广西壮族自治区玉林市2023届高三下学期学业水平考试理综化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.化学与生活息息相关。下列物品中,所用材料的主要成分属于天然高分子的是
A B C D
青瓷瓶 青铜兽 石英钟 棉被
A.A B.B C.C D.D
2.中国科学技术大学化学系研发出的新型催化剂可实现芳醇选择性氧化制备芳醛。其过程如图所示。
下列叙述正确的是
A.若X为甲基,则甲、乙均不能发生酯化反应
B.若X为甲基,则乙分子中所有碳原子不可能共平面
C.若X为羧基,则在催化剂作用下乙可以转化成甲
D.若X为羧基,则可以用少量金属钠区分甲、乙
3.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A.粗铜精炼中阳极质量减少6.4g,转移的电子数一定为0.2NA
B.常温下,1LpH=11的Ba(OH)2溶液中OH-数为2×10-3NA
C.11.0.5mol·L-1Na2SO4溶液中阴离子数大于0.5NA
D.1L1×10-8mol·L-1H2SO4溶液中H+数为2×10-8NA
4.用下列仪器或装置进行相应实验、能达到实验目的的是
A.图1表示利用铜和稀硝酸反应制取、净化并收集一氧化氮
B.图2表示从溴苯和四氯化碳混合物中蒸馏出四氯化碳
C.图3表示验证碳酸的酸性大于硅酸
D.图4表示制备乙酸乙酯
5.R、X、Y、Z四种短周期主族元素,其原子半径与原子序数关系如图所示。已知:它们的原子序数之和等于51,R的原子序数与Z的最子外层电子数均为7。下列叙述错误的是
A.最简单氢化物的稳定性:Y< Z
B.同浓度的最简单氢化物水溶液的pH:R> Z> Y
C.化合物X2Y2中含两种化学键
D.等浓度的X、Z最高价氧化物对应的水化物的稀溶液中,水的电离程度相同
6.国内某团队分步进行八电子转移的电化学硝酸盐还原反应,实现了高效合成氨,装置如图所示。原理:先将硝酸盐还原成亚硝酸盐,再将亚硝酸盐还原成氨。下列叙述正确的是
A.M极为负极,发生还原反应
B.工作时,OH-由膜R左侧向右侧迁移
C.N极上的电极反应式为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-
D.1mol被还原成0.6mol和0.4molNH3,共转移8mol电子
7.室温下,CH3COOH(醋酸简写为HAc)和NH3·H2O的电离常数相等且Ka(HAc)=Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5。将0.01mol NaAc和0.01mol NH4Ac配成200mL混液,然后加水稀释,测得稀释过程中pAc[pAc=-lgc(CH3COO-)]与溶液pH和物理量)的关系如图所示。下列叙述正确的是
A.物理量Y是CH3COOH的浓度或水的电离程度
B.稀释过程中一直存在:2c()+c(NH3·H2O)>c(Ac-)
C.室温下,NaAc溶液和NH4Cl溶液等体积混合后,混合溶液的pH=7
D.室温下,将0.01mol NaAc和0.01mol HCl配成100mL混合液,该混合液的pH为8.9
二、实验题
8.KI是中学化学常用的还原剂,某小组设计实验探究I-的性质。回答下列问题:
实验(一)探究影响氧化剂与KI反应的因素。
FeCl3、CuCl2、AgNO3溶液分别与KI反应,实验及现象如表所示:
实验操作 实验及现象
①X为AgNO3溶液,产生黄色沉淀,溶液不变蓝
②X为CuCl2溶液,过滤,得到蓝色溶液和白色沉淀
③X为FeCl3溶液,溶液变蓝,没有沉淀产生;再滴加K3[Fe(CN)6 ]溶液,产生沉淀,过滤,沉淀为蓝色
已知:CuI为难容于水的白色固体。常温下,Ksp(AgI)=8. 5×10-17 ,Ksp(CuI)=1.2×10-12。
(1)实验②中的氧化产物为_______(填化学式)。
(2)实验③中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_______。
