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文档介绍
【化学】广东省清远市方圆培训学校2020届高三模拟试题精练(二十三)(解析版)
广东省清远市方圆培训学校2020届高三模拟试题精练(二十三) 一、选择题(本题共7小题,每小题6分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。) 7.钒是一种熔点高、硬度大、无磁性的金属,广泛应用于钢铁、航空航天、能源等领域。工业上利用冶炼铝生成的固体废料——赤泥(主要成分为Fe2O3、Al2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物)提取金属钒,其工艺流程图如下: 已知:钒有多种价态,其中+5价最稳定。钒在溶液中主要以VO和VO的形式存在,且存在平衡VO+H2OVO+2H+。下列说法正确的是( ) A.工业生产中,碱浸步骤可选用较为廉价的氨水 B.可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3 C.焙烧非磁性产品所得的固体产物加酸溶解时,应加入过量盐酸使其溶解完全 D.将磁性产品加入一定量稀硝酸中溶解,取上层清液再加入KSCN溶液后未见红色,则磁性产品中一定不含铁元素 解析:选B 赤泥进行碱浸,氧化铝溶解形成偏铝酸盐,再通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀;滤渣1中含有Fe2O3、V2O5及少量稀土金属氧化物,进行还原、磁选,磁性产品为Fe,非磁性产品主要含有V元素,在空气中焙烧后用盐酸溶解,钒在溶液中主要以VO和VO的形式存在,再加入氯化铵转化为NH4VO3沉淀,焙烧得到V2O5。A项,氨水不能溶解氧化铝,错误;B项,用盐酸溶解后的溶液中含有VO、VO、Cl-,加入NH4Cl会生成NH4VO3沉淀,反应向生成沉淀的方向进行,可以推测VO2Cl溶解度大于NH4VO3,正确;C项,溶液中存在平衡VO+H2OVO+2H+,盐酸过量平衡逆向移动,会抑制NH4VO3的生成,不能加入过量的盐酸,错误;D项,若加入的硝酸不足时,Fe元素被硝酸氧化可能生成Fe2+,Fe2+遇KSCN溶液无明显现象,错误。 8.为实现随处可上网,中国发射了“中星16号”卫星。NH4ClO4是火箭的固体燃料,发生反应为2NH4ClO4N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O↑,NA 代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( ) A.1 mol NH4ClO4溶于水含NH和ClO离子数均为NA B.反应中还原产物分子数与氧化产物分子总数之比为 1∶3 C.产生6.4 g O2反应转移的电子总数为0.8NA D.0.5 mol NH4ClO4分解产生的气体体积为44.8 L 解析:选B NH为弱碱的阳离子,在水溶液中要水解,因此1 mol NH4ClO4溶于水含NH离子数小于NA,故A错误;反应中还原产物为氯气,氧化产物为氮气和氧气,还原产物分子数与氧化产物分子总数之比为1∶3,故B正确;6.4 g O2的物质的量==0.2 mol,根据已知反应方程式知,产生6.4 g O2反应转移的电子总数为1.4NA,故C错误;未知是否为标准状况,无法计算 0.5 mol NH4ClO4分解产生的气体的体积,故D错误。 9.X和Y是合成新型香料Z的原料,它们的结构简式如下。下列有关说法错误的是( ) A.X和Y互为同系物 B.Z能发生加成、取代反应 C.Z分子苯环上的一溴代物只有3种 D.X的分子式为C10H12O3 解析:选C Z的分子中两个苯环不对称,因此苯环上的一溴代物有6种。 10.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的氢化物的水溶液可用于蚀刻玻璃,Z的一种氧化物可用作自来水的杀菌消毒剂,X、Y、Z的最高价氧化物对应的水化物在溶液中两两之间均能发生反应。下列说法错误的是( ) A.W的氢化物的热稳定性比Z的强 B.W、X、Y的简单离子的电子层结构相同 C.Y与Z形成的化合物可用于电解制备单质Y D.Z与W同主族,与X同周期 解析:选C 根据题意知W、X、Y、Z分别为F、Na、Al、Cl,Y与Z形成的化合物AlCl3为共价化合物,熔融状态不导电,不能制备铝。 11.最近浙江大学研究团队研制出一种新型铝—石墨烯电池,这种电池寿命长且可在数秒内完成充电,放电时的工作原理如图所示(离子液体是指低熔点、室温下呈液体的盐,石墨烯变为有机碳正离子)。下列说法正确的是( ) A.放电时,电能转变为化学能 B.放电时,负极发生反应:Al+7AlCl-3e-===4Al2Cl C.充电时,石墨烯电极应与电源的负极相连 D.放电时,有机阳离子由石墨电极向铝电极方向移动 解析:选B 放电时化学能转变为电能,A错误;C项,充电时,石墨烯电极是阳极,发生氧化反应,应与电源的正极相连接;放电时是原电池,在原电池中,阳离子向正极移动,有机阳离子由铝电极向石墨电极方向移动,D错误。 12.由下列实验及现象不能推出相应结论的是( ) 实验 现象 结论 A 向NaHC2O4溶液中滴入甲基橙溶液 溶液变为红色 H2C2O4是强酸 B 向NaNO2溶液中滴入KI淀粉溶液 溶液变为蓝色 氧化性:NO>I2 C 将CO2通入Na2S溶液中,管口放湿润的Pb(NO3)2试纸 有臭鸡蛋气味气体放出,试纸变黑 酸性:H2CO3>H2S D 向FeSO4酸性溶液中加入MnO2,振荡后加入KSCN溶液 溶液变为红色 MnO2具有氧化性 解析:选A 甲基橙有一定的pH变色范围,显红色不能证明该溶液为强酸。 13.某温度下,向10 mL 0.1 mol·L-1NaCl溶液和10 mL 0.1 mol·L-1K2CrO4溶液中分别滴加0.1 mol·L-1AgNO3溶液。滴加过程中pM[-lgc(Cl-)或-lgc(CrO)]与所加AgNO3溶液体积之间的关系如下图所示。已知Ag2CrO4为红棕色沉淀。下列说法错误的是( ) A.该温度下,Ksp(Ag2CrO4)=4×10-12 B.a1、b、c三点所示溶液中c(Ag+):a1>b>c C.若将上述NaCl溶液浓度改为0.2 mol·L-1,则a1点会平移至a2点 D.用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时,可用K2CrO4溶液作指示剂 解析:选B 根据pM=-lgc(Cl-)或pM=-lgc(CrO)可知,c(CrO)越小,pM越大。根据图像,向10 mL 0.1 mol·L-1NaCl溶液和10 mL 0.1 mol·L-1K2CrO4溶液中分别滴加0.1 mol·L-1AgNO3溶液,当滴加10 mL 0.1 mol·L-1AgNO3溶液时,氯化钠恰 好反应,滴加20 mL 0.1 mol·L-1AgNO3溶液时,K2CrO4恰好反应,因此a1所在曲线为氯化钠,b、c所在曲线为K2CrO4,据此分析解答。b点时恰好反应生成Ag2CrO4,-lgc(CrO)=4.0,c(CrO)=10-4 mol·L-1,则c(Ag+)=2×10-4mol·L-1,该温度下,Ksp(Ag2CrO4)=c(CrO)×c2(Ag+)=4×10-12,故A正确;a1点恰好反应,-lgc(Cl-)=4.9,c(Cl-)=10-4.9mol·L-1,则c(Ag+)=10-4.9mol·L-1,b点c(Ag+)=2×10-4mol·L-1,c点,K2CrO4过量,c(CrO)约为原来的,则c(CrO)=0.025 mol·L-1,则c(Ag+)= mol·L-1=×10-5 mol·L-1,a1、b、c三点所示溶液中b点的c(Ag+)最大,故B错误;温度不变,氯化银的溶度积不变,若将题述NaCl溶液浓度改为0.2 mol·L-1,平衡时,-lgc(Cl-)=4.9,但需要的硝酸银溶液的体积变成原来的2倍,因此a1点会平移至a2点,故C正确;根据上述分析,当溶液中同时存在Cl-和CrO时,加入硝酸银溶液,Cl-先沉淀,用AgNO3标准溶液滴定NaCl溶液时,可用K2CrO4溶液作指示剂,滴定至终点时,会生成Ag2CrO4为红棕色沉淀,故D正确。 二、非选择题(共58分。第26~28题为必考题,每个试题考生都必须作答。第35~36题为选考题,考生根据要求作答。) (一)、必做题 26.