内容正文:
高二化学段考试卷
考试时间:75分钟,试卷满分:100分
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Na-23 P-31 Cl-35.5 Cu-64 Br-80
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. 下列诗句对应的化学知识解读错误的是
选项
诗句
解读
A
烟笼寒水月笼沙,夜泊秦淮近酒家
“烟”属于气溶胶
B
日照香炉生紫烟,遥看瀑布挂前川
“生紫烟”涉及焰色试验
C
雷蟠电掣云滔滔,夜半载雨输亭皋
“雷蟠电掣”时N2可转化为NO,实现自然固氮
D
梨花院落溶溶月,柳絮池塘淡淡风
“柳絮”主要成分属于糖类
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.“烟”是分散在空气中的固体小颗粒或小液滴形成的分散系,分散剂为气体,属于气溶胶,A正确;
B.“生紫烟”是水汽在光照下发生光散射、产生丁达尔效应等现象,焰色试验是金属元素灼烧时的特征现象,该过程不涉及焰色试验,B错误;
C.放电条件下,空气中的与反应生成,将游离态氮转化为化合态氮,属于自然固氮,C正确;
D.“柳絮”的主要成分为纤维素,纤维素属于多糖,属于糖类物质,D正确;
故选B。
2. 已知NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 31 g白磷所含P-P键为6NA
B. 常温常压下电解饱和食盐水,若阴阳两极产生气体总质量为73 g,则转移电子数为NA
C. 常温下,将56 g Fe投入足量浓硝酸中,反应转移电子数目为3NA
D. 标准状况下,11.2 L CH4和C2H4混合气体中含氢原子数目为2NA
【答案】D
【解析】
【详解】A.白磷为,属于正四面体结构,1mol 含6mol 键,31g 的物质的量为,含键为,A错误;
B.电解饱和食盐水总反应为,每转移2 mol电子生成1 mol 和1 mol ,气体总质量为73g,故气体总质量为73g时转移电子数为,B错误;
C.常温下遇浓硝酸发生钝化,反应被致密氧化膜阻止无法持续进行,转移电子数远小于,C错误;
D.标准状况下11.2L混合气体物质的量为,和分子均含4个氢原子,故含氢原子数目为,D正确;
故选D。
3. 下列有关化学用语表示正确的是
A. SeO3的VSEPR模型:
B. 基态砷原子的简化电子排布式:[Ar]4s24p3
C. 氯化钠溶液中水合钠离子的示意图:
D. 邻羟基苯甲醛分子内氢键示意图:
【答案】A
【解析】
【详解】A.中心原子的价层电子对数为,无孤电子对,VSEPR模型为平面三角形,A正确;
B.基态为33号元素,简化电子排布式为,选项漏写的电子,B错误;
C.钠离子带正电,水分子中电负性大,带负电荷,水合钠离子中水分子的朝向:,C错误;
D.邻羟基苯甲醛的分子内氢键为羟基的与醛基的之间形成的结构,正确图示应为,D错误;
故答案为A。
4. 下列离子方程式错误的是
A. 向硅酸钠溶液中通入过量CO2:
B. 向FeI2溶液中通入过量Cl2:
C. 磁性氧化铁溶于氢碘酸:
D. 向AgI悬浊液中滴加Na2S溶液:
【答案】C
【解析】
【详解】A.向硅酸钠溶液中通入过量,碳酸酸性强于硅酸,且过量时碳酸盐转化为碳酸氢盐,该离子方程式符合反应规律,A正确;
B.还原性强于,过量可将、完全氧化,反应中与按物质的量之比参与反应,离子方程式配比正确,B正确;
C.磁性氧化铁溶于氢碘酸时,电离出的具有氧化性,可将氧化为,正确离子方程式应为,C错误;
D.溶解度远小于,可发生沉淀的转化,该离子方程式书写正确,D正确;
故答案选C。
5. 为达到相应的实验目的,下列实验装置的设计合理的是
H2(g)+I2(g)2HI(g)
A.防止铁被腐蚀
B.探究压强对平衡的影响
C.制备少量氧气,并能随时控制反应的发生和停止
D.测量中和反应反应热
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.该装置为外加电流的阴极保护法,连接电源负极作阴极,可防止铁被腐蚀,A正确;
B.反应反应前后气体分子数不变,改变压强平衡不移动,无法探究压强对平衡的影响,B错误;
C.为粉末状固体,会从隔板小孔漏下,无法实现固液分离,不能随时控制反应的发生和停止,C错误;
D.中和反应反应热测定装置缺少环形玻璃搅拌棒,无法使反应物充分混合、温度均匀,测量误差大,D错误;
故选A。
6. 多巴胺是一种神经传导物质,会传递兴奋及开心的信息,其部分合成路线如图,下列说法正确的是
A. 1 mol甲分子中含有10molσ键 B. 多巴胺与氢气完全加成后的分子含2个手性碳
C. 多巴胺分子中所有碳原子都可能共平面 D. 多巴胺的核磁氢谱图有7个峰
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲为邻苯二酚,甲的键连方式如图,甲中键包含苯环键、键、键、键,共键,A错误;
B.多巴胺与氢气完全加成后苯环变为环己烷环,环上连羟基的2个碳原子、连侧链的1个碳原子均为手性碳,共3个手性碳,B错误;
C.多巴胺中苯环为平面结构,与苯环直接相连的碳原子一定与苯环共面,侧链碳碳单键可旋转,所有碳原子都可能共平面,C正确;
D.多巴胺中等效氢共8种:2种羟基氢、3种苯环氢、2种亚甲基氢、1种氨基氢,核磁氢谱有8个峰,D错误;
