2023届江西省吉安市峡江中学高三一模化学试题(含答案)
展开峡江中学2023届第一次高中结业水平测试
化学试题
一、单选题(每题3分,共45分)
1.中国诗词大会及文献不仅弘扬了中国传统文化,还蕴含著许多化学知识,下列分析不正确的是
A.王安石诗句“爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏”,爆竹的燃放涉及氧化还原反应。
B.东晋葛洪《肘后备急方》中称“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”,屠呦呦以此法提取青蒿素属于萃取。
C.《本草纲目》“烧酒”写道:“自元时始创其法,用浓酒和糟入甑,蒸令气…其清如水,味极浓烈,盖酒露也”。这种方法是蒸馏。
D.《本草经集注》记载鉴别硝石(KNO3)和朴硝Na2SO4):“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”,该方法是升华。
2.糖类、油脂、蛋白质是人体必需的基本营养物质,下列关于这三类有机物说法不正确的是
A.蛋白质能发生水解转化为氨基酸
B.可利用灼烧的方法鉴别蚕丝和纤维素
C.淀粉、纤维素和蛋白质属于天然有机高分子
D.向鸡蛋清溶液中加入稀硫酸能使蛋白质发生盐析,再加入蒸馏水蛋白质可溶解
3.下列离子方程式正确的是( )
A.铁跟盐酸的反应:Fe+2H+=Fe3++H2↑
B.向小苏打溶液中滴入盐酸:CO32-+2H+=CO2↑+H2O
C.氯气通入水中:Cl2+H2O=2H++ClO-+Cl-
D.氨水中通入少量二氧化碳:2NH3·H2O+CO2=2NH4++CO32-+H2O
4.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.标准状况下,22.4LH2O中含有的原子数为3NA
B.1g氘和1.5gHe完全聚变为He时,释放的质子数为NA
C.0.1molSO2与足量O2在一定条件下充分反应,生成SO3的分子数为0.1NA
D.1L0.5mol·L-1Na2S溶液中,Na+、S2-、HS-和H2S数之和为1.5NA
5.已知如下反应方程式:
①2Co(OH)3+6HCl=2CoCl2+Cl2↑+6H2O
②2FeCl2+Cl2=2FeCl3
③2Fe(OH)3+6HI=2FeI2+I2↑+6H2O
下列有关推断正确的是
A.氧化性:Co(OH)3>Fe3+>Cl2 B.还原性:Fe2+>I->Cl-
C.Co(OH)3+3HI=2CoI3+3H2O D.Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O
6.、、、和五种短周期元素在周期表中的位置如图所示,其中原子的次外层电子数是最外层电子数的一半。下列说法不正确的是
A.元素位于第二周期ⅤA族
B.元素的简单气态氢化物比元素的稳定
C.与元素同主族的下一周期元素的单质可作为半导体材料
D.的氧化物对应水化物的酸性比的氧化物对应水化物的酸性强
7.下列有关叙述错误的是
A.化学反应的实质是原子的重新组合
B.放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C.升高温度,可提高活化分子百分数,使有效碰撞增多,化学反应速率加快
D.已知4P(红磷,s)=P4(白磷,s);ΔH>0,则红磷比白磷稳定
8.下列关于物质保存的解释,反应方程式不正确的是
A.溶液中放入铁粉:
B.浓硝酸保存于棕色试剂瓶:
C.氮肥保存于阴凉处:
D.金属钠保存于煤油中:
9.某混合物由Na2O2、Na2CO3、NaHCO3、NaCl中的几种组成,向其中加入足量的盐酸有气体放出,将气体通过足量的NaOH溶液,气体体积减小;将上述混合物在空气中加热,有气体放出。则下列判断正确的是( )
A.混合物中定不含Na2CO3、NaCl B.混合物中一定含有Na2O2、NaHCO3
C.无法确定混合物中是否含有NaHCO3 D.混合物中一定不含NaHCO3、NaCl
10.姜黄素是我国古代劳动人民从姜黄根茎中提取得到的一种黄色食用色素。下列关于姜黄素说法正确的是
A.分子式为C21H22O6 B.分子中存在手性碳原子
C.分子中存在2种含氧官能团 D.既能发生取代反应,又能发生加成反应
11.某密闭容器中存在2NO(g)+O2(g)NO2(g)反应,平衡时NO的转化率与温度变化关系如图所示曲线上任何一点都表示平衡状态,下列说法中正确的是
A.该反应的正反应是吸热反应,
B.若温度为T1、T3时的平衡常数分别为K1、K3,则K1<K3
C.T1时,当反应处于D点,则该反应的逆反应速率大于正反应速率
D.若在恒温、恒压条件下向上述反应平衡点A体系中通入氦气,则平衡向逆向移动
12.下列对实验操作和现象的解释或结论错误的是
选项
实验操作和实验现象
解释或结论
A
向蛋白质溶液中加入饱和食盐水,出现白色沉淀
蛋白质发生盐析
B
向苯酚钠溶液中通入,溶液变浑浊
酸性:
C
将乙醇与浓硫酸混合加热,产生的气体通入酸性溶液,溶液紫红色褪去
一定有乙烯生成
D
向蔗糖溶液中加入少量稀硫酸,水浴加热一段时间,加溶液至溶液呈碱性,再加入少量新制悬浊液,继续加热,生成砖红色沉淀
蔗糖发生水解
A.A B.B C.C D.D
13.已知:25℃时,。通过下列实验探究室温下0.100 溶液的性质。
实验①:用pH计测得该溶液的pH=8.4。
实验②:向溶液中滴入少量酸性高锰酸钾溶液,振荡后溶液紫色褪去。
实验③:向溶液中加入少量0.100mol/L盐酸至溶液pH=7.0。
实验④:向溶液中加入等体积0.100mol/L HCl溶液。
下列说法正确的是
A.实验①溶液中:
B.实验②说明溶液具有漂白性
C.实验③反应所得溶液中:
D.实验④反应所得溶液中:
14.中科院董绍俊课题组将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内,形成电池如图,该电池可将可乐(pH=2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是
A.b极为负极
B.每消耗0.01 mol葡萄糖,外电路中转移0.02 mol电子
C.可以在实验室中用葡萄糖加浓硫酸的方式制备葡萄糖内酯
D.葡萄糖与氢气加成后的产物手性碳原子比葡萄糖的少
15.常温下,分别向NaX溶液和YCl溶液中加入盐酸和NaOH溶液,混合溶液的pH与粒子浓度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.a点时两溶液中水的电离程度相同
B.曲线L2表示lg与pH的变化关系
C.0.01mol·L-1YX溶液中存在:c(Y+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)
D.等浓度的HX和NaX混合溶液中存在:c(Na+)>c(X-)>c(HX)
二、填空题(55分)
16.钠是活泼的碱金属元素,钠及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。叠氮化钠(NaN3)被广泛应用于汽车安全气囊,某化学小组同学对其进行下列研究。
[查阅资料]
i. NaN3受撞击会生成Na、 N2
ii.NaN3遇盐酸、H2SO4溶液无气体生成。
iii.叠氮化钠(NaN3)的一种生产工艺流程如下:
[问题探究]
(1)汽车受撞击后,30毫秒内引发NaN3迅速分解,该反应的化学方程式为 ___________;
(2)①反应器(I)发生反应的类型为___________ ;液态氨需过量,其原因是___________。
②反应器(II)中反应的化学方程式为___________。
(3)工业级NaN3中常含有少量的Na2CO3,其原因是 ___________ (用化学方程式表示) ;
(4)为测定某工业级NaN3样品Na2CO3的质量分数,小组同学设计了如图实验装置:
①小明同学认为通过测定装置I中反应前后B的质量差,再通过相应计算,就可测定Na2CO3的质量分数,
小组同学通过讨论认为不可行,其理由可能是___________ (答出一种即可)
②小明同学在大家讨论的基础上,又设计了装置II,请分析:装置II中A的作用是 ___________。 若无装置C,对测定结果造成的影响是___________(填“偏大” 、“偏小” 或“无影响”)。装置E的作用是 ___________。
③根据装置II,小组同学设计的实验步骤有:
a.称量装置D
b.称量样品,检查装置气密性
c.打开弹簧夹,鼓入空气
d.关闭弹簧夹,打开分液漏斗的活塞和玻璃塞,注入足量稀硫酸,关闭活塞和玻璃塞,其正确的顺序为 ____________(填字母序号,可重复)
17.含碳化合物种类繁多。回答下列问题:
(1)一定温度下,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),已知此温度下,该反应的平衡常数K=16,则平衡时体系中H2的物质的量分数为_________%。
