2023届四川省南充市阆中中学校高三高考化学模拟试卷(4月份)
展开这是一份2023届四川省南充市阆中中学校高三高考化学模拟试卷(4月份),共28页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,欢迎下载使用。
2023年四川省南充市阆中中学高考化学模拟试卷(4月份)
一、选择题:本题共7小题,每小题6分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是
1.(6分)近年来我国科技发展迅速,下列关于我国新科技的叙述正确的是( )
A.诗句“东风夜放花千树”中蕴含的焰色试验原理属于物理变化
B.医用酒精和“84消毒液”混合使用可以显著提升对COVID﹣19病毒的杀灭能力
C.高铁机车用于导电的受电弓板是碳系新材料,是利用石墨耐高温、有润滑感性能
D.我国C919大飞机所用的材料中,尾翼主盒(碳纤维)主要成分是传统无机非金属材料
(多选)2.(6分)Z是一种治疗糖尿病药物的中间体,可从下列反应制得:
下列说法正确的是( )
A.1molX能与2molNaHCO3反应
B.1molZ与足量NaOH溶液反应消耗2molNaOH
C.X→Y→Z发生反应的类型都是取代反应
D.苯环上取代基与X相同的X的同分异构体有9种
3.(6分)下列过程中的化学反应,相应的离子方程式书写正确的是( )
A.用足量氨水吸收SO2:NH3•H2O+SO2=NH4++HSO3﹣
B.硫酸酸化的淀粉碘化钾溶液久置后变蓝:2I﹣+O2+4H+=I2+2H2O
C.向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液至混合溶液恰好为中性:Ba2++OH﹣+H++SO42﹣=BaSO4↓+H2O
D.向含氯化铁的氯化镁溶液中加入氧化镁:2Fe3++3MgO+3H2O=2Fe(OH)3↓+3Mg2+
4.(6分)下列实验设计正确的是( )
A.装置甲铝热反应
B.装置乙随关随停制氨
C.装置丙形成喷泉且充满烧瓶
D.装置丁比较醋酸与硼酸酸性
5.(6分)部分含N及Cl物质的分类与相应化合价关系如图所示,下列推断不合理的是( )
A.对应含氧酸的酸性强弱为:e′>e
B.工业上通过a→b→c→d→e来制备HNO3
C.久置的b′水溶液pH会变小
D.利用a还原c或者d可以消除氮氧化物的污染
6.(6分)《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法,原理如图所示。下列说法正确的是
( )
A.a极为正极,发生还原反应
B.X膜为阳离子交换膜
C.当外电路通过2mole﹣时,消耗22.4LO2
D.该装置可实现化学能与电能间的完全转化
7.(6分)电位滴定法是根据滴定过程中指示电极电位的变化来确定滴定终点的一种滴定分析方法。在化学计量点附近,被测离子浓度发生突跃,指示电极电位也产生了突跃,利用盐酸滴定某溶液中碳酸钠的含量,其电位滴定曲线与pH曲线如图所示(已知碳酸的电离常数Ka1=10﹣6.35,Ka2=10﹣10.34)。下列说法正确的是( )
A.该滴定过程需要两种指示剂
B.a点溶液中c():c(H2CO3)=100.11:1
C.水的电离程度:a点<b点
D.a点溶液中存在:c(Cl﹣)+c(H+)=c()+c(OH﹣)+c()
三、非选择题:本卷包括必考题和选考题两总分。第22~32题为必考题,每个试题考生
8.(14分)钼催化剂常用于合成氨工业,以废钼催化剂(主要含有MoS2和Al2O3)为原料制备钼酸钠晶体和硫酸钠晶体的一种工艺流程如图所示。回答下列问题:
(1)为了提高“焙烧”效率,可采用的措施为 (写一条即可),“焙烧”反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为 。
(2)“水溶”时,钼浸取率与浸取时间、浸取温度的关系如图所示,综合考虑成本等因素 。
(3)“调pH”时,生成Al(OH)3的离子方程式为 ,调节pH不能过低的原因是 。
(4)“操作I”的名称为 ;“溶液1”中含有大量Na2SO4和少量Na2MoO4,根据下图分析“结晶”过程的操作为 (填标号)。
A.蒸干溶剂
B.蒸发水分至有大量晶体析出时,趁热过滤
C.蒸发浓缩,冷却至10℃左右
(5)碱性条件下,将废钼催化剂加入NaClO溶液中,也可制备钼酸钠,该反应的离子方程式为 。
9.(15分)苯乙酮用于制香皂和香烟,也用作纤维素酯和树脂等的溶剂和塑料。工业生产中的增塑剂,是一种重要的化工原料
CH3COOH+AlCl3→CH3COOAlCl2+HCl↑
相关物质的部分物理性质
名称
熔点/℃
沸点/℃
密度/g•mL﹣1
溶解度
乙酸酐
﹣73
140
1.082
与水反应(生成乙酸)
苯
5.5
80.5
0.879
不溶于水
苯乙酮
20.5
202
1.028
微溶于水
实验步骤如下:
步骤1:向如图所示的仪器A中迅速加入13g粉状无水AlCl3和16mL(14g,0.18mol)无水苯。在搅拌下将4mL(4.3g,0.04mol)乙酸酐自滴液漏斗慢慢滴加到A中(约10min)。加完后,待反应稍缓和后在沸水浴中搅拌回流
步骤2:将反应混合物冷却到室温,在搅拌下倒入装有18mL37%的HCl和30g碎冰的烧杯中(在通风橱中进行),若仍有固体不溶物,分出有机层,水层用苯萃取两次(每次8mL),依次用15mL10%NaOH溶液、15mL水洗涤,再用无水MgSO4干燥。
步骤3:先在水浴上蒸馏回收物质B,稍冷后改用空气冷凝管蒸馏收集馏分,产量约4.0g。
(1)步骤1中搅拌回流时,冷凝水从 (填“a”或“b”)端进水,仪器A的名称 。
(2)步骤1中要逐滴滴加乙酸酐的原因是 。
(3)步骤2中水层用苯萃取两次(每次8mL),而不萃取一次(16mL)的目的是 。用15mL10%NaOH溶液洗涤主要是为了除去 (填物质名称)。
(4)步骤3中在水浴上蒸馏回收的物质B为 。
(5)本实验为收集产品用了减压蒸馏装置,如图二所示,其中毛细管的作用是 ,蒸馏中需要控制一定温度,可能是 (填字母代号)。
A.202℃
B.220℃
C.175℃
(6)本次实验苯乙酮的产率为 (保留两位有效数字)。
10.(14分)甲醇是一种基础有机化工原料,广泛应用于有机合成、医药、农药、染料、高分子等化工生产领域。利用二氧化碳合成甲醇,能有效降低二氧化碳排放量
相关化学键的键能数据
化学键
C=O
H﹣H
C﹣H
C﹣O
H﹣O
键能E/(kJ•mol﹣1)
806
436
413
343
465
方法Ⅰ:二氧化碳催化加氢制甲醇
在一定温度下,利用催化剂将CO2和H2合成CH3OH。已知各反应物、产物均为气体。回答下列问题:
(1)写出CO2和H2反应生成CH3OH和水的热化学方程式: 。
(2)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂条件下,将1molCO2和3molH2通入2L密闭容器中进行反应(此时容器内总压强为200kPa),反应物和产物的分压随时间的变化曲线如图所示。若保持容器体积不变,t1时反应达到平衡,测得H2的体积分数为。
①此时用H2压强表示0~t1时间内的反应速率v(H2)= kPa•min﹣1,若再向该容器中充入1molCO2和3molH2,平衡将 (填正向,逆向或不)移动。
②t2时将容器体积迅速压缩为原来的一半,图中能正确表示压缩体积后CO2分压变化趋势的曲线是 (用图中a、b、c、d表示),理由 。
若其它条件不变,T1℃时测得平衡体系的压强为plkPa;T2℃时,测得平衡体系的压强为p2kPa,若p1>p2,则T1 T2(填“>”、“<”或“无法确定)。
③在该温度下,反应的标准平衡常数Kθ= 。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g)(g)+hH(g),Kθ=,其中pθ=100kPa,pG、pH、pD、pE为组分平衡分压)
方法Ⅱ:CO2电解法制甲醇
利用电解原理,可将CO2转化为CH3OH,其装置如图所示。
(3)双极膜B侧为 (填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。
[化学选修3:物质结构与性质]
11.(15分)我国是率先掌握通过非线性光学晶体(KBBF)变频来获得深紫外激光技术的国家,KBF4是合成KBBR的主要原料,高温下分解为KF和BF3。
(1)灼烧钾及其化合物时,会产生特殊的焰色。这是由于钾元素的核外电子由 (填“激发态”成“基态“)跃迁到另一个状态时产生的光谱,该光谱属于 (填“发射”或“吸收”)光谱。
(2)离子晶体KF的晶格能(气态离子形成1mol离子晶体程放的能量)可通过Bom﹣Haber 循环计算得到(如图)。
①KF的晶格能为 kJ•mol﹣1。
②已知:气态非金属原子获得1个电子形成气态阴离子所释放的能量叫该原子的第一亲和能,则F原子的第一亲和能为 kJ•mol﹣1,试解释同周期元素第一亲和能F>O>C>N的原因: 。
(3)BF3、NH3和PH3分子中键角由大到小的顺序为 。
(4)已知BF3中存在π键,则BF3中B﹣F键的键长 (填“大于”、“小于”或“等于”)中B﹣F键的键长;的中心原子的轨道杂化类型是 。
(5)KF晶体的晶胞与NaCl相似,若K+按ABCABC••••••方式堆积,则F﹣占据的是K+围成的 空隙(填几何空间构型),每个K+周围紧邻的K+个数为 。设NA为阿伏加德罗常数的值,KF晶体的密度为ρg•cm﹣3,则K+与K+的最短距离为 pm(用含ρ、NA的代数式表示)。
