2022-2023学年内蒙古乌兰浩特市四中高三上学期第三次月考化学试题含解析
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这是一份2022-2023学年内蒙古乌兰浩特市四中高三上学期第三次月考化学试题含解析,共24页。试卷主要包含了单选题,实验题,原理综合题,有机推断题,工业流程题等内容,欢迎下载使用。
内蒙古乌兰浩特市四中2022-2023 学年高三上学期
第三次月考化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.如图是一种氢能的制取、贮存及利用的关系图,图中能量转化方式不涉及
A.电能→化学能 B.光能→化学能
C.化学能→电能 D.电能→机械能
【答案】A
【分析】A.电能转化化学能为电解装置;
B.光能转化为化学能,为贮存太阳能;
C.化学能转化为电能,为原电池装置;
D.电能转化为机械能,为消耗电能的装置。
【详解】A.氢能的制取、贮存及利用未涉及电能转化化学能为电解装置部分,选项A选;
B.太阳光照射,贮存氢气,为光能转化为化学能,选项B不选;
C.氢气燃料电池的使用,为化学能转化为电能,选项C不选;
D.氢气燃料电池车的工作过程中,化学能转化为电能、电能再转化为机械能,选项D不选;
答案选A。
【点睛】本题考查能量的转化形式,判断能量的转化,我们主要看它要消耗什么能量,得到什么能量,因为总是消耗的能量转化为得到的能量,题目较简单。
2.下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A.熔点高,可用作耐高温材料
B.受热易分解,可用作氮肥
C.明矾易溶于水,可用作净水剂
D.具有还原性,可用于漂白纸浆
【答案】A
【详解】A.熔点高,受热不易熔化,可用作耐高温材料,具有对应关系,A符合题意;
B.含有N元素可用作氮肥, B不符合题意;
C.明矾易溶于水,生成氢氧化铝胶体,可用作净水剂, C不符合题意;
D.具有漂白性,可用于漂白纸浆,D不符合题意;
故选A。
3.a、b、c三种有机物的结构简式如图所示。下列说法正确的是
A.a、b互为同分异构体
B.a、b、c均能使酸性KMnO4溶液褪色
C.1mol b或c与H2发生加成反应时,均最多消耗2mol H2
D.a、b、c三种物质可用溴水鉴别
【答案】B
【分析】a含有羟基,可发生取代、消去以及氧化反应,b、c都含有碳碳双键,可发生加成、氧化反应,c含有羰基,可发生加成反应;
【详解】A.由图可知,a的分子式为C10H20O,b的分子式为C10H18O,二者的分子式不同,不是同分异构体,故A错误;
B.a含有羟基,b、c含有碳碳双键,都可被酸性高锰酸钾氧化,故B正确;
C.c含有2个碳碳双键、1个羰基,都可与氢气发生加成反应,则1mol有机物可与3mol氢气发生加成反应,故C错误;
D.b、c都可含有碳碳双键,都可与溴水发生加成反应,不能鉴别,故D错误;
故选B。
4.下列离子方程式的书写正确的是
A.将少量通入澄清石灰水中:
B.将通入水中:
C.过氧化钠与水反应:
D.向溶液中滴入溶液至溶液呈中性:
【答案】A
【详解】A.将少量 CO2 通入澄清石灰水中离子方程式为CO2+Ca2++2OH−=CaCO3↓+H2O,A正确;
B.HCl为强酸,要拆成离子形式,B错误;
C.方程式两边原子不守恒,C错误;
D.溶液呈中性,离子方程式为,D错误;
故选A。
5.下列实验操作不能达到实验目的的是
实验目的
实验操作、现象
A
制备Fe(OH) 3胶体
将饱和的FeCl3溶液滴入沸水中,并加热至溶液呈红褐色为止
B
除去MgCl2溶液中的AlCl3
在MgCl2溶液中加入适量NaOH溶液搅拌、过滤
C
除去Cu粉中混有的CuO
在混合物中加入足量稀硫酸,充分反应后过滤、洗涤、干燥
D
比较氯和碘的非金属性
将少量氯气通入碘化钾溶液中,加入少量四氯化碳液体,振荡、
静置,溶液分层,下层为紫色
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A. 将饱和的FeCl3溶液滴入沸水中,并继续煮沸至生成红褐色液体,即可制备Fe(OH)3胶体,选项A正确;
