专题突破练一 物质的组成与分类 传统文化
一、选择题
1.(2022广东卷)北京冬奥会成功举办、“神舟十三号”顺利往返、“天宫课堂”如期开讲及“华龙一号”核电海外投产等,均展示了我国科技发展的巨大成就。下列相关叙述正确的是( )。
A.冬奥会“飞扬”火炬所用的燃料H2为氧化性气体
B.飞船返回舱表层材料中的玻璃纤维属于天然有机高分子
C.乙酸钠过饱和溶液析出晶体并放热的过程仅涉及化学变化
D.核电站反应堆所用铀棒中含有的U与U互为同位素
2.(2022湖南卷)下列说法错误的是( )。
A.氢键、离子键和共价键都属于化学键
B.化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表
C.药剂师和营养师必须具备化学相关专业知识
D.石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一
3.(2023广东茂名模拟)“石灰,今近山生石,青白色;作灶烧竟,以水沃之,即热蒸而解。”是《本草经集注》中记载的石灰的制法与性质。下列有关说法正确的是( )。
A.“近山生石,青白色”主要是因为成分中含铁量比较高
B.“作灶烧竟”的过程为物理变化
C.“以水沃之”过程放出大量的热
D.“热蒸而解”表明石灰受热溶解
4.《天工开物》是我国珍贵的科技文献,下列记载中主要过程不涉及化学反应的是( )。
A.凡石灰经火焚炼为用
B.烧铁器淬于胆矾水中,即成铜色也
C.凡墨烧烟凝质而为之
D.水沙中所出,大者名狗头金
5.(2022广东惠州二模)四大发明是我国古代创新的智慧成果和科学技术,包括造纸术、指南针、火药、印刷术。下列说法正确的是 ( )。
A.造纸包括破碎、碱浸、漂白、沉浆等过程,均不涉及化学变化
B.古代制造指南针主要材料是磁石,磁石中含有带磁性的Fe2O3
C.大量使用烟花、鞭炮等火药制品不会造成环境污染
D.活字印刷术使用的黑墨,常温下化学性质很稳定
6.“碧玉妆成一树高,万条垂下绿丝绦。不知细叶谁裁出,二月春风似剪刀。”《咏柳》名句赋物入妙。下列有关说法中错误的是 ( )。
A.玉石是珍贵的无机矿物材料
B.柳叶的主要成分可表示为(C6H10O5)n
C.制造剪刀的材料钢铁是使用最广泛的金属材料
D.柳树皮加工处理后的纤维产品是合成纤维
7.化学与生产、生活息息相关。下列说法错误的是( )。
A.甜度仅为蔗糖40%的麦芽糖既能发生水解反应,又能发生银镜反应
B.乙醇的体积分数为75%的医用酒精能使细菌蛋白质变性
C.用纤维素制取硝酸纤维的过程中发生了酯化反应
D.5G技术中使用的光导纤维不与任何酸碱反应
8.化学与社会、生产、生活密切相关。下列说法正确的是( )。
A.食品中的抗氧化剂对人体无害且均具有氧化性
B.从海水中提取物质都必须通过化学反应才能实现
C.我国发射的“北斗组网卫星”所使用的光导纤维是一种有机高分子材料
D.“地沟油”禁止食用,但可以用来制肥皂
9.化学与生活、生产密切相关。下列说法正确的是( )。
A.葡萄糖可用于给人体补充能量和制镜工艺
B.油脂的皂化反应是高分子化合物的降解过程
C.废旧电池、塑料均投入可回收垃圾桶
D.可燃冰、太阳能均属于可再生能源
10.关于下列诗句或谚语隐含的化学知识的说法错误的是( )。
A.“爆竹声中一岁除”,爆竹中的火药含有硫黄
B.“木棉花落絮飞初”,“絮”的主要成分是纤维素
C.“谷雨种甘蔗”,甘蔗中的蔗糖是多糖
D.“雷雨发庄稼”,该过程有硝酸生成
11.(2023广西柳州模拟)广西新增了一批国家级非物质文化遗产代表性项目,如瑶族祝著节、柳州螺蛳粉制作技艺、北海贝雕、桂林米粉制作技艺等,下列说法错误的是( )。
A.瑶族祝著节时制甜酒过程发生了化学反应
B.螺蛳粉的螺蛳汤香气四溢,体现了分子是运动的
C.贝雕所用贝壳的主要成分碳酸钙属于有机物
D.桂林米粉中含有的淀粉是一种天然高分子化合物
12.下列各项所涉及的材料或物质,属于合成高分子的是( )。
A.长征五号B运载火箭中使用了耐热性、导热性好的材料——氮化铝陶瓷
B.中科院成功研发的硅-石墨烯-锗晶体管
C.我国研制的AG600水陆两用救援飞机使用的燃料——航空煤油
D.返回式卫星的烧蚀材料——酚醛树脂
13.《本草纲目》中“石碱”条目下记载:“采蒿蓼之属,晒干烧灰,以水淋汁,久则凝淀如石,浣衣发面,亦去垢发面。”下列说法不正确的是( )。
A.石碱的主要成分是K2CO3
B.“晒干烧灰,以水淋汁”说明石碱易溶于水
C.“久则凝淀如石”是结晶析出的过程
D.“去垢发面”过程中均有CO2气体生成
14.化学与生产、生活、社会密切相关。下列有关说法正确的是( )。
A.来苏水(主要有效成分为甲酚)和过氧乙酸混合使用,消毒效果更好
B.冰箱中放入活性炭,能起到除异味和杀菌作用
C.福尔马林具有防腐作用,可用作食品的保鲜剂
D.肥皂水可用作蚊虫叮咬处的清洗剂
15.科学家们已利用石墨烯制造化学生物纸基传感器实现 5 分钟内检测新型冠状病毒。下列关于防护材料、检测方法和消杀措施的说法正确的是( )。
A.石墨烯和碳纳米管互为同分异构体
B.N95口罩中间的熔喷布的主要原料为聚丙烯,属于高强度有机高分子材料
C.酒精和“84”消毒液的消毒原理不同,混合使用可增强消杀能力
D.石墨烯纳米片上的金电极具有极高灵敏度和导电性,便于快速获取信息
16.化学与日常生活密切相关,下列说法中错误的是( )。
A.高粱酿酒过程中有水解反应发生
B.小苏打可用作食品的膨松剂
C.纤维素是能被人体吸收的营养物质
D.臭氧可用于餐具的杀菌、消毒
17.化学与生产、生活密切相关。下列说法正确的是( )。
A.“嫦娥五号”飞船使用的碳纤维是一种新型有机高分子材料
B.太阳能电池板可以将光能转换为电能,主要材料是二氧化硅
C.纯棉面料穿着舒适,主要成分是纤维素
D.用纯碱、石灰石和黏土制造钢化玻璃
18.化学与生产和生活密切相关。下列有关说法正确的是( )。
A.“梨花淡白柳深青,柳絮飞时花满城”中柳絮的主要成分和羽毛的相同
B.草莓棚中使用的“吊袋式二氧化碳气肥”的主要成分可以是碳酸钙
C.酿酒过程中葡萄糖在酒化酶的作用下发生水解反应生成乙醇
D.北宋《千里江山图》所用的彩色矿物颜料的成分是无机物
19.免洗洗手液成分为乙醇、甘油、卡波姆胶、维生素 E、三乙醇胺等,下列说法错误的是 ( )。
A.免洗洗手液的消毒原理是利用乙醇使蛋白质变性
B.免洗洗手液应远离火源,避光存放
C.甘油难溶于水,因此可以起到保湿作用
D.免洗洗手液打开后,长期存放会降低消毒效果
20.盐在生产、生活中有广泛应用。下列盐的性质与用途具有对应关系的是( )。
A.NaClO有强氧化性,可用于消毒杀菌
B.NaHSO3有还原性,可用于漂白纸浆
C.NaCl易溶于水,可用于工业电解制备钠
D.NaHCO3受热易分解,可用于制抗酸药物
21.(2023安徽宣城二中模拟)传统文化是中华文明的瑰宝。下列有关传统文化的分析与判断错误的是( )。
选项 传统文化摘要 分析与判断
A 《元丰行示德逢》诗曰“旱禾秀发埋牛尻,豆死更苏肥荚毛” 涉及氮在自然界中循环
B 《易经》记载:“泽中有火”,“上火下泽”。泽,指湖泊池沼 “火”指柴油燃烧
C 《吕氏春秋·精通》记载“慈石召铁,或引之也” 慈石指Fe3O4,能吸引铁
D 《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣” “碱”指K2CO3
专题突破练一 物质的组成与分类 传统文化
一、选择题
1.D 解析 氢气作为燃料时主要体现其还原性,A项错误;玻璃纤维属于人工制造的无机非金属材料,B项错误;析出晶体过程中包含物理变化,C项错误;质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互为同位素U与U质子数均为92,二者互为同位素,D项正确。
2.A 解析 氢键不属于化学键,A项说法错误;化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表,B项说法正确;药剂师和营养师需要掌握相关化学知识,明确药物、食物成分及其对人体的作用,C项说法正确;制造玻璃的原料有石英砂、纯碱和石灰石,制造水泥需要的原料是黏土和石灰石,D项说法正确。
3.C 解析 由于Fe2+、Fe3+和铁的氧化物均有颜色,含铁量越高颜色越深,A项错误;“作灶烧竟”过程发生复杂的化学反应,有新物质氧化钙生成,属于化学变化,B项错误;“以水沃之”的过程为氧化钙与水反应生成氢氧化钙,反应中会放出大量的热,C项正确;“热蒸而解”表明块状石灰与水反应生成粉末状氢氧化钙,D项错误。
4.D 解析 “凡石灰经火焚炼为用”为石灰石高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳,涉及化学反应,A项与题意不符。“烧铁器淬于胆矾水中,即成铜色也”为铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜,涉及化学反应,B项与题意不符。“凡墨烧烟凝质而为之”,墨是由烟(炭黑)和胶两者结合而成的,“烧烟”的过程涉及化学反应,C项与题意不符。“水沙中所出,大者名狗头金”不涉及化学反应,D项符合题意。
5.D 解析 造纸中的漂白环节一定发生化学变化,A项错误;磁石中含有带磁性的Fe3O4,而不是Fe2O3,B项错误;燃放烟花、鞭炮产生大量粉尘和刺激性气味的有害气体,大量使用烟花、鞭炮等火药制品会造成环境污染,C项错误;活字印刷使用的黑墨主要成分为碳单质,常温下,碳的化学性质不活泼,较为稳定,D项正确。
6.D 解析 玉石是自然界存在的无机矿物材料,A项正确。柳叶的主要成分是纤维素,可表示为(C6H10O5)n,B项正确。钢铁是使用最广泛的金属材料,C项正确。柳树皮加工处理后的纤维产品是人造纤维,不是合成纤维,合成纤维是由有机小分子通过聚合反应生成的,D项错误。
7.D 解析 麦芽糖分子结构中有醛基,具有还原性,是一种还原糖,可以与银氨溶液发生银镜反应,也可以与新制的氢氧化铜在加热条件下反应生成砖红色沉淀;麦芽糖可以在一定条件下水解,一分子麦芽糖水解生成两分子葡萄糖,A项正确。乙醇的体积分数为75%的医用酒精能使蛋白质变性,B项正确。纤维素分子中有羟基,能够与硝酸发生反应生成硝酸纤维和水,发生的是酯化反应,C项正确。光导纤维的主要成分是二氧化硅,可以与氢氧化钠溶液发生反应SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O,D项错误。
8.D 解析 食品中的抗氧化剂具有还原性,可防止食品被氧化,A项错误。从海水中提取蒸馏水和食盐时,通过蒸馏、蒸发等物理变化就能实现,提取溴、碘、镁等物质时,必须通过化学反应才能实现,B项错误。光导纤维的主要成分是二氧化硅,不是有机高分子材料,C项错误。“地沟油”禁止食用,但是其主要成分是油脂,在碱性溶液中发生水解反应,又称皂化反应,可用于制取肥皂,D项正确。
9.A 解析 葡萄糖在人体内氧化为人体提供能量,葡萄糖分子中含有醛基,能发生银镜反应,故可用于制镜,A项正确。油脂不属于高分子化合物,油脂的皂化反应是其在碱性条件下的水解反应,B项错误。废旧电池需要经过特殊处理,否则不能投入可回收垃圾桶,C项错误。太阳能属于可再生能源,可燃冰不属于可再生能源,D项错误。
10.C 解析 爆竹中的火药含有硫黄,A项正确。柳絮含有植物纤维,其主要成分为纤维素,B项正确。蔗糖是二糖,不是多糖,C项错误。“雷雨发庄稼”,在雷雨天,氮气与氧气反应生成一氧化氮,一氧化氮与氧气生成二氧化氮,二氧化氮与水生成硝酸,在土壤中形成硝酸盐,该过程有硝酸生成,D项正确。
11.C 解析 制甜酒利用淀粉葡萄糖乙醇,该过程发生化学反应,A项正确;香气四溢体现分子做无规则运动,B项正确;碳酸钙属于无机物,C项错误;淀粉属于多糖,是一种天然高分子化合物,D项正确。
12.D 解析 氮化铝陶瓷是以氮化铝(AlN)为主晶相的陶瓷材料,不属于合成高分子材料,A项错误。硅-石墨烯-锗晶体管不属于高分子材料,B项错误。航空煤油是石油产品之一,主要由不同的烃类化合物组成,不属于高分子,C项错误。酚醛树脂是由酚与醛在酸或碱的催化下相互缩合而成的合成高分子材料,D项正确。
13.D 解析 “采蒿蓼之属,晒干烧灰”,说明“石碱”来自植物燃烧生成的灰中,可推知石碱的主要成分是K2CO3,A项正确。“晒干烧灰,以水淋汁”说明石碱易溶于水,B项正确。“久则凝淀如石”是由碳酸钾溶液析出晶体的过程,C项正确。“去垢发面”中的“去垢”为洗去油污,是由于K2CO3水解使溶液呈碱性,可促进油脂的水解,“去垢”过程中无CO2气体生成;“发面”说明K2CO3能作为发酵剂发酵,“发面”过程中有CO2气体生成,D项错误。
14.D 解析 来苏水(主要有效成分为甲酚)具有还原性,过氧乙酸具有强氧化性,两者混合使用将发生氧化还原反应,导致消毒效果变差甚至消失,A项错误。活性炭具有强吸附性,冰箱中放入活性炭,能除异味,但没有杀菌作用,B项错误。福尔马林具有防腐作用,可用于制作生物标本等,但由于其有致癌作用,故不能用作食品的保鲜剂,C项错误。蚊虫叮咬处出现红肿、瘙痒主要是由于甲酸的刺激作用,而肥皂水呈碱性,故肥皂水可用作蚊虫叮咬处的清洗剂,D项正确。
15.D 解析 石墨烯和碳纳米管为碳元素形成的不同单质,互为同素异形体,A项错误。N95口罩中间的熔喷布的主要原料为聚丙烯,属于有机高分子材料,不属于高强度有机高分子材料,B项错误。酒精和“84”消毒液的消毒原理不同,“84”消毒液中NaClO为较强的氧化剂,酒精具有还原性,两者混合使用会发生氧化还原反应,导致消杀能力减弱,C项错误。金和石墨烯都具有良好的导电性,故石墨烯纳米片上的金电极具有极高灵敏度和导电性,便于快速获取信息,D项正确。
16.C 解析 高粱酿酒过程为淀粉在淀粉酶的作用下发生水解反应生成葡萄糖,葡萄糖在酒化酶的作用下发酵生成乙醇和二氧化碳,高粱酿酒过程中有水解反应发生,A项正确。小苏打的主要成分是碳酸氢钠,碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳,反应生成的二氧化碳能使食品疏松多孔,常用作食品的膨松剂,B项正确。人体中不含有能使纤维素发生水解反应的酶,故纤维素不能被人体吸收,C项错误。臭氧具有强氧化性,能使蛋白质变性,达到杀菌消毒的作用,常用于餐具的杀菌、消毒,D项正确。
17.C 解析 碳纤维的主要成分为碳单质,属于无机非金属材料,A项不正确。太阳能电池板的主要材料是硅单质,它可以将光能转换为电能,B项不正确。纯棉面料的主要成分是纤维素,它吸收汗液的效果比较好,穿着舒适,C项正确。钢化玻璃是普通玻璃放入钢化炉中加热,当接近软化温度时,迅速从炉内取出,然后用冷风急吹而形成,其原料为纯碱、石灰石和石英,D项不正确。
18.D 解析 柳絮的主要成分是纤维素,而羽毛的主要成分是蛋白质,因此两者的主要成分不相同,A项错误。碳酸钙分解产生CO2气体需高温条件,草莓大棚中不能高温,因此不能使用碳酸钙分解来产生二氧化碳,B项错误。葡萄糖是单糖,不能水解,葡萄糖在酒化酶作用下分解产生乙醇,C项错误。
19.C 解析 酒精能使蛋白质变性,从而能杀菌消毒,A项正确;酒精和甘油等均易燃,故免洗洗手液应远离火源,B项正确;甘油是丙三醇的俗称,极易溶于水,但能保湿,C项错误;酒精易挥发,故免洗洗手液打开后,长期存放会降低消毒效果,D项正确。
20.A 解析 NaClO有氧化性,可用于消毒杀菌,A项正确;漂白纸浆是利用SO2的漂白性,B项错误;工业电解熔融的氯化钠来制备金属钠,与氯化钠是否易溶于水无关,C项错误;NaHCO3可用于制抗酸药物,是利用了其能与酸反应生成CO2,与NaHCO3受热易分解无关,D项错误。
21.B 解析 “肥荚毛”暗示动植物遗体转化的氮肥有利于作物生长,涉及氮在自然界中循环,A项正确;“火”指CH4燃烧,B项错误;慈石就是磁石,主要成分是Fe3O4,磁石能吸引铁,C项正确;从草木灰提取“碱”指K2CO3,D项正确。专题突破练二 常用化学计量与应用
一、选择题
1.(2022广西玉林统考一模)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )。
A.3.0 g甲醛气体中含有的质子数目为1.4NA
B.标准状况下,11.2 L H2和11.2 L F2混合后所含有的分子数目为NA
C.0.1 mol Cl2参与反应时,转移的电子数目一定为0.2NA
D.1 mol·L-1的(NH4)2SO4溶液中含有的S数目为NA
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )。
A.将1 mol Cl2通入足量水中,HClO、Cl-、ClO-的粒子数之和小于2NA
B.100 mL 12 mol·L-1的浓硝酸与过量Cu反应,转移的电子数大于0.6NA
C.常温下,1 L 0.5 mol·L-1 CH3COONH4溶液的pH=7,溶液中的N数小于0.5NA
D.在铁上镀锌,当电路中通过的电子数为2NA时,电解质溶液质量减小65 g
3.(2023广东汕头高三期末)芬顿法常用于废水的处理,反应原理为NH4OCN+3H2O2N2↑+CO2↑+5H2O,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关说法正确的是 ( )。
A.H2O2只存在极性共价键
B.18 g H2O中含有中子数目为10NA
C.标准状况下,22.4 L CO2中含有σ键数目为2NA
D.1 mol NH4OCN参与反应时转移电子数为3NA
4.设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )。
A.100 g含甲酸 46%的水溶液中含氧原子数为2NA
B.标准状况下2.24 L Cl2完全溶于水时,转移电子数为0.1NA
C.46 g C2H6O分子中含极性键数目一定是7NA
D.78 g Na2S和Na2O2含有阴离子的数目为NA
5.已知NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )。
A.32 g Cu与S完全反应,转移电子数为0.5NA
B.常温常压下,22.4 L C2H6含有电子数为18NA
C.0.5 mol NaHSO4晶体中含数为0.5NA
D.密闭容器中1 mol H2与1 mol I2反应,生成HI的分子数为2NA
6.(2023广东汕尾高三期末)中国的酒文化源远流长,酿酒的转化过程如下:淀粉葡萄糖乙醇。设NA为阿伏加德罗常数的值,则下列说法正确的是( )。
A.淀粉和纤维素互为同分异构体
B.1 mol葡萄糖中含碳原子数为6NA
C.医用消毒酒精中乙醇的体积分数为95%
D.标准状况下,11.2 L CO2中π键的数目为2NA
