
?廣東省深圳市光明區(qū)高級中學(xué)2022屆高三模擬測試(一)化學(xué)試題
學(xué)校:___________姓名:___________班級:___________考號:___________
一、單選題
1.中國文化博大精深,其中隱藏大量的化學(xué)知識。下列成語涉及的化學(xué)知識錯誤的是
A.甘之如飴:飴中的麥芽糖屬于二糖
B.火樹銀花:其中的焰色反應(yīng)屬于化學(xué)變化
C.水滴石穿:CO2溶于水后與CaCO3反應(yīng)生成可溶的Ca(HCO3)2
D.刀耕火耨:火耨是指火燒野草生成的草木灰用作肥料
【答案】B
【詳解】A.甘之如飴中的飴中的麥芽糖是2個分子葡萄糖脫水縮合形成的,因此飴糖屬于二糖,A正確;
B.火樹銀花中的焰色反應(yīng)是金屬元素原子核外電子燥灼燒時吸收能量,由能量低的狀態(tài)躍遷到能量高的狀態(tài),但能量高的狀態(tài)不穩(wěn)定,電子再由能量高的狀態(tài)躍遷到能量低的狀態(tài),多余的能量以不同波長的光釋放出來,在這個過程中某一新物質(zhì)存在,因此發(fā)生的變化屬于物理變化,B錯誤;
C.水滴石穿是由于CO2溶于水后形成H2CO3,H2CO3與CaCO3反應(yīng)生成可溶的Ca(HCO3)2,日結(jié)月累,導(dǎo)致石頭逐漸溶解變?yōu)榭扇苄晕镔|(zhì),C正確;
D.刀耕火耨中火耨是指火燒野草得到草木灰,生成的草木灰主要成分是K2CO3,K2CO3中含有農(nóng)作物生長需要的鉀元素,因此可用作肥料,D正確;
故合理選項(xiàng)是B。
2.化學(xué)與生活聯(lián)系緊密,下列說法正確的是
A.CaO和CaCl2·6H2O均可用作食品干燥劑
B.NaHCO3受熱易分解,故可用于制胃酸中和劑
C.“地溝油”禁止食用,但可用于制造肥皂和生物柴油
D.維生素C可抑制FeSO4補(bǔ)鐵劑被還原,共同服用效果更好
【答案】C
【詳解】A.CaO可以與水反應(yīng),有較強(qiáng)的吸水性,可用作干燥劑,已經(jīng)是含結(jié)晶水的鹽,不能再作干燥劑,故A錯誤;
B.用于制胃酸中和劑是因?yàn)槠淠芘c鹽酸反應(yīng),與其受熱分解無關(guān),故B錯誤;
C.地溝油,泛指在生活中存在的各類劣質(zhì)油,如回收的食用油、反復(fù)使用的炸油等,不能食用,因其主要成分為酯類,可在強(qiáng)堿性溶液中水解,將產(chǎn)物羧酸鹽用于制作肥皂,或者直接用于制生物柴油,故C正確;
D.FeSO4補(bǔ)鐵劑易被氧化,維生素C具有還原性,可抑制FeSO4補(bǔ)鐵劑被氧化,故D錯誤;
故選C。
3.下列勞動項(xiàng)目與所述的化學(xué)知識不相符的是
選項(xiàng)
勞動項(xiàng)目
化學(xué)知識
A
傳統(tǒng)工藝:手工制作陶瓷
CaCO3是陶瓷主要成分
B
學(xué)農(nóng)活動:使用復(fù)合肥料培育植物
復(fù)合肥含N、P、K三種元素中的兩種或三種
C
自主探究:海帶提碘
通過灼燒將有機(jī)碘轉(zhuǎn)化為碘離子
D
家務(wù)勞動:烹煮魚時加入少量料酒和食醋可以去腥提鮮
食醋與料酒發(fā)生酯化反應(yīng),增加香味
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【詳解】A.硅酸鹽是陶瓷主要成分,而不是碳酸鈣,A錯誤;
B.復(fù)合肥含N、P、K三種元素中的兩種或三種,B正確;
C.通過灼燒將有機(jī)碘轉(zhuǎn)化為碘離子,然后將碘離子氧化為碘單質(zhì)提取出來,C正確;
D.食醋與料酒發(fā)生酯化反應(yīng)生成具有具有香味的酯類物質(zhì),可增加香味,D正確;
故選A。
4.新材料的發(fā)展充分體現(xiàn)中國科技的發(fā)展,下列說法錯誤的是
A.中國天眼FAST用到的SiC是新型無機(jī)非金屬材料
B.飛機(jī)上所用的碳纖維和環(huán)氧樹脂合成的材料屬于復(fù)合材料
C.華為麒麟芯片的主要成分是單質(zhì)硅
D.5G通信中使用的SiO2不與任何酸、堿反應(yīng)
【答案】D
【詳解】A.SiC是非金屬化合物,屬于新型無機(jī)非金屬材料,故A正確;
B.由碳纖維和環(huán)氧樹脂合成的材料,是具有增強(qiáng)作用的復(fù)合材料,故B正確;
C.硅單質(zhì)是良好的半導(dǎo)體材料,可以做硅芯片,華為麒麟芯片的主要成分是單質(zhì)硅,故C正確;
