
? 成都七中高2022屆高三下期二診模擬
理科綜合化學(xué)試題
注意事項(xiàng):
1.答題前,務(wù)必將自己的姓名、考籍號(hào)填寫(xiě)在答題卡規(guī)定的位置上。
2.答選擇題時(shí),必須使用2B鉛筆將答題卡上對(duì)應(yīng)題目的答案標(biāo)號(hào)涂黑,如需改動(dòng),用橡皮擦擦干凈后,再選涂其他答案標(biāo)號(hào)。
3.答非選擇題時(shí),必須使用0.5毫米黑色簽字筆,將答案書(shū)寫(xiě)在答題卡規(guī)定的位置上。
4.所有題目必須在答題卡上作答,在試題卷上答題無(wú)效。
5.考試結(jié)束后,只將答題卡交回。
可能用到的相對(duì)原子質(zhì)量:H-1 C-12 O-16 Cu-64 Zn-65 Se-79
第I卷(選擇題)
一、選擇題:本題共7個(gè)小題,每小題6分。共42分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的。
1. 化學(xué)與生活、生產(chǎn)、科技密切相關(guān),下列說(shuō)法正確的是
A. 水晶、石英玻璃都是二氧化硅晶體
B. 為消殺奧密克戎病毒,家庭中可將“84”消毒液和潔廁靈混用
C. 利用鈦合金具有耐腐蝕、耐高壓的特性,可制造深海載人艙的殼體
D. 非遺文化“北京絹人”技術(shù)制作的娃娃能用加酶洗滌劑清洗
【答案】C
【解析】
【詳解】A.水晶、石英玻璃主要成分都是SiO2,前者是二氧化硅晶體,而石英玻璃不是二氧化硅晶體,屬于非晶體,A錯(cuò)誤;
B.若將“84”消毒液(主要成分為次氯酸鈉)和潔廁靈(主要成分為鹽酸)混合使用,二者會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生有毒氣體Cl2,因此二者不能混合使用,B錯(cuò)誤;
C.鈦合金具有耐腐蝕、耐高壓的特性,可利用其這些性質(zhì)用鈦合金制造深海載人艙的殼體,C正確;
D.非遺文化“北京絹人”主要成分是蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)在酶的作用下會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)變?yōu)榘被?,因此其制作的娃娃不能用加酶洗滌劑清洗,D錯(cuò)誤;
故合理選項(xiàng)是C。
2. 化合物X常作中間體合成高效藥物,下列有關(guān)X的說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. X在酸性或堿性溶液中均可發(fā)生反應(yīng)
B. 所有碳原子可能共平面
C. 該化合物的分子式為C23H24O5
D. 1molX最多可與10molH2發(fā)生加成反應(yīng)
【答案】D
【解析】
【詳解】A.X中含有酯基,酯基在酸性或者堿性條件下都可以水解,A正確;
B.苯環(huán)、碳碳雙鍵、—COOC—為平面結(jié)構(gòu),則所有碳原子可能共平面,B正確;
C.根據(jù)X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知其分子式為C23H24O5,C正確;
D.一個(gè)苯環(huán)和3個(gè)氫氣加成,一個(gè)碳碳雙鍵和1個(gè)氫氣加成,則根據(jù)X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知1molX最多可與8molH2發(fā)生加成反應(yīng),D錯(cuò)誤;
故選D。
3. NA是阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說(shuō)法正確的是
A. 2gD216O所含的中子數(shù)和電子數(shù)不相等
B. 1L1mol·L-1溴化銨水溶液中NH與H+離子數(shù)之和大于NA
C. 銅粉與足量硫磺加熱反應(yīng),32g銅失去的電子數(shù)為NA
D. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4L乙醇中含有的共用電子對(duì)總數(shù)為8NA
【答案】B
【解析】
【詳解】A.一個(gè)D216O分子中有10個(gè)中子,10個(gè)質(zhì)子,10個(gè)電子,故2gD216O所含的中子數(shù)和電子數(shù)相等,A錯(cuò)誤;
B.由電荷守恒,,,故,故而溶液中NH與H+離子數(shù)之和大于NA,B正確;
C.銅粉與足量硫磺加熱反應(yīng)生成Cu2S,32g銅即0.5mol銅失去的電子數(shù)為0.5NA,C錯(cuò)誤;
D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,乙醇是液體,22. 4L乙醇物質(zhì)的量未知,無(wú)法計(jì)算含有的共用電子對(duì)總數(shù),D錯(cuò)誤;
故選B。
4. 下列實(shí)驗(yàn)操作中,裝置選擇合理的是
A
B
C
D
準(zhǔn)確量取一定體積K2Cr2O7溶液
驗(yàn)證非金屬性:S>C>Si
制備氫氧化鐵膠體
制備并收集乙酸乙酯
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【詳解】A.量取一定體積K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)該選用酸式滴定管,堿式滴定管下端的乳膠管能夠被腐蝕,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
B.比較非金屬性,可根據(jù)元素對(duì)應(yīng)的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性強(qiáng)弱比較,硫酸與碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳,二氧化碳?xì)怏w通入硅酸鈉溶液中可得硅酸沉淀,可證明非金屬性的強(qiáng)弱,選項(xiàng)B正確;
C.氯化鐵與NaOH溶液反應(yīng)生成沉淀,不能制備膠體,應(yīng)將氯化鐵溶液滴到沸水中制備,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;
D.乙酸乙酯的制備必須加入濃硫酸為吸水劑和催化劑,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;
答案選B。
5. 短周期主族元素X、Y、Z、W、Q的原子序數(shù)依次增大,X的氣態(tài)氫化物極易溶于Y的氫化物中,常溫下,Z的單質(zhì)能溶于W的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的稀溶液,卻不溶于其濃溶液。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 簡(jiǎn)單離子半徑:W>Q>X>Y>Z
B. 元素X的氣態(tài)氫化物與Q的單質(zhì)可發(fā)生置換反應(yīng)
C. Z、W的簡(jiǎn)單離子都能促進(jìn)水的電離
D. Y與W具有相同的最高化合價(jià)
【答案】D
【解析】
【分析】常溫下,Z的單質(zhì)能溶于W的最高價(jià)氧化物的水化物的稀溶液,卻不溶于其濃溶液,可聯(lián)想到Al在濃硝酸、濃硫酸中的鈍化,則Z應(yīng)為Al元素,W的原子序數(shù)大于Al,則W為S元素,Q為原子序數(shù)大于S的短周期主族元素,則為Cl;X的氣態(tài)氫化物極易溶于Y的氫化物中,且X的原子序數(shù)小于Y,應(yīng)是指氨氣極易溶于水,所以X為N元素,Y為O元素。
【詳解】A.核外電子排布形同的時(shí)候,原子序數(shù)越小半徑越大,另外電子層數(shù)越多,半徑越大,故簡(jiǎn)單離子半徑:W>Q>X>Y>Z,A正確;
B.N的氣態(tài)氫化物為NH3,可以與Cl2發(fā)生:3Cl2+2NH3=N2+6HCl,該反應(yīng)為置換反應(yīng),B正確;
C.Z、W的簡(jiǎn)單離子分別為鋁離子、硫離子,都可以水解,促進(jìn)水的電離,C正確;
D. W為S元素,Y為O元素,S的最高化合價(jià)為+6價(jià),O不能失去最外層6個(gè)電子,沒(méi)有+6價(jià),最高化合價(jià)不同,D錯(cuò)誤;
故選D。
6. 高電壓水系鋅-有機(jī)混合液流電池的裝置如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 充電時(shí),中性電解質(zhì)NaCl的濃度減小
B. 充電時(shí),陰極反應(yīng)式為Zn(OH)+2e-=Zn+4OH-
C. 放電時(shí),正極區(qū)溶液的pH減小
D. 放電時(shí),1molFQ轉(zhuǎn)化為FQH2,可消耗65gZn
【答案】C
【解析】
【詳解】根據(jù)題意,充電時(shí),F(xiàn)QH2生成FQ被氧化,所以充電時(shí)右側(cè)為陽(yáng)極,左側(cè)為陰極,Zn(OH)被還原為Zn,則放電時(shí)左側(cè)為負(fù)極,Zn被氧化為Zn(OH),右側(cè)為正極FQ被還原為FQH2。
A.充電時(shí),左側(cè)陰極的電極反應(yīng)為Zn(OH)+2e =Zn+4OH-,陰離子增多,為平衡電荷,中性電解質(zhì)溶液中的Na+經(jīng)陽(yáng)膜遷移至左側(cè),Cl-經(jīng)陰膜遷移至右側(cè),NaCl的濃度減小,故A正確;
B.根據(jù)分析可知,充電時(shí)左側(cè)為陰極,陰極反應(yīng)式為Zn(OH)+2e-=Zn+4OH-,故B正確;
C.放電時(shí)右側(cè)為正極,電極反應(yīng)為FQ+2H++2e-= FQH2,氫離子被消耗,pH增大,故C錯(cuò)誤;
D.放電時(shí)正極電極反應(yīng)為FQ+2H++2e-= FQH2,1molFQ轉(zhuǎn)化為FQH2轉(zhuǎn)移2mol電子,負(fù)極消耗1molZn,即可消耗65gZn,故D正確;
故答案為C。
7. 用HR表示甘氨酸(H2NCH2COOH),其為兩性物質(zhì)。0.001mol·L-1HR溶液中H2R+、HR和R-的濃度對(duì)數(shù)值1gc與pH的關(guān)系如圖所示。已知三種微粒轉(zhuǎn)化的平衡常數(shù):H2R+HRR-。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A. 曲線③表示R- B. 甘氨酸溶液顯弱堿性
C. M點(diǎn),pH= D. NaR溶液中:c(OH-)=c(HR)+c(H+)+2c(H2R+)
【答案】B
【解析】
【詳解】A.隨pH增大,H2R+逐漸減??;隨pH增大,HR先增大后減小;隨pH增大, R-逐漸增大;曲線③表示R-,故A正確;
B.根據(jù)圖示,c(H2R+)=c(HR)時(shí)pH=2.35,c(HR)=c(R-)時(shí)pH=9.78,則HR→H2R+的常數(shù)是,則HR的電離常數(shù)是10-9.78,所以甘氨酸溶液顯弱酸性,故B錯(cuò)誤;
C.M點(diǎn),c(H2R+)= c(R-),,故C正確;
D.NaR溶液中,根據(jù)電荷守恒c(R-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)+c(H2R+),根據(jù)物料守恒c(Na+)= c(HR)+c(H2R+)+ c(R-),所以c(OH-)=c(HR)+c(H+)+2c(H2R+),故D正確;
選B。
8. 三氯氧磷(POCl3)常作為半導(dǎo)體摻雜劑及光導(dǎo)纖維原料。一研究小組在實(shí)驗(yàn)室利用PCl3、SO2、Cl2在60~65℃時(shí)反應(yīng)制備POCl3和SOCl2,所用實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(氣體制備裝置未畫(huà)出)。
物質(zhì)
熔點(diǎn)/℃
沸點(diǎn)/℃
其他
PCl3
-93.6
76.1
遇水劇烈水解,易與O2反應(yīng)
POCl3
1.25
105.8
遇水劇烈水解,能溶于PCl3
SOCl2
-105
78.8
遇水劇烈水解,受熱易分解
(1)氯氣可由高錳酸鉀固體與稀鹽酸反應(yīng)制備,該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______。
(2)A、B裝置中的試劑分別是_______。
(3)裝置C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______。
(4)反應(yīng)裝置的虛線框中未畫(huà)出的儀器最好選用_______(填儀器名稱);裝置E的作用是_______。
(5)反應(yīng)結(jié)束后應(yīng)采用_______(填操作名稱)提純POCl3產(chǎn)品。
(6)測(cè)定某摻雜劑中POCl3的含量(雜質(zhì)不參與反應(yīng)):準(zhǔn)確稱取4.000g樣品在水解瓶中搖動(dòng)至完全水解,將水解液配成250mL溶液,取25.00mL于錐形瓶中,加入0.4000mol·L-1的AgNO3溶液25.00mL,再加少許硝基苯防止AgCl參與后續(xù)反應(yīng),用力振蕩。加入少量NH4Fe(SO4)2,用0.1000mol·L-1KSCN標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,消耗KSCN標(biāo)準(zhǔn)溶液22.00mL。[已知:AgCl和AgSCN均為難溶于水的白色固體,Ag3PO4可溶于硝酸,POCl3的相對(duì)分子質(zhì)量為153.5]
①說(shuō)明滴定到達(dá)終點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)______。
②產(chǎn)品中POCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)______。(保留一位小數(shù))。
【答案】(1)2MnO+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(2)飽和食鹽水、P2O5或無(wú)水氯化鈣
(3)PCl3+SO2+Cl2POCl3+SOCl2
(4) ①. 球形冷凝管 ②. 干燥SO2,通過(guò)觀察產(chǎn)生氣泡速率控制通入氣體的流速
(5)蒸餾 (6) ①. 當(dāng)最后一滴KSCN標(biāo)準(zhǔn)液滴入錐形瓶,溶液由淺黃色變?yōu)檠t色,且半分鐘內(nèi)不復(fù)原 ②. 99.8%
【解析】
【分析】本題考查PCl3、SO2、Cl2在60~65°C時(shí)反應(yīng)制備POCl3和SOCl3的實(shí)驗(yàn),根據(jù)資料卡片,本實(shí)驗(yàn)必須在無(wú)水條件下反應(yīng),所以裝置A用飽和食鹽水除去氯氣中的氯化氫,B用P2O5或無(wú)水CaCl2除去氯氣中的水蒸氣,E用濃硫酸除去二氧化硫中的水蒸氣,且A和E都可以通過(guò)觀察產(chǎn)生氣泡的速率控制通入氣體的流速,D用無(wú)水CaCl2防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入,用F球形冷凝管進(jìn)行冷凝回流,將PCl3充分反應(yīng),提高產(chǎn)率。
【小問(wèn)1詳解】
高錳酸鉀和鹽酸反應(yīng)生成氯氣和氯化錳,離子方程式為:2MnO+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2O;
小問(wèn)2詳解】
A裝置用飽和食鹽水除去氯氣中的氯化氫,B裝置用P2O5或無(wú)水CaCl2除去氯氣中的水蒸氣,所以A、B裝置中的試劑分別是飽和食鹽水、P2O5或無(wú)水CaCl2;
【小問(wèn)3詳解】
由題意可知在裝置C發(fā)生的反應(yīng)為二氧化硫、氯氣和三氯化磷反應(yīng)生成POCl3和SOCl2,方程式為:PCl3+SO2+Cl2POCl3+SOCl2;
【小問(wèn)4詳解】
球形冷凝管與直球形冷凝管最大區(qū)別是球形冷凝管接觸面積大,冷凝效果更好,能將反應(yīng)物和生成物都充分冷凝回流,增加產(chǎn)率,所以虛線框中用球形冷凝管,因?yàn)榍蛐卫淠芙佑|面積大,便于反應(yīng)中各物質(zhì)冷凝回流;裝置E用濃硫酸除去二氧化硫中的水蒸氣,且控制產(chǎn)生氣泡的速率控制反應(yīng)速率,所以E的作用是干燥SO2,通過(guò)觀察產(chǎn)生氣泡速率控制通入氣體的流速;
【小問(wèn)5詳解】
根據(jù)資料卡片POCl3和SOCl2的沸點(diǎn)不同,所以提純POCl3的操作是蒸餾
【小問(wèn)6詳解】
①用KSCN滴定過(guò)量的硝酸銀,用NH4Fe(SO4)2做指示劑,當(dāng)硝酸銀反應(yīng)完后,KSCN和NH4Fe(SO4)2中的三價(jià)鐵反應(yīng),溶液顯血紅色,故滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是:當(dāng)最后一滴KSCN標(biāo)準(zhǔn)液滴入錐形瓶,溶液由淺黃色變?yōu)檠t色,且半分鐘內(nèi)不復(fù)原;
②根據(jù)條件可知:AgNO3的總物質(zhì)的量為:0.4mol/L×0.025L=0.01mol,?KSCN的物質(zhì)的量為0.1mol/L×0.022L=0.0022mol,SCN-反應(yīng)的Ag+為0.0022mol,Cl-反應(yīng)的Ag+為0.01mol- 0.0022mol=0.0078 mol,Cl-的物質(zhì)的量是0.0078 mol,根據(jù)元素守恒則25ml中POCl3物質(zhì)的量是0.0078 mol×13=0.0026 mol,則4.000g樣品中POCl3物質(zhì)的量是0.0026 mol×10=0.026 mol,POCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.026 mol×153.5g/mol4g×100%=99.8%。
9. 一種從陽(yáng)極泥(主要成分為Cu、Ag、Pt、Au、Ag2Se、Cu2S等)中回收Se和貴重金屬的工藝流程如圖所示:
已知:①該工藝中萃取與反萃取的原理為:2RH+Cu2+=R2Cu+2H+。
②S2O易與Ag+形成配離子:Ag++2S2O=[Ag(S2O3)2]3-,上述工藝條件下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=2.80×1013。
③上述工藝條件下,AgCl的溶度積常數(shù):Ksp(AgCl)=1.80×10-10。
回答下列問(wèn)題:
(1)“焙燒”產(chǎn)生的SO2與SeO2的混合煙氣可用水吸收制得單質(zhì)Se,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______。
(2)“濾渣I”的主要成分是_______(填化學(xué)式);“酸浸氧化”中通入氧氣,體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想,其目的是_______。
(3)“反萃取劑”最好選用_______(填化學(xué)式)溶液。
(4)“溶浸”過(guò)程中濾渣II被Na2S2O3溶液溶解,發(fā)生反應(yīng)的平衡常數(shù)為_(kāi)______。
(5)“還原”過(guò)程中S2O沒(méi)有參與氧化還原過(guò)程,“濾液IV”中還主要含有Na2SO3?!斑€原”過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______。
(6)為減少工藝中試劑用量,“濾液IV”可返回_______(填工序名稱)工序循環(huán)使用。但循環(huán)多次后,銀的浸出率會(huì)降低。試從化學(xué)平衡的角度解釋可能的原因:_______。
【答案】(1)2SO2+SeO2+2H2O=Se+2H2SO4
(2) ①. Pt、Au ②. 防止生成的氮氧化物排放到空氣中
(3)HNO3 (4)5.04×103
(5)2[Ag(S2O3)2]3-+S2O+4OH-=2Ag+2SO+4S2O+2H2O
(6) ①. “溶浸" ②. 隨循環(huán)次數(shù)的增加,浸出液中c(S2O)減小,c(Cl-)增大,AgCl(s)+2S2O(aq)=[Ag(S2O3)2]3-(aq)+Cl-(ag)平衡左移,銀的浸出率降低
【解析】
【分析】陽(yáng)極泥焙燒,得到Pt、Au、Ag、氧化銅的混合物和SO2、SeO2氣體,燒渣中加入硝酸、通入氧氣“酸浸氧化”,Pt、Au不溶于硝酸,過(guò)濾出Pt、Au,所得濾液Ⅰ中含有硝酸銅、硝酸銀溶液,濾液Ⅰ中加入氯化鈉,生成氯化銀沉淀,過(guò)濾,濾液Ⅱ是硝酸銅溶液,加入萃取劑HR,有機(jī)相中加入硝酸反萃取,分液,得到硝酸銅溶液。濾渣Ⅱ是氯化銀,加入Na2S2O3溶液溶解,得到含有[Ag(S2O3)2]3-的濾液Ⅲ,再加入氫氧化鈉、Na2S2O4還原,得到金屬銀。
【小問(wèn)1詳解】
SO2與SeO2的混合煙氣可用水吸收,反應(yīng)生成單質(zhì)Se,根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律,SO2被氧化為硫酸,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO2+SeO2+2H2O=Se+2H2SO4。
【小問(wèn)2詳解】
Pt、Au不溶于硝酸,“濾渣I”的主要成分是Pt、Au;“酸浸氧化”中若不通氧氣,硝酸被Ag還原為NO,通入氧氣,可以防止生成的氮氧化物排放到空氣中;
【小問(wèn)3詳解】
根據(jù)2RH+Cu2+=R2Cu+2H+,增大氫離子濃度,反應(yīng)逆向進(jìn)行,反萃取得到硝酸銅溶液,所以 “反萃取劑”最好選用HNO3溶液。
【小問(wèn)4詳解】
“溶浸”過(guò)程中氯化銀被Na2S2O3溶液溶解,反應(yīng)的離子方程式AgCl+2S2O=[Ag(S2O3)2]3-+Cl-,反應(yīng)的平衡常數(shù)為1.80×10-10×2.80×1013=5.04×103。
【小問(wèn)5詳解】
Na2S2O4被氧化為Na2SO3,被[Ag(S2O3)2]3- 被還原為Ag,S2O沒(méi)有參與氧化還原過(guò)程,根據(jù)得失電子守恒,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2[Ag(S2O3)2]3-+S2O+4OH-=2Ag+2SO+4S2O+2H2O;
【小問(wèn)6詳解】
“還原”過(guò)程中S2O沒(méi)有參與氧化還原過(guò)程,“濾液IV”含有Na2S2O3,為減少工藝中試劑用量,“濾液IV”可返回“溶浸”工序循環(huán)使用。隨循環(huán)次數(shù)的增加,浸出液中c(S2O)減小,c(Cl-)增大,AgCl(s)+2S2O(aq)=[Ag(S2O3)2]3-(aq)+Cl-(ag)平衡左移,銀的浸出率降低。
10. 減少CO2的排放、捕集并利用CO2是我國(guó)能源領(lǐng)域的一個(gè)重要戰(zhàn)略方向。在CO2加氫合成甲醇的體系中,同時(shí)存在以下反應(yīng):
反應(yīng)i:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-48.7 kJ·mol-1
反應(yīng)ii:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2
(1)在特定溫度下,由穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)生成1 mol化合物的焓變叫做該物質(zhì)在此溫度下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。表中為幾種物質(zhì)在298 K的標(biāo)準(zhǔn)生成焓,則反應(yīng)ii的ΔH2(298K)=_______kJ·mol-1。
物質(zhì)
H2(g)
CO2(g)
CO(g)
H2O(g)
標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓(kJ·mol-1)
0
-394
-111
-242
(2)在CO2加氫合成甲醇的體系中,下列說(shuō)法不正確的是_______(填序號(hào))。
A. 增大H2濃度有利于提高CO2的轉(zhuǎn)化率
B. 若氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變,說(shuō)明反應(yīng)i、ii都已達(dá)平衡
C. 體系達(dá)平衡后,若壓縮體積,反應(yīng)i平衡正向移動(dòng),反應(yīng)ii平衡不移動(dòng)
D. 選用合適催化劑可以提高甲醇在單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量
(3)某溫度下,向容積恒為1 L的密閉容器中通入1 mol CO2(g)和5 mol H2(g),10 min后體系達(dá)到平衡,此時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為20%,CH3OH的選擇性為50%。
已知:CH3OH的選擇性:χ=×100%
①0-10 min內(nèi)CO2的平均消耗速率v(CO2)=_______。
②反應(yīng)i的平衡常數(shù)K=_______(寫(xiě)出計(jì)算式即可)。
③反應(yīng)ii凈速率v=v正-v逆=k正p(CO2)p(H2)-k逆p(CO)p(H2O),其中k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)的速率常數(shù),p為氣體的分壓。降低溫度時(shí),k正-k逆_______(選填“增大”、“減小”或“不變”)。
(4)維持壓強(qiáng)、投料比和反應(yīng)時(shí)間不變,將CO2和H2按一定流速通過(guò)反應(yīng)器,CO2的轉(zhuǎn)化率α(CO2)和甲醇的選擇性x(CH3OH)隨溫度變化的關(guān)系如圖所示。已知催化劑活性隨溫度影響變化不大,結(jié)合反應(yīng)i和反應(yīng)ii,分析下列問(wèn)題:
①甲醇的選擇性隨溫度升高而下降的原因_______。
②CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高也下降的可能原因_______。
③不考慮催化劑活性溫度,為同時(shí)提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇性,應(yīng)選擇的反應(yīng)條件是_______(填序號(hào))。
A.高溫高壓 B.高溫低壓 C.低溫低壓 D.低溫高壓
(5)科研人員通過(guò)電解酸化CO2制備甲醚(CH3OCH3),裝置如圖所示。該電解過(guò)程中,陰極的電極反應(yīng)式_______。
【答案】(1)+41 (2)C
(3) ①. 0.02 mol·L-1·min-1 ②. ③. 減小
(4) ①. 反應(yīng)i為放熱反應(yīng),反應(yīng)ii為吸熱反應(yīng),溫度升高反應(yīng)i平衡逆向移動(dòng),反應(yīng)ii平衡正向移動(dòng) ②. 溫度升高對(duì)反應(yīng)i中CO2轉(zhuǎn)化率降低影響大于對(duì)反應(yīng)ii中CO2轉(zhuǎn)化率升高的影響 ③. D
(5)2CO2+12e-+12H+=CH3OCH3+3H2O
【解析】
【小問(wèn)1詳解】
△H2=生成物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓總和-反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓總和=(-111-242+394) kJ/mol=+41 kJ/mol;
【小問(wèn)2詳解】
A.增大H2濃度,平衡正向移動(dòng),有利于提高CO2的轉(zhuǎn)化率,A正確;
B.根據(jù)質(zhì)量守恒,混合氣體的質(zhì)量不變,反應(yīng)i是氣體體積減小的反應(yīng),反應(yīng)ii是氣體體積不變的反應(yīng),則氣體的總物質(zhì)的量隨著反應(yīng)進(jìn)行減小,氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大,當(dāng)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變,說(shuō)明反應(yīng)體系已達(dá)平衡,B正確;
C.體系達(dá)平衡后,若壓縮體積,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),則反應(yīng)i平衡正向移動(dòng),會(huì)使反應(yīng)i中CO2和H2量減小,H2O量增大,反應(yīng)ii的化學(xué)平衡逆向移動(dòng),C錯(cuò)誤;
D.選用合適的催化劑可以加快反應(yīng)速率,從而提高CH3OH在單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量,D正確;
故合理選項(xiàng)是C;
【小問(wèn)3詳解】
①0 ~10 min,CO2的轉(zhuǎn)化率為20%,則△n(CO2)=1 mol×20%=0.2 mol,用CO2表示0 ~10 min內(nèi)平均反應(yīng)速率v(CO2)=;
②某溫度下,向容積為1 L的密閉容器中通入1 mol CO2(g)和5 mol H2(g),10 min后體系達(dá)到平衡,此時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為20%,則消耗的n(CO2)=1 mol×20%=0.2 mol,CH3OH的選擇性為50%,已知CH3OH的選擇性=,則轉(zhuǎn)化為CH3OH的n(CO2)=0.2 mol×50%=0.1 mol。平衡時(shí)n(CO2)=1 mol-0.2 mol=0.8 mol,n(H2)=5 mol-0.4 mol=4.6 mol,n(CH3OH)=0.1 mol,n(H2O)=0.2 mol,容器容積為1 L,c(CO2)=0.8 mol/L,c(H2)=4.6 mol/L,c(CH3OH)=0.1 mol/L,c(H2O)=0.2 mol/L,反應(yīng)i的平衡常數(shù)K=;
③反應(yīng)ii是吸熱反應(yīng),降低溫度,速率常數(shù)k正、k逆均減小,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),則v逆減小的幅度小于v正,所以k正減小的幅度大于k逆,故k正-k逆減?。?br />
【小問(wèn)4詳解】
①反應(yīng)i為放熱反應(yīng),升高溫度,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),反應(yīng)ii為吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動(dòng),所以甲醇的選擇性隨溫度升高而下降;
②反應(yīng)i為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低,反應(yīng)ii為吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動(dòng),二氧化碳的轉(zhuǎn)化率上升,但溫度升高對(duì)反應(yīng)i中二氧化碳的轉(zhuǎn)化率降低的影響大于反應(yīng)ii中二氧化碳的轉(zhuǎn)化率的促進(jìn)作用,所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高也在下降;
③生成甲醇的反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),要使平衡正向移動(dòng),根據(jù)平衡移動(dòng)原理選擇反應(yīng)條件為低溫高壓,故合理選項(xiàng)是D;
【小問(wèn)5詳解】
在電解池中,陰極發(fā)生還原反應(yīng),所以由圖示可知陰極上是CO2得到電子被還原生成CH3OCH3,電極反應(yīng)方程式為:2CO2+12H++12e-=CH3OCH3+3H2O。
11. 銅、鋅、鐵及其化合物在日常生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1)在元素周期表的分區(qū)中,銅屬于_______區(qū),比較元素銅和鋅的第二電離能:I2(Cu)_______I2(Zn)(選填“>”、“<”或“=”),寫(xiě)出基態(tài)Fe原子的核外電子排布:_______。
(2)下列現(xiàn)代分析手段中,可用于檢驗(yàn)水中痕量鋅元素的是_______(填標(biāo)號(hào))。
A. X射線衍射 B. 原子光譜 C. 質(zhì)譜 D. 紅外光譜
(3)含有多個(gè)配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過(guò)螯合配位成環(huán)而形成的配合物稱為螯合物。FeCl3可與多種有機(jī)配體形成螯合物,如圖所示結(jié)構(gòu)為其中一種。該配合物分子中N原子的雜化類(lèi)型為_(kāi)______,1mol該螯合物中通過(guò)螯合作用形成的配位鍵有_______mol。
(4)Fe催化芳香烴硝化反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生亞硝酰正離子NO。試比較亞硝酰正離子NO與亞硝酸根NO的鍵角大?。篘O_______NO(選填“>”、“<”或“=”),并利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)簡(jiǎn)要解釋原因:_______。
(5)近期我國(guó)科學(xué)家合成了一種電化學(xué)性能優(yōu)異的銅硒化合物,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。其中銅元素以Cu+和Cu2+存在,則_______(選填“①”或“②”)為Cu2+。該晶體的密度為_(kāi)______g/cm3(用代數(shù)式表示,設(shè)NA為阿伏伽德羅常數(shù)的值)。
【答案】(1) ①. ds ②. > ③. 1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 (2)B
(3) ①. sp2、sp3 ②. 3
(4) ①. > ②. 根據(jù)VSEPR理論,NO為直線形結(jié)構(gòu),鍵角180°,NO為V形結(jié)構(gòu),鍵角略小于120°
(5) ①. ① ②.
【解析】
【小問(wèn)1詳解】
銅元素的基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1,銅屬于ds區(qū),銅的第二電離能大于鋅的第二電離能,其原因是Cu+的3d軌道為全充滿的穩(wěn)定狀態(tài),再失去一個(gè)電子更難,Zn+再失去一個(gè)電子時(shí),變成Zn2+,Zn2+的3d軌道為全充滿的穩(wěn)定狀態(tài),故Zn+更容易失去電子,電離能較?。籉e是26號(hào)元素,其基態(tài)Fe原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2;
【小問(wèn)2詳解】
A.X射線衍射用于測(cè)晶體結(jié)構(gòu),A不符合;
B.光譜分析是利用特征譜線定性、定量地鑒定元素,B符合;
C.質(zhì)譜可用于測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量等,C不符合;
D.紅外光譜,可確定分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán),D不符合;
故選B;
【小問(wèn)3詳解】
由配合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式知,氮原子有單鍵、有雙鍵;氮原子以雙鍵相連接時(shí)其雜化類(lèi)型為sp2、氮原子以單鍵相連接時(shí)其雜化類(lèi)型為sp3,故答案為:N原子的雜化類(lèi)型為sp2、sp3;由配合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式知,1mol該有機(jī)配體與Cu(Ⅱ)形成的配位鍵為3mol;
【小問(wèn)4詳解】
NO有2個(gè)σ鍵電子對(duì),沒(méi)有孤電子對(duì),價(jià)層電子對(duì)為2,則其空間空間構(gòu)型為直線型,NO有2個(gè)σ鍵電子對(duì),有1個(gè)孤電子對(duì),價(jià)層電子對(duì)為3,則其空間空間構(gòu)型為V形結(jié)構(gòu),故鍵角NO>NO,故答案為:>;根據(jù)VSEPR理論,NO為直線形結(jié)構(gòu),鍵角180°,NO為V形結(jié)構(gòu),鍵角略小于120°;
【小問(wèn)5詳解】
由其晶胞結(jié)構(gòu)示意圖知,該銅硒化合物中銅的數(shù)目為 ,Se的數(shù)目為4,則化學(xué)式為Cu3Se2, Se為-2價(jià),晶胞內(nèi)負(fù)化合價(jià)共-8、①有2個(gè)、②有4個(gè),按正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0知,Cu2+為①;該晶體的密度即晶胞密度為。
12. 橡膠行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一,在現(xiàn)代生產(chǎn)、軍事工業(yè)、醫(yī)療行業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖是生產(chǎn)合成橡膠G和醫(yī)用高分子材料C的路線圖,已知B的分子式為C6H10O3。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)X中的含氧官能團(tuán)名稱是___,X的核磁共振氫譜有___組峰。
(2)A→B的反應(yīng)類(lèi)型是___。
(3)C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是___。
(4)X發(fā)生銀鏡反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__。
(5)寫(xiě)出E→F的化學(xué)反應(yīng)方程式___。
(6)A有多種同分異構(gòu)體,其中屬于酯類(lèi)且含有碳碳雙鍵的共有___種(不含立體異構(gòu))。
(7)已知:①②+SOCl2→+SO2+HCl。請(qǐng)將下列以為原料制備的合成路線流程圖補(bǔ)充完整___(無(wú)機(jī)試劑任用)。
【答案】 ①. 醛基 ②. 3 ③. 酯化反應(yīng) ④. ⑤. CH2=C(CH3)CHO+2Ag(NH3)2OHCH2=C(CH3)COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O ⑥. +HCHO+H2O ⑦. 5 ⑧.
【解析】
【分析】根據(jù)X到A的反應(yīng)條件可知,該過(guò)程為X中醛基被氧化成羧基的過(guò)程,所以X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為;X與氫氣加成生成D,碳碳雙鍵和醛基中的碳氧雙鍵均可加成,則D為;F可以合成天然橡膠,所以F為;結(jié)合F和G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知E為,所以D到E為羥基的消去反應(yīng);A與乙二醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成B,所以B為;B中含有碳碳雙鍵,發(fā)生加聚反應(yīng)生成C為。
【詳解】(1)X為,其含氧官能團(tuán)為醛基;含有3種環(huán)境的氫原子,所以核磁共振氫譜有3組峰;
(2)A到B為羧基和羥基的酯化反應(yīng)(取代反應(yīng));
(3)根據(jù)分析可知C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為;
(4)X發(fā)生銀鏡反應(yīng)的方程式為CH2=C(CH3)CHO+2Ag(NH3)2OHCH2=C(CH3)COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O;
(5)E為,F(xiàn)為,所以反應(yīng)方程式為+HCHO +H2O;
(6)A的同分異構(gòu)體中屬于酯類(lèi)且含有碳碳雙鍵的有:CH2=CHCOOCH3、CH2=CHCH2OOCH、CH=C(CH3)OOCH、CH3CH=CHOOCH、CH2=CHOOCCH3,共5種;
(7)對(duì)比和的結(jié)構(gòu)可知,需要將苯環(huán)加成,并再形成一個(gè)環(huán),根據(jù)題目所給信息可知可以和SOCl2形成,而該結(jié)構(gòu)可以取代苯環(huán)上的氫原子,據(jù)此可以形成另一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu),再結(jié)合羥基可以發(fā)生消去反應(yīng)生成雙鍵、羰基可以和氫氣加成生成羥基,可知合成路線應(yīng)為 。
【點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵是學(xué)生需要對(duì)細(xì)節(jié)熟悉,要知道合成天然橡膠的原材料為異戊二烯;第7小題合成路線的設(shè)計(jì)為本題難點(diǎn),要充分利用題目所給信息,找出形成另一個(gè)環(huán)的方法,要清楚羰基可以和氫氣發(fā)生加成反應(yīng)。
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