备战2023年高考化学考前押宝卷04(全国甲卷、乙卷专用)
化学试题
【适用省份:内蒙古、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、江西、河南、四川、广西、贵州、西藏】
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
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 N 14 O 16 Na 23 S 32 Ca 40 V 51
一、选择题:本题共7个小题,每小题6分。共42分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
7.化学与人类社会的生产、生活有着密切联系。下列叙述错误的是
A.歼-20飞机上用到的氮化镓材料属于合金材料
B.“火树银花合,星桥铁锁开”,其中的“火树银花”涉及到焰色试验
C.维生素C具有还原性,可用作食品抗氧化剂
D.泡沫灭火器可用于一般的起火,但不适用于活泼金属引起的火灾
8.下列化学反应的离子方程式书写不正确的是
A.用FeCl3溶液腐蚀印刷线路板上的Cu:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
B.向CuSO4溶液中加入Na2O2:2Na2O2+2Cu2++2H2O=4Na++2Cu(OH)2↓+O2↑
C.稀硝酸中加入过量铁粉:Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O
D.用Na2CO3溶液浸泡锅炉水垢:CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)
9.阿散酸是一种饲料添加剂,其结构可表示为:,其中As位于元素周期表中第四周期第ⅤA族。X、Y它们的单质均为气体,Z原子半径最小,下列说法错误的是
A.X与Z可以形成原子个数比为1∶2的化合物
B.X、Y常见的氢化物分子之间可以形成氢键
C.X、Y、Z三元素可形成离子化合物
D.X的氢化物稳定性比Y的氢化物稳定性强
10.有机物Q的合成路线(反应条件和其他产物已经略去)如图所示,下列说法错误的是
A.最多能与发生反应
B.在的过程中,发生还原反应
C.Y能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色,褪色原理不同
D.P和Q均易溶于水
11.下列有关实验操作、现象及结论都正确的是
实验操作 实验现象 实验结论
A 室温下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加几滴淀粉溶液 溶液变蓝色 Fe3+的氧化性比I2的强
B 将淀粉和稀硫酸混合加热一段时间后,再加入新制的Cu(OH)2悬浊液,加热 产生砖红色沉淀 淀粉在稀硫酸、加热条件下水解为葡萄糖
C 取一支试管装入2 mL2 mol/LNaOH溶液,先滴加1 mL1 mol/LMgCl2溶液,溶液再滴加几滴1mol/LCuCl2 先生成白色沉淀,后沉淀变为蓝色 Ksp[Cu(OH)2<Ksp[Mg(OH)2
D 两支试管各盛4mL0.1mol/L酸性高锰酸钾溶液,分别加入2mL0.1mol/L的草酸溶液和2mL0.2mol/L草酸溶液 加入0.2mol/L草酸溶液的试管中,高锰酸钾溶液完全褪色时间更短 反应物浓度越大,反应速率越快
A.A B.B C.C D.D
12.据文献报道,利用阴极膜过滤反应器能除去废水中的磷元素(假设磷元素的存在形态只有),其装置原理示意图如图所示[图中CaP的组成为3Ca3(PO4)2·CaHPO4·zH2O],下列叙述正确的是
A.三电极流出(入)的电子数均相等
B.工作时Ti/SnO2-Sb电极应与直流电源的负极相连
C.Ti/SnO2-Sb电极周围H2O分子被氧化,其氧化产物为H+和O2
D.阴极区的总反应式:
20Ca2++14+26e-+2zH2O=2[3Ca3(PO4)2·CaHPO4·zH2O]↓+13H2↑
13.已知MgF2属于难溶于水、可溶于酸的盐。常温下,用HCl调节MgF2浊液的pH,测得在不同pH条件下,体系中 lgc(X)(X为Mg2+或F-)与lg的关系如图所示。下列说法正确的是
A.Ksp(MgF2)的数量级为10 9
B.L1代表 lgc(Mg2+)与lg的变化曲线
C.a、c两点的溶液中均存在2c(Mg2+)<c(F-)+c(HF)
D.c点的溶液中存在c(Cl-)>c(Mg2+)>c(HF)>c(H+)
三、非选择题:共58分。第26~28题为必考题,每个试题考生都必须作答。第35~36题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:共43分。
26.(14分)
五硫代碳酸钠(,)是一种针状固体,易溶于水和乙醚,溶液呈深黄色,难溶于丙酮,是一种优良的还原剂,工业上常用于重金属废水的处理。实验室用、和硫粉在水溶液中制备并测定其浓度(加热装置均已略去)。
已知:①有毒、易挥发、难溶于水,化学性质与CO2相似;
②在非极性溶剂中,会有副产物生成,难溶于乙醚。
实验一:制备
图1
实验步骤:
i.取2g硫粉和2mL离子液体{1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,简称}与(过量)混合液于三颈圆底烧瓶中,往a中加入。
ii.打开仪器a开关,水浴加热三颈烧瓶至40℃,在电磁搅拌器下反应。
iii.反应结束后,将溶液转入烧杯中,经进一步操作得到干燥的样品。
(1)仪器a的名称为_______________;仪器的作用是_______________。
(2)已知中硫的化合价为-1和-2,1个中过硫键()的数目为_______。
(3)装置c中盛放的药品可以是____________(填字母),写出该物质与反应的化学方程式:____________________________。
a.无水 b.固体 c.硅胶
(4)生成副产物的离子方程式为_______________________________。
实验二:测定样品纯度
为测定生成样品的纯度,取干燥后样品3.5g,加水溶解并稀释至,每次取出用无色的二硫化二异丙基黄原酸酯()的乙腈溶液为标准液()进行滴定,反应原理为(黄原酸盐为无色),平均消耗的乙腈标准液体积是。
(5)滴定终点现象是_______________;样品纯度为_______(保留小数点后1位)。
27.(15分)
五氧化二钒(V2O5)在冶金、化工等领域有重要应用。实验室以含钒废料(含V2O3、FeO、CuO、MnO、SiO2、Al2O3、有机物)为原料制备V2O5的一种流程如图:
已知:25℃时,难溶电解质的溶度积常数如表所示:
难溶电解质 Cu(OH)2 Mn(OH)2 Al(OH)3
Ksp 2.2×10 20 4×10 14 1.9×10 33
(1)“焙烧”的目的是________________。
(2)酸溶时加入H2O2的目的是________________。
(3)常温下,若“调pH”为7,Cu2+是否能沉淀完全:________(填“是”或“否”)(溶液中离子浓度小于10 5 mol L 1时,认为该离子沉淀完全)。
(4)“沉锰”需将温度控制在70℃左右,温度不能过高或过低的原因为___________。
(5)结晶所得的NH4VO3需进行水洗、干燥。证明NH4VO3已洗涤干净的实验操作及现象为_____________________。
(6)在煅烧NH4VO3生成的V2O5过程中,固体残留率=×100%随温度变化的曲线如图所示。其分解过程中,A点失去的物质是________(填写化学式)。
(7)为测定该产品的纯度,兴趣小组同学准确称取V2O5产品2.000g,加入过量稀硫酸使其完全反应,生成(VO2)2SO4,并配成100mL溶液。取10.00mL溶液用0.1000 mol L 1的H2C2O4标准溶液滴定,滴定到终点时消耗标准液10.00mL。已知滴定过程中H2C2O4被氧化为CO2,VO黄色(被还原为VO2+蓝色),该反应的离子方程式:___________;该产品的纯度为___________。
28.(14分)
氨是现代工业、农业生产最基础的化工原料之一。
I.传统的“哈伯法”反应原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ mol-1 ΔS=-200J K-1 mol-1
(1)上述反应在常温下_____(填“能”或“不能”)自发进行,理由是_______________。
(2)以NH3、CO2为原料生产重要的高效氮肥一一尿素[CO(NH2)2],两步反应的能量变化如图所示。
2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)的ΔH=__________(用Ea1、Ea2、Ea3、Ea4表示)。已知Ea1<Ea3,则两步反应中_____(填“第一步”或“第二步”)反应决定了生产尿素的反应速率。
(3)某小组模拟不同条件下的合成氨反应,向容器中充入1molN2和3molH2在不同温度和压强下平衡混合物中氨的体积分数与温度的关系如图所示。
①B、C点化学平衡常数K(B)_____K(C)(填“>”“<”或“=”)。
②在A、B两点条件下,该反应从开始到平衡时生成氨气的平均速率v(A)_____v(B)(填“>”“<”或“=”)。
II.“哈伯法”的原料H2来自于化石燃料,该过程会产生大量温室气体CO2。近年来有科学家提出通过电解氮气和水来合成氨(NRR反应)。
(4)一种常温常压下NRR反应的装置如图所示,阴极的电极反应式为__________。
