2020年山东省泰安市高考化学一模试卷
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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)化学与生产、生活及环境密切相关,下列说法不正确的是( )
A.针对新冠肺炎疫情,可用高锰酸钾溶液、无水酒精、双氧水对场所进行杀菌消毒
B.常用危险化学品标志中的数字主要表示的是危险的类别
C.硅胶常用作食品干燥剂,也可以用作催化剂载体
D.葡萄酒中通常含有微量SO2,既可以杀菌又可以防止营养成分被氧化
2.(2分)下列有关仪器的使用方法或实验操作正确的是( )
A.洗净的锥形瓶和容量瓶可以放进烘箱中烘干
B.蒸发时将蒸发皿放置在铁架台的铁圈上,并加垫石棉网加热
C.使用CCl4萃取溴水中的溴时,振荡后需打开活塞使漏斗内气体放出
D.酸碱中和滴定过程中,眼睛必须注视滴定管刻度的变化
3.(2分)Weiss利用光敏剂 QD制备2﹣环己基苯乙烯(c)的过程如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.a不能使酸性KMnO4溶液褪色
B.a、b、c都能发生加成、加聚反应
C.c中所有原子共平面
D.b、c为同系物
4.(2分)胆矾CuSO4•5H2O可写为[Cu(H2O)4]SO4•H2O,其结构示意图如图:下列有关胆矾的说法正确的是( )
A.Cu2+的价电子排布式为3d84s1
B.所有氧原子都采取sp3杂化
C.胆矾中含有的粒子间作用力有离子键、极性键、配位键和氢键
D.胆矾所含元素中,H、O、S 的半径及电负性依次增大
5.(2分)一定条件下,有机化合物 Y 可发生重排反应:下列说法不正确的是( )
A.X、Y、Z互为同分异构体
B.1 mol X最多能与3 mol H2发生加成反应
C.1 mol Y最多能与2 mol NaOH发生反应
D.通过调控温度可以得到不同的目标产物
6.(2分)下列化学用语对事实的表述正确的是( )
A.电解CuCl2溶液:CuCl2═Cu2++2Cl﹣
B.Mg和Cl形成离子键的过程:
C.向Al2(SO4)3溶液中滴加Na2CO3溶液:2Al3++3CO32﹣═Al2(CO3)3↓
D.乙酸与乙醇发生酯化反应:CH3COOH+C2H518OHCH3CO18OC2H5+H2O
7.(2分)下列各组原子中,彼此化学性质一定相似的是( )
A.最外层都只有一个电子的X、Y原子
B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与N层上仅有两个电子的Y原子
C.2p轨道上有三个未成对电子的X原子与3p轨道上有三个未成对电子的Y原子
D.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
8.(2分)短周期主族元素 W、X、Y、Z 的原子序数逐渐增大,四种元素形成的化合物甲的结构如图所示。且W 与 X、Y、Z 均可形成电子数相等的分子,W2Z常温常压下为液体。下列说法正确的是( )
A.YW3分子中的键角为120°
B.W2Z 的稳定性大于YW3
C.物质甲分子中存在6个σ键
D.Y 元素的氧化物对应的水化物为强酸
9.(2分)下列方案设计能达到实验目的的是( )
A
B
C
D
检验淀粉是否水解
由褪色快慢研究反应物浓度对反应速率的影响
证明发生了取代反应
验证Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2]
A.A B.B C.C D.D
10.(2分)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.在转化过程中化合价不变的元素只有Cu和Cl
B.由图示的转化可得出氧化性的强弱顺序:O2>Cu2+>S
C.在转化过程中能循环利用的物质只有FeCl2
D.反应中当有34 g H2S转化为硫单质时,保持溶液中Fe3+的量不变,需要消耗O2的质量为16 g
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1分,有选错的得0分。
11.(4分)现向下列装置中缓慢通入气体X,分别进行关闭和打开活塞K的操作,则品红溶液和澄清石灰水中现象相同的一组是( )
选项
A
B
C
D
X
NO2
SO2
Cl2
CO2
Y(过量)
浓H2SO4
NaHCO3饱和溶液
Na2SO3溶液
NaHSO3饱和溶液
A.A B.B C.C D.D
12.(4分)中科院科学家设计出一套利用 SO2和太阳能综合制氢方案,其基本工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.该电化学装置中,Pt电极作正极
B.Pt电极的电势高于BiVO4电极的电势
C.电子流向:Pt电极→导线→BiVO4电极→电解质溶液→Pt电极
D.BiVO4电极上的反应式为SO32﹣﹣2e﹣+2OH﹣═SO42﹣+H2O
13.(4分)分别在三个容积均为2.0 L的恒容密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)⇌D(g)其中容器甲中反应进行至5 min时达到平衡状态,相关实验数据如表所示。下列说法不正确的是( )
容器
温度/℃
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
化学平衡常数
n(A)
n(B)
n(D)
n(D)
甲
500
4.0
4.0
0
3.2
K1
乙
500
4.0
a
0
2.0
K2
丙
600
2.0
2.0
2.0
2.8
K3
A.0~5 min内,甲容器中A的平均反应速率v(A)=0.64mol•L﹣1•min﹣1
B.a=2.2
C.若容器甲中起始投料为2.0mol A、2.0mol B,反应达到平衡时,A的转化率小于80%
D.K1=K2>K3
14.(4分)用惰性电极电解饱和食盐水(含少量 Ca2+、Mg2+)并进行相关实验(装置如图),电解一段时间后,各部分装置及对应的现象为:下列对实验现象解释不正确的是( )
(1)中黑色固体变红;
(2)电极a附近溶液出现浑浊;
(3)中溶液出现浑浊;
(4)中溶液红色褪去。
A.(1)中CuO+H2Cu+H2O
B.(2)中a电极2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣,Mg2++2OH﹣═Mg(OH)2↓
C.(3)中Cl2+S2﹣═S↓+2Cl﹣
D.(4)中:Cl2具有强氧化性
15.(4分)已知:常温下,Ksp(ZnS)=1.6×10﹣24;pM=﹣lgc(M2+)(M2+为 Cu2+或 Zn2+ )。常温下,向10mL 0.10 mol•L﹣1 CuCl2溶液中滴加0.10mol•L﹣1Na2S溶液,滴加过程中pM 与 Na2S 溶液体积(V)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ksp(CuS)的数量级为10﹣36
B.a点溶液中,c(Na+)=2[c(S2﹣)+c(HS﹣)+c(H2S)]
C.d点溶液中:c(Na+)>c(Cl﹣)>c(S2﹣)>c(H+)
D.相同条件下,若用等浓度等体积的ZnCl2溶液代替上述CuCl2溶液,则反应终点c向上移动
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(11分)苯乙烯是重要的基础有机化工原料。工业中以乙苯催化脱氢来制取苯乙烯:
