江苏省淮安市涟水中学2020届高三上学期期中考试化学试题
江苏省涟水中学2019-2020学年度第一学期高三年级期中考试化学试卷
单项选择题:包括10个小题,每小题2 分,共计20 分。每小题只有一个选项符合题意。
1.下列关于化学与生产、生活的认识正确的是
A. 禁止使用化学合成的化肥与农药,促进绿色食品和有机食品的生产
B. 用Ba(OH)2处理含Cu2+的废水,可消除水中重金属离子的污染
C. 煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料
D. 和CO2生成可降解聚合物 ,反应符合绿色化学的原则
【答案】D
【解析】
【详解】A.绿色食品和有机食品的生产离不开化肥和农药,在实际生产中尽可能采用高效、低毒的农药和化肥,不能禁止使用,故A错误;
B、Ba(OH)2 处理含Cu2+的废水,产生有毒的Ba2+,不可消除水中重金属离子的污染,选项B错误;
C、煤的气化和液化是指煤在一定条件下转化为气体或液体燃料,是化学变化,选项C错误;
D、和CO2反应生成可降解聚合物,该反应过程原子利用率达100%,符合绿色化学的原理,选项D正确;
故答案选D。
2.下列有关化学用语表示正确的是
A. 羟基的电子式
B. CO2的比例模型:
C. 核内有8个中子的碳原子:
D. 的名称是:2-羟基丙烷
【答案】A
【解析】
【详解】A.羟基是中性基团,氧原子与氢原子之间形成一对共用电子对,其电子式为 ,故A正确;
B.CO2
的结构式为O=C=O,属于直线结构,比例模型中,碳原子半径大于氧原子的半径,而题中CO2的比例模型中,碳原子半径小于氧原子的半径,故B错误;
C.碳原子的核电荷数为6,核内有8个中子,质量数为6+8=14,所以该碳原子可表示为:,故C错误;
D. 的主碳链有3个碳原子,羟基在2位碳上,属于醇类,名称是:2-丙醇,故D错误;
故答案选A。
3.下列有关物质性质与用途具有对应关系的是
A. Fe比Cu活泼,FeCl3溶液可用作铜制线路板的蚀刻剂
B. SiO2熔点高,可用作半导体材料
C. NaC1O具有氧化性,可用于消菌杀毒
D. CO2密度比空气大且不支持燃烧,可用作镁着火时的灭火剂
【答案】C
【解析】
【详解】A、FeCl3溶液可用作铜制线路板的蚀刻剂,说明Fe3+的氧化性比Cu2+强,与Fe比Cu活泼无关,选项A错误;
B、硅导电,用作半导体材料;SiO2熔点高,与用作半导体材料的硅单质,关系不对应,选项B错误;
C、NaC1O具有氧化性,可用于消菌杀毒,正确且有对应关系,选项C正确;
D、二氧化碳与镁反应生成氧化镁和碳,所以镁可以在二氧化碳中燃烧,因此镁着火时,不能用CO2来灭火,选项D错误;
故答案选C。
【点睛】铁与硫酸铜溶液反应,可以置换出单质铜,可以证明金属活泼性:铁大于铜;氯化铁溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,体现了铁离子的氧化性大于铜离子的氧化性。
4.a、b、c、d为短周期元素,a的M电子层有1个电子,b的最外层电子数为内层电子数的2倍,c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,c与d同周期,d的原子半径小于c。下列叙述错误的是
A. d的离子半径大于a的离子半径
B. a、b、c均存在两种或两种以上的氧化物
C. 元素最高价含氧酸的酸性:d比c的强
D. b与氢形成的化合物中化学键都是极性共价键
【答案】D
【解析】
【分析】
根据题意知短周期元素中a的M层有1个电子,则a的核外电子排布是2、8、1,则a是Na元素;b的最外层电子数为内层电子数的2倍,则b核外电子排布是2、4,则b为C元素;c的最高化合价为最低化合价绝对值的3倍,则c为S元素;c、d的原子处于同一周期,d的原子半径小于c,则d是Cl元素,据以上分析解答。
【详解】A、d离子为Cl-,a离子为Na+,钠离子比氯离子少一个电子层,所以离子半径:Cl-> Na+,选项A正确;
B、Na可以形成Na2O、Na2O2等氧化物,C可以形成CO、CO2等氧化物,S可以形成SO2、SO3等种氧化物,选项B正确;
C、元素的非金属性越强,最高价氧化物的水化物的酸性越强;同一周期,从左到右,元素的非金属性增强,非金属性Cl>S,所以HClO4>H2SO4,选项C正确;
D、C元素可以与H元素可形成只含有极性键的化合物如CH4,也可以形成含有极性键、非极性键的化合物如CH3CH3等,选项D错误;
故答案选D。
5.实验室从废定影液[含Ag(S2O3)23-和Br-等]中回收Ag和Br2的主要步骤为:向废定影液中加入Na2S溶液沉淀银离子,过滤、洗涤、干燥,灼烧Ag2S制取金属Ag;制取C12并将Cl2通入滤液中氧化Br-,再用苯萃取分液。其中部分实验操作的装置如下图所示:
下列叙述正确的是
A. 用装置甲分离Ag2S时,用玻璃棒不断搅拌
B. 用装置乙在通风橱中高温灼烧Ag2S制取Ag
C. 用装置丙制备用于氧化过滤液中Br-的Cl2
D. 用装置丁分液时,先放出水层再换个烧杯继续放出有机层
【答案】C
【解析】
【分析】
A. Ag2S为不溶物,可用过滤操作进行分离,玻璃棒起引流作用;
B. 高温灼烧Ag2S需用坩埚;
C. 高锰酸钾与浓盐酸在常温下可制备氯气;
D. 分液时,上层液体从上口倒出,下层液体从下口流出。
【详解】A. 用装置甲可分离Ag2S不溶物,但不能用玻璃棒不断搅拌,否者可能会使滤纸破损而影响实验操作,故A项错误;
B. 蒸发皿可用于水溶液的蒸发结晶实验操作,而高温灼烧Ag2S固体时需用坩埚进行实验,故B项错误;
C. 高锰酸钾具有强氧化性,在常温下可与浓盐酸反应制备氯气,其实验装置与操作均科学规范,故C项正确;
D. 苯为有机萃取剂,其密度比水小,则在分液时,先从分液漏斗的下口放出水层,不能从下口继续放出有机层,而应该从上口倒出有机层,D项错误;
答案选C。
6.下列指定反应的离子方程式正确的是
A. 向FeBr2溶液中通入少量Cl2:2Br-+ Cl2 = Br2+ 2Cl-
B. 向NH4Al(SO4)2溶液中加入过量KOH溶液:Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O
C. 用氢氧化钠溶液吸收工业废气中的NO2:2NO2 + 2OH- = NO3- + NO2- + H2O
D. 用惰性电极电解AlCl3溶液:2Cl- + 2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2OH-
【答案】C
【解析】
【详解】A.还原性:Fe2+>Br-,所以向FeBr2溶液中通入少量Cl2,亚铁离子被氧化,离子方程式为: 2Fe2++ Cl2 =2Fe3++ 2Cl-,故A错误;
B.氢氧化铝溶于强碱溶液;向NH4Al(SO4)2溶液中加入过量NaOH溶液,反应的离子方程式为:Al3++ NH4++5OH-=AlO2-+2H2O+ NH3•H2O,选项B错误;
C.用氢氧化钠溶液吸收工业废气中的NO2,反应的离子方程式为:2NO2+2OH-=NO3-+NO2-+H2O,选项C正确;
D.用惰性电极电解AlCl3溶液,反应的离子方程式为:2Al3++6Cl-+6H2O3Cl2↑+3H2↑+2Al(OH)3↓,选项D错误;
故答案选C。
【点睛】用惰性电极电解NaCl溶液,离子反应方程式为:2Cl- + 2H2O Cl2↑ + H2↑ + 2OH-,因为氢氧化钠属于强碱溶液,没有沉淀;用惰性电极电解MgCl2溶液,离子反应方程式为:Mg2++2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+Mg(OH)2↓,因为氢氧化镁为不溶于水的沉淀;用惰性电极电解AlCl3溶液,反应的离子方程式为:2Al3++6Cl-+6H2O3Cl2↑+3H2↑+2Al(OH)3↓,因为氢氧化铝为不溶于水的沉淀;所以在做题时,一定要细心审题,避免出错。
7.在给定条件下,下列选项中所示的物质间转化均能实现的是
A. NaOH(aq) Cu(OH)2悬浊液 Cu2O
B. NH3NOHNO3
C. MgC12(aq)无水MgC12Mg
D. CaCl2(aq)CaCO3CaO
【答案】A
【解析】
【详解】A、氢氧化钠与硫酸铜反应生成硫酸钠与氢氧化铜,氢氧化铜悬浊液与乙醛水浴加热反应生成氧化亚铜,物质间转化均能实现,选项A选;
B、一氧化氮与水不反应,无法由一氧化氮和水转化为硝酸,物质间转化不能全部实现,选项B 不选;
C、MgCl2溶液要在氯化氢的氛围中加热蒸发才能得到无水氯化镁,物质间转化不能全部实现,选项C 不选;
D、盐酸的酸性强于碳酸,无法用CaCl2与CO2反应得到碳酸钙,物质间转化不能全部实现,选项D不选。
答案选A。
8.常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是
A. 中性溶液中:Fe3+、NH4+、Br、HCO3-
B. 澄清透明的溶液中:Na+、Cu2+、NO3-、Cl-
C. c(OH-)< 的溶液中:Na+、Ca2+、ClO-、F-
D. 1mo/L的KNO3溶液中:H+、Fe2+、SCN-、SO42-
【答案】B
【解析】
【详解】A. Fe3+与HCO3-发生双水解反应生成沉淀和气体,不能大量共存,故A不选;
B.该组离子之间不反应,可大量共存,故B选;
C. 常温下,KW=1×10-14,所以c(OH-)< 的溶液显酸性,H+与ClO-,H+与F-结合生成弱电解质,不能大量共存,故C不选;
D. H+、Fe2+、NO3-三种离子之间发生氧化还原反应,不能大量共存,故D不选;
故答案选B。
【点睛】硝酸亚铁溶液中,Fe2+与NO3-之间可以大量共存,NO3-没有氧化性;但是在酸性较强的环境下,NO3-具有强氧化性,能够把Fe2+氧化为Fe3+,导致Fe2+与NO3-之间不能大量共存。
9.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能。下列有关叙述正确的是
A. 该反应的逆反应为放热反应,升高温度可提高活化分子的百分数
B. 该反应中,生成物的总键能大于反应物的总键能
C. 该反应的反应热为ΔH= E2- E1使用催化剂改变活化能,但不改变反应热
D. 500℃、101kPa下,将1molSO2(g)和0.5molO2(g) 置于密闭容器中充分反应生成SO3(g) 放热xkJ,其热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-2xkJ·mol-1
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图可知,反应物总能量大于生成物总能量,该反应正反应为放热反应;该反应的逆反应为吸热反应,升高温度可提高活化分子的百分数,A错误;
B.由图可知,反应物总能量大于生成物总能量,该反应正反应为放热反应,其ΔH<0,所以反应物的总键能小于生成物的总键能,故B正确;
C.反应热ΔH=E1-E2,使用催化剂能改变反应的活化能,但不改变反应热,故C错误;
D.500℃、101kPa下,将1molSO2(g)和0.5molO2(g)置于密闭容器中充分反应放热xkJ,由于该反应为可逆反应,得不到1mol SO3(g),所以热化学方程式2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的反应热的数值不等于2xkJ·mol-l,故D错误;
故答案选B。
10.下列图示与对应的叙述相符的是
A. 图1表示同温度下,pH=1盐酸和醋酸溶液分别加水稀释时pH的变化曲线,其中曲线II为盐酸,且a点溶液的导电性比b点弱
B. 图2表示常温时用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL 0.1000mol·L-1CH3COOH溶液所得到的滴定曲线
C. 图3表示压强对反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(s)的影响,乙的压强比甲的压强大
D. 据图4,若除去CuSO4溶液中的Fe3+可向溶液中加入适量CuO,调节PH在4左右
【答案】D
【解析】
【分析】
A.醋酸是弱电解质,在水溶液里存在电离平衡,加水稀释促进醋酸电离,溶液的导电性与溶液中离子浓度成正比;
B.醋酸是弱电解质,在水溶液里存在电离平衡,导致溶液中氢离子浓度小于醋酸浓度;
C.该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应,增大压强平衡向正反应方向移动;
D.根据铁离子的浓度和溶液的pH关系知,当pH=4左右时,铁离子浓度几乎为0,而铜离子还没有开始沉淀。
【详解】A.醋酸是弱电解质,在水溶液里存在电离平衡,加水稀释促进醋酸电离,氯化氢是强电解质,完全电离,导致稀释过程中,醋酸中氢离子浓度大于盐酸,所以pH变化小的为醋酸,即II为醋酸,溶液的导电性与溶液中离子浓度成正比,a点导电能力大于b,故A错误;
B.醋酸是弱电解质,在水溶液里存在电离平衡,导致溶液中氢离子浓度小于醋酸浓度,所以未滴定时,0.1000mol·L-1CH3COOH溶液中,醋酸的pH>1,故B错误;
C.该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应,增大压强平衡向正反应方向移动,则反应物的含量减少,该图中改变条件后,反应物的含量不变,说明平衡不移动,加入的是催化剂,故C错误;
D.加入CuO使溶液中的c(H+)减小,c(OH-)浓度增大,使溶液中c(Fe3+)×c3(OH-)>KSP(Fe(OH)3,使Fe3+生成沉淀而除去,故D正确;
故答案选D。
不定项选择题:本题包括5小题,每小题4分,共计20分。每小题只有一个或两个选项符合题意。若正确答案只包括一个选项,多选时,该小题得0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的得2分,选两个且都正确的得满分,但只要选错一个,该小题就得0分。
11.下列说法中正确的是
A. 在粗铜的精炼过程中,若电路中转移1 mol 电子,则阳极质量一定减少了32 g
B. 反应8NH3(g)+6NO2(g)=7N2(g)+12H2O(g) ΔH<0,则该反应一定能自发进行
C. 1.2g的金刚石和12g 的SiO2分别含有0.4mol的C-C键与0.4mol 的Si-O 键
D. 常温下,向NH4Cl溶液中加入少量NaOH固体(溶液温度没有变化),溶液中 的值增大
【答案】BD
【解析】
【详解】A、粗铜中含有杂质锌、铁,锌、铁先失电子变为Zn2+、Fe2+进入溶液中,电路中转移1 mol 电子,锌溶解了32.5g,铁溶解了28g,阳极质量减少了,但不一定是32 g,故A错误;
B、根据反应自发进行的判断根据是ΔH-T∆S<0 分析,8NH3(g)+6NO2(g)=7N2(g)+12H2O(g) ΔH<0,∆S>0,一定存在ΔH-T∆S<0,则该反应一定能自发进行,故B正确;
C. 1.2g的金刚石的物质的量为0.1mol,12g 的SiO2的物质的量为0.2mol;而1mol金刚石中含2molC-C键,1mol二氧化硅中含4molSi-O键,所以0.1mol的金刚石和0.2mol的SiO2分别含有0.2mol的C-C键与0.8mol 的Si-O 键,故C错误;
D、NH4Cl溶液存在水解平衡,离子方程式:NH4++H2ONH3∙H2O+H+,向NH4Cl溶液中加入少量NaOH固体,氢氧根离子与氢离子反应,c(H+)减小,平衡右移,根据水解平衡常数可知,= ,由于c(H+)减小,所以增大,故D正确;
故答案选BD。
12.下列实验操作与预期实验目的或所得实验结论一致的是
选项
实验操作和现象
预期实验目的或结论
A
比较Cl2与H2SO4氧化性强弱
向漂白粉中加入4mol·L-1硫酸,观察有无黄绿色气体
B
向浓度均为0.10mol•L-1的KCl和KI混合溶液中滴加少量AgNO3稀溶液,出现黄色沉淀
Ksp(AgCl)
Ksp(AgI),选项B错误;
C.向两支盛有KI3的溶液的试管中,分别滴加淀粉溶液和AgNO3溶液,前者溶液变蓝,后者有黄色沉淀,则KI3的溶液中含I2、I-,即KI3溶液中存在平衡为I3-I2+I-,选项C正确;
D.向苯酚钠溶液中通入CO2
,溶液变浑浊,生成苯酚和碳酸氢钠,为强酸制备弱酸的反应,则结合氢离子能力:CO32->C6H5O->HCO3- ,选项D错误;
故答案选C。
13.化工生产中使用的一种具有较强吸水性的高分子化合物(Z)的合成路线如下:
下列说法正确的是
A. X、Y分子中均有两个手性碳原子
B. 过量酸性KMnO4溶液可将X转化为Y
C. Y转化为Z的反应类型是加聚反应
D. Z与足量H2发生加成反应,消耗Z与H2的物质的量之比为1:3
【答案】A
【解析】
【详解】A. X分子中有两个手性碳原子()、Y分子中也有两个手性碳原子(),故A正确;
B. 羟基和醛基均能被酸性高锰酸钾溶液氧化,过量酸性KMnO4溶液可将X转化为,故B错误;
C. Y中的羧基和羟基通过缩聚反应转化为Z,故C错误;
D. Z中含有n个苯环,与足量H2发生加成反应,消耗Z与H2的分子数之比为1:3n,故D错误;
故答案选A。
【点睛】一般来讲,有机物发生缩聚反应的结构特点:结构中含有羧基和羟基或羧基和氨基;有机物发生加聚反应的结构特点:结构中含有不饱和的碳碳双键或三键等。
14.常温下向20 mL浓度均为0.1 mol·L-1 NH4HSO4 、(NH4)2SO4混合溶液中逐滴加入0.1mol·L-1的Ba(OH)2溶液。充分反应后静置,Ba(OH)2溶液体积与溶液的pH的关系如下图,下列说法正确的是(假设过程中生成的NH3·H2O不分解)
A. a点溶液中:c(NH4+)+c(NH3·H2O)=0.4 mol·L-1
B. b点溶液中:c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+)>c(NH3·H2O)>c(OH-)
C. c点溶液中:c(Ba2+) + c(NH4+)=c(SO42-)
D. d点溶液中:c(NH3·H2O)>c(SO42-)>c(NH4+)>c(OH-)>c(H+)
【答案】B
【解析】
【详解】A、a点溶液是NH4HSO4 、(NH4)2SO4混合溶液,存在物料守恒:c(NH4+)+c(NH3·H2O)=0.3 mol·L-1,故A错误;
B、b点溶液是向20 mL 浓度均为0.1 mol·L-1 NH4HSO4 、(NH4)2SO4混合溶液中滴加10mL0.1mol·L-1的Ba(OH)2溶液,则氢离子和氢氧根离子反应完全,铵根离子0.06mol没反应,硫酸根被沉淀了0.01mol,剩余硫酸根是0.03mol,则c(NH4+)>c(SO42-)>c(H+),故B正确;
C、c点溶液是向20 mL 浓度均为0.1 mol·L-1 NH4HSO4 、(NH4)2SO4混合溶液中滴加Ba(OH)2溶液,溶液显示中性时候c(OH-)=c(H+),根据电荷守恒2c(Ba2+) +c(H+)+c(NH4+)=2c(SO42-)+ c(OH-),得到2c(Ba2+) +c(NH4+)=2c(SO42-),故C错误;
D、d点溶液是向20 mL 浓度均为0.1 mol·L-1 NH4HSO4 、(NH4)2SO4混合溶液中滴加25mL0.1mol/L的Ba(OH)2溶液,则溶液中产生了0.03molNH3∙H2O,剩余NH4+0.03mol,剩余SO42-0.015mol,由于溶液呈碱性,电离大于水解,所以c(NH4+)> c(NH3·H2O)>c(SO42-)> c(OH-)>c(H+),故D错误;
故答案B。
15.一定温度下,向容积为2 L的恒容密闭容器中充入6 mol CO2和8 mol H2,发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH =-49.0kJ·mol-1
测得n(H2)随时间变化如曲线Ⅰ所示。下列说法正确的是
A. 该反应在0~8 min内CO2的平均反应速率是0.375mol·L-1·min-1
B. 若起始时向上述容器中充入3 mol CO2和4 mol H2,则平衡时H2的体积分数大于20%
C. 若起始时向上述容器中充入4 mol CO2、2 mol H2、2 mol CH3OH和1mol H2O(g),则此时反应向正反应方向进行
D. 改变条件得到曲线Ⅱ、Ⅲ,则曲线Ⅱ、Ⅲ改变的条件分别是升高温度、充入氦气
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由图可知,0~8 min内H2的物质的量变化量为8mol-2mol=6mol,其浓度变化量为6mol÷2L=3mol/L,故v(H2)=3mol/L÷8min=0.375 mol•L-1•min-1,速率之比等于其化学计量数之比,故v(CO2)==0.125 mol•L-1•min-1,A错误;
B.由图可知,I平衡时氢气为2mol,则:
故I中平衡时氢气体积分数为×100%=20%,若起始时向上述容器中充入3 mol CO2和4 mol H2,等效为原平衡压强减小一倍,平衡向逆反应方向移动,氢气的体积分数增大,即平衡时H2的体积分数大于20%,B正确;
C.平衡常数K===0.5,此时的浓度商Qc==0.25<K=0.5,平衡向正反应方向移动,C正确;
D.与Ⅰ相比,Ⅱ到达平衡时间短,且平衡时氢气浓度大,说明改变条件反应速率加快、反应向逆反应方向移动,若升高温度,反应速率加快,正反应为放热反应,平衡向逆反应方向移动,符合题意;与I相比,Ⅲ到达平衡时间短,且平衡时氢气浓度小,说明改变条件反应速率加快、反应向正反应方向移动,若充入氦气,容器容积恒定,所以氢气的物质的量应不变,而图中变大,不符合题意,D错误;
答案选BC。
【点晴】该题综合性强,难度解答,侧重考查学生分析计算能力,解答时注意B中等效平衡的应用以及C中注意利用平衡常数判断反应进行方向。平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度,K越大,说明反应可以进行得越完全。关于平衡常数需要注意:(1)表达式中各物质的浓度是平衡时的浓度,不是起始浓度也不是物质的量。(2)对于一个具体的可逆反应,平衡常数K只与温度(T)有关,与反应物或生成物的浓度无关。(3)正逆反应的化学平衡常数不一样,互为倒数关系。(4)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度看视为常数,是固定不变的,不能代入平衡常数表达式中。(5)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。(6)稀溶液中进行的反应,如有水参加,水的浓度不必写在平衡常数表达式中。
非选择题(共80分)
16.一种从电镍含钴废渣(主要成分有Co(OH)3、Ni(OH)3、Fe(OH)3及少量Ca(OH)2、Mg(OH)2等杂质)中提取氧化钴(Co2O3)的工艺流程如下:
已知:Ksp(CaF2)=3.45×10-11,Ksp(MgF2)=7.42×10-11,Ksp[Co(OH)3]=2×10-44。
(1)在还原剂Na2SO3存在条件下,钴渣易溶于酸中,请写出酸浸时Co(OH)3与Na2SO3反应的离子方程式______,该步操作中硫酸不宜过量太多的主要原因是 ____。
(2)除铁操作中Fe3+以黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12形式从溶液中沉淀析出。中学检验Fe3+的溶液中混有Fe2+的常用试剂是________。
(3)反应Ⅰ中加入NH4F的目的______。
(4)沉钴操作发生的反应为(NH4)2C2O4+CoCl2CoC2O4↓+2NH4Cl,也可用Na2C2O4代替(NH4)2C2O4,若要得到较为纯净的CoC2O4,则合理的加料方式是______(填字母)。
a.将Na2C2O4溶液与反应Ⅰ滤液同时加入到反应容器中
b.将Na2C2O4溶液缓慢加入到盛有反应Ⅰ滤液的反应容器中
c.将反应Ⅰ滤液缓慢加入到盛有Na2C2O4溶液的反应容器中
(5)450℃在空气中煅烧发生的化学反应方程式______________________。
【答案】 (1). 2Co(OH)3+4H++SO32-=2Co2++SO42-+5H2O (2). 下一步操作中会消耗更多的Na2CO3 (3). 酸性KMnO4溶液 (4). 除去Ca2+和Mg2+ (5). b (6). 3O2+4CoC2O42Co2O3+8CO2
【解析】
【分析】
(1)Na2SO3具有还原性,在酸性条件下,Co(OH)3与Na2SO3反应生成硫酸钴、硫酸钠和水,据此写出离子方程式为;硫酸不宜过量太多,会对后续实验的产生影响,浪费试剂;
(2)Fe2+具有还原性,与酸性KMnO4溶液反应,溶液褪色;
(3)根据流程并结合信息可知,镁离子、钙离子均未除去,以此推测加入NH4F的作用;
(4)Ksp[Co(OH)3]=2×10-44很小,Na2C2O4溶液显碱性,制备CoC2O4时,为防止生成Co(OH)3沉淀,据此进行分析;
(5)CoC2O4在空气中煅烧,生成Co2O3和CO2,据此写出方程式。
【详解】(1)Na2SO3具有还原性,在酸性条件下,Co(OH)3与Na2SO3反应生成硫酸钴、硫酸钠和水,离子方程式为:2Co(OH)3+4H++SO32-=2Co2++SO42-+5H2O;因为该流程中,后续实验还需要加入Na2CO3来调节溶液的pH,因此该步操作中硫酸不宜过量太多,否则会消耗更多的Na2CO3;
故答案是:2Co(OH)3+4H++SO32-=2Co2++SO42-+5H2O;下一步操作中会消耗更多的Na2CO3;
(2)Fe2+具有还原性,铁离子具有氧化性,因此可向Fe3+、Fe2+的混合溶液中滴加酸性KMnO4溶液,如果溶液褪色,证明Fe2+的存在;
故答案是:酸性KMnO4溶液;
(3)根据信息可知,氟化钙、氟化镁的溶度积较小,加入NH4F,可以除去溶液中的钙离子和镁离子;
故答案是:除去Ca2+和Mg2+;
(4)Ksp[Co(OH)3]=2×10-44很小,Na2C2O4溶液显碱性,制备CoC2O4时,为防止生成Co(OH))3沉淀,加料时,将Na2C2O4溶液缓慢加入到盛有反应Ⅰ滤液的反应容器中;
故答案选b。
(5)CoC2O4在空气中煅烧,生成Co2O3和CO2,方程式为:3O2+4CoC2O42Co2O3+8CO2;
故答案是:3O2+4CoC2O42Co2O3+8CO2。
17.化合物F是合成一种天然茋类化合物的重要中间体,其合成路线如下:
(1)E中含氧官能团的名称为________和________。
(2)B→C的反应类型为________。
(3)C→D反应中会有副产物X(分子式为C12H15O6Br)生成,X的结构简式为:________。反应D→E的方程式为______________。
(4)C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能与FeCl3溶液发生显色反应;
②碱性水解后酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1∶1。
(5)已知:(R表示烃基,R'和R"表示烃基或氢),写出以和CH3CH2CH2OH为原料制备的合成路线流程图(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)。____________________
【答案】 (1). 酯基 (2). 醚键 (3). 取代反应 (4).
(5). +CH3I→+HI (6). (7).
【解析】
【分析】
(1)根据题中E的结构简式可推知E中含氧官能团;
(2)根据题中信息可知可推知B→C的反应类型;
(3)根据路线图可知,C 转化为D,是C 中一个羟基中的氢,被-CH2OCH3取代,而C分子中含有两个羟基,推测另一个羟基也可以发生此反应,结合副产物X的分子式为C12H15O6Br,可推断出X的结构简式;根据流程可知,反应D→E的反应为取代反应,据此写出反应的方程式;
(4)该同分异构体可以与FeCl3溶液发生显色反应,则该同分异构体中含有酚羟基,又因为其碱性水解后酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1∶1,据此可推断其结构简式;
(5)根据路线图和已知中提供的反应,结合和两种原料设计制备的路线。
【详解】(1)根据题中E的结构简式可知,E中含氧官能团为酯基、醚键;
故答案是:酯基、醚键;
(2)根据题中信息可知,有机物B的结构中-COCl变为有机物C中的-COOCH3,CH3
O-取代了Cl,所以B→C的反应类型为取代反应;
故答案是:取代反应;
(3)根据路线图可知,C 转化为D,是C 中一个羟基中的氢,被-CH2OCH3取代,而C分子中含有两个羟基,推测另一个羟基也可以发生此反应,结合副产物X的分子式为C12H15O6Br,可推断出X的结构简式为;根据流程可知,D→E的反应为取代反应,反应的方程式为:+CH3I→+HI;
故答案是:;+CH3I→+HI;
(4)该同分异构体可以与FeCl3溶液发生显色反应,则该同分异构体中含有酚羟基,又因为其碱性水解后酸化,含苯环的产物分子中不同化学环境的氢原子数目比为1∶1,可推断其结构简式为;
故答案是:;
(5)根据路线图和已知中提供的反应,以和为原料制备的路线为:
;
故答案是:。
【点睛】有机物的结构和性质。反应类型的判断,化学方程式、同分异构体及合成路线流程图的书写是高考的常考点。在有机合成和推断题中一般会已知部分物质,这些已知物质往往是推到过程的关键点。推导时,可以由原料结合反应条件正向推导产物,也可从最终产物结合反应条件逆向推导原料,还可以从中间产物出发向两侧推导,推导过程中要注意结合新信息进行分析、联想、对照、迁移应用。
18.PbO2是一种棕黑色粉末,难溶于水,可用作强氧化剂和电极制造等。实验室由Ca(ClO)2溶液氧化碱性Pb(OH)2法制备PbO2的步骤如下:
2Pb(CH3COO)2+4NaOH+Ca(ClO)2=2PbO2↓+4CH3COONa+CaCl2+2H2O
(1)“氧化”过程中,反应液的pH____(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)“硝酸洗”时,被溶解的含铅杂质可能是____________(填化学式)。
(3)产品定性检验:向Mn(NO3)2的HNO3溶液中加入少量产品,搅拌并水浴微热,溶液变紫色,说明含有PbO2。该反应的离子方程式为____(PbO2被还原为Pb2+)。
(4)为测定产品(只含PbO2和PbO)中PbO2、PbO的物质的量之比,称取产品0.5194g, 加入 20.00 mL 0.2500 mol·L-1H2C2O4溶液(PbO2还原为Pb2+)搅拌使其充分反应,然后用氨水中和,过滤、洗涤除去PbC2O4,滤液酸化后用0.0400 mol·L-1KMnO4标准溶液滴定至终点(MnO还原为Mn2+,H2C2O4被氧化为CO2),消耗标准溶液10.00 mL。计算产品中n(PbO2) 与n(PbO) 物质的量之比(写出计算过程)____________。
【答案】 (1). 变小 (2). Pb(OH)2 (3). 2Mn2++5PbO2+4H+=2MnO4-+5Pb2++2H2O (4). 9:2
【解析】
【分析】
根据流程可知,醋酸铅与Ca(ClO)2在碱性环境下,发生氧化还原反应,生成PbO2固体和醋酸钠溶液,过滤后得到二氧化铅,由于氢氧化钠与醋酸铅也可反应生成氢氧化铅,因此二氧化铅中含有杂质氢氧化铅,硝酸洗、水洗、干燥得到产品,据此进行分析。
【详解】(1)根据2Pb(CH3COO)2+4NaOH+Ca(ClO)2=2PbO2↓+4CH3COONa+CaCl2+2H2O反应可知,反应过程中不断消耗碱,碱性减弱,“氧化”过程中,反应液的pH变小;
故答案是:变小;
(2)醋酸铅也可和氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铅沉淀;“氧化”制得的PbO2可能含有的含铅杂质化学式是Pb(OH)2;所以“硝酸洗”时,被溶解的含铅杂质可能是Pb(OH)2;
答案是:Pb(OH)2;
(3)根据题给信息可知,反应后的紫色溶液为MnO4-,因此Mn(NO3)2的HNO3溶液与PbO2反应的离子方程式为:2Mn2++5PbO2+4H+=2MnO4-+5Pb2++2H2O;
故答案是:2Mn2++5PbO2+4H+=2MnO4-+5Pb2++2H2O;
(4)上述过程发生的反应有:6H++2MnO4-+5H2C2O4=10CO2↑+2Mn2++8H2O;PbO2+2 H2C2O4=PbC2O4+2CO2+2H2O;PbO+ H2C2O4=PbC2O4+H2O;根据反应关系可知,与高锰酸钾溶液反应的n(H2C2O4)=2.5×0.04×10×10-3=1×10-3mol;与PbO2、PbO反应的n(H2C2O4)=0.25×20×10-3-1×10-3=4×10-3mol;2n(PbO2)+n(PbO)=4×10-3mol;239g/mol×n(PbO2)+223 g/mol×n(PbO)=0.5194g,n(PbO2)=1.8×10-3mol;n(PbO)=4×10-4
mol;所以产品中n(PbO2) 与n(PbO) 物质的量之比1.8×10-3mol:4×10-4mol=9:2;
故答案是:9:2。
19.铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。某厂为了变废为宝,将工业废水(含5.00×10-3 mol·L-1的Cr2O72-)处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4,设计了如下实验流程:
(1)第①步反应的离子方程式是_____。
(2)第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3 外,还有_____。
(3)为保证磁性材料的质量,应控制第①步反应后所得溶液中Fe3+与Fe2+的比例为___。在第②步过程中,须持续通入N2,原因是____________。
(4)将FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,得到含FeCO3的浊液。浊液长时间暴露在空气中,会有部分固体表面变为红褐色,该变化的化学方程式是_____。
(5)以工业碳酸钙(含有少量A12O3、Fe3O4杂质)生产二水合氯化钙(CaC12·2H2O)的方法为:将工业碳酸钙溶于盐酸,________得到CaC12·2H2O。(在横线上补全实验步骤,实验中需用到的试剂和仪器有:盐酸,双氧水,氢氧化钙,冰水,pH计)。有关离子开始沉淀及沉淀完全时的pH见下表
【答案】 (1). Cr2O72-+6Fe2++14H+=2 Cr3++6 Fe3++7H2O (2). Fe(OH)3 Fe(OH)2 (3). 3:2 (4). 防止Fe2+被空气中的氧气氧化 (5). 4FeCO3+O2+6H2O=4Fe(OH)3+4CO2 (6). 先加入足量的双氧水把Fe2+全部氧化为Fe3+,再加入氢氧化钙并搅拌,用pH计调节溶液的pH为4.7,过滤,向得到的滤液中加盐酸酸化后,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,用冰水洗涤,干燥后即得到CaC12·2H2O。
【解析】
【分析】
(1)第①步反应是含Cr2O72-的酸性废水与绿矾反应,Cr2O72-被还原为Cr3+,Fe2+
被氧化为Fe3+,据此写出反应的离子方程式;
(2)含Cr3+、Fe2+、Fe3+的溶液与氢氧化钠反应生成Cr(OH)3、Fe(OH)3、Fe(OH)2,据此进行分析;
(3)根据磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4分子组成可知,Fe2+与Fe3+的比例为x:y,则根据化合物各元素化合价代数和为0得:x+y=2.5,0.5×3+2x+3y-2×4=0,解得x、y,进而计算出①步反应后所得溶液中Fe2+与Fe3+的比例;在第②步过程中,在N2气氛围下,Fe2+不易被氧化;
(4)含FeCO3的浊液长时间暴露在空气中,会有部分固体表面变为红褐色Fe(OH)3,据此写出反应的化学方程式;
(5)将工业碳酸钙溶于盐酸,加入双氧水,把Fe2+氧化为Fe3+,加入氢氧化钙,搅拌,用pH计调节溶液的pH为4.7,过滤,对滤液进行一系列操作可以得到CaCl2·2H2O。
【详解】(1)第①步反应是含Cr2O72-的酸性废水与绿矾反应,Cr2O72-被还原为Cr3+,Fe2+被氧化为Fe3+,反应的离子方程式为:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;
故答案是:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6 Fe3++7H2O;
(2)含Cr3+、Fe2+、Fe3+的溶液与氢氧化钠反应生成Cr(OH)3、Fe(OH)3、Fe(OH)2,故第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3 外,还有Fe(OH)3和Fe(OH)2;
故答案是:Fe(OH)3 和Fe(OH)2;
(3)根据磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4分子组成可知,Fe2+与Fe3+的比例为x:y,则根据化合物各元素化合价代数和为0得:x+y=2.5,0.5×3+2x+3y-2×4=0,解得x=1,y=1.5,故为保证磁性材料的质量,应控制第①步反应后所得溶液中Fe2+与Fe3+的比例为1:1.5=2:3;在第②步过程中,须持续通入N2,原因是N2气氛下,防止Fe2+被氧化;
故答案是:3:2;防止Fe2+被空气中的氧气氧化;
(4)含FeCO3的浊液长时间暴露在空气中,会有部分固体表面变为红褐色Fe(OH)3,反应的化学方程式为:4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3+4CO2;
故答案是:4FeCO3+O2+6H2O=4Fe(OH)3+4CO2;
(5)将工业碳酸钙溶于盐酸,加入双氧水,把Fe2+氧化为Fe3+,加入氢氧化钙,搅拌,用pH计调节溶液的pH为4.7,过滤,除去氢氧化铝和氢氧化铁沉淀;向滤液中加盐酸酸化,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,冰水洗涤,干燥得到CaCl2·2H2O;
故答案是:先加入足量的双氧水把Fe2+全部氧化为Fe3+
,再加入氢氧化钙并搅拌,用pH计调节溶液的pH为4.7,过滤,向得到的滤液中加盐酸酸化后,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,用冰水洗涤,干燥后即得到CaC12·2H2O。
20.研究和开发CO、CO2的应用及水体污染的治理是化学工作者研究的重要课题。
(1)水体常见污染物之一的氨氮主要指游离氨或铵盐,可以通入一定量的氯气,利用产生的HClO除去。已知: NH4++HClO=NH2Cl+H++H2O;ΔH=a kJ·mol-1
NH4++4HClO=NO3- +6H++4Cl-+H2O;ΔH=b kJ·mol-1。
2NH2Cl+HClO=N2+H2O+3H++3Cl-;ΔH=c kJ·mol-1
则2NH4++3HClO=N2+3H2O+5H++3Cl-;ΔH=_____ kJ·mol-1
(2)将CO2与金属钠组合设计成Na-CO2电池,很容易实现可逆的充、放电反应,该电池反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时当电路中转移1mol电子时被还原的CO2的质量为_____;充电时,阳极的反应式为________
(3)废水中重金属离子常用沉淀法除去,已知Ksp(NiS)=1.1×10-21,Ksp(CuS)=1.3×10-36,国家规定的排放标准:镍低于1.1×10-5 mol·L-1,铜低于7.8×10-5 mol·L-1。则需要控制溶液中S2-的浓度不低于_____________mol·L-1。
(4)NO易被O2氧化为NO2。其他条件不变时,NO的氧化率α(NO)与温度、压强的关系如图1所示(p1线在p2的上方)则p1__p2(填“>”、“<”或“=”);温度高于800℃时,α(NO)几乎为0的原因是____
(5)环境中的有害物质常通过转化为CO2来降低污染,TiO2是一种性能优良的半导体光催化剂,能有效地将有机污染物转化为CO2等小分子物质。下图2为在TiO2的催化下,O3降解CH3CHO的示意图,则该反应的化学方程式为_____。
(6)用新型钛基纳米PbO2作电极可将苯、酚类等降解为CO2 和H2
O。该电极可通过下面过程制备:将钛基板用丙酮浸泡后再用水冲洗,在钛板上镀上一层铝膜。用它做阳极在草酸溶液中电解,一段时间后,铝被氧化为氧化铝并同时形成孔洞。再用Pb(NO3)2溶液处理得纳米PbO2,除去多余的氧化铝,获得钛基纳米PbO2电极。电解时,电流强度和基板孔洞深度随时间变化如上图3所示,氧化的终点电流强度突然增加,其可能的原因是____。
【答案】 (1). 2a+c (2). 11g (3). C-4e-+2CO32-=3CO2↑ (4). 10-16mol/L (5). > (6). NO2在高温时分解了 (7). 3CH3CHO+5O3=6CO2+6H2O (8). 铝氧化完成时形成的孔洞到达金属钛表面,钛的导电性强,所以电流突然增加
