江苏省普通高等学校招生考试2024届高三考前模拟测试卷(十九)化学试题(含答案)
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(满分100分,考试时间75分钟)
可能用到的相对原子质量:H—1 O—16 Na—23 S—32 Ca—40 Cu—64
一、 单项选择题:共13小题,每小题3分,共计39分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 2023年3月,“三星堆”遗址考古又发掘出大量青铜器。火法炼铜主要发生的反应为Cu2S+O2 eq \(=====,\s\up7(高温)) 2Cu+SO2,下列说法正确的是( )
A. Cu2S中铜的化合价为+2 B. 该反应为复分解反应
C. SO2是酸性氧化物 D. 反应中氧化剂仅为O2
2. OF2是良好的氧化剂和氟化剂,可通过反应2F2+2NaOH===2NaF+H2O+OF2制备,下列说法正确的是( )
A. F2的电子式为F eq \\al(·,·) F B. OF2是非极性分子
C. NaF是共价化合物 D. 基态Na原子的价层电子排布式为3s1
3. 下列有关实验室制取、收集NO2并制备Cu(NO3)2·6H2O的实验原理和装置正确的是( )
A. 用装置甲制取NO2 B. 用装置乙收集NO2
C. 用装置丙吸收NO2 D. 用装置丁蒸干溶液获得Cu(NO3)2·6H2O
4. 反应Na2HPO4+NH3·H2O+MgCl2===NH4MgPO4↓+2NaCl+H2O可用于处理含磷废水,下列说法正确的是( )
A. 半径大小:r(Na+)>r(Mg2+) B. 酸性强弱:H3PO4>HClO4
C. 电离能大小:I1(O)>I1(N) D. 电负性大小:χ(H)>χ(N)
阅读下列材料,完成5~7题。
在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的。Be(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物,Be(OH)2溶于强碱形成[Be(OH)4]2-。BeO和Al2O3都具有难溶于水、高熔点等性质。BeCl2和AlCl3在气态时通常以二聚体的形式存在,(AlCl3)2的结构如图所示。B和Si均能溶于NaOH溶液生成盐和氢气。工业上用焦炭和石英砂(主要成分为SiO2)在高温条件下反应制得粗硅。硼酸(H3BO3)和硅酸都是弱酸,硼酸晶体有类似于石墨的片层状结构,常用作医用消毒剂、润滑剂等。
l5. 下列说法正确的是( )
A. (AlCl3)2中含有配位键
B. [Be(OH)4]2-的空间结构为平面正方形
C. SiO2中的O—Si—O键角为120°
D. H3BO3晶体中存在的作用力只有共价键
6. 下列化学反应表示不正确的是( )
A. 氢氧化铍溶于强碱:Be(OH)2+2OH-===[Be(OH)4]2-
B. 可溶性铝盐净水原理:2Al3++3H2O===Al2O3+6H+
C. 硅与氢氧化钠溶液反应:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑
D. 焦炭与石英砂反应:SiO2+2C eq \(=====,\s\up7(高温)) Si+2CO↑
7. 下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是( )
A. 氧化铍熔点较高,可用作耐火材料 B. 硼酸具有弱酸性,可用作润滑剂
C. 金属铝质地柔软,可用于冶炼高熔点金属 D. 二氧化硅硬度高,可用于制造光导纤维
8. 反应2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g);ΔH<0可实现CO2的资源化,下列说法正确的是( )
A. 上述反应在任何温度下均可自发进行
B. 上述反应每消耗1 ml CO2同时形成7 ml σ键
C. 上述反应平衡常数K= eq \f(c(CH3OCH3),c2(CO2)·c6(H2))
D. 催化剂可以降低上述反应的焓变,提高化学反应速率
9. 一种钠离子电池的工作原理如图所示,放电时电池反应可表示为Na1-xFePO4+NaxC===NaFePO4+C。下列说法正确的是( )
A. 放电时,电能转化为化学能
B. 放电时,Y极发生还原反应
C. 充电时,X极电极反应式为NaFePO4-xe-===Na1-xFePO4+xNa+
