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时间:2023-06-11
《重庆市第一中学校2022-2023学年高三下学期5月月考化学 Word版含解析》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
2023年重庆一中高2023届5月月考化学试题可能用到的相对原子质量:H-1Li-7C-12O-16Co-59一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42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.化学与生活、科技密切相关。下列说法正确的是A.用聚碳酸酯类塑料替代聚乙烯塑料,可减少“白色污染”B.新型无机非金属材料氧化铝制成的坩埚可用于加热熔化纯碱C.“天舟四号”配置的太阳能电池的能量转化形式为太阳能→化学能+电能D.合成结晶牛胰岛素是一种由核苷酸聚合形成的有机高分子物质【答案】A【解析】【详解】A.聚碳酸酯类塑料能水解,聚碳酸酯类塑料替代聚乙烯塑料,可减少“白色污染”,故A正确;B.氧化铝与熔融纯碱会发生化学反应生成偏铝酸钠和二氧化碳,不能用氧化铝制成的坩埚可用于加热熔化纯碱,故B错误;C.太阳能电池将太阳能直接转化为电能,故C错误;D.牛胰岛素是蛋白质,合成结晶牛胰岛素由氨基酸聚合形成,故D错误;选A。2.下列化学用语表述正确的是A.CaC2的电子式:B.基态Fe3+的核外电子排布图:C.BF3的VSEPR模型:D.乙烯分子中C原子的杂化轨道示意图:【答案】D
1【解析】【详解】A.CaC2是离子化合物,电子式为,故A错误;B.是Fe2+的结构示意图,故B错误;C.BF3中B原子有3个共用电子对,VSEPR模型为平面三角形,故C错误;D.乙烯分子中C原子采用sp2杂化,杂化轨道示意图:,故D正确;选D。3.常温下,下列各组离子在给定条件下可能大量共存的是A.铝粉能产生H2的溶液:K+、Na+、SO、AlOB.滴入酚酞显红色的溶液:NH、Al3+、CO、Cl-C.水电离出的c(H+)=1×10-12mol/L的溶液:Na+、Fe3+、I-、NOD.=0.1mol/L的溶液:Na+、Mg2+、SiO、HCO【答案】A【解析】【详解】A.铝粉能产生H2的溶液可能呈酸性、也可能呈碱性,溶液呈酸性时不能大量存在,溶液呈碱性时离子相互间不反应、与OH-不反应,溶液呈碱性时能大量共存,A项符合题意;B.滴入酚酞显红色的溶液中含OH-,OH-与、Al3+反应不能大量共存,且Al3+与发生双水解反应不能大量共存,B项不符合题意;C.水电离出的c(H+)=1×10-12mol/L的溶液可能呈酸性、也可能呈碱性,Fe3+与I-发生氧化还原反应不能大量共存,酸性时与I-发生氧化还原反应不能大量共存,碱性时Fe3+不能大量存在,C项不符合题意;D.=0.1mol/L的溶液呈碱性,碱性溶液中OH-与Mg2+、不能大量共存,D项不符合题意;答案选A。4.NA代表阿伏加得罗常数的值,下列说法正确的是A.1molCrO5(Cr为+6价)含有的过氧键数目为NA
2B.10gD2O含有的电子数、中子数均为5NAC.足量的铜锌合金与含2molH2SO4的浓硫酸共热,生成的气体分子数为NAD.22.4L(标准状况)NH3完全溶于水后,溶液中NH3•H2O数目为NA【答案】B【解析】【详解】A.CrO5(Cr为+6价)的结构为,故1molCrO5(Cr为+6价)含有的过氧键数目为2NA,A错误;B.1分子D2O含有的电子数、中子数均为10,10gD2O为0.5mol,则含有的电子数、中子数均为5NA,B正确;C.足量的铜锌合金与含2molH2SO4的浓硫酸共热,随着反应进行,硫酸浓度减小,会部分和锌反应生成氢气,导致生成的气体分子数大于NA,C错误;D.22.4L(标准状况)NH3为1.0mol,完全溶于水后,溶液中、和数目之和为NA,D错误;故选B。5.下列物质的性质与用途不具有对应关系是A.CO具有还原性,可用于冶炼铁B.KNO3具有氧化性,可用于制黑火药C.Na2CO3溶液显碱性,可用于除油污D.FeCl3溶液显酸性,可用于刻蚀电路板上的铜【答案】D【解析】【详解】A.CO具有还原性,用CO还原氧化铁冶炼生铁,故A正确;B.KNO3具有氧化性,可用于制黑火药,故B正确;C.油脂在碱性条件下会发生水解,Na2CO3溶液显碱性,可用于除油污,故C正确;D.刻蚀电路板上的铜是利用氯化铁中铁离子的氧化性,故D错误;故选D。6.利用下列装置(夹持装置已略去)进行实验,能达到实验目的的是
3A.制取无水MgCl2B.吸收多余NH3C.证明1-溴丁烷发生了消去反应D.分离碘和四氯化碳A.AB.BC.CD.D【答案】A【解析】【详解】A.氯化氢可以抑制氯化镁的水解从而得到无水氯化镁,能达到实验目的,故A符合题意;B.氨气极易溶于水,直接通入水中导致倒吸,不能达到实验目的,故B不符合题意;C.挥发的乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,不能证明1-溴丁烷发生了消去反应,不能达到实验目的,故C不符合题意;D.碘单质和四氯化碳互溶,不能分液,不能达到实验目的,故D不符合题意;故选A。7.一种药物合成中间体结构简式如图所示,下列说法正确的是A.分子中含有3个手性碳B.可以发生氧化反应、消去反应和开环聚合反应C.与酸或碱溶液反应都可生成盐D.苯环上二氯代物有5种【答案】C【解析】
4【详解】A.连接4个不同基团的碳原子为手性碳原子,则中黑球表示的2个碳原子为手性碳原子,故A错误;B.含羟基、碳卤键可发生消去反应,由结构可知,该有机物不能发生消去反应,故B错误;C.含酯基、酰胺键,与酸或碱溶液反应都可生成盐,故C正确;D.由对称性可知,苯环上只有2种H原子,可固定1个Cl、移动另一个Cl,如图、,苯环上的二氯代物有4种,故D错误;故选C。8.W、X、Y、Z为同一周期元素,Y的电子总数为最外层电子数的3倍。由这些元素组成的一种化合物M的结构如图所示,下列叙述错误的是A.原子半径:W>X>Y>ZB.第一电离能:W>X>Y>ZC.电负性:W<X<Y<ZD.化合物M中,W、X、Y、Z均满足8电子稳定结构【答案】B【解析】【分析】W、X、Y、Z为同一周期元素,其中Y的电子总数为最外层电子数的3倍,符合条件的元素有Li、P,化合物M中Y形成共价键,可知Y为P元素,而X形成4条共价键、Z形成1条共价键,可知X为Si元素、Z为Cl元素,W形成+1价阳离子,则W为Na元素。【详解】由分析可知,W为Na元素、X为Si元素、Y为P元素、Z为Cl元素;A.同周期主族元素自左而右原子半径减小,则原子半径:Na>Si>P>Cl即W>X>Y>Z,A正确;B.同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,ⅡA族、Ⅴ族第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能:Na<Si<P<Cl即W<X<Y<Z,B错误;C.同周期主族元素自左而右电负性增大,则电负性:Na<Si<P<Cl即W<X<Y<Z,C正确;D.Si元素形成4条共价键、Cl原子形成1条共价键、P原子形成2条共价键且获得1个电子,三者都满8
5电子结构,而Na+离子最外层有8个电子,D正确;故答案为:B。9.下列实验操作、现象及结论均正确的是选项操作现象结论A向紫色石蕊溶液中通入Cl2溶液先变红后褪色氯气有漂白性B向Na2SiO3溶液中通入SO2溶液变浑浊非金属性:S>SiC向酸性MnSO4溶液中加入NaBiO3固体溶液变为紫红色氧化性:BiO>MnOD相同温度下,将相同大小钠块分别加到醋酸和乙醇中生成氢气的速率:醋酸>乙醇结合质子能力:CH3COO->C2H5O-A.AB.BC.CD.D【答案】C【解析】【详解】A.向紫色石蕊溶液中通入Cl2,Cl2和水反应生成HCl和HClO,溶液呈酸性所以先变红,后褪色的原因是HClO具有漂白性,故A错误;B.向Na2SiO3溶液中通入SO2产生硅酸沉淀,溶液变浑浊,说明酸性:H2SO3>H2SiO3,H2SO3不是S元素的最高价含氧酸,不能证明非金属性:S>Si,故B错误;C.向酸性MnSO4溶液中加入NaBiO3固体,溶液变为紫红色,说明BiO将Mn2+氧化为MnO,则氧化性:BiO>MnO,故C正确;D.相同温度下,将相同大小钠块分别加到醋酸和乙醇中,生成氢气的速率:醋酸>乙醇,说明电离H+(质子)能力:CH3COOH>C2H5OH,则结合质子能力:CH3COO-6A.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△H=-42kJ•mol-1B.H2的燃烧热△H=-243kJ•mol-1C.由图(a)可知O-H的键能为220kJ•mol-1D.CO2(g)的生成热△Hf=-394kJ•mol-1【答案】D【解析】【详解】A.