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2023年普通高等学校招生全国统一考试新课标卷II化学试题第I卷(选择题)一、单选题:1.下列有关物质水解的说法正确的是A.淀粉、纤维素最终水解产物均为单糖 B.蛋白质最终水解产物是多肽C.蔗糖、麦芽糖水解产物相同 D.酯在强碱作用下水解生成对应的酸和醇【答案】A【考点点拨】本题主要考查了生活中常见有机物的结构和性质。A、纤维素和淀粉属于多糖,最终水解生成葡萄糖,正确;B、蛋白质先水解成多肽,多肽再水解成最终产物氨基酸,故蛋白质水解的最终产物是各种氨基酸,错误;C、蔗糖水解生成葡萄糖和果糖,麦芽糖水解只生成葡萄糖,错误;D、酯在碱性条件下水解生成盐和醇,错误,故选A。
2.分子式为C8H8的两种同分异构体X和Y。X是一种芳香烃,分子中只有一个环;Y俗称立方烷,其核磁共振氢谱显示只有一个吸收峰。下列有关说法错误的是、Y均能燃烧,都有大量浓烟产生既能使酸性高锰酸钾溶液褪色,也能使溴水褪色,还能发生加聚反应属于不饱和烃的二氯代物有三种【答案】C【考点点拨】本题考查了有机物推断的相关知识。X和Y分子式相同都为C8H8碳的质量分数大,不能完全燃烧,都有大量浓烟产生。X为苯乙烯含有双键,所以能使酸性高锰酸钾溶液褪色,也能使溴水褪色,还能发生加聚反应。所以B正确。Y的结构为正立方体结构,不属于不饱和烃。所以C错。Y的二氯代物有邻位、面对位、体对角线位三种。所以D正确。故答案为C。
3.原子序数依次递增的4种短周期元素可形成简单离子W2+、X+、Y3+、Z2-,下列说法不正确的是A.工业上常采用电解法冶炼Y单质B.气态氢化物的稳定性:H2W强于H2ZC.离子半径由大到小:Z2->X+>Y3+>W2+、X形成的化合物中阴、阳离子个数比一定是1∶2【答案】C【考点点拨】本题考查元素推断、元素周期律、元素化合物性质等。为Al元素,常用电解熔融的氧化铝的方法制备铝,正确;B.元素的非金属性越强,其氢化物越稳定,非金属性:O大于S,则气态氢化物的稳定性:H2O强于H2S,正确;C.电子层数越多离子半径越大,电子排布相同的离子,原子序数越大,离子半径越小,所以S2﹣>O2﹣>Na+>Al3+,则Z2﹣>W2﹣X+>Y3+,错误;、X形成的化合物为Na2O或Na2O2,阴、阳离子个数比一定是1∶2,正确.故选C。
4.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是mol[Cu(NH3)4]2+中含有σ键的数目为12NA铁粉与足量水蒸气反应生成的H2分子数目为C.分子数目为的N2和NH3混合气体,原子间含有的共用电子对数目为D.用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,若加入的Cu2(OH)2CO3固体恰好能使溶液恢复到原来的浓度,则该电解过程中转移电子的数目为【答案】C【考点点拨】考查σ键的数目、电解、及有关阿伏加德罗常数的计算。[Cu(NH3)4]2+中N-H键和配位键都是σ键,故1mol[Cu(NH3)4]2+中含有σ键的数目为16NA,A错;高温下铁与水蒸气反应的方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,因此铁粉与足量水蒸气反应生成的H2分子数为215NA,B不正确;用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后,若加入的Cu2(OH)2CO3固体恰好能使溶液恢复到原来的浓度,说明电解过程中电解了溶质硫酸铜和水,则该电解过程中转移电子的数目为
5.如图是部分短周期元素原子(用字母表示)最外层电子数与原子序数的关系图。下列说法正确的是、ZW的水溶液都显酸性B.原子半径大小:W>R>X,离子半径大小:Z+>R2->W->Y-的氢化物水溶液的酸性比R的氢化物水溶液的酸性强,可证明非金属性:W>R、X两种元素可形成的Z2X、Z2X2、ZX2等多种离子化合物【答案】D【考点点拨】本题考查结构性质位置关系、元素周期律等,难度不大,根据最外层电子数及原子序数的关系确定元素是解题的关键,注意整体把握元素周期表的结构。都是短周期元素,由最外层电子数与原子序数关系可知,X、Y处于第二周期,X的最外层电子数为6,故X为O元素,Y的最外层电子数为7,故Y为F元素;Z、R、W处于第三周期,最外层电子数分别为1、6、7,故Z为Na元素、R为S元素、W为Cl元素;NaF溶液呈碱性,NaCl的水溶液为中性,故A错误;同周期自左而右,原子半径减小,电子层越多原子半径越大,故原子半径S>Cl>O,电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,电子层越多离子半径越大,故离子半径:S2->Cl->F->Na+,故B错误;HCl溶液酸性比硫化氢水溶液的酸性强,不能证明Cl元素非金属性比硫的强,故C错误;、X两种元素可形成Na2O、Na2O2均为离子化合物,故D正确,故选D。
