北京市第二中学2023-2024高三下学期三模化学试题(原卷版+解析版)

北京二中2023-2024学年度高三年级校模测试试卷
化学
本试卷共10页,100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上作答无效。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16
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. “高山流水觅知音”。下列中国古乐器中,主要由硅酸盐材料制成的是
A.九霄环佩木古琴 B.裴李岗文化骨笛 C.商朝后期陶埙 D.曾侯乙青铜编钟
A. A B. B C. C D. D
2. 下列化学用语或模型正确的是
A. CO2的电子式: B. P4的空间结构:
C. Al3+的结构示意图: D. CH3CHO的比例模型:
3. 下列说法不正确是
A. 通过X射线衍射可测定青蒿素晶体的结构
B. 利用盐析的方法可将蛋白质从溶液中分离
C. 苯酚与甲醛通过加聚反应得到酚醛树脂
D. 可用新制氢氧化铜悬浊液鉴别苯、乙醛和醋酸溶液
4. 为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A. 分子中共价键的数目为
B. 标准状况下,中电子的数目为
C. 的溶液中的数目为
D. 常温常压下,和的混合气体原子数目为
5. 2022年诺贝尔化学奖授予研究“点击化学”的科学家。图所示化合物是“点击化学”研究中的常用分子。关于该化合物,说法不正确的是
A. 能发生加成反应 B. 最多能与等物质的量的反应
C. 能使溴水和酸性溶液褪色 D. 能与氨基酸和蛋白质中的氨基反应
6. 下列反应的离子方程式正确的是
A. 碘化亚铁溶液与等物质的量的氯气:
B. 向次氯酸钙溶液通入足量二氧化碳:
C. 铜与稀硝酸:
D. 向硫化钠溶液通入足量二氧化硫:
7. 化学烫发巧妙利用了头发中蛋白质发生化学反应实现对头发的“定型”,其变化过程示意图如下。下列说法不正确的是
A. 药剂A具有还原性
B. ①→②过程若有键断裂,则转移电子
C. ②→③过程若药剂B是,其还原产物为
D. 化学烫发通过改变头发中某些蛋白质中键位置来实现头发的定型
8. 根据实验操作及现象,下列结论中正确的是
选项 实验操作及现象 结论
A 常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中,前者产生无色气体,后者无明显现象 稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
B 取一定量样品,溶解后加入溶液,产生白色沉淀。加入浓,仍有沉淀 此样品中含有
C 将银和溶液与铜和溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积,铜电极附近溶液逐渐变蓝 的金属性比强
D 向溴水中加入苯,振荡后静置,水层颜色变浅 溴与苯发生了加成反应
A. A B. B C. C D. D
9. 聚酰胺(PA)具有良好的力学性能,一种合成路线如图所示。下列说法正确的是
A. PA可通过水解反应重新生成Z B. ①和②的反应类型都是取代反应
C. 该合成路线中甲醇可循环使用 D. 1 mol PA最多与(n+1)mol NaOH反应
10. 作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备的流程如下:
已知:,,。
下列说法正确的是
A. 加入少量的作用是将氧化为,使用替代效果更好
B. 反应器流出的溶液,此时用石灰乳调节至,目的是除去
C. 加入少量溶液后滤渣的成分为
D. 为保持电解液成分稳定,应不断补充溶液,排出含酸电解液,电解废液可在反应器中循环利用
11. 室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:S8+e-→S,S+e-→S,2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx
下列叙述错误的是
A. 充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B. 放电时外电路电子流动的方向是a→b
C. 放电时正极反应为:2Na++S8+2e-→Na2Sx
D. 炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
12. 化学小组探究与是否存在反应,实验过程如下图所示。
下列分析不正确的是
A. ②中溶液无色因为,导致平衡逆向移动
B. ③中溶液略显黄色,可能是因为②→③过程中被空气氧化
C. ④中溶液颜色比①浅,说明与反应导致减小
D. 将向①中加入的2滴水改为2滴溶液,两次实验后的溶液颜色相同
