湖北省师大附中2023届高三上学期调研考试化学试题(Word版附解析)
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这是一份湖北省师大附中2023届高三上学期调研考试化学试题(Word版附解析),共18页。试卷主要包含了选择题的作答,非选择题的作答,化合物X是一种药物合成的中间体,下列实验方案能达到实验目的的是等内容,欢迎下载使用。
湖北师大附中2023届高三年级上学期调研考试
化 学
本试题卷共8页,19题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
★祝考试顺利★
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并上交。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cu 64
一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.生产精细化学品是当前化学工业结构调整的重点之一。下列不属于精细化学品的是
A.医药 B.硫酸 C.日用化学品 D.食品添加剂
2.化学与生活密切相关。下列说法错误的是
A.二氧化硫可用于杀菌和消毒
B.超导陶瓷可用于磁悬浮技术
C.天然药物可以放心大量使用
D.久置的植物油被氧化而变质
3.科研人员制出了由18个碳原子构成的环碳分子,其结构如下图所示。下列有关该物质的说法正确的是
A.硬度大、熔点高
B.是一种共价化合物
C.与乙炔互为同系物
D.与C60互为同素异形体
4.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.0.5 mol SF6中硫的价层电子对数为3NA
B.46 g NO2气体中含有的原子数小于3NA
C.1 mol CH3+(碳正离子)中含有的电子数为10NA
D.标准状况下,1.12 L苯含有的C-H数目为0.3NA
5.化合物X是一种药物合成的中间体。下列有关化合物X的说法正确的是
A.X中含有三种官能团
B.X中所有原子可能处于同一平面
C.X易溶于水,不易溶于有机溶剂
D.在一定条件下,X能发生氧化反应、加成反应
6.下列解释事实的离子方程式正确的是
A.泡沫灭火器的反应原理:2Al3+ +3CO32- +3H2O 2A1( OH)3↓+3CO2↑
B.将稀硫酸滴入Na2S2O3溶液中:2H++ S2O32- SO2↑+S↓+H2O
C.向NHSO4溶液中滴入少量Ba(OH)2溶液:Ba2+ +OH- +H++SO42- BaSO4↓+H2O
D.向酸性FeI2溶液中滴入少量H2O2稀溶液:2Fe2++ H2O2 +2H+ 2Fe3+ +2H2O
7.下列实验方案(夹持仪器省略)能达到实验目的的是
8.下列关于物质的结构或性质及解释均正确的是
选项
物质的结构或性质
解释
A
键角:H2O> NH3
水分子中O上孤电子对数比氨分子中N上的多
B
稳定性:HF>HC1
HF分子间氢键强于HC1分子间作用力
C
熔点:碳化硅>金刚石
C—Si的键能大于C—C的键能
D
酸性:CF3COOH>CCl3COOH
C—F的极性大于C—Cl的极性,导致CF3COOH的羧基中的羟基极性更大
9.环八硫分子 可形成多种晶体,其中正交硫(Sα)和单斜硫(Sβ)可互相转化:
。下列说法错误的是
A.Sα与Sβ的燃烧热不同 B.Sα与Sβ均能溶于二硫化碳和苯
C.环八硫分子中S原子是sp3杂化 D.火山周围的天然硫矿主要是单斜硫
10.连二亚硝酸是一种重要的还原剂,可由亚硝酸和羟胺反应制备,其反应的化学方程式为HONO +H2NOH H2O+HON NOH。下列说法错误的是
A.亚硝酸根离子为V形结构 B.羟胺是极性分子
C.1个HON NOH中有6个σ键 D.连二亚硝酸根离子存在顺反异构
11.酸碱电子理论认为,凡是可以接受电子对的物质是酸,凡是可以给出电子对的物质是碱b据此分析,下列微粒间的反应不是酸与碱反应的是
A.H+ +H2OH3O+ B.CHCH2 +H2CH3CH3
C.F- +BF3BF4- D.Cu2+ +4NH3[Cu(NH3)4]2+
12.立方氮化硼可作研磨剂,其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是
A.立方氮化硼的硬度大
B.硼原子的配位数是4
C.该物质的化学式是B3N2
D.N和B之间存在配位键
13.己二腈[NC( CH2)4CN]是工业制造尼龙- 66的原料,利用丙烯腈(CH2CHCN,不溶于水)为原料、四甲基溴化铵[(CH3)4NBr]为盐溶液制备己二腈的电有机合成装置如图所示。下列说法正确的是
A.交换膜为阴离子交换膜
B.当电路中转移1 mol e-时,阳极室溶液质量减少8g
C.( CH3)4NBr在电化学合成中作电解质,并有利于丙烯腈的溶解
D.正极区的电极反应为2CH2 CHCN +2e-+2H+ NC( CH2)4CN
14.中科院兰州化学物理研究所用Fe3( CO)12/ZSM–5催化CO2加氢合成低碳烯烃,反应过程如下图。在其他条件相同时,添加不同助剂(催化剂中添加助剂Na、K或Cu后可改变反应的选择性),经过相同时间后测得CO2的转化率和各产物的物质的量分数如下表。
助剂
CO2的转化率/%
各产物的物质的量分数/070
C2H4
C3H6
其他
Na
42.5
35.9
39.6
24.5
K
27.2
75.6
22.8
1.6
Cu
9.8
80.7
12.5
6.8
下列说法正确的是
A.第ⅰ步反应的活化能比第ⅱ步的低
B.CO2加氢合成低碳烯烃时还有H2O生成
C.添加Cu助剂时单位时间内乙烯的产量最高
D.Fe3(CO)12/ZSM–5使CO2加氢合成低碳烯烃的△H减小
15.常温下,用0.12 mol·L-1的Na2SO4溶液滴定50.00 mL未知浓度的BaCl2溶液。溶液中电导率κ、-lgc( Ba2+)随滴入Na2SO4溶液体积V(Na2SO4)的变化关系如下图所示。
下列叙述错误的是
A.当κ=1.2×10-4 μS·cm-1时,溶液中的溶质为NaCl
B.该BaCl2溶液的物质的量浓度是6.0×10-3mol·L-1
C.该温度下BaS04的溶度积常数Ksp=1.0×10 -10
D.当V( Na2SO4) =3.00 mL时,溶液中c(Na+)>c(Cl-)=c(SO42-)
二、非选择题:本题共4小题,共55分。
16.(14分)
金、银是生活中常见的贵重金属,工业上常利用氰化法从含金矿石(成分为Au、Ag、Fe2O3和其它不溶性杂质)中提取金。工艺流程如下:
已知:Ⅰ.氢氰酸( HCN)易挥发、有剧毒,Ka(HCN) =5×10-10;
Ⅱ.Au+ +2CN -[Au(CN)2]-,平衡常数K=1×1038 。
回答下列问题:
(1)“酸浸”步骤中所用的酸是 。
(2)“浸出”步骤的目的是将单质Au转化为K[Au(CN)2]。
①其化学方程式为 。
②该步骤中金的溶解速率在80℃时达到最大值,但实际生产中控制反应液的温度在10~20℃,可能原因是 。
③已知2H++[ Au( CN)2]-Au++2HCN.该反应的平衡常数K= 。
(3)“置换”步骤中,消耗的锌与生成的金的物质的量之比为 。
(4)“脱金贫液”(含CN-)直接排放会污染环境。现以Cu2+为催化剂,用H2O2氧化废水中的CN-,CN-的去除率随溶液初始pH变化如下图所示。
①Cu2+价层电子排布的轨道表示式为 。
②当“脱金贫液”初始pH>10时,CN-的去除率下降的原因是 。
17.(13分)
布洛芬是医疗上常用的抗炎药,其一种合成路线如下。
回答下列问题:
(1)C中所含官能团的名称为 。
(2)D的名称为 。
(3)B→C的反应方程式为 。
(4)E→F的反应类型是 。
(5)已知G中含有两个六元环,G的结构简式为 。
