内容正文:
化学
可能用到的相对原子质量:H:1 O:16 S:32 Fe:56 Cu:64
一、滇铜京运
1. 云南铜矿资源储量丰富,历史上就是中国著名的产铜地之一,清朝自雍正五年至宣统三年的185年间,铸币所需铜料从云南经大规模水陆联运至北京,史称“滇铜京运”。乾隆、嘉庆年间云南铜产量占全国产量的95%,因此云南曲靖市会泽县又称“钱王之乡”。
(1)基态Cu原子的价层电子排布式为_________,Cu在元素周期表中的位置为___________________。
(2)铜是人类最早进行冶炼和使用的金属材料。工业上通常根据金属元素_________选择其冶炼的方法。
A. 在地壳中的含量 B. 正离子的氧化性
C. 原子的价层电子数 D. 单质的熔点
(3)清代铜币主要是铜锌合金,如康熙通宝实测平均含铜64.2%、锌31.5%。铜锌合金的熔点通常在900~940℃之间,试判断纯铜的熔点应_________。
A. 低于900℃ B. 900~940℃ C. 高于940℃ D. 无法确定
(4)黄铜矿是工业炼铜的重要原料之一,主要成分是,晶胞结构及晶胞参数如下图1所示,其密度为_________(用计算式表示;阿伏加德罗常数的值用表示,,的摩尔质量为)。下图2所示结构单元不能作为晶胞的原因是_________________________。
由于火法处理硫化物矿石过程中会生成,造成大气污染,因此近年来湿法炼铜有了很大的发展。湿法炼铜的主要过程是浸出、萃取、电积。
(5)浸出工序中,首先将铜矿粉碎,然后加入硫酸或氨水等化学试剂进行酸性或碱性浸出,通过搅拌、加热等手段促进铜矿石发生反应,使铜元素转移至溶液中。请配平下列黄铜矿碱性浸出的反应方程式___________________。
_________________________
(6)萃取工序是利用萃取和反萃操作,将含铜浓度较低的浸出液进行浓缩(富集),获得达到电积工序所需浓度的硫酸铜溶液。离子液体[]可用于萃取分离铜离子,该离子液体中存在的作用力有___________。
A. 配位键 B. 离子间静电作用 C. 氢键 D. 金属键
(7)上题中离子液体中各元素电负性最大与最小的元素分别是_________。
A. O、C B. N、H C. O、H D. S、H
(8)最后的电积工序是将富集后的硫酸铜溶液通电电解,制得单质铜。下图电解装置中使用质子交换膜分隔两极室,电解过程中质子移动的方向为_________。
A.左→右 B.右→左
【答案】(1) ①. ②. 第四周期族 (2)B (3)C
(4) ①. ②. 图2结构单元平移后无法实现无隙并置,故不能作为晶胞
(5) (6)ABC (7)C
(8)B
【解析】
【小问1详解】
Cu是29号元素,根据构造原理,其基态原子的电子排布式为,故其价层电子排布式为;Cu位于元素周期表的第四周期族。
【小问2详解】
工业上选择金属冶炼方法主要依据金属的活动性顺序,即金属正离子的氧化性强弱。活泼金属(正离子氧化性弱)采用电解法,中等活泼金属采用热还原法,不活泼金属(正离子氧化性强)采用热分解法或物理方法。故选B。
【小问3详解】
合金的熔点通常低于其各成分纯金属的熔点。铜锌合金的熔点在之间,因此纯铜的熔点必然高于合金的最高熔点,即高于。故选C。
【小问4详解】
根据均摊法,图1晶胞中Cu原子数为,结合化学式,则1个晶胞含有4个,密度为;晶胞必须能通过平移无隙并置地构成整个晶体,图2结构单元平移后无法实现无隙并置,故不能作为晶胞。
【小问5详解】
反应中Fe元素化合价由+2升高到+3,S元素化合价由-2升高到+6,1个共失去17个电子;中O元素化合价由0降低到-2,1个得到4个电子,根据得失电子守恒,与的系数比为4:17,结合电荷守恒推知系数为8,由N原子守恒推知系数为24,再由H原子和O原子守恒推知第四个反应物为且系数为4。配平后的系数依次为4、17、24、、4、8、2、8,方程式为:。
【小问6详解】
该离子液体由阳离子和阴离子构成,阴阳离子间存在离子间静电作用(离子键);中S与O之间存在配位键;中含有O-H键,阴离子之间或阴阳离子之间可形成氢键;该物质中不存在金属键。故选ABC。
【小问7详解】
该离子液体中含有C、H、N、O、S五种元素,元素的非金属性越强,电负性越大。这五种元素中O的非金属性最强,电负性最大;H的非金属性最弱,电负性最小。故选C。
【小问8详解】
由图可知,左侧电极上得电子转化为Cu,发生还原反应,为阴极;右侧电极上失电子转化为,发生氧化反应,为阳极。在电解池中,阳离子向阴极移动,故质子()的移动方向为从右向左。故选B。
二、胆矾
2. 胆矾()俗称蓝矾,易溶于水,难溶于乙醇。同学们在实验室使用纯氧化铜粉末和98%的浓硫酸及蒸馏水制备胆矾并测定其结晶水数目。
