高中理科综合化学试题答案

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理科综合化学部分可能用到的相对原子质量：H 1 Li 7 C 12 N 14 O 16 Na 23 P 31 S 32 K 39 Ca 40 Fe 56 Cu 64 Se 79 7．化学在科技进步方面发挥着重要的作用。下列说法正确的是A．是制备有机发光二极管OLED的材料之一，其属于有机高分子化合物B．2019世界能源大会把核能作为含碳能源重要替代品，核电站把化学能转化为电能C．DAC法能够实现直接从空气中捕获二氧化碳，该法可缓解全球日益严重的温室效应D．以纯净物聚丙烯为原料生产的熔喷布口罩，在“新冠肺炎战疫”中发挥了重要作用8．加巴喷丁可以治疗全身强直阵发性癫痫，其结构简式如下。下列关于加巴喷丁的叙述正确的是A．分子式为C9H12NO2 B．可以发生取代反应C．分子中最多有7个碳原子共面 D．易与H2发生加成反应9．蔗糖与浓硫酸反应的实验改进装置如图所示，下列说法错误的是A．改进装置后，有毒气体被碱液吸收，实现了绿色环保B．浓硫酸在实验过程中体现了脱水性和强氧化性C．产生的气体能使澄清石灰水变浑浊，说明产生了CO2D．该反应比较剧烈、危险，实验各物质的用量应按要求规范操作10．据预测，到2040年我国煤炭消费仍将占能源结构的三分之一左右。H2S在催化活性碳（AC）表面的迁移，对煤的清洁和综合应用起了很大的促进作用，其机理如图所示，其中ad表示物种的吸附状态。下列有关叙述错误的是A．图中阴影部分表示H2S分子的吸附与离解B．AC表面作用的温度不同，H2S的去除率不同C．H2S在AC表面作用生成的产物有H2O、H2、S、SO2、CS2等D．图中反应过程中只有H—S键的断裂，没有H—S键的形成11．2019年诺贝尔化学奖颁给在锂离子电池发展方面作出突出贡献的三位科学家，颁奖词中说：他们创造了一个可再充电的世界。下面是最近研发的Ca-LiFePO4可充电电池的工作示意图，锂离子导体膜只允许Li+通过，电池反应为：xCa2+＋2LiFePO4xCa＋2Li1-xFePO4＋2xLi+。下列说法错误的是A．LiPF6-LiAsF6为非水电解质，其与Li2SO4溶液的主要作用都是传递离子B．放电时，负极反应为：LiFePO4−xe−===Li1-xFePO4＋xLi+C．充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极发生Li+脱嵌，放电时发生Li+嵌入D．充电时，当转移0.2 mol电子时，左室中电解质的质量减轻2.6 g12．W、X、Y、Z为短周期原子序数依次增大的主族元素，其原子序数之和为30，W与X、Y、Z都能形成共价化合物，Y、W形成的常见化合物溶于水显碱性，Z、W形成的化合物溶于水显酸性，四种元素形成的某种化合物的结构式为。下列说法错误的是A．X为硼元素或碳元素B．Y不属于第ⅣA族元素C．W与Y、Z分别形成的常见化合物能反应生成盐D．最高价氧化物对应的水化物的酸性：Z>Y13．某三元羧酸H3A在表面活性剂、洗涤剂、润滑剂等方面具有重要的地位。常温时，向10 mL 0.01 mol·L−1的H3A溶液中滴入0.01 mol·L−1的NaOH溶液，H3A、H2A−、HA2−、A3−的物质的量分数与溶液的pH的关系如图所示。下列说法错误的是A．该温度下，H3A的电离常数Ka1=10−aB．若b=7，加入20 mL NaOH溶液时，溶液的pH＜7C．NaOH溶液的体积为30 mL时，溶液中：c(OH−)=3c(H3A)＋2c(H2A−)＋c(HA2−)＋c(H+)D．反应2H2A−H3A＋HA2−在该温度下的平衡常数K=10a−b26．（14分）工业上常用苏打烧结法提取自然界中的稀散元素硒(Se)，我国科研人员自主设计的利用粗铜电解精炼所产生含硒化亚铜(Cu2Se)和碲化亚铜(Cu2Te)的阳极泥为原料，提取硒的某种工艺流程如图所示。回答下列问题：（1）电解精炼铜时，电源的正极连接_______（填“粗铜”或“精铜”），阳极溶解铜的质量__________（填“＞”“=”或“＜”）阴极析出铜的质量。（2）“烧结”时苏打和硒化亚铜主要生成了Na2SeO3、Cu2O和CO2气体，该反应的化学方程式为________________________________。