(6)满足下列条件的布洛芬的同分异构体有 种。
①苯环上有三个取我基,苯环上的一氯代物有两种;
②能发生水解反应,且水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应;
③能发生银镜反应。
(7)根据布洛芬的结构特点,预测其性质及由此导致使用时的缺点 (写出一条即可)。
18.(14分)
碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3] (Mr=222)是一种草绿色晶体,可用于铜盐、油漆和烟花的制备。实验室制备碱式碳酸铜的步骤如下:
Ⅰ.分别配制0.50 mol·L-1 CuSO4溶液和0.50 mol·L-1 Na2CO3溶液。
Ⅱ.将30 mL CuSO4溶液和36 mL Na2CO3溶液混合、搅拌均匀。
Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至75℃,搅拌15 min。
Ⅳ.静置使产物沉淀完全后,抽滤、洗涤、干燥、称重,分析样品组成和晶体结构。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ中,配制0.50 mol·L-l CuSO4溶液时,不需要使用下列仪器中的 (填仪器名称)。
(2)步骤Ⅱ中,若误将CuSO4溶液与Na2CO3溶液等体积混合,二者恰好完全反应,生成蓝色的Cu4(SO4)(OH)6·2H2O晶体,其反应的离子方程式为 。
(3)步骤Ⅲ中,若温度高于90℃,产品中混有的黑色固体是 。
(4)步骤Ⅳ中,检验沉淀是否洗涤干净的试剂是 ;称得产品的质量为1. 332 g,则该实验所得碱式碳酸铜的产率是 。
(5)对样品进行热重分析得到的曲线如下图所示,则铜元素的质量分数是 ,与理论值相差不大。使用 实验可进一步测定样品的晶体结构。
19.(14分)
甲醇制烯烃是一项非石油路线烯烃生产技术,可以减少我国对石油进口的依赖度。
回答下列问题:
(1)甲醇可通过煤的液化过程获得,该过程是 (填“物理”或“化学”)变化。
(2)甲醇制烯烃的反应是不可逆反应,烯烃产物之间存在如下转化关系:
反应Ⅰ.2C3H6(g)3C2H4(g) kJ·mol-1
反应Ⅱ.3C4H8(g)4C3H6(g) kJ·mol-1
反应Ⅲ.C4H8(g) 2C2H4(g)
反应达平衡时,三种组分的物质的量分数x随温度丁的变化关系如图1所示。
①反应Ⅲ的 kJ·mol-1。
②图l中曲线a代表的组分是 ,700 K后,曲线a下降的原因是 。
③图1中P点坐标为( 900,0.48),900 K时,反应Ⅲ的物质的量分数平衡常数Kx=
(以物质的量分数代替浓度计算)。
(3)甲醇制丙烯的反应为3CH3OH(g)G3H6( g) +3H2O(g),速率常数k与反应温T的关系遵循Arrhenius方程,实验数据如图2所示。已知Arrhenius方程为(其中k为速率常数,反应速率与其成正比;Ea为活化能;R=
8. 314 J·mol-1·K-1,A为常数)。
①该反应的活化能Ea= kJ·mol-1(计算结果保留l位小数)。
②下列措施能使速率常数k增大的是 (填标号)。
A.升高温度 B.增大压强 C.增大c(CH3OH) D.更换适宜催化剂
化学参考答案
一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 【答案】B
【解析】
【详解】A.明矾净水的原理为:,胶体具有吸附性,可以使泥水变澄清,涉及化学变化,A错误;
B.水和冰的分子式都是H2O,水快速制冰为物理变化,B正确;
C.炖排骨汤时放点醋,可使骨头中的钙、磷、铁等矿物质溶解出来,营养值更价高。此外,醋还可以防止食物中的维生素被破坏,涉及化学变化,C错误;
D.茄子中存在一类叫“酚氧化酶”的物质,它见到氧气之后,发生化学反应产生一些有色的物质。反应时间越长,颜色越深,D错误;
