【精品解析】2026届河北百师联盟高三下学期一模化学试题

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【精品解析】2026届河北百师联盟高三下学期一模化学试题

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2026届河北百师联盟高三下学期一模化学试题
1.化学与生产生活紧密相关。下列描述不涉及化学反应的是
A.石墨和金刚石都是由碳元素组成的,二者可以相互转化
B.氧化铁俗称铁红,可以用于高炉炼铁
C.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子
D.我国科学家成功将CO2转化为淀粉
2.下列化学用语表述正确的是
A.CO2的电子式为:
B.3,3-二甲基戊烷的键线式为
C.基态溴原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p5
D.HCl中共价键的电子云轮廓图为
3.劳动教育更能体现育人的综合功能。下列劳动项目与所关联化学知识描述正确的是
选项 劳动项目 化学知识
A 工人用SO2漂白草帽 SO2具有还原性,可将氧化性物质还原
B 用含小苏打的发泡剂烘焙面包 Na2CO3可以与酸性物质反应生成CO2
C 用84消毒液为教学楼消毒 NaClO溶液具有强氧化性,能够消毒杀菌
D 将苯甲酸钠加入食品中作防腐剂 苯甲酸钠溶液显碱性,能够抑菌
A.A B.B C.C D.D
4.高分子材料在各个领域都有广泛的应用。下列说法错误的是
A.以木材、秸秆等农副产品为原料,经加工处理可以得到再生纤维
B.坦克装甲使用的凯夫拉纤维(芳香聚酰胺)是一种合成纤维,其刚性分子结构能有效抵御穿甲弹冲击
C.充电桩绝缘外壳使用的聚氯乙烯的链节可表示为
D.高密度聚乙烯含有较多的支链,软化温度较低
5.次磷酸钠(NaH2PO2)是一种正盐,具有强还原性,常用于化学镀铜等工业生产,其反应的化学方程式为CuSO4+2NaH2PO2+2NaOH=Cu↓+2NaH2PO3+Na2SO4+H2↑。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.上述反应中,Cu和H2均是还原产物
B.用NaOH溶液完全中和1mol次磷酸(H3PO2),消耗OH-的数目为3
C.当生成6.4g铜时,被CuSO4氧化的的数目为0.4
D.每生成44.8L H2,则反应转移电子的数目为8
6.下列有关物质的制备能达到实验目的的是
A.用甲装置干燥氨气 B.用乙装置制备Fe(OH)3胶体
C.用丙装置制备无水MgCl2 D.用金属钠制备Na2O2
7.结构决定性质。下列对性质的解释,不合理的是
选项 性质 解释
A 向CuSO4溶液与过量氨水反应后的深蓝色溶液中加入乙醇,析出深蓝色晶体 分子的极性:H2O>C2H5OH
B 乙醇的沸点高于乙醛 乙醇分子间存在氢键,乙醛分子间无氢键
C O3在水中溶解度小于在CCl4中溶解度 O3是非极性分子,与CCl4“相似相溶”
D 用“杯酚”可将C60、C70分离开 C60的大小与“杯酚”空腔大小适配
A.A B.B C.C D.D
8.超导材料凭借零电阻和完全抗磁性等特性,已在能源、交通、医疗、科研等领域实现广泛应用。某新型的超导材料的晶胞结构如下图所示。晶胞为长方体(如图),其晶胞参数分别为anm、anm、bnm。下列有关说法错误的是
A.基态Cr的价电子排布图为
B.距离Cr最近的Si的个数为2
C.该超导材料的化学式为ThCr2Si2
D.该晶胞的密度可表示为
9.有机物M是合成四氨基喹啉类抗疟药物的重要中间体,其合成路线如下图所示。
下列有关说法正确的是
A.Y存在顺反异构体
B.Y中只有两种官能团
C.M不能使Br2的CCl4溶液褪色
D.该反应为取代反应,另一种产物为乙醇
10.盐Q可用于印刷制版、化肥、医药制造等领域,其结构如下图所示。其中X、Y、Z、W为四种短周期主族元素,X、Y、W位于不同周期,X与Z相邻,Z与W同主族,基态X原子的最高能级上的电子数是内层电子数的2倍。下列说法错误的是
A.电负性:X>Z>W B.简单离子半径:W>Z>X
C.阳离子的空间结构与相同 D.该盐的阴离子可与碱发生反应
11.铬(Cr)及其化合物在颜料、鞣革、印染等工业中具有重要的应用。铬矿渣中铬以低价态含氧酸盐形式存在,主要杂质为铁、铝、硅、磷的氧化物。从铬矿渣中分离提取铬的一种流程如下图所示。已知:“煅烧”后铬被氧化为最高价含氧酸盐(Na2CrO4)。
下列说法正确的是
A.实验室模拟“煅烧”操作时在瓷坩埚中进行
B.“水浸渣”的主要成分是Al2O3
C.“沉淀”调pH到弱酸性,目的是将铝元素除去
D.“还原”步骤发生反应的离子方程式为
12.有机质子—氢气电池具有保持超过十万圈的稳定循环和-70℃的低温可行性,展示出其在极端气候下应用的潜力。下图是四氯苯醌质子—氢气电池工作机理。
下列有关说法正确的是
A.放电时,a电极为正极,发生还原反应
B.放电时,当有1mol H+迁移到正极时,转移电子的物质的量为1mol
C.充电时的阳极反应为
D.与氢氧燃料电池相比,当有1molH2反应时,该电池转移的电子数更多
13.硫酸催化下环氧乙烷开环反应的机理如下图所示。下列有关说法错误的是
A.环氧乙烷分子中氧原子和碳原子的杂化类型相同
B.质子化时,氧原子提供孤电子对,与H+形成配位键
C.1mol环状双烷基氧鎓离子含有的电子数为25×6.02×1023
D.总反应的化学方程式为+CH3OHHOCH2CH2OCH3
14.25℃时、向含NaCN、Na2CO3、NaCl的混合溶液中滴加AgNO3溶液,平衡时混合溶液中pAg与pM的关系如下图所示[已知:pAg=-lgc(Ag+),pM=-lgc(M),其中,M=CN-或Cl-或;Ksp(AgCN)下列有关说法错误的是
A.直线L2代表-lgc(Ag+)与-lgc(Cl-)的关系
B.常温下,AgCN的饱和溶液中c(Ag+)=10-4.875mol·L-1
C.向a点所示的溶液中加入AgNO3固体,增大
D.常温下,反应AgCl(s)+CN-=AgCN(s)+Cl-可以进行完全
15.氯化亚铜(CuCl)晶体难溶于水和乙醇,在潮湿空气中易被氧化,工业上常用作催化剂、媒染剂等。实验室用如下装置制备CuCl并验证SO2的性质。
已知:Fe3++[Fe(HSO3)]2+;[Fe(HSO3)]2+呈红棕色,可以将Fe3+还原为Fe2+。
(1)仪器a的名称是   。实验室制备SO2选用的试剂为Na2SO3固体和70%的硫酸。装置A中所用硫酸的密度是1.61 g/cm3.则该硫酸的物质的量浓度是   mol/L。
(2)多孔球泡的作用是   ,装置B中发生反应的离子方程式为   。
(3)随着气体的产生,同学们观察到装置C中现象是溶液由棕黄色变成红棕色,将混合液放置10小时后、溶液才变成浅绿色。Fe(OH)3胶体呈红褐色,与装置C中的颜色相似、为了排除红棕色物质是Fe(OH)3胶体的可能,可通过观察是否产生   ,证明浅绿色溶液中含有Fe2+的实验操作为   。
(4)若装置D中为过量的Ba(NO3)2溶液,则发生反应的离子方程式为   。
(5)测定CuCl产品纯度:将2.80 g产品溶于硝酸,配成250 mL溶液,取25.00 mL,加20.00 mL 0.2000 mol/L AgNO3溶液,充分反应后,加少量硝基苯覆盖沉淀。
NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂,用0.1000 mol/L NH4SCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液、平行实验进行三次,平均每次消耗NH4SCN溶液20.00 mL。则该产品的纯度为   %(保留三位有效数字),若未加入硝基苯,会导致测定结果   (填“偏高”或“偏低”)。[已知:Ksp(AgCl)=3.2×10-10,Ksp(AgSCN)=2.0×10-12]。
16.工业上常从钒铁合金的炼钢残渣(主要含FeO、V2O3,还有少量硅、铝的氧化物等杂质)中提取金属钒,其工艺流程如图所示。
已知:①钒有多种价态,其中+5价最稳定;②+5价V在强酸性条件下以形式存在,在碱性条件下以形式存在;③25℃时,Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3;④用有机萃取剂HA萃取时,对阳离子萃取能力由强到弱的顺序为Fe3+>VO2+>>Fe2+。
(1)基态钒原子的核外电子的运动状态有   种。
(2)“粉碎”的目的是   ;“焙烧”时V2O3发生反应的化学方程式为   。
(3)“浸渣”的成分是   (填化学式);“还原”的目的是   。
(4)加入KClO3后发生反应的离子方程式为   。
(5)“调pH”后测得溶液中c()=0.1mol·L-1,若“沉钒”时钒元素沉淀率达到99%,则“沉钒”后溶液中的c()=   mol·L-1。
(6)检验NH4VO3沉淀是否洗净的操作是   ;“煅烧”产生的气体可在   中使用(填工序名称)。
17.为了应对CO2浓度过高引起的全球变暖问题,将CO2转化为高附加值产品成为一项重要的研究课题。
Ⅰ.热催化CO2还原。
已知下列反应。
反应i:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔΗ1=+41
反应ii:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔΗ2=-90
反应iii:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔΗ3=-23.9
反应iv:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔΗ4
(1)ΔΗ4=   。
(2)向1L的密闭容器中通入2 molCO2和6 molH2,只发生反应iv,达平衡时,测得不同温度和压强下、二甲醚(CH3OCH3)的物质的量分数如图所示。
①温度由低到高的顺序为   ,理由是   。