已知:上述反应的速率方程为v正=K正P乙苯,v逆=K逆P苯乙烯P氢气,其中K正、K逆分别为正、逆
反应速率常数,P为各组分分压。
(1)同时增大乙苯的反应速率和平衡转化率所采取的措施是 。
(2)在CO2气氛下,乙苯可催化脱氢制苯乙烯,其过程同时存在图1两种途径:
a= ;与掺水蒸气工艺相比,该工艺中还能够发生反应:CO2+H2═CO+H2O,CO2+C═2CO.新工艺的特点有 (填序号)。
a.CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
b.不用高温水蒸气,可降低能量消耗
c.有利于减少生产过程中可能产生的积炭
d.CO2在反应体系中作催化剂
(3)在实际生产中,往反应釜中同时通入乙苯和水蒸气,加入水蒸气稀释剂能提高乙苯转化率的原因是 。测得容器总压(P总)和乙苯转化率α随时间变化结果如图所示。平衡时,P(H2O)= KPa,平衡常数KP= KPa(用平衡分压代替平衡浓度计算);a处的= 。
17.(11分)超分子在生命科学和物理学等领域中具有重要意义。由Mo将2个C60分子、2个p﹣甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图1所示
(1)Mo处于第五周期第ⅥB族,核外电子排布与Cr相似,它的基态价电子排布式是 ;核外未成对电子数是 个。
(2)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是 (填元素符号),p﹣甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有 。(已知吡啶可看做苯分子中的一个CH原子团被N取代的化合物)
(3)已知:C60分子中存在碳碳单、双键;C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;C60分子只含有五边形和六边形;多面体的顶点数V、面数F及棱边数E遵循欧拉定理:V+F﹣E=2.则一个C60分子的结构是由 个五边形和 个六边形组成的球体。用文字简述C60跟F2在一定条件下反应所得的物质的组成: 。
(4)已知:某晶胞中各原子的相对位置可用如图2所示的原子坐标表示,其中所有顶点原子坐标均为(0,0,0)。钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中,每个晶胞有2个Mo原子,其中Mo原子坐标是(0,0,0)及(,,)。根据以上信息,推断该晶体的原子堆积方式是 。已知该晶体的密度是pg•cm﹣3,Mo的摩尔质量是Mg•mol﹣1,阿伏加德罗常数是NA,晶体中距离最近的Mo原子核之间的距离为 pm。
18.(13分)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业,是难溶于水的白色固体,能溶解于硝酸,在潮湿空气中可被迅速氧化。
I.实验室用CSO4﹣NaCl混合液与Na2SO3溶液反应制取CuCl.相关装置及数据如图。
回答以下问题:
(1)甲图中仪器1的名称是 ;制备过程中Na2SO3过量会发生副反应生成[Cu(SO3)2]3﹣,为提高产率,仪器2中所加试剂应为 。
(2)乙图是体系pH随时间变化关系图,写出制备CuCl的离子方程式 。丙图是产率随pH变化关系图,实验过程中往往用Na2SO3﹣Na2CO3混合溶液代替Na2SO3溶液,其中Na2CO3的作用是 。并维持pH在 左右以保证较高产率。
(3)反应完成后经抽滤、洗涤、干燥获得产品。洗涤时,用“去氧水”作洗涤剂洗涤产品,作用是 。
Ⅱ.工业上常用CuCl作O2、CO的吸收剂,某同学利用如图所示装置模拟工业上测定高炉煤气中CO、CO2、N2和O2的含量。
已知:Na2S2O4和KOH的混合溶液可吸收氧气。
(4)装置A中用盐酸而不能用硝酸,其原因是 (用化学方程式表示)。用D装置测N2含量,读数时应注意 。整套实验装置的连接顺序应为 →D。
19.(12分)马日夫盐[Mn(H2PO4)2•2H2O]主要用作磷化剂。以软锰矿(主要成分为MnO2及少 量的FeO、Al2O3和SiO2)为原料制备马日夫盐的主要工艺流程如图:
(1)按照无机物命名规律,马日夫盐[Mn(H2PO4)2•2H2O]的化学名称为 。 在反应中,Mn2+若再失去一个电子比Fe2+再失去一个电子难,从原子结构解释其原因 。
(2)“浸锰”过程中主要反应的离子方程式为 。滤渣X主要成分为 。检验“沉锰”已完成的实验操作及现象是 。步骤五产生马日夫盐晶体的化学方程式为 。
(3)Fe3+的萃取率与溶液的pH和接触时间之间的关系如图,据此分析,萃取的最佳条件为 。
(4)马日夫盐作防锈磷化剂的原 因是利用其较强的酸性以及 在防锈处理过程中生成了具有保护作用的FeHPO4,马日夫盐显酸性的主要原因是 (用相关化学用语回答)。
20.(13分)“达芦那韦”是抗击新型冠状病毒潜在用药,化合物M是它的合成中间体,其合成路线如图:
已知:R1CHO
回答下列问题:
(1)有机物A的名称是 ;反应②反应类型是 。
(2)物质B的结构简式是 ; E的分子式为 。
(3)G中含氧官能团的名称是 ; F中有 个手性碳原子。
(4)请写出反应⑤的化学反应方程式 。
(5)物质N是C的一种同分异构体,写出满足下列条件的一种同分异构体的结构简式 。
①分子结构中含有苯环和氨基,氨基与苯环直接相连;
②能使溴水褪色;
③核磁共振氢谱有6组峰,峰面积之比为6:3:2:2:1:1。
(6)设计由苯甲醇和CH3NH2为原料制备的合成路线。 。
2020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)化学与生产、生活及环境密切相关,下列说法不正确的是( )
A.针对新冠肺炎疫情,可用高锰酸钾溶液、无水酒精、双氧水对场所进行杀菌消毒
B.常用危险化学品标志中的数字主要表示的是危险的类别
C.硅胶常用作食品干燥剂,也可以用作催化剂载体
D.葡萄酒中通常含有微量SO2,既可以杀菌又可以防止营养成分被氧化
【分析】A、无水酒精酒精杀菌效果差;
B、危险化学品标志中的数字是危险化学品分类的危险特性分类号;
C、硅胶具有吸水性、且具有较强的吸附性;
D、红葡萄酒长添加微量SO2作抑菌剂、抗氧化剂,使酒保持良好品质。
【解答】解:A、高锰酸钾溶液和双氧水具有强氧化性、乙醇能破坏细胞组织,均能使蛋白质变性,但医疗上常用75%的酒精杀菌消毒、不用无水酒精杀菌消毒,故A错误;
B、危险化学品标志上的数字表示危险品类别,如第一类、爆炸品,第二类、易燃气体等等,故B正确;
C、硅胶是硅酸凝胶经干燥脱水后得到的多孔固体,具有较强的吸附性和吸水性,可作食品干燥剂,也可以用作催化剂载体,故C正确;
D、二氧化硫具有还原性,则在葡萄酒中添加微量二氧化硫作抗氧化剂,使酒保持良好品质,同时还能抑制细菌生长,故D正确;
故选:A。
【点评】本题考查物质的性质及应用,为高频考点,把握物质的性质、发生的反应、性质与用途为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意元素化合物知识的应用,题目难度不大。
2.(2分)下列有关仪器的使用方法或实验操作正确的是( )
A.洗净的锥形瓶和容量瓶可以放进烘箱中烘干
B.蒸发时将蒸发皿放置在铁架台的铁圈上,并加垫石棉网加热
C.使用CCl4萃取溴水中的溴时,振荡后需打开活塞使漏斗内气体放出
D.酸碱中和滴定过程中,眼睛必须注视滴定管刻度的变化