故选B。
2. 【答案】A
【解析】
【详解】A.苯酚可以和溴水发生取代反应,取代位置在酚羟基的邻、对位,同理该物质也能和溴水发生取代反应,A错误;
B.该物质含有酚羟基,酚羟基容易被氧化,故可以用作抗氧化剂,B正确;
C.该物质红外光谱能看到有O-H键等,有特征红外吸收峰,C正确;
D.该物质含有酚羟基,能与铁离子发生显色反应,D正确;
故答案选A。
3. 【答案】B
【解析】
【详解】A.加热除汞,说明汞易挥发,A正确;
B.将金溶于汞中制成“金汞漆”,然后加热汞挥发后留下金,整个过程中没有新物质生成,属于物理变化,B错误;
C.金溶于汞中,然后再加热除去汞,使得金的纯度增大,所以可以用于金的富集,C正确;
D.用电解的方法,铜做阴极,电解液中含有可溶性的含金离子,则可实现铜上镀金,D正确;
故选B。
4. 【答案】C
【解析】
【详解】A.氨水显碱性,会与反应,不能大量共存,A项错误;
B.会发生氧化还原反应,不能大量共存,B项错误;
C.醋酸显酸性,在醋酸溶液中均不会发生反应,能大量共存,C项正确;
D.硝酸银中的银离子会与氯离子反应生成沉淀,不能大量共存,D项错误;
答案选C。
5. 【答案】B
【解析】
【详解】A. 维生素C具有还原性,可以还原活性氧自由基,故A正确;
B. 蛋白质在酸、碱的作用下也能发生水解,故B错误;
C. 将二氧化碳先还原生成甲醇,再转化为淀粉,实现用为原料人工合成淀粉,故C正确;
D.核苷酸通过聚合反应制备核酸,故D正确;
故选B。
6. 【答案】C
【解析】
【详解】A.碳酸钠和碳酸氢钠都会因水解而使溶液显碱性,碳酸钠的碱性强于碳酸氢钠,滴入酚酞溶液后,碳酸钠溶液呈现红色,碳酸氢钠的溶液呈现浅红色,A正确;
B.食盐水为中性,铁钉发生吸氧腐蚀,试管中的气体减少,导管口形成一段水柱,B正确;
C.钠燃烧温度在400℃以上,玻璃表面皿不耐高温,故钠燃烧通常载体为坩埚或者燃烧匙,C错误;
D.石蜡油发生热分解,产生不饱和烃,不饱和烃与溴发生加成反应,使试管中溴的四氯化碳溶液褪色,D正确;
故答案选C。
7. 【答案】A
【解析】
【详解】A.自范性是晶体的性质,碳玻璃为非晶态,所以没有自范性,A错误;
B.碳玻璃和均是由碳元素形成的不同的单质,所以是同素异形体,B正确;
C.碳玻璃具有高硬度,与物理性质金刚石类似,因而结构具有一定的相似性,所以含有杂化的碳原子形成化学键,C正确;
D.金刚石与碳玻璃属于同素异形体,性质差异主要表现在物理性质上,化学性质上也有着活性的差异,D正确;
故选A。
8. 【答案】B
【解析】
【详解】A. 中硫元素为-2价,还原性比较强,能被氧化,故A错误;
B. 类比溶液,O与S同主族,可知溶液显碱性,故B正确;
C. 由反应方程式可知,固体与液体反应制备了硫化氢气体,故该制备反应是熵增过程,故C错误;
D. S的原子半径比O大,故C=S键长比C=O键长长,键能小,故的热稳定性比的低,故D错误;
故选B。
9. 【答案】B
【解析】
【详解】A.配位数为与其距离最近且等距离的F-的个数,如图所示,位于体心,F-位于面心,所以配位数为6,A正确;
B.与的最近距离为棱长的,与的最近距离为棱长的,所以与距离最近的是,B错误;
C.位于顶点,所以个数==1,F-位于面心,F-个数==3,位于体心,所以个数=1,综上,该物质的化学式为,C正确;
D.与半径不同,替换后晶胞棱长将改变,D正确;
故选B。
10. 【答案】A
【解析】
【详解】A.半径小,不能容纳6个氮原子和它配位,则不能在水中与氨形成配合物,A项错误;
B.和属于分子晶体,而属于离子晶体,则和的熔点都比的低,B项正确;
C.和均为两性氢氧化物,则均可表现出弱酸性,C项正确;
D.和的氢化物与酸反应,生成对应的盐和氢气,则都不能在酸中稳定存在,D项正确;
答案选A。
11. 【答案】C
【解析】
【详解】A.磷酰三叠氮分子不是对称结构,分子中正负电荷重心是不重合的,是极性分子,A项错误;
