内容正文:
2025年秋高三化学期中试卷
姓名:________ 班级:_______ 座号:________
部分相对原子质量:C-12 H-1 O-16 Cl-35.5 Fe-56 Cu-64
一、单选题(每小题只有一个最佳选项,每小题4分,共40分)
1. 化学用语是学习化学的工具。下列化学用语表述正确的是
A. 基态的价电子排布式:
B. 羟基的电子式为:
C. 乙炔分子的球棍模型为:
D. 基态C原子的轨道表示式为:
2. 莫西赛利是一种治疗脑血管疾病的药物,其部分合成路线如下,下列说法错误的是
A. X的分子式为
B. X与完全加成的产物中含有手性碳原子
C. Y能发生氧化反应、取代反应、加成反应
D. 最多能与反应
3. NA是阿伏加 德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 26gC2H2与C6H6混合气体中含σ键的数目为3NA
B. 16.25gFeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA
C. 电解精炼铜时,当电路中转移NA个电子,阴极析出32 g铜
D. 标准状况下11.2 LCl2溶于水,溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和为NA
4. 某锂离子电池电解液中溶质的结构如图所示,X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W原子的最外层电子数是内层电子数的一半。下列说法正确的是
A. 原子半径:W>Z>Y
B. 含X、Y元素的盐溶液可能呈碱性
C. W的最高价氧化物对应水化合物是强酸
D. Y和Z分别形成的最简单氢化物的稳定性:Y>Z
5. 以Fe3O4为催化剂,苯乙烯、H2O2为原料制备苯甲醛(部分其他产物已省略),催化反应机理如图所示。下列说法错误的是
A. 以上转化过程中,属于氧化还原反应的是①②⑥
B. 苯乙烯分子中所有原子可能共平面
C. 反应过程中有非极性键的断裂与极性键的形成
D. 每生成2mol苯甲醛,实际上消耗H2O2的物质的量大于4mol
6. 碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。的一种制备方法如图1所示:
已知:可将氧化成。下列说法错误的是
A. “转化”反应的离子方程式为
B. “转化”产生的沉淀可用处理后循环使用
C. “氧化”时,应控制的量,过多或过少,都会降低单质碘的收率
D. 获得的粗碘可采用图2装置进行纯化
7. 探究氧族元素单质及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是
实验方案
现象
结论
A
向H2O2溶液中滴入几滴FeCl3溶液,并在试管口放置带火星的木条
带火星的木条复燃
FeCl3能催化H2O2分解产生O2
B
向滴有酚酞的NaOH溶液中通入SO2
溶液的红色褪去
SO2具有漂白性
C
向盛有少量Na2SO3固体、NaBr固体的两支试管中分别加入等量浓H2SO4
分别产生无色和红棕色的刺激性气味气体
氧化性:Br2>SO2
D
向Na2S溶液中依次加入几滴酸性KMnO4溶液、BaCl2溶液
产生大量白色沉淀
S2-能被氧化为
A. A B. B C. C D. D
8. 能正确表示下列反应的离子方程式是
A. 侯氏制碱法的反应原理:
B. 向酸性KMnO4溶液中滴入H2O2溶液:
C. 白色固体AgCl加入氨水中得到无色溶液:
D. 向NaHSO3溶液滴入酸性Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀:
9. 冠醚能与碱金属离子作用,将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂,因而成为有机反应中很好的催化剂。将冠醚与金属离子的聚集体称为“超分子”。与冠醚反应生成超分子的过程如图所示:
下列叙述错误的是
A. 该冠醚分子与超分子中O的化合价相等
B. 之间的键角:超分子>冠醚
C. 该冠醚分子可以通过形成超分子识别
D. 该冠醚可提高氧化苯甲醛、苯乙烯的速率
10. 非金属卤化物中心原子具有和价层空轨道时可发生亲核水解;中心原子有孤电子对时,孤电子对进攻的可发生亲电水解。亲核水解机理如图。下列说法错误的是
A. 图示过程只有极性键的断裂与生成
B. 图示过程中有2种杂化方式
C. 和均能发生亲核水解
D. 水解产物可能为和
二、填空题
11. 近几年来关于氮污染的治理倍受关注。