【分析】A.带有刻度的仪器不能在烘箱中烘干;
B.蒸发皿为可直接加热的仪器;
C.振荡后打开活塞放气,可平衡气压;
D.滴定过程中,眼睛应该注视锥形瓶中溶液颜色变化,便于及时判断滴定终点。
【解答】解:A.容量瓶带有容积刻度线,洗净后可直接使用,不能放进烘箱中烘干,故A错误;
B.蒸发时将蒸发皿放置在铁架台的铁圈上,可直接加热,不需要垫上石棉网,故B错误;
C.使用CCl4萃取溴水中的溴时,振荡后打开活塞放气,可平衡气压,防止气压过大发生危险,故C正确;
D.酸碱中和滴定过程中,眼睛不需要注视滴定管刻度的变化,应该观察锥形瓶中溶液颜色变化,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查常见化学实验基本方法应用,题目难度不大,明确常见仪器的构造及使用方法为解答关键,注意熟练掌握常见化学实验基本操作方法,试题侧重考查学生的分析能力及化学实验能力。
3.(2分)Weiss利用光敏剂 QD制备2﹣环己基苯乙烯(c)的过程如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.a不能使酸性KMnO4溶液褪色
B.a、b、c都能发生加成、加聚反应
C.c中所有原子共平面
D.b、c为同系物
【分析】A.a含有碳碳双键;
B.a、b、c都含有碳碳双键;
C.c含有饱和碳原子,具有甲烷的结构特点;
D.b、c结构不同。
【解答】解:A.a含有碳碳双键,可被酸性高锰酸钾氧化,故A错误;
B.a、b、c都含有碳碳双键,则可发生加成、加聚反应,故B正确;
C.c含有饱和碳原子,具有甲烷的结构特点,则所有原子不可能共平面,故C错误;
D.b、c结构不同,二者不是同系物,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查有机物的官能团及性质,为高考常见题型和高频考点,侧重于学生的分析能力的考查,注意把握结构与性质的关系是解答本题的关键,题目难度不大。
4.(2分)胆矾CuSO4•5H2O可写为[Cu(H2O)4]SO4•H2O,其结构示意图如图:下列有关胆矾的说法正确的是( )
A.Cu2+的价电子排布式为3d84s1
B.所有氧原子都采取sp3杂化
C.胆矾中含有的粒子间作用力有离子键、极性键、配位键和氢键
D.胆矾所含元素中,H、O、S 的半径及电负性依次增大
【分析】A.根据铜元素为29号元素,可以确定铜离子的核外电子排布,从而得出价电子排布式;
B.结合结构图中的氧原子的成键情况分析其杂化方式;
C.结合结构图可确定粒子间的各种作用力类型;
D.根据半径的和电负性的递变规律判断H、O、S的半径和电负性大小。
【解答】解:A.Cu2+的价电子排布式为3d9,故A错误;
B.硫酸根离子中,与S相连的氧原子没有杂化,故B错误;
C.铜离子和硫酸根离子间存在离子键,硫原子和氧原子间存在极性共价键,铜原子和氧原子间存在配位键,氧原子和氢原子间存在氢键,故C正确;
D.H、O、S分别为第1、2、3周期的元素原子半径依次增大,同主族元素从上到下电负性减弱,因此O的电负性大于S,故D错误;
故选:C。
【点评】本题主要考查粒子间的作用力判断,以及杂化类型的分析。注意电子排布式的书写规范,看准是电子排布式还是价电子排布式。
5.(2分)一定条件下,有机化合物 Y 可发生重排反应:下列说法不正确的是( )
A.X、Y、Z互为同分异构体
B.1 mol X最多能与3 mol H2发生加成反应
C.1 mol Y最多能与2 mol NaOH发生反应
D.通过调控温度可以得到不同的目标产物
【分析】A.X、Y、Z分子式相同,结构不同;
B.X中能与氢气发生加成反应的为苯环和羰基;
C.Y含有酯基,且水解生成酚羟基;
D.由转化关系可知,Y在不同温度下,生成不同物质。
【解答】解:A.X、Y、Z分子式相同,结构不同,则互为同分异构体,故A正确;
B.X中能与氢气发生加成反应的为苯环和羰基,则1 mol X最多能与4 mol H2发生加成反应,故B错误;
C.Y含有酯基,且水解生成酚羟基,则1 mol Y最多能与2 mol NaOH发生反应,故C正确;
D.由转化关系可知,Y在不同温度下,生成不同物质,则通过调控温度可以得到不同的目标产物,故D正确。
故选:B。
【点评】本题考查有机物的结构和性质,为高频考点,侧重于学生的分析能力的考查,注意把握有机物的结构和官能团的性质,难度不大。
6.(2分)下列化学用语对事实的表述正确的是( )
A.电解CuCl2溶液:CuCl2═Cu2++2Cl﹣
B.Mg和Cl形成离子键的过程:
C.向Al2(SO4)3溶液中滴加Na2CO3溶液:2Al3++3CO32﹣═Al2(CO3)3↓
D.乙酸与乙醇发生酯化反应:CH3COOH+C2H518OHCH3CO18OC2H5+H2O
【分析】A.电解氯化铜生成铜和氯气;
B.氯化镁为离子化合物,镁离子与两个氯离子通过离子键结合,两个氯离子不能合写;
C.发生相互促进水解反应生成氢氧化铝和二氧化碳;
D.酯化反应的断键方式是酸脱羟基醇脱氢,所以 18O 应该在生成的酯中,乙酸和乙醇在浓硫酸作催化剂、加热条件下发生酯化反应生成乙酸乙酯和水。
【解答】解:A.电解CuCl2溶液产生Cu单质和Cl2,化学方程式为CuCl2Cu+Cl2↑,故A错误;
B.氯化镁为离子化合物,由离子形成离子键,其形成过程为,故B错误;
C.向Al2(SO4)3溶液中滴加少量Na2CO3溶液的离子反应为2Al3++3CO32﹣+3H2O=2Al(OH)3↓+3CO2↑,故C错误;
D.酯化反应的断键方式是酸脱羟基醇脱氢,所以 18O 应该在生成的酯中,乙酸和乙醇在浓硫酸作催化剂、加热条件下发生酯化反应生成乙酸乙酯和水,方程式:CH3COOH+C2H518OHCH3CO18OC2H5+H2O,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查化学用语的使用,侧重考查电子式书写、离子反应方程式及化学反应方程式书写的正误判断,为高频考点,题目难度中等,把握发生的反应及离子反应的书写方法为解答的关键,试题侧重有机反应的考查。
7.(2分)下列各组原子中,彼此化学性质一定相似的是( )
A.最外层都只有一个电子的X、Y原子
B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与N层上仅有两个电子的Y原子
C.2p轨道上有三个未成对电子的X原子与3p轨道上有三个未成对电子的Y原子
D.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
【分析】原子的结构决定元素的化学性质,原子核外最外层的电子或价电子数目相等,则元素对应的单质或化合物的性质相似。
【解答】解:A.最外层都只有一个电子的X、Y原子,可能为H与碱金属元素,性质有相似地方,都具有还原性,但与ⅠB族元素性质不同,虽然最外层也有1个电子,故A错误;
B.原子核外M层上仅有两个电子的X为Mg元素,原子核外N层上仅有两个电子的Y可能为Ca、Sc、Ti、V、Fe、Co、Ni、Zn等元素,但价电子数不同,性质不相同,故B错误;
C.2p轨道上有三个未成对电子的X原子为N原子,3p轨道上有三个未成对电子的Y原子为P原子,二者位于周期表同一主族,最外层电子数相同,性质相似,故C正确;
D.原子核外电子排布式为1s2为He,原子核外电子排布式为1s22s2为Be,二者性质不同,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查原子的结构和元素的性质,题目难度不大,注意原子核外电子排布特点与对应元素化合物的性质的关系。
