答案:
D。
【点睛】考查原子结构和元素周期律的知识。
结合实验现象和化学反应的关系推出元素的类别;再根据元素周期律的递变规律推出元素的性质。
突破口n为淡黄色粉末为Na2O2。
根据Na2O2的性质能与水和二氧化碳反应即可找到各元素名称。
6.一种测定O2含量的气体传感器如图所示。
传感器工作时,仅Ag+能在α-AgI晶体里迁移,O2透过聚四氟乙烯进入传感器、AgI的物质的量增加。
下列有关说法不正确的是
A.正极反应为I2+2Ag++2e-=2AgIB.负极反应为Ag+I――e-=AgI
C.电位计读数越大O2含量越高D.部分AlI3固体变为Al2O3固体
【答案】B
【详解】仅Ag+能在α-AgI晶体里迁移,O2透过聚四氟乙烯进入传感器,AgI的物质的量增加,则AlI3减少(发生了反应4AlI3+3O2=6I2+2Al2O3),故负极反应为Ag-e-=Ag+、正极反应为I2+2Ag++2e-=2AgI,故B选项不正确,A、D选项正确;O2浓度越大,生成的I2越多,穿过电位计的电子越多,故C选项正确。
答案:
B。
【点睛】考查电化学的相关知识。
主要突破原电池的原理及电极反应式的书写。
结合得失电子的关系判断原电池的正负极及电极反应式的书写。
由此判断各选项正误。
7.配离子的稳定性可用K不稳衡量,例如[Ag(NH3)2]+的K不稳=
。
在一定温度下,向0.1mol/L硝酸银溶液中滴入稀氨水,发生反应Ag++2NH3
[Ag(NH3)2]+。
溶液中pNH3与δ(X)的关系如图其中pNH3=-1g[c(NH3)]、δ(X)=
(X代表Ag+或[Ag(NH3)2]+)。
下列说法正确的是
A.图中δ1代表的是δ([Ag(NH3)2]+)B.向溶液中滴入稀硝酸,δ(Ag+)减小
C.该溶液中c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)D.该温度时,K不稳([Ag(NH3)2]+)=107.3
【答案】C
【详解】A.pNH3越大即c(NH3)越小,则c(Ag+)/c([Ag(NH3)2]+)越大,δ(Ag+)=
越大,故δ1代表的是δ(Ag+),故A选项错误;B.向体系中滴入硝酸,c(NH3)减小、δ(Ag+)增大,故B选项错误;C.溶液电荷守恒c(Ag+)+c([Ag(NH3)2]+)+c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+c(NO3-)、物料守恒c(Ag+)+c([Ag(NH3)2]+)=c(NO3-),两式整理得c(NH4+)+c(H+)=c(OH-),故C选项正确;D.选取a点即δ(Ag+)=δ([Ag(NH3)2]),K不稳=
=(10-3.65)2=10-7.3,故D选项错误;答案:
C。
三、非选择题:
共174分。
第22~32题为必考题,每个试题考生都必须作答。
第33~38题为选题,考生根据要求作答。
(一)必考题(共129分)
8.磺酰氯(SO2Cl2)是一种重要的有机合成试剂,主要用作氯化剂或氯磺化剂,也用于制造医药品、染料、表面活性剂等。
实验室可利用SO2与Cl2反应制取少量SO2Cl2,所需装置如图所示(部分装置略):
已知:
①Na2SO3+H2SO4
Na2SO4+H2O+SO2↑。
②SO2Cl2的熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,密度为1.67g/mL。
它在常温下较稳定、遇水剧烈水解,100℃以上易分解。
回答下列问题:
(1)检查装置A气密性的操作是___________。
(2)选择实验装置(A~E)并连接接口(a~h)顺序:
(A-a)___________(b-B-c)___________(h-E)(装置可重复使用)。
(3)B装置中的冷凝管需连接冷凝水,它应从___________(填“m”或“n”)接入。
(4)实验完成后装置D中可能观察到的现象是___________,产生该现象的原因是___________。
(5)设计如下实验,以检验SO2Cl2产品中是否溶有杂质。
①组装仪器,检查气密性;
②添加试剂抽取8.0mL液体产品,组装仪器;
③___________,缓慢推动注射器活塞将液体产品全部推入锥形瓶中,观察到的实验现象有___________;
④充分反应后,过滤、洗涤、干燥、称量固体质量为23.3g,表明液体产品中溶有___________,其理由是___________。
【答案】
(1).连接好仪器,用止水夹夹住a处橡胶管,关闭分液漏斗活塞,向分液漏斗中注入足量的水;旋开分液漏斗开关,水滴入烧瓶的速率减慢,最终法无滴入,证明气密性良好;反之不好