D.充电时,每转移1 ml e-,Y极质量减少23 g
10. 下列实验探究方案不能达到探究目的的是( )
11. 格氏试剂(RMgX)与醛、酮反应是制备醇的重要途径。Z的一种制备方法如下:
下列说法不正确的是( )
A. CH3C-H2中碳负离子的杂化轨道类型为sp3
B. Y分子与Z分子中均含有手性碳原子
C. Z易溶于水是因为Z分子与水分子之间能形成氢键
D. 以CH3COCH3、CH3MgBr和水为原料也可制得Z
12. 甘氨酸盐酸盐(ClH3NCH2COOH)可用作食品添加剂,已知:
H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COOH⇌H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COO-+H+ Ka1=1×10-2.4
H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COO-⇌H2NCH2COO-+H+ Ka2=1×10-9.6
常温下,用0.1 ml·L-1 NaOH标准溶液滴定10 mL 0.1 ml·L-1甘氨酸盐酸盐溶液过程中的pH变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A. X点溶液中:c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COOH)=c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COO-)
B. Y点溶液中甘氨酸主要以H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COO-形式存在
C. Z点溶液中:c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COOH)+c(H+)=c(H2NCH2COO-)+c(OH-)
D. 滴定过程中存在:c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COOH)+c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COO-)+c(H2NCH2COO-)=c(Cl-)
13. 为考查CO2和CH4共存对H2S制氢的影响,在0.1 MPa下,n(H2S)∶n(CH4)∶n(CO2)∶n(N2)=15∶15∶15∶55的混合气体反应达到平衡时,反应物的转化率、产物的物质的量分数随温度的变化分别如图1、图2所示,体系中的反应主要如下:
Ⅰ. CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g);ΔH=+260.4 kJ·ml-1
Ⅱ. H2(g)+CO2(g)===CO(g)+H2O(g);ΔH=+34.0 kJ·ml-1
Ⅲ. H2S(g)+CO2(g)===COS(g)+H2O(g);ΔH=+34.4 kJ·ml-1
下列说法不正确的是( )
A. 反应CH4(g)+H2O(g)===3H2(g)+CO(g);ΔH=+226.4 kJ·ml-1
B. 图1中曲线①表示CO2转化率随温度的变化
C. 温度700 ℃时,反应Ⅰ是体系中的主要反应
D. 反应Ⅲ的平衡常数:K(400 ℃)>K(700 ℃)
二、 非选择题:共4题,共61分。
14. (15分)CuS是一种重要的P型半导体材料。以一种石膏渣[含CaSO4及少量Cu(OH)2、Cu2(OH)2SO4、Zn(OH)2等]为原料制备CuS的实验流程如下:
已知:常温下,Ksp(CuS)=1.27×10-36,Ksp(ZnS)=1.2×10-23。
(1) “浸取”时,生成[Cu(NH3)4]2+与[Zn(NH3)4]2+等。Cu2(OH)2SO4参加反应的离子方程式为 。
(2) 为测定“浸取”时Cu元素浸出率,需先测定石膏渣中Cu元素含量。称取50.00 g石膏渣,加入足量稀硫酸充分溶解,过滤并洗涤滤渣,将滤液转移至250 mL容量瓶中,加水稀释至刻度;准确量取25.00 mL稀释后的溶液于锥形瓶中,加入足量KI溶液(2Cu2++4I-===2CuI↓+I2),用0.020 00 ml·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点(2S2O eq \\al(2-,3) +I2===S4O eq \\al(2-,6) +2I-),平行滴定3次,平均消耗Na2S2O3标准溶液23.50 mL。计算石膏渣中Cu元素质量分数(写出计算过程)。
(3) “沉淀”时Na2S溶液的用量不宜过多,其原因是 。
(4) 循环“浸取”多次后,“滤液X”中浓度增大的阳离子主要有 。
(5) CuS的晶胞如图1所示。1个CuS晶胞含有 个S2-。
(6) 将空气以一定流速通过加热的CuS试样,测得固体质量和流出气体中SO2含量随温度的变化如图2所示。在200~300 ℃范围内,CuS经历如下转化:CuS→Cu2S→CuO·CuSO4,固体质量减少的主要原因是 。
15. (15分)N杂原苏木素衍生物(G)具有潜在的免疫抑制活性,其合成路线如下:
(1) A→B的反应在如图所示的装置(加热装置等已省略)中进行。装置甲的主要作用为 。
(2) C的分子式为C16H16O3,其结构简式为 。
(3) D→E的反应类型为 。
(4) G的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式: 。
① 分子中含有两个苯环,不同化学环境氢原子的个数比为1∶2∶4∶4;
② 1 ml该物质与NaOH溶液反应,最多消耗2 ml NaOH。
(5) 已知内酰胺在一定条件下可转化为聚内酰胺:[R=(CH2)2~12]。写出以为原料制备“尼龙6”()的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
16. (15分)高纯ZnO可用作电子元件材料。以次氧化锌酸浸液(主要含有Zn2+、SO eq \\al(2-,4) ,还含有Fe3+、Fe2+、Mn2+、Pb2+等)为原料制备高纯ZnO的实验流程如下:
已知:常温下,Ksp[Zn(OH)2]=2.1×10-16,Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。
(1) “除铁”时,须将Fe2+氧化为Fe3+的原因是________________________________________________________________________
。
(2) “除锰”反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
。
其他条件不变时, eq \f(n投入(KMnO4),n理论(KMnO4)) 与锰去除率、溶液中锰含量的关系如图所示。 eq \f(n投入(KMnO4),n理论(KMnO4)) >2.5时,溶液中锰去除率下降,其原因是________________________________________________________________________
。
(3) 为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响,设计若干对照实验组,这些实验组控制不变的因素有“除锰”滤液浓度与体积、反应温度、 。
(4) 写出以“ZnSO4溶液”为原料制备高纯ZnO的实验方案:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
。
[可选用的试剂:Na2CO3溶液、氨水NH4HCO3混合溶液、蒸馏水、稀盐酸、BaCl2溶液]
17. (16分)以NH3还原NOx的选择性催化还原(NH3SCR)技术广泛应用于烟气(含NO、O2、N2等)脱硝。
(1) NOx大量排放造成的环境问题主要有 (填一种)。
(2) 以FeMn/TiO2催化的NH3SCR反应机理如图1所示(字母A~D为中间体的代号)。
① NH3SCR反应的化学方程式为 。
② 根据元素电负性的变化规律,步骤Ⅰ、Ⅱ的过程可描述为________________________________________________________________________ 。
(3) 常压下,将一定比例的NH3、NO、O2、N2的混合气体匀速通过装有催化剂的反应管,测得NO的转化率与N2的选择性[ eq \f(2n生成(N2),n总转化(NH3)) ]如图2所示。温度高于350 ℃,N2选择性下降的原因是 。
(4) 研究NH3SCR法尾气中NH3脱除机理的流程如图3所示。其他条件一定时,在不通O2、通入O2两种情况下,NH3的脱除率、NO的选择性[ eq \f(n(NO),n总转化(NH3)) ]与通气时间的关系如图4所示。
① 反应17~19.2 h时,NH3脱除率下降,其原因是________________________________________________________________________ 。
② 通入O2后,NO选择性增大,其原因是 。
江苏省普通高等学校招生考试高三模拟测试卷(十九)
1. C 解析:A项,Cu2S中S的化合价为-2,则Cu的化合价为+1,错误;B项,该反应属于置换反应,错误;C项,SO2可与碱反应只生成亚硫酸盐和水,说明其属于酸性氧化物,正确;D项,反应中O2中O元素化合价降低,Cu2S中Cu元素化合价也降低,Cu2S和O2都作氧化剂,错误。
2. D 解析:A项,F2的电子式中F原子的最外层电子须写全,错误;B项,OF2中的O原子采用sp3杂化,O原子存在2个孤电子对,分子为V形结构,故为极性分子,错误;C项,NaF是离子化合物,错误;D项,基态Na原子电子排布式为1s12s22p63s1,价层电子排布式为3s1,正确。
3. C 解析:A项,稀硝酸与Cu反应生成Cu(NO3)2、NO和H2O,不生成NO2,错误;B项,通常NO2气体的密度大于空气,排空气法收集气体时长管进气,短管出气,错误;C项,NO2可与NaOH溶液反应,可用NaOH溶液能吸收NO2,以防止污染空气,正确;D项,获得结晶水合物一般采用冷却结晶法,错误。
4. A 解析:A项,Na+、Mg2+电子层数相同,核电荷数越大,则半径越小,正确;B项,元素非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性:Cl>P,酸性:H3PO4
6. B 解析:A项,Be(OH)2是两性氢氧化物,能与NaOH液反应生成[Be(OH)4]2-,正确;B项,可溶性铝盐净水原理为铝离子在溶液中水解生Al(OH)3胶体,Al(OH)3吸附水中悬浮杂质而达到净水的作用,错误;C项,Si与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2,正确;D项,焦炭与石英砂(主要成分SiO2)高温条件下反应生成Si和CO,正确。
7. A 解析:A项,BeO具有难溶于水、高熔点等性质,则其耐高温,因此可作耐火材料,故A符合题意;其他选项物质性质与其用途均不匹配。
8. B 解析:A项,ΔH-TΔS<0时反应自发进行,该反应ΔH<0,ΔS<0,反应在较低温度下可自发进行,错误;B项,根据化学方程式,反应每消耗1 ml CO2,生成0.5 ml CH3OCH3、1.5 ml H2O,形成7 ml σ键,正确;C项,应该把H2O(g)列入化学平衡常数表达式,错误;D项,催化剂可以提高反应速率,但是不改变反应的焓变,错误。
9. C 解析:放电时,X电极为原电池的正极,钠离子作用下Na1-xFePO4在正极得到电子发生还原反应生成NaFePO4,Y电极为负极,NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳,充电时,X极与直流电源的正极相连作阳极,Y电极作阴极。A项,放电时,该装置为化学能转化为电能的原电池,错误;B项, Y电极为负极,NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成Na+和C,错误;C项,充电时,X极与直流电源的正极相连作阳极,NaFePO4失去xe-转化为Na1-xFePO4和Na+,正确;D项,充电时,Y电极作阴极,电极反应式为xNa++C+xe-===NaxC,每转移1 ml电子,Y极质量增加23 g,错误。
10. B 解析:A项,盛有2 mL甲苯的试管中溶液褪色,说明苯环能使侧链甲基的活性增强(含甲基的乙烷不能发生此反应,说明苯环活化甲基),能用于探究有机物中基团间的相互作用,正确;B项,乙酸具有挥发性,挥发出的乙酸也能与苯酚钠反应,会干扰碳酸和苯酚酸性强弱的比较,错误;C项,两支试管中反应仅温度不同,故能用于探究温度对化学反应速率的影响,正确;D项,锌、铁与氯化钠溶液构成的原电池中,活泼金属锌作负极被损耗,铁电极作正极被保护,则向铁电极区域取的少量溶液中滴入铁氰化钾溶液,没有蓝色沉淀生成,说明铁作正极被保护,Fe没有氧化生成Fe2+,能用于探究金属的电化学保护法,正确。
