山西省2020届高三考前适应性测试(二)A卷理综化学试题 Word版含解析

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山西省2020届高三考前适应性测试(二)A卷理综化学试题 Word版含解析

- 1 - 理科综合化学部分 可能用到的相对原子质量:H1 C12 O16 C135.5 Si28 S32 K39 Ti48 Mn55 第 I 卷 一、选择题:每小题只有一个正确选项 1.化学在生产生活中有非常广泛的应用。下列说法正确的是 A. 生产合成橡胶和合成纤维均以石油、煤、天然气为主要原料 B. 应该推广“废旧塑料充分焚烧”以有效治理“白色污染” C. 蛋白质除了做食物外主要用来生产葡萄糖和酒精 D. 生活中可将高锰酸钾消毒剂与酒精混合进行消毒 【答案】A 【解析】 【详解】A.合成纤维和合成橡胶等高分子合成材料都是以煤、石油和天然气为主要原料生产 的,故 A 正确; B.加强废旧塑料的回收与利用,可以减少白色污染,废旧塑料焚烧过程中会造成空气污染, 故 B 错误; C.蛋白质的水解产物是氨基酸,不可以用来生产葡萄糖和酒精,故 C 错误; D.高锰酸钾能够与酒精发生氧化还原反应,不能将高锰酸钾消毒剂与酒精混合进行使用,故 D 错误; 故选 A。 【点睛】本题的易错点为 D,要注意酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液能够将乙醇氧化生 成乙酸,混合使用,消毒效果会减弱。 2.研究表明,中药血必净注射液对冠状病毒导致的炎症反应有抑制作用,其主要成分为红花 等中药材提取物。红花中含有的一种物质结构如图,下列有关该物质的说法不正确的是 A. 其分子式为C27H32O16 B. 其分子中含有 5 种官能团 C. 能发生酯化反应和加成反应 D. 其分子中 1~7 号碳原子不在同一平 - 2 - 面内 【答案】B 【解析】 【详解】A. 根据该物质的结构可知,其分子式为 C27H32O16 ,故 A 正确; B. 该分子中含有羟基、醚键、碳碳双键、羰基,共 4 种官能团,故 B 错误; C. 该分子中含有羟基,能与羧酸发生酯化反应,含有碳碳双键,能够发生加成反应,故 C 正 确; D. 1 号碳原子为饱和碳原子,是四面体结构,因此分子中 1、2、6、7 四个碳原子不在同一平 面内,故 D 正确; 故选 B。 3.短周期主族元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大,W、Y 同主族,Y 是地壳中含量最多的金 属元素,Z 原子最外层电子数是其内层电子数的 1 2 。若自然界存在游离态的 X,则下列说法正 确的是 A. 元素非金属性的顺序为 W>X>Z B. X 的氢化物分子中可能含有非极性键 C. 工业上通常采用热分解法冶炼 Y的单质 D. Z 的最高价氧化物的水化物属于强酸 【答案】B 【解析】 【详解】短周期主族元素 W、X、Y、Z 的原子序数依次增大, Y 是地壳中含量最多的金属元素 则 Y 为铝元素,W、Y 同主族,则 W 为 B 元素;Z 为第三周期元素,Z 原子最外层电子数是其内 层电子数的 1 2 ,则 Z 为 P 元素。若自然界存在游离态的 X,且 X 原子序数介于 5 至 13 之间, 可能为 C、N、O 元素; A.元素非金属性的顺序为 X>W,选项 A 错误; B.X 的氢化物可为 C2H6、N2H4、H2O2 等,它们的分子中含有非极性键,选项 B 正确; C.工业上通常采用电解法冶炼单质铝,选项 C 错误; D.Z 的最高价氧化物的水化物为 H3PO4,属于中强酸,选项 D 错误。 答案选 B。 4.石墨烯是单层碳原子排列成的蜂窝状六角平面晶体,具有重要的应用前景。中科院科学家 研发出一条以碳化硅为原料制备高品质石墨烯材料的途径,过程如图。下列相关认识正确的 是 - 3 - A. 石墨烯属于新型高分子化合物 B. 碳化硅是一种硬度很高的合金 C. 