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单科标准练(二)(分值:100分,建议用时:50分钟)(对应学生用书第182页)可能用到的相对原子质量:H1C12N14O16P31S32Fe56第Ⅰ卷一、选择题:本题共7小题,每小题6分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。7.化学在生产和日常生活中有着重要的应用,下列叙述正确的是()A.白酒中混有少量的塑化剂,少量饮用对人体无害,可以通过过滤的方法除去B.将猕猴桃和苹果放在一起,猕猴桃更容易成熟,是因为苹果释放的乙烯具有催熟作用C.氨气可以作制冷剂,是因为氨气有一定的还原性D.大分子化合物油脂在人体内水解为氨基酸和甘油等小分子,才能被人体吸收B[A项,塑化剂为有机物,易溶于酒精,只能用蒸馏进行分离,错误;B项,乙烯对果实具有催熟作用,正确;C项,氨气易液化,可以作制冷剂,与氨气的还原性无关,错误;D项,油脂水解产物为高级脂肪酸和甘油,错误。]8.设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是()A.标准状况下,22.4L的H2和22.4L的F2混合后,气体分子数为2NAB.30g乙酸和葡萄糖混合物中的氢原子数为2NAC.常温下,pH=12的NaOH溶液中,水电离出的氢离子数为10-12NAD.标准状况下,2.24LC2H6含有的共价键数为0.6NAB[标准状况下,HF是液态,22.4L的H2和22.4L的F2混合后,气体分子数少于2NA,A错误;乙酸和葡萄糖的实验式均为CH2O,相对原子质量为3030g乙酸和葡萄糖混合物中的氢原子数为2NA,B正确;常温下,pH=12的NaOH溶液,由于缺少溶液的体积,水电离出的氢离子无法计算,C错误;1molC2H6含有7mol共价键数,标准状况下,2.24LC2H6含有的共价键数为0.7NA,D错误。]9.三种常见单萜类化合物的结构如下图所示。下列说法正确的是()A.香叶醇和龙脑互为同分异构体,分子式均为C10H20OB.可用金属钠鉴别香叶醇和月桂烯C.龙脑分子中所有碳原子在同一个平面上D.1mol月桂烯最多能与2molBr2发生加成反应B[根据两者的结构可得,二者的分子式均为C10H18O,A错误;钠与香叶醇中的—OH反应生成醇钠与氢气,而不会与碳碳双键反应,则可用金属钠鉴别香叶醇和月桂烯这两种物质,B正确;龙脑分子中含有甲基、亚甲基和次甲基,故所有碳原子不可能共平面,C错误;1mol月桂烯中含3mol碳碳双键,则最多可与3molBr2发生加成反应,D错误。]10.下列有关实验操作的叙述合理的是()A.用pH试纸检测气体的酸碱性时,需要预先润湿B.蒸馏实验中,忘记加沸石,应立即趁热加入沸石C.要量取15.80mL溴水,须使用棕色的碱式滴定管D.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中混有的Fe2+A[蒸馏实验中,忘记加沸石,需要先冷却后再加入沸石,以防剧烈的暴沸,B错误;溴水具有强氧化性,应该用酸式滴定管量取,C错误;由于Cl-能被酸性高锰酸钾溶液氧化,所以不能用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中混有的Fe2+,D错误。]11.已知X、Y、Z是三种原子序数依次增大的短周期元素。甲、乙、丙分别是三种元素形成的单质,A、B、C、D分别是由三种元素中的两种形成的化合物,且A与C中均含有10个电子。它们之间转化关系如图所示。下列说法正确的是()A.原子半径:Z>Y>XB.X与Y形成的化合物只含极性键C.Y有多种同素异形体,且均具有高熔点、高沸点、硬度大的性质D.气态氢化物的稳定性:A<CD[A与C中均含有10个电子,A燃烧可生成C,由转化关系可知A应为CH4,丙为O2,B为CO2,C为H2O,B、C都可与乙在高温下反应,乙应为C,则D为CO,甲为H2,则X为氢元素,Y为碳元素,Z为氧元素,以此解答该题。]12.H3BO3(一元弱酸)可以通过电解NaB(OH)4溶液的方法制备,其工作原理如图所示,下列叙述错误的是()A.M室发生的电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+B.N室中:a%<b%C.b膜为阴膜,产品室发生反应的化学原理为强酸制弱酸D.理论上每生成1mol产品,阴极室可生成标准状况下5.6L气体D[阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室,原料室的B(OH)eq\o\al(-,4)穿过阴膜扩散至产品室,二者反应生成H3BO3,则b膜为阴膜,C正确;每生成1mol产品,M室生成1molH+,N室生成0.5molH2,其标准状况下为11.2L气体,D错误。]13.(2019·四川名校联考)已知:p[c(HX)/c(X-)]=-lg[c(HX)/c(X-)]。室温下,向0.10mol·L-1HX溶液中滴加0.10mol·L-1NaOH溶液,溶液pH随p[c(HX)/c(X-)]变化关系如图所示。下列说法不正确的是()A.溶液中水的电离程度:a<b<c B.