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2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試(江蘇卷)
化學(xué)
注 意 事 項
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1.本卷滿分為120分,考試時間為100分鐘??荚嚱Y(jié)束后,請將本試卷和答題卡一并交回。
2.答題前,請務(wù)必將自己的姓名、準(zhǔn)考證號用0.5毫米黑色墨水的簽字筆填寫在試卷及答題卡的規(guī)定位置。
3.請認(rèn)真核對監(jiān)考員在答題卡上所粘貼的條形碼上的姓名、準(zhǔn)考證號與本人是否相符。
4.作答選擇題,必須用2B鉛筆將答題卡上對應(yīng)選項的方框涂滿、涂黑;如需改動,請用橡皮擦干凈后,再選涂其他答案。作答非選擇題,必須用0.5毫米黑色墨水的簽字筆在答題卡上的指定位置作答,在其他位置作答一律無效。
5.如需作圖,須用2B鉛筆繪、寫清楚,線條、符號等須加黑、加粗。
可能用到的相對原子質(zhì)量: H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 S 32 Cl 35. 5 K 39 Ca 40 Cr 52 Fe 56 Cu 64 Ag 108 I 127
選擇題
單項選擇題:本題包括10 小題,每小題2 分,共計20 分。每小題只有一個選項符合題意。
1.糖類是人體所需的重要營養(yǎng)物質(zhì)。淀粉分子中不含的元素是
A. 氫 B. 碳 C. 氮 D. 氧
【答案】C
【解析】
【分析】
此題屬于一道簡單題目,考點為營養(yǎng)物質(zhì)中糖類的組成元素。
【詳解】淀粉屬于多糖,分子組成為(C6H10O5)n,組成元素為C、H、O,不含N元素;故選C。
2.反應(yīng)NH4Cl+NaNO2NaCl+N2↑+2H2O放熱且產(chǎn)生氣體,可用于冬天石油開采。下列表示反應(yīng)中相關(guān)微粒的化學(xué)用語正確的是
A. 中子數(shù)為18的氯原子:
B. N2的結(jié)構(gòu)式:N=N
C. Na+的結(jié)構(gòu)示意圖:
D. H2O的電子式:
【答案】D
【解析】
【分析】
此題考查化學(xué)用語,化學(xué)用語包括:化學(xué)式,結(jié)構(gòu)式,電子式,原子(或離子)結(jié)構(gòu)示意圖以及不同核素的表達(dá)等,根據(jù)各化學(xué)用語的書寫要點分析。
【詳解】A.核素的表達(dá)式中A表示X原子的質(zhì)量數(shù),Z表示X原子的質(zhì)子數(shù),則中子數(shù)=A-Z,中子數(shù)為18的氯原子為,A項錯誤;
B.氮原子最外層電子數(shù)為5,還需要3個電子(或形成3對共用電子對)達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以兩個氮原子共用3對電子,氮氣的結(jié)構(gòu)式為N≡N,B項錯誤;
C.鈉原子的核外有11個電子,鈉離子是由鈉原子失去一個電子形成的,則鈉離子核外有10個電子,Na+的結(jié)構(gòu)示意圖為,C項錯誤;
D.氧原子最外層有6個電子,兩個氫原子分別和氧原子形成1對共用電子對,D項正確。
故選D。
3.下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對應(yīng)關(guān)系的是
A. NH4HCO3受熱易分解,可用作化肥
B. 稀硫酸具有酸性,可用于除去鐵銹
C. SO2具有氧化性,可用于紙漿漂白
D. Al2O3具有兩性,可用于電解冶煉鋁
【答案】B
【解析】
【詳解】A.NH4HCO3受熱易分解和用作化肥無關(guān),可以用作化肥是因為含有氮元素;
B.鐵銹的主要成分為Fe2O3,硫酸具有酸性可以和金屬氧化物反應(yīng),具有對應(yīng)關(guān)系;
C. 二氧化硫的漂白原理是二氧化硫與有色物質(zhì)化合成不穩(wěn)定的無色物質(zhì),不涉及氧化還原,故和二氧化硫的氧化性無關(guān);
D. 電解冶煉鋁,只能說明熔融氧化鋁能導(dǎo)電,是離子晶體,無法說明是否具有兩性,和酸、堿都反應(yīng)可以體現(xiàn) Al2O3具有兩性。
故選B。
4.室溫下,下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是
A. 0.1 molL?1NaOH溶液:Na+、K+、、
B. 0.1 molL?1FeCl2溶液:K+、Mg2+、、
C. 0.1 molL?1K2CO3溶液:Na+、Ba2+、Cl?、OH?
D. 0.1 molL?1H2SO4溶液:K+、、、
【答案】A
【解析】
【分析】
此題考的是離子共存問題,應(yīng)從選項的條件獲取信息,再從中判斷在此條件的環(huán)境中是否有離子會互相反應(yīng),能大量共存就是沒有可以互相發(fā)生反應(yīng)的離子存在。
【詳解】A.是一個堿性環(huán)境,離子相互間不反應(yīng),且與OH-不反應(yīng),能大量共存;
B.MnO4-具有強(qiáng)氧化性,F(xiàn)e2+具有還原性,兩者會發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存;
C.Ba2+可以與CO32-發(fā)生反應(yīng)生成沉淀而不能大量存在;
D.酸性條件下H+與HSO3-不能大量共存,同時酸性條件下NO3-表現(xiàn)強(qiáng)氧化性會將HSO3-氧化而不能大量共存;
故選A。
【點睛】本題考查離子共存,掌握離子的性質(zhì)和離子不能大量共存的原因是解題的關(guān)鍵。離子間不能大量共存的原因有:①離子間發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成水、沉淀或氣體,如題中C項;②離子間發(fā)生氧化還原反應(yīng),如題中B項;③離子間發(fā)生雙水解反應(yīng),如Al3+與HCO3-等;④離子間發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),如Fe3+與SCN-等;⑤注意題中的附加條件的影響,如NO3-在酸性條件下會表現(xiàn)強(qiáng)氧化性等。
5.下列實驗操作能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?