B.磷酰三叠氮分子含有三个P-N键及一个P=O双键,则立体构型为四面体构型,B项错误;
C.磷酰三叠氮是一种高能分子,加热条件下会分解并放出N2,C项正确;
D.NPO为共价化合物,则电子式为,D项错误;
故选C。
12. 【答案】D
【解析】
【详解】根据复分解反应的规律,强酸能制得弱酸,根据酸碱质子理论,给出质子的物质是酸,则反应中,酸性:,反应中,酸性:,故酸性:,答案选D。
13. 【答案】C
【解析】
【详解】由已知信息知,苯环上的羟基不发生反应,醛基中的碳氧双键与D218O发生加成反应,在醛基碳原子上会连接两个羟基(分别为-OD,-18OD),两个羟基连接在同一个碳原子上不稳定,会脱水,得到醛基,故的含量最高,同时,酚羟基电离氢的能力比水强,故酚羟基中的氢主要为D,综上所述,C正确;
故选C。
14. 【答案】D
【解析】
【详解】A.石墨电极发生反应的物质:P4→化合价升高发生氧化反应,所以石墨电极为阳极,对应的电极反应式为:,则生成,理论上外电路需要转移电子,A错误;
B.阴极上发生还原反应,应该得电子,为阳极发生的反应, B错误;
C.石墨电极:P4→发生氧化反应,为阳极,铂电极为阴极,应该向阳极移动,即移向石墨电极,C错误;
D.由所给图示可知HCN在阴极放电,产生和,而HCN中的H来自,则电解产生的中的氢元素来自于,D正确;
故选D。
15. 【答案】D
【解析】
【分析】由图分析,左侧纵坐标浓度的数量级为10-3mol/L,右坐标浓度的数量级为10-6mol/L,横坐标为pH,随着pH的增大,先变大,然后再减小,同时变大,两者浓度均为右坐标,说明变化的程度很小,当pH=4.6时,=,Ka=10-4.6。pH继续增大,则减小,同时增大,当pH=9.1时,=,,二者用左坐标表示,浓度比较大,说明变化的幅度比较大,但混合溶液中存在着酒石酸,电离常数远大于亚砷酸,且总T浓度也大于总As。
【详解】A.,,当pH=9.1时,=,,为,A正确;
B.,当pH=4.6时,=,Ka=10-4.6,而由A选项计算得H3AsO3的,即Ka > Ka1,所以的酸性比的强,B正确;
C.由图可知的浓度为左坐标,浓度的数量级为10-3mol/L,的浓度为右坐标,浓度的数量级为10-6mol/L,所以时,的浓度比的高,C正确;
D.由可知条件,酒石酸,的为,即酒石酸的第一部电离常数远大于亚砷酸的第一步电离常数,所以酒石酸的酸性远强于,另外总As的浓度也小于总T的浓度,所以当时,溶液中浓度最高的物种不是,D错误;
故选D。
第II卷 (非选择题)
二、非选择题:本题共4小题,共55分。
16.(14分)
【答案】(1) ①. 圆底烧瓶 ②. b
(2)干燥气体 (3)防止暴沸
(4)使溶液受热均匀 (5)磷酸晶体
(6)B (7)磷酸可与水分子间形成氢键
【解析】
【分析】空气通过氯化钙除水,经过安全瓶后通过浓硫酸除水,然后通过五氧化二磷,干燥的空气流入毛细管对烧瓶中的溶液进行搅拌,同时还具有加速水逸出和防止溶液沿毛细管上升的作用,将85%磷酸溶液进行减压蒸馏除水、结晶除杂得到纯磷酸。
【小问1详解】
由仪器构造可知,仪器A为圆底烧瓶,仪器B为直形冷凝管,泠凝水应从b口近、a口出,形成逆流冷却,使冷却效果更好。
【小问2详解】
纯磷酸制备过程中要严格控制温度和水分,因此五氧化二磷的作用为干燥气体。
【小问3详解】
空气流入毛细管可以对烧瓶中的溶液防止暴沸,同时还具有加速水逸出和防止溶液沿毛细管上升的作用。
【小问4详解】
升高温度能提高除水速度,而纯磷酸制备过程中要严格控制温度,水浴加热可以避免直接加热造成的过度剧烈与温度的不可控性,使溶液受热均匀。
【小问5详解】
过饱和溶液暂时处于亚稳态,当加入一些固体的晶体或晃动时可使此状态失去平衡,过多的溶质就会结晶,因此可向磷酸的过饱和溶液中加入磷酸晶体促进其结晶。
【小问6详解】
