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福建省泉州第十六中学2020届高三11月理科综合能力测试(二)化学试题
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1.我国的科技发展改变着人们的生活、生产方式。下列说法中错误的是
A. “甲醇制取低碳烯烃”技术可获得聚乙烯原料
B. “嫦娥四号”使用的SiC―Al材料属于复合材料
C. 5G芯片“巴龙5000”的主要材料是SiO2
D. “东方超环(人造太阳)”使用的氘、氚与氕互为同位素
【答案】C
【解析】
【详解】A. “甲醇制取低碳烯烃”技术可生产乙烯,乙烯是制备聚乙烯的原料,故A正确;
B. SiC―Al材料是SiC增强铝基复合材料,故B正确;
C.计算机芯片的主要材料是单质Si,故C错误;
D. 氕、氘、氚质子数都是1,中子数分别是0、1、2,所以互为同位素,故D正确;选C。
2.2019 年是“国际化学元素周期表年”。 1869 年门捷列夫把当时已知的元素根据物理、化学性质进行排列,准确预留了甲、乙两种未知元素的位置,并预测了二者的相对原子质量,部分原始记录如下。下列说法中错误的是
A. 甲位于现行元素周期表第四周期第ⅢA 族 B. 原子半径比较:甲>乙> Si
C. 乙的简单气态氢化物的稳定性强于CH4 D. 推测乙的单质可以用作半导体材料
【答案】C
【解析】
【详解】从示意图可以看出同一行的元素在同一主族,同一列的元素在同一周期,甲元素与B和Al在同一主族,与As同一周期,则甲在元素周期表的位置是第四周期第ⅢA族,为Ga元素,同理,乙元素的位置是第四周期第ⅣA族,为Ge元素。
A.从示意图可以看出同一行的元素在同一主族,同一列的元素在同一周期,甲元素与B和Al在同一主族,与As同一周期,则甲在元素周期表的位置是第四周期第ⅢA族,A项正确;
B.甲元素和乙元素同周期,同周期元素核电荷数越小半径越大,甲元素的原子序数小,所以甲元素的半径大于乙元素。同主族元素,核电荷数越大,原子半径越大,乙元素与Si同主族,乙元素核电荷数大,原子半径大,排序为甲>乙>Si,B项正确;
C.同主族元素的非金属性从上到下越来越弱,则气态氢化物的稳定性越来越弱,元素乙的简单气态氢化物的稳定性弱于CH4,C项错误;
D.乙为Ge元素,同主族上一个元素为硅元素,其处于非金属和金属元素的交界处,可用作半导体材料,D项正确;
本题答案选C。
3.国际计量大会第26 届会议新修订了阿伏加德罗常数(NA=6.02214076×1023 mol―1), 并将于2019 年 5月20 日正式生效。下列说法中正确的是
A. 在 1 mol中,含有的中子数为 6 NA
B. 将7.1 g C12溶于水制成饱和氯水,转移的电子数为 0.1 NA
C. 标准状况下,11.2 L NO和11. 2 L O2混合后,气体的分子总数为 0.75 NA
D. 某温度下,1L pH= 3的醋酸溶液稀释到10L 时,溶液中 H+的数目大于0.01 NA
【答案】A
【解析】
【详解】A、中含有中子数是11-5=6,所以1 mol中含有的中子数为 6NA,故A正确;
B、将7.1 g C12溶于水制成饱和氯水,氯气没有完全与水反应,所以转移的电子数小于 0.1 NA,故B错误;
C、标准状况下,11.2 L NO和11. 2 L O2混合后,由于存在2NO2N2O4,所以气体的分子总数小于0.75 NA,故C错误;
D、某温度下,1L pH= 3的醋酸溶液稀释到10L 时,溶液4>pH>3,溶液中 H+的数目小于0.01 NA,故D错误。
4.下列选项中,利用相关实验器材(规格和数量不限)能够完成相应实验的是
选项
实验器材
相应实验
A
天平(带砝码)、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管
用NaCl固体配制100mL 1.00 mol/LNaCI 溶液
B
烧杯、环形玻璃搅拌棒、碎泡沫塑料、硬纸板
中和反应反应热的测定
C
酸/碱式滴定管、滴定管夹、烧杯、锥形瓶、铁架台
实验测定酸碱滴定曲线
D
三脚架、酒精灯、坩埚、坩埚钳、镊子、泥三角、滤纸、小刀、玻璃片
钠在空气中燃烧
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A、用NaCl固体配制100mL 1.00 mol/LNaCI 溶液,需用玻璃棒引流和搅拌,故不选A;
B、中和反应反应热的测定需用温度计测量反应前后的温度,故不选B;
C、实验测定酸碱滴定曲线,需用有指示剂判断滴定终点,故不选C;
D、用三脚架、酒精灯、坩埚、坩埚钳、镊子、泥三角、滤纸、小刀、玻璃片可以完成钠在空气中燃烧的实验,故选D。
【点睛】本题涉及基础实验操作仪器的选择,侧重于学生的分析能力和实验能力的考查,把握实验的方法、步骤和使用的仪器,注重课本实验等基础知识的积累。
5.四种有机物的结构简式如下图所示。下列说法中错误的是
A. ①②③④的分子式相同 B. ①②中所有碳原子均处于同一平面
C. ①④的一氯代物均有2种 D. 可用酸性高锰酸钾溶液鉴别③和④
【答案】B
【解析】
【详解】A. ①②③④的分子式都是C8H8,故A正确;
B. ①中含有多个饱和的碳原子,根据甲烷分子的正四面体结构可以判断,分子中所有碳原子不可能共平面,故B错误;
C. ①④分子中都有2种等效氢,所以一氯代物均有2种,故C正确;
D. ③分子中没有碳碳双键, ④分子中有碳碳双键,③不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,④能,故可用酸性高锰酸钾溶液鉴别③和④,D正确。选B。
6.电解合成 1 , 2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中正确的是
A. 该装置工作时,化学能转变为电能
B. CuCl2能将C2H4还原为 l , 2-二氯乙烷
C. X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D. 该装置总反应为CH2CH2 + 2H2O + 2NaClH2 + 2NaOH + ClCH2CH2Cl
【答案】D
【解析】
【分析】
A. 该装置为外加电源的电解池原理;
B. 根据装置图易知,阳极生成的CuCl2与C2H4发生了氧化还原反应,根据化合价的升降判断该氧化还原反应的规律;
C. 根据电解池阴阳极发生的电极反应式及溶液电中性原则分析作答;
D. 根据具体的电解反应与氧化还原反应综合写出该装置的总反应。
【详解】A. 该装置为电解池,则工作时,电能转变为化学能,故A项错误;
B. C2H4中C元素化合价为-2价,ClCH2CH2Cl中C元素化合价为-1价,则CuCl2能将C2H4氧化为1,2一二氯乙烷,故B项错误;
C. 该电解池中,阳极发生的电极反应式为:CuCl - e- + Cl-= CuCl2,阳极区需要氯离子参与,则X为阴离子交换膜,而阴极区发生的电极反应式为:2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-,有阴离子生成,为保持电中性,需要电解质溶液中的钠离子,则Y为阳离子交换膜,故C项错误;
D. 该装置中发生阳极首先发生反应:CuCl - e- + Cl-= CuCl2,生成的CuCl2再继续与C2H4反应生成1,2一二氯乙烷和CuCl,在阳极区循环利用,而阴极水中的氢离子放电生成氢气,其总反应方程式为:CH2=CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl,故D项正确;
答案选D。
7.向FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,测定混合后溶液pH随混合前溶液中变化的曲线如图所示。
实验发现:
ⅰ.a点溶液澄清透明,向其中滴加NaOH溶液后,立即产生灰白色沉淀,滴入KSCN溶液显红色;
ⅱ.c点和d点溶液中产生红褐色沉淀,无气体逸出。取其上层清液滴加NaOH溶液后无明显现象,滴加KSCN溶液显红色。
下列分析合理的是
