内容正文:
2025级高二上学期10月份阶段性检测
化学试题
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 Li 7 O 16 S 32 K 39 I 127 Pb 207
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 白磷()在高温下可分解为,即。已知中的键能为,中的键能为。下列说法错误的是
A. 晶体为分子晶体 B. 分子中含有键和键
C. 与互为同素异形体 D. 根据键能估算上述反应的
2. 下图四种电池装置是依据原电池原理设计的,下列有关叙述错误的是
A. 图①中锌发生氧化反应
B. 图②中a电极的反应式为:
C. 图③中外电路中电流由B电极流向A电极
D. 用图④电池做电源为铅酸蓄电池充电,当消耗0.7g锂时,铅酸蓄电池消耗3.6g水
3. 根据碘与氢气反应的热化学方程式(的摩尔质量为)
(i)
(ii)
下列判断正确的是
A. 中通入,反应放热
B. 固态碘与气态碘所含的能量相差
C. 反应(i)的产物比反应(ii)的产物稳定
D. 反应(ii)的反应物总能量比反应(i)的反应物总能量低
4. 一种新型的利用双极膜电化学制备氨装置如图所示,已知在电场作用下,双极膜中间层的解离为和,并分别向两极迁移,下列说法正确的是
A. 电极m与电源正极相连
B. 双极膜中的移向电极n
C. 电解一段时间后,右池溶液不变
D. 每生成,双极膜中有水解离
5. 下列说法中正确的是
A. ;;则
B. ;则处于相同条件的石墨更加稳定
C. 放热反应在常温下一定能发生
D. 断裂反应物所有化学键的总能量小于形成生成物所有化学键的总能量的为吸热反应
6. 关于下图所示装置的判断,叙述正确的是
A. 左边的装置是电解池,右边的装置是原电池
B. 该装置中铜为正极,锌为负极
C. 当铜片的质量变化为12.8 g时,a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24 L
D. 装置中电子的流向是:a→Cu→经过CuSO4溶液→Zn→b
7. 是一种温室气体,其存储能量的能力是的12000~20000倍,在大气中的寿命可长达740年,如表所示是几种化学键的键能:
化学键
F—F
N—F
键能
941.7
154.8
283.0
下列说法中正确的是
A. 过程放出能量
B. 过程吸收能量
C. 反应为放热反应
D. 吸收能量后如果没有化学键的断裂与形成,仍可能发生化学反应
8. 化学电源在生活中应用广泛。下列说法错误的是
图Ⅰ酸性锌锰电池
图Ⅱ碱性锌锰电池
图Ⅲ铅蓄电池
图Ⅳ银锌纽扣电池
A. 图Ⅰ和图Ⅱ中的负极反应式相同
B. 图Ⅰ和图Ⅱ比较,酸性锌锰电池易发生自放电而导致存放时间较短
C. 图Ⅲ:铅蓄电池使用过程中,两电极的质量均增加
D. 图Ⅳ:溶液中向负极移动,向正极移动
9. 我国化学家合成了一种带有空腔的杯状主体分子(结构式如图a),该分子和客体分子可形成主客体包合物:被固定在空腔内部(结构示意图见图b)。下列说法错误的是
A. 主体分子存在分子内氢键 B. 主客体分子之间存在共价键
C. 磺酸基中的S—O键能比小 D. 和中N均采用杂化
10. 锆是重要的战略金属,可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞,为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 该氧化物的化学式为
B. 该氧化物的密度为
C. 原子之间的最短距离为
D. 若坐标取向不变,将p点原子平移至原点,则q点原子位于晶胞面的面心
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全都选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11. 以稀为电解质溶液的光解水装置如图所示,总反应为。下列说法不正确的是
A. 电极a上发生氧化反应生成
B. 通过质子交换膜从左室移向右室
C. 光解前后,溶液的不变
D. 外电路每通过电子,电极b上产生
12. 化学家正在研究尿素燃料电池,尿素燃料电池结构如图所示,用这种电池直接去除城市废水中的尿素,下列有关描述正确的是
A. 甲电极为电池的正极
B. 乙电极的电极反应式为:
C. 电池工作时氢离子向甲电极移动
D. 电池工作时,理论上净化1mol消耗标准状况下33.6L浓度的废水
13. 一定温度下,和反应生成,反应过程中的能量变化如图。下列有关说法错误的是
A. 氧原子(O)结合生成氧气时释放能量
B. 生成相同质量的,选用不同的催化剂时相同
C. 反应物总键能低于生成物总键能
D. 该反应的热化学方程式为;
14. 微观结构决定物质性质,下列物质性质差异与结构因素匹配错误的是
性质差异
结构因素
A
热稳定性:
分子间氢键数目
B
硬度:金刚石>碳化硅
共价键键能
C
碱性:
成键元素的电负性
D
熔点:
分子间作用力
A. A B. B C. C D. D
15. “离子液体”硝酸乙基铵的熔点只有,下列有关说法正确的是