(5)合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为γ = k1 p(N2) - k2 ,γ为反应的瞬时总速率(正反应和逆反应速率之差),k1、k2是正、逆反应速率常数。合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数Kp=______(用k1,k2表示)。
(二)选考题:共15分。请考生从2道化学题任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。
35.[化学—选修3:物质结构与性质](15分)
硒(Se)是人体必需微量元素之一,含硒化合物在材料和药物等领域具有重要应用。
(1)Se与S同族,基态硒原子价电子排布式为__________。
(2)的沸点低于,其原因是__________。
(3)硒的两种含氧酸的酸性强弱为__________(填“>”或“<”)。的空间结构为__________。比较键角大小:气态分子__________离子(填“>”“<”或“=”)。
(4)关于I~III三种反应物,下列说法正确的有__________。
A.I中仅有键
B.I中的Se-Se键为非极性共价键
C.I易溶于水
D.II中原子的杂化轨道类型只有sp与
E.I~III含有的元素中,O电负性最大
(5)IV中具有孤对电子的原子有__________。
(6)我国科学家发展了一种理论计算方法,可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一,其晶胞结构如左图,沿x、y、z轴方向的投影均为右图。
①X的化学式为__________。
②设X的最简式的式量为,晶体密度为,则X中相邻K之间的最短距离为__________nm(列出计算式,为阿伏加德罗常数的值)。
36.[化学—选修5:有机化学基础](15分)
I是合成中药丹参主要活性成分的关键化合物,它的一种合成路线如下:
已知: (Ph表示苯基)
请回答:
(1)A的名称是______________。
(2)I的官能团的名称是___________。
(3)C →D的反应类型为____________________________。
(4)写出E与F反应生成G的化学方程式_____________________________________。
(5)写出同时满足下列条件的B的同分异构体的结构简式____________________。
(i)能发生银镜反应;
(ii) 能发生水解反应;
(iii) 核磁共振氢谱表明有4组峰且峰面积之比为6:2:1:1.
(6)参考上述合成路线,以溴苯为原料,设计合成(反应条件可不写)______。备战2023年高考化学考前押宝卷04(全国甲卷、乙卷专用)
化学试题
【适用省份:内蒙古、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、江西、河南、四川、广西、贵州、西藏】
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
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 N 14 O 16 Na 23 S 32 Ca 40 V 51
一、选择题:本题共7个小题,每小题6分。共42分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
7.化学与人类社会的生产、生活有着密切联系。下列叙述错误的是
A.歼-20飞机上用到的氮化镓材料属于合金材料
B.“火树银花合,星桥铁锁开”,其中的“火树银花”涉及到焰色试验
C.维生素C具有还原性,可用作食品抗氧化剂
D.泡沫灭火器可用于一般的起火,但不适用于活泼金属引起的火灾
【答案】A
【详解】
A.氮化镓属于化合物,合金是金属与金属单质或金属与非金属单质熔合而成的具有金属特性的物质,A错误;
B.焰色是某些金属元素的特征性质,不同金属元素的焰色不同,“火树银花”中的焰火颜色实质上是金属元素的焰色的体现,B正确;
C.维生素具有还原性,易被空气中的氧气氧化,保护食品不被氧化,用作食品抗氧化剂,C正确;
D.泡沫灭火器灭火的原因是可以喷射出氢氧化铝和二氧化碳,但有些活泼金属可以和二氧化碳反应所以当这些活泼金属引起火灾时不能用其灭火,D正确;
故选A。
8.下列化学反应的离子方程式书写不正确的是
A.用FeCl3溶液腐蚀印刷线路板上的Cu:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
B.向CuSO4溶液中加入Na2O2:2Na2O2+2Cu2++2H2O=4Na++2Cu(OH)2↓+O2↑
C.稀硝酸中加入过量铁粉:Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O
D.用Na2CO3溶液浸泡锅炉水垢:CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)
【答案】C
【详解】