B. 在MgCl2溶液中加入适量NaOH溶液搅拌、过滤,镁离子和铝离子均形成沉淀,不能除去MgCl2溶液中的AlCl3,选项B错误;
C. 铜和稀硫酸不反应,除去Cu粉中混有的CuO可在混合物中加入稀硫酸,充分反应后过滤、洗涤、干燥,选项C正确;
D. 将少量氯气通入碘化钾溶液中,加入少量四氯化碳液体,振荡、静置,溶液分层,下层为紫色,说明氯气置换出单质碘,因此可比较氯和碘的非金属性,选项D正确;
答案选B。
6.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.过量的铜与含0.2 mol HNO3的浓硝酸反应,转移电子的数目大于0.1NA
B.100 g质量分数17%H2O2溶液中含有H—O键数目为NA
C.标准状况下,11.2 L的HF中所含分子数为0.5NA
D.在K37C1O3+6H35Cl(浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O反应中,若反应中电子转移的数目为10NA则有420 g氯气生成
【答案】A
【详解】A.铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,化学方程式是 ,0.2 mol硝酸完全反应,生成0.1 mol二氧化氮,转移电子数是0.1NA,随着反应的进行,浓硝酸变成稀硝酸,会生成一氧化氮,如果全部生成一氧化氮,方程式是,生成一氧化氮的物质的量是0.05 mol,转移电子数是0.05mol×3×NA =0.15NA,所以过量的铜与含0.2 mol HNO3的浓硝酸反应,转移电子的数目大于0.1NA,故A正确;
B.不但过氧化氢中含有H—O键,水中也有H—O键,则100 g质量分数17%H2O2溶液中含有H—O键数目大于NA,故B错误;
C.标准状况下, HF是液体,不能用气体摩尔体积计算,故C错误;
D.若按方程式计量系数计算生成3 mol氯气时,6mol氯原子中1 mol为 ,5 mol为,生成氯气的摩尔质量为=70.7 g/mol, 质量为3mol×70.7g/mol≈212 g,转移电子数为5NA;则若反应中电子转移的数目为10NA,即转移电子10 mol时,有424 g氯气生成,故D错误;
故选:A。
7.下列实验设计合理的是
实验目的
实验方案
所选玻璃仪器
A
验证乙醇发生消去反应生成乙烯
将乙醇与浓硫酸混合加热到170℃,将产生的气体通入溴水
酒精灯、圆底烧瓶、玻璃导管、试管
B
配制1 L 1.6%的CuSO4溶液(溶液密度近似为1g/mL)
将25g CuSO4·5H2O溶解在975g 水中
烧杯、量筒、玻璃棒
C
验证蔗糖水解产物具有还原性
向蔗糖溶液中加入几滴稀硫酸,水浴加热几分钟,再向其中加入新制的银氨溶液,并水浴加热
试管、烧杯、酒精灯、滴管
D
验证HClO和CH3COOH的酸性强弱
相同条件下用pH试纸测0.1mol·L-1 NaClO溶液和0.1mol·L-1CH3COONa溶液的pH
玻璃棒、玻璃片
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.乙醇的消去反应中,因浓硫酸的强氧化生,反应中有少量二氧化硫气体生成,二氧化硫能使溴水褪色,因先通过氢氧化钠溶液除去二氧化硫,A不正确;
B.1L 1.6%的CuSO4溶液(溶液密度近似为1g/mL)中溶质的物质的量是0.1mol,溶液的质量是1000g,25g CuSO4•5H2O中硫酸铜的质量是16g,B正确;
C.碱性条件下,葡萄糖能和银氨溶液发生银镜反应,实验过程中没有加入氢氧化钠中和酸,故不能发生银镜反应,达不到实验目的,C不正确;
D.NaClO溶液具有漂白性,不能利用pH试纸测定pH,应利用pH计测定pH,D不正确;
故选B。
8.下列说法正确的是
A.向氨水中加入少量水,溶液中增大
B.常温下,由水电离产生的的溶液中可以大量共存:、、、
C.常温下,盐酸与氨水等体积混合,所得溶液
D.常温下,向的醋酸溶液中滴加的溶液,溶液的随溶液体积的变化关系如图
【答案】A
【详解】A.由电离常数可知,溶液中=,氨水中加入少量水稀释时,氢氧根离子浓度减小,氨水的电离常数不变,则增大,增大,故A正确;
