高考化学二轮复习非选择题专项训练

非选择题专项训练二化学反应原理

1.(2017全国H)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备，回答下列问题:

⑴正丁烷(C..Hl0)脱氢制1-丁烯(CW的热化学方程式如下：

①C同o(g)-C,H8(g)+H2(g)△H\

已知:®CiHio(g)+^O2(g)-CH(gHHk(g)

Ai%=-119kJ•mol-1

③£(g)啰(g)-H20(g)

A〃=-242kJ,mol

反应①的△〃为kJ图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，)

0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是(填标

号)。

A.升高温度

B.降低温度

C.增大压强

D.降低压强

图(a)

(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化

剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中〃(氢气)/〃(丁烷)的

关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因

是o

45

手40

35

<30

«25

20

』15

105

0

图(b)

(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链煌类化

合物。丁烯产率在590°C之前随温度升高而增大的原因可能

是、；590℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能

是。

45

40

35

30

25

20

15

105

0

4

图⑹

^案"1)+123小于AD

(2)原料中过量压会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯产率下降

(3)590C前升高温度,反应①平衡正向移动升高温度时,反应速率加快，单位时间产生更

多丁隼更高温度导致C局。裂解生成更多的短碳链煌,故丁烯产率快速降低

解析：|(1)根据盖斯定律，②式-③式可得①式,因此＞mi9kJ-mol'+242

kJ・mor'=+123kJ-mofo由图(a)可以看出，温度相同时，由0.1MPa变化到xMPa,丁烷的

转化率增大,即平衡正向移动，由于反应①是气体物质的量增大的反应,压强越小平衡转化率

越大,所以才的压强更小,X0.U由于反应①为吸热反应,所以温度升高时,平衡正向移动，

丁烯的平衡产率增大，因此A正确,B错误。由于反应①是气体物质的量增大的反应,加压时

平衡逆向移动,丁烯的平衡产率减小,因此C错误,D正确。

(2)也是反应①的产物，增大深会促使平衡逆向移动,从而降低丁烯的产率。

(3)590℃之前,随温度升高,反应速率增大,反应①是吸热反应,升高温度平衡正向移动,生

成的丁烯会更多。温度超过590C更多的丁烷裂解生成短链烧类，导致丁烯产率快速降低。

2.(2018天津理综,节选)C02是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。回答下列问题:

(DC。?可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,CO2主要转化为(写离子符号)；

若所得溶液c(HCOi)：c(COf)=2：1,溶液pH=0(室温下,H2CO3的

Ai=4X10-7;^=5X1011)

(2)C02与CH,经催化重整,制得合成气：

俄化剂

CH.(g)+CO2(g)---------i2C0(g)+2比(g)

①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下:

化学键C-HDH-HC^O(CO)

键能

4137454361075

/(kJ•mol1)

则该反应的△代o分别在匕恒温密闭容器A(恒容)和B(恒压、容积可变)中,

加入CH」和CO?各1mol的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_

(填“A”或"B”)。

②按一定体积比加入纸和C02,在恒压下发生反应,温度对C0和出产率的影响如图所示。此

反应优选温度为900℃的原因是。

替案⑴CO；-10

(2)①+120kJ・mol'1B

②900°C时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高,经济效益降低

解朝⑴CO?可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13,碱性较强,可知CO?主要转化为C0『

若所得溶液c(HCOj):c(COf)=2：1,此时左一3：二？"=亭,则C(H)=Lox10

mol­L溶液的pll=10o

(2)①△庐4X413kJ・mor'+2X745kJ・mor-2XI075kJ・morl-2X436kJ・mol^+120

kJ-mol1;该反应的正反应是气态分子数增大的吸热反应,A与B相比,B中压强较小,反应向

右进行的程度较大，达平衡后吸收热量较多。②根据题图可知,900C时，合成气产率已经较

高,再升高温度产率增幅不大,但能耗升高,经济效益降低。

3.甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用甲烷氧化法合成甲醇的

反应有：

(i)CH4(g)+C02(g)~2C0(g)+2比(g)

A4=+247.3kJ-mol'1

-1

(ii)CO(g)+2H2(g)-CH30H(g)A^=-90.1kJ-mol

1

(iii)2C0(g)+02(g)—2C02(g)A以=-566.0kJ•mol

回答下列问题：

(D银合金是反应(i)的重要催化剂。工业上镇的制备工艺流程包括：

①硫化银(NiS)制粒后在1100℃的温度下焙烧产生氧化银;②采用炼钢用的电弧炉,用石油

焦(主要成分为碳)作还原剂，在16001700℃的温度下还原氧化镇生成金属银熔体。写出

这两步反应的化学方程式：。

(2)用CH,和直接制备甲醇的热化学方程式

为。根据化学反应原理,分析反应(ii)对

CH.转化率的影响是o

(3)某温度下，向4L密闭容器中通入6molCO2和6molQL发生反应(i),平衡体系中各

组分的体积分数均为三则此温度下该反应的平衡常数斤,CHi的转化率

为。

(4)工业上可通过甲醇谈基化法制取甲酸甲酯,反应方程式为：

CH30H(g)+CO(g)^HC00CH3(g)

A/A-29.1kJ•mol、

科研人员对该反应进行了研究,部分研究结果如下：

233.0354.0435.0p/10*Pa

压强对甲醇转化率的影响

压强一定时温度对反应速率的影响

①从压强对甲静转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强

是。

②实际工业生产中采用的温度是80℃，其理由是o

(5)直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常

规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC的工作原理如图所示：

①通入a气体的电极是原电池的(填“正”或“负”)极，其电极反应式

为O

②常温下,用此电池电解(惰性电极)0.5L饱和食盐水(足量)，若两极共生成标准状况下的气

体1.12L,则溶液的pH为o

I，、1100r160。~1700'C〜

答案：(l)2NiS+3a--2Ni0+2s2Ni0+C2Ni+C0->t或

1600〜1700r

NiO+C=Ni+COt

1

(2)2CH,(g)+O2(g)-2cH30H(g)△层-251.6kJ•mol'消耗CO和他使反应(i)平衡右

移,CU转化率增大

(3)133.3%

(4)@3.5X10^4.OX106Pa(或4.OX1()6Pa左右)

②高于80C时,温度对反应速率的影响较小，且该反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应

方向移动,转化率降低

4

(5)①负CH30H+H20-6e--CO-t+6H(2)13

解向(1)根据信息可写出化学方程式。

(2)4(i)X2+(ii)X2+(iii)可得:2CH,(g)+O2(g)~2CHs0H(g)A隹-251.6kJ・mol'反

应(ii)中消耗CO和电使反应(i)中生成物浓度减小,导致平衡右移，故QL转化率增大。

⑶设反应的CH」的物质的量为x,则平衡时5、C6、CO、H2的物质的量分别为6mol-x、6

mol-x、2x、2x,故有6mol-产2乂尸2mol,因此平衡时各物质的物质的量浓度均为1

mol-L)舲1,CH4的转化率为

(4)①改变压强无论是从对化学反应速率还是对化学平衡的影响来说对生产都是有利的，但

考虑到加压的“效率”，应选择图表中斜率较大的区域对应的压强,即3.5X10^4.0X10,Pa,

在该区域内，增大单位压强，甲醇的转化率改变最大,即加压“效率”最高。如果学生从经济

“效率”考虑，认为选取4.0X106Pa左右的压强范围耗能较少且转化率较高,也是可行的。

②根据压强一定时，温度对反应速率的影响可知,温度高于80°C时,升温对反应速率的影响

较小;另外该反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,转化率降低,所以实际工业

生产中采用的温度是80

(5)①根据图中电子的流向可知a为负极,负极ClhOH失电子生成H'和C02,根据电子得失守恒

和原子守恒可写出电极反应式:CHQH+HzO-61-0)2t+6H:②根据电解方程

式:2NaCl+2H2。上至2NaOH+Hzt+Clt可知,〃（岫0心=〃（气）二「'尸「「「0.05mol,故

222.4L•tnOl1

13

c(01l)=°。5丁=。imo]•L—mol•L'=10mol•Lpll=13。

0.5L0.1

4.(2016天津理综)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。

回答下列问题：

(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是(至少答出两点)O

但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应

式:。

(2)氢气可用于制备出仇。已知：

H2(g)+A(l)-B(l)b出

O2(g)+B(l)-A(l)+H202(l)卜员

其中A、B为有机物,两反应均为自发反应，则H2(g)+(Mg)-H@(l)的△/<0(填

“心或“二”)。

(3)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应:MH*(s)+州Jg)-△质0达到化学平

衡。下列有关叙述正确的是o

a.容器内气体压强保持不变

b.吸收ymolH2只需1molMH*

c.若降温,该反应的平衡常数增大

d.若向容器内通入少量氢气，则川：放氢)》/(吸氢)

(4)利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式

为O

(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeOi,同时获得氢

气:Fe+2H2O+2OH处FeOr+3H21。工作原理如图1所示。装置通电后,铁电极附近生成紫红

色FeOi,银电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已

知:NazFeOi只在强碱性条件下稳定,易被压还原。

图2

①电解一段时间后，c(OH)降低的区域在(填“阴极室”或“阳极室”)。

②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排山，其原因为。

③/NazFeOJ随初始c(NaOH)的变化如图2。任选风N两点中的一点,分析MNazFeO,)低于最

高值的原因：o

容罚(1)污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中2个)

H2+2OH-2e-2H20

(2)<

(3)ac

(4)光能转化为化学能

(5)①阳极室

②防止Na2FeOi与比反应使产率降低

③犷点：c(OH)低,NazFeOi稳定性塞且反应慢;/V点：c(OH)过高,铁电极上有Fe(0H)3(或Fe2()3)

生成，使NazFeO,产率降低

解析:|(1)碱性条件下,H?转化为四,不能生成H',电极反应式为H?+2OH-2e-2H2。

(2)©H2(g)+A(l)-B(l)bH\

@O2(g)+B(l)~A(l)+H202(l)卜乩

将①+②得:H2(g)+O2(g)-H202(1)△分A夕+A〃

两反应均能自发进行，说明△股TAS〈0,①②反应中AS<0,可判断△身<0,△〃<(),则

AA^Oo

(3)该反应正向移动属于气体的物质的量减小的放热反应。

a项,气体压强不变,表明气体物质的量不变,达到平衡,正确；

b项,该反应为可逆反应,吸收ymolH2,则需MH,大于1mol,错误；

c项,该反应是放热反应,降温,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,正确；

d项,通入也相当于加压，平衡正向移动，“放氢)(吸氢)，错误。

(5)①根据题意银电极有气泡产生是氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H-+21-H21,铁

电极发生氧化反应，电极反应式为Fe+80I"6e—陞0『+4乩0。溶液中的氢氧根离子减少，因

此电解一段时间后，c(0H)降低的区域在阳极室;②根据题意Na/FeOi易被山还原，电解过程中,

须将阴极产生的气体及时排出，防止NazFeO,与七反应使产率降低;③根据题意NazFeOi只在强

碱性条件下稳定,在必点，c(OH)低,NazFeO•.稳定性差,且反应慢;在N点，c(0H)过高,铁电极

上有红褐色氢氧化铁生成，使NazFeOi产率降低。

非选择题专项训练三化学实验设计与评价

1.(2017全国n)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测

定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下：

【.取样、氧的固定

用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(0H)2碱性悬浊液(含有KI)混合,

反应生成Mn0(0H)2,实现氧的固定。

II.酸化、滴定

将固氮后的水样酸化,Mn0(0H)2被「还原为Mn2；在暗处静置5min,然后用标准Na2s26溶液

滴定生成的I2(2S20f-+I2-21+5,0=-)o

回答下列问题：

(D取水样时应尽量避免扰动水体表面,这样操作的主要目的是。

(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为o

(3)Na003溶液不稳定，使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂

瓶和;蒸储水必须经过煮沸、冷却后才能使用，其目的是杀菌、除及二氧化

碳。

(4)取100.00mL水样经固氧、酸化后,用amol・L1Na2s2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂，

终点现象为；若消耗Na2s20溶液的体积为bmL,则水样中溶解氧的

含量为mg•L'o

(5)上述滴定完成时，若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏(填“高”或

“低”

度蜜(1)使测定值与水体中溶氧实际值保持一致,避免产生误差

(2)2Mn(0H)2+()2~2MnO(OH)2

(3)量筒氧气

(4)当最后一滴标准液滴入时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内无变化809

⑸低

瓯］本题采用碘量法测定水中的溶解氧的含量，属于氧化还原反应滴定。

(1)取水样时,若扰动水体表面,会改变水体中的溶解氧,导致测定误差。

(2)根据氧化还原反应原理,Mn(0H)2被氯气氧化为MnO(0H)入根据电子得失守恒可得化学方

程式：2Mn(OH)2+02-----2MnO(OH)2。

(3)本题主要考查溶液的配制，由于滴定前还要标定其浓度,所以此处应该为快速简洁的粗配

任意浓度的溶液,故用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶、量筒。本问考生普遍会选择

容量瓶,关键是没有深入的理解题意。配溶液用的蒸储水常用煮沸的方式除去02,以减小实验

误差。

(4)该实验用硫代硫酸钠标准液滴定12.选用淀粉溶液作指示剂,终点现象为当最后一滴标准

液滴入时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内无变化(或不恢复蓝色)；由得失电子守恒可得关

系式:0T2Mn0(OH)?~2l2~4Na2s2O3

故水样中溶解氧的含量为也脸看也加生80瑟mg-L'o

4X0.1L

(5)终点读数时滴定管尖嘴处有气泡，气泡占据液体应占有的体积,会导致消耗标准液体积数

值偏小，测量结果偏低。

2.碳钱是一种较常使用的化肥,它在常温下易分解。某化学兴趣小组对碳钱的成分存在疑问,

进行了如下探究。

［定性实验］检验溶液中的阴、阳离子。

取少量固体放入试管中,加入盐酸,把生成的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成。另取

少量碳钱放入试管中，加入浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体,石蕊

试纸变蓝色。

(1)根据实验现象,推测碳核中所含有的阴离子可能是和o

(2)根据实验现象,碳钱与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能

是。

［定量实验］测定碳钱中碳元素和氮元素的质量比。

该兴趣小组准确称取ag碳钱,加热使之分解,并把产物通入碱石灰中,如下图所示。

(3)碳铁固体应放在中进行加热。

A.试管B.蒸发皿

C.烧瓶D.用烟

(4)从安全的角度考虑,尾气处理的装置可以选用。

aABimCD

(5)若灼烧后没有固体残余,称量U形管在实验前后的质量差为bgo由此测得氮元素的质量

是go

(6)为了测定碳铉中碳元素的质量,他们设计的实验方案是将ag碳钱完全溶解于水,加入过

量BaCk,然后测定生成沉淀的质量。请你评价该方案是否合理?(填“合理”或

“不合理”)，理由是0

答案:|(1)HCO]COf

(2)NH^+0H+乩0、HCOJ+DH-COf+H20(NHJ-+HCOJ+20H-NH31+C0f+2H20)

(3)A(4)A(5里(nb)

(6)不合理碳镂中含有的HCOJ不能与BaCL反应产生沉淀,所测得碳元素质量分数不准确

解析:|(1)HCO］和CO丁均能与HC1反应产生C6气体,加碱产生的碱性气体只有刈力因而碳镂

是(MH)£O3或NHHC03。(3)由于灼烧固体后对气体成分进行探究,故不能用珀烟加热,要用试

管。(4)尾气主要成分是氨气,B、C均不能起到防倒吸作用。(5)碱石灰的干燥管吸收CO2和

生0,原样品减轻的质量(a-。)g为氨气的质量。

3.三萃甲醇(QHJC—0H是一种重要的化工原料和医药中间体。实验室合成三苯甲鸣的实验

装置如图所示。

已知:①过程中生成的中间物质格氏试剂易发生水解反应;

②部分相关物质的沸点如下：

物质沸点/七

三苯甲醇380

乙醛34.6

澳苯156.2

③三苯甲醉的相对分子质量为260o

请回答下列问题：

(D装置中玻璃仪器B的名称为;装有无水CaCk的仪器A的作用

是O

(2)装置中滴加液体未用普通分液漏斗而用滴液漏斗的作用

是；制取格氏试剂时要保持温度约为40℃,可以采用

加热方式。

(3)制得的三苯甲酥粗产品中含有乙醛、澳苯、氯化铉等杂质，可以设计如下提纯方案：

G爆作②溶解、过滤③洗涤、干燥

j三苯甲静|

其中,操作①的名称是；洗涤液最好选用(填字母序号)。

a.水

b.乙醛

c.乙醇

d.苯

检验产品已经洗涤干净的操作为O

(4)纯度测定:称取2.60g产品，配成乙醛溶液,加入足量金属钠(乙醛与钠不反应)，充分反应

后，测得生成的气体在标准状况下的体积为100.80mLo则产品中三苯甲醇的质量分数

为o

稣］(1)冷凝管防止空气中的水蒸气进入装置,避免格氏试剂水解

(2)平衡压强，使漏斗内液体顺利滴下水浴

(3)蒸储或分储a取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加硝酸银溶液,若无沉淀生成，则已

经洗涤干净

(4)90%

蟠］(1)图中玻璃仪器B的名称是冷凝管；由于格氏试剂容易水解,A的作用是防止空气中的

水蒸气进入装置,避免格式试剂水解。

(2)装置中滴加液体未用普通分液漏斗而用滴液漏斗的作用是平衡压强,使漏斗内液体顺利

滴下;利用水浴加热,受热均匀,便于控制温度。

(3)三苯甲醇粗产品中含有乙酸、溟苯、苯甲酸乙酯等有机物，三苯甲醇的沸点最高,所以先

用蒸僧或分储的方法除去有机杂质；由于氯化镂溶于水,不溶于有机溶剂,所以洗涤液选用水,

故选a;检查洗涤是否干净的一般步骤是:取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加硝酸银溶液,

若无沉淀生成,则已洗涤干净,反之则未洗涤干净。

(4)由2—0的电可知三苯甲醉的物质的量是9；1X2=0.009mol,所以产品中三苯甲

二二.4L,mor1

醇的质量是0.009molX260g・mo『=2.34g,则产品中三苯甲醇的质量分数

瑞X100%=9。％。

4.硼位于HIA族,三卤化硼是物质结构化学的研究热点，也是重要的化工原料。三氯化硼(BC13)

可用于制取乙硼烷(B川6),也可作有机合成的催化剂。

［查阅资料］①BCL的熔点为T07.3℃,沸点为12.5℃;②2B+6HC1="2BC131+3H21;③硼

与铝的性质相似,也能与氢氧化钠溶液反应。

［设计实验］某同学设计如图所示装置制备三氯化硼:

请回答下列问题：

(1)常温下，高锌酸钾固体粉末与浓盐酸发生的反应可替代A装置中的反应，两个反应的产物

中锦的价态相同。写出高镒酸钾固体粉末与浓盐酸反应的离子方程

式:。

(2)E装置的作用是,

如果拆去B装置,可能的后果是o

(3)写出D装置中发生反应的化学方程式:;

实验中可以用一个盛装(填试剂名称)的干燥管代替F和G装置，使实验更简便。

(4)三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾,写出该反应的化学方程

式:。实验室保存三氯化硼的注意事项是。

(5)为了顺利完成实验,正确的操作是(填序号)，并解释原

因。

①先点燃A处酒精灯,后点燃D处酒精灯

②先点燃D处酒精灯,后点燃A处酒精灯

③同时点燃A、D处酒精灯

(6)请你设计一个简易实验,验证制得的产品中是否含有硼粉:

2

答案(1)2MnO；+10Cl+l6H*-2Mn*+8H20+5C121

(2)冷却和收集三氯化硼硼粉与氯化氢反应生成的产物中有氢气,加热氢气与氯气的混合

气体,易发生爆炸

(3)2B+3Cl2^2BCh碱石灰

(4)BC13+3H2O_H3BO3+3HCIt密封冷暗处保存

(5)①排尽装置中的空气,避免氧气和硼粉反应生成B2(h(或避免生成的三氯化硼与水蒸气

反应)

(6)取少量样品于试管中,滴加浓氢氧化钠溶液,若有气泡产生,则样品中含有硼粉;若无气泡

产生，则样品中无硼粉

解析：|(1)在A装置中用高钵酸钾固体粉末与浓盐酸发生反应可以制取氯气,反应的离子方程

42

式为2MnO；+10Cl+16H-2Mn+€H2O+5C12t。(2)(3)由于浓盐酸有挥发性,所以在氯气中含

有HC1,用饱和NaCl溶液除去HC1杂质，用浓硫酸进行干燥,在D中发生反

应:3cl2+2B~BC13。E装置的作用是冷却和收集三氯化硼；如果拆去B装置,可能会发生反

应2B+6HC1-2BC1：Jt+3H2"在D中加热氢气与氯气的混合气体，易发生爆炸。为防止倒吸

及BCL水解,在E与G之间连接一个盛有浓硫酸的装置。在实验中也可以用一个盛装碱石灰

的干燥管代替F和G装置，使实验更简便。(4)三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H:tB03)和白雾,

该反应的化学方程式是BCh+3H2。-H3B0,+3HC1t;因此在实验室保存三氯化硼时要密封保

存,防止受潮水解。(5)①先点燃A处酒精灯,待整套装置中都充满Ck后再点燃D处酒精灯,

使之发生反应。(6)由于B的性质与A1相似,既能与强酸反应放出氢气,也能与强碱反应放出

氢气,所以取少量样品于试管中,滴加浓NaOH溶液,若有气泡产生,则样品中含有硼粉。

5.某化学兴趣小组为研究过氧化钠与S02的反应情况,进行如下探究。

(1)［提出假设］

向一定量的过氧化钠固体中通入足量的S02,对反应后的固体产物成分及反应原理提出如下

假设：

假设一:反应后固体中只有证明S02未被氧化；

假设二:反应后固体中只有Na2s0」,证明SO2完全被氧化；

假设三:反应后固体,证明S02部分被氧化。

(2)［定性研究］

为验证假设三,该小组进行如下研究,请你完成下表中内容。

实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论

取适量反应后的固体放入试管

中，_____________________________—

(3)［定量研究］

通过测量气体的体积判断发生的化学反应,实验装置如下:

装置A装置B装置C装置D装置E

①B中所盛装试剂的名称为。

②装置D的作用是o

③请画出实验装置E。

④实验测得装置C中过氧化钠质量增加了他g,装置D质量增加了坂g,装置E中收集到的气

体为VL（已换算成标准状况下），用上述有关测量数据进行填表判断。

SO?被氧化的程度『与用或他的关系

未被氧化—

完全被氧化上0

部分被氧化

圈案:|（1）为Na2s和Na2SOi的混合物

⑵

实验步骤（不要求写出具体操作过程）预期的实验现象和结论

加入BaCL溶液有臼色沉淀产生,加入稀盐酸沉淀

加少量水溶解，加入BaCb溶液,再加入

部分溶解，证明原固体中既有亚硫酸钠也有硫酸

稀盐酸

钠

（其他合理答案均可。如先加足量盐酸,再加BaCb溶液）

⑶①浓硫酸②吸收未反应的S02

解析：|（1）根据题目已有假设可知,部分被氧化固体既有Na2s又有Na2sO,；（2）要验证固体为

Na2sCh和Na2s0」的混合物,可先将固体配成溶液,然后再依次加入BaCk溶液和稀盐酸,如果沉

淀部分溶解即可证明；（3）要通过测量气体的体积判断发生的化学反应,则要尽可能排除干扰,

减小误差,装置B用来干燥S02,其中所盛装试剂为浓硫酸;装置D用来吸收未反应完的S02;

装置E用来收集并测量SO?未被氧化时产生的02,所以要用量气装置,通过排水法测量气体的

体积。/只与如有关,被氧化:©Na202+S02-Na2s0力未被氧化:②ZNazO^SOz-2Na2SO3+O2,

极端假设:装置C质量增加的Rg全部来自于反应②,则每产生标准状况下22.4L的固体

的质量增加96&利用差量法可以求得吐物义警=答所以〃的范围是。“甯。

非选择题专项训练四物质结构与性质(选修)

1.碳、硅两元素广泛存在于自然界中。请回答下列问题：

(1)基态“C原子的核外存在对自旋状态相反的电子,硅原子的电子排布式

为O

(2)晶体硅的结构与金刚石非常相似。晶体硅中硅原子的杂化方式为杂化;金刚石、

晶体硅和金刚砂(碳化硅)的熔点由高到低的顺序为o

(3)科学研究结果表明,碳的氧化物CO士能够与H.0借助于太阳能制备HCOOHo其反应原理如

下:2绥+2氏0-2HC00H+02,则生成的HCOOH分子中。键和五键的个数比是.

(4)碳单质有多种形式，其中C6。、石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：

金刚石晶体金刚石晶胞

①CM、石墨烯与金刚石互为<.

②Cw形成的晶体是分子晶体,C6。分子中含有12个五边形和20个六边形,碳与碳之间既有单

键又有双键，已知小分子所含的双键数为30,则小分子中有个C-C键(多面体

的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理:顶点数+面数-棱边数=2)。在石墨烯晶体中，

每个C原子连接个六元环;在金刚石晶体中，每个C原子连接的最小环也为六元

环,六元环中最多有个C原子在同一平面。

③金刚石晶胞含有个碳原子。若碳原子的半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据

硬球接触模型,则尸a碳原子在晶胞中的空间占有率为(不要求

计算结果)。

牌案⑴2Is22s22P63s23P2

(2)sp3金刚石>金刚砂〉晶体硅

(3)4：1

⑷①同素异形体②6034③8,学

816

解析：|⑴“C原子核外的电子排布式为Is22s22p；两个S轨道上分别有2个自旋状态相反的电

子，根据洪特规则，另两个P电子分居在两个轨道上;硅原子的电子排布式为ls22s22pb3s23p'o

(2)晶体硅的每个原子均形成了四个Si-Si键，所以硅原子采用sp3杂化;金刚石、晶体硅和

金刚砂(碳化硅)三种晶体的结构相似,均为原子晶体,根据犍长可以判断三种晶体的熔点由

高到低的顺序为:金刚石)金刚砂漏体硅。

(3)HC00H分子中有1个OC-H键、1个。1.键、2个Oc-o键和1个键，即。键和“键

的个数比是4：1。

(4)①心、石墨烯与金刚石为不同结构的碳单质，三者互为同素异形体。②已知的顶点数

为60,面数为32,由欧拉定理计算健数(即棱边数)：60+(12+20)-2=90,已知该分子中含双键

30个,Cw分子中的单键数为:90-30=60。在石墨烯晶体中，每个C原子连接3个六元环。由金

刚石的晶体结构图可以看出，六元环中最多有4个C原子在同一平面。③由金刚石的晶胞结

构可看出，碳原子位于晶胞的顶点、面心和体内，故晶胞中含有的碳原子数日为

；X8+：X6+4=8。根据硬球接触模型可知,在立方体的对角线上碳原子紧密接触,故81房

则】斗8个碳原子的体积为8X『X(/):誓,故原子利用率为誉。

2.开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。

(l)Ti(BHD是一种储氢材料,可由TiCL和LiBH《反应制得。

①基态TF的未成对电子有个。

②LiBH,由Li'和BH；构成,BH程四面体构型,LiBH,中不存在的作用力有(填标

号)。

A.离子键B.共价键

C.金属键D.配位键

③Li、B、H元素的电负性由大到小排列顺序为。

(2)金属银与翎(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如图所示。该合金

的化学式为。

答案:|(1)①1@C③H>B>Li

(2)LaNis

庭园⑴①基态Ti。♦的核外电子抹布式为Is22s22P63s23/3/，其未成对电子数是1;②Li.和

BH；之间存在离子键,硼原子和氢原子之间存在共价键、配位键,所以该化合物中不含金属键,

故选C；③非金属性越强其电负性越大,非金属性最强的是H,其次是B,最小的是Li,所以Li、

B、H的电负性由大到小排列顺序为

(2)La的原子个数=；X8=l,Ni的原子个数=8X31=5,所以该合金的化学式为LaNi.

835<

3.H、C、N、0都属于自然界中常见的非金属元素。

(1)0、C、N三种元素中第一电离能最大的元素的基态原子的电子排布式为。

(2)0尹与M互为等电子体,0科的电子式可表示为,0尹中。键数目和

H键数目之比为c

⑶乙二胺(结构简式为H2N-CH-CH-NH2)分子中的碳原子的杂化轨道类型

CH2—HJNK/NHZ—CH。”

c

为,Cu"与乙二胺可形成配离子1cIH2z\、NH2—CIH"，该配离子中含有

的化学键类型有(填字母)o

A.配位键B.极性键

C.离子键D.非极性键

(4)CO和N?的键能数据如下表所示(单位:kJ-mor1):

化学键

物质

A—B(A)AT(A)A=B(A)

co357.7798.91071.9

154.8418.4941.7

结合数据说明CO比M活泼的原因:o

(5)C、N元素形成的新材料的晶脆具有如图所示结构，该晶体硬度超过目前世界上最硬的金

刚石,成为超硬新材料,若晶胞边长为acm,则该晶体的密度是g-cm"只要求列算

式,不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为AOo

答案⑴Is22s22P3

⑵［：0—0：产1：2

(3)sp3ABD

(4)虽然C三0键的键能高达1071.9kJ・mol：比N三N键的键能大，但是断裂1molCO分

子中第一个n键需要的能量只有273.0kJ,而断裂1mol凡分子中第一个n键需要的能量

是523.3kJ,C0的第一个n键更易断裂

蚯］(1)由于氮原子2p轨道上的电子处于半充满状态,失去1个电子需要较高能量,所以第

一电离能在0、C、N三种元素中最大,C的原子半径大于0的，失去1个电子所需能量低于0

失去1个电子所需能量,故第一电离能大小顺序为C〈O〈N,基态氮原子的电子排布式为

Is22s22P3。

(2)由于。尹与帖互为等电子体,其结构相似,故根据弗分子的电子式可推写出。尹的电子式

为［：0：：0：产,该离子中存在1个三键，所以含有1个。键和2个式键，二者的数目之比

为1：2。

⑶胁一CH2—CH2—NH2分子中的碳原子的杂化轨道类型类似于5分子中的碳原子的,为sp3

杂化。根据配离子的结构,CL?.与氮原子以配位键结合，碳原子之间以非极性键结合,N与C、N

与H、C与H原子间以极性键结合。

(4)凡、CO参与反应时，首先要断裂化学键，在CO分子中断裂1mol第一个n键需要的能量

=1071.9kJ-798.9kj=273.0kJ,在距分子中断裂1mol第一个冗键需要的能量=941.7

kj-418.4kj=523.3kJ,可见CO的笫一个“键更易断裂，其活泼性也比2的强。

(5)根据“均摊法”可知，每个晶胞中含有碳原子数=8X：+4X；=3,氮原子全部位于晶胞内部,

8.

其数目为4,故其化学式为CN01个晶胞的质量为手g,体积为，cm\因此该晶体的密度

s

NRaNA

g,cm_30

4.由Cu、N、B、Ni等元素组成的新型材料有着广泛用途。

(1)基态Cu'的最外层核外电子排布式为o

(2)研究者预想合成一个纯粹由氮组成的新物种N：N：,若N'中每个氮原子均满足8电子结构,

以下有关N"推测正确的是0

A.NJ有24个电子

B.N/中存在三对未成键的电子对

C.N：中存在两个氮氮一键

⑶化合物AGLBNH”是一种潜在的储氢材料，它可由六元环状化合物(HB=NH)3通过

3CH.+2(HB-NH)3+6H2O-3co2+6H3BNH3制得。

①与上述化学方程式有关的叙述不正确的是(填标号)。

A.反应前后碳原子的软道杂化类型不变

B.CH,、压0、C02分子立体构型分别是:正四面体形、V形、直线形

C.第一电离能:N>O>C>B

D.化合物A中存在配位键

②1个(HB-NH)3分子中有个。键。

(4)在硼酸盐中，阴离子有链状、环状等多种结构形式。图(a)是一种链状结构的多硼酸根，

则多硼酸根离子符号为。图(b)是硼砂晶体中阴离子的环状结构，其中硼原子采取的

杂化类型为o

(2)C(3)①A②12

⑷[BO2]，(或B0二)sp\sp3

睚园(l)Cu是29号元素。基态Cu‘的核外有28个电子，轨道处于全空、全满或半满时较稳

定，故最外层电子排布式为3s23Ps3d叱(2)N。中有34个电子,A项错;中每个氮原子均满

足8电子结构,则每个氮原子要形成3个共用电子对,每个氮原子还剩下1对孤电子对,那么

未成犍的电子对为5对,B项错;N。中存在两个氮氮三键,C项对。(3)①CH4是sd杂化,Cd中

的碳原子的轨道杂化类型是sp杂化,轨道杂化方式改变,A项错;CH”、山0、C02分子立体构型

分别是:正四面体形、V形、直线形,B项对;非金属性越强，第一电离能越大。但是由于氮原

子的最外层P轨道处于半充满的检定状态,所以其第一电离能比氧元素的还大,故第一电离

能大小为N>O>C>B,C项对;在化合物A中氮原子上存在配位键,D项对;②根据(HB-NH)3的分

子结构是六元环，共9个单键、3个双键，故1个(HB-NH)3分子中有12个。键。(4)由图(a)

可知多硼酸根离子符号为［BO］，(或B0》；由图(b)硼砂晶体可知其中硼原子采取的杂化类

型为sp\sp3o

5.碳元素不仅能形成丰富多彩的有机化合物,而且还能形成多种无机亿合物，同时自身可以

形成多种单质,碳及其化合物的用途广泛。

分子中每个原子接2个单键和一个双键,它与F2发生加成反应,其加成产物的分子式

为;蕊的晶体结构类似于干冰,则每个Cw晶胞的质量为(用含用的式子

表示)。

(2)干冰和冰是两种常见的分子晶体，下列关于两种晶体的比较中正确的是o

A.晶体的密度：T冰)冰

B.晶体的熔点:干冰〉冰

C.晶体中的空间利用率:干冰>冰

D.晶体中分子间相互作用力类型相同

(3)金刚石和石墨是碳元素形成的两种常见单质，下列关于这两种单质的叙述中正确的

有。

A.金刚石中碳原子的杂化类型为sp3杂化,石墨中碳原子的杂化类型为sp2杂化

B.晶体中共价键的键长:金刚石CTX石墨中C-C

C.晶体的熔点:金刚石)石墨

D.晶体中共价键的键角：金刚石)石墨

E.金刚石晶体中只存在共价键,石墨晶体中则存在共价键、金属键和范德华力

F.金刚石和石墨的熔点都很高,所以金刚石和石墨都是原子晶体

(4)立方BN结构与金刚石相似,晶胞结构如下图,在BN晶体中,B周围最近的N所构成的立体

图形为,B与N之间共价键与配位键的数目比为,一个晶胞中N数目

为。

(5)碳与孔雀石共热可以得到金属铜，铜原子的原子结构示意图

为,金属铜采用面心立方最密堆积,则Cu的晶体中铜原子的配位

数为o已知Cu单质的晶体密度为Pg-cm-3,Cu的相对原子质量为M阿伏加德

罗常数的数值为则Cu的原子半径为o

fODC詈g

-----------NR

(2)AC(3)AE

(4)正四面、体、3：1

28181

解析：|(DC«,中双键个数为160=30,加成产物的分子式为C«Ro。设每个C印晶胞的质量为X、

则

>・A《=4X720g・moT'

4X720g•mo「_?89c

(2)干冰是面心立方堆积而冰是体心立方堆积,所以干冰的密度大于冰空间利用率也大。

(4)B原子最外层有3个电子,所以B与N之间共价键与配位键的数目之比为3：lo

(5)设晶胞的棱长为4

则才•。•报=4"

面对角线为々援。设铜原子半径为r,则

4『啡

非选择题专项训练五有机合成与推断(选修)

1.(2018北京理综)8-羟基喳咻被广泛用作金属离子的络合剂和萃取剂，也是重要的医药中

间体。下图是8-羟基喳咻的合成路线。

试

OH

8-羟基啧咻

ii.同一个碳原子上连有2个羟基的分子不稳定。

(1)按官能团分类,A的类别是o

(2)AT的化学方程式是0

(3)C可能的结构简式是o

(4)C—所需的试剂a是。

(5)D—吒的化学方程式是o

(6)F-G的反应类型是o

(7)将下列KT的流程图补充完整：

(8)合成8-羟基嚏咻时,L发生了(填“氧化”或“还原”)反应。反应时还生成了

水,则L与G物质的量之比为。

国复1(1)烯点

(2)CHXH-CH2+C2clCH-CH2+HC1

CH2CH—CH2CH2CH—CH2

(3)ClClOH或ClOHCl

(4)氢氧化钠水溶液

CH,CH—CH

:浓硫酸

(5)OHOHOH△C