C.m在q中燃烧,产生大量白雾
D.元素非金属性:
Y>W>X
12.B解析:
短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。
Z在短周期主族元素中原子半径最大,Z为Na元素;m、n、p、q为它们的单质;常温下,q为黄绿色气体,q为氯气;a为无色液体,a为水,则X为H元素、Y为O元素、W为Cl元素。
根据流程图,m+n=水,m、n为氢气和氧气,q+m=c,则m为氢气,c为氯化氢,n为氧气,p为钠,因此b为氯化钠,d为氧化钠或过氧化钠。
A.根据上述分析,d为氧化钠或过氧化钠,其中过氧化钠中含有非极性共价键,故A正确;B.水分子间能够形成氢键,水的沸点最高,故B错误;C.氢气在氯气中燃烧,发出苍白色火焰,产生大量白雾,故C正确;D.同主族从上到下,非金属性减弱;同周期从左向右,非金属性增强,另外,氧气与氯化氢能够反应生成氯气,因此元素的非金属性:
O>Cl>H,故D正确;故选B。
13.室温时,向20mL 0.1mol/L的一元弱酸HA溶液中滴加同浓度的NaOH溶液,溶液中
与pH的关系如图所示。
下列说法正确的是()
A.室温时,电离常数Ka(HA)=1.0×10-5.3
B.B点对应NaOH溶液的体积是10mL
C.A点溶液中:
c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)
D.从A点到B点的过程中,水的电离程度先增大后减小
13.A解析:
pH=5.3时,
=0,则c(H+)=10-5.3,
=1,室温时,电离常数Ka(HA)=
=1.0×10-5.3,A正确;B点时,
=1,c(A-)=c(HA),由于c(H+)=10-5.3,此时以HA电离为主,所以对应NaOH溶液的体积小于10mL,B不正确;A点溶液中,
=-2,c(H+)=
=10-3.3,pH=3.3,依据电荷守恒:
c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),所以c(A-)>c(Na+),C不正确;从A点到B点的过程中,溶液都呈酸性,都是发生HA的电离,但c(H+)不断减小,所以水的电离程度不断增大,D不正确;故选A。
二、非选择题:
共58分,第26~28题为必考题,每个试题考生都必须作答。
第35~36题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:
共43分。
26.(15分)实验室以电镀废渣(Cr2O3、CuO、Fe2O3及CaO)为原料制取铜粉和K2Cr2O7的主要流程如下:
(1)酸浸时残渣的主要成分为____________(用化学式表示);“制铜氨液”{[Cu(NH3)4]SO4溶液}时,采用8mol•L-1氨水,适量30%H2O2,并通入O2,控制温度为55℃。
在有H2O2的前提下,同时还通入O2的目的是______________。
(2)“沉CuNH4SO3”时可用如下装置(夹持、加热仪器略):
①“沉CuNH4SO3”时,需用45℃水浴加热,三颈烧瓶中反应的离子方程式_______________________________。
②分离出的CuNH4SO3在空气中灼烧,可以分解产生Cu。
下列相关说法正确的是_______________________。
A.上述固体加热能产生Cu,可能是因为分解反应产生大量还原性气体
B.将盛有固体的坩埚放在三脚架的石棉网上,再用酒精灯加热
C.灼烧固体过程中,需要用玻璃棒不断搅拌
D.判断固体是否完全分解,可以重复灼烧、冷却、称量至恒重
(3)设计以“Cr(OH)3、Fe(OH)3”的混合物为原料,制取K2Cr2O7的实验方案:
选出其正确操作并按序列出字母:
________________________。
将Cr(OH)3、Fe(OH)3的混合物加入烧杯中,加适量的水调成浆状→____________→冰水洗涤及干燥。
(已知:
①碱性条件下,10%H2O2可将+3价的Cr氧化为CrO42-;②+6价的Cr在溶液pH<5时,主要以Cr2O72-存在)。
a.在不断搅拌下加入适量KOH溶液,再加入过量的10%H2O2溶液,维持pH大于7
b.蒸发浓缩、冰浴冷却结晶、抽滤
c.静置、过滤,滤液用稀盐酸酸化至pH<5;
d.充分反应后,煮沸(除去过量的H2O2)
e.蒸发结晶,抽滤
(4)重铬酸钾样品的纯度可用间接氧化还原滴定法测定。
滴定前润洗滴定管的具体操作是:
从滴定管上口加入少量待测液→_______→然后从下部放出,重复2~3次。
(补充完整所需操作)
26.
(1)CaSO4(2分)减少H2O2的消耗量,节约成本(2分)
(2)2[Cu(NH3)4]2++3SO2+4H2O=2CuNH4SO3↓+6
+
(2分)ACD(3分)(3)a→d→c→b(2分)过滤(2分)
(4)倾斜着转动滴定管,使液体润湿内壁(2分)
解析:
根据流程图,电镀废渣用硫酸酸浸,残渣为与硫酸反应后的难溶物或微溶物,结合电镀废渣的成分可分析出残渣主要成分。
向滤液中加入适量硫化钠溶液,产生CuS沉淀,可知主要发生Cu2++S2-=CuS↓的反应,过滤后滤液和滤渣经不同方式处理。
滤液中主要含有Fe3+和Cr3+,经一系列处理,将Fe3+和Cr3+转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3,结合题意,根据二者的溶度积的差异,除去Fe(OH)3,Cr(OH)3经过一系列变化最终得到K2Cr2O7;向滤渣中加入氨水、O2和H2O2,制深蓝色的铜氨液,后向铜氨液中加入SO2得到亮黄色片状的沉CuNH4SO3,最终经一系列变化得到铜粉。
(1)电镀废渣(Cr2O3、CuO、Fe2O3及CaO)用硫酸酸浸,残渣为CaSO4等溶解度不大的物质;由于O2和H2O2都具有强氧化性,在有H2O2的前提下,同时还通入O2,可以减少H2O2的消耗量,节约成本;答案为CaSO4,减少H2O2的消耗量,节约成本。
(2)①在[Cu(NH3)4]SO4溶液中,通入SO2,发生氧化还原反应,Cu元素化合价由+2价得电子变为+1价,SO2中S元素化合价由+4价失电子变为+6价,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,离子方程式为2[Cu(NH3)4]2++3SO2+4H2O=2CuNH4SO3↓+6
+
;答案为2[Cu(NH3)4]2++3SO2+4H2O=2CuNH4SO3↓+6
+
。
②CuNH4SO3在空气中灼烧,可以分解产生Cu,Cu元素的化合价由+1价得电子变为0价,被还原,发生还原反应,可能是因为分解反应产生大量还原性气体,故A正确;坩埚可直接加热,不需要垫石棉网,故B错误;灼烧固体过程中,需要用玻璃棒不断搅拌,使之均匀受热,防止出现局部温度过高,产生飞溅现象,故C正确;将固体放在坩埚中充分灼烧,然后放在干燥器中冷却、称量,再加热,冷却、称量直至连续两次称量的质量差不超过0.1g,说明分解完全,故D正确;答案为ACD。
(3)根据题给已知,将Cr(OH)3、Fe(OH)3的混合物加入烧杯中,加适量的水调成浆状,在不断搅拌下加入适量KOH溶液,再加入过量的10%H2O2溶液,维持pH大于7,充分反应后,煮沸(除去过量的H2O2),静置、过滤,滤液用稀盐酸酸化至pH<5,蒸发浓缩、冰浴冷却结晶、过滤,冰水洗涤及干燥;则正确操作顺序为a→d→c→b,过滤后洗涤;答案为a→d→c→b,过滤。
(4)润洗滴定管,应使待测液充分接触滴定管内壁,则应从滴定管上口加入少量待装液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿全部滴定管的内壁,然后从下部放出,重复2~3次;答案为倾斜着转动滴定管,使液体润湿全部滴定管的内壁。
27.(14分)硫酸锰是一种重要的化工原料,在农业、电化学和建筑等领域均有广泛应用。
以含锰废料(含有MnO2、CuO、Fe和少量CaO)为原料制备MnSO4的一种流程如下:
已知:
Ⅰ.烧渣中含有MnO、CuO、Cu、Fe、CaO。
Ⅱ.难溶电解质的溶度积常数如下表所示:
物质
Mn(OH)2
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Fe(OH)3
溶度积常数(Ksp)
1.9×10-13
1.8×10-15
2.2×10-20
4.0×10-38
回答下列问题:
(1)“焙烧”过程加入煤粉的主要作用为________________。
(2)“酸浸”时所加稀硫酸不宜过量太多的原因为_____________________。
滤渣1的主要成分为________(填化学式)。
(3)“氧化”过程中主要反应的离子方程式为____________________
。
(4)“调pH为4”的目的为_________________________;若“溶液”中c(Cu2+)=0.022mol·L-1,“滤液2”的体积是“溶液”体积的2倍,则“调pH为4”时Cu2+是否开始沉淀
_______________________________________________________
_______________________________________________________
_______________________________________(通过计算说明)。
(5)(NH4)2S的电子式为_________________________________。
(6)已知:
(NH4)2SO4与MnSO4的溶解度曲线如图所示。
“操作”主要包括蒸发浓缩、________、过滤、洗涤、干燥;其中用乙醇代替水洗涤的原因为______________________________________________________,需控制温度为________(填选项字母)得到产品最多。
A.10℃ B.40℃ C.60℃ D.100℃
27.
(1)作还原剂
(2)避免“调pH为4”时会消耗过多的碱 CaSO4、Cu(2分)
(3)MnO2+2Fe2++4H+===Mn2++2Fe3++2H2O(2分)
(4)将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀过滤除去 “滤液2”中c(Cu2+)=0.011mol·L-1,c(OH-)=1×10-10mol·L-1,则Qc[Cu(OH)2]=0.011×(1×10-10)2=1.1×10-22(5)
(6)降温结晶 减少因溶解而造成的损失,且乙醇挥发带走水分,便于干燥(2分) A(除标明外,每空1分)
解析:
含锰废料与煤粉在高温下混合,其中MnO2与C反应产生MnO,CuO与C反应产生Cu单质,同时得到含有CO的气体,得到的烧渣中含有MnO、CuO、Cu、Fe、CaO,然后用稀硫酸酸浸,其中MnO、CuO、Fe反应变为Mn2+、Cu2+、Fe2+,CaO反应产生溶解度较小的CaSO4进入滤渣1中,而Cu不能溶解,进入滤渣1。
向滤液1中加入MnO2,可在酸性条件下氧化Fe2+为Fe3+,然后调节溶液的pH=4,可以使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀过滤除去,滤渣2成分为Fe(OH)3。
向滤液2中加入(NH4)2S,其电离产生的S2-与溶液中Cu2+形成CuS沉淀过滤出去,进入滤渣3中。
滤液3中含有的Mn2+、SO
、NH
等,根据溶解度曲线可知从滤液3中提取MnSO4采用的操作过程为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到MnSO4,结合乙醇易挥发,会带走水分,便于干燥,结合温度对物质溶解度的影响分析温度控制范围。
(4)“调pH为4”的目的是将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀过滤除去。
滤液2的体积是溶液体积的2倍,则滤液2中c(Cu2+)=0.011mol·L-1,c(OH-)=
mol·L-1=1×10-10mol·L-1,则Qc[Cu(OH)2]=0.011×(1×10-10)2=1.1×10-22(6)由溶解度曲线可知:
从滤液3中提取MnSO4的操作主要包括蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥。
MnSO4易溶于水,用乙醇代替水洗涤就可以减少因溶解而造成的损失,且乙醇易挥发带走水分,便于干燥,根据溶解度曲线可知温度可在10℃时所得产品最多。
28.(14分)甲醇制烯烃(MTO)是煤制烯烃工艺路线的核心技术。
煤制烯烃主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段。
(1)煤的液化发生的主要反应之一为2H2(g)+CO(g)===CH3OH(g) ΔH=akJ·mol-1,在不同温度下,K(500℃)=2.5,K(700℃)=0.2。
①ΔH________0(填“>”“<”或“=”)。
②若反应在容积为2L的密闭容器中进行,500℃测得某一时刻体系内H2、CO、CH3OH物质的量分别为2mol、1mol、3mol,则此时生成CH3OH的速率______消耗CH3OH的速率(填“>”“<”或“=”)。
(2)通过研究外界条件对反应的影响,尽可能提高甲醇生成乙烯或丙烯的产率。
甲醇制烯烃的主要反应有:
ⅰ 2CH3OH(g)===C2H4(g)+2H2O(g) ΔH1=-20.9kJ·mol-1
ⅱ 3CH3OH(g)===C3H6(g)+3H2O(g) ΔH2=-98.1kJ·mol-1
ⅲ 4CH3OH(g)===C4H8(g)+4H2O(g) ΔH3=-118.1kJ·mol-1
①C3H6转化为C2H4的热化学方程式为ⅳ:
2C3H6(g)
3C2H4(g) ΔH4=____________。
②加入N2作为稀释剂,反应ⅰ中C2H4的产率将_____________(“增大”“减小”或“不变”)。
(3)为研究不同条件对反应的影响,测得不同温度下平衡时C2H4、C3H6和C4H8的物质的量分数变化,如图所示:
①随着温度的升高,C3H6的物质的量分数呈现先增大后减小的趋势。
温度高于400℃时,原因是______________________________________________;
当温度低于400℃时,原因是______________________________________________________。
②体系总压为0.1MPa,400℃时反应ⅳ的平衡常数Kp=_______(列式计算,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
③为了获得更高的C2H4在产物中的比例,控制的条件较适宜的是______________。
A.较低温度 B.较高温度
C.增加水醇比 D.降低水醇比
28.
(1)①<(1分) ②<(1分)
(2)①+133.5kJ·mol-1 ②增大
(3)①升高温度,有利于反应ⅳ向正反应方向移动,C3H6的物质的量分数减小 温度低于400℃时,随温度升高,C4H8的物质的量分数减小的幅度大于C2H4增大的幅度,故C3H6的物质的量分数增大 ②
=0.001 ③BC(除标明外,每空2分)
解析:
(1)①在不同温度下,K(500℃)=2.5,K(700℃)=0.2,K(700℃)②500℃时,Qc=
=
=3>K(500℃)=2.5,此时反应向逆反应方向进行,生成CH3OH的速率小于消耗CH3OH的速率。
(2)①依据热化学方程式和盖斯定律计算ⅰ×3-ⅱ×2得到ⅳ:
2C3H6(g)
3C2H4(g) ΔH4=+133.5kJ·mol-1。
②加入N2作为稀释剂,使体系的体积增大,相当于压强减小,有利于向正反应方向移动,C2H4的产率增大。
(3)①温度高于400℃时,温度升高,反应ⅳ:
2C3H6(g)
3C2H4(g) ΔH4=+133.5kJ·mol-1向正反应方向移动,C3H6的物质的量分数减小;当温度低于400℃时,CH3OH转化为C4H8的物质的量分数随温度升高而迅速减小,而转化为C2H4的物质的量分数增大的幅度小于C4H8的减小幅度,因而CH3OH转化C3H6的物质的量分数随温度升高而增大。
②分压=总压×物质的量分数,因此400℃时,Kp=
=
=0.001。
③结合图像,温度升高可以提高C2H4的物质的量分数,B正确;对于ⅰ、ⅱ和ⅲ来说,Qc=
×c(CnH2n),当n值越大,增大水醇比时,反应逆向进行趋势越大,副产物越少,即C3H6、C4H8就越少,C正确。
(二)选考题:
共15分。
请考生从2道化学题中任选一题作答。
如果多做,则按所做的第一题计分。
35.[化学——选修3:
物质结构与性质](15分)S元素是动植物生长所必需的元素,在生活中应用广泛。
(1)基态S原子的价电子排布式为___________。
(2)H2S的空间构型为___________,H2O、H2S、H2Se的键角由大到小的顺序为___________(填化学式)。
(3)用杂化轨道理论解释H2S、CS2的键角差别很大的原因是___________。
从结构的角度解释H2SO4的酸性比H2SO3强的原因是___________。
(4)HSCN结构有两种,硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点___________(填“高于”或“低于”)异硫氰酸(H—N=C=S),原因是___________。
(5)PbS晶胞如图所示,Pb2+填在由S2-形成的___________空隙中。
已知晶胞中S2-与Pb2+最近的距离为
nm,设阿伏加德罗常数的值为NA,则晶体密度为___________g·cm-3。
35.
(1)3s23p4(1分)
(2角形(或V形)(1分)H2O>H2S>H2Se(1分)
(3)H2S中S采用sp3杂化,CS2中C采用sp杂化(2分)
H2SO4中含有非羟基氧多(2分)
(4)低于(2分)异硫氰酸分子间可形成氢键,所以沸点较高(2分)
(5)正四面体(2分)
(2分)
解析:
(1)基态硫原子电子排布式1s22s22p63s23p4,价层电子排布式为3s23p4,故答案为: