


2021-2022学年上海市黄浦区高三(上)期末化学试卷(一模)
展开2021-2022学年上海市黄浦区高三(上)期末化学试卷(一模)
一、选择题(共40分,每小题2分。每小题只有一个正确答案)
1.(2分)下列我国科学家中,为化学理论做出重大贡献的是( )
A.徐光宪(创立稀土萃取理论)
B.屠呦呦(创制新的抗疟疾药)
C.袁隆平(培育杂交水稻)
D.于敏(提出氢弹构型理论)
2.(2分)下列劳动项目与化学知识关联错误的是( )
选项
劳动项目
化学知识
A
家务劳动:用洁厕灵(主要含浓盐酸)清洗马桶
含氯化合物具有杀菌消毒功能
B
学农活动:用厨余垃圾制肥料
厨余垃圾含N、P、K等元素
C
志愿者服务:“厨房废油制肥皂”爱心暑托班活动
皂化反应
D
自主探究:果蔬电池
原电池原理
A.A B.B C.C D.D
3.(2分)下列厨房中的物质属于强电解质的是( )
A.醋酸 B.白糖 C.淀粉 D.小苏打
4.(2分)工业制硫酸,通常用来吸收尾气的物质( )
A.氨水 B.硫酸 C.氯化钙 D.氢硫酸
5.(2分)N原子核外能量最高的电子具有不同的( )
A.电子亚层 B.电子云伸展方向
C.电子云形状 D.自旋方向
6.(2分)可萃取溴水中Br2的试剂是( )
A.石蜡 B.甘油 C.氯仿 D.新戊烷
7.(2分)海带提碘的实验中,所选择的装置或仪器(夹持装置已略去)正确的是( )
A.灼烧 B.溶解
C.过滤 D.分液
8.(2分)下列化学式能真正表示该物质分子组成的是( )
A.S B.Si C.Al D.Ar
9.(2分)下列表示正确的是( )
A.CH3Cl的电子式:
B.镁原子最外层电子的电子云图:
C.四氯化碳的比例模型:
D.乙酸甲酯的结构简式:CH3OOCCH3
10.(2分)废易拉罐(含有Al和少量Fe、Mg杂质)制备明矾,分析流程,正确的是( )
A.为尽量少引入杂质,NaOH溶液应改用KOH或氨水
B.“沉淀”为Al2(CO3)3
C.上述流程中可用过量CO2代替NH4HCO3
D.滤渣的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2
11.(2分)汽车尾气常用三效催化剂处理,其表面物质转化关系如图所示,说法正确的是( )
A.该过程的催化剂是Ba(NO3)2
B.转化过程中,氮元素均被还原
C.还原过程中生成0.1molN2,转移电子数为2NA
D.三效催化剂使汽车尾气中污染物转化为无毒物质
12.(2分)下列现象不能用于检验NH3的是( )
A.气体遇浓盐酸产生白烟
B.气体使湿润的蓝色石蕊试纸变红
C.气体遇氯气产生白烟
D.气体通入酚酞溶液中,溶液变红
13.(2分)向0.01mol•L﹣1的a中匀速滴入0.02mol•L﹣1的b,不符合图象的是( )
选项
A
B
C
D
a
Ba(OH)2
Ba(OH)2
Ca(OH)2
Ca(OH)2
b
H2SO4
CuSO4
NaHCO3
NH4HCO3
A.A B.B C.C D.D
14.(2分)某反应由两步反应A→B→C构成,它的反应过程中能量变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.两步反应均为吸热反应
B.加入催化剂会改变A→C反应的反应热
C.三种物质中C最稳定
D.A→B反应的反应热为E1﹣E2
15.(2分)侯德榜先生是我国现代化学工业的开拓者和奠基者,他于1943年发明的侯氏制碱法工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.该工艺中循环利用的物质为CO2和NH3
B.该工艺主产品是纯碱,副产品为NH4Cl
C.“过滤”后的母液中,n(Na)小于n(Cl)
D.该工艺中涉及化合反应、复分解反应和分解反应
16.(2分)乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品。工业生产乙酸乙酯的方法很多,如图:
下列说法正确的是( )
A.反应①、④均为取代反应
B.反应②、③的原子利用率均为100%
C.乙醇、乙酸、乙酸乙酯三种无色液体可用NaOH溶液鉴别
D.与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类化合物有2种
17.(2分)在某一恒温容积可变的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)⇌2C(g)。反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.0~t2时,v正>v逆
B.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加入C
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,A的体积分数Ⅰ>Ⅱ
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数KⅠ<KⅡ
18.(2分)科学家研制出了一种漂白效率极高的新型漂白剂(结构如图所示),其中W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。常温下,0.1mol/LZ的氢化物的水溶液pH=1,且Z与Y位于不同周期。下列叙述正确的是( )
A.简单离子半径:X>Y>Z
B.氢化物沸点:Y>W>X
C.W和Y可组成含极性键的非极性分子
D.Y的单质均可用于杀菌消毒
19.(2分)2012年RongLan等人利用电解原理,以Nafion薄膜为电解质,在常温常压条件下以空气和水为原料高效的完成了合成氨反应。根据反应原理图,分析错误的是( )
A.总反应为2N2+6H2O4NH3+3O2
B.A极与电源负极相连
C.H2O发生氧化反应,生成H+和O2
D.标况时生成2molNH3恰好消耗空气22.4L
20.(2分)常温下,向20mL 0.1mol•L﹣1的CH3COOH溶液中逐滴加入0.1mol•L﹣1的NaOH溶液,溶液中水 电离的c(OH﹣)随加入NaOH溶液的体积变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.b、d两点溶液的pH相同
B.从a到e,水的电离程度一直增大
C.从a﹣c的过程中,溶液的导电能力逐渐增强
D.e点所示溶液中,c(Na+)=2c(CH3COO﹣)+2c(CH3COOH)=0.1mol•L﹣1
二、综合题
21.(16分)我国的“天宫”空间站的核心舱“天和”选择了高效柔性砷化镓(GaAs)薄膜太阳能电池来供电。
(1)镓的原子结构示意图为,镓元素在元素周期表中的位置是 。
(2)GaAs的熔点为1238℃且熔融状态不导电,据此判断它是 (填“共价”或“离子”)化合物。
(3)镓与氨气在1100℃下反应生成氮化镓和氢气,该可逆反应每生成1molH2放出10.3kJ热量。该反应的热化学方程式是 。(已知金属镓的熔点是29.8℃,沸点是2403℃;氮化镓的熔点为1700℃)
(4)As与P同族且相邻。磷的最外层电子轨道表示式 。预测As的氢化物分子的空间结构 ,其沸点比NH3的 (填“高”或“低”),理由是 。
(5)下列说法错误的是 。
a.镓的金属性比铝的强
b.砷化镓具有半导体性质
c.As与H2在低温时可剧烈化合为AsH3
d.酸性:H2SO4>H3PO4>H3AsO4