故选C。
7. 已知R、X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,其中R、X、Y与Z同一周期,Y与W同族,形成的化合物M的结构如图所示。下列说法正确的是
A. 简单离子半径:
B. 电负性:
C. R与Y的单质反应可生成含非极性键的化合物
D. 最简单气态氢化物的沸点:
【答案】B
【解析】
【分析】根据化合物M的结构式可知,Y形成两个共价键,W形成六个共价键,Y与W同族,因此它们位于第Ⅵ族,则W为S,Y为O。R、X、Y、Z位于第二周期,R带一个单位正电荷,则R为Li。Z形成一个共价键,则Z为F。X形成两个共价键且使形成的阴离子带一个单位负电荷,则X为N。最终元素:;
【详解】A.电子层数相同,核电荷数越多,离子半径越小,电子层数越多,离子半径越大,故半径,正确顺序为,A错误;
B.同主族元素从上到下电负性逐渐减小,同周期元素从左向右电负性呈增大趋势,因此电负性,即Z>Y>W,B正确;
C.R是Li,Y是O,Li在中燃烧生成,中不含非极性键,C错误;
D.HF分子间存在氢键,最简单气态氢化物的沸点HF>H2S,D错误;
故选B。
8. 苯在浓和浓作用下,反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是
A. 由苯到中间体时,碳的杂化方式发生改变
B. 适当升高温度,生成产物I和产物Ⅱ的速率均增大,同时可以提高产物Ⅱ的选择性
C. 从中间体到产物的阶段,无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ
D. 产物I为苯的加成反应产物
【答案】B
【解析】
【详解】A.M的六元环中与-NO2相连的C为sp3杂化,而作为原料的苯,苯环上的碳原子为sp2杂化,故反应过程中,碳原子的杂化方式发生了变化,A正确;
B.升高温度,反应速率加快,产物I和产物Ⅱ的生成速率均增大,中间体生成产物Ⅰ是吸热反应,且活化能更大,升高温度对该过程更有利,故会提高产物Ⅰ的选择性,B错误;
C.生成产物Ⅱ的反应的活化能更低,因此反应速率更快;且形成产物Ⅱ的能量更低,即产物Ⅱ更稳定,以上这两个角度均有利于产物Ⅱ的形成,C正确;
D.根据前后结构对照,产物I为苯的加成产物,D正确;
故选B。
9. 一种新型微生物脱盐燃料电池如图所示。利用活性菌的催化作用,在净化两极室污水的同时,淡化脱盐室的盐水,协同产生电流。下列说法错误的是
A. a电极为电池负极
B. b电极的电极反应可能为:
C. 污水净化过程中,b电极区溶液的pH一定增大
D. 外电路转移2 mol电子,脱盐室质量减少58.5 g
【答案】D
【解析】
【详解】A.电极上有机物失电子发生氧化反应生成,为电池负极,A正确;
B.电极为正极,通入的得电子,若电解质溶液为中性或碱性,电极反应为,该反应可能发生,B正确;
C.电极发生还原反应,若为酸性环境则消耗,若为中性或碱性环境则生成,溶液的均会增大,C正确;
D.外电路转移电子时,脱盐室有向极迁移、向极迁移,减少的质量为,D错误;
故选D。
10. 根据下列实验过程及现象,所得实验结论正确的是
实验过程及现象
实验结论
A
向2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液中滴加几滴相同浓度的AgNO3溶液,出现白色沉淀,继续滴加几滴0.1 mol/L KI溶液,出现黄色沉淀
溶度积常数:AgI<AgCl
B
将少量铜粉加入稀硫酸中,无明显现象,再加入硝酸铁溶液,铜粉溶解
Fe3+与铜粉反应
C
向1 mL 0.1 mol/L Fe2(SO4)3溶液中加入1 mL 0.1 mol/L KI溶液,充分振荡后滴加KSCN溶液,溶液变成血红色
Fe3+与I-的反应为可逆反应
D
用pH试纸分别测定CH3COONa溶液和NaNO2溶液的pH,CH3COONa溶液的pH较大
结合H+能力:CH3COO->
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.向溶液中滴加少量生成白色沉淀,继续滴加少量溶液出现黄色沉淀,说明转化为溶度积更小的,故溶度积常数,A正确;
B.稀硫酸为酸性环境,加入后,在酸性条件下具有强氧化性,可氧化使铜粉溶解,无法证明是与铜粉发生反应,B错误;
C.溶液中物质的量为,溶液中物质的量为,反应中过量,滴加溶液显血红色不能说明反应为可逆反应,C错误;
D.实验未说明溶液和溶液的浓度相同,无法根据大小比较阴离子的水解程度,也就无法判断结合的能力强弱,D错误;
故选A。
11. 甲酸是基本有机化工原料之一,它有两种可能的分解反应:
反应①:
反应②:
一定压强下,向密闭容器中充入一定量的HCOOH气体,平衡体系中CO或的选择性和HCOOH的转化率随温度变化曲线如图所示。
提示:CO的选择性
下列说法正确的是
A. 曲线I代表的选择性
B. 反应①:(300℃)>(350℃)
C. 400℃时的体积分数约为
D. 其他条件不变,向体系中通入氩气,HCOOH的转化率下降
【答案】C
【解析】
【详解】A.图像中CO的选择性曲线随温度升高从100%降至0%(标记“CO”的下降曲线),H2的选择性应与之互补(从0%升至100%)。曲线II为H2的选择性曲线,A错误;
B.反应①为吸热反应(),升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,故(300℃)<(350℃),B错误;
