内容正文:
高三年级开学检测化学
可能用到的相对原子质量:Li-7O-16Al-27Cl-35.5Ni-59Cu-64
一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题4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. 2026丙午年是马年,马跑千里送福,勇助家兴国旺。下列与马相关文物中属于合金的是
A.西汉彩绘骑兵陶俑
B.东汉铜奔马
C.唐绢本画牧马图
D.宋木雕马
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.西汉彩绘骑兵陶俑主要成分为硅酸盐,属于无机非金属材料,不属于合金,A错误;
B.东汉铜奔马为青铜制品,青铜是铜锡合金,属于合金,B正确;
C.唐绢本画牧马图的绢属于天然有机高分子材料,不属于合金,C错误;
D.宋木雕马的主要成分为纤维素,属于天然有机高分子材料,不属于合金,D错误;
故选B。
2. “激情全运会,活力大湾区”,十五运的“水上开幕式”蕴意大湾区因水而生,科技赋能竞技,盛会精彩纷呈。下列相关说法正确的是
A. H2O和D2O互为同位素
B. 主火炬用雾光技术模拟火焰与丁达尔效应相关
C. 太阳能光伏系统为场馆减排,光伏板的主要成分是二氧化硅
D. 含糖功能饮料为运动员提供能量,糖类均属于天然有机高分子
【答案】B
【解析】
【详解】A.同位素的定义为质子数相同、中子数不同的同种元素的不同原子,和均为化合物,不属于原子范畴,不互为同位素,A错误;
B.雾属于气溶胶,胶体具有丁达尔效应,雾光技术模拟火焰的原理和丁达尔效应相关,B正确;
C.光伏板的主要成分为单质,是光导纤维的主要成分,C错误;
D.糖类中的单糖、二糖相对分子质量较小,不属于有机高分子,仅多糖(如淀粉、纤维素)属于天然有机高分子,并非所有糖类都是天然有机高分子,D错误;
故选B。
3. 有机化合物乙是稀土永磁材料前驱体,220℃升华,环戊二烯制备化合物乙的过程如图所示。下列相关说法错误的是
A. 能与H2发生加成反应
B. 化合物甲的化学式为C5H5Na
C. 乙中含有极性共价键和非极性共价键
D. 乙晶体属于离子晶体
【答案】D
【解析】
【详解】A.环戊二烯含有碳碳双键,能与发生加成反应,A正确;
B.环戊二烯分子式为,与反应脱去1分子得到甲,故甲的化学式为,B正确;
C.乙中键为极性共价键,键为非极性共价键,因此同时含有极性共价键和非极性共价键,C正确;
D.离子晶体熔沸点较高,题干说明乙220℃可升华,证明其熔沸点低,不属于离子晶体,D错误;
故选D。
4. 美好生活由劳动创造。下列对劳动项目涉及的相关化学知识表述错误的是
选项
劳动项目
化学知识
A
厨师用食醋去除水垢
CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
B
技工锻打黄金制作首饰
金具有良好的延展性
C
工程师利用乙烯与水反应制备乙醇
CH2=CH2+H2OCH3CH2OH
D
匠人用铝盆装食盐水处理银饰品表面的Ag2S
Al、Ag2S和食盐水能形成原电池
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.食醋的主要成分是弱电解质,离子方程式中不能拆写为,正确的为CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+H2O+CO2↑,题给离子方程式错误,表述错误,A符合题意;
B.金具有良好的延展性,可通过锻打制成首饰,化学知识表述正确,B不符合题意;
C.乙烯与水在催化剂、加热、加压条件下发生加成反应生成乙醇,反应方程式正确,C不符合题意;
D.Al活泼性强于Ag,Al、和食盐水可构成原电池,Al作负极,在正极被还原为Ag,可去除银饰品表面污渍,化学知识表述正确,D不符合题意;
故选A。
5. 浓硫酸性质多样。欲通过以下实验验证浓硫酸相应的性质(部分夹持装置略去),不能达到目的的是
A.吸水性
B.脱水性
C.强氧化性
D.酸性
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.浓硫酸具有吸水性,可吸收胆矾中的结晶水,使蓝色胆矾变为白色无水,能验证吸水性,A正确;
B.该实验为乙醇在浓硫酸、170℃条件下制乙烯,反应中浓硫酸作催化剂和脱水剂,气体通过NaOH溶液,除去杂质气体SO2和CO2,在通过酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色,说明生成了乙烯,证明浓硫酸的脱水性,B正确;
C.铜与浓硫酸加热反应生成,使品红溶液褪色,反应中元素化合价从+6价降低到+4价,浓硫酸被还原,可验证其强氧化性,C正确;
D.浓硫酸中几乎没有氢离子,滴到石蕊试纸上,浓硫酸的脱水性会使试纸碳化变黑,不能验证酸性,D错误;
故答案选D。
6. AI点燃了智能革命。下列说法错误的是
A. 智能数据处理中心用氢燃料电池做备用电源,电池工作时化学能转化为电能
B. AI芯片封装前保存在充满N2的密封袋中,1个N2分子含有3个σ键
C. 人工智能成功从零生成原始蛋白质,蛋白质属于有机高分子
D. 水下智能传感设备的钢架镶锌,利用了牺牲阳极法防腐
【答案】B
【解析】
【详解】A.氢燃料电池属于原电池,工作时将化学能转化为电能,A正确;
B.分子中含有氮氮三键,1个三键包含1个键和2个键,故1个分子仅含1个键,B错误;
C.蛋白质是由氨基酸缩聚形成的相对分子质量很大的有机物,属于有机高分子,C正确;