(1)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,能同时实现汽车尾气中的CO、CxHy、NOx三种成分的净化,其催化剂表面物质转化的关系如图1所示,化合物X可借助傅里叶红外光谱图(如图2所示)确定。
①在图示的转化中,被还原的元素是_______________,X的化学式为__________________。
②钡元素在周期表中的位置是___________________________。
(2)SCR技术可使NOx与NH3直接反应,实现无害转化。当NO与NO2的物质的最之比为2:1时,写出发生反应的化学方程式:____________________________。
(3)利用ClO2氧化氮氧化物反应过程如下:NONO2N2反应I的化学方程式是2NO+ ClO2+H2O==NO2+HNO3+ 2HCl,反应II的离子方程式是__________________。
(4)加入过量次氯酸钠可使废水中NH4+完全转化为N2,而本身被还原为NaCl。
①检验废水中是否存在NH4+的方法是_______________________________________________。
②若处理废水产生了0.448LN2(标准状况),则需消耗浓度为2mol/L的次氯酸钠的体积为____mL。
12. 钢渣是钢铁行业的固体废弃物,含有、、FeO、和等物质。一种以钢渣粉为原料固定并制备的工艺流程如图所示。
已知钢渣中Ca元素质量分数为30%,在稀盐酸和混合溶液中不易被浸出。该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示:
金属离子
开始沉淀的pH
1.9
7.2
3.5
12.4
沉淀完全的pH
2.9
8.2
5.1
13.8
回答下列问题:
(1)浸出1过程生成的“包裹”在钢渣表面形成固体膜,阻碍反应物向钢渣扩散。提高浸出率的措施有________(除粉碎外,举1例)。该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的原因是_____________。
(2)为避免引入杂质离子,氧化剂A应为________(举1例)。
(3)滤液C的溶质可循环利用,试剂B应为________。
(4)若Ca的浸出率为90%,理论上1吨钢渣在“固碳”中可固定________。
(5)富钒渣焙烧可生成钒钙盐,不同钒钙盐的溶解率随pH变化如图所示。已知浸出2的pH约为2.5,则应控制焙烧条件使该钒钙盐为________。该焙烧反应的化学方程式是_____________。
(6)微细碳酸钙广泛应用于医药、食品等领域,某种碳酸钙晶胞如图所示。已知,,,,1个该晶胞中实际含有的离子的数目是________。
13. 双氯芬酸钠滴眼液属于非甾体抗炎药,可用于准分子激光角膜切削术后止痛及消炎或春季结膜炎、季节过敏性结膜炎等过敏性眼病。以下是其种合成路线(部分试剂和条件已略去):
已知:①
②
回答下列问题:
(1)E的化学名称为________;B→C的反应类型是________。
(2)F中的含氧官能团的名称________。
(3)C→D中三乙胺的作用为(从平衡移动的角度分析)________________。
(4)下列说法错误的是________。
A. 化合物G既能和盐酸反应,也能和NaOH反应
B. 双氯芬酸钠比双氯芬酸水溶性更好
C. 1mol双氯芬酸钠最多能与含1 mol HCl的盐酸反应,
D. 双氯芬酸钠分子中原子的杂化方式有、两种
(5)写出H→I反应的化学方程式____________。
(6)已知G有多种同分异构体,符合下列条件的同分异构体有________种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有5组峰,且峰面积之比为的结构简式为________(任写一种)。
①分子中有联苯结构
②有一个
③两个氯原子连在同一个苯环上且位置不相邻
④每个苯环不能超过三个取代基
14. 化学小组实验探究与溶液的反应。
(1)实验一:用如下装置(夹持、加热仪器略)制备,将足量通入溶液中,迅速反应,得到无色溶液A和白色沉淀B。
①浓与Cu反应的化学方程式是______________。
②试剂a是________。
(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为、或两者混合物。(资料:微溶于水;难溶于水)
实验二:验证B的成分
①写出溶于氨水的离子方程式:______________。
