2021年广东省选择性考试化学模拟测试卷（一） Word版含答案

2021年广东省选择性考试化学模拟测试卷（一） Word版含答案

2021 年广东省选择性考试模拟测试卷(一) 一、单项选择题:本题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 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.水是地球生命存在的基础。下列有关生活中水的说法不正确的是 ( ) A.海水淡化是大幅降低水中离子浓度的过程 B.ClO2 是饮用水生产过程中高效安全的灭菌消毒剂 C.用 K2FeO4 处理水,既能杀菌消毒又可除去水中悬浮杂质 D.矿泉水富含人体必需的营养物质 2.下列关于有机物的说法,正确的是( ) A.油脂和氨基酸在一定条件下均可以与氢氧化钠溶液反应 B.聚乙烯和聚氯乙烯的单体都是不饱和烃,均能使溴水褪色 C.糖类化合物都具有相同的官能团 D.通过石油分馏获得乙烯,已成为目前工业上生产乙烯的主要途径 3.某无色溶液能与镁粉作用产生氢气,此溶液中可能大量存在的离子 组是( ) A.Ca2+、H+、Cl-、N O3 - B.K+、Ba2+、Al O2 -、Cl- C.Al3+、Fe3+、HC O3 -、S O3 2 - D.H+、Na+、Cl-、S O4 2 - 4.雌黄(As2S3)在我国古代常用作书写涂改修正胶。浓硝酸氧化雌黄可 制得硫黄,并生成砷酸和一种红棕色气体,利用此反应原理设计为某 原电池。下列有关叙述正确的是( ) A.砷酸的分子式为 H2AsO4 B.红棕色气体在该原电池的负极区生成并逸出 C.该反应的氧化剂和还原剂物质的量之比为 12∶1 D.该反应中每析出 4.8 g 硫黄,则转移 0.5 mol 电子 5.设 NA 为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( ) A.1 mol Na2O2 晶体中共含有 4NA 个离子 B.标准状况下,22.4 L CH3OH 含有 NA 个分子 C.常温下,1 L pH=1 的 H2SO4 溶液中,含有 0.2NA 个 H+ D.标准状况下,22.4 L N2 和 O2 的混合气体中含有的原子数为 2NA 6.海水结冰形成海冰,海冰中部分盐分被包裹在冰晶中,形成如图所 示的含“盐泡”(设 1 个盐泡中含 1 个 NaCl 单元)的海冰。测得某海 冰内层中 NaCl 的浓度为 10 -4 mol·L - 1 ,已知该层海冰的密度为 0.9 g·cm-3。下列说法错误的是( ) A.“盐泡”内的钠、氯以离子的形式存在 B.海冰密度越大,则海冰中的“盐泡”越少 C.海冰中形成的氢键比例比海水中的大 D.该海冰中“盐泡”与 H2O 的个数比约为 1∶(5×105) 7.对实验室制得的粗溴苯[含溴苯(不溶于水,易溶于有机溶剂,沸点 156.2 ℃)、Br2 和苯(沸点 80 ℃)]进行纯化,未涉及的装置是( ) 8.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.S SO3 H2SO4 B.NH3 NO HNO3 C.NaHCO3(s) Na2CO3(s) NaOH(aq) D.Al(s) NaAlO2(aq) Al(OH)3(s) 9.铝在酸性或碱性溶液中均可与 N O3 -发生氧化还原反应,转化关系如 图所示: 下列说法错误的是( ) A.B 溶液含[Al(OH)4]- B.A 溶液和 B 溶液混合无明显现象 C.D 与 F 反应生成盐 D.E 排入大气中会造成污染 10.下列实验操作、现象、结论或解释均正确的是( ) 选 项 实验操作 实验现象 结论或解释 A 向某溶液中滴加稀 NaOH 溶 液,将湿润的红色石蕊试纸置 于试管口 试纸不变蓝 原溶液中无 N H4 + B 向加有酚酞的碳酸钠溶液中 加入足量的 CaCl2 溶液 产生白色沉 淀,红色褪去 证明 C O3 2 -水解呈 碱性 C 向 NaOH 溶液中滴加足量的 MgCl2 溶液,然后再滴加 CuCl2 溶液 先产生白色沉 淀,然后沉淀 变蓝色 Ksp[Cu(OH)2]> Ksp[Mg(OH)2] D 用硫酸作催化剂的淀粉水解 液中,加入新制 Cu(OH)2,加热 无砖红色沉淀 生成 淀粉未发生水解 二、单项选择题:本题共 6 小题,每小题 4 分,共 24 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。 11.有机化合物 F 结构简式如图所示。下列说法正确的是( ) A.F 中的三个苯环可能在同一平面 B.F 可与氧气在一定条件下反应生成醛 C.F 可发生加成聚合反应和取代反应 D.