精品解析:贵州毕节市黔西市部分学校2026-2027学年高三上学期素养训练 化学试题
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内容正文:
高三素养训练
化学
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Cl-35.5 K-39 Co-59
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,只有一项符合题目要求。
1. 自然资源是可持续发展的关键,下列对自然资源的叙述错误的是
A. 稀土矿:稀土元素包括周期表f区所有元素
B. 森林资源:树木的主要成分纤维素属于多糖
C. 滇中磷矿:其主要成分磷酸钙属于无机盐
D. 滇东北煤炭:由有机物和少量无机物组成的复杂混合物
【答案】A
【解析】
【详解】A.稀土元素是钪、钇等17种金属化学元素的总称,它们位于元素周期表的ⅢB族,包括钪和钇以及镧系元素,并不包括周期表f区的所有元素,A错误;
B.树木的主要成分纤维素属于多糖,B正确;
C.磷矿的主要成分磷酸钙是磷酸盐,属于无机盐,C正确;
D.煤炭是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,D正确;
故选A。
2. 在实验室中进行蒸馏、过滤、分液操作时,均不需要使用的玻璃仪器是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A.锥形瓶用于蒸馏操作,A不符合题意;
B.分液漏斗用于分液操作,B不符合题意;
C.烧杯可用于过滤操作或者分液操作,C不符合题意;
D.容量瓶用于配制一定物质的量浓度的溶液,蒸馏、过滤、分液操作时均不需要使用,D符合题意;
故选D。
3. 下列化学用语或图示表达错误的是
A. 基态F原子的电子分别占据3个能级
B. 用电子式表示的形成:
C. 反-2-丁烯的结构简式:
D. 基态氧原子的轨道表示式:
【答案】B
【解析】
【详解】A.基态原子的电子排布式为,电子占据、、共3个能级,A正确;
B.是共价化合物,形成过程中仅通过共用电子对成键,不存在电子得失,不会形成阴、阳离子,图示,B错误;
C.反-2-丁烯中碳碳双键两侧的甲基为相同基团,图示结构中两个甲基位于双键异侧,符合反式结构的特征,C正确;
D.基态原子核外有8个电子,电子排布式为,图示轨道表示式符合泡利不相容原理和洪特规则,D正确;
故选 B。
4. 下列解释事实的反应方程式错误的是
A. 电解饱和NaCl溶液,两极均产生气体:
B. 溶液吸收:
C. 向溶液中加入氯化铝溶液:
D. 甲醛和新制的共热,出现砖红色沉淀:
【答案】D
【解析】
【详解】A.电解饱和NaCl溶液时,阳极失电子生成,阴极水电离出的得电子生成,同时生成,离子方程式书写正确,A正确;
B.溶液吸收时,发生歧化反应,反应满足得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒,方程式书写正确,B正确;
C.与发生互促双水解反应,生成沉淀和气体,方程式书写正确,C正确;
D.甲醛与过量新制共热,甲醛被完全氧化为,经原子守恒配平可知生成的系数应为6,选项中方程式原子不守恒,书写错误,正确的化学方程式为:,D错误;
故选D。
5. 氯及其化合物的部分转化关系如图所示。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 标准状况下,含有的电子数为
B. 的盐酸中含有的分子数为
C. 反应②中每生成,转移电子数为
D. 的溶液中含有的的数目为
【答案】C
【解析】
【详解】A.1个分子含34个电子,标准状况下的物质的量为,含有的电子数为,A错误;
B.为强电解质,在水溶液中完全电离为和,因此盐酸中不存在分子,分子数为0,B错误;
C.反应②中每生成转移电子,的物质的量为,故转移电子数为,C正确;
D.题目未指明溶液温度,无法确定水的离子积的数值,不能计算的溶液中的浓度,无法计算含有的数目,D错误;
故选C。
6. 苯和可经两步发生反应①或反应②,其主要反应历程和能量的关系如图所示。下列说法错误的是
A. 苯和溴单质均为非极性分子
B. 反应过程中碳原子的杂化方式发生了改变
C. 加入可以降低反应②的活化能和焓变,加快反应速率
D. 对比反应历程,苯更易发生取代反应,最主要的原因是生成物本身所具有的能量更低,更稳定
【答案】C
【解析】
【详解】A.苯是平面正六边形对称结构,正、负电中心重合;是同原子双原子分子,正、负电中心也重合,二者均为非极性分子,A正确;
B.反应过程中,苯环上参与成键的碳原子会从原本苯环的杂化,临时变为杂化,后续又恢复为杂化,碳原子杂化方式发生了改变,B正确;
C.催化剂可以降低反应②的活化能,加快反应速率,但不改变反应的焓变,C错误;
D.从能量图可知,取代反应(反应②)的生成物总能量远低于加成反应(反应①)的生成物总能量,能量越低物质越稳定,因此苯更易发生取代反应,D正确;
故选C。
7. 元素X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,其中Z与W同主族,Y与Z的原子序数之和等于W的原子序数,元素X的某种原子无中子。下列说法正确的是
A. 电负性: B. 简单离子半径:
C. 沸点: D. 的单质与的反应为置换反应
【答案】A
【解析】
【分析】X的某种原子无中子,故X为;Z、W为短周期同主族元素,原子序数差为8,结合Y与Z的原子序数之和等于W的原子序数,得Y的原子序数为8,即Y为;原子序数依次增大,故Z为第二周期,W为第三周期同主族的。
【详解】A.电负性同周期从左到右递增,同主族从上到下递减,故电负性,即,A正确;
B.简单离子中有3个电子层,、为2个电子层,电子层结构相同的离子核电荷数越大半径越小,故半径,即,B错误;
C.为,为,分子间存在氢键,沸点高于,故沸点,C错误;
D.与反应生成和,无单质生成,不属于置换反应,D错误;
故选A。
8. 在自然界中,存在对苯醌和对苯二酚的可逆氧化还原反应。下列说法正确的是
A. 若,N的分子式为
B. M分子中所有原子可能共平面
C. N分子中存在手性碳原子
D. M既能与金属钠反应,也能与、反应
【答案】D
【解析】
【详解】A.不含氮元素的有机物中氢原子数必为偶数,A给出的分子式含89个H(奇数),实际时N的分子式为,A错误;
B.M分子存在多个,甲基为四面体结构,所有原子不可能共平面,B错误;
C.手性碳原子是连接4种不同基团的饱和碳原子,N中饱和碳均为或,不存在手性碳原子,C错误;
D.M含酚羟基,酚羟基可与Na反应生成氢气,与发生中和反应,与反应生成酚钠和,三者均能反应,D正确;
故选D。
9. 绿矾()是一种重要的药物,也是一种工业原料。一种以黄铜矿(主要成分是,还含、等杂质)为原料制备绿矾的流程如图。
已知:煅烧绿矾分解生成的固体只有,气体产物中无单质存在。
下列说法错误的是
A. “滤渣2”为Fe、Cu;“滤渣3”为
B. “还原”时,与Fe反应的阳离子只有、
C. “一系列操作”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
D. 推测煅烧绿矾分解生成的气体产物中有、和
【答案】B
【解析】
【分析】该流程以黄铜矿(CuFeS2,含SiO2、Al2O3杂质)为原料制备绿矾。焙烧时CuFeS2被O2氧化为CuO、Fe2O3并放出SO2;酸浸时CuO、Fe2O3、Al2O3分别与硫酸反应生成CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3,而SiO2不溶成为滤渣1;还原时加入过量铁,铁将Fe3+、Cu2+还原并置换出Cu,滤渣2为Cu和过量的Fe;调pH时FeO消耗余酸使Al3+水解生成Al(OH)3沉淀,滤渣3为Al(OH)3;最后经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4⋅7H2O。
【详解】A.焙烧时CuFeS2被O2氧化为CuO和Fe2O3,酸浸时CuO、Fe2O3、Al2O3分别与硫酸反应生成CuSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3,而SiO2不溶成为滤渣1;还原时发生Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4、Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,过量的铁与置换出的铜构成滤渣2;调pH时加入的FeO消耗余酸,促进Al3+水解生成Al(OH)3沉淀,滤渣3为Al(OH)3,A正确;
B.酸浸用硫酸,溶液中除Fe3+、Cu2+外还含有过量的H+,还原时铁还能发生反应Fe+2H+=Fe2++H2↑,因此与Fe反应的阳离子不止Fe3+、Cu2+,B错误;
C.由溶液得到带结晶水的FeSO4⋅7H2O,操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,C正确;
D.煅烧绿矾时固体只有Fe2O3、气体无单质,按元素守恒有2FeSO4⋅7H2O=Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑,气体产物为H2O、SO2和SO3,D正确;
故答案为B。
10. 葫芦脲[n]是一种具有大杯空腔、两端开口的化合物,在分子开关、催化剂、药物载体等方面有广泛应用。葫芦脲[8]与染料分子通过主-客体相互作用结合后,能够调控染料分子的光物理性质和其他的性质。葫芦脲[n]可由和HCHO在一定条件下合成(如图)。
下列说法错误的是
A. 合成1 mol葫芦脲[8]时,有16 mol水生成
B. 分子间可能存在不同类型的氢键