A项,Cu与FeCl3溶液发生氧化还原反应生成FeCl2和CuCl2,根据离子方程式书写方法,离子方程式为:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,故A正确;B项,向CuSO4溶液中加入Na2O2,发生反应:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑、2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2+Na2SO4,总反应为:2Na2O2+2H2O+2CuSO4=2Cu(OH)2+2Na2SO4+O2↑,离子方程式为:2Na2O2+2Cu2++2H2O=4Na++2Cu(OH)2+O2↑,故B正确;C项,稀硝酸中加入过量铁粉生成硝酸亚铁、NO和H2O,离子方程式为:3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++2NO↑+4H2O,故C错误;D项,工业上用Na2CO3溶液浸泡锅炉水垢使其中的CaSO4转化为更难溶的CaCO3,属于沉淀的转化,离子方程式为:CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq),故D正确。
9.阿散酸是一种饲料添加剂,其结构可表示为:,其中As位于元素周期表中第四周期第ⅤA族。X、Y它们的单质均为气体,Z原子半径最小,下列说法错误的是
A.X与Z可以形成原子个数比为1∶2的化合物
B.X、Y常见的氢化物分子之间可以形成氢键
C.X、Y、Z三元素可形成离子化合物
D.X的氢化物稳定性比Y的氢化物稳定性强
【答案】D
【分析】由结构模型可以看出,X为-3价,Y是-2价,Z是+1价,由于X,Y单质均为气体,可推断出X是N,Y是O,Z原子半径最小,Z是H。
【详解】A.N与H可以形成N2H4,原子个数比为1∶2,A项正确;
B.NH3和H2O分子之间可以形成氢键,B项正确;
C.三者可以形成NH4NO3,硝酸铵为离子化合物,C项正确;
D.NH3的稳定性比H2O弱,D项错误;
答案选D。
10.有机物Q的合成路线(反应条件和其他产物已经略去)如图所示,下列说法错误的是
A.最多能与发生反应
B.在的过程中,发生还原反应
C.Y能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色,褪色原理不同
D.P和Q均易溶于水
【答案】D
【详解】
A.由题干信息可知,1molX中含有2mol醇酯基,则最多能与发生反应,A正确;
B.由题干转化信息可知,有机化学中有机物加氢失氧的反应是还原反应,在的过程中即羧基转化为醇羟基,发生还原反应,B正确;
C.Y能使溴水褪色是发生加成反应,而使酸性高锰酸钾溶液褪色是发生氧化反应,即褪色原理不同,C正确;
D.由题干信息可知,Q为醚类物质,P是卤代烃,二者均难溶于水,D错误;
故答案为:D。
11.下列有关实验操作、现象及结论都正确的是
实验操作 实验现象 实验结论
A 室温下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加几滴淀粉溶液 溶液变蓝色 Fe3+的氧化性比I2的强
B 将淀粉和稀硫酸混合加热一段时间后,再加入新制的Cu(OH)2悬浊液,加热 产生砖红色沉淀 淀粉在稀硫酸、加热条件下水解为葡萄糖
C 取一支试管装入2 mL2 mol/LNaOH溶液,先滴加1 mL1 mol/LMgCl2溶液,溶液再滴加几滴1mol/LCuCl2 先生成白色沉淀,后沉淀变为蓝色 Ksp[Cu(OH)2<Ksp[Mg(OH)2
D 两支试管各盛4mL0.1mol/L酸性高锰酸钾溶液,分别加入2mL0.1mol/L的草酸溶液和2mL0.2mol/L草酸溶液 加入0.2mol/L草酸溶液的试管中,高锰酸钾溶液完全褪色时间更短 反应物浓度越大,反应速率越快
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】
A.FeCl3与KI反应生成I2:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,氧化剂Fe3+的氧化性强于氧化产物I2的氧化性,故A正确;
B.将淀粉和稀硫酸混合加热一段时间后,水解后应在碱性溶液中检验葡萄糖,需要加入适量的NaOH溶液中和稀硫酸,再加入新制的Cu(OH)2悬浊液,加热,观察现象,故B错误;
C.向2 mL2 mol/LNaOH溶液中加入1 mL1 mol/LMgCl2溶液,完全反应后NaOH过量,再滴加几滴1mol/LCuCl2溶液,CuCl2溶液与过量的NaOH溶液反应生成蓝色沉淀,并不会发生沉淀的转化,无法证明Ksp[Cu(OH)2<Ksp[Mg(OH)2,故C错误;
D.2Mn+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,根据离子反应方程式可得,高锰酸钾和草酸恰好完全反应的物质的量之比为2:5,所以D选项实验中高锰酸钾过量,溶液并不能完全褪色,故D错误;
答案选A。
12.据文献报道,利用阴极膜过滤反应器能除去废水中的磷元素(假设磷元素的存在形态只有),其装置原理示意图如图所示[图中CaP的组成为3Ca3(PO4)2·CaHPO4·zH2O],下列叙述正确的是
A.三电极流出(入)的电子数均相等
B.工作时Ti/SnO2-Sb电极应与直流电源的负极相连
C.Ti/SnO2-Sb电极周围H2O分子被氧化,其氧化产物为H+和O2
D.阴极区的总反应式:
20Ca2++14+26e-+2zH2O=2[3Ca3(PO4)2·CaHPO4·zH2O]↓+13H2↑
【答案】D
【详解】
中间电极上产生CaP的组成为3Ca3(PO4)2·CaHPO4·zH2O,说明中的氢被还原生成氢气,则该电极为阴极,连接电源的负极,两侧的电极就是阳极。据此解答。
A.中间的为阴极,两侧的为阳极,根据电子守恒分析,阳极失去的电子总数应该等于阴极得到电子总数,故三电极流出或流入的电子数不相等,A错误;
B.工作时Ti/SnO2-Sb电极与电源的正极相连,B错误;
C.Ti/SnO2-Sb电极为阳极,水被氧化,氧化产物为氧气,氢离子不是氧化产物,C错误;
D.阴极是中的氢得到电子生成氢气,同时生成和,和钙离子和水结合形成3Ca3(PO4)2·CaHPO4·zH2O,D正确;
故选D。
13.已知MgF2属于难溶于水、可溶于酸的盐。常温下,用HCl调节MgF2浊液的pH,测得在不同pH条件下,体系中 lgc(X)(X为Mg2+或F-)与lg的关系如图所示。下列说法正确的是
A.Ksp(MgF2)的数量级为10 9
B.L1代表 lgc(Mg2+)与lg的变化曲线
C.a、c两点的溶液中均存在2c(Mg2+)<c(F-)+c(HF)
D.c点的溶液中存在c(Cl-)>c(Mg2+)>c(HF)>c(H+)
【答案】A
【详解】
根据lg越小,则氢离子浓度越大,根据H++F-(aq) HF,则氟离子浓度越小,MgF2(s) Mg2+(aq)+2F-(aq),不断消耗氟离子,则镁离子浓度越大,则 lgc(F-)越大, lgc(Mg2+)越小,因此L1代表 lgc(F-)与lg的变化曲线,L2代表 lgc(Mg2+)与lg的变化曲线。
A.lg=1时, lgc(F-)=10 2.2, lgc(Mg2+)=10 4,根据MgF2(s) Mg2+(aq)+2F-(aq),,故A正确;
B.根据图中信息L2代表 lgc(Mg2+)与lg的变化曲线,故B错误;
C.根据原子守恒,溶解平衡中2c(Mg2+)=c(F-),再根据H++F-(aq) HF可知,溶解得到的c(F-)等于溶液中存在的c(F-)与生成的c(HF)之和,因此a、c两点的溶液中均存在2c(Mg2+)=c(F-)+c(HF),故C错误;
D.c点lg>0,则即,又由于2c(Mg2+)=c(F-)+c(HF),故溶液中存在c(Cl-)>c(Mg2+)=c(HF)>c(H+),故D错误。
综上所述,答案为A。
三、非选择题:共58分。第26~28题为必考题,每个试题考生都必须作答。第35~36题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:共43分。
26.(14分)
五硫代碳酸钠(,)是一种针状固体,易溶于水和乙醚,溶液呈深黄色,难溶于丙酮,是一种优良的还原剂,工业上常用于重金属废水的处理。实验室用、和硫粉在水溶液中制备并测定其浓度(加热装置均已略去)。
已知:①有毒、易挥发、难溶于水,化学性质与CO2相似;
②在非极性溶剂中,会有副产物生成,难溶于乙醚。
实验一:制备
图1
实验步骤:
i.取2g硫粉和2mL离子液体{1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,简称}与(过量)混合液于三颈圆底烧瓶中,往a中加入。
ii.打开仪器a开关,水浴加热三颈烧瓶至40℃,在电磁搅拌器下反应。
iii.反应结束后,将溶液转入烧杯中,经进一步操作得到干燥的样品。
(1)仪器a的名称为_______________;仪器的作用是_______________。
(2)已知中硫的化合价为-1和-2,1个中过硫键()的数目为_______。
(3)装置c中盛放的药品可以是____________(填字母),写出该物质与反应的化学方程式:____________________________。
a.无水 b.固体 c.硅胶
(4)生成副产物的离子方程式为_______________________________。
实验二:测定样品纯度
为测定生成样品的纯度,取干燥后样品3.5g,加水溶解并稀释至,每次取出用无色的二硫化二异丙基黄原酸酯()的乙腈溶液为标准液()进行滴定,反应原理为(黄原酸盐为无色),平均消耗的乙腈标准液体积是。
(5)滴定终点现象是_______________;样品纯度为_______(保留小数点后1位)。
