精品解析:广东省梅州市大埔县2023届高三下学期三模化学试题(解析版)
展开
广东省2023年普通高中学业水平选择性考试
化学冲刺卷(三)
本试卷共20题,共100分,考试时间75分钟,考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、考生号、考场号和座位号填写清楚,将条形码准确粘贴在条形码区域内。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整,笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试卷上答题无效。
4.作图可先使用铅笔画出,确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。
5.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱波。不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
6.可能用到的相对原子质量:
第Ⅰ卷(选择题共44分)
一、选择题:本题共16小题,共44分。第1~10小题,每小题2分;第11~16小题,每小题4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. 中华文化源远流长、博大精深。博物馆馆藏文物是中华文化的重要代表。下列文物主要是由硅酸盐材料制成的是
A. 西汉素纱禅衣 B. 溪山行旅图
C. 东汉青铜奔马 D. 新石器时代鸡形陶壶
【答案】D
【解析】
【详解】A.西汉素纱褝衣的主要成分是蛋白质,A项不符合题意;
B.溪山行旅图为图画制品,主要成分是纤维素,B项不符合题意;
C.东汉青铜奔马为铜合金,主要成分是铜、锌,C项不符合题意;
D.陶壶为陶制品,属于硅酸盐材料,D项符合题意;
故选D。
2. 最近媒体报道了一些化学物质,如爆炸力极强的、比黄金还贵的、太空中的甲醇气团等。下列说法中不正确的是
A. 中含中子数为 B. 甲醇属于共价化合物
C. 和互为同素异形体 D. 由变成是化学变化
【答案】A
【解析】
【详解】A.1个中所含中子数为18,中所含中子数为,A不正确;
B.甲醇是碳原子、氢原子、氧原子间以共价键形成的共价化合物,B正确;
C.和是氮元素的两种同素异形体,C正确;
D.、是氮元素的同素异形体,所以是化学变化,D正确;
故答案为:A。
3. 下列关于仪器使用的说法正确的是
A. a和f可用于蒸发结晶
B. c和d均有“0”刻度
C. b、e和g常用于物质分离
D. d、f、g使用前需检漏
【答案】C
【解析】
【详解】A.a为泥三角、f为坩埚,泥三角和坩埚均可用于灼烧,而不是蒸发结晶,故A错误;
B.c为量筒无“0”刻度,d为碱式滴定管其零刻度在上端,故B错误;
C.b、e、g分别为蒸馏烧瓶、直形冷凝管和球形分液漏斗,常用于物质的分离,故C正确;
D.d、f、g分别碱式滴定管、坩埚和球形分液漏斗,其中只有坩埚在使用前不需捡漏外其余在使用前均要捡漏,故D错误;
答案选C。
4. 下列化学用语表示不正确的是
A. 中子数为2的氢核素:
B. 的电子式:
C. 基态铬原子的价电子排布式:
D. 的空间结构模型:
【答案】C
【解析】
【详解】A.该氢核素的质子数为1、中子数为2,其质量数为3,A项正确;
B.是共价化合物,电子式为,B项正确;
C.基态铬原子的电子排布式为,其价电子排布式是,C项错误;
D.的价层电子对数为3+(4+2-3×2)=3,无孤电子对,其空间结构为平面三角形,D项正确;
故选C。
5. 下列各组物质中,只用蒸馏水(可用组内物质)无法检验的是
A. 无水硫酸铜、氢氧化钡、硫酸镁、碳酸钡
B. 乙醇、硝基苯、甲苯
C. 硫酸铝、氢氧化钠、碳酸氢钠、硝酸镁
D. 碳酸钠、碳酸钾、硫酸钾、氯化钡
【答案】D
【解析】