己二酸是工业上具有重要意义的二元羧酸,在化工生产、有机合成工业、医药、润滑剂制造等方面都有重要作用。实验室可利用环己醇和高锰酸钾进行制备。 Ⅰ.高锰酸钾的制备 已知锰酸钾在酸性条件下反应生成高锰酸钾和二氧化锰,用下图装置制备高锰酸钾。 (1)甲装置的作用是________,乙装置中发生反应的化学方程式为______________________________。 (2)该实验装置的缺陷是____________________________________________。 (3)将乙装置中所得溶液过滤,把滤液倒入蒸发皿中,蒸发浓缩、冷却、抽滤、洗涤、干燥得KMnO4产品。请设计实验证明产品中含有少量MnO2:_____________________________ ___________________________________________________。 Ⅱ.制备己二酸。 ②反应时KMnO4被还原为MnO2。 密度/(g·cm-3) 熔点/℃ 沸点/℃ 溶解性 环己醇 0.96 24 161 微溶于水,与乙醇、乙醚、苯等混溶 己二酸 1.36 152 337.5(分解) 微溶于水,溶于乙醇和乙醚 实验装置如下: 实验步骤:在装有电动搅拌器、温度计的三颈烧瓶中,加入2.6 mL环己醇、10 mL饱和Na2CO3溶液(过量);恒压漏斗中盛有12 g KMnO4的饱和溶液。开始微热三颈烧瓶,同时缓慢加入KMnO4溶液,始终保持三颈烧瓶内液体温度不高于30 ℃,至KMnO4 溶液滴完后,保持水浴温度为50 ℃,同时搅拌30 min。反应结束,过滤、洗涤,将洗涤后溶液与滤液合并,将混合液与足量浓硫酸混合,搅拌、静置、过滤、干燥,得2.20 g纯净的目标产品。 (4)仪器A的名称是__________,实验过程中,进水口是________(填“a”或“b”)。 (5)该制备反应为放热反应,保证三颈烧瓶内液体温度不高于30 ℃的措施有____________ ________________________________(任写一种),该反应放热,反应开始还要微热,其目的是___________________________________________。 (6)三颈烧瓶中加入饱和Na2CO3溶液的目的是_____________________________________。第一次过滤的滤渣是________(写化学式)。 (7)本实验的目标产物的产率为________(保留3位有效数字)。 解析:(1)甲装置中是醋酸钙与稀硫酸反应,可生成醋酸,醋酸蒸发进入乙装置,为反应提供酸性环境。乙装置中发生乙酸与锰酸钾的反应:3K2MnO4+4CH3COOH===2KMnO4+MnO2+4CH3COOK+2H2O。(2)乙酸易溶于水,甲装置与乙装置中间缺少安全瓶,无法防止倒吸。(3)MnO2具有催化作用,能催化过氧化氢分解,因此要验证产物中有MnO2,可取少量产品溶于水,过滤洗涤,将所得固体放入试管中,加入少量双氧水,若产生大量气泡,则可证明。(4)根据仪器A的结构特点及在实验中的作用可知仪器A为球形冷凝管。冷凝管中冷却水从下口进上口出。(5)通过控制滴入KMnO4饱和溶液的速率达到控制化学反应快慢的目的,从而使单位时间内放热量少;也可以通过外界降温的方法控制反应温度。尽管反应放出热量,但开始时温度低,反应可能无法顺利开始,也可能反应速率太慢,因此需对反应体系加热。(6)己二酸在水中微溶,若转化为己二酸钠则可以溶解于水。根据题目信息,KMnO4被还原为难溶的MnO2,故第一次过滤的滤渣为MnO2。(7)由原子守恒可知:n(己二酸)=n(环己醇)=2.6 mL×0.96 g·cm-3÷100 g·mol-1≈0.025 mol,故m理论(己二酸)=0.025 mol×146 g·mol-1=3.65 g,故产率为×100%≈60.3%。 答案:(1)生成醋酸,醋酸蒸发进入乙装置,为反应提供酸性环境 3K2MnO4+4CH3COOH===2KMnO4+MnO2+4CH3COOK+2H2O (2)甲装置与乙装置中间缺少安全瓶 (3)取少量产品溶于水,过滤、洗涤,将所得固体放入试管中,加入少量双氧水,若产生大量气泡,则证明有MnO2 (4)球形冷凝管 b (5)控制滴入KMnO4饱和溶液的速率(或在水浴中加入适量冰块等合理答案) 开始温度低,反应无法顺利开始或反应速率太慢 (6)使微溶的产物转化为易溶的盐类 MnO2 (7)60.3% 27.