【答案】
(1)恒压滴液漏斗 冷凝回流,减少挥发提高利用率
(2)2
(3)b
(4)
(5)滴加最后一滴的乙腈标准液时,溶液由黄色变为无色,且半分钟内不复色 81.0%
【解析】
(1)仪器a的名称为恒压滴液漏斗;仪器的作用是冷凝回流,减少挥发提高利用率;
(2)已知中硫的化合价为-1和-2,1个中过硫键()的数目为2;
(3)因有毒、易挥发、难溶于水,化学性质与CO2相似,故选b 吸收;反应方程式为;
(4)生成副产物的离子方程式为
(5)滴定终点现象是滴加最后一滴的乙腈标准液时,溶液由黄色变为无色,且半分钟内不复色;;所以样品纯度为。
27.(15分)
五氧化二钒(V2O5)在冶金、化工等领域有重要应用。实验室以含钒废料(含V2O3、FeO、CuO、MnO、SiO2、Al2O3、有机物)为原料制备V2O5的一种流程如图:
已知:25℃时,难溶电解质的溶度积常数如表所示:
难溶电解质 Cu(OH)2 Mn(OH)2 Al(OH)3
Ksp 2.2×10 20 4×10 14 1.9×10 33
(1)“焙烧”的目的是________________。
(2)酸溶时加入H2O2的目的是________________。
(3)常温下,若“调pH”为7,Cu2+是否能沉淀完全:________(填“是”或“否”)(溶液中离子浓度小于10 5 mol L 1时,认为该离子沉淀完全)。
(4)“沉锰”需将温度控制在70℃左右,温度不能过高或过低的原因为___________。
(5)结晶所得的NH4VO3需进行水洗、干燥。证明NH4VO3已洗涤干净的实验操作及现象为_____________________。
(6)在煅烧NH4VO3生成的V2O5过程中,固体残留率=×100%随温度变化的曲线如图所示。其分解过程中,A点失去的物质是________(填写化学式)。
(7)为测定该产品的纯度,兴趣小组同学准确称取V2O5产品2.000g,加入过量稀硫酸使其完全反应,生成(VO2)2SO4,并配成100mL溶液。取10.00mL溶液用0.1000 mol L 1的H2C2O4标准溶液滴定,滴定到终点时消耗标准液10.00mL。已知滴定过程中H2C2O4被氧化为CO2,VO黄色(被还原为VO2+蓝色),该反应的离子方程式:___________;该产品的纯度为___________。
【答案】
(1)除去有机物杂质,将V2O3氧化为V2O5
(2)将可能存在的Fe2+氧化为Fe3+
(3)是
(4)温度过低,反应速率慢,NH4VO3可能提前结晶析出导致产率低,温度过高,NH4HCO3分解,导致原料利用率低
(5)取少量最后一次洗涤液于洁净试管中,滴加BaCl2溶液,无明显现象,证明NH4VO3已洗涤干净
(6)NH3
(7)2VO+2H++H2C2O4=2VO2++2CO2↑+2H2O 91.00%
【详解】
含钒废料(含V2O3、CuO、MnO、SiO2、Al2O3、有机物)焙烧后,有机物杂质会燃烧除去,V2O3被氧化为V2O5;向焙烧后产物中加入硫酸和双氧水,二氧化硅不与硫酸反应,过滤,滤液含有Cu2+,Mn2+,Al3+和钒离子,将滤液调节pH除去铁离子、铝离子和铜离子,过滤,向滤液中加入碳酸氢铵除锰,过滤,向滤液中加入硫酸铵得到NH4VO3,过滤,将NH4VO3煅烧得到V2O5。
(1)由含钒废料的成分和流程图中物质的转化关系知,“焙烧“的目的是除去有机物杂质,并将V2O3氧化为V2O5;故答案为:除去有机物杂质,将V2O3氧化为V2O5。
(2)酸溶时加入H2O2的目的是将可能存在的Fe2+氧化为Fe3+;故答案为:将可能存在的Fe2+氧化为Fe3+。
(3)“调pH”的目的是将Cu2+转化为Cu(OH)2沉淀,调节pH为7时,溶液中c(H+)=10 7 mol L 1,c(OH﹣)=10 7 mol L 1,c(Cu2+)=<10 5 mol L 1,说明沉淀完全;故答案为:是。
(4)“沉锰”时所用试制为NH4 HCO3温度过低时,反应速率较慢,NH4VO3可能提前结晶析出,导致产率较低;温度过高时,NH4 HCO3分解使原料的利用率降低,并导致环境污染;故答案为:温度过低,反应速率慢,NH4VO3可能提前结晶析出导致产率低,温度过高,NH4 HCO3分解,导致原料利用率低。
(5)NH4VO3晶体可能粘附,等,故证明NH4VO3已洗涤干净的实验操作及现象为:取少量最后一次洗涤液于洁净试管中,滴加BaCl2溶液,无明显现象,证明NH4VO3已洗涤干净;故答案为:取少量最后一次洗涤液于洁净试管中,滴加BaCl2溶液,无明显现象,证明NH4VO3已洗涤干净。
(6)解析NH4VO3分解的过程中生成氨气和HVO3,210℃时若分解生成酸和氨气,假设起始NH4VO3的质量为117g,则剩余固体占起始固体百分含量为,所以210℃时,剩余固体物质的化学式为HVO3,失去的物质为NH3,380℃时,HVO3进一步分解生成V2O5和水,则剩余固体占起始固体百分含量为,故剩余固体是V2O5,失去的物质为H2O;故答案为:NH3。