8.(2分)短周期主族元素 W、X、Y、Z 的原子序数逐渐增大,四种元素形成的化合物甲的结构如图所示。且W 与 X、Y、Z 均可形成电子数相等的分子,W2Z常温常压下为液体。下列说法正确的是( )
A.YW3分子中的键角为120°
B.W2Z 的稳定性大于YW3
C.物质甲分子中存在6个σ键
D.Y 元素的氧化物对应的水化物为强酸
【分析】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数逐渐增大。四种元素形成的化合物甲的结构如图所示,根据图示可知,X原子最外层含有4个电子,Y原子最外层含有5个电子,Z原子最外层含有6个电子,W最外层含有1个或7个电子,结合原子序数及“且W 与 X、Y、Z 均可形成电子数相等的分子”及“W2Z常温常压下为液体”可知,W为H,X为C,Y为N,Z为O元素,据此解答。
【解答】解:根据分析可知,W为H,X为C,Y为N,Z为O元素。
A.YW3为NH3,NH3的构型为三角锥形,键角为107°18′,故A错误;
B.非金属性:O>Z,则H2O的稳定性大于NH3,故B正确;
C.双键中含有1个σ键和1个π键,根据图示可知,物质甲分子中存在7个σ键,故C错误;
D.N的氧化物对应水化物不一定为强酸,如亚硝酸为弱酸,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查原子结构与元素周期律的应用,题目难度不大,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。
9.(2分)下列方案设计能达到实验目的的是( )
A
B
C
D
检验淀粉是否水解
由褪色快慢研究反应物浓度对反应速率的影响
证明发生了取代反应
验证Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2]
A.A B.B C.C D.D
【分析】A.醛基和新制氢氧化铜悬浊液反应必须在碱性条件下进行;
B.高锰酸钾的浓度不同,且生成锰离子可作催化剂;
C.如果食盐水不是饱和的,氯气部分溶解于食盐水;
D.硫酸铜和硫酸镁溶液浓度未知。
【解答】解:A.向淀粉和稀硫酸共热后的溶液中加入NaOH调节溶液的pH值,醛基和新制氢氧化铜悬浊液反应必须在碱性条件下进行,所以能实现实验目的,故A正确;
B.高锰酸钾的浓度不同,且生成锰离子可作催化剂,则实验不能说明浓度对反应速率的影响,故B错误;
C.如果食盐水不是饱和的,氯气部分溶解于食盐水,导致液面上升,所以不能根据液面变化判断是否发生取代反应,故C错误;
D.硫酸铜和硫酸镁浓度相对大小未知,所以不能根据生成沉淀颜色判断溶度积大小,故D错误;
故选:A。
【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、影响反应速率的因素解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,D为解答易错点,题目难度不大。
10.(2分)硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。将H2S和空气的混合气体通入FeCl3、FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S,其物质转化如图所示。下列叙述正确的是( )
A.在转化过程中化合价不变的元素只有Cu和Cl
B.由图示的转化可得出氧化性的强弱顺序:O2>Cu2+>S
C.在转化过程中能循环利用的物质只有FeCl2
D.反应中当有34 g H2S转化为硫单质时,保持溶液中Fe3+的量不变,需要消耗O2的质量为16 g
【分析】由图可知:一共发生的有三个反应①H2S+Cu2+=CuS↓+2H+②CuS+2Fe3+=2Fe2++Cu2++S③4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O,由此可以推出总反应2H2S+O2=2S↓+2H2O,再结合氧化还原反应中的基本概念来解决问题。
A.在转化过程中化合价不变的元素不止有Cu和Cl,还有H元素化合价也未发生变化;
B.由反应②③可知氧化性的强弱顺序;
C.由图可知能循环利用的物质是FeCl2和FeCl3;
D.有关电子转移的计算结合总反应2H2S+O2=2S↓+2H2O,可以计算消耗氧气的质量。
【解答】解:A.在转化过程中化合价不变的元素不止有Cu和Cl,还有H元素化合价也未发生变化,故A错误;
B.由反应②CuS+2Fe3+=2Fe2++Cu2++S③4Fe2++4H++O2=4Fe3++2H2O,可知氧化性的强弱顺序:O2>Fe3+>S,故B错误;
C.由图可知能循环利用的物质是FeCl2和FeCl3,故C错误;
D.有关电子转移的计算结合总反应2H2S+O2=2S↓+2H2O,当有2molH2S参与反应是耗氧气1mol,34gH2S为1mol,可以计算消耗氧气为0.5mol,其质量为0.5mol×32g•mol﹣1=16g,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查氧化还原反应的基本概念和有关电子转移的计算,由图示形式出现意在考查学生分析问题的能力,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1分,有选错的得0分。
11.(4分)现向下列装置中缓慢通入气体X,分别进行关闭和打开活塞K的操作,则品红溶液和澄清石灰水中现象相同的一组是( )
选项
A
B
C
D
X
NO2
SO2
Cl2
CO2
Y(过量)
浓H2SO4
NaHCO3饱和溶液
Na2SO3溶液
NaHSO3饱和溶液
A.A B.B C.C D.D
【分析】A.X是NO2,Y(过量)为浓H2SO4,关闭活塞K,NO2通入过量的浓H2SO4中不发生反应,所以关闭和打开活塞K的操作,进入品红溶液的都是NO2;
B.X是SO2,Y(过量)为NaHCO3饱和溶液,关闭活塞K,SO2通入过量的NaHCO3饱和溶液后发生反应:SO2+2NaHCO3═Na2SO3+2CO2+H2O,生成的二氧化碳进入品红溶液,打开活塞K,SO2直接通入品红溶液;
C.X是Cl2,Y(过量)为Na2SO3溶液,关闭活塞K,Cl2通入过量的Na2SO3溶液后发生反应:Cl2+Na2SO3+H2O═Na2SO4+2HCl,打开活塞K,Cl2直接通入品红溶液;
D.X是CO2,Y(过量)为NaHSO3饱和溶液,关闭活塞K,CO2通入过量的NaHSO3饱和溶液不发生反应,所以关闭和打开活塞K的操作,进入品红溶液的都是CO2。
【解答】解:A.X是NO2,Y(过量)为浓H2SO4,关闭活塞K,NO2通入过量的浓H2SO4中不发生反应,所以关闭和打开活塞K的操作,进入品红溶液的都是NO2,NO2与水反应生成硝酸和NO,硝酸具有强氧化性,使品红褪色,生成NO不与澄清石灰水不反应,则澄清石灰水无现象,所以品红溶液和澄清石灰水中现象相同,故A正确;
B.X是SO2,Y(过量)为NaHCO3饱和溶液,关闭活塞K,SO2通入过量的NaHCO3饱和溶液后发生反应:SO2+2NaHCO3═Na2SO3+2CO2+H2O,生成的二氧化碳进入品红溶液,品红不褪色,打开活塞K,SO2直接通入品红溶液,品红溶液褪色,则现象不相同,故B错误;
C.X是Cl2,Y(过量)为Na2SO3溶液,关闭活塞K,Cl2通入过量的Na2SO3溶液后发生反应:Cl2+Na2SO3+H2O═Na2SO4+2HCl,不能使品红褪色,打开活塞K,Cl2直接通入品红溶液,品红褪色,则现象不相同,故C错误;
D.X是CO2,Y(过量)为NaHSO3饱和溶液,关闭活塞K,CO2通入过量的NaHSO3饱和溶液不发生反应,所以关闭和打开活塞K的操作,进入品红溶液的都是CO2,品红不褪色,进入澄清石灰水都变浑浊,则现象相同,故D正确;
故选:AD。
【点评】本题考查了性质方案的设计与评价,题目难度中等,明确常见气体的性质为解答关键,注意熟练掌握性质方案设计与评价的原则,试题培养了学生的化学实验能力。
12.(4分)中科院科学家设计出一套利用 SO2和太阳能综合制氢方案,其基本工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A.该电化学装置中,Pt电极作正极
B.Pt电极的电势高于BiVO4电极的电势
C.电子流向:Pt电极→导线→BiVO4电极→电解质溶液→Pt电极
D.BiVO4电极上的反应式为SO32﹣﹣2e﹣+2OH﹣═SO42﹣+H2O
【分析】该装置为原电池,由Pt电极上反应(H2O→H2)或BiVO4电极上反应(SO32﹣→SO42﹣)可知,Pt电极为正极,氢离子得电子生成氢气、发生还原反应,电极反应为2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣;BiVO4电极为负极,SO32﹣失电子生成硫酸根、发生氧化反应,电极反应为4OH﹣+SO2﹣2e﹣═SO42﹣+2H2O,原电池工作时,电子由负极BiVO4电极经过导线进入正极Pt电极,据此分析解答。
【解答】解:A.Pt电极上发生还原反应,Pt电极作正极,故A正确;
B.Pt电极为正极,BiVO4电极为负极,所以Pt电极电势高于BiVO4电极,故B正确;
C.电子从BiVO4电极(负极)经导线流向Pt电极(正极),且不能进入溶液,故C错误;
D.BiVO4电极为负极,发生氧化反应,电极反应式为SO32﹣﹣2e﹣+2OH﹣═SO42﹣+H2O,故D正确。
故选:C。
【点评】本题考查原电池的工作原理,为高频考点,根据电极上发生的反应判断正负极为解答的关键,明确原电池工作原理即可解答,题目难度不大。
13.(4分)分别在三个容积均为2.0 L的恒容密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)⇌D(g)其中容器甲中反应进行至5 min时达到平衡状态,相关实验数据如表所示。下列说法不正确的是( )
容器
温度/℃
起始物质的量/mol
平衡物质的量/mol
化学平衡常数
n(A)
n(B)
n(D)
n(D)
甲
500
4.0
4.0
0
3.2
K1
乙
500
4.0
a
0
2.0
K2
丙
600
2.0
2.0
2.0
2.8
K3
A.0~5 min内,甲容器中A的平均反应速率v(A)=0.64mol•L﹣1•min﹣1
B.a=2.2
C.若容器甲中起始投料为2.0mol A、2.0mol B,反应达到平衡时,A的转化率小于80%
D.K1=K2>K3
【分析】对于甲、乙,在相同温度下,则平衡常数相同,由表中数据可知,
A(g)+B(g)⇌D(g)
起始(mol/L):2.0 2.0 0
转化(mol/L):1.6 1.6 1.6
平衡(mol/L):0.4 0.4 1.6
可知K==10,由此可确定a,
对比表中数据,可知甲、丙物质的量等效,由D的物质的量可知升高温度平衡逆向移动,以此解答该题。
【解答】解:A.0~5 min内,甲容器中A的平均反应速率v(A)==0.32mol•L﹣1•min﹣1,故A错误;
B.由表中数据可知,
A(g)+B(g)⇌D(g)
起始(mol/L):2.0 0.5a 0
转化(mol/L):1.0 1.0 1.0
平衡(mol/L):1.0 0.5a﹣1.0 1.0
则=10,a=2.2,故B正确;
C.由表中数据可知A的转化率为=80%,若容器甲中起始投料为2.0mol A、2.0mol B,相当于在原来基础上减小压强,则平衡逆向移动,反应达到平衡时,A的转化率小于80%,故C正确;
D.甲、乙,在相同温度下,则平衡常数相同,对比表中数据,可知甲、丙物质的量等效,由D的物质的量可知升高温度平衡逆向移动,则平衡常数减小,可知K1=K2>K3,故D正确。
故选:A。
【点评】本题考查化学平衡的计算,为高频考点,把握表格数据的应用、K的计算、平衡移动为解答的关键,侧重分析与计算能力的考查,注意选项B为解答的难点,题目难度不大。
14.(4分)用惰性电极电解饱和食盐水(含少量 Ca2+、Mg2+)并进行相关实验(装置如图),电解一段时间后,各部分装置及对应的现象为:下列对实验现象解释不正确的是( )
(1)中黑色固体变红;
(2)电极a附近溶液出现浑浊;
(3)中溶液出现浑浊;
(4)中溶液红色褪去。
A.(1)中CuO+H2Cu+H2O
B.(2)中a电极2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣,Mg2++2OH﹣═Mg(OH)2↓
C.(3)中Cl2+S2﹣═S↓+2Cl﹣
D.(4)中:Cl2具有强氧化性
【分析】用惰性电极电解饱和食盐水(含少量Ca2+、Mg2+)产生的气体为氢气和氯气,氯气具有强氧化性,而氢气在加热条件下具有较强还原性,根据(1)中黑色固体变红(2)电极a附近溶液出现浑浊可知,a电极为阴极,放出氢气,生成氢氧根与镁离子结合成白色沉淀,b电极为阳极,产生的氯气可氧化硫化钠生成硫沉淀出现浑浊,过量的氯气通入含酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色的原因可能为H+中和了OH﹣,也可能是氯气与水反应生成的次氯酸的强氧化性所致,据此分析解答。
【解答】解:A.(1)中黑色固体变红,则氢气还原氧化铜,方程式为:CuO+H2Cu+H2O,故A正确;
B.(2)电极a附近溶液出现浑浊,则a电极放出氢气生成氢氧根,与镁离子结合成白色沉淀,相关反应为:2H2O+2e﹣═H2↑+2OH﹣,Mg2++2OH﹣═Mg(OH)2↓,故B正确;
C.(3)中溶液出现浑浊,产生的氯气可氧化硫化钠生成硫沉淀,离子方程式为:Cl2+S2﹣═S↓+2Cl﹣,故C正确;
D.(4)中过量的氯气通入含酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色的原因可能为H+中和了OH﹣,也可能是氯气与水反应生成的次氯酸的强氧化性所致,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查电解原理,为高频考点,明确电极上发生的反应及各装置对应的现象是解本题关键,题目难度不大。
15.(4分)已知:常温下,Ksp(ZnS)=1.6×10﹣24;pM=﹣lgc(M2+)(M2+为 Cu2+或 Zn2+ )。常温下,向10mL 0.10 mol•L﹣1 CuCl2溶液中滴加0.10mol•L﹣1Na2S溶液,滴加过程中pM 与 Na2S 溶液体积(V)的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ksp(CuS)的数量级为10﹣36
B.a点溶液中,c(Na+)=2[c(S2﹣)+c(HS﹣)+c(H2S)]
C.d点溶液中:c(Na+)>c(Cl﹣)>c(S2﹣)>c(H+)
D.相同条件下,若用等浓度等体积的ZnCl2溶液代替上述CuCl2溶液,则反应终点c向上移动
