福建省三明市名校2023-2024学年高三上学期开学考化学试题(原卷版+解析版)

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名称 福建省三明市名校2023-2024学年高三上学期开学考化学试题(原卷版+解析版)
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文件大小 2.0MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-09-24 10:39:45

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三明市名校2023-2024学年高三上学期开学考
化学试题
可能用到的相对原子质量:C-12 O-16 Mn-55 Zn-65
第I 卷
一、选择题(本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 甲~丁图为中学化学常用的仪器的全部或局部,下列说法正确的是
甲 乙 丙 丁
A. 甲图所示仪器可用于蒸馏操作,冷却水应从下口通入
B. 乙图所示仪器读数为4.9 mL
C. 丙图所示仪器可用于实验室制备二氧化硫
D. 丁图所示仪器可用于组装减压过滤装置
2. 利用下列装置(夹持装置略)进行实验,能达到实验目的的是
A. 制备无水MgCl2
B. 除去 Fe(OH)3胶体中的 NaCl 溶液
C. 证明苯环使羟基活化
D. 制备溴苯并验证有 HBr 产生
3. 设 NA 为阿伏加德罗常数的值。下列正确的是
A. 6g D216O (重水)含中子数为 3 NA
B. 标准状况下,2.24L 一氯甲烷中含sp3 s 型σ键数为 0.4 NA
C. 室温下,1 L 0.1 mol· L-1Na2CO3 溶液中 CO、HCO 的数目之和为 0.1NA
D. pH=2 的 HF 溶液中含有的 H+数目为 0.01 NA
4. 部分含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列分析不合理的是
A. b、c、d、f 均可做消毒剂
B. b 的水溶液中存在:
C. c 的电子式为:
D. 存在 b→c→d→b 的循环转化关系
5. 某种锂离子电池有机电解质结构如图所示,X、Y、Z、W、Q 为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z、Q 同主族。下列说法正确的是
A. 得电子能力: X Y
B. 简单离子半径: W Z
C. XZ2 分子空间构型为角形(V 形)
D. Y 简单氢化物与最高价氧化物对应水化物反应的产物水溶液呈酸性
6. 合成布洛芬的方法如图所示(其他物质省略)。下列说法错误的是
A. X分子中所有原子可能共平面 B. Y的分子式为
C. X、Y都能发生加成反应 D. 布洛芬能与碳酸钠溶液反应
7. 在催化剂作用下,向容积为1L 的容器中加入1molX 和3molY,发生反应 ,平衡时和反应10min 时X的转化率α (X)随温度的变化分别如曲线 I、Ⅱ所示。下列说法错误的是
A. 该反应ΔH 0
B. 200℃时,前10min的平均反应速率
C. 400℃时,反应平衡常数 K = 2
D. ab 段变化可能是随温度升高反应速率加快,bc 段变化可能是催化剂在温度高于 400℃时活性降低导致
8. 利用如图装置模拟“侯氏制碱法”,通过制备的 NH3和 CO2,与饱和食盐水反应制备 NaHCO3。下列说法正确的是
A. 实验时装置Ⅰ产生的气体应先通入装置Ⅳ中
B. 装置Ⅲ中的试剂为浓硫酸
C. 导管口的连接顺序为 aefdcb
D. Ⅳ中反应的离子方程式为
9. 在实验室中以含镍废料(主要成分为 NiO,含少量 FeO、Fe2O3、CoO、BaO 和 SiO2)为原料制备NixOy 和 CoCO3 的工艺流程如图:
下列说法不正确的是
A. “滤渣Ⅰ”中含 BaSO4 和 SiO2
B. 该过程中包含 2 次过滤操作
C. “氧化”过程发生的反应为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
D. “沉钴”时,若 c(Co2+)=0.02 mol·L-1,为了防止沉钴时生成 Co(OH)2,常温下应控制溶液pH<7.5(已知Ksp[Co(OH)2]=2×10-15)
10. 亚硒酸(H2SeO3)是一种二元弱酸。常温下,向H2SeO3溶液中逐滴加入KOH溶液,混合溶液中lgX[X为或]与pH的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A. 曲线表示lg[]与pH的变化关系
B. H2SeO3的第一步电离平衡常数Ka1=102.37
C. 根据图中信息可以判断KHSeO3溶液呈碱性
D. pH=5.23时,溶液中存在:c(K+)+c(H+)=c(OH-)+3c(HSeO)
第Ⅱ卷
二、非选择题(本题共 5 小题,共 60 分。)
11. 三氯化六氨合钴(III) [Co(NH3)6]Cl3 在工业上用途广泛。
已知:[Co(NH3)6]Cl3溶于热水,微溶于冷水。实验室制备 [Co(NH3)6]Cl3 的步骤如下:
