考点:
考查溶度积、离子浓度大小比较等知识。
12.下图所示的锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置,以溴化锌水溶液为电解液,电解液在电解质储罐和电池间不断循环.下列说法不正确的是()
A.放电时,负极的电极反应式为Zn=Zn2++2e-
B.阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应
C.充电时,Zn2+往离子交换膜左侧区域迁移
D.放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大
【答案】C
【解析】
试题分析:
A、根据示意图,以及原电池的工作原理,失电子、化合价升高的作负极,即锌作负极,反应式为Zn-2e-=Zn2+,故说法正确;B、阳离子交换膜只能阳离子通过,因此避免锌和Br2的之间接触,发生反应,故说法正确;C、充电时,电池的正极接电源的正极,电池的负极接电源的负极,根据电解池的工作原理,阳离子向阴极移动,即向右侧区移动,故说法错误;D、根据示意图,Zn2+向左侧移动,形成ZnBr2,因此离子总浓度增大,故说法正确。
考点:
考查原电池的工作原理、电解原理等知识。
13.W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素,已知四种元素的电子层数和最外层电子数之和均为10,且它们分别属于连续的四个主族。
下列说法正确的()
A.W、X、Y元素的简单离子对水的电离平衡的影响是相同的
B.Y的离子是其所在周期中半径最小的简单离子
C.X、Y、Z的最高价氧化物对应的水化物两两之间能反应
D.工业上获得X、Y单质的方法主要是电解其熔融的氯化物
【答案】B
【解析】
试题分析:
W为H,X为Mg,Y为Al,Z为Si,A、W、X、Y元素的简单离子分别是H+、Mg2+、Al3+,Mg2+、Al3+发生
水解反应,促进水的电离,H+抑制水的电离,故错误;B、半径大小比较:
一看电子层数,电子层数越多,半径越大,二看原子序数,电子层数相等,半径随着原子序数的递增而减小,第三周期离子半径最小的是Al3+,故正确;C、X、Y、Z的最高价氧化物对应的水化物分别为Mg(OH)2
、Al(OH)3、H2SiO3,三者均为难溶的酸或碱,相互之间不能反应,故错误;D、工业上获得Al的方法是电解其熔融的氧化物,故错误。
考点:
考查元素周期表和元素周期律的应用、金属冶炼等知识。
26.(14分)实验室里用下图所示仪器和药品制取纯净的无水氯化铁。
图中A、B、C、D、E、F表示玻璃管接口,接口的弯曲和伸长部分未画出,其中⑤、⑥所用为双孔塞,
根据要求回答下列问题:
(1)如果规定气体从左向右流动,上述各仪器装置的正确连接顺序是(填装置的序号):
③→______→______→_______→_______→_______。
(2)装置④的作用是_______________。
(3)实验开始时,应首先_________;实验结束时,应先熄灭装置_____处的酒精灯。
该实验条件下生成的氯化铁呈烟状,且易水解,为便于收集,需要在_____和_____(填装置序号)之间增加装置⑦,该装置中烧杯里的液体可以是_____
______。
(4)在装置⑤的烧瓶中,发生反应的化学方程式为_____________。
(5)可用离子交换和滴定的方法测定FeCl3的纯度:
称取0.68g的FeCl3样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH―的阴离子交换柱,使Cl―和OH―发生交换。
交换完成后,流出溶液中的OH―用0.4000mol/L的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸30.00mL。
则该样品中FeCl3的质量分数为______%。
(6)设计一个简单实验,证明装置①的硬质玻璃管中有少量的铁未能与Cl2发生反应(写出实验操作及相关实验现象)____________。
【答案】
(1)⑤④②①⑥;
(2)除去Cl2中的HCl气体,防止生成FeCl2;(3)检验装置的气密性(1分);①;①⑥;冰水(或冷水);(4)4NaCl+4H2SO4(浓)+MnO2
MnCl2+Cl2↑+4NaHSO4+2H2O或4NaCl+2H2SO4(浓)+MnO2
MnCl2+Cl2↑+2Na2SO4+2H2O;(5)95.6;(6)将硬质玻璃管内的固体物质溶于蒸馏水中,充分搅拌,向所得溶液中滴加K3Fe(CN)6溶液,有蓝色沉淀生成。
【解析】
试题分析:
(1)首先制备氯气,氯气中含有HCl和水蒸气,HCl会干扰实验,水蒸气造成FeCl3潮解,必须除去,先通过饱和食盐水,再通过浓硫酸,然后是反应,收集FeCl3,同时防止空气中水蒸气的进入和尾气的处理,因此连接顺序是③⑤④②①⑥;
(2)Cl2+H2O
HCl+HClO,饱和食盐水可以降低,氯气的溶解,吸收氯化氢,因此装置④作用是除去氯气中混有HCl气体,防止生成FeCl2;(3)因为制取氯气,因此需要先检验装置的气密性,反应结束后,先熄灭装置①的酒精灯,让FeCl3在氯气的氛围中冷却;反应⑦的作用是收集FeCl3,同时防止外来水蒸气的进入,因此应放在①⑥之间,FeCl3常温下为固态,为了增强冷却效果,应放在冷水或冰水中;(
4)先制备HCl,利用NaCl和浓硫酸受热制备HCl,然后MnO2和HCl反应生成氯气,因此反应方程式为:
4NaCl+4H2SO4(浓)+MnO2
MnCl2+Cl2↑+4NaHSO4+2H2O或4NaCl+2H2SO4(浓)+MnO2
MnCl2+Cl2↑+2Na2SO4+2H2O;(5)根据电荷守恒,n(OH-)=n(Cl-),因此有n(FeCl3)=30×10-3×0.4/3mol=4×10-3mol,质量分数为4×10-3×162.5/0.68×100%=96%或95.6%;(6)发生Fe+2Fe3+=3Fe2+,检验Fe2+,具体操作是:
将硬质玻璃管内的固体物质溶于蒸馏水中,充分搅拌,向所得溶液中滴加K3Fe(CN)6溶液,有蓝色沉淀生成。
考点:
考查实验方案设计的评价、化学反应方程式的书写、物质的检验等知识。
27.(15分)镍电池开始应用于新能源汽车,但电池使用后电极材料对环境还是有一定的危害,某型号镍电池的电极材料由Ni(OH)2、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。
研究小组设计如下工艺流程,对该电池的电极材料进行资源回收:
已知:
①NiCl2易溶于水,Fe3+不能氧化Ni2+。
②实验温度时的溶解度:
NiC2O4>NiC2O4•H2O>NiC2O4•2H2O
③某温度下:
Ksp=5.0×10-16、Ksp=4.0×10-10、Ksp=4.0×10-38、Ksp=3.0×10-34
回答下列问题:
(1)用NiO调节溶液的pH,首先析出的沉淀是______,控制这两种沉淀能够依次析出可利用________(仪器名称)。
(2)过滤①得到的沉淀为_______,洗涤Ni(OH)3沉淀的方法是__________。
(3)写出加入NaOH溶液发生反应的离子方程式_________,该反应的化学平衡常数K=_____。
(4)电解过程中阴极反应式为___________,沉淀Ⅲ可被电解所得产物之一氧化,写出“氧化”的离子方程式____________。
(5)铁镍蓄电池的电池总反应为Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2,该电池的电解液为_______(填“酸性”或“碱性”)溶液,充电时正极的电极反应式为_________。
【答案】
(1)Fe(OH)3,pH计(或pH传感器);
(2)NiC2O4•2H2O,向漏斗中加蒸馏水至浸没固体,待其自然流干后重复2~3次;(3)NiC2O4+2OH-==Ni(OH)2+C2O42-,8.0×105;(4)
2H2O+2e-==H2↑+2OH-(或2H++2e-==H2↑),2Ni(OH)2+2OH-+Cl2═=2Ni(OH)3+2Cl-;(5)碱性,2Ni(OH)2-2e-+2OH-==Ni2O3+3H2O。
考点:
考查化学工艺流程,涉及溶度积的计算、氧化还原反应、电解原理等知识。
28.(14分)碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用,请回答下列问题:
(1)用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
例如:
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-574kJ•mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H2
若2molCH4还原NO2至N2,整个过程中放出的热量为1734kJ,则△H2=______;
(2)据报道,科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁,其反应如下:
Fe2O3(s)+3CH4(g)===2Fe(s)+3CO(g)+6H2(g)△H>0
①
若反应在5L的密闭容器中进行,1min后达到平衡,测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g。
则该段时间内CO的平均反应速率为______mol/(L·s)
②若该反应在恒温恒压容器中进行,能表明该反应达到平衡状态的是______(选填序号)
A.CH4的转化率等于CO的产率
B.混合气体的平均相对分子质量不变
c.v(CO)与v(H2)的比值不变
D.固体的总质量不变
③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如
右图所示,当温度由T1
升高到T2
时,平衡常数KA____KB(填“>”、“<”或“=”),纵坐标表示的物理量可能是______(填字母)。
A.H2的逆反应速率
B.CH4的的体枳分数
C.混合气体的平均相对分子质量
D.CO的体积分数
(3)而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)实现氨的电化学合成,从而大大提高了氮气和氢气的转化率。
电化学合成氨过程的总反应式为N2+3H2
2NH3,该过程中还原反应的方程式为________________。
(4)若往20mL0.01mol/L的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液,测得混合溶液的温度变化如下图所示,下列有关说法正确的是_____(填标号)
①该烧碱溶液的浓度为0.02mol/L
②该烧碱溶液的浓度为0.01mol/L
③HNO2的电离平衡常数:
b点>a点
④从b点到c点,混合溶液中一直存在:
c(Na+)> c(NO2-) >c(OH-)> c(H+)
【答案】
(1)-1160kJ/mol;
(2)①2×10-4或0.0002;②bd;③<;bc;(3)N2+6H++6e-=2NH3;(4)②③。
【解析】
试题分析:
(1)①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g),②CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1734/2kJ·mol-1=-867kJ·mol-1,②×2-①得出△H2=(-867×2+574)kJ·mol-1=-1160kJ·mol-1;
(2)①生成CO的物质的量为3.2×3/160mol=0.06mol,根据化学反应速率的表达式v(CO)=0.06/(5×60)mol/(L·s)=0.0002mol/(L·s);②a、CH4的转化率等于CO的产率,不能说明反应达到平衡,故错误;b、反应前气体的摩尔质量为16g·mol-1,假设反应彻底反应到底,气体的平均摩尔质量为(3×28+6×2)/9g·mol-1=10.7g·mol-1,气体摩尔质量减小,当气体平均摩尔质量不再改变,说明反应达到平衡,故正确;c、化学反应速率之比等于化学计量数之比,不能说明反应达到平衡,故错误;d、根据化学平衡状态的定义,组分的浓度不再改变说明反应达到平衡,即CO的体积分数不变,说明反应达到平衡,故正确;③此反应正反应是吸热反应,生成温度,平衡正向移动,B点温度高于A,因此KAc(NO2-),故错误。
考点:
考查热化学反应方程式的计算、化学平衡状态的判断、勒夏特列原理、电极反应式的书写、弱电解质电离、离子浓度大小比较等知识。
35.【化学-选修5:
有机化学基础】(15分)
以化合物A为原料合成某种重要的医药中间体(化合物F)工艺流程如下:
已知:
。
(1)A的化学名称为_______,C中含氧能团的名称为______反应E→F的反应类型为_____。
(2)E→F的转化中,会产生一种与F互为同分异构体的副产物.其结构简式为_______。
(3)B中加入足量的氢氧化钠溶液,在高温高压、合适的
催化剂的条件下(所有卤素原子参与水解)发生反应的化学方程式为___________。
(4))B的芳香族同分异构体有___
__种,其中核磁共振氢谱峰面积之比为1:
1:
1的同分异构体结构简式为________。
(5)根据已有知识并结合相关信息,写出以F和CH2(COOC2H5)2为有机反应原料制备
的合成路线流程图(注明反应条件):
合成路线流程图示例如下:
________
。
【答案】
(1)间氯甲苯或3-氯甲苯;酯基;取代反应;
(2)
;(3)
;(4)9;Cl-C6H4-CH2Cl(取代基处于苯环的对位);
(5)
。
【解析】
试题分析:
(1)根据C的结构简式,推出A的结构简式为
,此有机物名称为间氯甲苯,根据C的结构简式,含有含氧官能团是酯基,对比E和F的结构简式,发生的取代反应,酰氯取代苯环上的氢原子;
(2)有可能酰氯中氯原子取代苯环中Cl邻位上的氢原子,即结构简式为:
;(3)A→B在光照的条件下发生,氯原子取代甲基上的氢原子,因此反应方程式为:
;(4)同分异构体分别是:
、
(另一个氯原子有4种位置)、
(另一个氯原子有2种位置)、
(另一个氯原子有2种位置),共有9种,有三种峰,说明有三种不同的氢原子,符合条件的是Cl-C6H4-CH2Cl;(5)
。
考点:
考查有机物的命名、官能团的性质、有机物反应类型、同分异构体的书写等知识。
36.【化学一选修3:
物质结构与性质】(15分)
铜也是日常生活中常见的金属,它的单质及化合物在科学研究和工农业生产中具有广泛的用途。
请回答以下问題:
(1)超细铜粉可用作导电材料、傕化剂等,制备方法如下:
①写出基态Cu的外围电子排布式______,铜元素位于周期表中笫____族;NH4CuSO3所含元素中第一电离能最大是_______(填元素符号)。
②SO42-中心原子的杂化方式为______,SO32-的空间构型为__________。
③将NH4CuSO3溶于足量稀硫酸中,有剌激性气味的气体放出,该气体是_____,所得溶液呈_____色。
(2)某学生向CuSO4浓液中加入少量氨水生成蓝色沉淀,继续加入过量氨水沉淀溶解,得到深蓝色透明溶液,最后向该溶液中加入一定量乙醇,析出SO4•H2O晶体。
①下列说法正确的是_______(填代号)
A.氨气极易溶于水,是因为NH3和H2O之间形成了极性共价键
B.NH3和H2O中心原子的杂化方式相同,键角也相同
c.Cu(NH3)4SO4所含的化学键有离子键、极性键和配位键
d.SO4中配离子的空间构型为正方形
②请解释加入乙醇后析出晶体的原因________________。
(3)Cu晶体的堆积方式如右图所示,设Cu原子半径为a,晶体中Cu原子的配位数为____,晶体的空间利用率为______。
(已知:
,列式并计算出结果)
【答案】
(1)①3d104s1;ⅠB;N;②sp3;三角锥型;③SO2;蓝色;
(2)①cd;②乙醇分子极性比水分子极性弱,加入乙醇降低溶剂的极性,从而减小溶质的溶解度;(3)12;
×100%=74.76%。
【解析】
试题分析:
(1)①外围电子指价电子,过渡元素价电子包括最外层电子和次外层d能级上的电子,即Cu的外围电子排布式为:
3d104s1;铜位于第四周期IB族;第一电离能越大,非金属性越强,同周期从左向右第一电离能增大,但IIA>IIIA,VA>VIA,因此第一电离能最大是N;
(2)②杂化轨道数等于价层电子对数,S的价层电子对数为②杂化轨道数等于价层电子对数,S的价层电子对数为
=4,因此杂化类型为sp3,SO32-中有3个σ键,孤电子对数为(6+2-3×2)/2=1,空间构型为三角锥形;③+1价Cu在酸性溶液中发生歧化反应,生成Cu和Cu2+,SO32-+2H+=SO2↑+H2O,气体为SO2,溶液变蓝;
(2)①a、氨气极易溶于水,因为NH3和H2O形成分子间氢键,故错误;b、NH3中N的杂化方式为sp3,H2O中O的杂化方式为sP3,前者含有一个孤电子对,后者含有2个孤电子对,因此夹角不同,故错误;c、属于络合物,含有Cu2+和NH3之间形成配位键,NH3中N和H之间形成共价键,Cu2+和SO42-形成离子键,故正确;d、配离子的构型为正方形,故正确;②乙醇分子极性比水分子极性弱,加入乙醇降低溶剂的极性,从而减小溶质的溶解度;(3)金属晶体的配位数确定与金属原子最近的金属原子的个数,根据晶胞,铜原子的配位数为12,空间利用率=球的体积/晶胞的体积,根据晶胞,属于此晶胞的铜原子的个数为8×1/8+6×1/2=4,面对角线为4a,因此晶胞的边长为2
a,因此空间利用率=
×100%=74.76%。
考点:
考查价电子、化学用语、晶胞配位数和空间利用率、化学键等知识。