(3)已知:Ag+的氧化性比Fe3+的强,但氧化剂的氧化性强弱除受本身性质影响外,还与温度、浓度、溶液的酸碱度等外界条件有关。分析实验①③,试解释实验①中溶液没有变蓝的主要原因可能是_______。
实验(二)探究氯气与KI反应的产物。
资料显示:I2和I-在溶液中会发生反应I2+I,部分离子颜色如表所示。
离子
颜色 棕黄色,遇淀粉变蓝 红色 黄色 无色
(4)A中发生反应的化学方程式为_______。
(5)反应一段时间后,B中溶液颜色变为浅棕色,为了探究B溶液中的含碘物质,设计如下实验:
实验操作 实验现象
I.取反应后B中的溶液10mL,分成两等份,第一份滴入1滴碘水;第二份滴入1滴淀粉溶液 第一份溶液变蓝色;第二份溶液颜色没有变化
II.将I2溶于KI溶液中配制得碘总浓度为0.1mol·L-1的溶液,取该溶液2mL,向其中滴加1滴淀粉溶液,再通入少量氯气 加淀粉后溶液变蓝,通氯气后蓝色褪去,溶液显浅棕色
III.向II反应后的溶液中继续通入氯气 溶液几乎变为无色
①操作I的目的是排除_______(填离子符号)的干扰。
②写出在水溶液中与Cl2反应生成的离子方程式:_______。
③由以上实验可推断B中溶液颜色变成浅棕色的原因可能是生成了_______(填离子符号),这两种离子混合后溶液呈浅棕色。
三、工业流程题
9.某科研小组制备了新型锂离子电池电极材料-ZnLix/Li3N。科研小组以废旧锌锰电池的锌皮为原料合成该电极材料,简易流程如下:
已知:①锌皮的主要成分为Zn和ZnO,还含少量NH4Cl、Fe、Mn2O3等。
②Mn2O3在酸性条件下转化成Mn2+和MnO2;SOCl2的沸点为78.8°C。
③已知几种金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH如表所示:
金属氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mn(OH)2 Zn(OH)2
开始沉淀的pH 2.2 7.5 8.8 6.5
完全沉淀的pH 3.5 9.5 10.8 8.5
回答下列问题:
(1)提高“酸浸”速率的措施有_______(答一条即可),“调pH”的最小值为_______。
(2)“沉锌”的离子方程式为_______。
(3)SOCl2的作用是_______(用化学方程式表示)。
(4)(i)已知部分信息如下:
①自发的电池反应实质是氧化还原反应,可以拆分为两个半反应,正极、负极的标准电极电势分别表示为φ0(+)和φ0(-);标准电动势E0=φ0(+)-φ0(-)。例如,2Ag+Hg2+=2Ag++Hg的E0=φ0(Hg2+/Hg)-φ0(Ag+/Ag)。
②E0>0,反应能自发进行,E0>0.3,反应趋向完全反应。
③在酸性介质中几种半反应的电极电势数据如下表所示:
物质 HClO/Cl- Cl2/Cl- O2/H2O O3/O2 HNO3/NO Fe3+/Fe2+ MnO2/Mn2+
φ0 1.482 I.358 1.229 2.076 0.983 0.771 1.224
如果氧化剂X选择硝酸,其后果是_______和会产生大气污染物。从下列物质中选择氧化剂X,杂质除去率最高的是_______(填标号)。
A.NaClO B. Cl2 C. O2 D. O3
(ii)工业生产中,氧化剂的实际用量和理论计算量之间的比值称为配氧率。“氧化”中除杂率与配氧率的关系如图所示。试解释配氧率选择115%时除杂率最高的原因:_______。
(5)常温下,Kh(NH3·H2O)=1.8×10-5,Ka1(H2CO3)=4.3×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11。0.1mol·L-1NH4HCO3溶液的酸度AG=lg_______(填“>”、“<”或“=”)0,判断依据是_______。
四、原理综合题
10.合成氨的研究是化学研究的热点课题之一。