6.下列各组离子在指定的溶液中一定能大量共存的是A.含有Fe3+的溶液:Na+、SCN-、Cl-、I-B.室温下c(OH-)/c(H+)=10-12的溶液:K+、Al3+、NO3-C.加入铝能放出H2的溶液:Cu2+、Na+、NO3-D.由水电离的c(H+)=×10-13mol·L-1的溶液:K+、NH4+、AlO【答案】B【考点点拨】本题考查了离子共存问题。Fe3+与SCN-、I-不能大量共存;故A错。加入铝能放出H2的溶液可能为酸性或碱性,碱性中Cu2+不能大量存在,酸性中因NO3-存在不能放出氢气,故C错。由水电离的c(H+)=×10-13mol·L-1的溶液,水的电离受到抑制,所以可能为酸性或碱性,酸性中:AlO2-、HCO3
7.建构数学模型来研究化学问题,既直观又简洁。下列建构的数轴模型正确的是A.钠在氧气中燃烧,钠的氧化产物:B.铁在Cl2中燃烧,铁的氧化产物:与Cl2反应,反应产物:溶液中通入Cl2,铁元素存在形式:【答案】C【考点点拨】本题考查了元素化合物的知识。熟悉溴离子、二价铁离子还原性强弱顺序为解体关键,题目难度中等。钠在氧气中燃烧,只生成过氧化钠,故A错误;铁在Cl2中燃烧,只生成氯化铁,故B错误;NH3与Cl2反应,氨气少量2NH3+3Cl26HCl+N2,氨气过量8NH3+3Cl2N2+6NH4Cl,所以两者之比为2:3时,恰好完全反应生成HCl和N2,两者之比为8:3时,恰好完全反应生成NH4Cl和N2,故C正确;因还原性:Fe2+>Br-,氯气先氧化Fe2+,再氧化Br-,向FeBr2溶液中通入少量Cl2,只发生Cl2+2Fe2+2Fe3++2Cl-,所以两者之比为1:2时,亚铁离子全部被氧化,故D错误;故选C。
8.食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。下列说法错误的是A.硅胶应用作食品干燥剂不可用作食品干燥剂C.六水氯化钙可用于食品干燥剂D.加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂【答案】C【考点点拨】常用作食品干燥剂的有两种白色粉末状的干燥剂(生石灰CaO)和玻璃珠状的干燥剂(硅胶干燥剂),A、B正确;氯化钙是干燥剂,吸水后生成六水氯化钙,因此六水氯化钙没有吸湿性,不能于食品干燥;C错误;加工后具有吸水性的植物纤维,是以天然植物纤维为吸湿载体,可100%自然降解,属环保型干燥剂,D正确。
9.某羧酸酯的分子式为C18H26O5,1mol该酯完全水解可得到1mol羧酸和2mol乙醇,该羧酸的分子式为
【答案】A【考点点拨】根据酯的水解反应,可以确定C18H26O5+2H2O→羧酸+2C2H5OH;进而确定羧酸的分子式(质量守恒)中碳原确定为14个,C、D错误;根据氧原子数目和两个乙醇,确定该羧酸中含有氧原子为5个,A正确,B错误。
10.原子序数依次增大的元素a、b、c、d,它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。a-的电子层结构与氦相同,b和c的次外层有8个电子,c-和d+的电子层结构相同。下列叙述错误的是A.元素的非金属性次序为c>b>a和其他3种元素均能形成共价化合物和其他3种元素均能形成离子化合物D.元素a、b、c各自最高和最低化合价的代数和分别为0、4、6【答案】B【考点点拨】原子序数一次增大的元素a、b、c、d,它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。a-的电子层结构与氦相同,确定a为氢元素;b和c的次外层有8个电子,则确定b和c依次为硫元素和氯元素,c-和d+的电子层结构相同,则推出d为钾元素。元素的非金属性次序为c>b>a,A正确;.氢元素和钾元素形成离子化合物,B错误;钾和其他三种元素(H、S、Cl)均能形成离子化合物(KH、K2S、KCl),C正确;元素a、b、c各自最高(+1、+6、+7)和最低化合价(-1、-2、-1)的代数和分别为0、4、6,D正确。
11.NA代表阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是丙醇中存在的共价键总数为10NA的NaHCO3溶液中HCO3-C.钠在空气中燃烧可生成多种氧化物,23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA核素92235U发生裂变反应:92235U+01【答案】C【考点点拨】60g丙醇即1mol,则分子中存在的共价键(两个碳碳单键、七个碳氢单键,一个碳氧单键和一个OH单键,共11对共用电子对)总数为11NA,A错误;-L-1的NaHCO3溶液中存在碳酸氢根离子的水解和电离,则H2CO3、HCO3-和CO32-离子数之和为,B错误;钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23g钠充分燃烧时全部变为钠离子,因此转移电子数为1NA,C正确;235g核素92235U+01n3890Sr+54