B.常温下,由水电离产生的的溶液可能为酸溶液,也可能为碱溶液,酸溶液中,醋酸根离子与氢离子反应生成醋酸,不能大量共存,碱溶液中,钙离子与氢氧根离子反应生成微溶的氢氧化钙沉淀、铵根离子与氢氧根离子反应生成一水合氨,不能大量共存,则常温下,由水电离产生的的溶液中,、、、一定不能大量共存,故B错误;
C.常温下,等体积等浓度的盐酸和氨水恰好反应生成强酸弱碱盐氯化铵,氯化铵在溶液中发生水解使溶液呈酸性,溶液pH小于7,故C错误;
D.醋酸为弱酸,溶液中存在电离平衡,pH为3的醋酸溶液的浓度大于10—3mol/L,则20mLpH为3的醋酸溶液与20mLpH为11的氢氧化钠溶液混合反应时,醋酸溶液过量,溶液呈酸性,溶液pH小于7,与题给图示不符,故D错误;
故选A。
9.1,3-丁二烯()与HBr加成的能量与反应历程关系如图所示。下列说法错误的是
A.b比a稳定 B.a、b互为同分异构体
C.生成a和b的反应均为放热反应 D.反应生成a的速率比b的慢
【答案】D
【详解】A.物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强。根据图示可知物质a含有的能量比物质b高,因此物质b比a稳定,A正确;
B.物质a、b分子式相同,结构不同,因此二者互为同分异构体,B正确;
C.根据图示可知:反应物的能量比生成物a或b的能量高,发生反应放出热量,故生成a和b的反应均为放热反应,C正确;
D.由图示可知:反应分步进行,在反应过程中反应产生b的中间反应吸收的热量比生成a吸收的多,导致反应过程中反应温度b的比a的低。反应温度越高,化学反应速率越快,故反应生成a的速率比b的快,D错误;
故合理选项是D。
10.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W原子的核外电子总数与Y原子的最外层电子数相等;周期表中X与Z同主族,Z的族序数是周期数的2倍;常温下,Y的单质制成的容器可用于贮运Z的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液。下列说法错误的是
A.四种元素中,X的原子半径最小
B.W的氢化物为共价化合物
C.W的单质与水反应比Y的单质与水反应剧烈
D.W、Z两种元素形成的化合物水溶液呈碱性
【答案】B
【分析】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,常温下,Y的单质制成的容器可用于贮运Z的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液,Z的族序数是周期数的2倍,则Y为Al元素,Z为S元素;W原子的核外电子总数与Y原子的最外层电子数相等,则W为Li元素;周期表中X与Z同主族,则X为O元素,根据分析可知,W为Li元素,X为O,Y为Al元素,Z为S元素。
【详解】A.同一周期从左向右原子半径逐渐减小,同一主族从上到下原子半径逐渐增大,则四种元素中O的原子半径最小,故A正确;
B.H、Li形成的化合物为LiH,属于离子化合物,故B错误;
C.金属性:Li>Al,则Li单质与水反应比Al与水反应剧烈,故C正确;
D.Li2S溶液中,硫离子水解溶液呈碱性,故D正确;
故选B。
11.某化工厂制备净水剂硫酸铁铵晶体[NH4Fe(SO4)2·6H2O]的一种方案如下:
下列说法不正确的是
A.滤渣A的主要成分是CaSO4
B.相同条件下,NH4Fe(SO4)2·6H2O净水能力比FeCl3强
C.“合成”反应要控制温度,温度过高,产率会降低
D.“系列操作”包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、干燥等
【答案】B
【分析】A、硫酸钙微溶于水;
B、NH4+水解生成H+,抑制Fe3+的水解;
C、“合成”中温度过高,会促进Fe3+的水解;
D、硫酸铁铵的溶解度随温度降低而减小,宜采用结晶法提纯;
【详解】A、硫酸钙微溶于水,滤渣A主要成分是硫酸钙,故A正确;
B、NH4+水解生成H+,抑制Fe3+的水解,故氯化铁净水能力比硫酸铁铵强,故B项错误;
C、“合成”中温度过高,会促进Fe3+的水解,故C项正确;
