新高考新教材广西专版2024届高考化学二轮总复习题型专项练非选择题专项练4

这是一份新高考新教材广西专版2024届高考化学二轮总复习题型专项练非选择题专项练4，共7页。试卷主要包含了2kJ·ml-1等内容，欢迎下载使用。

Ⅰ.实验准备
(1)稀硫酸的配制
①配制100 mL 0.3 ml·L-1的H2SO4溶液,需6 ml·L-1 H2SO4溶液的体积为 mL。
②在实验室配制上述溶液的过程中,下图所示仪器,需要用到的是 (填仪器名称)。
(2)Cu与H2O2在酸性条件下反应的离子方程式为 。
Ⅱ.实验探究
【实验任务】利用相关原电池装置进行实验,探究物质氧化性或还原性的影响因素。
【查阅资料】其他条件相同时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大。
【进行实验】
(3)利用下表所示装置进行实验1~4,记录数据。
已知:本实验条件下,S对电压的影响可忽略。
①根据表中信息,补充数据:V1= 。
②由实验2和4可知,U2 (填“大于”或“小于”或“等于”)U4,说明其他条件相同时,H2O2溶液的浓度越大,其氧化性越强。
(4)由(3)中实验结果U3>U2>U1,小组同学对“电压随pH减小而增大”可能的原因,提出了以下两种猜想:
猜想1:酸性条件下,H2O2的氧化性随pH减小而增强。
猜想2:酸性条件下,Cu的还原性随pH减小而增强。
为验证猜想,小组同学在(3)中实验1~4的基础上,利用下表装置进行实验5~7,并记录数据。
②实验结果为U5≈U6、 ,说明猜想2不成立,猜想1成立。
(5)已知Cu与H2O2反应时,加入氨水可形成深蓝色的[Cu(NH3)4]2+。小组同学利用(4)中实验5的装置继续探究,向左侧烧杯中滴加5.0 mL一定浓度的氨水,相比实验5,电压表读数增大,分析该电压表读数增大的原因: 。
【实验结论】物质的氧化性(或还原性)强弱与其浓度、pH等因素有关。
2.镍钴锰酸锂材料是近年来开发的一类新型锂离子电池正极材料,具有容量高、循环稳、定性好、成本适中等优点,这类材料可以同时有效克服钴酸锂材料成本过高、磷酸铁锂容量低等问题,工业上可由废旧的钴酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂、锰酸锂电池正极材料(还含有铝箔、炭黑、有机黏合剂等),经过一系列工艺流程制备镍钴锰酸锂材料,该材料可用于三元锂电池的制备,实现电池的回收再利用,工艺流程如图所示:
已知:①粉碎灼烧后主要成分是Li2O、NiO、C2O3、MnO、Fe2O3、Al2O3;
②萃取剂对Fe3+选择性很高,且生成的物质很稳定,有机相中的Fe3+很难被反萃取。
请回答下列问题:
(1)正极材料在“灼烧”前先粉碎的目的是 。
(2)“碱浸”的目的是 ,涉及的化学方程式是 。
(3)“酸浸”时加入H2O2的作用是 。
(4)上述工艺流程中采用萃取法净化除去了Fe3+,若采用沉淀法除去铁元素,结合下表,最佳的pH范围是 。
(5)镍钴锰酸锂材料中根据镍钴锰的比例不同,可有不同的结构,其中一种底面为正六边形结构的晶胞如图所示。
镍钴锰酸锂晶胞图
①该物质的化学式为 ,写出基态Mn原子价层电子的轨道表示式: 。
②已知晶胞底面边长是a nm,高是b nm,一个晶胞的质量为M g,计算该晶胞的密度ρ= g·cm-3(用计算式表示)。
3.“碳中和”引起各国的高度重视,正成为科学家研究的主要课题。利用CO2催化加氢制二甲醚,可以实现CO2的再利用,涉及以下主要反应:
Ⅰ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2
相关物质及能量变化的示意图如图1所示。
图1
(1)反应Ⅱ的ΔH2= ,该反应在 (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)恒压条件下,CO2、H2起始量相等时,CO2的平衡转化率和CH3OCH3的选择性随温度变化如图2所示。已知:CH3OCH3的选择性=×100%。
图2