12.分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构)种 种 种 种【答案】B【考点点拨】能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构)即为羧酸,所以分子式为C5H10O2的羧酸即C4H9COOH,可以从四个碳的烃基来确定,进而确定为4种。
13.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯C.工业生产中常选用NaOH作为沉淀剂D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收【答案】C【考点点拨】向苦卤中通入Cl2是为了把里面溴离子转变为溴单质,A正确;粗盐提纯可以采用除杂方法把里面的杂质离子除去,然后采用重结晶方法得到精盐;B正确;工业生产为了把镁离子转变为氢氧化镁沉淀所用的沉淀及为碳酸钙(贝壳)高温煅烧生成氧化钙为沉淀剂,C错误;富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收,然后在氧化溴离子变为溴单质,D正确。
14.用如图所示装置进行下列试验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与实际相符的是选项①中物质②中物质预测②中的现象A稀盐酸碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液立即产生气泡B浓硝酸用砂纸打磨过的铝条产生红棕色气体C氯化铝溶液浓氢氧化钠溶液产生大量白色沉淀D草酸溶液高锰酸钾酸性溶液溶液逐渐褪色【答案】D【考点点拨】稀盐酸加入到碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液中,先和氢氧化钠发生反应,A错误;铝常温下与浓硝酸发生钝化现象,看不到红棕色气体产生,B错误;氧化铝溶于浓氢氧化钠溶液,C错误;草酸滴加到高锰酸钾酸性溶液会发生氧化还原反应,高锰酸钾被还原为锰离子,溶液逐渐褪色,D正确。
第II卷(非选择题)二、实验题:15.某学习小组依据反应:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)
△H<0,设计制备磺酰氯(SO2Cl2)的装置如图,有关信息如下表所示。SO2Cl2Cl2SO2熔点/℃––101–沸点/℃––10性质遇水发生剧烈(1)若用浓盐酸与二氧化锰为原料制取Cl2,反应的化学方程式为____。(2)B仪器的作用是________________。(3)为了便于混合物的分离且提高反应物的转化率,A装置的反应条件最好选择_____。a.冰水浴
b.常温
c.加热至℃(4)如果通入的Cl2或SO2含有水蒸气,氯气和二氧化硫可能发生反应的化学方程式为____。(5)实验时先通入干燥的Cl2将A装置中的空气赶走,再缓慢通入干燥的SO2,即发生反应。充分反应后,继续通入Cl2使装置中的SO2进入烧杯中被吸收。分离产物后,向获得的SO2Cl2中加水,出现白雾,振荡、静置得到无色溶液W。①经分析SO2Cl2与H2O反应属于非氧化还原反应,写出该反应的化学方程式
。②无色溶液W中的阴离子除含少量OH-外,还含有其它两种阴离子,检验溶液W中这两种阴离子方法是_____________________________。③反应完成后,在W溶液、烧杯中分别滴加过量的BaCl2溶液,均出现白色沉淀,此沉淀不溶于稀盐酸,经过滤、洗涤、干燥,称量得到的固体质量分别为xg、yg。计算SO2+Cl2SO2Cl2反应中,SO2的转化率
(用含x、y的代数式表示)。【答案】(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(2)冷凝SO2Cl2(或使挥发的产物SO2Cl2冷凝,意思对即可)(3)a(4)SO2+Cl2+2H2OH2SO4+2HCl(5)①SO2Cl2+2H2OH2SO4+2HCl②(只要意思中答出先检验里SO4取少量W溶液于试管中,加入过量Ba(NO3)2溶液,有不溶于稀硝酸的白色沉淀产生,说明溶液中含有SO42-,过滤,向滤液中滴加HNO3酸化,再加入AgNO(6)x【考点点拨】本题考查了氧化还原反应、化学方程式的书写、化学计算等知识。(1)浓盐酸与二氧化锰为原料制取Cl2,反应的化学方程式为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;(2)B仪器是冷凝器,作用是冷凝SO2Cl2;(3)根据SO2Cl2、Cl2、SO2的熔沸点,为了便于混合物的分离且提高反应物的转化率,A装置的反应条件最好选择a,冰水浴;(4)氯气和二氧化硫可能发生反应的化学方程式为SO2+Cl2+2H2OH2SO4+2HCl;(5)①SO2Cl2与H2O反应属于非氧化还原反应,写出该反应的化学方程式:SO2Cl2+2H2OH2SO4+2HCl。②取少量W溶液于试管中,加入过量硝酸钡溶液,有不溶于稀硝酸的白色沉淀产生,说明溶液中含有SO42-,过滤,向滤液中滴加HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,则说明溶液中有Cl¯;(6)两者都是硫酸钡,物质的量分别是:x233mol、y233mol根据硫原子守恒,参加反应的SO2是x233mol,未反应的SO2是y233molSO2的转化率=x
