2021年山东省高考化学仿真试题(九)(解析版)

2021年山东省高考化学仿真试题（九）

可能用到的相对原子质量：H-lC-12N-140-16P-31S-32Cl-35.51-127

Na-23Mg-24Al-27Mn-55Fe-56Cu-64Ag-108Ba-137

一、选择题：本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题目

要求。

1.化学与生活生产密切相关。下列说法正确的是（）

A.“84”消毒液与洁厕灵（主要成分HC1）混合增强消毒效果

B.汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土

C.泡沫灭火器可用于一般的起火，也适用于电器起火

D.盐碱地（含较多Na2co3）不利于作物生长，可施加生石灰进行改良

【答案】B

【解析】A项，将“84”消毒液与洁厕灵合用能够产生氯气，氯气有毒能污染环境，故A

错误；B项，汉代烧制出“明如镜、声如磬”的瓷器，其主要原料为黏土，故B正确；C项,

泡沫灭火器中加入的主要是碳酸氢钠和硫酸铝溶液，两者混合时发生双水解反应，生成大量

的二氧化碳泡沫，该泡沫出进行灭火，但是，喷出的二氧化碳气体泡沫中一定含有水，形成

电解质溶液，具有一定的导电能力，可能导致触电或电器短路，故C错误；D项，生石灰

遇水反应生成氢氧化钙，具有碱性，碳酸钠水解导致其水溶液呈碱性，所以盐碱地中加入生

石灰不能改良土壤，通过施加适量石膏粉末（主要含有CaSCU,微溶于水）来降低土壤的碱性，

故D错误；故选B。

2.下列说法正确的是（）

A.煮沸FeCb饱和溶液可制得氢氧化铁胶体

B.向饱和食盐水中通入N%和CCh,会析出NaHCCh沉淀

C.在催化剂作用下，NH3与02反应主要生成NO2

D.硅晶体可用于制造光导纤维

【答案】B

【解析】A项，向沸水中滴加氯化铁饱和溶液继续加热到红褐色可制得氢氧化铁胶体，

故A错误；B项，饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳，会反应生成碳酸氢钠沉淀和氯化铉，

故B正确；C项，氨气和氧气在催化剂加热条件下反应生成一氧化氮，不是二氧化氮，故C

错误；D项，光导纤维的主要成分为二氧化硅，故D错误。故选B。

3.1919年卢瑟福在核反应中用a粒子（即氮核：He）轰击短周期非金属原子二X,得到

核素然3Y和一新的粒子M,其过程为：二X+；He一然3丫+乂。其中元素X、Y、M的质子

数之和为16o下列说法正确的是（）

A.粒子M中含有1个中子

B.最简单氢化物的还原性：X<Y

C.第一电离能：X<Y

D.XCh中所有原子均为8电子稳定结构

【答案】D

【解析】原子轰击实验中，满足质子和质量数守恒，因此W+4=W+3+l,则M的质量

数为1,可知M为H,元素X、Y、M的的质子数之和为16。设X的质子数为Z,则Y的

质子数为（Z+1）,可得Z+Z+l+l=16,解得Z=7,因此X为N,Y为0。A项，粒子M为H

元素，而题中H的质量数为1,故粒子M中没有中子，故A错误；B项，X为N,Y为O,

最简单氢化物分别为NH3、HzO,气态氢化物的还原性越强，非金属性越弱，而非金属性N

<0,可知最简单氨化物的还原性：X>Y,故B错误；C项，N、0处于同周期，从左到右

第一电离能变化总趋势是增大的，但N元素的p轨道处于半充满状态，因而第一电离能：X

>Y,故C错误；D项，NCh中所有原子均为8电子稳定结构，故D正确；故选D。

4.2020年有科学家通过观察金星的酸性云层，分析出金星存在磷化氢气体，从而推测

金星可能存在生命的迹象。下列说法不氐硬的是（）

A.非金属性P<0B.热稳定性：NH3>PH3

C.酸性：H2sC）4>H3P04D.原子半径大小：P<S

【答案】D

【解析】A项，非金属性P<S<O,则P<O,A说法正确；B项，非金属的非金属性

越强，则气态氢化物的稳定性越强，故热稳定性：NH3>PH3,B说法正确：C项，非金属

的非金属性越强，则最高价氧化物对应水化物的酸性越强，故酸性：H2sO4>H3P04,C说

法正确；D项，同周期中原子序数越大，半径越小，则原子半径大小：P>S,D说法错误;