A. 原子半径:
B. 结合质子的能力比弱
C. 该物质中的化学键有氢键、离子键、共价键和配位键
D. 该物质常温下是液体,主要原因是阳离子体积大,离子键弱
三、根据题意填空、简答(共5道大题,60分。答案填写在答题卡上)
16. 根据所学知识,回答下列问题
(1)在25℃、101kPa下,完全燃烧生成气体和液态水时放出363.25kJ的热量,则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_____________________________________________________。
(2)将二氧化碳转化为高附加值碳基燃料有利于实现人类活动的“碳中和”。
已知:① ;
② ;
③
又知相关化学键的键能数据如下表所示。则a=_______,x=_______。
化学键
H-H
C=O
H-O
C-H
436
745
463
x
(3)用如图所示的装置测定中和反应反应热。
实验药品:盐酸、溶液。
实验步骤:略。回答下列问题。
①从实验装置上看,还缺少_______________。
②加入NaOH溶液的正确操作是_______(填字母)。
A.沿玻璃棒缓慢加入 B.分三次均匀加入
C.一次迅速加入 D.用滴定管小心滴加
③强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式: 。
a.向NaOH溶液中加入稀醋酸;
b.向溶液中加入稀硫酸;
c.向NaOH溶液中加入稀硝酸;
当反应均生成1mol水时的热效应、、由大到小的关系_______________________。
17. 根据下列叙述和装置回答下列问题:
(1)某同学设计了如下原电池,两烧杯中液体体积相同且各物质的物质的量浓度均为。
①发生氧化反应的电极是___________(填“石墨1”或“石墨2”)。
②石墨1的电极反应为___________。
③一段时间后,,此时理论上___________。
(2)利用如图所示装置可以制备不同物质。
①若利用该装置模拟氯碱工业,a处进入的是___________溶液,离子交换膜为___________(填“阳离子”或“阴离子”)离子交换膜,总反应的离子方程式为___________。
②若利用该装置电解KI溶液制备,KI溶液对应装置中___________处,电解一段时间后产生(STP)气体,理论上生成___________g。
18. 国家主席习近平在9月22日召开的联合国大会上表示:“中国将争取在2060年前实现碳中和”。捕集CO2的技术对解决全球温室效应意义重大。回答下列问题:
(1)将CO2还原为CH4,是实现CO2资源化利用的有效途径之一,装置如图所示:
①d电极的电极反应式为___________。
②若电源为CH3OHO2KOH清洁燃料电池,当消耗0.1molCH3OH燃料时,离子交换膜中通过___________molH+,该清洁燃料电池中的正极反应式为___________________________。
(2)甲醇是一种可再生能源,由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:
反应I:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.58kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2
反应III:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3=-90.77kJ·mol-1
反应II的ΔH2=___________kJ·mol-1。
(3)酸性电解质溶液中,以太阳能电池作电源,惰性材料作电极,可将CO2转化为乙烯。实验装置如图所示。
①若电解过程中生成3.36L(标准状况下)O2,则电路中转移的电子至少为_________mol。
②生成乙烯的电极反应式是________________________________。
19. 卤族元素的化合物在科研和生产中有着重要的作用。回答下列问题:
(1)基态碘原子价电子排布式为_______;碘单质在中的溶解度比在水中的大,原因是_______。
(2)主要用于药物合成,通常用反应生成,再水解制备,的空间结构是_______,水解生成的化学方程式是_______。
(3)在固体离子电导方面具有潜在的应用前景。其两种晶型中,一种取长方体形晶胞(图1,长方体棱长为、、),另一种取立方体形晶胞(图2,居于立方体中心,立方体棱长为)。图中氢原子皆已隐去。
①立方体形晶胞所代表的晶体中部分锂离子(●)位置上存在缺位现象,锂离子的总缺位率为_______;该晶型中氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为_______。
②两种晶型的密度近似相等,则_______(以含、和的代数式表达)。
20. 氨及其化合物应用广泛。回答下列问题:
(1)氮原子激发态的电子排布式有_____,其中能量较高的是_____(填标号)。
a. b. c. d.
(2)甲乙酮肟结构简式如图,其中氮原子采取的杂化方式为_____,键角①_____②(填“>”、“<”或“=”)。
(3)一种季铵类离子液体及其制备前体、的结构如图所示,熔点较低的原因是_____。A和B的水溶液酸性较强的是_____(填标号)。
(4)银氮化合物属于四方晶系,晶体中、原子分别形成二维层状结构,晶胞结构如图所示(晶胞参数,)。
化合物的化学式为_____;已知点原子的分数坐标为,则点原子的分数坐标为_____,晶胞中、间距离为_____。
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2025级高二上学期10月份阶段性检测
化学试题
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 Li 7 O 16 S 32 K 39 I 127 Pb 207
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 白磷()在高温下可分解为,即。已知中的键能为,中的键能为。下列说法错误的是
A. 晶体为分子晶体 B. 分子中含有键和键
C. 与互为同素异形体 D. 根据键能估算上述反应的
【答案】D
【解析】
【详解】A.白磷由白磷分子构成,则P4晶体为分子晶体,A正确;
B.P中含有键,三键中含有1个键和2个键,B正确;
C.与是磷元素的两种单质,二者互为同素异形体,C正确;
D.反应的ΔH=反应物总键能-生成物总键能= 209kJ/mol× 6 - 523kJ/mol ×2 = +208kJ/mol,D错误;
故选D。
2. 下图四种电池装置是依据原电池原理设计的,下列有关叙述错误的是
A. 图①中锌发生氧化反应
B. 图②中a电极的反应式为:
C. 图③中外电路中电流由B电极流向A电极
D. 用图④电池做电源为铅酸蓄电池充电,当消耗0.7g锂时,铅酸蓄电池消耗3.6g水
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图①可以看出,通入O2的一极为正极,则Zn为负极,负极发生氧化反应,A正确;
B.装置②是NH3燃料电池,NH3发生氧化反应变成N2,且OH-向a极移动参与反应,a电极的反应式为,B正确;
C.由图③可以看出阴离子向A极移动,原电池中阴离子移向负极,所以A是负极,B是正极,原电池中电流由正极流向负极,即由B电极流向A电极,C正确;
D.装置④电池的负极反应为Li-e-=Li+,铅酸蓄电池充电时的总反应为2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4,0.7g锂的物质的量为0.1mol,根据电子守恒,当消耗0.7g锂时,铅酸蓄电池消耗0.1mol水,质量为1.8g,D错误;
故选D。
3. 根据碘与氢气反应的热化学方程式(的摩尔质量为)
(i)
(ii)
下列判断正确的是
A. 中通入,反应放热
B. 固态碘与气态碘所含的能量相差
C. 反应(i)的产物比反应(ii)的产物稳定
D. 反应(ii)的反应物总能量比反应(i)的反应物总能量低
【答案】D
【解析】
【详解】A.与物质的量均为1mol,由于该反应为可逆反应,则放出的热量小于9.48kJ,故A错误;
B.由盖斯定律知(i)-(ii)得I2(g)=I2(S) ,故1mol固态碘与1mol气态碘所含的能量相差35.96kJ,故B错误;
C.反应(i)、反应(ii)的产物都是HI(g),状态相同,稳定性一样,故C错误;
D.对于同一物质,固态物质的能量比气态物质能量低,故反应(ii)的反应物总能量比反应(i)的反应物总能量低,故D正确;
故选D。
4. 一种新型的利用双极膜电化学制备氨装置如图所示,已知在电场作用下,双极膜中间层的解离为和,并分别向两极迁移,下列说法正确的是
A. 电极m与电源正极相连
B. 双极膜中的移向电极n
C. 电解一段时间后,右池溶液不变
D. 每生成,双极膜中有水解离
【答案】D
【解析】
【分析】由图可知,酸性条件下硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成氨气和水,电极反应式为NO+8e-+9H+=NH3↑+3H2O,电极m为电解池的阴极,双极膜中的氢氧根离子移向电极n,氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水,电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O,电极n为阳极。
【详解】A.由分析可知,与直流电源负极相连的电极m为电解池的阴极,A错误;
B.由分析可知,双极膜中的氢离子移向电极m,B错误;
C.由分析可知,双极膜中的氢氧根离子移向电极n,氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水,电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O,反应生成水,因此c(OH-)减小,溶液减小,C错误;