7.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )。
A.标准状况下,1.12 L 18O2中含有中子数为NA
B.31 g P4(分子结构:)中的共价键数目为1.5NA
C.100 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中含有氧原子数为0.01NA
D.18.9 g三肽C6H11N3O4(相对分子质量:189)中的肽键数目为0.2NA
8.已知NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )。
A.常温常压下,22.4 L CH4含有电子数为10NA
B.6 g CH3COOH分子中含有共价键数为0.8NA
C.1 L 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中含C数为0.1NA
D.密闭容器中2 mol SO2与1 mol O2反应,生成SO3的分子数为2NA
9.(2023广东茂名一模)我国科学家发现了用LiH介导苯胺氢解生成苯和氨气的化学链循环方法,其过程如图所示。设阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法正确的是( )。
A.1 mol苯胺中N—H数目为3NA
B.反应1 mol LiH电子转移数目为NA
C.1 mol —NH2中约含电子数目为10NA
D.生成22.4 L苯需消耗H2分子数目为NA
10.(2023广东揭阳高三期末)以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料生产硫酸的简要过程如图a所示,FeS2的立方晶胞如图b所示。NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是( )。
A.SO3的空间结构为平面三角形
B.1 mol的SO2中含有的电子数为32NA
C.FeS2的立方晶胞中,Fe2+紧邻的阴离子个数为8
D.1 mol FeS2完全反应生成SO2和Fe2O3,有11 mol电子发生转移
二、非选择题
11.已知CaCrO4微溶于水,某传统测定CaCrO4溶度积的实验如下:
①配制250 mL待标定的K2CrO4溶液。
②标定测得K2CrO4溶液的浓度为0.602 5 mol·L-1。
③按下表数据将0.200 0 mol·L-1 CaCl2溶液、K2CrO4溶液及蒸馏水混匀,静置(溶液体积变化忽略不计)。
④取上层清液置于锥形瓶中,加入H2SO4和H3PO4溶液酸化,溶液由黄色转变为橙色,加入指示剂,用0.200 0 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定,数据记入下表。
物质的体积/mL 组别
1 2 3 4 5 6
CaCl2溶液 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00
K2CrO4溶液 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00
蒸馏水 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00
取上层清液 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00
消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液 13.33 15.00 16.78 18.42 20.15 21.89
⑤滴定测出上层清液中的c(Cr),进而计算出上层清液中的c(Ca2+),即得Ksp(CaCrO4)。
回答下列问题。
(1)步骤①中不需要使用下列仪器中的 (填字母)。
(2)基态Cr原子的电子排布式为 。
(3)步骤④中所得橙色溶液中铬元素的主要存在形式为 (填化学式);滴定时还原产物为Cr3+,写出反应的离子方程式: 。
(4)根据第2组滴定数据,计算得上层清液中c(Cr)= mol·L-1。
(5)滴定时,有一组数据出现了明显异常,所测c(Cr)偏大,原因可能有 (填字母)。
A.滴定终点读数时仰视刻度线
B.达终点时滴定管尖嘴有标准液悬挂
C.盛装待测液的锥形瓶未润洗
D.摇动锥形瓶时有液体溅出
(6)利用上表数据经计算绘制出如下图点,请根据图点绘出溶度积曲线。
(7)请结合曲线推测Ksp(CaCrO4)= 。
12.某化学兴趣小组利用柠檬酸等试剂制备LiMn2O4,请回答下列问题。
(1)在三颈烧瓶中依次加入醋酸锂溶液、醋酸锰溶液、柠檬酸(C6H8O7)溶液配成混料,滴加6 mol·L-1氨水调节pH,温度控制在80 ℃左右、搅拌反应一段时间,制得柠檬酸根的配合物。装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。Ksp[Mn(OH)2]=4×10-14。
①温度控制在80 ℃左右的方法是 。
②实验室用14.8 mol·L-1浓氨水配制100 mL 6 mol·L-1的氨水。需要的仪器除了胶头滴管、烧杯、玻璃棒以外,还需要 和 。
③调节pH的目的是 ;若混合溶液中c(Mn2+)=0.4 mol·L-1,则常温下pH应小于 。
④搅拌的目的是 。
(2)将制得的配合物在烘箱中真空干燥得到固态柠檬酸根配合物前驱体,研磨后焙烧,得LiMn2O4。焙烧在 (填“空气”或“隔绝空气”)中进行,焙烧产生的气体是 。
(3)测定产品中锰的含量:准确称取0.100 0 g的产品试样。加足量浓盐酸加热溶解,驱赶溶液中残留的Cl2,配成250 mL溶液。取25.00 mL溶液加入锥形瓶中,用0.020 00 mol·L-1 EDTA溶液(Mn2+与EDTA按1∶1络合)滴定,消耗EDTA溶液的体积为a mL。样品中锰的质量分数为 。
专题突破练二 常用化学计量与应用
一、选择题
1.B 解析 3.0g甲醛气体物质的量为n==0.1mol,含有质子物质的量为0.1mol×16=1.6mol,含有的质子数目为1.6NA,A项错误;标准状况下,11.2LH2和11.2LF2物质的量为n==0.5mol,H2和F2混合反应方程式为H2+F22HF,生成1molHF,反应后所含有的分子数目为NA,B项正确;如氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和次氯酸钠,氯元素发生歧化反应,氯元素化合价从0价升到+1价,0.1mol氯气参加反应转移电子数为0.1NA,C项错误;未知(NH4)2SO4溶液体积,无法计算物质的量,不能确定S数目,D项错误。
2.D 解析 将1molCl2通入足量水中,部分氯气与水反应,所以HClO、Cl-、ClO-的粒子数之和小于2NA,A项正确。100mL12mol·L-1的浓硝酸与过量Cu反应,若还原产物全是NO2,转移的电子数为0.6NA;若还原产物全是NO,转移的电子数为0.9NA,B项正确。常温下,1L0.5mol·L-1CH3COONH4溶液的pH=7,铵根离子、醋酸根离子都水解,所以溶液中的N数小于0.5NA,C项正确。在铁上镀锌,阳极上锌失电子生成锌离子、阴极上锌离子得电子生成锌,电路中通过的电子数为2NA时,电解质溶液质量不变,D项错误。
3.C 解析 H2O2中含有O—H和O—O,所以既有极性键又有非极性键,A项错误;H原子中没有中子,因此18gH2O中含有中子数目为8NA,B项错误;一个CO2分子中含有两个CO,则有两个σ键,标准状况下22.4LCO2的物质的量为1mol,含σ键的数目为2NA,C项正确;根据化合价升降规律,1molNH4OCN参与反应时转移电子数为6NA,D项错误。
4.D 解析 100g含甲酸 46%的水溶液中含有46g甲酸,即含有2mol氧原子,54g水含有3mol氧原子,合计含氧原子数为5NA,A项说法错误。标准状况下2.24LCl2(物质的量为0.1mol)完全溶于水时,部分氯气分子与水发生化学反应,转移电子数小于0.1NA,B项说法错误。若46gC2H6O为CH3OCH3,则含极性键数目是8NA,C项说法错误。78gNa2S和Na2O2的物质的量为1mol,且Na2S和Na2O2中阴离子分别为S2-、,则78gNa2S和Na2O2中含有阴离子的数目为NA,D项说法正确。
5.A 解析 32gCu(0.5mol)与S完全反应生成Cu2S,转移电子数0.5NA,A项正确。常温常压下,22.4LC2H6的物质的量不是1mol,含有的电子数不为18NA,B项错误。NaHSO4晶体中阴离子以HS存在,不存在S,C项错误。氢气与碘蒸气的化合反应是可逆反应,生成HI的分子数小于2NA,D项错误。
6.B 解析 纤维素和淀粉都是多糖,分子式都可用(C6H10O5)n表示,但两者的n不同,它们不是同分异构体,A项错误;葡萄糖的分子式为C6H12O6,1mol葡萄糖中含碳原子数为6NA,B项正确;医用消毒酒精中乙醇的浓度为75%,C项错误;标准状况下,11.2LCO2的物质的量为0.5mol,每个CO2分子中π键的数目为2,0.5molCO2中π键的数目为NA,D项错误。
7.C 解析 18O的中子数是10,标准状况下1.12L18O2的物质的量是0.05mol,分子中所含中子数为0.05×2×10mol×NAmol-1=NA,A项正确。1个P4分子中有6个共价键,31gP4的物质的量是0.25mol,所含共价键数目为0.25mol×6NAmol-1=1.5NA,B项正确。100mL0.1mol·L-1NaOH溶液中NaOH的物质的量为0.01mol,但是溶剂水中也含有氧原子,C项错误。三肽是三分子氨基酸通过分子间缩水生成的,其中一个三肽分子中含有两个肽键,18.9g三肽的物质的量为0.1mol,故所含肽键数目为0.2NA,D项正确。
8.B 解析 常温常压下,气体摩尔体积不为22.4L·mol-1,故22.4LCH4不为1mol,A项错误。1个醋酸分子含有8个共价键,6gCH3COOH的物质的量是=0.1mol,其分子中含有共价键数为0.8NA,B项正确。1L0.1mol·L-1Na2CO3溶液中,C水解,则所含C数小于0.1NA,C项错误。密闭容器中2molSO2与1molO2发生的反应是可逆反应,生成SO3的分子数小于2NA,D项错误。
9.B 解析 1mol苯胺中含有1mol—NH2,含有的N—H数目为2NA,A项错误;LiH中H元素显-1价,反应时生成H2,故反应1molLiH电子转移数目为NA,B项正确;—NH2含有9个电子,1mol—NH2中约含电子数目为9NA,C项错误;未指明所处的状态,无法计算物质的量,D项错误。
10.C 解析 SO3中心S原子形成3个σ键,孤电子对数为0,所以S原子属于sp2杂化,空间结构为平面三角形,A项正确;1mol的SO2中含有(16+2×8)mol=32mol电子,电子数为32NA,B项正确;根据晶胞图,可以看出Fe2+紧邻的阴离子个数为6,C项错误;FeS2中Fe为+2价,S为-1价,反应生成SO2和Fe2O3后,Fe为+3价,S为+4价,有1molFe和2molS发生电子转移,所以1molFeS2完全反应生成SO2和Fe2O3,有11mol电子发生转移,D项正确。
二、非选择题
11.答案 (1)AC
(2)1s22s22p63s23p63d54s1
(3)Cr2 Cr2+6Fe2++14H+6Fe3++2Cr3++7H2O
(4)0.100 0
(5)AB
(6)
(7)7.2×10-4(答案合理即可)
解析 (1)配制250mL待标定的K2CrO4溶液:称量一定质量的K2CrO4放入500mL的烧杯中,用量筒量取250mL的水,加入烧杯中用玻璃棒搅拌,得体积约为250mL的溶液。步骤①中不需要使用100mL的容量瓶、分液漏斗。
(2)Cr为24号元素,基态Cr原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
(3)步骤④中加入H2SO4和H3PO4溶液酸化,2Cr+2H+Cr2+H2O,所得橙色溶液中铬元素的主要存在形式为Cr2;滴定时还原产物为Cr3+,反应的离子方程式为Cr2+6Fe2++14H+6Fe3++2Cr3++7H2O。
(4)根据第2组滴定数据,由Cr2+6Fe2++14H+6Fe3++2Cr3++7H2O,2Cr+2H+Cr2+H2O,得c(Cr)=,计算得上层清液中c(Cr)=0.1000mol·L-1。
(5)滴定时,有一组数据出现了明显异常,所测c(Cr)偏大,根据浓度计算式c(Cr)=。滴定终点读数时仰视刻度线,V[(NH4)2Fe(SO4)2]偏大,c(Cr)偏大,A项正确;达终点时滴定管尖嘴有标准液悬挂,V[(NH4)2Fe(SO4)2]偏大,c(Cr)偏大,B项正确;盛装待测液的锥形瓶未润洗,对结果没有影响,C项错误;摇动锥形瓶时有液体溅出,V[(NH4)2Fe(SO4)2]偏小,c(Cr)偏小,D项错误。
(6)利用题表中数据经计算绘制出的图点绘制溶度积曲线,应注意忽略误差较大的点。
(7)结合上图曲线可知,当c(Cr)=0.1000mol·L-1,c(Ca2+)=7.2×10-3mol·L-1,推测Ksp(CaCrO4)=0.1000×7.2×10-3=7.2×10-4。
12.答案 (1)①水浴加热 ②50 mL量筒或50 mL碱式滴定管 100 mL容量瓶 ③促进柠檬酸电离或增大柠檬酸根的浓度 7.5 ④增大反应速率
(2)空气 CO2(CO)、水蒸气
(3)11a%
解析 (1)①温度控制在80℃左右的方法通常为水浴加热,其优点是既容易控制温度,又能使反应物受热均匀。
②14.8mol·L-1×V(浓氨水)=100mL×6mol·L-1,解得V(浓氨水)=40.5mL,所以还需要50mL量筒或50mL碱式滴定管。
③制得“柠檬酸根”的配合物表明加入氨水的目的是促进柠檬酸的电离(或增大柠檬酸根的浓度);c(Mn2+)=0.4mol·L-1,c(Mn2+)·c2(OH-)<4×10-14,c(OH-)<10-6.5mol·L-1,即pOH>6.5,pH<7.5,pH>7.5时Mn2+会与OH-生成Mn(OH)2,不利于柠檬酸根配合物的制备。
④搅拌是为了使反应物充分接触,从而增大反应速率。
(2)制备配合物的反应物中没有较强的氧化剂或还原剂,配合过程不会发生氧化还原反应,柠檬酸根配合物中锰元素的化合价为+2价,LiMn2O4中锰元素的平均化合价为+3.5价,即焙烧后锰元素化合价升高。所以焙烧应在空气中进行,空气中的氧气将柠檬酸根配合物中的锰元素氧化;柠檬酸根配合物中含有锂离子、柠檬酸根以及锰离子,焙烧生成LiMn2O4,则柠檬酸根中的碳、氢两种元素转化为CO2(CO)、水蒸气。
(3)样品的质量分数为×100%=×100%=11a%。专题突破练三 离子反应
一、选择题
1.(2023广西柳州模拟)对于下列实验,能正确描述其反应的离子方程式是( )。
A.氢氧化钡溶液与硫酸铜溶液反应:Ba2++SBaSO4↓
B.SO2通入酸性高锰酸钾溶液中:5SO2+2H2O+2Mn5S+4H++2Mn2+
C.用醋酸处理水垢中的碳酸钙:CaCO3+2H+CO2↑+H2O+Ca2+
D.氯化铝溶液中滴加少量氢氧化钠溶液:Al3++4OH-Al+2H2O
2.下列离子方程式书写正确的是( )。
A.将少量氯气通入NaHSO3溶液中:HS+H2O+Cl22Cl-+3H++S
B.电解MgCl2溶液:2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+2OH-
C.NaClO溶液中加入少量FeSO4溶液:2Fe2++ClO-+2H+Cl-+2Fe3++H2O
D.等体积、等浓度的NaHCO3溶液和Ca(OH)2溶液混合:Ca2++HC+OH-CaCO3↓+H2O
3.下列离子方程式正确的是( )。
A.少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中:SO2+H2O+Ca2++2ClO-2HClO+CaSO3↓
B.实验室制 NH3:N+OH-NH3↑+H2O
C.将氢碘酸加到 Fe(OH)3胶体中:Fe (OH)3+3H+Fe3++3H2O
D.氨水中通入过量 SO2:NH3·H2O+SO2HS+N
4.(2023广西南宁高三统考)下列离子方程式书写正确的是( )。
A.等体积等浓度NH4HCO3溶液与NaOH溶液混合:H++OH-H2O
B.向沸水中滴加饱和FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体:Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+
C.用盛有NaCl溶液的铝制容器处理变黑的银器:2Al+3Ag2S6Ag+2Al3++3S2-
D.用Ca(ClO)2溶液吸收少量SO2:SO2+2ClO-+H2O2HClO+S
5.(2023广东汕头统考)离子鉴别能让我们感受微观世界的神奇。下列在透明溶液中能大量共存的离子组是( )。
A.Cu2+、S、Na+、N
B.Mn、Cl-、H+、I-
C.Al3+、S2-、N、C
D.Fe3+、SCN-、K+、ClO-
6.下列各组粒子中加入试剂后反应的离子方程式书写正确的是( )。
选项 粒子 加入的试剂 发生反应的离子方程式
A Fe3+、Mg2+、S 少量稀氨水 Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
B K+、OH-、C 通入少量CO2 2OH-+CO2C+H2O
C Na+、Al3+、Cl- 过量澄清石灰水 Al3++3OH-Al(OH)3↓
D H+、Fe2+、 S Ba(NO3)2溶液 S+Ba2+BaSO4↓
7.下列各组澄清溶液中离子能大量共存,且滴入(或通入)X试剂后发生反应的离子方程式书写正确的是( )。
选项 离子组 X试剂 离子方程式
A N、Fe3+、S、Br- 过量H2S 2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+
B Fe2+、K+、N、Cl- 少量HI 4H++3Fe2++N3Fe3++NO↑+2H2O
C N、Fe3+、Al、Na+ 过量铜粉 2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
D Al、Na+、K+、HC 少量HCl H++Al+H2OAl(OH)3↓
8.(2023广东汕尾高三统考期末)氯化亚铜(CuCl)难溶于水,不溶于乙醇,潮湿时易水解氧化,广泛应用于化工、印染、电镀等行业。由含[Cu(NH3)4]Cl2的印刷线路板蚀刻废液制取CuCl的流程如下图:
下列有关说法正确的是( )。