②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F。推断D中主要是,进而推断B中含有。向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有。所用试剂及现象是_____________。
(3)根据沉淀F的存在,推测的产生有两个途径:
途径1:实验一中,在溶液中被氧化生成,随沉淀B进入D。
途径2:实验二中,被氧化为进入D。
实验三:探究的产生途径
①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有________;取上层清液继续滴加溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含。做出判断的理由:______________。
②实验三的结论:______________。
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2025年秋高三化学期中试卷
姓名:________ 班级:_______ 座号:________
部分相对原子质量:C-12 H-1 O-16 Cl-35.5 Fe-56 Cu-64
一、单选题(每小题只有一个最佳选项,每小题4分,共40分)
1. 化学用语是学习化学的工具。下列化学用语表述正确的是
A. 基态的价电子排布式:
B. 羟基的电子式为:
C. 乙炔分子的球棍模型为:
D. 基态C原子的轨道表示式为:
【答案】D
【解析】
【详解】A.为29号元素,基态原子电子排布式为,失去2个电子,先失4s轨道1个电子,再失3d轨道1个电子,价电子排布式应为,A错误;
B.羟基为电中性基团,仅含共价键,电子式为,B错误;
C.乙炔分子为,碳原子为sp杂化,应该为直线型分子,C错误;
D.基态C原子电子排布式为,轨道表示式中1s、2s轨道各有2个自旋相反电子,2p轨道2个电子分占2个轨道且自旋相同,符合洪特规则,D正确;
故答案为D。
2. 莫西赛利是一种治疗脑血管疾病的药物,其部分合成路线如下,下列说法错误的是
A. X的分子式为
B. X与完全加成的产物中含有手性碳原子
C. Y能发生氧化反应、取代反应、加成反应
D. 最多能与反应
【答案】D
【解析】
【详解】A.由结构简式可知,X的分子式为,故A正确;
B.由结构简式可知,X分子一定条件下与氢气发生加成反应所得产物中含有如图*所示的4个手性碳原子:,故B正确;
C.由结构简式可知,Y分子中含有的甲基和乙基能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应,含有的酯基和苯环、甲基、乙基上氢原子能发生取代反应,含有的苯环能发生加成反应,故C正确;
D.由结构简式可知,Y分子中含有的酚酯基能与氢氧化钠溶液反应,则1molY最多能与2mol氢氧化钠反应,故D错误;
故选D。
3. NA是阿伏加 德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 26gC2H2与C6H6混合气体中含σ键的数目为3NA
B. 16.25gFeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA
C. 电解精炼铜时,当电路中转移NA个电子,阴极析出32 g铜
D. 标准状况下11.2 LCl2溶于水,溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和为NA
【答案】C
【解析】
【详解】A.若26g全为C2H2,26gC2H2的物质的量为,26gC2H2中含有3molσ键,若26g全为C6H6,26gC6H6的物质的量为,1mol C6H6中含有12molσ键,则26gC6H6含有4molσ键,因此26gC2H2与C6H6混合气体中含σ键的数目为3NA-4NA,A选项错误;
B.16.25gFeCl3的物质的量为,水解得到0.1mol Fe(OH)3胶体,但Fe(OH)3胶体胶粒是由许多Fe(OH)3等小分子聚集而成,微粒数目小于0.1NA,B选项错误;
C.电解精炼铜时,阴极铜离子放电,发生的电极反应为Cu2++2e-===Cu,当电路中转移NA个电子,有0.5molCu生成,其质量为0.5mol×64g·mol-1=32g,C选项正确;
D.标准状况下,11.2L Cl2的物质的量是0.5mol,Cl2溶于水,与水的反应是可逆反应,不能完全转化为生成物,所以溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数之和小于NA,D选项错误;