16.二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂。回答下列问题:(1)工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为_________。(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸铜)为原料,通过以下过程制备ClO2:①电解时发生反应的化学方程式为__________。②溶液X中大量存在的阴离子有__________。③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是__________(填标号)。a.水
b.碱石灰
c.浓硫酸
d.饱和食盐水(3)用下图装置可以测定混合气中ClO2的含量:Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50mL水溶解后,再加入3mL稀硫酸;Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水,使液面没过玻璃液封管的管口;Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收;Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中;Ⅴ.用·L-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O32-2I-+①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为_________。②玻璃液封装置的作用是_________。③V中加入的指示剂通常为_________,滴定至终点的现象是_________。④测得混合气中ClO2的质量为_________g。(4)用ClO2处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐,下列物质最适宜的是________(填标号)。a.明矾
b.碘化钾
c.盐酸
d.硫酸亚铁【答案】(1)2:1(2)①NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3②Cl-、OH-③c(3)①ClO2+10I-+8H+5I2+4H2O+2Cl-②吸收残余的二氧化氮气体(避免碘的逸出)③淀粉溶液;溶液由蓝色变为无色,且半分钟内溶液颜色不再改变④(4)d【考点点拨】(1)工业上可用KClO3与Na2SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂为KClO3,还原剂为Na2SO3,然后依据KClO3到ClO2,Na2SO3到Na2SO4,转移电子数分别为1和2,因此氧化剂与还原剂物质的量之比为2:1;(2)①根据图示(流程图)电解NH4Cl与盐酸生成氢气和三氯化氮,则电解方程式为NH4Cl+2HCl3H2↑+NCl3;②根据图示(流程图)三氯化氮与亚氯酸钠发生反应生成二氧化氯和氨气,因此根据氧化还原反应(6NaClO2+NCl3+3H2O6ClO2+NH3+3NaCl+3NaOH)确定X为氯化钠和氢氧化钠等,则大量存在的阴离子有Cl-、OH-。③二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体),因此除去ClO2中的NH3可用浓硫酸吸收氨气。(3)①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为2ClO2+10I-+8H+5I2+4H2O+2Cl-。②玻璃液封装置的作用是吸收残余的二氧化氯气体(避免碘的逸出)。③V中用硫代硫酸钠测定反应生成的碘单质,因此可以使用淀粉溶液作为指示剂来判断终点,滴定至终点(即碘单质被硫代硫酸钠还原为碘离子)的现象是溶液由蓝色变为无色,且半分钟内颜色不再改变。④根据反应2ClO2+10I-+8H+5I2+4H2O+2Cl-;I2+2S2O32-2Im=(4)用ClO2处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐需要利用其氧化性,应该加入还原剂,且产物不能引起水体污染,所以选择硫酸亚铁,同时生成三价铁离子水解可以净化水。
三、综合题:17.Ⅰ.(1)如图为1molNO2(g)和1molCO(g)反应生成NO(g)和CO2(g)过程中的能量变化示意图。已知E1=134kJ/mol,E2=368kJ/mol(E1、E2为反应的活化能)。若在反应体系中加入催化剂,反应速率增大,则E1、△H的变化分别是
(填“增大”、“减小”或“不变”)。写出该反应的热化学方程式
。(2)若反应SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)H2SO4(l)+2HI(g)在150℃下能自发进行,则△H
