O2>N2,错误;H、N、O可以形成共价化合物:
HNO3、HNO2、NH3·H2O,离子化合物:
NH4NO3,正确。
7.近年来科学家正在研制一种高容量、低成本锂﹣铜空气燃料电池.该电池通过一种复杂的铜腐蚀现象产生电力,其中放电过程为2Li+Cu2O+H2O═2Cu+2Li++2OH﹣,下列说法不正确的是( )
A.放电时,Li+透过固体电解质向Cu极移动
B.放电时,负极的电极反应式为CuO+H2O+2e===Cu+2OH﹣
C.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O
D.整个反应过程中,铜相当于催化剂
【答案】B
【解析】A.放电时,阳离子向正极移动,则Li+透过固体电解质向Cu极移动,正确;
B.放电时,负极的电极反应式为Li﹣e﹣═Li+,错误;
C.放电过程为2Li+Cu2O+H2O═2Cu+2Li++2OH﹣,可知通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,正确;
D.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,放电时Cu2O转化为Cu,则整个反应过程中,铜相当于催化剂,正确.
第Ⅱ卷
二、非选择题:
本卷包括必考题和选考题两部分。
第8~10题为必考题,每个试题考生都必须作答。
第11题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:
共43分。
8.K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。
回答下列问题:
(1)晒制蓝图时,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂,以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。
其光解反应的化学方程式为2K3[Fe(C2O4)3]
2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;显色反应的化学方程式为______________________________。
(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。
①通入氮气的目的是__________________。
②实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有________、________。
③为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是________。
④样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是________________________________。
(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。
①称量mg样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用cmol·L-1KMnO4溶液滴定至终点。
滴定终点的现象是______________________________________。
②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。
加稀H2SO4酸化,用cmol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液VmL。
该晶体中铁的质量分数的表达式为____________________。
【答案】
(1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4
(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置 ②CO2 CO ③先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气 ④取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3 (3)①溶液变成粉红色且半分钟内不变色 ②
×100%
【解析】
(1)Fe2+的检验方法是加入K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色的Fe3[Fe(CN)6]2沉淀。
(2)①空气中含有O2,为防止Fe2+被O2氧化,应先通入N2,隔绝空气,且使反应产生的气体全部进入后续装置。
②B中澄清石灰水变浑浊,证明分解过程中产生CO2;F中澄清石灰水变浑浊,E中固体变为红色,说明E中发生反应:
CuO+CO
Cu+CO2,所以分解产物中一定含有CO。
③实验结束时,为了防止倒吸,应先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气。
④检验Fe2O3的方法是取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3。
(3)①滴定终点的现象是有粉红色出现且半分钟内不变色。
②加入锌粉后将Fe3+还原为Fe2+,再用KMnO4溶液滴定,将Fe2+氧化为Fe3+,Mn
转化为Mn2+:
Fe2+→Fe3+~e-
Mn
→Mn2+~5e-
可得关系式:
5Fe2+~Mn
已知n(Mn
)=cV×10-3mol
则n(Fe2+)=5cV×10-3mol
则m(Fe2+)=5cV×10-3×56g
该晶体中铁的质量分数w(Fe)=
×100%=
×100%。
9.KIO3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。
回答下列问题:
(1)KIO3的化学名称是________。
(2)利用“KClO3氧化法”制备KIO3工艺流程如下图所示:
“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。
“逐Cl2”采用的方法是____________。
“滤液”中的溶质主要是__________。
“调pH”中发生反应的化学方程式为__________________。
(3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式___________________________________________。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________,其迁移方向是_____________。
③与“电解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之处有_________________(写出一点)。
【答案】
(1)碘酸钾
(2)加热 KCl KH(IO3)2+KOH===2KIO3+H2O或(HIO3+KOH===KIO3+H2O) (3)①2H2O+2e-===2OH-+H2↑ ②K+ 由a到b ③产生Cl2易污染环境等
【解析】
(2)Cl2的溶解度随温度的升高而降低,所以可以用加热的方法来达到“逐Cl2”的目的;KH(IO3)2和KCl的分离可以根据溶解度的不同,采用结晶法分离,滤液中的溶质主要是KCl,要使KH(IO3)2转化为KIO3,可以加入KOH调节pH。
发生反应:
KH(IO3)2+KOH===2KIO3+H2O或HIO3+KOH===KIO3+H2O,从而避免引入新的杂质离子。
(3)①电解液是KOH溶液,阴极的电极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑。
②电解过程中阳极反应为I-+6OH--6e-===I
+3H2O。
阳极的K+通过阳离子交换膜由电极a迁移到电极b。
③“KClO3氧化法”的主要不足之处是产生Cl2,易污染环境。
10.水煤气法制甲醇工艺流程框图如下
已知:
除去水蒸气后的水煤气含55~59%的H2,15~18%的CO,11~13%的CO2,少量的H2S、CH4,除去H2S后,可采用催化或非催化转化技术,将CH4转化成CO,得到CO、CO2和H2的混合气体,是理想的合成甲醇原料气,即可进行甲醇合成。
(1)制水煤气的主要化学反应方程式为C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g),此反应是吸热反应。
①此反应的化学平衡常数表达式为__________;
②下列能提高碳的平衡转化率的措施是__________(填字母)。
A.加入C(s)B.加入H2O(g)
C.升高温度D.增大压强
(2)将CH4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为CH4(g)+
O2(g)
CO(g)+2H2O(g)
ΔH=-519kJ·mol-1。
工业上要选择合适的催化剂,分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验(其他条件相同)。
①X在T1℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
②Y在T2℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×105倍;
③Z在T3℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×106倍。
已知:
T1>T2>T3,根据上述信息,你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是__________(填“X”“Y”或“Z”),选择的理由是_____________________________________________。
(3)合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔,在催化剂作用下,进行甲醇合成,主要反应是:
2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g) ΔH=-181.6kJ·mol-1。
T4℃下此反应的平衡常数为160。
此温度下,在密闭容器中加入CO、H2,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
①比较此时正、逆反应速率的大小:
v正__________(填“>”“<”或“=”)v逆;
②若加入同样多的CO、H2,在T5℃反应,10min后达到平衡,此时c(H2)=0.4mol·L-1、c(CO)=0.7mol·L-1,则该时间内反应速率v(CH3OH)=________mol·L-1·min-1。
(4)生产过程中,合成气要进行循环,其目的是_______________________________________。
【答案】
(1)①K=
②BC
(2)Z 催化效率高且活性温度低(或催化活性高速度快,反应温度低产率高)
(3)①> ②0.03
(4)提高原料CO、H2的利用率(或提高产量、产率)
【解析】
(1)①根据平衡常数的定义,可知
K=
;②根据化学平衡移动原理,增加一种物质的浓度可以提高另外一种物质的转化率;上述反应为吸热反应,升高温度,结合平衡移动原理,向着吸热文向移动,即正方向移动,故B、C正确,增大压强,向着体积减小,即逆方向移动,碳的转化率降低。
(2)选择催化剂,考虑温度较低,且活性高即催化剂效率高,所以选择Z。
(3)①由浓度商公式,代入此时各物质的浓度,得
=100<160,即进一步向正方向进行,v正>v逆;②列出三段式,由反应速率的计算公式得v(CH3OH)=0.03mol·L-1·min-1。
(4)原料进行循环,一般都是为了提高原料的利用率,提高产率。
(二)选考题:
共15分。
请考生选作有机化学基础试题。
11.【化学——选修5:
有机化学基础】(15分)
光刻胶是一种应用广泛的光敏材料,其合成路线如下(部分试剂和产物略去):
已知:
A是苯甲醛
Ⅰ.
(R,R′为烃基或氢)Ⅱ.
(R,R′为烃基)
(1)C分子中所含官能团名称为。
(2)乙炔和羧酸X加成生成E,E的核磁共振氢谱为三组峰,且峰面积比为3:
2:
1,E能发生水解反应,则E的结构简式为。
(3)由C到D的反应类型为。
(4)D和G反应生成光刻胶的化学方程式为。
(5)C的一种同分异构体满足下列条件:
①能发生银镜反应,其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应;
②苯环上的一氯取代产物只有两种。
写出该同分异构体的结构简式:
。
(6)根据已有知识并结合相关信息,写出以CH3CHO为原料制备CH3COCOCOOH的合成路线流程图(无机试剂任用)。
合成路线流程图示例如下:
【答案】
(1)碳碳双键、羧基
(2)CH3COOCH=CH2
(3)取代反应
(4)
(5)
(6)
【解析】A是苯甲醛,与乙醛发生I的反应生成B的结构简式为
,B被银氨溶液氧化为C,则C的结构简式为
;C与SOCl2发生取代反应生成D;乙炔与乙酸发生加成反应生成E,所以X是乙酸,E的核磁共振氢谱为三组峰,且峰面积比为3:
2:
1,E能发生水解反应,所以E中含有酯基,则E的结构简式为
,E发生加聚反应生成F,G与D发生II的反应生成光刻胶。
(1)根据以上分析可知,C分子中的官能团的名称是碳碳双键、羧基;
(2)E的结构简式为
;
(3)由C到D的反应类型为取代反应,Cl原子取代羧基中的H原子;
(4)D和G发生缩聚反应,生成光刻胶的化学方程式为
;
(5)C的一种同分异构体满足下列条件:
①能发生银镜反应,其水解产物之一能与FeCl3溶液发生显色反应;说明该分子中含有与苯环直接相连的酯基,且该酯基是甲酸苯酯基;②苯环上的一氯取代产物只有两种,说明该分子中有2个对位取代基,根据C中的取代基,确定其同分异构体中的两个取代基只能是-OOCH、-CH=CH2,所以符合题意的C的同分异构体的结构简式为
;
(6)根据已知,乙醛制备CH3COCOCOOH的合成路线应是两分子乙醛发生I的反应生成
,与弱氧化剂反应被氧化为
,
与溴发生加成反应,得到
,水解得到
,
在Cu作催化剂加热条件下与氧气反应生成CH3COCOCOOH。
所以合成路线为