A. 用經(jīng)水濕潤的pH試紙測量溶液的pH
B. 將4.0 g NaOH固體置于100 mL容量瓶中,加水至刻度,配制1.000 molL?1NaOH溶液
C. 用裝置甲蒸干AlCl3溶液制無水AlCl3固體
D. 用裝置乙除去實驗室所制乙烯中的少量SO2
【答案】D
【解析】
【分析】
此題考查基本實驗操作,根據(jù)溶液pH的測量、物質(zhì)的量濃度溶液的配制、鹽類水解的應(yīng)用、物質(zhì)除雜的原則作答。
【詳解】A.用水濕潤的pH試紙測量溶液的pH所測為稀釋液的pH,不是原溶液的pH,實驗操作錯誤,不能達(dá)到實驗?zāi)康模珹項錯誤;
B.配制物質(zhì)的量濃度的溶液的實驗步驟為:計算、稱量(或量?。⑷芙猓ɑ蛳♂專⒗鋮s、轉(zhuǎn)移及洗滌、定容、搖勻、裝液,由于容量瓶上有容積、溫度和唯一刻度線,若將氫氧化鈉直接置于容量瓶中,加水后氫氧化鈉溶于水會放熱引起容量瓶的容積發(fā)生變化,引起實驗誤差,B項錯誤;
C.在AlCl3溶液中存在水解平衡:AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,若用甲裝置蒸干氯化鋁溶液,由于HCl的揮發(fā),加熱后水解平衡正向移動,最終AlCl3完全水解成氫氧化鋁固體,不能得到AlCl3固體,C項錯誤;
D.SO2屬于酸性氧化物,能被NaOH溶液吸收,乙烯與NaOH溶液不反應(yīng)且乙烯難溶于水,可通過盛有NaOH溶液的洗氣瓶除去乙烯中少量的SO2,D項正確;
故選D。
【點睛】本題易錯選C項,鹽溶液蒸干后能否得到原溶質(zhì)與溶質(zhì)的性質(zhì)有關(guān),一般溶質(zhì)為揮發(fā)性酸形成的強(qiáng)酸弱堿鹽、不穩(wěn)定性的鹽、具有強(qiáng)還原性的鹽,加熱蒸干不能得到原溶質(zhì)。
6.下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的敘述正確的是
A. Fe在稀硝酸中發(fā)生鈍化 B. MnO2和稀鹽酸反應(yīng)制取Cl2
C. SO2與過量氨水反應(yīng)生成(NH4)2SO3 D. 室溫下Na與空氣中O2反應(yīng)制取Na2O2
【答案】C
【解析】
【分析】
相同的反應(yīng)物,條件不同(如溫度、濃度、過量與少量),反應(yīng)有可能也不同;
A.鈍化反應(yīng)應(yīng)注意必須注明常溫下,濃硝酸與Fe發(fā)生鈍化;
B.實驗室制備氯氣的反應(yīng)中應(yīng)注意鹽酸的濃度和反應(yīng)溫度;
C.過量與少量問題應(yīng)以少量物質(zhì)為基準(zhǔn)書寫產(chǎn)物;
D.鈉的還原性強(qiáng),其與氧氣反應(yīng),溫度不同,產(chǎn)物也不同;
【詳解】A.常溫下,F(xiàn)e在與濃硝酸發(fā)生鈍化反應(yīng),故A錯誤;
B.二氧化錳與濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)制取氯氣,故B錯誤;
C.二氧化硫與過量氨水反應(yīng)生成硫酸銨,故C正確;
D.常溫下,Na與空氣中的氧氣反應(yīng)生成Na2O;加熱條件下,鈉與氧氣反應(yīng)生成Na2O2,故D錯誤;
綜上所述,本題應(yīng)選C。
【點睛】本題考查常見物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng),相同的反應(yīng)物,條件不同(如溫度、濃度、過量與少量),反應(yīng)有可能也不同,所以在描述化學(xué)反應(yīng)時應(yīng)注意反應(yīng)的條件。
7.下列指定反應(yīng)的離子方程式正確的是
A. 室溫下用稀NaOH溶液吸收Cl2:Cl2+2OH?ClO?+Cl?+H2O
B. 用鋁粉和NaOH溶液反應(yīng)制取少量H2:Al+2OH?+H2↑
C. 室溫下用稀HNO3溶解銅:Cu+2+2H+Cu2++2NO2↑+H2O
D. 向Na2SiO3溶液中滴加稀鹽酸:Na2SiO3+2H+H2SiO3↓+2Na+
【答案】A
【解析】
【分析】
A.Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaCl、NaClO和H2O;B.電荷不守恒;
C.不符合客觀事實;
D.應(yīng)拆分的物質(zhì)沒有拆分;
【詳解】A.NaOH為強(qiáng)堿,可以拆成離子形式,氯氣單質(zhì)不能拆,產(chǎn)物中NaCl和NaClO為可溶性鹽,可拆成離子形式,水為弱電解質(zhì),不能拆,故A正確;
B.該離子方程式反應(yīng)前后電荷不守恒,正確的離子方程式為:2Al+2OH-+2H2O =2AlO2-+3H2↑,故B錯誤;
C.室溫下,銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO ,正確的離子方程式為:3Cu+2NO3-+8H+=2NO↑+3Cu2++4H2O,故C錯誤;
D.Na2SiO3為可溶性鹽,可以拆成離子形式,正確的離子方程式為:SiO32-+2H+=H2SiO3 ,故D錯誤;
綜上所述,本題應(yīng)選A.
【點睛】本題考查離子方程式正誤的判斷。判斷離子方程式是否正確可從以下幾個方面進(jìn)行:①從反應(yīng)原理進(jìn)行判斷,如反應(yīng)是否能發(fā)生、反應(yīng)是否生成所給產(chǎn)物等;②從物質(zhì)存在形態(tài)進(jìn)行判斷,如拆分是否正確、是否正確表示了難溶物和氣體等;③從守恒角度進(jìn)行判斷,如原子守恒、電荷守恒、氧化還原反應(yīng)中的電子守恒等;④從反應(yīng)的條件進(jìn)行判斷;⑤從反應(yīng)物的組成以及反應(yīng)物之間的配比進(jìn)行判斷。
8.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,X是地殼中含量最多的元素,Y原子的最外層有2個電子,Z的單質(zhì)晶體是應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料,W與X位于同一主族。下列說法正確的是
A. 原子半徑:r(W)> r(Z)> r(Y)> r(X)
