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河北省2020届高三上学期第一次大联考化学(解析版) 试卷
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河北省2020届高三上学期第一次大联考
相对原子质量:H-l C-12 N-14 0-16 S-32 Cl-35.5 Na-23 Al-27 Ba-137
第I卷(选择题部分,共126分)
一、选择题(每小题6分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.化学知识无处不在,下列与古诗文记载对应的化学知识不正确的是( )
古诗文记载
化学知识
A
绿蚁新醅酒,红泥小火炉
在酿酒的过程中,葡萄糖发生了水解反应
B
南安有黄长者为宅煮糖,宅垣忽坏,去土而糖白,后人遂效之.
泥土具有吸附作用,能将红糖变白糖
C
陶成雅器,有素肌、玉骨之象焉
制陶的主要原料是黏土,烧制陶瓷属硅酸盐工业
D
采蒿墓之属,晒干烧灰,以原水淋汁,久则凝淀如“石”,浣衣发面.
“石”即石碱,具有碱性,遇酸产生气体
【答案】A
【详解】A.葡萄糖属于单糖,不会发生水解反应,A不正确;
B.古时贫民住房是土砖墙,土砖墙倒塌,泥土覆盖在红糖上,能吸附红糖中的色素,B正确;
C.陶瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐工业,制陶的主要原料是黏土,C正确;
D.草木灰的淋汁主要成分主要是K2CO3,D正确。
故选A。
2.NA为阿伏加德罗常数的值.下列说法正确的是( )
A. 18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA
B. 1 L 0.1 mol·L-1磷酸(H3PO4)溶液中含有的H+离子数为0.3NA
C. 40g 34%的过氧化氢催化分解,生成0.1 mol氧气时转移的电子数为0.2NA
D. 密闭容器中1mol NO与0.5 mol O2充分反应,产物的分子数为NA
【答案】C
【详解】A.D2O的M=20g/mol,n=0.9mol,质子数为9NA,A错误;
B.磷酸属于弱酸,弱电解质部分电离,B错误;
C.氧元素由-1升高到0价,升高1价,O2双原子分子,产生0.1molO2电子转移数为0.2NA,C正确;
D.部分NO2转化为N2O4,产物的分子数小于NA,D错误。
故选C。
3.短周期主族元素A、B、C、D的原子序数依次增大,A、D同主族且D原子核电荷数等于A原子核电荷数的2倍,B、C原子的核外电子数之和与A、D原子的核外电子数之和相等.下列说法中一定正确的是( )
A. B的原子半径比A的原子半径小
B. A形成的氢化物分子中不可能含非极性键
C. B单质与水反应,水可能作氧化剂也可能作还原剂
D. C、D的最高价氧化物对应的水化物是酸
【答案】C
【详解】A.A、D分别是O、S,B、C分别为F、P或Na、Al,如果B是Na,则原子半径比A(O)大,A错误;
B.H2O2中含非极性键,B错误;
C.F2与水反应,水作还原剂,Na与水反应,水作氧化剂,C正确;
D.如果C是Al,其最高价氧化物对应的水化物Al(OH)3不是酸,D错误;
故选C。
4.有Fe2+、Fe3+、H+、NH4+、NO3-和H2O六种粒子,属于同一氧化还原反应中的反应物和生成物,下列叙述不正确的是( )
A. 被氧化和被还原的离子数目比为8∶1
B. 该反应说明Fe2+、NO3-、H+在溶液不能大量共存
C. 每1 mol NO3-发生氧化反应,转移8 mol e-
D. 若利用该反应设计原电池,则负极反应为:Fe2+-e-=Fe3+
【答案】C
【详解】反应的离子方程式为8Fe2++NO3-+10H+=NH4++8Fe3++3H2O。
A.依方程式,被氧化(Fe2+)和被还原(NO3-)的离子数目比为8∶1,A正确;
B.该反应说明,Fe2+、NO3-、H+在溶液能发生性价比还原反应,不能大量共存,B正确;
C.NO3-被还原,发生还原反应,C错误;
D.若利用该反应设计原电池,则负极Fe2+失电子,发生氧化反应,D正确;
故选C。
5.以下实验设计能达到实验目的的是( )
选项
实验目的
实验设计
A
证明非金属性强弱:Cl>C>Si
B
鉴别NaBr和KI溶液
分别加新制氯水后,用CCl4萃取
C
除去NaHCO3固体中的Na2CO3
将固体加热至恒重
D
证明相同温度下:
Ksp(Ag2S)
向2 mL 0.1 mol·L-1硝酸银溶液中加入1 mL
0.1 mol·L-1 NaCl溶液,出现白色沉淀,再加入
几滴0.1 mol·L-1 Na2S溶液,有黑色沉淀生成
【答案】B
【详解】A.稀盐酸属于无氧酸,不是最高价氧化物对应的酸,所以不能根据2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑,证明非金属性Cl>C,另外盐酸挥发,无洗气装置,A错误;
B.氯水与NaBr和KI反应分别生成Br2、I2,两者都易溶于CCl4,分别在CCl4层中显橙红色、紫红色,B正确;
C.NaHCO3受热易分解,而Na2CO3受热不易分解,不能达到除杂目的,C错误;
D.硝酸银与氯化钠反应,硝酸银过量,硫化钠与溶液中的银离子直接反应,无法证明哪种沉淀的溶度积更小,D错误;
故选B。
6.下列有关有机物说法正确的是( )
A. 糖类和蛋白质都属于天然高分子化合物
B. CH3CH(CH3)CH2COOH系统命名法命名:2-甲基丁酸
C. 重结晶提纯苯甲酸:将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶
D. 有机物()可与乙醇、乙酸反应,且反应类型相同
【答案】D
【详解】A.单糖、低聚糖不属于高分子化合物,A错误;
B.CH3CH(CH3)CH2COOH正确命名为3-甲基丁酸,B错误;
C.苯甲酸常温下微溶于水,故提纯苯甲酸时,应将粗品在加热条件下溶于水,趁热过滤,冷却结晶,C错误;
D.-OH能和酸酯化,-COOH能和醇酯化,D正确;
故选D。
7.某温度下,向10 mL 0.1 mol/L CuCl2溶液中滴加0.1mol/L的Na2S溶液,滴加过程中-lg c(Cu2+)与Na2S溶液体积的关系如图所示.下列有关说法正确的是( )
A. 0.1mol/LNa2S溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(H2S)
B. a、b、c三点对应的溶液中,水的电离程度最大的为b点
C. 该温度下,Ksp(CuS)的数量级为10-36
D. 向10 mL Ag+、Cu2+物质的量浓度均为0.1mol/L的混合溶液中逐滴加入0.01mol/L的Na2S溶液,Cu2+先沉淀[已知:Ksp(Ag2S)=6.4×10-50]
【答案】C
【详解】A.依据质子守恒,c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),A错误;
B.a、c两点Cu2+、S2-的水解促进了水的电离,水的电离程度增大,b点可认为是NaCl溶液,水的电离没有被促进,水的电离程度最小,B错误;
C.Ksp(CuS)等于10-17.7的平方(10-35.4),数量级为10-36,C正确;
D.刚开始产生Ag2S沉淀时,c2(Ag+) ∙c(S2-)= Ksp(Ag2S),其中c(Ag+)= 0.1mol/L,则此时c(S2-)=6.4×10-48mol/L,同理,刚产生刚开始产生CuS沉淀时,c(Cu2+)∙c(S2-)= Ksp(CuS),其中c(Cu2+)= 0.1mol/L,则此时c(S2-)=10-34.4mol/L,故Ag+先沉淀,D错误。
故选C。
8.以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下:
请按要求回答下列问题:
(1)需将硫铁矿粉碎再焙烧的目的是______________________________________.
(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是_____________、__________.
(3)尾气主要含N2、O2、SO2和少量的CO2、H2O(g).测定尾气中SO2含量的方案如下:
【方案甲】将标准状况下的2.24 L尾气缓慢通过如下装置A中:
①C仪器的名称是_______________,装置C的作用是_________________________.
②实验时先通入尾气,再通入一定量氮气,通过B装置的增重来测量SO2的体积分数,请写出该方案合理与否的理由__________________________________________.