13. 在恒温恒容密闭容器中充入一定量,发生如下反应:
反应②和③的反应速率分别满足和,其中、分别为反应②和③的速率常数,反应③的活化能大于反应②。测得的浓度随时间的变化如下表。
0 1 2 3 4 5
0.160 0.113 0.080 0.056 0.040 0.028
下列说法正确的是
A. 0~2min内,W的平均反应速率为
B. 若增大容器容积,平衡时Z的产率增大
C. 若,平衡时
D. 若升高温度,平衡时减小
14. 一种制备工艺路线如图所示,反应所得溶液pH在3~4之间,反应需及时补加以保持反应在条件下进行。常温下,的电离平衡常数,。下列说法正确的是
A. 反应、、均为氧化还原反应
B. 低温真空蒸发主要目的是防止被氧化
C. 溶液Y可循环用于反应所在操作单元吸收气体
D. 若产量不变,参与反应的X与物质的量之比增大时,需补加的量增多
第二部分
本部分共5题,共58分。
15. 晶态的晶胞如图。
(1)①基态硅原子的价层电子排布式为___________。
②晶态中1个Si原子周围有___________个紧邻的O原子。
(2)碳与硅属同族元素,其氧化物二氧化碳固态下又称干冰,熔点为℃,远低于二氧化硅,其原因为___________。
(3)某种硅玻璃可近似看做晶体。在硅玻璃中常常出现晶体缺陷:在应该有O的位置上少了一些O,旁边的Si原子只能形成键保持稳定。当硅玻璃的组成为时,其中键与键的个数比为___________。
(4)无机硅胶(化学式用表示)是一种高活性吸附材料,可由硅元素最高价氧化物对应的水化物原硅酸()发生分子间脱水获得。
①原硅酸钠()溶液可吸收空气中生成,结合元素周期律解释该反应发生的原因:___________。
②从结构的角度分析脱水后溶解度降低的原因:___________。
③脱水过程中能量变化很小,结合化学键变化分析其原因可能是___________。
16. 谷氨酸()是人体内的基本氨基酸之一,家用调味料味精中含有其一钠盐(),谷氨酸一钠与食盐共存时可增强食品鲜味。
(1)根据结构分析,谷氨酸一钠可溶于水,既能与酸反应又能与碱反应。其中能与反应的基团是___________。
(2)谷氨酸分子中,与氨基相邻位置上的羧基酸性强于另一个羧基,原因是___________。
(3)甲醛法可测定谷氨酸一钠含量。将一定质量味精样品溶于水,向所得溶液中加入过量36%甲醛溶液,再以酚酞为指示剂,用溶液进行滴定。
已知:。
①滴定时发生反应的化学方程式是___________。
②若不加入甲醛,测定结果不准确,可能原因是___________。
(4)银量法可测定含量。
取m克味精溶于水,加入少量溶液做指示剂,用的溶液滴定,当出现砖红色沉淀时达滴定终点,消耗溶液。(味精中其它成分不干扰测定)
资料:,;为砖红色固体,。
①滴定终点时,,为保证能恰好指示滴定终点,此时溶液中的___________。
②该味精样品中的质量分数是___________。(相对原子质量:Na-23 Cl-35.5)
17. 有机物K是药物合成中间体,其合成路线如下:
已知:i.
ii.
iii.
(1)A的名称是___________,B的官能团是___________。
(2)C的结构简式是___________。
(3)下列关于E、F说法正确的是___________。
A.E、F都存在遇显紫色的同分异构体
B.核磁共振氢谱和红外光谱能区分E和F
C.在加热和Cu催化条件下,F能被氧气氧化
(4)写出G→H的化学方程式___________。
(5)I→J的过程中还可能生成两种副产物,与J互为同分异构体,写出一种副产物的结构简式___________。
(6)由K合成化合物P:
已知:
①M的结构简式是___________。
②综合分析合成过程,K→Q的目的是___________。
18. 某氯化铅渣中含和少量、等物质,分步回收其中金属元素的工艺如下:
已知:
物质
(1)过程中,加入硫酸的目的是___________。
(2)过程用浓氨水分离滤渣1中成分。
①用化学方程式表示氨水的作用___________。
②相同时间内,滤渣2中银含量随反应温度的变化如下图所示,分析银含量随温度升高先减小后增大的原因:___________。
(3)滤渣2中的主要成分是铅蓄电池的电极材料,充电时可转化成Pb单质,该电池充电时的总反应方程式为___________。
(4)向滤液2中加入可实现中转化,将反应的离子方程式补充完整:___________。
□___________□___________+□___________+□
(5)向滤液1通入过量可将转化为,通过计算说明反应能生成的原因:___________。(已知:,)
19. 蔗糖与浓硫酸发生反应时有白雾产生。某化学小组对其成分进行探究。
查阅资料:
i.白雾中可能含有、、、水蒸气。
ii.常温下,可与银氨溶液反应:。
iii.文献中实验及现象如下:
a处注入浓硫酸后,混合物逐渐变为黑色,黑色物质体积膨胀,生成白雾:c、d处颜色褪去;e处固体白色变为蓝色;f处产生少量白色浑浊;g处生成黑色浑浊。
.小组同学对文献中实验现象进行分析。
(1)a处变为黑色,体现浓硫酸___________性。
(2)针对c、d、e处现象,分析不正确的是___________。
A.c处品红褪色,说明浓硫酸具有强氧化性
B.d处可能是使高锰酸钾溶液褪色
C.将e处无水移至a、c之间,可证明产物有水
(3)f处沉淀较少,可能是因为通入气体过量导致。写出过量时,沉淀变少的化学方程式___________。
(4)经检验,g处黑色固体是Ag,但不能确认白雾含。从氧化还原角度说明理由___________。
.综合上述分析,小组同学对实验进行改进。
(5)证明有生成的实验现象是___________。
(6)设计实验证明反应后k处溶液中含有。取反应后k处溶液,___________。(写出实验操作、预期现象与结论)北京二中2023-2024学年度高三年级校模测试试卷
化学
本试卷共10页,100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上,在试卷上作答无效。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16
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. “高山流水觅知音”。下列中国古乐器中,主要由硅酸盐材料制成的是
A.九霄环佩木古琴 B.裴李岗文化骨笛 C.商朝后期陶埙 D.曾侯乙青铜编钟
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.九霄环佩木古琴主要构成是木材,动物筋制得,A错误;
B.裴李岗文化骨笛由动物骨骼构成,B错误;
C.商朝后期陶埙属于陶瓷,由硅酸盐制成,C正确;
D.曾侯乙青铜编钟主要由合金材料制成,D错误;
故选C。
2. 下列化学用语或模型正确的是
A. CO2的电子式: B. P4的空间结构:
C. Al3+的结构示意图: D. CH3CHO的比例模型:
【答案】B
【解析】
【详解】A.二氧化碳是含有共价双键的直线型非极性分子,电子式为,故A错误;
B.的空间构型是正四面体,并且键角为,其空间充填模型为,故B正确;
C.铝离子的核电荷数为,最外层为个电子,则的结构示意图为:,故C错误;
D.是CH3CHO的球棍模型,故D错误;
故答案为B。
3. 下列说法不正确的是
A. 通过X射线衍射可测定青蒿素晶体的结构
B. 利用盐析的方法可将蛋白质从溶液中分离
C. 苯酚与甲醛通过加聚反应得到酚醛树脂
D. 可用新制氢氧化铜悬浊液鉴别苯、乙醛和醋酸溶液
【答案】C
【解析】
【详解】A.X射线衍射实验可确定晶体的结构,则通过X射线衍射可测定青蒿素晶体的结构,故A正确;
B.蛋白质在盐溶液中可发生盐析生成沉淀,因此利用盐析的方法可将蛋白质从溶液中分离,故B正确;
C.苯酚与甲醛通过缩聚反应得到酚醛树脂,故C错误;
D.新制氢氧化铜悬浊液与乙醛加热反应条件得到砖红色沉淀,新制氢氧化铜悬浊液与醋酸溶液反应得到蓝色溶液,因此可用新制氢氧化铜悬浊液鉴别苯、乙醛和醋酸溶液,故D正确。
综上所述,答案为C。
4. 为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A. 分子中共价键的数目为
B. 标准状况下,中电子的数目为
C. 的溶液中的数目为
D. 常温常压下,和的混合气体原子数目为
【答案】D
【解析】
【详解】A.1个分子含有10个共价键,则分子中共价键的数目为,A错误;
B.标准状况下,SO3不是气体,不能用气体摩尔体积计算,B错误;
C.的溶液无体积,无法计算的数目,C错误;
D.常温常压下,和均为含有2个原子的分子,且相对分子质量均为28,则该混合气体的物质的量为1mol,原子数目为,D正确;
故选D。
5. 2022年诺贝尔化学奖授予研究“点击化学”的科学家。图所示化合物是“点击化学”研究中的常用分子。关于该化合物,说法不正确的是
A. 能发生加成反应 B. 最多能与等物质的量的反应
C. 能使溴水和酸性溶液褪色 D. 能与氨基酸和蛋白质中的氨基反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.该化合物含有苯环,含有碳碳叁键都能和氢气发生加成反应,因此该物质能发生加成反应,故A正确;
B.该物质含有羧基和 ,因此1mol该物质最多能与2mol反应,故B错误;
C.该物质含有碳碳叁键,因此能使溴水和酸性溶液褪色,故C正确;
D.该物质含有羧基,因此能与氨基酸和蛋白质中的氨基反应,故D正确;
综上所述,答案为B。
6. 下列反应的离子方程式正确的是
A. 碘化亚铁溶液与等物质的量的氯气:
B. 向次氯酸钙溶液通入足量二氧化碳:
C. 铜与稀硝酸:
D. 向硫化钠溶液通入足量二氧化硫:
【答案】B
【解析】
【详解】A.碘化亚铁溶液与等物质的量的氯气,碘离子与氯气恰好完全反应,:,故A错误;
B.向次氯酸钙溶液通入足量二氧化碳,反应生成碳酸氢钙和次氯酸:,故B正确;
C.铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮和水:,故C错误;
D.向硫化钠溶液通入足量二氧化硫,溶液变浑浊,溶液中生成亚硫酸氢钠:,故D错误;
答案为B。
7. 化学烫发巧妙利用了头发中蛋白质发生化学反应实现对头发的“定型”,其变化过程示意图如下。下列说法不正确的是
A. 药剂A具有还原性
B. ①→②过程若有键断裂,则转移电子
C. ②→③过程若药剂B是,其还原产物为
D. 化学烫发通过改变头发中某些蛋白质中键位置来实现头发的定型
【答案】C
【解析】
【详解】A.①→②是氢原子添加进去,该过程是还原反应,因此①是氧化剂,具有氧化性,则药剂A具有还原性,故A正确;
B.①→②过程中S的价态由 1价变为 2价,若有键断裂,则转移电子,故B正确;
C.②→③过程发生氧化反应,若药剂B是,则B化合价应该降低,因此其还原产物为,故C错误;
D.通过①→②过程和②→③过程,某些蛋白质中键位置发生了改变,因此化学烫发通过改变头发中某些蛋白质中键位置来实现头发的定型,故D正确。
综上所述,答案为C。
8. 根据实验操作及现象,下列结论中正确的是
选项 实验操作及现象 结论
A 常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中,前者产生无色气体,后者无明显现象 稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
B 取一定量样品,溶解后加入溶液,产生白色沉淀。加入浓,仍有沉淀 此样品中含有
C 将银和溶液与铜和溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积,铜电极附近溶液逐渐变蓝 的金属性比强
D 向溴水中加入苯,振荡后静置,水层颜色变浅 溴与苯发生了加成反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.常温下,铁片与浓硝酸会发生钝化,导致现象不明显,但稀硝酸与铁不发生钝化,会产生气泡,所以不能通过该实验现象比较浓硝酸和稀硝酸的氧化性强弱,A错误;
B.浓硝酸会氧化亚硫酸根生成硫酸根,仍然产生白色沉淀,所以不能通过该实验现象判断样品中含有硫酸根,B错误;
C.铜比银活泼,在形成原电池过程中,做负极,发生氧化反应,生成了铜离子,导致溶液变为蓝色,所以该实验可以比较铜和银的金属性强弱,C正确;
D.向溴水中加入苯,苯可将溴萃取到上层,使下层水层颜色变浅,不是溴与苯发生了加成反应,D错误;
故选C。
9. 聚酰胺(PA)具有良好的力学性能,一种合成路线如图所示。下列说法正确的是
A. PA可通过水解反应重新生成Z B. ①和②的反应类型都是取代反应
C. 该合成路线中甲醇可循环使用 D. 1 mol PA最多与(n+1)mol NaOH反应
【答案】C
【解析】
【分析】Z和 发生缩聚反应生成PA,结合Z的分子式知,Z为 ,根据Y、Z的分子式知,Y和甲醇发生酯化反应生成Z,则Y为 ,X发生消去反应、取代反应生成Y。
【详解】A.根据PA的结构简式知,PA水解生成 , 和甲醇发生酯化反应得到Z,所以不能直接得到Z,故A错误;
B.由分析可知,X发生消去反应、取代反应生成Y,Y和甲醇发生酯化反应生成Z,故B错误;
C.Y生成Z消耗甲醇,Z生成PA生成甲醇,所以甲醇能循环利用,故C正确;
D.PA中含有2n个肽键和1个酯基,1 mol PA最多与(2n+1)mol NaOH反应,故D错误;
故选C。
10. 作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿(,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制备的流程如下:
已知:,,。
下列说法正确的是
A. 加入少量的作用是将氧化为,使用替代效果更好
B. 反应器流出的溶液,此时用石灰乳调节至,目的是除去
C. 加入少量溶液后滤渣的成分为
D. 为保持电解液成分稳定,应不断补充溶液,排出含酸电解液,电解废液可在反应器中循环利用
【答案】D
【解析】
【分析】菱锰矿主要含有MnCO3,还含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素,硫酸溶矿MnCO3和稀硫酸反应生成硫酸锰,同时得到硫酸亚铁、硫酸镍、硫酸铝等盐,用二氧化锰把硫酸亚铁氧化为氢氧化铁沉淀除铁,加石灰乳调节至pH≈7生成氢氧化铝沉淀除铝,加BaS生成NiS除Ni,过滤,滤液中含有硫酸锰,电解硫酸锰溶液得到MnO2,煅烧窑中碳酸锂、二氧化锰反应生成LiMn2O4,据此分析解题。
【详解】A.MnO2具有氧化性,加入少量MnO2的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+可以催化H2O2分解,所以不宜使用H2O2替代MnO2,A错误;
用二氧化锰把硫酸亚铁氧化为氢氧化铁沉淀除铁过程中Fe元素被氧化,电解硫酸锰溶液得
B.pH=4,c(OH )=1×10 10mol/L,此时;pH=7,c(OH )=1×10 7mol/L,,所以目的是为了使Fe3+和Al3+都沉淀完全,故B错误;
C.由分析可知,加入少量BaS溶液除去Ni2+,可知生成的沉淀有BaSO4、NiS,此外,二氧化锰把硫酸亚铁氧化为氢氧化铁沉淀除铁,加石灰乳调节至pH≈7生成氢氧化铝沉淀除铝,所以 “滤渣”的成分至少有四种,故C错误;
D.为保持电解液成分稳定,应不断补充溶液,排出含酸电解液,电解废液中含有硫酸,可在反应器中循环利用,故D正确;
故答案选D。
11. 室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极,表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时,在硫电极发生反应:S8+e-→S,S+e-→S,2Na++S+2(1-)e-→Na2Sx
下列叙述错误的是
A. 充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B. 放电时外电路电子流动方向是a→b
C. 放电时正极反应为:2Na++S8+2e-→Na2Sx
D. 炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】A
【解析】
【分析】由题意可知放电时硫电极得电子,硫电极为原电池正极,钠电极为原电池负极。
【详解】A.充电时为电解池装置,阳离子移向阴极,即钠电极,故充电时,Na+由硫电极迁移至钠电极,A错误;
B.放电时Na在a电极失去电子,失去的电子经外电路流向b电极,硫黄粉在b电极上得电子与a电极释放出的Na+结合得到Na2Sx,电子在外电路的流向为a→b,B正确;
C.由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++S8+2e-→Na2Sx,C正确;
D.炭化纤维素纸中含有大量的炭,炭具有良好的导电性,可以增强硫电极的导电性能,D正确;
故答案选A。
12. 化学小组探究与是否存在反应,实验过程如下图所示。
下列分析不正确的是
A. ②中溶液无色是因为,导致平衡逆向移动
B. ③中溶液略显黄色,可能是因为②→③过程中被空气氧化
C. ④中溶液颜色比①浅,说明与反应导致减小
D. 将向①中加入的2滴水改为2滴溶液,两次实验后的溶液颜色相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.②中溶液加入足量铁粉,,溶液中Fe3+浓度减小,导致 平衡逆向移动,导致溶液颜色变浅甚至无色,A正确;
B.③中溶液略显黄色,可能是因为被空气氧化,生成Fe3+,B正确;
C.④中加入2滴溶液,溶液又显红色,但是颜色比①浅,是因为溶液中浓度比①小,C错误;
D.①中溶液2mL,②中溶液4mL,然后分成两等份,一份是2mL,所以①溶液体积和②溶液分成两等份后溶液体积是相同的,所以向①中加入的2滴水改为2滴溶液,两次实验后的溶液颜色相同,D正确;
故选C。
13. 在恒温恒容密闭容器中充入一定量,发生如下反应:
反应②和③的反应速率分别满足和,其中、分别为反应②和③的速率常数,反应③的活化能大于反应②。测得的浓度随时间的变化如下表。
0 1 2 3 4 5
0.160 0.113 0.080 0.056 0.040 0.028
下列说法正确的是
A. 0~2min内,W平均反应速率为
B. 若增大容器容积,平衡时Z的产率增大
C. 若,平衡时
D. 若升高温度,平衡时减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.由表知内 c(W)=0.16-0.08=0.08mol/L,生成 c(X)=2 c(W)=0.16mol/L,但一部分X转化为Z,造成 c(X)<0.16mol/L,则v(X)<,故A错误;
B.过程①是完全反应,过程②是可逆反应,若增大容器容积相当于减小压强,对反应平衡向气体体积增大的方向移动,即逆向移动,X的浓度增大,平衡时Y的产率减小,故B错误;
C.由速率之比等于系数比,平衡时2v逆(X)=v正(Z),即,2=,若,平衡时,故C错误;
D.反应③的活化能大于反应②, H=正反应活化能-逆反应活化能<0,则,该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则平衡时减小,故D正确;
故选D。
14. 一种制备的工艺路线如图所示,反应所得溶液pH在3~4之间,反应需及时补加以保持反应在条件下进行。常温下,的电离平衡常数,。下列说法正确的是
A. 反应、、均为氧化还原反应
B. 低温真空蒸发主要目的是防止被氧化
C. 溶液Y可循环用于反应所在操作单元吸收气体
D. 若产量不变,参与反应的X与物质的量之比增大时,需补加的量增多
【答案】C
【解析】
【分析】铜和浓硫酸反应(反应Ⅰ)生成二氧化硫气体(气体Ⅰ)和硫酸铜,生成的二氧化硫气体与碳酸钠反应(反应Ⅱ),所得溶液pH在3~4之间,溶液显酸性,根据H2SO3的电离平衡常数Ka1=1.3×10-2,Ka2=6.3×10-8,可知NaHSO3溶液显酸性(电离大于水解),则反应Ⅱ所得溶液成分是NaHSO3,调节溶液pH值至11,使NaHSO3转化为Na2SO3,低温真空蒸发(防止Na2SO3被氧化),故固液分离得到Na2SO3晶体和Na2SO3溶液,Na2SO3和CuSO4反应的离子方程式是+2Cu2++2H2O=+Cu2O+4H+,反应过程中酸性越来越强,使Na2SO3转化成SO2气体,总反应方程式是2CuSO4+3Na2SO3=Cu2O+2SO2↑+3Na2SO4,需及时补加NaOH以保持反应在pH=5条件下进行,据此分析解答。
【详解】A.反应Ⅰ是铜和浓硫酸反应,生成二氧化硫,是氧化还原反应,反应Ⅱ是SO2和碳酸钠溶液反应,生成NaHSO3、水和二氧化碳,是非氧化还原反应,反应Ⅲ是Na2SO3和CuSO4反应生成Cu2O,是氧化还原反应,A错误;
B.低温真空蒸发主要目的是防止Na2SO3被氧化,而不是NaHSO3,B错误;
C.经分析溶液Y的成分是Na2SO3溶液,可循环用于反应Ⅱ的操作单元吸收SO2气体(气体Ⅰ),C正确;
D.制取Cu2O总反应方程式是2CuSO4+3Na2SO3=Cu2O+2SO2↑+3Na2SO4,化合物X是指Na2SO3,若Cu2O产量不变,增大比,多的Na2SO3会消耗氢离子,用于控制pH值,可减少NaOH的量,D错误;
故答案为:C。
第二部分
本部分共5题,共58分。
15. 晶态的晶胞如图。
(1)①基态硅原子的价层电子排布式为___________。
②晶态中1个Si原子周围有___________个紧邻的O原子。
(2)碳与硅属同族元素,其氧化物二氧化碳固态下又称干冰,熔点为℃,远低于二氧化硅,其原因为___________。
(3)某种硅玻璃可近似看做晶体。在硅玻璃中常常出现晶体缺陷:在应该有O的位置上少了一些O,旁边的Si原子只能形成键保持稳定。当硅玻璃的组成为时,其中键与键的个数比为___________。
(4)无机硅胶(化学式用表示)是一种高活性吸附材料,可由硅元素最高价氧化物对应的水化物原硅酸()发生分子间脱水获得。
①原硅酸钠()溶液可吸收空气中的生成,结合元素周期律解释该反应发生的原因:___________。
②从结构的角度分析脱水后溶解度降低的原因:___________。
③脱水过程中能量变化很小,结合化学键变化分析其原因可能是___________。
【答案】(1) ①. ②. 4
(2)二氧化硅为共价晶体,二氧化碳为分子晶体
(3)13:30 (4) ①. C和Si同主族,非金属性C>S,空气中的溶于水形成,最高价氧化物对应水化物的酸性,故可与反应制 ②. 原硅酸脱水后,羟基相对数量减少,与水形成氢键的数目减少,同时可能发生交联形成空间网状结构 ③. 成键(O-H)放出与断键(Si-O键和O-H键)吸收的能量接近
【解析】
【小问1详解】
①硅的原子序数为14,基态硅原子的价层电子排布式为;
②根据晶胞的结构,晶态中1个Si原子周围有4个紧邻的O原子;
【小问2详解】
晶态由硅氧原子和氧原子通过共价键直接构成,晶体类型为共价晶体,二氧化碳由二氧化碳分子构成,晶体类型为分子晶体,所以二氧化碳的熔点远低于二氧化硅;
【小问3详解】
根据二氧化硅晶胞的结构:Si原子个数为个,O的个数为16个,Si-O键的数目为32个,Si-Si键的数目为12个:根据已知信息,当硅玻璃的组成为时,说明硅玻璃中Si的个数为8个,O的个数为1.9×8≈15个,说明晶胞中缺了一个O原子,则比二氧化硅晶胞少了2个Si-O键,即30个,多了1个Si-Si键,即13个,所以键与键的个数比为13:30;
【小问4详解】
①原硅酸钠()溶液吸收空气中的会生成,则该反应为复分解反应,体现了碳酸的酸性大于原硅酸,结合元素周期律解释原因为: C和Si同主族,非金属性C>S,空气中的溶于水形成,最高价氧化物对应水化物的酸性,故可与反应制;
②原硅酸分子内有4个羟基,能与水形成氢键,导致原硅酸可溶于水,则从结构的角度解释脱水后溶解度降低的原因是:原硅酸脱水后,羟基相对数量减少,与水形成氢键的数目减少,同时可能发生交联形成空间网状结构;
③原硅酸分子内有4个羟基,脱水过程中需要断开Si-O键和O-H键,以及形成O-H键,该过程中可能成键放出与断键吸收的能量接近,所以导致脱水过程中能量变化很小。
16. 谷氨酸()是人体内的基本氨基酸之一,家用调味料味精中含有其一钠盐(),谷氨酸一钠与食盐共存时可增强食品鲜味。
(1)根据结构分析,谷氨酸一钠可溶于水,既能与酸反应又能与碱反应。其中能与反应的基团是___________。
(2)谷氨酸分子中,与氨基相邻位置上的羧基酸性强于另一个羧基,原因是___________。
(3)甲醛法可测定谷氨酸一钠含量。将一定质量味精样品溶于水,向所得溶液中加入过量36%甲醛溶液,再以酚酞为指示剂,用溶液进行滴定。
已知:。
①滴定时发生反应的化学方程式是___________。
②若不加入甲醛,测定结果不准确,可能原因是___________。
(4)银量法可测定含量。
取m克味精溶于水,加入少量溶液做指示剂,用的溶液滴定,当出现砖红色沉淀时达滴定终点,消耗溶液。(味精中其它成分不干扰测定)
资料:,;为砖红色固体,。
①滴定终点时,,为保证能恰好指示滴定终点,此时溶液中的___________。
②该味精样品中的质量分数是___________。(相对原子质量:Na-23 Cl-35.5)
【答案】(1)-NH2或氨基
(2)氨基中N原子电负性较大,导致与氨基相邻位置上的羧基中的0-H键极性增大,更容易断裂,酸性更强
(3) ①. + ②. 氨基显碱性,会干扰羧基和NaOH的中和反应
(4) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
根据谷氨酸一钠结构,谷氨酸一钠既能与酸反应又能与碱反应,其中能与酸反应的基团是-NH2,能与碱反应的基团是-COOH;
【小问2详解】
谷氨酸分子中,与氨基相邻位置上的羧基酸性强于另一个羧基,原因是氨基中N原子电负性较大,导致与氨基相邻位置上的羧基中的O-H键极性增大,更容易断裂,所以酸性更强;
【小问3详解】
甲醛法可测定谷氨酸一钠含量。将一定质量味精样品溶于水,向所得溶液中加入过量36%甲醛溶液,再以酚酞为指示剂,用溶液进行滴定。
已知:。
①根据提示信息,滴定时谷氨酸一钠与甲醛发生反应的化学方程式是+;
②由于氨基显碱性,所以为了防止氨基干扰羧基和NaOH的中和反应,可用甲醛掩蔽氨基;
【小问4详解】
①滴定终点时,,此时溶液中的,
为保证能恰好指示滴定终点,即有沉淀生成,此时溶液中;
②该反应的原理:,则该味精样品中的质量分数是。
17. 有机物K是药物合成中间体,其合成路线如下:
已知:i.
ii.
iii.
(1)A的名称是___________,B的官能团是___________。
(2)C的结构简式是___________。
(3)下列关于E、F说法正确的是___________。
A.E、F都存在遇显紫色的同分异构体
B.核磁共振氢谱和红外光谱能区分E和F
C.在加热和Cu催化条件下,F能被氧气氧化
(4)写出G→H的化学方程式___________。
(5)I→J的过程中还可能生成两种副产物,与J互为同分异构体,写出一种副产物的结构简式___________。
(6)由K合成化合物P:
已知:
①M的结构简式是___________。
②综合分析合成过程,K→Q的目的是___________。
【答案】(1) ①. 甲苯 ②. 羰基、羧基
(2) (3)AB
(4)+H2O
(5) (6) ①. ②. 保护羰基
【解析】
【分析】由有机物的转化关系可知:有机物A为甲苯()与发生反应 i生成B(),再转化为C(),一定条件下转化为D()发生反应 i生成E(),E在格氏试剂作用下生成F(),与氢气加成得到G(),G在浓硫酸作用下消去生成碳碳双键得H(),H发生反应iii得I(),I发生反应ii得J (),J与HCN加成得到K(),据此分析
【小问1详解】
根据推断,A为甲苯;B()的官能团是羰基、羧基;
【小问2详解】
C的结构简式是
【小问3详解】
关于E()、F()A.E、F都存在含酚羟基的同分异构体遇显紫色,A正确;
B.因E、F含有的等效氢不一样,官能团也不一样,可以用核磁共振氢谱和红外光谱区分E和F,B正确;
C.在加热和Cu催化条件下,F不能被氧气氧化,因与羟基相连碳上无氢原子,C错误;故选AB;
【小问4详解】
G浓硫酸作用下消去生成碳碳双键得H,
+H2O;
【小问5详解】
I发生反应ii得J,与J互为同分异构体,写出一种副产物的结构简式;
【小问6详解】
K()与乙二醇反应生成Q(),Q与氢气加成生成L(),L在酸性条件下转化成M();M加成得到N(),失水得P;①M的结构简式是;
②综合分析合成过程,K→Q的目的是保护羰基。
18. 某氯化铅渣中含和少量、等物质,分步回收其中金属元素的工艺如下:
已知:
物质
(1)过程中,加入硫酸的目的是___________。
(2)过程用浓氨水分离滤渣1中成分。
①用化学方程式表示氨水的作用___________。
②相同时间内,滤渣2中银含量随反应温度的变化如下图所示,分析银含量随温度升高先减小后增大的原因:___________。
(3)滤渣2中的主要成分是铅蓄电池的电极材料,充电时可转化成Pb单质,该电池充电时的总反应方程式为___________。
(4)向滤液2中加入可实现中转化,将反应的离子方程式补充完整:___________。
□___________□___________+□___________+□
(5)向滤液1通入过量可将转化为,通过计算说明反应能生成的原因:___________。(已知:,)
【答案】(1)将PbCl2转化为PbSO4
(2) ①. ②. 温度低于50℃,随着温度的升高,反应速率加快,银含量降低;温度高于50℃,随着温度的升高,浸出液中浓氨水受热分解,导致氨气溢出,降低氨浸银效果,导致银含量升高。
(3)
(4);4 Ag↓;4;4
(5)
,平衡常数K比较大,故反应能生成。
【解析】
【分析】氯化铅渣中含和少量、等物质,向废渣中加入H2SO4和Na2SO4,得到滤渣1:、PbSO4,滤液1中含有Cu2+,向滤液1通入过量可将转化为;向滤渣1中加过量浓氨水分离、PbSO4,因为AgCl与浓氨水反应生成,PbSO4不溶于氨水,过滤,得到滤液2含有,向滤液2中加入可实现中转化,生成Ag, 而滤渣2中的主要成分是PbSO4,通过铅蓄电池的充电可转化成Pb单质,据此分析回答问题。
【小问1详解】
Ksp(PbCl2)=1.6×10-5,Ksp(PbSO4)=1.7×10-8,向PbCl2溶液中加入硫酸,转化为溶解度更小的PbSO4,故答案:将PbCl2转化为PbSO4;
【小问2详解】
由滤渣2中银含量随反应温度的变化曲线知,温度低于50℃,随着温度的升高,反应速率加快,银含量降低;温度高于50℃,随着温度的升高,浸出液中浓氨水受热分解,导致氨气溢出,降低氨浸银效果,导致银含量升高;
【小问3详解】
由铅蓄电池的电极材料知,阴极为Pb,阳极为PbO2,故充电时的总反应方程式:;
【小问4详解】
向滤液2中加入可实现中转化生成银,转化过程中被银氨溶液氧化的产物是氮气,故化学方程式:4 Ag↓+4+4;
【小问5详解】
向滤液1通入过量可将转化为,发生的反应为:,,平衡常数K比较大,故反应能生成。
19. 蔗糖与浓硫酸发生反应时有白雾产生。某化学小组对其成分进行探究。
查阅资料:
i.白雾中可能含有、、、水蒸气。
ii.常温下,可与银氨溶液反应:。
iii.文献中实验及现象如下:
a处注入浓硫酸后,混合物逐渐变为黑色,黑色物质体积膨胀,生成白雾:c、d处颜色褪去;e处固体白色变为蓝色;f处产生少量白色浑浊;g处生成黑色浑浊。
.小组同学对文献中实验现象进行分析。
(1)a处变为黑色,体现浓硫酸___________性。
(2)针对c、d、e处现象,分析不正确的是___________。
A.c处品红褪色,说明浓硫酸具有强氧化性
B.d处可能是使高锰酸钾溶液褪色
C.将e处无水移至a、c之间,可证明产物有水
(3)f处沉淀较少,可能是因为通入气体过量导致。写出过量时,沉淀变少的化学方程式___________。
(4)经检验,g处黑色固体是Ag,但不能确认白雾含。从氧化还原角度说明理由___________。
.综合上述分析,小组同学对实验进行改进。
(5)证明有生成的实验现象是___________。
(6)设计实验证明反应后k处溶液中含有。取反应后k处溶液,___________。(写出实验操作、预期现象与结论)
【答案】(1)脱水 (2)C
(3)
(4)g处黑色固体是Ag,说明银氨溶液发生还原反应,二氧化硫具有还原性,所以不能确认白雾含
(5)f处澄清石灰水不变浑浊,g处产生黑色固体
(6)加入足量盐酸,反应生成的气体依次通过足量高锰酸钾溶液、澄清石灰水,高锰酸钾溶液没有完全褪色、澄清石灰水变浑浊,证明k处溶液中含有
【解析】
【分析】a处浓硫酸和蔗糖反应,k处氢氧化钠吸收CO2、SO2,f处石灰水检验CO2、SO2是否除尽,g处银氨溶液检验CO。
【小问1详解】
a处变为黑色,说明蔗糖脱水碳化,体现浓硫酸脱水性。
【小问2详解】
A.c处品红褪色,说明有二氧化硫生成,浓硫酸和碳反应放出二氧化硫,则体现浓硫酸的强氧化性,故A正确;
B.二氧化硫具有还原性,d处可能是使高锰酸钾溶液褪色,故B正确;
C.将e处无水移至a、c之间,由于蔗糖用水浸湿、c处棉球也会带出水蒸气,所以不能证明产物有水,故C错误;
选C。
【小问3详解】
过量时,亚硫酸钙和二氧化硫反应生成亚硫酸氢钙使沉淀变少,反应的化学方程式为。
【小问4详解】
经检验,g处黑色固体是Ag,说明银氨溶液发生还原反应,二氧化硫具有还原性,所以不能确认白雾含。
【小问5详解】
f处澄清石灰水不变浑浊,说明没有二氧化硫进入g,g处产生黑色固体,证明有生成;
【小问6详解】
取反应后k处溶液,加入足量盐酸,反应生成的气体依次通过足量高锰酸钾溶液、澄清石灰水,高锰酸钾溶液没有完全褪色、澄清石灰水变浑浊,证明k处溶液中含有。

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