- 2021-07-08 发布 |
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文档介绍
山东省青岛市2020届高三第三次模拟化学试题 Word版含解析
青岛市2020年高三自主检测 化学试题 1.答题前,考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置,认真核对条形码上的姓名、考生号和座号,并将条形码粘贴在指定位置上。 2.选择题答案必须使用 2B 铅笔(按填涂样例)正确填涂;非选择题答案必须使用 0.5 毫米黑色签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。 3.请按照题号在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁,不折叠、不破损。 可能用到的相对原子质量:H 1 O 16 K 39 Fe 64 Cr 52 一、选择题:本题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分。每小题只有一个选项符合题意。 1.化学与人类社会的生产、生活有着密切的联系,下列叙述正确的是 A. 苏打溶液显碱性,可用于治疗胃酸过多 B. “地沟油”经处理可生产生物柴油、燃料乙醇等,变废为宝 C. 石灰水、MgSO4 溶液均可喷涂在树干上消灭树皮上的过冬虫卵 D. 建筑材料“碳纳米泡沫”呈蛛网状,是一种具有磁性的新型有机材料 【答案】B 【解析】 【详解】A.苏打是Na2CO3,其溶液显碱性,碱性较强,对胃的刺激性较大,而小苏打的碱性较碳酸钠弱,所以一般用小苏打(NaHCO3)用于治疗胃酸过多,A选项错误; B.“地沟油”主要成分是高级脂肪酸甘油酯,经加工处理后,可用来制肥皂和生物柴油、燃料乙醇等,可以实现厨余废物的合理利用,B选项正确; C.过冬虫卵主要为蛋白质,石灰水能使蛋白质变性从而消灭树皮上的过冬虫卵,但MgSO4溶液不可以,C选项错误; D.“碳纳米泡沫”是一种碳单质,属于新型无机材料,D选项错误; 答案选B。 2.火药制备是我国古代闻名世界的化学工艺,原理为 2KNO3+S+3C=K2S+N2↑+ 3CO2 ↑。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是 A. K+的结构示意图: B. K2S 的电子式: C. CO2 的结构式为:O=C=O D. 16O2与 18O3 互为同位素 【答案】C 【解析】 【详解】A.K元素核电荷数为19,质子数为19,核外电子数为19,K+表示失去最外层一个电子,K+核外还有18个电子,各层电子数分别为2、8、8,K+的结构示意图为,故A错误; B.K2S结构中K+与S2-形成离子键,其电子式,故B错误; C.CO2中C原子与每个O原子形成两对共用电子对,电子式为,其结构式为O=C=O,故C正确; D.有相同质子数,不同中子数的原子或同一元素的不同核素互为同位素,则同位素的对象为原子,而16O2与 18O3均为单质,故D错误; 答案为C。 3.聚乳酸的结构简式如图 a,下列叙述错误的是 A. b 是合成聚乳酸的单体 B. 1mol 乳酸与足量钠反应,生成 2mol 氢气 C. n mol 乳酸缩聚生成图 a 结构,同时生成 n molH2O D. c 属于环酯,1molc 水解消耗 2molNaOH 【答案】B 【解析】 【详解】A.由聚乳酸的结构简式 可知,它是由乳酸发生缩聚反应得到的,它的单体是乳酸,结构简式为,故A正确; B.由乳酸结构简式可知,该结构中有羧基、醇羟基,均能与Na反应,化学方程式为+2Na+H2↑,则1mol 乳酸与足量钠反应,生成 1mol 氢气,故B错误; C.乳酸发生缩聚反应生成聚乳酸的化学方程式为n+nH2O,n mol 乳酸反应生成nmolH2O,故C正确; D.由c的结构简式可知,c 属于环酯,c与NaOH发生水解反应的化学方程式为+2NaOH2,则1molc 水解消耗 2molNaOH,故D正确; 答案为B。 4.下列关于原子结构及元素周期表的说法错误的是 A. 位于同一轨道内电子的运动状态也不相同 B. 位于 d 区和 ds 区的元素都是金属元素 C. 前四周期未成对电子数最多的元素位于ⅥB 族 D. 基态原子最外层电子排布为ns1 的元素均在ⅠA 族或ⅠB 族 【答案】D 【解析】 【详解】A .电子运动状态取决于主量子数(电子层),角量子数(电子亚层),磁量子数(电子轨道),自旋量子数(电子自旋方向),位于同一轨道内电子,它们的自旋方向不同,运动状态也不相同,故A正确; B.d区和ds区的元素包括副族和第VIII族元素,副族和第VIII族元素全部是金属元素,故B正确; C.前四周期元素即1~36号元素,未成对电子数最多的元素外围电子排布为3d54s1,共有6个未成对电子,该元素是铬,处于周期表中第四周期第ⅥB族,故C正确; D.基态原子的最外层电子排布是ns1,若为主族元素,则为第IA族,若为过渡金属元素,则为第VIB或IB元素,故D错误; 答案为D。 5.