精品解析：江西省南昌市第二中学2024-2025学年高二上学期期末考试 化学试题

江西省南昌市第二中学2024-2025学年高二上学期期末考试化学试题 一、选择题（每题3分，共42分。每题只有1个选项符合题意。） 1. 下列化学用语或图示表达正确的是 A. HBr的电子式为 B. 的VSEPR模型： C. 基态S原子的价电子轨道表示式： D. 用电子云轮廓图表示HCl的s-p σ键的形成： 2. 下列有关电子跃迁、原子光谱的说法不正确的是 A. 表示的是激发态原子的电子排布式 B. NaCl的焰色为黄色，与Cl原子的电子跃迁有关 C. 吸收光谱为彩色背景暗线，发射光谱为暗背景彩色线 D. 现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素 3. 下列变化中，相应物质的化学键有且只有共价键被破坏的是 A. 单质碘升华 B. HCl溶于水 C. 分解 D. NaOH熔化 4. 我国科学家曾通过测量石英中和两种核素的比例确定“北京人”年龄，这种测量方法叫“铝铍埋藏测年法”。下列说法不正确的是 A. 原子所含中子数为14 B. 原子中的2s原子轨道的形状为球形 C. 的轨道相互垂直，能量各不相同 D. 的1 s原子轨道的能量低于2 s原子轨道的能量 5. 一定条件下，都能与形成笼状结构的水合物晶体，与形成的水合物晶体俗称“可燃冰”（结构如图所示）。下列说法不正确的是 A. 都是共价化合物 B. 笼状结构中水分子之间主要靠氢键结合 C. 可燃冰的笼状结构中甲烷分子与水分子形成共价键 D. 中的C原子和中的O原子均为杂化 6. Si、O元素是地壳中含量最丰富的元素。下列有关的说法正确的是 A. 有晶体和非晶体两种类型，可以通过X射线衍射实验鉴别 B. 粉末状的固体没有规则的几何外形，肯定不是晶体 C. 晶体的结构如上图所示，中含键 D. 元素C与Si位于同主族，所以和的化学键类型和晶体类型均相同 7. 下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据（用表示）。 元素 电离能 …… R 578 1817 2745 11575 …… 关于元素R的下列推断中，正确的是 A. R元素形成的氧化物可能具有两性 B. R元素位于元素周期表的第IIA族 C. R元素形成的单质中不可能含有共价键 D. R元素的第一电离能高于同周期相邻元素 8. 近日，比亚迪宣布推出基于磷酸铁锂技术的“刀片电池”，刀片电池能量密度大，安全性高。电池的正极活性材料是。下列有关的说法正确的是 A. 铁元素位于周期表第VIII族，是元素种数最多的族 B. 氧元素形成的单质均为含非极性键的非极性分子 C. 的阴离子的空间构型为正四面体形 D. 对比基态和基态的电子排布式，可推测出比更稳定 9. 硼酸（）是一种片层状结构的白色晶体，层内的分子间通过氢键相连（如图）。硼酸溶于水生成弱电解质一水合硼酸，它电离生成少量和。下列有关分子的说法不正确的是 A. 为一元酸 B. 的晶体中有6 mol氢键 C. 中含有配位键和极性共价键 D. 分子的中心原子B的杂化方式为 10. 水的状态除了气、液、固之外，还有玻璃态。玻璃态水是由液态水急速冷却到时形成的一种无定形状态，不存在晶体结构，其密度与普通液态水的密度相同。下列关于玻璃态水的说法不正确的是 A. 玻璃态水是分子晶体，晶胞与冰相似 B. 玻璃态水的分子间存在范德华力与氢键 C. 玻璃态水的化学性质与液态水相同 D. 液态水急速冷却为玻璃态水后，体积不会膨胀 11. 已知：晶体场稳定化能可衡量形成配合物时总能量的降低，总能量降低得越多，所形成的配合物越稳定。下表为不同配位数时对应的晶体场稳定化能。由表可知，、比较稳定的配离子配位数分别为 离子 配位数 晶体场稳定化能（Dq） 6 4 6 4 A. 4，4 B. 4，6 C. 6，4 D. 6，6 12. 超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。下图一和图二是两种超分子的结构图。已知：18-冠-6的空腔直径为260～320 pm，的直径为276 pm，的直径为152 pm。下列有关说法正确的是 A. 基态的核外电子有18种空间运动状态 B. 18-冠-6能识别，说明超分子具有分子识别的特征 C. 图二的超分子中存在氢键，氢键是一种特殊的化学键 D. 同主族元素具有相似性，由此推测18-冠-6也能与作用形成稳定的超分子 13. 有A、B、C、D四种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大。下列有关说法不正确的是 A是宇宙中最丰富的元素，其电子数和电子层数相等 B原子的核外p电子数比s电子数少1 C基态原子L层无空轨道，且成对电子与不成对电子占据的轨道数相等 D单质常温、常压下是气体；基态原子的M层上有1个未成对的p电子 A. 