吉林省长春市朝阳区名校2022-2023学年高二上学期期末考试化学试题(解析版)
展开2022~2023学年度高二年级上学期期末考试
化学学科试题
考试时间:75分钟满分:100分
可能用到的原子量:H-1 B-11 C-12 O-16 Na-23 Mg-24 Al-27
一、单项选择题(每小题只有1个选项符合题意,每小题3分,共42分)
1. 下列化学用语使用正确的是
A. 基态C原子价层电子排布式:2s12p3
B. 质量数为2的氢核素:H
C. KCl形成过程:
D. Cl-结构示意图:
2. 硒是人体必需的微量元素,它能有效提高人体免疫机能,抑制癌症和心脑血管等疾病的发病率。下列有关说法正确的是
A. 硒元素位于元素周期表S区
B. 硒的基态原子核外电子排布中共有7个能级
C. 硒的氧化物只有一种
D. 硒是第四周期第VIA族元素
3. 下列有机物分子中的碳原子既有sp3杂化又有sp杂化的是
A. CH3CH=CH2 B. CH3-C≡CH C. CH3CH2OH D. CH≡CH
4. 下表中关于各微粒的描述完全正确的一项是
选项
A
B
C
D
分子或离子的化学式
H2F+
PCl3
NO
BH
中心原子的杂化轨道类型
sp
sp3
sp2
sp3
VSEPR模型名称
直线形
四面体形
平面三角形
正四面体形
分子或离子的空间结构
直线形
正四面体形
V形
三角锥形
A A B. B C. C D. D
5. 下列说法不正确的是( )
A. 的σ键和π键比例为4:1
B. 某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ•mol﹣1)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703,当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2+
C. Na、P、Cl的电负性依次增大
D. CH3CH(OH)COOH分子中有手性碳原子
6. 短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子,W简单离子在同周期离子中半径最小,Q与Z同主族。下列说法错误是
A. X能与多种元素形成共价键 B. 简单氢化物沸点:
C. 第一电离能: D. 电负性:
7. 下列类比或推理合理的是
已知
方法
结论
A
沸点:
类比
沸点:
B
酸性:
类比
酸性:
C
金属性:
推理
氧化性:
D
:
推理
溶解度:
A. A B. B C. C D. D
8. 碳中和是我国的生态文明建设目标。某科研小组在一定温度下2L的密闭容器中,研究反应:,若0~10s内消耗了2mol ,下列说法正确的是
A. 升高体系温度正反应速率加快,逆反应速率减慢
B. 0~10s内用CO表示的平均反应速率为
C. 通过调控和初始投料比,可以改变该反应进行的程度
D. 当、、CO与物质的量之比为1:1:2:2,反应达到平衡
9. 下列关于各装置图的叙述错误的是
A. 图I测定盐酸的浓度
B. 图Ⅱ装置中钢闸门应与外接电源的负极相连,称之为“外加电流法”
C. 图Ⅲ装置可制备并能较长时间保持其颜色
D. 图Ⅳ装置可用于观察铁的吸氧腐蚀
10. 设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 分子中含有的键数目为
B. 标准状况下,气体中数目为
C. 的溶液中数目为0.01
D. 中含有的中子数为
11. 下列实验现象与盐类水解无关的是
A. 等体积、等物质的量浓度的盐酸与氨水混合溶液显弱酸性
B. 向20mL沸水中滴加适量饱和FeCl3溶液,形成红褐色胶体
C. 1mol·L-1醋酸加水稀释,溶液的pH增大,导电能力减弱
D. 氮肥NH4HCO3与钾肥K2CO3混施可能会降低肥效
12. 醋酸(CH3COOH)是一种常见的弱酸。下列叙述正确的是
A. pH=3的CH3COOH溶液中,c(H+)=c(CH3COO-)
B. pH=8的CH3COONa溶液中,c(CH3COO-)<c(Na+)
C. 0.1mol·L-1CH3COONa溶液中,c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
D. 0.1mol·L-1CH3COONa溶液中,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
13. 原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,如图为单晶晶胞,其中原子坐标参数A为,B为(,0,),C为(,,0)。则D原子的坐标参数为
A. (,,) B. (0,,0) C. (,,) D. (,0,0)