(2)在催化剂Ru催化下,CO2与H2反应可生成CH4,反应方程式为已知H2的体积分数随温度的升高而增加。若温度从300℃升至400℃,重新达到平衡,则v正______(填“增大”“减小”或“不变”,下同),v逆_______,平衡常数K________,转化率α________;若在相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡,各物质的平衡浓度如下表:
c(CO2)/mol/L
c(H2)/mol/L
c(CH4)/mol/L
c(H2O)/mol/L
平衡I
a
b
c
d
平衡II
m
n
x
y
则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为_____________。
(3)已知相关物质的电离平衡常数如下表:
物质
电离平衡常数K
H2CO3
Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11
H2C2O4
Ka1=5.9×10-2,Ka2=6.4×10-5
①0.1 mol·L-1的Na2CO3溶液的pH_______(填“大于”“小于”或“等于”)0.1 mol·L-1的Na2C2O4溶液的pH。
②若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合,溶液中粒子浓度大小的顺序正确的是_________(填字母)。
a.c(H+)>c(HC2O4-)>c(HCO3-)>c(CO32-) b.c(HCO3-)>c(HC2O4-)>c(C2O42-)>c(CO32-)
c.c(H+)>c(HC2O4-)>c(CO32-)>c(C2O42-) d.c(H2CO3)>c(HCO3-)>c(HC2O4-)>c(CO32-)
18.某空间站中宇航员的呼吸保障系统原理如下图所示。
Sabatier系统中发生反应为:
反应I:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) △H1<0
反应II:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ/mol
(1)常温常压下,已知:
H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.5kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-890.0kJ·mol-1
H2O(l)=H2O(g) △H=+44.0kJ·mol-1
则△H1=___________kJ·mol-1。
(2)按=4的混合气体充入Sabatier系统,当气体总压强为0.1MPa,平衡时各物质的物质的量分数如图1所示;不同压强时,CO2的平衡转化率如图2所示:
①Sabatier系统中应选择适宜的温度是___________。
②200~550℃时,CO2的物质的量分数随温度升高而增大的原因是___________。
③当温度一定时,随压强升高,CO2的平衡转化率增大,其原因是___________。
(3)一种新的循环利用方案是用Bosch反应[CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)]代替Sabatier系统。
①分析Bosch反应的熵值变化为:△S___________0(选填“>”或“<”)。
②温度一定时,在2L密闭容器中按=2投料进行Bosch反应,达到平衡时体系的压强为原来压强P0的0.7倍,该温度下反应平衡常数Kp为___________(用含P0的表达式表示,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
③下列措施能提高Bosch反应中CO2平衡转化率的是___________(填标号)。
A.加快反应器中气体的流速 B.提高原料气中CO2所占比例
C.增大催化剂的表面积 D.反应器前段加热,后段冷却
19.新型冠状病毒引起了全世界的关注。药物瑞德西韦(Remdesivir)对2019年新型冠状病毒(2019-nCoV)有明显抑制作用;K为药物合成的中间体,其合成路线如下:
已知:①;
②
回答下列问题:
(1)B的化学名称为_______。C的核磁共振氢谱中有_______组信号峰。
(2)J中含氧官能团的名称为_______。
(3)B到C的反应类型_______。
(4)由G生成H的化学反应方程式为_______。
(5)E中含两个Cl原子,则E的结构简式_______。
