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文档简介
2021届黑龙江省哈尔滨三中高考化学三模试卷
一、单选题(本大题共7小题,共42.0分)
1.图为周期表的一小部分,4、B、C、0、E的位置关系如图所示。其中B元素最高价是最低负价
绝对值的3倍,它的最高氧化物中含氧60%.下列说法正确的是()
rub
C
A.4元素与B元素组成的化合物分子为1/形
B.B元素最高价氧化物对应的水化物是强酸
C.A、B、C三种元素氢化物的熔点依次升高
D.气态氢化物的稳定顺序:D>B>E
2.下列有关同分异构体数目(不考虑立体异构)的叙述正确的是()
A.与/心互为同分异构体的芳香煌有3种
B.八/它与硝酸反应,可生成4种一硝基取代物
C.L”与两分子浪发生加成反应的产物,理论上最多有3种
D.分子式为C7&6的烧,分子中有4个甲基的同分异构体有4种
3.下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是()
选项实验操作实验现象结论
A向NazSiOs溶液中通入适量CO2气体出现白色沉淀“2。。3的酸性比/Si/强
B向无色溶液中加硝酸酸化的BaC%溶液出现白色沉淀原溶液中一定含S。广
C将气体X通入品红溶液中红色褪去X一定是5。2
D向某溶液中先加氯水再加KSCN溶液溶液呈血红色原溶液中一定含Fe2+
A.AB.BC.CD.D
2-812
4.在18冤时,H2s。3的Ki=1.5x10-.K2=1.0x1。5,“2s的,=9.1XlO,^=1.1XIO-,
则下列说法中正确的是()
A.亚硫酸的酸性弱于氢硫酸
B.亚硫酸溶液的酸性一定强于氢硫酸溶液
C.氢硫酸的酸性弱于亚硫酸
D.多元弱酸的酸性主要由第二步电离决定
5.香花石由前20号元素中的6种组成,其化学式为乂3匕3皿/?4)372,X、八Z为金属元素,Z的最
外层电子数与次外层的相等,X、Z位于同主族,八Z、R、7位于同周期,R最外层电子数为次
外层的3倍,7无正价,X与R原子序数之和是W的2倍.下列说法错误的是()
A.原子半径:Y>Z>R>T
B.气态氢化物的稳定性:W<R<T
C.最高价氧化物对应的水化物碱性:X>Z
D.XR2,WK两化合物含有的化学键的类型相同
6.利用阳离子交换膜电解槽电解饱和食盐水时,以下工艺不正确的是()
A.用石墨作阳极B.用铁丝网作阴极
C.饱和食盐水注入电解槽的阴极室D.电解前必须精制粗食盐水
7.下列有关溶液的叙述中,正确的是()
A.中和10mLO.lmol-「1醋酸与中和100mLO.Olmol■广】的醋酸所需同种碱溶液的量不同
B.常温下,等体积的pH=3的酸溶液和pH=11的碱溶液混合,混合后溶液的pH=7
C.常温下,体积相等、pH相同的盐酸和硫酸溶液,两溶液溶质的物质的量浓度相等
D.常温下,pH=3的甲酸溶液的c(H+)与pH=11的氨水溶液的c(OH-)相等
二、实验题(本大题共1小题,共15.0分)
8.草酸铁晶体【F02(。2。4卜H2O,M=(376+18x)gmol]通过相关处理后能做净水剂,110?可
完全失去结晶水。为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量,某小组做了如下实验
步骤1:称量5.2g草酸铁晶体进行处理后,配制成250mL一定物质的量浓度的溶液
步骤2:取所配溶液25.00mL于锥形瓶中,先加足量稀/S/酸化,再用一定浓度的KMn/溶液滴定
至草酸恰好被全部氧化成CO2,同时被还原成”4+.向反应后的溶液中加入锌粉,加热至
溶液浅黄色刚好消失,过滤、洗涤,将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中,此时溶液仍呈酸
性。
步骤3:用0.0200mo>LTKMn04溶液滴定步骤2所得溶液至终点,消耗KMnCU溶液比U,滴定中
Mn04被还原成+
重复步骤2、步骤3的操作2次,且步骤3中消耗KMnQ溶液分别为彩mL、V3mL.
