北京市第四中学2023届高三考前保温练习化学试题(含解析)
展开北京市第四中学2023届高三考前保温练习化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.化合物M是一种治疗脑卒中药物中间体,其结构简式如图。下列关于该有机物的说法不正确的是
A.存在含有2个酯基的异构体 B.分子中有5种官能团
C.能与Br2发生取代反应和加成反应 D.1mol该有机物最多消耗2molNaOH
2.下列化学用语或图示表达正确的是
A.MgCl2的形成过程:
B.顺-2-丁烯的球棍模型:
C.CO2的空间填充模型:
D.基态氮原子的轨道表示式:
3.下列方程式能准确解释事实的是
A.呼吸面具中用吸收并供氧:
B.自然界的高能固氮:
C.苯酚钠溶液通入后变浑浊:2+H2O+CO22+Na2CO3
D.白醋可除去水壶中的水垢:
4.下列事实不能直接从原子结构角度解释的是
A.化合物ICl中I为+1价 B.第一电离能:N>O
C.熔点:纯铁>生铁 D.热稳定性:NH3>PH3
5.用下图装置(夹持、加热装置已略)进行实验,②中现象不能证实①中发生了反应的是
①中实验
②中现象
A
加热1-溴丁烷与NaOH的乙醇溶液的混合物
酸性溶液褪色
B
加热溶液和浓NaOH溶液的混合物
溶液先变浑浊后澄清
C
加热乙酸、乙醇和浓硫酸的混合物
饱和溶液的上层有无色油状液体产生
D
将铁粉、碳粉和NaCl溶液的混合物放置一段时间
导管中倒吸一段水柱
A.A B.B C.C D.D
6.某小组探究NH3的催化氧化,实验装置图如图。③中气体颜色无明显变化,④中收集到红棕色气体,一段时间后,④中产生白烟。
下列分析不正确的是
A.若②中只加入NH4Cl不可以实现上述现象
B.③、④中现象说明③中的反应是4NH3+5O24NO+6H2O
C.④中白烟的主要成分是NH4Cl
D.一段时间后,⑤中溶液可能变蓝
7.能用如图所示装置完成气体制备、尾气处理(加热和夹持等装置略去)的是
气体
制备试剂
烧杯中试剂
A
NO2
铜与浓硝酸
NaOH溶液
B
CO2
大理石和硫酸
石灰水
C
C2H2
电石与水
水
D
Cl2
MnO2与浓盐酸
饱和NaCl溶液
A.A B.B C.C D.D
8.我国科学家合成了一种光响应高分子X,其合成路线如图:
下列说法不正确的是
A.E的核磁共振氢谱吸收峰的面积比1∶2∶3
B.F的同分异构体有7种(不考虑手性异构体)
C.H中含有配位键
D.G和H反应生成X的反应类型为加聚反应
9.微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液作模拟海水,采用惰性电极,用如图装置处理有机废水(含CH3COO-)。下列说法错误的是
A.负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+
B.隔膜1为阳离子交换膜,隔膜2为阴离子交换膜
C.b极每生成1molH2,理论上可以从模拟海水中除盐117g
D.正、负极产生气体的物质的量之比为2∶1
10.根据下列实验操作和现象能得出相应结论的是
选项
实验操作和现象
结论
A
向亚硫酸钠溶液中滴加盐酸溶液,将得到的气体直接通入澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊
Cl的非金属性比S的强
B
向乙醇和煤油中分别加入Na,前者有气泡后者没有
证明乙醇有-OH
C
将2体积SO2和1体积O2混合通入装有灼热V2O5的容器中充分反应,产物依次通过BaCl2溶液和品红溶液,前者产生白色沉淀,后者褪色
说明SO2和O2的反应有一定的限度
D
将用稀硫酸酸化的KMnO4溶液滴入FeCl2溶液中,紫色退去
氧化性:KMnO4>Fe3+
A.A B.B C.C D.D
11.向一容积可变密闭容器中充入等物质的量的A、B,发生反应:2A(g)+2B(g)3C(s)+4D(g)在不同压强下,该反应平衡常数随温度变化如表所示。下列判断正确的是
压强Mpa
平衡常数
温度/℃
1.0
1.5
2.0
300
a
b
16
516
c
64
d
800
160
f
g
A.c>a,g>f B.正反应是放热反应
C.2.0MPa、800℃时,A的转化率最小 D.1.5MPa、300℃时,B的转化率为50%
12.室温时,向100mL0.1mol•L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol•L-1NaOH溶液,溶液pH随NaOH溶液体积的变化如图所示。下列说法正确的是
A.a点处存在c(NH)+c(NH3•H2O)=0.1mol•L-1
B.b点处存在c(Na+)>c(SO)>c(NH)>c(H+)=c(OH-)
C.由b到c发生反应的离子方程式为H++NH+2OH-=NH3•H2O+H2O
D.图中a、b、c、d四个点,水的电离程度最大的是d点
13.实验室用如图方法制备饮用水消毒剂ClO2:
已知:电负性:N>Cl
下列说法不正确的是
A.NH4Cl的电子式为
B.电解池中阳极反应为:NH+3Cl--6e-=NCl3+4H+
C.若NaClO2与NCl3恰好完全反应,则X为NaCl
D.键角大小:NH>NH3>ClO
14.工业上用和合成甲醇涉及以下反应:
I.
