江苏省南通市2024届高三下学期第三次调研测试
化学试题
注意事项
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1.本试卷共6页。满分为100分,考试时间为75分钟。考试结束后,请将答题卡交回。
2.答题前,请您务必将自己的姓名、学校、考试号等用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡上规定的位置。
3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
4.作答选择题,必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑;如需改动,请用橡皮擦干净后,再选涂其他答案。作答非选择题,必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答,在其他位置作答一律无效。
5.如需作图,必须用2B铅笔绘、写清楚,线条、符号等须加黑、加粗。
可能用到的相对原子质量:H1 Li7 C12 O16 Na23 S32 Cl35.5 Cu64 Zn65
一、单项选择题:共13题,每题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 以棉织物为坯布的蓝印花布印染技艺是中国非物质文化遗产。坯布的化学成分为
A 纤维素 B. 蛋白质 C. 淀粉 D. 合成纤维
2. 与混合发生反应:。下列说法正确的是
A. 中N元素的化合价为-3 B. 是非极性分子
C. 晶体属于共价晶体 D. 的电子式为
3. 实验室制取、收集并验证其性质,下列装置不能达到实验目的的是
A 用装置甲制取 B. 用装置乙收集
C. 用装置丙验证的漂白性 D. 用装置丁验证的还原性
4. 下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是
A. 键能:H-F>H-Cl,HF的沸点比HCl的高
B. 乙酸中使羟基的极性减小,乙酸的酸性比甲酸的弱
C. HClO具有弱酸性,可用于杀菌消毒
D. 能与NaOH溶液反应,可用作净水剂
5. 前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。基态时,X原子核外有6个电子,Y原子3p原子轨道半充满,Z原子3p原子轨道上有2个未成对电子。W与Y处于同一主族。下列说法正确的是
A. 第一电离能:Z<Y
B. Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
C. 原子半径:r(W)<r(Z)
D. X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强
6. 下列说法正确的是
A. 、、互同素异形体
B. 的中心原子杂化轨道类型为
C. 晶体中阴阳离子数目之比为1∶2
D. 晶体中含有键
7. 下列关于反应 的说法正确的是
A. 基态V原子核外电子排布为
B. 反应达到平衡状态时,
C. 使用的目是为了增大的平衡转化率
D. 其他条件相同,增大压强,平衡常数增大
8. 氧、硫及其化合物应用广泛。可用作燃料电池氧化剂。单质硫有多种同素异形体,其中在液态中被氧化成,反应方程式为。氧能形成、、、、等重要氧化物。是一种重要的工业原料,可通过煅烧黄铁矿或加热无水硫酸钙、焦炭及二氧化硅的混合物()等方法来制取。在催化作用下与反应生成。下列关于化学反应的表示或说法正确的是
A. 碱性氢氧燃料电池的正极反应:
B. 与反应:
C. 与反应中,n(氧化剂):n(还原剂)=3:1
D. 温度越高,越大,硫酸钙制取的反应正向进行程度越大
9. 可用作定影剂。的结构式为。通过下列实验探究溶液的性质。
实验1:向溶液中滴加稀硫酸,溶液中有淡黄色沉淀和无色气体产生
实验2:向AgBr悬浊液中滴加溶液,振荡后得到澄清透明的溶液
下列说法正确的是
A. 的空间构型为平面形 B. 实验1中产生的气体为
C. 实验1中稀硫酸体现氧化性 D. 实验2中减小
10. 一种杯酚的合成过程如图所示。该杯酚盛装后形成超分子。下列说法正确的是
A. 该杯酚的合成过程中发生了消去反应
B. 每合成1mol该杯酚,消耗4molHCHO
C. 杯酚盛装形成的超分子中,存在范德华力和氢键
D. 该杯酚具有“分子识别”特性,能盛装多种碳单质
11. NaOH活化过的催化剂对甲醛氧化为具有较好的催化效果,有学者提出该催化反应的机理如下。下列说法不正确的是
A. 步骤Ⅰ中存在非极性键的断裂
B. 步骤Ⅰ可理解为HCHO中带部分负电荷的O与催化剂表面的-OH发生作用
C. 步骤Ⅱ中发生的反应可表示为
D. 该催化剂对苯的催化氧化效果优于对HCHO的催化氧化效果
12. 已知室温下,,,。用含少量的酸性溶液制备NiOOH的过程如下。下列说法正确的是
A. 溶液中:
B. 的NaClO溶液中:
C. “调pH”得到的上层清液中:
D. “氧化”时主要发生反应:
13. 是一种液体燃料。利用和合成的主要反应为
反应Ⅰ
反应Ⅱ
在密闭容器中,,时,平衡转化率、在催化剂作用下反应tmin所测得的实际转化率及的选择性随温度的变化如图所示。的选择性可表示为。
下列说法不正确的是
A. 0~tmin内,240℃下反应Ⅰ的速率比在280℃下大
B. 从220℃~280℃,的平衡产率先增大后缓慢减小
C. 280℃时增大压强,的转化率可能大于40%
D. 需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂
二、非选择题:共4题,共61分。
14. 锂电池的研发、使用及废电池的回收具有重要意义。
(1)比能量是指电池单位质量(或体积)输出的电能。锂金属电池放电时总反应为。下列关于锂金属电池说法正确的是___________(填序号)。
A放电时Li作负极 B.比能量高于锌锰干电池 C.可用稀作电解质
(2)钴酸锂()、磷酸铁锂()等锂离子二次电池应用普遍。
①钴酸锂电池放电时示意图如图1所示。放电时,由中脱嵌。写出放电至完全时电极的电极反应式:___________。
②磷酸铁锂电池具有循环稳定性好的优点。充电时脱嵌形成。晶胞中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构(如图2所示)。x=___________。
(3)将废旧锂离子电池(外壳为铁,电芯含铝)置于不同浓度的和NaCl溶液中使电池充分放电是电池回收工艺的首要步骤。电池在不同溶液中放电的残余电压随时间的变化如图3所示。对浸泡液中沉淀物热处理后,得到XRD示意图谱如图4所示。
①电池在5%Na2S溶液中比在5%NaCl溶液中放电速率更大,其原因是___________。
②与溶液相比,NaCl溶液的质量分数由5%增大至10%时,电池残余电压降低速率更快。依据图4XRD图谱,分析其主要原因:___________。
(4)将放电完全的钴酸锂电池正极材料粉碎后进行酸浸处理。实验测得,在相同条件下,使用盐酸作浸取剂可使钴转化为,转化率达到99%,但工业生产使用混合物作浸取剂。
①写出盐酸作浸取剂发生酸浸反应的化学反应方程式:___________。
②工业生产时在盐酸中加入,的作用是___________。
15. 化合物G是一种抗炎药的中间体,其合成路线如下:
(1)A中σ键与π键数目之比为___________。
(2)写出B的结构简式:___________。
(3)写出C→D过程中另一生成物的结构简式:___________。
(4)G的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:___________。
①能发生银镜反应;②分子中含有3种不同化学环境的氢原子
(5)写出以和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)_________。
16. 碲(Te)是元素周期表中第ⅥA元素,广泛应用于半导体材料、特殊合金等领域。从碲铜渣中(含及少量、Pb等化合物)可提取单质碲。
Ⅰ.干法炼碲
(1)将碲铜渣加热熔化后,向其中分批加入一定量还原碳粉,控制反应温度400~500℃,发生反应。每消耗,反应中转移电子的物质的量为___________mol。
(2)已知:常温下硫磺、单质碲的沸点分别为445℃、1390℃。将还原后的碲铜渣与稍过量硫磺混合加热,得到Cu2S、Te和硫磺混合物。将混合物置于真空炉中,控制蒸馏温度1050℃,可收集得到较纯净的Te.在真空炉中进行蒸馏的原因是___________。
Ⅱ.湿法提碲
(3)已知能溶于水,难溶于水。
①将一定量粉碎后的碲铜渣与NaOH、溶液中的一种配成悬浊液,加入到三颈瓶中(装置见题图),90℃下通过滴液漏斗缓慢滴加另一种溶液,充分反应后过滤。与NaOH、反应生成、、NaCl的离子方程式为___________,滴液漏斗中的溶液是___________。
②将过滤所得滤渣洗涤、烘干、分析成分主要含有CuO、,可通过还原熔炼回收Cu。为确定还原剂添加量,现通过如下实验测定滤渣中各组分的质量分数:称取0.5000g样品,分成两等份。一份加入足量稀充分反应后过滤(杂质不参加反应),用的EDTA溶液滴定至终点(EDTA与反应的化学计量比为1:1),平均消耗EDTA溶液30.00mL;另一份加入足量稀盐酸溶解后过滤(杂质不参加反应,),用相同浓度的EDTA溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液20.00mL。通过计算确定滤渣中CuO的质量分数___________。(写出计算过程)
(4)已知:①;
②。
补充完整利用碱浸后含和的滤液制备高纯碲的实验方案:取碱浸后的滤液,___________,将所得固体烘干。(必须使用的试剂:10%溶液,溶液,溶液,去离子水,溶液)
17. 氯化铵是一种重要的化工产品,氯化铵的转化与利用是目前化工研究的热点。
(1)1943年,侯德榜团队成功研发了联合制碱法,提高了食盐利用率。其主要流程如下:
①25℃时,;,;反应的平衡常数K=___________。
②将“母液Ⅱ”循环进入“沉淀池”,是联合制碱法的关键。向“母液Ⅰ”中通入氨气可提高的循环利用率,其原理是___________。
(2)以氧化镁为载体,化学链方法分解氯化铵工艺示意图如图1所示。“释氯”过程中可能发生反应的焓变如图2所示。
①已知 。温度越高,越有利于分解。a___________(填“>0”“<0”或“=0”)。
②“释氨”主反应为,该反应___________。
③有研究表明,“释氨”反应分两步进行:;。控制其他条件不变,分别改变或MgO固体粒径大小,“释氨”速率随固体粒径的影响如图3所示。粒径大小对“释氨”反应速率的影响明显小于MgO粒径大小的影响,其原因是___________。
④“释氯”装置中含有少量可提高“释氯”时HCl的平衡产率,主要原因是___________。
⑤已知 ,燃烧的热量用于该化学链分解反应。每分解,需要(已折算为标况)。忽略温度对化学反应焓变的影响,该化学链的热量利用率为___________。江苏省南通市2024届高三下学期第三次调研测试
化学试题
注意事项
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1.本试卷共6页。满分为100分,考试时间为75分钟。考试结束后,请将答题卡交回。
2.答题前,请您务必将自己的姓名、学校、考试号等用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡上规定的位置。
3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
4.作答选择题,必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑;如需改动,请用橡皮擦干净后,再选涂其他答案。作答非选择题,必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答,在其他位置作答一律无效。
5.如需作图,必须用2B铅笔绘、写清楚,线条、符号等须加黑、加粗。
可能用到的相对原子质量:H1 Li7 C12 O16 Na23 S32 Cl35.5 Cu64 Zn65
一、单项选择题:共13题,每题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 以棉织物为坯布的蓝印花布印染技艺是中国非物质文化遗产。坯布的化学成分为
A. 纤维素 B. 蛋白质 C. 淀粉 D. 合成纤维
【答案】A
【解析】
【详解】坯布的主要成分为棉织物,故坯布的化学成分为纤维素,故A符合;
故选A。
2. 与混合发生反应:。下列说法正确的是
A. 中N元素的化合价为-3 B. 是非极性分子
C. 晶体属于共价晶体 D. 电子式为
【答案】A
【解析】
【详解】A.NH3中N元素的化合价为-3价,A正确;
B.Cl2O的空间构型为V型,正负电荷中心不重合,是极性分子,B错误;
C.NH4Cl由铵根离子和氯离子构成,属于离子晶体,C错误;
D.N2的电子式为,D错误;
故答案选A。
3. 实验室制取、收集并验证其性质,下列装置不能达到实验目的的是
A. 用装置甲制取 B. 用装置乙收集
C. 用装置丙验证的漂白性 D. 用装置丁验证的还原性
【答案】C
【解析】
【详解】A.亚硫酸钠与硫酸反应生成二氧化硫,可选图在固液反应装置制备二氧化硫,故A正确;
B.二氧化硫的密度比空气密度大,可选图中向上排空气法收集,故B正确;
C.二氧化硫为酸性氧化物,可使石蕊变红,不能验证其漂白性,故C错误;
D.二氧化硫被溴水氧化生成硫酸,S元素的化合价升高,可验证SO2的还原性,故D正确;
故选C。
4. 下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是
A. 键能:H-F>H-Cl,HF的沸点比HCl的高
B. 乙酸中使羟基的极性减小,乙酸的酸性比甲酸的弱
C. HClO具有弱酸性,可用于杀菌消毒
D. 能与NaOH溶液反应,可用作净水剂
【答案】B
【解析】
【详解】A.HF的沸点比HCl的高是因为HF分子间存在氢键,HCl分子间不存在氢键,与键能大小无关,故A错误;
B.乙酸中-CH3是推电子基团,推电子效应使羧基中羟基极性变小,羟酸的酸性越弱,所以乙酸的酸性比甲酸的弱,故B正确;
C.HClO具有强氧化性,能使蛋白质变性,可作杀菌消毒剂,与其具有酸性无关,故C错误;
D.溶于水时电离的Al3+水解生成吸附性强的氢氧化铝胶体,可吸附水中悬浮物形成沉淀,可作净水剂,和能与NaOH溶液反应的性质无关,故D错误;
故选B。
5. 前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。基态时,X原子核外有6个电子,Y原子3p原子轨道半充满,Z原子3p原子轨道上有2个未成对电子。W与Y处于同一主族。下列说法正确的是
A. 第一电离能:Z<Y
B. Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的弱
C. 原子半径:r(W)<r(Z)
D. X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Z的强
【答案】A
【解析】
【分析】前4周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态时,X原子核外有6个电子,则X为C元素,Y原子3p原子轨道半充满,则Y为P元素,Z原子3p原子轨道上有2个未成对电子,则Z为S元素,W与Y处于同一主族,则W为As元素。
【详解】由分析知,X为C,Y为P,Z为S,W为As。
A.由于P的3p能级处于稳定的半充满状态,难失去电子,则第一电离能比S的大,故第一电离能:S<P,故A正确;
B.非金属性越强,其对应的简单气态氢化物越稳定,同主族元素从上往下非金属性逐渐减弱,故P的非金属性大于As,则Y的简单气态氢化物的热稳定性比W的强,故B错误;
C.同主族从上往下原子半径逐渐增大,从左至右原子半径逐渐减小,故原子半径:r(As)<r(S),故C错误;
D.非金属性越强,其对应的最高价氧化物对应水化物的酸性越强,同周期元素从左至右非金属性逐渐增强,故C的最高价氧化物对应水化物的酸性比S的弱,故D错误;
故选A。
6. 下列说法正确的是
A. 、、互为同素异形体
B. 的中心原子杂化轨道类型为
C. 晶体中阴阳离子数目之比为1∶2
D. 晶体中含有键
【答案】C
【解析】
【详解】A.、、三者质子数相同、而中子数不同,即互同位素,A错误;
B.的中心原子价层电子对数为3,即中心原子杂化轨道类型为,B错误;
C.晶体中含有钠离子Na+和过氧根离子,即阴阳离子数目之比为1∶2,C正确;
D.二氧化硅晶体中1个硅原子周围结合4个氧原子,即晶体中含有键,D错误;
故选C。
7. 下列关于反应 的说法正确的是
A. 基态V原子核外电子排布为
B. 反应达到平衡状态时,
C. 使用的目是为了增大的平衡转化率
D. 其他条件相同,增大压强,平衡常数增大
【答案】B
【解析】
【详解】A.V为第23号元素,基态V原子核外电子排布为,A项不符合题意;
B.反应达到平衡状态时,,B项符合题意;
C.催化剂可以增大化学反应速率,不能使平衡移动,不能改变平衡转化率,C项不符合题意;
D.化学平衡常数只受温度的影响,温度改变,平衡常数才会改变,D项不符合题意;
故正确选项为B。
8. 氧、硫及其化合物应用广泛。可用作燃料电池的氧化剂。单质硫有多种同素异形体,其中在液态中被氧化成,反应方程式为。氧能形成、、、、等重要氧化物。是一种重要的工业原料,可通过煅烧黄铁矿或加热无水硫酸钙、焦炭及二氧化硅的混合物()等方法来制取。在催化作用下与反应生成。下列关于化学反应的表示或说法正确的是
A. 碱性氢氧燃料电池的正极反应:
B. 与反应:
C. 与反应中,n(氧化剂):n(还原剂)=3:1
D. 温度越高,越大,硫酸钙制取的反应正向进行程度越大
【答案】D
【解析】
【详解】A.碱性环境不能出现氢离子,应用氢氧根离子配平,碱性氢氧燃料电池的正极反应:,故A错误;
B.与反应生成硫酸钠,没有氧气,,故B错误;
C.在反应中,1mol失去2mol电子,1mol得到2mol电子生成,另外2molAs元素不变价,故反应中与反应中,n(氧化剂):n(还原剂)=1:1,故C错误;
D.该反应,所以,温度越高,越负,越小,有利于反应正向进行,故D错误;
故选D。
9. 可用作定影剂。的结构式为。通过下列实验探究溶液的性质。
实验1:向溶液中滴加稀硫酸,溶液中有淡黄色沉淀和无色气体产生
实验2:向AgBr悬浊液中滴加溶液,振荡后得到澄清透明的溶液
下列说法正确的是
A. 的空间构型为平面形 B. 实验1中产生的气体为
C. 实验1中稀硫酸体现氧化性 D. 实验2中减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.中其中1个S原子相当于O原子,中心硫原子的孤电子对数=,价层电子对数=0+4=4,微粒空间构型为四面体形,选项A错误;
B.实验1向溶液中滴加稀硫酸,发生的离子方程式为,故产生的气体为SO2,选项B错误;
C.实验1发生的离子方程式为,稀硫酸体现酸性,选项C错误;
D.实验2向AgBr悬浊液中滴加溶液,振荡后得到澄清透明的溶液,发生反应,减小,选项D正确;
答案选D。
10. 一种杯酚的合成过程如图所示。该杯酚盛装后形成超分子。下列说法正确的是
A. 该杯酚的合成过程中发生了消去反应
B. 每合成1mol该杯酚,消耗4molHCHO
C. 杯酚盛装形成的超分子中,存在范德华力和氢键
D. 该杯酚具有“分子识别”特性,能盛装多种碳单质
【答案】C
【解析】
【详解】A.酚羟基邻位的H原子被取代,为取代反应,故A错误;
B.苯环之间含8个CH2,可知每合成1mol该杯酚,消耗8molHCHO,故B错误;
C.杯酚盛装C60后形成超分子,分子之间存在范德华力,羟基之间形成氢键,故C正确;
D.该杯酚具有“分子识别”特性,空隙大小固定,只盛装C60后形成超分子,故D错误;
故选C。
11. NaOH活化过的催化剂对甲醛氧化为具有较好的催化效果,有学者提出该催化反应的机理如下。下列说法不正确的是
A. 步骤Ⅰ中存在非极性键的断裂
B. 步骤Ⅰ可理解为HCHO中带部分负电荷的O与催化剂表面的-OH发生作用
C. 步骤Ⅱ中发生的反应可表示为
D. 该催化剂对苯的催化氧化效果优于对HCHO的催化氧化效果
【答案】D
【解析】
【详解】A.步骤Ⅰ中O2断键为非极性键断裂,故A正确;
B.氧的电负性大于碳,HCHO中带部分负电荷的O,由图可知,与催化剂表面的-OH中带部分正电荷的H发生作用,故B正确;
C.步骤Ⅱ中观察反应物质的变化可知,生成了CO和H2O,发生的反应可表示为,故C正确;
D.苯中存在共轭效应,电子分布较均匀,该催化剂要有正、负电荷的作用,因此对苯的催化氧化效果弱于对HCHO的催化氧化效果,故D错误;
故答案选D。
12. 已知室温下,,,。用含少量的酸性溶液制备NiOOH的过程如下。下列说法正确的是
A. 溶液中:
B. 的NaClO溶液中:
C. “调pH”得到的上层清液中:
D. “氧化”时主要发生反应:
【答案】C
【解析】
【分析】用含少量Fe3+的NiCl2酸性溶液制备NiOOH的流程:加入Na2CO3溶液调pH,Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,Ni2+不沉淀,过滤除去Fe(OH)3沉淀得到含Ni2+的滤液,碱性条件下加入NaClO溶液,氧化Ni2+得到NiOOH沉淀,发生的反应为2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O,过滤、洗涤、干燥得到NiOOH固体,据此分析解答。
【详解】A.溶液中物料守恒关系为c()+c()+c(H2CO3)=c(Na+)=0.1mol/L,电荷守恒关系为c(OH-)+2c()+c()=c(H+)+c(Na+),则c(OH-)-c(H+)=c()+2c(H2CO3)=0.1mol/L+c(H2CO3)-c()<0.1mol L-1+c(H2CO3),故A错误;
B.pH=11的NaClO溶液中=3000,即,故B错误;
C.“调pH”得到的上层清液中浓度积Q[Fe(OH)3]=c(Fe3+) c3(OH-)>Ksp[Fe(OH)3],Q[Ni(OH)2]=c(Ni2+) c2(OH-)<Ksp[Ni(OH)2],则上层清液中,故C正确;
D.碱性条件下加入NaClO溶液氧化Ni2+得到NiOOH沉淀,反应为2Ni2++ClO-+4OH-=2NiOOH↓+Cl-+H2O,故D错误;
故选C。
13. 是一种液体燃料。利用和合成的主要反应为
反应Ⅰ
反应Ⅱ
在密闭容器中,,时,平衡转化率、在催化剂作用下反应tmin所测得的实际转化率及的选择性随温度的变化如图所示。的选择性可表示为。
下列说法不正确的是
A. 0~tmin内,240℃下反应Ⅰ的速率比在280℃下大
B. 从220℃~280℃,的平衡产率先增大后缓慢减小
C. 280℃时增大压强,的转化率可能大于40%
D. 需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据图像可知0~tmin内,240℃下甲醇的选择性几乎是100%,而280℃下甲醇的选择性90%,这说明240℃下反应Ⅰ的速率比在280℃下大,A正确;
B.根据方程式可知消耗1mol二氧化碳生成1mol水,从220℃~280℃时二氧化碳的平衡转化率逐渐减小至几乎不再发生变化,所以的平衡产率也是逐渐减小至几乎不再发生变化,B错误;
C.280℃时增大压强反应Ⅰ正向进行,反应Ⅱ平衡不移动,因此依据图像可判断的转化率可能大于40%,C正确;
D.由于反应Ⅰ是放热反应,反应Ⅱ是吸热反应,所以需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂,D正确;
答案选B。
二、非选择题:共4题,共61分。
14. 锂电池的研发、使用及废电池的回收具有重要意义。
(1)比能量是指电池单位质量(或体积)输出的电能。锂金属电池放电时总反应为。下列关于锂金属电池说法正确的是___________(填序号)。
A放电时Li作负极 B.比能量高于锌锰干电池 C.可用稀作电解质
(2)钴酸锂()、磷酸铁锂()等锂离子二次电池应用普遍。
①钴酸锂电池放电时示意图如图1所示。放电时,由中脱嵌。写出放电至完全时电极的电极反应式:___________。
②磷酸铁锂电池具有循环稳定性好的优点。充电时脱嵌形成。晶胞中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体,它们通过共顶点、共棱形成空间链结构(如图2所示)。x=___________。
(3)将废旧锂离子电池(外壳为铁,电芯含铝)置于不同浓度和NaCl溶液中使电池充分放电是电池回收工艺的首要步骤。电池在不同溶液中放电的残余电压随时间的变化如图3所示。对浸泡液中沉淀物热处理后,得到XRD示意图谱如图4所示。
①电池在5%Na2S溶液中比在5%NaCl溶液中放电速率更大,其原因是___________。
②与溶液相比,NaCl溶液的质量分数由5%增大至10%时,电池残余电压降低速率更快。依据图4XRD图谱,分析其主要原因:___________。
(4)将放电完全的钴酸锂电池正极材料粉碎后进行酸浸处理。实验测得,在相同条件下,使用盐酸作浸取剂可使钴转化为,转化率达到99%,但工业生产使用混合物作浸取剂。
①写出盐酸作浸取剂发生酸浸反应的化学反应方程式:___________。
②工业生产时在盐酸中加入,的作用是___________。
【答案】(1)AB (2) ①. ②. 0.25
(3) ①. 等质量分数的溶液中离子浓度更大、离子所带电荷更多 ②. 、还原性比强
(4) ①. ②. 作还原剂
【解析】
小问1详解】
A.由可知,放电时,Li失去电子,作负极,A项正确;
B.100gLi可以失去电子,100gZn可以失去电子,则锂金属电池比能量高于锌锰干电池,B项正确;
C.Li会直接和稀H2SO4反应,不能用稀H2SO4作电解质,C项错误;
故选AB。
【小问2详解】
①由图可知,得到电子同时结合Li+生成,根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为:;
②根据题中信息可知,Fe 存在于由O构成的正八面体内部,P 也存在于由O构成的正四面体中,从图2中可以看出晶胞中正八面体和四面体结构都为4个,所以晶胞中含有4个Fe 和4个P原子则 LiFePO4单元中实际上构成是 Li4Fe4P4O16,Li+在8个顶点、4个棱和2个面心上,然后看图2中,结合题中信息得到,Li1-xFePO4比LiFePO4 少了面心的2个Li+,少的个数是=1,则 Li1-xFePO4晶胞为 Li3Fe4P4O16,所以 1-x=,得到 x= 0.25。
【小问3详解】
①电池在5%Na2S溶液中比在5%NaCl溶液中放电速率更大,其原因是:等质量分数的Na2S溶液中离子浓度更大、离子所带电荷更多;
②与Na2S溶液相比,NaCl溶液的质量分数由5%增大至10%时,电池残余电压降低速率更快。依据图4XRD图谱,分析其主要原因:S2 、HS 还原性比Cl 强。
【小问4详解】
①钴酸锂和盐酸反应生成LiCl、CoCl2、Cl2和H2O,化学方程式为:;
②钴酸锂也能氧化盐酸生成Co2+和氧气,故过氧化氢的作用为:作还原剂。
15. 化合物G是一种抗炎药的中间体,其合成路线如下:
(1)A中σ键与π键数目之比为___________。
(2)写出B的结构简式:___________。
(3)写出C→D过程中另一生成物的结构简式:___________。
(4)G的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:___________。
①能发生银镜反应;②分子中含有3种不同化学环境的氢原子
(5)写出以和为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)_________。
【答案】(1)16∶1
(2) (3)
(4)或 (5)
【解析】
【分析】根据B生成C的反应条件和C的结构可知,B应该是含有羧基与甲醇发生酯化反应生成C,则B为,D发生取代反应生成E和HCl,E中碳碳双键发生加成反应生成F,F脱去-COOCH3基团得到G;
【小问1详解】
单键由1个σ键组成,双键由1个σ键与1个π键组成,A中有10个C-H键、6个C-C键、1个C=C键,则σ键与π键数目之比为16∶1;
【小问2详解】
根据分析,B的结构简式:;
【小问3详解】
C→D发生自身的取代反应,该过程其中一个酯基断裂出-OCH3,与连接另一个酯基的亚甲基上碳原子相连,该亚甲基断裂出-H,则另一生成物的结构简式:;
【小问4详解】
G分子中含有3个O原子,不饱和度为7,①能发生银镜反应说明含有醛基且含3个;②分子中含有3种不同化学环境的氢原子,剩余取代基为饱和烃基,同分异构体有或;
【小问5详解】
发生消去反应生成,根据流程中E生成F的反应,生成,和金属钠反应生成,利用流程中C→D可生成,再根据F→G流程中的反应得到,最后和氢气发生加成反应制备,合成路线。
16. 碲(Te)是元素周期表中第ⅥA元素,广泛应用于半导体材料、特殊合金等领域。从碲铜渣中(含及少量、Pb等化合物)可提取单质碲。
Ⅰ.干法炼碲
(1)将碲铜渣加热熔化后,向其中分批加入一定量还原碳粉,控制反应温度400~500℃,发生反应。每消耗,反应中转移电子的物质的量为___________mol。
(2)已知:常温下硫磺、单质碲的沸点分别为445℃、1390℃。将还原后的碲铜渣与稍过量硫磺混合加热,得到Cu2S、Te和硫磺混合物。将混合物置于真空炉中,控制蒸馏温度1050℃,可收集得到较纯净的Te.在真空炉中进行蒸馏的原因是___________。
Ⅱ.湿法提碲
(3)已知能溶于水,难溶于水。
①将一定量粉碎后的碲铜渣与NaOH、溶液中的一种配成悬浊液,加入到三颈瓶中(装置见题图),90℃下通过滴液漏斗缓慢滴加另一种溶液,充分反应后过滤。与NaOH、反应生成、、NaCl的离子方程式为___________,滴液漏斗中的溶液是___________。
②将过滤所得滤渣洗涤、烘干、分析成分主要含有CuO、,可通过还原熔炼回收Cu。为确定还原剂添加量,现通过如下实验测定滤渣中各组分的质量分数:称取0.5000g样品,分成两等份。一份加入足量稀充分反应后过滤(杂质不参加反应),用的EDTA溶液滴定至终点(EDTA与反应的化学计量比为1:1),平均消耗EDTA溶液30.00mL;另一份加入足量稀盐酸溶解后过滤(杂质不参加反应,),用相同浓度的EDTA溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液20.00mL。通过计算确定滤渣中CuO的质量分数___________。(写出计算过程)
(4)已知:①;
②。
补充完整利用碱浸后含和的滤液制备高纯碲的实验方案:取碱浸后的滤液,___________,将所得固体烘干。(必须使用的试剂:10%溶液,溶液,溶液,去离子水,溶液)
【答案】(1)8 (2)减小压强,降低Te的沸点;防止Te被氧化
(3) ①. ②. 溶液 ③. 32%
(4)向其中加入足量10%溶液,充分反应后过滤,将滤渣与溶液配成悬浊液,向悬浊液中边搅拌边加入溶液至溶液pH≈7,过滤,用去离子水洗涤滤渣至最后一次洗涤滤液中加入溶液无沉淀产生
【解析】
【小问1详解】
碲(Te)是元素周期表中第ⅥA元素,中Te元素为+6价,根据反应可知,化合价降低的元素为Cu、Te,化合价升高的元素为C,因此有,每消耗,反应中转移电子的物质的量为8mol,故答案为:8。
【小问2详解】
单质碲的沸点为1390℃,但真空炉中控制蒸馏温度1050℃,可收集得到较纯净的Te,因此在真空炉中进行蒸馏的原因是减小压强,降低Te的沸点;防止Te被氧化,故答案为:减小压强,降低Te的沸点;防止Te被氧化。
【小问3详解】
①能溶于水,可以拆为离子,根据反应物和生成物可得离子方程式为:;溶液作为氧化剂,为将避免氧化为,因此要慢慢加入,即粉碎后的碲铜渣与NaOH溶液配成悬浊液,再与溶液反应,滴液漏斗中的液体是溶液,故答案为:;溶液;
②设每份样品中CuO为xmol,为ymol,反应中稀会将中铜元素氧化为+2价,而另一份盐酸加入后反应为,EDTA与反应的化学计量比为1:1,可得:
、,解得,,故答案为:32%。
【小问4详解】
根据①;②,结合提供的试剂,设计方案为:取碱浸后的滤液,向其中加入足量10%溶液,充分反应后过滤,将滤渣与溶液配成悬浊液,向悬浊液中边搅拌边加入溶液至溶液pH≈7,过滤,用去离子水洗涤滤渣至最后一次洗涤滤液中加入溶液无沉淀产生,故答案为:向其中加入足量10%溶液,充分反应后过滤,将滤渣与溶液配成悬浊液,向悬浊液中边搅拌边加入溶液至溶液pH≈7,过滤,用去离子水洗涤滤渣至最后一次洗涤滤液中加入溶液无沉淀产生。
17. 氯化铵是一种重要的化工产品,氯化铵的转化与利用是目前化工研究的热点。
(1)1943年,侯德榜团队成功研发了联合制碱法,提高了食盐利用率。其主要流程如下:
①25℃时,;,;反应的平衡常数K=___________。
②将“母液Ⅱ”循环进入“沉淀池”,是联合制碱法的关键。向“母液Ⅰ”中通入氨气可提高的循环利用率,其原理是___________。
(2)以氧化镁为载体,化学链方法分解氯化铵工艺的示意图如图1所示。“释氯”过程中可能发生反应的焓变如图2所示。
①已知 温度越高,越有利于分解。a___________(填“>0”“<0”或“=0”)。
②“释氨”主反应为,该反应___________。
③有研究表明,“释氨”反应分两步进行:;。控制其他条件不变,分别改变或MgO固体粒径大小,“释氨”速率随固体粒径的影响如图3所示。粒径大小对“释氨”反应速率的影响明显小于MgO粒径大小的影响,其原因是___________。
④“释氯”装置中含有少量可提高“释氯”时HCl的平衡产率,主要原因是___________。
⑤已知 ,燃烧的热量用于该化学链分解反应。每分解,需要(已折算为标况)。忽略温度对化学反应焓变的影响,该化学链的热量利用率为___________。
【答案】(1) ①. 0.09 ②. 增大,促进析出;使转化为,增大钠盐溶解度,有利于循环
(2) ①. >0 ②. ③. 对总反应速率的影响更大 ④. 释氯时可能发生副反应:,少量会抑制反应发生 ⑤. (或)
【解析】
【分析】沉淀池发生反应NaCl+H2O+CO2+NH3=NH4Cl+NaHCO3↓,母液I含NH4Cl,通入氨气促进析出,分离得到氯化铵晶体和母液Ⅱ;
【小问1详解】
①反应的平衡常数K===0.09;
②向“母液Ⅰ”中通入氨气可提高的循环利用率,其原理是增大,促进析出;使转化为,增大钠盐溶解度,有利于循环;
【小问2详解】
①温度越高,越有利于分解说明该分解反应是吸热反应, H>0,则a>0;
②根据图2可得反应I:,已知反应Ⅱ: ,由盖斯定律,反应I+Ⅱ可得“释氨”主反应为,该反应;
③粒径大小对“释氨”反应速率的影响明显小于MgO粒径大小的影响,其原因是:对总反应速率的影响更大;
④“释氯”装置中含有少量可提高“释氯”时HCl的平衡产率,主要原因:释氯时可能发生副反应:,少量会抑制反应发生;
⑤分解反应为 ,分解需要吸收20×akJ能量,需要标况下即物质的量为,已知 ,则燃烧放出热量为,热量利用率为。