I.检查装置气密性并将CoCl2 、 NH4Cl 和活性炭在三颈烧瓶中混合,滴加浓氨水,充分反应后缓慢滴加双氧水,控制温度为 50~60℃,加热 20 min,实验装置下图所示。
Ⅱ.将所得浊液趁热过滤,向滤液中逐滴加入少量浓盐酸。
Ⅲ.冷却结晶后过滤,用少量冷水和无水乙醇分别洗涤晶体 2~3 次。
(1)图中仪器的 a 名称为_____;b 中装的固体是_____。
(2)步骤 I 中控制温度为 50~60℃的方法为____,温度不宜过高的原因是_____。
(3)向滤液中加入浓盐酸的作用是_________。
(4)步骤 III 中用乙醇洗涤的优点是_________。
(5)用如图装置测定产品中NH3 的含量(部分装置已省略):
①蒸氨:取 xg 样品加入过量试剂后,加热三颈烧瓶,蒸出的 NH3 通入盛有V1mL c1mol/LH2SO4标准溶液的锥形瓶中。
②滴定:将液封装置 2 中的水倒入锥形瓶后,用c2mol/L NaOH 标准溶液滴定剩余的H2SO4,消耗V2mL NaOH 标准溶液。滴定时选用的指示剂为_____,计算得NH3 的质量分数为;若 NaOH 标准溶液使用前敞口放置于空气中一段时间,测得NH3 的含量_____(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
12. 工业以软锰矿(主要成分是MnO2 ,含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰( MnCO3 )。其工业流程如下:
(1)浸锰过程中 Fe2O3与SO2反应的离子方程式为 ,该反应是经历以下两步反应实现的。
i.
ii.......
写出 ii 的离子方程式:_____。
(2)氧化过程中被MnO2氧化的物质主要有(写化学式):_____。
(3)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成,温度对“浸锰”反应的影响如图所示:
为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是_____。
(4)加入NH4HCO3溶液后,生成MnCO3沉淀,同时还有气体生成,写出反应的离子方程式:_____
(5)滴定法测产品纯度
Ⅰ.取固体产品 1.160g 于烧杯中,加入过量稀H2SO4充分振荡,再加入 NaOH 溶液至碱性,发生反应:
Ⅱ.加入过量 KI 溶液和适量稀H2SO4,沉淀溶解,溶液变黄;
Ⅲ.取上述混合液的 于锥形瓶中,加入淀粉溶液作指示剂,用0.1000mol/L Na2S2O3溶液进行滴定, 发生反应: ,滴定终点时消耗Na2S2O3溶液 20.00mL。
①写出 Ⅱ中反应的离子方程式_____;
②判断滴定终点的方法是_____;
③假设杂质不参与反应,则产品纯度为_____。(保留四位有效数字)
13. Ⅰ.将 CO2转化为有价值的化工原料,正成为科学家们研究的重要领域。回答下列问题:
(1)已知:


则_____
(2)在恒压密闭容器中通入 CO2和 H2的混合气体制备甲醇。过程中测得甲醇的时空收率(STY)(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度(T)变化如下表:
T/°C 170 180 1 90 200 210 220 230
STY/[mol/(mol·h)] 0.10 0.15 0.20 0.25 0.28 0.20 0.15
在 220°C 和 170 °C 条件下,该反应速率之比: ___。
(3)CO2催化加氢制甲醇过程中,存在竞争的副反应主要是: 在恒温密闭容器中,CO2的平衡转化率[α(CO2)%]和甲醇选择性[CH3OH%=随着温度变化关系如图所示。
①分析温度高于 236°C 时图中曲线下降的原因_____。
②按 1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)投料反应,计算 244°C 时反应生成 CH3OH 的物质的量为_____mol。 (保留两位有效数字)
③在压强为p 的反应条件下,1 mol CO2(g)和 3 mol H2(g)反应并达到平衡状态,CO2平衡转化率为 20%,甲醇选择性为 50%,该温度下主反应的平衡常数 Kp=_____。 ( 列出计 算式即可,用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)
Ⅱ.
(4)工业上也可用 H2还原 CO 电化学法制备甲醇 的工作原理如上图所示。电池工作过程中 H+通过质子膜向_____(填“左”或者“右”)移动,通入 CO 的一端发生的电极反应为_____。
14. Ⅰ.硒—钴—镧La 三元整流剂在导电玻璃中应用广泛,且三种元素形成单质及其化合物均有重要的应用。请回答下列问题:
(1)钴位于元素周期表中_____(填“s”、“p”、“d”或“ds”)区,与钴位于同一周期且含有相同未成对电子数的元素有_____种。
(2)元素Se 、O、N 的第一电离能由大到小的顺序_____。
硒的某种氧化物为链状聚合结构如图所示,该氧化物的化学式为_____。
(3)二硒键和二硫键是重要的光响应动态共价键,其光响应原理可用图表示。
已知光波长与键能成反比,则图中实现光响应的波长: λ1_________λ 2 (填“>”、“<”或“=”),其原因是_____。
Ⅱ.
