
(4)关于上述合成路线中的相关物质及转化,下列说法正确的有________(填字母)。
A. 可以利用酸性溶液鉴别化合物Ⅲ和Ⅳ
B. 化合物Ⅳ和Ⅶ的手性碳原子数相同
C. 化合物Ⅴ转化为Ⅵ,存在键的断裂和键的形成
D. 化合物Ⅳ易溶于水,是因为其能与水形成分子间氢键
(5)化合物Ⅶ的某种同分异构体(M)在核磁共振氢谱图上的峰面积之比为1:2:6:2:1,M能与溶液反应,与溶液作用显紫色且苯环上只有2个取代基,其结构简式为________________。
(6)参照上述合成过程,设计化合物N()的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中P和Q的结构简式分别为________和________。
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化学
注意事项:
1.本卷满分100分,考试时间75分钟。答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
5.可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Fe-56 Cu-64 Ba-137
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要求的)
1. 科技改变生活。我国自行研制的C919大飞机目前载客量已突破100万人次,C919飞机风挡结构部分使用的有机玻璃属于
A. 合金 B. 有机高分子材料 C. 无机非金属材料 D. 天然材料
【答案】B
【解析】
【详解】A.合金是由金属与金属或非金属熔合形成的具有金属特性的材料,有机玻璃不含金属组分,不属于合金,A错误;
B.有机玻璃主要成分为聚甲基丙烯酸甲酯,是人工合成的有机高分子化合物,属于有机高分子材料,B正确;
C.无机非金属材料多为硅酸盐、无机氧化物等无机物,如普通玻璃、陶瓷等,有机玻璃属于有机物,不属于无机非金属材料,C错误;
D.天然材料是自然界原本就存在的材料,如棉花、天然橡胶等,有机玻璃是人工合成的材料,不属于天然材料,D错误;
故选B、
2. 下列化学用语或图示表达正确的是
A. 氚的原子结构模型(“·”为质子,“。”为中子):
B. 的空间结构:平面三角形
C. CaO2的电子式:
D. 基态氮原子的轨道表示式写成:违背了泡利原理
【答案】A
【解析】
【详解】A.氚为氢的一种核素,一个氚原子中含有两个中子和一个质子,则该图表示的是氚的原子结构模型,A正确;
B.的中心S原子周围的价层电子对数为,根据价层电子对互斥理论可知,其空间结构为三角锥形,B错误;
C.CaO2的电子式为:,C错误;
D.基态氮原子的轨道表示式写成违背了洪特规则,填入简并轨道的电子总是先单独分占,且自旋平行,D错误;
故选A。
3. 用NH3催化还原NO并将其转化为无毒气体的反应原理为,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. H2O是氧化产物
B. 1mol·L-1的氨水中,NH3分子数一定小于NA
C. 上述反应中生成1molN2,转移电子的数目为6NA
D. N2分子中参与成键的电子数与未参与成键的电子数之比为3:4
【答案】D
【解析】
【详解】A.中元素化合价降低,元素化合价不变,生成的部分是还原产物,A错误;
B.1mol·L-1的氨水体积未知,无法判断氨水中的分子数,B错误;
C.由题给方程式可知,反应每消耗4mol,生成4mol,转移12mol电子,则生成1mol,转移电子的数目为,C错误;
D.分子中存在,则1个分子中参与成键电子数为6,未参与成键电子数为,两者之比为3:4,D正确;
故选D。
4. 下列仪器在相应的操作或实验中使用合理的是
A. ①②可用于用一定物质的量浓度的标准溶液滴定未知浓度的盐酸
B. ③⑥可用于分离苯(沸点为80℃)和溴苯(沸点为156℃)
C. ④可用于长期储存配制好的溶液
D. ⑤可用来分离碘的四氯化碳溶液中的碘
【答案】B
【解析】
【详解】A.酸碱中和滴定中,标准溶液应该用碱式滴定管盛放,②为酸式滴定管,仪器选择错误,A不符合题意;
B.苯(沸点为80℃)和溴苯(沸点为156℃)沸点差别较大,二者互溶,可通过蒸馏分离苯和溴苯,需要使用③⑥,仪器选择正确,B符合题意;
C.容量瓶用于配制一定物质的量浓度的溶液,不能长期储存溶液,仪器使用错误,C不符合题意;
D.碘易溶于四氯化碳,用分液漏斗无法进行分离,可用蒸馏等方法分离,仪器使用错误,D不符合题意;
答案选B。
5. 下列对物质的结构或性质的解释中正确的是
A. 在同一能级上运动的两个电子,其运动状态可能相同
B. 水很稳定(1000℃以上才会部分分解),是因为水中含有大量的氢键所致
C. 萘()易溶于四氯化碳,HCl极易溶于水,都可用“相似相溶”规律解释
D. SiO2的沸点比CO2高,主要是因为SiO2的相对分子质量比CO2大
【答案】C
【解析】
【详解】A.在同一能级上运动的电子,可以自旋平行,但其运动状态肯定不同,A错误;
B.化合物的稳定性与化学键强弱有关,水分子中H—O键牢固,故水稳定,氢键影响水的沸点,但不影响水的稳定性,B错误;
C.萘和CCl4都是非极性分子,HCl和水都是极性分子,根据“相似相溶”原理可知,萘易溶于四氯化碳,HCl极易溶于水,C正确;
D.SiO2与CO2晶体类型不同,SiO2属于共价晶体,沸点由共价键键能大小决定,CO2属于分子晶体,沸点由分子间作用力大小决定,共价键键能远大于分子间作用力,D错误;
故选C。
6. 干粉灭火器中干粉的主要成分有(NH4)2HPO4、NaHCO3等,某研究小组利用如图所示装置制备(NH4)2HPO4,向一定浓度的H3PO4溶液中通入NH3,当溶液pH≈9时,停止通入NH3,即制得(NH4)2HPO4溶液。下列说法正确的是
A. 干粉灭火器可用于扑灭钠、钾等活泼金属引起的火灾
B. 为防止出现倒吸现象,实验时应同时打开K1、K2
C. 若不用pH传感器,还可选用甲基橙作指示剂
D. 若溶液pH达到9后继续通入NH3,减小
【答案】D
【解析】
【分析】H3PO4溶液中通入NH3,制备(NH4)2HPO4;实验原理为2NH3+H3PO4=(NH4)2HPO4;实验中应打开K1通入NH3,关闭K2,使未反应的NH3进入尾气处理;由于NH3极易溶于水,当出现倒吸现象时,应及时关闭K1、打开K2。
【详解】A.干粉灭火器中干粉的主要成分NaHCO3受热释放出的CO2会与金属钠、钾燃烧产生的过氧化物等反应释放出O2,加重火势,A错误;
B.由分析知,当出现倒吸现象时,应及时关闭K1、打开K2,实验时若也打开K2会使NH3逸出,污染环境,B错误;
C.当pH≈9时,可制得(NH4)2HPO4,说明(NH4)2HPO4溶液显碱性,因此若不用pH传感器,还可以选用酚酞作指示剂,而不是甲基橙,C错误;
D.继续通入NH3,溶液pH增大,溶液中OH-的物质的量浓度增加,为定值,减小,D正确;
故选D。
7. 近日,某体育用品被检出增塑剂超标,增塑剂会影响青少年的正常发育,如图所示是某增塑剂(DEHP)的结构简式。下列说法正确的是
A. DEHP的分子式为C24H40O4
B. DEHP分子中所有碳原子可能位于同一平面
C. DEHP分子在酸性条件下的水解产物之一为邻苯二甲酸
D. DEHP分子中碳原子的杂化方式有sp、sp2两种
【答案】C
【解析】
【详解】A.DEHP的分子式为C24H38O4,A错误;
B.DEHP分子中存在多个连有4个单键的饱和碳原子,具有四面体空间结构,所有碳原子不可能位于同一平面,B错误;
C.DEHP分子中存在酯基,在酸性条件下水解,产物之一为邻苯二甲酸,C正确;
D.DEHP分子中碳原子的杂化方式有sp2、sp3两种,D错误。
故选C。
8. 下列实验设计及现象均正确且能得出正确结论的是
选项
实验设计
现象
结论
A
用pH计分别测定CH3COONa溶液和NaNO2溶液的pH
pH:CH3COONa>NaNO2
说明结合H⁺的能力:
B
向Na2SO3试样中滴入盐酸酸化的Ba(ClO)2溶液
产生白色沉淀
Na2SO3试样已被氧化变质
