
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2020年山东省潍坊市五县高考化学模拟试卷(3月份)
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2020年山东省潍坊市五县高考化学模拟试卷(3月份)
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.(2分)习近平总书记在上海考察时指出,垃圾分类工作就是新时尚。下列垃圾分类错误的是( )
A
B
C
D
垃圾
玻璃杯
铅酸电池
杀虫剂
果皮
分类
可回收物
其他垃圾
有害垃圾
厨余垃圾
A.A B.B C.C D.D
2.(2分)硒(Se)元素是人体必需的微量元素之一。下列说法正确的是( )
A.硒的摄入量越多对人体健康越好
B.SeO32﹣空间构型为正四面体
C.H2Se的熔沸点比H2S高
D.H2SeO4 的酸性比H2SO4强
3.(2分)相对分子质量约为4000的聚乙二醇具有良好的水溶性,是一种缓泻剂,聚乙二醇可由环氧乙烷在酸性条件下聚合而成(n聚乙二醇)。下列说法正确的是( )
A.环氧乙烷在酸性条件下发生加聚反应制得聚乙二醇
B.聚乙二醇的结构简式为
C.相对分子质量约为4000的聚乙二醇的聚合度n≈67
D.聚乙二醇能保持肠道水分的原因是其可和H2O分子间形成氢键
4.(2分)设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,1L C2H5OH完全燃烧后生成的CO2分子个数约为
B.20g D2O与20g H218O含有的中子数均为10NA
C.1mol•L﹣1Al(NO3)3溶液中含有NO3﹣个数为3NA
D.50mL 12mol•L﹣1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA
5.(2分)含元素碲(Te)的几种物质存在如图所示转化关系。下列说法错误的是( )
A.反应①利用了H2Te的还原性
B.反应②中H2O作氧化剂
C.反应③利用了H2O2的氧化性
D.H2Te2O5转化为H2Te4O9发生了氧化还原反应
6.(2分)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,某微生物燃料电池的工作原理如图所示,下列说法错误的是( )
A.b电极发生还原反应:4H++O2+4e﹣═2H2O
B.电路中有4mol电子发生转移,大约消耗标准状况下22.4L空气
C.维持两种细菌存在,该装置才能持续将有机物氧化成CO2并产生电子
D.HS﹣在硫氧化菌作用下转化为SO42﹣的反应是HS﹣+4H2O﹣8e﹣═SO42﹣+9H+
7.(2分)用所给试剂与图示装置能够制取相应气体的是(夹持仪器略)( )
A
B
C
D
X中试剂
浓盐酸
双氧水
浓硫酸
浓氨水
Y中试剂
KMnO4
MnO2
Cu
NaOH
气体
Cl2
O2
SO2
NH3
A.A B.B C.C D.D
8.(2分)氧氟沙星是常用抗菌药物,其结构简式如图所示,下列有关氧氟沙星的叙述错误的是( )
A.能发生加成、取代、还原等反应
B.分子内有3个手性碳原子
C.分子内存在三种含氧官能团
D.分子内共平面的碳原子多于6个
9.(2分)短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大,在下列转化关系中,甲、乙、丙、丁、戊为上述四种元素组成的二元或三元化合物。其中A为d元素组成的单质,常温下乙为液体,丁物质常用于消毒、漂白。下列说法错误的是( )
A.简单离子半径:c>b
B.丙中既有离子键又有极性键
C.b、c形成的化合物中阴、阳离子数目比为1:2
D.a、b、d形成的化合物中,d的杂化方式是sp2
10.(2分)如图,图中反应①是制备SiH4的一种方法,其副产物MgCl2•6NH3是优质的镁资源。
下列说法错误的是( )
A.A2B的化学式为Mg2Si
B.该流程中可以循环使用的物质是NH3和NH4Cl
C.利用MgCl2•6NH3制取镁的过程中发生了化合反应、分解反应
D.分别将MgCl2溶液和Mg(OH)2悬浊液加热、灼烧,最终得到的固体相同
二、本题共5小题,每小题4分,共20分.每小题有1个或2个选项符合题意,全都选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分.
11.(4分)“碘伏”又叫“聚维酮碘溶液”。聚维酮通过氢键与HI3形成聚维酮碘,其结构表示如下:
(图中虚线表示氢键)。下列说法正确的( )
A.C、N、O原子的电负性依次增大
B.聚维酮碘中含有离子键、共价键、氢键等化学键
C.聚维酮易溶于水的原因是与水分子间形成氢键
D.分子中的含N五元环一定是平面结构
12.(4分)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时,得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示,其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用“*”标注。
下列说法错误的是( )
A.②中包含C﹣H键的断裂过程
B.该历程中能垒(反应活化能)最小的是③
C.该历程中制约反应速率的方程式为CH3O*+3H+═CO*+4H+
D.由此历程可知:CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g)△H<0
13.(4分)下列“实验现象”和“结论”都正确且有因果关系的是( )
选项
操作
实验现象
结论
A
用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热
熔化后的液态铝滴落下来
金属铝的熔点低
B
用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应
火焰呈黄色
该溶液中含有钠盐
C
向盛有酸性高锰酸钾溶液的试管中通入足量的乙烯后静置
溶液的紫色逐渐褪去,静置后溶液分层
乙烯发生氧化反应
D
将20℃0.5mol•L﹣1 Na2CO3溶液加热到60℃.用pH传感器测定溶液pH
溶液的pH逐渐减小
Kw改变与水解平衡移动共同作用的结果
A.A B.B C.C D.D
14.(4分)某课外活动小组设计如图所示装置制取较多量乙酸乙酯。
已知:
①无水氯化钙可与乙醇形成难溶于水的CaCl2•6C2H5OH。
②有关有机物的沸点:
试剂
乙醚
乙醇
乙酸
乙酸乙酯
沸点(℃)
34.7
78.5
118
77.1
下列说法正确的是( )
A.装置中球形管既能冷凝蒸气又能防止倒吸
B.反应结束后大试管中的现象是:溶液分层,下层无色油状液体,上层溶液颜色变浅
C.从大试管中分离出的乙酸乙酯中还含有一定量的乙醇、乙醚和水,应先加入无水氯化钙,过滤分离出乙醇
D.最后加入无水硫酸钠,然后进行蒸馏,收集118℃左右的馏分,以得到较纯净的乙酸乙酯
15.(4分)在常温下,向一定浓度的二元弱酸H2C2O4溶液中逐滴加入NaOH溶液,pC与溶液pH的变化关系如图(pC=﹣lgx,x表示溶液中溶质微粒的物质的量浓
度)。下列说法正确的是( )
A.常温下,H2C2O4的K=10﹣5.3
B.pH=3时,溶液中c(HC2O4﹣)<c(C2O42﹣)=c(H2C2O4)
C.pH由0.8增大到5.3的过程中,水的电离程度逐渐增大
D.常温下,随着pH的变化,的值是一定值
三、非选择题:本题共5小题,共60分.