【方案乙】将标准状况下的2.24 L尾气缓慢通过如下装置D中,充分与足量试剂M反应后,再滴入过量试剂N,经过滤、洗涤、干燥、用电子天平称得沉淀质量为0.233g.
③若试剂M、N分别是碘水、BaCl2溶液,写出D中总反应的离子方程式: __________________.尾气中SO2的体积分数为__________________.
④若试剂M是Ba(NO3)2溶液,不再滴加试剂N,观察到D中生成的无色气体在瓶口处变为红棕色.写出SO2和Ba(NO3)2溶液反应的离子方程式:___________________________.
【答案】 (1). 增大反应物的接触面积,加快反应速率 (2). 提高铁元素的浸出率 (3). 抑制Fe3+水解 (4). 球形干燥管 (5). 防止空气中的水蒸气、CO2进入B装置 (6). 该方案不合理,因为尾气中的CO2也能被B装置中的碱石灰吸收,导致所测SO2气体的体积分数偏大 (7). SO2+I2+2H2O+ Ba2+=BaSO4↓+2I-+4H+ (8). 1.00% (9). 3SO2+3Ba2++2NO3-+2H2O = 3BaSO4↓+2NO+4H+
【分析】(1)需将硫铁矿粉碎再焙烧的目的是矿石颗粒越小,与空气的接触面积越大,燃烧越充分。
(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是酸溶时可使反应充分,提高铁元素的浸出率;氧化时盐酸过量,可抑制Fe3+的水解。
(3)①C仪器的名称是球形干燥管,装置C的作用是防止空气中的水蒸气、CO2进入B装置,影响SO2含量的测定。
②实验时先通入尾气,再通入一定量氮气,通过B装置的增重来测量SO2的体积分数,该方案不合理,因为尾气中的CO2也能被碱石灰吸收。
③若试剂M、N分别是碘水、BaCl2溶液,D中发生的反应为SO2+I2+2H2O+BaCl2=BaSO4↓+2HI+2HCl,尾气中SO2的体积分数为。
④若试剂M是Ba(NO3)2溶液,不再滴加试剂N,观察到D中生成的无色气体在瓶口处变为红棕色,则瓶内生成的气体为NO,SO2和Ba(NO3)2溶液反应的化学方程式为3SO2+3Ba(NO3)2+2H2O = 3BaSO4↓+2NO+4HNO3。
【详解】(1)需将硫铁矿粉碎再焙烧的目的是矿石颗粒越小,与空气的接触面积越大,燃烧越充分。答案为:增大反应物的接触面积,加快反应速率;
(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是酸溶时可使反应充分,提高铁元素的浸出率;氧化时盐酸过量,可抑制Fe3+的水解。答案为:提高铁元素的浸出率;抑制Fe3+水解;
(3)①C仪器的名称是球形干燥管,装置C的作用是防止空气中的水蒸气、CO2进入B装置,影响SO2含量的测定。答案为:球形干燥管;防止空气中的水蒸气、CO2进入B装置;
②实验时先通入尾气,再通入一定量氮气,通过B装置的增重来测量SO2的体积分数,该方案不合理,因为尾气中的CO2也能被碱石灰吸收,导致所测SO2气体的体积分数偏大。答案为:该方案不合理,因为尾气中的CO2也能被B装置中的碱石灰吸收,导致所测SO2气体的体积分数偏大;
③若试剂M、N分别是碘水、BaCl2溶液,D中发生的反应为SO2+I2+2H2O+BaCl2=BaSO4↓+2HI+2HCl,反应的离子方程式为SO2+I2+2H2O+ Ba2+=BaSO4↓+2I-+4H+;尾气中SO2的体积分数为。答案为:SO2+I2+2H2O+ Ba2+=BaSO4↓+2I-+4H+;1.00%;
④若试剂M是Ba(NO3)2溶液,不再滴加试剂N,观察到D中生成的无色气体在瓶口处变为红棕色,则瓶内生成的气体为NO,SO2和Ba(NO3)2溶液反应的化学方程式为3SO2+3Ba(NO3)2+2H2O = 3BaSO4↓+2NO+4HNO3。答案为:3SO2+3Ba2++2NO3-+2H2O = 3BaSO4↓+2NO+4H+。
【点睛】通常情况下,在中性溶液中,NO3-不表现出氧化性,不能将Fe2+等氧化;但往硝酸盐溶液中通入SO2,由于SO2被氧化生成的硫酸能使溶液显酸性,增强了NO3-的氧化能力,从而使非酸性溶液中NO3-与SO2的氧化还原反应能顺利进行。
9.治理汽车尾气和燃煤尾气是环境保护的重要课题.请回答下列问题:
(1)在汽车排气系统中安装三元催化转化器,可发生反应:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g) +N2(g).在恒容密闭容器中通入等量的CO和NO,发生上述反应时,c(CO)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图所示.
①据此判断该反应的正反应为____(填“放热”或“吸热”)反应.
②温度T1时,该反应的平衡常数K=_____;反应速率v=v(正)-v(逆)=k正c2(NO)c2(CO)- k逆c2(CO2)c(N2),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,计算a处v(正):v(逆)=________.
(2)下图流程是一种新型的除去尾气中氮氧化物的技术,一般采用氨气或尿素作还原剂
该技术中用尿素[CO(NH2)2]作还原剂还原NO2的主要反应为:4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O ,则用NH3作还原剂还原尾气中NO(NH3、NO的物质的量之比为1:1)的化学方程式为:____ __________________________.
(3)哈伯法合成氨的流程图如图,下列五个流程中为提高原料利用率而采取的措施________(填序号)
(4)一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+.下列叙述正确的是______________(填选项)
A.Pd电极b为阴极 B.阴极的反应式为N2+6H++6e-=2NH3
C.H+由阳极向阴极迁移 D.陶瓷可以隔离N2和H2
(5)也可用CH4催化还原NOx法消除烟气中氮氧化物的污染.已知:
①CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ/mol;
②N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) △H=+67.0 kJ/mol;
③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+89.0 kJ/mol
则CH4催化还原NO的热化学方程式为__________________________________.