上述制备途径属于物理剥离过程 D. 石墨烯与 C60 互为同素异形体 【答案】D 【解析】 【详解】A.石墨烯属于单质而不是新型高分子化合物,选项 A 错误; B.碳化硅属于非金属材料,不属于合金,选项 B 错误; C.由碳化硅生产石墨有新物质产生,属于化学反应,选项 C 错误; D.石墨烯与 C60 是由碳元素组成的不同单质,互为同素异形体,选项 D 正确。 答案选 D。 5.有关下图所示实验的预测现象不正确的是 选项 操作 预测现象 A 通入一段时间的氧气后点燃酒精灯 铜网会逐渐变黑 B 通入氧气并加热一段时间后通入乙醇蒸气 铜网将逐渐变成红色 C 预先通入氧气排净装置中的空气后再进行实验 集气瓶 b 中不会收集到气体 D 观察试管 a 中收集到的溶液 溶液无色有刺激性气味 A. A B. B C. C D. D - 4 - 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A.分析实验装置图,通入一段时间氧气后点燃酒精灯,会发生反应:2Cu+O2  2CuO, 有黑色的 CuO 生成,预计可看到铜网逐渐变黑,A 项正确; B.通入氧气并加热一段时间,有 CuO 生成,再通入乙醇蒸汽,则在 CuO、加热条件下,乙醇 被氧化为乙醛,CuO 被还原为 Cu,可看到铜网逐渐变成红色,B 项正确; C.分析题中实验装置图,预先通入氧气排净装置中的空气后再进行实验,实验中未反应完的 氧气经导气管进入集气瓶 b 中,故集气瓶 b 中会收集到气体,C 项错误; D.试管 a 中为反应生成的乙醛溶液,乙醛无色且具有刺激性气味,故 D 项正确; 答案选 C。 6.某新型电池比传统电池有更长的循环寿命和功率密度,其工作原理如图所示。下列有关该 电池的说法正确的是 A. 充电时 N 电极上发生氧化反应 B. 放电时 M 极的电极反应式为 3I--2e-=I3 - C. 充电时 Li+通过离子交换膜从 M 池进入 N 池 D. 放电时每当有 2 mole-转移时生成 1 mol 【答案】C 【解析】 - 5 - 【分析】 分析工作原理图和题给信息,可知:放电时,N 极物质失去电子,发生氧化反应,则 N 极为负 极,M 极为正极,充电时,N 极物质得到电子,发生还原反应,N 极为阴极,则 M 极为阳极, 据此进行分析。 【详解】A.由题中 N 极物质充放电时的物质转化可知,充电时,N 极发生还原反应,A 项错 误; B.放电时,M 极为正极,得到电子,发生还原反应,电极反应方程式为:I3 -+2e-=3I-,B 项错 误; C.由分析可知,充电时 N 极为阴极,M 极为阳极,则根据电解池原理,阳离子向阴极移动, 可知 Li+通过离子交换膜从 M 池进入 N 池,C 项正确; D.由题可知,放电时每当有 2mole-转移时生成 1 n mol ,D 项错误; 答案选 C。 7.已知 25° C 时,二元酸 H2X 的电离平衡常数 K1=5.0×10-2,K2=5.4×10-5。此温度下用 AgNO3 溶液分别滴定浓度均为 0.01mol·L-1 的 KY 和 K2X 溶液,所得的沉淀(AgY 和 Ag2X)溶解平衡图 像如图所示。下列叙述正确的是 A. 25°C 时,KHX 的溶液 pH>7 B. 反应 Ag2X+2Y- ⇌ 2AgY+ X2-的平衡常数为 103.29 C. a 点既可以表示 AgY 的不饱和溶液也可以表示 Ag2X 的过饱和溶液 D. 向 c(Y-)=c(X2-)=0.01 mol·L-1 的混合液中滴入 AgNO3 溶液时,先生成 AgY 沉淀 【答案】D 【解析】 【分析】 分析题中溶解平衡图像可知,纵坐标为 Ag+浓度的负对数,则纵坐标的值越大,Ag+的浓度越小, - 6 - 横坐标为 Y- 或 X2- 的浓度的对数值,则横坐标越大,Y- 或 X2- 的浓度越大。