(4)ZnO 的晶胞结构如下图,则 Zn2+的配位数为_____;已知晶胞参数为 a cm,该晶体的密度为_____g cm-3(写出计算式,阿伏加德罗常数的值为 NA)。
15. G 是有机化学重要的中间体,能用于合成多种药物和农药,G 的一种合成路线如图:
已知: (苯胺,呈碱性,易被氧化)
请回答下列问题:
(1)A 名称为_____。
(2)B 中官能团名称为_____。
(3)⑥的反应类型为_____。
(4)设置反应①的目的是____。
(5)写出C D 的化学反应方程式_____。
(6)M 是 G 的一种同分异构体,写出满足下列条件 M 的其中一种异构体结构简式_____。
①分子结构中含一个苯环,且环上一氯代物只有一种;
②1mol 该物质与足量NaHCO3反应生成2molCO2
(7)已知:苯环上有烷烃基时,新引入的取代基连在苯环的邻、对位:苯环上有羧基时,新引入的取代基连在苯环的间位。根据题中的信息,设计以甲苯为原料合成有机物的流程图 (无机试剂任选)_________。
三明市名校2023-2024学年高三上学期开学考
化学试题 答案解析
可能用到的相对原子质量:C-12 O-16 Mn-55 Zn-65
第I 卷
一、选择题(本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 甲~丁图为中学化学常用的仪器的全部或局部,下列说法正确的是
甲 乙 丙 丁
A. 甲图所示仪器可用于蒸馏操作,冷却水应从下口通入
B. 乙图所示仪器读数为4.9 mL
C. 丙图所示仪器可用于实验室制备二氧化硫
D. 丁图所示仪器可用于组装减压过滤装置
【答案】D
【解析】
【详解】A.用于蒸馏时要用直形冷凝管,A错误;
B.乙图所示仪器为精密仪器,其读数为4.90 mL,B错误;
C.实验室利用亚硫酸钠与浓硫酸常温下可制备二氧化硫,但亚硫酸钠为粉末,不能用启普发生器制取,C错误;
D. 该装置为吸滤瓶,可用于组装减压过滤装置,D正确;
故选D。
2. 利用下列装置(夹持装置略)进行实验,能达到实验目的的是
A. 制备无水MgCl2
B. 除去 Fe(OH)3胶体中的 NaCl 溶液
C. 证明苯环使羟基活化
D. 制备溴苯并验证有 HBr 产生
【答案】A
【解析】
【详解】A.HCl可抑制镁离子水解,无水氯化钙可吸收水,则图中装置可制备无水MgCl2,故A符合题意;
B.Fe(OH)3胶体中胶体微粒和NaCl 溶液中离子都能通过滤纸,故不能用过滤的方法除去除去 Fe(OH)3胶体中的 NaCl 溶液,故B不符合题意;
C.苯不和饱和溴水反应,而苯酚和饱和溴水反应: ,说明羟基使苯环上邻对位氢原子活化,更容易发生取代反应,故C不符合题意;
D.挥发的溴与硝酸银溶液反应,不能验证有HBr产生,故D不符合题意。
答案选A
3. 设 NA 为阿伏加德罗常数的值。下列正确的是
A. 6g D216O (重水)含中子数为 3 NA
B. 标准状况下,2.24L 一氯甲烷中含sp3 s 型σ键数为 0.4 NA
C. 室温下,1 L 0.1 mol· L-1Na2CO3 溶液中 CO、HCO 的数目之和为 0.1NA
D. pH=2 的 HF 溶液中含有的 H+数目为 0.01 NA
【答案】A
【解析】
【详解】A.1分子重水分子D216O中中子数为10,则6g D216O(为0.3mol)中含有的中子3mol,数目为3NA,故A正确;
B.1个一氯甲烷分子中含有3个sp3—s型σ键,则标准状况下2.24L 一氯甲烷(为0.1mol)含有的sp3—s型σ键数目为0.3NA,故B错误;
C.由物料守恒可知,1 L 0.1 mol· L-1Na2CO3 溶液中含碳酸分子、碳酸氢根离子、碳酸根离子的总数为0.1 NA,故C错误,
D.没有溶液的体积,不能计算氢离子的物质的量,故D错误;
故选A。
4. 部分含氯物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列分析不合理的是
A. b、c、d、f 均可做消毒剂
B. b 的水溶液中存在:
C. c 的电子式为:
D. 存在 b→c→d→b 的循环转化关系
【答案】B
【解析】
【分析】由元素的化合价及物质类别可知,a为HCl,b为Cl2,c为HClO,f为ClO2,d为次氯酸盐,e为氯酸盐。
【详解】A.b为Cl2,c为HClO,f为ClO2,d为次氯酸盐,均有强氧化性,可做消毒剂,故A正确;
B.b为Cl2,与水反应的离子方程式为:,故B错误;
C.c为HClO,电子式为,故C正确;
D.b为Cl2,c为HClO,d为次氯酸盐,Cl2与水反应生成HClO,HClO可以与碱反应生成次氯酸盐,次氯酸盐具有强氧化性可与盐酸发生归中反应生成氯气,可存在b→c→d→b的循环转化关系,故D正确。
答案选B。
5. 某种锂离子电池的有机电解质结构如图所示,X、Y、Z、W、Q 为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z、Q 同主族。下列说法正确的是
A. 得电子能力: X Y
B. 简单离子半径: W Z
C. XZ2 分子空间构型为角形(V 形)
D. Y 的简单氢化物与最高价氧化物对应水化物反应的产物水溶液呈酸性
【答案】D
【解析】
【分析】X、Y、Z、W、Q为原子序数依次增大的短周期元素,通过结构可知Q有2个单键2个双键,故Q为S;Z和Q同主族,Z为O;X连接4个单键,X为C,Y为N,W为F,Z为O,
【详解】A.X为C,Y为N,N的得电子能力强于C,即Y X ,故A错误;
B.W为F,Z为O,O2-与F-的电子层结构相同,F-的核电荷数大,半径小,故简单离子半径: Z W,故B错误;
C.XZ2 分子为CO2,其空间构型为直线形,故C错误;
D.Y为N,简单氢化物与最高价氧化物对应水化物反应的产物是硝酸铵,硝酸铵水解导致溶液显酸性,故D正确。
答案选D。
【点睛】考查原子结构与性质,元素的推断等,属于基础知识和基本能力的考查,要注意离子带有电荷,关键是N元素的推断。
6. 合成布洛芬的方法如图所示(其他物质省略)。下列说法错误的是
A. X分子中所有原子可能共平面 B. Y的分子式为
C. X、Y都能发生加成反应 D. 布洛芬能与碳酸钠溶液反应
【答案】A
【解析】
【详解】A.X分子中存在饱和碳原子,饱和碳原子与其所连4个原子之间为四面体结构,所有原子不可能都共面,A错误;
B.Y分子中含有13个C,16个H,2个O,故分子式为:C13H16O2,B正确;
C.X、Y中苯环能与氢气发生加成反应,X中碳碳三键、Y中碳碳双键均能发生加成反应,C正确;
D.布洛芬中含有羧基,能与碳酸钠反应,D正确;
故答案选A。
7. 在催化剂作用下,向容积为1L 的容器中加入1molX 和3molY,发生反应 ,平衡时和反应10min 时X的转化率α (X)随温度的变化分别如曲线 I、Ⅱ所示。下列说法错误的是
A. 该反应ΔH 0
B. 200℃时,前10min的平均反应速率
C. 400℃时,反应的平衡常数 K = 2
D. ab 段变化可能是随温度升高反应速率加快,bc 段变化可能是催化剂在温度高于 400℃时活性降低导致
【答案】C
【解析】
【详解】A.平衡和单位时间(反应10min 时)X的转化率α (X)随温度的变化分别如曲线 I、Ⅱ所示。随着温度升高平衡转化率增大,说明该反应为吸热反应,A正确;
B.200℃时,前10min的X的转化率α (X)为20%,平均反应速率,B正确;
C.400℃时,X的平衡转化率为60%,,,C错误;
D.ab 段变化可能是随温度升高反应速率加快,bc 段变化可能是催化剂在温度高于 400℃时活性降低速率减慢导致,D正确;
故选C。
8. 利用如图装置模拟“侯氏制碱法”,通过制备的 NH3和 CO2,与饱和食盐水反应制备 NaHCO3。下列说法正确的是
A. 实验时装置Ⅰ产生的气体应先通入装置Ⅳ中
B. 装置Ⅲ中的试剂为浓硫酸
C. 导管口的连接顺序为 aefdcb
D. Ⅳ中反应的离子方程式为
【答案】D
【解析】
【详解】A.实验时装置I产生的气体为二氧化碳气体,侯氏制碱法中,氨气先通入饱和食盐水、二氧化碳后通入,才能生成高浓度的HCO,故A错误;
B.装置II为实验室制备氨气用的,试剂不可能为浓硫酸,装置Ⅲ中的试剂也不可能是浓硫酸,应为饱和碳酸氢钠溶液,目的是除去二氧化碳气体中混有的氯化氢气体,故B错误;
C.由于氨气极易溶于水,且要对生成的二氧化碳气体除杂,则装置的连接顺序为a-d-c-e-f-b,故C错误;
D.实验过程中,装置Ⅳ内会产生大量NaHCO3,NaHCO3在水中溶解度小会析出晶体,实验过程中,装置Ⅳ内会出现浑浊现象,离子方程式,故D正确。
答案选D。
9. 在实验室中以含镍废料(主要成分为 NiO,含少量 FeO、Fe2O3、CoO、BaO 和 SiO2)为原料制备NixOy 和 CoCO3 的工艺流程如图:
下列说法不正确的是
A. “滤渣Ⅰ”中含 BaSO4 和 SiO2
B. 该过程中包含 2 次过滤操作
C. “氧化”过程发生的反应为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
D. “沉钴”时,若 c(Co2+)=0.02 mol·L-1,为了防止沉钴时生成 Co(OH)2,常温下应控制溶液pH<7.5(已知Ksp[Co(OH)2]=2×10-15)
【答案】B
【解析】
【分析】由流程可知,含镍废料(主要成分为NiO,含少量FeO、Fe2O3、CoO、BaO和SiO2)中加入稀硫酸酸浸,过滤分离出滤渣Ⅰ为SiO2、BaSO4,滤液中含有NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3、CoSO4,加入氧化剂H2O2氧化FeSO4,加入Na2CO3调节pH使Fe2(SO4)3等转化为黄钠铁矾渣NaFe3(SO4)2(OH)6过滤除去,反应的离子方程式为3Fe3++Na++2SO+3H2O+CO=NaFe3(SO4)2(OH)6↓+CO2↑,再加入有机萃取剂,振荡、静置、分液得到含NiSO4的有机层和含有CoSO4的水层溶液,向含有CoSO4的溶液中加入碳酸氢钠,使Co2+转化为CoCO3沉淀,离子方程式为2HCO3-+Co2+=CoCO3↓+CO2↑+H2O,过滤、洗涤、干燥得到CoCO3;在含NiSO4的有机层反萃取得到NiSO4溶液,经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到NiSO4 6H2O晶体,煅烧生成NixOy,以此来解答。
【详解】A.结合分析可知,“滤渣1”的主要成分是SiO2、BaSO4,“滤渣I”中含硅和钡元素,故A正确;
B.二次分离出滤渣、沉钴分离出碳酸钴、分离出硫酸镍晶体均需要过滤,包含4次过滤操作,故B错误;
C.“氧化”过程的目的是用双氧水将Fe2+氧化为Fe3+,离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故C正确;
D.当恰好刚生成Co(OH)2时的c(OH-)===1×10-6.5mol/L,常温下c(H+)==10-7.5mol/L,即pH=7.5,则为了防止沉钴时生成Co(OH)2,常温下应控制溶液pH<7.5,故D正确。
答案选B。
10. 亚硒酸(H2SeO3)是一种二元弱酸。常温下,向H2SeO3溶液中逐滴加入KOH溶液,混合溶液中lgX[X为或]与pH的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A. 曲线表示lg[]与pH的变化关系
B. H2SeO3的第一步电离平衡常数Ka1=102.37
C. 根据图中信息可以判断KHSeO3溶液呈碱性
D. pH=5.23时,溶液中存在:c(K+)+c(H+)=c(OH-)+3c(HSeO)
【答案】D
【解析】
【详解】A .亚硒酸(H2SeO3)是一种二元弱酸,根据H2SeO3+KOH=KHSeO3+H2O、KHSeO3+KOH=K2SeO3+H2O,结合pH=2.37时,a线的lgX为0,b线的lgX为-3,则a表示lg,b表示lg,故A错误;
B .H2SeO3的第一步电离为H2SeO3H++HSeO,lg为0时,pH=2.37,则平衡常数Ka1==10-2.37,故B错误;
C .根据图示信息, KHSeO3的Ka2=10-5.23,Kh2=,电离大于水解,溶液呈酸性,故C错误;
D . pH=5.23时,溶液中存在离子为H+、OH-、HSeO、SeO,lg=0,有c(HSeO)=c(SeO),结合电荷守恒得c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(HSeO)+2c(SeO)= c(OH-)+3c(HSeO),故D正确;
故选:D。
第Ⅱ卷
二、非选择题(本题共 5 小题,共 60 分。)
11. 三氯化六氨合钴(III) [Co(NH3)6]Cl3 工业上用途广泛。
已知:[Co(NH3)6]Cl3溶于热水,微溶于冷水。实验室制备 [Co(NH3)6]Cl3 的步骤如下:
I.检查装置气密性并将CoCl2 、 NH4Cl 和活性炭在三颈烧瓶中混合,滴加浓氨水,充分反应后缓慢滴加双氧水,控制温度为 50~60℃,加热 20 min,实验装置下图所示。
Ⅱ.将所得浊液趁热过滤,向滤液中逐滴加入少量浓盐酸。
Ⅲ.冷却结晶后过滤,用少量冷水和无水乙醇分别洗涤晶体 2~3 次。
(1)图中仪器的 a 名称为_____;b 中装的固体是_____。
(2)步骤 I 中控制温度为 50~60℃的方法为____,温度不宜过高的原因是_____。
(3)向滤液中加入浓盐酸的作用是_________。
(4)步骤 III 中用乙醇洗涤的优点是_________。
(5)用如图装置测定产品中NH3 的含量(部分装置已省略):
①蒸氨:取 xg 样品加入过量试剂后,加热三颈烧瓶,蒸出的 NH3 通入盛有V1mL c1mol/LH2SO4标准溶液的锥形瓶中。
②滴定:将液封装置 2 中的水倒入锥形瓶后,用c2mol/L NaOH 标准溶液滴定剩余的H2SO4,消耗V2mL NaOH 标准溶液。滴定时选用的指示剂为_____,计算得NH3 的质量分数为;若 NaOH 标准溶液使用前敞口放置于空气中一段时间,测得NH3 的含量_____(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1) ①. 恒压分液漏斗 ②. 无水CaCl2
(2) ①. 水浴加热 ②. 温度过高,双氧水受热易分解,浓氨水受热易分解和挥发
(3)增大氯离子浓度,利用同离子效应,促进钴配合物[Co(NH3)6]Cl3完全析出,提高产率
(4)减小产品[Co(NH3)6]Cl3溶解损失,乙醇易挥发带走水分,产品能快速干燥
(5) ①. 甲基橙 ②. 偏低
【解析】
【分析】第一步中CoCl2、NH4Cl和活性炭中滴加浓氨水,充分反应后滴加双氧水,反应生成三氯化六氨合钴,将所得浊液趁热过滤,滤液中加入浓盐酸,增大氯离子浓度,促使三氯化六氨合钴完全析出,冷却结晶后过滤,用少量冷水和无水乙醇分别洗涤晶体2-3次,得到三氯化六氨合钴晶体。
【小问1详解】
仪器a的名称为恒压分液漏斗,b中装的固体是无水氯化钙,作用为防止空气中的水蒸气进入装置。
【小问2详解】
步骤Ⅰ控制温度在50-60℃之间,采用的方法为水浴加热。反应物中有双氧水,温度过高双氧水易分解,同时温度过高浓氨水易分解和挥发,故温度不易过高。
【小问3详解】
滤液中加入浓盐酸,增大了氯离子浓度,利用同离子效应,促进[Co(NH3)6]Cl3完全析出,提高产率。
【小问4详解】
步骤Ⅲ用乙醇洗涤,减小产品[Co(NH3)6]Cl3的溶解损失,同时乙醇易挥发能带走多余的水分,产品能快速干燥。
【小问5详解】
用NaOH溶液滴定剩余H2SO4,接近滴定终点时溶液中溶质为硫酸钠和硫酸铵,呈酸性,可选择甲基橙为指示剂。氢氧化钠标准液使用前敞口放置于空气中一段时间,部分NaOH与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠,导致NaOH的浓度降低,则滴定时V2的值偏大,根据NH3 的质量分数为,V2偏大分子偏小,则NH3的含量偏低。
12. 工业以软锰矿(主要成分是MnO2 ,含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备高性能的磁性材料碳酸锰( MnCO3 )。其工业流程如下:
(1)浸锰过程中 Fe2O3与SO2反应的离子方程式为 ,该反应是经历以下两步反应实现的。
i.
ii.......
写出 ii 的离子方程式:_____。
(2)氧化过程中被MnO2氧化的物质主要有(写化学式):_____。
(3)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6生成,温度对“浸锰”反应的影响如图所示:
为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是_____。
(4)加入NH4HCO3溶液后,生成MnCO3沉淀,同时还有气体生成,写出反应的离子方程式:_____
(5)滴定法测产品纯度
Ⅰ.取固体产品 1.160g 于烧杯中,加入过量稀H2SO4充分振荡,再加入 NaOH 溶液至碱性,发生反应:
Ⅱ.加入过量 KI 溶液和适量稀H2SO4,沉淀溶解,溶液变黄;
Ⅲ.取上述混合液的 于锥形瓶中,加入淀粉溶液作指示剂,用0.1000mol/L Na2S2O3溶液进行滴定, 发生反应: ,滴定终点时消耗Na2S2O3溶液 20.00mL。
①写出 Ⅱ中反应的离子方程式_____;
②判断滴定终点的方法是_____;
③假设杂质不参与反应,则产品纯度为_____。(保留四位有效数字)
【答案】(1)2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2+++4H+
(2)Fe2+、SO2(等)
(3)90℃ (4)Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O
(5) ①. MnO(OH)2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O ②. 滴入最后半滴Na2S2O3溶液,蓝色褪去,半分钟内颜色不复原 ③. 99.14%
【解析】
【分析】软锰矿(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)中通入过量SO2浸锰,得到的滤渣Ⅰ的成分为SiO2,滤液中含Mn2+、Fe2+、、过量SO2,加入MnO2将Fe2+氧化成Fe3+、SO2氧化成,调节pH=3.7,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀进入滤渣Ⅱ中;所得滤液中加入NH4HCO3溶液得到MnCO3沉淀,经过滤等一系列操作得到高纯MnCO3。
【小问1详解】
浸锰过程中Fe2O3与SO2反应的离子方程式为Fe2O3+SO2+2H+=2Fe2+++H2O,该反应经历两步反应实现,ⅰ.Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,则ⅱ=总反应-ⅰ,ⅱ的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2+++4H+;
【小问2详解】
过滤Ⅰ后所得滤液中含有Mn2+、Fe2+、、过量SO2,则氧化过程中被MnO2氧化的物质主要有Fe2+、SO2(等),发生的反应可表示为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O、MnO2+SO2=MnSO4;
【小问3详解】
根据温度对“浸锰”反应影响的图像可知,为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度为90℃;
【小问4详解】
加入NH4HCO3溶液后,生成MnCO3沉淀,同时还有气体生成,气体为CO2,根据原子守恒和电荷守恒,反应的离子方程式为Mn2++2=MnCO3↓+CO2↑+H2O;
【小问5详解】
①Ⅰ中产品里的MnCO3溶于稀硫酸得到MnSO4溶液,加入NaOH溶液至碱性,Mn2+→MnO(OH)2,Ⅱ中加入过量KI溶液和适量稀硫酸,沉淀溶解,溶液变黄,则MnO(OH)2将I-氧化成I2,自身被还原成Mn2+,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,反应的离子方程式为MnO(OH)2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H2O;
②I2遇淀粉溶液呈蓝色,当I2完全消耗时蓝色褪为无色,故判断滴定终点的方法是:滴入最后半滴Na2S2O3溶液,蓝色褪去,半分钟内颜色不复原;
③根据原子守恒和实验过程可得关系式MnCO3~MnO(OH)2~I2~2Na2S2O3,原固体产品中所含MnCO3物质的量为×0.1000mol/L×20.00×10-3L×10=0.01mol,产品的纯度为×100%=99.14%。
13. Ⅰ.将 CO2转化为有价值的化工原料,正成为科学家们研究的重要领域。回答下列问题:
(1)已知:


则_____
(2)在恒压密闭容器中通入 CO2和 H2的混合气体制备甲醇。过程中测得甲醇的时空收率(STY)(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度(T)变化如下表:
T/°C 170 180 1 90 200 210 220 230
STY/[mol/(mol·h)] 0.10 0.15 0.20 0.25 0.28 0.20 0.15
在 220°C 和 170 °C 条件下,该反应速率之比: ___。
(3)CO2催化加氢制甲醇过程中,存在竞争的副反应主要是: 在恒温密闭容器中,CO2的平衡转化率[α(CO2)%]和甲醇选择性[CH3OH%=随着温度变化关系如图所示。
①分析温度高于 236°C 时图中曲线下降的原因_____。
②按 1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)投料反应,计算 244°C 时反应生成 CH3OH 的物质的量为_____mol。 (保留两位有效数字)
③在压强为p 的反应条件下,1 mol CO2(g)和 3 mol H2(g)反应并达到平衡状态,CO2平衡转化率为 20%,甲醇选择性为 50%,该温度下主反应的平衡常数 Kp=_____。 ( 列出计 算式即可,用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)
Ⅱ.
(4)工业上也可用 H2还原 CO 电化学法制备甲醇 的工作原理如上图所示。电池工作过程中 H+通过质子膜向_____(填“左”或者“右”)移动,通入 CO 的一端发生的电极反应为_____。
【答案】(1)-49.5
(2)2:1 (3) ①. 主反应放热、副反应吸热,升高温度,主反应平衡逆向移动,副反应平衡正向移动,主反应平衡移动程度占主要因素 ②. 0.061 ③.
(4) ①. 左 ②.
【解析】
【小问1详解】


根据盖斯定律①× -②×得(-484×+1353×=-49.5;
【小问2详解】
根据表格数据,在 220°C 和 170 °C 条件下,该反应速率之比:=0.2:0.1=2:1;
【小问3详解】
①主反应放热、副反应吸热,升高温度,主反应平衡逆向移动,副反应平衡正向移动,主反应平衡移动程度占主要因素,所以温度高于 236°C 时CO2的平衡转化率和甲醇选择性均降低;
②按 1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)投料反应,244°C 时CO2的平衡转化率为10.5%、CH3OH 的选择性为58.3%,反应生成 CH3OH 的物质的量为1mol×10.5%×58.3%=0.061mol;
③在压强为p 的反应条件下,1 mol CO2(g)和 3 mol H2(g)反应并达到平衡状态,CO2平衡转化率为 20%,剩余二氧化碳0.8mol、氢气2.6mol;甲醇选择性为 50%,则生成甲醇0.1mol、生成CO 0.1mol,生成水0.2mol,气体总物质的量为3.8mol,该温度下主反应的平衡常数 Kp= ;
【小问4详解】
工业上也可用 H2还原 CO 电化学法制备甲醇 ,氢气发生氧化反应,通入氢气的一极为负极、通入CO的一极为正极,原电池中阳离子向正极移动,电池工作过程中 H+通过质子膜向左移动, CO在正极得电子生成甲醇,发生的电极反应为。
14. Ⅰ.硒—钴—镧La 三元整流剂在导电玻璃中应用广泛,且三种元素形成的单质及其化合物均有重要的应用。请回答下列问题:
(1)钴位于元素周期表中_____(填“s”、“p”、“d”或“ds”)区,与钴位于同一周期且含有相同未成对电子数的元素有_____种。
(2)元素Se 、O、N 的第一电离能由大到小的顺序_____。
硒的某种氧化物为链状聚合结构如图所示,该氧化物的化学式为_____。
(3)二硒键和二硫键是重要的光响应动态共价键,其光响应原理可用图表示。
已知光的波长与键能成反比,则图中实现光响应的波长: λ1_________λ 2 (填“>”、“<”或“=”),其原因是_____。
Ⅱ.
(4)ZnO 的晶胞结构如下图,则 Zn2+的配位数为_____;已知晶胞参数为 a cm,该晶体的密度为_____g cm-3(写出计算式,阿伏加德罗常数的值为 NA)。
【答案】(1) ①. d ②. 2
(2) ①. N>O>Se ②. SeO2
(3) ①. < ②. Se的原子半径比S的原子半径大,Se-Se键的键能比S-S键的键能小,断裂Se-Se键所需要的最低能量小,对应的光波的波长较长。
(4) ①. 4 ②.
【解析】
【小问1详解】
钴为27号元素,价层电子排布式为3d74s2,故为d区。钴有3个未成对电子,与钴位于同一周期且含有相同未成对电子数的元素的有钒和砷两种元素;
【小问2详解】
同一主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,同一周期主族元素从左向右第一电离能呈增大趋势,氮元素的2p轨道电子处于半充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素。元素Se 、O、N 的第一电离能由大到小的顺序N>O>S。从图分析,该氧化物的化学式为SeO2;
【小问3详解】
Se的原子半径比S的原子半径大,Se-Se键的键能比S-S键的键能小,断裂Se-Se键所需要的最低能量小,对应的光波的波长较长,所以图中实现光响应的波长λ1<λ 2;
【小问4详解】
从图分析,一个氧连接4个锌,根据化学式分析,则一个锌连接4个氧,故锌离子的配位数为4。该晶胞中锌的个数为,故一个晶胞含有4个氧化锌,则晶胞的密度为 g cm-3。
15. G 是有机化学重要的中间体,能用于合成多种药物和农药,G 的一种合成路线如图:
已知: (苯胺,呈碱性,易被氧化)
请回答下列问题:
(1)A 名称为_____。
(2)B 中官能团名称为_____。
(3)⑥的反应类型为_____。
(4)设置反应①目的是____。
(5)写出C D 的化学反应方程式_____。
(6)M 是 G 的一种同分异构体,写出满足下列条件 M 的其中一种异构体结构简式_____。
①分子结构中含一个苯环,且环上一氯代物只有一种;
②1mol 该物质与足量NaHCO3反应生成2molCO2
(7)已知:苯环上有烷烃基时,新引入的取代基连在苯环的邻、对位:苯环上有羧基时,新引入的取代基连在苯环的间位。根据题中的信息,设计以甲苯为原料合成有机物的流程图 (无机试剂任选)_________。
【答案】(1)3 甲基苯酚
(2)酯基 (3)取代反应
(4)保护酚羟基,防止其被氧化
(5)HNO3+H2O+
(6)或 (7)
【解析】
【分析】由题干流程图可知,A和乙酰氯发生取代反应生成B,B中甲基被酸性高锰酸钾氧化为羧基,结合F结构简式可知C和浓硝酸在浓硫酸、加热的条件下发生取代反应生成,则D为;D被还原E,则E为;E在NaOH溶液中发生水解反应,再酸化得到F,则F为,F与乙酰氯在一定条件下生成G ,据此分析解题。
【小问1详解】
A的结构简式为,其系统命名法名称为3 甲基苯酚;
【小问2详解】
由B的结构简式可知,B中官能团为酯基;
小问3详解】
反应⑥是和乙酰氯反应生成和氯化氢,反应类型为取代反应;
【小问4详解】
酚羟基易被氧化,设置反应①可以保护酚羟基,防止其被氧化;
【小问5详解】
和浓硝酸在浓硫酸、加热条件下发生取代反应生成,化学方程式为HNO3+H2O+;
【小问6详解】
满足芳香性化合物可以存在苯环且环上一氯代物只有一种,同分异构体必须对称,所以有如下结构或;
【小问7详解】
和浓硝酸在浓硫酸、加热的条件下发生取代反应生成,被酸性高锰酸钾溶液氧化生成,被铁和氯化氢还原生成,则合成路线为。
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