A.“沉铜”时发生了氧化还原反应
B.“滤液”中大量存在的离子有Na+、N、Cl-和OH-
C.“浸取”时发生反应的离子方程式为S+2Cu2++H2OS+2Cu++2H+
D.“洗涤”时宜用乙醇作为洗涤剂
9.(2022广东模拟预测)草酸亚铁晶体是生产感光材料的原料,制备流程如下:
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2OFeC2O4·2H2O
[Ksp(FeC2O4·2H2O)=3×10-7]
下列说法错误的是( )。
A.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否变质
B.步骤①酸化的目的是抑制Fe2+的水解
C.步骤②反应为Fe2++H2C2O4+2H2OFeC2O4·2H2O↓+2H+
D.步骤③为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
10.下列离子方程式书写正确的是( )。
A.Na与水反应:Na+2H2ONa++2OH-+H2↑
B.过量NaOH溶液与NH4HCO3溶液反应:HC+OH-H2O+C
C.FeO溶于稀硝酸:FeO+2H+Fe2++H2O
D.向CuSO4溶液中滴加过量氨水:Cu2++4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++4H2O
11.下列离子方程式书写正确的是( )。
A.Cl2遇冷的NaOH溶液:3Cl2+6OH-5Cl-+Cl+3H2O
B.向NH4Al(SO4)2溶液中滴入过量NaOH溶液:Al3++3OH-Al(OH)3↓
C.向Na2CO3溶液中通入过量SO2:C+2SO2+H2OCO2+2HS
D.将H2C2O4溶液滴入酸性KMnO4溶液:5C2+2Mn+16H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
12.25 ℃时,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是( )。
A.无色溶液:Na+、S、Cu2+
B.pH=1的溶液:Ba2+、N、K+
C.能使酚酞变红的溶液:Fe3+、Ca2+、I-
D.水电离的c(H+)=1×10-11mol·L-1的溶液:K+、Al、C
13.硫酸与Cl2反应的生成物的结构如图所示。下列有关说法不正确的是( )。
A.硫酰二氯与水反应的离子方程式:SO2Cl2+2H2O4H++2Cl-+S
B.氯磺酸钠(NaSO3Cl)水溶液呈中性:NaSO3ClNa++SO3Cl-
C.氯磺酸与BaCl2溶液反应的化学方程式:HSO3Cl+BaCl2+H2OBaSO4↓+3HCl
D.硫酰二氯可脱去金属氯化物中的水:MgCl2·6H2O+3SO2Cl2MgCl2+3H2SO4+6HCl
二、非选择题
14.硼氢化钠(NaBH4)是有机合成中常用的还原剂。一种制备硼氢化钠的工艺如下(部分条件和产物省略):
已知:MgH2、NaBH4遇水蒸气剧烈反应并放出H2。请回答下列问题。
(1)Mg2B2O5·H2O中B元素化合价为 ;难溶的Mg2B2O5·H2O与浓氢氧化钠溶液反应的离子方程式为 。
(2)SOCl2溶于水能产生两种气体,其中一种气体能使品红溶液褪色,则灼烧MgCl2·7H2O时加入SOCl2的目的是 。
(3)“有效氢”含量是衡量含氢还原剂还原能力的指标,定义为1 g含氢还原剂的还原能力与多少克H2相当。NaBH4的“有效氢”含量为 (结果保留2位小数)。
(4)MgH2和NaBO2必须在干燥条件下合成NaBH4,其原因是 ,两者反应生成NaBH4的化学方程式为 。
15.工业生产中利用方铅矿(主要成分为PbS,含有FeS2等杂质)制备PbSO4的工艺流程如下:
已知:①PbCl2难溶于冷水,易溶于热水。
②PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbC(aq) ΔH>0。
③Ksp(PbSO4)=1.08×10-8,Ksp(PbCl2)=1.6×10-5。
(1)“浸取”时需要加热,充分反应后生成Na2PbCl4、S、FeCl3等物质,其中生成FeCl3的化学方程式为 。
(2)“滤渣2”的主要成分是 。
(3)“沉降”操作时加入冰水的原因是 。
(4)上述流程中滤液可循环利用,试剂X是 (填化学式)。PbCl2经“沉淀转化”后得到PbSO4,若用1 L X溶液转化10 mol 的 PbCl2,则X溶液的最初物质的量浓度不得低于 。
(5)硫酸铅广泛应用于制造铅酸蓄电池。铅酸蓄电池充电时,正极与电源的 极相连,其电极反应式为 。充电过程中转移2 mol e-时,两电极材料共 (填“增加”或“减少”)的质量为 g。
16.某中学化学兴趣小组为了调查当地某湖泊的水质情况,在注入湖泊的3个主要水源的入口处采集水样,并进行了分析,给出了如下实验信息:其中一处水源含有A、B两种物质,一处含有C、D两种物质,一处含有E物质,A、B、C、D、E为五种常见化合物,均由下表中的离子形成:
阳离子 K+、Na+、Cu2+、Al3+
阴离子 S、HC、N、OH-
为了鉴别上述化合物。分别完成以下实验,其结果是:
①将它们溶于水后,D为蓝色溶液,其他均为无色溶液;
②将E溶液滴入C溶液中出现白色沉淀,继续滴加,沉淀溶解;
③进行焰色试验,只有B、C为紫色(透过蓝色钴玻璃);
④在各溶液中加入硝酸钡溶液,再加入过量稀硝酸,A中放出无色气体,C、D中都能产生白色沉淀;
⑤将B、D两溶液混合,未见沉淀或气体生成。
根据上述实验填空:
(1)写出C的化学式: 。
(2)将含1 mol A的溶液与含1 mol E的溶液反应后蒸干,仅得到一种化合物,请写出A与E反应的离子方程式: 。
(3)在A溶液中加入少量澄清石灰水,其离子方程式为 。
(4)C常用作净水剂,用离子方程式和适当文字说明其净水原理: 。
(5)若向含溶质0.5 mol的C溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,生成沉淀质量最大为 g。
(6)若向一定量溶质C中加入适量氢氧化钠至恰好完全沉淀。过滤,并对沉淀进行洗涤,请写出检验沉淀是否洗涤干净的具体操作过程: 。
专题突破练三 离子反应
一、选择题
1.B 解析 缺少OH-与Cu2+的反应,正确的离子方程式为Cu2++S+Ba2++2OH-Cu(OH)2↓+BaSO4↓,A项错误;SO2以还原性为主,被酸性高锰酸钾溶液氧化成S,B项正确;醋酸为弱电解质,书写离子方程式时,不能拆写成离子,C项错误;向氯化铝溶液中加入少量NaOH溶液,其离子方程式为Al3++3OH-Al(OH)3↓,D项错误。
2.D 解析 将少量氯气通入NaHSO3溶液中,反应的离子方程式为4HS+Cl22Cl-+2H2O+3SO2↑+S,A项错误。电解MgCl2溶液的离子方程式为Mg2++2Cl-+2H2OCl2↑+H2↑+Mg(OH)2↓,B项错误。NaClO溶液显碱性,NaClO溶液中加入少量FeSO4溶液,反应的离子方程式为5H2O+2Fe2++5ClO-Cl-+2Fe(OH)3↓+4HClO,C项错误。等体积、等浓度的NaHCO3溶液和Ca(OH)2溶液混合的离子方程式为Ca2++HC+OH-CaCO3↓+H2O,D项正确。
3.D 解析 少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中,反应的离子方程式为SO2+H2O+Ca2++3ClO-2HClO+Cl-+CaSO4↓,A项错误。实验室用氯化铵与消石灰共热制备NH3,反应物均为固体,不能写成离子形式,B项错误。将氢碘酸加到Fe(OH)3胶体中,发生氧化还原反应,离子方程式为2Fe(OH)3+6H++2I-2Fe2++6H2O+I2,C项错误。氨水中通入过量SO2生成亚硫酸氢铵,反应的离子方程式为NH3·H2O+SO2HS+N,D项正确。
4.B 解析 等体积等浓度NH4HCO3溶液与NaOH溶液混合,OH-不足,先与HC反应:HC+OH-H2O+C,A项错误;用盛有NaCl溶液的铝制容器处理变黑的银器,铝、硫化银与氯化钠溶液形成了原电池,发生反应:2Al+3Ag2S+6H2O6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑,C项错误;用Ca(ClO)2溶液吸收少量SO2:SO2+Ca2++3ClO-+H2O2HClO+CaSO4↓+Cl-,D项错误。
5.A 解析 该组离子彼此不发生反应可以大量共存,A项正确;酸性条件下Mn与I-、Cl-均能发生氧化还原反应,不能大量共存,B项错误;Al3+与S2-和C均能发生互相促进的水解反应,不能大量共存,C项错误;Fe3+与SCN-能反应,不能大量共存,D项错误。
6.B 解析 NH3·H2O为弱电解质,不能拆,正确的离子方程式为Fe3++3NH3·H2OFe(OH)3↓+3N,A项错误。通入少量CO2,CO2与OH-反应生成C,离子方程式为2OH-+CO2C+H2O,B项正确。加入过量澄清石灰水,反应的离子方程式为Al3++4OH-Al+2H2O,C项错误。溶液中含有H+,加入Ba(NO3)2溶液,会将Fe2+氧化为Fe3+,并有BaSO4沉淀生成,反应的离子方程式为3Fe2++4H++N3Fe3++NO↑+2H2O,S+Ba2+BaSO4↓,D项错误。
7.A 解析 A项,四种离子相互不反应,能够大量共存,通入过量H2S后反应的离子方程式为2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+,A项正确。I-的还原性强于Fe2+,加入少量HI后,反应的离子方程式为8H++6I-+2N3I2+2NO↑+4H2O,B项错误。Fe3+与Al发生相互促进的水解反应生成氢氧化铝和氢氧化铁,两者不能大量共存,C项错误。HC与Al反应生成C和氢氧化铝,两者不能大量共存,D项错误。
8.D 解析 [Cu(NH3)4]Cl2和氧化铜中铜的化合价没有发生变化,所以“沉铜”时没有发生氧化还原反应,A项错误;N和OH-不能大量共存,B项错误;“浸取”时发生反应的离子方程式为S+2Cu2++H2O+2Cl-S+2CuCl↓+2H+,C项错误;氯化亚铜(CuCl)难溶于水,不溶于乙醇,且潮湿时易水解氧化,“洗涤”时宜用乙醇作为洗涤剂,D项正确。
9.D 解析 (NH4)2Fe(SO4)2中铁元素的化合价为+2价,其变质后是转化为+3价的Fe3+,故可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否变质,A项正确;Fe2+水解方程式为Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+,故步骤①酸化的目的是抑制Fe2+的水解,B项正确;由题干流程图可知,步骤②反应为Fe2++H2C2O4+2H2OFeC2O4·2H2O↓+2H+,C项正确;由题干信息可知,FeC2O4·2H2O是一种难溶物,故步骤③为过滤、洗涤、干燥,D项错误。
10.D 解析 Na与水反应生成NaOH和H2,反应的离子方程式为2Na+2H2O2Na++2OH-+H2↑,A项错误。过量NaOH溶液与NH4HCO3溶液反应,N也参与反应,正确的离子方程式为N+HC+2OH-H2O+C+NH3·H2O,B项错误。稀硝酸具有强氧化性,应生成Fe3+,C项错误。向CuSO4溶液中滴加过量氨水,反应生成铜氨配离子和水,反应的离子方程式为Cu2++4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++4H2O,D项正确。
11.C 解析 氯气与冷的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,不是氯酸钠,A项错误。硫酸铝铵溶液中加入过量的氢氧化钠溶液,Al3+和N都与OH-反应,B项错误。向碳酸钠溶液中通入过量的二氧化硫,反应生成亚硫酸氢钠和二氧化碳,C项正确。草酸不能拆成离子形式,D项错误。
12.B 解析 Cu2+为有色离子,不满足溶液无色的条件,A项不符合题意。pH=1的溶液中存在大量H+,Ba2+、N、K+之间不反应,且都不与H+反应,能够大量共存,B项符合题意。能使酚酞变红的溶液呈碱性,Fe3+与OH-、I-反应而不能大量共存,C项不符合题意。水电离的c(H+)=1×10-11mol·L-1的溶液中存在大量H+或OH-,H+与Al、C反应而不能大量共存,D项不符合题意。
13.B 解析 硫酰二氯与水反应,生成H2SO4和HCl,反应的离子方程式为SO2Cl2+2H2O4H++2Cl-+S,A项正确。氯磺酸钠(NaSO3Cl)与水反应,生成NaCl和H2SO4,水溶液呈酸性,反应的化学方程式为NaSO3Cl+H2ONaCl+H2SO4,B项不正确。氯磺酸与水反应生成硫酸和盐酸,硫酸与BaCl2溶液反应生成硫酸钡和盐酸,反应的化学方程式为HSO3Cl+BaCl2+H2OBaSO4↓+3HCl,C项正确。硫酰二氯具有很强的吸水性,吸水生成硫酸和盐酸,可用于脱去金属氯化物中的水:MgCl2·6H2O+3SO2Cl2MgCl2+3H2SO4+6HCl,D项正确。
二、非选择题
14.答案 (1)+3价 Mg2B2O5·H2O+2OH-2Mg(OH)2+2B
(2)反应生成的HCl能够抑制MgCl2水解
(3)0.21
(4)MgH2、NaBH4与水蒸气反应 2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO
解析 Mg2B2O5·H2O与NaOH反应,得到滤渣和滤液。滤液的溶质为NaBO2,经过蒸发浓缩等一系列操作得到NaBO2晶体。滤渣为Mg(OH)2,与浓盐酸作用得到MgCl2·7H2O,经一系列操作得MgH2,与NaBO2反应得到NaBH4。
(1)根据化合物中各元素的化合价代数和为0,Mg的化合价为+2价,O的化合价为-2价,可得B的化合价为+3价。难溶的Mg2B2O5·H2O与浓氢氧化钠溶液反应,Mg以Mg(OH)2形式存在,B以B形式存在,所以离子方程式为Mg2B2O5·H2O+2OH-2Mg(OH)2+2B。
(2)MgCl2·7H2O脱去结晶水的时候要防止Mg2+水解生成Mg(OH)2,SOCl2+H2OSO2↑+2HCl↑,反应消耗了水,生成的氯化氢又能抑制氯化镁水解。
(3)含氢还原剂的氧化产物为+1价含氢物质,1molNaBH4的质量为38g,1molNaBH4发生反应时失去8mol电子,相当于4molH2,即8gH2,故NaBH4的“有效氢”含量为=0.21。
(4)NaBH4遇水蒸气剧烈反应并放出H2,所以保持干燥环境的目的是防止硼氢化钠、氢化镁与水蒸气反应。反应物为MgH2和NaBO2,生成物为NaBH4,根据元素守恒即可得2MgH2+NaBO2NaBH4+2MgO。
15.答案 (1)3MnO2+2FeS2+12HCl2FeCl3+4S+3MnCl2+6H2O
(2)Fe(OH)3
(3)温度降低,PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbC(aq)的平衡逆向移动,使PbC转化为PbCl2
(4)H2SO4 10.27 mol·L-1
(5)正 2H2O+PbSO4-2e-PbO2+4H++S 减少 160
解析 (1)根据反应物和产物,结合元素守恒和电子守恒,可得3MnO2+2FeS2+12HCl2FeCl3+4S+3MnCl2+6H2O。
(2)调节pH的主要目的是使Fe3+转化为Fe(OH)3,从而除去Fe3+,“滤渣2”的主要成分是Fe(OH)3。
(3)温度降低,PbCl2(s)+2Cl-(aq)PbC(aq)
ΔH>0的平衡向左移动,使PbC转化为PbCl2,便于析出PbCl2晶体。
(4)PbCl2难溶于冷水,将滤液用冰水沉降过滤得到PbCl2晶体,之后加入稀硫酸发生沉淀转化,生成硫酸铅晶体,过滤得到的晶体烘干得到硫酸铅粉末,滤液中主要成分为盐酸,可以在开始的浸取过程中循环利用,则X为H2SO4。
PbCl2(s)+S(aq)PbSO4(s)+2Cl-(aq),其K=,当10mol的PbCl2完全转化成PbSO4时,c(Cl-)==20mol·L-1,则c(S)==0.27mol·L-1,H2SO4溶液的最初物质的量浓度不得低于10mol·L-1+0.27mol·L-1=10.27mol·L-1。
(5)铅酸蓄电池进行充电时,为电解池装置,与电源正极相连的一极作为电解池的阳极,发生氧化反应,阳极的电极反应式为2H2O+PbSO4-2e-PbO2+4H++S,阴极的电极反应式为PbSO4+2e-Pb+S,当充电过程中转移2mole-时,阳极的电极质量减轻1mol×303g·mol-1-1mol×239g·mol-1=64g,阴极的质量减轻1mol×96g·mol-1=96g,即两极质量共减少64g+96g=160g。
16.答案 (1)KAl(SO4)2
(2)HC+OH-C+H2O
(3)2HC+Ca2++2OH-CaCO3↓+C+2H2O
(4)Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,氢氧化铝胶体能吸附水中的悬浮物从而达到净水目的
(5)233
(6)取最后一次洗涤液,向其中加入适量的氯化钡溶液(先加盐酸,再加氯化钡溶液也正确),若无沉淀,则证明沉淀洗涤干净
解析 ①将它们溶于水后,D为蓝色溶液,其他均为无色溶液,则D中含有Cu2+;②将E溶液滴入C溶液中出现白色沉淀,继续滴加,沉淀溶解,则C中含有Al3+,E中含有OH-;③进行焰色试验,只有B、C为紫色(透过蓝色钴玻璃),则B、C中含有K+,所以E是NaOH;④在各溶液中加入Ba(NO3)2溶液,再加入过量稀硝酸,A中放出无色气体,则A中含有HC,所以A是NaHCO3,C、D中产生白色沉淀,则C、D中含有S,所以D是CuSO4,C是KAl(SO4)2;⑤将B、D两溶液混合,未见沉淀或气体生成,则B是KNO3。(4)KAl(SO4)2中铝离子为弱碱阳离子,容易水解生成氢氧化铝胶体,氢氧化铝胶体具有吸附悬浮杂质的能力,故离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+;(5)若向含0.5molKAl(SO4)2的溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液,生成沉淀质量最大时为硫酸根离子与钡离子恰好完全反应,即生成硫酸钡为1mol,质量为1mol×233g·mol-1=233g;(6)若向一定量溶质KAl(SO4)2中加入适量氢氧化钠至恰好完全沉淀,过滤,沉淀表面可能吸附有硫酸根离子,检验沉淀是否洗涤干净的具体操作过程为取最后一次洗涤液,向其中加入适量的氯化钡溶液(先加盐酸,再加氯化钡溶液也正确),若无沉淀,则证明沉淀洗涤干净。专题突破练四 氧化还原反应