D.SiO2能與氫氟酸常溫下反應(yīng)生成四氟化硅和水,故D錯誤;
答案選D。
5.圖a、b、c分別為NaCl在不同狀態(tài)下導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)的微觀示意圖(X、Y為石墨電極)。下列分析正確的是
A.圖a中每個Na+吸引8個Cl- B.圖b說明通電后NaCl才電離
C.圖c中X與電源負(fù)極相連 D.圖c中Y上產(chǎn)生H2
【答案】D
【分析】由題可知,該裝置為電解裝置,氯離子核外電子數(shù)18,鈉離子核外電子數(shù)10,所以氯離子半徑大于鈉離子,則圖中代表的離子是,小白球代表鈉離子,外加電源時,陰離子向陽極移動,向X極移動,說明X極為陽極,Y極為陰極;
【詳解】A.氯離子核外電子數(shù)18,鈉離子核外電子數(shù)10,所以氯離子半徑大于鈉離子,則圖中代表的離子是,氯化鈉晶體中鈉離子和氯離子的配位數(shù)為6,所以每個鈉離子周圍有6個氯離子,故?A?錯誤;
B.氯化鈉溶于水或熔融狀態(tài)下發(fā)生電離,不需要通電,故B錯誤;
C.圖c中,外加電源時,陰離子向陽極移動,向X極移動,說明X極為陽極,陽極與電源正極連接,故C錯誤;
D.圖C相當(dāng)于電解飽和食鹽水,X極為陽極,Y極為陰極,電極反應(yīng)式為,有氫氣生成,故D正確;
故選D。
6.物質(zhì)的類別和核心元素的化合價是研究物質(zhì)性質(zhì)的兩個重要維度。下圖是氯及其部分化合物的“價類二維圖”,下列說法錯誤的是
A.Cl2的水溶液在空氣中久置后,最終變成X的水溶液
B.Y既有氧化性,又有還原性
C.可存在X→Cl2→NaClO的轉(zhuǎn)化關(guān)系
D.X和Z在水溶液能夠大量共存
【答案】D
【分析】根據(jù)氯及其部分化合物的“價類二維圖”,可知X是HCl,Y是Cl2O,Z是HClO,然后根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)分析解答。
【詳解】A.Cl2溶于水,會發(fā)生反應(yīng):Cl2+H2OHCl+HClO,光照HClO分解產(chǎn)生HCl、O2,上述平衡正向移動,最終氯水變?yōu)橄Cl,故Cl2的水溶液在空氣中久置后,最終變成X的水溶液,A正確;
B.Y是Cl2O,Cl元素化合價介于Cl元素的最低-1價和最高+7價之間,因此Cl2O既有氧化性,又有還原性,B正確;
C.X是HCl,濃鹽酸與MnO2混合加熱發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生Cl2,Cl2與NaOH溶液反應(yīng)產(chǎn)生NaClO、NaCl、H2O,因此可存在X→Cl2→NaClO的轉(zhuǎn)化關(guān)系,C正確;
D.X是HCl,Z是HClO,二者混合會發(fā)生反應(yīng): HCl+HClO=Cl2↑+H2O,產(chǎn)生有毒的Cl2,因此X和Z在水溶液不能夠大量共存,D錯誤;
故合理選項(xiàng)是D。
7.實(shí)驗(yàn)室用MnO2與濃鹽酸制備氯氣,下列裝置不正確的是
A.反應(yīng)裝置 B.除雜裝置
C.氣體收集裝置 D.尾氣吸收裝置
【答案】A
【詳解】A.實(shí)驗(yàn)室用MnO2與濃鹽酸制備氯氣,反應(yīng)需要加熱,裝置中沒有加熱,故A錯誤;
B.制備的氯氣中混有揮發(fā)出的HCl,可在該裝置中盛放飽和食鹽水除去氯氣中混有的HCl,故B正確;
C.氯氣的密度比空氣大,采用向上排空氣法收集,氣流采取長管進(jìn)、短管出,裝置正確,故C正確;
D.氯氣能與氫氧化鈉溶液反應(yīng),可以用氫氧化鈉進(jìn)行尾氣吸收,倒扣漏斗可以防止倒吸,裝置正確,故D正確;
答案選A。
8.辛伐他汀(結(jié)構(gòu)簡式如圖)是目前臨床治療中最為常見的一種降脂藥物。下列關(guān)于辛伐他汀的敘述不正確的是
A.屬于烯烴 B.可發(fā)生加成反應(yīng)
C.可發(fā)生酯化反應(yīng) D.在水中的溶解度低
【答案】A
【詳解】A.該物質(zhì)元素組成中含有C、H、O三種元素,因此屬于烴的衍生物,不屬于烴,A錯誤;
B.該物質(zhì)分子中含有不飽和的碳碳雙鍵,因此能夠發(fā)生加成反應(yīng),B正確;
C.該物質(zhì)分子中含有醇羥基,醇羥基能夠發(fā)生酯化反應(yīng),因此該物質(zhì)在一定條件下能夠發(fā)生酯化反應(yīng),C正確;