16.(12分)氨是重要的基础化工原料,可以制备尿素[CO(NH2)2]、N2H4等多种含氮的化工产品。
(1)以NH3与CO2为原料可以合成尿素[CO(NH2)2],涉及的化学反应如下:
反应I:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2CO2NH4(s)△H1=﹣159.5KJ•mol﹣1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+116.5KJ•mol﹣1
反应Ⅲ:H2O(l)═H2O(g)△H3=+44.0KJ•mol﹣1
则反应:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H= KJ•mol﹣1。
(2)将氨气与二氧化碳在有催化剂的反应器中反应2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+
H2O(g),体系中尿素的产率和催化剂的活性与温度的关系如图1所示:
①a点 (填是或不是)处于平衡状态,T1之后尿素产率下降的原因是 。
②实际生产中,原料气带有水蒸气。图2表示CO2的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是 ,测得b点氨的转化率为30%,则x= 。
③已知该反应的v(正)=k(正)c2(NH3)c(CO2),v(逆)=k(逆)c(H2O),k(正)和k(逆)为速率常数,则平衡常数K与k(正)、k(逆)的关系式是 。
(3)N2H4可作火箭推进剂。已知25℃时N2H4水溶液呈弱碱性:
N2H4+H2O⇌N2H5++OH﹣ K1=1×10﹣a;
N2H5++H2O⇌N2H62++OH﹣K2=1×10﹣b。
①25℃时,向N2H4水溶液中加入H2SO4,欲使c(N2H5+)>c(N2H4),同时c(N2H5+)>c(N2H62+),应控制溶液pH范围 (用含a、b式子表示)。
②水合肼(N2H4•H2O)的性质类似一水合氨,与硫酸反应可以生成酸式盐,该盐的化学式为 。
17.(11分)铜是人类最早使用的金属之一,其单质及化合物具有广泛的用途。
(1)基态铜原子核外有 对自旋相反的电子。
(2)青铜是铜与锡或铅等元素按一定比例熔铸而成的合金。第一电离能I:(Sn) I:(Pb)(填“大于“或“小于“)。
(3)新制的Cu(OH)2能够溶解于浓氨水中,反应的离子方程式是 。
(4)利用铜片表面催化反应,我国研究人员用六炔基苯为原料,在世界上首次通过化学方法获得全碳材料一石墨炔薄膜(结构片段如图所示),开辟了人工化学合成碳同素异形体的先例。石墨炔中碳原子 的杂化方式。
(5)CuCl的盐酸溶液能吸收CO形成氯化羰基亚铜(Ⅰ),可用于定量测定气体混合物中CO的含量。氯化羰基亚铜(I)中含 σ键数目。
(6)Cu2O可用于半导体材料。
①Cu2O晶胞(如图所示) 中,O原子的配位数为 ;
a位置Cu+坐标为(0.25,0.25,0.75),则b位置Cu+坐标 。
②Cu2S与Cu2O具有相似晶体结构,则两者的熔点是Cu2O比Cu2S的 (填“高”或“低”),请解释原因 。
18.(13分)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3•5H2O)俗名“大苏打”。已知它易溶于水,难溶于乙醇,在中性或碱性环境中稳定,受热、遇酸易分解。某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠,其反应装置及所需试剂如图:
(1)装置甲中,a仪器的名称是 ;a中盛有浓硫酸,b中盛有亚硫酸钠,实验中要控制SO2生成速率,可以采取的措施有 (写出一条即可)。
(2)装置乙的作用是 。
(3)装置丙中,将Na2S和Na2CO3以2:1的物质的量之比配成溶液再通入SO2,便可制得Na2S2O3和CO2,反应的化学方程式为: 。
(4)本实验所用的Na2CO3中含少量NaOH,检验含有NaOH的实验方案为 。(试验中供选用的试剂及仪器:CaCl2溶液、Ca(OH)2溶液、酚酞溶液、蒸馏水、pH计、烧杯、试管、滴管。提示:室温时CaCO3饱和溶液的pH=9.5)
(5)反应结束后过滤丙中的混合物,滤液经蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥等得到产品,生成的硫代硫酸钠粗品可用 洗涤。为了测定粗产品中Na2S2O3•5H2O的含量,采用在酸性条件下用KMnO4标准液滴定的方法(假设粗产品中的杂质与酸性KMnO4溶液不反应)。称取1.50g粗产品溶于水,用0.20mol•L﹣1 KMnO4溶液(加适量稀硫酸酸化) 滴定,当溶液中S2O42﹣全部被氧化为SO42﹣时,消耗高锰酸钾溶液体积40.00mL。
①写出反应的离子方程式: 。
②产品中Na2S2O3•5H2O的质量分数为 (保留小数点后一位)。
19.(10分)二氧化氯(ClO2) 能有效杀灭新型冠状病毒,是一种高效消毒剂。工业上利用甲醇还原NaClO3的方法制备ClO2,工艺流程如下:
已知:
a.发生器中制备ClO2的反应:12NaClO3+8H2SO4+3CH3OH═12ClO2↑+3HCOOH+4Na3H(SO4)2↓+9H2O
b.相关物质的熔沸点:
物质
CH3OH
HCOOH
ClO2
熔点/℃
﹣97
9
﹣59
沸点/℃
65
101
11
(1)ClO2 可用于杀菌消毒是因其具有 性。
(2)冷却塔用于分离ClO2并回收CH3OH,应控制的最佳温度为 (填字母)。
A.0~10℃
B.20~30℃
C.60~70℃
(3)经过程Ⅰ和过程Ⅱ可以获得芒硝(Na2SO4•10H2O) 并使部分原料循环利用。
已知:Na2SO4•10H2O和Na2SO4的溶解度曲线如图:
①Na3H(SO4)2处理器中获得芒硝时需加入NaClO3固体,从芒硝溶解平衡的角度解释其原因: 。
②结合:Na2SO4•10H2O和Na2SO4的溶解度曲线,过程Ⅱ的操作是:在32.4℃恒温蒸发, 。
③Na3H(SO4)2处理器的滤液中可以循环利用的原料是NaClO3和 。
20.(14分)有机化合物H是一种治疗心血管疾病药物的中间体。一种合成H的路线如下:
已知:CH3CH2CH=CH2CH3CHBrCH=CH2
CH3CHO+CH3CHOCH3CH=CHCHO+H2O
回答下列问题:
(1)C的化学名称为 ,D中的官能团名称是 。
(2)②的反应类型是 。
(3)F的结构简式为 。
(4)写出由E和G生成H的化学方程式: 。
(5)芳香族化合物Q是H的同分异构体,一定条件下,H和Q分别与足量H2加成,得到同一种产物,则Q的可能结构有 种(环中没有碳碳三键,也没有连续的碳碳双键,不考虑立体结构),其中分子内存在碳碳三键的同分异构体的结构简式为 。
(6)呋喃丙烯酸()是一种医治血吸虫病的药物﹣呋喃丙胺的原料。设计以
