2022年上海市虹口区高考化学第二次模拟试卷
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一、选择题(共40分,每小题3分。每小题只有一个正确答案)
1.(3分)“碳中和”是指 CO2 排放总量和减少总量相当。下列措施对实现“碳中和”没有帮助的是( )
A.植树造林 B.风力发电 C.燃煤脱硫 D.绿色出行
2.(3分)能说明 HI 是共价化合物的事实是( )
A.液态条件不导电 B.仅由非金属元素组成
C.水溶液具有腐蚀性 D.受热易分解
3.(3分)某些物质若混合使用可以增加使用效果,下列做法正确的是( )
A.氯化铵与草木灰混合使用提高肥效
B.84消毒液与含盐酸的洁厕灵混合使用提高杀菌效果
C.二氧化硫与新制氯水混合使用提高漂白效果
D.高锰酸钾溶液和稀硫酸混合使用增加氧化性
4.(3分)我国学者发明了一种低压高效电催化还原CO2的新方法,其原理可以表示为:NaCl+CO2 CO+NaClO。下列有关化学用语表示正确的是( )
A.中子数为12的钠离子Na+
B.NaClO的电子式:
C.CO2的比例模型:
D.CO晶体模型:
5.(3分)关于下列仪器使用的说法正确的是( )
①
②
③
④
⑤
⑥
A.①、②、④常用于物质分离 B.②、③、⑥使用前需要检漏
C.③、⑤可用作反应容器 D.④、⑤可直接加热
6.(3分)工业上用NaOH溶液捕捉废气中的SO2,下列说法正确的是( )
A.捕捉过程中溶液pH会下降
B.NaOH溶液属于强电解质
C.SO2含有非极性共价键
D.1molNaOH最多捕捉0.5molSO2
7.(3分)有关浓硝酸与浓硫酸的对比错误的是( )
A.在加热条件下都能将碳氧化成二氧化碳
B.常温下都能用铁制或铝制容器盛放
C.长期露置在空气中,溶质质量分数都会变小
D.用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近都会有白烟生成
8.(3分)维生素A(分子结构如图所示)是重要的营养素。下列关于维生素A的说法正确的是( )
A.分子式为C20H32O B.属于芳香族化合物
C.易溶于水 D.既能被氧化又能被还原
9.(3分)实验室制取乙烯并验证其化学性质,下列装置正确的是( )
A.制备乙烯 B.除去杂质
C.验证加成反应 D.收集乙烯
10.(3分)如图所示是周期表前四周期的一部分,其中粗实线为金属与非金属的分界线。下列有关R、X、Y、Z 四种元素说法正确的是( )
A.核外未成对电子数:Z>X
B.简单离子半径:Y>X
C.元素最高正化合价:X>Z
D.气态氢化物热稳定性:R>X
11.(3分)化学法镀银的过程如下:Ⅰ.向容器中加入一定量2%AgNO3溶液,边振荡边滴加2%氨水至沉淀恰好完全溶解;Ⅱ.加入10%葡萄糖溶液至充满容器,在60~70℃水浴中加热,片刻后容器内壁便镀上一层银。下列说法正确的是( )
A.该实验证明葡萄糖与甲醛、乙醛等互为同系物
B.步骤Ⅰ后的溶液中大量存在Ag+、NO3﹣和NH4+
C.步骤Ⅱ可使用酒精灯直接加热以加快银的析出
D.可用硝酸洗涤除去容器壁上的银
12.(3分)“索氏制碱法”与“侯氏制碱法”是常见的纯碱工业制法,关于两者说法正确的是( )
A.两者生产原料来源相同
B.两者均使用了高效催化剂
C.侯氏制碱法联合了人工固氮过程
D.索氏制碱法食盐利用率更高
13.(3分)除去下列物质中的杂质(括号内为杂质),可采用加入过量NaOH溶液充分反应后,再用过滤方法分离的是( )
A.AlCl3溶液(FeCl3) B.Na2CO3溶液(NaHCO3)
C.Fe2O3固体(Al2O3) D.NaCl溶液(MgCl2)
14.(3分)如图装置进行实验,向小试管中加入稀盐酸。观察到U形管内两边红墨水液面逐渐变为左低右高,与此现象有关的推论是( )
A.反应物总能量低于生成物
B.发生了析氢腐蚀,产生较多气体
C.生成物中化学键形成会放出能量
D.锥形瓶内气体分子间平均距离变大
15.(3分)一定条件下固定容积的容器中,反应 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)+196 kJ 已达到平衡状态。改变某一条件后,平衡发生移动至新的平衡状态。已知此过程中正反应速率先增大后减小,则改变的条件可能是( )
A.加入催化剂 B.移走SO3
C.升高温度 D.缩小容器体积
16.(3分)工业硅冶炼炉中存在如下反应:
反应①:SiO2+2CSi(熔点1410℃)+2CO↑
反应②:SiO2+3CSiC(熔点2700℃)+2CO↑
已知SiC与Si结构相似,NA表示阿伏加德罗常数的值。关于上述反应说法正确的是( )
A.反应①中C置换了Si,说明非金属性C>Si
B.反应①与②中氧化剂与还原剂物质的量之比均为 1:2
C.反应①与②中每生成22.4LCO,转移电子数均为2NA个
D.SiC熔点明显高于Si是因为两者结构相似,但SiC摩尔质量更大
17.(3分)有研究认为,强碱性环境下反应:I﹣+ClO﹣⇌IO﹣+Cl﹣可能分如下三步进行:
第一步:ClO﹣+H2O⇌HClO+OH﹣K1=3.3×10﹣10
第二步:…K2=…
第三步:HIO+OH﹣⇌IO﹣+H2O K3=2.3×103
下列说法正确的是( )
A.第二步反应的平衡常数表达式为K2=
B.由K值大小可以判断第三步反应比第一步快
C.升高温度会使K1变小、K3变大
D.OH﹣是该反应的催化剂
18.(3分)某种酒驾检测仪具有吹气流量监测与控制的功能,其结构与工作原理如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.该装置将电能转化为化学能
B.电流由电极Ⅱ经显示屏、处理器流向电极Ⅰ
C.在电解液中迁移的微粒X可能是电子
D.电极Ⅱ的电极反应式可能是:O2+H2O+4e﹣→4OH﹣
19.(3分)测定鸡蛋壳中碳酸钙含量的方法如下:将一定质量鸡蛋壳粉碎后用已知浓度与体积的足量盐酸充分溶解(假设其他成分不反应),直到不再有气泡产生。再加入2滴酚酞试液,用标准NaOH溶液滴定至终点,记录消耗NaOH溶液体积。若某次测定的碳酸钙含量偏高,可能的原因是( )
A.所用的盐酸浓度过高,有一定挥发
B.终点时溶液呈较深的红色
C.滴定管清洗后直接盛装标准NaOH溶液
D.滴定前未通过加热赶走溶解的CO2
20.(3分)室温下,通过下列实验探究0.1mol•L﹣1NaHS 溶液的性质。下列有关说法正确的是( )
实验
实验操作和现象
①
滴加几滴酚酞试液,溶液变红
②
加入等体积0.1mol⋅L﹣1NaOH 溶液充分混合,无明显现象
③
加入少量CuSO4溶液,产生黑色沉淀
④
加入适量NaClO溶液,有淡黄色沉淀产生
A.实验①溶液中:c(S2﹣)>c(H2S)
B.实验②所得溶液中:c(OH﹣)=c(H+)+c(HS﹣)+2c(H2S)
C.实验③中反应的离子方程式:Cu2++HS﹣→CuS↓+H+
D.实验④中反应的离子方程式:2HS﹣+ClO﹣→2S↓+Cl﹣+H2O
二、综合分析题(本题共60分)(一)本题共16分
21.锗、锡、铅均属于ⅣA族元素,它们的单质与化合物广泛应用于生活的各个领域。完成下列填空:
(1)锗元素原子核外能量最高的电子有 个,它们运动所形成的电子云形状为 形。
(2)氢化锗(GeH4)结构与甲烷类似,在常温常压下是具有刺激性气味的无色有毒气体。从结构角度比较GeH4与CH4沸点高低并说明理由 。氢化锗的液氨溶液具有较好的导电性,主要是因为GeH4与NH3反应生成了NH4+和 (填化学式)两种离子。
22.三水锡酸钠(Na2SnO3•3H2O)是一种易溶于水的无色晶体,露置在空气中会逐渐转化成Na2CO3和Sn(OH)4。
(1)常温下,相同物质的量浓度的Na2SnO3溶液与Na2CO3溶液,前者pH (填“大于”“小于”或“等于”)后者。
(2)写出三水锡酸钠露置在空气中发生反应的化学方程式 。
23.水溶液中铅的存在形态主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3﹣、Pb(OH)42﹣。当总含铅量一定时,各形态铅的百分比(α)与溶液pH变化的关系如图所示。
(1)Pb(NO3)2溶液中, 2(填“>”“=”或“<”);往Pb(NO3)2溶液中滴入稀NaOH溶液,pH=8时溶液中存在的阳离子除Na+外,还有 (填微3粒符号)。
(2)科学家发现一种新型脱铅剂DH,能有效除去水中的痕量铅。已知DH脱铅过程中主要发生反应为:2DH(s)+Pb2+(aq)⇌D2Pb(s)+2H+。则脱铅时最合适的pH约为 (选填编号)。
a.4~5
b.6~7
c.8~10
d.12~14
24.氮化铬(CrN)是一种良好的耐磨材料,实验室可用如图装置进行模拟制备(省略夹持装置):
完成下列填空:
(1)干燥的NH3可选用以下装置制得,相应的连接顺序可以是 → → (选填端口字母编号)。
固体X可用无水氯化铬(CrCl3)固体,主要反应为NH3+CrCl3CrN+3HCl。
(2)无水氯化铬具有很强的吸水性,通常形成晶体CrCl3•6H2O。直接加热脱水往往得到Cr2O3,有关反应的化学方程式为 。以氯化铬晶体制备无水氯化铬的方法是 。
(3)实际进行实验时,发现上述装置存在一个缺陷,会导致危险,请简要说明 。固体X也可用Cr2O3固体。通入NH3时先将氧化物还原为金属单质,然后金属单质与另一产物化合得到CrN,这些过程几乎同时进行。
(4)写出NH3与Cr2O3发生氧化还原反应的化学方程式: 。CrN产品中含有Cr2N杂质,可利用如下方法进行纯度测定:取样品14.380g在空气中充分加热至反应完全,剩余固体全为Cr2O3,质量为16.720g。
(5)样品中CrN与Cr2N的物质的量之比为 。
(6)证明样品已反应完全的操作名称是 ;若加热时长不足,则最终测定CrN的纯度将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
25.化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如图:
完成下列填空:
(1)G中含氧官能团名称是 。
(2)B→C的反应类型为 ;E→F所需的试剂与条件是 。
(3)F的结构简式为 ;F→G过程中,除生成G外,另一产物的化学式是 。
(4)同时符合下列条件C的所有同分异构体的结构共有 种(不考虑立体异构),请写出其中氢原子化学环境种类最少的同分异构体的结构简式(若存在多种可任写一种): 。
a.苯环上有两个取代基
b.含有碳碳双键
c.不与金属钠发生反应
(5)参照上述部分合成路线,设计由为原料制备化合物的合成路线 。
26.CH4﹣CO2重整反应[CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)﹣Q(Q>0)]以两种温室气体为原料生成了合成气,在“碳中和”的时代背景下,该技术受到更为广泛的关注。
完成下列填空:
(1)某温度下,在体积2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,经过2min达到平衡状态时CO2的转化率为50%。此过程中以CH4表示的平均化学反应速率为 。平衡常数的值为 。
达到平衡后,其他条件不变时向容器中充入CO2与CO各1mol,则化学平衡 移动(选填“正向”“逆向”或“不”)。
储能是指通过介质或设备把能量存储起来,在需要时再释放的过程。CH4﹣CO2重整反应也可用于高温废热的储能。800℃下,研究反应物气体流量、CH4与CO2物质的量比对CH4转化率(α)、储能效率(η)的影响,部分数据如下所示。
序号
加热温度/℃
反应物气体流量/L•min﹣1
n(CH4):n(CO2)
α/%
η/%
ⅰ
700
4
2:2
49.0
42.0
ⅱ
800
4
2:2
79.6
52.2
ⅲ
800
6
3:3
64.2
61.9
ⅳ
800
6
2:4
81.1
41.6
已知储能效率η=Qchem/Qi。其中,Qchem是通过化学反应吸收的热量,Qi是设备的加热功率。
(2)解释为何可以用CH4﹣CO2重整反应进行储能 。
(3)对比实验 (填序号),可得出结论:气体流量越大,CH4转化率 。
(4)实验ⅳ中CH4转化率比实验ⅲ高,结合相关数据解释为何储能效率却低的原因(两次实验中设备的加热功率Qi不变) 。
2022年上海市虹口区高考化学第二次模拟试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(共40分,每小题3分。每小题只有一个正确答案)
1.(3分)“碳中和”是指 CO2 排放总量和减少总量相当。下列措施对实现“碳中和”没有帮助的是( )
A.植树造林 B.风力发电 C.燃煤脱硫 D.绿色出行
【分析】碳中和是直接或间接减少二氧化碳的排放。
【解答】解:A.植树造林,利用植物的光合作用吸收二氧化碳,实现“碳中和”,故A不符合题意;
B.风力发电,减少化石燃料的燃烧,实现“碳中和”故B不符合题意;
C.燃煤脱硫可以减少二氧化硫的排放,不能减少二氧化碳的排放,故C符合题意;
D.绿色出行可以减少化石燃料的燃烧,减少二氧化碳的排放,实验“碳中和”,故D不符合题意;
故选:C。
【点评】本题考查“碳中和”,侧重考查学生知识的应用能力,试题比较简单。
2.(3分)能说明 HI 是共价化合物的事实是( )
A.液态条件不导电 B.仅由非金属元素组成
C.水溶液具有腐蚀性 D.受热易分解
【分析】共价化合物是原子间通过共用电子对而形成的化合物。
【解答】解:A.离子化合物熔融状态(液态)能导电,共价化合物液态不能导电,故A正确;
B.仅由非金属元素组成可能是单质,不是共价化合物,故B错误;
C.HI的水溶液具有腐蚀性,与其共价化合物没有关系,如NaOH是离子化合物,故C错误;
D.HI受热易分解,说明其稳定性差,与其共价化合物没有关系,如NH4Cl是离子化合物,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查物质分类,侧重考查学生基础知识的掌握情况,试题比较简单。
3.(3分)某些物质若混合使用可以增加使用效果,下列做法正确的是( )
A.氯化铵与草木灰混合使用提高肥效
B.84消毒液与含盐酸的洁厕灵混合使用提高杀菌效果
C.二氧化硫与新制氯水混合使用提高漂白效果
D.高锰酸钾溶液和稀硫酸混合使用增加氧化性
【分析】A.氨根离子与碳酸根离子发生双水解生成氨气;