A. 向a点溶液中滴加BaCl2溶液,无明显现象
B. b点较a点溶液pH升高的主要原因:2Fe3++SO32-+H2O2Fe2++SO42-+2H+
C. c点溶液中发生的主要反应:2Fe3++3 SO32-+6H2O2Fe(OH)3+3H2SO3
D. 向d点上层清液中滴加KSCN溶液,溶液变红;再滴加NaOH溶液,红色加深
【答案】C
【解析】
【分析】
根据i的现象,a点溶液为澄清透明,向其中滴加NaOH溶液后,立即产生灰白色沉淀,该沉淀中含有Fe(OH)2,即a点溶液中含有Fe2+,FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,先发生2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+,c点和d点溶液中Fe3+和SO32-发生双水解反应产生红褐色沉淀,且生成H2SO3,因此无气体产生,然后据此分析;
【详解】根据i的现象,a点溶液为澄清透明,向其中滴加NaOH溶液后,立即产生灰白色沉淀,该沉淀中含有Fe(OH)2,即a点溶液中含有Fe2+,FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,先发生2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+,c点和d点溶液中Fe3+和SO32-发生双水解反应产生红褐色沉淀,且生成H2SO3,因此无气体产生,取上层清液滴加NaOH溶液,无明显现象,是因为NaOH与H2SO3反应,滴加KSCN溶液显红色,说明溶液中含有Fe3+,
A、a点处溶液中含有SO42-,加入BaCl2,会产生BaSO4白色沉淀,故A错误;
B、pH升高说明溶液c(H+)减小,原因是c(SO32-)增大,水解程度增大,按照给出方程式,生成H+,溶液c(H+)增大,溶液的pH应减小,不会增大,故B错误;
C、c点溶液中Fe3+和SO32-发生双水解反应,离子方程式为2Fe3++3SO32-+6H2O=2Fe(OH)3↓+3H2SO3,故C正确;
D、溶液变红后滴加NaOH会消耗溶液中的Fe3+,因此红色应变浅,故D错误;
答案为C。
8.废旧光盘金属层中含有金属Ag(其它金属微量忽略不计),从光盘中提取金属 Ag 的工艺流程如下。请回答下列问题。
(1)“氧化”阶段需在 80 ℃ 条件下进行,使用的加热方式为______________________。
(2)NaClO溶液与Ag 反应的产物为AgCl、NaOH 和O2,该反应的化学方程式为____________。有人提出用HNO3代替 NaClO氧化Ag,从反应产物的角度分析,其缺点是______________。
(3)“过滤Ⅰ”中洗涤难溶物的实验操作为_____________________________________。
(4)常用10%的氨水溶解AgCl固体, AgCl与 NH3•H2O按 1:2 反应可生成 Cl-和一种阳离子_____(填阳离子的化学式)的溶液。实际反应中,即使氨水过量,“废渣”中也含有少量AgCl固体,可能的原因是__________________________________________。
(5)理论上消耗 0.1 mol N2H4•H2O可“还原”得到_____ g Ag的单质。
【答案】 (1). 水浴加热 (2). 4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑ (3). 生成氮氧化物,污染空气 (4). 向漏斗中加入蒸馏水至沉淀完全浸没,使洗涤液自然流下,重复2~3次 (5). [Ag(NH3)2]+ (6). 氨水溶解AgCl的反应是可逆反应,不能进行到底 (7). 43.2
【解析】
【分析】
(1)精确控制温度,需要水浴加热;
(2)根据得失电子守恒配平NaClO溶液与Ag 反应的方程式;
(3)根据实验操作规范回答洗涤难溶物的操作方法;
(4) 根据原子守恒判断AgCl与 NH3•H2O按 1:2 反应生成阳离子;
(5)根据得失电子守恒计算生成Ag的质量。
【详解】(1)“氧化”阶段需在 80 ℃ 条件下进行,使用水浴加热;
(2)根据得失电子守恒,NaClO溶液与Ag 反应生成AgCl、NaOH 和O2的方程式是4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑;若用硝酸做氧化剂,还原产物是氮氧化合物,污染环境。
(3)“过滤Ⅰ”中洗涤难溶物的实验操作为向漏斗中加入蒸馏水至沉淀完全浸没,使洗涤液自然流下,重复2~3次
(4) AgCl与 NH3•H2O按 1:2 反应方程式是AgCl+2NH3•H2O[Ag(NH3)2]Cl,所以生成的阳离子是[Ag(NH3)2]+;由于可逆反应不能进行到底,所以即使氨水过量,“废渣”中也含有少量AgCl固体;
(5) N2H4•H2O与[Ag(NH3)2]Cl 发生氧化还原反应,氧化产物是氮气,还原产物是Ag,0.1 mol N2H4•H2O反应转移0.4mol电子,根据得失电子守恒,可“还原”得到0.4mol Ag,质量为0.4mol×108g/mol= 43.2g。
9.回收利用硫和氮的氧化物是环境保护的重要举措。
(1)已知:2NO(g ) + O2(g)2NO2(g),正反应的活化能为c kJ•molˉ1。该反应历程为:
第一步:2NO(g ) N2O2(g) △H1 =-a kJ•molˉ1 (快反应)
第二步:N2O2(g ) + O2(g)2NO2(g) △H2 =-b kJ•molˉ1 (慢反应)
①下列对上述反应过程表述正确的是__________(填标号)。
A.NO比N2O2稳定
B.该化学反应的速率主要由第二步决定
C.N2O2为该反应的中间产物
D.在一定条件下N2O2的浓度为0时反应达到平衡
②该反应逆反应的活化能为_______________。
(2)通过下列反应可从燃煤烟气中回收硫。2CO(g) + 2SO2(g)2CO2(g) + S(l) △H﹤0,在模拟回收硫的实验中,向某恒容密闭容器通入2.8 mol CO和1 molSO2,反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示:
①与实验a相比,实验b改变的实验条件可能是______________________。
②实验b中的平衡转化率a(SO2)=_________。
(3)用NH3消除NO污染的反应原理为: 4NH3 + 6NO5N2 + 6H2O。不同温度条件下,NH3与NO的物质的量之比分别为 3:1、2:1、1:1 时,得到 NO 脱除率曲线如图所示:
①曲线c对应NH3与NO 的物质的量之比是_______________。
②曲线a中 NO的起始浓度为4×10-4 mg/m3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为_____________ mg/(m3•s)。
(4)双碱法除去SO2是指:用 NaOH 吸收SO2,并用CaO使 NaOH再生。NaOH溶液 Na2SO3溶液
①用化学方程式表示NaOH 再生的原理____________________________________ 。
②25℃ 时,将一定量的SO2通入到NaOH溶液中,两者完全反应,得到含Na2SO3、 NaHSO3的混合溶液,且溶液恰好呈中性,则该混合溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_____________(已知25℃时,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1×10-2,Ka2=1×10-7)。
【答案】 (1). BC (2). (a+b+c)kJ•molˉ1 (3). 使用催化剂 (4). 95% (5). 1:1 (6). 1×10-4 (7). CaO+H2O+Na2SO3 = CaSO3+ 2NaOH (8). c(Na+)>c(HSO3-)=c(SO32-)>c(OH-)=c(H+)
【解析】
【分析】