D.锌的金属活泼性强于铁,钢架镶锌时锌作负极被腐蚀,铁作正极被保护,该防护方法为牺牲阳极法,D正确;
故选B。
7. 化学实验设计需要根据物质性质精准实现目标。下列实验设计遵循化学原理且操作可行的是
选项
实验目标
实验设计
A
除去苯中的苯酚
加入浓溴水后过滤
B
验证晶体的各向异性
玻璃表面滴一滴石蜡,用红热的铁针刺石蜡中央观察现象
C
检验次氯酸分解的产物
强光照射氯水,通过pH、Cl—和O2传感器采集数据分析
D
验证溴乙烷含溴元素
溴乙烷与NaOH水溶液共热后,加入AgNO3溶液观察现象
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.苯酚与浓溴水反应生成的三溴苯酚可溶于苯,同时溴单质也会溶于苯,不仅无法除去杂质还会引入新杂质,A错误;
B.玻璃属于非晶体,不具有各向异性,无法用玻璃完成验证晶体各向异性的实验,B错误;
C.次氯酸光照分解的反应为,反应后溶液减小、浓度升高、有生成,可通过对应传感器采集数据分析产物,C正确;
D.溴乙烷与水溶液共热后溶液呈碱性,会与反应生成沉淀干扰溴离子检验,应先加稀硝酸酸化再加入溶液,D错误;
故选C。
8. 三种短周期元素组成的酸式盐a有如图所示的直接转化关系。下列推理不成立的是
A. 反应①若用盐酸,则c和d均为酸性氧化物
B. 反应①若用NaOH溶液,则反应2生成一元强酸e和c
C. 反应①用NaOH溶液,则c可用排水法收集
D. 反应①使用盐酸或NaOH溶液,反应②均为氧化还原反应
【答案】D
【解析】
【详解】A.反应①用盐酸时,氢化物为,依次氧化得到的为、为,二者均能与碱反应生成盐和水,属于酸性氧化物,A正确;
B.反应①用溶液时,氢化物为,依次氧化得到为、为,反应②为,生成一元强酸和(即),B正确;
C.反应①用溶液时,为,难溶于水且不与水反应,可用排水法收集,C正确;
D.反应①用盐酸时,反应②为,无元素化合价变化,属于非氧化还原反应,并非均为氧化还原反应,D错误;
故选D。
9. 将FeCl3(s)溶于浓盐酸中,加水稀释得到澄清溶液甲,取甲溶液加入适量KSCN溶液,生成Fe(SCN)3,忽略其他络合物。下列说法正确的是
A. 向反应后的红色溶液中加入一定量铁粉振荡,水的电离程度一定减小
B. 向反应后的红色溶液中加入少量K2SO4固体,溶液红色加深
C. 向反应后的红色溶液中加入蒸馏水稀释,n(SCN—)变大
D. 甲溶液中存在:3n(Fe3+)+3n[Fe(OH)3]=n(Cl—)
【答案】C
【解析】
【详解】A.加入铁粉时,若溶液中盐酸浓度较高,Fe会与H⁺反应使H⁺浓度降低,酸对水的电离的抑制作用减弱,水的电离程度可能增大,“一定减小”表述错误,A错误;
B.加入固体,和均不参与络合平衡,平衡不移动,溶液红色不变,B错误;
C.稀释时络合平衡向微粒数更多的逆反应方向移动,释放出,因此变大,C正确;
D.甲溶液中来自和加入的浓盐酸,因此,等式不成立,D错误;
故答案选C。
10. 设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 36 g 18O3的中子数比32 g 16O2的中子数多4NA
B. 足量铁在71 g Cl2中燃烧,转移电子的数目为3NA
C. 在1 L 0.1 mol·L-1的AgNO3溶液中,Ag+的数目为0.1NA
D. 石墨电极电解足量CuSO4溶液,阴极质量增大64 g时,阳极生成气体分子的数目为NA
【答案】A
【解析】
【详解】A.36 g 的物质的量为,每个含10个中子,总中子数为;32 g 的物质的量为,每个含8个中子,总中子数为,二者中子数差值为,A正确;
B.71 g 的物质的量为1mol,与Fe反应生成,Cl元素从0价降为-1价,1 mol 完全反应转移电子数为,不是,B错误;
C.在水溶液中会发生水解,1 L 0.1 溶液中的数目小于,C错误;
D.电解溶液时,阴极反应为,增重64 g(即1 mol Cu)时转移2 mol电子;阳极反应为,转移2 mol电子时生成0.5 mol ,分子数为,不是,D错误;
故答案选A。
11. 下列陈述I和陈述Ⅱ均正确但不具有因果关系的是
选项
陈述I
陈述Ⅱ
A
向FeSO4溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液,形成澄清透明的蓝色溶液
K3[Fe(CN)6]可检测溶液中的Fe2+
B
用SO2漂白的纸浆造纸,纸多年后变黄
SO2漂白时生成的物质不稳定
C
裂化汽油能使溴水褪色
裂化汽油含有不饱和烃
D
用焦炭和石英砂制取粗硅
SiO2可制作光导纤维
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.向溶液中加入溶液,反应生成蓝色沉淀而非澄清蓝色溶液,陈述I错误,A不符合题意;
B.漂白时与有色物质结合生成的无色物质不稳定,易分解析出使物质恢复原色,故用漂白的纸浆造的纸多年后变黄,陈述均正确并且二者存在因果关系,B不符合题意;
C.裂化汽油中含有不饱和烃,可与溴发生加成反应从而使溴水褪色,陈述均正确并且二者存在因果关系,C不符合题意;
D.高温下焦炭可还原制取粗硅,陈述I正确;具有良好的光传导性能,可制作光导纤维,陈述II正确;二者分别利用的不同性质,不存在因果关系,D符合题意;
故选D。
12. 电催化CO2转化为CH4是实现资源循环的有效措施,催化机理示意图如下。下列说法错误的是
A. a是电源负极
B. 消耗1mol CO2,理论上多孔Ni电极上完成4次循环
C. 相同条件下,阴、阳两极消耗的气体的体积之比为1:4
D. 阴极的电极反应式为CO2+8H++8e—=CH4+2H2O
【答案】C
【解析】
【详解】A.催化电极上转化为,元素化合价从+4降低到-4,发生得电子的还原反应,为电解池阴极,连接电源负极,A正确;
B.消耗转移电子,多孔电极每完成1次循环转移电子,故理论上完成4次循环,B正确;
C.阴极消耗的气体为,阳极反应物为液态,无气体消耗,不存在消耗气体体积比1:4的关系,C错误;
D.阴极得电子,结合质子传导的生成和,电极反应式满足电荷守恒、原子守恒,D正确;
故答案选C。
13. V、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,X和Z同主族。V、W、Y、Z构成的一种化合物在核燃料提取中有着广泛应用,其结构如图1所示,R—的结构如图2所示。下列说法错误的是
A. 氢化物的沸点:Y>W
B. 第一电离能:W<Y<X
C. 原子半径:Z>X>Y
D. XV3和V3Y+的空间结构均为三角锥形
【答案】A
【解析】
【分析】V、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素;X和Z同主族,则它们的最外层电子数相同。图中V均形成1个共价键,且原子序数最小,所以V为H(氢);W形成4个共价键,为短周期主族元素,且W的原子序数大于V,W应为C(碳);Y形成2个共价键(含双键),原子序数大于W,因此Y应为O(氧);X与Z同主族,原子序数介于W与Y之间,X应为N(氮);Z形成5~6个共价键(含配位键),与X同主族,所以Z为P(磷)。
【详解】A.为,其氢化物包括、等,为,其氢化物为烃类(等),相对分子质量较大的烃(苯)沸点可高于的氢化物,因此氢化物沸点不一定满足,A错误;
B.同周期元素第一电离能随原子序数增大总体升高,的2p轨道为半充满稳定结构,第一电离能,即,B正确;
C.电子层数越多原子半径越大,同周期主族元素原子半径随原子序数增大而减小,原子半径,即,C正确;
D.为,中心价层电子对数为4,含1对孤电子对,空间结构为三角锥形;为,中心价层电子对数为4,含1对孤电子对,空间结构也为三角锥形,D正确;
故答案选A。
14. 已知:,按如图所示装置实验(夹持装置省略,忽略)下列说法正确的是
A. 关闭K2,打开K1,收集的气体能使带火星的木条复燃,说明NO2支持燃烧
B. 关闭K1,打开K2,铜丝变黑后小心注入乙醇,铜丝恢复红色,则该过程CuO作催化剂
C. 滴加乙醇过程中,可以观察到石蕊试纸变红
D. NaOH溶液的作用是干燥O2
【答案】A
【解析】
【分析】受热发生反应,生成和,气体经导管、阀门、分支,一支通向气球,另一支通向盛有足量溶液的试管,除杂后通向装有铜丝的硬质玻璃管,硬质玻璃管上方可滴加无水乙醇,玻璃管末端放置湿润的蓝色石蕊试纸,整套装置利用硝酸铜分解产物,探究的助燃性以及乙醇的催化氧化反应。
【详解】A.关闭,打开,硝酸铜分解产生与,二者物质的量之比为4:1,混合气体中氧气所占体积分数和空气中氧气的体积分数相近,空气无法使带火星木条复燃,而该混合气体能够让带火星木条复燃,说明支持燃烧,A正确;
B.关闭,打开,与铜丝反应生成,铜丝变黑,小心注入乙醇后,和乙醇反应重新生成,铜丝恢复红色,乙醇催化氧化的总反应中,为催化剂,只是反应中间产物,不是催化剂,B错误;
C.滴加乙醇过程中,乙醇催化氧化生成乙醛与水,没有酸性物质生成,同时硝酸铜分解产生的已经被溶液吸收,因此湿润蓝色石蕊试纸不会变红,C错误;
D.溶液能够和酸性气体反应,作用是吸收,溶液不具备干燥氧气的能力,不能干燥,D错误;
故选A。
15. 某可充电铝电池示意图如图。电解液为由[EMIM]+(有机阳离子)、[AlCl4]—和[Al2Cl7]—组成的离子液体,[AlCl4]—在石墨层间能可逆嵌入/脱嵌,形成插层化合物Cn[AlCl4]。能量密度是指一定质量物质所放出的能量的大小。下列说法正确的是
A. 放电时,石墨嵌入[AlCl4]—生成Cn[AlCl4]
B. 放电时,电解液中c([AlCl4]—)逐渐减小
C. [EMIM]+易得电子发生还原反应
D. 该铝电极电池比锂电极电池的能量密度高
【答案】B
【解析】
【分析】放电时Al作为活泼金属发生氧化反应,因此M极(Al)是负极,N极(石墨基)是正极。
【详解】A.放电时石墨为正极,发生反应,属于脱嵌过程,充电时石墨为阳极才发生嵌入反应生成,A错误;
B.放电时负极反应为,每转移3 mol电子,负极消耗7 mol ,正极仅生成3 mol ,净消耗,浓度逐渐减小,B正确;
C.是电解液中的有机阳离子,不参与电极反应,若其易得电子发生还原会干扰电池正常工作,因此不易得电子,C错误;
D.能量密度指单位质量物质放出的能量,1 g Al可提供mol电子,1 g Li可提供mol电子,相同质量下Li提供的电子更多,能量密度更高,D错误;
故选B。
16. 常温下,V mL m mol ·L-1H2SO3溶液加水稀释,溶液pH和随总体积变化如图所示。已知常温下,Ka1(H2SO3)=1.4×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-8,下列说法错误的是
A. x<1
B. a+x一定小于7
C. y≈6.0×10-10
D. VmLH2SO3溶液加水稀释10V mL的过程中,逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于是弱酸,稀释时电离度增大,氢离子浓度下降幅度小于强酸。因此,稀释10倍后pH增加量x<1,A正确;
B.溶液始终呈酸性,即使无限稀释,pH趋近于7但不会等于或超过7,故,B正确;
C.根据二级电离平衡:,稀释后溶液中(因一级电离主导),故,C错误;