D.由得失电子数目守恒可知,生成时,消耗0.8mol电子,因此有0.8molH+移向左侧,双极膜中消耗0.8mol水,双极膜中解离水的质量为0.8mol×18g/mol=14.4g,D正确;
故选D。
5. 下列说法中正确的是
A. ;;则
B. ;则处于相同条件的石墨更加稳定
C. 放热反应在常温下一定能发生
D. 断裂反应物所有化学键的总能量小于形成生成物所有化学键的总能量的为吸热反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.固体硫变为气态硫需要吸收热量,等物质的量的气态硫燃烧放出的热量更多,放热反应的为负值,放出热量越多越小,故,A错误;
B.反应的,说明相同条件下石墨能量低于金刚石,物质能量越低越稳定,故石墨更加稳定,B正确;
C.放热反应常温下不一定能发生,如铝热反应为放热反应,需要高温条件才能引发,C错误;
D.断裂反应物化学键吸收的总能量小于形成生成物化学键放出的总能量时,反应的,为放热反应,D错误;
故选B。
6. 关于下图所示装置的判断,叙述正确的是
A. 左边的装置是电解池,右边的装置是原电池
B. 该装置中铜为正极,锌为负极
C. 当铜片的质量变化为12.8 g时,a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24 L
D. 装置中电子的流向是:a→Cu→经过CuSO4溶液→Zn→b
【答案】C
【解析】
【详解】A.左边是原电池,右边的电解池,故A错误;
B.左边是原电池,投放氢气的电极是负极,投放氧气的电极是正极,则锌是阴极,铜是阳极,故B错误;
C.根据转移电子守恒得,当铜片的质量变化为12.8g时,a极上消耗的O2在标况下体积为=×22.4L/mol=2.24L,故C正确;
D.左边是原电池,投放氢气的电极是负极,投放氧气的电极是正极,则锌是阴极,铜是阳极,装置中电子的流向量b→Zn,Cu→a,故D错误;
故选C。
7. 是一种温室气体,其存储能量的能力是的12000~20000倍,在大气中的寿命可长达740年,如表所示是几种化学键的键能:
化学键
F—F
N—F
键能
941.7
154.8
283.0
下列说法中正确的是
A. 过程放出能量
B. 过程吸收能量
C. 反应为放热反应
D. 吸收能量后如果没有化学键的断裂与形成,仍可能发生化学反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.过程是断裂化学键的过程,断键需要吸收能量,A错误;
B.过程是形成化学键的过程,成键会放出能量,B错误;
C.反应焓变反应物总键能生成物总键能,代入数据计算:,,该反应为放热反应,C正确;
D.化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,若没有化学键的断裂与形成,不可能发生化学反应,D错误;
故答案选C。
8. 化学电源在生活中应用广泛。下列说法错误的是
图Ⅰ酸性锌锰电池
图Ⅱ碱性锌锰电池
图Ⅲ铅蓄电池
图Ⅳ银锌纽扣电池
A. 图Ⅰ和图Ⅱ中的负极反应式相同
B. 图Ⅰ和图Ⅱ比较,酸性锌锰电池易发生自放电而导致存放时间较短
C. 图Ⅲ:铅蓄电池使用过程中,两电极的质量均增加
D. 图Ⅳ:溶液中向负极移动,向正极移动
【答案】A
【解析】
【详解】A.图I酸性锌锰电池负极反应为,图II碱性锌锰电池负极反应为,二者反应式不相同,A错误;
B.酸性锌锰电池中水解使电解质显酸性,会腐蚀负极,易发生自放电导致存放时间较短,B正确;
C.铅蓄电池使用过程中,负极转化为,正极转化为,两电极的质量均增加,C正确;
D.原电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,故溶液中向负极移动,向正极移动,D正确;
故选A。
9. 我国化学家合成了一种带有空腔的杯状主体分子(结构式如图a),该分子和客体分子可形成主客体包合物:被固定在空腔内部(结构示意图见图b)。下列说法错误的是
A. 主体分子存在分子内氢键 B. 主客体分子之间存在共价键
C. 磺酸基中的S—O键能比小 D. 和中N均采用杂化
【答案】B
【解析】
【详解】A.主体分子内羟基与磺酸基相邻较近,磺酸基中含有羟基的结构,可以形成分子内氢键,A正确;
B.主体与客体间通过非共价键形成超分子,B错误;
C.已知单键的键能小于双键,则S-O的键能比S=O键能小,C正确;
D.N原子价电子数为5,中N有4条键,失去1个电子形成阳离子,无孤对电子,采用sp3杂化,中N有3条键,1对孤对电子,价层电子对数为4,采用sp3杂化,D正确;
故选B。
10. 锆是重要的战略金属,可从其氧化物中提取。下图是某种锆的氧化物晶体的立方晶胞,为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 该氧化物的化学式为
B. 该氧化物的密度为
C. 原子之间的最短距离为
D. 若坐标取向不变,将p点原子平移至原点,则q点原子位于晶胞面的面心
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据“均摊法”,晶胞中含4个Zr、个O,则立方氧化锆的化学式为ZrO2,A正确;
B.结合A分析可知,晶体密度为,B错误;