纯磷酸纯化过程中,温度低于易形成(熔点为),高于则发生分子间脱水生成焦磷酸,纯磷酸的熔点为42℃,因此过滤磷酸晶体时,除了需要干燥的环境外,还需要控制温度为30∼42℃,这个区间内答案选B。
【小问7详解】
磷酸的结构式为:,分子中含羟基,可与水分子间形成氢键,因此磷酸中少量的水极难除去。
三、有机推断题
17.(13分)
【答案】(1)取代反应(或酯化反应)
(2)5 (3)
(4) ①. 酯基 ②. 碳碳双键
(5)5 (6)45.92%
(7)甲组使用的Pd催化剂未完全除尽,继续催化反应①
【解析】
【分析】A→B条件为甲醇和浓硫酸,该反应为酯化反应,B→C,条件为CH3I和有机强碱,结合C的分子式以及D的结构简式可分析得出C的结构简式为,C与CH2=CHCH2Br发生取代反应生成D,由E的结构可分析出,D中酯基被还原成醇羟基,碳碳双键被氧化成羧基,然后发生酯化反应生成E,E与Pd配合物在碱的催化下反应生成F。
【小问1详解】
A→B条件为甲醇和浓硫酸,根据A和B的结构简式可分析出,该反应为酯化反应,属于取代反应,故答案为:取代反应(或酯化反应);
【小问2详解】
核磁共振氢谱的吸收峰数目等于有机物中氢元素的种类,即有多少种化学环境不同的氢原子,由B的结构简式可知,B中有5种H,所以核磁共振氢谱有五组吸收峰,故答案为5;
【小问3详解】
B与CH3I反应生成C,结合D的结构简式可推测出C的结构简式为,故答案为;
【小问4详解】
E结构中存在环状酯结构,采用逆推的方式可得到,存在羧基和醇羟基,再结合两种官能团的位置及支链中碳原子的个数,可推得D中碳碳双键被氧化,酯基被还原,故答案为酯基;碳碳双键;
【小问5详解】
只考虑氟的位置异构, F中氟原子没取代之前只有6种类型氢原子,如图:,取代后有6种氟代物,除去F本身,应为5种同分异构体,故F有5种同分异构体;
【小问6详解】
的过程中,分成三步进行,且三步反应、和的产率分别为70%、82%和80%,则的产率=70%82%80%=45.92%,故答案为45.92%;
【小问7详解】
甲乙两组合成的小分子催化剂结构相同,但只有使用了催化剂的甲组才能催化反应①,而乙组不能催化反应①,说明有机小分子S-1不是反应①的催化剂,根据已知条件,配合物也能催化反应①,可推测,金属Pd在催化甲组合成S-1后,并没有完全除尽,有残留,所以最终其催化作用的依然为金属Pd,故答案为:甲组使用的Pd催化剂未完全除尽,继续催化反应①。
四、工业流程题
18. (14分)
【答案】(1)Mg(OH)2
(2)将转化成CaCO3沉淀除去,同时不引入新杂质
(3) ①. 蒸发浓缩 ②. 趁热过滤
(4) ①. 不稳定 ②. Li+ + HCO = LiHCO3,2LiHCO3 = Li2CO3↓ + CO2↑+ H2O
(5)能达到相同效果,因为改为通入过量的,则LiOH转化为LiHCO3,结合(4)的探究结果,LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3,所以这一改动能达到相同的效果
【解析】
【分析】浓缩卤水(含有和少量)中加入石灰乳[Ca(OH)2]后得到含有和的滤液1,沉淀1为Mg(OH)2,向滤液1中加入Li2CO3后,得到滤液2,含有的离子为和OH-,沉淀2为CaCO3,向滤液2中加入Na2CO3,得到Li2CO3沉淀,再通过蒸发浓缩,趁热过滤,洗涤、干燥后得到产品Li2CO3。
【小问1详解】
浓缩卤水中含有,当加入石灰乳后,转化为Mg(OH)2沉淀,所以沉淀1为Mg(OH)2;
【小问2详解】
滤液1中含有和,结合已知条件:LiOH的溶解度和化合物的溶度积常数,可推测,加入Li2CO3的目的是将转化成CaCO3沉淀除去,同时不引入新杂质;
【小问3详解】
由Li2CO3的溶解度曲线可知,温度升高,Li2CO3的溶解度降低,即在温度高时,溶解度小,有利于析出,所以为提高的析出量和纯度,需要在较高温度下析出并过滤得到沉淀,即依次蒸发浓缩,趁热过滤,洗涤。故答案为:蒸发浓缩,趁热过滤;
