山东省单县第二中学2023届高三下学期模拟化学试题8
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 S 32 Cl 35.5 Ti 48 Co 59
选题题 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.“绿蚁新醅酒,红泥小火炉”、“酥暖薤白酒,乳和地黄粥”是唐代诗人白居易的著名诗句。下列说法错误的是( )
A.红泥的颜色主要来自氧化铁 B.乳和粥的分散质是蛋白质
C.酿酒发酵时有二氧化碳生成 D.酒在人体内被氧化释放能量
2.实验室制取FeSO4溶液和NaHCO3溶液,并利用两者反应制取FeCO3,下列有关实验装置和操作不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取FeSO4溶液 B.用装置乙制取NaHCO3溶液
C.用装置丙制取FeCO3 D.用装置丁过滤所得的浊液
3.2022年诺贝尔化学奖颁给了在“点击化学”领域做出贡献的科学家。一种“点击化学”试剂XYZ2W3是由四种短周期主族元素组成,其中X、Z、W的原子序数依次递减,三者基态原子核外电子的空间运动状态数相同,Y的原子序数是Z的两倍。下列说法正确的是( )
A.简单氢化物的分子极性:Y>Z
B.电负性和第一电离能均有Z>W
C.同周期元素形成的简单氢化物中X稳定性最强
D.同周期主族元素基态原子未成对电子数少于Y的有2种
4.胍()是一元强碱,分子构型为平面型,其盐酸盐()是核酸检测液的主要成分。下列说法错误的是
A.胍中C、N杂化方式均为 B.胍具有很强的吸湿性
C.胍的熔点低于胍盐 D.胍盐中含有的化学键均为极性键
5.对羟基肉桂酸甲酯M具有高光敏性和强效导电性等优良特性,是一种优良的触摸屏和高端光纤材料,结构简式如图所示。下列有关说法错误的是
A.M的分子式为C10H10O3 B.M能发生取代、加成、氧化等反应
C.1 mol M一定条件下能被5 molH2还原 D.M所含所有碳原子可能处于同一平面内
6.下列操作不能达到实验目的的是( )
目的 操作
A 验证淀粉未水解 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,观察颜色变化。
B 验证结合H+ 的能力比强 室温下,用pH试纸测得:0.1mol/LNa2SO3溶液的 pH约为10;0.1 mol·L-1NaHSO3溶液的pH约为5.
C 探究维生素 C的还原性 向盛有2mL黄色FeCl3溶液的试管中 滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化。
D 研究温度对化 学平衡的影响 将铜与浓硝酸反应生成的气体收集后用 冰水混合物冷却降温,观察颜色变化。
7.某校化学兴趣小组利用如图装置在实验室制备“84”消毒液,下列说法正确的是( )
A.装置I中的KMnO4可以替换成MnO2
B.装置Ⅱ可以除去Cl2中HCl杂质,还可以防止倒吸
C.装置Ⅲ中消耗5.6LCl2(标准状况),转移0.5mol电子
D.装置Ⅳ的作用是吸收空气中的CO2和水蒸气
8.实验室制备丙炔酸甲酯(CH≡CCOOCH3,沸点为103 105°C)的流程如下,下列说法错误的是( )
A.“蒸馏”时不能用水浴加热
B.“操作1”名称为干燥
C.“洗涤2”中5%Na2CO3溶液的作用是除去丙快酸等酸性物质
D.“反应”前加入试剂的顺序为浓硫酸、丙焕酸、甲醇
9.我国自主研发了对二甲苯绿色合成项目,合成过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.异戊二烯最多有11个原子共平面 B.可用溴水鉴别M和对二甲苯
C.该反应的副产物可能有间二甲苯 D.对二甲苯有6种二氯代物
10.某种含二价铜微粒[CuⅡ(OH)(NH3)]+的催化剂可用于汽车尾气脱硝,催化机理如图1,反应过程中不同价态物质体系所含的能量如图2。下列说法正确的是( )
A.催化机理中的五步反应均为氧化还原反应
B.状态⑤到状态①的变化过程中有极性键和非极性键的形成
C.状态③到状态④过程的△H最小,放热最多,反应速率最快
D.脱硝过程的本质是4NH3+6NO=5N2+6H2O
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.吲哚生物碱具有抗菌、抗炎、抗肿瘤等多种活性,其一种中间体结构简式如图所示,下列关于吲哚生物碱中间体的叙述中错误的是( )
A.该化合物苯环上的二氯代物有6种同分异构体
B.该化合物既能与强酸溶液反应,又能与强碱溶液反应
C.该化合物与足量H2加成后1个产物分子中含5个手性碳原子
D.该化合物属于芳香族化合物,其中碳原子的杂化方式有2种
12.Mn(H2PO4)2·2H2O是一种白色晶体,易溶于水,常用于机械设备的磷化处理。以软锰矿(主要成分为MnO2,还含有少量的Fe2O3,FeO和Al2O3)为原料制备Mn(H2PO4)2·2H2O的流程如下:
已知还原焙烧的主要反应为2MnO2+C2MnO+CO2↑
25℃时相关物质的Ksp见下表(当溶液中某离子浓度c≤1.0×10-5mg·L-1时,可认为该离子沉淀完全)。
物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2
Ksp 1×10-16.3 1×10-38.6 1×10-32.3 1×10-12.7
下列说法错误的是( )
A.“氧化”过程中所加试剂X为H2O2,也可以用MnO2代替
B.“调pH并过滤”中的pH理论最佳值为2.8
C.“沉锰”过程中,应将Na2CO3溶液逐量加入锰盐溶液中,如果颠倒试剂混合顺序可能会有Mn(OH)2生成
D.“反应”中主要发生MnCO3+H3PO4=Mn(H2PO4)2+CO2↑+H2O
13.电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术,可用于降解去除废水中的持久性有机污染物,其工作原理如图a所示,工作10min时,Fe2+、H2O2电极产生量(mmol·L-1)与电流强度关系如图b所示:
下列说法错误的是( )
A.电流流动方向:Pt电极→电解质→HMC—3电极
B.Fe3+是该电芬顿工艺的催化剂
C.根据图b可判断合适的电流强度范围为55-60mA
D.若处理9.4g苯酚,理论上消耗标准状况下15.68LO2