14. 常温下,用的盐酸分别滴定20.00mL浓度均为三种一元弱酸的钠盐溶液,滴定曲线如图所示。下列判断错误的是
A. 该溶液中:
B. 三种一元弱酸的电离常数:
C. 当时,三种溶液中:
D. 分别滴加20.00mL盐酸后,再将三种溶液混合:
二、不定项选择题(每小题有1-2个选项符合题意,每小题3分,共6分)
15. 铅酸电池是一种可充电电池,其放电时的总反应为:。如图所示,利用铅酸电池电解溶液(a、b均为石墨电极),可以制得、、较浓的和NaOH溶液。下列说法正确的是
A. 铅酸电池放电一段时间后,正、负极的质量均增加
B. N和M溶液分别为稀和稀NaOH溶液
C. a电极的电极反应式为
D. 当电路中有1mol电子通过时,b电极收集到标准状况下体积为
16. 通常情况下,氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体晶胞结构分别如图所示,下列关于这些晶体晶胞结构和性质的叙述不正确的是
A. 同一主族的元素与另一相同元素所形成的化学式相似的物质一定具有相同的晶体结构
B. 氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体都是立方的晶胞结构,它们具有相似的物理性质
C. 二氧化碳晶体是分子晶体,其中不仅存在分子间作用力,而且也存在共价键
D. 在二氧化硅晶体中,平均每个Si形成4个Si-O共价单键
三、非选择题(本题包括4小题,每空2分)
17. 2008年北京奥运会的“水立方”,在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”,实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2=CH2)与四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题:
(1)氟原子激发态的电子排布式有_______,其中能量较高的是_______。(填标号)
a. b. c. d.
(2)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能Ⅰ变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是_______(填标号),判断的根据是_______;第三电离能的变化图是_______(填标号)。
(3)萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物,其晶胞结构如图所示,X代表的离子是_______;若该立方晶胞参数为a pm,正负离子的核间距最小为_______pm。
18. 二草酸合铜(II)酸钾可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜(II)酸钾可采用如下步骤:
I.取已知浓度的溶液,搅拌下滴加足量溶液,产生浅蓝色沉淀,加热,沉淀转变成黑色,过滤。
II.向草酸溶液中加入适量固体,制得和混合溶液。
III.将II的混合溶液加热至80~85℃,加入I中的黑色沉淀。全部溶解后,趁热过滤。
IV.将III的滤液用蒸汽浴加热浓缩,经一系列操作后,干燥,得到二草酸合铜(II)酸钾晶体,进行表征和分析。
回答下列问题:
(1)由配制I中的溶液,下列仪器中不需要的是_______(填仪器名称)。
(2)长期存放中,会出现少量白色固体,原因是_______。
(3)I中的黑色沉淀是_______(写化学式)。
(4)II中原料配比为,写出反应的化学方程式_______。
(5)II中,为防止反应过于刚烈而引起喷溅,加入应采取_______的方法。
(6)III中应采用_______进行加热。
19. 硫酸的消费量常用来衡量一个国家工业发展水平。其中的催化氧化是重要的一步,其反应为:。回答下列问题:
(1)催化氧化反应在_______温下自发(填“高”或“低”,下同),_______压有利于提高反应速率,_______压有利于提高平衡转化率。根据下表数据(条件下测得)阐述实际工业生产选择的理由:_______。
压强
平衡时的转化率
97.5%
98.9%
99.2%
99.6%
99.7%
(2)科研人员使用为基础固硫材料,复合不同的催化剂催化向的转化。同时研究了不同温度下使用三种催化剂对固硫效率(用单位时间转化率表示)的影响,结论如下图:
①仅使用而不使用催化剂获得的X线的实验目的是_______。
②下列有关说法正确的是_______。
a.三种催化剂中催化剂效率最低
b.同温同压下,使用复合催化剂有利于提高的平衡产率
c.温度越高一定越有利于催化剂催化效率的提升