记录数据如下表
实验编号KMnOq溶液浓度(znol-L-1)KMZIO4溶液滴入的体积(加/)
10.0200匕=20.02
20.0200V2=23.32
30.0200V3=19.98
2++2+3+
提示I:Mnt)4+5Fe+8H=Mn+5Fe+4W20;
n:Fe3+的稀溶液呈浅黄色,MM+几乎无色。
回答下列问题:
(1)草酸铁与FeC%等在生活中均能做净水剂,请写出FeC,3水解的离子方程式
(2)步骤1和步骤3中使用的仪器除托盘天平、胶头滴管、铁架台、滴定管夹、烧杯、玻璃棒外,
还需(填序号);
A.酸式滴定管B.碱式滴定管C.锥形瓶D.漏斗E.2507nL容量瓶
(3)步骤2中的滴定操作是否需要指示剂(填“是”或“否”),其滴定终点的判断方法是
加入锌粉的目的是(用离子方程式表示)
(4)步骤3中,下列滴定操作使测得的铁含量偏低的有
A.滴定管用水洗净后直接注入0.0200mo1・L次MnCU溶液
B.滴定管尖嘴滴定前有气泡,滴定后气泡消失
C.读取KMnCU溶液体积时,滴定前平视,滴定后俯视
(5)实验测得该晶体中结晶水的个数x为
三、简答题(本大题共4小题,共51.0分)
9.甲烷水蒸气重整制取合成气的反应如下:。/(9)+/。(9)W。0(9)+3H2(9)△"=+206kJ-
moZ-1»
请回答下列问题:
(1)上述反应能自发进行的理由是,条件是o(填“低温”、“高温”或“任何条
件”)
(2)向体积为2Z,的密闭容器中,按双为。):M(C“4)=1投料:
a.保持温度为A时,测得c“4(g)的浓度随时间变化曲线如图1所示。
b.其他条件相同时,在不同催化剂(I、n、皿)作用下,反应相同时间后,c“4的转化率随反应温度
的变化如图2所示。
①结合图1,写出反应达平衡的过程中的能量变化:吸收kJ.(用含有x、y的代数式表示)
②在图1中画出:起始条件相同,保持温度为72(72>71)时,c(C“4)随时间的变化曲线。
③根据图2判断:
"a点所处的状态不是化学平衡状态,理由是o
El.C4的转化率:c>b,原因是。
(3)设起始整翳=Z,在恒压(P。)下,平衡时s(CH。与Z和7(温度)的关系如图3所示:(其中9(。生)
为C“4的体积分数)
①比较图3中a、b与3的大小关系。(请按从大到小的顺序书写)
②对于气相反应,用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数,记作
如p(B)=p-x(B),p为平衡总压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。则图3中X点0寸,Kp=
10.以硫铁矿烧渣(含北2。3、Fe3o4,42。3、SiC>2等)为原料,制取安全高效的水处理剂高铁酸钾
(QFeOD和软磁用所2。3的工艺流程如图:
:■丁aB,
已知:①FeO1-在强碱性溶液中稳定,但在Fe(OH)3,催化作用下会发生分解。
②生成氢氧化物的P"如表所示
氢氧化物攸。")3Fe(OH)2Fe(OH)3
开始沉淀时3.46.31.5
完全沉淀时4.78.32.8
I.在制备高效的水处理剂高铁酸钾过程中:
(1)滤渣A是(填化学式)。
(2)加NaC,。“氧化”时发生反应的离子方程式为。
(3)在控制其他条件不变的情况下,探究保持Fe2(S“)3和WaOH总质量不变,改变其质量比对
七八。4产率的影响,实验结果如图1所示当质量比大于0.55时,占生。4的产率下降,原因可能
是o
(4)加入饱和K。”能生成七”。4的原因是。
n.在制备软磁用/=>2。3的过程中
(5)过程I的目的是O
在过程I中,对滤液A稀释不同倍数后,加入等质量的过量铁粉,得出Fe3+浓度、还原率和反
应时间的关系如图2所示:综合上述实验结果:选择稀释后c(Fe3+)为1.67no/"T左右的理由是
c(Fru).LS7in4n.
%.20:350:50%50:80勺5
/»[FeXSOihJ
«KNaOH)
图i00204060M)100
1/aun
图2
-1122
(6)已知“2。。3的Ki=4.4x10-7,■=4.7x10-11,Ksp(FeC03)=3.1x10;noZ-L-,过
程II中加入NH4HCO3溶液,当c(HC0l)=0.00bno>LT时,溶液中Fe2+刚好沉淀完全,此时
溶液pH约为(计算结果取整数)。
(7)过程HI反应的化学方程式。
11.重金属的化合物易对环境造成污染及引起人体伤害,元素种本身无毒,
其存在于自然界各种金属矿中,它主要以各种碑化物的形式经呼吸道、
消化道、皮肤进入体内引起人体中毒。回答下列问题:
(1)基态碑原子核外电子排布中有个未成对电子;第一电离能数据
/(4s)大于/(Se),可能的原因是o
(2)碑烷(As%)的空间构型为;碑烷中心原子杂化方式为Ms%的熔沸点高于P/,
其主要原因是。NasAsQj可作杀虫剂,其组成元素的电负性大小顺序是»
(3)碑与纲(加)形成的化合物(X)具有优良的光电性能,广泛应用于光纤通信用激光器,其立方晶胞结
构如图所示,晶胞边长a=666.67pm,则其密度为g/cm3o(边长a可用2000/3近似计
算,设N4=6.0X1023moZ-1)
(4)已知碑黄铁矿(FeAsS)煨烧可生成砒霜G4S2O3)和红棕色固体,则该反应的化学方程式为
12.对乙烯基苯甲酸是重要的医药中间体,广泛应用于合成感光材料.对乙烯基苯甲酸可通过如下
反应合成.