“烧结”时生成了少部分Na2SeO4，写出“还原”时反应的离子方程式____________。（3）含硒烧结物浸取时，最佳加热方式为________________，除去的物质为___________（填化学式）。（4）本工艺副产物TeO2用于制造红外器件、声光器件材料，可溶于强酸和强碱，并形成复盐，则TeO2属于______氧化物（填“酸性”“碱性”或“两性”）。（5）把硫酸工业第一步的产物SO2通入Na2SeO3溶液制备硒单质，写出该反应的离子方程式___________________。若得到50 kg硒单质，至少需要___________kg质量分数为90%的FeS2矿石。（结果保留一位小数）27．（14分）硫酸镍（NiSO4）是电镀镍工业所用的主要镍盐，易溶于水。下图为某兴趣小组设计的在实验室中制备NiSO4•6H2O的装置。回答下列问题：（1）实验室中配制浓H2SO4与浓HNO3混酸的操作为___________________________。（2）图甲中仪器a的名称为________________，有同学认为将仪器a换作图乙中的仪器b效果更好，其理由为________________________________。（3）混酸与镍粉反应时，除生成NiSO4外，还生成了NO2、NO和H2O等氧化物，若NO2与NO的物质的量之比为1∶1，则该反应的化学方程式为_____________________。从反应后的溶液中得到NiSO4•6H2O的操作有________________和过滤等。（4）该小组同学查阅资料发现用镍粉与混酸制备NiSO4成本高，用冶铁尾矿提取的草酸镍(NiC2O4)与硫酸制取NiSO4成本较低。反应原理为：NiC2O4NiO＋CO↑＋CO2↑，NiO＋H2SO4===NiSO4＋H2O（已知PdCl2溶液能够吸收CO）。现加热NiC2O4制备NiO，并检验生成的CO，可能用到的装置如下：①各装置的连接顺序为：_______→_______→_______→ f →_______→________→________。(填装置标号，可重复使用) ②能够说明生成CO的现象有____________________________________________。③PdCl2溶液吸收CO时产生黑色金属单质和CO2气体，该反应其他产物的化学式为________________。（5）将NiSO4•6H2O制成电镀液时往往加入少量稀硫酸，其目的是________________。28．（15分）甲烷水蒸气催化重整（SMR）是传统制取富氢混合气的重要方法，具有工艺简单、成本低等优点。回答下列问题：（1）已知1000 K时，下列反应的平衡常数和反应热：①CH4(g)C(s)+2H2(g) K1=10.2 ΔH1②2CO(g)C(s)+CO2(g) K2=0.6 ΔH2③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K3=1.4 ΔH3④CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) K4 ΔH4（SMR）则1000 K时，K4=____________；ΔH4=_________（用ΔH1、ΔH2、ΔH3来表示）。（2）在进入催化重整装置前，先要对原料气进行脱硫操作，使其浓度为0.5 ppm以下。脱硫的目的为______________。（3）下图为不同温度条件下电流强度对CH4转化率的影响。由图可知，电流对不同催化剂、不同温度条件下的甲烷水蒸气催化重整反应均有着促进作用，则可推知ΔH4____0（填“>”或“HNO3，选项D正确。13．B 【解析】由信息可知H3A属于三元弱酸，该温度下，H3A的电离常数Ka1 =，横坐标为a时，c(H3A)=c(H2A−)，Ka1=c(H+)，此时溶液pH=a，则Ka1=10−a，A正确；若b=7，H3A的电离常数Ka2=10−b=10−7，加入20 mL NaOH溶液时，H3A＋2OH−===HA2−＋2H2O，所得溶液的溶质为Na2HA，HA2−的电离常数即Ka3，则Ka3＜Ka2=10−7，HA2−的水解常数Kh2==10−7，HA2−的电离程度小于其水解程度，溶液pH＞7，显碱性，B错误；NaOH溶液的体积为30 mL时，H3A＋3OH−=== A3−＋3H2O，溶液中溶质为Na3A，A3−发生三级水解，溶液中质子守恒关系式为：c(OH−)=3c(H3A)＋2c(H2A−)＋c(HA2−)＋c(H+)，C正确；反应2H2A−H3A＋HA2−的平衡常数K===10a−b，D正确。