14.氧化铈(CeO2)是一种重要的光催化材料,光催化过程中立方晶胞的组成变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.氧元素位于元素周期表中的p区 B.CeO2晶体中与Ce4+相邻且最近的Ce4+有12个
C.O2-占据所有四面体空隙 D.每个CeO2-x晶胞中Ce4+个数为1-2x
15.天然溶洞的形成与岩石中的CaCO3和空气中CO2溶于天然水体形成的含碳物种的浓度有密切关系。常温下,某溶洞水体中pM随pH的变化关系如图所示。
[已知∶Ksp(CaCO3)=10-8.54;pM=-lgc(M),M为或Ca2+]下列说法正确的是( )
A.曲线③代表p()与pH的关系
B.Kh()的数量级为10-4
C.m=2.57
D.pH由4到8的过程中c()增大的比c()快
本题共5小题,共60分。
16.设计新型的CuAs基化合物并探索其中可能存在的超导物性,是超导领域的前沿科学问题之一。一种新型CuAs基超导体系的四方晶胞结构如图所示。
回答下列问题:
(1)基态As的价电子轨道表示式为 ,Ge、As、Se元素第一电离能由大到小的顺序是 。
(2)AsH3的沸点为-62℃,GeH4的沸点为-90℃,AsH3的沸点比GeH4高的主要原因是 。
(3)CuCl可以吸收CO形成一种含水双核平面配合物,1mol该配合物中配位键的数目为___________NA。下列对配合物中Cu原子杂化方式推断合理的是 (填标号)。
A.dsp3 B. sp2 C.Sp3 D.dsp2
(4)新型CuAs基超导体系晶体(摩尔质量为Mg·mol-1)的化学式为_________,晶胞中原子分数坐标不同的氧原子有_____个。晶胞参数为anm和cnm,设NA为阿伏加德罗常数的值,则新型CuAs基超导体系晶体的密度为_________g·cm-3(用代数式表示)。
17.铟(In)被广泛应用于电子工业、航空航天、太阳能电池新材料、合金制造等高科技领域。自然界铟大多富集在闪锌矿(主要成分ZnS,还含有PbS、SnS等杂质)中,工业上常采用铅锌冶炼过程中的含铟烟灰作为回收铟的主要原料。如图为工业提取铟的流程图:
已知:①烟灰中钢主要以硫化铟、氧化铟以及InO·xSnO2和In2O·xSnO2形式存在,其中InO·xSnO2和In2O·xSnO2的化学性质非常稳定,难以被硫酸溶解浸出。
②铅锌冶炼烟灰先经稀硫酸溶液(pH=2.0)预处理后得到中浸渣,主要成分如下:
成分 In Zn pB As Sn
质量分数(%) 0.72 3.01 60.48 8.92 1.16
③酸性条件下,温度过高,氯酸钠易分解释放出氯气。
回答下列问题:
(1)铟元素位于元素周期表第______周期______族。
(2)闪锌矿经氧化焙烧可获得铅锌烟灰,焙烧时气体与矿料逆流而行,目的是__________。
(3)写出闪锌矿主要成分氧化焙烧反应的化学方程式__________。
(4)已知InCl3与Cl-发生反应生成配合离子,不利于In3+的萃取,则“氯化浸出”实验中加入硫酸的原因是__________。
(5)氯化步骤中,铟元素被氧化到最高正价,写出氯化过程中InO·xSnO2发生反应的离子方程式__________(产物中Sn元素以SnO2形式存在)。在氯化过程中,反应温度、时长、盐酸、硫酸、氯酸钠的浓度都会影响铟元素的浸出率,控制其他条件不变,考查不同浸出温度对铟浸出率的影响,结果如图所示。实验采取的是80℃的条件,原因是__________。
(6)转化步骤中往往需要加入“锌粉”,其作用是__________。
18.氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体{(NH4)5[CVO)6(CO3)4(OH)9] 10H2O}是制备多种含钒产品和催化剂的基础原料和前驱体。
已知:①氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体呈紫红色,难溶于水和乙醇;
②VO2+有较强还原性,易被氧化。
实验室以V2O5为原料制备该晶体的流程如图:
请回答下列问题:
(1)“浸渍”时反应的化学方程式为___________。
(2)“转化”时需要在CO2氛围中进行的原因是___________。
(3)“转化”可在下图装置中进行:
①上述装置连接的合理顺序为e→___________(按气流方向,用小写字母表示)。
②写出装置D中生成氧钮(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的化学方程式___________。
(4)“抽滤”装置如图所示,抽滤原理是___________。
(5)“洗涤”时用饱和NH4HCO3溶液洗涤晶体,检验晶体已洗涤干净的操作是___________。
(6)为测定粗产品中钒元素的含量,称取l.0g粗产品于锥形瓶中,用20mL蒸馏水与30mL稀硫酸溶解后加入0.01mol·L-1KMnO4溶液至稍过量,充分反应后继续滴加2%的NaNO2溶液至稍过量,再用尿素除去过量的NaNO2,滴入几滴铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液,最后用0.2mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定,滴定终点消耗标准溶液的体积为20.00mL。(已知粗产品中杂质不含钒,也不参与反应;滴定反应为+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O)
①滴定终点时的现象为___________。
②粗产品中钒元素的质量分数为___________%。
19.有机物G能用于合成多种药物和农药,下面是G的一种合成路线如图:
已知:
①(苯胺,呈碱性,易被氧化)
②苯胺和甲基吡啶()互为同分异构体,并具有芳香性
回答下列问题:
(1)A的名称为_____;C中官能团的名称为_____。
(2)③的化学方程式为_____,反应类型为_____。
(3)E的结构简式为_____,1molE在反应⑤过程中最多消耗_____molNaOH。
(4)G的芳香性同系物M的分子式为C11H13O4N,满足下列条件的M有_____种,写出其中一种同分异构体的结构简式:_____。
①分子结构中含一个六元环,且环上一氯代物只有一种
②1mol该物质与足量NaHCO3反应生成2molCO2
③磁共振氢谱有4组峰,峰面积之比为6∶4∶2∶1