【答案】(1). 放热 (2). 80 (3). 160:1 (4). 4NH3+4NO+O2(g)=4N2+6H2O (5). ②④⑤ (6). BCD (7). CH4 (g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =-978.0 kJ/mol
【分析】(1)①从图中可以看出,T1时反应先达平衡,则T1>T2,T1时c(CO)大,说明升高温度,平衡逆向移动。
② 依题意,可得如下三段式:
温度T1时,该反应的平衡常数K=,反应速率v=v(正)-v(逆)=k正c2(NO)c2(CO)- k逆c2(CO2)c(N2),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,平衡时,k正c2(NO)c2(CO)=k逆c2(CO2)c(N2),即k正×0.42×0.42=k逆×0.8×1.62,k正=80 k逆。
计算a处v(正):v(逆)= k正c2(NO)c2(CO:k逆c2(CO2)c(N2)= 80 k逆×1.02×1.02: k逆×0.5×1.02=160:1
(2)用NH3作还原剂还原尾气中NO(NH3、NO的物质的量之比为1:1),NO得2e-,NH3失去3e-,得失电子总数不等,则另有得电子的物质,只能为空气中的O2,由此可得出反应的化学方程式。
(3)五个流程中为提高原料利用率而采取的措施:加压,有利于平衡正向移动,提高反应物的转化率;加催化剂只能加快反应速率,但不能使平衡发生移动;液化分离NH3,虽然不能加快反应速率,但能使平衡正向移动;N2和H2循环使用,也可提高反应物的转化率。
(4)从图中可以看出,H2失电子,Pd电极b为阳极,则Pd电极a为阴极。
A.Pd电极b为阳极,A错误;
B.阴极N2得电子,生成NH3,电极反应式为N2+6H++6e-=2NH3,B正确;
C.阳极生成H+,通过质子传输陶瓷向阴极迁移,C正确;
D.陶瓷只允许H+通过,可以隔离N2和H2,D正确。
(5) ①CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ/mol;
②N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) △H=+67.0 kJ/mol;
③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+89.0 kJ/mol
则①+②-③×2可得CH4催化还原NO热化学方程式。
【详解】(1)①从图中可以看出,T1时反应先达平衡,则T1>T2,T1时c(CO)大,说明升高温度,平衡逆向移动,从而得出正反应为放热反应。答案为:放热;
② 依题意,可得如下三段式:
温度T1时,该反应的平衡常数K==80,反应速率v=v(正)-v(逆)=k正c2(NO)c2(CO)- k逆c2(CO2)c(N2),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,平衡时,k正c2(NO)c2(CO)=k逆c2(CO2)c(N2),即k正×0.42×0.42=k逆×0.8×1.62,k正=80 k逆。
计算a处v(正):v(逆)= k正c2(NO)c2(CO:k逆c2(CO2)c(N2)= 80 k逆×1.02×1.02: k逆×0.5×1.02=160:1。答案为:80;160:1;
(2)用NH3作还原剂还原尾气中NO(NH3、NO的物质的量之比为1:1),NO得2e-,NH3失去3e-,得失电子总数不等,则另有得电子的物质,只能为空气中的O2,由此可得出反应的化学方程式4NH3+4NO+O2(g)=4N2+6H2O。答案为:4NH3+4NO+O2(g)=4N2+6H2O;
(3)五个流程中为提高原料利用率而采取的措施:加压,有利于平衡正向移动,提高反应物的转化率;加催化剂只能加快反应速率,但不能使平衡发生移动;液化分离NH3,虽然不能加快反应速率,但能使平衡正向移动;N2和H2循环使用,也可提高反应物的转化率。答案为:②④⑤;
(4)从图中可以看出,H2失电子,Pd电极b为阳极,则Pd电极a为阴极。
A.Pd电极b为阳极,A错误;
B.阴极N2得电子,生成NH3,电极反应式为N2+6H++6e-=2NH3,B正确;
C.阳极生成H+,通过质子传输陶瓷向阴极迁移,C正确;
D.陶瓷只允许H+通过,可以隔离N2和H2,D正确。答案:BCD;
(5) ①CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ/mol;
②N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) △H=+67.0 kJ/mol;
③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+89.0 kJ/mol
则①+②-③×2可得CH4催化还原NO的热化学方程式为CH4 (g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =-978.0 kJ/mol。答案为:CH4 (g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =-978.0 kJ/mol。
【点睛】在合成氨反应达平衡时,将产物液化,由于在液化的瞬间,反应物的浓度没有改变,所以此时v正不变,而生成物的浓度突然减小,所以v逆减小。由于v正>v逆,所以平衡向正反应方向移动,反应物的转化率提高。
10.锡渣主要成分是SnO,还含有少量Fe、Cu、Sb、Pb、As等元素的氧化物.可用下列流程中的方法生产锡酸钠.
已知: ①砷酸钡难溶于水,Ksp(Ba3(AsO4)2)=10-24
②水碎液中溶质的主要成分为Na2SnO3,Na3AsO4, Na3SbO4,Na2PbO2
(1)碱熔就是在锡渣中加NaOH焙烧,SnO转变为Na2SnO3,则SnO参加反应的化学方程式为________________________________________
(2)除杂1的目的是“除砷和铅”,加入硫化钠所发生反应的离子方程式为________________;若要使0.001mol/L的AsO43-沉淀完全(一般认为离子浓度小于10-6mol/L时即沉淀完全),需等体积加入至少____________mol/L的Ba(OH)2.
(3)除杂2中加入Sn粒的目的是____________
(4)已知Na2SnO3·3H2O可溶于水,难溶于乙醇,加热至140℃时会失去结晶水,所以最后一步从滤液中得到锡酸钠晶体的操作步骤为____________、过滤、用____________洗涤、____________.
(5)水碎渣中的铁元素主要以氧化物形式存在,回收比较容易,而铜冶炼过程中的铜渣中也有铁元素,但主要以硅酸铁的形式存在,回收方法更复杂:需先加CaO作置换剂,发生钙铁置换反应CaO+FeO·SiO2CaO·SiO2+FeO,在反应过程中,加CaO的同时还需加入还原剂烟煤,则加入还原剂烟煤的作用是________________________________________________
【答案】(1). 2SnO+4NaOH+O2=2Na2SnO3+2H2O (2). PbO22-+S2-+2H2O=PbS↓+4OH- (3). 0.0017 (4). 除去SbO42-或除锑 (5). 在140℃以下加热蒸发或蒸发浓缩、冷却结晶 (6). 乙醇 (7). 低温干燥 (8). 还原FeO以减少生成物,使钙铁置换反应向正反应方向移动
【分析】(1)碱熔就是在锡渣中加NaOH焙烧,SnO转变为Na2SnO3,在转化过程中,Sn由+2价升高到+4价,应有氧化剂参与反应,NaOH不可能作氧化剂,则必有空气中的O2参与反应,由此可写出SnO参加反应的化学方程式。
(2)除杂1的目的是“除砷和铅”,加入的Na2S与Na2PbO2反应,生成PbS,由此可写出发生反应的离子方程式;若要使0.001mol/L的AsO43-沉淀完全(一般认为离子浓度小于10-6mol/L时即沉淀完全),加入Ba(OH)2起两个作用,一个是使AsO43-完全沉淀,另一个是溶解在溶液中,使c(Ba2+)、c(AsO43-)满足Ksp(Ba3(AsO4)2)=10-24。
(3)除杂2中加入Sn粒的目的是使Na3SbO4转化为沉淀,从溶液中去除。
(4)已知Na2SnO3·3H2O可溶于水,难溶于乙醇,加热至140℃时会失去结晶水,所以最后一步从滤液中得到锡酸钠晶体的操作步骤为在140℃以下加热蒸发或蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、为减少水洗时的溶解损失,应使用乙醇洗涤、最后再低温干燥。
(5)在反应过程中,加CaO的同时还需加入还原剂烟煤,只能还原FeO,则加入还原剂烟煤的作用是还原FeO,减少生成物,有利于平衡的正向移动。
【详解】(1)碱熔就是在锡渣中加NaOH焙烧,SnO转变为Na2SnO3,在转化过程中,Sn由+2价升高到+4价,应有氧化剂参与反应,NaOH不可能作氧化剂,则必有空气中O2参与反应,由此可写出SnO参加反应的化学方程式为2SnO+4NaOH+O2=2Na2SnO3+2H2O。答案为:2SnO+4NaOH+O2=2Na2SnO3+2H2O;
(2)除杂1的目的是“除砷和铅”,加入的Na2S与Na2PbO2反应,生成PbS,由此可写出发生反应的离子方程式PbO22-+S2-+2H2O=PbS↓+4OH-;若要使0.001mol/L的AsO43-沉淀完全(一般认为离子浓度小于10-6mol/L时即沉淀完全),加入Ba(OH)2起两个作用,一个是使AsO43-完全沉淀,由离子方程式3Ba2++2AsO43-= Ba3(AsO4)2↓,可求出参加反应的c(Ba2+)1==0.0015mol/L;另一个是溶解在溶液中,Ba3(AsO4)2需达到沉淀溶解平衡,使c(Ba2+)2= =10-4mol/L,此为混合溶液中的c(Ba2+),换算为原溶液中的浓度,则为2×10-4mol/L;从而得出c(Ba2+)= c(Ba2+)1+c(Ba2+)2(换)=0.0015mol/L+2×10-4mol/L=0.0017mol/L。答案为:PbO22-+S2-+2H2O=PbS↓+4OH-;0.0017;
(3)除杂2中加入Sn粒的目的是使Na3SbO4转化为沉淀,从溶液中去除。答案为:除去SbO42-或除锑;
(4)最后一步从滤液中得到锡酸钠晶体的操作步骤为在140℃以下加热蒸发或蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、为减少水洗时的溶解损失,应使用乙醇洗涤、最后再低温干燥。答案为:在140℃以下加热蒸发或蒸发浓缩、冷却结晶;乙醇;低温干燥;
(5)在反应过程中,加CaO的同时还需加入还原剂烟煤,只能还原FeO,则加入还原剂烟煤的作用是还原FeO,减少生成物,有利于平衡的正向移动。答案为:还原FeO以减少生成物,使钙铁置换反应向正反应方向移动。
【点睛】为使溶液中的AsO43-转化为Ba3(AsO4)2沉淀,需经两步计算,第一步利用生成Ba3(AsO4)2沉淀的离子方程式,计算所需c(Ba2+),一般不会出现什么错误,但第二步利用Ba3(AsO4)2的溶度积常数进行计算时,我们易出现错误。那就是我们要求的是原Ba(OH)2的浓度,而我们求出的是混合溶液中的c(Ba2+),需将其进行转换,如果我们忽视了这一点,就打开了错误之门。
【化学—选修3:物质结构与性质】
11.铜的化合物如Cu2O、CuO、CuCl、CuSO4·5H2O、Cu(IO3)2、[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]Cl2等均有着广泛的应用.回答下列问题:
(1)基态Cu2+的核外电子排布式为____________
(2)IO3-的空间构型为_____________________________(用文字描述),与SO42-互为等电子体的分子为____________
(3)配离子[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+中,Cu2+的配位数是____________.