C. 生成葫芦脲[n]的反应中,有π键断裂
D. 葫芦脲[8]与染料分子通过共价键作用形成超分子,体现了超分子的自我识别功能
【答案】D
【解析】
【详解】A.合成葫芦脲时,每形成1个结构生成1分子,时共有16个结构,故合成1 mol葫芦脲生成16 mol水,A正确;
B.该分子含和羰基,分子间可形成不同类型的氢键,B正确;
C.反应物甲醛的双键中含键,反应过程中键发生断裂,C正确;
D.葫芦脲与染料分子通过非共价的分子间作用力等结合形成超分子,并非共价键作用,D错误;
故本题选D。
11. 是一种绿色能源,一种燃料电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A. 放电过程中右侧溶液的增大
B. 放电时,电子由M极通过离子交换膜向N极转移
C. 每生成,理论上消耗(已换算成标准状况下的体积)氧气
D. 负极电极反应式为
【答案】B
【解析】
【分析】装置为燃料电池,通氧气的电极为正极,通的电极为负极,故电极M为负极,电极N为正极;
【详解】A.右侧为正极,电极反应为,反应生成,浓度增大,溶液pH增大,A正确;
B.电子只能在外电路(导线)中定向移动,离子交换膜中是离子发生定向迁移,电子不能通过离子交换膜,B错误;
C.在负极放电生成,其电极方程式为,则生成2mol 时转移12mol电子,故生成1mol 转移6mol电子,1 mol 参与反应转移4mol电子,消耗的物质的量为,标况下体积为,C正确;
D.负极失电子,碱性条件下生成,电极反应式为,D正确;
故选B。
12. 探究含铜化合物性质的实验如下:
已知:含的溶液呈黄色,含的溶液呈蓝色。
下列说法错误的是
A. 步骤Ⅰ中平衡向正反应方向移动
B. 步骤Ⅱ中滴加酚酞,溶液颜色没有变化,不能判断是否发生了水解
C. 由步骤Ⅲ现象可判断,与配位的能力:
D. 步骤Ⅳ中产生的气体为和的混合气体
【答案】D
【解析】
【详解】A.步骤Ⅰ中黄色溶液变为蓝色,说明转化为,方程式表示为,按照勒夏特列原理,加水稀释时平衡向粒子数增大的方向移动,即反应向正反应方向移动,A正确;
B.水解使溶液呈酸性,酚酞在酸性溶液中不变色,因此滴加酚酞无明显变化不能判断是否水解,B正确;
C.步骤Ⅲ中加入过量浓氨水得到深蓝色的,说明可以替换配离子中的,配位能力,C正确;
D.步骤Ⅳ中加入过量稀盐酸,溶液呈酸性,会与结合为,不会逸出,产生的气体只有,在加入盐酸后是不会产生氨气的,D错误;
故选D。
13. Co的某种氧化物的晶胞结构如图所示,已知M点原子的分数坐标为,晶胞边长为,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. N点原子的分数坐标为
B. 钴原子位于氧原子所围成的正八面体的体心
C. 该晶体的密度为
D. 与氧原子距离最近且等距的氧原子有12个
【答案】C
【解析】
【详解】A.结合M点分数坐标,可知坐标原点为晶胞左下角顶点,N点为晶胞体心,分数坐标为,A正确;
B.该晶体为NaCl型结构,O原子形成面心立方最密堆积,正八面体空隙位于晶胞体心与棱心,恰好为Co原子的位置,即钴原子位于氧原子所围成的正八面体的体心,B正确;
C.Co原子位于晶胞棱上和体心,棱上微粒共12个,均摊占比为,体心微粒共1个,均摊占比为1,晶胞内Co原子数目为;O原子位于晶胞顶点和面心,顶点微粒共8个,均摊占比为,面心微粒共6个,均摊占比为,晶胞内O原子数目为。晶胞质量为,晶胞边长为,晶胞体积为,则晶体密度为,与选项中数值不符,C错误;
D.O原子采取面心立方最密堆积,与氧原子距离最近且等距的氧原子位于相邻面的面心,共12个,D正确;
故选 C。
14. 常温下,用的溶液滴定的溶液,滴定曲线如图甲所示,混合溶液的与的关系如图乙所示。下列叙述错误的是
A. 常温下,
B. 点溶液的
C. 点溶液中
D. P→Q过程中,水的电离程度逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据电离常数表达式,变形可得,取P点、代入,得,故,A正确;
B.Q点,代入,得,B正确;
C.M点中和百分数为50%,溶质为等物质的量的和,电荷守恒为,物料守恒为,联立消去可得,C错误;
D.过程中,抑制水电离的不断转化为促进水电离的,故水的电离程度逐渐增大,D正确;
故选C。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)是原子序数依次增大的第六周期第Ⅷ族元素,锇、铱不溶于一般的强酸,甚至不溶于王水。以除银后的阳极泥渣(主要成分为Os、Ir、及)为原料冶炼锇、铱的工艺流程如图所示。
已知:①“水浸”后的“浸出液”中含锇微粒以形式存在。
②“浸渣”的主要成分为。
回答下列问题:
(1)为提高泥渣“熔融”效率,可采取的措施有________。
(2)“熔融”时,Ir与反应生成和,该反应的化学方程式为________。