D.該物質(zhì)分子中含有的烴基中C原子數(shù)比較多,物質(zhì)分子中烴基中含有的C原子數(shù)越多,該物質(zhì)的水溶性就越小,且該物質(zhì)分子中含有的酯基也屬于不溶性基團(tuán),因此辛伐他汀在水中的溶解度低,D正確;
故合理選項(xiàng)是A。
9.山梨酸鉀(KA)是一種廣普性的食品防腐劑,可由山梨酸(HA)與KOH溶液反應(yīng)制得。已知KA溶液呈堿性,下列敘述正確的是
A.HA的電離方程式為HA=H++A-
B.常溫時,0.01 mol/LKA溶液的pH=12
C.常溫時,0.01 mol/LKA溶液加水稀釋,pH升高
D.KA水溶液中:c(HA)+c(H+)=c(OH-)
【答案】D
【詳解】A.KA可由山梨酸(HA)與KOH溶液反應(yīng)制得,由KA溶液呈堿性,結(jié)合KOH是一元強(qiáng)堿,可知KA是強(qiáng)堿弱酸鹽,A-水解使溶液顯堿性,因此說明HA是一元弱酸,故HA的電離方程式為:HAH++A-,A錯誤;
B.常溫時,A-水解平衡常數(shù)、HA的電離平衡常數(shù)不知,不能計(jì)算0.01 mol/LKA溶液的pH,B錯誤;
C.常溫時,0.01 mol/LKA溶液加水稀釋,促進(jìn)A-的水解,溶液中氫氧根離子濃度減小,溶液pH減小,C錯誤;
D.KA水溶液中存在質(zhì)子守恒,c(HA)+c(H+)=c(OH-),D正確;
故合理選項(xiàng)是D。
10.結(jié)合下圖判斷,下列敘述錯誤的是
A.鐵電極上發(fā)生還原反應(yīng)
B.石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)是O2+2H2O+4e-=4OH-
C.鼓入少量空氣,會加快Fe的腐蝕
D.加入少量NaCl,會加快Fe的腐蝕
【答案】A
【分析】該裝置為原電池裝置,其中Fe比石墨活潑,易被腐蝕,作負(fù)極,石墨作正極;屬于鐵的吸氧腐蝕,以此作答;
【詳解】A.鐵電極作為負(fù)極,被氧化,發(fā)生氧化反應(yīng),故A錯誤;
B.石墨電極作為正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為,故B正確;
C.鐵發(fā)生的是吸氧腐蝕,鼓入少量空氣,使得溶液中氧氣濃度增大,會加快Fe的腐蝕,故C正確;
D.加入氯化鈉,增加了溶液的導(dǎo)電性,加快了鋼鐵的腐蝕,故 D 正確;
故選A。
11.設(shè)NA為阿伏伽德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是
A.0.1mol/LNH4Cl溶液中含有的Cl-數(shù)為0.1NA
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下1molCCl4的體積為22.4L
C.1molNa2O2固體含有離子總數(shù)為3NA
D.5.6gFe與足量稀硝酸反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2NA
【答案】C
【詳解】A.不知道0.1mol/LNH4Cl溶液的體積,無法求算其中含有的Cl-數(shù)目,故A錯誤;
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下CCl4是液體,無法求算它的體積,故B錯誤;
C. 1個Na2O2中含有2個Na+和1個O2-,故1molNa2O2固體含有離子總數(shù)為3NA,故C正確;
D.5.6g即0.1molFe與足量稀硝酸反應(yīng),應(yīng)該生成硝酸鐵,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.3NA,故D錯誤;
故答案為:C。
12.室溫下,用0.10 mol·L-1NaOH溶液滴定20 mL 0.10 mol·L-1HA溶液,測得混合溶液的pH與lg 的關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是
A.HA為弱酸,Ka的數(shù)量級為10-3
B.b點(diǎn)時消耗NaOH溶液的體積大于20 mL
C.溶液的導(dǎo)電能力:b>a
D.b點(diǎn)溶液中:c(Na+)=c(Aˉ)=(H+)=c(OHˉ)=10-7mol/L
【答案】C