C.400℃时,CO选择性为0,仅反应②发生,设初始HCOOH为1mol,由图可知,转化率α=90%,反应②生成CO2和H2各0.9mol,剩余HCOOH 0.1mol,总气体物质的量=0.1+0.9+0.9=1.9mol。CO₂体积分数为,C正确;
D.两反应均为气体体积增大的反应,恒压下通入氩气,相当于减压,平衡正向移动,HCOOH转化率增大,D错误;
故选C。
12. 铜的化合物种类繁多,在人类的生产生活中有着广泛的应用。实验测得一种铜与溴形成的化合物的沸点为1345℃,其晶胞结构如图所示(晶体的密度为,设NA为阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是
A. 已知原子分数坐标:A点为(0,0,0),则B点的原子分数坐标为(,,)
B. 晶体中与Cu最近且距离相等的Cu有6个
C. Cu与Br之间的最短距离为
D. 该晶胞沿z轴方向上的投影图为
【答案】D
【解析】
【详解】A.A点坐标为,晶胞边长为单位1,该晶胞中B点的Br位于四面体空隙,与其相连的顶点坐标为,所以B点坐标为,A错误;
B.由图可知,Cu位于晶胞顶角,其周围最近且距离相等的铜位于面心,有12个,B错误;
C.晶胞质量,由得晶胞边长。Cu与Br的最短距离为晶胞体对角线的,体对角线长为,因此最短距离为,C错误;
D.沿z轴投影时,四个Br的投影坐标应为、、、,Cu位于4个顶点和4条棱的中点和面心,与选项D给出的投影图相符,D正确;
故选D。
13. Fe3+的配合物呈现不同的颜色。如[Fe(H2O)6]3+为浅紫色,[Fe(SCN)6]3-为红色,[FeF6]3-为无色。某同学为探究Fe3+配合物的性质进行如下实验。下列有关说法不正确的是
A. Fe3+的价层电子轨道处于半满状态,较稳定
B. 向溶液Ⅰ中加入适量硝酸有利于观察到[Fe(H2O)6]3+的紫色
C. 与Fe3+形成配位键的稳定性强弱:SCN-<F-
D. SCN-中存在π键,和Fe3+配位的是N原子
【答案】D
【解析】
【详解】A.的电子排布式为,价层3d轨道处于半满状态,能量低、较稳定,A不符合题意;
B.加入硝酸增大浓度,可抑制水解,有利于存在,便于观察浅紫色,B不符合题意;
C.向红色的溶液中加入后溶液变为无色,说明可置换出,因此配位键稳定性:,C不符合题意;
D.中C与N之间为三键,存在π键,但S的电负性小于N,更易给出孤电子对,和配位的是S原子而非N原子,D符合题意;
故选D。
14. 常温下,用NaOH溶液分别滴定、、三种溶液,[M表示、、],pM随pH变化关系如图所示。已知,当金属离子浓度时认为沉淀完全。下列说法错误的是
A. 曲线Ⅰ表示滴定溶液的变化曲线
B. 当刚好完全沉淀时,溶液
C. 的
D. a点,的数量级为
【答案】B
【解析】
【分析】Ⅰ、Ⅲ两条曲线平行,所以物质类型相同,则曲线Ⅱ代表滴定CH3COOH溶液的变化关系,已知,则曲线Ⅰ代表滴定CuSO4溶液的变化关系,曲线Ⅲ代表滴定MgSO4溶液的变化关系,据此解答;
【详解】A.Ⅰ、Ⅲ两条线平行,代表物质类型相同,则曲线Ⅱ表示与pH的变化关系;因,pH相同时,故曲线Ⅰ代表滴定溶液的变化,A正确;
B.当,,从图像上可知曲线Ⅰ的纵坐标为0,由计算可得此时,则,当Cu2+沉淀完全时,,则,溶液的,B错误;
C.由,,从图像上可知曲线Ⅲ的纵坐标为0,由计算可得此时,故,Mg(OH)2+Cu2+Mg2++Cu(OH)2的,C正确;
D.当时,溶液中,而a点是曲线Ⅱ和曲线Ⅲ的交点,a点溶液中,因此,则,D正确;
故选B。
二、解答题
15. 某科研人员以废镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO)为原料回收镍,工艺流程如图:
已知:常温下,有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表。
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
6.5
7.7
沉淀完全的pH
3.7
9.7
9.2
回答下列问题:
(1)为了加快反应速率,可采取的措施有:___________________________。(任写一种方法);基态Ni2+价电子排布图为____________________。
(2)浸出渣主要成分为__________、__________(填化学式)。
(3)“除铜”时,Fe3+与H2S反应的离子方程式为______________________________。
(4)“氧化”的目的是将溶液中Fe2+氧化为Fe3+,温度需控制在40~50℃之间,该步骤温度不能太高的原因是______________________________。
(5)“调pH”时,pH的控制范围为______________。
(6)“除钙”后,若溶液中F-浓度为,则________________。[已知常温下,]
(7)电解产生2NiOOH·H2O的原理分两步:①碱性条件下,Cl-在阳极被氧化为ClO-;②Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH·H2O沉淀,则第②步反应的离子方程式为__________________。
【答案】(1) ①.