(6)X是C同分异构体,写出两种满足下列条件的X的结构简式:_______。
①苯环上含有硝基且苯环上只有一种氢原子;
②遇溶液发生显色反应;
③1mol的X与足量金属Na反应可生成。
(7)设计由苯甲醇为原料制备化合物的合成路线_______。(无机试剂任选)
示例:由乙醇合成聚乙烯的反应流程图:
1.D
【详解】A.爆竹的燃放涉及氧化还原反应,A正确;B. “青蒿一握,以水二升渍,绞取汁”,屠呦呦以此法提取青蒿素属于萃取,B正确;C. “用浓酒和糟入甑,蒸令气…”,这种方法是蒸馏,C正确;D.鉴别硝石(KNO3)和朴硝Na2SO4)的方法,“以火烧之,紫青烟起,乃真硝石也”,该方法是根据硝酸钾分解生成红棕色的二氧化氮进行的,D不正确。本题选D。
2.D
【详解】A.蛋白质水解的最终产物是氨基酸,A正确;
B.可利用灼烧的方法鉴别蚕丝和纤维素,蚕丝有烧焦羽毛气味,B正确;
C.淀粉、纤维素和蛋白质都是植物光合作用产生的高分子化合物,因此它们都属于天然有机高分子,C正确;
D.强酸能使蛋白质变性,变性不可逆,故向鸡蛋清溶液中加入稀硫酸能使蛋白质发生凝聚,再加入蒸馏水蛋白质不溶解,D错误;
故选D。
3.D
【详解】A. 铁跟盐酸的反应生成氯化亚铁和氢气:Fe+2H+=Fe2++H2↑,A错误;
B. 向小苏打溶液中滴入盐酸,小苏打拆分为碳酸氢根离子:HCO3-+H+=CO2↑+H2O,B错误;
C. 氯气通入水中,生成的次氯酸为弱电解质:Cl2+H2O=H+ +Cl-+HClO,C错误;
D. 氨水中通入少量二氧化碳:2NH3·H2O+CO2=2NH4++CO32-+H2O,D正确;
答案为D。
【点睛】单质、氧化物、气体、沉淀和弱电解质,在离子反应中写化学式。
4.D
【详解】A.标准状况下,水不是气体,不能使用标准状况下的气体摩尔体积计算物质的量,故A错误;
B.1g氘H的物质的量为=0.5mol,1.5gHe的物质的量为=0.5mol,1mol氘H和1molHe完全聚变为1molHe时,释放的质子为1mol,故1g氘和1.5gHe完全聚变为He时,释放的质子数为0.5NA,故B错误;
C.SO2和O2反应生成SO3,该反应为可逆反应,则一定条件下,在某恒容密闭容器中,0.1molSO2与足量的O2充分反应,生成的SO3的分子总数小于0.1NA,故C错误;
D.1LO.5mol/LNa2S溶液中,硫离子分步水解,物料守恒得到S2-、HS-和H2S的微粒数之和为0.5NA,又Na+的离子数为NA,故Na+、S2-、HS-和H2S数之和为1.5NA,故D正确;
故选D。
5.D
【分析】氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,还原剂的还原性大于还原产物的还原性,氧化还原反应规律为以强制弱规律。
【详解】A.氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,由上述反应可得Co(OH)3>Cl2>Fe3+>I2,A推断错误;
B.还原剂的还原性大于还原产物的还原性,故还原性:I->Fe2+>Cl-,B推断错误;
C.根据Co(OH)3>Cl2>Fe3+>I2规律可以推知,氢氧化钴能氧化HI生成I2,C推断错误;
D.根据还原性:I->Fe2+>Cl-可推知,氢氧化亚铁不能氧化氯离子,只发生中和反应,D推断正确;
答案为D。
6.D
【分析】由X、Y、Z、Q和R五种短周期元素在周期表中的位置,X位于第二周期,X原子的次外层电子数是最外层电子数的一半,可知最外层电子数为4,X为C;结合元素的位置可知,Y为N、Z为O、Q为S、R为Cl,以此来解答。
【详解】由上述分析可知,X为C、Y为N、Z为O、Q为S、R为Cl,
A.Y为N,位于第二周期ⅤA族,故A正确;
B.Q为S、R为Cl,同周期主族元素从左向右非金属性增强,则R元素的气态氢化物比Q元素的稳定,故B正确;
C.与X元素同主族的下一周期元素的单质为Si,位于金属与非金属的交界处,其单质可作为半导体材料,故C正确;
D.Q为S、R为Cl,未说明是最高价氧化物对应的水化物,无法比较酸性强弱,故D错误;
故选:D。
7.B
【详解】A.化学反应的过程就是断裂反应物化学键,形成单个原子,然后这些原子重新组合,形成生成物化学键的过程,A正确;
B.化学反应速率与反应类型是放热反应还是吸热反应无关,而与物质本身的性质及外界条件有关,B错误;
C.升高温度,能够提高物质的内能,使活化分子数增加,活化分子百分数提高,分子之间的有效碰撞次数增加,化学反应速率加快,C正确;