亚砷酸(H3AsO3)可以用于治疗白血病。亚砷酸溶液中各种微粒物质的量分数与溶液pH关系如图所示。
(6)人体血液的pH在7.35~7.45之间,患者用药后人体中含As元素的主要微粒是 。通常情况下,H2AsO3﹣电离程度 水解程度 (填“>、<、=”)。
(7)以酚酞作指示剂,将KOH溶液滴入亚砷酸溶液,滴定终点发生的离子反应是 。交点b的溶液中:c(K+) 2c(HAsO32﹣)+4c(AsO33﹣)(填“>、<、=”)。
22.(14分)高炉炼铁的基本反应之一如下:FeO(s)+CO(g)⇌Fe(s)+CO2(g),反应的平衡常数K与温度T(单位:K)之间的关系如图所示。
1100℃时,某密闭容器中发生该反应。
(1)能说明该反应已达平衡状态的是 。
a.容器内固体质量保持不变
b.容器中气体压强保持不变
c.c(CO)=c(CO2)
d.v正(CO)=v逆(CO2)
(2)若平衡后,保持温度不变,加入FeO后,c(CO2)将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。1100℃时K=0.263,测得高炉中c(CO2)=0.025mol•L﹣1、c(CO)=0.1mol•L﹣1,判断该反应是否处于平衡状态(填“是”、“否”),此时,化学反应速率是υ正 υ逆(填“>”、“=”、“<”),其理由是 。
(3)温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的体积比 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),K 。指出两条提高CO的平衡转化率的措施 。
(4)某实验小组在实验室模拟上述反应。一定温度下,在2L盛有FeO粉末的恒容密闭容器中通入0.1molCO,5min时生成2.24gFe。0~5min内用CO的浓度变化表示的平均反应速率是 。若将此时反应体系中的混合气体通入100mL0.60mol•L﹣1的NaOH溶液中,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是 。
23.(15分)Julius利用辣椒素来识别皮肤神经末梢中对热有反应的传感器,获得了2021诺贝尔生理学或医学奖。辣椒素(H)的合成路线如图。
已知:①R﹣OHR﹣Br
②
③R﹣COCl+HO﹣R'→R﹣COOR'+HCl
(1)A中所含官能团的名称 。检验B中含溴元素的方法 。
(2)写出C→D反应中1)的化学方程式是 。H不能发生的反应类型有 (填序号)。
a.加成反应
b.消去反应
c.氧化反应
d.取代反应
e.聚合反应
(3)写出符合条件的E的同分异构体的结构简式(不考虑立体异构): 。
①能使溴的四氯化碳溶液褪色
②能发生水解反应,产物之一为乙酸
③不同化学环境的氢原子个数比是3:2:1
(4)参照上述合成路线,设计以异丙醇和必要试剂为原料合成2﹣异丙基丙二酸()的合成路线(其他试剂任选) 。
24.(15分)氯化铜、氯化亚铜广泛地用作有机合成催化剂。实验室中以粗铜粉(含杂质Fe)为原料,制备铜的氯化物,流程如图:
(1)现用如图所示的实验仪器和药品制备纯净、干燥的Cl2并与粗铜粉反应(夹持及加热装置已省略)。按气流从左到右的方向连接各仪器接口,正确的顺序是a→ (填小写字母)。
(2)上述流程中,所得固体Ⅰ需要加稀盐酸溶解,其目的是 ;操作②的方法是 。
(3)溶液Ⅰ可加试剂X (写一种物质的化学式),用于调节pH以除去杂质。
(4)检验溶液II中是否含有杂质离子的试剂是 。向溶液Ⅱ中通入一定量的SO2,加热一段时间后生成CuCl白色沉淀,写出该反应的离子方程式 。
(5)在溶液II转化为CuCl2•2H2O的操作过程中,发现溶液颜色由蓝色变为绿色。同学欲探究其原因,查文献知:Cu(H2O)42+(aq)(蓝色)+4Cl﹣(aq)⇌CuCl42﹣(aq)(绿色)+4H2O(l)。设计简单实验,证明溶液中有上述转化关系 。
(6)为测定原料CuCl2•xH2O中结晶水的数目x,可采取如下方案:
①完成实验操作步骤。
a.用电子天平称取一定质量氯化铜晶体。
b.在坩埚中充分灼烧。
c.在 (填仪器名称)中冷却。
d.称量所得黑色固体质量。
e.重复b~d操作直至 。
②若氯化铜晶体质量为3.384g,最终得到黑色固体质量为1.600g,则x= (精确到0.1)。
③若称量操作无误,但最终测定结果的相对误差为0.5%,写出可能导致该结果的一种情况 。
2021-2022学年上海市黄浦区高三(上)期末化学试卷(一模)
参考答案与试题解析
一、选择题(共40分,每小题2分。每小题只有一个正确答案)
1.(2分)下列我国科学家中,为化学理论做出重大贡献的是( )
A.徐光宪(创立稀土萃取理论)
B.屠呦呦(创制新的抗疟疾药)
C.袁隆平(培育杂交水稻)
D.于敏(提出氢弹构型理论)
【分析】A.徐光宪在稀土萃取理论方面作出卓越贡献;
B.屠呦呦的突出贡献是创制新型抗疟疾药﹣﹣﹣青蒿素;
C.袁隆平培育了杂交水稻;
D.于敏物理学家。
【解答】解:A.著名化学家徐光宪获得2008年度“国家最高科学技术奖”,以表彰他在稀土萃取理论方面作出的贡献,为化学理论做出了重大的贡献,故A正确;
B.中国女科学家屠呦呦荣获2015年诺贝尔生理医学奖,她的突出贡献是创制了抗疟疾药﹣青蒿素(C15H22O5),和化学理论关系不大,故B错误;
C.袁隆平培育了杂交水稻,为解决粮食问题作出了重要贡献,和化学理论无关,故C错误;
D.于敏(提出氢弹构型理论)为核物理研究做出了巨大贡献,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查化学的发展史,难度不大,有利于激发学生学习化学的兴趣,培养社会责任感。
2.(2分)下列劳动项目与化学知识关联错误的是( )
选项
劳动项目
化学知识
A
家务劳动:用洁厕灵(主要含浓盐酸)清洗马桶
含氯化合物具有杀菌消毒功能
B
学农活动:用厨余垃圾制肥料
厨余垃圾含N、P、K等元素
C
志愿者服务:“厨房废油制肥皂”爱心暑托班活动
皂化反应
D
自主探究:果蔬电池
原电池原理
A.A B.B C.C D.D
【分析】A.洁厕灵(主要含浓盐酸)能够与污渍反应生成可溶性污渍;
B.厨余垃圾含N、P、K等元素;
C.厨房废油主要成分为油脂,碱性环境下反应生成的高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分;
D.依据原电池形成条件和工作原理解答。
【解答】解:A.洁厕灵(主要含浓盐酸)能够与污渍反应生成可溶性污渍,用洁厕灵(主要含浓盐酸)清洗马桶与杀菌消毒无关,故A错误;
B.厨余垃圾含N、P、K等元素,用厨余垃圾制肥料可以实现废旧资源再利用,故B正确;
C.厨房废油主要成分为油脂,碱性环境下反应生成的高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分,可以用于制造肥皂,故C正确;
D.水果、蔬菜可以导电,一定条件下可以形成原电池,产生电流,故D正确;
故选:A。
【点评】本题考查了物质的组成、结构及性质,明确相关物质的性质,熟悉原电池工作原理是解题关键,题目难度不大。
3.(2分)下列厨房中的物质属于强电解质的是( )
A.醋酸 B.白糖 C.淀粉 D.小苏打
【分析】强电解质:在水溶液中能完全电离的化合物;弱电解质:在水溶液中能部分电离的化合物,据此判断。
【解答】解:A.醋酸在水溶液中能部分电离,属于弱电解质,故A错误;