【分析】A、Ksp(CuS)=c(Cu2+)c(S2﹣);
B、Na2S溶液中的物料守恒及S2﹣因生成了CuS而使S2﹣、HS﹣、H2S的浓度减小;
C、CuCl2+Na2S=CuS↓+2NaCl,S2﹣+H2O=HS﹣+OH﹣;
D、ZnCl2+Na2S=ZnS↓+2NaCl;Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),c(Zn2+)>c(Cu2+)。
【解答】解:A、常温下,平衡时)c(Cu2+)=c(S2﹣)=10﹣17.7mol•L﹣1,Ksp(CuS)=c(Cu2+)c(S2﹣)=10﹣17.7mol•L﹣1×10﹣17.7mol•L﹣1=10﹣35.4,数量级10﹣36,即Ksp(CuS)的数量级为10﹣36;故A正确;
B、Na2S溶液中的物料守恒:c(Na+)=2[c(S2﹣)+c(HS﹣)+c(H2S)];a点溶液是发生了CuCl2+Na2S=CuS↓+2NaCl的反应,S2﹣因生成了CuS而使S2﹣、HS﹣、H2S的浓度减小,所以c(Na+)>2[c(S2﹣)+c(HS﹣)+c(H2S)],故B错误;
C、10mL 0.10 mol•L﹣1 CuCl2溶液中滴加0.10mol•L﹣1Na2S溶液10mL时,CuCl2和Na2S恰好反应,CuCl2+Na2S=CuS↓+2NaCl,此时c(Na+)=c(Cl﹣);再加0.10mol•L﹣1Na2S溶液10mL,则c(Na+)>c(Cl﹣),因过量的S2﹣水解:S2﹣+H2O=HS﹣+OH﹣,c(Na+)>c(Cl﹣)>c(S2﹣)>c(OH﹣)>c(H+),故C正确;
D、若用等浓度等体积的ZnCl2溶液代替上述CuCl2溶液,ZnCl2+Na2S=ZnS↓+2NaCl;Ksp(ZnS)=1.6×10﹣24,Ksp(CuS)=10﹣35.4,Ksp(ZnS)>Ksp(CuS);所以,c(Zn2+)>c(Cu2+),pM(Zn2+)<pM(Cu2+),反应终点c应向下移动,故D错误;
故选:BD。
【点评】考查沉淀溶解平衡的有关知识,是必考点和难点,也是重点;同时注意题给信息或图象的合理、正确并灵活运用;平时练习时注意归纳积累,理解并熟练掌握构建思维导图,培养化学思维,形成化学学科的核心素养。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(11分)苯乙烯是重要的基础有机化工原料。工业中以乙苯催化脱氢来制取苯乙烯:
已知:上述反应的速率方程为v正=K正P乙苯,v逆=K逆P苯乙烯P氢气,其中K正、K逆分别为正、逆
反应速率常数,P为各组分分压。
(1)同时增大乙苯的反应速率和平衡转化率所采取的措施是 升温 。
(2)在CO2气氛下,乙苯可催化脱氢制苯乙烯,其过程同时存在图1两种途径:
a= 159.2 ;与掺水蒸气工艺相比,该工艺中还能够发生反应:CO2+H2═CO+H2O,CO2+C═2CO.新工艺的特点有 abc (填序号)。
a.CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
b.不用高温水蒸气,可降低能量消耗
c.有利于减少生产过程中可能产生的积炭
d.CO2在反应体系中作催化剂
(3)在实际生产中,往反应釜中同时通入乙苯和水蒸气,加入水蒸气稀释剂能提高乙苯转化率的原因是 反应釜中同时通入乙苯和水蒸气,相当于减小压强,平衡正向移动,乙苯转化率增大 。测得容器总压(P总)和乙苯转化率α随时间变化结果如图所示。平衡时,P(H2O)= 80 KPa,平衡常数KP= 45 KPa(用平衡分压代替平衡浓度计算);a处的= 2.5 。
【分析】(1)该反应是吸热反应,升高温度,反应速率加快,同时平衡向正向移动;
(2)根据盖斯定律△H1=△H2+△H3;
a.CO2与H2反应,使生成物浓度降低;
b.不用高温水蒸气,可降低能量消耗
c.根据CO2+C═2CO分析;
d.由题意得CO2在反应体系中,参与以下反应:CO2+H2═CO+H2O,CO2+C═2CO;
(3)反应釜中同时通入乙苯和水蒸气,相当于减小压强,平衡正向移动;
由题意可知,起始时p乙苯+pH2O=100kPa,乙苯的转化为75%,此时总压强为115kPa,列化学平衡三段式计算;
根据反应达到平衡时,此时v正=v逆,结合v正=K正P乙苯,v逆=K逆P苯乙烯P氢气,得出==Kp,则a处=
a处a处,乙苯的转化率为60%,总压强为112kPa,列化学平衡三段式计算。
【解答】解:(1)该反应是吸热反应,升高温度,反应速率加快,同时平衡向正向移动,所以同时增大乙苯的反应速率和平衡转化率所采取的措施是升温,
故答案为:升温;
(2)根据盖斯定律△H1=△H2+△H3=(117.6+41.6)kJ/mol=+159.2kJ/mol,
a.CO2与H2反应,使生成物浓度降低,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移,故a正确;
b.不用高温水蒸气,可降低能量消耗,故b正确;
c.根据CO2+C═2CO,有利于减少生产过程中可能产生的积炭,故c正确;
d.由题意得CO2在反应体系中,参与以下反应:CO2+H2═CO+H2O,CO2+C═2CO,CO2在反应体系中不作催化剂,故d错误,
故答案为:159.2;abc;
(3)反应釜中同时通入乙苯和水蒸气,相当于减小压强,平衡正向移动,乙苯转化率增大;
由题意可知,起始时p乙苯+pH2O=100kPa,平衡时乙苯转化率为75%,
起始p p乙苯 0 0
转化p 0.75p乙苯 0.75p乙苯 0.75p乙苯
平衡p 0.25p乙苯 0.75p乙苯 0.75p乙苯
则0.25p乙苯+0.75p乙苯+0.75p乙苯+pH2O=115kPa,再结合p乙苯+pH2O=100kPa,解得p乙苯=20kPa,pH2O=80kPa;
Kp===45kPa;
反应达到平衡时,v正=K正P乙苯=v逆=K逆P苯乙烯P氢气,则==Kp=45kPa,
a处,乙苯的转化率为60%,总压强为112kPa,
由前面可知,起始p乙苯=20kPa,
起始p 20 0 0
转化p 12 12 12
平衡p 8 12 12
a处==45kPa×=2.5,
故答案为:反应釜中同时通入乙苯和水蒸气,相当于减小压强,平衡正向移动,乙苯转化率增大;80;45;2.5
【点评】本题综合考查化学知识,侧重考查学生分析能力、识图能力和计算能力,题目涉及化学平衡的移动、化学平衡的计算、反应热的计算,根据题目信息,结合勒夏特列原理、化学平衡三段式、盖斯定律解答,此题难度较大。
17.(11分)超分子在生命科学和物理学等领域中具有重要意义。由Mo将2个C60分子、2个p﹣甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图1所示
(1)Mo处于第五周期第ⅥB族,核外电子排布与Cr相似,它的基态价电子排布式是 4d55s1 ;核外未成对电子数是 6 个。
(2)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是 C (填元素符号),p﹣甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有 sp3、sp2 。(已知吡啶可看做苯分子中的一个CH原子团被N取代的化合物)