甲醇是一种绿色能源,可减少环境污染,缓解能源紧张局势。在一定条件下,甲醇可由CO和H2进行制备。回答下列问题: (1)甲醇的电子式是________。 (2)一定条件下,利用CO和H2制备甲醇的相关反应有: CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41 kJ·mol-1; CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH2=+49 kJ·mol-1。 则由一氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为__________________________________。 (3)一定条件下,将H2、CO按=2的投料比投入容积为2 L的恒容密闭容器中,发生反应生成甲醇。测得CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。 ①从压强来看,工业上合成甲醇有高压、中压和低压等方法,其中图1中属于低压合成法的是________(填“p1”“p2”或“p3”),Q、P、R三点平衡常数的大小关系为__________(用KQ、KP、KR表示)。图2中能表示该反应平衡常数的对数(lg K)随温度的变化曲线的是曲线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ②T1 ℃时,向该容器中充入3.0 mol H2、CO的混合气体,3 min后反应达到平衡,即图1中的Q点,则0~3 min内,v(CH3OH)=________mol·L-1·min-1;Q点的反应速率v正(H2)________P点v逆(H2)(填“>”“<”或“=”),该温度下的平衡常数K=________。 解析:(1)甲醇的结构式为,故其电子式为。(2)将已知的两个热化学方程式相加,即得新的热化学方程式:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=+90 kJ·mol-1,故由一氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90 kJ·mol-1。(3)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是一个气体体积缩小的反应,故压强减小,平衡逆向移动,CO的平衡转化率减小,即p3是低压合成法。Q、P两点温度相同,故KQ=KP,R点温度比Q、P点温度高,CO和H2合成甲醇的反应为放热反应,故升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,即平衡常数KQ=KP>KR。升高温度,K减小,lg K也减小,曲线Ⅱ符合要求。②由图1中Q点可知,CO的转化率为60%,应用三段式解答: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 始态/mol 1 2 0 反应/mol 0.6 1.2 0.6 平衡/mol 0.4 0.8 0.6 v(CH3OH)==0.1 mol·L-1·min-1。Q点压强比P点压强小,而两点温度相同且起始投料量相同,在恒容密闭容器中,压强大则物质浓度大,故P点反应速率大。K==9.375。 答案:(1) (2)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90 kJ·mol-1 (3)①p3 KQ=KP>KR Ⅱ ②0.1 < 9.375 28.硼氢化钠(NaBH4)是有机合成中常用的还原剂。一种制备工艺如下(部分条件和产物省略): 回答下列问题: (1)MgH2和NaBO2合成硼氢化钠的化学方程式为___________________________________。 (2)难溶的Mg2B2O5与浓氢氧化钠溶液反应的离子方程式为___________________________。 (3)SOCl2溶于水能产生两种气体,其中一种气体能使品红溶液褪色,则灼烧时加入SOCl2的目的是____________________________________。 (4)已知镁-H2O2酸性燃料电池反应为Mg+H2O2+H2SO4===MgSO4+2H2O。常温下,电解质溶液为200 mL 0.1 mol·L-1硫酸溶液。 ①写出正极的电极反应式:________________。 ②若电路转移0.038 mol电子时,溶液pH为________(忽略溶液体积变化,不考虑H2O2电离)。 (5)“有效氢含量”是衡量含氢还原剂的还原能力指标,定义为每克含氢还原剂的还原能力与多少克H2的还原能力相当。则NaBH4的“有效氢含量”为________(结果保留2位小数)。 (6)工业上,也可以利用NaBO2、HCHO和生石灰在加热条件下制备NaBH4 ,并得到副产物CaCO3,该反应中氧化产物和还原产物的物质的量之比为________。 解析:(2)滤液最终提取出溶质NaBO2,碱性条件下Mg2+形成滤渣氢氧化镁。(3)依题意,其中一种气体为SO2,结合原子守恒以及Mg2+水解的特性,可推测另一产物为HCl,反应为SOCl2+H2O===SO2↑+2HCl↑,产生的氯化氢可抑制氯化镁水解。(4)①根据电池反应可知,电池正极发生H2O2的还原反应:H2O2+2e-+2H+===2H2O。②n(H+)=0.04 mol,由电极反应式知,转移1 mol电子消耗1 mol H+,转移0.038 mol电子时溶液中c(H+)==0.01 mol·L-1,pH=2。(5)1 mol(即38 g)NaBH4作还原剂时,H元素被氧化为+1价,失去8 mol电子,与4 mol(即8 g)H2作还原剂时转移电子数相等,故NaBH4的“有效氢含量”为≈0.21。 (6)该反应的化学方程式为NaBO2+2HCHO+2CaONaBH4+2CaCO3,甲醛中的C为0价,被氧化为CaCO3中的+4价,CaCO3为氧化产物,甲醛中的H为+1价,被还原为NaBH4中的-1价,NaBH4为还原产物,故氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶1。 答案:(1)2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO (2)Mg2B2O5+H2O+2OH-===2Mg(OH)2+2BO (3)提供HCl抑制MgCl2水解 (4)①H2O2+2e-+2H+===2H2O ②2 (5)0.21 (6)2∶1 (二)、选做题 35.[化学——选修3:物质结构与性质] C、P、S、Fe等元素及其化合物在科学研究和工业生产中具有重要用途。请回答下列有关问题: (1)现代化学中,常利用________上的特征谱线来鉴定元素。 (2)下列选项是部分同学画出的基态碳原子的核外电子排布图,其中违背洪特规则的是________(填标号,下同),违背泡利原理的是____________。 (3)CH+3、CH-3均为重要的有机反应中间体,CH+3中中心原子C的杂化方式为________,CH-3的空间构型为________。 (4)S和P元素可形成物质三硫化四磷,其结构如图1所示。第一电离能:S________P。三硫化四磷中S原子的杂化方式为________,与PO3互为等电子体的化合物的分子式为________。 (5)Fe3O4晶体中,O2-的排列方式如图2所示,O2-的堆积方式是________,晶胞中O2-围成正四面体空隙(如1、3、6、7号氧离子围成)和正八面体空隙(如3、6、7、8、9、12号氧离子围成),1个晶胞中正八面体空隙有________个,Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,Fe2+和另一半Fe3+填充在正八面体空隙中,正四面体空隙中阳离子的填充率为________。 解析:(1)核外电子跃迁时会吸收或释放能量,通过光谱仪器可获取其特征谱线,这些特征谱线即原子光谱。(2)洪特规则是指同一能级不同轨道上排列电子时,基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道,且自旋方向相同,故a违背了洪特规则;泡利原理也叫泡利不相容原理,即在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,且自旋方向相反,c违背了泡利原理;b违背了能量最低原理。