2022届云南省昆明市一中高三“三诊一模”模拟考试理科综合化学试题含解析
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2022届云南省昆明市一中高三“三诊一模”模拟考试
理科综合化学试题
一、单选题
1.2022年4月17日,神舟十三号载人飞船与天和核心舱实现对接后顺利返航。下列说法正确的是( )
A.航天器的操纵杆采用的碳纤维属于有机高分子材料
B.火箭推进剂的燃烧可将化学能完全转化为机械能
C.空间站使用的太阳能电池板主要材料是二氧化硅
D.核心舱内氧气来源于水的电解,此过程中氧气为氧化产物
2.NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A.标准状况下,22.4L苯含有的碳碳双键数目为3NA
B.20g重水(D2O)中含有的质子数和中子数均为10NA
C.200g质量分数为23%的乙醇水溶液中含有的氢原子数为6NA
D.1molSO2与足量O2在密闭容器中充分反应生成SO3的数目为NA
3.实验室可利用苯和液溴在铁粉的催化作用下制取溴苯,其制备及提纯过程为:制备→水洗并分液→碱洗并分液→水洗并分液分离,部分装置如图所示。下列说法正确的是( )
A.制备装置a中长导管可加快产物的挥发
B.装置b用于制备过程中吸收尾气
C.分液时,有机层由装置c的上口倒出
D.分离应选择装置d
4.下列说法正确的是( )
A.葡萄糖能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.CH2=CH2是的单体
C.用光照射甲烷和氯气的混合物发生加成反应
D.氟利昂-12分子式为CF2Cl2,有两种同分异构体
5.X、Y、Z、M、W是五种短周期主族元素,其原子半径与原子序数的关系如图甲所示,X、Y、Z、M形成的化合物如图乙所示,Z与W同主族。下列说法错误的是( )
A.简单氢化物的熔沸点:Z>W
B.简单离子的半径:W>Z>M
C.X2Z2和M2Z2中的化学键类型完全相同
D.最高价氧化物对应水化物的酸性:W>Y
6.向AgCl悬浊液中滴加少量NaBr溶液,生成浅黄色的AgBr沉淀。T℃下,饱和溶液中-lg[c(Ag+)]与-lg[c(Xn-)](Xn-指Cl-、Br-、CO32-)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线①表示AgCl的沉淀溶解曲线
B.升高温度,曲线②向上方平行移动
C.T℃下,Ag2CO3的Ksp为10-9.7
D.T℃下,反应AgCl(s)+Br-(ag)⇌AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K=102.6
7.Ph表示苯基,三苯基胺(Ph3N)在一定条件下可失去一个电子形成Ph3N+。一种铝胺电池工作原理示意图如下。下列说法错误的是( )
A.放电时电子由Al电极流出
B.离子交换膜为阳离子交换膜
C.充电时阴极的电极反应式为4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlCl4-
D.理论上每生成1molPh3N,外电路通过1mol电子
二、综合题
8.从烟气脱硝催化剂(SCR)中回收金属元素可实现资源的循环利用。一种从废弃SCR(主要含TiO2、V2O5、WO3及SiO2、Al2O3)中回收金属钒和钨的工艺流程如下:
已知:
①Al元素及Si元素在水溶液中的主要存在形式与pH的关系为:
②V2O5为两性氧化物:在水溶液中存在:VO3-+2H+⇌VO2++H2O;钒元素常见的化合价及其在水溶液中的存在形式如下:
价态
+5
+4
+3
+2
存在形式
VO3-/VO2+
VO2+
V3+
V2+
回答下列问题:
(1)“碱浸”时,滤液中的金属含氧酸根离子除WO42-外还有 。
(2)“调节pH”时,所调pH的范围是 。
(3)“沉钒”过程中:
①沉钒率随溶液pH的变化如下图所示。沉钒率随溶液pH值的增加先升高后降低的原因可能是 。
②已知25℃时,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Ksp(NH4VO3)=3.0×10-8。若25℃时控制“沉钒”的pH为8.0,当VO3-恰好完全沉淀时,溶液中的c(NH3·H2O)= mol·L-1。
(4)常温下,钨酸(H2WO4)是一种难溶于水的弱酸。“沉钨”过程中发生反应的离子方程式为 ;“沉钨”后需对滤渣2进行洗涤、干燥,判断滤渣2已洗涤干净的方法为 。
(5)V2O5具有强氧化性,可与浓盐酸发生反应生成气体单质,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:2,则反应的化学方程式为 。
9.纯碱是重要的化工原料。我国科学家侯德榜发明的“侯氏制碱法”打破了西方对我国的技术封锁。某实验小组同学利用下图装置,模拟“侯氏制碱法”的部分流程。
已知:NaCl、NH4HCO3、NaHCO3、NH4Cl四种盐在不同温度下的溶解度如下表所示:
温度溶解度(g)
物质
10℃
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃
70℃
NaCl
35.8
36.0
36.3.