【詳解】A.據(jù)圖可知溶液pH為7時溶液中同時存在HA和Aˉ,說明NaA溶液顯堿性,存在Aˉ的水解,所以HA為弱酸;根據(jù)a點(diǎn)可知當(dāng)lg=2時pH=5.8,即=102時c(H+)=10-5.8,Ka==10-3.8≈1.58×10-4,所以數(shù)量級為10-4,故A錯誤;
B.當(dāng)NaOH溶液為20mL時,溶液中的溶質(zhì)為NaA,由于HA為弱酸,所以溶液顯堿性,所以當(dāng)溶液pH=7時加入的NaOH溶液體積小于20mL,故B錯誤;
C.a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)溶液中均存在電荷守恒c(Na+)+c(H+)=c(Aˉ)+c(OHˉ),所以溶液中總離子濃度均為2[c(Aˉ)+c(OHˉ)],b點(diǎn)c(Aˉ)和c(OHˉ)均更大,所以b點(diǎn)溶液中總離子濃度更大,離子所帶電荷數(shù)相同,所以b點(diǎn)溶液導(dǎo)電能力更強(qiáng),故C正確;
D.b點(diǎn)溶液中溶質(zhì)為NaA和HA,存在電荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(Aˉ)+c(OHˉ),溶液顯中性,所以c(H+)=c(OHˉ),所以c(Na+)=c(Aˉ),弱電解質(zhì)的電離和弱酸根的水解都是微弱的,所以c(Na+)=c(Aˉ)>(H+)=c(OHˉ),故D錯誤;
綜上所述答案為C。
13.對下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或操作解釋錯誤的是
現(xiàn)象或操作
解釋
A
KI 淀粉溶液中滴入氯水變藍(lán),再通入SO2,藍(lán)色褪去
SO2具有還原性
B
配制SnCl2溶液時,先將SnCl2溶于適量稀鹽酸,再用蒸餾水稀釋,最后在試劑瓶中加入少量的錫粒
抑制Sn2+ 水解, 并防止
Sn2+被氧化為Sn4+
C
某溶液中加入硝酸酸化的氯化鋇溶液,有白色沉淀生成
不能說明該溶液中一定含有SO42-
D
向含有ZnS和Na2S的懸濁液中滴加CuSO4溶液,生成黑色沉淀
Ksp(CuS) < Ksp(ZnS)
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【詳解】A選項(xiàng),KI 淀粉溶液中滴入氯水變藍(lán),再通入SO2,藍(lán)色褪去,二氧化硫和單質(zhì)碘反應(yīng)生成硫酸和氫碘酸,SO2具有還原性,故A正確;
B選項(xiàng),配制SnCl2溶液時,先將SnCl2溶于適量稀鹽酸,再用蒸餾水稀釋,最后在試劑瓶中加入少量的錫粒,加鹽酸目的抑制Sn2+水解,并防止Sn2+被氧化為Sn4+,故B正確;
C選項(xiàng),某溶液中加入硝酸酸化的氯化鋇溶液,有白色沉淀生成,原溶液中可能有亞硫酸根,因此不能說明該溶液中一定含有SO42?,故C正確;
D選項(xiàng),向含有ZnS和Na2S的懸濁液中滴加CuSO4溶液,生成黑色沉淀,此時溶液中含有硫化鈉,硫化鈉與硫酸銅反應(yīng)生成硫化銅,因此不能說Ksp(CuS) < Ksp(ZnS),故D錯誤。
綜上所述,答案為D。
【點(diǎn)睛】易水解的強(qiáng)酸弱堿鹽加對應(yīng)的酸防止水解,例如氯化鐵;易被氧化的金屬離子加對應(yīng)的金屬防止被氧化,例如氯化亞鐵。
14.某止痛藥物的活性組分R的結(jié)構(gòu)式如圖所示。其中,W的原子核只有一個質(zhì)子,X、Z、Y原子序數(shù)依次增大,Z與Y同族。下列說法不正確的是
A.W2YZ4是一種強(qiáng)酸 B.非金屬性X7.00,證明HNO2是弱酸。
(3)空氣中氧氣具有氧化性,通入空氣后,NaNO2被氧氣氧化為NaNO3(或2+O2=2或2NaNO2+O2=2NaNO3),導(dǎo)致離子濃度減小,水解程度減小,溶液堿性變?nèi)酰?br />
(4)碘離子具有還原性,在酸性條件下,氧化I-生成碘單質(zhì),氮元素化合價升高生成一氧化氮?dú)怏w或氮?dú)鈿怏w,2+2I-+4H+=2NO↑+I2+2H2O(或2+6I-+8H+=N2↑+3I2+4H2O)
;
(5)已知:NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O,NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O。得到溶液中含有硝酸根離子,硝酸根離子也有氧化性,也能氧化I-(或2+6I-+8H+=2NO↑+3I2+4H2O);
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明氧化了I-,則需要排除硝酸根離子對實(shí)驗(yàn)的干擾,可以單獨(dú)取只含有硝酸鈉的溶液進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以為:取2mL0.1mol/LNaNO3溶液于試管中,加2mL0.1mol/LKI溶液(含淀粉),再滴加3滴1mol/L硫酸溶液,溶液沒有變藍(lán),說明步驟(4)中能氧化I-。
三、工業(yè)流程題
18.一種以轉(zhuǎn)爐釩渣(主要成分為V2O3、FeO、SiO2及少量MgO、CaO、Al2O3)為原料實(shí)現(xiàn)低成本回收釩資源的生產(chǎn)工藝如下:
表一:相關(guān)金屬離子[c0(Mn+)=0.01mol·L?1]形成氫氧化物沉淀的pH范圍如下:
金屬離子
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mg2+
開始沉淀的pH
7.5
2.2
3.7
9.4
沉淀完全的pH
9.0
3.2
4.7
10.9
表二:部分含釩物質(zhì)在水溶液中主要存在形式如下:
pH
13
主要形式
VO
V2O5
VO
VO
備注
多釩酸鹽在水中溶解度較小
已知:①“焙燒”的主要反應(yīng)為:CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g);
②在焙燒過程中產(chǎn)生Ca2V2O7;其中,Ca2V2O7在水中的溶解度小,易溶于稀硫酸和堿溶液。
回答下列問題:
(1)Ca2V2O7中V的化合價為_______,寫出流程中氧化“釩”的化學(xué)方程式_______。
(2)“酸浸”后釩元素主要以VO存在,生成VO的離子方程式為_______。
(3)“濾渣2”的主要成分是_______。
(4)“調(diào)pH”中一般控制溫度不超過40℃,原因是_______。
(5)利用上述表格數(shù)據(jù),計(jì)算Fe(OH)3的Ksp=_______。
(6)已知“沉釩”得到NH4VO3,該環(huán)節(jié)通常需要加入過量(NH4)2SO4,其原因是_______。
(7)濾液經(jīng)濃縮后,經(jīng)電解后得到高純度的氫氧化物,該反應(yīng)陰極電極反應(yīng)式為_______。
【答案】(1)???? +5???? 2CaO+V2O3+O2=Ca2V2O7
(2)Ca2V2O7+6H++2=2VO+2CaSO4+3H2O
(3)Fe(OH)3、Al(OH)3
(4)高于40℃,氨氣逸出導(dǎo)致Fe3+沉淀反應(yīng)速率下降
(5)10-37.4
(6)利用同離子效應(yīng),促進(jìn)NH4VO3盡可能析出完全
(7)2H2O+2e-=2OH-+H2↑
【分析】轉(zhuǎn)爐釩渣(主要成分為V2O3、FeO、SiO2及少量MgO、CaO、Al2O3)為原料實(shí)現(xiàn)低成本回收釩,轉(zhuǎn)爐釩渣加入碳酸鈣、空氣焙燒,在焙燒過程中產(chǎn)生Ca2V2O7(其中Ca2V2O7在水中的溶解度小,易溶于稀硫酸和堿溶液),然后用稀硫酸浸取,Ca2V2O7在稀硫酸作用下生成(VO2)2SO4,同時得到硫酸鐵、硫酸鋁、硫酸鎂、硫酸鈣,二氧化硅不溶,碳酸鈣微溶,濾渣1的主要成分是二氧化硅和硫酸鈣,濾液中加入氨水調(diào)pH,使鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀,過濾得濾渣2;濾渣2中加入過量NaOH溶液,氫氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉溶液,過濾得到濾渣3為氫氧化鐵;調(diào)解pH后的濾液中加入(NH4)SO4沉釩,得到NH4VO3,煅燒NH4VO3得到V2O5,據(jù)此解答。
【詳解】(1)Ca2V2O7中Ca為+2價,O為-2價,根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為0,計(jì)算出V的化合價為+5;氧化“釩”時V2O3和CaO、O2反應(yīng)生成Ca2V2O7,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CaO+V2O3+O2=Ca2V2O7,故答案為:+5;2CaO+V2O3+O2=Ca2V2O7;
(2)“酸浸”后,Ca2V2O7轉(zhuǎn)化為VO,生成VO的離子方程式為Ca2V2O7+6H++2=2VO+2CaSO4+3H2O,故答案為:Ca2V2O7+6H++2=2VO+2CaSO4+3H2O;
(3)根據(jù)分析,“濾渣2”的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3,故答案為:Fe(OH)3、Al(OH)3;
(4)“調(diào)pH”中一般控制溫度不超過40℃,原因是高于40℃,氨氣逸出導(dǎo)致Fe3+沉淀反應(yīng)速率下降,故答案為:高于40℃,氨氣逸出導(dǎo)致Fe3+沉淀反應(yīng)速率下降;
(5)根據(jù)Fe(OH)3開始沉淀的pH=2.2,則此時 mol/L=10-11.8mol/L,則Fe(OH)3的Ksp= =0.01(10-11.8)3=10-37.4,故答案為:10-37.4;
(6)已知“沉釩”得到NH4VO3,該環(huán)節(jié)通常需要加入過量(NH4)2SO4,其原因是利用同離子效應(yīng),促進(jìn)NH4VO3盡可能析出完全,故答案為:利用同離子效應(yīng),促進(jìn)NH4VO3盡可能析出完全;
(7)濾液經(jīng)濃縮后,經(jīng)電解后得到高純度的氫氧化物,陰極水得到電子生成氫氣,該反應(yīng)陰極電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=2OH-+H2↑,故答案為:2H2O+2e-=2OH-+H2↑。
四、原理綜合題
19.利用CO2加氫合成甲醇是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要途徑之一、
I.CO2加氫合成CH3OH的反應(yīng)體系中主要包含以下反應(yīng):
反應(yīng)①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)????DH1
反應(yīng)②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)????DH2=+41.2kJ/mol
(1)已知:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g) DH3=-90.8kJ/mol。反應(yīng)①的DH1=_______。
(2)在Cu基催化下,CO2加氫合成CH3OH的反應(yīng)歷程如下圖所示,其中吸附在Cu基催化劑表面上的物種用“*”標(biāo)注。有化學(xué)鍵的斷裂或形成的過程均認(rèn)為發(fā)生了基元反應(yīng),該歷程中共有_______個基元反應(yīng),反應(yīng)速率最慢的步驟的化學(xué)方程式為_______。
II.當(dāng)原料組成為n(CO2):n(H2)=1:3時,上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后,含碳產(chǎn)物中CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(Y)及CO2的轉(zhuǎn)化率(Q)與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線如下圖所示。
(3)下列表述正確的是_______(填標(biāo)號)。
A.升高溫度,CO2轉(zhuǎn)化速率減慢
B.分離出水能提高甲醇的平衡產(chǎn)率
C.溫度高于300℃后,含碳產(chǎn)物以CO為主
D.分析壓強(qiáng)對CO2加氫合成CH3OH的影響,可知x>5
(4)Q點(diǎn)時,只發(fā)生反應(yīng)①,此時p(H2)=_______MPa,反應(yīng)①的平衡常數(shù)Kp=_______(列出計(jì)算式,Kp以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(5)在5MPa、300~400℃范圍內(nèi),隨著反應(yīng)體系溫度升高,H2O的平衡產(chǎn)量變化趨勢是_______(填“增大”“減小”或“不變”),原因是_______。
【答案】(1)-49.6kJ/mol
(2)???? 8???? OH*+H*=H2O*或CH3OH*+OH*+H*=CH3OH*+H2O*
(3)BC
(4)???? 2.5????
(5)???? 增大???? 反應(yīng)①和反應(yīng)②中,H2O的化學(xué)計(jì)量數(shù)與CO2相同,300~400℃范圍內(nèi),升高溫度,CO2的轉(zhuǎn)化率增大,所以H2O的平衡產(chǎn)率增大
【詳解】(1)反應(yīng)①;
反應(yīng)②;
反應(yīng)③;反應(yīng)①可以由反應(yīng)③+反應(yīng)②得到,,故填;
(2)根據(jù)題意,如圖,符合基元反應(yīng)的有:①;②;③;④;⑤;⑥;⑦;⑧,共有8個;反應(yīng)速率與活化能有關(guān),活化能即斷鍵所需能量,活化能越大,反應(yīng)速率越慢,圖中OH*+H*=H2O*或CH3OH*+OH*+H*=CH3OH*+H2O*活化能最大,反應(yīng)速率最慢,故填8;OH*+H*=H2O*或CH3OH*+OH*+H*=CH3OH*+H2O*;
(3)A.如圖,虛線為的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的情況,升高溫度,的轉(zhuǎn)化率先減小,后增大,故A錯誤;
B.分離出水,降低生成物濃度,使平衡向右移動,甲醇的產(chǎn)量增大,故B正確;
C.反應(yīng)①和反應(yīng)③均為放熱反應(yīng),反應(yīng)②為吸熱反應(yīng),溫度高于300℃后,以反應(yīng)②為主,所以含碳產(chǎn)物以CO為主,故C正確;
D.CO2加氫合成CH3OH的反應(yīng)為分子數(shù)減少的反應(yīng),增大壓強(qiáng),平衡向右移動,有利于合成甲醇,如圖,在相同溫度下5MPa下甲醇含量高,所以,故D錯誤;
故填BC;
(4)對于反應(yīng)①,設(shè)通入原料1mol,3mol,Q點(diǎn)時轉(zhuǎn)化率為50%,壓強(qiáng)為5MPa,則
;;;;
,故填2.5;;
(5)在反應(yīng)①和反應(yīng)②中,H2O的化學(xué)計(jì)量數(shù)與CO2相同,如圖,300~400℃范圍內(nèi),升高溫度,CO2的轉(zhuǎn)化率增大,所以H2O的平衡產(chǎn)率增大,故填增大;反應(yīng)①和反應(yīng)②中,H2O的化學(xué)計(jì)量數(shù)與CO2相同,300~400℃范圍內(nèi),升高溫度,CO2的轉(zhuǎn)化率增大,所以H2O的平衡產(chǎn)率增大。
五、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
20.金屬有機(jī)骨架化合物(MOFs)因高孔隙率等優(yōu)良特性成為CO2吸附材料的研究熱點(diǎn)。采用不同金屬中心離子,如Ni2+、Zn2+、Cu2+等可合成不同的MOFS吸附材料。
(1)基態(tài)Cu原子電子占據(jù)最高能級的電子云輪廓圖為_______;基態(tài)Fe3+與Ni2+的3d能級上未成對的電子數(shù)比值為_______。
(2)功能化MOFs可吸附CO2并將其催化轉(zhuǎn)化為下列物質(zhì),下列說法正確的是 。
A.與(I)CO互為等電子的分子是N2
B.(II)HCOOH能分解生產(chǎn)CO2和氫氣,此過程中僅涉及極性鍵的斷裂和形成
C.(III)中R為烴基,N原子雜化類型分別是sp2,其與相連的3個C原子共平面
D.(IV)甲醇易溶于水是因?yàn)闅滏I的緣故
(3)C、N、O的電離能由小到大排序?yàn)開______。
(4)金屬硝酸鹽是合成MOFs的常見試劑。硝酸根離子的空間構(gòu)型為_______,其中N的價層電子對數(shù)為_______。
(5)丁二酮肟常用于檢驗(yàn)廢水中的Ni2+:在稀氨水介質(zhì)中,丁二酮肟與Ni2+反應(yīng)可生成鮮紅色沉淀,其結(jié)構(gòu)如圖所示。該結(jié)構(gòu)中,氮鎳之間形成的化學(xué)鍵是_______;從原子軌道重疊方式看,碳氮之間的共價鍵類型是_______。
(6)如圖為Ni和As形成的某種晶體的六方晶胞圖,該化合物的化學(xué)式_______,已知晶胞參數(shù)分別為a pm、a pm、b pm和β=60°,阿伏伽德羅常數(shù)的值為NA,則該晶胞的密度是_______g·cm-3。
【答案】(1)???? 球形???? 5:2
(2)AD
(3)C<O<N
(4)???? 平面三角形???? 3
(5)???? 配位鍵???? σ、π
(6)???? NiAs????
【詳解】(1)Cu是29號元素,基態(tài)Cu原子價電子排布式是3d104s1,電子占據(jù)最高能級是4s能級,其電子云輪廓圖為球形;
基態(tài)Fe3+核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d5,3d能級上未成對的電子數(shù)是5個;基態(tài)Ni2+的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d8,3d能級上未成對的電子數(shù)是2個,則基態(tài)Fe3+與Ni2+的3d能級上未成對的電子數(shù)比值為5:2;
(2)A.CO、N2原子數(shù)相同,原子核外最外層電子數(shù)也相同,因此二者互為等電子體,A正確;
B.HCOOH分解產(chǎn)生CO2、H2,反應(yīng)過程中斷裂了C-H、H-O極性共價鍵形成可C=O極性共價鍵和H-H非極性共價鍵,B錯誤;
C.(III)中R為烴基,N原子上還存在一對孤電子對,N原子的價層電子對數(shù)是4,所以N雜化類型是sp3雜化,該分子相當(dāng)于NH3分子中的3個H原子被2個-R和1個-C(CH3)2確定,NH3是三角錐形,則其與相連的3個C原子不能共平面,C錯誤;
D.CH3OH分子中含有親水基羥基,由于CH3OH分子與水分子之間易形成氫鍵,導(dǎo)致甲醇易溶于水,D正確;
故合理選項(xiàng)是AD;
(3)同一周期元素第一電離能隨著原子序數(shù)增大而呈增大趨勢,但當(dāng)元素處于第II A族、第V A族時,其第一電離能大于同一周期其相鄰元素,C、N、O都位于第二周期,且族序數(shù)依次是第IVA族、第VA族、第VIA族,所以第一電離能由小到大順序是:C<O<N;
(4)中N原子價層電子對數(shù)是:3+=3,且不含孤電子對,該離子空間構(gòu)型為平面三角形;N原子價層電子對數(shù)是3;
(5)含有空軌道原子和含有孤電子對的原子之間易形成配位鍵,Ni2+含有空軌道、N原子含有孤電子對,所以二者形成的化學(xué)鍵為配位鍵;共價單鍵為σ鍵,共價雙鍵中含有σ鍵、π鍵。從原子軌道重疊方式看,碳氮之間的共價鍵類型是σ鍵、π鍵;
(6)該晶胞中Ni原子個數(shù)=4×+4×+2×+2×=2;As原子個數(shù)為2,所以Ni、As原子個數(shù)之比為2:2=1:1,其化學(xué)式為NiAs;
晶胞體積=( a×10-10 cm)2×sin60°×2×( b×10-10 cm)=,則該晶胞的密度ρ=。
六、有機(jī)推斷題
21.化合物G是一種重要的香料。如下是實(shí)驗(yàn)室制備G的一種合成路線。
已知:不穩(wěn)定,可以直接脫水轉(zhuǎn)化為。
回答下列問題:
(1)A的化學(xué)名稱為_______。
(2)F中的官能團(tuán)為_______。
(3)G的結(jié)構(gòu)簡式為_______。
(4)反應(yīng)D→E的化學(xué)方程式_______。
(5)化合物B的芳香族同分異構(gòu)體中,可與NaHCO3反應(yīng)的結(jié)構(gòu)有_______種,其中核磁共振氫譜顯示四組峰,峰面積比為6:2:1:1的結(jié)構(gòu)簡式為_______。
(6)參照上述合成路線,寫出以對苯二酚()為原料,制備的和合成路線_______。
【答案】(1)對甲基苯酚
(2)氯原子、醚鍵
(3)
(4)+CH2Cl2+2NaOH→+2NaCl+2H2O
(5)???? 14???? 和
(6)
【分析】A發(fā)生取代反應(yīng)生成B,B發(fā)生取代生成C,C中羰基生成酚羥基得到D,結(jié)合DF結(jié)構(gòu)可知,D發(fā)生取代反應(yīng)生成E:;E在甲基發(fā)生取代生成F;已知:不穩(wěn)定,可以直接脫水轉(zhuǎn)化為,則F中2個氯通過反應(yīng)生成醛基得到G:
【詳解】(1)由結(jié)構(gòu)可知,A為對甲基苯酚;
(2)F中的官能團(tuán)為醚鍵、氯原子;
(3)由分析可知,G的結(jié)構(gòu)簡式為;
(4)反應(yīng)D→E反應(yīng)為CH2Cl2和D中2個酚羥基在氫氧化鈉作用下發(fā)生取代反應(yīng)生成醚鍵和氯化鈉,+CH2Cl2+2NaOH→+2NaCl+2H2O;
(5)化合物B的芳香族同分異構(gòu)體,則含苯環(huán);可與NaHCO3反應(yīng),則含有羧基;
若含有1個取代基,有-CH2CH2COOH、-CHCH3COOH,2種情況;
若含有2個取代基,有-CH2CH3、-COOH或- CH3、-CH2COOH,各有鄰間對3種情況,共6種情況;
若含有2個取代基,有- CH3、-CH3、-COOH,先確定2個甲基再確定羧基位置,有6種情況;
故合計(jì)14種情況;
其中核磁共振氫譜顯示四組峰,峰面積比為6:2:1:1的結(jié)構(gòu)簡式為和;
(6)對苯二酚首先發(fā)生A生成B原理生成,發(fā)生B生成C原理得到,和氫氣發(fā)生還原反應(yīng)將羰基轉(zhuǎn)化為羥基;故流程為:
。
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