由图可知:当 +lg (Ag )=4c 时 , Ksp(AgY)=      2+ - -4 -1 -5.75 -1 9.75 -1Ag Y 10 mol L 10 mol L 10 mol Lc c       ,同理,可得 Ksp(Ag2X)=  3-10.46 -110 mol L 。据此进行分析。 【详解】A、由 HX-+H2O  H2X+OH-,可知,其水解常数 Kh= 14 13W 2 1 10 2 105.0 10 K K      <K2, 说明 KHX 以电离为主,则 25°C 时,KHX 的溶液 pH<7,A 项错误; B、由分析可知,反应 Ag2X+2Y-  2AgY+X2-的平衡常数为 K=                   2- 2- 2 + 10.46 9.042 222 - 2 - 2 + 9.75 X X Ag sp Ag X 10= 10sp AgYY Y Ag 10 c c c K Kc c c        ,B 项错误; C、由图可知,a 点时的 Q(AgY)>Ksp(AgY),则 a 点表示 AgY 的过饱和溶液。同理,a 点时的 Q(Ag2X)<Ksp(Ag2X),则 a 点表示 Ag2X 的不饱和溶液。C 项错误; D、当 c(Y-)=c(X2-)=0.01 mol·L-1 时,若生成 AgY 沉淀,则 c(Ag+)=    2-9.75 -1 -7.75 -1 - -1 10 mol Lsp AgY =10 mol L(Y ) 0.01mol L K c    ;若生成 Ag2X 沉淀,则 c(Ag+)=    3-10.46 -1 2.91 -12 2- -1 10 mol Lsp Ag X =10 mol L(X ) 0.01mol L K c    , 10-2.91mol·L-1>10-7.75mol·L-1。由此可知,向 c(Y-)=c(X2-)=0.01 mol·L-1 的混合液中滴入 AgNO3 溶液时,先生成 AgY 沉淀,D 项正确; 答案选 D。 【点睛】本题考查了沉淀的溶解平衡以及 Qc 和 Ksp 的相关计算,应注意的是混合溶液中沉淀生 成的先后顺序,即所需离子浓度越小的越先沉淀。 第 II 卷 二、必做题 8.资源回收利用意义重大,镀锌废铁屑(表面附有锌皮、少量铁锈及油污)有很多用途,某 工厂综合利用镀锌废铁屑的工艺如下图。请回答: - 7 - (1)用氢氧化钠溶液浸泡废铁屑的目的是_________。 (2)下列物质中最适合充当氧化剂 A 的是_______(填标号)。 A. KMnO4 B. Cl2 C.H2O2 D. HNO3 (3)聚合硫酸铁 2 4 3-2 Fe (OH) (SO )n n m       是水处理中重要的絮凝剂,聚合釜中主要发生“水 解”和“聚合”两个过程,“水解”时反应的化学方程式为__。聚合釜中溶液的 pH 必须控制 在一定的范围内,pH 偏小 Fe3+水解程度弱,pH 偏大则__;相对于常压蒸发,减压蒸发的优点 是__。 (4)纳米 Fe3O4,可用于改善石墨烯材料的性能。制得溶液 B 时加入的氧化剂 A 需适量,原因 是_____。 (5)废铁屑也能用来生产纳米铁粉,纳米铁粉能够去除地下水中的 NO3 -,反应的离子方程式 为 4Fe+NO3 -+10H+=4Fe2++NH4 ++3H2O,研究发现,若 pH 偏低将会导致 NO3 -的去除率下降,其原因 是__。相同条件下,纳米铁粉去除不同水样中 NO3 -的速率有较大差异(见下图),产生该差异 的可能原因是___。 【 答 案 】 (1). 除 去 铁 屑 表 面 的 油 污 、 溶 解 锌 皮 (2). C (3). Fe2(SO4)3+nH2O⇌ 2 4 3-2 Fe (OH) (SO )n n + 2 n H2SO4 (4). 形成氢氧化铁沉淀 (5). 降低蒸发 温度防止产物分解 (6). 使溶液 B 中的 Fe2+和 Fe3+保持一定比例 (7). 纳米铁粉与 H+反 - 8 - 应生成 H2 (8). Cu 或 Cu2+催化纳米铁粉去除 NO3 -的反应(或形成的 Fe-Cu 原电池增大纳米 铁粉去除 NO3 -的反应速率) 【解析】 【分析】 分析流程图,废铁屑粉碎、过筛后用 NaOH 进行碱浸,其中废铁屑表面的油污在碱性条件下水 解,锌的化学性质和铝相似,也能和 NaOH 反应,故锌皮溶解。