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2022年新高考湖南化学高考真题
一、选择题:本题共10小题,每小题3分,共30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。
1.(2022·湖南)化学促进了科技进步和社会发展。下列叙述中没有涉及化学变化的是( )
A.《神农本草经》中记载的“石胆能化铁为铜”
B.利用“侯氏联合制碱法”制备纯碱
C.科学家成功将 转化为淀粉或葡萄糖
D.北京冬奥会场馆使用 跨临界直冷制冰
2.(2022·湖南)下列说法错误的是( )
A.氢键、离子键和共价键都属于化学键
B.化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表
C.药剂师和营养师必须具备化学相关专业知识
D.石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一
3.(2022·湖南)聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料,其合成路线如下:
下列说法错误的是( )
A.m=n 1
B.聚乳酸分子中含有两种官能团
C. 乳酸与足量的 反应生成
D.两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子
4.(2022·湖南)化学实验操作是进行科学实验的基础。下列操作符合规范的是( )
A.碱式滴定管排气泡 B.溶液加热 C.试剂存放 D.溶液滴加
A.A B.B C.C D.D
5.(2022·湖南)科学家合成了一种新的共价化合物(结构如图所示),X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是( )
A.原子半径:
B.非金属性:
C.Z的单质具有较强的还原性
D.原子序数为82的元素与W位于同一主族
6.(2022·湖南)甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。
旧法合成的反应:
新法合成的反应:
下列说法错误的是(阿伏加德罗常数的值为 )( )
A. 的电子式为
B.新法没有副产物产生,原子利用率高
C. 的 溶液中 的微粒数小于
D. 的作用是降低反应的活化能,使活化分子数目增多,百分数不变
7.(2022·湖南)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下:
下列说法错误的是( )
A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料
B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C.合成槽中产物主要有 和
D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
8.(2022·湖南)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应:
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂-海水电池属于一次电池
9.(2022·湖南)科学家发现某些生物酶体系可以促进 和 的转移(如a、b和c),能将海洋中的 转化为 进入大气层,反应过程如图所示。
下列说法正确的是( )
A.过程Ⅰ中 发生氧化反应
B.a和b中转移的 数目相等
C.过程Ⅱ中参与反应的
D.过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为
10.(2022·湖南)室温时,用 的标准 溶液滴定 浓度相等的 、 和 混合溶液,通过电位滴定法获得 与 的关系曲线如图所示(忽略沉淀对离子的吸附作用)。
若溶液中离子浓度小于 时,认为该离子沉淀完全。 , , )。
下列说法正确的是( )
A.a点:有白色沉淀生成
B.原溶液中 的浓度为
C.当 沉淀完全时,已经有部分 沉淀
D.b点:
二、选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有一个或两个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11.(2022·湖南)下列离子方程式正确的是( )
A. 通入冷的 溶液:
B.用醋酸和淀粉 溶液检验加碘盐中的 :
C. 溶液中加入 产生沉淀:
D. 溶液与少量的 溶液混合:
12.(2022·湖南)反应物(S)转化为产物(P或 )的能量与反应进程的关系如下图所示:
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是( )
A.进程Ⅰ是放热反应 B.平衡时P的产率:Ⅱ>Ⅰ
C.生成P的速率:Ⅲ>Ⅱ D.进程Ⅳ中,Z没有催化作用
13.(2022·湖南)为探究 的性质,进行了如下实验( 和 溶液浓度均为 )。
实验 操作与现象
① 在 水中滴加2滴 溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色。
② 在 溶液中滴加2滴 溶液,变红褐色; 再滴加 溶液,产生蓝色沉淀。
③ 在 溶液中滴加2滴 溶液,变红褐色; 将上述混合液分成两份,一份滴加 溶液,无蓝色沉淀生成; 另一份煮沸,产生红褐色沉淀。
依据上述实验现象,结论不合理的是( )
A.实验①说明加热促进 水解反应
B.实验②说明 既发生了水解反应,又发生了还原反应
C.实验③说明 发生了水解反应,但没有发生还原反应
D.整个实验说明 对 的水解反应无影响,但对还原反应有影响
14.(2022·湖南)向体积均为 的两恒容容器中分别充入 和 发生反应: ,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A. B.气体的总物质的量:
C.a点平衡常数: D.反应速率:
三、非选择题:(一)必考题:此题包括3小题,共39分。
15.(2022·湖南)某实验小组以 溶液为原料制备 ,并用重量法测定产品中 的含量。设计了如下实验方案:
可选用试剂: 晶体、 溶液、浓 、稀 、 溶液、蒸馏水
步骤1. 的制备
按如图所示装置进行实验,得到 溶液,经一系列步骤获得 产品。
步骤2.产品中 的含量测定
①称取产品 ,用 水溶解,酸化,加热至近沸;
②在不断搅拌下,向①所得溶液逐滴加入热的 溶液;
③沉淀完全后, 水浴40分钟,经过滤、洗涤、烘干等步骤,称量白色固体,质量为 。
回答下列问题:
(1)Ⅰ是制取 气体的装置,在试剂a过量并微热时,发生主要反应的化学方程式为 ;
(2)Ⅱ中b仪器的作用是 ;Ⅲ中的试剂应选用 ;
(3)在沉淀过程中,某同学在加入一定量热的 溶液后,认为沉淀已经完全,判断沉淀已完全的方法是 ;
(4)沉淀过程中需加入过量的 溶液,原因是 ;
(5)在过滤操作中,下列仪器不需要用到的是 (填名称);
(6)产品中 的质量分数为 (保留三位有效数字)。
16.(2022·湖南)2021年我国制氢量位居世界第一,煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题:
(1)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的 和 ,起始压强为 时,发生下列反应生成水煤气:
Ⅰ.
Ⅱ.
①下列说法正确的是 ;
A.平衡时向容器中充入惰性气体,反应Ⅰ的平衡逆向移动
B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡
C.平衡时 的体积分数可能大于
D.将炭块粉碎,可加快反应速率
②反应平衡时, 的转化率为 , 的物质的量为 。此时,整个体系 (填“吸收”或“放出”)热量 ,反应Ⅰ的平衡常数 (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(2)一种脱除和利用水煤气中 方法的示意图如下:
①某温度下,吸收塔中 溶液吸收一定量的 后, ,则该溶液的 (该温度下 的 );
②再生塔中产生 的离子方程式为 ;
③利用电化学原理,将 电催化还原为 ,阴极反应式为 。
17.(2022·湖南)钛( )及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为 ,含少量V、 和 的氧化物杂质)为原料,制备金属钛的工艺流程如下:
已知“降温收尘”后,粗 中含有的几种物质的沸点:
物质
沸点/ 136 127 57 180
回答下列问题:
(1)已知 , 的值只决定于反应体系的始态和终态,忽略 、 随温度的变化。若 ,则该反应可以自发进行。根据下图判断: 时,下列反应不能自发进行的是______________。
A.
B.
C.
D.
