2021年山东省泰安市高考化学一模试卷
展开2021年山东省泰安市高考化学一模试卷
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)新材料的发展充分体现了“中国技术”“中国制造”和“中国力量”。下列成果所涉及的材料为金属材料的是( )
A.“天问一号”火星探测器太阳翼的材料﹣﹣石墨纤维复合聚酰胺薄膜
B.“太阳能路灯计划”使用的太阳能电池的材料﹣﹣砷化镓
C.“领雁”AG50飞机主体结构的复合材料﹣﹣玻璃纤维复合材料
D.“天宫二号”航天器使用的质量轻、强度高的材料﹣﹣钛合金
2.(2分)下列化学用语的表达正确的是( )
A.羰基硫(COS)的结构式O=C=S
B.中子数为10的氧原子形成的过氧根离子:10O22﹣
C.由H和Cl形成化学键的过程:
D. 的名称:2﹣甲基﹣3﹣丁烯
3.(2分)下列说法不正确的是( )
A.实验室可用MnO2与浓盐酸在加热条件下制得Cl2
B.煤经过干馏过程可将其中的苯、煤焦油等分离出来
C.可用铝制容器盛放运输浓硫酸
D.硝酸分别与甲苯、甘油在一定条件下反应,均可制得炸药
4.(2分)以天然气为原料经由合成气(CO、H2)制化学品是目前天然气转化利用的主导技术路线。制备CH3OH的反应转化关系如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.用1mol CH4理论上能生产标准状况下CH3OH 22.4L
B.等物质的量的CH3OH和CH4,CH3OH的质子数比CH4多8NA
C.44g CO2气体和44g CH4与CO的混合气体,所含C原子数均为NA
D.用CH4制备合成气的反应中,若生成1mol CO,反应转移电子数为3NA
5.(2分)用下列实验装置进行有关实验能达到实验目的的是( )
A.检验溶液中是否有K+
B.证明蔗糖属于还原性糖
C.制备CaCO3
D.用标准NaOH溶液滴定锥形瓶中的盐酸
6.(2分)LiY2ZXW2能够在锂离子电池负极形成稳定、低阻抗的SEI膜,帮助锂离子电池在高温环境中获得良好性能。[Y2Z4XW2]﹣的结构如图,图中原子最外层都达到8电子稳定结构,X、Y、Z、W位于同一短周期,元素X的最外层电子数是其内层电子数的1.5倍,W是同周期中原子半径最小的元素。下列说法正确的是( )
A.该结构中,X、Y、Z之间形成的化学键均为共价键
B.Y和Z形成的化合物都能和碱发生反应
C.X、Y的最高价氧化物对应的水化物均是强酸
D.Z和W分别与氢元素形成的10电子化合物的沸点:后者高于前者
7.(2分)下列说法正确的是( )
A.常温下,由水电离产生的c(H+)=10﹣12mol•L﹣1的溶液中:K+、Na+、ClO﹣、I﹣大量共存
B.pH=a的氨水溶液,稀释10倍后,其pH=b,则a>b+1
C.次氯酸钠溶液中通少量CO2:ClO﹣+CO2+H2O═HClO+HCO3﹣
D.电解氯化镁溶液:2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑
8.(2分)下列各项叙述中,正确的是( )
A.配合物Fe(CO)n内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=6
B.价电子排布为ns1的元素,不一定是s区元素
C.水中的氢键可以表示为O﹣H…O,冰中每摩尔H2O有4NA个氢键
D.与基态钾原子同周期且未成对电子数相同的元素还有4种
9.(2分)有机化合物甲与乙在一定条件下可反应生成丙。下列说法正确的是( )
A.丙的不饱和度Ω=3
B.甲分子中所有原子共平面
C.乙的一氯代物有3种
D.丙在酸性条件下水解生成和CH3OH
10.(2分)用KMnO4酸性溶液处理硫化亚铜(Cu2S)和二硫化亚铁(FeS2)的混合物时,发生的反应Ⅰ:MnO4﹣+Cu2S+H+→Cu2++SO42﹣+Mn2++H2O(未配平)和反应Ⅱ:MnO4﹣+FeS2+H+→Fe3++SO42﹣+Mn2++H2O(未配平)。下列说法正确的是( )
A.反应Ⅰ中Cu2S既是氧化剂又是还原剂
B.反应Ⅰ中每生成1mol SO42﹣,转移电子的物质的量为10mol
C.反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:3
D.若反应Ⅰ和反应Ⅱ消耗的KMnO4的物质的量相同,则反应Ⅰ和反应Ⅱ消耗的还原剂的物质的量之比为3:2
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,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11.(4分)某同学在实验室选用下列实验装置,验证浓硫酸与碳反应【2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O】的生成产物。下列说法正确的是( )
A.浓硫酸与碳反应中浓硫酸表现出酸性和强氧化性
B.验证产物的正确连接顺序可能为Ⅰ→Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ
C.装置Ⅱ中酸性高锰酸钾溶液左右品红溶液的作用不相同
D.若连接顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ,无法检验产物中有无CO2
12.(4分)常见的铜的硫化物有CuS和Cu2S两种。已知:晶胞中S2﹣的位置如图1所示,铜离子位于硫离子所构成的四面体中心,它们的晶胞具有相同的侧视图如图2所示。Cu2S的晶胞参数apm,阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是( )
A.S2﹣是面心立方最密堆积
B.Cu2S晶胞中,Cu+填充了晶胞中一半四面体空隙
C.CuS晶胞中,S2﹣配位数为8
D.Cu2S晶胞的密度为g•cm﹣3
13.(4分)CO与N2O在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示,两步基元反应为①N2O+Fe+═N2+FeO+(慢)、②FeO++CO═CO2+Fe+(快)。下列说法正确的是( )
A.N2O与CO2互为等电子体,均为直线型分子
B.反应①是氧化还原反应,反应②是非氧化还原反应
C.反应中每转移1mol电子,生成N2体积为11.2L
D.两步反应均为放热反应,总反应的化学反应速率由反应②决定
14.(4分)用石墨烯锂硫电池电解制备Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的反应为16Li+xS8═8Li2Sx(2≤x≤8),电解池两极材料分别为Fe和石墨,工作一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法不正确的是( )
A.X是铁电极,发生氧化反应
B.电子流动的方向:B→Y,X→A
C.正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e﹣═3Li2S4
D.锂电极减重0.14g时,电解池中溶液减重0.18g
15.(4分)已知:乙二胺(H2NCH2CH2NH2),无色液体,25℃时,K1=10﹣4.07,K2=10﹣7.15,有类氨的性质。向10mL浓度为0.1mol•L﹣1的乙二胺溶液中滴加0.1mol•L﹣1的盐酸,溶液中lg与所加盐酸的体积关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.H2NCH2CH2NH2在水溶液中电离方程式为:H2NCH2CH2NH2+2H2O═[H3NCH2CH2NH3]2++2OH﹣
B.溶液中水的电离程度:a点大于b点
C.a点:盐酸的体积大于10mL
D.b点所处的溶液中:c(H+)=c(OH﹣)+2c(H2NCH2CH2NH2)+c([H2NCH2CH2NH3]+)
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(10分)铍有“超级金属”之称。以绿柱石[Be3Al2(SiO3)6]为原料制备金属铍的工艺如图。
已知Be2+可与Cl﹣、OH﹣结合成配位数为4的配离子。回答下列问题:
(1)烧结冷却后,水浸之前“操作a”的名称是 。
(2)750℃烧结时,Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4,写出该反应的化学方程式 。
(3)已知25℃时Ksp[Be(OH)2]=4.0×10﹣21,计算室温时0.40mol•L﹣1Be2+开始沉淀时的pH= ,“沉氟”反应的离子方程式为 。
(4)上述流程中,“Be(OH)2→…→BeCl2”可有两种方案:
Ⅰ:Be(OH)2溶液ABeCl2
Ⅱ:Be(OH)2BeOBeCl2
Ⅰ中操作b是 。Ⅱ中BeO转化为BeCl2的化学方程式为 。
(5)BeCl2在气态时常以二聚体形式存在,此二聚体分子的结构式为 ;工业上电解BeCl2与NaCl熔融体制得金属铍,NaCl的作用是 ,阴极反应式为 。
17.(10分)研究表明TiO2﹣aNb、Cu(ln1﹣xGaxSe2)是光学活性物质。请回答下列问题:
(1)基态Ti原子核外电子占据的最高能级符号为 ,价电子中未成对电子有 个;Gax、ln、Se,第一电离能从大到小顺序为 。
(2)SeO32﹣的立体构型为 ;SeO2中硒原子采取的杂化类型是 。
(3)31Ga可以形成GaCl3xNH3(x=3,4,5,6)等一系列配位数为6的配合物,向上述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成;过滤后,充分加热滤液有氨气逸出,且又有沉淀生成,两次沉淀的物质的量之比为1;2。则该溶液中溶质的化学式为 。
(4)Cu2+与NH3形成的配离子为[Cu(NH3)4]2+,在该配离子中,氮氢键的键角比独立存在的气态氨气分子中键角略大,其原因是 。向[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇能够析出深蓝色的晶体,试分析加入乙醇的作用: 。
(5)TiO2通过氮掺杂反应生成TiO2﹣aNb,可表示如图,则TiO2﹣aNb晶体中a= ,b= 。
18.(12分)亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
Ⅰ.4NO2(g)+2NaCl(s)⇌2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)△H1;K1
Ⅱ.2NO2(g)+NaCl(s)⇌2NaNO3(s)+NOCl(g)△H2;K2
Ⅲ.2NO(g)+Cl2(g)⇌2NOCl(g)△H3;K3
(1)△H3= (用△H1和△H2表示),K3= 。(用K1和K2表示)
(2)①在恒容密闭容器中进行的反应Ⅱ、Ⅲ,下列说法中,正确的是 。(填标号)
a.反应体系中混合气体的颜色保持不变,说明反应Ⅱ、Ⅲ均达到平衡状态
b.△H2和△H3不再变化,可以作为反应Ⅱ和Ⅲ达到平衡状态的标志
c.同等条件下,反应Ⅱ的速率远远大于反应Ⅲ,说明反应Ⅱ的活化能小,△H2<△H3
d.达平衡后,向反应体系中再通入一定量NOCl(g),NO2(g)和NO(g)的百分含量均减小
②平衡后,向反应体系中充入少量O2,再次平衡时,NO2的转化率将 。(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)保持恒温恒容条件,将物质的量之和为3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比进行反应Ⅲ(△H3<0
),平衡时某反应物的转化率与氮氯比及不同温度的关系如图所示。
①图中T1、T2的关系为T1 T2(填“>”、“<”或“=”)图中纵坐标为 的转化率;图中A、B、C三点对应的NOCl体积分数最大的是 。(填“A”、“B”或“C”)
②若容器容积为1L,经过10min到达A点,该时间段内化学反应速率v(NO)= 。
③若在温度为T1,容积为1L的容器中,充入0.5mol NO、1mol Cl2、2mol NOCl,此时平衡将向 移动。(填“左”、“右”或“不移动”)
19.(14分)环丙胺()是合成新型抗菌素、除草剂等产品的中间体。以γ﹣丁内酯( )为原料合成环丙胺的传统“五步合成法”工艺如图。
回答下列问题:
(1)可以准确判断γ﹣丁内酯所含官能团的方法是 。(填序号)
a.质谱
b.核磁共振氢谱
c.红外光谱
d.紫外光谱
(2)A中官能团的名称为 ;检验该官能团所需试剂有石蕊试液、 。
(3)B与NaOH溶液反应的化学方程式为 。
(4)符合下列条件的γ﹣丁内酯的同分异构体有 种。
①能与NaOH溶液反应
②使溴的CCl4溶液褪色
γ﹣丁内酯的某种同分异构体中含有手性碳原子,其结构简式为 。
(5)参照“五步合成法”工艺,以为原料,设计合成的路线 。
20.(14分)实验室模拟工业制备硫氰化钾的实验装置如图所示。(部分夹持装置已略去)
已知:NH3不溶于CS2,在一定条件下发生反应:CS2+3NH3NH4SCN+NH4HS,生成物中NH4HS的热稳定性较NH4SCN差。
请回答下列问题:
(1)装置A中反应的化学方程式是 。
(2)三颈烧瓶内盛放有CS2、H2O和催化剂进气导管口必须插入下层CS2液体中,目的是 。该反应比较缓慢,实验中可通过观察C中现象来控制A中NH3的生成速率,则X的化学式为 。
(3)反应一段时间后,关闭K1,保持三颈烧瓶内液温105℃一段时间,其目的是 ;然后打开K2,继续保持液温105℃,缓缓滴入适量的KOH溶液,制得较纯净的KSCN溶液,该反应的化学方程式为 。
(4)装置E吸收尾气,防止污染环境,其中吸收NH3生成无色无味气体的离子方程式为 。
(5)制备硫氰化钾晶体:先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,再减压 、 、过滤、洗涤、干燥,得到硫氰化钾晶体。
(6)测定晶体中KSCN的含量:称取10.0g样品,配成1000mL溶液,量取20.00mL溶液于锥形瓶中,加入适量稀硝酸,再加入几滴 溶液(填化学式)作指示剂,用0.1000mol•L﹣1AgNO3标准溶液滴定,达到滴定终点时消耗AgNO3标准溶液20.00mL。该晶体中KSCN的质量分数为 。[已知:滴定时发生的反应:SCN﹣+Ag+═AgSCN↓(白色)]。
2021年山东省泰安市高考化学一模试卷
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)新材料的发展充分体现了“中国技术”“中国制造”和“中国力量”。下列成果所涉及的材料为金属材料的是( )
A.“天问一号”火星探测器太阳翼的材料﹣﹣石墨纤维复合聚酰胺薄膜
B.“太阳能路灯计划”使用的太阳能电池的材料﹣﹣砷化镓
C.“领雁”AG50飞机主体结构的复合材料﹣﹣玻璃纤维复合材料
D.“天宫二号”航天器使用的质量轻、强度高的材料﹣﹣钛合金
【分析】A.石墨纤维复合聚酰胺薄膜是复合材料;
B.砷化镓是一种半导体材料;
C.玻璃纤维是复合材料;
D.合金是金属和其它物质的混合物。
【解答】解:A.石墨纤维复合聚酰胺薄膜是复合材料,不是金属材料,故A错误;
B.砷化镓是一种半导体材料,不是金属材料,故B错误;
C.玻璃纤维是复合材料,其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等,不是金属材料,故C错误;
D.钛合金是合金材料,属于金属材料,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查金属的有关知识,难度不大,熟悉常见材料的组成是解答的关键。
2.(2分)下列化学用语的表达正确的是( )
A.羰基硫(COS)的结构式O=C=S
B.中子数为10的氧原子形成的过氧根离子:10O22﹣
C.由H和Cl形成化学键的过程:
D. 的名称:2﹣甲基﹣3﹣丁烯
【分析】A.羰基硫(COS)中含有两个双键;
B.质量数=质子数+中子数,元素符号的左上角为质量数;
C.氢原子、氯原子没有标出最外层电子;
D.烯烃命名时,应该从距离碳碳双键最近的一段开始编号。
【解答】解:A.羰基硫(COS)为共价化合物,其结构式为O=C=S,故A正确;
B.中子数为10的氧原子的质量数为8+10=18,该氧原子形成的过氧根离子为18O22﹣,故B错误;
C.HCl是共价化合物,由H和Cl形成化学键的过程为,故C错误;
D.的双键在1号C,甲基在3号C,其名称为3﹣甲基﹣1﹣丁烯,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查常见化学用语的表示方法,为高频考点,涉及结构式、元素符号、有机物命名等知识,明确常见化学用语的书写原则为解答关键,试题侧重考查学生的分析能力及规范答题能力。
3.(2分)下列说法不正确的是( )
A.实验室可用MnO2与浓盐酸在加热条件下制得Cl2
B.煤经过干馏过程可将其中的苯、煤焦油等分离出来
C.可用铝制容器盛放运输浓硫酸
D.硝酸分别与甲苯、甘油在一定条件下反应,均可制得炸药
【分析】A.加热条件下,二氧化锰能氧化HCl生成氯气;
B.煤中不含有苯、煤焦油;
C.常温下,浓硫酸能使铝钝化;
C.甲苯与浓硝酸发生取代反应生成三硝基甲苯,硝酸与甘油发生取代反应生成硝化甘油。
【解答】解:A.加热条件下,二氧化锰能氧化HCl生成氯气,则实验室可用二氧化锰与浓盐酸加热反应生成氯气,故A正确;
B.煤中不含有苯、煤焦油,煤经过干馏过程发生化学变化生成苯、煤焦油等,故B错误;
C.常温下,浓硫酸能使铝钝化,则可用铝制容器盛放运输浓硫酸,故C正确;
C.甲苯与浓硝酸发生取代反应生成三硝基甲苯,硝酸与甘油发生取代反应生成硝化甘油,均可制得炸药,故D正确;
故选:B。
【点评】本题考查了物质的性质及应用,为高频考点,把握物质的性质、发生的反应、制备原理为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意元素化合物知识的应用,题目难度不大。
4.(2分)以天然气为原料经由合成气(CO、H2)制化学品是目前天然气转化利用的主导技术路线。制备CH3OH的反应转化关系如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.用1mol CH4理论上能生产标准状况下CH3OH 22.4L
B.等物质的量的CH3OH和CH4,CH3OH的质子数比CH4多8NA
C.44g CO2气体和44g CH4与CO的混合气体,所含C原子数均为NA
D.用CH4制备合成气的反应中,若生成1mol CO,反应转移电子数为3NA
【分析】A.标况下甲醇为液体;
B.一个甲醇分子含有18个质子,一个甲烷分子含有10个质子,一个甲醇分子比一个甲烷分子多8个质子;
C.依据二氧化碳摩尔质量为44g/mol,甲烷摩尔质量为16g/mol,CO摩尔质量为28g/mol计算;
D.依据反应CO2(g)+C(s)=2CO(g),CH4(g)=C(s)+2H2(g)分析解答。
【解答】解:A.CH3OH在标况下不是气体,故无法得出标况下的体积是22.4L的结论,故A错误;
B.1mol的CH3OH和CH4,一个甲醇分子含有18个质子,一个甲烷分子含有10个质子,一个甲醇分子比一个甲烷分子多8个质子,1mol的CH3OH比CH4多8NA个质子,但等物质的量没给出具体的物质的量数值,故CH3OH的质子数不一定比CH4多8NA,故B错误;
C.44gCO2气体的物质的量为:=1mol,一氧化碳的相对分子质量为28,甲烷的相对分子质量为16,44gCH4与CO的混合气体假设全部是CH4气体,物质的量为>1mol,44gCH4与CO的混合气体假设全部是CO气体,物质的量为>1mol,故44gCH4与CO的混合气体的物质的量大于1mol,所含C原子数大于1mol,故C原子数大于NA,故C错误;
D.制备CH3OH的反应过程中生成一氧化碳,发生反应:生成2mol一氧化碳时,转移2mol电子消耗1mol碳原子,消耗的碳原子来自于甲烷的分解,CH4(g)=C(s)+2H2(g),甲烷中碳的化合价从﹣4价升高到0价,生成1mol碳原子转移的电子的物质的量为4mol,要生成2mol一氧化碳共需要转移6mol电子,则若生成1molCO,反应转移电子的物质的量为3mol,转移的电子数为3NA,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查了物质的量和阿伏加德罗常数的有关计算,难度不大,掌握公式的运用和物质的结构是解题关键。
5.(2分)用下列实验装置进行有关实验能达到实验目的的是( )
A.检验溶液中是否有K+
B.证明蔗糖属于还原性糖
C.制备CaCO3
D.用标准NaOH溶液滴定锥形瓶中的盐酸
【分析】A.观察K元素的焰色反应需要透过蓝色的钴玻璃;
B.蔗糖不含﹣CHO,且需要在碱性溶液中加热煮沸;
C.先生成碳酸铵,后与氯化钙反应;
D.标准NaOH溶液应盛放在碱式滴定管中。
【解答】解:A.观察K的焰色反应需要透过蓝色的钴玻璃,不能直接观察,故A错误;
B.蔗糖不含﹣CHO,且需要在碱性溶液中加热煮沸,温度不合理,故B错误;
C.碳酸铵与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀,可制备,故C正确;
D.标准NaOH溶液应盛放在碱式滴定管中,仪器使用不合理,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查化学实验方案的评价,为高频考点,把握物质的性质、物质的制备、离子的检验、中和滴定、实验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意实验的评价性分析,题目难度不大。
6.(2分)LiY2ZXW2能够在锂离子电池负极形成稳定、低阻抗的SEI膜,帮助锂离子电池在高温环境中获得良好性能。[Y2Z4XW2]﹣的结构如图,图中原子最外层都达到8电子稳定结构,X、Y、Z、W位于同一短周期,元素X的最外层电子数是其内层电子数的1.5倍,W是同周期中原子半径最小的元素。下列说法正确的是( )
A.该结构中,X、Y、Z之间形成的化学键均为共价键
B.Y和Z形成的化合物都能和碱发生反应
C.X、Y的最高价氧化物对应的水化物均是强酸
D.Z和W分别与氢元素形成的10电子化合物的沸点:后者高于前者
【分析】[Y2Z4XW2]﹣的结构如图,图中原子最外层都达到8电子稳定结构,X、Y、Z、W位于同一短周期,元素X的最外层电子数是其内层电子数的1.5倍,X只能含有2个电子层,最外层含有3个电子,为B元素;Y形成4个共价键,Z形成2个共价键或1个双键,W形成1个共价键,W是同周期中原子半径最小的元素,则Y为C,Z为O,W为F元素,以此分析解答。
【解答】解:结合分析可知,X为B,Y为C,Z为O,W为F元素,
A.B、C、O都是非金属元素,该化合物中,B、C、O之间形成的化学键都是共价键,故A正确;
B.C与O形成的CO不与碱反应,故B错误;
C.B、C的最高价氧化物对应的水化物分别为硼酸、碳酸,都属于弱酸,故C错误;
D.Z和W分别与氢元素形成的10电子化合物分别为H2O、HF,常温下水H2O液态、HF为气态,则沸点:H2O>HF,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查原子结构与元素周期律的应用,推断元素为解答关键,注意掌握元素周期律内容及常见元素化合物性质,试题侧重考查学生的分析能力及逻辑推理能力,题目难度不大。
7.(2分)下列说法正确的是( )
A.常温下,由水电离产生的c(H+)=10﹣12mol•L﹣1的溶液中:K+、Na+、ClO﹣、I﹣大量共存
B.pH=a的氨水溶液,稀释10倍后,其pH=b,则a>b+1
C.次氯酸钠溶液中通少量CO2:ClO﹣+CO2+H2O═HClO+HCO3﹣
D.电解氯化镁溶液:2Cl﹣+2H2O2OH﹣+H2↑+Cl2↑
【分析】A.该溶液呈酸性或碱性,次氯酸根离子与碘离子、氢离子反应;
B.稀释过程中一水合氨的电离程度增大;
C.次氯酸的酸性大于碳酸氢根离子,反应生成次氯酸和碳酸氢钠;
D.镁离子与氢氧根离子结合生成氢氧化镁沉淀。
【解答】解:A.常温下,由水电离产生的c(H+)=10﹣12mol•L﹣1的溶液中存在大量H+或OH﹣,ClO﹣与H+、I﹣反应,不能大量共存,故A错误;
B.一水合氨为弱电解质,存在电离平衡,将pH=a的氨水溶液稀释10倍后,电离平衡被促进,pH的变化小于1,则a<b+1,故B错误;
C.次氯酸钠溶液中通少量CO2,离子方程式为:ClO﹣+CO2+H2O═HClO+HCO3﹣,故C正确;