II.
在催化剂作用下,将和的混合气体充入一恒容密闭容器中进行反应,达到平衡时,的转化率和容器中混合气体的平均相对分子质量随温度变化如图。下列判断合理的是
已知:平衡时甲醇的选择性为生成甲醇消耗的在总消耗量中占比。
A.,
B.250℃前以反应Ⅱ为主
C.,平衡时甲醇的选择性为60%
D.为同时提高的平衡转化率和平衡时甲醇的选择性,应选择的反应条件为高温、高压
二、结构与性质
15.配合物在许多尖端领域如激光材料、超导材料、抗癌药物的研究、催化剂的研制、自组装超分子等方面有广泛的应用。回答下列问题:
(1)Ni与CO形成的配合物Ni(CO)4为无色液体,易溶于CCl4、CS2等有机溶剂。Ni(CO)4为______(填“极性”或“非极性”)分子,______(“能”或“不能”)判断该分子的构型为平面正四边形。
(2)茜草中的茜素与Al3+、Ca2+生成的红色配合物X是最早的媒染染料。
基态Ca2+的核外电子的运动状态有______种,配合物X中Al3+的配体除外还有______,茜素水溶性较好的主要原因是______。
(3)向FeSO4溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液后,经提纯、结晶可得到KFe[Fe(CN)6]普鲁士蓝蓝色晶体。实验表明,CN-、Fe2+、Fe3+通过配位键构成了晶体的骨架。其局部结构如图1,记为I型立方结构。将I型立方结构平移、旋转、并置,可得到晶体的晶胞(如图2,记为II型立方结构,下层左后的小立方体g未标出)。
①通过______实验,可确定该晶体结构(填标号)。
a.核磁共振 b.红外光谱 c.X射线衍射 d.质谱
②已知铁的电离能数据如表:
电离能/(kJ•mol-1)
I1
I2
I3
I4
……
Fe
759
1561
2597
2597
……
则,铁的I4大于I3的可能原因是:______(写2条)。
③可溶性氰化物(如KCN)有剧毒,但普鲁士蓝却无毒,请从结构角度解释普鲁士蓝无毒的原因是______。
④若Fe2+位于II型立方结构的棱心和体心上,则Fe3+位于II型立方结构的______上;一个II型立方结构中含______个K+;若KFe[Fe(CN)6]的摩尔质量为Mg/mol,该蓝色晶体密度为ρg/cm3,II型立方结构的边长为anm,则阿伏加德罗常数的值可表示为_______。
三、实验题
16.H2O2广泛应用于化学品合成、纸浆和纺织品的漂白,是环保型液体漂白剂。有研究表明,H2O2溶液的漂白性是HO所致。
资料:HO和H2O2可以发生反应HO+H2O2=H2O+O2+OH-
(1)H2O2___________(填“是”、“不是”)直线型分子,含有共价化学键类型___________。
(2)H2O2溶液显弱酸性,测得0.15mol•L-1H2O2溶液pH约为6.写出H2O2第一步电离方程式:___________。
(3)其他条件相同时,研究不同初始pH条件下H2O2溶液的漂白效果,结果如图:
由图可得到的结论是___________,结合平衡移动原理简述理由:___________。
(4)实验发现:若pH>11,则H2O2溶液的漂白效果随pH增大而降低。针对这一现象,继续进行实验,测定不同初始pH条件下,初始浓度均为0.15mol•L-1的H2O2溶液发生分解反应,结果如表:
初始pH
pH=6
pH=10
pH=12
初始H2O2浓度
0.15mol•L-1
0.15mol•L-1
0.15mol•L-1
1小时后H2O2浓度
0.15mol•L-1
0.13mol•L-1
0.07mol•L-1
1小时后pH
pH=6
pH约为10
pH约为12
①结合离子方程式解释1小时后pH没有明显变化的原因:___________。
②分析pH过大,H2O2溶液漂白效果会降低的原因:___________。
(5)为验证Cu2+对H2O2分解的催化作用,该小组向四支盛有10mL5%H2O2的试管中滴加不同溶液,实验记录如表:
试管
I
II
III
IV
滴加试剂
2滴1mol/LNaCl
2滴1mol/LCuSO4
2滴1mol/LCuSO4和2滴1mol/LNaCl
2滴1mol/LCuSO4和4滴1mol/LNaCl
现象
无气泡产生
均产生气泡,且气泡速率从II到IV依次加快
①实验I的目的是___________。
②由上述实验可得出的结论是___________。
③III实验过程中观察到有白色沉淀(CuCl)生成,反应的机理表示为:
i.H2O2+2Cu2++2Cl-=O2+2CuCl+2H+
ii.___________。
反应速率i<反应ii
气泡速率从II到IV依次加快的原因:___________。
四、有机推断题
17.多环化合物Y是一种药物合成的中间体,它的一种合成路线如下图(部分反应条件或试剂略去)。
已知:i.
(1)A的名称是_______。
(2)下列说法中,正确的是_______(填序号)。
a.由A制备B时,需要使用浓硝酸和浓硫酸
b.D中含有的官能团只有硝基
c.D→E可以通过取代反应实现
(3)E→G的化学方程式是_______。
(4)I的结构简式是_______。
(5)J在一定条件下发生反应,可以生成化合物X、乙酸和水,生成物中化合物X和乙酸的物质的量比是_______。
(6)K中除苯环外,还含有一个五元环,K的结构简式是_______。
(7)已知:ii.
iii.亚胺结构()中C=N键性质类似于羰基,在一定条件下能发生类似i的反应。M与L在一定条件下转化为Y的一种路线如下图。
写出中间产物1、中间产物2的结构简式_______、_______。
五、工业流程题
18.工业上利用生产磷肥的副产品高磷镍铁制备硫酸镍晶体NiSO4•6H2O。
(1)制备含Ni2+溶液
高磷镍铁铁合金含Ni2+溶液
已知:i.高磷镍铁和镍铁合金中元素的百分含量:
元素/%
Ni/%
Fe/%
P/%
Co/%
Cu/%
高磷镍铁
4.58
70.40
16.12
0.22
0.34
镍铁合金
52.49
38.30
5.58
1.73
1.52
ii.金属活动性:Fe>Co>Ni>H>Cu
①依据数据,“转炉吹炼”的主要目的是:富集镍元素,除去部分______。
②“电解造液”时,用镍铁合金作阳极,H2SO4溶液作电解质溶液。电解过程中阴极产生的气体是______。电解一段时间后,有少量Ni在阴极析出,为防止Ni析出降低NiSO4•6H2O的产率,可向电解质溶液中加入______(填试剂)。
(2)制备NiSO4•6H2O
已知:常温下,金属离子完全转化为氢氧化物沉淀的pH:
金属离子
Fe3+
Fe2+
Cu2+
Co2+
Ni2+
完全沉淀的pH
2.8
8.3
6.7
9.4
8.9
①加入Na2CO3之前,NaClO和Fe2+反应离子方程式是_______,Na2CO3的作用是:______。
②铜元素的质量:含铜滤渣<镍铁合金,原因是:______,H2S反应的反应的离子方程式______。
③已知Ni(OH)2的Ksp为5.48×10-16,滤液1中c(Ni2+)=1.37 mol/L。结合数据说明不能通过调节溶液的pH除去Cu2+的原因:______。(已知:lg5=0.7)
④从滤液3中获取NiSO4•6H2O的操作是______、洗涤、干燥。
六、实验题
19.实验小组研究Ag2S的生成与转化。
已知:i. AgCl(s) + 3Cl-(aq)⇌AgCl(aq)
ii.常温下一些盐在水中的溶解度及颜色如下表:
盐
AgCl
Ag2S
Ag2SO3
Ag2SO4
CuS
溶解度/g
1.5×10-4
1.3×10-16
4.6×10-4
0.796
1.08×10-17
颜色
白色
黑色
白色
白色
黑色
(1)证明AgCl能够转化为Ag2S,实验如下:
① AgNO3溶液是溶液_______(填“a”或“b”),另一溶液是NaCl溶液。
② 现象a是_______。
(2)研究CuCl2溶液能否使Ag2S转化为AgCl,实验如下:
① 白色固体含AgCl,结合平衡移动原理解释加水稀释产生白色固体的原因:_______。
② 小组同学对Ag2S转化为AgCl的原因提出假设:
假设一:S2-可与Cu2+形成CuS,从而降低,加入Cu2+是使Ag2S发生转化的主要原因;
假设二:Ag+可与Cl-形成,从而降低,加入Cl-是使Ag2S发生转化的主要原因。
……
小组同学设计对比实验,证明假设二不合理,实验操作和现象是_______。
(3)有文献表明,HNO3能使Ag2S转化为Ag2SO3,实验如下:
① 加入浓氨水,溶解白色固体a的目的是_______。
② 检验白色固体b中含有亚硫酸根的实验操作和现象是_______。
(4)综合上述实验,溶解度较大的银盐转化为Ag2S较容易;而使Ag2S转化为溶解度较大的银盐,可采取的措施有_______。
参考答案:
1.D
【详解】A.该结构存在含有2个酯基的异构体如:,故A正确;
B.该分子中共有羟基、醚键、碳碳双键、碳溴键、酯基5种官能团,故B正确;
C.该分子中含有碳碳双键可以与Br2发生加成反应,苯环上的H原子与Br2发生取代反应,故C正确;
D.该有机物中含有酚羟基、酯基和碳溴键,1mol该有机物最多消耗3molNaOH,故D错误;
故选D。
2.A
【详解】A.用电子式表示MgCl2的形成过程:,故A正确;
B.顺-2-丁烯的结构是两个甲基在平面的同侧,选项中的是反-2-丁烯,故B错误;
C.已知CO2是直线形分子,故CO2的空间填充模型为:,故C错误;
D.基态氮原子的电子排布式为1s22s22p3,轨道表示式为:,故D错误;
故答案选A。
3.A
【详解】A.根据反应可知呼吸面具中用吸收并供氧,A符合题意;
B.是人工固氮,自然界的高能固氮是N2和O2在高温或放电条件下反应生成NO的过程,B不合题意;
C.由于酸性:H2CO3>苯酚>,故苯酚钠溶液通入后变浑浊的反应原理为:+H2O+CO2+NaHCO3,C不合题意;
D.由于醋酸是弱酸,则白醋可除去水壶中的水垢的离子方程式为:,D不合题意;
故答案为:A。
4.C
【详解】A.Cl和I同主族,最外层电子数相等,但I原子半径大于Cl,故Cl非金属性即得电子能力大于I,则化合物ICl中I为+1价,能直接从原子结构角度解释,故A不符合题意;
B.同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势,由于第ⅤA族元素最外层p轨道处于半满稳定结构,所以它们的第一电离能大于同周期相邻元素,所以N的第一电离能大于O,故B不符合题意;
C.生铁是合金,熔点低,纯铁的熔点高,与合金内部原子的排布有关,与原子结构无关,故C符合题意;
D.N和P同主族,最外层电子数相等,但P原子半径大于N,故N非金属性大于P,则简单氢化物热稳定性NH3大于PH3,能直接从原子结构角度解释,故D不符合题意;
故选C。
5.A
【详解】A.乙醇易挥发,乙醇及生成的1-丁烯均使高锰酸钾溶液褪色,所以溶液褪色不能证明①中有1-丁烯的生成,故A符合题意;
B.加热溶液和浓NaOH溶液的混合物产生氨气,将氨气通入溶液,最初产生沉淀,后沉淀溶解,得到银氨溶液,则可以证明①中发生反应,故B不符合题意;
C.加热乙酸、乙醇和浓硫酸的混合物制备乙酸乙酯,加热蒸馏后,在饱和溶液的上层得到无色油状液体,则可以证明①中发生反应,故C不符合题意;
D.将铁粉、碳粉和NaCl溶液的混合物放置一段时间,发生吸氧腐蚀,试管①中压强减小,导管中倒吸一段水柱,则可以证明①中发生反应,故D不符合题意;
答案选A。
6.C
【分析】①中高锰酸钾受热制备氧气,装置②中氯化铵与强氧化钙共热反应制备氨气,装置③中氨气在催化剂作用下与氧气发生催化氧化反应生成一氧化氮,装置④中反应生成的NO与过量的O2反应生成红棕色气体NO2,NO2与水蒸气反应生成硝酸,硝酸与氨气反应生成硝酸铵,会有白烟产生,装置⑤中氮的氧化物与氧气溶于水反应生成硝酸,硝酸与铜反应生成淡蓝色的硝酸铜溶液,据此回答。
【详解】A.氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,两者在试管口又会化合生成氯化铵,A正确;
B.由分析可知,③中气体颜色无明显变化,④中收集到红棕色气体,一段时间后产生白烟说明③中氨气在催化剂作用下与氧气发生催化氧化生成一氧化氮,反应方程式为:4NH3+5O24NO+6H2O,B正确;
C.由分析可知,④中白烟的主要成分是硝酸铵,C错误;
D.装置⑤中氮的氧化物与氧气溶于水反应生成硝酸,硝酸与铜反应生成淡蓝色的硝酸铜溶液,D正确;
故选C。
7.A
【详解】A.铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、NO2、水,NO2采用排空法收集后,多余的尾气可以采用NaOH溶液吸收,故A正确;
B.实验室制取二氧化碳不选用大理石和硫酸,因为会生成硫酸钙覆盖在碳酸钙表面阻止反应,应该选用稀盐酸和碳酸钙反应,故B错误;
C.电石与水反应生成氢氧化钙和乙炔,乙炔与水不反应,尾气乙炔应该用酸性高锰酸钾溶液吸收处理,故C错误;
D.氯气与饱和NaCl溶液不反应,不能用饱和氯化钠吸收尾气,应该选用氢氧化钠溶液进行吸收,故D错误;
故选:A。
8.B
【详解】A.根据图知,E和F发生酯化反应生成G,根据F、G的结构简式知,E的结构简式为,其核磁共振氢谱吸收峰的面积比1∶2∶3,A正确;
B.F的同分异构体中可能是醇或醚,如果同分异构体为一元醇,相当于丁烷中的一个氢原子被羟基取代,丁烷有正丁烷和异丁烷,正丁烷有2种氢原子、异丁烷有2种氢原子,其一元醇的同分异构体有4种,去除其本身还有3种;如果同分异构体为醚,有CH3OCH2CH2CH3、CH3CH2OCH2CH3、(CH3)2CHOCH3,所以符合条件的同分异构体有6种,B错误;
C.H中B原子提供空轨道、N原子提供孤电子对形成配位键,所以H中含有配位键,C正确;
D.G和H反应过程中发生加聚反应生成加聚物X,D正确;
故选B。
9.B
【分析】CH3COO-转化为CO2化合价升高发生氧化反应为原电池的负极,而b极为正极。
【详解】A.CH3COO-氧化为CO2,反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+,A项正确;
B.原电池中离子的移动方向为海水中Cl-移向负极而Na+移向正极,最终实现海水淡化得到淡水,所以膜为隔膜1为阴离子交换膜,隔膜2为阳离子交换膜,B项错误;
C.电子不能下水,而溶液中的离子代替其移动,即n(Cl-)=n(e-),又H2~2e-得到n(e-)=2mol= n(Cl-)=n(NaCl)除去,所以除去的盐质量为2mol×58.5g/mol=117g,C项正确;
D.由得失电子守恒得到关系式为CH3COO-~8e-~2CO2~4H2,所以正负极气体物质的量之比为4:2=2:1,D项正确;
故选B。
10.C
【详解】A.亚硫酸不是S的最高价氧化物对应的水化物,所以不能比较S与Cl的非金属性强弱,故A不符合题意;
B.能与金属钠反应产生气泡的官能团不一定是-OH,该反应不能说明乙醇中一定含有-OH,故B不符合题意;
C.在相同条件下,2体积SO2和1体积O2反应,前者产生白色沉淀,该沉淀为硫酸钡,说明反应后有SO3生成,后者褪色,说明反应后仍然存在SO2,能够说明SO2和O2的反应有一定的限度,故C符合题意;
D.氯离子也能被酸性高锰酸钾氧化,从而使酸性高锰酸钾褪色,该实验不能证明氧化性:KMnO4>Fe3+,故D不符合题意;
故答案选C。
11.D
【详解】A.平衡常数只与温度相关,温度不变,K不变,所以g=f,故A错误;
B.由表格中的数据可知,平衡常数随温度升高而增大,平衡正向移动,该反应的正反应是吸热反应,故B错误;
C.因为正反应为吸热反应,所以800℃、相同压强时,A的转化率最大,而反应前后气体的分子数相等,所以800℃时,三种压强下的A的转化率都相同,故C错误;
D.1.5MPa、300℃时,平衡常数b=16,设平衡时体积为V,B的物质的量的变化量为x,则达平衡时,A、B、D的物质的量分别为1-x、1-x、2×=16,x=0.5mol,则B的转化率为×100%=50%,故D正确;
故选:D。
12.B
【详解】A.a点处溶液的体积是原来的两倍,c(NH)+c(NH3•H2O)=0.05mol•L-1,A错误;
B.b点处加入的氢氧化钠溶液的体积大于100mL,故c(Na+)>c(SO),SO和NH均来自于NH4HSO4,随着氢氧化钠溶液的加入,铵根的浓度的减小有两个原因,一是体积的增大,二是铵根和氢氧根反应,故c(SO)>c(NH),此时溶液中的c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L浓度最小,B正确;
C.由起点到a发生反应的离子方程式为H++OH-=H2O,由b到c发生反应的离子方程式为NH+OH-=NH3•H2O,C错误;
D.加酸、碱均抑制水的电离,水解促进电离,a点为(NH4)2SO4、Na2SO4的混合溶液,b点为(NH4)2SO4、Na2SO4、氨水的混合溶液但此时溶液呈中性,c点为(NH4)2SO4、NH3·H2O和Na2SO4的混合溶液,d点为Na2SO4和NH3·H2O的混合溶液,则a点水的电离程度最大,D错误。
故选B。
13.C
【分析】电解池中,阳极发生氧化反应,
【详解】A.NH4Cl为离子型化合物,由铵离子和氯离子构成,电子式正确 ,A正确;
B.电解池中阳极上铵根放电生成NCl3,电极反应为,B正确;
C.NaClO2与NCl3恰好完全反应,生成ClO2、NH3、NaOH和NaCl,,则X为NaOH、NaCl,C错误;
D.中N原子的价层电子对数为,NH3中N原子的价层电子对数为,中Cl的价层电子对数为,由斥力:孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对,键角大小:,D正确;
故答案为:C。
14.C
【详解】A.由图可知,温度越高,的转化率越小,平衡逆向移动,所以反应I为放热反应,反应II为吸热反应,A错误;
B.由图可知,当温度高于250℃,的转化率随温度的升高而增大,则250℃以后以反应II为主,B错误;
C.,转化率为 ,平均相对分子质量为20,混合气体总物质的量为: 则为,设甲醇为,为,,,,,计算,,甲醇的选择性为,C正确;
D.因为反应I为放热反应,升高温度,的平衡转化率降低,D错误;
故选C。
15.(1) 非极性 不能
(2) 18 H2O、OH- 能和水分子形成氢键
(3) c Fe3+所带电荷数比Fe2+大,再要失去一个电子需要克服的电子引力比Fe2+大,消耗的能量比Fe2+大;Fe3+的3d能级半充满,结构稳定,难失去电子 普鲁士蓝中铁与氰基以配位键结合,剧毒的氰根离子几乎不可能游离出来,因此普鲁士蓝本身是无毒的 顶点和面心 4 ×1021
【详解】(1)CCl4、CS2是非极性溶剂,Ni与CO形成的配合物Ni(CO)4为无色液体,易溶于CCl4、CS2等有机溶剂,根据相似相溶的原理,Ni(CO)4为非极性分子,正四面体形和平面正方形都是非极性的,不能判断该分子的构型为平面正四边形。
(2)钙为20号元素,钙原子失去2个电子形成基态Ca2+,则核外电子数为18,运动状态有18种;配合物X中A13+的配体除外还有H2O、OH-,茜素水溶性较好的主要原因是①分子中含有亲水性的羟基、羰基,②能和水分子形成氢键。
(3)①通过X射线衍射实验,可确定晶体结构,故选c;
②铁的I4大于I3的可能原因是:Fe3+所带电荷数比Fe2+大,再要失去一个电子需要克服的电子引力比Fe2+大,消耗的能量比Fe2+大;Fe3+的3d能级半充满,结构稳定,难失去电子;
③普鲁士蓝中铁与氰基以配位键结合,剧毒的氰根离子几乎不可能游离出来,因此普鲁士蓝本身是无毒的;
④由8个I型立方结构平移、旋转、并置,可得到II型立方结构,若Fe2+位于II型立方结构的棱心和体心上,则Fe3+位于II型立方结构的顶点和面心上;根据均摊法,1个I型立方结构中CN-数目为12=3,则一个II型立方结构中含CN-数目为24个,由化学式可知,一个II型立方结构中含4个K+;若KFe[Fe(CN)6]的摩尔质量为Mg/mol,该蓝色晶体密度为pg·cm-3,II 型立方结构的边长为anm,则pg·cm-3= ,阿伏加德罗常数的值可表示为NA=×1021。
16.(1) 不是 极性键和非极性键
(2)H2O2HO+H+
(3) 其他条件相同时,初始pH越大染料脱色率越高,即H2O2的漂白效果越好 c(OH-)增大,促使H2O2HO+H+正向移动,c(HO)增大,漂白效果越好
(4) 碱性条件下:H2O2+OH-=HO+H2O,又知HO+H2O2=H2O+O2+OH-,OH-可看作是H2O2分解反应的催化剂,故反应前后pH没有明显变化 pH过大,H2O2分解过快,使参与漂白的c(HO)下降,故漂白效果降低
(5) 对比实验,证明NaCl对H2O2分解没有催化作用 NaCl对H2O2分解没有催化作用,CuSO4对H2O2分解有催化作用,NaCl在CuSO4存在时对H2O2分解有催化作用,且NaCl浓度越大催化效果越强 2CuCl+H2O2+2H+=2Cu2++2Cl-+2H2O Cl-和Cu+结合提高降低Cu+的浓度提高Cu2+的氧化性,加快了反应i的速率,从而加快了H2O2分解反应速率;c(Cl-)越大和Cu+结合能力越强,Cu2+氧化性越强,反应i的速率越快
【详解】(1)H2O2不是直线型分子,两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上,书面夹角为93°52′,而两个O−H键与O−O键的夹角均为 96°52′,结构式可以表示为H-O-O-H,因此含有共价化学键类型为O-H极性键和O-O非极性键,故答案为:不是;极性键和非极性键;
(2)H2O2第一步电离方程式:H2O2HO+ H+,故答案为:H2O2HO+ H+;
(3)根据图象可知,其他条件相同时,初始pH越大染料脱色率越高,即H2O2的漂白效果越好;因为c(OH-)增大,促使H2O2HO+ H+正向移动,c(HO)增大,漂白效果越好,故答案:为其他条件相同时,初始pH越大染料脱色率越高,即H2O2的漂白效果越好;c(OH-)增大,促使H2O2HO+ H+正向移动,c(HO2-)增大,漂白效果越好;
(4)①碱性条件下:H2O2 + OH-= HO+ H2O,又知HO+ H2O2 = H2O+ O2 + OH-,OH-可看作是H2O2分解反应的催化剂,故反应前后pH不变;②pH过大,H2O2分解过快,使参与漂白的c(HO2-)下降,故漂白效果降低,故答案为:碱性条件下:H2O2 + OH-= HO+ H2O,又知HO+ H2O2 = H2O+ O2 + OH-,OH-可看作是H2O2分解反应的催化剂,故反应前后pH不变; pH过大,H2O2分解过快,使参与漂白的c(HO)下降,故漂白效果降低;
(5)①10mL5% H2O2 的试管中滴2滴1mol/L NaCl,无气泡产生,说明NaCl对H2O2分解没有催化作用,实验I的目的是对比实验,证明NaCl对H2O2分解没有催化作用;
②由实验I、II、III、IV对比可知,可得出的结论是NaCl对H2O2分解没有催化作用,CuSO4对H2O2分解有催化作用,NaCl在CuSO4存在时对H2O2分解有催化作用,且NaCl浓度越大催化效果越强;
③实验是为了验证Cu2+对H2O2分解的催化作用,因此总反应为2H2O2=2H2O+ O2,III实验过程中观察到有白色沉淀(CuCl)生成,反应为i为H2O2+2Cu2++2Cl- =O2+2CuCl+2H+,因此可得ii 为2CuCl+H2O2+2H+=2Cu2+ +2Cl- + 2H2O,题干说明反应速率i<反应ii,因此气泡速率从II到IV依次加快的原因:Cl-和Cu+结合提高降低Cu+的浓度提高Cu2+的氧化性,加快了反应i的速率,从而加快了H2O2分解反应速率;c(Cl-)越大和Cu+结合能力越强,Cu2+氧化性越强,反应i的速率越快;
故答案为:对比实验,证明NaCl对H2O2分解没有催化作用;NaCl对H2O2分解没有催化作用,CuSO4对H2O2分解有催化作用,NaCl在CuSO4存在时对H2O2分解有催化作用,且NaCl浓度越大催化效果越强;2CuCl+H2O2+2H+=2Cu2++2Cl-+2H2O;Cl-和Cu+结合提高降低Cu+的浓度提高Cu2+的氧化性,加快了反应i的速率,从而加快了H2O2分解反应速率;c(Cl-)越大和Cu+结合能力越强,Cu2+氧化性越强,反应i的速率越快。
【点睛】考查了过氧化氢的性质、弱电解质的电离平衡的相关知识。
17.(1)甲苯
(2)ac
(3)2 +O22 +2H2O
(4)
(5)1:2
(6)
(7)
【分析】根据A的分子式及E的结构简式可知:A为 ,A中氢原子被硝基取代生成B为 ,B发生取代反应生成D,然后D发生水解反应生成E,则D结构为;E为 ,E发生催化氧化生成G为 ,G发生“已知i”反应,I为 ,J在一定条件下反应生成X,碱性条件下X发生水解反应,根据K、L的分子式可知:K为 ,L为 ,K发生水解、酸化得M为 ,M和L通过系列反应得到Y。
【详解】(1)根据上述分析可知A是 ,则A的名称是甲苯;
(2)a.A是 ,A与浓硝酸、浓硫酸混合加热50-60℃发生苯环上氢原子的取代反应生成B为 ,a正确;
b.根据上述分析可知D是 ,根据其分子结构简式可知D分子中含有的官能团有硝基和碳氯键,b错误;
c.D是 ,E为 ,D与NaOH的水溶液共热,发生取代反应产生E,故D→E可以通过取代反应实现,c正确;
故合理选项是ac;
(3)E是 ,由于羟基连接的C原子上含有2个H原子,可以与O2在Cu催化下加热,E发生催化氧化生成G: ,该反应的化学方程式为:2+O22+2H2O;
(4)根据上述分析可知:I为 ;
(5)根据流程图可知J结构简式是: ,J在一定条件下发生反应,可以生成化合物X、乙酸和水,根据C原子守恒,可知生成物中化合物X和乙酸的物质的量比是1:2;
(6)根据上述分析可知K结构简式是;
(7)L是,M是 ,L、M发生信息ii的反应产生中间产物1是 ,然后羰基与H2发生加成反应产生中间产物2是 ,最后发生消去反应产生Y。
18.(1) 铁元素和磷元素 H2 H2SO4溶液
(2) ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+H2O 调节pH使Fe3+生成Fe(OH)3 金属活动性Fe>Co>Ni>H>Cu,电解的过程中大多数Cu元素都变成阳极泥 Cu2++H2S=CuS+2H+ 根据Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)×c2(OH-)=5.48×10-16可知,Ni2+开始沉淀的c(OH-)为2.0×10-8 mol/L,即Ni2+开始沉淀的pH为6.3。Cu2+完全沉淀的pH为6.7,调节溶液的pH除去Cu2+时会使部分Ni2+沉淀造成损失 加热浓缩、冷却结晶、过滤
【分析】(1)高磷镍铁,“转炉吹炼”,富集镍元素,除去部分铁元素和磷元素,“电解造液”,用镍铁台金作阳极,H2SO4溶液作电解质溶液获得含有镍离子的溶液;
(2)含镍离子的溶液,加入次氯酸钠和碳酸钠氧化分离,亚铁离子被氧化为铁离子,碳酸钠调节pH,除去铁元素,滤液1含有镍离子、铜离子和钴离子,加入硫化氢沉淀除铜,加入NiOOH沉淀钴离子,过滤获得硫酸镍溶液,经加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品NiSO4·6H2O,据此分析回答问题。
【详解】(1)①依据数据,“转炉吹炼”的主要目的是:富集镍元素,除去部分铁元素和磷元素;
②电解过程中阴极发生还原反应,氢离子得电子,产生的气体是氢气,电解一段时间后, 有少量Ni在阴极析出,为防止Ni析出降低NiSO4•6H2O的产率,故可以加入更易得电子的铜离子防止镍离子放电,故电解过程中阴极产生的气体是H2;电解一段时间后,有少量Ni在阴极析出,为防止Ni析出降低NiSO4•6H2O的产率,可向电解质溶液中加入CuSO4溶液;
(2)①在酸性条件下,NaClO和Fe2+反应生成Fe3+和Cl-,反应的离子方程式是ClO-+2Fe2++2H+=2Fe3++Cl-+H2O;加入Na2CO3溶液的作用是:调节pH使Fe3+生成Fe (OH)3;
②根据电解原理,越活泼金属越易失去电子被氧化,金属活动性:Fe>Co>Ni>H>Cu,电解的过程中大多数Cu元素都变成阳极泥,所以铜元素的质量:含铜滤渣<镍铁合金,H2S反应的离子方程式为:Cu2++H2S=CuS+2H+;
③已知Ni(OH)2的Ksp为5.48×10-16,滤液Ⅰ中c(Ni2+)=1.37 mol/L,溶液中c(OH-) =mol/L=2×10-8 mol/L,c(H+)=5.0×10-6 mol/L,故此时溶液pH=6.3,小于铜离子完全沉淀的pH=6.7;
④结合分析可知,过滤获得硫酸镍溶液,经加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品NiSO4·6H2O。
19. b 白色沉淀变为黑色沉淀 加水稀释使平衡AgCl(s) + 3Cl-(aq)⇌AgCl(aq)逆向移动,生成白色沉淀 用2mL 4mol/L NaCl溶液浸泡Ag2S沉淀,取上层清液,加水稀释,未见白色沉淀产生 使白色沉淀a中的SO进入溶液中,以便后续检验 向白色固体b中加入足量盐酸,沉淀部分溶解 加入合适的试剂,使之转化为更难溶的硫化物;加入合适的氧化剂,将S2-氧化
【分析】(1)证明AgCl能够转化为Ag2S,实验如下:
① 由上图可知,应是向氯化钠溶液中滴加AgNO3溶液至白色沉淀不再生成,证明氯离子沉淀完全,然后再向白色沉淀的溶液中滴加硫化钠溶液,则溶液中白色沉淀转化成了黑色沉淀,证明有硫化银生成;
(2)研究CuCl2溶液能否使Ag2S转化为AgCl,实验如下:
① 白色固体含AgCl,已知:i. AgCl(s) + 3Cl-(aq)⇌AgCl(aq),用2ml2mol/LCuCl2溶液来浸泡硫化银固体,因为氯离子浓度较大,会有一些硫化银转化为氯化银,而氯化银又继续和氯离子反应生成更稳定的AgCl(aq)离子,所以过滤后,上层清液里含有AgCl(aq)离子,加水稀释,使AgCl(s) + 3Cl-(aq)⇌AgCl(aq)逆向移动,有氯化银白色沉淀生成。
② 小组同学对Ag2S转化为AgCl的原因提出假设:认为Ag+可与Cl-形成,从而降低,加入Cl-是使Ag2S发生转化的主要原因是不合理的,因此做了对比实验,增大了氯离子的浓度,结果再取上层清液加水稀释没有看到白色沉淀出现,认为假设二不合理;
(3)有文献表明,HNO3能使Ag2S转化为Ag2SO3,实验如下:
①用硝酸浸泡硫化银固体,因为硝酸具有强氧化性,所以可把硫化银氧化,生成亚硫酸银白色沉淀,加浓氨水后,亚硫酸银和氨水反应转化为银氨溶液,又向溶液中加入过量的硝酸钡溶液,会生成白色的硫酸钡沉淀,所以加入浓氨水,使白色沉淀a中的SO进入溶液中,以便后续检验,②若白色固体b中含有亚硫酸根,则向白色固体b中加入足量盐酸,沉淀部分溶解,证明含有亚硫酸根离子;
(4)综合上述实验,可以得出以下结论:溶解度较大的银盐转化为Ag2S较容易;而使Ag2S转化为溶解度较大的银盐不容易,如果要使Ag2S转化为溶解度较大的银盐可采取加入加入合适的试剂,使之转化为更难溶的硫化物;或者加入合适的氧化剂,将S2-氧化;
【详解】(1)证明AgCl能够转化为Ag2S,① 由上图可知,应是向氯化钠溶液中滴加AgNO3溶液至白色沉淀不再生成,证明氯离子沉淀完全,然后再向白色沉淀的溶液中滴加硫化钠溶液,则溶液中白色沉淀转化成了黑色沉淀,证明有硫化银生成;b溶液应为AgNO3溶液, 故答案为b 白色沉淀变为黑色沉淀
(2)研究CuCl2溶液能否使Ag2S转化为AgCl, ① 白色固体含AgCl,已知:i. AgCl(s) + 3Cl-(aq)⇌AgCl(aq),用2ml2mol/LCuCl2溶液来浸泡硫化银固体,因为氯离子浓度较大,会有一些硫化银转化为氯化银,而氯化银又继续和氯离子反应生成更稳定的AgCl(aq)离子,所以过滤后,上层清液里含有AgCl(aq)离子,加水稀释,使AgCl(s) + 3Cl-(aq)⇌AgCl(aq)逆向移动,有氯化银白色沉淀生成。答案为加水稀释使平衡AgCl(s) + 3Cl-(aq)⇌AgCl(aq)逆向移动,生成白色沉淀
② 小组同学对Ag2S转化为AgCl的原因提出假设:认为Ag+可与Cl-形成,从而降低,加入Cl-是使Ag2S发生转化的主要原因是不合理的,因此做了对比实验,增大氯离子的浓度,再取上层清液加水稀释没有看到白色沉淀出现,认为假设二不合理;
故答案为:用2mL 4mol/L NaCl溶液浸泡Ag2S沉淀,取上层清液,加水稀释,未见白色沉淀产生;
(3)有文献表明,HNO3能使Ag2S转化为Ag2SO3,①用硝酸浸泡硫化银固体,因为硝酸具有强氧化性,所以可把硫化银氧化,生成亚硫酸银白色沉淀,加浓氨水后,亚硫酸银和氨水反应转化为银氨溶液,又向溶液中加入过量的硝酸钡溶液,会生成白色的亚硫酸钡沉淀,所以加入浓氨水,使白色沉淀a中的SO进入溶液中,以便后续检验,②若白色固体b中含有亚硫酸根,则向白色固体b中加入足量盐酸,沉淀部分溶解,证明含有亚硫酸根离子;故答案为:①使白色沉淀a中的SO进入溶液中,以便后续检验 ②向白色固体b中加入足量盐酸,沉淀部分溶解,
(4)综合上述实验,可以得出以下结论:溶解度较大的银盐转化为Ag2S较容易;而使Ag2S转化为溶解度较大的银盐不容易,如果要使Ag2S转化为溶解度较大的银盐可采取加入加入合适的试剂,使之转化为更难溶的硫化物;或者加入合适的氧化剂,将S2-氧化;
故答案为加入合适的试剂,使之转化为更难溶的硫化物;或者加入合适的氧化剂,将S2-氧化;
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