由图(b)可知①,由图(a)可知②;根据盖斯定律①-②得CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△H=+42kJ•mol-1,故A错误;B.H2的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的能量,△H<-243kJ•mol-1,故B错误;C.由图(a)可知,断裂2molO-H键吸收的总能量为(243+436+247)kJ,O-H键的键能为463kJ•mol-1,故C错误;D.稳定单质化合生成1mol纯物质的热效应称为生成热,由图(b)可知CO2(g)的生成热△Hf=-109kJ•mol-1-285kJ•mol-1=-394kJ•mol-1,故D正确;选D。11.石墨是层状结构,许多分子和离子可以渗入石墨层间形成插层化合物。Li+插入石墨层中间,形成晶体结构如图(a),晶体投影图如图(b)。若该结构中碳碳键键长为apm,碳层和锂层相距dpm(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。下列说法错误的是A.Li+插入石墨层中间改变了石墨的堆积方式7B.该化合物的化学式为LiC6C.同层Li+最近距离为3apmD.该晶体的密度为×1030g•cm-3【答案】D【解析】【详解】A.石墨由错层结构变为两层对齐,堆积方式发生改变,故A正确;B.根据均摊原则,四棱柱单元中个数,C原子个数,所以该化合物的化学式为LiC6,故B正确;C.同层Li+最近距离棱柱顶面边长,同层Li+最近距离为3apm,故C正确;D.晶胞质量为g,晶胞体积为,密度为;故D错误;选D。12.丙烯腈(CH2=CHCN)电合成已二腈[NC(CH2)4CN]的原理如图所示(两极均为惰性电极),电解过程会产生丙腈(C2H5CN)等副产物(已知:电流效率=×100%),下列说法错误的是A.电势:X极>Y极B.H+移动方向:左室→质子交换膜→右室C.生成己二腈的电极反应式为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CND.若X极产生33.6L(标准状况)气体,Y极区生成了0.3mol丙腈,则电流效率高于90%【答案】D【解析】【分析】由图可知,CH2=CHCN在Y极生成NC(CH2)4CN,该过程中C的化合价降低,发生还原反应,Y极是电解池阴极,X为阳极,以此解答。8【详解】A.由分析可知,Y极是电解池阴极,X为阳极,电势:X极>Y极,故A正确;B.电解池中H+向阴极移动,H+移动方向:左室→质子交换膜→右室,故B正确;C.由分析可知,CH2=CHCN在Y极得电子生成NC(CH2)4CN,电极方程式为:2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN,故C正确;D.X为阳极,H2O在阳极失去电子得到O2,电极方程式为:2H2O-4e-=O2↑+4H+,若X极产生33.6L(标准状况)O2,物质的量为=1.5mol,转移6mol电子,Y极区生成了0.3mol丙腈,得到0.6mol电子,说明Y极H+也会放电生成H2,则电流效率不可能高于90%,故D错误;故选D。13.常温下,向碳酸钠的溶液中通入过量SO2可制备NaHSO3,主要流程如图,下列叙述错误的是已知H2CO3:Ka1=4.4×10-7,Ka2=5.6×10-11;H2SO3:Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8。A.Na2CO3溶液中:c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)=c(OH-)B.通入SO2开始时反应为2CO+SO2+H2O=SO+2HCOC.当吸收SO2后pH=9的溶液中:c(HCO)<c(CO)<c(Na+)D.母液中加KOH至中性时:3c(SO)<c(Na+)+c(K+)【答案】C【解析】【分析】碳酸钠中通入SO2,两者反应生成Na2SO3,随着SO2的持续通入,Na2SO3转化为NaHSO3,再经过结晶可得到NaHSO3。【详解】A.碳酸钠溶液水解生成和H2CO3,其中的H均来源于H2O中,水电离生成的H+和OH-物质的量相同,因此c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)=c(OH-),A正确;B.从题干可知,酸性H2SO3>H2CO3>>,因此刚开始通入SO2时,Na2CO3与SO2反应生成和,离子方程式为2CO+SO2+H2O=SO+2HCO,B正确;C.pH=9时,c(H+)=1×10-9mol/L,根据H2CO3的Ka2=5.6×10-11,可得=5.6×10-11,解得9=5.6×10-2,因此c()10点压强相等,甲容器为绝热过程,乙容器为恒温过程,若两证气体物质的量相等,则甲容器的压强大于乙容器压强,现压强相等则说明甲容器中气体的总物质的量比乙容器的小,则气体的总物质的量:nb>nc,B正确;C.恒温恒容过程中,Z点NO的转化率为80%,若乙为恒温恒压过程,则随反应进行平衡正向移动,则平衡时NO的转化率大于80%,C错误;D.起始投料为n(NO):n(H2)=1:2,起始总压强为9kPa,则NO为3kPa,H2为6kPa,根据信息列三段式,,,Z点容器内为6.6kPa,则0.6+3.6-3x+1.2-x+2.4+2x=6.6,解得x=0.6,则从开始到Z点,用分压表示的H2消耗速率为=0.14kPa•min-1,D正确;答案选C。二、非选择题:本题共4小题,共58分。15.锂离子电池通常含有多种金属元素,废弃锂离子电池的回收处理对资源利用和环境保护有重要意义。某实验小组从某废旧锂电池正极活性材料[主要成分可表示为LiNixCo(1-x)O2]中分别回收处理金属元素,工艺流程如图:已知:①“酸浸”后滤液中主要金属阳离子为Li+、Ni2+、Co2+。②沉镍反应为回答下列问题:(1)基态氧原子的核外电子空间运动状态有_____种。丁二酮肟分子中sp3杂化的原子个数为_____11,二丁二酮肟镍中存在的化学键有_____(填序号)。A.π键B.氢键C.金属键D.配位键(2)锂电池负极材料为Li2C6,废旧锂电池加NaCl溶液浸泡,既可将废电池充分放电,保证拆解安全,还可以达到_____的目的。(3)“酸浸”过程的主要反应离子方程式为_____。(4)“萃取”钴离子的原理可表示为2HA+Co2+CoA2+2H+,pH太小萃取率偏低的原因为_____。(5)CoC2O4和Li2CO3在空气氛围中焙烧可得到LiCoO2,该反应化学方程式为_____。(6)将草酸钴晶体(CoC2O4•2H2O)置于空气中加热,受热过程中固体残留率(固体残留率=×100%)变化如图,则C点固体物质化学式为_____。【答案】(1)①.5②.4③.AD(2)将负极锂元素转移到正极材料中,提高锂的回收率(3)2LiNixCo(1-x)O2+6H++H2O2=2Li++2xNi2++2(1-x)Co2++4H2O+O2↑(4)pH越小,H+浓度越大,抑制萃取平衡(5)4CoC2O4+2LiCO3+3O24LiCoO2+10CO2(6)Co2O3【解析】【分析】废旧锂电池正极活性材料(主要成分可表示为LiNixCo(1-x)O2),加NaCl溶液浸泡,可将废电池充分放电,保证拆解安全,将负极锂元素转移到正极材料中,提高锂的回收率,加入稀硫酸和过氧化氢酸浸,过滤得到的滤液中主要阳离子为锂离子、镍离子和钴离子,加入丁二铜肟沉镍,得到二丁二酮肟镍,过滤得到的滤液中加入萃取剂萃取分液得到水相中含有锂离子,加入碳酸钠沉锂得到碳酸锂,有机相加入试剂反萃取后加入草酸沉钴得到草酸钴。【小问1详解】基态氧原子的核外电子排布式为1s22s22p4,轨道数为5,核外电子空间运动状态有5种,丁二酮肟分子中12sp3杂化的原子是两个甲基中的碳原子,两个羟基中的氧原子,个数为4,二丁二酮肟镍中存在的化学键有σ键、π键、配位键,氢键不属于化学键,金属键存在于金属或合金中,故答案选AD。【小问2详解】锂电池负极材料为Li2C6,废旧锂电池加NaCl溶液浸泡,可将废电池充分放电,保证拆解安全,还可以达到将负极锂元素转移到正极材料中,提高锂的回收率的目的。【小问3详解】从题干可知,酸浸后的滤液中主要金属阳离子为Li+、Ni2+和Co2+,同时有氧气生成,酸浸过程中的主要反应离子方程式为2LiNixCo(1-x)O2+6H++H2O2=2Li++2xNi2++2(1-x)Co2++4H2O+O2↑。【小问4详解】萃取钴离子的原理可表示为2HA+Co2+CoA2+2H+,pH越小,氢离子浓度越大,该反应化学平衡逆向移动,降低了萃取率。【小问5详解】CoC2O4与Li2CO3在空气中焙烧可得到LiCoO2,Co失电子化合价从+2价升高为+3价,则反应物中O2得电子生成CO2,根据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为4CoC2O4+2Li2CO3+3O24LiCoO2+10CO2。【小问6详解】CoC2O4·2H2O(M=183g/mol),取1mol的CoC2O4·2H2O,则Co元素的质量为59g,C点固体物质中O元素约为183g×45.36%-59g=24g,Co原子和O原子物质的量之比为1:1.5,化学式为Co2O3。16.一中学某课外小组的同学设计利用C2H2气体制取H2C2O4•2H2O并测定产品纯度。I.制取H2C2O4•2H2O①电石除CaC2外还含有少量CaS及Ca3P2杂质等②查阅文献,用Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸能将C2H2氧化为H2C2O4(1)为减慢装置A中产生C2H2的反应速率,常用_____(填试剂名称)代替水作反应试剂。13(2)装置B中KClO3将H2S、PH3氧化为硫酸及磷酸除去,同时又产生一种新的气体单质杂质,该杂质的化学式是_____。(3)装置D中生成H2C2O4的化学方程式为______,从反应后的溶液得到产品,还需经过蒸发浓缩、_____(填操作名称)、过滤、洗涤及干燥。(4)装置F的作用是_____。II.测定产品中H2C2O4•2H2O的纯度准确称取3.5000g产品于烧杯中,加入适量蒸馏水和稀硫酸溶解,配成100mL溶液.每次用移液管量取20.00mL溶液于锥形瓶中,用0.1000mol•L-1KMnO4标准溶液滴定至终点,记录数据如表。滴定次数标准KMnO4溶液体积(mL)滴定前读数滴定后读数10.3020.20212021.3030.8022.5041.5021.50(5)滴定过程中发现褪色速率开始很慢后迅速加快,其原因是______。(6)滴定终点时的现象为______。(7)产品中H2C2O4•2H2O的纯度为_____%。(8)下列操作可能使产品纯度测定结果偏高的是_____(填序号)。A.用产品配制溶液定容读数时,俯视容量瓶上的刻度线B.锥形瓶水洗后未干燥C.滴定终点时,滴定管尖嘴部分有气泡D.产品在干燥器中干燥时间过长,导致失去部分结晶水【答案】(1)饱和食盐水(饱和氯化钠溶液)(2)Cl2(3)①.C2H2+8HNO3(浓)H2C2O4+8NO2+4H2O②.冷却(降温)结晶(4)吸收尾气NO2,防止污染空气(5)生成的Mn2+作该反应的催化剂(6)滴入最后半滴标准溶液,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色14(7)90(8)AD【解析】【分析】水与电石反应生成C2H2,同时因为有CaS及Ca3P2杂质等存在,同时生成H2S和PH3,将混合气体通入KClO3溶液中,H2S和PH3被氧化为硫酸和磷酸除去,同时KClO3被还原生成氯气,用NaOH除去生成的氯气,D中在Hg(NO3)2作催化剂条件下,浓硝酸将C2H2氧化为H2C2O4,自身被还原为NO2,生成的NO2需进行尾气处理,F中NaOH用于吸收多余的NO2,同时需要进行防倒吸处理,E瓶的作用为防止倒吸。【小问1详解】电石与水反应过于剧烈,为了减慢反应速率,平缓地产生乙炔,可用饱和食盐水代替水反应。【小问2详解】装置B中KClO3将H2S、PH3氧化为硫酸及磷酸除去,同时KClO3被还原生成Cl2,新的气体单质为氯气。【小问3详解】装置D中浓硝酸和C2H2反应生成H2C2O4和NO2,化学方程式为C2H2+8HNO3(浓)H2C2O4+8NO2+4H2O,从反应后的溶液得到产品,还需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤及干燥。【小问4详解】装置F中为NaOH,用于吸收多余的NO2,防止其污染环境。【小问5详解】滴定过程中高锰酸钾与H2C2O4反应生成了Mn2+,Mn2+可作为该反应的催化剂从而加快反应速率。【小问6详解】用高锰酸钾标准溶液滴定草酸溶液,滴定终点的现象为滴入最后半滴标准溶液,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色。【小问7详解】从表中可知,四次实验消耗的KMnO4的体积为19.90mL、20.10mL、21.7mL、20.00mL,第三组数据与其他数据相差较大舍去,平均消耗KMnO420mL,即消耗KMnO42×10-3mol,根据H2C2O4和KMnO4反应的比例关系,2KMnO4~5H2C2O4,可得消耗的H2C2O4为5×10-3mol,则3.5g样品中含有H2C2O42.5×10-2mol,则H2C2O4·2H2O的纯度为=90%。【小问8详解】A15.用产品配制溶液定容读数时,俯视容量瓶上的刻度线,导致溶液浓度偏高,消耗的高锰酸钾溶液偏多,测定结果偏高,A正确;B.锥形瓶水洗后未干燥,对实验没有影响,B错误;C.滴定终点时,滴定管尖嘴部分有气泡,则测定的高锰酸钾消耗量偏低,产品纯度偏低,C错误;D.产品在干燥器中干燥时间过长,失去部分结晶水,配置成溶液消耗的高锰酸钾的量不变,但是样品质量偏小,产品纯度偏高,D正确;故答案选AD。17.神舟十五号飞船滑动部件由多种高强度、高模量复合材料制成,某树脂L是其中一种材料的组成部分。(1)L由己二酸和邻苯二胺在催化剂作用下缩聚合成,L中官能团的名称为氨基和_____;生成L的化学反应方程式为_____。(2)由乙烯合成己二酸的一种合成路线如图:已知:R1CHO+R2CH2CHO①A与银氨溶液反应的化学方程式为_____。②按系统命名法,B的名称为_____。③反应D→E中有一种分子式为C4H6Cl2的副产物生成,该副产物的结构简式为____。(3)邻苯二胺的一种合成路线如图:①设计反应H→I的目的是_____。②K→邻苯二胺的反应类型为______。③化合物M的相对分子质量比H大16,满足下列条件的结构有_____种(不考虑立体异构)。a.遇FeCl3溶液显色;b.能在NaOH溶液中发生水解反应;c.能与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀其中,核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为1:1:2:2:3的结构简式为_____。【答案】(1)①.酰胺基、羧基②.nHOOC(CH2)4COOH+n16+(2n-1)H2O(2)①.CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O②.3-羟基丁醛③.(3)①.用磺酸基封闭乙酰氨基的对位,使随后硝化的硝基只能进入邻位②.还原反应③.16④.【解析】【分析】由乙烯合成己二酸的一种合成路线分析:乙烯(CH2=CH2)在一定条件下转化为A,A发生已知反应的原理得到B,结合A的分子式可知,A为CH3CHO,B为CH3CH(OH)CH2CHO,由C的分子式可知B和H2发生加成反应得到C,C为CH3CH(OH)CH2CH2OH,C发生消去反应得到D,D的结构简式为CH2=CH-CH=CH2,D发生加成反应得到E,E为CH2ClCH=CHCH2Cl,E经过一系列反应得到己二酸,以此解答。由邻苯二胺的一种合成路线分析:H和浓H2SO4发生取代反应生成I,结合H的分子式可以推知H为,G为,I发生硝化反应生成J,J为,J在硫酸溶液中煮沸得到K,K为,K发生还原反应得到邻苯二胺。【小问1详解】L由HOOC(CH2)4COOH和在催化剂作用下缩聚合成,该过程中羧基脱去羟基,氨基脱去氢原子后形成酰胺基,L中官能团的名称为氨基和酰胺基、羧基;生成L的化学反应方程式为:17nHOOC(CH2)4COOH+n+(2n-1)H2O。【小问2详解】①由分析可知,A为CH3CHO,与银氨溶液反应的化学方程式为:CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O;②由分析可知,B为CH3CH(OH)CH2CHO,名称为3-羟基丁醛;③D的结构简式为CH2=CH-CH=CH2,D和Cl2发生1、4加成反应得到E,如发生1、2加成生成副产品C4H6Cl2,该副产物的结构简式为。【小问3详解】①设计反应H→I的目的是用磺酸基封闭乙酰氨基的对位,使随后硝化的硝基只能进入邻位;②由分析可知,K为,K发生还原反应将硝基转化为氨基得到;③化合物M的相对分子质量比H大16,M比H分子式多1个O原子,且满足条件:a.遇FeCl3溶液显色,说明其中含有酚羟基;b.能在NaOH溶液中发生水解反应,结合M的分子式可以推知其中含有酰胺基;c.能与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀,说明其中含有醛基;综上所述,M含有苯环,若苯环上有3个取代基可能为:-OH、-CH3、-NHCHO,共有10种结构;若苯环上有2个取代基可能为:-OH,-CH2NHCHO或-OH、-N(CH3)CHO,每一种组合都有邻间对三种情况,共有6种结构,则满足条件的结构共有16种,其中,核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为1:1:2:2:3的结构简式为。18.为加快实现“双碳”目标,CO2的资源化利用成为了科研的热门选题。(1)工业上利用CO2和H2为原料,在催化剂Cu/ZnO的作用下合成甲醇,该反应的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ•mol-1。①该反应在_____(填“高温”“低温”或“任意温度”)下,易自发进行。②该反应分两步进行:第一步Cu/ZnO*=Cu/Zn*+H2O△H>0第二步Cu/Zn*+2H2+CO2=Cu/ZnO*+CH3OH18已知第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间,由此推知以下能正确表示反应过程中能量变化的示意图为______(填序号)。a.b.c.d.(2)Sabatier反应可实现CO2甲烷化:反应1为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=-165kJ•mol-1,该反应发生的同时还伴随着副反应;反应2为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ•mol-1,将5molCO2和20molH2通入某恒压密闭容器中将CO2甲烷化,平衡时体系中各含碳元素物质的物质的量n(X)与温度T的关系如图所示。①曲线Y代表的物质是______(填化学式),曲线Z所代表的物质在1100K以上物质的量减小的原因是______。②800K时,若经过10min达到平衡,则该条件下0~10min内H2O的平均生成速率v(H2O)=_______mol•min-1。③当反应1和反应2均达到化学平衡状态时,若维持温度不变,向容器内通入惰性气体He,则反应2平衡______(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。④800K时,若平衡时容器内总压为p,则反应2的压强平衡常数Kp=_____(结果保留两位有效数字,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压物质的量分数)。(3)在酸性水溶液中,CO2通过电催化法可生成C2H5OH,c-NC、i-NC是两种电极催化剂,转化原理如图所示。19①c-NC上的电极反应式为______。②当两个电极上转移相同数目的电子时,c-NC电极和i-NC电极上得到的C2H5OH的物质的量之比为5:4,则i-NC电极上产生的C2H5OH和CO的物质的量之比为______。【答案】(1)①.低温②.b(2)①.CO②.温度高于1100K时,反应1平衡左移使n(CO2)增多的程度小于反应2平衡右移使n(CO2)减小的程度③.0.78④.正向移动⑤.0.34(3)①.2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O②.2∶3【解析】小问1详解】①,该反应,,由于时反应自发,因此该反应在低温下易自发进行;②总反应,分步反应第一步,故第二步必然,且根据题意可知第二步反应为快反应,活化能低,故选b。【小问2详解】①温度升高的过程中,反应1平衡逆向移动,减小,反应2平衡正向移动,增大,故曲线Y代表的物质是CO;曲线Z代表的物质是,温度高于1100K时,反应1平衡左移使增多的程度小于反应2平衡右移使减小的程度,故减小;②800K时,根据图中所给数据可列三段式:20故0~10min内的平均生成速率;③向恒压的容器内通入惰性气体,相当于减压,平衡向着气体分子数增大的方向移动,故反应1平衡逆向移动,在此影响下,反应2平衡正向移动.④由②中三段式可知:当800K下达到平衡时,,此时反应2中各物质的平衡分压为,,,,则平衡常数。【小问3详解】①c-NC电极上CO2转化为C2H5OH,电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O;②i-NC电极上CO2生成CO和C2H5OH两种产物,电极方程式为:CO2+2e-+2H+=CO+H2O,2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O,假设当两个电极上转移12mol电子时,c-NC电极上生成1molC2H5OH,c-NC电极和i-NC电极上得到的C2H5OH的物质的量之比为5:4,i-NC电极上得到的C2H5OH的物质的量为0.8mol,转移9.6mol电子,则生成CO的过程中转移12mol-9.6mol=2.4mol,生成1.2molCO,则i-NC电极上产生的C2H5OH和CO的物质的量之比为2∶3。【点睛】.21
6A.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△H=-42kJ•mol-1B.H2的燃烧热△H=-243kJ•mol-1C.由图(a)可知O-H的键能为220kJ•mol-1D.CO2(g)的生成热△Hf=-394kJ•mol-1【答案】D【解析】【详解】A.由图(b)可知①,由图(a)可知②;根据盖斯定律①-②得CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△H=+42kJ•mol-1,故A错误;B.H2的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的能量,△H<-243kJ•mol-1,故B错误;C.由图(a)可知,断裂2molO-H键吸收的总能量为(243+436+247)kJ,O-H键的键能为463kJ•mol-1,故C错误;D.稳定单质化合生成1mol纯物质的热效应称为生成热,由图(b)可知CO2(g)的生成热△Hf=-109kJ•mol-1-285kJ•mol-1=-394kJ•mol-1,故D正确;选D。11.石墨是层状结构,许多分子和离子可以渗入石墨层间形成插层化合物。Li+插入石墨层中间,形成晶体结构如图(a),晶体投影图如图(b)。若该结构中碳碳键键长为apm,碳层和锂层相距dpm(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。下列说法错误的是A.Li+插入石墨层中间改变了石墨的堆积方式
7B.该化合物的化学式为LiC6C.同层Li+最近距离为3apmD.该晶体的密度为×1030g•cm-3【答案】D【解析】【详解】A.石墨由错层结构变为两层对齐,堆积方式发生改变,故A正确;B.根据均摊原则,四棱柱单元中个数,C原子个数,所以该化合物的化学式为LiC6,故B正确;C.同层Li+最近距离棱柱顶面边长,同层Li+最近距离为3apm,故C正确;D.晶胞质量为g,晶胞体积为,密度为;故D错误;选D。12.丙烯腈(CH2=CHCN)电合成已二腈[NC(CH2)4CN]的原理如图所示(两极均为惰性电极),电解过程会产生丙腈(C2H5CN)等副产物(已知:电流效率=×100%),下列说法错误的是A.电势:X极>Y极B.H+移动方向:左室→质子交换膜→右室C.生成己二腈的电极反应式为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CND.若X极产生33.6L(标准状况)气体,Y极区生成了0.3mol丙腈,则电流效率高于90%【答案】D【解析】【分析】由图可知,CH2=CHCN在Y极生成NC(CH2)4CN,该过程中C的化合价降低,发生还原反应,Y极是电解池阴极,X为阳极,以此解答。
8【详解】A.由分析可知,Y极是电解池阴极,X为阳极,电势:X极>Y极,故A正确;B.电解池中H+向阴极移动,H+移动方向:左室→质子交换膜→右室,故B正确;C.由分析可知,CH2=CHCN在Y极得电子生成NC(CH2)4CN,电极方程式为:2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN,故C正确;D.X为阳极,H2O在阳极失去电子得到O2,电极方程式为:2H2O-4e-=O2↑+4H+,若X极产生33.6L(标准状况)O2,物质的量为=1.5mol,转移6mol电子,Y极区生成了0.3mol丙腈,得到0.6mol电子,说明Y极H+也会放电生成H2,则电流效率不可能高于90%,故D错误;故选D。13.常温下,向碳酸钠的溶液中通入过量SO2可制备NaHSO3,主要流程如图,下列叙述错误的是已知H2CO3:Ka1=4.4×10-7,Ka2=5.6×10-11;H2SO3:Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.2×10-8。A.Na2CO3溶液中:c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)=c(OH-)B.通入SO2开始时反应为2CO+SO2+H2O=SO+2HCOC.当吸收SO2后pH=9的溶液中:c(HCO)<c(CO)<c(Na+)D.母液中加KOH至中性时:3c(SO)<c(Na+)+c(K+)【答案】C【解析】【分析】碳酸钠中通入SO2,两者反应生成Na2SO3,随着SO2的持续通入,Na2SO3转化为NaHSO3,再经过结晶可得到NaHSO3。【详解】A.碳酸钠溶液水解生成和H2CO3,其中的H均来源于H2O中,水电离生成的H+和OH-物质的量相同,因此c(H+)+c(HCO)+2c(H2CO3)=c(OH-),A正确;B.从题干可知,酸性H2SO3>H2CO3>>,因此刚开始通入SO2时,Na2CO3与SO2反应生成和,离子方程式为2CO+SO2+H2O=SO+2HCO,B正确;C.pH=9时,c(H+)=1×10-9mol/L,根据H2CO3的Ka2=5.6×10-11,可得=5.6×10-11,解得
9=5.6×10-2,因此c()10点压强相等,甲容器为绝热过程,乙容器为恒温过程,若两证气体物质的量相等,则甲容器的压强大于乙容器压强,现压强相等则说明甲容器中气体的总物质的量比乙容器的小,则气体的总物质的量:nb>nc,B正确;C.恒温恒容过程中,Z点NO的转化率为80%,若乙为恒温恒压过程,则随反应进行平衡正向移动,则平衡时NO的转化率大于80%,C错误;D.起始投料为n(NO):n(H2)=1:2,起始总压强为9kPa,则NO为3kPa,H2为6kPa,根据信息列三段式,,,Z点容器内为6.6kPa,则0.6+3.6-3x+1.2-x+2.4+2x=6.6,解得x=0.6,则从开始到Z点,用分压表示的H2消耗速率为=0.14kPa•min-1,D正确;答案选C。二、非选择题:本题共4小题,共58分。15.锂离子电池通常含有多种金属元素,废弃锂离子电池的回收处理对资源利用和环境保护有重要意义。某实验小组从某废旧锂电池正极活性材料[主要成分可表示为LiNixCo(1-x)O2]中分别回收处理金属元素,工艺流程如图:已知:①“酸浸”后滤液中主要金属阳离子为Li+、Ni2+、Co2+。②沉镍反应为回答下列问题:(1)基态氧原子的核外电子空间运动状态有_____种。丁二酮肟分子中sp3杂化的原子个数为_____11,二丁二酮肟镍中存在的化学键有_____(填序号)。A.π键B.氢键C.金属键D.配位键(2)锂电池负极材料为Li2C6,废旧锂电池加NaCl溶液浸泡,既可将废电池充分放电,保证拆解安全,还可以达到_____的目的。(3)“酸浸”过程的主要反应离子方程式为_____。(4)“萃取”钴离子的原理可表示为2HA+Co2+CoA2+2H+,pH太小萃取率偏低的原因为_____。(5)CoC2O4和Li2CO3在空气氛围中焙烧可得到LiCoO2,该反应化学方程式为_____。(6)将草酸钴晶体(CoC2O4•2H2O)置于空气中加热,受热过程中固体残留率(固体残留率=×100%)变化如图,则C点固体物质化学式为_____。【答案】(1)①.5②.4③.AD(2)将负极锂元素转移到正极材料中,提高锂的回收率(3)2LiNixCo(1-x)O2+6H++H2O2=2Li++2xNi2++2(1-x)Co2++4H2O+O2↑(4)pH越小,H+浓度越大,抑制萃取平衡(5)4CoC2O4+2LiCO3+3O24LiCoO2+10CO2(6)Co2O3【解析】【分析】废旧锂电池正极活性材料(主要成分可表示为LiNixCo(1-x)O2),加NaCl溶液浸泡,可将废电池充分放电,保证拆解安全,将负极锂元素转移到正极材料中,提高锂的回收率,加入稀硫酸和过氧化氢酸浸,过滤得到的滤液中主要阳离子为锂离子、镍离子和钴离子,加入丁二铜肟沉镍,得到二丁二酮肟镍,过滤得到的滤液中加入萃取剂萃取分液得到水相中含有锂离子,加入碳酸钠沉锂得到碳酸锂,有机相加入试剂反萃取后加入草酸沉钴得到草酸钴。【小问1详解】基态氧原子的核外电子排布式为1s22s22p4,轨道数为5,核外电子空间运动状态有5种,丁二酮肟分子中12sp3杂化的原子是两个甲基中的碳原子,两个羟基中的氧原子,个数为4,二丁二酮肟镍中存在的化学键有σ键、π键、配位键,氢键不属于化学键,金属键存在于金属或合金中,故答案选AD。【小问2详解】锂电池负极材料为Li2C6,废旧锂电池加NaCl溶液浸泡,可将废电池充分放电,保证拆解安全,还可以达到将负极锂元素转移到正极材料中,提高锂的回收率的目的。【小问3详解】从题干可知,酸浸后的滤液中主要金属阳离子为Li+、Ni2+和Co2+,同时有氧气生成,酸浸过程中的主要反应离子方程式为2LiNixCo(1-x)O2+6H++H2O2=2Li++2xNi2++2(1-x)Co2++4H2O+O2↑。【小问4详解】萃取钴离子的原理可表示为2HA+Co2+CoA2+2H+,pH越小,氢离子浓度越大,该反应化学平衡逆向移动,降低了萃取率。【小问5详解】CoC2O4与Li2CO3在空气中焙烧可得到LiCoO2,Co失电子化合价从+2价升高为+3价,则反应物中O2得电子生成CO2,根据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为4CoC2O4+2Li2CO3+3O24LiCoO2+10CO2。【小问6详解】CoC2O4·2H2O(M=183g/mol),取1mol的CoC2O4·2H2O,则Co元素的质量为59g,C点固体物质中O元素约为183g×45.36%-59g=24g,Co原子和O原子物质的量之比为1:1.5,化学式为Co2O3。16.一中学某课外小组的同学设计利用C2H2气体制取H2C2O4•2H2O并测定产品纯度。I.制取H2C2O4•2H2O①电石除CaC2外还含有少量CaS及Ca3P2杂质等②查阅文献,用Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸能将C2H2氧化为H2C2O4(1)为减慢装置A中产生C2H2的反应速率,常用_____(填试剂名称)代替水作反应试剂。13(2)装置B中KClO3将H2S、PH3氧化为硫酸及磷酸除去,同时又产生一种新的气体单质杂质,该杂质的化学式是_____。(3)装置D中生成H2C2O4的化学方程式为______,从反应后的溶液得到产品,还需经过蒸发浓缩、_____(填操作名称)、过滤、洗涤及干燥。(4)装置F的作用是_____。II.测定产品中H2C2O4•2H2O的纯度准确称取3.5000g产品于烧杯中,加入适量蒸馏水和稀硫酸溶解,配成100mL溶液.每次用移液管量取20.00mL溶液于锥形瓶中,用0.1000mol•L-1KMnO4标准溶液滴定至终点,记录数据如表。滴定次数标准KMnO4溶液体积(mL)滴定前读数滴定后读数10.3020.20212021.3030.8022.5041.5021.50(5)滴定过程中发现褪色速率开始很慢后迅速加快,其原因是______。(6)滴定终点时的现象为______。(7)产品中H2C2O4•2H2O的纯度为_____%。(8)下列操作可能使产品纯度测定结果偏高的是_____(填序号)。A.用产品配制溶液定容读数时,俯视容量瓶上的刻度线B.锥形瓶水洗后未干燥C.滴定终点时,滴定管尖嘴部分有气泡D.产品在干燥器中干燥时间过长,导致失去部分结晶水【答案】(1)饱和食盐水(饱和氯化钠溶液)(2)Cl2(3)①.C2H2+8HNO3(浓)H2C2O4+8NO2+4H2O②.冷却(降温)结晶(4)吸收尾气NO2,防止污染空气(5)生成的Mn2+作该反应的催化剂(6)滴入最后半滴标准溶液,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色14(7)90(8)AD【解析】【分析】水与电石反应生成C2H2,同时因为有CaS及Ca3P2杂质等存在,同时生成H2S和PH3,将混合气体通入KClO3溶液中,H2S和PH3被氧化为硫酸和磷酸除去,同时KClO3被还原生成氯气,用NaOH除去生成的氯气,D中在Hg(NO3)2作催化剂条件下,浓硝酸将C2H2氧化为H2C2O4,自身被还原为NO2,生成的NO2需进行尾气处理,F中NaOH用于吸收多余的NO2,同时需要进行防倒吸处理,E瓶的作用为防止倒吸。【小问1详解】电石与水反应过于剧烈,为了减慢反应速率,平缓地产生乙炔,可用饱和食盐水代替水反应。【小问2详解】装置B中KClO3将H2S、PH3氧化为硫酸及磷酸除去,同时KClO3被还原生成Cl2,新的气体单质为氯气。【小问3详解】装置D中浓硝酸和C2H2反应生成H2C2O4和NO2,化学方程式为C2H2+8HNO3(浓)H2C2O4+8NO2+4H2O,从反应后的溶液得到产品,还需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤及干燥。【小问4详解】装置F中为NaOH,用于吸收多余的NO2,防止其污染环境。【小问5详解】滴定过程中高锰酸钾与H2C2O4反应生成了Mn2+,Mn2+可作为该反应的催化剂从而加快反应速率。【小问6详解】用高锰酸钾标准溶液滴定草酸溶液,滴定终点的现象为滴入最后半滴标准溶液,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色。【小问7详解】从表中可知,四次实验消耗的KMnO4的体积为19.90mL、20.10mL、21.7mL、20.00mL,第三组数据与其他数据相差较大舍去,平均消耗KMnO420mL,即消耗KMnO42×10-3mol,根据H2C2O4和KMnO4反应的比例关系,2KMnO4~5H2C2O4,可得消耗的H2C2O4为5×10-3mol,则3.5g样品中含有H2C2O42.5×10-2mol,则H2C2O4·2H2O的纯度为=90%。【小问8详解】A15.用产品配制溶液定容读数时,俯视容量瓶上的刻度线,导致溶液浓度偏高,消耗的高锰酸钾溶液偏多,测定结果偏高,A正确;B.锥形瓶水洗后未干燥,对实验没有影响,B错误;C.滴定终点时,滴定管尖嘴部分有气泡,则测定的高锰酸钾消耗量偏低,产品纯度偏低,C错误;D.产品在干燥器中干燥时间过长,失去部分结晶水,配置成溶液消耗的高锰酸钾的量不变,但是样品质量偏小,产品纯度偏高,D正确;故答案选AD。17.神舟十五号飞船滑动部件由多种高强度、高模量复合材料制成,某树脂L是其中一种材料的组成部分。(1)L由己二酸和邻苯二胺在催化剂作用下缩聚合成,L中官能团的名称为氨基和_____;生成L的化学反应方程式为_____。(2)由乙烯合成己二酸的一种合成路线如图:已知:R1CHO+R2CH2CHO①A与银氨溶液反应的化学方程式为_____。②按系统命名法,B的名称为_____。③反应D→E中有一种分子式为C4H6Cl2的副产物生成,该副产物的结构简式为____。(3)邻苯二胺的一种合成路线如图:①设计反应H→I的目的是_____。②K→邻苯二胺的反应类型为______。③化合物M的相对分子质量比H大16,满足下列条件的结构有_____种(不考虑立体异构)。a.遇FeCl3溶液显色;b.能在NaOH溶液中发生水解反应;c.能与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀其中,核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为1:1:2:2:3的结构简式为_____。【答案】(1)①.酰胺基、羧基②.nHOOC(CH2)4COOH+n16+(2n-1)H2O(2)①.CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O②.3-羟基丁醛③.(3)①.用磺酸基封闭乙酰氨基的对位,使随后硝化的硝基只能进入邻位②.还原反应③.16④.【解析】【分析】由乙烯合成己二酸的一种合成路线分析:乙烯(CH2=CH2)在一定条件下转化为A,A发生已知反应的原理得到B,结合A的分子式可知,A为CH3CHO,B为CH3CH(OH)CH2CHO,由C的分子式可知B和H2发生加成反应得到C,C为CH3CH(OH)CH2CH2OH,C发生消去反应得到D,D的结构简式为CH2=CH-CH=CH2,D发生加成反应得到E,E为CH2ClCH=CHCH2Cl,E经过一系列反应得到己二酸,以此解答。由邻苯二胺的一种合成路线分析:H和浓H2SO4发生取代反应生成I,结合H的分子式可以推知H为,G为,I发生硝化反应生成J,J为,J在硫酸溶液中煮沸得到K,K为,K发生还原反应得到邻苯二胺。【小问1详解】L由HOOC(CH2)4COOH和在催化剂作用下缩聚合成,该过程中羧基脱去羟基,氨基脱去氢原子后形成酰胺基,L中官能团的名称为氨基和酰胺基、羧基;生成L的化学反应方程式为:17nHOOC(CH2)4COOH+n+(2n-1)H2O。【小问2详解】①由分析可知,A为CH3CHO,与银氨溶液反应的化学方程式为:CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O;②由分析可知,B为CH3CH(OH)CH2CHO,名称为3-羟基丁醛;③D的结构简式为CH2=CH-CH=CH2,D和Cl2发生1、4加成反应得到E,如发生1、2加成生成副产品C4H6Cl2,该副产物的结构简式为。【小问3详解】①设计反应H→I的目的是用磺酸基封闭乙酰氨基的对位,使随后硝化的硝基只能进入邻位;②由分析可知,K为,K发生还原反应将硝基转化为氨基得到;③化合物M的相对分子质量比H大16,M比H分子式多1个O原子,且满足条件:a.遇FeCl3溶液显色,说明其中含有酚羟基;b.能在NaOH溶液中发生水解反应,结合M的分子式可以推知其中含有酰胺基;c.能与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀,说明其中含有醛基;综上所述,M含有苯环,若苯环上有3个取代基可能为:-OH、-CH3、-NHCHO,共有10种结构;若苯环上有2个取代基可能为:-OH,-CH2NHCHO或-OH、-N(CH3)CHO,每一种组合都有邻间对三种情况,共有6种结构,则满足条件的结构共有16种,其中,核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为1:1:2:2:3的结构简式为。18.为加快实现“双碳”目标,CO2的资源化利用成为了科研的热门选题。(1)工业上利用CO2和H2为原料,在催化剂Cu/ZnO的作用下合成甲醇,该反应的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ•mol-1。①该反应在_____(填“高温”“低温”或“任意温度”)下,易自发进行。②该反应分两步进行:第一步Cu/ZnO*=Cu/Zn*+H2O△H>0第二步Cu/Zn*+2H2+CO2=Cu/ZnO*+CH3OH18已知第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间,由此推知以下能正确表示反应过程中能量变化的示意图为______(填序号)。a.b.c.d.(2)Sabatier反应可实现CO2甲烷化:反应1为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=-165kJ•mol-1,该反应发生的同时还伴随着副反应;反应2为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ•mol-1,将5molCO2和20molH2通入某恒压密闭容器中将CO2甲烷化,平衡时体系中各含碳元素物质的物质的量n(X)与温度T的关系如图所示。①曲线Y代表的物质是______(填化学式),曲线Z所代表的物质在1100K以上物质的量减小的原因是______。②800K时,若经过10min达到平衡,则该条件下0~10min内H2O的平均生成速率v(H2O)=_______mol•min-1。③当反应1和反应2均达到化学平衡状态时,若维持温度不变,向容器内通入惰性气体He,则反应2平衡______(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。④800K时,若平衡时容器内总压为p,则反应2的压强平衡常数Kp=_____(结果保留两位有效数字,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压物质的量分数)。(3)在酸性水溶液中,CO2通过电催化法可生成C2H5OH,c-NC、i-NC是两种电极催化剂,转化原理如图所示。19①c-NC上的电极反应式为______。②当两个电极上转移相同数目的电子时,c-NC电极和i-NC电极上得到的C2H5OH的物质的量之比为5:4,则i-NC电极上产生的C2H5OH和CO的物质的量之比为______。【答案】(1)①.低温②.b(2)①.CO②.温度高于1100K时,反应1平衡左移使n(CO2)增多的程度小于反应2平衡右移使n(CO2)减小的程度③.0.78④.正向移动⑤.0.34(3)①.2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O②.2∶3【解析】小问1详解】①,该反应,,由于时反应自发,因此该反应在低温下易自发进行;②总反应,分步反应第一步,故第二步必然,且根据题意可知第二步反应为快反应,活化能低,故选b。【小问2详解】①温度升高的过程中,反应1平衡逆向移动,减小,反应2平衡正向移动,增大,故曲线Y代表的物质是CO;曲线Z代表的物质是,温度高于1100K时,反应1平衡左移使增多的程度小于反应2平衡右移使减小的程度,故减小;②800K时,根据图中所给数据可列三段式:20故0~10min内的平均生成速率;③向恒压的容器内通入惰性气体,相当于减压,平衡向着气体分子数增大的方向移动,故反应1平衡逆向移动,在此影响下,反应2平衡正向移动.④由②中三段式可知:当800K下达到平衡时,,此时反应2中各物质的平衡分压为,,,,则平衡常数。【小问3详解】①c-NC电极上CO2转化为C2H5OH,电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O;②i-NC电极上CO2生成CO和C2H5OH两种产物,电极方程式为:CO2+2e-+2H+=CO+H2O,2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O,假设当两个电极上转移12mol电子时,c-NC电极上生成1molC2H5OH,c-NC电极和i-NC电极上得到的C2H5OH的物质的量之比为5:4,i-NC电极上得到的C2H5OH的物质的量为0.8mol,转移9.6mol电子,则生成CO的过程中转移12mol-9.6mol=2.4mol,生成1.2molCO,则i-NC电极上产生的C2H5OH和CO的物质的量之比为2∶3。【点睛】.21
10点压强相等,甲容器为绝热过程,乙容器为恒温过程,若两证气体物质的量相等,则甲容器的压强大于乙容器压强,现压强相等则说明甲容器中气体的总物质的量比乙容器的小,则气体的总物质的量:nb>nc,B正确;C.恒温恒容过程中,Z点NO的转化率为80%,若乙为恒温恒压过程,则随反应进行平衡正向移动,则平衡时NO的转化率大于80%,C错误;D.起始投料为n(NO):n(H2)=1:2,起始总压强为9kPa,则NO为3kPa,H2为6kPa,根据信息列三段式,,,Z点容器内为6.6kPa,则0.6+3.6-3x+1.2-x+2.4+2x=6.6,解得x=0.6,则从开始到Z点,用分压表示的H2消耗速率为=0.14kPa•min-1,D正确;答案选C。二、非选择题:本题共4小题,共58分。15.锂离子电池通常含有多种金属元素,废弃锂离子电池的回收处理对资源利用和环境保护有重要意义。某实验小组从某废旧锂电池正极活性材料[主要成分可表示为LiNixCo(1-x)O2]中分别回收处理金属元素,工艺流程如图:已知:①“酸浸”后滤液中主要金属阳离子为Li+、Ni2+、Co2+。②沉镍反应为回答下列问题:(1)基态氧原子的核外电子空间运动状态有_____种。丁二酮肟分子中sp3杂化的原子个数为_____
11,二丁二酮肟镍中存在的化学键有_____(填序号)。A.π键B.氢键C.金属键D.配位键(2)锂电池负极材料为Li2C6,废旧锂电池加NaCl溶液浸泡,既可将废电池充分放电,保证拆解安全,还可以达到_____的目的。(3)“酸浸”过程的主要反应离子方程式为_____。(4)“萃取”钴离子的原理可表示为2HA+Co2+CoA2+2H+,pH太小萃取率偏低的原因为_____。(5)CoC2O4和Li2CO3在空气氛围中焙烧可得到LiCoO2,该反应化学方程式为_____。(6)将草酸钴晶体(CoC2O4•2H2O)置于空气中加热,受热过程中固体残留率(固体残留率=×100%)变化如图,则C点固体物质化学式为_____。【答案】(1)①.5②.4③.AD(2)将负极锂元素转移到正极材料中,提高锂的回收率(3)2LiNixCo(1-x)O2+6H++H2O2=2Li++2xNi2++2(1-x)Co2++4H2O+O2↑(4)pH越小,H+浓度越大,抑制萃取平衡(5)4CoC2O4+2LiCO3+3O24LiCoO2+10CO2(6)Co2O3【解析】【分析】废旧锂电池正极活性材料(主要成分可表示为LiNixCo(1-x)O2),加NaCl溶液浸泡,可将废电池充分放电,保证拆解安全,将负极锂元素转移到正极材料中,提高锂的回收率,加入稀硫酸和过氧化氢酸浸,过滤得到的滤液中主要阳离子为锂离子、镍离子和钴离子,加入丁二铜肟沉镍,得到二丁二酮肟镍,过滤得到的滤液中加入萃取剂萃取分液得到水相中含有锂离子,加入碳酸钠沉锂得到碳酸锂,有机相加入试剂反萃取后加入草酸沉钴得到草酸钴。【小问1详解】基态氧原子的核外电子排布式为1s22s22p4,轨道数为5,核外电子空间运动状态有5种,丁二酮肟分子中
12sp3杂化的原子是两个甲基中的碳原子,两个羟基中的氧原子,个数为4,二丁二酮肟镍中存在的化学键有σ键、π键、配位键,氢键不属于化学键,金属键存在于金属或合金中,故答案选AD。【小问2详解】锂电池负极材料为Li2C6,废旧锂电池加NaCl溶液浸泡,可将废电池充分放电,保证拆解安全,还可以达到将负极锂元素转移到正极材料中,提高锂的回收率的目的。【小问3详解】从题干可知,酸浸后的滤液中主要金属阳离子为Li+、Ni2+和Co2+,同时有氧气生成,酸浸过程中的主要反应离子方程式为2LiNixCo(1-x)O2+6H++H2O2=2Li++2xNi2++2(1-x)Co2++4H2O+O2↑。【小问4详解】萃取钴离子的原理可表示为2HA+Co2+CoA2+2H+,pH越小,氢离子浓度越大,该反应化学平衡逆向移动,降低了萃取率。【小问5详解】CoC2O4与Li2CO3在空气中焙烧可得到LiCoO2,Co失电子化合价从+2价升高为+3价,则反应物中O2得电子生成CO2,根据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为4CoC2O4+2Li2CO3+3O24LiCoO2+10CO2。【小问6详解】CoC2O4·2H2O(M=183g/mol),取1mol的CoC2O4·2H2O,则Co元素的质量为59g,C点固体物质中O元素约为183g×45.36%-59g=24g,Co原子和O原子物质的量之比为1:1.5,化学式为Co2O3。16.一中学某课外小组的同学设计利用C2H2气体制取H2C2O4•2H2O并测定产品纯度。I.制取H2C2O4•2H2O①电石除CaC2外还含有少量CaS及Ca3P2杂质等②查阅文献,用Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸能将C2H2氧化为H2C2O4(1)为减慢装置A中产生C2H2的反应速率,常用_____(填试剂名称)代替水作反应试剂。
13(2)装置B中KClO3将H2S、PH3氧化为硫酸及磷酸除去,同时又产生一种新的气体单质杂质,该杂质的化学式是_____。(3)装置D中生成H2C2O4的化学方程式为______,从反应后的溶液得到产品,还需经过蒸发浓缩、_____(填操作名称)、过滤、洗涤及干燥。(4)装置F的作用是_____。II.测定产品中H2C2O4•2H2O的纯度准确称取3.5000g产品于烧杯中,加入适量蒸馏水和稀硫酸溶解,配成100mL溶液.每次用移液管量取20.00mL溶液于锥形瓶中,用0.1000mol•L-1KMnO4标准溶液滴定至终点,记录数据如表。滴定次数标准KMnO4溶液体积(mL)滴定前读数滴定后读数10.3020.20212021.3030.8022.5041.5021.50(5)滴定过程中发现褪色速率开始很慢后迅速加快,其原因是______。(6)滴定终点时的现象为______。(7)产品中H2C2O4•2H2O的纯度为_____%。(8)下列操作可能使产品纯度测定结果偏高的是_____(填序号)。A.用产品配制溶液定容读数时,俯视容量瓶上的刻度线B.锥形瓶水洗后未干燥C.滴定终点时,滴定管尖嘴部分有气泡D.产品在干燥器中干燥时间过长,导致失去部分结晶水【答案】(1)饱和食盐水(饱和氯化钠溶液)(2)Cl2(3)①.C2H2+8HNO3(浓)H2C2O4+8NO2+4H2O②.冷却(降温)结晶(4)吸收尾气NO2,防止污染空气(5)生成的Mn2+作该反应的催化剂(6)滴入最后半滴标准溶液,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色
14(7)90(8)AD【解析】【分析】水与电石反应生成C2H2,同时因为有CaS及Ca3P2杂质等存在,同时生成H2S和PH3,将混合气体通入KClO3溶液中,H2S和PH3被氧化为硫酸和磷酸除去,同时KClO3被还原生成氯气,用NaOH除去生成的氯气,D中在Hg(NO3)2作催化剂条件下,浓硝酸将C2H2氧化为H2C2O4,自身被还原为NO2,生成的NO2需进行尾气处理,F中NaOH用于吸收多余的NO2,同时需要进行防倒吸处理,E瓶的作用为防止倒吸。【小问1详解】电石与水反应过于剧烈,为了减慢反应速率,平缓地产生乙炔,可用饱和食盐水代替水反应。【小问2详解】装置B中KClO3将H2S、PH3氧化为硫酸及磷酸除去,同时KClO3被还原生成Cl2,新的气体单质为氯气。【小问3详解】装置D中浓硝酸和C2H2反应生成H2C2O4和NO2,化学方程式为C2H2+8HNO3(浓)H2C2O4+8NO2+4H2O,从反应后的溶液得到产品,还需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤及干燥。【小问4详解】装置F中为NaOH,用于吸收多余的NO2,防止其污染环境。【小问5详解】滴定过程中高锰酸钾与H2C2O4反应生成了Mn2+,Mn2+可作为该反应的催化剂从而加快反应速率。【小问6详解】用高锰酸钾标准溶液滴定草酸溶液,滴定终点的现象为滴入最后半滴标准溶液,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色。【小问7详解】从表中可知,四次实验消耗的KMnO4的体积为19.90mL、20.10mL、21.7mL、20.00mL,第三组数据与其他数据相差较大舍去,平均消耗KMnO420mL,即消耗KMnO42×10-3mol,根据H2C2O4和KMnO4反应的比例关系,2KMnO4~5H2C2O4,可得消耗的H2C2O4为5×10-3mol,则3.5g样品中含有H2C2O42.5×10-2mol,则H2C2O4·2H2O的纯度为=90%。【小问8详解】A
15.用产品配制溶液定容读数时,俯视容量瓶上的刻度线,导致溶液浓度偏高,消耗的高锰酸钾溶液偏多,测定结果偏高,A正确;B.锥形瓶水洗后未干燥,对实验没有影响,B错误;C.滴定终点时,滴定管尖嘴部分有气泡,则测定的高锰酸钾消耗量偏低,产品纯度偏低,C错误;D.产品在干燥器中干燥时间过长,失去部分结晶水,配置成溶液消耗的高锰酸钾的量不变,但是样品质量偏小,产品纯度偏高,D正确;故答案选AD。17.神舟十五号飞船滑动部件由多种高强度、高模量复合材料制成,某树脂L是其中一种材料的组成部分。(1)L由己二酸和邻苯二胺在催化剂作用下缩聚合成,L中官能团的名称为氨基和_____;生成L的化学反应方程式为_____。(2)由乙烯合成己二酸的一种合成路线如图:已知:R1CHO+R2CH2CHO①A与银氨溶液反应的化学方程式为_____。②按系统命名法,B的名称为_____。③反应D→E中有一种分子式为C4H6Cl2的副产物生成,该副产物的结构简式为____。(3)邻苯二胺的一种合成路线如图:①设计反应H→I的目的是_____。②K→邻苯二胺的反应类型为______。③化合物M的相对分子质量比H大16,满足下列条件的结构有_____种(不考虑立体异构)。a.遇FeCl3溶液显色;b.能在NaOH溶液中发生水解反应;c.能与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀其中,核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为1:1:2:2:3的结构简式为_____。【答案】(1)①.酰胺基、羧基②.nHOOC(CH2)4COOH+n
16+(2n-1)H2O(2)①.CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O②.3-羟基丁醛③.(3)①.用磺酸基封闭乙酰氨基的对位,使随后硝化的硝基只能进入邻位②.还原反应③.16④.【解析】【分析】由乙烯合成己二酸的一种合成路线分析:乙烯(CH2=CH2)在一定条件下转化为A,A发生已知反应的原理得到B,结合A的分子式可知,A为CH3CHO,B为CH3CH(OH)CH2CHO,由C的分子式可知B和H2发生加成反应得到C,C为CH3CH(OH)CH2CH2OH,C发生消去反应得到D,D的结构简式为CH2=CH-CH=CH2,D发生加成反应得到E,E为CH2ClCH=CHCH2Cl,E经过一系列反应得到己二酸,以此解答。由邻苯二胺的一种合成路线分析:H和浓H2SO4发生取代反应生成I,结合H的分子式可以推知H为,G为,I发生硝化反应生成J,J为,J在硫酸溶液中煮沸得到K,K为,K发生还原反应得到邻苯二胺。【小问1详解】L由HOOC(CH2)4COOH和在催化剂作用下缩聚合成,该过程中羧基脱去羟基,氨基脱去氢原子后形成酰胺基,L中官能团的名称为氨基和酰胺基、羧基;生成L的化学反应方程式为:
17nHOOC(CH2)4COOH+n+(2n-1)H2O。【小问2详解】①由分析可知,A为CH3CHO,与银氨溶液反应的化学方程式为:CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O;②由分析可知,B为CH3CH(OH)CH2CHO,名称为3-羟基丁醛;③D的结构简式为CH2=CH-CH=CH2,D和Cl2发生1、4加成反应得到E,如发生1、2加成生成副产品C4H6Cl2,该副产物的结构简式为。【小问3详解】①设计反应H→I的目的是用磺酸基封闭乙酰氨基的对位,使随后硝化的硝基只能进入邻位;②由分析可知,K为,K发生还原反应将硝基转化为氨基得到;③化合物M的相对分子质量比H大16,M比H分子式多1个O原子,且满足条件:a.遇FeCl3溶液显色,说明其中含有酚羟基;b.能在NaOH溶液中发生水解反应,结合M的分子式可以推知其中含有酰胺基;c.能与新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀,说明其中含有醛基;综上所述,M含有苯环,若苯环上有3个取代基可能为:-OH、-CH3、-NHCHO,共有10种结构;若苯环上有2个取代基可能为:-OH,-CH2NHCHO或-OH、-N(CH3)CHO,每一种组合都有邻间对三种情况,共有6种结构,则满足条件的结构共有16种,其中,核磁共振氢谱有5组峰,峰面积之比为1:1:2:2:3的结构简式为。18.为加快实现“双碳”目标,CO2的资源化利用成为了科研的热门选题。(1)工业上利用CO2和H2为原料,在催化剂Cu/ZnO的作用下合成甲醇,该反应的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ•mol-1。①该反应在_____(填“高温”“低温”或“任意温度”)下,易自发进行。②该反应分两步进行:第一步Cu/ZnO*=Cu/Zn*+H2O△H>0第二步Cu/Zn*+2H2+CO2=Cu/ZnO*+CH3OH
18已知第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间,由此推知以下能正确表示反应过程中能量变化的示意图为______(填序号)。a.b.c.d.(2)Sabatier反应可实现CO2甲烷化:反应1为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=-165kJ•mol-1,该反应发生的同时还伴随着副反应;反应2为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ•mol-1,将5molCO2和20molH2通入某恒压密闭容器中将CO2甲烷化,平衡时体系中各含碳元素物质的物质的量n(X)与温度T的关系如图所示。①曲线Y代表的物质是______(填化学式),曲线Z所代表的物质在1100K以上物质的量减小的原因是______。②800K时,若经过10min达到平衡,则该条件下0~10min内H2O的平均生成速率v(H2O)=_______mol•min-1。③当反应1和反应2均达到化学平衡状态时,若维持温度不变,向容器内通入惰性气体He,则反应2平衡______(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。④800K时,若平衡时容器内总压为p,则反应2的压强平衡常数Kp=_____(结果保留两位有效数字,Kp为以分压表示的平衡常数,分压=总压物质的量分数)。(3)在酸性水溶液中,CO2通过电催化法可生成C2H5OH,c-NC、i-NC是两种电极催化剂,转化原理如图所示。
19①c-NC上的电极反应式为______。②当两个电极上转移相同数目的电子时,c-NC电极和i-NC电极上得到的C2H5OH的物质的量之比为5:4,则i-NC电极上产生的C2H5OH和CO的物质的量之比为______。【答案】(1)①.低温②.b(2)①.CO②.温度高于1100K时,反应1平衡左移使n(CO2)增多的程度小于反应2平衡右移使n(CO2)减小的程度③.0.78④.正向移动⑤.0.34(3)①.2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O②.2∶3【解析】小问1详解】①,该反应,,由于时反应自发,因此该反应在低温下易自发进行;②总反应,分步反应第一步,故第二步必然,且根据题意可知第二步反应为快反应,活化能低,故选b。【小问2详解】①温度升高的过程中,反应1平衡逆向移动,减小,反应2平衡正向移动,增大,故曲线Y代表的物质是CO;曲线Z代表的物质是,温度高于1100K时,反应1平衡左移使增多的程度小于反应2平衡右移使减小的程度,故减小;②800K时,根据图中所给数据可列三段式:
20故0~10min内的平均生成速率;③向恒压的容器内通入惰性气体,相当于减压,平衡向着气体分子数增大的方向移动,故反应1平衡逆向移动,在此影响下,反应2平衡正向移动.④由②中三段式可知:当800K下达到平衡时,,此时反应2中各物质的平衡分压为,,,,则平衡常数。【小问3详解】①c-NC电极上CO2转化为C2H5OH,电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O;②i-NC电极上CO2生成CO和C2H5OH两种产物,电极方程式为:CO2+2e-+2H+=CO+H2O,2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O,假设当两个电极上转移12mol电子时,c-NC电极上生成1molC2H5OH,c-NC电极和i-NC电极上得到的C2H5OH的物质的量之比为5:4,i-NC电极上得到的C2H5OH的物质的量为0.8mol,转移9.6mol电子,则生成CO的过程中转移12mol-9.6mol=2.4mol,生成1.2molCO,则i-NC电极上产生的C2H5OH和CO的物质的量之比为2∶3。【点睛】.
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