一、选择题
1.(2023广东梅州高三期末)下列物质的应用中,主要利用的反应中不涉及氧化还原反应的是( )。
A.ClO2用于自来水消毒
B.熟石灰用于改良酸性土壤
C.用铝和氧化铁的混合物焊接铁轨
D.绿矾用于处理含有Cr2的废水
2.下列实验中的颜色变化与氧化还原反应有关的是( )。
A.NO2气体溶于水,气体由红棕色变为无色
B.SO2气体通入品红溶液,溶液由红色变为无色
C.KI溶液滴入AgCl浊液中,沉淀由白色逐渐变为黄色
D.KSCN溶液滴入FeCl3溶液中,溶液由棕黄色变为红色
3.(2023广东广州高三期末)陈述Ⅰ和陈述Ⅱ均正确且具有因果关系的是( )。
选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ
A 用FeCl3溶液刻蚀铜质电路板 氧化性:Fe3+>Cu2+
B 用Na2O2作呼吸面具的氧气来源 Na2O2能氧化CO2
C 用Na2S除去废水中的Cu2+和Hg2+ Na2S具有还原性
D 用石灰乳脱除烟气中的SO2 SO2具有氧化性
4.高氯酸(HClO4)可用于人造金刚石提纯、电镀工业、医药工业等。以下是一种生产高氯酸的工艺流程。下列说法错误的是( )。
A.每生成1 mol HClO4转移2 mol电子
B.NaHSO4的溶解度随温度的降低而增大
C.HClO4的沸点与溶剂H2O的沸点相差较大
D.ClO2具有非常强的氧化能力,可用作饮用水消毒剂
5.SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后,再加入K2Cr2O7溶液,发生如下化学反应:①SO2+2Fe3++2H2OS+2Fe2++4H+;②Cr2+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O。则下列有关说法不正确的是( )。
A.氧化性:Cr2>Fe3+
B.标准状况下,若有6.72 L SO2参加反应,则最终消耗0.2 mol K2Cr2O7
C.反应②中,每有1 mol K2Cr2O7参加反应,转移电子6 mol
D.由上述反应原理推断:K2Cr2O7可以将Na2SO3氧化成Na2SO4
6.(2023广东高三联考)目前,汽车尾气系统中均安装了催化转化器,这种方法是处理NOx的“储存还原技术法”,简称NSR,工作原理如图所示。下列说法中正确的是 ( )。
A.在富氧氛围下喷入少量燃油可以生成CO、H2等还原性尾气
B.NSR系统中只有一种催化剂
C.存储阶段,氮元素被氧化,以Ba(NO3)2的形式被存储起来
D.还原阶段,每生成0.1 mol N2,转移2 mol电子
7.(2023广东湛江一模)亚氯酸钠(NaClO2)具有强氧化性,受热易分解,可作漂白剂、食品消毒剂等,以氯酸钠等为原料制备亚氯酸钠的工艺流程如下图所示。
下列说法不正确的是( )。
A.“母液”中主要成分是Na2SO4
B.“反应2”中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1
C.“减压蒸发”可以降低蒸发时的温度,提高产品产率
D.以生成Cl-时转移电子数目来衡量,相同质量ClO2的消毒能力是Cl2的2.5倍
二、非选择题
8.二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体,易溶于水,熔点为-59.5 ℃,沸点为11.0 ℃,浓度过高时易发生分解引起爆炸,在工业上常用作水处理剂、漂白剂。回答下列问题。
(1)在处理废水时,ClO2可将废水中的CN-氧化成CO2和N2,写出该反应的离子方程式: 。
(2)某小组设计了如图所示的实验装置用于制备ClO2。
①通入氮气的主要作用有两个,一是可以起到搅拌作用,二是 。
②装置A用于生成ClO2气体,该反应的离子方程式为 。
③装置B的作用是 。
④当看到装置C中导管内液面上升时应 (填“增大”或“减小”)氮气的通入速率。
(3)设计以下装置测ClO2的质量。如图所示:
过程如下:
步骤1:在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用100 mL水溶解后,再加3 mL H2SO4溶液。
步骤2:按照图组装好仪器;在玻璃液封管中加入步骤1中溶液,浸没导管口。
步骤3:将生成的ClO2由导管通入锥形瓶中的溶液中,充分吸收后,把玻璃液封管中的水封溶液倒入锥形瓶中,洗涤玻璃液封管2~3次,都倒入锥形瓶,再向锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
步骤4:用a mol·L-1 Na2S2O3标准液滴定锥形瓶中的液体,共用去b mL Na2S2O3溶液(已知:I2+2S22I-+S4)。
①装置中玻璃液封管的作用是 。
②测得通入ClO2的质量m(ClO2)= g(用整理过的含a、b的代数式表示)。
9.磷化铝(AlP)常用作粮食熏蒸杀虫剂,吸水后会强烈水解产生高毒性气体(18电子结构,沸点为-87.7 ℃,还原性强)。在熏蒸处理虫粮过程中,粮粒对该气体具有一定的吸附作用。某化学兴趣小组用下述方法测定粮食中残留的磷含量,实验装置如图所示。
在C中加入10 g原粮,E中加入20.00 mL 1.50×10-3 mol·L-1 KMnO4溶液(H2SO4酸化),往C中加入足量的水,充分反应后,用亚硫酸钠标准溶液滴定E中过量的KMnO4溶液。回答下列问题。
(1)仪器C的名称是 。
(2)AlP与水反应的化学方程式为 ,气体产物的电子式为 。
(3)装置A中盛装酸性KMnO4溶液的作用是除去空气中的还原性气体,装置B中盛有焦性没食子酸的碱性溶液,其作用是 。
(4)反应完成后,继续通入空气的作用是 。
(5)装置E中PH3被氧化成磷酸,则装置E中发生反应的离子方程式为 。
(6)收集装置E中的吸收液,加水稀释至250 mL,取25.00 mL置于锥形瓶中,用4.0×10-4 mol·L-1的Na2SO3标准溶液滴定剩余的KMnO4溶液,消耗Na2SO3标准溶液15.00 mL,到达滴定终点时的现象为 。
专题突破练四 氧化还原反应
一、选择题
1.B 解析 A项,ClO2具有强氧化性,用于自来水消毒,涉及氧化还原反应;B项,熟石灰用于改良酸性土壤是氢氧化钙和酸性物质发生中和反应,不涉及氧化还原反应;C项,铝和氧化铁的混合物焊接铁轨利用了铝热反应生成单质铁,涉及氧化还原反应;D项,绿矾用于处理含有Cr2的废水是Fe2+和Cr2发生氧化还原反应生成Fe3+、Cr3+,涉及氧化还原反应。
2.A 解析 二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮,气体由红棕色变为无色,N元素的化合价发生变化,与氧化还原反应有关,A项正确。SO2气体通入品红溶液,溶液由红色变为无色说明二氧化硫具有漂白性,没有元素化合价发生变化,不属于氧化还原反应,B项错误。碘化钾溶液滴入氯化银浊液中,生成碘化银沉淀,该反应元素化合价没有发生变化,不属于氧化还原反应,C项错误。KSCN溶液滴入氯化铁溶液中,溶液变为红色,发生络合反应,元素化合价没有发生变化,不属于氧化还原反应,D项错误。
3.A 解析 氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,Fe3+和Cu生成Fe2+和Cu2+,说明氧化性Fe3+>Cu2+,A项正确;Na2O2与CO2反应,Na2O2即作氧化剂又作还原剂,CO2中化合价没有改变,B项错误;用Na2S除去废水中的Cu2+和Hg2+,是S2-和Cu2+、Hg2+生成难溶的沉淀,C项错误;二氧化硫和氢氧化钙生成亚硫酸钙,空气中氧气会把亚硫酸钙氧化为硫酸钙,没有体现SO2的氧化性,D项错误。
4.B 解析 从工艺流程图可知,NaClO3发生歧化反应生成HClO4和ClO2:3NaClO3+3H2SO4(浓)3NaHSO4+HClO4+2ClO2↑+H2O。每生成1molHClO4,转移2mol电子,A项正确。冷却溶液经过滤可以得到NaHSO4晶体,说明NaHSO4的溶解度随温度降低而减小,B项错误。HClO4经蒸馏可以得到,说明HClO4的沸点和H2O的沸点相差较大,C项正确。ClO2是绿色的自来水消毒剂,D项正确。
5.B 解析 氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,则氧化性:Cr2>Fe3+,A项说法正确;标准状况下,6.72LSO2为0.3mol,若有0.3molSO2参加反应,S元素的化合价由+4价变为+6价,转移0.6mol电子,则最终消耗0.1molK2Cr2O7,B项说法错误;反应②中,每有1molK2Cr2O7参加反应,Cr元素的化合价由+6价变为+3价,转移电子6mol,C项说法正确;由上述反应可得,Cr2的氧化性强于S的氧化性,推断K2Cr2O7可以将Na2SO3氧化成Na2SO4,D项说法正确。
6.C 解析 在富氧氛围下,氧气充足,喷入少量燃油可以生成CO2、H2O等,而不是生成还原性尾气,A项错误;NSR系统中的催化剂有Pt、Ba,不是一种,B项错误;由题图可知,存储阶段,氮元素化合价升高被氧化,以Ba(NO3)2的形式被存储起来,C项正确;还原阶段,氮元素化合价由+5变为0发生还原反应,氢气、一氧化碳均发生氧化反应,电子转移为N2~10e-,每生成0.1molN2,转移1mol电子,D项错误。
7.D 解析 反应1为SO2与H+、Cl反应生成S、ClO2和H2O,则母液的主要成分为Na2SO4,A项正确;反应2为ClO2与H2O2、NaOH混合溶液反应生成NaClO2、O2和H2O,反应的化学方程式为H2O2+2ClO2+2NaOH2NaClO2+2H2O+O2,则反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1,B项正确;由题给信息可知,温度过高,NaClO2受热易分解,则采用减压蒸发可以降低蒸发时的温度,防止NaClO2分解,提高产品产率,C项正确;由得失电子数目守恒可知,相同质量ClO2与Cl2的消毒能力的比值为≈2.63,则相同质量ClO2的消毒能力是Cl2的2.63倍,D项错误。
二、非选择题
8.答案 (1)2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-
(2)①稀释二氧化氯,防止因二氧化氯的浓度过高而发生爆炸
②2Cl+H2O2+2H+2ClO2↑+O2↑+2H2O
③防止倒吸(或作安全瓶)
④增大
(3)①防止ClO2逸出,使ClO2全部反应,准确测定ClO2的质量 ②1.35×10-2ab
解析 (1)在处理废水时,ClO2具有氧化性,可将废水中的CN-氧化成CO2和N2,ClO2被还原为Cl-,反应的离子方程式为2ClO2+2CN-2CO2+N2+2Cl-。
(2)①因二氧化氯浓度过高时易发生分解引起爆炸,通入氮气具有搅拌作用,还有稀释二氧化氯的作用,防止因二氧化氯的浓度过高而发生爆炸。
②装置A中氯酸钠、硫酸和过氧化氢发生氧化还原反应,氯酸钠作氧化剂,被还原成二氧化氯,过氧化氢作还原剂,被氧化成氧气,根据元素守恒可知生成物中还有水,反应的离子方程式为2Cl+H2O2+2H+2ClO2↑+O2↑+2H2O。
③二氧化氯易溶于水,C装置中的冷水吸收二氧化氯,氢氧化钠溶液可以吸收多余的二氧化氯,故装置B的作用是作安全瓶或起到防止倒吸的作用。
④当看到装置C中导管内液面上升时应加大氮气的通入量,避免压强较小而引起倒吸。
(3)①装置中玻璃液封管的作用是防止ClO2逸出,使ClO2全部反应,准确测定ClO2的质量。
②根据滴定原理,KI在酸性条件下被ClO2氧化为I2,反应为2ClO2+10KI+4H2SO42KCl+4K2SO4+5I2+4H2O,选用淀粉溶液作指示剂;用Na2S2O3标准液滴定锥形瓶中的I2,发生反应I2+2S22I-+S4,二氧化氯和Na2S2O3的关系式为2ClO2~5I2~10Na2S2O3;通入ClO2的质量m(ClO2)=nM=×ab×10-3×67.5g=1.35×10-2abg。
9.答案 (1)三颈烧瓶
(2)AlP+3H2OPH3↑+Al(OH)3 H
(3)吸收空气中的O2
(4)保证生成的PH3全部被酸性KMnO4溶液吸收
(5)5PH3+8Mn+24H+5H3PO4+8Mn2++12H2O
(6)溶液恰好由紫红色变无色,且半分钟内不复原
解析 (1)仪器C的名称是三颈烧瓶。
(2)AlP与水反应的化学方程式为AlP+3H2OPH3↑+Al(OH)3;气体产物为PH3,其电子式为H。
(3)装置B中盛有焦性没食子酸的碱性溶液,其作用是吸收空气中的O2。
(4)反应完成后,继续通入空气的作用是为了保证生成的PH3全部被酸性KMnO4溶液吸收。
(5)装置E中PH3被氧化成磷酸,离子方程式为5PH3+8Mn+24H+5H3PO4+8Mn2++12H2O。
(6)KMnO4溶液为紫红色,到达滴定终点时的现象为溶液恰好由紫红色变无色,且半分钟内不复原。专题突破练五 元素及其化合物
一、选择题
1.(2023广东湛江一模)中华文明源远流长,衣、食、住、行都是中华民族智慧的结晶。下列文明载体与硅酸盐材料有关的是( )。
衣 食
A.岭南非遗服饰(粤绣) B.广东小吃(白斩鸡)
住 行
C.著名建筑(光孝寺) D.出行马车(车辇)
2.(2022广东卷)若将铜丝插入热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应溶液的棉花)所示的探究实验,下列分析正确的是( )。
A.Cu与浓硫酸反应,只体现H2SO4的酸性
B.a处变红,说明SO2是酸性氧化物
C.b或c处褪色,均说明SO2具有漂白性
D.试管底部出现白色固体,说明反应中无H2O生成
3.(2023广东梅州模拟)侯氏制碱法以NaCl、NH3、CO2为原料制取纯碱,将制碱技术发展到一个新的水平。下列实验室模拟侯氏制碱法制取纯碱的步骤对应的装置或操作不正确的是( )。
A.制取NH3 B.制取NaHCO3
C.过滤NaHCO3固体 D.灼烧分解NaHCO3
4.明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在造纸等方面应用广泛。实验室中采用废易拉罐(含有Al和少量Fe、Mg杂质)制备明矾的流程如图所示:
下列叙述错误的是( )。
A.回收处理废易拉罐有利于保护环境和资源再利用
B.“沉淀”为Al2(CO3)3
C.“操作a”中包含蒸发浓缩、冷却结晶
D.上述流程中可用过量CO2代替NH4HCO3
5.(2023广东广州一模)下列实验对应的现象和结论都正确的是( )。
选项 实验 现象 结论
A 向食品脱氧剂样品(含还原铁粉)中加入硫酸后滴加酸性KMnO4溶液 紫红色褪去 食品脱氧剂样品中含Fe2+
B 向FeSO4溶液中滴入KSCN溶液,再滴加H2O2溶液 加入H2O2后溶液变成血红色 Fe2+既有氧化性又有还原性
C 向FeCl3溶液中加入铜片 溶液变蓝、有黑色固体出现 金属铁比铜活泼
D 向FeCl3溶液中加入KI溶液后滴加几滴淀粉溶液 溶液变为蓝色 氧化性:Fe3+>I2
6.(2023广东佛山一模)碳酸盐约占海水盐分的0.34%,一种海水脱硫的新工艺如图所示。下列说法错误的是( )。
A.SO2排入大气易引起酸雨
B.海水吸收二氧化硫时可能有CO2逸出
C.处理后的海水pH增大
D.海水脱硫工艺简单,投资及运行费用低
二、非选择题
7.中国传统的农具、兵器曾大量使用铁,铁器的修复是文物保护的重要课题。
战国时期的铁制农具
(1)潮湿环境中,铁器发生电化学腐蚀的负极反应式是 。
(2)铁器表面氧化层的成分有多种,性质如下:
成分 Fe3O4 FeO(OH) FeOCl
性质 致密 疏松 疏松
①Fe(OH)2被空气氧化为Fe3O4的化学方程式是 。
②在有氧条件下,Fe3O4在含Cl-溶液中会转化为FeOCl,将相关反应的离子方程式补充完整:
4Fe3O4+O2+ + H2O FeOCl+
(3)化学修复可以使FeOCl转化为Fe3O4致密保护层:用Na2SO3和NaOH混合溶液浸泡锈蚀的铁器,一段时间后取出,再用NaOH溶液反复洗涤。
①FeOCl在NaOH的作用下转变为FeO(OH),推测溶解度:FeOCl (填“>”或“<”)FeO(OH)。
②Na2SO3的作用是 。
③检验FeOCl转化完全的操作和现象是 。
8.(2023全国甲)BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料,采用下列路线可制备粉状BaTiO3。
回答下列问题:
(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是 。
(2)“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为 。
(3)“酸化”步骤应选用的酸是 (填标号)。
a.稀硫酸 b.浓硫酸
c.盐酸 d.磷酸
(4)如果焙烧后的产物直接用酸浸取,是否可行 其原因是 。
(5)“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为 。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡,产生的∶nCO= 。
9.金属镓有“电子工业脊梁”的美誉,镓与铝的化学性质类似。从刚玉渣(含钛、镓的低硅铁合金,还含有少量氧化铝)回收镓的流程如图所示:
溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:
金属离子 Ga3+ Al3+ Fe3+ Fe2+
开始沉淀时(c=0.01mol·L-1)的pH 4.5 3.7 2.2 7.5
沉淀完全时(c=1.0×10-5mol·L-1)的pH 5.5 4.7 3.2 9.0
请回答下列问题。
(1)“酸浸”过程中禁止明火加热,原因是 。
(2)“结晶”过程中得到FeSO4·7H2O的具体操作为 。
(3)“中和沉淀”过程中pH应调节的范围为 。
(4)“碳酸化”过程中不能通入过量CO2的原因为 (用离子方程式表示)。
(5)“电解”过程中需要保持溶液pH=11以上的原因是 。
(6)下列说法不正确的是 。
A.为提高浸出率,可将刚玉渣研磨
B.“结晶”过程中得到的FeSO4·7H2O可作为净水剂
C.由流程图可知酸性:Al(OH)3>Ga(OH)3
D.“碱浸”过程中可用氨水代替NaOH溶液
