小综合课堂练3
一、选择题:本题包括8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题意。
1.酒文化是中国传统文化的重要组成部分。下列古诗不涉及“酒”的是( )
A.爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏
B.投泥泼水愈光明,烁玉流金见精悍
C.叹息风流今未泯,两川名酝避鹅黄
D.兰陵美酒郁金香,玉碗盛来琥珀光
2.下列化学用语表示错误的是( )
A.2 氨基戊酸的结构简式:CH3CH(NH2)CH2CH2COOH
B.HCHO分子的球棍模型:
C.Cl2分子中p p σ键形成过程:
D.基态Ge原子的价层电子排布图:
3.铁、硫元素的部分“价—类”关系如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.a在高温下与水蒸气反应生成b
B.实验室用浓f溶液干燥e和d
C.常温下,d和e不能大量共存
D.加热c会生成红色粉末b
4.下列装置能达到实验目的的是( )
5.头孢卡品酯是一种抗生素类药物的成分之一,结构如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.该物质能发生消去反应
B.该物质能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色
C.该物质不属于苯的衍生物
D.1 mol该物质最多能与4 mol H2反应
6.下列探究目的所对应的实验方案最合适的是( )
选项 探究目的 实验方案
A 验证溴苯是否具有酸性 将液溴、苯在溴化铁催化下反应,并用pH试纸测定反应后混合物的pH
B 验证非金属性:Cl>S 向NaHSO3粉末中滴加盐酸,并将产生的气体通入品红溶液
C 验证羟基活泼性:H2O>CH3CH2OH 分别向乙醇和水中加入一小块钠
D 验证葡萄糖中含有醇羟基 向酸性KMnO4溶液中滴加葡萄糖溶液
7.我国科学家开发了一种新型催化电极Pb2Ru2O7-x,该催化剂能实现在碱性介质中高选择性地使糠醛生成糠醇(如下图)。下列叙述正确的是( )
A.电极a与电源负极连接
B.生成0.1 mol X时有0.2 mol OH-向电极b区迁移
C.电极b上电极反应式为+2e-+2H2O―→+2OH-
D.随着反应进行,电解质溶液中KOH总物质的量不断增大
8.常温下,向柠檬酸(H3R)和Cd(NO3)2的混合液中滴加NaOH溶液,混合液中pX[pX=-lgX,X代表c(Cd2+)、、、]与pH的关系如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.L2直线表示-lg与pH的关系
B.Ksp[Cd(OH)2]=10-14.3
C.0.1 mol ·L-1 Na2HR溶液呈碱性
D.H3R+R3- H2R-+HR2-的K>1 000
二、非选择题:本题包括2小题,共26分。
9.(13分)以废旧镍氢电池的金属电极芯[主要成分为Ni(OH)2 和Co(OH)2,还含有少量铁、铝的氧化物]为原料回收钴、镍的化合物,流程如下:
已知:①部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH见下表;
离子 Fe2+ Fe3+ Al3+ Ni2+ Co2+ Co3+
开始沉淀的pH 6.3 1.5 3.4 6.2 7.2
完全沉淀的pH 8.3 2.8 4.7 8.9 9.2 1.1
②酸性条件下的氧化性由强到弱的顺序为Co3+>H2O2。
回答下列问题:
(1)“氧化”时H2O2为__________,“浸出”时H2O2为________。(填“氧化剂”或“还原剂”)
(2)写出“沉钴1”中Co(OH)2转化为Co(OH)3的离子方程式:________________________________________________________________________。
(3)设计“NiSO4溶液→Ni(OH)2→NiSO4·7H2O”的目的是____________。