(3)已知:C60分子中存在碳碳单、双键;C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;C60分子只含有五边形和六边形;多面体的顶点数V、面数F及棱边数E遵循欧拉定理:V+F﹣E=2.则一个C60分子的结构是由 12 个五边形和 20 个六边形组成的球体。用文字简述C60跟F2在一定条件下反应所得的物质的组成: C60F60 。
(4)已知:某晶胞中各原子的相对位置可用如图2所示的原子坐标表示,其中所有顶点原子坐标均为(0,0,0)。钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中,每个晶胞有2个Mo原子,其中Mo原子坐标是(0,0,0)及(,,)。根据以上信息,推断该晶体的原子堆积方式是 体心立方密堆积 。已知该晶体的密度是pg•cm﹣3,Mo的摩尔质量是Mg•mol﹣1,阿伏加德罗常数是NA,晶体中距离最近的Mo原子核之间的距离为 ×1010 pm。
【分析】(1)Mo处于第五周期第ⅥB族,核外电子排布与Cr相似,Cr的价电子排布式为:3d54s1;Mo位于Cr的下一周期的同族,4d能级有5个电子,5s能级有1个电子;判断未成对电子数;
(2)CO提供孤电子对的原子是C原子,Mo提供空轨道;p﹣甲酸丁酯吡啶配体中C原子的价电子数分别为4和3,根据价层电子互斥理论得出C原子的杂化类型;
(3)遵循欧拉定理,并结合C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键,列式计算;
(4)根据Mo原子的坐标,得出Mo原子分别位于晶胞的顶点和体心上;最近的距离为体心到顶点的位置,即体对角线的一半。
【解答】解:(1)Mo处于第五周期第ⅥB族,核外电子排布与Cr相似,Cr的价电子排布式为:3d54s1;Mo位于Cr的下一周期的同族,则基态价电子排布式:4d55s1;则核外有6个未成对电子数;故答案为:4d55s1;6;
(2)CO提供孤电子对的原子是C原子,Mo提供空轨道,两原子形成配位键;p﹣甲酸丁酯吡啶配体中C原子的价电子数分别为4和3,根据价层电子互斥理论,C原子杂化类型分别为sp2和sp3;故答案为:C;sp2和sp3;
(3)多面体的顶点数V、面数F及棱边数E遵循欧拉定理:V+F﹣E=2,即顶点数+面数﹣棱边数=2;设分子中的五边形数为x,六边形数为y;
列方程组:=;60+(x+y)﹣(3×60)=2;得:x=12,y=20,即C60分子中有12个五边形和20个六边形组成的球体;每个碳形成四个共价键和C60的分子结构,可知一个C原子需连一个双键,一个双键被两个C原子公用,故含有60÷2=30个双键,与活泼的F2发生加成反应生成C60F60;故答案为:12;20;C60F60;
(4)根据Mo原子坐标是(0,0,0)及(,,),Mo原子分别位于晶胞的顶点和体心上,为体心立方密堆积;晶胞中含有8×+1=2个Mo原子;
设该晶胞的棱长为acm,晶胞的体积为:V=a3;根据:m=ρ•V;m=;列式得=ρ•a3,则a=cm,晶体中最近的Mo原子核之间的距离距离为体心到顶点的位置,即体对角线的一半为:=cm=×1010pm;
故答案为:体心立方密堆积;×1010。
【点评】本题考查物质结构的重点知识,侧重考查学生对物质结构的理解能力和综合运用能力是必考点,也是常考点;同时注意知识点的合理、正确并灵活运用;平时练习时注意归纳积累,理解并熟练掌握构建思维导图,培养化学思维,形成化学学科的核心素养。
18.(13分)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业,是难溶于水的白色固体,能溶解于硝酸,在潮湿空气中可被迅速氧化。
I.实验室用CSO4﹣NaCl混合液与Na2SO3溶液反应制取CuCl.相关装置及数据如图。
回答以下问题:
(1)甲图中仪器1的名称是 三颈烧瓶 ;制备过程中Na2SO3过量会发生副反应生成[Cu(SO3)2]3﹣,为提高产率,仪器2中所加试剂应为 Na2SO3溶液 。
(2)乙图是体系pH随时间变化关系图,写出制备CuCl的离子方程式 2Cu2++SO32﹣+2Cl﹣+H2O=2CuCl↓+2H++SO42﹣ 。丙图是产率随pH变化关系图,实验过程中往往用Na2SO3﹣Na2CO3混合溶液代替Na2SO3溶液,其中Na2CO3的作用是 与生成的H+反应 。并维持pH在 3.5 左右以保证较高产率。
(3)反应完成后经抽滤、洗涤、干燥获得产品。洗涤时,用“去氧水”作洗涤剂洗涤产品,作用是 洗去晶体表面的杂质离子,同时防止CuCl被氧化 。
Ⅱ.工业上常用CuCl作O2、CO的吸收剂,某同学利用如图所示装置模拟工业上测定高炉煤气中CO、CO2、N2和O2的含量。
已知:Na2S2O4和KOH的混合溶液可吸收氧气。
(4)装置A中用盐酸而不能用硝酸,其原因是 6CuCl+8HNO3=3Cu(NO3)2+3CuCl2+2NO↑+4H2O(或3CuCl+7HNO3=3Cu(NO3)2+3HCl+NO↑+2H2O); (用化学方程式表示)。用D装置测N2含量,读数时应注意 温度在常温,且左右液面相平,读数时视线与凹液面最低处水平相切,以减小实验误差 。整套实验装置的连接顺序应为 C→B→A →D。
【分析】(1)根据仪器1的图示解答;制备过程中Na2SO3过量会发生副反应生成[Cu(SO3)2]3﹣,需要控制Na2SO3的加入量,据此分析判断;
(2)根据题意,在CuSO4液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液生成CuCl沉淀,同时溶液的酸性增强,结合Na2CO3的性质分析解答;
(3)根据“氯化亚铜(CuCl)在潮湿空气中可被迅速氧化”分析解答;
(4)根据氯化亚铜(CuCl)能溶解于硝酸,结合硝酸的强氧化性书写反应的方程式;根据正确的读数方法解答;用CuCl作O2、CO的吸收剂,测定高炉煤气中CO、CO2、N2和O2的含量,可用KOH吸收二氧化碳,然后用B吸收氧气,再用A吸收CO,最后用排水法测量氮气的体积,据此分析解答。
【解答】解:(1)甲图中仪器1为三颈烧瓶;制备过程中Na2SO3过量会发生副反应生成[Cu(SO3)2]3﹣,为提高产率,可控制Na2SO3的加入量,则仪器2中所加试剂应为Na2SO3溶液,
故答案为:三颈烧瓶;Na2SO3溶液;
(2)在提纯后的CuSO4液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液,加热,生成CuCl(氯化亚铜)沉淀,同时溶液的酸性增强,生成硫酸,反应的离子方程式为:2Cu2++SO32﹣+2Cl﹣+H2O=2CuCl↓+2H++SO42﹣,用Na2SO3﹣Na2CO3混合溶液代替Na2SO3溶液,Na2CO3可与生成的H+反应,及时除去系统中反应生成的H+,利于反应进行,由图象可知,应维持pH在3.5左右,
故答案为:2Cu2++SO32﹣+2Cl﹣+H2O=2CuCl↓+2H++SO42﹣;与生成的H+反应;3.5;
(3)用去氧水作洗涤剂洗涤产品,可洗去晶体表面的杂质离子,同时防止CuCl被氧化,
故答案为:洗去晶体表面的杂质离子,同时防止CuCl被氧化;
(4)根据题意,氯化亚铜(CuCl)能溶解于硝酸,反应的方程式为6CuCl+8HNO3=3Cu(NO3)2+3CuCl2+2NO↑+4H2O(或3CuCl+7HNO3=3Cu(NO3)2+3HCl+NO↑+2H2O);用D装置测N2含量,应注意温度在常温,且左右液面相平,读数时视线与凹液面最低处水平相切,以减小实验误差;用CuCl作O2、CO的吸收剂,测定高炉煤气中CO、CO2、N2和O2的含量,可用KOH吸收二氧化碳,然后用B吸收氧气,再用A吸收CO,最后用排水法测量氮气的体积,则顺序为C→B→A→D,