D.用惰性电极电解饱和氯化镁溶液,离子方程式为:Mg2++2Cl﹣+2H2OH2↑+Cl2↑+Mg(OH)2↓,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查离子共存、离子方程式书写及弱电解质的电离等知识,为高频考点,明确离子方程式的书写原则为解答关键,注意掌握弱电解质的电离特点,试题侧重考查学生的分析与应用能力,题目难度不大。
8.(2分)下列各项叙述中,正确的是( )
A.配合物Fe(CO)n内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=6
B.价电子排布为ns1的元素,不一定是s区元素
C.水中的氢键可以表示为O﹣H…O,冰中每摩尔H2O有4NA个氢键
D.与基态钾原子同周期且未成对电子数相同的元素还有4种
【分析】A.利用Fe的价电子数和CO提供电子对数计算得出;
B.价电子排布为ns1的元素,一定是第ⅠA元素;
C.氢键属于分子间作用力,H﹣O键属于化学键;每个H2O分子与周围4个水分子形成氢键;
D.基态钾原子有1对未成对电子,依据价电子排布分析未成对电子数。
【解答】解:A.中心原子是铁原子的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d64s2,其价电子数是8,每个配体提供的电子数是2,8+2n=18,n=5,故A错误;
B.价电子排布为ns1的元素,一定是第ⅠA元素,所以也一定是s区元素,故B错误;
C.氢键属于分子间作用力,H﹣O键属于化学键,每个H2O分子与周围4个水分子形成氢键,平均每个H2O分子含有氢键数为4×=2个,故冰中每摩尔H2O有2NA个氢键,故C错误;
D.基态钾原子电子排布式为:1s22s22p63s23p64s1,有1对未成对电子,同周期元素中,基态原子未成对电子数与钪原子相同的还有:Sc、Cu、Ga、Br,共四种,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查了元素周期表结构及应用、晶体结构,了解典型晶体的构型、准确把握原子结构组成是解题关键,题目难度不大。
9.(2分)有机化合物甲与乙在一定条件下可反应生成丙。下列说法正确的是( )
A.丙的不饱和度Ω=3
B.甲分子中所有原子共平面
C.乙的一氯代物有3种
D.丙在酸性条件下水解生成和CH3OH
【分析】A.丙的分子式为C9H12O2,结合分子式计算不饱和度;
B.甲含有饱和碳原子,具有甲烷的结构特点;
C.乙含有3种H;
D.丙含有酯基,可水解生成甲醇,酯水解时,C﹣O键断裂。
【解答】解:A.丙的分子式为C9H12O2,不饱和度为=4,故A错误;
B.甲含有饱和碳原子,具有甲烷的结构特点,则所有的原子不可能共平面,故B错误;
C.乙含有3种H,则乙的一氯代物有3种,故C正确;
D.丙含有酯基,可水解生成甲醇,酯水解时,C﹣O键断裂,则丙在酸性条件下水解生成 和CH318OH,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查有机物的结构和性质,为高频考点和常见题型,侧重于有机物的结构和性质的考查,注意把握有机物的官能团的性质,题目难度不大。
10.(2分)用KMnO4酸性溶液处理硫化亚铜(Cu2S)和二硫化亚铁(FeS2)的混合物时,发生的反应Ⅰ:MnO4﹣+Cu2S+H+→Cu2++SO42﹣+Mn2++H2O(未配平)和反应Ⅱ:MnO4﹣+FeS2+H+→Fe3++SO42﹣+Mn2++H2O(未配平)。下列说法正确的是( )
A.反应Ⅰ中Cu2S既是氧化剂又是还原剂
B.反应Ⅰ中每生成1mol SO42﹣,转移电子的物质的量为10mol
C.反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:3
D.若反应Ⅰ和反应Ⅱ消耗的KMnO4的物质的量相同,则反应Ⅰ和反应Ⅱ消耗的还原剂的物质的量之比为3:2
【分析】反应I:MnO4﹣+Cu2S+H+→Cu2++SO42﹣+Mn2++H2O,Mn元素的化合价降低,Cu、S元素的化合价升高;
反应II:MnO4﹣+FeS2+H+→Fe3++SO42﹣+Mn2++H2O中,Mn元素的化合价降低,Fe、S元素的化合价升高;据此分析。
【解答】解:A.反应Ⅰ中Cu2S中的Cu、S元素的化合价升高,被氧化,是还原剂,故A错误;
B.反应I:10MnO4﹣+5Cu2S+40H+=10Cu2++5SO42﹣+10Mn2++20H2O,反应中每生成1mol SO42﹣,转移电子的物质的量为10mol,故B正确;
C.反应II:3MnO4﹣+FeS2+8H+=Fe3++2SO42﹣+3Mn2++4H2O,氧化剂与还原剂的物质的量之比为3:1,故C错误;
D.由方程式可知,若反应Ⅰ和反应Ⅱ消耗的KMnO4的物质的量相同,则反应Ⅰ和反应Ⅱ消耗的还原剂的物质的量之比为3:2,故D正确。
故选:BD。
【点评】本题考查氧化还原反应及其计算,侧重于学生的分析能力和计算能力的考查,为高频考点,注意从元素化合价的角度认识相关概念并进行计算,题目难度中等。
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,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11.(4分)某同学在实验室选用下列实验装置,验证浓硫酸与碳反应【2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O】的生成产物。下列说法正确的是( )
A.浓硫酸与碳反应中浓硫酸表现出酸性和强氧化性
B.验证产物的正确连接顺序可能为Ⅰ→Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ
C.装置Ⅱ中酸性高锰酸钾溶液左右品红溶液的作用不相同
D.若连接顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ,无法检验产物中有无CO2
【分析】A.硫酸既能表现出酸性又表现出氧化性,在反应中应生成硫酸盐,且硫酸被还原生成二氧化硫等物质;
B.碳和浓硫酸加热反应生成的产物为二氧化碳、二氧化硫和水蒸气,验证全部产物需要先用无水硫酸铜验证水蒸气的存在,再利用品红验证二氧化硫气体存在,通过高锰酸钾除去二氧化硫,通过另一瓶品红验证二氧化硫是否除尽,最后通过澄清石灰水验证二氧化碳气体的存在;
C.酸性高锰酸钾溶液左边品红溶液验证二氧化硫气体存在,右边品红溶液验证二氧化硫已经除尽;
D.验证全部产物需要先用无水硫酸铜验证水蒸气的存在。
【解答】解:A.浓硫酸与碳反应中浓硫酸只表现强氧化性,故A错误;
B.验证产物的正确连接顺序可能为Ⅰ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅳ,故B错误;
C.装置Ⅱ中酸性高锰酸钾溶液左右品红溶液的作用不相同,左边验证二氧化硫气体存在,右边验证二氧化硫已经除尽,故C正确;
D.若连接顺序为Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ,无法检验产物中有无水蒸气的存在,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查了浓硫酸的酸性和强氧化性分析,碳反应产物的实验验证,实验顺序和干扰气体的除去是解题关键,题目难度中等。
12.(4分)常见的铜的硫化物有CuS和Cu2S两种。已知:晶胞中S2﹣的位置如图1所示,铜离子位于硫离子所构成的四面体中心,它们的晶胞具有相同的侧视图如图2所示。Cu2S的晶胞参数apm,阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法正确的是( )
A.S2﹣是面心立方最密堆积
B.Cu2S晶胞中,Cu+填充了晶胞中一半四面体空隙
C.CuS晶胞中,S2﹣配位数为8
D.Cu2S晶胞的密度为g•cm﹣3
【分析】A.根据图可知S2﹣位于立方体的顶点和面心判断堆积方式;
B.晶胞中S2﹣的个数为 6×+8×=4,化学式为Cu2S,则Cu+的个数为8,结合晶胞结构分析Cu+的位置;
C.CuS晶胞中Cu2+位于四面体空隙中,结合化学式判断配位数;
D.Cu2S晶胞的质量为g=g,晶胞的体积为a3pm3=a3×10﹣30cm3,结合密度公式计算。