B. 由X、Y組成的化合物是離子化合物
C. Z的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性比W的強(qiáng)
D. W的簡單氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性比X的強(qiáng)
【答案】B
【解析】
【分析】
X是地殼中含量最多的元素,因此X為O元素,Y的最外層有兩個電子,且Y是短周期元素,原子序數(shù)大于O,因此Y為Mg元素,Z的單質(zhì)晶體是廣泛應(yīng)用的半導(dǎo)體材料,所以Z為Si元素,W與X同主族,且W是短周期元素,原子序數(shù)大于X,所以W為S元素;據(jù)此解題;
【詳解】A.元素周期表中,同族元素原子半徑隨核電荷數(shù)增加而增加,O位于第二周期,其他元素位于第三周期,因此O的原子半徑最小,同周期元素,核電荷數(shù)越大,原子半徑越小,因此原子半徑應(yīng)為r(Mg)>r(Si)>r(S)>r(O),故A錯誤;
B.X為O元素,Y為Mg元素,兩者組成的化合物氧化鎂為離子化合物,故B正確;
C.Z為Si元素,W為S元素,因為S的非金屬性強(qiáng)于Si,所以S的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)于Si的,故C錯誤;
D.W為S元素,X為O元素,因為O的非金屬性強(qiáng)于S,所以O(shè)的氣態(tài)氫化物的熱穩(wěn)定性強(qiáng)于S的,故D錯誤;
總上所述,本題選B。
【點睛】本題考查元素周期表和元素周期律的推斷、原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì),題目難度不大,應(yīng)先根據(jù)提示推斷所給原子的種類,原子結(jié)構(gòu)與元素周期律的關(guān)系為解答關(guān)鍵,注意掌握原子構(gòu)成及表示方法,試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及靈活應(yīng)用能力。
9.在給定條件下,下列選項所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實現(xiàn)的是
A. NaCl(aq)Cl2(g)FeCl2(s)
B. MgCl2(aq)Mg(OH)2(s)MgO (s)
C. S(s)SO3(g)H2SO4(aq)
D. N2(g)NH3(g)Na2CO3(s)
【答案】B
【解析】
【分析】
A.電解條件時應(yīng)看清是電解水溶液還是電解熔融態(tài)物質(zhì),Cl2具有強(qiáng)氧化性;
B.根據(jù)“強(qiáng)堿制弱堿”原理制備氫氧化鎂;
C.注意生成二氧化硫與三氧化硫的條件;
D.氨氣、二氧化碳和氯化鈉反應(yīng)制備碳酸氫鈉是利用碳酸氫鈉的溶解度低;
【詳解】A.氯氣的氧化性強(qiáng),與鐵單質(zhì)反應(yīng)直接生成氯化鐵,故A錯誤;
B.氯化鎂與石灰乳發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成氫氧化鎂,氫氧化鎂高溫煅燒生成氧化鎂和水,故B正確;
C.硫單質(zhì)在空氣中燃燒只能生成SO2,SO2在與氧氣在催化劑條件下生成SO3,故C錯誤;
D.氨氣與二氧化碳和氯化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉,碳酸氫鈉受熱分解可生成碳酸鈉,故D錯誤;
綜上所述,本題應(yīng)選B。
【點睛】本題考查元素及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化和反應(yīng)條件,解題的關(guān)鍵是熟悉常見物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和轉(zhuǎn)化條件。
10.將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后,置于如圖所示裝置中,進(jìn)行鐵的電化學(xué)腐蝕實驗。下列有關(guān)該實驗的說法正確的是
A. 鐵被氧化的電極反應(yīng)式為Fe?3e?Fe3+
B. 鐵腐蝕過程中化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能
C. 活性炭的存在會加速鐵的腐蝕
D. 以水代替NaCl溶液,鐵不能發(fā)生吸氧腐蝕
【答案】C
【解析】
【分析】
根據(jù)實驗所給條件可知,本題鐵發(fā)生的是吸氧腐蝕,負(fù)極反應(yīng)為:Fe-2e-=Fe2+;正極反應(yīng)為:O2+2H2O +4e-=4OH-;據(jù)此解題;
【詳解】A.在鐵的電化學(xué)腐蝕中,鐵單質(zhì)失去電子轉(zhuǎn)化為二價鐵離子,即負(fù)極反應(yīng)為:Fe-2e-=Fe2+,故A錯誤;
B.鐵的腐蝕過程中化學(xué)能除了轉(zhuǎn)化為電能,還有一部分轉(zhuǎn)化為熱能,故B錯誤;
C.活性炭與鐵混合,在氯化鈉溶液中構(gòu)成了許多微小的原電池,加速了鐵的腐蝕,故C正確;
D.以水代替氯化鈉溶液,水也呈中性,鐵在中性或堿性條件下易發(fā)生吸氧腐蝕,故D錯誤;
綜上所述,本題應(yīng)選C.
【點睛】本題考查金屬鐵的腐蝕。根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性可判斷電化學(xué)腐蝕的類型,電解質(zhì)溶液為酸性條件下,鐵發(fā)生的電化學(xué)腐蝕為析氫腐蝕,負(fù)極反應(yīng)為:Fe-2e-=Fe2+;正極反應(yīng)為:2H+ +2e-=H2↑;電解質(zhì)溶液為堿性或中性條件下,發(fā)生吸氧腐蝕,負(fù)極反應(yīng)為:Fe-2e-=Fe2+;正極反應(yīng)為:O2+2H2O +4e-=4OH-。
不定項選擇題:本題包括5 小題,每小題4 分,共計20 分。每小題只有一個或兩個選項符合題意。若正確答案只包括一個選項,多選時,該小題得0 分;若正確答案包括兩個選項,只選一個且正確的得2 分,選兩個且都正確的得滿分,但只要選錯一個,該小題就得0 分。