答案选C。
【点睛】本题B选项为易错点,解答时需要注意胶体中的胶体粒子是聚合体。
4. 某锂离子电池电解液中溶质的结构如图所示,X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W原子的最外层电子数是内层电子数的一半。下列说法正确的是
A. 原子半径:W>Z>Y
B. 含X、Y元素的盐溶液可能呈碱性
C. W的最高价氧化物对应水化合物是强酸
D. Y和Z分别形成的最简单氢化物的稳定性:Y>Z
【答案】B
【解析】
【分析】X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W原子的最外层电子数是内层电子数的一半,则W的原子核外电子排布为2、8、5,其为P元素;由结构式可以看出,X形成4个共价键,表明其原子核外最外层电子数为4,其为C元素;Y形成2个共价键,表明其原子 核外最外层电子数为6,其为O元素;Z形成1个共价键,其原子核外最外层电子数为7,其为F元素。从而得出X、Y、Z、W分别为C、O、F、P。
【详解】A.Y、Z、W分别为O、F、P,O、F同周期且左右相邻,P比它们多一个电子层,则原子半径:P>O>F,A不正确;
B.含X、Y元素的盐可能为Na2CO3、NaHCO3等,它们的水溶液都呈碱性,B正确;
C.W为P元素,它的最高价氧化物对应水化物H3PO4是中强酸,C不正确;
D.Y和Z分别为O、F,O的非金属性弱于F,则形成的最简单氢化物的稳定性:H2O<HF,D不正确;
故选B。
5. 以Fe3O4为催化剂,苯乙烯、H2O2为原料制备苯甲醛(部分其他产物已省略),催化反应机理如图所示。下列说法错误的是
A. 以上转化过程中,属于氧化还原反应的是①②⑥
B. 苯乙烯分子中所有原子可能共平面
C. 反应过程中有非极性键的断裂与极性键的形成
D. 每生成2mol苯甲醛,实际上消耗H2O2的物质的量大于4mol
【答案】A
【解析】
【详解】A.反应①中Fe元素化合价没有发生变化,不属于氧化还原反应,反应②中Fe元素化合价由+2价变为+3价,反应⑥中Fe元素化合价由+3价变为+2价,属于氧化还原反应,A错误;
B.苯乙烯分子中苯环与乙烯基上的碳原子以碳碳单键连接,单键可以旋转,故苯乙烯分子中所有原子可能共平面,B正确;
C.反应过程中有O—O非极性键的断裂和C—O、O—H等极性键的形成,故反应过程中有非极性键的断裂与极性键的形成,C正确;
D.每生成1mol苯甲醛,理论上消耗2mol H2O2,因有其他副产物生成(如CO2等),实际消耗H2O2的物质的量应大于2mol,即每生成2mol苯甲醛,实际上消耗H2O2的物质的量大于4mol,D正确;
故答案为:A。
6. 碘(紫黑色固体,微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。的一种制备方法如图1所示:
已知:可将氧化成。下列说法错误的是
A. “转化”反应的离子方程式为
B. “转化”产生的沉淀可用处理后循环使用
C. “氧化”时,应控制的量,过多或过少,都会降低单质碘的收率
D. 获得的粗碘可采用图2装置进行纯化
【答案】A
【解析】
【分析】利用与生成沉淀,富集I元素,再利用Fe的还原性置换Ag,使大量存在于溶液中,再利用氧化获得。
【详解】A.利用Fe的还原性置换Ag,该反应离子方程式为:,A项错误;
B.由分析可知,“转化”产生的沉淀为Ag单质,可用处理后生成循环使用,B项正确;
C.“氧化”时,应控制的量,过多会将氧化成,过少不能完全置换,都会降低单质碘的收率,C项正确;
D.碘单质易升华,加热粗碘,碘受热升华,遇到冷的圆底烧瓶凝华,可采用图2装置进行纯化,D项正确;
故选A。
7. 探究氧族元素单质及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是
实验方案
现象
结论
A
向H2O2溶液中滴入几滴FeCl3溶液,并在试管口放置带火星的木条
带火星的木条复燃
FeCl3能催化H2O2分解产生O2
B
向滴有酚酞的NaOH溶液中通入SO2
溶液的红色褪去
SO2具有漂白性
C
向盛有少量Na2SO3固体、NaBr固体的两支试管中分别加入等量浓H2SO4
分别产生无色和红棕色的刺激性气味气体
氧化性:Br2>SO2
D
向Na2S溶液中依次加入几滴酸性KMnO4溶液、BaCl2溶液
产生大量白色沉淀
S2-能被氧化为
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.向H2O2溶液中滴入几滴FeCl3溶液,并在试管口放置带火星的木条,现象是带火星的木条复燃,说明生成了氧气,但缺少对比实验,不能说明FeCl3有催化作用,A错误;
