新高考化学三轮复习非选择题专项练五(含解析)

PAGE9-非选择题专项练(五)(建议用时：40分钟)1．利用含钴废料(含CoO、Co2O3、金属Al、Li等)制取CoCl2·6H2O的流程图如下所示。(1)写出步骤Ⅰ中主要反应的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________。(2)步骤Ⅱ中可用盐酸代替H2SO4与H2O2的混合液，但缺点是________________________________________________________________________。(3)步骤Ⅲ①中Na2CO3溶液的作用是_____________________________________________________________________________________________________________。(4)若在实验室煅烧CoCO3，则所需硅酸盐材质的仪器除酒精灯和玻璃棒外，还有________(填仪器名称)。(5)操作①的步骤是________、________、过滤、洗涤、干燥。洗涤过程中用乙醇和水的混合液代替水的优点是________________________________________________________________________。(6)CoCl2·6H2O受热易分解，取119g该晶体加热至某一温度，得到CoCl2·xH2O83g，则x＝________。2．甲醇不仅是重要的化工原料，还是性能优良的能源和车用燃料。Ⅰ.甲醇水蒸气重整制氢是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源，生产过程中同时也产生CO，CO会损坏燃料电池的交换膜。相关反应如下：反应①：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)ΔH1反应②：H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41kJ·mol－1如图表示恒压容器中0.5molCH3OH(g)和0.5molH2O(g)转化率达80%时的能量变化。(1)计算反应①的ΔH1＝________。(2)反应①能够自发进行的原因是_______________________________________________________，升温有利于提高CH3OH的转化率，但也存在一个明显的缺点是________________________________________________________________________。(3)恒温恒容下，向密闭容器中通入体积比为1∶1的H2和CO2，能判断反应CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)处于平衡状态的是________。A．体系内压强保持不变B．体系内气体密度保持不变C．CO2的体积分数保持不变D．断裂3molH—H键的同时断裂3molH—O键(4)250℃、一定压强和催化剂条件下，1.00molCH3OH和1.32molH2O充分反应，平衡时测得H2为2.70mol，CO为0.030mol，则反应①中CH3OH的转化率是________，反应②的平衡常数是________(以上结果均保留两位有效数字)。Ⅱ.如图是甲醇燃料电池工作原理示意图。(5)当内电路转移1.5molCOeq\o\al(2－,3)时，消耗甲醇的质量是________g。(6)正极的电极反应式为_____________________________________________。3．氧气是一种常见的氧化剂，用途广泛。回答下列问题：(1)用H2O2制取O2时，分解反应的热化学方程式为2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝akJ·mol－1。①相同条件下，H2O2分解时，无论是否使用催化剂，均不会改变的是________(填字母)。A．反应速率 B．反应热C．活化能 D．生成物②以Fe3＋做催化剂时，H2O2的分解分两步进行，第一步反应为H2O2(aq)＋2Fe3＋(aq)=2Fe2＋(aq)＋O2(g)＋2H＋(aq)ΔH＝bkJ·mol－1，第二步反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。(2)工业上用Cl2生产某些含氯有机物时会产生HCl副产物，可用O2将其转化为Cl2，实现循环利用[O2(g)＋4HCl(g)eq\o(,\s\up7(一定条件))2Cl2(g)＋2H2O(g)]。将1molO2和4molHCl(g)充入某恒容密闭容器中，分别在T1和T2温度下进行实验，测得容器内总压强(p)与反应时间(t)的变化关系如图所示。①该反应的速率v＝k·ca(O2)·cb(HCl)(k为速率常数)，下列说法正确的是________(填字母)。A．使用催化剂，k不变B．温度升高，k增大C．平衡后分离出水蒸气，k变小D．平衡后再充入1molO2和4molHCl(g)，两种反应物的转化率都增大②T1________(填“>”或“<”)T2。该反应的ΔH________(填“>”或“<”)0，判断的依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③T2时，HCl的平衡转化率＝________，反应的Kx＝________(Kx为以物质的量分数表示的平衡常数)。4．