(1)①A.第一步正反应快,活化能小;
B.该化学反应的速率主要由最慢的一步决定;
C.N2O2为该反应的中间产物
D.在一定条件下N2O2的浓度不变反应达到平衡;
②已知:2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g),正反应的活化能为c kJ•mol-1.该反应历程为:
第一步:2NO(g)⇌N2O2(g)△H1 =-a kJ•mol-1 (快反应)
第二步:N2O2(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H2 =-b kJ•mol-1 (慢反应)
据此计算该反应逆反应的活化能=正反活化能-反应焓变;
(2)①a、c开始均通入2.8mol CO和1mol SO2,容器的容积相同,而起始时c的压强大于a,物质的量与体积一定,压强与温度呈正比关系;
②结合三行计算列式得到,气体压强之比等于气体物质的量之比;
(3)①两种反应物存在的反应,增大一种反应物的量可提高另一种反应物的转化率,据此分析;
②根据NO的脱除量变化值和脱除时间计算NO的脱出速率;
(4)①过程中NaOH再生是平衡CaO(s)+H2O(l)═Ca(OH)2(s)⇌Ca2+(aq)+2OH-(aq)正向进行;氢氧根离子浓度增大;
②25℃时,将一定量的SO2通入到NaOH溶液中,两者完全反应,得到含Na2SO3、NaHSO3的混合溶液,且溶液恰好呈中性,已知25℃时,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1×10-2,Ka2=1×10-7,可知SO32-的水解常数为=1×10-7,可知Na2SO3的水解与NaHSO3的电离程度相等。
【详解】(1)①A.第一步正反应快,活化能小于第二步正反应活化能,故A错误;
B.第二步:N2O2(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H2 =-b kJ•mol-1 (慢反应),该化学反应的速率主要由第二步决定,故B正确;
C.已知:2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g),正反应的活化能为c kJ•mol-1.该反应历程为:
第一步:2NO(g)⇌N2O2(g)△H1 =-a kJ•mol-1 (快反应)
第二步:N2O2(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H2 =-b kJ•mol-1 (慢反应)
分析过程可知,N2O2为该反应的中间产物,故C正确;
D.反应为可逆反应,在一定条件下N2O2的浓度不变时反应达到平衡,故D错误;
故答案为:BC;
②已知:2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g),正反应的活化能为c kJ•mol-1.该反应历程为:
第一步:2NO(g)⇌N2O2(g)△H1 =-a kJ•mol-1 (快反应)
第二步:N2O2(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H2 =-b kJ•mol-1 (慢反应)
逆反应的活化能为=正反活化能-反应焓变=c-[(-a)+(-b)] kJ /mol=(a+b+c)kJ /mol,
故答案为:(a+b+c)kJ /mol;
(2)①a、c开始均通入2.8mol CO和1mol SO2,容器的容积相同,而起始时c的压强大于a,物质的量与体积一定,压强与温度呈正比关系,故c组改变的实验条件可能是:升高温度,
故答案:升高温度;
②设消耗二氧化硫物质的量x,2CO(g) + 2SO2(g)2CO2(g) + S(l)
起始量(mol) 2.8 1 0
变化量(mol) x x x
平衡量(mol)2.8-x 1-x x
,解得x=0.95mol,
实验b中的平衡转化率a(SO2)=×100%=95%,
故答案为:95%;
(3)①两种反应物存在的反应,增大一种反应物的量可提高另一种反应物的转化率,根据图象,曲线c的NO脱除率最低,即NO的转化率最低,所以NO的在总反应物中的比例最高,符合的是n(NH3):n(NO)的物质的量之比1:1,
故答案为:1:1;
②曲线a中NO的起始浓度为4×10-4mg/m3,从A点到B点经过0.8s,根据图象,NO的脱除率从55%上升到75%,则该段时间内NO的脱除量为△c=4×10-4mg/m3×(75%-55%)=8×10-5mg/m3,时间间隔为△t=0.8s,所以该段时间内NO的脱除速率为== 1.0×10-4mg/(m3•s),
故答案为:1.0×10-4;
(4)①过程中加入CaO,存在CaO(s)+H2O (l)═Ca(OH)2(s)⇌Ca2+(aq)+2OH-(aq),因SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成,反应的化学方程式:CaO+H2O+Na2SO3═CaSO3+2NaOH,
故答案为:CaO+H2O+Na2SO3═CaSO3+2NaOH;
②已知25℃时,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1×10-2,Ka2=1×10-7,可知SO32-的水解常数为==1×10-7,可知Na2SO3的水解与NaHSO3的电离程度相等,则知25℃时由Na2SO3和NaHSO3形成的混合溶液恰好呈中性,即c(OH-)=c(H+),可知c(SO32-)=c(HSO3-),则溶液中存在c(Na+)>c(HSO3-)=c(SO32-)>c(OH-)=c(H+),
故答案:c(Na+)>c(HSO3-)=c(SO32-)>c(OH-)=c(H+)。
【点睛】溶液中离子的浓度大小比较,需注意溶液的酸碱性,利用电离平衡常数和水解平衡常数判断溶液的电离程度和水解程度。
10.(NH4)2SO4是常见的化肥和化工原料,受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。
[查阅资料](NH4)2SO4在260℃和400℃时分解产物不同。
[实验探究]该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)
实验1:连接装置A-B-C-D,检查气密性,按图示加入试剂(装置B盛0.5000mol/L盐酸70.00mL)。通入N2排尽空气后,于260℃加热装置A一段时间,停止加热,冷却,停止通入N2。品红溶液不褪色,取下装置B,加入指示剂,用0.2000mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸,终点时消耗NaOH溶液25.00 mL。经检验滴定后的溶液中无SO42-。
(1)仪器X的名称是________________。
(2)滴定前,下列操作的正确顺序是_________(填字母编号)。
a.盛装0.2000mol/L NaOH溶液
b.用0.2000mol/L NaOH溶液润洗
c.读数、记录
d.查漏、清洗
e.排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面
(3)装置B内溶液吸收气体的物质的量是__________mol
实验2:连接装置A-D-B,检查气密性,按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后,于400℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验,该白色固体和装置D内溶液中有SO32-,无SO42-。进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。
(4)检验装置D内溶液中有SO32-,无SO42-的实验操作和现象是__________.
(5)装置B内溶液吸收的气体是____________.
(6)(NH4)2SO4在400℃分解的化学方程式是______________________.