C
适量的HCl气体通入NaHCO3溶液中
有气泡生成
非金属性:Cl>C
D
取4mL工业浓盐酸{含少量亮黄色的[FeCl4]-},向其中滴加几滴AgNO3饱和溶液
产生白色沉淀,溶液中亮黄色褪去
证明亮黄色的[FeCl4]-,只有在高浓度Cl-条件下才稳定存在
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.未给出溶液的物质的量浓度,无法比较结合H+的能力,A错误;
B.向Na2SO3试样中滴入盐酸酸化的Ba(ClO)2溶液,HClO可氧化Na2SO3为Na2SO4,而生成BaSO4白色沉淀,不一定是试样变质,B错误;
C.要证明非金属性:Cl>C,可以通过比较其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱,HCl不是Cl元素的最高价氧化物对应的水化物,C错误;
D.滴加AgNO3饱和溶液,产生AgCl白色沉淀,Cl-浓度减少,溶液亮黄色褪去,该方案可以证明亮黄色的[FeCl4]-只有在高浓度Cl-条件下才能稳定存在,D正确.
故选D。
9. 化合物STG具有还原性,能够将蛋白质维持在还原状态,从而防止酶失活。该化合物由X、Y、Z、M、Q五种原子序数依次递增的短周期主族元素组成,其中Y和Z位于同一周期,化合物STG的结构如图所示。下列有关说法中正确的是
A. 第一电离能:I(Y)>I(Z) B. 原子半径:r(Z)<r(Q)<r(M)
C. 稳定性:X2Q>X2Z D. 化合物MX中的化学键类型为共价键
【答案】B
【解析】
【分析】由图和题意可知:X、Y、Z、M、Q分别为H、C、O、Na、S。
【详解】A.同周期元素,从左到右第一电离能逐渐增大,第一电离能:I(C)<I(O),A错误;
B.同主族元素,从上到下原子半径逐渐增大,同周期元素,从左到右原子半径逐渐减小,原子半径:r(O)<r(S)<r(Na),B正确;
C.同主族从上到下元素的非金属性依次减弱,氢化物的稳定性依次减弱,故稳定性:H2S<H2O,C错误;
D.NaH中的化学键类型为离子键,D错误;
故答案选B。
10. 纳米氧化亚铜(Cu2O)是一种用途广泛的光电材料,以黄铜矿[主要成分为二硫化亚铁铜(CuFeS2),还含有少量杂质SiO2]为原料制取纳米Cu2O的一种工艺流程如图所示:
下列有关说法错误的是
A. “浸泡”过程中,为提高浸取率,可将黄铜矿进行粉碎预处理
B. “氧化”过程中,发生主要反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
C. “调pH”可使溶液的pH减小
D. “热还原”中铜元素的化合价发生变化
【答案】C
【解析】
【分析】预处理后将黄铜矿用溶液浸泡,作为氧化剂氧化,黄铜矿中的被氧化为单质,杂质不溶于酸,过滤后可除去和,浸出液中含有、、等;将黄铜矿粉碎可以增大接触面积,提高浸取速率和浸取率;向浸出液中加入稀硫酸和,将浸泡生成的氧化为,便于后续沉淀除去,主要反应的离子方程式为:;加入调节pH,会消耗溶液中的(),使溶液升高,促进水解生成沉淀,过滤除去,实现铁元素与铜元素的分离,同时不引入新杂质;除去铁后,溶液中得到,加入后生成,葡萄糖作为还原剂,在加热条件下将还原为纳米,分离得到目标产物。
【详解】A.将黄铜矿粉碎可提高浸取率,A正确;
B.“氧化”的目的是将Fe2+转化为Fe3+,发生反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,B正确;
C.CuO会与过量的硫酸反应,消耗H+,同时消耗Fe3+水解产生的H+,二者均使溶液pH增大,C错误;
D.“热还原”中铜元素的化合价从+2降低到+1,D正确;
故选C。
11. 金属铜的晶胞结构如图所示,已知铜晶胞的晶胞参数为anm。下列有关说法错误的是
A. 铜在元素周期表中的位置为第四周期第ⅠB族
B. 每个铜原子周围等距且最近的铜原子有6个
C. 晶胞沿体对角线的投影为
D. 晶体铜的密度为g·cm-3
【答案】B
【解析】