(7)已知滴定过程中H2C2O4被氧化为CO2,VO (黄色)被还原为VO2+(蓝色),则离子方程式为2VO+2H++H2C2O4=2VO2++2CO2↑+2H2O;准确称取产品V2O52.0g,加入足量的稀硫酸使其完全生成(VO2)2SO4,并配成250mL溶液。取25.00mL溶液用0.1000 mol L 1的H2C2O4溶液滴定,消耗标准液10.00mL,根据关系式2VO~H2C2O4,则n(VO)=2n(H2C2O4)=2×0.01L×0.1000 mol L 1=0.002mol,所以250mL溶液中n(VO)=0.002mol×10=0.02mol,所以n(V2O5) =0.01mol,其质量为0.01mol×182g mol 1=1.82g,故产品纯度;故答案为:2VO+2H++H2C2O4=2VO2++2CO2↑+2H2O;91.00%。
28.(14分)
氨是现代工业、农业生产最基础的化工原料之一。
I.传统的“哈伯法”反应原理为:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ mol-1 ΔS=-200J K-1 mol-1
(1)上述反应在常温下_____(填“能”或“不能”)自发进行,理由是_______________。
(2)以NH3、CO2为原料生产重要的高效氮肥一一尿素[CO(NH2)2],两步反应的能量变化如图所示。
2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)的ΔH=__________(用Ea1、Ea2、Ea3、Ea4表示)。已知Ea1<Ea3,则两步反应中_____(填“第一步”或“第二步”)反应决定了生产尿素的反应速率。
(3)某小组模拟不同条件下的合成氨反应,向容器中充入1molN2和3molH2在不同温度和压强下平衡混合物中氨的体积分数与温度的关系如图所示。
①B、C点化学平衡常数K(B)_____K(C)(填“>”“<”或“=”)。
②在A、B两点条件下,该反应从开始到平衡时生成氨气的平均速率v(A)_____v(B)(填“>”“<”或“=”)。
II.“哈伯法”的原料H2来自于化石燃料,该过程会产生大量温室气体CO2。近年来有科学家提出通过电解氮气和水来合成氨(NRR反应)。
(4)一种常温常压下NRR反应的装置如图所示,阴极的电极反应式为__________。
(5)合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为γ = k1 p(N2) - k2 ,γ为反应的瞬时总速率(正反应和逆反应速率之差),k1、k2是正、逆反应速率常数。合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数Kp=______(用k1,k2表示)。
【答案】
(1)能 ΔH -TΔS=-92.4-298×(-200)×10-3=-32.8<0
(2)ΔH=Ea1-Ea2+Ea3-Ea4 第二步
(3)= <
(4)N2+6H++6e-=2NH3(或N2+8H++6e-=2NH)
(5)
【详解】
(1)正反应是体积减少的放热反应,-92.4-298×(-200)×10-3=-32.8<0,故上述反应在常温下能自发进行;
(2)ΔH=正反应活化能-逆反应活化能,所以第一步反应的ΔH= Ea1-Ea2,第二步反应的ΔH= Ea3-Ea4,反应2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)为第一步和第二步之和,即2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)的ΔH=ΔH+ΔH= Ea1-Ea2+Ea3-Ea4,反应速率越快活化能越小,因为Ea1<Ea3,所以第二步的反应速率越慢,总反应由反应慢的决定,即两步反应中第二步反应决定了生产尿素的反应速率;
(3)平衡常数与温度有关,B、C点温度相同,所以B、C点化学平衡常数K(B)= K(C),温度越大,反应速率越大,A点温度小于B点温度,所以该反应从开始到平衡时生成氨气的平均速率v(A) <v(B);
(4)氮气通入的极为阴极,氮气得到电子变为氨气或铵根离子,即阴极反应式为N2+6H++6e-=2NH3(或N2+8H++6e-=2NH);
(5)平衡时正反应等于逆反应速率,所以γ为反应的瞬时总速率(正反应和逆反应速率之差)为零,即γ=k1 p(N2) -k2 =0,化简得,合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数Kp,即Kp;
(二)选考题:共15分。请考生从2道化学题任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。
35.[化学—选修3:物质结构与性质](15分)