已知:苯环上有烷烃基时,新引入的取代基连在苯环的邻、对位:苯环上有羧基时,新引入的取代基连在苯环的间位。根据题中的信息,设计以甲苯为原料合成有机物的流程图(无机试剂任选)______。
20.CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义,CO2与CH4经催化重整可以制得合成气(CO和H2),实现碳资源回收和综合利用还可以减少CO2对环境的影响。该过程主要发生以下自发反应
反应I:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+274.1 kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH
反应III:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+205.9 kJ·mol-1
(1)反应Ⅱ的ΔS=______0(填“<”或“>”或“=”),判断依据__________。
(2)常压下,将原料气CH4和CO2以一定流速(气体摩尔流量qn(CH4)=qn(CO2)=100km·h-1)通入装有催化剂的反应管,实验测得原料气的转化率和水的摩尔流量随温度变化的曲线如图所示。
①图中曲线A表示__________的转化率随温度的变化。
②温度在873~1200K间,反应Ⅲ的进行程度__________(填“大于”或“小于”或“等于”)反应Ⅱ。
(3)我国学者通过计算机模拟对该反应进行理论研究.提出在 Pt—Ni合金或 Sn—Ni合金催化下,以甲烷逐级脱氢开始产生的能量称为吸附能。脱氢阶段的反应历程如下图所示(*表示吸附在催化剂表面,吸附过程产生的能量称为吸附能)。
该历程中最大能垒(活化能)E正=__________eV·mol-1;两种催化剂比较,脱氢反应阶段催化效果更好的是__________合金。对于CH4*=C*+4H*,其它条件相同,Sn—Ni合金催化下的ΔE=6.35eV·mol-1, Pt—Ni合金催化下的ΔE=-1.132eV·mol-1,两者不相等的原因是__________。
(4)一定条件下,向VL恒容密闭容器中通入2molCH4(g)、1molCO2(g)、1molO2H(g)发生上述反应,达到平衡时,容器中CH4(g)为amol,CO2(g)为bmol,H2O(g)为cmol,此时CO(g)的浓度为__________mol·L-1,反应II的平衡常数为__________。(用含a、b、c、V的代数式表示)。山东省单县第二中学2023届高三下学期模拟化学试题8
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 S 32 Cl 35.5 Ti 48 Co 59
选题题 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.“绿蚁新醅酒,红泥小火炉”、“酥暖薤白酒,乳和地黄粥”是唐代诗人白居易的著名诗句。下列说法错误的是( )
A.红泥的颜色主要来自氧化铁 B.乳和粥的分散质是蛋白质
C.酿酒发酵时有二氧化碳生成 D.酒在人体内被氧化释放能量
【答案】B
2.实验室制取FeSO4溶液和NaHCO3溶液,并利用两者反应制取FeCO3,下列有关实验装置和操作不能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取FeSO4溶液 B.用装置乙制取NaHCO3溶液
C.用装置丙制取FeCO3 D.用装置丁过滤所得的浊液
【答案】C
【解析】A.稀硫酸与Fe反应生成硫酸亚铁,同时过量的铁屑可防止Fe2+被氧化成Fe3+,A正确;B.碳酸钠溶液中通入二氧化碳,两者反应生成碳酸氢钠,B正确;C.碳酸氢钠和FeSO4反应生成FeCO3的同时还会生成CO2,不能关闭止水夹,C错误;D.装置丁可用于过滤所得到的浊液分离出FeCO3,且过滤操作正确,D正确。
3.2022年诺贝尔化学奖颁给了在“点击化学”领域做出贡献的科学家。一种“点击化学”试剂XYZ2W3是由四种短周期主族元素组成,其中X、Z、W的原子序数依次递减,三者基态原子核外电子的空间运动状态数相同,Y的原子序数是Z的两倍。下列说法正确的是( )
A.简单氢化物的分子极性:Y>Z
B.电负性和第一电离能均有Z>W
C.同周期元素形成的简单氢化物中X稳定性最强
D.同周期主族元素基态原子未成对电子数少于Y的有2种
【答案】C
【解析】X、Z、W的原子序数依次递减且核外电子的空间运动状态数相同,X、Z、W分别为F、O、W,Y的原子序数是Z的两倍,Y为S。A.因为O原子的电负性大于S原子,所以极性H2O>H2S,A错误;B.电负性:O>N,但是N原子的p层为半满稳定状态,第一电离能大于O,B错误;C.第二周期元素中,F的非金属性最大,所以在第二周期中,F的氢化物最稳定,C正确;D.Y为S,基态原子电子排布为:,未成对电子为2,在第三周期中,比它未成对电子数少有:Na、Al、Cl3种,D错误。
4.胍()是一元强碱,分子构型为平面型,其盐酸盐()是核酸检测液的主要成分。下列说法错误的是
A.胍中C、N杂化方式均为 B.胍具有很强的吸湿性
C.胍的熔点低于胍盐 D.胍盐中含有的化学键均为极性键
【答案】D
5.对羟基肉桂酸甲酯M具有高光敏性和强效导电性等优良特性,是一种优良的触摸屏和高端光纤材料,结构简式如图所示。下列有关说法错误的是
A.M的分子式为C10H10O3 B.M能发生取代、加成、氧化等反应
C.1 mol M一定条件下能被5 molH2还原 D.M所含所有碳原子可能处于同一平面内
【答案】C
【解析】A.由结构简式可知,M的分子式为C10H10O3,故A正确;B.由结构简式可知,M分子的官能团为酚羟基、碳碳双键、酯基,一定条件下能发生取代、加成、氧化等反应,故B正确;C.由结构简式可知,M分子含有的苯环、碳碳双键一定条件下能与氢气发生加成反应,则1 mol M一定条件下能被4 mol 氢气还原,故C错误;D.由结构简式可知,M分子中的苯环、碳碳双键和酯基为平面结构,则由单键可以旋转可知,M所含所有碳原子可能处于同一平面内,故D正确。
6.下列操作不能达到实验目的的是( )
目的 操作
A 验证淀粉未水解 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,观察颜色变化。
B 验证结合H+ 的能力比强 室温下,用pH试纸测得:0.1mol/LNa2SO3溶液的 pH约为10;0.1 mol·L-1NaHSO3溶液的pH约为5.
C 探究维生素 C的还原性 向盛有2mL黄色FeCl3溶液的试管中 滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化。
D 研究温度对化 学平衡的影响 将铜与浓硝酸反应生成的气体收集后用 冰水混合物冷却降温,观察颜色变化。
【答案】A
【解析】A.加入碘水后,溶液呈蓝色,只能说明溶液中含有淀粉,并不能说明淀粉是否发生了水解反应,A错误;B.阴离子水解程度越大,溶液pH越大,说明越易结合氢离子,则结合H+的能力比的强,B正确;C.向盛有2mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化,若观察到FeCl3溶液的黄色逐渐褪去,且溶液变成浅绿色,说明维生素C具有还原性,C正确;D.将铜与浓硝酸反应,生成的气体NO2收集后用冰水混合物冷却降温,由于存在平衡体系:2NO2N2O4 △H<0,能进行温度对化学平衡的影响研究,D正确。
7.某校化学兴趣小组利用如图装置在实验室制备“84”消毒液,下列说法正确的是( )
A.装置I中的KMnO4可以替换成MnO2
B.装置Ⅱ可以除去Cl2中HCl杂质,还可以防止倒吸
C.装置Ⅲ中消耗5.6LCl2(标准状况),转移0.5mol电子
D.装置Ⅳ的作用是吸收空气中的CO2和水蒸气
【答案】B
【解析】装置Ⅰ制备Cl2,装置Ⅱ除去Cl2中混有的HCl气体,装置Ⅲ制备NaClO,装置Ⅳ处理尾气。A.图Ⅰ中没有加热装置,故不能将KMnO4替换成MnO2,A错误;B.装置Ⅱ可以除去Cl2中HCl杂质,长颈漏斗平衡压强,还可以防止倒吸,B正确;C.装置Ⅲ中消耗5.6LCl2(标准状况),Cl2发生歧化反应生成NaCl和NaClO,转移0.25mol电子,C错误;D.装置Ⅳ的作用是吸收未反应的Cl2,防止污染空气,D错误。
8.实验室制备丙炔酸甲酯(CH≡CCOOCH3,沸点为103 105°C)的流程如下,下列说法错误的是( )
A.“蒸馏”时不能用水浴加热
B.“操作1”名称为干燥
C.“洗涤2”中5%Na2CO3溶液的作用是除去丙快酸等酸性物质
D.“反应”前加入试剂的顺序为浓硫酸、丙焕酸、甲醇
【答案】D
【解析】由分析可知,浓硫酸作用下丙炔酸与甲醇共热发生酯化反应生成丙炔酸甲酯和水,反应所得混合液加入饱和食盐水洗涤、分液得到有机相;有机相先后用碳酸钠溶液和水洗涤、分液得到含有丙炔酸甲酯的有机相,向有机相中加入无水硫酸钠干燥有机相后,过滤得到滤液;滤液经蒸馏得到丙炔酸甲酯。A.由丙炔酸甲酯的沸点可知,蒸馏时加热温度高于水的沸点,不能用水浴加热,故A正确;B.由分析可知,操作1为向有机相中加入无水硫酸钠干燥有机相,故B正确;C.由题意可知,洗涤2”中5%碳酸钠溶液的作用是除去丙快酸、硫酸等酸性物质,故C正确;D.溶液混合时,应将密度大的溶液加入密度小的溶液中,反应”前加入试剂的顺序为甲醇、丙焕酸、浓硫酸,故D错误。
9.我国自主研发了对二甲苯绿色合成项目,合成过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.异戊二烯最多有11个原子共平面 B.可用溴水鉴别M和对二甲苯
C.该反应的副产物可能有间二甲苯 D.对二甲苯有6种二氯代物
【答案】D
【解析】A.碳碳双键两端的原子共面,单键可以旋转则甲基中的一个氢可以和碳碳双键共面,故异戊二烯最多有11个原子共平面,A正确;B.M含有碳碳双键、醛基可以使溴水褪色,对二甲苯和溴水反应褪色只能萃取分层褪色,能鉴别,B正确;C.该反应过程Ⅰ中可能得到 ,则在反应Ⅱ中会得到副产物间二甲苯,C正确; D.对二甲苯的二氯代物情况为:,共7种,D错误。
10.某种含二价铜微粒[CuⅡ(OH)(NH3)]+的催化剂可用于汽车尾气脱硝,催化机理如图1,反应过程中不同价态物质体系所含的能量如图2。下列说法正确的是( )
A.催化机理中的五步反应均为氧化还原反应
B.状态⑤到状态①的变化过程中有极性键和非极性键的形成
C.状态③到状态④过程的△H最小,放热最多,反应速率最快
D.脱硝过程的本质是4NH3+6NO=5N2+6H2O
【答案】B
【解析】A.状态①到状态②过程中无元素化合价发生变化,不属于氧化还原反应,故A错误;B.状态⑤到状态①的变化过程中有H2O和N2生成,有极性键O-H和非极性键N≡N的形成,故B正确;C.由△H=生成物的总能量-反应物的总能量,状态②到状态③过程的△H最小,故C错误;D.由图2可知,该脱硝过程中参与反应的NH3、NO、O2的物质的量之比为2∶2∶,即4∶4∶1,所以脱硝总反应方程式为4NH3+4NO+O2═6H2O+4N2,故D错误。
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.吲哚生物碱具有抗菌、抗炎、抗肿瘤等多种活性,其一种中间体结构简式如图所示,下列关于吲哚生物碱中间体的叙述中错误的是( )
A.该化合物苯环上的二氯代物有6种同分异构体
B.该化合物既能与强酸溶液反应,又能与强碱溶液反应
C.该化合物与足量H2加成后1个产物分子中含5个手性碳原子
D.该化合物属于芳香族化合物,其中碳原子的杂化方式有2种
【答案】C
【解析】A.苯环结构不对称, 苯环上含4种氢原子,根据定一移一法可知苯环的二氯代物有6种,故A正确;B.该结构种含有亚氨基能与酸反应, 含有酯基和酰胺键能发生碱性水解,故B正确;C.苯环和碳碳双键能发生加氢反应,加成后1分子产物种含4个手性碳原子,如图所示,故C错误;D.该化合物含有苯环属于芳香族化合物,含有饱和碳原子和双键碳原子,存在sp3和sp2两种杂化方式,故D正确。
12.Mn(H2PO4)2·2H2O是一种白色晶体,易溶于水,常用于机械设备的磷化处理。以软锰矿(主要成分为MnO2,还含有少量的Fe2O3,FeO和Al2O3)为原料制备Mn(H2PO4)2·2H2O的流程如下:
已知还原焙烧的主要反应为2MnO2+C2MnO+CO2↑
25℃时相关物质的Ksp见下表(当溶液中某离子浓度c≤1.0×10-5mg·L-1时,可认为该离子沉淀完全)。
物质 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mn(OH)2
Ksp 1×10-16.3 1×10-38.6 1×10-32.3 1×10-12.7
下列说法错误的是( )
A.“氧化”过程中所加试剂X为H2O2,也可以用MnO2代替
B.“调pH并过滤”中的pH理论最佳值为2.8
C.“沉锰”过程中,应将Na2CO3溶液逐量加入锰盐溶液中,如果颠倒试剂混合顺序可能会有Mn(OH)2生成
D.“反应”中主要发生MnCO3+H3PO4=Mn(H2PO4)2+CO2↑+H2O
【答案】B
13.电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术,可用于降解去除废水中的持久性有机污染物,其工作原理如图a所示,工作10min时,Fe2+、H2O2电极产生量(mmol·L-1)与电流强度关系如图b所示:
下列说法错误的是( )
A.电流流动方向:Pt电极→电解质→HMC—3电极
B.Fe3+是该电芬顿工艺的催化剂
C.根据图b可判断合适的电流强度范围为55-60mA
D.若处理9.4g苯酚,理论上消耗标准状况下15.68LO2
【答案】CD
【解析】A.HMC—3电极上氧气、铁离子发生还原反应,为阴极,则Pt电极为阳极,HMC—3电极为阴极,则Pt电极为阳极,电流流动方向:Pt电极→电解质→HMC—3电极,A正确;B.Fe3+转化为亚铁离子,亚铁离子和过氧化氢生成羟基自由基和铁离子,铁离子在反应前后没有改变,是该电芬顿工艺的催化剂,B正确;C.过量的过氧化氢会氧化亚铁离子,导致生成的羟基自由基减少,使得降解去除废水中的持久性有机污染物的效率下降,故据图b可判断合适的电流强度范围为40mA左右,C错误;D.反应中氧气转化为过氧化氢,苯酚转化为二氧化碳,9.4g苯酚的物质的量为=0.1mol,苯酚转化为失去电子的物质的量为0.1mol×6×[4-(-)]=2.8mol,根据关系式C6H5OH~28·OH~[28Fe2++28H2O2]~28O2可知,阴极消耗氧气的物质的量为2.8mol,理论上消耗标准状况下氧气的体积为2.8mol×L·mol -1=67.2L,D错误。
14.氧化铈(CeO2)是一种重要的光催化材料,光催化过程中立方晶胞的组成变化如图所示。下列说法错误的是( )
A.氧元素位于元素周期表中的p区 B.CeO2晶体中与Ce4+相邻且最近的Ce4+有12个
C.O2-占据所有四面体空隙 D.每个CeO2-x晶胞中Ce4+个数为1-2x
【答案】D
【解析】A.O是第二周期第ⅥA族元素,其核外电子排布式为1s22s22p4,属于p区元素,A正确;B.由CeO2晶胞图可知,以任一顶点的Ce4+为例,距离其最近的Ce4+位于该顶点所在的三个面的面心,一个顶点被8个晶胞共用,则距离最近的Ce4+的个数为,B正确;C.晶胞中位于顶点和面心Ce4+个数为,由化学式CeO2可知,晶胞中O2-个数为,即晶胞内部8个四面体空隙全部被O2-占据,C正确;D.假设CeO2-x中的Ce4+和Ce3+的个数分别为m和n,则m+n+1,由化合价代数和为0可得4m+3n+2(2-x),解得m+1-2x,由晶胞结构可知,位于顶点和面心的Ce4+或Ce3+个数为,每个晶胞中Ce4+的个数为4-8x,D错误。
15.天然溶洞的形成与岩石中的CaCO3和空气中CO2溶于天然水体形成的含碳物种的浓度有密切关系。常温下,某溶洞水体中pM随pH的变化关系如图所示。
[已知∶Ksp(CaCO3)=10-8.54;pM=-lgc(M),M为或Ca2+]下列说法正确的是( )
A.曲线③代表p()与pH的关系
B.Kh()的数量级为10-4
C.m=2.57
D.pH由4到8的过程中c()增大的比c()快
【答案】BC
【解析】二氧化碳可以和少量氢氧根反应生成碳酸氢根,和过量的氢氧根反应生成碳酸根,所以碱性越强碳酸根的浓度越大,碳酸根浓度越大,钙离子的浓度越小,所以曲线①钙离子浓度②碳酸氢根浓度③碳酸根浓度。A.曲线③代表p(),A错误;B.点(10.3,1.1)时,Kh()==10-14+10.3=10-3.7,B正确;C.(8.6,n),c()=c(Ca2+),Ksp(CaCO3)=c()×c(Ca2+)=10-8.54 ,c()×c(Ca2+)=10-4.27mol·L-1, (8.6,m),即pH=8.6,c(H+)=10-8.6mol·L-1,c(OH-)=10-14÷10-8.6=10-5.4mol·L-1,Kh()==10-3.7,,c()=101.7×c()=101.7×10-4.27=10-2.57,,C正确;D.根据图像斜率,pH由4到8的过程中c()增大的比c()慢,D错误。
本题共5小题,共60分。
16.设计新型的CuAs基化合物并探索其中可能存在的超导物性,是超导领域的前沿科学问题之一。一种新型CuAs基超导体系的四方晶胞结构如图所示。
回答下列问题:
(1)基态As的价电子轨道表示式为 ,Ge、As、Se元素第一电离能由大到小的顺序是 。
(2)AsH3的沸点为-62℃,GeH4的沸点为-90℃,AsH3的沸点比GeH4高的主要原因是 。
(3)CuCl可以吸收CO形成一种含水双核平面配合物,1mol该配合物中配位键的数目为___________NA。下列对配合物中Cu原子杂化方式推断合理的是 (填标号)。
A.dsp3 B. sp2 C.Sp3 D.dsp2
(4)新型CuAs基超导体系晶体(摩尔质量为Mg·mol-1)的化学式为_________,晶胞中原子分数坐标不同的氧原子有_____个。晶胞参数为anm和cnm,设NA为阿伏加德罗常数的值,则新型CuAs基超导体系晶体的密度为_________g·cm-3(用代数式表示)。
【答案】
(1) As Se Ge (2) AsH3 的相对分子质量与GeH4相近,AsH3 为极性分子,分子间作用力更强
(3)6 D (4) La8Cu5 As3O8 4 ×1081
17.铟(In)被广泛应用于电子工业、航空航天、太阳能电池新材料、合金制造等高科技领域。自然界铟大多富集在闪锌矿(主要成分ZnS,还含有PbS、SnS等杂质)中,工业上常采用铅锌冶炼过程中的含铟烟灰作为回收铟的主要原料。如图为工业提取铟的流程图:
已知:①烟灰中钢主要以硫化铟、氧化铟以及InO·xSnO2和In2O·xSnO2形式存在,其中InO·xSnO2和In2O·xSnO2的化学性质非常稳定,难以被硫酸溶解浸出。
②铅锌冶炼烟灰先经稀硫酸溶液(pH=2.0)预处理后得到中浸渣,主要成分如下:
成分 In Zn pB As Sn
质量分数(%) 0.72 3.01 60.48 8.92 1.16
③酸性条件下,温度过高,氯酸钠易分解释放出氯气。
回答下列问题:
(1)铟元素位于元素周期表第______周期______族。
(2)闪锌矿经氧化焙烧可获得铅锌烟灰,焙烧时气体与矿料逆流而行,目的是__________。
(3)写出闪锌矿主要成分氧化焙烧反应的化学方程式__________。
(4)已知InCl3与Cl-发生反应生成配合离子,不利于In3+的萃取,则“氯化浸出”实验中加入硫酸的原因是__________。
(5)氯化步骤中,铟元素被氧化到最高正价,写出氯化过程中InO·xSnO2发生反应的离子方程式__________(产物中Sn元素以SnO2形式存在)。在氯化过程中,反应温度、时长、盐酸、硫酸、氯酸钠的浓度都会影响铟元素的浸出率,控制其他条件不变,考查不同浸出温度对铟浸出率的影响,结果如图所示。实验采取的是80℃的条件,原因是__________。
(6)转化步骤中往往需要加入“锌粉”,其作用是__________。
【答案】(1)五 IIIA
(2)利用热量使O2向上流动,增大固体与气体的接触面积,提高化学反应速率
(3)2ZnS+3O22ZnO+2SO2
(4)促进ClO和过量的Cl-反应生成Cl2,降低Cl-浓度,使InCl3与Cl-反应生成配合离子的平衡逆向移动,提高In3+的萃取率
(5)6InO·xSnO2+ ClO+18H+=Cl-+6In3++6xSnO2+9H2O 温度高于80℃时,铟的浸出率虽然上升,但上升的幅度不大,且温度过高会导致盐酸挥发,印象铟的浸出率
(6)将In3+从萃取液中置换出来得到粗铟
【解析】自然界铟大多富集在闪锌矿(主要成分ZnS,还含有PbS、SnS等杂质)中,工业上常采用铅锌冶炼过程中的含铟烟灰作为回收铟的主要原料,将烟灰酸浸,得到中浸液且从中回收Zn,中浸渣进过氯化浸出,得到酸浸渣且从中冶炼回收Pb,得到的酸浸液经过萃取转化得到粗铟。
(1)In是49号元素,位于元素周期表第五周期IIIA族。
(2)焙烧时气体与矿料逆流而行,目的是利用热量使O2向上流动,增大固体与气体的接触面积,提高化学反应速率。
(3)在焙烧过程中产生气体,硫化物高温状态下产生SO2,闪锌矿的主要成分是ZnS,主要反应是2ZnS+3O22ZnO+2SO2。
(4)已知InCl3与Cl-发生反应生成配合离子,“氯化浸出”实验中加入硫酸可以促进ClO和过量的Cl-反应生成Cl2,降低Cl-浓度,使InCl3与Cl-反应生成配合离子的平衡逆向移动,提高In3+的萃取率。
(5)氯化过程中,InO·xSnO2中铟元素被ClO氧化到最高正价为+3价,产物中Sn元素以SnO2形式存在,根据氧化还原反应的规律配平离子方程式为:6InO·xSnO2+ ClO+18H+=Cl-+6In3++6xSnO2+9H2O;由图可知,温度高于80℃时,铟的浸出率虽然上升,但上升的幅度不大,且温度过高会导致盐酸挥发,印象铟的浸出率,故实验采取的是80℃的条件。
(6)由题意可知,萃取得到的萃取液中混有In3+,转化步骤中往往需要加入“锌粉”,目的是:将In3+从萃取液中置换出来得到粗铟。
18.氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体{(NH4)5[CVO)6(CO3)4(OH)9] 10H2O}是制备多种含钒产品和催化剂的基础原料和前驱体。
已知:①氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体呈紫红色,难溶于水和乙醇;
②VO2+有较强还原性,易被氧化。
实验室以V2O5为原料制备该晶体的流程如图:
请回答下列问题:
(1)“浸渍”时反应的化学方程式为___________。
(2)“转化”时需要在CO2氛围中进行的原因是___________。
(3)“转化”可在下图装置中进行:
①上述装置连接的合理顺序为e→___________(按气流方向,用小写字母表示)。
②写出装置D中生成氧钮(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的化学方程式___________。
(4)“抽滤”装置如图所示,抽滤原理是___________。
(5)“洗涤”时用饱和NH4HCO3溶液洗涤晶体,检验晶体已洗涤干净的操作是___________。
(6)为测定粗产品中钒元素的含量,称取l.0g粗产品于锥形瓶中,用20mL蒸馏水与30mL稀硫酸溶解后加入0.01mol·L-1KMnO4溶液至稍过量,充分反应后继续滴加2%的NaNO2溶液至稍过量,再用尿素除去过量的NaNO2,滴入几滴铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液,最后用0.2mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定,滴定终点消耗标准溶液的体积为20.00mL。(已知粗产品中杂质不含钒,也不参与反应;滴定反应为+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O)
①滴定终点时的现象为___________。
②粗产品中钒元素的质量分数为___________%。
【答案】(1)2V2O5+N2H4·2HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O
VO2+有较强还原性,防止被氧化 (3)abfgc(或abfgcd) 6VOC2+6H2O+17NH4HCO3=(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O↓+13CO2↑+12NH4Cl;
(4)水流造成装置内压强减小,使过泄速率加快(5)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加稀硝酸使溶液呈酸性,再滴加几滴AgNO3溶液若不产生白色沉淀,则证明沉淀洗涤干净(6)当加入最后半滴标准液时,有蓝色沉淀产生且半分钟内沉淀不溶解 20.4
【解析】(1)V2O5中加入足量盐酸酸化的N2H4 2HCl溶液,反应生成VOCl2,同时生成氮气,则该化学方程式为:2V2O5+N2H4·2HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O;
(2)VO2+有较强还原性,易被氧化,CO2氛围中进行,能有效的隔离氧气,防止被氧化;(3)①转化过程需在二氧化碳氛围下反应,C为二氧化碳的发生装置,A为二氧化碳的净化装置,B装置可用于检验装置中的氧气是否排净,所以装置的连接顺序为:abfgc(或abfgcd);②装置D中生成氧钮(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体,其化学反应方程式为:
6VOC2+6H2O+17NH4HCO3=(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O↓+13CO2↑+12NH4Cl;
(4)抽滤是利用内压减小,从而加快液体流速,故其作用为:水流造成装置内压强减小,使过泄速率加快;
(5)用饱和NH4HCO3溶液洗涤晶体,须检验洗涤液中是否含有Cl-,故其操作为:取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加稀硝酸使溶液呈酸性,再滴加几滴AgNO3溶液若不产生白色沉淀,则证明沉淀洗涤干净;
(6)①用0.2mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定,恰好反应时,溶液中含有Fe2+, K3[Fe(CN)6]可与Fe2+反应生成蓝色沉淀,故滴定终点的现象为:当加入最后半滴标准液时,有蓝色沉淀产生且半分钟内沉淀不溶解;
②+Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O,n(Fe2+)=c×V=0.2000mol·L-1×20×10-3=4×10-3mol,根据离子方程式可知:n(Fe2+)=n(VO2+),粗产品中钒元素的质量分数=51g/mol×4×10-3mol÷1.0g×100%=20.4%。
19.有机物G能用于合成多种药物和农药,下面是G的一种合成路线如图:
已知:
①(苯胺,呈碱性,易被氧化)
②苯胺和甲基吡啶()互为同分异构体,并具有芳香性
回答下列问题:
(1)A的名称为_____;C中官能团的名称为_____。
(2)③的化学方程式为_____,反应类型为_____。
(3)E的结构简式为_____,1molE在反应⑤过程中最多消耗_____molNaOH。
(4)G的芳香性同系物M的分子式为C11H13O4N,满足下列条件的M有_____种,写出其中一种同分异构体的结构简式:_____。
①分子结构中含一个六元环,且环上一氯代物只有一种
②1mol该物质与足量NaHCO3反应生成2molCO2
③磁共振氢谱有4组峰,峰面积之比为6∶4∶2∶1
已知:苯环上有烷烃基时,新引入的取代基连在苯环的邻、对位:苯环上有羧基时,新引入的取代基连在苯环的间位。根据题中的信息,设计以甲苯为原料合成有机物的流程图(无机试剂任选)______。
【答案】(1) 3-甲基苯酚 羧基和酯基
(2) +HNO3+H2O 取代反应
(3) 3
(4) 4
(5)
【解析】由题干流程图可知,A和乙酰氯反应生成和HCl,则A为
,C()硝化反应生成D(),D在Fe/ HCl条件下还原为E,由已知信息①可知E为,E先在NaOH溶液中水解再酸化得到F。(1)由分析可知A为,其名称为3-甲基苯酚;由C的结构式可知,含有官能团的名称为羧基和酯基;(2)过程③是硝化反应生成D,其化学方程式为+HNO3+H2O,其反应类型为取代反应;
(3)E的结构简式为;E中存在羧基和酯基,并且酯基水解后生成乙酸和酚羟基,所以1molE在反应⑤过程中最多消耗3mol NaOH;
(4)M的分子式为C11H13O4N, 1mol该物质与足量NaHCO3反应生成2molCO2,表明该物质含有两个羧基,磁共振氢谱有4组峰,峰面积之比为6∶4∶2∶1,表明该物质有四种环境的H,个数比为6∶4∶2∶1,并且该分子结构中含一个六元环,且环上一氯代物只有一种,则满足条件的M有4种,分别为、、、;
(5)和浓硝酸在浓硫酸、加热条件下发生取代反应生成,被酸性高锰酸钾氧化为,被Fe和HCl还原为,则合成路线为。
20.CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义,CO2与CH4经催化重整可以制得合成气(CO和H2),实现碳资源回收和综合利用还可以减少CO2对环境的影响。该过程主要发生以下自发反应
反应I:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+274.1 kJ·mol-1
反应II:CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH
反应III:CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g) ΔH=+205.9 kJ·mol-1
(1)反应Ⅱ的ΔS=______0(填“<”或“>”或“=”),判断依据__________。
(2)常压下,将原料气CH4和CO2以一定流速(气体摩尔流量qn(CH4)=qn(CO2)=100km·h-1)通入装有催化剂的反应管,实验测得原料气的转化率和水的摩尔流量随温度变化的曲线如图所示。
①图中曲线A表示__________的转化率随温度的变化。
②温度在873~1200K间,反应Ⅲ的进行程度__________(填“大于”或“小于”或“等于”)反应Ⅱ。
(3)我国学者通过计算机模拟对该反应进行理论研究.提出在 Pt—Ni合金或 Sn—Ni合金催化下,以甲烷逐级脱氢开始产生的能量称为吸附能。脱氢阶段的反应历程如下图所示(*表示吸附在催化剂表面,吸附过程产生的能量称为吸附能)。
该历程中最大能垒(活化能)E正=__________eV·mol-1;两种催化剂比较,脱氢反应阶段催化效果更好的是__________合金。对于CH4*=C*+4H*,其它条件相同,Sn—Ni合金催化下的ΔE=6.35eV·mol-1, Pt—Ni合金催化下的ΔE=-1.132eV·mol-1,两者不相等的原因是__________。
(4)一定条件下,向VL恒容密闭容器中通入2molCH4(g)、1molCO2(g)、1molO2H(g)发生上述反应,达到平衡时,容器中CH4(g)为amol,CO2(g)为bmol,H2O(g)为cmol,此时CO(g)的浓度为__________mol·L-1,反应II的平衡常数为__________。(用含a、b、c、V的代数式表示)
【答案】(1) > 根据盖斯定律可得反应II的ΔH>0,又因为反应能自发进行,则ΔS>0(2) CO2 小于(3) 3.809 Pt—Ni 该反应过程中,催化剂不同,吸附能亦不同 (4)
【解析】(1)反应Ⅱ=反应Ⅰ-反应Ⅲ,ΔH=41.2kJ·mol-1,由题干可知该反应可自发进行,则反应Ⅱ的ΔH-TΔS<0,则ΔS>0。(2)①从图中可知,温度低于873K时,水的摩尔流量随温度升高而增大,反应Ⅰ消耗甲烷和二氧化碳,反应Ⅱ消耗二氧化碳和氢气生成水,反应Ⅲ消耗甲烷和水蒸气生成CO和氢气,说明水蒸气的生成量大于消耗量,则二氧化碳的消耗量大于甲烷,二氧化碳的转化率大于甲烷,故图中曲线A表示CO2的转化率随温度的变化。②由题目所给方程式可知,反应Ⅱ生成水,反应Ⅲ消耗水,由图可知,温度在873~1200K间,升高温度,二氧化碳的的转化率大于甲烷,说明在该温度范围内反应Ⅱ的反应速率始终大于反应Ⅲ,因此在相同的时间内,反应Ⅱ正向进行程度大于反应Ⅲ,水的摩尔流量随温度升高而减小,不能说明反应Ⅲ正向进行程度大于反应Ⅱ,只能说明随温度升高,反应Ⅲ的反应速率增大程度大于反应Ⅱ,导致在相同的时间内,反应Ⅲ正向进行程度与反应II正向进行程度接近,但是仍小于反应Ⅱ。(3)由图可知,使用Sn-Ni催化剂时,由CH3*+H*到过渡态2的能垒最大,E正=5.496eeV·mol-1-1.687eeV·mol-1=3.809eV·mol-1。吸附所需的能量越低越好,根据图示可知,两种催化剂比较,脱氢反应阶段催化效果更好的是Pt-Ni合金。在反应过程中,使用的催化剂不同,则吸附能也有所不同。
设反应Ⅰ消耗CH4xmol,反应Ⅱ消耗CO2ymol,反应Ⅲ消耗CH4zmol,则有
2-x-z=a,1-x-y=b,1+y-z=c,则2x+y+z=3-a-b,故CO的浓度为mol·L-1,H2的浓度为2x-y+3z=5-2a-c,则反应Ⅱ的平衡常数为