B.白糖为混合物,主要成分为蔗糖,不是电解质,故B错误;
C.淀粉为混合物,不是电解质,故C错误;
D.小苏打为碳酸氢钠,水溶液中能完全电离,属于强电解质,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查了物质的分类,熟悉强电解质、弱电解质概念即可解答,题目难度不大。
4.(2分)工业制硫酸,通常用来吸收尾气的物质( )
A.氨水 B.硫酸 C.氯化钙 D.氢硫酸
【分析】工业制备硫酸过程中尾气主要成分是二氧化硫气体,排放到空气中,会污染空气,需要吸收处理,二氧化硫为酸性氧化物,一般用碱溶液吸收。
【解答】解:硫酸、氯化钙不能吸收二氧化硫,硫化氢是剧毒气体,工业制硫酸,通常用来吸收尾气的物质是氨水,
故选:A。
【点评】本题考查了物质性质、工业制备过程中的尾气吸收方法,题目难度不大。
5.(2分)N原子核外能量最高的电子具有不同的( )
A.电子亚层 B.电子云伸展方向
C.电子云形状 D.自旋方向
【分析】N原子核外电子排布为1s22s22p3,N原子核外能量最高的电子是2p能级上有3个电子。
【解答】解:A.N原子核外能量最高的电子是2p能级上有3个电子,这三个电子都在2p亚层,故A错误;
B.三个电子有三个伸展方向分别为px、py、pz,故B正确;
C.p轨道电子云形状为纺锤形,故C错误;
D.p轨道三个电子自旋方向相同,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查核p亚层中电子的能量和自旋方向,以及电子云的形状,比较基础,侧重对基础知识的巩固。
6.(2分)可萃取溴水中Br2的试剂是( )
A.石蜡 B.甘油 C.氯仿 D.新戊烷
【分析】萃取剂的选择必须符合下列条件:溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中要大,萃取剂与原溶剂不相溶,萃取剂与溶质不反应,以此解答该题。
【解答】解:A.石蜡在常温下是固态,不能做萃取剂,故A错误;
B.萃取剂和原溶剂不能互溶,甘油和水互溶,所以甘油不能作萃取剂,故B错误;
C.溴在氯仿中溶解度大于在水中的溶解度,且氯仿和水不混溶,可以用氯仿萃取溴水中的溴,故C正确;
D.新戊烷在常温下是气体,不能做萃取剂,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查萃取剂的选取的条件等知识点,同时考查学生分析问题的能力,明确萃取剂选择的依据即可解答,题目难度不大。
7.(2分)海带提碘的实验中,所选择的装置或仪器(夹持装置已略去)正确的是( )
A.灼烧 B.溶解
C.过滤 D.分液
【分析】海带提碘时,称量后可在坩埚中灼烧后溶解,过滤分离出含碘离子的溶液,然后氧化生成碘单质,再萃取分液,最后蒸馏分离出碘,以此来解答。
【解答】解:A.灼烧固体应该在坩埚中进行,不能用蒸发皿,故A错误;
B.溶解时在烧杯中进行,并用玻璃棒搅拌,不需要容量瓶,故B错误;
C.过滤时需要玻璃棒引流,防止液体溅出,图中缺少玻璃棒,故C错误;
D.分液操作主要仪器是分液漏斗,还需要烧杯盛放液体,而且分液时,分液漏斗的下端紧靠烧杯内壁,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查海带提碘,为高频考点,把握提碘的实验步骤、操作及分离方法为解答的关键,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。
8.(2分)下列化学式能真正表示该物质分子组成的是( )
A.S B.Si C.Al D.Ar
【分析】由分子构成的物质,其化学式表示分子式,常见的由分子构成的物质由:非金属单质(C、Si等除外),非金属氢化物,非金属氧化物(二氧化硅等除外)、酸、有机物(有机酸盐等除外)等。
【解答】解:A.S的真实组成由S2、S4、S6、S8分子,不是S原子,故A不选;
B.Si为原子晶体,不含分子,故B不选;
C.Al为金属晶体,不含分子,故C不选;
D.Ar为分子晶体,为单原子分子,所以Ar能真正表示该物质分子组成,故D选;
故选:D。
【点评】本题主要考查分子晶体类型的判断,难度不大.掌握常见物质晶体类型及常见分子晶体是解答的关键。
9.(2分)下列表示正确的是( )
A.CH3Cl的电子式:
B.镁原子最外层电子的电子云图:
C.四氯化碳的比例模型:
D.乙酸甲酯的结构简式:CH3OOCCH3
【分析】A.漏掉了Cl原子的3对未成键电子对;
B.铍镁原子最外层为s能级,s能级的电子云图为球形;
C.氯原子的原子半径应该大于碳原子;
D.乙酸与甲醇生成乙酸甲酯。
【解答】解:A.CH3Cl为共价化合物,其电子式为,故A错误;
B.镁原子最外层为s能级,s能级的电子云图为,属于球形,故B错误;
C.四氯化碳是正四面体结构,Cl原子大于C原子,则四氯化碳的比例模型为,故C错误;
D.乙酸甲酯为乙酸与甲醇通过酯化反应生成的,其结构简式为CH3OOCCH3,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查常见化学用语的表示方法,为高频考点,涉及电子式、比例模型、结构简式等知识,把握常见化学用语的书写原则为解答关键,试题侧重考查学生的规范答题能力,题目难度不大。
10.(2分)废易拉罐(含有Al和少量Fe、Mg杂质)制备明矾,分析流程,正确的是( )
A.为尽量少引入杂质,NaOH溶液应改用KOH或氨水
B.“沉淀”为Al2(CO3)3
C.上述流程中可用过量CO2代替NH4HCO3
D.滤渣的主要成分是Fe(OH)3和Mg(OH)2
【分析】含有少量的Fe、Mg杂质均与NaOH不反应,由实验流程可知,碱溶分离出滤渣为Fe、Mg,得到偏铝酸钠溶液中加入NH4HCO3溶液后,反应生成Al(OH)3沉淀,过滤后将沉淀溶解在稀硫酸中,得到硫酸铝溶液,与K2SO4溶液混合后,操作a为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,得到晶体明矾,以此来解答。
【解答】解:A.Al与氨水不反应,不能用氨水代替NaOH溶液,故A错误;
B.碳酸氢根离子电离出氢离子与偏铝酸根离子结合生成沉淀为Al(OH)3,故B错误;
C.偏铝酸钠溶液与二氧化碳可反应生成Al(OH)3,则上述流程中可用过量CO2代替NH4HCO3,故C正确;
D.Fe、Mg杂质均与NaOH不反应,则滤渣为Fe、Mg,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查混合物分离提纯,为高频考点,把握物质的性质、流程中发生的反应、混合物分离方法为解答的关键,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。
11.(2分)汽车尾气常用三效催化剂处理,其表面物质转化关系如图所示,说法正确的是( )
A.该过程的催化剂是Ba(NO3)2
B.转化过程中,氮元素均被还原
C.还原过程中生成0.1molN2,转移电子数为2NA
D.三效催化剂使汽车尾气中污染物转化为无毒物质
【分析】A.BaO和Ba(NO3)2均为反应的催化剂;
B.化合价降低的物质被还原;
C.根据化合价变化计算转移电子数;
D.三效催化剂最终是反应物生成气体N2、H2O、CO2。
【解答】解:A.催化剂参与储存和还原过程,但反应前后质量和化学性质不变,该过程的催化剂是BaO和Ba(NO3)2,故A错误;
B.根据图中信息可知,NOX被氧气氧化得到硝酸盐,氮元素被氧化,硝酸盐还原产生氮气,氮元素被还原,故B错误;
C.还原过程中氮元素从+5价降为0价,生成0.1 mol N2,转移电子数为0.1mol×2×5×NA/mol=NA,故C错误;
D.三效催化剂能有效实现汽车尾气中CO、CxHy、NOx三种成分的净化,转化为无污染的气体N2、H2O、CO2,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查氧化还原反应,题目难度不大,明确图示转化关系的实质即可解答,注意掌握氧化还原反应实质,试题培养了学生的分析能力及综合应用能力。
12.(2分)下列现象不能用于检验NH3的是( )
A.气体遇浓盐酸产生白烟
B.气体使湿润的蓝色石蕊试纸变红
C.气体遇氯气产生白烟
D.气体通入酚酞溶液中,溶液变红
【分析】A.氨气与浓盐酸反应生成氯化铵;
B.氨气可使湿润的红色石蕊试纸变蓝;
C.氨气与氯气反应生成氯化铵;
D.氨气溶于水,溶液显碱性。
【解答】解:A.氨气与浓盐酸反应生成氯化铵,利用产生白烟可检验氨气,故A正确;
B.氨气可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,不能选湿润的蓝色石蕊试纸检验,故B错误;
C.氨气与氯气反应生成氯化铵,利用产生白烟可检验氨气,故C正确;
D.氨气溶于水,溶液显碱性,通入酚酞溶液中,溶液变红,可检验氨气,故D正确;
故选:B。
【点评】本题考查物质的鉴别,为高频考点,把握物质的性质、反应与现象为解答的关键,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。
13.(2分)向0.01mol•L﹣1的a中匀速滴入0.02mol•L﹣1的b,不符合图象的是( )
选项
A
B
C
D
a
Ba(OH)2
Ba(OH)2
Ca(OH)2
Ca(OH)2
b
H2SO4
CuSO4
NaHCO3
NH4HCO3
A.A B.B C.C D.D
【分析】溶液导电能力与离子浓度成正比,与电荷成正比,图中溶液导电能力先减小到0后增大,则溶液中离子浓度先减小到0后增大。
【解答】解:A.Ba(OH)2溶液中匀速滴入H2SO4溶液恰好生成硫酸钡和水时,导电性最弱,等于0,然后随着H2SO4溶液的加入,导电性又增强,则与图象相符,故A正确;
B.Ba(OH)2溶液中匀速滴入CuSO4溶液恰好生成硫酸钡和氢氧化铜时,导电性最弱,等于0,然后随着CuSO4溶液的加入,导电性又增强,则与图象相符,故B正确;
C.Ca(OH)2溶液中匀速滴入NaHCO3溶液,开始时,发生的反应为:Ca(OH)2+NaHCO3=CaCO3↓+H2O+NaOH,随着NaHCO3溶液的滴入,发生的反应为:2NaHCO3+Ca(OH)2═Na2CO3+CaCO3↓+2H2O,溶液中一直有带电的阴阳离子,导电能力不会为0,故C错误;
D.Ca(OH)2溶液中匀速滴入NH4HCO3溶液恰好生成碳酸钙、氨气和水时,导电性最弱,等于0,然后随着NH4HCO3溶液的加入,导电性又增强,则与图象相符,故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查学生溶液的导电能力的变化知识,导电能力和自由移动离子的浓度大小有关,难度中等。
14.(2分)某反应由两步反应A→B→C构成,它的反应过程中能量变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.两步反应均为吸热反应
B.加入催化剂会改变A→C反应的反应热
C.三种物质中C最稳定
D.A→B反应的反应热为E1﹣E2
【分析】A.反应物总能量小于生成物总能量,该反应为吸热反应;
B.催化剂不改变反应的反应热;
C.能量越低越稳定;
D.ΔH=正反应活化能﹣逆反应活化能。
【解答】解:A.反应物总能量小于生成物总能量,该反应为吸热反应,由图可知,第一步为吸热反应,第二步为放热反应,故A错误;
B.加入催化剂不会改变A→C反应的反应热,故B错误;
C.能量越低越稳定,由图可知,物质C的能量最低,则三种物质中C最稳定,故C正确;
D.ΔH=正反应活化能﹣逆反应活化能=(E1﹣E2)kJ•mol−1,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查反应热与焓变,为高频考点,把握反应中能量变化、能量与稳定性为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,题目难度不大。
15.(2分)侯德榜先生是我国现代化学工业的开拓者和奠基者,他于1943年发明的侯氏制碱法工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )
A.该工艺中循环利用的物质为CO2和NH3
B.该工艺主产品是纯碱,副产品为NH4Cl
C.“过滤”后的母液中,n(Na)小于n(Cl)
D.该工艺中涉及化合反应、复分解反应和分解反应
【分析】侯氏制碱法是依据离子反应发生的原理进行的,先在饱和食盐水中通入氨气(吸氨Ⅰ),形成饱和氨盐水,再向其中通入CO2(碳化),在溶液中就有了大量的钠离子、铵根离子、氯离子和碳酸氢根离子,这其中NaHCO3溶解度最小,所以析出NaHCO3晶体,过滤后煅烧滤渣,产生纯碱和CO2,CO2可再通入饱和氨盐水进行碳化,过滤后的母液中,含有大量的铵根离子、氯离子,还有少量钠离子、碳酸氢根离子,通入氨气(吸氨Ⅱ),再冷析后可分离出氯化铵,剩余滤液再加入NaCl,发生盐析可产生更多氯化铵,再把盐析后的食盐水用于吸氨Ⅰ。
【解答】解:A.由分析可知,该工艺中原料为NaCl、NH3、CO2,循环利用的物质只有CO2,故A错误;
B.由分析可知,该工艺主产品是纯碱,副产品为NH4Cl,故B正确;
C.由分析可知,“过滤”后的母液中,含有大量的铵根离子、氯离子,还有少量钠离子、碳酸氢根离子,则n(Na)小于n(Cl),故C正确;
D.由分析可知,该工艺中的反应有NH3+CO2+H2O=NH4HCO3(化合反应)、NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl (复分解反应)、2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑(分解反应),则涉及化合反应、复分解反应和分解反应,故D正确;
故选:A。
【点评】本题考查侯氏制碱法,题目难度不大,关键是掌握侯氏制碱法的原理,明确工艺流程,注意审题。
16.(2分)乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品。工业生产乙酸乙酯的方法很多,如图:
下列说法正确的是( )
A.反应①、④均为取代反应
B.反应②、③的原子利用率均为100%
C.乙醇、乙酸、乙酸乙酯三种无色液体可用NaOH溶液鉴别
D.与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类化合物有2种
【分析】A.反应④中为C4H10的氧化过程;
B.反应②、③为加成反应,反应物完全转化为生成物;
C.乙醇易溶于水,乙酸可与氢氧化钠反应但无现象,乙酸乙酯不溶于水;
D.与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类化合物可为甲酸丙酯、丙酸甲酯等。