B.向滴有酚酞的NaOH溶液中通入SO2,溶液的红色褪去是由于SO2与NaOH反应使OH-浓度减少红色褪去,不能证明二氧化硫的漂白性,B错误;
C.向盛有少量Na2SO3固体、NaBr固体的两支试管中分别加入等量浓H2SO4,分别产生无色和红棕色的刺激性气味气体,说明浓硫酸能把Br-氧化为Br2单质,不能证明氧化性Br2>SO2,C错误;
D.加入BaCl2溶液生成白色沉淀为BaSO4,能证明S2-能被氧化为,D正确;
故选D。
8. 能正确表示下列反应的离子方程式是
A. 侯氏制碱法的反应原理:
B. 向酸性KMnO4溶液中滴入H2O2溶液:
C. 白色固体AgCl加入氨水中得到无色溶液:
D. 向NaHSO3溶液滴入酸性Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀:
【答案】B
【解析】
【详解】A.侯氏制碱法的反应原理是向氯化钠溶液中通入氨气和二氧化碳,生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵,由于碳酸氢钠以沉淀析出,正确的离子方程式为Na++NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+,A错误;
B.向酸性KMnO4溶液中滴入H2O2溶液高锰酸根有强氧化剂,酸性条件下得电子生成二价锰离子,H2O2被氧化得氧气,离子方程式正确,B正确;
C.白色固体AgCl加入氨水中,生成可溶且稳定的二氨合银配离子,氯化银沉淀逐渐溶解,得到无色溶液,正确的离子方程式为AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]++Cl-,C错误;
D.向NaHSO3溶液滴入酸性Ba(NO3)2溶液,酸性条件下硝酸根有强氧化性,将亚硫酸氢根氧化为硫酸根,与钡离子产生白色沉淀,同时产生NO气体,正确的离子方程式为3+Ba2++2=H2O+2NO↑+3BaSO4↓+H+,D错误;
本题选B。
9. 冠醚能与碱金属离子作用,将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂,因而成为有机反应中很好的催化剂。将冠醚与金属离子的聚集体称为“超分子”。与冠醚反应生成超分子的过程如图所示:
下列叙述错误的是
A. 该冠醚分子与超分子中O的化合价相等
B. 之间的键角:超分子>冠醚
C. 该冠醚分子可以通过形成超分子识别
D. 该冠醚可提高氧化苯甲醛、苯乙烯的速率
【答案】C
【解析】
【详解】A.物质1对物质2,氧没有得失电子,故O显-2价,A正确;
B.冠醚中O原子有两对孤对电子,孤对电子间斥力大,C-O-C键角较小;超分子中O通过孤对电子与K⁺配位,孤对电子数减少(变为1对),孤对电子对成键电子对的斥力减弱,键角增大,故超分子中C-O-C键角大于冠醚,B正确;
C.冠醚与金属离子形成超分子的前提条件是冠醚空腔直径与金属阳离子直径“适配”,半径大于,该冠醚分子不能识别,C错误;
D.为离子化合物,在有机溶剂中溶解度小,冠醚通过与K⁺形成超分子将带入有机相,增加与苯甲醛、苯乙烯(有机物)的接触机会,加快氧化反应速率,D正确;
故答案选C。
10. 非金属卤化物中心原子具有和价层空轨道时可发生亲核水解;中心原子有孤电子对时,孤电子对进攻的可发生亲电水解。亲核水解机理如图。下列说法错误的是
A. 图示过程只有极性键的断裂与生成
B. 图示过程中有2种杂化方式
C. 和均能发生亲核水解
D. 水解产物可能为和
【答案】C
【解析】
【详解】A.图示中有H-O、Si-Cl极性键断开,有Si-O、H-Cl极性键生成,A正确;
B.SiCl4的Si杂化方式为sp3,与水分子中的O原子成键后,周围有5个共价键,杂化方式为sp3d,B正确;
C.C的最外层为L层,没有d轨道接受水中的孤电子对,的中心原子P上有孤电子对,发生亲电水解,二者均不能发生亲核水解,C错误;
D.中心原子N上有孤电子对,孤电子对进攻的可发生亲电水解,得到NH3和HClO,D正确;
答案选C。
二、填空题
11. 近几年来关于氮污染的治理倍受关注。
(1)三效催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂,能同时实现汽车尾气中的CO、CxHy、NOx三种成分的净化,其催化剂表面物质转化的关系如图1所示,化合物X可借助傅里叶红外光谱图(如图2所示)确定。