(3)某催化氧化生成反应的速率方程为:,根据表中数据,_______。
实验
1
m
n
p
q
2
n
p
3
m
n
4
m
p
20. 可用于电子工业生产软磁铁氧体,用作电子计算机中存储信息的磁芯,磁盘等。工业上以软锰矿(主要成分是,还含有少量的)为原料生产的工艺流程如下:
相关金属离子浓度为0.1mol·L-1形成氢氧化物沉淀的范围如下:
金属离子
开始沉淀的
15
6.3
3.4
8.1
沉淀完全的
2.8
8.3
4.7
10.1
回答下列问题:
(1)“酸浸、还原”时,为了加快化学反应速率,可以采取的措施有_______(写出一种即可)。 铁屑与发生反应的离子方程式为_______。
(2)“调节”时,加入溶液的目的是_______,“调节”的范围为_______。
(3)“沉锰”时,其他条件一定,沉锰过程中锰离子的沉淀率与溶液温度的关系如图所示。50℃后,溶液温度越高,锰离子的沉淀率越低,原因是_______。
(4)25℃时,当溶液中且溶液的时,开始产生沉淀。则25℃时_______。
2022~2023学年度高二年级上学期期末考试
化学学科试题
考试时间:75分钟满分:100分
可能用到的原子量:H-1 B-11 C-12 O-16 Na-23 Mg-24 Al-27
一、单项选择题(每小题只有1个选项符合题意,每小题3分,共42分)
1. 下列化学用语使用正确的是
A. 基态C原子价层电子排布式:2s12p3
B. 质量数为2的氢核素:H
C. KCl形成过程:
D. Cl-结构示意图:
【答案】B
【解析】
【详解】A.碳为6号元素,基态C原子价层电子排布式:2s22p2,A错误;
B.核素的表示方法为:元素符号左下角为质子数,左上角为质量数;质量数为2的氢核素:H,B正确;
C.氯化钾为离子化合物,,C错误;
D.氯为17号元素原子,得到1个电子形成氯离子,,D错误;
故选B。
2. 硒是人体必需的微量元素,它能有效提高人体免疫机能,抑制癌症和心脑血管等疾病的发病率。下列有关说法正确的是
A. 硒元素位于元素周期表S区
B. 硒的基态原子核外电子排布中共有7个能级
C. 硒的氧化物只有一种
D. 硒是第四周期第VIA族元素
【答案】D
【解析】
【详解】A.硒为34号元素,有6个价电子,所以硒的价层电子排布式为4s24p4,硒元素位于元素周期表p区,选项A错误;
B.硒34号元素,其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4,应含有8个能级,选项B错误;
C.由同主族元素硫存在两种氧化物SO2和SO3,可推得硒也有两种氧化物SeO2和SeO3,选项C错误;
D.硒元素位于元素周期表中第16列的ⅥA族,选项D正确;
答案选B。
3. 下列有机物分子中的碳原子既有sp3杂化又有sp杂化的是
A. CH3CH=CH2 B. CH3-C≡CH C. CH3CH2OH D. CH≡CH
【答案】B
【解析】
【详解】A.CH3CH=CH2中双键碳为sp2、单键碳为sp3,故不选A;
B.CH3-C≡CH中三键碳为sp、单键碳为sp3,故选B;
C.CH3CH2OH中碳原子均为sp3杂化,故不选C;
D.CH≡CH中碳原子只有sp杂化,故不选D;
选B。
4. 下表中关于各微粒的描述完全正确的一项是
选项
A
B
C
D
分子或离子的化学式
H2F+
PCl3
NO
BH
中心原子的杂化轨道类型
sp
sp3
sp2
sp3
VSEPR模型名称
直线形
四面体形
平面三角形
正四面体形
分子或离子的空间结构
直线形
正四面体形
V形
三角锥形
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.H2F+离子中氟原子的价层电子对数为4,则离子的VSEPR模型为四面体形,故A错误;
B.三氯化磷分子中磷原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为1,则分子的VSEPR模型为四面体形、分子的空间构型为三角锥形,故B错误;
C.亚硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3,孤对电子对数为1,则原子的杂化方式为sp2杂化,离子的VSEPR模型为平面三角形、分子的空间构型为V形,故C正确;
D.四氢合硼离子中硼原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为0,则离子的空间构型为正四面体形,故D错误;
故选C。
5. 下列说法不正确的是( )
A. 的σ键和π键比例为4:1