(3)往“浸出液”中通入氯气的同时需要加热(该过程中Os元素化合价不变),产生挥发性物质,同时有生成,反应中还原产物和氧化产物的物质的量之比为________。
(4)“沉锇”时,与发生反应生成锇盐沉淀,生成的沉淀要立即过滤,滤饼要经无水乙醇多次洗涤,用无水乙醇洗涤的优点是________。
(5)“除铜”操作需向溶液中通入至饱和,且控制溶液的,则此时溶液中________。[常温下,饱和溶液中,的、,CuS的]
(6)近年来,地下水中的氮污染已成为一个世界性的环境问题。在金属Pt、Cu和Ir的催化作用下,密闭容器中的可高效转化酸性溶液中的硝态氮(),其工作原理如图所示。
①Ir表面发生反应的化学方程式为________。
②若导电基体上的Pt颗粒增多,造成的结果是________。
【答案】(1)将阳极泥渣粉碎(合理即可)
(2)
(3)
(4)可减少的损耗,无水乙醇易挥发,可使固体迅速干燥
(5)
(6) ①. ②. 不利于降低水体中的含氮量
【解析】
【分析】该流程以除银后阳极泥渣(含Os、Ir、、)为原料,加入熔融后水浸:水浸后含锇微粒以形式存在于浸出液,浸出液通加热转化出挥发性物质,再用NaOH乙醇溶液吸收后加沉锇,最终还原得到锇粉;水浸后的浸渣以为主,经浓盐酸酸溶、除铜等系列操作后得到铱粉,实现锇、铱的分离与提纯。
【小问1详解】
提高熔融效率的核心是加快反应速率、提升反应充分程度,通过将阳极泥渣粉碎、适当升温等常规工业反应优化手段均可实现。
【小问2详解】
反应中从0价升高到+4价,1 mol Ir参与反应失去4 mol电子;中部分-1价O被氧化为的0价,每生成1 mol失去2 mol电子,部分-1价O被还原为中的-2价,每1 mol-1价O被还原得到1 mol电子,根据电子得失守恒、原子守恒配平得到化学方程式:。
【小问3详解】
因为元素在反应中化合价不变,则氯气既作氧化剂又作还原剂:部分Cl得电子生成还原产物,部分Cl失电子生成氧化产物,根据得失电子守恒:生成1 mol 时Cl失去5 mol电子,对应有5 mol原子被还原得到5 mol,可以推出方程式为:,还原产物和氧化产物的物质的量之比为。
【小问4详解】
无水乙醇极性远小于水,可降低离子型锇盐的溶解度,减少洗涤过程的产品溶解损失;同时乙醇沸点低易挥发,能快速干燥滤饼。
【小问5详解】
,的饱和溶液中,,,代入数据得;再由,计算得。
【小问6详解】
①根据工作原理示意图可知,表面气相中的与从液相扩散上来的发生催化反应,生成无污染的和,反应的化学方程式为:。
②Pt颗粒增多后,更多硝酸根会直接在Pt表面发生深度还原生成,无法按预期路径转化为后再在Ir表面生成,偏离了高效转化硝态氮为无害氮气的目标,不利于降低水体中的含氮量。
16. 呋喃丙烯酸难溶于水,易溶于乙醇或碱性溶液,广泛应用于医药、化妆品、香料等的合成。实验室制备呋喃丙烯酸的原理及实验装置如下:
已知:呋喃甲醛的沸点为162℃;乙酸酐的沸点为140℃,遇水易水解。
实验步骤:
Ⅰ.制备呋喃丙烯酸
向100mL三颈烧瓶中依次加入5.0mL(密度1.16g·mL⁻¹)呋喃甲醛和6.0g,再滴加14mL乙酸酐,缓慢加热使温度稳定在140℃后,持续回流反应1.5h。
Ⅱ.纯化呋喃丙烯酸
将步骤Ⅰ中反应所得的混合物转入盛有100mL蒸馏水的烧杯中,加入固体调节pH至8~9,过滤,将滤液转入烧杯,并放入冰水浴中,边搅拌边滴加浓盐酸,产生沉淀,再次过滤,用少量的蒸馏水洗涤晶体2次,得到粗产品;将粗产品进一步纯化,最终获4.40g呋喃丙烯酸样品。
Ⅲ.测定呋喃丙烯酸样品的纯度
称取0.3027g呋喃丙烯酸样品,用一定量的乙醇水溶液溶解,加入2~3滴酚酞指示剂,用0.1200mol·L⁻¹溶液进行滴定,重复三次,平均消耗溶液的体积为17.50mL。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是________,其作用是________。
(2)步骤Ⅱ中加入固体的作用是________。
(3)配制100mL 0.1200mol·L⁻¹的溶液时,所需玻璃仪器除量筒外还有________(填标号)。
A.玻璃棒 B.烧杯 C.100mL容量瓶 D.干燥管 E.胶头滴管 F.锥形瓶
(4)步骤Ⅱ中“进一步纯化”的操作名称是________。
(5)步骤Ⅲ中滴定时的下列操作中,可能使所测纯度偏低的是________(填标号)。
A.碱式滴定管未用标准溶液润洗就直接注入标准溶液
B.滴定前盛放呋喃丙烯酸溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.滴定过程中摇动锥形瓶时有液滴溅出
D.读数溶液体积时,开始时仰视读数,滴定结束时俯视读数
E.碱式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
(6)制得的呋喃丙烯酸晶体的纯度为________%(保留一位小数)。
【答案】(1) ①.
干燥管 ②.
防止空气中的水蒸气进入烧瓶,使乙酸酐水解
(2)
将呋喃丙烯酸转化为易溶于水的盐,便于与不溶性杂质分离
(3)
ABCE (4)
重结晶 (5)
CD (6)
95.7
【解析】
【分析】本实验以呋喃甲醛和乙酸酐为原料,在碳酸钾催化加热条件下制备呋喃丙烯酸;由于乙酸酐遇水易水解,反应装置需保持干燥,故在冷凝管上端连接干燥管;反应结束后,利用呋喃丙烯酸难溶于水、易溶于碱性溶液的性质,加入碳酸钠将其转化为可溶性盐,过滤除去不溶性杂质,再加酸酸化使其沉淀析出,最后通过重结晶提纯;纯度测定采用酸碱中和滴定法,根据消耗的氢氧化钠标准溶液的体积计算呋喃丙烯酸的含量,由此解答;
【小问1详解】
根据仪器构造可知,仪器a为干燥管;由于反应物乙酸酐遇水易水解,干燥管内装有干燥剂,可以防止空气中的水蒸气进入烧瓶,避免乙酸酐水解;
【小问2详解】
呋喃丙烯酸难溶于水,易溶于碱性溶液,加入碳酸钠固体可与呋喃丙烯酸反应生成易溶于水的呋喃丙烯酸钠,从而与不溶性杂质分离;
【小问3详解】
配制的溶液,需要用烧杯溶解固体,用玻璃棒搅拌和引流,用容量瓶配制溶液,最后用胶头滴管定容;因此除量筒外,还需要的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、容量瓶、胶头滴管,故选ABCE;
【小问4详解】
由于呋喃丙烯酸难溶于水,所以步骤Ⅱ中“进一步纯化”是通过重结晶操作将产品与可溶于水的杂质分离;
【小问5详解】
A.碱式滴定管未用标准溶液润洗就直接注入标准溶液,导致标准溶液浓度偏小,滴定时所需标准液体积增加,导致计算的产品纯度偏大,A不符合题意;
B.滴定前盛放呋喃丙烯酸溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥,对呋喃丙烯酸的总量无影响,故对产品纯度无影响,B不符合题意;
C.滴定过程中摇动锥形瓶时有液滴溅出,则所测待测液有损失,所需标准液减少,导致计算的产品纯度偏小,C符合题意;
D.读取溶液体积时,开始时仰视读数,则起始读数偏大,滴定结束时俯视读数,则结束读数偏小,故读取所用标准液体积偏小,导致计算的产品纯度偏小,D符合题意;
E.碱式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失,所用标准液偏多,导致计算的产品纯度偏大,E不符合题意;
故选CD;
【小问6详解】
滴定消耗的物质的量为,呋喃丙烯酸中含有1个羧基,因此呋喃丙烯酸与按反应,样品中呋喃丙烯酸的物质的量为,其质量为 ,因此晶体的纯度为。
17. 某研究团队研发出了一种经Co修饰CNT促进的催化剂,该催化剂对加氢制备甲醇具有高活性和高选择性,发生的反应如下:
主反应:
副反应:
(1)位于元素周期表中的________区。
(2)已知、的燃烧热()分别为、,转化为释放的能量。
①________,主反应在________(填“较高”或“较低”)温度下能自发进行。
②一定温度下,将与以体积比充入某恒容密闭容器中,发生上述主、副反应。下列能说明反应已达到平衡状态的是________(填标号)。
A.体系压强保持不变
B.的物质的量分数保持不变
C.混合气体密度保持不变
D.每消耗的同时生成
(3)不同温度下,将、按充入某装有催化剂的恒压密闭容器中,发生上述主、副反应,平衡时和的选择性[如的选择性]、的平衡转化率随温度的变化如图。
①表示平衡时选择性的曲线为________(填“”“”或“”)。
②曲线随温度升高而下降的原因为___________________________________________。
③下,副反应的平衡常数________(是以平衡时物质的物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)。
(4)已知Arrhenius经验公式为(为活化能,为速率常数,和为常数)。为探究、两种催化剂对主反应的催化效果,进行相关实验,依据实验数据获得如图所示曲线,由图可知反应活化能较低对应的催化剂是________(填“”或“”)。
【答案】(1)d (2) ①. −49.4 ②. 较低 ③. AB
(3) ①. ②. 温度对主反应的影响大于对副反应的影响 ③. 0.8