故答案为:6CuCl+8HNO3=3Cu(NO3)2+3CuCl2+2NO↑+4H2O(或3CuCl+7HNO3=3Cu(NO3)2+3HCl+NO↑+2H2O);温度在常温,且左右液面相平,读数时视线与凹液面最低处水平相切,以减小实验误差;C→B→A。
【点评】本题考查制备实验方案的设计、氧化还原反应,为高考常见题型和高频考点,侧重于学生的分析能力的考查,题目难度中等。
19.(12分)马日夫盐[Mn(H2PO4)2•2H2O]主要用作磷化剂。以软锰矿(主要成分为MnO2及少 量的FeO、Al2O3和SiO2)为原料制备马日夫盐的主要工艺流程如图:
(1)按照无机物命名规律,马日夫盐[Mn(H2PO4)2•2H2O]的化学名称为 二水合磷酸二氢锰 。 在反应中,Mn2+若再失去一个电子比Fe2+再失去一个电子难,从原子结构解释其原因 Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态,而Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态 。
(2)“浸锰”过程中主要反应的离子方程式为 2FeO+MnO2+8H+=2Fe3++Mn2++4H2O、SO2+MnO2=SO42﹣+Mn2+ 。滤渣X主要成分为 Al(OH)3 。检验“沉锰”已完成的实验操作及现象是 取上层清液中继续滴加Na2CO3溶液,若无沉淀生成则说明沉锰已经完成 。步骤五产生马日夫盐晶体的化学方程式为 H2O+MnCO3+2H3PO4=Mn(H2PO4)2•2H2O+CO2↑ 。
(3)Fe3+的萃取率与溶液的pH和接触时间之间的关系如图,据此分析,萃取的最佳条件为 pH=1.7下萃取60min 。
(4)马日夫盐作防锈磷化剂的原 因是利用其较强的酸性以及 在防锈处理过程中生成了具有保护作用的FeHPO4,马日夫盐显酸性的主要原因是 H2PO4﹣⇌H++HPO42﹣ (用相关化学用语回答)。
【分析】软锰矿(主要成分为MnO2,还含有少量的FeO、Al2O3和SiO2)用稀硫酸浸取,FeO、Al2O3和SiO2MnO2被溶解,同时二氧化锰氧化Fe2+,多余的二氧化锰被二氧化硫还原为锰离子,反应为2FeO+MnO2+8H+=2Fe3++Mn2++4H2O,SO2+MnO2=SO42﹣+Mn2+,SiO2不溶,过滤,滤渣为SiO2,滤液含有:Mn2+、Fe3+、Al3+,加入有机萃取剂,除去Fe3+,调节水层的pH除去Al3+,滤渣X为Al(OH)3,滤液主要含有Mn2+,加入碳酸钠溶液沉锰,得到碳酸锰,再用磷酸反应,净化得到Mn(H2PO4)2•2H2O,以此来解答。
【解答】解:(1)马日夫盐[Mn(H2PO4)2•2H2O的化学名称为二水合磷酸二氢锰;Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多;而Fe2+到Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态,需要的能量相对要少,
故答案为:二水合磷酸二氢锰;Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态,而Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态;
(2)“浸锰”过程中MnO2将Fe2+氧化为三价铁离子,多余的二氧化锰被二氧化硫还原为锰离子,反应的离子方程式为2FeO+MnO2+8H+=2Fe3++Mn2++4H2O、SO2+MnO2=SO42﹣+Mn2+;滤渣X主要成分为Al(OH)3;沉锰过程中加入碳酸钠与硫酸锰反应生成碳酸锰沉淀,故检验“沉锰”已完成的实验操作及现象是取上层清液中继续滴加Na2CO3溶液,若无沉淀生成则说明沉锰已经完成;
步骤五产生马日夫盐晶体的化学反应方程式为H2O+MnCO3+2H3PO4=Mn(H2PO4)2•2H2O+CO2↑,
故答案为:2FeO+MnO2+8H+=2Fe3++Mn2++4H2O、SO2+MnO2=SO42﹣+Mn2+;Al(OH)3;取上层清液中继续滴加Na2CO3溶液,若无沉淀生成则说明沉锰已经完成;H2O+MnCO3+2H3PO4=Mn(H2PO4)2•2H2O+CO2↑;
(3)由Fe3+的萃取率与溶液的pH和接触时间之间的关系图,可知萃取的最佳条件为pH=1.7下萃取60min,萃取率最大,
故答案为:pH=1.7下萃取60min;
(4)马日夫盐水解显酸性的主要原因是H2PO4﹣⇌H++HPO42﹣,
故答案为:H2PO4﹣⇌H++HPO42﹣。
【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、发生的反应、混合物分离提纯为解答的关键,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。
20.(13分)“达芦那韦”是抗击新型冠状病毒潜在用药,化合物M是它的合成中间体,其合成路线如图:
已知:R1CHO
回答下列问题:
(1)有机物A的名称是 苯甲醛 ;反应②反应类型是 加成反应 。
(2)物质B的结构简式是 ; E的分子式为 C15H21NO3 。
(3)G中含氧官能团的名称是 羟基 ; F中有 2 个手性碳原子。
(4)请写出反应⑤的化学反应方程式 。
(5)物质N是C的一种同分异构体,写出满足下列条件的一种同分异构体的结构简式 或 。
①分子结构中含有苯环和氨基,氨基与苯环直接相连;
②能使溴水褪色;
③核磁共振氢谱有6组峰,峰面积之比为6:3:2:2:1:1。
(6)设计由苯甲醇和CH3NH2为原料制备的合成路线。 。
【分析】根据题中合成路线,结合A和C的结构简式可知,B为,C与氢气发生加成得D,D与E发生加成生成F,F发生取代反应生成G,G与H发生取代生成,发生取代反应生成M,
(6)苯甲醇氧化得苯甲醛,苯甲醛与CH3NH2发生题中信息中的反应得,再发生类似题中E到F 的反应可得,据此答题。
【解答】解(1)根据A的结构简式可知,A的名称是苯甲醛,反应②为C与氢气发生加成得D,反应类型是 加成反应,故答案为:苯甲醛; 加成反应;
(2)根据上面的分析可知,B的结构简式是 ;根据E的结构简式可知 E的分子式为C15H21NO3,故答案为:;C15H21NO3;
(3)根据G的结构简式可知,G中含氧官能团的名称是羟基;手性碳原子上连有四个各不相同的原子或原子团,根据F的结构简式可知,F中与羟基相连的碳和与氨基相连的碳都是手性碳,共有 2个,故答案为:羟基;2;
(4)反应⑤为G与H发生取代生成,反应的化学反应方程式为,故答案为:;
(5)物质N是C的一种同分异构体,根据条件 ①分子结构中含有苯环和氨基,氨基与苯环直接相连;
②能使溴水褪色,说明有碳碳双键;
③核磁共振氢谱有6组峰,峰面积之比为6:3:2:2:1:1,即有6种位置的氢,个数比为6:3:2:2:1:1,则符合条件的N的一种同分异构体结构为或,故答案为:或;
(6)苯甲醇氧化得苯甲醛,苯甲醛与CH3NH2发生题中信息中的反应得,再发生类似题中E到F 的反应可得,合成路线为,故答案为:。
【点评】本题考查有机物的合成与推断,为高考常见题型,侧重考查分析推断及知识综合运用能力,明确官能团及其性质关系、物质之间转化关系是解本题关键,难点是同分异构体种类判断,要考虑官能团位置异构、碳链异构,题目难度中等。
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