Ⅰ.制备胆矾
制备胆矾的流程分为溶液配制、反应控制、结晶析出三个阶段。
溶液配制:用98%()浓硫酸配制稀硫酸();
反应控制:将稀硫酸注入烧杯加热至微沸,分批次加入氧化铜粉末,用玻璃棒搅拌至完全溶解,得到蓝色透明的溶液;
晶体析出:将溶液经过操作X和操作Y,得到胆矾晶体。
(1)“溶液配制”阶段应使用量筒量取浓硫酸_________mL(数值保留整数),还需使用的仪器有玻璃棒、烧杯、____________________________。
(2)“晶体析出”阶段的操作X为_________。
A. 蒸发浓缩至晶膜出现,冷却结晶 B. 蒸发至大量晶体出现,冷却结晶
C. 蒸发浓缩至晶膜出现,趁热过滤 D. 蒸发至大量晶体出现,再利用余热蒸干
(3)操作X使用的仪器包含_________。
A. 烧杯 B. 坩埚 C. 蒸发皿 D. 玻璃棒
(4)阶段三中的操作Y包括___________________________________________。
Ⅱ.结晶水测定
先称量干燥坩埚的质量为,再加入胆矾后总质量为。将坩埚加热至胆矾全部变为白色,置于干燥器中冷却至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为。
(5)“重复上述操作”的目的是_________________________________________________。
(6)根据实验数据,胆矾分子中结晶水的个数为___________________________(写表达式)。
(7)下列操作中,会导致结晶水数目测定值偏低的是_________。
A. 胆矾未充分干燥 B. 加热后放在空气中冷却
C. 加热温度过高 D. 加热时有少量胆矾溅出来
【答案】(1) ①.
45 ②.
胶头滴管 (2)A (3)CD
(4)
过滤、洗涤、干燥 (5)
确保胆矾中的结晶水完全失去
(6) (7)B
【解析】
【小问1详解】
根据稀释前后溶质的质量守恒,设需要浓硫酸的体积为mL,则有,解得,配制溶液量取液体时,除了使用量筒外,在接近刻度线时还需要使用胶头滴管进行定容滴加。
【小问2详解】
胆矾()带有结晶水,受热易失去结晶水,因此不能直接蒸干。正确的操作是蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜,然后停止加热,利用余热或直接冷却结晶,故选A。
【小问3详解】
操作X为蒸发浓缩,在蒸发操作中,盛放溶液的容器应为蒸发皿(C),同时需要用玻璃棒(D)不断搅拌以防止局部温度过高导致液滴飞溅。烧杯一般用于加热液体或反应容器,坩埚用于灼烧固体,故选CD。
【小问4详解】
经过操作X(蒸发浓缩、冷却结晶)后,晶体析出在母液中。要得到纯净干燥的胆矾晶体,操作Y需要将固液分离并进行后处理,完整的步骤包括:过滤、洗涤、干燥。
【小问5详解】
在定量测定结晶水的实验中,“重复加热、冷却、称量”的操作称为“恒重操作”,其目的是确保胆矾中的结晶水完全失去,从而减小实验误差。
【小问6详解】
样品的总质量,加热后无水的质量,失去的结晶水质量;根据化学式:,即;解得。
【小问7详解】
根据公式进行误差分析:
A.胆矾未充分干燥,表面附着有水,导致测得失去的水的质量偏大,测定值偏高,A不符合题意;
B.加热后放在空气中冷却,无水会吸收空气中的水分,导致偏大,则偏小,偏大,测定值偏低,B符合题意;
C.加热温度过高,发生分解生成和气体,导致偏小,偏大,测定值偏高,C不符合题意;
D.加热时有少量胆矾溅出,导致偏小,偏大,测定值偏高,D不符合题意;
故选B。
三、超碳一号
3. “超碳一号”是位于我国贵州省六盘水市的全球首台商用超临界二氧化碳发电机组,于2026年5月全面建成并网发电。其发电效率及净发电量相比传统蒸汽余热发电,均有大幅提升。
(1)的电子式为___________。
(2)超临界二氧化碳发电核心原理是用超临界二氧化碳(兼具气体的流动性和液体的高密度,能高效携带热能)代替水,通过压缩加热(使用压缩机加压及热交换器利用废气余热将其加热)、膨胀做功(利用高温高压的二氧化碳推动涡轮机旋转并带动发电机发电)、冷却回热(做功后的二氧化碳经冷却恢复初始状态后重新进入循环)。该过程中的能量转化形式不包括_________。
A. 热能转化为内能 B. 内能转化为机械能
C. 化学能转化为电能 D. 机械能转化为电能
近年来,随着技术的进步,对二氧化碳的利用已经从日常和传统工业应用,进一步拓展至资源化转化利用层面,二氧化碳已经可以通过化学、生物基矿化方式转化为高价值资源,如尿素、乙烯等大宗化学品合成,新材料制造等领域,实现“变废为宝”。
用制备有反应分两步进行:
Ⅰ. ,
Ⅱ.
(3)已知部分共价键的键能如下表所示:
化学键
键能()
803
436
611
414
464
则_________。
(4)_________0。
A. B. C. D. 无法判断
二氧化碳加氢制乙烯过程中有主反应: 和副反应 。在密闭容器中,时,、压强下的平衡转化率和压强下的实际转化率(在催化剂作用下反应一定时间,且)随温度的变化如图所示。
(5)压强不变,温度从升高至,平衡时_________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),时,增大反应压强,平衡时_________。其他条件不变,延长点实际反应时间,转化率_________。
(6)时,、压强下的平衡转化率曲线几乎交于一点,其原因为___________________________________________________________________________。
工业上以和为原料生产尿素的反应实际分为两步进行:
第一步:
第二步:
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为密闭容器中投入氨和二氧化碳,实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示:
(7)合成尿素总反应的快慢由第_________步反应决定,总反应进行到_________min时到达平衡。
研究反应Ⅰ的逆反应对提高尿素产率有重要意义。某研究学习小组把一定量的氨基甲酸铵固体放入容积为的密闭容器中,在下分解:,时达到化学平衡。随时间t变化曲线如图所示。
(8)可以判断该分解反应已经达到平衡的是_________。
A. 混合气体的平均摩尔质量不变 B. 密闭容器中总压强不变
C. 密闭容器中混合气体的密度不变 D. 密闭容器中氨气的体积分数不变
(9)时,该反应的化学平衡常数的值为_________。
(10)若其他条件不变,时将容器体积压缩到,时达到新的平衡。请在图中画出时间内随时间t变化的曲线_________。
【答案】(1) (2)C
(3) (4)A
(5) ①. 增大 ②. 减小 ③. 增大
(6)温度高于时,反应以副反应为主,而副反应是气体分子数不变的反应,改变压强平衡不移动
(7) ①. 二 ②. (8)BC
(9)
(10)
【解析】
【小问1详解】
二氧化碳分子中,碳原子与两个氧原子分别共用两对电子,形成两个碳氧双键,所有原子均满足8电子稳定结构,其电子式为。
【小问2详解】
根据题干描述,超临界二氧化碳发电过程为物理状态的变化和热力学循环(压缩加热、膨胀做功、冷却回热),不涉及化学反应,因此不存在化学能转化为电能的过程。故选C。
【小问3详解】
反应Ⅱ中CO的碳氧键为三键,设其键能为,根据,对于反应Ⅱ: ,解得;对于反应Ⅰ:。
【小问4详解】
反应Ⅰ:,反应前后气体分子总数不变(),但生成物和CO的分子结构不对称性高于反应物和,体系混乱度增加,因此该反应为熵增反应,。故选A。
【小问5详解】
主反应为放热反应,副反应为吸热反应;由图可知,至时平衡转化率下降,说明此阶段以主反应逆向移动为主,逆向移动会生成大量的,导致平衡时 增大。
增大压强,主反应正向移动,生成更多的并消耗;对于副反应,其平衡常数 仅受温度影响;由于的比值增大,为保持不变, 的比值必须减小,即减小。
X点位于实际转化率曲线上,低于同等条件下的平衡转化率,说明此时反应尚未达到平衡,仍在正向进行;延长反应时间,反应继续正向进行趋于平衡,转化率增大。
【小问6详解】
当温度高于时,放热的主反应受到高温抑制,吸热的副反应成为主导。副反应是一个反应前后气体分子数相等的反应,改变压强不会使该平衡发生移动,因此不同压强下的转化率曲线趋于重合。
【小问7详解】
串联反应的总反应速率由最慢的一步决定。由图可知,氨基甲酸铵(中间产物)生成较快,而尿素生成十分缓慢,故总反应快慢由第二步决定。图中各物质的物质的量在时不再发生变化,说明此时达到化学平衡。
【小问8详解】
A.产物气体始终按 的比例生成,混合气体的平均摩尔质量始终为定值:,不能作为平衡标志,A不符合题意;
B.该反应正向气体分子数增加,恒容密闭容器中总压强随反应进行而增大,压强不变时即达平衡,B符合题意;
C.反应物为固体,随反应进行气体总质量增加,容器体积不变,气体密度增大,密度不变时即达平衡,C符合题意;
D.混合气体中的体积分数始终恒定为,不能作为平衡标志,D不符合题意;
故选BC。
【小问9详解】
由图可知,时刻达到平衡,此时。根据反应方程式,生成的;该温度下的平衡常数。
【小问10详解】
时刻将容器体积由压缩至,瞬间各气体浓度变为原来的2倍,即突变为;加压使平衡逆向移动,浓度开始下降,但由于该反应的平衡常数 仅与温度有关,温度不变,不变;因此新平衡时 必须恢复到原平衡浓度,即,所以曲线表现为:时刻垂直上升至,随后平滑下降,在时刻回到并在此后保持水平:。
四、钒化合物
4. 钒元素的英文名Vanadium,源于斯堪的纳维亚神话中的Vanadis,这是因为钒化合物色彩绚丽、十分迷人。钒化合物不仅颜色靓丽,它们的用途也非常广泛,在合金、储能、化工催化、医药生物等领域都有重要作用。
五氧化二钒()为橙黄色晶性粉末,在冶金、化工、催化等领域有重要应用。实验室以含钒废料(主要成分为,还含有Fe、Cu、Mn、Si、Al等元素的氧化物以及有机物)为原料制备的一种流程如图所示:
已知:①含钒离子在溶液中的存在形式与溶液pH的关系
溶液pH
钒元素存在形式
②时,难溶电解质的溶度积常数如表所示:
难溶电解质
(1)“酸浸”时,为了提升各物质的浸出速率,除了适当升高温度外,还可以采取的措施是_________(写一条即可)。
(2),“调pH净化Ⅰ”时不仅需除去、、三种离子(浓度时视为除尽)外,还需要考虑V的存在形式,则需调节pH范围为_________。
(3)“净化Ⅱ”的目的是除、,若该过程加入过量,可能导致的结果是________________________________________________________________。
(4)煅烧得到的产物中,可以在该流程中循环利用的物质是_________。
钒也是人体必需的微量元素,能参与代谢调节。研究发现某些含钒配合物有降血糖功能,糖尿病药物Q的制备流程如下:
(5)比较M和N的值大小及原因分析正确的是_________。()