故选D。

5.下列能达到实验目的的是（）

A.实验室制氨气B.除去杂质气体HC1C.净化SO?D.排水法收集NO2

【答案】C

【解析】加热氯化镂，分解生成氨气和氯化氢，两者又结合生成氯化钱，A错；氯气能

与氢氧化钠反应，B错；NCh可溶与水，不可用排水法收集，D错。

6.三蝶烯是最初的“分子马达的“关键组件，它的某衍生物X可用于制备吸附材料，其

结构如图所示，3个苯环在空间上互为120。夹角.下列有关X的说法正确的是（）

A.分子式为C22Hl6。4

B.苯环上的一氯代物有4种

C.分子中最多可能有20个原子位于同一平面上

D.1molX可以和过量的碳酸氢钠反应生成ImolCCh

【答案】C

【解析】A项，三蝶烯的衍生物X中含有三个苯环，除苯环外还有4个碳原子，共含

有22个C原子,每个苯环上有四个氢原子,竣基上有两个氢原子,H原子数为4x3+2=14,

两个竣基共含有4个氧原子，所以分子式为C22HH04,A项错误：B项，三蝶烯的衍生物X

呈对称结构，每个苯环上共有两种环境的氢，所以苯环上的一氯代物有2种，B项错误；C

项，三个苯环夹角120度，不可能共面，任选-苯环，苯环上的C原子及H原子、-COOH

中的4个原子及2个季碳原子都可能共面，分子中可能共平面的原子最多有

10+2+4x2=20,C项正确；D项，三蝶烯的衍生物X中含有两个竣基，所以1molX

可以和2moi碳酸氢钠反应生成2moicO2,D项错误。故选C。

7.有机物b发生如图转化关系，下列说法正确的是（）

A.b分子的所有原子都在一个平面内

B.b分子中◎键与兀键的个数之比为7:1

C.P在氢氧化钠的乙醇溶液中加热可生成烯垃

D.m中碳原子的杂化方式为sp2和sp3

【答案】D

【解析】A项，b分子中含亚甲基结构，所有原子不可能在同一个平面内，A错误；B

项，1个共价单键为1个。键，一个共价双键为1个。键和1个兀键，则根据图中b分子的

结构简式可知，其分子内。键与冗键的个数之比为15：1,B错误；C项，p分子中含澳原

子，但连接漠原子的C原子相邻C原子上不含H原子，则在氢氧化钠的乙醇溶液中加热条

件下不能发生消去反应生成相应的烯烧，C错误；D项，in分子中碳原子之间有共价单键,

碳原子与氧原子为共价双键，则其杂化方式为sp2和sp3,D正确；故选D。

8.实验室分离Fe3+和AF+的流程如图：

浓盐酸乙醴水

Fe3+Al3•酶I-Fe3,

乙％

已知Fe3+在浓盐酸中生成黄色配离子［Fee。，该配离子在乙醛（EtzO,沸点34.6℃）中生

成缔合物Et2OH+」FeC14h下列说法正确的是（）

A.萃取分液时，要用玻璃棒在分液漏斗里搅拌

B.分液后水相为无色，说明已达到分离目的

C.反萃取后，铁元素在溶液中主要以［FeCl寸形式存在

D.蒸储时温度计要插在溶液中

【答案】B

【解析】A项，萃取分液时，要静置，下层液体从下端口放出，上层液体从上面倒出，

不能用玻璃棒在分液漏斗里搅拌，故A错误；B项，水相含铝离子，分液后水相为无色，

说明已达到分离目的，故B正确；C项，反萃取后，铁元素在溶液中主要以Fe3+形式存在，

故C错误；D项，蒸储时温度计要放在蒸储烧瓶的支管口处，故D错误；故选B。

9.以二氧化锌为原料制取高锦酸钾晶体的实验流程如下。下列说法错误的是（）

KOHKCIOJH2OCO:（过见）

Mn°2一星］一卜匣囚一国一随一KMn04

-------II

MnO:母液

A.“灼烧”可在铁用烟中进行

B.母液中的溶质主要有KMnCM、KC1、KHCOj

C.“结晶”环节采用加热蒸发结晶的方法