①在图示的转化中,被还原的元素是_______________,X的化学式为__________________。
②钡元素在周期表中的位置是___________________________。
(2)SCR技术可使NOx与NH3直接反应,实现无害转化。当NO与NO2的物质的最之比为2:1时,写出发生反应的化学方程式:____________________________。
(3)利用ClO2氧化氮氧化物反应过程如下:NONO2N2反应I的化学方程式是2NO+ ClO2+H2O==NO2+HNO3+ 2HCl,反应II的离子方程式是__________________。
(4)加入过量次氯酸钠可使废水中NH4+完全转化为N2,而本身被还原为NaCl。
①检验废水中是否存在NH4+的方法是_______________________________________________。
②若处理废水产生了0.448LN2(标准状况),则需消耗浓度为2mol/L的次氯酸钠的体积为____mL。
【答案】(1) ①. N、O ②. Ba(NO3)2 ③. 第六周期第 IIA 族
(2)16NH3+12NO+6NO2=17N2+24H2O
(3)2NO2+4=N2+4
(4) ①. 少量反应后A中溶液于试管中,向其中加入浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸接近试管口,若试纸变蓝,则A中生成NH4+ ②. 30
【解析】
【小问1详解】
①在图示的转化中N、O的化合价降低被还原;由傅里叶红外光谱图(如图2所示)确定化合物X含有硝酸根,在结合图1有钡离子参加,所以X的化学式为Ba(NO3)2;
②钡元素在周期表中的位置是第六周期第 IIA 族;
【小问2详解】
因为NOx与NH3直接反应,实现无害转化,则生成氮气和水,所以当NO与NO2的物质的最之比为2:1时,发生反应的化学方程式为16NH3+12NO+6NO2=17N2+24H2O;因此,本题正确答案为:16NH3+12NO+6NO2=17N2+24H2O;
【小问3详解】
二氧化氮具有氧化性,亚硫酸钠具有还原性,二者会发生氧化还原反应,因此,反应II的离子方程式是2NO2+4=N2+4;
【小问4详解】
①检验NH4+的方法是:取少量反应后A中溶液于试管中,向其中加入浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸接近试管口,若试纸变蓝,则A中生成NH4+;
②因为次氯酸钠氧化废水中NH4+完全转化为N2,而本身被还原为NaCl,根据得失电子守恒,离子方程式:2NH4++3ClO-=N2↑+3Cl-+2H++3H2O由2NH4++3ClO-=N2↑+3Cl-+2H++3H2O
知处理废水产生了0.448L氮气,即=0.02mol,则需消耗浓度为2mol/L的次氯酸钠的体积为×1000mL=30mL;因此,本题正确答案为:30
12. 钢渣是钢铁行业的固体废弃物,含有、、FeO、和等物质。一种以钢渣粉为原料固定并制备的工艺流程如图所示。
已知钢渣中Ca元素质量分数为30%,在稀盐酸和混合溶液中不易被浸出。该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表所示:
金属离子
开始沉淀的pH
1.9
7.2
3.5
12.4
沉淀完全的pH
2.9
8.2
5.1
13.8
回答下列问题:
(1)浸出1过程生成的“包裹”在钢渣表面形成固体膜,阻碍反应物向钢渣扩散。提高浸出率的措施有________(除粉碎外,举1例)。该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的原因是_____________。
(2)为避免引入杂质离子,氧化剂A应为________(举1例)。
(3)滤液C的溶质可循环利用,试剂B应为________。
(4)若Ca的浸出率为90%,理论上1吨钢渣在“固碳”中可固定________。
(5)富钒渣焙烧可生成钒钙盐,不同钒钙盐的溶解率随pH变化如图所示。已知浸出2的pH约为2.5,则应控制焙烧条件使该钒钙盐为________。该焙烧反应的化学方程式是_____________。
(6)微细碳酸钙广泛应用于医药、食品等领域,某种碳酸钙晶胞如图所示。已知,,,,1个该晶胞中实际含有的离子的数目是________。
【答案】(1) ①. 适当增大盐酸的浓度、适当升高温度、搅拌 ②. 稀硫酸与反应形成微溶于水的覆盖在钢渣表面,阻碍反应物向钢渣扩散
(2)或氯水
(3)氨水 (4)297
(5) ①. ②.