A. 氯原子是吸电子基团 B. 氯原子是吸电子基团
C. 氯离子是供电子基团 D. 氯离子是供电子基团
(6)Q中,V的化合价为_________。
A. B. C. D.
(7)反应时控制,Q的产率最高,pH偏小时,Q的产率降低。请从以下两个角度解释原因:
①物质结构角度:_____________________________________________________。
②平衡移动角度(用表示物质P):_________________________________。
(8)为控制,加入了的氨水,若反应后溶液总体积为,则此时溶液中的_________。(结果保留三位小数,已知: )
【答案】(1)适当提高硫酸的浓度
(2)7.0<pH≤8.0
(3)生成NH4VO3沉淀,降低钒的利用率
(4)NH3 (5)A (6)C
(7) ①. 偏小,浓度高,配体P中的羧基、巯基(-SH)难以电离出,无法形成带负电的配体,难以与配位形成Q ②. 配位平衡,偏小,浓度高,平衡逆向移动,Q产率下降
(8)0.098
【解析】
【分析】含钒废料(主要成分为,还含有Fe2O3、Al2O3、CuO、有机物杂质)中加入足量MgCO3粉,并通入足量空气进行焙烧;加入稀硫酸进行酸浸,Fe2O3、Al2O3、CuO、都发生溶解,生成Al3+、Cu2+、Mg2+、Fe3+、等;加入适量氨水调节溶液的pH,使Al3+、Fe3+、Cu2+转化为Al(OH)3、Fe(OH)3、Cu(OH)2沉淀;过滤后,往滤液中加入适量的(NH4)2CO3,将Mg2+、除去;过滤后,往滤液中加入足量的(NH4)2CO3,生成NH4VO3沉淀,煅烧沉淀,从而获得V2O5;
【小问1详解】
提升浸的速率可以是:适当提高硫酸的浓度;加速搅拌;将固体粉碎过筛等;
【小问2详解】
“调pH净化I”时,需将Al3+、Fe3+、Cu2+三种离子去除干净(浓度<1×10-5 mol∙L-1时视为去除干净)。将转化为,需调节pH范围为6.0≤pH≤8.0,将Al3+、Fe3+、Cu2+三种离子生成沉淀时,计算三种离子除尽(离子浓度<1×10−5mol⋅L−1)的最低pH:除尽:,对应;除尽:,对应;除尽:,对应,所以需调节pH范围为7.0<pH≤8.0。
【小问3详解】
从流程图中可以看出,当加入足量的(NH4)2CO3时,生成NH4VO3沉淀,所以 “净化Ⅱ”时,若加入过量(NH4)2CO3,可能导致的结果是:生成NH4VO3沉淀,降低钒的利用率。
【小问4详解】
煅烧NH4VO3得到V2O5,根据质量守恒可知还有NH3生成,反应为:,NH3在该流程中可以循环利用。
【小问5详解】
N在羧基邻位引入,是吸电子基团,吸电子使羧基O-H键极性增强,更容易电离,更大,更小,所以,故答案选A;
【小问6详解】
配离子整体带一个单位负电荷,两个配体P,每个配体失去2个,每个配体带两个单位负电荷,中心与O形成双键,因此的化合价为,,故答案选C。
【小问7详解】
①偏小,浓度高,配体P中的羧基、巯基(-SH)难以电离出,无法形成带负电的配体,难以与配位形成Q。②配位平衡,偏小,浓度高,平衡逆向移动,Q产率下降。
【小问8详解】
,,,,,, ,
五、依法韦仑
5. 依法韦仑(Efavirenz)(Q)是一种非核苷类逆转录酶抑制剂,其主要通过抑制HIV-1逆转录酶活性阻断病毒复制,临床用于治疗HIV-1感染,常与其他抗逆转录病毒药物联合应用以增强疗效。其合成路线如下。
已知:
(1)A中含氧官能团的名称是_______________,分子中碳原子的杂化方式为_________。
(2)的化学方程式是__________________________________________________。
(3)可用于检测化合物D中官能团的仪器分析方法是___________。
A. 红外光谱 B. 核磁共振氢谱法 C. 质谱法 D. 元素分析法
(4)E物质核磁共振氢谱显示其分子中不同化学环境氢原子的个数比为_________。
(5)已知F分子中有环状结构和甲基。F的结构简式为_________。
(6)下列说法正确的是_________。
A.由A合成B时在进行,可减少A被氧化
B.J分子中所有碳原子均在同一平面上
C.是氧化反应
(7)X是A的同系物,比A多一个C原子。符合下列条件的X的同分异构体有_________种。
