新高考化学三轮复习非选择题专项练二(含解析)

非选择题专项练(二)

 (建议用时：40分钟)

1．锡酸钠可用于制造陶瓷电容器的基体、颜料和催化剂。以锡锑渣(主要含Sn、Sb、As、Pb的氧化物)为原料，制备锡酸钠的工艺流程图如下：

请回答下列问题：

(1)Sn(ⅣA)、As(ⅤA)、Sb(ⅤA)三种元素中，As和Sb的最高正化合价为________，Sn的原子序数为50，其原子结构示意图为__________。

(2)从溶液中得到锡酸钠晶体的实验操作是________、趁热过滤、洗涤、干燥。

(3)“碱浸”时，若SnO含量较高，工业上则加入NaNO3，其作用是____________________；如图是“碱浸”实验的参数，请选择“碱浸”的合适条件：__________________________。

(4)“脱铅”是从含Na2PbO2的溶液中形成硫化铅渣，其离子方程式为________________________________________________________________________。

(5)“脱锑”时发生反应的化学方程式为__________________________________

________________________________________________________________________。

2．二甲醚(CH3OCH3)是一种新兴化工原料，具有甲基化反应性能。

Ⅰ.二甲醚的生产

二甲醚的生产原理之一是利用甲醇脱水成二甲醚，化学方程式如下：

反应i　2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH1

(1)已知：甲醇(g)、二甲醚(g)的燃烧热分别为－761.5 kJ·mol－1、－1 455.2 kJ·mol－1，且H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJ·mol－1，则反应i的ΔH1＝________kJ·mol－1。

(2)反应i中甲醇转化率、二甲醚选择性的百分率与不同催化剂的关系如表所示，生产时，选择的最佳催化剂是________。

(3)选定催化剂后，测得平衡时甲醇的转化率与温度的关系如图甲所示。

经研究产物的典型色谱图发现该过程主要存在的副反应如下：

反应ii　2CH3OH(g)C2H4(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－29.1 kJ·mol－1

①工业上生产二甲醚的温度通常在270～300 ℃，高于330 ℃之后，甲醇的转化率下降，根据化学平衡移动原理分析原因是________________________________________；

根据化学反应速率变化分析原因是______________________________________。

②某温度下，以CH3OH(g)为原料，平衡时各物质的分压数据如下表：

则反应i中，CH3OH(g)的平衡转化率α＝________，反应i的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算；结果保留两位有效数字)。

Ⅱ.二甲醚的应用

(4)图乙为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图：

①该电池的负极反应式为________________________________________。

②若串联该燃料电池电解硫酸钠溶液，消耗4.6 g二甲醚后在电解池两极共可收集到13.44 L(标准状况)气体，该套装置的能量利用率为________(保留三位有效数字)。

3．二氧化钒(VO2)是一种新型热敏材料。＋4价的钒化合物在弱酸性条件下易被氧化。实验室以V2O5为原料合成用于制备VO2的氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体，过程如下：

回答下列问题：

(1)VOCl2中V的化合价为____________。

(2)步骤ⅰ中生成VOCl2的同时生成一种无色、无污染的气体，该化学方程式为________________________________________________________________________。

也可只用浓盐酸与V2O5来制备VOCl2溶液，该方法的缺点是________________________________________________________________________。

(3)步骤ⅱ可在下图装置中进行。

①反应前应通入CO2数分钟的目的是___________________________________。

②装置B中的试剂是____________。

(4)测定氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体粗产品中钒的含量。

称量a g样品于锥形瓶中，用20 mL蒸馏水与30 mL混酸溶解后，加0.02 mol·L－1 KMnO4溶液至稍过量，充分反应后继续加1% NaNO2溶液至稍过量，再用尿素除去过量的NaNO2，最后用c mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗体积为b mL。滴定反应为VO＋Fe2＋＋2H＋===VO2＋＋Fe3＋＋H2O。

①KMnO4溶液的作用是____________。NaNO2溶液的作用是____________。

②粗产品中钒的质量分数的表达式为____________。

4．铝、钛、钡(第ⅡA族)等元素在能源、材料等领域应用广泛。回答下列问题：

(1)与钛同周期的所有副族元素的基态原子中，最外层电子数与基态钛原子相同的元素有________种。基态Ti2＋的最外层电子排布式为____________。

(2)铝的逐级电离能数据为I1＝580 kJ/mol、I2＝1 820 kJ/mol、I3＝2 750 kJ/mol、I4＝11 600 kJ/mol。请分析数据规律，预测钡的逐级电离能的第一个数据“突跃”点出现在____________之间(用I1、I2、I3…填空)。