D.“转化”反应中，消耗的K2M11O4与产生的MnO2的物质的量之比为3:1

【答案】C

【解析】由流程可知，灼烧在铁用烟中进行，结合浸取后生成KzMnCh,可知Mn元素

化合价升高，则KCIO3中C1元素化合价降低，转化中CO2与KzMnCh发生3K2MnC>4+2CO2=

2KMnOHMnO21+2K2co3,过滤分离出MnO2,对滤液浓缩结晶得到KMnO4«A项，“灼烧”

时，KOH与玻璃中的二氧化硅反应，可在铁堵烟中进行，A正确；B项，“转化”反应中二

氧化碳过量存在碳酸氢钾，结晶时母液中含有KMnCU,所以结晶后的母液中有KMnO4、KC1、

KHCO3等溶质，B正确；C项，KMnO4对热不稳定，受热易分解，所以“结晶”环节不采用

加热蒸发结晶的方法，C错误；D项，由3K2MnCU+2CO2=2KMnO4+MnO2j+2K2co3可知，

消耗的K2MnO4与产生的MnO2的物质的量之比为3:1,D正确；故选C。

10.一种电化学“大气固碳”电池工作原理如图所示。该电池在充电时，通过催化剂的选

择性控制，只有Li2c03发生氧化，释放出C02和02。下列说法正确的是（）

A.该电池放电时的正极反应为2Li-2e-+CCh2-=Li2c03

B.该电池既可选用含水电解液，也可选无水电解液

C.充电时阳极发生的反应为C+2Li2co3—4e-=3CCh+4Li+

D.该电池每放、充4moi电子一次，理论上能固定1molCO?

【答案】D

【解析】A项，原电池正极发生还原反应，放电时Li被氧化成Li+应为负极，正极反应

为：3co2+4e-+4Li+=2Li2co3+C,故A错误；B项，Li能与水反应，所以不能选用含水电解

液，故B错误；C项，充电时阳极只有Li2cCh发生氧化，释放出C02和02,所以电极方程

式为2Li2co3-4e=2CO2T+4U++O2T，故C错误：D项，根据放电时正极反应可知转移4moi

电子，可以吸收3moicO2,根据充电时阳极反应可知转移4moi电子，释放2moiICCh,所

以每放、充4moi电子一次，理论上能固定ImolCO2,故D正确；故选D。

二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题

目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

11.下列实验过程可以达到实验目的的是（）

编号实验过程实验目的

称取2gCUSO-5HO溶于98g水中，充分搅拌溶解，配制2%的CuSOt

A42

然后装入试剂瓶中溶液

B将活性炭放入盛有N02的锥形瓶中，观察气体颜色探究碳的还原性

将ZnSCM溶液滴入盛有2mLNa2s溶液的试管中至不再比较ZnS（白色）和

C

产生沉淀，然后滴入相同浓度的CuS04溶液，观察现象CuS（黑色）的溶度积

D向两支试管中分别加入2mL5%比。2溶液然后只向其中探究「对H2O2分解

一支试管中加入绿豆大小的Feb固体，观察比较现象是否具有催化作用

【答案】C

【解析】A项，溶于98g水中，溶液质量为100g,但硫酸铜质量小于2g,则溶液的质

量分数小于2%,故A错误；B项，活性炭具有吸附性，不能探究还原性，故B错误：C

项，发生沉淀的转化，由现象可比较ZnS(白色)和CuS(黑色)的溶度积，故C正确；D项，

碘离子与过氧化氢可发生氧化还原反应，不能探究催化剂对分解反应速率的影响，故D错

误；故选C。

12.在分析化学中，常用丁二酮月亏锲重量法来测定样品中Ni2+的含量，产物结构如图所

示。下列关于该物质的说法，正确的是()

