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大题冲关6时间:50分钟　分值:58分
二、非选择题:本题共4小题,共58分。　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　
15.(15分)[2025·河北张家口二模] 碘化钾在医疗上可用于防治甲状腺肿大,也可用于阻断放射性碘摄取。某学习小组欲在实验室制备一定量的KI并探究其性质。
回答下列问题:
Ⅰ.制备KI
将200 mL 3 mol·L-1的KOH溶液与76.2 g I2置于如图所示装置(部分装置略)的仪器a中,加热使二者充分反应,停止加热后向a中缓慢通入H2S,将KIO3还原为KI。
(1)仪器a的名称为　　　　　　;试剂X不能是硝酸或浓硫酸,原因是　　 　 　 　 　 　。
(2)该装置有一个缺陷,改正的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;写出装置B中I2与KOH溶液反应的离子方程式:　 　 　 　 　 　 　 。
Ⅱ.KI部分性质的实验探究
(3)通过查阅资料得知,KI溶液在保存过程中会发生变质,变质的速率与溶液酸碱性有关。现各取2 mL所制得的KI溶液分别放入A、B、C三支试管中,然后向试管B、C中加入硫酸调节溶液pH,实验过程中的现象与数据如表所示:
试管序号 A B C
室温下溶液的pH 7 5 3
溶液体积/mL x 3 3
加入2滴淀粉溶液后颜色 无变化 蓝色 深蓝色
20 min后溶液颜色 无色 浅黄色 黄色
试管A中应加入　　　　mL蒸馏水,60 min后观察到试管A中溶液变成浅蓝色,则KI溶液变质快慢与溶液pH的关系是　。
(4)探究FeCl3与KI的反应。
①将4 mL 0.2 mol·L-1 FeCl3溶液与2 mL 0.2 mol·L-1 KI溶液混合,充分反应后滴加2滴淀粉溶液,溶液变蓝色,写出反应的离子方程式:　 　 　 　 　 　 　。
②设计实验方案,探究Fe3+与I-之间的反应是否具有一定的反应限度(写出所用试剂、主要操作过程、现象): 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
16.(14分)[2025·江西宜春一模] 以高铝铬铁矿(主要含Cr2O3和Al2O3,还含Fe2O3、FeO、MgO、SiO2)为原料制备硼化铬和铝的工艺流程如下:
已知:①[Al(OH)4]-可与CO2反应生成Al(OH)3沉淀。
②相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示:
金属离子 Fe3+ Mg2+ Cr3+ Fe2+ Al3+
开始沉淀的pH 2.3 10.4 4.9 7.5 3.4
沉淀完全的pH 4.1 12.4 6.8 9.7 4.7
(1)粉碎高铝铬铁矿的目的是　　 　 　 　 　 　。
(2)检验酸浸后的溶液中含有Fe2+可用铁氰化钾溶液,反应会生成蓝色沉淀,该反应的离子方程式为 　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　 　　。
(3)滤渣2的主要成分为　　　　　　　　　　(填化学式)。
(4)第二次加氨水需调节pH的范围为　　　　　　　　;加稀盐酸前,需要先洗涤滤渣3,证明其洗涤干净的方法是　　 　 　 　 　 　。
(5)CrCl3加热条件下生成CrB的化学方程式为　　 　 　 　 　 　。
(6)电解时阳极的电极反应式为　　 　 　 　 　 　。
(7)硼化铬(CrB)化学稳定性好,耐高温,耐磨,可作抗高温氧化涂层,抗冲击能力强,其晶胞结构如图所示,完成以下问题。
①CrB属于　　　　　晶体。
②设晶胞棱长为c nm,则Cr原子的半径为　　　　　nm。
17.(15分)[2025·山西晋城二模] 利用化学反应原理研究氮及其化合物是重要的课题。回答下列问题:
(1)工业上利用NH3和CO2合成CO(NH2)2,某兴趣小组在一定温度下,在1 L恒容密闭容器中充入1 mol NH3和1 mol CO2发生反应:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(g)+H2O(g)。相关化学键的键能如下表:
化学键 H—O CO N—H C—N
键能/(kJ·mol-1) 464 803 393 293
①制备30 g CO(NH2)2　　　　(填“吸”或“放”)热　　　　kJ。
②其他条件不变,升高温度,NH3的平衡转化率　　　　(填“升高”“降低”或“不变”)。
(2)某科研小组研究臭氧氧化-碱吸收法同时脱除SO2和NO工艺,氧化过程反应原理及反应热、活化能数据如下:
反应Ⅰ:NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)　ΔH1=-200.9 kJ·mol-1　Ea1=3.2 kJ·mol-1
反应Ⅱ:SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g)　ΔH2=-241.6 kJ·mol-1　Ea2=58 kJ·mol-1
已知该体系中臭氧发生分解反应:2O3(g)3O2(g)。
其他条件不变,每次向容积恒为2 L的反应器中充入含1.0 mol NO、1.0 mol SO2的模拟烟气和2.0 mol O3,改变温度。反应相同时间t后(题给温度下催化剂活性无显著变化,且反应Ⅰ、反应Ⅱ的v正始终大于v逆),体系中NO和SO2的转化率如图甲所示。
①反应Ⅰ逆反应的活化能为　　　　kJ·mol-1;由图甲可知,相同温度下NO的转化率远高于SO2,结合题中数据分析其可能原因:　 　 　 　 　 　 　。
②温度高于200 ℃后,NO和SO2的转化率随温度升高显著下降的原因是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)汽车尾气净化的主要原理为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g),一定温度下,在容积恒为1 L的容器中充入2.4 mol NO和2.8 mol CO发生上述反应,测得CO和CO2物质的量浓度随时间的变化如图乙所示,0~10 min的平均反应速率v(CO)=　　　　　　mol·L-1·min-1,该温度下,平衡常数K=　　　　(结果保留三位有效数字)。
18.(14分)[2025·安徽蚌埠二模] 药物合成中间体中酰胺F的合成路线如图所示:
回答下列问题:
(1)C分子中碳原子的杂化方式有　　　　种。
(2)D中含氧官能团的名称为　　　　　　。
(3)a的结构简式为　　　　　　。
(4)A→B的反应类型为　　　　　　,E→F的化学方程式为　。
(5)化合物B的同分异构体中,同时满足下列条件的有　　　　种。
①含有碳碳三键和氨基(—NH2);
②能与钠反应产生氢气;
③碳碳三键不与其他官能团直接相连。
其中核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为2∶2∶2∶1的物质的结构简式为　　　　　　　　。
(6)参照上述合成路线,设计以为原料,制备的合成路线(无机试剂及有机溶剂任选)。
大题冲关6
15.(1)三颈烧瓶(答案合理即可)　两种酸均能和FeS发生氧化还原反应从而不能得到纯净的H2S(答案合理即可)
(2)在装置B后连接一个盛有NaOH溶液的尾气处理装置(答案合理即可)　3I2+6OH-5I-+I+3H2O
(3)1　c(KI)相同时,溶液的pH越小,变质的速率越快(答案合理即可)
(4)①2Fe3++2I-I2↓+2Fe2+(答案合理即可)　②将2 mL KI溶液与1 mL等浓度的FeCl3溶液混合,充分振荡后,加入KSCN溶液,若溶液变红,则说明反应具有限度,反之则不具有限度(答案合理即可)
[解析] 由实验装置图可知,装置A中稀硫酸与硫化亚铁反应制备硫化氢,装置B中碘与氢氧化钾溶液加热反应生成KI、KIO3,然后通入H2S与KIO3反应生成碘化钾、硫和水,该装置有一个缺陷,需要在装置B后连接一个盛有NaOH溶液的尾气处理装置,防止污染空气。
(1)仪器a的名称为三颈烧瓶;浓硫酸、硝酸均具有强氧化性,能和FeS发生氧化还原反应,不能得到纯净的H2S。
(2)H2S有毒,故应连接一个盛有NaOH溶液的尾气处理装置;由题干中用H2S还原KIO3可知,碘与KOH溶液反应时的氧化产物是KIO3,相应的离子方程式为3I2+6OH-5I-+I+3H2O。
(3)为得到正确的结论,应使KI的浓度相等,因此应加入1 mL的蒸馏水;由溶液颜色的变化可知,c(KI)相同时,pH越小,KI与空气中O2反应的速率越快,变质的速率越快。
(4)①滴有淀粉溶液的溶液变蓝,说明有I2生成,FeCl3与KI反应的离子方程式为2Fe3++2I-2Fe2++I2↓。
②可用足量KI溶液与少量FeCl3溶液混合,然后用KSCN溶液检验Fe3+,根据实验现象判断Fe3+与I-之间的反应是否具有限度,设计实验方案为将2 mL KI溶液与1 mL等浓度的FeCl3溶液混合,充分振荡后,加入KSCN溶液,若溶液变红,则说明反应具有限度,反之则不具有限度。
16.(1)增大反应物间接触面积,提高酸浸速率
(2)K++Fe2++[Fe(CN)6]3-KFe[Fe(CN)6]↓
(3)Fe(OH)3和Al(OH)3
(4)6.8≤pH<10.4　取适量最后一次洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液,若没有白色沉淀生成,说明沉淀洗涤干净
(5)2CrCl3+2B+3Mg2CrB+3MgCl2
(6)2O2--4e-O2↑
(7)①共价　②c
[解析] 高铝铬铁矿(主要含Cr2O3和Al2O3,还含Fe2O3、FeO、MgO、SiO2)粉碎后,加入稀硫酸进行酸浸,SiO2不溶而成为滤渣1;此时滤液中含有Cr3+、Al3+、Mg2+、Fe3+、Fe2+等,加入强氧化剂X进行氧化,Fe2+转化为Fe3+;加入氨水调节pH为4.7~4.9,依据表中数据可知,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,Al3+转化为Al(OH)3沉淀。加入试剂Y(如NaOH溶液),Al(OH)3转化为[Al(OH)4]-,Fe(OH)3不溶,再加入试剂Z(如CO2等),[Al(OH)4]-转化为Al(OH)3沉淀,灼烧得Al2O3,熔融电解得Al。加入氨水调节pH到4.7~4.9后所得溶液中继续加氨水调节pH,使6.8≤pH<10.4,此时将Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀(滤渣3),Mg2+不反应,然后加入稀盐酸溶解滤渣3,再经过一系列操作,得到CrCl3,加入B、Mg进行加热,生成CrB。
(1)粉碎高铝铬铁矿,可以增大固体与溶液的接触面积,提高酸浸速率。
(2)检验酸浸后的溶液中含有Fe2+可用铁氰化钾溶液,反应会生成蓝色沉淀KFe[Fe(CN)6],依据电荷守恒和元素守恒,可得出该反应的离子方程式为K++Fe2++[Fe(CN)6]3-KFe4[Fe(CN)6]↓。
(3)由分析可知,pH调节到4.7~4.9时,Fe3+、Al3+全部转化为沉淀,则滤渣2的主要成分为Fe(OH)3和Al(OH)3。
(4)第二次加氨水,目的是将Cr3+转化为沉淀,但Mg2+不生成沉淀,则需调节pH的范围为6.8≤pH<10.4;加稀盐酸前,需要先洗涤滤渣3,证明其洗涤干净时,需检验最后一次洗涤液中不含有S,方法是取适量最后一次洗涤液于试管中,加入BaCl2溶液,若没有白色沉淀生成,说明沉淀洗涤干净。
(5)CrCl3在加热条件下与B、Mg发生反应生成CrB、MgCl2,依据得失电子守恒和元素守恒,可得出反应的化学方程式为2CrCl3+2B+3Mg2CrB+3MgCl2。
(6)电解熔融的Al2O3时,在阳极O2-失电子生成O2,电极反应式为2O2--4e-O2↑。
(7)①硼化铬(CrB)化学稳定性好,耐高温,耐磨,可作抗高温氧化涂层,抗冲击能力强,则CrB属于共价晶体。②硼化铬(CrB)晶胞中,设晶胞棱长为c nm,设Cr原子半径为r nm,则4r nm=c nm,r=c,所以Cr原子的半径为c nm。
17.(1)①吸　37.5　②升高
(2)①204.1　反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ,相同条件下反应Ⅰ的速率更快　②温度高于200 ℃后,O3分解率显著增加,O3浓度迅速减小,反应Ⅰ、Ⅱ的反应速率减小
(3)0.12　2.22
[解析] (1)①根据表中化学键键能进行计算,该反应的ΔH=6×393 kJ·mol-1+2×803 kJ·mol-1-(803+4×393+293×2) kJ·mol-1-2×464 kJ·mol-1=+75 kJ·mol-1,30 g CO(NH2)2的物质的量为0.5 mol,吸收的热量为
0.5 mol×75 kJ·mol-1=37.5 kJ。
②该反应是吸热反应,其他条件不变,升高温度,平衡正向移动,NH3的平衡转化率升高。
(2)①根据正反应的活化能-逆反应的活化能=焓变,可以得到反应Ⅰ的逆反应的活化能为3.2 kJ·mol-1-
(-200.9 kJ·mol-1)=204.1 kJ·mol-1,由图甲可知,相同温度下NO的转化率远高于SO2,结合题中数据分析其可能原因:反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ,相同条件下反应Ⅰ的速率更快。
②结合已知信息,该体系中臭氧发生分解反应:2O3(g)3O2(g),则温度高于200 ℃后,O3分解率显著增加,O3浓度迅速减小,反应Ⅰ、Ⅱ的反应速率减小,NO和SO2的转化率降低。
(3)平衡时列三段式进行计算:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
起始/(mol·L-1)　 2.4　　　2.8　　　　　 0　　　　0
转化/(mol·L-1)　 1.6　　　1.6　　　　　0.8　　　1.6
平衡/(mol·L-1)　 0.8　　　1.2　　　　　0.8　　　1.6
a点时列三段式进行计算:
2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
起始/(mol·L-1)　 2.4　　　2.8　　　　　　0　　　　0
转化/(mol·L-1)　 1.2　　　1.2　　　　　 0.6　　　1.2
a点/(mol·L-1)　　1.2　　　1.6　　　　　 0.6　　　1.2
0~10 min的平均反应速率v(CO)==
0.12 mol·L-1·min-1,平衡常数K= ≈2.22。
18.(1)3
(2)酮羰基、酯基
(3)
(4)加成反应
+CH3CH2OH
(5)6　H2NCH2C≡CCH2OH
(6)
[解析] A在催化剂作用下与HCN发生加成反应生成B;B在Al2O3作用下发生消去反应生成C;C与a发生加成反应生成D,比较C、D的结构简式,可确定a为;D在①H2、H+、催化剂和②OH-作用下发生还原反应生成E;E在甲苯、加热回流条件下发生分子内取代反应生成F。
(1)C分子中,4个碳原子的最外层都无孤电子对,氰基碳原子形成2个σ键、碳碳双键的碳原子形成3个σ键、甲基碳原子形成4个σ键,杂化方式有sp杂化、sp2杂化、sp3杂化,共3种。
(2)D为,含氧官能团的名称为酮羰基、酯基。
(3)由分析可知,a的结构简式为。
(4)A→B的反应为+HCN,反应类型为加成反应,E()→F()时,发生分子内取代反应,同时生成CH3CH2OH,化学方程式为+CH3CH2OH。
(5)化合物B为,同时满足下列条件:“①含有碳碳三键和氨基;②能与钠反应产生氢气;③碳碳三键不与其他官能团直接相连”的同分异构体中,可能的结构简式为HC≡C—CH2—CH(OH)NH2、HC≡C—C(OH)(NH2)—CH3、HC≡C—CH(OH)—CH2NH2、HC≡C—CH(NH2)CH2OH、CH3C≡CCH(OH)NH2、H2NCH2C≡CCH2OH,共有6种。其中核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为2∶2∶2∶1的物质的结构简式为H2NCH2C≡CCH2OH。
(6)以为原料,制备时,依据题给流程,应将氧化为,与HCN加成生成后再发生还原反应,从而制得目标有机物,所以合成路线为。
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