升高温度(或搅拌、粉碎废镍催化剂、适当增大硫酸浓度等) ②.
(2) ①.
(或 ) ②.
(3)
(4)
温度过高会导致 受热分解,降低其利用率
(5)
(6)
(7)
【解析】
【分析】酸浸时加入硫酸,CaO、BaO分别与硫酸反应生成微溶的硫酸钙与硫酸钡,此时滤液中含有镍离子,铁离子,钙离子,铜离子,之后加入硫化氢生成S与CuS,此时转化为,加入过氧化氢将二价铁离子氧化为,通过调pH除去铁离子,之后加入氟化钠除去钙离子,之后加氯化钠电解得到,据此作答:
【小问1详解】
加快反应速率的措施:将废镍催化剂粉碎,或适当升高温度、适当增大硫酸浓度、搅拌等;Ni的原子序数为28,基态Ni原子价电子排布为,失去两个电子,价电子排布式图:;
【小问2详解】
酸浸时加入,CaO、BaO分别与硫酸反应生成微溶的和难溶的,二者不进入浸出液,成为浸出渣;
【小问3详解】
除铜时作为氧化剂将中的-2价S氧化为S单质,自身被还原为,方程式为:;
【小问4详解】
该氧化步骤使用的氧化剂为,高温下易发生分解,导致利用率低;
【小问5详解】
调pH的目的是将完全沉淀为(沉淀完全的pH为3.7),同时不能让生成沉淀(开始沉淀的pH为7.7),因此pH的范围为;
【小问6详解】
根据,代入,得:,。
【小问7详解】
碱性条件下,被氧化,Ni从+2价升高到+3价,Cl从+1价降低到-1价,结合碱性环境的配平原子与电荷:。
16. 苯甲酸甲酯具有多种对皮肤有益的功效,其保湿、舒缓镇静、促进皮肤再生的特性使其成为许多化妆品的重要成分。某实验小组以苯甲酸和甲醇为原料,在如图所示装置中制取苯甲酸甲酯。请回答下列问题:
已知:相关物质的物理性质如下表。
项目
苯甲酸
甲醇
苯甲酸甲酯
相对分子质量
122
32
136
熔点/
122
-93.9
-12.3
沸点/
249
65
199.6
水溶性
0.17g(25℃),0.95g(50℃)
易溶
难溶
Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入18.3g苯甲酸()和19.2g甲醇(CH3OH),再缓慢加入3mL浓硫酸,混匀后,投入几粒沸石,小心加热75 min,获得苯甲酸甲酯粗产品。
(1)仪器X的名称是__________。
(2)写出该实验中制取苯甲酸甲酯的化学方程式:____________________。
(3)实验中需使用过量的甲醇,其目的是__________。
Ⅱ.粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等,现拟用下列流程进行精制。
(4)试剂a可以是__________(填序号)。
A.稀硫酸 B.饱和碳酸钠溶液 C.乙醇
(5)第一次蒸馏时,温度应控制在__________℃左右;操作b的名称是__________。
Ⅲ.探究苯甲酸甲酯的碱性水解并回收苯甲酸(装置如下图)
(6)完成步骤③适宜采用的方法是__________(填序号)。
A. 常温过滤 B. 趁热过滤 C. 蒸发 D. 分液
(7)苯甲酸纯度的测定
称量苯甲酸样品0.3050 g放入锥形瓶中,加入适量蒸馏水并适当微热,再加入1~2滴酚酞作指示剂,用0.1000 mol·L-1标准氢氧化钠溶液滴定(杂质均不与氢氧化钠溶液反应),平均消耗标准氢氧化钠溶液20.00 mL,则样品中苯甲酸的纯度为__________。
【答案】(1)球形冷凝管
(2)
(3)酯化反应为可逆反应,增加甲醇的用量可使化学平衡正向移动,提高苯甲酸的转化率(或提高苯甲酸甲酯的产率)