D.物质含有的能量越低,物质的稳定性就越强。由4P(红磷,s)=P4(白磷,s);ΔH>0可知白磷比红磷的能量多,因此红磷比白磷稳定,D正确;
故合理选项是B。
8.D
【详解】A.硫酸亚铁易被空气中的氧气氧化,溶液中加入铁粉能使被氧化生成的铁离子与铁反应生成亚铁离子达到防止硫酸亚铁被氧化的目的,铁离子与铁反应的离子方程式为,故A正确;
B.浓硝酸见光易发生分解反应生成二氧化氮、氧气和水,为防止浓硝酸见光分解应将浓硝酸保存于棕色试剂瓶中,分解的化学方程式为,故B正确;
C.碳酸氢铵遇热易发生分解反应生成氨气、二氧化碳和水,为防止碳酸氢铵受热分解应将碳酸氢铵保存于阴凉处,分解的化学方程式为,故C正确;
D.钠易与空气中的氧气反应生成氧化钠、与水蒸气反应生成氢氧化钠和氢气,为防止钠与空气接触而变质,应将金属钠保存于煤油中,钠在空气中变质的化学方程式为、,故D错误;
故选D。
9.B
【详解】向混合物中加入足量的盐酸,有气体放出,该气体可能是氧气或二氧化碳或二者的混合气体;将放出的气体通过足量的溶液后,气体体积减小,说明气体是氧气和二氧化碳的混合物,则原混合物中一定含有过氧化钠,至少还含有碳酸钠、碳酸氢钠中的一种;将原混合物在空气中充分加热,也有气体放出,故一定含有碳酸氢钠,不能确定是否含有、;由上述分析可知,混合物中一定有、,可能含有、,故答案选B。
10.D
【详解】A.由结构式可知,姜黄素分子中含有21个C原子,不饱和度为12,分子式为C21H20O6,故A错误;
B.手性碳原子所连接的四个基团要都不相同,由姜黄素的分子结构可知,姜黄素分子中不存在手性碳原子,故B错误;
C.姜黄素分子中存在羟基、醚键和羰基共3种含氧官能团,故C错误;
D.姜黄素中存在甲基与苯环,可以发生取代反应;存在碳碳双键和羰基,可以发生加成反应,故D正确;
故选D。
11.D
【详解】A.升高温度,一氧化氮的转化率降低,所以平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,故A错误;
B.升高温度平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,则K1>K3,故B错误;
C.T1时,当反应处于D点,该反应没有达到平衡状态,NO转化率小于同温度平衡时转化率,要使该反应达到平衡状态,则反应向正反应方向移动,则该反应的正反应速率大于逆反应速率,故C错误;
D.恒温、恒压条件下向上述反应平衡点A体系中通入氦气,体积增大,平衡向逆反应方向移动,故D正确。
故选D。
12.C
【详解】A.蛋白质溶液中加入轻金属盐的浓溶液,蛋白质溶解度降低,发生盐析,故A正确;
B.二氧化碳与苯酚钠反应,结合碳酸提供的生成苯酚,属于较强的酸制较弱的酸,故B正确;
C.乙醇有挥发性,乙醇也能使酸性溶液褪色,产生的气体通入酸性溶液,溶液紫红色褪去,不能证明一定有乙烯生成,故C错误;
D.蔗糖水解生成葡萄糖,葡萄糖可以在碱性条件下与新制氢氧化铜反应生成砖红色沉淀,故D正确;
选C。
13.A
【详解】A.实验①溶液中:,故A正确;
B.实验②说明溶液具有还原性,故B错误;
C.根据电荷守恒,实验③反应所得溶液中:,pH=7.0,所以,故C错误;
D.实验④反应所得溶液为等浓度、KCl,的电离常数是10-4.19、水解常数是,电离大于水解,所以,故D错误;
选A。
14.B
【分析】由图可知,电极a为负极,酸性条件下,葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应生成葡萄糖内酯,电极反应式为C6H12O6—2e-= C6H10O6+2H+,电极b为正极,二氧化锰在正极得到电子发生还原反应。
【详解】A.由分析可知,电极b为正极,故A错误;
B.由分析可知,每消耗0.01 mol葡萄糖,外电路中转移0.02 mol电子,故B正确;
C.葡萄糖分子中被不含有羧基,不可能在浓硫酸作用下发生酯化反应生成葡萄糖内酯,故C错误;
D.手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子,葡萄糖分子中含有如下图所示的4个手性碳原子:,葡萄糖与氢气加成后的产物中也含有如下图所示的4个手性碳原子:,故D错误;
故选B。
15.C
【分析】向NaX溶液中加入HCl,随着HCl的滴入,溶液的pH减小,X-浓度减小,HX浓度增大,减小,曲线L2表示与pH的变化关系;向YCl溶液中加入NaOH溶液,随着NaOH的滴入,溶液的pH增大,Y+浓度减小,YOH浓度增大,减小,曲线L1表示与pH的变化关系。
