2018-2019学年北京市西城区高三(上)期末化学试卷
一、单选题(本大题共16小题,共48.0分)
1. 下列生活中常见的过程不属于化学变化的是 ( )
A.天然气燃烧 | B.海水晒盐 | C.钢铁生锈 | D.食醋除水垢 |
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A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】解:A.天然气主要成分为甲烷,甲烷燃烧生成了二氧化碳和水,反应的方程式是:CH4+2O2CO2+2H2O,有新物质生成,属于化学变化,故A不选;
B.海水晒盐,利用的是氯化钠溶解度随温度变化不大,蒸发溶剂析出晶体,没有新物质生成,属于物理变化,故B选;
C.钢铁生锈铁反应生成了氧化铁,性质不同于原物质,有新物质生成,属于化学变化,故C不选;
D.食醋中的醋酸能和水垢中的碳酸钙反应生成醋酸钙、水和二氧化碳,属于化学变化,故D不选;
故选:B。
有新物质生成的变化叫化学变化,没有新物质生成的变化叫物理变化。化学变化的特征是:有新物质生成。判断物理变化和化学变化的依据是:是否有新物质生成。
本考点考查了物理变化和化学变化的区别,基础性比较强,只要抓住关键点:是否有新物质生成,问题就很容易解决,题目较简单。
2. 化学与人类生活密切相关。下列说法不正确的是( )
A. 二氧化硫可作食品防腐剂
B. 碘酸钾可作食盐的添加剂
C. 晶体硅可作光导纤维
D. 小苏打溶液可治疗服用阿司匹林引起的水杨酸中毒
【答案】C
【解析】【分析】
本题综合考查元素化合物知识,为高考成常见题型,侧重于化学与生活、生产的考查,有利于培养学生良好的科学素养,提高学习的积极性,难度不大。
A.二氧化硫有毒;
B.碘酸钾能补充碘元素,而且比较稳定;
C.光导纤维原料为二氧化硅;
D.碳酸氢钠能够与酸反应,且碱性较小。
【解答】
A.二氧化硫有毒,不能用于食品防腐剂,故A错误;
B.碘酸钾能补充碘元素,而且比较稳定,所以碘酸钾可用作加碘食盐的添加剂,故B正确;
C.光导纤维原料为二氧化硅,不是晶体硅,故C错误;
D.碳酸氢钠能够与酸反应,且碱性较小,所以小苏打溶液可治疗服用阿司匹林引起的水杨酸中毒,故D正确。
故选C。
3. 下列化学用语或图示表达正确的是( )
A. 乙烯的比例模型: B. 质量数为16的O原子:16O
C. 氯离子的结构示意图: D. CO2的电子式:
【答案】A
【解析】解:A.C原子比H原子大,黑色球表示C原子,且乙烯为平面结构,则乙烯的比例模型为,故A正确;
B.质量数为16的O原子:16O,故B错误;
C.氯离子含有17+1=18个电子,结构示意图为,故C错误;
D二氧化碳为共价化合物,分子中存在碳氧双键,二氧化碳正确的电子式为:,故D错误;
故选:A。
A.乙烯为平面结构,C原子比H原子大,黑色球表示C原子;
B.质量数应写在元素符号左上角;
C.氯离子核外18个电子;
D.二氧化碳中存在两个碳氧双键,碳原子和氧原子最外层都达到8电子稳定结构;
本题考查化学用语,涉及比例模型、结构式、结构简式、电子式、分子式等,注意区分及规范使用化学用语,题目难度不大。
4. 下列性质的比较,不能用元素周期律解释的是( )
A. 原子半径:S>Cl
B. 热稳定性:Na2CO3>NaHCO3
C. 还原性:I->Br-
D. 酸性:H2SO4>H3PO4
【答案】B
【解析】解:A.同周期元素从左到右原子半径减小,则原子半径:S>Cl,能用元素周期律解释,故A不选;
B.碳酸氢盐较不稳定,与元素周期律无关,不能用元素周期律解释,故B选;
C.非金属I<Br,元素的非金属性越强,对应的阴离子的还原性越弱,故C不选;
D.非金属性S>P,非金属性越强,对应最高价含氧酸的酸性越强,能用元素周期律解释,故D不选。
故选:B。
A.同周期元素从左到右原子半径减小;
B.碳酸氢盐较不稳定,与元素周期律无关;
C.元素的非金属性越强,对应的阴离子的还原性越弱;
D.非金属性越强,对应最高价含氧酸的酸性越强。
本题考查元素周期律,为高频考点,把握元素的位置、同周期和同主族元素性质的变化规律为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意周期律的应用,题目难度不大。
5. 下列过程没有明显现象的是( )
A. 加热NH4Cl固体
B. 向Al2(SO4)3溶液中滴加氨水
C. 向FeSO4溶液中通入NO2
D. 将铝片放入冷的浓硫酸中
【答案】D
【解析】解:A.加热NH4Cl固体分解生成氨气和氯化氢气体,在试管口处重新生成固体氯化铵固体,有明显的现象,故A不符合;
B.向Al2(SO4)3溶液中滴加氨水发生反应生成氢氧化铝白色沉淀,有明显现象,故B不符合;
C.向FeSO4溶液中通入NO2,二氧化氮和水反应生成硝酸具有强氧化性,能氧化亚铁离子为铁离子,溶液变为黄色,有明显现象,故C不符合;
D.将铝片放入冷的浓硫酸中,铝表面形成一层致密的氧化物薄膜阻止反应进行,无明显现象出现,故D符合;
故选:D。
A.氯化铵固体受热分解生成氨气和氯化氢气体,氨气和氯化氢气体重新化合生成氯化铵固体;
B.硫酸铝溶液中滴入氨水生成白色沉淀氢氧化铝;
C.如花的通入硫酸亚铁溶液中发生氧化还原反应,溶液变为黄色;
D.常温下铝在浓硫酸中发生钝化。
本题考查了物质性质分子、物质特征性质和反应现象的理解应用,注意浓硫酸的钝化现象,掌握基础是解题关键,题目难度不大。
6. 下列说法不正确的是( )
A. 淀粉、纤维素及其水解产物都属于糖类
B. 制作集成电路板的酚醛树脂属于合成高分子
C. 甘油和氨基酸在一定条件下都能发生酯化反应
D. 蛋白质溶液中加醋酸铅溶液产生的沉淀能重新溶于水
【答案】D