D.由可得:稀释过程中减小,分母减小,比值增大,D正确;
故答案选C。
二、非选择题:本题共4小题,共56分。
17. 剧烈运动后的酸痛感与人体产生乳酸有关,甲胺衍生物能修复此过程的受损肌肉和蛋白质。
结构简式 甲胺:CH3NH2 二甲胺:(CH3)2NH 三甲胺:(CH3)3N 乳酸:
(1)乳酸中C原子的杂化类型为______;乳酸可发生缩聚反应,反应生成的高分子的结构简式为___________。
(2)常温下,甲胺是密度为0.67g·L-1的液体,用甲胺配制100g一定质量分数的水溶液,配制过程中不需要用到的仪器有_________(填字母)。
(3)学习小组测定(2)中所配甲胺溶液物质的量浓度和甲胺的Kb,实验如下:常温下取20.00mL甲胺溶液,用0.04000mol·L-1盐酸滴定,pH计测得体系的pH随滴入盐酸体积V变化的曲线如图所示。
①所配甲胺溶液c(CH3NH2)=______________mol·L-1。
②甲胺的电离常数Kb≈________________(列出算式或用结果表示均可,水的电离可忽略)。
(4)学习小组继续探究结构对甲胺及其衍生物的碱性影响。Lewis碱理论认为:中心原子给出孤电子对能力越强,碱性越强。
①常温下进行实验
实验操作
现象
__________________________
pH[(CH3)2NH]>pH(CH3NH2)>pH[(CH3)3N]
补充实验操作:______________。
结论 碱性:二甲胺>甲胺>三甲胺
②分析原因 二甲胺碱性强于甲胺的原因是________________________。
(5)甲胺盐酸盐(CH3NH3Cl)溶液中加入足量Mg(OH)2,Mg(OH)2部分溶解,发生反应a:2(aq)+Mg(OH)2(s)2CH3NH2(aq)+Mg2+(aq)+2H2O(l)。加水稀释,Mg(OH)2的溶解量增大。甲同学得出结论:稀释溶液促进反应a正向移动。乙同学认为结论不严谨,理由是___________________。
【答案】(1) ①. 、 ②. (2)AC
(3) ①. ②. 或
(4) ①. 常温下,分别取等体积、等物质的量浓度的三种胺的水溶液,测定其pH ②. 二甲胺有两个推电子的甲基,使N原子上的孤电子对电子云密度比甲胺更大,中心N原子给出孤电子对的能力更强,碱性更强
(5)稀释时体系体积增大,即使反应a不移动,作为难溶电解质,其溶解平衡也会因离子浓度商小于,继续溶解使溶解量增大,无法证明是反应a正向移动导致溶解量增加
【解析】
【小问1详解】
乳酸结构为,其中甲基、连羟基的饱和C为单键连接,采取杂化;羧基中的C形成碳氧双键,采取杂化;乳酸同时含羟基和羧基,发生分子间缩聚脱水,生成聚乳酸,其结构简式为;
【小问2详解】
配制100g一定质量分数的溶液,步骤为称量(量取液体)、在烧杯中溶解、玻璃棒搅拌,不需要分液漏斗(A),也不需要配制一定体积精确浓度溶液的容量瓶(C),因此选AC;
【小问3详解】
①滴定突跃点为酸碱恰好完全反应的点,此时消耗盐酸体积为5.00mL,根据中和反应计量关系,代入数据得;
②未加盐酸时溶液pH=11.28,可得,;甲胺电离,忽略水的电离则,,代入电离常数表达式即可算出;
【小问4详解】
①要通过pH比较三种胺的碱性,需控制变量,保证温度、溶液体积、浓度均一致,排除浓度差异对pH的干扰;
②烷基是推电子基团,相比甲胺的1个甲基,二甲胺的2个甲基的推电子效应更强,提升了N原子的电子云密度,使其更易给出孤电子对,符合Lewis碱碱性的判断规则;
【小问5详解】
本身存在沉淀溶解平衡,加水稀释时,溶解平衡也会正向移动使溶解量增大,不能直接归因于反应a的正向移动。
18. 某锂离子电池正极材料由有机黏结剂黏结,电池放电时总反应:Li1-xMO2+LixC=LiMO2+C(M可为Co、Ni),从该废旧锂离子电池正极材料回收锂、镍、钴的一种工艺流程如图所示。
已知:常温下,Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2,Ka2(H2C2O4)=1.5×10-4。
(1)预处理的步骤包括:
①NaCl溶液浸泡,使电池短路放电,减少后续操作安全隐患的同时,还能___________。
②拆分出正极材料后粉碎。
③高温热处理,目的是___________。
(2)“浸出”所得浸出液含Li+、Co2+、Nin+等金属阳离子,该过程中LiCoO2固体参与反应的离子方程式为__________________;在一定条件下,镍和钴在180min内浸出率与温度的关系如图1所示,分析80℃时Co和Ni浸出率最高的原因:_____________________。
(3)图2是丁二酮肟的结构简式,丁二酮肟镍分子结构如图3所示。丁二酮肟镍中Ni的化合价为________价。
(4)“滤液”中已除尽所有含碳微粒,“沉钴”时发生反应的离子方程式为___________。
(5)“沉镍”产物可生产一种镍的氧化物,其立方晶胞结构如图所示。
①每个O周围最近的Ni构成正_______(填具体数字)面体,O位于该结构的中心。
②若晶胞参数为anm,则晶体的密度ρ=_______g·cm-3(用含a的式子表示,设NA为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1) ①. 溶解除去正极材料表面残留的锂盐电解质 ②. 除去正极材料中的有机黏结剂
(2) ①. ②. 低于80℃时,温度升高,反应速率加快,浸出率逐渐增大;高于80℃时,受热分解,氧化剂浓度降低,导致浸出率下降 (3)+2
(4)
(5) ①. 八 ②.