11.氫氣與氧氣生成水的反應(yīng)是氫能源應(yīng)用的重要途徑。下列有關(guān)說法正確的是
A. 一定溫度下,反應(yīng)2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)能自發(fā)進(jìn)行,該反應(yīng)的ΔH<0
B. 氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為O2+2H2O+4e?4OH?
C. 常溫常壓下,氫氧燃料電池放電過程中消耗11.2 L H2,轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為6.021023
D. 反應(yīng)2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)的ΔH可通過下式估算:?H=反應(yīng)中形成新共價鍵的鍵能之和-反應(yīng)中斷裂舊共價鍵的鍵能之和
【答案】A
【解析】
【詳解】A.體系能量降低和混亂度增大都有促使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的傾向,該反應(yīng)屬于混亂度減小的反應(yīng),能自發(fā)說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng),即?H<0,故A正確;
B.氫氧燃料電池,氫氣作負(fù)極,失電子發(fā)生氧化反應(yīng),中性條件的電極反應(yīng)式為:2H2 - 4e- =4H+,故B錯誤;
C.常溫常壓下,Vm≠22.L/mol,無法根據(jù)氣體體積進(jìn)行微粒數(shù)目的計算,故C錯誤;
D.反應(yīng)中,應(yīng)該如下估算:?H=反應(yīng)中斷裂舊化學(xué)鍵的鍵能之和-反應(yīng)中形成新共價鍵的鍵能之和,故D錯誤;
故選A。
12.化合物Y具有抗菌、消炎作用,可由X制得。
下列有關(guān)化合物X、Y說法正確的是
A. 1 mol X最多能與2 mol NaOH反應(yīng)
B. Y與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)可得到X
C. X、Y均能與酸性KMnO4溶液反應(yīng)
D. 室溫下X、Y分別與足量Br2加成的產(chǎn)物分子中手性碳原子數(shù)目相等
【答案】CD
【解析】
【詳解】A.X分子中,1mol羧基消耗1molNaOH,1mol由酚羥基形成的酯基消耗2molNaOH,所以1molX最多能與3molNaOH反應(yīng),故A錯誤;
B.比較X與Y結(jié)構(gòu)可知,Y與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)可得到X,故B錯誤;
C.X和Y分子中都含有碳碳雙鍵,所以均能與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng),故C正確;
D.X和Y分子中碳碳雙鍵的位置相同,分別與足量Br2加成后產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)相似,所以具有相同數(shù)目的手性碳原子,都有3個,故D正確;
故選CD。
13.室溫下進(jìn)行下列實驗,根據(jù)實驗操作和現(xiàn)象所得到的結(jié)論正確的是
選項
實驗操作和現(xiàn)象
結(jié)論
A
向X溶液中滴加幾滴新制氯水,振蕩,再加入少量KSCN溶液,溶液變?yōu)榧t色
X溶液中一定含有Fe2+
B
向濃度均為0.05 molL?1的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液,有黃色沉淀生成
Ksp(AgI)> Ksp(AgCl)
C
向3 mL KI溶液中滴加幾滴溴水,振蕩,再滴加1mL淀粉溶液,溶液顯藍(lán)色
Br2的氧化性比I2的強(qiáng)
D
用pH試紙測得:CH3COONa溶液的pH約為
9,NaNO2溶液的pH約為8
HNO2電離出H+的能力比CH3COOH的強(qiáng)
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【詳解】A.先滴加氯水,再加入KSCN溶液,溶液變紅,說明加入KSCN溶液前溶液中存在Fe3+,而此時的Fe3+是否由Fe2+氧化而來是不能確定的,所以結(jié)論中一定含有Fe2+是錯誤的,故A錯誤;
B. 黃色沉淀為AgI,說明加入AgNO3溶液優(yōu)先形成AgI沉淀,AgI比AgCl更難溶,AgI與AgCl屬于同種類型,則說明Ksp(AgI)
c()>c(OH?)>c(H+)
B. 0.2molL?1NH4HCO3溶液(pH>7):c()>c()>c(H2CO3)>c(NH3H2O)
C. 0.2molL?1氨水和0.2molL?1NH4HCO3溶液等體積混合:c()+c(NH3H2O)=c(H2CO3)+c()+c()
D. 0.6molL?1氨水和0.2molL?1NH4HCO3溶液等體積混合:c(NH3H2O)+c()+c(OH?)=0.3molL?1+c(H2CO3)+c(H+)
【答案】BD
【解析】
【詳解】A.NH3?H2O屬于弱堿,部分電離,氨水中存在的電離平衡有:NH3?H2ONH4++OH-,H2OH++OH-,所以c(OH-)>c(NH4+),故A錯誤;
B.NH4HCO3溶液顯堿性,說明HCO3-的水解程度大于NH4+的水解,所以c(NH4+)>c(HCO3-),HCO3-水解:H2O+HCO3-H2CO3+OH-,NH4+水解:NH4++H2ONH3?H2O+H+,前者水解程度大且水解都是微弱的,則c(H2CO3)>c(NH3?H2O),故B正確;
C.由物料守恒,n(N):n(C)=2:1,則有c(NH4+)+c(NH3?H2O)=2[c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)],故C錯誤;
D.由物料守恒,n(N):n(C)=4:1,則有c(NH4+)+c(NH3?H2O)=4[c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)]①;電荷守恒有:c(NH4+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)②;結(jié)合①②消去c(NH4+)得:c(NH3?H2O)+c(OH-)=c(H+)+4c(H2CO3)+3c(HCO3-)+2c(CO32-)③,0.2mol/LNH4HCO3與0.6mol/L氨水等體積混合后瞬間c(NH4HCO3)=0.1mol/L,由碳守恒有,c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)=0.1mol/L④,將③等式兩邊各加一個c(CO32-),則有c(NH3?H2O)+c(OH-)+c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)+3c(H2CO3)+3c(HCO3-)+3c(CO32-),將④帶入③中得,c(NH3?H2O)+c(OH-)+c(CO32-)=c(H+)+c(H2CO3)+0.3mol/L,故D正確;
故選BD。
15.在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下,催化反應(yīng)相同時間,測得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化)。下列說法正確的是
A. 反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0
B. 圖中X點所示條件下,延長反應(yīng)時間能提高NO轉(zhuǎn)化率
C. 圖中Y點所示條件下,增加O2的濃度不能提高NO轉(zhuǎn)化率
D. 380℃下,c起始(O2)=5.010?4 molL?1,NO平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則平衡常數(shù)K>2000
【答案】BD
【解析】
【詳解】A.隨溫度升高NO的轉(zhuǎn)化率先升高后降低,說明溫度較低時反應(yīng)較慢,一段時間內(nèi)并未達(dá)到平衡,分析溫度較高時,已達(dá)到平衡時的NO轉(zhuǎn)化率可知,溫度越高NO轉(zhuǎn)化率越低,說明溫度升高平衡向逆方向移動,根據(jù)勒夏特列原理分析該反應(yīng)為放熱反應(yīng),?H<0,故A錯誤;