【解析】解:A.淀粉和纤维素都属于多糖,其水解产物都是葡萄糖,葡萄糖属于单糖,所以淀粉、纤维素及其水解产物都属于糖类,故A正确;
B.相对分子质量在10000及以上的化合物为高分子化合物,酚醛树脂相对分子质量在10000以上,所以属于高分子化合物,故B正确;
C.含有羧基和羟基的有机物能发生酯化反应,甘油含有醇羟基、氨基酸含有羧基,所以二者都能发生酯化反应,故C正确;
D.蛋白质遇重金属发生变性,醋酸铅属于重金属盐,能使蛋白质变性,蛋白质变性没有可逆性,所以生成的沉淀不能溶解,故D错误;
故选:D。
A.淀粉和纤维素都属于多糖,其水解产物都是葡萄糖;
B.相对分子质量在10000及以上的化合物为高分子化合物;
C.含有羧基和羟基的有机物能发生酯化反应;
D.蛋白质遇重金属发生变性。
本题考查有机物结构和性质,明确官能团及其性质关系是解本题关键,注意蛋白质变性和盐析区别,为解答易错点。
7. 如图是制备和收集气体的实验装置,该装置可用于( )
A. 饱和食盐水与碳化钙反应制取乙炔
B. 浓硝酸与铜反应制取二氧化氮
C. 浓氨水与生石灰反应制取氨气
D. 浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气
【答案】A
【解析】解:A.碳化钙与食盐水在常温下反应制取乙炔,乙炔不溶于水,可用排水法收集,故A正确;
B.因二氧化氮溶于水且与水反应,则不能用排水法收集,故B错误;
C.浓氨水与生石灰反应制取的氨气极易溶于水,不能用排水法收集,故C错误;
D.浓盐酸和二氧化锰在加热条件下反应制备氯气,本题装置没有加热,故D错误。
故选:A。
由装置可知,反应在常温下进行,生成的气体可用排水法收集,说明气体不溶于水,以此解答该题。
本题考查了实验装置的选取,侧重于学生的分析、实验能力的考查,根据反应物状态和反应条件选取反应装置,根据气体的性质选取收集装置,难度不大。
8. 设NA为阿伏伽德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A. 7.8gNa2O2中阴离子数为0.2NA
B. 1molOH-含有的电子数为10NA
C. 常温常压下,2.24L乙烯中含有的氢原子数为0.4NA
D. 0.1L0.5 mol•L-1CH3COOH溶液中含有的氢离子数为0.05NA
【答案】B
【解析】解:A.7.8gNa2O2物质的量为0.1mol,阴离子数为:0.1NA,故A错误;
B.1molOH-含有的电子数为10NA,故B正确;
C.常温常压Vm不等于22.4L/mol,Vm未知无法计算乙烯的物质的量和氢原子数,故C错误;
D.醋酸为弱酸,部分电离,0.1L0.5 mol•L-1CH3COOH溶液中含有的氢离子数小于0.05NA,故D错误;
故选:B。
A.过氧化钠中阴离子为过氧根离子;
B.1个氢氧根离子含有10个电子;
C.常温常压Vm不等于22.4L/mol;
D.醋酸为弱酸,部分电离。
本题考查了阿伏伽德罗常数的有关计算,熟练掌握公式的使用和物质的结构是解题关键,难度不大。
9. 下列反应方程式书写不正确的是( )
A. 用氢氟酸雕刻玻璃:SiO2 +4HF=SiF4↑+2H2O
B. 工业上用电解法制镁:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑
C. 将铝片打磨后放入氢氧化钠溶液中:2Al+2OH-=2AlO2-+H2↑
D. 氢氧化亚铁暴露于空气中:4Fe(OH)2 +O2 +2H2O=4 Fe(OH)3
【答案】C
【解析】【分析】
本题考查离子反应方程式书写的正误判断,为高频考点,把握发生的反应及离子反应的书写方法为解答的关键,侧重氧化还原反应、与量有关的离子反应考查,题目难度不大。
【解答】
A.用氢氟酸雕刻玻璃,化学方程式:SiO2 +4HF=SiF4↑+2H2O,故A正确;
B.电解熔融氯化镁生成镁和氯气,电解方程式:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,故B正确;
C.2H2O+2Al+2OH-=2AlO2-+3H2↑,故C错误;
D.氢氧化亚铁暴露于空气中,离子方程式:4Fe(OH)2 +O2 +2H2O=4 Fe(OH)3,故D正确;
故选C。
10. K2FeO4是优良的水处理剂,一种制备方法是将Fe2O3、KNO3、KOH混合共熔,反应为Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O.下列关于该反应的说法不正确的是( )
A. 铁元素被氧化,氮元素被还原 B. 氧化性:KNO3>K2FeO4
C. 每生成1molK2FeO4,转移6mol e- D. K2FeO4具有氧化杀菌作用
【答案】C
【解析】解:反应Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O中铁元素由+3价变为+6价,故Fe2O3为还原剂,而KNO3中N元素由+5价变为+3价,做氧化剂。
A、氮元素化合价降低,被还原,铁元素化合价升高被氧化,故A正确;
B、反应中KNO3为氧化剂,而K2FeO4为氧化产物,而氧化性是氧化剂>氧化产物,故氧化性:KNO3>K2FeO4,故B正确;
C、反应Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O中铁元素由+3价变为+6价,故1molFe2O3转移6mol电子即6NA个,生成2molK2FeO4,故当生成1molK2FeO4时转移3NA个电子,故C错误;
D、K2FeO4中铁元素为+6价,有强氧化性,能杀菌消毒,故D正确。
故选:C。
