山东省2021届高三等级考化学冲刺卷（八） Word版含答案

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等级考仿真冲刺卷(八) (时间:90 分钟 满分:100 分) 可能用到的相对原子质量:H 1 B 11 C 12 O 16 P 31 Ca 40 Co 59 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 合题目要求。 1.化学与生活密切相关,下列说法错误的是( ) A.推广使用新能源汽车可以减少尾气的排放 B.红葡萄酒中充入的少量 SO2 具有抗氧化的作用 C.消毒液长时间敞开保存会增强其消毒效果 D.作为医用呼吸机原材料之一的 ABS 树脂属于有机高分子材料 2.如图是制备和收集气体的实验装置,该装置可用于( ) A.浓硫酸与铜反应制取 SO2 B.浓氨水与生石灰反应制取 NH3 C.浓盐酸与二氧化锰反应制取 Cl2 D.过氧化钠与水反应制取 O2 3.W、X、Y、Z、M 为原子序数依次增大的短周期主族元素,其中 W 为宇宙中 含量最为丰富的元素,X 元素形成的简单气态氢化物的熔、沸点最高,Y 与 W 和 M 能形成化学式为 YW 和 YM 的离子化合物,Z 的最外层电子数是 W、X、Y 元素最外层电子数之和的一半。Q 为 Y 的最高价氧化物对应水化物。下列 有关说法正确的是( ) A.YW 中阴离子的半径比 Li+小 B.Z 元素的单质和最高价氧化物均能与 Q 的溶液反应 C.X 元素与 Y 元素能形成两种化合物,且所含化学键类型相同 D.1 mol M 的单质与 Q 的溶液反应生成 YMOx(x>1),转移 NA 个电子 4.下列有关化合物 X 的叙述正确的是( ) A.X 分子能发生氧化、取代、消去反应 B.X 分子只存在 2 个手性碳原子 C.X 分子中含有五种官能团 D.1 mol X 与足量 NaOH 溶液反应,最多消耗 3 mol NaOH 5.磷烯(如图)是由磷原子六元环组成的蜂巢状褶皱二维晶体,它是白磷 ( )的同素异形体。设 NA 为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( ) A.3.1 g 白磷中含 P—P 键的数目为 0.3NA B.6.2 g 磷烯中含六元环的数目为 0.1NA C.0.1 mol P4 与 0.6 mol H2 在密闭容器中发生反应:P4+6H2 4PH3,生成 PH3 分子的数目为 0.4NA D.0.1 mol P4 发生反应:P4+5O2 2P2O5,转移的电子数为 20NA 6.利用固体表面催化工艺进行 NO 分解的过程如图所示。下列说法不正确的 是( ) A.该分解过程是:2NO N2+O2 B.实验室制取 NO 可以用铜与稀硝酸反应 C.过程②释放能量,过程③吸收能量 D.标准状况下,NO 分解生成 5.6 L N2 转移电子数约为 6.02×1023 7.下列有关说法不正确的是( ) A.35Cl2 与 37Cl2 不能互称为同位素,也不能互称为同分异构体 B.C6Hn 分子中的六个碳原子在同一直线上,则 n 可能等于 2 C.2,2 二甲基丁烷与 2,4 二甲基戊烷的一氯代物种类相同(不考虑立体 异构) D. 与 都是酚且互为同系物 8.科学家发现对冶金硅进行电解精炼提纯可降低高纯硅制备成本。相关电 解槽装置如图 1 所示,用 Cu Si 合金作硅源,在 950 ℃下利用三层液熔盐进 行电解精炼,并利用某 CH4 燃料电池(如图 2 所示)作为电源。下列有关说法 不正确的是( ) A.电极 c 与 b 相连,d 与 a 相连 B.左侧电解槽中,Si 优先于 Cu 被氧化 C.a 极的电极反应为 CH4-8e-+4O2- CO2+2H2O D.相同时间下,通入 CH4、O2 的体积不同,会影响硅的提纯速率 9.乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品。工业生产乙酸乙酯的方法很 多,如图: 下列说法正确的是( ) A.反应①②均是取代反应 B.反应③④的原子利用率均为 100% C.与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类化合物有 2 种 D.乙醇、乙酸、乙酸乙酯三种无色液体可用 Na2CO3 溶液鉴别 10.实验室用有机含碘(主要以 I2 和 I O3 -的形式存在)废水制备单质碘的实验 流程如下: 已知:Ⅰ.碘的熔点为 113 ℃,但固态的碘可以不经过熔化直接升华; Ⅱ.