①乙二胺分子中N 原子轨道的杂化类型为____________.
② 1mol [Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+ 中含有的σ键的数目为____________.
(4) CuO的熔点比CuCl的熔点高,其原因是____________________________________.
(5) Cu2O晶体结构可能是____________ (填字母).
【答案】(1). 1s22s22p6 3s23p63d9或[Ar]3d9 (2). 三角锥形 (3). SiF4、CCl4等 (4). 4 (5). sp3杂化 (6). 26 NA (7). CuO的阴阳离子半径小于CuCl的阴阳离子半径,CuO阴阳离子所带电荷大于CuCl,由此可得CuO的晶格能更大 (8). C
【分析】(1)基态Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p6 3s23p63d9或[Ar]3d9。
(2)IO3-中I与3个O原子形成共价键后,I的最外层还有一对孤对电子,对形成的三个共价键有排斥作用,从而使结构不对称;寻找与SO42-互为等电子体的分子时,可将O换成F或Cl,然后再通过价电子数相等,将S替换为C或Si。
(3) 配离子[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+中,1个H2NCH2CH2NH2与Cu2+形成2个配位键,从而得出配位键的数目。
①乙二胺分子中N 原子,除去含有一对孤对电子外,还形成了3个共价键。
② 1mol [Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+ 中,1个H2NCH2CH2NH2含有11个共价单键,2个H2NCH2CH2NH2含有22个共价单键,另外,Cu2+与N还形成了4个配位键,从而得出含有的σ键的数目。
(4) CuO的熔点比CuCl的熔点高的原因,从离子所带电荷、离子半径寻找答案。
(5) 从离子个数比为2:1,分析三个晶体结构,从而确定Cu2O晶体结构。
A中,顶点含8个分子,面心含6个分子,晶体共含4个分子;B中,顶点含8个黑球,面心含6个黑球,晶体内含有4个白球,该晶体中共含4个黑球,4个白球;C中,顶点含8个白球,体心含1个白球,晶体内含4个黑球,该晶体中共含有2个白球,4个黑球。
【详解】(1)基态Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p6 3s23p63d9或[Ar]3d9。答案为:1s22s22p6 3s23p63d9或[Ar]3d9;
(2)IO3-中I与3个O原子形成共价键后,I的最外层还有一对孤对电子,对形成的三个共价键有排斥作用,从而使结构不对称,所以结构为三角锥形;寻找与SO42-互为等电子体的分子时,可将O换成F或Cl,然后再通过价电子数相等,将S替换为C或Si,从而得出分子为SiF4、CCl4等。答案为:三角锥形;SiF4、CCl4等;
(3) 配离子[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+中,1个H2NCH2CH2NH2与Cu2+形成2个配位键,从而得出配位键的数目为4。答案为:4;
①乙二胺分子中N 原子,除去含有一对孤对电子外,还形成了3个共价键,从而得出N原子轨道的杂化类型为sp3杂化。答案为:sp3杂化;
② 1mol [Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+ 中,1个H2NCH2CH2NH2含有11个共价单键,2个H2NCH2CH2NH2含有22个共价单键,另外,Cu2+与N还形成了4个配位键,由此得出1个[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+含有的σ键的数目为26个,从而得出1mol [Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+中,含26 NA个σ键。答案为:26 NA;
(4) CuO的熔点比CuCl的熔点高,原因是CuO的阴阳离子半径小于CuCl的阴阳离子半径,CuO阴阳离子所带电荷大于CuCl,由此可得CuO的晶格能更大。答案为:CuO的阴阳离子半径小于CuCl的阴阳离子半径,CuO阴阳离子所带电荷大于CuCl,由此可得CuO的晶格能更大;
(5) 从离子个数比为2:1,分析三个晶体结构,从而确定Cu2O晶体结构为C(黑球与白球的个数比为2:1)。答案为:C。
【点睛】计算晶胞中所含微粒的数目时,需弄清微粒所在晶体中的位置。若微粒在顶点上,此顶点被多少个晶胞所共用,微粒属于此晶胞的就为多少分之一;若微粒在面心,则只有二分之一属于此晶胞;若微粒在棱上,此棱属于多少个晶胞,微粒属于此晶胞的就为多少分之一;若微粒在晶胞的内部,则完全属于此晶胞。
【化学—选修5:有机化学基础】
12.根皮素J()是国外新近研究开发出来的一种新型天然美白剂,主要分布于苹果、梨等多汁水果的果皮及根皮.其中一种合成J的路线如下:
已知:
+R’’CHO+H2O
回答下列问题:
(1)C化学名称是___________.E中的官能团的名称为_______________.
(2)B为溴代烃,请写出A→B的反应条件___________.
(3)写出由C生成D和由D生成E的反应类型___________、___________.
(4)F→H的化学方程式为______________________.
(5)M是E的同分异构体,同时符合下列条件的M的结构有___________种(不考虑立体异构)
①能与FeCl3溶液发生显色反应 ②能发生银镜反应
(6)设计以丙烯和1,3-丙二醛为起始原料制备的合成路线_______________________________________________________(无机试剂任选).
【答案】 (1). 对甲基苯酚或4-甲基苯酚 (2). 醛基、醚键 (3). 铁、液溴 (4). 取代反应 (5). 氧化反应 (6). +4NaOH+5H2O (7). 13 (8).
【分析】通过对流程图分析,可以得出,B为,F为,H为,I为。
(1)C的化学名称是对甲基苯酚或4-甲基苯酚,E中的官能团的名称为醛基、醚键。
(2)B为,→的反应条件为苯的同系物溴代反应的条件。
(3)由的反应类型为取代反应、氧化反应。
(4) →的反应方程式为+4NaOH+5H2O。
(5)M是的同分异构体,同时符合下列条件的M的结构为(共4种)、(移动-CH3,共4种)、(移动-CH3,共2种)、(共3种)。
(6)根据已知信息,结合题给原料1,3-丙二醛和丙烯,若要制备,需要由丙烯制得丙酮,丙酮和1,3-丙二醛发生已知信息中的反应得到。
【详解】(1)C的化学名称是对甲基苯酚或4-甲基苯酚,E中的官能团的名称为醛基、醚键。答案为:对甲基苯酚或4-甲基苯酚;醛基、醚键;
(2)B为, →的反应条件为铁、液溴。答案为:铁、液溴;
(3)由的反应类型为取代反应、氧化反应。答案为:取代反应;氧化反应;
(4) →的反应方程式为+4NaOH+5H2O。答案为:+4NaOH+5H2O;
(5)M是的同分异构体,同时符合下列条件的M的结构为(共4种)、(移动-CH3,共4种)、(移动-CH3,共2种)、(共3种),共计13种。答案为:13;
(6)根据已知信息,结合题给原料1,3-丙二醛和丙烯,若要制备,需要由丙烯制得丙酮,丙酮和1,3-丙二醛发生已知信息中的反应得到。合成路线为
答案为:。
【点睛】在书写限制条件下的同分异构体时,首先应根据已知有机物的结构,确定符合条件的有机物的官能团,然后再根据已知物质的分子式,确定还应具有的原子团,然后固定某一官能团或原子团,逐一移动其它官能团和原子团,同时要注意既不能重复,也不能遗漏。
河北省2020届高三上学期第一次大联考
相对原子质量:H-l C-12 N-14 0-16 S-32 Cl-35.5 Na-23 Al-27 Ba-137
第I卷(选择题部分,共126分)
一、选择题(每小题6分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.化学知识无处不在,下列与古诗文记载对应的化学知识不正确的是( )
古诗文记载
化学知识
A
绿蚁新醅酒,红泥小火炉
在酿酒的过程中,葡萄糖发生了水解反应
B
南安有黄长者为宅煮糖,宅垣忽坏,去土而糖白,后人遂效之.
