C.a点溶液中n(Cl-)+n(CH3COO-)+n(OH)-n(NH4+)=0.01mol
D.b点溶液中水电离的c(H+)是c点的102.37倍
第Ⅱ卷非选择题(共174分)
三、非选择题:
包括必考题和选考题两部分。
第22~32题为必考题,每个考题考生都必须作答,第33~38题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:
共129分。
26.(15分)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染等行业。
以硫化铜精矿为原料生产CuCl的工艺如下:
已知CuCl难溶于醇和水,溶于c(Cl-)较大的体系[CuCl(s)+Cl-⇌CuCl2-],潮湿空气中易水解氧化。
(1)“氧化酸浸”前先将铜矿粉碎的目的是_______________。
该过程生成蓝色溶液和浅黄色沉淀,则反应的化学反应方程式为_____________________;
(2)“溶解”时所用硫酸浓度为0.3mol·L-1,配制1L此硫酸溶液,需要98%、1.84g·mL-1浓硫酸________mL(保留1位小数)。
溶解时反应的离子方程式________;
(3)“反应”时,Cu+的沉淀率与加入的NH4Cl的量关系如图所示。
①反应的氧化产物是,n(氧化剂):
n(还原剂)=;
②比较c(Cu+)相对大小:
A点C点(填“>”、“<”或“=”)。
③提高处于C点状态的混合物中Cu+沉淀率措施是;
(4)“过滤”所得滤液中溶质主要成分的化学式为________;
(5)不能用硝酸代替硫酸进行“酸洗”,理由是____________。
27.(14分)铋酸钠(NaBiO3)是分析化学中的重要试剂,在水中缓慢分解,遇沸水或酸则迅速分解。
某兴趣小组设计实验制取铋酸钠并探究其应用。
回答下列问题:
Ⅰ.制取铋酸钠
制取装置如右图(加热和夹持仪器已略去),部分物质性质如下:
物质
NaBiO3
Bi(OH)3
性质
不溶于冷水,浅黄色
难溶于水;白色
(1)B装置用于除去HCl,盛放的试剂是;
(2)C中盛放Bi(OH)3与NaOH混合物,与Cl2反应生成NaBiO3,反应的离子方程式为;
(3)当观察到(填现象)时,可以初步判断C中反应已经完成;
(4)拆除装置前必须先除去烧瓶中残留Cl2以免污染空气。
除去Cl2的操作是;
(5)反应结束后,为从装置C中获得尽可能多的产品,需要的操作有;
Ⅱ.铋酸钠的应用——检验Mn2+
(6)往待测液中加入铋酸钠晶体,加硫酸酸化,溶液变为紫红色,证明待测液中存在Mn2+。
①产生紫红色现象的离子方程式为;
②某同学在较浓的MnSO4溶液中加入铋酸钠晶体,加硫酸酸化,结果没有紫红色出现,但观察到黑色固体(MnO2)生成。
产生此现象的离子反应方程式为。
Ⅲ.产品纯度的测定
(7)取上述NaBiO3产品wg,加入足量稀硫酸和MnSO4稀溶液使其完全反应,再用cmo1·L-1的H2C2O4标准溶液滴定生成的MnO4-(已知:
H2C2O4+MnO4-——CO2+Mn2++H2O,未配平),当溶液紫红色恰好褪去时,消耗vmL 标准溶液。
该产品的纯度为(用含w、c、v的代数式表示)。
28.(14分)一定条件下,二氧化碳可合成低碳烯烃,缓解温室效应、充分利用碳资源。
(1)已知:
①C2H4(g)+2O2(g)=2CO2(g)+2H2(g)ΔH1
②2H2(g)+O2(g)=2H2O
(1)ΔH2
③H2O
(1)=H2O(g)ΔH3
④2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)ΔH4
则ΔH4=____(用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示)。
(2)反应④的反应温度、投料比[n(H2)/n(CO2)=x]对CO2平衡转化率的影响如下图所示。
①a____3(填“>”、“<”或“=”);M、N两点反应的平衡常数KM____KN(填填“>”、“<”或“=”)
②M点乙烯体积分数为_____;(保留2位有效数字)
③300℃,往6L反应容器中加入3molH2、1molCO2,反应10min达到平衡。
求0到10min氢气的平均反应速率为_______________;
(3)中科院兰州化学物理研究所用Fe3(CO)12/ZSM-5催化CO2加氢合成低碳烯烃反应,所得产物含CH4、C3H6、C4H8等副产物,反应过程如图。
催化剂中添加Na、K、Cu助剂后(助剂也起催化作用)可改变反应的选择性,在其他条件相同时,添加不同助剂,经过相同时间后测得CO2转化率和各产物的物质的量分数如下表。
助剂
CO2转化率
(%)
各产物在所有产物中的占比(%)
C2H4
C3H6
其他
Na
42.5
35.9
39.6
24.5
K
27.2
75.6
22.8
1.6
Cu
9.8
80.7
12.5
6.8
①欲提高单位时间内乙烯的产量,在Fe3(CO)12/ZSM-5中添加_______助剂效果最好;加入助剂能提高单位时间内乙烯产量的根本原因是_____;
②下列说法正确的是______;
a.第ⅰ步所反应为:
CO2+H2⇋CO+H2O
b.第ⅰ步反应的活化能低于第ⅱ步
c.催化剂助剂主要在低聚反应、异构化反应环节起作用
d.Fe3(CO)12/ZSM-5使CO2加氢合成低碳烯烃的ΔH减小
e.添加不同助剂后,反应的平衡常数各不相同
(4)2018年,强碱性电催化还原CO2制乙烯研究取得突破进展,原理如右图所示。
①b极接的是太阳能电池的______极;
②已知PTFE浸泡了饱和KCl溶液,请写出阴极的电极反应式______。
(二)选考题:
共45分。
请考生从给出的2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答,并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号后的方框涂黑。
注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致,并且在解答过程中写清每问的小题号,在答题卡指定位置答题。
如果多做则每学科按所做的第一题计分。
35.(15分)【化学—物质结构与性质】
快离子导体是一类具有优良离子导电能力的固体电解质。
图1(Li3SBF4)和图2是潜在的快离子导体材料的结构示意图。
回答下列问题:
(1)S+2e-=S2-过程中,获得的电子填入基态S原子的(填轨道符号);
(2)BF3+NH3=NH3BF3的反应过程中,形成化学键时提供电子的原子轨道符号是;产物分子中采取sp3杂化轨道形成化学键的原子是;
(3)基态Li+、B+分别失去一个电子时,需吸收更多能量的是,理由是;
(4)图1所示的晶体中,锂原子处于立方体的位置;若其晶胞参数为apm,则晶胞密度为g·cm-3(列出计算式即可)
(5)当图2中方格内填入Na+时,恰好构成氯化钠晶胞的1/8,且氯化钠晶胞参数a=564pm。
氯化钠晶体中,Cl-按照A1密堆方式形成空隙,Na+填充在上述空隙中。
每一个空隙由
个Cl-构成,空隙的空间形状为;
(6)温度升高时,NaCl晶体出现缺陷(如图2所示,某一个顶点没有Na+,出现空位),晶体的导电性大大增强。
该晶体导电时,在电场作用下迁移到空位上,形成电流。
迁移的途径有两条(如图2中箭头所示):
途径1:
在平面内挤过2、3号氯离子之间的狭缝(距离为x)迁移到空位。
途径2:
挤过由1、2、3号氯离子形成的三角形通道(如图3,小圆的半径为y)迁移到空位。
已知:
r(Na+)=95pm,r(Cl-)=185pm,
=1.4,
。
①x=,y=;(保留一位小数)
②迁移可能性更大的途径是。
36.(15分)【化学—有机化学基础】
比鲁卡胺(分子结构见合成线路)是有抗癌活性,其一种合成路线如下:
回答下列问题
(1)A的化学名称为______________________。
(2)D中官能团的名称是_________________________________。
(3)反应④所需试剂、条件分别为______________________、______________________。
(4)写出⑤的反应方程式______________________。
(5)F的分子式为___________。
(6)写出与E互为同分异构体,且符合下列条件的化合物的结构简式___________。
①所含官能团类别与E相同;②核磁共振氢谱为三组峰,峰面积比为1:
1:
6
(7)参考比鲁卡胺合成的相关信息,完成如下合成线路(其他试剂任选)。
解析版
7.【答案】C
【解析】
解:
A.HF能够与玻璃中二氧化硅反应,能够腐蚀玻璃,生活中可用氢氟酸雕刻玻璃,故A正确;
B.离子化合物熔融状态能导电,则液态HCl不能导电,说明HCl是共价化合物,故B正确;
C.高粱中不含乙醇,高粱的主要成分为淀粉,故C错误;
D.雾霾所形成的气溶胶属于胶体,具有丁达尔效应,故D正确;
故选:
C。
A.HF能够与玻璃中二氧化硅反应,能够腐蚀玻璃;
B.离子化合物熔融状态能导电;
C.高粱中不含乙醇;
D.气溶胶为胶体分散系,胶体具有丁达尔效应。
本题考查材料、环境等知识点,为高频考点,侧重于化学与生活、环境的考查,有利于培养学生的良好的科学素养,提高学习的积极性,难度不大,注意相关基础知识的积累。
8.【答案】D
【解析】
解:
A.氯气与水反应生成氯化氢和次氯酸,71gCl2物质的量为1mol,溶于足量水中,不能完全反应,生成氯化氢物质的量小于1mol,所以Cl的数量小于NA,故A错误;
B.46g乙醇物质的量为1mol,含有共价键的数量为8NA,故B错误;
C.25℃时,1L pH=2的H2SO4溶液,氢离子浓度为0.01mol/L,氢离子个数为:
0.01NA,故B错误;
D.过氧化钠与CO2反应:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,消耗2molCO2,转移2mol电子,标准状况下2.24L CO2物质的量为0.1mol,0.1mol二氧化碳与足量过氧化钠反应转移0.1NA个电子,故D正确;
故选:
D。
A.氯气与水反应生成氯化氢和次氯酸,反应为可逆反应,不能进行到底;
B.1个乙醇分子含有5个C-H,1个C-C,1个C-O,1个O-H,共8个共价键;
C.25℃时,1L pH=2的H2SO4溶液,氢离子浓度为0.01mol/L;
D.过氧化钠与CO2反应:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,消耗2molCO2,转移2mol电子。
本题考查了物质的量和阿伏伽德罗常数的有关计算,难度不大,掌握公式的运用和物质的结构是解题关键。
9.【答案】C
【解析】
解:
A.由结构简式可知双酚A的化学式为C15H16O2,故A错误;
B.仅含酚羟基,不能发生水解反应,故B错误;
C.苯环为平面形结构,与苯环直接相连的原子共平面,结合三点确定一个平面可知,最多有13个C原子共平面,故C正确;
D.含有两个苯环,两个氯原子可在相同或不同的苯环上,二氯代物有7种,故D错误。
故选:
C。
分子中含有酚羟基,可发生取代、氧化和显色反应,结合甲基、苯环的结构判断有机物的空间结构,以此解答该题。
本题考查有机物的结构和性质,为高考常见题型和高频考点,侧重于学生的分析能力的考查,注意把握有机物的结构特点和官能团的性质,难度不大。
10.【答案】B
【解析】
解:
根据分析可知,W为Mg,X为O,Y为N,Z为H元素,
A.电子层数相同时,核电荷数越大离子半径越小,则离子半径:
X>W,故A正确;
B.电解氯化镁溶液生成氢氧化镁沉淀、氢气和氯气,无法获得Mg,故B错误;
C.实验室O、H形成的双氧水制取少量氧气,故C正确;
D.硝酸钠为强碱强酸盐,其酸溶液呈中性,常温下pH=7,故D错误;
故选:
B。
W、Y、Z为不同周期不同主族的短周期元素,说明有一种元素为H,根据图示结构可知,W形成+2价阳离子,X形成2个共价键,Z形成1个共价键,则Z为H元素,W位于ⅡA族,X位于ⅥA族;W、X对应的简单离子核外电子排布相同,则W为Mg,X为O元素;W、Y、Z的最外层电子数之和等于X的核外层电子数,Y的最外层电子数为8-2-1=5,Y与H、Mg不同周期,则Y为N元素,据此解答。
本题考查原子结构与元素周期律的应用,题目难度中等,推断元素为解答关键,注意掌握元素周期律内容及常见元素化合物性质,试题侧重考查学生的分析能力及逻辑推理能力。
11.【答案】D
【解析】
解:
A、原电池中阳离子向正极移动,所以放电时,Li+向正极移动,故A正确;
B、原电池电子由负极沿导线流向正极,则放电时,电子由负极→用电器→正极,故B正确;
C、电解池阴极发生还原反应,则充电时,阴极反应为xLi++nC+xe-═LixCn,故C正确;
D、放电正极上FePO4得到电子发生还原反应生成LiFePO4,正极反应式为xFePO4+xLi++xe-═xLiFePO4,所以阳极的电极的电极反应式为:
xLiFePO4-xe-═xFePO4+xLi+,则充电时,阳极质量减小,故D错误;
故选:
D。
A、原电池中阳离子向正极移动;
B、原电池电子由负极沿导线流向正极;
C、电解池阴极发生还原反应;
D、充电时,阳极发生氧化反应。
本题考查了原电池和电解池原理、电极反应书写、电子流向判断等知识点,掌握基础是解题关键,题目难度中等。
12.【答案】C
【解析】
解:
A.氯气和甲烷发生取代反应生成HCl,HCl溶于水导致溶液呈酸性,氯甲烷没有酸性,故A错误;
B.X气体不一定具有氧化性,可能是碱性气体,如氨气,氨气和二氧化硫的水溶液生成亚硫酸铵,亚硫酸铵和氯化钡发生复分解反应生成白色沉淀亚硫酸钡,故B错误;
C.强酸能和弱酸盐反应生成弱酸,酸的酸性越强,其电离平衡常数越大,前者有气泡、后者无气泡,说明酸性:
醋酸>碳酸>HClO,则Ka(CH3COOH)>Ka1(H2CO3)>Ka(HClO),故C正确;
D.在加入新制氢氧化铜悬浊液之前必须加入NaOH溶液中和未反应的稀硫酸,否则新制氢氧化铜和稀硫酸发生复分解反应而得不到砖红色沉淀,故D错误;
故选:
C。
A.氯气和甲烷发生取代反应生成HCl;
B.X气体不一定具有氧化性,可能是碱性气体;
C.强酸能和弱酸盐反应生成弱酸,酸的酸性越强,其电离平衡常数越大;
D.在加入新制氢氧化铜悬浊液之前必须加入NaOH溶液中和未反应的稀硫酸。
本题考查化学实验方案评价,涉及酸性强弱判断、物质检验等知识点,明确实验原理、元素化合物性质是解本题关键,D为解答易错点,易忘记加入NaOH而导致错误判断。
13.【答案】B
【解析】
解:
A.曲线X变化不大,表示盐酸中加水稀释的pH变化,滴加过程中c(H+)减小,但是温度不变离子积常数不变,导致c(OH-)增大,故A错误;
B.盐酸电离出的H+和CH3COO-生成CH3COOH,H+和NH4+不反应,醋酸铵中CH3COO-、NH4+的个数比为1:
1,则离子反应的越多,溶液中该离子浓度越小,所以曲线Y上的任意一点溶液中均存在c(CH3COO-)<c(NH4+),故B正确;
C.a点pH=2,c(H+)=0.01mol/L,根据电荷守恒可知:
c(OH-)+c(Cl-)+c(CH3COO-)=c(H+)+c(NH4+)=c(NH4+)+0.01mol/L,则c(OH-)+c(Cl-)+c(CH3COO-)-c(NH4+)=0.01mol/L,n(Cl-)+n(CH3COO-)+n(OH-)-n(NH4+)=0.01mol/L×0.1L=0.001mol,故C错误;
D.根据图示可知,b点溶液的pH=1.14,c(H+)=10-1.14mol/L,H+抑制了水的电离,溶液中OH-来自水的电离,则水电离的c(H+)=c(OH-)=10-12.86 mol/L,c点溶液中溶质为氯化铵和醋酸,NH4+的Kh=
≈5.6×10-10<Ka(CH3COOH),说明醋酸电离程度大于NH4+水解程度,该溶液抑制水电离,则c点溶液中水电离的c(H+)=c(OH-)=10-10.49mol/L,所以b点溶液中水电离的c(H+)与c点溶液中水电离的c(H+)之比=10-12.86 mol/L:
10-10.49mol/L=10-2.37,故D错误;
故选:
B。
A.分别向两个盛50 mL 0.100 mol/L 盐酸的烧杯中匀速滴加50 mL蒸馏水、50 mL 0.100 mol/L 醋酸铵溶液,加水稀释对pH变化影响较小,加入醋酸后发生反应H++CH3COO-⇌CH3COOH,生成弱电解质CH3COOH,溶液中c(H+)浓度迅速减少,pH变化较大,pH变化较大的是醋酸铵,pH变化较小的是蒸馏水;
B.盐酸电离出的H+和CH3COO-生成CH3COOH,H+和NH4+不反应;
C.a点pH=2,c(H+)=0.01mol/L,根据电荷守恒可知:
c(OH-)+c(Cl-)+c(CH3COO-)=c(H+)+c(NH4+)=c(NH4+)+0.01mol/L,则c(OH-)+c(Cl-)+c(CH3COO-)-c(NH4+)=0.01mol/L;
D.根据图示可知,b点溶液的pH=1.14,c(H+)=10-1.14mol/L,H+抑制了水的电离,溶液中OH-来自水的电离,则水电离的c(H+)=c(OH-)=10-12.86 mol/L,c点溶液中溶质为氯化铵和醋酸,NH4+的Kh=
≈5.6×10-10<Ka(CH3COOH),说明醋酸电离程度大于NH4+水解程度,该溶液抑制水电离,则c点溶液中水电离的c(H+)=c(OH-)=10-10.49mol/L。
本题考查离子浓度大小比较,侧重考查图象分析判断及计算能力,明确曲线与溶质的关系、溶液中水电离出的c(H+)计算方法是解本题关键,D为解答易错点,题目难度中等。
26.【解析】
解:
(1)“氧化酸浸”前先将铜矿粉碎的目的是增大接触面积,加快酸浸速率,提高Cu的浸出率等,该过程生成蓝色溶液和浅黄色沉淀,说明生成硫酸铜和硫,反应的化学反应方程式为CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O,
故答案为:
增大接触面积,加快酸浸速率,提高Cu的浸出率等;CuS+H2SO4+H2O2=CuSO4+S+2H2O;
(2)“溶解”时所用硫酸浓度为0.3mol•L-1,配制1L此硫酸溶液,需要98%、1.84g•mL-1浓硫酸,浓硫酸的物质的量浓度为c=
mol/L=18.4mol/L,设浓硫酸的体积为VL,则18.4mol/L×V=0.3mol/L×1L,V=0.0163L=16.3mL,溶解时反应的离子方程式为3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O,
故答案为:
16.3;3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O;
(3)涉及反应为发生2Cu2++SO32-+2Cl-+H2O=2CuCl+SO42-+2H+,反应中S元素化合价升高,被氧化,氧化产物为SO42-或(NH4)2SO4,由方程式可知n(氧化剂):
n(还原剂)=2:
1,
故答案为:
SO42-或(NH4)2SO4;2:
1;
(4)①C点生成CuC