C.原子之间的最短距离为面对角线的一半,即,C正确;
D.根据晶胞的位置可知,若坐标取向不变,将p点原子平移至原点,则垂直向下,q点原子位于晶胞面的面心,D正确;
答案选B。
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全都选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11. 以稀为电解质溶液的光解水装置如图所示,总反应为。下列说法不正确的是
A. 电极a上发生氧化反应生成
B. 通过质子交换膜从左室移向右室
C. 光解前后,溶液的不变
D. 外电路每通过电子,电极b上产生
【答案】CD
【解析】
【详解】A.电极a为电子流出的一极,即负极,失电子发生氧化反应,电极反应为,生成,A正确;
B.左室电极a(负极)电极反应为,左室电极a生成,电极b的反应为,右室电极b消耗,为平衡电荷,通过质子交换膜从左室移向右室,B正确;
C.光解过程中消耗溶剂水,溶液浓度增大,增大,减小,C错误;
D.电极b的反应为,每生成转移电子,外电路通过电子时,生成的物质的量为,D错误;
故答案选CD。
12. 化学家正在研究尿素燃料电池,尿素燃料电池结构如图所示,用这种电池直接去除城市废水中的尿素,下列有关描述正确的是
A. 甲电极为电池的正极
B. 乙电极的电极反应式为:
C. 电池工作时氢离子向甲电极移动
D. 电池工作时,理论上净化1mol消耗标准状况下33.6L浓度的废水
【答案】BD
【解析】
【分析】由尿素燃料电池结构图所示,甲电极中氮元素由-3价上升为0价,失电子发生氧化反应作负极,电极反应式为CO(NH2)2-6e-+H2O=CO2↑+N2↑+6H+,乙电极得电子价态降低,作正极发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,电池总反应为2CO(NH2)2+3O2=2CO2↑+2N2↑+4H2O,负极产生氢离子,透过质子交换膜移向正极,两极转移电子数目相等。
【详解】A.由解析可知,甲电极为负极,A错误;
B.溶液为酸性环境,故电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,B正确;
C.电池工作时阳离子移向正极,故氢离子应向乙电极移动,C错误;
D.由分析可知,2CO(NH2)2+3O2=2CO2↑+2N2↑+4H2O,理论上净化1mol,消耗氧气1.5mol,标准状况下体积为1.5mol×22.4L/mol=33.6L,D正确;
故选BD。
13. 一定温度下,和反应生成,反应过程中的能量变化如图。下列有关说法错误的是
A. 氧原子(O)结合生成氧气时释放能量
B. 生成相同质量的,选用不同的催化剂时相同
C. 反应物总键能低于生成物总键能
D. 该反应的热化学方程式为;
【答案】C
【解析】
【详解】A.成键放出能量,氧原子(O)结合生成时释放能量,A正确;
B.催化剂不影响反应的焓变,生成相同质量的,选用不同的催化剂时相同,B正确;
C.该反应为吸热反应,反应物总键能大于生成物总键能,C错误;
D.该反应为吸热反应,热化学方程式为;,D正确;
故选C。
14. 微观结构决定物质性质,下列物质性质差异与结构因素匹配错误的是
性质差异
结构因素
A
热稳定性:
分子间氢键数目
B
硬度:金刚石>碳化硅
共价键键能
C
碱性:
成键元素的电负性
D
熔点:
分子间作用力
A. A B. B C. C D. D
【答案】AD
【解析】
【详解】A.热稳定性属于化学性质,由分子内共价键键能决定,键键能大于键,因此热稳定性;分子间氢键属于分子间作用力,只影响熔沸点等物理性质,与热稳定性无关,故用“分子间氢键数目”解释热稳定性不匹配,A错误;
B.金刚石和碳化硅均为共价晶体,硬度由共价键键能决定,键的键长小于键,键能,因此硬度金刚石>碳化硅,B正确;
C.电负性,中吸引共用电子对,使原子上孤电子对的电子云密度降低,结合的能力减弱,因此碱性,与成键元素的电负性有关,C正确;
D.为离子晶体,熔化时破坏离子键,为分子晶体,熔化时破坏分子间作用力,二者熔点差异的根本原因是晶体类型不同,与分子间作用力无关,D错误。
故答案为AD。
15. “离子液体”硝酸乙基铵的熔点只有,下列有关说法正确的是
A. 原子半径:
B. 结合质子的能力比弱
C. 该物质中的化学键有氢键、离子键、共价键和配位键
D. 该物质常温下是液体,主要原因是阳离子体积大,离子键弱
【答案】D
【解析】
【详解】A.电子层数越多,原子半径越大 ,电子层数相同,原子核电荷数越大,半径越小,所以原子半径:,A错误;
B.和NH3中氮原子的孤电子对数相同,但乙基为推电子基,中氮原子的电子云密度更大,结合质子的能力比强,B错误;
C.硝酸乙基铵属于离子化合物,该物质中阳离子和阴离子之间存在离子键,阳离子和阴离子内部原子之间存在共价键,同时中氮原子提供孤电子对,与中的空轨道形成配位键。而氢键不是化学键,是一种分子间作用力,该物质中的化学键有离子键、共价键和配位键,没有氢键,C错误;
D.“离子液体”硝酸乙基铵中,阳离子体积较大,导致离子间距离较大,离子键的作用力相对较弱,使得物质的熔点较低,常温下是液体,D正确;
故答案选D。
三、根据题意填空、简答(共5道大题,60分。答案填写在答题卡上)
16. 根据所学知识,回答下列问题
(1)在25℃、101kPa下,完全燃烧生成气体和液态水时放出363.25kJ的热量,则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_____________________________________________________。
(2)将二氧化碳转化为高附加值碳基燃料有利于实现人类活动的“碳中和”。
已知:① ;
② ;
③
又知相关化学键的键能数据如下表所示。则a=_______,x=_______。
化学键
H-H
C=O
H-O
C-H
436
745
463
x
(3)用如图所示的装置测定中和反应反应热。
实验药品:盐酸、溶液。
实验步骤:略。回答下列问题。
①从实验装置上看,还缺少_______________。
②加入NaOH溶液的正确操作是_______(填字母)。
A.沿玻璃棒缓慢加入 B.分三次均匀加入
C.一次迅速加入 D.用滴定管小心滴加
③强酸与强碱的稀溶液发生中和反应的热化学方程式: 。
a.向NaOH溶液中加入稀醋酸;
b.向溶液中加入稀硫酸;
c.向NaOH溶液中加入稀硝酸;
当反应均生成1mol水时的热效应、、由大到小的关系_______________________。
【答案】(1)
(2) ①. -166 ②. 387
(3) ①. 环形玻璃搅拌棒 ②. C ③.
【解析】
【小问1详解】
的物质的量为。甲醇完全燃烧生成 气体和液态水放出 热量,则 甲醇完全燃烧放出的热量为 。表示燃烧热的热化学方程式中,可燃物的化学计量数必须为1,且生成稳定的氧化物(液态水和二氧化碳气体),故该反应的热化学方程式为:。
【小问2详解】
根据盖斯定律,将已知反应进行组合:② ① 即可得到目标反应③。
因此,,故。
对于反应③,反应热 ,即。代入数据得:,解得。
【小问3详解】
① 测定中和热时,为了使酸碱溶液充分混合反应,并尽量减少搅拌过程中的热量散失,实验装置中还缺少环形玻璃搅拌棒。
② 为了减少反应过程中的热量散失,减小实验误差,加入 溶液时应一次迅速加入,故选C。
③ 中和反应是放热反应,。放出的热量越多, 的值越小。
a.醋酸是弱酸,电离过程需要吸收热量,导致整个过程放出的热量小于,因此;
b.稀硫酸与 溶液反应时,除了发生中和反应生成水外,还会生成 沉淀,生成沉淀的过程也会放出热量,导致整个过程放出的热量大于,因此;
c.稀硝酸与 溶液发生强酸强碱的中和反应,生成 水时放出 热量,。
综上所述,当反应均生成 水时,热效应由大到小的关系为。
17. 根据下列叙述和装置回答下列问题:
(1)某同学设计了如下原电池,两烧杯中液体体积相同且各物质的物质的量浓度均为。
①发生氧化反应的电极是___________(填“石墨1”或“石墨2”)。
②石墨1的电极反应为___________。
③一段时间后,,此时理论上___________。
(2)利用如图所示装置可以制备不同物质。
①若利用该装置模拟氯碱工业,a处进入的是___________溶液,离子交换膜为___________(填“阳离子”或“阴离子”)离子交换膜,总反应的离子方程式为___________。
②若利用该装置电解KI溶液制备,KI溶液对应装置中___________处,电解一段时间后产生(STP)气体,理论上生成___________g。
【答案】(1) ①. 石墨2 ②. +8H++5e-═Mn2++4H2O ③. 0.7mol/L
(2) ①. 稀NaOH ②. 阳离子 ③. 2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH- ④. c ⑤. 107
【解析】
【小问1详解】
①酸性高锰酸钾溶液可以将Fe2+氧化为Fe3+,由两烧杯中的物质可知推知该原电池的原理为
2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4═2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O可知,左侧烧杯中得到电子生成Mn2+,石墨1为正极,右侧烧杯中Fe2+失去电子发生氧化反应生成Fe3+,石墨2为负极;
②石墨1为正极,得到电子生成Mn2+,根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为:+8H++5e-═Mn2++4H2O;
③反应未开始时,左侧烧杯中c(KMnO4)=,右侧烧杯中c[Fe2(SO4)3]=,一段时间后,,说明负极区消耗c(KMnO4)=0.06mol/L,由方程式2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4═2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O可知,右侧烧杯中消耗,则此时理论上1mol/L-0.3mol/L=0.7mol/L。
【小问2详解】
①电解池中,与电源正极相连的为阳极,与电源负极相连的为阴极,所以左侧电极是阴极,右侧电极是阳极,电解饱和食盐水,在阳极上电极反应为:2Cl--2e-═Cl2↑,产生的是氯气,H2O在阴极上得到电子产生的是氢气,a处进入的是稀NaOH,离子交换膜为阳离子交换膜,避免Cl2与OH-发生反应可得到NaOH浓溶液,电解饱和食盐水的原理方程式为:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-;
②电解池中,与电源正极相连的为阳极,与电源负极相连的为阴极,所以左侧电极是阴极,右侧电极是阳极,若利用该装置电解KI溶液制备,I-在阳极失去电子生成,KI溶液对应装置中c处,电极方程式为:,H2O在阴极得到电子生成H2,电极方程式为:2H2O+2e-=H2+2OH-,解一段时间后产生(STP)H2,n(H2)= =1.5mol,转移3mol电子,则理论上生成0.5mol,质量为214g/mol×0.5mol=107g。
18. 国家主席习近平在9月22日召开的联合国大会上表示:“中国将争取在2060年前实现碳中和”。捕集CO2的技术对解决全球温室效应意义重大。回答下列问题:
(1)将CO2还原为CH4,是实现CO2资源化利用的有效途径之一,装置如图所示:
①d电极的电极反应式为___________。
②若电源为CH3OHO2KOH清洁燃料电池,当消耗0.1molCH3OH燃料时,离子交换膜中通过___________molH+,该清洁燃料电池中的正极反应式为___________________________。
(2)甲醇是一种可再生能源,由CO2制备甲醇的过程可能涉及的反应如下:
反应I:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.58kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2
反应III:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3=-90.77kJ·mol-1
反应II的ΔH2=___________kJ·mol-1。
(3)酸性电解质溶液中,以太阳能电池作电源,惰性材料作电极,可将CO2转化为乙烯。实验装置如图所示。
①若电解过程中生成3.36L(标准状况下)O2,则电路中转移的电子至少为_________mol。
②生成乙烯的电极反应式是________________________________。
【答案】(1) ①. CO2+8H++8e-=CH4+2H2O ②. 0.6 ③. O2+4e-+2H2O=4OH-
(2)41.19 (3) ①. 0.6 ②. 2CO2+12H++12e- = CH2=CH2+4H2O
【解析】
【小问1详解】
该装置中产电菌将电解液中的有机物氧化为和,发生失电子的氧化反应,因此c是阳极,连接电源的a极为电源正极;在产甲烷菌作用下得到电子被还原为,发生得电子的还原反应,因此d是阴极,连接电源的b极为电源负极。
① 由图可知,d电极上 转化为 ,碳元素化合价由+4价降低到-4价,发生还原反应,结合酸性环境(有 参与),其电极反应式为。
② 燃料电池中, 中C元素化合价由-2价升高到+4价,1 mol 反应转移 6 mol 电子,则消耗 0.1 mol 转移 0.6 mol 电子;根据电解池中的电荷守恒,电路中每转移 1 mol 电子,有 1 mol 通过离子交换膜,故通过的 为 0.6 mol。该燃料电池为碱性(KOH)环境,正极上 得电子发生还原反应,电极反应式为。
【小问2详解】
根据盖斯定律,观察已知反应可知:反应I = 反应II + 反应III。因此 ,解得 。
【小问3详解】
该装置是酸性电解质、质子交换膜体系的电解池,右侧电极,失电子发生氧化反应生成,故为阳极,连接太阳能电池的正极;左侧电极,通入生成乙烯,发生得电子的还原反应,故为阴极,连接太阳能电池的负极。
① 标准状况下 3.36 L的物质的量为 。阳极发生氧化反应生成,电极反应为 ,生成 1 mol 转移 4 mol 电子,故生成 0.15 mol 时,电路中转移的电子至少为 。
② 阴极上 得电子被还原为乙烯(),结合质子交换膜提供的 ,电极反应式为。
19. 卤族元素的化合物在科研和生产中有着重要的作用。回答下列问题:
(1)基态碘原子价电子排布式为_______;碘单质在中的溶解度比在水中的大,原因是_______。
(2)主要用于药物合成,通常用反应生成,再水解制备,的空间结构是_______,水解生成的化学方程式是_______。
(3)在固体离子电导方面具有潜在的应用前景。其两种晶型中,一种取长方体形晶胞(图1,长方体棱长为、、),另一种取立方体形晶胞(图2,居于立方体中心,立方体棱长为)。图中氢原子皆已隐去。
①立方体形晶胞所代表的晶体中部分锂离子(●)位置上存在缺位现象,锂离子的总缺位率为_______;该晶型中氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为_______。
②两种晶型的密度近似相等,则_______(以含、和的代数式表达)。
【答案】(1) ①. ②. 碘单质、均为非极性分子,水为极性分子,相似相溶
(2) ①. 三角锥形 ②.
(3) ①. ②. 8 ③.
【解析】
【小问1详解】
I元素位于第五周期第VIIA族,基态碘原子价电子排布式为。碘单质在中的溶解度比在水中的大,是因为碘单质、均为非极性分子,水为极性分子,所以根据相似相溶原理,碘单质在 中的溶解度比在水中的溶解度大。
【小问2详解】
PI3的中心原子P的价层电子对数为,有一对孤电子对,故其空间结构是三角锥形,PI3水解生成,化合价不变,则化学方程式是。
【小问3详解】
①由晶胞结构可知,晶胞中位于体心的氯离子个数为1,位于顶点的氧离子个数为8×=1,位于棱上的锂离子个数为12×=3,由化合价代数和为0可知,晶胞中锂离子的个数为2,则锂离子的总缺位率为=;晶胞中位于体心的氯离子与位于12条棱上的锂离子距离最近,但离子的缺位率为,则氯离子周围紧邻的锂离子平均数目为12×=8;故答案为:;8;
②设Li2(OH)Cl的相对分子质量为M,由晶胞结构可知,长方体形晶胞的密度为,立方体形晶胞,由两种晶型的密度近似相等可知,c=,故答案为:。
20. 氨及其化合物应用广泛。回答下列问题:
(1)氮原子激发态的电子排布式有_____,其中能量较高的是_____(填标号)。
a. b. c. d.
(2)甲乙酮肟结构简式如图,其中氮原子采取的杂化方式为_____,键角①_____②(填“>”、“<”或“=”)。
(3)一种季铵类离子液体及其制备前体、的结构如图所示,熔点较低的原因是_____。A和B的水溶液酸性较强的是_____(填标号)。
(4)银氮化合物属于四方晶系,晶体中、原子分别形成二维层状结构,晶胞结构如图所示(晶胞参数,)。
化合物的化学式为_____;已知点原子的分数坐标为,则点原子的分数坐标为_____,晶胞中、间距离为_____。
【答案】(1) ①. ad ②. d
(2) ①. ②. >
(3) ①. 阴、阳离子半径较大,离子间作用力弱 ②. A
(4) ①. ②. ③.
【解析】
【小问1详解】
a.是2p轨道的一个电子激发到了3s轨道上,是激发态氮原子;
b.一共有8个电子,不是氮原子;
c.一共有6个电子,不是氮原子;
d.是2p轨道的一个电子激发到了3p轨道上,是激发态氮原子;
故氮原子激发态的电子排布式有ad;
由于3p轨道的能量大于3s,所以的能量高于;其中能量较高的是d;
【小问2详解】
根据甲乙酮肟的结构简式,氮原子的价层电子对数为,所以采取的杂化方式为;键角①的中心碳原子为杂化且无孤对电子,氮原子上有孤对电子,孤对电子对成键电子的排斥作用大,导致键角②变小,所以键角①>②;
【小问3详解】
离子液体中阴、阳离子半径较大,离子间作用力弱,所以熔点较低;F的电负性大于H,所以A中N-H的极性增强,更易断裂,其水溶液的酸性较强;
【小问4详解】
一个化合物的晶胞中,含有Ag的个数为,N的个数为,所以其化学式为;对比A点原子的分数坐标,可知C点原子的分数坐标为;如图所示,,所以晶胞中、间距离为。
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