2023年四川省南充市阆中中学高考化学模拟试卷(4月份)
参考答案与试题解析
一、选择题:本题共7小题,每小题6分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是
1.(6分)近年来我国科技发展迅速,下列关于我国新科技的叙述正确的是( )
A.诗句“东风夜放花千树”中蕴含的焰色试验原理属于物理变化
B.医用酒精和“84消毒液”混合使用可以显著提升对COVID﹣19病毒的杀灭能力
C.高铁机车用于导电的受电弓板是碳系新材料,是利用石墨耐高温、有润滑感性能
D.我国C919大飞机所用的材料中,尾翼主盒(碳纤维)主要成分是传统无机非金属材料
【分析】A.焰色反应为物理变化;
B.“84消毒液”主要成分次氯酸钠具有强氧化性,能氧化乙醇;
C.石墨耐高温、有润滑感性能并且能导电;
D.碳纤维是碳元素的一种单质。
【解答】解:A.焰色反应是原子中的电子能量的改变,因而为物理变化;
B.“84消毒液”主要成分次氯酸钠具有强氧化性,医用酒精和“84消毒液”混合不能提升对COVID﹣19病毒的杀灭能力;
C.高铁机车用于导电的受电弓板是碳系新材料,故C错误;
D.碳纤维是新型无机非金属材料;
故选:A。
【点评】本题考查了焰色试验、无机非金属材料、合金性质、物质性质和应用等知识点,注意知识的积累,题目难度不大。
(多选)2.(6分)Z是一种治疗糖尿病药物的中间体,可从下列反应制得:
下列说法正确的是( )
A.1molX能与2molNaHCO3反应
B.1molZ与足量NaOH溶液反应消耗2molNaOH
C.X→Y→Z发生反应的类型都是取代反应
D.苯环上取代基与X相同的X的同分异构体有9种
【分析】A.X中羧基和碳酸氢钠以1:1反应,酚羟基和碳酸氢钠不反应;
B.Z中羧基、酯基水解生成的羧基都能和NaOH以1:1反应;
C.X中羧基、酚羟基溴乙烷发生取代反应生成Y,Y中甲基发生氧化反应生成Z中羧基;
D.与X有相同官能团且苯环上取代基数目也相同的M的同分异构体中,﹣OH、﹣COOH相邻时,﹣CH3含有3种位置异构;﹣OH、﹣COOH相间时,﹣CH3有4种位置异构;﹣OH、﹣COOH相对时,﹣CH3有2种位置异构。
【解答】解:A.X中羧基和碳酸氢钠以1:1反应,6molX最多和1mol碳酸氢钠反应;
B.Z中羧基,1molZ最多消耗6molNaOH反应;
C.X中羧基,Y中甲基发生氧化反应生成Z中羧基、后者为氧化反应;
D.与X有相同官能团且苯环上取代基数目也相同的M的同分异构体中、﹣COOH相邻时3含有3种位置异构;﹣OH,﹣CH8有4种位置异构;﹣OH,﹣CH3有4种位置异构,所以符合条件的同分异构体还有9种;
故选:BD。
【点评】本题考查有机物的结构和性质,侧重考查基础知识的掌握和灵活运用能力,明确官能团及其性质的关系是解本题关键,题目难度不大。
3.(6分)下列过程中的化学反应,相应的离子方程式书写正确的是( )
A.用足量氨水吸收SO2:NH3•H2O+SO2=NH4++HSO3﹣
B.硫酸酸化的淀粉碘化钾溶液久置后变蓝:2I﹣+O2+4H+=I2+2H2O
C.向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO4溶液至混合溶液恰好为中性:Ba2++OH﹣+H++SO42﹣=BaSO4↓+H2O
D.向含氯化铁的氯化镁溶液中加入氧化镁:2Fe3++3MgO+3H2O=2Fe(OH)3↓+3Mg2+
【分析】A.足量氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵和水;
B.硫酸酸化的淀粉碘化钾溶液久置后变蓝发生的反应为碘离子酸性条件下与氧气反应生成碘和水;
C.氢氧化钡溶液与硫酸氢钠溶液反应呈中性发生的反应为氢氧化钡溶液与硫酸氢钠溶液反应生成硫酸钠、硫酸钡沉淀和水;
D.向含氯化铁的氯化镁溶液中加入氧化镁发生的反应为氧化镁与氯化铁溶液反应生成氢氧化铁沉淀和氯化镁。
【解答】解:A.足量氨水与二氧化硫反应生成亚硫酸铵和水3•H2O+SO8=2NH4++SO82﹣,故A错误;
B.硫酸酸化的淀粉碘化钾溶液久置后变蓝发生的反应为碘离子酸性条件下与氧气反应生成碘和水—+O2+8H+=2I2+4H2O,故B错误;
C.向Ba(OH)2溶液中滴加NaHSO7溶液至混合溶液恰好为中性,正确的离子方程式为Ba2++2OH﹣+4H++SO42﹣=BaSO2↓+2H2O,故C错误;
D.向含氯化铁的氯化镁溶液中加入氧化镁发生的反应为氧化镁与氯化铁溶液反应生成氢氧化铁沉淀和氯化镁7++3MgO+3H5O=2Fe(OH)3↓+5Mg2+,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查离子方程式的书写判断,为高频考点,明确物质性质、反应实质为解答关键,注意掌握离子方程式的书写原则,试题侧重考查学生灵活应用基础知识的能力,题目难度不大。
