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高三化学
(75分钟　100分)
可能用到的相对原子质量:H 1　Li 7　C 12　N 14　O 16　Al 27　Cl 35.5　Cu 64Zn 65
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.化学在生活中有着广泛的应用。下列物质的主要成分不属于硅酸盐的是
A.三彩凤首壶 B.花岗岩制作的冰壶 C.霍去病墓大理石石刻 D.龙山黑陶
A.A B.B C.C D.D
2.浓硫酸和浓硝酸在工业生产中有广泛的应用。下列关于浓硫酸和浓硝酸的说法正确的是
A.均能使蔗糖炭化 B.均能用于干燥氯气
C.一定条件下,均能与木炭反应 D.在高温下均能用铝制容器盛放
3.2023年世界环境日的主题为“建设人与自然和谐共生的现代化”。下列说法错误的是
A.绿色化学的核心思想是治理经济发展所带来的环境污染
B.废电池、保鲜袋、过期药品属于不可回收垃圾
C.将CO2转化为淀粉有利于实现“碳中和”
D.NO2、SO2都会导致酸雨的形成
4.下列装置不可以用于相应实验的是
A B C D
稀释浓硫酸 测量NO体积 用铁坩埚熔融烧碱 分离Al(OH)3和NH4Cl溶液
A.A B.B C.C D.D
5.某化学小组用“84”消毒液(主要成分为NaClO)制备氯气并探究其性质,进行如图所示的实验(a~d均为浸有相应试液的棉花,夹持装置省略)。下列说法正确的是
A.具支试管中反应生成了黄绿色气体,该反应体现了浓盐酸的酸性和还原性
B.a处变为橙色,b处变为蓝色,说明氧化性:Cl2>Br2>I2
C.c处褪色,说明Cl2具有还原性
D.d处褪色,说明Cl2具有漂白性
6.先将铜与浓硫酸反应产生的气体X持续通入下图装置中,一段时间后再将铜与浓硝酸反应产生的大量气体Y也持续通入该装置中,观察到的现象正确的是
A.通入X气体后先产生白色沉淀后溶解
B.通入X气体后溶液中无明显现象
C.通入Y气体后溶液中无明显现象
D.通入Y气体后沉淀溶解
7.氮化硅(Si3N4)是一种新型陶瓷材料,它可由石英与焦炭在高温的氮气流中通过如下反应制得:3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列对该反应的说法正确的是
A.1 mol SiO2中含有的Si—O键的数目为2NA
B.12 g 14C中含有的中子数为8NA
C.28 g N2和CO的混合气体的体积为22.4 L
D.上述反应中每转移6 mol电子生成0.5 mol Si3N4
8.能正确表示下列反应的离子方程式的是
A.向碳酸氢钙溶液中滴入少量NaHSO4溶液:Ca2++HC+H++SCaSO4↓+H2O+CO2↑
B.KHSO3溶液能使酸性KMnO4溶液褪色:5S+2Mn+6H+2Mn2++5S+3H2O
C.铁粉中加入过量稀硝酸:3Fe+2N+8H+3Fe2++2NO↑+4H2O
D.将等体积的NO2和O2混合后通入水中:NO2+O2+2H2O4H++2N
9.下图是实验室制取SO2并验证SO2的某些性质的装置。下列说法错误的是
A.①中使用的试剂可用98%H2SO4溶液和铜片代替
B.③可证明SO2气体具有漂白性
C.④中发生反应:SO2+2H2S3S↓+2H2O
D.⑤中的实验现象是酸性KMnO4溶液褪色
10.下列物质在一定条件下的转化均能通过一步反应实现的是
A.CuSO4溶液CuCuOCu(OH)2
B.Na2O2NaOHCaCO3
C.SiO2COCO2CaCO3
D.Fe3O4FeFeCl2
11.海洋系统中氮循环的主要过程如图,图中虚线为缺氧条件,实线为富氧条件。已知大气中的N2O能与臭氧发生反应,从而破坏臭氧层。下列叙述正确的是