(7)GaN具有优异的光电性能。工业上常采用在1 100 ℃条件下,利用Ga与NH3反应制备GaN,该过程的化学方程式为 。
专题突破练五 元素及其化合物
一、选择题
1.C 解析 古代服饰是由天然高分子化合物制成,A项错误;白斩鸡的主要成分为油脂、蛋白质等有机物,B项错误;光孝寺的墙、瓦是以硅酸盐为主要成分的传统无机非金属材料,C项正确;出行车辇与硅酸盐无关,D项错误。
2.B 解析 Cu与浓硫酸反应,既体现浓硫酸的酸性又体现其氧化性,A项错误;紫色石蕊溶液遇到酸会变红,a处变红,说明生成的SO2是酸性氧化物,B项正确;c处是因SO2具有还原性而使酸性高锰酸钾溶液褪色,不是SO2的漂白性,C项错误;试管底部出现的白色固体为CuSO4,不是蓝色固体CuSO4·5H2O的原因是浓硫酸具有吸水性,不能说明反应中没有水生成,D项错误。
3.D 解析 灼烧碳酸氢钠可转化为纯碱,但实验室加热碳酸氢钠时试管口须略向下倾斜,否则可能会有水流至试管底部引起试管炸裂。
4.B 解析 废易拉罐属于可回收垃圾,回收处理废易拉罐有利于保护环境和资源再利用,A项正确。偏铝酸钠与碳酸氢铵发生反应生成碳酸钠、碳酸铵和氢氧化铝,故“沉淀”为Al(OH)3,B项错误。沉淀溶解于稀硫酸,再加入硫酸钾,“操作a”中包含蒸发浓缩、冷却结晶,最后得到明矾,C项正确。题述流程中可用过量CO2代替NH4HCO3,过量二氧化碳与偏铝酸钠溶液反应得到氢氧化铝沉淀,D项正确。
5.D 解析 向食品脱氧剂样品(含还原铁粉)中加入硫酸后,铁粉会与硫酸反应生成硫酸亚铁,酸性KMnO4溶液为强氧化剂,会氧化亚铁离子,则滴加酸性KMnO4溶液,紫红色褪去,不能说明食品脱氧剂样品中含Fe2+,A项错误。向FeSO4溶液中滴入KSCN溶液,无明显现象,再滴加H2O2溶液,H2O2会将亚铁离子氧化为铁离子,则加入H2O2后溶液变成血红色,说明Fe2+有还原性,B项错误。向FeCl3溶液中加入铜片会发生反应2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,看到溶液变蓝,无黑色固体出现,得到结论为FeCl3的氧化性大于CuCl2的氧化性,C项错误。向FeCl3溶液中加入KI溶液后滴加几滴淀粉溶液,FeCl3溶液会与KI溶液反应生成FeCl2和I2,则溶液变为蓝色,得到结论氧化性:Fe3+>I2,D项正确。
6.C 解析 SO2排入大气易引起硫酸型酸雨,原理为SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O22H2SO4,A项正确。由于SO2溶于水后形成的H2SO3的酸性强于H2CO3的酸性,且海水中含有碳酸盐,故海水中吸收二氧化硫时可能有CO2逸出,B项正确。天然海水中由于含有碳酸盐而呈碱性,处理后的海水中碳酸盐的量减少变成了硫酸盐,硫酸盐呈中性,故处理后海水的pH减小,C项错误。海水脱硫是利用天然海水的碱中和烟气中的酸性气体SO2,将大气中的SO2转化为硫酸盐直接送入大海,该工艺简单,投资及运行费用低,D项正确。
二、非选择题
7.答案 (1)Fe-2e-Fe2+
(2)①6Fe(OH)2+O22Fe3O4+6H2O
②12 Cl- 6 12 12 OH-
(3)①> ②作还原剂,将FeOCl还原为Fe3O4 ③取最后一次的洗涤液加入试管中,加入HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,无白色沉淀产生,证明FeOCl转化完全
解析 (1)钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀,负极上铁失电子发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-Fe2+。
(2)①Fe(OH)2被空气氧化为Fe3O4的化学方程式是6Fe(OH)2+O22Fe3O4+6H2O。
②在有氧条件下Fe3O4在含Cl-溶液中会转化为FeOCl,Fe元素化合价升高,O元素化合价降低,根据得失电子守恒和原子守恒配平离子方程式为4Fe3O4+O2+12Cl-+6H2O12FeOCl+12OH-。
(3)①FeOCl在NaOH的作用下转变为FeO(OH),根据沉淀转化的规律:溶解度小的转化为溶解度更小的,可知溶解度:FeOCl>FeO(OH)。
②FeOCl转化为Fe3O4的过程中,Fe元素化合价降低,作氧化剂,则Na2SO3的作用是作还原剂,将FeOCl还原为Fe3O4。
③若FeOCl转化完全,则溶液中不存在氯离子,取最后一次的洗涤液加入试管中,加入HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,无白色沉淀产生,证明FeOCl转化完全。
8.答案 (1)作还原剂,将+6价硫元素还原为-2价
(2)Ca2++S2-CaS↓
(3)c
(4)不可行,直接用酸浸取,产物中会混有钙离子,导致产品不纯
(5)BaCl2+TiCl4+2(NH4)2C2O4+H2OBaTiO(C2O4)2↓+4NH4Cl+2HCl
(6)1∶1
解析 本题考查以硫酸钡为原料,通过一定的工艺流程制备粉状BaTiO3的过程。考查了分析和解决化学问题的能力。
(1)“焙烧”步骤中碳粉的主要作用是作还原剂,将硫酸钡中+6价硫元素还原为-2价,便于用水“浸取”后的分离。
(2)“浸取”的主要目的是将微溶于水的硫化钙和易溶于水的硫化钡分离,使钡离子进入溶液。主要反应的离子方程式为Ca2++S2-CaS↓。
(3)“酸化”步骤不能用硫酸(包括浓硫酸、稀硫酸),防止生成不溶于水的硫酸钡;也不宜用磷酸,一方面是因为磷酸钡不溶于水,另一方面是因为会引入新的杂质离子。
(4)如果“焙烧”后的产物直接用酸浸取,则钙离子无法与钡离子分离,导致产品不纯。
(5)依据题给流程信息,“沉淀”反应中反应物有BaCl2、TiCl4、(NH4)2C2O4,还有水,产物是BaTiO(C2O4)2,该反应属于非氧化还原反应。故“沉淀”步骤中生成BaTiO(C2O4)2的化学方程式为BaCl2+TiCl4+2(NH4)2C2O4+H2OBaTiO(C2O4)2↓+4NH4Cl+2HCl。
(6)“热分解”生成粉状钛酸钡,分解过程中钡元素、钛元素的化合价均未改变,则草酸根离子发生歧化反应生成CO2和CO;依据草酸根中碳元素为+3价,则产物中nCO∶=1∶1。
9.答案 (1)金属与酸反应会生成可燃性气体氢气,遇明火会发生爆炸
(2)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
(3)5.5~7.5
(4)Ga+2H2O+CO2Ga(OH)3↓+HC
(5)抑制Ga水解,并防止H+在阴极放电降低电解效率
(6)CD
(7)2Ga+2NH32GaN+3H2
解析 刚玉渣“酸浸”,Ga、Fe与酸反应生成Ga3+、Fe2+和H2,可与不溶于酸的Ti、Si分离,将溶液结晶得到FeSO4·7H2O,利用NaOH“中和沉淀”,将pH调节在5.5~7.5,过滤后,可以得到Ga(OH)3、Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀,向滤渣中加入NaOH溶液,Ga(OH)3、Al(OH)3与OH-反应生成Ga、Al,而Fe(OH)3不与碱反应,过滤后,向滤液中通入CO2,Al与CO2反应生成Al(OH)3,过滤后得到含Ga的溶液,电解得到Ga。
(1)“酸浸”过程中金属与酸反应会生成可燃性气体氢气,遇明火会发生爆炸。
(2)“结晶”过程中得到FeSO4·7H2O的具体操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(3)“中和沉淀”过程是为了分离出Fe2+,pH应调节的范围为5.5~7.5。
(4)“碳酸化”过程中若通入过量CO2会生成Ga(OH)3沉淀,离子方程式为Ga+2H2O+CO2Ga(OH)3↓+HC。
(5)“电解”过程中需要保持溶液pH=11以上是为了抑制Ga水解,并防止H+在阴极放电降低电解效率。
(6)将刚玉渣研磨,使反应更充分,可提高浸出率,A项正确。FeSO4·7H2O是绿矾,可作净水剂,B项正确。由流程图可知,加入适量CO2,Al转化为Al(OH)3,可知Al(OH)3的酸性弱于Ga(OH)3,C项错误。“碱浸”是Ga(OH)3、Al(OH)3与OH-反应生成Ga、Al,Ga(OH)3、Al(OH)3不与弱碱反应,D项错误。
(7)1100℃条件下,利用Ga与NH3反应可制备GaN,化学方程式为2Ga+2NH32GaN+3H2。专题突破练六 有机化学基础(A)
一、选择题
1.(2023广西柳州模拟)下列叙述错误的是 ( )。
A.戊烷有3种同分异构体
B.乙酸能使紫色石蕊溶液变红
C.丁烷和环己烷互为同系物
D.乙醇可以被酸性高锰酸钾溶液直接氧化为乙酸
2.合成环己酮缩乙二醇的原理为+HOCH2CH2OH+H2O。在反应体系中加入适量苯,利用如图装置(加热及夹持装置省略)可提高环己酮缩乙二醇产率。下列说法错误的是( )。
A.b是冷凝水的进水口
B.对甲基苯磺酸可能起催化作用
C.苯可将反应产生的水及时带出
D.当苯即将回流烧瓶中时,必须将分水器中的水和苯放出
3.对羟基苯乙酮是一种利胆药物,常用于胆囊炎及急、慢性黄疸型肝炎的治疗。其结构简式如图所示。下列有关说法中正确的是 ( )。
A.对羟基苯乙酮遇 FeCl3溶液能发生显色反应
B.核磁共振氢谱上有 5 组峰,且面积比为3∶1∶2∶2∶1
C.在同一条直线上的原子数最多为5 个
D.在适当条件下能发生氧化反应、还原反应、取代反应、消去反应
4.(2023广东湛江一模)M、N是两种烃,其结构简式如图所示。下列说法不正确的是 ( )。
A.M、N均难溶于水
B.M、N均能发生取代反应和氧化反应
C.N中所有碳原子可能共平面
D.M的一氯取代物有4种(不考虑立体异构)
5.分子式为C7H14O的有机化合物,含有六元环状结构且能与Na反应放出H2的化合物,其可能的结构有( )。
A.5种 B.4种
C.3种 D.2种
6.我国科研人员成功合成某种非天然活性化合物(结构如下图)。下列有关该化合物的说法错误的是( )。
A.分子式为C18H17NO2
B.能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色
C.碳原子只有1种杂化方式
D.苯环上的一氯代物有5种
7.五味子丙素对急、慢性肝损伤有较好的改善效果,五味子丙素的结构如图所示,下列有关说法错误的是( )。
A.五味子丙素能发生取代、氧化、还原反应
B.分子中所有碳原子处于同一平面内
C.1 mol五味子丙素分子中含有2 mol手性碳原子
D.五味子丙素的一溴代物有6种
8.(2023广西南宁高三统考)α-生育酚是天然维生素E的一种水解产物,具有较高的生物活性。其结构简式如下:
有关α-生育酚说法正确的是( )。
A.分子式是C29H50O2
B.分子中含有7个甲基
C.属于有机高分子化合物
D.可发生取代、氧化、加聚等反应
二、非选择题
9.烯烃复分解反应原理如下:
C2H5CHCHCH3+CH2CH2C2H5CHCH2+CH2CHCH3。
现以烯烃C5H10为原料,合成有机化合物M和N,合成路线如图:
(1)有机化合物A的结构简式为 。
(2)按系统命名法,B的名称是 。
(3)FG的反应类型是 。
(4)写出DM的化学方程式: 。
(5)已知X的苯环上只有一个取代基,且取代基无甲基,则N含有的官能团是 (填名称)。
(6)满足下列条件的X的同分异构体共有 种,写出任意一种的结构简式: 。
①遇FeCl3溶液显紫色
②苯环上的一氯取代物只有两种
(7)写出EF合成路线(最多不超过5步)。
10.(2023广西来宾二模)化合物G是一种药物合成中间体,其合成路线如下:
DF
回答下列问题:
(1)C中官能团名称是 。
(2)①的反应类型为 。
(3)D的结构简式为 。
(4)反应④所需的条件为 。
(5)写出由B生成C反应的化学方程式: 。
(6)与B互为同分异构体,且具有六元环结构,并能发生银镜反应的有机物有 种(不考虑立体异构),其中有6种不同化学环境氢原子的同分异构体的结构简式为 。
(7)参照上述合成路线,设计用苯甲醛()和丙酮()合成重要的有机合成中间体
的途径如下:+→中间体1→中间体2→。
则中间体1和中间体2的结构简式分别为 、 。
专题突破练六 有机化学基础(A)
一、选择题
1.C 解析 戊烷有正、异、新三种结构,故有3种同分异构体,A项正确;乙酸具有酸性,能使紫色石蕊溶液变红,B项正确;丁烷分子式为C4H10,环己烷分子式为C6H12,两者相差C2H2,不是同系物,C项错误;酸性高锰酸钾具有强氧化性,可直接将乙醇氧化为乙酸,D项正确。
2.D 解析 球形冷凝管中冷凝水从下口(b)进入,从上口(a)流出,A项正确。合成环己酮缩乙二醇过程中,对甲基苯磺酸可能起催化作用,B项正确。苯易挥发,可将反应产生的水及时带出,促使反应正向进行,C项正确。分水器使用时,根据平衡移动原理,当水即将流回烧瓶时,应将分水器中的水放出,促进平衡正向移动,D项错误。
3.A 解析 对羟基苯乙酮分子中含有酚羟基,遇FeCl3溶液能发生显色反应,A项正确。该有机化合物含有4种不同化学环境的氢原子,核磁共振氢谱上有4组峰,B项错误。该有机化合物分子中苯环对位上的碳原子且与这个碳原子相连的原子在同一条直线上,则在同一条直线上的原子数最多为4个,C项错误。该有机化合物的官能团为酚羟基和酮羰基,不含有卤素原子和醇羟基,不能发生消去反应,D项错误。
4.C 解析 烷烃和芳香烃均难溶于水,A项正确;M、N中氢均能被取代,两者都可以燃烧,故均能发生取代反应和氧化反应,B项正确;N中sp3杂化的碳原子上连接了四个碳原子,此五个碳原子不可能共平面,C项错误;M的一氯取代物有4种,分别为,D项正确。
5.A 解析 分子式为C7H14O的有机化合物,不饱和度为1,含有六元环状结构且能与Na反应放出H2,说明含有1个羟基,其分子结构分别为、、、、,共5种,故选A。
6.C 解析 由该有机化合物的结构简式可知,其分子式为C18H17NO2,A项正确。该有机化合物含有碳碳双键,能与溴水发生加成反应,能被酸性KMnO4溶液氧化,故可以使这两种溶液褪色,B项正确。苯环及碳碳双键上的碳原子采取sp2杂化,—CH3上的碳原子采取sp3杂化,C项错误。该有机化合物含有2个苯环,有5种不同化学环境的H,故苯环上的一氯代物有5种,D项正确。
7.B 解析 该分子中含有多个sp3杂化的碳原子,所有碳原子不可能共平面,B项错误。
8.A 解析 由结构简式可知,α-生育酚的分子式为C29H50O2,A项正确;α-生育酚分子中含有3+1+1×3+1=8个甲基,B项错误;α-生育酚分子的相对分子质量较小,不属于有机高分子化合物,C项错误;α-生育酚分子中不含有碳碳双键,不能发生加聚反应,D项错误。
二、非选择题
9.答案 (1)CH2
(2)3,4-二甲基-3-己烯
(3)消去反应
(4)++2H2O
(5)碳碳双键、酯基
(6)3 或或
(7)
解析 由F的结构简式可知A应为,生成E为,F发生消去反应生成G,G为,由(5)知X的苯环上只有一个取代基,且取代基无甲基,结合N的分子式可知N的结构简式为,可知X为,由M的分子式可知D含有8个碳原子,结合已知信息可知B为,则C为
,D为,M为。
(6)X为C8H10O,对应的同分异构体①遇FeCl3溶液显紫色,则羟基连接在苯环上,②苯环上的一氯取代物只有两种,若苯环上只有两个取代基,则另一取代基为乙基,只能在羟基的对位,若苯环上有三个取代基,则一个为羟基,两个是甲基,两个甲基的位置在羟基的邻位或间位,共3种不同结构:、、。
(7)E为,可先水解生成,链端的羟基可以被氧化生成醛,醛基继续被氧化,再酸化后生成酸,据此写出合成路线图。
10.答案 (1)酮羰基、羟基
(2)氧化反应
(3)
(4)浓硫酸、加热
(5)+HCHO
(6)5 、
(7)
解析 A中羟基被高锰酸钾氧化为酮羰基得到B,B和甲醛生成C,C中羟基被高锰酸钾氧化得到羧基生成D(),D发生酯化反应得到E,E发生取代反应引入正丙基得到F,F水解酸化后得到G。
(1)由结构可知,C中官能团名称是酮羰基、羟基。
(2)①为羟基被高锰酸钾氧化为羰基,属于氧化反应。
(3)由分析可知,D结构为。
(4)反应④发生酯化反应,所需的条件为浓硫酸、加热。
(5)B和甲醛反应引入—CH2OH生成C,反应为+HCHO。
(6)B除六元环外,还含有2个碳、1个氧、1个不饱和度;与B互为同分异构体,且具有六元环结构,并能发生银镜反应,则含有1个醛基;若含有1个取代基—CH2CHO,则有1种情况;若含有2个取代基—CH3、—CHO,首先在六元环上确定甲基位置,则此六元环上还有4种取代位,故同分异构体共有5种;其中有6种不同化学环境氢原子的同分异构体的结构简式为、。
(7)苯甲醛和丙酮发生B生成C的反应原理生成羟基得到中间体1,则中间体1结构为
;中羟基发生消去反应生成碳碳双键得到中间体2,则中间体2结构为;和HCl加成得到产物。专题突破练六 有机化学基础(B)
一、选择题
1.烟酸是人体不可缺少的一种营养成分,烟酸分子中六元环的结构与苯环相似。下列有关烟酸的说法不正确的是( )。
A.能发生加成反应、消去反应、取代反应
B.所有原子可能在同一平面上
C.六元环上的一氯代物有4种
D.与硝基苯互为同分异构体
2.(2023广东梅州模拟)阿司匹林是三大经典药物之一,其结构简式如图所示。下列说法不正确的是( )。
A.能发生水解反应
B.能与NaHCO3溶液反应产生气体
C.与邻苯二乙酸()互为同系物
D.1 mol阿司匹林含有21 mol σ键
3.一定条件下,有机化合物Y可发生如下的重排反应。下列说法不正确的是( )。
A.X、Y、Z互为同分异构体
B.X、Y、Z三者之间的转变属于化学变化
C.相同条件下,1 mol的X、Y、Z分别完全燃烧时耗氧量不同
D.通过调控温度可以得到不同的目标产物
4.有机化合物E具有抗肿瘤镇痉等生物活性,它的一种合成方法的最后一步如图,下列说法正确的是( )。
A.GE发生了水解反应
B.E分子中所有碳原子一定在同一平面内
C.化合物G的一卤代物有6种
D.G、E均能与H2、Na、NaOH溶液、酸性KMnO4溶液反应
5.(2022广西统考一模)氧化白藜芦醇具有抗病毒作用,其结构简式如图所示,下列说法错误的是( )。
A.该化合物分子式为C14H12O4
B.该化合物共平面的碳原子数最多为14
C.1 mol该化合物最多能与6 mol H2、4 mol Na发生反应
D.该化合物能发生取代反应、加聚反应、氧化反应
6.(2023广东深圳高三统考)谷氨酸单钠是味精的主要成分,利用发酵法制备该物质的流程如下:
淀粉葡萄糖
下列说法不正确的是( )。
A.可用碘水检验淀粉是否完全水解
B.可用红外光谱仪测定谷氨酸中所含官能团的种类