【详解】A.加入蒸馏水,呈蓝色的是无水硫酸铜,不溶于水的是碳酸钡,用硫酸铜溶液可以检验出氢氧化钡溶液,剩下的是硫酸镁溶液,A正确;
B.加入蒸馏水,乙醇与水互溶,硝基苯在水的下层,甲苯在水的上层,B正确;
C.先加入蒸馏水配成溶液,互滴能检验出硫酸铝溶液、氢氧化钠溶液,利用硫酸铝溶液可以检验出碳酸氢钠溶液,剩下的是硝酸镁溶液,C正确;
D.加入蒸馏水,只能检验出氯化钡,D错误;
故选D。
6. 实验室制备硝基苯时,经过混酸配制、反应、洗涤、分离、干燥、蒸馏等步骤,下列图示装置和原理正确且能达到目的的是
A. 配制混酸 B. 分离硝基苯
C. 洗涤硝基苯 D. 蒸馏硝基苯
【答案】B
【解析】
【详解】A.配制混酸时应将浓硫酸滴到浓硝酸中且沿烧杯内壁缓缓加入,故A错误;
B.硝基苯不溶于水,应用分液的方法分离硝基苯,故B正确;
C.硝基苯为液体,洗涤时应在分液漏斗中进行,用过滤法洗涤的对象为固体,故C错误;
D.蒸馏硝基苯时,冷凝管中加入水的方向错误,为充分冷凝,应从下端进水,故D错误;
答案为B。
7. 五育并举,劳动先行。下列劳动项目与涉及的化学知识有关联的是
选项
劳动项目
化学知识
A
用食盐腌制蔬菜以便长期储存
氯化钠有咸味
B
用洁厕灵(主要含盐酸)清洗马桶
盐酸具有氧化性,具有杀菌消毒功能
C
用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品
HF可与SiO2反应
D
用氢氧化钠固体和铝粉制成疏通剂来疏通被油脂、毛发、菜渣等堵塞的管道
氢氧化钠具有吸水性
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.用食盐腌制蔬菜以便长期储存,是因为氯化钠具有防腐作用,与氯化钠具有咸味无关,故A错误;
B.用洁厕灵(主要含盐酸)清洗马桶利用盐酸的酸性,且盐酸为非氧化性酸,故B错误;
C.HF可与SiO2反应生成易挥发的,所以可用用氢氟酸刻蚀石英制作艺术品,故C正确;
D.氢氧化钠、铝粉和水反应产生大量氢气:,所以用氢氧化钠固体和铝粉制成疏通剂来疏通被油脂、毛发、菜渣等堵塞的管道,与氢氧化钠具有吸水性无关,故D错误;
答案选C。
8. X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,X与W同主族,Y、Z同周期。四种元素组成的某化合物M的结构如图所示。下列叙述错误的是
A. 基态原子的第一电离能:
B. X与Y组成化合物均为气体
C. M中Y原子的杂化方式为
D. M受热分解后所得固体可作食用碱或工业用碱
【答案】B
【解析】
【分析】X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,W能形成带1个单位正电荷的阳离子,则W为;X与W同主族,能形成一个共价键,则W为H;Y形成4个共价键,则Y为C;Y、Z同周期,Z能形成2个共价键,则Z为O。
【详解】A.同周期从左往右,元素的第一电离能有增大的趋势,钠是金属元素,易失去一个电子,第一电离能小于非金属元素,所以第一电离能:,即,A项正确;
B.X为H、Y为C,碳氢化合物为烃类,烃类物质有气体,也有液体和固体,B项错误;
C.中C原子的价层电子对数为3,C原子采用杂化,C项正确;
D.M为碳酸氢钠,碳酸氢钠受热分解后所得固体为碳酸钠,常作食用碱或工业用碱,D项正确;
故选B。
9. 室温下,下列各组离子一定能在指定溶液中共存的是
A. 的溶液中:、、、
B. 溶液中:、、、
C. 的溶液中:、、、
D. 的溶液中:、、、
【答案】D
【解析】
【详解】A.与会发生氧化还原反应,溶液中不能含有大量,A项错误;
B. 酸性条件下,具有强氧化性,与,不能共存,B项错误;
C.与会发生双水解,即,不能大量共存,C项错误;
D.溶液中、、、、、、之间不能发生任何反应,可以大量共存,D项正确;
答案选D。
10. 已知:(硒)、S、O为同族元素。下列说法正确的是
A. 原子半径:Se>S>O B. 沸点:
C. 酸性: D. 电负性:Se>S>O
【答案】A
【解析】
【详解】A.O、S 、Se为原子序数逐渐增大的同族元素,同族元素从上到下原子半径逐渐增大,所以原子半径:Se>S>O,故A正确;
B.H2S和H2Se 都是分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,所以H2S<H2Se,水中存在氢键,是同族元素形成的氢化物中沸点最高的,所以沸点:H2O> H2Se> H2S,故B错误;
C.同主族元素,从上到下非金属性逐渐减弱,非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,所以酸性:,故C错误;
D.一般来说,非金属性越强,电负性越强,故电负性:O>S> Se,故D错误;
故选A。
11. 已知:B元素的电负性小于H,硼氢化钠被称为“万能还原剂”,与水反应可产生,其一种催化反应的历程如图所示。
下列说法不正确的是
A. 的空间结构为正四面体
B. 整个过程中,B的化合价不断升高
C. 若中的H用D代替,反应后生成的气体中含有、和
D. 与盐酸反应的化学方程式为
【答案】B
【解析】
【详解】A.中B形成4个共价键且无孤电子对,空间结构为正四面体,A正确;
B.电负性:,整个过程中B的化合价均为,B错误;
C.中氢在①中转化为氢分子,在②中转化为氢分子中的1个氢原子,在④中得到部分氢分子中氢全部来自水中氢,故中若用D代替H,形成过程中原子重新组合,生成的氢气有、、,C正确;
D.与盐酸反应的过程为先与水反应产生硼酸钠和,硼酸钠再与盐酸反应生成硼酸,其化学方程式为,D正确;
故选B。
12. 下列叙述Ⅰ和Ⅱ均正确且有因果关系的是
选项
叙述Ⅰ
叙述Ⅱ
A
具有氧化性
在葡萄酒酿制过程中添加适量
B
断裂分子中的键需要吸收热量
工业上用液氨作制冷剂
C
氢氟酸可与反应得到
二氧化硅是一种两性氧化物
D
蔗糖遇浓硫酸变黑,同时产生有刺激性气味的气体
浓硫酸具有脱水性和强氧化性
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.二氧化硫具有毒性和还原性,在葡萄酒酿制过程中添加适量二氧化硫的目的是起到杀菌消毒和防止葡萄酒氧化变质的作用,故A不符合题意;
B.液氨作制冷剂是因为液氨气化时会吸收热量,使周围环境的温度降低,与破坏氮氢键无关,故B不符合题意;
C.二氧化硅是酸性氧化物,不是两性氧化物,硅C不符合题意;
D.蔗糖遇浓硫酸变黑说明浓硫酸具有脱水性,同时产生有刺激性气味的气体说明碳和浓硫酸反应生成二氧化硫,体现浓硫酸的强氧化性,故D符合题意;
故选D。
13. 价一类二维图和实验是学习元素及其化合物的重要方法。铁及其化合物的价一类二维图如图所示。下列说法正确的是
A. 高温时,a与水蒸气反应转化为c
B. 若f、g都是盐酸盐,则这两种物质均可通过化合反应获得
C. d可与足量的HI溶液发生复分解反应得到
D. 若b和c的混合物中,则b和c的质量比为
【答案】B
【解析】
【分析】根据铁元素的化合价以及物质种类可知,a为铁单质,b为FeO,c为Fe2O3,d为Fe(OH)3,e为Fe(OH)2,f为亚铁盐,g为铁盐,h为高铁酸盐。
【详解】A.a为,高温时与水蒸气反应转化为,A项错误;
B.f、g分别为、,两者均可通过化合反应获得,即、,B项正确;
C.d为氢氧化铁,可中的+3价铁具有氧化性,具有还原性,两者发生氧化还原反应生成亚铁盐,得不到铁盐,C项错误;
D.b和c分别为和,设的物质的量为,的物质的量为,则有,解得,则和的质量比为,D项错误;
故选B。
14. 晶体的晶胞结构如图所示。下列说法不正确的是
A. 阴、阳离子个数比为
B. 晶体中距离最近的的数目为12
C. 若晶胞边长均为,则和之间的最短距离为
D. 阳离子位于由阴离子构成的正八面体空隙中
【答案】C
【解析】
【详解】A.位于顶点和面心,个数为,位于棱心和体心,个数为,阴、阳离子个数比为,A项正确;
B.晶体的晶胞中,该晶体中距离最近的的数目为12,B项正确;
C.与之间的最短距离等于晶胞面对角线的一半,即和之间的最短距离为,C项错误;
D.由晶胞结构可知,晶胞中心的阳离子位于由阴离子构成的正八面体的中心,D项正确;
故选C。
15. 25 °C时,Ka(HClO)=4.0×10-8。下 列说法正确的是
A. 25°C时,往pH=3的HClO溶液中加少量NaClO固体,HClO的电离程度和水电离出的c(H+ )均减小
B. 将浓度均为0.1mol·L-1的NaClO和NaOH溶液加热,两种溶液的pH均变大
C. 相同温度下,等pH的HCOONa和NaClO溶液中存在:c(HCOO- )>c(ClO- )
D. 25 °C时,pH=7的NaClO和HClO混合溶液中存在:c(HClO)
【解析】
【详解】A.HClO为弱酸,在水溶液中存在;当向HClO溶液加入少量NaClO固体后,溶液中,平衡逆向移动,即HClO的电离程度减小;但水的电离平衡正向移动,则水电离出的c(H+ )增大,故A错误;
B.NaClO为强碱弱酸盐,其水溶液中会水解且的水解为吸热反应,即升高温度水解程度增大,则溶液的碱性增强(pH增大);NaOH为强碱,在水溶液中完全电离,加热水的电离程度增大,即NaOH溶液加热,其pH略微降低,故B错误;
C.酸性:甲酸>次氯酸,相同温度下,等pH的HCOONa和NaClO溶液中,水解程度:,则溶液中有c(HCOO- )>c(ClO- ),故C正确;
D.25 °C时,,则水解平衡常数,则水解强于电离;由电荷守恒,pH=7,,则,由水解强于电离可知,,故D错误;
答案选C。
16. 某企业研发的钠离子电池“超钠F1”于2023年3月正式上市、量产。钠离子电池因原料和性能的优势而逐渐取代锂离子电池,电池结构如图所示。该电池的负极材料为NaxCy(嵌钠硬碳),正极材料为Na2 Mn[ Fe(CN)6]
(普鲁士白)。在充、放电过程中,Na+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。
下列说法不正确的是
A. 由于未使用稀缺的锂元素,量产后的钠离子电池的生产成本比锂离子电池的低
B. 放电时,负极的电极反应式为NaxCy-xe-= Cy+xNa+
C. 放电时,Na+移向电势较高的电极后得到电子发生还原反应
D. 充电时,每转移1mol电子,阳极的质量减少23g
【答案】C
【解析】
【分析】由题意知此电池为二次电池,嵌钠硬碳在放电时做负极,充电时做阴极。
【详解】A.锂比钠稀缺,钠离电池生产成本低,A正确;
B.负极材料为嵌钠硬碳,相当于Na原子嵌在碳中,则NaxCy中的Na为0价,放电时为负极,Na失去电子,电极反应式为NaxCy-xe-= Cy+xNa+,B正确;
C.正极电势比负极高,Na+移向正极但不是Na+得电子,C错误;
D.充电时阳极失去电子释放出Na+,每转移1mol电子,释放1molNa+,Na+在阴极得电子变成NaxCy,所以阳极减少的质量就是1molNa+的质量即23g,D正确;
故选C。
第Ⅱ卷(非选择题共56分)
二、非选择题:本题共4小题,共56分。
17. 某实验小组学生为探究氧化性:,设计下列实验方案。
【查阅资料】电极电势如下表:(已知:电极电势越高,氧化性越强)
氧化还原电对(氧化型/还原型)
电极反应式(氧化型还原型)
电极电势
/
/
/
回答下列问题:
(1)利用和氯水,设计实验证明氧化性:,实验如图所示,实验过程中,能证明氧化性:的现象是_____,有关反应的离子方程式为_____。
(2)利用的溶液和的溶液,不用任何试剂证明氧化性:,溶液和碘水颜色相近,设计的实验装置如图,实验过程中,电流计指针偏转,说明反应发生。
①通过外电路中电流方向:_____(用和表示),可证明氧化性:。
②也可通过甲池中颜色变化证明,甲池中颜色变化为_____。
(3)有同学认为还可以通过电解反应来证明氧化性:,为此设计了如下实验:利用惰性电极电解的溶液,探究外界条件对电极反应产物的影响,实验数据如下表所示:
实验
电压
阳极现象
阴极现象
实验1
1.5
5.5
滴加淀粉溶液显蓝色,滴加溶液不显红色
无气泡,银白色金属析出
实验2
3.0
5.5
滴加淀粉溶液显蓝色,滴加溶液显浅红色
无气泡,银白色金属析出
实验3
1.5
滴加淀粉溶液显蓝色,滴加溶液不显红色
较多气泡,极少量金属析出
①实验1中,阳极反应式是_____,阴极反应式为_____。
②实验1、3调节溶液的宜选用_____(填“硝酸”或“硫酸”)。
③由实验1、2的现象可得出的结论为_____;由实验1、3可得出的结论为_____。
【答案】(1) ①. 溶液显血红色 ②. 、
(2) ①. ②. 标黄色变浅绿色
(3) ①. ②. ③. 硫酸 ④. 电压较低时,阳极上只有放电,产物为,电压较高时,阳极上、放电,产物为和 ⑤. 较高时,阴极上只有放电,产物为
【解析】
【分析】该实验的实验目的是通过查阅资料、设计实验探究溴、铁离子和碘的氧化性强弱。
【小问1详解】
向溴化亚铁和硫氰化钾混合溶液中滴入几滴氯水,溶液变为血红色,说明亚铁离子优先与氯水反应,则亚铁离子的还原性强于溴离子,由氧化剂的氧化性越强,对应还原产物的还原性越弱可知,溴的氧化性强于铁离子,所以实验过程中,能证明溴的氧化性铁离子的实验现象为向溴化亚铁和硫氰化钾混合溶液中滴入几滴氯水,溶液显血红色,反应的离子方程式为、,故答案为:溶液显血红色;、;
【小问2详解】
若铁离子的氧化性强于碘,题给原电池中C1电极为正极,铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子,溶液会由棕黄色变为浅绿色,C2电极为负极,碘离子在负极失去电子发生氧化反应生成碘;
①由分析可知,若铁离子的氧化性强于碘,原电池中C1电极为正极,C2电极为负极,则外电路中电流方向为,故答案为:;
②由分析可知,若铁离子的氧化性强于碘,原电池中C1电极为正极,铁离子在正极得到电子发生还原反应生成亚铁离子,溶液会由棕黄色变为浅绿色,故答案为:标黄色变浅绿色;
【小问3详解】
①由实验1的实验现象可知,电压为1.5、pH为5.5时,溶液中碘离子在阳极失去电子发生氧化反应生成碘,电极反应式为,亚铁离子在阴极得到电子发生还原反应生成铁,电极反应式为故答案为:;;
②硝酸具有强氧化性,能与碘离子、亚铁离子发生氧化还原反应,所以实验1、3调节溶液的pH宜选用硫酸,不能选用硝酸,故答案为:硫酸;
③由实验1、2的现象可知,溶液pH相同的条件下,电压较低时,只有碘离子在阳极失去电子发生氧化反应生成碘,电压较高时,碘离子在阳极失去电子发生氧化反应生成碘、亚铁离子在阳极失去电子发生氧化反应生成铁离子,由实验1、3的现象可知,在电压相同的条件下,溶液pH较高时,只有亚铁离子在阴极上得到电子发生还原反应生成铁,故答案为:电压较低时,阳极上只有放电,产物为,电压较高时,阳极上、放电,产物为和;较高时,阴极上只有放电,产物为。
18. 铟()是制造低熔点合金、轴承合金、半导体、电光源等的重要原料,从铅、锌的冶炼过程中产生的高铟烟灰(主要含有、、、、)中提取铟的流程如下:
已知:①“萃取”时,发生的反应为(有机液)(有机液)、(有机液)(有机液);
②“反萃取”时,发生的反应为(有机液)(有机液);
③滤液中铟以的形式存在,与相似,易水解。
回答下列问题:
(1)的电离方程式为_____。
(2)“氧化酸浸”时_____(填“能”或“不能”)用浓盐酸代替稀硫酸,理由是_____(用离子方程式表示,若前面回答“能”,则此空不用填)。
(3)“氧化酸浸”过程中硫元素最终均以硫酸根离子的形式存在于浸出液中,写出发生反应的化学方程式:_____。
(4)下列关于“萃取”和“反萃取”的说法错误的是_____(填字母)。
A. 这两个操作均利用了溶质在水中和有机液中的溶解性不同
B. 若在实验室里完成这两个操作,均需用到分液漏斗、烧杯和玻璃棒
C. “萃取”时,可向“净化”后的液体中加入适量的溶液,以提高萃取率
D. “反萃取”时,适当增大盐酸的浓度可提高铟的反萃取率
(5)“置换”后所得浊液,需要经过过滤、洗涤、干燥等操作得到粗铟,在洗涤操作中,检验粗钢已洗涤干净的方法为_____。
(6)电解精炼铟时,阳极材料应选用_____,随着电解的不断进行,电解液中会逐渐_____(填“减小”或“不变”)。
(7)硫化钾的晶胞结构如图。硫离子的配位数为_____;若晶胞中A点坐标参数为,B点坐标参数为,C点坐标参数为,则D点坐标参数为_____。
【答案】(1)
(2) ①. 不能 ②.
(3) (4)B
(5)取最后一次洗涤液,加入用硝酸酸化的硝酸银溶液,若没有沉淀产生,则说明固体已洗涤干净
(6) ①. 粗铟 ②. 减小
(7) ①. 8 ②.
【解析】
【分析】高铟烟灰加入人氧化锰和硫酸进行“氧化酸浸”后,转变为沉淀,转变为,转变为,、和发生氧化还原反应,滤液中含有、、、,“滤渣”为过量的二氧化锰和硫酸铅,滤液进行“净化”后加入有机萃取剂除去、,在有机相中加入盐酸,“反萃取”除去,在溶液中加入粉发生置换反应得到粗铟,“电解精炼”可得到铟。
【小问1详解】
电离出2个氢离子和一个硫酸根离子,电离方程式为;
【小问2详解】
如用浓盐酸代替稀硫酸,浓盐酸与会发生氧化还原反应,其离子方程式为。
【小问3详解】
、和发生氧化还原反应,中价的S变为价,中价的变为价,其化学方程式为。
【小问4详解】
根据已知信息可知,“萃取”和“反萃取”这两个操作均利用化学反应生成了分别易溶于水和有机液的物质,溶质在水中和有机液中的溶解性不同,从而达到分离提纯的目的,A项正确;若在实验室中完成这两个操作,由于均得到水层和有机层,液体分层,均需用到漏斗和烧杯,B项错误;“萃取”时,向“净化”后的液体中加入适量的,其与反应,使化学平衡(有机液)(有机液)向右移动,C项正确;“反萃取”时,适当增大盐酸的浓度可使化学平衡(有机液)(有机液)向右移动,提高铟的反萃取率,D项正确。
【小问5详解】
检验粗铟是否洗涤干净,主要检验洗涤液中是否还含有,则方法为取最后一次洗涤液,加入用硝酸酸化的硝酸银溶液,若没有沉淀产生,则不含,说明固体已洗涤干净。
【小问6详解】
“电解精炼”粗铟时,阳极材料是粗铟,阴极材料选用纯铟,电解液含有,随着电解的不断进行,粗铟中比活泼的金属也失去电子,不断被消耗,则电解液中会逐渐减小。
【小问7详解】
根据晶胞结构及均摊法可知,白球位于顶点和面心,个数为,黑球位于晶胞内部,个数为8,硫化钾的化学式为,故白球为S,黑球为K;以顶点和面心为例,该晶胞中有4个,其上方晶胞还有4个,所以硫离子的配位数为8,D点坐标参数为。
19. 温室气体让地球“发烧”,倡导低碳生活,是-种可持续发展的环保责任,将CO2应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。回答下列问题:
(1)通过使用不同的新型催化剂,实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚(CH3OCH3 )也有广泛的应用。
反应I:CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.01 kJ·mol-1
反应II:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-24.52 kJ·mol-1
反应III :CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41.17 kJ·mol-1
则2CO2(g) +6H2(g)CH3OCH3(g)+ 3H2O(g) ΔH=_____________ kJ·mol-1。
(2)一定条件下,CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)的反应历程如图1所示。该反应的反应速率由第_____________________ (填“1”或“2”)步决定。
(3)向2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,在一定条件下,仅发生上述反应I;在甲、乙两种不同催化剂的作用下,反应时间均为tmin时,测得甲醇的物质的量分数随温度的变化如图2所示。
①相同温度下,催化剂效果更好的是_____________ (填“甲”或“乙”);T4°C 下,甲醇的平均反应速率为_______mol·L-1·min-1。
②T2°C和T5°C下,平衡常数:K2___ (填“>”、“<”或“=”)K5。
③T5°C下,反应开始时容器中的总压为p0 MPa,该温度下反应的平衡常数Kp=________(只列出计算式,不必化简,气体分压=气体总压 ×气体的物质的量分数)。
(4)已知CH3OH的选择性为×100%。其他条件相同时,反应温度对CO2的转化率和CH3OH的选择性的影响如图3、4所示。
①由图3可知,实验中反应均未达到化学平衡状态的依据是______________________。
②温度高于260 °C时,CO2的平衡转化率呈上升变化的原因是__________。
③由图4可知,温度相同时CH3OH选择性的实验值略高于其平衡值,从化学反应速率的角度解释其原因是_______。
【答案】(1)- 122. 54
(2)1 (3) ①. 甲 ②. ③. > ④.
(4) ①. CO2的实验转化率未达到平衡转化率 ②. 温度升高,反应I逆向移动,反应III正向移动,当温度高于260°C时,反应III正向移动的程度大于反应I逆向移动的程度 ③. 在该条件下反应I的速率大于反应III ,单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多
【解析】
【小问1详解】
由盖斯定律可得,则,故答案为:;
【小问2详解】
由图示1可知,能垒:过渡态1>过渡态2,能垒越大反应速率越小,化学反应的决速步是由反应速率慢的一步所决定,则一定条件下,CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)的反应速率由第1步决定的,故答案为:1;
【小问3详解】
①在前,相同温度下,甲醇的物质的量分数:催化剂甲>催化剂乙,则相同温度下,催化剂效果:催化剂甲>催化剂乙;设tmin内甲醇的变化量为amol,则有三段式:,有,解得,所以甲醇的平均反应速率为,故答案为:甲;;
②反应CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)为放热反应,升高温度平衡逆向移动;由2可知T2°C<T5°C,即平衡常数T2°C>T5°C,故答案为:>;
③设甲醇的物质的量的变化量为amol,则由三段式有:,解得,则平衡后气体的总物质的量,反应前气体的总物质的量;由阿伏伽德罗定律的推论可知,解得;平衡时各物质的分压分别为:、、,平衡常数Kp=,故答案为:;
【小问4详解】
①由图3可知,CO2的实验转化率低于平衡转化率,所以实验中反应均未达到化学平衡状态,故答案为:CO2的实验转化率未达到平衡转化率;
②反应I为放热反应、反应III吸热反应,所以升高温度,反应I逆向移动,反应III正向移动,当温度高于260°C时,反应III正向移动的程度大于反应I逆向移动的程度,故答案为:温度升高,反应I逆向移动,反应III正向移动,当温度高于260°C时,反应III正向移动的程度大于反应I逆向移动的程度;
③在该条件下反应I的速率大于反应III ,单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多,温度相同时CH3OH选择性的实验值略高于其平衡值,故答案为:在该条件下反应I的速率大于反应III ,单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多。
20. 化合物H是一种具有生物活性化合物的中间体,其一种合成路线如下:
回答下列问题:
(1)的名称为__________________________。
(2)A的结构简式为_______。C中含氧官能团的名称为_________。
(3)由G生成H的反应类型为_________。H分子结构中含有_________个亚甲基(一CH2—)。
(4)写出F→G的化学方程式:_________。
(5)B的同分异构体中,同时满足下列条件的有_______________种(不考虑立体异构)。
①除了苯环外无其他环
②核磁共振氢谱显示分子中只有3种不同化学环境的氢原子
③能发生水解反应,且1 mol该物质最多消耗4 mol NaOH
(6)参照上述合成路线,以和为原料,设计一条合成的路线(无机试剂任选)。____________________________________________________________________________________________
【答案】(1)1,2-乙二醇(或乙二醇)
(2) ①. ②. 羧基、醚键
(3) ①. 加成反应 ②. 5
(4) (5)7
(6)
【解析】
【分析】A与在碱性条件下反应生成B,结合B的结构简式以及A的分子式可知A的结构简式为:;B在一定条件下转化为C,结合B的结构简式以及C的分子式可知,B转化为C发生加成反应,则C的结构简式为;D与反应生成E;E在一定条件下被氧化为F;F与生成G,G与反应生成H,结合G的分子式以及H的结构简式可知G的结构简式为:,据此分析可得:
【小问1详解】
的化学名称为乙二醇或者1,2-乙二醇,故答案为:1,2-乙二醇(或乙二醇);
【小问2详解】
①A与在碱性条件下反应生成B,结合B的结构简式以及A的分子式可得出A的结构简式为,故答案为:;
②B与在一定条件下反应生成C,结合C的分子式以及B的结构简式可知,BC,发生加成反应,则C的结构简式为,C中含有醚键和羧基两种官能团,故答案为:羧基、醚键;
【小问3详解】
结合G的分子式以及H的结构简式可知G的结构简式为:,则G与发加成反应生成H;由H的结构简式可知H中所含的亚甲基(一CH2—)如图(标*位置)共5个,故答案为:加成反应;5;
【小问4详解】
由分析可知G的结构简式为,则F()与发生取代反应生成G,其方程式为,故答案为:;
【小问5详解】
B的同分异构体中,同时满足下列条件:①除了苯环外无其他环;②核磁共振氢谱显示分子中只有3种不同化学环境的氢原子;③能发生水解反应,且1 mol该物质最多消耗4 mol NaOH,则有共7种,故答案为:7;
【小问6详解】
与在一定条件下发生加成反应生成;在Cu作催化剂并加热时与发生催化氧化生成; 与在碱性条件下发生加成反应生成,则以和为原料,合成的路线为:。
广东省梅州市大埔县虎山中学2023-2024学年高三上学期开学考试化学试题: 这是一份广东省梅州市大埔县虎山中学2023-2024学年高三上学期开学考试化学试题,共12页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
广东省梅州市大埔县2023届高三下学期三模化学试题(含解析): 这是一份广东省梅州市大埔县2023届高三下学期三模化学试题(含解析),共23页。试卷主要包含了单选题,实验题,工业流程题,原理综合题,有机推断题等内容,欢迎下载使用。
精品解析:北京市十一学校2023届高三下学期三模化学试题(解析版): 这是一份精品解析:北京市十一学校2023届高三下学期三模化学试题(解析版),共26页。试卷主要包含了 发展改变生活, 下列说法正确的是等内容,欢迎下载使用。