向硫酸铜溶液中逐滴滴加稀氨水，产生蓝色沉淀；继续滴加稀氨水，沉淀溶解，溶液最终变为深蓝色；再向深蓝色溶液中加入无水乙醇，析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O。回答下列问题：(1)基态Cu原子中，电子在核外排布的原子轨道共有________个。(2)N、O、S元素的原子对键合电子吸引力最大的是________。(3)[Cu(NH3)4]2＋中存在配位键，提供孤电子对的原子是________。Cu(NH3)2Cl2有两种同分异构体，其中一种可溶于水，则此种化合物是________(填“极性”或“非极性”)分子，由此推知[Cu(NH3)4]2＋的立体构型是________。(4)NH3中N原子的杂化方式是________，乙醇分子中采用同样杂化方式的原子有________个。(5)硫元素对应的含氧酸酸性H2SO4强于H2SO3，其原因为_____________________________________________________________________________________________。(6)铜的一种氧化物的晶胞结构如图所示，该氧化物的化学式是________。若该晶胞结构为长方体，其参数如图，阿伏加德罗常数的值为NA，则该氧化物的密度为________g·cm－3。5．化合物H是合成啶氧菌酯(农用杀菌剂)的一种中间体。由芳香化合物A为原料制备H的一种合成路线如下：回答下列问题：(1)A的化学名称为________。(2)反应④的反应类型是________。(3)F的结构简式为________。(4)H中的含氧官能团的名称是________。(5)反应②的化学方程式为_________________________________________________。(6)芳香化合物X是H的同分异构体，能发生银镜反应、水解反应，也能与FeCl3溶液发生显色反应，X的核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为6∶2∶1∶1。写出一种符合题目要求的X的结构简式：_______________________________________________。(7)PAA(可由其单体在H2O2引发下制得。设计以乙炔、NaCN等为主要原料制备PAA的合成路线。非选择题专项练(五)1．解析：(1)结合含钴废料的成分可知，步骤Ⅰ中加入NaOH溶液，金属铝可以和NaOH溶液发生反应，其化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑；锂为活泼金属，能与溶液中的水反应，其化学方程式为2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑。(2)结合流程图可知，步骤Ⅱ中加入H2O2和H2SO4混合液的目的是使Co2O3还原成Co2＋：Co2O3＋4H＋＋H2O2=2Co2＋＋3H2O＋O2↑，若用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，则会发生反应6HCl＋Co2O3=Cl2↑＋3H2O＋2CoCl2，产生氯气，污染环境。(3)从流程图可知，步骤Ⅲ①加入Na2CO3溶液用于调节溶液的pH，从而使Al3＋生成Al(OH)3沉淀而除去。(4)在实验室煅烧CoCO3时，需在坩埚中进行，坩埚需放在泥三角上，而坩埚和泥三角都属于硅酸盐材质的仪器。(5)从CoCl2溶液中制取CoCl2·6H2O的操作步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；洗涤过程中用乙醇和水的混合溶液代替水，可减少CoCl2·6H2O的溶解损失。(6)根据CoCl2·6H2O～CoCl2·xH2O238130＋18x119g83geq\f(238,119g)＝eq\f(130＋18x,83g)，解得x＝2。答案：(1)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑、2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑(2)有氯气生成，污染环境(3)调节溶液的pH，使Al3＋变成Al(OH)3沉淀除去(4)坩埚、泥三角(5)蒸发浓缩冷却结晶减少晶体的溶解损失(6)22．解析：Ⅰ.(1)结合题意和题图可知，0.5ΔH1×80%＝E1－E2＝(23－3.4)kJ·mol－1，解得ΔH1＝＋49kJ·mol－1。(2)反应①的ΔH1＝＋49kJ·mol－1>0，ΔS>0，根据ΔH－TΔS<0时反应自发进行可知，反应①能够自发进行的原因是反应①为熵增反应。反应①为吸热反应，升高温度，CH3OH的转化率提高；反应②也为吸热反应，升高温度，平衡右移，CO含量增加，从而会损坏燃料电池的交换膜。(3)CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)为反应前后气体体积不相等的反应，体系内压强不变，可以说明反应达到平衡状态，A项正确；该容器为恒容密闭容器，又气体总质量不变，故气体密度为一定值，B项错误；设起始通入的H2和CO2均为1mol，反应进行到t时刻时，CO2反应了amol，则此时体系中n(CO2)＝(1－a)mol，n(H2)＝(1－3a)mol，n(CH3OH)＝n(H2O)＝amol，CO2的体积分数为eq\f(1－a,2－2a)×100%＝50%，即反应过程中CO2的体积分数始终保持为50%，C项错误；断裂3molH—H键的同时断裂3molH—O键，说明消耗3molH2的同时有1molCH3OH和1molH2O被消耗，则正、逆反应速率相同，可以说明反应达到平衡状态，D项正确。