26．（14分）（1）粗铜（1分） ＜（1分）（2）2Cu2Se＋2Na2CO3＋3O22Cu2O＋2Na2SeO3＋2CO2（2分） 2Fe2+＋＋2H+===2Fe3+＋＋H2O（2分）（3）水浴加热（1分） Cu2O（2分） （4）两性（1分）（5）+H2O+2SO2===Se↓+2+2H+（2分） 84.4（2分）【解析】（1）电解精炼铜时，粗铜连接电源的正极，精铜连接电源的负极，阳极铜溶解放电的同时，还有锌、铁、镍等金属同时放电，阴极只有铜析出，两极转移电子数相同，所以，阳极溶解铜的质量小于阴极析出铜的质量。（2）根据信息，Cu2Se中+1价铜元素化合价未变，−2价硒元素化合价升高至+4价，化合价升高了6，O2被还原为−2价O，化合价降低了4，利用化合价升降法配平即可得出反应的化学方程式：2Cu2Se＋2Na2CO3＋3O22Cu2O＋2Na2SeO3＋2CO2。（3）“浸取”时温度为80 ℃，水浴加热温度稳定、容易控制，所以最佳加热方式为水浴加热；从（2）题的方程式可知，产物中Cu2O难溶于水，“浸取”时除去的物质为Cu2O；TeO2与强酸和强碱均能反应，故TeO2属于两性氧化物。（4）Fe2+被氧化为Fe3+化合价升高了1，转化为，Se元素化合价降低了2，利用化合价升降法配平即可得出反应的离子方程式：2Fe2+＋＋2H+===2Fe3+＋＋H2O。（5）SO2通入Na2SeO3溶液制备硒单质，反应的离子方程式为+H2O+2SO2===Se↓+2+2H+。可知n(SO2)∶n()∶n(Se)=2∶1∶1，根据硫元素守恒，推出n(FeS2)∶n(SO2)=1∶2，综合可得n(FeS2)∶n(Se)=1∶1，设需要m kg FeS2，计算式如下：FeS2 ～ Se120 79m kg×90% 50 kg解得m=84.4。27．（14分）（1）将浓H2SO4沿器壁缓慢倒入浓HNO3中，并不断搅拌（1分）（2）分液漏斗（1分） 图乙中仪器的玻璃侧管可以平衡漏斗与圆底烧瓶压强，便于液体顺利流下（2分）（3）2Ni＋2H2SO4＋2HNO3===2NiSO4＋NO2↑＋NO↑＋3H2O（2分） 蒸发浓缩、冷却结晶（2分，各1分）（4）①b→c→e→f→a→e→d（2分）②a中固体变红（1分），a前的e中石灰水不变浑浊，a后的e中石灰水变浑浊（1分，合理即可）③HCl（1分）（5）抑制Ni2+水解（1分）【解析】（1）实验室中液体混合时，应该将密度大的液体倒入密度小的液体中，浓H2SO4密度大，且稀释时放出大量热，所以要将浓H2SO4沿器壁缓慢倒入浓HNO3中，并不断搅拌。（2）仪器a为分液漏斗；图乙所示仪器为恒压漏斗，恒压漏斗的玻璃侧管连通漏斗和圆底烧瓶，可以平衡漏斗与圆底烧瓶压强，便于液体顺利流下。（3）根据信息，NO2与NO的物质的量之比为1∶1，均设为1 mol，则HNO3共得4 mol电子，1 mol镍失去2 mol电子，则需要2 mol Ni，配平可得：2Ni＋2H2SO4＋2HNO3===2NiSO4＋NO2↑＋NO↑＋3H2O；从溶液中得到结晶水合物需要将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。（4）①、②：先用b装置加热NiC2O4使其分解，然后用c装置除去CO2，用e装置检验CO2是否除尽，若已除尽，则e中石灰水不变浑浊，然后用f装置干燥CO，再用干燥的CO在a装置中还原CuO，黑色固体变红，产生的CO2使e装置中的石灰水变浑浊，最后用d装置中的PdCl2溶液吸收CO。③根据信息，反应的方程式为：CO＋PdCl2＋H2O===2HCl＋Pd↓＋CO2，则另一种产物为HCl。（5）Ni2+易水解，抑制Ni2+水解时不能引入杂质，所以用稀硫酸抑制NiSO4水解。28．