内容正文:
高三化学
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将答题卡交回。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Ni 59 Cu 64 Cd 112
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目要求。
1. 化学与生活生产密切相关,下列说法错误的是
A. 盐卤是制作豆腐的常见凝固剂,能使豆浆中的蛋白质变性
B. 金刚石薄膜可用于钻头表面涂层,属于新型无机非金属材料
C. 人形机器人伺服电机连接器使用的液晶聚合物具有各向异性
D. 尼龙-66()由己二酸和1,6-己二胺缩聚合成,强度高
2. 下列应用中未涉及氧化还原反应的是
A. 用溶液除去乙炔中的 B. 用谷物发酵酿造米酒
C. 暖贴中的铁粉遇空气放热 D. 用作野外生氢剂
3. 实验室中,下列试剂保存方法错误的是
A. 乙醇保存在细口试剂瓶中,并放在阴凉处 B. 浓硝酸保存在棕色试剂瓶,并放在阴凉处
C. 三氯甲烷保存在带有橡胶塞的细口玻璃瓶中 D. 硅酸钠、碳酸钠与存放在同一药品柜中
4. 下列关于实验规范操作的说法错误的是
A. 点燃任何可燃性气体前均需检验纯度
B. 萃取时使用分液漏斗,检漏时活塞和旋塞处均至少查验两次
C. 滴定实验时,锥形瓶洗涤干净后直接加入待测液
D. 熔融烧碱时,用坩埚钳夹持瓷坩埚置于泥三角上
5. 能满足下列物质间直接转化关系,且推理成立的是
A. 可为Al,盐的水溶液一定显酸性
B. 可为可使石蕊试剂变红后褪色
C. 可为可与水反应生成
D. 可为可使淀粉碘化钾溶液变蓝
6. 下列事实对应的方程式错误的是
A. 足量酸性高锰酸钾溶液吸收甲醛:
B. 用从酸化的海带灰浸出液中提取碘:
C. 含氟牙膏防治龋齿:
D. 使用NaClO在强碱性条件下氧化制备高铁酸钠:
7. 、、、是原子序数依次增大的短周期主族元素,、的基态原子中均有2个未成对电子,Z的原子序数是X的2倍,Y与W位于同一主族。下列说法正确的是
A. 简单离子还原性: B. 电负性:
C. 简单离子半径: D. 四种元素的基态原子未成对电子数相同
8. 下列由事实进行类比推理的说法合理的是
事实
推理
A
乙烷的结构简式
乙硼烷的结构简式
B
为非极性分子
为非极性分子
C
易与形成配合物
易与形成配合物
D
中的键角小于中的键角
中的键角小于中的键角
A. A B. B C. C D. D
9. 马来酸酐与呋喃可发生反应获得或,过程中能量变化如图所示。下列说法错误的是
A. 无法依据质谱区分和
B. 每个和中均含4个手性碳原子
C. 升高体系温度,生成速率的增加程度大
D. 升高体系温度,再次平衡后选择性上升
10. 两种酸式碳酸盐的分解反应如下:
反应1:
反应2:
该温度下,刚性密闭容器中放入和固体,平衡后上述三种固体均大量存在。下列说法错误的是
A. 移走剩余固体,各气体百分含量不变 B. 通入,再次平衡后的分压减小
C. 通入,再次平衡后气体密度不变 D. 缩小体积,再次平衡后总压强不变
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目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11. 可组装如下装置在实验室用还原三氧化钨制备金属钨。已知:Zn粒中往往含有硫元素等杂质,焦性没食子酸溶液具有强还原性。下列说法正确的是
A. 装置①也可用于实验室制
B. 装置②在加热管式炉前和实验结束后,出气口处均需将输出气体进行点燃操作
C. 装置③、④可分别盛放酸性溶液、焦性没食子酸溶液
D. 结束反应时先关闭活塞K,再停止加热
12. 一种可通过光照充电的碱性镍镉蓄电池可用于航天器,电池充放电时工作原理如图所示。光照时,光催化电极产生电子()和空穴()可驱动电池充电,通过充放电过程,满足飞船在光照区和阴影区交替飞行时对能量储存和供给需要。下列说法错误的是
A. 飞船由光照区驶入阴影区时电池的能量转换方式:太阳能化学能电能
B. 飞船进入光照区充电,b极反应式为:
C. 电池宜采用阴离子交换膜,飞船进入阴影区时,从a极区经交换膜向b极区迁移
D. 飞船进入光照区充电时,a极区溶液质量保持不变
13. 废耐火砖中富含MgO、和Cu等,其资源化回收金属元素的一种工艺流程如图。
下列说法错误的是
A. “气体X”为
B. “滤液Ⅱ”处理后可返回“加压氨浸”操作单元中
C. “滤渣Ⅱ”主要为含铜氧化物
D. “水萃”后Mg元素主要存在于“滤液Ⅲ”中
14. 以乳酸()为原料制备可降解材料的合成路线如下。已知Bn—是苯甲基()。下列说法正确的是
A. 系统命名为2-羟基丙酸 B. E所有碳原子可能处于同一平面
C. 中Bn—用H—代替可由直接生成 D. 最多能与反应
15. 室温下,向初始浓度为的溶液中滴加氨水至沉淀恰好溶解,溶液中与、与pH的关系如图所示(、或)。下列说法错误的是
A. 曲线表示的变化情况
B. 反应的平衡常数
C. 当时,
D. 沉淀恰好溶解时,溶液中的阴离子主要为
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16. Si单质及其化合物应用广泛。回答下列问题:
(1)硅单质存在多种形式,如晶体硅、无定形硅等,它们互为______。基态Si原子中,核外电子占据的最高能层符号为______。与Si同周期部分元素基态原子电离能变化规律如下,其中表示第三电离能的是______(填标号)。