①300 ℃时,通入CO2、H2各1 ml,平衡时CH3OCH3的选择性、CO2的平衡转化率都为30%,平衡时生成CH3OCH3的物质的量为 ml,此温度下反应Ⅰ的平衡常数K= (保留2位有效数字)。
②220 ℃时,CO2和H2反应一段时间后,测得A点CH3OCH3的选择性为48%,不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3的选择性的措施有 (任写一种)。
(3)利用CH3OCH3燃料电池电解,可将雾霾中的NO、SO2分别转化为N和S,如图3装置所示。则a极发生的电极反应为 ;
当电路中转移2.5 ml电子时,A的浓度为 ml·L-1(电解过程中忽略溶液体积变化)。
图3
4.奈必洛尔是一种用于血管扩张的降血压药物,一种合成奈必洛尔中间体G的部分流程如下:
请回答下列问题:
(1)A的名称是 ;B中所含官能团的名称是 。
(2)A转化为B的化学方程式为 ,反应⑤的反应类型是 。
(3)写出满足下列条件的E的同分异构体的两个结构简式: 、 。
Ⅰ.苯环上只有三个取代基
Ⅱ.核磁共振氢谱图中只有4组吸收峰
Ⅲ.1 ml该物质与足量NaHCO3溶液反应生成2 ml CO2
(4)根据已有知识并结合相关信息,将以为原料制备的合成路线流程补充完整(无机试剂任选)。
( )( )
非选择题专项练四
1.答案 (1)①5.0 ②100 mL容量瓶
(2)Cu+H2O2+2H+Cu2++2H2O
(3)①4.0 ②小于
(4)①左 ②U5(5)加入氨水后形成[Cu(NH3)4]2+,使c(Cu2+)减小,促进铜失电子,使电压表读数增大
解析 (1)①根据稀释规律c1V1=c2V2可知,配制100mL0.3ml·L-1的H2SO4溶液,需6ml·L-1H2SO4溶液的体积为=0.005L=5.0mL;②在实验室配制上述溶液的过程中,题中所示仪器,需要用到100mL容量瓶。
(2)Cu在酸性条件下被H2O2氧化为铜离子,过氧化氢转化为水,反应的离子方程式为Cu+H2O2+2H+Cu2++2H2O。
(3)①根据单一变量控制法可知,总溶液的体积为40.0mL,则V1=40.0-35.0-1.0=4.0;②由实验2和4可知,过氧化氢的浓度不同,结合结论可推出,U2小于U4。
(4)涉及双液原电池后,若向左侧烧杯溶液中加入硫酸与没有加入硫酸时U5≈U6,则可推出猜想2不成立,再向右侧烧杯溶液中加入等物质的量的硫酸,观察得到U5(5)加入足量氨水后形成[Cu(NH3)4]2+,使溶液中c(Cu2+)减小,促进铜失电子,使电压表读数增大。
2.答案 (1)增大固体与相应反应物的接触面积,使反应更充分
(2)除去氧化物中的Al2O3 Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O
(3)把+3价钴还原为+2价
(4)3.5≤pH<6.6
(5)①Li3NiCMnO6
②
解析 废旧电池正极材料灼烧,得到Li2O、NiO、C2O3、MnO、Fe2O3、Al2O3,加入氢氧化钠碱浸除去铝,固体加入过氧化氢、稀硫酸酸浸后溶液加入萃取剂,萃取除去铁,水相加入CSO4、NiSO4、MnSO4调节钴、镍、锰离子物质的量之比后加入氨水得到钴锰镍氢氧化物沉淀,滤液加入碳酸钠得到碳酸锂沉淀,钴锰镍氢氧化物沉淀与碳酸锂沉淀烧结得到产品。
(1)粉碎的目的是增大固体与相应反应物的接触面积,使反应更充分。
(2)根据流程可知粉碎灼烧后含有能和碱反应的Al2O3,所以“碱浸”的目的是除去氧化物中的Al2O3,对应的化学方程式是Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O。
(3)结合流程可知钴元素价态在氧化物中是+3价,而在最后得到的化合物中是+2价,中间不涉及其他还原反应,故此过程中H2O2的作用应该是把+3价钴还原为+2价。
(4)根据流程信息,需要保证Fe3+完全沉淀,而C2+、Ni2+、Mn2+均未开始沉淀,故pH的最佳范围是3.5≤pH<6.6。
(5)①根据晶胞的均摊规则可知:Li+数目=6×+6+1=9,Ni2+和Mn2+数目都是3,C2+数目=12×+2×=3,O2-数目=12×+12+2=18,其化学式应为Li3NiCMnO6。Mn为25号元素,其价层电子轨道表示式为;