(2) 与C、 在 的沸腾炉中充分反应后,混合气体中各组分的分压如下表:
物质
分压/
①该温度下, 与C、 反应的总化学方程式为 ;
②随着温度升高,尾气中 的含量升高,原因是 。
(3)“除钒”过程中的化学方程式为 ;“除硅、铝”过程中,分离 中含 、 杂质的方法是 。
(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序 (填“能”或“不能”)交换,理由是 。
(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入 冶炼 的方法相似的是______________。
A.高炉炼铁 B.电解熔融氯化钠制钠
C.铝热反应制锰 D.氧化汞分解制汞
四、非选择题(二)选考题:共15分。请考生从给出的两道题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。
18.(2022·湖南)[选修3:物质结构与性质]
铁和硒( )都是人体所必需的微量元素,且在医药、催化、材料等领域有广泛应用。回答下列问题:
(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药,其结构式如下:
①基态 原子的核外电子排布式为 ;
②该新药分子中有 种不同化学环境的C原子;
③比较键角大小:气态 分子 离子(填“>”“<”或“=”),原因是 。
(2)富马酸亚铁 是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示:
①富马酸分子中 键与 键的数目比为 ;
②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为 。
(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物,该物质可以在温和条件下直接活化 ,将 转化为 ,反应过程如图所示:
①产物中N原子的杂化轨道类型为 ;
②与 互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。
(4)钾、铁、硒可以形成一种超导材料,其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示:
①该超导材料的最简化学式为 ;
② 原子的配位数为 ;
③该晶胞参数 、 。阿伏加德罗常数的值为 ,则该晶体的密度为 (列出计算式)。
19.(2022·湖南)[选修5:有机化学基础]
物质J是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:
已知:①
②
回答下列问题:
(1)A中官能团的名称为 、 ;
(2) 、 的反应类型分别是 、 ;
(3)B的结构简式为 ;
(4) 反应方程式为 ;
(5) 是一种重要的化工原料,其同分异构体中能够发生银镜反应的有 种(考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为 的结构简式为 ;
(6)I中的手性碳原子个数为 (连四个不同的原子或原子团的碳原子称为手性碳原子);
(7)参照上述合成路线,以 和 为原料,设计合成 的路线 (无机试剂任选)。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】物理变化与化学变化的区别与联系
【解析】【解答】A.“石胆能化铁为铜”是指铁与硫酸铜发生置换反应生成铜的过程,有新物质生成,发生了化学变化,A不符合题意;
B.“侯氏联合制碱法”的原理为向饱和铵盐水中通入二氧化碳生成碳酸氢钠,加热碳酸氢钠分解生成碳酸钠,该过程中有新物质生成,发生了化学变化,B不符合题意;
C.CO2转化为淀粉或葡萄糖的过程中有新物质生成,发生了化学变化,C不符合题意;
D.使用CO2跨临界直冷制冰,没有新物质生成,发生了物理变化,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】有新物质生成的变化属于化学变化。
2.【答案】A
【知识点】化学键;水泥的主要化学成分、生产原料及其用途;玻璃的主要化学成分、生产原料及其用途;含硅矿物及材料的应用
【解析】【解答】A.离子键和共价键都属于化学键,氢键属于分子间作用力,A符合题意;
B.俄国科学家门捷列夫根据相对分子质量编制了第一张元素周期表,B不符合题意;
C.药剂师和营养师的工作分别与药剂和营养物质有关,因此必须具备相关的化学专业知识才能胜任相关工作,C不符合题意;
D.制造玻璃的主要原料是石灰石、石英和纯碱,制造水泥的主要原料是石灰石和黏土、石膏,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.氢键属于分子间作用力;
B.门捷列夫编制了第一张元素周期表;
C.药剂师和营养师必须具备化学相关专业知识;
D.玻璃的原料为石灰石、石英和纯碱,水泥的原料为石灰石和黏土、石膏。
3.【答案】B
【知识点】有机化合物的命名;有机物的结构和性质;酯化反应
【解析】【解答】A.根据氧原子数目守恒可得:3n=2n+1+m,则m=n-1,A不符合题意;
B.聚乳酸分子中含有三种官能团,分别是羟基、羧基、酯基,B符合题意;
C.乳酸分子中羟基和羧基均能与Na反应生成氢气,1mol羟基、1mol羧基与Na反应均生成0.5mol氢气,则1mol乳酸和足量的Na反应生成1mol H2,C不符合题意;
D.乳酸分子既含有羟基又含有羧基,则两分子乳酸可以缩合产生,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.根据原子守恒确定m、n的关系;
B.聚乳酸分子中含有酯基、羟基、羧基;
C.乳酸分子中羟基和羧基均能与Na反应生成氢气;
D.乳酸分子既含羟基又含羧基。
4.【答案】A
【知识点】化学试剂的存放;常用仪器及其使用;酸(碱)式滴定管的使用
【解析】【解答】A.碱式滴定管排气泡时,把橡皮管向上弯曲,尖嘴向上,轻轻挤压玻璃珠附近的橡皮管,赶出气泡,A符合规范;
B.用试管加热溶液时,试管夹应夹在距离管口的处,B不符合规范;
C.盐酸属于无机物,酸;NaOH属于无机物,碱;乙醇属于有机物,实验室中,盐酸和NaOH要分开存放,有机物和无机物要分开存放,C不符合规范;
D.用胶头滴管滴加溶液时,不能伸入试管内部,应悬空滴加,D不符合规范;
故答案为:A。
【分析】A.将橡皮管的尖嘴向上,挤压橡皮管中的玻璃珠可排出碱式滴定管中的气泡;
B.用试管加热溶液,试管夹应夹在距离管口的处;
C.实验室存放试剂时,酸、碱分开存放,有机物和无机物分开存放;
D.胶头滴管不能伸入试管内。
5.【答案】C
【知识点】元素周期表中原子结构与元素性质的递变规律;元素周期表的结构及其应用;元素周期律和元素周期表的综合应用;微粒半径大小的比较
【解析】【解答】A.电子层数相同时,核电荷数越大,原子半径越小,则C、O、F的原子半径大小顺序为C>O>F,即X>Y>Z,故A不符合题意;
B.同周期从左到右元素的非金属性依次增强,同主族从上到下元素的非金属性依次减弱,则C、O、Si的非金属性强弱顺序为O>C>Si,即Y>X>W,故B不符合题意;
C.F2具有很强的氧化性,故C符合题意;
D.原子序数为82的元素为铅元素,铅与硅都位于元素周期表ⅣA族,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】由图可知,W形成4个单键,且W的原子序数最大,则W为Si元素,Y形成2个单键,则Y为O元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和,则X的原子序数为6,X为C元素,Z形成1个共价键,根据原子序数可知,Z为F元素。
6.【答案】D
【知识点】阿伏加德罗常数
【解析】【解答】A.氢氰酸为共价化合物,结构式为H-C≡N,其电子式为,故A不符合题意;
B.新法合成甲基丙烯酸甲酯的反应为加成反应,没有副产物生成,原子利用率为100%,故B不符合题意;
C.铵根离子在溶液中会发生水解,所以1L0.05mol/L的硫酸氢铵溶液中铵根离子的数目小于0.05mol/L×1L×NAmol-1=0.05NA,故C不符合题意;
D.Pd为新法合成甲基丙烯酸甲酯的催化剂,能降低反应的活化能,使活化分子的数目和百分数都增大,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.C原子形成4对共用电子对,N原子形成3对共用电子对,而H原子形成1对共用电子对;
B.新法合成的反应原子利用率为100%;
C.铵根离子会发生水解;
D.Pd为该反应的催化剂。
7.【答案】C
【知识点】化学反应速率;制备实验方案的设计
【解析】【解答】A.陶瓷的成分中含有SiO2,SiO2能与烟气中的HF发生反应,因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料,故A不符合题意;
B.采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积,提高吸收塔内烟气吸收效率,故B不符合题意;
C.合成槽内发生的反应为NaHCO3+6NaF+NaAlO2=Na3AlF6+4Na2CO3+2H2O,产物为Na3AlF6和Na2CO3,故C符合题意;
D.由上述分析可知,滤液的主要成分为Na2CO3,可进入吸收塔循环利用,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】烟气(含HF)通入吸收塔,加入过量的碳酸钠,发生反应Na2CO3+HF=NaF+NaHCO3,向合成槽中通入NaAlO2,发生反应 NaHCO3+6NaF+NaAlO2=Na3AlF6+4Na2CO3+2H2O, 过滤得到 Na3AlF6和含有 Na2CO3的滤液。
8.【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式;原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.海水中含有丰富的电解质,如氯化钠、氯化镁等,可作为电解质溶液,故A不符合题意;
B.由上述分析可知,N为正极,正极上水和氧气均能得电子发生还原反应,电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑和O2+4e-+2H2O=4OH-,故B符合题意;