苯环上的一氯代物有 6 种 12.氟离子电池是一种前景广阔的新型电池,其能量密度是目前锂电 池的十倍以上且不会因为过热而造成安全风险。如图是氟离子电池工 作示意图,其中充电时 F-从乙电极流向甲电极,下列关于该电池的说 法正确的是( ) A.放电时,甲电极的电极反应式为 Bi-3e-+3F- BiF3 B.放电时,乙电极电势比甲电极高 C.充电时,导线上每通过 1 mol e-,甲电极质量增加 19 g D.充电时,外加电源的正极与乙电极相连 13.某同学设计了如图所示元素周期表,已知 Z 元素的最外层电子数 是次外层的 3 倍。空格中均有对应的元素填充。下列说法正确的是 ( ) A.白格中都是主族元素,灰格中都是副族元素 B.X、Y 分别与 Z 形成的化合物都只有两种 C.X、Y 元素最高价氧化物对应的水化物酸性:X>Y D.X、Y、Z 的气态氢化物中最稳定的是 X 的氢化物 14.亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的消毒剂,主要用于水、砂糖、油脂 的漂白与杀菌。以下是制取亚氯酸钠的工艺流程,下列说法错误的是 ( ) A.本工艺电解饱和氯化钠溶液时,阳极主要产生氯气,阴极产生氢气 B.吸收塔内的温度不宜过高 C.气体 Y 具有还原性 D.吸收塔中发生的离子反应为 H2O2+2OH-+2ClO2 2Cl O2 -+O2+2H2O 15. 已 知 : ① 正 丁 醇 沸 点 :117.2 ℃ , 正 丁 醛 沸 点 :75.7 ℃ ; ② CH3CH2CH2CH2OH CH3CH2CH2CHO。利用如图装置用正丁醇合成正丁 醛,下列说法不正确的是( ) A.为防止产物进一步氧化,应将适量 Na2Cr2O7 酸性溶液逐滴加入正丁 醇中 B.当温度计 1 示数为 90～95 ℃,温度计 2 示数在 76 ℃左右时收集 产物 C.向分馏出的馏出物中加入少量金属钠,可检验其中是否含有正丁醇 D.向分离所得的粗正丁醛中,加入 CaCl2 固体,过滤,蒸馏,可提纯正 丁醛 16.利用 pH 传感器探究 NaOH 溶液与硫酸、硫酸铜混合溶液发生反应 的离子反应顺序,绘得三份曲线图如图。已知实验使用的 NaOH 溶液浓 度和滴速相同;硫酸溶液和硫酸铜溶液浓度相同;混合溶液中两溶质 的浓度也相同。 以下解读错误的是( ) A.三个时点的 c(Cu2+):p>q>w B.w 点:c(Na+)>c(S O4 2 -)>c(Cu2+)>c(H+) C.混合溶液中滴加 NaOH 溶液,硫酸先于硫酸铜发生反应 D.q 点时溶液离子浓度:c(S O4 2 -)+c(OH-)=c(Cu2+)+c(H+)+c(Na+) 三、非选择题:包括必做题和选做题两部分,第 17 题～第 19 题为必做 题,每个试题考生必须作答,第 20 题～第 21 题为选考题,考生根据要 求作答。 (一)必做题:共 42 分。 17.(14 分)铋酸钠(NaBiO3)是分析化学中的重要试剂,在水中缓慢分 解,遇沸水或酸则迅速分解。某兴趣小组设计实验制取铋酸钠并探究 其应用。回答下列问题: Ⅰ.制取铋酸钠 制取装置如图(加热和夹持仪器已略去),部分物质性质如下: 物质 NaBiO3 Bi(OH)3 性质 不溶于冷水,浅黄色 难溶于水;白色 (1)B 装置用于除去 HCl,盛放的试剂是 。 (2)C 中盛放 Bi(OH)3 与 NaOH 的混合物,与 Cl2 反应生成 NaBiO3,反应的 离子方程式为 。 (3)当观察到 (填现象)时,可以初步判断 C 中 反应已经完成。 (4)拆除装置前必须先除去烧瓶中残留的 Cl2 以免污染空气。除去 Cl2 的操作是 。 (5)反应结束后,为从装置 C 中获得尽可能多的产品,需要的操作有 。 Ⅱ.铋酸钠的应用——检验 Mn2+ (6)往待测液中加入铋酸钠晶体,加硫酸酸化,溶液变为紫红色,证明 待测液中存在 Mn2+。 ①产生紫红色现象的离子方程式为 ; ②某同学在较浓的 MnSO4 溶液中加入铋酸钠晶体,加硫酸酸化,结果没 有紫红色出现,但观察到黑色固体(MnO2)生成。产生此现象的离子方 程式为 。 Ⅲ.产品纯度的测定 (7)取上述 NaBiO3 产品 w g,加入足量稀硫酸和 MnSO4 稀溶液使其完全 反应,再用 c mol·L-1 的 H2C2O4 标准溶液滴定生成的 Mn O4 - (已知: H2C2O4+Mn O4 -——CO2+Mn2++H2O,未配平),当溶液紫红色恰好褪去时,消 耗 V mL 标准溶液。 该产品的纯度为 (用含 w、c、V 的代数式表示)。 18.(14 分)废弃锂离子电池的资源化处理日益重要。从废旧磷酸铁锂 电池的正极材料(含 LiFePO4、石墨粉和铝箔等)中综合回收锂、铁和 磷等的工艺流程如图所示: 有关数据:25 ℃时,Ksp(FePO4)=1.3×10-22、Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39。 温度/℃溶解度/g 物质 0 20 40 60 80 100 LiOH 11.9 12.4 13.2 14.6 16.6 19.1 Li2CO3 1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72 回答下列问题: (1)“溶浸 1”中铝溶解的化学方程式为 。 (2)完成“溶浸 2”反应的离子方程式: LiFePO4+ H2O2+ Li++ + H2P O4 -+ H2O (3)“滤渣 2”的主要成分是 。 (4)“滤液 2”循环两次的目的是 。 (5)“沉铁、磷”时,析出 FePO4 沉淀,反应的离子方程式为 。 实验中,铁、磷的沉淀率结果如图所示。碳酸钠浓度大于 30%后,铁沉 淀率仍然升高,磷沉淀率明显降低,其可能原因是 。 (6)“沉淀转化”反应:FePO4+3OH- Fe(OH)3+P O4 3 -。用此反应的化学 平衡常数说明转化能否完全。 。 (7)为了充分沉淀,“沉锂”时所用的 X 和适宜温度是 (填 字母)。 A.NaOH、20～40 ℃ B.NaOH、80～100 ℃ C.Na2CO3、20～40 ℃ D.Na2CO3、60～80 ℃ 19.(14 分)“绿水青山就是金山银山”,运用化学反应原理研究碳、 氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要 意义。 (1)CO 还原 NO 的反应为 2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-746 kJ·mol-1。部分化学键的键能数据如下表(CO 以 C≡O 键构成): 化学键 C≡O N≡N C O E/(kJ·mol-1) 1 076 945 745 ①由以上数据可求得 NO 的键能为 kJ·mol-1。 ②写出两条有利于提高 NO 平衡转化率的措施: 。 (2)一定条件下,向某恒容密闭容器中充入 x mol CO2 和 y mol H2,发生 反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-50 kJ·mo l - 1 。 ①图中能表示该反应的平衡常数 K 与温度 T 之间的变化关系曲线为 (填“a”或“b”),其判断依据是 。 ②若 x=2、y=3,测得在相同时间内不同温度下 H2 的转化率如图所示, 则在该时间段内,恰好达到化学平衡时,容器内的压强与反应开始时 的压强之比为 。 (3)在有氧条件下,新型催化剂 M 能催化 NH3 与 NOx 反应生成 N2。 ①NH3 与 NO2 反应生成 N2 的反应中,当生成 28 g N2 时,转移电子的物质 的量为 mol。 ②将一定比例的 O2、NH3 和 NOx 的混合气体,匀速通入装有催化剂 M 的 反应器中反应(装置如图)。 反应相同时间 NOx 的去除率随反应温度的变化曲线如图所示: 在 50～250 ℃范围内随着温度的升高,NOx 的去除率先迅速上升后上 升缓慢的主要原因是 ; 当反应温度高于 380 ℃时,NOx 的去除率迅速下降的原因可能是 。 (二)选做题:共 14 分,请考生从给出的 2 道题中任选一道作答。 20.[选修 3《物质结构与性质》](14 分) 砷化镍可用于制作发光器件、半导体激光器、太阳能电池和高速集成 电路。 (1)基态 Ni 原子的价电子排布式为 ,基态 As 原子电子 占据最高能级的电子云轮廓图为 形。 (2)第一电离能:As (填“>”或“<”)Se,原因是 。 As2O3(砒霜)是两性氧化物,As2O3 溶于盐酸生成 AsCl3,AsCl3 用 LiAlH4 还原生成 AsH3。 (3)①Al H4 -的中心原子的杂化方式为 ,其空间 构型为 ,写出一种与 Al H4 -互为等电子体的分子的化学 式: 。 ②AsH3 分子中 H—As—H 键角 (填“>”“=”或“<”)109.5°。 AsH3 沸点低于 NH3,其原因是 。 (4)有机砷 是治疗昏睡病不可缺少的药物,该有机砷 中存在的化学键的种类为 (填字母)。 a.离子键 b.σ键 c.π键 d.碳碳双键 (5)砷化镍激光在医学上用于治疗皮肤及黏膜创面的感染、溃疡等, 砷化镍晶胞如图所示,该晶胞密度ρ= g·cm-3(列式 即可,不必化简)。 21.[选修 5《有机化学基础》](14 分) 氟西汀 G 是一种治疗抑郁性精神障碍的药物,其一种合成路线如图: 已知:LiAlH4 是强还原剂,不仅能还原醛、酮,还能还原酯,但成本较高。 回答下列问题: (1)碳原子上连有 4 个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳。写出 D 的结构简式,用星号(*)标出 D 中的手性碳: 。 (2)④的反应类型是 。 (3)C 的结构简式为 。 (4)G 的分子式为 。 (5)反应⑤的化学方程式为 。 (6)已知 M 与 D 互为同分异构体,在一定条件下能与氯化铁溶液发生显 色反应。M 分子的苯环上有 3 个取代基,其中两个相同。符合条件的 M 有 种。 (7) 也是一种生产氟西汀的中间体,设计以 和 CH3SO2Cl 为主要原料制备它的合成路线: (无机试剂任选)。 参考答案 1.D 海水淡化是大幅降低水中离子浓度的过程,将离子浓度降到允 许的范围内,故A正确;世界卫生组织(WHO)将二氧化氯(化学式为ClO2) 列为高效安全灭菌消毒剂,它在食品保鲜、饮用水消毒等方面有广泛 的应用,故 B 正确;K2FeO4 处理水时,+6 价铁为最高价,具有强氧化性, 能消毒杀菌,而且还原产生的 Fe3+水解形成 Fe(OH)3 胶体,能吸附水中 的悬浮杂质,故 C 正确;矿泉水不含人体必需的营养物质,没有糖类、 油脂和蛋白质,故 D 不正确。 2.A 油脂中含有酯基,所以能和 NaOH 反应,氨基酸中含有羧基,所以 能和 NaOH 反应,故 A 正确;聚乙烯和聚氯乙烯的单体分别为乙烯和氯 乙烯,因为含有碳碳双键,均能使溴水褪色,但氯乙烯不是烃,故 B 错 误;葡萄糖的官能团是羟基和醛基,而果糖的官能团是羟基和羰基,故 C 错误;通过石油分馏产品进行裂解可以获得乙烯,已成为目前工业上 生产乙烯的主要途径,故 D 错误。 3.D 无色时可排除 Cu2+、Fe2+、Fe3+、Mn O4 -等有色离子的存在,与镁粉 作用产生氢气的溶液呈酸性。A.N O3 -在酸性条件下与 Mg 反应不会生成 氢气,而是产生 NO 或 NO2,错误;Al O2 -与氢离子反应,在溶液中不能大 量共存,错误;Fe3+有颜色,Al3+、H+与 HC O3 -、S O3 2 -发生反应,在溶液中不 能大量共存,错误;H+、Na+、Cl-、S O4 2 -之间不反应,都是无色离子,且 都不与氢离子反应,在溶液中能够大量共存,正确。 4.D 砷最高价为+5,砷酸的分子式为 H3AsO4,故 A 错误;红棕色气体是 硝酸发生还原反应生成的 NO2,原电池正极发生还原反应,所以 NO2 在 正极区生成并逸出,故 B 错误;As2S3 被氧化为砷酸和硫单质,As2S3 化合 价共升高 10 价,硝酸被还原为 NO2,氮元素化合价降低 1 价,氧化剂和 还原剂物质的量之比为 10∶1,故 C 错误;As2S3 被氧化为砷酸和硫单 质,1 mol As2S3 失 10 mol 电子,生成 2 mol 砷酸和 3 mol 硫单质,所 以 生 成 0 . 1 5 m o l 硫 黄 , 转 移 0.5 mol 电子,故 D 正确。 5.D Na2O2 是离子化合物,由 Na+和 O2 2 -构成,所以 1 mol Na2O2 晶体中 共含有 3NA 个离子,故 A 错误;CH3OH 在标准状况下非气态,无法计算其 物质的量,故 B 错误;pH=1,c(H+)=0.1 mol·L-1,所以 1 L pH=1 的 H2SO4 溶液中,含有 H+的物质的量为 0.1 mol·L-1×1 L=0.1 mol,即含有 0.1NA 个 H+,故 C 错误;标准状况下,22.4 L N2 和 O2 的混合气体为 1 mol, 由于 N2 和 O2 都是双原子分子,所以含有的原子数为 2NA,故 D 正确。 6.B NaCl 是离子化合物,所以钠、氯以离子的形式存在,故 A 正 确;NaCl 的相对分子质量比水大,所以海冰密度越大,NaCl 含量越多, 故 B 错误;海冰的密度为 0.9 g·cm-3 ,比海水的密度(密度大于 1 g·cm-3)小,所以海冰中形成的氢键比例比海水中的大,故 C 正确;假 设 1 L 的海冰,NaCl 的物质的量为 10-4 mol,水的质量约为 0.9 g·cm-3×1 000 mL=900 g,水的物质的量约为 900 g 18 g · mol - 1 =50 mol,则“盐 泡”与 H2O 的个数比约为 10-4∶50=1∶(5×105),故 D 正确。 7.C 除溴(利用 SO2 的还原性)→分离出苯和溴苯的混合液(分液)→ 分 离 出 溴 苯 ( 蒸 馏 ) 。 除 去 Br2 可 以 用 SO2, 原 理 为 Br2+SO2+2H2O H2SO4+2HBr,故 A 正确;苯和溴苯的混合液与无机溶液 互不相溶,分液可得苯和溴苯的混合液,故 B 正确;由分析可知,不涉 及过滤操作,故 C 错误;溴苯的沸点是 156.2 ℃、苯的沸点是 80 ℃, 分离出溴苯用蒸馏,故 D 正确。 8.C 硫在氧气中点燃只能生成二氧化硫,故 A 错误;NO 与水不反应, 故 B 错误;NaHCO3(s)受热分解生成水、二氧化碳和碳酸钠,Na2CO3(s) 与氢氧化钙反应生成 NaOH(aq),均能实现,故 C 正确;NaAlO2(aq)与过 量的盐酸反应,生成氯化铝,故 D 错误。 9.B 铝在碱性条件下与硝酸根离子反应生成偏铝酸钠和氨气,偏铝 酸根离子可写为[Al(OH)4]—,故 A 正确;硝酸铝溶液和偏铝酸钠溶液混 合时,发生相互促进的水解反应产生氢氧化铝沉淀,故 B 错误;D、F 分 别为氨气、硝酸,可反应生成硝酸铵,属于盐类,故 C 正确;E 为二氧化 氮,有毒,排入大气中会造成污染,故 D 正确。 10.B 滴加的是稀 NaOH 溶液且没有加热,难以产生氨气,无法判断原 溶液中有无 N H4 + ,故 A 错误;加有酚酞的碳酸钠溶液呈红色,红色溶液 中加入足量的 CaCl2 溶液,钙离子把碳酸根离子沉淀完全的同时,红色 也褪去,证明原溶液的碱性是 C O3 2 -水解所致,故 B 正确;溶解度小的沉 淀易向溶解度更小的沉淀转化,得出的结论应是 Ksp[Cu(OH)2]H3PO4,故 C 正确;非金属性越强,气态氢化物的稳定 性越强,同主族元素,同上到下非金属性减弱,同周期元素,从左到右 非金属性增强,则非金属性排序为 O>N>P,氢化物稳定性最强的是 Z 的 氢化物 H2O,故 D 错误。 14.A 根据流程可知,电解饱和氯化钠溶液,生成的氯气和氢氧化钠 反应生成氯酸钠溶液,通气体 Y、空气和 X 酸还原氯酸钠溶液生成二 氧化氯,则气体 Y 具有还原性,再用双氧水、氢氧化钠吸收反应生成的 二氧化氯,过滤得亚氯酸钠(NaClO2)溶液,通过蒸发浓缩、冷却结晶得 到亚氯酸钠晶体。电解饱和氯化钠溶液,阳极 Cl-发生氧化反应生成氯 气,氯气和阴极生成的氢氧化钠继续反应生成氯酸钠溶液,阴极 H+发 生还原反应生成氢气,故 A 错误;吸收塔内用双氧水、氢氧化钠吸收反 应生成的二氧化氯,因为温度过高,双氧水会分解,则吸收塔内的温度 不宜过高,故 B 正确;通气体 Y、空气和 X 酸还原氯酸钠溶液生成二氧 化氯,则气体 Y 具有还原性,故 C 正确;吸收塔内用双氧水、氢氧化钠 吸收反应生成的二氧化氯,离子反应为 H2O2+2OH-+2ClO2 2Cl O2 -+O2+2H2O,故 D 正确。 15.C Na2Cr2O7 在酸性条件下能氧化正丁醛,为防止生成的正丁醛被 氧化,所以将酸化的 Na2Cr2O7 溶液逐滴加入正丁醇中,故 A 正确;由反 应物和产物的沸点数据可知,温度计 1 保持在 90～95 ℃,既可保证正 丁醛及时蒸出,又可尽量避免其被进一步氧化,温度计 2 示数在 76 ℃左右时,收集产物为正丁醛,故 B 正确;正丁醇能与钠反应,但粗 正丁醛中含有水,水可以与钠反应,所以无法检验粗正丁醛中是否含 有正丁醇,故 C 不正确;粗正丁醛中含有水、正丁醇,向粗正丁醛中加 入 CaCl2 固体,过滤,可除去水,然后利用正丁醇与正丁醛的沸点差异 进行蒸馏,从而得到纯正丁醛,故 D 正确。 16.D 根据图像可知:混合溶液中开始滴加 NaOH 溶液时,溶液 pH≈2, 几乎等于 H2SO4 溶液的 pH,随着 NaOH 溶液的滴加,溶液 pH 变化不大, 当滴加至 100 s 时,产生滴定突跃,此时溶液 pH≈5,等于 CuSO4 溶液的 pH,说明此时发生反应为 H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O,即在前 100 s 内 发生酸碱中和反应,在 100～200 s 内发生反应:Cu2++2OH- Cu(OH)2↓, 在时间大于或等于 200 s 时,该反应沉淀完全,发生滴定突跃,在 200 s 以后 w 段的溶液中,处于 Cu(OH)2 的沉淀溶解平衡阶段,溶液中 c(H+) 几乎不变。根据上述分析可知:在 p 点阶段发生反应:H++OH- H2O;在 q 点阶段发生反应:Cu2++2OH- Cu(OH)2↓,在 w 段发生滴定突跃,Cu2+ 滴定达到沉淀溶解平衡阶段,所以三个时点的溶液中 Cu2+的浓度关 系:p>q>w,故 A 正确;w 点时溶液中溶质为 Na2SO4 及难溶性 Cu(OH)2 的 饱和溶液,根据 Na2SO4 2Na++S O4 2 -及 Cu(OH)2 是难溶性物质,但其溶解 电离产生的离子浓度远大于水电离产生的离子浓度,所以此时溶液中 微粒浓度关系为 c(Na+)>c(S O4 2 -)>c(Cu2+)>c(H+),故 B 正确;根据滴定 时溶液的 pH 变化,结合单独滴加 NaOH 溶液时的 pH 图像可知:混合溶 液中滴加 NaOH 溶液,硫酸先于硫酸铜发生反应,故 C 正确;q 点时溶液 中 含 Na2SO4 、 CuSO4 及 H2O, 根 据 电 荷 守 恒 可 得 离 子 浓 度:2c(S O4 2 -)+c(OH-)=2c(Cu2+)+c(H+)+c(Na+),故 D 错误。 17.解析:用浓 HCl 和 MnO2 反应制备 Cl2,其中混有挥发出来的 HCl,要 用饱和食盐水除去,然后利用 Cl2 的强氧化性在碱性条件下将 Bi(OH)3 氧化成 NaBiO3;利用 Mn2+的还原性将 NaBiO3 还原,而 Mn2+被氧化 成 Mn O4 -来检验 NaBiO3 的氧化性;实验结束后 Cl2 有毒,要除去,做法是 加入三颈烧瓶中的 NaOH 溶液,使其和氯气反应;NaBiO3 纯度的检测利 用 NaBiO3 和 Mn2+ 反应生成 Mn O4 - ,Mn O4 - 再和草酸反应来测定,找到 NaBiO3、Mn2+、Mn O4 -、草酸四种物质之间的关系,再计算即可。 (1)除去氯气中混有的 HCl,用饱和食盐水。 (2)反应物为 Bi(OH)3、Cl2 和 NaOH,+3 价的 Bi 被氧化成 NaBiO3,Cl2 被 还原成 Cl-,根据原子守恒知还有水生成,所以反应的离子方程式为 Bi(OH)3+3OH-+Na++Cl2 NaBiO3+2Cl-+3H2O。 (3)C 中反应已经完成,则白色的 Bi(OH)3 全部变为黄色的 NaBiO3。 (4)由题图可知,关闭 K1、K3,打开 K2 可使 NaOH 溶液流下与氯气反应。 (5)由题意知 NaBiO3 不溶于冷水,接下来的操作应尽可能在冰水中操 作即可,操作为在冰水中冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 (6)①往待测液中加入铋酸钠晶体,加硫酸酸化,溶液变为紫红色,证 明待测液中存在 Mn2+,说明铋酸钠将 Mn2+氧化成 Mn O4 -,因为是酸性条件, 所 以 铋 酸 钠 被 还 原 成 B i 3 + , 则 离 子 方 程 式 为 5 N a B i O 3 + 2 M n 2 + + 1 4 H + 5 B i 3 + + 2 M n O4 - + 5Na++7H2O; ②由题意可知,Mn2+过量,铋酸钠少量,过量的 Mn2+和 Mn O4 -发生反应生 成了黑色的 MnO2,反应的离子方程式为 3Mn2++2Mn O4 -+2H2O 5MnO2↓ +4H+。 (7)根据得失电子守恒找出关系式为 5NaBiO3～2Mn O4 -～5H2C2O4,计算 铋酸钠理论产量: 5NaBiO3 ～ 5H2C2O4 1 400 g 5 mol m(理论) cV×10-3 mol 解得 m(理论)=0.28cV g,所以纯度= 0 . 28g g ×100%= 0 . 28 ×100%。 答案:(1)饱和食盐水 (2)Bi(OH)3+3OH-+Na++Cl2 NaBiO3+2Cl-+3H2O (3)C 中白色固体消失(或黄色不再加深) (4)关闭 K1、K3,打开 K2 (5)在冰水中冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 (6)①5NaBiO3+2Mn2++14H+ 5Bi3++2Mn O4 -+5Na++7H2O ②3Mn2++2Mn O4 -+2H2O 5MnO2↓+4H+ (7) 280×10 - 3 ×100%(或 0 . 28g g ×100%或 28 %) 18.解析:废旧磷酸铁锂电池的正极材料(含 LiFePO4、石墨粉和铝箔等) 中加入氢氧化钠溶液进行碱溶,铝箔与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸 钠,过滤后得到滤液 1,滤液 1 为偏铝酸钠溶液,过滤后的滤渣再加入 过量浓硫酸进行酸溶,同时加入双氧水,将亚铁离子氧化为三价铁离 子,并进行多次循环,确保亚铁离子全部转化,再进行过滤得到滤渣 2 和滤液 2,滤渣 2 为石墨粉,滤液 2 主要含有 Fe3+、Li+、H2P O4 -和 S O4 2 -, 向滤液 2 加入碳酸钠溶液,Fe3+、H2P O4 -与碳酸钠反应,转化为磷酸铁沉 淀和二氧化碳,生成的二氧化碳气体通入滤液 1 中反应生成氢氧化铝, 磷酸铁中加入氢氧化钠溶液转化为氢氧化铁和磷酸钠晶体,向沉铁、 磷后的溶液中加入饱和碳酸钠溶液得到碳酸锂沉淀,再对碳酸锂进行 一系列处理最后得到高纯锂化合物。 (1) 根 据 分 析 , “ 溶 浸 1 ” 中 铝 溶 解 的 化 学 方 程 式 为 2Al+2H2O+2NaOH 2NaAlO2+3H2↑。 (2)“溶浸 2”为 LiFePO4 与过量浓硫酸进行酸溶,同时加入双氧水,将 亚 铁 离 子 氧 化 为 三 价 铁 离 子 , 离 子 方 程 式 为 2LiFePO4+H2O2+6H+ 2Li++2Fe3++ 2H2P O4 -+2H2O。 (3)根据分析,“滤渣 2”的主要成分是石墨。 (4)“滤液 2”循环两次的目的是提高浸出液的浓度或提高双氧水和 硫酸的利用率等。 (5)“沉铁、磷”时,析出 FePO4 沉淀,反应的离子方程式为 Fe3++H2P O4 -+ C O3 2 - FePO4↓+CO2↑+H2O;实验中,铁、磷的沉淀率结果如题图所示, 碳酸钠浓度大于 30%后,铁沉淀率仍然升高,磷沉淀率明显降低,其可 能原因是 Na2CO3 水解产生的 c(OH-) 增大,与 Fe3+结合生成 Fe(OH)3 沉 淀,而使留在溶液中的 P O4 3 -的浓度增大。 (6)“沉淀转化”反 应:FePO4+3OH- Fe(OH)3+P O4 3 -,K= ( PO4 3 -) 3 ( OH -)= sp ( FePO4 ) sp [ Fe ( OH ) 3 ]= 1 . 3×10 - 22 2 . 6×10 - 39 =5.0×1 016,K 很大,说明反应完全进行。 (7)结合题给表格数据,碳酸锂的溶解度远小于氢氧化锂,为了充分沉 淀,“沉锂”时所用的 X 应为碳酸钠,60～80 ℃左右溶解度较小,故选 D。 答案:(1)2Al+2H2O+2NaOH 2NaAlO2+3H2↑ (2)2 1 6H+ 2 2Fe3+ 2 2 (3)石墨 (4)提高浸出液的浓度(或提高双氧水和硫酸的利用率等其他合理答 案) (5)Fe3++H2P O4 -+C O3 2 - FePO4↓+CO2↑+H2O Na2CO3 水解产生的 c(OH-)增大,与 Fe3+结合生成 Fe(OH)3 沉淀,而使留在 溶液中的 P O4 3 -的浓度增大 (6)K= ( PO4 3 -) 3 ( OH -)= sp ( FePO4 ) sp [ Fe ( OH ) 3 ]= 1 . 3×10 - 22 2 . 6×10 - 39 =5.0×1016,K 很大,说明反应完全进 行 (7)D 19.解析:(1)①设 NO 的键能为 x kJ·mol-1,反应 2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)的ΔH=(1 076×2+2x) kJ·mol-1-(745×2×2+945) kJ·mol-1=-746 kJ·mol-1,解得 x=513.5, 故 NO 的键能为 513.5 kJ·mol-1; ②该反应为气体体积缩小的放热反应,若提高 NO 的平衡转化率,需要 使平衡正向移动,采取的措施有:增大压强、降低温度、增大 CO 与 NO 的投料比等。 (2)①该反应是放热反应,升高温度不利于反应向右进行,会使平衡常 数减小,曲线 a 符合此特点; ②由题图可知,当温度在 T2 时,H2 的转化率最高。温度越高反应速率越 大,在相同时间内达到平衡状态前,H2 的转化率最高,但达到平衡状态 后继续升温,反应会向逆反应方向移动,导致 H2 的转化率降低,故 b 点 为平衡状态; CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) 初始(mol) 2 3 0 0 转化(mol) 0.8 3×80% 0.8 0.8 平衡(mol) 1.2 0.6 0.8 0.8 同温同体积时压强之比等于物质的量之比,故 b 点时对应的压强与反 应开始时的压强比为 3.4∶5.0=17∶25。 (3)①NH3 与 NO2 反应生成 N2 的化学方程式为 8NH3+6NO2 7N2+12H2O,该 反应中生成 7 mol N2 时,转移电子的物质的量为 24 mol,因此生成 1 mol N2 时转移电子的物质的量为 24 7 ×1 mol= 24 7 mol; ②在一定温度范围内催化剂活性较大,超过温度范围,催化剂活性降 低,由题图可知迅速上升段是催化剂活性随温度升高而增大,与温度 升高共同使 NOx 的去除率增大;上升阶段缓慢主要是温度升高引起的 NOx 的去除率增大,但催化剂活性降低;在一定温度和催化剂存在的条 件下,氨气能催化氧化生成 NO,当温度高于 380 ℃时,NOx 的去除率下 降的原因可能是氨气在该反应条件下与氧气反应生成 NO。 答案:(1)①513.5 ②增大压强、降低温度、增大 CO 与 NO 的投料比 (2)①a 该反应是放热反应,升高温度不利于反应向右进行,会使平 衡常数减小 ②17∶25 (3)① 24 7 ②在一定温度范围内催化剂活性较大,超过温度范围,催化 剂活性降低 氨气在该反应条件下与氧气反应生成 NO 20.解析:(1)Ni 原子序数为 28,基态 Ni 原子的价电子为 3d 能级上的 8 个电子、4s 能级上的 2 个电子,其价电子排布式为 3d84s2;基态 As 原子核外电子排布式为 [Ar]3d104s24p3,该基态原子中占据最高能级 的电子为 4p 电子,其电子云轮廓图为哑铃形。 (2)原子轨道中电子处于全满、全空或半满时较稳定,As 元素原子的 4p 轨道上的电子呈半满状态,比较稳定。 (3)①Al H4 -的中心原子 Al 的价层电子对个数=4+ 3+1 - 4×1 2 =4,不含孤电 子对,根据价层电子对互斥理论,Al 原子杂化方式为 sp3、空间构型为 正四面体结构,与 Al H4 -互为等电子体的分子中含有 5 个原子、价电子 数是 8,其等电子体有 SiH4、CH4; ②AsH3 分子中 As 原子价层电子对个数=3+ 5 - 3×1 2 =4,含有 1 个孤电子对, 该分子结构为三角锥形,孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成 键电子对之间的排斥力,该分子中含有孤电子对,导致其键角减小,小 于 109.5°;分子间能形成氢键的氢化物熔、沸点较高,液态 NH3 分子 间能形成氢键,AsH3 分子间只有范德华力,故氨气熔、沸点较高。 (4)有机砷 的共价单键中存在σ键,苯环中存在大π键, 钠离子和阴离子之间存在离子键,所以含有离子键、σ键、π键,故选 abc。 (5)该晶胞中 Ni 原子个数=4× 1 12 +4× 1 6 +2× 1 3 +2× 1 6 =2,As 原子个数为 2,Ni 和 As 原子个数之比为 2∶2=1∶1,晶胞体积=(b×10-10 cm)2×sin 60°×a×10-10 cm= 3 2 ab2×10-30 cm3,晶胞密度= A×2 = 134 A ×2 3 2 b 2 ×10 - 30 g·cm-3。 答案:(1)3d84s2 哑铃(或纺锤) (2)> As 元素原子的 4p 轨道上的电子呈半满状态,比较稳定 (3)①sp3 正四面体 SiH4(或 CH4) ②< 液态 NH3 分子间能形成氢 键,AsH3 分子间只有范德华力 (4)abc (5) 134×2 3 2 b 2 A×10 - 30 (或 2×59+2×75 3 2 b 2 A×10 - 30 或 134×2 b2 sin60 ° A×10 - 30 ) 21.解析:B 在催化剂作用下与氢气发生加成反应生成 C,C 与氢化铝锂 反应生成 D,D 与 CH3SO2Cl 发生取代反应生成 E,E 与 CH3NH2 发生取代反 应生成 F,F 与 在氢化钠作用下发生取代反应生成 G。根据 G 和 E 的结构简式,可得 F 的结构简式为 。 (1)碳原子上连有 4 个不同的原子或基团时,该碳称为手性碳。D 中的 手性碳位置为 。 (2)根据分析,④的反应类型是取代反应。 (3)根据分析,C 的结构简式为 。 (4)由 G 的结构简式知,其分子式为 C17H18NOF3。 (5)反应⑤为 E 与 CH3NH2 发生取代反应生成 F,化学方程式为 +CH3NH2 +CH3SO2OH。 (6)D 的结构简式为 ,已知 M 与 D 互为同分异构体,在一定条件 下能与氯化铁溶液发生显色反应,说明分子中有酚羟基。M 分子的苯 环上有 3 个取代基,其中两个相同,即苯环上有两个羟基和一个—C3H7 原子团。—C3H7 原子团共有 —CH2CH2CH3 和 —CH(CH3)2 两种结构,同 分异构体数目分析如下:若羟基的位置结构为 ,同分异构体的数 目为 2×2=4(种),若羟基的位置结构为 ,同分异构体的数目为 1×2=2(种),若羟基的位置结构为 ,同分异构体的数目为 3×2=6(种);则符合条件的 M 有 12 种。 (7)在加热条件下, 在氢氧化钠醇溶液中发生消去反应生成 , 和氯气发生加成反应生成 ,加热条件下, 与氢 氧化钠溶液发生取代反应生成 , 与 CH3SO2Cl 发生取代 反应生成 ,合成路线为 。 答案: (1) (2)取代反应 (3) (4)C17H18NOF3 (5) +CH3NH2 +CH3SO2OH (6)12 (7)