(4)设平衡时反应①消耗CH3OHxmol，反应②消耗二氧化碳ymol，则：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)起始量/mol1.001.3200变化量/molxxx3x平衡量/mol1.00－x1.32－xx3xH2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)起始量/mol3xx01.32－x变化量/molyyyy平衡量/mol3x－yx－yy1.32－x＋yeq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(3x－y＝2.70,y＝0.030))，解得x＝0.91，则平衡状态下H2、CO2、CO和H2O的物质的量分别为2.70mol、0.88mol、0.030mol和0.440mol，反应①中CH3OH的转化率为eq\f(0.91mol,1.00mol)×100%＝91%。反应Ⅱ的平衡常数K＝eq\f(c（H2O）·c（CO）,c（H2）·c（CO2）)＝eq\f(0.440×0.030,2.70×0.88)≈5.6×10－3。Ⅱ.(5)甲醇在负极失电子，发生氧化反应，电极反应式为CH3OH＋3COeq\o\al(2－,3)－6e－=4CO2↑＋2H2O，内电路转移1.5molCOeq\o\al(2－,3)时，消耗甲醇0.5mol，质量为0.5mol×32g·mol－1＝16g。(6)O2在正极得电子，发生还原反应，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。答案：Ⅰ.(1)＋49kJ·mol－1(2)该反应为熵增反应CO含量升高，破坏燃料电池的交换膜(3)AD(4)91%5.6×10－3Ⅱ.(5)16(6)O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)3．解析：(1)①催化剂能降低反应的活化能，加快化学反应速率，但不能使反应热发生变化，也不能改变生成物，故选BD。②利用盖斯定律，用总反应的热化学方程式减去第一步反应的热化学方程式可得到第二步反应的热化学方程式为H2O2(aq)＋2Fe2＋(aq)＋2H＋(aq)=2Fe3＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝(a－b)kJ·mol－1。(2)①速率常数只与温度有关，而与催化剂和物质的浓度没有关系，温度升高，速率常数增大，故A、C项错误，B项正确；该容器为恒容密闭容器，平衡后再充入1molO2和4molHCl(g)，相当于增大压强，平衡右移，两种反应物的转化率均增大，D项正确。②根据阿伏加德罗定律可知，在恒容条件下，压强与温度、物质的量成正比，由于T2时压强大，则T2时温度高。根据恒温恒容条件下，物质的量之比等于压强之比可知，T2温度下平衡时气体的总物质的量为eq\f(4.5,5.0)×5mol＝4.5mol，气体的总物质的量减少了0.5mol，T1温度下平衡时气体的总物质的量为eq\f(3.5,4.0)×5mol＝4.375mol，气体的总物质的量减少了0.625mol，在温度较低的T1温度下反应达平衡时，气体的物质的量减少得多，即反应正向进行的程度大，故该反应为放热反应，ΔH<0。③设T2温度下平衡时反应过程中转化了xmolO2，根据反应：O2(g)＋4HCl(g)eq\o(,\s\up7(一定条件))2Cl2(g)＋2H2O(g)起始/mol1400变化/molx4x2x2x平衡/mol1－x4－4x2x2x由压强之比等于物质的量之比得：eq\f(5.0,5mol)＝eq\f(4.5,（5－x）mol)，解得x＝0.5，故HCl的平衡转化率为eq\f(0.5mol×4,4mol)×100%＝50%。平衡时O2、HCl、Cl2、H2O的物质的量分数分别为eq\f(1,9)、eq\f(4,9)、eq\f(2,9)、eq\f(2,9)，则平衡常数Kx＝eq\f(（\f(2,9)）2×（\f(2,9)）2,\f(1,9)×（\f(4,9)）4)＝eq\f(9,16)。答案：(1)①BD②H2O2(aq)＋2Fe2＋(aq)＋2H＋(aq)=2Fe3＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝(a－b)kJ·mol－1(2)①BD②<<反应达平衡时，气体物质的量的减少量分别为Δn(T1)＝5×eq\f(0.5,4.0)mol＝0.625mol、Δn(T2)＝5×eq\f(0.5,5.0)mol＝0.5mol，T1时平衡转化率更大③50%eq\f(9,16)(或0.5625)4．解析：(1)基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，则电子在核外排布的原子轨道共有15个。(2)元素的非金属性越强，原子对键合电子的吸引力越大，故吸引力最大的是O。(3)[Cu(NH3)4]2＋中配位键的孤电子对由N原子提供；根据“相似相溶”原理，水为极性分子，则此种化合物属于极性分子；结合Cu(NH3)2Cl2存在两种同分异构体，[Cu(NH3)4]2＋中形成了4个相同的配位键，可推出其立体构型为平面正方形。(4)氨分子中氮原子的价层电子对数＝3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，所以N原子采取sp3