(4)“沉钴2”中发生反应的离子方程式为___________________________,________(填“能”或“不能”)用Na2CO3替代NaHCO3,理由是_________________________。
(5)设计实验检验CoCO3是否洗净:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)水溶液中[Co(H2O)6]2+、[Co(H2O)6]3+的颜色与分裂能大小有关。定义1个电子从较低能量的d轨道跃迁到较高能量的d轨道所需的能量为d轨道的分裂能。d轨道分裂能:[Co(H2O)6]2+________(填“>”“<”或“=”)[Co(H2O)6]3+。
(7)镍单质晶胞有两种形式,如下图所示。已知:图1晶胞棱长为a cm,图2中晶胞底边长为b cm,高为c cm。图1、图2(正六棱柱)镍晶体密度之比为____________。
10.(13分)2024年全国两会首次将“新质生产力”写进《政府工作报告》。氢能是“新质生产力”的重要组成部分,工业上常用氢气和氮气来合成氨。回答下列问题:
(1)我国首座商用分布式氨制氢加氢一体站在广西建成并成功试投产。氨制氢过程中的能量变化如下图所示。N2键能为________kJ· mol -1,氨制氢反应的热化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在一恒容密闭容器中投入a mol NH3,在钨(W)表面发生分解反应生成H2和N2,测得半衰期与温度、起始压强关系如下图所示。
已知:半衰期指反应物消耗一半时所用的时间。
①温度:T1________(填“>”“<”或“=”)T2,判断依据是____________________________。
②在T2温度、起始压强为200 kPa下,半衰期为t min时,总压强为________kPa。
(3)在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol N2和1 mol H2,下列叙述正确的是________(填字母)。
A.达到平衡时,最多生成 mol NH3
B.N2体积分数不变时,反应一定达到平衡状态
C.充入少量氩气,逆反应速率大于正反应速率
D.达到平衡时及时液化分离出NH3,N2平衡转化率增大
(4)一定温度下,向一容积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol N2和x mol H2,平衡体系中NH3体积分数与投料比η关系如下图所示。
a、b、c三点中,H2转化率最大的是________(填“a”“b”或“c”)点。b点时氨的体积分数为25%,该温度下合成氨的平衡常数K=____________(只列计算式)。
(5)我国科学家开发出高效催化电极,实现利用废水中的硝酸盐制备氨,装置如下图所示。写出a电极的电极反应式:__________________________________________________。
参考答案与解析
小综合课堂练3
1.解析:选B。B.“投泥泼水愈光明,烁玉流金见精悍”指在炽热木炭中洒水,产生H2和 CO,燃烧更旺,燃烧时的温度极高,能熔化金石,与酒无关,B项符合题意。
2.解析:选A。A.该结构简式名称为4 氨基戊酸,故A错误;B.HCHO分子中C、O之间以双键相连,C、H之间以单键相连,球棍模型正确,故B正确;C.Cl2分子中,氯原子的哑铃形p轨道,通过“头碰头”方式重叠形成σ键,题图表示正确,故C正确;D.Ge原子最外层电子数为4,价层电子排布图为
,故D正确。
3.解析:选C。根据题图可知,a为Fe,b为FeO, c为Fe(OH)3,d为H2S,e为SO2,f为H2SO4。A.高温下,铁与水蒸气反应生成Fe3O4,A项错误;B.浓硫酸与H2S会发生氧化还原反应,B项错误;C.H2S和SO2能发生氧化还原反应生成S单质和水,C项正确;D.Fe(OH)3在加热条件下分解生成红棕色粉末Fe2O3,D项错误。
4.解析:选D。A.氯化铵受热分解生成的NH3和HCl在试管口遇冷又会重新生成氯化铵,不能用于制备NH3,A不能达到实验目的;B.硫酸和亚硫酸钠反应,S元素的化合价没有发生变化,不能说明+6价硫转化为+4价硫,B不能达到实验目的;C.镁单质不与氢氧化钠溶液反应,铝在氢氧化钠溶液中溶解产生氢气,表现得比镁活泼,C不能达到实验目的;D.甲烷不溶于水,可用排水法收集,根据排出水的体积确定甲烷的体积,D能达到实验目的。
5.解析:选A。A.该物质中不含羟基、卤素原子等官能团,不能发生消去反应,故A错误;B.该物质含有碳碳双键,能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色,故B正确;C.该物质不含苯环,不属于苯的衍生物,故C正确;D.碳碳双键、碳氮双键能与氢气发生加成反应,酯基、酰胺基不能与氢气发生加成反应,1 mol该物质最多能与4 mol H2反应,故D正确。
6.解析:选C。A.该反应生成的溴化氢显酸性,溴苯不具有酸性,故A错误;B.向NaHSO3粉末中滴加盐酸,并将产生的气体通入品红溶液,溶液褪色,可验证生成了SO2,但不能比较Cl和S的非金属性,故B错误;C.分别向乙醇和水中加入一小块钠,钠与水剧烈反应生成氢气,钠与乙醇反应较为缓慢,可根据实验现象差异判断羟基的活泼性,故C正确;D.葡萄糖中含有醛基,醛基也能使酸性KMnO4溶液褪色,故D错误。
7.解析:选C。根据电极b上醛基变为羟基可知,电极a为阳极,电极b为阴极。A.电极a为阳极,与电源正极连接,A项错误;B.电极a为阳极,OH-在阳极失去电子生成氧气,故X为O2,生成0.1 mol O2转移0.4 mol 电子,有0.4 mol OH-向电极a区迁移,B项错误;C.电极b上得到电子生成,电极反应式为+2e-+2H2O―→+2OH-,C项正确;D.总反应为2+2H2O―→2+O2↑,由总反应可知KOH的总物质的量保持不变,D项错误。
8.解析:选C。向混合液中滴加NaOH溶液,pH增大,Cd2+浓度减小,因此随pH的增大,-lg c(Cd2+)增大,故L4直线表示-lg c(Cd2+)与pH的关系;由Ka1(H3R)=·c(H+),可得p=pKa1-pH,H3R的电离平衡常数Ka1>Ka2>Ka3,因此等pH时,pKa越大pX越大,L1、L2、L3直线分别表示-lg、-lg 、-lg 与pH的关系。A.根据分析可知,L2直线表示-lg与pH的关系,A项正确;B.L4直线表示-lg c(Cd2+)与pH的关系,将a(7,0.3)代入计算,c(OH-)=10-7 mol/L,c(Cd2+)=10-0.3 mol/L,Ksp[Cd(OH)2]=c(Cd2+)·c2(OH-)=10-0.3×(10-7)2=10-14.3,B项正确;C.根据分析可知,L1代表-lg与pH的关系,将b(4,-0.9)带入计算得Ka1(H3R)=·c(H+)=100.9×10-4=10-3.1,同理,将(2.7,2)代入计算可得Ka2=10-4.7,将c(8,-1.6)代入计算可得Ka3=10-6.4,Na2HR的水解常数Kh2==10-9.31 000,D项正确。
9.解析:废旧镍氢电池的金属电极芯[主要成分为Ni(OH)2和Co(OH)2,还含有少量铁、铝的氧化物]加入稀硫酸酸浸,浸取液加入过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+,调pH=5,过滤出产生的Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀,滤液加入次氯酸钠将Co2+氧化为Co3+,调pH,经过滤得到NiSO4溶液和Co(OH)3沉淀,Co(OH)3沉淀在硫酸参与下,被过氧化氢还原为Co2+,加入碳酸氢钠溶液得 CoCO3沉淀;NiSO4溶液经沉镍得到Ni(OH)2沉淀,经系列操作得到 NiSO4·7H2O。
(1)据分析可知,“氧化”时H2O2为氧化剂,“浸出”时H2O2为还原剂。
(2)“沉钴1”中Co(OH)2转化为Co(OH)3,Co(OH)2被氧化,故次氯酸钠为氧化剂,还原产物为氯离子,离子方程式为2Co(OH)2+ClO-+H2O===2Co(OH)3+Cl-。
(3)由流程可知,“沉钴1”所得的NiSO4溶液中含有氯化钠等杂质,故设计“NiSO4溶液→Ni(OH)2→NiSO4·7H2O”的目的是富集、除杂。
(4)“沉钴2”为向CoSO4溶液中加入碳酸氢钠溶液得到CoCO3沉淀,同时有二氧化碳生成,反应的离子方程式为Co2++2HCO===CoCO3↓+CO2↑+H2O,该过程不能用Na2CO3替代NaHCO3,理由是Na2CO3碱性强于NaHCO3,可能生成Co(OH)2。
(5)检验CoCO3是否洗净,即检验洗涤液中是否存在SO,设计的实验为取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则未洗净;否则,已洗净。
(6)定义1个电子从较低能量的d轨道跃迁到较高能量的d轨道所需的能量为d轨道的分裂能,中心离子电荷数越大,离子半径越小,对电子吸引力越大,d轨道的分裂能越大,[Co(H2O)6]2+的中心离子电荷数小,离子半径:Co2+>Co3+,所以d轨道分裂能:[Co(H2O)6]2+<[Co(H2O)6]3+。
(7)镍单质晶胞有两种形式,题图1晶胞棱长为a cm,晶胞中Ni原子的个数为8×+6×=4,晶体密度为 g·cm-3;题图2中晶胞底边长为b cm,高为c cm,六棱柱底部正六边形的面积为6×b2cm2,六棱柱的体积为6×b2c cm3,该晶胞中Ni原子个数为12×+2×+3=6,晶体密度为 g·cm-3,故题图1、题图2(正六棱柱)镍晶体密度之比为 g·cm-3∶ g·cm-3=∶1。
答案:(1)氧化剂 还原剂
(2)2Co(OH)2+ClO-+H2O===2Co(OH)3+Cl-
(3)富集、除杂
(4) Co2++2HCO===CoCO3↓+CO2↑+H2O 不能 Na2CO3碱性强于NaHCO3,可能生成Co(OH)2
(5)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则未洗净;否则,已洗净
(6)< (7)∶1
10.解析:(1)由题图可知1 mol N(g)形成0.5 mol N2(g)时,能量变化为(518-45)kJ=473 kJ,故N2键能为946 kJ· mol -1;由题图可知1 mol NH3(g)生成0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)时吸收45 kJ的热量,故氨制氢反应的热化学方程式为2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH=+90 kJ·mol-1。
(2)①其他条件相同时,T2对应的半衰期短,可知其反应速率大,而温度越高反应速率越大,因此T1②a mol 氨消耗一半时容器中气体总物质的量为1.5a mol ,故此时总压强为200 kPa×1.5=300 kPa。
(3)合成氨是可逆反应,H2不能完全反应,生成NH3的物质的量小于 mol ,A项错误;代入数据计算,N2体积分数始终为50%,B项错误;对于恒容密闭容器,充入氩气,容积不变,各物质浓度不变,反应速率不变,C项错误;达到平衡时及时液化分离出NH3,使得平衡正向移动,N2平衡转化率增大,D项正确。
(4)投料比越大,H2的平衡转化率越小,故a点对应的H2平衡转化率最大。按化学计量数投料,NH3体积分数最大,即b点时对应的x为3。
×100%=25%,解得a=0.4;平衡体系中,c(N2)=0.6 mol ·L-1,c(H2)=1.8 mol ·L-1,c(NH3)=0.8 mol ·L-1,K==。
(5)a电极上NO得电子生成NH3,电极反应式为NO+6H2O+8e-===NH3↑+9OH-。
答案:(1) 946 2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH=+90 kJ·mol-1
(2)①< 其他条件相同,温度越低,速率越小,半衰期越长 ②300
(3)D (4)a
(5)NO+6H2O+8e-===NH3↑+9OH-