【解析】
【分析】废旧锂离子电池先通过NaCl溶液浸泡短路放电、拆分粉碎、高温热处理完成预处理,消除安全隐患并除去有机黏结剂;再用稀硫酸加H2O2将正极活性物质浸出,得到含Li+、Co2+、Nin+的浸出液;之后先通过提锂步骤分离出Li2CO3,再加入丁二酮肟乙醇液沉淀分离镍得到丁二酮肟镍,最后向除尽含碳微粒的滤液中加草酸溶液沉钴,得到目标产物CoC2O4,实现三种金属的分步回收。
【小问1详解】
NaCl溶液为电解质溶液,除了使电池短路放电,还可以溶解正极表面附着的可溶性锂盐电解质,提升后续锂的回收率;有机黏结剂受热可分解挥发,高温热处理能够将其除去,避免黏结剂阻碍后续金属的浸出;
【小问2详解】
浸出体系为稀硫酸介质,中+3价Co被还原为+2价,被氧化生成,配平得到离子方程式;温度对反应的影响存在两方面,低温段升温提升反应速率,高温段会造成浸出试剂分解,反而降低浸出效率;
【小问3详解】
丁二酮肟为中性配体,形成配合物时整体呈电中性,因此中心Ni的化合价为+2价;
【小问4详解】
滤液已除尽所有含碳微粒,因此沉钴时直接用草酸和反应生成草酸钴沉淀,结合草酸的电离性质,该反应符合产物要求,离子方程式为;
【小问5详解】
该晶胞为NiO的立方晶胞,O位于晶胞内的八面体空隙中心,每个O周围最近的6个Ni构成正八面体结构;该晶胞中Ni的个数为,O的个数为12×+1=4,即1个晶胞含4个NiO单元,晶胞总质量为,晶胞体积为,代入密度公式,得密度为。
19. 氢能是未来理想能源。含铜催化剂催化甲醇和水蒸气重整是制氢的重要方向,主要过程有:
反应 Ⅰ:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH1= +89.4kJ·mol-1
反应 Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2= -41.2kJ·mol-1
反应Ⅲ:CH3OH(g)与H2O(g)生成CO2(g)与H2(g)
(1)基态Cu原子的价层电子排布式为_________________;反应Ⅲ的热化学方程式为______________________。
(2)向1L恒容密闭容器中充入1mol CH3OH(g)和1mol H2O(g)发生反应Ⅰ和Ⅱ.不同温度下,测得平衡时各物质的浓度随温度变化如图所示,图中曲线e代表CO2的浓度变化。
①反应过程中,c(CH3OH)+c(CO)+c(CO2)=______________mol·L-1。
②温度较低时,c平(CO2)接近0,结合反应的自发性分析原因:__________________。较高温度时,升高温度,平衡时CO2的浓度下降的原因是__________________。
③曲线__________代表平衡时CO的浓度随温度的变化;理论上,H2在容器中可达到的最大浓度c最大(H2)=__________mol·L-1。
(3)一定条件下,在密闭容器中充入1 molCH3OH(g)和1 mol H2O(g),发生反应I、II、Ⅲ.CO的选择性为S(CO)=。T℃,体系达到平衡时,S(CO):S(CO2)=2:3,甲醇的平衡转化率为50%。计算T℃下反应I的K:__________(写出计算过程,用平衡时各组分的物质的量分数代替浓度进行计算,结果用计算式表示)。
【答案】(1) ①. ②.
(2) ①. 1 ②. 低温时,反应Ⅰ的、,低温下反应Ⅰ非自发,体系几乎不生成CO,因此反应Ⅱ无法发生,接近0 ③. 温度升高时,吸热的反应Ⅰ平衡大幅正向移动,生成大量CO,使放热的反应Ⅱ平衡逆向移动,最终浓度降低 ④. d ⑤. 3
(3)
已知初始充入和,甲醇平衡转化率为50%,则反应的,平衡时剩余。 由C元素守恒:,结合,可得: ,。 由H元素守恒:初始H原子总量为,因此平衡时; 由O守恒代入已知量:,解得;再由H守恒得,解得;平衡总物质的量。 反应Ⅰ: 。
【解析】
【小问1详解】
Cu为29号元素,全满结构更稳定,价层电子为最外层+次外层d电子,排布为;根据盖斯定律,将反应Ⅰ+反应Ⅱ即可得到反应Ⅲ:。
【小问2详解】
① 根据C元素守恒,初始容器内C全部来自1mol,恒容1L,因此平衡时含C物种浓度之和为。
② 反应自发的判据为,反应Ⅰ是吸热、熵增反应,低温下无法自发进行,几乎不生成CO,后续反应Ⅱ没有反应物,因此浓度接近0;温度升高时,吸热的反应Ⅰ平衡大幅正向移动,生成大量CO,使放热的反应Ⅱ平衡逆向移动,最终浓度降低。
③ 已知e为,CO是反应Ⅰ的产物、反应Ⅱ的反应物,低温下浓度接近0,随温度升高逐渐增大,对应曲线d;若甲醇完全发生反应Ⅲ,1mol可生成3mol,因此最大浓度为。
【小问3详解】
已知初始充入和,甲醇平衡转化率为50%,则反应的,平衡时剩余。 由C元素守恒:,结合,可得: ,。 由H元素守恒:初始H原子总量为,因此平衡时; 由O守恒代入已知量:,解得;再由H守恒得,解得;平衡总物质的量。 反应Ⅰ: 。
20. 克莱森酯缩合→水解脱羧→黄鸣龙反应是实现碳链重组并烃化的有效途径,一个典型反应如图所示:
已知:Ph—代表苯基(C6H5—)
(1)关于化合物i:
①名称:_______________。
②酸性、加热条件下水解的方程式:_______________。
③满足下列条件的同分异构体有____________种(不考虑立体异构)。
a.与NaHCO3溶液反应能产生气体
b.苯环有且只有两个侧链
(2)化合物ii的官能团名称为_______________。
(3)化合物iii和NH2NH2按物质的量之比为1:1反应,除生成化合物iv外,还生成N2和分子构型为____________的化合物。“黄鸣龙反应”改良自“沃尔夫—基希纳”反应,无须分离中间体v(结构简式如图)。下列说法正确的有________(填字母)。
A.iii→v的转化有双键的断裂和形成
B.化合物v无手性碳原子,所有原子可能共平面
C.化合物iii能形成分子内氢键
D.化合物iv属于芳香烃,iii和v属于烃的衍生物
(4)化合物vii可由环己烯(化合物vi)通过三步反应合成。
①第一步:酸性高锰酸钾溶液氧化环己烯,目标产物的结构简式为____________。
②第二步:与乙醇发生____________(填反应类型)反应。
③第三步:合成vii,化学方程式为________________________。
【答案】(1) ①. 苯乙酸乙酯 ②. ③. 15
(2)羰基(酮羰基)、酯基
(3) ①. V形 ②. AD
(4) ①. ②. 酯化反应(取代反应) ③.