电负性： B. 第一电离能： C. 元素A与D形成的化合物中含有离子键 D. B的最简单氢化物的键角大于C的最简单氢化物 14. 某化合物A的结构如图所示，短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次增大，其中Z位于第三周期，其单质是一种黄色固体，难溶于水。下列叙述正确的是 A. 原子半径： B. 基态Z原子存在3个单电子 C. 化合物A中，X、Y、Z最外层都达到8电子稳定结构 D. 元素Y与Ca形成的某化合物晶体的晶胞如图所示，则该化合物的化学式为CaY 二、非选择题（共58分） 15. 碱式氧化镍（NiOOH）是镍镉电池和镍氢电池中的正极活性物质，工业上用镍矿渣（成分除了，还含有及Fe、Ca、Mg、Cu的氧化物等）制备碱式氧化镍的流程如下所示： 已知： ①，，，。 ②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表： 金属离子 开始沉淀pH 2.2 6.8 7.5 9.4 完全沉淀pH 3.2 9.2 9.0 12.4 ③通常，被沉淀的离子浓度低于时，可视为完全沉淀。 ④常温下饱和溶液浓度约为。 请回答下列问题： （1）镍矿渣需粉碎后加入稀硫酸中酸浸，粉碎的目的是___________________； （2）滤渣1的主要成分除了还含有_______（填写化学式）。 （3）该流程中加入双氧水的目的是_________________________。 （4）已知，则溶液）______pH（0.1mol／L NaHS溶液）。（填“>”“=”或“<”）。由已知数据可推测NaHS溶液呈_______性（填“酸”“中”或“碱”）。 （5）若“除Mg”后所得溶液中的c(Ni)=0.01mol／L，由题中所给数据计算“除Cu”步骤需调节________便可防止转化为NiS和沉淀。 （6）元素与的第二电离能分别为，第二电离能的原因_________________________________________________。 16. 配合物是合成其他含钴配合物的重要原料。其制备方法如下，请按要求填空。 已知：①在时恰好完全沉淀为 ②不同温度下在水中的溶解度如下图所示。 制备的步骤如下： 步骤i，向100 mL锥形瓶内加入4.5 g研细的和5 mL水，加热溶解后加入0.3 g活性炭作催化剂。 步骤ii，冷却后加入浓氨水混合均匀，控制温度在10℃以下，并缓慢加入10 mL 溶液。 步骤iii，加热到反应一段时间后，经过步 骤a 、 步骤b 、过滤、洗涤、干燥等操作，得到晶体。 （1）步骤a和步骤b分别为_____________、_____________。 （2）在步骤ii加入浓氨水前，需在步骤i加入的原因：①溶于水电离出，使的电离平衡逆向移动，增大；②_______________________。 （3）步骤ii加入溶液时，需控制温度在以下并缓慢加入的目的： ①控制反应速率； ②_________________________________。 （4）配合物的配体中提供孤电子对的原子为________，该配合物中的键角_______（填“>”“=”或“<”）中的键角。 （5）实验室以溶液、溶液和浓氨水为原料可制备配合物。 ①该配合物中心离子的配位数为_________。 ②配合物中不存在的作用力为___________（填字母编号）。 a．离子键 b．键 c．键 d．配位键 17. 近年来我国大力加强温室气体催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。已知：催化氢化合成甲醇的热化学方程式为： ，回答下列问题。 （1）该反应的化学平衡常数_______。（填“>”、“<”或“=”） （2）既可提高该反应的速率又可提高的平衡产率的措施是_______（填字母）。 a．高温 b．低温 c．高压 d．低压 （3）恒温时，向恒容密闭容器中充入等物质的量的和，下列选项中不能说明该反应达到平衡状态的是___________（填字母编号）。 a．混合气体的总压强不变 b．的体积分数不变 c．的体积分数不变 d．混合气体的密度不变 （4）时，在某恒容密闭容器中进行由催化氢化合成的反应。如图为不同投料比时某反应物X的平衡转化率的变化曲线，则反应物X是________（填“”或“”）。 （5）一定条件下，向体积为2 L的恒容密闭容器中通入和12molH发生反应生成甲醇，每次反应10分钟，测得的转化率随温度的变化关系如图所示。 ①上图中B点________达到了平衡状态（填“是”或“否”），请分析B、C之间转化率上升的原因____________________________________________。 ②已知A点为平衡状态，求时，该反应的化学平衡常数________________（提示：用平衡气体的物质的量分数代替平衡浓度计算）。 18. 自然界中绝大多数物质是固体，而绝大多数常见的固体是晶体，各种各样的晶体让我们的世界变得更加美丽。请按要求回答下列有关晶体的问题。 （1）时，会与甘氨酸（）反应生成甘氨酸铜，属于分子晶体。其结构如图所示： ①已知图中两种甘氨酸铜的其中一种不溶于水，另一种能溶于水，依据相似相溶原理判断，不能溶于水的是_______________（填物质名称）。 ②顺式-甘氨酸合铜中，键和键的数目之比为_______________。 （2）吡咯、呋喃均是杂环化合物，属于分子晶体，它们的沸点如下，其沸点：吡咯>呋喃，原因是__________________________。 物质名称 吡咯 呋喃 结构简式 沸点/ 131 31.36 （3）CuBr晶体的晶胞结构如下图所示。 ①Br原子的配位数为________。 ②已知①、②号铜原子坐标分数依次为（0，0，0）、（），则③号溴原子的坐标分数为___________； ③设Cu原子与Br原子的核间距离为d cm，该化合物的摩尔质量为阿伏加德罗常数，则该晶体的密度为____________（用含的代数式表示）。 （4）“钢是虎，钒是翼，钢含钒犹如虎添翼”，钒是“现代工业的味精”。 ①钒的某种氧化物的立方晶胞结构如下图所示，该氧化物的化学式为___________。 ②溶解在NaOH溶液中，可得到偏钒酸钠，属于离子晶体。其阴离子为无限链状结构（如图所示，钒位于体心），则偏钒酸钠的化学式为___________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 江西省南昌市第二中学2024-2025学年高二上学期期末考试化学试题 一、选择题（每题3分，共42分。每题只有1个选项符合题意。） 1. 下列化学用语或图示表达正确的是 A. HBr的电子式为 B. 的VSEPR模型： C. 基态S原子的价电子轨道表示式： D. 用电子云轮廓图表示HCl的s-p σ键的形成： 【答案】D 【解析】 【详解】A．为共价化合物，不存在阴阳离子，电子式不能加括号和标注电荷，图示为离子化合物的电子式写法，正确的电子式为，A错误； B．中原子的价层电子对数为，无孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，图示为价层电子对数为4、含1对孤电子对的四面体结构，正确VSEPR模型为，B错误； C．基态原子价电子排布为，根据洪特规则，能级的4个电子应优先分占不同轨道且自旋平行，再成对，图示轨道电子排布不符合洪特规则，正确的价电子轨道表示式：，C错误； D．中的轨道与的轨道沿键轴方向头碰头重叠，形成键，图示符合该成键过程，D正确； 故选D。 2. 下列有关电子跃迁、原子光谱的说法不正确的是 A. 表示的是激发态原子的电子排布式 B. NaCl的焰色为黄色，与Cl原子的电子跃迁有关 C. 吸收光谱为彩色背景暗线，发射光谱为暗背景彩色线 D. 现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素 【答案】B 【解析】 【详解】A．基态原子的电子排布式为，题给排布式中能级的1个电子跃迁到了能量更高的能级，属于激发态原子的电子排布，A正确； B．的焰色为黄色，是元素的焰色反应，与原子的电子跃迁有关，和原子无关，B错误； C．原子吸收特定频率的光时，会在连续光谱的彩色背景上留下对应暗线，即为吸收光谱；原子从激发态跃迁回基态时释放特定频率的光，在暗背景上呈现彩色亮线，即为发射光谱，C正确； D．不同元素的原子结构不同，跃迁时的能量变化不同，对应特征谱线不同，因此现代化学常用原子光谱的特征谱线来鉴定元素，D正确； 故选B。 3. 下列变化中，相应物质的化学键有且只有共价键被破坏的是 A. 单质碘升华 B. HCl溶于水 C. 分解 D. NaOH熔化 【答案】B 【解析】 【详解】A．单质碘为分子晶体，升华过程仅破坏分子间作用力，共价键未被破坏，A不符合题意； B．为共价化合物，仅含有共价键，溶于水时发生电离生成和，只有H-Cl共价键被破坏，B符合题意； C．为离子化合物，同时含有离子键和共价键，分解时离子键与内部的共价键均被破坏，C不符合题意； D．为离子化合物，熔化时电离生成和，仅破坏离子键，共价键未被破坏，D不符合题意； 故选B。 4. 我国科学家曾通过测量石英中和两种核素的比例确定“北京人”年龄，这种测量方法叫“铝铍埋藏测年法”。下列说法不正确的是 A. 原子所含中子数为14 B. 