【小问4详解】
饱和LiCl和饱和NaHCO3等体积混合后,产生了LiHCO3和NaCl,随后LiHCO3分解产生了CO2和Li2CO3。故答案为:不稳定,Li+ + HCO = LiHCO3,2LiHCO3 = Li2CO3↓ + CO2↑+ H2O;
【小问5详解】
“滤液2”中含有LiOH,加入,目的是将LiOH转化为Li2CO3。若改为通入过量的,则LiOH转化为LiHCO3,结合(4)的探究结果,LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3,所以这一改动能达到相同的效果。故答案为:能达到相同效果,因为改为通入过量的,则LiOH转化为LiHCO3,结合(4)的探究结果,LiHCO3也会很快分解产生Li2CO3,所以这一改动能达到相同的效果。
五、原理综合题
19. (14分)
【答案】(1)-911.9
(2)mol⋅L-1
(3)Ca(OH)2在水中的溶解度小,反应①达到了平衡状态
(4) ①. 不反应 ②. Al和溶液中的OH-发生了反应 ③. OH- (5)A
(6)实验e中,发生反应①、②和③,反应③中有气体生成,气体的逸出促使反应③向右进行,反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小,促使反应②平衡右移,反应②的发生促使反应①平衡右移,这三步反应都是放热反应,温度升高导致反应速率加快。
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律可得,①+②+2´③可得反应CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)=Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g),则ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17kJ⋅mol-1)+(-16.73kJ⋅mol-1)+2´(-415.0kJ⋅mol-1)=-911.9kJ⋅mol-1。
【小问2详解】
温度为T时,Ca(OH)2饱和溶液中,Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq), c(OH-)=2c(Ca2+)∙,Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2+)∙c2(OH-)=x,则c(OH-)=mol⋅L-1。
【小问3详解】
实验a中,CaO和H2O反应①生成Ca(OH)2,4min后ΔT基本不变,是因为Ca(OH)2在水中的溶解度小,反应①达到了平衡状态。
【小问4详解】
实验b中,ΔT几乎不变,说明Al粉与H2O在该条件下不反应;实验c中,前3min的ΔT有变化,是因为Al和溶液中的OH-发生了反应,3min后ΔT基本不变,是因为饱和石灰水中OH-的浓度较低,OH-的量有限。
【小问5详解】
实验d中,发生反应②和③,反应③中有气体生成,气体的逸出促使反应③向右进行,反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小,促使反应②平衡右移,这两步反应都是放热反应,温度升高导致反应速率加快;综上所述,实验d在10min内温度持续升高与反应①无关,故选A。
【小问6详解】
实验e中,发生反应①、②和③,反应③中有气体生成,气体的逸出促使反应③向右进行,反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小,促使反应②平衡右移,反应②的发生促使反应①平衡右移,这三步反应都是放热反应,温度升高导致反应速率加快。
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