(3)已知第ⅡA族元素的碳酸盐MCO3热分解的主要过程是M2＋结合碳酸根离子中的氧离子。则CaCO3、BaCO3的分解温度较高的是________(填化学式)，理由是________________________________________________________________________。

(4)催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其结构如图1所示。

①M中，碳原子的杂化类型有________________。

②M中，不含________(填标号)。

A．π键　 B．σ键　 C．配位键　 D．氢键　 E．离子键

(5)氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料，其晶胞如图2所示，为长方体。NaAlH4晶体中，与AlH紧邻且等距的Na＋有________个；NaAlH4晶体的密度为____________________g/cm3(用含a、NA的代数式表示)。

5．烯烃复分解反应可示意如下：

利用上述方法制备核苷类抗病毒药物的重要原料W的合成路线如下：

回答下列问题：

(1)B的化学名称为____________。

(2)由B到C的反应类型为____________。

(3)由D到E反应的化学方程式为_________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)化合物F在Grubbs Ⅱ催化剂的作用下生成G和另一种烯烃，该烯烃的结构简式是____________。

(5)H中官能团的名称是____________。

(6)化合物X是H的同分异构体，可与FeCl3溶液发生显色反应，1 mol X最多可与3 mol NaOH反应，其核磁共振氢谱为四组峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶1。写出两种符合要求的X的结构简式：____________________________________________。

 (7)由为起始原料制备的合成路线如下，请补充完整(无机试剂任选)。

非选择题专项练(二)

1．解析：(1)As和Sb均处于第ⅤA族，对于主族元素，其最高正化合价等于主族序数，所以As和Sb的最高正化合价为＋5价。Sn(ⅣA)的原子结构示意图为。

(2)从溶液中得到锡酸钠晶体的实验操作是蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥。

(3)若SnO含量较高，工业上则加入NaNO3将其氧化成SnO。由图像分析可知，“碱浸”的合适条件应是锡的浸出率最高时的最低游离碱质量浓度和最低反应温度，即100 g·L－1和85 ℃。

(4)“脱铅”是向含Na2PbO2的溶液中加入硫化钠而形成硫化铅渣，其离子方程式为PbO＋S2－＋2H2O===PbS↓＋4OH－。

(5)“脱锑”是向含Na3SbO4的溶液中加入锡而析出锑渣，此时发生反应的化学方程式为5Sn＋4Na3SbO4＋H2O===4Sb＋5Na2SnO3＋2NaOH。

答案：(1)＋5　

(2)蒸发结晶

(3)把SnO氧化成SnO　烧碱浓度为100 g·L－1、温度为85 ℃

(4)PbO＋S2－＋2H2O===PbS↓＋4OH－

(5)5Sn＋4Na3SbO4＋H2O===4Sb＋5Na2SnO3＋2NaOH

2．解析：(1)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－761.5 kJ·mol－1 ①

CH3OCH3(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 455.2 kJ·mol－1 ②

H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1 ③

根据盖斯定律，由2×①－②－③得到反应i，即ΔH1＝2×(－761.5 kJ·mol－1)－(－1 455.2 kJ·mol－1)－(－44 kJ·mol－1)＝－23.8  kJ·mol－1。

(2)由表可知，在二甲醚的选择性都差不多的情况下，在GiSNL­108催化下，甲醇的转化率最高。

(3)①生成二甲醚的反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，甲醇的转化率下降；升高温度，催化剂失活，二甲醚的选择性下降，甲醇的转化率也下降。

②分压与物质的量成正比，可以直接用分压替代物质的量计算转化率，由p(C2H4)＝0.016 MPa，反应变成C2H4的CH3OH的分压为0.032 MPa，同理，反应变成CH3OCH3的CH3OH的分压为0.576 MPa，又因为剩余的CH3OH的分压为0.16 MPa，所以CH3OH的总分压为0.768 MPa，反应i中CH3OH(g)的平衡转化率α＝0.576 MPa÷0.768 MPa×100%＝75%；水蒸气的分压为0.288 MPa＋0.032 MPa＝0.32 MPa，则反应i的Kp＝0.288×0.32÷0.162＝3.6。

(4)①在原电池中，可燃物一般做负极，失去电子，即负极反应式为CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋。