a.分子中有苯环结构;b.苯环上有3个取代基;c.遇溶液变紫色
(8)Q中含有键,Q在一定条件下水解可得到P。Q的结构简式是________________。
(9)的反应中,通过加成试剂产生的负电性微粒对“”进行加成,实现了碳链增长。写出上述合成路线中应用该原理实现碳链增长的另一加成试剂的结构简式:______________________,并在带部分负电荷的碳原子上方用“”标注。
【答案】(1) ①. 醛基 ②. sp2
(2) (3)A
(4)2:2:2:3 (5)
(6)AC (7)10
(8) (9)
【解析】
【分析】D和盐酸反应生成E,E的分子式为C5H9ClO,不饱和度为1,应是发生取代反应,故E的结构简式为,E在氢氧化钠水溶液中发生分子内成环的取代反应生成F,结合小问(3),F中含有环状结构和甲基,F的结构简式应为,F和五氯化磷发生加成-消除反应生成G,G的结构简式为,G在碱催化下加热反应生成J,J的分子式为C5H6,不饱和度为3,结合G的结构,应是发生消去反应生成了炔烃,故J的结构简式为,B和J在碱催化下生成K,结合已知信息,可知L的结构简式为,故K的结构简式为,B的结构简式为;M的分子式为C13H9ClF3NO3,P的分子式为C13H11ClF3NO,分子式变化为减少2个氧原子、增加2个氢原子,故应是硝基被还原成氨基,P的结构简式为,P在碱催化下和反应生成Q,Q和P的分子相比多了一个碳和氧,少了两个氢,应是生成了2分子的HCl,结合小问(8)中Q含有N-H键,在一定条件下水解可得到P,故Q的结构简式为,据此分析以下各小问。
【小问1详解】
根据A的结构简式可知含氧官能团为醛基,醛基和苯环中碳原子的杂化方式为sp2。
【小问2详解】
A在浓硫酸催化下和浓硝酸在0℃时发生硝化反应生成B,化学方程式为:
【小问3详解】
可用于检测化合物D中官能团的仪器分析方法是红外光谱,故答案选A;(核磁共振氢谱法用于确定H的种类和数目比;质谱法用来确定相对分子质量;元素分析法用于确定元素种类)
【小问4详解】
E的结构简式为,其结构不对称,共含4种H,核磁共振氢谱显示其分子中不同化学环境氢原子的个数比为2:2:2:3;
【小问5详解】
结合分析知,F的结构简式应为;
【小问6详解】
A.醛基具有还原性,易被氧化,由A合成B为硝化反应,在进行,可减少A被氧化,A正确;
B.J的结构简式为,分子中含多个饱和碳原子,饱和碳原子与其直接相连的四个原子形成四面体结构,所有碳原子不在同一平面上,B错误;
C.L的结构简式为,K的结构简式为,是羟基变羰基的氧化反应,C正确;
故答案选AC。
【小问7详解】
X是A的同系物,比多一个C原子。X分子中有苯环结构;苯环上有3个取代基;遇溶液变紫色,说明含有酚羟基,因此三个取代基为:-Cl、-OH、-CH=CH2,符合条件的X的同分异构体有、、(*表示-CH=CH2的位置),共有10种。
【小问8详解】
结合分析知,Q的结构简式为;
【小问9详解】
J的结构简式为,B的结构简式为,发生反应生成K:实现了碳链增长,该加成试剂为;
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化学
可能用到的相对原子质量:H:1 O:16 S:32 Fe:56 Cu:64
一、滇铜京运
1. 云南铜矿资源储量丰富,历史上就是中国著名的产铜地之一,清朝自雍正五年至宣统三年的185年间,铸币所需铜料从云南经大规模水陆联运至北京,史称“滇铜京运”。乾隆、嘉庆年间云南铜产量占全国产量的95%,因此云南曲靖市会泽县又称“钱王之乡”。
(1)基态Cu原子的价层电子排布式为_________,Cu在元素周期表中的位置为___________________。
(2)铜是人类最早进行冶炼和使用的金属材料。工业上通常根据金属元素_________选择其冶炼的方法。
A. 在地壳中的含量 B. 正离子的氧化性
C. 原子的价层电子数 D. 单质的熔点
(3)清代铜币主要是铜锌合金,如康熙通宝实测平均含铜64.2%、锌31.5%。铜锌合金的熔点通常在900~940℃之间,试判断纯铜的熔点应_________。
A. 低于900℃ B. 900~940℃ C. 高于940℃ D. 无法确定