【解答】解:A.根据图可知S2﹣位于立方体的顶点和面心,为面心立方最密堆积,故A正确;
B.晶胞中S2﹣的个数为 6×+8×=4,化学式为Cu2S,则Cu+的个数为8,所以占据了8个四面体空隙,即全部的四面体空隙,故B错误;
C.CuS晶胞中Cu2+位于四面体空隙中,所以Cu2+的配位数为4,化学式为CuS,所以S2﹣配位数也为4,故C错误;
D.Cu2S晶胞的质量为g=g,晶胞的体积为a3pm3=a3×10﹣30cm3,所以密度为 =g•cm﹣3,故D正确;
故选:AD。
【点评】本题考查物质结构与性质,主要涉及晶体空间构型和晶胞计算等,题目综合性较强,需要学生具备扎实的基础与灵活运用的能力,理解掌握各种晶胞中个微粒的位置关系。
13.(4分)CO与N2O在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示,两步基元反应为①N2O+Fe+═N2+FeO+(慢)、②FeO++CO═CO2+Fe+(快)。下列说法正确的是( )
A.N2O与CO2互为等电子体,均为直线型分子
B.反应①是氧化还原反应,反应②是非氧化还原反应
C.反应中每转移1mol电子,生成N2体积为11.2L
D.两步反应均为放热反应,总反应的化学反应速率由反应②决定
【分析】A.N2O与CO2均有三个原子,22个电子,互为等电子体;
B.反应①②均有元素化合价的变化;
C.反应中每转移2mol电子,生成1molN2;
D.总反应的速率由速率慢的反应决定。
【解答】解:A.N2O与CO2均有三个原子,22个电子,互为等电子体,均为直线型分子,故A正确;
B.反应①②均有元素化合价的变化,均为氧化还原反应,故B错误;
C.反应中每转移2mol电子,生成1molN2,则反应中每转移1mol电子,生成N2体积标准状况下为11.2L,由于没有说明是否是标准状况下,无法计算气体的体积,故C错误;
D.总反应的速率由速率慢的反应决定,即由反应①决定,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查氧化还原反应,为高频考点,侧重于学生的分析能力的考查,明确题中的信息及反应中元素的化合价变化是解答本题的关键,题目难度不大。
14.(4分)用石墨烯锂硫电池电解制备Fe(OH)2的装置如图所示。电池放电时的反应为16Li+xS8═8Li2Sx(2≤x≤8),电解池两极材料分别为Fe和石墨,工作一段时间后,右侧玻璃管中产生大量的白色沉淀。下列说法不正确的是( )
A.X是铁电极,发生氧化反应
B.电子流动的方向:B→Y,X→A
C.正极可发生反应:2Li2S6+2Li++2e﹣═3Li2S4
D.锂电极减重0.14g时,电解池中溶液减重0.18g
【分析】根据电池反应16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)可知负极锂失电子发生氧化反应,电极反应为:Li﹣e﹣=Li+,Li+移向正极,所以A是正极,发生还原反应:S8+2e﹣=S82﹣,S82﹣+2Li+=Li2S8,3Li2S8+2Li++2e﹣=4Li2S6,2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4,Li2S4+2Li++2e﹣=2Li2S2,根据电极反应式结合电子转移进行计算。
【解答】解:A、电解制备Fe(OH)2的装置,所以铁被氧化,为阳极,发生氧化反应,所以Y为阴极,故A正确;
B、电子从电池的负极流至电解池的阴极,然后从电解池的阳极流回到电池的正极,即流动的方向:B→Y,X→A,故B正确;
C、电极A发生还原反应,即正极反应式为:2Li2S6+2Li++2e﹣=3Li2S4,故C正确;
D、负极反应为:Li﹣e﹣=Li+,锂电极减重0.14g时,当消耗的锂为0.02mol,外电路流过0.02mol电子时,电解池的总反应为:Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑,溶液转移0.02mol的电子,消耗0.02mol的水,即减轻0.36g,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查新型电池,注意把握原电池的工作原理以及电极反应式的书写,解答本题的关键是根据离子的流向判断原电池的正负极,题目难度中等。
15.(4分)已知:乙二胺(H2NCH2CH2NH2),无色液体,25℃时,K1=10﹣4.07,K2=10﹣7.15,有类氨的性质。向10mL浓度为0.1mol•L﹣1的乙二胺溶液中滴加0.1mol•L﹣1的盐酸,溶液中lg与所加盐酸的体积关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.H2NCH2CH2NH2在水溶液中电离方程式为:H2NCH2CH2NH2+2H2O═[H3NCH2CH2NH3]2++2OH﹣
B.溶液中水的电离程度:a点大于b点
C.a点:盐酸的体积大于10mL
D.b点所处的溶液中:c(H+)=c(OH﹣)+2c(H2NCH2CH2NH2)+c([H2NCH2CH2NH3]+)
【分析】A.乙二胺为二元弱碱,根据多元弱酸的分步电离即可写出其两步电离方程式;
B.a点溶液呈中性,水的电离既不促进,也不抑制,b点为两者恰好完全反应生成ClH3NCH2CH2NH3Cl,[H3NCH2CH2NH3]2+的水解促进水的电离;
C.若加入10mL盐酸,即n(H2NCH2CH2NH2):n(HCl)=1:1,两者反应生成H2NCH2CH2NH3Cl,[H2NCH2CH2NH3]+水解使溶液呈碱性;
D.b点生成ClH3NCH2CH2NH3Cl,使溶液呈酸性,c(H+)>c(OH﹣),存在电荷守恒和存在物料守恒,两式联立可得结果。
【解答】解:A.乙二胺为二元弱碱,根据多元弱酸的分步电离可知乙二胺的电离分为两步,且为可逆过程,H2NCH2CH2NH2+H2O⇌[H3NCH2CH2NH2]++OH﹣,[H3NCH2CH2NH2]++H2O⇌[H3NCH2CH2NH3]2++OH﹣,故A错误;
B.a点lg=0,c(H+)=c(OH﹣),溶液呈中性,水的电离既不促进,也不抑制,b点n(H2NCH2CH2NH2):n(HCl)=1:2,两者恰好完全反应生成ClH3NCH2CH2NH3Cl,[H3NCH2CH2NH3]2+的水解促进水的电离,所以b>a,故B错误;
C.若加入10mL盐酸,即n(H2NCH2CH2NH2):n(HCl)=1:1,两者反应生成H2NCH2CH2NH3Cl,[H2NCH2CH2NH3]+水解使溶液呈碱性,而a点为中性,V(HCl)>10mL,故C正确;
D.b点生成ClH3NCH2CH2NH3Cl,使溶液呈酸性,c(H+)>c(OH﹣),存在电荷守恒:c(H+)+c([H2NCH2CH2NH3]+)+2c([H3NCH2CH2NH3]2+)=c(OH﹣)+c(Cl﹣),存在物料守恒:2[c(H2NCH2CH2N)+c([H2NCH2CH2NH3]+)+c([H3NCH2CH2NH3]2+)=c(Cl﹣),两式联立可得:c(H+)=c(OH﹣)+2c(H2NCH2CH2N)+c([H2NCH2CH2NH3]+),故D正确。
故选:CD。
【点评】本题主要考查多元弱酸的分步电离,水的电离,盐类水解,电荷守恒与物料守恒的综合应用,对学生的思维能力要求较高,属于中等难度题型。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(10分)铍有“超级金属”之称。以绿柱石[Be3Al2(SiO3)6]为原料制备金属铍的工艺如图。
已知Be2+可与Cl﹣、OH﹣结合成配位数为4的配离子。回答下列问题:
(1)烧结冷却后,水浸之前“操作a”的名称是 粉碎 。
(2)750℃烧结时,Na3FeF6与绿柱石作用生成易溶于水的Na2BeF4,写出该反应的化学方程式 Be3Al2(SiO3)6+2Na3FeF63Na2BeF4+Al2O3+Fe2O3+6SiO2 。
(3)已知25℃时Ksp[Be(OH)2]=4.0×10﹣21,计算室温时0.40mol•L﹣1Be2+开始沉淀时的pH= 4 ,“沉氟”反应的离子方程式为 3Na++6F﹣+Fe3+=Na3FeF6↓ 。