D、硫酸铁铵的溶解度随温度降低而减小,宜采用结晶法提纯,故D项正确;
故选B。
12.下列实验方案、现象、得出的结论均正确的是( )
选项
实验及现象
结论
A
用pH计测定SO2和CO2饱和溶液的pH,前者pH小
H2SO3酸性强于H2CO3
B
向待测液中依次滴入氯水和KSCN溶液,溶液变为红色
待测溶液中含有Fe2+
C
向酸化的KMnO4溶液中通入SO2,向反应后的溶液中加入BaCl2产生白色沉淀
证明SO2被氧化为SO42-
D
其他条件相同,测定等浓度的HCOOK和K2S溶液的pH
比较Ka(HCOOH)和Ka2(H2S)的大小
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.SO2和CO2饱和溶液,浓度不同,不能比较电离程度,应测定等浓度的pH比较酸性,故A错误;
B.检验Fe2+,应先滴入KSCN溶液,再滴入氯水,故B错误;
C.用BaCl2溶液检验SO42-时,还要用稀盐酸验证,即生成的白色沉淀不溶于稀盐酸,故C错误;
D. 酸的电离平衡常数越大,酸根离子水解程度越小,相应的钾盐pH越小,则测定等浓度的HCOOK和K2S溶液的pH能够比较Ka(HCOOH)和Ka2(H2S)的大小,故D正确;
故选D。
【点睛】用BaCl2溶液检验SO42—时,还要用稀盐酸验证,排除其他离子的干扰后,即生成的白色沉淀不溶于稀盐酸,该沉淀为硫酸钡是解答关键。
13.高铁酸盐在能源环保领域有广泛用途。用镍(Ni)、铁作电极电解浓NaOH溶液制备高铁酸盐Na2FeO4的装置如图所示。下列推断合理的是
A.镍是阳极,电极反应为4OH--4e一= O2↑+ 2 H2O
B.电解时电流的方向为:负极→Ni电极→溶液→Fe电极→正极
C.若隔膜为阴离子交换膜,则OH-自右向左移动
D.电解时阳极区pH降低、阴极区pH升高,撤去隔膜混合后,与原溶液比较pH降低(假设电解前后体积变化忽略不计)
【答案】D
【详解】A.因为该装置制备高铁酸盐,所以Fe发生氧化反应,则Fe作阳极,错误;
B.Ni则作阴极,Fe与电源的正极相连,所以电流的方向是正极-Fe极-溶液-Ni极-负极,错误;
C.若隔膜为阴离子交换膜,则氢氧根离子向阳极移动,自左向右移动,错误;
D.阳极是Fe失去电子与氢氧根离子结合为FeO42-和水,所以阳极区氢氧根离子浓度减小,pH降低;而阴极是氢离子放电生成氢气,造成阴极区氢氧根离子浓度增大,pH升高,总反应是Fe+2H2O+2OH-= FeO42-+3H2,当撤去隔膜后,因为整体消耗氢氧根离子,所以溶液的氢氧根离子浓度减小,pH降低,正确,
答案选D。
14.反﹣丁烯二酸(记作 H2F)溶液中 H2F、HF﹣和 F2﹣的分布系数σ随pH变化如图所示[如 σ(F2﹣)=],下列说法错误的是
A.lgKa1=﹣3.02
B.向 H2F溶液中滴加NaOH溶液至pH=4.48时:c(Na+)<3c(HF﹣)
C.反应 H2F+F2﹣2HF﹣的平衡常数的对数值lgK=1.46
D.0.1mol⋅L﹣1的NaHF溶液中:c(HF﹣)>c(H2F)>c(F2﹣)
【答案】D
【分析】随着pH的增大,溶液中发生反应H2F+OH-⇌H2O+HF﹣,HF﹣+ OH-⇌H2O+F2﹣,可知随着pH的增大,物质由H2F到HF﹣,最后为F2﹣,可知①为H2F,②为HF﹣,③为F2﹣,由图像可知a点pH=3.02,c(H2F)=c(HF﹣),Ka1==c(H+)=10﹣3.02,b点pH=4.48,c(F2﹣)=c(HF﹣),Ka2==c(H+)=10﹣4.48;
【详解】A.由分析可知Ka1=10﹣3.02,则lgKa1=﹣3.02,故A正确;
B.向 H2F溶液中滴加NaOH溶液至pH=4.48时,由溶液中的电荷守恒可知c(H+)+c(Na+)=c(OH﹣)+2c(F2﹣)+c(HF﹣),溶液呈酸性,则有c(H+)>c(OH﹣),可知c(Na+)<+2c(F2﹣)+c(HF﹣),pH=4.48时,c(F2﹣)=c(HF﹣),则c(Na+)<3c(HF﹣),故B正确;
C.反应 H2F+F2﹣⇌2HF﹣的平衡常数K====101.46,则有lgK=1.46,故C正确;