____0。A.大于B.小于C.等于D.大于或小于都可Ⅱ.以CO2为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点,下面为CO2加氢制取乙醇的反应:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
△H=QkJ/mol(Q>0)在密闭容器中,按CO2与H2的物质的量之比为1:3进行投料,在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数(y%)如下图所示。完成下列填空:(1)表示CH3CH2OH体积分数曲线的是____(选填序号)。(2)在一定温度下反应达到平衡的标志是
。A.平衡常数K不再增大的转化率不再增大C.混合气体的平均相对分子质量不再改变D.反应物不再转化为生成物(3)其他条件恒定,达到平衡后,能提高H2转化率的措施是_______(选填编号)。A.升高温度
B.充入更多的H2
C.移去乙醇
D.增大容器体积(4)图中曲线a和c的交点R对应物质的体积分数yR=_______。【答案】I.减小;不变NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)
△H=-234kJ/molⅡ.(1)b
(2)BC
(3)AC(4)%(或或3/8)【考点点拨】本题考查了化学反应与能量、化学平衡的相关知识。Ⅰ(1)加入催化剂只降低活化能,反应热不变。反应热为E1-E2,反应的热化学方程式NO2(g)+CO(g)NO(g)+CO2(g)
△H=-234kJ/mol(2)反应能自发进行,但∆S<0,所以△H
<0。Ⅱ(1)2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
△H=QkJ/mol(Q>0)正反应为吸热反应,温度越高CH3CH2OH体积分数变大,没有水的变化大,所以选b。(2)温度一定K值不变。CO2的转化率在逐渐增大,不变时达到平衡状态。混合气体的平均相对分子质量为m混n混,混合物的质量不变,总物质的量减少,平均相对分子质量增大。化学平衡是动态平衡。所以选BC。(3)其他条件恒定,升高温度平衡向正向移动,H2的转化率增大。充入更多的H2,平衡向正向移动,但是H2的转化率减小。移去乙醇,平衡向正向移动,H2的转化率增大。增大容器体积,平衡向逆向移动,H(4)1-2x=3x,x=
yR=0.6
18.硫酸锌被广泛应用于工农业生产和医药领域.工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO,另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生产ZnSO4·7H2O的一种流程如下:(1)步骤Ⅰ包括酸浸和过滤两个操作:①酸浸时,需不断通入高温水蒸气的目的是
。②过滤时为防堵塞,过滤装置需常用NaOH溶液清洗,其清洗原理是
(用化学方程式表示)。(2)步骤Ⅱ中,在pH约为的滤液中加入高锰酸钾,生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀,该反应的离子方程式为
。(3)步骤Ⅲ所得滤渣Z的主要成分是
。(4)取gZnSO4·7H2O加热至不同温度,剩余固体的质量变化如下图所示。①步骤Ⅳ中的烘干操作需在减压条件下进行,其原因是
。②在图中C,680℃时所得固体的化学式为
(填字母序号)。
·H2O
(SO4)2【答案】(1)①升高温度、使反应物充分混合,以加快反应速率②H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O(2)3Fe2++MnO4-+8H2O3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H(3)Cu(Zn)(4)①降低烘干的温度,防止ZnSO4·7H2O分解
②d【考点点拨】本题考查工业流程中定性、定量分析有关问题。(1)①高温水蒸气起到热量交换加热作用,同时还有搅拌作用,使反应物充分混合,以加快反应速率;②步骤1中产生硅酸,为絮状沉淀堵塞过滤装置,故用碱溶解掉,H2SiO3+2NaOHNa2SiO3+2H2O;(2)在pH约为的滤液中加入高锰酸钾,生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀,根据信息知:3Fe2++MnO4-+8H2O3Fe(OH)3↓+MnO(OH)2↓+5H+。(3)根据杂质成分,步骤Ⅰ除掉ZnSiO3杂质,步骤Ⅱ除掉铁离子杂质,步骤Ⅲ应除去铜离子,加锌置换出铜,一般锌过量;(4)温度高晶体容易失去结晶水,采用减压降低水的沸点使晶体表面的水分溶液蒸发,故答案为:降低烘干的温度,防止ZnSO4·7H2O分解;可以采用代入法判断分解产物,晶体共,,a、b、c、d质量分别为×81=,×161=,×179=,0.13