为原料合成呋喃丙烯酸的合成路线(无机试剂任选)。 。
2020年山东省潍坊市五县高考化学模拟试卷(3月份)
参考答案与试题解析
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.(2分)习近平总书记在上海考察时指出,垃圾分类工作就是新时尚。下列垃圾分类错误的是( )
A
B
C
D
垃圾
玻璃杯
铅酸电池
杀虫剂
果皮
分类
可回收物
其他垃圾
有害垃圾
厨余垃圾
A.A B.B C.C D.D
【分析】A.废纸、废金属、废塑料、废玻璃等可以回收再利用;
B.废电池(镉镍电池、氧化汞电池、铅蓄电池等),含有重金属;
C.废药品、杀虫剂、废温度计、废血压计、废药品及其包装物废油漆等都含有有毒物质;
D.农产品批发市场等产生蔬菜、瓜果、腐肉、居民日常生活以外的食物残余和食品加工等废料属于厨余垃圾。
【解答】解:A.玻璃杯成分玻璃,可以回收利用,属于可回收物,故A正确;
B.废电池(镉镍电池、氧化汞电池、铅蓄电池等),含有重金属,属于有害垃圾,故B错误;
C.废药品、杀虫剂有毒,属于有害垃圾,故C正确;
D.水果皮属于厨余垃圾,故D正确;
故选:B。
2.(2分)硒(Se)元素是人体必需的微量元素之一。下列说法正确的是( )
A.硒的摄入量越多对人体健康越好
B.SeO32﹣空间构型为正四面体
C.H2Se的熔沸点比H2S高
D.H2SeO4 的酸性比H2SO4强
【分析】A、微量元素摄入不足或者过多都会对不利于人体健康;
B、SeO32﹣中心原子Se的价层电子对=3+=4、Se原子孤电子对数为1;
C、H2Se的相对分子质量比H2S大;
D、元素的非金属性越强,则最高价含氧酸的酸性越强。
【解答】解:A、微量元素摄入不足或者过多都会对不利于人体健康,所以不是硒的摄入量越多对人体健康越好,故A错误;
B、SeO32﹣中心原子Se的价层电子对=3+=4、Se原子孤电子对数为1,所以SeO32﹣的空间构型为三角锥形,故B错误;
C、H2Se的相对分子质量比H2S大,故H2Se的熔沸点比H2S高,故C正确;
D、元素的非金属性越强,则最高价含氧酸的酸性越强,由于非金属性Se弱于S,故H2SeO4酸性弱于H2SO4,故D错误。
故选:C。
3.(2分)相对分子质量约为4000的聚乙二醇具有良好的水溶性,是一种缓泻剂,聚乙二醇可由环氧乙烷在酸性条件下聚合而成(n聚乙二醇)。下列说法正确的是( )
A.环氧乙烷在酸性条件下发生加聚反应制得聚乙二醇
B.聚乙二醇的结构简式为
C.相对分子质量约为4000的聚乙二醇的聚合度n≈67
D.聚乙二醇能保持肠道水分的原因是其可和H2O分子间形成氢键
【分析】A.为缩聚反应;
B.O﹣H键断裂形成聚合物;
C.相对分子质量除以链节的分子量可计算聚合度;
D.形成氢键具有保湿性。
【解答】解:A.环氧乙烷在酸性条件下发生缩聚反应生成聚乙二醇,故A错误;
B.O﹣H键断裂形成高分子,则高分子为,故B错误;
C.相对分子质量除以链节的分子量可知聚合度n=≈95,故C错误;
D.形成氢键具有保湿性,则聚乙二醇能保持肠道水分的原因是其可和H2O分子间形成氢键,故D正确;
故选:D。
4.(2分)设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,1L C2H5OH完全燃烧后生成的CO2分子个数约为
B.20g D2O与20g H218O含有的中子数均为10NA
C.1mol•L﹣1Al(NO3)3溶液中含有NO3﹣个数为3NA
D.50mL 12mol•L﹣1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA
【分析】A、标况下乙醇为液体;
B、D2O与H218O的摩尔质量均为20g/mol,且均含10个中子;
C、溶液体积不明确;
D、二氧化锰只能与浓盐酸反应,和稀盐酸不反应。
【解答】解:A、标况下乙醇为液体,故不能根据气体摩尔体积来计算其物质的量,故A错误;
B、D2O与H218O的摩尔质量均为20g/mol,故20g混合物的物质的量为1mol,且两者均含10个中子,故1mol混合物中含中子为10NA个,故B正确;
C、溶液体积不明确,故溶液中硝酸根的个数无法计算,故C错误;
D、二氧化锰只能与浓盐酸反应,和稀盐酸不反应,故浓盐酸不能反应完全,则转移的电子数小于0.3NA个,故D错误。
故选:B。
5.(2分)含元素碲(Te)的几种物质存在如图所示转化关系。下列说法错误的是( )
A.反应①利用了H2Te的还原性
B.反应②中H2O作氧化剂
C.反应③利用了H2O2的氧化性
D.H2Te2O5转化为H2Te4O9发生了氧化还原反应
【分析】由转化关系可知,反应①中H2Te与氧气反应生成Te单质,Te元素化合价升高;反应②中Te单质与水反应生成H2TeO3,Te元素化合价升高;反应③中H2TeO3与双氧水反应生成H6TeO6,Te元素化合价升高;H2TeO3可以与H2Te2O5相互转化,没有元素化合价的变化;H2Te2O5可以与H2Te4O9相互转化,没有元素化合价的变化,以此来解答。
【解答】解:A.反应①中H2Te与氧气反应生成Te单质,Te元素化合价升高,则利用了H2Te的还原性,故A正确;
B.反应②中Te单质与水反应生成H2TeO3,Te元素化合价升高,H2O作氧化剂,故B正确;
C.反应③中H2TeO3与双氧水反应生成H6TeO6,Te元素化合价升高,H2O2作氧化剂,利用了H2O2的氧化性,故C正确;
D.H2Te2O5转化为H2Te4O9,没有元素化合价的变化,不是氧化还原反应,故D错误。
故选:D。
6.(2分)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,某微生物燃料电池的工作原理如图所示,下列说法错误的是( )
A.b电极发生还原反应:4H++O2+4e﹣═2H2O
B.电路中有4mol电子发生转移,大约消耗标准状况下22.4L空气
C.维持两种细菌存在,该装置才能持续将有机物氧化成CO2并产生电子
D.HS﹣在硫氧化菌作用下转化为SO42﹣的反应是HS﹣+4H2O﹣8e﹣═SO42﹣+9H+
【分析】由图可知硫酸盐还原菌可以将有机物氧化成二氧化碳,而硫氧化菌可以将硫氢根离子氧化成硫酸根离子,所以两种细菌存在,就会循环把有机物氧化成CO2 放出电子,负极上HS﹣在硫氧化菌作用下转化为SO42﹣,失电子发生氧化反应,电极反应式是HS﹣+4H2O﹣8e﹣=SO42﹣+9H+;正极上是氧气得电子的还原反应4H++O2+4e﹣=2H2O,根据原电池的构成和工作原理知识来回答。
【解答】解:A、b电极发生还原反应:4H++O2+4e﹣═2H2O,故A正确;
B、电路中有4mol电子发生转移,消耗1mol的氧气,则大约消耗标准状况下22.4L氧气,故B错误;
C、由图可知,有机物在硫酸盐还原菌作用下氧化成二氧化碳,硫氢根离子在硫氧化菌生成硫酸根子并释放出电子,故C正确;