C.1 mol谷氨酸中含有手性碳原子的数目约为1.204×1024
D.“中和”时,需要严格控制Na2CO3的用量
7.某些有机化合物在一定条件下可以发光,有机化合物甲的发光原理如下:
下列说法正确的是( )。
A.有机化合物甲与有机化合物乙均可发生加成反应
B.有机化合物甲与有机化合物乙互为同系物
C.有机化合物甲分子中所有碳原子共平面
D.有机化合物甲与有机化合物乙均可与碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳
8.(2023广东揭阳高三期末)环戊二烯(a)与丙烯醛(b)通过Diels-Alder反应制得双环[2,2,1]-5-庚烯-2-醛(c),反应如图所示。
下列说法正确的是( )。
A.a分子所有原子均可共平面
B.a分子通过缩合聚合反应合成有机高分子
C.b分子中的共价键个数N(σ键)∶N(π键)=7∶2
D.酸性高锰酸钾溶液能将c分子氧化成
二、非选择题
9.辣椒的味道主要源自所含的辣椒素,具有消炎、镇痛、麻醉等功效。辣椒素(F)的结构简式为
,其合成路线如下:
AB
FE D
C10H18O2C
已知:R—OHR—Br;R—Br+R'—NaR'—R+NaBr
回答下列问题:
(1)辣椒素的分子式为 ,A所含官能团的名称是 ,D的最简单同系物的名称是 。
(2)AB的反应类型为 ,写出CD的化学方程式: 。
(3)写出同时符合下列三个条件的D的同分异构体的结构简式: 。
①能使溴的四氯化碳溶液褪色
②能发生水解反应,产物之一为乙酸
③核磁共振氢谱为三组峰,且峰面积比为3∶2∶1
(4)4-戊烯酸(CH2CHCH2CH2COOH)可用作农药、医药中间体。参照以上合成路线,设计由CH2CHCH2OH为起始原料制备4-戊烯酸的合成路线。
10.(2023广西南宁高三统考)药物替卡格雷可用于降低急性冠脉综合征(ACS)患者的血栓性心血管事件的发生率。H是合成替卡格雷的重要中间体,其合成路线如图。
已知:①R1XR1COOH(X=—Cl或—Br)
②R2OOCCH2COOR2(R2=—CH3或—CH2CH3)
回答下列问题:
(1)A的化学名称为 。
(2)B→C的化学方程式为 。
(3)D的结构简式为 ,E→F的反应类型为 。
(4)试剂X为一溴代物,则X的结构简式为 。
(5)试剂Y中含氧官能团的名称为 ,Y中手性碳的个数为 。
(6)为了探究C→D的反应机理,某同学查阅资料发现:C→D分两步,第一步发生取代反应,机理类似酯的水解反应,得到链状M;第二步M成环得到D,请写出M的结构简式。
11.一种药物中间体(H)的合成路线如下:
已知:①同一碳原子上连两个羟基不稳定,发生如下反应:R—CHO+H2O
②R—CHO+R1—CH2COOH
R—CHCHR1+H2O+CO2↑
回答下列问题:
(1)A的化学名称为 ,H中所含官能团的名称为 。
(2)D的结构简式为 ,GH的反应类型为 。
(3)EF的化学反应方程式为 。
(4)X是G的同分异构体,写出满足下列条件的X的结构简式: (写一种即可)。
①与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳
②与FeCl3溶液发生显色反应
③苯环上的取代基不超过四个且苯环上的一氯代物只有一种
(5)参照上述合成路线,设计由和CH3COOH制备的合成路线(无机试剂任选)。
专题突破练六 有机化学基础(B)
一、选择题
1.A 解析 该物质中不含醇羟基或卤原子,无法发生消去反应,A项错误。根据苯的结构特点可知该物质中六元环为平面结构,羧基也为平面结构,两者以单键相连,单键可以旋转,则所有原子可能在同一平面上,B项正确。该分子结构不对称,所以六元环上的一氯代物有4种,C项正确。该物质和硝基苯的分子式均为C6H5NO2,但两者结构不同,互为同分异构体,D项正确。
2.C 解析 阿司匹林中含有酯基、羧基,能发生水解反应、与NaHCO3溶液反应产生气体,A、B项正确;阿司匹林与邻苯二乙酸官能团种类不同,二者不互为同系物,C项错误;该结构中苯环上有碳碳之间以及碳氢之间形成的10个σ键,取代基中碳氧双键含有1个σ键,1个阿司匹林分子中含有21个σ键,则1mol阿司匹林含有21molσ键,D项正确。
3.C 解析 有机化合物X、Y、Z的分子式均为C9H10O2,结构不同,互为同分异构体,A项正确。有机化合物X、Y、Z是三种不同物质,则X、Y、Z三者之间的转变属于化学变化,B项正确。有机化合物X、Y、Z的分子式均为C9H10O2,则相同条件下,1mol的X、Y、Z分别完全燃烧时耗氧量相同,C项错误。X、Y、Z三者之间的转变均为氯化铝作催化剂,但反应温度不同,则通过调控温度可以得到不同的目标产物,D项正确。
4.C 解析 GE酮羰基转化为羟基,发生了加成反应,A项错误。E分子中含有多个饱和碳原子,所有碳原子不可能在同一平面内,B项错误。化合物G分子中有6种不同化学环境的氢原子,其一卤代物有6种,C项正确。G分子不含有羟基或羧基,与钠不反应,E分子含有羟基,能与钠反应,D项错误。
5.C 解析 化合物分子式为C14H12O4,A项正确;苯环的6个碳原子共平面,碳碳双键以及与双键碳相连的原子共平面,苯环和碳碳双键之间为单键相连,可以旋转到同一平面上,故所有14个碳原子可以共平面,B项正确;有机物中苯环和碳碳双键都能与氢气发生加成反应,故1mol该化合物最多能与7molH2发生反应,C项错误;该分子中含有碳碳双键和羟基,故能发生加聚反应、氧化反应和取代反应,D项正确。
6.C 解析 淀粉遇碘显蓝色,所以可以用碘水检验淀粉是否完全水解,A项正确;红外光谱仪主要检测物质所含的官能团的种类以及其所处的化学环境,可用红外光谱仪测定谷氨酸中所含官能团的种类,B项正确;手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子,谷氨酸中只有与—NH2相连的碳原子为手性碳原子,1mol谷氨酸中含有手性碳原子的数目约为6.02×1023,C项错误;谷氨酸分子中含有2个羧基,若Na2CO3过量,可能生成二钠盐,D项正确。
7.A 解析 有机化合物甲与有机化合物乙结构中都含有碳碳双键,都可发生加成反应,A项正确。有机化合物甲与有机化合物乙含有的官能团不同,不是同系物,B项错误。苯环和碳碳双键为平面结构,但分子中含有—CH2—和,两者为四面体结构,因此有机化合物甲中所有碳原子一定不共面,C项错误。有机化合物乙不含羧基,与碳酸氢钠不反应,D项错误。
8.C 解析 环戊二烯分子中有4个碳原子是sp2杂化,有1个碳原子是sp3杂化,所以最多有9个原子(5个C原子、4个H原子)共平面,A项错误;环戊二烯分子中含有两个碳碳双键,其加聚反应原理与1,3-丁二烯相似,可发生加聚反应生成高聚物,不能发生缩聚反应,B项错误;碳碳双键和碳氧双键中均含有1个σ键和1个π键,则b分子中含有7个σ键、2个π键,共价键个数N(σ键)∶N(π键)=7∶2,C项正确;—CHO具有还原性可以被酸性高锰酸钾溶液氧化为—COOH,碳碳双键能被酸性高锰酸钾溶液氧化断裂,得不到选项所给物质,D项错误。
二、非选择题
9.答案 (1)C18H27O3N 碳碳双键、碳溴键 丙烯酸
(2)取代反应
+CO2↑
(3)
(4)CH2CHCH2OHCH2CHCH2BrCH2CHCH2CH(COOCH2CH3)2CH2CHCH2CH(COOH)2CH2CHCH2CH2COOH
解析 根据题给“已知”和流程以及D的分子式,较易推断出合成路线中各物质的结构简式:A为
(CH3)2CHCHCH(CH2)3Br,B为
(CH3)2CHCHCH(CH2)3CH(COOCH2CH3)2,
C为(CH3)2CHCHCH(CH2)3CH(COOH)2,
D为(CH3)2CHCHCH(CH2)4COOH,E为
(CH3)2CHCHCH(CH2)4COCl。
(3)D的分子式为C10H18O2,不饱和度为2。满足题给条件的D的同分异构体含有碳碳双键、CH3COO—、3种不同化学环境的氢原子(分别为9、6、3个)。应有三种甲基,各3、2、1个,且同种甲基连在同一碳原子上或处于分子对称位置。符合题意的同分异构体为。
(4)由CH2CHCH2OH为起始原料合成
CH2CHCH2CH2COOH,分子中增加2个碳原子。故直接模仿写出制备4-戊烯酸的合成路线。
10.答案 (1)2-氯乙酸
(2)HOOCCH2COOH+2C2H5OHC2H5OOCCH2COOC2H5+2H2O
(3) 取代反应
(4)CH3CH2CH2Br
(5)醚键和羟基 4
(6)
解析 由有机物的转化关系可知,ClCH2COOH发生已知①反应生成B(HOOCCH2COOH),HOOCCH2COOH酸性条件下与CH3CH2OH发生酯化反应生成C(C2H5OOCCH2COOC2H5),C2H5OOCCH2COOC2H5与发生已知②反应生成D();在氢氧化钠作用下,先与试剂X(CH3CH2CH2Br)发生取代反应生成,再在HCl作用下转化为;在乙酸作用下与硝酸发生取代反应生成F(),F在甲苯作用下与POCl3发生取代反应生成,在三乙胺作用下与发生取代反应生成。
11.答案 (1)对甲基苯酚(或4-甲基苯酚) 酯基和醚键
(2) 取代反应
(3)+H2
(4)或
(5)
解析 A为对甲基苯酚(),与醋酸在催化剂作用下发生酯化反应生成B(),B与氯气在光照下发生取代反应生成C(),C在氢氧化钠的水溶液中发生水解后脱水生成
D(),D与反应生成E(),E与氢气加成生成F(),F与甲醇酯化生成G(),G与发生取代反应生成H()。
(4)X是G的同分异构体,①与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳,则含有羧基;②与FeCl3溶液发生显色反应,则说明含有酚羟基;③苯环上的取代基不超过四个且苯环上的一氯代物只有一种,故符合条件的同分异构体为、。
(5)参照上述合成路线,可先与氢氧化钠的水溶液发生水解生成,与CH3COOH 在吡啶和苯胺的作用下生成,在催化剂作用下聚合生成,据此写出合成路线图。专题突破练七 物质结构与性质(A)
一、选择题
1.下列关于元素及元素周期律的说法,正确的是( )。
A.同主族元素的原子,最外层电子数相等且等于主族序数
B.铝元素在周期表中位于第四周期ⅢA族
CBe的原子核内中子数是10
D.第117号元素Ts的非金属性强于Br
2.长征六号运载火箭将卫星送入预定轨道的过程中,提供动力的化学反应为C2H8N2+2N2O43N2+2CO2+4H2O。下列说法错误的是( )。
A.N2的电子式N
B.CO2的空间填充模型:
C.CO2是氧化产物
D.电负性大小:O>N
3.NF3与汞共热得到N2F2和一种汞盐,下列有关说法错误的是( )。
A.NF3的空间结构为三角锥形
B.N2F2的结构式为F—NN—F
C.NF3的沸点一定高于NH3的沸点
D.N2F2:分子存在顺反异构
4.一种用于治疗流行性感冒的药物的主要成分的结构简式如图。下列关于该有机化合物的说法错误的是( )。
A.分子中只有1个手性碳原子
B.分子中共平面碳原子最多有7个
C.键角α>β
D.1 mol该有机化合物消耗Na与NaOH的物质的量之比为3∶2
5.已知W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增大。W、Z同主族,X、Y、Z同周期,其中只有X为金属元素。下列说法一定错误的是( )。
A.电负性:W>Z>Y>X
B.气态氢化物熔、沸点:W > Z
C.简单离子的半径:W>X>Z
D.若X与W原子序数之差为5,则形成化合物的化学式为X3W2
6.一种新型电池的电解质是由短周期主族元素组成的化合物,结构如图所示。其中元素W、X、Y、Z位于元素周期表的同一周期,Y的最外层电子数是X次外层电子数的3倍。下列叙述错误的是( )。
A.原子半径:r(W)
D.Y和Z组成的ZY2分子中σ键和π键数目之比为1∶1
7.HCHO与[Zn(CN)4]2-在水溶液中发生反应:4HCHO+[Zn(CN)4]2-+4H++4H2O[Zn(H2O)4] 2++4HOCH2CN,下列说法错误的是( )。
A.反应中HCHO发生了加成反应
B.HCHO和H2O中心原子的价层电子对数相同
C.CN-和H2O与Zn2+的配位能力:CN-
二、非选择题
8.LiBH4-MgH2-AlH3是一种具有良好释氢性能的三元复合储氢材料。请回答下列问题。
(1)下列说法正确的是 (填字母)。
A.该材料中,五种元素的基态原子都没有成对的p电子
B.该材料中,五种元素的电负性最大的是H
C.Li已无电子可发生跃迁,故Li灼烧时火焰为无色
D.MgH2熔点高于AlH3,原因是Mg2+半径比Al3+半径小,与H-形成的化学键更强
(2)B的空间结构为 ,其中B原子的轨道杂化方式为 。
(3)LiBH4晶体中含有的粒子间作用力有 (填字母)。
A.离子键 B.π键
C.氢键 D.配位键
(4)氢化镁(h-MgH2)是一种单层的二维材料,二维晶胞俯视图如图1。
图1
图2
①h-MgH2中,Mg的配位数为 。
②3×3×1的h-MgH2晶胞中,涂黑处的Mg被Mn替换,形成掺杂h-MgH2(晶胞如图2所示,H已省略)的化学式为 。
9.硫磷的化合物在农药、石油工业、矿物开采、萃取及有机合成等领域的应用广泛,如O,O'取代基二硫代磷酸在萃取金属中有如下应用。
请回答下列问题。
(1)P、S、O三种元素中,电负性由大到小的顺序是 。
(2)基态硫原子的价层电子排布式为 。
(3)物质(A)中的S原子的杂化方式为 。
(4)将物质(A)在N2气氛中加热至730 ℃不再失重,得到金属硫化物的无定形粉末,其六方晶胞如下图所示。已知该晶胞参数α=120°,β=γ=90°,X的相对原子质量用W表示,阿伏加德罗常数的值用NA表示,则该晶体的密度为 g·cm-3(列出计算式)。
10.环烷酸金属(Cu、Ni、Co、Sn、Zn)盐常作为合成聚氨酯过程中的有效催化剂。请回答下列问题。
(1)基态Cu原子的价层电子排布式为 。
(2)镍的氨合离子[Ni(NH3)6]2+中存在的化学键有 。
A.离子键 B.共价键 C.配位键
D.氢键 E.σ键 F.π键
(3)Ni、Co的第五电离能:I5(Ni)=7 339 kJ·mol-1,I5(Co)=7 670 kJ·mol-1,I5(Ni)
(5)硒化锌晶胞结构如图所示,其晶胞参数为a pm。
①相邻的Se2-与Zn2+之间的距离为 pm。
②已知原子坐标:A点为(0,0,0),B点为(1,1,1),则C点的原子坐标为 。
③若硒化锌晶体的密度为d g·cm-3,则阿伏加德罗常数NA= (用含a、d的计算式表示)。
11.(2023广西柳州三模)B2H6与NH3反应生成离子化合物[H2B(NH3)2]+[BH4]-(简记为X+M-)结构如图所示,已知B、H、N的电负性分别为2.0、2.1、3.0。回答下列问题:
(1)X+M-熔点比B2H6的 (填“高”或“低”),理由是 。
(2)B原子的价层电子排布式为 。B和N相比,第一电离能较大的原子是 ,原因是 。
(3)X+中B与N之间的电子对由 提供,M-中B原子的杂化类型为 。
(4)BH3分子的空间结构为 ,B的化合价为 价。
(5)如图为一种B、Ca化合物晶体的一部分,晶体中B原子通过B—B连成正八面体,八面体间也通过B—B连接,所有B—B键长都为b pm。该晶体的化学式为 。若该晶胞的摩尔质量为M g·mol-1,晶胞体积为V pm3,阿伏加德罗常数的值为NA,晶胞密度为 g·cm-3。
专题突破练七 物质结构与性质(A)
一、选择题
1.A 解析 同主族元素的原子,最外层电子数相等,主族族序数等于最外层电子数,A项正确。铝元素原子的核电荷数为13,在周期表中位于第三周期ⅢA族,B项错误Be的原子核内中子数是10-4=6,C项错误。同主族从上到下元素的非金属性逐渐减弱,因此第117号元素Ts的非金属性弱于Br,D项错误。
2.B 解析 N2的结构式为N≡N,每个原子均满足8电子的稳定结构,其电子式为N ,A项正确。二氧化碳的分子式为CO2,由题图模型可知小球为碳原子,大球为氧原子,且模型中氧原子半径大,但实际碳原子半径大于氧原子半径,B项错误。反应C2H8N2+2N2O43N2+2CO2+4H2O中N2O4为氧化剂,C2H8N2被氧化,生成的CO2是氧化产物,C项正确。元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性:O>N,则电负性:O>N,D项正确。
3.C 解析 NF3的中心原子N的价层电子对数为+3=4,含有1个孤电子对,因此其空间结构为三角锥形,A项正确。N2F2中N原子和F原子形成一对共用电子对,N原子和N原子间形成2对共用电子对,其结构式为
F—NN—F,B项正确。NH3分子间存在氢键,因此NF3沸点低于NH3的沸点,C项错误。N2F2分子存在顺反异构,类似于C2H4,即(顺式)、(反式),D项正确。
4.B 解析 与苯环直接相连的碳原子与苯环上的碳原子共平面,由三点成面的原则可知,该有机化合物分子中共平面的碳原子最多有9个,B项错误。该有机化合物分子中含有羟基和羧基,羟基和羧基都能与金属钠反应,1mol该有机化合物可消耗3mol钠,酚羟基和羧基均能与氢氧化钠溶液反应,醇羟基与氢氧化钠溶液不反应,1mol该有机化合物可消耗2mol氢氧化钠,则1mol该有机化合物消耗钠与氢氧化钠的物质的量之比为3∶2,D项正确。
5.C 解析 W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增大,W、Z同主族,X、Y、Z同周期,其中只有X为金属元素,则W为第二周期元素,X、Y、Z为第三周期元素,则X为Na或Mg或Al,各元素的相对位置为。
通常非金属性越强,电负性越大,已知非金属性:W>Z>Y>X。则电负性:W>Z>Y>X。A项正确。Y为非金属,则W可能为N、O、F,对应气态氢化物NH3、H2O和HF的分子之间存在氢键,其沸点均比同主族其他元素气态氢化物的沸点高,即气态氢化物熔、沸点:W>Z。B项正确。W与X的离子的核外电子排布相同,X的离子的核电荷数大,离子半径小,而Z的离子的核外电子排布比W离子多一个电子层,离子半径大,即离子半径:Z>W>X。C项错误。若W与X原子序数差为5,W为N时X为Mg,或W为O时X为Al,形成化合物的化学式为Mg3N2或Al2O3,即形成化合物的化学式可以为X3W2,D项正确。
6.B 解析 Y的最外层电子数是X次外层电子数的3倍,Y是O元素;W、X、Y、Z位于元素周期表的同一周期,根据可知,Z能形成4个共价键,Z是C元素;W能形成1个共价键,W是F元素;X能形成4个共价键,其中有1个是X提供空轨道形成的配位键,说明X最外层有3个电子,X是B元素。
原子半径r(F)
8.答案 (1)B (2)正四面体 sp3
(3)AD (4)①6 ②Mg8MnH18