【详解】A.Cu为29号元素,基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1,Cu在元素周期表中的位置为第四周期第ⅠB族,A正确;
B.由晶胞结构可知,晶胞中位于顶点的铜原子与位于面心的铜原子的距离最近,数目为,则每个铜原子周围有12个原子离它最近,B错误;
C.根据几何关系可知,铜原子位于顶点和面心处,所以晶胞沿体对角线的投影为,C正确;
D.每个晶胞中Cu原子个数是4,则晶体铜的密度,D正确。
答案选B。
12. 图示为一种新型的可充电水泥基电池,该电池采用碳纤维网格作为电极,并分别涂覆含镍材料和含铁材料,浸入水泥基电解液中,为能源存储提供了一种独特的方法。下列说法正确的是
A. 放电时,电极a为正极
B. 放电时,电极b附近区域OH-浓度减小
C. 充电时,阴极的电极反应式为
D. 充电时,OH-由Fe/Fe(OH)2区移向NiOOH/Ni(OH)2区
【答案】D
【解析】
【分析】由图可知,放电时,电极a为负极,碱性条件下铁在负极失去电子发生氧化反应生成氢氧化亚铁,电极反应式为:Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2;电极b为正极,水分子作用下碱式氧化镍在正极得到电子发生还原反应生成氢氧化镍和氢氧根离子,电极反应式为:NiOOH+e-+ H2O=Ni(OH)2+OH-;充电时,与直流电源负极相连的电极a为阴极,电极b为阳极。
【详解】A.由分析可知,放电时,电极a为负极,A错误;
B.由分析可知,电极b为正极,水分子作用下碱式氧化镍在正极得到电子发生还原反应生成氢氧化镍和氢氧根离子,电极反应式为:NiOOH+e-+ H2O=Ni(OH)2+OH-,则电极b附近区域氢氧根离子浓度增大,B错误;
C.由分析可知,充电时,与直流电源负极相连的电极a为阴极,氢氧化亚铁在阴极得到电子发生还原反应生成铁和氢氧根离子,电极反应式为:Fe(OH)2+2e-= Fe+2OH-,C错误;
D.由分析可知,充电时,与直流电源负极相连的电极a为阴极,电极b为阳极,则氢氧根离子由Fe/Fe(OH)2区向NiOOH/Ni(OH)2区移动,D正确;
故选D。
13. 某工厂燃煤废气的主要成分为CO、SO2,催化处理燃煤废气的主要反应如下:
反应Ⅰ: ΔH1<0
反应Ⅱ: ΔH2<0
将一定比例的燃煤废气置于密闭容器中发生反应,S2(g)的平衡产率及COS(g)的平衡产率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A. 反应Ⅰ在高温下能自发进行
B. 从600~950K,浓度变化对反应Ⅱ平衡产率的影响大于温度变化的影响
C. 从600~950K,平衡时SO2(g)的浓度随温度的升高逐渐减小
D. 温度高于950K后,S2(g)的平衡产率会不断增加
【答案】B
【解析】
【详解】A.已知ΔH1<0,且反应Ⅰ是气体分子数减少的反应,即ΔS<0,根据ΔG=ΔH-TΔS,可知反应Ⅰ在低温下能自发进行,A错误;
B.600~950K,随温度升高,S2平衡产率上升,说明反应Ⅱ平衡正向移动,反应Ⅰ和反应Ⅱ都是放热反应,温度升高,反应Ⅰ平衡逆向移动,使c(SO2)、c(CO)增大,对于反应Ⅱ,浓度改变对平衡的影响超过温度改变的影响,所以反应Ⅱ平衡正向移动,B正确;
C.结合B项分析和勒夏特列原理可知,增加的SO2和CO不能完全转化,故c(SO2)增大,C错误;
D.950K后,若温度变化对反应Ⅱ平衡产率的影响大于浓度变化的影响,S2(g)的平衡产率会下降,D错误;
故选B。
14. 二元弱酸的酸式盐NaHA溶液中,存在如下四种平衡:
质子自递平衡: 电离平衡:
水解平衡: 水电离平衡:
已知:25℃时,Ka1(H2S)=9.1×10-8,Ka2(H2S)=1.1×10-12。
下列说法错误的是
A. 的质子自递平衡为
B. NaHS溶液存在的四种平衡中,平衡常数最大的是HS-的质子自递平衡
C. 将H2S气体通入NaOH溶液中,当c(H2S)=c(S2-)时,溶液pH约为10.5