图中b点坐标为(04.75)C.c点溶液中:c(Na+)=10cD.室温下HX的电离常数为10-4.75C[电离平衡常数只受温度的影响,因此用a或c点进行判断,用a点进行分析,c(HX)/c(X-)=10,c(H+)=10-3.75mol·L-1,HX的电离平衡常数的表达式Ka=c(X-)×c(H+)/c(HX),代入数值,Ka=10-4.75,由于a、b、c均为酸性溶液,因此溶质均为“HX和NaX”,不可能是NaX或NaX和NaOH,pH<7说明HX的电离程度大于X-的水解程度,即只考虑HX电离产生H+对水的抑制作用,然后进行分析。]第Ⅱ卷二、非选择题(包括必考题和选考题两部分。第26~28题为必考题,每个试题考生都必须作答。第35~36题为选考题,考生根据要求作答。)(一)必考题(3题,共43分)26.(14分)(2019·福建高三质量检测)工业上乙醚可用于制造无烟火药。实验室合成乙醚的原理如图:主反应:2CH3CH2OHeq\o(→,\s\up8(浓硫酸),\s\do10(145℃))CH3CH2OCH2CH3+H2O;副反应:CH3CH2OHeq\o(→,\s\up8(浓硫酸),\s\do10(170℃))CH2=CH2↑+H2O。[乙醚制备]装置设计如图(部分装置略):(1)仪器a是________(写名称);仪器b应更换为下列的________(填标号)。A.干燥管 B.直形冷凝管C.玻璃管 D.安全瓶(2)实验操作的正确排序为________(填标号),取出乙醚立即密闭保存。a.安装实验仪器b.加入12mL浓硫酸和少量乙醇的混合物c.检查装置气密性d.熄灭酒精灯e.通冷却水并加热烧瓶f.拆除装置g.控制滴加乙醇速率与馏出液速率相等(3)反应温度不超过145℃,其目的是____________________________________________________________________________。若滴入乙醇的速率明显超过馏出液速率,则反应速率会降低,可能的原因是___________________________________________________________________________________________________________。[乙醚提纯](4)粗乙醚中含有的主要杂质为________;无水氯化镁的作用是_____________________________________________________。(5)操作a的名称是________;进行该操作时,必须用水浴代替酒精灯加热,其目的与制备实验中将尾接管支管接至室外相同,均为___________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)仪器a是三颈烧瓶。仪器b为球形冷凝管,应更换为直形冷凝管。(2)实验操作顺序:先按照从左到右,从下到上安装实验仪器,再检查装置气密性,然后加入反应物,为了防止冷凝管遇冷破裂同时保证冷凝效果,先通冷却水后加热烧瓶,实验过程中控制滴加乙醇速率与馏出液速率相等,实验结束后先熄灭酒精灯后停止通入冷却水,最后拆除装置。(3)根据提供信息,反应温度为170℃时,有副反应发生,因此反应温度不超过145℃,其目的是避免副反应发生。若滴入乙醇的速率明显超过馏出液速率,则反应混合物的温度会降低,从而导致反应速率降低。(4)乙醇容易挥发,因此粗乙醚中含有的主要杂质为乙醇。无水氯化镁的作用是干燥乙醚。(5)操作a是从干燥后的有机层(主要含乙醇和乙醚)中分离出乙醚,故操作a为蒸馏。无水乙醚遇热容易爆炸,故蒸馏时用水浴代替酒精灯加热,目的是避免引发乙醚蒸气燃烧或爆炸。[答案](1)三颈烧瓶(三口烧瓶)B(2)acbegdf(3)避免副反应发生温度骤降导致反应速率降低(4)乙醇(或其他合理答案)干燥乙醚(5)蒸馏避免引发乙醚蒸气燃烧或爆炸27.(14分)锂离子电池是目前具有最高比能量的二次电池。LiFePO4可极大地改善电池体系的安全性能,且具有资源丰富、循环寿命长、环境友好等特点,是锂离子电池正极材料的理想选择。生产LiFePO4的一种工艺流程如图:已知:Ksp(FePO4·xH2O)=1.0×10-15,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。(1)在合成磷酸铁时,步骤Ⅰ中pH的控制是关键。如果pH<1.9,Fe3+沉淀不完全,影响产量;如果pH>3.0,则可能存在的问题是_____________________________________________________。(2)步骤Ⅱ中,洗涤是为了除去FePO4·xH2O表面附着的________等离子。(3)取3组FePO4·xH2O样品,经过高温充分煅烧测其结晶水含量,实验数据如下表:实验序号123固体失重质量分数19.9%20.1%20.0%固体失重质量分数=eq\f(样品起始质量-剩余固体质量,样品起始质量)×100%,则x=________(精确至0.1)。(4)步骤Ⅲ中研磨的作用是_____________________________________________________________________________________。