山东省2021届高三等级考化学冲刺卷（三） Word版含答案 34页

等级考仿真冲刺卷(三) (时间:90 分钟 满分:100 分) 可能用到的相对原子质量:H 1 N 14 C 12 O 16 Al 27 S 32 Mn 55 Cu 64 Zn 65 一、选择题:本题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分。每小题只有一个 选项符合题意。 1.“17 世纪中国工艺百科全书” 《天工开物》为明代宋应星所著。 下列说法错误的是( ) A.“凡铁分生熟,出炉未炒则生,既炒则熟” 中的“炒” 为氧化除碳 过程 B.“凡铜出炉只有赤铜,以倭铅(锌的古称)参和,转色为黄铜” 中的 “黄铜” 为锌铜合金 C.“凡石灰经火焚,火力到后,烧酥石性,置于风中久自吹化成粉” 中 的“粉” 为 CaO D.“凡松烟造墨,入水久浸,以浮沉分清悫” ,是指炭因颗粒大小及表 面积的不同而浮沉 2.乙苯和二氧化碳反应生成苯乙烯的过程如图所示。下列说法不正确 的是(NA 为阿伏加德罗常数的值)( ) A.10.6 g 乙苯中所含的极性共价键数目为 1.0NA B.增加二氧化碳的浓度,可能提高苯乙烯的产率 C.状态 1 到状态 2 有氧氢键形成 D.标准状况下,10.4 g 苯乙烯中所含的电子数目为 4.0NA 3.某同学用 Na2CO3 和 NaHCO3 溶液进行如图所示实验。下列说法中正确 的是( ) A.实验前两溶液的 pH 相等 B.实验前两溶液中离子种类完全相同 C.加入 CaCl2 溶液后生成的沉淀一样多 D.加入 CaCl2 溶液后反应的离子方程式都是 C O3 2 -+Ca2+ CaCO3↓ 4.下列说法不正确的是( ) A.葡萄糖作为人类重要能量来源,是由于它在人体的酶催化下发生氧 化反应,放出能量 B.油脂在一定条件下能发生水解,是由于它属于天然有机高分子 C.生石灰、草木灰等可用于腌制松花蛋,是由于碱性物质能使鸡蛋中 蛋白质变性 D.植物油能使酸性高锰酸钾溶液褪色,是由于植物油是含较多不饱和 脂肪酸成分的甘油酯 5.一种用于合成治疗免疫疾病药物的物质,其结构如图所示,其中 X、 Y、Z、Q、W 为 1~20 号元素且原子序数依次增大,Z 与 Q 同主族,Q 和 W 的简单离子具有相同的电子层结构。下列叙述正确的是( ) A.WX 是共价化合物 B.原子半径:W>Z>Y C.最高价氧化物对应的水化物的酸性:Qc(HS-)>c(H2S)>c(S2-) C.当体系呈中性时, ( HS -) ( H2S )> ( Na + ) ( HS -) +2 ( S2 -) D.加入 Na2S 沉降废水中的 Cu2+,废水的 pH 对沉降效果没有影响 三、非选择题:本题共 5 小题,共 60 分。 16.(12 分)2020 年 6 月比亚迪正式发布刀片电池,大幅度提高了电动 汽车的续航里程可媲美特斯拉,刀片电池采用磷酸铁锂技术。可利用 钛铁矿[主要成分为 FeTiO3(难溶性亚铁盐),还含有少量 MgO、SiO2 等 杂质]来制备 LiFePO4 和 Li4Ti5O12 等锂离子电池的电极材料,工艺流程 如图: 回答下列问题: (1)“酸浸”后,钛主要以 TiOC l4 2 -形式存在,写出相应反应的离子方程 式: 。 (2)TiO2·xH2O 沉淀与双氧水、氨水“反应”转化成(NH4)2Ti5O15 溶液 时,Ti 元素的浸出率与反应温度的关系如图所示: 反应温度过高时,Ti 元素浸出率变化的原因是 。 (3)“滤液②”中含有的金属离子是 ; 加入双氧水和磷酸使 Fe3+ 恰好沉淀完全,即溶液中 c(Fe3+ )=1.0× 10-5 mol·L-1,此时溶液中 c(P O4 3 -)= 。 (FePO4 的 Ksp=1.3×10-22) (4)写出“高温煅烧②”中由 FePO4 制备 LiFePO4 的化学方程式: 。 (5)Li2Ti5O15 中 Ti 的化合价为+4,其中过氧键的数目为 。 (6)作为刀片电池正极材料的磷酸铁锂在充、放电时的局部放大示意 图如图,则正极电极反应式是 。 17.(12 分)Cu—Mn—Al 合金为磁性形状记忆合金材料之一,可用来制 作各种新型的换能器、驱动器、敏感元件和微电子机械操纵系统。 (1)下列状态的铝中,最外层电离出一个电子所需能量最小的是 (填标号)。 (2)AlCl3 是某些有机反应的催化剂,如苯与乙酰氯反应的部分历程为 +AlCl3 … 乙酰氯 AlCl3 +AlC l4 - 乙酰基正离子 ①乙酰氯分子中碳原子的杂化类型为 。 ②乙酰氯分子中∠CCCl 120°(填“>”“=”或“<”),判断 理由是 。 ③ AlCl4 -的空间结构为 。 (3)温度不高时气态氯化铝为二聚分子(其结构如图所示)。 写出 Al2Cl6 的结构式并标出配位键: 。 (4)Cu—Mn—Al 合金的晶胞如图 a 所示,该晶胞可视为 Mn、Al 位于 Cu 形成的立方体体心位置,图 b 是沿立方格子对角面取得的截图。 ①若 A 原子的坐标参数为(0,0,0),C 为(1,1,1),则 B 原子的坐标参数 为 。 ②由晶胞可知该合金的化学式为 。 ③已知 r(Cu)≈r(Mn)=127 pm,r(Al)=143 pm,则 Cu 原子之间的最短 核间距离为 pm。 ④该晶胞的密度为 g·cm-3。(列出计算式即可, 阿伏加德罗常数用 NA 表示) 18.(12 分)直接排放含 SO2 的烟气会形成酸雨,危害环境。工业上常采 用催化还原法和碱吸收法处理 SO2 气体。 (1)①如图为 1 mol CH4 完全燃烧生成气态水的能量变化和 1 mol S(g)燃烧的能量变化。 在催化剂作用下,CH4 可以还原 SO2 生成单质 S(g)、H2O(g)和 CO2,写出 该反应的热化学方程式: 。 ②某温度下,向体积为 2 L 的容器中充入 6 mol H2、4 mol CO2,发生 反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0,达到平衡时 H2 的转 化率为 50%,其平衡常数为 (保留两位小数)。 ③起始条件(T1 ℃、2 L 密闭容器)如表所示: CO2/ mol H2/ mol CH3OH/ mol H2O/ mol Ⅰ(恒温恒容) 2 6 0 0 Ⅱ(绝热恒容) 0 0 2 2 达到平衡时,该反应的平衡常数:K(Ⅰ) (填“>”“<”或“=”, 下同)K(Ⅱ);平衡时 CH3OH 的浓度:c(Ⅰ) c(Ⅱ)。 (2)CO2 可用来合成低碳烯烃:2CO2(g)+6H2(g) CH2 CH2(g)+4H2O(g) ΔH=-127.8 kJ·mol-1。0.1 MPa 下,按 n(CO2)∶n(H2)=1∶3 的投料比 充入体积固定的密闭容器中,发生上述反应,不同温度(T)下平衡时的 四种气态物质的质量分数(φ)如图所示。曲线 b、c 表示的物质分别 为 、 (填化学式)。 (3)用氨水吸收 SO2。25 ℃时 2.0 mol·L-1 的氨水中,NH3·H2O 的电离 度α= (α=已电离的溶质分子数 原有溶质的分子总数×100%)。将含 SO2 的烟气通入 该氨水中,当溶液显中性时,溶液中的 ( SO3 2 -) ( HSO3 -)= 。[已知 25 ℃,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5;Ka1(H2SO3)=1.3×10-2,Ka2(H2SO3)=6.2× 10-8] 19.(12 分)聚酯纤维(Polyesterfiber),俗称“涤纶”,是由有机二元 酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维,属于高分子化合 物。以 1,3 丁二烯为原料合成 PBT 纤维的一种合成路线如下: H2C CH—CH CH2 A C4H6Cl2 B C4H8Cl2 C C4H10O2 回答以下问题: (1)A 的官能团有 (填名称), C 的系统命名为 。 (2)①的反应类型是 。 (3)1,3 丁二烯分子中最多有 个原子共面;1,3 丁二烯与苯 乙烯发生 1∶1 加聚可合成丁苯橡胶,丁苯橡胶的结构简式为 。 (4)反应③的化学方程式为 ; 反应④的化学方程式为 。 (5)物质 D 有多种同分异构体,符合以下条件的共有 种。 ①能发生水解反应;②遇饱和 FeCl3 溶液显色;③1 mol 该同分异构体 能与足量银氨溶液反应生成 4 mol Ag。 (6)结合上述流程中的信息,设计由乙烯和对苯二甲酸为起始原料制 备聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维 ( PET )的合成路线(无机试剂任选): 。 20.(12 分)乳酸亚铁晶体{[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O}是一种很好的食 品铁强化剂,易溶于水,吸收效果比无机铁好,可由乳酸与 FeCO3 反应 制得:2CH3CH(OH)COOH+FeCO3+2H2O [CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O+CO2↑。 Ⅰ.制备 FeCO3:装置如图所示。 (1)B 的名称是 。 (2)①清洗仪器,检查装置气密性的方法是:在 D 处导管末端套上夹止 水夹的橡胶管,在 A 中加入水,分别打开活塞 K1 和 、关闭活 塞 ,或刚好相反,若观察到 , 则气密性良好。 ②倒掉 A 中的水加入盐酸,在 B 中加入铁粉、C 中加入 NH4HCO3 溶液。 关闭活塞 K2,打开活塞 K3;滴入足量盐酸后,关闭活塞 K1,开动搅拌器, 反应一段时间后关闭活塞 、打开活塞 ,C 中发生反应的离子方程式为 。 Ⅱ.制备乳酸亚铁晶体:将制得的 FeCO3 加入乳酸溶液中,加入少量铁 粉,在 75 ℃下搅拌使之充分反应。然后再加入适量乳酸。 加入少量铁粉的作用是 。从所得溶液中获得乳酸亚 铁晶体所需的实验操作是:隔绝空气低温蒸发,冷却结晶, 、 干燥。 Ⅲ.乳酸亚铁晶体纯度的测量: (1)若用 KMnO4 滴定法测定样品中 Fe2+的量进而计算纯度时,发现结果 总是大于 100%,其原因可能是 。 (2)经查阅文献后,改用 Ce(SO4)2 标准溶液滴定进行测定。反应中 Ce4+ 的还原产物为 Ce3+。测定时,先称取 5.760 g 样品溶解后进行必要处 理,配制成 250 mL 溶液,每次取 25.00 mL,用 0.100 0 mol/L Ce(SO4)2 标准溶液滴定至终点,记录数据如表。则产品中乳酸亚铁晶体的纯度 为 (以质量分数表示,乳酸亚铁式量为 288)。 滴定 次数 0.100 0 mol/L Ce(SO4)2 标准液体积/mL 滴定前读数 滴定后读数 A 0.10 19.85 B 0.12 21.32 C 1.05 20.70 参考答案 1.C A.生铁是含碳量大于 2%的铁碳合金,生铁性能坚硬、耐磨、铸 造性好,但生铁脆,不能锻压,而熟铁含碳量在 0.02%以下,又叫锻铁、 纯铁,熟铁质地很软,塑性好,延展性好,可以拉成丝,强度和硬度均较 低,容易锻造和焊接,“炒则熟”,碳含量由于“炒”而变成碳氧化合 物,使得碳含量降低,A 选项正确;赤铜指纯铜,也称红铜、紫铜,由于 表面含有一层 Cu2O 而呈现红色,“倭铅”是锌的古称,黄铜是由铜和 锌所组成的合金,由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜,如果是由两种 以上的元素组成的多种合金就称为特殊黄铜,黄铜有较强的耐磨性能, 黄铜常被用于制造阀门、水管、空调内外机连接管和散热器等,B 选 项正确;凡石灰经火焚,火力到后,烧酥石性,生成 CaO,而“久置成粉” 主要生成 Ca(OH)2,进一步与 CO2 反应则会生成 CaCO3,C 选项错误;古代 制墨,多用松木烧出烟灰作原料,故名松烟墨,烟是动植物未燃烧尽而 生成的气化物,烟遇冷而凝固生成烟墨,烟墨有松烟墨和油烟墨之分, 松烟墨深重而不姿媚,油烟墨姿媚而不深重,松烟墨的特点是浓黑无 光,入水易化,“凡松烟造墨,入水久浸,以浮沉分清悫”,颗粒小的为 胶粒,大的形成悬浊液,D 选项正确。 2.D 10.6 g 乙苯的物质的量为 10 . 6 g 106 g / mol =0.1 mol,1 mol 乙苯分子中 含有 10 mol C—H 极性键,故 0.1 mol 乙苯中所含的极性共价键数目 为 1.0NA,A 选项正确;增加二氧化碳的浓度,可以使得反应正向进行, 进而提高苯乙烯的产率,B 选项正确;根据反应过程图可知,状态 1 到 状态 2,CO2 与 H+结合形成 HO— C * O,有氧氢键的形成,C 选项正确;标准 状况下,10.4 g 苯乙烯的物质的量为 10 . 4 g 104 g / mol =0.1 mol,1 个苯乙烯分 子中含有的电子总数为 8×6+8×1=56(个),则 0.1 mol 苯乙烯中所含 的电子数目为 5.6NA,D 选项错误。 3.B A 项,等浓度的 Na2CO3 和 NaHCO3 溶液中,C O3 2 -水解程度大于 HC O3 -, 溶液 pH 不同,Na2CO3 溶液的 pH 大于 NaHCO3 溶液,错误;B 项,溶液中阴 阳离子为 C O3 2 -、HC O3 -、OH-、H+和 Na+,实验前两溶液中离子种类完全 相同,正确;C 项,Na2CO3 和 CaCl2 1∶1 反应生成 CaCO3 沉淀,NaHCO3 与 CaCl2 发生反应:CaCl2+2NaHCO3 CaCO3↓+2NaCl+H2O+CO2↑,加入CaCl2 溶液后生成的沉淀不一样多,错误;D项,加入CaCl2溶液后,Na2CO3溶液 中反应的离子方程式是 C O3 2 -+Ca2+ CaCO3↓, NaHCO3 溶液中反应的离子方程式是 Ca2++2HC O3 - CaCO3↓+H2O+CO2↑, 错误。 4.B 葡萄糖作为人类重要能量来源,在人体组织里,葡萄糖在酶的催 化作用下缓慢氧化生成二氧化碳和水,同时释放能量,故 A 正确;油脂 是高级脂肪酸甘油酯,在一定条件下能发生水解,油脂的相对分子质 量较小,不是高分子化合物,故 B 不正确;生石灰与水反应生成碱,草 木灰溶液显碱性,蛋白质在碱性物质中能够发生变性,所以生石灰、草 木灰等可用于腌制松花蛋,故 C 正确;植物油是含较多不饱和脂肪酸 成分的甘油酯,分子中含有的碳碳双键能与酸性高锰酸钾溶液发生氧 化反应,使酸性高锰酸钾溶液褪色,故 D 正确。 5.D 根据题目信息均是前 20 号元素,Z 与 Q 同主族,Q 和 W 的简单离 子具有相同的电子层结构,又形成如图所示离子化合物,可知 Y 是碳 (C),X 是氢(H),Z 是氧(O),Q 是硫(S),W 是钾(K)。 WX 是 KH,是离子化合物,A 错误;同周期元素,原子序数越大,半径越小, 故原子半径关系为 W >Y>Z,B 错误;元素的非金属性越强,其最高价氧 化物对应的水化物的酸性就越强,根据氧化性 S>C,则最高价氧化物对 应的水化物的酸性:Q>Y,C 错误;Z 和 X、Y、Q、W 形成的二元化合物均 在两种及以上:H2O、H2O2,CO、CO2,SO2、SO3,K2O、K2O2,故 D 正确。 6.B 催化剂能够改变反应途径,不能改变反应物和生成物的能量,因 此不能改变反应的焓变,故 A 正确;催化剂能够改变化学反应速率,是 因为催化剂能够改变反应途径,降低反应的活化能,故 B 错误;在过渡 态中,氮气分子可能打开三键的全部或部分共价键,然后在催化剂表 面与氢原子形成中间产物,形成的中间产物中,氮原子可能连接 1 个 或 2 个氢原子,因此图中反应中间体 NxHy 中 y∶x 的数值为 1 或 2,即 y∶ x<3,故 C 正确;根据图示可知,中间体的 Fe 原子含有空轨道,在 S 原子、 N 原子上有孤对电子,Fe 与 S、N 之间以配位键连接,所以催化剂分子 中包含配位键,故 D 正确。 7.C 由结构简式可知该物质的分子式为 C4H3N2O2F,故 A 错误;该结构 中不含苯环,不属于芳香族化合物,故 B 错误;该结构中含有羟基和卤 素原子可发生取代反应,环中的双键结构可以与氢气加成,故 C 正确; 环是平面结构,羟基是平面结构,单键相连可以旋转,两平面不一定共 面,故 D 错误。 8.B Ag、Cu 合金废料在空气中熔炼得到 Ag 熔体,Ag 熔体冷凝成型得 到粗 Ag,粗 Ag 电解精炼得到 Ag;渣料中含有少量 Ag 和 CuO,向渣料中 加入稀硫酸,发生反应 CuO+H2SO4 CuSO4+H2O,过滤得到滤渣为 Ag,滤 液中含有 CuSO4; Al(OH)3 和 Cu(OH)2 开始分解的温度分别为 450 ℃和 80 ℃,向硫酸铜 溶液中加入硫酸铝和 NaOH 溶液,得到 Al(OH)3 和 Cu(OH)2,煮沸过程中 氢氧化铜分解生成 CuO,然后过滤得到固体 B 为 Al(OH)3 和 CuO,固体 B 在惰性气体氛围中煅烧得到 CuAlO2。电解精炼时,粗银作阳极、纯银 作阴极、电解液选可溶性银盐,阳极上银及比它活泼的金属溶解,阴极 上电解液中银离子得到电子被还原析出银,故 A 正确;流程中硫酸铜 溶液中加硫酸铝和稀 NaOH、未煮沸之前得 Cu(OH)2 和 Al(OH)3,根据 Al(OH)3 和 Cu(OH)2 开始分解的温度分别为 450 ℃和 80 ℃可知 B 为 Al(OH)3 和 CuO 在生成固体 B 的过程中,需控制 NaOH 的加入量,若 NaOH 过量,则因过量引起的反应为 Al(OH)3+OH- Al O2 -+2H2O,故 B 错误;滤 渣 B 为 Al(OH)3=CuO 的混合物,煅烧时铜化合价降低到+1 价,则发生氧 化还原反应,反应方程式为 4CuO+4Al(OH)3 4CuAlO2+O2↑+6H2O,故 C 正确;1.0 kg 银铜合金(铜的质量分数为 64%)中铜的物质的量为 1 000 . 0 g×64 % 64 g / mol =10.0 mol,则由铜元素守恒知最多可生成 10.0 mol CuAlO2,故 D 正确。 9.B 试管1中浓硫酸和铜在加热条件下反应生成SO2,生成的SO2 进入 试管 2 中与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,使得高锰酸钾溶液 褪色,试管 3 中 ZnS 与稀硫酸反应生成 H2S,2H2S+SO2 3S↓+2H2O,出现 淡黄色的硫单质固体,锥形瓶中的 NaOH 用于吸收 SO2,防止污染空气。 如果出现白色固体也应该是硫酸铜固体而不是其晶体,因为硫酸铜晶 体是蓝色的,A 选项错误;试管 2 中紫红色溶液由深变浅,直至褪色,说 明 SO2 与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,SO2 具有还原性,B 选项 正确;ZnS 与稀硫酸反应生成 H2S,2H2S+SO2 3S↓+2H2O,出现硫单质固 体,所以现象与解释均不正确,C 选项错误;若 NaHSO3 溶液显酸性,酚酞 溶液就会褪色,故不一定是 NaHSO3 溶液碱性小于 NaOH,D 选项错误。 10.D 由放电时总反应 2Zn + O2+4OH-+2H2O 2[Zn(OH)4] 2 -和装置图 可知,金属 Zn 为负极,放电时发生反应:Zn +4OH--2e- [Zn(OH)4] 2 -, 多孔炭为正极发生反应:O2+4e-+2H2O 4OH-,充电时总反应为 2[Zn(OH)4] 2 - 2Zn + O2↑+4OH-+2H2O,金属 Zn 为阴极,多孔炭为阳极。 放电时,负极反应为 Zn +4OH--2e- [Zn(OH)4] 2 -,A 项错误;正极反生 反应:O2+4e-+2H2O 4OH-,可知该隔膜为阴离子交换膜,允许 OH-通过,B 项错误;不论放电还是充电,电子不会流经电解质溶液,C 项错误;采用 多孔炭可提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电 极表面,D 项正确。 11.CD 液体加热时要加沸石或碎瓷片,防止溶液暴沸,如果加热一段 时间后发现忘记加沸石,应该采取停止加热,待溶液冷却后重新添加 沸石,故 A 错误;装置 B 是水分离器,作用是不断分离出水,提高乙酸丁 酯的产率,故 B 错误;装置 A 可以装配蒸馏装置的冷凝器,为增强冷凝 效果,冷凝水由 b 口进, a 口出,故 C 正确;饱和碳酸钠溶液可以降低 乙酸丁酯的溶解度,吸收正丁醇,除去乙酸,则乙酸丁酯中残留的乙酸 和正丁醇可用饱和碳酸钠溶液除去,故 D 正确。 12.D 浸取时发生 CuFeS2+3CuCl2 4CuCl+FeCl2+2S↓,过滤分离出 CuCl、S,加浓盐酸发生 CuCl(s)+2Cl-(aq) [CuCl3] 2 -(aq),过滤分离 出 S,加水使 CuCl(s)+2Cl-(aq) [CuCl3] 2 -(aq)逆向移动,抽滤、洗涤、 干燥得到 CuCl。由图中反应物、生成物结合原子守恒可知浸取中的 主要反应为 CuFeS2+3CuCl2 4CuCl+FeCl2+2S↓,故 A 错误;浸取所得 到的 FeCl2 溶液,与 Cu 不反应,不能用来腐蚀覆在绝缘板上的铜箔,故 B 错误;加水向离子浓度增大的方向移动,加水有利于 CuCl(s)+2Cl-(aq) [CuCl3] 2 -(aq)平衡逆向移动,析出 CuCl,Cl-浓度 减小,故 C 错误;CuCl 难溶于乙醇,在空气中易被氧化,则为提高产率 和纯度,可采用乙醇洗涤、真空干燥,故 D 正确。 13.CD A.反应物Ⅰ含有苯环,可发生加成反应,含有氯原子,可发生 取代反应(或水解反应),也可以发生氯原子的消去反应,错误;B.根据 原子守恒,该反应中同时生成 NaCl 等,则原子的利用率不是 100%,错 误;C.反应物Ⅱ中的两个 N—H 键的 N 原子连接不同的原子团,则两个 N—H 键的活性不同,正确;D.由结构简式可知生成物Ⅲ的分子式为 C22H24O2N5Cl,正确。 14.B A 项,由流程图可知,CO2+H2 在 Na Fe3O4 催化剂表面反应生成烯 烃,根据元素和原子守恒可知,其反应为 2CO2+6H2 CH2 CH2+4H2O, 错误;B 项,中间产物 Fe5C2 是无机物转化为有机物的中间产物,是转化 的关键,正确;C 项,催化剂 HZMS 5 的作用是加快反应速率,对平衡产 率没有影响,错误;D 项,由图分析 78%并不是表示 CO2 转化为汽油的转 化率,错误。 15.BC c(HS-)=c(H2S)时,Ka1(H2S)= ( H+ ) × ( HS -) ( H2S ) =c(H+)=10-6.9,数量级为 10-7,故 A 错误;c(HS-)=c(S2-)时,Ka2(H2S)= ( H + ) × ( S2 -) ( HS -) =c(H+)=10-13,NaHS 溶液中,Kh= W a1 ( H2S )= 10 - 14 10 - 6 . 9 =10-7.1> Ka2(H2S)=10-13,溶液呈碱性,说明 HS-水 解程度大于电离程度,则 c(S2-)c(H2S),则 ( HS -) ( H2S )>1、根据电荷守恒得 c(Na+)=c(HS-)+2c(S2-),所以 ( Na+ ) ( HS -) +2 ( S 2 -)=1,则 ( HS -) ( H2S )> ( Na+ ) ( HS -) +2 ( S 2 -),故C 正确;当加入 Na2S 沉降废水中的 Cu2+,溶液中 c(Cu2+)减小,Cu2+水解程 度较小,则溶液的 pH 增大,故 D 错误。 16.解析:用钛铁矿(主要成分为 FeTiO3,还含有少量 MgO、SiO2 等杂质) 来制备 Li4Ti5O12 和 LiFePO4,由制备流程可知,加盐酸过滤后的滤渣为 SiO2,滤液①中含 Mg2+、Fe2+、Ti4+,水解后过滤,沉淀为 TiO2·xH2O,与 双氧水、氨水反应 Ti 元素的化合价升高,生成(NH4)2Ti5O15,与 LiOH 反 应后过滤得到 Li2Ti5O15,再与碳酸锂高温反应生成 Li4Ti5 O12 ;水解后 的滤液②中含 Mg2+、Fe2+,双氧水可氧化 Fe2+为 Fe3+,在磷酸条件下反应 产 生 FePO4 沉 淀 , 过 滤 分 离 出 FePO4, 高 温 煅 烧 ② 中 发 生 2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑,以此来解答。 (1)“酸浸”后,钛主要以 TiOC l4 2 -形式存在,相应反应的离子方程式为 FeTiO3+4H++4Cl- Fe2++TiOC l4 2 -+2H2O。 (2)根据图示可知 40 ℃时 TiO2·xH2O 转化率最高,在低于 40 ℃,TiO2·xH2O 转化反应速率随温度升高而增加,当温度超过 40 ℃时,双氧水分解与氨气逸出导致 TiO2·xH2O 转化反应速率下降。 (3)加入盐酸酸浸;FeTiO3 反应产生 Fe2+ 、TiOC l4 2 - ,MgO 反应产生 Mg2+,SiO2 等杂质不溶于盐酸,过滤后的滤渣为 SiO2,滤液①中含 Mg2+、 Fe2+、TiOC l4 2 -,经水解后过滤,TiOC l4 2 -形成沉淀为 TiO2·xH2O,Mg2+、Fe2+ 仍然存在于滤液②中,所以“滤液②”中含有的金属离子是 Mg2+、Fe2+; 加入双氧水可将 Fe2+氧化为 Fe3+,Fe3+和磷酸反应形成 FePO4 沉淀,使 Fe3+恰好沉淀完全,即溶液中 c(Fe3+)=1.0×10-5 mol·L-1,由于 FePO4 的 Ksp=1.3×10-22,所以此时溶液中 c(P O4 3 -)= 1 . 3×10 - 22 1 . 0×10 - 5 mol·L-1=1.3×10-17 mol·L-1。 (4)“高温煅烧②”中由 FePO4 制备 LiFePO4 的化学方程式为 2FePO4+ Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑。 (5)Li2Ti5O15 中Ti的化合价为+4,Li的化合价为+1价,由化合价的代数 和为 0 可知,O 元素的负价代数和为 22,设过氧键的数目为 x,则 (x×2)×1+(15-x×2)×2=22,解得 x=4,即过氧键数目为 4。 (6)根据刀片电池正极材料的磷酸铁锂在充、放电时的局部放大示意 图可知:正极得到电子,发生还原反应,则正极的电极反应式是 Li(1-x)FePO4+ xLi++xe- LiFePO4。 答案:(1)FeTiO3+4H++4Cl- Fe2++TiOC l4 2 -+2H2O (2)温度过高时,由于双氧水分解与氨气逸出,Ti 元素浸出率下降 (3)Fe2+、Mg2+ 1.3×10-17mol·L -1 (4)2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑ (5)4 (6)Li(1-x)FePO4+xLi++xe- LiFePO4 17.解析:(1)铝的第三电离能>第二电离能>第一电离能,基态大于激 发态,A、C、D 属于基态、B 属于激发态,所以最外层电离出一个电子 所需能量最小的是 B。 (2)①根据乙酰氯分子的结构可知该物质中甲基上的 C 原子形成 4 个 σ键,价层电子对数为 4,为 sp3 杂化;另一个 C 原子形成 3 个σ键,1 个π键,所以价层电子对数为 3,为 sp2 杂化。 ②双键对单键的排斥力大于单键对单键的排斥力,所以乙酰氯分子中 ∠CCCl 小于 120°。 ③ AlCl4 -中心铝原子的价层电子对数为 4+ 3+1 - 1×4 2 =4,不含孤电子对,所 以为正四面体形。 (3)根据氯化铝二聚分子的结构可知每个铝原子与 4 个氯原子形成 4 个σ键,由于铝原子最外层只有 3 个电子,所以其中一个为配位键,由 铝提供空轨道,氯原子提供孤电子对,所以 Al2Cl6 的结构式为 。 (4)①A 为原点,C 为(1,1,1),B 为右面面心,所以 B 的坐标为(1, 1 2 , 1 2 )。 ②根据均摊法,该晶胞中 Cu 原子的个数为 8× 1 8 +6× 1 2 +12× 1 4 +1=8,Mn 原子的个数为 4,Al 原子的个数为 4,所以该合金的化学式为 AlMnCu2。 ③根据截面图结合几何知识可知[2r(Cu)+2r(Al)]为体对角线的一半, 设晶胞的棱长为 a,则有 3 a=2[2r(Cu)+2r(Al)]=4×(127+143) pm, 所以 a= 270×4 3 pm;根据晶胞结构可知铜原子之间的最短核间距为棱长 的一半,即 1 2 a=180 3 pm 或 540 3 pm 或 311.76 pm。 ④晶胞的质量 m= 27×4+55×4+64×8 A g,晶胞的体积 V=a3=( 270×4 3 )3 pm3=( 270×4 3 ×10-10)3 cm3,所以晶胞的密度ρ = = 27×4+55×4+64×8 A g( 270×4 3 ×10 - 10 ) 3 cm 3 = ( 27+55+64×2 ) ×4( 360 3 ) 3 ×10 - 30 A g·cm-3。 答案:(1)B (2)①sp3、sp2 ②< 双键对单键的排斥力大于单键对单 键的排斥力 ③正四面体形 (3) (4)①(1, 1 2 , 1 2 ) ②AlMnCu2 ③180 3 或 540 3 或 311.76 ④ ( 27+55+64×2 ) ×4( 360 3 ) 3 ×10 - 30 A 18.解析:(1)①ⅰ.CH4(g)+2O2(g) 2H2O(g)+CO2(g) ΔH=-802 kJ·mol-1, ⅱ.S(g)+O2(g) SO2(g) ΔH=-577 kJ·mol-1 将方程式ⅰ-2×ⅱ得 CH4(g)+2SO2(g) 2S(g)+2H2O(g)+CO2(g) Δ H=-802 kJ·mol-1-2×(-577 kJ·mol-1)=+352 kJ·mol-1; ②开始时 c(CO2)= 4mol 2 L =2 mol·L-1、c(H2)= 6mol 2 L =3 mol·L-1,达到平衡时 氢气的转化率为 50%,则反应 c(H2)=3 mol·L-1×50%=1.5 mol·L-1, 可逆反应 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) 开始(mol·L-1) 2 3 0 0 反应(mol·L-1) 0.5 1.5 0.5 0.5 平衡(mol·L-1) 1.5 1.5 0.5 0.5 化学平衡常数 K= ( CH3OH )· ( H2O ) ( CO2 )· 3 ( H2 ) = 0 . 5×0 . 5 1 . 5× ( 1 . 5 ) 3 ≈0.05; ③CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0,反应Ⅰ是恒温恒容容器, Ⅱ为绝热恒容容器,反应是放热反应,表中反应Ⅰ、Ⅱ若恒温恒容达到 相同平衡状态,Ⅱ为逆向绝热恒容,温度降低,平衡正向进行,平衡常 数增大,甲醇浓度增大。 (2)升高温度平衡逆向移动,反应物的质量分数增大、生成物的质量分 数减小,则 a、c 为反应物而 b、d 为生成物,质量增大较多的是二氧化 碳、增大较少的是氢气,质量减少较多的是水、减少较少的是乙烯, 所以 b 表示 H2O、c 表示 H2。 (3)25 ℃时 2.0 mol·L-1 的氨水 中,c(N H4 + )= b × = 1 . 8 × 10 - 5 × 2 . 0 mol·L-1=6×10-3 mol·L-1, NH3·H2O 的电离度α=已电离的溶质分子数 原有溶质的分子总数×100%= 6×10 - 3 2 . 0 ×100%=0.3%;将含 SO2 的烟气通入该氨水中,当溶液显中性时,溶液中 c(H+)=c(OH-)=10-7 mol·L-1,溶液中的 ( SO3 2 -) ( HSO3 -)= ( SO3 2 -) ( HSO3 -)× ( H + ) ( H+ )= a2 ( H + )= 6 . 2×10 - 8 10 - 7 =0.62。 答案:(1)①CH4(g)+2SO2(g) 2S(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=+352 kJ·mol-1 ②0.05 ③< < (2)H2O H2 (3)0.3% 0.62 19.解析:由 PBT 结构简式为 与 D 的结构简 式 逆推 C 的结构简式为 HOCH2CH2CH2CH2OH,由 C 的结构简式可判断 1,3 丁二烯(CH2 CHCH CH2)与 Cl2 发生 1,4 加成生成 A,A 的结构简式 为 ,A 与 H2 加成生成 B,B 的结构简式为 ,B 与 NaOH 水溶液共热生成 C,据此解答。 (1)A 的结构简式为 ,该结构中含有碳碳双键、氯原子官 能团,C 的结构简式为 HOCH2CH2CH2CH2OH,含羟基的最长碳链为 4 个,在 1,4 号的碳上各连一个羟基,系统命名为 1,4 丁二醇。 (2)①的反应是 CH2 CHCH CH2 与 Cl2 发生 1,4 加成生成 , 反应类型为加成反应。 (3)因为乙烯是平面型结构,连在碳碳双键上的原子均可共面,由 1,3 丁二烯结构 CH2 CHCH CH2 可知,H 原子全连在碳碳双键的碳上,4 个碳 原子与 6 个氢原子均可共面,则 1,3 丁二烯分子中最多有 10 个原子共 面,1,3 丁二烯与苯乙烯发生 1∶1 加聚可合成丁苯橡胶,反应方程式 为 n CH2 CHCH CH2+n ,则丁苯橡胶 的结构简式为 。 (4)反应③的化学方程式为 +2NaOH HOCH2CH2CH2CH2OH+2NaCl,反应④的化学方程式为 n +nHOCH2CH2CH2CH2OH +(2n-1)H2O。 (5)D的结构简式为 ,分子式为C8H6O4,与D同分异构体满足①能发 生水解反应,要含有酯基,②遇饱和 FeCl3 溶液显色,要含有酚羟基,③ 1 mol 该同分异构体能与足量银氨溶液反应生成 4 mol Ag,要含有二 个醛基,同时满足上述条件可推知该结构中含有一个苯环,一个酚羟 基,一个醛基,一个甲酸酯基,任意确定两个基团邻、间、对三种结构, 再接余下一个基团,结构简式分别为 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ,共 10 种。 (6)乙烯和对苯二甲酸为起始原料制备聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维 ( PET ),由 CH2 CH2 与 Cl2 发生加成反应生成 ,其与 NaOH 水溶液 共热,生成 ;乙二醇与 发生缩聚反应生成 PET,结构简式为 。故合成路线为 CH2 CH2 。 答案:(1)碳碳双键、氯原子 1,4 丁二醇 (2)加成反应 (3)10 (4) +2NaOH HOCH2CH2CH2CH2OH+2NaCl n +n HOCH2CH2CH2CH2OH +(2n-1)H2O (5)10 (6)CH2 CH2 20.解析:Ⅰ.(1)由图可知,B 的名称是蒸馏烧瓶。 (2)①清洗仪器,检查装置气密性的方法是:在 D 处导管末端套上夹止 水夹的橡胶管,在 A 中加入水,分别打开活塞 K1 和 K3、关闭活塞 K2,或 刚好相反,若观察到 A 中液面下降到一定程度保持稳定,则气密性良 好;②倒掉 A 中的水加入盐酸,在 B 中加入铁粉、C 中加入 NH4HCO3 溶液。 关闭活塞 K2,打开活塞 K3;滴入足量盐酸后,关闭活塞 K1,开动搅拌器, 反应一段时间后关闭活塞 K3,打开活塞 K2,C 中发生反应的离子方程式 为 Fe2++2HC O3 - FeCO3↓+CO2↑+H2O。 Ⅱ.加入少量铁粉的作用是防止亚铁离子被氧化。从所得溶液中获得 乳酸亚铁晶体所需的实验操作是:隔绝空气低温蒸发,冷却结晶,过滤、 洗涤、干燥。 Ⅲ.(1)乳酸根中含有羟基,可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,导致消耗 高锰酸钾增多,而计算中按亚铁离子被氧化,故计算所得乳酸亚铁的 质量偏大,产品中乳酸亚铁的质量分数会大于 100%。 (2)由表中数据可知,A 消耗 19.75 mL、B 消耗 21.2 mL、C 消耗 19.65 mL,B 数据舍弃,消耗标准液的体积为 19 . 75 mL+19 . 65 mL 2 =19.7 mL,由 Ce4++Fe2+ Ce3++Fe3+,可知 25 mL 溶液中 n(Fe2+)=n(Ce4+)=0.100 0 mol/L×0.019 7 L=0.001 97 mol,故 250 mL 含有 n(Fe2+)=0.001 97 mol× 250 25 =0.019 7 mol,产品中乳酸亚铁晶体的纯度为 0 . 019 7mol×288 g / mol 5 . 760 g ×100%=98.5%。 答案:Ⅰ.(1)蒸馏烧瓶 (2)①K3 K2 A 中液面下降到一定程度保持稳定 ②K3 K2 Fe2++2HC O3 - FeCO3↓+CO2↑+H2O Ⅱ.防止亚铁离子被氧化 过滤、洗涤 Ⅲ.(1)乳酸根中含有羟基,可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,导致消耗 高锰酸钾增多 (2)98.5%