【答案】(1)圆底烧瓶
(2)dbaec
(3)0.03 mol
(4)取少量装置D内溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解,放出无色刺激性气体
(5)NH3
(6)3(NH4)2SO44NH3↑+ N2↑+3SO2↑ + 6H2O↑
【解析】
试题分析:
(1)根据仪器结构可知仪器X的名称是圆底烧瓶;
(2)滴定的操作步骤为:首先查漏、水洗,然后用待装溶液来润洗,再装溶液,再排尽滴定管尖嘴的气泡并且调整液面,最后读数并进行记录,因此正确的操作顺序是dbaec;
(3)品红溶液没有褪色,证明无SO2生成;经检验滴定后的溶液中无SO2-4,证明盐酸溶液中没有吸收SO3,则装置B中吸收的气体为NH3;根据酸碱中和滴定的原理,n(HCl)=n(NH3)+n(NaOH),则n(NH3)=0.5mol/L×0.07L-0.2mol/L×0.025L=0.03mol;
(4)亚硫酸钡能与盐酸反应生成SO2,硫酸钡不溶于盐酸,则检验装置D内溶液中有SO32-,无SO42-的实验操作和现象是:取少量装置D内溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解,放出无色刺激性气体,证明装置D内溶液中有SO2- 3,无 SO42—;
(5)实验2证明,(NH4)2SO4在400℃分解得到的产物中有NH3和SO2,能被装置B中的盐酸溶液吸收的气体为NH3;
(6)(NH4)2SO4在400℃分解得到的产物中有NH3和SO2,由于气体产物中无氮氧化物,因此根据得失电子守恒可知反应中还有氮气生成,所以反应的化学方程式为3(NH4)2SO44NH3↑+ N2↑+3SO2↑ + 6H2O↑。
考点:考查化学实验设计与评价
11.铁被称“第一金属”,铁及其化合物在生产、生活中有广泛用途。
(1)铁原子外围电子轨道表示式为____________________,铁原子核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用_________摄取铁元素的原子光谱。
(2)FeCoOx是一种新型光电催化剂。第四电离能大小关系是I4(Co)____I4(Fe)(填“>”或“<” ) ,原因是_____________。
(3)二茂铁[(C5H5)2Fe]可用作火箭燃料添加剂、汽油抗爆剂。二茂铁熔点172℃,沸点249 ℃,易升华,难溶于水,易溶于有机溶剂,它属于_____________晶体。
(4)环戊二烯(C5H6)结构如图(a),可用于制二茂铁。环戊二烯中碳原子的杂化方式为________。分子中的大π键可用符号表示,其m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,环戊二烯负离子(C5H5―)结构如图(b),其中的大π键可以表示为_________________。
(5)某普鲁士蓝类配合物可作为新型钠离子电池电极材料。它由Na+、Ni2+、Fe3+和CN―构成,其晶胞结构如图(c)。该物质中,不存在________(填标号)。A.离子键 B. σ键 C. π键 D. 氢键 E. 金属键
(6)该晶胞中Fe3+采用的堆积方式与_______(选填Po、Na、Mg、Cu)相同,单个晶胞的配位空隙中共容纳_____个 Na+。
【答案】 (1). (2). 光谱仪 (3). < (4). 铁失去的是处于半充满状态的3d5的一个电子,相对较难;钴失去3d6上的一个电子后形成稳定的半充满状态,相对容易 (5). 分子 (6). sp2 sp3 (7). (8). DE (9). Cu (10). 4
【解析】
【分析】
(1)铁原子序数为26,由构造原理可知,铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 4s2,外围电子排布式为3d64s2,据此写出轨道表示式;
核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,形成光谱,可以用光谱仪获取原子光谱;
(2)Co原子序数为27,Co3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6、Fe3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,为半充满的稳定状态,失去电子较难,需要较高能量,据此分析解答;
(3)根据该晶体的物理性质分析判断晶体类型;
(4)根据环戊二烯(C5H6)的结构式、结合C原子四键规律分析C原子的杂化类型;由环戊二烯负离子(C5H5-)结构图可知,环戊二烯负离子,由两个双键和一个负电荷组成环状共轭体系,π电子数是6,即六个π电子,据此写出大π键符号;
(5)分析构成普鲁士蓝类配合物的粒子可知,该物质是离子化合物,含有CN-,CN-中存在C≡N三键;
(6)抽出晶胞中Fe3+和CN-可知,晶胞中Ni2+位于体心和棱心位置,配位数是12,晶胞中含有Ni2+数目为12×+1=4,是面心立方最密堆积,类似于Cu晶胞;晶胞中Fe3+的数目为8×+6×=4,CN-的数目为24×+24×+6=24,结合化合物中阴阳离子电荷数相等推断Na+的数目。
【详解】铁原子序数为26,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 4s2,外围电子排布式3d6 4s2,外围电子轨道排布式为;核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,形成光谱,可以用光谱仪获取原子光谱,
故答案为:;光谱仪;
(2)Co3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,不是特殊结构,失去一个电子形成1s22s22p63s23p63d5结构需要能量不大,Fe3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,是半充满的稳定结构,再失去一个电子形成不稳定结构需要较高能量,所以I4(Co)
故答案为:<;铁离子失去处于半充满3d5的一个电子,相对困难,钴离子失去3d6上的一个电子形成较稳定的半充满状态,相对容易;
(3)二茂铁晶体熔沸点不高、易升华、易溶于有机溶剂,符合分子晶体特征,所以该晶体为分子晶体,
故答案为:分子;
(4)由环戊二烯(C5H6)的结构式可知,环戊二烯中有4个C原子形成有C=C双键,1个C原子含有4个C−H单键,即有两种C原子,所以杂化类型为sp2和sp3;由环戊二烯负离子(C5H5−)结构图可知,环戊二烯负离子,由两个双键和一个负电荷组成环状共轭体系,π电子数是6,即形成5个碳原子、6个π电子的大π键,符号为,
故答案为:sp2、sp3;;
(5)普鲁士蓝类配合物由Na+、Ni2+、Fe3+和CN−构成,是离子化合物,存在离子键,含有CN−,CN−中存在C≡N三键,一个C≡N由1个σ键和2个π键组成,化合物中不存在氢键和金属键,
故答案为:DE;
(6)抽出晶胞中Fe3+和CN−可知,晶胞中Ni2+位于体心和棱心位置,配位数是12,晶胞中含有Ni2+数目为12×+1=4,为面心立方最密堆积,类似于Cu晶胞;晶胞中Fe3+的数目为8×+6×=4,CN−的数目为24×+24×+6=24,化学式为NaxNi4Fe4(CN)24,由于化合物中阴阳离子电荷数相等,x+4×2+4×3=24×1,解得x=4。即单个晶胞的配位空隙中共容纳Na+的数目为4,
故答案为:Cu;4。
12.G是合成某新型药物的中间体,下图是合成 G的部分流程:
已知:
乙酸酐的结构简式为
请回答下列问题:
(1)G 中含氧官能团的名称是_______、________。
(2)反应 A→B 的化学方程式为________________。
(3)有机物 F的结构简式为_________________。
(4)反应 ④、⑤的反应类型分别是_________、___________。
(5)写出满足下列条件的 C 的同分异构体的结构简式______________________。
Ⅰ.苯环上只有两种取代基
Ⅱ.分子中只有 4 种不同化学环境的氢原子
Ⅲ.能与NaHCO3溶液反应生成 CO2
(6)以乙酸酐和为原料,制备的部分流程图如下。请结合相关信息和已学知识,将合成路线补充完整(无机试剂任选)。
______________
【答案】 (1). 羧基 (2). 醚键 (3). +CH3COOH (4). (5). 加成反应 (6). 消去反应 (7). (8).
