C.向m点的溶液中加入少量Na2S固体,溶液组成由m沿mpn线向p方向移动
D.温度降低时,q点的饱和溶液的组成由q沿qp线向p方向移动
【答案】B
【解析】
【详解】A.CdS在水中存在沉淀溶解平衡:
CdS(s)
Cd2+(aq)+S2-(aq),其溶度积Ksp=c(Cd2+)·c(S2-),在饱和溶液中,c(Cd2+)=c(S2-),结合图象可以看出,图中a和b分别表示T1和T2温度下CdS的物质的量浓度,A项正确;
B.CdS的沉淀溶解平衡中的溶度积受温度影响,m、n和p点均在温度为T1条件下所测的对应离子浓度,则其溶度积相同,B项错误;
C.m点达到沉淀溶解平衡,向其中加入硫化钠后,平衡向逆反应方向移动,c(Cd2+)减小,c(S2-)增大,溶液组成由m沿mnp向p方向移动,C项正确;
D.从图象中可以看出,随着温度的升高,离子浓度增大,说明CdS(s)
Cd2+(aq)+S2-(aq)为吸热反应,则温度降低时,q点对应饱和溶液的溶解度下降,溶液中的c(Cd2+)与c(S2-)同时减小,会沿qp线向p点方向移动,D项正确;
答案选B。
7.分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构)
A.8种
B.10种
C.12种
D.14种
【答案】C
【解析】
【分析】
C4H8ClBr可以看成丁烷中的2个H原子分别被1个Cl、1个Br原子取代,丁烷只有2种结构,氯原子与溴原子可以取代同一碳原子上的H原子,可以取代不同碳原子上的H原子,据此书写判断。
【详解】先分析碳骨架异构,分别为C-C-C-C与
2种情况,然后分别对2种碳骨架采用“定一移一”的方法分析,其中骨架C-C-C-C有
、
共8种,骨架
有
和
,4种,综上所述,分子式为C4H8BrCl的有机物种类共8+4=12种,
C项正确;
答案选C。
【点睛】本题考查同分异构体的书写,难度中等,学会利用同分异构体的判断方法解题是关键。
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题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:
共129分。
8.立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。
回答下列问题:
(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。
灼烧立德粉样品时,钡的焰色为__________(填标号)。
A.黄色B.红色C.紫色D.绿色
(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:
①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为______________________。
回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为______________________。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差。
其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的___________(填化学式)。
③沉淀器中反应的离子方程式为______________________。
(3)成品中S2−的含量可以用“碘量法”测得。
称取mg样品,置于碘量瓶中,移取25.00mL0.1000mol·L−1的I2−KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5min,有单质硫析出。
以淀粉溶液为指示剂,过量的I2用0.1000mol·L−1Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2
=2I−+
。
测定时消耗Na2S2O3溶液体积VmL。
终点颜色变化为_________________,样品中S2−的含量为______________(写出表达式)。
【答案】
(1).D
(2).BaSO4+4C
BaS+4CO↑(3).CO+H2O
CO2+H2(4).BaCO3(5).S2−+Ba2++Zn2++
ZnS·BaSO4↓(6).浅蓝色至无色(7).
【解析】
【分析】
(1)焰色反应不属于化学变化,常用来检验金属元素存在,常见金属元素焰色:
钠Na(黄色)、锂Li(紫红)、钾K(浅紫)、铷Rb(紫色)、钙Ca(砖红色)、锶Sr(洋红)、铜Cu(绿色)、钡Ba(黄绿)、铯Cs(紫红);
(2)流程分析:
重晶石与焦炭在回转炉中反应BaSO4+4C=BaS+4CO↑,生成还原料BaS,硫化钡溶液与硫酸锌发生复分解反应S2-+Ba2++Zn2++SO42-=BaSO4·ZnS↓,得到立德粉。
①注意焦炭过量生成CO,反应物为硫酸钡与焦炭,产物为BaS与CO,写出方程式;CO与水蒸气反应生成CO2与H2,写出方程式CO+H2O=CO2+H2;
②根据信息臭鸡蛋气味气体为硫化氢气体,由强酸制弱酸原理,还原料硫化钡与空气中水、二氧化碳反应生成了碳酸钡与硫化氢气体;
③硫化钡与硫酸锌为可溶性强电解质,写成离子形式,产物硫酸钡与硫化锌为沉淀,不可拆开,写出离子方程式;
(3)碘单质与淀粉混合为蓝色,用硫代硫酸钠滴定过量的I2,故终点颜色变化为浅蓝色至无色;根据氧化还原反应得失电子数相等,利用关系式法解题;
【详解】
(1)焰色反应不是化学变化,常用来检验金属元素存在,常见金属元素焰色:
A.钠的焰色为黄色,故A错误;
B.钙的焰色为红色,故B错误;
C.钾的焰色为紫色,故C错误;
D.钡的焰色为绿色,故D正确;
答案:
D;
(2)①注意焦炭过量生成CO,反应物为硫酸钡与焦炭,产物为BaS与CO,写出方程式BaSO4+4C=BaS+4CO↑;CO与水蒸气反应生成CO2与H2,写出方程式:
CO+H2O=CO2+H2;
答案:
BaSO4+4C=BaS+4CO↑;CO+H2O=CO2+H2;
②根据信息臭鸡蛋气味气体为硫化氢气体,由强酸制弱酸原理,还原料硫化钡与空气中水,二氧化碳反应生成了碳酸钡与硫化氢气体;
答案:
BaCO3;
③硫化钡与硫酸锌为可溶性强电解质,写成离子形式,产物硫酸钡与硫化锌为沉淀,不可拆开,写出离子方程式:
S2-+Ba2++Zn2++SO42-=BaSO4·ZnS↓;
答案:
S2-+Ba2++Zn2++SO42-=BaSO4·ZnS↓;
(3)碘单质与硫离子的反应:
S2-+I2=S+2I-;碘单质与淀粉混合为蓝色,用硫代硫酸钠滴定过量的I2,故终点颜色变化为浅蓝色至无色;根据氧化还原反应得失电子数相等,利用关系式法解题;根据化合价升降相等列关系式,设硫离子物质的量为nmol:
S2-~I22S2O32-~I2
1mol1mol2mol1mol
nmolnmol0.1V×10-3mol
0.1V×10-3mol
n+
0.1V×10-3mol=25
0.1V×10-3mol,得n=(25-
V)0.1×10-3mol
则样品中硫离子含量为:
×100%=
×100%
答案:
浅蓝色至无色;
×100%。
【点睛】本题难度较低,重点考查基础知识运用能力,易错点:
第
(2)小题第①问没有注意焦炭过量生成CO;(3)关系式法在计算中的应用。
9.环戊二烯(
)是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。
回答下列问题:
(1)已知:
(g)=
(g)+H2(g)ΔH1=100.3kJ·mol−1①
H2(g)+I2(g)=2HI(g)ΔH2=﹣11.0kJ·mol−1②
对于反应:
(g)+I2(g)=
(g)+2HI(g)③ΔH3=___________kJ·mol−1。
(2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯(
)在刚性容器内发生反应③,起始总压为105Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为_________,该反应的平衡常数Kp=_________Pa。
达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有__________(填标号)。
A.通入惰性气体B.提高温度
C.增加环戊烯浓度D.增加碘浓度
(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。
不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是__________(填标号)。
A.T1>T2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45mol·L−1
(4)环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2结构简式为
),后者广泛应用于航天、化工等领域中。
二茂铁的电化学制备原理如下图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的阳极为____________,总反应为__________________。
电解制备需要在无水条件下进行,原因为_________________________。
【答案】
(1).89.3
(2).40%(3).3.56×104(4).BD(5).CD(6).Fe电极(7).Fe+2
+H2↑(Fe+2C5H6
Fe(C5H5)2+H2↑)(8).水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH−,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2
【解析】
【分析】
(1)利用盖斯定律解题;
(2)利用差量法计算转化率;三行式法计算平衡常数;根据平衡移动原理解释;
(3)通过外界因素对速率的影响和平衡状态的形成分析A、B、C选项,D选项观察图象计算;
(4)根据阳极:
升失氧;阴极:
降得还进行分析确定阴阳极;根据题干信息中Na元素的变化确定环戊二烯得电子数和还原产物,进而写出电极反应式;注意Na与水会反应,Fe2+在碱性条件下生成沉淀。
【详解】
(1)根据盖斯定律①-②,可得反应③的ΔH=89.3kJ/mol;
答案:
89.3;
(2)假设反应前碘单质与环戊烯均为nmol,平衡时环戊烯反应了xmol,根据题意可知;
(g)+I2(g)=
(g)+2HI(g)增加的物质的量
1mol1mol1mol2mol1mol
xmol2n×20%
得x=0.4nmol,转化率为0.4n/n×100%=40%;
(g)+I2(g)=
(g)+2HI(g)
P(初)0.5×1050.5×10500
ΔP0.5×105×40%0.5×105×40%0.5×105×40%1×105×40%
P(平)0.3×1050.3×1050.2×1050.4×105
Kp=
=3.56×104;
A.T、V一定,通入惰性气体,由于对反应物和生成物浓度无影响,速率不变,平衡不移动,故A错误;
B.升高温度,平衡向吸热方向移动,环戊烯转化率升高,故B正确;
C.增加环戊烯的浓度平衡正向移动,但环戊烯转化率降低,故C错误;
D,增加I2的浓度,平衡正向移动,环戊烯转化率升高,故D正确;
答案:
40%;3.56×104;BD;
(3)A.温度越高化学反应速率越快,单位时间内反应物浓度减少越多,则T1B.温度越高化学反应速率越快,因此a点反应速率大于c点反应速率,故B错误;
C.a点、b点反应一直在正向进行,故v(正)>v(逆),a点反应物浓度大于b点,故a点正反应速率大于b点,故C正确;
D.b点时环戊二烯浓度由1.5mol/L减小到0.6mol/L,减少了0.9mol/L,因此生成二聚体0.45mol/L,故D正确;
答案:
CD;
(4)根据阳极升失氧可知Fe为阳极;根据题干信息Fe-2e-=Fe2+,电解液中钠离子起到催化剂的作用使得环戊二烯得电子生成氢气,同时与亚铁离子结合生成二茂铁,故电极反应式为Fe+2
=
+H2↑;电解必须在无水条件下进行,因为中间产物Na会与水反应生成氢氧化钠和氢气,亚铁离子会和氢氧根离子结合生成沉淀;
答案:
Fe电极;Fe+2
=
+H2↑(Fe+2C5H6=Fe(C2H5)2+H2↑);水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2。
【点睛】本题以能力立意,考查提取信息、处理信息的能力及分析问题、解决问题的能力。
充分体现了化学学科思想、学科方法、创新意识和学科价值,易错点第
(2)小题平衡常数计算;第(4)小题电极反应式的书写。
10.咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5℃,100℃以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。
茶叶中含咖啡因约1%~5%、单宁酸(Ka约为10−4,易溶于水及乙醇)约3%~10%,还含有色素、纤维素等。
实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如下图所示。
索氏提取装置如图所示。
实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。
萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。
回答下列问题:
(1)实验时需将茶叶研细,放入滤纸套筒1中,研细的目的是______________,圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂,加热前还要加几粒______________。
(2)提取过程不可选用明火直接加热,原因是______________,与常规的萃取相比,采用索氏提取器的优点是______________。
(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂,与水相比,乙醇作为萃取剂的优点是______________。
“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外,还有______________(填标号)。
A.直形冷凝管B.球形冷凝管C.接收瓶D.烧杯
(4)浓缩液加生石灰的作用是中和______________和吸收______________。
(5)可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因
。
将粉状物放入蒸发皿中并小火加热,咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结,该分离提纯方法的名称是______________。
【答案】
(1).增加固液接触面积,提取充分
(2).沸石(3).乙醇易挥发,易燃(4).使用溶剂少,可连续萃取(萃取效率高)(5).乙醇沸点低,易浓缩(6).AC(7).单宁酸(8).水(9).升华
【解析】
【详解】
(1)萃取时将茶叶研细可以增加固液接触面积,从而使提取更充分;由于需要加热,
防止液体暴沸,加热前还要加入几粒沸石;
(2)由于乙醇易挥发,易燃烧,为防止温度过高使挥发出的乙醇燃烧,因此提取过程中不可选用明火直接加热;根据题干中的已知信息可判断与常规的萃取相比较,采用索式提取器的优点是使用溶剂量少,可连续萃取(萃取效率高);
(3)乙醇是有机溶剂,沸点低,因此与水相比较乙醇作为萃取剂的优点是乙醇沸点低,易浓缩;蒸馏浓缩时需要冷凝管,为防止液体残留在冷凝管中,应该选用直形冷凝管,而不需要球形冷凝管,A正确,B错误;为防止液体挥发,冷凝后得到的馏分需要有接收瓶接收馏分,而不需要烧杯,C正确,D错误,答案选AC。
(4)由于茶叶中还含有单宁酸,且单宁酸也易溶于水和乙醇,因此浓缩液中加入氧化钙
作用是中和单宁酸,同时也吸收水;
(5)根据已知信息可知咖啡因在100℃以上时开始升华,因此该分离提纯方法的名称是升华。
(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。
[化学——选修3:
物质结构与性质]
11.近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe−Sm−As−F−O组成的化合物。
回答下列问题:
(1)元素As与N同族。
预测As的氢化物分子的立体结构为_______,其沸点比NH3的_______(填“高”或“低”),其判断理由是_________________________。
(2)Fe成为阳离子时首先失去______轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+的价层电子排布式为______________________。
(3)比较离子半径:
F−__________O2−(填“大于”等于”或“小于”)。
(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞结构如图1所示,晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示