B. 某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ•mol﹣1)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703,当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2+
C. Na、P、Cl的电负性依次增大
D. CH3CH(OH)COOH分子中有手性碳原子
【答案】A
【解析】
【详解】A. 的分子式为C4H8O4N2Cu,σ键和π键个数分别为18、2,其比例为9:1,符合题意,A正确;
B. 某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ•mol﹣1)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703,根据数据可知,I2与I3差距较大,则其最外层有2个电子,当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2+,与题意不符,B错误;
C. Na、P、Cl为同一周期元素,原子序数依次增大,则电负性依次增大,与题意不符,C错误;
D. CH3CH(OH)COOH分子中CH的碳原子连接了4个不同原子团,为手性碳原子,与题意不符,D错误;
答案为A。
【点睛】同周期元素,随原子序数的递增,电负性逐渐增强。
6. 短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子,W简单离子在同周期离子中半径最小,Q与Z同主族。下列说法错误的是
A. X能与多种元素形成共价键 B. 简单氢化物沸点:
C. 第一电离能: D. 电负性:
【答案】B
【解析】
【分析】短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大,W简单离子在同周期离子中半径最小,说明W为第三周期元素Al。短周期元素的基态原子中有两个单电子,可分类讨论:①为第二周期元素时,最外层电子排布为2s22p2或2s22p4,即C或O;②为第三周期元素时,最外层电子排布为3s23p2或3s23p4,即Si或S。Q与Z同主族,结合原子序数大小关系可知,则X、Z、Q分别为C、O和S,则Y为N。
【详解】A.X为C,能与多种元素(H、O、N、P、S等)形成共价键,A正确;
B.Z和Q形成的简单氢化物为H2O和H2S,由于H2O分子间能形成氢键,故H2O沸点高于H2S,B错误;
C.Y为N,Z为O,N的最外层p轨道电子为半充满结构,比较稳定,故其第一电离能比O大,C正确;
D.W为Al,Z为O,O的电负性更大,D正确;
故选B。
7. 下列类比或推理合理的是
已知
方法
结论
A
沸点:
类比
沸点:
B
酸性:
类比
酸性:
C
金属性:
推理
氧化性:
D
:
推理
溶解度:
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.、、的相对分子质量逐渐增大,沸点逐渐升高,可推知分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高,由于相对分子质量:,所以沸点:,故A正确;
B.非金属元素最高价含氧酸的酸性与非金属性有关,元素的非金属性越强,最高价含氧酸的酸性越强,所以酸性:,酸性:,故B错误;
C.由金属性:,可推出氧化性;由离子方程式可得,氧化性:,故C错误;
D.和的阴、阳离子个数比不相同,不能通过大小来比较二者在水中的溶解度,故D错误;
选A。
8. 碳中和是我国的生态文明建设目标。某科研小组在一定温度下2L的密闭容器中,研究反应:,若0~10s内消耗了2mol ,下列说法正确的是
A. 升高体系温度正反应速率加快,逆反应速率减慢
B. 0~10s内用CO表示的平均反应速率为
C. 通过调控和初始投料比,可以改变该反应进行的程度
D. 当、、CO与物质的量之比为1:1:2:2,反应达到平衡
【答案】C
【解析】
【详解】A.升高体系温,物质的内能增加,活化分子百分数增大,分子之间的有效碰撞次数增加,正反应速率加快,逆反应速率也加快,A错误;
B.0~10 s内用CH4表示的平均反应速率为v(CH4)=,根据用不同物质表示的反应速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比,可知 0~10 s内用CO表示的平均反应速率为v(CO)=2v(CH4)=0.2 mol/(L·s),B错误;
C.通过调控反应条件,可以使化学平衡向正反应方向移动,从而可提高该反应进行的程度,C正确;
D.根据方程式中物质反应转化关系可知:CH4、CO2、CO与H2反应转化的物质的量之比为1∶1∶2∶2,而不能根据物质的量的比为1∶1∶2∶2就判断反应达到平衡状态,D错误;
故答案为:C。
9. 下列关于各装置图的叙述错误的是