原子中的2s原子轨道的形状为球形 C. 的轨道相互垂直，能量各不相同 D. 的1 s原子轨道的能量低于2 s原子轨道的能量 【答案】C 【解析】 【详解】A．的质子数为13，中子数=质量数-质子数=27-13=14，A正确，不符合题意； B．所有轨道均为球形对称，原子轨道的形状为球形，B正确，不符合题意； C．同一能层的、、轨道属于简并轨道，仅空间伸展方向相互垂直，能量完全相同，选项中“能量各不相同”的表述错误，C错误，符合题意； D．多电子原子中轨道能量随能层序数增大而升高，原子轨道的能量低于原子轨道，D正确，不符合题意； 故选C。 5. 一定条件下，都能与形成笼状结构的水合物晶体，与形成的水合物晶体俗称“可燃冰”（结构如图所示）。下列说法不正确的是 A. 都是共价化合物 B. 笼状结构中水分子之间主要靠氢键结合 C. 可燃冰的笼状结构中甲烷分子与水分子形成共价键 D. 中的C原子和中的O原子均为杂化 【答案】C 【解析】 【详解】A．、、均只含有共价键，都属于共价化合物，A正确； B．水分子之间可形成氢键，笼状结构中水分子之间主要靠氢键结合，B正确； C．可燃冰的笼状结构中，甲烷分子被包裹在水分子构成的笼内，甲烷与水分子之间的相互作用为分子间作用力，没有形成共价键，C错误； D．中原子形成4个键、无孤电子对，中原子形成2个键、含2对孤电子对，二者均为杂化，D正确； 故选C。 6. Si、O元素是地壳中含量最丰富的元素。下列有关的说法正确的是 A. 有晶体和非晶体两种类型，可以通过X射线衍射实验鉴别 B. 粉末状的固体没有规则的几何外形，肯定不是晶体 C. 晶体的结构如上图所示，中含键 D. 元素C与Si位于同主族，所以和的化学键类型和晶体类型均相同 【答案】A 【解析】 【详解】A．晶体和非晶体的本质区别是内部粒子排列是否有序，X射线衍射实验是鉴别二者的可靠方法，存在晶体和非晶体两种类型，可通过该方法鉴别，A正确； B．晶体的自范性是指适宜条件下可自发形成规则几何外形，粉末状的微小颗粒仍为晶体，仅整体无规则外形，不能说明其不是晶体，B错误； C．晶体中每个原子形成4个共价键，故中含键，C错误； D．为分子晶体，为共价晶体，二者晶体类型不同，D错误； 故选A。 7. 下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据（用表示）。 元素 电离能 …… R 578 1817 2745 11575 …… 关于元素R的下列推断中，正确的是 A. R元素形成的氧化物可能具有两性 B. R元素位于元素周期表的第IIA族 C. R元素形成的单质中不可能含有共价键 D. R元素的第一电离能高于同周期相邻元素 【答案】A 【解析】 【详解】A．R元素的远大于，说明最外层有3个电子，为短周期第ⅢA族元素，若为，其氧化物为两性氧化物，因此“可能具有两性”的推断成立，A正确； B．R最外层有3个电子，位于元素周期表第ⅢA族，不是第ⅡA族，B错误； C．若R为元素，晶体硼为共价晶体，内部存在共价键，因此“不可能含有共价键”的推断不成立，C错误； D．同周期第ⅡA族元素的轨道为全充满稳定结构，第一电离能大于相邻的第ⅢA族元素，因此R的第一电离能低于同周期左侧相邻的第ⅡA族元素，D错误； 故选A。 8. 近日，比亚迪宣布推出基于磷酸铁锂技术的“刀片电池”，刀片电池能量密度大，安全性高。电池的正极活性材料是。下列有关的说法正确的是 A. 铁元素位于周期表第VIII族，是元素种数最多的族 B. 氧元素形成的单质均为含非极性键的非极性分子 C. 的阴离子的空间构型为正四面体形 D. 对比基态和基态的电子排布式，可推测出比更稳定 【答案】C 【解析】 【详解】A．铁元素位于元素周期表第VIII族，第IIIB族包含镧系、锕系元素，是元素种数最多的族，A错误； B．氧元素形成的单质有氧气和臭氧，二者均含非极性键；臭氧分子呈V形，是极性分子，B错误； C．磷酸根离子的中心P原子有4个成键电子对且无孤电子对，其空间构型为正四面体形，C正确； D．基态亚铁离子的电子排布为，基态铁离子的电子排布为。后者的3d能级处于半充满状态，稳定性较高，D错误； 故选C。 9. 硼酸（）是一种片层状结构的白色晶体，层内的分子间通过氢键相连（如图）。硼酸溶于水生成弱电解质一水合硼酸，它电离生成少量和。下列有关分子的说法不正确的是 A. 为一元酸 B. 的晶体中有6 mol氢键 C. 中含有配位键和极性共价键 D. 分子的中心原子B的杂化方式为 【答案】B 【解析】 【详解】A．硼酸在水溶液中仅能电离出1个，因此属于一元酸，A正确； B．氢键由两个分子共用，1个分子形成的氢键平均分摊数目为3，故晶体中含3 mol氢键，B错误； C．中原子有空轨道，接受1个的孤电子对形成配位键，、均为极性共价键，C正确； D．