(1)科学家提出在某催化剂表面“N2→NH3”的反应历程如下:(“*”表示吸附在催化剂表面,“*+”代表脱附)
①N2→N≡N*
②N≡N*→HN=N*
③HN=N*→HN=NH*
④HN=NH*→H2N-N*H
⑤H2N-N*H→H2N-NH2*
⑥H2N-NH2*→*NH3
⑦*NH3→*+NH3
上述过程中,会产生具有对称结构的中间产物,它们是_______(填分子式)。
(2)“哈伯法”合成氨:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1,ΔS=-100J·K-1·mol-1。常温下,合成氨_______(填“能”或“不能”)自发进行。
(3)“哈伯法”合成氨一般选择在400~500°C、10~30MPn条件下进行,选择该条件进行反应是兼顾了_______(答两条)等方面的因素。
(4)一定温度下,在恒容密闭容器中充入1molN2和一定量H2合成氨,平衡时N2的转化率与起始投料比[]的关系如图1所示。M点对应的压强为20akPa。图1中,最佳投料比为_______。该温度下,合成氨反应的平衡常数Kp为_______(kPa)-2(用含a的代数式表示)。
(5)常温常压下,用电化学法合成氨的装置如图2。
①生成NH3的电极反应式为_______。
②N2的通入速率为25mL·min-1,则H2生成速率、NH3生成速率与电压的关系如图3所示。
已知:a点时1小时通过9.0×10-3mol电子。NH3的最大法拉第效率为_______。(提示:法拉第效率等于实际消耗的电子数与理论通过的电子总数之比,常温常压下,Vm=24.5L·mol-1)。电压高于0.3V时,随着电压增大,NH3生成速率降低的原因是_______。
五、结构与性质
11.铜及其化合物在生产、生活中有广泛应用。科学家开发新型单原子铜催化剂电化学还原CO2制备CH4取得新进展。反应方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。回答下列问题:
(1)铜的焰色呈_______色。基态铜原子的价层电子排布式为_______,Cu位于元素周期表_______区。
(2)上述反应涉及的物质中:
①既含σ键又含π键的非极性分子是_______,(填分子式,下同)
②中心原子采取sp3杂化的分子有_______,VSEPR模型和空间构型相同的分子有_______。
(3)Cu1催化剂的结构如图所示。铜的配位数为_______,配位原子是_______(填元素符号)。
(4)我国科学家开发出一种高效储存、分离、提纯H2的新材料,晶胞结构如图所示。该晶体的密度为_______g·cm-3(不需化简),已知:图(a)中边长为xpm,图(c)中高为ypm,设NA为阿伏加德罗常数的值。
六、有机推断题
12.酯类光刻胶K的一种合成路线如图所示。
回答下列问题:
(1)J中含氧官能团的名称是_______;B→C的反应类型是_______。
(2)对C命名时,主官能团为醛基,羟基为取代基,则C的名称是_______。
(3)写出F→G的化学方程式:_______。
(4)已知I为二元醇,H→J中有机碱的作用是_______。
(5)L是E的同系物且Mr(L)-Mr(E)=14,L的结构有_______种(不包括立体异构体)。
(6)以乙醇为原料合成,设计合成路线(无机试剂任选)_______。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.D
【详解】A.青花瓷瓶属于陶瓷制品,A不选;
B.青铜兽属于金属制品,B不选;
C.石英钟属于SiO2制品,C不选;
D.棉被属于纤维素制品,纤维素是天然高分子,D选;
答案选D。
2.C
【详解】A.若X为甲基,则甲中有羟基,可以发生酯化反应,A错误;
B.若X为甲基,则乙分子中所有碳原子都可能共平面,B错误;
C.若X为羧基,则在催化剂作用下,乙与H2加成可以转化成甲,C正确·;
D.若X为羧基,金属钠可以与羟基反应,也可以与羧基反应,所以不可以区分甲、乙,D错误;