A. 图I测定盐酸的浓度
B. 图Ⅱ装置中钢闸门应与外接电源的负极相连,称之为“外加电流法”
C. 图Ⅲ装置可制备并能较长时间保持其颜色
D. 图Ⅳ装置可用于观察铁的吸氧腐蚀
【答案】A
【解析】
【详解】A.图I中氢氧化钠溶液不能用酸式滴定管盛放,故A错误;
B.图Ⅱ中被保护的钢闸门应外接电源的负极相连,防止金属腐蚀的方法为外加直流电源的的阴极保护法,故B正确;
C.氢氧化亚铁不稳定,易被氧化生成氢氧化铁,为防止氢氧化亚铁被氧化,应该隔绝空气,阳极上铁失去电子生成亚铁离子、阴极上生成氢气,同时溶液中生成NaOH,亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀,煤油隔绝空气,所以制备的氢氧化亚铁能较长时间保持其颜色,故C正确;
D.铁钉放在食盐水中性溶液中发生吸氧腐蚀,红墨水会在导管中上升,故图Ⅳ装置可用于观察铁的吸氧腐蚀,故D正确;
故选A。
10. 设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 分子中含有的键数目为
B. 标准状况下,气体中数目为
C. 的溶液中数目为0.01
D. 中含有的中子数为
【答案】D
【解析】
【详解】A.乙烯分子中含有5个σ键,则28g乙烯分子中含有的σ键数目为×5×NAmol—1=5NA,故A错误;
B.氯化氢是共价化合物,氯化氢气体中只含有氯化氢分子,不含有氢离子,故B错误;
C.缺溶液的体积,无法计算pH为12的碳酸钠溶液中含有的氢氧根离子数目,故C错误;
D.的中子数为10,则1.8g含有的中子数为×10×NAmol—1=NA,故D正确;
故选D。
11. 下列实验现象与盐类水解无关的是
A. 等体积、等物质的量浓度的盐酸与氨水混合溶液显弱酸性
B. 向20mL沸水中滴加适量饱和FeCl3溶液,形成红褐色胶体
C. 1mol·L-1的醋酸加水稀释,溶液的pH增大,导电能力减弱
D. 氮肥NH4HCO3与钾肥K2CO3混施可能会降低肥效
【答案】C
【解析】
【详解】A.等体积、等物质的量浓度的盐酸与氨水混合反应生成氯化铵,铵根离子水解使溶液显弱酸性,与盐类水解有关,A不符合题意;
B.向20mL沸水中滴加适量饱和FeCl3溶液,形成红褐色胶体,是铁离子水解生成氢氧化铁胶体,与盐类水解有关,B不符合题意;
C.醋酸加水稀释,溶液的pH增大,导电能力减弱是因为溶液浓度减小,溶液在氢离子浓度减小、醋酸根离子浓度减小导致,与盐类水解无关,C符合题意;
D.铵根离子和碳酸根离子相互促进水解生成氨气导致氮元素流失,与盐类水解有关,D不符合题意;
故选C。
12. 醋酸(CH3COOH)是一种常见的弱酸。下列叙述正确的是
A. pH=3的CH3COOH溶液中,c(H+)=c(CH3COO-)
B. pH=8的CH3COONa溶液中,c(CH3COO-)<c(Na+)
C 0.1mol·L-1CH3COONa溶液中,c(Na+)>c(OH-)>c(CH3COO-)>c(H+)
D. 0.1mol·L-1CH3COONa溶液中,c(Na+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
【答案】B
【解析】
【详解】A. pH=3的CH3COOH溶液中,根据电荷守恒c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),故A错误;
B. pH=8的CH3COONa溶液中,c(H+)<c(OH-)根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),c(CH3COO-)<c(Na+),故B正确;
C. 0.1mol·L-1CH3COONa溶液中,CH3COO-只有少量水解,c(Na+)>c(CH3COO-)>c(OH-)>c(H+),故C错误;
D. 0.1mol·L-1CH3COONa溶液中,根据电荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CH3COO-),故D错误;
故选B。
13. 原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,如图为单晶晶胞,其中原子坐标参数A为,B为(,0,),C为(,,0)。则D原子的坐标参数为
A. (,,) B. (0,,0) C. (,,) D. (,0,0)
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】根据各个原子的相对位置可知,D在各个方向的处,则D原子的坐标参数为(,,);
答案选A。
14. 常温下,用的盐酸分别滴定20.00mL浓度均为三种一元弱酸的钠盐溶液,滴定曲线如图所示。下列判断错误的是