11. D 解析:A项,CH3CH2中碳负离子的价层电子对数为3+1=4,则杂化轨道类型为sp3,正确;B项,连接4个不同基团的碳原子为手性碳原子,则Y、Z中与O原子相连的碳原子均为手性碳原子,正确;C项,Z含羟基,与水分子之间能形成氢键,则Z易溶于水,正确;D项,以CH3COCH3、CH3MgBr发生加成反应生成(CH3)2C(OMgBr)CH3,然后与水反应生成(CH3)3COH,得不到Z,错误。
12. C 解析:A项,由于H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COOH⇌H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COO-+H+的Ka= eq \f(c(H3\(N,\s\up6(+))CH2COO-)·c(H+),c(H3\(N,\s\up6(+))CH2COOH)) =10-2.4,根据图像代入此时的c(H+)=10-2.4 ml·L-1,得c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COOH)=c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COO-),正确;B项,pH=6时,c(H+)=10-6 ml·L-1,Ka1= eq \f(c(H3\(N,\s\up6(+))CH2COO-)·c(H+),c(H3\(N,\s\up6(+))CH2COOH)) =10-2.4,可知c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COO-)>c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COOH);pH=6时,c(H+)=10-6 ml·L-1,Ka2= eq \f(c(H2NCH2COO-)·c(H+),c(H3\(N,\s\up6(+))CH2COO-)) =10-9.6,可知c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COOH)<c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COO-),正确;C项,电荷守恒应为c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COOH)+c(H+)+c(Na+)=c(H2NCH2COO-)+c(OH-)+c(Cl-),c(Na+)>c(Cl-),c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COOH)+c(H+)<c(H2NCH2COO-)+c(OH-),错误;D项,该等式为物料守恒,在ClH3NCH2COOH中,Cl原子和N原子的关系是1∶1,在滴定过程中N以H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COOH、H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COO-、H2NCH2COO-形式存在于溶液中,Cl以离子形式存在,故可得c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COOH)+c(H3 eq \(N,\s\up6(+)) CH2COO-)+c(H2NCH2COO-)=c(Cl-),正确。
13. D 解析:A项,根据盖斯定律,由反应Ⅰ-反应Ⅱ得反应CH4(g)+H2O(g)===3H2(g)+CO2(g)的ΔH=+260.4 kJ·ml-1-(+34.0 kJ·ml-1)=+226.4 kJ·ml-1,正确;B项,反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都有CO2参加反应,所以在几种反应物中CO2转化率最高,三个反应都是吸热反应,升高温度CO2转化率提高,故题图1中曲线①表示CO2转化率随温度的变化,正确;C项,观察题图1中曲线,700 ℃时,CO和H2的物质的量分数几乎相等,说明反应Ⅱ可以忽略,同时观察到H2O和COS的物质的量分数相对很小,则反应Ⅲ程度很小,故温度700 ℃时,反应Ⅰ是体系中的主要反应,正确;D项,反应Ⅲ为吸热反应,温度升高平衡正向移动,平衡常数变大,故反应的平衡常数:K(400 ℃)<K(700 ℃),错误。
14. (15分)
(1) Cu2(OH)2SO4+8NH3===2[Cu(NH3)4]2++SO eq \\al(2-,4) +2OH-(3分)
(2) 2Cu2+~I2~2S2O eq \\al(2-,3)
25.00 mL稀释后的溶液中:
n(Cu2+)=0.020 00 ml·L-1×23.50 mL×10-3 L·mL-1=4.700×10-4 ml
石膏渣中铜元素的质量m=4.700×10-4 ml×64 g·ml-1× eq \f(250.00 mL,25.00 mL) =0.300 8 g
石膏渣中Cu元素的质量分数为 eq \f(0.300 8 g,50.00 g) ×100%=0.601 6%(4分)
(3) 生成的CuS沉淀中会混有ZnS沉淀(2分)
(4) [Zn(NH3)4]2+和Na+(2分)
(5) 6(2分)
(6) CuS转化成Cu2S时失重的质量大于部分Cu2S转化成CuO·CuSO4时增加的质量(2分)
解析:石膏渣加入过量氨水浸取,Cu(OH)2、Cu2(OH)2SO4、Zn(OH)2 “浸取”时,生成[Cu(NH3)4]2+与[Zn(NH3)4]2+等,同时液体中还有不溶物CaSO4,过滤除去CaSO4,滤液加入Na2S溶液,使Cu2+生成CuS沉淀,过滤得到CuS,滤液可以循环利用。(1)Cu2(OH)2SO4与NH3(或NH3·H2O)反应生成[Cu(NH3)4]2+、SO eq \\al(2-,4) 、OH-(或添加H2O)。(3) “沉淀”时Na2S溶液的用量不宜过多,硫离子浓度过大会生成ZnS沉淀。(4) 结合制备流程,[Zn(NH3)4]2+在滤液X中,且加入了Na2S,引入了Na+,故循环“浸取”多次后,“滤液X”中浓度增大的阳离子主要有[Zn(NH3)4]2+和Na+。(5) 1个CuS晶胞含有S2-个数为16× eq \f(1,4) +2=6。(6) CuS―→Cu2S―→CuO·CuSO4,CuS转化为Cu2S时,失去部分S元素(转化为SO2)会导致固体质量减少;随着温度升高,同时Cu2S开始转化为CuO·CuSO4(不生成SO2,S元素转化为固体中SO eq \\al(2-,4) ),导致固体质量增加。整个过程质量减少,是因为前者为主要因素。
15. (15分)
(1) 冷凝回流(2分)
解析:(1) 竖直的冷凝管的作用是将易挥发的反应物冷凝、回流到三颈烧瓶中,可以提高原料的利用率。(2) 结合D的结构简式可知,B→D发生两个位置的转化,一个是B中Br的位置被苯环取代,另一个是B中酯基发生水解,结合B→C的试剂可知该步骤为引入苯基。(3) D→E发生分子内脱水反应,通过对比D和E的结构可知应为取代反应。(4) G分子除两个苯环外,含有C2O2N(不计H)且不饱和度为2;1 ml G的同分异构体与NaOH溶液反应,最多消耗2 ml NaOH,结合不饱和度及C、O原子数可考虑含该分子含一个酚酯基或两个酚羟基或一个酰胺基和一个酚羟基或两个酰胺键(共用N原子)四种组合,考虑到其只有四种氢原子,只能考虑有两个酚羟基和两个酰胺键(共用N原子)。若为两个酚羟基,则两个酚羟基关于两个苯环对称。考虑对称性,N原子位于两个苯环之间,两个苯环关于N原子对称,还有两个碳原子两个不饱和度,考虑碳碳三键且连在N上,即;若为两个酰胺键(共用N原子),则为推出,欲制备“尼龙-6”,则先制备,E→F→G的过程正是形成酰胺键的反应。
16. (15分)
(1) Zn(OH)2与Fe(OH)2沉淀时pH相近,不易通过调pH分离Fe2+和Zn2+; Zn(OH)2与Fe(OH)3沉淀时pH相差较大,易于通过调pH分离Fe3+和Zn2+(3分)
(2) 3Mn2++2MnO eq \\al(-,4) +2H2O===5MnO2↓+4H+(3分)
过量的KMnO4进入溶液(3分)
(3) 反应时间、搅拌速率(2分)
(4) 在搅拌下向ZnSO4溶液中缓慢滴加氨水NH4HCO3混合溶液;当向上层清液中继续滴加氨水NH4HCO3溶液后不再产生沉淀时,过滤,所得滤渣用蒸馏水洗涤,直至最后一次洗涤滤液加入稀盐酸和BaCl2溶液后不再产生浑浊;将所得沉淀烘干后灼烧至恒重(4分)