36.6
37.0
37.3
37.8
NH4HCO3
15.8.
21.0
27.0
一
一
—
—
NaHCO3
8.15
9.6
11.1
12.7
14.45
。16.4
一
NH4Cl
33.3
37.2
41.1
45.8
50.4
55.2
60.2
回答下列问题:
(1)试剂b的名称是 ,试剂a的作用是 。
(2)实验时应先打开 (填“K1”或“K2”)开关,持续通入气体一段时间后,关闭此开关,再打开另一开关。硬质玻璃管的作用是 。
(3)反应一段时间后,双颈烧瓶中观察到的实验现象为 。该反应一般控制在30~35℃下进行,温度不宜过高的主要原因是 (用化学方程式表示)。
(4)实验结束后,过滤双颈烧瓶中的混合物,滤渣经灼烧得纯碱,并回收滤液中的NH4Cl。为促进滤液中NH4Cl析出,需向滤液中通入NH3并加入一定量NaCl固体,原因是 。
(5)制得的纯碱中混有NaHCO3和少量不与盐酸反应的杂质。该小组为测定其中NaHCO3的含量,取ag样品于试管中加水完全溶解,加入几滴酚酞溶液,用cmol·L-1的盐酸滴定至溶液由红色变为浅红色,消耗盐酸V1mL;再加1~2滴甲基橙指示剂,继续用盐酸滴定至溶液由黄色变为橙色,又消耗盐酸V2mL。则纯碱样品中NaHCO3质量分数为 。
10.二甲醚(CH3OCH3)是一种性能优良的汽车燃料,工业上可利用CO和H2来合成二甲醚,发生的反应为:
I.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-90.7kJ·mol-l
II.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24.5kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)由CO和H2直接合成CH3OCH3(g)的热化学反应方程式为 。
(2)一定条件下,向恒容容器中充入amolCO和bmolH2,反应1min后,测得不同温度下CO转化率如下表所示。则CO转化率在600K时达到最高的原因是 。
温度/K
400
450
500
550
600
650
700
CO转化率
22%
28%
32%
40%
61%
50%
18%
(3)T℃下,向体积为2L的恒容密闭容器中充入2molCH3OH(g)发生反应II。20min时反应达平衡,测得体系中H2O(g)的体积分数为25%。
①0~20min内,用CH3OH表示的平均反应速率v(CH3OH)= mol·L-1·min-1;T℃下反应的平衡常数K= 。若其他条件不变,向该平衡体系中再充入1molCH3OH和lmolCH3OCH3,则平衡向 (填“正”或“逆”)反应方向移动。
②实验测得该反应:v正=k正c2(CH3OH),v逆=k逆c(CH3OCH3)·c(H2O),k正、k逆为速率常数。若改变温度为Tˊ℃,测得平衡时k正=k逆3,则Tˊ T(填“大于”或“小于”),判断的理由为 。
(4)不同压强和温度下,将2.0molCO(g)和4.0molH2(g)充入容积为2L的恒温密闭容器中,平衡时体系中二甲醚的物质的量分数变化情况如下图所示,则H2的平衡转化率最大时应选择的条件是____(填标号)。
A.p1、T4 B.p4、T2 C.P3、T3 D.P4、T1
11.胆矾化学式为CuSO4·5H2O。实验证明CuSO4·5H2O中有4个水分子为配位水分子,其结构示意图如下:回答下列问题:
(1)基态铜原子的价层电子排布式为 ,位于周期表中第 周期 族。
(2)胆矾中S原子的杂化方式是 ,H、O、S中,第一电离能最大的元素是 (填元素符号)
(3)胆矾中存在的化学键有配位键、 。
(4)含硫化合物SOCl2的VSEPR模型是 ,试分析该分子中健角∠Cl-S-O大于∠Cl-S-Cl的原因是 。
(5)立方铜晶胞中铜原子的配位数为12,则每个晶胞中有 个铜原子,铜原子的半径为rcm,则铜晶体的密度为 g·cm-3(阿伏加德罗常数值用NA表示)。
12.2021年9月24日,中科院用CO2合成淀粉的成果发表于国际学术期刊《Science》合成路线如下:
回答下列问题:。
(1)I中官能团的名称为 。
(2)E+F→G的反应类型为 。
(3)H中手性碳原子(连有4个不同原子或原子团的碳原子)的数目为 个。
(4)C与足量银氨溶液反应的化学方程式为 。
(5)满足下列条件的D的同分异构体有 种。(不考虑立体异构)
①能发生银镜反应
②能与钠反应放出H2
③不含-O-O-键,且同一个碳上不连接两个-OH
其中核磁共振氢谱有五个峰的分子的结构简式为 。
(6)Kiliani氰化增碳法是低一级糖合成高一级糖的常用方法:
以甲醇为主要原料设计合成甘油醛() 。
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】【解答】A.有机高分子材料分为天然有机高分子材料和合成有机高分子材料,有机高分子材料是相对分子质量大于10000的有机物,碳纤维材料是碳单质不是有机高分子材料,故A不符合题意;
B.火箭推进剂的燃烧可将化学能主要转化为热能,故B不符合题意;
C.晶体硅为良好的半导体,是制造太阳能电池主要原料,二氧化硅为绝缘体,不具有此性质和用途,故C不符合题意;
D.核心舱内氧气来源于水的电解,该过程水分子中氧的化合价升高,故氧气为氧化产物,故D符合题意;
故答案为D。
【分析】A.碳纤维是碳单质,为无机非金属材料;
B.燃料燃烧时化学能转化为热量;
C.太阳能电池板的主要材料是单质硅;
D.电解水生成氧气和氢气。
2.【答案】B
【解析】【解答】A.苯分子中的碳碳键为一种独特键,不存在碳碳双键,且标准状况下苯不为气体,无法计算其物质的量,选项A不符合题意;
B.20克D2O的物质的量为1mol,1mol重水中含有质子和中子各10mol,含有的个数均为10NA,选项B符合题意;
C.200g质量分数为23%的乙醇水溶液对应乙醇质量为46g,水质量为154g,即溶液中含有1mol乙醇,15418mol水,由1 mol乙醇便知氢原子数大于3NA,选项C不符合题意;
D.0.1mol SO2与足量O2充分反应生成的SO3分子数目小于0.1NA,因为是可逆反应,选项D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.标况下苯为液体;
B.一个重水分子含10个质子和10个中子;
C.乙醇和水中均含有氢原子;
D. SO2与O2反应生成SO3的反应为可逆反应。
3.【答案】D
【解析】【解答】A.苯和液溴在铁的作用下反应剧烈,可以达到沸腾,使苯和液溴挥发为蒸汽,在经过长导管时,可以将其冷凝并回流;产物中还有HBr气体,经过长导管最终被NaOH吸收,故长导管的作用是导气和冷凝回流,选项A不符合题意;
B.氯化氢极易溶于水,若用装置b吸收尾气容易引起倒吸,应该用倒扣的漏斗置于液面上,选项B不符合题意;
C.分液时,有机层的密度大,应该在下口放出,选项C不符合题意;
D.分离粗溴苯应利用苯与溴苯的沸点不同进行蒸馏,应选择装置d,选项D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.导管起到冷凝回流的作用;
B.HBr极易溶于水;
C.溴苯的密度大于水,位于下层。
4.【答案】A
【解析】【解答】A.葡萄糖是单糖,含醛基和-OH,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,故葡萄糖能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故A符合题意;
B.由单体CH2=CH2制高聚物,故B不符合题意;
C.甲烷属于饱和烃,用光照射甲烷和氯气的混合物发生取代反应,故C不符合题意;
D.氟利昂-12分子式为CF2Cl2,CF2Cl2分子是四面体结构,只有一种空间构型,故D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.葡萄糖含醛基和羟基;
B.乙烯发生加聚反应生成;
C.甲烷和氯气在光照下发生取代反应;
D.CF2Cl2只有一种结构。
5.【答案】C
【解析】【解答】A.H2O分子存在氢键,则熔沸点H2O>H2S,A不符合题意;