B.NaClO具有强氧化性,能与HCl反应生成Cl2;
C.二氧化硫与新制氯水混合会发生反应SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4;
D.高锰酸钾在酸性条件下氧化性更强。
【解答】解:A.氯化铵和草木灰混合会放出氨气,使肥效降低,所以不能将氯化铵和草木灰混合使用,故A错误;
B.84消毒液主要成分为NaClO与含HCl的洁厕灵混合使用会产生有毒的Cl2,且降低其消毒效果,故B错误;
C.二氧化硫与新制氯水混合会发生反应SO2+Cl2+2H2O=2HCl+H2SO4,会降低漂白效果,故C错误;
D.高锰酸钾在酸性条件下氧化性更强,故D正确,
故选:D。
【点评】本题主要考查常见物质的性质,包括次氯酸钠、高锰酸钾等知识,题目难度不大。
4.(3分)我国学者发明了一种低压高效电催化还原CO2的新方法,其原理可以表示为:NaCl+CO2 CO+NaClO。下列有关化学用语表示正确的是( )
A.中子数为12的钠离子Na+
B.NaClO的电子式:
C.CO2的比例模型:
D.CO晶体模型:
【分析】A.质量数=质子数+中子数,质子数写在左下角,质量数写在左上角;
B.NaClO是离子化合物,ClO﹣中Cl、O原子间共用1对电子;
C.CO2是直线形分子,并且C原子半径大于O;
D.CO是分子晶体,不是共价晶体。
【解答】解:A.中子数为12的钠原子的质量数为11+12=23,核素符号为Na,该核素的离子符号为Na+,故A错误;
B.NaClO是离子化合物,由Na+和ClO﹣构成,ClO﹣中Cl、O原子间共用1对电子,Cl、O原子外围达到8e﹣结构,其电子式为,故B正确;
C.CO2是直线形分子,中心原子是C,且C原子半径大于O原子半径,其比例模型为,故C错误;
D.是立体网状结构,是共价晶体的晶体模型,其中C原子的配位数为4,O原子配位数为2,则该晶体的化学式为CO2,而CO晶体属于分子晶体,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查了常见化学用语的正误判断,掌握电子式、核素、比例模型、晶体类型及晶体模型等知识为解题关键,注意掌握常见化学用语的书写原则,试题培养了学生灵活运用基础知识的能力,题目难度中等。
5.(3分)关于下列仪器使用的说法正确的是( )
①
②
③
④
⑤
⑥
A.①、②、④常用于物质分离 B.②、③、⑥使用前需要检漏
C.③、⑤可用作反应容器 D.④、⑤可直接加热
【分析】①为长颈漏斗;②分液漏斗;③容量瓶;④蒸发皿;⑤集气瓶;⑥酸式滴定管,据此进行解答。
【解答】解:A.①为长颈漏斗,不能用来分离物质,故A错误;
B.分液漏斗,容量瓶,酸式滴定管使用前要检漏,故B正确;
C.容量瓶是精密仪器,不能做反应容器,故C错误;
D.蒸发皿能直接加热,集气瓶不能加热,故D错误;
故选:B。
【点评】本题主要考查基本的实验操作,主要涉及容量瓶、分液漏斗、坩埚与蒸发皿的选择等,属于基本知识的考查,难度不大。
6.(3分)工业上用NaOH溶液捕捉废气中的SO2,下列说法正确的是( )
A.捕捉过程中溶液pH会下降
B.NaOH溶液属于强电解质
C.SO2含有非极性共价键
D.1molNaOH最多捕捉0.5molSO2
【分析】NaOH溶液捕捉废气中的SO2,发生的反应有2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O,Na2SO3+H2O+SO2=2NaHSO3,据此进行解答。
【解答】解:A.捕捉过程中氢氧化钠会被消耗,pH会下降,故A正确;
B.氢氧化钠溶液是混合物,既不是电解质也不是非电解质,故B错误;
C.SO2中S与O键是极性共价键,故C错误;
D.1molNaOH最多捕捉1molSO2,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查物质的性质及变化,主要考查电解质、非极性共价键等知识,题目难度不大。
7.(3分)有关浓硝酸与浓硫酸的对比错误的是( )
A.在加热条件下都能将碳氧化成二氧化碳
B.常温下都能用铁制或铝制容器盛放
C.长期露置在空气中,溶质质量分数都会变小
D.用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近都会有白烟生成
【分析】A.浓硫酸、浓硝酸都具有强氧化性,都可与碳反应;
B.在常温下,金属铁、铝和浓硝酸与浓硫酸之间发生钝化;
C.浓硝酸具有挥发性,浓硫酸具有吸水性;
D.浓氨水具有挥发性,浓硝酸具有挥发性,据此回答。
【解答】解:A.浓硫酸、浓硝酸都具有强氧化性,在加热条件下都可与碳反应,都可生成二氧化碳气体,故A正确;
B.在常温下,金属铁、铝和浓硝酸与浓硫酸之间发生钝化,都能用铁制或铝制容器盛放,故B正确;
C.浓硝酸具有挥发性,浓硫酸具有吸水性,长期露置在空气中,二者溶质质量分数都会变小,故C正确;
D.浓硝酸具有挥发性,用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近浓硝酸,硝酸和氨气之间会发生反应生成硝酸铵固体,会有白烟生成,但是浓硫酸不会出现该现象,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查了浓硫酸和浓硝酸的性质知识,熟练掌握二者各种性质是解题的关键,难度不大。
8.(3分)维生素A(分子结构如图所示)是重要的营养素。下列关于维生素A的说法正确的是( )
A.分子式为C20H32O B.属于芳香族化合物
C.易溶于水 D.既能被氧化又能被还原
【分析】A.C、H、O原子个数依次是20、30、1;
B.不含苯环;
C.憎水基对其溶解性的影响远远大于亲水基对其溶解性的影响;
D.具有烯烃和醇的性质。
【解答】解:A.C、H、O原子个数依次是20、30、1,分子式为C20H30O,故A错误;
B.不含苯环,不属于芳香族化合物,故B错误;
C.憎水基对其溶解性的影响远远大于亲水基对其溶解性的影响,所以维生素A不易溶于水,故C错误;
D.具有烯烃和醇的性质,碳碳双键能发生还原反应、碳碳双键和醇羟基能发生氧化反应,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查有机物的结构和性质,侧重考查基础知识的掌握和灵活运用能力,明确官能团及其性质的关系是解本题关键,题目难度不大。
9.(3分)实验室制取乙烯并验证其化学性质,下列装置正确的是( )
A.制备乙烯 B.除去杂质
C.验证加成反应 D.收集乙烯
【分析】A.乙醇与浓硫酸在170℃时反应生成乙烯;
B.洗气瓶除杂时,气体应经过溶液;
C.含不饱和键的气体可与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,而使溴的四氯化碳褪色;
D.乙烯的密度和空气比较接近。
【解答】解:A.乙醇与浓硫酸在170℃时反应生成乙烯,温度计应在液面下,故A错误;
B.洗气瓶除杂时,气体应经过溶液,应是长管进气,短管出气,故B错误;
C.含不饱和键的气体可与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,而使溴的四氯化碳褪色,用溴的四氯化碳溶液可以验证加成反应,故C正确;