,一定条件口
反应①:
HOOC+CH2=CH2--------AHOOC+HI
TTT
(1)下列关于化合物/和化合物〃的说法,正确的是.
A.化合物/能与新制的Ca(O“)2反应
B.均可发生酯化反应和银镜反应
C.化合物〃能使KMnO4溶液褪色
D.lm由化合物〃最多能与56山/反应
(2)化合物〃的分子式为,化合物〃在催化剂条件下生产高分子化合物的反应方程式______.
(3)化合物〃可由芳香族化合物BI通过消去反应获得,HI和Cu共热的产物能发生银镜反应,写出化合
物HI的结构简式;
(4)化合物。是化合物〃的同分异构体,且化合物。遇FeC13溶液显紫色,苯环上的一氯代物只有2种,
写出化合物"的结构简式_(写一种).
(5)利用类似反应①的方法,仅以澳苯和乳酸广西,:8011)为有机物原料合成化工原料
肉桂酸(。^3码8^),涉及的反应方程式为.
参考答案及解析
1.答案:B
解析:解:44为。元素、B为S元素,二者可以形成SO2、S03,SO2为形结构,但5。3为平面正三
角形,故A错误;
B.B为氯元素,其最高价氧化物对应的水化物为“67。4,HC/O4属于强酸,故B正确;
C.4B、C三种元素的氢化物分别为“2。、MS、”2Se,水分子之间存在氢键,沸点最高,故C错误;
D.非金属性:D(P)<B(S)<E(C,),故氢化物稳定性:D<B<E,故D错误。
故选:B。
B元素最高价是最低负价绝对值的3倍,贝情元素最高正价为+6价,其最高价氧化物化学式表示为8。3,
又最高氧化物中含氧60%,令B元素相对原子质量为b,则黑jx100%=60%,解得6=32,故
B为S元素,由元素在周期表中相对位置可知,4为。元素、C为Se、。为P元素、E为CI。
本题考查结构性质位置关系应用,关键是计算推断B为硫元素,熟练掌握元素周期律表与元素周期律,
注意氢键对物质性质的影响。
2.答案:D
解析:解:4/的分子式为C8%,与其互为同分异构体的芳香垃为苯乙烯,有1种,故A错
误;
B.OC?为对称结构,如0^与硝酸反应,可生成5种一硝基取代物,故B错误;
c.因分子存在三种不同的碳碳双键,如图所示1n②,1分子物质与2分子B「2加成时,可以在①②
为
的位置上发生加成,也可以在①③位置上发生加成或在②③位置上发生加成,还可以1分子8万在
①②发生1,4-加成反应,另1分子8r2在③上加成,故所得产物共有四种,故c错误:
D.分子式为C7H16的烧,分子中有4个甲基的同分异构体可看作正戊烷中间3个碳原子上的氢原子被2
个甲基取代,2个甲基在同一碳原子有2种,在不同碳原子有2种,合计有4种,故D正确;
故选:D。
A.根据分子式为C8H8,确定芳香烧;
B.根据“原子的种类确定一硝基取代物;
c.根据碳碳双键的位置不同确定其加成产物;
D.结合正戊烷的结构以及C7H16的煌来进行确定。
本题考查同分异构体知识,为高频考点,侧重考查学生的分析能力,注意把握有机物同分异构体的
判断角度和方法,题目难度中等。
3.答案:A
解析:解:4发生强酸制取弱酸的反应,白色沉淀为硅酸,可知碳酸的酸性大于硅酸的酸性,故A
正确;
B.白色沉淀可能为力gC/,原溶液中可能含氯离子,故B错误;
C.X可能为氯气、二氧化硫等,均使品红褪色,故C错误;
D.先加氯水可氧化亚铁离子,不能排除铁离子的干扰,检验亚铁离子应先加KSCN,后加氯水,故D
错误;
故选:4。
A.发生强酸制取弱酸的反应;
B.白色沉淀可能为
C.X可能为氯气、二氧化硫等;
D.先加氯水可氧化亚铁离子,不能排除铁离子的干扰。
本题考查化学实验方案的评价,为高频考点,把握物质的性质、反应与现象、离子检验、实验技能
为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意实验的评价性分析,题目难度不大。
4.答案:C
解析:
本题考查了弱电解质的电离,明确弱酸电离平衡常数与酸性强弱的关系即可解答,知道酸的电离平
衡常数还与酸根离子水解程度有关,易错选项是B,注意:酸的电离平衡常数大不能说明该酸溶液酸
性一定强,为易错点.
