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- 2021-08-24 发布
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化学试题
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16
第Ⅰ卷(选择题 共48分)
一、选择题(每小题3分,共48分。每小题只有一个正确选项,将正确答案填在答题卡上)
1.有机物与生活密切相关,下列分析正确的是( )
A. 糖类、油脂、蛋白质都是重要的营养物质,都是有机高分子化合物
B. 利用乙醇的可燃性可检查司机是否酒后驾车
C. “一带一路”是“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”的简称。丝绸的主要成分是蛋白质
D. 石蜡油分解的产物均能使溴的四氯化碳溶液褪色
【答案】C
【解析】
【详解】A. 糖类中的单糖和二糖、油脂相对分子质量较小,不是高分子化合物,故A错误;
B. “酒精检测仪”可检查司机是否酒后驾车,其反应原理为C2H5OH + 4CrO3 + 6H2SO4 ══ 2Cr2(SO4)3 + 2CO2 ↑+ 9 H2O,利用的是酒精的还原性,故B错误;
C. 古代丝绸是用蚕丝织成的织物,主要成分是蛋白质,故C正确;
D. 石蜡油分解得到的产物是烷烃和烯烃的混合物,烯烃可以使溴的四氯化碳溶液褪色,烷烃不能,故D错误;
正确答案是C。
2.下列有关化学用语表示正确的是( )
A. HClO的结构式:H-O-Cl
B. 对硝基甲苯的结构简式:
C. CH2F2的电子式:
D. CO2的比例模型:
【答案】A
【解析】
【详解】A. 次氯酸分子中氢原子和氧原子共用一个电子对,氯原子和氧原子共用一个电子对,所以其结构简式为:H-O-Cl,故A正确;
B. 硝基写在苯环左边应该表示为:O2N-,对硝基甲苯的结构简式为,故B错误;
C. CH2F2分子中,C、F原子最外层都达到8电子稳定结构,电子式为,故C错误;
D. CO2中,C原子较大,2个O成对称排布在C两侧,比例模型应该是:,故D错误;
正确答案是A。
3.能与NaHCO3溶液反应放出气体的有机物C5H10O2共有多少种结构( )
A. 3 B. 4 C. 8 D. 11
【答案】B
【解析】
【详解】试题分析:分子式为C5H10O2且与NaHCO3能产生气体,则该有机物中含有-COOH,所以为饱和一元羧酸,烷基为-C4H9,-C4H9异构体有:-CH2CH2CH2CH3,-CH(CH3)CH2CH3,-CH2CH(CH3)CH3,-C(CH3)3,故符合条件有机物的异构体数目为4;故选B。
【点睛】本题主要考查同分异构体书写、官能团的性质与确定等,侧重于学生的分析能力的考查,难度中等,熟练掌握碳原子数小于5的烃基的个数是解决本题的关键,甲基与乙基均1种,丙基2种、丁基4种、戊基8种。
4.捕获二氧化碳生成甲酸的过程如图所示。下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)
A. 标准状况下,22.4 L CO2中所含的电子数目为16NA
B. 10.1 g N(C2H5)3中所含的极性共价键数目为2.1NA
C. 2 mol Au与2 mol H2中所含的分子数目均为2NA
D. 100 g 46%的甲酸水溶液中所含的氧原子数目为5NA
【答案】D
【解析】
【详解】A、标准状况下,22.4LCO2的物质的量为1mol,1个CO2分子中含有6+8×2=22个电子,则22.4LCO2含有22mol电子,其电子数目为22 NA,A错误;
B、N(C2H5)3的结构式为,所含的化学键中C-N和C-H均为极性共价键,1mol N(C2H5)3中含有18mol极性共价键,10.1g N(C2H5)3,其物质的量为0.1mol,则其含有极性共价键的物质的量为1.8mol,数目为1.8NA,B错误;
C、Au为金属单质,不含有分子,2molAu中不含有分子,C错误;
D、100 g 46%的甲酸水溶液,则甲酸质量为46g,则其物质的量为1mol,分子中含有2molO原子;水的质量为100g-46g=54g,其物质的量为3mol,则含有3mol O原子,总共含有5mol O原子,其数目为5NA,D正确;
答案选D。
5.下图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率而采取的措施是