硒(Se)是人体必需微量元素之一,含硒化合物在材料和药物等领域具有重要应用。
(1)Se与S同族,基态硒原子价电子排布式为__________。
(2)的沸点低于,其原因是__________。
(3)硒的两种含氧酸的酸性强弱为__________(填“>”或“<”)。的空间结构为__________。比较键角大小:气态分子__________离子(填“>”“<”或“=”)。
(4)关于I~III三种反应物,下列说法正确的有__________。
A.I中仅有键
B.I中的Se-Se键为非极性共价键
C.I易溶于水
D.II中原子的杂化轨道类型只有sp与
E.I~III含有的元素中,O电负性最大
(5)IV中具有孤对电子的原子有__________。
(6)我国科学家发展了一种理论计算方法,可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一,其晶胞结构如左图,沿x、y、z轴方向的投影均为右图。
①X的化学式为__________。
②设X的最简式的式量为,晶体密度为,则X中相邻K之间的最短距离为__________nm(列出计算式,为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】
(1)
(2)两者都是分子晶体,由于水存在分子间氢键,沸点高
(3)> 正四面体形 >
(4)BDE
(5)O、Se
(6)
【详解】
(1)Se与S同族,位于第4周期,ⅥA族,故基态硒原子价电子排布式为:;
(2)两者都是分子晶体,但是水中含有氢键,分子间作用力较大,沸点较高,故答案为:两者都是分子晶体,由于水存在分子间氢键,沸点高;
(3)在含氧酸中,非羟基氧越多,起酸性越强,和非羟基氧的个数分别为2和1,故酸性>;中心原子的价层电子对数为4,则其空间结构为:正四面体形;SeO3中Se是sp2杂化,平面三角形,键角120°;中Se是sp3杂化,Se原子上有孤对电子,离子空间结构为三角锥形,键角小于120°,故键角气态分子>离子;
(4)A.I中含有苯环,除了有σ键之外还有其它化学键,A错误;
B.I中的Se-Se键是相同原子形成的共价键,为非极性共价键,B正确;
C.I为相对分子较大的有机物,没有亲水基,一般不易溶于水,C错误
D.II的主要结构是苯环、碳碳双键和碳碳三键,其中原子的杂化轨道类型只有sp与sp2,D正确;
E.I~III含有的元素包括:H、C、N、O、S、Se,O电负性最大,E正确;
故选BDE;
(5)根据题中信息IV中O、Se都有孤对电子,碳、氢、硫都没有孤对电子;故答案为:O、Se;
(6)①根据晶胞结构得到K有8个, 有,则X的化学式为K2SeBr6;故答案为:K2SeBr6。
②设X的最简式的式量为,晶体密度为,设晶胞参数为anm,得到,解得,X中相邻K之间的最短距离为晶胞参数的一半即;故答案为:。
36.[化学—选修5:有机化学基础](15分)
I是合成中药丹参主要活性成分的关键化合物,它的一种合成路线如下:
已知: (Ph表示苯基)
请回答:
(1)A的名称是______________。
(2)I的官能团的名称是___________。
(3)C →D的反应类型为____________________________。
(4)写出E与F反应生成G的化学方程式_____________________________________。
(5)写出同时满足下列条件的B的同分异构体的结构简式____________________。
(i)能发生银镜反应;
(ii) 能发生水解反应;
(iii) 核磁共振氢谱表明有4组峰且峰面积之比为6:2:1:1.
(6)参考上述合成路线,以溴苯为原料,设计合成(反应条件可不写)______。
【答案】
(1)邻溴苯酚(或2-溴苯酚)
(2)羧基、醚键、碳碳双键
(3)取代反应
(4)
(5)
(6)
【详解】
由结构式分析,B发生还原反应得到C,C和Br2发生取代反应得到D,D发生取代反应生成E,E和F发生取代反应生成G,可以推知F为,G发生取代反应生成H,H发生已知的反应原理得到I,以此解答。
(1)由A的结构简式可知,A的名称是邻溴苯酚(或2-溴苯酚)。
(2)由I的结构简式可知,I的官能团的名称是羧基、醚键、碳碳双键。
(3)由C、D的结构简式可知,C和Br2发生取代反应生成D。
(4)由E和F的结构简式可知,E和F发生取代反应生成G,可以推知F为,该反应的化学方程式为:
0。5)B的同分异构体满足条件:(i)能发生银镜反应,说明其中含有-CHO;(ii) 能发生水解反应,说明其中含有酯基;(iii) 核磁共振氢谱表明有4组峰且峰面积之比为6:2:1:1,说明其中含有2个甲基,且是对称的结构,说明其中含有苯环,苯环上的取代基为:2个-CH3、1个-OH、1个-OOCH,满足条件的B结构简式为:。
(6)由逆向合成法分析,可由和发生酯化反应得到,可由发生还原反应得到,可由发生类似H生成I的反应得到,可由发生类似G生成H的反应得到,合成路线为:。