高考化学 非选择题规范练 2.docx
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高考化学非选择题规范练2
非选择题规范练二
26.一种含铝、锂、钴的新型电子材料,生产中产生的废料数量可观,废料中的铝以金属铝箔的形式存在;钴以Co2O3·CoO的形式存在,吸附在铝箔的单面或双面;锂混杂于其中。
从废料中回收氧化钴(CoO)的工艺流程如下:
(1)过程Ⅰ中采用NaOH溶液溶出废料中的Al,反应的离子方程式为______________________
________________________________________________________________________。
(2)过程Ⅱ中加入稀H2SO4酸化后,再加入Na2S2O3溶液浸出钴。
则浸出钴的化学方程式为(产物中无沉淀且只有一种酸根)_________________________________________。
在实验室模拟工业生产时,也可用盐酸浸出钴,但实际工业生产中不用盐酸,请从反应原理分析不用盐酸浸出钴的主要原因:
________________________________________________。
(3)过程Ⅲ得到锂铝渣的主要成分是LiF和Al(OH)3,碳酸钠溶液在产生Al(OH)3时起重要作用,请写出该反应的离子方程式:
_______________________________________________。
(4)碳酸钠溶液在过程Ⅲ和Ⅳ中所起作用有所不同,请写出在过程Ⅳ中起的作用:
________________________________________________________________________。
(5)在Na2CO3溶液中存在多种粒子,下列各粒子浓度关系正确的是________(填字母)。
A.c(Na+)===2c(CO
)
B.c(Na+)>c(CO
)>c(HCO
)
C.c(OH-)>c(HCO
)>c(H+)
D.c(OH-)-c(H+)=c(HCO
)+2c(H2CO3)
(6)CoO溶于盐酸可得粉红色的CoCl2溶液。
CoCl2含结晶水数目不同而呈现不同颜色,利用蓝色的无水CoCl2吸水变色这一性质可制成变色水泥和显隐墨水。
下图是粉红色的CoCl2·6H2O晶体受热分解时,剩余固体质量随温度变化的曲线,A物质的化学式是________________________________________________________________________。
答案
(1)2Al+2OH-+2H2O===2AlO
+3H2↑
(2)4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4===12CoSO4+Na2SO4+11H2O Co2O3·CoO可氧化盐酸产生Cl2,污染环境
(3)2Al3++3CO
+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑
(4)调节pH,提供CO
,使Co2+沉淀为CoCO3
(5)BCD
(6)CoCl2·2H2O
解析
(2)Co3O4和Na2S2O3在酸性条件下发生氧化还原反应生成CoSO4、Na2SO4和H2O,反应方程式为:
4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO4===12CoSO4+Na2SO4+11H2O;盐酸具有还原性,能被Co2O3·CoO氧化生成有毒的氯气而污染环境,所以不能用盐酸。
(4)在过程Ⅲ中铝离子能与碳酸根离子发生双水解反应生成氢氧化铝和二氧化碳;碳酸钠溶液在过程Ⅳ中调节pH,提供CO
,使Co2+沉淀为CoCO3。
(5)Na2CO3溶液中电荷守恒:
c(Na+)+c(H+)=c(HCO
)+c(OH-)+2c(CO
),故A错误;碳酸根离子发生水解以及水的电离,所以溶液中离子浓度:
c(Na+)>c(CO
)>c(OH-)>c(HCO
)>c(H+),故B、C正确;Na2CO3溶液中质子守恒:
c(OH-)=c(H+)+c(HCO
)+2c(H2CO3),故D正确。
(6)设A物质的化学式为CoCl2·nH2O,则有:
CoCl2·6H2O~CoCl2·nH2O Δm
238 18(6-n)
119mg119mg-83mg
=
,解得:
n=2,
所以A物质的化学式为:
CoCl2·2H2O。
27.碳酸亚铁可用于治疗缺铁性贫血。
实验室里先制得硫酸亚铁,后将硫酸亚铁与碳酸氢铵反应制得碳酸亚铁(Fe2++2HCO
===FeCO3↓+CO2↑+H2O)。
实验装置如下图所示(部分夹持仪器略去)。
回答下列问题:
(1)配制溶液所用的蒸馏水必须先除去溶解的氧气,具体方法是__________________________
_______________________________________________________。
(2)实验过程中,将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合的操作是____________________
______________________________________________________。
(3)装置B中的NH4HCO3需过量的原因________(填字母)。
a.除去FeSO4溶液中残留的硫酸
b.Fe2+充分转化为FeCO3
c.NH4HCO3溶解度比较大
d.NH4HCO3受热分解损失
(4)碳酸亚铁在潮湿的空气中逐渐被氧化生成氢氧化铁和一种气体,反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(5)有同学提出该实验可用FeSO4与Na2CO3反应制取FeCO3,经查阅:
0.1mol·L-1Na2CO3溶液pH约为11.6;25℃时,Ksp(FeCO3)=3.1×10-11,Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17,向10mL
0.1mol·L-1Na2CO3溶液中滴加0.1mol·L-1FeSO4溶液,先析出的沉淀是________________________________________________________________________。
(6)NaHCO3与NH4HCO3均可作为Fe2+的沉淀剂,但更常用NH4HCO3,理由是_________________________________________________________________(写出一点即可)。
(7)设计实验检验制得的产品中是否含Fe3+:
_________________________________________。
答案
(1)将蒸馏水煮沸后迅速冷却
(2)关闭K3,打开K2
(3)abd
(4)4FeCO3+6H2O+O2===4Fe(OH)3+4CO2
(5)Fe(OH)2
(6)NH
能水解产生H+,降低溶液pH,可减小副产物Fe(OH)2产生
(7)取少量样品于试管中,加入适量的稀硫酸溶解,再滴入硫氰化钾溶液,若溶液不变为红色,则说明产品中不含Fe3+;若溶液变为红色,则含有Fe3+
解析
(2)A中Fe与稀硫酸反应生成FeSO4和H2,关闭K3,打开K2,利用压强差使其与NH4HCO3溶液混合。
(3)装置B中的NH4HCO3需过量,既可除去FeSO4溶液中残留的硫酸,也可让Fe2+充分反应,同时NH4HCO3受热易分解。
(5)析出FeCO3沉淀时c(Fe2+)===
=
mol·L-1=3.1×10-10mol·L-1,Na2CO3溶液pH约为11.6,则c(OH-)=10-2.4mol·L-1,析出Fe(OH)2沉淀时c(Fe2+)=
=
mol·L-1=4.9×10-12.2mol·L-1<3.1×10-10mol·L-1,故Fe(OH)2先沉淀。
28.甲醛(HCHO)俗称蚁醛,是一种重要的有机原料。
Ⅰ.利用甲醇(CH3OH)制备甲醛
脱氢法:
CH3OH(g)===HCHO(g)+H2(g)
ΔH1=+92.09kJ·mol-1
氧化法:
CH3OH(g)+
O2(g)===HCHO(g)+H2O(g) ΔH2
(1)已知:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) ΔH3=-483.64kJ·mol-1,则ΔH2=__________________________________________________。
(2)与脱氢法相比,氧化法在热力学上趋势较大,其原因为______________________________
________________________________________________________________________。
(3)图1为甲醇制备甲醛反应的lgK(K为平衡常数)随温度(T)的变化曲线。
曲线________(填“a”或“b”)对应脱氢法,判断依据为__________________。
Ⅱ.甲醛的用途
(4)将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品(结构简式如图2),该物质在医药等工业中有广泛用途。
若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比为________。
(5)将甲醛水溶液与硫酸镍(NiSO4)混合,可用于化学镀镍。
若反应过程中有CO2产生,则该反应的离子方程式为_____________________________________________________。
Ⅲ.甲醛的检测
(6)室内甲醛超标会危害人体健康,通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。
一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如图3所示,则b极的电极反应式为_____________________________
________________________________________________________________________,
当电路中转移4×10-4mol电子时,传感器内参加反应的HCHO为________mg。
答案
(1)-149.73kJ·mol-1
(2)脱氢法的反应为吸热反应,氧化法的反应为放热反应,放热反应在热力学上趋势较大
(3)b 脱氢吸热
(4)3∶2
(5)2Ni2++HCHO+H2O===2Ni+CO2↑+4H+
(6)O2+4e-+4H+===2H2O 3
解析
(1)根据盖斯定律,-2ΔH1+2ΔH2=ΔH3,则有ΔH2=
=-149.73kJ·mol-1。
(2)脱氢法的反应为吸热反应,氧化法的反应为放热反应,放热反应在热力学上趋势较大。
(3)脱氢法的反应为吸热反应,随着温度升高,平衡向右移动,平衡常数增大,故曲线b对应脱氢法。
(4)每个乌洛托品分子中含有6个C原子,4个N原子,根据原子守恒可知,要形成1个乌洛托品分子,需要6个甲醛分子、4个氨气分子,则需要甲醛和氨气的分子个数之比为6∶4,即3∶2。
分子数之比等于物质的量之比,所以甲醛与氨的物质的量之比为3∶2。
(5)将甲醛水溶液与硫酸镍(NiSO4)混合,可用于化学镀镍,则甲醛与硫酸镍发生氧化还原反应,析出Ni单质,甲醛被氧化为CO2,Ni元素化合价由+2价降低到0价,甲醛中C元素由0价升高到+4价,NiSO4与HCHO的系数比为2∶1,根据化合价升降守恒配平得离子方程式为:
2Ni2++HCHO+H2O===2Ni+CO2↑+4H+。
(6)HCHO转化为CO2,C元素由0价升高到+4价,失去电子,被氧化,所以a为电池负极,b为正极。
酸性环境下,O2作正极的电极反应为O2+4e-+4H+===2H2O;负极的电极反应为HCHO-4e-+H2O===CO2↑+4H+,每反应1molHCHO转移4mol电子,当电路中转移4×
10-4mol电子时,参加反应的HCHO为1×10-4mol,质量=30g·mol-1×1×10-4mol=3×
10-3g=3mg。
35.钛被誉为“21世纪的金属”,可呈现多种化合价。
其中以+4价的Ti最为稳定。
回答下列问题:
(1)基态Ti原子的价电子排布图为_________________________________________________。
(2)已知电离能:
I2(Ti)=1310kJ·mol-1,I2(K)=3051kJ·mol-1。
I2(Ti)(3)钛某配合物可用于催化环烯烃聚合,其结构如下图所示:
①钛的配位数为________,碳原子的杂化类型________。
②该配合物中存在的化学键有________(填字母)。
a.离子健 b.配位键 c.金属健 d.共价键 e.氢键
(4)钛与卤素形成的化合物熔、沸点如下表所示:
TiCl4
TiBr4
TiI4
熔点/℃
-24.1
38.3
155
沸点/℃
136.5
233.5
377
分析TiCl4、TiBr4、TiI4的熔点和沸点呈现一定变化规律的原因是_______________________。
(5)已知TiO2与浓硫酸反应生成硫酸氧钛,硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子,结构如图所示,该阳离子化学式为________________。
阴离子的立体构型为___________________________________________。
(6)已知TiN晶体的晶胞结构如下图所示,若该晶胞的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数值为NA,则晶胞中Ti原子与N原子的最近距离为________pm。
(用含ρ、NA的代数式表示)
答案
(1)
(2)K+失去的是全充满的3p6电子,Ti+失去的是4s1电子,相对较易失去,故I2(Ti)(3)①6 sp3、sp2 ②bd
(4)三者均为分子晶体,组成与结构相似,随着相对分子质量增大,分子间作用力增大,熔、沸点升高
(5)TiO2+ 正四面体
(6)
×1010
解析 (3)①由图知钛的配位数为6,甲基上碳原子为四面体构型,杂化类型为sp3,环上碳碳双键为平面形,碳原子为sp2杂化;②钛与周围原子形成配位键,而其余非金属元素间为共价键。
(5)每个O原子被两个Ti原子共用、每个Ti原子被两个O原子共用,利用均摊法计算二者原子个数之比为1∶1;Ti元素为+4价、O元素为-2价,据此书写其化学式为TiO2+;阴离子为硫酸根,其价层电子对数=4+
=4,为正四面体构型。
(6)由均摊法可计算出一个晶胞中有4个TiN,设晶胞中Ti原子与N原子与最近距离为xpm,则ρ=
=
,TiN的摩尔质量为62g·mol-1,解出x=
×1010。
36.白头翁素具有显著的抗菌作用,其合成路线如图所示:
已知:
①RCH2Br
RCH===CHR′
②2RCH===CHR′
(以上R、R′代表氢、烷基)
(1)白头翁素的分子式为_______________________________________________。
(2)试剂a为__________,E→F的反应类型为_____________________________。
(3)F的结构简式为____________________________________________________。
(4)C中含有的官能团名称为____________________________________________。
(5)A→B反应的化学方程式为___________________________________________。
(6)F与足量氢气加成得到G,G有多种同分异构体,其中属于链状羧酸类的有__________种。
(7)以乙烯为起始原料,选用必要的无机试剂合成的路线为____________________(用结构简式表示有机物,用箭头表示转化关系,箭头上注明试剂和反应条件)。
答案
(1)C10H8O4
(2)浓硫酸 消去反应
(3)
(4)羧基、羟基、碳碳双键
(5)
(6)8
(7)第一种路线:
第二种路线:
CH2===CH2
CH2BrCH2Br
CH2===CH—CH===CH2
CH3CH===CHCH3
解析 A发生加成反应生成的B为HOOCCH(OH)CH2CH2Br,B和HCHO发生已知①的反应生成C:
,C发生消去反应生成D:
,醇发生消去反应需要在浓硫酸作催化剂、加热条件下进行,所以试剂a为浓硫酸;D与I2反应生成E,根据F的分子式和白头翁素的结构简式,F发生已知②的反应生成白头翁素,则F为,E发生消去反应生成F,卤代烃在NaOH的醇溶液、加热条件下发生消去反应,则b为NaOH的醇溶液。
(6)F为,F与足量氢气加成得到G,G的分子式为C5H8O2,G的不饱和度是2,G有多种同分异构体,其中属于链状羧酸类,羧基的不饱和度是1,说明含有—COOH、碳碳双键;如果碳链结构为C===C—C—C,有4种;如果碳链结构为C—C===C—C,有2种;如果碳链结构为CCCC,有2种,所以符合条件的有8种。
(7)以乙烯为起始原料合成,可由CH3CH===CHCH3发生已知②的反应得到;CH3CH===CHCH3可由CH3CH2Br与CH3CHO发生已知①的反应获得,CH2===CH2与HBr发生加成反应生成CH3CH2Br,乙烯与水发生加成反应得乙醇,乙醇催化氧化可制得CH3CHO;CH3CH===CHCH3也可由CH2===CHCH===CH2和氢气发生1,4加成反应得到,CH2===CHCH===CH2可由CH2BrCH2Br和HCHO发生已知①的反应得到,CH2BrCH2Br可由CH2===CH2和溴发生加成反应得到。