A. ①②③ B. ①③⑤ C. ②④⑤ D. ②③④
【答案】C
【解析】
【详解】①净化干燥,不能提高原料的利用率,①错误;
②加压,体积减小,平衡正向移动,原料利用率提高,②正确;
③催化剂对平衡无影响,不能提高原料利用率,③错误;
④液化分离,减小氨气的浓度,平衡正向移动,原料利用率提高,④正确;
⑤剩余的氢气与氮气再循环,可提高原料利用率,⑤正确;
答案为C。
6.下列物质既能使酸性高锰酸钾溶液褪色又能与溴水反应褪色的是( )
①丙烷;②苯;③聚乙烯;④苯乙烯;⑤丙烯;⑥环己烷;⑦邻二甲苯;⑧环己烯。
A. ③④⑤⑧ B. ④⑤⑦⑧ C. ④⑤⑧ D. ③④⑤⑦⑧
【答案】C
【解析】
【详解】试题分析:①丙烷;②苯;③聚乙烯等不能使酸性高锰酸钾溶液褪色;
④苯乙烯 ⑤丙烯 ⑥环己烷 ⑦邻二甲苯 ⑧环己烯都能使酸性高锰酸钾溶液褪色;
④苯乙烯 ⑤丙烯; ⑧环己烯中都含有不饱和键,与溴水发生加成反应而导致溴水褪色;
则既能使酸性高锰酸钾溶液褪色又能与溴水反应使之褪色的是④⑤⑧,故选C。
【点睛】既能使酸性高锰酸钾溶液褪色又能与溴水反应使之褪色的应含有C=C或C≡C键,发生化学反应,另外,虽然苯、甲苯等有机物也能使溴水褪色,但原因是萃取,不是发生的化学反应。
7.有机物M()是一种重要的化工原料。下列有关M的说法不正确的是( )
A. 与互为同分异构体
B. 能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C. 能发生加成反应、取代反应和氧化反应
D. 1 molM分别与足量的Na、NaHCO3溶液反应,产生气体的物质的量之比为1:1
【答案】D
【解析】
【详解】A. 的分子式为C6H 8 O4,的分子式为C6H8O4,二者是同分异构体,故A正确;
B. 中有碳碳双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故B正确;
C. 中有碳碳双键,能发生加成反应和氧化反应;有甲基能发生取代反应,故C正确;
D. 消耗Na为2mol(含2个羧基),产生1mol氢气;消耗碳酸氢钠2mol(2个羧基),生成2mol二氧化碳,故D错误;
题目要求选择不正确的,故选D。
8.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,X与Y的最外层电子数之和等于W的最外层电子数,Z的最高化合价与最低化合价之和为6,含X元素的物质灼烧呈黄色火焰,W与X的质子数之和等于Z的核外电子数。下列说法不正确的是( )
A. 简单离子半径:Z>X>Y
B. X、Y、Z最高价氧化物的水化物均可两两反应
C. Z与X形成的化合物为离子化合物
D. X单质可保存在WZ4中
【答案】D
【解析】
【分析】
短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,含X元素的物质灼烧呈黄色火焰,则X是Na;Z的最高化合价与最低化合价之和为6,最高价和最低价的绝对值之和为8,则最高价为+7,最低价为-1,Z为Cl;W与X的质子数之和等于Z的核外电子数,则W的质子数为17-11=6,W为C;X与Y的最外层电子数之和等于W的最外层电子数,则Y的最外层电子数为4-1=3,则Y为Al。
【详解】A. 由分析可知,Z为Cl,X是Na, Y为Al,Cl-有三个电子层,Na+和Al3+形成的离子核外电子排布相同,都是两层,离子核外电子排布相同核电荷数越大离子半径越小。综上所述,离子半径,Cl->Na+>Al3+,故A正确;
B. X、Y、Z最高价氧化物的水化物分别为:NaOH、Al(OH)3和HClO4,酸可以和碱反应,Al(OH)3既可以和酸反应,也可以和碱反应,三者物质均可两两反应,故B正确;
C. Z与X形成的化合物为NaCl,是离子化合物,故C正确;
D. Na单质一般保存在煤油或者石蜡油里,钠的密度小于四氯化碳,所以不能保存在四氯化碳中,故D错误;
题目要求选择错误的,故选D。
9.肼(N2H4)碱性燃料电池的原理示意图如图所示,电池总反应为:N2H4+O2=N2+2H2O。下列说法错误的是( )
A. 电极b发生氧化反应
B. 电流由电极b流出经用电器流入电极a
C. 物质Y是NaOH溶液
D. 电极a的电极反应式为:N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O
【答案】A
【解析】
【详解】A. 电极b处通入氧气,电极方程式为:O2+2H2O+4e-=4OH-,发生还原反应,是正极,故A错误;
B. 电极b处通入氧气,发生还原反应,是正极,电极a为负极,电流由正极流向负极,故B正确;
C. 肼(N2H4)一空气燃料电池中,负极反应为:N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑,正极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-,电极b处产生OH-,所以物质Y是NaOH,故C正确;
D. 电极a处产生N2,发生氧化反应,电极方程式为:N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑,故D正确;
题目要求选择错误选项,故选A。
10.利用下列实验探究亚硝酸钠(NaNO2)的化学性质(AgNO2是淡黄色难溶于水的固体)
实验
装置
试剂a
现象
①
酚酞
无色溶液变红
②
AgNO3溶液
产生淡黄色沉淀
③
淀粉KI 溶液+稀硫酸
无色溶液立即变蓝
④
酸性K2Cr2O7溶液
无色溶液变为绿色
由上述实验所得结论不正确的是
A. NaNO2溶液呈碱性:NO2-+H2O⇌HNO2+OH-
B. NaNO2可与某些盐发生复分解反应:NO2-+Ag+=AgNO2↓
C. NaNO2有氧化性:2I-+2H++2NO2-=I2+2NO2↑+H2O
D. NaNO2有还原性:Cr2O72-+3NO2-+8H+=3NO3-+2Cr3++4H2O
【答案】C
【解析】
【详解】A.NaNO2滴加酚酞,溶液变红色,是因为其属于强碱弱酸盐,水解呈碱性,NO2-+H2O⇌HNO2+OH-,故A正确;
B.加入硝酸银溶液,可生成AgNO2沉淀,发生复分解反应,方程式为NO2-+Ag+═AgNO2↓,故B正确;
C.NaNO2有氧化性,可与KI发生氧化还原反应生成碘,N元素化合价降低,方程式为2I-+4H++2NO2-═I2+2NO↑+2H2O,故C错误;
D.NaNO2有还原性,可被Cr2O72-氧化生成硝酸根离子,发生Cr2O72-+3NO2-+8H+═3NO3-+2Cr3++4H2O,故D正确;
故选C。
【点睛】根据现象判断物质的性质是解题的关键。本题的易错点为CD,要注意氧化还原反应规律的理解和应用。
11.甲、乙、丙、丁分别是Al2(SO4)3、FeSO4、NaOH、BaCl2四种物质中一种,若将丁溶液滴入乙溶液中,发现有白色沉淀生成,继续滴加则沉淀消失,丁溶液滴入甲溶液时,无明显现象发生,据此可判断丙物质是( )
A. Al2(SO4)3 B. NaOH C. BaCl2 D. FeSO4
【答案】D
【解析】
【分析】
若将丁溶液滴入乙溶液中,发现有白色沉淀生成,继续滴加则沉淀消失,应为NaOH和Al2(SO4)3的反应,则丁为NaOH,乙为Al2(SO4)3,丁溶液滴入甲溶液中,无明显现象发生,只有BaCl2与NaOH不反应,则甲为BaCl2,丙为FeSO4,最后剩余的为丙物质。根据此分析进行解答。
【详解】丁溶液滴入乙溶液中,发现有白色沉淀生成,继续滴加则沉淀消失,应为NaOH和Al2(SO4)3的反应,Al2(SO4)3+6NaOH═2Al(OH)3↓+3Na2SO4、Al(OH)3+NaOH═NaAlO2+2H2O,现象为先生成白色沉淀,后沉淀溶解,丁溶液滴入甲溶液中,无明显现象发生,甲为BaCl2,丙为FeSO4,故答案选D。
12.乙醇催化氧化制取乙醛(沸点为20.8℃,能与水混溶)的装置 (夹持装置已略)如图所示:下列说法错误的是( )
A. 向圆底烧瓶中滴入H2O2溶液前需打开K
B. 实验开始时需先加热②,再通O2,然后加热③
C. 装置③中发生的反应为:2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
D. 实验结束时需先将④中的导管移出,再停止加热
【答案】B
【解析】
【详解】A. 若关闭K时向烧瓶中加注液体,会使烧瓶中气体压强增大,双氧水不能顺利流下。打开K,可以平衡气压,便于苯和溴混合液流下,故A正确;
B. 实验开始时应该先在铜丝部分加热一会儿,防止乙醇通入③时冷凝,故B错误;
C. 装置③中乙醇和氧气在加热和铜催化下,生成乙醛和水,方程式为:2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O,故C正确;
D. 实验结束时需先将④中的导管移出,再停止加热,防止倒吸,故D正确;
题目要求选择错误选项,故选B。
13.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。图中表示两个常见的固氮反应:
①
②的平衡常数与温度的关系,根据图中的数据判断下列说法正确的是( )
A. 反应②为放热反应
B. 常温下,反应①的反应速率很大,而反应②的反应速率很小
C. 升高温度,反应①的反应速率增大,反应②的反应速率减小
D. 在常温下,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
【解析】
【详解】A、温度越高,平衡常数越大,说明升高温度,平衡正向移动,正反应方向是吸热反应,选项A错误;
B.常温下,由于N≡N的键能和H-H、O=O的键能都很大,所以反应①②的反应速率不大,选项B错误;
C.升高温度,无论是放热反应还是吸热反应,反应速率都增大,选项C错误;
D.在常温下,根据平衡常数可知:利用反应①固氮和利用反应②固氮反应程度相差很大,选项D正确;
答案选D。
14.全钒液流电池充电时间短,续航能力强,其充放电原理为VO2++V2++2H+VO2++V3++H2O以此电池为电源,用石墨电极电解Na2SO3溶液,可得到NaOH和H2SO4示意图如下。下列说法错误的是( )
A. 全钒液流电池放电时,正极的电极反应式为VO2++2H++e-=VO2++H2O
B. 图中a电极为阴极,N物质是H2
C. 全钒液流电池充电时,V3+被氧化为VO2+
D. 电解时,b电极的反应式为SO32-+H2O-2e-=SO42-+2H+
【答案】C
【解析】
【分析】
由VO2++V2++2H+VO2++V3++H2O,可知,放电时V2+在负极失去电子,VO2+在正极上得到电子,原电池中阳离子向正极移动;充电时阴极发生还原反应,与原电池负极相连,用石墨电极电解Na2SO3溶液,可得到NaOH 和H2SO4,在阳极上是亚硫酸根和氢氧根离子失电子,氢离子浓度增大,硫酸根移向该电极,产生硫酸,在阴极上是氢离子得电子的还原反应,氢氧根离子浓度增加,钠离子移向该电极,会产生氢氧化钠,据此回答。
【详解】A. 放电时,正极发生还原反应,电极反应为:VO2++e-+2H+=VO2++H2O,故A正确;
B. 在阴极上是氢离子得电子的还原反应,氢氧根离子浓度增加,钠离子移向该电极,会产生氢氧化钠,a电极为阴极,N物质是H2,故B正确;
C. 钒液流电池充电时,V3+被还原为V2+,故C错误;
D. 电解时,在阳极上是亚硫酸根和氢氧根离子失电子,氢离子浓度增大,硫酸根移向该电极,产生硫酸,b电极是阳极,该电极反应式为SO32−+H2O−2e−=SO42−+2H+,故D正确;
题目要求选择错误的,故选C。
15.常温下,下列有关溶液中微粒的物质的量浓度关系错误的是( )
A. pH为5的NaHSO3溶液中:c(HSO3-)>c(H2SO3)>c(SO32-)
B. 向NH4Cl溶液中加入NaOH固体至pH=7:c(Cl-)>c(NH4+)>c(Na+)=c(NH3·H2O)>c(OH-)=c(H+)
C. 将等体积、等物质的量浓度的CH3COONH4与NaCl溶液混合,pH=7:c(CH3COO-)+c(Na+)=c(Cl-)+c(NH4+)
D. 20mL0.1mol/LNH4HSO4溶液与30mL0.1mol/LNaOH溶液混合,测得pH>7:c(NH4+)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+)
【答案】A
【解析】
【详解】A. pH=5的NaHSO3溶液显酸性,亚硫酸根离子电离大于水解程度,离子浓度大小:c(HSO3-)>c(SO32-)>c(H2SO3),故A错误;
B. 向NH4Cl溶液中加入NaOH固体至pH=7,加入的NaOH少于NH4Cl,由电荷守恒:c(NH4+)+c(Na+)=c(Cl-),物料守恒:c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(Cl-),则c(NH3·H2O)=c(Na+),NH3·H2O电离大于NH4+水解,c(NH4+)>c(NH3·H2O),所得溶液中:c(Cl-)>c(NH4+)>c(Na+)=c(NH3·H2O)>c(OH-)=c(H+),故B正确;
C. CH3COONH4中醋酸根离子和铵根离子的水解程度相同溶液呈中性,NaCl也呈中性,c(Na+) = c(Cl-) ,c(NH4+)=c(CH3COO-),c(CH3COO-)+c(Na+) = c(Cl-) + c(NH4+),故C正确;
D. 滴入30mLNaOH溶液时(pH>7),其中20mL氢氧化钠溶液与硫酸氢铵中的氢离子发生中和反应,剩余的10mL氢氧化钠溶液与铵根离子反应,则反应后的溶液中含有0.001mol一水合氨、0.0005mol硫酸铵,溶液的pH>7,说明一水合氨的电离程度大于铵根离子的水解程度,则:c(NH4+)>c(NH3·H2O)、c(OH-)>c(H+),则溶液中离子浓度大小为:c(NH4+)>c(NH3·H2O)>c(OH-)>c(H+),故D正确;
故选A。
【点睛】本题考查了离子浓度大小比较、酸碱混合的定性判断等知识,解题关键:明确反应后溶质组成,难点突破:注意掌握电荷守恒、物料守恒、盐的水解原理在判断离子浓度大小中的应用方法。
16.25℃时,向浓度均为0.1mol/L、体积均为100mL的两种一元酸HX、HY溶液中分别加入NaOH 固体,溶液中lg随n( NaOH)的变化如下图所示。下列说法不正确的是
A. HX 为强酸,HY 为弱酸 B. b点时溶液呈中性
C. 水的电离程度:d>c D. c点时溶液的pH=4
【答案】C
【解析】
A项,根据图像0.1mol/LHX溶液中lg=12,=11012,c(H+)·c(OH-)=110-14,解得c(H+)=0.1mol/L,HX为强酸,0.1 mol/LHY溶液中lg12,HY为弱酸,A项正确;B项,b点时溶液中lg=0,溶液中c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,B项正确;C项,d点、c点加入510-3mol的NaOH固体,d点得到等物质的量浓度的NaX和HX的混合液,HX电离出H+使d点溶液呈酸性,c点得到等物质的量浓度的NaY和HY的混合液,c点溶液呈酸性,HY的电离程度大于Y-的水解程度,d点溶液中c(H+)大于c点,d点溶液中H+对水的电离的抑制程度大于c点,水的电离程度:cd,C项错误;D项,c点溶液中lg=6,=1106,c(H+)·c(OH-)=110-14,解得c(H+)=110-4mol/L,c点溶液的pH=4,D项正确;答案选C。
点睛:本题考查酸碱中和滴定的图像分析、影响水的电离平衡的因素、pH的计算。注意纵坐标表示lg,纵坐标数值越大溶液的酸性越强,纵坐标为0时溶液呈中性;酸电离出的H+对水的电离平衡起抑制作用,而且酸溶液中c(H+)越大,水的电离程度越小。
第Ⅱ卷(非选择题 共52分)
二、非选择题
17.乙胺(CH3-CH2-NH2)极易挥发,溶于水、乙醇、乙醚等,可用于生产染料、医药和离子交换树脂等。将乙醇与氨气置于温度为350~400℃、压强为2.45~2.94MPa和催化剂为氧化铝的条件下反应可制备乙胺。
Ⅰ.氨气的制备
(1)用如图所示装置制备NH3。
①仪器A的名称是___。
②试剂X可能是CaO或__(填试剂名称),若选择CaO时,能产生NH3的原因是___。
Ⅱ.乙胺的制备与提纯
(2)乙胺的制备:
生成乙胺(CH3CH2-NH2)的化学方程式为___。(可不写反应条件)
(3)已知:制备过程中除了生成乙胺外,还会产生二乙胺、三乙胺、乙醚、乙氰和乙烯。
用如图装置提纯乙胺:
①提纯乙胺装置中一处错误是___。
②冷凝管的冷水(10℃)由___(填“M”或“N”)口流出。
③错误纠正后蒸馏,收集___℃左右的馏分。
④冰水浴的作用是___。
(4)乙醇的密度为0.8g·cm-3,若取230.00mL无水乙醇,与过量氨气反应后,经提纯后得到142.02g乙胺,则乙胺的产率为__%。
【答案】 (1). 圆底烧瓶 (2). 碱石灰 (3). 生石灰能吸水且产生大量的热,有利于氨水的分解和氨气的逸出 (4). C2H5OH+NH3➝C2H5NH2+H2O (5). 温度计位置错误 (6). M (7). 16.6 (8). 继续降温,有利于乙胺的液化收集 (9). 78.9
【解析】
【分析】
(1)①装置A的名称是圆底烧瓶;
②试剂X可能是CaO或碱石灰等;选择CaO与浓氨水反应产生氨气的原因是CaO会吸水与浓氨水中的水反应并且放热,使反应NH3▪H2ONH3+H2O的平衡向右移,有利于NH3逸出;
(2)乙醇与氨气在温度为350-400℃、、压强为2.45-2.94MPa和催化剂为氧化铝的条件下反应,生成乙胺和水;
(3)①提纯乙胺装置中的一处错误是温度计插入了液面以下;
②冷凝管的冷水由M口流出;
③错误纠正后,蒸馏出乙胺时,温度控制范围为16.6℃≤T≤34.6℃;
④冰水浴的作用是冷却乙胺,防止乙胺挥发;
(4)乙醇的物质的量为0.8g▪cm-3×230.00cm3÷46g▪mol-1=4mol,理论应该得到4mol的乙胺,可以求出乙胺的产率。
【详解】(1)①装置A的名称是圆底烧瓶;
②试剂X可能是CaO或碱石灰等;选择CaO与浓氨水反应产生氨气的原因是CaO会吸水与浓氨水中的水反应并且放热,使反应NH3▪H2ONH3+H2O的平衡向右移,有利于NH3逸出;
(2)乙醇与氨气在温度为350-400℃、、压强为2.45-2.94MPa和催化剂为氧化铝的条件下反应,生成乙胺的化学方程式为:C2H5OH+NH3➝C2H5NH2+H2O;
(3)①提纯乙胺装置中的一处错误是温度计插入了液面以下;
②冷凝管的冷水由M口流出;
③错误纠正后,蒸馏出乙胺时,温度控制范围为16.6℃≤T≤34.6℃;
④冰水浴的作用是冷却乙胺,防止乙胺挥发。故答案为:继续降温,有利于乙胺的液化收集;
(4)乙醇的物质的量为0.8g▪cm-3×230.00cm3÷46g▪mol-1=4mol,理论应该得到4mol的乙胺,实际得到乙胺的物质的量为142.02g÷45g▪mol-1=3.156mol,则乙胺的产率为×100%=78.9%。
18.氟化铬可用作毛织品防蛀剂、卤化催化剂、大理石硬化及着色剂。以铬云母矿石(含4.5%Cr2O3,还含Fe2O3、FeO、MgO、SiO2)为原料制备氟化铬的工艺流程如下。
下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH:
请回答下列问题:
(1)Fe2O3、MgO、FeO、SiO2中属于碱性氧化物的有___种。
(2)将铬云母矿石粉碎的目的是___。
(3)滤渣1主要成分的用途是___。(写一种)
(4)Cr2O3与稀硫酸反应的化学方程式为___。
(5)第一次滴加氨水调节pH范围为___。
(6)第二次滴加氨水调节pH为6.8~8.8的目的是___,Cr(OH)3与Al(OH)3一样具有两性,若第二次滴加的氨水改为NaOH溶液,生成的Cr(OH)3会部分溶解,写出Cr(OH)3溶解的离子方程式:___。
【答案】 (1). 3 (2). 增大接触面积,加快反应速率,提高原料的利用率 (3). 用于制备光导纤维等 (4). Cr2O3+3H2SO4=Cr2(SO4)3+3H2O (5). 4.1≤pH<4.9 (6). 使铬离子完全沉淀,镁离子不沉淀 (7). Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O
【解析】
【分析】
铬云母矿石粉碎的目的是增大接触面积,加快反应速率,提高原料的利用率;稀硫酸酸浸时二氧化硅与硫酸不反应,滤渣1的成分为二氧化硅;加入过氧化氢的主要目的是将亚铁离子氧化为铁离子,加氨水调节pH的目的是除去铁离子,调节pH为6.8—8.8的目的是使铬离子转化为氢氧化铬沉淀。
【详解】(1)碱性氧化物指的是与酸反应只产生盐和水的氧化物,因此Fe2O3、MgO、FeO、SiO2中属于碱性氧化物的有Fe2O3、MgO、FeO,故有3种;
(2)将铬云母矿石粉碎的目的是增大接触面积,加快反应速率,提高原料的利用率;
(3)滤渣1的主要成分为二氧化硅,其用途为制造玻璃、光导纤维等;
(4)氧化铬与硫酸反应产生硫酸铬和水,对应的化学方程式为:Cr2O3+3H2SO4=Cr2(SO4)3+3H2O;
(5)第一次调节pH的目的是除去铁离子,保证铬离子不沉淀,因此第一次滴加氨水调节pH范围为4.1≤pH<4.9;
(6)第二次滴加氨水调节pH为6.8~8.8的目的是使铬离子转化为氢氧化铬沉淀,由于氢氧化铬的性质类似与氢氧化铝,因此氢氧化铬与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为:Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O。
【点睛】解答工艺流程类试题应明确流程转化过程,同时需要注意元素化合物知识以及信息的应用,如氢氧化铬的两性等。
19.煤、石油是人类目前使用的主要能源,同时也是重要的化工原料。
Ⅰ.石油经分馏、裂化、裂解可以获得C4H10、CH4、C3H6、C2H6、C2H4等许多重要的化工原料。
已知:i.C4H10(g)CH4(g)+C3H6(g)
ii.C4H10(g)C2H6(g)+C2H4(g)
CH3CH2CH2CH3与的平衡转化率随温度变化的关系如图1所示。
(1)的名称是___;其一氯代物有___种,结构简式分别是___。
(2)660℃时,取1molCH3CH2CH2CH3通入2L恒容密闭容器中发生反应i、ii,经过30min达到平衡,C2H6的体积分数为。
①达平衡时反应物转化率为___,30min内,用C2H6表示的平均反应速率v(C2H6)为___。
②达到平衡时,CH4的物质的量分数为___%(精确到0.1)。
Ⅱ.用煤干馏得到的二甲苯和乙烯为原料合成涤纶(聚酯纤维)的路线如下:
(3)①写出AB的化学方程式:__,反应类型是___。
②若1mol与1mol酯化反应的生成物中含两个环,写出该物质的结构简式:___;若生成物中只含一个环,写出反应的化学方程式___。
【答案】 (1). 2-甲基丙烷 (2). 2 (3). 、 (4). 70% (5). 0.005mol/(L·min) (6). 23.5 (7). CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br (8). 加成反应 (9). (10). +H2O
【解析】
【分析】
(1)主链有3个C,支链在2号位上,名称是2-甲基丙烷;结构中三个甲基的环境相同,一共有两种不同环境的氢,它的一氯代物只有2种;
(2)①由图可知,660℃时CH3CH2CH2CH3的平衡转化率为70%;由反应方程式可知,每反应1分子CH3CH2CH2CH3时,生成两分子的气体,即体积增大两倍,平衡时反应的CH3CH2CH2CH3的物质的量为1mol×70%=0.7mol,剩余CH3CH2CH2CH30.3mol,则此时总物质的量为0.7mol×2+0.3mol=1.7mol,生成C2H6的物质的量为1.7mol×=0.3mol,可以求出反应速率;
②由①可知,达到平衡时,C2H6的物质的量为0.3mol,则生成C2H4
的物质的量也是0.3mol,可知CH4的物质的量=(0.7mol×2-0.3×2)×0.5=0.4mol;
(3)①AB是乙烯和溴单质的加成反应,方程式为:CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br;反应类型是加成反应;
②1mol与1mol酯化反应中两个羟基分别和两个羧基结合,生成两个环的有机物是;若生成物中只含一个环则中的一个羟基和一个羧基发生酯化反应,方程式为+H2O。
【详解】(1)主链有3个C,支链在2号位上,名称是2-甲基丙烷;结构中三个甲基的环境相同,一共有两种不同环境的氢,它的一氯代物只有2种,结构简式分别是、 ;
(2)①由图可知,660℃时CH3CH2CH2CH3的平衡转化率为70%;由反应方程式可知,每反应1分子CH3CH2CH2CH3时,生成两分子的气体,即体积增大两倍,平衡时反应的CH3CH2CH2CH3的物质的量为1mol×70%=0.7mol,剩余CH3CH2CH2CH30.3mol,则此时总物质的量为0.7mol×2+0.3mol=1.7mol,生成C2H6的物质的量为1.7mol×=0.3mol,则C2H6表示的平均反应速率v(C2H6)= =0.005mol/(L·min);
②由①可知,达到平衡时,C2H6的物质的量为0.3mol,则生成C2H4的物质的量也是0.3mol,可知CH4的物质的量=(0.7mol×2-0.3×2)×0.5=0.4mol,CH4的物质的量分数为×100%=23.5%;
(3)①AB是乙烯和溴单质的加成反应,方程式为:CH2=CH2+Br2CH2BrCH2
Br;反应类型是加成反应;
②1mol与1mol酯化反应中两个羟基分别和两个羧基结合,生成两个环的有机物是;若生成物中只含一个环则中的一个羟基和一个羧基发生酯化反应,方程式为+H2O。
20.石油产品中含有H2S及COS、CH3SH等多种有机硫,石油化工催生出多种脱硫技术。请回答下列问题:
(1)已知热化学方程式:①2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l) △H=-362kJ·mol-1
②2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l) △H2=-1172 kJ·mol-1
则H2S气体和氧气反应生成固态硫和液态水的热化学方程式为___。
(2)可以用K2CO3溶液吸收H2S,其原理为K2CO3+H2S=KHS+KHCO3,该反应的平衡常数为___。(已知H2CO3 的Ka1=4.2×10-7,Ka2=5.6×10-11;H2S的Ka1=5.6×10-8,Ka2=1.2×10-15)
(3)在强酸溶液中用H2O2 可将COS氧化为硫酸,这一原理可用于COS的脱硫。该反应的化学方程式为___。
(4)COS的水解反应为COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g) △H<0。某温度时,用活性α-Al2O3作催化剂,在恒容密闭容器中COS(g)的平衡转化率随不同投料比[n(H2O)/n(COS)]的转化关系如图1所示。其它条件相同时,改变反应温度,测得一定时间内COS的水解转化率如图2所示:
①该反应的最佳条件为:投料比[n(H2O)/n(COS)]=___,温度___。
②P点对应的平衡常数为___。(保留小数点后2位)
③当温度升高到一定值后,发现一定时间内COS(g)的水解转化率降低;猜测可能的原因是___。
【答案】 (1). 2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l) △H=-632kJ·mol-1 (2). 1.0×103 (3). COS+4H2O2=CO2↑+H2SO4+3H2O (4). 10:1 (5). 160℃ (6). 0.05 (7). 催化剂活性降低,反应速率变慢;该反应正反应放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动
【解析】
【分析】
(1)应用盖斯定律,(①2+②)3得,2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)ΔH=[(-362kJ/mol)2+(-1172kJ/mol)]3=-632kJ/mol;
(2)反应K2CO3+H2S=KHS+KHCO3的离子方程式为CO32-+H2S=HS-+HCO3-,该反应的平衡常数K= = =;
(3)在强酸溶液中H2O2将COS氧化为H2SO4,同时生成CO2,H2O2被还原,该反应的化学方程式为4H2O2+COS=H2SO4+CO2↑+3H2O;
(4)①根据图1,随着的增大,COS的平衡转化率增大,当10:1,COS的平衡转化率增大不明显,反应的投料比最佳为=10:1;根据图2,一定时间内COS的水解转化率在160℃时最大,反应的最佳温度为160℃;
②P点=6,平衡时COS的转化率为40%,设起始c(COS)=amol/L,则起始c(H2O)=6amol/L,用三段式可以求得;
③当温度升高到一定值后,发现一定时间内COS的水解转化率降低,可能原因是:催化剂活性降低,反应速率变慢;该反应正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动。
【详解】(1)应用盖斯定律,(①2+②)3得,2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)ΔH=[(-362kJ/mol)2+(-1172kJ/mol)]3=-632kJ/mol,H2S气体和氧气反应生成固态硫和液态水的热化学方程式为:2H2S(g)+O2(g)=2S(s)+2H2O(l)ΔH=-632kJ/mol;
(2)反应K2CO3+H2S=KHS+KHCO3的离子方程式为CO32-+H2S=HS-+HCO3-,该反应的平衡常数K= = ===1103;
(3)在强酸溶液中H2O2将COS氧化为H2SO4,同时生成CO2,H2O2被还原,该反应的化学方程式为4H2O2+COS=H2SO4+CO2↑+3H2O;
(4)①根据图1,随着的增大,COS的平衡转化率增大,当10:1,COS的平衡转化率增大不明显,反应的投料比最佳为=10:1;根据图2,一定时间内COS的水解转化率在160℃时最大,反应的最佳温度为160℃;
②P点=6,平衡时COS的转化率为40%,设起始c(COS)=amol/L,则起始c(H2O)=6amol/L,用三段式
COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g)
c(起始)(mol/L) a 6a 0 0
c(转化)(mol/L)0.4a 0.4a 0.4a 0.4a
c(平衡)(mol/L)0.6a 5.6a 0.4a 0.4a
P点对应的平衡常数K= ==0.05;
③当温度升高到一定值后,发现一定时间内COS的水解转化率降低,可能原因是:催化剂活性降低,反应速率变慢;该反应正反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动。