过滤后得到的溶液中主要成分 为偏锌酸钠,调节溶液 pH 值,生成 Zn(OH)2 沉淀,经一系列变化,最终得到 ZnO。 过滤所得的不溶物中包括铁屑、铁锈等物质,用硫酸进行酸浸,可得到 FeSO4 和 Fe2(SO4)3 的混 合溶液。将混合溶液分为 2 份,一份加入过量的氧化剂,在反应釜中将 Fe2+完全氧化为 Fe3+。 再在聚合釜中加入水和硫酸,然后进行减压蒸发得到聚合硫酸铁。另一份中加入适量氧化剂, 将溶液中部分 Fe2+氧化为 Fe3+,调节溶液 pH,由题可知,溶液 B 中含 Fe2+、Fe3+。向溶液 B 中 加入 NaOH,然后通入 N2,加热条件下,得到纳米 Fe3O4。据此分析。 【详解】(1)废铁屑表面附有锌皮、少量铁锈及油污,油污在碱性条件下水解,锌可以与 NaOH 反应,故用 NaOH 溶液浸泡可除去废铁屑表面的油污、溶解锌皮,答案为:除去铁屑表面的油 污、溶解锌皮; (2)由流程可知,氧化剂 A 氧化后没有引入新的杂质,则只有 H2O2 作氧化剂符合条件,答案 为:C; (3)根据 Fe3+的水解,可得水解反应方程式为:Fe2(SO4)3+nH2O⇌ 2 4 3-2 Fe (OH) (SO )n n + 2 n H2SO4; 若 pH 偏大,则发生反应:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓,生成 Fe(OH)3 沉淀。相对于常压蒸发,减压蒸 发时可降低物质的沸点,从而降低蒸发温度,能防止或减少热敏物质的分解。答案为: Fe2(SO4)3+nH2O⇌ 2 4 3-2 Fe (OH) (SO )n n + 2 n H2SO4;形成氢氧化铁沉淀;降低蒸发温度防止产物分 解; (4)Fe3O4 中 Fe2+和 Fe3+的比约为 1:2,加适量氧化剂 A,能使溶液 B 中的 Fe2+和 Fe3+保持一定 比例;答案为:使溶液 B 中的 Fe2+和 Fe3+保持一定比例; (5)pH 偏低,则溶液中 H+浓度较大,纳米铁粉会和 H+反应生成 H2,从而导致 NO3 -的去除率下 降;分析题给浓度-时间图可知,含 Cu2+的水样,其反应时间较短,在 30min 时,NO3 -的浓度二 者相等,则可知 Cu 或 Cu2+在其中起催化作用,也可能是形成的 Fe-Cu 原电池增大纳米铁粉去 除 NO3 -的反应速率;答案为:纳米铁粉与 H+反应生成 H2;Cu 或 Cu2+催化纳米铁粉去除 NO3 -的反 应(或形成的 Fe-Cu 原电池增大纳米铁粉去除 NO3 -的反应速率)。 - 9 - 【点睛】解题中灵活运用类比、迁移方法: 根据 Zn 元素在元素周期表中位置,可知 Zn 的性质类似 Al,由此可知 Zn 可与酸、碱反应。 9.苯甲酸( )广泛应用于制药和化工行业。某小组同学尝试利用甲苯 ( )的氧化反应制备苯甲酸,反应原理为: +2KMnO4 +KOH+2MnO2↓+H2O +HCl +KCl 相关物质的部分信息如下表: 名称 相对 分子 质量 性状 熔点/℃ 沸点/℃ 密度 /g•mL-1 溶解度 4℃冷水 75℃热水 甲苯 92 无色液体易 燃易挥发 -95 110.6 0.87 不溶 不溶 苯甲 酸 122 白色片状或 针状晶体 122.4 248 1.27 0.18 2.20 实验装置(部分夹持装置已略去)和流程如下: - 10 - 请回答: (1)装置一中 A 的名称为___,在本实验中,下列规格的 A 中最合适的是___(填字母)。 A.50 mL B.100mL C.150 mL D.250 mL (2)相对于用酒精灯直接加热,用热水浴加热的优点是_____。 (3)判断甲苯被氧化完全的实验现象是_____。 (4)抽滤可利用装置二完成,抽滤的优点是____。