4.(6分)下列实验设计正确的是( )
A.装置甲铝热反应
B.装置乙随关随停制氨
C.装置丙形成喷泉且充满烧瓶
D.装置丁比较醋酸与硼酸酸性
【分析】A.铝热反应中还缺少氯酸钾;
B.碱石灰为粉末状固体,其成分为氧化钙和氢氧化钠;
C.二氧化氮溶于水生成硝酸和NO;
D.醋酸与碳酸氢钠反应生成气体,而硼酸不能。
【解答】解:A.铝热反应需要氯酸钾分解生成氧气,则铝热反应中还缺少氯酸钾;
B.碱石灰为粉末状固体,在图示装置中利用碱石灰和浓氨水制备氨气时,使碱石灰浸泡在浓氨水中,故B错误;
C.二氧化氮溶于水生成硝酸和NO,故C错误;
D.醋酸与碳酸氢钠反应生成气体,由强酸制取弱酸的原理可知醋酸和硼酸的酸性强弱;
故选:D。
【点评】本题考查化学实验方案的评价,为高频考点,把握物质的性质、反应与现象、实验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意实验的评价性分析,题目难度不大。
5.(6分)部分含N及Cl物质的分类与相应化合价关系如图所示,下列推断不合理的是( )
A.对应含氧酸的酸性强弱为:e′>e
B.工业上通过a→b→c→d→e来制备HNO3
C.久置的b′水溶液pH会变小
D.利用a还原c或者d可以消除氮氧化物的污染
【分析】根据元素的化合价和物质类别可推出a、b、c、d、e分别为NH3、N2、NO、NO2和HNO3或硝酸盐;a′、b′、c′、d′、e′分别为HCl、Cl2、HClO或次氯酸盐、HClO3或氯酸盐、HClO4或高氯酸盐。
【解答】解:A.硝酸和高氯酸都是相应元素的最高价酸,非金属性越强,非金属性Cl>N4>HNO3,故A正确;
B.工业上制备硝酸,即氨被氧气氧化为NO2,最后NO2和水反应生成HNO3和NO,NO可以循环使用,不经过氮气这一步;
C.氯水中的HClO光照下会分解为强酸盐酸和氧气,故C正确;
D.NH5中N为﹣3价,NO和NO2中N的化合价为正价,NH6和NO或NO2反应时,都可以发生归中反应生成氮气和水2消除氮氧化物的污染,故D正确;
故选:B。
【点评】本题考查元素化合物性质及氧化还原反应,为高频考点,明确发生反应实质为解答关键,注意掌握常见元素化合物性质,试题侧重考查学生的分析能力及知识迁移能力,题目难度不大。
6.(6分)《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取H2O2的绿色方法,原理如图所示。下列说法正确的是
( )
A.a极为正极,发生还原反应
B.X膜为阳离子交换膜
C.当外电路通过2mole﹣时,消耗22.4LO2
D.该装置可实现化学能与电能间的完全转化
【分析】通入H2的a极发生氧化反应,是原电池的负极,其电极反应式为:H2﹣2e﹣=2H+;通入O2的b极发生还原反应,是原电池的正极,考虑到最终产物为H2O2,故其电极反应式为:H2O+O2+2e﹣=+OH﹣;负极生成的H+通过阳离子交换膜进入到电解质中,正极生成的通过阴离子交换膜进入到电解质中,二者结合得到H2O2。
【解答】解:A.在该原电池中,发生氧化反应,故A错误;
B.a极生成的H+需要穿过X膜进入到电解质中与结合,故B正确;
C.当外电路流过4mol e﹣时,根据b极的电极反应式可知需要消耗6mol O2,但本题中未指明是否为标准状况,不能确定O2体积一定为44.5L,故C错误;
D.原电池不可能实现化学能与电能的完全转化,如内能;
故选:B。
【点评】本题考查原电池,侧重考查学生新型电源的掌握情况,试题难度中等。
7.(6分)电位滴定法是根据滴定过程中指示电极电位的变化来确定滴定终点的一种滴定分析方法。在化学计量点附近,被测离子浓度发生突跃,指示电极电位也产生了突跃,利用盐酸滴定某溶液中碳酸钠的含量,其电位滴定曲线与pH曲线如图所示(已知碳酸的电离常数Ka1=10﹣6.35,Ka2=10﹣10.34)。下列说法正确的是( )
A.该滴定过程需要两种指示剂
B.a点溶液中c():c(H2CO3)=100.11:1
C.水的电离程度:a点<b点
D.a点溶液中存在:c(Cl﹣)+c(H+)=c()+c(OH﹣)+c()
【分析】A.因为是电位滴定,根据指示电极电位的突跃位置可以确定滴定终点;
B.依据NaHCO3溶液中存在电离平衡和水解平衡分析;
C.a点溶液的溶质为NaHCO3和NaCl,NaHCO3水解促进水的电离,b点H2CO3抑制水的电离;
D.a点溶液的溶质为NaHCO3和NaCl,存在物料守恒:c(Na+)=c(Cl﹣),存在质子守恒:c(H+)=c(OH﹣)+c()﹣c(H2CO3)。
【解答】解:A.因为是电位滴定,根据指示电极电位的突跃位置可以确定滴定终点,故A错误;