(4)
【解析】
【小问1详解】
为40号元素,属于d区;
【小问2详解】
①由盖斯定律,将氢气燃烧热乘以3,反写甲醇燃烧热,再加水的汽化热,得;主反应气体物质的量减小ΔS<0,根据<0时反应发生,故在较低温度下能自发进行;
②A.恒容下压强与总物质的量成正比,主反应进行时总物质的量改变,故压强不变可指示平衡;
B.甲醇的物质的量分数保持不变说明其浓度不变,可指示平衡;
C.恒容且总质量不变,密度始终不变,不能判断平衡;
D.所述比例在两个反应中始终成立,不能判断平衡;
故选AB;
【小问3详解】
①图中左纵轴为平衡转化率,右纵轴为选择性;虚线对应温度处,a按右纵轴读数为75%,c为25%,二者之和为100%,且主反应为放热反应,随温度升高,平衡逆向移动,副反应为吸热反应,平衡正向移动,故a为甲醇选择性,c为副产物选择性;b按左纵轴读数为80%,表示二氧化碳平衡转化率;
②主反应为放热反应,升温使其逆向移动,副反应为吸热反应,升温使其正向移动;b曲线随温度升高而下降,说明升温对主反应逆向移动的影响大于对副反应正向移动的影响,即温度对主反应的影响大于对副反应的影响;
③设起始二氧化碳和氢气分别为1 mol和3 mol,图中转化率为80%,副反应产物选择性为25%,则主、副反应消耗的二氧化碳分别为0.6 mol和0.2 mol;平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳和水的物质的量分别为0.2 mol、1.0 mol、0.2 mol和0.8 mol;由于副反应前后气体物质的量不变,代入以物质的量分数表示的平衡常数表达式,计算得;
【小问4详解】
由Arrhenius式可知,斜率绝对值越小,活化能越小,图中的斜率绝对值较小,故填。
18. 有机光电子材料是一类具有光电转换功能的有机材料,主要应用于有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池、有机晶体管及有机存储器等领域。一种有机光电子材料G的合成路线如下:
回答下列问题:
(1)物质B中官能团的名称为________,B的核磁共振氢谱有________组峰。
(2)D→E的反应类型是________;在D→E的过程中,有一种副产物M(分子式为)生成,M分子中含有两个六元环,则M的结构简式为________(任写一种)。
(3)写出A→B的化学方程式:________。
(4)E→F的反应中的作用是________。
(5)有机物K是化合物B的同分异构体,符合下列条件的K的结构有________种。
a.能与溶液发生显色反应
b.红外光谱显示分子中无甲基
(6)参照以上合成路线,以与为原料设计合成的路线________。(无机试剂任选)
【答案】(1) ①. 醚键 ②. 3
(2) ①. 取代反应 ②. 或
(3)+2CH3I+2HI
(4)作还原剂 (5)3
(6)(CH3)2CHCOOH(CH3)2CHCOCl
【解析】
【分析】A中羟基与CH3I发生取代反应生成B,B与发生加成反应生成C,C与SOCl2发生取代反应生成D,D与取代生成E,E被NaBH4还原生成F,F在浓硫酸作用下发生消去反应生成G,据此回答;
【小问1详解】
由B的结构简式可知,物质B中官能团的名称为醚键,物质B结构对称,其核磁共振氢谱有3组峰;
【小问2详解】
分析D→E的反应可知,反应过程中酰氯与苯环发生取代反应,生成酮羰基,副产物的分子式中仅有12个碳原子,故D发生分子内取代生成M,且M中含有两个六元环,故取代位置为邻位,由此可知,副产物M可能为AI生成或;
【小问3详解】
A中羟基与CH3I发生取代反应生成B,故方程式为+2CH3I+2HI;
【小问4详解】
加入发生反应,将酮羰基还原为羟基,故作还原剂;
【小问5详解】
能与发生显色反应,说明分子中含有酚羟基,红外光谱显示分子中无甲基,由此可知分子中含有,苯环上2个取代基的位置共有邻、间、对3种,故满足条件的K的结构共有3种;
【小问6详解】
参照题中合成路线,先与SOCl2取代生成,再与取代生成,用NaBH4还原生成,再消去可得目标产品,故合成路线为(CH3)2CHCOOH(CH3)2CHCOCl 。
