【化学】陕西省西安市铁一中学2020届高三上学期第四次月考(解析版)
陕西省西安市铁一中学2020届高三上学期第四次月考
可能用到的相对原子质量:H-1 Li-7 C-12 Na-23 Mg-24 Al-27 S-32 Fe-56 Cu-64 Zn-65
一、选择题(共22小题,每小题2分。计44分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列有关化学与生活叙述不正确的是( )
A. 战国说著《周礼》中记载沿海古人“煤饼烧蛎房成灰”(“蛎房”即杜蛎壳),并把这种灰成为“蜃”,“蜃”的主要成分为CaO
B. 服用阿司匹林出现水杨酸时,服用碳酸氢钠溶液解毒
C. 制氧气时,用Na2O2或H2O2作反应物质时可选择相同的气体发生装置
D. 用热的纯碱溶液能洗去油污,所以Na2CO3可直接和油污反应
【答案】D
【详解】A.牡蛎壳的成分为碳酸钙,受热分解生成氧化钙,故正确;
B.水杨酸能和碳酸氢钠反应,故能用碳酸氢钠解毒,故正确;
C.过氧化钠或过氧化氢反应制取氧气都不需要加热,所以可以选择相同的气体发生装置,故正确;
D.碳酸钠水解成碱性,油脂在碱性条件下水解,不是直接和碳酸钠反应,故错误。
故选D。
2.设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )
A. 密闭容器中2molNO与1molO2充分反应,产物的分子数为2NA
B. 1L0.1mol•L-1NaHCO3溶液中HCO3-和CO32-离子数之和为0.1NA
C. 235g核素U发生裂变反应:U+nSr+Xe+10n,净产生的中子(n)数为10NA
D. 标准状况下,11.2L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA
【答案】D
【详解】A.一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,密闭容器中2molNO与1molO2充分反应生成2mol二氧化氮,但是二氧化氮可以自身反应生成四氧化二氮,故不能确定分子数,故错误;
B.碳酸氢钠中的碳酸氢根离子水解和电离,所以溶液中的碳酸根离子和碳酸氢根离子和碳酸分子总数为0.1NA,故错误;
C.根据反应可知,235g核素U发生裂变反应,净产生的中子数为9NA,故错误;
D.甲烷和乙烯分子中都含有4个氢原子,故标况下11.2L混合物的物质的量为0.5mol,则含有2mol氢原子,故正确。
故选D。
3.天然和人工合成的物质往往不是纯净物,分离提纯是化学研究的一般过程。下列除杂方法正确的是( )
A. SO2中混有少量SO3,可以将混合气体通过浓硫酸除去
B. 乙烯中混有的SO2,可以通过溴水除去
C. 向MgCl2溶液中加入CaCO3粉末,充分搅拌后过滤可除去杂质FeCl3
D. 除去Na2S溶液中少量NaCl:加入AgCl后再过滤
【答案】A
详解】A.三氧化硫和水反应生成硫酸,二氧化硫不溶于浓硫酸,故正确;
B.乙烯和二氧化硫都和溴水反应,故错误;
C.碳酸钙消耗MgCl2溶液中的H+,使溶液的PH增大,Fe3+可以转化为Fe(OH)3沉淀除去,但会引入新的杂质离子Ca2+,故错误;
D氯化钠和氯化银不反应,故错误。
故选A。
4.下列有关说法正确的是( )
A. 空气质量监测新标准中增加了PM2.5和臭氧(O3)8小时浓度限值监测指标,空气中体积O3分数越大对人体健康有利
B. 工业上,可以用氢氧化钠溶液吸收SO2、NO2、CO等大气污染物,控制大气污染物排放
C. 开发利用太阳能等新能源,减少燃煤的使用有利于控制酸雨、温室效应
D. 大量排放二氧化硅粉尘、氟利昂、二氧化硫、氮的化合物等,是使珠三角区域空气中臭氧浓度上升的主要原因
【答案】C
【详解】A.臭氧具有强氧化性,微量的臭氧可以杀菌,但臭氧在空气中体积分数过大,对人体不利,故错误;
B.氢氧化钠不能吸收一氧化碳,故错误;
C.燃煤能产生二氧化硫和二氧化碳,造成酸雨和温室效应,所以利用太阳能减少燃煤,有利于控制酸雨和温室效应,故正确;
D.氟利昂破坏臭氧层,使臭氧浓度减小,故错误。
故选C。
5.下列解释实验事实的离子方程式正确的是( )
A. 用醋酸检验牙膏中的摩擦剂碳酸钙:CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2↑
B. 漂白粉溶液中通入过量的SO2:ClO-+SO2+H2O=HClO+HSO3-
C. 酸性KI淀粉溶液久置后变蓝:4I-+O2+4H+=2I2+2H2O
D. Na2S溶液使酚酞试液变红:S2-+2H2O2OH-+H2S
【答案】C
【解析】A、醋酸是弱酸,不能拆写成离子,故A错误;B、HClO具有强氧化性,能把HSO3-氧化成SO42-,故B错误;C、久置后变蓝,说明I-被氧气氧化成I2,离子反应方程式为4I-+O2+4H+=2I2+2H2O,故C正确;D、S2-水解应是分步水解,故D错误。
6.在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A. NaHCO3(s)Na2CO3(s)NaOH(aq)
B. Al(s)NaAlO2(aq)Al(OH)3(s)
C. AgNO3(aq)[Ag(NH3)2]+(aq)Ag(s)
D. Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq)
【答案】A
【分析】A.根据碳酸氢钠和碳酸钠的性质分析判断;B.根据铝及其化合物的性质分析判断;C.根据银氨溶液的性质分析判断;D.根据铁及其化合物的性质分析判断。
【详解】A.NaHCO3(s)加热分解生成Na2CO3(s),碳酸钠与石灰水反应生成碳酸钙沉淀和NaOH,该转化关系均能实现,故A正确;
B.NaAlO2(aq)与过量盐酸反应生成氯化铝和水,不会得到Al(OH)3(s),故B错误;
C.蔗糖为非还原性糖,不含醛基,不能和[Ag(NH3)2]+(aq)发生银镜反应,所以不能生成银析出,故C错误;
D.Fe与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,不会得到FeCl3(aq),故D错误;
答案选A。
7. 下列有关电化学的内容正确的是( )
A. 马口铁和白铁皮破损后,白铁皮比马口铁腐蚀快,所以使用白铁皮时要注意防止铁皮出现刮痕
B. 原电池中电子从负极流出流入正极,电解池中电子从阴极流出流入电源负极
C. 已知磷酸亚铁锂电池总反应为FePO4+ LiLiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+,则该电池充电时阳极电极反应式为:LiFePO4-e-=FePO4+Li+
D. 常温下以C选项中电池为电源以石墨为电极电解200mL饱和食盐水,当消耗1.4g Li时,溶液的pH为13(忽略溶液的体积变化)
【答案】C
【解析】试题分析:A.马口铁和白铁皮破损后,由于白铁皮表面有活动性比Fe强的Zn,马口铁表面有活动性比Fe弱的Sn,所以都会构成原电池,前者首先被腐蚀的是Zn,后者Fe先被腐蚀,因此Fe被腐蚀的速率后者大于前者。使用白铁皮时铁皮出现刮痕也同压会对铁起到保护作用,错误;B.原电池中电子从负极流出流入正极,电解池中电子从阳极流出流入电源正极,错误;C.已知磷酸亚铁锂电池总反应为FePO4+ LiLiFePO4,电池中的固体电解质可传导Li+,则该电池充电时阴极电极反应式为:LiFePO4+e-=FePO4+Li+,错误;D.常温下以C选项中电池为电源以石墨为电极电解200mL饱和食盐水,由于在整个闭合回路中电子转移的数目相等。当消耗1.4g Li时,n(e-)=1.4g÷7g/mol=0.2mol,则在NaCl溶液中发生反应2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH 产生NaOH的物质的量是0.2mol,由于溶液的体积是0.2L,所以c(NaOH)=1mol/L,根据在室温下水的离子积常数是1×10-14,可得溶液的pH为14,正确。
考点:考查金属腐蚀与保护、原电池、电解池的反应原理及应用的知识。
8.美国“9.11”恐怖袭击事件给纽约带来了一场严重的环境灾难--石棉污染,使吸入石棉纤维者易患肺癌。已知石棉是硅酸盐矿物,某种石棉的化学式可表示为Ca2MgXSiYO22(OH)2,X、Y的值分别为( )
A. 5、8 B. 8、3 C. 3、8 D. 8、5
【答案】A
【详解】根据化合物中元素化合价代数和为0分析,有4+x+4y=44+2,即x+2y=21,则x为奇数,结合答案,当x为3时,y为9,故C错误;当x为5,y为8,故A正确。
故选A。
9.氯气溶于水达到平衡后,若其他条件不变,只改变某一条件,下列叙述正确的是( )
A. 加入少量水,水的电离平衡向电离方向移动
B. 再通入少量氯气,Cl2+H2OHCl+HCIO,平衡向正方向移动,c(Cl2)减少
C. 通入少量SO2,溶液漂白性增强
D. 加入少量固体NaOH,一定有c(Na+)=c(Cl-)+c(ClO-)
【答案】A
【详解】A.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,抑制水的电离,加入少量水,溶液中的氢离子浓度减小,水电离平衡正向移动,故正确;
B.通入少量氯气,平衡正向移动,但氯气的浓度增大,故错误;
C.通入少量二氧化硫,氯气和二氧化硫反应生成硫酸和盐酸,溶液的次氯酸减少,漂白性减弱,故错误;
D.加入少量固体氢氧化钠,反应生成氯化钠和次氯酸钠,根据电荷守恒有c(Na+)+ c(H+)=c(Cl-)+c(ClO-),故错误。
故选A。
10.已知X为一种常见酸的浓溶液,能使蔗糖粉末变黑。A与X反应的转化关系如图所示,
其中反应条件及部分产物均已略去,则下列有关说法正确的是( )
A. X使蔗糖变黑的现象主要体现了X的强氧化性
B. 若A为铁,则足量A与X在室温下即可完全反应
C. 若A为碳单质,则将C通入少量的澄清石灰水中,最后有白色沉淀产生
D. 工业上,B转化为D的反应条件为加热、使用催化剂
【答案】D
【解析】试题分析:X为常见酸,其浓溶液能使蔗糖变黑,说明X为H2SO4,D和水反应生成H2SO4,则D为SO3,B为SO2,A、蔗糖变黑,体现硫酸的脱水性,故错误;B、浓硫酸和铁在常温下,发钝化反应,产生一层致密氧化薄膜,阻碍反应的进行,故错误;C、C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O,C为CO2,与少量澄清石灰水反应,生成Ca(HCO3)2,没有沉淀产生,故错误;D、SO2→SO3需要催化剂和加热才能实现,故正确。
考点:考查无机推断、硫酸的性质等知识。
11.无色的混合气体甲,可能含NO、CO2、NO2、NH3、N2中的几种,将100mL甲气体经过如图所示实验的处理,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,则甲气体的组成为( )
A. NH3、NO2、N2 B. NH3、NO、CO2
C. NH3、NO2、CO2 D. NO、CO2、N2
【答案】B
【详解】二氧化氮是红棕色的气体,所以混合气体甲中一定不存在,硫酸和碱性气体能反应,所以100mL甲气体经过足量的浓硫酸,剩余气体80mL,说明一定有NH3存在且体积为20mL,二氧化碳可以和过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气,一氧化氮无色,与氧气立即反应变为红棕色的二氧化氮,通过足量的过氧化钠后气体显红棕色,说明有NO和CO2,排水法收集气体,广口瓶被上升的水注满,结果得到酸性溶液,而几乎无气体剩余,说明没有N2,则甲气体的组成为NH3、NO、CO2,故选B。
12.已知:25℃时,0.1000mol·L-lCH3COOH溶液中CH3COOH的电离度(×100%)约为1%。该温度下,用0.1000mol·L-l 氨水滴定10.00mL0.1000mol·L-lCH3COOH溶液,溶液的pH与溶液的导电能力(I)的关系如图所示。下列说法中正确的是( )
A. M点→N点,水的电离程度逐渐增大
B. 25℃时,CH3COOH 的电离常数约为1.0×10-2
C. N点溶液中,c(CH3COO-)>c(NH4+)
D. 当滴入20 mL氨水时,溶液中c(CH3COO-)>c(NH4+)
【答案】A
【详解】A.醋酸溶液中加入氨水,二者反应生成醋酸铵和水,醋酸的电离出的氢离子浓度减小,对水的电离的抑制作用减弱,故正确;
B. 25℃时0.1000mol·L-lCH3COOH溶液中CH3COOH的电离度(×100%)约为1%,则根据电离平衡常数计算,醋酸电离平衡常数为,故错误;
C.N点溶液为中性,则有c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+ c(CH3COO-)分析,有c(CH3COO-)=c(NH4+),故错误;
D. 当滴入20 mL氨水时,溶液为等浓度的氨水和醋酸铵,溶液为碱性,根据电荷守恒c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+ c(CH3COO-)和c(H+)
KHB>KHD
B. 滴定至P点时,溶液中:c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-)
C. pH=7时,三种溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)
D. 当中和百分数达100%时,将三种溶液混合后:c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)
【答案】C
【解析】A.根据图像可知0.1mol·L-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液的起始pH值HA最小,酸性最强,HD的pH最大,酸性最弱,酸性越强,电离平衡常数越大,三种酸的电离常数关系:KHA>KHB>KHD,A正确;B.滴定至P点时溶质为等物质的量浓度的HB和NaB,溶液显酸性,HB的电离为主,但电离程度较小,因此c(B-)>c(Na+)>c(HB)>c(H+)>c(OH-) ,B正确;C.pH=7时,三种溶液中阴离子的水解程度不同,加入的氢氧化钠的体积不同,三种离子浓度分别和钠离子浓度相等,但三种溶液中钠离子浓度不等,C错误;D.此为混合溶液的质子守恒关系式,c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+),D正确;答案选C。
点晴:在判断溶液中微粒浓度大小的比较时,要重点从三个守恒关系出发分析思考。(1)两个理论依据:①弱电解质电离理论:电离微粒的浓度大于电离生成微粒的浓度。例如H2CO3溶液中:c(H2CO3)>c(HCO3-)≫c(CO32-)(多元弱酸第一步电离程度远远大于第二步电离)。②水解理论:水解离子的浓度大于水解生成微粒的浓度。例如Na2CO3溶液中:c(CO32-)>c(HCO3-)≫c(H2CO3)(多元弱酸根离子的水解以第一步为主)。(2)三个守恒关系:①电荷守恒:电荷守恒是指溶液必须保持电中性,即溶液中所有阳离子的电荷总浓度等于所有阴离子的电荷总浓度。②物料守恒:物料守恒也就是原子守恒,变化前后某种元素的原子个数守恒。③质子守恒:由水电离出的c(H+)等于由水电离出的c(OH-),在碱性盐溶液中OH-守恒,在酸性盐溶液中H+守恒。质子守恒的关系式也可以由电荷守恒式与物料守恒式推导得到。解答本题时,能够从图像的起始点得出三种酸的相对强弱是解题的关键。
14.常温下,向1LpH=10的NaOH溶液中持续通入CO2,通入的CO2体积(V)与溶液中水电离出的OH-离子浓度的关系如图所示。下列叙述不正确的是( )
A. a点溶液中:水电离出c(H+)=1×10-10mol·L-1
B. b点溶液中:c(H+)=1×10-7mol·L-1
C. c点溶液中:c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-)
D. d点溶液中:c(Na+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)
【答案】B
【详解】A. a点溶液为1LpH=10的NaOH溶液,溶液中氢离子浓度为1×10-10mol·L-1,就是水电离出的,故正确;
B. b点溶液为氢氧化钠和碳酸钠,水电离的氢氧根离子浓度为1×10-7mol·L-1,但溶液中还有氢氧化钠电离出的氢氧根离子,所以根据水的离子积常数计算,溶液中的c(H+)不为1×10-7mol·L-1,故错误;
C. c点溶液中水电离出的氢氧根离子浓度最大,说明溶液为碳酸钠,根据碳酸根水解分析,溶液中离子浓度关系为:c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-),故正确;
D. d点溶液为碳酸氢钠和碳酸的混合液,此时溶液呈中性,电荷守恒为c(Na+) +c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+ c(OH-),c(OH-)= c(H+)=1×10-7mol·L-1,则:c(Na+)=2c(CO32-)+c(HCO3-),故正确。
故选B。
【点睛】掌握溶液中的水电离程度的变化,氢氧化钠抑制水的电离,碳酸钠存在水解,促进水的电离,所以向氢氧化钠溶液中通入二氧化碳,水的电离程度逐渐增大,当全为碳酸钠时,水的电离程度最大,然后碳酸钠反应生成碳酸氢钠,水的电离程度又逐渐减小。分清溶液中的氢离子和水电离的氢离子的关系。
15.在某一恒温体积可变的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0。t1时刻达到平衡后,在t2时刻改变某一条件,其反应过程如下图所示。下列说法正确的是( )
A. O~t2时,v正>v逆
B. Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,A的体积分数Ⅰ>Ⅱ
C. t2时刻改变的条件是向密闭容器中加C
D. Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数Ⅰ<Ⅱ
【答案】C
【详解】A.0~t1,反应正向进行,说明v正>v逆,t1~t2,反应到达平衡,v正=v逆,t2时,反应逆向进行,v逆>v正,A错误;
B. 0~t1,反应正向进行,说明v正>v逆,t1~t2,反应到达平衡,v正=v逆,t2时,反应逆向进行,v逆>v正,因此达到平衡时A的体积分数Ⅰ<Ⅱ,B错误;
C.向密闭容器中加C,逆反应速率瞬间增大,再次建立的平衡与原平衡等效,说明和原平衡相同,符合图象,C正确;
D.该反应是在恒温下进行,化学平衡常数只与温度有关,温度不变,化学平衡常数不变,所以Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,平衡常数KI=KⅡ,D错误;
故合理选项是C。
16.室温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A. 0.1mol·L-1KI溶液:Na+、K+、ClO-、OH-
B. 0.1mol·L-1Fe2(SO4)3溶液:Cu2+、NH4+、NO3-、SO42-
C. PH=7的溶液中:Al3+、Cl-、Na+、NO3-
D. 25℃时,水电离出的c(H+)=1×l0−l3mol/L的溶液中:K+、Ba2+、NO3−、S2−
【答案】B
【详解】A.碘离子能被次氯酸根离子氧化,故错误;
B.四种离子和硫酸铁不反应,能共存,故正确;
C.铝离子不能在中性溶液中存在,故错误;
D.溶液可能为酸性,也可能为碱性,在酸性溶液中硝酸根离子能氧化硫离子,故不能大量共存,故错误;
故选B。
【点睛】掌握离子共存的条件。注意离子反应可能有复分解反应或氧化还原反应或络合反应等,注意硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性。
17.氮气是制备含氮化合物的一种重要物质,而含氮化合物的用途广泛,两个常见的固氮反应的平衡常数的对数值(lgK)与温度的关系如图所示:①N2+3H2⇌2NH3 ②N2+O2⇌2NO;根据图中的数据判断下列说法正确的是( )
A. 反应①和②均为放热反应
B. 升高温度,反应①的反应速率减小
C. 在1000℃时,反应①和反应②体系中N2的浓度一定相等
D. 在标准状况下,利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大
【答案】D
【详解】A. ①的反应平衡常数随着温度升高而减小,说明正反应为放热反应,②的反应平衡常数随着温度升高而增大,说明正反应为吸热反应,故错误;
B.升温,反应速率加快,故错误;
C. 在1000℃时,反应①和反应②的平衡常数相等,但不确定体系中N2的浓度,故错误;
D.标况下两个反应的平衡常数差距较大,故固氮的反应程度相差很大,故正确。
故选D。
【点睛】掌握温度和平衡常数的关系,以及平衡常数和反应程度的关系,即平衡常数越大,说明反应进行的程度越大。
18.分子式为C9H11Cl,且苯环上有两个取代基的芳香族化合物,其可能的结构有(不考虑立体异构) ( )
A. 5种 B. 9种 C. 12种 D. 15种
【答案】D
【解析】试题分析:苯环上只有两个取代基,其中一个是氯原子;取代基可能有氯原子、正丙基,氯原子、异丙基,甲基、-CH2-CH2Cl,甲基、-CH2ClCH3,丙基、-CH2Cl,五种,各有邻、间、对三种同分异构体,共15种;故选D。
考点:考查同分异构体的书写
19.短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍,X、Y的核电荷数之比为3∶4。W-的最外层为8电子结构。金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应。下列说法正确的是( )
A. X与Y能形成多种化合物,一般条件下都能与Z的最高价氧化物的水化物发生反应
B. 原子半径大小:XW
C. 化合物Z2Y和ZWY3都只存在离子键
D. Y、W的某些单质或两元素之间形成的某些化合物可作水的消毒剂
【答案】D
【详解】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X原子核外最外层电子数是其电子层数的2倍,则X为C元素,X、Y的核电荷数之比为3:4,则Y为O元素,W-的最外层为8电子结构,W为F或Cl元素,金属单质Z在空气中燃烧生成的化合物可与水发生氧化还原反应,则Z为Na元素,W只能为Cl元素,则
A.X与Y形成的化合物有CO、CO2等,Z的最高价氧化物的水化物为NaOH,CO和NaOH不反应,故A错误;
B.一般说来,电子层数越多,原子半径越大,电子层数相同,质子数越多,半径越小,则原子半径大小X>Y,Z>W,故B错误;
C.化合物Z2Y和ZWY3分别为Na2O、NaClO3,NaClO3存在离子键和共价键,故C错误;
D.Y的单质臭氧,W的单质氯气,对应的化合物ClO2,可作为水的消毒剂,故D正确。
故选D。
20.铁碳微电解技术是利用原电池原理处理酸性污水的一种工艺,装置如图所示。若上端开口关闭,可得到强还原性的H·(氢原子);若上端开口打开,并鼓入空气,可得到强氧化性的·OH(羟基自由基)。下列说法错误的是( )
A. 无论是否鼓入空气,负极的电极反应式均为Fe-2e—===Fe2+
B. 不鼓入空气时,正极的电极反应式为H++e—===H·
C. 鼓入空气时,每生成1mol·OH有2 mol电子发生转移
D. 处理含有草酸(H2C2O4)的污水时,上端开口应打开并鼓入空气
【答案】C
【详解】A.无论是否鼓入空气时,铁作为负极,易失去电子生成亚铁离子,电极反应为:Fe-2e-=Fe2+,A项正确;
B.不鼓入空气时,正极上可得到强还原性的氢原子,电极反应式为H++e-=H·,B项正确;
C.若上端口打开,并鼓入空气,可得到强氧化性的羟基自由基,电极反应为2H++2e-+O2=2OH-,所以每生成1mol羟基自由基有1mol电子发生转移,C项错误;
D.除去草酸需要氧化性的物质,上端口打开可生成羟基自由基,D项正确;
所以答案选择C项。
21.已知Ag2SO4的Ksp为2.0×10-5 mol3·L-3,将适量Ag2SO4固体溶于100 mL水中至刚好饱和,该过程中Ag+ 和SO42-浓度随时间变化关系如右图[饱和Ag2SO4溶液中c(Ag+)=0.034 mol•L-1]。若t1时刻在上述体系中加入100 mL 0.020 mol•L-1 Na2SO4溶液,下列示意图中,能正确表示t1时刻后Ag+ 和SO42-浓度随时间变化关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】Ag2SO4刚好为100 mL的饱和溶液,因为c(Ag+)=0.034mol·L-1,所以c(SO42-)= 0.017mol·L-1;当加入100 mL 0.020 mol·L-1Na2SO4溶液后,c(SO42-)== 0.0185mol·L-1,c(Ag+)=0.017 mol·L-1,此时Qc= c(SO42-)· c2(Ag+)=0.0185×(0.017)2= 5.35 ×10-6M2>M3 (8). C+H2OCO+H2
【分析】(1)根据反应热与键能的计算公式计算。
(2)根据盖斯定律进行分析。
(3)根据平衡的三段式计算模式进行计算,并进一步计算转化率和平衡常数。
(4)根据增加反应物的量通常不能提高反应转化率分析。
【详解】(1)根据反应热=破坏的反应物中的化学键键能总和-生成物中的化学键键能总和,所以有-54=x+432-(412+341+348) 解得x=615 kJ⋅mol−1;
(2) ①根据盖斯定律分析,有①+②-③得热化学方程式为:(g)+H2(g)⇌(g) △H4=-54-185+118=-121kJ⋅mol−1;
②该反应为放热反应,所以随着温度升高,平衡逆向移动,转化率降低,则T1M2>M3 ;
b.因为碳和水可以反应,所以水蒸气能有助于恢复催化剂的活性,方程式为:C+H2OCO+H2。
【点睛】掌握平衡移动原理和平衡的计算模式,注意平衡常数的计算,尤其是用压强表示平衡常数时候,使用平衡时的压强和平衡时各物质的物质的量分数进行计算。
(二)选答题
26.[物质结构与性质](1)酒石酸钛配合物广泛应用于药物合成。酒石酸(结构如图所示)中羧基氧原子的轨道杂化类型分别是______________
(2)氰酸(HOCN)的结构式是_________,根据等电子体原理,可推测氰酸根离子的空间构型是____。
(3)FeBr2为只含有离子键的离子化合物,其晶胞结构如图a,距一个Fe2+离子最近的所有Br-离子为顶点构成的几何体为_____________.
(4)二茂铁是最重要的金属茂基配合物,也是最早被发现的夹心配合物,包含两个环戊二烯基与铁原子成键.二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯基环的之间,结构如图b所示,已知二茂铁的一氯代物只有一种.
①二茂铁的分子式为__________.
②穆斯堡尔谱学数据显示,二茂铁中心铁原子的氧化态为+2,每个茂环带有一个单位负电荷.因此每个环含有________个π电子.
③二茂铁中两个茂环可以是重叠的(D5h),也可以是错位的(D5d),它们之间的能垒仅有8~20kJ/mol.温度升高时则绕垂直轴相对转动,使得两种结构可以相互转换,转换过程中能量变化如图c.比较稳定的是__________结构(填“重叠”或“错位”).
(5)氧化镍(NiO)是一种纳米材料,比表面积S(m2/g)是评价纳米材料的重要参数之一(纳米粒子按球形计)。基态Ni2+有_________个未成对电子,已知氧化镍的密度为ρg/cm3;其纳米粒子的直径为Dnm列式表示其比表面积 ____________m2/g。
【答案】(1). sp2 (2). H-O-C≡N (3). 直线型 (4). 立方体 (5). C10H10Fe (6). 6 (7). 重叠 (8). 2 (9). 6000/Dρ
【解析】(1)羧基的结构简式为,两个O原子的价层电子对数分别为3、4,则杂化类型分别为sp2、sp3;
(2)碳为四配位,氮为三配位,氧为两配位,故氰酸(HOCN)的结构式是N≡C-O-H;氰酸(HOCN)的结构式是N≡C-O-H,中心原子碳原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=2+(4-2×2)=2,采取sp杂化;CNO-电子数为22,与CNO-互为等电子体微粒为CO2,CO2是直线型分子,等电子体的结构相似,所以CNO-的空间构型是直线型;
(3)距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体是立方体;
(4)①因为包含两个环戊二烯基与铁原子,又环戊二烯基为-C5H5,所以二茂铁的分子式为C10H10Fe;
②因为每个环戊二烯中含有5个C原子,在加上铁原子的一个电子,所以每个环含有的π电子数为6;
③由图象知,D5h的能量较低,所以比较稳定的是重叠结构;
(5)Ni的原子序数为28,电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2,基态Ni2+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8,3d有8个电子,其中2个单电子;其纳米粒子的直径为Dnm=D×10-7m,表面积为4π(×10-7)2cm2=4π(×10-7)2×10-4 m2=4π(×10-7)2×10-4 m2=πD2×10-18m2,体积为π(×10-7)3cm3,纳米粒子的质量为π(×10-7)3cm3×ρg/cm3=π(×10-7)3×ρg=g,比表面积为=6000/Dρ。
27.聚合物F的合成路线图如下:
请据此回答:
(1)A中含氧官能团名称是_______,C的系统命名为_________。
(2)检验B中所含官能团所用的试剂有______;E→F的反应类型是___________。
(3)C生成D的反应化学方程式为_____________________________,如果C与NaOH的醇溶液反应,则生成的有机物的结构简式为________(同一个碳原子上连两个碳碳双键的除外)。
(4)G物质与互为同系物,且G物质的相对分子质量比大14的,则符合下列条件的G的同分异构体有____种。
① 分子中含有苯环,且苯环上有两个取代基 ② 遇氯化铁溶液变紫色
③ 能与溴水发生加成反应
(5)参照上述合成路线,设计一条由甲醛、乙醛和甲醇为主要原料制备 的合成路线__________________。
【答案】(1). 醛基 (2). 1,2-二溴丙烷 (3). NaHCO3溶液(或Na2CO3)、溴水(或Br2的CCl4溶液) (4). 加聚反应 (5). CH3CHBrCH2Br+2NaOH→CH3CH(OH)CH2OH+2NaBr (6). CH3C≡CH (7). 9 (8).
【分析】根据题中各物质转化关系,结合题中信息,苯乙醛与甲醛发生羟醛缩合并失水生成A,A的结构简式为 ;A与新制氢氧化铜悬浊液反应,醛基变为羧基,则B的结构简式为 ;据F的结构简式可以知道,C3H6为丙烯,C为CH3CHBrCH2Br,其水解生成D,D为CH3CH(OH)CH2OH;B与D在浓硫酸作用下发生酯化反应应,生成的E为 ;E发生加聚反应生成F,据此分析解答。
【详解】根据题中各物质转化关系,结合题中信息,苯乙醛与甲醛发生羟醛缩合并失水生成A,A的结构简式为 ;A与新制氢氧化铜悬浊液反应,醛基变为羧基,则B的结构简式为 ;据F的结构简式可以知道, C3H6为丙烯,C为CH3CHBrCH2Br,其水解生成D,D为CH3CH(OH)CH2OH;B与D在浓硫酸作用下发生酯化反应应,生成的E为 ,E发生加聚反应生成F;
(1)A为 ,其所含氧官能团为醛基;据F的结构简式可以知道, C3H6为丙烯,其与溴发生加成反应生成的C为1,2-二溴丙烷;因此,本题正确答案是:醛基;1,2-二溴丙烷。
(2)B为 ,B中含有的官能团为羧基和碳碳双键,可用碳酸氢钠溶液检验羧基、用溴水检验碳碳双键;E为 ,E通过加聚反应生成F;因此,本题正确答案是: NaHCO3溶液(或Na2CO3)、溴水(或Br2的CCl4溶液);加聚反应。
(3)C为1,2-二溴丙烷,其水解生成D,D为1,2-二羟基丙醇,反应的化学方程式为: CH3CHBrCH2Br+2NaOH→CH3CH(OH)CH2OH+2NaBr;C与氢氧化钠的醇溶液发生消去反应生成CH3C≡CH;正确答案:CH3CHBrCH2Br+2NaOH→CH3CH(OH)CH2OH+2NaBr ; CH3C≡CH。
(4)G物质与 互为同系物,且G物质的相对分子质量比 大14,则G比 多1个CH2原子团,且满足:①分子中含有苯环,且苯环上有两个取代基;②遇氯化铁溶液变紫色,则有机物分子中含有酚羟基;③能与溴水发生加成反应,说明其分子中含有碳碳双键;根据分析可以知道,满足条件的有机物分子中含有苯环,苯环上两个取代基分别为-OH 、–C3H5 ;而–C3H5结构可能为①-CH=CHCH3②-CH2CH=CH2③-C(CH3)=CH2;酚羟基与①取代基在环上的结构有3种,酚羟基与②取代基在环上的结构有3种,酚羟基与③取代基在环上的结构有3种,所以满足条件的有机物总共有:3×3=9种;因此,本题正确答案是:9。
(5)据已知反应可以知道,甲醛与乙醛发生羟醛缩合反应后失水生成CH2=CHCHO,然后用弱氧化剂新制氢氧化铜将醛基氧化为羧基,再与甲醇发生酯化反应生成CH2=CHCOOCH3,其发生加聚反应可得 ;则合成路线为:
;正确答案: 。
【点睛】本题考查有机推断与有机合成、有机反应方程式的书写、同分异构体、信息获取与迁移应用等,综合性较强,需要学生完全凭借已知反应规律和合成路线进行推断,对学生的思维能力提出了更高的要求。