【解答】解:A.反应④中为C4H10的氧化过程,不是取代反应,故A错误;
B.反应②、③为加成反应,反应物完全转化为生成物,原子利用率等于100%,故B正确;
C.乙醇易溶于水,乙酸可与氢氧化钠反应,乙酸乙酯不溶于水,则不可用氢氧化钠溶液鉴别,故C错误;
D.与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类化合物可为甲酸丙酯(2种)、丙酸甲酯等多种,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查有机物的结构与性质,为高频考点,把握官能团与性质的关系、有机反应为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意把握有机物的结构特点以及同分异构体的判断,题目难度不大。
17.(2分)在某一恒温容积可变的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)⇌2C(g)。反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.0~t2时,v正>v逆
B.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加入C
C.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,A的体积分数Ⅰ>Ⅱ
D.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数KⅠ<KⅡ
【分析】A.0~t1时,逆反应速率增大,反应向正反应进行,t2时改变条件,逆反应速率减小,反应向逆反应进行;
B.t2时刻若向密闭容器中加C,平衡逆向移动,反应前后气体的体积不变,恒温恒压下平衡时物质的浓度与原平衡相同;
C.该反应前后气体计量数之和不变,t2时刻若向密闭容器中加C,平衡逆向移动,与原来是等效平衡;
D.温度不变化学平衡常数不变。
【解答】解:A.0~t1时,逆反应速率增大,反应向正反应进行,则v正>v逆,t2时改变条件,逆反应速率减小,反应向逆反应进行,t2时,v逆>v正,故A错误;
B.t2时刻若向密闭容器中加C,平衡逆向移动,反应前后气体的体积不变,恒温恒压下平衡时物质的浓度与原平衡相同,反应速率相同,故B正确;
C.该反应前后气体计量数之和不变,t2时刻若向密闭容器中加C,平衡逆向移动,与原来是等效平衡,则A的转化率不变,所以平衡时A的体积分数Ⅰ=Ⅱ,故C错误;
D.Ⅰ、Ⅱ过程温度相同,则平衡常数KⅠ=KⅡ,故D错误;
故选:B。
【点评】本题以v﹣t图象为载体考查外界条件对化学反应速率、平衡的影响,侧重考查图象分析判断及知识综合运用能力,结合方程式特点、题干中限制性条件进行分析判断是解本题关键,题目难度中等。
18.(2分)科学家研制出了一种漂白效率极高的新型漂白剂(结构如图所示),其中W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。常温下,0.1mol/LZ的氢化物的水溶液pH=1,且Z与Y位于不同周期。下列叙述正确的是( )
A.简单离子半径:X>Y>Z
B.氢化物沸点:Y>W>X
C.W和Y可组成含极性键的非极性分子
D.Y的单质均可用于杀菌消毒
【分析】W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,常温下,0.1mol/LZ的氢化物的水溶液pH=1,该氢化物为HCl,则Z为Cl元素;结合图示可知,Y形成2个共价键,位于ⅥA族,且Z与Y位于不同周期,则Y为O;W形成4个共价键,其原子序数小于O,则W为C元素;X形成3个共价键,位于ⅤA族,其原子序数小于O,则X为N元素,以此分析解答。
【解答】解:根据分析可知,W为C,X为N,Y为O,Z为Cl元素,
A.电子层越多离子半径越大,电子层结构相同时,核电荷数越大离子半径越小,则简单离子半径:Z>X>Y,故A错误;
B.W的的氢化物为烃,碳原子数较多的烃常温下为固态,其沸点大于氨气和水,故B错误;
C.W和Y形成的二氧化碳分子中含有碳氧极性键,且属于非极性分子,故C正确;
D.氧元素的单质有氧气和臭氧,臭氧具有强氧化性,能够杀菌消毒,但氧气不能用于杀菌消毒,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查原子结构与元素周期律,为高频考点,推断元素为解答关键,注意掌握元素周期律内容及常见元素化合物性质,试题有利于提高学生的分析能力及逻辑推理能力,题目难度不大。
19.(2分)2012年RongLan等人利用电解原理,以Nafion薄膜为电解质,在常温常压条件下以空气和水为原料高效的完成了合成氨反应。根据反应原理图,分析错误的是( )
A.总反应为2N2+6H2O4NH3+3O2
B.A极与电源负极相连
C.H2O发生氧化反应,生成H+和O2
D.标况时生成2molNH3恰好消耗空气22.4L
【分析】由图可知,该装置为电解池,通入空气的A极为电解池的阴极,与电源负极相连,空气中氮气在酸性条件下得到电子发生还原反应生成氨气,电极反应式为N2+6e﹣+6H+=2NH3,通入水的B极为阳极,与电源正极相连,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O﹣4e﹣=O2↑+4H+,电解的总反应方程式为2N2+6H2O 4NH3+3O2。
【解答】解:A.由分析可知,电解的总反应方程式为2N2+6H2O 4NH3+3O2,故A正确;
B.由分析可知,A极与电源负极相连,故B正确;
C.由分析可知,通入水的B极为阳极,水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子,故C正确;
D.由电极反应式可知,标况时生成2mol氨气,需要消耗空气中22.4L氮气,则消耗空气体积一定大于22.4L,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查电化学知识,侧重考查分析判断及知识综合运用能力,明确正负极及阴阳极判断方法、各个电极上发生的反应是解本题关键,难点是判断各个电极上发生的反应,题目难度不大。
20.(2分)常温下,向20mL 0.1mol•L﹣1的CH3COOH溶液中逐滴加入0.1mol•L﹣1的NaOH溶液,溶液中水 电离的c(OH﹣)随加入NaOH溶液的体积变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.b、d两点溶液的pH相同
B.从a到e,水的电离程度一直增大
C.从a﹣c的过程中,溶液的导电能力逐渐增强
D.e点所示溶液中,c(Na+)=2c(CH3COO﹣)+2c(CH3COOH)=0.1mol•L﹣1
【分析】常温下,向20mL 0.1mol•L﹣1的CH3COOH溶液中逐滴加入0.1mol•L﹣1的烧碱溶液,a点为0.1mol•L﹣1的CH3COOH溶液,CH3COOH电离出的氢离子抑制了水的电离,溶液中c水(H+)等于溶液中的c(OH﹣)=10﹣11mol/L;b点的溶液为等浓度的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液,CH3COOH的电离程度大于CH3COO﹣的水解程度,此时溶液呈酸性;c点两者恰好完全反应,此时溶质为CH3COONa溶液,水的电离程度最大,溶液呈碱性;d点NaOH过量,抑制了水的电离,溶质为CH3COONa和NaOH,溶液呈碱性;e点的溶液为等浓度的CH3COONa和NaOH的混合溶液,由物料守恒可得:c(Na+)=2c(CH3COO﹣)+2c(CH3COOH)。