(2).f-D-g、d-C-e(3).e-C-d(4).m(5).有白色固体析出(6).HCl、Cl2溶于水使c(Cl-)增大,溶解平衡NaCl(s)
Na+(aq)+Cl-(aq)逆向移动,析出NaCl固体(7).打开止水夹(8).气球膨胀、锥形瓶内出现白雾,溶液中有白色沉淀出现(9).SO2(10).样品中S的质量分数大于SO2Cl2中S的质量分数,必溶有SO2被NO3-氧化生成SO42-
【详解】
(1)装置气密性检查的关键是:
形成封闭体系。
操作方法为:
连接好仪器,用止水夹夹住a处橡胶管,关闭分液漏斗活塞,向分液漏斗中注入足量的水;旋开分液漏斗开关,水滴入烧瓶的速率减慢,最终法无滴入,证明气密性良好;反之不好。
(2)根据实验原理SO2+Cl2=SO2Cl2、SO2Cl2遇水剧烈水解,制取SO2Cl2必须使用干燥的SO2和Cl2反应。
根据试题提供的信息,A、E装置分别是Cl2和SO2的发生装置。
B装置是制取SO2Cl2的装置,故A、B之间是Cl2的净化和干燥装置,B、E之间是SO2的干燥装置,由此可选相应的装置和连接接口的方向为f-D-g、d-C-e;、e-C-d;答案:
f-D-g、d-C-e;、e-C-d。
(3)冷凝水的基本方向是从下口进冷水,上口出水,保证使冷凝管中注满冷凝水。
答案:
m。
(4)HCl、Cl2溶于水使c(Cl-)增大,溶解平衡NaCl(s)
Na+(aq)+Cl-(aq)逆向移动,析出NaCl固体。
答案:
有白色固体析出;HCl、Cl溶于水使c(Cl-)增大,溶解平衡NaCl(s)
Na+(aq)+Cl-(aq)逆向移动,析出NaCl固体。
(5)③需打开止水夹,样品才能注入锥形瓶;因为SO2Cl2遇水剧烈水解生成H2SO4和HCl,HCl挥发形成白雾、使气球膨胀,而溶液中会产生BaSO4沉淀。
答案:
打开止水夹;气球膨胀、锥形瓶内出现白雾,溶液中有白色沉淀出现。
充分反应后的固体硫酸钡,经过过滤、洗涤、干燥、称量固体质量为23.3g,表明液体产品中S的质量分数=[(23.3g÷233g/mol)
32g/mol]/(8
1.67g/mL)=32/133.6>32/135(SO2Cl2中S的质量分数);SO2中S的质量分数为50%>[(23.3g÷233g/mol)
32g/mol]/(8
1.67g/mL),故必溶有SO2被NO3-氧化生成SO42-。
答案:
SO2;样品中S的质量分数大于SO2Cl2中S的质量分数,必溶有SO2被NO3-氧化生成SO42-。
9.合成气(CO、H2)是一种重要的化工原料气。
合成气制取有多种方法,如煤的气化、天然气部分氧化等。
回答下列问题:
I.合成气的制取
(1)煤的气化制取合成气。
已知:
①H2O(g)=H2O(l)△H=-44kJ/mol;
②部分物质的燃烧热:
则反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的△H=___________kJ/mol。
(2)天然气部分氧化制取合成气。
如果用O2(g)、H2O(g)、CO2(g)混合物氧化CH4(g),欲使制得的合成气中CO和H2的物质的量之比为1︰2,则原混合物中H2O(g)与CO2(g)的物质的量之比为___________。
Ⅱ.利用合成气合成乙醇
在一定条件下,向容积为2L的恒容密闭容器中投入2molCO和4molH2,发生反应:
2CO(g)+4H2(g)
CH3CH2OH(g)+H2O(g)。
(1)写出该反应的平衡常数表达式___________。
(2)下列情况能作为判断反应体系达到平衡的标志是___________(填序号)。
a.压强不再变化b.平均摩尔质量不再变化c.密度不再变化
(3)反应起始压强记为p1、平衡后记为p2,平衡时H2的转化率为___________。
(用含p1、p2的代数式表示)
Ⅲ.合成乙醇的条件选择
为探究合成气制取乙醇的适宜条件,某科研团队对不同温度、不同Rh质量分数的催化剂对CO的吸附强度进行了研究,实验数据如图。
CO的非离解吸附是指CO尚未乙醇化,离解吸附是指CO已经乙醇化。
由此可见催化剂温度对CO吸附强度的影响是___________;用Rh作催化剂,合成气制取乙醇的适宜温度是___________。
【答案】
(1).+131.3
(2).2:
1(3).K=c(H2O)
c(CH3CH2OH)/[c2(CO)
c4(H2)](4).ab(5).3(p1-p2)/2p1
100%(6).在低温区,温度升高、不同催化剂对CO的吸附强度均增大;在高温区,温度升高、不同催化剂对CO的吸附强度均减小;相同温度下,催化剂中Rh质量分数越高,CO的吸附强度越大(7).550
【详解】I.
(1)根据已知条件可写出热化学方程式:
①H2O(g)=H2O(l)△H=-44kJ/mol;②C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393.5kJ/mol;③CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ/mol;④H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol;则①+②-③-④为C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+131.3kJ/mol。
答案:
+131.3。
(2)制得的合成气中n(CO):
n(H2)=1:
2,要求O2(g)、H2O(g)、CO2(g)、CH4(g)混合物里n(C):
n(H)=1:
4;由于CH4(g)中n(C):
n(H)=1:
4,则n(H2O):
n(CO2)=2:
1。
答案:
2:
1。
Ⅱ.
(1)由反应的化学方程可知,平衡常数的表达式为K=c(H2O)·c(CH3CH2OH)/[c2(CO)·c4(H2)]
(2)温度、容积一定时,压强与物质的量成正比,而该反应为化学计量数改变的反应,随着反应的进行压强减小,直到平衡时压强为定值,故a正确;平均摩尔质量M=m/n,m不变、M不变,则n不变,已达平衡,故b正确;
=m/V,m、V不变,ρ恒为定值,故c错误。
答案:
ab。
(3)在反应2CO(g)+4H2(g)
CH3CH2OH(g)+H2O(g)中,减少的气体物质的量等于参加反应H2的物质的量,设转化率为a(H2),故4a(H2):
(2+4)=(p1-p2):
p1,解得a(H2)=3(p1-p2)/2p1
100%。
答案:
3(p1-p2)/2p1
100%。
Ill.分析图像可知,催化剂对CO的吸附分非离解吸附和离解吸附两种。
图像表明,无论何种吸附,①温度对CO的吸附强度的影响是:
在低温区,温度升高、CO的吸附强度增大;在高温区,温度升高、CO的吸附强度减小。
②催化剂中Rh质量分数对CO的吸附强度的影响是:
相同温度下,催化剂中Rh质量分数越高、CO的吸附强度越大。
从图中可知,合成乙醇的适宜温度需控制在CO离解吸附强度最大处即550℃。
答案:
在低温区,温度升高、不同催化剂对CO的吸附强度增大;在高温区,温度升高、不同催化剂对CO的吸附强度减小;相同温度下,催化剂中Rh质量分数越高、CO的吸附强度越大;550℃。
10.钒是一种重要的金属材料,其用途之一是制备催化剂,如接触法生产硫酸中使用的催化剂(主要成分V2O5、V2O4)。
利用废催化剂回收制备V2O5的工艺流程如下:
已知:
20℃时,NH4VO3的Ksp=1.68×10-2
回答下列问题:
(1)步骤①为提高浸取效率采取的方法有___________(任写两条)
(2)步骤②中反应的氧化剂是___________。
(3)步骤③中ClO3-被还原为Cl-,该反应的离子方程式为__________。
(4)步骤④中,离子交换效率与pH的关系如右图,为提高交换效率应控制的pH范围是___________。
(5)步骤⑤所发生反应的离子方程式为___________。
若母液中NH4+的浓度为1.0mol/L,则c(VO3-)=___________。
(6)全钒电池是以溶解在一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2+、V3+、VO2+、VO2+)为电极反应的活性物质。
一种全钒电池原理如下图,放电时H+从右向左移动。
写出充电时阳极的电极反应式___________,当转移0.1mol电子时,转移H+的物质的量为___________mol。
【答案】
(1).粉碎废催化剂、升高浸取温度或搅拌等
(2).Na2SO4(3).6VO2++ClO3-+180H-=6VO3-+Cl-+9H2O(4).6
8(5).NH4++VO3-=NH4VO3↓(6).1.68
10-2mol/L(7).VO2++H2O-e-=VO2++2H+(8).0.1
【详解】
(1)提高浸取的速率可以提高浸取的效率,因此,可采用增大接触面积(粉碎废催化剂)、升高浸取温度或搅拌等手段。
答案:
粉碎废催化剂、升高浸取温度或搅拌等。
(2)步骤②中的反应方程式为:
2V2O5+2Na2SO4=4NaVO3+2SO2↑+O2↑,根据化合价变化判断只有S
,化合价降低,发生了还原反应,O:
-2
0化合价升高了,发生了氧化反应,所以氧化剂为Na2SO4;答案:
Na2SO4。
(3)分析参与氧化还原反应的离子,根据电子转移守恒配平,考虑反应条件为碱性环境,反应前加OH-,反应后生成水。
即为:
6VO2+十ClO3-十180H-=6VO3-+Cl-+9H20。
(4)从图中可知pH为6
8时交换效率最高。
答案:
6
8。
(5)由框图知,由NaVO3经沉钒得生成物NH4VO3知,此反应的离子反应方程式:
NH4++VO3-=NH4VO3↓,已知:
20℃时,NH4VO3的Ksp=1.68×10-2,NH4+的浓度为1.0mol/L,代入溶度积常数的表达式c(NH4+)
c(VO3-)=1.68×10-2,所以c(VO3-)=1.68×10-2mol/L。
答案:
1.68×10-2mol/L。
(6)放电时H+从右向左移动,则充电时H+从左向右移动,表明电解池(充电时)的阳极为左泵、阴极为右泵,所以阳极反应为VO2++H2O-e-=VO2++2H+。
答案:
VO2++H2O-e-=VO2++2H+。
当外电路转移0.1mol电子时,根据电量守恒可知溶液中必转移0.1molH+。
在阳极有0.1molVOSO4变为了0.05mol(VO2)2SO4+0.05molSO42-,产生的0.2molH+将有0.1mol匹配SO42-,0.1mol移向右泵(阴极)。
答案:
0.1
(二)选考题:
共45分。
请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答,如果多做,则每科按所做的第一题计分。
11.碳及其化合物有着重要用途。
回答下列问题:
(1)基态碳原子的价层电子排布图为___________。
(2)在CH2=CHCN中,碳原子的杂化方式有___________、___________,所含σ键数目和π键数目之比为___________。
(3)甲烷、水、氨气中C、O、N原子均采用sp3杂化方式,VSEPR模型均为正四面体构型,比较三者键角的大小___________(由大到小,用H一R—H表示),其原因是___________。
(4)C60室温下为紫红色固体,不溶于水,能溶于四氯化碳等非极性溶剂。
据此判断C60的晶体类型是___________。
(5)C60晶胞结构如图,C60分子处于顶点和面心。
已知:
C60晶胞棱长为14.20Å(1Å=10-8cm),则C60的晶体密度为___________g/cm3。
C60体中存在正四面体空隙(例如1、3、6、7四点构成)和正八面体空隙(例如3、6、7、8、9、12六点构成),则平均每一个C60晶胞中有___________个正四面体空隙和4个正八面体空隙。
当碱金属元素全部占满所有空隙后,这类C60掺杂物才具有超导性。
若用金属铯(Cs)填满所有空隙,距离最近的两个Cs原子间的距离为___________Å。
【答案】
(1).
(2).sp、(3).sp2(4).2:
1(5).H-C-H>H-N-H>H-O-H(6).C、N、O均为sp3杂化,孤电子对分别为0、1、2,“孤电子对—成键电子对”的斥力大于“成键电子对—成键电子对”的斥力,孤电子对越多斥力越大,键角越小。
(7).分子晶体(8).1.67(9).8(10).7.10
【详解】
(1)基态C原子的核外电子排布式为1s22s22p2,价电子排布式为2s22p2,则价电子排布图为
。
(2)CH2=CHCN中,2个C采用sp2杂化、1个C采用sp杂化。
键、π键数目分别为6、3,所含σ键数目和π键数目之比为2:
1;答案:
sp、sp2;2:
1。
(3)甲烷、水、氨气中C、O、N原子均采用sp3杂化方式,VSEPR模型均为正四面体构型、理论键角均为109º28';但随着孤电子对数目的增多,对成键电子对的斥力越大,实际键角将越小。
所以甲烷、水、氨气中C、O、N原子均采用sp3杂化方式,VSEPR模型均为正四面体构型,三者键角的大小为H-C-H>H-N-H>H-O-H;答案:
H-C-H>H-N-H>H-O-H;C、N、O均为sp3杂化,孤电子对分别为0、1、2,“孤电子对—成键电子对”的斥力大于“成键电子对—成键电子对”的斥