2020高考化学二轮复习非选择必考题标准练7含解析

2020高考化学二轮复习非选择必考题标准练7含解析

非选择必考题标准练(七)‎ 满分：58分 ‎1．(14分)氯化铵俗称卤砂，主要用于干电池、化肥等。某化学研究小组设计如下实验制备卤砂并进行元素测定。‎ Ⅰ.实验室制备卤砂所需的装置如图所示，装置可重复选用。‎ ‎(1)装置接口连接顺序是c→d→e→a；b←g←f←c。‎ ‎(2)C装置的作用是干燥氨气，D装置盛装的物质是浓硫酸。‎ ‎(3)写出用上述装置制备氨气的一组试剂：浓氨水和碱石灰(或其他合理答案)。‎ Ⅱ.测定卤砂中Cl元素和N元素的质量之比。‎ 该研究小组准确称取a g卤砂，与足量氧化铜混合加热，充分反应后把气体产物按如图装置进行实验。收集装置收集到的气体为空气中含量最多的气体，其体积换算成标准状况下的体积为V L，碱石灰增重b g。‎ ‎(4)E装置内的试剂为浓硫酸，卤砂与氧化铜混合加热反应的化学方程式为2NH4Cl＋3CuO3Cu＋N2↑＋2HCl↑＋3H2O。‎ ‎(5)卤砂中Cl元素和N元素的质量之比为∶(用含b、V的式子表示)。‎ ‎(6)为了测定卤砂中氯元素的质量，他们设计的实验方案是将a 7‎ ‎ g卤砂完全溶解于水，加入过量AgNO3溶液，然后测定生成沉淀的质量。请你评价该方案是否合理，并说明理由：合理，氯化铵样品纯净，溶于水后其电离出的氯离子全部沉淀，故通过沉淀质量可求得氯元素的质量(或不合理，氨化铵样品不纯，杂质离子也发生了沉淀反应)。‎ 解析：(1)结合实验目的及题给装置可知，从a、b接口分别向锥形瓶中通入NH3和HCl，可用B装置制备HCl，经D装置干燥后通入b，装置接口连接顺序为c→f→g→b；也可用B装置制备NH3，经C装置干燥后通入a，装置接口连接顺序为c→d→e→a。(2)C装置用于干燥NH3，D装置用于干燥HCl，盛装的物质是浓硫酸。(3)用B装置制备NH3可选用浓氨水和碱石灰。(4)NH4Cl与CuO的反应为2NH4Cl＋3CuO3Cu＋N2↑＋2HCl↑＋3H2O，装置E内盛装浓硫酸，可用于干燥气体。(5)装置F中碱石灰增加的重量等于HCl的质量，装置G中收集到的气体为N2，则卤砂中Cl元素与N元素的质量之比为∶×28＝∶。(6)若NH4Cl样品纯净，其完全溶于水后，加入过量AgNO3溶液，溶液中的Cl－完全转化为AgCl，根据AgCl的质量可确定NH4Cl样品中Cl元素的质量；若NH4Cl样品不纯，混有的杂质离子也发生沉淀反应，则不能根据生成沉淀的质量确定NH4Cl样品中Cl元素的质量。‎ ‎2．(14分)碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料，可用废镍催化剂(主要含Ni、Al，还含少量Cr、FeS等)来制备，其工艺流程如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)“浸泡除铝”时，发生反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。‎ ‎(2)“溶解”时放出的气体为H2、H2S(填化学式)。‎ ‎(3)已知金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表：‎ 开始沉淀的pH 完全沉淀的pH Ni2＋‎ ‎6.2‎ ‎8.6‎ Fe2＋‎ ‎7.6‎ ‎9.1‎ Fe3＋‎ ‎2.3‎ ‎3.3‎ 7‎ Cr3＋‎ ‎4.5‎ ‎5.6‎ ‎“调pH1”时，溶液pH的范围为5.6≤pH<6.2。‎ ‎(4)在空气中加热Ni(OH)2可得NiOOH，请写出此反应的化学方程式：4Ni(OH)2＋O24NiOOH＋2H2O。‎ ‎(5)金属铬在溶液中有多种存在形式，CrO和Cr2O在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)随c(H＋)的变化如图所示，用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，根据A点数据计算出该转化反应的平衡常数为1014，温度升高，溶液中CrO的平衡转化率减小，则该反应的ΔH<(填“>”“<”或“＝”)0。‎ 解析：(1)“浸泡除铝”时加入NaOH溶液，发生反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。(2)“溶解”时加入稀硫酸，稀硫酸能与Ni、Cr、FeS反应，所以“溶解”时放出的气体为H2和H2S。(3)结合题给流程图可知，“调pH 1”前Fe2＋已经被氧化为Fe3＋，故“调pH1”的目的是除去Fe3＋、Cr3＋，同时保证Ni2＋不生成沉淀，由题表中数据可知，“调pH1”时溶液pH的范围为5.6≤pH<6.2。(4)在空气中加热Ni(OH)2可得NiOOH，根据得失电子守恒和原子守恒可得：4Ni(OH)2＋O24NiOOH＋2H2O。(5)由题图可知，随着H＋浓度的增大，CrO不断转化为Cr2O，离子方程式为2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O。A点时溶液中Cr2O的浓度为0.25 mol·L－1，则溶液中c(CrO)＝1.0 mol·L－1－0.25 mol·L－1×2＝0.5 mol·L－1，又c(H＋)＝1.0×10－7 mol·L－1，故该转化反应的平衡常数K＝＝1014；温度升高，溶液中CrO的平衡转化率减小，即平衡逆向移动，说明正反应放热，则该反应的ΔH<0。‎ ‎3．(15分)氨在工农业生产中应用广泛，可由N2、H2合成NH3。‎ ‎(1)天然气蒸汽转化法是目前获取原料气中H2的主流方法。CH4经过两步反应完全转化为H2和CO2，其能量变化示意图如下：‎ 7‎ 结合图象，写出CH4通过蒸汽转化为CO2和H2的热化学方程式：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝＋165.4 kJ·mol－1。‎ ‎(2)利用透氧膜，一步即获得N2、H2，工作原理如图所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4∶1计)。‎ ‎①起还原作用的物质是CH4。‎ ‎②膜Ⅰ侧所得气体中＝2，CH4、H2O、O2反应的化学方程式是10CH4＋8H2O＋O2===10CO＋28H2。‎ ‎(3)甲小组模拟工业合成氨在一恒温恒容的密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。t1 min时达到平衡，在t2 min时改变某一条件，其反应过程如图所示，下列说法正确的是D。‎ 7‎ A．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：KⅠT2>T1。‎ ‎②在T2、60 MPa条件下，A点v正>(填“>”“<”或“＝”)v逆，理由是在T2、60_MPa时A点未达到平衡时的体积分数，反应正向进行。‎ ‎③计算T2、60 MPa平衡体系的平衡常数Kp＝0.043或0.042_7MPa－2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，保留2位有效数字)。‎ 解析：(1)结合图象可知，第一步反应的热化学方程式为①CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206.4 kJ·mol－1，第二步反应的热化学方程式为②CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.0 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由①＋②得：CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH＝＋165.4 kJ·mol－1。‎ ‎(2)①结合工作原理图知，膜Ⅰ侧反应物为空气中的O2和H2O，得电子生成O2－和H2；膜Ⅱ侧反应物为CH4和O2－，失去电子生成CO和H2，起还原作用的是CH4。②设膜Ⅰ侧参加反应的空气中的n(N2)＝4 mol、n(O2)＝1 mol，则膜Ⅰ侧所得气体中n(N2)＝4 mol、n(H2)＝8 mol，膜Ⅰ侧的还原反应为O2＋4e－===2O2－和H2O＋2e－===H2↑＋O2－，则n(O2)反应＝1 mol，n(H2O)反应＝8 mol，膜Ⅱ侧的氧化反应为CH4＋O2－－2e－===2H2‎ 7‎ ‎＋CO，根据得失电子守恒，膜Ⅱ侧n(CH4)反应＝10 mol，故CH4、H2O、O2反应的化学方程式为10CH4＋8H2O＋O2===10CO＋28H2。‎ ‎(3)温度不变，平衡常数K不变，A项错误；若t2 min时改变的条件是大量通入N2或H2，则平衡时NH3的体积分数：φ(Ⅱ)<φ(Ⅰ)，B项错误；容器恒容，且过程Ⅰ和Ⅱ中混合气体的质量不变，混合气体的密度为固定值，C项错误；t2 min时改变条件，v逆瞬时不变后逐渐增大至不变，则平衡正向移动，所以改变的条件是向容器中加入反应物(可以是N2或H2或N2和H2的混合气)，D项正确。‎ ‎(4)①合成氨反应的正反应为放热反应，温度越高平衡时NH3的体积分数越小，所以T3>T2>T1。②在T2、60 MPa条件下，A点时NH3的体积分数小于平衡时NH3的体积分数，此时反应正向进行，所以v正>v逆。③结合图象知T2、60 MPa平衡时NH3的体积分数为60%，则平衡时φ(N2)＝15%，φ(H2)＝25%，Kp＝(60MPa×60%)2/[(60 MPa×15%)×(60 MPa×25%)3]≈0.043(MPa)－2。‎ ‎4．(15分)氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。‎ Ⅰ.化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料，可由六元环状物质(HB===NH)3通过如下反应制得：‎ ‎3CH4＋2(HB===NH)3＋6H2O===3CO2＋6H3BNH3‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)基态B原子的价电子排布式为2s22p1，B、C、N、O第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>B，CH4、H2O、CO2的键角按照由大到小的顺序排列为CO2>CH4>H2O。‎ ‎(2)与(HB===NH)3互为等电子体的有机分子为C6H6(填分子式)。‎ Ⅱ.氢气的安全贮存和运输是氢能应用的关键。‎ ‎(1)印度尼赫鲁先进科学研究中心的Datta和Pati等人借助ADF软件对一种新型环烯类储氢材料(C16S8)进行研究，从理论角度证明这种材料的分子呈平面结构(如图1)，每个杂环平面上下两侧最多可吸附10个H2分子。‎ ‎①C16S8分子中C原子和S原子的杂化轨道类型分别为sp2、sp3。‎ ‎②相关键长数据如表所示：‎ 化学键 C—S C===S C16S8中碳硫键 7‎ 键长/pm ‎181‎ ‎155‎ ‎176‎ 从表中数据可以看出，C16S8中碳硫键键长介于C—S键与C===S键之间，原因可能是C16S8分子中的碳硫键具有一定程度的双键性质。‎ ‎③C16S8与H2微粒间的作用力是范德华力。‎ ‎(2)具有储氢功能的铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，晶胞中Cu原子位于面心，Ag原子位于顶点，氢原子可进入到由Cu原子与Ag原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Ag原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2(晶胞结构如图2)相似，该晶体储氢后的化学式为Cu3AgH8。‎ ‎(3)MgH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞如图3所示，已知该晶体的密度为a g·cm－3，则晶胞的体积为 cm3(用含a、NA的代数式表示，NA表示阿伏加德罗常数的值)。‎ 解析：Ⅰ.(1)基态B原子的价电子排布式为2s22p1；一般情况下，同周期主族元素从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，但是由于N原子的2p轨道上的电子处于半充满的稳定状态，所以其第一电离能比O原子的大，因此，元素第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>B；CH4是正四面体形分子，键角为109°28′，H2O是V形分子，键角为105°，CO2是直线形分子，键角为180°，因此三者键角按照由大到小的顺序排列为CO2>CH4>H2O。(2)与(HB===NH)3互为等电子体的有机分子为C6H6。‎ Ⅱ.(1)①根据图1可知，C原子采取sp2杂化，S原子采取sp3杂化。②C16S8分子中的碳硫键具有一定程度的双键性质，从而导致C16S8中碳硫键键长介于C—S键与C===S键之间。③C16S8与H2微粒间的作用力为范德华力。(2)根据题意知，该晶胞中铜原子数＝6×＝3，银原子数＝8×＝1，氢原子可进入到由Cu原子与Ag原子构成的四面体空隙中，则H原子位于该晶胞内部，储氢后该晶胞中含有8个H，则该晶体储氢后的化学式为Cu3AgH8。(3)该晶胞中Mg原子数＝8×＋1＝2，H原子数＝2＋4×＝4，则该晶胞中含2个MgH2，该晶胞的体积V＝ cm3。‎ 7‎