粗碘中含有少量的硫酸钠杂质。 下列说法正确的是( ) A.操作②中发生反应的离子方程式为 I O3 -+3S O3 2 - I-+3S O4 2 - B.操作①和③中的有机相从分液漏斗上端倒出 C.操作④为过滤 D.操作⑤可用如图所示的水浴装置进行 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 项符合题目要求,全部选对得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错的得 0 分。 11.根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是( ) 选 项 实验操作和现象 结论 A 向淀粉溶液中加适量 20%H2SO4 溶液,加热,冷却后加 NaOH 溶液至中性,再滴加少量碘水,溶液变蓝 淀粉未水解 B 室温下,向 0.1 mol·L-1HCl 溶液中加入少量镁粉,产生 大量气泡,测得溶液温度上升 镁与盐酸反 应放热 C 室温下,向浓度均为 0.1 mol·L-1 的 BaCl2 和 CaCl2 混合 白色沉淀是 溶液中加入 Na2CO3 溶液,出现白色沉淀 BaCO3 D 向 0.1 mol·L-1H2O2 溶液中滴加 0.01 mol·L-1KMnO4 溶液, 溶液褪色 H2O2 具有氧 化性 12.我国是煤炭消费大国,高硫煤(主要含 FeS2)在我国煤炭消费中占有相当 大的比例,其燃烧时产生的 SO2 对环境和人体健康造成了一定的负面影响, 所以运用电化学法进行煤的燃前脱硫是一项具有前景的技术。已 知:2FeS2+7O2+8NaOH 2Fe(OH)2+4Na2SO4+2H2O,如图甲是模拟电化学法脱硫 的示意图(电极均为惰性电极),对此方法说法不正确的是( ) A.将煤制成水煤浆加入电解槽有利于反应的充分进行 B.阳极的电极反应式为 4OH--4e- O2↑+2H2O C.煤中的铁元素最终以 Fe(OH)2 的形式存在 D.根据图乙中的信息,NaOH 溶液的适宜浓度为 1 mol·L-1 13.硼氢化钠(NaBH4)具有强还原性,在工业生产上广泛用于非金属及金属 材料的化学镀膜、贵金属回收、工业废水处理等。工业上采用的 Bayer 法 制备 NaBH4 通常分两步(如图)。下列说法错误的是( ) A.用 B2O3 代替 Na2B4O7 也可制得 NaBH4 B.两步的总反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 2∶1 C.将 SiO2 粉碎能增大得到熔体的速率 D.由图可知该工艺过程中无污染性物质产生,符合绿色化学理念 14.常温下,10.00 mL 某一元碱 BOH 与 0.100 0 mol/L 盐酸反应,反应过程 中由水电离的 H+浓度的负对数-lg[c 水(H+)]与所加盐酸的体积间关系如图, 下列说法正确的是( ) A.水的电离程度:c>d=b>a B.d 点溶液满足 c(H+)=c(OH-) C.BOH 为弱碱,其电离平衡常数 Kb 约为 10-5 D.c 点溶液满足 c(B+)+c(BOH)=0.100 0 mol/L 15.Fe3+与 S O3 2 -不能大量共存的原因是存在氧化还原反应和水解相互促进的 反应之争。如图是利用手持技术测量向 FeCl3 溶液中滴加 Na2SO3 溶液过程中 的 pH 和电导率的变化情况: 实验过程还发现: ⅰ.b 点时溶液澄清透明,向其中分别加入 KSCN 溶液和 NaOH 溶液,现象分别 为出现血红色和灰绿色难溶物; ⅱ.c 点和 d 点均出现明显红褐色难溶物,取上层清液,分别加入 KSCN 溶液 和 NaOH 溶液,现象分别为出现血红色和无明显变化。 结合以上信息,下列分析不合理的是( ) A.a 点溶液在配制时需加入盐酸 B.结合 b 点附近 pH 的变化以及实验现象,说明此处发生了氧化还原反应 C.c 点溶液中发生的主要反应为 2Fe3++3S O3 2 -+6H2O 2Fe(OH)3↓+3H2SO3 D.取 d 点处上层清液,向其中滴加 K3[Fe(CN)6],溶液会出现蓝色沉淀 三、非选择题:本题共 5 小题,共 60 分。 16.(12 分)CO2 催化加氢制甲醇,是极具前景的温室气体资源化研究领域。