(4)黄铜矿是工业炼铜的重要原料之一,主要成分是,晶胞结构及晶胞参数如下图1所示,其密度为_________(用计算式表示;阿伏加德罗常数的值用表示,,的摩尔质量为)。下图2所示结构单元不能作为晶胞的原因是_________________________。
由于火法处理硫化物矿石过程中会生成,造成大气污染,因此近年来湿法炼铜有了很大的发展。湿法炼铜的主要过程是浸出、萃取、电积。
(5)浸出工序中,首先将铜矿粉碎,然后加入硫酸或氨水等化学试剂进行酸性或碱性浸出,通过搅拌、加热等手段促进铜矿石发生反应,使铜元素转移至溶液中。请配平下列黄铜矿碱性浸出的反应方程式___________________。
_________________________
(6)萃取工序是利用萃取和反萃操作,将含铜浓度较低的浸出液进行浓缩(富集),获得达到电积工序所需浓度的硫酸铜溶液。离子液体[]可用于萃取分离铜离子,该离子液体中存在的作用力有___________。
A. 配位键 B. 离子间静电作用 C. 氢键 D. 金属键
(7)上题中离子液体中各元素电负性最大与最小的元素分别是_________。
A. O、C B. N、H C. O、H D. S、H
(8)最后的电积工序是将富集后的硫酸铜溶液通电电解,制得单质铜。下图电解装置中使用质子交换膜分隔两极室,电解过程中质子移动的方向为_________。
A.左→右 B.右→左
二、胆矾
2. 胆矾()俗称蓝矾,易溶于水,难溶于乙醇。同学们在实验室使用纯氧化铜粉末和98%的浓硫酸及蒸馏水制备胆矾并测定其结晶水数目。
Ⅰ.制备胆矾
制备胆矾的流程分为溶液配制、反应控制、结晶析出三个阶段。
溶液配制:用98%()浓硫酸配制稀硫酸();
反应控制:将稀硫酸注入烧杯加热至微沸,分批次加入氧化铜粉末,用玻璃棒搅拌至完全溶解,得到蓝色透明的溶液;
晶体析出:将溶液经过操作X和操作Y,得到胆矾晶体。
(1)“溶液配制”阶段应使用量筒量取浓硫酸_________mL(数值保留整数),还需使用的仪器有玻璃棒、烧杯、____________________________。
(2)“晶体析出”阶段的操作X为_________。
A. 蒸发浓缩至晶膜出现,冷却结晶 B. 蒸发至大量晶体出现,冷却结晶
C. 蒸发浓缩至晶膜出现,趁热过滤 D. 蒸发至大量晶体出现,再利用余热蒸干
(3)操作X使用的仪器包含_________。
A. 烧杯 B. 坩埚 C. 蒸发皿 D. 玻璃棒
(4)阶段三中的操作Y包括___________________________________________。
Ⅱ.结晶水测定
先称量干燥坩埚的质量为,再加入胆矾后总质量为。将坩埚加热至胆矾全部变为白色,置于干燥器中冷却至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为。
(5)“重复上述操作”的目的是_________________________________________________。
(6)根据实验数据,胆矾分子中结晶水的个数为___________________________(写表达式)。
(7)下列操作中,会导致结晶水数目测定值偏低的是_________。
A. 胆矾未充分干燥 B. 加热后放在空气中冷却
C. 加热温度过高 D. 加热时有少量胆矾溅出来
三、超碳一号
3. “超碳一号”是位于我国贵州省六盘水市的全球首台商用超临界二氧化碳发电机组,于2026年5月全面建成并网发电。其发电效率及净发电量相比传统蒸汽余热发电,均有大幅提升。
(1)的电子式为___________。
(2)超临界二氧化碳发电核心原理是用超临界二氧化碳(兼具气体的流动性和液体的高密度,能高效携带热能)代替水,通过压缩加热(使用压缩机加压及热交换器利用废气余热将其加热)、膨胀做功(利用高温高压的二氧化碳推动涡轮机旋转并带动发电机发电)、冷却回热(做功后的二氧化碳经冷却恢复初始状态后重新进入循环)。该过程中的能量转化形式不包括_________。
A. 热能转化为内能 B. 内能转化为机械能
C. 化学能转化为电能 D. 机械能转化为电能
近年来,随着技术的进步,对二氧化碳的利用已经从日常和传统工业应用,进一步拓展至资源化转化利用层面,二氧化碳已经可以通过化学、生物基矿化方式转化为高价值资源,如尿素、乙烯等大宗化学品合成,新材料制造等领域,实现“变废为宝”。
用制备有反应分两步进行:
Ⅰ. ,
Ⅱ.
