精品解析:北京市清华大学附属中学2023届高三三模化学试题(解析版)
展开高20级5月调研试卷
化学
可能用到的相对原于质量:H:1 C:12 N:14 O:16 Cr:52 Ag:108 Sn:119
第一部分共14题,每题3分,共42分。在四个选项中,选出最符合题目要求的一项。
1. 某中德联合研究小组制造了一种“水瓶”,用富勒烯(C60)的球形笼子作“瓶体”,一种磷酸盐作“瓶盖”,恰好可将一个水分子关在里面。下列说法正确的是
A. “水瓶”是纯净物 B. 水分子空间构型是V型
C. C60是极性分子 D. 富勒烯与石墨是同位素
【答案】B
【解析】
【详解】A.“水瓶”中存在富勒烯(C60)、磷酸盐和水分子,所以是混合物,A错误;
B.水分子中中心原子的价层电子对是4,2个孤电子对,所以空间构型是V型,B正确;
C.C60是由非极性键构成的非极性分子,C错误;
D.富勒烯与石墨是同种元素构成的不同单质互为同素异形体,D错误;
故选B。
2. 下列化学用语或图示表达正确的是
A. 的电子式:
B. 基态的价电子轨道表示式:
C. 分子的VSEPR模型:
D. 反-1,4-聚异戊二烯的结构简式:
【答案】B
【解析】
【详解】A.的电子式为 ,A错误;
B.基态的价电子数为10,价电子轨道表示式为,B正确;
C.分子中心原子氧原子上孤电子对数为2,价层电子对数为4,VSEPR模型为四面体形,C错误;
D.系统命名法命名为顺-1,4-聚异戊二烯,D错误;
故选B。
【点睛】的电子式应该将氧原子写在中间。
3. 下列说法不涉及氧化还原反应的是
A. 一场雷雨一场肥——自然固氮
B. 从沙滩到用户——由二氧化硅制晶体硅
C. 灰肥相混损肥分——灰中含有碳酸钾,肥中含有铵盐
D. 干千年,湿万年,不干不湿就半年——青铜器、铁器的保存
【答案】C
【解析】
【分析】在反应过程中有元素化合价变化的化学反应叫做氧化还原反应。原电池反应可以理解成由两个半反应构成,即氧化反应和还原反应。
【详解】A.雷雨肥庄稼——自然固氮,氮气氧化成NO,再氧化成NO2,最后变成HNO3等,有元素化合价变化,故A不选;
B.从沙滩到用户——由二氧化硅制晶体硅,硅由+4价变成0价,有元素化合价变化,故B不选;
C.灰肥相混损肥分——灰中含有碳酸钾,水解后呈碱性,肥中含有铵盐,水解后呈酸性,两者相遇能发生复分解反应,导致氮肥的肥效降低,没有元素化合价变化,故C选。
D.干千年,湿万年,不干不湿就半年——说明青铜器、铁器在不干不湿的环境中保存时,容易发生电化学腐蚀,铜和铁容易被氧化,有元素化合价变化,故D不选;
故选C。
4. 汽车尾气中的CO、、硫氧化物、乙烯、丙烯等碳氢化合物会引起光化学烟雾、酸雨等污染;汽油抗震添加剂四乙基铅(熔点为℃,极易挥发)的排放严重危害人体中枢神经系统。汽车尾气净化装置可将污染物中的CO和NO转化为无害气体和。下列有关说法正确的是
A. 和中的键角相等 B. 丙烯中C原子为杂化
C. 中键和键数目之比为 D. 固态四乙基铅为离子晶体
【答案】C
【解析】
【详解】A.二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤对电子对数为1,分子的空间构型为V形,三氧化硫中硫原子的价层电子对数为3、孤对电子对数为0,分子的空间构型为平面三角形,二氧化硫和三氧化硫的空间构型不同,键角不相等,故A错误;
B.丙烯中甲基上C形成4个σ键,采取杂化,碳碳双键上的C原子为杂化,故B错误;
C.氮气分子中含有氮氮三键,三键中含有1个σ键和2个π键,分子中σ键和π键数目之比为1:2,故C正确;
D.由题给信息可知,固态四乙基铅为熔沸点低的分子晶体,故D错误;
故选C。
5. 催化还原的机理示意图如下。下列说法不正确的是( )
A. 的断裂需要吸收能量 B. ①→②,发生加成反应
C. ④中,被氧化为 D. 生成总反应的化学方程式是
【答案】C
【解析】
【详解】A. 断裂化学键吸收能量,则H-H的断裂需要吸收能量,故A正确;
B. 如图所示,C=O键转化为单键,为加成反应,故B正确;
C. ④中,CO转化为甲烷,C元素的化合价降低,得到电子被还原,故C错误;
D. 由图可知二氧化碳和氢气反应生成甲烷和水,反应为,故D正确;
故选C。
6. 将浓氨水分别滴加到下列试剂中,产生的实验现象、体现出的性质以及对应的方程式不正确的是。
实验
试剂
现象
性质
方程式
A
滴有酚酞的蒸馏水
溶液变红
碱性
B
氯气
产生白烟
还原性
C
烧碱固体
产生刺激性气味气体
不稳定性
D
溶液
溶液最终变为深蓝色
可形成配合物
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.一水合氨为弱电解质,,A错误;
B.氯气自身有强氧化性,可以把氨水中的溶质氧化为氮气,自身被还原为氯化铵,B正确;
C.浓氨水滴入到烧碱中,溶解放热,且碱性较强,促进氨水分解,生成氨气,C正确;
D.浓氨水滴加硫酸铜,溶液变色,生成了[Cu(NH3)4]SO4,D正确;
故答案为:A。
7. 利用下列装置进行相应实验,有关说法不正确的是
A. 图装置可验证酸性:
B. 图装置可用于收集气体
C. 图装置可用于分离萃取碘水后的有机层和水层
D. 图装置中接通开关后,Zn片腐蚀速率增大,Cu片有气体放出
【答案】A
【解析】
【详解】A项、盐酸的酸性强于碳酸,盐酸易挥发,挥发出的氯化氢会干扰二氧化碳与硅酸钠溶液的反应,应用稀硫酸代替盐酸,故A错误;
B.、、、都可用排空法收集,密度比空气大的、用向上排空气法收集,应从长导管进气,密度比空气小的、用向下排空气法收集,应从短导管进气,故B正确;
C项、四氯化碳和水互不相溶,可用分液的方法分离,故C正确;
D项、锌比铜活泼,形成原电池反应,活泼金属锌为负极,正极铜上氢离子得电子发生还原反应生成氢气,故D正确;
故选A。
8. 肾上腺素具有提高心脏收缩力、扩张气管的功能,其结构如图所示。配制肾上腺素注射剂时要加抗氧化剂、遮光密封置阴凉处存放。下列有关肾上腺素说法不正确的是
A. 分子中仅有1个手性碳原子
B. 可用溶液检验肾上腺素中的酚羟基
C. 具有还原性,因此配制注射剂时要加抗氧化剂
D. 肾上腺素的同分异构体中存在含有酰胺基的芳香族化合物
【答案】D
【解析】
【详解】A.手性碳是指连接4个不同原子或原子团的碳原子,由结构简式可知该物质中苯环支链中与羟基相连的碳为手性碳原子,分子中仅有1个手性碳原子,故A正确;
B.溶液与酚羟基显紫色,可用溶液检验酚羟基,故B正确;
C.肾上腺素含有酚羟基,具有还原性,易被氧化,配制注射剂时要加抗氧化剂,故C正确;
D.由结构简式可知该物质中除苯环外不含其他不饱和价键,而酰胺基中含有碳氧双键,因此不存在含有酰胺基的芳香族化合物,故D错误;
故选D。
9. 小组进行如下实验。
下列说法不正确的是
A. ①中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)⇌Mg2+(aq)+2OH−(aq)
B. ③中溶液又变红的原因:沉淀溶解平衡正向移动
C. c(OH−):③=①
D. ③中存在:2c(Mg2+)>c(Cl−)
【答案】C
【解析】
【详解】A.向Mg(OH)2悬浊液中滴加酚酞,溶液变红说明①中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2(s)⇌Mg2+(aq)+2OH−(aq),故A正确;
B.加入盐酸消耗OH−,使Mg(OH)2(s)⇌Mg2+(aq)+2OH−(aq)正向移动,过一段时间又补充了OH−,溶液又变红,故B正确;
C.温度不变Ksp不变,①变为②加入了稀盐酸,c(Mg2+)增大,根据Ksp= c(Mg2+)c2(OH−),c(Mg2+)增大,c(OH−)减小,故C错误;
D.根据电荷守恒2c(Mg2+)+ c(H+)=c(Cl−)+ c(OH−),③中溶液显碱性c(OH−)> c(H+),故2c(Mg2+)>c(Cl−),故D正确;
故答案为C。
10. 下列实验方案中,不能测定出Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3的质量分数的是
A. 取ag混合物充分加热,质量减少bg
B. 取ag混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得到bg固体
C. 取ag混合物与足量NaOH溶液充分反应,得到bg溶液
D. 取ag混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体经干燥后用碱石灰吸收,质量增加bg
【答案】C
【解析】
【详解】A.只有碳酸氢钠加热分解,由差量法可计算碳酸氢钠的质量,然后可计算碳酸钠的质量分数,A不选;
B.得到bg固体为氯化钠的质量,设碳酸钠的物质的量为xmol,碳酸氢钠的物质的量为ymol,则,可以计算碳酸钠的质量分数,B不选;
C.反应后只给了溶液的质量为bg,没有给溶质的质量分数,故溶液中溶质的质量无法得知,不能计算碳酸氢钠质量分数,该选项不能达到实验目的,选C;
D.逸出气体经干燥后用碱石灰吸收,质量增加bg,增加的质量为水和二氧化碳的总质量,设碳酸钠的物质的量为xmol,碳酸氢钠的物质的量为ymol,则,可以计算碳酸钠质量分数,该选项能够达到实验目的,D不选;
故本题选C。
11. 工业酸性废水中的可转化为除去,实验室用电解法模拟该过程,结果如下表所示(实验开始时溶液体积为50 mL,的起始浓度、电压、电解时间均相同)。下列说法中,不正确的是
实验
①
②
③
电解条件
阴、阳极均为石墨
阴、阳极均为石墨,滴加1 mL浓硫酸
阴极为石墨,阳极为铁,滴加1 mL浓硫酸
的去除率/%
0.922
12.7
57.3
A. 对比实验①②可知,降低pH可以提高的去除率
B. 实验②中,在阴极放电的电极反应式是
C. 实验③中,去除率提高的原是
D 实验③中,理论上电路中每通过6 mol电子,则被还原
【答案】D
【解析】
【详解】A.对比实验①②,这两个实验中只有溶液酸性强弱不同,其它外界因素都相同,且溶液pH越小,Cr2O72-的去除率越大,所以降低pH可以提高Cr2O72-的去除率,选项A正确;
B.实验②中,Cr2O72-在阴极上得电子发生还原反应,电极反应式为Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O,选项B正确;
C.实验③中,Cr2O72-在阴极上得电子,阳极上Fe失电子生成Fe2+,亚铁离子也能还原Cr2O72-,选项C正确;
D.实验③中,Cr2O72-在阴极上得电子,阳极上Fe失电子生成Fe2+,亚铁离子也能还原Cr2O72-,理论上电路中每通过3mol电子,根据电极反应式Cr2O72-+6e-+14H+=2Cr3++7H2O,则有0.5 molCr2O72-在阴极上被还原,同时阳极生成1.5molFe2+,根据得失电子守恒,溶液中还有0.25mol Cr2O72-被Fe2+还原,所以共有0.75mol Cr2O72-被还原,选项D错误;
答案选D。
12. 苯乙醛可用于制备工业香料,工业上通过以下途径制备苯乙醛。下列说法正确的是
A. 反应①、②和④符合绿色化学的原则
B. 乙烯、苯乙醇、苯乙醛均能因反应而使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色
C. 向 2 mL10%的硫酸铜溶液中滴加 5 滴 2%的氢氧化钠溶液,再加入 0.5 mL 苯乙醛溶液,加热,有砖红色沉淀出现
D. 预测可以发生反应
【答案】D
【解析】
【分析】乙烯在催化剂的存在下,可以被氧气直接氧化为环氧乙烷,也可以先与Cl2、H2O发生反应生成ClCH2CH2OH,再生成环氧乙烷,环氧乙烷与苯反应生成苯乙醇,苯乙醇发生醇的催化氧化生成苯乙醛。
【详解】A.反应②中乙烯与Cl2、H2O发生反应生成ClCH2CH2OH,同时还生成HCl,不符合绿色化学的原则,A错误;
B.碳碳双键、羟基、醛基都能被酸性高锰酸钾氧化,苯乙醇不能与溴水反应,B错误;
C.向2mL10%硫酸铜溶液滴加5滴2%氢氧化钠溶液,NaOH的量不足,故加入苯乙醛溶液,实验会失败,不会有砖红色沉淀出现,C错误;
D.根据图中反应④可知,预测可以发生反应,D正确;
故答案选D。
13. 汽车尾气中CO与NO转化的三段反应历程及各物质的相对能量如图所示,其中TS代表过渡态,IM表示反应过程中的复杂中间产物,每段历程的反应物相对总能量定义为0.下列说法不正确的是
A. 反应①决定尾气转化的快慢
B. 反应①为吸热反应,反应②、③为放热反应
C. 由上图可判断过渡态的相对能量:TS1>TS3>TS2
D. 采用对反应③选择性高的催化剂可以避免尾气中出现
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知,反应①的活化能最高,为298.4-42.6=255.8,反应②、③的活化能分别为108.4、226.1,活化能越高反应速率越慢,慢反应决定整个反应的速率,故反应①决定尾气转化的快慢,A正确;
B.由图可知,反应①为吸热反应,反应②、③为放热反应,B正确;
C.图中可知三个过渡态的能量分别为298.4、130.0、248.3,故过渡态的相对能量:TS1>TS3>TS2,C正确;
D.采用对反应③选择性高的催化剂不代表反应②的产物会完全消耗,无法避免尾气中不出现,D错误;
故选D。
14. 某实验小组探究过量甲醛与新制氢氧化铜的反应。
提出猜想:
已知:ⅰ.
ⅱ.
实验步骤
实验内容
实验现象
步骤1
溶液; 20%溶液; 37% 溶液
反应结束后,A中生成红色固体,C无明显变化
步骤2
将A中混合物过滤,洗涤所得固体,取少量固体于试管中,加入稀疏酸,振荡
无明显现象
步骤3
取步骤2中的滤液于试管中,加入足量稀盐酸
无明显现象
下列说法不正确的是。
A. 配制银氨溶液时,应向稀溶液中加入稀氨水,至产生的沉淀恰好溶解
B. 装置B的主要作用是除去挥发的甲酸,防止干扰CO的检验
C. 步骤3目的是检验反应后溶液中是否存在
D. 该实验中,过量甲醛与新制氢氧化铜可能发生的反应为:
【答案】B
【解析】
【分析】A中硫酸铜和过量氢氧化钠反应得到新制氢氧化铜悬浊液,新制氢氧化铜悬浊液与甲醛反应,装置B的主要作用是除去挥发的甲醛,C装置检验是否有CO生成。步骤2检验固体产物,步骤3检验是否有生成。
【详解】A.向稀溶液中加入稀氨水,至产生的沉淀恰好溶解,得到银氨溶液时,故A正确;
B. 甲醛易挥发,甲醛能与银氨溶液反应,装置B的主要作用是除去挥发的甲醛,防止干扰CO的检验,故B错误;
C. 与盐酸反应放出二氧化碳,步骤3目的是检验反应后溶液中是否存在,故C正确;
D.C无明显变化,说明没有CO生成;步骤2没现象,说明反应生成铜;步骤3没现象,说明能与生成碳酸钠;该实验中,过量甲醛与新制氢氧化铜可能发生的反应为,故D正确;
选B。
第二部分、本部分共5题,共58分。
15. 氟化镁钾()是一种具有优良光学性能的材料,其晶胞结构如下。以该晶胞结构为基础,将相似离子取代或部分取代,可合成多种新型材料。
(1)晶体中,每个周围有___________个距离最近的。
(2)进行离子取代的重要参数为离子半径。下表是、、的数据,请从原子结构角度解释的原因:___________。
离子
离子半径
136
65
133
(3)半径与接近,将部分由取代,可以带来电荷不平衡性和反应活性。从而合成新型催化剂材料。
①基态价电子的轨道表示式为___________。
②某实验室合成新型催化剂材料(是平衡电荷引入的填隙阴离子,不破坏原有晶胞结构)。已知晶胞棱长为。若要合成厚度为。面积为的催化剂材料,理论上需要掺杂的约为___________(,,阿伏加德罗常数约为)。
(4)我国科研工作者以晶体结构为框架,依据“体积匹配原则”合成了具有独特电学性能的晶体。其框架中的由取代,位置嵌入有机阳离子,位置沿棱方向嵌入直线型。已知与的结构简式如下:
: :
①中N原子的杂化方式为___________,中心N原子的杂化方式为___________。
②的转动不会影响晶体骨架,这是因为除离子键外,该晶体中微粒间还存在着其他相互作用。如邻近的与还存在着___________,上述相互作用不会随的转动改变。
【答案】(1)6 (2)和的最外层电子数相同,电子层数:<,但核电荷数:<,综合结果:;、电子层数和最外层电子数均相同,核电荷数:<,所以,综上所述:;
(3) ①. ②.
(4) ①. sp3 ②. sp ③. 配位键
【解析】
【小问1详解】
由晶胞结构可知位于顶点,位于棱心,每个顶点周围有6个棱心,则每个周围有6个距离最近的;
【小问2详解】
和的最外层电子数相同,电子层数:<,但核电荷数:<,综合结果:;、电子层数和最外层电子数均相同,核电荷数:<,所以,综上所述:;
【小问3详解】
①基态价电子的轨道表示式为;
②晶胞的体积为:a3nm3= a3×10-27m3;催化剂材料的体积为:×1m3=;
所需晶胞的数量为:;所以需要晶胞的物质的量为mol;理论上需要掺杂约为mol×0.2=mol;
【小问4详解】
①由结构可知,N原子形成4条共价键,采用sp3的杂化方式,中心N原子形成两条双键,为直线结构采用sp杂化;
②存在空轨道、存在孤对电子,两者之间可形成配位键。
16. 元素铬(Cr)在溶液中主要以(蓝紫色)、(绿色)、(橙红色)、(黄色)等形式存在。为难溶于水的灰蓝色固体,可与强酸、强碱反应。
回答下列问题:
(1)基态Cr的价电子排布式为___________。在溶液中逐滴加入溶液直至过量,可观察到的现象是___________。
(2)和在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为的溶液中随的变化如图所示。
①用离子方程式表示溶液中的转化反应___________。
②由图可知,溶液酸性增大,的平衡转化率___________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为___________。
③升高温度,溶液中的平衡转化率减小,则该反应的___________0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)在化学分析中采用为指示剂,以标准溶液滴定溶液中,利用与生成砖红色沉淀,指示到达滴定终点。已知、的分别为和)。则二者的溶解度大小关系为:___________。
(4)价铬的化合物毒性较大,常用将废液中的还原成,该反应的离子方程式为___________。
【答案】(1) ①. 3d54s1 ②. 蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液
(2) ①. 2Cr+2H+⇌Cr2+H2O ②. 增大 ③. 1.01014 ④. 小于
(3)> (4)5H++Cr2+3=2Cr3++3+4H2O
【解析】
【小问1详解】
Cr是24号元素,则基态Cr的价电子排布式为3d54s1;Cr3+与Al3+的化学性质相似,可知Cr(OH)3是两性氢氧化物,能溶解在强碱NaOH溶液中。在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,首先发生反应产生Cr(OH)3灰蓝色固体,当碱过量时,可观察到沉淀消失;故观察到的现象是蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液;
【小问2详解】
①随着H+浓度的增大,Cr转化为Cr2的离子反应式为2Cr+2H+⇌Cr2+H2O;
②溶液酸性增大,平衡2Cr+2H+⇌Cr2+H2O正向进行,Cr的平衡转化率增大;A点Cr2的浓度为0.25mol/L,根据Cr元素守恒可知Cr的浓度为0.5mol/L;H+浓度为1×10-7mol/L;此时该转化反应的平衡常数为==1.01014;
③升高温度,溶液中Cr的平衡转化率减小,平衡逆向移动,说明正方向放热,则该反应的ΔH<0;
【小问3详解】
当溶液中Cl-完全沉淀时,即c(Cl-)=1.0×10−5 mol·L−1,根据Ksp(AgCl)=2.0×10−10,此时c(Ag+)=;此时溶液中c(Cr)=;即二者的溶解度大小关系为:>;
【小问4详解】
利用NaHSO3的还原性将废液中的Cr2还原成Cr3+,发生反应的离子方程式为:5H++Cr2+3=2Cr3++3+4H2O。
17. 治疗心力衰竭药物沙库巴曲的合成路线如下:
已知:—Boc结构简式为
(1)沙库巴曲中的官能团的名称是___________。
(2)A→B的反应中,已知被还原为,理论上反应物质A,至少需要的物质的量为___________。
(3)B的结构简式是___________。
(4)D→E中步骤ⅰ反应的化学方程式是___________。
(5)E→F反应类型是___________,F→G反应类型是___________。
(6)已知G与H生成沙库巴曲的反应原子利用率为100%,H分子中只有一种化学环境的氢。
①下列关于H的说法正确的是___________(填字母序号)。
a.分子式为
b.分子中所有碳原子的杂化类型均相同
c.官能团为酯基和酮羰基
d.存在同时含有碳碳三键、羧基和羟基的同分异构体
②H与另一有机物I在一定条件下可以反应生成聚合物PBS(),写出该反应的化学方程式:___________。
【答案】(1)羧基、酰胺基、酯基
(2)1mol (3)
(4)+NaOH→+C2H5OH
(5) ①. 加成反应(或还原反应) ②. 取代反应
(6) ①. ad ②. n+nHO(CH2)4OH+(n-1)H2O
【解析】
【分析】A中-CH2OH发生氧化反应生成-CHO,则B为,D中酯基在NaOH溶液中发生水解反应再酸化得到E为,E中碳碳双键与氢气发生加成反应生成F,F发生酯化反应生成G,G和H生成酰胺基,则H为;
【小问1详解】
沙库巴曲中的官能团的名称是:羧基、酰胺基、酯基;
【小问2详解】
A→B的反应是-CH2OH发生氧化反应生成-CHO,已知被还原为,理论上反应物质A,转移2mol电子,由得失电子守恒,氯元素从+1降低至-1价,则至少需要的物质的量为1mol;
【小问3详解】
由分析可知,B的结构简式是;
【小问4详解】
D→E中步骤ⅰ中酯基在NaOH溶液中发生水解反应生成钠盐,反应的化学方程式是+NaOH→+C2H5OH;
【小问5详解】
E中碳碳双键与氢气发生加成反应生成F,E→F反应类型是加成反应;F发生酯化反应生成G,F→G反应类型是取代反应;
【小问6详解】
①H为,
a.分子式为,故a正确;
b.分子中饱和碳原子形成4个σ键,C采取sp3杂化,C=O上的C原子采取sp2杂化,故b错误;
c.官能团为酯基,故c错误;
d.H的不饱和度为3,碳碳三键的不饱和度为2、羧基不饱和度为1,再满足O原子守恒可知还有羟基,因此存在同时含有三种官能团的同分异构体,故d正确;
故选:ad;
②H与另一有机物I在一定条件下可以反应生成聚合物,反应方程式为n+nHO(CH2)4OH+(n-1)H2O。
18. 分银渣是电解铜的阳极泥提取贵金属后的尾渣,含有铅()、钡()、锡()以及金(Au)、银(Ag)等贵重金属,具有较高的综合利用价值。一种提取流程如下。
已知:1.不溶于水、醇、稀酸和碱液。
2.;。
3.部分难溶电解质的溶度积(25℃)如表。
物质
(1)写出步骤ⅰ的主反应的离子方程式并说明该反应能够发生的原因___________。
(2)结合化学用语推测步骤ⅱ的作用是___________。
(3)依据流程,下列说法正确的是___________。
a.步骤ⅰ中用量越多越好
b.步骤ⅲ发生的反应为:
c.固体A需用饱和溶液循环多次进行洗涤
(4)固体B在混合溶液中同步浸出Au、Ag生成和,化学方程式分别为:①___________;②。
(5)用锌粉可将中的Au以单质形式置换出来。若将完全还原,则参加反应的Zn的物质的量是___________。
(6)工业上采用碘酸钾滴定法测定中Sn元素的含量,其方法为:将样品灰化后用熔融,将熔融物酸溶后,再用还原铁粉将转化为,加入指示剂,用标准溶液进行滴定,滴定反应离子方程式为(均未配平):
ⅰ.
ⅱ.
①该滴定反应达到滴定终点的现象为___________。
②称取样品,用上述方法滴定,若滴定终点时消耗标准溶液,则测得纯度___________%。
【答案】(1),该反应的平衡常数,可视为完全反应。
(2),利用盐酸将转化为,便于与其他难溶物分离。
(3)b、c (4)
(5)2 (6) ①. 当滴加最后一滴滴定液时,溶液变为蓝色,且半分钟内不褪色 ②.
【解析】
【分析】分银液中的先与纯碱反应转化为可溶于盐酸的,实现Pb的分离;继续加入纯碱,将转化为,继续加入盐酸将其转化为易溶于水的钡盐,实现Ba的分离;利用将金、银氧化为可溶性物质,实现与的分离。
【小问1详解】
步骤ⅰ的主反应的离子方程式为,该反应的平衡常数,可视为完全反应。
【小问2详解】
加入盐酸发生反应:,利用盐酸将转化为,便于与其他难溶物分离。
【小问3详解】
步骤ⅰ中用量过多,会消耗过多的盐酸,不利于节省成本,a错;步骤ⅲ发生的反应为:,b对;用纯碱洗涤时应多次洗涤,便于充分转化为,c对。
【小问4详解】
根据氧化还原反应规律易分析将金氧化为,自身被还原为NaCl,可得。
【小问5详解】
锌粉与发生反应:,由此可知完全还原,参加反应的Zn的物质的量是2。
【小问6详解】
将Sn2+反应完全后,开始将-氧化为I2,故终点现象为当滴加最后一滴滴定液时,溶液变为蓝色,且半分钟内不褪色。由关系式可知
3SnO2 ~ 3 Sn2+ ~
3 1
可知纯度为。
19. 某小组同学探究铜和浓硝酸的反应,进行如下实验:
实验1:分别取浓硝酸与不同质量的铜粉充分反应,铜粉完全溶解,溶液颜色如下表:
编号
①
②
③
④
⑤
铜粉质量/g
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
溶液颜色
绿色
草绿色
蓝绿色偏绿
蓝绿色偏蓝
蓝色
(1)写出铜和浓硝酸反应的离子方程式:___________。
(2)小组同学认为溶液显绿色的可能原因是:
猜想1:硝酸铜浓度较高,溶液呈绿色;
猜想2:溶解在混合溶液中,溶液呈绿色。
依据实验1中的现象,判断猜想1是否合理,并说明理由:___________。
(3)取⑤中溶液,___________(填操作和现象),证实猜想2成立。
小组同学进行如下实验也证实了猜想2成立。
实验2:向①中溶液以相同流速分别通入和空气,观察现象。
通入气体
氮气
空气
现象
液面上方出现明显的红棕色气体
后溶液变为蓝色
液面上方出现明显的红棕色气体
后溶液变为蓝色
(4)结合上述实验现象,下列推测合理的是___________(填字母序号)。
a.①中溶液通入时,被缓慢氧化为
b.①中溶液里某还原性微粒与绿色有关,通入空气时较快被氧化
c.空气小的溶于水显酸性,促进了溶液变蓝色
d.加热溶液①后,可能观察到溶液变蓝的现象
(5)小组同学继续探究实验2中现象的差异,并查阅文献:
ⅰ.“可溶性铜盐中溶解亚硝酸”可能是实验①中溶液显绿色的主要原因
ⅱ.在溶液中存在
反应l:(慢)
反应2:(快)
解释实验2中“通入氮气变蓝慢,通入空气变蓝快”的原因___________。
小组同学为确认亚硝酸参与了形成绿色溶液的过程,继续进行实验。
实验3:取3份等体积的①中绿色溶液,分别加入不同物质,观察现象。
加入物质
___________固体
3滴30%溶液
3滴水
现象
溶液绿色变深
溶液迅速变为蓝色
溶液颜色几乎不变
(6)实验中加入的固体物质是___________(填化学式)。加入后溶液迅速变蓝可能的原因是(用化学方程式表示):,___________,___________。
【答案】(1)Cu+4H++=2NO2↑+2H2O
(2)不合理,实验编号①~⑤中铜粉均溶解,随着硝酸铜浓度的增大,溶液颜色反而由绿色变为蓝色,与假设不符
(3)通入NO2气体,溶液颜色变绿
(4)bd (5) ①. 通入氮气时,二氧化氮和一氧化氮气体被吹出,由于反应1较慢,亚硝酸浓度下降较慢;通入空气时,一氧化氮与空气中的氧气发生反应,溶液中一氧化氮浓度降低,对溶液颜色变化影响程度较大的反应2快速向正反应方向移动,亚硝酸浓度降低快,溶液颜色变化快。 ②. NaNO2(或其他亚硝酸盐)
(6) ①. NaNO2(或其他亚硝酸盐) ②. ③.
【解析】
【分析】通过设计实验推测铜与硝酸反应产物的颜色原因。
【小问1详解】
铜和浓硝酸反应生成NO2气体和水,
【小问2详解】
根据题意,铜粉完全溶解,则随着铜粉质量的增加,溶液中硝酸铜的浓度浓度不断增大,但溶液颜色有绿色逐渐变为蓝色,与假设不符,故假设1不合理。
【小问3详解】
猜想2认为,溶解在混合溶液中使溶液呈绿色,故向⑤中溶液通入NO2若溶液变为绿色,则猜想2成立。
【小问4详解】
实验2证明,向①中溶液通入氮气溶液较慢变为蓝色,通入空气溶液较快变为蓝色; 化学性质稳定,在上述溶液中不能被氧化为 ,a错误;①中溶液里某还原性微粒与绿色有关,通入空气时较快被氧化,空气中的氧气具有氧化性,能够氧化溶液中的还原性微粒,b正确;酸性物质不能促进溶液变为蓝色,c错误;加热溶液①,加快反应速率,可能观察到溶液变蓝的现象,d正确;故选择bd两项。
【小问5详解】
向溶液中通入N2时,NO2和NO气体被吹出,由于反应1进行较慢,亚硝酸的浓度下降较慢;通入空气时,NO与空气中的氧气发生反应,溶液中NO的浓度降低,对溶液颜色变化影响程度较大的反应2快速向正反应方向移动,亚硝酸浓度降低快,溶液颜色变化快。
【小问6详解】
根据实验2可知,亚硝酸参与了绿色的形成过程,故向①的溶液中加入亚硝酸盐能够使溶液绿色变深;加入过氧化氢后,溶液迅速不变蓝,说明过氧化氢能够与亚硝酸发生反应,使溶液中亚硝酸浓度降低,亚硝酸具有还原性,过氧化氢具有氧化性,故过氧化氢将亚硝酸氧化为硝酸:,同时溶液中的一氧化氮也被过氧化氢氧化为硝酸:。
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