下列实验装置或操作能达到相应实验目的的是 A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ②④ 【答案】C 【解析】 【详解】①铁离子遇硫氰根离子溶液变红,滴有硫氰化钾溶液的硫酸铁溶液显红色,二氧化硫可与三价铁离子发生氧化还原反应,铁离子转化为亚铁离子,溶液红色褪去,二氧化硫显还原性,与二氧化硫的漂白性无关,故①错误; ②含有水蒸气的一氯甲烷是气体混合物,图中装置被浓硫酸密封,气体无法通过,无法实现干燥,故②错误; ③氯气通入硫化钠溶液中,将硫离子氧化为硫单质,氯气是氧化剂,S为氧化产物,氧化性:Cl2>S,元素的非金属性越强,其单质的氧化性越强,则非金属性:Cl>S,可以比较氯与硫的非金属性,故③正确; ④止水夹夹住橡皮管,从长颈漏斗中注水,至长颈漏斗中长颈部分在液面下,当长颈漏斗中液面高于烧瓶中液面,静置片刻,液面差不变,则气密性良好,故④正确; 综上所述,③④正确,答案选C。 6.耐光高效的拟除虫菊酯相继开发成功,其中一个重要的产品灭杀菊酯的结构如下图。下列说法正确的是 A. 该有机物分子式为C25H21O3NCl B. 该有机物中含有3个手性碳原子 C. 该有机物中的碳原子杂化方式为 sp2 或 sp3 D. 该有机物可以发生水解反应、加成反应、氧化反应 【答案】D 【解析】 【详解】A.根据结构简式可知它的分子中含有24个C,22个H,3个O,一个Cl和一个N原子,所以其分子式为C24H22O3NCl,故A错误; B.C原子连接4个不同的原子或原子团称为手性碳原子,根据结构可判断该结构中含有2个手性碳原子,位置如图,故B错误; C.根据结构简式可判断该结构中存在碳碳单键,碳氧双键,碳氮叁键,因而碳原子杂化方式为sp3、sp2、sp杂化,故C错误; D.根据结构简式中含有酯基,可发生水解反应,含有苯环,可发生加成反应,与苯环相连的碳原子中含有氢原子,可发生氧化反应,故D 正确; 答案为D。 7.原子序数依次增大的短周期主族元素 M、X、Y、Z、W,若它们的核外电子数用 n 表示,则有:n(M)+n(W)=n(X)+n(Z),2n(X)=n(Z)。含 0.9%YW 化合物的水溶液称为生理盐水,X、Y、Z 三元素组成两种化合物 A、B 的性质如图,下列说法正确的是( ) A. 因为非金属性 X>Z,所以简单氢化物沸点 X>Z B. MX2 与ZX2 是导致酸雨的“罪魁祸首” C. Y 分别与 X、Z 构成的化合物溶于水均因水解显碱性 D. ZX2、WX2 能使红色布条褪色,褪色原理相同 【答案】B 【解析】 【分析】 含 0.9%YW 化合物的水溶液称为生理盐水,则Y为Na元素、W为Cl元素,X、Y、Z 三元素组成两种化合物 A、B 的性质如图,由图可知,气体能使品红溶液褪色,说明气体为SO2,则A为Na2SO3,加入HCl,反应生成SO2,加入ClO2,生成B为Na2SO4,加入H2O2,生成B为Na2SO4,根据2n(X)=n(Z),X为O元素、Z为S元素,再根据n(M)+n(W)=n(X)+n(Z),M为N元素。 【详解】A. X为O元素、Z为S元素,因为H2O分子之间存在氢键,而硫化氢分子是不存在氢键,所以简单氢化物沸点 :H2O>H2S,A错误; B. X为O元素,M为N元素,Z为S元素,MX2为NO2、ZX2为 SO2,氮氧化物和SO2是导致酸雨的“罪魁祸首”,B正确; C. X为O元素、Y为Na元素、Z为S元素,此三种元素形成的化合物的水溶液不一定显碱性,如Na2SO4水溶液显中性,C错误; D. ZX2为 SO2,WX2 为ClO2,均能使红色布条褪色,但褪色原理不相同,D错误。 故答案为:B。 【点睛】漂白原理: ①氧化还原反应:这类漂白剂一般都具有强氧化性,能把有色物质氧化成无色物质,比如氯气、漂白粉、过氧化氢、过氧化钠等; ②化合反应:这类型的是二氧化硫,它能跟某些有色物质结合,生成不稳定的无色物质,因此二氧化硫的漂白效果是不稳定的,暂时的; ③物理吸附作用:一些多孔状的物质,比如活性炭,硅藻土等都具有比较大的表面积,可以吸附色素。 8.某化工厂充分利用工业废气中的 CO、CO2,将氯代烃、氯碱工业和甲醇联合生产,减少了环境污染,具体流程如图。下列叙述错误的是 A. 为减少副反应的发生,过程Ⅱ中的装置需使用阳离子交换膜 B. 在过程Ⅲ中实现了CuCl2 的再生 C. 理论上每生成 1molCH3OH,可得到1molC2H4Cl2 D. 过程Ⅳ中的反应是C2H4+2CuCl2=C2H4Cl2+2CuCl 【答案】C 【解析】 【分析】 根据联合生产流程图分析可知,过程Ⅱ中发生反应2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,生成的H2参与过程Ⅰ,与CO2、CO反应生成CH3OH,Cl2参与过程Ⅲ发生反应2CuCl+Cl2=2CuCl2,CuCl2进入过程Ⅳ中发生反应2CuCl2+C2H4=C2H4Cl2+2CuCl,据此分析解答。 【详解】A.根据上述分析可知,过程Ⅱ为电解饱和NaCl溶液的过程,为减少副反应的发生,装置中可使用阳离子交换膜,A选项正确; B.过程Ⅲ发生的反应主要为过程Ⅳ产生的CuCl与Cl2反应生成CuCl2,CuCl2再进入过程Ⅳ反应,实现了CuCl2的再生,B选项正确; C.