(3)已知部分共价键的键能如下表所示:
化学键
键能()
803
436
611
414
464
则_________。
(4)_________0。
A. B. C. D. 无法判断
二氧化碳加氢制乙烯过程中有主反应: 和副反应 。在密闭容器中,时,、压强下的平衡转化率和压强下的实际转化率(在催化剂作用下反应一定时间,且)随温度的变化如图所示。
(5)压强不变,温度从升高至,平衡时_________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),时,增大反应压强,平衡时_________。其他条件不变,延长点实际反应时间,转化率_________。
(6)时,、压强下的平衡转化率曲线几乎交于一点,其原因为___________________________________________________________________________。
工业上以和为原料生产尿素的反应实际分为两步进行:
第一步:
第二步:
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在一体积为密闭容器中投入氨和二氧化碳,实验测得反应中各组分的物质的量随时间的变化如下图所示:
(7)合成尿素总反应的快慢由第_________步反应决定,总反应进行到_________min时到达平衡。
研究反应Ⅰ的逆反应对提高尿素产率有重要意义。某研究学习小组把一定量的氨基甲酸铵固体放入容积为的密闭容器中,在下分解:,时达到化学平衡。随时间t变化曲线如图所示。
(8)可以判断该分解反应已经达到平衡的是_________。
A. 混合气体的平均摩尔质量不变 B. 密闭容器中总压强不变
C. 密闭容器中混合气体的密度不变 D. 密闭容器中氨气的体积分数不变
(9)时,该反应的化学平衡常数的值为_________。
(10)若其他条件不变,时将容器体积压缩到,时达到新的平衡。请在图中画出时间内随时间t变化的曲线_________。
四、钒化合物
4. 钒元素的英文名Vanadium,源于斯堪的纳维亚神话中的Vanadis,这是因为钒化合物色彩绚丽、十分迷人。钒化合物不仅颜色靓丽,它们的用途也非常广泛,在合金、储能、化工催化、医药生物等领域都有重要作用。
五氧化二钒()为橙黄色晶性粉末,在冶金、化工、催化等领域有重要应用。实验室以含钒废料(主要成分为,还含有Fe、Cu、Mn、Si、Al等元素的氧化物以及有机物)为原料制备的一种流程如图所示:
已知:①含钒离子在溶液中的存在形式与溶液pH的关系
溶液pH
钒元素存在形式
②时,难溶电解质的溶度积常数如表所示:
难溶电解质
(1)“酸浸”时,为了提升各物质的浸出速率,除了适当升高温度外,还可以采取的措施是_________(写一条即可)。
(2),“调pH净化Ⅰ”时不仅需除去、、三种离子(浓度时视为除尽)外,还需要考虑V的存在形式,则需调节pH范围为_________。
(3)“净化Ⅱ”的目的是除、,若该过程加入过量,可能导致的结果是________________________________________________________________。
(4)煅烧得到的产物中,可以在该流程中循环利用的物质是_________。
钒也是人体必需的微量元素,能参与代谢调节。研究发现某些含钒配合物有降血糖功能,糖尿病药物Q的制备流程如下:
(5)比较M和N的值大小及原因分析正确的是_________。()
A. 氯原子是吸电子基团 B. 氯原子是吸电子基团
C. 氯离子是供电子基团 D. 氯离子是供电子基团
(6)Q中,V的化合价为_________。
A. B. C. D.
(7)反应时控制,Q的产率最高,pH偏小时,Q的产率降低。请从以下两个角度解释原因:
①物质结构角度:_____________________________________________________。
②平衡移动角度(用表示物质P):_________________________________。
(8)为控制,加入了的氨水,若反应后溶液总体积为,则此时溶液中的_________。(结果保留三位小数,已知: )
五、依法韦仑
5. 依法韦仑(Efavirenz)(Q)是一种非核苷类逆转录酶抑制剂,其主要通过抑制HIV-1逆转录酶活性阻断病毒复制,临床用于治疗HIV-1感染,常与其他抗逆转录病毒药物联合应用以增强疗效。其合成路线如下。
已知:
(1)A中含氧官能团的名称是_______________,分子中碳原子的杂化方式为_________。
(2)的化学方程式是__________________________________________________。
(3)可用于检测化合物D中官能团的仪器分析方法是___________。
A. 红外光谱 B. 核磁共振氢谱法 C. 质谱法 D. 元素分析法
(4)E物质核磁共振氢谱显示其分子中不同化学环境氢原子的个数比为_________。
(5)已知F分子中有环状结构和甲基。F的结构简式为_________。
(6)下列说法正确的是_________。
A.由A合成B时在进行,可减少A被氧化
B.J分子中所有碳原子均在同一平面上
C.是氧化反应
(7)X是A的同系物,比A多一个C原子。符合下列条件的X的同分异构体有_________种。
a.分子中有苯环结构;b.苯环上有3个取代基;c.遇溶液变紫色
(8)Q中含有键,Q在一定条件下水解可得到P。Q的结构简式是________________。
(9)的反应中,通过加成试剂产生的负电性微粒对“”进行加成,实现了碳链增长。写出上述合成路线中应用该原理实现碳链增长的另一加成试剂的结构简式:______________________,并在带部分负电荷的碳原子上方用“”标注。
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