B.NaHCO3溶液中存在电离平衡和水解平衡,Ka1×Ka8=,由图可知,c8(H+)=10﹣16.8(mol/L)2,则===108.11:1,故B正确;
C.a点溶液的溶质为NaHCO3和NaCl,NaHCO8水解促进水的电离,b点H2CO3抑制水的电离,故水的电离程度:a点>b点;
D.a点溶液的溶质为NaHCO7和NaCl,存在物料守恒:c(Na+)=c(Cl﹣),存在质子守恒:c(H+)=c(OH﹣)+c()﹣c(H4CO3),两式联立可得c(Cl﹣)+c(H+)=c(OH﹣)+c()﹣c(H2CO3)+c(Na+),故D错误;
故选:B。
【点评】本题以信息为载体考查离子浓度大小比较,侧重考查信息的获取、加工和灵活应用能力,明确题给信息含有及各点溶液中溶质成分及其性质是解本题关键,注意守恒理论的灵活应用,题目难度不大。
三、非选择题:本卷包括必考题和选考题两总分。第22~32题为必考题,每个试题考生
8.(14分)钼催化剂常用于合成氨工业,以废钼催化剂(主要含有MoS2和Al2O3)为原料制备钼酸钠晶体和硫酸钠晶体的一种工艺流程如图所示。回答下列问题:
(1)为了提高“焙烧”效率,可采用的措施为 粉碎催化剂 (写一条即可),“焙烧”反应中氧化剂与还原剂物质的量之比为 7:2 。
(2)“水溶”时,钼浸取率与浸取时间、浸取温度的关系如图所示,综合考虑成本等因素 4h、70℃ 。
(3)“调pH”时,生成Al(OH)3的离子方程式为 +H++H2O=Al(OH)3↓ ,调节pH不能过低的原因是 pH过低,氢氧化铝会溶解 。
(4)“操作I”的名称为 过滤 ;“溶液1”中含有大量Na2SO4和少量Na2MoO4,根据下图分析“结晶”过程的操作为 C (填标号)。
A.蒸干溶剂
B.蒸发水分至有大量晶体析出时,趁热过滤
C.蒸发浓缩,冷却至10℃左右
(5)碱性条件下,将废钼催化剂加入NaClO溶液中,也可制备钼酸钠,该反应的离子方程式为 MnS2+9ClO﹣+6OH﹣=+9Cl﹣+2+3H2O 。
【分析】废钼催化剂(主要含有MoS2和Al2O3)碱性焙烧时MoO3、Al2O3跟Na2CO3发生反应转化为Na2MoO4、NaAlO2和CO2,固体水浸后滤液中主要含有Na2MoO4、NaAlO2,加入稀硫酸会发生反应2NaAlO2+H2SO4+2H2O=Na2SO4+2Al(OH)3↓,使铝元素去除。再利用重结晶的方法提纯Na2MoO4,据此分析回答问题。
【解答】解:(1)为了提高“焙烧”效率,可采用的措施为粉碎催化剂2+7O3+2Na2CO64SO2+2SO2+2Na8MoO4,氧气为氧化剂,MoS2为还原剂,氧化剂与还原剂物质的量之比为8:2,
故答案为:粉碎催化剂;7:2;
(2)“水溶”时,钼浸取率与浸取时间,综合考虑成本等因素,最佳浸取时间和浸取温度为4h,
故答案为:4h、70℃;
(3)加入稀硫酸会发生反应4NaAlO2+H2SO7+2H2O=Na2SO4+2Al(OH)4↓,对应离子方程式为++H2O=Al(OH)8↓,pH过低,无法完成分离,
故答案为:+H++H2O=Al(OH)2↓;pH过低;
(4)结合分析可知,操作I为过滤,通过结晶可以获得Na2SO4•10H6O和溶液2,溶液2最终获得Na4MoO4•2H3O,结晶过程硫酸钠结晶而钼酸钠没有结晶,Na2SO4•10H4O在30℃以下溶解度受温度影响较大,且溶解度较小,故对应的操作为蒸发浓缩,
故答案为:C;
(5)次氯酸钠具有强氧化性,能够把MoS2在碱性条件下氧化为和,根据电子转移守恒和质量守恒写出发生反应的离子方程式为:MnS2+5ClO﹣+6OH﹣=+9Cl﹣+2+3H8O,
故答案为:MnS2+9ClO﹣+3OH﹣=+4Cl﹣+2+3H2O。
【点评】本题考查物质的制备实验方案设计,为高考常见题型和高频考点,侧重考查学生知识综合应用、根据实验目的及物质的性质进行分析、实验基本操作能力及实验方案设计能力,综合性较强,注意把握物质性质以及对题目信息的获取与使用,难度中等。
9.(15分)苯乙酮用于制香皂和香烟,也用作纤维素酯和树脂等的溶剂和塑料。工业生产中的增塑剂,是一种重要的化工原料
CH3COOH+AlCl3→CH3COOAlCl2+HCl↑
相关物质的部分物理性质
名称
熔点/℃
沸点/℃
密度/g•mL﹣1
溶解度
乙酸酐
﹣73
140
1.082
与水反应(生成乙酸)
苯
5.5
80.5
0.879
不溶于水
苯乙酮
20.5
202
1.028
微溶于水
实验步骤如下:
步骤1:向如图所示的仪器A中迅速加入13g粉状无水AlCl3和16mL(14g,0.18mol)无水苯。在搅拌下将4mL(4.3g,0.04mol)乙酸酐自滴液漏斗慢慢滴加到A中(约10min)。加完后,待反应稍缓和后在沸水浴中搅拌回流