【解析】
【分析】起始原料i(苯乙酸乙酯)在强碱NaH作用下生成α-碳负离子,进攻另一分子酯的羰基,发生分子间克莱森酯缩合,得到β-酮酯类化合物ii。化合物ii在酸性水溶液中发生酯基水解,得到β-酮酸结构;由于β位羰基的吸电子作用,该β-酮酸不稳定,加热条件下自发分解,得到1,3-二苯基丙酮(化合物iii)。化合物iii的酮羰基与水合肼先缩合生成腙类中间体v,随后在强碱性、高温条件下,腙分解脱去,羰基被完全还原为亚甲基,最终得到碳链延长的芳香烃iv(1,4-二苯基丁烷)。
【小问1详解】
①该物质是苯乙酸与乙醇形成的酯,按酯的命名规则得到名称:苯乙酸乙酯;
②酯在酸性加热条件下水解,生成对应的羧酸和醇:;
③满足条件a说明含,条件b说明苯环仅两个侧链,两个侧链的组合共5种:,每对侧链在苯环上有邻、间、对3种位置异构,总计种。
【小问2详解】
观察ii的结构,同时存在酮羰基和酯基。
【小问3详解】
根据原子守恒,,生成的另一化合物为,水分子的空间构型为V形。
A.iii的酮羰基断裂,同时形成v中的双键,存在双键的断裂和形成,A正确;
B.v中存在多个饱和碳原子,饱和碳为四面体结构,所有原子不可能共平面,B错误;
C.iii的两个苯乙基距离羰基较远,无法形成分子内氢键,C错误;
D.iv仅含C、H且有苯环,属于芳香烃;iii含酮羰基、v含腙基,都属于烃的衍生物,D正确;
故选AD。
【小问4详解】
①酸性高锰酸钾氧化环己烯的碳碳双键,双键断裂后两个不饱和碳被氧化为羧基,环结构开环得到直链己二酸,结构简式为;
②己二酸的两个羧基和乙醇在酸催化下发生酯化反应,生成己二酸二乙酯;
③己二酸二乙酯在强碱NaH作用下发生分子内缩合,其中一个酯的α-碳负离子进攻另一个酯的羰基,脱去一分子乙醇,关环得到五元环的β-酮酯vii,化学方程式为。
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高三年级开学检测化学
可能用到的相对原子质量:Li-7O-16Al-27Cl-35.5Ni-59Cu-64
一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题4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. 2026丙午年是马年,马跑千里送福,勇助家兴国旺。下列与马相关文物中属于合金的是
A.西汉彩绘骑兵陶俑
B.东汉铜奔马
C.唐绢本画牧马图
D.宋木雕马
A. A B. B C. C D. D
2. “激情全运会,活力大湾区”,十五运的“水上开幕式”蕴意大湾区因水而生,科技赋能竞技,盛会精彩纷呈。下列相关说法正确的是
A. H2O和D2O互为同位素
B. 主火炬用雾光技术模拟火焰与丁达尔效应相关
C. 太阳能光伏系统为场馆减排,光伏板的主要成分是二氧化硅
D. 含糖功能饮料为运动员提供能量,糖类均属于天然有机高分子
3. 有机化合物乙是稀土永磁材料前驱体,220℃升华,环戊二烯制备化合物乙的过程如图所示。下列相关说法错误的是
A. 能与H2发生加成反应
B. 化合物甲的化学式为C5H5Na
C. 乙中含有极性共价键和非极性共价键
D. 乙晶体属于离子晶体
4. 美好生活由劳动创造。下列对劳动项目涉及的相关化学知识表述错误的是
选项
劳动项目
化学知识
A
厨师用食醋去除水垢
CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
B
技工锻打黄金制作首饰
金具有良好的延展性
C
工程师利用乙烯与水反应制备乙醇
CH2=CH2+H2OCH3CH2OH
D
匠人用铝盆装食盐水处理银饰品表面的Ag2S
Al、Ag2S和食盐水能形成原电池
A. A B. B C. C D. D
5. 浓硫酸性质多样。欲通过以下实验验证浓硫酸相应的性质(部分夹持装置略去),不能达到目的的是
A.吸水性
B.脱水性
C.强氧化性
D.酸性
A. A B. B C. C D. D
6. AI点燃了智能革命。下列说法错误的是
A. 智能数据处理中心用氢燃料电池做备用电源,电池工作时化学能转化为电能
B. AI芯片封装前保存在充满N2的密封袋中,1个N2分子含有3个σ键
C. 人工智能成功从零生成原始蛋白质,蛋白质属于有机高分子
D. 水下智能传感设备的钢架镶锌,利用了牺牲阳极法防腐
7. 化学实验设计需要根据物质性质精准实现目标。下列实验设计遵循化学原理且操作可行的是
选项
实验目标
实验设计
A
除去苯中的苯酚
加入浓溴水后过滤
B
验证晶体的各向异性
玻璃表面滴一滴石蜡,用红热的铁针刺石蜡中央观察现象
C
检验次氯酸分解的产物
强光照射氯水,通过pH、Cl—和O2传感器采集数据分析
D
验证溴乙烷含溴元素
溴乙烷与NaOH水溶液共热后,加入AgNO3溶液观察现象
A. A B. B C. C D. D
8. 三种短周期元素组成的酸式盐a有如图所示的直接转化关系。下列推理不成立的是
A. 反应①若用盐酸,则c和d均为酸性氧化物
B. 反应①若用NaOH溶液,则反应2生成一元强酸e和c
C. 反应①用NaOH溶液,则c可用排水法收集
D. 反应①使用盐酸或NaOH溶液,反应②均为氧化还原反应