在 某 CO 催化加氢制甲醇的反应体系中,发生的主要反应有: ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4 kJ·mol-1 ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1 ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3 (1)ΔH3= kJ·mol-1 (2)5 MPa 时,往某密闭容器中按投料比 n(H2)∶n(CO2)=3∶1 充入 H2 和 CO2。 反应达到平衡时,测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。 ①体系中 CO2 的物质的量分数受温度的影响不大,原因是 。 ②250 ℃时,反应ⅱ的平衡常数 (填“>”“<”或“=”)1。 ③下列措施中,无法提高甲醇产率的是 (填字母)。 A.加入适量 CO B.增大压强 C.循环利用原料气 D.升高温度 ④如图中 X、Y 分别代表 (填化学式)。 (3)反应ⅰ可能的反应历程如图所示。 注:方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字或字母, 单位:eV)。其中,TS 表示过渡态、*表示吸附在催化剂上的微粒。 ①反应历程中,生成甲醇的决速步骤的化学方程式为 。 ②相对总能量 E= eV(计算结果保留 2 位小数)。(已知:1 eV=1.6×10-22kJ) (4)用电解法也可实现 CO2 加氢制甲醇(稀硫酸作电解质溶液)。电解时,往电 解池的 极通入氢气,阴极上的电极反应为 。 17.(12 分)我国学者研制出低成本的电解“水制氢”催化剂——镍掺杂的 磷化钴三元纳米片电催化剂(Ni0.1Co0.9P)。回答下列问题: (1)Co 在元素周期表中的位置为 ,Co2+价层电子排布式 为 。 (2)Co、Ni 可形成[Co(NH3)6]Cl2、K3[Co(NO3)6]、Ni(CO)4、[Ni(NH3)6]SO4 等 多种配合物。 ①S O4 2 -的空间构型为 ,N O3 -中 N 原子的杂化轨道类型 为 。 ②C、N、O、S 四种元素中,第一电离能最大的是 。 ③1 mol [Co(NH3)6]Cl2 中含有σ键的数目为 ; 已知 NF3 比 NH3 的沸点小得多,试解释原因: 。 (3)常用丁二酮肟来检验 Ni2+,反应如下: Ni2+(aq)+2 2H+(aq) ①1 个二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)中含有 个配位键。 ②上述反应的适宜 pH 为 (填字母)。 A.12 B.5～10 C.1 (4)磷化硼是一种备受关注的耐磨涂料,其晶体中磷原子作面心立方最密堆 积,硼原子填入四面体空隙中(如图)。已知磷化硼晶体密度为ρ g·cm-3, 计算晶体中硼原子和磷原子的最近核间距为 cm。 18.(12 分)过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)是过氧化物类的消毒剂,可以利用侯氏 制碱法得到的 Na2CO3 进行制备,流程图如下: 已知:①产物 A 中可能含有少量的 Cu2+、Fe3+金属离子杂质。②硅酸钠可与 Cu2+、Fe3+等高价金属离子形成沉淀。 请回答下列问题: (1)虚线框中是侯氏制碱法的原理,某同学用如图装置在实验室模拟侯氏制 碱法,实验中应先打开弹簧夹 (填“a”或“b”),通入 (填化学式)。 (2)索尔维制碱法是利用石灰石分解制备 CO2,并用生成的 CaO 和 NH4Cl 反应 制备氨气,将 NH3 和 CO2 通入饱和食盐水制备 NaHCO3 晶体,分离提纯后分解制 备纯碱。与索尔维制碱法相比,侯氏制碱法的优点是 (至少写两点)。 (3)“反应”需控制温度在 20 ℃左右,写出“反应”中生成产品 D 的化学 方程式: , 加 Na2SiO3 的作用是 。 (4)流程图中可循环使用的物质有 。 (5)操作 F 的主要步骤有 (已知 NaCl 和 NH4Cl 的溶解度曲线如图所示)。 (6)为了测定产品 D 的纯度,某小组的方法是:取 m g 产品 D 配成 100 mL 的 溶液,取出 20 mL 0.010 0 mol·L-1 硫酸酸化的 KMnO4 溶液滴定至终点,该滴 定 过 程 中 消 耗 高 锰 酸 钾 标 准 溶 液 的 体 积 为 V m L 。 产 品 的 纯 度 为 %(用含有 m 和 V 的式子表示)。 19.(12 分)钴是熔点高的金属,可与氯气反应制氯化钴(CoCl2),氯化钴易潮 解,可用于催化剂的制备、氨的吸收等。制备氯化钴的装置如图所示。 已知:Co(Ⅲ)的氧化性强于 Cl2。 (1)检查 A 装置气密性的方法:用止水夹夹住 A、B 之间的橡皮管,向分液漏 斗中加水, (将步骤补充完整),证明装置 A 气密性良好。 (2)装置 A 烧瓶中的固体为漂粉精,烧瓶中发生反应的化学方程式为 。 (3)装置 C 的洗气瓶中盛放的试剂是 ,装置 D 硬质玻璃管中 的玻璃纤维的作用是 。 (4)E 中物质的名称 ,其作用是 。 (5)钴有多种氧化物,Co2O3 与浓盐酸反应的离子方程式是 。 (6)氯化钴溶液与氯化铝溶液类似,直接蒸干不能得到 CoCl2 固体,使氯化亚 砜(SOCl2)与 CoCl2·6H2O 混合加热可以得到氯化钴固体,原因是 。 (7)向氯化钴溶液中加入草酸钠(Na2C2O4),生成草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O), 将草酸钴晶体在空气中充分加热,将反应生成的气态物质通入澄清石灰水 中生成沉淀的质量为 60 g,剩余固体为钴的某种氧化物,其质量为 24.1 g, 计算确定钴的氧化物的化学式是 。 20.(12 分)国家级一类抗癌新药——盐酸埃克替尼的研发的关键中间体 G 的一种合成路线如下: 已知:①A 分子中只有一种化学环境的氢; ②TsCl 为 。 (1)A 的名称为 。 (2)G 中所含官能团的名称是 ;E 的结构简 式为 。 (3)由 B 生成 C 的反应类型是 ,由 F 生成 G 的反应类 型是 。 (4)PEO 是由 A 在烃基铝催化下加聚而成的线型高分子,该加聚反应的化学 方程式为 (5)三取代芳香化合物 W 是 D 的同分异构体。W 既能发生银镜反应和水解反 应,又能与 FeCl3 溶液发生显色反应。1 mol W 最多可与 4 mol NaOH 反应,W 的核磁共振氢谱只有 4 组峰。W 的结构简式为 (写一种即可)。 (6) 参照上述合成路线,以邻硝基甲苯( )和乙醇为原料,设计制 备邻氨基苯甲酸乙酯( )的合成路 线: (无机试剂任选)。 参考答案 1.C 使用清洁能源,可以保护空气,保护环境,节约化石燃料,减少尾气的 排放,故 A 正确;二氧化硫具有还原性,具有抗氧化作用,故 B 正确;消毒液长 时间敞开保存会挥发、分解、变质等,故其消毒效果会减弱,故 C 错误;ABS 树脂是指丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的共聚物,故属于有机高分子材料,故 D 正确。 2.D 用铜片和浓硫酸制取二氧化硫需要加热,且生成的二氧化硫能和水反 应,所以不能用排水法收集,故 A 错误;用生石灰和浓氨水制取氨气不需加 热,但氨气易溶于水,所以不能用排水法收集,故 B 错误;用二氧化锰和浓盐 酸反应制取氯气需要加热,且生成的氯气能和水反应,所以不能用排水法收 集,故 C 错误;过氧化钠与水反应制取氧气不需要加热,且氧气可用排水法 收集,该装置可以制取和收集氧气,故 D 正确。 3.B W、X、Y、Z、M 为原子序数依次增大的短周期主族元素,其中 W 为宇 宙中含量最为丰富的元素,则 W 为氢;X 元素形成的简单气态氢化物的熔、 沸点最高,则 X 为氧;Y 与 W 和 M 能形成化学式为 YW 和 YM 的离子化合物,能 与 H 形成离子化合物的元素应该是活泼金属,则 Y 为钠,M 为氯;Z 的最外层 电子数是 W、X、Y 元素最外层电子数之和的一半,则 Z 最外层电子数为 1+6+1 2 =4,则 Z 为硅;Q 为 Y 的最高价氧化物对应水化物,则 Q 为氢氧化钠。NaH 中阴离子为 H-,H-与 Li+核外电子数相同,核电荷数越大,半径越小,则 H-的半 径比 Li+大,故 A 错误;Z 元素的单质为硅,其最高价氧化物为 SiO2,均能与氢 氧化钠溶液反应,故 B 正确;X 元素与 Y 元素能形成两种化合物,分别为 Na2O 和 Na2O2,Na2O 中只含有离子键,Na2O2 中既有离子键又有共价键,所含化学键 类型不相同,故 C 错误;氯气和氢氧化钠溶液反应可以生成 NaClO3:3Cl2+6NaOH 5NaCl+NaClO3+3H2O,则 1 mol 氯气参加反应时,转移 5 3 NA 个电子,故 D 错误。 4.A X 分子中羟基和 都能发生氧化反应,羟基、酯基、溴原子和苯环 上的氢原子都能发生取代反应,羟基和溴原子能发生消去反应,A 正确;连有 4 个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子,X 分子含有 3 个 手性碳原 子 (标*号的碳原子为手性碳原子),B 错误;X 分子中含有羟基、 酯基、羰基、溴原子四种官能团,C 错误;1 mol X 分子中含有 1 mol 酯基和 1 mol 溴原子,酯基和溴原子都能跟氢氧化钠发生水解反应,所以 1 mol X 与足量 NaOH 溶液反应,最多消耗 2 mol NaOH,D 错误。 