A.相同温度时,H2s。3的第一电离平衡常数大于“25,酸的电离平衡常数越大,其酸的酸性越强,所
以亚硫酸的酸性大于氢硫酸,故A错误;
B.酸溶液的酸性强弱与溶液中氢离子浓度成正比,如果亚硫酸溶液中氢离子浓度小于氢硫酸,则亚
硫酸溶液的酸性小于氢硫酸,故B错误;
C.根据A知,亚硫酸的酸性大于氢硫酸,故C正确;
D.多元弱酸是分步电离的,第一步远远大于第二步,所以酸的酸性强弱取决于第一步电离,故D错
误。
故选Co
5.答案:D
解析:解:7无正价,则7为氟元素;八Z、R、7位于同周期,则在第二周期,由R最外层电子数为
次外层的3倍,则R为氧元素;Z的最外层电子数与次外层相等,贝IJZ为被元素;八Z为金属元素,丫在
第二周期,则y为锂元素;X、Z位于同主族,则X为镁元素或钙元素;若X为镁元素,则由X与R原子
序数之和是W的2倍,则詈=10,推出弘为就元素不符合题意,若X为钙元素,则由X与R原子序
数之和是W的2倍,等=14,推出W为硅元素,即X为钙元素、勿为硅元素,
即X为钙元素、y为锂元素、Z为镀元素、R为氧元素、W为硅元素、7为氟元素符合题意;
A、y为锂元素、Z为镀元素、R为氧元素、T为氟元素,位于同周期,元素的原子半径从左向右半径
在减小,故A正确;
B、W为硅元素、R为氧元素、7为氟元素,非金属性F>0>Si,则气态氢化物的稳定性W<R<T,
故B正确;
C、X为钙元素、Z为镀元素,钙的金属性强,则最高价氧化物对应的水化物碱性X>Z,故C正确;
D、XU2、两化合物。。。2、SiO2,fa。?含有的化学键分别由离子键和共价键,Si。?只含有共价
键,故D错误,
故选:D。
7无正价,贝疗为氟元素;八Z、R、7位于同周期,则在第二周期,由R最外层电子数为次外层的3倍,
则R为氧元素;Z的最外层电子数与次外层相等,贝IJZ为被元素;八Z为金属元素,丫在第二周期,
则y为锂元素;X、Z位于同主族,则X为镁元素或钙元素;若X为镁元素,则由X与R原子序数之和是
〃的2倍,则巧2=10,推出“为速元素不符合题意,若X为钙元素,则由X与R原子序数之和是W的
2倍,殁=14,推出W为硅元素,即X为钙元素、勿为硅元素,符合题意;
A、利用电子层越多,原子半径越大,同周期元素的原子半径从左向右半径在减小;
B、非金属性越强,则气态氢化物越检定;
C、金属性越强,则最高价氧化物对应的水化物碱性越强;
D、根据常见元素的化合价及化合价原则来分析.
本题考查学生利用元素的位置及原子的结构来推断元素,然后利用元素周期律及化合价知识来解答
即可,题目难度中等.
6.答案:C
解析:解:4电解饱和食盐水时阳极上氯离子放电生成氯气,所以要用惰性电极,如石墨,故A正
确;
B.阴极上发生还原反应,金属单质可以导电但不能被还原,所以可用铁丝网作阴极,故B正确;
C.饱和食盐水中的氯离子要在阳极放电,该工艺采用阳离子交换膜,氯离子无法通过阳离子交换膜,
所以只有将饱和食盐水注入阳极室氯离子才能在阳极反应,故C错误;
D.粗盐中含有杂质离子,为防止杂质离子放电产生杂质,需要对食盐进行精制除去杂质后进行电解,
故D正确;
故选:Co
电解食盐水时,石墨做阳极发生氧化反应,氯离子失电子生成氯气,铁丝网做阴极,溶液中氢离子
得到电子生成氢气,为防止阴极生成的氢氧根移动到阳极与氯气反应,所以采用阳离子交换膜。
本题考查了电解原理的应用,熟悉电解饱和食盐水时的电极反应是解题关键,题目难度中等.
7.答案:D
解析:解:4中和醋酸需要同种碱的物质的量与酸的物质的量成正比,与其浓度大小无关,两种醋
酸的物质的量相等,所以消耗碱的物质的量相等,故A错误;
B.常温下,等体积的pH=3的酸溶液和pH=11的碱溶液混合,如果酸碱都是强电解质,则混合溶
液呈中性,如果酸是弱酸,混合溶液呈酸性,如果碱是弱碱,则混合溶液呈碱性,所以混合后溶液
的pH可能大于7、小于7或等于7,故B错误;
C.盐酸是一元强酸、硫酸是二元强酸,常温下,体积相等、pH相同的盐酸和硫酸溶液,两溶液溶质
的物质的量浓度不等,且n(HCZ)=2n(H2soD,故C错误;
D.常温下,甲酸中c(H+)=10-PH=10-3^0,〃、氨水中以。“-)=岛=热=出4=
10~3mol/L,故D正确;
故选D.