过程Ⅰ为H2与CO2、CO反应生成CH3OH,过程中H元素的化合价由0价升高为+1价,则每生成1molCH3OH转移4mol电子,过程Ⅲ发生反应2CuCl+Cl2=2CuCl2,过程Ⅳ中发生反应2CuCl2+C2H4=C2H4Cl2+2CuCl,每生成1molC2H4Cl2转移2mol电子,结合过程Ⅱ中发生的反应,则理论上每生成1molCH3OH,可得到2molC2H4Cl2,C选项错误; D.由分析可知,过程Ⅳ中反应是C2H4+2CuCl2=C2H4Cl2+2CuCl,D选项正确; 答案选C。 9.亚铁氰化钾属于欧盟批准使用的食品添加剂,受热易分解: 3K4[Fe(CN)6]12KCN+Fe3C+2(CN)2↑+N2↑+C,下列关于该反应说法错误的是 A. Fe2+的最高能层电子排布为 3d6 B. 配合物K4[Fe(CN)6]中配位原子是碳原子 C. (CN)2分子中σ键和π键数目比为 3:4 D. 已知 Fe3C 晶胞中每个碳原子被 6 个铁原子包围,则铁的配位数是 2 【答案】A 【解析】 【详解】A.Fe为26号元素,其原子核外共有26个电子,Fe原子失去4s轨道上的2个电子得到Fe2+,则Fe2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,其最高能层电子排布为3s23p63d6,A选项错误; B.配合物K4[Fe(CN)6]中配体为CN-,由于电负性N>C,所以C原子提供孤对电子,即配位原子是碳原子,B选项正确; C.(CN)2分子的结构式为N≡C—C≡N,单键为σ键,三键含有1个σ键和2个π键,因此(CN)2分子中σ键和π键数目比为3:4,C选项正确; D.Fe3C的晶胞结构中碳原子的配位数为6,与碳原子紧邻的铁原子,以C原子为原点建立三维坐标系,Fe原子位于坐标轴上且关于原点(碳原子)对称,6个Fe形成的空间结构为正八面体,故C原子的配位数为6,配位数之比等于相应原子数目反比,则Fe原子配位数为,D选项正确; 答案选A。 10.反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)使用不同催化剂的调控中,研究人员发现,一定条件下,Pt 单原子催化剂有着高达 90.3% 的甲醇选择性。反应历程如图,其中吸附在催化剂表面上的物种用*表示,TS 表示过渡态。 下列说法正确的是 A. 该反应的△H>0 B. 经历 TS1,CO2共价键发生断裂,且生成羧基 C. 能垒(活化能)为 1.48ev 的反应为 HCOOH*(g)+2H2(g)=H2COOH*(g)+H2(g) D. 如果换用铜系催化剂,所得反应历程与上图相同 【答案】C 【解析】 【详解】A.由图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应为放热反应,△H<0,A错误; B.由图可知,经历 TS1,CO2共价键发生断裂,生成了HCOO*,再经历TS2才形成羧基,B错误; C.能垒(活化能)为 1.48ev 的是TS2过渡态,E=-0.18ev-(-1.66ev)=1.48ev,反应的化学方程式:HCOOH*(g)+2H2(g)=H2COOH*(g)+H2(g),C正确; D.催化剂能改变反应的活化能,若换用铜系催化剂,不同催化剂,能不同程度地改变反应历程,D错误; 答案选C。 二、选择题:本题共 5 小题,每小题 4 分,共 20 分。每小题有一个或两个选项符合题意,全都选对得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错的得 0 分。 11.近期,美国某研究小组在《Nature Energy》报道了一种CO2 电解装置,膜界面处的离子通过中间通道重组直接制备高纯 HCOOH 溶液,其工作原理如图。下列说法正确的是 A. a 电极连接直流电源的正极 B. 该电解池工作原理2CO2+2H2O2HCOOH+O2 C. M、N 分别阴离子交换膜、阳离子交换膜 D. 电路中转移1mole- 时,阳极产生5.6LO2 【答案】BC 【解析】 【详解】A.由题中图示可知,a电极发生还原过程,得电子被还原,为阴极,则a电极与电源负极相连,故A错误; B.由题中图示可知,a电极发生还原过程,得电子被还原,为阴极,b电极发生氧化过程,失电子被氧化,为阳极,则阴极CO2在酸性环境下得电子,电极反应为2CO2+4e-+4H+=2HCOOH,阳极H2SO4溶液中氢氧根失电子,由于是强酸性环境下,则电极反应为2H2O-4e-=O2+4H+,该电解池工作原理2CO2+2H2O2HCOOH+O2,故B正确; C.根据a电极为阴极,由电极反应可知,阴极区附近消耗了氢离子,使阴离子浓度增大,b电极为阳极,由电极反应可知,阳极区附近产生了氢离子,使阳离子浓度增大,电解池中阳离子向阴极区移动,阴离子向阳极区移动,可判断M为阴离子交换膜,N为阳离子交换膜,故C正确; D.由阳极b的电极反应2H2O-4e-=O2+4H+可知,转移4mole-,产生1molO2,则转移1mole-,产生0.25molO2,由于没有注明是标准状况,不能用气体摩尔体积Vm=22.4L/mol 计算,不能得出O2的体积,故D错误; 答案为BC。 12.将 SO2 分别通入无氧、有氧的浓度均为 0.1 mol·L-1的 BaCl2 溶液和 Ba(NO3)2 溶液中,除 BaCl2 溶液(无氧)外,都产生白色沉淀。