B.Z为O元素,M为Na元素,W为S元素,电子层数越多,微粒半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,微粒半径越小,S2-含有3个电子层,Na+和O2-均含有2个电子层,核电荷数Na>O,则离子半径:r(S2-)>r(O2-)>r(Na+),B不符合题意;
C.H2O2为共价化合物,分子中含有极性键和非极性键,而Na2O2为离子化合物,含有离子键和非极性键,化学键类型不完全相同,C符合题意;
D.非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性:S>C,则酸性H2SO4>H2CO3,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】Z形成一个共价双键,Z与W同主族,且W的原子序数和半径大于Z,则Z为O元素,W为S元素;Y形成2个单键和1个双键,原子序数小于O,半径大于O,则为C元素;M形成+1价阳离子,原子半径最大,则M为Na元素,X形成一个单键,则X为H元素。
6.【答案】D
【解析】【解答】A.向AgCl悬浊液中滴加少量NaBr溶液,生成浅黄色的AgBr沉淀,这说明溴化银的溶度积常数小于氯化银的,因此曲线①和曲线②分别表示AgBr、AgCl的沉淀溶解曲线,A不符合题意;
B.升高温度溶度积常数增大,离子浓度增大,则曲线②向下方平行移动,B不符合题意;
C.曲线③表示Ag2CO3的沉淀溶解曲线,根据A点数值可知T℃下,Ag2CO3的Ksp=(10-1.5)2×10-8.2=10-11.2,C不符合题意;
D.根据图像可知T℃下AgBr、AgCl的溶度积常数分别是10-12.3、10-9.7,因此反应AgCl(s)+Br-(ag)⇌AgBr(s)+Cl-(aq)的平衡常数K=Ksp(AgCl)/Ksp(AgBr)=102.6,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】向AgCl悬浊液中滴加少量NaBr溶液,生成浅黄色的AgBr沉淀,则Ksp(AgCl)
【解析】【解答】A.Al是活泼的金属,放电时作负极,因此放电时电子由Al电极流出,故A不符合题意;
B.放电时,负极上Al失电子和AlCl4-反应生成Al2Cl7-,电极反应式为Al-3e-+7AlCl4-= Al2Cl7-,因此离子交换膜为阴离子交换膜,故B符合题意;
C.充电时阴极的电极反应式为放电时负极反应是的逆反应,则为4Al2Cl7-+3e-=Al+7AlCl4-,故C不符合题意;
D.充电时Ph3N失电子生成Ph3N+,则生成1个Ph3N转移1个电子,所以理论上每生成1molPh3N,外电路通过1mol电子,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.放电时,Al失电子和 AlCl4- 反应生成 Al2Cl7-,Al为负极,原电池中电子从负极流向正极;
B.阴离子向负极移动,则离子交换膜为阴离子交换膜;
C.充电时阴极的电极反应式为放电时负极反应的逆反应;
D.根据得失电子守恒计算。
8.【答案】(1)VO3-、AlO2-
(2)5.20
(4)2H++WO42-=H2WO4↓;取少量最后一次洗涤液于试管中,先加少量稀盐酸,再加少量BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则说明已洗涤干净
(5)V2O5+6HCl(浓)=2VOCl2+Cl2↑+3H2O
【解析】【解答】
(1)“碱浸”时,滤渣是含Ti固体,V2O5、WO3、SiO2、Al2O3分别与NaOH反应生成VO3-、WO42-、SiO32-、AlO2-,故滤液中的金属含氧酸根离子除WO42-外还有VO3-、AlO2-。
(2)据分析,硫酸调pH为了除去Si、Al元素,结合已知①,为得到H4SiO4和Al(OH)3沉淀,pH应处在5.20~8.00之间。
(3)①由已知②知在水溶液中存在:VO3-+2H+⇌VO2++H2O, pH过低,该平衡正向移动,VO3-化为VO2+的程度较大;pH过高,NH4+转化为NH3·H2O的程度较大;两因素均使沉钒率降低;