A. B. C.
(2)甲基咪唑()中、原子位于同一平面,与反应生成结构如图。Si的价层电子对数为______;N-甲基咪唑分子中N原子价层孤电子对占据______(填标号)。
A.s轨道 B.2p轨道 C.杂化轨道 D.杂化轨道
比较和的熔点高低并说明原因______。
(3)SiC的成键结构与金刚石结构相似,晶体中只存在键。如果以一个Si原子为中心,SiC晶体中Si原子与其最近的C原子的距离为,则与Si原子次邻近的等距原子有______个,其距离为______pm。
17. 一种利用钒钛磁铁矿精矿(主要成分为、、和)综合提取钒、钛,并同步制备黄铵铁矾的工艺流程如下:
已知:①“加压焙烧”过程中存在反应,生成的会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”;
②“酸浸”所得溶液中钒、钛元素分别以、形式存在。
回答下列问题:
(1)“加压焙烧”中经“二次氯化”转化为和的化学方程式为___________;“酸浸”时,产生的“浸出渣”的主要成分为___________(填化学式)。
(2)常温,,“沉钛”时为使沉淀完全(),需要调节溶液的pH不低于___________;该过程中,加入适量铁粉的目的为___________。
(3)“氧化”时,的使用量远大于理论计算量,可能的原因为___________。
(4)“萃取”时,先转化为,再与萃取剂结合,其过程可表示为:,据此分析"反萃取"过程中加入溶液的作用为___________。
(5)“沉铁”后,将滤液中的盐分离除去,所得溶液经处理可导入___________(填操作单元名称)循环利用。
18. 设计如下实验制备反式二甘氨酸合铜并测定其含量。
Cu(OH)2
已知:ⅰ.甘氨酸()易溶于水,难溶于乙醇,羧基的电离平衡常数为;
ⅱ.丙酮挥发性强,能迅速带走水分;
ⅲ.Cu2++2NH2CH2COO− 。
回答下列问题:
(1)配制的甘氨酸溶液必须使用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、___________和___________。
(2)与甘氨酸反应制备顺式二甘氨酸合铜的化学方程式为___________;已知70℃时的,则该反应的平衡常数___________{用,,,表示}。
(3)下列说法错误的是___________(填标号)。
A. 先将甘氨酸溶液预热至70℃,再分批加入碾细的粉末,可加快反应速率
B. 95%乙醇可降低顺式二甘氨酸合铜在水中溶解度,将25%乙醇换成水可除尽甘氨酸
C. 适当提高水浴温度并延长反应时间,可增加反式二甘氨酸合铜的产量
D. 洗涤沉淀时,应减小抽滤速率,使洗涤剂缓慢通过沉淀物,这样容易洗净
(4)测定二甘氨酸合铜的纯度
称量粗产品4.240 g,加入蒸馏水和适量稀硫酸,配制成100 mL样品溶液。取20.00 mL于碘量瓶中,加入过量KI固体,用标准液滴定至溶液呈浅黄色时,再加入适量溶液和3滴淀粉溶液,振荡碘量瓶,继续用标准液滴定至终点。平行滴定三次,平均消耗标准液20.00 mL(杂质不参与反应)。
已知:ⅰ.;;
ⅱ.,吸附的量:。
①稀硫酸的作用是___________,滴定终点的实验现象是___________。
②本实验产品的纯度为___________%。{}
19. 为实现温室气体资源化利用,践行绿色化学理念,利用、为原料合成的主要反应如下:
反应Ⅰ(主反应):
反应Ⅱ(副反应):
回答下列问题:
(1)已知反应Ⅲ平衡常数,反应Ⅲ的焓变______,该反应在______(填“低温”“高温”或“任意温度”)下自发进行。
(2)一定条件下,向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体,平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。
①表示选择性的曲线是______(填“L1”或“L2”);
②生成的最佳条件是______(填标号)。
A.220℃,
B.220℃,
C.320℃,
D.320℃,
(3)一定温度下,向恒容容器中按通入和,并加入适量的,发生反应Ⅰ、反应Ⅱ的同时,又发生反应Ⅳ:(该反应不可逆,全程吸收气相中未反应的),实验测得其初始压强为,反应达平衡时,体系总压强为,的选择性为80%,对未反应的的吸收率为50%。则的平衡分压_____________,反应Ⅰ的压强平衡常数________(用表示);若相同条件下,向平衡体系中再通入一定量的,再次达到平衡后,则_________(填“增大”“减小”或“不变”)。
20. 化合物Ⅰ()是合成降压药硝苯地平的中间体,其合成路线如下:
已知:Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)A→B反应类型为__________;检验A中是否含有B的试剂为__________(填化学式)。E的结构简式为______________________________。
(2)C→D化学方程式为_____________________________________________;
碱性不宜过强的原因是________________________________________。