A. 该溶液中:
B. 三种一元弱酸的电离常数:
C. 当时,三种溶液中:
D. 分别滴加20.00mL盐酸后,再将三种溶液混合:
【答案】C
【解析】
【分析】由图可知,没有加入盐酸时,NaX、NaY、NaZ溶液的pH依次增大,则HX、HY、HZ三种一元弱酸的酸性依次减弱。
【详解】A.NaX为强碱弱酸盐,在溶液中水解使溶液呈碱性,则溶液中离子浓度的大小顺序为c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+),故A正确;
B.弱酸的酸性越弱,电离常数越小,由分析可知,HX、HY、HZ三种一元弱酸的酸性依次减弱,则三种一元弱酸的电离常数的大小顺序为Ka(HX)>Ka (HY)>Ka(HZ),故B正确;
C.当溶液pH为7时,酸越弱,向盐溶液中加入盐酸的体积越大,酸根离子的浓度越小,则三种盐溶液中酸根的浓度大小顺序为c(X-)>c(Y-)>c(Z-),故C错误;
D.向三种盐溶液中分别滴加20.00mL盐酸,三种盐都完全反应,溶液中钠离子浓度等于氯离子浓度,将三种溶液混合后溶液中存在电荷守恒关系c(Na+)+ c(H+)= c(X-)+c(Y-)+c(Z-)+ c(Cl-)+ c(OH-),由c(Na+)= c(Cl-)可得:c(X-)+c(Y-)+c(Z-)= c(H+)—c(OH-),故D正确;
故选C。
二、不定项选择题(每小题有1-2个选项符合题意,每小题3分,共6分)
15. 铅酸电池是一种可充电电池,其放电时的总反应为:。如图所示,利用铅酸电池电解溶液(a、b均为石墨电极),可以制得、、较浓的和NaOH溶液。下列说法正确的是
A. 铅酸电池放电一段时间后,正、负极的质量均增加
B. N和M溶液分别为稀和稀NaOH溶液
C. a电极的电极反应式为
D. 当电路中有1mol电子通过时,b电极收集到标准状况下体积为
【答案】AD
【解析】
【分析】铅酸电池放电时的总反应为:,Pb发生失电子的氧化反应生成PbSO4,PbO2发生得电子的还原反应生成PbSO4,则Pb电极作负极,PbO2电极作正极,负极反应式为,正极反应式为,电解槽中a电极为阴极、b电极为阳极,阳极上水失电子生成氧气和氢离子,阳极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+,阴极上水发生得电子的还原反应生成氢气,阴极反应式为4H2O+4e-=2H2+4OH-,钠离子通过阳膜生成NaOH、硫酸根离子通过阴膜生成硫酸,则M和N溶液分别为稀H2SO4和稀NaOH溶液。
【详解】A.铅酸电池放电时,负极PbPbSO4,正极PbO2PbSO4,即正、负极的质量均增加,A正确;
B.据分析可知,N和M溶液分别为稀NaOH溶液和稀,B错误;
C.据分析可知,a电极为阴极,其电极反应式为4H2O+4e-=2H2+4OH-,C错误;
D.b电极为阳极,阳极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+,当电路中有1mol电子通过时,b电极收集到为0.25mol,标准状况下体积为22.4L/mol×0.25mol=,D正确;
故选AD。
16. 通常情况下,氯化钠、氯化铯、二氧化碳和二氧化硅的晶体晶胞结构分别如图所示,下列关于这些晶体晶胞结构和性质的叙述不正确的是
A. 同一主族的元素与另一相同元素所形成的化学式相似的物质一定具有相同的晶体结构
B. 氯化钠、氯化铯和二氧化碳的晶体都是立方的晶胞结构,它们具有相似的物理性质
C. 二氧化碳晶体分子晶体,其中不仅存在分子间作用力,而且也存在共价键
D. 在二氧化硅晶体中,平均每个Si形成4个Si-O共价单键
【答案】AB
【解析】
【详解】A.SiO2和CO2的化学式相似,但其晶体结构不同,A项错误;
B.二氧化碳为分子晶体,氯化钠和氯化铯为离子晶体,所以物理性质不同,B项错误;
C.二氧化碳为分子晶体,分子间存在分子间作用力,而分子内部碳原子和氧原子间形成共价键,C项正确;
D.在二氧化硅晶体中,平均每个Si形成4个Si—O共价单键,D项正确。
故选AB。
三、非选择题(本题包括4小题,每空2分)
17. 2008年北京奥运会的“水立方”,在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”,实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2=CH2)与四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题:
(1)氟原子激发态的电子排布式有_______,其中能量较高的是_______。(填标号)
a. b. c. d.