(4)上述流程中,“Be(OH)2→…→BeCl2”可有两种方案:
Ⅰ:Be(OH)2溶液ABeCl2
Ⅱ:Be(OH)2BeOBeCl2
Ⅰ中操作b是 HCl气氛中加热蒸发 。Ⅱ中BeO转化为BeCl2的化学方程式为 BeO+C+Cl2BeCl2+CO 。
(5)BeCl2在气态时常以二聚体形式存在,此二聚体分子的结构式为 ;工业上电解BeCl2与NaCl熔融体制得金属铍,NaCl的作用是 增强导电性 ,阴极反应式为 BeCl42﹣+2e﹣=Be+4Cl﹣ 。
【分析】绿柱石的主要成分为Be3Al2(SiO3)6,可表示为3BeO•Al2O3•6SiO2,由流程可知,烧结时发生Be3Al2(SiO3)6+2Na3FeF63Na2BeF4+Al2O3+Fe2O3+6SiO2,碾碎、水浸后,操作I为过滤,分离出滤渣为Al2O3、Fe2O3、SiO2,滤液1中加入NaOH生成Be(OH)2沉淀,若NaOH过量与Be(OH)2反应,降低Be的产率,Be(OH)2煅烧得BeO,BeO与C、Cl2反应得到BeCl2、CO,电解NaCl﹣BeCl2熔融混合物制备金属铍,沉氟时发生12NaF+Fe2(SO4)3=2Na3FeF6↓+3Na2SO4,难溶物循环利用,以此来解答。
【解答】解:(1)烧结冷却后,固体结块,为增大溶解效果,应设法增大固体与水的接触面积,所以水浸之前“操作a”的名称是粉碎,
故答案为:粉碎;
(2)750℃烧结时,Na3FeF6与Be3Al2(SiO3)6作用生成易溶于水的Na2BeF4和Fe2O3、Al2O3、SiO2等固体难溶物,该反应的化学方程式为Be3Al2(SiO3)6+2Na3FeF63Na2BeF4+Al2O3+Fe2O3+6SiO2,
故答案为:Be3Al2(SiO3)6+2Na3FeF63Na2BeF4+Al2O3+Fe2O3+6SiO2;
(3)已知25℃时Ksp[Be(OH)2]=4.0×10﹣21,室温时0.40mol•L﹣1Be2+开始沉淀时c(OH﹣)=mol/L=10﹣10mol/L,此时pH=4,“沉氟”时,滤液中的Na+、F﹣与Fe2(SO4)3反应,生成Na3FeF6沉淀,反应的离子方程式为3Na++6F﹣+Fe3+=Na3FeF6↓,
故答案为:4;3Na++6F﹣+Fe3+=Na3FeF6↓;
(4)BeCl2为易水解的盐,蒸发溶剂的过程中会水解生成Be(OH)2,Ⅰ中操作b是HCl气氛中加热蒸发,Ⅱ中BeO转化为BeCl2的化学方程式为BeO+C+Cl2BeCl2+CO,
故答案为:HCl气氛中加热蒸发;BeO+C+Cl2BeCl2+CO;
(5)BeCl2在气态时常以二聚体形式存在,此二聚体分子的结构式为;工业上电解BeCl2与NaCl熔融体制得金属铍,NaCl的作用是增强导电性,电解总反应为BeCl2( 熔融)Be+Cl2↑,阴极反应式为BeCl42﹣+2e﹣=Be+4Cl﹣,
故答案为:;增强导电性;BeCl42﹣+2e﹣=Be+4Cl﹣。
【点评】本题考查混合物分离提纯的综合应用,为高频考点,把握物质的性质、混合物分离方法、实验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意元素化合物知识的应用,题目难度较大。
17.(10分)研究表明TiO2﹣aNb、Cu(ln1﹣xGaxSe2)是光学活性物质。请回答下列问题:
(1)基态Ti原子核外电子占据的最高能级符号为 4s ,价电子中未成对电子有 2 个;Gax、ln、Se,第一电离能从大到小顺序为 Se>Ga>In 。
(2)SeO32﹣的立体构型为 三角锥形 ;SeO2中硒原子采取的杂化类型是 sp2 。
(3)31Ga可以形成GaCl3xNH3(x=3,4,5,6)等一系列配位数为6的配合物,向上述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成;过滤后,充分加热滤液有氨气逸出,且又有沉淀生成,两次沉淀的物质的量之比为1;2。则该溶液中溶质的化学式为 [Ga(NH3)4Cl2]Cl 。
(4)Cu2+与NH3形成的配离子为[Cu(NH3)4]2+,在该配离子中,氮氢键的键角比独立存在的气态氨气分子中键角略大,其原因是 NH3中的孤对电子与Cu2+配位,受到Cu2+吸引,对N﹣H键成键电子对斥力减弱,故N﹣H键键角变大 。向[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇能够析出深蓝色的晶体,试分析加入乙醇的作用: 减小溶剂极性,降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度 。
(5)TiO2通过氮掺杂反应生成TiO2﹣aNb,可表示如图,则TiO2﹣aNb晶体中a= ,b= 。
【分析】(1)基态Ti原子核外电子排布式为[Ar]2d24s2;Ga与In同主族,Se与Ga同周期,同主族从上至下第一电离能减小,同周期从左到右第一电离能增加;
(2)SeO32﹣中Se原子价层电子数为3+=4,有1对孤对电子;Se原子价层电子数为2+=3,有1对孤对电子;
(3)加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成,说明有氯离子;过滤后,充分加热滤液有氨气逸出说明有铵根,且又有沉淀生成,两次沉淀的物质的量之比为1:2,则铵根与氯离子的个数比为2:1,再结合Ga3+配位数为6,确定化学式;
(4)Cu2+与NH3形成的配离子[Cu(NH3)4]2+中NH3中的孤对电子与Cu2+配位,对N﹣H键成键电子对影响力降低;[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于水,且乙醇的作用减小溶剂极性;
(5)TiO2﹣aNb晶胞中Ti原子数为1+4×+8×=4,N原子数为,O原子数为1+7×+7×=。
【解答】解:(1)基态Ti原子核外电子排布式为[Ar]2d24s2,占据的最高能级符号为4s,价电子中未成对电子有2个;Ga与In同主族,Se与Ga同周期,同主族从上至下第一电离能减小,同周期从左到右第一电离能增加,第一电离能从大到小顺序为Se>Ga>In,
故答案为:4s;2;Se>Ga>In;
(2)SeO32﹣中Se原子价层电子数为3+=4,3个成键电子对,立体构型为三角锥形;Se原子价层电子数为2+=3,有1对孤对电子,则硒原子采取的杂化类型是sp2,
故答案为:三角锥形;sp2;
(3)加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成,说明有氯离子;过滤后,充分加热滤液有氨气逸出说明有铵根,且又有沉淀生成,两次沉淀的物质的量之比为1:2,则铵根与氯离子的个数比为2:1,Ga3+配位数为6,则该溶液中溶质的化学式为[Ga(NH3)4Cl2]Cl,
故答案为:[Ga(NH3)4Cl2]Cl;
(4)Cu2+与NH3形成的配离子为[Cu(NH3)4]2+,在该配离子中,氮氢键的键角比独立存在的气态氨气分子中键角略大,其原因是NH3中的孤对电子与Cu2+配位,受到Cu2+吸引,对N﹣H键成键电子对斥力减弱,故N﹣H键键角变大;向[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇能够析出深蓝色的晶体,[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于水,乙醇的作用减小溶剂极性,降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度,
故答案为:NH3中的孤对电子与Cu2+配位,受到Cu2+吸引,对N﹣H键成键电子对斥力减弱,故N﹣H键键角变大;减小溶剂极性,降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度;
(5)TiO2﹣aNb晶胞中Ti原子数为1+4×+8×=4,N原子数为,O原子数为1+7×+7×=,则Ti、N、O的原子个数之比为4::=1::,即2﹣a=,a=,b=,
故答案为:;。
【点评】本题考查制备实验及晶胞计算,为高频考点,把握物质结构与性质、晶胞计算方法等为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,题目难度不大.
18.(12分)亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
Ⅰ.4NO2(g)+2NaCl(s)⇌2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)△H1;K1
Ⅱ.2NO2(g)+NaCl(s)⇌2NaNO3(s)+NOCl(g)△H2;K2
Ⅲ.2NO(g)+Cl2(g)⇌2NOCl(g)△H3;K3
(1)△H3= 2△H2﹣△H1 (用△H1和△H2表示),K3= 。(用K1和K2表示)
(2)①在恒容密闭容器中进行的反应Ⅱ、Ⅲ,下列说法中,正确的是 ad 。(填标号)
a.反应体系中混合气体的颜色保持不变,说明反应Ⅱ、Ⅲ均达到平衡状态
b.△H2和△H3不再变化,可以作为反应Ⅱ和Ⅲ达到平衡状态的标志
c.同等条件下,反应Ⅱ的速率远远大于反应Ⅲ,说明反应Ⅱ的活化能小,△H2<△H3
d.达平衡后,向反应体系中再通入一定量NOCl(g),NO2(g)和NO(g)的百分含量均减小
②平衡后,向反应体系中充入少量O2,再次平衡时,NO2的转化率将 增大 。(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)保持恒温恒容条件,将物质的量之和为3mol的NO和Cl2以不同的氮氯比进行反应Ⅲ(△H3<0
),平衡时某反应物的转化率与氮氯比及不同温度的关系如图所示。
①图中T1、T2的关系为T1 < T2(填“>”、“<”或“=”)图中纵坐标为 Cl2 的转化率;图中A、B、C三点对应的NOCl体积分数最大的是 A 。(填“A”、“B”或“C”)
②若容器容积为1L,经过10min到达A点,该时间段内化学反应速率v(NO)= 0.16mol/(L•min) 。
③若在温度为T1,容积为1L的容器中,充入0.5mol NO、1mol Cl2、2mol NOCl,此时平衡将向 右 移动。(填“左”、“右”或“不移动”)
【分析】(1)根据盖斯定律:2×Ⅱ﹣Ⅰ得2NO(g)+Cl2(g)⇌2NOCl(g);
(2)①a.反应体系中,二氧化氮和氯气有颜色;
b.△H表示反应物完全转化时的反应热;
c.活化能小,反应速率越快;
d.达平衡后,向反应体系中再通入一定量NOCl(g),反应Ⅱ、Ⅲ均逆向移动;
②平衡后,向反应体系中充入少量O2,NO与O2反应,使NO浓度减小,则反应Ⅲ逆向移动,消耗NOCl,促使反应Ⅱ正向移动;
(3)①该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则反应物的转化率减小;氮氯比越大,氯气的转化率越大;NOCl体积分数最大,则氯气的转化率要高;
②若容器容积为1L,经过10min到达A点,氯气的转化率为0.8,列化学平衡三段式计算;
③根据上述数据,计算平衡常数,若在温度为T1,容积为1L的容器中,充入0.5mol NO、1mol Cl2、2mol NOCl,计算此时的浓度商,再与K值比较得出结论。
【解答】解:(1)根据盖斯定律:2×Ⅱ﹣Ⅰ得2NO(g)+Cl2(g)⇌2NOCl(g),△H3=2△H2﹣△H1,K3=,
故答案为:2△H2﹣△H1;;
(2)a.反应体系中,二氧化氮和氯气有颜色,当反应体系中混合气体的颜色保持不变,说明二氧化氮和氯气浓度不变,能说明反应Ⅱ、Ⅲ均达到平衡状态,故a正确;
b.△H表示反应物完全转化时的反应热,不可以作为反应Ⅱ和Ⅲ达到平衡状态的标志,故b错误;
c.同等条件下,反应Ⅱ的速率远远大于反应Ⅲ,说明反应Ⅱ的活化能小,但无法判断焓变的大小,故c错误;
d.达平衡后,向反应体系中再通入一定量NOCl(g),反应Ⅱ、Ⅲ均逆向移动,则NO2(g)和NO(g)的百分含量均减小,故d正确;
故答案为:ad;
②平衡后,向反应体系中充入少量O2,NO与O2反应,使NO浓度减小,则反应Ⅲ逆向移动,消耗NOCl,促使反应Ⅱ正向移动,再次平衡时,NO2的转化率将增大,
故答案为:增大;
(3)①该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则反应物的转化率减小,则T1<T2;由图可知,横坐标为,其值越大,转化率越大,则纵坐标为Cl2转化率;NOCl体积分数最大,则氯气的转化率要高,=2时,氯气的转化率最大,此时NOCl气体体积最大,故A点的NOCl气体体积最大,
故答案为:<;Cl2;A;
②由A点可知,=2,一氧化氮与氯气的物质的量之和为3mol,则起始一氧化氮物质的量为2mol,氯气的物质的量为1mol,
2NO(g)+Cl2(g)⇌2NOCl(g)
起始n(mol) 2 1 0
转化n(mol) 2×0.8 0.8 1.6
平衡n(mol) 0.4 0.2 1.6
该时间段内化学反应速率v(NO)==0.16mol/(L•min),
故答案为:0.16mol/(L•min);
③在温度为T1,K==80L/mol,若在温度为T1,容积为1L的容器中,充入0.5mol NO、1mol Cl2、2mol NOCl,此时的Qc==16L/mol<K,说明此时平衡向右移动,
故答案为:右。
【点评】本题综合考查化学知识,侧重考查学生分析能力和计算能力,题目涉及反应热的计算,化学平衡的移动以及化学平衡的计算,根据题目信息结合盖斯定律、勒夏特列原理、化学平衡三段式知识解答,此题难度中等。
19.(14分)环丙胺()是合成新型抗菌素、除草剂等产品的中间体。以γ﹣丁内酯( )为原料合成环丙胺的传统“五步合成法”工艺如图。
回答下列问题:
(1)可以准确判断γ﹣丁内酯所含官能团的方法是 c 。(填序号)
a.质谱
b.核磁共振氢谱
c.红外光谱
d.紫外光谱
(2)A中官能团的名称为 羧基、氯原子 ;检验该官能团所需试剂有石蕊试液、 NaOH溶液、稀硝酸、AgNO3溶液 。
(3)B与NaOH溶液反应的化学方程式为 ClCH2CH2CH2COOCH3+2NaOHHOCH2CH2CH2COONa+CH3OH+NaCl 。
(4)符合下列条件的γ﹣丁内酯的同分异构体有 10 种。
①能与NaOH溶液反应
②使溴的CCl4溶液褪色
γ﹣丁内酯的某种同分异构体中含有手性碳原子,其结构简式为 。
(5)参照“五步合成法”工艺,以为原料,设计合成的路线 。
【分析】根据反应过程分析,先发生酯的水解反应,然后与氯气发生取代反应生成A,A与乙醇发生酯化反应生成B,B在乙醇钠存在条件下,发生分子内脱下1分子HCl形成三元环而生成C,C和氨气在乙醇钠存在下发生取代反应生成D,D在NaClO条件下发生重排生成,据此解答。
【解答】解:(1)a.质谱法可确定分子的相对分子质量,故a错误;
b.核磁共振氢谱法可确定分子中不同位置的H的数目,故b错误;
c.红外光谱法可确定有机物分子中含有的官能团,故c正确;
d.紫外光谱可用于确定分子中有无共轭双键,故d错误,
故答案为:c;
(2)A的结构简式为ClCH2CH2CH2COOH,其中官能团的名称为羧基、氯原子;羧基显酸性,卤代烃中的卤素原子首先发生取代反应,然后利用硝酸酸化的硝酸银溶液检验,因此检验该官能团所需试剂有石蕊试液、NaOH溶液、稀硝酸、AgNO3溶液,
故答案为:NaOH溶液、稀硝酸、AgNO3溶液;
