化学湖北省襄阳市届高三上学期调研统一测试理综解析版文档格式.docx
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C,淀粉水解的方程式为
,1mol淀粉水解后生成nmol葡萄糖,C项错误;
D,n(SO2)=
=2mol,Na2O2与SO2的反应为Na2O2+SO2=Na2SO4,用单线桥分析反应为:
,1molNa2O2与1molSO2反应转移2mol电子,2molNa2O2与2molSO2反应转移4mol电子,D项正确;
答案选D。
点睛:
本题考查以阿伏加德罗常数为载体的计算,涉及原子守恒、化学方程式的计算、氧化还原反应中转移电子数的确定。
需要注意SO2具有还原性,SO2与Na2O2反应生成Na2SO4,不是生成Na2SO3和O2。
4.已知
、
(立方烷)的分子式均为C8H8,下列说法正确的是()
A.Z的二氯代物有四种
B.X的同分异构体只有Y和Z
C.X、Y、Z中只有X的所有原子可能处于同一平面
D.X、Y、Z均可使溴的四氯化碳溶液因发生加成反应而褪色
【解析】A,Z的结构高度对称,Z中只有1种H原子,Z的一氯代物只有1种,Z的二氯代物有3种(2个氯分别处于立方烷的邻位、面对角线、体对角线),A项错误;
B,X的同分异构体不是只有Y和Z,如CH
CCH=CHCH=CHCH=CH2等,B项错误;
C,X中苯环和碳碳双键通过单键相连,联想苯和乙烯的结构,结合单键可以旋转,X中所有原子可能处于同一平面,Y中有2个饱和碳原子,Z中全是饱和碳原子,Y、Z中所有原子不可能处于同一平面,C项正确;
D,X、Y中含碳碳双键,X、Y能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,Z为饱和结构,不能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,D项错误;
本题涉及两个难点:
烃的氯代物种类的确定和分子中原子的共面问题。
烃的氯代物种类的确定:
(1)一氯代物种类的确定常用等效氢法:
同一个碳原子上的氢原子等效,同一个碳原子上所连甲基上氢原子等效,处于对称位置的氢原子等效;
(2)二氯代物种类的确定常用“定一移二”法(如Z的二氯代物种类的确定)。
确定分子中共面的原子个数的技巧:
(1)三键原子和与之直接相连的原子共直线(联想乙炔的结构),苯环上处于对位的2个碳原子和与之直接相连的原子共直线;
(2)任意三个原子一定共平面;
(3)双键原子和与之直接相连的原子共平面(联想乙烯的结构),苯环碳原子和与苯环直接相连的原子共平面(联想苯的结构);
(4)分子中出现饱和碳原子,所有原子不可能都在同一平面上;
(5)单键可以旋转;
(6)注意“可能”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等限制条件。
5.将光敏染料(用S表示)涂在纳米TiO2晶体(可导电)表面制成其中一个电极,光敏染料可吸收光能将光敏染料S激发成敏化剂S*(高活性光敏材料)后发生下列相关反应:
TiO2/S
TiO2/S*(激发态);
TiO2/S*-e-→TiO2/S+2TiO2/S++3I-→2TiO2/S+I3-(注:
S和S*不是硫单质,是光敏染料的代号)
下列关于该太阳能电池叙述错误的是()
A.电池工作时,染料敏化的TiO2电极为负极
B.电池工作时,正极发生的反应为I3-+2e-=3I-
C.电池工作过程中,光敏材料S→S*需要吸收能量,总反应中光敏材料S不消耗
D.该电池将光能直接转化为电能
【解析】A,电子由染料敏化TiO2电极通过外电路流向Pt-导电玻璃,电池工作时,染料敏化的TiO2电极为负极,A项正确;
B,Pt-导电玻璃为正极,根据图示,正极发生的反应为I3-+2e-=3I-,B项正确;
C,电池工作过程中光敏材料S→S*需要吸收光能,根据染料敏化电极上的相关反应:
TiO2/S*、TiO2/S*-e-→TiO2/S+、2TiO2/S+
+3I-→2TiO2/S+I3-,负极总反应式为3I--2e-=I3-,正极反应式为I3-+2e-=3I-,总反应中光敏材料S不消耗,C项正确;
D,光敏染料吸收光能将光敏染料S激发成敏化剂S*
,此过程将光能转化为敏化剂S*内能量,后发生的电池反应中将化学能转化为电能,光能没有直接转化为电能,D项错误;