(6)6
【解析】
【分析】钢渣中含有、、FeO、和等,钢渣中加入稀盐酸、进行“浸出1”,经过滤得到富钒渣,滤液中含、、、,滤液中加入氧化剂A将氧化成,加入试剂B将、转化成铁铝渣而除去,然后加入试剂B调pH,再吸收“固碳”得到微细和滤液C;富钒渣与在空气中焙烧得焙烧产物,焙烧产物中加入稀硫酸进行“浸出2”经过滤得滤渣和滤液,滤液经系列操作得,用还原剂将还原为。
【小问1详解】
浸出1过程生成的“包裹”在钢渣表面形成固体膜,阻碍反应物向钢渣扩散。提高浸出率的措施有:适当增大盐酸的浓度、适当升高温度、搅拌等。该浸出过程不使用稀硫酸代替稀盐酸的原因是:稀硫酸与反应形成微溶于水的覆盖在钢渣表面,阻碍反应物向钢渣扩散。
【小问2详解】
加入氧化剂A的目的是将氧化成,为避免引入杂质离子,氧化剂A应为或氯水。
【小问3详解】
加入试剂B的目的使、转化成、沉淀而除去,继续加入试剂B调pH,便于“固碳”时形成,滤液C的溶质可循环利用,试剂B应为氨水。
【小问4详解】
钢渣中Ca元素的质量分数为30%,若Ca的浸出率为90%,理论上1吨钢渣在“固碳”中可固定的质量为。
【小问5详解】
由图可知浸出2的pH约为2.5时,的溶解率最大,故应控制焙烧条件使钒钙盐为;该焙烧过程中V元素的化合价由价升至价,为氧化剂,根据得失电子守恒和原子守恒,该焙烧反应的化学方程式为。
【小问6详解】
该晶胞中含的个数为。
13. 双氯芬酸钠滴眼液属于非甾体抗炎药,可用于准分子激光角膜切削术后止痛及消炎或春季结膜炎、季节过敏性结膜炎等过敏性眼病。以下是其种合成路线(部分试剂和条件已略去):
已知:①
②
回答下列问题:
(1)E的化学名称为________;B→C的反应类型是________。
(2)F中的含氧官能团的名称________。
(3)C→D中三乙胺的作用为(从平衡移动的角度分析)________________。
(4)下列说法错误的是________。
A. 化合物G既能和盐酸反应,也能和NaOH反应
B. 双氯芬酸钠比双氯芬酸水溶性更好
C. 1mol双氯芬酸钠最多能与含1 mol HCl的盐酸反应,
D. 双氯芬酸钠分子中原子的杂化方式有、两种
(5)写出H→I反应的化学方程式____________。
(6)已知G有多种同分异构体,符合下列条件的同分异构体有________种(不考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有5组峰,且峰面积之比为的结构简式为________(任写一种)。
①分子中有联苯结构
②有一个
③两个氯原子连在同一个苯环上且位置不相邻
④每个苯环不能超过三个取代基
【答案】(1) ①. 2,6-二氯苯酚 ②. 还原反应
(2)酰胺基、醚键 (3)三乙胺显碱性,可以结合反应生成的HCl,从而促进平衡正向移动 (4)C
(5)+HCl
(6) ①. 12 ②. 或
【解析】
【分析】苯和浓硝酸、浓硫酸的混合液发生取代反应生成硝基苯,B是;硝基苯发生还原反应生成苯胺,C是;C和发生取代反应生成;G和发生取代反应生成H,根据已知①可知,H是,H在氯化铝作用下生成I,I是,I和氢氧化钠发生已知②反应生成双氯芬酸钠;
【小问1详解】
由结构,E的化学名称为2,6-二氯苯酚;硝基苯发生还原反应生成苯胺,B→C的反应类型是还原反应;
【小问2详解】
由分析,F中的含氧官能团的名称为酰胺基、醚键;
【小问3详解】
C→D是C和发生取代反应生成和HCl,三乙胺显碱性,可以结合反应生成的HCl,从而促进平衡正向移动;
【小问4详解】
A.化合物G含有亚氨基,能和盐酸反应;含有碳氯键,能和NaOH反应,A正确;
B.双氯芬酸钠是钠盐,属于离子化合物,双氯芬酸为弱酸,双氯芬酸钠比双氯芬酸水溶性更好,B正确;
C.亚氨基、均与HCl反应,1 mol双氯芬酸钠最多能与含2 mol HCl的盐酸反应,C错误;