D、负极上HS﹣在硫氧化菌作用下转化为SO42﹣,失电子发生氧化反应,电极反应式是HS﹣+4H2O﹣8e﹣=SO42﹣+9H+,故D正确;
故选:B。
7.(2分)用所给试剂与图示装置能够制取相应气体的是(夹持仪器略)( )
A
B
C
D
X中试剂
浓盐酸
双氧水
浓硫酸
浓氨水
Y中试剂
KMnO4
MnO2
Cu
NaOH
气体
Cl2
O2
SO2
NH3
A.A B.B C.C D.D
【分析】A、高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气,氯气能溶于水,不能用排水法收集;
B、二氧化锰催化双氧水生成的氧气,不易溶于水,可用排水法收集;
C、常温下铜与浓硫酸不反应,并且SO2不能用排水法收集;
D、NaOH吸水放热,使浓氨水中的氨气逸出,但氨气极易溶于水,不能用排水法收集。
【解答】解:A、常温下,高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气,但氯气能溶于水,不能用排水法收集,采用向上排空气法收集,故A错误;
B、二氧化锰能催化双氧水分解,生成的氧气不易溶于水,可用排水法收集,故B正确;
C、铜与浓硫酸在加热条件下才能反应,并且生成的SO2易溶于水,不能用排水法收集,故C错误;
D、NaOH吸水放热,使氨气的弱碱性减小而逸出,但氨气极易溶于水,不能用排水法收集,采用向下排空气法收集,故D错误;
故选:B。
8.(2分)氧氟沙星是常用抗菌药物,其结构简式如图所示,下列有关氧氟沙星的叙述错误的是( )
A.能发生加成、取代、还原等反应
B.分子内有3个手性碳原子
C.分子内存在三种含氧官能团
D.分子内共平面的碳原子多于6个
【分析】由结构可知,分子中含碳碳双键、羰基、﹣COOH、﹣F及醚键等,且连接3个不同基团的C原子为手性碳原子,以此来解答。
【解答】解:A.含双键可发生加成、还原反应,含﹣COOH可发生取代反应,故A正确;
B.只有与甲基相连的1个C原子具有手性,故B错误;
C.三种含氧官能团为羰基、﹣COOH、醚键,故C正确;
D.苯环为平面结构,与苯环直接相连的C与苯环共面,且苯环、羰基、双键直接相连,则分子内共平面的碳原子多于6个,故D正确;
故选:B。
9.(2分)短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大,在下列转化关系中,甲、乙、丙、丁、戊为上述四种元素组成的二元或三元化合物。其中A为d元素组成的单质,常温下乙为液体,丁物质常用于消毒、漂白。下列说法错误的是( )
A.简单离子半径:c>b
B.丙中既有离子键又有极性键
C.b、c形成的化合物中阴、阳离子数目比为1:2
D.a、b、d形成的化合物中,d的杂化方式是sp2
【分析】短周期元素a、b、c、d的原子序数依次增大,常温下乙为液体,应该为H2O,则a为H元素;A与丙反应生成乙(H2O)、丁和戊,且A为d元素组成的单质、丁物质常用于消毒、漂白,则A为Cl2,甲为Na2O,丁为NaClO,丙为NaOH,戊为NaCl;结合原子序数可知,b为O元素、c为Na元素、d为Cl元素,以此解答该题。
【解答】解:由以上分析可知,a为H元素、b为O元素、c为Na元素、d为Cl元素;A为Cl2,甲为Na2O,乙为H2O,丙为NaOH,丁为NaClO,戊为NaCl。
A.b、c对应的离子具有相同的核外电子排布,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径c<b,故A错误;
B.丙为NaOH,NaOH为离子化合物,含有离子键和极性键,故B正确;
C.O、Na形成的常见化合物为Na2O、Na2O2,阳离子都是钠离子,阴离子为氧离子和过氧根离子,Na2O、Na2O2中阴、阳离子数目比都为1:2,故C正确;
D.H、O、Cl形成的化合物有HClO、HClO3、HClO4,Cl元素的杂化类型不一定为sp2,故D错误;
故选:AD。
10.(2分)如图,图中反应①是制备SiH4的一种方法,其副产物MgCl2•6NH3是优质的镁资源。
下列说法错误的是( )
A.A2B的化学式为Mg2Si
B.该流程中可以循环使用的物质是NH3和NH4Cl
C.利用MgCl2•6NH3制取镁的过程中发生了化合反应、分解反应
D.分别将MgCl2溶液和Mg(OH)2悬浊液加热、灼烧,最终得到的固体相同
【分析】由反应①可知A2B应为Mg2Si,与氨气、氯化铵反应生成SiH4和MgCl2•6NH3,MgCl2•6NH3加入碱液,可生成Mg(OH)2,MgCl2•6NH3加热时不稳定,可分解生成氨气,同时生成氯化镁,电解熔融的氯化镁,可生成镁,用于工业冶炼,而MgCl2•6NH3与盐酸反应,可生成氯化镁、氯化铵,其中氨气、氯化铵可用于反应①而循环使用,以此解答该题。
【解答】解:A、A2B的化学式为Mg2Si,故A正确;
B、如在溶液中,则可生成氢氧化镁沉淀,由流程可知MgCl2•6NH3分别加热、与盐酸反应,可生成氨气、氯化铵,可用于反应①而循环使用,故B正确;
C、利用MgCl2•6NH3制取镁,先加热分解生成氨气和氯化镁,然后再电解熔融的氯化镁,可生成镁和氯气,都发生分解反应,故C错误;
D、分别将MgCl2溶液和Mg(OH)2悬浊液加热,灼烧,都生成氧化镁,最终得到的固体相同,故D正确;
故选:C。
二、本题共5小题,每小题4分,共20分.每小题有1个或2个选项符合题意,全都选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分.
11.(4分)“碘伏”又叫“聚维酮碘溶液”。聚维酮通过氢键与HI3形成聚维酮碘,其结构表示如下:
(图中虚线表示氢键)。下列说法正确的( )
A.C、N、O原子的电负性依次增大
B.聚维酮碘中含有离子键、共价键、氢键等化学键
C.聚维酮易溶于水的原因是与水分子间形成氢键
D.分子中的含N五元环一定是平面结构
【分析】A.同周期元素的电负性依次增大;
B.氢键不是化学键;
C.有机高分子和水分子间形成氢键增大溶解性;
D.分子中的含N五元环中四个碳原子中三个CH2为四面体结构。
【解答】解:A.C、N、O是同周期元素,原子的电负性依次增大,故A正确;
B.聚维酮碘中含有离子键、共价键、氢键等,其中氢键不是化学键,故B错误;
C.聚维酮与水分子间形成氢键,导致聚维酮易溶于水,故C正确;
D.分子中的含N五元环中四个碳原子中三个CH2为四面体结构,不是平面结构,故D错误;
故选:AC。
12.(4分)科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时,得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示,其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用“*”标注。