(4)B (5) ①. 65 ②. 分液 (6)A
(7)80.0%
【解析】
【分析】本实验以苯甲酸和甲醇为原料,在浓硫酸催化和加热条件下合成苯甲酸甲酯。由于酯化反应是可逆反应,采用过量甲醇以提高产率,并使用球形冷凝管冷凝回流挥发的反应物。反应结束后,粗产品中含有未反应的甲醇、苯甲酸、催化剂浓硫酸以及生成的水。通过控制温度在65℃左右蒸馏除去大部分甲醇;随后加入饱和碳酸钠溶液洗涤,以中和硫酸和苯甲酸,并降低苯甲酸甲酯的溶解度,通过分液分离出有机层;有机层经无水硫酸镁干燥、过滤后,再进行减压蒸馏得到纯净的苯甲酸甲酯。最后通过碱性水解和酸碱滴定测定苯甲酸的纯度。
【小问1详解】
根据仪器X的结构特征(内管呈连续球泡状),可知其名称为球形冷凝管。
【小问2详解】
苯甲酸与甲醇在浓硫酸作催化剂、加热的条件下发生酯化反应,生成苯甲酸甲酯和水,化学方程式为:。
【小问3详解】
酯化反应属于可逆反应,根据勒夏特列原理,增加反应物甲醇的浓度,可以促使化学平衡向正反应方向移动,从而提高苯甲酸的转化率和苯甲酸甲酯的产率。
【小问4详解】
混合液中含有硫酸和未反应的苯甲酸等酸性杂质,加入饱和碳酸钠溶液可以中和这些酸性杂质,生成易溶于水的盐,同时降低苯甲酸甲酯在水中的溶解度,便于分层分离。故选B。
【小问5详解】
第一次蒸馏的目的是分离出未反应的甲醇,查阅表格可知甲醇的沸点为65℃,因此温度应控制在65℃左右;操作b将混合液分离为水层和有机层,该分离互不相溶液体的操作名称为分液。
【小问6详解】
步骤③是从酸化后的混合物中分离出苯甲酸固体。由表格数据可知,苯甲酸在常温下水溶性较小(25℃时仅为0.17g),因此适宜采用常温过滤的方法将固体分离出来。故选A。
【小问7详解】
滴定过程中消耗的标准氢氧化钠溶液的物质的量为 。由于苯甲酸分子中含有一个羧基,与氢氧化钠按 发生中和反应,因此样品中苯甲酸的物质的量 。其质量为 。则样品中苯甲酸的纯度为 。
17. 用氢气还原二氧化碳制备低碳烃是实现碳中和的重要途径。还原二氧化碳制备乙烯和甲烷的反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)用氢气还原乙烯制备甲烷的热化学方程式为________。
(2)一定温度下,向5 L刚性密闭容器中充入n mol CO2和0.3 mol H2,发生反应Ⅰ,测得平衡时CO2和H2的转化率(α)随n的变化如图甲所示。
其中H2的转化率随n的变化的曲线为______(填“L1”或“L2”);该温度下反应Ⅰ的平衡常数K=__________L3·mol-3(列出计算式即可);若改为向初始容积为5 L的恒压密闭容器中充入n mol CO2和0.3 mol H2,平衡时CO2的转化率α(CO2) __________(填“>”“=”或“<”)20%。
已知还原二氧化碳制甲烷过程中还会发生副反应Ⅲ. 。常压条件下将CO2和H2按一定投料比匀速通过盛有催化剂的反应器,CH4的实际选择性与平衡选择性随温度的变化如图乙所示。CH4的选择性可表示为。
(3)①随着温度的升高,CH4的平衡选择性逐渐降低的原因为_________。
②600℃前,CH4的实际选择性会高于平衡选择性,猜测原因为________。
(4)电化学方法也可以实现CO2甲烷化。利用图丙装置实现微生物催化驱动CO2甲烷化,同时可处理有机废水。阴极的电极反应式为______。
【答案】(1)
(2) ①.
②.
③.
(3) ①.
反应Ⅱ为放热反应,升高温度平衡逆向移动,的生成量减少;反应Ⅲ为吸热反应,升高温度平衡正向移动,消耗更多的,故的平衡选择性降低 ②.