解析 (1)镁的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s2,铝的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p1,均存在成对的p电子,A项错误。该材料中锂、镁、铝均为活泼金属,电负性较小,在LiBH4中B为+3价,H为-1价,可知B的电负性比H的电负性小,电负性最大的是H,B项正确。Li原子外有3个电子,可以发生跃迁,灼烧时会出现焰色,C项错误。Mg2+半径比Al3+半径大,与H-形成的化学键弱于Al3+,D项错误。
(2)B的中心原子B的价层电子对数为4,无孤电子对,为正四面体结构,B采用sp3杂化。
(3)LiBH4晶体中Li+和B间存在离子键,B—H之间有三个共价键和一个配位键。
(4)①由h-MgH2晶胞俯视图可知,在一个平行四边形结构中,处于锐角顶角的Mg与一个H相连,处于钝角顶角的Mg与两个H相连,而每个镁同时为两个四边形的锐角顶角,也为两个四边形的钝角顶角,则每个顶角的Mg与周围6个H相连,配位数为6。
②在图2晶胞中4个Mn位于顶角,个数为4×=1;4个Mg位于面内,8个Mg位于棱上,个数为4+8×=8;18个H位于面内,则化学式为Mg8MnH18。
9.答案 (1)O>S>P (2)3s23p4
(3)sp2、sp3 (4)
解析 (1)P、S、O三种元素的电负性由大到小的顺序为O>S>P。
(2)基态硫原子的价层电子排布式为3s23p4。
(3)物质(A)中,与X原子以单键连接的S原子的杂化方式为sp3,与X原子以配位键连接的S原子的杂化方式为sp2。
(4)由晶胞结构可知1个晶胞中含有2个“XS”,故晶胞质量为g,该晶体的密度=g·cm-3。
10.答案 (1)3d104s1 (2)BCE
(3)I5(Co)和I5(Ni)分别指失去3d5和3d6上的一个电子所需能量,3d5处于半充满稳定状态,需要的能量较高
(4)Sn与C同主族,Sn原子半径大,Sn—Sn的键长长,键能小,故灰锡不如金刚石稳定
(5)①a ②()
③ mol-1
解析 (1)铜为29号元素,其基态Cu原子的价层电子排布式为3d104s1。
(2)镍的氨合离子[Ni(NH3)6]2+中氨分子中存在共价单键,单键就是σ键,镍离子和氨之间存在配位键。
(5)①硒化锌晶胞中相邻的Se2-与Zn2+之间的距离为晶胞体对角线长度的四分之一,而晶胞体对角线的长度为晶胞棱长的倍,故Se2-与Zn2+之间的距离为apm。
②根据硒化锌晶胞中相邻的Se2-与Zn2+之间的距离为晶胞体对角线长度的四分之一分析,A点为(0,0,0),B点为(1,1,1),则C点的原子坐标为()。
③根据均摊法分析,1个晶胞中锌原子的个数为4,硒原子的个数为8×+6×=4,所以晶胞的质量为m=g,故dg·cm-3=÷(a×10-10)3cm3,可得阿伏加德罗常数NA=mol-1。
11.答案 (1)高 X+M-为离子晶体,B2H6为分子晶体
(2)2s22p1 N B和N失去的都是2p能级上的电子,但N原子半径更小,核对该能级的电子吸引力更大,故更难失去(或B和N失去的都是2p能级上的电子,但N的电子排布是半充满,较稳定,更难失去电子)
(3)N sp3
(4)平面三角形 +3
(5)CaB6
解析 (1)从X+M-结构可知其为离子晶体,B2H6为分子晶体,因此X+M-的熔点高于B2H6。
(2)B原子序数为5,价层电子排布式为2s22p1,B和N失去的都是2p能级上的电子,但N原子半径更小,原子核对该能级的电子吸引力更大,故更难失去。
(3)N原子有一对孤电子对,B与N之间的电子对由N原子提供,M-中B原子形成4条单键,无孤电子对,采用sp3杂化。
(4)BH3中B形成3条单键,无孤电子对,采用sp2杂化,空间结构为平面三角形。从B、H元素的电负性数据可知,B的化合价为+3价。
(5)该晶胞中Ca2+的个数为1,B原子通过B—B连成正八面体,且正八面体位于晶胞的顶角,每一个八面体有6个B,因此晶胞中B6个数为×8=1,该晶体的化学式为CaB6。该晶胞摩尔质量为Mg·mol-1,晶胞体积为Vpm3,则该晶胞的密度ρ=g·cm-3=g·cm-3。专题突破练七 物质结构与性质(B)
一、选择题
1.(2023河北统考)下列关于甲、乙两种超分子的叙述正确的是( )。
A.含有超分子的物质都属于分子晶体
B.超分子都是无限伸展的,属于高分子
C.甲、乙两种超分子均体现了“分子识别”特征
D.图甲中K+与冠醚形成离子键,图乙中C60与杯酚形成氢键
2.用化学用语表示C2H2+HClC2H3Cl(氯乙烯)中的相关粒子,其中正确的是( )。
A.中子数为7的碳原子C
B.氯乙烯的结构简式:CH2CHCl
C.氯离子的结构示意图:
D.HCl的电子式:H+]-
3.研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。下列关于该反应的说法中错误的是( )。
A.CO2和Mn都属于金属晶体
B.CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式不同
C.该反应利用了H2的还原性
D.干冰晶体中每个CO2分子周围有12个紧邻分子
4.LiAlH4是重要的还原剂与储氢材料,在120 ℃下的干燥空气中相对稳定,其合成方法为NaAlH4+LiClLiAlH4+NaCl。下列说法正确的是( )。
A.该反应可以在水溶液中进行
B.基态锂原子的电子排布式为1s22s1,核外电子的空间运动状态有2种
C.LiAlH4中Al原子采用sp3杂化,Al的空间结构为正方形
D.上述所有物质中电负性最大的元素与电负性最小的元素形成的化合物,其电子式为Na+H]-
5.下列各组物质性质的比较,结论正确的是 ( )。
A.物质的硬度:NaCl
C.氢化物水溶液的酸性:HCl>HBr>HI
D.稳定性:BaCO3>SrCO3>CaCO3
6.(2022广东实验中学模拟)白磷(P4,结构如图所示)与Cl2反应得PCl3,PCl3可继续与Cl2反应:PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g) ΔH<0。固态PCl5中含有PC、PC两种离子。下列关于H2O、P4、PCl3和PC的说法正确的是( )。
A.H2O很稳定是因为分子间含有氢键
B.PCl3的空间结构为平面三角形
C.P4与PC中的键角相同
D.H2O、PCl3与PC的中心原子都是sp3杂化
7.下列有关晶体及配合物结构和性质的判断错误的是( )。
选项 结构和性质 相应判断
A 贵金属磷化物Rh2P 可用作电解水的高效催化剂,其立方晶胞如图所示 该晶体中磷原子的配位数为8
B 配离子[Co(NO2)6]3-可用于检验K+的存在 该离子中Co3+配位数为6
C GaN、GaP、GaAs 都是良好的半导体材料,晶体类型与晶体碳化硅类似 GaN、GaP、GaAs的熔点依次升高
D 氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一 分子中存在配位键,提供孤电子对的原子是氮原子
8.向CuSO4溶液中通入H2S,会生成CuS沉淀,反应为CuSO4+H2SCuS↓+H2SO4。下列有关说法正确的是( )。
A.S的空间结构为正四面体
B.H2S为非极性分子
C.基态Cu2+的核外电子排布式为[Ar]3d10
D.S2-的结构示意图为
9.(2023辽宁丹东一模)锌、硒所形成的晶体是一种重要的半导体材料,其晶胞结构如图甲所示,乙图为该晶胞俯视图,已知A点原子坐标为(0,0,0),B点坐标为(,1,),下列说法错误的是( )。
A.Zn位于元素周期表的ds区
B.该晶体的化学式为ZnSe
C.Se的配位数为4
D.C点原子的坐标为()
10.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的最高正价与最低负价代数和为0,W、X、Y形成的化合物甲的结构如图所示,Z原子M层上有2个未成对电子且此能级无空轨道。下列说法正确的是 ( )。
Y+Y+
A.简单离子半径大小:Z>X>Y
B.简单氢化物的沸点:Z>X
C.X、Y形成的化合物只含离子键
D.化合物甲中阴离子的空间结构为三角锥形
二、非选择题
11.A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素,A2-和B+具有相同的核外电子排布;C、 D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。请回答下列问题。
(1)四种元素中电负性最大的是 (填元素符号),其中C原子的核外电子排布式为 。
(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点高的是 (填分子式),原因是 ;A和B的氢化物所属的晶体类型分别为 和 。
(3)C与D反应可生成组成比为1∶3的化合物E, E的空间结构为 ,中心原子的杂化轨道类型为 。
(4)化合物D2A的空间结构为 ,中心原子的价层电子对数为 ,单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A,反应的化学方程式为 。
12.Fe3O4和Fe2O3是铁的重要氧化物,能制成重要的纳米材料。请回答下列问题。
(1)基态铁原子的s能级上的电子数是其未成对电子数的 倍。
(2)第一电离能:Fe (填“>”“<”或“=”)O。
(3)将Fe2O3溶于足量稀硫酸后得到几乎无色的溶液A,往溶液A中加入少许氯化钠后得到黄色溶液B。已知溶液A中Fe元素主要以浅紫色的[Fe(H2O)6]3+形式存在,溶液B中存在黄色的[FeCl6]3-。溶液A中浓度最大的阴离子的空间结构为 ,中心原子的杂化方式为 。[Fe(H2O)6]3+与[FeCl6]3-中都含有的化学键为 。根据上述实验,可知稳定性:[Fe(H2O)6]3+ (填“强于”或“弱于”)[FeCl6]3-。
13.工业上以纯碱、水、二氧化硫为原料,利用“干法”工艺制备食品抗氧化剂焦亚硫酸钠(Na2S2O5)。请回答下列问题。
(1)原料涉及的元素中,电负性最大的是 (填元素符号);纯碱中阴离子的中心原子杂化方式为 。
(2)二氧化硫易溶于水的原因除与水反应外,还有 。
(3)焦亚硫酸根的结构图为[]2-,标有“*”的硫的化合价为 价。
(4)Na2S2O5加热至一定温度时分解为Na2O和SO2,Na2O晶胞为立方晶胞,结构如图,图中黑球代表阳离子,白球代表阴离子(NA为阿伏加德罗常数的值)。
①阴离子的配位数为 。
②若晶胞参数为a nm,则晶胞的密度为 g·cm-3。(用含a、NA的式子表示)
14.砷是生命的第七元素,可形成多种重要的化合物。请回答下列问题。
(1)基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为 。As的第一电离能(I1)比Se大的原因是 。
(2)雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)在自然界中共生,是提取砷的主要矿物原料,其结构如图所示,1 mol雄黄与O2反应生成As2O3,转移28 mol电子,则另一种产物为 。雌黄中As的杂化方式为 。
(3)亚砷酸(H3AsO3)可以用来治疗白血病,为三元弱酸,试推测As的空间结构为 。
(4)砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料。其晶胞结构如图1所示,若沿体对角线方向进行投影则得到图2所示结构,请在图中将As原子的位置涂黑。晶体中As原子周围与其距离最近的As原子的个数为 ,若As原子的半径为r1 pm,Ga原子的半径为r2 pm,则最近的两个As原子的距离为 pm。
图1图2
15.研究表明TiO2-aNb、Cu(In1-xGaxSe2)是光学活性物质。请回答下列问题。
(1)基态Ti原子核外电子占据的最高能级符号为 ,价电子中未成对电子有 个;Ga、In、Se第一电离能从大到小的顺序为 。
(2)Se的空间结构为 ;SeO2中硒原子采取的杂化类型是 。
(3)31Ga可以形成 GaCl3·xNH3(x=3、4、5、6) 等一系列配位数为6的配合物,向上述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成;过滤后,充分加热滤液有氨逸出,且又有沉淀生成,两次沉淀的物质的量之比为1∶2。则该溶液中溶质的化学式为 。
(4)Cu2+与NH3形成的配离子为[Cu(NH3)4]2+,在该配离子中,氮氢键的键角比独立存在的气态氨分子中键角略大,其原因是 。
向[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇能够析出深蓝色的晶体,试分析加入乙醇的作用: 。
专题突破练七 物质结构与性质(B)
一、选择题
1.C 解析 冠醚与碱金属离子形成的配合物中还含有阴离子,该物质是离子晶体,A项错误;超分子是分子聚集体,有的是有限的,有的是无限伸展的,B项错误;甲、乙两种超分子均体现了“分子识别”特征,C项正确;图甲中K+与冠醚形成配位键,图乙中C60与杯酚之间以分子间作用力结合,D项错误。
2.C 解析 根据原子结构,该碳原子的表示形式为C,A项错误。氯乙烯的结构简式为CH2CHCl,碳碳双键不能省略,B项错误。Cl-是Cl原子最外层得到一个电子,即结构示意图为,C项正确。HCl为共价化合物,不属于离子化合物,D项错误。
3.A 解析 CO2常温常压下为气态,属于分子晶体,Mn属于金属晶体,A项错误。CO2为直线形分子,C原子为sp杂化,CH3OH分子中C原子为sp3杂化,杂化类型不同,B项正确。该反应中H元素化合价升高,H2作还原剂,利用了H2的还原性,C项正确。CO2晶体中,与每个CO2分子周围紧邻的有12个CO2分子,D项正确。
4.B 解析 LiAlH4会与水反应,不可以在水溶液中进行,A项错误。基态锂原子的电子排布式为1s22s1,核外电子所占能级有2个,空间运动状态有2种,B项正确。Al中Al原子采用sp3杂化,Al的空间结构应为正四面体形,C项错误。题述所有物质中电负性最大的元素为Cl,电负性最小的元素为Na,形成化合物为NaCl,其电子式为Na+]-,D项错误。
5.D 解析 NaCl、NaBr、NaI均为离子晶体,阳离子相同,阴离子半径越小,硬度越高,所以硬度:NaCl>NaBr>NaI,A项错误。结构和组成相似的分子组成的物质,相对分子质量越大,沸点越高,但NH3分子间存在氢键,沸点较高,所以沸点:NH3>AsH3>PH3,B项错误。Cl、Br、I的原子核对其核外电子的吸电子能力逐渐减小,使得氢卤键越来越易断裂,氢原子变得更易于解离,酸性越来越强,所以酸性:HCl
6.D 解析 共价键越强,分子稳定性越强,氢键只影响物理性质,A项错误;PCl3中磷原子价层电子对数为3+=4,含有一个孤电子对,则其空间结构为三角锥形,B项错误;根据价层电子对互斥理论,PC的价层电子对数为4+=4,则空间结构为正四面体形,键角为109°28',P4与PC中的键角不同,C项错误;H2O、PCl3与PC的中心原子都是sp3杂化,D项正确。
7.C 解析 Rh2P的立方晶胞如图所示,晶胞单独占有的黑球个数为8,晶胞单独占有的白球个数为8×+6×=4,因此黑球为Rh,以右侧面面心磷原子分析,得到磷原子的配位数为 8,A项正确。根据配离子[Co(NO2)6]3-得到Co3+的配体为N,配位数为 6,B项正确。GaN、GaP、GaAs都是良好的半导体材料,晶体类型与晶体碳化硅类似,属于共价晶体,N、P、As的原子半径依次增大,因此GaN、GaP、GaAs 的键长依次增大,键能依次减小,熔、沸点依次减小,C项错误。氨硼烷(NH3BH3)分子中存在配位键,N有一个孤电子对,B没有孤电子对,因此提供孤电子对的原子是氮原子,D项正确。
8.A 解析 S中心S原子的价层电子对数为4+=4,不含孤电子对,所以空间结构为正四面体,A项正确。H2S的空间结构为V形,正、负电中心不重合,为极性分子,B项错误。Cu2+是由Cu原子失去最外层两个电子生成,基态Cu2+的核外电子排布式为[Ar]3d9,C项错误。S2-核外有18个电子,结构示意图为,D项错误。
9.D 解析 锌元素的原子序数为30,价电子排布式为3d104s2,位于元素周期表的ds区,A项正确;由晶胞结构可知,晶胞中位于体内的锌原子个数为4,位于顶角和面心的硒原子个数为8×+6×=4,则晶体的化学式为ZnSe,B项正确;由晶胞结构可知,晶胞中位于体内的锌原子周围距离最近的硒原子个数为4,由晶体的化学式为ZnSe可知,硒原子的配位数为4,C项正确;由A点原子坐标为(0,0,0)、B点坐标为(,1,)可知,晶胞的边长为1,则位于体对角线处的C点原子的坐标为(),D项错误。
10.A 解析 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的最高正价与最低负价代数和为0,则W为C或Si;结合化合物甲的结构,可判断X是O,Y是Na;Z原子M层上有2个未成对电子且此能级无空轨道,Z是S,W是C。简单离子半径:S2->O2->Na+,A项正确。水分子间存在氢键,沸点较高,简单氢化物的沸点:H2O>H2S,B项错误。X、Y形成的化合物可以是氧化钠或过氧化钠,过氧化钠中含有共价键,C项错误。化合物甲中的阴离子是C,C原子的价层电子对数为3,没有孤电子对,空间结构为平面三角形,D项错误。
二、非选择题
11.答案 (1)O 1s22s22p63s23p3(或[Ne] 3s23p3)
(2)O3 O3的相对分子质量较大,分子间范德华力大 分子晶体 离子晶体
(3)三角锥形 sp3
(4)V形 4 2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+2Na2CO3Cl2O+CO2+2NaCl)
解析 C核外电子总数是最外层电子数的3倍,应为P元素;C、D为同周期元素,则应为第三周期元素,D元素最外层有一个未成对电子,应为Cl元素;A2-和B+具有相同的核外电子排布,结合原子序数关系可知A为O元素,B为Na元素。
(1)四种元素分别为O、Na、P、Cl,电负性最大的为O元素,C为P元素,核外电子排布式为1s22s22p63s23p3。
(2)A为O元素,有O2、O3两种同素异形体,两者对应的晶体都为分子晶体,因O3的相对原子质量较大,则分子间范德华力较大,沸点较高;A的氢化物为水,为分子晶体,B的氢化物为NaH,为离子晶体。
(3)C与D反应可生成组成比为1∶3的化合物PCl3,P形成3个σ键,孤电子对数为=1,则P采取sp3杂化,PCl3的空间结构为三角锥形。