故选C。
3.C
【详解】A.在粗铜精炼的实验中,阳极失电子的金属可能是Cu、Fe、Zn等,质量减小6.4 g,电解过程中转移电子数不一定为0.2NA,故A错误;
B.常温下,1LpH=11的Ba(OH)2溶液中c(OH-)= ,n(OH-)==1×10-3mol,数目为1×10-3NA,故B错误;
C.11.0.5mol·L-1Na2SO4溶液中,n()=0.5mol,溶液中还存在OH-,则溶液中阴离子数大于0.5NA,故C正确;
D.1L1×10-8mol·L-1H2SO4溶液中H2SO4电离出的n(H+)=1×10-8mol,溶液中还存在H2O电离出的H+,H+数大于2×10-8NA,故D错误;
故选C。
4.B
【详解】A.利用铜和稀硝酸反应制取、净化并收集一氧化氮,需要进行尾气吸收,故A错误;
B.溴苯和四氯化碳是互溶的有机物,利用两者沸点不同用蒸馏法进行分离,四氯化碳沸点较低,所以北蒸馏出来,故B正确;
C.盐酸具有挥发性,应该在两个装置中间增加一个饱和碳酸氢钠溶液除掉二氧化碳中混有的HCl,故C错误;
D.酯在NaOH溶液中会发生水解,所以要用饱和碳酸钠溶液,且导管末端不能出入液面,以防倒吸,故D错误;
故选B。
5.B
【分析】由图示可知,X、Y、Z在第三周期且Y、Z相邻,R的原子序数与Z的最外层电子数相等,若Z的最外层电子数为6,则R、X、Y、Z分别为C、Si、P、S、X与Y也相邻了,不符合题干条件;若Z的最外层电子数为7,依据R、X、Y、Z的原子序数之和等于51,则R、X、Y、Z分别为N、Na、S、C1,符合题干条件。
【详解】A.非金属性:S
C.化合物Na2S2中含离子键和非极性共价键两种化学键,故C正确;
D.NaOH是一元强碱,HCl是一元强酸,等浓度的NaOH、HCl的稀溶液中,水的电离都被抑制,水的电离程度相同,故D正确;
故选B。
6.C
【分析】该装置为原电池,M电极上NO得电子转化为NH3,则M为正极,N电极上Zn失电子和OH-反应生成Zn(OH),则Zn为负极。
【详解】A.该装置为原电池,M电极上NO得电子转化为NH3,则M为正极,发生还原反应,故A错误;
B.原电池工作时,阴离子向负极移动,OH-由膜R右侧向左侧迁移,故B错误;
C.N电极上Zn失电子和OH-反应生成Zn(OH),电极方程式为:Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-,故C正确;
D.将还原成NH3,电极反应式为+8e-+6H2O=NH3↑+9OH-,将还原成,电极反应式为+2e-+H2O=+2OH-,1mol被还原成0.6mol和0.4molNH3,共转移0.6mol×2+0.4mol×8=4.4 mol电子,故D错误;
故选C。
7.B
【详解】A.pAc增大,则c(CH3COO-)减小,稀释过程中水的电离程度增大,但CH3COOH浓度减小,则物理量Y不能表示CH3COOH的浓度,A项错误;
B.依据电荷守恒:c(NH)+c(H+)+c(Na+)=c(Ac-)+c(OH-),稀释过程中溶液一直显碱性,则c()+c(Na+)>c(Ac-),再依据物料守恒:c(NH)+c(NH3·H2O)=c(Na+),可得2c()+c(NH3·H2O)>c(Ac-),B项正确;
C.NaAc溶液和NH4Cl溶液的浓度未知,混合后溶液的酸碱性无法确定,C项错误;
D.室温下,将0. 01mol NaAc和0.01mol HCl配成100mL混合液,此时溶液中的溶质为HAc和NaCl,混合溶液的pH不等于8.9,D项错误;
故选B。
8.(1)I2
(2)1:1
(3)Ag+和I-优先反应生成AgI,降低了Ag+浓度,导致Ag+的氧化性减弱
(4)2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(5) +2Cl2+3H2O=+6Cl-+6H+ 、
【详解】(1)根据实验现象X为CuCl2溶液,与KI淀粉溶液反应得到蓝色溶液和白色沉淀,根据已知信息,说明生成了I2和CuI沉淀,所以氧化产物为I2;