(2)图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能Ⅰ变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是_______(填标号),判断的根据是_______;第三电离能的变化图是_______(填标号)。
(3)萤石(CaF2)是自然界中常见的含氟矿物,其晶胞结构如图所示,X代表的离子是_______;若该立方晶胞参数为a pm,正负离子的核间距最小为_______pm。
【答案】(1) ① ad ②. d
(2) ①. 图a ②. 同一周期第一电离能的总体趋势是依次升高的,但由于N元素的2p能级为半充满状态,因此N元素的第一电离能较C、O两种元素高 ③. 图b
(3) ①. Ca2+ ②. a pm
【解析】
【小问1详解】
氟为第9号元素,基态原子电子排布式为:,激发态的电子排布式为、,故选ad;同一原子3p能级的能量高于3s能级,其中能量较高的是,故选d;
【小问2详解】
同周期元素的第一电离能从左到右总体上呈增大的趋势,但 N的 2p 轨道上的电子排布处于半充满状态,比较稳定,其第一电离能高于 C、O的第一电离能,故图 a符合 C、N、O、F第一电离能的大小顺序;C、N、O、F的价电子排布式分别为2s22p2、2s22p3、2s22p4、2s22p5失去两个电子后,价电子排布式分别为2s2、2s22p1、2s22p2、2s22p3,此时F的2p 轨道上的电子排布处于半充满状态,比较稳定,其第三电离能最大,O的半径小于N 的半径,O的第三电离能大于 N的,C失去的第三个电子为2s 上的电子,导致其第三电离能大于 N 的,故图 b符合 C、N、OF第三电离能的大小顺序;
【小问3详解】
由晶胞结构示意图可知X位于晶胞的顶点(8个)和面心(6个),所以每个晶胞中含有的X的个数是 ;Y(8个)位于晶胞的内部,所以每个晶胞中含有的Y的个数是8,根据 CaF2的化学式可知X表示 Ca2+、Y 表示F。由晶胞结构示意图可知,正负离子的最小核间距为晶胞体对角线长的,即。
18. 二草酸合铜(II)酸钾可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜(II)酸钾可采用如下步骤:
I.取已知浓度的溶液,搅拌下滴加足量溶液,产生浅蓝色沉淀,加热,沉淀转变成黑色,过滤。
II.向草酸溶液中加入适量固体,制得和混合溶液。
III.将II的混合溶液加热至80~85℃,加入I中的黑色沉淀。全部溶解后,趁热过滤。
IV.将III的滤液用蒸汽浴加热浓缩,经一系列操作后,干燥,得到二草酸合铜(II)酸钾晶体,进行表征和分析。
回答下列问题:
(1)由配制I中的溶液,下列仪器中不需要的是_______(填仪器名称)。
(2)长期存放的中,会出现少量白色固体,原因是_______。
(3)I中的黑色沉淀是_______(写化学式)。
(4)II中原料配比为,写出反应的化学方程式_______。
(5)II中,为防止反应过于刚烈而引起喷溅,加入应采取_______的方法。
(6)III中应采用_______进行加热。
【答案】(1)分液漏斗
(2)风化失去结晶水生成无水硫酸铜
(3)CuO (4)3H2C2O4+2K2CO3=2KHC2O4+K2C2O4+2H2O+2CO2↑
(5)分批加入并搅拌 (6)水浴
【解析】
【分析】取已知浓度的溶液,搅拌下滴加足量溶液,产生浅蓝色沉淀氢氧化铜,加热,氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜,过滤,向草酸溶液中加入适量固体,制得和混合溶液,将和混合溶液加热至80~85℃,加入氧化铜固体,全部溶解后,趁热过滤,将滤液用蒸汽浴加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到二草酸合铜(II)酸钾晶体。
【小问1详解】
由配制I中的溶液,需用天平称量一定质量的固体,将称量好的固体放入烧杯中,用量筒量取一定体积的水溶解固体,因此用不到的仪器有分液漏斗;
【小问2详解】
含有结晶水,长期放置会风化失去结晶水,生成无水硫酸铜,无水硫酸铜为白色固体;故答案为:风化失去结晶水生成无水硫酸铜;
【小问3详解】
据分析可知,I中的黑色沉淀是CuO;
【小问4详解】
II中原料配比为发生非氧化还原反应生成、、CO2和水,依据原子守恒可知,反应的化学方程式为;
【小问5详解】
为防止草酸与碳酸钾反应时反应剧烈,造成液体喷溅,可减缓反应速率,将碳酸钾进行分批加入并搅拌;
【小问6详解】
III中将混合溶液加热至80~85℃,温度低于100℃,应采用水浴加热,使液体受热均匀。