A.含有的化学键类型为共价键、配位键和氢键

B.Ni2+利用其空轨道与丁二酮后形成了配合物

C.该化合物中C的杂化方式只有sp2

D.难溶于水的原因是形成了分子内氢键，很难再与水形成氢键

【答案】BD

【解析】A项，该物质含有共价键、配位键和氢键，其中共价键和配位键是化学键，氢

键不是化学键，故A错误；B项，过渡金属离子Ni?+利用其空轨道与丁二酮肠中的氮原子

上的孤电子对形成了配位键，从而形成了配合物，故B正确；C项，该化合物中甲基上的

碳原子的杂化方式为sp3,和氮原子相连的碳原子的价层电子对数为3,杂化方式为sp?,故

C错误；D项，该化合物难溶于水，是因为形成了分子内氢键，很难再与水形成氢键，故D

正确；故选BD。

13.锌-空气燃料电池有比能量高、容量大、使用寿命长等优点，可用作电动车动力电

2

源，电池的电解质溶液为KOH溶液，放电时，负极反应为：Zn+4OH--2e-=[Zn(OH)4]o下

列说法正确的是

()

A.放电时，总反应为：2[Zn(OH)4|2-=2Zn+O2T+4OH-+2H2。

B.该隔膜为阴离子交换膜，允许OH通过

C.充电时，电解质溶液中pH逐渐增大

D.充电时，当生成O.lmolCh时，流经电解质溶液的电子约为0.4mol电子

【答案】BC

【解析】A项,放电时，总反应为:2Zn+O2f+40H+2H2O=2[Zn（OH）4]2-,故A错；B

项，由题意可知Zn电极为负极，电池的电解质溶液为KOH溶液，放电时，负极反应为：

2

Zn+4OH-2e-=[Zn（OH）4]-,即由正极向负极移动，所以该隔膜为阴离子交换膜，允许0匹

通过，故选B；C项,由充电时，总反应为：2[Zn（OH）4产=2Zn+O2f+4OH-+2H2。可知,充

电时溶液中0H-浓度增大，故pH增大，故选C；D项，电子不能通过电解质溶液，所以充

电时，当生成O.lmolCh时，流经电外电路的电子约为0.4mol电子，故D不选。故选BC。

13

14.合成氨反应3N2（g）+：H2（g）UNH3（g）是目前最有效工业固氮的方法，解决数亿人

口生存问题。科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表

面的物种用“ad”表示。

反应历程

下列说法错误的是（）

A.该合成氨反应的△H=-46kJ/mol

B.活化能最大的一步反应的方程式为Nad+Had=NHad

C.升高温度、增大压强均能提高原料的平衡转化率

D.加入催化剂能降低反应活化能，加快正反应速率

【答案】C

【详解】A项，合成氨反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以反应为放热

反应，放热反应的AH<0,故A正确；B项，从图中可以看出，活化能最大的一步反应是

Nad+H；K）=NH“i,活化能高于106kJ/moL故B正确；C项，合成氨反应是放热反应，升高温

度，平衡逆向移动，降低原料的平衡转化率；合成氨反应是气体体积减小的反应，增大压强，

平衡正向移动，可以提高原料的平衡转化率，故C错误；D项，催化剂能降低反应的活化

能，加快正逆反应速率，故D正确；故选C。

15.25℃时，将SCh通入蒸储水中模拟酸雨形成过程,实验数据如图。已知K；u（H2so3）=10

-2,Ka2（H2so3）=10-7。下列说法不正确的是（）

546

A.300s未通02时溶液中c(H2so3)=10--molL^

B.400s时溶液中c(HSO3-)+c(SO32-)+c(SO42-)+c(H2SO3)»10-4-73mol-L~1

C.600s时，溶液中c(H+)约为术0产)2倍

D.由图推知，H2O2氧化性大于02

【答案】BD

【解析】由图示得300s未通。2时pH=3.73,C(H+)=10373,溶液中的氢离子主要由亚硫

酸的一级电离产生，c(HSCh》c(H+),则Kai(H2so3)=C2(H+)/C(H2so3)=10-2,则c(H2so3)=10

F46moiir,A项正确；由A可知，在300s时;溶液中的含硫粒子主要为HSO:其浓度约

:!