5.B 3.1 g 白磷的物质的量为 3 . 1 g 124 g / mol =0.025 mol,一分子白磷中含有 6 个 P—P 键,则 3.1 g 白磷中 P—P 键的数目为 0.025×6NA=0.15NA,故 A 错误;6.2 g 磷烯的物质的量为 0.2 mol,根据均摊法知,一个六元环含有 P 原子的数目 为 6× 1 3 =2,则 6.2 g 磷烯含六元环的数目为 0.1NA,故 B 正确;该反应为可逆 反应,不能完全进行到底,因此生成 PH3 分子的数目应小于 0.4NA,故 C 错误;P 元素的化合价从 0 价升高为+5 价,O 元素的化合价从 0 价降低为-2 价,则 1 mol P4 失电子数目为 20NA,在氧化还原反应中,氧化剂得电子数=还原剂失电 子数=转移电子数,则 0.1 mol P4 发生反应转移的电子数为 2NA,故 D 错误。 6.C 根据图示,NO 在催化剂作用下转化为氮气和氧气,该分解过程 是:2NO N2+O2,故 A 正确;铜与稀硝酸反应生成一氧化氮、硝酸铜和水, 可以用于实验室制取 NO,故 B 正确;过程②为 NO 在催化剂表面发生断键形 成氮原子和氧原子,断开化学键需要吸收能量,过程③为氮原子和氧原子重 新形成化学键生成氮气和氧气,形成化学键需要释放能量,故 C 不正确;根 据反应 2NO N2+O2,O 元素由-2 价变为 0 价,生成 1 mol O2,同时生成 1 mol N2,转移 4 mol 电子,标准状况下,NO 分解生成 5.6 L(0.25 mol)N2,转移电子 数约为 0.25 mol×4×6.02×1023 mol-1=6.02×1023(个),故 D 正确。 7.D 35Cl2 与 37Cl2 是同种单质,不能互称为同位素,也不能互称为同分异构 体,故 A 正确;如为 H—C≡C—C≡C—C≡C—H,则为直线形分子,故 B 正 确;2,2 二甲基丁烷中含有 3 种等效氢原子,则一氯代物有 3 种,2,4 二甲基 戊烷中含有 3 种等效氢原子,则一氯代物也有 3 种,故 C 正确;含有的酚羟基 的数目不同,则结构不同,不互为同系物,都属于酚,故 D 不正确。 8.A 图 2 是甲烷燃料电池,通入甲烷的电极为负极,通入氧气的电极为正 极,图 1 中 d 电极为阳极,与电源正极 b 相连,c 电极为阴极,与电源负极 a 相连,故 A 不正确;d 电极为阳极,硅失电子被氧化,而铜没有,所以 Si 优先 于 Cu 被氧化,故 B 正确;通入甲烷的 a 电极为负极,发生氧化反应,电极反应 为 CH4-8e-+4O2- CO2+2H2O,故 C 正确;相同时间下,通入 CH4、O2 的体积不同, 电流强度不同,会导致转移电子的量不同,会影响硅的提纯速率,故 D 正确。 9.D 反应①为酯化反应,属于取代反应,反应②不饱和度降低,为加成反 应,A 项错误;反应③产物只有乙酸乙酯,其原子利用率为 100%,而反应④为 C4H10+O2 C4H8O2,H 原子没有全部进入目标产物,原子利用率不为 100%,B 项 错误;与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类有 HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、 CH3CH2COOCH3共3种,C项错误;乙醇溶于碳酸钠溶液,乙酸与碳酸钠溶液反应 生成二氧化碳,乙酸乙酯不溶于碳酸钠溶液,则乙醇、乙酸、乙酸乙酯三种 无色液体可用 Na2CO3 溶液鉴别,D 项正确。 10.D 由操作③用四氯化碳萃取可知,操作②中生成碘单质,发生反应的离 子方程式为 2I O3 -+5S O3 2 -+2H+ I2+5S O4 2 -+H2O,故 A 错误;四氯化碳的密度大 于水,有机相在下层,操作①和③中的有机相从分液漏斗下端放出,故 B 错 误;操作④是从碘的四氯化碳溶液中分离出碘单质,方法为蒸馏,故 C 错误; 碘易升华,可以通过水浴加热的方式使碘升华后,在冷的烧瓶底部凝华,故 D 正确。 11.B 淀粉水解液中加 NaOH 溶液至中性,再加入少量碘水,溶液变蓝,说明 溶液中含有淀粉,淀粉溶液在稀硫酸、加热条件下肯定发生水解反应,根据 实验现象可确定淀粉部分水解,A 项错误;由盐酸和镁粉反应后溶液温度升 高,可判断镁与盐酸的反应为放热反应,B 项正确;向浓度均为 0.1 mol·L-1 的 BaCl2 和 CaCl2 混合溶液中加入 Na2CO3 溶液,没有给出溶度积数据和 Na2CO3 溶液的用量,无法确定白色沉淀的成分,若 Na2CO3 溶液足量,会得到 BaCO3 和 CaCO3 两种沉淀,C 项错误;KMnO4 溶液具有强氧化性,与 H2O2 反应时 H2O2 表现 出还原性,D 项错误。 12.C 将煤制成水煤浆加入电解槽增大了水煤浆中 FeS2 与氧气的接触面积, 有利于反应的充分进行,故 A 正确;阳极的电极反应式为 4OH--4e- O2↑ +2H2O,故 B 正确;Fe(OH)2 极易被氧化,则煤中的铁元素最终应该以 Fe(OH)3 的形式存在,故 C 不正确;根据图乙中的信息,NaOH 溶液的浓度为 1 mol·L-1 时脱硫率最大,故 D 正确。 13.B 根据工艺流程可知,工业上采用的 Bayer 法制备 NaBH4 第一步 为:Na2B4O7(可表示为 Na2O·2B2O3)与 SiO2 在高温下反应得到熔体,第二步则 是熔体与 Na 和 H2 在 400～500 ℃条件下发生反应生成 NaBH4 与 Na2SiO3 的过 程。Na2B4O7 可表示为 Na2O·2B2O3,则在制备 NaBH4 过程中,也可用 B2O3 代替 Na2B4O7 作原料,故 A 正确;两步的总反应中 B 元素化合价未变,氢气中 H 元素 化合价从 0 价降低到-1 价,被还原作氧化剂,而 Na 元素化合价从 0 价升高 到+1 价,被氧化作还原剂,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为 1∶2,故 B 错误;将 SiO2 粉碎,可增大反应中固体的接触面积,从而可增大得到熔体的 速率,故 C 正确;由题图可知该工艺整个制备过程中无污染性物质产生,符 合绿色化学理念,故 D 正确。 14.AC a 点溶质是 BOH,为碱性溶液,抑制水的电离,b、d 两点水的电离程 度相等,c 点是盐酸与 BOH 恰好完全反应的点,得到 BCl 溶液,呈酸性,B+的水 解促进水的电离,故水的电离程度:c>d=b>a,A 正确;c 点溶质为 BCl,由质子 守恒可得:c(BOH)+c(OH-)=c(H+),d 点 HCl 过量,则 c(BOH)+c(OH-)0,生成 CO 的反应为吸热反应,所以随温 度升高,平衡时 CO 的物质的量分数会变大,两者共同作用导致水蒸气减小 幅度小于甲醇,所以 Z 代表 H2O,Y 代表 CH3OH,X 代表 CO。 ①依据主要反应的化学方程式可知,反应ⅰ消耗 CO2,反应ⅱ逆向产生 CO2, 最终体系内 CO2 的物质的量分数与上述两个反应进行的程度相关。由于Δ H1<0 而ΔH2>0,根据勒夏特列原理,温度改变时,反应ⅰ和反应ⅱ平衡移动方 向相反,且平衡移动程度相近,导致体系内 CO2 的物质的量分数受温度的影 响不大; ②反应ⅱ平衡常数 K= ( CO )· ( H2O ) ( CO2 )· ( H2 ),该反应前后气体体积计量数之和不变,所 以可以用物质的量分数来代表浓度估算 K 值,由题图可知 250 ℃时,CO2 与 H2 的物质的量分数大于 CO 和 H2O 的物质的量分数,所以 K<1; ③加入适量 CO,促使反应ⅲ平衡正向移动,产生更多的 CH3OH,而反应ⅱ平衡 逆向移动,又可减少 CO2 转化为 CO,使更多的 CO2 通过反应ⅰ转化为 CH3OH, 故 CH3OH 产率提高,A 项正确;增大压强,有利于反应ⅰ和ⅲ的平衡正向移动, 而对反应ⅱ无影响,B 项正确;循环利用原料气能提高 CO2 的转化率,使 CH3OH 的产率提高,C 项正确;由题图可知,升温,CH3OH 的物质的量分数下降,产率 降低,D 项错误;综上所述选 D; ④根据分析可知 X 代表 CO,Y 代表 CH3OH。 (3)①生成 CH3OH 的决速步骤,指反应历程中反应速率最慢的反应。速率快 慢则由反应的活化能决定,活化能越大,反应速率越慢。仔细观察并估算表 中数据,找到活化能(过渡态与起始态能量差)最大的反应为 HCOOH*+2H2(g) H2COOH*+ 3 2 H2; ②反应ⅰ的ΔH1=-49.4 kJ·mol-1,指的是 1 mol CH3OH(g)和 1 mol H2O(g) 的总能量与 1 mol CO2(g)和 3 mol H2(g)的总能量之差,而反应历程图中的 E 表示的是 1 个 CH3OH 分子和 1 个 H2O 分子的相对总能量与 1 个 CO2 分子和 3 个 H2 分子的相对总能量之差(单位为 eV),且将起点的相对总能量设定为 0。 所以,作如下换算即可求得相对总能量 E= Δ1 A×1 . 6×10 - 22 = - 49 . 4 6 . 02×1023 ×1 . 6×10 - 22 eV≈-0.51 eV。 (4)因为电解过程 CO2 被还原为 CH3OH,H2 应发生氧化反应,故氢气通入阳极附 近溶液中;而阴极上 CO2 转化为 CH3OH,碳元素从+4 价降为-2 价,电解质溶液 为硫酸,所以电极反应方程式为 CO2+6e-+6H+ CH3OH+H2O。 答案:(1)-90.6 (2)①温度改变时,反应ⅰ和反应ⅱ平衡移动方向相反 ②< ③D ④CO、CH3OH (3)①HCOOH*+2H2(g) H2COOH*+ 3 2 H2 ②-0.51 (4)阳 CO2+6e-+6H+ CH3OH+H2O 17.解析:(1)Co 为 27 号元素,位于元素周期表第四周期第Ⅷ族;基态 Co 原 子价层电子排布式为 3d74s2,失去最外层 2 个电子形成 Co2+,所以 Co2+的价层 电子排布式为 3d7。 (2)①硫酸根中心 N 原子的价层电子对数为 4+ 6+2 - 4×2 2 =4,无孤对电子,所以 空间构型为正四面体形;N O3 -中心 N 原子的价层电子对数为 3+ 5+1 - 3×2 2 =3,所 以为 sp2 杂化; ②同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小,同周期元素自左向右第一电 离能呈增大趋势,但第ⅡA 族、第 VA 族元素第一电离能大于其相邻元素,所 以 4 种元素中第一电离能最大的为 N 元素; ③6 个 NH3 与 Co2+之间形成 6 个配位键,属于σ键,每个氨气分子中的氮氢键 也为σ键,共 6+3×6=24(个),所以 1 mol [Co(NH3)6]Cl2 中含有的σ键数目 为 24NA;NH3 分子间存在氢键,所以沸点较高。 (3)①根据N原子的成键特点可知,在二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)中N原子和Ni2+ 形成的化学键均为配位键,所以 1 个二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)中含有 4 个配位 键; ②碱性太强容易生成 Ni(OH)2 沉淀,酸性太强时大量的氢离子存在不利于二 (丁二酮肟)合镍(Ⅱ)的生成,所以适宜的 pH 应为 5～10。 (4)由题图可知,1 个晶胞中含有 4 个 B 原子和 4 个 P 原子,故晶胞质量 m= 4× ( 11+31 ) A g,设晶胞边长为 a cm,则晶胞的体积 V=a3 cm3,故晶胞密度ρ = = 4× ( 11+31 ) A× 3 g·cm-3,解得 a=2× 3 21 ×A ;晶体中硼原子和磷原子的最近核间 距为晶胞体对角线的 1 4 ,体对角线长度为晶胞边长的 3 倍,所以晶体中硼原 子和磷原子的最近核间距= 3 4 ×2× 3 21 ×A cm= 3 2 × 3 21 ×A cm。 答案:(1)第四周期第Ⅷ族 3d7 (2)①正四面体形 sp2 ②N ③24NA NH3 分子间存在氢键 (3)①4 ②B (4) 3 2 × 3 21 ×A 18.解析:(1)侯氏制碱法先通氨气再通二氧化碳,因为氨气在饱和食盐水中 的溶解度比二氧化碳的大,且氨气易溶于水,为防止倒吸,应从弹簧夹 b 端 通入氨气。 (2)侯氏制碱法化学方程式:NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3+NH4Cl,析出了 NH4Cl, 可用作氮肥;索尔维制碱法的缺点是产生大量 CaCl2,用途不大,故侯氏制碱 法的优点是减少无用的CaCl2生成;且侯氏制碱法的NaCl利用率比索尔维制 碱法的高,可以循环利用。 (3)“反应”中生成产品 D 的化学方程式:2Na2CO3+3H2O2 2Na2CO3·3H2O2;由 已知条件知,硅酸钠可与 Cu2+、Fe3+等金属离子形成沉淀,防止金属离子催化 H2O2 分解。 (4)操作 F 可得到食盐水,产物 B 为 CO2,这些都是反应原料,根据流程图,异 丙醇也为可循环使用的物质,因此可循环使用的物质有 CO2、NaCl、异丙醇。 (5)操作 F 是分离 NH4Cl 晶体与饱和食盐水,从两者的溶解度曲线看,NH4Cl 在低温时溶解度比 NaCl 的小,故操作 F 的主要步骤为冷却结晶、过滤、洗 涤、干燥。 (6)n(KMnO4)～n(H2O2)=2～5,则 n(H2O2)= 5 2 n(KMnO4)= 5 2 ×0.01×V=0.025V,产 品 D:n(2Na2CO3·3H2O2)= 1 3 n(H2O2),纯度为 ( 2Na2CO3 · 3H2O2 ) = 0 . 025×314× 100 20 3 = 39 . 25 3 。 答案:(1)b NH3 (2)提高了食盐的利用率,可循环使用;可制得氮肥 NH4Cl;减少无用的 CaCl2 生成,可与合成氨厂联合,降低了设备的成本 (3)2Na2CO3+3H2O2 2Na2CO3·3H2O2 硅酸根可与金属离子形成沉淀,防止金 属离子催化 H2O2 分解 (4)CO2、NaCl、异丙醇 (5)冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 (6) 39 . 25 3 19.解析:(1)夹紧橡皮管,向分液漏斗中加水并打开活塞,如果漏气,分液漏 斗内压强减小,水就会流下,如果密闭性很好,则分液漏斗中的水不能顺利 流下。 (2)漂白精的主要成分是次氯酸钙,其与浓盐酸发生归中反应生成氯气,化 学方程式为 Ca(ClO)2+4HCl(浓) CaCl2+2Cl2↑+2H2O。 (3)氯气是酸性气体,选用酸性干燥剂如浓硫酸进行干燥;由于气流通过硬 质玻璃管时,可能带动 Co 粉,故采用玻璃纤维防止固体粉末堵塞导管。 (4)装置 E 位于整个装置的末端,故它的作用是除去剩余的氯气,故 E 中可填 充碱石灰,其作用是吸收 Cl2,同时阻止空气中的 H2O 进入 D 中。 (5)Co2O3 与浓盐酸发生氧化还原反应,离子方程式为 Co2O3+6H++2Cl- 2Co2++Cl2↑+3H2O。 (6)SOCl2 与水反应的化学方程式为 SOCl2+H2O SO2↑+2HCl↑,SOCl2 与 CoCl2·6H2O 的结晶水作用,生成 HCl 和 SO2 气体,抑制 CoCl2 的水解。 (7)60 g 沉淀为碳酸钙的质量,则碳酸钙的物质的量为 60 g 100 g / mol =0.6 mol,n(C)=n(CO2)=n(CaCO3)=0.6 mol,由元素守恒得 n(CoC2O4)= 1 2 n(C)=0.3 mol,m(CoC2O4)=44.1 g,反应后得到 CO2 的质量 m(CO2)=0.6×44 g=26.4 g, 由质量守恒定律,26.4 g+24.1 g-44.1 g=6.4 g,说明还有氧气参与反 应,n(O2)= = 6 . 4 g 32mol / L =0.2 mol,依据原子守恒配平反应的化学方程 式:3CoC2O4+2O2 Co3O4+6CO2,则钴的氧化物的化学式为 Co3O4。 答案:(1)打开分液漏斗下端活塞,若分液漏斗中的水不能顺利滴下 (2)Ca(ClO)2+4HCl(浓) CaCl2+2Cl2↑+2H2O (3)浓硫酸 防止固体粉末堵塞导管 (4)碱石灰 吸收 Cl2,同时阻止空气中的 H2O 进入 D 中 (5)Co2O3+6H++2Cl- 2Co2++Cl2↑+3H2O (6)SOCl2 与 CoCl2·6H2O 的结晶水作用,生成 HCl 和 SO2(或 HCl 或酸性物质), 抑制 CoCl2 的水解 (7)Co3O4 20.解析:(1)A 分子中只有一种化学环境的氢,则 A 为 ,名称为环氧乙烷。 (2)G 为 ,所含官能团有醚键、羧基、氨基;根据流程图,E 发生硝 化反应生成 F( ),则 E 为 。 (3)根据 B、C 的结构差别,由 B 生成 C 的反应类型是取代反应;根据流程图, 由 F 生成 G 的反应是硝基的还原反应。 (4)PEO 是由 A 在烃基铝催化下加聚而成的线型高分子,该加聚反应的化学 方程式为 n CH2—CH2—O 。 (5)D 为 ,三取代芳香化合物 W 是 D 的同分异构体。W 能发生银镜反 应和水解反应,说明 W 中含有酯基和醛基,能与 FeCl3 溶液发生显色反应,说 明含有酚羟基。1 mol W 最多可与 4 mol NaOH 反应,因此,W 属于甲酸苯酚 酯,且含有 2 个酚羟基,W 的核磁共振氢谱只有 4 组峰,则 W 的结构简式为 或 。 (6)以邻硝基甲苯( )和乙醇为原料制备邻氨基苯甲酸乙酯( ), 可以首先将 的甲基氧化为羧基,再与乙醇酯化,最后将硝基还原即可, 合成路线为 。 答案:(1)环氧乙烷 (2)醚键、羧基、氨基 (3)取代反应 还原反应 (4)n CH2—CH2—O (5) (或 ) (6)