②1个晶胞的质量为Mg,底面积S=nm2,故晶胞的密度ρ=g·cm-3。
3.答案 (1)-123.1 kJ·ml-1 低温
(2)①0.045 0.20 ②增大压强(或使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂)
(3)CH3OCH3-12e-+16OH-2C+11H2O 2.0
解析 (1)根据图像可知①CH3OCH3(g)+3H2O(g)2CH3OH(g)+2H2O(g) ΔH=+23.9kJ·ml-1
②2CO2(g)+6H2(g)2CH3OH(g)+2H2O(g) ΔH=-99.2kJ·ml-1
依据盖斯定律可知②-①即得到反应2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2=-123.1kJ·ml-1。该反应是体积减小的放热的可逆反应,依据ΔG=ΔH-TΔS<0反应自发进行可知低温下能自发进行。
(2)①300℃时,通入CO2、H2各1ml,平衡时CH3OCH3的选择性、CO2的平衡转化率都为30%,消耗CO20.3ml,所以平衡时生成CH3OCH3的物质的量为=0.045ml,根据碳原子守恒可知生成CO0.21ml,剩余CO20.7ml,依据方程式可知生成水蒸气0.21ml+0.045ml×3=0.345ml,消耗氢气0.21ml+0.045ml×6=0.48ml,剩余氢气0.52ml,反应Ⅰ中温度不变,则此温度下反应Ⅰ的平衡常数K=≈0.20。
②反应Ⅱ是放热的体积减小的可逆反应,所以不改变反应时间和温度,一定能提高CH3OCH3的选择性的措施有增大压强(或使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂)。
(3)右侧装置中与a电极相连的电极通入NO,NO被还原为N,该电极是阴极,所以a电极是负极,通入的是二甲醚,电极反应为CH3OCH3-12e-+16OH-2C+11H2O;右侧装置是电解池,总反应为2NO+8H2O+5SO2(NH4)2SO4+4H2SO4,则A为H2SO4,根据电解总反应可知,每生成4mlH2SO4,转移10ml电子,所以转移2.5ml电子时,生成1ml硫酸,所以硫酸的浓度,即A的浓度是=2.0ml·L-1。
4.答案 (1)对氟苯酚(4-氟苯酚) 酯基、碳氟键
(2)++CH3COOH 消去反应
(3)
(4)
解析 A发生取代反应生成B,F与氢气反应生成G,对比E、G的结构,则F结构简式为,反应⑤为醇羟基的消去反应。
(1)A的名称是对氟苯酚(或4-氟苯酚),B中所含官能团的名称是酯基、碳氟键。
(2)A转化为B的反应为对氟苯酚与乙酸酐在浓硫酸条件下发生取代反应:++CH3COOH;对比E、G的结构及反应⑥的条件,可知反应⑤是E中羟基发生消去反应生成F,反应⑤的化学方程式为+H2O,该反应的反应类型是消去反应。
(3)E的同分异构体符合下列条件:Ⅰ.苯环上只有三个取代基,Ⅱ.核磁共振氢谱图中只有4组吸收峰,说明含有4种氢原子,Ⅲ.1ml该物质与足量NaHCO3溶液反应生成2mlCO2,说明含有2个羧基。符合条件E的同分异构体结构简式为、。
(4)利用合成路线中B→C的转化,先将转化为,再与氢气加成生成,最后与溴发生取代反应生成。装置
实验序号
烧杯中所加试剂
电压表读数
30% H2O2
0.3 ml·L-1 H2SO4
H2O
V/mL
V/mL
V/mL
1
30.0
—
10.0
U1
2
30.0
1.0
9.0
U2
3
30.0
2.0
8.0
U3
4
35.0
1.0
V1
U4
装置
实验序号
操作
电压表读数
5
—
U5
6
①向 (填“左”或“右”)侧烧杯中滴加5.0 mL 0.3 ml·L-1 H2SO4溶液
U6
7
向另一侧烧杯中滴加5.0 mL 0.3 ml·L-1 H2SO4溶液
U7
离子
Fe3+
Al3+
Fe2+
C2+
Ni2+
Mn2+
开始沉淀时pH
1.5
3.4
6.3
6.6
6.7
7.8
完全沉淀时pH
3.5
4.7
8.3
9.2
9.5
10.4