D.HF﹣在水溶液中存在水解平衡HF﹣+H2O⇌H2F+OH﹣,水解平衡常数Kh==10﹣10.98<Ka2,可知HF﹣的电离程度大于水解程度则在水中有c(HF﹣)>c(F2﹣)>c(H2F),故D错误;
故选D。
二、实验题
15.过二硫酸钾(K2S2O8)是一种无色结晶,不溶于乙醇,有强氧化性,易分解。实验室制备过二硫酸钾可通过低温电解KHSO4溶液得到。
实验步骤如下:
步骤1.称取40g KHSO4溶解90mL蒸馏水,倒入大试管,试管浸在冰水浴中(装置见图),并冷却到5℃以下;
步骤2.电解2h,每隔约半小时补一次冰;
步骤3.将沉淀收集在漏斗中,直接用乙醇和乙醚洗涤和过滤;
步骤4.干燥、称重;
步骤5.回收乙醚和乙醇。
(1)电解总反应的化学方程式为_________。
(2)电解过程中,阳极产生微量且能使湿润的KI﹣淀粉变蓝的有色单质气体,该气体可能是_________(填化学式)。
(3)步骤2每隔半小时要向大烧杯添加冰块,其原因是_________。
(4)步骤5回收乙醇、乙醚时采用的操作方法是_________。
(5)取得到的样品0.2500g溶于30mL水,加4g KI,塞住瓶塞,振荡,静止15min,加入1mL冰醋酸,再用c mol•L﹣1 Na2S2O3溶液滴定。(S2O+3I﹣═2SO+I;II2+I;2S2O+I2═2I﹣+S4O)
①溶解时,加入KI后需塞住瓶塞,其目的是_________。
②本实验所用的指示剂为_________。
③若本次滴定消耗Na2SO3溶液VmL,由本次结果计算,样品中K2S2O8的纯度为_________(用含c、V的代数式表示)。
(6)分析化学上检验Mn2+在Ag+催化下K2S2O8溶液将Mn2+氧化为紫色的MnO,该反应的离子方程式为_________。
【答案】(1)2KHSO4K2S2O8+H2↑
(2)O3
(3)降低水温,保证电解过程中温度在5℃以下
(4)蒸馏
(5) 防止I﹣被氧化,造成偏大的误差 淀粉溶液 54cV%
(6)2Mn2++5S2O+8H2O═2MnO+10SO+16H+
【分析】滴定实验的步骤是:滴定前的准备:滴定管:查漏→洗涤→润洗→装液→调液面→记录,锥形瓶:注液体→记体积→加指示剂;滴定:眼睛注视锥形瓶溶液颜色变化;终点判断:记录数据;数据处理:通过数据进行计算;
【详解】(1)电解KHSO4溶液,SO失电子发生氧化反应生成S2O,H+得电子发生还原反应生成H2,反应的化学方程式为:2KHSO4 K2S2O8+H2↑;
(2)阳极为阴离子放电,生成能氧化I﹣的气体,且为有色,则应为O3,可理解成OH﹣放电生成O2,O2在放电条件下进一步转化为O3;
(3)实验室制备过二硫酸钾可通过低温电解KHSO4溶液得到。由信息知,每隔半小时要向大烧杯添加冰块,其原因是过二硫酸钾易分解,降低水温,保证电解过程中温度在5℃以下,故需要在低温下生成;
(4)乙醇和乙醚为相互溶解的有机物,可利用两者沸点不同而蒸馏分开;
(5)①I﹣易被氧化,如空气中的O2,故实验中需要封密;
②淀粉与I2显蓝色,该实验中当I2被消耗时,蓝色会褪去,从指示反应的终点;
③由方程式找出关系式: K2S2O8~I~I2~2S2O,样品中K2S2O8的纯度为=54cV%;
(6)Mn由+2价升到+7价,S由+7降到+6,根据得失电子守恒配平反应,再由电荷守恒确定出产物中有H+,最后由H原子守恒,确定反应物中还有H2O,并配平。得到离子方程式为:2Mn2++5S2O+8H2O=2MnO+10SO+16H+。
三、原理综合题
16.H2S是石油化工行业广泛存在的污染性气体,但同时也是重要的氢源和硫源,工业上可以采取多种方式处理。
Ⅰ.干法脱硫
(1)已知:2H2S(g)+3O2(g)═2SO2(g)+2H2O(l);△H1═akJ•mol﹣1
S(s)+O2(g)═SO2(g);△H2═bkJ•mol﹣1
则空气氧化脱除H2S反应2H2S(g)+O2(g)═2S(s)+2H2O(l)的△H═_________kJ•mol﹣1。
(2)常用脱硫剂的脱硫效果及反应条件如表,则最佳脱硫剂为_________。
脱硫剂
出口硫/(mg•m﹣3)
脱硫温度/℃
操作压力(MPa)
再生条件
一氧化碳