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高三素养训练
化学
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Cl-35.5 K-39 Co-59
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,只有一项符合题目要求。
1. 自然资源是可持续发展的关键,下列对自然资源的叙述错误的是
A. 稀土矿:稀土元素包括周期表f区所有元素
B. 森林资源:树木的主要成分纤维素属于多糖
C. 滇中磷矿:其主要成分磷酸钙属于无机盐
D. 滇东北煤炭:由有机物和少量无机物组成的复杂混合物
2. 在实验室中进行蒸馏、过滤、分液操作时,均不需要使用的玻璃仪器是
A. B. C. D.
3. 下列化学用语或图示表达错误的是
A. 基态F原子的电子分别占据3个能级
B. 用电子式表示的形成:
C. 反-2-丁烯的结构简式:
D. 基态氧原子的轨道表示式:
4. 下列解释事实的反应方程式错误的是
A. 电解饱和NaCl溶液,两极均产生气体:
B. 溶液吸收:
C. 向溶液中加入氯化铝溶液:
D. 甲醛和新制的共热,出现砖红色沉淀:
5. 氯及其化合物的部分转化关系如图所示。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 标准状况下,含有的电子数为
B. 的盐酸中含有的分子数为
C. 反应②中每生成,转移电子数为
D. 的溶液中含有的的数目为
6. 苯和可经两步发生反应①或反应②,其主要反应历程和能量的关系如图所示。下列说法错误的是
A. 苯和溴单质均为非极性分子
B. 反应过程中碳原子的杂化方式发生了改变
C. 加入可以降低反应②的活化能和焓变,加快反应速率
D. 对比反应历程,苯更易发生取代反应,最主要的原因是生成物本身所具有的能量更低,更稳定
7. 元素X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,其中Z与W同主族,Y与Z的原子序数之和等于W的原子序数,元素X的某种原子无中子。下列说法正确的是
A. 电负性: B. 简单离子半径:
C. 沸点: D. 的单质与的反应为置换反应
8. 在自然界中,存在对苯醌和对苯二酚的可逆氧化还原反应。下列说法正确的是
A. 若,N的分子式为
B. M分子中所有原子可能共平面
C. N分子中存在手性碳原子
D. M既能与金属钠反应,也能与、反应
9. 绿矾()是一种重要的药物,也是一种工业原料。一种以黄铜矿(主要成分是,还含、等杂质)为原料制备绿矾的流程如图。
已知:煅烧绿矾分解生成的固体只有,气体产物中无单质存在。
下列说法错误的是
A. “滤渣2”为Fe、Cu;“滤渣3”为
B. “还原”时,与Fe反应的阳离子只有、
C. “一系列操作”为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
D. 推测煅烧绿矾分解生成的气体产物中有、和
10. 葫芦脲[n]是一种具有大杯空腔、两端开口的化合物,在分子开关、催化剂、药物载体等方面有广泛应用。葫芦脲[8]与染料分子通过主-客体相互作用结合后,能够调控染料分子的光物理性质和其他的性质。葫芦脲[n]可由和HCHO在一定条件下合成(如图)。
下列说法错误的是
A. 合成1 mol葫芦脲[8]时,有16 mol水生成
B. 分子间可能存在不同类型的氢键
C. 生成葫芦脲[n]的反应中,有π键断裂
D. 葫芦脲[8]与染料分子通过共价键作用形成超分子,体现了超分子的自我识别功能
11. 是一种绿色能源,一种燃料电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A. 放电过程中右侧溶液的增大
B. 放电时,电子由M极通过离子交换膜向N极转移
C. 每生成,理论上消耗(已换算成标准状况下的体积)氧气
D. 负极电极反应式为
12. 探究含铜化合物性质的实验如下:
已知:含的溶液呈黄色,含的溶液呈蓝色。
下列说法错误的是
A. 步骤Ⅰ中平衡向正反应方向移动
B. 步骤Ⅱ中滴加酚酞,溶液颜色没有变化,不能判断是否发生了水解
C. 由步骤Ⅲ现象可判断,与配位的能力:
D. 步骤Ⅳ中产生的气体为和的混合气体
13. Co的某种氧化物的晶胞结构如图所示,已知M点原子的分数坐标为,晶胞边长为,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. N点原子的分数坐标为
B. 钴原子位于氧原子所围成的正八面体的体心
C. 该晶体的密度为
D. 与氧原子距离最近且等距的氧原子有12个
14. 常温下,用的溶液滴定的溶液,滴定曲线如图甲所示,混合溶液的与的关系如图乙所示。下列叙述错误的是
A. 常温下,
B. 点溶液的
C. 点溶液中
D. P→Q过程中,水的电离程度逐渐增大
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)是原子序数依次增大的第六周期第Ⅷ族元素,锇、铱不溶于一般的强酸,甚至不溶于王水。以除银后的阳极泥渣(主要成分为Os、Ir、及)为原料冶炼锇、铱的工艺流程如图所示。
已知:①“水浸”后的“浸出液”中含锇微粒以形式存在。
②“浸渣”的主要成分为。
回答下列问题:
(1)为提高泥渣“熔融”效率,可采取的措施有________。
(2)“熔融”时,Ir与反应生成和,该反应的化学方程式为________。