下列说法错误的是( )
A.②中包含C﹣H键的断裂过程
B.该历程中能垒(反应活化能)最小的是③
C.该历程中制约反应速率的方程式为CH3O*+3H+═CO*+4H+
D.由此历程可知:CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g)△H<0
【分析】A、②中反应为CH3O*+H*=CH2O*+2H*;
B、活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差,根据图中能量差数值分析;
C、能垒越高,反应速率越小;
D、由图可知,由在Pd(Ⅲ)表面吸附放热,解离时吸热。
【解答】解:A、②中反应为CH3O*+H*=CH2O*+2H*,CH3O*→CH2O*,包含C﹣H键的断裂,故A正确;
B、活化能为反应物的总能量与过渡态能量之差,从图中可以看出,过渡态3发生的反应活化能最小,故B正确;
C、总反应速率由反应速率最慢的那步历程决定,由图可知,历程中能垒(反应活化能)最大的为①,所以制约反应速率的方程式为CH3OH*+3H+═CH3O*+H*,故C错误;
D、由图可知CH3OH(g)→CH3OH*,放出40kJ热量,①~④过程中CH3OH*→CO*+4H*放出80kJ热量,即CH3OH(g)→CO*+4H*放热120kJ,但CO*+4H*→CO(g)+2H2(g)吸热未知,所以不能据此确定CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g)的焓变△H,故D错误;
故选:CD。
13.(4分)下列“实验现象”和“结论”都正确且有因果关系的是( )
选项
操作
实验现象
结论
A
用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热
熔化后的液态铝滴落下来
金属铝的熔点低
B
用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应
火焰呈黄色
该溶液中含有钠盐
C
向盛有酸性高锰酸钾溶液的试管中通入足量的乙烯后静置
溶液的紫色逐渐褪去,静置后溶液分层
乙烯发生氧化反应
D
将20℃0.5mol•L﹣1 Na2CO3溶液加热到60℃.用pH传感器测定溶液pH
溶液的pH逐渐减小
Kw改变与水解平衡移动共同作用的结果
A.A B.B C.C D.D
【分析】A.氧化铝的熔点高,包裹在Al的外面;
B.焰色反应为元素的性质;
C.高锰酸钾可氧化乙烯生成二氧化碳;
D.加热促进水解,且水的电离平衡吸热。
【解答】解:A.氧化铝的熔点高,包裹在Al的外面,则熔化后的液态铝不会滴落下来,故A错误;
B.焰色反应为元素的性质,由操作和现象可知,溶液可能为NaOH或钠盐溶液,故B错误;
C.高锰酸钾可氧化乙烯生成二氧化碳,则反应后溶液不分层,故C错误;
D.加热促进碳酸钠溶液的水解,且水的电离平衡吸热,氢氧根离子浓度增大,Kw增大,则溶液的pH减小,与Kw改变与水解平衡移动共同作用有关,故D正确;
故选:D。
14.(4分)某课外活动小组设计如图所示装置制取较多量乙酸乙酯。
已知:
①无水氯化钙可与乙醇形成难溶于水的CaCl2•6C2H5OH。
②有关有机物的沸点:
试剂
乙醚
乙醇
乙酸
乙酸乙酯
沸点(℃)
34.7
78.5
118
77.1
下列说法正确的是( )
A.装置中球形管既能冷凝蒸气又能防止倒吸
B.反应结束后大试管中的现象是:溶液分层,下层无色油状液体,上层溶液颜色变浅
C.从大试管中分离出的乙酸乙酯中还含有一定量的乙醇、乙醚和水,应先加入无水氯化钙,过滤分离出乙醇
D.最后加入无水硫酸钠,然后进行蒸馏,收集118℃左右的馏分,以得到较纯净的乙酸乙酯
【分析】A、球形干燥管的管口伸入液面下可能发生倒吸,同时起冷凝作用;
B、反应后溶液分层,上层无色油体液体,由于碳酸钠与乙酸反应,故下层溶液颜色变浅;
C、乙醇能与无水氯化钙生成沉淀,可用氯化钙除去少量乙醇;
D、乙酸乙酯的沸点为77.1℃,应该收集77.1℃的馏分,以得到较纯净的乙酸乙酯。
【解答】解:A、球形干燥管的管口伸入液面下可能发生倒吸,球形干燥管体积大,可以防止倒吸,同时起冷凝作用,故A正确;
B、乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,密度比水小,所以溶液分层:上层无色油体液体,乙酸和碳酸钠反应而使溶液红色变浅,故B错误;
C、乙醇能与无水氯化钙生成CaCl2•6C2H5OH沉淀,可先加入无水氯化钙,过滤分离出少量乙醇,故C正确;
D、收集的118℃左右的馏分主要是乙酸,不是较纯净的乙酸乙酯,乙酸乙酯的沸点为77.1℃,应该收集77.1℃的馏分,故D错误;
故选:AC。
15.(4分)在常温下,向一定浓度的二元弱酸H2C2O4溶液中逐滴加入NaOH溶液,pC与溶液pH的变化关系如图(pC=﹣lgx,x表示溶液中溶质微粒的物质的量浓
度)。下列说法正确的是( )
A.常温下,H2C2O4的K=10﹣5.3
B.pH=3时,溶液中c(HC2O4﹣)<c(C2O42﹣)=c(H2C2O4)
C.pH由0.8增大到5.3的过程中,水的电离程度逐渐增大
D.常温下,随着pH的变化,的值是一定值
【分析】溶液的pH越小,溶液中c(H2C2O4)越大,其pC越大;pH越大,溶液中c(C2O42﹣)越大,其pC越大,根据图知,I表示HC2O4﹣的pC与pH关系、III表示C2O42﹣的pC与pH关系、II表示H2C2O4的pC与pH关系;
A.c(HC2O4﹣)=c(H2C2O4)时,H2C2O4的Ka1=c(H+)=10﹣pH;
B.pC越大,其浓度越小;
C.c(HC2O4﹣)=c(C2O42﹣)时,Ka2=c(H+)=10﹣5.3,HC2O4﹣电离程度大于水解程度,溶液呈酸性,酸抑制水电离,酸中c(H+)越小,水电离程度越大;
D.=×=×=。
【解答】解:溶液的pH越小,溶液中c(H2C2O4)越大,其pC越大;pH越大,溶液中c(C2O42﹣)越大,其pC越大,根据图知,I表示HC2O4﹣的pC与pH关系、III表示C2O42﹣的pC与pH关系、II表示H2C2O4的pC与pH关系;
A.a点c(HC2O4﹣)=c(H2C2O4)时,H2C2O4的K=c(H+)=10﹣pH=10﹣0.8,故A错误;
B.pC越大,其浓度越小,根据图知,pH=3时,c(HC2O4﹣)>c(C2O42﹣)=c(H2C2O4),故B错误;
C.c(HC2O4﹣)=c(C2O42﹣)时,Ka2=c(H+)=10﹣5.3,HC2O4﹣电离程度大于水解程度,溶液呈酸性,酸抑制水电离,酸中c(H+)越小,水电离程度越大,pH由0.8增大到5.3的过程中,溶液中c(H+)逐渐减小,则水的电离程度逐渐增大,故C正确;
D.温度不变电离平衡常数不变,则=×=×=不变,故D正确;
故选:CD。
三、非选择题:本题共5小题,共60分.