活性炭
氧化锌
锰矿
<1.33
<1.33
<1.33
<3.99
300~400
常温
350~400
400
0~3.0
0~3.0
0~5.0
0~2.0
蒸汽再生
蒸汽再生
不再生
不再生
Ⅱ.热分解法脱硫
(3)在密闭容器中,充入一定量的H2S气体,发生如下热分解反应:H2S(g)H2(g)+S2(g),控制不同的温度和压强进行实验,结果如图1所示。则p1、p2、p3由大到小的顺序为_________。
Ⅲ.间接电解法脱硫
间接电解法脱硫原理如图2所示(吸收反应器中盛放FeCl3溶液,电解反应器的阴极、阳极均为惰性电极)。
(4)吸收反应器中发生反应的离子方程式为_________。
(5)电解反应器阴极生成H2的电极反应式为_________。
(6)气液比为气体与液体的流速比,吸收反应器内液体流速固定。测定吸收器中相同时间内不同气液比下H2S的吸收率和吸收速率,结果如图3所示。随着气液比减小,H2S的吸收率呈上升趋势的原因为_________。
【答案】(1)a﹣2b
(2)活性炭
(3)p3>p2>p1
(4)2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+
(5)2H++2e﹣=H2↑
(6)气液比减小,通入H2S气体的流速减小,H2S与FeCl3溶液接触时间增加,H2S的吸收率增大
【详解】(1)①,
,
根据盖斯定律①﹣②×2:得方程式
故答案为:a﹣2b;
(2)结合表中信息,活性炭的出口硫小,温度为常温,操作压力较小,且可再生,故最佳脱硫剂为活性炭,故答案为:活性炭;
(3)该反应的正反应方向为气体分子数增大,增大压强平衡逆向移动,的平衡转化率减小,即压强越大,的平衡转化率越小,则有;
故答案为:;
(4)间接电解法是通过溶液吸收并氧化气体,溶液被还原为,反应的离子方程式是:,
故答案为:;
(5)电解反应器阴极生成的电极反应式为,
故答案为:;
(6)结合反应原理和图象分析,气液比减小,通入的流速减少,与溶液接触时间增加,的吸收率增大,故答案为:气液比减小,通入气体的流速减小,与溶液接触时间增加,的吸收率增大。
四、有机推断题
17.化合物I是合成米非司酮的一种中间体,其合成路线如下:
已知:①(R1、R2为烃基或H,R3为烃基)
②C、D、F均为含有-CN(氰基)的腈类化合物,如CH2CN可称为乙腈。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为_________。
(2)由A生成C的反应类型是______。
(3)由D和E生成F的化学方程式为_______。
(4)H的结构简式为________。
(5)I中所含官能团的名称为_______。
(6)G的芳香同分异构体中,含有酯基且能发生银镜反应,核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为9:2:2:1的有_______种。
(7)设计以CH2=CHCH2Cl和为原料制备的合成路线________(无机试剂及有机溶剂任用)。
【答案】 丙烯腈 加成反应 +H2O 醚键、(酮)羰基、碳碳双键 5 CH2=CHCH2ClCH2=CHCH2OHCH2=CHCHO
【分析】A为CH2=CHCN,B为,二者发生加成反应生成C,C为,由反应流程及D、F的结构式可知E为,D、E发生取代反应生成F,F分子式为C12H13O2N,G为C12H14O3,再由G的性质可知G中有一个羰基,所以可以确定G为,G发生已知①中的反应生成H,结合I的结构式可知H为。
【详解】(1)CH2CN名称为乙腈,所以CH2=CHCN名称为丙烯腈,答案:丙烯腈;
(2)A为CH2=CHCN,B为,二者发生反应生成,根据反应前后物质及化学键的变化可知该反应为加成反应,答案:加成反应;
(3)D为,E为 ,二者发生取代反应生成F为,反应的化学方程式为+H2O,答案:+H2O;
(4)由题中信息及分析可知H为,答案:;
(5)由I的结构简式可知I中含有醚键、(酮)羰基、碳碳双键,答案:醚键、(酮)羰基、碳碳双键;
(6)根据题意可知G的芳香同分异构体中含有酯基、醛基,由核磁共振氢谱可知分子中应含有3种化学状态相同的甲基,所以符合条件的同分异构体有、、、、共5种,答案:5;