(5)在步骤Ⅳ中生成了LiFePO4、CO2和H2O(g),则氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。(6)H3PO4是三元酸,如图所示是常温下溶液中含磷微粒的物质的量分数(δ)随pH变化示意图。则POeq\o\al(3-,4)第一步水解的水解常数K1的表达式为______________________,K1的数值最接近________(选填字母)。A.10-12.4 B.10-1.6C.10-7.2 D.10-4.2[解析](1)由于Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,由合成磷酸铁时,pH<1.9,Fe3+沉淀不完全;pH>3.0,易生成Fe(OH)3沉淀,影响磷酸铁的纯度。(2)步骤Ⅰ在反应釜中进行,加入H3PO4、Fe(NO3)3溶液,并用氨水调pH=2.0~3.0,控制反应物的量,反应生成磷酸铁后,溶液中的溶质主要是NH4NO3,故洗涤是为了除去FePO4·xH2O表面吸附的NHeq\o\al(+,4)、NOeq\o\al(-,3)、H+等离子。(3)由表中实验数据可知,FePO4·xH2O样品固体失重质量分数的平均值为20.0%,取mg固体样品进行计算:n(FePO4)=eq\f(mg×80.0%,151g·mol-1),n(H2O)=eq\f(mg×20.0%,18g·mol-1),则有x=eq\f(nH2O,nFePO4)=eq\f(\f(mg×20.0%,18g·mol-1),\f(mg×80.0%,151g·mol-1))≈2.1。(4)步骤Ⅲ是在FePO4·xH2O中加入葡萄糖和Li2CO3研磨、干燥,作用是使反应物混合均匀,增大反应速率,提高反应产率。(5)步骤Ⅳ是在Ar气保护下、用600℃温度煅烧,生成了LiFePO4、CO2和H2O(g),其中铁元素由+3价降低到+2价,葡萄糖则被氧化生成CO2和H2O(g),则氧化剂为FePO4·xH2O,还原剂为葡萄糖(C6H12O6),根据得失电子守恒可得:n(FePO4·xH2O)×(3-2)=n(C6H12O6)×(4-0)×6,则有n(FePO4·xH2O)∶n(C6H12O6)=24∶1。(6)POeq\o\al(3-,4)第一步水解的反应式为POeq\o\al(3-,4)+H2OHPOeq\o\al(2-,4)+OH-,故水解常数表达式为K1=eq\f(cHPO\o\al(2-,4)·cOH-,cPO\o\al(3-,4))。由题图可知,当pH=12.4时,溶液中POeq\o\al(3-,4)、HPOeq\o\al(2-,4)的物质的量分数均为0.5,此时c(POeq\o\al(3-,4))=c(HPOeq\o\al(2-,4)),故常温下水解常数K1=eq\f(cHPO\o\al(2-,4)·cOH-,cPO\o\al(3-,4))=c(OH-)=1012.4-14=10-1.6。[答案](1)生成Fe(OH)3杂质,影响磷酸铁的纯度(2)NOeq\o\al(-,3)、NHeq\o\al(+,4)、H+(只要写出NOeq\o\al(-,3)、NHeq\o\al(+,4)即可)(3)2.1(4)使反应物混合均匀,增大反应速率,提高反应产率(答案合理即可)(5)24∶1(6)eq\f(cHPO\o\al(2-,4)·cOH-,cPO\o\al(3-,4))B28.(15分)许多含氮物质是农作物生长的营养物质。(1)肼(N2H4)、N2O4常用于航天火箭的发射。已知下列反应:①N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=+180kJ·mol-1②2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH=-112kJ·mol-1③2NO2(g)N2O4(g)ΔH=-57kJ·mol-1④2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)ΔH=-1136kJ·mol-1则N2H4与O2反应生成氮气与水蒸气的热化学方程式为_____________________________________________________。(2)一定温度下,向某密闭容器中充入1molNO2,发生反应:2NO2(g)N2O4(g),测得反应体系中气体体积分数与压强之间的关系如图所示:①a、b、c三点逆反应速率由大到小的顺序为________。平衡时若保持压强、温度不变,再向体系中加入一定量的Ne,则平衡________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。②a点时NO2的转化率为______,用平衡分压代替平衡浓度也可求出平衡常数Kp,则该温度下Kp=______Pa-1。(3)已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g)2NO2(g)中,v正=k正c(N2O4),v逆=k逆c2(NO2)(k正、k逆只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K=10,则k正=________k逆。