②根据Ksp(NH4VO3)=3.0×10-8,当VO3-恰好完全沉淀时,c(VO3-)=10-5mol/L,则溶液中的c(NH4+)=3.0×10-3 mol/L,pH为8.0,即c(OH-)=10-6mol/L,故溶液中的c(NH3·H2O)= c(NH4+)⋅c(OH-)Kb(NH3⋅H2O)=3.0×10-3×10-61.8×10-5≈1.7×10-4 (mol·L-1)。
(4)据分析,硫酸加入沉钒后滤液沉钨,H+与WO42-生成难溶于水的弱酸H2WO4,离子方程式为:2H++WO42-=H2WO4↓;“沉钨”后滤渣含有硫酸根离子,判断滤渣2是否洗涤干净,即判断洗涤液是否含有硫酸根离子,方法为:取少量最后一次洗涤液于试管中,先加少量稀盐酸,再加少量BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则说明已洗涤干净。
(5)该反应中氧化剂是V2O5,还原剂是HCl,氧化产物是气体单质Cl2,两者物质的量之比为1:2,根据氧化还原反应原理,V元素化合价降低1价,得到VO2+,故反应的化学方程式为:V2O5+6HCl(浓)=2VOCl2+Cl2↑+3H2O。
【分析】废弃SCR通过碱浸后过滤除去含Ti固体,滤液用硫酸调节pH值生成H4SiO4和Al(OH)3除去Si、Al元素,再往滤液加入(NH4)2SO4沉钒,分离出NH4VO3固体,最后加入硫酸得到钨酸沉淀,分别回收金属钒和钨。
9.【答案】(1)浓氨水;除去CO2中混有的HCl气体
(2)K2;防倒吸
(3)产生大量白色沉淀;NH4HCO3Δ__NH3↑+CO2↑+H2O
(4)增大c(NH4+)、c(Cl-),使NH4+(aq)+Cl-(aq)⇌NH4Cl(s)平衡正向移动,促使NH4Cl晶体析出
(5)c(V2-V1)×10-3×84a×100%
【解析】【解答】
(1)试剂b为浓氨水,试剂a的作用是除去CO2中混有的HCl气体;
(2)实验时先通入氨气,后通入二氧化碳,故先打开开关K2,硬质玻璃管的作用为防倒吸;
(3)反应一段时间后,双颈烧瓶中有碳酸氢钠生成,由于其溶解度较小,故产生大量白色沉淀,观察到的实验现象为:产生大量白色沉淀;该反应一般控制在30~35℃下进行,温度不宜过高的主要原因防止碳酸氢铵受热分解,化学方程式表示为:NH4HCO3Δ__NH3↑+CO2↑+H2O;
(4)向滤液中通入NH3并加入一定量NaCl固体,增大c(NH4+)、c(Cl-),使NH4+(aq)+Cl-(aq)⇌NH4Cl(s)平衡正向移动,促使NH4Cl晶体析出;
(5)用cmol·L-1的盐酸滴定至溶液由红色变为浅红色,消耗盐酸V1mL,此时碳酸钠与盐酸反应生成碳酸氢钠,故碳酸钠的物质的量为cV1×10-3mol;继续用盐酸滴定至溶液由黄色变为橙色,又消耗盐酸V2mL,此时盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水,样品中的碳酸氢钠的物质的量为:c(V2-V1)×10-3mol,故纯碱样品中NaHCO3质量分数为c(V2-V1)×10-3mol×84g/molag×100%=c(V2-V1)×10-3×84a×100%。
【分析】“侯氏制碱法”的原理是将二氧化碳气体通入氨气的氯化钠饱和溶液中,制备碳酸氢钠,碳酸氢钠受热分解得到纯碱,该装置中,利用稀盐酸和碳酸钙反应制备二氧化碳,a中用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中混有的HCl;试剂b浓氨水和氧化钙反应制备氨气,氨气和二氧化碳通入烧瓶中进行反应得到碳酸氢钠。
10.【答案】(1)2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-205.9kJ/mol
(2)600K之前反应未达平衡,随着温度上升,反应速率加快,单位时间内CO的转化率增大;该反应为放热反应,600K之后升高温度平衡逆向移动,CO的转化率降低