16.(12分)氨是重要的基础化工原料,可以制备尿素[CO(NH2)2]、N2H4等多种含氮的化工产品。
(1)以NH3与CO2为原料可以合成尿素[CO(NH2)2],涉及的化学反应如下:
反应I:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2CO2NH4(s)△H1=﹣159.5KJ•mol﹣1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+116.5KJ•mol﹣1
反应Ⅲ:H2O(l)═H2O(g)△H3=+44.0KJ•mol﹣1
则反应:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H= ﹣87.0 KJ•mol﹣1。
(2)将氨气与二氧化碳在有催化剂的反应器中反应2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)+
H2O(g),体系中尿素的产率和催化剂的活性与温度的关系如图1所示:
①a点 不是 (填是或不是)处于平衡状态,T1之后尿素产率下降的原因是 升高温度,平衡逆向移动,产率下降,且催化剂活性降低 。
②实际生产中,原料气带有水蒸气。图2表示CO2的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是 Ⅰ ,测得b点氨的转化率为30%,则x= 4 。
③已知该反应的v(正)=k(正)c2(NH3)c(CO2),v(逆)=k(逆)c(H2O),k(正)和k(逆)为速率常数,则平衡常数K与k(正)、k(逆)的关系式是 =K 。
(3)N2H4可作火箭推进剂。已知25℃时N2H4水溶液呈弱碱性:
N2H4+H2O⇌N2H5++OH﹣ K1=1×10﹣a;
N2H5++H2O⇌N2H62++OH﹣K2=1×10﹣b。
①25℃时,向N2H4水溶液中加入H2SO4,欲使c(N2H5+)>c(N2H4),同时c(N2H5+)>c(N2H62+),应控制溶液pH范围 14﹣b<pH<14﹣a (用含a、b式子表示)。
②水合肼(N2H4•H2O)的性质类似一水合氨,与硫酸反应可以生成酸式盐,该盐的化学式为 (N2H6)(HSO4)2 。
【分析】(1)已知反应I:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2CO2NH4(s)△H1=﹣159.5kJ•mol﹣1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+116.5kJ•mol﹣1
反应Ⅲ:H2O(l)═H2O(g)△H3=+44.0kJ•mol﹣1
根据盖斯定律:反应I+反应Ⅱ﹣反应Ⅲ即可得;
(2)①产率最高之前,未达到平衡状态;结合温度对平衡移动及催化剂的影响回答;
②氨碳比相同时曲线Ⅲ二氧化碳的转化率大;由题意可知:
2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) (单位:mol)
起始量:x 1
转化量:2a a
转化率α(NH3)=×100=×100%=0.3,=0.6;
③当v正=v逆时反应达到平衡,则k(正)•c2(NH3)•c(CO2)=k(逆)•c(H2O),整理得==K;
(3)①N2H4+H2O⇌N2H5++OH﹣K1=1×10﹣a;N2H5++H2O⇌N2H62++OH﹣K2=1×10﹣b,可知K1==1×10﹣a,K2==1×10﹣b,欲使c(N2H5+)>c(N2H4),同时c(N2H5+)>c(N2H62+),则1×10﹣b<c(OH﹣)<1×10﹣a;
②既然水合肼的性质类似一水合氨,在水中应该能电离产生N2H62+和OH﹣,据此可得化学式。
【解答】解:(1)已知反应I:2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2CO2NH4(s)△H1=﹣159.5kJ•mol﹣1
反应Ⅱ:NH2CO2NH4(s)⇌CO(NH2)2(s)+H2O(g)△H2=+116.5kJ•mol﹣1
反应Ⅲ:H2O(l)═H2O(g)△H3=+44.0kJ•mol﹣1
根据盖斯定律:反应I+反应Ⅱ﹣反应Ⅲ即可得:2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)△H=﹣159.5kJ•mol﹣1+116.5kJ•mol﹣1﹣44.0kJ•mol﹣1=﹣87.0kJ•mol﹣1,
故答案为:﹣87.0;
(2)①产率最高之前,未达到平衡状态,故a点不是平衡点;反应为放热反应,达到平衡之后,升高温度,平衡逆向移动,产率下降,且催化剂活性降低,
故答案为:不是;升高温度,平衡逆向移动,产率下降,且催化剂活性降低;
②氨碳比相同时曲线Ⅲ二氧化碳的转化率大,所以曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是为Ⅰ;由题意可知:
2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) (单位:mol)
起始量:x 1
转化量:2a a
转化率α(NH3)=×100=×100%=0.3,=0.6,则x=4,
故答案为:Ⅰ;4;
③当v正=v逆时反应达到平衡,则k(正)•c2(NH3)•c(CO2)=k(逆)•c(H2O),整理得==K,
故答案为:=K;
(3)①N2H4+H2O⇌N2H5++OH﹣K1=1×10﹣a;N2H5++H2O⇌N2H62++OH﹣K2=1×10﹣b,可知K1==1×10﹣a,K2==1×10﹣b,欲使c(N2H5+)>c(N2H4),同时c(N2H5+)>c(N2H62+),则1×10﹣b<c(OH﹣)<1×10﹣a,即应控制溶液pH范围为14﹣b<pH<14﹣a,
故答案为:14﹣b<pH<14﹣a;
②既然水合肼的性质类似一水合氨,在水中应该能电离产生N2H62+和OH﹣,因此它的硫酸酸式盐的化学式为(N2H6)(HSO4)2,
故答案为:(N2H6)(HSO4)2。
17.(11分)铜是人类最早使用的金属之一,其单质及化合物具有广泛的用途。
(1)基态铜原子核外有 14 对自旋相反的电子。
(2)青铜是铜与锡或铅等元素按一定比例熔铸而成的合金。第一电离能I:(Sn) 大于 I:(Pb)(填“大于“或“小于“)。
(3)新制的Cu(OH)2能够溶解于浓氨水中,反应的离子方程式是 Cu(OH)2+4NH3•H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH﹣+4H2O 。
(4)利用铜片表面催化反应,我国研究人员用六炔基苯为原料,在世界上首次通过化学方法获得全碳材料一石墨炔薄膜(结构片段如图所示),开辟了人工化学合成碳同素异形体的先例。石墨炔中碳原子 sp、sp2 的杂化方式。
(5)CuCl的盐酸溶液能吸收CO形成氯化羰基亚铜(Ⅰ),可用于定量测定气体混合物中CO的含量。氯化羰基亚铜(I)中含 14 σ键数目。
(6)Cu2O可用于半导体材料。
①Cu2O晶胞(如图所示) 中,O原子的配位数为 4 ;
a位置Cu+坐标为(0.25,0.25,0.75),则b位置Cu+坐标 (0.75,0.75,0.75); 。
②Cu2S与Cu2O具有相似晶体结构,则两者的熔点是Cu2O比Cu2S的 高 (填“高”或“低”),请解释原因 两者都是离子晶体,O2﹣离子半径小于S2﹣离子半径,所以Cu2O的晶格能更大,熔点更高 。
【分析】(1)构造原理得出Cu的基态原子的电子排布是为:1s22s22p63s23p63d104s1