A.中和醋酸需要同种碱的物质的量与酸的物质的量成正比,与其浓度大小无关;
B.常温下,等体积的pH=3的酸溶液和pH=11的碱溶液混合,混合后溶液的pH可能大于7、小于7
或等于7;
C.盐酸是一元强酸、硫酸是二元强酸;
D.常温下,甲酸中C(H+)=1(TPH、氨水中式。"-)=焉=赢.
本题考查了酸碱混合溶液定性判断,根据酸碱的相对强弱再结合物质的性质分析解答,注意4中消耗
碱的物质的量与酸的浓度无关,为易错点.
8.答案:?63++3"2。二F6(0")3(胶体)+3"+ACE否加入最后一滴KMnC>4溶液时,溶液变
为浅紫红色,且30s内浅紫红色不褪去2Fe3++Zn=2Fe2++Zn2+C8
解析:解:(1)草酸铁溶液中铁离子水解生成氢氧化铁胶体,胶体具有吸附悬浮杂质的作用,反应的
离子方程式为:Fe3++3H2。=Fe(OH)3(胶体)+3H+,
故答案为:属3++3%。=尸6(0“)3(胶体)+34+;
(2)步骤1:称量4.66g草酸铁晶体进行处理后,配制成250mL一定物质的量浓度的溶液,结合配制溶
液的步骤为:称量、溶解、转移、定容、摇匀等步骤选择需要的仪器主要有:托盘天平、烧杯、玻
璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管等,步骤3:用0.0200mo//LKMn04溶液滴定步骤2所得溶液至终点,
高锯酸钾溶液具有强氧化性,能腐蚀橡胶管,需要盛放在酸式滴定管则,滴定过程中需要锥形瓶、
铁架台等,该实验步骤1和步骤3中使用的仪器除托盘天平、铁架台、滴定管夹、烧杯、玻璃棒外,
需用下列仪器中的4、C、E、
故答案为:ACE-,
(3)高铳酸钾溶液为紫红色,步骤3滴定时不需要选择指示剂,反应终点判断为:加入最后一滴KMn/
溶液时,溶液变为浅紫红色,且30s内浅紫红色不褪去,加入锌粉的目的是还原铁离子,将Fe3+还
原为Fe?+,反应的离子方程式:2Fe3++Zn=2n2++2/+,
故答案为:否;加入最后一滴KMTI。,溶液时,溶液变为浅紫红色,且30s内浅紫红色不褪去;2/^3++
Zn=2Fe2++Zn2+;
A.酸式滴定管要用标准液润洗,滴定管用蒸僧水洗涤后,立即装入标准液,标准液浓度减小,消耗
标准液体积增大,测定结果偏高,故A不符合;
B.滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,读取标准溶液体积增大,测定结果偏高,故B不
符合;
C.读取标准液体积时,滴定前平视读数,滴定后俯视读数,读取标准溶液体积减小,测定结果偏低,
故C符合;
故答案为:C;
(6)用0.0200nio〃LKMn04溶液滴定步骤2所得溶液至终点,消耗KMnO,溶液匕m3滴定中MnQT被
还原成Mn2+。
重复步骤2、步骤3的操作2次,分别滴定消耗0.0200zno//LKMn04溶液为彩、V3mL,计算平均值,
实验2数值误差较大舍去,消耗体积U=2。。2;19.98a=20.00mL
铁元素守恒,高铳酸钾溶液滴定亚铁离子发生的反应为:
2++2+3+
5Fe+MnO*+8H=Mn+5Fe+4H2O
51
n0.0200mol/Lx0.0200L
n=0.002moZ,
250疝溶液中含铁元素物质的量=0.002mo/x鬻=0.02mol,Fe2(C2O4)3•血。物质的量=
O.Olmol,
5.20g草酸铁晶体摩尔质量=0黑袱=520g/mol,
八2«2。4)3“,2。=520,
x=8,
故答案为:8。
(1)草酸铁溶液中铁离子水解生成氢氧化铁胶体,胶体具有吸附悬浮杂质的作用;
(2)步骤1:称量4.66g草酸铁晶体进行处理后,配制成25(hnL一定物质的量浓度的溶液,结合配制溶
液的步骤为:称量、溶解、转移、定容、摇匀等步骤选择需要的仪器,步骤3:用OSOOmol/LKMn/
溶液滴定步骤2所得溶液至终点,需要锥形瓶、滴定管等;
(3)高镒酸钾溶液为紫红色,滴入最后一滴溶液变为紫红色不变;加入锌粉的目的是还原铁离子;
(4)依据滴定误差分析的方法判断,误差可以归结为标准液的体积消耗变化分析误差,c(待测)=
C(标准)"(标准)
~•待测)~;
A.酸式滴定管要用标准液润洗;
B.滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,读取标准溶液体积增大;
C.读取标准液体积时,滴定前平视读数,滴定后俯视读数,读取标准溶液体积减小;
(5)根据离子方程式计算,Mn。7氧化二价铁离子生成方3+,Mn。屋被还原为Mn2+,结合原子守恒和
电子守恒配平书写离子方程式,结合定量关系计算,n(Fe)=5n(MnOQ,可以计算n(Fe),然后可
以计算晶体中产02(。2。4)3物质的量,根计算摩尔质量得到x的值。
本题考查了物质性质的实验探究,实验方案的设计与分析计算,主要是滴定实验的过程分析和误差
分析,掌握基础是关键,题目难度中等。
9.答案:AS〉。高温412(%-y)催化剂不能改变物质的平衡转化率;750久时,反应相同时间,
a点对应的C“4的转化率低于使用I时C%的转化率温度升高,反应速率增大b>3>a0.054照
解析:解:(l)C”4(g)+“2。(9)UCO(g)+3H2(g)&H=+206kJ-mor1,该反应的4H>0,△S>
0,△G=△H-T△S,要使反应自发进行,高温时AGCO,故反应高温下自发进行,
故答案为:AS〉。:高温;
(2)①结合图1,转化为甲烷为(x-y)mo〃Lx2L=2(x-y)mol,且物质的量与热量成正比,由
C/(g)+”2。(。)CCO(g)+3H2S)AH=+2060可知,bnol甲烷完全反应吸收206©的
热量,平衡时转化的甲烷为2(x-y)mo/,共吸收412(x-y)k/的热量,
故答案为:412(x-y);
②起始条件相同,保持温度为72(/2>匚)时,温度越高,达到平衡的时间越短,。“4(。)+“2。(。)=
CO(g)+3H2(。)△"=+2060•mor1,温度越高,平衡正向移动,甲烷的转化率会增大,故c(C%)
随时间的变化曲线
故答案为:
③团.催化剂不能改变物质的平衡转化率;75CTC时,反应相同时间,a点对应的C“4的转化率低于使
用I时C4的转化率,a点所处的状态不是化学平衡状态,
故答案为:催化剂不能改变物质的平衡转化率;750久时,反应相同时间,a点对应的C,4的转化率
低于使用I时的转化率;
团.相同催化剂时,升高温度平衡正向移动,转化率增大,温度c>b,C“4的转化率:c>b,
故答案为:温度升高,反应速率增大;
(3)①起始嘤管=Z=3,Z越小,说明甲烷相对越多,达到平衡时甲烷的含量越多,则b>3>a,
'n(CH4)
故答案为:b>3>a;
②X点时,Z=3,设甲烷的的起始物质的量为a,水蒸气为3a,甲烷的消耗量为x,结合三段式可以
得到:
。“4(9)+“2。(9)=。。(9)+3“2(9)(单位:山出)
起始量:a3ao0
转化量:XXX3%
平衡量:a-x3a-xx3%
a-x
X点时,甲烷的体积分数为10%,n(C%)x100%
10%,解得a=2x,平衡时混合气体的总物质的量=4a+2x=10x,平衡时甲烷的物质的量分数等
于品=0,,水蒸气的物质的量分数等于熊=0.5,一氧化碳的物质的量分数等于品=0」,
氢气的物质的分数为盛=03降=舞翳察=0.054P3
TTU-।尸oXU.J.X尸0XU.〉
故答案为:0.054片。
(l)C%(g)+,2。(。)=CO(g)+3H2(g)△修=+206kJ-mol-1,该反应的4W>0,AS>0,AG=
△H-TAS;
(2)①结合图1,转化为甲烷为(x—y)mo,/Lx2L=2(x—y)mo/,且物质的量与热量成正比,由
CH4(g)+H2O(g)CCO(g)+3H2(g)△H=+2Q6kJ-moL可知,lmol甲烷完全反应吸收206k/的
热量,平衡时转化的甲烷为2(x-y)m。/;
②起始条件相同,保持温度为72(72>A)时,温度越高,达到平衡的时间越短,。,4(。)+“2。(。):
CO(5)+3H2(5)△W=+206fc7-mol^,温度越高,平衡正向移动,甲烷的转化率会增大;
③团.催化剂不能改变物质的平衡转化率;
固相同催化剂时,升高温度平衡正向移动,转化率增大;
(3)①起始粽=Z=3,Z越小,说明甲烷相对越多,达到平衡时甲烷的含量越多;
②X点时,Z=3,设甲烷的的起始物质的量为Q,水蒸气为3a,甲烷的消耗量为心结合三段式可以
得至!I:
c44(g)+“20(g)=co(g)+3H2(g)(单位:血质)
起始量:a3a00
转化量:xxx3%
平衡量:a—x3a—xx3%
______________7l(C44)______________a-x
X点时,甲烷的体积分数为10%,卜(C”4)%=x100%=
n(CH4)+^(W2O)+n(CO)+n(H2)a-x+3a-x+x+3x
10%,解得a=2x,平衡时混合气体的总物质的量=4a+2x=lOx,平衡时甲烷的物质的量分数等
于我言=°,,水蒸气的物质的量分数等于急=05,一氧化碳的物质的量分数等于最=0.1,
氢气的物质的分数为广等=0.3»
4a+2x
本题考查了化学平衡的计算、化学平衡的影响因素,为高频考点,侧重考查学生的分析能力、计算
能力和图象信息提取能力,充分考查了学生对化学平衡等原理的掌握情况,题目难度中等。
3+
10.答案:SiO22Fe+3CIO~+100H~=2FeOl~+3Cl~+5H2O当硫酸铁跟氢氧化钠的质量比
增大到一定程度时,过多的叫3+与NaOH反应生成Fe(0“)3,Fe(0H)3可以加速七叫。4的分解,从
而使七尸6。4的产率下降占a。4的溶解度小于Nc^FeOd的溶解度,增大K+浓度,促进QFeCU晶体析
出将Fe3+还原为Fe2+,使⑷3+转化为小(。“为沉淀,过滤除去々(。”为沉淀及未反应的Fec(Fe3+)
为1.6mo,•厂】左右时,反应速率更快、Fe3+的还原率更高114FeC03+O2-2Fe2O3+4CO2
解析:解:硫铁矿烧渣(含尸02。3、Fe3O4.42。3、Si。2等)用硫酸酸浸,Si。2不与硫酸反应,加入的
过氧化氢可以将Fe2+氧化为Fe3+,过滤分离,滤渣4的主要成分为Si。2,滤液4中含有硫酸铁、硫酸
铝、未反应的硫酸。滤液4加入NaC/。溶液和NaOH溶液,将Fe3+氧化为FeO:-、使4N+转化为⑷。》
合成中加入K。//溶液,利用了该温度下修尸e04溶解度对比的小而实现使Na2尸e()4转化为
仁戏。4而从溶液中析出。
滤液4中加入Fe粉,主要是将Fe3+还原为Fe2+,也与硫酸反应,再调节pH=6,使⑷3+转化为山(。“为
沉淀而除去,过滤分离,滤渣B主要含有4(0口)3、未反应的Fe,滤液B为硫酸亚铁溶液。向滤液B中
加入NHJCq析出尸eCO3,在空气中加热燃烧可得FezO3。
(1)滤渣4是不与硫酸反应的宜。2,
故答案为:SiO2;
(2)碱性条件下,C/O-将Fe3+氧化为FeO歹,自身被还原为C广,反应离子方程式为:2Fe3++3CIO~+
10OH-=2FeOl-+3Cl-+5H2O,
3+
故答案为:2Fe+3CIO-+10OH-=2FeO^~+3Cl-+5H2O;
(3)题给信息中FeO厂在强碱性溶液中稳定,但在Fe(O〃)3催化作用下会发生分解,由图象可知,当
质量比大于0.55时,过多的Fe3+与NaOH反应生成Fe(OH)3,Fe(OH)3可以加速占%。4的分解,从
而使占跳。4的产率下降,
故答案为:当硫酸铁跟氢氧化钠的质量比增大到一定程度时,过多的Fe3+与NaOH反应生成Fe(0H)3,
Fe(OH)3可以加速QFeOq的分解,从而使《FeOq的产率下降;
(4)七八。4的溶解度小于可。2A。4的溶解度,增大K+浓度,促进/程。4晶体析出,
故答案为:七尸0。4的溶解度小于NczzFe。4的溶解度,增大K+浓度,促进七在内晶体析出;
(5)过程I将叫3+还原为尸e2+,使43+转化为山(0田3沉淀,过滤除去山(OH”沉淀及未反应的Fe:
由图可知,c(Fe3+)为左右时,反应速率更快、Fe3+的还原率更高,故选择稀释后c(Fe3+)
为1.6mo2"T左右,
故答案为:将Fe3+还原为Fe2+,使43+转化为々(。“为沉淀,过滤除去4(0H)3沉淀及未反应的Fe;
c(Fe3+)为1.67no>『i左右时,反应速率更快、Fe3+的还原率更高;
(6)c(HCO£)=O.OOlmol•时溶液中Fe2+刚好沉淀完全,此时溶液中c(Fe2+)=1x10-5mol.L,
由(尸eCO3)=c(Fe2+)-c(COg)=3.1xIQ-^mol2-乙菖,可知溶液中c(C0g)=3.1x10-6mol.
L,由&(七。。3)=吗黯22=4.7x10-%可知c(H+)=SxlO-iimol/L,故pH=-lg凝x
C^nC)o.l0.1
10-11)«11,
故答案为:11;
(7)过程HI中Fee/在空气中加热得到?02。3,Fe元素被氧化,反应有氧气参与,同时还有CO2生成,
反应方程式为:4FeCO3+O2—2Fe2O3+4CO2.
故答案为:4FeCO3+O2—2Fe2O3+4CO2«
硫铁矿烧渣(含/^2。3、尸03。4、42。3、8。2等)用硫酸酸浸,SiQ不与硫酸反应,加入的过氧化氢可
以将尸e2+氧化为Fe3+,过滤分离,滤渣4的主要成分为母。2,滤液A中含有硫酸铁、硫酸铝、未反应
的硫酸;滤液4加入NaC,O溶液和NaOH溶液,将Fe3+氧化为FeO^、使鼻中转化为40厂合成中加
入KOH溶液,利用了该温度下KzFeCU溶解度对比Na2FeO4的小而实现使Na2/eO4转化为长2A。4而从
溶液中析出;
滤液A中加入Fe粉,主要是将Fe3+还原为*2+,也与硫酸反应,再调节pH=6,使43+转化为4(。“卜
沉淀而除去,过滤分离,滤渣B主要含有4(04)3、未反应的尸e,滤液8为硫酸亚铁溶液。向滤液B中
加入NH4HCO3析出叫。。3,在空气中加热煨烧可得「02。3。
(1)滤渣4是不与硫酸反应的二氧化硅;
(2)碱性条件下,SO-将Fe3+氧化为FeO广,自身被还原为C厂;
(3)题给信息中尸eO广在强碱性溶液中稳定,但在Fe(OH)3催化作用下会发生分解,质量比小于0.55是
碱过量,当质量比大于0.55时,过多的尸63+与他。,反应生成Fe(OH)3;
(4)利用溶解度不同,实现反应向溶解度更小的方向进行;
(5)过程I将Fe3+还原为Fe2+,使⑷3+转化为々(。“为沉淀而除去;c(Fe3+)为1.6mo,•厂1左右时,
反应速率更快、Fe3+的还原率更高;
(6)溶液中Fe2+刚好沉淀完全,溶液中c(Fe2+)=1x10-5mol-L,根据《p(FeC03)计算溶液中
c(C。g),再根据碳酸的/=4.7x10-1】计算溶液中c(H+),可得溶液pH:
(7)过程HI中FeCO3在空气中加热得到尸02。3,Fe元素被氧化,反应有氧气参与,同时还有CO2生成。
本题物质制备工艺流程,注意分析流程中发生的反应、试剂的作用、混合物分离提纯等,试题综合
性强,侧重学生分析、计算与实验能力的考查,需要学生具备扎实的基础。
11.答案:4As的价电子排布为4s24P3,为半充满结构,较稳定,所以第一电离能数据比Se还大三
角锥形sp34sH3的相对分子质量大于P“3的相对分子质量,故As/分子间作用力大于P%分子间
作用力0>4s>Na4.2752FeAsS+5O2—Fe2O3+As2O3+2SO2
解析:解:(l)4s基态原子核外电子排布式为Is22s22P63s23P63d】。4s24P3,4P轨道3个电子是未成
对电子;
第一电离能,同周期主族元素,随着原子序数的增加,呈现增大的趋势,但匕4族大于相邻主族元素,
是由于以1族元素的原子结构是半充满的,较稳定,因此第一电离能数据/(As)>/(Se)的原因是:4s
的价电子排布为4s24P3,为半充满结构,较稳定,所以第一电离能数据比Se还大,
故答案为:4;4s的价电子排布为4s24P3,为半充满结构,较稳定,所以第一电离能数据比Se还大;
(2)碑烷为As%,与N%结构类似,根据USEPR理论,中心4s原子的配位原子数为3,孤电子对数为
寸=1,则价电子对数为3+1=4,根据杂化轨道理论,中心4s原子为sp3杂化,由于存在一对
孤电子对,占据正四面体型的顶点,则碑烷的空间构型为三角锥形;
4sH3和P%形成的晶体均是分子晶体,其沸点受分子间作用力大小的影响,对于组成和结构相似的
物质,分子间作用力和其相对原子质量成正比,所以As%的沸点高于P/;
Na34so4的组成元素为Na、4s、0,一般情况下,同一周期从左向右电负性逐渐增大,同主族从上
到下电负性逐渐减小,金属元素的电负性较小,则电负性。〉N>As>Na,即。>4s>Na,
故答案为:三角锥形;sp3;As/的相对分子质量大于尸生的相对分子质量,故As%分子间作用力
大于P43分子间作用力;。>As>Na;
(3)立方晶胞中,顶点粒子占J,面心粒子占;晶胞内部粒子为整个晶胞所有,根据图示晶胞结构可
oN
知,一个晶胞中4s的个数为4,/n的个数为8x:+6x;=4=4,则晶体的化学式为"As,
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