(3)往“浸出液”中通入氯气的同时需要加热(该过程中Os元素化合价不变),产生挥发性物质,同时有生成,反应中还原产物和氧化产物的物质的量之比为________。
(4)“沉锇”时,与发生反应生成锇盐沉淀,生成的沉淀要立即过滤,滤饼要经无水乙醇多次洗涤,用无水乙醇洗涤的优点是________。
(5)“除铜”操作需向溶液中通入至饱和,且控制溶液的,则此时溶液中________。[常温下,饱和溶液中,的、,CuS的]
(6)近年来,地下水中的氮污染已成为一个世界性的环境问题。在金属Pt、Cu和Ir的催化作用下,密闭容器中的可高效转化酸性溶液中的硝态氮(),其工作原理如图所示。
①Ir表面发生反应的化学方程式为________。
②若导电基体上的Pt颗粒增多,造成的结果是________。
16. 呋喃丙烯酸难溶于水,易溶于乙醇或碱性溶液,广泛应用于医药、化妆品、香料等的合成。实验室制备呋喃丙烯酸的原理及实验装置如下:
已知:呋喃甲醛的沸点为162℃;乙酸酐的沸点为140℃,遇水易水解。
实验步骤:
Ⅰ.制备呋喃丙烯酸
向100mL三颈烧瓶中依次加入5.0mL(密度1.16g·mL⁻¹)呋喃甲醛和6.0g,再滴加14mL乙酸酐,缓慢加热使温度稳定在140℃后,持续回流反应1.5h。
Ⅱ.纯化呋喃丙烯酸
将步骤Ⅰ中反应所得的混合物转入盛有100mL蒸馏水的烧杯中,加入固体调节pH至8~9,过滤,将滤液转入烧杯,并放入冰水浴中,边搅拌边滴加浓盐酸,产生沉淀,再次过滤,用少量的蒸馏水洗涤晶体2次,得到粗产品;将粗产品进一步纯化,最终获4.40g呋喃丙烯酸样品。
Ⅲ.测定呋喃丙烯酸样品的纯度
称取0.3027g呋喃丙烯酸样品,用一定量的乙醇水溶液溶解,加入2~3滴酚酞指示剂,用0.1200mol·L⁻¹溶液进行滴定,重复三次,平均消耗溶液的体积为17.50mL。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是________,其作用是________。
(2)步骤Ⅱ中加入固体的作用是________。
(3)配制100mL 0.1200mol·L⁻¹的溶液时,所需玻璃仪器除量筒外还有________(填标号)。
A.玻璃棒 B.烧杯 C.100mL容量瓶 D.干燥管 E.胶头滴管 F.锥形瓶
(4)步骤Ⅱ中“进一步纯化”的操作名称是________。
(5)步骤Ⅲ中滴定时的下列操作中,可能使所测纯度偏低的是________(填标号)。
A.碱式滴定管未用标准溶液润洗就直接注入标准溶液
B.滴定前盛放呋喃丙烯酸溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.滴定过程中摇动锥形瓶时有液滴溅出
D.读数溶液体积时,开始时仰视读数,滴定结束时俯视读数
E.碱式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
(6)制得的呋喃丙烯酸晶体的纯度为________%(保留一位小数)。
17. 某研究团队研发出了一种经Co修饰CNT促进的催化剂,该催化剂对加氢制备甲醇具有高活性和高选择性,发生的反应如下:
主反应:
副反应:
(1)位于元素周期表中的________区。
(2)已知、的燃烧热()分别为、,转化为释放的能量。
①________,主反应在________(填“较高”或“较低”)温度下能自发进行。
②一定温度下,将与以体积比充入某恒容密闭容器中,发生上述主、副反应。下列能说明反应已达到平衡状态的是________(填标号)。
A.体系压强保持不变
B.的物质的量分数保持不变
C.混合气体密度保持不变
D.每消耗的同时生成
(3)不同温度下,将、按充入某装有催化剂的恒压密闭容器中,发生上述主、副反应,平衡时和的选择性[如的选择性]、的平衡转化率随温度的变化如图。
①表示平衡时选择性的曲线为________(填“”“”或“”)。
②曲线随温度升高而下降的原因为___________________________________________。
③下,副反应的平衡常数________(是以平衡时物质的物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)。
(4)已知Arrhenius经验公式为(为活化能,为速率常数,和为常数)。为探究、两种催化剂对主反应的催化效果,进行相关实验,依据实验数据获得如图所示曲线,由图可知反应活化能较低对应的催化剂是________(填“”或“”)。
18. 有机光电子材料是一类具有光电转换功能的有机材料,主要应用于有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池、有机晶体管及有机存储器等领域。一种有机光电子材料G的合成路线如下:
回答下列问题:
(1)物质B中官能团的名称为________,B的核磁共振氢谱有________组峰。
(2)D→E的反应类型是________;在D→E的过程中,有一种副产物M(分子式为)生成,M分子中含有两个六元环,则M的结构简式为________(任写一种)。
(3)写出A→B的化学方程式:________。
(4)E→F的反应中的作用是________。
(5)有机物K是化合物B的同分异构体,符合下列条件的K的结构有________种。
a.能与溶液发生显色反应
b.红外光谱显示分子中无甲基
(6)参照以上合成路线,以与为原料设计合成的路线________。(无机试剂任选)
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