反应Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O中铁元素由+3价变为+6价,故Fe2O3为还原剂,而KNO3被还原,做氧化剂,据此分析。
本题考查了氧化还原反应中得失电子数的计算、氧化性强弱的比较等,难度不大,注意基础的积累。
11. 下列过程与“盐类的水解平衡”或“难溶电解质的溶解平衡”无关的是( )
A. 将NaOH溶液加入NaHSO4溶液中使其转化为Na2SO4
B. 将TiCl4加入水中并加热使其转化为TiO2•xH2O
C. 将Na2CO3溶液加入水垢中使CaSO4转化为CaCO3
D. 将Na2S溶液加入含Hg2+的废水中使其转化为HgS沉淀
【答案】A
【解析】解:A.将NaOH溶液加入NaHSO4溶液,反应生成Na2SO4,相当于发生酸碱反应,与“盐类的水解平衡”或“难溶电解质的溶解平衡”无关,故A选;
B.TiCl4加入水中并加热使其转化为TiO2•xH2O,过程中TiCl4发生水解,生成的HCl不断挥发,最终转化为TiO2•xH2O,过程与盐类水解有关,故B不选;
C.将Na2CO3溶液加入水垢中使CaSO4转化为CaCO3,CaCO3为难溶电解质,反应过程中生成了难溶性电解质,故C不选;
D.将Na2S溶液加入含Hg2+的废水中使其转化为HgS沉淀,HgS为难溶电解质,反应过程中生成了难溶性电解质,故D不选,
故选:A。
A.将NaOH溶液加入NaHSO4溶液,反应生成Na2SO4,相当于发生酸碱反应;
B.TiCl4加入水中并加热使其转化为TiO2•xH2O,过程中TiCl4发生水解;
C.将Na2CO3溶液加入水垢中使CaSO4转化为CaCO3,CaCO3为难溶电解质;
D.将Na2S溶液加入含Hg2+的废水中使其转化为HgS沉淀,HgS为难溶电解质。
本题考查难溶电解质的溶解平衡及盐类水解,为高频考点,把握化学反应与平衡移动原理的关系为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意平衡移动原理的应用,题目难度不大。
12. 一种在工业生产中有广泛用途的有机高分子结构片段如图。
下列关于该高分子的说法正确的是( )
A. 能水解成小分子 B. 单体只含有一种官能团
C. 氢键对该高分子的性能没有影响 D. 结构简式为:
【答案】D
【解析】解:根据图示可知,该有机物的结构简式为,其单体的结构简式为CH2=CHCOOH,
A.为CH2=CHCOOH通过加聚反应生成的,不能发生水解反应,故A错误;
B.CH2=CHCOOH分子中含有碳碳双键和羧基两种官能团,故B错误;
C.氢键影响该高分子化合物的熔点和沸点,故C错误;
D.该高分子化合物的结构简式为,故D正确;
故选:D。
根据图示可知,该有机物的结构简式为,其单体的结构简式为CH2=CHCOOH,CH2=CHCOOH中含有碳碳双键和羧基两种官能团,CH2=CHCOOH通过加聚反应生成该高分子化合物,结合氢键影响物质熔沸点分析。
本题考查有机物结构与性质,题目难度不大,正确推断该高分子化合物的结构简式为解答关键,注意掌握常见有机物组成、结构与性质,试题培养了学生的分析能力及综合应用能力。
13. 如图是一种新型的光化学电源,当光照射光电极时,通入O2和H2S即产生稳定的电流(H2AQ和AQ是两种有机物)。下列说法不正确的是
( )
A. 负极的电极反应为2I--2e-=I2
B. 总反应为 H2S+O2 H2O2+S
C. H+通过阳离子交换膜从正极区进入负极区
D. 电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化
【答案】C
【解析】解:A.由意思分析可知负极的电极反应为2I--2e-=I2,故A正确;
B.通入硫化氢和氧气,分别生成硫、过氧化氢,则总反应为 H2S+O2 H2O2+S,故B正确;
C.原电池工作时,阳离子向正极移动,故C错误;
D.由图象可知电源工作时发生了光能、化学能、电能间的转化,故D正确。
故选:C。
由电子流向可知石墨电极为正极,负极碘离子失电子被氧化,电极反应为2I--2e-=I2,生成的碘可与硫化氢反应,正极AQ得电子被还原生成H2AQ,H2AQ与氧气反应生成AQ和过氧化氢,电解质溶液浓度基本不变,总反应为H2S+O2 H2O2+S,以此解答该题。
本题考查原电池知识,为高频考点,侧重考查学生的分析能力,注意把握原电池的工作原理,把握电极方程式的书写,难度不大。
14. 温度为T1时,将气体X和气体Y各1.6mol充入10L恒容密闭容器中,发生反应X (g)+Y(g) ⇌2Z(g),一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如表:下列说法正确的是( )
t/min | 2 | 4 | 7 | 9 |
n(Y)/mol | 1.2 | 1.1 | 1.0 | 1.0 |
A. 反应0~4 min的平均速率υ(Z)=0.25 mol•(L•min)-1
B. T1时,反应的平衡常数K1=1.2
C. 其他条件不变,9 min后,向容器中再充入1.6 molX,平衡向正反应方向移动,再次达到平衡时X的浓度减小,Y的转化率增大
D. 其他条件不变,降温到T2达到平衡时,平衡常数K2=4,则此反应的△H<0
【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了化学反应速率、化学平衡常数的计算、改变条件下的平衡移动方向分析判断等,掌握基础是解题关键,题目难度中等。
A.4min内Y物质的量变化为0.16mol-0.11mol=0.05mol,求出Y的物质的量变化,根据v=计算v(Y),再根据v(Z)=2v (Y)计算υ(Z);
B.由表中数据可知7min时,反应到达平衡,根据平衡时Y的物质的量,利用三段式计算平衡时其它组分的物质的量,用物质的量浓度代入平衡常数表达式计算;