9. 将FeCl3(s)溶于浓盐酸中,加水稀释得到澄清溶液甲,取甲溶液加入适量KSCN溶液,生成Fe(SCN)3,忽略其他络合物。下列说法正确的是
A. 向反应后的红色溶液中加入一定量铁粉振荡,水的电离程度一定减小
B. 向反应后的红色溶液中加入少量K2SO4固体,溶液红色加深
C. 向反应后的红色溶液中加入蒸馏水稀释,n(SCN—)变大
D. 甲溶液中存在:3n(Fe3+)+3n[Fe(OH)3]=n(Cl—)
10. 设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 36 g 18O3的中子数比32 g 16O2的中子数多4NA
B. 足量铁在71 g Cl2中燃烧,转移电子的数目为3NA
C. 在1 L 0.1 mol·L-1的AgNO3溶液中,Ag+的数目为0.1NA
D. 石墨电极电解足量CuSO4溶液,阴极质量增大64 g时,阳极生成气体分子的数目为NA
11. 下列陈述I和陈述Ⅱ均正确但不具有因果关系的是
选项
陈述I
陈述Ⅱ
A
向FeSO4溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液,形成澄清透明的蓝色溶液
K3[Fe(CN)6]可检测溶液中的Fe2+
B
用SO2漂白的纸浆造纸,纸多年后变黄
SO2漂白时生成的物质不稳定
C
裂化汽油能使溴水褪色
裂化汽油含有不饱和烃
D
用焦炭和石英砂制取粗硅
SiO2可制作光导纤维
A. A B. B C. C D. D
12. 电催化CO2转化为CH4是实现资源循环的有效措施,催化机理示意图如下。下列说法错误的是
A. a是电源负极
B. 消耗1mol CO2,理论上多孔Ni电极上完成4次循环
C. 相同条件下,阴、阳两极消耗的气体的体积之比为1:4
D. 阴极的电极反应式为CO2+8H++8e—=CH4+2H2O
13. V、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,X和Z同主族。V、W、Y、Z构成的一种化合物在核燃料提取中有着广泛应用,其结构如图1所示,R—的结构如图2所示。下列说法错误的是
A. 氢化物的沸点:Y>W
B. 第一电离能:W<Y<X
C. 原子半径:Z>X>Y
D. XV3和V3Y+的空间结构均为三角锥形
14. 已知:,按如图所示装置实验(夹持装置省略,忽略)下列说法正确的是
A. 关闭K2,打开K1,收集的气体能使带火星的木条复燃,说明NO2支持燃烧
B. 关闭K1,打开K2,铜丝变黑后小心注入乙醇,铜丝恢复红色,则该过程CuO作催化剂
C. 滴加乙醇过程中,可以观察到石蕊试纸变红
D. NaOH溶液的作用是干燥O2
15. 某可充电铝电池示意图如图。电解液为由[EMIM]+(有机阳离子)、[AlCl4]—和[Al2Cl7]—组成的离子液体,[AlCl4]—在石墨层间能可逆嵌入/脱嵌,形成插层化合物Cn[AlCl4]。能量密度是指一定质量物质所放出的能量的大小。下列说法正确的是
A. 放电时,石墨嵌入[AlCl4]—生成Cn[AlCl4]
B. 放电时,电解液中c([AlCl4]—)逐渐减小
C. [EMIM]+易得电子发生还原反应
D. 该铝电极电池比锂电极电池的能量密度高
16. 常温下,V mL m mol ·L-1H2SO3溶液加水稀释,溶液pH和随总体积变化如图所示。已知常温下,Ka1(H2SO3)=1.4×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-8,下列说法错误的是
A. x<1
B. a+x一定小于7
C. y≈6.0×10-10
D. VmLH2SO3溶液加水稀释10V mL的过程中,逐渐增大
二、非选择题:本题共4小题,共56分。
17. 剧烈运动后的酸痛感与人体产生乳酸有关,甲胺衍生物能修复此过程的受损肌肉和蛋白质。
结构简式 甲胺:CH3NH2 二甲胺:(CH3)2NH 三甲胺:(CH3)3N 乳酸:
(1)乳酸中C原子的杂化类型为______;乳酸可发生缩聚反应,反应生成的高分子的结构简式为___________。
(2)常温下,甲胺是密度为0.67g·L-1的液体,用甲胺配制100g一定质量分数的水溶液,配制过程中不需要用到的仪器有_________(填字母)。
(3)学习小组测定(2)中所配甲胺溶液物质的量浓度和甲胺的Kb,实验如下:常温下取20.00mL甲胺溶液,用0.04000mol·L-1盐酸滴定,pH计测得体系的pH随滴入盐酸体积V变化的曲线如图所示。
①所配甲胺溶液c(CH3NH2)=______________mol·L-1。
②甲胺的电离常数Kb≈________________(列出算式或用结果表示均可,水的电离可忽略)。
(4)学习小组继续探究结构对甲胺及其衍生物的碱性影响。Lewis碱理论认为:中心原子给出孤电子对能力越强,碱性越强。
①常温下进行实验
实验操作
现象
__________________________
pH[(CH3)2NH]>pH(CH3NH2)>pH[(CH3)3N]
补充实验操作:______________。
结论 碱性:二甲胺>甲胺>三甲胺
②分析原因 二甲胺碱性强于甲胺的原因是________________________。