步骤2:将反应混合物冷却到室温,在搅拌下倒入装有18mL37%的HCl和30g碎冰的烧杯中(在通风橱中进行),若仍有固体不溶物,分出有机层,水层用苯萃取两次(每次8mL),依次用15mL10%NaOH溶液、15mL水洗涤,再用无水MgSO4干燥。
步骤3:先在水浴上蒸馏回收物质B,稍冷后改用空气冷凝管蒸馏收集馏分,产量约4.0g。
(1)步骤1中搅拌回流时,冷凝水从 a (填“a”或“b”)端进水,仪器A的名称 三颈烧瓶 。
(2)步骤1中要逐滴滴加乙酸酐的原因是 防止反应太过剧烈,产生副反应 。
(3)步骤2中水层用苯萃取两次(每次8mL),而不萃取一次(16mL)的目的是 提高苯乙酮的萃取率 。用15mL10%NaOH溶液洗涤主要是为了除去 盐酸和醋酸 (填物质名称)。
(4)步骤3中在水浴上蒸馏回收的物质B为 苯 。
(5)本实验为收集产品用了减压蒸馏装置,如图二所示,其中毛细管的作用是 防止暴沸(作沸石) ,蒸馏中需要控制一定温度,可能是 C (填字母代号)。
A.202℃
B.220℃
C.175℃
(6)本次实验苯乙酮的产率为 83% (保留两位有效数字)。
【分析】(1)冷却时冷凝水从a端进水冷却效果好;
(2)因为醋酸酐与苯反应是放热反应;
(3)多次萃取可以提高萃取率;用15mL10% NaOH溶液洗涤的目的是除去酸性物质;
(4)苯的沸点最低;
(5)毛细管在减压蒸馏中可调节蒸馏体系的真空度,同时通入的气体在加热过程中起到搅拌作用,蒸馏中温度应该控制比苯乙酮的沸点低,比其他杂质的沸点高;
(6)由化学方程式+(CH3CO)2O+CH3COOH可知,0.04mol醋酸酐和0.18mol无水苯反应,无水苯过量,醋酸酐完全反应,则生成苯乙酮为0.04mol,根据产率=计算。
【解答】解:(1)步骤1中搅拌回流时,冷凝水从a端进水冷却效果好,
故答案为:a;三颈烧瓶;
(2)因为醋酸酐与苯反应是放热反应,逐滴滴加乙酸酐目的是防止反应太过剧烈,
故答案为:防止反应太过剧烈,产生副反应;
(3)步骤2中水层用苯萃取两次的目的是提高苯乙酮的萃取率;用15mL10% 、醋酸等酸性物质,
故答案为:提高苯乙酮的萃取率;盐酸和醋酸;
(4)由表中信息可知,苯的沸点最低,
故答案为:苯;
(5)毛细管在减压蒸馏中可调节蒸馏体系的真空度,同时通入的气体在加热过程中起到搅拌作用;蒸馏中温度应该控制比苯乙酮的沸点低,
故答案为:防止暴沸(作沸石);C;
(6)由化学方程式+(CH3CO)2O+CH3COOH可知,8.04mol醋酸酐和0.18mol无水苯反应,醋酸酐完全反应,所以产率==,
故答案为:83%。
【点评】本题考查制备实验方案的设计,侧重考查学生有机制备的掌握情况,试题难度中等。
10.(14分)甲醇是一种基础有机化工原料,广泛应用于有机合成、医药、农药、染料、高分子等化工生产领域。利用二氧化碳合成甲醇,能有效降低二氧化碳排放量
相关化学键的键能数据
化学键
C=O
H﹣H
C﹣H
C﹣O
H﹣O
键能E/(kJ•mol﹣1)
806
436
413
343
465
方法Ⅰ:二氧化碳催化加氢制甲醇
在一定温度下,利用催化剂将CO2和H2合成CH3OH。已知各反应物、产物均为气体。回答下列问题:
(1)写出CO2和H2反应生成CH3OH和水的热化学方程式: CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣57kJ/mol 。
(2)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂条件下,将1molCO2和3molH2通入2L密闭容器中进行反应(此时容器内总压强为200kPa),反应物和产物的分压随时间的变化曲线如图所示。若保持容器体积不变,t1时反应达到平衡,测得H2的体积分数为。
①此时用H2压强表示0~t1时间内的反应速率v(H2)= 30 kPa•min﹣1,若再向该容器中充入1molCO2和3molH2,平衡将 正向 (填正向,逆向或不)移动。
②t2时将容器体积迅速压缩为原来的一半,图中能正确表示压缩体积后CO2分压变化趋势的曲线是 b (用图中a、b、c、d表示),理由 容器体积缩小为原来的一半,压强加倍,CO2分压为原来的2倍,但增大压强,平衡正向移动,CO2分压比原来的2倍小 。
若其它条件不变,T1℃时测得平衡体系的压强为plkPa;T2℃时,测得平衡体系的压强为p2kPa,若p1>p2,则T1 > T2(填“>”、“<”或“无法确定)。
③在该温度下,反应的标准平衡常数Kθ= 。(已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g)(g)+hH(g),Kθ=,其中pθ=100kPa,pG、pH、pD、pE为组分平衡分压)
方法Ⅱ:CO2电解法制甲醇
利用电解原理,可将CO2转化为CH3OH,其装置如图所示。
(3)双极膜B侧为 阳离子 (填“阴离子”或“阳离子”)交换膜。
【分析】(1)CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=反应物总键能﹣生成物总键能;
(2)设平衡时消耗n(CO2)为xmol;
可逆反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)
开始(mol)1 3 0 0
反应(mol)x 3x x x
平衡(mol)1﹣x 3(1﹣x) x x
平衡时混合气体总物质的量=(1﹣x+3﹣3x+x+x)mol=(4﹣2x)mol,同温同压下,气体的体积分数等于其物质的量分数,平衡,测得H2的体积分数为,即=,x=0.2;
①开始时氢气的分压=×200kPa=150kPa,达到平衡时混合气体总物质的量=(4﹣2×0.2)mol=3.6mol,恒温恒容条件下,气体压强之比等于其物质的量之比,所以平衡时混合气体总压强=×200kPa=180kPa,氢气的分压=×180kPa=120kPa,此时用H2压强表示0~t1时间内的反应速率v(H2)=;其它条件不变时,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动;
②t1时CO2的分压=×180kPa=40kPa,t2时将容器体积迅速压缩为原来的一半,压缩体积时间,CO2压强为原来的2倍,增大压强,平衡正向移动,CO2的分压减小;升高温度,平衡逆向移动,气体总物质的量增大;
③在该温度下,平衡时p(H2)=120kPa,p(CO2)=40kPa,p(CH3OH)=p(H2O)=×180kPa=10kPa,反应的标准平衡常数Kθ=;
(3)根据图知,阳极上消耗OH﹣,阴极上消耗H+,OH﹣通过交换膜A进入阳极室,H+通过交换膜B进入阴极室。
【解答】解:(1)CO2(g)+3H7(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=反应物总键能﹣生成物总键能=(806×8+3×436﹣413×3﹣343﹣465﹣465×8)kJ/mol=﹣57kJ/mol,所以其热化学方程式为CO2(g)+3H4(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣57kJ/mol,
故答案为:CO3(g)+3H2(g)⇌CH2OH(g)+H2O(g)△H=﹣57kJ/mol;
(2)设平衡时消耗n(CO2)为xmol;
可逆反应CO6(g)+3H2(g)⇌CH2OH(g)+H2O(g)
开始(mol)1 7 0 0
反应(mol)x 2x x
平衡(mol)1﹣x 3(7﹣x) x x
平衡时混合气体总物质的量=(1﹣x+3﹣3x+x+x)mol=(4﹣2x)mol,同温同压下,平衡5的体积分数为,即=,x=7.2;
①开始时氢气的分压=×200kPa=150kPa,恒温恒容条件下,所以平衡时混合气体总压强=,氢气的分压=,此时用H2压强表示2~t1时间内的反应速率v(H2)===30kPa•min﹣1;若再向该容器中充入1molCO4和3molH2,与最初开始相比,相当于增大压强,
故答案为:30;正向;
②t2时CO2的分压=×180kPa=40kPa,t2时将容器体积迅速压缩为原来的一半,压缩体积时间2压强为原来的3倍,为80kPa,平衡正向移动2的分压减小,所以应该是曲线b,升高温度平衡逆向移动,所以压强增大,T1℃时测得平衡体系的压强为plkPa;T8℃时,测得平衡体系的压强为p2kPa,若p1>p8,则T1>T2,
故答案为:b;容器体积缩小为原来的一半,CO5分压为原来的2倍,但增大压强,CO2分压比原来的8倍小;>;
③在该温度下,平衡时p(H2)=120kPa,p(CO2)=40kPa,p(CH6OH)=p(H2O)=×180kPa=10kPaθ===,
故答案为:;
(3)根据图知,阳极上消耗OH﹣,阴极上消耗H+,OH﹣通过交换膜A进入阳极室,H+通过交换膜B进入阴极室,则双极膜B侧为阳离子交换膜,
故答案为:阳离子。
【点评】本题考查化学平衡计算及电解原理,侧重考查阅读、分析、判断及计算能力,明确外界条件对化学平衡影响原理内涵、化学平衡常数计算方法、电解原理是解本题关键,难点是化学平衡常数的计算。
[化学选修3:物质结构与性质]
11.(15分)我国是率先掌握通过非线性光学晶体(KBBF)变频来获得深紫外激光技术的国家,KBF4是合成KBBR的主要原料,高温下分解为KF和BF3。
(1)灼烧钾及其化合物时,会产生特殊的焰色。这是由于钾元素的核外电子由 激发态 (填“激发态”成“基态“)跃迁到另一个状态时产生的光谱,该光谱属于 发射 (填“发射”或“吸收”)光谱。
(2)离子晶体KF的晶格能(气态离子形成1mol离子晶体程放的能量)可通过Bom﹣Haber 循环计算得到(如图)。
①KF的晶格能为 821 kJ•mol﹣1。
②已知:气态非金属原子获得1个电子形成气态阴离子所释放的能量叫该原子的第一亲和能,则F原子的第一亲和能为 328.2 kJ•mol﹣1,试解释同周期元素第一亲和能F>O>C>N的原因: 随核电荷数的增大,同周期元素的原子半径变小,吸引电子的能力增强,结合一个电子释放出的能量增大,但N原子的2p轨道处于半充满状态,相对稳定,故不易结合一个电子 。
(3)BF3、NH3和PH3分子中键角由大到小的顺序为 BF3>NH3>PH3 。
(4)已知BF3中存在π键,则BF3中B﹣F键的键长 小于 (填“大于”、“小于”或“等于”)中B﹣F键的键长;的中心原子的轨道杂化类型是 sp3 。
(5)KF晶体的晶胞与NaCl相似,若K+按ABCABC••••••方式堆积,则F﹣占据的是K+围成的 正八面体 空隙(填几何空间构型),每个K+周围紧邻的K+个数为 12 。设NA为阿伏加德罗常数的值,KF晶体的密度为ρg•cm﹣3,则K+与K+的最短距离为 pm(用含ρ、NA的代数式表示)。
【分析】(1)灼烧钾及其化合物时,钾元素的核外电子吸收一定的能量,从基态跃迁到激发态,但激发态的电子不稳定,从激发态回到基态时,多余的能量以光的形式释放出来,产生特殊的焰色;
(2)①晶格能是指气态离子形成1 mol离子晶体所释放的能量,为正值;
②已知气态非金属原子获得1个电子形成气态阴离子所释放的能量叫该原子的第一亲和能;
(3)BF3的中心原子价层电子对数为3+(3﹣3×1)=3,NH3和PH3的中心原子为同主族元素,其价层电子对数为3+(5﹣3×1)=4,由于N原子的电负性大于P原子,N原子对键合原子的吸引能力大于P原子的,所以导致键合电子离N原子的距离越近,电子对之间的斥力越大,共价键的键角越大;
(4)BF3的中心原子价层电子对数为:3+(3﹣3×1)=3,即为中心原子为sp2杂化,且不含孤电子对,分子为平面三角形;的中心原子价层电子对数为:4+(3+1﹣4×1)=4,即为中心原子为sp3杂化,且不含孤电子对,分子为正四面体形;
(5)已知KF晶体的晶胞与NaCl相似,结合NaCl晶体的结构模型可知,若K+按ABCACB……方式堆积,即K+作面心立方最紧密堆积,则有F﹣填充正八面体空隙,每个K+周围紧邻的K+个数为12个;KF晶体的晶胞中含有4个K+和4个F﹣,K+与K+的最短距离为晶胞面对角线的一半。
【解答】解:(1)灼烧钾及其化合物时,钾元素的核外电子吸收一定的能量,但激发态的电子不稳定,多余的能量以光的形式释放出来,即为发射光谱,
故答案为:激发态;发射;
(2)①晶格能是指气态离子形成1 mol离子晶体所释放的能量,为正值,KF的晶格能为,
故答案为:821;
②已知气态非金属原子获得1个电子形成气态阴离子所释放的能量叫该原子的第一亲和能,根据图象可知×656.4kJ/mol=328.2kJ/mol,同周期元素的原子半径变小,结合一个电子释放出的能量增大,相对稳定,其释放的能量较小;
故答案为:328.7;随核电荷数的增大,吸引电子的能力增强,但N原子的2p轨道处于半充满状态,故不易结合一个电子;
(3)BF3的中心原子价层电子对数为4+(7﹣3×1)=42杂化,分子为平面三角形;NH3和PH5的中心原子为同主族元素,其价层电子对数为3+,中心原子为sp3杂化,含有1对孤对电子,但由于N原子的电负性大于P原子,所以导致键合电子离N原子的距离越近,共价键的键角越大2>PH3,
故答案为:BF3>NH4>PH3;
(4)BF3的中心原子价层电子对数为:8+(7﹣3×1)=42杂化,且不含孤电子对;的中心原子价层电子对数为:5+,即为中心原子为sp2杂化,且不含孤电子对;由于BF3中存在π键,则导致BF3中B﹣F键的键长小于中B﹣F键的键长,
故答案为:小于;sp3;
(5)已知KF晶体的晶胞与NaCl相似,结合NaCl晶体的结构模型可知+按ABCACB……方式堆积,即K+作面心立方最紧密堆积,则有F﹣填充正八面体空隙,每个K+周围紧邻的K+个数为12个;KF晶体的晶胞中含有4个K+和7个F﹣,K+与K+的最短距离为晶胞面对角线的一半,即K+与K+的最短距离=pm=,
故答案为:正八面体;12;。
【点评】本题考查原子结构和化学键,侧重考查学生杂化、核外电子排布和晶胞计算的掌握情况,试题难度中等。
声明:试题解析著作权属所有,未经书面同意,不得复制发布日期:2023/8/30 15:43:57;用户:15290311958;邮箱:15290311958;学号:48861359
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