C.Li为活泼金属,易与水反应,玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应,并能传导离子,故C不符合题意;
D.该电池不可充电,属于一次电池,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O=2LiOH+H2↑, M极上Li失去电子发生氧化反应,则M电极为负极,电极反应为Li-e-=Li+,N极为正极,电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑,同时氧气也可以在N极得电子,电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。
9.【答案】C
【知识点】氧化还原反应
【解析】【解答】A.由图可知,过程Ⅰ中 转化为NO,氮元素由+3价降低到+2价,作氧化剂,发生还原反应,A不符合题意;
B.过程Ⅰ反应的方程式为+2H++e-NO+H2O,过程Ⅱ的方程式为2NO+8NH4+2H2O+5N2H4+8H+,生成1molNO,a过程转移1mole-;消耗1molNO,b过程转移4mol e-,转移电子数目不相等,B不符合题意;
C.过程Ⅱ的方程式为2NO+8NH4+2H2O+5N2H4+8H+,n(NO):n(NH4+)=1:4,C符合题意;
D.由图示可知,过程Ⅲ的方程式为:N2H4= N2+4H++4e-,则过程Ⅰ-Ⅲ的总反应为:2NO2-+8NH4+=5N2↑+4H2O+24H++18e-,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.过程Ⅰ为转化为NO的过程,N元素的化合价降低;
B.过程Ⅰ反应的方程式为+2H++e-NO+H2O,过程Ⅱ的方程式为2NO+8NH4+2H2O+5N2H4+8H+;
C.过程Ⅱ中NO中N元素的化合价降低4,NH4+中N元素的化合价升高1;
D.三个过程加和即得总反应。
10.【答案】C
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质;离子浓度大小的比较
【解析】【解答】A.根据分析可知,Cl-、Br-、I-的沉淀顺序为I->Br->Cl-,I-先沉淀,AgI是黄色的,所以a点有黄色沉淀AgI生成,故A不符合题意;
B.根据分析可知,原溶液中I-的物质的量为1.5×10-4mol,则I-的浓度为=0.0100mol L-1,故B不符合题意;
C.当Br-沉淀完全时(Br-浓度为1.0×10-5mol/L),溶液中的c(Ag+)==5.4×10-8mol/L,若Cl-已经开始沉淀,则此时溶液中的c(Cl-)==3.3×10-3mol/L,原溶液中的c(Cl-)= c(I-)=0.0100mol L-1,则已经有部分Cl-沉淀,故C符合题意;
D.b点加入了过量的硝酸银溶液,Ag+浓度最大,Cl-、Br-和 I-已沉淀完全,且Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),则b点各离子浓度为:,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】Ksp小的先沉淀,则Cl-、Br-、I-的沉淀顺序为I->Br->Cl-, 当滴入4.50mL硝酸银溶液时,Cl-恰好沉淀完全,此时硝酸银一共消耗了:4.50mL×10-3L/mL×0.100mol/L=4.5×10-4mol,即Cl-、Br-和 I-均为1.5×10-4mol。
11.【答案】A,C
【知识点】离子方程式的书写
【解析】【解答】A.Cl2通入冷的 NaOH溶液中反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,A符合题意;
B.醋酸是弱酸,应保留化学式,则反应的离子方程式为,B不符合题意;
C.H2O2具有强氧化性,FeSO4溶液中加入H2O2产生氢氧化铁沉淀,反应的离子方程式为2Fe2++ H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+,C符合题意;
D.NaHCO3过量,Ba(OH)2全部参加反应,因此该反应的离子方程式为2HCO3-+Ba2++2OH-=BaCO3↓+CO32-+2H2O,D不符合题意;
故答案为:AC
【分析】A.氯气与NaOH反应生成氯化钠、次氯酸钠和水;
B.醋酸是弱酸,不可拆;
C.FeSO4溶液中加入H2O2产生氢氧化铁沉淀;
D.Ba(OH)2少量,有2个OH-参与反应。
12.【答案】A,D
【知识点】化学反应中能量的转化;活化能及其对化学反应速率的影响;催化剂;化学平衡中反应条件的控制;化学反应速率的影响因素
【解析】【解答】A.进程Ⅰ中S的总能量大于P的总能量,为放热反应,A符合题意;
B.进程Ⅱ中使用了催化剂X,但是催化剂不能改变平衡产率,因此在两个进程中平衡时P的产率相同,B不符合题意;
C.活化能越低,反应速率越快,反应Ⅲ的活化能高于反应Ⅱ的活化能,故生成P的速率:Ⅲ<Ⅱ,C不符合题意;
D.由图可知,进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S Z,然后S Z转化为产物P Z,由于P Z没有转化为P+Z,因此Z没有催化作用,D符合题意;
故答案为:AD。
【分析】A.反应物的总能量大于生成物总能量为放热反应;
B.X为催化剂,催化剂不影响平衡;
C.活化能越低,反应速率越快;
D.催化剂在反应前后不发生变化。
13.【答案】D
【知识点】铁的氧化物和氢氧化物;铁盐和亚铁盐的相互转变;二价铁离子和三价铁离子的检验;性质实验方案的设计
【解析】【解答】A.铁离子的水解反应为吸热反应,加热煮沸可促进水解平衡正向移动,使水解程度加深,生成较多的氢氧化铁,从而使溶液显红褐色,故A不符合题意;
B.生成红褐色的氢氧化铁,说明Fe3+发生了水解反应;Na2SO3具有还原性,再滴加 溶液 ,产生蓝色沉淀,说明Fe3+被还原为Fe2+,故B不符合题意;
C.实验③中在5mL Na2SO3溶液中滴加2滴同浓度少量FeCl3溶液,根据现象和分析可知,仍发生铁离子的水解反应,无蓝色沉淀生成,说明没有生成亚铁离子,即没有发生还原反应,故C不符合题意;
D.结合三组实验,说明铁离子与亚硫酸根离子混合时,铁离子的水解反应占主导作用,比氧化还原反应的速率快,但不能说明亚硫酸离子对铁离子的水解作用无影响,事实上,亚硫酸根离子水解显碱性,可促进铁离子的水解反应,故D符合题意。
故答案为:D。
【分析】A.水解为吸热反应;
B.铁离子水解生成氢氧化铁,产生蓝色沉淀说明生成了铁离子;
C.有红褐色沉淀,说明铁离子发生水解,无蓝色沉淀,说明没有发生还原反应。
14.【答案】B
【知识点】反应热和焓变;化学反应速率;化学平衡常数
【解析】【解答】A.甲容器在绝热条件下,随着反应的进行,压强先增大后减小,根据理想气体状态方程PV=nRT可知,刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高,则说明上述反应过程放热,即ΔH<0,故A不符合题意;
B.该反应的ΔH<0,图中a点和c点的压强相等,因甲容器为绝热过程,乙容器为恒温过程,若两者气体物质的量相等,则甲容器压强大于乙容器压强,此时两者相等,则na<nc,故B符合题意;
C.设平衡时Z的物质的量为a,则有三段式:
,恒温条件下,Pa=P始,则有3-2a=×3mol,解得a=0.75mol,则,甲为绝热容器,反应过程中温度高于乙,平衡逆向移动,故a点平衡常数:K<12,故C不符合题意;
D.由图可知,甲容器达到平衡的时间短,则甲的反应速率比乙快,则Va正>Vb正,故D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】A.随着反应的进行,压强先增大后减小,ΔH<0;
C.列出反应的三段式结合温度变化判断;
D.甲的反应速率比乙快。
15.【答案】(1)HCl;H2SO4(浓)+NaCl NaHSO4+HCl↑
(2)防止倒吸;CuSO4溶液
(3)静置,取上层清液于一洁净试管中,继续滴加硫酸溶液,无白色沉淀生成,则已沉淀完全
(4)使钡离子沉淀完全
(5)锥形瓶
(6)97.6%
【知识点】常用仪器及其使用;探究物质的组成或测量物质的含量;制备实验方案的设计
【解析】【解答】装置I中浓硫酸和氯化钠共热制备HCl,装置II中氯化氢与BaS溶液反应制备BaCl2·2H2O,装置III中硫酸铜溶液用于吸收生成的H2S,防止污染空气。
(1)根据上述分析可知,装置Ⅰ用于制备HCl气体,所给试剂中,浓硫酸和NaCl在加热条件下可生成HCl,浓硫酸与氯化钠反应生成硫酸氢钠和氯化氢,反应的化学方程式为H2SO4(浓)+NaClNaHSO4+HCl↑。
(2)氯化氢极易溶于水,装置Ⅱ中b仪器为球形干燥管,可以起到防止倒吸的作用;装装置Ⅱ中发生反应BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑,H2S有毒,对环境有污染,装置Ⅲ用于吸收H2S,应盛放CuSO4溶液。
(3)硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,静置后取上层清液滴加硫酸,若无白色沉淀生成,则已沉淀完全。
(4)为了使钡离子沉淀完全,沉淀过程中需加入过量的硫酸溶液。
(5)过滤用到的仪器有:铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒,用不到锥形瓶。
(6)沉淀完全后, 水浴40分钟,经过滤、洗涤、烘干等步骤,称量白色固体,质量为 ,生成的白色沉淀为硫酸钡,物质的量为:=0.002mol,依据钡原子守恒可知,产品中BaCl2·2H2O的物质的量为0.002mol,质量为0.002mol×244g/mol=0.488g,质量分数为:=97.6%。
【分析】以BaS为原料制备BaCl2·H2O的原理为BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑,则先用装置Ⅰ制备HCl,再在装置Ⅱ中反应得到BaCl2溶液,再经一系列步骤获得BaCl2·H2O;
(1)装置Ⅰ中加热浓硫酸和NaCl制备HCl;
(2)装置Ⅱ中干燥管的作用是防止倒吸;装置Ⅲ试剂用于吸收尾气;
(3)硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀;
(4)加入过量的沉淀剂才能保证钡离子离子沉淀完全;
(5) 过滤需要用到的仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒;
(6)根据计算。
16.【答案】(1)BD;吸收;31.2;
(2)10;2 CO2↑+ +H2O;2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-
【知识点】电极反应和电池反应方程式;化学平衡的影响因素;化学平衡移动原理;化学平衡的计算;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)①A.在恒温恒容条件下,平衡时向容器中充入情性气体,各组分浓度不变,反应Ⅰ的平衡不移动,A不符合题意;
B.在反应中有固体C转化为气体,气体的质量增加,而容器的体积不变,反应后过程中气体的密度发生变化,当混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡,B符合题意;
C.若C(s)和H2O(g)完全反应全部转化为CO2(g)和H2(g),由C(s)+ 2H2O(g) = CO2(g)+ 2H2(g)可知,H2的体积分数的极值为,可逆反应不能彻底进行,则平衡时H2的体积分数不可能大于,C不符合题意;
D.将炭块粉碎可以增大其与H2O(g)的接触面积,可加快反应速率,D符合题意;
综上所述,正确的是BD。
②反应平衡时,H2O(g)的转化率为50%,则水的变化量为0.5mol,水的平衡量也是0.5mol,由于CO的物质的量为0.1mol,则根据O原子守恒可知CO2的物质的量为0.2mol,生成0.2mol CO2时消耗了0.2mol CO,故在反应Ⅰ实际生成了0.3molCO。根据相关反应的热化学方程式可知,生成0.3mol CO要吸收热量39.42kJ ,生成0.2mol CO2要放出热量8.22kJ此时,因此整个体系吸收热量39.42kJ-8.22kJ=31.2kJ;由H原子守恒可知,平衡时H2的物质的量为0.5mol,CO的物质的量为0.1mol,CO2的物质的量为0.2mol,水的物质的量为0.5mol,则平衡时气体的总物质的量为0.5mol+0.1mol+0.2mol+0.5mol=1.3mol,在同温同体积条件下,气体的总压之比等于气体的总物质的量之比,则平衡体系的总压为0.2MPa×1.3=0.26MPa,反应I(C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g))的平衡常数Kp= 。
(2)c( ):c( )=1:2,根据 可知, = ,则该溶液的pH=-lgc(H+)=10;
②KHCO3在再生塔中受热分解生成K2CO3、H2O和CO2,反应的离子方程式为2 CO2↑+ +H2O;
③由图可知,水在玻碳电极发生氧化反应生成氧气,则玻碳电极为阳极,铂电极和Ag/AgCl电极均为阴极,阴极发生还原反应,且在电解过程中AgCl可以转化为Ag,则阴极的电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-。
【分析】(1)①A.恒容体系中充入惰性气体,各物质的浓度不变,平衡不移动;
B.该反应的密度为变量,当混合气体的密度不变时反应达到平衡;
C.可逆反应不能彻底进行;
D.增大反应物的接触面积可加快反应速率;
②根据反应Ⅰ的能量变化及反应Ⅱ的能量变化求出整个体系的热量变化;根据计算;
(2)①结合计算;
②再生塔中碳酸氢钾分解产生二氧化碳;
③阴极发生还原反应。
17.【答案】(1)C
(2)5TiO2+6C+10Cl2 5TiCl4+2CO+4CO2;随着温度升高,CO2与C发生反应
(3)3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3;蒸馏
(4)不能;若先“除硅、铝”再“除钒”,“除钒”时需要加入Al,又引入Al杂质
(5)A;C
【知识点】热化学方程式;盖斯定律及其应用;金属冶炼的一般原理;制备实验方案的设计
【解析】【解答】钛渣中加入C、Cl2进行沸腾氯化,转化为相应的氯化物,降温收尘后得到粗TiCl4,加入单质Al除钒,再除硅、铝得到纯TiCl4,加入Mg还原得到Ti。
(1)记① ,② ,③ ,④ ;
A.由图可知,600℃时 的 ,反应自发进行,故A不符合题意;
B.由图可知,600℃时 的 ,反应自发进行,故B不符合题意;
C.由图可知,600℃时 的 ,反应不能自发进行,故C符合题意;
D.根据盖斯定律, 可由①+③得到,则600℃时其 ,反应自发进行,故D不符合题意;
故选C;
(2)①根据表中数据可知,该温度下C主要生成CO和CO2,根据相同条件下气体的压强之比是物质的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物质的量之比约是5:2:4,所以TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为5TiO2+6C+10Cl2 5TiCl4+2CO+4CO2,故答案为:5TiO2+6C+10Cl2 5TiCl4+2CO+4CO2;
②随着温度升高,CO2与C发生反应 ,导致CO含量升高,故答案为:随着温度升高,CO2与C发生反应 ;
(3)“降温收尘”后钒元素主要以VOCl3形式存在,加入Al得到VOCl2渣,根据得失电子守恒和元素守恒配平方程式为3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3;AlCl3、SiCl4与TiCl4沸点差异较大,“除硅、铝"过程中可采用蒸馏的方法分离AlCl3、SiCl4,故答案为:3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3;蒸馏;
(4)若先“除硅、铝”再“除钒”,“除钒”时需要加入Al,又引入Al杂质,因此“除钒”和“除硅、铝”的顺序不能交换,故答案为:不能;若先“除硅、铝”再“除钒”,“除钒”时需要加入Al,又引入Al杂质;
(5)本工艺中加入Mg冶炼Ti的方法为热还原法;
A.高炉炼铁的原理是用还原剂将铁矿石中铁的氧化物还原成金属铁,属于热还原法,故A符合题意;
B.电解熔融氯化钠制取金属钠的原理是电解法,故B不符合题意;
C.铝热反应制锰是利用Al作还原剂,将锰从其化合物中还原出来,为热还原法,故C符合题意;
D.Hg为不活泼金属,可以直接用加热分解氧化汞的方法制备汞,故D不符合题意;
故答案选AC,故答案为:AC。
【分析】(1)根据图像,结合 分析判断;
(2)①根据压强之比等于物质的量之比计算各物质的系数之比,再写出化学方程式;
②高温下碳与二氧化碳反应生成一氧化碳;
(3)“除钒”过程前,钒元素主要以VOCl3形式存在,加入Al生成VOCl2渣,分离沸点差距较大的物质,可用蒸馏的方法;
(4)“除钒”时需要加入Al,若后“除钒”则含有杂质Al;
(5)Mg冶炼Ti的方法为热还原法。
18.【答案】(1)[Ar] 3d104s24p4;6;>;SeO3的空间构型为平面三角形,SeO 的空间构型为三角锥形
(2)11:3;O>C>H>Fe
(3)sp3杂化;H2O
(4)KFe2Se2;4;
【知识点】原子核外电子排布;键能、键长、键角及其应用;判断简单分子或离子的构型;晶胞的计算;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】(1)①Se为34号元素,核外有34个电子,基态Se原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4,简化电子排布式为[Ar] 3d104s24p4,故答案为:[Ar] 3d104s24p4;
②乙烷硒啉的分子结构对称,如图,则乙烷硒啉分子中含有8种化学环境不同的碳原子,故答案为:8;
③三氧化硒分子中硒原子的价层电子对数为3,孤对电子对数为0,分子的空间构型为平面三角形,键角为120°,亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为1,离子的空间构型为三角锥形,键角小于120°,故答案为:>;SeO3的空间构型为平面三角形,SeO 的空间构型为三角锥形;
(2)①由球棍模型可知,富马酸的结构式为HOOCCH=CHCOOH,单键均为σ键,双键含有1个σ键和1个π键,则富马酸分子中含有11个σ键,3个π键,σ键和π键的数目比为11:3,故答案为:11:3;
②富马酸亚铁中含有的元素为C、H、O、Fe,元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性:O>C>H>Fe,则电负性由大到小的顺序为O>C>H>Fe,故答案为:O>C>H>Fe;
(3)①由结构简式可知,产物中氮原子的价层电子对数为4,原子的杂化方式为sp3杂化,故答案为:sp3杂化;
②的原子数为3,价电子数为8, 等电子体具有相同的原子数和价电子数,则与互为等电子体的分子为H2O,故答案为:H2O;
(4)①由平面投影图可知,钾原子位于顶点和体心,数目为8× +1=2,硒原子位于棱上和体内,数目为,铁原子位于晶胞面上,数目为,则超导材料最简化学式为KFe2Se2,故答案为:KFe2Se2;
②由平面投影图可知,距离铁原子最近且紧邻的硒原子有4个,所以铁原子的配位数为4,故答案为:4;
③设晶体的密度为dg/cm3,根据可得, =abc×10-21×d,解得d= ,故答案为: 。
【分析】(1)①Se为34号元素,根据构造原理书写核外电子排布式;
②该物质结构对称;
③孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对之间的排斥力>成键电子对之间的排斥力,孤电子对越多键角越小;
(2)①单键均为σ键,双键含有1个σ键和1个π键,三键中含有1个σ键和2个π键;
②元素的非金属性越强,电负性越大;
(3)①产物中N原子形成4个σ键;
②等电子体具有相同的原子数和价电子数;
(4)①根据均摊法计算;
②位于棱上的铁原子与位于面上的硒原子的距离最近;
③根据计算。
19.【答案】(1)醚键;醛基
(2)取代反应;加成反应
(3)
(4)
(5)5;
(6)1
(7)
【知识点】有机物中的官能团;有机物的推断;有机物的合成;同分异构现象和同分异构体;有机化学反应的综合应用
【解析】【解答】
(1)A的结构简式为 ,其分子中含有的官能团为醚键和醛基。
(2)由分析可知,G的结构简式为 ,F→G的方程式为,甲基取代了环上的氢原子,则F→G的反应类型为取代反应;G→H反应中, 的碳碳双键变为碳碳单键,则该反应为加成反应。
(3)由分析可知,B的结构简式为 。
(4)由分析可知,C的结构简式为 , D的结构简式为 ,C发生已知②生成D,则C→D的化学方程式为 。
(5)
的分子式为C4H6O,不饱和度为2,其同分异构体能发生银镜反应,说明该物质含有醛基,醛基的不饱和度为1,该物质还含有碳碳双键或者三元环,还应考虑立体异构,碳碳双键两端的碳原子连接2个不同的原子或原子团时存在顺反异构,则符合条件的同分异构体有:CH2=CHCH2CHO、 、 、 和 ,共5种;其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为4:1:1的结构简式是 。
(6)连四个不同的原子或原子团的碳原子成为手性碳原子,I中含有的手性碳原子有(如图用“*”标记),数目为1。
(7)结合G→I的转化过程可知,可先将 与氢气加成生成 ,催化氧化生成, 和 反应生成 ,在碱的作用下生成 ;综上所述,合成路线为: 。
【分析】A与 在碱性条件下发生已知①的反应生成B,根据B的分子式可知,B的结构简式为 ;B和HCOONH4发生反应得到C(C12H16O4),C发生已知②反应生成D(C12O14O3),则C的结构简式为 ,D的结构简式为 ;D和HOCH2CH2OH反应生成E;E在一定条件下转化为F;F和CH3I在碱的作用下反应得到G,G和 反应得到H,对比F和H的结构简式可得知G的结构简式为 。
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2022年新高考湖南化学高考真题
一、选择题:本题共10小题,每小题3分,共30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。
1.(2022·湖南)化学促进了科技进步和社会发展。下列叙述中没有涉及化学变化的是( )
A.《神农本草经》中记载的“石胆能化铁为铜”
B.利用“侯氏联合制碱法”制备纯碱
C.科学家成功将 转化为淀粉或葡萄糖
D.北京冬奥会场馆使用 跨临界直冷制冰
【答案】D
【知识点】物理变化与化学变化的区别与联系
【解析】【解答】A.“石胆能化铁为铜”是指铁与硫酸铜发生置换反应生成铜的过程,有新物质生成,发生了化学变化,A不符合题意;
B.“侯氏联合制碱法”的原理为向饱和铵盐水中通入二氧化碳生成碳酸氢钠,加热碳酸氢钠分解生成碳酸钠,该过程中有新物质生成,发生了化学变化,B不符合题意;
C.CO2转化为淀粉或葡萄糖的过程中有新物质生成,发生了化学变化,C不符合题意;
D.使用CO2跨临界直冷制冰,没有新物质生成,发生了物理变化,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】有新物质生成的变化属于化学变化。
2.(2022·湖南)下列说法错误的是( )
A.氢键、离子键和共价键都属于化学键
B.化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表
C.药剂师和营养师必须具备化学相关专业知识
D.石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一
【答案】A
【知识点】化学键;水泥的主要化学成分、生产原料及其用途;玻璃的主要化学成分、生产原料及其用途;含硅矿物及材料的应用
【解析】【解答】A.离子键和共价键都属于化学键,氢键属于分子间作用力,A符合题意;
B.俄国科学家门捷列夫根据相对分子质量编制了第一张元素周期表,B不符合题意;
C.药剂师和营养师的工作分别与药剂和营养物质有关,因此必须具备相关的化学专业知识才能胜任相关工作,C不符合题意;
D.制造玻璃的主要原料是石灰石、石英和纯碱,制造水泥的主要原料是石灰石和黏土、石膏,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.氢键属于分子间作用力;
B.门捷列夫编制了第一张元素周期表;
C.药剂师和营养师必须具备化学相关专业知识;
D.玻璃的原料为石灰石、石英和纯碱,水泥的原料为石灰石和黏土、石膏。
3.(2022·湖南)聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料,其合成路线如下:
下列说法错误的是( )
A.m=n 1
B.聚乳酸分子中含有两种官能团
C. 乳酸与足量的 反应生成
D.两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子
【答案】B
【知识点】有机化合物的命名;有机物的结构和性质;酯化反应
【解析】【解答】A.根据氧原子数目守恒可得:3n=2n+1+m,则m=n-1,A不符合题意;
B.聚乳酸分子中含有三种官能团,分别是羟基、羧基、酯基,B符合题意;
C.乳酸分子中羟基和羧基均能与Na反应生成氢气,1mol羟基、1mol羧基与Na反应均生成0.5mol氢气,则1mol乳酸和足量的Na反应生成1mol H2,C不符合题意;
D.乳酸分子既含有羟基又含有羧基,则两分子乳酸可以缩合产生,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.根据原子守恒确定m、n的关系;
B.聚乳酸分子中含有酯基、羟基、羧基;
C.乳酸分子中羟基和羧基均能与Na反应生成氢气;
D.乳酸分子既含羟基又含羧基。
4.(2022·湖南)化学实验操作是进行科学实验的基础。下列操作符合规范的是( )
A.碱式滴定管排气泡 B.溶液加热 C.试剂存放 D.溶液滴加
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【知识点】化学试剂的存放;常用仪器及其使用;酸(碱)式滴定管的使用
【解析】【解答】A.碱式滴定管排气泡时,把橡皮管向上弯曲,尖嘴向上,轻轻挤压玻璃珠附近的橡皮管,赶出气泡,A符合规范;
B.用试管加热溶液时,试管夹应夹在距离管口的处,B不符合规范;
C.盐酸属于无机物,酸;NaOH属于无机物,碱;乙醇属于有机物,实验室中,盐酸和NaOH要分开存放,有机物和无机物要分开存放,C不符合规范;
D.用胶头滴管滴加溶液时,不能伸入试管内部,应悬空滴加,D不符合规范;
故答案为:A。
【分析】A.将橡皮管的尖嘴向上,挤压橡皮管中的玻璃珠可排出碱式滴定管中的气泡;
B.用试管加热溶液,试管夹应夹在距离管口的处;
C.实验室存放试剂时,酸、碱分开存放,有机物和无机物分开存放;
D.胶头滴管不能伸入试管内。
5.(2022·湖南)科学家合成了一种新的共价化合物(结构如图所示),X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是( )
A.原子半径:
B.非金属性:
C.Z的单质具有较强的还原性
D.原子序数为82的元素与W位于同一主族
【答案】C
【知识点】元素周期表中原子结构与元素性质的递变规律;元素周期表的结构及其应用;元素周期律和元素周期表的综合应用;微粒半径大小的比较
【解析】【解答】A.电子层数相同时,核电荷数越大,原子半径越小,则C、O、F的原子半径大小顺序为C>O>F,即X>Y>Z,故A不符合题意;
B.同周期从左到右元素的非金属性依次增强,同主族从上到下元素的非金属性依次减弱,则C、O、Si的非金属性强弱顺序为O>C>Si,即Y>X>W,故B不符合题意;
C.F2具有很强的氧化性,故C符合题意;
D.原子序数为82的元素为铅元素,铅与硅都位于元素周期表ⅣA族,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】由图可知,W形成4个单键,且W的原子序数最大,则W为Si元素,Y形成2个单键,则Y为O元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和,则X的原子序数为6,X为C元素,Z形成1个共价键,根据原子序数可知,Z为F元素。
6.(2022·湖南)甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。
旧法合成的反应:
新法合成的反应:
下列说法错误的是(阿伏加德罗常数的值为 )( )
A. 的电子式为
B.新法没有副产物产生,原子利用率高
C. 的 溶液中 的微粒数小于
D. 的作用是降低反应的活化能,使活化分子数目增多,百分数不变
【答案】D
【知识点】阿伏加德罗常数
【解析】【解答】A.氢氰酸为共价化合物,结构式为H-C≡N,其电子式为,故A不符合题意;
B.新法合成甲基丙烯酸甲酯的反应为加成反应,没有副产物生成,原子利用率为100%,故B不符合题意;
C.铵根离子在溶液中会发生水解,所以1L0.05mol/L的硫酸氢铵溶液中铵根离子的数目小于0.05mol/L×1L×NAmol-1=0.05NA,故C不符合题意;
D.Pd为新法合成甲基丙烯酸甲酯的催化剂,能降低反应的活化能,使活化分子的数目和百分数都增大,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.C原子形成4对共用电子对,N原子形成3对共用电子对,而H原子形成1对共用电子对;
B.新法合成的反应原子利用率为100%;
C.铵根离子会发生水解;
D.Pd为该反应的催化剂。
7.(2022·湖南)铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下:
下列说法错误的是( )
A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料
B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率
C.合成槽中产物主要有 和
D.滤液可回收进入吸收塔循环利用
【答案】C
【知识点】化学反应速率;制备实验方案的设计
【解析】【解答】A.陶瓷的成分中含有SiO2,SiO2能与烟气中的HF发生反应,因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料,故A不符合题意;
B.采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积,提高吸收塔内烟气吸收效率,故B不符合题意;
C.合成槽内发生的反应为NaHCO3+6NaF+NaAlO2=Na3AlF6+4Na2CO3+2H2O,产物为Na3AlF6和Na2CO3,故C符合题意;
D.由上述分析可知,滤液的主要成分为Na2CO3,可进入吸收塔循环利用,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】烟气(含HF)通入吸收塔,加入过量的碳酸钠,发生反应Na2CO3+HF=NaF+NaHCO3,向合成槽中通入NaAlO2,发生反应 NaHCO3+6NaF+NaAlO2=Na3AlF6+4Na2CO3+2H2O, 过滤得到 Na3AlF6和含有 Na2CO3的滤液。
8.(2022·湖南)海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A.海水起电解质溶液作用
B.N极仅发生的电极反应:
C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D.该锂-海水电池属于一次电池
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式;原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.海水中含有丰富的电解质,如氯化钠、氯化镁等,可作为电解质溶液,故A不符合题意;
B.由上述分析可知,N为正极,正极上水和氧气均能得电子发生还原反应,电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑和O2+4e-+2H2O=4OH-,故B符合题意;
C.Li为活泼金属,易与水反应,玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应,并能传导离子,故C不符合题意;
D.该电池不可充电,属于一次电池,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O=2LiOH+H2↑, M极上Li失去电子发生氧化反应,则M电极为负极,电极反应为Li-e-=Li+,N极为正极,电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2↑,同时氧气也可以在N极得电子,电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。
9.(2022·湖南)科学家发现某些生物酶体系可以促进 和 的转移(如a、b和c),能将海洋中的 转化为 进入大气层,反应过程如图所示。
下列说法正确的是( )
A.过程Ⅰ中 发生氧化反应
B.a和b中转移的 数目相等
C.过程Ⅱ中参与反应的
D.过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为
【答案】C
【知识点】氧化还原反应
【解析】【解答】A.由图可知,过程Ⅰ中 转化为NO,氮元素由+3价降低到+2价,作氧化剂,发生还原反应,A不符合题意;
B.过程Ⅰ反应的方程式为+2H++e-NO+H2O,过程Ⅱ的方程式为2NO+8NH4+2H2O+5N2H4+8H+,生成1molNO,a过程转移1mole-;消耗1molNO,b过程转移4mol e-,转移电子数目不相等,B不符合题意;
C.过程Ⅱ的方程式为2NO+8NH4+2H2O+5N2H4+8H+,n(NO):n(NH4+)=1:4,C符合题意;
D.由图示可知,过程Ⅲ的方程式为:N2H4= N2+4H++4e-,则过程Ⅰ-Ⅲ的总反应为:2NO2-+8NH4+=5N2↑+4H2O+24H++18e-,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.过程Ⅰ为转化为NO的过程,N元素的化合价降低;
B.过程Ⅰ反应的方程式为+2H++e-NO+H2O,过程Ⅱ的方程式为2NO+8NH4+2H2O+5N2H4+8H+;
C.过程Ⅱ中NO中N元素的化合价降低4,NH4+中N元素的化合价升高1;
D.三个过程加和即得总反应。
10.(2022·湖南)室温时,用 的标准 溶液滴定 浓度相等的 、 和 混合溶液,通过电位滴定法获得 与 的关系曲线如图所示(忽略沉淀对离子的吸附作用)。
若溶液中离子浓度小于 时,认为该离子沉淀完全。 , , )。
下列说法正确的是( )
A.a点:有白色沉淀生成
B.原溶液中 的浓度为
C.当 沉淀完全时,已经有部分 沉淀
D.b点:
【答案】C
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质;离子浓度大小的比较
【解析】【解答】A.根据分析可知,Cl-、Br-、I-的沉淀顺序为I->Br->Cl-,I-先沉淀,AgI是黄色的,所以a点有黄色沉淀AgI生成,故A不符合题意;
B.根据分析可知,原溶液中I-的物质的量为1.5×10-4mol,则I-的浓度为=0.0100mol L-1,故B不符合题意;
C.当Br-沉淀完全时(Br-浓度为1.0×10-5mol/L),溶液中的c(Ag+)==5.4×10-8mol/L,若Cl-已经开始沉淀,则此时溶液中的c(Cl-)==3.3×10-3mol/L,原溶液中的c(Cl-)= c(I-)=0.0100mol L-1,则已经有部分Cl-沉淀,故C符合题意;
D.b点加入了过量的硝酸银溶液,Ag+浓度最大,Cl-、Br-和 I-已沉淀完全,且Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr)>Ksp(AgI),则b点各离子浓度为:,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】Ksp小的先沉淀,则Cl-、Br-、I-的沉淀顺序为I->Br->Cl-, 当滴入4.50mL硝酸银溶液时,Cl-恰好沉淀完全,此时硝酸银一共消耗了:4.50mL×10-3L/mL×0.100mol/L=4.5×10-4mol,即Cl-、Br-和 I-均为1.5×10-4mol。
二、选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有一个或两个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11.(2022·湖南)下列离子方程式正确的是( )
A. 通入冷的 溶液:
B.用醋酸和淀粉 溶液检验加碘盐中的 :
C. 溶液中加入 产生沉淀:
D. 溶液与少量的 溶液混合:
【答案】A,C
【知识点】离子方程式的书写
【解析】【解答】A.Cl2通入冷的 NaOH溶液中反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式为Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O,A符合题意;
B.醋酸是弱酸,应保留化学式,则反应的离子方程式为,B不符合题意;
C.H2O2具有强氧化性,FeSO4溶液中加入H2O2产生氢氧化铁沉淀,反应的离子方程式为2Fe2++ H2O2+4H2O=2Fe(OH)3↓+4H+,C符合题意;
D.NaHCO3过量,Ba(OH)2全部参加反应,因此该反应的离子方程式为2HCO3-+Ba2++2OH-=BaCO3↓+CO32-+2H2O,D不符合题意;
故答案为:AC
【分析】A.氯气与NaOH反应生成氯化钠、次氯酸钠和水;
B.醋酸是弱酸,不可拆;
C.FeSO4溶液中加入H2O2产生氢氧化铁沉淀;
D.Ba(OH)2少量,有2个OH-参与反应。
12.(2022·湖南)反应物(S)转化为产物(P或 )的能量与反应进程的关系如下图所示:
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是( )
A.进程Ⅰ是放热反应 B.平衡时P的产率:Ⅱ>Ⅰ
C.生成P的速率:Ⅲ>Ⅱ D.进程Ⅳ中,Z没有催化作用
【答案】A,D
【知识点】化学反应中能量的转化;活化能及其对化学反应速率的影响;催化剂;化学平衡中反应条件的控制;化学反应速率的影响因素
【解析】【解答】A.进程Ⅰ中S的总能量大于P的总能量,为放热反应,A符合题意;
B.进程Ⅱ中使用了催化剂X,但是催化剂不能改变平衡产率,因此在两个进程中平衡时P的产率相同,B不符合题意;
C.活化能越低,反应速率越快,反应Ⅲ的活化能高于反应Ⅱ的活化能,故生成P的速率:Ⅲ<Ⅱ,C不符合题意;
D.由图可知,进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S Z,然后S Z转化为产物P Z,由于P Z没有转化为P+Z,因此Z没有催化作用,D符合题意;
故答案为:AD。
【分析】A.反应物的总能量大于生成物总能量为放热反应;
B.X为催化剂,催化剂不影响平衡;
C.活化能越低,反应速率越快;
D.催化剂在反应前后不发生变化。
13.(2022·湖南)为探究 的性质,进行了如下实验( 和 溶液浓度均为 )。
实验 操作与现象
① 在 水中滴加2滴 溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色。
② 在 溶液中滴加2滴 溶液,变红褐色; 再滴加 溶液,产生蓝色沉淀。
③ 在 溶液中滴加2滴 溶液,变红褐色; 将上述混合液分成两份,一份滴加 溶液,无蓝色沉淀生成; 另一份煮沸,产生红褐色沉淀。
依据上述实验现象,结论不合理的是( )
A.实验①说明加热促进 水解反应
B.实验②说明 既发生了水解反应,又发生了还原反应
C.实验③说明 发生了水解反应,但没有发生还原反应
D.整个实验说明 对 的水解反应无影响,但对还原反应有影响
【答案】D
【知识点】铁的氧化物和氢氧化物;铁盐和亚铁盐的相互转变;二价铁离子和三价铁离子的检验;性质实验方案的设计
【解析】【解答】A.铁离子的水解反应为吸热反应,加热煮沸可促进水解平衡正向移动,使水解程度加深,生成较多的氢氧化铁,从而使溶液显红褐色,故A不符合题意;
B.生成红褐色的氢氧化铁,说明Fe3+发生了水解反应;Na2SO3具有还原性,再滴加 溶液 ,产生蓝色沉淀,说明Fe3+被还原为Fe2+,故B不符合题意;
C.实验③中在5mL Na2SO3溶液中滴加2滴同浓度少量FeCl3溶液,根据现象和分析可知,仍发生铁离子的水解反应,无蓝色沉淀生成,说明没有生成亚铁离子,即没有发生还原反应,故C不符合题意;
D.结合三组实验,说明铁离子与亚硫酸根离子混合时,铁离子的水解反应占主导作用,比氧化还原反应的速率快,但不能说明亚硫酸离子对铁离子的水解作用无影响,事实上,亚硫酸根离子水解显碱性,可促进铁离子的水解反应,故D符合题意。
故答案为:D。
【分析】A.水解为吸热反应;
B.铁离子水解生成氢氧化铁,产生蓝色沉淀说明生成了铁离子;
C.有红褐色沉淀,说明铁离子发生水解,无蓝色沉淀,说明没有发生还原反应。
14.(2022·湖南)向体积均为 的两恒容容器中分别充入 和 发生反应: ,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A. B.气体的总物质的量:
C.a点平衡常数: D.反应速率:
【答案】B
【知识点】反应热和焓变;化学反应速率;化学平衡常数
【解析】【解答】A.甲容器在绝热条件下,随着反应的进行,压强先增大后减小,根据理想气体状态方程PV=nRT可知,刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高,则说明上述反应过程放热,即ΔH<0,故A不符合题意;
B.该反应的ΔH<0,图中a点和c点的压强相等,因甲容器为绝热过程,乙容器为恒温过程,若两者气体物质的量相等,则甲容器压强大于乙容器压强,此时两者相等,则na<nc,故B符合题意;
C.设平衡时Z的物质的量为a,则有三段式:
,恒温条件下,Pa=P始,则有3-2a=×3mol,解得a=0.75mol,则,甲为绝热容器,反应过程中温度高于乙,平衡逆向移动,故a点平衡常数:K<12,故C不符合题意;
D.由图可知,甲容器达到平衡的时间短,则甲的反应速率比乙快,则Va正>Vb正,故D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】A.随着反应的进行,压强先增大后减小,ΔH<0;
C.列出反应的三段式结合温度变化判断;
D.甲的反应速率比乙快。
三、非选择题:(一)必考题:此题包括3小题,共39分。
15.(2022·湖南)某实验小组以 溶液为原料制备 ,并用重量法测定产品中 的含量。设计了如下实验方案:
可选用试剂: 晶体、 溶液、浓 、稀 、 溶液、蒸馏水
步骤1. 的制备
按如图所示装置进行实验,得到 溶液,经一系列步骤获得 产品。
步骤2.产品中 的含量测定
①称取产品 ,用 水溶解,酸化,加热至近沸;
②在不断搅拌下,向①所得溶液逐滴加入热的 溶液;
③沉淀完全后, 水浴40分钟,经过滤、洗涤、烘干等步骤,称量白色固体,质量为 。
回答下列问题:
(1)Ⅰ是制取 气体的装置,在试剂a过量并微热时,发生主要反应的化学方程式为 ;
(2)Ⅱ中b仪器的作用是 ;Ⅲ中的试剂应选用 ;
(3)在沉淀过程中,某同学在加入一定量热的 溶液后,认为沉淀已经完全,判断沉淀已完全的方法是 ;
(4)沉淀过程中需加入过量的 溶液,原因是 ;
(5)在过滤操作中,下列仪器不需要用到的是 (填名称);
(6)产品中 的质量分数为 (保留三位有效数字)。
【答案】(1)HCl;H2SO4(浓)+NaCl NaHSO4+HCl↑
(2)防止倒吸;CuSO4溶液
(3)静置,取上层清液于一洁净试管中,继续滴加硫酸溶液,无白色沉淀生成,则已沉淀完全
(4)使钡离子沉淀完全
(5)锥形瓶
(6)97.6%
【知识点】常用仪器及其使用;探究物质的组成或测量物质的含量;制备实验方案的设计
【解析】【解答】装置I中浓硫酸和氯化钠共热制备HCl,装置II中氯化氢与BaS溶液反应制备BaCl2·2H2O,装置III中硫酸铜溶液用于吸收生成的H2S,防止污染空气。
(1)根据上述分析可知,装置Ⅰ用于制备HCl气体,所给试剂中,浓硫酸和NaCl在加热条件下可生成HCl,浓硫酸与氯化钠反应生成硫酸氢钠和氯化氢,反应的化学方程式为H2SO4(浓)+NaClNaHSO4+HCl↑。
(2)氯化氢极易溶于水,装置Ⅱ中b仪器为球形干燥管,可以起到防止倒吸的作用;装装置Ⅱ中发生反应BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑,H2S有毒,对环境有污染,装置Ⅲ用于吸收H2S,应盛放CuSO4溶液。
(3)硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,静置后取上层清液滴加硫酸,若无白色沉淀生成,则已沉淀完全。
(4)为了使钡离子沉淀完全,沉淀过程中需加入过量的硫酸溶液。
(5)过滤用到的仪器有:铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒,用不到锥形瓶。
(6)沉淀完全后, 水浴40分钟,经过滤、洗涤、烘干等步骤,称量白色固体,质量为 ,生成的白色沉淀为硫酸钡,物质的量为:=0.002mol,依据钡原子守恒可知,产品中BaCl2·2H2O的物质的量为0.002mol,质量为0.002mol×244g/mol=0.488g,质量分数为:=97.6%。
【分析】以BaS为原料制备BaCl2·H2O的原理为BaS+2HCl=BaCl2+H2S↑,则先用装置Ⅰ制备HCl,再在装置Ⅱ中反应得到BaCl2溶液,再经一系列步骤获得BaCl2·H2O;
(1)装置Ⅰ中加热浓硫酸和NaCl制备HCl;
(2)装置Ⅱ中干燥管的作用是防止倒吸;装置Ⅲ试剂用于吸收尾气;
(3)硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀;
(4)加入过量的沉淀剂才能保证钡离子离子沉淀完全;
(5) 过滤需要用到的仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒;
(6)根据计算。
16.(2022·湖南)2021年我国制氢量位居世界第一,煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题:
(1)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的 和 ,起始压强为 时,发生下列反应生成水煤气:
Ⅰ.
Ⅱ.
①下列说法正确的是 ;
A.平衡时向容器中充入惰性气体,反应Ⅰ的平衡逆向移动
B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡
C.平衡时 的体积分数可能大于
D.将炭块粉碎,可加快反应速率
②反应平衡时, 的转化率为 , 的物质的量为 。此时,整个体系 (填“吸收”或“放出”)热量 ,反应Ⅰ的平衡常数 (以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(2)一种脱除和利用水煤气中 方法的示意图如下:
①某温度下,吸收塔中 溶液吸收一定量的 后, ,则该溶液的 (该温度下 的 );
②再生塔中产生 的离子方程式为 ;
③利用电化学原理,将 电催化还原为 ,阴极反应式为 。
【答案】(1)BD;吸收;31.2;
(2)10;2 CO2↑+ +H2O;2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-
【知识点】电极反应和电池反应方程式;化学平衡的影响因素;化学平衡移动原理;化学平衡的计算;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)①A.在恒温恒容条件下,平衡时向容器中充入情性气体,各组分浓度不变,反应Ⅰ的平衡不移动,A不符合题意;
B.在反应中有固体C转化为气体,气体的质量增加,而容器的体积不变,反应后过程中气体的密度发生变化,当混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡,B符合题意;
C.若C(s)和H2O(g)完全反应全部转化为CO2(g)和H2(g),由C(s)+ 2H2O(g) = CO2(g)+ 2H2(g)可知,H2的体积分数的极值为,可逆反应不能彻底进行,则平衡时H2的体积分数不可能大于,C不符合题意;
D.将炭块粉碎可以增大其与H2O(g)的接触面积,可加快反应速率,D符合题意;
综上所述,正确的是BD。
②反应平衡时,H2O(g)的转化率为50%,则水的变化量为0.5mol,水的平衡量也是0.5mol,由于CO的物质的量为0.1mol,则根据O原子守恒可知CO2的物质的量为0.2mol,生成0.2mol CO2时消耗了0.2mol CO,故在反应Ⅰ实际生成了0.3molCO。根据相关反应的热化学方程式可知,生成0.3mol CO要吸收热量39.42kJ ,生成0.2mol CO2要放出热量8.22kJ此时,因此整个体系吸收热量39.42kJ-8.22kJ=31.2kJ;由H原子守恒可知,平衡时H2的物质的量为0.5mol,CO的物质的量为0.1mol,CO2的物质的量为0.2mol,水的物质的量为0.5mol,则平衡时气体的总物质的量为0.5mol+0.1mol+0.2mol+0.5mol=1.3mol,在同温同体积条件下,气体的总压之比等于气体的总物质的量之比,则平衡体系的总压为0.2MPa×1.3=0.26MPa,反应I(C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g))的平衡常数Kp= 。
(2)c( ):c( )=1:2,根据 可知, = ,则该溶液的pH=-lgc(H+)=10;
②KHCO3在再生塔中受热分解生成K2CO3、H2O和CO2,反应的离子方程式为2 CO2↑+ +H2O;
③由图可知,水在玻碳电极发生氧化反应生成氧气,则玻碳电极为阳极,铂电极和Ag/AgCl电极均为阴极,阴极发生还原反应,且在电解过程中AgCl可以转化为Ag,则阴极的电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-。
【分析】(1)①A.恒容体系中充入惰性气体,各物质的浓度不变,平衡不移动;
B.该反应的密度为变量,当混合气体的密度不变时反应达到平衡;
C.可逆反应不能彻底进行;
D.增大反应物的接触面积可加快反应速率;
②根据反应Ⅰ的能量变化及反应Ⅱ的能量变化求出整个体系的热量变化;根据计算;
(2)①结合计算;
②再生塔中碳酸氢钾分解产生二氧化碳;
③阴极发生还原反应。
17.(2022·湖南)钛( )及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为 ,含少量V、 和 的氧化物杂质)为原料,制备金属钛的工艺流程如下:
已知“降温收尘”后,粗 中含有的几种物质的沸点:
物质
沸点/ 136 127 57 180
回答下列问题:
(1)已知 , 的值只决定于反应体系的始态和终态,忽略 、 随温度的变化。若 ,则该反应可以自发进行。根据下图判断: 时,下列反应不能自发进行的是______________。
A.
B.
C.
D.
(2) 与C、 在 的沸腾炉中充分反应后,混合气体中各组分的分压如下表:
物质
分压/
①该温度下, 与C、 反应的总化学方程式为 ;
②随着温度升高,尾气中 的含量升高,原因是 。
(3)“除钒”过程中的化学方程式为 ;“除硅、铝”过程中,分离 中含 、 杂质的方法是 。
(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序 (填“能”或“不能”)交换,理由是 。
(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入 冶炼 的方法相似的是______________。
A.高炉炼铁 B.电解熔融氯化钠制钠
C.铝热反应制锰 D.氧化汞分解制汞
【答案】(1)C
(2)5TiO2+6C+10Cl2 5TiCl4+2CO+4CO2;随着温度升高,CO2与C发生反应
(3)3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3;蒸馏
(4)不能;若先“除硅、铝”再“除钒”,“除钒”时需要加入Al,又引入Al杂质
(5)A;C
【知识点】热化学方程式;盖斯定律及其应用;金属冶炼的一般原理;制备实验方案的设计
【解析】【解答】钛渣中加入C、Cl2进行沸腾氯化,转化为相应的氯化物,降温收尘后得到粗TiCl4,加入单质Al除钒,再除硅、铝得到纯TiCl4,加入Mg还原得到Ti。
(1)记① ,② ,③ ,④ ;
A.由图可知,600℃时 的 ,反应自发进行,故A不符合题意;
B.由图可知,600℃时 的 ,反应自发进行,故B不符合题意;
C.由图可知,600℃时 的 ,反应不能自发进行,故C符合题意;
D.根据盖斯定律, 可由①+③得到,则600℃时其 ,反应自发进行,故D不符合题意;
故选C;
(2)①根据表中数据可知,该温度下C主要生成CO和CO2,根据相同条件下气体的压强之比是物质的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物质的量之比约是5:2:4,所以TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为5TiO2+6C+10Cl2 5TiCl4+2CO+4CO2,故答案为:5TiO2+6C+10Cl2 5TiCl4+2CO+4CO2;
②随着温度升高,CO2与C发生反应 ,导致CO含量升高,故答案为:随着温度升高,CO2与C发生反应 ;
(3)“降温收尘”后钒元素主要以VOCl3形式存在,加入Al得到VOCl2渣,根据得失电子守恒和元素守恒配平方程式为3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3;AlCl3、SiCl4与TiCl4沸点差异较大,“除硅、铝"过程中可采用蒸馏的方法分离AlCl3、SiCl4,故答案为:3VOCl3+Al=3VOCl2+AlCl3;蒸馏;
(4)若先“除硅、铝”再“除钒”,“除钒”时需要加入Al,又引入Al杂质,因此“除钒”和“除硅、铝”的顺序不能交换,故答案为:不能;若先“除硅、铝”再“除钒”,“除钒”时需要加入Al,又引入Al杂质;
(5)本工艺中加入Mg冶炼Ti的方法为热还原法;
A.高炉炼铁的原理是用还原剂将铁矿石中铁的氧化物还原成金属铁,属于热还原法,故A符合题意;
B.电解熔融氯化钠制取金属钠的原理是电解法,故B不符合题意;
C.铝热反应制锰是利用Al作还原剂,将锰从其化合物中还原出来,为热还原法,故C符合题意;
D.Hg为不活泼金属,可以直接用加热分解氧化汞的方法制备汞,故D不符合题意;
故答案选AC,故答案为:AC。
【分析】(1)根据图像,结合 分析判断;
(2)①根据压强之比等于物质的量之比计算各物质的系数之比,再写出化学方程式;
②高温下碳与二氧化碳反应生成一氧化碳;
(3)“除钒”过程前,钒元素主要以VOCl3形式存在,加入Al生成VOCl2渣,分离沸点差距较大的物质,可用蒸馏的方法;
(4)“除钒”时需要加入Al,若后“除钒”则含有杂质Al;
(5)Mg冶炼Ti的方法为热还原法。
四、非选择题(二)选考题:共15分。请考生从给出的两道题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。
18.(2022·湖南)[选修3:物质结构与性质]
铁和硒( )都是人体所必需的微量元素,且在医药、催化、材料等领域有广泛应用。回答下列问题:
(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药,其结构式如下:
①基态 原子的核外电子排布式为 ;
②该新药分子中有 种不同化学环境的C原子;
③比较键角大小:气态 分子 离子(填“>”“<”或“=”),原因是 。
(2)富马酸亚铁 是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示:
①富马酸分子中 键与 键的数目比为 ;
②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为 。
(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物,该物质可以在温和条件下直接活化 ,将 转化为 ,反应过程如图所示:
①产物中N原子的杂化轨道类型为 ;
②与 互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。
(4)钾、铁、硒可以形成一种超导材料,其晶胞在xz、yz和xy平面投影分别如图所示:
①该超导材料的最简化学式为 ;
② 原子的配位数为 ;
③该晶胞参数 、 。阿伏加德罗常数的值为 ,则该晶体的密度为 (列出计算式)。
【答案】(1)[Ar] 3d104s24p4;6;>;SeO3的空间构型为平面三角形,SeO 的空间构型为三角锥形
(2)11:3;O>C>H>Fe
(3)sp3杂化;H2O
(4)KFe2Se2;4;
【知识点】原子核外电子排布;键能、键长、键角及其应用;判断简单分子或离子的构型;晶胞的计算;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】(1)①Se为34号元素,核外有34个电子,基态Se原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p4,简化电子排布式为[Ar] 3d104s24p4,故答案为:[Ar] 3d104s24p4;
②乙烷硒啉的分子结构对称,如图,则乙烷硒啉分子中含有8种化学环境不同的碳原子,故答案为:8;
③三氧化硒分子中硒原子的价层电子对数为3,孤对电子对数为0,分子的空间构型为平面三角形,键角为120°,亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为1,离子的空间构型为三角锥形,键角小于120°,故答案为:>;SeO3的空间构型为平面三角形,SeO 的空间构型为三角锥形;
(2)①由球棍模型可知,富马酸的结构式为HOOCCH=CHCOOH,单键均为σ键,双键含有1个σ键和1个π键,则富马酸分子中含有11个σ键,3个π键,σ键和π键的数目比为11:3,故答案为:11:3;
②富马酸亚铁中含有的元素为C、H、O、Fe,元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性:O>C>H>Fe,则电负性由大到小的顺序为O>C>H>Fe,故答案为:O>C>H>Fe;
(3)①由结构简式可知,产物中氮原子的价层电子对数为4,原子的杂化方式为sp3杂化,故答案为:sp3杂化;
②的原子数为3,价电子数为8, 等电子体具有相同的原子数和价电子数,则与互为等电子体的分子为H2O,故答案为:H2O;
(4)①由平面投影图可知,钾原子位于顶点和体心,数目为8× +1=2,硒原子位于棱上和体内,数目为,铁原子位于晶胞面上,数目为,则超导材料最简化学式为KFe2Se2,故答案为:KFe2Se2;
②由平面投影图可知,距离铁原子最近且紧邻的硒原子有4个,所以铁原子的配位数为4,故答案为:4;
③设晶体的密度为dg/cm3,根据可得, =abc×10-21×d,解得d= ,故答案为: 。
【分析】(1)①Se为34号元素,根据构造原理书写核外电子排布式;
②该物质结构对称;
③孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对之间的排斥力>成键电子对之间的排斥力,孤电子对越多键角越小;
(2)①单键均为σ键,双键含有1个σ键和1个π键,三键中含有1个σ键和2个π键;
②元素的非金属性越强,电负性越大;
(3)①产物中N原子形成4个σ键;
②等电子体具有相同的原子数和价电子数;
(4)①根据均摊法计算;
②位于棱上的铁原子与位于面上的硒原子的距离最近;
③根据计算。
19.(2022·湖南)[选修5:有机化学基础]
物质J是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:
已知:①
②
回答下列问题:
(1)A中官能团的名称为 、 ;
(2) 、 的反应类型分别是 、 ;
(3)B的结构简式为 ;
(4) 反应方程式为 ;
(5) 是一种重要的化工原料,其同分异构体中能够发生银镜反应的有 种(考虑立体异构),其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为 的结构简式为 ;
(6)I中的手性碳原子个数为 (连四个不同的原子或原子团的碳原子称为手性碳原子);
(7)参照上述合成路线,以 和 为原料,设计合成 的路线 (无机试剂任选)。
【答案】(1)醚键;醛基
(2)取代反应;加成反应
(3)
(4)
(5)5;
(6)1
(7)
【知识点】有机物中的官能团;有机物的推断;有机物的合成;同分异构现象和同分异构体;有机化学反应的综合应用
【解析】【解答】
(1)A的结构简式为 ,其分子中含有的官能团为醚键和醛基。
(2)由分析可知,G的结构简式为 ,F→G的方程式为,甲基取代了环上的氢原子,则F→G的反应类型为取代反应;G→H反应中, 的碳碳双键变为碳碳单键,则该反应为加成反应。
(3)由分析可知,B的结构简式为 。
(4)由分析可知,C的结构简式为 , D的结构简式为 ,C发生已知②生成D,则C→D的化学方程式为 。
(5)
的分子式为C4H6O,不饱和度为2,其同分异构体能发生银镜反应,说明该物质含有醛基,醛基的不饱和度为1,该物质还含有碳碳双键或者三元环,还应考虑立体异构,碳碳双键两端的碳原子连接2个不同的原子或原子团时存在顺反异构,则符合条件的同分异构体有:CH2=CHCH2CHO、 、 、 和 ,共5种;其中核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为4:1:1的结构简式是 。
(6)连四个不同的原子或原子团的碳原子成为手性碳原子,I中含有的手性碳原子有(如图用“*”标记),数目为1。
(7)结合G→I的转化过程可知,可先将 与氢气加成生成 ,催化氧化生成, 和 反应生成 ,在碱的作用下生成 ;综上所述,合成路线为: 。
【分析】A与 在碱性条件下发生已知①的反应生成B,根据B的分子式可知,B的结构简式为 ;B和HCOONH4发生反应得到C(C12H16O4),C发生已知②反应生成D(C12O14O3),则C的结构简式为 ,D的结构简式为 ;D和HOCH2CH2OH反应生成E;E在一定条件下转化为F;F和CH3I在碱的作用下反应得到G,G和 反应得到H,对比F和H的结构简式可得知G的结构简式为 。
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