中心原子的价层电子对数为3，无孤电子对，杂化方式为，D正确； 故答案选B。 10. 水的状态除了气、液、固之外，还有玻璃态。玻璃态水是由液态水急速冷却到时形成的一种无定形状态，不存在晶体结构，其密度与普通液态水的密度相同。下列关于玻璃态水的说法不正确的是 A. 玻璃态水是分子晶体，晶胞与冰相似 B. 玻璃态水的分子间存在范德华力与氢键 C. 玻璃态水的化学性质与液态水相同 D. 液态水急速冷却为玻璃态水后，体积不会膨胀 【答案】A 【解析】 【详解】A．玻璃态水为无定形状态，不存在晶体结构，不属于分子晶体，也不存在与冰相似的晶胞，A符合题意； B．玻璃态水的构成微粒仍为水分子，水分子间存在范德华力和氢键，B不符合题意； C．玻璃态水仍由水分子构成，分子是保持物质化学性质的最小微粒，因此化学性质与液态水相同，C不符合题意； D．玻璃态水密度与普通液态水相同，由可知，相同质量的水转变为玻璃态后体积不变，不会膨胀，D不符合题意； 故选A。 11. 已知：晶体场稳定化能可衡量形成配合物时总能量的降低，总能量降低得越多，所形成的配合物越稳定。下表为不同配位数时对应的晶体场稳定化能。由表可知，、比较稳定的配离子配位数分别为 离子 配位数 晶体场稳定化能（Dq） 6 4 6 4 A. 4，4 B. 4，6 C. 6，4 D. 6，6 【答案】D 【解析】 【详解】同一离子的成对能相同，配位数6时的晶体场稳定化能小于配位数4时的，总能量降低更多，更稳定，配位数6时的晶体场稳定化能小于配位数4时的，总能量降低更多，更稳定；故选D。 12. 超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。下图一和图二是两种超分子的结构图。已知：18-冠-6的空腔直径为260～320 pm，的直径为276 pm，的直径为152 pm。下列有关说法正确的是 A. 基态的核外电子有18种空间运动状态 B. 18-冠-6能识别，说明超分子具有分子识别的特征 C. 图二的超分子中存在氢键，氢键是一种特殊的化学键 D. 同主族元素具有相似性，由此推测18-冠-6也能与作用形成稳定的超分子 【答案】B 【解析】 【详解】A．基态含18个核外电子，其占据的1s、2s、2p、3s、3p能级共含1+1+3+1+3=9个原子轨道，因此核外电子有9种空间运动状态，A错误； B．18-冠-6的空腔直径为260～320 pm，的直径为276 pm，二者尺寸匹配，说明18-冠-6能识别该离子，体现超分子的分子识别特征，B正确； C．图二中的虚线表示氢键，但氢键属于分子间作用力，不属于化学键，C错误； D．的直径为152 pm，明显小于18-冠-6的空腔直径，二者尺寸不匹配，不能仅根据同主族元素性质相似推测其能形成稳定的超分子，D错误； 故选B。 13. 有A、B、C、D四种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大。下列有关说法不正确的是 A是宇宙中最丰富的元素，其电子数和电子层数相等 B原子的核外p电子数比s电子数少1 C基态原子L层无空轨道，且成对电子与不成对电子占据的轨道数相等 D单质常温、常压下是气体；基态原子的M层上有1个未成对的p电子 A. 电负性： B. 第一电离能： C. 元素A与D形成的化合物中含有离子键 D. B的最简单氢化物的键角大于C的最简单氢化物 【答案】C 【解析】 【分析】由题可知A为H元素，B原子核外p电子数比s电子数少1，B是N，L层无空轨道，成对电子与不成对电子占据的轨道数相等。L层为第二层，排布为，C对应为氧，短周期主族元素，单质常温常压为气体，基态M层有1个未成对p电子，电子排布为（Al，单质为固体，排除）或，对应氯（Cl），单质常温为气体，D为符合条件； 【详解】A．同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大，故电负性，A不符合题意； B．的2p轨道为半充满的稳定结构，第一电离能大于相邻的，故第一电离能，B不符合题意； C．与形成的化合物为，属于共价化合物，仅含共价键，不含离子键，C符合题意； D．中有1对孤对电子()，中有2对孤对电子()，孤对电子对成键电子对的排斥作用更强，故键角，D不符合题意； 故选C。 14. 某化合物A的结构如图所示，短周期主族元素X、Y、Z的原子序数依次增大，其中Z位于第三周期，其单质是一种黄色固体，难溶于水。下列叙述正确的是 A. 原子半径： B. 基态Z原子存在3个单电子 C. 化合物A中，X、Y、Z最外层都达到8电子稳定结构 D. 元素Y与Ca形成的某化合物晶体的晶胞如图所示，则该化合物的化学式为CaY 【答案】C 【解析】 【分析】元素推断：Z为第三周期元素，单质为黄色难溶于水的固体，故Z为，阳离子为，符合的结构，结合阴离子为、D选项晶胞结构可知Y为-1价，且原子序数小于，故Y为，X原子序数小于，在中显+3价，故X为； 【详解】A．