江苏省普通高等学校招生考试2024届高三考前模拟测试卷(十一)
化 学
(满分100分,考试时间75分钟)
可能用到的相对原子质量:H—1 C—12 O—16 V—51 Cu—64
一、 单项选择题:共13小题,每小题3分,共计39分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 我国为人类科技发展作出巨大贡献。下列说法正确的是( )
A. 火星探测器上天线接收器外壳为钛合金,钛合金属于金属材料
B. 太阳能电池板将太阳能转化为电能,电池板芯片的主要成分为SiO2
C. “旅程”足球中含有玻璃纤维,玻璃纤维是一种有机合成材料
D. “天宫”空间站航天员使用的是双层蛋白皮革耳机,皮革属于无机物
2. 反应SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr可用于海水提取溴。下列有关说法正确的是( )
A. SO2是直线形分子
B. 基态O原子的轨道表示式为
C. HBr的电子式为H+[]-
D. 1个H2SO4分子中含有6个σ键
3. 祖母绿(主要成分Be3Al2Si6O18)被称为宝石之王,与其相似的天然绿色宝石有萤石(主要成分CaF2)、磷灰石[主要成分Ca5(PO4)3F]。下列说法正确的是( )
A. 半径大小:r(Al3+)>r(O2-) B. 电负性大小:χ(P)>χ(Si)
C. 电离能大小:I1(F)
ⅤA族元素氮、磷、砷(As)、锑(Sb)及其化合物应用广泛。NH3催化氧化生成NO,NO继续被氧化为NO2,将NO2通入水中制取HNO3。工业上用白磷(P4)与Ba(OH)2反应生成PH3和一种盐,该盐可与H2SO4反应制备一元中强酸H3PO2。雌黄(As2S3)和SnCl2在盐酸中反应转化为雄黄(As4S4)和SnCl4(沸点114 ℃)并放出H2S气体。锑是带有银色光泽的灰色金属,其氧化物Sb2O3可用于制造耐火材料;锑能与铅形成用途广泛的合金。
4. 下列说法正确的是( )
A. SnCl4是由极性键形成的非极性分子
B. P4是正四面体形分子,其中P—P—P夹角为109°28′
C. ⅤA族元素单质的晶体类型相同
D. 基态砷原子(33As)核外电子排布式为3d104s24p3
5. 下列化学反应表示错误的是( )
A. NO2制HNO3的离子方程式:3NO2+H2O===2H++2NO+NO
B. 白磷与Ba(OH)2溶液反应:2P4+3Ba(OH)2+6H2O===3Ba(H2PO2)2+2PH3↑
C. H3PO2与足量的NaOH溶液反应的离子方程式:H++OH-===H2O
D. 雌黄制备雄黄的化学方程式:2As2S3+2SnCl2+4HCl===As4S4+2SnCl4+2H2S↑
6. 下列物质性质与用途具有对应关系的是( )
A. 氨气易液化,可用于工业制硝酸
B. 五氧化二磷能与水反应,可用于干燥氨气
C. 三氧化二锑的熔点高,可用于制造耐火材料
D. 锑铅合金导热性好,可用作铅酸电池的电极材料
7. 实验室制备无水FeCl2的装置如右图所示(加热及夹持装置略)。已知SOCl2沸点为76 ℃,遇水极易反应生成两种酸性气体。下列说法错误的是( )
A. 实验开始时通入N2的目的是排除装置中的O2,防止FeCl2被氧化
B. 可先给b加热,再用水浴加热的方式给a加热
C. 装置c、d的作用是冷凝回流SOCl2
D. 装置e、f作用是吸收反应生成的HCl和SO2
8. 化合物Z是合成治疗急性淋巴细胞白血病药物的重要中间体,可由下列反应制得:
下列说法正确的是( )
A. X、Y生成Z的同时还有HCl生成
B. X与足量H2反应的生成物中含有2个手性碳原子
C. Y分子中处于同一平面上的原子数最多有14个
D. Z在一定条件下能发生消去反应
9. 二氧化碳催化加氢的反应有利于减少温室气体排放,反应为2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)。下列说法正确的是( )
A. 上述反应平衡常数K=
B. 上述反应的ΔH=4E(C===O)+6E(H—H)-4E(C—H)-8E(O—H)(E表示键能)
C. 上述反应中每生成1 mol C2H4,转移电子的数目约为6×6.02×1023
D. 实际应用中,氢碳比[]越大越有利于提高CO2的平衡转化率
10. 室温下,下列实验探究方案能达到探究目的的是( )
选项 探究方案 探究目的
A 将铁锈溶于浓盐酸,滴入KMnO4溶液,观察溶液颜色变化 检验铁锈中是否含有Fe2+
B 向K2CrO4溶液中缓慢滴加硫酸,观察溶液颜色变化 探究H+浓度对CrO和Cr2O相互转化的影响
C 向NaBr溶液中滴加过量的氯水,再加入淀粉KI溶液,观察溶液颜色变化 比较Cl2、Br2和I2的氧化性强弱
D 分别测定浓度均为1.0 mol·L-1的NaHCO3溶液和CH3COONH4溶液的pH 比较HCO与CH3COO-的水解常数大小
11. 以废弃锌锰干电池(主要成分是Zn和MnO2,还含有少量炭黑)为原料制取ZnSO4、MnSO4溶液,进而得到复合微肥的流程如下:
下列说法正确的是( )
A. 浸取时,MnO2与FeS(不溶于水)反应的离子方程式为8MnO2+2FeS+16H+===8Mn2++2SO+2Fe2++8H2O
B. 浸取液中主要存在离子有H+、Fe3+、Zn2+、S2-、Mn2+、SO
C. 过滤Ⅱ所得的滤渣为ZnCO3
D. 过滤所得ZnSO4、MnSO4溶液中:c(Zn2+)+c(Mn2+)
A. 含有SrCO3(s)的0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中:c(Na+)+c(H+)=2c(CO)+c(HCO)+c(OH-)
B. ①代表含SrCO3(s)的0.1 mol·L-1Na2CO3溶液的变化曲线
C. 若a=-6.5,则虚线可表示含SrSO4(s)的1.0 mol·L-1Na2SO4溶液
D. 对含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为0.1 mol·L-1的混合溶液,pH≥7.7时才发生沉淀转化
13. 烯烃是一种应用广泛的化学原料。烯烃之间存在下列三个反应:
反应Ⅰ:3C4H8(g) 4C3H6(g);ΔH1=+78 kJ·mol-1
反应Ⅱ:2C3H6(g) 3C2H4(g);ΔH2=+117 kJ·mol-1
反应Ⅲ:C4H8(g) 2C2H4(g);ΔH3
在恒压密闭容器中,反应达平衡时,三种组分的物质的量分数x随温度T的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A. 反应Ⅲ的ΔH3=+195 kJ·mol-1
B. 700 K时反应Ⅱ的平衡常数Kx<2.0×10-2(以物质的量分数代替平衡浓度)
C. 提高C4H8物质的量分数,需研发低温条件下活性好且耐高压的催化剂
D. 超过700 K后曲线a下降的原因可能是随着温度升高反应Ⅰ逆向移动,反应Ⅱ正向移动
二、 非选择题:共4题,共61分。
14. (16分)五氧化二钒(V2O5)是广泛用于冶金、化工等行业的催化剂。工业上以石煤(主要成分为V2O3,含有少量SiO2、P2O5等杂质)为原料制备V2O5,主要经过“焙烧、水浸、除杂、沉钒、灼烧”等过程。
已知:① NaVO3溶于水,NH4VO3难溶于水;
② Ksp(MgSiO3)=2.5×10-5,Ksp[Mg3(PO4)2]=2.5×10-24。
回答下列问题:
(1) 向石煤中加纯碱,在通入空气的条件下焙烧,V2O3转化为NaVO3,该反应的化学方程式为 。
(2) 向水浸后的溶液中加入MgSO4生成Mg3(PO4)2、MgSiO3沉淀以除去硅、磷。除杂后的溶液中MgSO4的浓度为0.1 mol·L-1,此时溶液中 eq \f(c(PO),c(SiO)) = ;磷、硅去除率随温度变化的曲线如图1所示,随着温度升高除磷率下降而除硅率升高,可能的原因是 。
(3) “沉矾”时加入NH4Cl析出NH4VO3。沉钒温度需控制在50 ℃左右,温度不能过高的原因为 。
(4) NH4VO3在空气中灼烧得V2O5。称取0.80 g灼烧后的产物,加入稀硫酸溶解后,向其中加入0.200 0 mol·L-1 H2C2O4溶液25 mL,再用0.100 0 mol·L-1KMnO4溶液滴定过量的H2C2O4溶液至终点,消耗KMnO4溶液的体积为4.00 mL,则产物中V2O5的质量分数为 (写出计算过程)。
已知:V2O5+2H+===2VO+H2O;2VO+H2C2O4===2VO2+2CO2↑+2H+。
(5) 还原V2O5可制得VO2,图2为VO2的晶胞,该晶胞中钒的配位数为 。
15. (15分)化合物G是合成氢化橙酮衍生物的中间体,其人工合成路线如下:
注: Bz基团为苯甲酰基,结构式为
(1) A中碳原子和氧原子杂化类型分别为 、 。
(2) E→F的反应类型为 。
(3) C的结构简式为 。
(4) D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 分子中不同化学环境的氢原子数目比为2∶2∶2∶1;
② 碱性条件下水解,酸化后得2种产物,其中一种产物分子只含一种含氧官能团,另一种产物含有2种含氧官能团且能与FeCl3发生显色反应。
(5) 写出以CH3I为原料制备
的合成路线流程图(无机试剂任用,合成路线示例见本题题干)。
16.(15分)硫脲[CS(NH2)2]是白色晶体,易溶于水,150 ℃时能转变为NH4SCN。常用于制造树脂、染料、药物,实验室可用下列方法制备。
步骤Ⅰ:称取一定质量的CaS在三颈烧瓶中制成浆液,不断搅拌下通入适量CO2,反应生成Ca(HS)2溶液,装置如图所示。
步骤Ⅱ:将一定量的CaCN2与Ca(HS)2溶液混合,加热至80 ℃时生成硫脲。
已知:H2CO3的电离平衡常数分别为Ka1=4.5×10-7、Ka2=4.7×10-11;H2S的电离平衡常数分别为Ka1=1.1×10-7,Ka2=1.3×10-13。
回答下列问题:
(1) 在步骤Ⅰ的三颈烧瓶中生成Ca(HS)2,其反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2) 实验中不宜使用盐酸代替CO2的主要原因是________________________________________________________________________。
(3) 按如图装置实验,判断CO2是否已过量的方法是________________________________________________________________________。
(4) 硫脲与酸性KMnO4溶液反应转化为两种无毒的气体及SO,同时生成Mn2+,该反应的离子方程式为 。
(5) 已知:NH4SCN溶液呈酸性,KSCN溶液呈中性;NH4SCN、KSCN都易溶于乙醇、水,温度高时容易分解和氧化;常温下KSCN的溶解度为217 g。
利用硫脲制备KSCN的方法是:取一定量硫脲 ,将加热后的产物溶于一定比例的无水乙醇和水中形成溶液, 干燥,得到KSCN晶体。(实验中可选用试剂:KOH、无水乙醇。实验中须使用的实验仪器有pH计)。
17. (15分)CH4是一种清洁、高效、具有优良环保性能的燃料,有良好的应用前景。
(1) 科研人员设计了甲烷燃料电池并用于电解。如图1所示,电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固体,可在高温下传导O2-。
图1
① 该电池工作时负极反应方程式为________________________________________________________________________。
② 用该电池电解CuCl2溶液得到12.8 g Cu,理论上需要使用O2的体积(标准状况)为 。
(2) 化学链燃烧技术主要由载氧体、燃料反应器和空气反应器组成。载氧体作为氧的载体,在反应器中循环,实现氧的转移。
① 利用αFe2O3载氧体的甲烷化学链燃烧法,其示意图如图2所示。甲烷脱氢过程可描述为________________________________________________________________________
。
图2
图3
② CuO/Cu2O也可作为甲烷燃烧的载氧体。向盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气(O2的物质的量分数为21%),发生反应。平衡时O2的物质的量分数随反应温度T变化的曲线如图3所示。O2的物质的量分数随温度升高而增大的原因是 ,反应温度必须控制在1 030 ℃以下,原因是 。
江苏省普通高等学校招生考试高三模拟测试卷(十一)
1. A 解析:A项,钛合金属于金属材料,正确;B项,电池板芯片的主要成分为Si,错误;C项,玻璃纤维属于无机非金属材料,错误;D项,皮革属于蛋白质,为有机物,错误。
2. D 解析:A项,SO2中S的孤电子对数为=1,价层电子对数为1+2=3,则S为sp2杂化,SO2为V形分子,错误;B项,填充2p轨道中的电子时,应先分别填充2p轨道中的每个轨道,错误;C项,HBr为共价化合物,H与Br之间为共用电子对,错误;D项,H2SO4分子的结构式为单键均为σ键,1个双键中有1个σ键,故1个H2SO4分子中含有6个σ键,正确。
3. B 解析:A项,Al3+和O2-的电子层结构相同,但是Al的核电荷数比O的大,则Al吸引核外电子能力强,故Al3+的半径比O2-小,错误;B项,P的非金属性比Si强,则P的电负性强于Si,正确;C项,O、F位于同一周期,同主族元素第一电离能呈增大趋势,故第一电离能:F>O,错误;D项,Ca的金属性强于Al,元素金属性越强,其最高价氧化物对应的碱性越强,则碱性:Ca(OH)2>Al(OH)3,错误。
4. A 解析:A项,Sn与C同一主族,所以SnCl4结构类似于CCl4的结构,是正面体形,由极性键形成的非极性分子,正确;B项,P4是正四面体形分子,每个顶点均为P原子,P4的结构为,P—P—P的夹角为60°,错误;C项,N2、P和As均为分子晶体,Sb为金属晶体,错误;D项,基态砷原子(33As)核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3,错误。
5. C 解析:A项,NO2溶于水生成HNO3和NO,正确;B项,P4发生歧化反应生成H2PO和PH3,正确;C项,H3PO2为一元中强酸,在写离子方程式时不可拆开,错误;D项,根据信息“雌黄(As2S3)和SnCl2在盐酸中反应转化为雄黄(As4S4)和SnCl4(沸点114 ℃)并放出H2S气体”,写出化学方程式,正确。
6. C 解析:A项,NH3被O2氧化为NO,NO与O2反应生成NO2,NO2溶于水生成HNO3,反应中NH3体现出还原性,错误;B项,P2O5溶于水生成H3PO4,显酸性,NH3显碱性,两者会发生反应,故不可用P2O5干燥NH3,错误;C项,Sb2O3的熔点高,即在高温下,不易熔化,故可作耐火材料,正确;D项,锑铅合金具有良好的导电性,故用作电极材料,错误。
7. B 解析:A项,通入N2,是将装置中的O2排除,防止Fe2+被O2氧化,正确;B项,先加热b,则FeCl2·4H2O会水解生成Fe(OH)2,故应先加热a,使得SOCl2进入b中,吸水生成HCl,可抑制FeCl2水解,错误;C项,SOCl2沸点为76 ℃,加热时会挥发,故用冷凝管冷凝SOCl2,回流后的SOCl2进入d中,可继续反应,正确;D项,SOCl2与水生成H2SO3和HCl,e中盛放浓硫酸,可以防止f中的水进入b中,生成的SO2和HCl均极易溶于水,故用倒置的漏斗,以防引发倒吸,正确。
8. A 解析:A项,X中氨基上的H原子与Y中酰氯基上的Cl原子结合生成HCl,正确;B项,X与H2加成的产物为,标“*”的碳原子为手性碳原子,共3个,错误;C项,中与右侧C相连的2个H和1个Cl中,最多只有一个原子与苯环共平面,其余原子均可以共平面,最多有15个原子共平面,错误;D项,Z中与Cl原子相连的碳原子的邻位碳原子上无H原子,故不能发生消去反应,错误。
9. D 解析:A项,漏写c4(H2O),错误;B项,漏减乙烯的碳碳双键的键能,错误;C项,CO2中的C为+4价,C2H4中C为-2价,C的化合价降低6,生成1 mol C2H4时,转移12 mol e-,错误;D项,越大,相当于H2越过量,对应的CO2的平衡转化率越大,正确。
10. B 解析:A项,KMnO4也会氧化浓盐酸,KMnO4的颜色褪去,可能是与Fe2+反应,也可能是与HCl反应,错误;B项,反应:2CrO+2H+ Cr2O+H2O,滴加硫酸,平衡正向移动,CrO(黄色)转化为Cr2O(橙色),正确;C项,Cl2氧化NaBr生成Br2,氯水过量,Cl2也可将KI氧化生成I2,所以不能证明Br2氧化性强于I2,错误;D项,CH3COONH4中CH3COO-和NH均水解,且相互促进,故不能比较出HCO与CH3COO-的水解的相对强弱,即不能比较两者的水解常数大小,错误。
11. D 解析:A项,Fe2+也会被MnO2氧化生成Fe3+,错误;B项,S2-被氧化成SO,错误;C项,Fe3+水解显酸性,加入ZnCO3,促进Fe3+水解生成Fe(OH)3沉淀,滤渣主要成分为Fe(OH)3,错误;D项,Zn2+、Mn2+会水解,故两者浓度之和小于SO的浓度,正确。
12. C 解析:A项,根据电荷守恒知,阳离子漏写Sr2+,关系式为c(Na+)+c(H+)+2c(Sr2+)=2c(CO)+c(HCO)+c(OH-),错误;B项,Na2CO3水解:CO+H2O HCO+OH-,碱性增强时,水解平衡逆向移动,CO的浓度增大,由Ksp(SrCO3)=c(CO)·c(Sr2+)知,c(Sr2+)减小,则lg[c(Sr2+)]减小,对应曲线②为含SrCO3(s)的0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液的变化曲线,而Na2SO4不水解,不随pH的变化而变化,所以pH增大时,c(Sr2+)不变,对应曲线①为含SrSO4(s)的0.1 mol·L-1 Na2SO4溶液,错误;C项,由曲线①知,Ksp(SrSO4)=c(SO)·c(Sr2+) = 0.1 mol·L-1×10-5.5 = 10-6.5,Ksp(SrSO4)仅与温度有关,当c(SO)= 1.0 mol·L-1,则c(Sr2+) =10-6.5/1 =10-6.5 mol·L-1,lg[c(Sr2+)]=-6.5,若图中虚线a=-6.5,且不随pH的变化而变化,则对应为含SrSO4(s)的1.0 mol·L-1 Na2SO4溶液,正确;D项,对含SrSO4(s)且Na2SO4和Na2CO3初始浓度均为0.1 mol·L-1的混合溶液,pH=6.8时,c(Sr2+)与c(SO)、c(CO)均达到沉淀溶解平衡,当pH≥6.8时,碱性越强,越抑制CO水解,c(CO)增大,会促进SrSO4(s)+CO(aq) SrCO3(s)+SO(aq)平衡正向移动,沉淀发生转化,错误。
13. C 解析:A项,根据盖斯定律,将“(反应Ⅰ+反应Ⅱ×2)/3”得,ΔH3=(78 kJ·mol-1+117 kJ·mol-1×2)/3 =104 kJ·mol-1,错误;B项,三个反应均为吸热反应,升高温度,三个反应均正向移动,则C2H4(g)一定增大,对应图中c曲线,C4H8(g)一定减小,对应图中b曲线,在反应Ⅰ中C3H6(g)增大,在反应Ⅱ中C3H6(g)减小,对应图中a曲线,700 K时反应Ⅱ的平衡常数K= =≈0.022>2.0×10-2,错误;C项,反应Ⅰ和Ⅲ均为体积增大的吸热反应,故增大压强和低温下有利于生成C4H8,加入催化剂也可以促进单位时间内的C4H8产量,正确;D项,图中a曲线,C3H6(g)先增大再减小,可能的原因是700 K之后,反应Ⅱ正向移动的量超过了反应Ⅰ正向移动的量,错误。
14. (16分)
(1) V2O3+Na2CO3+O22NaVO3+CO2(3分)
(2) 2×10-7(2分)
随着温度升高PO水解程度增大,Mg3(PO4)2的沉淀溶解平衡向右移动,所以PO去除率下降,温度升高时SiO水解增大,但水解生成不溶于水的硅酸,所以SiO的去除率增大(其他合理答案即可)(3分)
(3) 温度过高,NH4Cl分解,不利于NH4VO3析出(2分)
(4) 加入H2C2O4的物质的量:n(H2C2O4)=0.200 0 mol·L-1×0.025 L=0.005 mol
依据2KMnO4~5H2C2O4,过量H2C2O4的物质的量:
n(H2C2O4)=n(KMnO4) =0.001 mol
与VO反应的H2C2O4的物质的量:n(H2C2O4)=0.005 mol-0.001 mol=0.004 mol
依据化学方程式可知V2O5~2VO~H2C2O4
n(V2O5)=0.004 mol m(V2O5)=0.004 mol×182 g·mol-1=0.728 g
w(V2O5)=×100%=91%(4分)
(5) 6(2分)
解析:(1) V2O3与Na2CO3、O2培烧生成NaVO3,V的化合价由+3升至+5,O的化合价降低,根据V、O得失电子配平反应,由碳原子守恒,确定有CO2生成。(2) Ksp(MgSiO3)=c(Mg2+)·c(SiO)=2.5×10-5,c(Mg2+)=0.1 mol·L-1,得c(SiO)=2.5×10-5/0.1 mol·L-1= 2.5×10-4 mol·L-1,Ksp[Mg3(PO4)2]=c3(Mg2+)·c2(PO)=2.5×10-24,得c2(PO)=2.5×10-24/(0.1)3 =25×10-22,c(PO)=5×10-11 mol·L-1, eq \f(c(PO),c(SiO)) ==2×10-7。Mg3(PO4)2的沉淀溶解平衡为Mg3(PO4)2 3Mg2++2 PO,温度升高,会促进PO的水解,c(PO)减小,导致Mg3(PO4)2的沉淀溶解,PO去除率下降。温度升高,促进SiO水解生成H2SiO3沉淀,则除硅率升高。(3) NH4Cl受热不稳定,会发生分解生成NH3和HCl,c(NH)减小,不利于VO生成NH4VO3。(4) V2O5在酸性条件下生成VO,VO与H2C2O4以2∶1比例反应,由反应关系可以得出:V2O5~2VO~H2C2O4,过量的H2C2O4用KMnO4滴定,根据反应关系:2KMnO4~5H2C2O4,由消耗的KMnO4的量可以计算出过量的H2C2O4的量,由总的H2C2O4的量减去与KMnO4消耗的量,即得与VO反应的H2C2O4的量,进而得出V2O5的量,计算出V2O5的的质量分数。(5) 小黑球为8×+1=2个,白球为4×+2=4个,两者个数比为1∶2,由化学式VO2知,小黑球代表V,白球代表O,一个V连有6个O,即钒的配位数为6。
15. (15分)
(1) sp2(1分) sp3(1分) (2) 取代反应(2分)
(3) (3分)
解析:(1) A中苯环上的H原子为sp2杂化,“—OH”与H2O中O的杂化方式相同,均为sp3杂化。(2) E中羟基上的H原子被甲基所取代。(3) 对比B、D的结构简式知,B中的Cl原子与苯环邻碳上的羟基相结合生成HCl,得C的结构简式为,与中Cl原子与中羟基上的H原子结合成HCl,生成,其中Bz为去掉Cl原子的部分。(4) D的结构简式为,除三个苯环外,还有4个碳原子,4个不饱和度。能水解且水解后的产物可以发生显色,说明含有酚酯基。去掉三个苯环,两个酚酯基,还剩有两个碳、两个氧原子以及两个不饱和度,则推知还有两个醛基。由水解得到的含有酚羟基的有机物还有存在一种含氧官能团知,水解得到的产物为,由分子的对称性,写出其结构简式:16. (15分)
(1) 2CaS+CO2+H2O===Ca(HS)2+CaCO3(3分)
(2) 反应中会生成可溶性的CaCl2,增加了分离的难度(2分)
(3) b中出现黑色沉淀即CO2过量(2分)
(4) 14MnO+5CS(NH2)2+32H+===14Mn2++5CO2↑+5N2↑+5SO+26H2O(3分)
(5) 在隔绝空气的条件下加热至150 ℃充分反应(2分)
边搅拌边滴加KOH并微热除去NH3至用pH计测量溶液pH为中性,加热,低温将乙醇和水蒸出至大量晶体析出,过滤(3分)
解析:(1) 由步骤Ⅰ知,CaS与CO2在水溶液中反应,生成Ca(HS)2溶液。CO2与H2O反应生成H2CO3,与CaS发生复分解反应生成CaCO3。(2) 盐酸与CaS反应生成CaCl2,CaCl2是可溶的,与难溶性的CaCO3相比,CaCl2与Ca(HS)2之间难分离。(3) 因为Ka1(H2CO3)>Ka1(H2S),当CO2过量时,CaS会转化成H2S,H2S与CuSO4溶液反应会生成黑色的CuS沉淀。(4) 硫脲[CS(NH2)2]与酸性KMnO4溶液反应,转化为两种无毒的气体:CO2和N2,并生成SO,[CS(NH2)2]中C为+4价,S为-2价,N为-3价,S由-2价升至+6价,升高8,N由-3价升至0价,2个N共升高6,1个[CS(NH2)2]共升高14,KMnO4转化为Mn2+,Mn由+7价转化为+2价,共降低5,根据得失电子守恒配平反应,[CS(NH2)2]前配5,MnO前配14,由原子守恒确定,Mn2+前配14,CO2前配5,N2前配5,SO前配5,由电荷守恒确定,反应物中需要加入H+,且计量系数为32,再由H、O原子守恒确定,产物中有H2O生成,且计量系数为26。(5) 硫脲[CS(NH2)2]在150 ℃时能转变为NH4SCN。NH4SCN与KOH在微热条件下生成KSCN和NH3,调节溶液为中性,即可得KSCN溶液。KSCN在温度高时易分解和氧化,所以KSCN溶液需要在低温条件下将乙醇和水蒸出,直至有大量KSCN晶体析出,通过过滤得KSCN晶体。
17. (15分)
(1) ① CH4-8e-+4O2-===CO2+2H2O(3分)
② 2. 24 L(3分)
(2) ① 甲烷先被吸附在αFe2O3载氧体中的Fe上,随后由于与铁相邻、电负性较强的O吸引作用使甲烷上的C—H断裂,H被吸附在O上,直至甲烷上的H全部被吸附,自身变成C,同时O吸附2H生成H2O从αFe2O3载氧体脱离,形成O空穴(5分)
② O2和Cu2O反应生成CuO为放热反应,温度升高,平衡常数减小,平衡左移(2分)
温度高于1 030 ℃时,O2的物质的量分数大于21%,载氧体无法载氧(或温度高于1 030 ℃时,导致CuO/Cu2O受热分解,导致催化剂失去活性,无法载氧)(2分)
解析:(1) ① CH4转化为CO2,C的化合价由-4升至+4,升高8,1 mol CH4失去8 mol电子,由电荷守恒知,用O2-平衡电荷,再由H、O守恒确定产物中有H2O生成。② 电解CuCl2溶液得到12.8 g Cu,n(Cu)=12.8 g/64 g·mol-1 =0.2 mol,1 mol Cu失去2 mol e-,则得到0.2 mol Cu转移0.4 mol e-。1 mol O2得到4 mol e-,根据得失电子守恒知,需要使用0.1 mol O2,标准状况下的体积为2.24 L。(2) ① 由题图知,①为甲烷被吸附在αFe2O3载氧体中的Fe上;②为CH4中的H被Fe2O3中的O吸附;③为—CH3中的H被Fe2O3中的另一个O吸附;④为—CH2中的H被Fe2O3中的O继续吸附;⑤—CH中的H被Fe2O3中的O继续吸附使CH4变成一个C原子;⑥CH4中每两个H原子与Fe2O3中的O给合成H2O分子,Fe2O3中O脱除,形成氧空位。② CuO/Cu2O可作为甲烷燃烧的载氧体。Cu2O与O2反应生成CuO:2Cu2O+O2===4CuO,升高温度时,O2的物质的量分数增大,即该反应在升温时,逆向移动,O2的量增多。由题图知,温度高于1 030 ℃时,O2的物质的量分数大于21%,空气中的O2含量为21%,即若容器中的O2超过21%时,则CuO/Cu2O载氧体不会吸附空气中的O2。在高温下,催化剂会失活,导致无法载氧。
