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文檔簡介
2020年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試全國卷III理科綜合化學能力測試可能用到的相對原子質(zhì)量:H1C12N14016Mg24S32Fe56Cu64一、選擇題:在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.宋代《千里江山圖》描繪了山清水秀的美麗景色,歷經(jīng)千年色彩依然,其中綠色來自孔雀石顏料(主要成分為Cu(OH)2-CuCO3),青色來自藍銅礦顏料(主要成分為Cu(OH)2?CuCO3)。下列說法錯誤的是A.保存《千里江山圖》需控制溫度和濕度B.孔雀石、藍銅礦顏料不易被空氣氧化C.孔雀石、藍銅礦顏料耐酸耐堿D.Cu(OH)2CuCO3中銅的質(zhì)量分數(shù)高于Cu(OH)2.2CuCO3.金絲桃甘是從中藥材中提取的一種具有抗病毒作用的黃酮類化合物,結(jié)構(gòu)式如下:OFI下列關于金絲桃苷的敘述,錯誤的是A.可與氫氣發(fā)生加成反應 B.分子含21個碳原子C.能與乙酸發(fā)生酯化反應 D.不能與金屬鈉反應.Na是阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是A.22.4L(標準狀況)氮氣中含有7NA個中子B1mol重水比1mol水多NA個質(zhì)子12g石墨烯和12g金剛石均含有NA個碳原子1L1moLL-1NaCl溶液含有28NA個電子.噴泉實驗裝置如圖所示。應用下列各組氣體一溶液,能出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象的是
氣體溶液A.H2S稀鹽酸B.HCl稀氨水C.NO稀H2SO4D.CO2飽和NaHCO3溶液D.DTOC\o"1-5"\h\zA.A B.B C.CD.D.對于下列實驗,能正確描述其反應的離子方程式是A.用Na,SO1溶液吸收少量CL:3SO2-+C1+HO=2HSO-+2C1-+SO2-2 3 2 3 2 2 3 4\o"CurrentDocument"B.向CaCL溶液中通入CO,:Ca2++HO+CO=CaCOJ+2H+2 2 2 2 3C.向HO.溶液中滴加少量FeCL:2Fe3++HO=O個+2H++2Fe2+22 3 2 2 2\o"CurrentDocument"D.同濃度同體積NHHSO4溶液與NaOH溶液混合:NH++OH-=NH?HO4 4 4 3 26.一種高性能的堿性硼化機(VB2)—空氣電池如下圖所示,其中在VB2電極發(fā)生反應:VB+16OH--11e-=VO3-+2B(OH)-+4HO該電池工作時,下列說法錯誤的是2 4 4 2負載\,叫電弋I—匚=|浮碳電極 生氣K0H溶液離子選擇性膜A.負載通過0.04mol電子時,有0.224L(標準狀況)。2參與反應B.正極區(qū)溶液的pH降低、負極區(qū)溶液的pH升高C,電池總反應為4VB+110+20OH-+6H0=8B(0H)-+4VO3-2 2 2 4 4D.電流由復合碳電極經(jīng)負載、VB2電極、KOH溶液回到復合碳電極.W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增大的短周期元素,四種元素的核外電子總數(shù)滿足X+Y=W+Z;化合物XW3與WZ相遇會產(chǎn)生白煙。下列敘述正確的是A.非金屬性:W>X>Y>Z B.原子半徑:Z>Y>X>WC.元素X的含氧酸均為強酸 D.Y的氧化物水化物為強堿二、非選擇題(一)必考題.氯可形成多種含氧酸鹽,廣泛應用于殺菌、消毒及化工領域。實驗室中利用下圖裝置(部分裝置省略)制備KCIO3和NaClO,探究其氧化還原性質(zhì)。回答下列問題:⑴盛放MnO2粉末的儀器名稱是,a中的試劑為。(2)b中采用的加熱方式是,c中化學反應的離子方程式是,采用冰水浴冷卻的目的是 (3)d的作用是,可選用試劑(填標號)。A.Na2sB.NaClC.Ca(OH)2D.H2SO4(4)反應結(jié)束后,取出b中試管,經(jīng)冷卻結(jié)晶,,,干燥,得到KC1O3晶體。(5)取少量KClO3和NaClO溶液分別置于1號和2號試管中,滴加中性KI溶液。1號試管溶液顏色不變。2號試管溶液變?yōu)樽厣?,加入CCl4振蕩,靜置后CCl4層顯—色??芍摋l件下KC1O3的氧化能力NaClO(填“大于”或“小于”)。9.某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物,還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO17H2O):MNlH溶液 稀H:“:溶液溶液L^l濾僑( I'灌液:②「3~|濾液3|控制pH廢銳催化劑一減浸 酸漢 '轉(zhuǎn)化一調(diào)]1H u心1日一加酸錦品體~j—i —T—1 j 濃靠丁品淀液3 濾渣2 嫌渣由溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金屬禺子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+開始沉淀時(C=0.01moll-1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(c=1.0x10-5mol?L-i)的pH8.74.73.29.0回答下列問題:(1)“堿浸”中NaOH的兩個作用分別是。為回收金屬,用稀硫酸將“濾液①”調(diào)為中性,生成沉淀。寫出該反應的離子方程式。(2)“濾液②”中含有的金屬離子是。(3)“轉(zhuǎn)化”中可替代H2O2的物質(zhì)是。若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”,即NhOH溶液比。籀液漉酒③“濾液③”中可能含有的雜質(zhì)離子為。(4)利用上述表格數(shù)據(jù),計算Ni(OH)2的Ksp=(列出計算式)。如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni2+濃度為1.0moLL-1,則“調(diào)pH”應控制的pH范圍是。(5)硫酸鎳在強堿溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作鎳鎘電池正極材料的NiOOH。寫出該反應的離子方程式。(6)將分離出硫酸銀晶體后的母液收集、循環(huán)使用,其意義是。.二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2的熱點研究領域。回答下列問題:(1)CO2催化加氫生成乙烯和水的反應中,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(C2H4):n(H2O)=。當反應達到平衡時,若增大壓強,則n(C2H4)(填“變大”“變小”或“不變”)。(2)理論計算表明,原料初始組成n(CO2):n(H2)=1:3,在體系壓強為0.1MPa,反應達到平衡時,四種組分的物質(zhì)的量分數(shù)%隨溫度T的變化如圖所示。0.7圖中,表示c2H4、82變化的曲線分別是、oCO2催化加氫合成C2H4反應的AH0(填“大于”或“小于”)。⑶根據(jù)圖中點A(440K,0.39),計算該溫度時反應的平衡常數(shù)勺=(MPa)-3(列出計算式。以分壓表示,分壓二總壓x物質(zhì)的量分數(shù))。(4)二氧化碳催化加氫合成乙烯反應往往伴隨副反應,生成C3H6、C3Hg、C4H&等低碳燒。一定溫度和壓強條件下,為了提高反應速率和乙烯選擇性,應當o(二)選考題[化學一一選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)].氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好,是一種具有潛力的固體儲氫材料?;卮鹣铝袉栴}:(1)H、B、N中,原子半徑最大的是o根據(jù)對角線規(guī)則,B的一些化學性質(zhì)與元素的相似。(2KH3BH3分子中,N—B化學鍵稱為—鍵,其電子對由—提供。氨硼烷在催化劑作用下水解釋放氫氣:3NH.BH.+6H,O=3NH.+B03-+9H,B。3-的結(jié)構(gòu)如圖所示:332 3 36 2 36在該反應中,B原子的雜化軌道類型由變?yōu)椤?3)NH3BH3分子中,與N原子相連的H呈正電性(HB+),與B原子相連的H呈負電性(H、),電負性大小順序是。與NH3BH3原子總數(shù)相等的等電子體是(寫分子式),其熔點比NH3BH3(填“高”或"低”),原因是在NH3BH3分子之間,存在,也稱“雙氫鍵”。(4)研究發(fā)現(xiàn),氦硼烷在低溫高壓條件下為正交晶系結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)分別為apm、bpm、cpm,a=B=產(chǎn)90°。氨硼烷的2x2x2超晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
氨硼烷晶體的密度片g<m-3(列出計算式,設雙人為阿伏加德羅常數(shù)的值)。[化學一一選修5:有機化學基礎].苯基環(huán)丁烯酮PCBO)是一種十分活潑的反應物,可利用它的開環(huán)反應合成一系列多官能團化合物。近期我國科學家報道用PCBO與醛或酮發(fā)生[4+2]環(huán)加成反應,合成了具有生物活性的多官能團化合物(E),部分合成路線如下:已知如下信息:回答下列問題:能團化合物(E),部分合成路線如下:已知如下信息:回答下列問題:(1)A的化學名稱是(2)B的結(jié)構(gòu)簡式為(3)由(3)由C生成D所用的試別和反應條件為該步反應中,若反應溫度過高,C易發(fā)生脫羧反應,生成分子式為C8H8O2的副產(chǎn)物,該副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為(4)寫出化合物E中含氧官能團的名稱;E中手性碳(注:連有四個不同的原子或基團的碳)的個數(shù)為o(5)M為C的一種同分異構(gòu)體。已知:1molM與飽和碳酸氫鈉溶液充分反應能放出2moi二氧化碳;M與酸性高鎰酸鉀溶液反應生成對苯二甲酸。M的結(jié)構(gòu)簡式為o(6)對于廣,選用不同的取代基R',在催化劑作用下與PCBO發(fā)生的[4+2]反應進行深入研究,R'對產(chǎn)率的影響見下表:R'—CH3一C2H5-CH2cH2c6H5產(chǎn)率/%918063請找出規(guī)律,并解釋原因解析卷一、選擇題:在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的。1.宋代《千里江山圖》描繪了山清水秀的美麗景色,歷經(jīng)千年色彩依然,其中綠色來自孔雀石顏料(主要成分為Cu(OH)2-CuCO3),青色來自藍銅礦顏料(主要成分為Cu(OH)2?CuCO3)。下列說法錯誤的是A.保存《千里江山圖》需控制溫度和濕度B.孔雀石、藍銅礦顏料不易被空氣氧化C.孔雀石、藍銅礦顏料耐酸耐堿D.Cu(OH)2CuCO3中銅的質(zhì)量分數(shù)高于Cu(OH)2.2CuCO3【答案】C【解析】【詳解】A.字畫主要由紙張和絹、綾、錦等織物構(gòu)成,為防止受潮和氧化,保存古代字畫時要特別注意控制適宜的溫度和濕度,A說法正確;B.由孔雀石和藍銅礦的化學成分可知,其中的銅元素、碳元素和氫元素均處于最高價,其均為自然界較穩(wěn)定的化學物質(zhì),因此,用其所制作的顏料不易被空氣氧化,B說法正確;C.孔雀石和藍銅礦的主要成分均可與酸反應生成相應的銅鹽,因此,用其制作的顏料不耐酸腐蝕,C說法錯誤;D.因為氫氧化銅中銅元素的質(zhì)量分數(shù)高于碳酸銅,所以Cu(OH)5CuCO3中銅的質(zhì)量分數(shù)高于Cu(OH)2-2CuCO3,D說法正確。綜上所述,相關說法錯誤的是C,故本題答案為C。2.金絲桃甘是從中藥材中提取的一種具有抗病毒作用的黃酮類化合物,結(jié)構(gòu)式如下:下列關于金絲桃苷的敘述,錯誤的是A.可與氫氣發(fā)生加成反應 B.分子含21個碳原子C.能與乙酸發(fā)生酯化反應 D.不能與金屬鈉反應【答案】D【解析】【詳解】A.該物質(zhì)含有苯環(huán)和碳碳雙鍵,一定條件下可以與氫氣發(fā)生加成反應,故A正確;B.根據(jù)該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式可知該分子含有21個碳原子,故B正確;C.該物質(zhì)含有羥基,可以與乙酸發(fā)生酯化反應,故C正確;D.該物質(zhì)含有普通羥基和酚羥基,可以與金屬鈉反應放出氫氣,故D錯誤;故答案為D。3.不是阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是A.22.4L(標準狀況)氮氣中含有7鼠個中子B1mol重水比1mol水多/個質(zhì)子12g石墨烯和12g金剛石均含有鼠個碳原子1L1mol-L-iNaCl溶液含有28鼠個電子【答案】C【解析】【詳解】A.標準狀況下22.4L氮氣的物質(zhì)的量為ImoL若該氮氣分子中的氮原子全部為i,N,則每個N?分子含有(14-7)x2=14個中子,Imol該氮氣含有14/個中子,不是7不,且構(gòu)成該氮氣的氮原子種類并不確定,故A錯誤;B.重水分子和水分子都是兩個氫原子和一個氧原子構(gòu)成的,所含質(zhì)子數(shù)相同,故B錯誤;12g 一一C.石墨烯和金剛石均為碳單質(zhì),12g石墨烯和12g金剛石均相當于12g碳原子,即12g/mol=?0度原子,所含碳原子數(shù)目為Na個,故C正確;D.ImolNaCl中含有28NA個電子,但該溶液中除NaCl外,水分子中也含有電子,故D錯誤;故答案為C。4.噴泉實驗裝置如圖所示。應用下列各組氣體一溶液,能出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象的是氣體溶液A.H2s稀鹽酸B.HCl稀氨水C.NO稀H2SO4D.CO2飽和NaHCO3溶液A.A B.B C.C D.D【答案】B【解析】【分析】能夠發(fā)生噴泉實驗,需要燒瓶內(nèi)外產(chǎn)生明顯的壓強差;產(chǎn)生壓強差可以通過氣體溶于水的方法,也可以通過發(fā)生反應消耗氣體產(chǎn)生壓強差,據(jù)此分析?!驹斀狻緼.由于硫化氫氣體和鹽酸不發(fā)生反應且硫化氫在水中的溶解度較小,燒瓶內(nèi)外壓強差變化不大,不會出現(xiàn)噴泉現(xiàn)象,A錯誤;B.氯化氫可以和稀氨水中的一水合氨發(fā)生反應,使燒瓶內(nèi)外產(chǎn)生較大壓強差,能夠出現(xiàn)噴泉實驗,B正確;C.一氧化氮不與硫酸發(fā)生反應且不溶于水,燒瓶內(nèi)外不會產(chǎn)生壓強差,不能發(fā)生噴泉現(xiàn)象,C錯誤;D.二氧化碳不會溶于飽和碳酸氫鈉溶液中,燒瓶內(nèi)外不會產(chǎn)生壓強差,不能發(fā)生噴泉實驗,D錯誤;故選B。5.對于下列實驗,能正確描述其反應的離子方程式是A.用Na.SO.溶液吸收少量CL:3SO2-+C1+HO=2HSO-+2C1-+SO2-TOC\o"1-5"\h\z23 2 3 2 2 3 4B.向CaCL溶液中通入CO,:Ca2++HO+CO=CaCOJ+2H+2 2 22 3C.向HO.溶液中滴加少量FeCL:2Fe3++HO=O個+2H++2Fe2+22 3 22 2D.同濃度同體積NHHSO4溶液與NaOH溶液混合:NH++OH-=NH?HO4 4 4 32【答案】A【解析】【詳解】A.用Na?SO3溶液吸收少量的CL,CL具有強氧化性,可將部分SO2-氧化為SO2-,同時產(chǎn)生的23 2 2 3 4氫離子與剩余部分SO2-結(jié)合生成HSO-,CL被還原為Cl-,反應的離子反應方程式為:3 323SO2+CL+HoO=2HSO+2C1+SO2,A選項正確;3 2 2 3 4B.向CaC%溶液中通入CO?,H2cO3是弱酸,HC1是強酸,弱酸不能制強酸,故不發(fā)生反應,B選項錯誤;C.向Hz。2中滴加少量的FeCy,Fe3+的氧化性弱于Hz。2,不能氧化H?。?,但Fe3+能催化H?。2的分解,F(xiàn)e3+正確的離子方程式應為2H2O2^—2H2O+O2T,C選項錯誤;D.NH4HSO4電離出的H+優(yōu)先和NaOH溶液反應,同濃度同體積的NH4H5。4溶液與NaOH溶液混合,氫離子和氫氧根恰好完全反應,正確的離子反應方程式應為:H++OH-=H2O,D選項錯誤;答案選A?!军c睛】B選項為易錯點,在解答時容易忽略H2CO3是弱酸,HCl是強酸,弱酸不能制強酸這一知識點。6.一種高性能的堿性硼化機(VB2)—空氣電池如下圖所示,其中在VB2電極發(fā)生反應:VB+16OH--11e-=VO3-+2B(OH)-+4HO該電池工作時,下列說法錯誤的是2 4 4 2負載K0H溶液離子選擇性膜A.負載通過0.04mol電子時,有0.224L(標準狀況)O2參與反應B.正極區(qū)溶液的pH降低、負極區(qū)溶液的pH升高C電池總反應為4VB+11O+20OH-+6HO=8B(OH)-+4VO3-2 2 2 4 4D.電流由復合碳電極經(jīng)負載、VB2電極、KOH溶液回到復合碳電極【答案】B【解析】【分析】根據(jù)圖示的電池結(jié)構(gòu),左側(cè)VB2發(fā)生失電子的反應生成VO4-和B(OH)4,反應的電極方程式如題干所示,右側(cè)空氣中的氧氣發(fā)生得電子的反應生成OH-,反應的電極方程式為O2+4e-+2H2O=4OH-,電池的總反應方程式為4VB2+11O2+20OH-+6H2O=8B(OH)4+4VO4-,據(jù)此分析。【詳解】A.當負極通過0.04mol電子時,正極也通過0.04mol電子,根據(jù)正極的電極方程式,通過0.04mol電子消耗0.01mol氧氣,在標況下為0.224L,A正確;B.反應過程中正極生成大量的OH-使正極區(qū)pH升高,負極消耗OH-使負極區(qū)OH-濃度減小pH降低,B錯誤;C.根據(jù)分析,電池的總反應為4VB9+11O9+20OH-+6H9O=8B(OH)-+4VO3-,C正確;22 2 4 4D.電池中,電子由VB2電極經(jīng)負載流向復合碳電極,電流流向與電子流向相反,則電流流向為復合碳電極一負載tVB2電極-KOH溶液-復合碳電極,D正確;故選B?!军c睛】本題在解答時應注意正極的電極方程式的書寫,電解質(zhì)溶液為堿性,則空氣中的氧氣得電子生成氫氧根;在判斷電池中電流流向時,電流流向與電子流向相反。7.W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增大的短周期元素,四種元素的核外電子總數(shù)滿足X+Y=W+Z;化合物XW3與WZ相遇會產(chǎn)生白煙。下列敘述正確的是A.非金屬性:W>X>Y>Z B.原子半徑:Z>Y>X>WC.元素X的含氧酸均為強酸 D.Y的氧化物水化物為強堿【答案】D【解析】【分析】根據(jù)題干信息可知,W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增大的短周期元素,化合物XW3與WZ相遇會產(chǎn)生白煙,則WX3為NH3,WZ為HC1,所以W為H元素,X為N元素,Z為Cl元素,又四種元素的核外電子總數(shù)滿足X+Y=W+Z,則Y的核外電子總數(shù)為11,Y為Na元素,據(jù)此分析解答?!驹斀狻扛鶕?jù)上述分析可知,W為H元素,X為N元素,Y為Na元素,Z為Cl元素,則A.Na為金屬元素,非金屬性最弱,非金屬性Y<Z,A選項錯誤;B.同周期元素從左至右原子半徑依次減小,同主族元素至上而下原子半徑依次增大,則原子半徑:Na>Cl>N>H,B選項錯誤;N元素的含氧酸不一定全是強酸,如HNO2為弱酸,C選項錯誤;Y的氧化物水化物為NaOH,屬于強堿,D選項正確;答案選D。二、非選擇題(一)必考題8.氯可形成多種含氧酸鹽,廣泛應用于殺菌、消毒及化工領域。實驗室中利用下圖裝置(部分裝置省略)制備KClO3和NaClO,探究其氧化還原性質(zhì)。回答下列問題:⑴盛放MnO2粉末的儀器名稱是,a中的試劑為。(2)b中采用的加熱方式是,c中化學反應的離子方程式是,采用冰水浴冷卻的目的是。(3)d的作用是,可選用試劑(填標號)。A.Na2sB.NaClC.Ca(OH)2D.H2SO4(4)反應結(jié)束后,取出b中試管,經(jīng)冷卻結(jié)晶,,,干燥,得到KC1O3晶體。(5)取少量KClO3和NaClO溶液分別置于1號和2號試管中,滴加中性KI溶液。1號試管溶液顏色不變。2號試管溶液變?yōu)樽厣?,加入CCl4振蕩,靜置后CCl4層顯—色??芍摋l件下KC1O3的氧化能力NaClO(填“大于”或“小于”)?!敬鸢浮?1).圓底燒瓶 (2),飽和食鹽水(3).水浴加熱(4).Cl2+2OH-=ClO-+Cl-+H2O(5).避免生成NaClO3(6).吸收尾氣(Cl2)(7).AC(8).過濾(9),少量(冷)水洗滌(10).紫(11),小于【解析】【分析】本實驗目的是制備KClO3和NaClO,并探究其氧化還原性質(zhì);首先利用濃鹽酸和MnO2粉末共熱制取氯氣,生成的氯氣中混有HCl氣體,可在裝置a中盛放飽和食鹽水中將HCl氣體除去;之后氯氣與KOH溶液在水浴加熱的條件發(fā)生反應制備KC1O3,再與NaOH溶液在冰水浴中反應制備NaClO;氯氣有毒會污染空氣,所以需要d裝置吸收未反應的氯氣?!驹斀狻?1)根據(jù)盛放MnO2粉末的儀器結(jié)構(gòu)可知該儀器為圓底燒瓶;a中盛放飽和食鹽水除去氯氣中混有的HCl氣體;(2)根據(jù)裝置圖可知盛有KOH溶液的試管放在盛有水的大燒杯中加熱,該加熱方式為水浴加熱;c中氯氣在NaOH溶液中發(fā)生歧化反應生成氯化鈉和次氯酸鈉,結(jié)合元素守恒可得離子方程式為Cl2+2OH=ClO.+C1+H2O;根據(jù)氯氣與KOH溶液的反應可知,加熱條件下氯氣可以和強堿溶液反應生成氯酸鹽,所以冰水浴的目的是避免生成NaClO3;⑶氯氣有毒,所以d裝置的作用是吸收尾氣(Cl2);A.Na2s可以將氯氣還原成氯離子,可以吸收氯氣,故A可選;.氯氣在NaCl溶液中溶解度很小,無法吸收氯氣,故B不可選;C.氯氣可以Ca(0H)2或濁液反應生成氯化鈣和次氯酸鈣,故C可選;D.氯氣與硫酸不反應,且硫酸溶液中存在大量氫離子會降低氯氣的溶解度,故D不可選;綜上所述可選用試劑AC;(4)b中試管為KCIO3和KC1的混合溶液,KC103的溶解度受溫度影響更大,所以將試管b中混合溶液冷卻結(jié)晶、過濾、少量(冷)水洗滌、干燥,得到kck)3晶體;(5)1號試管溶液顏色不變,2號試管溶液變?yōu)樽厣?,說明1號試管中氯酸鉀沒有將碘離子氧化,2號試管中次氯酸鈉將碘離子氧化成碘單質(zhì),即該條件下KCIO3的氧化能力小于NaClO;碘單質(zhì)更易溶于CCI4,所以加入Cd4振蕩,靜置后Cd4層顯紫色?!军c睛】第3小題為本題易錯點,要注意氯氣除了可以用堿液吸收之外,氯氣還具有氧化性,可以用還原性的物質(zhì)吸收。.某油脂廠廢棄的油脂加氫銀催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物,還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的銀制備硫酸銀晶體(NiSOl7H2。):MhOH溶液 稀H:":溶液溶液濾即n 濾液:②廠」~|「3~|濾液3|控制pH度俅催化劑一堿浸 酸浸 '轉(zhuǎn)化一調(diào)]1H u聲1日一加酸錦品體~j—i —T—1 j 濃靠丁品淀液3 濾渣2 嫌渣由溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金屬離子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+開始沉淀時(c=0.01moll-1)的pH沉淀完全時(c=1.0x10-5mol?L-i)的pH7.28.73.74.72.23.27.59.0回答下列問題:(1)“堿浸”中NaOH的兩個作用分別是。為回收金屬,用稀硫酸將“濾液①”調(diào)為中性,生成沉淀。寫出該反應的離子方程式。(2)“濾液②”中含有的金屬離子是。(3)“轉(zhuǎn)化”中可替代H2O2的物質(zhì)是。若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”,即Nvm溶液io籀液漉酒③“濾液③”中可能含有的雜質(zhì)離子為。(4)利用上述表格數(shù)據(jù),計算Ni(OH)2的Ksp=(列出計算式)。如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni2+濃度為1.0moLL-1,則“調(diào)pH”應控制的pH范圍是。(5)硫酸鎳在強堿溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作鎳鎘電池正極材料的NiOOH。寫出該反應的離子方程式。(6)將分離出硫酸銀晶體后的母液收集、循環(huán)使用,其意義是?!敬鸢浮?1).除去油脂、溶解鋁及其氧化物(2).AlO2+H++H2O=Al(OH)3l或Al(OH)+H+=Al(OH)3I+H2O (3).Ni2+、Fe2+、Fe3+ (4).O2或空氣(5).Fe3+ (6).0.01X(107.2-14)或10-5X(108.7-14) (7).3.2~6.2 (8).2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOHl+C「+H2O (9).提高鎳回收率【解析】【分析】由工藝流程分析可得,向廢鎳催化劑中加入NaOH溶液進行堿浸,可除去油脂,并發(fā)生反應2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2f、2Al2O3+4NaOH=4NaAlO2+2H2O將Al及其氧化物溶解,得到的濾液①含有NaAlO2,濾餅①為Ni、Fe及其氧化物和少量其他不溶性雜質(zhì),加稀H2SO4酸浸后得到含有Ni2+、Fe2+、Fe3+的濾液②,F(xiàn)e2+經(jīng)H2O2氧化為Fe3+后,加入NaOH調(diào)節(jié)pH使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去,再控制pH濃縮結(jié)晶得到硫酸鎳的晶體,據(jù)此分析解答問題?!驹斀狻?1)根據(jù)分析可知,向廢鎳催化劑中加入NaOH溶液進行堿浸,可除去油脂,并將Al及其氧化物溶解,濾液①中含有NaAlO2(或Na[Al(OH)4]),加入稀硫酸可發(fā)生反應AlO2+H++H2O=Al(OH)3;或Al(OH)+H+=Al(OH)J+H2O,故答案為:除去油脂、溶解鋁及其氧化物;AlO-+H++H2O=Al(OH)R或4 2Al(OH}+H+=Al(OH)3l+H2O;(2)加入稀硫酸酸浸,Ni、Fe及其氧化物溶解,所以“濾液②”中含有的金屬離子是Ni2+、Fe2+、Fe3+,故答案為:Ni2+、Fe2+、Fe3+;⑶“轉(zhuǎn)化”在H2O2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+,可用O2或空氣替代;若將工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”,會使調(diào)pH過濾后的溶液中含有Fe2+,則濾液③中可能含有轉(zhuǎn)化生成的Fe3+,故答案為:O2或空氣;Fe3+;(4)由上述表格可知,Ni2+完全沉淀時的pH=8.7,此時c(Ni2+)=1.0x10-5molL1,c(H+)=1.0x10-8.7molL1,則
c(OH)=,J0:=1087-14,貝UNi(OH)2的K=c(Ni2+)c2(oh-)=10-5X(108.7-14c(OH)=,J0:=1087-14,貝UNi(OH)2的K=c(Ni2+)c2(oh-)=10-5X(108.7-141.0X10-8.7 2sp;或者當Ni2+開10-14 - =107.2-141.0X10-7.2 ,;如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni10-14 - =107.2-141.0X10-7.2 ,則Ni(OH)2的K=c(Ni2+)c2(OH-)=0.01則Ni(OH)2的K=c(Ni2+)c2(OH-)=0.01x(107.2-14)spc(H+)=2=*=1062,3.2~6.2;是3.2~6.2,故答案為:0.01x(107.2-14)或10-5X(108.7』4)3.2~6.2;(5)由題干信息,硫酸鎳在強堿中被NaClO氧化得到NiOOH沉淀,即反應中Ni2+被氧化為NiOOH沉淀,ClO-被還原為C「,則根據(jù)氧化還原得失電子守恒可得離子方程式為2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOHI+C「+H2O,故答案為:2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOHI+C「+H2O;(6)分離出硫酸銀晶體后的母液中還含有Ni2+,可將其收集、循環(huán)使用,從而提高鎳的回收率,故答案為:提高鎳的回收率。【點睛】本題主要考查金屬及其化合物的性質(zhì)、沉淀溶解平衡常數(shù)Ksp的計算、氧化還原離子反應方程式的書寫等知識點,需要學生具有很好的綜合遷移能力,解答關鍵在于正確分析出工藝流程原理,難點在于Ksp的計算及“調(diào)pH”時pH的范圍確定。.二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2的熱點研究領域?;卮鹣铝袉栴}:(1)CO2催化加氫生成乙烯和水的反應中,產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(C2H4):n(H2O)=。當反應達到平衡時,若增大壓強,則n(C2H4)(填“變大”“變小”或“不變”)。(2)理論計算表明,原料初始組成n(CO2):n(H2)=1:3,在體系壓強為0.1MPa,反應達到平衡時,四種組分的物質(zhì)的量分數(shù)%隨溫度T的變化如圖所示。
圖中,表示C2H4、CO2變化的曲線分別是、。CO2催化加氫合成C2H4反應的AH0(填“大于”或“小于”)。⑶根據(jù)圖中點A(440K,0.39),計算該溫度時反應的平衡常數(shù)Kp=(MPa)-3(列出計算式。以分壓表示,分壓二總壓x物質(zhì)的量分數(shù))。(4)二氧化碳催化加氫合成乙烯反應往往伴隨副反應,生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烴。一定溫度和壓強條件下,為了提高反應速率和乙烯選擇性,應當 ?!敬鸢浮?(1).1:4 (2).變大(3).d(4).c(5).小于(6).-x 或3x x——等(7).選擇合適催化劑等x 【解析】【分析】根據(jù)質(zhì)量守恒定律配平化學方程式,可以確定產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比。根據(jù)可逆反應的特點分析增大壓強對化學平衡的影響。根據(jù)物質(zhì)的量之比等于化學計量數(shù)之比,從圖中找到關鍵數(shù)據(jù)確定代表各組分的曲線,并計算出平衡常數(shù)。根據(jù)催化劑對化反應速率的影響和對主反應的選擇性,工業(yè)上通常要選擇合適的催化劑以提高化學反應速率、減少副反應的發(fā)生。【詳解】(1)CO2催化加氫生成乙烯和水,該反應的化學方程式可表示為2CO2+6H2#CH2=CH2+4H2O,因此,該反應中產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(C2H4):n(H2O)=1:4。由于該反應是氣體分子數(shù)減少的反應,當反應達到平衡狀態(tài)時,若增大壓強,則化學平衡向正反應方向移動,n(C2H4)變大。(2)由題中信息可知,兩反應物的初始投料之比等于化學計量數(shù)之比;由圖中曲線的起點坐標可知,c和a所表示的物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)之比為1:3、d和b表示的物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)之比為1:4,則結(jié)合化學計量數(shù)之比可以判斷,表示乙烯變化的曲線是d,表示二氧化碳變化曲線的是c。由圖中曲線的變化趨勢可知,升高溫度,乙烯的物質(zhì)的量分數(shù)減小,則化學平衡向逆反應方向移動,則該反應為放熱反應,AH小于0。⑶原料初始組成n(CO2):n(H2)=1:3,在體系壓強為0.1Mpa建立平衡。由A點坐標可知,該溫度下,氫0.39氣和水的物質(zhì)的量分數(shù)均為0.39,則乙烯的物質(zhì)的量分數(shù)為水的四分之一,即—,二氧化碳的物質(zhì)的0.39量分數(shù)為氫氣的三分之一,即—,因此,該溫度下反應的平衡常數(shù)0.394x0.390.394x0.39~T~1 9 1(MPa)-3=-x0.13 40.0393(MPa)-3。(4)工業(yè)上通常通過選擇合適的催化劑,以加快化學反應速率,同時還可以提高目標產(chǎn)品的選擇性,減少副反應的發(fā)生。因此,一定溫度和壓強下,為了提高反應速率和乙烯的選擇性,應當選擇合適的催化劑?!军c睛】本題確定圖中曲線所代表的化學物質(zhì)是難點,其關鍵在于明確物質(zhì)的量的分數(shù)之比等于各組分的物質(zhì)的量之比,也等于化學計量數(shù)之比(在初始投料之比等于化學計量數(shù)之比的前提下,否則不成立)。(二)選考題[化學一一選修3:物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)].氨硼烷(NH3BH3)含氫量高、熱穩(wěn)定性好,是一種具有潛力的固體儲氫材料?;卮鹣铝袉栴}:(1)H、B、N中,原子半徑最大的是o根據(jù)對角線規(guī)則,B的一些化學性質(zhì)與元素的相似。(2>與:6與分子中,N—B化學鍵稱為—鍵,其電子對由—提供。氨硼烷在催化劑作用下水解釋放氫氣:3NH.BH.+6H,O=3NH.+B03-+9H,B。3-的結(jié)構(gòu)如圖所示:332 J36 2 36[ 0廣J"""仆人/2在該反應中,B原子的雜化軌道類型由變?yōu)椋?KH3BH3分子中,與N原子相連的H呈正電性(HB+),與B原子相連的H呈負電性(H、),電負性大小順序是o與NH3BH3原子總數(shù)相等的等電子體是(寫分子式),其熔點比nh3bh3(填“高”或"低”),原因是在NH3BH3分子之間,存在,也稱“雙氫鍵”。(4)研究發(fā)現(xiàn),氯硼烷在低溫高壓條件下為正交晶系結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)分別為opm、bpm.cpm,a邛可二90。。氨硼烷的2x2x2超晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。氨硼烷晶體的密度p= g<m-3(列出計算式,設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)。■A.【答案】 (1).B(2).Si(硅) (3).配位(4).N(5).sp3 (6).sp2 (7).N>H>B (8).CHCH(9).低 (10).Hs+與Hs-的靜電引力 (11). ;x0【解析】【分析】根據(jù)元素在周期表中的位置比較和判斷元素的相關性質(zhì);根據(jù)中心原子的價層電子對數(shù)確定其雜化軌道的類型;運用等量代換的方法尋找等電子體;根據(jù)電負性對化合價的影響比較不同元素的電負性;根據(jù)晶胞的質(zhì)量和體積求晶體的密度。【詳解】(1)在所有元素中,H原子的半徑是最小的,同一周期從左到右,原子半徑依次減小,所以,H、B、N中原子半徑最大是B。B與Si在元素周期表中處于對角張的位置,根據(jù)對角線規(guī)則,B的一些化學性質(zhì)與Si元素相似。(2)B原子最外層有3個電子,其與3個H原子形成共價鍵后,其價層電子對只有3對,還有一個空軌道;在NH3中,N原子有一對孤對電子,故在NH3BH3分子中,N—B鍵為配位鍵,其電子對由N原子提供。NH3BH3分子中,B原子的價層電子對數(shù)為4,故其雜化方式為sp3。NH3BH3在催化劑的作用下水解生成氫氣和B3O6"由圖中信息可知,B3O63-中每個B原子只形成3個。鍵,其中的B原子的雜化方式為sp2,因此,B原子的雜化軌道類型由sp3變?yōu)閟p2o⑶NH3BH3分子中,與N原子相連的H呈正電性,說明N的電負性大于H;與B原子相連的H呈負電性,說明H的電負性大于B,因此3種元素電負性由大到小的順序為NH3BH3分子中有8個原子,其價電子總數(shù)為14,N和B的價電子數(shù)的平均值為4,依據(jù)等量代換的原則,可以找到其等電子體為CH3cH3。由于NH3BH3分子屬于極性分子,而CH3cH3屬于非極性分子,兩者相對分子質(zhì)量接近,但是極性分子的分子間作用力較大,故CH3cH3熔點比NH3BH3低。NH3BH3分子間存在“雙氫鍵”,類比氫鍵的形成原理,說明其分子間存在HB+與H、的靜電引力。(4)在氨硼烷的2x2x2的超晶胞結(jié)構(gòu)中,共有16個氨硼烷分子,晶胞的長、寬、高分別為2apm、2bpm、2cpm,若將其平均分為8份可以得到8個小長方體,則平均每個小長方體中占有2個氨硼烷分子,小長方乂2g體的長、范、局分別為apm、bpm、cpm,則小長萬體的質(zhì)重為一^一,小長方體的體積為a
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