A.N2→N的过程不属于氮的固定
B.R—NH2和N中N原子的杂化方式相同
C.海水富营养化可能使臭氧层遭到破坏
D.反硝化作用中N元素的化合价下降,氨化作用中N元素的化合价上升
12.利用SO2ZnS2O4Na2S2O4转化制取连二亚硫酸钠(Na2S2O4)的装置如图。已知金属Zn类似于金属Al,具有两性。下列说法错误的是
A.装置①的作用是防倒吸
B.先打开滴液漏斗旋塞,再通入SO2至溶液中
C.调pH 8.2~10.5的目的是使Zn(OH)2析出
D.该实验适合使用NaOH溶液进行尾气处理
13.部分含镁或含铜物质的分类与相应化合价关系如图所示,其中e为氯化物。下列推断不合理的是
A.高温条件下,d可以转化为c
B.b可与盐酸反应生成e和a,b既有氧化性又有还原性
C.新制d的悬浊液可用于鉴别葡萄糖和麦芽糖
D.e→d→e→a的转化可实现从海水中提取镁
14.碲碳酸铝[Al2(CO2Te)3]可提供首例双阴离子配体。以铝土矿(主要成分是Al2O3,含Fe2O3、MgO、SiO2等杂质)为原料制备碲碳酸铝的流程如图:
下列叙述错误的是
A.滤渣1的主要成分是SiO2
B.“沉铝”中气体X为CO2
C.“电解”中,转移3 mol e-理论上阴极析出27 g Al
D.“合成”中理论上消耗Al2Te3和CO2的物质的量之比为1∶1
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15.(14分)FeOOH可作颜料,易溶于酸。利用如下装置可制得FeOOH,实验操作如下:
①先通入氮气,向100 mL 0.4 mol·L-1 FeSO4溶液中逐滴加入40 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液,生成白色沉淀A。
②升温至40 ℃,改通空气,随空气的通入,形成蓝绿色沉淀B。继续通空气,沉淀转化为黄色沉淀FeOOH,停止通入空气。
回答下列问题:
(1)装置中盛FeSO4溶液的仪器名称是　　　　　　。
(2)通入氮气的作用是　　　　　　　　　　,白色沉淀A的化学式为　　　　。
(3)蓝绿色沉淀B为Fe6(OH)12SO4,化学式中显+3价的Fe与显+2价的Fe的个数之比为　　　　。
(4)由B生成FeOOH的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)设计简单实验方案检验FeOOH中Fe的价态:　　　　　　　　　　　　　。
(6)将FeOOH、FeSO4溶液、NaOH溶液混合,可得Fe3O4,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
16.(14分)稀土元素被称为“工业维生素”,包括钇、铈(Ce)等元素,稀土元素能显著提升建造航母及舰载机的材料性能。
Ⅰ.工业上吸收SO2和NO,以获得Na2S2O4和NH4NO3产品的流程如图所示。
(1)NH4NO3属于　　　　(填“离子”或“共价”)化合物。
(2)装置Ⅱ中,酸性条件下NO被Ce4+氧化的产物主要是N、N。请写出生成相等数目的N和N时反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)电解时每生成1 mol S2,理论上导线中转移的电子数目为　　　　(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
Ⅱ.含有稀土元素钇的氧化钇(Y2O3)被广泛应用于航空航天涂层材料。以富钇稀土矿(主要成分为Y2O3,含有少量的Fe2O3、CuO、SiO2等杂质)为原料生产氧化钇的工艺流程如图所示。
(4)流程中操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的名称是　　　　。
(5)向反应釜2中通入气体X使溶液呈碱性,调节溶液的pH除去滤液Ⅰ中的杂质,沉淀Ⅱ的主要成分是　　　　　　　　(填化学式)。
(6)反应釜3的作用是　　　　　　　　。
(7)焙烧炉中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
17.(14分)一氧化二氯(Cl2O)是一种氯化剂和氧化剂,极易溶于水,与水反应生成HClO,42 ℃以上易分解。某化学兴趣小组设计如图装置制备Cl2O(支撑、加热及夹持装置已省略)。
已知:①a中固体试剂是MnO2,b中试剂是浓盐酸。
②Cl2O的部分性质如下表:
熔点 沸点 制备方法
-120.6 ℃ 3.8 ℃ 2HgO+2Cl2Cl2O+HgCl2·HgO(反应放热)
(1)指出该制备装置中存在的一个明显缺陷:　　　　　　　　(经改进后进行有关实验)。
(2)装置C中盛有的试剂是　　　　。
(3)写出装置A中制备Cl2的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。
(4)装置D中采用18~20 ℃水浴的原因除温度过低、反应速率慢外,另一个是　　　　　　　　。
(5)当观察到A中不再产生气体时,M处通入干燥空气,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)Cl2O是市场上一种比较理想的饮用水消毒剂,ClO2和Cl2O在消毒时自身均被还原为Cl-,则ClO2的消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)是等质量的Cl2O的　　　　(结果保留两位小数)倍。
(7)据文献报道,Cl2O的另一种制备方法是利用Cl2与适量潮湿的Na2CO3反应,同时产生氯化钠和碳酸氢钠两种盐。写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。
18.(16分)工业上采用菱锌矿(主要成分为ZnCO3,还含有CdCO3、FeCO3、MnCO3和少量不溶于酸的杂质)制取活性ZnO,工艺流程如下:
已知:①相关金属离子[c(Mn+)=0.1 mol·L-1]开始沉淀及完全沉淀时的pH如下表:
金属离子 Fe3+ Fe2+ Zn2+ Cd2+ Mn2+
开始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4 8.1
完全沉淀的pH 2.8 8.3 8.2 9.4 10.1
②弱酸性KMnO4溶液能将Mn2+氧化成MnO2。
回答下列问题:
(1)“酸浸”时,为提高锌的浸取率,不宜采用的方法是　　　　(填序号),“酸浸”后过滤所得浸取液中含有的金属阳离子主要有　　　　(用化学符号表示)。
①研磨　　②多次浸取　　③升高温度　　④加压　　⑤搅拌
(2)“氧化除杂”的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)“调pH”时,使用ZnO的优点是　　　　　　　　。
(4)“还原除镉”时,Zn的实际用量是理论用量的1.3倍的原因是　　　　　　　　　　　　。
(5)“沉锌”生成碱式碳酸锌[ZnCO3·2Zn(OH)2·2H2O]沉淀,写出加入Na2CO3溶液沉锌的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。形成的沉淀可用水洗,洗涤时的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)取10.0 g活性氧化锌样品配成待测液,加入3~4滴指示剂,再加入适量六亚甲基四胺,用a mol·L-1的EDTA标准液进行滴定,消耗标准液100 mL。已知:与1.0 mL EDTA标准液[c(EDTA)=1.000 mol·L-1]相当的以克表示的氧化锌的质量为0.08139 g,则样品中氧化锌的质量分数为　　　　(用含a的代数式表示)。
参考答案
1.C
【解题分析】三彩凤首壶是陶瓷制品,是由黏土烧制而成的,黏土属于硅酸盐,A项不符合题意;花岗岩的主要成分为硅酸盐,B项不符合题意;大理石的主要成分为碳酸钙,C项符合题意;陶瓷的主要成分是硅酸盐,D项不符合题意。
2.C
【解题分析】浓硝酸没有脱水性,A项错误;浓硝酸没有吸水性,B项错误;浓硫酸和浓硝酸均是氧化性酸,一定条件下,都能与木炭反应,C项正确;浓硫酸和浓硝酸在常温下都能用铝制容器盛放,D项错误。
3.A
【解题分析】绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染,A项错误;废电池、保鲜袋、过期药品属于不可回收垃圾,B项正确;将CO2转化为淀粉有利于实现“碳中和”,C项正确;酸雨是由SO2、NO2引起的,D项正确。
4.D
【解题分析】稀释浓硫酸可用该装置,A项不符合题意;NO难溶于水且不与水反应,可以用该装置测量NO体积,B项不符合题意;铁和烧碱不反应,C项不符合题意;过滤时,漏斗下端应紧靠烧杯内壁,D项符合题意。
5.A
【解题分析】“84”消毒液的有效成分为NaClO,与浓盐酸发生归中反应生成氯气、氯化钠、水,生成了黄绿色气体,该反应体现了浓盐酸的酸性和还原性,A项正确;具支试管中产生的氯气在a处与KBr发生置换反应生成Br2,溶液变橙色,可得氧化性:Cl2>Br2,b处淀粉遇碘单质变蓝,氯气和KI反应生成I2,可得氧化性:Cl2>I2,但I2与Br2的氧化性强弱未知,B项错误;浓盐酸具有挥发性,HCl气体有还原性,能使酸性KMnO4溶液褪色,不能说明Cl2有还原性,C项错误;氯气和NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO,溶液碱性变弱,酚酞溶液褪色,不是由氯气的漂白性造成的,D项错误。
6.A
【解题分析】铜与浓硫酸反应产生的气体X为SO2,与Ba(OH)2反应先生成BaSO3白色沉淀,然后BaSO3与SO2、H2O反应生成Ba(HSO3)2,沉淀溶解;铜与浓硝酸反应产生的气体Y为NO2,通入该装置中,NO2与H2O反应生成的HNO3与Ba(HSO3)2反应生成BaSO4沉淀,A项正确。
7.D
【解题分析】1 mol SiO2中含有的Si—O键的数目为4NA,A项错误;14 g 14C中含有的中子数为8NA,B项错误;未标明气体状况,C项错误;反应中N元素的化合价由0降低到-3,则生成1 mol Si3N4时共转移12 mol电子,D项正确。
8.A
【解题分析】向碳酸氢钙溶液中滴入少量NaHSO4溶液:Ca2++HC+H++SCaSO4↓+H2O+CO2↑,A项正确;KHSO3溶液使酸性KMnO4溶液褪色:5HS+2Mn+H+2Mn2++5S+3H2O,B项错误;铁粉中加入过量稀硝酸生成硝酸铁、一氧化氮、水,反应的离子方程式是Fe+4H++NFe3++2H2O+NO↑,C项错误;将等体积的NO2和O2混合后通入水中:4NO2+O2+2H2O4H++4N,D项错误。
9.A
【解题分析】①中75%硫酸与Na2SO3固体在常温下发生复分解反应制取SO2气体,SO2与H2O反应产生H2SO3,H2SO3电离产生H+,使溶液显酸性,因而能使②中的石蕊试液变为红色;SO2气体具有漂白性,能使③中的品红溶液褪色;SO2具有氧化性,与H2S在④中发生氧化还原反应产生难溶于水的S单质,使溶液变浑浊;SO2具有还原性,能被⑤中的酸性KMnO4溶液氧化而使溶液紫色褪去;SO2是大气污染物,可根据SO2能与碱反应的性质,最后进行尾气处理。铜片与浓H2SO4反应需加热,A项错误。
10.B
【解题分析】CuOCu(OH)2不可一步实现转化,A项错误;CaCl2和CO2不反应,C项错误;Fe与Cl2反应生成FeCl3,D项错误。
11.C
【解题分析】氮的固定是指氮由游离态变为化合态,A项错误;N、R—NH2中N原子的杂化方式均为sp3,N和N中N原子的杂化方式均为sp2,B项错误;海水富营养化,可能导致藻类大量繁殖,这些藻类生长消耗大量氧气,造成水体缺氧,促进反硝化作用生成N2O,N2O能与臭氧反应,C项正确;反硝化作用中氮元素化合价下降,被还原,氨化作用中N元素化合价都是-3,D项错误。
12.B
【解题分析】由于二氧化硫易溶于水,所以装置①的作用是防倒吸,A项正确;先通入SO2和Zn反应制得ZnS2O4,反应完全时悬浊液变澄清,再打开滴液漏斗活塞,B项错误;Zn(OH)2具有两性,pH过高或过低都会溶解,C项正确;尾气中主要含有未反应完全的SO2,可用NaOH溶液除去,D项正确。
13.C
【解题分析】难溶性的氢氧化物高温条件下可以转化为相应氧化物,A项不符合题意;b可与盐酸反应生成e和a,即Cu+在酸性条件下反应生成Cu和Cu2+,Cu元素的化合价既升高又降低,则Cu+既有氧化性又有还原性,B项不符合题意;新制的氢氧化铜悬浊液与含有醛基的物质在加热条件下反应生成氧化亚铜,葡萄糖和麦芽糖中均含醛基,无法鉴别,C项符合题意;氯化镁和石灰乳反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钙,过滤,氢氧化镁和盐酸反应生成氯化镁溶液,氯化镁溶液经蒸发结晶得到氯化镁固体,电解熔融氯化镁得到镁单质,因此e→d→e→a的转化可实现从海水中提取镁,D项不符合题意。
14.D
【解题分析】铝土矿(主要成分是Al2O3,含Fe2O3、MgO、SiO2等杂质)中加入硫酸酸溶,Al2O3、Fe2O3、MgO形成可溶性硫酸盐进入溶液,而SiO2不与硫酸反应进入滤渣1中,然后过滤,向溶液中加入NaOH溶液,使Fe3+、Mg2+形成Fe(OH)3、Mg(OH)2沉淀进入滤渣2中,Al3+则转化为Al存在溶液中,然后向除去镁、铁后的滤液中通入足量CO2气体,Al转化为Al(OH)3沉淀,“酸溶”时溶液中的H2SO4与加入的NaOH反应产生的Na2SO4存在滤液3中,过量CO2气体与NaOH溶液反应产生的NaHCO3也存在滤液3中,将Al(OH)3沉淀经洗涤后灼烧产生Al2O3,然后电解熔融Al2O3冶炼铝,Al与Te在高温下反应产生Al2Te3,Al2Te3与CO2在一定条件下反应产生碲碳酸铝[Al2(CO2Te)3]。由上述分析可知,滤渣1的主要成分是SiO2,A项正确;“沉铝”中气体X为二氧化碳,B项正确;电解熔融Al2O3,反应产生Al、O2,电解方程式为2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑,可知每转移3 mol e-,理论上阴极析出1 mol Al,其质量是27 g,C项正确;根据碲碳酸铝[Al2(CO2Te)3]的化学式可知,“合成”中理论上消耗Al2Te3和CO2的物质的量之比为1∶3,D项错误。
15.(1)三颈烧瓶(2分)
(2)防止Fe(OH)2被氧化(2分);Fe(OH)2(2分)
(3)1∶2(2分)
(4)Fe6(OH)12SO4+O2+2NaOH6FeOOH+Na2SO4+4H2O(2分)
(5)取产品少许,溶于稀硫酸中,滴加KSCN溶液,若溶液变红,则说明FeOOH中Fe显+3价(2分)
(6)2FeOOH+Fe2++2OH-Fe3O4+2H2O(2分)
【解题分析】(3)设Fe6(OH)12SO4中显+3价的Fe有x个,显+2价的Fe有y个。x+y=6,3x+2y=12+2,联立解得x=2,y=4,则显+3价的Fe与显+2价的Fe的个数之比为2∶4=1∶2。
16.(1)离子(2分)
(2)4Ce4++2NO+3H2O4Ce3++N+N+6H+ (2分)
(3)2NA(2分)
(4)过滤(2分)
(5)Fe(OH)3和Cu(OH)2(2分)
(6)循环利用NH3(2分)
(7)Y2(CO3)3Y2O3+3CO2↑(2分)
【解题分析】Ⅰ.SO2和NO中的二氧化硫被氢氧化钠吸收生成亚硫酸氢钠,酸性条件下NO被Ce4+氧化吸收的产物主要是N、N,电解槽中电解得到Na2S2O4,向含有N、N的溶液中充入氨气、氧气得到硝酸铵。
Ⅱ.将富钇稀土矿研磨粉碎,加入盐酸,二氧化硅不与盐酸反应,其他物质转化为对应的金属阳离子,过滤,滤液Ⅰ中通入气体X使溶液呈碱性,则X为NH3,碱性溶液中铁离子和铜离子转化为氢氧化铁沉淀和氢氧化铜沉淀(沉淀Ⅱ),滤液Ⅱ中主要含有Y3+,滤液Ⅱ中加入碳酸氢铵,反应生成碳酸钇、二氧化碳、氯化铵和水,碳酸钇焙烧生成氧化钇和二氧化碳,氯化铵与氢氧化钙反应生成的氨气可重复利用。
17.(1)缺少尾气处理装置(2分)
(2)浓硫酸(2分)
(3)4HCl(浓)+MnO2Cl2↑+MnCl2+2H2O(2分)
(4)温度过高,Cl2O易分解(2分)
(5)将D中的气体完全带入E中(2分)
(6)1.61(2分)
(7)2Cl2+2Na2CO3+H2O2NaCl+Cl2O+2NaHCO3(2分)
【解题分析】装置A中利用浓盐酸和二氧化锰混合加热制得的氯气中混有水蒸气和挥发出的HCl,可利用B中的饱和食盐水、C中的浓硫酸除去氯气中的HCl及水蒸气,氯气再在装置D中与HgO反应生成Cl2O,装置E是液化收集Cl2O装置,最后尾气处理,防止污染空气。
(6)ClO2和Cl2O在消毒时自身均被还原为Cl-,质量相同的ClO2和Cl2O的消毒能力之比就是它们得电子数目之比。设ClO2和Cl2O的质量均为1 g,1 g ClO2得到的电子为 mol×5= mol,1 g Cl2O得到的电子为 mol×4= mol,则ClO2与Cl2O的消毒能力之比为∶≈1.61,即ClO2的消毒能力是Cl2O的1.61倍。
18.(1)④(2分);Zn2+、Fe2+、Cd2+、Mn2+(2分)
(2)将Mn2+氧化为MnO2而除去,并将Fe2+氧化为Fe3+,便于“调pH”除去(2分)
(3)提高ZnO产量且不引入其他杂质(2分)
(4)溶液中还含有H+和Mn2+(2分)
(5)3ZnSO4+3Na2CO3+4H2OZnCO3·2Zn(OH)2·2H2O↓+3Na2SO4+2CO2↑(2分);沿着玻璃棒向过滤器内加蒸馏水至浸没沉淀,待水自然流下,重复操作2~3次(2分)
(6)81.39a%(2分)
【解题分析】菱锌矿(主要成分为ZnCO3,还含有CdCO3、FeCO3、MnCO3和少量不溶于酸的杂质)加入稀硫酸溶浸后得到含Zn2+、Cd2+、Fe2+、Mn2+的滤液,滤渣1为不溶于酸的杂质,滤液中加入KMnO4氧化除杂除去Mn2+,滤渣2为MnO2;加入ZnO调节pH除Fe3+,接着还原除杂除去Cd2+;最后向含ZnSO4的溶液中加入Na2CO3溶液生成碱式碳酸锌[ZnCO3·2Zn(OH)2·2H2O]沉淀,将碱式碳酸锌高温焙烧得到活性ZnO。
(6)依题意知,与1.0 mL EDTA标准液[c(EDTA)=1.000 mol·L-1]相当的以克表示的氧化锌的质量为0.08139 g,则100 mL a mol·L-1 EDTA标准液相当于氧化锌的质量为×0.08139 g=8.139a g,则样品中氧化锌的质量分数为×100%=81.39a%。

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