泥土具有吸附作用,能将红糖变白糖
C
陶成雅器,有素肌、玉骨之象焉
制陶的主要原料是黏土,烧制陶瓷属硅酸盐工业
D
采蒿墓之属,晒干烧灰,以原水淋汁,久则凝淀如“石”,浣衣发面.
“石”即石碱,具有碱性,遇酸产生气体
【答案】A
【详解】A.葡萄糖属于单糖,不会发生水解反应,A不正确;
B.古时贫民住房是土砖墙,土砖墙倒塌,泥土覆盖在红糖上,能吸附红糖中的色素,B正确;
C.陶瓷、玻璃、水泥都属于硅酸盐工业,制陶的主要原料是黏土,C正确;
D.草木灰的淋汁主要成分主要是K2CO3,D正确。
故选A。
2.NA为阿伏加德罗常数的值.下列说法正确的是( )
A. 18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA
B. 1 L 0.1 mol·L-1磷酸(H3PO4)溶液中含有的H+离子数为0.3NA
C. 40g 34%的过氧化氢催化分解,生成0.1 mol氧气时转移的电子数为0.2NA
D. 密闭容器中1mol NO与0.5 mol O2充分反应,产物的分子数为NA
【答案】C
【详解】A.D2O的M=20g/mol,n=0.9mol,质子数为9NA,A错误;
B.磷酸属于弱酸,弱电解质部分电离,B错误;
C.氧元素由-1升高到0价,升高1价,O2双原子分子,产生0.1molO2电子转移数为0.2NA,C正确;
D.部分NO2转化为N2O4,产物的分子数小于NA,D错误。
故选C。
3.短周期主族元素A、B、C、D的原子序数依次增大,A、D同主族且D原子核电荷数等于A原子核电荷数的2倍,B、C原子的核外电子数之和与A、D原子的核外电子数之和相等.下列说法中一定正确的是( )
A. B的原子半径比A的原子半径小
B. A形成的氢化物分子中不可能含非极性键
C. B单质与水反应,水可能作氧化剂也可能作还原剂
D. C、D的最高价氧化物对应的水化物是酸
【答案】C
【详解】A.A、D分别是O、S,B、C分别为F、P或Na、Al,如果B是Na,则原子半径比A(O)大,A错误;
B.H2O2中含非极性键,B错误;
C.F2与水反应,水作还原剂,Na与水反应,水作氧化剂,C正确;
D.如果C是Al,其最高价氧化物对应的水化物Al(OH)3不是酸,D错误;
故选C。
4.有Fe2+、Fe3+、H+、NH4+、NO3-和H2O六种粒子,属于同一氧化还原反应中的反应物和生成物,下列叙述不正确的是( )
A. 被氧化和被还原的离子数目比为8∶1
B. 该反应说明Fe2+、NO3-、H+在溶液不能大量共存
C. 每1 mol NO3-发生氧化反应,转移8 mol e-
D. 若利用该反应设计原电池,则负极反应为:Fe2+-e-=Fe3+
【答案】C
【详解】反应的离子方程式为8Fe2++NO3-+10H+=NH4++8Fe3++3H2O。
A.依方程式,被氧化(Fe2+)和被还原(NO3-)的离子数目比为8∶1,A正确;
B.该反应说明,Fe2+、NO3-、H+在溶液能发生性价比还原反应,不能大量共存,B正确;
C.NO3-被还原,发生还原反应,C错误;
D.若利用该反应设计原电池,则负极Fe2+失电子,发生氧化反应,D正确;
故选C。
5.以下实验设计能达到实验目的的是( )
选项
实验目的
实验设计
A
证明非金属性强弱:Cl>C>Si
B
鉴别NaBr和KI溶液
分别加新制氯水后,用CCl4萃取
C
除去NaHCO3固体中的Na2CO3
将固体加热至恒重
D
证明相同温度下:
Ksp(Ag2S)
0.1 mol·L-1 NaCl溶液,出现白色沉淀,再加入
几滴0.1 mol·L-1 Na2S溶液,有黑色沉淀生成
【答案】B
【详解】A.稀盐酸属于无氧酸,不是最高价氧化物对应的酸,所以不能根据2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑,证明非金属性Cl>C,另外盐酸挥发,无洗气装置,A错误;
B.氯水与NaBr和KI反应分别生成Br2、I2,两者都易溶于CCl4,分别在CCl4层中显橙红色、紫红色,B正确;
C.NaHCO3受热易分解,而Na2CO3受热不易分解,不能达到除杂目的,C错误;
D.硝酸银与氯化钠反应,硝酸银过量,硫化钠与溶液中的银离子直接反应,无法证明哪种沉淀的溶度积更小,D错误;
故选B。
6.下列有关有机物说法正确的是( )
A. 糖类和蛋白质都属于天然高分子化合物
B. CH3CH(CH3)CH2COOH系统命名法命名:2-甲基丁酸
C. 重结晶提纯苯甲酸:将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶
D. 有机物()可与乙醇、乙酸反应,且反应类型相同
【答案】D
【详解】A.单糖、低聚糖不属于高分子化合物,A错误;
B.CH3CH(CH3)CH2COOH正确命名为3-甲基丁酸,B错误;
C.苯甲酸常温下微溶于水,故提纯苯甲酸时,应将粗品在加热条件下溶于水,趁热过滤,冷却结晶,C错误;
D.-OH能和酸酯化,-COOH能和醇酯化,D正确;
故选D。
7.某温度下,向10 mL 0.1 mol/L CuCl2溶液中滴加0.1mol/L的Na2S溶液,滴加过程中-lg c(Cu2+)与Na2S溶液体积的关系如图所示.下列有关说法正确的是( )
A. 0.1mol/LNa2S溶液中:c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+c(H2S)
B. a、b、c三点对应的溶液中,水的电离程度最大的为b点
C. 该温度下,Ksp(CuS)的数量级为10-36
D. 向10 mL Ag+、Cu2+物质的量浓度均为0.1mol/L的混合溶液中逐滴加入0.01mol/L的Na2S溶液,Cu2+先沉淀[已知:Ksp(Ag2S)=6.4×10-50]
【答案】C
【详解】A.依据质子守恒,c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S),A错误;
B.a、c两点Cu2+、S2-的水解促进了水的电离,水的电离程度增大,b点可认为是NaCl溶液,水的电离没有被促进,水的电离程度最小,B错误;
C.Ksp(CuS)等于10-17.7的平方(10-35.4),数量级为10-36,C正确;
D.刚开始产生Ag2S沉淀时,c2(Ag+) ∙c(S2-)= Ksp(Ag2S),其中c(Ag+)= 0.1mol/L,则此时c(S2-)=6.4×10-48mol/L,同理,刚产生刚开始产生CuS沉淀时,c(Cu2+)∙c(S2-)= Ksp(CuS),其中c(Cu2+)= 0.1mol/L,则此时c(S2-)=10-34.4mol/L,故Ag+先沉淀,D错误。
故选C。
8.以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如下:
请按要求回答下列问题:
(1)需将硫铁矿粉碎再焙烧的目的是______________________________________.
(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是_____________、__________.
(3)尾气主要含N2、O2、SO2和少量的CO2、H2O(g).测定尾气中SO2含量的方案如下:
【方案甲】将标准状况下的2.24 L尾气缓慢通过如下装置A中:
①C仪器的名称是_______________,装置C的作用是_________________________.
②实验时先通入尾气,再通入一定量氮气,通过B装置的增重来测量SO2的体积分数,请写出该方案合理与否的理由__________________________________________.
【方案乙】将标准状况下的2.24 L尾气缓慢通过如下装置D中,充分与足量试剂M反应后,再滴入过量试剂N,经过滤、洗涤、干燥、用电子天平称得沉淀质量为0.233g.