B.根據(jù)上述分析,X點時,反應(yīng)還未到達(dá)平衡狀態(tài),反應(yīng)正向進(jìn)行,所以延長反應(yīng)時間能提高NO的轉(zhuǎn)化率,故B正確;
C.Y點,反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài),此時增加O2的濃度,使得正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,平衡向正反應(yīng)方向移動,可以提高NO的轉(zhuǎn)化率,故C錯誤;
D.設(shè)NO起始濃度為amol/L,NO的轉(zhuǎn)化率為50%,則平衡時NO、O2和NO2的濃度分別為0.5amol/L、(510-4-0.25a)mol/L、0.5amol/L,根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式K=>=2000,故D正確;
故選BD。
【點睛】解本題時需要注意:實線中在最高點之前反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài),主要討論溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響;最高點之后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),可以研究溫度對化學(xué)平衡的影響。
非選擇題
16.N2O、NO和NO2等氮氧化物是空氣污染物,含有氮氧化物的尾氣需處理后才能排放。
(1)N2O的處理。N2O是硝酸生產(chǎn)中氨催化氧化的副產(chǎn)物,用特種催化劑能使N2O分解。NH3與O2在加熱和催化劑作用下生成N2O的化學(xué)方程式為________。
(2)NO和NO2的處理。已除去N2O的硝酸尾氣可用NaOH溶液吸收,主要反應(yīng)為
NO+NO2+2OH?2+H2O
2NO2+2OH?++H2O
①下列措施能提高尾氣中NO和NO2去除率的有________(填字母)。
A.加快通入尾氣的速率
B.采用氣、液逆流的方式吸收尾氣
C.吸收尾氣過程中定期補(bǔ)加適量NaOH溶液
②吸收后的溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾,得到NaNO2晶體,該晶體中的主要雜質(zhì)是________(填化學(xué)式);吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是________(填化學(xué)式)。
(3)NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾氣,可提高尾氣中NO的去除率。其他條件相同,NO轉(zhuǎn)化為的轉(zhuǎn)化率隨NaClO溶液初始pH(用稀鹽酸調(diào)節(jié))的變化如圖所示。
①在酸性NaClO溶液中,HClO氧化NO生成Cl?和,其離子方程式為________。
②NaClO溶液的初始pH越小,NO轉(zhuǎn)化率越高。其原因是________。
【答案】 (1). 2NH3+2O2N2O+3H2O (2). BC (3). NaNO3 (4). NO (5). 3HClO+2NO+H2O3Cl?+2+5H+ (6). 溶液pH越小,溶液中HClO的濃度越大,氧化NO的能力越強(qiáng)
【解析】
【詳解】(1)NH3與O2在加熱和催化劑作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成N2O,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒可知反應(yīng)有水生成,配平化學(xué)方程式為:2NH3+2O2N2O+3H2O,
故答案為:2NH3+2O2N2O+3H2O;
(2)①A.加快通入尾氣的速率,不能提高尾氣中NO和NO2的去除率,不選A;
B.采用氣、液逆流的方式吸收尾氣,可使氣液充分接觸,能提高尾氣中NO和NO2的去除率,選B;
C.定期補(bǔ)充適量的NaOH溶液可增大反應(yīng)物濃度,能提高尾氣中NO和NO2的去除率,選C。
故答案為:BC;
②由吸收反應(yīng):NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O,2NO2+2OH-=NO2-+ NO3-+H2O可知,反應(yīng)后得到NaNO2和NaNO3混合溶液,經(jīng)濃縮、結(jié)晶、過濾得到NaNO2和NaNO3晶體,因此得到NaNO2混有NaNO3;由吸收反應(yīng)可知,若NO和NO2的物質(zhì)的量之比大于1:1,NO不能被吸收,因此,吸收后排放的尾氣中含量較高的氮氧化物是NO,
故答案為:NaNO3;NO;
(3)①在酸性的NaClO溶液中,次氯酸根離子和氫離子結(jié)合生成HClO,HClO和NO發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成NO3-和Cl-,根據(jù)得失電子守恒及電荷守恒、原子守恒,配平離子方程式為2NO+3HClO+H2O=2 NO3-+3 Cl-+5H+,
故答案為:2NO+3HClO+H2O=2 NO3-+3 Cl-+5H+;
②在相同條件下,氧化劑的濃度越大,氧化能力越強(qiáng),由反應(yīng)2NO+3HClO+H2O=2NO3-+3 Cl-+5H+可知,溶液pH越小,溶液中HClO濃度越大,氧化NO的能力越強(qiáng),
故答案為:溶液pH越小,溶液中HClO的濃度越大,氧化NO的能力越強(qiáng)。
17.化合物F是合成一種天然茋類化合物的重要中間體,其合成路線如下:
(1)A中含氧官能團(tuán)的名稱為________和________。
(2)A→B的反應(yīng)類型為________。
(3)C→D的反應(yīng)中有副產(chǎn)物X(分子式為C12H15O6Br)生成,寫出X的結(jié)構(gòu)簡式:________。
(4)C的一種同分異構(gòu)體同時滿足下列條件,寫出該同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式:________。
①能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng);
②堿性水解后酸化,含苯環(huán)的產(chǎn)物分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子數(shù)目比為1∶1。
(5)已知:(R表示烴基,R和R"表示烴基或氫),寫出以和CH3CH2CH2OH為原料制備的合成路線流程圖(無機(jī)試劑和有機(jī)溶劑任用,合成路線流程圖示例見本題題干)。________________________
【答案】 (1). (酚)羥基 (2). 羧基 (3). 取代反應(yīng) (4). (5). (6).
【解析】
【分析】
有機(jī)物A和SOCl2在加熱條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成B,B和甲醇發(fā)生取代反應(yīng)生成C,C和CH3OCH2Cl在三乙胺存在條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成D,D和CH3I在K2CO3條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成E,E在LiAlH4條件下發(fā)生還原反應(yīng)生成F,據(jù)此解答。
【詳解】(1)由A的結(jié)構(gòu)簡式可知,A中含氧官能團(tuán)為-OH和-COOH,名稱為(酚)羥基、羧基,
故答案為:(酚)羥基;羧基;
(2)根據(jù)以上分析可知,A→B的反應(yīng)中-COOH中的羥基被氯原子取代,反應(yīng)類型為取代反應(yīng),
故答案為:取代反應(yīng);
(3)觀察對比C、D的結(jié)構(gòu)可知,C→D的反應(yīng)中酚羥基上的氫原子被-CH2OCH3取代生成D,根據(jù)副產(chǎn)物X的分子式C12H15O6Br,C→D的反應(yīng)生成的副產(chǎn)物為C中兩個酚羥基都發(fā)生了取代反應(yīng),可知X的結(jié)構(gòu)簡式為,
故答案為:;