D.双氯芬酸钠分子中苯环碳、羰基碳原子的杂化方式为,亚甲基碳原子、N原子杂化方式为,D正确;
故选C;
【小问5详解】
根据信息①可知,H在氯化铝作用下生成Ⅰ和氯化氢,反应的化学方程式+HCl;
【小问6详解】
G有多种同分异构体,符合下列条件:①分子中有联苯结构;②有一个;③两个氯原子连在同一个苯环上且位置不相邻;④每个苯环最多不能超过三个取代基,两个氯原子在1个苯环上、在另一个苯环上,两个氯原子在1个苯环上的结构有,在另一个苯环上的结构有,所以符合条件的G的同分异构体共种;其中核磁共振氢谱有5组峰,且峰面积之比为的结构简式为或。
14. 化学小组实验探究与溶液的反应。
(1)实验一:用如下装置(夹持、加热仪器略)制备,将足量通入溶液中,迅速反应,得到无色溶液A和白色沉淀B。
①浓与Cu反应的化学方程式是______________。
②试剂a是________。
(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为、或两者混合物。(资料:微溶于水;难溶于水)
实验二:验证B的成分
①写出溶于氨水的离子方程式:______________。
②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F。推断D中主要是,进而推断B中含有。向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有。所用试剂及现象是_____________。
(3)根据沉淀F的存在,推测的产生有两个途径:
途径1:实验一中,在溶液中被氧化生成,随沉淀B进入D。
途径2:实验二中,被氧化为进入D。
实验三:探究的产生途径
①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有________;取上层清液继续滴加溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含。做出判断的理由:______________。
②实验三的结论:______________。
【答案】(1) ①. ②. 饱和的溶液
(2) ①. ②. 溶液,产生白色沉淀,则证明B中含有
(3) ①. ②. Ag₂SO₄微溶于水,若B中含有Ag₂SO₄,溶液A的上层清液中会含有SO₄²⁻,加入BaCl₂溶液会生成难溶的BaSO₄白色沉淀,与实验现象不符,因此可判断B中不含Ag₂SO₄ ③. 实验一中,在溶液中未被氧化生成;实验二中,被氧化为
【解析】
【分析】实验一目的是探究与硝酸银溶液的反应,实验过程先用铜片和浓硫酸反应制备,再将通入硝酸银溶液中,对所得产物进行探究,可依据元素化合物知识解答。
【小问1详解】
①铜和浓硫酸在加热的条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,1单位Cu能还原生成1单位SO2,故化学方程式为:;
②由于烧瓶中的空气没有排出,反应生成的可能会被氧气氧化为,会干扰后续的实验,所以试剂a应为除去杂质的试剂,且SO2不易溶于该试剂,所以可以用饱和溶液;
【小问2详解】
①溶于氨水得到,离子方程式为:;
②推测沉淀D为,加过量稀盐酸溶解得滤液E和少量沉淀F,则E中可能含有溶解的,可加入双氧水溶液,若加入双氧水溶液可以将亚硫酸或亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子,从而生成白色的硫酸钡沉淀,则证明B中含有;
【小问3详解】
①Cl-能与Ag+形成沉淀,加入过量盐酸产生白色沉淀,说明含有;
B中不含,若含有,加入溶液,钡离子会与硫酸根离子反应生成难溶的白色沉淀;
②实验三的结论:实验一中,在溶液中未被氧化生成;实验二中,被氧化为。
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