二非选择题部分(共58分,其中8—10为必做题,11,12题为选做题,考生任选其中1题作答)
8.(15分)常温常压下,一氧化二氯(Cl2O)为棕黄色气体,沸点为3.8℃,42℃以上会分解生成C12和O2,Cl2O易溶于水并与水反应生成HClO。
【制备产品】
甲组同学拟将氯气和空气(不参与反应)按体积比1:
3混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O,并用水吸收Cl2O(不含Cl2)制备次氯酸溶液。
(1)仪器a的名称是:
___________________.
(2)各装置的连接顺序为:
______→→→→。
(3)装置B中多孔球泡和搅拌棒的作用是:
_____________________。
(4)制备Cl2O的化学方程式为:
__________________________________________。
(5)反应过程中,装置B需放在冷水中,其目的是:
______________________________。
(6)装置E中生成的HClO见光易分解,宜采用:
_________(填颜色)平底烧瓶,装置C的作用是:
________________________________________。
【测定浓度】
(7)已知次氯酸可被KI、FeSO4等物质还原出Cl-。
乙组同学设计实验方案测定装置E中所得溶液中HClO的物质的量浓度,请补充完整实验方案:
用__________滴定管量取一定体积的次氯酸溶液于锥形瓶中,___________________________,(所提供试剂:
0.lmol/LKI溶液、淀粉溶液、0.10mol·L-1的FeSO4溶液、0.10mol·L-1的Na2S2O3溶液)
9.(14分)以含铅废料(主要含Pb、PbO、PbO2、PbSO4)和稀H2SO4为原料制备高纯Pb、PbO等,实现铅的再生利用。
其主要流程如下:
(1)“酸溶”时,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4,生成1molPbSO4,转移电子的物质的量是________mol。
Fe2+催化过程可表示为:
①2Fe2++PbO2+4H++SO42-=2Fe3++PbSO4+2H2O
②____________________。
(用离子方程式表示反应②)
(2)写出脱硫过程发生主要反应的化学方程式:
_______________________________。
(3)已知:
①PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:
PbO(s)+NaOH(aq)==NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如
右图所示。
②粗品PbO中所含杂质不溶于NaOH溶液。
结合上述信
息,完成由粗品PbO得到高纯PbO的操作:
将粗品
PbO溶解在一定量______(填“35%”或“10%”)
的NaOH溶液中,加热至110℃,充分溶解后,
_________(填“趁热过滤”或“蒸发浓缩”),将滤
液冷却结晶,过滤、洗涤并干燥得到高纯PbO固体。
(4)将PbO粗品溶解在HC1和NaC1的混合溶液中,得到
含Na2PbC14的电解液,电解Na2PbC14溶液,生成Pb,
如右图所示。
①阴极的电极反应式是:
__________________________。
②电解一段时间后,Na2PbC14浓度极大下降,为了恢复其浓度且实现物质的循环利用,阴极区采取的方法是:
________________________。
10.(14分)氧化锌、硫化锌都是重要的基础化工原料。
(1)ZnO与Al2O3的化学性质相似,ZnO在NaOH溶液中转化成[Zn(OH)4]2的离子方程式为_________________________________________________。
(2)火法炼锌得到的氧化锌中含有铅、铜等杂质,提纯步骤如下:
①上图中的“冷凝物”为________________(填化学式)。
②某温度时,在反应Ⅰ的反应炉中,起始时c(CO)为
0.3mol•L1,反应过程中CO2的体积分数φ(CO2)如图所示,
则反应Ⅰ的平衡常数K=_________________。
③下列措施有利于提高反应Ⅰ中ZnO转化率的是:
__________
a.增大ZnO的投料量b.适当加压c.将锌蒸气及时分离
④反应Ⅱ中,每转移1mol电子,反应放热174kJ,则△H2=_____________。
(3)测定氧化锌样品纯度:
称取0.5000g样品,酸溶后定容于250mL容量瓶中,摇匀。
量取25.00mL该溶液,用0.04000mol•L1的EDTA(Na2H2Y)标准液滴定其中的Zn2+(反应方程式为Zn2++H2Y2=ZnY2+2H+,杂质不反应),平行滴定三次,平均消耗EDTA标准液15.12mL。
①若滴定管未用EDTA标准液润洗,测定结果将_____________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
②样品纯度为:
____________________________(列出计算式即可)。
(4)彩电荧光屏中的蓝色荧光粉含有ZnS。
将含有0.05molZnS的荧光粉溶于500mL盐酸中,完全溶解后,溶液中c(S2)≤__________mol•L1。
(已知:
Ksp(ZnS)=2.5×1023,忽略溶液体积的变化)
11.【选修3--物质结构与性质】(15分)
一定条件下,CO2与NH3反应可制得重要的化工产品三聚氰胺:
3NH3+3CO2
+3H2O。
(1)基态N原子的价层电子排布图为____________,三聚氰胺的几种组成元素中,第一电离能最大的元素是____________(填元素符号),电负性由大到小的顺序为:
___________(用元素符号表示)。
(2)三聚氰胺中氮原子、碳原子的杂化轨道类型分别为____________,NH3、CO2、H2O三种分子中化学键的键角由大到小的顺序为:
。
(3)上述四种分子中所有原子一定共平面的是:
____________,反应过程中存在多种类型化学键的断裂与形成,但这些化学键中不包括:
____________(填选项字母)。
a.α键b.π键c.非极性共价键d.极性共价键
(4)三聚氰胺的熔点为250℃,则其晶体类型是:
____________,又知硝基苯的熔点为5.7℃,异致这两种物质熔点差异的原因是:
。
(5)随者科学技术的发展,科学家们已合成了由碳、氧两种元素形成的原子晶体.其晶胞结构如右图所示:
①该晶体的化学式为____________,晶体中氧原子的配
位数是____________。
②若晶胞参数为apm,设NA表示阿伏加德罗常数的值,
则该晶胞的密度是____________g•cm-3。
12.【选修5-有机化学基础】
有机物M是有机合成的重要中间体,制备M的一种合成路线如下(部分反应条件和试剂已略去)
已知:
①A的密度是相同条件下H2密度的38倍;其分子的核磁共振氢谱中有3组峰;
②
③
请回答下列问题:
(1)B的化学名称为:
______________。
A中官能团的电子式为:
________________。
(2)C中共面的原子最多有________个。
I的结构简式为:
_____________________。
(3)F→G的化学方程式为:
________________________________________________。
(4)M不可能发生的反应为:
_______________(填选项字母)
A.加成反应B.氧化反应C.取代反应D.消去反应
(5)同时满足下列条件的E的同分异构体有:
_________种。
①能与FeCl3溶液发生显色反应②能与NaHCO3反应③含有—个—NH2
(6)参照上述合成路线,以
为原料(无机试剂任选),设计
制备
的合成路线:
________________________________________________________________________。
化学参考答案及评分标准
1.【答案】选C。
绿色化学的核心是从源头上消除或减少污染。
2.【答案】D
A.溶液体积未知,不能计算氢离子数目,A错误;
B.体系中存在2NO2
N2O4之间的转化,混合气体的体积小于2.24L,B错误。
C.常温下铁在浓硝酸中钝化,不能计算转移的电子数,C错误。
D.100g46%乙醇溶液中含有1mol乙醇和3mol水,所含的O﹣H数目为7NA,D正确。
3.【答案】D
可将该有机物当做C5H10O2的羧酸进行一氯取代。
CH3CH2CH2CH2COOH(4种一氯取代产物),CH3CH2CH(CH3)COOH(4种一氯取代物),(CH3)2CHCH2COOH(3种一氯代物),(CH3)3COOH(1种一氯取代物),共12种。
4.【答案】C
配平方程式为Cu2S+2MnO4-+8H+==2Cu2++SO42-+2Mn2++4H2O
A.Cu2S中铜元素化合价由+1价升高为+2价,被氧化,硫元素化合价由-2价升高为+6价,被氧化,所以Cu2S作还原剂。
MnO4-中锰元素化合价+7价降到+2价,被还原,所以MnO4-作氧化剂,A正确。
B.根据上述分析,氧化剂和还原剂的物质的量之比2:
1,故B正确。
C.反应中每消耗1molCu2S,转移10mol电子,故C错误。
D.MnO4-本身有颜色,滴定时不用加其他指示剂,故D正确。
5.【答案】A
A.反应A-+H2B(过量)==HA+HB-的实质是H2B提供一个H+给A-,而H2B转化为HB-,说明结合氢离子的能力:
HB-A-B.0.1mol·L-1的氨水中滴加0.1mol·L-1盐酸,恰好完全中和时溶质为NH4Cl,PH=a,溶液的
C(H+)=10-amol·L-1,因此水电离产生的C(OH-)=C(H+)==10-amol·L-1,B正确。
C.常温下溶液呈中性,则C(H+)=10-7mol·L-1根据电荷守恒c(CH3COO-)+C(OH-)=C(H+)+
C(Na+)=0.01mol·L-1,根据物料守恒c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c/2mol·L-1得
c(CH3COOH)=(c/2-0.01)mol·L-1,带入Ka的表达式得
.
D.将0.2mol·L-1盐酸与0.1mol·L-1的KAlO2溶液等体积混合,即HCl与KAlO2按物质的量之比2:
1反应化学方程式为3KAlO2+6HCl==3KCl+AlCl3+2Al(0H)3↓,很明显C(Cl-)>
c(K+)>C(Al3+),再考虑Al3+水解使水溶液显酸性,但水解程度小,可得出
C(Al3+)>c(H+)>C(OH-),故C(Cl-)>c(K+)>C(Al3+)>c(H+)>C(OH-)
6.【答案】C
A.乙为电解氯化镁溶液的装置,反应开始后观察到Fe电极附近出现白色沉淀,则氢离子在铁电极放电,所以铁电极为阴极,则甲中B处通入CH4,为负极,反生氧化反应,电极反应式为:
CH4+10OH—-8e-==CO32-+7H2O,故A错误;
B.乙中电解氯化镁溶液的总反应为:
Mg2++2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+Mg(OH)2↓,
故B错
C.甲中每消耗标况下22.4LCH4,转移8mol电子,则乙中产生4molCl2,故C正确;
D.甲中KOH参与反应,PH减小,乙中氢离子放电,PH增大,故D错误,故选C。
7.【答案】C
A、0~4min的平均速率v(Cl2)=
mol/(L·min),故A错误;
B、10min时改变的条件是升温,故B错误;
C、从图中读出起始时向该容器中充入1.0molPCl3和1.0molCl2,保持温度为T,转化率为1-20%=80%,当起始时向该容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2,保持温度为T,相当于加压,故转化率大于80%,反应达平衡时放出的热量大于1.6akJ,故C正确;
D、
,
,反应正向进行,v(正)>v(逆),故D错误。
8.【答案】(共15分)
(1)三颈烧瓶(1分)
(2)A、D、B、C、E(2分)
(3)加快反应速率,使反应充分进行(2分)
(4)2Cl2+Na2CO3=Cl2O+2NaCl+CO2(或2Cl2+Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaCl+2NaHCO3)(2分)
(5)防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解(2分)
(6)棕色(1分)除去Cl2O中的Cl2(2分)
(7)酸式(1分)加入足量的0.10mol/LKI溶液和适量的淀粉溶液,然后用0.10mol/L的Na2S2O3溶液滴定至溶液由蓝色变为无色,读数(2分)
【解析】
(2)实验目的是制备Cl2O并制备次氯酸,原理是Cl2O是由Cl2与8%的Na2CO3反应,因此首先制备氯气,即A开始,制备的氯气中混有HCl和水蒸气,HCl能与碳酸钠反应,因此必须除去,一般饱和食盐水除去氯气中的HCl,即A连接D,再通入到B装置,制备Cl2O,Cl2O中混有Cl2,利用Cl2易溶于有机溶剂,通过装置C分离出Cl2O,最后通入到E装置,装置连接顺序是A→D→B→C→E;
(3)装置B中多孔球泡和搅拌棒的目的是加快反应反速率,多孔球泡增加氯气与液体的接触面积,使氯气充分反应;
(4)根据信息,得出反应方程式为:
2Cl2+Na2CO3=Cl2O+2NaCl+CO2(或2Cl2+Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaCl+2NaHCO3);
(5)Cl2O在高于42℃,会分解成Cl2和O2,因此装置B需放在冷水中,目的是防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解;
(6)HClO见光易分解,实验室保存见光受热分解药品时,一般盛放在棕色试剂瓶中,因此应用棕色平底烧瓶;根据
(2)的分析装置C的作用是除去Cl2O中的Cl2;
(7)根据题目中信息,次氯酸可被KI、FeSO4等物质还原出Cl-,加入一定体积的KI溶液,要求过量,然后用Na2S2O3溶液对生成的I2进行滴定,然后求出与HClO反应Na2S2O3的物质的量,从而求出HClO的浓度。
9.【答案】(共14分)
(1)1(2分)②2Fe3++Pb+SO42-=PbSO4+2Fe2+(2分)
(2)PbSO4+2NaOH
PbO+Na2SO4+H2O(2分)(3)35%(2分)趁热过滤(2分)
(4)①PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-(2分)②继续向阴极区加PbO粗品(2分)
【解析】
(1)“酸溶”时,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水,化学方程式为:
Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O,根据方程式可知,生成1molPbSO4,转移1mol电子,
②催化剂通过参加反应,改变反应历程,降低反应的活化能,加快化学反应速率,而本身的质量和化学性质反应前后保持不变,根据题给信息知反应①中Fe2+被PbO2氧化为Fe3+,则反应ii中Fe3+被Pb还原为Fe2+,离子方程式为:
2Fe3++Pb+SO42-═PbSO4+2Fe2+。
(2)根据上述分析,脱硫过程中发生的反应为PbSO4+2NaOH=PbO+Na2SO4+H2O。
(3)②根据PbO的溶解度曲线,提纯粗Pb的方法为将粗PbO溶解在NaOH溶液中,结合溶解度曲线特点可知浓度高的NaOH溶液和较高的温度,PbO的溶解度高,因此加热至较高温度,充分溶解,然后再高温下趁热过滤除去杂质,后冷却后PbO又析出结晶,再次过滤可得到PbO固体,故答案为:
35%;趁热过滤;
(4)①阴极发生还原反应,Na2PbC14得到电子生成Pb,电极反应式为PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-,故
②阴极发生还原反应,Na2PbC14得到电子生成Pb,电极反应式为PbCl42-+2e-=Pb+4Cl-,阳极发生氧化反应,溶液中的H2O放电生成氧气和氢离子,电极方程式为2H2O-4e--=O2+4H+,电解一段时间后,Na2PbC14浓度极大下降,为了恢复其浓度且实现物质的循环利用,根据少什么加什么,溶液中减少了Pb和O,应该在阴极区加PbO粗品,溶解在HC1和NaC1的混合溶液中,得到含Na2PbC14的电解液,故答案为:
继续向阴极区加PbO粗品
10.【答案】(共14分)
(1)ZnO+2OH-+H2O=[Zn(OH)4]2-(2分)
(2)①Zn(1分)②0.4(2分)③c(1分)④-696kJ/mol(2分)
(3)偏高(2分)
(2分)(4)2.5×10-22(2分)
【解析】
(1)ZnO和Al2O3的化学性质相似,氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,所以氧化锌与氢氧化钠的反应的方程式为:
ZnO+H2O+2OH-=[Zn(OH)4]2-。
(2)①反应Ⅰ:
ZnO(s)+CO(g)⇌Zn(g)+CO2(g),锌蒸气冷凝为冷凝物,冷凝物为金属锌。
②某温度时,在反应Ⅰ的反应炉中,起始时c(CO)为0.3mol•L-1,反应过程中达到平衡CO2的体积分数 φ(CO2)如图所示为0.4,
ZnO(s)+CO(g)⇌Zn(g)+CO2(g)
起始量(mol/L) 0.3 00
变化量(mol/L) x xx
平衡量(mol/L) 0.3-x xx
x/(0.3+x),x=0.2,平衡常数K=(0.2×0.2)/0.1=0.4,故答案为:
0.4;
③a.增大ZnO的投料量,氧化锌体不影响平衡,氧化锌转化率不变,故a错误;b.反应前后气体体积不变,适当加压,不影响平衡移动,故b错误;c.将锌蒸气及时分离,平衡正向进行氧化锌转化率增大,故c正确;故答案为:
c;
④反应Ⅱ中2Zn(g)+O2(g)═2ZnO(s),反应中2molZn完全反应电子转移4mol,反应每转移1mol电子,反应放热174kJ,转移4mol电子反应放热696KJ,反应焓变△H=-696KJ/mol。
(3)①滴定管未用 EDTA 标准液润洗,内层水膜会稀释标准溶液,消耗标准溶液体积会增大,测定结果偏高。
②称取0.5000g样品,酸溶后定容于250mL容量瓶中,摇匀.量取25.00mL该溶液,用0.04000mol•L-1的EDTA(Na2H2Y)标准液滴定其中的Zn2+(反应方程式为 Zn2++H2Y2-═ZnY2-+2H+,杂质不反应),平行滴定三次,平均消耗EDTA标准液15.12mL.
Zn2++H2Y2-═ZnY2-+2H+,
1 1
n 15.12×10-3L×0.04000mol/L
n(ZnO)=n(Zn2+)=15.12×10-3L×0.04000mol/L,250mL溶液中
n(ZnO)=15.12×10-3L×0.04000mol/L×
,
样品纯度=
×100%。
(4)将含有0.05mol ZnS的荧光粉溶于500mL盐酸中,完全溶解后溶液中锌离子浓度
c(Zn2+)=
=0.1mol/L,Ksp(ZnS)=2.5×10-23=c(Zn2+)c