【解析】
【分析】
与乙酸酐反应生成和乙酸;与氢气发生加成反应生成,由可知,E→G只去掉了羟基,所以⑤是消去反应,⑥是加成反应,故F是。
【详解】根据以上分析,(1) 中含氧官能团的名称是羧基、醚键。
(2)反应 A→B 是与乙酸酐反应生成和乙酸,化学方程式为。
(3)有机物发生消去反应生成 F,F的结构简式为。
(4)④是与氢气反应生成,属于加成反应;⑤是生成,反应类型是消去反应。
(5)Ⅰ.苯环上只有两种取代基;Ⅱ.分子中只有 4 种不同化学环境的氢原子;Ⅲ.能与NaHCO3溶液反应生成 CO2,说明含有羧基;满足条件的 C 的同分异构体的结构简式是。
(6) 的结构简式是,在氯化铝作用下生成,与乙酸酐反应生成,与氢气加成生成,在浓硫酸作用下发生消去反应生成,合成路线是。
【点睛】本题考查有机物的推断与合成,注意根据有机物的结构进行分析解答,需要熟练掌握官能团的性质与转化,掌握限制条件下同分异构体的书写方法。
1.我国的科技发展改变着人们的生活、生产方式。下列说法中错误的是
A. “甲醇制取低碳烯烃”技术可获得聚乙烯原料
B. “嫦娥四号”使用的SiC―Al材料属于复合材料
C. 5G芯片“巴龙5000”的主要材料是SiO2
D. “东方超环(人造太阳)”使用的氘、氚与氕互为同位素
【答案】C
【解析】
【详解】A. “甲醇制取低碳烯烃”技术可生产乙烯,乙烯是制备聚乙烯的原料,故A正确;
B. SiC―Al材料是SiC增强铝基复合材料,故B正确;
C.计算机芯片的主要材料是单质Si,故C错误;
D. 氕、氘、氚质子数都是1,中子数分别是0、1、2,所以互为同位素,故D正确;选C。
2.2019 年是“国际化学元素周期表年”。 1869 年门捷列夫把当时已知的元素根据物理、化学性质进行排列,准确预留了甲、乙两种未知元素的位置,并预测了二者的相对原子质量,部分原始记录如下。下列说法中错误的是
A. 甲位于现行元素周期表第四周期第ⅢA 族 B. 原子半径比较:甲>乙> Si
C. 乙的简单气态氢化物的稳定性强于CH4 D. 推测乙的单质可以用作半导体材料
【答案】C
【解析】
【详解】从示意图可以看出同一行的元素在同一主族,同一列的元素在同一周期,甲元素与B和Al在同一主族,与As同一周期,则甲在元素周期表的位置是第四周期第ⅢA族,为Ga元素,同理,乙元素的位置是第四周期第ⅣA族,为Ge元素。
A.从示意图可以看出同一行的元素在同一主族,同一列的元素在同一周期,甲元素与B和Al在同一主族,与As同一周期,则甲在元素周期表的位置是第四周期第ⅢA族,A项正确;
B.甲元素和乙元素同周期,同周期元素核电荷数越小半径越大,甲元素的原子序数小,所以甲元素的半径大于乙元素。同主族元素,核电荷数越大,原子半径越大,乙元素与Si同主族,乙元素核电荷数大,原子半径大,排序为甲>乙>Si,B项正确;
C.同主族元素的非金属性从上到下越来越弱,则气态氢化物的稳定性越来越弱,元素乙的简单气态氢化物的稳定性弱于CH4,C项错误;
D.乙为Ge元素,同主族上一个元素为硅元素,其处于非金属和金属元素的交界处,可用作半导体材料,D项正确;
本题答案选C。
3.国际计量大会第26 届会议新修订了阿伏加德罗常数(NA=6.02214076×1023 mol―1), 并将于2019 年 5月20 日正式生效。下列说法中正确的是
A. 在 1 mol中,含有的中子数为 6 NA
B. 将7.1 g C12溶于水制成饱和氯水,转移的电子数为 0.1 NA
C. 标准状况下,11.2 L NO和11. 2 L O2混合后,气体的分子总数为 0.75 NA
D. 某温度下,1L pH= 3的醋酸溶液稀释到10L 时,溶液中 H+的数目大于0.01 NA
【答案】A
【解析】
【详解】A、中含有中子数是11-5=6,所以1 mol中含有的中子数为 6NA,故A正确;
B、将7.1 g C12溶于水制成饱和氯水,氯气没有完全与水反应,所以转移的电子数小于 0.1 NA,故B错误;
C、标准状况下,11.2 L NO和11. 2 L O2混合后,由于存在2NO2N2O4,所以气体的分子总数小于0.75 NA,故C错误;
D、某温度下,1L pH= 3的醋酸溶液稀释到10L 时,溶液4>pH>3,溶液中 H+的数目小于0.01 NA,故D错误。
4.下列选项中,利用相关实验器材(规格和数量不限)能够完成相应实验的是
选项
实验器材
相应实验
A
天平(带砝码)、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管
用NaCl固体配制100mL 1.00 mol/LNaCI 溶液
B
烧杯、环形玻璃搅拌棒、碎泡沫塑料、硬纸板
中和反应反应热的测定
C
酸/碱式滴定管、滴定管夹、烧杯、锥形瓶、铁架台
实验测定酸碱滴定曲线
D
三脚架、酒精灯、坩埚、坩埚钳、镊子、泥三角、滤纸、小刀、玻璃片
钠在空气中燃烧
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A、用NaCl固体配制100mL 1.00 mol/LNaCI 溶液,需用玻璃棒引流和搅拌,故不选A;
B、中和反应反应热的测定需用温度计测量反应前后的温度,故不选B;
C、实验测定酸碱滴定曲线,需用有指示剂判断滴定终点,故不选C;
D、用三脚架、酒精灯、坩埚、坩埚钳、镊子、泥三角、滤纸、小刀、玻璃片可以完成钠在空气中燃烧的实验,故选D。
【点睛】本题涉及基础实验操作仪器的选择,侧重于学生的分析能力和实验能力的考查,把握实验的方法、步骤和使用的仪器,注重课本实验等基础知识的积累。
5.四种有机物的结构简式如下图所示。下列说法中错误的是
A. ①②③④的分子式相同 B. ①②中所有碳原子均处于同一平面
C. ①④的一氯代物均有2种 D. 可用酸性高锰酸钾溶液鉴别③和④
【答案】B
【解析】
【详解】A. ①②③④的分子式都是C8H8,故A正确;
B. ①中含有多个饱和的碳原子,根据甲烷分子的正四面体结构可以判断,分子中所有碳原子不可能共平面,故B错误;
C. ①④分子中都有2种等效氢,所以一氯代物均有2种,故C正确;
D. ③分子中没有碳碳双键, ④分子中有碳碳双键,③不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,④能,故可用酸性高锰酸钾溶液鉴别③和④,D正确。选B。
6.电解合成 1 , 2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法中正确的是
A. 该装置工作时,化学能转变为电能
B. CuCl2能将C2H4还原为 l , 2-二氯乙烷
C. X、Y依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜
D. 该装置总反应为CH2CH2 + 2H2O + 2NaClH2 + 2NaOH + ClCH2CH2Cl
【答案】D
【解析】
【分析】
A. 该装置为外加电源的电解池原理;
B. 根据装置图易知,阳极生成的CuCl2与C2H4发生了氧化还原反应,根据化合价的升降判断该氧化还原反应的规律;
C. 根据电解池阴阳极发生的电极反应式及溶液电中性原则分析作答;
D. 根据具体的电解反应与氧化还原反应综合写出该装置的总反应。
【详解】A. 该装置为电解池,则工作时,电能转变为化学能,故A项错误;
B. C2H4中C元素化合价为-2价,ClCH2CH2Cl中C元素化合价为-1价,则CuCl2能将C2H4氧化为1,2一二氯乙烷,故B项错误;
C. 该电解池中,阳极发生的电极反应式为:CuCl - e- + Cl-= CuCl2,阳极区需要氯离子参与,则X为阴离子交换膜,而阴极区发生的电极反应式为:2H2O + 2e- = H2↑+ 2OH-,有阴离子生成,为保持电中性,需要电解质溶液中的钠离子,则Y为阳离子交换膜,故C项错误;
D. 该装置中发生阳极首先发生反应:CuCl - e- + Cl-= CuCl2,生成的CuCl2再继续与C2H4反应生成1,2一二氯乙烷和CuCl,在阳极区循环利用,而阴极水中的氢离子放电生成氢气,其总反应方程式为:CH2=CH2+2H2O+2NaClH2+2NaOH+ClCH2CH2Cl,故D项正确;
答案选D。