(4)C為,C的同分異構(gòu)體滿足以下條件:①能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng),說明含有酚羥基;②堿性水解后酸化,含苯環(huán)的產(chǎn)物分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子數(shù)目比為1:1,說明含苯環(huán)的產(chǎn)物分子中有兩種類型的氫原子且數(shù)目相等,應(yīng)為間苯三酚,則該同分異構(gòu)體為酚酯,結(jié)構(gòu)簡式為,
故答案為:;
(5)根據(jù)逆合成法,若要制備,根據(jù)題給已知可先制備和CH3CH2CHO。結(jié)合所給原料,1-丙醇催化氧化生成CH3CH2CHO,參考題中E→F的反應(yīng)條件, 在LiAlH4條件下發(fā)生還原反應(yīng)生成,和HCl發(fā)生取代反應(yīng)生成,在Mg、無水乙醚條件下發(fā)生已知中的反應(yīng)生成,和CH3CH2CHO在一定條件下反應(yīng)生成,所以合成路線設(shè)計為:
CH3CH2CH2OHCH3CH2CHO,
,
故答案為:CH3CH2CH2OHCH3CH2CHO,
。
【點睛】本題以化合物F的合成路線為載體,考查官能團(tuán)的識別、反應(yīng)類型的判斷、副產(chǎn)物結(jié)構(gòu)簡式的推導(dǎo)、限定條件同分異構(gòu)體的書寫、有機(jī)合成路線的設(shè)計。難點是有機(jī)合成路線的設(shè)計,有機(jī)合成路線的設(shè)計,先對比原料和產(chǎn)物的結(jié)構(gòu),采用“切割化學(xué)鍵”的分析方法,分析官能團(tuán)發(fā)生了什么改變,碳干骨架發(fā)生了什么變化,再根據(jù)有機(jī)物的之間的相互轉(zhuǎn)化和題給信息進(jìn)行設(shè)計。
18.聚合硫酸鐵[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m廣泛用于水的凈化。以FeSO47H2O為原料,經(jīng)溶解、氧化、水解聚合等步驟,可制備聚合硫酸鐵。
(1)將一定量的FeSO47H2O溶于稀硫酸,在約70 ℃下邊攪拌邊緩慢加入一定量的H2O2溶液,繼續(xù)反應(yīng)一段時間,得到紅棕色黏稠液體。H2O2氧化Fe2+的離子方程式為________;水解聚合反應(yīng)會導(dǎo)致溶液的pH________。
(2)測定聚合硫酸鐵樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù):準(zhǔn)確稱取液態(tài)樣品3.000 g,置于250 mL錐形瓶中,加入適量稀鹽酸,加熱,滴加稍過量的SnCl2溶液(Sn2+將Fe3+還原為Fe2+),充分反應(yīng)后,除去過量的Sn2+。用5.00010?2 molL?1 K2Cr2O7溶液滴定至終點(滴定過程中與Fe2+反應(yīng)生成Cr3+和Fe3+),消耗K2Cr2O7溶液22.00 mL。
①上述實驗中若不除去過量的Sn2+,樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定結(jié)果將________(填“偏大”或“偏小”或“無影響”)。
②計算該樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(寫出計算過程)_____。
【答案】 (1). 2Fe2++ H2O2+2H+2Fe3++2H2O (2). 減小 (3). 偏大 (4). 12.32%(過程見解析)
【解析】
分析】
(1)Fe2+具有還原性,H2O2具有氧化性,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒書寫離子方程式;根據(jù)水解反應(yīng)的離子方程式分析溶液pH的變化;
(2)①根據(jù)Sn2+能將Fe3+還原為Fe2+判斷還原性的強(qiáng)弱,進(jìn)一步進(jìn)行誤差分析;
②根據(jù)K2Cr2O7溶液的濃度和體積計算消耗的K2Cr2O7物質(zhì)的量,由得失電子守恒計算n(Fe2+),結(jié)合Fe守恒和ω(Fe)的表達(dá)式計算。
【詳解】(1)Fe2+具有還原性,在溶液中被氧化成Fe3+,H2O2具有氧化性,其還原產(chǎn)物為H2O,根據(jù)得失電子守恒可寫出反應(yīng)2Fe2++H2O2→2Fe3++2H2O,根據(jù)溶液呈酸性、結(jié)合原子守恒和電荷守恒,H2O2氧化Fe2+的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;H2O2氧化后的溶液為Fe2(SO4)3溶液,F(xiàn)e2(SO4)3發(fā)生水解反應(yīng)Fe2(SO4)3+(6-2n)H2O Fe2(OH)6-2n(SO4)n+(3-n)H2SO4,F(xiàn)e2(OH)6-2n(SO4)n聚合得到聚合硫酸鐵,根據(jù)水解方程式知水解聚合反應(yīng)會導(dǎo)致溶液的酸性增強(qiáng),pH減小。答案:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 減小
(2)①根據(jù)題意,Sn2+能將Fe3+還原為Fe2+,發(fā)生的反應(yīng)為Sn2++2Fe3+=Sn4++2Fe2+,根據(jù)還原性:還原劑>還原產(chǎn)物,則還原性Sn2+>Fe2+,實驗中若不除去過量的Sn2+,則加入的K2Cr2O7先氧化過量的Sn2+再氧化Fe2+,導(dǎo)致消耗的K2Cr2O7溶液的體積偏大,則樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定結(jié)果將偏大。答案:偏大
② 實驗過程中消耗的n(Cr2O72-)=5.00010-2mol/L22.00mL10-3L/mL=1.10010-3mol
由滴定時Cr2O72-→Cr3+和Fe2+→Fe3+,根據(jù)電子得失守恒,可得微粒的關(guān)系式:Cr2O72-~6Fe2+(或Cr2O72-+6Fe2++14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O)
則n(Fe2+)=6n(Cr2O72-)=61.10010-3mol=6.610-3mol
(根據(jù)Fe守恒)樣品中鐵元素的質(zhì)量:m(Fe)=6.610-3mol56g/mol=0.3696g
樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù):ω(Fe)=100%=12.32%。
【點睛】本題以聚合硫酸鐵的制備過程為載體,考查氧化還原型離子方程式的書寫、鹽類的水解、氧化還原滴定的誤差分析和元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算。易錯點是第(2)①的誤差分析,應(yīng)利用“強(qiáng)制弱”和“先強(qiáng)后弱”的氧化還原反應(yīng)規(guī)律分析。難點是第(2)②,注意理清滴定實驗中物質(zhì)之間的計量關(guān)系。
19.實驗室以工業(yè)廢渣(主要含CaSO42H2O,還含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)為原料制取輕質(zhì)CaCO3和(NH4)2SO4晶體,其實驗流程如下:
(1)室溫下,反應(yīng)CaSO4(s)+(aq)CaCO3(s)+(aq)達(dá)到平衡,則溶液中=________[Ksp(CaSO4)=4.810?5,Ksp(CaCO3)=310?9]。
(2)將氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其離子方程式為________;浸取廢渣時,向(NH4)2CO3溶液中加入適量濃氨水的目的是________。
(3)廢渣浸取在如圖所示的裝置中進(jìn)行??刂品磻?yīng)溫度在60~70 ℃,攪拌,反應(yīng)3小時。溫度過高將會導(dǎo)致CaSO4的轉(zhuǎn)化率下降,其原因是________;保持溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物和溶劑的量不變,實驗中提高CaSO4轉(zhuǎn)化率的操作有________。