6.某实验小组设计如下实验装置(图中夹持装置省略)测定制备的CaCO3粉末的纯度(样品中杂质不与酸反应,反应前装置中的CO2已全部排出)。
下列说法错误的是()
A.缓入空气的作用是将反应结束后装置中残留的CO2全部鼓入到C装置中被吸收
B.A装置和D装置都是为了防止空气中的CO2气体进入C装置而产生误差
C.为了防止B中盐酸挥发产生干扰,必须在B、C装置中间加一个装有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶
D.若CaCO3样品的质量为x,从C中取出的沉淀洗净干燥后的质量为y,则CaCO3的纯度为
【解析】根据实验装置图分析,该测定装置的原理是:
CaCO3与HCl反应生成CO2,用足量Ba(OH)2溶液吸收反应生成的CO2,由测量的BaCO3沉淀的质量计算CaCO3的纯度。
A,为了确保反应生成的CO2全部被Ba(OH)2溶液吸收,实验结束要缓入空气将装置中残留的CO2全部鼓入到C装置中被吸收,A项正确;
B,A中的NaOH溶液、D中的碱石灰都能吸收空气中CO2,防止空气中的CO2气体进入C装置中产生误差,B项正确;
C,因为测量的是BaCO3的质量,所以不必除去HCl,一方面HCl与Ba(OH)2反应不会形成沉淀,另一方面若用NaHCO3吸收HCl会使测得的CO2偏高,产生误差,C项错误;
D,根据C守恒,样品中CaCO3的质量=
M(CaCO3),则CaCO3的纯度为
100%,D项正确;
7.某温度下,向10mL0.1mol/LCaCl2溶液中滴加0.1mol/L的Na2CO3溶液(此时不考虑CO32-的水解),滴加过程中溶液中-lgc(Ca2+)与Na2CO3溶液体积(V)的关系如图所示,下列有关说法正确的是()
A.z点对应的分散系很稳定
B.w、x、y三点中,水的电离程度最大的为w点
C.若用等浓度的Na2SO4溶液代替Na2CO3溶液,则图像在x点后的变化如虚线部分所示
D.此温度下,Ksp(CaCO3)=1x10-8.6
本题考查与沉淀溶解平衡有关的曲线分析,注意图像中-lgc(Ca2+)越大,Ca2+浓度越小是解题的关键。
如题中C项,Ksp(CaSO4)
Ksp(CaCO3),当c(SO42-)=c(CO32-)时,CaSO4悬浊液中c(Ca2+)大于CaCO3悬浊液中c(Ca2+),图像在x点后的变化在实线下方。
8.己二酸是一种重要的有机二元酸,能够发生成盐反应、酯化反应、酰胺化反应等,并能与二元胺或二元醇缩聚成高分子聚合物等,是合成尼龙-66的原料,工业上环己醇用硝酸氧化可得到己二酸,是典型的氧化还原反应。
△H<
相关物理常数:
名称
相对分子质量
密度(20℃)g/cm3
熔点(℃)
沸点(℃)
溶解度S(g100g溶剂)
水
乙醇
乙醚
环己醇
100
0.96
25.2
161
可溶
易溶
己二酸
146
1.36
151
265
可溶(S随温度降低而减小)
微溶
I.己二酸粗产品的制备
操作步骤:
装置C中加入50mL中等浓度的硝酸(过量),投入沸石,并逐一安装装置A、装置B和温度计,磁力搅拌,将溶液混合均匀,并加热到80℃。
用装置A滴加2滴环己醇,反应立即开始,温度随即上升到85~90℃,从装置A中小心地逐滴加入环己醇,将混合物在85-90℃下加热2-3分钟,共加入1.000g环己醇。
请回答下列问题:
(1)反应需维持温度在85~90℃,最好采取______控温;
试分析维持温度在85~90℃的原因:
______________________________________________。
(2)装置右侧烧杯中的NaOH溶液的作用是:
_________________________________。
II.己二酸粗产品的提纯及应用
操作流程:
趁热倒出装置C中的产品,在冷水中降温冷却,析出的晶体在布氏漏斗上进行抽滤,将晶体进行重结晶,再分别用3mL冰水和乙醚洗涤己二酸晶体,继续抽滤,晶体再用3mL冰水洗涤一次,再抽滤。
取出产品,干燥后称重,得干燥的己二酸0.860g。
(3)相比于普通过滤,抽滤的优点在于:
____________________________________。
(4)在抽滤过程中,用冰水洗涤析出的己二酸晶体的原因:
____________________。
(5)该实验的产率为:
_______%(结果保留3位有效数字)
(6)工业上用己二酸与乙二醇反应形成链状高分子化合物,写出化学方程式:
_____________________________________________________。
【答案】
(1).水浴
(2).维持反应速率,并减少HNO3的挥发及分解,减少副反应的发生(3).吸收HNO3被还原生成的氮氧化物,防止污染空气(4).加快过滤速度,减少过滤过程中产品的变质,得到较干燥的产品(5).除去残留的HNO3,减小己二酸的损失(6).58.9(7)
【解析】试题分析:
本题考查己二酸的制备和提纯、产率的计算、有机方程式的书写。
(1)反应需维持温度在85~90℃,低于100℃,最好采取水浴控温。
维持温度在85~90℃的原因:
维持反应速率(或温度过低反应速率慢),减少HNO3的分解和挥发(或温度过高HNO3分解和挥发),减少副反应的发生。
(2)在反应中环己醇被氧化,HNO3被还原成氮氧化物,右侧烧杯中的NaOH溶液的作用是:
吸收HNO3被还原生成的氮氧化物,防止污染大气。
(3)相比于普通过滤,抽滤的优点在于:
减小压强加快过滤速率,减少过滤过程中产品的变质,得到较干燥的产品。
(4)己二酸中混有环己醇和HNO3,环己醇易溶于乙醚,己二酸微溶于乙醚,抽滤时用乙醚洗涤除去环己醇。
HNO3易溶于水,己二酸在水中的溶解度随温度降低而减小,用冰水洗涤析出的己二酸晶体的原因:
除去残留的HNO3,减少己二酸的损失。
(5)n(环己醇)=1.000g
100g/mol=0.01mol,理论上生成己二酸物质的量为0.01mol,生成己二酸的质量为0.01mol
146g/mol=1.46g,该实验的产率为
100%=58.9%。
(6)己二酸属于二元酸,乙二醇属于二元醇,两者发生缩聚反应形成高分子化合物,反应的化学方程式为nHOOC(CH2)4COOH+nHOCH2CH2OH
+(2n-1)H2O。
本题从实验条件的控制与分析、实验原理的理解、产品的分离和提纯等方面进行综合考查。
解题时要认真阅读实验步骤,准确获取题给信息,将题给反应信息(如HNO3作氧化剂等)和各物质的物理常数(如环己醇、己二酸、HNO3的溶解性等)巧妙的融合到解题过程中。
9.纳米氧化钴在半导体和微电子行业应用广泛,某些金属废料中含有Co元素,从废料(含Co3O4、Al2O3、Li2O、Fe2O3等物质)中制备高纯度的纳米级钴的氧化物,流程如下
已知:
①LiF难溶于水,Li2CO3微溶于水;
②钴元素常见的化合价为+2和+3;
③部分金属离子形成氢氧化物沉淀的pH见下表。
Fe3+
Co2+
Co3+
Al3+
pH(开始沉淀)
1.9
7.15
-0.23
3.4
pH(完全沉淀)
3.2
9.15
1.09
4.7
(1)步骤Ⅰ中发生的离子反应方程式________________________;
(2)步骤II加浓盐酸的作用是______________________________;
(3)步骤III中Na2CO3溶液的作用是调节溶液的pH,应使溶液的pH的取值范围为_______________;
滤渣B的主要成分为_________________;
(4)简述如何检验滤液B中是否还有残留的Fe3+:
_________________________________;
(5)经过反复洗涤、干燥后称重,将质量为3.66gCoC2O4·
2H2O进行灼烧,残留固体质量如图所示。
210℃~290℃时若生成两种气体,则发生反应的化学方程式为________________________,400℃~500℃所得固体的化学式为_______________。
【答案】
(1).Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O
(2).溶解Li2O、Fe2O3、并将Co3O4转化为Co2+,防止在后续除杂中将Co3+沉淀而造成损失(3).3.2≤pH<7.15(4).LiF、Fe(OH)3(5).取少量滤液B于试管中,向其中滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红,若变红,则有Fe3+,反之则无Fe3+(6).CoC2O4
CoO+CO↑+CO2↑(7).Co3O4
本题以含Co3O4、Al2O3、Li2O、Fe2O3等物质的废料制备高纯度的纳米级钴的氧化物的流程为载体,考查流程的分析,方程式的书写,条件的控制,Fe3+的检验,热重图像的计算。
步骤I向废料中加入NaOH溶液,废料中的Al2O3溶解得到滤液A,钴渣中主要成分为Co3O4、Li2O、Fe2O3等;
由滤渣C逆推出滤液B中含Co2+,结合表中金属离子形成沉淀的pH,步骤II向钴渣中加入浓盐酸,Co3O4转化成CoCl2,Li2O转化成LiCl,Fe2O3转化成FeCl3;
根据图示和已知①、③,步骤III中加入20%Na2CO3溶液的作用是除去Fe3+,加入NaF溶液的作用是除去Li+。
(1)步骤I中加入NaOH溶液,Al2O3与NaOH反应生成NaAlO2和H2O,反应的离子方程式为:
Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O。
(2)步骤II中加入浓盐酸发生反应:
Co3O4+8HCl(浓)=3CoCl2+Cl2↑+4H2O、Li2O+2HCl=2LiCl+H2O、Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,加入浓盐酸的作用是:
溶解Li2O、Fe2O3、并将Co3O4转化为Co2+,防止在后续除杂中将Co3+沉淀而造成损失。
(3)步骤III中加入20%Na2CO3溶液的作用是除去Fe3+,根据金属离子形成氢氧化物沉淀的pH,pH的取值范围为3.2
pH
7.15(使Fe3+完全沉淀,Co2+不形成沉淀)。
加入NaF使浸出液中的Li+转化为LiF沉淀,滤渣B的主要成分为LiF、Fe(OH)3。
(4)检验Fe3+用KSCN溶液,检验滤液B中是否还有残留的Fe3+的方法:
取少量滤液B于试管中,向其中滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红,若变红,则有Fe3+,反之则无Fe3+。
(5)n(CoC2O4·
2H2O)=3.66g
183g/mol=0.02mol,其中n(CoC2O4)=0.02mol,m(Co2C2O4)=0.02mol
147g/mol=2.94g。
150℃~210℃固体质量为2.94g,此时固体为CoC2O4;
290℃~320℃时固体质量为1.50g,根据Co守恒,其中n(Co)=0.02mol,n(O)=(1.50g-0.02mol
59g/mol)
16g/mol=0.02mol,n(Co):
n(O)=0.02mol:
0.02mol=1:
1,290℃~320℃时固体为CoO,210℃~290℃时反应生成两种气体,则反应的方程式为CoC2O4
CoO+CO↑+CO2↑。
400℃~500℃时固体中n(Co)=0.02mol,固体中n(O)=(1.607g-0.02mol
16g/mol=0.0267mol,n(Co):
0.0267mol=3:
4,400℃~500℃所得固体的化学式为Co3O4。
本题考查无机工业流程,流程图的解题过程:
(1)了解整个流程的目的;
(2)浏览整个流程,基本辨别出原料预处理、物质的分离和提纯、物质的制备等阶段;
(3)具体分析每一步发生的反应和操作。
在分析过程中要抓住元素守恒进行推理。
热重图像的计算一般用金属元素守恒列式(如本题用Co守恒)。
10.CO+H2的混合气体又称“合成气”,在合成有机物中应用广泛。
工业上常采用天然气与水蒸气或二氧化碳反应等方法来制取合成气。
请回答下列问题
(1)已知在一定条件下,0.25molCH4与水蒸气完全反应制备“合成气”时吸收51.5kJ的热量,请写出该反应的热化学方程式______________________________________________。
(2)天然气与CO2反应也可制备合成气,在10L密闭容器中通入lmolCH4与1molCO2,在一定条件下发生反应,测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如下图1所示。
①1100℃、P2时气体混合后反应经过10min至x点的平衡,用CO的变化量表示反应速率v(CO)=______________________;
②下列选项中能表示该反应已达到平衡状态的是____________;
A.v(H2)逆=3v(CO)正B.密闭容器中混合气体的密度不变
C.密闭容器中总压强不变D.c(CH4)=c(CO)
③由图1可知,压强P1______P2(填“大于”或“小于”);
压强为P2时,在y点:
v(正)_____v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
求y点对应温度下的该反应的平衡常数K=_______________。
(3)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。
25℃时,NH3·
H2O的电离常数K=1.8×
10-5,H2S的两步电离常数分别为Ka1=1.3×
10-7,Ka2=7.1×
10-15。
求NH4HS溶液中离子浓度大小关系__________________________(由大到小)。
(4)合成气制甲醚的反应方程式为2CO(g)+4H2(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)△H=bkJ/mol。
有研究者在催化剂、压强为5.0MPa的条件下,由H2和CO直接制备甲醚,结果如图2所示。
1290℃前,CO转化率和甲醚产率的变化趋势不一致的原因是_______________________;
2b______0,(填“>
”或“<
”或“=”)理由是_________________________________。
【答案】
(1).CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H=+206kJ/mol
(2).0.016mol/(L·
min)(3).C(4).小于(5).大于(6).1.6384mol2/L2(7).c(NH4+)>c(HS—)>c(OH—)>c(H+)>c(S2—)(8).有副反应发生(9).<(10).平衡后,升高温度,甲醚的产率降低
本题考查热化学方程式的书写,化学平衡的图像分析,化学平衡的标志,化学平衡常数的计算,溶液中离子浓度大小的比较。
(1)0.25molCH4
与水蒸气完全反应制备“合成气”时吸收51.5kJ
的热量,则1molCH4
与水蒸气完全反应制备“合成气”时吸收
=206kJ
的热量,反应的热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH=+206kJ/mol。
(2)CH4和CO2反应制备合成气的反应为CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)。
①由图像知1100℃、P2时CH4的转化率为80%,则转化CH4物质的量为1mol
80%=0.8mol,根据方程式知生成CO物质的量为1.6mol,υ(CO)=1.6mol
10L
10min=0.016mol/(L·
min)。
②A,υ(H2)逆=3υ(CO)正表明逆反应速率大于正反应速率,反应没有达到平衡状态;
B,该反应中所有物质都是气态,根据质量守恒定律,混合气体的质量始终不变,容器的容积不变,混合气体的密度始终不变,密闭容器中混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态;
C,该反应的正反应是气体分子数增大的反应,建立平衡过程中气体分子物质的量增大,密闭容器中总压强增大,平衡时气体分子物质的量不变,密闭容器中总压强不变,密闭容器中总压强不变能说明反应达到平衡状态;
D,达到平衡时各物质的浓度保持不变,不一定相等,c(CH4)=c(CO)不能说明反应达到平衡状态;
能说明反应达到平衡状态的是C项,答案选C。
③该反应的正反应为气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动,CH4的转化率减小,由图知在相同温度下P1时CH4的转化率大于P2,则P1小于P2。
由图知,y点CH4转化率小于平衡时CH4的转化率,反应正向进行,υ(正)大于υ(逆)。
y点的温度与x点的温度相同,y点平衡常数与x点相等,用三段式
CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)
c(起始)(mol/L)0.10.100
c(转化)(mol/L)0.1
0.8=0.080.080.160.16
c(平衡)(mol/L)0.020.020.160.16
K=
=
=1.6384(mol/L)2。
(3)HS-在溶液中既存在电离平衡又存在水解平衡,HS-的水解离子方程式为HS-+H2O
H2S+OH-,HS-的水解平衡常数Kh=
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