为10-3.73。在400$时，有部分含硫粒子被氧化为SCU2-,根据物料守恒可得：C(HSO3)+C(SO3

237J1

^)+C(SO4)+C(H2SO3)~10molL,B项错误;由图知,600s时,溶液中亚硫酸被氧化成

硫酸，硫酸属于强电解质，所以溶液中c(H+)约为c(SCU2-)2倍，C项正确；由于双氧水可溶

于水，而氧气难溶于水，在双氧水和氧气的浓度不同的条件下，无法比较H2O2与02的氧化

性，D项错误。

三、非选择题：本题共5小题，共60分。

16.(12分)铝热法冶炼金属铭的矿渣中含有C&Ch、AI2O3及少量FezCh,从中提取格与

铝有酸法和碱法两种工艺。请回答：

I.酸法。矿渣经硫酸浸取后，浸取液通过电沉积得到单质Cr；向剩余溶液中加碱回收

得至ljA1(OH)3O

(1)为提高矿渣的浸取率，可采取的措施有(写出两点)。

(2)电沉积时，阴极的电极反应式为。

II.碱法。工艺流程如下：

已知：①“焙烧”后固体成分为NazCrOhNaAlCh、NaFeCh。

②Al。2、ZM+均可与EDTA1：1结合成络离子；Z/+可与PAN1：1结合成紫红色络合

物，且结合能力弱于EDTA。

(3)浸渣的主要成分为Fe(OH)3o则“浸取”时发生反应的离子方程式为o

(4)“浸取”后所得溶液中A1的含量可用EDTA滴定法测定：

①取20.00mL浸取液于锥形瓶中，加入cimohL'EDTA标准液％mL(稍过量)；

②依次用盐酸、醋酸钠一醋酸缓冲溶液调溶液至酸性，加热后滴入PAN指示剂；

③用c2moi•I/ZnSCU标准液滴定至溶液恰好呈紫红色，消耗标准液3mL。则“浸取”后

所得溶液中A1的含量为g・L」(填计算式即可)。

(5)“碳分”时通入CO2后，通过(填操作名称)，即可得到纯净的A12O3。

(6)“还原”时发生主要反应的离子方程式为。

(7)“沉淀”时，当c(Cr3+)<10-5mol«L-'时，应调节溶液的pH至少为。

(Kp[Cr(OH)3]=1.0x10-32)

【答案】(1)适当增加硫酸浓度、升高反应温度、减小矿渣粒径、增加浸取时间、搅拌(任

3+

意两点)(2分)(2)Cr+3e=Cr(l分)(3)FeO2-+2H2O=Fe(OH)3；+OH-(1分)

(4)27(CN£VJ0分)(5)过滤、洗涤、加热(2分)

22+23+22+

(6)8CrO4+3S2O3+34H=6SO4+8Cr+17H2O或4Cr2O7+3S2O3+26H=6

SOF+8Cr3++13H20(2分)(7)5(2分)