7.向FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,测定混合后溶液pH随混合前溶液中变化的曲线如图所示。
实验发现:
ⅰ.a点溶液澄清透明,向其中滴加NaOH溶液后,立即产生灰白色沉淀,滴入KSCN溶液显红色;
ⅱ.c点和d点溶液中产生红褐色沉淀,无气体逸出。取其上层清液滴加NaOH溶液后无明显现象,滴加KSCN溶液显红色。
下列分析合理的是
A. 向a点溶液中滴加BaCl2溶液,无明显现象
B. b点较a点溶液pH升高的主要原因:2Fe3++SO32-+H2O2Fe2++SO42-+2H+
C. c点溶液中发生的主要反应:2Fe3++3 SO32-+6H2O2Fe(OH)3+3H2SO3
D. 向d点上层清液中滴加KSCN溶液,溶液变红;再滴加NaOH溶液,红色加深
【答案】C
【解析】
【分析】
根据i的现象,a点溶液为澄清透明,向其中滴加NaOH溶液后,立即产生灰白色沉淀,该沉淀中含有Fe(OH)2,即a点溶液中含有Fe2+,FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,先发生2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+,c点和d点溶液中Fe3+和SO32-发生双水解反应产生红褐色沉淀,且生成H2SO3,因此无气体产生,然后据此分析;
【详解】根据i的现象,a点溶液为澄清透明,向其中滴加NaOH溶液后,立即产生灰白色沉淀,该沉淀中含有Fe(OH)2,即a点溶液中含有Fe2+,FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,先发生2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+,c点和d点溶液中Fe3+和SO32-发生双水解反应产生红褐色沉淀,且生成H2SO3,因此无气体产生,取上层清液滴加NaOH溶液,无明显现象,是因为NaOH与H2SO3反应,滴加KSCN溶液显红色,说明溶液中含有Fe3+,
A、a点处溶液中含有SO42-,加入BaCl2,会产生BaSO4白色沉淀,故A错误;
B、pH升高说明溶液c(H+)减小,原因是c(SO32-)增大,水解程度增大,按照给出方程式,生成H+,溶液c(H+)增大,溶液的pH应减小,不会增大,故B错误;
C、c点溶液中Fe3+和SO32-发生双水解反应,离子方程式为2Fe3++3SO32-+6H2O=2Fe(OH)3↓+3H2SO3,故C正确;
D、溶液变红后滴加NaOH会消耗溶液中的Fe3+,因此红色应变浅,故D错误;
答案为C。
8.废旧光盘金属层中含有金属Ag(其它金属微量忽略不计),从光盘中提取金属 Ag 的工艺流程如下。请回答下列问题。
(1)“氧化”阶段需在 80 ℃ 条件下进行,使用的加热方式为______________________。
(2)NaClO溶液与Ag 反应的产物为AgCl、NaOH 和O2,该反应的化学方程式为____________。有人提出用HNO3代替 NaClO氧化Ag,从反应产物的角度分析,其缺点是______________。
(3)“过滤Ⅰ”中洗涤难溶物的实验操作为_____________________________________。
(4)常用10%的氨水溶解AgCl固体, AgCl与 NH3•H2O按 1:2 反应可生成 Cl-和一种阳离子_____(填阳离子的化学式)的溶液。实际反应中,即使氨水过量,“废渣”中也含有少量AgCl固体,可能的原因是__________________________________________。
(5)理论上消耗 0.1 mol N2H4•H2O可“还原”得到_____ g Ag的单质。
【答案】 (1). 水浴加热 (2). 4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑ (3). 生成氮氧化物,污染空气 (4). 向漏斗中加入蒸馏水至沉淀完全浸没,使洗涤液自然流下,重复2~3次 (5). [Ag(NH3)2]+ (6). 氨水溶解AgCl的反应是可逆反应,不能进行到底 (7). 43.2
【解析】
【分析】
(1)精确控制温度,需要水浴加热;
(2)根据得失电子守恒配平NaClO溶液与Ag 反应的方程式;
(3)根据实验操作规范回答洗涤难溶物的操作方法;
(4) 根据原子守恒判断AgCl与 NH3•H2O按 1:2 反应生成阳离子;
(5)根据得失电子守恒计算生成Ag的质量。
【详解】(1)“氧化”阶段需在 80 ℃ 条件下进行,使用水浴加热;
(2)根据得失电子守恒,NaClO溶液与Ag 反应生成AgCl、NaOH 和O2的方程式是4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2↑;若用硝酸做氧化剂,还原产物是氮氧化合物,污染环境。
(3)“过滤Ⅰ”中洗涤难溶物的实验操作为向漏斗中加入蒸馏水至沉淀完全浸没,使洗涤液自然流下,重复2~3次
(4) AgCl与 NH3•H2O按 1:2 反应方程式是AgCl+2NH3•H2O[Ag(NH3)2]Cl,所以生成的阳离子是[Ag(NH3)2]+;由于可逆反应不能进行到底,所以即使氨水过量,“废渣”中也含有少量AgCl固体;
(5) N2H4•H2O与[Ag(NH3)2]Cl 发生氧化还原反应,氧化产物是氮气,还原产物是Ag,0.1 mol N2H4•H2O反应转移0.4mol电子,根据得失电子守恒,可“还原”得到0.4mol Ag,质量为0.4mol×108g/mol= 43.2g。
9.回收利用硫和氮的氧化物是环境保护的重要举措。
(1)已知:2NO(g ) + O2(g)2NO2(g),正反应的活化能为c kJ•molˉ1。该反应历程为:
第一步:2NO(g ) N2O2(g) △H1 =-a kJ•molˉ1 (快反应)
第二步:N2O2(g ) + O2(g)2NO2(g) △H2 =-b kJ•molˉ1 (慢反应)
①下列对上述反应过程表述正确的是__________(填标号)。
A.NO比N2O2稳定
B.该化学反应的速率主要由第二步决定
C.N2O2为该反应的中间产物
D.在一定条件下N2O2的浓度为0时反应达到平衡
②该反应逆反应的活化能为_______________。
(2)通过下列反应可从燃煤烟气中回收硫。2CO(g) + 2SO2(g)2CO2(g) + S(l) △H﹤0,在模拟回收硫的实验中,向某恒容密闭容器通入2.8 mol CO和1 molSO2,反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示:
①与实验a相比,实验b改变的实验条件可能是______________________。
②实验b中的平衡转化率a(SO2)=_________。
(3)用NH3消除NO污染的反应原理为: 4NH3 + 6NO5N2 + 6H2O。不同温度条件下,NH3与NO的物质的量之比分别为 3:1、2:1、1:1 时,得到 NO 脱除率曲线如图所示:
①曲线c对应NH3与NO 的物质的量之比是_______________。
②曲线a中 NO的起始浓度为4×10-4 mg/m3,从A点到B点经过0.8s,该时间段内NO的脱除速率为_____________ mg/(m3•s)。
(4)双碱法除去SO2是指:用 NaOH 吸收SO2,并用CaO使 NaOH再生。NaOH溶液 Na2SO3溶液
①用化学方程式表示NaOH 再生的原理____________________________________ 。
②25℃ 时,将一定量的SO2通入到NaOH溶液中,两者完全反应,得到含Na2SO3、 NaHSO3的混合溶液,且溶液恰好呈中性,则该混合溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_____________(已知25℃时,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1×10-2,Ka2=1×10-7)。