C.其他条件不变,9 min时是平衡状态,再充入1.6 mol Z,平衡向正反应方向移动,再次达到平衡时Y的转化率增大;
D.反应为放热反应,降温平衡正向进行。
【解答】
A.由表中数据可求得前4min内消耗Y为0.10mol,故v(Z)===0.025mol/(L•min),所以v(Z)=2v (Y)=0.05mol/(L•min),故A错误;
B.由表中数据可知7min时反应到达平衡,反应的三段式为
X(g)+Y(g)⇌2Z(g)
起始浓度(mol/L) 0.16 0.16 0
变化量(mol/L) 0.06 0.06 0.12
平衡浓度(mol/L) 0.1 0.1 0.12
所以平衡常数K===1.44,故B错误;
C.其他条件不变,9 min时是平衡状态,再充入1.6 mol X,平衡向正反应方向移动,再次达到平衡时Y的转化率增大,但再次达到平衡时,X的浓度增大,故C错误;
D.T1时,平衡常数K=1.44,降温到T2达到平衡时,平衡常数K2=4,降温K增大,则平衡正向移动,所以该反应正向为放热反应,故D正确;
故选D。
15. 下列实验方案不能达到相应目的是( )
A | B | C | D | |
目的 | 比较AgCl和AgI的溶解度大小 | 研究浓度对化学平衡的影响 | 研究浓度对化学反应速率的影响 | 比较碳酸、醋酸和硼酸的酸性强弱 |
实验方案 |
|
|
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A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】【分析】
本题考查化学实验方案评价,为高频考点,涉及氧化还原反应、化学平衡及速率的影响因素等,易错点为BC,注意比较一种条件外界条件对化学平衡的影响,必须在其它条件相同的情况下进行,题目难度中等。
【解答】
A.白色沉淀转化为黄色沉淀,说明生成AgI,生成物溶度积更小,则Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),故A正确;
B.反应生成Fe(SCN)3,KSCN浓度越大,颜色越深,可完成实验,故B正确;
C.高锰酸钾浓度较大时,随反应速率较快,但颜色变化不明显,应用不同浓度的草酸溶液比较,故C错误;
D.如生成二氧化碳,可说明醋酸的酸性比碳酸强,碳酸氢钠加入硼酸溶液中,如无现象,可说明碳酸的酸性比硼酸强,故D正确。
故选:C。
16. 为了研究Mg(OH)2溶于铵盐溶液的原因,进行如下实验:
①向2mL 0.2mol•L-1 MgCl2溶液中滴加1mol•L-1NaOH溶液至不再产生沉淀,将浊液分为2等份。
②向一份中逐滴加入4mol•L-1 NH4Cl溶液,另一份中逐滴加入4mol•L-1 CH3COONH4溶液(pH≈7),边滴加边测定其中沉淀的量,沉淀的量与铵盐溶液的体积的关系如图。
③将①中的NaOH溶液用氨水替换,重复上述实验。
下列说法不正确的是( )
A. Mg(OH)2浊液中存在:Mg(OH)2 (s) ⇌Mg2+(aq)+2OH- (aq)
B. ②中两组实验中均存在反应:Mg(OH)2 +2NH4+=Mg2++2NH3•H2O
C. H+可能参与了NH4Cl溶液溶解Mg(OH)2的过程
D. ③中获得的图象与②相同
【答案】D
【解析】解:A.Mg(OH)2浊液中,Mg(OH)2为难溶电解质,存在沉淀溶解平衡,则浊液中存在:Mg(OH)2 (s) ⇌Mg2+(aq)+2OH- (aq),故A正确;
B.根据图象,加入NH4Cl或CH3COONH4,Mg(OH)2质量减少,说明Mg(OH)2溶于铵盐溶液,发生反应:Mg(OH)2 +2NH4+=Mg2++2NH3•H2O,故B正确;
C.NH4Cl溶液为酸性溶液,NH4+发生水解产生H+,相当于发生酸碱反应,则H+可能参与了NH4Cl溶液溶解Mg(OH)2的过程,故C正确;
D.③中将①中的NaOH溶液用氨水替换,重复上述实验,NaOH是强碱,抑制Mg(OH)2的溶解,所得的图象与②不相同,故D错误,
故选:D。
A.Mg(OH)2浊液中,Mg(OH)2为难溶电解质,存在沉淀溶解平衡;
B.根据图象,加入NH4Cl或CH3COONH4,Mg(OH)2质量减少,说明Mg(OH)2溶于铵盐溶液;
C.NH4Cl溶液为酸性溶液,NH4+发生水解产生H+,相当于发生酸碱反应;
D.③中将①中的NaOH溶液用氨水替换,重复上述实验,NaOH是强碱,抑制Mg(OH)2的溶解。
本题考查难溶电解质的沉淀溶解平衡和盐类水解的知识,明确图象的意义,掌握盐类水解的过程是解题的关键,难度不大,是基础题。
二、简答题(本大题共3小题,共26.0分)
17. 溴及其化合物广泛用于医药、塑料阻燃剂等,苦卤提溴的工业流程如下:
(1)Cl2和苦卤中的Br-反应生成Br2的离子方程式是______。
(2)结合元素周期律解释Cl的非金属性强于Br的原因:______。
(3)吸收塔中,A吸收了Br2后的溶液中含有Br-和BrO3-,则A是______(填序号)。
a.NaCl溶液 b.Na2CO3溶液 c.SO2气体
(4)从吸收塔出来的溶液中加入稀H2SO4得到Br2的离子方程式是______。
【答案】Cl2+2Br-=Br2+2Cl- Cl和Br均为第ⅦA族元素,原子最外层电子数均为7,电子层数Cl<Br,原子半径Cl<Br,得电子能力Cl>Br,非金属性Cl>Br b 5Br-+BrO3-+6H+=3Br2+3H2O
【解析】解:(1)Cl2和苦卤中的Br-反应生成Br2,反应的离子方程式:Cl2+2Br-=Br2+2Cl-,
故答案为:Cl2 +2Br-=Br2 +2Cl-;
(2)元素周期律解释Cl的非金属性强于Br的原因是:Cl和Br均为第ⅦA族元素,原子最外层电子数均为7,电子层数Cl<Br,原子半径Cl<Br,得电子能力Cl>Br,非金属性Cl>Br,
故答案为:Cl和Br均为第ⅦA族元素,原子最外层电子数均为7,电子层数Cl<Br,原子半径Cl<Br,得电子能力Cl>Br,非金属性Cl>Br;
(3)吸收塔中,A吸收了Br2后的溶液中含有Br-和BrO3-,说明溴单质在碱溶液中反应生成了Br-和BrO3-,选b,
故答案为:b;
(4)从吸收塔出来的溶液中加入稀H2SO4得到Br2的离子方程式是:5Br-+BrO3-+6H+=3Br2+3H2O,
故答案为:5Br-+BrO3-+6H+=3Br2 +3H2O。
苦卤中通入氯气发生氧化还原反应生成溴单质,通入热空气吹出后吸收塔中,A吸收了Br2后的溶液中含有Br-和BrO3-,用碳酸钠吸收,加入稀硫酸反应生成溴单质,蒸馏塔中得到液溴,
(1)Cl2和苦卤中的Br-反应生成Br2;
(2)同主族原子半径依次增大,得到电子能力依次减弱;
(3)吸收塔中,A吸收了Br2后的溶液中含有Br-和BrO3-,说明溴单质发生了歧化反应;
(4)Br-和BrO3-在酸溶液中发生氧化还原反应生成溴单质,结合电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平书写离子方程式。
本题考查了海水提溴的关系分析判断、氧化还原反应分析应用、非金属性的强弱比较方法等,掌握基础是解题关键,题目难度中等。
18. 直接排放含SO2的烟气会危害环境。利用工业废碱渣(主要成分Na2CO3)可吸收烟气中的SO2并制备无水Na2SO3,其流程如图1。
已知:H2SO3、HSO3-、SO32-在水溶液中的物质的量分数随pH的分布如图2,
Na2SO3•7H2O 和Na2SO3的溶解度曲线如图3。
(1)Na2CO3溶液显碱性,用离子方程式解释其原因:______。
(2)吸收烟气
①为提高NaHSO3的产率,应控制吸收塔中的pH为______。
②NaHSO3溶液中c(SO32-)>c(H2SO3),结合方程式解释其原因:______。
③已知下列反应:
SO2(g)+2OH- (aq)=SO32- (aq)+H2O(l) △H1=-164.3kJ•mol-1
CO2(g)+2OH- (aq)=CO32- (aq)+H2O(l)△H2=-109.4kJ•mol-1
2HSO3- (aq)=SO32- (aq)+SO2(g)+H2O(l) △H3=+34.0kJ•mol-1
吸收塔中Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3-的热化学方程式是______。
④吸收塔中的温度不宜过高,可能的原因是______(写出1种即可)。
(3)制备无水Na2SO3
将中和塔中得到的Na2SO3溶液______(填操作),过滤出的固体用无水乙醇洗涤、干燥,得无水Na2SO3固体。
【答案】CO32-+H2O⇌OH-+HCO3- 4~5 溶液中,HSO3-存在:HSO3-⇌H++SO32-和HSO3-+H2O⇌H2SO3+OH-,HSO3-的电离程度强于水解程度 2SO2(g)+CO32-(aq)+H2O(l)=2HSO3-(aq)+CO2(g)△H=-88.9kJ•mol-1 防止SO2的溶解度下降;防止HSO3-受热分解;防止HSO3-的氧化速率加快等 隔绝空气,加热浓缩至有大量固体析出,高于34℃过滤
【解析】解:(1)Na2CO3为强碱弱酸盐,水解呈碱性,离子方程式为CO32-+H2O⇌OH-+HCO3-,故答案为:CO32-+H2O⇌OH-+HCO3-;
(2)①由图象可知pH在4~5时NaHSO3的物质的量分数最高,故答案为:4~5;
②NaHSO3溶液中存在HSO3-⇌H++SO32-和HSO3-+H2O⇌H2SO3+OH-,c(SO32-)>c(H2SO3),说明HSO3-电离程度大于水解程度,
故答案为:溶液中,HSO3-存在:HSO3-⇌H++SO32-和HSO3-+H2O⇌H2SO3 +OH-,HSO3-的电离程度强于水解程度;
③已知:①SO2(g)+2OH-(aq)=SO32-(aq)+H2O(l)△H1=-164.3kJ•mol-1
②CO2(g)+2OH-(aq)=CO32-(aq)+H2O(l)△H2=-109.4kJ•mol-1
③2HSO3-(aq)=SO32-(aq)+SO2(g)+H2O(l)△H3=+34.0kJ•mol-1,
利用盖斯定律将①-②-③可得Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3-的热化学方程式为2SO2(g)+CO32-(aq)+H2O(l)=2HSO3-(aq)+CO2 (g)△H=-88.9 kJ•mol-1,
故答案为:2SO2(g)+CO32- (aq)+H2O(l)=2HSO3-(aq)+CO2 (g)△H=-88.9 kJ•mol-1;
④HSO3-不稳定,易分解,如温度过高,可导致气体的溶解度下降,且HSO3-易被氧化,则吸收塔的温度不易过高,
故答案为:防止SO2的溶解度下降;防止HSO3-受热分解;防止HSO3-的氧化速率加快等;
(3)得无水Na2SO3固体,温度应高于34℃,且防止被氧化,可隔绝空气,加热浓缩至有大量固体析出,
故答案为:隔绝空气,加热浓缩至有大量固体析出,高于34℃过滤。
(1)Na2CO3为强碱弱酸盐,水解呈碱性;
(2)①由图象可知pH在4~5时NaHSO3的物质的量分数最高;
②NaHSO3溶液中c(SO32-)>c(H2SO3),说明HSO3-电离程度大于水解程度;
③已知:①SO2(g)+2OH-(aq)=SO32-(aq)+H2O(l)△H1=-164.3kJ•mol-1
②CO2(g)+2OH-(aq)=CO32-(aq)+H2O(l)△H2=-109.4kJ•mol-1
③2HSO3-(aq)=SO32-(aq)+SO2(g)+H2O(l)△H3=+34.0kJ•mol-1,
利用盖斯定律将①-②-③可得Na2CO3溶液吸收SO2生成HSO3-的热化学方程式;
④HSO3-不稳定,易分解,如温度过高,可导致气体的溶解度下降,且HSO3-易被氧化;
(3)得无水Na2SO3固体,温度应高于34℃,且防止被氧化。
本题考查较为综合,涉及水解原理、离子浓度定性比较,盖斯定律计算、图象分析方法等,为高考常见题型和高频考点,侧重考查学生的分析能力、实验能力和计算能力,题目难度中等。
19. M是合成某药物的中间产物,其合成路线如下:
已知:
Ⅰ.+R2CH2COOR2
Ⅱ.R1COOR2+R2OHR1COOR3+R2OH
Ⅲ.+RCHCOOR+R2OH
(1)A分子无支链,只含有一种官能团,官能团的名称是______。
(2)B→E的反应类型是______。
(3)D的结构简式是______。
(4)F→G的化学方程式是______。
(5)已知J的分子式是C5H10O3,核磁共振氢谱有两个峰,峰面积比为2:3,且1mol J可与2mol NaOH溶液发生水解反应,J的结构简式是______。
(6)L的结构简式是______。
(7)L→M时,L发生了______(填“氧化”或“还原”)反应。
【答案】速记 加成反应 CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O 还原
【解析】解:(1)由分析可知A为HOOCCH2CH2COOH,则A中含有的官能团为羧基,故答案为:羧基;
(2)B发生信息I中的加成反应生成E,故答案为:加成反应;
(3)由分析可知D的结构简式是:,故答案为:;
(4)F→G的化学方程式是:CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O,
故答案为:CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O;
(5)由分析可知J的结构简式是:,故答案为:;
(6)由分析可知L的结构简式是:,故答案为:;
(7)对比L、M的结构可知,L组成上去氧加氢生成M,则L发生还原反应生成M,故答案为:还原。
由E的分子式及其产物结构,结合信息II,可推知E为,结合B的分子式、信息I中的加成反应,逆推可知B为C2H5OOCCH2CH2COOC2H5、D为,故A为HOOCCH2CH2COOH.F与乙醇反应生成G,G与J发生信息III中反应生成K,结合F、G的分子式,可知F属于羧酸、G属于酯,
故F为CH3COOH、G为CH3COOCH2CH3,(5)中J的分子式是C5H10O3,核磁共振氢谱有两个峰,峰面积比为2:3,且1mol J可与2mol NaOH溶液发生水解反应,故J为,结合K的分子式可推知K为,K进一步反应发生信息III中反应生成L,结合L的分子式、M的结构简式,可知L为,对比L、M的结构可知,L组成上去氧加氢生成M,则L发生还原反应生成M。
本题考查有机物的推断与合成,关键是对题目给予反应信息的理解,充分利用转化中物质的结构与分子式进行分析推断,题目侧重考查学生自学能力、分析推理能力,是有机化学常考题型,题目涉及有机物的结构复杂,属于易错题目。
三、实验题(本大题共3小题,共26.0分)
20. 实验小组研究稀硝酸与铁粉的反应,进行如下实验:
向2.0mL 0.5mol•L-1HNO3中加入过量铁粉,生成无色气体,遇空气不变色。充分反应后,溶液几乎无色。
(1)N在元素周期表中的位置是______。
(2)经检验,反应后的溶液中含有NH4+,检验NH4+的实验方案是______。
(3)实验中,生成NH4+的离子方程式是______。
(4)若反应后溶液中含有2×10-5 mol NH4+,HNO3得到的电子的物质的量为n(e-),则n(e-)______1.6×10-4 mol(填“>”、“=”或“<”)。
【答案】第二周期第ⅤA族 取少量溶液于试管中,加入浓NaOH溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸接近试管口,若试纸变蓝,则含有NH4+ 4Fe+10H++NO3-=4Fe2++NH4++3H2O >
【解析】解:(1)N的原子序数为7,原子核外有2个电子层,最外层电子数为5,则位于周期表第二周期第ⅤA族,故答案为:第二周期第ⅤA族;
(2)检验NH4+,可加入氢氧化钠,进而检验是否生成氨气,方法是取少量溶液于试管中,加入浓NaOH溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸接近试管口,若试纸变蓝,则含有NH4+,
故答案为:取少量溶液于试管中,加入浓NaOH溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸接近试管口,若试纸变蓝,则含有NH4+;
(3)稀硝酸与铁反应生成铵根离子,并生成亚铁离子,离子方程式为4Fe+10H++NO3-=4Fe2++NH4++3H2O,故答案为:4Fe+10H++NO3-=4Fe2++NH4++3H2O;
(4)如仅生成2×10-5 mol NH4+,则转移电子的物质的量为2×10-5 mol×8=1.6×10-4 mol,但还生成无色气体,遇空气不变色,可能生成氮气,则转移的电子大于1.6×10-4 mol,故答案为:>。
(1)N的原子序数为7,原子核外有2个电子层,最外层电子数为5;
(2)检验NH4+,可加入氢氧化钠,进而检验是否生成氨气;
(3)稀硝酸与铁反应生成铵根离子,并生成亚铁离子;
(4)反应生成铵根离子,生成无色气体,遇空气不变色,可能生成氮气。
本题考查性质探究的实验,为高频考点,侧重考查学生的分析能力和实验能力,注意把握氢离子和硝酸根的还原性大小的比较,明确氧化产物及其鉴定是解题的关键,题目难度中等。
21. KMnO4在实验室和工业上均有重要应用,其工业制备的部分工艺如下:
Ⅰ.将软锰矿(主要成分MnO2)粉碎后,与KOH固体混合,通入空气充分焙烧,生成暗绿色熔融态物质。
Ⅱ.冷却,将固体研细,用稀KOH溶液浸取,过滤,得暗绿色溶液。
Ⅲ.向暗绿色溶液中通入CO2,溶液变为紫红色,同时生成黑色固体。
Ⅳ.过滤,将紫红色溶液蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥,得KMnO4固体。
资料:K2MnO4为暗绿色固体,在强碱性溶液中稳定,在近中性或酸性溶液中易发生歧化反应(Mn的化合价既升高又降低)。
(1)Ⅰ中,粉碎软锰矿的目的是______。
(2)Ⅰ中,生成K2MnO4的化学方程式是______。
(3)Ⅱ中,浸取时用稀KOH溶液的原因是______。
(4)Ⅲ中,CO2和K2MnO4在溶液中反应的化学方程式是______。
(5)将K2MnO4溶液采用惰性电极隔膜法电解,也可制得KMnO4.装置如图:
①b极是______极(填“阳”或“阴”),D是______。
②结合电极反应式简述生成KMnO4的原理:______。
③传统无膜法电解时,锰元素利用率偏低,与之相比,用阳离子交换膜可以提高锰元素的利用率,其原因是______。
(6)用滴定法测定某高锰酸钾产品的纯度,步骤如下:
已知:Na2C2O4 +H2SO4 =H2C2O4 +Na2SO4
5H2C2O4 +2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
摩尔质量:Na2C2O4 134g•mol-1 KMnO4 158g•mol-1
ⅰ.称取ag产品,配成50mL溶液。
ⅱ.称取bgNa2C2O4,置于锥形瓶中,加蒸馏水使其溶解,再加入过量的硫酸。
ⅲ.将锥形瓶中溶液加热到75℃~80℃,恒温,用ⅰ中所配溶液滴定至终点,消耗溶液V mL(杂质不参与反应)。
产品中KMnO4的质量分数的表达式为______。
【答案】增大反应物接触面积,加快反应速率 2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O 保持溶液呈强碱性,防止K2MnO4发生歧化反应 3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3 阴 较浓的KOH溶液 a极:MnO42--e-=MnO4-,部分K+通过阳离子交换膜进入阴极区,阳极区生成KMnO4 用阳离子交换膜可防止MnO4-、MnO42-在阴极被还原
【解析】解:(1)粉碎软锰矿,可增大固体表面积,反应物的接触面积增大,则反应速率增大,
故答案为:增大反应物接触面积,加快反应速率;
(2)由题意可知软锰矿(主要成分MnO2)粉碎后,与KOH固体混合,通入空气充分焙烧,可生成K2MnO4,反应的方程式为2MnO2+4KOH+O22K2MnO4+2H2O,
故答案为:2MnO2 +4KOH+O2 2K2MnO4 +2H2O;
(3)由题意可知用稀KOH溶液浸取,可使溶液呈强碱性,防止K2MnO4发生歧化反应而变质,
故答案为:保持溶液呈强碱性,防止K2MnO4发生歧化反应;
(4)Ⅲ中,CO2和K2MnO4在溶液中反应,溶液变为紫红色,同时生成黑色固体,说明生成KMnO4和MnO2,反应的方程式为3K2MnO4+2CO2=2KMnO4+MnO2↓+2K2CO3,
故答案为:3K2MnO4 +2CO2 =2KMnO4 +MnO2↓+2K2CO3;
(5)①由图可知b极生成氢气,应发生还原反应,为电解池阴极,阴极可得到较浓的KOH溶液,
故答案为:阴; 较浓的KOH溶液;
②a为阳极,阳极上锰酸根离子失电子反应氧化反应生成高锰酸根离子,发生MnO42--e-=MnO4-,同时部分K+通过阳离子交换膜进入阴极区,阳极区生成KMnO4,
故答案为:a极:MnO42--e-=MnO4-,部分K+通过阳离子交换膜进入阴极区,阳极区生成KMnO4;
③用阳离子交换膜可防止MnO4-、MnO42-在阴极被还原,提高锰元素的利用率,
故答案为:用阳离子交换膜可防止MnO4-、MnO42-在阴极被还原;
(6)称取bgNa2C2O4,置于锥形瓶中,可知n(Na2C2O4)=mol,用ⅰ中所配溶液滴定至终点,消耗溶液VmL,由方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知VmL溶液中n(KMnO4)=mol×,则50mL溶液中n(KMnO4)=mol××,质量为mol×××158g•mol-1=,
则产品中KMnO4的质量分数为。
故答案为:。
(1)粉碎软锰矿,可增大固体表面积;
(2)由题意可知软锰矿(主要成分MnO2)粉碎后,与KOH固体混合,通入空气充分焙烧,可生成K2MnO4;
(3)用稀KOH溶液浸取,可使溶液呈强碱性,防止K2MnO4变质;
(4)Ⅲ中,CO2和K2MnO4在溶液中反应,溶液变为紫红色,同时生成黑色固体,说明生成KMnO4和MnO2;
(5)电解K2MnO4制取KMnO4,阴极上水得电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子,阳极上锰酸根离子失电子反应氧化反应生成高锰酸根离子;
(6)称取bgNa2C2O4,置于锥形瓶中,可知n(Na2C2O4)=mol,用ⅰ中所配溶液滴定至终点,消耗溶液VmL,由方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知VmL溶液中n(KMnO4),进而计算纯度。
本题考查物质的制备实验,为高频考点,把握流程中发生的反应、电解原理为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意把握物质的性质,题目难度中等。
22. 实验小组研究酸性条件下K2Cr2O7溶液和H2O2溶液的反应。
【实验Ⅰ】向盛有H2O2溶液的试管中,加入过量的K2Cr2O7溶液和硫酸,振荡,溶液立即变为紫红色,此时pH=1.溶液中持续产生气泡,最终溶液变为绿色。
资料:
ⅰ.Cr2(SO4)3溶液呈绿色。
ⅱ.酸性条件下,K2Cr2O7溶液和H2O2溶液反应生成CrO5,CrO5进一步反应生成Cr3+和O2。
ⅲ.CrO5是一种+6价Cr的过氧化物,其结构如图1,CrO5可溶于水,易溶于乙醚得到蓝色溶液。
ⅳ.乙醚是一种无色、不溶于水、密度比水小的有机溶剂,化学性质稳定。
(1)实验Ⅰ中产生的气体是O2,检验的方法是______。
(2)实验Ⅰ的紫红色溶液中含有CrO5。
①验证紫红色溶液中含有CrO5的操作及现象是______。
②生成CrO5的反应不是氧化还原反应,反应的离子方程式是______。
(3)对实验Ⅰ中溶液变为绿色和产生O2的原因,作出如下假设:
a.CrO5在酸性溶液中不稳定,自身氧化还原生成Cr3+和O2。
b.CrO5在酸性条件下氧化了溶液中的H2O2,生成Cr3+和O2。
为验证上述假设,用图2装置进行实验Ⅱ和实验Ⅲ(夹持装置已略,B中石蜡油用于吸收挥发出的乙醚)。实验操作及现象如下:
【实验Ⅱ】
ⅰ.将20mL CrO5的乙醚溶液加入A中的20mLpH=1的稀硫酸中,不断搅拌,乙醚层由蓝色变为无色,水层变为绿色,O2体积为V mL。
ⅱ.步骤ⅰ结束后向A中加入少量K2Cr2O7溶液,轻轻搅拌,静置,乙醚层又显出蓝色。
【实验Ⅲ】
仅将实验Ⅱ中的pH=1的稀硫酸替换为等量的含H2O2的pH=1的稀硫酸,重复实验。现象与实验Ⅱ相同,且O2体积仍为V mL。
①实验Ⅱ步骤ⅰ中消耗的CrO5与生成的O2的物质的量之比为2:3,补全离子方程式:
2CrO5+______=2Cr3++3O2↑+______+______。
②甲同学认为依据实验Ⅱ和Ⅲ中生成O2的体积相同,无法说明假设b是否成立,其理由是______。
(4)实验Ⅰ中总反应的离子方程式是______。
【答案】将带火星的木条伸入试管中,木条复燃,说明生成的气体是O2 取少量紫红色溶液于试管中,加入乙醚,振荡,静置,液体分为两层,上层呈蓝色 Cr2O72-+4H2O2+2H+=2CrO5+5H2O 6H+ H2O2 2H2O 实验Ⅱ、Ⅲ中,O2来源于CrO5、H2O2中的-1价O,且-1价O过量,当CrO5的量相同时,生成O2的体积相同,因而由实验Ⅱ和Ⅲ中生成O2的体积相同无法说明假设b是否成立 Cr2O72-+3H2O2+8H+=2Cr3++3O2↑+7H2O
【解析】解:(1)可用带有火星的木条检验氧气,方法是将带火星的木条伸入试管中,木条复燃,说明生成的气体是O2,
故答案为:将带火星的木条伸入试管中,木条复燃,说明生成的气体是O2;
(2)①CrO5可溶于水,易溶于乙醚得到蓝色溶液,检验方法是取少量紫红色溶液于试管中,加入乙醚,振荡,静置,液体分为两层,上层呈蓝色,
故答案为:取少量紫红色溶液于试管中,加入乙醚,振荡,静置,液体分为两层,上层呈蓝色;
②酸性条件下,K2Cr2O7溶液和H2O2溶液反应生成CrO5,且生成CrO5的反应不是氧化还原反应,反应的离子方程式为Cr2O72-+4H2O2+2H+=2CrO5+5H2O,
故答案为:Cr2O72-+4H2O2+2H+=2CrO5+5H2O;
(3)①实验Ⅱ步骤ⅰ中消耗的CrO5与生成的O2的物质的量之比为2:3,反应中Cr元素化合价由+6价降低为+3价,O元素化合价由-1价升高到0价,且生成过氧化氢,反应的方程式为2CrO5+6H+=2Cr3++3O2↑+H2O2 +2H2O,
故答案为:2CrO5+6H+=2Cr3++3O2↑+H2O2 +2H2O;
②O2来源于CrO5、H2O2中的-1价O,且-1价O过量,当CrO5的量相同时,生成O2的体积相同,因而由实验Ⅱ和Ⅲ中生成O2的体积相同无法说明假设b是否成立,
故答案为:实验Ⅱ、Ⅲ中,O2来源于CrO5、H2O2中的-1价O,且-1价O过量,当CrO5的量相同时,生成O2的体积相同,因而由实验Ⅱ和Ⅲ中生成O2的体积相同无法说明假设b是否成立;
(4)溶液中持续产生气泡,最终溶液变为绿色,生成气体为氧气,且生成Cr3+,反应的离子方程式为Cr2O72-+3H2O2+8H+=2Cr3++3O2↑+7H2O,
故答案为:Cr2O72-+3H2O2+8H+=2Cr3++3O2↑+7H2O。
(1)可用带有火星的木条检验氧气;
(2)①CrO5可溶于水,易溶于乙醚得到蓝色溶液,可以此检验;
②酸性条件下,K2Cr2O7溶液和H2O2溶液反应生成CrO5,且生成CrO5的反应不是氧化还原反应;
(3)①实验Ⅱ步骤ⅰ中消耗的CrO5与生成的O2的物质的量之比为2:3,反应中Cr元素化合价由+6价降低为+3价,O元素化合价由-1价升高到0价,且生成过氧化氢;
②O2来源于CrO5、H2O2中的-1价O,且-1价O过量,当CrO5的量相同时,生成O2的体积相同;
(4)溶液中持续产生气泡,最终溶液变为绿色,生成气体为氧气,且生成Cr3+。
本题综合考查物质的性质探究,为高考常见题型和高频考点,侧重于学生的分析能力、实验能力的考查,注意把握物质的性质、实验的原理和操作方法,难度较大。
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