(4)濾渣水洗后,經(jīng)多步處理得到制備輕質(zhì)CaCO3所需的CaCl2溶液。設(shè)計以水洗后的濾渣為原料,制取CaCl2溶液的實驗方案:______[已知pH=5時Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全;pH=8.5時Al(OH)3開始溶解。實驗中必須使用的試劑:鹽酸和Ca(OH)2]。
【答案】 (1). 1.6104 (2). +NH3H2O++H2O(或+NH3H2O++H2O) (3). 增加溶液中的濃度,促進(jìn)CaSO4的轉(zhuǎn)化 (4). 溫度過高,(NH4)2CO3分解 (5). 加快攪拌速率 (6). 在攪拌下向足量稀鹽酸中分批加入濾渣,待觀察不到氣泡產(chǎn)生后,過濾,向濾液中分批加入少量Ca(OH)2,用pH試紙測量溶液pH,當(dāng)pH介于5~8.5時,過濾
【解析】
【分析】
(1)反應(yīng)CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)的平衡常數(shù)表達(dá)式為,結(jié)合CaSO4和CaCO3的Ksp計算;
(2)氨水與NH4HCO3反應(yīng)生成(NH4)2CO3;加入氨水抑制(NH4)2CO3的水解;
(3)溫度過高,(NH4)2CO3分解,使CaSO4轉(zhuǎn)化率下降;保持溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物和溶劑的量不變,提高CaSO4轉(zhuǎn)化率即提高反應(yīng)速率,結(jié)合反應(yīng)的特點從影響反應(yīng)速率的因素分析;
(4)根據(jù)工業(yè)廢渣中的成分知,浸取、過濾后所得濾渣中含CaCO3、SiO2、Al2O3和Fe2O3;若以水洗后的濾渣為原料制取CaCl2溶液,根據(jù)題給試劑,首先要加入足量鹽酸將CaCO3完全轉(zhuǎn)化為CaCl2,同時Al2O3、Fe2O3轉(zhuǎn)化成AlCl3、FeCl3,過濾除去SiO2,結(jié)合題給已知,再利用Ca(OH)2調(diào)節(jié)pH除去Al3+和Fe3+。
【詳解】(1)反應(yīng)CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)達(dá)到平衡時,溶液中====1.6104。答案:1.6104
(2)NH4HCO3屬于酸式鹽,與氨水反應(yīng)生成(NH4)2CO3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4HCO3+NH3H2O=(NH4)2CO3+H2O[或NH4HCO3+NH3H2O(NH4)2CO3+H2O],離子方程式為HCO3-+NH3H2O=NH4++CO32-+H2O(或HCO3-+NH3H2ONH4++CO32-+H2O);浸取廢渣時,加入的(NH4)2CO3屬于弱酸弱堿鹽,溶液中存在水解平衡:CO32-+NH4++H2OHCO3-+NH3H2O,加入適量濃氨水,水解平衡逆向移動,溶液中CO32-的濃度增大,反應(yīng)CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)正向移動,促進(jìn)CaSO4的轉(zhuǎn)化。答案:HCO3-+NH3H2O=NH4++CO32-+H2O(或HCO3-+NH3H2ONH4++CO32-+H2O) 增加溶液中CO32-的濃度,促進(jìn)CaSO4的轉(zhuǎn)化
(3)由于銨鹽具有不穩(wěn)定性,受熱易分解,所以溫度過高,(NH4)2CO3分解,從而使CaSO4轉(zhuǎn)化率下降;由于浸取過程中的反應(yīng)屬于固體與溶液的反應(yīng)(或發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化),保持溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物和溶劑的量不變,提高CaSO4轉(zhuǎn)化率即提高反應(yīng)速率,結(jié)合外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,實驗過程中提高CaSO4轉(zhuǎn)化率的操作為加快攪拌速率(即增大接觸面積,加快反應(yīng)速率,提高浸取率)。答案:溫度過高,(NH4)2CO3分解 加快攪拌速率
(4)工業(yè)廢渣主要含CaSO42H2O,還含有少量SiO2、Al2O3和Fe2O3,加入(NH4)2CO3溶液浸取,其中CaSO4與(NH4)2CO3反應(yīng)生成CaCO3和(NH4)2SO4,SiO2、Al2O3和Fe2O3都不反應(yīng),過濾后所得濾渣中含CaCO3、SiO2、Al2O3和Fe2O3;若以水洗后的濾渣為原料制取CaCl2溶液,根據(jù)題給試劑,首先要加入足量鹽酸將CaCO3完全轉(zhuǎn)化為CaCl2,發(fā)生的反應(yīng)為CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑,與此同時發(fā)生反應(yīng)Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,SiO2不反應(yīng),經(jīng)過濾除去SiO2;得到的濾液中含CaCl2、AlCl3、FeCl3,根據(jù)“pH=5時Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全,pH=8.5時Al(OH)3開始溶解”,為了將濾液中Al3+、Fe3+完全除去,應(yīng)加入Ca(OH)2調(diào)節(jié)溶液的pH介于5~8.5[加入Ca(OH)2的過程中要邊加邊測定溶液的pH],然后過濾即可制得CaCl2溶液。答案:在攪拌下向足量稀鹽酸中分批加入濾渣,待觀察不到氣泡產(chǎn)生后,過濾,向濾液中分批加入少量Ca(OH)2,用pH試紙測得溶液pH,當(dāng)pH介于5~8.5時,過濾
【點睛】本題以工業(yè)廢渣為原料制取輕質(zhì)CaCO3和(NH4)2SO4晶體的實驗流程為載體,考查溶度積的計算、影響鹽類水解的因素、實驗條件的控制、制備實驗方案的設(shè)計和對信息的處理能力等。難點是第(4)問實驗方案的設(shè)計,設(shè)計實驗方案時首先要弄清水洗后濾渣中的成分,然后結(jié)合題給試劑和已知進(jìn)行分析,作答時要答出關(guān)鍵點,如pH介于5~8.5等。
20.CO2的資源化利用能有效減少CO2排放,充分利用碳資源。
(1)CaO可在較高溫度下捕集CO2,在更高溫度下將捕集的CO2釋放利用。CaC2O4H2O熱分解可制備CaO,CaC2O4H2O加熱升溫過程中固體的質(zhì)量變化見下圖。
①寫出400~600 ℃范圍內(nèi)分解反應(yīng)的化學(xué)方程式:________。
②與CaCO3熱分解制備的CaO相比,CaC2O4H2O熱分解制備的CaO具有更好的CO2捕集性能,其原因是________。
(2)電解法轉(zhuǎn)化CO2可實現(xiàn)CO2資源化利用。電解CO2制HCOOH的原理示意圖如下。
①寫出陰極CO2還原為HCOO?的電極反應(yīng)式:________。
②電解一段時間后,陽極區(qū)的KHCO3溶液濃度降低,其原因是________。
(3)CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉(zhuǎn)化方法,其過程中主要發(fā)生下列反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH =41.2 kJmol?1
反應(yīng)Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH =﹣122.5 kJmol?1
在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中:
CH3OCH3的選擇性=100%
①溫度高于300 ℃,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是________。
②220 ℃時,在催化劑作用下CO2與H2反應(yīng)一段時間后,測得CH3OCH3的選擇性為48%(圖中A點)。不改變反應(yīng)時間和溫度,一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有________。