②电解硫酸钠溶液实际上就是电解水，共产生标准状况下13.44 L÷22.4 mol/L＝0.6 mol的气体，其中氢气和氧气的物质的量之比是2∶1，即电解了0.4 mol的H2O，转移了0.8 mol电子，相当于消耗了0.066 7 mol甲醚，实际消耗4.6 g，即0.1 mol甲醚，所以该装置的能量利用率为0.066 7 mol÷0.1 mol＝66.7%。

答案：(1)－23.8

(2)GiSNL­108

(3)①该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，转化率下降　温度升高，催化剂失活，对二甲醚的选择性下降，转化率下降(回答“温度升高，催化剂失活，副反应增多”也可)

②75%　3.6

(4)①CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋

②66.7%

3．解析：(1)由化合价规则知，VOCl2中V的化合价为＋4价。(2)无色、无污染的气体是N2，根据得失电子守恒，反应式可先写成V2O5＋N2H4·2HCl＋6HCl―→VOCl2＋N2↑＋H2O，再根据原子守恒配平即可。用浓盐酸与V2O5反应时，氧化产物是有毒的Cl2，Cl2能污染空气。(3)①通入CO2的目的是排除装置中的空气，防止其氧化＋4价的钒。②装置B中的试剂是饱和NaHCO3溶液，以除去从装置A中挥发出来的HCl。(4)①KMnO4用于氧化＋4价钒的化合物，NaNO2用于除去过量的KMnO4。②(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O～6VO～6(NH4)2Fe(SO4)2，样品中钒的物质的量为n(V)＝cb×10－3mol，质量为51cb×10－3 g，故质量分数为×100%。

答案：(1)＋4价

(2)2V2O5＋N2H4·2HCl＋6HCl===4VOCl2＋N2↑＋6H2O　有氯气生成，污染空气

(3)①排除装置中的空气，避免产物被氧化

②饱和NaHCO3溶液

(4)①将＋4价的钒化合物氧化为VO　除去过量的KMnO4

②×100%

4．解析：(1)基态Ti的核外电子排布式为[Ar]3d24s2，最外层电子数为2，同周期副族元素中最外层电子数为2的有4种元素，为Sc、V、Mn、Zn。Ti原子失去两个电子后变为Ti2＋，Ti2＋的最外层为第三层，故Ti2＋的最外层电子排布式为3s23p63d2。

(2)根据电离能数据可判断核外电子是分层排布的，层和层之间电离能相差较大，电离能数据呈现突跃式变化，同层内差别较小。钡的最外层有两个电子，它的第一个数据“突跃”点出现在最外层和次外层之间，即失去倒数第2个电子的电离能I2和失去倒数第3个电子的电离能I3之间。

(3)Ca2＋的半径小于Ba2＋，更易结合CO中的O2－，而且生成的CaO晶格能比BaO的大，稳定性强，因此CaCO3更容易分解。

(4)①M中形成4个单键的碳的杂化类型为sp3，苯环上的碳和碳碳双键两边的碳的杂化类型都是sp2。

②根据M的结构可知，该化合物含有σ键，苯环和碳碳双键中有π键，Ti和O之间为配位键，但是不含离子键和氢键。

(5)与AlH紧邻且等距的Na＋处于小立方体的面心位置，结合该晶胞结构特点，符合条件的Na＋有8个。该晶胞中含Na＋的个数为6×＋4×＝4个，AlH的个数为8×＋4×＋1＝4个，故该晶胞中NaAlH4的个数为4个，该晶胞的体积为V＝(a×10－7 cm)2·(2a×10－7 cm)＝2a3×10－21cm3，所以该晶胞的密度为ρ＝＝＝＝＝ g/cm3＝ g/cm3。

答案：(1)4　3s23p63d2

(2)I2与I3

(3)BaCO3　Ca2＋的半径小于Ba2＋，更易结合CO中的O2－，因此CaCO3更容易分解

(4)①sp2、sp3　②DE

(5)8　

5．解析：(2)由D的结构简式反推知C是HOCH2CH2CHO，故B转化为C属于加成反应。(3)D与乙醇发生酯化反应得到E和水。(4)由F与G的组成差及烯烃复分解信息知，由F生成G的同时还有乙烯生成。(5)G是酯类物质，水解后得到二元羧酸，故H的官能团有碳碳双键与羧基。(6)由与FeCl3发生显色反应说明X分子中含有苯环且含有酚羟基，由分子中有4个氧原子及与NaOH溶液反应量的关系知X分子中苯环上有3个—OH，最后结合核磁共振氢谱峰个数及面积比可确定X

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