19.碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]可用做净水剂、媒染剂、颜料和药物。工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的部分工艺如下:已知:部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表:沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3开始沉淀完全沉淀(1)反应Ⅰ中发生的氧化还原反应的离子方程式是
。(2)反应Ⅱ中加入NaHCO3调节体系的pH在
范围内。(3)反应Ⅲ中生成的气体遇空气变红棕色,则反应Ⅲ中发生反应的离子方程式是
。(4)反应Ⅲ中通入氧气可减少NaNO2的用量。若消耗1mol氧气可节约n(NaNO2)=
mol。(5)用硫酸控制体系的pH。若硫酸加入量过小,容易生成沉淀;若硫酸加入量过大,不利于产品形成,用化学平衡移动原理分析其原因是
。(6)碱式硫酸铁溶于水后生成的[Fe(OH)]2+离子可部分水解生成[Fe2(OH)4]2+聚合离子,该水解反应的离子方程式是
。【答案】(1)Fe+2H+Fe2++H2QUOTE↑;Fe+2Fe3+3Fe2+(2)~(3)Fe2++NO2-+2H+Fe3++NO+H(4)4(5)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+;若硫酸量过小,c(H+)过低,平衡正移,会生成Fe(OH)3沉淀;若硫酸加入量过大,平衡逆移,溶液中c(OH-)过小,不利于产物形成。(6)2[Fe(OH)]2++2H2O[Fe2(OH)4]2++2H+【考点点拨】本题考查制备原理的设计,题目难度中等,注意根据物质的性质和题给信息判断可能发生的反应,离子方程式的书写为解答该题的难点。(1)Fe为活泼金属,可与酸反应,反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2QUOTE↑;氧化铁与酸反应生成铁离子,铁离子可以氧化Fe,离子方程式为:Fe+2Fe3+3Fe2+;(2)制备硫酸亚铁,应与硫酸铝分离,应调节溶液pH生成Al(OH)3,要避免生成应Fe(OH)2沉淀,控制pH在≤pH<之间。(3)气体遇空气变红棕色,为NO,则发生反应的离子方程式是:Fe2++NO2-+2H+Fe3++NO+H2O;(4)n(O2)为1mol,则得到电子1mol×4=4mol,1molNaNO2被还原生成NO,化合价由+3价降低到+2价,得到1mol电子,则需要4molNaNO2;(5)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+;若硫酸量过小,c(H+)过低,平衡正移,会生成Fe(OH)3沉淀;若硫酸加入量过大,平衡逆移,溶液中c(OH-)过小,不利于产物形成;(6)[Fe(OH)]2+离子可部分水解生成[Fe2(OH)4]2+聚合离子,根据电荷守恒和质量守恒可写出反应的离子方程式为:2[Fe(OH)]2++2H2O[Fe2(OH)4]2++2H+。
20.酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示:溶解度/(g/100g水)化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值10-1710-1710-39回答下列问题:(1)该电池的正极反应式为________,电池反应的离子方程式为________。(2)维持电流强度为,电池工作5分钟,理论上消耗锌________g。(已知F=96500C·mol-1)(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通过________分离回收;滤渣的主要成分MnO2、
和
,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法为________,其原理是________。(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为________,加碱调节至pH为________时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为________时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为mol·L-1)。若上述过程不加H2O2后果是________,原因是________。【答案】(1)MnO2+H++e-MnOOH;2MnO2+Zn+2H+MnOOH+Zn2+(注:式中Zn2+可写成Zn(NH3)42+,Zn(NH3)2Cl2(2)(3)加热浓缩、冷却结晶;碳粉;MnOOH;空气中加热;碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2(4)Fe3+;6;10;Zn2+和Fe2+分离不开;Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近【考点点拨】(1)酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH;则正极反应式为MnO2+e-+H+MnOOH;电池反应的离子方程式为Zn+2MnO2+2H+2MnOOH+Zn2+。