资源简介

大题突破练(四)
1.(12分)(2025·湖南名校协作体联考)草酸(H2C2O4)是一种常见的二元弱酸,易溶于水,常用作还原剂、沉淀剂、媒染剂、络合剂等。某化学兴趣小组欲制备草酸并探究其某些化学性质,经查找资料得知:乙炔在45~55 ℃及硝酸汞作为催化剂的条件下,经浓硝酸氧化可制得草酸。
Ⅰ.草酸的制备
该小组以电石(主要成分为CaC2,还有少量的CaS、Ca3P2)、浓硝酸及少量硝酸汞为原料,利用如图装置制备草酸。
(1)仪器a的名称是　　　　　　。
(2)装置B中CuSO4溶液的作用是　　　　　　　　　　　　。
(3)反应时装置C中产生大量红棕色气体,红棕色气体是　　　　(填字母)。
a.NO　　b.NO2　　c.CO2　　d.H2S
(4)装置C中多孔球泡的作用是　　　　　　　　　　　　。
(5)写出装置A中发生主要反应的化学方程式: 　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.产品中草酸晶体(H2C2O4·2H2O)质量分数的测定
(6)称量3.500 g产品配制成100 mL溶液,下列配制操作中错误的是　　　　(填字母)。
(7)取20 mL所配制的溶液置于锥形瓶内,用0.100 0 mol·L-1酸性KMnO4标准溶液滴定至终点,平行实验三次,平均消耗标准溶液20.00 mL。
5H2C2O4+2Mn+6H+10CO2↑+2Mn2++8H2O,根据反应方程式,产品中草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的质量分数为　　　　。
2.(14分)(2025·河南创新发展联盟联考)电解铜的阳极泥中含PtTe、PdSe、Pt、Pd、Au、Cu等物质,以该阳极泥为原料,分离和回收Au、Pt、Pd、Cu等金属或其化合物的工艺流程如图所示:
已知:(NH4)2PtCl4易溶于水,(NH4)2PtCl6、(NH4)2PdCl6难溶于水;Ksp[(NH4)2PdCl6]=9.9×10-8。
回答下列问题:
(1)PtTe中Pt为+2价,且“氧化焙烧”时,阳极泥中的化合态Pt、Pd均转化为单质,则“氧化焙烧”中,PtTe发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
(2)“酸浸”的目的是　　　　　　　　　　　　。
(3)“氯浸”工艺中,金属Pt、Pd、Au被氧化为配离子[PtCl6]2-、[PdCl6]2-、[AuCl4]-,Pd→[PdCl6]2-的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　。
(4)“分金”加入过量草酸的作用,除析出金属Au外,还能　　　　　　　　　　　　。
(5)“沉钯”之前,测得溶液中c0{[PdCl6]2-}=0.1 mol·L-1,加入等体积的NH4Cl溶液充分反应,测得反应后混合液中c{[PdCl6]2-}=1.1×10-6 mol·L-1,则初始加入NH4Cl溶液的浓度约为　　　　 mol·L-1。(忽略溶液混合时的体积变化)
(6)利用“滤液c”可制备Pt,工艺流程如图所示。“沉铂”总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。
(7)含硒化合物应用广泛,如硒化锌可用于制造红外线光学仪器。硒化锌为立方晶胞,其结构如图1所示,晶胞的俯视图如图2所示。b处Se的坐标为(0,0,0),则d处Zn的坐标为　　　　;用NA表示阿伏加德罗常数的值,该硒化锌晶体的密度为　　　　(用含a、NA的代数式表示)g·cm-3。
3.(14分)(2025·湖南九校联盟联考)工业上以CO2和NH3为原料合成尿素,主要发生反应Ⅰ:CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)。
回答下列问题:
(1)燃烧热是指在101 kPa下,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。NH3、CO(NH2)2燃烧热的测定中氮元素变为　　　　　　(填化学式)。
(2)焓变的计算方法有很多,仅从以下单项数据不能计算出反应Ⅰ的ΔH的是　　　　　　(填字母)。
A.各化学键的键能
B.各物质的燃烧热
C.正、逆反应的活化能
D.各物质的相对能量
(3)一定条件下,CO2平衡转化率与温度、初始氨碳比[L=]、初始水碳比[M=]的关系如图1和图2所示。
①L1　　　　(填“<”或“>”,下同)L2,M1　　　　M2。
②已知反应的焓变会随温度的变化而变化,根据图1中CO2平衡转化率随温度的变化关系,请从焓变与平衡的角度,简述CO2平衡转化率随温度变化的原因: 　。
③改变初始水碳比对合成尿素反应有利有弊,从化学平衡角度解释增大初始水碳比不利于合成尿素的原因: 　　　　　　　　　　　　。
(4)①T ℃时,向2 L恒容容器中加入1 mol CO2和2 mol NH3发生反应Ⅰ,平衡时,CO2转化率为20%;相同温度,在容积为V L的恒容容器中发生该反应(起始投料与上述容器相同),平衡时CO2转化率为80%,则V=　　　　　　。
②恒温恒容下,以n(CO2)∶n(NH3)=13∶14投料发生反应Ⅰ,从反应开始至反应恰好达到平衡时,体系中混合气体的平均摩尔质量随时间变化趋势为　　　　　　(填字母)。
A.逐渐变大
B.逐渐变小
C.保持不变
D.无法判断
(5)利用电解装置可以将汽车尾气中的NO转化为尿素[CO(NH2)2],工作原理如图。
阴极的电极反应为　　　　　　　　　　　　。
4.(15分)(2025·河南新乡模拟)有机物G是合成新型降脂药物的中间体,G的一种合成路线如图,回答下列问题:
(1)化合物A的分子式为　　　　　。
(2)已知D生成F时的另一产物为H2O,有机物E的结构简式为　　　　,名称为　　　　。
(3)化合物G中官能团除酯基外,还有　　　　(填名称),B→C的反应类型为　　　　。
(4)下列关于反应D→F的说法错误的是　　　　(填字母)。
A.反应过程中,有CO键和N—H键断裂
B.反应过程中,有CN键和H—O键形成
C.有机物D中,碳原子均采取sp3杂化
D.F分子中所有的原子均可能共平面
(5)B有多种同分异构体,满足下列条件的有　　　　种;其中核磁共振氢谱有4组峰且峰面积之比为1∶1∶2∶6的有机物的结构简式为　　　　　　　　　(只写1种即可)。
①能发生水解反应
②能发生银镜反应
③能与NaHCO3溶液反应放出CO2
(6)参照上述合成路线和信息,设计以CH3CH2CHO和E为原料,制备的合成路线(无机试剂任选)。
参考答案
1.答案 (1)分液漏斗
(2)除去H2S、PH3等气体杂质
(3)b
(4)增大气液接触面积,加快反应速率
(5)CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2↑
(6)ac
(7)90%
解析:装置A用饱和食盐水和电石反应制取乙炔,发生反应的化学方程式为CaC2+2H2OCa(OH)2+CH≡CH↑,装置B中硫酸铜溶液可除去产生的杂质气体H2S、PH3,装置C中C2H2与浓硝酸反应生成H2C2O4和NO2,装置D用来吸收尾气二氧化氮。
(2)电石与水反应生成的乙炔气体中含H2S、PH3,装置B中硫酸铜溶液可除去电石中产生的杂质气体H2S、PH3。
(3)乙炔在45~55 ℃及硝酸汞作为催化剂的条件下,经浓硝酸氧化可制得草酸,硝酸发生还原反应,还原产物为氮氧化物,二氧化氮为红棕色气体,故选b。
(4)多孔球泡能增大气液接触面积,加快反应速率。
(6)称量3.500 g产品不能用托盘天平,应用电子天平,且用天平称量固体药品,应该“左物右码”,a错误;在烧杯中溶解固体,并用玻璃棒搅拌,b正确;向容量瓶中转移液体时需要用玻璃棒引流,c错误;定容时,当液面离刻度线1~2 cm时,改用胶头滴管加水,眼睛平视刻度线,d正确。
(7)根据反应方程式,20 mL所配溶液中n(H2C2O4·2H2O)=n(KMnO4)=×0.100 0 mol·L-1×0.020 00 L=0.005 000 mol,产品中草酸晶体的质量分数为×100%=90%。
2.答案 (1)PtTe+O2+Na2CO3Na2TeO3+Pt+CO2
(2)使CuO转化为CuSO4,与其他物质分离
(3)2∶1
(4)将[PtCl6]2-还原为[PtCl4]2-,便于后续使含Pt物种与含Pd物种分离
(5)0.8
(6)3[PtCl4]2-+Cl+5Cl-+6N+6H+3(NH4)2PtCl6↓+3H2O
(7)()　
解析:阳极泥中加入纯碱、空气氧化焙烧,然后加入水,浸取后过滤得到含Na2TeO3、Na2SeO3的滤液a,分离出滤渣,向滤渣中加入稀硫酸酸浸,氧化铜溶解得到含硫酸铜的滤液b,分离出含Au、Pt、Pd的滤渣,加入浓盐酸和氯气氯浸,金属Pt、Pd、Au分别被氧化为配离子[PtCl6]2-、[PdCl6]2-、[AuCl4]-,加入过量草酸将[AuCl4]-还原为Au单质、[PtCl6]2-还原为[PtCl4]2-,过滤分离出Au单质,向滤液中加入氯化铵溶液得到含(NH4)2PtCl4的滤液c和(NH4)2PdCl6沉淀。
(1)PtTe中Pt为+2价,且“氧化焙烧”时,阳极泥中的化合态Pt转化为单质,反应中Pt元素的化合价由+2变为0,空气中氧气参与反应,氧元素的化合价由0变为-2,Te元素的化合价由-2变为+4得到Na2TeO3,再结合得失电子守恒、原子守恒,PtTe发生反应的化学方程式为PtTe+O2+Na2CO3Na2TeO3+Pt+CO2。
(2)稀硫酸能和“氧化焙烧”过程中产生的氧化铜反应,而不和Pt、Pd、Au反应,故“酸浸”的目的是使CuO转化为CuSO4,与其他物质分离。
(3)Pd→[PdCl6]2-,Pd元素的化合价由0变为+4,为还原剂,氯气中氯元素的化合价由0变为-1,为氧化剂,再结合得失电子守恒,存在Pd~4e-~2Cl2,则氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1。
(4)草酸具有还原性,“分金”加入过量草酸的作用,除析出金属Au外,还能将[PtCl6]2-还原为[PtCl4]2-,便于后续使含Pt物种与含Pd物种分离。
(5)反应后混合液中c{[PdCl6]2-}=1.1×10-6 mol·L-1,则此时c(N)= mol·L-1=0.3 mol·L-1,结合反应2N+[PdCl6]2-=(NH4)2PdCl6↓,设初始加入NH4Cl溶液的体积为V L,则初始加入NH4Cl溶液的浓度约为=0.8 mol·L-1。
(6)“沉铂”总反应为[PtCl4]2-和氯酸根离子发生氧化还原反应生成(NH4)2PtCl6沉淀,再结合得失电子守恒、原子守恒,总反应的离子方程式为3[PtCl4]2-+Cl+5Cl-+6N+6H+3(NH4)2PtCl6↓+3H2O。
(7)如图所示,d处Zn用圆圈圈出:,故其坐标为();根据“均摊法”可知,晶胞中含8×+6×=4个Se、4个Zn,则该硒化锌晶体的密度为 g·cm-3。
3.答案 (1)N2　(2)AB
(3)①>　<　②T0,CO2平衡转化率随温度升高逐渐增大;T>T0时,由于焓变随温度变化而变化,升高温度,平衡逆向移动,ΔH<0,CO2平衡转化率随温度升高逐渐减小　③增大初始水碳比,平衡逆向移动,不利于尿素生成
(4)①(或0.125)　②C
(5)CO2+2NO+10H++10e-CO(NH2)2+3H2O
解析:(1)燃烧热是指在101 kPa下,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量,则NH3、CO(NH2)2燃烧热的测定中氮元素变为N2。
(3)①根据反应Ⅰ可知,氨碳比[L=]越大,相当于NH3的物质的量越大,该平衡正向移动,CO2平衡转化率越大,则L1>L2,水碳比[M=]越大,相当于H2O的物质的量越大,则CO2的分压减小,相当于减小压强,该反应是气体体积减小的反应,平衡逆向移动,CO2平衡转化率越小,则M1②CO2平衡转化率随温度变化的原因:T0,CO2平衡转化率随温度升高逐渐增大;T>T0时,由于焓变随温度变化而变化,升高温度,平衡逆向移动,ΔH<0,CO2平衡转化率随温度升高逐渐减小。
③增大初始水碳比,平衡逆向移动,不利于尿素生成。
(4)①当CO2平衡转化率为20%时,列三段式:
　　 CO2(g) + 2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)
起始/mol 1 2 0
转化/mol 0.2 0.4 0.2
平衡/mol 0.8 1.6 0.2
K=。当CO2平衡转化率为80%,列出三段式:
　　 　CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)
起始/mol 1 2 0
转化/mol 0.8 1.6 0.8
平衡/mol 0.2 0.4 0.8
K==25V2=,解得V=。
②设起始时投入13 mol CO2、14 mol NH3,平衡时CO2转化了x mol,根据已知条件列出三段式:
　　　 CO2(g) + 2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)
起始/mol 13 14 0
转化/mol x 2x x
平衡/mol 13-x 14-2x x
平衡时 g·mol-1=30 g·mol-1,故以n(CO2)∶n(NH3)=13∶14投料发生反应Ⅰ,从反应开始至反应恰好达到平衡时,体系中混合气体的平均摩尔质量始终为30 g·mol-1,故选C。
(5)由图可知,与电源负极相连的电极为阴极,CO2和NO在阴极反应得到[CO(NH2)2],再根据得失电子守恒和电荷守恒可知阴极的电极反应为CO2+2NO+10H++10e-CO(NH2)2+3H2O。
4.答案 (1)C5H6O3
(2)　苯胺
(3)醚键、酰胺基　取代反应
(4)CD
(5)12　(或)
(6)
解析:A与甲醇发生开环取代反应生成B,B与SOCl2发生取代反应生成C;根据D、F的结构简式并结合题给信息“D生成F时的另一产物为H2O”可以推知E为苯胺,C与F反应生成目标产物G。
(3)由结构简式可知,化合物G中官能团除酯基外,还有醚键、酰胺基;B与SOCl2发生取代反应生成C。
(4)反应过程中,D中醛基的CO键断裂、E(苯胺)中氨基的N—H键断裂,则有CO键和N—H键断裂,A正确;由F的结构简式可知,反应过程中,有CN键形成,且D生成F时的另一产物为H2O,即有H—O键形成,B正确;有机物D中,只有甲基中的碳原子采取sp3杂化,苯环中的碳原子和醛基中的碳原子均采取sp2杂化,C错误;F分子中含有饱和碳原子,则F分子中不可能所有的原子共平面,D错误。
(5)B(分子式为C6H10O4)的同分异构体满足:①能发生水解反应,则含有酯基;②能发生银镜反应,则含有醛基;③能与NaHCO3溶液反应放出CO2,则含有羧基。但B分子中只含4个O原子,则可推出满足条件的B的同分异构体中含有—COOH和HCOO—,即可看作是丁烷(分子式为C4H10)中的2个氢原子分别被—COOH和HCOO—取代的产物,丁烷有正丁烷和异丁烷两种结构,当正丁烷中的2个氢原子分别被—COOH和HCOO—取代时有8种结构;当异丁烷中的2个氢原子分别被—COOH和HCOO—取代时有4种结构,所以满足条件的B的同分异构体有8+4=12种。其中核磁共振氢谱有4组峰且峰面积之比为1∶1∶2∶6,即有4种等效氢且每种等效氢的氢原子个数之比为1∶1∶2∶6,则符合条件的有机物的结构简式为(或)。
(6)CH3CH2CHO和O2反应生成CH3CH2COOH,CH3CH2COOH和SOCl2发生取代反应生成CH3CH2COCl,CH3CH2CHO和苯胺发生反应生成,再和CH3CH2COCl发生类似C和F生成G的反应得到。
1

展开更多......

收起↑