A.b点是等浓度的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液,CH3COOH的电离程度大于CH3COO﹣的水解程度,此时溶液呈酸性,d点NaOH过量,溶质为CH3COONa和NaOH,溶液呈碱性;
B.酸或碱抑制水电离,CH3COONa促进水电离;
C.溶液中离子浓度越大,其导电性越强;
D.体积扩大,浓度减小。
【解答】解:A.b点是向20mL CH3COOH溶液中逐滴加入10mL 0.1mol•L﹣1的NaOH溶液,溶液为等浓度的CH3COOH和CH3COONa的混合溶液,CH3COOH的电离程度大于CH3COO﹣的水解程度,此时溶液呈酸性,d点NaOH过量,抑制了水的电离,溶质为CH3COONa和NaOH,溶液呈碱性,两点溶液的pH不相同,故A错误;
B.酸碱抑制水的电离,水解的盐促进水的电离,所以从a到c,水的电离程度一直增大;从c到e,水的电离程度一直减小,故B错误;
C.a点到c点的过程中,弱电解质醋酸转化为强电解质CH3COONa,溶液中总离子浓度增大,故溶液的导电能力增强,故C正确;
D.e点的溶液为等浓度的CH3COONa和NaOH的混合溶液,由物料守恒可得:c(Na+)=2c(CH3COO﹣)+2c(CH3COOH),但体积扩大,浓度减小,所以c(Na+)=2c(CH3COO﹣)+2c(CH3COOH)<0.1mol•L﹣1,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查溶液酸碱性与溶液pH的关系,题目难度中等,明确图示曲线变化的意义为解答关键,注意掌握质子守恒、盐的水解原理及其影响,试题侧重考查学生的分析能力及化学计算能力。
二、综合题
21.(16分)我国的“天宫”空间站的核心舱“天和”选择了高效柔性砷化镓(GaAs)薄膜太阳能电池来供电。
(1)镓的原子结构示意图为,镓元素在元素周期表中的位置是 第四周期第ⅢA族 。
(2)GaAs的熔点为1238℃且熔融状态不导电,据此判断它是 共价 (填“共价”或“离子”)化合物。
(3)镓与氨气在1100℃下反应生成氮化镓和氢气,该可逆反应每生成1molH2放出10.3kJ热量。该反应的热化学方程式是 2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)ΔH=﹣30.9kJ/mol 。(已知金属镓的熔点是29.8℃,沸点是2403℃;氮化镓的熔点为1700℃)
(4)As与P同族且相邻。磷的最外层电子轨道表示式 。预测As的氢化物分子的空间结构 三角锥形 ,其沸点比NH3的 低 (填“高”或“低”),理由是 氨气分子之间存在氢键 。
(5)下列说法错误的是 c 。
a.镓的金属性比铝的强
b.砷化镓具有半导体性质
c.As与H2在低温时可剧烈化合为AsH3
d.酸性:H2SO4>H3PO4>H3AsO4
亚砷酸(H3AsO3)可以用于治疗白血病。亚砷酸溶液中各种微粒物质的量分数与溶液pH关系如图所示。
(6)人体血液的pH在7.35~7.45之间,患者用药后人体中含As元素的主要微粒是 H3AsO3 。通常情况下,H2AsO3﹣电离程度 < 水解程度 (填“>、<、=”)。
(7)以酚酞作指示剂,将KOH溶液滴入亚砷酸溶液,滴定终点发生的离子反应是 H3ASO3+OH﹣=H2AsO3﹣+H2O 。交点b的溶液中:c(K+) > 2c(HAsO32﹣)+4c(AsO33﹣)(填“>、<、=”)。
【分析】(1)主族元素的原子核外电子层数与其周期数相等、最外层电子数与其族序数相等;
(2)共价化合物在熔融态以分子存在;
(3)镓与氨气在1100℃下反应生成氮化镓和氢气,反应的方程式为2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g),生成1 mol H2放出10.3 kJ热量,故生成3 mol H2放出30.9 kJ热量;
(4)As与P同族且相邻,磷的最外层电子位于3s、3p能级上;As的氢化物分子的空间结构和NH3的相似,能形成分子间氢键的氢化物熔沸点较高;
(5)a.同一主族元素金属性随着原子序数增大而增强;
b.砷化镓最外层平均4个电子类似于硅;
c.元素的非金属性越强,其单质和氢气化合越容易;
d.元素的非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强;
(6)人体血液的pH在7.35~7.45之间,患者用药后人体中含As元素的主要微粒是H3AsO3;根据图知,溶液中含As微粒主要是H2AsO3﹣时,溶液的pH大于7,呈碱性;
(7)酚酞的变色范围为8~10,溶液中H3AsO3的物质的量分数减小、H2AsO3﹣的物质的量分数增大;交点b溶液pH>7,溶液呈碱性,则c(OH﹣)>c(H+),c(H2AsO3﹣)=c(AsO33﹣),溶液中存在c(K+)>2c(HAsO32﹣)+3c(AsO33﹣)+c(H2AsO3﹣)。
【解答】解:(1)主族元素的原子核外电子层数与其周期数相等、最外层电子数与其族序数相等,根据Ga的原子结构示意图知,Ga元素位于第四周期第ⅢA族,
故答案为:第四周期第ⅢA族;
(2)GaAs的熔点为1238℃且熔融状态不导电,说明GaAs在熔融态以分子存在,则GaAs为共价化合物,
故答案为:共价;
(3)镓与氨气在1100℃下反应生成氮化镓和氢气,反应的方程式为2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g),生成1 mol H2放出10.3 kJ热量,故生成3molH2放出30.9 kJ热量,该热化学方程式为2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)ΔH=﹣30.9kJ/mol,
故答案为:2Ga(l)+2NH3(g)=2GaN(s)+3H2(g)ΔH=﹣30.9kJ/mol;
(4)As与P同族且相邻,磷的最外层电子位于3s、3p能级上,其最外层电子轨道表示式为;As的氢化物分子的空间结构和NH3的相似,氨气分子空间构型为三角锥形,则AsH3的空间构型为三角锥形,能形成分子间氢键的氢化物熔沸点较高,氨气分子之间能形成氢键、AsH3分子之间不能形成氢键,所以熔沸点:NH3>AsH3,
故答案为:;三角锥形;低;氨气分子之间存在氢键;
(5)a.同一主族元素金属性随着原子序数增大而增强,Ga、Al同一主族且Ga原子序数大于Al,则金属性Ga>Al,故a正确;
b.砷化镓最外层平均4个电子类似于硅,是优良的第三代半导体材料,故b正确;
c.As的非金属性较弱,所以As与H2在低温时不可剧烈化合为AsH3,故c错误;
d.非金属性S>P>As,则酸性:H2SO4>H3PO4>H3AsO4,故d正确;
故答案为:c;
(6)人体血液的pH在7.35~7.45之间,患者用药后人体中含As元素的主要微粒是H3AsO3;根据图知,溶液中含As微粒主要是H2AsO3﹣时,溶液的pH大于7,呈碱性,则H2AsO3﹣电离程度<水解程度,
故答案为:H3AsO3;<;