600℃前,反应未达到平衡,反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ,相同时间内生成的较多
(4)
【解析】
【小问1详解】
已知:Ⅰ.;
Ⅱ.。根据盖斯定律,将 即可得到目标反应,其焓变 ,因此热化学方程式为;
【小问2详解】
在恒容密闭容器中,增加的物质的量,平衡正向移动,的转化率升高,而自身的转化率降低,故表示的转化率曲线;当时,两者转化率均为,此时转化了。根据化学方程式可知,转化了,则起始的物质的量 。平衡时各物质的物质的量分别为:,,,。容器体积为,各物质的平衡浓度分别为,,,。代入平衡常数表达式得 ;反应Ⅰ为气体分子数减少的反应,若改为恒压条件,相当于在恒容平衡的基础上加压,平衡正向移动,的转化率增大,即 。
【小问3详解】
①反应Ⅱ为放热反应,升温平衡逆向移动,产率降低;反应Ⅲ为吸热反应,升温平衡正向移动,消耗量增加,因此随着温度升高,的平衡选择性逐渐降低;
②600℃前反应未达平衡,受动力学控制,反应Ⅱ的速率较快,相同时间内生成的较多,因此实际选择性较高;
【小问4详解】
在电化学装置中,b电极通入生成,发生还原反应,作阴极。结合中间的质子交换膜可知环境为酸性,有参与反应,电极反应式为 。
18. 已知A是一种气态烃,其密度在标准状况下是H2的14倍。下列关系图中部分产物已略去,试回答下列问题:
已知:(R代表烃基,X代表卤素原子)。
(1)写出A、C分子中的官能团名称:A__________,C__________。反应①~⑦中属于取代反应的是__________。
(2)聚苯乙烯中碳原子的杂化方式有__________。
(3)C与F以物质的量之比2:1反应生成G,反应④的化学方程式为__________;反应⑦的化学方程式为__________。
(4)键的极性对物质的化学性质有重要影响。已知常见基团的吸电子效应的强度,则下列物质酸性由强到弱的顺序是__________(填字母)。
A. CH3COOH B. ClCH2COOH
C. D. C6H5CH2COOH
(5)已知某有机物X:由C、H、O三种元素组成,经燃烧分析实验测定其碳氢原子比为4:10,如图是该有机物的质谱图。
X的所有同分异构体中,和B互为同系物的有__________种(不考虑立体异构)。
【答案】(1) ①. 碳碳双键 ②. 羧基 ③. ③④⑤
(2)
(3) ①. ②. n
(4)B>C>D>A (5)4
【解析】
【分析】A是一种气态烃,其密度在标准状况下是的14倍,则A是乙烯;A与水发生加成反应生成B,B是乙醇;乙醇被酸性高锰酸钾氧化为乙酸,C是乙酸;乙酸和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯,D是乙酸乙酯;乙烯和溴发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,E是1,2-二溴乙烷;E发生水解反应生成乙二醇,F是乙二醇;乙酸和乙二醇2:1发生酯化反应生成乙二醇二乙酸酯,G是乙二醇二乙酸酯;1,2-二溴乙烷和苯发生取代反应生成H。
【小问1详解】
乙烯的特征官能团为碳碳双键,乙酸的特征官能团为羧基;
反应类型判断:①为加成反应、②为加成反应、③是乙醇与乙酸的酯化(取代)反应、④是乙酸与乙二醇的酯化(取代)反应、⑤是苯与1,2-二溴乙烷的取代反应、⑥是消去反应、⑦是加聚反应,因此取代反应为③④⑤。
【小问2详解】
聚苯乙烯中,聚苯乙烯中苯环上的碳原子为杂化;主链上其余饱和亚甲基的碳原子为杂化。
【小问3详解】
C(乙酸)和F(乙二醇)按物质的量2:1发生酯化反应,生成二乙酸乙二酯和2分子水,对应的化学方程式为:;苯乙烯在一定条件下发生加聚反应生成聚苯乙烯,对应的化学方程式为:n。
【小问4详解】
吸电子基团的吸电子效应越强,越能分散羧基电离出的负电荷,对应羧酸酸性越强。根据给定吸电子顺序,对应酸性:。
【小问5详解】
质谱图最大质荷比为74,即该有机物相对分子质量为74;已知C:H=4:10,设分子式为,计算得,,即分子式为。B为乙醇,属于醇类,因此符合要求的是分子式为的醇类同分异构体:1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-2-丙醇,共4种。
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高二化学段考试卷
考试时间:75分钟,试卷满分:100分
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Na-23 P-31 Cl-35.5 Cu-64 Br-80
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. 下列诗句对应的化学知识解读错误的是
选项
诗句
解读
A
烟笼寒水月笼沙,夜泊秦淮近酒家
“烟”属于气溶胶
B
日照香炉生紫烟,遥看瀑布挂前川
“生紫烟”涉及焰色试验
C
雷蟠电掣云滔滔,夜半载雨输亭皋
“雷蟠电掣”时N2可转化为NO,实现自然固氮
D
梨花院落溶溶月,柳絮池塘淡淡风
“柳絮”主要成分属于糖类
A. A B. B C. C D. D
2. 已知NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 31 g白磷所含P-P键为6NA
B. 常温常压下电解饱和食盐水,若阴阳两极产生气体总质量为73 g,则转移电子数为NA
C. 常温下,将56 g Fe投入足量浓硝酸中,反应转移电子数目为3NA