实验测得各溶液 pH 变化曲线如图: 下列说法正确的是 A. 曲线a所示溶液pH降低的原因:SO2+H2OH2SO3H++HSO B. 依据曲线b可推知0.2 mol·L-1KNO3溶液(无氧)能氧化SO2 C. 曲线c所示溶液中发生反应的离子方程式为:Ba2++SO2+O2=BaSO4↓ D. 曲线d所表示的过程中NO是氧化SO2的主要微粒 【答案】AB 【解析】 【详解】A.曲线a表示无氧环境下,氯化钡溶液 pH变化减小,说明二氧化硫与水反应生成了弱酸亚硫酸,溶液pH降低的原因是SO2+H2OH2SO3H++HSO,A选项正确; B.根据曲线b可知,0.1 mol·L-1的Ba(NO3)2在无氧环境下可以氧化二氧化硫,依据该实验预测0.2 mol·L-1的KNO3溶液(无氧)也可以氧化SO2,B选项正确; C.曲线c表示有氧环境下,氯化钡溶液pH变化较大,则说明二氧化硫被氧气氧化为强酸硫酸,反应的方程式是2Ba2++O2 +2SO2+2H2O=2BaSO4↓+4H+,C选项错误; D.氯化钡、硝酸钡在有氧环境下,pH变化几乎相同,所以不能说明曲线d所表示的过程中NO是氧化SO2的主要微粒,D选项错误; 答案选AB。 【点睛】本题考查了性质实验方案的设计,明确实验目的及实验原理为解答关键,注意对比实验,试题充分考查学生的分析、理解能力及化学实验能力。 13.向含有淀粉的 KIO3 酸性溶液滴加 NaHSO3 溶液,溶液先变蓝后褪色。下列说法错误的是 A. 溶液先变蓝的原因:2IO+5HSO=I2+5SO+H2O+3H+ B. 溶液恰好褪色时 n(KIO3):n(NaHSO3)=1:3 C. 还原性 I-> HSO>I2 D. 若向含有淀粉的 NaHSO3 溶液中滴加过量 KIO3 酸性溶液,则溶液变蓝不褪色 【答案】C 【解析】 【详解】A.溶液变成蓝色,说明有单质碘生成,即I元素化合价由+5价降低至0价,被还原,IO为氧化剂,S元素的化合价由+4价升高至+6价,被氧化,HSO为还原剂,反应的离子方程式为2IO+5HSO=I2+5SO+H2O+3H+,A选项正确; B.溶液褪色,说明碘单质又被亚硫酸氢钠还原,离子方程式为I2+HSO=2I-+SO+3H+,结合A选项,可知溶液恰好褪色时n(KIO3):n(NaHSO3)=1:3,B选项正确; C.由A选项中的反应可知,还原性:HSO>I2,由B选项中的反应可知,还原性HSO>I-,又还原性I->I2,则还原性:HSO>I->I2,C选项错误; D.若向含有淀粉的 NaHSO3 溶液中滴加过量KIO3酸性溶液,由于氧化性IO>I2,所以不会出现I2被还原的情况,即溶液变蓝不褪色,D选项正确; 答案选C。 14.富硼渣中含有镁硼酸盐(2MgO·B2O3)、镁硅酸盐(2MgO·SiO2)及少量Al2O3、FeO 等杂质。由富硼渣湿法制备硫酸镁晶体和硼酸(H3BO3)晶体的一种工艺流程如下: 为了获得晶体,会先浓缩溶液接近饱和,然后将浓缩液放入高压釜中,控制温度进行结晶(硫酸镁与硼酸溶解度随温度的变化如图)。下列说法错误的是 A. 该工艺流程中加快反应速率的措施有 2 种 B. 在高压釜中,先降温结晶得到硼酸晶体,再蒸发结晶得到硫酸镁晶体 C. “酸浸”中镁硼酸盐发生反应2MgO·B2O3+2H2SO4+H2O2MgSO4+2H3BO3 D. 加入“MgO”后过滤,所得滤渣主要是Al(OH)3 和Fe(OH)3 【答案】B 【解析】 【分析】 根据工艺流程分析,将富硼渣研磨后得到富硼渣粉后用热的H2SO4溶液酸浸,发生反应2MgO·B2O3+2H2SO4+H2O2MgSO4+2H3BO3、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O、FeO+H2SO4=FeSO4+H2O,浸出渣的主要成分为SiO2,浸出液中含有MgSO4、H3BO3、Al2(SO4)3和FeSO4,加入H2O2可将Fe2+氧化为Fe3+,再加入MgO调节pH可得到Al(OH)3 和Fe(OH)3的沉淀,过滤后将滤液浓缩后放入高压釜中,控制温度结晶分别得到硫酸镁晶体和硼酸晶体。 【详解】A.根据分析可知,该工艺流程中加快反应速率的措施有研磨(增大反应物的接触面积)、加热2种措施,A选项正确; B.根据硫酸镁与硼酸溶解度随温度的变化图可知,大约80℃之前硫酸镁和硼酸的溶解度随温度的升高而升高,因此先降温结晶会同时得到硫酸镁和硼酸的晶体,正确的操作应为浓缩后,升温控制温度在200℃以上结晶,趁热过滤得到硫酸镁晶体,再降温结晶,得到硼酸晶体,B选项错误; C.由上述分析可知,“酸浸”时镁硼酸盐发生的反应为2MgO·B2O3+2H2SO4+H2O2MgSO4+2H3BO3,C选项正确; D.加入MgO调节pH可得到Al(OH)3和Fe(OH)3的沉淀,即过滤后的滤渣主要为Al(OH)3 和Fe(OH)3的沉淀,D选项正确; 答案选B。 15.常温下,向二元弱酸H2Y溶液中滴加 KOH 溶液,所得混合溶液的 pH 与 P[P=或 变化关系如图所示。下列说法正确的是 A. 