(3)0.025;0.25;正;小于;反应II的ΔH<0,改变温度后K=13>0.25,说明平衡正向移动,故为降低温度
(4)A
【解析】【解答】(1)I.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH1=-90.7kJ•mol-l
II.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24.5kJ•mol-1
由盖斯定律可得:反应I×2+反应II得2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-205.9kJ/mol,则由CO和H2直接合成CH3OCH3(g)的热化学反应方程式为2CO(g)+4H2(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-205.9kJ/mol;
(2)由题意,表格中转化率不是平衡转化率,相同时间内CO转化率和反应速率有关,故CO转化率在600K时达到最高的原因是600K之前反应未达平衡,随着温度上升,反应速率加快,单位时间内CO的转化率增大;该反应为放热反应,600K之后升高温度平衡逆向移动,CO的转化率降低;
(3)由题意设甲醇的转化量为2x,列三段式开始(mol/L)变化(mol/L)平衡(mol/L)2CH3OH(g)12x1-2x⇌CH3OCH3(g)0xx+H2O(g)0xx,20min时反应达平衡,测得体系中H2O(g)的体积分数为25%,则x=0.25:
①0~20min内,用CH3OH表示的平均反应速率v(CH3OH)=2×0.25mol20min= 0.025mol·L-1·min-1;甲醇、二甲醚、水的平衡浓度分别为0.5mol/L、0.25mol/L、0.25mol/L,则T℃下反应的平衡常数K=0.25mol/L×0.25mol/L(0.5mol/L)2=0.25;若其他条件不变,向该平衡体系中再充入1molCH3OH和lmolCH3OCH3,则Qc=(0.25mol/L+1mol2L)×0.25mol/L(0.5mol/L+1mol2L)2=0.1875<0.25=K,故平衡向正反应方向移动;
②v正=k正c2(CH3OH),v逆=k逆c(CH3OCH3)·c(H2O),平衡时v正= v逆,即k正c2(CH3OH)=k逆c(CH3OCH3)·c(H2O),解得k正=K⋅k逆,则T℃时k正=k逆4,若改变温度为Tˊ℃,测得平衡时k正=k逆3,则此时K’=13>0.25,平衡正向移动,由于该反应是放热反应,则是降低温度,Tˊ小于T;判断的理由整理后为反应II的ΔH<0,改变温度后K=13>0.25,说明平衡正向移动,故为降低温度;
(4)要使H2的平衡转化率最大,就是要使平衡时二甲醚的物质的量分数最大,因此由图可知要选p1压强,T4温度,
故答案为:A。
【分析】(1)根据盖斯定律计算;
(2)600K之前反应未达平衡,随着温度上升,反应速率加快;600K之后升高温度平衡逆向移动,CO的转化率降低;
(3)列出反应的三段式进行计算;
(4) 要使H2的平衡转化率最大,就是要使平衡时产物质量分数最大。
11.【答案】(1)3d104s1;四;IB
(2)sp3;O
(3)离子键、共价键
(4)四面体形;O原子半径小,电负性大,使S=O键对S-Cl键的排斥力大于S-Cl键对S-Cl键的排斥力
(5)4;82r3×NA
【解析】【解答】(1)Cu为29号元素,原子核外有29个电子,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,其3d、4s能级上的电子为其价电子,则其价电子排布式为3d104s1;Cu在元素周期表中位于第四周期IB族,故答案为:d104s1;四;IB;
(2)胆矾中S原子形成4个σ键,不含孤电子对,采用sp3杂化;三种元素中O元素的非金属性最强,在反应中容易得到电子,形成的共用电子对也偏向O,不容易失去电子,O的第一电离能最大; H只有1个电子,位于1s轨道,原子核对电子的吸引力大,失去电子较难,第一电离能较大,相对来说,S原子的半径较大,失去电子较容易,第一电离能较小,因此H、O、S的电离能由大到小的顺序为:O>H>S,最大的是O,故答案为:sp3杂化;O;