(5)甲胺盐酸盐(CH3NH3Cl)溶液中加入足量Mg(OH)2,Mg(OH)2部分溶解,发生反应a:2(aq)+Mg(OH)2(s)2CH3NH2(aq)+Mg2+(aq)+2H2O(l)。加水稀释,Mg(OH)2的溶解量增大。甲同学得出结论:稀释溶液促进反应a正向移动。乙同学认为结论不严谨,理由是___________________。
18. 某锂离子电池正极材料由有机黏结剂黏结,电池放电时总反应:Li1-xMO2+LixC=LiMO2+C(M可为Co、Ni),从该废旧锂离子电池正极材料回收锂、镍、钴的一种工艺流程如图所示。
已知:常温下,Ka1(H2C2O4)=5.6×10-2,Ka2(H2C2O4)=1.5×10-4。
(1)预处理的步骤包括:
①NaCl溶液浸泡,使电池短路放电,减少后续操作安全隐患的同时,还能___________。
②拆分出正极材料后粉碎。
③高温热处理,目的是___________。
(2)“浸出”所得浸出液含Li+、Co2+、Nin+等金属阳离子,该过程中LiCoO2固体参与反应的离子方程式为__________________;在一定条件下,镍和钴在180min内浸出率与温度的关系如图1所示,分析80℃时Co和Ni浸出率最高的原因:_____________________。
(3)图2是丁二酮肟的结构简式,丁二酮肟镍分子结构如图3所示。丁二酮肟镍中Ni的化合价为________价。
(4)“滤液”中已除尽所有含碳微粒,“沉钴”时发生反应的离子方程式为___________。
(5)“沉镍”产物可生产一种镍的氧化物,其立方晶胞结构如图所示。
①每个O周围最近的Ni构成正_______(填具体数字)面体,O位于该结构的中心。
②若晶胞参数为anm,则晶体的密度ρ=_______g·cm-3(用含a的式子表示,设NA为阿伏加德罗常数的值)。
19. 氢能是未来理想能源。含铜催化剂催化甲醇和水蒸气重整是制氢的重要方向,主要过程有:
反应 Ⅰ:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH1= +89.4kJ·mol-1
反应 Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2= -41.2kJ·mol-1
反应Ⅲ:CH3OH(g)与H2O(g)生成CO2(g)与H2(g)
(1)基态Cu原子的价层电子排布式为_________________;反应Ⅲ的热化学方程式为______________________。
(2)向1L恒容密闭容器中充入1mol CH3OH(g)和1mol H2O(g)发生反应Ⅰ和Ⅱ.不同温度下,测得平衡时各物质的浓度随温度变化如图所示,图中曲线e代表CO2的浓度变化。
①反应过程中,c(CH3OH)+c(CO)+c(CO2)=______________mol·L-1。
②温度较低时,c平(CO2)接近0,结合反应的自发性分析原因:__________________。较高温度时,升高温度,平衡时CO2的浓度下降的原因是__________________。
③曲线__________代表平衡时CO的浓度随温度的变化;理论上,H2在容器中可达到的最大浓度c最大(H2)=__________mol·L-1。
(3)一定条件下,在密闭容器中充入1 molCH3OH(g)和1 mol H2O(g),发生反应I、II、Ⅲ.CO的选择性为S(CO)=。T℃,体系达到平衡时,S(CO):S(CO2)=2:3,甲醇的平衡转化率为50%。计算T℃下反应I的K:__________(写出计算过程,用平衡时各组分的物质的量分数代替浓度进行计算,结果用计算式表示)。
20. 克莱森酯缩合→水解脱羧→黄鸣龙反应是实现碳链重组并烃化的有效途径,一个典型反应如图所示:
已知:Ph—代表苯基(C6H5—)
(1)关于化合物i:
①名称:_______________。
②酸性、加热条件下水解的方程式:_______________。
③满足下列条件的同分异构体有____________种(不考虑立体异构)。
a.与NaHCO3溶液反应能产生气体
b.苯环有且只有两个侧链
(2)化合物ii的官能团名称为_______________。
(3)化合物iii和NH2NH2按物质的量之比为1:1反应,除生成化合物iv外,还生成N2和分子构型为____________的化合物。“黄鸣龙反应”改良自“沃尔夫—基希纳”反应,无须分离中间体v(结构简式如图)。下列说法正确的有________(填字母)。
A.iii→v的转化有双键的断裂和形成
B.化合物v无手性碳原子,所有原子可能共平面
C.化合物iii能形成分子内氢键
D.化合物iv属于芳香烃,iii和v属于烃的衍生物
(4)化合物vii可由环己烯(化合物vi)通过三步反应合成。
①第一步:酸性高锰酸钾溶液氧化环己烯,目标产物的结构简式为____________。
②第二步:与乙醇发生____________(填反应类型)反应。
③第三步:合成vii,化学方程式为________________________。
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