江苏省泰州市名校2023-2024学年高三上学期期初调研考试化学试题（原卷版+解析版）

泰州市名校2023-2024学年高三上学期期初调研考试
化学试题
可能用到的相对原子质量：H-1 Li-12 C-12 N-14 O-16 F-19 P-31 S-16 V-51 Fe-56 Co-59
一、单项选择题：共13题，每题3分，共39分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 有利于实现“碳达峰、碳中和”的是
A. 风能发电 B. 粮食酿酒 C. 燃煤脱硫 D. 石油裂化
2. 下列化学用语或图示表达正确的是
A. H2S分子的球棍模型：
B. NH3的VSEPR模型：
C. 基态24Cr原子价层电子轨道表示式：
D. 2pz电子云轮廓图：
3. X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期，且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子，原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是
A. 第一电离能：
B. X单质中只有共价键
C. Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径：
D. 与水反应生成产物之一是非极性分子
4. 完成下述实验，装置或试剂不正确的是
A. 图①装置可除去中混有的少量
B. 图②装置可用于制取并收集氨气
C. 图③操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴内的气泡
D. 图④装置可用于测量体积
5. 下列有关说法正确的是
A. 与的晶体类型相同
B. 和中的夹角都为
C. 中基态时末成对电子数5
D. 与都是由极性键构成的极性分子
6. 在催化剂CuCl2作用下，通过氧气直接氧化氯化氢制备氯气。该反应为可逆反应，热化学方程式为。下列化学反应表示正确的是
A 实验室制氯气：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
B. 电解饱和NaCl溶液的阴极反应：
C.
D. 氯气溶于水具有漂白性：
7. 下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A. 能溶于水，可用于工业制盐酸 B. 有强氧化性，可用于水体消毒
C. 溶液显酸性，可用作漂白剂 D. 受热易分解，可用作氮肥
8. 硫及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是
A. 废水中的可以被还原后除去
B. 大气中的遇雨水最终形成进入地面或海洋
C. 工业排放尾气中的可与和反应生成
D. 水垢中的可与饱和溶液反应生成
9. 化合物Z是合成用于降低体重、缩小腰围药物利莫那班的重要中间体。
下列有关X、Y、Z的说法不正确的是
A. X→Y、Y→Z都是取代反应
B. X分子中所有碳原子可能在同一平面上
C. Y在浓硫酸催化下加热可发生消去反应
D. Z与足量NaOH溶液反应最多消耗3mol NaOH
10. 一定温度下，在容积恒为的容器中通入一定量，发生反应，体系中各组分浓度随时间(t)的变化如下表。下列说法不正确的是
t/s 0 20 40 60 80
0.100 0.062 0.048 0.040 0.040
0 0.076 0.104 0.120 0.120
A. ，的平均反应速率为
B 升高温度，反应化学平衡常数值增大
C. 时，再充入、各，平衡不移动
D. 若压缩容器使压强增大，达新平衡后混合气颜色比原平衡时深
11. 下列方案设计、现象和结论都正确的是
实验目的 方案设计 现象和结论
A 探究NO2生成N2O4反应的吸放热 将充有NO2的密闭烧瓶放入热水中 烧瓶内气体颜色变浅，NO2生成N2O4的反应为吸热反应
B 比较CH3COOH和HF的酸性强弱 相同条件下，分别用pH试纸测定0.lmol·L-1CH3COONa溶液、1.0mol·L-1NaF溶液的pH NaF溶液的pH>CH3COONa溶液的pH，证明CH3COOH的酸性比HF的酸性强
C 比较氢氧化铜和氢氧化镁Ksp的大小 向浓度均为0.1mol·L-1的MgCl2、CuCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液 先出现蓝色沉淀，Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2]
D 镀锌铁皮锌镀层厚度的测定 装有镀锌铁皮的烧杯中加入足量稀硫酸 产生气泡的速率突然减小，证明镀锌层完全反应
A. A B. B C. C D. D
12. 为二元弱碱。室温下，配制一组的与的混合溶液，溶液中相关组分的物质的量分数随溶液pH变化的曲线如下图所示，下列说法正确的是
A. 由图可知的
B. 的溶液中：
C. 等物质的量的和混合溶液中
D. 在的水溶液中，
13. 用草酸二甲酯 (H3COOCCOOCH3)和氢气为原料制备乙二醇的反应原理如下：
在条件下，将氢气和草酸二甲酯体积比(氢酯比)为的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，草酸二甲酯的转化率、产物的选择性与温度的关系如下图所示。产物的选择性。下列说法不正确的是
A. 曲线I表示草酸二甲酯的转化率随温度的变化
B. 其他条件不变，增大压强或升高温度，草酸二甲酯平衡转化率均增大
C. 其他条件不变，在温度范围，随着温度升高，出口处乙醇酸甲酯的量不断增大
D. 其他条件不变，在温度范围，随着温度升高，出口处甲醇和乙二醇的物质的量之比逐渐减小且大于2
二、非选择题：共4题，共61分
14. 锌冶炼过程中产生的锌渣主要成分为铁酸锌(ZnFe2O4)和二氧化硅，以及少量的铜、铁、锌的氧化物和硫化物。利用酸溶的方法可溶出金属离子，使锌渣得到充分利用。
(1)铁酸锌酸溶。铁酸锌难溶于水，其晶胞由A、B结构按照1∶1交替累积而成，如图所示。将铁酸锌粉末投入到1L1mol·L-1H2SO4中，保温80℃，匀速搅拌。浸出液中Fe3+和Zn2+的浓度随时间的变化如表所示。
时间/h 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
c(Zn2+)/mol L-1 0.10 0.11 0.15 0.21 0.21
c(Fe3+)/mol L-1 0.12 0.13 0.16 0.21 0.30
①B结构的化学式为___。
②铁酸锌和硫酸反应的离子方程式为___。
③酸溶时，溶出效率较高的金属离子是___。
(2)锌渣酸溶。将锌渣分别在SO2—1mol·L-1H2SO4、1mol·L-1H2SO4以及SO2—H2O三种体系中实验，均保持80℃，匀速搅拌，所得结果如图所示。已知：25℃时，Ksp(FeS)=6.3×10-17；Ksp(ZnS)=2.9×10-25；Ksp(CuS)=6.3×10-36；Ksp(Cu2S)=2.5×10-48；FeS和ZnS可溶于稀硫酸，CuS和Cu2S不溶于稀硫酸。
①在SO2—H2SO4体系中，Zn2+浸出率较高的原因是___。
②在SO2—H2SO4体系中，溶渣中Cu2S的质量增加，原因是___。
15. 有机物F是一种新型大环芳酰胺的合成原料，可通过以下方法合成：
（1）A中采用杂化方式的碳原子有___________个。
（2）的反应类型为___________。
（3）若B直接硝化，最后主要产物的结构简式为___________。
（4）写出一种符合下列条件的B的同分异构体的结构简式：___________。
①能与溶液发生显色反应；
②分子中含有2个苯环，共有3种不同化学环境的氢原子。
（5）已知：，写出以、和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)。__________
16. 以废旧锂离子电池的正极材料[活性物质为(x≤1)、附着物为炭黑、聚乙烯醇粘合剂、淀粉等]为原料，制备纳米钴粉和。
（1）预处理。将正极材料研磨成粉末后进行高温煆烧。高温抜烧的目的是___________。
（2）浸出。将煅烧后的粉末(含和少量难溶杂质)与硫酸混合，得到悬浊液，加入如图1所示的烧瓶中。控制温度为75℃，边搅拌边通过分液漏斗滴加双氧水，充分反应后，滤去少量固体残渣，得到、和硫酸的混合溶液。漫出实验中当观察到___________，以判断反应结束，不再滴加双氧水。
（3）制钴粉。向浸出后的溶液中加入调节，接着加入可以制取单质钴粉，同时有生成。已知不同时(Ⅱ)的物种分布图如图2所示。可以和柠檬酸根离子生成配合物。
①写出时制钴粉的离子方程式：___________。
②后所制钴粉中由于含有而导致纯度降低。若向的溶液中加入柠檬酸钠，可以提高钴粉的纯度，原因是___________。
（4）请补充完整由浸取后滤液先制备，并进一步制取的实验方案：取浸取后滤液，___________，得到。[已知：易溶于水，难溶于水，在空气中加热时的固体残留率)与随温度的变化如图3所示。实验中须使用的试剂有溶液、溶液]
（5）用下列实验可以测定的组成：
实验1：准确称取一定质量的样品，加入盐酸，加热至固体完全溶解(溶液中的金属离子只存在和)，冷却后转移到容量瓶中并定容至。
实验2：移取实验1容量瓶中溶液，加入指示剂，用溶液滴定至终点(滴定反应为)，平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液。
实验3：准确称取与实验1中等质量的样品，加入一定量的硝酸和溶液，加热至固体完全溶解。冷却后转移到容量瓶中并定容至。移取溶液，通过火焰原子吸收光谱法测定其中浓度为。
计算化学式中x的值，并写出计算过程___________。
17. 乙苯被吸附在催化剂表面发生脱氢可生成苯乙烯、苯甲醛等，生成苯乙烯的相关反应如下。
反应1：C6H5CH2CH3(g)=C6H5CH=CH2(g)+H2(g) △H1=117.6kJ mol-1
反应2：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=41.2kJ mol-1
反应3：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-483.6kJ mol-1
（1）反应4：C6H5CH2CH3(g)+O2(g)=C6H5CH=CH2(g)+H2O(g) △H4=_______kJ mol-1。
（2）较低温度下，向乙苯脱氢的反应体系中加入少量O2，乙苯平衡转化率较高而苯乙烯的选择性较低，其原因可能是________。
（3）向乙苯脱氢反应体系中加入CO2，乙苯转化率与体系中CO2分压强的关系如图1所示。随CO2的增加，乙苯转化率先增大后减小的可能原因为_______。
（4）研究发现在V2O5/MgO催化剂表面进行CO2的乙苯脱氢反应中，V(+5价)是反应的活性中心，转化过程如图2所示。
①转化Ⅰ发生反应的化学方程式为_______。反应一段时间后，催化剂活性有所下降，原因可能有反应过程产生的积碳覆盖在活性中心表面和_______。
②简述转化Ⅱ作用_______。
③CO2参与的乙苯脱氢机理如图3所示(α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置；A、B为催化剂的活性位点，其中A位点带部分正电荷，B1、B2位点带部分负电荷)。
图中所示反应机理中步骤Ⅰ和步骤Ⅱ可描述为________。
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化学试题 答案解析
可能用到的相对原子质量：H-1 Li-12 C-12 N-14 O-16 F-19 P-31 S-16 V-51 Fe-56 Co-59
一、单项选择题：共13题，每题3分，共39分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 有利于实现“碳达峰、碳中和”的是
A. 风能发电 B. 粮食酿酒 C. 燃煤脱硫 D. 石油裂化
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】碳达峰是指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低；碳中和是指通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”，故选A。
【点睛】
2. 下列化学用语或图示表达正确是
A. H2S分子的球棍模型：
B. NH3VSEPR模型：
C. 基态24Cr原子价层电子轨道表示式：
D. 2pz电子云轮廓图：
【答案】D
【解析】
【详解】A．H2S分子分子的空间构型是V形，且O原子半径大于H，其球棍模型：，A错误；
B．NH3价层电子对数为3+(5 3×1)=4，VSEPR模型为四面体形，即，B错误；
C．基态24Cr原子价层电子排布式为：3d54s1，则其轨道表示式为：，C错误；
D．已知p能级上的电子云轮廓图即原子轨道为三个垂直的呈哑铃形的轨道，故2pz电子云轮廓图为：，D正确；
故答案为：D。
3. X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期，且只有X、Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子，原子在同周期中原子半径最大。下列说法不正确的是
A. 第一电离能：
B. X单质中只有共价键
C. Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径：
D. 与水反应生成产物之一是非极性分子
【答案】B
【解析】
【分析】X、Y、Z、W四种短周期主族元素，原子序数依次增大。X、Y与Z位于同一周期，且只有X、 Y元素相邻。X基态原子核外有2个未成对电子，则X为C，Y为N，Z为F，W原子在同周期中原子半径最大，则W为Na。
【详解】A．根据同周期从左到右第一电离能呈增大趋势，但第IIA族大于第IIIA族，第VA族大于第VIA族，则第一电离能：，故A正确；
B．X单质即碳单质，有多种，比如足球烯C60不只有共价键，还存在着分子间作用力，故B错误；
C．根据同电子层结构核多径小，则Z、W原子形成稀有气体电子构型的简单离子的半径：，故C正确；
D．与水反应生成产物之一为乙炔，乙炔是非极性分子，故D正确；
故选B。
4. 完成下述实验，装置或试剂不正确的是
A. 图①装置可除去中混有的少量
B. 图②装置可用于制取并收集氨气
C. 图③操作可排出盛有溶液滴定管尖嘴内的气泡
D. 图④装置可用于测量体积
【答案】D
【解析】
【详解】A．CO2也能和碳酸钠溶液反应，除去中混有的少量，应将混合气体通入饱和碳酸氢钠溶液中，故A错误；
B．氨气密度小于空气，应用向下排空气法收集，故B错误；
C．高锰酸钾溶液具有强氧化性，会腐蚀橡胶管，所以高锰酸钾溶液应盛放在酸式滴定管中，故C错误；
D．氧气难溶于水，利用U形管原理，借助大气压强可测量氧气体积，故D正确；
答案选D。
5. 下列有关说法正确的是
A. 与的晶体类型相同
B. 和中的夹角都为
C. 中基态时末成对电子数为5
D. 与都是由极性键构成的极性分子
【答案】D
【解析】
【详解】A．为分子晶体，为离子晶体，晶体类型不相同，A错误；
B．中氯原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，离子的空间构型为三角锥形，所以离子中的夹角不是，中氯原子的价层电子对数为4，无孤电子对，离子的空间构型为正四面体，离子中的夹角为，B错误；
C．中基态时核外价电子排布式为3d9，末成对电子数为1，C错误；
D．与都是由极性键构成的结构不对称的极性分子，D正确；
故选D。
6. 在催化剂CuCl2作用下，通过氧气直接氧化氯化氢制备氯气。该反应为可逆反应，热化学方程式为。下列化学反应表示正确的是
A. 实验室制氯气：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
B. 电解饱和NaCl溶液的阴极反应：
C.
D. 氯气溶于水具有漂白性：
【答案】A
【解析】
【详解】A．在实验室中用浓盐酸与MnO2混合加热发生氧化还原反应制取Cl2，该反应的化学方程式为：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O，A正确；
B．电解饱和NaCl溶液时，在阴极上H2O电离产生的H+得到电子发生还原反应，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B错误；
C．同种物质所含有的能量：气态＞液态，反应物的能量相同，生成物含有的能量越低，反应放出的热量就越多，则相应反应的反应热就越小，所以，C错误；
D．氯气溶于水，与水反应产生盐酸和次氯酸，次氯酸是弱酸，主要以电解质分子存在，要写化学式，该反应的离子方程式应该为：Cl2+H2OH++Cl-+HClO，D错误；
故合理选项是A。
7. 下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是
A. 能溶于水，可用于工业制盐酸 B. 有强氧化性，可用于水体消毒
C. 溶液显酸性，可用作漂白剂 D. 受热易分解，可用作氮肥
【答案】B
【解析】
【详解】A．Cl2用于工业制盐酸，是因为氯气与氢气反应生成氯化氢，与其溶解性无关，故A错误；
B．有强氧化性，可用于水体消毒，故B正确；
C．溶液具有强氧化性，可用作漂白剂，与溶液呈酸性无关，故C错误；
D．中含营养元素N元素，利于植物生长，可用作氮肥，与易分解性质无关，故D错误；
答案选B。
8. 硫及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是
A. 废水中的可以被还原后除去
B. 大气中的遇雨水最终形成进入地面或海洋
C. 工业排放尾气中的可与和反应生成
D. 水垢中的可与饱和溶液反应生成
【答案】A
【解析】
【详解】A．与反应生成硫化汞沉淀，以除去废水中的，该反应不是氧化还原反应，故A错误；
B．二氧化硫和水生成亚硫酸，亚硫酸能被空气中氧气氧化为硫酸，B正确；
C．氧气具有氧化性，可以把四价硫氧化为六价硫，SO2可与CaO和O2反应生成CaSO4，C正确；
D．饱和Na2CO3溶液中碳酸根离子浓度很大可以使硫酸钙转化为碳酸钙沉淀，故CaSO4可与饱和Na2CO3溶液反应生成CaCO3，故D正确；
答案选A。
9. 化合物Z是合成用于降低体重、缩小腰围药物利莫那班的重要中间体。
下列有关X、Y、Z的说法不正确的是
A. X→Y、Y→Z都是取代反应
B. X分子中所有碳原子可能在同一平面上
C. Y在浓硫酸催化下加热可发生消去反应
D. Z与足量NaOH溶液反应最多消耗3mol NaOH
【答案】C
【解析】
【详解】A．X→Y反应过程中-CH2-中H原子被Br取代，属于取代反应，Y→Z反应过程中除生成物Z外，还有HBr生成，所以也是取代反应，A正确；
B．苯环所有原子共平面，酮羰基也是平面结构，单键可以旋转，所以所有原子可能共平面，B正确；
C．Y在NaOH乙醇溶液加热的条件下发生消去反应，C错误；
D．Z中含有碳氯键，且连在苯环上，所以1mol该官能团可以与2molNaOH反应，一个Z含有一个酯基，1mol该官能团可以消耗1molNaOH，共消耗3molNaOH，D正确；
故选C。
10. 一定温度下，在容积恒为的容器中通入一定量，发生反应，体系中各组分浓度随时间(t)的变化如下表。下列说法不正确的是
t/s 0 20 40 60 80
0.100 0.062 0.048 0.040 0.040
0 0.076 0.104 0.120 0.120
A. ，的平均反应速率为
B. 升高温度，反应化学平衡常数值增大
C. 时，再充入、各，平衡不移动
D. 若压缩容器使压强增大，达新平衡后混合气颜色比原平衡时深
【答案】B
【解析】
【详解】A．，mol/L，，的平均反应速率为，A正确；
B．反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，B错误；
C．时，再充入、各，，平衡不移动，C正确；
D．该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，但容器的体积减小，NO2的浓度比原来大，则达到新平衡后混合气体的颜色比原平衡时深，D正确；
故选B。
11. 下列方案设计、现象和结论都正确的是
实验目的 方案设计 现象和结论
A 探究NO2生成N2O4反应的吸放热 将充有NO2的密闭烧瓶放入热水中 烧瓶内气体颜色变浅，NO2生成N2O4反应为吸热反应
B 比较CH3COOH和HF的酸性强弱 相同条件下，分别用pH试纸测定0.lmol·L-1CH3COONa溶液、1.0mol·L-1NaF溶液的pH NaF溶液的pH>CH3COONa溶液的pH，证明CH3COOH的酸性比HF的酸性强
C 比较氢氧化铜和氢氧化镁Ksp的大小 向浓度均为0.1mol·L-1的MgCl2、CuCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液 先出现蓝色沉淀，Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2]
D 镀锌铁皮锌镀层厚度的测定 装有镀锌铁皮的烧杯中加入足量稀硫酸 产生气泡的速率突然减小，证明镀锌层完全反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A．NO2生成N2O4是放热反应，温度升高，反应向生成红棕色气体二氧化氮的方向移动，现象和结论不正确，故A错误；
B．方案设计中CH3COONa和NaF的浓度不相同，方案设计不正确，不能比较CH3COOH和HF的酸性强弱，B错误；
C．氢氧化镁和氢氧化铜是同类型的物质，向浓度均为0.1mol·L-1的MgCl2、CuCl2混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，先出现蓝色沉淀，说明氢氧化铜更难溶，Ksp[Mg(OH)2]>Ksp[Cu(OH)2]，C正确；
D．锌铁都能和酸反应，方案设计不合理，锌反应的同时，可能就有铁发生反应，D错误。
故选C。
12. 为二元弱碱。室温下，配制一组与的混合溶液，溶液中相关组分的物质的量分数随溶液pH变化的曲线如下图所示，下列说法正确的是
A. 由图可知的
B. 的溶液中：
C. 等物质的量的和混合溶液中
D. 在的水溶液中，
【答案】C
【解析】
【分析】由图像可知，随着pH的升高，X2+第一步反应变为X(OH)+，X(OH)+第二步反应变为X(OH)2，pH=6.2时，；pH=9.2时，。
【详解】A．根据图像左侧的交叉点，pH=6.2时，，的=10-6.2；故A错误；
B．由图可知，的溶液中：，但是加入盐酸，溶液的体积增加，故<0.05mol/L；故B错误；
C．X2+的水解程度大于X(OH)+的水解程度，等物质的量的和混合溶液；故C正确；
D．的水溶液显酸性，根据质子守恒，有；故D错误。
答案选C。
【点睛】分析图像中各微粒的变化趋势，关键是要抓住交叉点的含义。
13. 用草酸二甲酯 (H3COOCCOOCH3)和氢气为原料制备乙二醇的反应原理如下：
在条件下，将氢气和草酸二甲酯体积比(氢酯比)为的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，草酸二甲酯的转化率、产物的选择性与温度的关系如下图所示。产物的选择性。下列说法不正确的是
A. 曲线I表示草酸二甲酯的转化率随温度的变化
B. 其他条件不变，增大压强或升高温度，草酸二甲酯的平衡转化率均增大
C. 其他条件不变，在温度范围，随着温度升高，出口处乙醇酸甲酯的量不断增大
D. 其他条件不变，在温度范围，随着温度升高，出口处甲醇和乙二醇的物质的量之比逐渐减小且大于2
【答案】B
【解析】
【详解】A． 当曲线乙醇酸甲酯选择性为50%时，曲线Ⅱ对应的选择性恰好为50%，而乙二醇的选择性此时应为50%，故曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性随温度的变化，则曲线I表示草酸二甲酯的转化率随温度的变化，故A正确；
B．两个反应△H均小于0，即两反应均为放热反应，当升高温度时，平衡向逆反应方向移动，草酸二甲酯的平衡转化率减小，故B说法错误；
C．由图可知，在190-195℃温度范围，随着温度升高，草酸二甲酯的转化率升高，乙醇酸甲酯的选择性几乎不变，故出口乙醇酸甲酯的量会不断增多，故C说法正确；
D．在190-210℃温度范围，随着温度升高，由图可知，草酸二甲酯的转化率不断增大，乙二醇的选择性不断增大，出口处的值减小且大于2，故D正确；
答案选B。
二、非选择题：共4题，共61分
14. 锌冶炼过程中产生的锌渣主要成分为铁酸锌(ZnFe2O4)和二氧化硅，以及少量的铜、铁、锌的氧化物和硫化物。利用酸溶的方法可溶出金属离子，使锌渣得到充分利用。
(1)铁酸锌酸溶。铁酸锌难溶于水，其晶胞由A、B结构按照1∶1交替累积而成，如图所示。将铁酸锌粉末投入到1L1mol·L-1H2SO4中，保温80℃，匀速搅拌。浸出液中Fe3+和Zn2+的浓度随时间的变化如表所示。
时间/h 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
c(Zn2+)/mol L-1 0.10 0.11 0.15 0.21 0.21
c(Fe3+)/mol L-1 0.12 0.13 0.16 0.21 0.30
①B结构的化学式为___。
②铁酸锌和硫酸反应的离子方程式为___。
③酸溶时，溶出效率较高的金属离子是___。
(2)锌渣酸溶。将锌渣分别在SO2—1mol·L-1H2SO4、1mol·L-1H2SO4以及SO2—H2O三种体系中实验，均保持80℃，匀速搅拌，所得结果如图所示。已知：25℃时，Ksp(FeS)=6.3×10-17；Ksp(ZnS)=2.9×10-25；Ksp(CuS)=6.3×10-36；Ksp(Cu2S)=2.5×10-48；FeS和ZnS可溶于稀硫酸，CuS和Cu2S不溶于稀硫酸。
①在SO2—H2SO4体系中，Zn2+浸出率较高的原因是___。
②在SO2—H2SO4体系中，溶渣中Cu2S的质量增加，原因是___。
【答案】 ①. [Zn0.5Fe4O4]5+或[ZnFe8O8]10+ ②. ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O ③. Zn2+ ④. 与二氧化硫体系相比，该体系溶液酸性更强、与硫酸体系相比，该体系中二氧化硫具有还原作用，SO2将Fe3+还原为Fe2+，降低了Fe3+浓度，促进反应平衡向着溶解的方向移动 ⑤. 铜的氧化物转化为铜的硫化物、+2价铜的化合物被二氧化硫还原，形成硫化亚铜
【解析】
【分析】
【详解】(1)①根据B的结构可知Zn2+分布在立方晶胞的四个顶点，根据均摊法可知一个晶胞中Zn2+的数目为4×=0.5，四个氧离子和四个Fe3+均在晶胞内部，所以一个晶胞完整的占有了4个O2-和4个Fe3+，在根据化合价代数求和可知B的化学式为[Zn0.5Fe4O4]5+或[ZnFe8O8]10+。
②A中有四个Zn2+在立方晶胞的四个顶点，一个Zn2+在体心，四个氧离子在立方晶胞内部，根据均摊法可知A的化学式为[Zn1.5O4]5-，又知道B为[Zn0.5Fe4O4]5+，所以铁酸锌的化学式为ZnFe2O4，铁酸锌和硫酸发生非氧化还原反应生成Zn2+和Fe3+，所以离子方程式为：ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O。
③ZnFe2O4中Fe3+含量为Zn2+两倍，而根据表格可知酸溶时，溶出的Fe3+量小于Zn2+的两倍，所以酸溶时，溶出效率较高的金属离子是Zn2+。
(2)①根据锌渣酸溶时发生反应：ZnFe2O4+8H+=Zn2++2Fe3++4H2O，可知酸性环境有利于锌渣的溶解，Fe3+具有较强的氧化性，会与还原性的二氧化硫反应从而降低Fe3+浓度，促进反应平衡向着溶解的方向移动。所以答案为：与二氧化硫体系相比，该体系溶液酸性更强、与硫酸体系相比，该体系中二氧化硫具有还原作用，SO2将Fe3+还原为Fe2+，降低了Fe3+浓度，促进反应平衡向着溶解的方向移动
②在酸性条件下，锌渣中的铜的氧化物转化为不溶于酸的硫化物，而二氧化硫具有较强的还原性，可以将正二价的铜还原从而形成了硫化亚铜，所以答案为：
铜的氧化物转化为铜的硫化物、+2价铜的化合物被二氧化硫还原，形成硫化亚铜。
15. 有机物F是一种新型大环芳酰胺的合成原料，可通过以下方法合成：
（1）A中采用杂化方式的碳原子有___________个。
（2）的反应类型为___________。
（3）若B直接硝化，最后主要产物的结构简式为___________。
（4）写出一种符合下列条件的B的同分异构体的结构简式：___________。
①能与溶液发生显色反应；
②分子中含有2个苯环，共有3种不同化学环境的氢原子。
（5）已知：，写出以、和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)。__________
【答案】（1）8 （2）取代反应
（3） （4）或
（5）
【解析】
【分析】由流程可知，AB的反应为取代反应，BC是进行取代位置的保护，如果直接硝化反应，会在硝基的间位上引入硝基，则达不到实验目的，CD为硝化反应，在苯环的对位上引入硝基，DE为酰胺键的水解反应，即取代反应，最后再进行硝基的还原得到最后产物；
(5) 、和为原料制备，首先要对减少两个碳原子，故先进行加成反应，再消去得到，再利用信息反应得到，继续进行酯化，最后利用A到B的反应得到最后产物。
【小问1详解】
A中苯环上的碳原子和酯基上的碳原子都采用的是杂化，故有8个碳原子采用杂化；
【小问2详解】
对比D和E的结构可知，D在酸性条件下发生水解反应得到E，反应类型为取代反应；
【小问3详解】
B到C时为了在苯环的对位上引入基团，若B直接硝化，则会在B的苯环上的间位上引入硝基，则最后得到的产物会是；
【小问4详解】
B的结构简式为，其同分异构体能与溶液发生显色反应，说明有酚羟基，分子中含有2个苯环，则刚好把碳原子和不饱和度用完，说明其侧链为两个氨基和两个酚羟基，共有3种不同化学环境的氢原子，则结构为对称结构，故满足条件的同分异构体有或；
【小问5详解】
、和为原料制备；上的碳原子要减少2个，则先与溴单质发生加成反应得到，再发生消去反应得到，再利用信息反应得到，再与酯化得到，最后利用流程图中A到B的反应得到目标产物；设计的合成路线图为：。
【点睛】考查有机物合成、官能团结构、限制条件同分异构体书写等，(5)路线设计，需要学生利用题目给予的信息、转化关系中隐含的信息，为易错点、难点，较好的考查学生对知识的迁移运用。
16. 以废旧锂离子电池的正极材料[活性物质为(x≤1)、附着物为炭黑、聚乙烯醇粘合剂、淀粉等]为原料，制备纳米钴粉和。
（1）预处理。将正极材料研磨成粉末后进行高温煆烧。高温抜烧的目的是___________。
（2）浸出。将煅烧后的粉末(含和少量难溶杂质)与硫酸混合，得到悬浊液，加入如图1所示的烧瓶中。控制温度为75℃，边搅拌边通过分液漏斗滴加双氧水，充分反应后，滤去少量固体残渣，得到、和硫酸的混合溶液。漫出实验中当观察到___________，以判断反应结束，不再滴加双氧水。
（3）制钴粉。向浸出后的溶液中加入调节，接着加入可以制取单质钴粉，同时有生成。已知不同时(Ⅱ)的物种分布图如图2所示。可以和柠檬酸根离子生成配合物。
①写出时制钴粉的离子方程式：___________。
②后所制钴粉中由于含有而导致纯度降低。若向的溶液中加入柠檬酸钠，可以提高钴粉的纯度，原因是___________。
（4）请补充完整由浸取后滤液先制备，并进一步制取的实验方案：取浸取后滤液，___________，得到。[已知：易溶于水，难溶于水，在空气中加热时的固体残留率)与随温度的变化如图3所示。实验中须使用的试剂有溶液、溶液]
（5）用下列实验可以测定的组成：
实验1：准确称取一定质量的样品，加入盐酸，加热至固体完全溶解(溶液中的金属离子只存在和)，冷却后转移到容量瓶中并定容至。
实验2：移取实验1容量瓶中溶液，加入指示剂，用溶液滴定至终点(滴定反应为)，平行滴定3次，平均消耗EDTA溶液。
实验3：准确称取与实验1中等质量的样品，加入一定量的硝酸和溶液，加热至固体完全溶解。冷却后转移到容量瓶中并定容至。移取溶液，通过火焰原子吸收光谱法测定其中浓度为。
计算化学式中x的值，并写出计算过程___________。
【答案】（1）除去正极材料中的炭黑、聚乙烯醇、淀粉等有机物
（2）圆底烧瓶中不再产生气泡
（3） ①. ②. 与柠檬酸钠反应生成配合物，能抑制生成[或促进溶解]
（4）边搅拌边加入溶液，当静置后向上层清液中加入溶液不再产生沉淀时，停止滴加，过滤，用蒸馏水洗涤至取最后一次洗涤滤液加入溶液时无沉淀生成，将固体在下加热，当残余固体质量不再发生变化后停止加热
（5）0.6
【解析】
【分析】将正极材料预处理，除去附着在正极材料表面的炭黑、聚乙烯醇、淀粉等物质，然后将煅烧后含有粉末与硫酸混合，并控制温度为75℃，边搅拌边通过分液漏斗滴加双氧水，充分反应产生、，再向浸出液中加入氢氧化钠调节，接着加入可以制取单质钴粉，同时有生成。由浸取后滤液先制备，并进一步制取；
【小问1详解】
预处理时，将正极材料研磨成粉末后进行高温煅烧，除去附着在正极材料表面的炭黑、聚乙烯醇、淀粉等物质，所以高温煅烧的目的是：除去正极材料中的炭黑、聚乙烯醇、淀粉等有机物；
【小问2详解】
浸出过程，向煅烧后含的粉末中加入硫酸溶液，控制温度为75℃，边搅拌边通过分液漏斗滴加双氧水，充分反应后，滤去少量固体残渣，得到、和硫酸的混合溶液。浸出实验中当观察到不再有气泡产生时，说明反应完成，此时不再滴加双氧水。
【小问3详解】
①根据图示可知在溶液pH=9时，溶液中Co元素主要存在形式为,与在碱性条件下发生氧化还原反应产生Co单质、N2和H2O，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得该反应的离子方程式为：；
②当溶液后所制钴粉中由于含有Co(OH)2而导致纯度降低。若向的溶液中加入，Co2+与柠檬酸钠反应生成配合物，能抑制Co(OH)2的生成或促进Co(OH)2的溶解，从而可提高钴粉的纯度。
【小问4详解】
浸取后得到、和硫酸的混合溶液。变搅拌边加入溶液，使Co2+反应转化为沉淀。静置，向上层清液中加入溶液不再产生沉淀时，说明Co2+反应完全，停止滴加溶液。过滤，用蒸馏水洗涤后，取最后一次洗涤液加入溶液时无沉淀生成，说明洗涤液中无,固体已经洗涤干净，根据Co元素守恒，100g完全转化为时固体质量m()=，因此当固体残留率为43.90%时，完全转化为。因此将固体在400-800℃下加热，当残余固体质量不再发生变化后停止加热，得到。
【小问5详解】
样品中n(Co2+)=0.01mol/L×25.00ml×10-3×100ml÷25ml=1×10-3mol，
样品中n(Li+)=6.000×10-3mol/L×10.00ml×10-3×100ml÷10ml=6×10-4mol，，x=0.6。
17. 乙苯被吸附在催化剂表面发生脱氢可生成苯乙烯、苯甲醛等，生成苯乙烯的相关反应如下。
反应1：C6H5CH2CH3(g)=C6H5CH=CH2(g)+H2(g) △H1=117.6kJ mol-1
反应2：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=41.2kJ mol-1
反应3：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-483.6kJ mol-1
（1）反应4：C6H5CH2CH3(g)+O2(g)=C6H5CH=CH2(g)+H2O(g) △H4=_______kJ mol-1。
（2）较低温度下，向乙苯脱氢的反应体系中加入少量O2，乙苯平衡转化率较高而苯乙烯的选择性较低，其原因可能是________。
（3）向乙苯脱氢反应体系中加入CO2，乙苯转化率与体系中CO2分压强的关系如图1所示。随CO2的增加，乙苯转化率先增大后减小的可能原因为_______。
（4）研究发现在V2O5/MgO催化剂表面进行CO2的乙苯脱氢反应中，V(+5价)是反应的活性中心，转化过程如图2所示。
①转化Ⅰ发生反应的化学方程式为_______。反应一段时间后，催化剂活性有所下降，原因可能有反应过程产生的积碳覆盖在活性中心表面和_______。
②简述转化Ⅱ的作用_______。
③CO2参与的乙苯脱氢机理如图3所示(α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置；A、B为催化剂的活性位点，其中A位点带部分正电荷，B1、B2位点带部分负电荷)。
图中所示反应机理中步骤Ⅰ和步骤Ⅱ可描述为________。
【答案】（1）-124.2
（2）加入少量O2，H2与O2反应放热，氢气浓度减小和体系温度升高都使反应1平衡右移使乙苯转化率升高，但温度升高，苯乙烯(或乙苯)被进一步氧化成苯乙醛等副产物
（3）前一阶段，随着CO2分压强增大，反应2的平衡正向移动，降低了c(H2)，促进反应1正向进行，使乙苯转化率增大。当CO2分压强过大多时，CO2占据了催化剂表面，使催化剂表面吸附的乙苯减少，乙苯转化率下降
（4） ①. 2+V2O5/MgO→2+V2O3/MgO+2H2O ②. 催化剂中V(+5价)的含量减少 ③. 将V2O3转化为V2O5，使催化剂获得再生，同时可以消除积碳 ④. 乙苯α－H带部分正电荷，被带部分负电荷的B1位点吸引，随后解离出H+并吸附在B1位点上；B1位点上的H+与B2位点上CO2中带部分负电荷的O作用生成生成，带部分正电荷的C吸附在带部分负电荷的B2位点上
【解析】
【小问1详解】
由盖斯定律得反应4=反应1+反应3，则△H4=△H1+△H3=117.6-483.6×=-124.2kJ mol-1。
【小问2详解】
氧气参与了反应3，从反应3进行分析解释有利于反应1平衡正向因素。加入少量O2，H2与O2反应放热，氢气浓度减小和体系温度升高都使反应1平衡右移使乙苯转化率升高，但温度升高，苯乙烯(或乙苯)被进一步氧化成苯乙醛等副产物
【小问3详解】
CO2参与了反应2，且消耗H2间接减少了反应1的产物。前一阶段，随着CO2分压强增大，反应2的平衡正向移动，降低了c(H2)，促进反应1正向进行，使乙苯转化率增大。当CO2分压强过大多时，CO2占据了催化剂表面，使催化剂表面吸附的乙苯减少，乙苯转化率下降。
【小问4详解】
①从图看，步骤Ⅰ是V2O5将乙苯氧化为苯乙烯而自身还原为V2O3，反应为2+V2O5/MgO→2 +V2O3/MgO+2H2O。从图看V2O5/MgO为催化剂，催化活性降低可能是催化剂中V(+5价)的含量减少。
②转化Ⅱ中CO2将V2O3转变为V2O5，所以将V2O3转化为V2O5，使催化剂获得再生，同时可以消除积碳。
③图中标注电性，可以从静电吸引的角度阐述这一过程。乙苯α－H带部分正电荷，被带部分负电荷的B1位点吸引，随后解离出H+并吸附在B1位点上；B1位点上的H+与B2位点上CO2中带部分负电荷的O作用生成生成，带部分正电荷的C吸附在带部分负电荷的B2位点上。