(7)CH2=CHCH2Cl先水解生成丙烯醇,然后用流程中H→I的信息,只氧化其中的羟基,用流程中G→H的信息,最后再用H→I的信息即可得到目标产物,合成路线为CH2=CHCH2ClCH2=CHCH2OHCH2=CHCHO,答案:CH2=CHCH2ClCH2=CHCH2OHCH2=CHCHO。
【点睛】有机推断中要抓住有机物中官能团的变化、分子式的变化及题中提供的信息,用顺推加逆推的方法进行分析。
五、工业流程题
18.利用废镍催化剂(主要含Ni、Al,还含少量Cr、FeS杂质)来制备镍氢电池的正极材料——碱式氧化镍(NiOOH)。其工艺流程如图:
已知:Cr不与碱反应,与稀H2SO4反应,生成CrSO4。回答下列问题:
(1)实验室进行过滤操作使用的玻璃仪器有烧杯、_________。滤液1的主要成分是_________。 (填化学式)。
(2)“酸浸”时加入稀硫酸不宜过多,其原因是_________。
(3)NaClO溶液能将Cr2+氧化成Cr3+,写出离子方程式:_________。
(4)几种金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示:
金属离子
Fe3+
Fe2+
Cr3+
Ni2+
开始沉淀的pH
2.3
7.6
4.5
6.2
完全沉淀的pH
3.3
9.1
5.6
8.6
①调pH1为_________可使滤液中c(Fe3+)=4.0×10﹣5 mol•L﹣1。已知:常温下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10﹣38。
②调pH2不低于_________。
(5)写出在空气中加热Ni(OH)2制备NiOOH的化学方程式:_________。
(6)已知:Cr(OH)5是两性氢氧化物。请参照上述流程设计以滤渣为原料制备铁红的方案_________。
【答案】(1) 玻璃棒、漏斗 NaAlO2
(2)避免增加NaOH溶液的消耗量
(3)ClO﹣+2Cr2++2H+=2Cr3++Cl﹣+H2O
(4) 3 8.6
(5)4Ni(OH)2+O24NiOOH+2H2O
(6)
【分析】由流程可知,废镍催化剂(主要含Ni、Al,少量Cr、FeS等)加氢氧化钠碱浸,Al溶解:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,过滤得到固体含有Ni、Cr、FeS,加入稀硫酸酸浸溶解,溶液含有Ni2+、Fe2+、Cr2+,加入NaClO氧化亚铁离子为铁离子,加入NaOH调节溶液PH使Fe3+和Cr2+全部沉淀,镍离子不沉淀,过滤后调节溶液pH得到Ni(OH)2沉淀,在加热条件下与空气反应得到碱式氧化镍(NiOOH);
【详解】(1)过滤操作选择玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒;分析可知滤液1的主要成分为NaAlO2溶液;
(2)稀硫酸和氢氧化钠能够反应,“酸浸”时加入稀硫酸不宜过多,其原因是避免条件pH时增加NaOH溶液的消耗量;
(3)NaClO溶液能将Cr2+氧化成Cr3+同时生成氯离子,反应的离子方程式为:ClO﹣+2Cr2++2H+=2Cr3++Cl﹣+H2O;
(4)①调节溶液PH1是除去Fe3+,可使滤液中c(Fe3+)=4.0×10﹣5 mol•L﹣1;已知:常温下,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10﹣38,则c(OH﹣)=10﹣11mol/L,c(H+)=10﹣3mol/L,pH=3;
②调pH2得到Ni(OH)2沉淀,需要镍离子全部沉淀,图表数据可知调pH2不低于8.6;
(5)在加热条件下Ni(OH)2与空气中氧气反应得到碱式氧化镍(NiOOH),化学方程式为:4Ni(OH)2+O24NiOOH+2H2O;
(6)已知:Cr(OH)3是两性氢氧化物溶液氢氧化钠溶液,氢氧化铁不溶于氢氧化钠溶液,设计的制备方案为。
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