【解析】I.(1)酸浸时，可采用适当增加硫酸浓度、升高反应温度、减小矿渣粒径、增

加浸取时间、搅拌等方法提高矿渣的浸取率；(2)电沉积时，C3+在阴极得到电子生成Cr,电

极反应式为Cr3++3e-=Cr；II.(3)根据上述分析可知，加水浸取，发生反应

Fe02+2H2O=Fe(OH)31+OH,浸渣为Fe(OH)3；(4)已知AlCh.Zr?+均可与EDTA以1：1结

合成络离子；Zn2+可与PAN1：1结合成紫红色络合物，且结合能力弱于EDTA,则A102-消

耗的EDTA的物质的量为(ciV-c2V2)xlO-3moi,则Al的物质的量为(ciVi-c2V2内10、。1,其

质量为27g/molx(ciV「c2V2)xlO-3mo[=27(ciVi-c2V2)x|(Pg,则溶液中Al的含量为

27(c》-c2V2)xl()3g=27(cM-c2V2)；⑸“碳分”时，向浸取液中通入CCh,发生反

20x10120

应2H2O+NaAlO2+CO2=NaHCO3+Al(OH)3],过滤得到A1(OH)3沉淀，将沉淀洗涤后加热可

直接分解得到纯净的AI2O3；(6)过滤后滤液中含有NazCrO」，再向滤液中加入Na2s2O3和稀

硫酸，NazCrOu被还原为CF+,根据氧化还原反应得失电子守恒规律可得，反应的离子方程

2+23+22+

式为8CrO4+3S2O？-+34H=6SO4+8Cr+17H2O或4Cr2O7-+3S2O3-+26H=6

23+

SO4+8Cr+13H2O;(7)根据沉淀溶解平衡Cr(OH)3。3++30匕可得，

3+33+51

A^>[Cr(OH)3]=c(Cr)-c(OH-),则当c(Cr)=10-mol»L-时，

(OH)黑消=10'molE1,则pOH-lglc(OH)]=9,

pH=14-pOH=5,所以应调节溶液的pH至少为5。

17.(12分)点击化学的代表反应为铜催化的叠氮-焕基Husigen环加成反应,NaN3、SO2F2、

FSO2N2等均是点击化学中常用无机试剂.回答下列问题：

(1)基态Cu原子价电子排布式为；基态N原子未成对电子有个。

(2)F、0、N的电负性从小到大的顺序是。

(3)SO2F2中硫原子价层电子对数目为；SO2F2的沸点比FSO2N3的低，其主

要原因是O

(4)NaN3是HN3的钠盐，下列有关HNj说法正确的是(填字母)。

a.HN3分子呈直线型b.HN3分子间存在氢键

c.HN3中氮原子杂化方式只有spd.HN3与H0CN互为等电子体

⑸是一种叠氮-快基Husigen环加成反应产物，每个该分子中含有

___________个G键。

(6)CuBr是点击化学常用的催化剂，其晶胞结构如图所示，晶胞参数为apm。

己知①、②号铜原子坐标依次为(0,0,0)、0,-),则③号漠原子的坐标为

;设NA为阿伏加德罗常数的值,CuBr的密度为g-cm%列出计算式)。

【答案】(1)34。4sP分)3(1分)(2)N<O<F(1分)

(3)4(1分)两者均为分子晶体，SO2F2的相对分子质量小，范德华力较弱(2分)

(4)bd(2分)(5)19(1分)

1334x144。分)

(6)(---)(1分)x1()3Q

444NAXT

【解析】(l)Cu是第29号元素，核外电子排布式为[Ar]3d”>4si,属于洪特规则的特例，

价电子排布式为3出。4$|；N是第7号元素，核外电子排布式为Is22s22P3,未成对电子有3

个；(2)同周期元素电负性从左到右依次增大，F、0、N的电负性从小到大的顺序是N<O<F；

⑶SO2F2中硫原子价层电子对数=4+：x(6—2x2-2x1)=4；SO2F2和FSO2N3都是分子晶

体，分子晶体的熔沸点与分子间作用力有关，两物质的分子间作用力均为范德华力，相对分

子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高，故SO2F2的沸点比FSO2N3的低；(4)在HN3中，

与氢相连的第一个N原子给出1个电子，第二个N原子给出两个电子，第三个N给出1个

电子形成一个三中心四电子的大兀键，故靠近H原子的第1个N是sp?杂化，第二个N原

子是sp杂化，结构图为：b=N=N：^。a项，根据分析，HN3的各个原子不在

[=1XH

同一条直线上，所以HNj分子不是直线形，a错误；b项，N的电负性强，对相邻分子的H

有相互作用，分子间可以形成氢键，b正确；c项，根据分析，氮原子杂化方式有sp、sp2,

c错误；d项，HN3与HOCN都是4原子，价电子总数均为16,是等电子体，d正确；故选

bd；(5)单键均为。键，双键中有一条。键一条宽键，苯环中每个C与C之间有一条。键,

下YZ)中共有19条c键;

每个C与H之间有一条。键,(6)①号Cu坐标为(0,0,

0),可认为是原点，②号Cu在前面的面心，坐标为(g,0,g),故正方体的边长为I,

13311

所以③号漠原子的坐标为(二，-);根据均摊法，每个晶胞中Cu的个数为8x^+6、工

44482

4x144

4x144

=4,Br均在体内，个数为4,晶胞密度p=,=汽x103Og/crn\

一3蜡

(axIO"

18.(12分)以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点，

但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。

(1)以甲醇为原料制取高纯H2是重要研究方向。甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个

反应：

主反应：CH30H(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)AH=+49kJ・mo「

1

副反应：H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)AH=+41kJ«mol

①甲醇蒸气在催化剂作用下裂解可得到出和CO,则该反应的热化学方程式为,

既能加快反应速率又能提高CH30H平衡转化率的一种措施是

n(H2O)