D.乙烯的密度和空气比较接近,不能用排空气法收集乙烯,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查乙烯的制备及其性质实验,侧重考查学生基础知识的掌握情况,试题比较简单。
10.(3分)如图所示是周期表前四周期的一部分,其中粗实线为金属与非金属的分界线。下列有关R、X、Y、Z 四种元素说法正确的是( )
A.核外未成对电子数:Z>X
B.简单离子半径:Y>X
C.元素最高正化合价:X>Z
D.气态氢化物热稳定性:R>X
【分析】由周期表的结构和金属与非金属的分界线可知,R为C元素,X为O元素,Y为Al元素,Z为As元素,以此分析。
【解答】解:A.As的价层电子排布为4s24p3,有3个未成对电子,O的价层电子排布为2s22p4,有2个未成对电子,核外未成对电子数:As>O,故A正确;
B.O2﹣、Al3+核外电子排布相同,原子序数越大,离子半径越小,故离子半径:O2﹣>Al3+,故B错误;
C.O元素没有最高正价,As元素最高正价为+5,故C错误;
D.非金属性越强,气态氢化物越稳定,非金属性:C<O,氢化物的稳定性:H2O>CH4,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查位置、结构与性质,为高频考点,把握元素的位置、性质、元素周期律等为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意规律性知识的应用,题目难度中等。
11.(3分)化学法镀银的过程如下:Ⅰ.向容器中加入一定量2%AgNO3溶液,边振荡边滴加2%氨水至沉淀恰好完全溶解;Ⅱ.加入10%葡萄糖溶液至充满容器,在60~70℃水浴中加热,片刻后容器内壁便镀上一层银。下列说法正确的是( )
A.该实验证明葡萄糖与甲醛、乙醛等互为同系物
B.步骤Ⅰ后的溶液中大量存在Ag+、NO3﹣和NH4+
C.步骤Ⅱ可使用酒精灯直接加热以加快银的析出
D.可用硝酸洗涤除去容器壁上的银
【分析】A.银氨溶液能够氧化醛基生成羧基;
B.向试管中加入1mL2%AgNO3溶液,边振荡边滴加2%氨水至沉淀恰好完全溶解,得到氢氧化二铵和银络合物;
C.银镜反应要水浴加热;
D.银易溶于稀硝酸。
【解答】解:A.银氨溶液能够氧化醛基生成羧基,产生银镜现象说明葡萄糖分子中含醛基,但不能证明葡萄糖与甲醛、乙醛等互为同系物,故A错误;
B.向试管中加入1mL2%AgNO3溶液,边振荡边滴加2%氨水至沉淀恰好完全溶解,得到氢氧化二铵合银络合物,溶液中含大于的[Ag(NH3)2]+、OH﹣、NO3﹣,故B错误;
C.银镜反应要水浴加热才能成功,直接加热受热不均匀,很难产生银镜反应,故C错误;
D.银易溶于稀硝酸,所以可用稀硝酸洗涤除去试管壁上残留的银,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查了有机物结构与性质,明确葡萄糖结构特点,熟悉银镜反应原理即可解答,题目难度不大。
12.(3分)“索氏制碱法”与“侯氏制碱法”是常见的纯碱工业制法,关于两者说法正确的是( )
A.两者生产原料来源相同
B.两者均使用了高效催化剂
C.侯氏制碱法联合了人工固氮过程
D.索氏制碱法食盐利用率更高
【分析】索尔维制碱法对滤液的处理是加熟石灰使氨气循环,产生的CaCl2,含Cl几乎没什么用,索氏氨碱法缺点:大量CaCl2用途不大,NaCl利用率只有70%,约有30%的NaCl留在母液中,侯氏制碱法的优点:把合成氨和纯碱两种产品联合生产,提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了纯碱的成本.保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到96%,NH4Cl可做氮肥,可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO转化成CO2,减少无用的氯化钙生成。
【解答】解:A.分析可知两者生产原料来源不相同,故A错误;
B.过程分析可知,两者均未使用高效催化剂,故B错误;
C.侯氏制碱法与合成氨厂联合,即联合了人工固氮过程,故C正确;
D.原理分析可知,索氏制碱法食盐利用率低,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查侯氏制碱法与索氏氨碱法知识,题目难度中等,注意把握索尔维制碱法与侯德榜制碱法反应原理,即可判断二者的优缺点。
13.(3分)除去下列物质中的杂质(括号内为杂质),可采用加入过量NaOH溶液充分反应后,再用过滤方法分离的是( )
A.AlCl3溶液(FeCl3) B.Na2CO3溶液(NaHCO3)
C.Fe2O3固体(Al2O3) D.NaCl溶液(MgCl2)
【分析】A.AlCl3溶液与过量NaOH溶液生成偏铝酸钠;
B.碳酸氢钠与NaOH溶液反应生成碳酸钠;
C.氧化铝与NaOH溶液反应,氧化铁不能;
D.氯化镁溶液与NaOH反应生成沉淀,且NaOH过量易引入新杂质。
【解答】解:A.AlCl3溶液与过量NaOH溶液生成偏铝酸钠,过滤分离不能得到氯化铝溶液,故A错误;
B.碳酸氢钠与NaOH溶液反应生成碳酸钠,不需要过滤操作,过量NaOH溶液易引入新杂质,故B错误;
C.氧化铝与NaOH溶液反应,氧化铁不能,反应后过滤可分离出氧化铁,故C正确;
D.氯化镁溶液与NaOH反应生成沉淀,但NaOH过量易引入新杂质,不能除杂,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查混合物的分离提纯,为高频考点,把握物质的性质、混合物的分离方法、实验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意元素化合物知识的应用,题目难度不大。
14.(3分)如图装置进行实验,向小试管中加入稀盐酸。观察到U形管内两边红墨水液面逐渐变为左低右高,与此现象有关的推论是( )
A.反应物总能量低于生成物
B.发生了析氢腐蚀,产生较多气体
C.生成物中化学键形成会放出能量
D.锥形瓶内气体分子间平均距离变大
【分析】铁、碳和电解质溶液构成了原电池,较活泼的金属铁作负极,碳作正极,负极上失电子发生氧化反应,正极上得电子发生还原反应;加入稀盐酸,发生析氢腐蚀,放出热量。
【解答】解:A.该反应是放热反应,反应物总能量高于生成物,故A错误;
B.加入稀盐酸,发生析氢腐蚀,产生较多气体,故B正确;
C.该反应不能判断生成物中化学键形成会放出能量,故C错误;
D.该反应是放热反应,锥形瓶内压强增大,气体平均距离减小,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查化学反应中能量变化,熟记常见的吸热反应和放热反应式解题的关键,题目难度不大。
15.(3分)一定条件下固定容积的容器中,反应 2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)+196 kJ 已达到平衡状态。改变某一条件后,平衡发生移动至新的平衡状态。已知此过程中正反应速率先增大后减小,则改变的条件可能是( )