【答案】 (1). BC (2). (a+b+c)kJ•molˉ1 (3). 使用催化剂 (4). 95% (5). 1:1 (6). 1×10-4 (7). CaO+H2O+Na2SO3 = CaSO3+ 2NaOH (8). c(Na+)>c(HSO3-)=c(SO32-)>c(OH-)=c(H+)
【解析】
【分析】
(1)①A.第一步正反应快,活化能小;
B.该化学反应的速率主要由最慢的一步决定;
C.N2O2为该反应的中间产物
D.在一定条件下N2O2的浓度不变反应达到平衡;
②已知:2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g),正反应的活化能为c kJ•mol-1.该反应历程为:
第一步:2NO(g)⇌N2O2(g)△H1 =-a kJ•mol-1 (快反应)
第二步:N2O2(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H2 =-b kJ•mol-1 (慢反应)
据此计算该反应逆反应的活化能=正反活化能-反应焓变;
(2)①a、c开始均通入2.8mol CO和1mol SO2,容器的容积相同,而起始时c的压强大于a,物质的量与体积一定,压强与温度呈正比关系;
②结合三行计算列式得到,气体压强之比等于气体物质的量之比;
(3)①两种反应物存在的反应,增大一种反应物的量可提高另一种反应物的转化率,据此分析;
②根据NO的脱除量变化值和脱除时间计算NO的脱出速率;
(4)①过程中NaOH再生是平衡CaO(s)+H2O(l)═Ca(OH)2(s)⇌Ca2+(aq)+2OH-(aq)正向进行;氢氧根离子浓度增大;
②25℃时,将一定量的SO2通入到NaOH溶液中,两者完全反应,得到含Na2SO3、NaHSO3的混合溶液,且溶液恰好呈中性,已知25℃时,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1×10-2,Ka2=1×10-7,可知SO32-的水解常数为=1×10-7,可知Na2SO3的水解与NaHSO3的电离程度相等。
【详解】(1)①A.第一步正反应快,活化能小于第二步正反应活化能,故A错误;
B.第二步:N2O2(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H2 =-b kJ•mol-1 (慢反应),该化学反应的速率主要由第二步决定,故B正确;
C.已知:2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g),正反应的活化能为c kJ•mol-1.该反应历程为:
第一步:2NO(g)⇌N2O2(g)△H1 =-a kJ•mol-1 (快反应)
第二步:N2O2(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H2 =-b kJ•mol-1 (慢反应)
分析过程可知,N2O2为该反应的中间产物,故C正确;
D.反应为可逆反应,在一定条件下N2O2的浓度不变时反应达到平衡,故D错误;
故答案为:BC;
②已知:2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g),正反应的活化能为c kJ•mol-1.该反应历程为:
第一步:2NO(g)⇌N2O2(g)△H1 =-a kJ•mol-1 (快反应)
第二步:N2O2(g)+O2(g)⇌2NO2(g)△H2 =-b kJ•mol-1 (慢反应)
逆反应的活化能为=正反活化能-反应焓变=c-[(-a)+(-b)] kJ /mol=(a+b+c)kJ /mol,
故答案为:(a+b+c)kJ /mol;
(2)①a、c开始均通入2.8mol CO和1mol SO2,容器的容积相同,而起始时c的压强大于a,物质的量与体积一定,压强与温度呈正比关系,故c组改变的实验条件可能是:升高温度,
故答案:升高温度;
②设消耗二氧化硫物质的量x,2CO(g) + 2SO2(g)2CO2(g) + S(l)
起始量(mol) 2.8 1 0
变化量(mol) x x x
平衡量(mol)2.8-x 1-x x
,解得x=0.95mol,
实验b中的平衡转化率a(SO2)=×100%=95%,
故答案为:95%;
(3)①两种反应物存在的反应,增大一种反应物的量可提高另一种反应物的转化率,根据图象,曲线c的NO脱除率最低,即NO的转化率最低,所以NO的在总反应物中的比例最高,符合的是n(NH3):n(NO)的物质的量之比1:1,
故答案为:1:1;
②曲线a中NO的起始浓度为4×10-4mg/m3,从A点到B点经过0.8s,根据图象,NO的脱除率从55%上升到75%,则该段时间内NO的脱除量为△c=4×10-4mg/m3×(75%-55%)=8×10-5mg/m3,时间间隔为△t=0.8s,所以该段时间内NO的脱除速率为== 1.0×10-4mg/(m3•s),
故答案为:1.0×10-4;
(4)①过程中加入CaO,存在CaO(s)+H2O (l)═Ca(OH)2(s)⇌Ca2+(aq)+2OH-(aq),因SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀,平衡向正向移动,有NaOH生成,反应的化学方程式:CaO+H2O+Na2SO3═CaSO3+2NaOH,
故答案为:CaO+H2O+Na2SO3═CaSO3+2NaOH;
②已知25℃时,H2SO3的电离平衡常数Ka1=1×10-2,Ka2=1×10-7,可知SO32-的水解常数为==1×10-7,可知Na2SO3的水解与NaHSO3的电离程度相等,则知25℃时由Na2SO3和NaHSO3形成的混合溶液恰好呈中性,即c(OH-)=c(H+),可知c(SO32-)=c(HSO3-),则溶液中存在c(Na+)>c(HSO3-)=c(SO32-)>c(OH-)=c(H+),
故答案:c(Na+)>c(HSO3-)=c(SO32-)>c(OH-)=c(H+)。
【点睛】溶液中离子的浓度大小比较,需注意溶液的酸碱性,利用电离平衡常数和水解平衡常数判断溶液的电离程度和水解程度。
10.(NH4)2SO4是常见的化肥和化工原料,受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。
[查阅资料](NH4)2SO4在260℃和400℃时分解产物不同。
[实验探究]该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)
实验1:连接装置A-B-C-D,检查气密性,按图示加入试剂(装置B盛0.5000mol/L盐酸70.00mL)。通入N2排尽空气后,于260℃加热装置A一段时间,停止加热,冷却,停止通入N2。品红溶液不褪色,取下装置B,加入指示剂,用0.2000mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸,终点时消耗NaOH溶液25.00 mL。经检验滴定后的溶液中无SO42-。
(1)仪器X的名称是________________。
(2)滴定前,下列操作的正确顺序是_________(填字母编号)。
a.盛装0.2000mol/L NaOH溶液
b.用0.2000mol/L NaOH溶液润洗
c.读数、记录
d.查漏、清洗
e.排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面
(3)装置B内溶液吸收气体的物质的量是__________mol
实验2:连接装置A-D-B,检查气密性,按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后,于400℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验,该白色固体和装置D内溶液中有SO32-,无SO42-。进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。
(4)检验装置D内溶液中有SO32-,无SO42-的实验操作和现象是__________.
(5)装置B内溶液吸收的气体是____________.
(6)(NH4)2SO4在400℃分解的化学方程式是______________________.