②分析适当增大水醇比对甲醇水蒸气重整制氢的好处是.

n(CH3OH)

⑵工业上用CH4与水蒸气在一定条件下制取出，原理为：CHMg)+H20(g)=C0(g)+

3H2®AH=+203kJ«mo|-'

①该反应逆反应速率表达式为：丫逆=1＜阳(30)-3但2),k为速率常数，在某温度下测得

实验数据如表：

CO浓度(mol・L-i)H2浓度(mol・Lr)逆反应速率(mol・Lr・min-i)

0.05Cl4.8

C2C|19.2

C20.158.1

由上述数据可得该温度下，该反应的逆反应速率常数k为L3・mo「3.minr。

②在体积为3L的密闭容器中通入物质的量均为3mol的CH4和水蒸气，在一定条件下

发生上述反应，测得平衡时比的体积分数与温度及压强的关系如图所示：

H：的体积分数%

则压强PiP2(填“大于”或“小于”)；N点vM点v逆(填“大于”或“小于”)；

3

⑶N?和H?生成NH3的反应为N2(g)+]H2(g)=NH3(g)AH(298K)=

WNHJ/p。

-46.2kJ-mol标准平衡常数K*其中p。为标准压强

0("婚产［pOVp0产'

5

(lxlOPa),p(NH3),p(Nz)和p(Hj)为各组分的平衡分压，^np(NH3)=x(NH3)p,

P为平衡总压，x(NHs)为平衡系统中NH3的物质的量分数。已知起始时向一密闭容器中

a3a13

投入5molN2和玄mol凡，反应万N2(g)+y凡⑷NlXg)在恒定温度

和标准压强下进行，NH?的平衡产率为3,则该反应的K°=(用含3的代数式表示)。

下图中可以表示标准平衡常数随温度T的变化趋势的是(填字母)

【答案】(1)①CH30H(g)=CO(g)+2H2(g)AH=+90kJmo「(2分)升温(1分)

②提高甲醇的利用率，有利于抑制CO的生成或抑制副反应发生(2分)

(2)①1.2义1伊(2分)②大于(1分)小于(1分)

(3)4w(2-(o)/3(3)l/2(l-(o)2(2分)D(1分)

1

【解析】⑴①已知ICH30H(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)AH=+49kbmoF；II

1

H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)AH=+41kJ.moF；根据盖斯定律，I+H可得CH.QH(g)

=CO(g)+2H2(g)则AH=+49kJ・mo「i++41kJ・mol'=+90kJmol1,故甲醇蒸气裂解得到

比和CO的化学方程式为CH30H(g)=CO(g)+2H2(g)则AH=+49+41kJ«mol

'=+90kJmol1；反应为吸热反应，升高温度既能加快化学反应速率同时可以促使反应正向

进行，提高CH.QH平衡转化率，而增大压强能加快化学反应速率，但对正反应不利，所以

既能加快反应速率又能提高CHsOH平衡转化率的一种措施是升高温度；②适当增大水醇比

(nH2O：nCH3OH),可视为增大H2O的量，能使CH30H转化率增大，生成更多的H2,抑制

转化为CO的反应的进行，所以适当增大水醇比(nH2O：nCEOH)对甲醇水蒸气重整制氢的

好处为：提高甲醇的利用率，有利于抑制CO的生成；(2)①根据反应的逆反应速率表达式为

33

丫逆=k£：((2。弋3(坨)可知:4.8=kxO.O5xC!；19.2=kxc2xCi；两个式子相除，得到C2=0.2,

再根据第三组数据进行计算，8.1=kx0.2x0.15\解之得k=1.2x104L3.mo[3mi"；②由反应

方程式知，该反应为体积增大的反应，温度不变时时，减小压强，平衡向正方向移动，H2

的体积分数增大，则从图象可以看出，压强R大于巴；温度T3小于T4,温度越高，反应速

率越快，N点反应温度低于M点温度，则N点v小于M点v逆;⑶如果a/2molN2和3a/2mol

H2完全反应则生成amolNfh,NH3的平衡产率为3,则生成的1UNH3尸a3mol,则：

H

N|2(g)=

反应y2(g)'二NH3(g)