(4)化合物D2A为Cl2O,O为中心原子,形成2个σ键,孤电子对数为=2,则中心原子的价层电子对数为4,空间结构为V形,氯气与湿润的Na2CO3反应可制备Cl2O,反应的化学方程式为2Cl2+2Na2CO3+H2OCl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3Cl2O+CO2+2NaCl)。
12.答案 (1)2 (2)<
(3)正四面体形 sp3 配位键 弱于
解析 (1)基态铁原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d64s2,s能级上的电子数共有8个,3d能级上有4个未成对电子,所以s能级上的电子数是其未成对电子数的2倍。
(2)第一电离能为气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,铁为金属元素,容易失去电子,O为非金属元素,失去电子比较困难,所以第一电离能:Fe
13.答案 (1)O sp2
(2)SO2与H2O 极性相同(或 SO2与 H2O 均为极性分子)
(3)+5
(4)①8 ②
解析 (1)纯碱、水、二氧化硫所含元素有H、C、O、Na、S,同周期元素从左到右电负性增强,同主族元素从上到下电负性减弱,则电负性最大的为O,纯碱中阴离子为C,中心碳原子的价层电子对数=3+=3,采用sp2杂化。
(2)二氧化硫中中心原子的价层电子对数为3,有一个孤电子对,为V形结构,正、负电中心不重合,为极性分子,根据“相似相溶”规律可知其易溶于极性溶剂水。
(3)由结构式可知,标有“*”的硫原子与三个氧原子形成5个共价键,化合价为+5价。
(4)①由晶胞结构可知,以面心白球为观察对象可知其在一个晶胞中连接的黑球有4个,由此可知阴离子周围等距的阳离子有8个,配位数为8。
②Na2O晶胞中,Na位于体内的个数为8,O有8个在顶角,6个在面心,个数为8×+6×=4,晶胞的质量为g,晶胞的体积为(a×10-7)3cm3,则晶胞的密度=g·cm-3=g·cm-3。
14.答案 (1)2∶3 As的4p轨道半充满,稳定,I1较大
(2)SO2 sp3
(3)三角锥形
(4)或 12
(r1+r2)
解析 (1)As是33号元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3,故基态砷原子N电子层中的成对电子与单电子的数量比为2∶3,由于As的4p轨道为4p3,为半充满,而Se为4p4,既不是半充满也不是全充满,故As更稳定,I1较大。
(2)1mol雄黄与O2反应生成As2O3,转移28mol电子,即1molAs4S4与7molO2反应,根据质量守恒可知,该反应的化学方程式为As4S4+7O22As2O3+4SO2。由题图可知,雌黄中As与在周围的3个S原子形成了3个σ键,As的孤电子对数为1,故As的价层电子对数为3+1=4,故雌黄中As的杂化方式为sp3。
(3)As中As与在周围的3个O原子形成了3个σ键,孤电子对数为×(5+3-3×2)=1,故As的价层电子对数为3+1=4,故推测As的空间结构为三角锥形。
(4)根据砷化镓(GaAs)的晶胞结构示意图可知,若沿体对角线方向进行投影则得到如图,则在图中将As原子的位置涂黑为或,由砷化镓的晶胞结构示意图可知,晶体中Ga原子周围与其距离最近的Ga原子的个数为12,而GaAs中Ga和As原子个数比为1∶1,故两原子的配位数相等,故As原子周围与其距离最近的As原子的个数为12。若As原子的半径为r1pm,Ga原子的半径为r2pm,则晶胞的边长为a=pm,而最近的两个As原子的距离为面对角线的一半,故为a=(r1+r2)pm。
15.答案 (1)4s 2 Se>Ga>In
(2)三角锥形 sp2
(3)[Ga(NH3)4Cl2]Cl
(4)NH3中的孤电子对与 Cu2+配位,受到Cu2+吸引,对N—H成键电子对斥力减弱,故N—H键角变大 减小溶剂极性,降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度
解析 (1)基态Ti原子的价层电子排布式为3d24s2,占据的最高能级符号为 4s,价电子中未成对电子有2个。同周期元素的第一电离能由左向右逐渐增大,故 Se>Ga;同主族由上而下逐渐减小,故Ga>In。
(2)Se中Se共有4个价层电子对,有3个配位原子,故空间结构为三角锥形。 SeO2中Se共有3个价层电子对,故杂化类型为sp2。
(3)向题述某物质的溶液中加入足量AgNO3溶液,有沉淀生成,说明溶液中有电离出来的Cl-。过滤后,充分加热能够使所有的配位键断裂,生成游离的Cl-和NH3,且氨全部逸出,游离的Cl-与足量AgNO3溶液反应又有沉淀生成,此时生成沉淀的Cl-是形成配位键的Cl-,两次沉淀的物质的量之比为1∶2,说明电离出来的Cl-与形成配位键的Cl-个数比为1∶2,该化合物的配位数为6,所以其化学式为[Ga(NH3)4Cl2]Cl。
(4)NH3中的孤电子对与 Cu2+配位,受到Cu2+吸引,对N—H成键电子对斥力减弱,故N—H键角变大。乙醇的分子极性小,加入乙醇后,溶剂的极性减小,降低了[Cu(NH3)4]SO4的溶解度。专题突破练八 化学反应的热效应(A)
一、选择题
1.(2022河北衡水中学模拟)热化学离不开实验,更离不开对反应热的研究。下列有关说法正确的是( )。
甲 乙丙
A.向甲的试管A中加入某一固体和液体,若注射器的活塞右移,说明A中发生了吸热反应
B.将甲虚线框中的装置换为乙装置,若注射器的活塞右移,说明锌粒和稀硫酸的反应为放热反应
C.用丙装置进行中和反应热的测定实验时,NaOH要缓缓倒入稀硫酸中
D.用丙装置进行中和反应热的测定实验时,每次实验要测量并记录三次温度数值
2.常温常压下,1 mol CH3OH与O2发生反应时,生成CO或HCHO的能量变化如图所示(反应物O2和生成物水略去),下列说法正确的是( )。
A.加入催化剂后,生成CO的热效应变大,生成HCHO的热效应变小
B.加入催化剂后,生成HCHO的速率增大,单位时间内生成HCHO的质量增多
C.CH3OH的燃烧热为393 kJ·mol-1
D.生成HCHO的热化学方程式为2CH3OH+O22HCHO+2H2O ΔH=-316 kJ·mol-1
3.黑火药是中国古代的四大发明之一,其反应的化学方程式为S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g) ΔH
已知:①碳的燃烧热为ΔH1
②S(s)+2K(s)K2S(s) ΔH2
③2K(s)+N2(g)+3O2(g)2KNO3(s) ΔH3,则 ΔH为( )。
A.3ΔH1+ΔH2-ΔH3 B.ΔH3+3ΔH1-ΔH2
C.ΔH1+ΔH2-ΔH3 D.ΔH3+ΔH1-ΔH2
4.反应2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1 过程中的能量变化关系如图。下列说法错误的是( )。
A.ΔH1>ΔH2
B.ΔH1+ΔH2+ΔH3=ΔH4=-571.6 kJ·mol-1
C.2 mol水蒸气转化为液态水能够释放出的能量为|ΔH3| kJ
D.若将上述反应设计成原电池,则当氢气先失4 mol电子时能够产生571.6 kJ的电能
5.(2023重庆巴蜀中学模拟)设计热循环,可计算反应过程中某一步的能量变化。如图所示为NH4Cl的热循环过程,可得ΔH6/(kJ·mol-1)为( )。
A.-2 299 B.+248
C.+876 D.+2 240
6.NH3和NO是有毒气体,在一定条件下它们可通过反应转化为无害的N2和H2O。已知:N≡N、N—H、NO、H—O的键能分别为946 kJ·mol-1、391 kJ·mol-1、607 kJ·mol-1、464 kJ·mol-1。则该反应4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)的反应热ΔH为( )。
A.-1 964 kJ·mol-1 B.+430 kJ·mol-1
C.-1 780 kJ·mol-1 D.-450 kJ·mol-1
二、非选择题
7.(1)已知:
N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH1=+180.4 kJ·mol-1
4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)ΔH2=-905.8 kJ·mol-1
NH3能将NO转化成无毒物质。写出在298 K时该反应的热化学方程式: 。
(2)亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂,氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯,涉及如下反应:
Ⅰ.4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) ΔH1;K1
Ⅱ.2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+NOCl(g) ΔH2;K2
Ⅲ.2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) ΔH3;K3
则有ΔH3= (用ΔH1和ΔH2表示),K3= (用K1和K2表示)。
(3)工业合成尿素以NH3和CO2作为原料,在合成塔中存在如下转化:
液相中,合成尿素的热化学方程式为2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l) ΔH= kJ·mol-1。
(4)反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH=-620.9 kJ·mol-1可有效降低汽车尾气污染物的排放。一定条件下该反应经历三个基元反应阶段,反应过程如图所示(TS表示过渡态、IM表示中间产物)。
三个基元反应中,属于放热反应的是 (填标号);图中ΔE= kJ·mol-1。
8.(1)已知:①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-802 kJ·mol-1
②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2=-566 kJ·mol-1
③H2O(g)H2O(l) ΔH3=-44 kJ·mol-1
则1 mol CH4(g)不完全燃烧生成CO和H2O(l)的热化学方程式为 。
(2)利用甲醇水蒸气重整制氢法是获得氢气的重要方法。反应原理如下:
反应ⅰ(主反应):CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g) ΔH1=+49 kJ·mol-1
反应ⅱ(副反应):H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41 kJ·mol-1
温度高于300 ℃则会同时发生CH3OH转化为CO和H2的副反应,该反应的热化学方程式是 。
(3)丙烯是制备聚丙烯等材料的化工原料。工业上,以丁烯为原料制备丙烯的方法有两种:
Ⅰ.烯烃歧化法:反应1 C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g) ΔH1
Ⅱ.烯烃裂解法:反应2 3C4H8(g)4C3H6(g) ΔH2(主反应)
反应3 C4H8(g)2C2H4(g) ΔH3 (副反应)
已知三种烃的燃烧热如下表所示:
气体 C4H8(g) C2H4(g) C3H6(g)
-2 539 -1 411 -2 049
根据上述数据计算,ΔH1= kJ·mol-1。
专题突破练八 化学反应的热效应(A)
一、选择题
1.D 解析 若注射器的活塞右移,说明锥形瓶中气体受热膨胀,A中发生了放热反应或溶解过程放热,A项错误;将甲虚线框中的装置换为乙装置,由于锌粒与稀硫酸反应生成H2,生成的H2可使注射器的活塞右移,不能说明锌粒和稀硫酸的反应为放热反应,B项错误;用丙装置进行中和反应热的测定实验时,为了减少热量损失,NaOH要迅速倒入稀硫酸中,C项错误;进行中和反应热的测定实验时,每次实验要测量并记录酸溶液的温度、碱溶液的温度、酸碱混合后溶液的最高温度,D项正确。
2.B 解析 催化剂只改变反应速率,不能改变反应热,故生成CO或HCHO的热效应不变,A项错误。加入催化剂后,生成HCHO的速率增大,单位时间内生成HCHO的质量增多,B项正确。CH3OH完全燃烧生成的稳定化合物为CO2(g)和H2O(l),图中CH3OHCO的热效应为393kJ·mol-1,不能确定CH3OH的燃烧热,C项错误。书写热化学方程式时,要标注物质的聚集状态,D项错误。
3.A 解析 由碳的燃烧热为ΔH1,可得:①C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH1;根据盖斯定律,由①×3+②-③可得:S(s)+2KNO3(s)+3C(s)K2S(s)+N2(g)+3CO2(g),则该反应的ΔH=3ΔH1+ΔH2-ΔH3。
4.D 解析 由题中图示可知,ΔH1>0,ΔH2<0,则ΔH1>ΔH2,A项正确。题图为各个中间反应的能量变化,由2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1和盖斯定律可知,ΔH4=ΔH1+ΔH2+ΔH3=-571.6kJ·mol-1,B项正确。H2O(g)转化为H2O(l)的过程中,能量降低,即2molH2O(g)转化为2molH2O(l)能够释放出的能量为|ΔH3|kJ,C项正确。该反应放出的能量不会被全部转化为电能,会有一部分损失,D项错误。
5.C 解析 根据盖斯定律ΔH1=-ΔH2+ΔH3+ΔH4-ΔH5-ΔH6,代入数据可得ΔH6=-46kJ·mol-1+1533kJ·mol-1-243kJ·mol-1-682kJ·mol-1+314kJ·mol-1=+876kJ·mol-1。
6.A 解析 根据反应的反应热与物质键能之间的关系,可进行如下计算:该反应4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)的反应热ΔH=∑E反应物的键能-∑E生成物的键能=12EN—H+6-5EN≡N-12EH-O=12×391kJ·mol-1+6×607kJ·mol-1-5×946kJ·mol-1-12×464kJ·mol-1=-1964kJ·mol-1。
二、非选择题
7.答案 (1)4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) ΔH=-1 807.8 kJ·mol-1
(2)2ΔH2-ΔH1
(3)-93.7
(4)②③ 554.9
解析 (1)将题给反应依次编号为①、②,根据盖斯定律,由②-①×5可得反应:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l),该反应的ΔH=(-905.8kJ·mol-1)-(+180.4kJ·mol-1)×5=-1807.8kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,由Ⅱ×2-Ⅰ可得反应Ⅲ:2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g),则有ΔH3=2ΔH2-ΔH1。分别写出反应Ⅰ~Ⅲ的化学平衡常数表达式,由于反应:Ⅲ=Ⅱ×2-Ⅰ,从而推知K3=。
(3)根据图中物质变化及能量变化写出热化学方程式:①2NH3(l)+CO2(l)NH2COONH4(l) ΔH1=-109.2kJ·mol-1;②NH2COONH4(l)H2O(l)+NH2CONH2(l) ΔH2=+15.5kJ·mol-1。根据盖斯定律,由①+②可得反应:2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l),则有ΔH=ΔH1+ΔH2=(-109.2kJ·mol-1)+(+15.5kJ·mol-1)=-93.7kJ·mol-1。
(4)整个反应分为三个基元反应阶段,①NO(g)+NO(g)(g) ΔH=+199.2kJ·mol-1;
②(g)+CO(g)CO2(g)+N2O(g) ΔH=-513.5kJ·mol-1。
由于总反应2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)
ΔH=-620.9kJ·mol-1,则反应③CO2(g)+N2O(g)+CO(g)2CO2(g)+N2(g)的ΔH=-620.9kJ·mol-1-(+199.2kJ·mol-1)-(-513.5kJ·mol-1)=-306.6kJ·mol-1。反应③正反应活化能为248.3kJ·mol-1,则反应③的ΔE=248.3kJ·mol-1-(-306.6kJ·mol-1)=554.9kJ·mol-1。
8.答案 (1)CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(l) ΔH=-607 kJ·mol-1
(2)CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=+90 kJ·mol-1
(3)+148
解析 (1)①根据盖斯定律,由①-×②+③×2得反应:CH4(g)+O2(g)CO(g)+2H2O(l),则该反应的ΔH=(-802kJ·mol-1)-(-566kJ·mol-1)×+(-44kJ·mol-1)×2=-607kJ·mol-1。
(2)根据盖斯定律,由反应i+ii可得反应CH3OH(g)CO(g)+2H2(g),则该反应的ΔH=(+49kJ·mol-1)+(+41kJ·mol-1)=+90kJ·mol-1。
(3)根据表中物质的燃烧热写出热化学方程式:
①C4H8(g)+6O2(g)4CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2539kJ·mol-1;
②C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1411kJ·mol-1;
③2C3H6(g)+9O2(g)6CO2(g)+6H2O(l) ΔH=-4098kJ·mol-1。
根据盖斯定律,由①+②-③可得:C4H8(g)+C2H4(g)2C3H6(g),则该反应的ΔH1=-2539kJ·mol-1+(-1411kJ·mol-1)-(-4098kJ·mol-1)=+148kJ·mol-1。