(2)金属性越强越易失电子,第一电离能越小,Sn和Pb为同主族元素,且金属性Sn小于Pb
(3)新制的Cu(OH)2能够溶解于浓氨水中生成可溶于水的[Cu(NH3)4]2+,根据元素守恒和电荷守恒写出;
(4)碳碳三键中的碳原子价层电子对数2且不含孤电子对,杂化方式为sp,苯环中的碳采取sp2杂化;
(5)氯化羰基亚铜中C和O之间有1个σ键,H2O分子内有2个σ键,配位键为σ键,氯化羰基亚铜中含14个σ键;
(6)①考虑晶体的空间结构,离子在晶胞中的位置,观察周围离子,有4个
②根据离子晶体的离子半径及电荷数来判断晶格能大小,带相同电荷的离子离子半径越小晶格能越大。
【解答】解:(1)Cu为29号元素,根据构造原理得出基态原子的电子排布是为:1s22s22p63s23p63d104s1,一个轨道内最多容纳2个自旋方向相反的电子,则基态基态铜原子核外有14对自旋相反的电子,故答案为:14;
(2)金属性越强越易失电子,第一电离能越小,Sn和Pb为同主族元素,且金属性Sn小于Pb,则第一电离能Sn大于Pb;故答案为:大于;
(3)新制的Cu(OH)2能够溶解于浓氨水中生成可溶于水的[Cu(NH3)4]2+,则反应的离子方程式为:Cu(OH)2+4NH3•H2O=[Cu(NH3)4•2++2OH﹣+4H2O,故答案为:Cu(OH)2+4NH3•H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH﹣+4H2O;
(4)碳碳三键中的碳原子价层电子对数2且不含孤电子对,杂化方式为sp,苯环中的碳形成3个σ键,无孤对电子,采取sp2杂化;故答案为:sp sp2
(5)氯化羰基亚铜中C和O之间为三键,有1个σ键,H2O分子内有2个σ键,配位键为σ键,氯化羰基亚铜中含14个σ键,故答案为:14;
(6)①Cu2O晶胞(如图所示) 中,O原子周围距离最近的Cu原子数有4个,则O原子配位数为4;a位置为顶点O原子和中心O原子的处,且顶点O原子与a之间的距离为对角线的,已知a位置Cu+的坐标为(0.25,0.25,0.75),即晶胞边长为1,则b位置Cu+坐标为(0.75,0.75,0.75),
故答案为:4 (0.75,0.75,0.75);
②Cu2S与Cu2O都是离子晶体,O2﹣和S2﹣所带电荷数相同,则离子半径:O2﹣小于S2﹣,O2﹣比S2﹣作用力更强,所以Cu2O的晶格能更大,熔点更高;故答案为:高 两者都是离子晶体,O2﹣离子半径小于S2﹣离子半径,所以Cu2O的晶格能更大,熔点更高。
18.(13分)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3•5H2O)俗名“大苏打”。已知它易溶于水,难溶于乙醇,在中性或碱性环境中稳定,受热、遇酸易分解。某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠,其反应装置及所需试剂如图:
(1)装置甲中,a仪器的名称是 分液漏斗 ;a中盛有浓硫酸,b中盛有亚硫酸钠,实验中要控制SO2生成速率,可以采取的措施有 控制反应温度(或调节酸的滴加速度或改变酸的浓度) (写出一条即可)。
(2)装置乙的作用是 安全瓶,防止倒吸 。
(3)装置丙中,将Na2S和Na2CO3以2:1的物质的量之比配成溶液再通入SO2,便可制得Na2S2O3和CO2,反应的化学方程式为: 2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2 。
(4)本实验所用的Na2CO3中含少量NaOH,检验含有NaOH的实验方案为 取少量样品于试管(烧杯)中,加水溶解,加入过量的CaCl2溶液,振荡(搅拌),静置,用pH计测定上层清液的PH,若pH大于9.5,则含有NaOH 。(试验中供选用的试剂及仪器:CaCl2溶液、Ca(OH)2溶液、酚酞溶液、蒸馏水、pH计、烧杯、试管、滴管。提示:室温时CaCO3饱和溶液的pH=9.5)
(5)反应结束后过滤丙中的混合物,滤液经蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥等得到产品,生成的硫代硫酸钠粗品可用 乙醇 洗涤。为了测定粗产品中Na2S2O3•5H2O的含量,采用在酸性条件下用KMnO4标准液滴定的方法(假设粗产品中的杂质与酸性KMnO4溶液不反应)。称取1.50g粗产品溶于水,用0.20mol•L﹣1 KMnO4溶液(加适量稀硫酸酸化) 滴定,当溶液中S2O42﹣全部被氧化为SO42﹣时,消耗高锰酸钾溶液体积40.00mL。
①写出反应的离子方程式: 5S2O32﹣+8MnO4﹣+14H+═8Mn2++10SO42﹣+7H2O 。
②产品中Na2S2O3•5H2O的质量分数为 82.7% (保留小数点后一位)。
【分析】甲装置制备二氧化硫,丙装置中制备Na2S2O3,反应导致装置内气压减小,乙为安全瓶作用,防止溶液倒吸,丁装置吸收多余的二氧化硫,防止污染空气。
(1)根据仪器构造可知;控制反应温度、调节酸的滴加速度或改变酸的浓度来控制SO2生成速率;
(2)丙装置中制备Na2S2O3,反应导致装置内气压减小,据此分析装置乙的作用;
(3)依据题干可知Na2CO3和Na2S以1:2的物质的量之比混合,再通入二氧化硫发生反应生成Na2S2O3和二氧化碳,依据原子个数守恒、得失电子守恒书写方程式;
(4)室温时CaCO3饱和溶液的pH=9.5,若要检验氢氧化钠存在,需加入过量CaCl2溶液,把Na2CO3转化为CaCO3,再测量溶液的pH,若pH大于9.5,说明含有NaOH;
(5)由题目信息可知,硫代硫酸钠易溶于水、难溶于乙醇,应用乙醇洗涤,减少因溶解导致损失;
①Na2S2O3常用作脱氧剂,在溶液中易被KMnO4溶液氧化成SO42﹣,硫元素化合价升高,则锰元素化合价降低,生成Mn2+离子,据此书写;
②设产品中Na2S2O3•5H2O的质量分数为ω,
5Na2S2O3•5H2O~~~~~~~~~8KMnO4
5×248g 8mol
1.50gω 0.20mol/L×0.04L
据此计算产品中Na2S2O3•5H2O的质量分数ω。
【解答】解:(1)仪器a为分液漏斗;实验中要控制SO2生成速率,可采取的措施有:控制反应温度、调节酸的滴加速度或调节酸的浓度等,
故答案为:分液漏斗;控制反应温度(或调节酸的滴加速度或改变酸的浓度);
(2)由仪器结构特征,可知b装置为安全瓶,防止倒吸,
故答案为:安全瓶,防止倒吸;
(3)依据题干可知Na2CO3和Na2S以1:2的物质的量之比混合,再通入二氧化硫发生反应生成Na2S2O3和二氧化碳,反应中S元素的化合价从﹣2价升高到+2价,S的化合价从+4价降低到+2价,依据原子个数守恒、得失电子守恒反应的方程式:2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2,
故答案为:2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2;
(4)检验氢氧化钠存在,需加入过量CaCl2溶液,把Na2CO3转化为CaCO3,再测量溶液的pH,实验方案为:取少量样品于试管(烧杯)中,加水溶解,加入过量的CaCl2溶液,振荡(搅拌),静置,用pH计测定上层清液的pH,若pH大于9.5,则含有NaOH,
故答案为:取少量样品于试管(烧杯)中,加水溶解,加入过量的CaCl2溶液,振荡(搅拌),静置,用pH计测定上层清液的pH,若pH大于9.5,则含有NaOH;
(5)由题目信息可知,硫代硫酸钠易溶于水、难溶于乙醇,应用乙醇洗涤,减少因溶解导致损失,
故答案为:乙醇;
