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- 2021-08-23 发布
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密云区2019-2020学年第二学期高三第一次阶段性测试
化学试卷
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Fe-56 Cu-64
第一部分
本部分共14题,每题3分,共42分。在每题列出的四个选项中,选出最符合题目要求的一项。
1.下列用品在应用过程中涉及物质氧化性的是( )
A.铁红用作颜料
B.84消毒液杀菌
C.纯碱去污
D.洁厕灵除水垢
用品
主要成分
Fe2O3
NaClO
Na2CO3
HCl
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.Fe2O3为红棕色粉末,铁红用作颜料利用了其物理性质,故A不符合题意;
B.NaClO具有强氧化性,84消毒液杀菌利用了其强氧化性,故B符合题意;
C.纯碱去油污,利用了Na2CO3水溶液显碱性的性质,故C不符合题意;
D.洁厕灵除水垢利用了HCl溶液的酸性,故D不符合题意;
故答案选B。
2.化学与生活密切相关,下列有关说法不正确的是( )
A. 在海轮外壳镶嵌锌块能减缓轮船的腐蚀
B. 燃煤中加入CaO可以减少温室气体的排放
C. 加热能杀死新型冠状病毒是因为蛋白质受热变性
D. 医用消毒酒精中乙醇的浓度(体积分数)为75%
【答案】B
【解析】
【详解】A.Zn、Fe、海水形成原电池中,Zn比Fe活泼作负极,Fe作正极,发生得电子的还原反应得到保护,该方法为牺牲阳极的阴极保护法,故A正确;
B.燃煤中加入CaO可吸收二氧化硫,减少酸雨的发生,不能减少温室气体的排放,故B错误;
C.加热可使蛋白质发生变性,则加热能杀死新型冠状病毒是因为蛋白质受热变性,故C正确;
D.75%的酒精可用于杀菌消毒,杀毒效果好,对人体危害最小,浓度太大易在细胞壁上形成一层膜阻止酒精渗入,浓度太小杀菌效果差,故D正确;
故答案选B。
3.能用离子方程式2H++CO32-=CO2↑+H2O表示的是( )
A. NaHSO4和Na2CO3 B. H2SO4和BaCO3
C. CH3COOH和Na2CO3 D. HCl和NaHCO3
【答案】A
【解析】
【分析】
离子方程式2H++CO32-=CO2↑+H2O说明强酸与可溶性碳酸盐反应,生成的盐也是可溶性的盐,据此分析解答。
【详解】A.硫酸氢钠完全电离出氢离子、钠离子、硫酸根离子,两种物质反应实质是氢离子与碳酸根离子反应生成水和二氧化碳,其离子方程式为2H++CO32-=CO2↑+H2O,故A正确;
B.碳酸钡为沉淀,不能拆,保留化学式,故B错误;
C.醋酸为弱酸,应保留化学式,故C错误;
D.碳酸氢钠电离出是HCO3−而不是CO32−,故D错误;
故答案选A。
【点睛】本题需要根据离子方程式书写规则来分析解答,注意难溶物、气体、沉淀、弱电解质、单质等物质都要写化学式,为易错点。
4.设NA为阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A. 1mol氨基(-NH2)含有电子数目为10NA
B. 2gH218O中所含中子、电子数目均为NA
C. pH=1的H2SO4溶液10L,含H+的数目为2NA
D. 电解精炼铜时,若阳极质量减少64g,则阳极失去的电子数为2NA
【答案】B
【解析】
【详解】A.氨基是取代基,属于中性原子团,结合微粒计算电子数=1mol×9×NA=9NA,故A错误;
B.H218O的摩尔质量均为20g/mol,2gH218O的物质的量为0.1mol,分子中含有的中子数、电子数均为10个,则0.1mol混合物中含有的中子数、电子数均为NA个,故B正确;
C.pH=1的H2SO4溶液中,由pH=−lgc(H+)=1,H2SO4溶液c(H+)=0.1mol/L,10L溶液n(H+)=1mol,所含H+数目为NA,故C错误;