19. 硫酸的消费量常用来衡量一个国家工业发展水平。其中的催化氧化是重要的一步,其反应为:。回答下列问题:
(1)催化氧化反应在_______温下自发(填“高”或“低”,下同),_______压有利于提高反应速率,_______压有利于提高平衡转化率。根据下表数据(条件下测得)阐述实际工业生产选择的理由:_______。
压强
平衡时的转化率
97.5%
98.9%
99.2%
99.6%
99.7%
(2)科研人员使用为基础固硫材料,复合不同的催化剂催化向的转化。同时研究了不同温度下使用三种催化剂对固硫效率(用单位时间转化率表示)的影响,结论如下图:
①仅使用而不使用催化剂获得的X线的实验目的是_______。
②下列有关说法正确的是_______。
a.三种催化剂中催化剂效率最低
b.同温同压下,使用复合催化剂有利于提高的平衡产率
c.温度越高一定越有利于催化剂催化效率的提升
(3)某催化氧化生成反应的速率方程为:,根据表中数据,_______。
实验
1
m
n
p
q
2
n
p
3
m
n
4
m
p
【答案】(1) ①. 低 ②. 高 ③. 高 ④. 是常压,转化率已经很高,且将加压增到时转化率并没有显著提升,成本大大提高,但收益不大,所以选择常压
(2) ①. 便于和有催化剂的实验数据形成对照,相当于空白实验 ②. a
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据自由能公式,该反应的,即在低温下反应能自发进行;压强增大,碰撞几率增大,速率加快,所以高压下有利于提高反应速率;从方程式可以看出,从左到右系数和减小,压强增大平衡正向移动,所以高压下利于提高平衡转化率;从表格中可以看出0.1MPa是常压,转化率已经很高,且将加压增到10MPa时SO2转化率并没有显著提升,成本大大提高,但收益不大,所以选择常压。
【小问2详解】
①X没有使用催化剂,即便于和有催化剂实验数据形成对照,相当于空白实验;
②a.表示V2O5的曲线在其它两条曲线的下方,即催化效果最差,a正确;
b.使用催化剂只能改变反应速率,无法提高平衡产率,b错误;
c.温度过高会使催化剂失去活性,降低催化效率,c错误;
故选a。
【小问3详解】
取实验1和4的数据,得到表达式、,解得β=。
20. 可用于电子工业生产软磁铁氧体,用作电子计算机中存储信息的磁芯,磁盘等。工业上以软锰矿(主要成分是,还含有少量的)为原料生产的工艺流程如下:
相关金属离子浓度为0.1mol·L-1形成氢氧化物沉淀的范围如下:
金属离子
开始沉淀的
1.5
6.3
3.4
8.1
沉淀完全的
2.8
8.3
4.7
10.1
回答下列问题:
(1)“酸浸、还原”时,为了加快化学反应速率,可以采取的措施有_______(写出一种即可)。 铁屑与发生反应的离子方程式为_______。
(2)“调节”时,加入溶液的目的是_______,“调节”的范围为_______。
(3)“沉锰”时,其他条件一定,沉锰过程中锰离子的沉淀率与溶液温度的关系如图所示。50℃后,溶液温度越高,锰离子的沉淀率越低,原因是_______。
(4)25℃时,当溶液中且溶液的时,开始产生沉淀。则25℃时_______。
【答案】(1) ①. 粉碎软锰矿(或搅拌、加热、适当增大硫酸的浓度等) ②.
(2) ①. 把氧化为 ②. 4.7~8.1
(3)温度升高,分解,并挥发出
(4)
【解析】
【分析】由题给流程可知,向软锰矿中加入过量稀硫酸和铁屑,酸浸、还原得到含有的溶液;向溶液中加入溶液,将氧化为后,再加入固体调节溶液,将转化为沉淀,过滤,得到含有的滤渣1和滤液;向滤液中加入氨水,将滤液中的转化为沉淀,过滤,得到滤液2和;向中加入适量溶液并加热,将转化为,据此分析解题。
【小问1详解】
向软锰矿中加入过量稀硫酸和铁屑,酸浸、还原,为加快化学反应速率可将软锰矿粉碎或搅拌、加热、适当增大硫酸的浓度等,溶于盐酸生成Fe3+和Al3+,铁屑将Fe3+还原为Fe2+,二氧化锰酸性条件下被铁还原,;故答案为:粉碎软锰矿(或搅拌、加热、适当增大硫酸的浓度等); 。
【小问2详解】
向溶液中加入溶液,将氧化为后,再加入固体调节溶液,使完全转化为沉淀,Mn2+不能开始沉淀,所以PH应控制在4.7~8.1范围内,故答案为:把氧化为;4.7~8.1;
【小问3详解】
50℃后,溶液温度越高,锰离子的沉淀率越低,因为反应物氨水受热易分解,锰离子的沉淀率降低。答案:温度升高,分解,并挥发出;
【小问4详解】
时,时, mol/L, ,答案:;、
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