海安实验中学2022-2023学年高三下学期4月月考化学
可能用到的相对原子质量: H-1 C-12 O-16 Mn-55
一、选择题(共39分)
单项选择题:共13小题,每小题3分,共计39分。每小题只有一个选项符合题意。
1.最近我国科学家在实验室首次实现了从CO2到淀粉[(C6H10O5)n]分子的全合成,该技术合成淀粉的效率是植物光合作用生产淀粉的8. 5倍。下列有关说法正确的是( )
A. CO2为酸性氧化物 B.淀粉结构中含有H2O分子
C.光合作用属于化合反应 D.全合成过程中CO2作还原剂
2.少量H2S通入CuSO4溶液生成CuS沉淀和H2SO4。下列说法正确的是
A. H2S的电子式: B. SO42—的空间构型为正四面体
C. Cu在周期表中位于d区 D. CuSO4仅含离子键
3.有反应P4 + 16H2O + 10CuSO4 =10Cu+4H3PO4+10H2SO4。下列说法正确的是
A.第一电离能大小: I1(P)C.酸性强弱: H3PO4>H2SO4 D.离子半径大小: r(P3-)>r(S2-)
4.实验室以废铁屑、氨气和稀硫酸为原料,制备少量摩尔盐[ (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O],如图所示装置和原理能达到实验目的的是
A.用装置甲制取FeSO4溶液 B.用装置乙制取NH3
C.用装置丙将氨气通入FeSO4和H2SO4的混合溶液 D.用装置丁蒸干溶液得到(NH4)2Fe (SO4)2●6H2O
阅读下列材料,完成5-6题
周期表中VIIA族元素及其化合物应用广泛。Cl2是一种重要的化工原料,大量用于制造盐酸、有机溶剂、农药、燃料和药品等;ClO2 (分子空间填充模型为),用作自来水消毒剂;NaClO、Ca (ClO)2既可用作漂白棉麻、纸张的漂白剂,又可用作游泳池等场所的消毒剂;氯可形成多种含氧酸HClO、HClO2、HC1O3、 HClO4。
5.下列说法正确的是
A. ClO3—中 O-C1-O夹角大于ClO4—中O-C1-O夹角 B. ClO2是由极性键构成的极性分子
C.碘原子(53I) 基态核外电子排布式为5s25p5 D.前五周期的VIIA族元素单质的晶体类型不同
6.已知下列离子反应自发进行:
①CO2+Ca2+ + 2C1O— + H2O = CaCO3↓+2HC1O
②CO32— +HC1O = HCO3— +ClO—
下列说法正确的是
A.由反应①可推断:Ka2(H2CO3)>Ka(HClO)
B.向新制饱和氯水中加入少量碳酸钙,固体不会溶解
C.向等物质的量浓度NaHCO3和NaClO混合液中加入CaCl2(s),可生成HClO
D.将CO2通入NaClO溶液中,发生反应: CO2 + NaClO + H2O = Na2CO3+HClO
7.用低品铜矿(主要含CuS、FeO )制备Cu2O的一种工艺流程如下:
下列说法正确的是
A.“酸浸”过程中CuS发生反应的离子方程式为: S2— +MnO2 +4H+ Mn2+ + S +2H2O
B.“酸浸”所得溶液中的阳离子主要有H+、Mn2+、Cu2+ 和 Fe2+
C.1个Cu2O晶胞(如图)中含4个氧原子
D.水合肼浓度过大,Cu2O产率下降,可能的原因是Cu2O进一步被还原成单质铜
8.在恒温恒压条件下,对于2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) △H= -196.6 kJ/mol,下列说法正确的是
A.该反应中,反应物的键能之和 < 产物的键能之和
B.反应中每充入2 mol SO2和1 mol O2,充分反应后转移电子数目为4×6.02×1023
C.使用优质催化剂,体系中的值增大
D.升高温度,能加快反应速率,提高二氧化硫的平衡转化率
9.由化合物X、Y起始原料可合成药物Z。下列说法正确的是
A. X分子中所有碳原子可能处于同一平面
B.X、Z分子中均含有2个手性碳原子
C. 1molZ最多只能与2mol Br2发生反应