D.电解法精炼铜,粗铜含有杂质金属,阳极先是锌、铁、、镍失电子,然后才是铜失电子,当阳极质量减少 64g 时,阳极失去的电子数不是2NA,故D错误;
故答案选B。
5.下列解释事实的方程式不正确的是( )
A. 硫酸铜溶液中加入氢氧化钡溶液:Ba2++SO42-=BaSO4↓
B. 硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
C. 向NaHCO3溶液中加入NaOH溶液:HCO3-+OH-=CO32-+H2O
D. 向AgCl悬浊液中加入Na2S溶液:2AgCl+S2-=Ag2S+2Cl-
【答案】A
【解析】
【详解】A.硫酸铜溶液中加入氢氧化钡溶液的离子反应为Cu2++2OH−+Ba2++SO42−=BaSO4↓+Cu(OH)2↓,故A错误;
B.硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液,发生氧化还原反应,则离子反应为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,故B正确;
C.碳酸氢钠与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水,反应的离子方程式为:HCO3−+OH−=CO32−+H2O,故C正确;
D.向AgCl悬浊液中滴加Na2S溶液,白色沉淀变成黑色,发生沉淀的转化,反应的离子反应为:2AgCl+S2−=Ag2S+2Cl−,故D正确;
故答案选A。
6.下列颜色变化与氧化还原反应有关的是( )
A. 氨气遇到HCl气体后产生白烟
B. 品红溶液通入SO2气体后褪色
C. 湿润的淀粉碘化钾试纸遇Cl2变蓝
D. 在无色火焰上灼烧NaCl火焰呈黄色
【答案】C
【解析】
【详解】A.氨气遇到HCl气体后生成氯化铵,没有发生化合价的变化,与氧化还原反应无关,故A不符合题意;
B.品红溶液通入SO2气体后发生化合反应使溶液的红色褪去,没有发生化合价的变化,与氧化还原反应无关,故B不符合题意;
C.Cl2与碘化钾发生氧化还原反应生成I2,I2使淀粉变蓝,故C符合题意;
D.焰色反应与电子的跃迁有关,为物理变化,故D不符合题意;
故答案选C。
7.已知: ΔH=-akJ/mol
下列说法中正确的是( )
A. 顺-2-丁烯比反-2-丁烯稳定
B. 顺-2-丁烯分子比反-2-丁烯分子能量低
C. 高温有利于生成顺-2-丁烯
D. 等物质的量的顺-2-丁烯和反-2-丁烯分别与足量氢气反应,放出的热量相等
【答案】C
【解析】
【详解】A.反应可知是放热反应,顺−2−丁烯能量高于反−2−丁烯的能量,所以反−2−丁烯稳定,故A错误;
B.反应可知是放热反应,顺−2−丁烯能量高于反−2−丁烯的能量,故B错误;
C.温度升高平衡向吸热反应方向进行,所以平衡逆向进行,有利于生成顺−2−丁烯,故C正确;
D.顺−2−丁烯能量高于反−2−丁烯的能量,等物质的量的顺−2−丁烯和反−2−丁烯分别与足量氢气反应,放出的热量不相等,故D错误;
故答案选C。
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. NaCl(aq)Cl2(g)FeCl2(s)
B. S(s)SO3(g)H2SO4(aq)
C. MgCl2(aq)Mg(OH)2(s)Mg(s)
D. N2(g)NH3(g)NaHCO3(s)
【答案】D
【解析】
【详解】A.铁与氯气反应生成氯化铁,而不是氯化亚铁,所以Cl2(g)FeCl2(s)转化不能实现,故A错误;
B.硫在氧气中点燃只能生成二氧化硫,而不是三氧化硫,故B错误;
C.氯化镁与石灰乳反应生成氢氧化镁,氢氧化镁受热分解生成氧化镁,所以Mg(OH)2(s)Mg(s)转化不能实现,故C错误;
D.氨气、二氧化碳和氯化钠反应生成碳酸氢钠,为侯氏制碱法的反应原理,故D正确;
故答案选D。
9.下列说法正确的是
A. 乙二醇和丙三醇互为同系物
B. 室温下,在水中的溶解度:乙醇>苯酚>乙酸乙酯
C. 分子式为C7H8O且属于酚类物质的同分异构体有4种
D. 甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明甲基使苯环变活泼
【答案】B
【解析】
【详解】A.乙二醇含有2个羟基,丙三醇含有3个羟基,结构不同,二者不是同系物,A错误;
B.室温下,乙醇可与水以任意比例互溶,苯酚在水中的溶解度不大,乙酸乙酯不溶于水,故在水中的溶解度:乙醇>苯酚>乙酸乙酯,B正确;
C.分子式为C7H8O且属于酚类物质的同分异构体有邻甲基苯酚、间甲基苯酚和对甲基苯酚共3种,C错误;
D.甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色而被氧化为苯甲酸,说明苯环影响了甲基,使甲基变活泼,
D错误;
故答案选B。
10.X、Y、Z为短周期非金属元素,其相关性质如下,下列叙述正确的是( )
元素
X
Y
Z
单质与H2反应条件
暗处爆炸
光照
高温、高压、催化剂
常温下氢化物水溶液的pH
小于7
小于7
大于7
A. Y的含氧酸均为强酸
B. 最外层电子数Z>Y
C. 气态氢化物的稳定性Y>X
D. Y与Z二者氢化物反应的产物含离子键
【答案】D
【解析】
【分析】
X、Y、Z为短周期非金属元素,X单质与氢气在暗处爆炸,得到的氢化物水溶液pH小于7,则X为F元素;Y单质与氢气在光照条件下反应,得到的氢化物水溶液pH小于7,则Y为Cl元素;Z单质与氢气在高温、高压、催化剂条件下反应,得到的氢化物水溶液pH大于7,则Z为N元素。
【详解】X、Y、Z为短周期非金属元素,X单质与氢气在暗处爆炸,得到的氢化物水溶液pH小于7,则X为F元素;Y单质与氢气在光照条件下反应,得到的氢化物水溶液pH小于7,则Y为Cl元素;Z单质与氢气在高温、高压、催化剂条件下反应,得到的氢化物水溶液pH大于7,则Z为N元素;
A.Y为氯元素,含氧酸中HClO为弱酸,故A错误;
B.Z为N元素,原子最外层电子数为5,Y为Cl元素,原子最外层电子数为7,故最外层电子数Y>Z,故B错误;
C.非金属性F>Cl,故HCl的稳定性比HF弱,故C错误;
D.氯化氢与氨气反应生成的氯化铵中含有离子键,故D正确;
故答案选D。
【点睛】本题关键是根据反应条件及氢化物水溶液的pH判断X、Y、Z元素种类,然后根据元素性质进行分析和判断。
11.利用如图实验装置进行相关实验,能得出相应实验结论的是( )
a
b
c
实验结论
A
浓醋酸
CaCO3
C6H5ONa溶液
酸性:碳酸>苯酚
B
Br2的苯溶液
铁屑
AgNO3溶液
苯和液溴发生取代反应
C
浓盐酸
酸性KMnO4溶液
碘化钾溶液
氧化性:Cl2>I2
D
饱和食盐水
电石
酸性KMnO4溶液
乙炔具有还原性
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.浓醋酸具有挥发性,酸性大于苯酚,因此,挥发出的醋酸也能与苯酚钠反应得到苯酚,不能证明碳酸的酸性大于苯酚,故A错误;
B.溴离子与银离子反应生成浅黄色沉淀;由于溴易挥发,挥发出的溴和水反应也能生成氢溴酸,从而影响苯和溴反应生成的溴化氢,所以无法得出相应结论,故B错误;
C.浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯气,氯气能置换碘化钾中碘单质,可比较氧化性,故C正确;
D
.电石不纯,与水反应生成乙炔的同时也生成硫化氢、磷化氢等,都可与高锰酸钾溶液反应,应先除杂,故D错误;
故答案选C。
12.常温下,向20.00mL0.1000mol·L-1的醋酸溶液中逐滴加入0.1000mol·L-1的NaOH溶液,pH随NaOH溶液体积的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 在滴定过程中,c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
B. pH=5时,c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)
C. pH=7时,消耗NaOH溶液的体积小于20.00mL
D. 在滴定过程中,随NaOH溶液滴加c(CH3COO-)持续增大
【答案】D
【解析】
【分析】
A.反应后的溶液一定满足电荷守恒,根据电荷守恒分析;
B.pH=5时,溶液呈酸性,则c(H+)>c(OH−),结合电荷守恒判断;
C.如果消耗NaOH溶液的体积20.00mL,两者恰好完全反应生成醋酸钠,溶液呈碱性,若为中性,则加入的氢氧化钠溶液体积小于20.00mL;
D.由于CH3COOH的物质的量是定值,故c(CH3COO-)不可能持续增大。
【详解】A.在反应过程中,一定满足电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-),故A正确;
B.pH=5的溶液呈酸性,则c(H+)>c(OH-),根据电荷守恒可知:c(CH3COO-)>c(Na+),则溶液中离子浓度的大小为:c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-),故B正确;
C.如果消耗NaOH溶液的体积20.00mL,两者恰好完全反应生成醋酸钠,溶液呈碱性,若为中性,则加入的氢氧化钠溶液体积小于20.00mL,故C正确;
D.由于CH3COOH的物质的量是定值,故随NaOH溶液滴加,溶液体积的增大,c(CH3COO-)不可能持续增大,故D错误;
故答案选D
【点睛】
本题明确各点对应溶质组成为解答关键,注意应用电荷守恒、物料守恒及盐的水解原理判断离子浓度的大小。
13.乌洛托品在医药、染料等工业中有广泛应用,其结构式如图所示。将氨水与甲醛水溶液混合蒸发可制得乌洛托品。若原料完全反应生成乌洛托品,则氨与甲醛的物质的量之比为( )
A. 1:1 B. 2:1 C. 2:3 D. 3:2
【答案】C
【解析】
【分析】
将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品,若原料完全反应生成乌洛托品,每个乌洛托品分子中含有6个C原子、4个N原子,根据C原子、N原子守恒判断氨与甲醛的物质的量之比。
【详解】将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品,若原料完全反应生成乌洛托品,每个乌洛托品分子中含有6个C原子、4个N原子,每个甲醛分子中含有1个C原子、每个氨气分子中含有1个N原子,根据C原子、N原子守恒知,要形成一个乌洛托品分子需要6个甲醛分子、4个氨气分子,则需要氨气和甲醛分子个数之比=4:6=2:3,根据N=nNA知,分子数之比等于物质的量之比,所以氨与甲醛的物质的量之比2:3,故答案选C。
14.下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论正确的是( )
①
②
③
A. 由①中的红棕色气体,可推知反应还有氧气产生
B. 红棕色气体表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C. 由③可说明浓硝酸具有挥发性和强氧化性
D. ③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由①中的红棕色气体可知,该气体为NO2,由此可以推知:HNO3中+5价的N降低到+4价,发生还原反应,那么只有氧元素的化合价由-2价升高到0价,发生氧化反应,产生了氧气,故A正确;
B.浓硝酸与木炭加热时发生氧化还原反应,木炭被浓硝酸氧化生成二氧化碳,浓硝酸被还原成二氧化氮,二氧化氮气体为红棕色气体,但硝酸化学性质不稳定,见光或受热能分解,也会生成红棕色的二氧化氮气体,故B错误;
C.根据实验③,浓硝酸没有与木炭直接接触,若红棕色气体是硝酸分解生成的,那说明浓硝酸有挥发性,先挥发然后受热分解,若红棕色气体是木炭和浓硝酸反应生成的,也证明浓硝酸有挥发性,其次,无论红棕色气体是浓硝酸直接受热分解得到的,还是与木炭反应生成的,二氧化氮都是还原产物,可说明浓硝酸具有挥发性和强氧化性,故C正确;
D.③中红热的木炭在空气中也能生成二氧化碳,所以检测到二氧化碳并不能说明是木炭与浓硝酸发生了反应,故D错误;
故答案选AC。
第二部分
本部分共5题,共58分。
15.氨是一种重要的化工产品,是氮肥工业及制造硝酸的原料。
(1)写出实验室制取氨气的化学方程式_____。
(2)工业上合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
过程中能量变化如图所示。
①该反应是_____反应。(填“放热”或“吸热”)
②在反应体系中加入催化剂,E2会_____。(填“增大”或“减小”或“不变”)
③若要增大NH3产率,可采取的措施有_____。(填字母)
a.升高温度 b.增大压强 c.不断分离出NH3
(3)利用如图所示装置探究NH3能否被NO2氧化。
①C装置中制取NO2反应的离子方程式是_____。
②某同学认为NH3能被NO2氧化,且全部生成无毒物质,预期观察到B装置中红棕色消失。下表为不同时间下观察到的现象。
时间
1分钟
2分钟
3分钟
现象
红棕色未消失
红棕色未消失
红棕色未消失
请分析没有达到预期现象可能的原因(任写两条)_____、_____。
【答案】 (1). 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O (2). 放热 (3). 减小 (4). bc (5). Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O (6). NO2氧化性较弱,不能将NH3氧化 (7). 在此条件下,NH3的转化率极低
【解析】
【分析】
(1)实验室制取氨气的原理是利用固体氯化铵和氢氧化钙加热反应生成;
(2)①根据图示反应物和生成物能量的相对大小进行判断;
②催化剂降低化学反应的活化能;
③从化学平衡移动的角度进行分析;
(3)①铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,根据离子方程式书写规则书写;
②实验过程中,未能观察到C
装置中的预期现象,说明二氧化氮反应的量很少,可能是反应速率降低,或者二氧化氮的转化率较低。
【详解】(1)实验室制取氨气的原理是利用固体氯化铵和氢氧化钙加热反应生成,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;
(2)①由图示可知,生成物能量低于反应物的能量,故该反应放热;
②加入催化剂会降低反应的活化能,导致E2减小;
③a.由图示可知,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,NH3产率降低,故不选;
b.该反应的正反应为气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,NH3产率增大,可选;
c.不断分离出NH3,会促使反应正向进行,NH3产率增大,故选;
故答案选bc。
(3)①浓硝酸和铜反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,离子方程式为:Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O;
②造成未能观察到C装置中的预期现象可能原因是:NO2氧化性较弱,不能将NH3氧化;在此条件下,NH3的转化率极低;反应速率慢;通入的 NO2过量等。
16.以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2,少量FeS2和金属硫酸盐)为原料,生产Al(OH)3并获得Fe3O4的部分工艺流程如图:
(1)焙烧过程均会产生SO2,用于吸收SO2的试剂可以是______。
(2)添加1%CaO和不添加CaO的矿粉焙烧,其硫去除率随温度变化曲线如图所示。
已知:多数金属硫酸盐分解温度都高于600℃
硫去除率=(1−)×100%
①500℃焙烧(不添加CaO的矿粉)时,去除的硫元素主要来源于______。
②700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低的主要原因是______。
(3)向含大量AlO2-的滤液中通入过量CO2,得到Al(OH)3白色沉淀,发生该反应的离子方程式为______。
(4)FeS2与滤渣中Fe2O3在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,理论上1molFeS2完全参与反应生成Fe3O4的物质的量为______mol。
【答案】 (1). NaOH溶液、Na2SO3溶液 (2). FeS2 (3). 硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中 (4). AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- (5). 11
【解析】
【分析】
高硫铝土矿生产Al(OH)3并获得Fe3O4,由流程可知,矿粉中通入空气、加入氧化钙焙烧,其中氧化钙和二氧化硫反应生成亚硫酸钙,和二氧化硅反应生成硅酸钙,加入氢氧化钠溶液碱浸其中氧化铝溶解生成偏铝酸钠溶液,过滤得到滤液为偏铝酸钠溶液,焙烧时Fe2O3与FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,滤液与足量二氧化碳反应生成氢氧化铝,以此来解答。
【详解】(1)吸收过量SO2可以用NaOH溶液或Na2SO3溶液;
(2)①不添加CaO的矿粉中S元素来源是FeS2和金属硫酸盐,多数金属硫酸盐的分解温度都高于600℃,所以可判断焙烧过程中S元素主要来源是FeS2;
②700℃焙烧时,添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低,考虑加入CaO可能使S转化为CaSO4,形成的硫酸盐分解温度较高,所以会导致S的脱除率降低;
(3)向含AlO2-的滤液中通入过量CO2,得到Al(OH)3和HCO3-,离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-
(4)FeS2与滤渣中Fe2O3在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4和SO2,设有xmolFe2O3和ymolFeS2完全参加反应,根据电子得失守恒:2x×(3−)=2y×5+y×(−2),解得=16,所以理论上完全反应消耗的n(FeS2):n(Fe2O3)=1:16,若1molFeS2完全参与反应,消耗n(Fe2O3)=16mol,根据铁元素守恒,生成的Fe3O4的物质的量为11mol。
【点睛】本题(4)计算时注意跟据得失电子守恒计算出n(FeS2):n(Fe2O3),根据元素守恒得出生成的Fe3O4的物质的量。
17.化合物H是一种光电材料中间体。由芳香化合物A制备H的一种合成路线如图:
已知:①RCHO+CH3CHORCH=CHCHO+H2O
②
回答下列问题:
(1)A的官能团名称是_____。
(2)试剂a是_____。
(3)D结构简式为_____。
(4)由E生成F的化学方程式为_____。
(5)G为甲苯的同分异构体,其结构简式为_____。
(6)如图是以环戊烷为原料制备化合物的流程。M→N的化学方程式是_____。
【答案】 (1). 醛基 (2). 新制的氢氧化铜 (3). (4). +CH3CH2OH+H2O (5). (6). +NaOH+NaCl+H2O
【解析】
【分析】
芳香族化合物A与乙醛发生信息①中的反应生成B,A含有醛基,反应中脱去1分子水,由原子守恒可知A的分子式,C9H8O+H2O−C2H4O=C7H6O,故A为,则B为,B发生氧化反应、酸化得到C为,C与溴发生加成反应得到D为,D发生消去反应、酸化得到E为,E与乙醇发生酯化反应生成F为,结合信息②中的加成反应、H的结构简式,可推知G为。
【详解】(1)由分析可知,A的结构简式为:,所含官能团为醛基;
(2)由分析可知,B为,B发生氧化反应、酸化得到C为,可以氧化醛基的试剂为新制的氢氧化铜,故a为新制的氢氧化铜;
(3)由分析可知,D结构简式为;
(4)E与乙醇发生酯化反应生成F为,化学方程式为:+CH3CH2OH+H2O;
(5)G为甲苯的同分异构体,故分子式为C7H8,结合信息②中的加成反应、H的结构简式,可推知G为;
(6)由可知,N为,则需要环戊烷通过反应形成碳碳双键,故环戊烷与Cl2发生取代反应生成M为,然后与NaOH醇溶液发生消去反应生成N,化学方程式为:+NaOH+NaCl+H2O。
【点睛】本题关键是确定A的结构,结合反应条件顺推各物质,(6)中根据题目中的合成路线图反推N的结构简式,然后根据已知试剂推断可能发生的化学反应。
18.CO2是地球上取之不尽用之不竭的碳源,将CO2应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。
(1)由CO2转化为羧酸是CO2资源化利用的重要方法。
I.在催化作用下由CO2和CH4转化为CH3COOH的反应历程示意图如图。
①在合成CH3COOH的反应历程中,下列有关说法正确的是_____。(填字母)
a.该催化剂使反应的平衡常数增大
b.CH4→CH3COOH过程中,有C—H键发生断裂
c.由X→Y过程中放出能量并形成了C—C键
②该条件下由CO2和CH4合成CH3COOH的化学方程式为_____。
II.电解法转化CO2制HCOOH的原理如图。
①写出阴极CO2还原为HCOO-的电极反应式:_____。
②电解一段时间后,阳极区的KHCO3溶液浓度降低,其原因是_____。
(2)由CO2合成甲醇是CO2资源化利用的重要方法。研究表明在催化剂作用下CO2和H2可发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH
①有利于提高合成CH3OH反应中CO2的平衡转化率的措施有_____。(填字母)
a.使用催化剂 b.加压 c.增大初始投料比
②研究温度对于甲醇产率的影响。在210℃~290℃保持原料气中CO2和H2的投料比不变,得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如图所示。ΔH____0(填“>”或“<”),其依据是____。
【答案】 (1). bc (2). CH4+CO2CH3COOH (3). 2CO2+HCO3-+2e-=HCOO-+CO32- (4). 阳极产生O2,c(H+)增大,c(HCO3-)降低;K+部分进入阴极 (5). b (6). < (7). 温度升高,甲醇的平衡产率降低
【解析】
【分析】
(1)Ⅰ.①根据合成示意图进行判断;
②由图示写出由CO2和CH4合成CH3COOH的化学方程式;
Ⅱ.①根据图示分析,阴极CO2得电子,写出CO2还原为HCOO-的电极反应式;
②根据电解池反应原理分析;
(2)①根据平衡转化率影响因素方面分析;
②根据图像得甲醇的平衡产率随着温度的升高的变化趋势。
【详解】(1)Ⅰ.①a.催化剂只能改变化学反应速率,不能改变反应的平衡常数,故a错误;
b.由图中变化可知甲烷在催化剂作用下选择性活化,甲烷分子中碳原子会与催化剂形成新的共价键,必有C-H键发生断裂,故b正确;
c.X→Y的焓值降低,说明为放热过程,由CH4→CH3COOH有C-C键形成,故c正确;
故答案选bc;
②由图示可知,由CO2和CH4合成CH3COOH的化学方程式为CH4+CO2CH3COOH;
Ⅱ.①阴极得电子,CO2还原为HCOO-的电极反应式为:2CO2+HCO3-+2e-=HCOO-+CO32-;
②阳极H2O失电子产生O2,c(H+)增大,碳酸氢根离子与氢离子反应,所以c(HCO3-)降低,K+部分进入阴极,导致阳极区的KHCO3溶液浓度降低;
(2)①a.使用催化剂只能改变化学反应速率,不影响化学平衡,也就不影响CO2的平衡转化率;
b.该反应的正反应为气体体积减小的反应,加压能使化学平衡正向移动,能够提高CO2的平衡转化率;
c.增大CO2和H2的初始投料比,CO2的平衡转化率降低;
故答案选b;
②根据图像可知,甲醇的平衡产率随着温度的升高而降低,所以正反应为放热反应,即ΔH<0。
19.某实验小组探究SO2与Cu(OH)2悬浊液的反应。
(1)实验一:用如图装置(夹持装置已略,气密性已检验)制备SO2,将SO2通入Cu(OH)2悬浊液的反应中。B中出现少量红色沉淀;稍后,B中所得溶液呈绿色,与CuSO4溶液、CuCl2溶液的颜色有明显不同。
①排除装置中的空气,避免空气对反应干扰的操作是_____,关闭弹簧夹。
②打开分液漏斗旋塞,A中发生反应的方程式是_____。
(2)实验二:为确定红色固体成分,进行以下实验:
①在氧气流中煅烧红色固体的目的是_____。
②根据上述实验可得结论:该红色固体为_____。
(3)实验三:为探究B中溶液呈绿色而不是蓝色的原因,实验如下:
i.向4mL1mol/L的CuSO4溶液中通入过量SO2,未见溶液颜色发生变化。
ii.取少量B中滤液,加入少量稀盐酸,产生无色刺激性气味的气体,得到澄清的蓝色溶液。再加入BaCl2溶液,出现白色沉淀。
查阅资料:SO2在酸性条件下还原性较差。
①实验i的目的_____。
②根据上述实验可得结论:溶液显绿色的原因是溶液中含有较多Cu(HSO3)2。小组同学通过进一步实验确认了这种可能性,在少量1mol/L的CuSO4溶液中加入_____溶液,得到绿色溶液。
(4)综上实验可以得出:出现红色沉淀的原因是:_____;(用离子方程式表示)溶液呈现绿色的原因是:_____。(用化学方程式表示)
【答案】 (1). 打开弹簧夹,通入N2一段时间 (2). H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2↑+H2O (3). 将红色物质转化为氧化铜 (4). Cu (5). 排除溶解的SO2、H2SO3导致溶液显绿色的可能性 (6). NaHSO3或KHSO3 (7). SO2+Cu(OH)2+2OH-=Cu+SO42-+2H2O (8). 2SO2+Cu(OH)2=Cu(HSO3)2
【解析】
【分析】
(1)①为排出空气对实验的干扰,滴加浓硫酸之前应先通入氮气,将空气排出;
②装置A中的反应是制备SO2的反应;
(2)将SO2通入Cu(OH)2悬浊液的反应中,B中出现少量红色沉淀,有可能是Cu、Cu2O或二者的混合物;
①在氧气流中煅烧红色固体的目的是将红色物质转化为氧化铜,有利于后续定量判断;
②由实验中物质的质量计算红色固体的平均摩尔质量,进而分析固体成分;
(3)①根据B中所得溶液中可能的成分等,实验i可以排除部分成分显绿色的可能性;
②确认Cu(HSO3)2使溶液呈绿色,需要在溶液中加入含有HSO3-离子的物质;
(4)出现红色沉淀的原因是生成了Cu;溶液呈现绿色的原因生成了含HSO3-离子的物质。
【详解】(1)①为排出空气对实验的干扰,滴加浓硫酸之前应先通入氮气,将空气排出,操作为:打开弹簧夹,通入N2一段时间,关闭弹簧夹;
②装置A中的反应是制备SO2的反应,化学方程式为H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2↑+H2O;
(2)将SO2通入Cu(OH)2悬浊液的反应中,B中出现少量红色沉淀,有可能是Cu、Cu2O或二者的混合物;
①在氧气流中煅烧红色固体的目的是将红色物质转化为氧化铜,有利于后续定量判断;
②由实验可知n(CuO)==0.025mol,则红色固体的平均摩尔质量为=64g/mol,故红色固体为铜;
(3)①B中所得溶液中可能含有溶解的SO2,H2SO3,Cu(HSO3)2、CuSO4等,CuSO4在溶液中呈蓝色,而B 所得溶液呈绿色,实验i可以排除溶解的SO2、H2SO3导致溶液显绿色的可能性;
②确认Cu(HSO3)2使溶液呈绿色,需要在溶液中加入含有HSO3-离子的物质,故可加入NaHSO3或KHSO3;
(4)出现红色沉淀的原因是生成了Cu,离子方程式为:SO2+Cu(OH)2+2OH-=Cu+SO42-+2H2O;溶液呈现绿色的原因生成了含HSO3-离子的物质,离子方程式为2SO2+Cu(OH)2=Cu(HSO3)2.
【点睛】本题注意实验三中判断使溶液显绿色的粒子时,要分别判断,逐一分析,每一步实验都要从实验目的角度分析设置的原因。