抽滤 1 后洗涤固体应选___(填序号,下 同),抽滤 2 后洗涤固体应选_____。 A.4 °C 冷水 B.75 °C 热水 C.A 和 B 均可 (5)混合液 A 中加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是_____,若不加入,产生的主要问题 是____。 (6)纯化固体时可采用的物理方法的名称是___。 (7)若加入 1.4 mL 甲苯,纯化后所得产品的质量为 1.0 g,则苯甲酸的产率为___。 【答案】 (1). 三颈烧瓶 (2). D (3). 便于控制温度且受热均匀 (4). 三颈烧 瓶内液体不分层、回流液不再出现油珠 (5). 得到的沉淀较干燥且过滤速度快 (6). B (7). A (8). 除去过量的高锰酸钾 (9). 盐酸酸化时会产生氯气 (10). 重结晶法 (11). 61.7% 【解析】 【分析】 由反应原理可知,1mol 甲苯与 2molKMnO4 反应,生成 1mol 苯甲酸钾。由题给数据可知,1.2g 甲苯消耗 4.1g 高锰酸钾,题中高锰酸钾过量。 分析实验流程,可知甲苯、水和高锰酸钾反应回流后,所得混合液 A 为苯甲酸钾、甲苯、水、 高锰酸钾和二氧化锰的混合液,加入饱和的亚硫酸氢钠,可除去过量的高锰酸钾,之后可得 混合液 B,可知混合液 B 的成分为:苯甲酸钾、二氧化锰、硫酸钠、硫酸钾、硫酸锰和水。将 混合液 B 趁热抽滤,用少量热水洗涤滤渣,除去 MnO2,得到的混合液 C 为:苯甲酸钾、硫酸 - 11 - 钠、硫酸钾、硫酸锰和水的混合物。合并滤液和洗涤液。于冰水浴中冷却,然后用浓盐酸酸 化,至苯甲酸析出完全,将析出的苯甲酸减压过滤,用少量冷水洗涤,挤压去水分,将制得 的固体提纯可到到较为纯净的苯甲酸。据此进行分析。 【详解】(1)由实验装置图可知,A 装置为三颈烧瓶。根据加热时,蒸馏烧瓶内的液体不得超 过烧瓶容积的 2 3 ,可知实验中规格为 250mL 的三颈烧瓶最合适,答案为:三颈烧瓶;D; (2)相比酒精灯直接加热,水浴加热物质受热均匀且便于控制温度。答案为:便于控制温度 且受热均匀; (3)甲苯不溶于水,密度比水小,当其完全被氧化时,溶液中有机层消失,可看到三颈烧瓶 中没有分层现象,且回流液没有油珠。故答案为:三颈烧瓶内液体不分层、回流液不再出现 油珠; (4)抽滤是利用真空泵或抽气泵将吸滤瓶瓶中的空气抽走而产生负压,使过滤速度加快,并 能使沉淀抽得较干燥;抽滤 1 后所得的固体为 MnO2,为减少苯甲酸钾的损失,可用 75℃洗涤 MnO2 固体,抽滤 2 后的固体用 4℃的冷水洗涤,促进苯甲酸的析出。答案为:得到的沉淀较干 燥且过滤速度快;B;A; (5)混合液 A 中加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是除去过量的高锰酸钾,若不加入,在 浓盐酸酸化步骤中,高锰酸钾会与盐酸发生氧化反应,生成氯气。答案为:除去过量的高锰 酸钾;盐酸酸化时会产生氯气; (6)由题给信息可知,要得到纯净的苯甲酸,可在水中进行重结晶。答案为:重结晶; (7)根据题给信息,1.4mL 甲苯,其质量为 -11.4mL 0.87g mL 1.22g  ,根据反应方程式, 有: ~ 则: 6 5 -1 -1 m(C H COOH)1.22g =92g mol 122 gmol  ,可得 m( )=1.62g, 苯甲酸的产率为 1.0g 100% 61.7%1.62g   。答案为:61.7%。 【点睛】题中高锰酸钾过量,加入亚硫酸氢钠可使高锰酸钾还原为二价的无色锰盐。否则, 用盐酸酸化时会发生盐酸被高锰酸钾所氧化,产生氯气;同时产生的二氧化锰会混杂在析出 的苯甲酸中,不易除去,影响苯甲酸的纯度。 10.燃煤烟气中含有一定量的二氧化硫,会造成大气污染。