②若反应iv在压强为p1、温度为T3条件下进行,30min后反应达平衡,则CO2的转化率为   ×100%(结果用分数表示,下同),v(H2)为   mol·L-1·min-1。
Ⅱ.电催化CO2还原。
在催化剂的作用下,CO2先被还原为CO,再进行耦合,进而生成甲醇、乙醇等燃料。如图为外加电压为0V和-0.19V下,在催化剂CuB2@g—C3N4上CO被还原为乙醇的吉布斯自由能(G)图(*表示吸附态)。
(3)在无外加电压下,*COCO经过多步反应不断被还原为乙醇,在H+存在下,该过程中的决速步骤发生的电极反应为   ;由图可知,在   (填“低电压”或“高电压”)下更有利于生成乙醇。
18.雷诺嗪(H)是一种用于治疗慢性心绞痛的处方药物,其结构及合成路线如下图所示。
(1)A的结构简式为   ,C的化学名称为   ,D中含氧官能团的名称为   。
(2)C→D的反应类型为   。
(3)E→F发生反应的化学方程式为   。
(4)有机物J是F的同分异构体,同时满足下述条件的J的结构有   种,请任写一种J的结构简式:   。
①能与FeCl3溶液发生显色反应;
②能发生银镜反应和水解反应;
③核磁共振氢谱显示5组峰,且峰面积之比为6:2:2:1:1。
(5)雷诺嗪(H)还可以按照下列合成路线进行合成:
DMH
则M的结构简式为   。
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】化学科学的主要研究对象;物理变化与化学变化的区别与联系;同素异形体;铁的氧化物和氢氧化物
【解析】【解析】A. 石墨与金刚石属于碳元素组成的同素异形体,两者结构不同。当它们发生相互转化时,分子结构发生改变,属于化学变化(涉及旧键断裂和新键形成),A不符合题意。
B. 高炉炼铁的核心反应是Fe + 3CO= 2Fe + 3CO,该过程有铁单质生成,属于典型的化学反应,B不符合题意。
C. 卢瑟福实验中发生的核反应为: + = +,这是原子核层面的变化(质子数改变),不属于化学反应范畴,C符合题意。
D. CO2转化为淀粉((C6H10O5)n)的过程生成了全新的大分子有机物,属于化学合成反应,D不符合题意。
故答案为:C
【分析】A、石墨和金刚石属于两种不同的物质,二者的转化属于化学变化。
B、高炉炼铁的过程中,Fe2O3转化为Fe,属于化学变化。
C、发现质子的过程中没有新物质生成。
D、CO2转化为淀粉的过程中,涉及新物质的生成,属于化学变化。
2.【答案】B
【知识点】原子核外电子排布;原子核外电子的运动状态;电子式、化学式或化学符号及名称的综合
【解析】【解答】A.二氧化碳分子中碳原子与每个氧原子形成碳氧双键,其正确的电子式为,选项A错误;B. 3,3-二甲基戊烷的主链含有5个碳原子,在3号碳原子上连接着两个甲基,该键线式准确表达了其分子结构,选项B正确;
C.基态溴原子的简化电子排布式应为,而选项中遗漏了3d轨道的电子排布,选项C错误;
D.氯化氢分子是双原子分子,氢原子的1s轨道(球形)与氯原子的p轨道(哑铃形)形成不对称的s-p σ键,其电子云轮廓图应为,选项D错误;
故答案为:B
【分析】A、CO2中C、O原子间存在2对共用电子对,据此确定其电子式。
B、该有机物中最长碳链含有5个碳原子,且3号碳原子上含有2个-CH3,据此分析。
C、Br原子的核外电子数为35,据此确定其简化的核外电子排布式。
D、结合HCl中共价键的形成分析。
3.【答案】C
【知识点】探究碳酸钠与碳酸氢钠的性质;二氧化硫的漂白作用
【解析】【解答】A.SO2漂白草帽是利用其与有色物质结合生成不稳定的无色化合物,属于漂白性,而非还原性,A错误;
B.小苏打是NaHCO3(碳酸氢钠),不是Na2CO3(碳酸钠),化学物质对应错误,B错误;
C. 84消毒液的有效成分NaClO具有强氧化性,能使病毒蛋白质变性,从而达到消毒杀菌作用,C正确;
D.苯甲酸钠在酸性食品环境中会转化为苯甲酸,苯甲酸通过使微生物蛋白质变性来抑制微生物生长繁殖,而非因其溶液呈碱性,D错误;
故答案为:C
【分析】A、SO2漂白草帽,利用的是SO2的漂白性。
B、小苏打为NaHCO3,做发泡剂是因为NaHCO3受热分解生成CO2。
C、84消毒液的主要成分为NaClO,具有氧化性,能使蛋白质的结构变性。
D、苯甲酸钠在酸性环境中可转化为苯甲酸。
4.【答案】D
【知识点】合成材料;常用合成高分子材料的化学成分及其性能;塑料的老化和降解
【解析】【解答】A.木材、秸秆的主要成分是纤维素,通过加工处理可以制得再生纤维,选项A正确;
B.凯夫拉纤维属于芳香聚酰胺类合成纤维,其分子结构具有刚性特征,因此强度高,能够有效抵御穿甲弹的冲击,选项B正确;
C.聚氯乙烯由氯乙烯通过加聚反应制得,其链节结构为,选项C正确;
D.高密度聚乙烯支链化程度低,分子排列紧密,结晶度高,因此软化温度较高;而低密度聚乙烯含有较多支链,分子排列松散,结晶度较低,软化温度也较低,选项D错误;
故答案为:D
【分析】A、木材、秸秆通过加工处理,可以得到再生纤维。
B、其刚性结构,具有高强度的性能,能够有效抵御穿甲弹的冲击。
C、聚氯乙烯的链节结构为。
D、高密度聚乙烯支链少,结晶度高,软化温度高。
5.【答案】A
【知识点】氧化还原反应;氧化还原反应方程式的配平;氧化还原反应的电子转移数目计算;物质的量的相关计算
【解析】【解答】A.在反应中,Cu元素的化合价由+2价降至0价,H元素的化合价由+1价降至0价,两者均发生了还原反应,产物Cu和H2都是还原产物,选项A正确;
B.由于次磷酸钠(NaH2PO2)是正盐,表明次磷酸(H3PO2)为一元酸,一份次磷酸只能电离出一份氢离子,完全中和1 mol次磷酸仅需1 mol OH-,故消耗的OH-数目为NA,而非3NA,选项B错误;
C. 6.4 g铜的物质的量为0.1 mol,生成0.1 mol Cu时,Cu2+共获得0.2 mol电子。根据反应,中的P元素由+1价升至+3价,每1 mol失去2 mol电子。根据电子守恒,被CuSO4氧化的的物质的量为0.1 mol,数目为0.1NA,而非0.4NA,选项C错误;
D.题目未说明氢气是否处于标准状况,因此无法确定44.8 L H2的物质的量,也就无法计算反应转移的电子数目,选项D错误;
故答案为:A
【分析】A、根据元素化合价变化分析,元素化合价降低后生成的物质,为还原产物。
B、NaH2PO2为正盐,说明H3PO2是一元酸,只能消耗一个OH-。
C、6.4gCu的物质的量为0.1mol,结合反应过程中元素化合价计算转移电子数。
D、气体所处的状态未知,无法应用气体摩尔体积进行计算。
6.【答案】C
【知识点】盐类水解的应用;氨的实验室制法;胶体的性质和应用;钠的氧化物
【解析】【解答】A.无水CaCl2会与NH3发生反应生成CaCl2·8NH3络合物,因此不能用于干燥氨气,可用碱石灰干燥氨气,选项A错误。
B.将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中,生成红褐色Fe(OH)3沉淀,无法制得Fe(OH)3胶体。正确的制备Fe(OH)3胶体的方法是将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,选项B错误。
C.MgCl2容易发生水解反应,故加热MgCl2·6H2O需在干燥HCl气流中,可以抑制Mg2+的水解,避免其生成氢氧化镁,最终能够制得无水MgCl2,选项C正确。
D.蒸发皿不耐高温灼烧,不能用于熔融固体,故加热熔融钠制备过氧化钠需要使用坩埚,因为选项D错误。
故答案为:C
【分析】A、CaCl2能与NH3反应生成CaCl2·8NH3。
B、制备Fe(OH)3胶体时,应将饱和FeCl3溶液逐滴滴入沸水中。
C、干燥的HCl可抑制MgCl2的水解。
D、固体的灼烧需在坩埚中进行。
7.【答案】C
【知识点】极性分子和非极性分子;相似相溶原理及其应用;含有氢键的物质;氢键的存在对物质性质的影响
【解析】【解答】A.在CuSO4溶液中加入过量氨水,生成深蓝色配合物[Cu(NH3)4]SO4。由于该配合物是强极性离子化合物,而乙醇的极性小于水(H2O>C2H5OH),当加入乙醇后溶剂极性降低,导致配合物溶解度减小而析出晶体。该解释合理,A不符合题意。
B.乙醇分子中含有羟基,能够形成分子间氢键,而乙醛分子间不存在氢键。氢键的存在使乙醇沸点显著高于乙醛,这一解释正确,B不符合题意。
C.O3分子呈V形结构,属于弱极性分子(正负电荷中心不重合)。根据相似相溶原理,O3在非极性溶剂CCl4中的溶解度应大于在极性溶剂水中的溶解度。原解释中"O3是非极性分子"的说法错误,C符合题意。
D.杯酚分离C60和C70的原理是利用C60分子尺寸与杯酚空腔的匹配性形成包合物,这一解释合理,D不符合题意。
故答案为:C
【分析】A、配合物[Cu(NH3)4]SO4属于强极性离子化合物,加入乙醇后析出晶体,说明乙醇的极性小于水。
B、乙醇可形成分子间氢键,使得沸点增大。
C、O3属于极性分子,但极性较低。
D、C60的大小与杯酚空腔的大小适配,可实现C60、C70的分离。
8.【答案】B
【知识点】原子核外电子排布;晶胞的计算
【解析】【解答】A.基态Cr原子(24号元素)的价电子排布为,符合洪特规则中半满稳定结构的要求,题目给出的价电子排布图是正确的,A选项正确;
B.通过分析晶胞结构可以发现,每个Cr原子周围最近的Si原子数量是4个,而非题目所述的2个,B选项错误;
C.采用均摊法计算晶胞中各原子数量:Th原子数:;Cr原子数:;Si原子数:,因此化学式为,C选项正确;
D.密度计算:晶胞体积:;晶胞质量:(即),题目给出的密度表达式正确,D选项正确;
故答案为:B
【分析】A、Cr为24号元素,其3d能级应满足半充满稳定结构。
B、距离Cr原子最近的Si原子的个数为4。
C、根据均摊法确定原子个数,从而得到晶体的化学式。
D、根据公式计算晶胞密度。
9.【答案】D
【知识点】有机物中的官能团;同分异构现象和同分异构体;烯烃;取代反应
【解析】【解析】A.化合物Y中的碳碳双键一端连接两个相同的酯基(-COOEt),不符合顺反异构体的形成条件(双键两端各连不同基团),因此不存在顺反异构现象,选项A错误;
B.化合物Y的分子结构中同时存在碳碳双键、酯基和醚键共三种官能团,而非仅有两种,选项B错误;
C.化合物M含有碳碳双键,能与溴单质(Br2)发生加成反应,导致溴的四氯化碳(CCl4)溶液褪色,选项C错误;