(3)CuSO4·5H2O中有4个水分子为配位水分子,则用配合物的形式表示为[Cu(H2O)4]SO4⋅H2O,由图可知,胆矾中Cu2+和O原子之间存在配位键,Cu2+和SO42-之间存在离子键,还存在S-O和O-H共价键,故答案为:离子键、共价键;
(4)SOCl2中S原子成2个S-Cl键,1个S=O键,价层电子对数为4,含有1个孤电子对,S原子采取sp3杂化,分子的VSEPR模型为四面体形;O原子半径小,电负性较大,导致S=O键对S-Cl键的排斥力大于S-Cl键对S-Cl键的排斥力,从而使得健角∠Cl-S-O大于∠Cl-S-Cl,故答案为:四面体形;O原子半径小,电负性大,使S=O键对S-Cl键的排斥力大于S-Cl键对S-Cl键的排斥力;
(5)立方铜晶胞中铜原子的配位数为12,则其堆积方式为面心立方最密堆积,晶胞中Cu原子位于面心和顶点,则每个晶胞中有8×18+6×12=4个Cu原子;铜原子的半径为rcm,则晶胞棱长为22rcm,晶胞质量为4×64NAg,体积为(22rcm)3,则晶体密度为4×64NAg(22rcm)3=82r3×NAg/cm3,故答案为:4;82r3×NA。
【分析】(1)Cu为29号元素,根据构造原理书写电子排布式;Cu位于第四周期IB族;
(2)胆矾中S形成4个σ键,不含孤电子对;同主族从上到下第一电离能最小,H只有1个电子,位于1s轨道,原子核对电子的吸引力大,失去电子较难,第一电离能大于S;
(3)胆矾中Cu2+和O原子之间存在配位键,Cu2+和SO42-之间存在离子键,还存在共价键;
(4)SOCl2中S原子价层电子对数为4,含有1个孤电子对; O原子半径小,电负性大,使S=O键对S-Cl键的排斥力大于S-Cl键对S-Cl键的排斥力 ;
(5)根据均摊法计算铜原子数目;根据ρ=mV计算晶体密度。
12.【答案】(1)羟基、醚键
(2)加成反应
(3)5
(4)+4Ag(NH3)2OH→水浴加热+6NH3+4Ag↓+2H2O
(5)5;
(6)
【解析】【解答】A加氢去氧发生还原反应得到B,B发生醇的催化氧化得到C,C发生加成反应得到D,D和ATP反应得到E,E异构化得到F,E和F发生加成反应得到G,G通过系列反应得到H,H通过系列反应得到I。
(1)由I的结构简式可知I是聚合物,官能团的名称为羟基、醚键;
(2)E+F→G中两个碳氧双键均转化为C-O单键,且组成:E(C3H5PO6)+F(C3H5PO6)=G(C6H10P2O12),符合加成反应特征,属于加成反应;
(3)H中手性碳原子(连有4个不同原子或原子团的碳原子)的数目为5个,如图;
(4)C为甲醛,相当于含2个醛基,与银氨溶液反应的化学方程式为+4Ag(NH3)2OH→水浴加热+6NH3+4Ag↓+2H2O;
(5)D含一个不饱和度,D的同分异构体满足:
①能发生银镜反应,则含-CHO,用去一个不饱和度;
②能与钠反应放出H2,则含至少一个-OH;
③不含-O-O-键,且同一个碳上不连接两个-OH;
满足条件的有、CH3-O-CH(OH)CHO、HO-CH2-O-CH2CHO、HO-CH2-CH2-OCHO、CH3-CH(OH)-OCHO,共5种;
其中核磁共振氢谱有五个峰的分子的结构简式为;
(6)以甲醇为主要原料设计合成甘油醛,碳链加长,要出现两次信息所给反应,利用CH3OH发生催化氧化反应得到甲醛,甲醛发生所给信息二步得到2-羟基乙醛,2-羟基乙醛再来一次信息所给反应得到甘油醛,合成路线为。
【分析】(1)I中官能团为羟基和醚键;
(2)E和F发生加成反应生成G;
(3)手性碳是指连有四个不同原子团的碳原子;
(4)甲醛与银氨溶液以1:4发生银镜反应;
(5)D的不饱和度为1,含醛基、羟基,且不含-O-O-键,且同一个碳上不连接两个-OH;
(6)CH3OH发生催化氧化反应得到甲醛,甲醛发生已知信息生成2-羟基乙醛,2-羟基乙醛再经过一次已知反应得到甘油醛。
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