A.加入催化剂 B.移走SO3
C.升高温度 D.缩小容器体积
【分析】改变某一条件后,平衡发生移动,此过程中正反应速率先增大后减小,说明外界条件改变使正反应速率增大程度大于逆反应速率增大程度,平衡正向移动,故改变的条件可以加快反应速率,同时使平衡正向移动。
【解答】解:A.加入催化剂,正逆反应速率同等程度加快,平衡不移动,故A错误;
B.移走三氧化硫,反应物浓度减小,正反应速率减慢,故B错误;
C.升高温度,正反应速率加快,反应放热,升温平衡逆向移动,故C错误;
D.缩小容器体积,浓度增大,正逆反应速率加快,反应为气体分子数减小的反应,加压,平衡正向移动,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查化学平衡,题目难度中等,掌握外界条件改变对反应速率和化学平衡的影响是解题的关键。
16.(3分)工业硅冶炼炉中存在如下反应:
反应①:SiO2+2CSi(熔点1410℃)+2CO↑
反应②:SiO2+3CSiC(熔点2700℃)+2CO↑
已知SiC与Si结构相似,NA表示阿伏加德罗常数的值。关于上述反应说法正确的是( )
A.反应①中C置换了Si,说明非金属性C>Si
B.反应①与②中氧化剂与还原剂物质的量之比均为 1:2
C.反应①与②中每生成22.4LCO,转移电子数均为2NA个
D.SiC熔点明显高于Si是因为两者结构相似,但SiC摩尔质量更大
【分析】A.自发的氧化还原反应,可判断氧化性和非金属性的强弱;
B.反应①:SiO2+2CSi(熔点1410℃)+2CO↑中Si的化合价由+4价降低到0价,C的化合价由0价升高到+2价,反应②:SiO2+3CSiC(熔点2700℃)+2CO↑中Si元素的化合价由+4价降低到0价,C元素的化合价由0价升高到+2价和从0价降低到﹣4价,据此进行分析;
C.未注明气体的状态;
D.共价晶体中原子键长越短则熔点越高。
【解答】解:A.自发的氧化还原反应,可判断氧化性和非金属性的强弱,该反应是在高温条件下发生的,则不能判断Si、C的非金属性强弱,故A错误;
B.反应①:SiO2+2CSi(熔点1410℃)+2CO↑中Si元素的化合价由+4价降低到0价,做氧化剂,C的化合价由0价升高到+2价,做还原剂,氧化剂与还原剂物质的量之比均为 1:2,反应②:SiO2+3CSiC(熔点2700℃)+2CO↑中Si元素的化合价由+4价降低到0价,做氧化剂,C元素的化合价由0价升高到+2价和从0价降低到﹣4价,C既是氧化剂也是还原剂,氧化剂与还原剂物质的量之比均为 1:1,故B错误;
C.未注明气体的状态,无法进行计算,故C错误;
D.共价晶体中原子键长越短则熔点越高,Si﹣C键长小于Si﹣Si键长,故SiC熔点明显高于Si,SiC摩尔质量更大,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查氧化还原反应,为高频考点,把握反应中元素的化合价变化为解答的关键,侧重氧化还原反应基本概念的考查,注意利用实例来分析,题目难度不大。
17.(3分)有研究认为,强碱性环境下反应:I﹣+ClO﹣⇌IO﹣+Cl﹣可能分如下三步进行:
第一步:ClO﹣+H2O⇌HClO+OH﹣K1=3.3×10﹣10
第二步:…K2=…
第三步:HIO+OH﹣⇌IO﹣+H2O K3=2.3×103
下列说法正确的是( )
A.第二步反应的平衡常数表达式为K2=
B.由K值大小可以判断第三步反应比第一步快
C.升高温度会使K1变小、K3变大
D.OH﹣是该反应的催化剂
【分析】A.总反应为:I﹣+ClO﹣⇌IO﹣+Cl﹣,第一步:ClO﹣+H2O⇌HClO+OH﹣,第三步:HIO+OH﹣⇌IO﹣+H2O,总反应减去第一步反应和第三步反应得到第二步反应;
B.题干中的平衡常数数值比较大小,平衡常数是决定反应进行程度大小;
C.升高温度,平衡向吸热反应方向进行;
D.催化剂是参与反应过程,本身的质量和化学性质保持不变。
【解答】解:A.强碱性环境下反应:I﹣+ClO﹣⇌IO﹣+Cl﹣可能分如下三步进行:,第一步:ClO﹣+H2O⇌HClO+OH﹣K1=3.3×10﹣10,第二步:…K2=…,第三步:HIO+OH﹣⇌IO﹣+H2O K3=2.3×103,总反应减去第一步反应和第三步反应得到第二步反应,HClO+I﹣⇌HIO+Cl﹣,平衡常数K=,故A正确;
B.K1=3.3×10﹣10>K3=2.3×103,但平衡常数只是说明反应进行程度大小,不能确定反应速率,故B错误;
C.第一步反应和第三步反应的焓变不知,升温不能判断平衡移动的方向,不能平衡平衡常数变化,故C错误;
D.反应过程分析可知,OH﹣为中间产物,不是催化剂,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查了和冲锋衣过程的分析判断、平衡常数表达式、盖斯定律的计算应用等,注意题干信息的理解应用,题目难度不大。
18.(3分)某种酒驾检测仪具有吹气流量监测与控制的功能,其结构与工作原理如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.该装置将电能转化为化学能
B.电流由电极Ⅱ经显示屏、处理器流向电极Ⅰ
C.在电解液中迁移的微粒X可能是电子
D.电极Ⅱ的电极反应式可能是:O2+H2O+4e﹣→4OH﹣
【分析】乙醇酸性燃料电池酒精检测仪中,乙醇发生失电子的氧化反应生成醋酸,则呼气所在电极I为负极、通入O2的电极II为正极,负极反应式为CH3CH2OH﹣4e﹣+H2O=4H++CH3COOH,O2在正极发生得电子的还原反应,正极反应式为O2+4e﹣+4H+═2H2O,据此分析解答。
【解答】解:A.酒驾检测仪工作原理是原电池原理,该装置将化学能转化为电能,故A错误;
B.电极I为负极、电极II为正极,电流由正极经过外电路流向负极,即电流由电极Ⅱ经显示屏、处理器流向电极Ⅰ,故B正确;
C.电子不能加入溶液中,图中迁移的微粒X可能是氢离子,故C错误;
D.电极II为正极,正极反应式为O2+4e﹣+4H+═2H2O,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查燃料电池工作原理,为高频考点,侧重学生分析能力和运用能力的考查,把握图中信息是解题关键,注意结合电解质的酸碱性书写电极反应式,题目难度不大。
19.(3分)测定鸡蛋壳中碳酸钙含量的方法如下:将一定质量鸡蛋壳粉碎后用已知浓度与体积的足量盐酸充分溶解(假设其他成分不反应),直到不再有气泡产生。再加入2滴酚酞试液,用标准NaOH溶液滴定至终点,记录消耗NaOH溶液体积。若某次测定的碳酸钙含量偏高,可能的原因是( )
A.所用的盐酸浓度过高,有一定挥发
B.终点时溶液呈较深的红色
C.滴定管清洗后直接盛装标准NaOH溶液
D.滴定前未通过加热赶走溶解的CO2
【分析】A.若所用的盐酸浓度过高,有一定挥发,则过量盐酸消耗NaOH的体积减小;
B.终点时溶液呈较深的红色,则过量盐酸消耗NaOH溶液体积偏大,CaCO3消耗盐酸的体积偏小;
C.滴定管清洗后直接盛装标准NaOH溶液,则过量盐酸消耗NaOH的体积偏大;