D.该反应属于取代反应类型,反应过程中X分子氨基(-NH2)上的一个氢原子与Y分子中的乙氧基(-OEt)结合生成乙醇(EtOH),另一产物确实为乙醇,选项D正确;
故答案为:D
【分析】A、碳碳双键所在碳原子上连接有2个不同的原子或原子团时,存在顺反异构。
B、Y中含有酯基、醚键和碳碳双键。
C、M中含有碳碳双键,能使Br2的CCl4溶液褪色。
D、结合反应物X、Y的结构和产物M的结构确定断键、成键的位置,从而得到另一产物的结构。
10.【答案】C
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用;元素周期律和元素周期表的综合应用;微粒半径大小的比较
【解析】【解析】A. 根据电负性变化规律分析:同周期元素从左至右电负性递增,同主族元素从上至下电负性递减。因此电负性顺序为:,对应,选项A正确。B. 简单离子半径比较规则:电子层数越多半径越大,电子层结构相同时核电荷数越小半径越大。具体比较:(3电子层) >(2电子层,核电荷数7) >(2电子层,核电荷数8),即,选项B正确。
C. 空间结构对比::N价层电子对数=4(4个σ键),孤电子对=0,正四面体构型;:C价层电子对数=3+=4,含1对孤电子对,三角锥构型。两离子空间构型不同,选项C错误。
D. 阴离子中含P-OH结构,羟基中的氢能被电离成氢离子,具有酸性,可与碱发生中和反应,选项D正确。
故答案为:C
【分析】X、Y、W分别位于不同的短周期(第1、2、3周期),Y原子只能形成1个化学键,说明Y是第1周期的氢元素(H)。基态X原子的最高能级电子数是内层电子数的2倍:内层电子数为2(1s2),最高能级电子数应为4,对应电子排布为,因此X是氧元素(O)。X(O)与Z相邻,且阳离子中Z连接4个H原子并带1个正电荷:该阳离子为,所以Z是氮元素(N)。Z(N)与W同主族,因此W是磷元素(P)。最终确定各元素:Y:H(氢)、X:O(氧)、Z:N(氮)、W:P(磷)。
11.【答案】C
【知识点】氧化还原反应方程式的配平;物质的分离与提纯;离子方程式的书写
【解析】【解析】A、瓷坩埚的主要成分是二氧化硅(),在高温条件下会与氢氧化钠()发生化学反应,因此煅烧过程不能使用瓷坩埚,应使用铁坩埚,A错误;B、煅烧过程中,氧化铝()具有两性,会与氢氧化钠反应生成可溶性的四羟基合铝酸钠(),进入水浸液。水浸渣的主要成分是氧化铁(Fe2O3),B错误;
C、当调节pH至5.5时,为弱酸性,溶液中的四羟基合铝酸钠会转化为氢氧化铝()沉淀,可以通过过滤去除铝元素,C正确;
D、题目给出的离子方程式存在氧原子不守恒的问题。在酸性条件下,正确的离子方程式应为:,D错误;
故答案为:C
【分析】铬矿渣中的铬以低价态含氧酸盐形式存在,主要杂质包括铁、铝、硅、磷等元素的化合物。在煅烧过程中,铬矿渣与氢氧化钠混合并在空气条件下反应,生成Na2CrO4、Na[Al(OH)4]、Na2SiO3和磷酸钠。通入空气后,含铁化合物被氧化为,因其不与氢氧化钠反应且不溶于水,最终以水浸渣形式被过滤分离。滤液中主要含有Na2CrO4、Na[Al(OH)4]、Na2SiO3和磷酸钠。随后,通过加入稀硫酸调节pH至弱酸性,Na[Al(OH)4]转化为氢氧化铝沉淀,实现铝的去除。滤液中加入硫酸镁和硫酸铵,生成MgNH4PO4和MgSiO3沉淀,完成“除硅磷”步骤。进一步调节pH至1左右,铬元素转化为。最后,向滤液中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液,将Cr2O还原为Cr3+,并通过调节pH生成沉淀。
12.【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式;常见化学电源的种类及其工作原理;原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.根据分析,a电极为电子流出方,是负极,发生氧化反应,选项A错误。
B.放电时,为保持溶液的电中性,外电路每转移1 mol电子,就有1 mol从负极迁移到正极。当1 mol迁移到正极时,转移的电子物质的量为1 mol,选项B正确。
C.放电时,正极上四氯苯醌得到2个电子()生成四氯对苯二酚。充电时,阳极反应是放电过程中正极反应的逆过程,即四氯对苯二酚失去2个电子()重新生成四氯苯醌,电极反应为:,选项C错误。
D.在两种电池中,1 mol反应时,氢元素均从0价升至+1价,均转移2 mol电子,因此有机质子—氢气电池和氢氧燃料电池转移电子数相同,选项D错误。
故答案为:B
【分析】放电过程中,电子从a电极流出,表明a电极是负极,发生氧化反应;b电极是正极,四氯苯醌在此被还原为四氯对苯二酚。充电时,a电极变为阴极,b电极变为阳极。根据这一分析进行解答。
13.【答案】C
【知识点】配合物的成键情况;原子轨道杂化方式及杂化类型判断;阿伏加德罗常数
【解析】【解答】A.在环氧乙烷分子中,碳原子形成4个σ键,价层电子对数为4,采用sp3杂化;氧原子形成2个σ键并含有2对孤电子对,价层电子对数同样为4,也采用sp3杂化,因此二者的杂化类型相同,A选项正确;B.氧原子上存在孤电子对,而具有空轨道,在质子化过程中,氧原子与形成配位键,B选项正确;
C.环状双烷基氧鎓离子的化学式为,其质子数计算为2×6(碳)+5×1(氢)+8(氧)=25,由于带1个单位正电荷,电子数应为25-1=24。因此1 mol该离子所含电子数为24×6.02×1023,C选项错误;
D.总反应是环氧乙烷与CH3OH反应生成HOCH2CH2OCH3,为催化剂,该化学方程式书写正确,D选项正确;
故答案为:C
【分析】A、根据O、C原子的价层电子对数确定其杂化类型。
B、H+只有一个空轨道,能与O原子的孤电子对形成配位键。
C、环状双烷基氧鎓离子为,据此计算。
D、根据流程确定反应物和生成物,进而确定反应的化学方程式。
14.【答案】B
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
【解析】【解答】A.根据推导,直线L2表示的是-lgc(Ag+)与-lgc(Cl-)之间的变化关系,选项A正确。B.从图中可以看出,直线L1和L2在pM轴上的截距分别对应pKsp(AgCN)≈15.92和pKsp(AgCl)≈9.75。在AgCN饱和溶液中,c(Ag+)=c(CN-),根据Ksp(AgCN)=10-15.92=c2(Ag+),计算得到c(Ag+)=10-7.96 mol·L-1,而不是题目中给出的10-4.875 mol·L-1,选项B错误。
C.将表达式变形得到:。当加入AgNO3时,c(Ag+)增大,而Ksp保持不变,因此该比值会增大,选项C正确。
D.反应AgCl(s)+CN-=AgCN(s)+Cl-的平衡常数。由于K>105,说明该反应可以完全进行,选项D正确。
故答案为:B
【分析】对于1:1型沉淀:,对等式两边同时取负对数,可得,曲线斜率为,因此越小,越大,截距越大。由于溶度积:,因此截距更大的曲线对应,曲线对应。对于:,对等式两边同时取负对数,可得,即,斜率为,斜率更大(更陡),因此对应。据此结合选项分析。
15.【答案】(1)分液漏斗;
(2)增大SO2与溶液的接触面积,加快反应速率,使反应充分进行;2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓++4H+
(3)丁达尔效应;取少量浅绿色溶液于试管中,滴加铁氰化钾溶液,若有蓝色沉淀产生,说明溶液中存在Fe2+
(4)3SO2+ 3Ba2++2+2H2O = 3BaSO4↓+2NO↑+4H+
(5)71.1;偏低
【知识点】探究物质的组成或测量物质的含量;制备实验方案的设计;离子方程式的书写
【解析】【解答】(1)由装置图可知,仪器a的名称是分液漏斗,由公式。
故答案为: 分液漏斗 ;11.5
(2)多孔球泡有很多小孔,可以增大SO2与溶液的接触面积,加快反应速率,使反应充分进行,由装置图可知装置B制备CuCl,故二氧化硫将铜由+2价还原为+1价,自身被氧化到+6价,由此可写出方程式2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓++4H+。
故答案为: 增大SO2与溶液的接触面积,加快反应速率,使反应充分进行 ; 2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓++4H+
(3)胶体的特征是丁达尔效应,故可通过观察是否产生丁达尔效应排除红棕色物质是Fe(OH)3胶体的可能,证明浅绿色溶液中含有Fe2+可以加入铁氰酸钾,看是否有蓝色沉淀产生,故实验操作为取少量浅绿色溶液于试管中,滴加铁氰化钾溶液,若有蓝色沉淀产生,说明溶液中存在Fe2+。
故答案为:丁达尔效应; 取少量浅绿色溶液于试管中,滴加铁氰化钾溶液,若有蓝色沉淀产生,说明溶液中存在Fe2+
(4)SO2通入过量的Ba(NO3)2溶液,被氧化为,再与Ba2+结合生成BaSO4沉淀,故方程式为3SO2+ 3Ba2++2+2H2O = 3BaSO4↓+2NO↑+4H+。
故答案为: 3SO2+ 3Ba2++2+2H2O = 3BaSO4↓+2NO↑+4H+
(5)硝酸银的物质的量为n(AgNO3,总)= 0.2000mol/L×20.00×10-3L=0.004 mol,过量的硝酸银n(AgNO3,过量)= n(NH4SCN)= 0.1000mol/L×20.00×10-3L=0.002 mol,则25 mL溶液中产生的n(CuCl)= n(Cl-)=0.004 mol-0.002 mol=0.002 mol,则250 mL溶液中的n(CuCl)=0.002 mol×10=0.02 mol,故纯度,因Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN),若不加硝基苯,在滴定过程中会有AgCl转变为AgSCN,使测得NH4SCN体积增大,测定结果偏低。
故答案为:71.1;偏低
【分析】(1)图示仪器a为分液漏斗。根据公式计算该硫酸的物质的量浓度。
(2)多孔球泡可增大SO2与溶液的接触面积,加快反应速率。装置B中SO2与CuCl2溶液反应生成CuCl沉淀,同时SO2被氧化,生成SO42-,据此结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒书写反应的离子方程式。
(3)结合胶体的丁达尔效应分析。检验Fe2+,可加入铁氰化钾溶液,观察是否有蓝色沉淀生成。
(4)SO2通入Ba(NO3)2溶液中,SO2与H2O反应形成酸性溶液,NO3-酸性条件下具有氧化性,能将SO2氧化成SO42-,因此反应生成BaSO4沉淀,据此写出反应的离子方程式。
(5)根据滴定过程中发生的反应进行计算。若未加硝基苯,则会导致AgCl转化为AgSCN,使得NH4SCN偏大,结果偏低。
(1)由装置图可知,仪器a的名称是分液漏斗,由公式
(2)多孔球泡有很多小孔,可以增大SO2与溶液的接触面积,加快反应速率,使反应充分进行,由装置图可知装置B制备CuCl,故二氧化硫将铜由+2价还原为+1价,自身被氧化到+6价,由此可写出方程式2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓++4H+;
(3)胶体的特征是丁达尔效应,故可通过观察是否产生丁达尔效应排除红棕色物质是Fe(OH)3胶体的可能,证明浅绿色溶液中含有Fe2+可以加入铁氰酸钾,看是否有蓝色沉淀产生,故实验操作为取少量浅绿色溶液于试管中,滴加铁氰化钾溶液,若有蓝色沉淀产生,说明溶液中存在Fe2+
(4)SO2通入过量的Ba(NO3)2溶液,被氧化为,再与Ba2+结合生成BaSO4沉淀,故方程式为3SO2+ 3Ba2++2+2H2O = 3BaSO4↓+2NO↑+4H+;
(5)硝酸银的物质的量为n(AgNO3,总)= 0.2000mol/L×20.00×10-3L=0.004 mol,过量的硝酸银n(AgNO3,过量)= n(NH4SCN)= 0.1000mol/L×20.00×10-3L=0.002 mol,则25 mL溶液中产生的n(CuCl)= n(Cl-)=0.004 mol-0.002 mol=0.002 mol,则250 mL溶液中的n(CuCl)=0.002 mol×10=0.02 mol,故纯度,因Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN),若不加硝基苯,在滴定过程中会有AgCl转变为AgSCN,使测得NH4SCN体积增大,测定结果偏低。
16.【答案】(1)23
(2)增大反应物接触面积,加快焙烧速率,使反应更充分;
(3)H2SiO3;“还原”目的是将 还原为 提高萃取率,同时将 还原为 避免其被优先萃取,从而实现钒与铁的分离
(4)
(5)1.6
(6)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的 AgNO3 溶液,若无白色沉淀产生,则说明已洗净;沉钒
【知识点】原子核外电子排布;氧化还原反应方程式的配平;难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
【解析】【解答】(1)钒是23号元素,基态钒原子核外有23个电子,每个电子的运动状态均不相同,因此核外电子的运动状态共23种。
故答案为:23
(2)增大反应物接触面积,加快焙烧速率,使反应更充分,焙烧时的方程式为: 。
故答案为: 增大反应物接触面积,加快焙烧速率,使反应更充分 ;
(3)焙烧时 转化为硅酸盐,加酸调pH时转化为 沉淀,故浸渣为 ;根据已知萃取能力顺序,“还原”目的是将 还原为 提高萃取率,同时将 还原为 避免其被优先萃取,从而实现钒与铁的分离。
故答案为: H2SiO3;“还原”目的是将 还原为 提高萃取率,同时将 还原为 避免其被优先萃取,从而实现钒与铁的分离
(4)将价()氧化为价(),被还原为,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平得离子方程式。
故答案为:
(5)沉淀率为,则剩余,根据,得。
故答案为:1.6
(6)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的溶液,若无白色沉淀产生,则说明已洗净;煅烧分解生成,可制备沉钒所需的铵盐,可返回沉钒工序循环使用。
故答案为: 取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的 AgNO3 溶液,若无白色沉淀产生,则说明已洗净 ;沉钒
【分析】(1)V为23号元素,其核外电子数为23,每个电子的运动状态都不同。
(2)粉碎可增大接触面积,加快反应速率。“焙烧”过程中V2O3与Na2CO3反应生成NaVO3,过程中V元素被氧化,因此还有O2参与反应,据此写出反应的化学方程式。
(3)“焙烧”过程中SiO2与Na2CO3反应生成Na2SiO3,Na2SiO3溶液中加入硫酸,形成H2SiO3沉淀。“还原”的过程中将溶液中的VO2+转化为VO2+,同时Fe3+还原为Fe2+,有利于铁钒的分离。
(4)KClO3具有氧化性,能将VO2+氧化成VO2+,ClO3-被还原为Cl-,据此结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒书写反应的离子方程式。
(5)根据沉钒率99%可计算此时溶液中剩余c(VO3-),再结合NH4VO3的溶度积Ksp即可计算此时溶液中c(NH4+)。
(6)洗涤的目的是除去表面附着的溶液,其洗出液中含有Cl-,因此若洗出液中不含有Cl-,则证明沉淀已经洗涤干净。据此结合Cl-的检验分析。“煅烧”过程中产生的气体为NH3,据此分析。
(1)钒是23号元素,基态钒原子核外有23个电子,每个电子的运动状态均不相同,因此核外电子的运动状态共23种。
(2)增大反应物接触面积,加快焙烧速率,使反应更充分,焙烧时的方程式为: 。
(3)焙烧时 转化为硅酸盐,加酸调pH时转化为 沉淀,故浸渣为 ;根据已知萃取能力顺序,“还原”目的是将 还原为 提高萃取率,同时将 还原为 避免其被优先萃取,从而实现钒与铁的分离
(4)将价()氧化为价(),被还原为,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平得离子方程式。
(5)沉淀率为,则剩余,根据,得。
(6)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的溶液,若无白色沉淀产生,则说明已洗净;煅烧分解生成,可制备沉钒所需的铵盐,可返回沉钒工序循环使用。
17.【答案】-121.9;T4<T3<T2<T1;反应iv放热,升高温度,平衡逆移,二甲醚的物质的量分数减小,故温度越高,二甲醚的物质的量分数越小,温度由低到高的顺序为T4<T3<T2<T1;;;*COCO+H++e- =*CHOCO;低电压
【知识点】盖斯定律及其应用;化学反应速率的影响因素;化学平衡的影响因素;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)反应iv=iii+2×ii+2×i,故ΔΗ4=ΔΗ3+2×ΔΗ2+2×ΔΗ1=-121.9。
故答案为:-121.9
(2)①反应iv放热,升高温度,平衡逆移,二甲醚的物质的量分数减小,故温度越高,二甲醚的物质的量分数越小,故T4<T3<T2<T1。
故答案为: T4<T3<T2<T1; 反应iv放热,升高温度,平衡逆移,二甲醚的物质的量分数减小,故温度越高,二甲醚的物质的量分数越小,温度由低到高的顺序为T4<T3<T2<T1
②设参加反应的CO2物质的量为x,列出三段式
二甲醚的物质的量分数=,解得x=,则二氧化碳的,v(H2)=。
故答案为:;
(3)决速步骤是活化能最大的那一步,观察图像可知,第一步活化能最大,故决速步骤发生的电极反应为*COCO+H++e-=*CHOCO,低电压时反应的吉布斯自由能变化量更大,反应进行的程度更大,故低电压更有利于生成乙醇。
故答案为:*COCO+H++e- =*CHOCO; 低电压
【分析】(1)根据盖斯定律计算目标反应的反应热。
(2)①反应ⅳ为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,二甲醚的物质的量分数减小,据此分析。
②结合平衡三段式进行计算。
(3)决速步骤为慢反应步骤,即活化能最高的反应。由图可知,在低电压时反应滴定吉布斯自由能变化量大,反应进行的程度更大。
18.【答案】(1);2,6-二甲基苯胺;酰胺基
(2)取代反应
(3)++HCl
(4)3;或或
(5)
【知识点】有机物中的官能团;有机物的结构和性质;同分异构现象和同分异构体
【解析】【解答】(1)由分析知,A的结构简式为 ,C为,化学名称为2,6-二甲基苯胺,D为,其中含氧官能团的名称为酰胺基。
故答案为:; 2,6-二甲基苯胺; 酰胺基
(2)C为,与发生取代反应生成D和HCl;
故答案为:取代反应
(3)由分析知,E为,与反应生成F,化学反应方程式为:++HCl;
故答案为:++HCl
(4)F为,分子式为,J 满足:
①能与FeCl3溶液发生显色反应,则含酚羟基(直接连苯环);
②能发生银镜反应和水解反应,则含有甲酸酯基();
③核磁共振氢谱显示5组峰,且峰面积之比为6:2:2:1:1,则含2个等效(6个H),苯环上对称分布取代基, 共有、、 三种;
故答案为:3;或或
(5)由分析知,D为,与哌嗪()可发生取代反应生成M(),M()与F发生取代反应生成雷诺嗪(H)。
故答案为:
【分析】根据D的结构可以推断出A的分子式为,结合D的结构简式可知,A的结构为。A()在浓硫酸和浓硝酸加热条件下发生硝化反应,生成B(),结合D的结构简式可知,-NO2位于2个-CH3的中间,因此B的结构为。B()在Pd/C催化下发生还原反应,生成C(),-NO2转化为-NH2,因此C的结构为。C()与发生取代反应,生成D并释放HCl。E的分子式为,其结构为。E与反应生成F,F进一步与反应生成G,最终G与H结合生成雷诺嗪(H)。
(1)由分析知,A的结构简式为 ,C为,化学名称为2,6-二甲基苯胺,D为,其中含氧官能团的名称为酰胺基;
(2)C为,与发生取代反应生成D和HCl;
(3)由分析知,E为,与反应生成F,化学反应方程式为:++HCl;
(4)F为,分子式为,J 满足:
①能与FeCl3溶液发生显色反应,则含酚羟基(直接连苯环);
②能发生银镜反应和水解反应,则含有甲酸酯基();
③核磁共振氢谱显示5组峰,且峰面积之比为6:2:2:1:1,则含2个等效(6个H),苯环上对称分布取代基, 共有、、 三种;
(5)由分析知,D为,与哌嗪()可发生取代反应生成M(),M()与F发生取代反应生成雷诺嗪(H)。
1 / 12026届河北百师联盟高三下学期一模化学试题
1.化学与生产生活紧密相关。下列描述不涉及化学反应的是
A.石墨和金刚石都是由碳元素组成的,二者可以相互转化
B.氧化铁俗称铁红,可以用于高炉炼铁
C.卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子
D.我国科学家成功将CO2转化为淀粉
【答案】C
【知识点】化学科学的主要研究对象;物理变化与化学变化的区别与联系;同素异形体;铁的氧化物和氢氧化物
【解析】【解析】A. 石墨与金刚石属于碳元素组成的同素异形体,两者结构不同。当它们发生相互转化时,分子结构发生改变,属于化学变化(涉及旧键断裂和新键形成),A不符合题意。
B. 高炉炼铁的核心反应是Fe + 3CO= 2Fe + 3CO,该过程有铁单质生成,属于典型的化学反应,B不符合题意。
C. 卢瑟福实验中发生的核反应为: + = +,这是原子核层面的变化(质子数改变),不属于化学反应范畴,C符合题意。
D. CO2转化为淀粉((C6H10O5)n)的过程生成了全新的大分子有机物,属于化学合成反应,D不符合题意。
故答案为:C
【分析】A、石墨和金刚石属于两种不同的物质,二者的转化属于化学变化。
B、高炉炼铁的过程中,Fe2O3转化为Fe,属于化学变化。
C、发现质子的过程中没有新物质生成。
D、CO2转化为淀粉的过程中,涉及新物质的生成,属于化学变化。
2.下列化学用语表述正确的是
A.CO2的电子式为:
B.3,3-二甲基戊烷的键线式为
C.基态溴原子的简化电子排布式为[Ar]4s24p5
D.HCl中共价键的电子云轮廓图为
【答案】B
【知识点】原子核外电子排布;原子核外电子的运动状态;电子式、化学式或化学符号及名称的综合
【解析】【解答】A.二氧化碳分子中碳原子与每个氧原子形成碳氧双键,其正确的电子式为,选项A错误;B. 3,3-二甲基戊烷的主链含有5个碳原子,在3号碳原子上连接着两个甲基,该键线式准确表达了其分子结构,选项B正确;
C.基态溴原子的简化电子排布式应为,而选项中遗漏了3d轨道的电子排布,选项C错误;
D.氯化氢分子是双原子分子,氢原子的1s轨道(球形)与氯原子的p轨道(哑铃形)形成不对称的s-p σ键,其电子云轮廓图应为,选项D错误;
故答案为:B
【分析】A、CO2中C、O原子间存在2对共用电子对,据此确定其电子式。
B、该有机物中最长碳链含有5个碳原子,且3号碳原子上含有2个-CH3,据此分析。
C、Br原子的核外电子数为35,据此确定其简化的核外电子排布式。
D、结合HCl中共价键的形成分析。
3.劳动教育更能体现育人的综合功能。下列劳动项目与所关联化学知识描述正确的是
选项 劳动项目 化学知识
A 工人用SO2漂白草帽 SO2具有还原性,可将氧化性物质还原
B 用含小苏打的发泡剂烘焙面包 Na2CO3可以与酸性物质反应生成CO2
C 用84消毒液为教学楼消毒 NaClO溶液具有强氧化性,能够消毒杀菌
D 将苯甲酸钠加入食品中作防腐剂 苯甲酸钠溶液显碱性,能够抑菌
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【知识点】探究碳酸钠与碳酸氢钠的性质;二氧化硫的漂白作用
【解析】【解答】A.SO2漂白草帽是利用其与有色物质结合生成不稳定的无色化合物,属于漂白性,而非还原性,A错误;
B.小苏打是NaHCO3(碳酸氢钠),不是Na2CO3(碳酸钠),化学物质对应错误,B错误;
C. 84消毒液的有效成分NaClO具有强氧化性,能使病毒蛋白质变性,从而达到消毒杀菌作用,C正确;
D.苯甲酸钠在酸性食品环境中会转化为苯甲酸,苯甲酸通过使微生物蛋白质变性来抑制微生物生长繁殖,而非因其溶液呈碱性,D错误;
故答案为:C
【分析】A、SO2漂白草帽,利用的是SO2的漂白性。
B、小苏打为NaHCO3,做发泡剂是因为NaHCO3受热分解生成CO2。
C、84消毒液的主要成分为NaClO,具有氧化性,能使蛋白质的结构变性。
D、苯甲酸钠在酸性环境中可转化为苯甲酸。
4.高分子材料在各个领域都有广泛的应用。下列说法错误的是
A.以木材、秸秆等农副产品为原料,经加工处理可以得到再生纤维
B.坦克装甲使用的凯夫拉纤维(芳香聚酰胺)是一种合成纤维,其刚性分子结构能有效抵御穿甲弹冲击
C.充电桩绝缘外壳使用的聚氯乙烯的链节可表示为
D.高密度聚乙烯含有较多的支链,软化温度较低
【答案】D
【知识点】合成材料;常用合成高分子材料的化学成分及其性能;塑料的老化和降解
【解析】【解答】A.木材、秸秆的主要成分是纤维素,通过加工处理可以制得再生纤维,选项A正确;
B.凯夫拉纤维属于芳香聚酰胺类合成纤维,其分子结构具有刚性特征,因此强度高,能够有效抵御穿甲弹的冲击,选项B正确;
C.聚氯乙烯由氯乙烯通过加聚反应制得,其链节结构为,选项C正确;
D.高密度聚乙烯支链化程度低,分子排列紧密,结晶度高,因此软化温度较高;而低密度聚乙烯含有较多支链,分子排列松散,结晶度较低,软化温度也较低,选项D错误;
故答案为:D
【分析】A、木材、秸秆通过加工处理,可以得到再生纤维。
B、其刚性结构,具有高强度的性能,能够有效抵御穿甲弹的冲击。
C、聚氯乙烯的链节结构为。
D、高密度聚乙烯支链少,结晶度高,软化温度高。
5.次磷酸钠(NaH2PO2)是一种正盐,具有强还原性,常用于化学镀铜等工业生产,其反应的化学方程式为CuSO4+2NaH2PO2+2NaOH=Cu↓+2NaH2PO3+Na2SO4+H2↑。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.上述反应中,Cu和H2均是还原产物
B.用NaOH溶液完全中和1mol次磷酸(H3PO2),消耗OH-的数目为3
C.当生成6.4g铜时,被CuSO4氧化的的数目为0.4
D.每生成44.8L H2,则反应转移电子的数目为8
【答案】A
【知识点】氧化还原反应;氧化还原反应方程式的配平;氧化还原反应的电子转移数目计算;物质的量的相关计算
【解析】【解答】A.在反应中,Cu元素的化合价由+2价降至0价,H元素的化合价由+1价降至0价,两者均发生了还原反应,产物Cu和H2都是还原产物,选项A正确;
B.由于次磷酸钠(NaH2PO2)是正盐,表明次磷酸(H3PO2)为一元酸,一份次磷酸只能电离出一份氢离子,完全中和1 mol次磷酸仅需1 mol OH-,故消耗的OH-数目为NA,而非3NA,选项B错误;
C. 6.4 g铜的物质的量为0.1 mol,生成0.1 mol Cu时,Cu2+共获得0.2 mol电子。根据反应,中的P元素由+1价升至+3价,每1 mol失去2 mol电子。根据电子守恒,被CuSO4氧化的的物质的量为0.1 mol,数目为0.1NA,而非0.4NA,选项C错误;
D.题目未说明氢气是否处于标准状况,因此无法确定44.8 L H2的物质的量,也就无法计算反应转移的电子数目,选项D错误;
故答案为:A
【分析】A、根据元素化合价变化分析,元素化合价降低后生成的物质,为还原产物。
B、NaH2PO2为正盐,说明H3PO2是一元酸,只能消耗一个OH-。
C、6.4gCu的物质的量为0.1mol,结合反应过程中元素化合价计算转移电子数。
D、气体所处的状态未知,无法应用气体摩尔体积进行计算。
6.下列有关物质的制备能达到实验目的的是
A.用甲装置干燥氨气 B.用乙装置制备Fe(OH)3胶体
C.用丙装置制备无水MgCl2 D.用金属钠制备Na2O2
【答案】C
【知识点】盐类水解的应用;氨的实验室制法;胶体的性质和应用;钠的氧化物
【解析】【解答】A.无水CaCl2会与NH3发生反应生成CaCl2·8NH3络合物,因此不能用于干燥氨气,可用碱石灰干燥氨气,选项A错误。
B.将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中,生成红褐色Fe(OH)3沉淀,无法制得Fe(OH)3胶体。正确的制备Fe(OH)3胶体的方法是将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,选项B错误。
C.MgCl2容易发生水解反应,故加热MgCl2·6H2O需在干燥HCl气流中,可以抑制Mg2+的水解,避免其生成氢氧化镁,最终能够制得无水MgCl2,选项C正确。
D.蒸发皿不耐高温灼烧,不能用于熔融固体,故加热熔融钠制备过氧化钠需要使用坩埚,因为选项D错误。
故答案为:C
【分析】A、CaCl2能与NH3反应生成CaCl2·8NH3。
B、制备Fe(OH)3胶体时,应将饱和FeCl3溶液逐滴滴入沸水中。
C、干燥的HCl可抑制MgCl2的水解。
D、固体的灼烧需在坩埚中进行。
7.结构决定性质。下列对性质的解释,不合理的是
选项 性质 解释
A 向CuSO4溶液与过量氨水反应后的深蓝色溶液中加入乙醇,析出深蓝色晶体 分子的极性:H2O>C2H5OH
B 乙醇的沸点高于乙醛 乙醇分子间存在氢键,乙醛分子间无氢键
C O3在水中溶解度小于在CCl4中溶解度 O3是非极性分子,与CCl4“相似相溶”
D 用“杯酚”可将C60、C70分离开 C60的大小与“杯酚”空腔大小适配
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【知识点】极性分子和非极性分子;相似相溶原理及其应用;含有氢键的物质;氢键的存在对物质性质的影响
【解析】【解答】A.在CuSO4溶液中加入过量氨水,生成深蓝色配合物[Cu(NH3)4]SO4。由于该配合物是强极性离子化合物,而乙醇的极性小于水(H2O>C2H5OH),当加入乙醇后溶剂极性降低,导致配合物溶解度减小而析出晶体。该解释合理,A不符合题意。
B.乙醇分子中含有羟基,能够形成分子间氢键,而乙醛分子间不存在氢键。氢键的存在使乙醇沸点显著高于乙醛,这一解释正确,B不符合题意。
C.O3分子呈V形结构,属于弱极性分子(正负电荷中心不重合)。根据相似相溶原理,O3在非极性溶剂CCl4中的溶解度应大于在极性溶剂水中的溶解度。原解释中"O3是非极性分子"的说法错误,C符合题意。
D.杯酚分离C60和C70的原理是利用C60分子尺寸与杯酚空腔的匹配性形成包合物,这一解释合理,D不符合题意。
故答案为:C
【分析】A、配合物[Cu(NH3)4]SO4属于强极性离子化合物,加入乙醇后析出晶体,说明乙醇的极性小于水。
B、乙醇可形成分子间氢键,使得沸点增大。
C、O3属于极性分子,但极性较低。
D、C60的大小与杯酚空腔的大小适配,可实现C60、C70的分离。
8.超导材料凭借零电阻和完全抗磁性等特性,已在能源、交通、医疗、科研等领域实现广泛应用。某新型的超导材料的晶胞结构如下图所示。晶胞为长方体(如图),其晶胞参数分别为anm、anm、bnm。下列有关说法错误的是
A.基态Cr的价电子排布图为
B.距离Cr最近的Si的个数为2
C.该超导材料的化学式为ThCr2Si2
D.该晶胞的密度可表示为
【答案】B
【知识点】原子核外电子排布;晶胞的计算
【解析】【解答】A.基态Cr原子(24号元素)的价电子排布为,符合洪特规则中半满稳定结构的要求,题目给出的价电子排布图是正确的,A选项正确;
B.通过分析晶胞结构可以发现,每个Cr原子周围最近的Si原子数量是4个,而非题目所述的2个,B选项错误;
C.采用均摊法计算晶胞中各原子数量:Th原子数:;Cr原子数:;Si原子数:,因此化学式为,C选项正确;
D.密度计算:晶胞体积:;晶胞质量:(即),题目给出的密度表达式正确,D选项正确;
故答案为:B
【分析】A、Cr为24号元素,其3d能级应满足半充满稳定结构。
B、距离Cr原子最近的Si原子的个数为4。
C、根据均摊法确定原子个数,从而得到晶体的化学式。
D、根据公式计算晶胞密度。
9.有机物M是合成四氨基喹啉类抗疟药物的重要中间体,其合成路线如下图所示。
下列有关说法正确的是
A.Y存在顺反异构体
B.Y中只有两种官能团
C.M不能使Br2的CCl4溶液褪色
D.该反应为取代反应,另一种产物为乙醇
【答案】D
【知识点】有机物中的官能团;同分异构现象和同分异构体;烯烃;取代反应
【解析】【解析】A.化合物Y中的碳碳双键一端连接两个相同的酯基(-COOEt),不符合顺反异构体的形成条件(双键两端各连不同基团),因此不存在顺反异构现象,选项A错误;
B.化合物Y的分子结构中同时存在碳碳双键、酯基和醚键共三种官能团,而非仅有两种,选项B错误;
C.化合物M含有碳碳双键,能与溴单质(Br2)发生加成反应,导致溴的四氯化碳(CCl4)溶液褪色,选项C错误;
D.该反应属于取代反应类型,反应过程中X分子氨基(-NH2)上的一个氢原子与Y分子中的乙氧基(-OEt)结合生成乙醇(EtOH),另一产物确实为乙醇,选项D正确;
故答案为:D
【分析】A、碳碳双键所在碳原子上连接有2个不同的原子或原子团时,存在顺反异构。
B、Y中含有酯基、醚键和碳碳双键。
C、M中含有碳碳双键,能使Br2的CCl4溶液褪色。
D、结合反应物X、Y的结构和产物M的结构确定断键、成键的位置,从而得到另一产物的结构。
10.盐Q可用于印刷制版、化肥、医药制造等领域,其结构如下图所示。其中X、Y、Z、W为四种短周期主族元素,X、Y、W位于不同周期,X与Z相邻,Z与W同主族,基态X原子的最高能级上的电子数是内层电子数的2倍。下列说法错误的是
A.电负性:X>Z>W B.简单离子半径:W>Z>X
C.阳离子的空间结构与相同 D.该盐的阴离子可与碱发生反应
【答案】C
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用;元素周期律和元素周期表的综合应用;微粒半径大小的比较
【解析】【解析】A. 根据电负性变化规律分析:同周期元素从左至右电负性递增,同主族元素从上至下电负性递减。因此电负性顺序为:,对应,选项A正确。B. 简单离子半径比较规则:电子层数越多半径越大,电子层结构相同时核电荷数越小半径越大。具体比较:(3电子层) >(2电子层,核电荷数7) >(2电子层,核电荷数8),即,选项B正确。
C. 空间结构对比::N价层电子对数=4(4个σ键),孤电子对=0,正四面体构型;:C价层电子对数=3+=4,含1对孤电子对,三角锥构型。两离子空间构型不同,选项C错误。
D. 阴离子中含P-OH结构,羟基中的氢能被电离成氢离子,具有酸性,可与碱发生中和反应,选项D正确。
故答案为:C
【分析】X、Y、W分别位于不同的短周期(第1、2、3周期),Y原子只能形成1个化学键,说明Y是第1周期的氢元素(H)。基态X原子的最高能级电子数是内层电子数的2倍:内层电子数为2(1s2),最高能级电子数应为4,对应电子排布为,因此X是氧元素(O)。X(O)与Z相邻,且阳离子中Z连接4个H原子并带1个正电荷:该阳离子为,所以Z是氮元素(N)。Z(N)与W同主族,因此W是磷元素(P)。最终确定各元素:Y:H(氢)、X:O(氧)、Z:N(氮)、W:P(磷)。
11.铬(Cr)及其化合物在颜料、鞣革、印染等工业中具有重要的应用。铬矿渣中铬以低价态含氧酸盐形式存在,主要杂质为铁、铝、硅、磷的氧化物。从铬矿渣中分离提取铬的一种流程如下图所示。已知:“煅烧”后铬被氧化为最高价含氧酸盐(Na2CrO4)。
下列说法正确的是
A.实验室模拟“煅烧”操作时在瓷坩埚中进行
B.“水浸渣”的主要成分是Al2O3
C.“沉淀”调pH到弱酸性,目的是将铝元素除去
D.“还原”步骤发生反应的离子方程式为
【答案】C
【知识点】氧化还原反应方程式的配平;物质的分离与提纯;离子方程式的书写
【解析】【解析】A、瓷坩埚的主要成分是二氧化硅(),在高温条件下会与氢氧化钠()发生化学反应,因此煅烧过程不能使用瓷坩埚,应使用铁坩埚,A错误;B、煅烧过程中,氧化铝()具有两性,会与氢氧化钠反应生成可溶性的四羟基合铝酸钠(),进入水浸液。水浸渣的主要成分是氧化铁(Fe2O3),B错误;
C、当调节pH至5.5时,为弱酸性,溶液中的四羟基合铝酸钠会转化为氢氧化铝()沉淀,可以通过过滤去除铝元素,C正确;
D、题目给出的离子方程式存在氧原子不守恒的问题。在酸性条件下,正确的离子方程式应为:,D错误;
故答案为:C
【分析】铬矿渣中的铬以低价态含氧酸盐形式存在,主要杂质包括铁、铝、硅、磷等元素的化合物。在煅烧过程中,铬矿渣与氢氧化钠混合并在空气条件下反应,生成Na2CrO4、Na[Al(OH)4]、Na2SiO3和磷酸钠。通入空气后,含铁化合物被氧化为,因其不与氢氧化钠反应且不溶于水,最终以水浸渣形式被过滤分离。滤液中主要含有Na2CrO4、Na[Al(OH)4]、Na2SiO3和磷酸钠。随后,通过加入稀硫酸调节pH至弱酸性,Na[Al(OH)4]转化为氢氧化铝沉淀,实现铝的去除。滤液中加入硫酸镁和硫酸铵,生成MgNH4PO4和MgSiO3沉淀,完成“除硅磷”步骤。进一步调节pH至1左右,铬元素转化为。最后,向滤液中加入焦亚硫酸钠(Na2S2O5)溶液,将Cr2O还原为Cr3+,并通过调节pH生成沉淀。
12.有机质子—氢气电池具有保持超过十万圈的稳定循环和-70℃的低温可行性,展示出其在极端气候下应用的潜力。下图是四氯苯醌质子—氢气电池工作机理。
下列有关说法正确的是
A.放电时,a电极为正极,发生还原反应
B.放电时,当有1mol H+迁移到正极时,转移电子的物质的量为1mol
C.充电时的阳极反应为
D.与氢氧燃料电池相比,当有1molH2反应时,该电池转移的电子数更多
【答案】B
【知识点】电极反应和电池反应方程式;常见化学电源的种类及其工作原理;原电池工作原理及应用
【解析】【解答】A.根据分析,a电极为电子流出方,是负极,发生氧化反应,选项A错误。
B.放电时,为保持溶液的电中性,外电路每转移1 mol电子,就有1 mol从负极迁移到正极。当1 mol迁移到正极时,转移的电子物质的量为1 mol,选项B正确。
C.放电时,正极上四氯苯醌得到2个电子()生成四氯对苯二酚。充电时,阳极反应是放电过程中正极反应的逆过程,即四氯对苯二酚失去2个电子()重新生成四氯苯醌,电极反应为:,选项C错误。
D.在两种电池中,1 mol反应时,氢元素均从0价升至+1价,均转移2 mol电子,因此有机质子—氢气电池和氢氧燃料电池转移电子数相同,选项D错误。
故答案为:B
【分析】放电过程中,电子从a电极流出,表明a电极是负极,发生氧化反应;b电极是正极,四氯苯醌在此被还原为四氯对苯二酚。充电时,a电极变为阴极,b电极变为阳极。根据这一分析进行解答。
13.硫酸催化下环氧乙烷开环反应的机理如下图所示。下列有关说法错误的是
A.环氧乙烷分子中氧原子和碳原子的杂化类型相同
B.质子化时,氧原子提供孤电子对,与H+形成配位键
C.1mol环状双烷基氧鎓离子含有的电子数为25×6.02×1023
D.总反应的化学方程式为+CH3OHHOCH2CH2OCH3
【答案】C
【知识点】配合物的成键情况;原子轨道杂化方式及杂化类型判断;阿伏加德罗常数
【解析】【解答】A.在环氧乙烷分子中,碳原子形成4个σ键,价层电子对数为4,采用sp3杂化;氧原子形成2个σ键并含有2对孤电子对,价层电子对数同样为4,也采用sp3杂化,因此二者的杂化类型相同,A选项正确;B.氧原子上存在孤电子对,而具有空轨道,在质子化过程中,氧原子与形成配位键,B选项正确;
C.环状双烷基氧鎓离子的化学式为,其质子数计算为2×6(碳)+5×1(氢)+8(氧)=25,由于带1个单位正电荷,电子数应为25-1=24。因此1 mol该离子所含电子数为24×6.02×1023,C选项错误;
D.总反应是环氧乙烷与CH3OH反应生成HOCH2CH2OCH3,为催化剂,该化学方程式书写正确,D选项正确;
故答案为:C
【分析】A、根据O、C原子的价层电子对数确定其杂化类型。
B、H+只有一个空轨道,能与O原子的孤电子对形成配位键。
C、环状双烷基氧鎓离子为,据此计算。
D、根据流程确定反应物和生成物,进而确定反应的化学方程式。
14.25℃时、向含NaCN、Na2CO3、NaCl的混合溶液中滴加AgNO3溶液,平衡时混合溶液中pAg与pM的关系如下图所示[已知:pAg=-lgc(Ag+),pM=-lgc(M),其中,M=CN-或Cl-或;Ksp(AgCN)下列有关说法错误的是
A.直线L2代表-lgc(Ag+)与-lgc(Cl-)的关系
B.常温下,AgCN的饱和溶液中c(Ag+)=10-4.875mol·L-1
C.向a点所示的溶液中加入AgNO3固体,增大
D.常温下,反应AgCl(s)+CN-=AgCN(s)+Cl-可以进行完全
【答案】B
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
【解析】【解答】A.根据推导,直线L2表示的是-lgc(Ag+)与-lgc(Cl-)之间的变化关系,选项A正确。B.从图中可以看出,直线L1和L2在pM轴上的截距分别对应pKsp(AgCN)≈15.92和pKsp(AgCl)≈9.75。在AgCN饱和溶液中,c(Ag+)=c(CN-),根据Ksp(AgCN)=10-15.92=c2(Ag+),计算得到c(Ag+)=10-7.96 mol·L-1,而不是题目中给出的10-4.875 mol·L-1,选项B错误。
C.将表达式变形得到:。当加入AgNO3时,c(Ag+)增大,而Ksp保持不变,因此该比值会增大,选项C正确。
D.反应AgCl(s)+CN-=AgCN(s)+Cl-的平衡常数。由于K>105,说明该反应可以完全进行,选项D正确。
故答案为:B
【分析】对于1:1型沉淀:,对等式两边同时取负对数,可得,曲线斜率为,因此越小,越大,截距越大。由于溶度积:,因此截距更大的曲线对应,曲线对应。对于:,对等式两边同时取负对数,可得,即,斜率为,斜率更大(更陡),因此对应。据此结合选项分析。
15.氯化亚铜(CuCl)晶体难溶于水和乙醇,在潮湿空气中易被氧化,工业上常用作催化剂、媒染剂等。实验室用如下装置制备CuCl并验证SO2的性质。
已知:Fe3++[Fe(HSO3)]2+;[Fe(HSO3)]2+呈红棕色,可以将Fe3+还原为Fe2+。
(1)仪器a的名称是   。实验室制备SO2选用的试剂为Na2SO3固体和70%的硫酸。装置A中所用硫酸的密度是1.61 g/cm3.则该硫酸的物质的量浓度是   mol/L。
(2)多孔球泡的作用是   ,装置B中发生反应的离子方程式为   。
(3)随着气体的产生,同学们观察到装置C中现象是溶液由棕黄色变成红棕色,将混合液放置10小时后、溶液才变成浅绿色。Fe(OH)3胶体呈红褐色,与装置C中的颜色相似、为了排除红棕色物质是Fe(OH)3胶体的可能,可通过观察是否产生   ,证明浅绿色溶液中含有Fe2+的实验操作为   。
(4)若装置D中为过量的Ba(NO3)2溶液,则发生反应的离子方程式为   。
(5)测定CuCl产品纯度:将2.80 g产品溶于硝酸,配成250 mL溶液,取25.00 mL,加20.00 mL 0.2000 mol/L AgNO3溶液,充分反应后,加少量硝基苯覆盖沉淀。
NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂,用0.1000 mol/L NH4SCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液、平行实验进行三次,平均每次消耗NH4SCN溶液20.00 mL。则该产品的纯度为   %(保留三位有效数字),若未加入硝基苯,会导致测定结果   (填“偏高”或“偏低”)。[已知:Ksp(AgCl)=3.2×10-10,Ksp(AgSCN)=2.0×10-12]。
【答案】(1)分液漏斗;
(2)增大SO2与溶液的接触面积,加快反应速率,使反应充分进行;2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓++4H+
(3)丁达尔效应;取少量浅绿色溶液于试管中,滴加铁氰化钾溶液,若有蓝色沉淀产生,说明溶液中存在Fe2+
(4)3SO2+ 3Ba2++2+2H2O = 3BaSO4↓+2NO↑+4H+
(5)71.1;偏低
【知识点】探究物质的组成或测量物质的含量;制备实验方案的设计;离子方程式的书写
【解析】【解答】(1)由装置图可知,仪器a的名称是分液漏斗,由公式。
故答案为: 分液漏斗 ;11.5
(2)多孔球泡有很多小孔,可以增大SO2与溶液的接触面积,加快反应速率,使反应充分进行,由装置图可知装置B制备CuCl,故二氧化硫将铜由+2价还原为+1价,自身被氧化到+6价,由此可写出方程式2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓++4H+。
故答案为: 增大SO2与溶液的接触面积,加快反应速率,使反应充分进行 ; 2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓++4H+
(3)胶体的特征是丁达尔效应,故可通过观察是否产生丁达尔效应排除红棕色物质是Fe(OH)3胶体的可能,证明浅绿色溶液中含有Fe2+可以加入铁氰酸钾,看是否有蓝色沉淀产生,故实验操作为取少量浅绿色溶液于试管中,滴加铁氰化钾溶液,若有蓝色沉淀产生,说明溶液中存在Fe2+。
故答案为:丁达尔效应; 取少量浅绿色溶液于试管中,滴加铁氰化钾溶液,若有蓝色沉淀产生,说明溶液中存在Fe2+
(4)SO2通入过量的Ba(NO3)2溶液,被氧化为,再与Ba2+结合生成BaSO4沉淀,故方程式为3SO2+ 3Ba2++2+2H2O = 3BaSO4↓+2NO↑+4H+。
故答案为: 3SO2+ 3Ba2++2+2H2O = 3BaSO4↓+2NO↑+4H+
(5)硝酸银的物质的量为n(AgNO3,总)= 0.2000mol/L×20.00×10-3L=0.004 mol,过量的硝酸银n(AgNO3,过量)= n(NH4SCN)= 0.1000mol/L×20.00×10-3L=0.002 mol,则25 mL溶液中产生的n(CuCl)= n(Cl-)=0.004 mol-0.002 mol=0.002 mol,则250 mL溶液中的n(CuCl)=0.002 mol×10=0.02 mol,故纯度,因Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN),若不加硝基苯,在滴定过程中会有AgCl转变为AgSCN,使测得NH4SCN体积增大,测定结果偏低。
故答案为:71.1;偏低
【分析】(1)图示仪器a为分液漏斗。根据公式计算该硫酸的物质的量浓度。
(2)多孔球泡可增大SO2与溶液的接触面积,加快反应速率。装置B中SO2与CuCl2溶液反应生成CuCl沉淀,同时SO2被氧化,生成SO42-,据此结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒书写反应的离子方程式。
(3)结合胶体的丁达尔效应分析。检验Fe2+,可加入铁氰化钾溶液,观察是否有蓝色沉淀生成。
(4)SO2通入Ba(NO3)2溶液中,SO2与H2O反应形成酸性溶液,NO3-酸性条件下具有氧化性,能将SO2氧化成SO42-,因此反应生成BaSO4沉淀,据此写出反应的离子方程式。
(5)根据滴定过程中发生的反应进行计算。若未加硝基苯,则会导致AgCl转化为AgSCN,使得NH4SCN偏大,结果偏低。
(1)由装置图可知,仪器a的名称是分液漏斗,由公式
(2)多孔球泡有很多小孔,可以增大SO2与溶液的接触面积,加快反应速率,使反应充分进行,由装置图可知装置B制备CuCl,故二氧化硫将铜由+2价还原为+1价,自身被氧化到+6价,由此可写出方程式2Cu2++SO2+2Cl-+2H2O=2CuCl↓++4H+;
(3)胶体的特征是丁达尔效应,故可通过观察是否产生丁达尔效应排除红棕色物质是Fe(OH)3胶体的可能,证明浅绿色溶液中含有Fe2+可以加入铁氰酸钾,看是否有蓝色沉淀产生,故实验操作为取少量浅绿色溶液于试管中,滴加铁氰化钾溶液,若有蓝色沉淀产生,说明溶液中存在Fe2+
(4)SO2通入过量的Ba(NO3)2溶液,被氧化为,再与Ba2+结合生成BaSO4沉淀,故方程式为3SO2+ 3Ba2++2+2H2O = 3BaSO4↓+2NO↑+4H+;
(5)硝酸银的物质的量为n(AgNO3,总)= 0.2000mol/L×20.00×10-3L=0.004 mol,过量的硝酸银n(AgNO3,过量)= n(NH4SCN)= 0.1000mol/L×20.00×10-3L=0.002 mol,则25 mL溶液中产生的n(CuCl)= n(Cl-)=0.004 mol-0.002 mol=0.002 mol,则250 mL溶液中的n(CuCl)=0.002 mol×10=0.02 mol,故纯度,因Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN),若不加硝基苯,在滴定过程中会有AgCl转变为AgSCN,使测得NH4SCN体积增大,测定结果偏低。
16.工业上常从钒铁合金的炼钢残渣(主要含FeO、V2O3,还有少量硅、铝的氧化物等杂质)中提取金属钒,其工艺流程如图所示。
已知:①钒有多种价态,其中+5价最稳定;②+5价V在强酸性条件下以形式存在,在碱性条件下以形式存在;③25℃时,Ksp(NH4VO3)=1.6×10-3;④用有机萃取剂HA萃取时,对阳离子萃取能力由强到弱的顺序为Fe3+>VO2+>>Fe2+。
(1)基态钒原子的核外电子的运动状态有   种。
(2)“粉碎”的目的是   ;“焙烧”时V2O3发生反应的化学方程式为   。
(3)“浸渣”的成分是   (填化学式);“还原”的目的是   。
(4)加入KClO3后发生反应的离子方程式为   。
(5)“调pH”后测得溶液中c()=0.1mol·L-1,若“沉钒”时钒元素沉淀率达到99%,则“沉钒”后溶液中的c()=   mol·L-1。
(6)检验NH4VO3沉淀是否洗净的操作是   ;“煅烧”产生的气体可在   中使用(填工序名称)。
【答案】(1)23
(2)增大反应物接触面积,加快焙烧速率,使反应更充分;
(3)H2SiO3;“还原”目的是将 还原为 提高萃取率,同时将 还原为 避免其被优先萃取,从而实现钒与铁的分离
(4)
(5)1.6
(6)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的 AgNO3 溶液,若无白色沉淀产生,则说明已洗净;沉钒
【知识点】原子核外电子排布;氧化还原反应方程式的配平;难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
【解析】【解答】(1)钒是23号元素,基态钒原子核外有23个电子,每个电子的运动状态均不相同,因此核外电子的运动状态共23种。
故答案为:23
(2)增大反应物接触面积,加快焙烧速率,使反应更充分,焙烧时的方程式为: 。
故答案为: 增大反应物接触面积,加快焙烧速率,使反应更充分 ;
(3)焙烧时 转化为硅酸盐,加酸调pH时转化为 沉淀,故浸渣为 ;根据已知萃取能力顺序,“还原”目的是将 还原为 提高萃取率,同时将 还原为 避免其被优先萃取,从而实现钒与铁的分离。
故答案为: H2SiO3;“还原”目的是将 还原为 提高萃取率,同时将 还原为 避免其被优先萃取,从而实现钒与铁的分离
(4)将价()氧化为价(),被还原为,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平得离子方程式。
故答案为:
(5)沉淀率为,则剩余,根据,得。
故答案为:1.6
(6)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的溶液,若无白色沉淀产生,则说明已洗净;煅烧分解生成,可制备沉钒所需的铵盐,可返回沉钒工序循环使用。
故答案为: 取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的 AgNO3 溶液,若无白色沉淀产生,则说明已洗净 ;沉钒
【分析】(1)V为23号元素,其核外电子数为23,每个电子的运动状态都不同。
(2)粉碎可增大接触面积,加快反应速率。“焙烧”过程中V2O3与Na2CO3反应生成NaVO3,过程中V元素被氧化,因此还有O2参与反应,据此写出反应的化学方程式。
(3)“焙烧”过程中SiO2与Na2CO3反应生成Na2SiO3,Na2SiO3溶液中加入硫酸,形成H2SiO3沉淀。“还原”的过程中将溶液中的VO2+转化为VO2+,同时Fe3+还原为Fe2+,有利于铁钒的分离。
(4)KClO3具有氧化性,能将VO2+氧化成VO2+,ClO3-被还原为Cl-,据此结合得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒书写反应的离子方程式。
(5)根据沉钒率99%可计算此时溶液中剩余c(VO3-),再结合NH4VO3的溶度积Ksp即可计算此时溶液中c(NH4+)。
(6)洗涤的目的是除去表面附着的溶液,其洗出液中含有Cl-,因此若洗出液中不含有Cl-,则证明沉淀已经洗涤干净。据此结合Cl-的检验分析。“煅烧”过程中产生的气体为NH3,据此分析。
(1)钒是23号元素,基态钒原子核外有23个电子,每个电子的运动状态均不相同,因此核外电子的运动状态共23种。
(2)增大反应物接触面积,加快焙烧速率,使反应更充分,焙烧时的方程式为: 。
(3)焙烧时 转化为硅酸盐,加酸调pH时转化为 沉淀,故浸渣为 ;根据已知萃取能力顺序,“还原”目的是将 还原为 提高萃取率,同时将 还原为 避免其被优先萃取,从而实现钒与铁的分离
(4)将价()氧化为价(),被还原为,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平得离子方程式。
(5)沉淀率为,则剩余,根据,得。
(6)取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸酸化的溶液,若无白色沉淀产生,则说明已洗净;煅烧分解生成,可制备沉钒所需的铵盐,可返回沉钒工序循环使用。
17.为了应对CO2浓度过高引起的全球变暖问题,将CO2转化为高附加值产品成为一项重要的研究课题。
Ⅰ.热催化CO2还原。
已知下列反应。
反应i:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔΗ1=+41
反应ii:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔΗ2=-90
反应iii:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔΗ3=-23.9
反应iv:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔΗ4
(1)ΔΗ4=   。
(2)向1L的密闭容器中通入2 molCO2和6 molH2,只发生反应iv,达平衡时,测得不同温度和压强下、二甲醚(CH3OCH3)的物质的量分数如图所示。
①温度由低到高的顺序为   ,理由是   。
②若反应iv在压强为p1、温度为T3条件下进行,30min后反应达平衡,则CO2的转化率为   ×100%(结果用分数表示,下同),v(H2)为   mol·L-1·min-1。
Ⅱ.电催化CO2还原。
在催化剂的作用下,CO2先被还原为CO,再进行耦合,进而生成甲醇、乙醇等燃料。如图为外加电压为0V和-0.19V下,在催化剂CuB2@g—C3N4上CO被还原为乙醇的吉布斯自由能(G)图(*表示吸附态)。
(3)在无外加电压下,*COCO经过多步反应不断被还原为乙醇,在H+存在下,该过程中的决速步骤发生的电极反应为   ;由图可知,在   (填“低电压”或“高电压”)下更有利于生成乙醇。
【答案】-121.9;T4<T3<T2<T1;反应iv放热,升高温度,平衡逆移,二甲醚的物质的量分数减小,故温度越高,二甲醚的物质的量分数越小,温度由低到高的顺序为T4<T3<T2<T1;;;*COCO+H++e- =*CHOCO;低电压
【知识点】盖斯定律及其应用;化学反应速率的影响因素;化学平衡的影响因素;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】(1)反应iv=iii+2×ii+2×i,故ΔΗ4=ΔΗ3+2×ΔΗ2+2×ΔΗ1=-121.9。
故答案为:-121.9
(2)①反应iv放热,升高温度,平衡逆移,二甲醚的物质的量分数减小,故温度越高,二甲醚的物质的量分数越小,故T4<T3<T2<T1。
故答案为: T4<T3<T2<T1; 反应iv放热,升高温度,平衡逆移,二甲醚的物质的量分数减小,故温度越高,二甲醚的物质的量分数越小,温度由低到高的顺序为T4<T3<T2<T1
②设参加反应的CO2物质的量为x,列出三段式
二甲醚的物质的量分数=,解得x=,则二氧化碳的,v(H2)=。
故答案为:;
(3)决速步骤是活化能最大的那一步,观察图像可知,第一步活化能最大,故决速步骤发生的电极反应为*COCO+H++e-=*CHOCO,低电压时反应的吉布斯自由能变化量更大,反应进行的程度更大,故低电压更有利于生成乙醇。
故答案为:*COCO+H++e- =*CHOCO; 低电压
【分析】(1)根据盖斯定律计算目标反应的反应热。
(2)①反应ⅳ为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,二甲醚的物质的量分数减小,据此分析。
②结合平衡三段式进行计算。
(3)决速步骤为慢反应步骤,即活化能最高的反应。由图可知,在低电压时反应滴定吉布斯自由能变化量大,反应进行的程度更大。
18.雷诺嗪(H)是一种用于治疗慢性心绞痛的处方药物,其结构及合成路线如下图所示。
(1)A的结构简式为   ,C的化学名称为   ,D中含氧官能团的名称为   。
(2)C→D的反应类型为   。
(3)E→F发生反应的化学方程式为   。
(4)有机物J是F的同分异构体,同时满足下述条件的J的结构有   种,请任写一种J的结构简式:   。
①能与FeCl3溶液发生显色反应;
②能发生银镜反应和水解反应;
③核磁共振氢谱显示5组峰,且峰面积之比为6:2:2:1:1。
(5)雷诺嗪(H)还可以按照下列合成路线进行合成:
DMH
则M的结构简式为   。
【答案】(1);2,6-二甲基苯胺;酰胺基
(2)取代反应
(3)++HCl
(4)3;或或
(5)
【知识点】有机物中的官能团;有机物的结构和性质;同分异构现象和同分异构体
【解析】【解答】(1)由分析知,A的结构简式为 ,C为,化学名称为2,6-二甲基苯胺,D为,其中含氧官能团的名称为酰胺基。
故答案为:; 2,6-二甲基苯胺; 酰胺基
(2)C为,与发生取代反应生成D和HCl;
故答案为:取代反应
(3)由分析知,E为,与反应生成F,化学反应方程式为:++HCl;
故答案为:++HCl
(4)F为,分子式为,J 满足:
①能与FeCl3溶液发生显色反应,则含酚羟基(直接连苯环);
②能发生银镜反应和水解反应,则含有甲酸酯基();
③核磁共振氢谱显示5组峰,且峰面积之比为6:2:2:1:1,则含2个等效(6个H),苯环上对称分布取代基, 共有、、 三种;
故答案为:3;或或
(5)由分析知,D为,与哌嗪()可发生取代反应生成M(),M()与F发生取代反应生成雷诺嗪(H)。
故答案为:
【分析】根据D的结构可以推断出A的分子式为,结合D的结构简式可知,A的结构为。A()在浓硫酸和浓硝酸加热条件下发生硝化反应,生成B(),结合D的结构简式可知,-NO2位于2个-CH3的中间,因此B的结构为。B()在Pd/C催化下发生还原反应,生成C(),-NO2转化为-NH2,因此C的结构为。C()与发生取代反应,生成D并释放HCl。E的分子式为,其结构为。E与反应生成F,F进一步与反应生成G,最终G与H结合生成雷诺嗪(H)。
(1)由分析知,A的结构简式为 ,C为,化学名称为2,6-二甲基苯胺,D为,其中含氧官能团的名称为酰胺基;
(2)C为,与发生取代反应生成D和HCl;
(3)由分析知,E为,与反应生成F,化学反应方程式为:++HCl;
(4)F为,分子式为,J 满足:
①能与FeCl3溶液发生显色反应,则含酚羟基(直接连苯环);
②能发生银镜反应和水解反应,则含有甲酸酯基();
③核磁共振氢谱显示5组峰,且峰面积之比为6:2:2:1:1,则含2个等效(6个H),苯环上对称分布取代基, 共有、、 三种;
(5)由分析知,D为,与哌嗪()可发生取代反应生成M(),M()与F发生取代反应生成雷诺嗪(H)。
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