【答案】(1)圆底烧瓶
(2)dbaec
(3)0.03 mol
(4)取少量装置D内溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解,放出无色刺激性气体
(5)NH3
(6)3(NH4)2SO44NH3↑+ N2↑+3SO2↑ + 6H2O↑
【解析】
试题分析:
(1)根据仪器结构可知仪器X的名称是圆底烧瓶;
(2)滴定的操作步骤为:首先查漏、水洗,然后用待装溶液来润洗,再装溶液,再排尽滴定管尖嘴的气泡并且调整液面,最后读数并进行记录,因此正确的操作顺序是dbaec;
(3)品红溶液没有褪色,证明无SO2生成;经检验滴定后的溶液中无SO2-4,证明盐酸溶液中没有吸收SO3,则装置B中吸收的气体为NH3;根据酸碱中和滴定的原理,n(HCl)=n(NH3)+n(NaOH),则n(NH3)=0.5mol/L×0.07L-0.2mol/L×0.025L=0.03mol;
(4)亚硫酸钡能与盐酸反应生成SO2,硫酸钡不溶于盐酸,则检验装置D内溶液中有SO32-,无SO42-的实验操作和现象是:取少量装置D内溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解,放出无色刺激性气体,证明装置D内溶液中有SO2- 3,无 SO42—;
(5)实验2证明,(NH4)2SO4在400℃分解得到的产物中有NH3和SO2,能被装置B中的盐酸溶液吸收的气体为NH3;
(6)(NH4)2SO4在400℃分解得到的产物中有NH3和SO2,由于气体产物中无氮氧化物,因此根据得失电子守恒可知反应中还有氮气生成,所以反应的化学方程式为3(NH4)2SO44NH3↑+ N2↑+3SO2↑ + 6H2O↑。
考点:考查化学实验设计与评价
11.铁被称“第一金属”,铁及其化合物在生产、生活中有广泛用途。
(1)铁原子外围电子轨道表示式为____________________,铁原子核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用_________摄取铁元素的原子光谱。
(2)FeCoOx是一种新型光电催化剂。第四电离能大小关系是I4(Co)____I4(Fe)(填“>”或“<” ) ,原因是_____________。
(3)二茂铁[(C5H5)2Fe]可用作火箭燃料添加剂、汽油抗爆剂。二茂铁熔点172℃,沸点249 ℃,易升华,难溶于水,易溶于有机溶剂,它属于_____________晶体。
(4)环戊二烯(C5H6)结构如图(a),可用于制二茂铁。环戊二烯中碳原子的杂化方式为________。分子中的大π键可用符号表示,其m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,环戊二烯负离子(C5H5―)结构如图(b),其中的大π键可以表示为_________________。
(5)某普鲁士蓝类配合物可作为新型钠离子电池电极材料。它由Na+、Ni2+、Fe3+和CN―构成,其晶胞结构如图(c)。该物质中,不存在________(填标号)。A.离子键 B. σ键 C. π键 D. 氢键 E. 金属键
(6)该晶胞中Fe3+采用的堆积方式与_______(选填Po、Na、Mg、Cu)相同,单个晶胞的配位空隙中共容纳_____个 Na+。
【答案】 (1). (2). 光谱仪 (3). < (4). 铁失去的是处于半充满状态的3d5的一个电子,相对较难;钴失去3d6上的一个电子后形成稳定的半充满状态,相对容易 (5). 分子 (6). sp2 sp3 (7). (8). DE (9). Cu (10). 4
【解析】
【分析】
(1)铁原子序数为26,由构造原理可知,铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 4s2,外围电子排布式为3d64s2,据此写出轨道表示式;
核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,形成光谱,可以用光谱仪获取原子光谱;
(2)Co原子序数为27,Co3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6、Fe3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,为半充满的稳定状态,失去电子较难,需要较高能量,据此分析解答;
(3)根据该晶体的物理性质分析判断晶体类型;
(4)根据环戊二烯(C5H6)的结构式、结合C原子四键规律分析C原子的杂化类型;由环戊二烯负离子(C5H5-)结构图可知,环戊二烯负离子,由两个双键和一个负电荷组成环状共轭体系,π电子数是6,即六个π电子,据此写出大π键符号;
(5)分析构成普鲁士蓝类配合物的粒子可知,该物质是离子化合物,含有CN-,CN-中存在C≡N三键;
(6)抽出晶胞中Fe3+和CN-可知,晶胞中Ni2+位于体心和棱心位置,配位数是12,晶胞中含有Ni2+数目为12×+1=4,是面心立方最密堆积,类似于Cu晶胞;晶胞中Fe3+的数目为8×+6×=4,CN-的数目为24×+24×+6=24,结合化合物中阴阳离子电荷数相等推断Na+的数目。
【详解】铁原子序数为26,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6 4s2,外围电子排布式3d6 4s2,外围电子轨道排布式为;核外电子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,形成光谱,可以用光谱仪获取原子光谱,
故答案为:;光谱仪;
(2)Co3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,不是特殊结构,失去一个电子形成1s22s22p63s23p63d5结构需要能量不大,Fe3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,是半充满的稳定结构,再失去一个电子形成不稳定结构需要较高能量,所以I4(Co)
(3)二茂铁晶体熔沸点不高、易升华、易溶于有机溶剂,符合分子晶体特征,所以该晶体为分子晶体,
故答案为:分子;
(4)由环戊二烯(C5H6)的结构式可知,环戊二烯中有4个C原子形成有C=C双键,1个C原子含有4个C−H单键,即有两种C原子,所以杂化类型为sp2和sp3;由环戊二烯负离子(C5H5−)结构图可知,环戊二烯负离子,由两个双键和一个负电荷组成环状共轭体系,π电子数是6,即形成5个碳原子、6个π电子的大π键,符号为,
故答案为:sp2、sp3;;
(5)普鲁士蓝类配合物由Na+、Ni2+、Fe3+和CN−构成,是离子化合物,存在离子键,含有CN−,CN−中存在C≡N三键,一个C≡N由1个σ键和2个π键组成,化合物中不存在氢键和金属键,
故答案为:DE;
(6)抽出晶胞中Fe3+和CN−可知,晶胞中Ni2+位于体心和棱心位置,配位数是12,晶胞中含有Ni2+数目为12×+1=4,为面心立方最密堆积,类似于Cu晶胞;晶胞中Fe3+的数目为8×+6×=4,CN−的数目为24×+24×+6=24,化学式为NaxNi4Fe4(CN)24,由于化合物中阴阳离子电荷数相等,x+4×2+4×3=24×1,解得x=4。即单个晶胞的配位空隙中共容纳Na+的数目为4,
故答案为:Cu;4。
12.G是合成某新型药物的中间体,下图是合成 G的部分流程:
已知:
乙酸酐的结构简式为
请回答下列问题:
(1)G 中含氧官能团的名称是_______、________。
(2)反应 A→B 的化学方程式为________________。
(3)有机物 F的结构简式为_________________。
(4)反应 ④、⑤的反应类型分别是_________、___________。
(5)写出满足下列条件的 C 的同分异构体的结构简式______________________。
Ⅰ.苯环上只有两种取代基
Ⅱ.分子中只有 4 种不同化学环境的氢原子
Ⅲ.能与NaHCO3溶液反应生成 CO2
(6)以乙酸酐和为原料,制备的部分流程图如下。请结合相关信息和已学知识,将合成路线补充完整(无机试剂任选)。
______________
【答案】 (1). 羧基 (2). 醚键 (3). +CH3COOH (4). (5). 加成反应 (6). 消去反应 (7). (8).
【解析】
【分析】
与乙酸酐反应生成和乙酸;与氢气发生加成反应生成,由可知,E→G只去掉了羟基,所以⑤是消去反应,⑥是加成反应,故F是。
【详解】根据以上分析,(1) 中含氧官能团的名称是羧基、醚键。
(2)反应 A→B 是与乙酸酐反应生成和乙酸,化学方程式为。
(3)有机物发生消去反应生成 F,F的结构简式为。
(4)④是与氢气反应生成,属于加成反应;⑤是生成,反应类型是消去反应。
(5)Ⅰ.苯环上只有两种取代基;Ⅱ.分子中只有 4 种不同化学环境的氢原子;Ⅲ.能与NaHCO3溶液反应生成 CO2,说明含有羧基;满足条件的 C 的同分异构体的结构简式是。
(6) 的结构简式是,在氯化铝作用下生成,与乙酸酐反应生成,与氢气加成生成,在浓硫酸作用下发生消去反应生成,合成路线是。
【点睛】本题考查有机物的推断与合成,注意根据有机物的结构进行分析解答,需要熟练掌握官能团的性质与转化,掌握限制条件下同分异构体的书写方法。
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