(3)B还原氯原子和酯基,则与NaOH溶液反应的化学方程式为ClCH2CH2CH2COOCH3+2NaOHHOCH2CH2CH2COONa+CH3OH+NaCl,
故答案为:ClCH2CH2CH2COOCH3+2NaOHHOCH2CH2CH2COONa+CH3OH+NaCl;
(4)γ﹣丁内酯()的同分异构体满足:①能与NaOH溶液反应,含有酯基或羧基;②使溴的CCl4溶液褪色,含有碳碳双键,如果含有羧基,则相当于是丙烯分子中的1个氢原子被羧基取代,有3种;如果是甲酸形成的酯基,则相当于是丙烯分子中的1个氢原子被HCOO﹣取代,有3种;或者是CH3COOCH=CH2、CH2=CHCOOCH3,其中α﹣丁烯酸、甲酸丙烯醇酯这2种异构体还存在顺反异构,则满足条件的为10种;γ﹣丁内酯的某种同分异构体中含有手性碳原子,其结构简式为,
故答案为:10;;
(5)参照“五步合成法”工艺结合逆推法以为原料合成的路线为,
故答案为:。
【点评】本题考查有机物推断,正确推断各物质结构简式是解题关键,注意结合反应条件、某些结构简式及分子式推断,侧重考查分析、推断及知识综合运用能力,难度中等。
20.(14分)实验室模拟工业制备硫氰化钾的实验装置如图所示。(部分夹持装置已略去)
已知:NH3不溶于CS2,在一定条件下发生反应:CS2+3NH3NH4SCN+NH4HS,生成物中NH4HS的热稳定性较NH4SCN差。
请回答下列问题:
(1)装置A中反应的化学方程式是 NH3•H2ONH3↑+H2O 。
(2)三颈烧瓶内盛放有CS2、H2O和催化剂进气导管口必须插入下层CS2液体中,目的是 使反应物充分接触,防止发生倒吸 。该反应比较缓慢,实验中可通过观察C中现象来控制A中NH3的生成速率,则X的化学式为 CS2 。
(3)反应一段时间后,关闭K1,保持三颈烧瓶内液温105℃一段时间,其目的是 让NH4HS完全分解而除去 ;然后打开K2,继续保持液温105℃,缓缓滴入适量的KOH溶液,制得较纯净的KSCN溶液,该反应的化学方程式为 NH4SCN+KOHKSCN+NH3↑+H2O 。
(4)装置E吸收尾气,防止污染环境,其中吸收NH3生成无色无味气体的离子方程式为 2NH3+Cr2O72﹣+8H+=2Cr3++N2↑+7H2O 。
(5)制备硫氰化钾晶体:先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,再减压 蒸发浓缩 、 冷却结晶 、过滤、洗涤、干燥,得到硫氰化钾晶体。
(6)测定晶体中KSCN的含量:称取10.0g样品,配成1000mL溶液,量取20.00mL溶液于锥形瓶中,加入适量稀硝酸,再加入几滴 Fe(NO3)3 溶液(填化学式)作指示剂,用0.1000mol•L﹣1AgNO3标准溶液滴定,达到滴定终点时消耗AgNO3标准溶液20.00mL。该晶体中KSCN的质量分数为 97.0% 。[已知:滴定时发生的反应:SCN﹣+Ag+═AgSCN↓(白色)]。
【分析】(1)装置A为氨气发生装置,可用碱石灰和氨水制取氨气;
(2)氨气极易溶于水、不溶于二硫化碳,三颈烧瓶的下层CS2液体必须浸没导气管口,从而使反应物充分接触,还可防止发生倒吸;氨气不溶于二硫化碳,可通过观察氨气逸出的气泡来控制A中NH3的生成速率;
(3)NH4HS的热稳定性较差,加热条件下发生分解生成氨气和硫化氢逸出;铵盐能与碱反应生成盐和氨气;
(4)重铬酸钾氧化性强,能氧化NH3生成氮气,重铬酸根被还原为Cr3+,结合电子守恒和电荷守恒写出反应的离子方程式;
(5)滤去三颈烧瓶中的固体催化剂得到KSCN溶液,再减压蒸发浓缩,然后冷却结晶、过滤、干燥,可得到硫氰化钾晶体;
(6)滴定时发生的离子反应为SCN﹣+Ag+=AgSCN↓,SCN﹣与Fe3+反应时溶液呈红色,以Fe(NO3)3为指示剂,滴定结束时溶液红色消失,据此判断滴定终点,20.00mL 0.1000mol/LAgNO3标准溶液滴定,n(Ag+)=0.1000mol/L×0.02L=0.002mol,根据SCN﹣+Ag+=AgSCN↓可知,20.00mL待测液中n(SCN﹣)=0.002mol,1000mL待测液中n(SCN﹣)=0.002mol×=0.1mol,结合m=nM计算KSCN的质量和质量分数。
【解答】解:(1)碱石灰是NaOH和CaO的混合物,NaOH吸水放热,CaO与水反应放热,均可促进氨气逸出,反应的方程式为NH3•H2ONH3↑+H2O,
故答案为:NH3•H2ONH3↑+H2O;
(2)氨气极易溶于水、不溶于二硫化碳,为了使反应物充分接触,防止发生倒吸,所以三颈烧瓶的下层CS2液体必须浸没导气管口;氨气不溶于二硫化碳,可通过观察B装置中氨气逸出的气泡来控制A中NH3的生成速率,则X为CS2,
故答案为:使反应物充分接触,防止发生倒吸;CS2;
(3)CS2+3NH3NH4SCN+NH4HS,加入KOH溶液时会生成K2S杂质,由于NH4HS对热不稳定,可在加入KOH溶液之前采用加热分解法除去;NH4SCN能与KOH发生复分解反应生成KSCN、氨气和水,加热条件下氨气逸出,反应的化学方程式为NH4SCN+KOHKSCN+NH3↑+H2O,
故答案为:让NH4HS完全分解而除去;NH4SCN+KOHKSCN+NH3↑+H2O;
(4)K2Cr2O7与NH3生成N2和Cr3+,反应的离子方程式为2NH3+Cr2O72﹣+8H+=2Cr3++N2↑+7H2O,
故答案为:2NH3+Cr2O72﹣+8H+=2Cr3++N2↑+7H2O;
(5)制备KSCN晶体:先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,再减压蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥,得到硫氰化钾晶体,
故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;
(6)SCN﹣与Fe3+反应时溶液呈红色,可用Fe(NO3)3溶液为指示剂,滴定时发生的离子反应为SCN﹣+Ag+=AgSCN↓,20.00mL 0.1000mol/LAgNO3标准溶液滴定,n(Ag+)=0.1000mol/L×0.02L=0.002mol,20.00mL待测液中n(SCN﹣)=0.002mol,1000mL待测液中n(SCN﹣)=0.002mol×=0.1mol,则KSCN的质量为0.1mol×97g/mol=9.7g,晶体中KSCN的质量分数为×100%=97.0%,
故答案为:Fe(NO3)3;97.0%。
【点评】本题考查物质的制备实验,为高频考点,把握物质的性质、制备原理、实验装置的作用、含量测定原理、实验技能为解答的关键,侧重学生的分析能力、实验技能和化学计算能力的考查,注意元素化合物知识的应用,题目难度中等。
2023届山东省泰安市高三二模化学试题: 这是一份2023届山东省泰安市高三二模化学试题,文件包含2023届山东省泰安市高三二模化学试题pdf、高三化学答案二轮202304_Printpdf等2份试卷配套教学资源,其中试卷共10页, 欢迎下载使用。
山东省泰安市2023届一模考试化学试题含答案: 这是一份山东省泰安市2023届一模考试化学试题含答案,共13页。
2022届山东省泰安市高考三模化学试题及答案: 这是一份2022届山东省泰安市高考三模化学试题及答案,共13页。