③若试剂M、N分别是碘水、BaCl2溶液,写出D中总反应的离子方程式: __________________.尾气中SO2的体积分数为__________________.
④若试剂M是Ba(NO3)2溶液,不再滴加试剂N,观察到D中生成的无色气体在瓶口处变为红棕色.写出SO2和Ba(NO3)2溶液反应的离子方程式:___________________________.
【答案】 (1). 增大反应物的接触面积,加快反应速率 (2). 提高铁元素的浸出率 (3). 抑制Fe3+水解 (4). 球形干燥管 (5). 防止空气中的水蒸气、CO2进入B装置 (6). 该方案不合理,因为尾气中的CO2也能被B装置中的碱石灰吸收,导致所测SO2气体的体积分数偏大 (7). SO2+I2+2H2O+ Ba2+=BaSO4↓+2I-+4H+ (8). 1.00% (9). 3SO2+3Ba2++2NO3-+2H2O = 3BaSO4↓+2NO+4H+
【分析】(1)需将硫铁矿粉碎再焙烧的目的是矿石颗粒越小,与空气的接触面积越大,燃烧越充分。
(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是酸溶时可使反应充分,提高铁元素的浸出率;氧化时盐酸过量,可抑制Fe3+的水解。
(3)①C仪器的名称是球形干燥管,装置C的作用是防止空气中的水蒸气、CO2进入B装置,影响SO2含量的测定。
②实验时先通入尾气,再通入一定量氮气,通过B装置的增重来测量SO2的体积分数,该方案不合理,因为尾气中的CO2也能被碱石灰吸收。
③若试剂M、N分别是碘水、BaCl2溶液,D中发生的反应为SO2+I2+2H2O+BaCl2=BaSO4↓+2HI+2HCl,尾气中SO2的体积分数为。
④若试剂M是Ba(NO3)2溶液,不再滴加试剂N,观察到D中生成的无色气体在瓶口处变为红棕色,则瓶内生成的气体为NO,SO2和Ba(NO3)2溶液反应的化学方程式为3SO2+3Ba(NO3)2+2H2O = 3BaSO4↓+2NO+4HNO3。
【详解】(1)需将硫铁矿粉碎再焙烧的目的是矿石颗粒越小,与空气的接触面积越大,燃烧越充分。答案为:增大反应物的接触面积,加快反应速率;
(2)酸溶及后续过程中均需保持盐酸过量,其目的是酸溶时可使反应充分,提高铁元素的浸出率;氧化时盐酸过量,可抑制Fe3+的水解。答案为:提高铁元素的浸出率;抑制Fe3+水解;
(3)①C仪器的名称是球形干燥管,装置C的作用是防止空气中的水蒸气、CO2进入B装置,影响SO2含量的测定。答案为:球形干燥管;防止空气中的水蒸气、CO2进入B装置;
②实验时先通入尾气,再通入一定量氮气,通过B装置的增重来测量SO2的体积分数,该方案不合理,因为尾气中的CO2也能被碱石灰吸收,导致所测SO2气体的体积分数偏大。答案为:该方案不合理,因为尾气中的CO2也能被B装置中的碱石灰吸收,导致所测SO2气体的体积分数偏大;
③若试剂M、N分别是碘水、BaCl2溶液,D中发生的反应为SO2+I2+2H2O+BaCl2=BaSO4↓+2HI+2HCl,反应的离子方程式为SO2+I2+2H2O+ Ba2+=BaSO4↓+2I-+4H+;尾气中SO2的体积分数为。答案为:SO2+I2+2H2O+ Ba2+=BaSO4↓+2I-+4H+;1.00%;
④若试剂M是Ba(NO3)2溶液,不再滴加试剂N,观察到D中生成的无色气体在瓶口处变为红棕色,则瓶内生成的气体为NO,SO2和Ba(NO3)2溶液反应的化学方程式为3SO2+3Ba(NO3)2+2H2O = 3BaSO4↓+2NO+4HNO3。答案为:3SO2+3Ba2++2NO3-+2H2O = 3BaSO4↓+2NO+4H+。
【点睛】通常情况下,在中性溶液中,NO3-不表现出氧化性,不能将Fe2+等氧化;但往硝酸盐溶液中通入SO2,由于SO2被氧化生成的硫酸能使溶液显酸性,增强了NO3-的氧化能力,从而使非酸性溶液中NO3-与SO2的氧化还原反应能顺利进行。
9.治理汽车尾气和燃煤尾气是环境保护的重要课题.请回答下列问题:
(1)在汽车排气系统中安装三元催化转化器,可发生反应:2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g) +N2(g).在恒容密闭容器中通入等量的CO和NO,发生上述反应时,c(CO)随温度(T)和时间(t)的变化曲线如图所示.
①据此判断该反应的正反应为____(填“放热”或“吸热”)反应.
②温度T1时,该反应的平衡常数K=_____;反应速率v=v(正)-v(逆)=k正c2(NO)c2(CO)- k逆c2(CO2)c(N2),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,计算a处v(正):v(逆)=________.
(2)下图流程是一种新型的除去尾气中氮氧化物的技术,一般采用氨气或尿素作还原剂
该技术中用尿素[CO(NH2)2]作还原剂还原NO2的主要反应为:4CO(NH2)2+6NO24CO2+7N2+8H2O ,则用NH3作还原剂还原尾气中NO(NH3、NO的物质的量之比为1:1)的化学方程式为:____ __________________________.
(3)哈伯法合成氨的流程图如图,下列五个流程中为提高原料利用率而采取的措施________(填序号)
(4)一种电化学制备NH3的装置如图所示,图中陶瓷在高温时可以传输H+.下列叙述正确的是______________(填选项)
A.Pd电极b为阴极 B.阴极的反应式为N2+6H++6e-=2NH3
C.H+由阳极向阴极迁移 D.陶瓷可以隔离N2和H2
(5)也可用CH4催化还原NOx法消除烟气中氮氧化物的污染.已知:
①CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ/mol;
②N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) △H=+67.0 kJ/mol;
③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+89.0 kJ/mol
则CH4催化还原NO的热化学方程式为__________________________________.
【答案】(1). 放热 (2). 80 (3). 160:1 (4). 4NH3+4NO+O2(g)=4N2+6H2O (5). ②④⑤ (6). BCD (7). CH4 (g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =-978.0 kJ/mol
【分析】(1)①从图中可以看出,T1时反应先达平衡,则T1>T2,T1时c(CO)大,说明升高温度,平衡逆向移动。
② 依题意,可得如下三段式:
温度T1时,该反应的平衡常数K=,反应速率v=v(正)-v(逆)=k正c2(NO)c2(CO)- k逆c2(CO2)c(N2),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,平衡时,k正c2(NO)c2(CO)=k逆c2(CO2)c(N2),即k正×0.42×0.42=k逆×0.8×1.62,k正=80 k逆。
计算a处v(正):v(逆)= k正c2(NO)c2(CO:k逆c2(CO2)c(N2)= 80 k逆×1.02×1.02: k逆×0.5×1.02=160:1
(2)用NH3作还原剂还原尾气中NO(NH3、NO的物质的量之比为1:1),NO得2e-,NH3失去3e-,得失电子总数不等,则另有得电子的物质,只能为空气中的O2,由此可得出反应的化学方程式。
(3)五个流程中为提高原料利用率而采取的措施:加压,有利于平衡正向移动,提高反应物的转化率;加催化剂只能加快反应速率,但不能使平衡发生移动;液化分离NH3,虽然不能加快反应速率,但能使平衡正向移动;N2和H2循环使用,也可提高反应物的转化率。
(4)从图中可以看出,H2失电子,Pd电极b为阳极,则Pd电极a为阴极。
A.Pd电极b为阳极,A错误;
B.阴极N2得电子,生成NH3,电极反应式为N2+6H++6e-=2NH3,B正确;
C.阳极生成H+,通过质子传输陶瓷向阴极迁移,C正确;
D.陶瓷只允许H+通过,可以隔离N2和H2,D正确。
(5) ①CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ/mol;
②N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) △H=+67.0 kJ/mol;
③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+89.0 kJ/mol
则①+②-③×2可得CH4催化还原NO热化学方程式。
【详解】(1)①从图中可以看出,T1时反应先达平衡,则T1>T2,T1时c(CO)大,说明升高温度,平衡逆向移动,从而得出正反应为放热反应。答案为:放热;
② 依题意,可得如下三段式:
温度T1时,该反应的平衡常数K==80,反应速率v=v(正)-v(逆)=k正c2(NO)c2(CO)- k逆c2(CO2)c(N2),k正、k逆分别为正、逆反应速率常数,平衡时,k正c2(NO)c2(CO)=k逆c2(CO2)c(N2),即k正×0.42×0.42=k逆×0.8×1.62,k正=80 k逆。
计算a处v(正):v(逆)= k正c2(NO)c2(CO:k逆c2(CO2)c(N2)= 80 k逆×1.02×1.02: k逆×0.5×1.02=160:1。答案为:80;160:1;
(2)用NH3作还原剂还原尾气中NO(NH3、NO的物质的量之比为1:1),NO得2e-,NH3失去3e-,得失电子总数不等,则另有得电子的物质,只能为空气中的O2,由此可得出反应的化学方程式4NH3+4NO+O2(g)=4N2+6H2O。答案为:4NH3+4NO+O2(g)=4N2+6H2O;
(3)五个流程中为提高原料利用率而采取的措施:加压,有利于平衡正向移动,提高反应物的转化率;加催化剂只能加快反应速率,但不能使平衡发生移动;液化分离NH3,虽然不能加快反应速率,但能使平衡正向移动;N2和H2循环使用,也可提高反应物的转化率。答案为:②④⑤;
(4)从图中可以看出,H2失电子,Pd电极b为阳极,则Pd电极a为阴极。
A.Pd电极b为阳极,A错误;
B.阴极N2得电子,生成NH3,电极反应式为N2+6H++6e-=2NH3,B正确;
C.阳极生成H+,通过质子传输陶瓷向阴极迁移,C正确;
D.陶瓷只允许H+通过,可以隔离N2和H2,D正确。答案:BCD;
(5) ①CH4(g)+ 2NO2(g)= N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-867.0kJ/mol;
②N2(g)+2O2(g)= 2NO2(g) △H=+67.0 kJ/mol;
③N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=+89.0 kJ/mol
则①+②-③×2可得CH4催化还原NO的热化学方程式为CH4 (g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =-978.0 kJ/mol。答案为:CH4 (g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H =-978.0 kJ/mol。
【点睛】在合成氨反应达平衡时,将产物液化,由于在液化的瞬间,反应物的浓度没有改变,所以此时v正不变,而生成物的浓度突然减小,所以v逆减小。由于v正>v逆,所以平衡向正反应方向移动,反应物的转化率提高。
10.锡渣主要成分是SnO,还含有少量Fe、Cu、Sb、Pb、As等元素的氧化物.可用下列流程中的方法生产锡酸钠.
已知: ①砷酸钡难溶于水,Ksp(Ba3(AsO4)2)=10-24
②水碎液中溶质的主要成分为Na2SnO3,Na3AsO4, Na3SbO4,Na2PbO2
(1)碱熔就是在锡渣中加NaOH焙烧,SnO转变为Na2SnO3,则SnO参加反应的化学方程式为________________________________________
(2)除杂1的目的是“除砷和铅”,加入硫化钠所发生反应的离子方程式为________________;若要使0.001mol/L的AsO43-沉淀完全(一般认为离子浓度小于10-6mol/L时即沉淀完全),需等体积加入至少____________mol/L的Ba(OH)2.
(3)除杂2中加入Sn粒的目的是____________
(4)已知Na2SnO3·3H2O可溶于水,难溶于乙醇,加热至140℃时会失去结晶水,所以最后一步从滤液中得到锡酸钠晶体的操作步骤为____________、过滤、用____________洗涤、____________.
(5)水碎渣中的铁元素主要以氧化物形式存在,回收比较容易,而铜冶炼过程中的铜渣中也有铁元素,但主要以硅酸铁的形式存在,回收方法更复杂:需先加CaO作置换剂,发生钙铁置换反应CaO+FeO·SiO2CaO·SiO2+FeO,在反应过程中,加CaO的同时还需加入还原剂烟煤,则加入还原剂烟煤的作用是________________________________________________
【答案】(1). 2SnO+4NaOH+O2=2Na2SnO3+2H2O (2). PbO22-+S2-+2H2O=PbS↓+4OH- (3). 0.0017 (4). 除去SbO42-或除锑 (5). 在140℃以下加热蒸发或蒸发浓缩、冷却结晶 (6). 乙醇 (7). 低温干燥 (8). 还原FeO以减少生成物,使钙铁置换反应向正反应方向移动
【分析】(1)碱熔就是在锡渣中加NaOH焙烧,SnO转变为Na2SnO3,在转化过程中,Sn由+2价升高到+4价,应有氧化剂参与反应,NaOH不可能作氧化剂,则必有空气中的O2参与反应,由此可写出SnO参加反应的化学方程式。
(2)除杂1的目的是“除砷和铅”,加入的Na2S与Na2PbO2反应,生成PbS,由此可写出发生反应的离子方程式;若要使0.001mol/L的AsO43-沉淀完全(一般认为离子浓度小于10-6mol/L时即沉淀完全),加入Ba(OH)2起两个作用,一个是使AsO43-完全沉淀,另一个是溶解在溶液中,使c(Ba2+)、c(AsO43-)满足Ksp(Ba3(AsO4)2)=10-24。
(3)除杂2中加入Sn粒的目的是使Na3SbO4转化为沉淀,从溶液中去除。
(4)已知Na2SnO3·3H2O可溶于水,难溶于乙醇,加热至140℃时会失去结晶水,所以最后一步从滤液中得到锡酸钠晶体的操作步骤为在140℃以下加热蒸发或蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、为减少水洗时的溶解损失,应使用乙醇洗涤、最后再低温干燥。
(5)在反应过程中,加CaO的同时还需加入还原剂烟煤,只能还原FeO,则加入还原剂烟煤的作用是还原FeO,减少生成物,有利于平衡的正向移动。
【详解】(1)碱熔就是在锡渣中加NaOH焙烧,SnO转变为Na2SnO3,在转化过程中,Sn由+2价升高到+4价,应有氧化剂参与反应,NaOH不可能作氧化剂,则必有空气中O2参与反应,由此可写出SnO参加反应的化学方程式为2SnO+4NaOH+O2=2Na2SnO3+2H2O。答案为:2SnO+4NaOH+O2=2Na2SnO3+2H2O;
(2)除杂1的目的是“除砷和铅”,加入的Na2S与Na2PbO2反应,生成PbS,由此可写出发生反应的离子方程式PbO22-+S2-+2H2O=PbS↓+4OH-;若要使0.001mol/L的AsO43-沉淀完全(一般认为离子浓度小于10-6mol/L时即沉淀完全),加入Ba(OH)2起两个作用,一个是使AsO43-完全沉淀,由离子方程式3Ba2++2AsO43-= Ba3(AsO4)2↓,可求出参加反应的c(Ba2+)1==0.0015mol/L;另一个是溶解在溶液中,Ba3(AsO4)2需达到沉淀溶解平衡,使c(Ba2+)2= =10-4mol/L,此为混合溶液中的c(Ba2+),换算为原溶液中的浓度,则为2×10-4mol/L;从而得出c(Ba2+)= c(Ba2+)1+c(Ba2+)2(换)=0.0015mol/L+2×10-4mol/L=0.0017mol/L。答案为:PbO22-+S2-+2H2O=PbS↓+4OH-;0.0017;
(3)除杂2中加入Sn粒的目的是使Na3SbO4转化为沉淀,从溶液中去除。答案为:除去SbO42-或除锑;
(4)最后一步从滤液中得到锡酸钠晶体的操作步骤为在140℃以下加热蒸发或蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、为减少水洗时的溶解损失,应使用乙醇洗涤、最后再低温干燥。答案为:在140℃以下加热蒸发或蒸发浓缩、冷却结晶;乙醇;低温干燥;
(5)在反应过程中,加CaO的同时还需加入还原剂烟煤,只能还原FeO,则加入还原剂烟煤的作用是还原FeO,减少生成物,有利于平衡的正向移动。答案为:还原FeO以减少生成物,使钙铁置换反应向正反应方向移动。
【点睛】为使溶液中的AsO43-转化为Ba3(AsO4)2沉淀,需经两步计算,第一步利用生成Ba3(AsO4)2沉淀的离子方程式,计算所需c(Ba2+),一般不会出现什么错误,但第二步利用Ba3(AsO4)2的溶度积常数进行计算时,我们易出现错误。那就是我们要求的是原Ba(OH)2的浓度,而我们求出的是混合溶液中的c(Ba2+),需将其进行转换,如果我们忽视了这一点,就打开了错误之门。
【化学—选修3:物质结构与性质】
11.铜的化合物如Cu2O、CuO、CuCl、CuSO4·5H2O、Cu(IO3)2、[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]Cl2等均有着广泛的应用.回答下列问题:
(1)基态Cu2+的核外电子排布式为____________
(2)IO3-的空间构型为_____________________________(用文字描述),与SO42-互为等电子体的分子为____________
(3)配离子[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+中,Cu2+的配位数是____________.
①乙二胺分子中N 原子轨道的杂化类型为____________.
② 1mol [Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+ 中含有的σ键的数目为____________.
(4) CuO的熔点比CuCl的熔点高,其原因是____________________________________.
(5) Cu2O晶体结构可能是____________ (填字母).
【答案】(1). 1s22s22p6 3s23p63d9或[Ar]3d9 (2). 三角锥形 (3). SiF4、CCl4等 (4). 4 (5). sp3杂化 (6). 26 NA (7). CuO的阴阳离子半径小于CuCl的阴阳离子半径,CuO阴阳离子所带电荷大于CuCl,由此可得CuO的晶格能更大 (8). C
【分析】(1)基态Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p6 3s23p63d9或[Ar]3d9。
(2)IO3-中I与3个O原子形成共价键后,I的最外层还有一对孤对电子,对形成的三个共价键有排斥作用,从而使结构不对称;寻找与SO42-互为等电子体的分子时,可将O换成F或Cl,然后再通过价电子数相等,将S替换为C或Si。
(3) 配离子[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+中,1个H2NCH2CH2NH2与Cu2+形成2个配位键,从而得出配位键的数目。
①乙二胺分子中N 原子,除去含有一对孤对电子外,还形成了3个共价键。
② 1mol [Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+ 中,1个H2NCH2CH2NH2含有11个共价单键,2个H2NCH2CH2NH2含有22个共价单键,另外,Cu2+与N还形成了4个配位键,从而得出含有的σ键的数目。
(4) CuO的熔点比CuCl的熔点高的原因,从离子所带电荷、离子半径寻找答案。
(5) 从离子个数比为2:1,分析三个晶体结构,从而确定Cu2O晶体结构。
A中,顶点含8个分子,面心含6个分子,晶体共含4个分子;B中,顶点含8个黑球,面心含6个黑球,晶体内含有4个白球,该晶体中共含4个黑球,4个白球;C中,顶点含8个白球,体心含1个白球,晶体内含4个黑球,该晶体中共含有2个白球,4个黑球。
【详解】(1)基态Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p6 3s23p63d9或[Ar]3d9。答案为:1s22s22p6 3s23p63d9或[Ar]3d9;
(2)IO3-中I与3个O原子形成共价键后,I的最外层还有一对孤对电子,对形成的三个共价键有排斥作用,从而使结构不对称,所以结构为三角锥形;寻找与SO42-互为等电子体的分子时,可将O换成F或Cl,然后再通过价电子数相等,将S替换为C或Si,从而得出分子为SiF4、CCl4等。答案为:三角锥形;SiF4、CCl4等;
(3) 配离子[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+中,1个H2NCH2CH2NH2与Cu2+形成2个配位键,从而得出配位键的数目为4。答案为:4;
①乙二胺分子中N 原子,除去含有一对孤对电子外,还形成了3个共价键,从而得出N原子轨道的杂化类型为sp3杂化。答案为:sp3杂化;
② 1mol [Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+ 中,1个H2NCH2CH2NH2含有11个共价单键,2个H2NCH2CH2NH2含有22个共价单键,另外,Cu2+与N还形成了4个配位键,由此得出1个[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+含有的σ键的数目为26个,从而得出1mol [Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+中,含26 NA个σ键。答案为:26 NA;
(4) CuO的熔点比CuCl的熔点高,原因是CuO的阴阳离子半径小于CuCl的阴阳离子半径,CuO阴阳离子所带电荷大于CuCl,由此可得CuO的晶格能更大。答案为:CuO的阴阳离子半径小于CuCl的阴阳离子半径,CuO阴阳离子所带电荷大于CuCl,由此可得CuO的晶格能更大;
(5) 从离子个数比为2:1,分析三个晶体结构,从而确定Cu2O晶体结构为C(黑球与白球的个数比为2:1)。答案为:C。
【点睛】计算晶胞中所含微粒的数目时,需弄清微粒所在晶体中的位置。若微粒在顶点上,此顶点被多少个晶胞所共用,微粒属于此晶胞的就为多少分之一;若微粒在面心,则只有二分之一属于此晶胞;若微粒在棱上,此棱属于多少个晶胞,微粒属于此晶胞的就为多少分之一;若微粒在晶胞的内部,则完全属于此晶胞。
【化学—选修5:有机化学基础】
12.根皮素J()是国外新近研究开发出来的一种新型天然美白剂,主要分布于苹果、梨等多汁水果的果皮及根皮.其中一种合成J的路线如下:
已知:
+R’’CHO+H2O
回答下列问题:
(1)C化学名称是___________.E中的官能团的名称为_______________.
(2)B为溴代烃,请写出A→B的反应条件___________.
(3)写出由C生成D和由D生成E的反应类型___________、___________.
(4)F→H的化学方程式为______________________.
(5)M是E的同分异构体,同时符合下列条件的M的结构有___________种(不考虑立体异构)
①能与FeCl3溶液发生显色反应 ②能发生银镜反应
(6)设计以丙烯和1,3-丙二醛为起始原料制备的合成路线_______________________________________________________(无机试剂任选).
【答案】 (1). 对甲基苯酚或4-甲基苯酚 (2). 醛基、醚键 (3). 铁、液溴 (4). 取代反应 (5). 氧化反应 (6). +4NaOH+5H2O (7). 13 (8).
【分析】通过对流程图分析,可以得出,B为,F为,H为,I为。
(1)C的化学名称是对甲基苯酚或4-甲基苯酚,E中的官能团的名称为醛基、醚键。
(2)B为,→的反应条件为苯的同系物溴代反应的条件。
(3)由的反应类型为取代反应、氧化反应。
(4) →的反应方程式为+4NaOH+5H2O。
(5)M是的同分异构体,同时符合下列条件的M的结构为(共4种)、(移动-CH3,共4种)、(移动-CH3,共2种)、(共3种)。
(6)根据已知信息,结合题给原料1,3-丙二醛和丙烯,若要制备,需要由丙烯制得丙酮,丙酮和1,3-丙二醛发生已知信息中的反应得到。
【详解】(1)C的化学名称是对甲基苯酚或4-甲基苯酚,E中的官能团的名称为醛基、醚键。答案为:对甲基苯酚或4-甲基苯酚;醛基、醚键;
(2)B为, →的反应条件为铁、液溴。答案为:铁、液溴;
(3)由的反应类型为取代反应、氧化反应。答案为:取代反应;氧化反应;
(4) →的反应方程式为+4NaOH+5H2O。答案为:+4NaOH+5H2O;
(5)M是的同分异构体,同时符合下列条件的M的结构为(共4种)、(移动-CH3,共4种)、(移动-CH3,共2种)、(共3种),共计13种。答案为:13;
(6)根据已知信息,结合题给原料1,3-丙二醛和丙烯,若要制备,需要由丙烯制得丙酮,丙酮和1,3-丙二醛发生已知信息中的反应得到。合成路线为
答案为:。
【点睛】在书写限制条件下的同分异构体时,首先应根据已知有机物的结构,确定符合条件的有机物的官能团,然后再根据已知物质的分子式,确定还应具有的原子团,然后固定某一官能团或原子团,逐一移动其它官能团和原子团,同时要注意既不能重复,也不能遗漏。
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