【解析】
【分析】
(1)①NH4++HClO═NH2Cl+H++H2O△H=a kJ·mol﹣1;②2NH2Cl+HClO═N2+H2O+3H++3Cl﹣△H=c kJ·mol﹣1,根据盖斯定律进行计算;
(2)放电时为原电池,二氧化碳气体被还原,根据4Na+3CO22Na2CO3+C反应可知,CO2→C,价态降低4价,转移电子为4e-,据此进行计算;充电时为电解池,阳极发生氧化反应,碳被氧化为二氧化碳,据此写出阳极的反应式;
(3)Ksp(NiS)=c(Ni2+)c(S2﹣)=1.1×10﹣21,可以求出c(S2﹣),Ksp(CuS)=c(Cu2+)c(S2﹣)=1.3×10﹣36,求出c(S2﹣),据此进行分析;
(4)根据图像分析,温度相同时p1的一氧化氮的转化率大,所以增大压强平衡正向移动,α(NO)几乎为0的原因是NO2几乎完全分解;
(5)臭氧和乙醛在紫外线的作用下生成二氧化碳和水,据此写出方程式;
(6)电解时,电流强度和基板孔洞深度随时间如图所示,氧化的终点电流突然增加的原因是铝氧化完成时,形成的孔洞到达金属钛表面,钛的导电性强,所以电流突然增加。
【详解】(1)①NH4++HClO═NH2Cl+H++H2O△H=a kJ·mol﹣1;②2NH2Cl+HClO═N2+H2O+3H++3Cl﹣△H=c kJ·mol﹣1,2×①+②得,2NH4++3HClO═N2+3H2O+5H++3Cl﹣△H=(2a+c)kJ·mol﹣1;
故答案为2a+c;
(2)放电时为原电池,二氧化碳气体被还原,根据4Na+3CO22Na2CO3+C反应可知,CO2→C,价态降低4价,转移电子为4e-;当电路中转移1mol电子时被还原的CO2的量为0.25mol,质量为0.25mol×44g/mol=11g;充电时为电解池,阳极发生氧化反应,碳被氧化为二氧化碳,阳极的反应式为C-4e-+2CO32-=3CO2↑;
故答案是:11g;C-4e-+2CO32-=3CO2↑;
(3)Ksp(NiS)=c(Ni2+)c(S2﹣)=1.1×10﹣21,则c(S2﹣)= ==10﹣16mol·L﹣1,Ksp(CuS)=c(Cu2+)c(S2﹣)=1.3×10﹣36,c(S2﹣)= =1.3×10﹣36/7.8×10-5=1.7×10﹣32mol·L﹣1,1.7×10﹣32mol·L﹣1<10﹣16mol·L﹣1,故则需要控制溶液中S2﹣的浓度不低于10﹣16mol·L﹣1;
故答案为10﹣16;
(4)温度相同时p1的一氧化氮的转化率大,所以增大压强平衡正向移动,所以p1> p2;α(NO)几乎为0的原因是无二氧化氮,NO2几乎完全分解;
答案是: >;NO2在高温时分解了;
(5)根据题意可知,臭氧和乙醛在紫外线的作用下生成二氧化碳和水,方程式为:3CH3CHO+5O36CO2+6H2O;
故答案是:3CH3CHO+5O36CO2+6H2O;
(6)电解时,电流强度和基板孔洞深度随时间如图所示,氧化的终点电流突然增加的原因是铝氧化完成时,形成的孔洞到达金属钛表面,钛的导电性强,所以电流突然增加;
故答案是:铝氧化完成时形成的孔洞到达金属钛表面,钛的导电性强,所以电流突然增加。
21.原子序数依次递增的A、B、C、D、E五种元素,其中只有E是第四周期元素,A的一种核素中没有中子,B原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍,D原子基态时2p原子轨道上有2个未成对的电子,E元素的原子结构中3d能级上未成对电子数是成对电子数的2倍。回答下列问题:
(1)E的+2价离子基态核外电子排布式为_______。
(2)A、B、C、D原子中,电负性最大的是_______(元素符号)
(3)1 mol B2A4分子中σ键的数目为______。B4A6为链状结构,其分子中B原子轨道的杂化类型只有一种,则杂化类型为_______。
(4)C的简单氢化物在D 的简单氢化物中具有很大的溶解度,其主要原因是______。
(5)E和C形成的一种化合物的晶胞结构如图所示,该化合物的化学式为______。
【答案】 (1). [Ar]3d6 (2). O (3). 5 NA (4). sp2 杂化 (5). NH3分子与H2O分子之间会形成氢键 (6). Fe4N
【解析】
【分析】
原子序数依次增大的五种元素A、B、C、D、E,其中A的一种核素中没有中子,则A为H元素;B原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍,原子只能有2个电子层,最外层电子数为4,故B为碳元素;D原子基态时2p原子轨道上有2个未成对的电子,原子序数大于碳,故D核外电子排布为1s22s22p4,则D为O元素;C的原子序数介于碳、氧之间,故C为N元素;E元素的原子结构中3d能级上未成对电子数是成对电子数的2倍,则E的价电子排布为3d64s2,为Fe元素;
【详解】(1)E为Fe元素;Fe的+2价离子基态核外电子排布式为[Ar]3d6;
故答案是:[Ar]3d6;
(2)同周期随原子序数增大,元素电负性呈增大趋势,所以C、O、N电负性大小为O>N>C,H的电负性最小。所以电负性最大的是O;
答案是: O;
(3)C2H4分子结构简式为CH2=CH2,含有σ键的数目为5个,1 mol C2H4分子中σ键的数目为5NA;C4H6为链状结构,结构简式CH2=CH-CH=CH2,碳原子形成3个σ,没有孤对电子,其分子中C原子轨道的杂化类型只有一种,杂化类型为 sp2 杂化;
故答案是:5mol;sp2 杂化;
(4)C的简单氢化物为NH3,D的简单氢化物为H2O;氨气极易溶于水中,是因为NH3分子与H2O分子之间会形成氢键;
故答案是:NH3分子与H2O分子之间会形成氢键;
(5)铁和氮形成的晶体的晶胞结构如图所示,晶胞中铁原子数目为8×+6×=4,氮原子数目为1,原子数目之比为4:1,故该氯化物的化学式是Fe4N;
答案是: Fe4N。