2024版化学大二轮（新高考）综合大题标准练(二)

综合大题标准练(二)1．钯(Pd)是航空、航天等高科技领域以及汽车制造业不可缺少的关键材料。某化学兴趣小组利用CO和PdCl2反应制取Pd，并测定PdCl2中钯的含量，实验装置如图所示(部分仪器省略)。已知甲酸为无色易挥发的液体。回答下列问题：(1)仪器X的名称为________________________，与普通的分液漏斗相比，该仪器的优点为________________________。(2)A为制取________________________气体的装置，当加热到80～90℃时，撤去酒精灯，然后滴加甲酸，此时三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________，浓硫酸除作催化剂外，还起______________的作用。(3)B中NaOH溶液的作用为________________________________________________。C中产生黑色粉末状沉淀，且溶液的pH减小，则C中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)某同学指出该实验存在缺陷，改进的措施为在上述装置末端连接_____装置(填字母)。(5)丁二酮肟钯重量法因其特效性一直沿用作为钯的标准测定方法。在酸性溶液中钯离子能与丁二酮肟形成螯合物沉淀，利用丁二酮肟钯与钯之间的换算因数(钯元素在丁二酮肟钯中所占质量比)可计算钯的含量。测定PdCl2样品中钯的含量的实验步骤如下：①准确称取m1gPdCl2样品，加入2mL盐酸，加热溶解，加入一定量的水稀释；②加入足量的丁二酮肟乙醇溶液，搅拌，静置陈化；③过滤、洗涤、烘干至恒重，称量所得丁二酮肟钯的质量为m2g。已知丁二酮肟钯与钯之间的换算因数为0.316，则该PdCl2样品中钯的含量为__________%(用含m1、m2的代数式表示)。答案(1)恒压滴液漏斗平衡压强，使液体顺利滴下(2)COHCOOHeq\o(=,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))CO↑＋H2O脱水剂(3)除去挥发出的甲酸气体CO＋Pd2＋＋H2O=CO2＋Pd↓＋2H＋(4)b或c(5)eq\f(31.6m2,m1)解析甲酸在浓硫酸脱水作用下生成CO，CO中混有挥发的HCOOH，用NaOH溶液除去HCOOH蒸气，再将CO通入PdCl2溶液中生成Pd单质，通过测定Pd单质的质量可测定PdCl2中钯的含量，据此分析解答。(2)实验中利用CO和PdCl2反应制取Pd，所以A为制取CO气体的装置，三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为HCOOHeq\o(=,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))CO↑＋H2O，浓硫酸起催化剂和脱水剂的作用。(3)甲酸易挥发，生成的CO中含有挥发出的甲酸气体，所以B中NaOH溶液的作用为除去挥发出的甲酸气体。根据实验现象分析，C中产生的黑色粉末状沉淀为金属Pd，溶液pH减小，酸性增强，可知发生反应的离子方程式为CO＋Pd2＋＋H2O=CO2＋Pd↓＋2H＋。(4)CO为污染性气体，该实验的缺陷为无尾气处理装置，而CO为可燃性气体，可用气球收集，也可以用点燃法除去，但C中反应生成CO2，不能直接用酒精灯点燃，需要将CO2除去后再点燃，所以可选用b或c装置。(5)由题意可知丁二酮肟钯的质量乘以换算因数即为钯元素的质量，则该PdCl2样品中钯的含量为eq\f(31.6m2,m1)%。2．利用钛白废酸[含H2SO4、FeSO4、Al2(SO4)3等]和粉煤灰可资源再利用制备无机高分子絮凝剂-聚合硫酸硅酸铁铝(PFASS)，工艺流程如下：已知：①粉煤灰在酸中只有有限的溶解能力；②粉煤灰的化学组成：化学成分SiO2Al2O3Fe2O3其他质量分数/%52.2622.4211.9613.36回答下列问题：(1)一种铁-铝合金晶胞结构如图所示，该晶体的化学式为________________。其中基态铁原子的价层电子排布式为______________________________________________________。(2)为提高浸取率，可采取的措施有____________(填字母)。A．加入合适的助溶剂B．将粉煤灰加热处理C．适当延长浸取时间(3)“酸化、聚合”步骤加入的最佳试剂为____________________________________；“碱浸”后所得滤液的主要成分为______________。(4)通入氧气时发生反应的离子方程式：______________________________________________________________________________________________________________。(5)步骤X加入铁矿烧渣的目的是____________________________________________________________________________________________________________________。(6)根据所学知识推测，与传统净水剂PAC(聚合氯化铝)相比，聚合硫酸硅酸铁铝聚合程度更________(填“大”或“小”)，理由是_______________________________________________________________________________________________________________。(7)聚合硫酸硅酸铁铝可表示成(Fe/Al)x(OH)n(SO4)(3－0.5n)(SiO2)y，则x＝____________。答案(1)Fe2Al3d64s2(2)ABC(3)H2SO4Na2SiO3(4)4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O(5)进一步消耗废酸，调节溶液pH，利于下一步聚合(6)大Al3＋、Fe3＋水解与硅酸根离子水解互相促进，利于产品聚合(7)2解析粉煤灰经钛白废酸浸取后，SiO2没有溶解，进入滤渣1，过滤后滤液中有H＋、Fe3＋、Fe2＋、Al3＋等离子，因为酸性太强，不利于Fe3＋、Al3＋的水解，加入铁矿烧渣消耗酸，再通入氧气可氧化Fe2＋，适当调节pH可获得聚合硫酸铁铝；滤渣1中SiO2经NaOH溶液浸取后得硅酸钠溶液，酸化、聚合获得聚合硅酸，最后合成聚合硫酸硅酸铁铝。(1)由晶胞结构及均摊法可知，晶胞中Fe原子的个数为8×eq\f(1,8)＋12×eq\f(1,4)＋6×eq\f(1,2)＋1＝8，Al原子的个数为4，所以化学式为Fe2Al；铁是26号元素，因此基态铁原子的价层电子排布式为3d64s2。(2)A、B、C都是工艺流程中提高浸取率的措施，此外还有搅拌等。(5)若“氧化、聚合”前剩余的钛白废酸过多，会导致酸性太强，不利于Fe3＋和Al3＋水解聚合，所以需要用铁矿烧渣消耗过量的酸，调节溶液pH，利于下一步聚合。(6)根据所学知识推测，与传统净水剂PAC(聚合氯化铝)相比，聚合硫酸硅酸铁铝聚合程度更大，理由是Al3＋、Fe3＋水解与硅酸根离子水解互相促进，水解程度更大，有利于产品聚合。(7)根据化合价代数和为0的原则，可得3x＝n＋2×(3－0.5n)，解得x＝2。3．化合物M是一种医药中间体，实验室中M的一种合成路线如图：已知：①eq\o(→,\s\up7(R3NH2),\s\do5(△))；②eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(H＋/△))；③有机物中一个碳原子连接两个—OH时不稳定，易自动脱水。回答下列问题：(1)B的化学名称为____________，B分子中手性碳原子有____________个。(2)D中含氧官能团的名称为____________；由C生成D的反应类型为____________。(3)F的结构简式为____________。(4)写出由G生成M的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________。(5)H为D的同分异构体，同时满足下列条件的H的结构简式有____________种。①苯环上连有2个取代基；②含有氨基(—NH2)，且氨基直接连在苯环上；③能与银氨溶液发生银镜反应；④分子中含有2个甲基。(6)参照上述合成路线和信息，以2­丙醇和苯为原料(无机试剂任选)，设计制备的合成路线。答案(1)3­氯丁醛1(2)羟基取代反应(3)(4)＋2NaOHeq\o(→,\s\up7(△))＋2NaCl＋H2O(5)3(6)CH3CHOHCH3eq\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5(△))CH3COCH3eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(H＋、△))eq\o(→,\s\up7(一定条件))解析B的分子式为C4H7OCl，对比A的分子式可知A到B为加成反应；由已知①可推出C的结构简式为；C到D为卤代烃的水解，D的结构简式为；D到E为仲醇的催化氧化；根据已知②，可推断出F的结构简式为；根据G的结构简式可推出，F到G为取代反应，条件为氯气、光照；G到M为水解反应，因为两个羟基不能连在同一个碳上，脱水形成醛基，M的结构简式为，以此解题。(1)根据B的结构简式可知，其名称为3­氯丁醛；根据B的结构简式，用“*”标出的为手性碳原子：，可知B分子中手性碳原子有1个。(5)苯环上连有2个取代基；既含—NH2，又能与银氨溶液发生银镜反应，说明含有—CHO；且—NH2直接与苯环相连，分子中含有2个甲基，其中，—CHO可连在1位，符合条件的同分异构体有，且两个取代基在苯环上有邻、间、对三种位置关系，所以满足条件的同分异构体有3种。(6)以2­丙醇和苯为原料合成，先将2­丙醇氧化成丙酮，再与苯发生已知②的反应，最后加聚得到目标产物。4．二氧化碳、甲烷等是主要的温室气体。研发二氧化碳和甲烷的利用技术对治理生态环境具有重要意义。已知：常温常压下，一些物质的燃烧热如表所示。物质CH4(g)H2(g)CO(g)ΔH/(kJ·mol－1)－890.3－285.8－283.0回答下列问题：(1)在催化剂作用下，甲烷的催化重整是制备合成气的重要方法，写出CH4(g)与CO2(g)反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式：_________________________________________________________________________________________________________________。(2)在恒温恒容密闭容器中，通入一定量的CH4、CO2发生催化重整反应。①下列能说明该反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。A．混合气体的平均相对分子质量不再变化B．v正(CH4)＝2v逆(CO)C．CO与H2浓度的比值不再变化D．容器内混合气体的密度不再变化②当投料比eq\f(nCH4,nCO2)＝1.0时，CO2的平衡转化率(α)与温度(T)、初始压强(p)的关系如图所示。由图可知：压强p1________(填“＞”“＜”或“＝”)2MPa；当温度为T3K、初始压强为2MPa时，a点的v逆________(填“＞”“＜”或“＝”)v正。起始时向1L恒容容器中加入2molCH4和2molCO2，在温度为T6K、初始压强为2MPa条件下反应，用压强表示该反应的平衡常数Kp＝________MPa2(分压＝总压×物质的量分数)。(3)我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理也进行了广泛研究，通常认为该反应分两步进行。第一步：CH4催化裂解生成H2和碳(或碳氢物种)，其中碳(或碳氢物种)吸附在催化剂上，如CH4→Cads/[C(H)n]ads＋(2－eq\f(n,2))H2；第二步：碳(或碳氢物种)和H2O反应生成CO2和H2，如Cads/[C(H)n]ads＋2H2O→CO2＋(2＋eq\f(n,2))H2。反应过程和能量变化残图如图：判断过程________(填序号)加入了催化剂，原因是_____________________________________________________________________________________________________。控制整个过程②反应速率的是第Ⅱ步，其原因为______________________________________________________________________________________________________。答案(1)CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247.3kJ·mol－1(2)①A②＜＞4(3)②催化剂降低了活化能第Ⅱ步的活化能大，反应速率慢解析(1)根据已知燃烧热可得热化学方程式：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－890.3kJ·mol－1；②H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ·mol－1；③CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283.0kJ·mol－1。根据盖斯定律，将热化学方程式①－②×2－③×2，整理可得CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247.3kJ·mol－1。(2)①在恒温恒容密闭容器中，通入一定量的CH4、CO2发生催化重整反应：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)，该反应的反应混合物都是气体，气体的质量不变；该反应的正反应是气体体积增大的反应，反应后气体的物质的量增大，根据M＝eq\f(m,n)可知，混合气体m不变，n变化，平均相对分子质量变化，当平均相对分子质量不再变化，反应达到平衡状态，A正确；反应速率之比等于化学计量数之比，当2v正(CH4)＝v逆(CO)，反应达到平衡状态，故v正(CH4)＝2v逆(CO)时反应未达到平衡状态，B错误；CO与H2都是生成物，二者的浓度比始终保持不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，C错误；该反应的反应物都是气体，气体的质量不变，反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，则根据ρ＝eq\f(m,V)