(2)根据实验现象X为FeCl3溶液,溶液变蓝,没有沉淀产生,则生成了I2,反应的离子方程式为2Fe3++2I-=2Fe2++I2,则氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:1;
(3)Ag+和I-优先反应生成AgI,降低了Ag+浓度,导致Ag+的氧化性减弱,无法与I-反应生成I2,溶液不变蓝;
(4)浓盐酸与高锰酸钾反应制备氯气的化学方程式:2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O;
(5)①第一份滴入1滴碘水,碘单质与淀粉作用显示蓝色,证明反应后的B溶液中有淀粉,显棕黄色且遇淀粉变蓝,第二份滴入淀粉溶液,溶液颜色没有变化,说明溶液的浅棕色不是造成的,无;
②ICl2-中的碘为+1价,反应后生成,碘的价态升高4价价,氯气具有氧化性生成Cl-,氯的价态降低2价,由电子守恒1ICl2-+2Cl2→1+6Cl-,由电荷守恒1ICl2-+2Cl2―→1+6Cl-+6H+,最后由质量守恒得离子反应式为:ICl2-+2Cl2+3H2O=+6Cl-+6H+;
③向Ⅱ所得溶液继续通入氯气,溶液几乎变为无色,被氧化成 (无色),B中溶液颜色变成浅棕色的原因是I-先被氯气氧化成I2,Cl2+2I-=I2+2Cl-,I2又被氯气氧化成 (红色)和 (黄色),两者混合呈浅棕色溶液。
9.(1) 适当提高硫酸浓度或适当加热或搅拌 3.5
(2)2Zn2++4=Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O
(3)Zn(NO3)2·6H2O+6SOCl2Zn(NO3)2+6SO2↑+12HCl↑
(4) 不能除去Mn2+,产品纯度降低 D 配氧率小于115%,杂质不能完全被氧化;配氧率大于115%,可能会将MnO2氧化成可溶性新杂质
(5) < 的水解常数数量级约为10-10,的水解常数数量级为10-8,即水解能力:<,故NH4HCO3溶液显碱性,c(H+)
【详解】(1)提高“酸浸”速率的措施有适当提高硫酸浓度或适当加热或搅拌;根据分析,“调pH”是为了将Fe3+完全转化为沉淀除去,所以“调pH”的最小值为3.5;
(2)“沉锌”是将Zn2+转化为Zn2(OH)2CO3沉淀,反应的离子方程式2Zn2++4=Zn2(OH)2CO3↓+3CO2↑+H2O;
(3)SOCl2的作用是将Zn(NO3)2·6H2O转化为Zn(NO3)2,据此得出反应方程式为:Zn(NO3)2·6H2O+6SOCl2Zn(NO3)2+6SO2↑+12HCl↑;
(4)(i)根据已知②E0>0,反应能自发进行,E0>0.3,反应趋向完全反应,如果氧化剂X选择硝酸,其后果是φ0(HNO3/NO)-φ0(MnO2/Mn2+)=0.983-1.224<0,反应不能自发进行,不能除去Mn2+,且φ0(HNO3/NO)-φ0(Fe3+/Fe2+)=0.983-0.771<0.3,导致Fe2+无法完全被氧化,产物不纯净;因此需要选择φ0(+)最大的氧化剂,杂质除去率才最高,故选D;
(ii)根据图示,配氧率小于115%,杂质不能完全被氧化;配氧率大于115%,可能会将MnO2氧化成可溶性新杂质,所以选择配氧率115%;
(5)常温下,Kh(NH3·H2O)=1.8×10-5>Ka1(H2CO3)=4.3×10-7,则铵根的水解程度小于碳酸氢根的水解程度,故0.1mol·L-1NH4HCO3溶液呈碱性,c(H+)
(2)能
(3)反应速率和平衡产率或平衡转化率或生产成本或催化剂活性
(4) 3.0
(5) N2+6e-+6H+=2NH3 80% 电压高于0.3V,随着电压增大,竞争反应2H++2e-=H2↑的反应速率加快
【详解】(1)根据“N2→NH3”的反应历程①-⑦,具有对称结构的中间产物的结构简式为N2H2、N2H4;