【答案】 (1). CaC2O4CaCO3+CO↑ (2). CaC2O4H2O熱分解放出更多的氣體,制得的CaO更加疏松多孔 (3). CO2+H++2e?HCOO?或CO2++2e?HCOO?+ (4). 陽極產(chǎn)生O2,pH減小,濃度降低;K+部分遷移至陰極區(qū) (5). 反應(yīng)Ⅰ的ΔH>0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH<0,溫度升高使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,使CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度 (6). 增大壓強(qiáng),使用對反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑
【解析】
【分析】
本題注重理論聯(lián)系實際,引導(dǎo)考生認(rèn)識并體會化學(xué)科學(xué)對社會發(fā)展的作用,試題以減少CO2排放,充分利用碳資源為背景,考查《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊中方程式的計算、電化學(xué)、外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響等基本知識;
【詳解】(1)①令CaC2O4H2O的物質(zhì)的量為1mol,即質(zhì)量為146g,根據(jù)圖像,第一階段剩余固體質(zhì)量為128,原固體質(zhì)量為146g,相差18g,說明此階段失去結(jié)晶水,第二階段從剩余固體質(zhì)量與第一階段剩余固體質(zhì)量相對比,少了28g,相差1個CO,因此400℃~600℃范圍內(nèi),分解反應(yīng)方程式為CaC2O4 CaCO3+CO↑;
②CaC2O4H2O熱分解放出更多的氣體,制得的CaO更加疏松多孔,增加與CO2的接觸面積,更好捕捉CO2;
(2)①根據(jù)電解原理,陰極上得到電子,化合價降低,CO2+HCO3-+2e-=HCOO-+CO32-,或CO2+H++2e-=HCOO-;
②陽極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+,陽極附近pH減小,H+與HCO3-反應(yīng),同時部分K+遷移至陰極區(qū),所以電解一段時間后,陽極區(qū)KHCO3溶液濃度降低;
(3)①根據(jù)反應(yīng)方程式,反應(yīng)I為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動,CO2的轉(zhuǎn)化率增大,反應(yīng)II為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,CO2的轉(zhuǎn)化率降低,根據(jù)圖像,上升幅度超過下降幅度,因此溫度超過300℃時,CO2轉(zhuǎn)化率上升;
②圖中A點CH3OCH3的選擇性沒有達(dá)到此溫度下平衡時CH3OCH3的選擇性,依據(jù)CH3OCH3選擇性公式,提高CH3OCH3選擇性,不改變反應(yīng)時間和溫度時,根據(jù)反應(yīng)II,可以增大壓強(qiáng),或者使用對反應(yīng)II催化活性更高的催化劑。
【點睛】本題的難點(1)是文字?jǐn)⑹?,?yīng)根據(jù)圖像和所學(xué)知識,結(jié)合所問問題進(jìn)行分析解答;(2)電極反應(yīng)式的書寫,陰極反應(yīng)是將CO2還原成HCOO-,先寫出CO2+2e-→HCOO-,然后根據(jù)原子守恒和電荷守恒,得出CO2+H++2e-=HCOO-,或者為CO2+HCO3-+2e-=HCOO-+CO32-。
選做題:本題包括A、B兩小題,請選定其中一小題,并在相應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)作答。若多做,則按A小題評分。
21.A.[物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)]
Cu2O廣泛應(yīng)用于太陽能電池領(lǐng)域。以CuSO4、NaOH和抗壞血酸為原料,可制備Cu?O。
(1)Cu2+基態(tài)核外電子排布式為____。
(2)的空間構(gòu)型為____(用文字描述);Cu2+與OH?反應(yīng)能生成[Cu(OH)4]2?,[Cu(OH)4]2?中的配位原子為____(填元素符號)。
(3)抗壞血酸的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示,分子中碳原子的軌道雜化類型為____;推測抗壞血酸在水中的溶解性:____(填“難溶于水”或“易溶于水”)。
(4)一個Cu2O晶胞(見圖2)中,Cu原子的數(shù)目為____。
【答案】 (1). [Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9 (2). 正四面體 (3). O (4). sp3、sp2 (5). 易溶于水 (6). 4
【解析】
【分析】
考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì),涉及內(nèi)容為電子排布式的書寫、空間構(gòu)型、配合物知識、雜化類型的判斷、溶解性等知識,都屬于基礎(chǔ)性知識,難度系數(shù)不大;
【詳解】(1)Cu位于第四周期IB族,其價電子排布式為3d104s1,因此Cu2+基態(tài)核外電子排布式為[Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9;
(2)SO42-中S形成4個σ鍵,孤電子對數(shù)為(6+2-42)/2=0,因此SO42-空間構(gòu)型為正四面體形;[Cu(OH)4]2-中Cu2+提供空軌道,OH-提供孤電子對,OH-只有O有孤電子對,因此[Cu(OH)4]2-中的配位原子為O;
(3)根據(jù)抗壞血酸的分子結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)中有兩種碳原子,全形成單鍵的碳原子和雙鍵的碳原子,全形成單鍵的碳原子為sp3雜化,雙鍵的碳原子為sp2雜化;根據(jù)抗環(huán)血酸分子結(jié)構(gòu),分子中含有4個-OH,能與水形成分子間氫鍵,因此抗壞血酸易溶于水;
(4)考查晶胞的計算,白球位于頂點和內(nèi)部,屬于該晶胞的個數(shù)為81/8+1=2,黑球全部位于晶胞內(nèi)部,屬于該晶胞的個數(shù)為4,化學(xué)式為Cu2O,因此白球為O原子,黑球為Cu原子,即Cu原子的數(shù)目為4;
【點睛】有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的考查,相對比較簡單,考查點也是基本知識,這就要求考生在《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的學(xué)習(xí)中夯實基礎(chǔ)知識,同時能夠達(dá)到對知識靈活運用,如考查抗壞血酸分子溶解性,可以從乙醇極易溶于水的原因分析。
22.B.[實驗化學(xué)]
丙炔酸甲酯()是一種重要的有機(jī)化工原料,沸點為103~105 ℃。實驗室制備少量丙炔酸甲酯的反應(yīng)為
實驗步驟如下:
步驟1:在反應(yīng)瓶中,加入14 g丙炔酸、50 mL甲醇和2 mL濃硫酸,攪拌,加熱回流一段時間。
步驟2:蒸出過量的甲醇(裝置見下圖)。
步驟3:反應(yīng)液冷卻后,依次用飽和NaCl溶液、5%Na2CO3溶液、水洗滌。分離出有機(jī)相。
步驟4:有機(jī)相經(jīng)無水Na2SO4干燥、過濾、蒸餾,得丙炔酸甲酯。
(1)步驟1中,加入過量甲醇的目的是________。
(2)步驟2中,上圖所示的裝置中儀器A的名稱是______;蒸餾燒瓶中加入碎瓷片的目的是______。
(3)步驟3中,用5%Na2CO3溶液洗滌,主要除去的物質(zhì)是____;分離出有機(jī)相的操作名稱為____。
(4)步驟4中,蒸餾時不能用水浴加熱的原因是________。
【答案】 (1). 作為溶劑、提高丙炔酸的轉(zhuǎn)化率 (2). (直形)冷凝管 (3). 防止暴沸 (4). 丙炔酸 (5). 分液 (6). 丙炔酸甲酯的沸點比水的高
【解析】
【詳解】(1)一般來說,酯化反應(yīng)為可逆反應(yīng),加入過量的甲醇,提高丙炔酸的轉(zhuǎn)化率,丙炔酸溶
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