(2)维持电流强度为,电池工作5分钟,则通过的电量为Q=×5×60=150C,则理论上消耗锌m=1/2×150C/96500C·mol-1×65g/mol=。(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液中主要有ZnCl2和NH4Cl,利用二者溶解度随温度变化的差异和二者溶解性差异,可以通过加热浓缩、冷却结晶的方法分离回收;滤渣的主要成分是MnO2、MnOOH和碳粉,欲从中得到较纯的MnO2,最简便的方法让碳燃烧生成二氧化碳,氢氧化氧锰转变为二氧化锰,即在空气中加热。(4)用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中,需除去锌皮中的少量杂质铁,由于二价铁离子和锌离子的溶度积相近,因此首先吧二价铁离子氧化为三价铁离子,即其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,铁变为Fe3+,加碱调节至pH为时,铁刚好沉淀完全(离子浓度小于1×10-5mol·L-1时,即可认为该离子沉淀完全);继续加碱至pH为6时,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为mol·L-1)。由于二者氢氧化物的Ksp相近,若上述过程不加H2O2,后果是Fe2+与Zn2+分离不开。
21.甲醇既是重要的化工原料,又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇,发生的主要反应如下:①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
△H1②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O
△H2③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O
△H3回答下列问题:(1)已知反应①中相关的化学键键能数据如下:化学键H-HC-OCH-OC-HE/(kJ·mol-1)4363431076465413由此计算△H1=________kJ·mol-1;已知△H2=-58kJ·mol-1,则△H3=________kJ·mol-1。(2)反应①的化学平衡常数K表达式为________;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________(填曲线标记字母),其判断理由是________。(3)组成n(H2)/n(CO+CO2)=时,体系中的CO平衡转化率(α)温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而_________(填“增大”或“减小”),其原因是_________;图2中的压强由大到小为_________,其判断理由是_________。【答案】(1)-99;+41;(2)K=c(CH3OH)c(CO)∙(3)减小;升高温度时,反应①为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,使得体系中CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低p3﹥p2﹥p1;相同温度下,由于反应①为气体分子数减小的反应,加压有利于提高CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高【考点点拨】根据△H=反应物的总键能-生成物的总键能和给出化学键的键能,进而计算△H1=(1076+2×436-3×413-343-465)kJ·mol-1=-99kJ·mol-1;已知△H2=-58kJ·mol-1,则反应③依据盖斯定律可以由②-①得到,则△H3=△H2-△H1=-58kJ·mol-1-(-99kJ·mol-1)=+41kJ·mol-1;(2)反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的K=c(CH3OH)c(CO)∙c2(H2)(3)反应①为放热反应,温度升高平衡逆向移动,一氧化碳的体积分数增大;反应③为吸热反应,平衡向正反应方向移动,又生成一氧化碳,因此随温度升高,一氧化碳的转化率减小;相同温度下,由于反应①为气体体积减小的反应,加压有利于提升CO的转化率,而反应③为气体分子数增大的反应,产生CO的量不收压强影响,故增大压强时,有利于C的转化率升高,则图2中的压强由大到小为p3>p2>p1。