(2)常温下,ΔG=ΔH-TΔS=(-92.4 kJ·mol-1)-298K×(-100×10-3kJ·K-1·mol-1)=-62.6 kJ·mol-1<0,则反应可以自发进行;
(3)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1,该反应为气体分子数减小且放热的反应,升高温度,反应速率提高了,但有可能影响催化剂活性,且平衡往逆向移动,产率下降;增大压强,反应速率增大,且平衡往正向移动,产率升高,所以选择400~500°C、10~30MPn条件下进行是兼顾了反应速率和平衡产率或平衡转化率或生产成本或催化剂活性等方面的因素;
(4)根据图示,氨气转化率最高的点对应的投料比为3.0,此为最佳投料比;
根据图示,列出三段式:,
;
(5)①根据图示,氮气生成氨气,所以电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3;
②根据图示,NH3的生成速率为0.68mg·min-1,即0.04mmol·min-1,则消耗的电子数为0.12 mmol·min-1,即7.2mmol·h-1,法拉第效率=7.2mmol·h-1÷9mmol·h-1×100%=80%;电压高于0.3V,随着电压增大,竞争反应2H++2e-=H2↑的反应速率加快,所以NH3生成速率降低。
11.(1) 绿 3d104s1 ds
(2) CO2 CH4、H2O CH4、CO2
(3) 4 N
(4)
【详解】(1)铜的焰色呈绿色,基态铜原子的价层电子排布式为3d104s1,Cu元素位于周期表的ds区。
(2)①二氧化碳的结构式为,是既含σ键又含π键的非极性分子;氢气、甲烷是只含σ键的非极性分子,水是只含σ键的极性分子。
②中心原子采取杂化的分子有CH4、H2O;CO2、CH4、H2O中,H2O中存在孤对电子,VSEPR模型和空间构型不相同,而CO2、CH4的 VSEPR模型和空间构型相同。
(3)由图可知,Cu原子周围有四个氮原子直接相连,故配位数为4,配位原子是N。
(4)晶胞中Ca的数目为,Cu的数目为,
则该晶胞的密度为。
12.(1) 酯基、羟基 加成反应
(2)2-甲基-3-羟基丙醛或3-羟基-2-甲基丙醛
(3)+→+NaBr
(4)吸收产物中的氯化氢,促进反应向生成产物的方向进行,提高产率
(5)8
(6)
【分析】B(C3H6O)和HCHO、碱发生反应生成HOCH2CH(CH3)CHO,推出B为CH3CH2CHO;HOCH2CH(CH3)CHO反应生成D(),D和O2发生反应生成E(C4H6O2),则E为;E和NaOH反应生成F(),F和发生反应生成G,结合K的结构,则G为;E和SOCl2反应生成的H(),和I发生反应生成J(),可推出I为,据此作答。
【详解】(1)根据J的结构简式,其含氧官能团为酯基和羟基;根据分析,B生成C的反应为醛基的加成反应;
(2)HOCH2CH(CH3)CHO主官能团为醛基,羟基为取代基,则C的名称是2-甲基-3-羟基丙醛或3-羟基-2-甲基丙醛;
(3)根据分析,G为,则F→G的化学方程式:+→+NaBr;
(4)根据分析,I为,H→J的反应生成酯,则有机碱的作用是吸收产物中的氯化氢,促进反应向生成产物的方向进行,提高产率;
(5)根据分析,E为,L是E的同系物,在L中含有的官能团为碳碳双键和羧基,根据Mr(L)-Mr(E)=14,L的分子式为C5H8O2,则L的结构有HOOC-CH=CH-CH2-CH3,H2C=C(COOH)-CH2-CH3,CH2=CH-CH(COOH)-CH3,H2C=CH-CH2-CH2-COOH,H2C-CH=CH-CH2-COOH,H3C-CH=C(COOH)-CH3,HOOC-CH=C(CH3)-CH3,H2C=C(CH3)-CH2-COOH,共8种;
(6)以乙醇为原料合成,可将乙醇先氧化为乙醛,再和乙醛加成成倍增长碳链,然后消去得到碳碳双键,最后氧化得到羧基,合成路线如下:。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页