曲线 M 表示 随 pH 的变化关系 B. Ka2 的数值是10-6 C. e 点溶液中:2c(Y2-)+c(HY-)﹣c(K+)+c(OH-)=0.001mol·L-1 D. KHY 溶液中:c(K+)>c(HY﹣)>c(H+)>c(Y2-)>c(H2Y) 【答案】CD 【解析】 【分析】 随着pH的增大,H2Y的电离程度逐渐增大,溶液中的逐渐增大, 逐渐减小,则lg逐渐增大,因此曲线M表示pH与lg的变化关系,lg逐渐减小,曲线N表示pH与lg的变化关系。 【详解】A.随着pH的增大,H2Y的电离程度逐渐增大,溶液中的逐渐增大, 逐渐减小,则lg逐渐增大,因此曲线M表示pH与lg的变化关系,lg逐渐减小,曲线N表示pH与lg的变化关系,故A错误; B.由H2YH++HY-、HY-H++Y2-可知,Ka2=根据题中图示,pH=3时,c(H+)=10-3mol/L,lg=1.3,则=101.3,Ka2== =10-4.3,故B错误; C.e 点溶液中,存在K+、H+、Y2-、HY-、OH-,溶液呈现电中性的,由电荷守恒得c(K+)+c(H+)=2c(Y2-)+c(HY-)+c(OH-),e 点pH=3,c(H+)=0.001mol·L-1,则c(H+)=2c(Y2-)+c(HY-)+c(OH-)- c(K+),所以2c(Y2-)+c(HY-)+c(OH-)-c(K+)=0.001 mol·L-1,故C正确; D.KHY溶液中,HY-的水解常数Kh2= ,根据图象中c点坐标可知,pH=2时lg=0.7,则c(OH-)=1´10-12mol/L、=100.7,代入水解常数的计算公式可得Kh2=,HY-的水解常数小于其电离常数,所以HY-的电离程度大于其水解程度,KHY溶液呈现酸性,则溶液中c(Y2-)>c(H2Y),由于还存在水的电离,c(H+)>c(Y2-),所以KHY 溶液中:c(K+)>c(HY﹣)>c(H+)>c(Y2-)>c(H2Y),故D正确; 答案为CD。 三、非选择题:本题共 5 小题,共 60 分。 16.1797年法国化学家沃克兰从当时称为红色西伯利亚矿石中发现了铬,后期人类发现铬元素在其他方面有重要用途。 (1)Cr与K位于同一周期且最外层电子数相同,两种元素原子第一电离能的大小关系为K____Cr (填“>”或“<”)。 (2)氮化铬(CrN)具有极高的硬度和力学强度、优异的抗腐蚀性能,请写出Cr3+基态核外电子排布式为____;CrN 晶体类型与 NaCl 晶体相同,但前者熔点(1282℃)比后者(801℃)的高,主要原因是____。 (3)Cr3+可与很多分子或离子形成配合物, 如图配合物中 Cr3+的配位数为_________,配体中采取sp3杂化的元素是__________。 (4)铬的一种氧化物的晶胞结构如图所示,其中氧离子与晶体镁堆积方式一致,铬离子在其八面体空隙中(如:CrA在O1、O2、O3、O4、O5、O6 构成的八面体空隙中)。 ①该氧化物的化学式为 ______。 ②该晶胞有 _____%八面体空隙未填充阳离子。 ③已知氧离子半径a cm,晶胞的高为bcm,NA代表阿伏加德罗常数的值,该晶体的密度为____g·cm-3(用含a、b和NA的代数式表示)。 【答案】 (1). < (2). [Ar]3d3 (3). 氮化铬中的离子所带电荷数多,晶格能较大 (4). 6 (5). C、N、O (6). Cr2O3 (7). 33.3 (8). 【解析】 【分析】 根据离子半径和核外电子排布比较电离能大小,结合核外电子排布规律书写核外电子排布式,根据配合物理论判断离子配位数,结合杂化轨道互斥理论判断杂化方式,利用均摊法得出物质的化学式,结合立体几何知识根据公式进行晶胞的计算。 【详解】(1)Cr原子的原子半径小、核电数更大,对核外电子的吸引更大,故第一电离能K<Cr; (2)Cr为24号元素,其原子核外共有24个电子,Cr失去3个电子得到Cr3+,则Cr3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3,氮化铬(CrN)和NaCl均为离子晶体,氮化铬中的离子所带电荷数多,晶格能较大,所以熔点:CrN>NaCl; (3)根据图示配合物的结构分析可知,Cr3+的配位数为6,配体中C、N、O采取sp3杂化; (4)①有晶胞示意图可知,该晶胞中氧离子位于晶胞的顶点、面心和体内,则1个晶胞中氧离子的个数为,铬离子位于晶胞的体内,则1个晶胞中铬离子的个数为4,氧离子和铬离子的个数比为6:4=3:2,则该氧化的化学式为Cr2O3; ②该晶胞中共有12个正八面体空隙,其中8个正八面体空隙中填充了Cr3+,则该晶胞中有4个未填充阳离子的八面体空隙,所占比例为; ③已知氧离子的半径为a cm,则底面边长为2a cm,又晶胞的高度为b cm,所以晶胞的体积 ,一个晶胞中含有2个Cr2O3,其质量,所以该晶体的密度。 17.乙烯是重要的化工原料,目前主要通过石油炼化制备。随着化石燃料资源日益减少,科研工作者正在探索和研发制备乙烯的新方法。 Ⅰ.甲烷在一定条件下脱氢可生成乙烯:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)△H>0 (1)活化能Ea正____Ea逆(填“>”、“=”或“<”,下同);k正、k逆表示速率常数,当升高温度时,k正增大的倍数____k逆增大的倍数。 Ⅱ.利用生物无水乙醇催化脱水制备乙烯 主反应 i:C2H5OH(g)C2H4(g)+H2O(g)△H1=+45.5 kJ/mol 副反应 ii:2C2H5OH(g)C2H5OC2H5(g)+H2O(g)△H2=﹣19.0 kJ/mol 副反应 iii:C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)+H2O(g)△H3 (2)求△H3=____。 (3)在 2L 恒容密闭容器中充入2mol C2H5OH(g)和一定量的催化剂进行反应,平衡体系中含碳组分的物质的量分数随温度的变化如图所示: ①图中 Y 代表____(填“C2H4”或“C2H5OC2H5”),请解释原因____。 ②主反应 i 在 A 点达到平衡状态标志为____。 a.乙烯浓度不再变化 b.容器内压强不随时间变化 c.混合气体的密度不随时间变化 d.△H 不再变化 ③380℃时,假设乙醇完全反应,则反应 iii 的平衡常数 K=____。 【答案】 (1). > (2). > (3). +110kJ/mol (4). C2H4 (5). 生成C2H4的反应为吸热反应,温度升高平衡正向移动,C2H4的物质的量分数增大 (6). ab (7). 【解析】 【分析】 Ⅰ.(1)该反应正反应为吸热反应,正反应活化能大于逆反应活化能;温度升高,平衡正反应方向移动; Ⅱ. (2)根据盖斯定律,主反应i×2-副反应ii可得副反应iii,据此计算△H3; (3)①根据主反应i和副反应iii可知,生成乙烯的反应均为吸热反应,升高温度,平衡正反应方向移动,乙烯的物质的量分数增大,据此判断; ②a. 乙烯浓度不再变化,说明正逆反应速率相等; b. 该反应为气体分子数增大的反应,压强一定,反应达到了平衡; c. 反应前后气体总质量不变,总体积不变,混合气体的密度不变; d. △H不再变化,不能说明反应达到了平衡; ③平衡时,设乙烯为x mol,乙醚为y mol,380时,由图像可知x=4y,乙醇完全消耗,根据碳元素守恒,n(C2H5OH)=n(C2H4)+2n(C2H5OC2H5),则x+2y=2,再根据氢元素守恒求n(H2O),最后计算。 【详解】Ⅰ.(1)该反应正反应为吸热反应,活化能Ea正>Ea逆;温度升高,平衡正反应方向移动,k正增大的倍数大于k逆增大的倍数,故答案为:>;>; Ⅱ. (2)根据盖斯定律,主反应i×2-副反应ii可得副反应iii:C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)+H2O(g),则△H3=2△H1-△H2=45.5kJ/mol×2+19.0kJ/mol=+110kJ/mol,故答案为:+110kJ/mol; (3)①根据主反应i和副反应iii可知,生成乙烯的反应均为吸热反应,升高温度,平衡正反应方向移动,乙烯的物质的量分数增大,所以图中Y代表的是C2H4,故答案为:C2H4;生成C2H4的反应为吸热反应,温度升高平衡正向移动,C2H4的物质的量分数增大; ②a. 乙烯浓度不再变化,说明正逆反应速率相等,反应达到了平衡,a选; b. 该反应为气体分子数增大的反应,容器内压强不随时间变化,反应达到了平衡,b选; c. 反应过程中气体总质量始终不变,总体积不变,混合气体的密度始终不变,所以混合气体的密度不随时间变化,不能说明反应达到了平衡,c不选; d. △H不再变化,不能说明反应达到了平衡,d错误;故答案为:ab; ③平衡时设乙烯为x mol,乙醚为y mol,380时,由图像可知x=4y,由于乙醇完全消耗,根据元素守恒,n(C2H5OH)=n(C2H4)+2n(C2H5OC2H5),则x+2y=2,解得:x=,y=,再根据氢元素守恒,n(H2O)=,= =,故答案为:。 【点睛】由图像可知,380时,Y是乙烯的曲线,其物质的量分数为,X是乙醚的曲线,其物质的量分数为,平衡时设乙烯为x mol,乙醚为y mol,x=4y,由于乙醇完全消耗,根据元素守恒,列式计算即可。 18.某实验兴趣小组模拟工业制备高铁酸钾(K2FeO4)并测定产品纯度,涉及反应 ①2FeCl3+10NaOH+3NaClO=2Na2FeO4+9NaCl+5H2O ②Na2FeO4+2KOH=K2FeO4+2NaOH 已知高铁酸钾易溶于水,微溶于浓 KOH 溶液;在强碱性溶液中稳定,酸性至弱碱性条件下,与水反应放出氧气。 Ⅰ.制备 NaClO,实验装置如下图。 (1)仪器 X 的名称为____。 (2)B中盛装的液体是____,玻璃管 a 的作用是____。 Ⅱ.制备 K2FeO4 晶体 第①步:将制得的 NaClO 溶液转移到大烧杯中,依次加入适量 NaOH 和 FeCl3 溶液,得 Na2FeO4; 第②步:加入适量 KOH 固体至饱和,得湿产品; 第③步:洗涤、干燥,得 K2FeO4 晶体。 (3)第②步中能得到湿产品的原因是___。 (4)第③步“洗涤”时,洗涤剂不用蒸馏水,而采用 95%的乙醇,原因是_______。 Ⅲ.测定 K2FeO4 纯度 测定制得的 K2FeO4 的纯度可用滴定法,滴定时有关反应的离子方程式为: a.FeO+CrO+2H2O=CrO+Fe(OH)3↓+OH- b.2CrO +2H+=Cr2O+H2O c.Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O (5)称取 2.0g 制得的 K2FeO4 产品溶于适量 KOH 溶液中,加入足量 KCrO2,充分反应后过滤,将滤液转移到 250mL 容量瓶定容。取 25.00mL 定容后的溶液于锥形瓶,加入稀硫酸酸化,滴加几滴二苯胺磺酸钠做指示剂,用 0.10mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2 标准溶液滴定,终点由紫色变为绿色。重复操作2次,平均消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积为26.00 mL。则标准液应选用______ (填“酸式”或“碱式”)滴定管,该 K2FeO4 样品的纯度为 _____。 【答案】 (1). 蒸馏烧瓶 (2). 饱和食盐水 (3). 平衡压强 (4). 相同条件下,K2FeO4溶解度小于 Na2FeO4 (5). K2FeO4易溶于水且与水反应,95%乙醇能减少 K2FeO4溶解损失 (6). 酸式 (7). 85.8% 【解析】 【分析】 本实验的目的是模拟工业制备高铁酸钾(K2FeO4)并测定产品纯度;首先制备NaClO,装置A中利用浓盐酸和二氧化锰固体共热制取氯气,产生的氯气中混有HCl气体,可在装置B中盛放饱和食盐水将HCl除去,之后通入C中与NaOH溶液反应制取NaClO,装置D吸收未反应的氯气;然后制备K2FeO4晶体,将制得的NaClO溶液转移到大烧杯中,依次加入适量NaOH和FeCl3溶液,得Na2FeO4;由于相同条件下,K2FeO4溶解度小于 Na2FeO4,所以向Na2FeO4溶液中加入适量KOH的固体至饱和,可以析出K2FeO4晶体,之后经过滤、洗涤、干燥得到K2FeO4晶体;之后用滴定法测定K2FeO4晶体的纯度。 【详解】(1)根据仪器X的结构特点可知其为蒸馏烧瓶; (2)B中盛装饱和食盐水除去氯气中混有的HCl气体;玻璃管a 与大气相通,可以平衡压强,防止装置内压强过高; (3)参考侯德榜制碱法可知,相同条件下,K2FeO4溶解度小于 Na2FeO4,所以向Na2FeO4溶液中加入适量KOH的固体至饱和,可以析出K2FeO4晶体; (4)高铁酸钾易溶于水,与水反应放出氧气,用蒸馏水洗涤会造成产品的溶解损失,所以用95%的乙醇洗涤降低损失; (5)(NH4)2Fe(SO4)2标准液中存在铵根和Fe2+的水解使溶液显酸性,所以需要用酸式滴定管;根据方程式c可知n(Cr2O)=n[(NH4)2Fe(SO4)2],根据方程式a、b可知25.00mL待测液中n(FeO)=n(Cr2O),所以n(FeO)=n[(NH4)2Fe(SO4)2]=0.026L×0.10mol/L×=mol,所以样品中n(K2FeO4)=mol×=mol,所以样品的纯度为×100%=85.8%。 【点睛】侯德榜制碱法中由于碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠,所以向饱和氨盐水中通入过量二氧化碳析出碳酸氢钠,本实验中,向Na2FeO4溶液中加入KOH得到K2FeO4的原理与之相似,学生应注意知识的迁移与应用。 19.钒和五氧化二钒在工业中应用广泛,某工厂从钒渣(主要成分有 V2O3、FeO,还含有少量 CuO、Al2O3 等)中回收金属,工艺流程如图: 已知:①KspCu(OH)2=1.0×10-21,KspFe(OH)3=4.0×10-38 ,KspFe(OH)2=8.0×10-16 ②NH4VO3 难溶于水,(VO2)2SO4 易溶于水。 (1)制取纯净的 Al2O3 需要经过“一系列操作”为过滤、___、___。 (2)滤渣 1 在“煅烧”过程中,主要成分 V2O3 转化为可溶性 NaVO3,写出其反应的化学方程式______ 。 (3)加入稀硫酸后,酸浸液中 VO与 VO能大量共存的原因是______ (用离子方程式解释)。 (4)常温下调节酸浸液的 pH=___,即可以完全除去铁、铜两种元素对应的离子; 实际 pH 值要调整到 8,其目的是______。 (5)请写出煅烧滤渣 3 时,发生反应的化学方程式 ________。 【答案】 (1). 洗涤 (2). 灼烧 (3). V2O3+Na2CO3+O2 2NaVO3+CO2 (4). VO+2H+VO+H2O(反过来写也得分) (5). 6 (6). 使 VO+H2OVO+2H+平衡正向移动(或使 VO+2H+VO+H2O逆向移动),VO更多转化为 VO (7). 2NH4VO32NH3↑+V2O5+H2O 【解析】 【分析】 根据钒渣中主要成分有V2O3、FeO,还含有少量的CuO、Al2O3,加NaOH溶液时发生Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,滤液1中通入足量二氧化碳生成Al(OH)3沉淀,过滤后,洗涤、灼烧得到Al2O3;根据滤渣1含V2O3、FeO、CuO,煅烧时主要发生V2O3与Na2CO3、O2反应生成NaVO3和CO2,据此写出化学方程形式;且FeO被氧化为Fe2O3,加酸溶液时溶液中含铁离子、铜离子,滤渣2为Fe(OH)3、Cu(OH)2,由Ksp可知,保证铜离子完全沉淀时,铁离子已经完全沉淀,计算需要调节的pH值;实际pH值要调整到8,使化学平衡移动,VO更多的转化为VO,在滤液2中加入(NH4)2SO4溶液,生成NH4VO3沉淀,煅烧得到V2O5,以此来解答。 【详解】(1)因为滤液1中主要存在AlO2-,通入足量的CO2,发生AlO2-+2H2O+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-反应,由Al(OH)3沉淀制取纯净的Al2O3,需要经过过滤、洗涤、灼烧(或煅烧);答案为洗涤、灼烧(煅烧)。 (2)煅烧时,滤渣1的主要成分V2O3转化为可溶性NaVO3,钒元素由+3价失电子变为+5价,V2O3作还原剂,空气中O2得电子作氧化剂,其反应的化学方程式为Na2CO3+V2O3+O22NaVO3+CO2;答案为:Na2CO3+V2O3+O22NaVO3+CO2。 (3)加入稀硫酸后,酸浸液中VO3-与VO2+存在VO+2H+VO+H2O或VO+H2OVO+2H+化学平衡,因而能大量共存。答案为:VO+2H+VO+H2O或VO+H2OVO+2H+。 (4)加酸溶液时溶液中含铁离子、铜离子,滤渣2为Fe(OH)3、Cu(OH)2,当c(Fe3+)<10-5mol/L时,则铁离子沉淀完全,根据Ksp=c(Fe3+)×c3(OH-),所以c(OH-)==mol/L=1.58×10-11mol/L,当c(Cu2+)<10-5mol/L,则铜离子沉淀完全,根据Ksp=c(Cu2+)×c2(OH-),所以c(OH-)==mol/L=10-8mol/L,因而使Fe3+沉淀完全所需的OH-浓度远小于使Cu2+沉淀完全所需的OH-浓度,则保证铜离子完全沉淀时,铁离子早已经沉淀完全,则由Cu2+沉淀完全所需的c(OH-)=10-8mol/L可知,常温下调节酸浸液的pH=6,即可以完全除去铁、铜两种元素对应的离子,由于VO与VO存在①VO+H2OVO+2H+或②VO+2H+VO+H2O化学平衡,所以实际pH值要调整到8,使上述平衡①正向移动,或使②逆向移动,VO更多的转化为VO;答案为6;使VO+H2OVO+2H+平衡正向移动,或使VO+2H+VO+H2O化学平衡逆向移动,VO更多的转化为VO。 (5)由题图转化关系和给予的信息可知,滤液2中加入(NH4)2SO4溶液,产生NH4VO3沉淀,过滤,滤渣 3是NH4VO3,煅烧生成V2O5、NH3和H2O,其化学方程式为2NH4VO32NH3↑+V2O5+H2O↑;答案为2NH4VO32NH3↑+V2O5+H2O↑。 【点睛】本题应特别注意第(4)小问,钒渣中FeO,在加入Na2CO3、足量的空气中煅烧时,FeO也被氧化,化合价由+2价变为+3价,因而加H2SO4酸浸时,只存在Fe3+、Cu2+、VO等,调pH时,必须先根据Ksp值分别计算使Fe3+、Cu2+沉淀完全所需OH-的浓度,比较其大小,才能判断铜离子完全沉淀时,铁离子早已经沉淀完全,才能以Cu2+沉淀完全的pH值为基准。 20.G 是合成抗新冠病毒药物的中间体,合成路线如图所示: 已知:R1COOR2+R2-OH(R、R1、R2分别为烃基) 回答下列问题: (1)G 中官能团的名称为____。 (2)C 的结构简式为____。 (3)写出 D 到 E 的方程式____,该反应类型为____。 (4)标 出 F 中的手性碳原子___。 (5)H 与 G互为同分异构体,写出符合以下条件的一种结构简式____ ①能发生水解反应;②核磁共振氢谱峰面积之比为 2:2:9:9 (6)已知RX RMgX (X 表示卤素 原子) ,以苯甲醇 为原料制备 ,画出合成路线图___(无机试剂及有机溶剂任选)。 【答案】 (1). 羟基、醚键 (2). (3). +(CH3CO)2O+CH3COOH (4). 取代反应 (5). (6). (或或) (7). 【解析】 【分析】 A发生氧化反应生成B;根据C生成D的反应条件可知,该过程发生题目所给反应,所以C中含有酯基,再结合B的结构简式以及C的分子式可知C的结构简式为,D的结构简式为;D发生取代反应生E,E发生与发生加成反应生成F,F发生取代反应生成G。 【详解】(1)根据G的结构简式可知其官能团为醚键、羟基; (2)根据分析可知C为; (3)D为,其中一个羟基上的氢原子被—COCH3代替生成E,化学方程式为+(CH3CO)2O+CH3COOH,该反应属于取代反应; (4)连接四个不同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子,所以F中的手性碳原子为(*标出); (5)H与G互为同分异构体,满足: ①能发生水解反应,根据G的结构简式可知H应含有酯基; ②核磁共振氢谱峰面积之比为2:2:9:9,则其苯环上应有两个处于对位的不同取代基( 这样才有2:2),则符合条件的有、 、; (6)苯甲醇为,目标产物为,根据题目所给的“已知”反应可知,可以由和合成;可以由和发生酯化反应生成,而苯甲醇可以被氧化成苯甲酸;根据RX RMgX可知可以由生成,而可以和HBr发生取代反应生成; 综上所述合成路线为。 【点睛】合成路线的设计为本题难点,解决问题的关键是要理解题目所给的反应机理,同时对比目标产物和所给反应中的物质,找到相似之处,再进行替换即可。查看更多