(7)酚酞的变色范围为8~10,溶液中H3AsO3的物质的量分数减小、H2AsO3﹣的物质的量分数增大,则离子方程式为H3ASO3+OH﹣=H2AsO3﹣+H2O;交点b溶液pH>7,溶液呈碱性,则c(OH﹣)>c(H+),c(H2AsO3﹣)=c(AsO33﹣),溶液中存在c(K+)>2c(HAsO32﹣)+3c(AsO33﹣)+c(H2AsO3﹣),
故答案为:H3ASO3+OH﹣=H2AsO3﹣+H2O;>。
【点评】本题考查物质结构和性质、酸碱混合溶液定性判断,侧重考查阅读、分析、判断及知识综合运用能力,明确元素在周期表中的位置、原子核外电子排布、氢键、酸碱混合溶液中溶质成分及其性质是解本题关键,注意(6)题图象分析判断,题目难度不大。
22.(14分)高炉炼铁的基本反应之一如下:FeO(s)+CO(g)⇌Fe(s)+CO2(g),反应的平衡常数K与温度T(单位:K)之间的关系如图所示。
1100℃时,某密闭容器中发生该反应。
(1)能说明该反应已达平衡状态的是 ad 。
a.容器内固体质量保持不变
b.容器中气体压强保持不变
c.c(CO)=c(CO2)
d.v正(CO)=v逆(CO2)
(2)若平衡后,保持温度不变,加入FeO后,c(CO2)将 不变 (填“增大”、“减小”或“不变”)。1100℃时K=0.263,测得高炉中c(CO2)=0.025mol•L﹣1、c(CO)=0.1mol•L﹣1,判断该反应是否处于平衡状态(填“是”、“否”),此时,化学反应速率是υ正 > υ逆(填“>”、“=”、“<”),其理由是 浓度商Q==0.25<K=0.263,说明平衡正向进行 。
(3)温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的体积比 减小 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同),K 减小 。指出两条提高CO的平衡转化率的措施 降低温度、减小生成物浓度 。
(4)某实验小组在实验室模拟上述反应。一定温度下,在2L盛有FeO粉末的恒容密闭容器中通入0.1molCO,5min时生成2.24gFe。0~5min内用CO的浓度变化表示的平均反应速率是 0.004 mol•L﹣1•min﹣1 。若将此时反应体系中的混合气体通入100mL0.60mol•L﹣1的NaOH溶液中,所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是 c(Na+)>c(HCO3﹣)>c(CO32﹣)>c(OH﹣)>c(H+) 。
【分析】(1)可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各组分的浓度、百分含量不再变化,据此进行判断;
(2)依据浓度计算浓度商结合平衡常数进行比较判断反应进行的方向;
(3)化学平衡常数K=,降低温度平衡向吸热反应方向移动,则二氧化碳的物质的量增大、CO的物质的量减小;
(4)2.24 g Fe的物质的量为0.04 mol,则消耗0.04 mol CO,根据v=计算CO的平均反应速率;CO的体积分数=CO的物质的量分数=×100%;反应中生成0.06 mol CO2,通入100 mL 0.6 mol•L﹣1的NaOH溶液中,恰好完全反应生成0.03 mol Na2CO3和0.03 mol NaHCO3,根据CO32﹣的水解程度大于HCO3﹣的水解程度及溶液呈碱性,即可判断出离子浓度大小关系。
【解答】解:(1)a.只要反应未达平衡,固体质量就会逐渐减小,当固体质量不变时,反应达到平衡状态,故a正确;
b.反应前后气体的物质的量始终不变,故b错误;
c.c(CO)=c(CO2)时,反应不一定达到平衡状态,故c错误;
d.v正(CO)=v逆(CO2)说明正、逆反应速率相等,故d正确;
故答案为:ad;
(2)FeO是固体,加入后对化学速率和化学平衡无影响,因而c(CO2)将不变,1100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025mol•L﹣1,c(CO)=0.1mol•L﹣1,浓度商为:Q==0.25<K=0.263,说明平衡正向进行,反应没有达到平衡,则v正>v逆,
故答案为:不变;否;>;浓度商Q==0.25<K=0.263,说明平衡正向进行;
(3)化学平衡常数K=,升高温度平衡向放热反应方向移动,即向逆反应方向移动,则二氧化碳的物质的量减小、CO的物质的量增大,所以高炉内CO2和CO的体积比值减小,平衡常数减小,该反应是放热反应,欲提高反应物的转化率,可降低温度、减小生成物浓度,
故答案为:减小;减小;降低温度、减小生成物浓度;
(4)2.24 g Fe的物质的量为0.04 mol,则消耗0.04 mol CO,所以CO的平均反应速率为v==mol•L﹣1•min﹣1=0.004 mol•L﹣1•min﹣1;反应中生成0.04mol CO2,通入100 mL 0.6 mol•L﹣1的NaOH溶液中,恰好完全反应生成0.02mol Na2CO3和0.02 mol NaHCO3,CO32﹣的水解程度大于HCO3﹣的水解程度,溶液呈碱性,则c(HCO3﹣)>c(CO32﹣)、c(OH﹣)>c(H+),溶液中离子浓度大小为:c(Na+)>c(HCO3﹣)>c(CO32﹣)>c(OH﹣)>c(H+),
故答案为:0.004;c(Na+)>c(HCO3﹣)>c(CO32﹣)>c(OH﹣)>c(H+)。
【点评】本题考查化学平衡的计算、离子浓度大小比较等,为高频考点,题目难度中等,明确化学平衡及其影响为解答关键,试题意在考查考生接受、吸收、整合化学信息的能力以及分析和解决化学问题的能力。
23.(15分)Julius利用辣椒素来识别皮肤神经末梢中对热有反应的传感器,获得了2021诺贝尔生理学或医学奖。辣椒素(H)的合成路线如图。
已知:①R﹣OHR﹣Br
②
③R﹣COCl+HO﹣R'→R﹣COOR'+HCl
(1)A中所含官能团的名称 碳碳双键、羟基 。检验B中含溴元素的方法 取样,加入氢氧化钠水溶液,加热一段时间,取水层溶液少许,加入稀硝酸至酸性,再加入硝酸银溶液,有淡黄色沉淀生成,证明含有溴元素 。
(2)写出C→D反应中1)的化学方程式是 +2KOH+2CH3CH2OH 。H不能发生的反应类型有 b (填序号)。
a.加成反应
b.消去反应
c.氧化反应
d.取代反应
e.聚合反应
(3)写出符合条件的E的同分异构体的结构简式(不考虑立体异构): 。
①能使溴的四氯化碳溶液褪色
②能发生水解反应,产物之一为乙酸
③不同化学环境的氢原子个数比是3:2:1
(4)参照上述合成路线,设计以异丙醇和必要试剂为原料合成2﹣异丙基丙二酸()的合成路线(其他试剂任选) 。
【分析】对比A、C的结构,结合B的分子式,可知A中是﹣OH被﹣Br原子取代生成B,B中溴原子被﹣CH(COOC2H5)2取代生成C,故B为,C水解后酸化得到D为,D加热脱羧生成,与SOCl2发生取代反应生成,F与G发生取代反应生成H和HCl;
(4)模仿A→B→C→D的过程,与PBr3反应生成,然后与NaCH(COOC2H5)2反应生成(CH3)2CHCH(COOC2H5)2,最后水解生成。
【解答】解:(1)A中所含官能团的名称为碳碳双键、羟基;检验B中含溴元素的方法:取样,加入氢氧化钠水溶液,加热一段时间,取水层溶液少许,加入稀硝酸至酸性,再加入硝酸银溶液,有淡黄色沉淀生成,证明含有溴元素,
故答案为:碳碳双键、羟基;取样,加入氢氧化钠水溶液,加热一段时间,取水层溶液少许,加入稀硝酸至酸性,再加入硝酸银溶液,有淡黄色沉淀生成,证明含有溴元素;