开始(mol)0.5a1.5a0

反应(mol)O.5aco1.5acoaco

平衡(mol)0.5a(l-co)1.5a(l-co)aco

平衡混合气体总物质的量=[0.5a(l-«))+l.5a(l-(o)+a(o]mol=a(2-«))mol,

MM)/：…”凡PS=/~-p",标准平衡常数K°

Z—CDZ—CD1—CD

e

p(NH3)/p4-(2-⑼

一面前西丽祈7=373(1-4；该反应为放热反应，所以升高温度，平衡向逆

方向进行，K。减小，纵坐标为IgK'，横坐标为温度，则该曲线为D。

19.(12分)M是一种重要的化工原料。合成M的路线如下：(部分反应条件或试剂略去)

己知：

+特殊溶剂、OH

JRCHCH,C=CHR,»R.-CH-CHj-Ci-CHR,

Na10

②R1CH=CHR2----——>R1COOH+R2coOH

°R1-C-HH-N-R,R.-CH-N-R,

(1)麦芽酚中含氧官能团的名称是黑基、醛键和。

(2)A是苯的同系物，A-B的反应类型是o

(3)B-C所用试剂和反应条件是。

(4)E不能与金属Na反应生成氢气，由麦芽酚和B生成E的化学方程式为

(5)G的结构简式是o

(6)X的分子式为C3H9O2N,X的结构简式是o

(7)设计由B和乙酰乙酸乙酯(CH3coeH2coOC2H5)制OH的合成路线

.(无机试剂任选)。

【答案】(1)羟基(1分)(2)取代反应(I分)(3)NaOH水溶液、加热(1分)

一定条件卜.)*0+HBr(2分)

⑷

(5)(2分)(6)H?NCH2cHOHCH20H(2分)

CH3COCHCOOC;H5

l)OH、△

(7)CH3coeH28OC2H5GH，CH?Br>2)H+-

00

OH(3分)

、Cflh

【解析】根据题意，A是苯的同系物，A发生取代反应生成B,根据B分子式知，A为

7x2+2-6

«,B为,D不饱和度=---------=5,苯环的不饱和度是4,则D中还含有

2

碳氧双键，为则C为0^CH2°H；B和麦芽酚发生取代反应生成E,E、D

发生信息①的反应，E不能与金属Na反应生成氧气，则B中浸原子和麦芽酚中的-OH发生

Q；根据信息①知，生成的F为&XSig'F

取代反应，则E为

OH

发生消去反应生成G为,G发生信息②的反应;X的分子式为C3H9O2N,

\ACH-CH-O

生成J的反应为信息③的反应，为取代反应，X为H2NCH2CHOHCH2OH,K发生三步反应

生成M,Y的分子式为C4H1QN,Y与X具有相同种类的官能团，为H2NCH(CH3)CH2CH2OH„

(1)麦芽酚中含有笆能团的名称是埃基、叫键、碳碳双键和羟基，其中含氧官能团的名称是

翔基、酸键和羟基；(2)根据分析，A是苯的同系物，A为B为A发生取代

反应生成B,A-B的反应类型是取代反应；(3)B为，B和NaOH

的水溶液在加热条件下发生水解反应生成C,B—C的反应条件是NaOH水溶液、加热；(4)E

不能与金属Na反应生成氢气，E为BO：B和麦芽酚发生取代反应生成E,

O+HBr；⑸根据

生成E的化学方程式为

分析，G的结构简式是为O-CH,-Q；(6)根据分析，X的分子式为C3H9O2N,X的结

\ACH-CH-O

构筒式是FhNCH2cHOHCH2OH；(7)B为，首先与乙酰乙酸乙酯

CH3COCHCCXDC;H5

(CH3coeH2coOC2H5)发生取代反应生成|=,最后发生碱性条件下水解

CH,©

然后酸化得到目标产物，合成路线流程图为：CH3coeH2coOC2H5例史机＞

00

CH3COCHCOOC:H5

I)OH\A

OIIo

CH,

20.（12分）磷化铝（A1P）是一种常用于粮食仓储的广谱性熏蒸杀虫剂，遇水立即产生高

毒性气体P