一定条件下,通过下列反应可以实 - 12 - 现燃煤烟气中硫的回收:2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l) ∆H, 请回答: ⑴已知 CO(g)+ 1 2 O2(g)=CO2(g) △H1=-a kJ·mol-1 S(s)+O2(g)=SO2(g) ∆H2=-b kJ·mol-1 S(l)=S(s) ∆H3=-c kJ·mol-1 则△H=_______kJ·mol-1。 ⑵一定温度下,向 2L 恒容密闭容器中通入 2molCO 和 1molSO2,在不同条件下进行反应:2CO (g)+SO2(g)  2CO2(g)+S(l),反应体系总压强随时间的变化如图所示: ①图中三组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(CO)由大到小的次序为___( 填实验 序号); 与 a 组相比,c 组改变的实验条件可能是___。 ②若 b 组反应进行到 40min 时达到平衡状态,此时测得容器中气体的密度比反应前减少了 12.8 g·L-1,则 CO 的物质的量浓度 c(CO)=___,反应在此条件下的化学平衡常数 K=___ ⑶其他条件相同、催化剂不同时,SO,的转化率随反应温度的变化如下图,260°C 时,______ (填 Fe2O3、NiO 或 Cr2O3)作催化剂反应速率最快;Fe2O3 和 NiO 作催化剂均使 SO2 的转化率达 到最高,不考虑价格因素,选择 Fe2O3 的主要优点是_______。 ⑷SO2—O2 质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三项目标,此电池的负极反应式为 ____________。 【答案】 (1). b+c-2a (2). b>c>a (3). 升高温度 (4). 0.2mol·L-1 (5). 160 (6). Cr2O3 (7). 在相对较低的温度下可获得较高的 SO2 的转化率,从而节约大量 能源 (8). SO2+2H2O-2e-=SO4 2-+4H+ - 13 - 【解析】 【分析】 根据盖斯定律可知,△H 可以通过△H1×=2-∆H2-∆H3 得到;2CO(g)+SO2(g)  2CO2(g)+S (l)为反应前后气体分子数减小的反应,由题(2)图中曲线拐点可知,b 组先达到平衡,最 后为 a 组;SO2—O2 质子交换膜燃料电池中 SO2 通入负极,O2 通入正极。 【详解】(1)将 CO(g)+ 1 2 O2(g)=CO2(g)标记为①,S(s)+O2(g)=SO2(g)标记为②, S(l)=S(s)标记为③,反应 2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l)可由①×2-②-③ 得到,根据盖斯定律,△H=2×△H1-∆H2-∆H3==(-2a +b+c)kJ·mol-1。 (2)①由题(2)图中曲线拐点可知,b 组先达到平衡,最后为 a 组,故反应速率 v(CO)由 大到小的次序为 b>c>a。 ②反应达到平衡状态,此时测得容器中气体的密度比反应前减少了 12.8 g·L-1,减少的气体 质量即为 S(l)的质量,m=12.8 g·L-1×2L=25.6g,n= 25.6g =0.8mol32g/mol ,根据反应方程式 可知,参与反应的一氧化碳的物质的量为 n(CO)=1.6mol,剩余的一氧化碳的物质的量为 0.4mol,则 CO 的物质的量浓度 c(CO)=0.2mol·L-1,c(CO2)=0.8 mol·L-1,n(SO2)=0.1 mol·L-1, 化学平衡常数 K= 2 2 2 2 2 2 [ ] 0.8 160[ ] [ ] 0.2 0.1 CO CO SO   。 (3)260°C 时,相同时间内加入 Cr2O3 后 SO2 转化率最高,因为温度相同,催化剂不影响平衡, 所以加入 Cr2O3 最快达到平衡;从折线图中可知 Fe2O3 作催化剂时,在相对较低温度可获得较高 的 SO2 的转化率,从而节约大量能源。 (4)SO2 在负极失电子反应氧化反应生成硫酸,电极反应式为 SO2+2H2O-2e-=SO4 2-+4H+。 【点睛】盖斯定律:化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无 关。 三、选做题 [化学—选修 3:物质结构与性质] 11.钛是一种银白色的过渡金属,有良好的抗腐蚀性,是强度重量比最高的金属。请回答下列 问题: ⑴基态钛原子核外共有_____个填充了电子的原子轨道,其外围电子的轨道表达式为_____。 ⑵金属钛有两种同素异形体。 - 14 - ①在较高温度时具有体心立方晶胞,其空间利用率为_______(用含π的式子表示)。 ②在较低温度时,采用面心立方最密堆积,其晶胞中有若干个正四面体空隙(如下图中 a、b、 c、d 四个钛原子形成一个正四面体,其内部为正四面体空隙),可以填充其他原子。若晶胞中 所有的正四面体空隙中都填充 1 个氢原子,则形成的氢化钛的化学式为________。 ⑶金属钛的熔点、硬度均比铝大,可能的原因是_______。 ⑷TiCl4 是氯化法制取钛的中间产物。TiCl4 和 SiCl4 在常温下都是液体,分子结构相同。采用 蒸馏的方法分离 TiCl4 和 SiCl4 的混合物,先获得的馏分是_______(填化学式)。 ⑸有机合成中某种含钛催化剂的结构如图所示。 ①组成该催化剂的元素中,电负性最大的是____(填元素名称)。 ②该催化剂中碳原子的杂化方式为_____。 ⑹配合物[TiCl(H2O)5]Cl2 的配位数是__, 向含 1 mol 该配合物的水溶液中加入足量 AgNO3 溶液,可生成 AgCl 沉淀的物质的量为__。 ⑺腈化钛(TiCN)可用于制备空气净化材料,已知氰气分子[(CN)2]中所有原子均满足最外 层 8 电子稳定结构,则氰气分子中σ键和π键的个数比为____。 【答案】 (1). 12 (2). (3). 3 π8 ×100% (4). TiH2 (5). Ti 原子的价电子比 Al 多,金属键更强 (6). SiCl4 (7). 氧 (8). sp3 和 sp2 (9). 6 (10). 2mol (11). 3:4 【解析】 【详解】(1)钛为 22 号元素,原子的核外电子数为 22,基态钛原子的核外电子排布为 1s22s22p63s23p63d24s2,s 能级有 1 个轨道,p 能级有 3 个轨道,则基态钛原子核外共有 12 个填 充了电子的原子轨道,其外围电子的轨道表达式为 。 - 15 - (2)①体心晶胞中 Ti 原子个数=1+8× 1 8 =2,空间利用率= Ti 100%晶胞中 原子总体积 晶胞体积 , 设钛原子的半径为 r cm,则晶胞的体对角线为 4r cm,根据勾股定理可以求出晶胞的边长, 晶胞中钛原子总体积为 3 342 ( )3 r cm ,晶胞的体积为 3 34 3( )3 r cm ,则空间利用率为 3 34 3( )3 42 33 100% 8r r     ×100%。 ②金属钛的晶胞中 Ti 原子数目为 1 18 6 =48 2    ,若 a、b、c、d 四个钛原子形成的正四面体 其内部空隙中可以填充其它原子,根据图示可知 1 个 Ti 晶胞中可以形成 8 个正四面体,可以 填充 8 个氢原子,所以该晶体中 Ti、H 原子个数比为 4:8=1:2,形成的氢化钛的化学式为 TiH2。 (3)Ti 原子的价电子比 Al 多,金属键更强,故金属钛的熔点、硬度均比铝大。 (4)由于 TiCl4 和 SiCl4 在常温下都是液体,两者均为分子晶体且分子结构相同,分子间作用力 是影响晶体物理性质的主要因素,相对分子质量越大,分子间作用力越大,故 TiCl4 比 SiCl4 沸点高,故先获得的馏分是 SiCl4。 (5)①组成该催化剂的元素有 C、H、O、Ti、Cl,非金属性越强电负性越大,电负性大小顺 序为 O>Cl>C>H>Ti,故电负性最大的是氧。 ②由催化剂的结构示意图可知,苯环中的碳原子和碳碳双键的碳原子的杂化方式为 sp2,饱和 碳原子的杂化方式为 sp3。 (6)配合物[TiCl(H2O)5]Cl2 中,配体为 H2O、Cl,配位数为 6,配合物中配位离子 Cl-不与 Ag+反应,外界离子 Cl-离子与 Ag+反应,配合物中内界配体 Cl-为 1,外界 Cl-为 2,故向含 1 mol 该配合物的水溶液中加入足量 AgNO3 溶液,可生成 AgCl 沉淀的物质的量为 2mol。 (7)(CN)2 分中所有原子均满足最外层 8 电子稳定结构,据此推断分子中含有一个碳碳单键 与两个碳氮叁键,一个叁键中含有 1 个σ键和 2 个π键,一个单键中只有 1 个σ键,故氰气 分子中σ键和π键的个数比为 3:4。 [化学一选修 5:有机化学基础] 12.丙烯是一种重要的化工原料。下图是涉及丙烯的部分转化关系(A~D 为有机物,部分物质 和条件已略去),已知 B、C 分子中所含碳原子数相等。请回答: - 16 - ⑴A 分子中的含氧官能团的名称为_______,反应①的化学方程式为___________ ⑵已知吡啶环与苯环的性质相似,据此判断,下列有关认识正确的是_________(填序号)。 A.吡啶的分子式为 C5H6N B.吡啶能发生还原反应 C.3-甲基吡啶和吡啶 互为同系物 D.3-甲基吡啶分子中所有原子共平面 E.3-甲基吡啶不能使酸性高锰酸 钾溶液褪色 ⑶反应②的化学方程式为___, 此反应属于___(填有机反应类型),有机产物分子中有____ 种不同化学环境的氢原子。 ⑷化合物 D 的结构简式为____。 反应③属于________(填有机反应类型)。 ⑸化合物 A 有多种同分异构体,写出其中三种同分异构体的结构简式_____。 【答案】 (1). 醛基 (2). CH2=CH—CH3+O2 CH2=CH—CHO+H2O (3). BC (4). CH2=CH—COOH+CH3CH2CH2OH CH2=CH—COOCH2CH2CH3+H2O (5). 酯化反应(取 代反应) (6). 5 (7). CH2=CH—CN (8). 加聚反应 (9). 、 CH≡C—CH2—OH、 、 、 、 【解析】 【分析】 A 与银氨溶液反应,经酸化得到 B,推知 B 分子中含有羧基,B 与 C 反应生成 ,该分子结构存在酯基,推知 B 与 C 为酯化反应,B 的结构简式为 CH2=CH—COOH, C 的结构简式为 CH3CH2CH2OH,则 A 的结构简式为 CH2=CH—CHO。 【详解】⑴综上分析,A 的结构简式为 CH2=CH—CHO,其中含氧官能团的名称为醛基,丙烯与 - 17 - 氧气反应生成 A,则反应①的化学方程式为 CH2=CH-CH3+O2 CH2=CH-CHO+H2O。 ⑵A.根据吡啶的结构简式 可知,吡啶的分子式为 C5H5N,A 错误; B.吡啶能与氢气发生加成反应,为还原反应,B 正确; C.3-甲基吡啶和吡啶都含有吡啶环,组成上相差一个“CH2”故互为同系物,C 正确; D.3-甲基吡啶分子中含有甲基结构,故所有原子不可能共平面,D 错误; E.3-甲基吡啶中含吡啶环,吡啶环与苯环性质相似,受吡啶环影响甲基易被氧化,故能使酸 性高锰酸钾溶液褪色,E 错误; 答案选 BC。 ⑶B 与 C 为酯化反应,B 的结构简式为 CH2=CH—COOH,C 的结构简式为 CH3CH2CH2OH,则反应② 的化学方程式为 CH2=CH—COOH+CH3CH2CH2OH CH2=CH—COOCH2CH2CH3+H2O, 此反应属 于酯化反应(取代反应),有机产物为 CH2=CH—COOCH2CH2CH3 分子,该分子中有 5 种不同化学环 境的氢原子。 ⑷D 经过加聚反应生成人造羊毛,则化合物 D 的结构简式为 CH2=CH—CN,反应③属于加聚反应。 ⑸A 的结构简式为 CH2=CH—CHO,不饱和度为 2,同分异构体中可能成环并含有双键或含有叁 键,则其同分异构的结构简式有 、CH≡C—CH2—OH、 、 、 、 。 - 18 -
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