(3)H的同分异构体中,同时满足下列条件的结构简式为__________(写出一种即可)。
①含②含苯环③含3种不同化学环境的氢原子(不考虑立体异构)
(4)根据上述信息,以下是以Ⅰ合成硝苯地平(J)的合成路线,请补全M、N的结构简式__________、__________。
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高三化学
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将答题卡交回。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Ni 59 Cu 64 Cd 112
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目要求。
1. 化学与生活生产密切相关,下列说法错误的是
A. 盐卤是制作豆腐的常见凝固剂,能使豆浆中的蛋白质变性
B. 金刚石薄膜可用于钻头表面涂层,属于新型无机非金属材料
C. 人形机器人伺服电机连接器使用的液晶聚合物具有各向异性
D. 尼龙-66()由己二酸和1,6-己二胺缩聚合成,强度高
【答案】A
【解析】
【详解】A.盐卤(如MgCl2等)通过盐析作用使豆浆中的蛋白质胶体聚沉,而非使蛋白质变性,A错误;
B.金刚石薄膜硬度大,可作钻头涂层,属于新型无机非金属材料,B正确;
C.液晶聚合物属于液晶材料,具有各向异性的性质,C正确;
D.尼龙-66由己二酸[HOOC(CH2)4COOH]和1,6-己二胺[H2N(CH2)6NH2]发生缩聚反应得到,强度高,韧性好,D正确;
故答案选A。
2. 下列应用中未涉及氧化还原反应的是
A. 用溶液除去乙炔中的 B. 用谷物发酵酿造米酒
C. 暖贴中的铁粉遇空气放热 D. 用作野外生氢剂
【答案】A
【解析】
【详解】A.硫酸铜溶液与硫化氢气体反应生成硫化铜沉淀和硫酸,反应中没有元素发生化合价变化,属于非氧化还原反应,所以用硫酸铜溶液除去乙炔中的硫化氢未涉及氧化还原反应,A符合题意;
B.谷物发酵酿造米酒的过程为在淀粉酶的作用下淀粉发生水解反应生成葡萄糖,在酒化酶的作用下水解生成的葡萄糖发酵生成乙醇和二氧化碳,发酵反应中有元素发生化合价变化,属于氧化还原反应,所以用谷物发酵酿造米酒涉及氧化还原反应,B不符合题意;
C.暖贴中的铁粉遇空气发生吸氧腐蚀,腐蚀过程中有元素发生化合价变化,属于氧化还原反应,所以暖贴中的铁粉遇空气放热涉及氧化还原反应,C不符合题意;
D.氢化钙与水反应生成氢氧化钙和氢气,反应中有元素发生化合价变化,属于氧化还原反应,所以氢化钙用作野外生氢剂涉及氧化还原反应,D不符合题意;
故选A。
3. 实验室中,下列试剂保存方法错误的是
A. 乙醇保存在细口试剂瓶中,并放在阴凉处 B. 浓硝酸保存在棕色试剂瓶,并放在阴凉处
C. 三氯甲烷保存在带有橡胶塞的细口玻璃瓶中 D. 硅酸钠、碳酸钠与存放在同一药品柜中
【答案】C
【解析】
【详解】A.乙醇为液态易挥发试剂,细口瓶适合存放液体试剂,阴凉处可减少乙醇挥发,A正确;
B.浓硝酸见光、受热易分解,棕色试剂瓶可阻挡光线,阴凉处可避免浓硝酸受热分解,B正确;
C.三氯甲烷属于有机溶剂,会溶胀、腐蚀橡胶塞,不能用带橡胶塞的试剂瓶存放,应使用玻璃塞,C错误;
D.硅酸钠、碳酸钠、NaOH均为碱性试剂,互相之间不发生反应,可存放在同一药品柜中,D正确;
故选C。
4. 下列关于实验规范操作的说法错误的是
A. 点燃任何可燃性气体前均需检验纯度
B. 萃取时使用分液漏斗,检漏时活塞和旋塞处均至少查验两次
C. 滴定实验时,锥形瓶洗涤干净后直接加入待测液
D. 熔融烧碱时,用坩埚钳夹持瓷坩埚置于泥三角上
【答案】D
【解析】
【详解】A.可燃性气体中混有空气时,点燃易发生爆炸,所以点燃任何可燃性气体前都需要检验纯度,A正确;
B.分液漏斗检漏时,分液漏斗的旋塞和瓶塞都需要检查是否漏水,且需将塞子旋转180°后再次查验,两处检查均至少查验两次,B正确;
C.滴定实验中,锥形瓶内残留的蒸馏水不会改变待测溶质的物质的量,不影响滴定结果,所以锥形瓶洗涤干净后可直接加入待测液,C正确;
D.氢氧化钠能与瓷坩埚的主要成分二氧化硅反应生成硅酸钠和水,所以不能用瓷坩埚熔融烧碱,D错误;
故选D。
5. 能满足下列物质间直接转化关系,且推理成立的是
A. 可为Al,盐的水溶液一定显酸性
B. 可为可使石蕊试剂变红后褪色
C. 可为可与水反应生成
D. 可为可使淀粉碘化钾溶液变蓝
【答案】D
【解析】
【详解】A.铝单质与氧气反应只能生成氧化铝,则由图可知,X不可能为铝,A错误;
B.X为硫时,Y为二氧化硫,二氧化硫具有漂白性,但二氧化硫不能使指示剂漂白褪色,B错误;
C.X为钠时,Y为氧化钠、Z为过氧化钠,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,不能生成氢气,C错误;
D.X为氮气时,Y为一氧化氮、Z为二氧化氮,二氧化氮具有氧化性,能与碘化钾溶液反应生成能使淀粉溶液变蓝色的单质碘,D正确;
故选D。
6. 下列事实对应的方程式错误的是
A. 足量酸性高锰酸钾溶液吸收甲醛:
B. 用从酸化的海带灰浸出液中提取碘:
C. 含氟牙膏防治龋齿:
D. 使用NaClO在强碱性条件下氧化制备高铁酸钠:
【答案】A
【解析】
【详解】A.酸性高锰酸钾氧化性很强,足量高锰酸钾会将甲醛彻底氧化为,而非仅氧化为甲酸,正确的离子方程式为:,A错误;
B.酸化条件下,氧化碘离子生成碘单质,反应的化合价升降、电荷、原子均守恒,方程式书写正确,B正确;
C.含氟牙膏防龋齿的原理是:氟离子将羟基磷灰石转化为更难溶的氟磷灰石,属于沉淀转化,方程式书写正确,C正确;
D.强碱性条件下,氧化制备高铁酸钠,反应配平正确,电荷、原子均守恒,方程式书写正确,D正确;
故选A。
7. 、、、是原子序数依次增大的短周期主族元素,、的基态原子中均有2个未成对电子,Z的原子序数是X的2倍,Y与W位于同一主族。下列说法正确的是
A. 简单离子还原性: B. 电负性:
C. 简单离子半径: D. 四种元素的基态原子未成对电子数相同
【答案】A
【解析】
【分析】X、Y基态原子均有2个未成对电子,Z原子序数是X的2倍,若X为C(原子序数6),则Z为Mg(原子序数12),符合短周期原子序数递增要求;Y原子序数介于6和12之间且有2个未成对电子,故Y为O;Y与W同主族,故W为S。即X为C、Y为O、Z为Mg、W为S。
【详解】A.同主族从上到下非金属性减弱,非金属性,非金属性越强,对应简单阴离子的还原性越弱,故还原性,即,A正确;
B.根据非金属性越强,电负性越大,非金属性,故电负性,即,B错误;
C.和电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,故半径,即,C错误;
D.Mg基态原子未成对电子数为0,C、O、S基态原子未成对电子数为2,四者未成对电子数不相同,D错误;
故选A。
8. 下列由事实进行类比推理的说法合理的是
事实
推理
A
乙烷的结构简式
乙硼烷的结构简式
B
为非极性分子
为非极性分子
C
易与形成配合物
易与形成配合物
D
中的键角小于中的键角
中的键角小于中的键角
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.乙烷的结构简式为,但乙硼烷()中存在三中心两电子氢桥键,不存在的单键连接结构,结构简式书写错误,A不符合题意;
B.为直线形结构,属于非极性分子,但为展开书页形的极性结构,正负电荷中心不重合,属于极性分子,B不符合题意;
C.中N原子含孤电子对,易与形成配合物,但中F电负性远大于N,使N上孤电子对难以给出,不易与形成配合物,C不符合题意;
D.和中心N原子均为sp3杂化,中N原子有1个孤电子对,中N原子无孤电子对,孤电子对与成键电子对间的斥力更大,导致键角减小,故中的键角小于中的键角;同理,和中心N原子均为sp2杂化,中N原子有1个孤电子对,中N原子无孤电子对,中的键角小于中的键角,推理合理,D符合题意;
故答案选D。
9. 马来酸酐与呋喃可发生反应获得或,过程中能量变化如图所示。下列说法错误的是
A. 无法依据质谱区分和
B. 每个和中均含4个手性碳原子
C. 升高体系温度,生成速率的增加程度大
D. 升高体系温度,再次平衡后选择性上升
【答案】C
【解析】
【详解】A.由结构简式可知,X和Y的分子式相同,相对分子质量相同,所以不能用质谱法区分X和Y,A正确;
B.由结构简式可知,X分子中含有如图*所示的4个手性碳原子:,Y分子中也含有如图*所示的4个手性碳原子:,B正确;
C.由图可知,生成X的反应的活化能小于生成Y的反应的活化能,反应活化能越大,反应速率越慢,则生成X的反应速率大于生成Y的反应速率,所以升高体系温度,生成Y速率的增加程度大,C错误;
D.由图可知,X的能量高于Y,则X转化为Y的反应是焓变小于0的放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,X的浓度增大,所以升高体系温度,再次平衡后X选择性上升,D正确;
故选C。
10. 两种酸式碳酸盐的分解反应如下:
反应1:
反应2:
该温度下,刚性密闭容器中放入和固体,平衡后上述三种固体均大量存在。下列说法错误的是
A. 移走剩余固体,各气体百分含量不变 B. 通入,再次平衡后的分压减小
C. 通入,再次平衡后气体密度不变 D. 缩小体积,再次平衡后总压强不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.固体量的多少不影响平衡状态,移走剩余固体后只要三种固体仍有剩余,两个平衡均不移动,各气体分压不变,百分含量不变;即使全部移走固体,反应无法进行,气体组成也不变,A正确;
B.温度不变时,反应1的平衡常数,反应2的平衡常数,两式联立得,、仅随温度变化,因此通入后分压不变,B错误;
C.通入再次平衡后,温度不变则、不变,各气体分压均与原平衡相同,总压不变,刚性容器体积不变,气体总质量不变,因此密度不变,C正确;
D.缩小容器体积,压强增大,平衡逆向移动,温度不变则、不变,且由题干信息可知,反应体系中气相组分始终满足,故在定温下,各气体的分压均为定值,故再次平衡后各气体分压与原平衡相同,总压强不变,D正确;
故选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目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11. 可组装如下装置在实验室用还原三氧化钨制备金属钨。已知:Zn粒中往往含有硫元素等杂质,焦性没食子酸溶液具有强还原性。下列说法正确的是
A. 装置①也可用于实验室制
B. 装置②在加热管式炉前和实验结束后,出气口处均需将输出气体进行点燃操作
C. 装置③、④可分别盛放酸性溶液、焦性没食子酸溶液
D. 结束反应时先关闭活塞K,再停止加热
【答案】B
【解析】
【分析】还原制备金属W,装置①用于制备氢气,后连接安全瓶防倒吸,因盐酸易挥发,且Zn粒中含有硫元素等杂质,故使用连续的洗气瓶分别盛装酸性KMnO4、焦性没食子酸、浓硫酸依次除去HCl和H2S、氧气与氧化生成的少量氯气、水蒸气,纯净的与在装置②中加热条件下制备W,实验结束后应先停止加热再停止通入氢气,以避免W被重新氧化,以此解答;
【详解】A.装置①(启普发生器)仅适用于块状固体和液体的反应,且装置不能加热,故不可用于浓盐酸与MnO2(粉末)加热制备氯气,也不可用于浓盐酸与KMnO4、漂白粉、氯酸钾等粉末状固体反应制氯气,A错误;
B.管式炉加热前,应检验氢气的纯度,以避免不纯的氢气发生爆炸;实验结束后,为防止生成的炽热的钨被氧化,需继续通入氢气直至冷却,尾气中的氢气需要点燃处理;故装置②在加热管式炉前和实验结束后,出气口处均需将输出气体进行点燃操作,B正确;
C.洗气瓶导管长进短出,故气流方向为从右到左,应依次盛装酸性KMnO4、焦性没食子酸、浓硫酸,即装置③、④分别盛装浓硫酸、焦性没食子酸溶液,C错误;
D.反应结束后应先停止加热再停止通入氢气,使W处在氢气的氛围中冷却,以避免W被重新氧化,D错误;
故答案选B。
12. 一种可通过光照充电的碱性镍镉蓄电池可用于航天器,电池充放电时工作原理如图所示。光照时,光催化电极产生电子()和空穴()可驱动电池充电,通过充放电过程,满足飞船在光照区和阴影区交替飞行时对能量储存和供给需要。下列说法错误的是
A. 飞船由光照区驶入阴影区时电池的能量转换方式:太阳能化学能电能
B. 飞船进入光照区充电,b极反应式为:
C. 电池宜采用阴离子交换膜,飞船进入阴影区时,从a极区经交换膜向b极区迁移
D. 飞船进入光照区充电时,a极区溶液质量保持不变
【答案】C
【解析】
【分析】由电池示意图可知,放电时,a极为负极,电极反应式为,b极为正极,电极反应式为;充电时,a极为阴极,电极反应式为,b极为阳极,电极反应式为;
【详解】A.飞船在光照区充电,将太阳能转化为化学能储存;在阴影区放电,将储存的化学能转化为电能使用。因此,描述整个能量利用过程的顺序为太阳能→化学能→电能是正确的,A正确;
B.充电时,b极上得到空穴()被氧化为,电极反应式为,B正确;
C.由分析可知,充放电时,两电极生成或消耗,为保证电池持续稳定运行,应使在两极间迁移,故镍镉蓄电池宜采用阴离子交换膜,飞船进入阴影区时(放电),从b极(正极)穿过阴离子交换膜向a极(负极)迁移,C错误;
D.飞船进入光照区充电时,a极反应式为,电路中每转移2 mol电子,有2 mol 由a电极进入电解质溶液,同时有2 mol 跨膜进入b极区,因此a极区电解质溶液质量保持不变,D正确;
故答案选C。
13. 废耐火砖中富含MgO、和Cu等,其资源化回收金属元素的一种工艺流程如图。
下列说法错误的是
A. “气体X”为
B. “滤液Ⅱ”处理后可返回“加压氨浸”操作单元中
C. “滤渣Ⅱ”主要为含铜氧化物
D. “水萃”后Mg元素主要存在于“滤液Ⅲ”中
【答案】D
【解析】
【分析】该资源化回收流程针对富含、、的废耐火砖,首先通入氧气加压氨浸,Cu被氧化后形成氨配合物进入滤液I,、留在滤渣I中被分离;滤液I经加热煮沸,得到含氨的滤液Ⅱ,可返回加压氨浸工序循环利用,同时分离出含铜产物滤渣Ⅱ;滤渣I与纯碱在下熔融反应,转化为可溶性铝酸钠,之后经水萃取,不溶的留在滤渣Ⅲ中,铝酸钠进入滤液Ⅲ;最后向滤液Ⅲ中通入气体沉铝,最终分离得到碳酸钠与铝的沉淀产物,完成三种金属的分离回收。
【详解】A.“气体X”为,纯碱在高温熔融时,会与滤渣I中的反应生成和,A正确;
B.“滤液Ⅱ”处理后可返回“加压氨浸”操作单元中加压氨浸的目的是溶解铜,滤液Ⅱ的主要成分为氨水,回收后可循环利用,B正确;
C.“滤渣Ⅱ”主要为含铜氧化物加压氨浸时,Cu在和氨水作用下形成铜氨络合物进入滤液Ⅰ;滤渣Ⅰ主要含MgO、,经纯碱熔融后,转化为可溶性盐,水萃后进入滤液Ⅲ,滤渣Ⅱ主要为含铜氧化物,C正确;
D.“水萃”后Mg元素主要存在于“滤渣Ⅲ”中而非滤液Ⅲ,D错误;
故选D。
14. 以乳酸()为原料制备可降解材料的合成路线如下。已知Bn—是苯甲基()。下列说法正确的是
A. 系统命名为2-羟基丙酸 B. E所有碳原子可能处于同一平面
C. 中Bn—用H—代替可由直接生成 D. 最多能与反应
【答案】AD
【解析】
【详解】A.M为乳酸,结构为,选含羧基的3碳最长链为主链,羧基为母体官能团,编号从羧基碳开始,羟基位于2号碳,系统命名为2-羟基丙酸,A正确;
B.E是两分子乳酸分子间脱水形成的环二酯,分子中多个碳原子为饱和杂化(连甲基的次甲基碳、甲基碳均为饱和碳),饱和碳原子为四面体构型,酯基的O氧原子(非羰基氧)也是杂化,因此所有碳原子不可能共平面,B错误;
C.若F中替换为,F会带有游离羟基,在与E开环聚合过程中,游离羟基会提前参与聚合反应,无法得到目标结构的Q;该合成必须先以Bn保护羟基,聚合后再脱保护才能得到Q,不能直接由E生成,C错误;
D.由Q的结构可知,1 mol Q中总共含有个酯键,酯键水解后每个酯键生成1个能与NaOH反应的羧基;结构中的羟基均为醇羟基,不与NaOH反应,因此1 mol Q最多能与反应,D正确;
答案选AD。
15. 室温下,向初始浓度为的溶液中滴加氨水至沉淀恰好溶解,溶液中与、与pH的关系如图所示(、或)。下列说法错误的是
A. 曲线表示的变化情况
B. 反应的平衡常数
C. 当时,
D. 沉淀恰好溶解时,溶液中的阴离子主要为
【答案】BD
【解析】
【分析】曲线:随着的增加,逐渐减小,因此表示的变化情况;曲线:随着增加,先增大后减小,因此表示 的变化情况;剩余两条线,曲线上的点(-3.53, -1.74),上的点(-3.53, 8.04),因此表示的变化情况,表示pH与的变化情况,以此解题。
【详解】A. 由分析可知,曲线表示的变化情况,A正确;
B.对于反应,其平衡常数可以表示为:,由图可知,当pH = 8.04时,,,则,,,则,B错误;
C.由图可知,当pH = 10时,此时横坐标在(-2.50 ~ -2.00),各条线对应纵坐标数值, ,即 ,C正确;
D.原溶液中必然存在阴离子,含有银离子,且易溶于水的应该为硝酸银,则沉淀恰好溶解时,溶液中主要阴离子一定有硝酸根,D错误;
故选BD。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16. Si单质及其化合物应用广泛。回答下列问题:
(1)硅单质存在多种形式,如晶体硅、无定形硅等,它们互为______。基态Si原子中,核外电子占据的最高能层符号为______。与Si同周期部分元素基态原子电离能变化规律如下,其中表示第三电离能的是______(填标号)。
A. B. C.
(2)甲基咪唑()中、原子位于同一平面,与反应生成结构如图。Si的价层电子对数为______;N-甲基咪唑分子中N原子价层孤电子对占据______(填标号)。
A.s轨道 B.2p轨道 C.杂化轨道 D.杂化轨道
比较和的熔点高低并说明原因______。
(3)SiC的成键结构与金刚石结构相似,晶体中只存在键。如果以一个Si原子为中心,SiC晶体中Si原子与其最近的C原子的距离为,则与Si原子次邻近的等距原子有______个,其距离为______pm。
【答案】(1) ①. 同素异形体 ②. M ③. B
(2) ①. 6 ②. BC ③. ,二者固体均为分子晶体,的相对分子质量更大
(3) ①. 12 ②.
【解析】
【小问1详解】
由同种元素组成的不同单质,互为同素异形体,因此晶体硅、无定形硅互为同素异形体;基态Si原子的核外电子排布式为,能层由内到外依次为K、L、M,电子占据的最高能层为第3能层,符号为M;第三电离能的定义为基态气态失去1个电子生成所需要的最低能量。第三周期元素(~)的价阳离子电子排布及第三电离能规律:的电子排布(全满稳定结构),失去电子会破坏稳定结构,因此第三电离能出现极大峰值(极难失电子);后续元素(~)的第三电离能整体呈上升趋势,为半满结构,第三电离能较高,因此表示第三电离能的是B;
【小问2详解】
由结构可知,中心Si原子形成6个键,无孤电子对,价层电子对数为6;N-甲基咪唑分子中含有两种化学环境不同的N原子。与甲基相连的N原子为杂化,其孤电子对为参与形成芳香体系而占据p轨道;环上另一个N原子也为杂化,其孤电子对不参与形成芳香体系,占据杂化轨道;与均为分子晶体,结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高,因此熔点:;
【小问3详解】
的晶体结构与金刚石相似,为面心立方晶胞,、原子交替排列,以1个原子为中心。最近邻的是4个原子,距离为,对应晶胞体对角线的,即(为晶胞边长),解得;次邻近的是与中心原子共面、位于面对角线中点的原子,共个(晶胞12条棱的中点方向);次邻近的距离为面对角线的,即。
17. 一种利用钒钛磁铁矿精矿(主要成分为、、和)综合提取钒、钛,并同步制备黄铵铁矾的工艺流程如下:
已知:①“加压焙烧”过程中存在反应,生成的会对钒钛磁铁矿精矿“二次氯化”;
②“酸浸”所得溶液中钒、钛元素分别以、形式存在。
回答下列问题:
(1)“加压焙烧”中经“二次氯化”转化为和的化学方程式为___________;“酸浸”时,产生的“浸出渣”的主要成分为___________(填化学式)。
(2)常温,,“沉钛”时为使沉淀完全(),需要调节溶液的pH不低于___________;该过程中,加入适量铁粉的目的为___________。
(3)“氧化”时,的使用量远大于理论计算量,可能的原因为___________。
(4)“萃取”时,先转化为,再与萃取剂结合,其过程可表示为:,据此分析"反萃取"过程中加入溶液的作用为___________。
(5)“沉铁”后,将滤液中的盐分离除去,所得溶液经处理可导入___________(填操作单元名称)循环利用。
【答案】(1) ①. ②.
(2) ①. 2.0 ②. 调节溶液pH使沉淀完全;将转化为,防止和同时生成沉淀
(3)将氧化为,而能催化的分解,因此的使用量远大于理论计算量
(4)消耗,使萃取反应的平衡逆向移动,将与萃取剂分离
(5)酸浸
【解析】
【分析】钒钛磁铁矿精矿(主要成分为、、和 )“加压焙烧”过程中存在反应 ,生成的氯气会对钒钛磁铁矿精矿“二次氧化”, 经“二次氧化”转化为 、 ,加盐酸进行浸取,转化为 ,转化为 ,滤渣含 ,调节溶液使完全生成 沉淀,加入 将+2价铁离子氧化成+3价铁离子,加入有机萃取剂,先转化为 ,再与萃取剂结合进入有机相, ,加酸化的 洗涤分液,有机相加入进行反萃取,经一系列操作得,水相加入生成黄铵铁矾,据此分析。
【小问1详解】
由已知①可知“二次氯化”是与的反应,故“加压焙烧”中经“二次氯化”转化为和的化学方程式为;钒钛磁铁矿精矿的主要成分为、、和,根据流程图可知元素铁、钒、钛均在“酸浸”后的溶液中,因此“浸出渣”的主要成分为不溶于酸的。
【小问2详解】
根据常温下,,为了使沉淀完全,即,则,此温度下,因此;为使沉淀完全,加入适量铁粉的目的之一为消耗,调节溶液pH,另一个目的为将转化为,防止和同时生成沉淀。
【小问3详解】
“氧化”的目的是将氧化为,而能催化的分解,因此的使用量远大于理论计算量。
【小问4详解】
“萃取”时发生的反应为,加入溶液可以消耗,使平衡逆向移动,将与萃取剂分离。
【小问5详解】
“沉铁”后,将滤液中的盐分离除去所得溶液中的溶质为酸,经处理可导入“酸浸”循环利用。
18. 设计如下实验制备反式二甘氨酸合铜并测定其含量。
Cu(OH)2
已知:ⅰ.甘氨酸()易溶于水,难溶于乙醇,羧基的电离平衡常数为;
ⅱ.丙酮挥发性强,能迅速带走水分;
ⅲ.Cu2++2NH2CH2COO− 。
回答下列问题:
(1)配制的甘氨酸溶液必须使用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、___________和___________。
(2)与甘氨酸反应制备顺式二甘氨酸合铜的化学方程式为___________;已知70℃时的,则该反应的平衡常数___________{用,,,表示}。
(3)下列说法错误的是___________(填标号)。
A. 先将甘氨酸溶液预热至70℃,再分批加入碾细的粉末,可加快反应速率
B. 95%乙醇可降低顺式二甘氨酸合铜在水中溶解度,将25%乙醇换成水可除尽甘氨酸
C. 适当提高水浴温度并延长反应时间,可增加反式二甘氨酸合铜的产量
D. 洗涤沉淀时,应减小抽滤速率,使洗涤剂缓慢通过沉淀物,这样容易洗净
(4)测定二甘氨酸合铜的纯度
称量粗产品4.240 g,加入蒸馏水和适量稀硫酸,配制成100 mL样品溶液。取20.00 mL于碘量瓶中,加入过量KI固体,用标准液滴定至溶液呈浅黄色时,再加入适量溶液和3滴淀粉溶液,振荡碘量瓶,继续用标准液滴定至终点。平行滴定三次,平均消耗标准液20.00 mL(杂质不参与反应)。
已知:ⅰ.;;
ⅱ.,吸附的量:。
①稀硫酸的作用是___________,滴定终点的实验现象是___________。
②本实验产品的纯度为___________%。{}
【答案】(1) ①. 250 mL容量瓶 ②. 胶头滴管
(2) ①. ②. (3)B
(4) ①. 加入稀硫酸,与反应,从而使配合物解离出 ②. 滴入最后半滴标准液,溶液蓝色褪去,且30 s内不恢复 ③. 75%
【解析】
【分析】本实验先配制指定浓度体积的甘氨酸溶液,在70℃条件下让甘氨酸与氢氧化铜反应得到顺式二甘氨酸合铜,反应后加95%乙醇降低产物溶解度后抽滤,依次用25%乙醇、丙酮洗涤、干燥得到纯净顺式产物,再将顺式二甘氨酸合铜加少量水持续小火加热异构转化,得到反式二甘氨酸合铜产品,最后通过碘量法滴定测定产品的纯度。
【小问1详解】
除了烧杯和玻璃棒,配制上述溶液还必需使用到的玻璃仪器是250 mL容量瓶、胶头滴管。
【小问2详解】
与甘氨酸反应制备顺式二甘氨酸合铜的化学方程式为Cu(OH)2+2NH2CH2COOH=+2H2O。根据盖斯定律得出总反应和各分步反应的关系,该反应的平衡常数。
【小问3详解】
A.难溶于水,与滴入的甘氨酸溶液反应缓慢,故而可将甘氨酸溶液先预热至,再分批加入碾细的粉末,增大接触面积,可加快反应速率,A正确;
B.反应结束后加入95%乙醇是为了降低溶剂的整体极性。由于顺式产物极性较大,在低极性溶剂中溶解度减小,因此该操作有利于顺式产物的析出。25%乙醇用于洗去甘氨酸,同时降低顺式产物在洗涤过程中的溶解损失,洗涤后表面残余的水可通过丙酮洗去。故而25%的乙醇不能全部替换成水,B错误:
C.顺式产物是动力学控制产物(反应速率快,活化能低),而反式产物是热力学控制产物(能量更低,更稳定)。提高温度并延长反应时间会使已经生成的顺式产物向热力学更稳定的反式产物转化,从而提高反式产物的产量,C正确;
D.根据洗涤要求,洗涤沉淀时,应减小抽滤速率,使洗涤剂缓慢通过沉淀物,这样容易洗净,D正确;
故选B。
【小问4详解】
①配合物中的和反应速率慢,故而应破坏内界结构,加入稀硫酸,与反应,从而使配合物解离出。滴定终点的现象是:滴入最后半滴标准液,溶液蓝色褪去,且30 s内不恢复。
②根据反应关系,可得。 20mL样液中,总100mL样品中,总质量,纯度为。
19. 为实现温室气体资源化利用,践行绿色化学理念,利用、为原料合成的主要反应如下:
反应Ⅰ(主反应):
反应Ⅱ(副反应):
回答下列问题:
(1)已知反应Ⅲ平衡常数,反应Ⅲ的焓变______,该反应在______(填“低温”“高温”或“任意温度”)下自发进行。
(2)一定条件下,向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体,平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。
①表示选择性的曲线是______(填“L1”或“L2”);
②生成的最佳条件是______(填标号)。
A.220℃,
B.220℃,
C.320℃,
D.320℃,
(3)一定温度下,向恒容容器中按通入和,并加入适量的,发生反应Ⅰ、反应Ⅱ的同时,又发生反应Ⅳ:(该反应不可逆,全程吸收气相中未反应的),实验测得其初始压强为,反应达平衡时,体系总压强为,的选择性为80%,对未反应的的吸收率为50%。则的平衡分压_____________,反应Ⅰ的压强平衡常数________(用表示);若相同条件下,向平衡体系中再通入一定量的,再次达到平衡后,则_________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) ①. ②. 低温
(2) ①. ②. B
(3) ①. ②. ③. 增大
【解析】
【小问1详解】
由平衡常数关系,结合平衡常数的组合规律,可知反应Ⅲ = 反应Ⅰ - 反应Ⅱ。根据盖斯定律: 。 反应Ⅲ为,气体分子数减少,,且。根据自发反应判据,该反应仅在低温下满足自发条件;
【小问2详解】
①主反应生成甲醇是放热反应,温度升高时主反应平衡逆向移动,甲醇选择性快速下降,符合随温度升高数值降低的特征;而随温度升高上升,对应吸热副反应占比提升带来的转化率变化,因此代表甲醇选择性的是;
②生成甲醇的最佳条件需要兼顾高甲醇选择性和高转化率:低温下甲醇选择性更高,且增大的投料比(即)可以促进主反应正向进行,提升甲醇产率,因此选B。
【小问3详解】
设初始通入为、为,初始总物质的量为,对应初始压强。设生成的物质的量为,生成的物质的量为(由甲醇选择性80%可得),则反应消耗的总物质的量为。 未反应的中50%被吸收,剩余气相的物质的量为,生成CO物质的量为0.2x mol,两个反应共生成水x mol,共消耗氢气物质的量为2.6x mol。反应前后气体总物质的量变化后,根据物质的量之比等于压强之比,得,解得,气体分压等于总压乘以物质的量分数,可推得平衡时气相分压为。
进一步推导平衡时各气体分压:,,、,代入压强平衡常数定义式可得。 反应Ⅲ的平衡常数,温度不变不变,通入后增大,因此增大。
20. 化合物Ⅰ()是合成降压药硝苯地平的中间体,其合成路线如下:
已知:Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)A→B反应类型为__________;检验A中是否含有B的试剂为__________(填化学式)。E的结构简式为______________________________。
(2)C→D化学方程式为_____________________________________________;
碱性不宜过强的原因是________________________________________。
(3)H的同分异构体中,同时满足下列条件的结构简式为__________(写出一种即可)。
①含②含苯环③含3种不同化学环境的氢原子(不考虑立体异构)
(4)根据上述信息,以下是以Ⅰ合成硝苯地平(J)的合成路线,请补全M、N的结构简式__________、__________。
【答案】(1) ①. 加成反应 ②. Na ③.
(2) ①. CH3COCH2COOH+CH3OHCH3COCH2COOCH3+H2O ②. D含酯基,碱性过强会发生酯的水解反应
(3) (4) ①. ②.
【解析】
【分析】根据A→B的反应条件,再结合已知信息ii,根据B的分子式推断A为乙醛,2分子乙醛经羟醛缩合得到B(3-羟基丁醛,结构简式),B氧化得到C(乙酰乙酸,结构简式:CH3COCH2COOH),C与甲醇发生酯化反应得到D(乙酰乙酸甲酯,结构简式:CH3COCH2COOCH3),D和NH3发生加成、脱水得到E(),然后E异构化得到G,然后D和F(邻硝基苯甲醛)发生反应,根据已知Ⅱ,羟醛缩合,题目说碱性不宜过强,D有酯基,则H的结构简式为,H与G发生加成反应生成I,据此解答。
【小问1详解】
2分子乙醛经羟醛缩合得到B(3-羟基丁醛,结构简式),反应类型为加成反应;A无羟基,B含羟基,可用钠检验,羟基与钠反应生成氢气;E的结构简式为;
【小问2详解】
C与甲醇发生酯化反应得到D(乙酰乙酸甲酯,结构简式:CH3COCH2COOCH3),化学方程式为CH3COCH2COOH+CH3OHCH3COCH2COOCH3+H2O;D含酯基,碱性过强会发生酯的水解反应。
【小问3详解】
H的分子式为C12H11NO5,不饱和度为8,满足:含硝基、苯环、3种氢,高度对称即可:或。
【小问4详解】
根据已知Ⅰ和Ⅲ,I中亚胺结构先异构化为氨基,再分子内缩合闭环得到J: 第一步:得到异构化的中间体:,(核心是将原I的C=NH异构化为H2N-C(CH3)=结构); 第二步:分子内氨基与羰基按已知Ⅲ加成、缩合脱水,得到六元环结构,最终异构化生成J,故第二步中间体的结构简式为:;
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