（15分）（1）33.32（2分） ΔH1+2ΔH3−ΔH2（2分）（2）硫能使催化剂中毒（或硫能使催化剂活性下降等）（2分）（3）>（2分）（4）增加（1分） 10Ni−3MgO/γ−Al2O3（1分） 温度高于750 ℃时，几种情况下的反应均达到平衡，催化剂不改变平衡状态（2分）（5）=（1分） Ⅱ（1分） 第Ⅱ步的活化能大，反应速率慢（1分）【解析】（1）方程式CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)，是由方程式①+2×③−②得到，K4===33.32，ΔH4=ΔH1+2ΔH3−ΔH2。（2）硫会与催化剂反应，会使催化剂中毒，因此要脱硫。（3）由图可知电流相同时，750 ℃甲烷的转化率比600 ℃时甲烷的转化率高，说明温度越高，转化率越高，K越大，ΔH4>0。（4）据图可知，随温度降低，H2产率的变化幅度也增大，电流对H2产率的影响作用逐渐增加；600 ℃时，10Ni−3MgO/γ−Al2O3催化剂在不同电流时H2产率的变化幅度最大，因此电流对10Ni−3MgO/γ−Al2O3催化剂影响最为显著；测试时间为6小时，当温度高于750 ℃时，由于反应速率加快，反应已经达平衡移动，而催化剂不影响平衡移动，因此无论电流强度大小，有无催化剂，H2产率趋于相同。（5）同一化学反应，催化剂只能改变反应的速率，对反应热不会造成影响，故过程①和②ΔH相等。根据活化能越大，反应速率就越慢，故控制整个反应速率的是活化能较高的步骤，即控速步骤为第Ⅱ步。35．（15分）（1）大于（1分） 洪特规则（1分）（2）2∶5（1分） 肼分子间存在氢键，乙烯分子间无氢键（2分）（3）（2分）（4）①正四面体（1分） sp3（1分） ②(或、等)（1分）、CCl4(或CBr4、CI4、SiF4等)（1分）③O2−（1分） 8（1分） （2分）【解析】（1）基态氮原子的2p轨道为半充满状态，体系能量低，较稳定，故第一电离能大于氧；根据洪特规则，电子分布到能量相同的原子轨道时，优先以自旋相同的方式分别占据不同的轨道，正确的排布为。（2）根据肼的结构简式推出其结构为，每个氮原子各有1个孤电子对，每个分子中有2个孤电子对，5个σ键，二者之比为2∶5；H原子与N、O、F等原子形成共价键时，分子间往往可形成氢键，使其沸点明显偏高。（3）H2O分子共三个原子，根据题干信息，三个原子均形成氢键，每个H原子只能形成一个氢键，则H2O分子的两个H原子与一个的两个O原子分别形成氢键，H2O分子的O原子与另一个的H原子形成氢键，结构式为。（4）①Na3NO4的阴离子的中心原子为N原子，其价层电子对数为：(5−4×2＋3)＋4=0＋4=4，为sp3杂化，根据VSEPR理论，其空间构型为正四面体。②与互为等电子体的一种阴离子和一种分子应该具有5个原子，32个价电子，符合要求的阴离子有、、等，符合要求的分子有CCl4、CBr4、CI4、SiF4等。③根据晶胞图片可推出“●”个数为：8×＋6×=4，“○”个数为8个，再根据化学式Na2O可推出“●”为O2−，“○”为Na+，以面心的“●”出发，距离“●”最近且等距离的“○”有8个，每摩尔晶胞含4 mol Na2O，质量为4×62 g，晶胞的参数为a pm=a×10−10 cm，每摩尔晶胞体积为(a×10−10)3 cm3×NA，则晶胞密度为g•cm−3。36．（15分）（1）邻氯甲苯（或2−氯甲苯、2−氯−1−甲苯）（1分） 氯原子（1分）（2）取代反应（1分）（3）甲苯直接发生氯代得到的邻氯甲苯和对氯甲苯难以分离（2分）（4）（2分）（5）14（2分） （2分）（6）（4分）【解析】（1）E中甲基和氯原子相对位置为邻位，名称为邻氯甲苯或2−氯甲苯或2−氯−1−甲苯等，F中官能团为—Cl，名称为氯原子。（2）由合成图可以看出所有步骤基本都是取代反应。（3）甲苯直接氯代会产生两种产物邻氯甲苯和对氯甲苯，在后续的步骤中会难以分离。（4）C→D的反应是C中甲基邻位的氢原子被氯原子取代的过程，方程式为。（5）M与G互为同分异构体，含有三个苯环，苯环之间不直接相连，说明三个苯环连在同一个碳上。M的结构有：一个氯在甲基碳上，另一个氯在苯环上时，有邻、间、对3种，两个氯在同一苯环上时，有6种，两个氯在不同苯环上时，有6种，共15种，G为15种中的1种，故不包括G的同分异构体有14种。核磁共振氢谱有5组峰，且峰面积比为2∶2∶1∶1∶1的结构简式为。（6）结合题中合成路线的前四步可得：