D.滴定前未通过加热赶走溶解的CO2,则过量盐酸消耗NaOH的体积偏大。
【解答】解:A.若所用的盐酸浓度过高,有一定挥发,则过量盐酸消耗NaOH的体积减小,由此计算CaCO3消耗盐酸的体积偏大,CaCO3的质量偏大,含量偏高,故A正确;
B.终点时溶液呈较深的红色,则消耗NaOH溶液体积偏大,CaCO3消耗盐酸的体积偏小,由此计算CaCO3的含量偏低,故B错误;
C.滴定管清洗后直接盛装标准NaOH溶液,会将标准氢氧化钠溶液稀释,使得消耗NaOH的体积偏大,由此计算CaCO3消耗盐酸的体积偏小,CaCO3的含量偏低,故C错误;
D.滴定前未通过加热赶走溶解的CO2,二氧化碳与水结合形成碳酸,也会消耗氢氧化钠,使得NaOH的体积偏大,由此计算CaCO3消耗盐酸的体积偏小,CaCO3的含量偏低,故D错误;
故选:A。
【点评】本题主要考查了中的滴定操作,注意对测定结果的影响以及误差分析,难度中等。
20.(3分)室温下,通过下列实验探究0.1mol•L﹣1NaHS 溶液的性质。下列有关说法正确的是( )
实验
实验操作和现象
①
滴加几滴酚酞试液,溶液变红
②
加入等体积0.1mol⋅L﹣1NaOH 溶液充分混合,无明显现象
③
加入少量CuSO4溶液,产生黑色沉淀
④
加入适量NaClO溶液,有淡黄色沉淀产生
A.实验①溶液中:c(S2﹣)>c(H2S)
B.实验②所得溶液中:c(OH﹣)=c(H+)+c(HS﹣)+2c(H2S)
C.实验③中反应的离子方程式:Cu2++HS﹣→CuS↓+H+
D.实验④中反应的离子方程式:2HS﹣+ClO﹣→2S↓+Cl﹣+H2O
【分析】A.实验①:滴加几滴酚酞试液,溶液变红,表明溶液显碱性;
B.实验②中,NaHS与NaOH正好完全反应,所得溶液为Na2S溶液,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH﹣)+c(HS﹣)+2c(S2﹣),物料守恒:c(Na+)=2c(HS﹣)+2c(S2﹣)+2c(H2S);
C.实验③中,HS﹣与Cu2+反应,生成CuS沉淀和H+,H+再与HS﹣结合为H2S;
D.实验④中,HS﹣与ClO﹣发生氧化还原反应,生成S、Cl﹣和OH﹣,OH﹣再与HS﹣反应生成S2﹣和H2O。
【解答】解:A.实验①:滴加几滴酚酞试液,溶液变红,表明溶液显碱性,则HS﹣的水解程度大于电离程度,所以溶液中:c(S2﹣)<c(H2S),故A错误;
B.实验②中,NaHS与NaOH正好完全反应,所得溶液为Na2S溶液,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH﹣)+c(HS﹣)+2c(S2﹣),物料守恒:c(Na+)=2c(HS﹣)+2c(S2﹣)+2c(H2S),从而得出c(OH﹣)=c(H+)+c(HS﹣)+2c(H2S),故B正确;
C.实验③中,HS﹣与Cu2+反应,生成CuS沉淀和H+,H+再与HS﹣结合为H2S,反应的离子方程式:Cu2++2HS﹣→CuS↓+H2S↑,故C错误;
D.实验④中,HS﹣与ClO﹣发生氧化还原反应,生成S、Cl﹣和OH﹣,OH﹣再与HS﹣反应生成S2﹣和H2O,反应的离子方程式:2HS﹣+ClO﹣→S↓+Cl﹣+S2﹣+H2O,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查化学实验方案的评价,为高频考点,把握物质的性质、反应与现象、实验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意实验的评价性分析,题目难度不大。
二、综合分析题(本题共60分)(一)本题共16分
21.锗、锡、铅均属于ⅣA族元素,它们的单质与化合物广泛应用于生活的各个领域。完成下列填空:
(1)锗元素原子核外能量最高的电子有 2 个,它们运动所形成的电子云形状为 哑铃 形。
(2)氢化锗(GeH4)结构与甲烷类似,在常温常压下是具有刺激性气味的无色有毒气体。从结构角度比较GeH4与CH4沸点高低并说明理由 GeH4与CH4均为分子晶体,结构相似,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高 。氢化锗的液氨溶液具有较好的导电性,主要是因为GeH4与NH3反应生成了NH4+和 GeH3﹣ (填化学式)两种离子。
【分析】(1)锗元素是32号原子,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2;
(2)GeH4与CH4均为分子晶体;GeH4与NH3反应生成了NH4+和GeH3﹣两种离子。
【解答】解:(1)锗元素是32号原子,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,能量最高的电子是2p上的电子,有2个,它们运动所形成的电子云形状为哑铃形,
故答案为:2;哑铃;
(2)由于氢化锗结构与甲烷类似,在常温常压下是具有刺激性气味的无色有毒气体,所以GeH4与CH4均为分子晶体,结构相似,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高;氢化锗的液氨溶液具有较好的导电性,主要是因为GeH4与NH3反应生成了NH4+和GeH3﹣两种离子,
故答案为:GeH4与CH4均为分子晶体,结构相似,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高;GeH3﹣。
【点评】本题考查原子结构和晶体性质,侧重考查学生知识的应用能力,试题难度中等。
22.三水锡酸钠(Na2SnO3•3H2O)是一种易溶于水的无色晶体,露置在空气中会逐渐转化成Na2CO3和Sn(OH)4。
(1)常温下,相同物质的量浓度的Na2SnO3溶液与Na2CO3溶液,前者pH 大于 (填“大于”“小于”或“等于”)后者。
(2)写出三水锡酸钠露置在空气中发生反应的化学方程式 Na2SnO3•3H2O+CO2=Na2CO3+Sn(OH)4+H2O 。
【分析】(1)C和Sn为同主族元素,同主族从上到下,最高价氧化物对饮水化物酸性减弱,酸越弱,对应盐水解程度越大;
(2)三水锡酸钠(Na2SnO3•3H2O)是一种易溶于水的无色晶体,露置在空气中会逐渐转化成Na2CO3和Sn(OH)4,结合原子守恒书写化学方程式。
【解答】解:(1)非金属性C>Sn,最高价氧化物对应水化物酸性,H2CO3>H2SnO3,常温下,相同物质的量浓度的Na2SnO3溶液与Na2CO3溶液,前者pH大于后者,
故答案为:大于;
(2)三水锡酸钠(Na2SnO3•3H2O)是一种易溶于水的无色晶体,露置在空气中会逐渐转化成Na2CO3和Sn(OH)4,反应的化学方程式为:Na2SnO3•3H2O+CO2=Na2CO3+Sn(OH)4+H2O,
故答案为:Na2SnO3•3H2O+CO2=Na2CO3+Sn(OH)4+H2O。
【点评】本题考查了物质性质的分析判断,注意知识的熟练掌握和应用,题目难度不大。
23.水溶液中铅的存在形态主要有Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2、Pb(OH)3﹣、Pb(OH)42﹣。当总含铅量一定时,各形态铅的百分比(α)与溶液pH变化的关系如图所示。
(1)Pb(NO3)2溶液中, > 2(填“>”“=”或“<”);往Pb(NO3)2溶液中滴入稀NaOH溶液,pH=8时溶液中存在的阳离子除Na+外,还有 Pb2+、Pb(OH)+、H+ (填微3粒符号)。
(2)科学家发现一种新型脱铅剂DH,能有效除去水中的痕量铅。已知DH脱铅过程中主要发生反应为:2DH(s)+Pb2+(aq)⇌D2Pb(s)+2H+。则脱铅时最合适的pH约为 a (选填编号)。
a.4~5
b.6~7
c.8~10
d.12~14
【分析】(1)从图中可以看出,pH=8时,铅以Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2的形式存在;
(2)从图中可以看出,pH<6时,铅元素全部以Pb2+的形式存在,此时溶液中加入DH,发生反应为:2DH(s)+Pb2+(aq)⇌D2Pb(s)+2H+,铅的脱除率最高。
【解答】解:(1)铅离子在水中可以水解,使得浓度减小,则>2,从图中可以看出,pH=8时,铅以Pb2+、Pb(OH)+、Pb(OH)2的形式存在,则往Pb(NO3)2溶液中滴入稀NaOH溶液,pH=8时溶液中存在的阳离子除Na+外,还有Pb2+、Pb(OH)+、H+,
故答案为:>;Pb2+、Pb(OH)+、H+;
(2)从图中可以看出,pH<6时,铅元素全部以Pb2+的形式存在,此时溶液中加入DH,发生反应为:2DH(s)+Pb2+(aq)⇌D2Pb(s)+2H+,铅的脱除率最高,所以脱铅时最合适的pH约为4~5,故选a,
故答案为:a。
【点评】本题考查沉淀溶解平衡分析判断,把握沉淀溶解平衡的计算为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,题目难度中等。
24.氮化铬(CrN)是一种良好的耐磨材料,实验室可用如图装置进行模拟制备(省略夹持装置):
完成下列填空:
(1)干燥的NH3可选用以下装置制得,相应的连接顺序可以是 b → e → f (选填端口字母编号)。
固体X可用无水氯化铬(CrCl3)固体,主要反应为NH3+CrCl3CrN+3HCl。
(2)无水氯化铬具有很强的吸水性,通常形成晶体CrCl3•6H2O。直接加热脱水往往得到Cr2O3,有关反应的化学方程式为 2CrCl3•6H2OCr2O3+6HCl↑+9H2O 。以氯化铬晶体制备无水氯化铬的方法是 通HCl气流加热 。
(3)实际进行实验时,发现上述装置存在一个缺陷,会导致危险,请简要说明 制备NH3装置易堵塞,引发爆炸 。固体X也可用Cr2O3固体。通入NH3时先将氧化物还原为金属单质,然后金属单质与另一产物化合得到CrN,这些过程几乎同时进行。
(4)写出NH3与Cr2O3发生氧化还原反应的化学方程式: Cr2O3+2NH32Cr+N2+3H2O 。CrN产品中含有Cr2N杂质,可利用如下方法进行纯度测定:取样品14.380g在空气中充分加热至反应完全,剩余固体全为Cr2O3,质量为16.720g。
(5)样品中CrN与Cr2N的物质的量之比为 20:1 。
(6)证明样品已反应完全的操作名称是 恒重操作 ;若加热时长不足,则最终测定CrN的纯度将 偏大 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【分析】氨气是一种碱性气体,能与浓硫酸反应生成硫酸铵,能被无水CaCl2吸收,从而转化为CaCl2•8NH3,所以氨气只能用碱石灰干燥;
(1)NH4Cl受热分解生成NH3和HCl,二者遇冷又化合为NH4Cl,所以不能用NH4Cl热分解制氨气,只能用碱石灰干燥NH3;
(2)CrCl3•6H2O直接加热脱水往往得到Cr2O3,所以由氯化铬晶体制备无水氯化铬时,应设法抑制水解反应的发生,通HCl气流加热;
(3)因为氨易液化,实际进行实验时,液氨会引起制气装置的堵塞,从而导致危险;
(4)NH3与Cr2O3发生氧化还原反应时,生成两种单质为Cr和N2;
(5)设产品中CrN的物质的量为x,Cr2N的物质的量为y,则可建立如下等量关系式:66x+118y=14.38①、x+2y=×2=0.22②,解方程可得:x=0.2mol,y=0.01mol;
(6)证明样品已反应完全时,继续加热前后固体的质量是否改变;若加热时长不足,则CrN和Cr2N没有完全转化为Cr2O3,加热后固体的质量必然小于16.720g,含Cr物质的量小于0.22mol,由此算出的y值偏小,x值偏大。
【解答】解:(1)NH4Cl受热分解生成NH3和HCl,二者遇冷又化合为NH4Cl,所以不能用NH4Cl热分解制氨气;由分析可知,只能用碱石灰干燥NH3,则相应的连接顺序可以是b→e→f,
故答案为:b→e→f;
(2)CrCl3•6H2O直接加热脱水往往得到Cr2O3,化学方程式为2CrCl3•6H2OCr2O3+6HCl↑+9H2O,所以由氯化铬晶体制备无水氯化铬时,应设法抑制水解反应的发生,从方程式提供的信息看,方法是通HCl气流加热,
故答案为:2CrCl3•6H2OCr2O3+6HCl↑+9H2O;通HCl气流加热;
(3)因为氨易液化,实际进行实验时,液氨会引起制气装置的堵塞,从而导致危险,简要说明为:制备NH3装置易堵塞,引发爆炸,
故答案为:制备NH3装置易堵塞,引发爆炸;
(4)NH3与Cr2O3发生氧化还原反应时,生成两种单质为Cr和N2,化学方程式:Cr2O3+2NH32Cr+N2+3H2O,
故答案为:Cr2O3+2NH32Cr+N2+3H2O;
(5)设产品中CrN的物质的量为x,Cr2N的物质的量为y,则可建立如下等量关系式:66x+118y=14.38……①、x+2y=×2=0.22……②,解方程可得:x=0.2mol,y=0.01mol,从而得出样品中CrN与Cr2N的物质的量之比为0.2:0.01=20:1,
故答案为:20:1;
(6)证明样品已反应完全时,只需看继续加热前后固体的质量是否改变,所以操作名称是恒重操作;若加热时长不足,则CrN和Cr2N没有完全转化为Cr2O3,加热后固体的质量必然小于16.720g,含Cr物质的量小于0.22mol,由此算出的y值偏小,x值偏大,所以最终测定CrN的纯度将偏大,
故答案为:恒重操作;偏大。
【点评】本题考查物质制备,侧重考查阅读、分析、判断及知识综合运用能力,正确获取信息、理解信息、整合信息并灵活运用信息是解本题关键,题目难度中等。
25.化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如图:
完成下列填空:
(1)G中含氧官能团名称是 羟基、酯基 。
(2)B→C的反应类型为 氧化反应 ;E→F所需的试剂与条件是 CH3OH、浓硫酸、加热 。
(3)F的结构简式为 ;F→G过程中,除生成G外,另一产物的化学式是 HCl 。
(4)同时符合下列条件C的所有同分异构体的结构共有 6 种(不考虑立体异构),请写出其中氢原子化学环境种类最少的同分异构体的结构简式(若存在多种可任写一种): 。
a.苯环上有两个取代基
b.含有碳碳双键
c.不与金属钠发生反应
(5)参照上述部分合成路线,设计由为原料制备化合物的合成路线 。