【详解】A.a点溶液的pH大于7,对L1说明YOH的电离程度大于Y+的水解程度,YOH的电离对水的电离起抑制作用,对L2说明X-的水解程度大于HX的电离程度,X-的水解对水的电离起促进作用,故a点两溶液中水的电离程度不相同,A项错误;
B.根据分析,曲线L1表示与pH的变化关系,B项错误;
C.HX的电离平衡常数Ka(HX)= ,YOH的电离平衡常数Kb(YOH)= ,a点溶液的pH大于7,即溶液中c(H+)<c(OH-),a点=,=,则Ka(HX)<Kb(YOH),YX溶液中X-的水解程度大于Y+的水解程度,溶液呈碱性,溶液中存在:c(Y+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+),C项正确;
D.曲线L2表示与pH的变化关系,当=0时(即X-与HX浓度相等)溶液的pH=5.5,HX的电离平衡常数Ka(HX)= =10-5.5,X-的水解平衡常数Kh(X-)===10-8.5<Ka(HX) =10-5.5,等浓度的HX和NaX混合溶液中HX的电离程度大于X-的水解程度,溶液中存在c(X-)>c(Na+)> c(HX),D项错误;
答案选C。
16. 2NaN32Na+3N2↑ 置换反应 保证钠完全反应 2NaNH2+N2O=NaN3+NaOH+NH3 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 浓盐酸易挥发,产生的氯化氢气体被装置B吸收或二氧化碳气体逸出时带出的水蒸气被装置B吸收 吸收空气中的二氧化碳和水蒸气 偏大 检验生成二氧化碳是否被D装置完全吸收,防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入D装置 bcadca
【分析】钠和液氨反应生成NaNH2和氢气,NaNH2和N2O反应生成NaN3、氨气和氢氧化钠;装置Ⅱ的A中药品是碱石灰,碱石灰可作干燥剂,能吸收空气中的水分和二氧化碳,防止空气中水蒸气和二氧化碳干扰实验;C装置中浓硫酸干燥CO2气体,D装置吸收CO2,装置E的作用是检验二氧化碳是否被D装置完全吸收,防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入D装置,据此解答。
【详解】(1)汽车经撞击后,30毫秒内引发NaN3迅速分解为Na、N2,即反应物是NaN3,生成物是Na、N2,条件是撞击,化学方程式为:2NaN32Na+3N2↑;
(2)①反应器(I)中为氨气和钠的反应,反应生成NaNH2和氢气,属于置换反应,液氨应保证钠完全反应,所以液态氨需过量;
②反应器(Ⅱ)中NaNH2与N2O反应,由(Ⅲ)可知生成NaN3和NaOH,同时生成氨气,反应的化学方程式为2NaNH2+N2O=NaN3+NaOH+NH3;
(3)反应生成的氢氧化钠吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钠,所以工业级NaN3中常含有少量的Na2CO3,反应的化学方程式为2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;
(4)①装置I用浓盐酸与样品反应,浓盐酸具有挥发性,产生的氯化氢气体被装置B吸收,二氧化碳气体逸出时带出的水蒸气在装置B中冷凝而被吸收,装置A、B内空气中的二氧化碳被装置B吸收,A中生成的二氧化碳不能全部进入B装置,使实验产生误差等,因此不合理;
②装置Ⅱ的A中药品是碱石灰,碱石灰可作干燥剂,能吸收空气中的水分和二氧化碳,防止空气中水蒸气和二氧化碳干扰实验;C装置的浓硫酸干燥CO2气体,若无C装置,装置D也吸收水蒸气,会使实验结果偏大;CO2通入澄清石灰水,使澄清石灰水变浑浊,装置E是澄清石灰水,其作用是检验二氧化碳是否被D装置完全吸收,同时防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入D装置;
③根据装置Ⅱ,小组同学设计的实验步骤为:称量样品,检查装置气密性;打开弹簧夹,鼓入空气;称量装置D;打开分液漏斗的活塞和玻璃塞,注入足量的稀硫酸,关闭活塞和玻璃塞;打开弹簧夹,鼓入空气;称量装置D,所以正确顺序为:bcadca。
17. 40 增大 增大 减小 减小 大于 a
【分析】(1)假设反应开始时CO(g)和H2O(g)为1 mol,反应达到平衡时产生H2的物质的量为x,根据该温度下平衡常数K=16计算x的值,再计算H2的平衡含量;
(2)温度升高,化学反应速率加快;利用温度升高,H2的含量增大判断反应的热效应,再分析温度对平衡常数及物质平衡转化率的影响;平衡常数的定义式书写平衡常数,利用同一温度下的平衡常数相同计算;
(3)根据盐的水解规律分析、比较。
【详解】(1) 假设反应开始时CO(g)和H2O(g)为1 mol,反应达到平衡时产生H2的物质的量为x,根据反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)中物质转化关系可知平衡时n(CO)=n(H2O)=(1-x) mol,n(CO2)=n(H2)=x mol,该反应是反应前后气体体积相等的反应,所以根据平衡常数的含义可得K==16,解得x=0.8 mol,所以平衡时H2的体积分数为:0.8?mol1+1mol×100%=40%;
(2)对于反应已知H2的体积分数随温度的升高而增加,说明升高温度,化学平衡逆向移动。根据平衡移动原理:升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动,所以该反应的正反应为放热反应。若温度从300℃升至400℃,温度升高化学反应速率加快,所以重新达到平衡时v正增大,v逆增大,平衡逆向移动,使平衡常数K减小,反应物的转化率α减小。若在相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡,根据各物质的平衡浓度可知平衡I的化学平衡常数K1=,平衡II的化学平衡常数K2=,由于是该反应同一温度下的平衡常数,所以K1= K2,所以;
(3)①根据表格数据可知弱酸的电离平衡常数K2:H2C2O4>H2CO3,Na2CO3、Na2C2O4都是强碱弱酸盐,水解使溶液显碱性,由盐的水解规律:谁弱谁水解,谁强显谁性,越弱越水解,可知水解程度Na2CO3>Na2C2O4,所以两种溶液的pH:Na2CO3>Na2C2O4;
②碳酸H2CO3:Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11,草酸H2C2O4:Ka1=5.9×10-2,Ka2=6.4×10-5,酸性:H2C2O4>H2CO3,根据酸电离平衡常数越大,该酸电离产生的离子浓度越大,溶液中H+是两种酸电离产生,则H+浓度最大,由于酸电离分步进行,电离平衡常数减小,则该酸电离产生的离子浓度也逐渐减小,酸溶液中主要以酸分子存在,分子浓度大于电离产生的离子浓度,酸性强,则电离程度大,所以c(H2CO3)>c(H2C2O4),根据电离平衡常数的大小可以得到离子浓度大小顺序是:c(H+)>c(HC2O4-)>c(HCO3-)>c(C2O42-)>c(CO32-),故合理选项是a。
【点睛】本题考查了化学平衡常数的计算影响因素及其应用、弱酸的电离平衡常数的应用。掌握化学平衡移动原理是本题解答的关键,在应用电离平衡常数比较离子浓度大小时,要结合电离平衡常数越大,该酸的酸性越强,其电离产生的离子浓度越大,多元弱酸分步电离电离平衡常数K1>>K2>>K3,酸越弱,该酸形成的盐越容易发生水解反应,结合物料守恒、电荷守恒、质子守恒分析判断。
18. -164.0 200℃ △H1<0、△H2>0,温度升高时反应I向左移动CO2增加的量比反应II向右移动CO2减少的量多 反应II增压平衡不动,反应I增压向右移动,故CO2的平衡转化率增大 < D
【分析】(1)已知:H2和CH4的燃烧热(△H)分别为-285.5kJ·mol-1和-890.0kJ·mol-1;H2O(l)=H2O(g)△H3=+44.0kJ·mol-1,根据盖斯定律计算解答;
(2)①产物的物质的量分数越大,反应物的转化率越高,该条件下温度最适宜;
②反应I△H1<0、反应Ⅱ△H2>0,恒压条件下,结合升高温度对反应Ⅱ、反应I的影响分析解答;
③相同温度下,反应II正向是前后气体分子数不变,压强改变不影响其平衡移动,反应I正向为气体分子数缩小的反应,增大压强,反应I的平衡向正反应方向移动,CO转化率增大;
(3)①由Bosch反应为CO2(g)+2H2(g)? C(s)+2H2O(g),为气体分子数目减少的体系,即平衡体系混乱度减小;
②已知温度一定时,在2L密闭容器中按=2,设氢气与二氧化碳初始投料分别为2mol和1mol,根据物质的量之比等于压强之比,列三段式计算解答;
③改变条件能使平衡正向移动但不能是通过增大二氧化碳浓度实现的都能提高二氧化碳转化率。
【详解】(1)已知:H2和CH4的燃烧热分别为−285.5kJ∙mol−1和−890.0kJ∙mol−1,可知热化学方程式:
a.H2(g)+O2(g)=H2O(1)△H=−285.5kJ∙mol−1,
b.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)△H=−890.0kJ∙mol−1,
c.H2O(1)═H2O(g)△H3=44.0kJ∙mol−1,根据盖斯定律,4a+2c−b得,CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H1=−164.0kJ∙mol−1;
(2)①产物的物质的量分数越大,反应物的转化率越高,Sabatier系统中CO2和H2为反应物,H2O、CH4、CO为产物,由图所示,200℃时CO2转化率最高,H2O、CH4的物质的量分数最大,Sabatier系统中应选择适宜的温度200℃;
②反应I△H1<0、反应Ⅱ△H2>0,恒压条件下,升高温度时反应I的平衡向逆向移动使CO2的量增加,反应II的平衡正向移动使CO2的量减少,但反应Ⅰ向左移动增加的CO2的量大于反应Ⅱ向右移动减少的CO2的量,所以CO2的物质的量分数随温度升高而增大;
③相同温度下,反应II正向是前后气体分子数不变,反应I正向为气体分子数缩小的反应,压强改变不影响其平衡移动,反应I正向为气体分子数缩小的反应,增大压强,反应I的平衡向正反应方向移动、反应II的平衡,所以相同温度时,压强越大,CO2的平衡转化率越大;
(3)①Bosch反应为CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g),由反应可知正反应为气体分子数目减少的体系,平衡体系混乱度减小,则△S<0;
②温度一定时,在2L密闭容器中按=2投料进行Bosch反应,设设氢气与二氧化碳初始投料分别为2mol和1mol,二氧化碳的转化物质的量为xmol,列三段式:
达到平衡时体系的压强为原来压强p0的0.7倍,即,解得x=0.9,则平衡时体系中CO2、H2、2H2O(g)的物质的量分别为0.1mol、0.2mol、1.8mol,混合气体的总物质的量=0.1+0.2+1.8=2.1mol,p(CO2)==,p(H2)==,p(H2O)==0.6p0,该温度下反应平衡常数Kp==;
③A.加快反应器中气体的流速,相当于减小浓度,平衡逆向移动,二氧化碳转化率减小,选项A不符合题意;
B.提高原料气中CO2所占比例,平衡正向移动,但二氧化碳转化率减小,选项B不符合题意;
C.增大催化剂的表面积,反应速率加快,但平衡不移动,二氧化碳转化率不变,选项C不符合题意;
D.反应器前段加热,后段冷却,平衡正向移动,二氧化碳转化率增大,选项D符合题意;
答案为D。
【点睛】本题的难度不大,在进行平衡常数Kp的计算时,需要注意,平衡时的压强为初始压强的0.7倍,即计算分压时,平衡时的体系总压强为0.7p0进行计算。
19.(1) 对硝基苯酚(4-硝基苯酚) 3
(2)酯基
(3)取代反应
(4)HCHO+HCN
(5)
(6)、
(7)
【分析】由C的结构简式,可知A发生硝化反应生成B,B发生取代反应生成C,故A是、B为,C发生取代反应生成D,D发生信息①的取代反应生成E,(5)中E含两个Cl原子,则E为 ,E和A(苯酚)发生取代反应生成F,G发生信息②中系列转化生成I,结合I的结构简式,可知G为HCHO、H为HOCH2CN,I发生酯化反应生成J,F、J发生取代反应生成K,故J为;
(1)
B的结构简式为,有机物B的名称为:对硝基苯酚或4-硝基苯酚;C分子中有3种化学环境不同的氢原子,其核磁共振氢谱中有3组信号峰,故答案为:对硝基苯酚或4-硝基苯酚;3;
(2)
J的结构简式是,含有的官能团的为酯基、氨基,含氧官能团为酯基,故答案为:酯基;
(3)
B到C的反应是与发生取代反应产生和HCl,反应类型为取代反应,故答案为:取代反应;
(4)
由G生成H是HCHO与HCN发生加成反应生成HOCH2CN,反应方程式为HCHO+HCN;
(5)
由分析可知,E的结构简式为:;
(6)
C的结构简式为,X是C的同分异构体,X满足下列条件:①苯环上含有硝基且苯环上只有一种氢原子;②遇FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;③1mol的X与足量金属Na反应可生成2gH2,说明含有2个羟基,则还含有1个碳碳双键,则X可能结构为:、;
(7)
由2分子酯化反应成环生成,结合信息②可知,与HCN加成生成,然后酸条件下水解可得,而催化氧化生成,合成路线为:。
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