D. 标准状况下,11.2 L CH4和C2H4混合气体中含氢原子数目为2NA
3. 下列有关化学用语表示正确的是
A. SeO3的VSEPR模型:
B. 基态砷原子的简化电子排布式:[Ar]4s24p3
C. 氯化钠溶液中水合钠离子的示意图:
D. 邻羟基苯甲醛分子内氢键示意图:
4. 下列离子方程式错误的是
A. 向硅酸钠溶液中通入过量CO2:
B. 向FeI2溶液中通入过量Cl2:
C. 磁性氧化铁溶于氢碘酸:
D. 向AgI悬浊液中滴加Na2S溶液:
5. 为达到相应的实验目的,下列实验装置的设计合理的是
H2(g)+I2(g)2HI(g)
A.防止铁被腐蚀
B.探究压强对平衡的影响
C.制备少量氧气,并能随时控制反应的发生和停止
D.测量中和反应反应热
A. A B. B C. C D. D
6. 多巴胺是一种神经传导物质,会传递兴奋及开心的信息,其部分合成路线如图,下列说法正确的是
A. 1 mol甲分子中含有10molσ键 B. 多巴胺与氢气完全加成后的分子含2个手性碳
C. 多巴胺分子中所有碳原子都可能共平面 D. 多巴胺的核磁氢谱图有7个峰
7. 已知R、X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,其中R、X、Y与Z同一周期,Y与W同族,形成的化合物M的结构如图所示。下列说法正确的是
A. 简单离子半径:
B. 电负性:
C. R与Y的单质反应可生成含非极性键的化合物
D. 最简单气态氢化物的沸点:
8. 苯在浓和浓作用下,反应过程中能量变化示意图如下。下列说法不正确的是
A. 由苯到中间体时,碳的杂化方式发生改变
B. 适当升高温度,生成产物I和产物Ⅱ的速率均增大,同时可以提高产物Ⅱ的选择性
C. 从中间体到产物的阶段,无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ
D. 产物I为苯的加成反应产物
9. 一种新型微生物脱盐燃料电池如图所示。利用活性菌的催化作用,在净化两极室污水的同时,淡化脱盐室的盐水,协同产生电流。下列说法错误的是
A. a电极为电池负极
B. b电极的电极反应可能为:
C. 污水净化过程中,b电极区溶液的pH一定增大
D. 外电路转移2 mol电子,脱盐室质量减少58.5 g
10. 根据下列实验过程及现象,所得实验结论正确的是
实验过程及现象
实验结论
A
向2 mL 0.1 mol/L NaCl溶液中滴加几滴相同浓度的AgNO3溶液,出现白色沉淀,继续滴加几滴0.1 mol/L KI溶液,出现黄色沉淀
溶度积常数:AgI<AgCl
B
将少量铜粉加入稀硫酸中,无明显现象,再加入硝酸铁溶液,铜粉溶解
Fe3+与铜粉反应
C
向1 mL 0.1 mol/L Fe2(SO4)3溶液中加入1 mL 0.1 mol/L KI溶液,充分振荡后滴加KSCN溶液,溶液变成血红色
Fe3+与I-的反应为可逆反应
D
用pH试纸分别测定CH3COONa溶液和NaNO2溶液的pH,CH3COONa溶液的pH较大
结合H+能力:CH3COO->
A. A B. B C. C D. D
11. 甲酸是基本有机化工原料之一,它有两种可能的分解反应:
反应①:
反应②:
一定压强下,向密闭容器中充入一定量的HCOOH气体,平衡体系中CO或的选择性和HCOOH的转化率随温度变化曲线如图所示。
提示:CO的选择性
下列说法正确的是
A. 曲线I代表的选择性
B. 反应①:(300℃)>(350℃)
C. 400℃时的体积分数约为
D. 其他条件不变,向体系中通入氩气,HCOOH的转化率下降
12. 铜的化合物种类繁多,在人类的生产生活中有着广泛的应用。实验测得一种铜与溴形成的化合物的沸点为1345℃,其晶胞结构如图所示(晶体的密度为,设NA为阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是
A. 已知原子分数坐标:A点为(0,0,0),则B点的原子分数坐标为(,,)
B. 晶体中与Cu最近且距离相等的Cu有6个
C. Cu与Br之间的最短距离为
D. 该晶胞沿z轴方向上的投影图为
13. Fe3+的配合物呈现不同的颜色。如[Fe(H2O)6]3+为浅紫色,[Fe(SCN)6]3-为红色,[FeF6]3-为无色。某同学为探究Fe3+配合物的性质进行如下实验。下列有关说法不正确的是
A. Fe3+的价层电子轨道处于半满状态,较稳定
B. 向溶液Ⅰ中加入适量硝酸有利于观察到[Fe(H2O)6]3+的紫色
C. 与Fe3+形成配位键的稳定性强弱:SCN-<F-
D. SCN-中存在π键,和Fe3+配位的是N原子
14. 常温下,用NaOH溶液分别滴定、、三种溶液,[M表示、、],pM随pH变化关系如图所示。已知,当金属离子浓度时认为沉淀完全。下列说法错误的是
A. 曲线Ⅰ表示滴定溶液的变化曲线
B. 当刚好完全沉淀时,溶液
C. 的
D. a点,的数量级为
二、解答题
15. 某科研人员以废镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO)为原料回收镍,工艺流程如图:
已知:常温下,有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如表。
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
6.5
7.7
沉淀完全的pH
3.7
9.7
9.2
回答下列问题:
(1)为了加快反应速率,可采取的措施有:___________________________。(任写一种方法);基态Ni2+价电子排布图为____________________。