①Na2S2O3在溶液中被KMnO4溶液氧化成SO42﹣,硫元素化合价升高,锰元素化合价降低,生成Mn2+离子,反应的离子方程式为5S2O32﹣+8MnO4﹣+14H+═8Mn2++10SO42﹣+7H2O,
故答案为:5S2O32﹣+8MnO4﹣+14H+═8Mn2++10SO42﹣+7H2O;
②设产品中Na2S2O3•5H2O的质量分数为ω,
5Na2S2O3•5H2O~~~~~~~~~8KMnO4
5×248g 8mol
1.50gω 0.20mol/L×0.04L
ω=×100%=82.7%,
故答案为:82.7%。
19.(10分)二氧化氯(ClO2) 能有效杀灭新型冠状病毒,是一种高效消毒剂。工业上利用甲醇还原NaClO3的方法制备ClO2,工艺流程如下:
已知:
a.发生器中制备ClO2的反应:12NaClO3+8H2SO4+3CH3OH═12ClO2↑+3HCOOH+4Na3H(SO4)2↓+9H2O
b.相关物质的熔沸点:
物质
CH3OH
HCOOH
ClO2
熔点/℃
﹣97
9
﹣59
沸点/℃
65
101
11
(1)ClO2 可用于杀菌消毒是因其具有 氧化 性。
(2)冷却塔用于分离ClO2并回收CH3OH,应控制的最佳温度为 (填字母)。
A.0~10℃
B.20~30℃
C.60~70℃
(3)经过程Ⅰ和过程Ⅱ可以获得芒硝(Na2SO4•10H2O) 并使部分原料循环利用。
已知:Na2SO4•10H2O和Na2SO4的溶解度曲线如图:
①Na3H(SO4)2处理器中获得芒硝时需加入NaClO3固体,从芒硝溶解平衡的角度解释其原因: Na2SO4•10H2O(s)⇌2Na+(aq)+SO42﹣(aq)+10H2O(l),加入NaClO3使溶液中c(Na+)增大,平衡逆向移动,使Na2SO4•10H2O晶体析出 。
②结合:Na2SO4•10H2O和Na2SO4的溶解度曲线,过程Ⅱ的操作是:在32.4℃恒温蒸发, 冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 。
③Na3H(SO4)2处理器的滤液中可以循环利用的原料是NaClO3和 H2SO4 。
【分析】发生器中发生反应:12NaClO3+8H2SO4+3CH3OH═12ClO2↑+3HCOOH+4Na3H(SO4)2↓+9H2O,过滤得到不溶性Na3H(SO4)2滤渣和含有CH3OH等物质的滤液:滤液在冷却塔中冷却分离出ClO2气体,含有CH3OH等物质的滤液循环到发发生器中充分利用原料CH3OH和NaClO3,ClO2气体在吸收塔中冰水冷却至液体ClO2储存;处理器中,Na3H(SO4)2滤渣在Na+作用下与水转化为Na2SO4•10H2O和H2SO4,过滤得到芒硝Na2SO4•10H2O,滤液中的H2SO4和NaClO3循环到发生器中充分利用,据此分析解答。
(1)二氧化氯中Cl元素 化合价为+4价,具有强氧化性;
(2)要分离ClO2,根据其沸点,可分析应控制的最佳温度;
(3)①Na2SO4•10H2O晶体在溶液中存在溶解结晶平衡,即Na2SO4•10H2O(s)⇌2Na+(aq)+SO42﹣(aq)+10H2O(l),根据平衡移动原理可知,加入NaClO3使溶液中c(Na+)增大,平衡逆向移动,据此分析;
②由Na2SO4•10H2O和Na2SO4的溶解度曲线可知,32.4℃时Na2SO4•10H2O和Na2SO4的溶解度均处于最大,但Na2SO4•10H2O的溶解度随温度的升高而增大,Na2SO4的溶解度随温度的升高而较小,防止Na2SO4结晶析出,应采用降温结晶法得到Na2SO4•10H2O,据此分析;
③根据流程中反应中要消耗,后反应中又生成的物质,即可以循环使用,分析作答。
【解答】解:(1)ClO2具有强氧化性,可用于纸浆漂白、杀菌消毒,
故答案为:氧化;
(2)ClO2的沸点为11℃,CH3OH沸点为65℃,便于分离气态的ClO2和液态的含有CH3OH的滤液,冷却塔中控制的温度在11~65℃之间,结合后续实验的冷却,则最佳温度应该控制在20~30℃,选B,
故答案为:B;
(3)①Na2SO4•10H2O晶体在溶液中存在溶解结晶平衡,即Na2SO4•10H2O(s)⇌2Na+(aq)+SO42﹣(aq)+10H2O(l),根据平衡移动原理可知,加入NaClO3使溶液中c(Na+)增大,平衡逆向移动,使Na2SO4•10H2O晶体析出,
故答案为:Na2SO4•10H2O(s)⇌2Na+(aq)+SO42﹣(aq)+10H2O(l),加入NaClO3使溶液中c(Na+)增大,平衡逆向移动,使Na2SO4•10H2O晶体析出;
②由Na2SO4•10H2O和Na2SO4的溶解度曲线可知,32.4℃时Na2SO4•10H2O和Na2SO4的溶解度均处于最大,但Na2SO4•10H2O的溶解度随温度的升高而增大,Na2SO4的溶解度随温度的升高而较小,防止Na2SO4结晶析出,应采用降温结晶法得到Na2SO4•10H2O,即恒温蒸发浓缩溶液、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,
故答案为:冷却结晶、过滤、洗涤、干燥;
③Na+作用下,Na3H(SO4)2滤渣在处理器中与水转化为Na2SO4•10H2O和H2SO4,过滤得到芒硝Na2SO4•10H2O,滤液中的H2SO4和NaClO3循环到发发生器中充分利用,
故答案为:H2SO4。
20.(14分)有机化合物H是一种治疗心血管疾病药物的中间体。一种合成H的路线如下:
已知:CH3CH2CH=CH2CH3CHBrCH=CH2
CH3CHO+CH3CHOCH3CH=CHCHO+H2O
回答下列问题:
(1)C的化学名称为 环戊烯 ,D中的官能团名称是 溴原子和碳碳双键 。
(2)②的反应类型是 消去反应 。
(3)F的结构简式为 。
(4)写出由E和G生成H的化学方程式: ++H2O 。
(5)芳香族化合物Q是H的同分异构体,一定条件下,H和Q分别与足量H2加成,得到同一种产物,则Q的可能结构有 6 种(环中没有碳碳三键,也没有连续的碳碳双键,不考虑立体结构),其中分子内存在碳碳三键的同分异构体的结构简式为 。
(6)呋喃丙烯酸()是一种医治血吸虫病的药物﹣呋喃丙胺的原料。设计以
为原料合成呋喃丙烯酸的合成路线(无机试剂任选)。 。
【分析】与H2发生加成反应生成的B为,B在浓硫酸的催化作用下发生消去反应生成C,C为,C再根据已知信息发生取代反应生成D,D的结构简式为,D在NaOH溶液中发生水解反应生成E的结构简式为;与CH3CHO在碱性条件并加热发生已经信息反应,生成的F为,F再被催化氧化生成G,G和E能发生酯化反应,则G为,H为;
(6)由信息可知,与CH3CHO反应得到,然后氧化得到.而乙醇催化氧化得到CH3CHO。
【解答】解:(1)由分析知C的结构简式为,化学名称为环戊烯;D的结构简式为,含有的官能团名称是溴原子和碳碳双键,
故答案为:环戊烯;溴原子和碳碳双键;
(2)反应②为B在浓硫酸的催化作用下发生消去反应生成C,则反应类型是消去反应,
故答案为:消去反应;
(3)由分析知,F的结构简式为,
故答案为:;
(4)由E和G发生酯化反应生成H的化学方程式为++H2O,
故答案为:++H2O;
(5)Q是H的同分异构体,且H、Q分别与足量H2进行催化加成能生成同一产物,满足条件的同分异构体有、、、、、,共6种,其中分子内存在碳碳三键的同分异构体的结构简式为,
故答案为:6;;
(6)由信息可知,与CH3CHO反应得到,然后氧化得到.而乙醇催化氧化得到CH3CHO,合成路线流程图为:,
故答案为:。
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