同周期主族元素原子半径从左到右减小，同主族从上到下增大，故原子半径，即，A错误； B．基态原子的价电子排布为，轨道仅有2个单电子，B错误； C．在中形成4个共价键（含1个配位键），最外层达8电子；均形成1个共价键，搭配3对孤对电子，最外层达8电子；在中，价电子数为，最外层达8电子，C正确； D．晶胞中的数目为，全部位于晶胞内部，数目为8，故化学式为，D错误； 故选C。 二、非选择题（共58分） 15. 碱式氧化镍（NiOOH）是镍镉电池和镍氢电池中的正极活性物质，工业上用镍矿渣（成分除了，还含有及Fe、Ca、Mg、Cu的氧化物等）制备碱式氧化镍的流程如下所示： 已知： ①，，，。 ②溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表： 金属离子 开始沉淀pH 2.2 6.8 7.5 9.4 完全沉淀pH 3.2 9.2 9.0 12.4 ③通常，被沉淀的离子浓度低于时，可视为完全沉淀。 ④常温下饱和溶液浓度约为。 请回答下列问题： （1）镍矿渣需粉碎后加入稀硫酸中酸浸，粉碎的目的是___________________； （2）滤渣1的主要成分除了还含有_______（填写化学式）。 （3）该流程中加入双氧水的目的是_________________________。 （4）已知，则溶液）______pH（0.1mol／L NaHS溶液）。（填“>”“=”或“<”）。由已知数据可推测NaHS溶液呈_______性（填“酸”“中”或“碱”）。 （5）若“除Mg”后所得溶液中的c(Ni)=0.01mol／L，由题中所给数据计算“除Cu”步骤需调节________便可防止转化为NiS和沉淀。 （6）元素与的第二电离能分别为，第二电离能的原因_________________________________________________。 【答案】（1）增大接触面积，加快酸浸速率 （2） （3）将氧化为 （4） ①. < ②. 碱 （5）2 （6）铜再失去的1个电子是全满的3d电子，镍再失去的1个电子是电子。 【解析】 【分析】镍矿渣的主要成分是Ni(OH)2，还含有SiO2及Fe，Ca，Mg，Cu的氧化物等，粉碎后，加入稀硫酸进行酸溶，其中硅的氧化物不与酸反应，形成废渣Ⅰ，滤液中含有Fe2+，Ca2+，Mg2+，Cu2+，加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+后，利用碳酸钠除铁，得到氢氧化铁，再利用NaF除镁；通硫化氢除铜，得到硫化铜废渣，最后利用NaOH和氯气沉镍，得到固体NiOOH。 【小问1详解】 工业流程中，将固体矿渣粉碎的目的是增大反应物之间的接触面积，从而加快酸浸的反应速率，使反应更充分，提高目标元素的浸取率； 【小问2详解】 镍矿渣中含有的氧化物，加入稀硫酸酸浸后，与结合生成微溶的。不与稀硫酸反应，因此滤渣1的主要成分除了未溶解的外，还含有生成的； 【小问3详解】 根据题干表格数据可知，完全沉淀的pH为9.0，而开始沉淀的pH为6.8。若直接加碱沉淀，会导致大量沉淀而损失。加入双氧水可将溶液中的氧化为，完全沉淀的pH仅为3.2，从而可以在不沉淀的pH范围内（3.2 ~ 6.8）将铁元素除尽； 【小问4详解】 的第一步电离常数，则的水解常数。的电离常数，则的水解常数。因为，所以的水解程度大于，同浓度的溶液碱性更强，pH更大，故填“”；对于溶液，其水解常数，而其电离常数。由于，说明的水解程度大于其电离程度，故溶液呈碱性； 【小问5详解】 为防止转化为沉淀，需满足离子积。已知，则要求。在通入的溶液中（常温下饱和溶液浓度约为），存在总电离平衡：。代入和，可得：解得，即，对应。此时远小于开始沉淀的pH（6.8），因此也能同时防止沉淀的生成； 【小问6详解】 第二电离能是指气态+1价阳离子再失去一个电子所需的能量。的原子序数为29，失去一个电子后形成，其价电子排布式为，d轨道处于全充满的稳定状态，再失去一个电子需要的能量极高；而的原子序数为28，的价电子排布式为，未达到全充满或半充满的稳定状态，相对较易失去第二个电子。因此铜的第二电离能显著大于镍。 16. 配合物是合成其他含钴配合物的重要原料。其制备方法如下，请按要求填空。 已知：①在时恰好完全沉淀为 ②不同温度下在水中的溶解度如下图所示。 制备的步骤如下： 步骤i，向100 mL锥形瓶内加入4.5 g研细的和5 mL水，加热溶解后加入0.3 g活性炭作催化剂。 步骤ii，冷却后加入浓氨水混合均匀，控制温度在10℃以下，并缓慢加入10 mL 溶液。 