22.[化学--选修2:化学与技术]苯酚和丙酮都是重要的化工原料,工业上可用异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮,其反应和工艺流程示意图如下:相关化合物的物理常数物质相对分子质量密度/(g·cm-3)沸点/℃异丙苯120153丙酮58苯酚94182回答下列问题:(1)在反应器A中通入的X是__________。(2)反应①和②分别在装置_______和_______中进行(填装置符号)。(3)在分解器C中加入的Y为少量浓硫酸,其作用是________,优点是用量少,缺点是_______。(4)反应②为_______(填“放热”或“吸热”)反应。反应温度应控制在50~60℃,温度过高的安全隐患是________。(5)中和釜D中加入的Z最适宜的是______(填标号,已知苯酚是一种弱酸)。
(6)蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为______和_______,判断的依据是________。(7)用该方法合成苯酚和丙酮的优点是______。【答案】(1)O2(或空气);(2)A;C;(3)催化剂(提高反应速率);腐蚀设备;(4)放热;可能会导致(过氧化物)爆炸;(5)c;(6)丙酮;苯酚;丙酮的沸点低于苯酚;(7)原子利用率高【考点点拨】根据异丙苯氧化法生产苯酚和丙酮的反应和工艺流程示意图判定:A反应容器中发生催化氧化生成异丙苯过氧化氢,因此A中通如的X气体为氧气或者空气;B装置为蒸发器,在C装置中发生分解反应生成苯酚和丙酮,则Y为浓硫酸,提供酸性环境,起催化作用,但是由于硫酸的强酸性可以引起生产设备的腐蚀;反应②的焓变小于0,故该反应为放热反应。反应温度应控制在50~60℃,温度过高则可能会导致(过氧化物)爆炸的安全隐患发生。中和D中加入的Z应该把硫酸中和掉,但是不能与苯酚发生反应,因此最适宜的时机为碳酸氢钠,c为备选答案;蒸馏塔F中的馏出物T和P分别为丙酮和苯酚,判断的依据是丙酮的沸点远远小于苯酚的沸点,沸点越低则蒸馏出来的越早;用该方法合成苯酚和丙酮的优点是原子利用率高,实现原子经济百分百。
23.[化学——选修3:物质结构与性质]A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型:C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:(1)四种元素中电负性最大的是
(填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为
。(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是
(填分子式),原因是
;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为___________和________。(3)C和D反应可生成组成比为1:3的化合物E,E的立体构型为______,中心原子的杂化轨道类型为_______。(4)化合物D2A的立体构型为_______,中心原子的价层电子对数为_______,单质D与湿润的Na2CO3反应可质备D2A,其化学方程式为_______。(5)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=,F的化学式为________;晶胞中A原子的配位数为________;列式计算晶体F的密度(g·cm-3)_________。【答案】(1)O;1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(2)O3;O3相对分子质量较大,范德华力大;分子晶体;离子晶体(3)三角锥形;sp3(4)V形;4;2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3=Cl2O+CO2+2NaCl)(5)Na2O;8;4×62g∙mol-1(0.566×【考点点拨】A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的电子构型,则A为O,B为Na;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍,则C为P;D元素最外层有一个未成对电子,则D为Cl。(1)非金属越强,电负性越大,则四种元素中电负性最大的是O,P的原子序数为15,则根据核外电子排布可知C原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3);(2)氧元素有了氧气和臭氧两种单质,由于O3相对分子质量较大,范德华力大,熔沸点较高;A和B的氢化物分别为水和NaH,所属的晶体类型依次为分子晶体和离子晶体。(3)C和D反应可生成组成比为1:3的化合物E,即E为PCl3,其中P含有一对孤对电子,其价层电子对数是4,所以E为三角锥形,中心原子采用sp3杂化;(4)化合物Cl2O分子中氧元素含有两对孤对电子,价层电子数为4,单质D与湿润的碳酸钠反应可以制备D2A,则反应的化学方程式为2Cl2
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