(2)C→D反应中1)的化学方程式是+2KOH+2CH3CH2OH,H含有碳碳双键与苯环,可以发生加成反应,碳碳双键还可以发生氧化反应、聚合反应,含有的酚羟基也可以发生氧化反应,而酚羟基、酰胺键都可以发生取代反应,不能发生消去反应,
故答案为:+2KOH+2CH3CH2OH;b;
(3)E的同分异构体能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明含有碳碳双不饱和键,能发生水解反应,产物之一为乙酸,说明存在CH3COO﹣基团,则还含有碳碳双键,且不同化学环境的氢原子个数比是3:2:1,而分子中氢原子数目为18,则对应氢原子数目分别为9、6、3,则存在﹣C(CH3)3基团,还有2个﹣CH3连在同一碳原子上,该同分异构体结构简式为,
故答案为:;
(4)模仿A→B→C→D的过程,与PBr3反应生成,然后与NaCH(COOC2H5)2反应生成(CH3)2CHCH(COOC2H5)2,最后水解生成,合成路线为,
故答案为:。
【点评】本题考查有机物的推断与合成,充分利用物质的结构进行分析解答,试题侧重考查学生的分析推理能力、知识迁移运用能力,需要学生熟练掌握官能团的性质与转化,(3)中限制条件同分异构体的书写为易错点、难点。
24.(15分)氯化铜、氯化亚铜广泛地用作有机合成催化剂。实验室中以粗铜粉(含杂质Fe)为原料,制备铜的氯化物,流程如图:
(1)现用如图所示的实验仪器和药品制备纯净、干燥的Cl2并与粗铜粉反应(夹持及加热装置已省略)。按气流从左到右的方向连接各仪器接口,正确的顺序是a→ d→e→h→i→f(或g)→g(或f)→b (填小写字母)。
(2)上述流程中,所得固体Ⅰ需要加稀盐酸溶解,其目的是 抑制氯化铜、氯化铁水解 ;操作②的方法是 加少量盐酸,再蒸发浓缩、冷却结晶 。
(3)溶液Ⅰ可加试剂X CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3 (写一种物质的化学式),用于调节pH以除去杂质。
(4)检验溶液II中是否含有杂质离子的试剂是 KSCN溶液或苯酚 。向溶液Ⅱ中通入一定量的SO2,加热一段时间后生成CuCl白色沉淀,写出该反应的离子方程式 2Cu2++2Cl﹣+SO2+2H2O2CuCl↓+4H++SO42﹣ 。
(5)在溶液II转化为CuCl2•2H2O的操作过程中,发现溶液颜色由蓝色变为绿色。同学欲探究其原因,查文献知:Cu(H2O)42+(aq)(蓝色)+4Cl﹣(aq)⇌CuCl42﹣(aq)(绿色)+4H2O(l)。设计简单实验,证明溶液中有上述转化关系 取绿色溶液,加水稀释,若发现溶液变蓝,则证明假设正确;或取少量溶液II,加入氯化钠粉末,若溶液变绿,则证明假设正确等 。
(6)为测定原料CuCl2•xH2O中结晶水的数目x,可采取如下方案:
①完成实验操作步骤。
a.用电子天平称取一定质量氯化铜晶体。
b.在坩埚中充分灼烧。
c.在 干燥器 (填仪器名称)中冷却。
d.称量所得黑色固体质量。
e.重复b~d操作直至 连续两次称量误差不超过0.001g 。
②若氯化铜晶体质量为3.384g,最终得到黑色固体质量为1.600g,则x= 1.9 (精确到0.1)。
③若称量操作无误,但最终测定结果的相对误差为0.5%,写出可能导致该结果的一种情况 加热灼烧时,有少量固体溅出 。
【分析】粗铜(含杂质Fe)与氯气反应生成氯化铁和氯化铜,加稀盐酸溶解,形成氯化铁和氯化铜溶液,同时抑制氯化铜、氯化铁水解,溶液1中加入X调节溶液pH,得到溶液乙,经过系列操作得到CuCl2•2H2O,故溶液2为CuCl2溶液,则调节pH目的是使溶液中铁离子转化为Fe(OH)3沉淀,过滤除去,试剂X可以为CuO、氢氧化铜等,结合题目信息可知,氯化铜溶液,加少量盐酸,抑制氯化铜水解,再蒸发浓缩、冷却结晶得到CuCl2•2H2O,再经过过滤、洗涤、干燥得到纯净的晶体;CuCl2溶液中通入SO2时,生成CuCl白色沉淀,则SO2被氧化,以此解答该题。
【解答】解:(1)A中反应生成氯气,生成的氯气中含有少量的氯化氢和水,通过饱和食盐水除去氯化氢,再通过浓硫酸进行干燥,干燥后的氯气通通入粗铜粉加热反应,多余的氯气用氢氧化钠溶液吸收,故正确的连接顺序是a→d→e→h→i→f(或g)→g(或f)→b,
故答案为:d→e→h→i→f(或g)→g(或f)→b;
(2)氯化铜、氯化铁中的金属离子易水解,直接用水溶液配制溶液会产生浑浊,所以加入过量的盐酸来溶解氯化铜、氯化铁,以抑制氯化铜、氯化铁水解;溶液II中加少量盐酸,抑制氯化铜水解,再蒸发浓缩、冷却结晶得到CuCl2•2H2O,
故答案为:抑制氯化铜、氯化铁水解;加少量盐酸,再蒸发浓缩、冷却结晶;
(3)用于调节pH以除去溶液1杂质可加试剂具有与酸反应,且不引入Cu2+之外的离子,故用CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3,调节pH目的是使溶液中铁离子转化为Fe(OH)3沉淀,过滤除去,
故答案为:CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3;
(4)溶液2中若含有杂质离子则是Fe3+,用KSCN溶液或苯酚检验,分别出现血红色溶液或蓝色沉淀;根据信息可知:在加热条件下,SO2与铜离子反应生成CuCl白色沉淀和SO42﹣,其反应的离子方程式为:2Cu2++2Cl﹣+SO2+2H2O2CuCl↓+4H++SO42﹣,
故答案为:KSCN溶液或苯酚;2Cu2++2Cl﹣+SO2+2H2O2CuCl↓+4H++SO42﹣;
(5)依据平衡原理,可以设计出如下几种验证方案:取绿色溶液,加水稀释,若发现溶液变蓝,则证明假设正确;或取少量溶液II,加入氯化钠粉末,若溶液变绿,则证明假设正确等,
故答案为:取绿色溶液,加水稀释,若发现溶液变蓝,则证明假设正确;或取少量溶液II,加入氯化钠粉末,若溶液变绿,则证明假设正确等;
(6)①充分灼烧后,需要在干燥器中冷却,防止在冷却过程中吸收水分,重复灼烧、冷却、称量操作,直至连续两次称量误差不超过0.001g,即证明完全失去水分,
故答案为:干燥器;连续两次称量误差不超过0.001g;
②若氯化铜晶体质量为3.384g,最终得到黑色固体质量为1.600g,黑色团体为CuO,则CuO的物质的量为=0.02mol,所称样品中CuCl2•质量为0.02mol×135g/mol=2.700g,结晶水的质量为3.384﹣2.700=0.684g,所称样品中含结晶水的物质的量为0.684g÷18g/mol=0.038mol,解得x=1.9,
故答案为:1.9;
③若称量操作无误,但最终测定结果的相对误差为0.5%,那么可能的原因是在加热过程中引起了质量误差,如灼烧过程中固体溅出等,
故答案为:加热灼烧时,有少量固体溅出。
【点评】本题考查了实验室制备氯化铜和氯化亚铜,涉及物质的制备实验操作、除杂质、离子方程式的书写、氧化还原滴定、原电池原理的应用等,题目涉及的知识点较多,侧重于基础知识的综合应用的考查.
声明:试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布日期:2022/8/4 19:23:51;用户:李超;邮箱:lichao317807156@126.com;学号:19716718
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