升高温度,k正增大的倍数________(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。(4)氨气是合成众多含氮物质的原料,利用H2N2生物燃料电池,科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂,X交换膜为隔膜,在室温条件下即实现了合成NH3的同时还获得电能。其工作原理图如下:则X膜为________交换膜,正极上的电极反应式为__________________________________________________________________________。[解析](1)由盖斯定律知(①+②+③+④)/2即可得到N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=-562.5kJ·mol-1。(2)①由图知,a点到c点的过程中,N2O4的体积分数不断增大,故逆反应速率不断增大。一定温度下,保持压强不变,加入稀有气体,相当于降低压强,故平衡向左移动;②a点时,设消耗了xmolNO2,则生成0.5xmolN2O4,剩余(1-x)molNO21-x=0.5x,x=2/3mol,此时NO2的转化率约为66.7%,平衡时p(N2O4)=0.96p0,p(NO2)=0.04p0,由此可求出Kp=600/p0。(3)当反应达到平衡时,v正=v逆,即k正·c(N2O4)=k逆·c2(NO2)。k正=k逆·c2(NO2)/c(N2O4)=k逆·k=10k逆;该反应是吸热反应,升高温度,平衡向正方向移动,k正增大的倍数大于k逆增大的倍数。(4)由图知,正极上N2转化为NH3时需要结合氢元素,故负极上生成的H+应移向正极,X膜为质子交换膜或阳离子交换膜,N2在正极上得到电子后转化为NH3。[答案](1)N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)ΔH=-562.5kJ·mol-1(2)c>b>a逆向66.7%600/p0(3)10大于(4)阳离子(或质子)N2+6e-+6H+=2NH3(二)选考题(请考生从所给出的2道题中任选一道作答)35.[化学—选修3:物质结构与性质](15分)N、Fe是两种重要的元素,其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。(1)基态氮原子最高能级的电子云轮廓图形状为__________;氢原子的第一电离能比氧原子的大,其原因是________________________________,基态铁原子的价电子排布图为________________。(2)在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮,晶体结构如图所示。晶体中每个氮原子与另外三个氮原子结合形成空间网状结构。氮原子的杂化轨道类型为________。这种高聚氮N—N键的键能为160kJ·mol-1,而N2的键能为942kJ·mol-1,其可能潜在的应用是___________________________。(3)叠氮化钠和氢叠氮酸(HN3)已一步步进入我们的生活,如汽车安全气囊等。①写出与Neq\o\al(-,3)属于等电子体的一种分子________(填分子式)。②氢叠氮酸(HN3)可由肼(N2H4)被HNO2氧化制得,同时生成水。下列叙述错误的是________(填标号)。A.上述生成HN3的化学方程式为N2H4+HNO2=HN3+2H2OB.NaN3的晶格能大于KN3的晶格能C.氢叠氮酸(HN3)和水能形成分子间氢键D.HN3和N2H4都是由极性键和非极性键构成的非极性分子(4)一种铁、碳形成的间隙化合物的晶体结构如图所示,其中碳原子位于铁原子形成的八面体的中心。每个铁原子又为两个八面体共用。则该化合物的化学式为________。[解析](2)氮原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+eq\f(5-3×1,2)=4,氮原子的杂化轨道类型为sp3;这种高聚氮N—N键的键能为160kJ·mol-1,而N2的键能为942kJ·mol-1,其可能潜在的应用是制炸药(或高能燃料)。(3)钠离子的半径小于钾离子,故NaN3的晶格能大于KN3的晶格能,B正确;氢叠氮酸(HN3)和水能形成分子间氢键,C正确;HN3是极性分子,N2H4是非极性分子,D不正确。(4)根据均摊原则每个铁原子又为两个八面体共用,所以铁与碳原子数比是6×eq\f(1,2)∶1=3∶1,故化合物的化学式为Fe3C。[答案](1)哑铃形(纺锤形)氮原子的2p轨道电子处半充满状态,比较稳定(2)sp3制炸药(或高能燃料)(3)CO2或N2OD(4)Fe3C36.[化学—选修5:有机化学基础](15分)髙分子聚合物Nomex芳纶(G)耐热性好、强度髙,是一种很好的绝热材料和阻燃纤维,下图是Nomex芳纶的合成路线图:(1)A的名称为________;④的反应类型为________;G的结构简式为____________________。(2)
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