步骤iii，加热到反应一段时间后，经过步 骤a 、 步骤b 、过滤、洗涤、干燥等操作，得到晶体。 （1）步骤a和步骤b分别为_____________、_____________。 （2）在步骤ii加入浓氨水前，需在步骤i加入的原因：①溶于水电离出，使的电离平衡逆向移动，增大；②_______________________。 （3）步骤ii加入溶液时，需控制温度在以下并缓慢加入的目的： ①控制反应速率； ②_________________________________。 （4）配合物的配体中提供孤电子对的原子为________，该配合物中的键角_______（填“>”“=”或“<”）中的键角。 （5）实验室以溶液、溶液和浓氨水为原料可制备配合物。 ①该配合物中心离子的配位数为_________。 ②配合物中不存在的作用力为___________（填字母编号）。 a．离子键 b．键 c．键 d．配位键 【答案】（1） ①. 趁热过滤 ②. 冷却结晶 （2）防止加入氨水时溶液中过大，生成沉淀（或氯化铵水溶液显酸性，抑制水解） （3）防止温度过高使和分解 （4） ①. N ②. > （5） ①. ①6 ②. ②c 【解析】 【分析】本实验的目的是制备，在步骤i中加料并溶解，其中活性炭不溶解；在步骤ii中继续加入浓氨水是为了提供配体，加入10 mL 溶液可以氧化使其转化为，为了避免和浓氨水分解并控制反应速率，加料时需控制温度在10℃以下；加热到反应一段时间后，先趁热过滤掉活性炭，之后再利用的溶解度性质进行冷却结晶，再经过滤、洗涤、干燥得到目标产品； 【小问1详解】 根据题目给出的溶解度曲线，的溶解度随温度升高而显著增大；反应后溶液体系中存在固体催化剂活性炭，因此需要先趁热过滤以除去活性炭，避免后续冷却使活性炭与目标产物晶体混合；之后将滤液冷却结晶，析出晶体，后续再经过滤、洗涤、干燥得到产品； 【小问2详解】 已知①在时恰好完全沉淀为，步骤ii加入浓氨水后溶液显碱性，应避免生成沉淀；加入氯化铵后，铵根离子浓度增加可抑制电离，降低溶液中的，防止加入氨水时溶液pH过大，避免生成沉淀；或氯化铵水溶液显酸性，抑制水解，避免生成沉淀； 【小问3详解】 受热易分解，同时温度过高也会导致分解，因此控制温度在以下并缓慢加入的第二个目的是防止和受热分解； 【小问4详解】 配合物的配体是，中的原子是配位原子，提供孤电子对，提供空轨道，形成配位键； 分子的中心原子存在一个孤电子对，该孤电子对与和之间的成键电子对存在排斥作用，使得被压缩；当作为配体后，原子与形成配位键，原来原子的孤电子对与和之间的成键电子对的排斥作用被减弱，因此被压缩的程度减小，因此该配合物中的键角大于中的键角；空白处填写“>”； 【小问5详解】 ①配位数是指直接与中心离子结合的配位原子的总数，在中，中的原子是配位原子，以及该配合物内界中的1个作配位离子，因此中心离子的配位数为6； ②a．内界配离子与外界之间存在离子键，a错误； b．配体中的键和配合物中的配位键都是键，b错误； c．该配合物中不存在双键或三键结构，因此不存在键，c正确； d．内界中原子与形成配位键，内界中的1个与也形成配位键，d错误； 故答案选c。 17. 近年来我国大力加强温室气体催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。已知：催化氢化合成甲醇的热化学方程式为： ，回答下列问题。 （1）该反应的化学平衡常数_______。（填“>”、“<”或“=”） （2）既可提高该反应的速率又可提高的平衡产率的措施是_______（填字母）。 a．高温 b．低温 c．高压 d．低压 （3）恒温时，向恒容密闭容器中充入等物质的量的和，下列选项中不能说明该反应达到平衡状态的是___________（填字母编号）。 a．混合气体的总压强不变 b．的体积分数不变 c．的体积分数不变 d．混合气体的密度不变 （4）时，在某恒容密闭容器中进行由催化氢化合成的反应。如图为不同投料比时某反应物X的平衡转化率的变化曲线，则反应物X是________（填“”或“”）。 （5）一定条件下，向体积为2 L的恒容密闭容器中通入和12molH发生反应生成甲醇，每次反应10分钟，测得的转化率随温度的变化关系如图所示。 ①上图中B点________达到了平衡状态（填“是”或“否”），请分析B、C之间转化率上升的原因____________________________________________。 ②已知A点为平衡状态，求时，该反应的化学平衡常数________________（提示：用平衡气体的物质的量分数代替平衡浓度计算）。 【答案】（1）> （2）c （3）cd （4） （5） ①. 否 ②. 温度升高，反应速率加快，所以相同时间内二氧化碳的转化率增大 ③. 1452 【解析】 【分析】放热反应，温度升高，平衡逆向移动；气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动； 【小问1详解】 该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，因此>； 【小问2详解】 温度升高，平衡逆向移动，甲醇的平衡产率减小；温度降低，反应速率减小；该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，增大甲醇的平衡产率，故答案选c； 【小问3详解】 a．恒容密闭容器中，该反应为气体分子数减小的反应，混合气体的总压强不变，说明反应已达平衡状态，a不符合题意； b．氢气的体积分数是变量，其不变说明反应已达平衡状态，b不符合题意； c．假设氢气和二氧化碳的起始物质的量均为3 mol，反应开始时二氧化碳的体积分数为，反应开始后，总物质的量，任意时刻二氧化碳的体积分数始终为，因此二氧化碳的体积分数不变不能说明反应达平衡状态，c符合题意； d．恒容密闭容器中，该反应的质量不变，体积不变，因此混合气体的密度一直不变，不能说明反应达平衡，d符合题意； 故答案选cd； 【小问4详解】 随着投料比不断增大，X的平衡转化率逐渐增大，可知X为； 【小问5详解】 ①温度升高，反应速率加快，10分钟内反应进行的程度变大，二氧化碳转化率增大，C点后温度继续升高，平衡逆向移动，转化率下降，说明C点之后才出现平衡逆向移动，B点反应还在正向进行，未达到平衡状态；②时，二氧化碳的转化率为90%， ，平衡时总物质的量：，则物质的量分数分别为：、、,则平衡常数 18. 自然界中绝大多数物质是固体，而绝大多数常见的固体是晶体，各种各样的晶体让我们的世界变得更加美丽。请按要求回答下列有关晶体的问题。 （1）时，会与甘氨酸（）反应生成甘氨酸铜，属于分子晶体。其结构如图所示： ①已知图中两种甘氨酸铜的其中一种不溶于水，另一种能溶于水，依据相似相溶原理判断，不能溶于水的是_______________（填物质名称）。 ②顺式-甘氨酸合铜中，键和键的数目之比为_______________。 （2）吡咯、呋喃均是杂环化合物，属于分子晶体，它们的沸点如下，其沸点：吡咯>呋喃，原因是__________________________。 物质名称 吡咯 呋喃 结构简式 沸点/ 131 31.36 （3）CuBr晶体的晶胞结构如下图所示。 ①Br原子的配位数为________。 ②已知①、②号铜原子坐标分数依次为（0，0，0）、（），则③号溴原子的坐标分数为___________； ③设Cu原子与Br原子的核间距离为d cm，该化合物的摩尔质量为阿伏加德罗常数，则该晶体的密度为____________（用含的代数式表示）。 （4）“钢是虎，钒是翼，钢含钒犹如虎添翼”，钒是“现代工业的味精”。 ①钒的某种氧化物的立方晶胞结构如下图所示，该氧化物的化学式为___________。 ②溶解在NaOH溶液中，可得到偏钒酸钠，属于离子晶体。其阴离子为无限链状结构（如图所示，钒位于体心），则偏钒酸钠的化学式为___________。 【答案】（1） ①. 反式-甘氨酸铜 ②. 10：1 （2）吡咯分子间可形成氢键，呋喃只存在分子间作用力，所以沸点比呋喃高 （3） ①. 4 ②. ③. 或 （4） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 ① 根据相似相溶原理，极性分子易溶于极性溶剂水：顺式-甘氨酸合铜的正负电荷中心不重合，是极性分子；反式-甘氨酸合铜的两个极性的配位基团分布对称，正负电荷中心重合，为非极性分子，因此难溶于极性的水。 ②1个甘氨酸根含8个键、1个碳氧双键中的键，2个甘氨酸根共含16个键、2个键；再加上Cu与2个N、2个O形成的4个配位键，，总键数为，键数为2，比值为。 【小问2详解】 吡咯的N上连有H原子，分子间可形成氢键，大幅提升分子间作用力；呋喃的杂原子是O，没有O-H键，无法形成分子间氢键，分子间作用力弱于吡咯，因此沸点更低。 【小问3详解】 ① 该晶胞为闪锌矿型结构，Br的配位数与Cu一致，均为4。 ② 已知原点为(0,0,0)，③号Br原子处于晶胞内部的四面体空隙，坐标分数为。 ③ 晶胞内Cu-Br核间距d是体对角线的1/4，因此晶胞参数；晶胞中含4个CuBr，总质量为，代入密度公式，计算得或。 【小问4详解】 ① 用均摊法计算：V原子总数为，O原子总数为，V、O个数比为1:2，化学式为。 ② 观察无限链状结构：每个V位于四面体中心，每个四面体有2个O为两个四面体共用，平均每个V对应O的数目为，阴离子为因此偏钒酸钠化学式为。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $