近三年全国课标Ⅱ卷化学试题解析、分类与综评
皖智教育 胡征善
一、综评
三年的全国课标Ⅱ卷化学试题以能力立意为主 ( http: / / www.21cnjy.com )导,在考查基础知识、基本技能和基本方法的基础上,全面检测考生的化学科学素养,注重对考生接受、吸收、整合化学信息的能力,分析问题和解决化学问题的能力,化学实验和探究能力的考查,有利于高校选拔人才、有利于中学实施素质教育。
试卷结构、题型、长度设计合理,难度适宜,有 ( http: / / www.21cnjy.com )较好的信度、效度和区分度。试题呈现方式多样,情境新颖,设问灵活,参考答案规范简洁,赋分合理,可操作性强。
试卷结构包括7道选择题(42分)、三道必考 ( http: / / www.21cnjy.com )题(43分)和三道选考题(三选一,各15分)。7道选择题常涉及“元素及其化合物的性质与用途”、“物质的量与阿伏加德罗常数的关系”、“化学实验”、“有机化学”、“电解质溶液”、“电化学”、“化学反应与能量”、“物质结构与性质”等内容。三道必考题常涉及“综合实验”、“元素及其化合物(生产工艺、实验流程或性质推断)”、“化学反应原理(反应与能量、速率与平衡)”。“三选一”的选考题包括“”化学与技术”、“物质结构与性质”和“有机化学基础”。
2016年安徽高考将使用全 ( http: / / www.21cnjy.com )国课标卷,历年课标Ⅱ卷化学题对备考复习将有很大帮助。本文将2013年~2015年三年全国高考课标Ⅱ卷化学试题进行分类比较、解析点评。
二、分类比较、解析点评
将三年全国课标Ⅱ卷化学试题按考点进行分 ( http: / / www.21cnjy.com )类,并进行比较,以利明晰高考命题思路和命题方向;对试题进行解析与点评,以便明辨考试内容与命题形式,以便明确解题方法与解题技巧,训练和掌握突破难点的“切入口”,以便理解考试重点,找准撬动高效复习的“着力点”。
选择题
一、元素及其化合物
2015年7.食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。下列说法错误的是
A.硅胶可用作食品干燥剂
B.P2O5不可用作食品干燥剂
C.六水合氯化钙可用作食品干燥剂
D.加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂
2014年7.下列过程没有发生化学反应的是
A.用活性炭去除冰箱中的异味
B.用热碱水清除炊具上残留的油污
C.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保存水果
D.用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装
2014年9.下列反应中,反应后固体物质增重的是
A.氢气通过灼热的CuO粉末 B.二氧化碳通过Na2O2粉末
C.铝与Fe2O3发生铝热反应 D.将锌粒投入Cu(NO3)2溶液
【考点】以生活和实验中的化学现象或事实,考查常见物质的性质与用途。
二、有机化学
2015年8.某羧酸酯的分子式为C18H26O5,1 mol该酯完全水解可得到1 mol羧酸和2 mol乙醇,该羧酸的分子式为
A.C14H18O5 B.C14H16O4 C.C14H22O5 D.C14H10O5
【解析】酯分子中每含1个酯基,比组 ( http: / / www.21cnjy.com )成该酯的羧酸和醇少2个H和1个O。因为C18H26O5含2个酯基,即羧酸分子式=C18H26O5+4H+2O—2C2H6O=C18H18O5
2015年11.分子式为C5H10O2并能与饱和NaHCO3溶液反应放出气体的有机物有(不含立体异构)
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
【解析】根据题意C5H10O2分子中含—COOH,是含丁基的羧酸,丁基的同分异构体有4种。
【点评】一年的考试中同时出现2道有机选择题, ( http: / / www.21cnjy.com )若选考题又选取《有机化学基础》考题,这样一来有机化学知识就占了31分,是否比分失调?是否体现出高考的公平?
2014年8.四联苯的一氯代物有
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
【解析】有机化合物的一取代 ( http: / / www.21cnjy.com )物的数目(不含立体异构)等于分子中等效氢原子种数。2013年7.在一定条件下,动植物油脂与醇反应可制备生物柴油,化学方程式如下:
( http: / / www.21cnjy.com )
下列叙述错误的是
A.生物柴油由可再生资源制得 B.生物柴油是不同酯组成的混合物
C.动植物油脂是高分子化合物 D.“地沟油”可用于制备生物柴油
2013年8.下列叙述中,错误的是
A.苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55~60℃反应生成硝基苯
B.苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷
C.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1,2-二溴乙烷
D.甲苯与氯气在光照下反应主要生成2,4-二氯甲苯
【考点】考查有机化学基础知识,涉及有机分子的组成、基本有机反应和同分异构体的概念。
三、物质结构与性质
2015年9.原子序数依 ( http: / / www.21cnjy.com )次增大的元素a、b、c、d,它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。a-的电子层结构与氦相同,b和c的次外层有8个电子,c-和d+的电子层结构相同。下列叙述错误的是
A.元素的非金属性次序为c>b>a
B.a和其他3种元素均能形成共价化合物
C.d和其他3种元素均能形成离子化合物
D.元素a、b、c各自最高和最低化合价的代数和分别为0、4、6
【考点】要求根据元素周期律(表)进行元素的推断,涉及元素及其化合物性质的正误判断。
四、物质的量与阿伏加德罗常数的关系
2015年10.NA代表阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A.60 g丙醇中存在的共价键总数为10NA
B.1 L0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中HCO3-和CO32-离子数之和为0.1NA
C.钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23 g钠充分燃烧时转移电子数为1NA
D.235g核素U发生裂变反应:U+nSr+U+10n净产生的中子(n)数为10NA
【解析】B选项:考查物料守恒,c(Na ( http: / / www.21cnjy.com )+)=c(HCO3-)+c(CO32-)+c(H2CO3),已知溶液体积为1L,则有n(Na+)=n(HCO3-)+n(CO32-)+n(H2CO3)=0.1 mol,缺H2CO3项,故错误。
D选项:根据核裂变反应可知,1个U裂变后净增9个中子。
2013年9.N0为阿伏伽德罗常数的值.下列叙述正确的是
A.1.0 L1.0 mo1·L-1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2N0
B.12g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5N0
C.25℃时pH=13的NaOH溶液中含有OH一的数目为0.1N0
D.1 mol的羟基与1 mol的氢氧根离子所含电子数均为9N0
【解析】B选项:有2种分析方法:(1) ( http: / / www.21cnjy.com )点法:在石墨烯中,每个碳原子被3个正六边形共用,每个正六边形分摊2个C原子,所以含1 mol C原子的石墨烯中约有0.5 mol 正六边形。(2)边法:在石墨烯中,每个碳原子被3条边共用且每条边占2个C原子,即每个碳原子分摊1.5条边,而每条边被2个正六边形共用,所以1 mol C原子的石墨烯中约有1.5 mol×2÷6=0.5 mol 正六边形。
C选项:已知溶液的c(OH—)而未知如的体积,无法确定OH—数目。
【考点】围绕物质的量与微粒数的关系进行相关计算。涉及物质的组成与结构、盐的水解、氧化还原反应反应的电子转移等知识。
五、化学实验
2015年13.用右图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与实际相符的是
选项 ①中物质 ②中物质 预测②中的现象
A 稀盐酸 碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液 立即产生气泡
B 浓硝酸 用砂纸打磨过的铝条 产生红棕色气体
C 氯化铝溶液 浓氢氧化钠溶液 产生大量白色沉淀
D 草酸溶液 高锰酸钾酸性溶液 溶液逐渐褪色
2015年12.海水开发利用的部分过程如图所示。下列说法错误的是
( http: / / www.21cnjy.com )
A.向苦卤中通入Cl2是为了提取溴
B.粗盐可采用除杂和重结晶等过程提纯
C.工业生产常选用NaOH作为沉淀剂
D.富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴,再用SO2将其还原吸收
2014年10.下列图示实验正确的是
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
【考点】以教材中涉及的实验内容、生 ( http: / / www.21cnjy.com )产生活中的化学现象或事实为载体,考查化学实验的基本知识和技能,要求对相关叙述、实验现象和实验装置作出判断或解释。
六、电化学
2014年12.2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是
A.a为电池的正极
B.电池充电反应为LiMn2O4Li1-xMn2O4+xLi
C.放电时,a极锂的化合价发生变化
D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移
2013年11.“ZEBRA”蓄电池的结 ( http: / / www.21cnjy.com )构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是
A.电池反应中有NaCl生成
B.电池的总反应是金属钠还原三个铝离子
C.正极反应为:NiCl2+2e-=Ni+2Cl-
D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动
【考点】要求根据原电池原理分析新型化学电源的工作原理,判断电池的正负极、书写电极反应和电池反应以及电解质溶液中离子的迁移。
七、电解质溶液
2014年11.一定温度下,下列溶液的离子浓度关系式正确的是
A.pH=5的H2S溶液中,c(H+)=c(HS-)=1×10—5 mol·L—1
B.pH=a的氨水溶液,稀释10倍后,其pH=b,则a=b+1
C.pH=2的H2C2O4溶液与pH=12的NaOH溶液任意比例混合:
c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O4-)
D.pH相同的①CH3COONa ②NaHCO3 ③NaClO三种溶液的c(Na+):①>②>③
【解析】A选项:氢硫酸在水中存在两步电离:H2SH++HS-,HS-H++S2—,室温时c(H+)= 1×10—5 mol·L—1>c(HS-),故错误。
B选项:若是pH=a的强碱溶液,稀释10倍后,其pH=b,则a=b+1。这里是弱碱氨水,稀释10倍后,溶液pH>b,则aC选项:因为H2C2O4是弱酸,c( ( http: / / www.21cnjy.com )H2C2O4)>1×10—2 mol·L—1,与pH=12的NaOH溶液混合,因溶液体积没有确定,混合后可以是Na2C2O4溶液、也可以是H2C2O4和Na2C2O4、Na2C2O4和NaOH的混合溶液,但无论何种情况,都遵守电荷守恒原则:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+ c(HC2O4-)+2c(C2O42—),故错误。
采用淘汰法,本题只能选D。但是D也不是本题的选项!!!
【评析D选项】如果是判断:pH相同的① ( http: / / www.21cnjy.com )CH3COONa ②NaF(HF的Ka=3.5×10—4) ③NaClO三种溶液的c(Na+)大小。根据“越弱越水解,溶液pH越大”可知:同浓度时,溶液pH:③>①>②;当溶液pH相同时,溶液的浓度则c(Na+)的正确排序是②>①>③。
但是本题题给的是“①CH3COONa ②NaHCO3 ③NaClO三种溶液”,问题就出在NaHCO3上,因为在水中既存在水解:
HCO3—+H2OH2CO3+OH—,
又存在电离:
HCO3—H++HCO3—
因此不能只根据K1=4.3×1 ( http: / / www.21cnjy.com )0—7来作为HCO3—水解产生c(OH—)的判断依据,还要同时考虑HCO3—的电离,根据其水解与水解两种作用来判断溶液中c(OH—)。
根据实验结果:室温下0.1 mol ( http: / / www.21cnjy.com )/L的①CH3COONa溶液、②NaHCO3溶液和③NaClO溶液分别为8.9、8.4和10.3。所以当溶液pH相同时,溶液中c(Na+)的正确排序是②>①>③。
【考点】本题主要考查电解质在水中的行为,涉 ( http: / / www.21cnjy.com )及氢硫酸的两级电离、溶液c(H+)与pH的换算、氨水的稀释、混合电解质溶液的电荷守恒式和弱酸盐溶液浓度与溶液pH的关系。
2013年10.能正确表示下列反应的离子方程式是
A.浓盐酸与铁屑反应:2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑
B.钠与CuSO4溶液反应:2Na+Cu2+=Cu↓+2Na+
C.NaHCO3溶液与稀H2SO4反应:CO32—+2H+=H2O+CO2↑
D.向FeCl3溶液中加入Mg(OH)2:3Mg(OH)2+2Fe3+=2Fe(OH)3+3Mg2+
【点评】D选项的反应方程式最好表示为:3Mg(OH)2(s)+2Fe3+(aq)=2Fe(OH)3(s)+3Mg2+(aq)
2013年13.室温时,M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH—(aq),Ksp=a。c(M2+)=b mol·L—1时,溶液的pH等于
A. QUOTE EMBED Equation.DSMT4 B. EMBED Equation.DSMT4 C.14+ EMBED Equation.DSMT4 D.14+ EMBED Equation.DSMT4
【解析】根据Ksp的定义可知,c2(OH—)=a/b,两边取负对数2pOH=—lga/b,根据pH=14—pOH,有14+。
【考点】考查电解质溶液的稀释 ( http: / / www.21cnjy.com ),弱电解质的电离,电荷守恒,酸碱混合溶液组成的判断,沉淀的溶解平衡相关计算及其沉淀的转化,离子方程式的正误判断。
八、化学反应与能量
2014年13.室温下,将1mol的C ( http: / / www.21cnjy.com )uSO4·5H2O(s)溶于水会使溶液温度降低,热效应为△H1,将1mol的CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,热效应为△H2;CuSO4·5H2O受热分解的化学方程式为:CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)+5H2O(l),热效应为△H3。则下列判断正确的是
A.△H2>△H3 B.△H1<△H3
C.△H1+△H3=△H2 D.△H1+△H2>△H3
【解析】根据题意,转化为如下图示:
CuSO4·5H2O(s) CuSO4溶液
CuSO4(s)
又因为CuSO4·5H2O(s)溶于水 ( http: / / www.21cnjy.com )会使溶液温度降低,△H1>0,则有△H1=△H2+△H3>0。CuSO4(s)溶于水会使溶液温度升高,△H2<0,所以△H3=△H1—△H2>0。
2013年12.在1200℃时,天然气脱硫工艺中会发生下列反应
H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g) △H1 2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g) △H2
H2S(g)+O2(g)=S(g)+H2O(g) △H3 2S(g)=S2(g) △H4
则△H4的正确表达式为
A.△H4=(△H1+△H2—3△H3) B.△H4=(3△H3—△H1—△H2)
C.△H4=(△H1+△H2—3△H3) D.△H4=(△H1—△H2—3△H3)
【解析】将反应(1)+反应(2)—3×反应(3)得:3S(g)=3/2S2(g),再根据×2/3,可求得△H4,故选A。
也可对题给的3个热化学方程式作如下处理:
S(g)+H2O(g)=H2S(g)+O2(g) —△H3 )×2
2H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+2H2O(g) △H2 )×2/3
H2S(g)+O2(g)=SO2(g)+H2O(g) △H1 )×2/3
2S(g)=S2(g) △H4=2/3(△H1+△H2)—2△H3
【考点】考查化学反应与能量,并根据盖斯定律进行相关的计算。
必考题
元素及其化合物(生产工艺或性质推断)
2015年26.(14分)酸性锌锰干电池 ( http: / / www.21cnjy.com )是一种一次电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是有碳粉,二氧化锰,氯化锌和氯化铵等组成的填充物,该电池在放电过程产生MnOOH,回收处理该废电池可以得到多种化工原料,有关数据下表所示:
溶解度/(g/100g水)
温度/℃化合物 0 20 40 60 80 100
NH4Cl 29.3 37.2 45.8 55.3 65.6 77.3
ZnCl2 343 395 452 488 541 614
化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3
Ksp近似值 10—17 10—17 10—39
回答下列问题:
(1)该电池的正极反应式为 ,电池反应的离子方程式为:
(2)维持电流强度为0.5A,电池工作5分钟,理论消耗Zn g。(已知F=96500 C/mol)
(3)废电池糊状填充物加水处理后,过滤,滤液 ( http: / / www.21cnjy.com )中主要有ZnCl2和NH4Cl,两者可以通过____分离回收,滤渣的主要成分是MnO2、______和 ,欲从中得到较纯的二氧化锰,最简便的方法是 ,其原理是 。
(4)用废电池的锌皮制作ZnSO4· ( http: / / www.21cnjy.com )7H2O,需去除少量杂质铁,其方法是:加稀H2SO4和H2O2,溶解,铁变为 ,加碱调节至pH为 ,铁刚好完全沉淀(离子浓度小于1×10—5mol/L时,即可认为该离子沉淀完全)。继续加碱调节至pH为 ,锌开始沉淀(假定Zn2+浓度为0.1 mol/L)。若上述过程不加H2O2的后果是 ,原因是 。
【答案】26.(14分)
(1)MnO2+H++e—==MnOOH 2MnO2+Zn+2H+==MnOOH+Zn2+
(每空1分,共2分)
(注:式中Zn2+可写为Zn(NH3)42+,Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为NH4+)
(2)0.05 (2分)
(3)加热浓缩、冷却结晶? 碳粉 MnOOH 空气中加热
碳粉转变为CO2,MnOOH氧化为MnO2 (每空1分,共5分)
(4)Fe3+ 2.7 6 Zn2+和Fe2+分离不开 Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近
(每空1分,共5分)
【解析】(2)根据电路中电荷守恒:0. ( http: / / www.21cnjy.com )5A×5 min×60 s/min=96500C/mol×2m(Zn)/65,m(Zn)=0.05 g。
(3)根据ZnCl2和NH4Cl的溶解度 ( http: / / www.21cnjy.com )比较,加热浓缩,趁热过滤,得到较纯净的NH4Cl,将滤液冷却,析出大量的ZnCl2(同时也有少量NH4Cl析出)——若得到纯净的ZnCl2,需再重复上述操作。这种分离方法称之为重结晶。因此本题答案应为“重结晶”。而答案的“加热浓缩、冷却结晶”是适应从含有少量NH4Cl的ZnCl2溶液中得到ZnCl2晶体,而不是分离ZnCl2和NH4Cl。
(4)欲使Fe3+完全沉淀为Fe( ( http: / / www.21cnjy.com )OH)3,溶液中c(Fe3+)=1×10—5mol/L,Ksp[Fe(OH)3]=10—39,c3(OH—)=10—34(mol/L)3,c(OH—)=10—34/3mol/L,pOH=11.3,pH=2.7。
欲使c(Zn2+)=0.1 mol/ ( http: / / www.21cnjy.com )L开始沉淀为Zn(OH)2, Ksp[Zn(OH)2]=10—17,c2(OH—)=10—16 (mol/L)2,c(OH—)=10—8mol/L,pOH=8,pH=6。
2014年27.(15分)
(1)铅是碳的同族元素,比碳多4个电子层。铅在元素周期表的位置为第 周期第
___族;PbO2的酸性比CO2的酸性 (填“强”或“弱”)。
(2)PbO2与浓盐酸共热生成黄绿色气体,反应的化学方程式为 。
(3)PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液 ( http: / / www.21cnjy.com )反应制得,反应的离子方程式为_______________;PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生反应的电极反应式为_______________,阴极上观察到的现象是 ;若电解液中不加入Cu(NO3)2,阴极发生的电极反应式为______________________,这样做的主要缺点是 。
(4)PbO2在加热过程发生 ( http: / / www.21cnjy.com )分解的失重曲线如下图所示,已知失重曲线上的a点为样品失重的4.0%[即(样品起始质量—a点固体质量)/样品起始质量×100%的残留固体]。若a点固体组成表示为PbOx或mPbO2·nPbO,列式计算x值和m∶n值 。
【答案】(1)①六 ②IVA ③弱
(2)PbO2+4HCl(浓)====PbCl2+Cl2↑+2H2O
(3)PbO+ClO—=PbO2+Cl— Pb2++2H2O—2e—=PbO2↓+4H+
石墨上包上铜镀层 Pb2++2e—=Pb↓ 不能有效利用Pb2+
(4)2/3
【解析】(3)用石墨为电极 ( http: / / www.21cnjy.com ),电解Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液制取PbO2的电极反应:因为氧化性Cu2+>Pb2+,在弱酸性溶液中NO3—氧化性也很弱,所以阴极上是Cu2+放电Cu2++
2e—==Cu,加入Cu2+的目的就是防止 ( http: / / www.21cnjy.com )Pb2+放电或减少Pb2+的放电机会;又因为还原性Pb2+>H2O,在阳极是Pb2+放电生成PbO2。
(4)设参与反应的PbO2为1 mol(即2 ( http: / / www.21cnjy.com )39 g),受热分解至a点时,失去O的物质的量为239 g×4.0%/16 g·mol—1=0.6 mol,即生成PbO的物质的量为0.6 mol,根据Pb守恒,还有0.4 molPbO2未分解,所以m∶n=0.4∶0.6=2∶3。
或设加热前PbO2的质量为100 g,a点失 ( http: / / www.21cnjy.com )O质量4 g即n(O)=n(PbO)=0.25 mol,m(PbO)=55.75 g,m(PbO2)=96 g—55.75 g=40.25 g(即0.168 mol),m∶n=0.168∶0.25=2∶3。
【商榷】根据某些物质以氧化物 ( http: / / www.21cnjy.com )形式表示的要求,碱性氧化物·酸性氧化物·结晶水;同一元素不同的氧化物的酸碱性:高价氧化物偏酸性(或碱性弱),低价氧化物偏碱性(或酸性弱),因此题给的表示式不宜为mPbO2·nPbO,而应为nPbO·mPbO2。
2013年27.(14分)
氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe(Ⅱ),Mn(Ⅱ),Ni(Ⅱ)等杂质)的流程如下:
( http: / / www.21cnjy.com )
提示:在本实验条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化;高锰酸钾的还原产物是MnO2
回答下列问题:
(1)反应②中除掉的杂质离子是 ,发生反应的离子方程式为______________。
加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是__________________。
(2)反应③的反应类型为 ,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有 。
(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是 。
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。取干燥后的滤饼11.2 g,煅烧后可得到产品8.1 g,则x等于 。
【答案】(1)Fe2+和Mn2+(2分)
MnO4—+3Fe2++7H2O==3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+ (2分)
2MnO4—+3Mn2++2H2O==5MnO2↓+4H+ (2分)
Fe3+和Mn2+不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质 (2分)
(2)置换反应 镍 (每空1分,共2分)
(3)去少量水洗液于试管中,滴入 ( http: / / www.21cnjy.com )1~2滴洗硝酸,再滴入硝酸银溶液,若无白色沉淀,则说明沉淀已洗涤干净 (2分)
(4)1 (2分)
【解析】(4)煅烧后得到ZnO0.10 m ( http: / / www.21cnjy.com )ol,根据Zn守恒,有n[ZnCO3·xZn(OH)2]=0.05 mol,则Mr[ZnCO3·xZn(OH)2]=224,所以x=1。
【考点剖析】以生产工艺或实验流程为载体 ( http: / / www.21cnjy.com ),创设命题背景和情境,考查元素及其化合物的性质,要求书写并配平化学方程式(离子方程式、电极反应式等)、根据物质组成或反应围绕物质的量进行相关的计算、并根据工艺(或实验)流程,回答相关的实验问题。
化学反应原理(化学反应与能量、化学反应速率与化学平衡)
2015年27.(14分)
甲醇是重要的化工原料,又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,发生的主反应如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题:
(1)已知反应①中的相关的化学键键能数据如下:
化学键 H-H C-O CO H-O C-H
E/(kJ·mol—1) 436 343 1076 465 413
由此计算△H1= kJ·mol—1;已知△H2=—58 kJ·mol—1,则△H3= kJ·mol—1
(2)反应①的化学平衡常数K的表达 ( http: / / www.21cnjy.com )式为 ;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母),其判断理由是 。
( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
(3)合成气的组成n(H2)/n ( http: / / www.21cnjy.com )(CO+CO2)=2.60时体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而 (填“增大”或“减小”),其原因是 。图2中的压强由大到小为_____,其判断理由是_____。
【答案】(1)—99 +41 (每空2分,共4分)
(2)(或) (1分)
a 反应①为放热反应,平衡常数数值应随温度升高变小(每空1分,共2分)
(3)减小 升高温度时,反应①为放 ( http: / / www.21cnjy.com )热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应③为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低 (1分,2分,共3分)
相同温度下,由于反应①为气体分分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应③为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高 (每空2分,共4分)
【解析】(1)对于气体反应,反应焓变与气体物质的键能关系:
△H≈ΣE(反应物)—ΣE(产物)
故有△H1=E(C O)+2E ( http: / / www.21cnjy.com )(H—H)—[3E(C—H)+E(C—O)+E(O—H)]=—99 kJ/mol,△H3=△H2—△H1=+41 kJ/mol。
(2)要判断K随温度变化关系,必须依据△H1的判断(计算)正确。
(3)α(CO)值随温度、压强变化而变化,必须抓住温度或压强的变化,同时对反应①、③平衡的影响。
2014年26.(13分)在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N2O4(g) 2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。
回答下列问题:
(1)反应的△H 0(填“大于” ( http: / / www.21cnjy.com )“小于”);100℃时,体系中各物质浓度随时间变化如右图所示。在0~60s时段,反应速率v(N2O4)为 mol L—1 s—1反应的平衡常数K1为 。
(2)100℃时达到平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020 mol L—1 s—1的平均速率降低,经10s又达到平衡。
a.T 100℃(填“大于”“小于”),判断理由是 。
b.列式计算温度T是反应的平衡常数K2 。
(3)温度T时反应达平衡后,将反应容器 ( http: / / www.21cnjy.com )的容积减少一半,平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是 。
【答案与解析】(1)大于 0.0010 0.36 mol/L
(2)a.大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高
b.平衡时,c(NO2)=0.120 mol·L—1 +0.0020 mol·L—1·s—1×10s×2=0.16 mol·L—1
c(N2O4)=0.040 mol·L—1-0.0020 mol·L—1·s—1×10 s =0.020 mol·L—1
K2= =1.3mol·L—1
(3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动
2013年28.(14号)
在1.0 L密闭容器中放入0.10 molA(g),在一定温度进行如下反应:
A(g)B(g)+C(g) △H=+85.1 kJ·mol—1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:
时间t/h 0 1 2 4 8 16 20 25 30
总压强p/100kPa 4.91 5.58 6.32 7.31 8.54 9.50 9.52 9.53 9.53
回答下列问题:
(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为 。
(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为 。
平衡时A的转化率为 ,列式并计算反应的平衡常数K 。
(3)①由总压强p和起始压强p0表 ( http: / / www.21cnjy.com )示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A),n总= mol,n(A)= mol。
②下表为反应物A浓度与反应时间的数据,计算a= 。
反应时间t/h 0 4 8 16
c(A)/(mol·L—1) 0.10 a 0.026 0.0065
分析该反应中反应物的浓度 ( http: / / www.21cnjy.com )c(A)变化与时间间隔(△t)的规律,得出的结论是 ,由此规律推出反应在12 h时反应物的浓度c(A)为 mol·L—1。
【答案与解析】(1)升高温度、降低压强 (2分)
(2)( —1)×100% 94.1% (每空1分,共2分)
A(g) B(g) + C(g)
起始浓度(mol/L) 0.10 0 0
平衡浓度(mol/L) 0.10(1—0.941) 0.10×0.941 0.10×0.941
K= =1.5 mol/L (3分)
(3)①0.1× 0.1×(2— ) (每空1分,共2分)
根据第(2)小题α(A)的表达式知:反应A已转化了0.1( —1) mol,由化
学方程式知:n总=0.1 mol+ ( http: / / www.21cnjy.com )0.1( —1) mol=0.1× mol。n(A)=0.1 mol—0.1( —1)
mol=0.1(2— ) mol。
②0.051 (2分)
将p=7.31和p0=4.91(100kPa)代入n(A)的计算式可求得。
达到平衡前每间隔4 h,c(A)减少约一半 (2分)
0.013 (1分)
【点拨】本题需要有一个思维转换,将习惯于物质的量的计算转换为以压强表示的计算,因为同T恒V时,气体的物质的量之比等于压强之比。
【考点剖析】本专题考查化学反应与 ( http: / / www.21cnjy.com )能量、反应速率和化学平衡,要求计算反应焓变或根据焓变判断温度对平衡的影响;要求综合分析题给数据或坐标图,进行有关速率和平衡常数的计算;要求能综合运用阿伏加德罗定律进行相关气体性质的讨论。试题难度往往较大。
化学综合实验
2015年28.(15分)二氧化氯(ClO2,黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂,答下列问題:
(1)工业上可用KC1O3与Na2 ( http: / / www.21cnjy.com )SO3在H2SO4存在下制得ClO2,该反应氧化剂与还原剂物质的量之比为 。
(2)实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料,通过以下过程制备ClO2:
①电解时发生反应的化学方程式为 。
②溶液X中大量存在的阴离子有__________。
③除去ClO2中的NH3可选用的试剂是 (填标号)。
a.水 b.碱石灰 c.浓硫酸 d.饱和食盐水
(3)用右图装置可以测定混合气中ClO2的含量:
Ⅰ.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50 mL水溶解后,再加入3 mL稀硫酸:
Ⅱ.在玻璃液封装置中加入水,使液面没过玻璃液封管的管口;
Ⅲ.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收;
Ⅳ.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中;
Ⅴ.用0.1000 mol ( http: / / www.21cnjy.com )·L—1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O32—=2I—+S4O62—),指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中:
①锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为 。
②玻璃液封装置的作用是 。
③V中加入的指示剂通常为 ,滴定至终点的现象是 。
④测得混合气中ClO2的质量为 g。
(4)O2处理过的饮用水会含有一定最的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐,下列物质最适宜的是_______填标号)。
a.明矾 b.碘化钾 c.盐酸 d.硫酸亚铁
【答案】(1)2:1 (1分)
(2)①NH4Cl+2HCl=====3H2↑+NCl3 (2分)
②Cl—、OH— (2分)
③c (1分)
(3)①2ClO2+10I—+8H+==5I2+4H2O+2Cl— (2分)
②吸收残余的二氧化氯气体(避免碘的逸出) (2分)
③淀粉溶液
溶液由蓝色变为无色,且半分钟内溶液颜色不再改变(每空1分,共2分)
④0.02700 (2分)
(4)d (1分)
【点评】本题装置设置的玻璃液封 ( http: / / www.21cnjy.com )管具有新意!因为用KI酸性溶液吸收ClO2,然后用硫代硫酸钠标准溶液滴定生成的I2,必须要求吸收剂完全吸收ClO2且生成的I2不能损失。
解题技巧:由实验数据计算混合气中ClO2的质 ( http: / / www.21cnjy.com )量,根据氧化还原反应得失电子数相等的原理可快捷地求出[5n(ClO2)=n(S2O42—)]。计算结果注意有效数字的保留。
2014年28.(15分)某小组以C ( http: / / www.21cnjy.com )oCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。为测定其组成,进行如下实验。
( http: / / www.21cnjy.com )
①氨的测定:精确称取w ( http: / / www.21cnjy.com )gX,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用V1mLc1 mol·L—1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,用c2 mol·L—1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2 mLNaOH溶液。
②氯的测定:准确称取样品 ( http: / / www.21cnjy.com )X,配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定,K2CrO4溶液为指示剂,至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。
回答下列问题:
(1)装置中安全管的作用原理是 。
(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时,应使用 式滴定管,可使用的指示剂为 。
(3)样品中氨的质量分数表达式为 。
(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验,若气密性不好测定结果将 (填“偏高”或“偏低”)。
(5)测定氯的过程中,使用棕色滴定管 ( http: / / www.21cnjy.com )的原因是 ;滴定终点时,若溶液中c(Ag+)=2.0×10—5 mol·L—1,c(CrO42—)为 mol·L—1。(已知Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10—12)
(6)经测定,样品X中钴、氨、氯的物质 ( http: / / www.21cnjy.com )的量之比为1∶6∶3,钴的化合价为 ,制备X的化学方程式为 ;X的制备过程中温度不能过高的原因是 。
【答案】(1)当A中压力过大时,安全管中液面上升,使A瓶中压力稳定
(2)碱 酚酞(或甲基红)
(3)
(4)偏低
(5)防止硝酸银见光分解 2.8×10—3
(6)+3 2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2=2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O
温度过高过氧化氢分解、氨气逸出
【点评】本题涉及物质的制备和组成的测定。 ( http: / / www.21cnjy.com )涉及了H2O2、氨水、AgNO3的性质,考查酸碱滴定、沉淀滴定原理、实验装置的原理。要求根据氧化还原反应原理正确书写化学反应方程式。
2013年26.(15)
正丁醛是一种化工原料。某实验小组利用如下装置合成正丁醛。
( http: / / www.21cnjy.com )
发生的反应如下:
CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO
反应物和产物的相关数据列表如下:
沸点/℃ 密度/(g·cm—3) 水中溶解性
正丁醇 11.72 0.8109 微溶
正丁醛 75.7 0.8017 微溶
实验步骤如下:
将6.0 gNa2Cr2O7放入100 ( http: / / www.21cnjy.com ) mL烧杯中,加30 mL水溶解,再缓慢加入5 mL浓硫酸,将所得溶液小心转移至B中。在A中加入4.0 g正丁醇和几粒沸石,加热。当有蒸汽出现时,开始滴加B中溶液。滴加过程中保持反应温度为90~95℃,在E中收集90℃以下的馏分。
将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,有机层干燥后蒸馏,收集75~77℃馏分,产量2.0 g。
回答下列问题:
(1)实验中,能否将Na2Cr2O7溶液加到浓硫酸中,说明理由 。
(2)加入沸石的作用是 。若加热后发现未加沸石,应采取的正确方法是 。
(3)上述装置图中,B仪器的名称是 ,D仪器的名称是 。
(4)分液漏斗使用前必须进行的操作是 (填正确答案标号)。
a.润湿 b.干燥 c.检漏 d.标定
(5)将正丁醛粗产品置于分液漏斗中分水时,水在 层(填“上”或“下”
(6)反应温度应保持在90~95℃,其原因是 。
(7)本实验中,正丁醛的产率为 %。
【答案】(1)不能 易迸溅 (2分)
(2)防止暴沸 冷却后补加 (每空1分,共2分)
(3)滴液漏斗 直形冷凝管 (每空1分,共2分)
(4)c (2分)
(5)下 (2分)
(6)既可保证丁醛及时蒸出,又可尽量避免其进一步氧化 (3分)
(7)51 (2分)
【点评】以有机化合物的制备、提纯为背景材料,考查实验技能,认识实验仪器和实验装置,明确操作的原理。
【考点剖析】本专题以元素及其化合物(包括有机 ( http: / / www.21cnjy.com )化合物)的性质为载体,主要考查化学实验技能。根据实验目的、实验流程和实验装置理解实验原理(反应原理、装置原理和操作原理),分析评价实验方案、实验装置和实验操作,进行实验数据的处理。
选考题
2016年和2017年安徽 ( http: / / www.21cnjy.com )考生根据教学实际,应该选考《有机化学基础》考题,为减少文件长度,略去“化学与技术”和“物质结构与性质”这两个模块的试题。
化学一选修5:有机化学基础
2015年38.(15分)
聚戊二酸丙二醇酯(PPG)是一种可降解的聚酯类高分子材料,在材枓的生物相存性方面有很好的应用前景。PPG的一种合成路线如下:
已知:
①烃A的相对分子质量为70,核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢;
②化合物B为单氯代烃:化合物C的分子式为C5H8;
③E、F为相对分子质量差14的同系物,F是福尔马林的溶质;
R1 R2
④R1CHO+R2CH2CHO CH—CH
HO CHO
回答下列问题:
(1)A的结构简式为 。
(2)由B生成C的化学方程式为 。
(3)由E和F生成G的反应类型为 ,G的化学名称为 。
(4)①由D和H生成PPG的化学方程式为 。
②若PPG平均相对分子质量为10000,则其平均聚合度约为 (填标号).
a.48 b.58 c.76 d.122
(5)D的同分异构体中能同时满足下列条件的共有 种(不含立体异构):
①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体
②既能发生银镜反应,又能发生皂化反应
其中核磁共振氢谱显示为3组峰,且峰面积比为6∶1∶1的是 (写结构简式);
D的所有同分异构体在下列—种表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同,该仪器是_____(填标号)。
a.质谱仪 b.红外光谱仪 c.元素分析仪 d.核磁共振仪
【答案】(1) (2分)
(2) (2分)
(3)加成反应 3-羟基丙醛(或-羟基丙醛) (每空1分,共2分)
(4)
b (2分,1分,共3分)
(5)5 c (3分,2分,1分,共6分)
【解析】本题的突破口最好由PPG的 ( http: / / www.21cnjy.com )名称(聚戊二酸丙二醇酯)采用逆推法,根据名称和得到D、H的反应条件,可推知D为戊二酸、H为丙二醇。根据已知条件③和④可知F为甲醛,E为乙醛,HCHO和CH3CHOE发生α-H加成生成G(HOCH2CH2CHO)。由化合物C的分子式可知其Ω=2,C是由B(氯代物)发生消去反应得到,在结合条件①可知A为环戊烷(由商余法亦可确定分子式为C5H10,结合条件①可确定其结构)。B为一氯环戊烷,C为环戊烯。
第(5)小题要求确定符合条件 ( http: / / www.21cnjy.com )的D的同分异构体数目,实际是确定丙烷的二取代物(2个不同取代基)的数目,其方法如下(不同取代基以—X、—Y表示):
—Y的位置 1 2 3 1 1
C—C—C C—C—C C—C—C
X X X
【商榷】第(5)小题有两个问题值得商榷:(1)酯的碱性水解是否能说是“皂化反应”?
(2)D的同分异构体很多,只有“符合上述条件 ( http: / / www.21cnjy.com )的”,红外光谱仪才显示完全相同的信号,但“D的所有同分异构体在下列—种表征仪器中显示的信号(或数据)完全相同,该仪器是_____(填标号)。”中的“D的所有同分异构体”指代不清。
2014年38.(15分)
立方烷( )具有高度的对称性.高致密性 ( http: / / www.21cnjy.com ).高张力能及高稳定性等特点,因此合成立方烷及其衍生物成为化学界关注的热点。下面是立方烷衍生物I的一种合成路线:
( http: / / www.21cnjy.com )
回答下列问题:
(1)C的结构简式为 ,E的结构简式为 。
(2)③的反应类型为 ,⑤的反应类型为
(3)化合物A可由环戊烷经三步反应合成:
反应1的试剂与条件为 ;反应2的化学方程式为 ;反应3可用的试剂为 。
(4)在I的合成路线中,互为同分异构体的化合物是 (填化合物代号)。
(5)I与碱石灰共热可转化为立方烷。立方烷的核磁共振氢谱中有 个峰。
(6)立方烷经硝化可得到六硝基立方烷,其可能的结构有 种。
【答案】(1)
(2)取代反应 消去反应
(3)Cl2/光照 O2/Cu
(4)G和H
(5)1
(6)3
【几点说明】(1)NBS是特效溴代试剂,结构为。
(2)Me为甲基,Et为乙基。Et3N为三乙胺,是一种弱碱。
(3)G H的反应过程:分别断开1、2号位和5、6号位的双键,然后1、6号碳原子相连,2、5号位相连,。
(4)H I的反应过程:先水解生成,然后在H+作用下,生成I。
【解析】第(4)小题:G H的反应类似于双烯的加成,分子内成环,所以G与H互为同分异构体。
第(6)小题:可认为是八硝基立 ( http: / / www.21cnjy.com )方烷被2个H原子取代,其同分异构体数目就是立方烷被2个取代基取代的数目——立方烷的一取代物有3种等效H——3个与—X相邻的1号位为1种,3个与—X互为面对角线的2号位为1种,—X体对角线的3号位为1种。
2013年38.(15分)
化合物Ⅰ(C11H12O3)是制备液晶材料的中间体之一,其分子中含有醛基和酯基。Ⅰ可以用E和H在一定条件下合成:
( http: / / www.21cnjy.com )
已知以下信息:
①A的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢;
②
③化合物F苯环上的一氯代物只有两种;
④通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定,易脱水形成羰基。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为_________。
(2)D的结构简式为_________。
(3)E的分子式为___________。
(4)F生成G的化学方程式为________,该反应类型为__________。
(5)I的结构简式为___________。
(6)I的同系物J比I相对分子质量小14,J的同分异构体中能同时满足如下条件:
①苯环上只有两个取代基,②既能发生银镜反应, ( http: / / www.21cnjy.com )又能和饱和NaHCO3溶液反应放出CO2,共有______种(不考虑立体异构)。J的一个同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为三组峰,且峰面积比为2∶2∶1,写出J的这种同分异构体的结构简式______。
【答案】(1)2-甲基-2-氯丙烷 (2分)
(2)CH3—CH—CHO (2分)
CH3
(3)C4H8O2 (1分)
(5) (2分)
(6)18 (4分,1分,共5分)
【解析】根据A的分子式和信息①可知,A的结构为CH3—CCl—CH3,B为2-甲基丙烯,
CH3
C为2-甲基丙醇,D为2-甲基丙醛,E为2-甲基丙酸。根据F的分子式和信息③可知,F为对甲基苯酚,G的结构为,根据G的水解和信息④可知,H为对羟基苯甲醛()。I的结构为。
第(6)小题:确定分子式为C10H10O3且符合条件(苯的二取代物且含—CHO和—COOH)的同分异构体数目:
—CHO和—CH2CH2COOH、—CHCOOH(2种);—CH2CHO和—CH2COOH(1种);—COOH
CH3
和—CH2CH2CHO、—CHCHO(2种);—CH3和—CHCOOH(1种)。再考虑每种情况下的3
CH3 CHO
种位置异构,共18种。
【点评】这种确定同分异构体数目似嫌太繁琐了!
【考点剖析】本专题考查有机 ( http: / / www.21cnjy.com )化学知识,要求根据合成路线、反应试剂和反应条件和部分有机化合物的分子式或结构进行推理,涉及有机化合物的系统命名、反应类型、有机化合物结构的表示、有机反应方程式、同分异构体及其数目的确定。
△H1
△H3
△H2
△
> 吸热
< 放热
0
(0.16 mol·L—1)2
0.020 mol·L—1
p
p0
(0.0941 mol/L)2
0.0059 mol/L
p
p0
p
p0
p
p0
p
p0
p
p0
p
p0
p
p0
电解
H2
NH4Cl溶液
NCl3溶液
盐酸
ClO2
NH3
溶液X
NaClO2溶液
电解
A
B
C
D
E
G
H
NaOH/乙醇△
光照
Cl2光照
KMnO4H+
光照
F
稀NaOH
H2
催化剂
浓H2SO4△
PPG
稀NaOH