D. 等物质的量浓度的Na2S溶液、NaHS溶液等体积混合后;2c(Na+)=3c(S2-)+3c(HS-)+3c(H2S)
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据题目所给质子自递平衡,可得的质子自递平衡为,A正确;
B.NaHS是二元弱酸的酸式盐,该溶液存在的四种平衡中,HS-质子自递平衡的平衡常数,水解平衡常数,结合Ka2(H2S)、Kw的值可知,平衡常数最大的是的质子自递平衡,B正确;
C.将H2S气体通入NaOH溶液中,当c(H2S)=c(S2-)时,,溶液pH约为9.5,C错误;
D.等物质的量浓度的Na2S溶液、NaHS溶液等体积混合,由元素质量守恒可知:2n(Na)=3n(S),则2c(Na+)=3c(S2-)+3c(HS-)+3c(H2S),D正确;
故选C。
二、非选择题(本题共4小题,共58分)
15. 某含亚铁离子的复盐M[]是一种重要的化工原料,用途十分广泛,为确定其组成,某小组同学进行如下实验(加热装置和部分夹持仪器已省略):
Ⅰ.含量的测定:采用蒸馏法,蒸馏装置如图所示。
相关的实验步骤如下:
①准确称取39.20g复盐M于烧杯中,加水溶解后,将溶液注入仪器a中;
②准确量取50.00mL2.020mol·L-1溶液于锥形瓶中;
③向仪器a中加入足量溶液,通入,加热,蒸氨结束后取下锥形瓶;
④用0.080mol·L-1的标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸,滴定终点时消耗25.00mL标准溶液。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为________。
(2)步骤③中加入足量NaOH溶液,与OH-反应的微粒主要有________,通入N2除可排除装置中的空气外,另一种用途是________________________。
(3)步骤④滴定时,眼睛应注视________________。
Ⅱ.含量的测定:采用重量分析法,实验步骤如下:
①另准确称取39.20g复盐M于烧杯中,加水溶解,边搅拌边加入BaCl2溶液;
②将得到的混合液用无灰滤纸(灰分质量很小,可忽略)过滤,洗涤沉淀3~4次;
③用滤纸包裹好沉淀取出,灼烧滤纸包至滤纸完全灰化;
④继续灼烧沉淀至恒重,称量得沉淀质量为46.60g。
(4)除酒精灯外,灼烧滤纸包所用的硅酸盐材质的仪器有________。
(5)步骤②中,若用普通滤纸代替无灰滤纸,则所测得的的值将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(6)结合实验Ⅰ、Ⅱ中的数据,计算得出x:y:z=________。
【答案】(1)三颈烧瓶
(2) ①. 、 ②. 作载气,使生成的被充分吸收,减小实验误差
(3)锥形瓶内溶液颜色的变化
(4)坩埚、泥三角 (5)偏大 (6)1:1:6
【解析】
【小问1详解】
仪器a的名称为三颈烧瓶;
【小问2详解】
烧瓶中主要含有的离子有、、,其中、均能与反应;
与在加热条件下反应生成,通入排除装置内的空气,避免被氧化,还可作为载气,将蒸出的送入锥形瓶中与硫酸反应,使生成的被充分吸收,减小实验误差,答案为作载气,使生成的被充分吸收,减小实验误差(回答合理即可);
【小问3详解】
滴定时眼睛需要注视锥形瓶内溶液颜色变化,以此判断滴定终点,答案为锥形瓶内溶液颜色的变化;
【小问4详解】
灼烧固体沉淀时,需要坩埚盛放沉淀,泥三角支撑坩埚,二者均为硅酸盐材质,答案为坩埚、泥三角;
【小问5详解】
普通滤纸灼烧后会残留灰分,使最终称量的沉淀总质量偏大,导致测得的结果偏大,答案为偏大;
【小问6详解】
实验Ⅰ滴定消耗的物质的量,实验中硫酸的总物质的量,根据反应、可得的物质的量为,的物质的量为0.10 mol;
实验Ⅱ测得沉淀的物质的量为,则的物质的量为0.20 mol;
复盐中的物质的量为0.10 mol,根据硫酸根离子守恒可得的物质的量为0.10 mol,39.20 g复盐中水的质量为,水的物质的量为,,答案为1:1:6.
16. 黄钠铁矾[Na6Fe6(SO4)4(OH)12]是一种高效净水剂,以某种铁钴矿(主要成分为FeCo2S4,还含有少量MgO、SiO2等杂质)为原料制取黄钠铁矾和Co2O3的工艺流程如图所示。
已知:①“滤液1”中相应的金属元素均为+2价;
②Fe2+还原性强于Co2+,可先被氧化剂氧化;
③可能用到的平衡常数(25℃时):
溶度积Ksp
电离平衡常数Ka
MgF2
Mg(OH)2
Co(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Co(OH)3
HF
6.4×10-9
1.8×10-11
1.6×10-15
8.0×10-16
4.0×10-38
1.6×10-44
3.6×10-4
回答下列问题:
(1)800℃充分焙烧后,“气体A”的主要成分除空气中成分和CO外,还有________(填化学式,下同)。“滤渣1”的主要成分是________。
(2)向“滤液1”中加入的NaClO溶液需适量,主要原因是________________________________,以离子方程式表示该过程中发生的反应:________________________。
(3)向“溶液A”中加入适量的Na2CO3溶液,生成颗粒较大的黄钠铁矾沉淀的同时还生成一种气体,这种气体的化学式是________。该过程控制不同的条件可以得到不同的沉淀,所得沉淀与温度(T)、pH的关系如图所示(图中阴影部分表示的是黄钠铁矾稳定存在区域),若反应在低于40℃时进行,加入Na2CO3溶液稍过量,则所得黄钠铁矾中的杂质一定有________(填化学式)。
(4)25℃时,在“滤液2”中加入NaF溶液,当溶液中Mg2+浓度等于10-6 mol·L-1时,溶液中=________(用分数表示)。
(5)基态Co原子的价电子排布式为________,Co与Ca同周期且最外层电子数相同,原子半径分别为126 pm、223 pm,单质钴的熔、沸点均比钙高,其原因是________________________________。
【答案】(1) ①. SO2 ②. SiO2和C
(2) ①. 将Fe2+氧化为Fe3+,便于生成黄钠铁矾,同时不氧化Co2+,实现物质的分离(合理即可) ②.
(3) ①. CO2 ②. Fe(OH)3
(4)
(5) ①. 3d74s2 ②. 钴的原子半径比钙小,价电子数比钙多,钴中的金属键比钙强(合理即可)
【解析】
【分析】铁钴矿和过量焦炭在空气中焙烧,硫元素转化为SO2,焦炭转化为CO,和空气组成“气体A”,而铁和钴元素被还原为单质。硫酸酸浸过滤时,过量的焦炭和SiO2不溶进入滤渣,而滤液中主要含有Co2+、Fe2+、Mg2+等。向“滤液1”中加入NaClO溶液氧化Fe2+为Fe3+。向“溶液A”中加入适量的Na2CO3溶液,调整pH从而沉淀Fe3+转化为黄钠铁矾。“滤液2”中加入NaF溶液,使Mg2+沉淀为MgF2。向“滤液1”中加入NaClO溶液和Na2CO3溶液,氧化Co2+并沉淀,灼烧沉淀转化为Co2O3,据此分析。
【小问1详解】
铁钴矿和过量焦炭在空气中焙烧,硫元素转化为SO2,焦炭转化为CO,和空气组成“气体A”,故“气体A”的主要成分除空气中成分和CO外,还有SO2;硫酸酸浸过滤时,过量的焦炭和SiO2不溶进入滤渣,所以“滤渣1”的主要成分是SiO2和C;
【小问2详解】
向“滤液1”中加入的NaClO溶液需要适量,是因为需要氧化Fe2+为Fe3+生成黄钠铁矾沉淀而不氧化Co2+,从而实现分离;该过程中发生的反应离子方程式为;
【小问3详解】
向“溶液A”中加入适量的Na2CO3溶液调节pH,会与上一步酸浸剩余的硫酸反应,故生成黄钠铁矾沉淀的同时还生成气体CO2;反应在低于40℃时进行,加入Na2CO3溶液稍过量的情况下,pH偏大,根据所得沉淀与温度(T)、pH的关系图,会生成Fe(OH)3杂质;
【小问4详解】
已知,当时,,。由,则;
【小问5详解】
Co的原子序数为27,是第四周期VIII族元素,其基态价电子排布为3d74s2;虽然两种元素同周期且最外层电子数相等,但是Co的3d轨道上的电子也为价电子,参与金属键的形成,同时Co的原子半径小于Ca,所以单质钴的熔、沸点均比钙高,其原因是钴的原子半径比钙小,价电子数比钙多,钴中的金属键比钙强;
17. NH3是重要的化工产品和化工原料,运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义,回答下列问题:
(1)N2(g)与H2(g)在催化剂表面经历如图1过程生成NH3(g)。该反应的热化学方程式为,ΔH=________kJ·mol-1.
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入1molN2和1molH2合成NH3,下列情况表明反应达到平衡状态的是______(填字母)。
A. 混合气体密度不随时间变化 B. 混合气体平均摩尔质量不随时间变化
C. N2体积分数不随时间变化 D. N2消耗速率与NH3生成速率之比为1:2
(3)在T℃、1.5L的恒容密闭容器内充入3molN2和9molH2模拟工业制NH3,体系中部分气体的物质的量随时间的变化关系如图2所示:
①图2中用同一物质表示反应速率时,表示正、逆反应速率相等的点是______(填“a”“b”或“c”),a、b两点的正反应速率;va______(填“>”“<”或“=”)vb.
②若起始压强为p0kPa,该温度下达到平衡时,分压平衡常数Kp=________kPa-2(Kp为用各气体物质的分压代替浓度计算的平衡常数)。
(4)我国科研人员以二硫化钼(MoS2)作为电极催化剂,研发出一种Zn-NO电池系统,该电池同时具备合成氨和对外供电的功能,其工作原理如图3所示(已知双极膜可将水解离成H+和OH-,并实现其定向通过)。电池正极的电极反应式为________________________________,双极膜的右侧为__________(填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。
【答案】(1)-88 (2)B
(3) ①. c ②. > ③.
(4) ①. ②. 阳离子
【解析】
【小问1详解】
根据ΔH=反应物的键能-生成物的键能,再从图中所给数据可得ΔH=2×[1129-(324+389+460)]kJ·mol-1=-88kJ·mol-1.;
【小问2详解】
A.在恒容容器中,混合气体质量不变,密度不变,A错误;
B.合成氨反应为气体体积减小的反应,混合气体质量不变,若气体平均摩尔质量不变,则混合气体的总物质的量不变,反应达到平衡状态,B正确;
C.一定温度下,将1molN2和1molH2充入恒容密闭容器中,起始时N2的体积分数为50%,设达到平衡时N2消耗xmol,列式如下:,则平衡时N2的体积分数为,说明随着反应的进行,N2的体积分数始终不变,则N2的体积分数不变不能说明反应达到平衡状态,C错误;
D.N2的消耗速率始终是NH3生成速率的,D错误;
选B。
【小问3详解】
②结合图2中数据,根据三段式法可得:,平衡时n总=9 mol,压强之比等于其物质的量之比,所以平衡时的总压,则。
【小问4详解】
根据图示,在MoS2电极上NO得到电子被还原为NH3,所以其电极反应式为;双极膜中移向正极,右侧为阳离子交换膜。
18. 普利类的药物,又称为血管紧张素转换酶抑制剂类的药物,是五大类降压药物之一。EHPB是合成众多普利类药物的重要中间体,EHPB的其中一种合成方法如下:
回答下列问题:
(1)化合物Ⅰ的名称为________。
(2)反应Ⅲ→Ⅳ的反应类型为________;物质Ⅳ中官能团的名称为________。
(3)反应Ⅳ→Ⅴ的化学方程式为________________________________。
(4)关于上述合成路线中的相关物质及转化,下列说法正确的有________(填字母)。
A. 可以利用酸性溶液鉴别化合物Ⅲ和Ⅳ
B. 化合物Ⅳ和Ⅶ的手性碳原子数相同
C. 化合物Ⅴ转化为Ⅵ,存在键的断裂和键的形成
D. 化合物Ⅳ易溶于水,是因为其能与水形成分子间氢键
(5)化合物Ⅶ的某种同分异构体(M)在核磁共振氢谱图上的峰面积之比为1:2:6:2:1,M能与溶液反应,与溶液作用显紫色且苯环上只有2个取代基,其结构简式为________________。
(6)参照上述合成过程,设计化合物N()的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中P和Q的结构简式分别为________和________。
【答案】(1)丁二烯(或1,3-丁二烯)
(2) ①. 加成反应 ②. 羟基、羧基
(3) (4)BCD
(5) (6) ①. ②. (或)
【解析】
【分析】化合物Ⅰ被氧气氧化生成化合物Ⅱ;化合物Ⅱ中酸酐与水反应,转化成羧基,生成化合物Ⅲ;化合物Ⅲ中碳碳双键与水发生加成反应,生成化合物Ⅳ;化合物Ⅳ与发生取代反应并脱水形成酸酐,生成化合物Ⅴ;化合物Ⅴ与苯发生取代反应,生成化合物Ⅵ;化合物Ⅵ中羰基被还原,生成化合物Ⅶ;化合物Ⅶ中羧基与乙醇发生酯化反应,生成EHPB和水;
【小问1详解】
化合物Ⅰ碳原子数为4,直链,有2个碳碳双键,名称为丁二烯或1,3-丁二烯;
【小问2详解】
化合物Ⅲ中碳碳双键断开,与水反应,增加了羟基和氢原子,生成化合物Ⅳ,反应类型为加成反应;
化合物Ⅳ中有官能团羟基()和羧基();
【小问3详解】
化合物Ⅳ与反应,羟基中的氢原子被取代,2个羧基发生脱水缩合,生成化合物Ⅴ、和,反应的化学方程式为;
【小问4详解】
A.化合物Ⅲ中的碳碳双键、化合物Ⅳ中的羟基均能与反应,使酸性溶液褪色,不能用酸性溶液鉴别,A错误;
B.化合物Ⅳ和化合物Ⅶ中手性碳原子数均为1,B正确;
C.化合物Ⅴ转化为化合物Ⅵ过程中有酸酐和酯基中键断开,原酸酐中1个碳原子取代上的氢原子,形成键,C正确;
D.化合物Ⅳ中羟基、羧基能与水分子形成分子间氢键,使得其在水中溶解度增大,D正确;
答案选BCD;
【小问5详解】
M的分子式为,M能与反应,说明含有官能团羧基;与溶液作用显紫色,说明含有酚羟基;苯环上有2个取代基,其中1个是,另一个取代基可能是、、、,根据核磁共振氢谱峰面积比1:2:6:2:1,可知化合物M结构对称,且含有2个甲基(),其结构简式为;
【小问6详解】
题目合成过程为乙醇在170℃、浓硫酸催化下脱水生成乙烯,乙烯与加成生成1,2-二溴乙烷,Q与在浓硫酸、加热条件下发生酯化反应,生成化合物N,由N的结构简式逆推可知Q为乙二醇,答案为;(或)。
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