(2)浸出渣主要成分为__________、__________(填化学式)。
(3)“除铜”时,Fe3+与H2S反应的离子方程式为______________________________。
(4)“氧化”的目的是将溶液中Fe2+氧化为Fe3+,温度需控制在40~50℃之间,该步骤温度不能太高的原因是______________________________。
(5)“调pH”时,pH的控制范围为______________。
(6)“除钙”后,若溶液中F-浓度为,则________________。[已知常温下,]
(7)电解产生2NiOOH·H2O的原理分两步:①碱性条件下,Cl-在阳极被氧化为ClO-;②Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH·H2O沉淀,则第②步反应的离子方程式为__________________。
16. 苯甲酸甲酯具有多种对皮肤有益的功效,其保湿、舒缓镇静、促进皮肤再生的特性使其成为许多化妆品的重要成分。某实验小组以苯甲酸和甲醇为原料,在如图所示装置中制取苯甲酸甲酯。请回答下列问题:
已知:相关物质的物理性质如下表。
项目
苯甲酸
甲醇
苯甲酸甲酯
相对分子质量
122
32
136
熔点/
122
-93.9
-12.3
沸点/
249
65
199.6
水溶性
0.17g(25℃),0.95g(50℃)
易溶
难溶
Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入18.3g苯甲酸()和19.2g甲醇(CH3OH),再缓慢加入3mL浓硫酸,混匀后,投入几粒沸石,小心加热75 min,获得苯甲酸甲酯粗产品。
(1)仪器X的名称是__________。
(2)写出该实验中制取苯甲酸甲酯的化学方程式:____________________。
(3)实验中需使用过量的甲醇,其目的是__________。
Ⅱ.粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等,现拟用下列流程进行精制。
(4)试剂a可以是__________(填序号)。
A.稀硫酸 B.饱和碳酸钠溶液 C.乙醇
(5)第一次蒸馏时,温度应控制在__________℃左右;操作b的名称是__________。
Ⅲ.探究苯甲酸甲酯的碱性水解并回收苯甲酸(装置如下图)
(6)完成步骤③适宜采用的方法是__________(填序号)。
A. 常温过滤 B. 趁热过滤 C. 蒸发 D. 分液
(7)苯甲酸纯度的测定
称量苯甲酸样品0.3050 g放入锥形瓶中,加入适量蒸馏水并适当微热,再加入1~2滴酚酞作指示剂,用0.1000 mol·L-1标准氢氧化钠溶液滴定(杂质均不与氢氧化钠溶液反应),平均消耗标准氢氧化钠溶液20.00 mL,则样品中苯甲酸的纯度为__________。
17. 用氢气还原二氧化碳制备低碳烃是实现碳中和的重要途径。还原二氧化碳制备乙烯和甲烷的反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题:
(1)用氢气还原乙烯制备甲烷的热化学方程式为________。
(2)一定温度下,向5 L刚性密闭容器中充入n mol CO2和0.3 mol H2,发生反应Ⅰ,测得平衡时CO2和H2的转化率(α)随n的变化如图甲所示。
其中H2的转化率随n的变化的曲线为______(填“L1”或“L2”);该温度下反应Ⅰ的平衡常数K=__________L3·mol-3(列出计算式即可);若改为向初始容积为5 L的恒压密闭容器中充入n mol CO2和0.3 mol H2,平衡时CO2的转化率α(CO2) __________(填“>”“=”或“<”)20%。
已知还原二氧化碳制甲烷过程中还会发生副反应Ⅲ. 。常压条件下将CO2和H2按一定投料比匀速通过盛有催化剂的反应器,CH4的实际选择性与平衡选择性随温度的变化如图乙所示。CH4的选择性可表示为。
(3)①随着温度的升高,CH4的平衡选择性逐渐降低的原因为_________。
②600℃前,CH4的实际选择性会高于平衡选择性,猜测原因为________。
(4)电化学方法也可以实现CO2甲烷化。利用图丙装置实现微生物催化驱动CO2甲烷化,同时可处理有机废水。阴极的电极反应式为______。
18. 已知A是一种气态烃,其密度在标准状况下是H2的14倍。下列关系图中部分产物已略去,试回答下列问题:
已知:(R代表烃基,X代表卤素原子)。
(1)写出A、C分子中的官能团名称:A__________,C__________。反应①~⑦中属于取代反应的是__________。
(2)聚苯乙烯中碳原子的杂化方式有__________。
(3)C与F以物质的量之比2:1反应生成G,反应④的化学方程式为__________;反应⑦的化学方程式为__________。
(4)键的极性对物质的化学性质有重要影响。已知常见基团的吸电子效应的强度,则下列物质酸性由强到弱的顺序是__________(填字母)。
A. CH3COOH B. ClCH2COOH
C. D. C6H5CH2COOH
(5)已知某有机物X:由C、H、O三种元素组成,经燃烧分析实验测定其碳氢原子比为4:10,如图是该有机物的质谱图。
X的所有同分异构体中,和B互为同系物的有__________种(不考虑立体异构)。
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