(3)CH中中心原子C的价层电子对数为3+=3,故其杂化方式为sp2,CH3-中中心原子C的价层电子对数为3+=4,孤电子对数为1,故空间构型为三角锥形。(4)S和P位于同一周期相邻主族,P的3p轨道填充3个电子,为半充满状态,比较稳定,故第一电离能:S<P。根据三硫化四磷的分子结构,S原子形成2个σ键,自身还有2对孤电子对,所以为sp3杂化;PO中含有4个原子,P原子中有15个电子,加上得到的1个电子,共16个电子,而S原子有16个电子,故可将P原子换成S原子,即与PO互为等电子体的化合物分子式为SO3。(5)根据图2晶胞结构可知,O2-位于立方体的顶点和面心,故为面心立方最密堆积。以晶胞的每条棱(如10、11号O2-所在的棱)为对称轴,相连的两个面上的O2-(如6、12号)与轴上的两个O2-,构成个正八面体空隙,晶胞共12条棱,故属于1个晶胞的正八面体空隙有12×+1=4个。晶胞的每个顶点O2-与3个相邻面心上的O2- 构成正四面体空隙,每个晶胞有8个顶点,故有8个正四面体空隙。1个晶胞中O2-有8×+6×=4个,根据化学式Fe3O4可知1个晶胞中有1个Fe2+,2个Fe3+,Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,即1个Fe3+填充在正四面体空隙中,故正四面体空隙中阳离子的填充率为×100%=12.5%。 答案:(1)原子光谱 (2)a c (3)sp2 三角锥形 (4)< sp3 SO3 (5)面心立方最密堆积 4 12.5% 36.[化学——选修5:有机化学基础] 香草酸F的一种合成线路如下(部分试剂及条件略去): 回答下列问题: (1)A的化学名称是________,C含有的官能团名称是________。 (2)C到D的目的是________。 (3)A生成B的反应类型是________,D生成E的反应类型是________。 (4)在浓硫酸和加热条件下,F与甲醇反应的化学方程式为____________________________。 (5)芳香化合物X与C是同分异构体,X具有以下特点:1 mol X与足量Na反应,生成标准状况下22.4 L气体;X能发生银镜反应;苯环上有3个取代基。则X的结构有________种,核磁共振氢谱中有5组峰,峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的结构简式为________。 (6)设计以为原料制备的合成路线。 ________________________________________________________________________ 解析:(1) 含羟基和醛基两种官能团,且处于对位,故为对羟基苯甲醛。C中含有酚羟基、醚键、醛基。(2)酚羟基易被氧化,C到D是将酚羟基转化为—OBn,在后续氧化步骤中被保护起来。(3)对比A、B两种有机物的结构特点可知A生成B是A结构中的氢原子被Br取代的反应。D生成E是醛基被氧化为羧基。(4)F中含羧基,故在浓硫酸和加热条件下,F中的羧基与甲醇中的羟基发生酯化反应,化学方程式为+CH3OH+H2O。(5)根据C的结构简式,结合X能发生银镜反应,可知X含醛基,而1 mol X与足量Na反应,生成标准状况下22.4 L气体,则X还含2个羟基(由不饱和度可知不可能含羧基);苯环上有3个取代基,则可能为—CH2CHO、—OH、—OH或—CHO、—CH2OH、—OH;当3个取代基为—CH2CHO、—OH、—OH时,有、 (1、2、3代表—CH2CHO的取代位置),共6种,当3个取代基为—CHO、—CH2OH、—OH时,有 (1、2、3、4代表—CH2OH的取代位置),共10种,因此X有16种结构。其中核磁共振氢谱中有5组峰,峰面积比为2∶2∶2∶1∶1的X的结构一定是高度对称的,其结构简式为 (6)对比与的结构可知,引入了硝基,可通过在浓硝酸、浓硫酸作用下的反应引入,但酚羟基在该条件下会被氧化,借鉴题中C到D、E到F的过程,可先把酚羟基保护起来。 答案:(1)对羟基苯甲醛 酚羟基、醚键、醛基 (2)保护酚羟基 (3)取代反应 氧化反应 查看更多