
?2023年高考押題預(yù)測(cè)卷03(全國(guó)甲卷)
化學(xué)·全解全析
7
8
9
10
11
12
13
B
D
D
B
C
B
B
一、選擇題:本題共7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。
7.化學(xué)與生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密。下列敘述正確的是
A.電器起火可用泡沫滅火器撲救
B.漂白粉既可做棉、麻、紙張的漂白劑,又可做環(huán)境消毒劑
C.車用燃油與家用食用油主要成分相同,均屬于烴類
D.維生素C具有氧化性,在人體內(nèi)起抗氧化作用
【答案】B
【解析】A.泡沫滅火器中加入的主要是碳酸氫鈉和硫酸鋁溶液,兩者混合的時(shí)候發(fā)生雙水解反應(yīng),生成大量的二氧化碳?xì)怏w泡沫,該泡沫噴出進(jìn)行滅火,但是噴出的二氧化碳?xì)怏w泡沫中一定含水,形成電解質(zhì)溶液,具有一定的導(dǎo)電能力,可能導(dǎo)致觸電或電器短路,A錯(cuò)誤;
B.漂白液、漂白粉和漂粉精既可做棉、麻、紙張的漂白劑,又可用作游泳池及環(huán)境的消毒劑,B正確;
C.食用油的主要成分是不飽和高級(jí)脂肪酸甘油酯,C錯(cuò)誤;
D.維生素C具有還原性,在人體內(nèi)起抗氧化作用,D錯(cuò)誤;
故選B。
8.具有美白功效的某化妝品主要成分Z的合成如圖:
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.1molX最多與4molH2發(fā)生加成反應(yīng) B.Y中所有原子可能共面
C.X和Y反應(yīng)生成Z為加成反應(yīng) D.Z中苯環(huán)上一氯代物有8種
【答案】D
【解析】A.X含有苯環(huán)和碳碳雙鍵,則1mol X最多與4molH2發(fā)生加成反應(yīng),故A正確;
B.苯中12個(gè)原子共平面,根據(jù)氧氫單鍵可以旋轉(zhuǎn),因此Y中所有原子可能共面,故B正確;
C.根據(jù)X與Y和Z的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式及分子式得到X和Y反應(yīng)生成Z為加成反應(yīng),故C正確;
D.Z中苯環(huán)上有5種位置的氫,因此其一氯代物有5種,故D錯(cuò)誤。
綜上所述,答案為D。
9.金屬M(fèi)n與反應(yīng)的現(xiàn)象如下:
已知:經(jīng)檢驗(yàn),反應(yīng)后的溶液中含有;氧化性:。
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.緩慢滴加產(chǎn)生的氣體中,可能含有,一定不含
B.快速滴加實(shí)驗(yàn)中,硝酸表現(xiàn)酸性、強(qiáng)氧化性
C.向緩慢滴加實(shí)驗(yàn)所得溶液中加入,溶液變?yōu)樽霞t色
D.收集快速滴加過(guò)程中獲得的紅棕色氣體,干燥后會(huì)得到純凈的
【答案】D
【解析】A.根據(jù)緩慢滴加硝酸產(chǎn)生的氣體為無(wú)色、無(wú)味可判斷,該氣體可能含有,一定不含,A正確;
B.快速滴加硝酸實(shí)驗(yàn)中,生成的紅棕色氣體為,溶液中含,則硝酸表現(xiàn)出酸性、強(qiáng)氧化性,B正確;
C.根據(jù)已知信息,氧化性:,在含有的溶液中加入,會(huì)生成,溶液會(huì)變?yōu)樽霞t色,C正確;
D.會(huì)自發(fā)轉(zhuǎn)化為,則收集快速滴加過(guò)程中獲得的紅棕色氣體,干燥后得到的仍為混合物,D錯(cuò)誤;
故選D。
10.《環(huán)境科學(xué)》刊發(fā)了我國(guó)科研部門采用零價(jià)鐵活化過(guò)硫酸鈉(,其中S為+6價(jià))去除廢水中正五價(jià)砷As(V)的研究成果,其反應(yīng)機(jī)理模型如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.反應(yīng)過(guò)程中有非極性鍵的斷裂
B.溶液的pH越小,越有利于去除廢水中的正五價(jià)砷
C.堿性條件下,硫酸根自由基發(fā)生的反應(yīng)方程式為
D.反應(yīng)過(guò)程中,存在反應(yīng)
【答案】B
【解析】A.反應(yīng)過(guò)程中存在過(guò)硫酸鈉中的-O-O-的斷裂,故有非極性鍵的斷裂,A正確;B.H3AsO4為弱酸,溶液的pH越小,導(dǎo)致As以分子形式存在,反而不利于去除廢水中的正五價(jià)砷,B錯(cuò)誤;C.由圖可知,堿性條件下,硫酸根自由基和氫氧根離子生成硫酸根離子和氫氧根自由基,發(fā)生的反應(yīng)方程式為,C正確;D.反應(yīng)過(guò)程中,在腐蝕層表面存在反應(yīng),D正確;故選B。
11.某課題組設(shè)計(jì)了一種新型的A位K/Na摻雜鈣鈦礦氟化物(K/Na-NCZMF)電極材料,并構(gòu)建了先進(jìn)的水系鋅基電池,如圖所示。下列敘述正確的是
A.放電時(shí),N極電勢(shì)高于M極電勢(shì)
B.放電時(shí),轉(zhuǎn)化成MnOOH
C.充電時(shí),向K/Na-NCZMF極遷移
D.充電時(shí),轉(zhuǎn)移2mol電子理論上N極凈增16g
【答案】C
【解析】A.放電時(shí),N極為負(fù)極,M極為正極,負(fù)極電勢(shì)低于正極,故A錯(cuò)誤;
B.放電時(shí),M極為正極,發(fā)生還原反應(yīng),錳的化合價(jià)降低,MnOOH生成,故B錯(cuò)誤;
C.充電時(shí),M極為陽(yáng)極。N極為陰極,陰離子向陽(yáng)極遷移,故C正確;
D.充電時(shí),氧化鋅轉(zhuǎn)化成鋅,N極質(zhì)量減輕,故D錯(cuò)誤;
故答案選C。
12.R、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增大的前20號(hào)元素。R和Y位于同主族,R原子最外層電子數(shù)與X的原子序數(shù)之和等于Z的原子序數(shù)。向這四種元素組成的一種化合物Q的溶液中滴加Ba(OH)2溶液,產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量與加入Ba(OH)2的物質(zhì)的量的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.簡(jiǎn)單離子半徑:Y> Z> R> X
B.Q溶液中兩種陽(yáng)離子濃度相等
C.Z2R2中含有離子鍵和非極性共價(jià)鍵
D.最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性:R>Y
【答案】B
【分析】由圖可知,當(dāng)Ba(OH)2滴入量大于3mol后,沉淀部分溶解,說(shuō)明沉淀應(yīng)該為硫酸鋇和Al(OH)3,所以四種元素中一定含有Al,O和S,R和Y位于同主族,且原子序數(shù)遞增,所以R為O,Y為S,X為Al,R原子最外層電子數(shù)為6,X的原子序數(shù)為13,兩者之和等于19,則Z為K,綜上,R為O,X為Al ,Y為S,Z為K。
【解析】A.電子層數(shù)越多,簡(jiǎn)單離子半徑越大,當(dāng)電子層結(jié)構(gòu)相同時(shí),質(zhì)子數(shù)越大,離子半徑越小,依次分析,四種簡(jiǎn)單離子的半徑關(guān)系為:Y> Z> R> X,A正確;
B.Q溶液為KAl(SO4)2,鋁離子水解濃度減小,所以陽(yáng)離子濃度不相同,B錯(cuò)誤;
C.K2O2電子式為,含有離子鍵和非極性共價(jià)鍵,C正確;
D.元素非金屬性越強(qiáng),則最簡(jiǎn)單的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng),則由于R的非金屬性強(qiáng)于Y,所以最簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性:R>Y,D正確;
故答案選B。
13.草酸(H2C2O4)是一種易溶于水的二元有機(jī)弱酸。常溫下,向一定濃度的H2C2O4溶液中加入KOH固體,保持溶液體積和溫度不變,測(cè)得溶液pH與-lgX[X為c(H2C2O4)、c(C2O)、的變化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是
A.曲線M表示-lgc(C2O)隨pH的變化
B.常溫下,H2C2O4的一級(jí)電離常數(shù)Ka1=1×10-1.3
C.從a點(diǎn)至b點(diǎn)溶液中水的電離程度逐漸減小
D.b點(diǎn)溶液中:c(K+)>3c(HC2O)
【答案】B
【解析】向一定濃度的H2C2O4溶液中加入KOH固體,由于二者發(fā)生反應(yīng),所以H2C2O4逐漸減少,-lgc(H2C2O4)會(huì)逐漸增大,所以圖中呈上升趨勢(shì)的為-lgc(H2C2O4)與pH變化關(guān)系,即曲線M;H2C2O4H++,H++,隨著pH逐漸增大,會(huì)逐漸增大,-lgc()會(huì)逐漸減小,但是不會(huì)等于0,所以呈下降趨勢(shì)且與橫坐標(biāo)無(wú)交點(diǎn)的為-lgc()與pH變化關(guān)系,即曲線N;隨著pH逐漸增大,=也增大,則-lg減小,且隨著pH的增大,c()先大于c()到等于,再到小于,即從小于1,到等于1,再到大于1,當(dāng)=1時(shí),-lg=0,則直線L是-lg與pH的變化圖,以此分析解題。
A.由分析可知,曲線M代表-lgc(H2C2O4)隨pH的變化,曲線N代表隨pH的變化,A錯(cuò)誤;
B.由分析結(jié)合圖中數(shù)據(jù)可知,當(dāng)pH=4.3時(shí),-lg=0,即c()=c(),即Ka2==10-4.3,根據(jù)a點(diǎn)可知,常溫下,-lgc(H2C2O4)=-lgc()即c(H2C2O4)=c(),則有Ka1Ka2==c2(H+)=(10-2.8)2=10-5.6,故H2C2O4的Ka1=10-5.6/Ka2=10-1.3,B正確;
C.由分析可知,曲線N代表-lgc()與pH變化關(guān)系變化圖,從a至b點(diǎn),溶液中H2C2O4、濃度逐漸減小,濃度逐漸增大,故水的電離程度逐漸增大,C錯(cuò)誤;
D.根據(jù)電荷守恒:,圖中b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液的pH為4.3,即c()=c(),即,故b點(diǎn)溶液中有:,B正確;
b點(diǎn)時(shí),根據(jù)電荷守恒:,此時(shí)pH=4.3,即lg=0,所以c()=c(),所以上式可變形為:c(K+)+c(H+)=3c()+c(OH-),c(K+)-3c()=c(OH-)-c(H+),因?yàn)閏(OH-)<c(H+),所以:c(K+)<3c(),D錯(cuò)誤;
故選:B。
三、非選擇題:共58分,第26~28題為必考題,每個(gè)試題考生都必須作答。第35~36題為選考題,考生根據(jù)要求作答。
(一)必考題:共43分。
26.(15分)錳酸鋰(LiMn2O4)是鋰電池的正極材料,以軟錳礦為原料,生產(chǎn)錳酸鋰的流程如下:
已知:①軟錳礦的成分如下:
成分
MnO2
Fe2O3
CaO
SiO2
其他不反應(yīng)雜質(zhì)
質(zhì)量分?jǐn)?shù)
69.6%
7.6%
5.6%
9.0%
8.2%
②K2MnO4在強(qiáng)堿性溶液(pH大于13.5)中穩(wěn)定,在酸性、中性和弱堿性環(huán)境中會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)生成 和MnO2。
③苯胺(C6H5NH2)還原性較強(qiáng),在該條件下可被氧化為硝基苯(C6H5NO2)。
④錳酸鋰為灰黑色粉末,離子化合物,易溶于水,難溶于無(wú)水乙醇。
(1)“氧壓浸出”的浸出溫度為260°C,并維持500r/min的速率攪拌,此時(shí)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________。
(2)“加熱溶解”和“除雜”時(shí)均要嚴(yán)格控制溶液pH的原因是_________________________,“除雜”中加入CaO后,需要適當(dāng)加熱并攪拌的目的是_________________________,若此時(shí)溶液中c()=2.5mol/L,則1m3溶液中理論上需要加入的CaO的質(zhì)量為___________kg。
(3)“一系列的操作”是將所得溶液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥,其中洗滌的試劑最好選用___________(填標(biāo)號(hào))。
A.冷水 B.熱水 C.95%的乙醇溶液 D.LiOH溶液
(4)純度的測(cè)定:取0.5800g錳酸鋰[Mr(LiMn2O4)=181]樣品與稀硝酸和雙氧水反應(yīng),將Mn元素完全轉(zhuǎn)化為Mn2+,除去過(guò)量的雙氧水,調(diào)節(jié)pH,滴加指示劑,用濃度為0.3000mol/L的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,終點(diǎn)時(shí)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL(Mn2+與EDTA反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1:1)
①若反應(yīng)時(shí),N元素的化合價(jià)不變,則錳酸鋰與稀硝酸和雙氧水反應(yīng)的離子方程式為___________。
②樣品中錳酸鋰的純度為___________%(保留兩位有效數(shù)字)。
【答案】(1)2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O(2分)
(2)防止錳酸鉀在酸性、中性和弱堿性環(huán)境中發(fā)生歧化反應(yīng)(2分)
加快反應(yīng)速率,使CaSiO3顆粒增大便于過(guò)濾(2分) 8.75(3分)
(3)C(2分)
(4) (2分) 94(2分)
【分析】軟錳礦加入氫氧化鉀、加水,通入氧氣氧化浸出得到錳酸鉀,加入氫氧化鉀溶解,加入氧化鈣除去硅等雜質(zhì),過(guò)濾除去濾渣,濾液加入苯胺、氫氧化鋰,處理得到錳酸鋰;
【解析】(1)“氧壓浸出”的浸出溫度為260°C,二氧化錳和氧氣、氫氧化鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成錳酸鉀和水,2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O;
(2)已知,K2MnO4在強(qiáng)堿性溶液(pH大于13.5)中穩(wěn)定,在酸性、中性和弱堿性環(huán)境中會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)生成和MnO2;“加熱溶解”和“除雜”時(shí)均要嚴(yán)格控制溶液pH的原因是防止錳酸鉀在酸性、中性和弱堿性環(huán)境中發(fā)生歧化反應(yīng);“除雜”中加入CaO后,氧化鈣和水生成氫氧化鈣,氫氧化鈣和硅酸根離子生成硅酸鈣沉淀,操作需要適當(dāng)加熱并攪拌的目的是加快反應(yīng)速率,使CaSiO3顆粒增大便于過(guò)濾;
若此時(shí)溶液中c()=2.5mol/L,更加錳元素守恒可知,,根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,、,硅元素轉(zhuǎn)化為硅酸鈣需要消耗氧化鈣,根據(jù)元素守恒可知,,則二氧化硅需要消耗氧化鈣,,則需要在加入氧化鈣質(zhì)量為26.25kg-17.5kg=8.75kg;
(3)錳酸鋰為灰黑色粉末,離子化合物,易溶于水,難溶于無(wú)水乙醇。故洗滌的試劑最好選用95%的乙醇溶液,故選C;
(4)①若反應(yīng)時(shí),N元素的化合價(jià)不變,錳元素化合價(jià)由+3.5變?yōu)?2、氧元素化合價(jià)由-1變?yōu)?,根據(jù)電子守恒、質(zhì)量守恒配平,反應(yīng)為;
②Mn2+與EDTA反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1:1,結(jié)合錳元素守恒可知,樣品中錳酸鋰的純度為。
27.(14分)[Co(NH3)6]Cl3(三氯化六氨合鈷)屬于經(jīng)典配合物,實(shí)驗(yàn)室以Co為原料制備[Co(NH3)6]Cl3的方法和過(guò)程如下:
I.制備CoCl2
已知:鈷單質(zhì)與氯氣在加熱條件下反應(yīng)可制得純凈CoCl2,鈷單質(zhì)在300°C以上易被氧氣氧化;CoCl2熔點(diǎn)為86°C,易潮解。制備裝置如下:
(1)制氯氣的反應(yīng)中,還原劑與氧化劑物質(zhì)的量之比為___________。
(2)試劑X通常是___________(填名稱)。
(3)試劑Z的作用為________________________________。
(4)為了獲得更純凈的CoCl2,開始點(diǎn)燃N處酒精噴燈的標(biāo)志是___________。
Ⅱ.制備[Co(NH3)6]Cl3——配合、氧化
已知:①Co2+不易被氧化;[Co(NH3)6]2+具有較強(qiáng)還原性,[Co(NH3)6]3+性質(zhì)穩(wěn)定。
②[Co(NH3)6]Cl3在水中的溶解度曲線如圖所示:
③加入少量濃鹽酸有利于[Co(NH3)6]Cl3析出。
(5)按圖組裝好裝置→___________(填序號(hào),下同)→打開磁力攪拌器→控制溫度在10°C以下→___________→加熱至60°C左右,恒溫20min→在冰水中冷卻所得混合物,即有晶體析出(粗產(chǎn)品)。
①緩慢加入H2O2溶液
②滴加稍過(guò)量的濃氨水
③向三頸燒瓶中加入活性炭、CoCl2、NH4Cl和適量水
(6)寫出氧化階段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_______________________________________。
(7)粗產(chǎn)品可用重結(jié)晶法提純:向粗產(chǎn)品中加入80°C左右的熱水,充分?jǐn)嚢韬螅琠__________,冷卻后向?yàn)V液中加入少量___________,邊加邊攪拌,充分靜置后過(guò)濾,用無(wú)水乙醇洗滌晶體2~3次,低溫干燥,得純產(chǎn)品[Co(NH3)6]Cl3。
【答案】(1)2:1(2分)
(2)飽和食鹽水或飽和氯化鈉溶液(2分)
(3)吸收多余Cl2,防止污染空氣;防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入收集器中,導(dǎo)致CoCl2潮解(2分)
(4)硬質(zhì)玻璃管中充滿黃綠色氣體(或收集器中出現(xiàn)黃綠色氣體,合理即可) (2分)
(5)③(1分) ②①(1分)
(6)2[Co(NH3)6]2++H2O2+2=2[Co(NH3)6]3++2NH3·H2O或2[Co(NH3)6]2++H2O2+2=2[Co(NH3)6]3+++2H2O+2NH3(2分)
(7)趁熱過(guò)濾(1分) 濃鹽酸(1分)
【解析】I.M裝置MnO2和濃鹽酸共熱制備氯氣,氣體通過(guò)試劑X(飽和食鹽水)除HCl氣體,通過(guò)試劑Y(濃硫酸)除水,裝置N中Co和氯氣反應(yīng)生成CoCl2,在收集器收集到CoCl2,試劑Z為堿石灰,吸收多余Cl2,防止污染空氣,同時(shí)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入收集器中,導(dǎo)致CoCl2潮解。
Ⅱ.按圖組裝好裝置,向三頸燒瓶中加入活性炭、CoCl2、NH4Cl和適量水,打開磁力攪拌器,控制溫度在10°C以下,滴加稍過(guò)量的濃氨水,再緩慢加入H2O2溶液,加熱至60°C左右,恒溫20min,在冰水中冷卻所得混合物,即有晶體析出(粗產(chǎn)品)。
(1)制氯氣的化學(xué)方程式為,該反應(yīng)中氧化劑是MnO2,還原劑是HCl,1molMnO2和4molHCl反應(yīng),只有一半HCl作還原劑,另一半作酸,則還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比2:1。
(2)制得的氯氣中含有HCl氣體,通過(guò)試劑X可除去HCl氣體,則X為飽和食鹽水或飽和氯化鈉溶液。
(3)試劑Z應(yīng)為堿石灰,其作用是吸收多余Cl2,防止污染空氣,同時(shí)可防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入收集器中,導(dǎo)致CoCl2潮解。
(4)為了獲得更純凈的CoCl2,需先將體系空氣排盡,當(dāng)硬質(zhì)玻璃管中充滿黃綠色氣體或收集器中出現(xiàn)黃綠色氣體時(shí),開始點(diǎn)燃N處酒精噴燈。
(5)按圖組裝好裝置,③向三頸燒瓶中加入活性炭、CoCl2、NH4Cl和適量水,由于Co2+不易被氧化,因此②滴加稍過(guò)量的濃氨水,將Co2+轉(zhuǎn)化為具有較強(qiáng)還原性的[Co(NH3)6]2+,再①緩慢加入H2O2溶液,將[Co(NH3)6]2+氧化為性質(zhì)穩(wěn)定的[Co(NH3)6]3+。
(6)由(5)分析知,緩慢加入H2O2溶液,將[Co(NH3)6]2+氧化為性質(zhì)穩(wěn)定的[Co(NH3)6]3+,反應(yīng)的離子方程式為2[Co(NH3)6]2++H2O2+2=2[Co(NH3)6]3++2NH3·H2O或2[Co(NH3)6]2++H2O2+2=2[Co(NH3)6]3+++2H2O+2NH3。
(7)由溶解度曲線圖可知,[Co(NH3)6]Cl3在水中的溶解度隨溫度升高而增大,因此向粗產(chǎn)品中加入80°C左右的熱水,充分?jǐn)嚢韬?,趁熱過(guò)濾,防止過(guò)濾過(guò)程中晶體析出,冷卻后向?yàn)V液中加入少量濃鹽酸,有利于[Co(NH3)6]Cl3析出。
28.(14分)天然氣開采過(guò)程中產(chǎn)生大量的含硫廢水(硫元素的主要存在形式為H2S),需要回收處理并加以利用,有關(guān)反應(yīng)如下:
i.2H2S(g)+ 3O2(g)2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1
ii.4H2S(g)+ 2SO2(g) 3S2(g) +4H2O(g) ΔH2
iii.2H2(g) +O2(g) 2H2O(g) ΔH3
回答下列問(wèn)題:
(1)H2S熱分解反應(yīng)2H2S(g) S2(g) + 2H2(g)的ΔH=___________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的式子表示);該反應(yīng)的活化能Ea(正)大于Ea(逆),則ΔH___________(填“ ”或“=”)0。
(2)總壓恒定為100 kPa,向密閉容器中充入2 mol H2S、3 mol O2、95 mol Ar,發(fā)生反應(yīng)i和反應(yīng)ii ,反應(yīng)過(guò)程中H2S(g) ,SO2(g)、S2(g)等含硫物質(zhì)的分布分?jǐn)?shù)δ隨時(shí)間變化如圖所示。
①表示SO2分布分?jǐn)?shù)的曲線為___________(填“甲”“乙”或“丙”)。
②t1時(shí)測(cè)得H2S轉(zhuǎn)化率為α,此時(shí)體系中H2O的物質(zhì)的量為___________mol;用H2S分壓表示的平均反應(yīng)速率為___________(用含α、t1的式子表示)kPa· s-1。
(3)也可采用Na2SO3氧化法對(duì)H2S進(jìn)行處理,過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的方程式(均未配平)為:
i. +H2S+H+ → +S↓+ H2O
ii. H2S(aq)+ (aq)+H+ (aq)→S(s) + H2O(l)
iii.S(s) + (aq)→(aq)
實(shí)驗(yàn)測(cè)得,在T℃、pH=5時(shí),Na2SO3的投加量對(duì)平衡體系中部分微粒濃度的影響如圖所示。
①T℃時(shí),反應(yīng)iii的平衡常數(shù)K=___________。
②結(jié)合三個(gè)反應(yīng)分析,當(dāng)Na2SO3投加量高于5 g·L-1時(shí),單位體積內(nèi)S的質(zhì)量減小的原因?yàn)開__________。
【答案】(1) (2分) >(2分)
(2)①乙(2分) ②2a (2分) (2分)
(3)(2分) Na2SO3投加量高于5 g·L-1時(shí),單位體積內(nèi)反應(yīng)iii消耗S單質(zhì)的質(zhì)量超過(guò)了反應(yīng)i和反應(yīng)ii生成S單質(zhì)的質(zhì)量之和(2分)
【解析】(1)由蓋斯定律可知,反應(yīng)可得硫化氫熱分解反應(yīng),則反應(yīng)ΔH=;由反應(yīng)的活化能Ea(正)大于Ea(逆)可知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),反應(yīng)焓變?chǔ)>0,故答案為:;>;
(2)①由方程式可知,反應(yīng)i中硫化氫與氧氣反應(yīng)生成二氧化硫,反應(yīng)ii中二氧化硫與硫化氫反應(yīng)生成S2,則硫化氫的分布分?jǐn)?shù)減小、二氧化硫的分布分?jǐn)?shù)先增大后減小、S2的分布分?jǐn)?shù)增大,故選乙;
②設(shè)t1時(shí),反應(yīng)i生成二氧化硫?yàn)?amol、反應(yīng)ii消耗二氧化硫?yàn)?bmol,由題意可建立如下三段式:
由硫化氫轉(zhuǎn)化率為α可得:=α,由圖可知,二氧化硫和S2分布分?jǐn)?shù)相等,則3—1.5a—b=b,解聯(lián)立方程可得a=3—2α、b=1.5α—1.5,則水的物質(zhì)的量為(3—2α)mol×2+(1.5α—1.5) mol×4=2αmol,硫化氫的分壓變化量為()Pa,平均反應(yīng)速率為 kPa· s-1,故答案為:2α;;
(3)①由圖可知,T℃、pH為5反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),硫代硫酸根離子濃度為0.015mol/L、亞硫酸根離子濃度為0.009 mol/L,則反應(yīng)iii的平衡常數(shù)K==,故答案為:;
②結(jié)合三個(gè)反應(yīng)分析,當(dāng)Na2SO3投加量高于5 g·L-1時(shí),單位體積內(nèi)S的質(zhì)量減小說(shuō)明Na2SO3投加量高于5 g·L-1時(shí),單位體積內(nèi)反應(yīng)iii消耗S單質(zhì)的質(zhì)量超過(guò)了反應(yīng)i和反應(yīng)ii生成S單質(zhì)的質(zhì)量之和,故答案為:Na2SO3投加量高于5 g·L-1時(shí),單位體積內(nèi)反應(yīng)iii消耗S單質(zhì)的質(zhì)量超過(guò)了反應(yīng)i和反應(yīng)ii生成S單質(zhì)的質(zhì)量之和。
(二)選考題:共15分。請(qǐng)考生從2道題中任選一題作答。如果多做,則按所做的第一題計(jì)分。
35.[化學(xué)——選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)](15分)
科學(xué)工作者合成了含鎂、鎳、碳、氮4種元素的超導(dǎo)材料,具有良好的應(yīng)用前景?;卮鹣铝袉?wèn)題:
(1)下列屬于碳原子激發(fā)態(tài)軌道表示式的有___________(填字母,下同),其中失去最外層上一個(gè)電子所需能量最低的是___________。
(2)含有碳元素的有機(jī)化合物分布極廣,最簡(jiǎn)單的為碳正離子,該離子的幾何構(gòu)型為___________;乙醇的揮發(fā)性比水的強(qiáng),原因是___________;如圖是葉綠素的結(jié)構(gòu)示意圖,配體是一種平面大環(huán)有機(jī)物,該結(jié)構(gòu)中N原子的雜化方式為___________,C—N σ鍵有___________個(gè)。
(3)某種半導(dǎo)體NiO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖),其中陰離子采用面心立方最密堆積方式,半徑r(O2-)=anm。
①阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則該晶體密度為___________g·cm-3.(用含a,NA的表達(dá)式表示)。
②NiO晶體中部分O原子被N原子替代后可以改善半導(dǎo)體的性能,Ni—N鍵中離子鍵成分的百分?jǐn)?shù)小于Ni—O鍵,原因是___________。
③若該晶胞中氧原子有25%被氮原子替代,則該晶體的化學(xué)式為___________;N所替代的O的位置可能是___________。
【答案】(1) BC(1分) B(1分)
(2)平面三角形(1分) 乙醇比水形成的分子間氫鍵數(shù)目少,分子間作用力?。?分) sp2、sp3 (1分) 8(1分)
(3) ①(3分)
②電負(fù)性O(shè)>N,O對(duì)電子的吸引能力更強(qiáng),Ni和O之間更容易成離子鍵 (2分)
③Ni4O3N(2分) 頂點(diǎn)或一對(duì)平行平面的面心(1分)
【解析】(1)碳原子的基態(tài)電子排布式為1s22s22p2,根據(jù)基態(tài)碳原子受到激發(fā),電子從低能級(jí)跳躍到高能級(jí)上,則四個(gè)選項(xiàng)中屬于碳原子激發(fā)態(tài)軌道表示式的有BC,而A是基態(tài)碳原子電子軌道表示式,D是基態(tài)N原子電子軌道表示式,故答案是BC;根據(jù)電子離核越遠(yuǎn),越容易失去,則失去最外層上一個(gè)電子所需能量最低的是選項(xiàng)B,因?yàn)槠渌x項(xiàng)最外層是第二層,而B是第三層,故答案是B。
(2)的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,孤電子對(duì)為0,根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論,其空間構(gòu)型為平面三角形;乙醇的揮發(fā)性比水的強(qiáng),說(shuō)明乙醇的沸點(diǎn)比水低,沸點(diǎn)和分子間作用力有關(guān),乙醇和水雖同為分子晶體,但乙醇比水形成的分子間氫鍵數(shù)目少,分子間作用力小,故乙醇的沸點(diǎn)比水低,乙醇的揮發(fā)性比水的強(qiáng);根據(jù)葉綠素結(jié)構(gòu)示意圖,N原子與周圍的原子形成的價(jià)鍵有單鍵,有雙鍵,可知其雜化方式為sp2、sp3;C—N形成的共價(jià)鍵單鍵都是σ鍵,形成的雙鍵中有一個(gè)是σ鍵,則C-Nσ鍵有8個(gè)。
(3)①根據(jù)NiO晶胞結(jié)構(gòu)可知,其一個(gè)晶胞中含有O2-離子4個(gè), Ni2+離子4個(gè),氧原子量為16,鎳原子量約為59,則其晶胞質(zhì)量為m=,O2-離子采用面心立方最密堆積方式,半徑r(O2-)=anm,設(shè)晶胞邊長(zhǎng)為x nm,則可得關(guān)系式2x2=16a2,解得x=2a nm,則晶胞的體積v=16a3 nm 3,則晶胞的密度為====g·cm-3。
②鍵的極性強(qiáng)弱和成鍵元素的電負(fù)性強(qiáng)弱有關(guān),Ni—N鍵和Ni—O鍵相比,由于氧元素電負(fù)性大于氮元素,則O對(duì)電子的吸引能力更強(qiáng),Ni和O之間更容易成離子鍵。
③根據(jù)均攤法,NiO晶胞中含有O2-離子4個(gè), Ni2+離子4,若該晶胞中氧原子有25%被氮原子替代,即氧原子被氮原子代替,則該晶體的化學(xué)式為Ni4O3N;在晶胞中,有一個(gè)O原子被N原子取代,可能是頂點(diǎn)8或一對(duì)平行平面的面心,故N所替代的O的位置可能是頂點(diǎn)或一對(duì)平行平面的面心。
36.[化學(xué)——選修5:有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)](15分)
黃酮類物質(zhì)可增強(qiáng)人體的抵抗力。某黃酮類物質(zhì)的合成方法如下:
回答下列問(wèn)題:
(1)A的化學(xué)名稱___________。
(2)C生成D的反應(yīng)類型為___________,設(shè)計(jì)該步反應(yīng)的目的是_________________________。
(3)F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式__________________。
(4)由G經(jīng)兩步反應(yīng)生成H,第一步為加成反應(yīng),寫出第二步反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________(不要求寫反應(yīng)條件)
(5)E完全加氫后有___________ 個(gè)手性碳原子(連接四個(gè)不同原子或基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子)。
(6)同時(shí)滿足以下特定的條件的E的同分異構(gòu)體有___________種。
①含有兩個(gè)苯環(huán),且兩個(gè)苯環(huán)通過(guò)一根單鍵直接相連;
②能發(fā)生銀鏡反應(yīng)和水解反應(yīng),水解的產(chǎn)物之一能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng);
③核磁共振氫譜有六組峰,且峰面積比為6: 2: 2: 2: 1: 1。
(7)已知:①CH3COOH+SOCl2 →CH3COCl;②苯酚與羧酸很難發(fā)生酯化反應(yīng)。結(jié)合題中信息,設(shè)計(jì)由對(duì)二甲苯和苯酚為原料,合成(對(duì)苯二甲酸二苯酚酯)的合成路線(無(wú)機(jī)試劑任選)。
【答案】(1)2-乙基苯酚(或鄰乙基苯酚) (1分)
(2)取代反應(yīng)(2分) 保護(hù)酚羥基,防止被氧化(2分)
(3) (2分)
(4) (2分)
(5)3(1分)
(6)4(2分)
(7) (3分)
【分析】A→B形成了C=C為消去反應(yīng)。B→C為C=C與水的加成反應(yīng),C為。C→D為酚羥基H被取代,該反應(yīng)為取代反應(yīng)。D→E為-OH氧化為酮。F→G產(chǎn)生了酯基,應(yīng)該為酰氯與羥基形成酯基,逆推F為。
【解析】(1)以苯酚為母體,那么對(duì)苯環(huán)編號(hào),該物質(zhì)為2-乙基苯酚或鄰乙基苯酚。答案為2-乙基苯酚或鄰乙基苯酚;
(2)由上分析,該反應(yīng)為取代反應(yīng)。C→D酚羥基被反應(yīng)了,而E→F產(chǎn)生了酚羥基,所以保護(hù)酚羥基,防止被氧化。答案為取代反應(yīng);保護(hù)酚羥基,防止被氧化;
(3)F→G產(chǎn)生了酯基,應(yīng)該為酰氯與羥基形成酯基,逆推F為。
答案為;
(4)G發(fā)生加成即羰基的Α碳與酯基中C=O的加成得到產(chǎn)物為,該物質(zhì)的醇羥基再脫水消去形成C=C。答案為;
(5)手性碳的特點(diǎn):連接四個(gè)不同原子或基團(tuán)。E完全加氫的產(chǎn)物為,手性碳如圖標(biāo)注為3個(gè)。答案為3;
(6)E的分子式為C15H12O2,含有兩個(gè)苯環(huán)通過(guò)一根單鍵直接相連含有,同時(shí)能發(fā)生銀鏡反應(yīng)含有-CHO,能發(fā)生水解且水解產(chǎn)物之一能與FeCl3顯色含有。由已知核磁共振峰面積為6:2:2:2:1:1,即該分子中含有兩個(gè)等效的-CH3,即在該分子中兩個(gè)甲基取代,共有如圖標(biāo)注4種。答案為4;
(7)逆推法得到該物質(zhì)需要和苯酚一定條件下反應(yīng)得到。由對(duì)苯二甲酸與SOCl2反應(yīng)得到。對(duì)二甲苯經(jīng)酸性高錳酸鉀氧化可得到對(duì)苯二甲酸。合成路線為。
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