解析:以次氧化锌酸浸液(主要含有Zn2+、SO eq \\al(2-,4) ,还含有Fe3+、Fe2+、Mn2+、Pb2+等)为原料制备高纯ZnO,向酸浸液中加入H2O2溶液,将Fe2+氧化为Fe3+,该过程中溶液pH上升将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去,过滤向滤液中加入高锰酸钾溶液将Mn2+转化为MnO2除去,过滤后向滤液中加入Zn粉将Pb2+转化为Pb除去,得到硫酸锌溶液,硫酸锌溶液经过一系列操作得到高纯ZnO。(1) 由Zn(OH)2与Fe(OH)2的Ksp数据可知Zn(OH)2与Fe(OH)2沉淀时pH相近,不易通过调pH分离Fe2+和Zn2+;Zn(OH)2与Fe(OH)3沉淀时pH相差较大,易通过调pH分离Fe3+和Zn2+。(2) “除锰”过程中,高锰酸钾溶液将Mn2+转化为MnO2,同时MnO eq \\al(-,4) 也被还原为MnO2,根据得失电子守恒配平氧化剂、还原剂,再根据电荷守恒添加介质(H+)、根据原子守恒添加H2O;由题图可知,当 eq \f(n投入(KMnO4),n理论(KMnO4)) >2.5时,溶液中锰含量增大,而锰去除率下降。溶液中锰除了Mn2+还有MnO eq \\al(-,4) ,投入太多MnO eq \\al(-,4) 会导致其本身剩余。(3) 为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响,实验组控制不变的因素有“除锰”滤液浓度与体积、反应温度、反应时间、搅拌速率。(4) 首先制备ZnCO3。试剂应当选用氨水、NH4HCO3混合溶液,不能选用Na2CO3,Na2CO3溶液碱性较强,易导致ZnCO3混入Zn(OH)2[虽然Zn(OH)2灼烧也能得到ZnO,但两种物质灼烧温度可能不一样,得到的晶型也可能不一样]。为保证Zn2+沉淀完全,静置并向上层清液中继续加入沉淀剂,直至无沉淀生成;然后需对悬浊液进行过滤,对沉淀进行洗涤并检验是否洗涤干净;最后在一定温度下灼烧,并保证灼烧完全(质量不再变化)。
17. (16分)
(1) 酸雨、光化学烟雾、破坏臭氧层(2分)
(2) ① 4NH3+4NO+O2 eq \(=====,\s\up7(FeMn/TiO2)) 4N2+6H2O(3分)
② NH3中带部分负电荷的N与A中带正电荷的Mn作用生成B,B中带部分正电荷的H转移到带负电荷的O上生成C(3分)
(3) 催化剂活性降低,NH3 转化为N2的速率降低;部分NH3被氧化为NO(2分)
(4) ① 该时间段内发生的反应为NH3与CuO反应生成Cu(或Cu2O)和N2,随时间推移,CuO与Cu2O的量减少,NH3被氧化为N2的速率降低(3分)
② 随时间推移,Cu被O2氧化为CuO的量增多,NH3被CuO催化氧化成NO的量增大(3分)
解析:(1) NOx大量排放会形成有酸雨、造成光化学烟雾、破坏臭氧层等。(2) ① 由反应机理可知反应物为氨气、一氧化氮和氧气,生成物是氮气和水。② 描述步骤Ⅰ:需根据电负性判断出NH3中N带有负电性,与A中带有正电性的锰结合形成B;描述步骤 Ⅱ:与N结合的H电负性较小带有正电性,断裂N—H键后该带有正电性的H与B中带有负电的O形成共价键成为C中“OH”基团。(3) 以一定速率通过反应管的NO的转化率与N2的选择性问题是反应速率问题,需逐一排除影响反应速率的因素,排除浓度、温度等,最后归结到温度对催化剂活性的影响;另外一个因素是温度导致副反应的发生,NH3被氧化为其他物质,影响了N2选择性。(4) ① 反应17~19.2 h时,该时间段内是不通入O2的(而通入O2的后期对NH3脱除无影响),考虑到NH3与CuO反应生成Cu(或Cu2O)和N2(NO选择性为0),CuO的量会减少,引起催化剂中毒从而影响反应速率。②考虑通入O2后,Cu(或Cu2O)被O2氧化为CuO,CuO催化下,NH3主要被氧化为NO。
选项
探究方案
探究目的
A
向两支分别盛有2 mL苯和2 mL甲苯的试管中各加入几滴酸性高锰酸钾溶液,用力振荡,观察现象
探究有机物中基团间的相互作用
B
用分液漏斗向盛有Na2CO3固体的锥形瓶中滴加乙酸溶液,将产生的气体通入盛有苯酚钠溶液的试管中,观察现象
探究乙酸、碳酸和苯酚的酸性强弱
C
向两支试管中各加入2 mL 0.1 ml·L-1 Na2S2O3溶液,分别放入盛有冷水和热水的两个烧杯中,再同时分别向两支试管中加入2 mL 0.1 ml·L-1 H2SO4溶液,振荡,观察现象
探究温度对化学反应速率的影响
D
以Zn、Fe为电极,以酸化的3% NaCl溶液作电解质溶液,连接成原电池装置。过一段时间,从Fe电极区域取少量溶液于试管中,再向试管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液,观察现象
探究金属的电化学保护法
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