D.X、Y、Z均可与Na2CO3溶液发生反应
10.碳中和可有效解决全球交暖,在稀硫酸中利用电催化可将CO2同吋转化为多种燃料,其原理如图所示。下列说法正确的是
A.离子交换膜为阴离子交换膜
B.铜电极上产生CH3CHO的电极反应式为: 2CO2+7H2O+10e— = CH3CHO+10OH—
C.每产生22.4L O2电路中要通过4mol电子
D.若铜电极上只生成5.6g CO,则铜极区溶液质量増加3.6g
11.下列操作能达到实验目的的是
目的 实验操作
A 除去苯中少量的苯酚 加入足量浓溴水,振荡、静置、过滤
B 证明Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr) 向盛有NaCl和KBr的混合溶液中滴加几滴AgNO3溶液,振荡,观察沉淀颜色
C 配置用于检验醛基的氢氧化铜悬浊液 向试管中加入2mL 10%NaOH溶液,再滴加数滴5%CuSO4溶液,振荡
D 证明Fe2+具有还原性 向较浓的FeCl2溶液中滴入少量酸性KMnO4溶液,观察KMnO4溶液紫色褪去
12. 298K时,向1L0.2 mol/L NaH2PO3溶液中通入HCl气体,得到溶液X;向1L 0.2 mol/ L NaH2PO3溶液中加入NaOH固体得到溶液Y;溶液pH随加入HCl或NaOH的物质的量的变化关系如图,下列说法正确的是
已知: H3PO3是二元弱酸, 298 K时,Ka1=1×10-1.4, Ka2=l×10-6.7,
A. a点溶液的pH<1.4
B. d点溶液中:c(OH—)> c(H2PO3—)+2c(H3PO3)
C.0.1 mol/L Na H2PO3,溶液中: c(H2PO3—)> c(H3PO3)>c(H+)>c(HPO32—)
D.溶液X、Y中都有n(H3PO3) + n(H2PO3—)+2n(HPO32—)=0.2 mol
13.CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术,该过程主要发生下列反应:
反应①: CO2 (g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= -49. 5kJ/mol
反应②: CO2 (g)+H2(g)=CO(g) +H2O(g) ΔH= +41. 2kJ/mol
在0.5MPa条件下,将n(CO2) :n(H2)为1:3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器,实验测得CO2的转化率、CH3OH 的选择性[ ]与温度的关系如图所示。下列有关说法正确的是
A.反应②继续加氢生成甲醇的热化学方程式可表示为CO(g) +2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=+90. 7kJ/mol
B.反应①的平衡常数可表示为
C.其他条件不变,增大起始n(CO2) : n(H2)的比值,可提高CO2的平衡转化率
D.在280-400℃,产物中n (CH3OH)随温度的升高先增大后减小
二、非选择题(共61分)
14.水体中的六价铬[Cr (VI)]对生敞环境和人体健康威胁很大。工业废水中[Cr (VI)]常用还原沉淀法,微生物法等进行处理。
(1)“还原沉淀法“常用Na2SO3、FeSO4等处理Cr(VI)得到Cr (III),已知溶液中含Cr(VI)的微粒(H2CrO4、Cr2O72—; 和CrO42— )的物质的量分数随pH的关系如图1所示。
①某含Cr (VI)废水的pH约为8,写出用Na2SO3处理该废水的主要离子方程式:_________________。
[已知pH=3时,Cr(III) 以Cr3+形式存在,pH =7. 5时,Cr (III)开始沉淀]。
②其他条件相同,用Na2SO3处理不同pH 含Cr (VI)的废水,反应相同时间,Cr (VI)的去除率与pH的关系如图2所示。已知酸性条件下Cr(VI)对Na2SO3具有很强的氧化能力,pH< 2时,Cr (VI)的去除率随pH降低而降低的原因是__________________________。
③研究发现,用FeSO4处理pH=3的含Cr (VI)废水,Cr (VI)的去除率大于其被FeSO4还原的理论值。Cr (VI)的去除率大于理论值的原因是_______________________。
(2)“微生物法”处理含Cr (VI)废水具有效率高、选择性强、吸附容量大等优点。一种微生物法是用硫酸盐还原菌(SRB)处理含Cr (VI)废水。
①硫酸盐还原菌能将水中的SO42—转化为S2—, S2—与CrO42—可反应生成Cr2S3和S两种沉淀。写出S2—与CrO42—反应的离子方程式:___________________________。
②用硫酸盐还原菌(SRB)处理含铬废水时,温度常控制在30℃左右,温度过高,Cr(VI)的去除率低的原因是_____________________________。
③硫酸盐还原茵(SRB)常存在于水体中,会腐蚀许多金属及合金。一种 Fe合金在硫酸盐还原菌存在条件下腐蚀的机理如图3所示。已知溶液中的S2—会完全转化为FeS,则Fe腐蚀后生成Fe(OH)2和FeS的物质的量之比为____________。
15. (15分) 化合物F是一种药物中间体,其合成路线如下:
(1) l mol B分子中sp3杂化的原子数目为___________________。
(2) E→F分两步进行,反应类型依次为_________________、消去反应。
(3) A→B的反应过程中会产生一种与B互为同分异构体的副产物,写出该副产物的结构简式:______。
(4) F的一种同分异构体同时满足下列条件,写出其结构简式:____________。
①分子中含有苯环。
②分子中含有2种化学环境不同的氢原子。
(5)设计以为原料制备
的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线示例见本题题干)。
16.实验室以碳酸锰矿(含MnCO3及少量Fe、A1、Si等氧化物)为原料制高纯MnCO3和MnO2的流程如下:
(1)焙烧时的温度为300~ 500℃,写出焙烧时MnCO3所发生反应的化学方程式:______________。
(2)焙烧前需测定碳酸锰矿中MnCO3的含量,测定过程如下:称取0. 2000g碳酸锰矿粉于锥形瓶中,加入15mL磷酸,加热并不断摇动至矿粉溶解,加入NH4NO3将溶液中的Mn2+转化为Mn(PO4)23— ,待冷却至室温后,加入40mL蒸馏水,滴加2滴N苯代邻胺基苯甲酸作指示剂,用0.02000mol/L (NH4)2Fe (SO4)2标准溶液滴定至终点[滴定过程中Mn(PO4)23—与Fe2+反应生成Mn2+和Fe3+],消耗(NH4)2Fe (SO4)2 标准溶液30. 00mL。计算碳酸锰矿中MnCO3的含量(写出计算过程)。
(3)将过滤后所得溶液净化后可得MnSO4溶液。
①将净化后MnSO4溶液置于如图1所示的三颈烧瓶中,在55℃条件下,将沉淀剂滴加到烧瓶中,充分反应后过滤,洗涤,干燥可得MnCO3白色粉末。沉流剂可以使用Na2CO3济液、NH4HCO3溶液或者NH4HCO3和氨水的混合溶液。实验小组经过比较后,使用的是NH4HCO3和氨水的混合溶液。
a.不使用Na2CO3溶液的原因是______________________________。
b. NH4HCO3与氨水的混合溶液反应的离子方程式为_____________________________。
c.该反应需要控制温度55℃的原因是__________________________________________。
②已知MnSO4可发生如下反应: MnSO4+K2S2O8+4Na0H = MnO2↓+K2SO4+2Na2SO4+2H2O, MnSO4和K2S2O8的物质的量相同,改变NaOH的物质的量,测得Mn的转化率、MnO2的含量 与NaOH和MnSO4物质的量比值之间的关系如图2所示。
根据信息,补充完整制取纯净MnO2的实验方案:将20mL 1.0mol / L的MnSO4溶液和20mL 1.0mol/L的K2S2O8溶液混合,________________________________________________________________,得到纯净的MnO2(实验中可使用的试剂是1.0mol / L NaOH溶液、1.0 mol/L H2SO4溶液、1.0mol/L BaCl2溶液)。
17. (15分) CO2过度排放会导致全球变暖,将CO2捕集并转化为高附加值能源产品,可有效缓解环境问题。
I. 膜法分离烟气中的CO2原理如图1所示。
则吸收烟气中CO2的过程中,A电极上发生的电极反应为_______________________________。
II甲烷催化二氧化碳重整制合成气过程中主要发生反应的热化学方程式为:
(1)ΔH2=____________。
(2)常压下,将等物质的量CH4和CO2以一定流速通入装有催化剂的反应管,实验测得原料气的转化率和水蒸气的流量 随温度变化如图2所示。
①反应II能在一定温度下,能够发生的原因可能是____________________。
②温度低于837K时,水蒸气的流出量随温度升高而增大的原因是_________________________。
③在837K~1200K之间,反应II和反应III的反应速率随温度升高上升幅度较大的是____________(填“反应II”或者“反应III”)。
III.利用可见光催化还原CO,可将CO转化为化学原料(CH4、CH3OH等)。
(3)Au@TiO2蛋黄型空心球催化技术极大地增强了对可见光的吸收,其原理如图3所示,该过程可描述为:
_____________________________。
参考答案
一、选择题
1-5 ABDBB
6-10 CDABD
11-13 CBD
二、非选择性
14.(1)①3SO32— + 2CrO42— + 5H2O = 3SO42— + 2Cr(OH)3↓ + 4OH—
②pH降低时,氢离子浓度增大,产生SO2气体逸出,SO32—浓度降低,Cr(VI)去除率降低。
③Fe2+和Cr(VI)反应生成Fe3+、Cr3+,水解生成胶体,吸附部分Cr(VI),导致大于理论值。
(2)①6S2— + 2CrO42— + 16H+ = Cr2S3↓+ 3S↓ + 8H2O
②温度过高,硫酸盐还原菌(SRB)失活,产生的S2—减少,Cr(VI)去除率降低。
③3:1
15.(1)7mol(或7NA)
(2)加成反应
(3)
(4)
(5)
16.
(1)MnCO3 + (NH4)2SO4 MnSO4 + 2NH3↑ +CO2↑ +H2O
(2)34.5% 过程略。
(3)①a.Na2CO3溶液碱性较强,会导致部分Mn元素转化为Mn(OH)2沉淀,使得产品纯度和产率下降;
b. HCO3— + NH3·H2O = NH4+ + CO32— + H2O
c. 温度过低,反应速率太慢,产率降低;温度过高,导致部分碳酸氢铵分解、氨水挥发,产率降低。
②边搅拌边向混合溶液中加入90mL 1.0mol/L的NaOH溶液,充分反应后过滤,【得到88%的MnO2粗产品】向滤渣中边搅拌边加入适量1mol/LH2SO4溶液,当固体不再减少时,过滤,【得到有滤液的MnO2产品】用蒸馏水洗涤,直至最后一次洗涤液中加入1mol/LBaCl2溶液,无沉淀产生,干燥。
17.(15分)
I.
II.
(1)+41.2kJ/mol
(2)①该反应的ΔS大于0,且熵变的影响大于焓变。
②反应I、II、III都是吸热反应,温度低于837K时,随温度的升高,反应II正向进行的程度大于反应III正向进行的程度,所以水蒸气的流出量增大。
③反应II
(3)蛋黄型空心球催化剂吸收紫外线的能量,使得水分子失去电子,生成O2和H+;失去的电子被CO2得到,生成CH4、CH3OH、H2O。