【分析】与发生开环加成生成,发生醇的催化氧化生成,C中﹣CHO转化为﹣C(NH2)CN生成D,D中﹣CN水解为﹣COOH生成E,对比E、G的结构简式,结合F的分子式,可知E与甲醇发生酯化反应生成F,F中氨基上氢原子被﹣CH2CH2OH取代生成G,故F结构简式为;
(5)由F→G的转化可知与发生取代反应生成,然后一定条件下水解生成,由C→D转化可知ClCH2CHO与NaCN/NH4Cl反应生成,而ClCH2CH2OH发生催化氧化生成ClCH2CHO。
【解答】解:(1)观察结构可知,G中含氧官能团名称是羟基、酯基,
故答案为:羟基、酯基;
(2)B→C的过程中﹣CH2OH转化为﹣CHO,该反应类型为氧化反应;E→F的转化酯E与甲醇发生酯化反应生成F,所需的试剂与条件是CH3OH、浓硫酸、加热,
故答案为:氧化反应;CH3OH、浓硫酸、加热;
(3)由分析可知,F的结构简式为;F→G过程中,F中氨基上氢原子被﹣CH2CH2OH取代生成G,反应同时生成HCl,
故答案为:;HCl;
(4)同时符合下列条件C()的所有同分异构体:a.苯环上有两个取代基,b.含有碳碳双键,c.不与金属钠发生反应,说明没有羟基,苯环有2个取代基为﹣CH=CH2、﹣OCH3或者﹣OCH=CH2、﹣CH3,2个取代基有邻、间、对3种位置关系,故符合条件的同分异构体共有6种,其中氢原子化学环境种类最少的同分异构体的结构简为等,
故答案为:6;;
(5)由F→G的转化可知与发生取代反应生成,然后一定条件下水解生成,由C→D转化可知ClCH2CHO与NaCN/NH4Cl反应生成,而ClCH2CH2OH发生催化氧化生成ClCH2CHO,合成路线为,
故答案为:。
【点评】本题考查有机物的合成,涉及官能团识别、有机反应类型、限制条件同分异构体的书写、合成路线设计等,对比有机物结构变化理解发生的反应,题目较好地考查学生自学能力、分析推理能力、知识迁移运用能力。
26.CH4﹣CO2重整反应[CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)﹣Q(Q>0)]以两种温室气体为原料生成了合成气,在“碳中和”的时代背景下,该技术受到更为广泛的关注。
完成下列填空:
(1)某温度下,在体积2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,经过2min达到平衡状态时CO2的转化率为50%。此过程中以CH4表示的平均化学反应速率为 0.125mol/(L•min) 。平衡常数的值为 。
达到平衡后,其他条件不变时向容器中充入CO2与CO各1mol,则化学平衡 逆向 移动(选填“正向”“逆向”或“不”)。
储能是指通过介质或设备把能量存储起来,在需要时再释放的过程。CH4﹣CO2重整反应也可用于高温废热的储能。800℃下,研究反应物气体流量、CH4与CO2物质的量比对CH4转化率(α)、储能效率(η)的影响,部分数据如下所示。
序号
加热温度/℃
反应物气体流量/L•min﹣1
n(CH4):n(CO2)
α/%
η/%
ⅰ
700
4
2:2
49.0
42.0
ⅱ
800
4
2:2
79.6
52.2
ⅲ
800
6
3:3
64.2
61.9
ⅳ
800
6
2:4
81.1
41.6
已知储能效率η=Qchem/Qi。其中,Qchem是通过化学反应吸收的热量,Qi是设备的加热功率。
(2)解释为何可以用CH4﹣CO2重整反应进行储能 CH4﹣CO2重整反应是吸热反应,在生成CO、H2等气体燃料同时也将高温废热转化为化学能,而气体燃料燃烧又能将热能释放出来,从而实现储能 。
(3)对比实验 ii和iii (填序号),可得出结论:气体流量越大,CH4转化率 越低 。
(4)实验ⅳ中CH4转化率比实验ⅲ高,结合相关数据解释为何储能效率却低的原因(两次实验中设备的加热功率Qi不变) 在1min内,实验iii通入甲烷3L,实际转化3×0.642L=1.926L,而实验iv通入甲烷2L,实际转化2×0.811L=1.622L,因此iii中参与反应的甲烷的量大于iv,通过化学反应吸收的热量Qchem更多,当设备加热功率Qi不变时,储能效率更高 。
【分析】(1)根据平衡的三段式进行计算,并结合反应速率的公式和平衡常数公式计算,并比较浓度商和平衡常数的大小确定平衡的移动方向;
(2)根据反应热分析该反应为储能;
(3)根据表中数据分析,改变气体流量的实验组别和实验结论;
(4)实验ⅳ中CH4转化率比实验ⅲ高,但在1min内,实验iii通入甲烷3L,实际转化3×0.642L=1.926L,而实验iv通入甲烷2L,实际转化2×0.811L=1.622L,因此iii中参与反应的甲烷的量大于iv。
【解答】解:(1)由三段法可知,
CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)(单位:mol)
开始 2 1 0 0
变化 0.5 0.5 1 1
平衡 1.5 0.5 1 1
CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)﹣Q(Q>0某温度下,在体积2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,经过2min达到平衡状态时CO2的转化率为50%,此过程中以CH4表示的平均化学反应速率为=mol/(L•min)=0.125mol/(L•min),平衡常数的值为K===;达到平衡后,其他条件不变时向容器中充入CO2与CO各1mol,则Qc===,化学平衡逆向移动,
故答案为:0.125mol/(L•min);;逆向;
(2)用CH4﹣CO2重整反应进行储能是因为CH4﹣CO2重整反应是吸热反应,在生成CO、H2等气体燃料同时也将高温废热转化为化学能,而气体燃料燃烧又能将热能释放出来,从而实现储能,故用用CH4﹣CO2重整反应进行储能,
故答案为:CH4﹣CO2重整反应是吸热反应,在生成CO、H2等气体燃料同时也将高温废热转化为化学能,而气体燃料燃烧又能将热能释放出来,从而实现储能;
(3)对比实验ii和iii是改变气体流量,根据表中数据分析,可以得出结论:气体流量越大,CH4转化率越低,
故答案为:ii和iii;越低;
(4)实验ⅳ中CH4转化率比实验ⅲ高,但在1min内,实验iii通入甲烷3L,实际转化3×0.642L=1.926L,而实验iv通入甲烷2L,实际转化2×0.811L=1.622L,因此iii中参与反应的甲烷的量大于iv,通过化学反应吸收的热量Qchem更多,当设备加热功率Qi不变时,储能效率更高,
故答案为:在1min内,实验iii通入甲烷3L,实际转化3×0.642L=1.926L,而实验iv通入甲烷2L,实际转化2×0.811L=1.622L,因此iii中参与反应的甲烷的量大于iv,通过化学反应吸收的热量Qchem更多,当设备加热功率Qi不变时,储能效率更高。
【点评】本题考查化学平衡的影响因素、化学平衡的计算,侧重考查学生分析能力、识图能力和计算能力,根据题目信息结合勒夏特列原理、化学平衡三段式等知识解答,此题难度中等。
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