2025届高三高考化学二轮复习
“17-21”非选择题标准卷(六)
非选择题(本题包括5小题,共52分)
17.(10分)ⅣA族和ⅤA族元素形成的化合物种类繁多,应用广泛。请回答:
(1)(2分)D 青霉胺用以治疗或控制先天性铜代谢障碍性疾病,其结构简式如图所示,下列说法不正确的是 。
A.第一电离能:C
C.H原子与C、N、O原子均可形成18电子的非极性分子
D.D 青霉胺熔点为212 ℃,主要原因是其存在分子间氢键
(2)(2分)聚合氮材料是备受关注的高能量密度物质。某新型二元金属富氮化合物的晶胞如图所示,其化学式为 ,晶体类型是 。
(3)(2分)已知一个气态基态原子得到一个电子形成气态基态负一价离子所产生的能量变化称为该元素原子的第一电子亲合能(吸收能量为负值,释放能量为正值)。试解释碳原子第一电子亲合能(+122 kJ·mol-1)较氮原子第一电子亲合能(-58 kJ·mol-1)大的可能原因
。
(4)(2分)将含有未成对电子的物质置于外磁场中,会使磁场强度增大,称其为顺磁性物质,下列物质中,属于顺磁性物质的是 。
A.[Cu(NH3)2]Cl B.[Cu(H2O)4]SO4
C.Na[Al(OH)4]
(5)(2分)NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构,该分子的空间构型为 。高能电子流轰击NOCl分子,通过质谱仪发现存在质荷比数值为30的离子峰,该峰对应的微粒化学式是 (已知各产物微粒均带1个单位正电荷)。
18.(10分)某固态化合物Y的组成为Sr4FeMnO6(CO3),以Y为原料可实现如下转化:
已知:溶液C中金属离子与NH3均不能形成配合物。请回答:
(1)(2分)写出溶液C中的所有阳离子 。
(2)(2分)步骤V中的反应为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,请说明Fe能够较完全转化为Fe3O4的两个原因是:①生成Fe3O4降低了体系的能量;
② 。
(3)(2分)下列说法正确的是 。
A.固体B中含有Mn单质
B.步骤Ⅱ反应促进了N水解平衡正向移动
C.步骤Ⅲ可推断碱性Sr(OH)2>Mn(OH)2
D.直接加热SrCl2·6H2O不能得到SrCl2
(4)(2分)固体Y可与HI溶液反应,写出该反应的离子方程式
。
(5)(2分)设计实验方案检验气体中除H2以外的两种主要成分
。
19.(10分)将二氧化碳转化为高附加值化学品是目前研究的热点之一,甲醇是重要的化工原料和优良的替代燃料,因此加氢制甲醇被广泛关注。在催化剂作用下主要发生以下反应。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4 kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41 kJ·mol-1
Ⅲ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3
(1)(1分)反应Ⅲ自发进行的条件是 。
(2)(2分)恒温恒容条件下,原料气CO2(g)、H2(g)以物质的量浓度1∶3投料时,控制合适条件(不考虑反应Ⅲ),甲醇的选择性为60%。已知初始压强为2 MPa,c(CO2)=1.0 mol·L-1,CO2平衡转化率为50%,则该条件下反应Ⅱ的Kp= 。(对于气相反应,用组分B的平衡分压p(B)代替c(B),记作Kp。p(B)=p·x(B),p为平衡压强,x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。)
在190~250 ℃,2 MPa,CO2(g)、H2(g)以物质的量浓度1∶3投料,以一定流速通过不同Cu ZnO与Cu ZnO@SiO2催化剂,图a和b为催化反应CO2转化率、甲醇选择性、甲醇收率随温度的变化,反应的产物只有甲醇、CO和H2O。
(3)(1分)分析在该压强下的最适合反应条件为 。
(4)(2分)推测在一定温度范围内,随着反应温度的升高,CO2转化率增大,但甲醇选择性降低的原因是 。
(5)(2分)催化加氢的反应机理如下图所示。
下列说法正确的是 。
A.Cu ZnO@SiO2催化剂中Cu+抑制了CO*的解吸附,从而抑制CO的生成
B.Cu ZnO@SiO2催化剂上主要通过甲酸盐路径加氢生成甲醇
C.增大流速,原料气与催化剂碰撞机会多,甲醇产率一定增加
D.随着温度升高,有利于CO2在催化剂表面反应,平衡转化率增大
(6)(2分)在Cu ZnO@SiO2催化剂条件下,保持流速与反应物投料比不变,增加反应物用量,请在图b上画出甲醇收率随温度变化曲线。
20.(10分)半水煤气(含有CO、N2、H2、H2O,以及少量的H2S、CO2和O2)经提纯后可获得工业合成氨所需的N2和H2混合气。过程如下:
已知:①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0。
②H2S与Na2CO3反应的方程式为Na2CO3+H2SNaHS+NaHCO3。
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0。
请回答:
(1)(1分)半水煤气通过 溶液(填化学式)可证明有H2S气体。
(2)(2分)在“催化转化炉”的后半段补充通入120 ℃ H2O(g)作“冷激气”,原因是
。
(3)(2分)已知:高压下CO2极易溶于水;用醋酸亚铜氨溶液(易被氧化)可吸收CO,碱性焦没食子酸溶液(易受酸性气体影响)可吸收O2。“精制过程”需除去混合气体中的CO2、CO、O2和H2O,请排序: → → → 。
(a) (b)
(c) (d)
(4)(3分)通过测定“催化转化炉”进出口气体中CO体积分数以确定CO转化率。取标况下V L进口或出口气体,经历的实验过程以及反应前后每个装置的质量变化(Δm)如下:
①Ⅰ、Ⅱ的目的是
(1分)。
②CO体积分数为 (2分)(用含V及Δm的式子表示,忽略空气影响)。
(5)(2分)下列说法正确的是 。
A.“煤气发生炉”应先通O2后通H2O(g)
B.采用饱和Na2CO3溶液吸收H2S会造成管道堵塞
C.吸收塔内放置空心瓷环可提高H2S的吸收率
D.半水煤气中的O2会导致Cu催化剂失效
21.(12分)某研究小组通过下列路线合成一款新型抗惊厥药F。
已知:。
请回答:
(1)(1分)化合物E含氧官能团的名称是 。
(2)(1分)化合物C的结构简式 。
(3)(2分)下列说法正确的是 。
A.A→B为取代反应
B.1 mol C完全转化为D需要消耗3 mol H2
C.E在酸性条件下可转化为D
D.1 mol F最多可消耗4 mol NaOH
(4)(2分)写出D→E的化学方程式
。
(5)(3分)请写出符合下列条件的的同分异构体 。
a.分子中含六元环
b.无氮氮相连的键
c.1H—NMR谱检测表明:分子中有2种不同环境的氢原子
(3分)以丙酮(CH3COCH3)和尿素()为主要原料合成(用流程图表示,无机试剂任选)。
参考答案
“17-21”非选择题标准卷(六)
17.(1)ACD (2)NaN5 离子晶体 (3)碳原子2p能级有两个电子,得到一个电子后2p能级为半充满,能量低更稳定 (4)B (5)V形 NO+
18.(1)Sr2+、Mn2+、N、H+ (2)水蒸气带出H2,促进平衡正向移动 (3)BC (4)Sr4FeMnO6(CO3)+14H++2I-4Sr2++Fe2++Mn2++I2+7H2O+CO2↑ (5)将生成的气体通入盛有无水CuSO4粉末的硬质玻璃管中,固体变蓝,说明有水蒸气,再继续通入澄清石灰水中,变浑浊,说明有CO2气体。
解析 固体D和水在高温下反应生成Fe3O4,则D为Fe,溶液C和一水合氨反应生成Mn(OH)2和溶液E,溶液E经一系列操作得到SrCl2·6H2O,则溶液E中含Sr2+,溶液C中含有Sr2+、Mn2+,固体B为Fe、MnO、SrO,气体A为H2、CO2和水蒸气。(1)由步骤Ⅳ知,溶液E中含Sr2+,由步骤Ⅱ和步骤Ⅲ知,则溶液C中的所有阳离子:Sr2+、Mn2+、N、H+;(2)由反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2可推测,Fe能够较完全转化为Fe3O4的两个原因:①生成Fe3O4降低了体系的能量;②水蒸气带出H2,促进平衡正向移动;(3)A.由分析知,固体B中含有MnO而不含Mn单质,A错误;B.步骤Ⅱ中,MnO、SrO可与N水解产生的H+反应,从而促进了N水解平衡正向移动,B正确;C.步骤Ⅲ生成了Mn(OH)2沉淀而未生成Sr(OH)2沉淀,说明碱性:Sr(OH)2>Mn(OH)2,C正确;D.Sr与Ca处于同一主族,Sr比Ca活泼,SrCl2属于强酸强碱盐,直接加热SrCl2·6H2O可得到SrCl2,D错误;(4)固体Y中Mn元素的化合价为+4价,Y具有氧化性,HI溶液中的I-离子具有还原性,Y与HI溶液可发生氧化还原反应,根据化合价升降守恒、电荷守恒及原子守恒可得到反应的离子方程式:Sr4FeMnO6(CO3)+14H++2I-4Sr2++Fe2++Mn2++I2+7H2O+CO2↑;(5)气体A为H2、CO2和水蒸气,除H2以外的两种气体为CO2和水蒸气,检验方法:将生成的气体通入盛有无水CuSO4粉末的硬质玻璃管中,固体变蓝,说明有水蒸气,再继续通入澄清石灰水中,变浑浊,说明有CO2气体。
19.(1)低温 (2)或0.105 (3)230 ℃、Cu ZnO@SiO2作催化剂
(4)温度升高,反应Ⅱ(吸热反应)平衡正向移动程度大于反应Ⅰ(放热反应)平衡逆向移动的程度,使CO2的转化率增大;温度升高反应Ⅲ和反应Ⅰ平衡逆向移动,使甲醇的选择性降低 (5)A
(6)
解析 (1)由盖斯定律可知,反应Ⅰ-反应Ⅱ即可得到CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3=ΔH1-ΔH2=-90.4 kJ·mol-1;反应Ⅲ是气体体积减小的放热反应,ΔG=ΔH-TΔS,当ΔH-TΔS<0时反应能自发进行,则自发进行的条件是低温。(2)根据已知条件列出“三段式”:
甲醇的选择性为×100%=60%,CO2平衡转化率为×100%=50%,解得x=0.3 mol,y=0.2 mol,则平衡压强为×2 MPa=1.7 MPa,该条件下反应ⅡKp=或0.105。(3)由图可知,在该压强下反应条件为230 ℃、Cu ZnO@SiO2作催化剂时,甲醇的选择性和产率最高,应该选择该条件。(4)推测在一定温度范围内,随着反应温度的升高,CO2转化率增大,但甲醇选择性降低的原因是:温度升高,反应Ⅱ(吸热反应)平衡正向移动程度大于反应Ⅰ(放热反应)平衡逆向移动的程度,使CO2的转化率增大;温度升高反应Ⅲ和反应Ⅰ平衡逆向移动,使甲醇的选择性降低。(5)A项,由图可知,Cu ZnO@SiO2催化剂中Cu+抑制了CO*的解吸附,从而抑制CO的生成,故A正确;B项,由图可知,Cu ZnO催化剂上主要通过甲酸盐路径加氢生成甲醇,故B错误;C项,增大流速,原料气与催化剂碰撞机会多,但可能导致反应物接触不充分,甲醇产率不一定增加,故C错误;D项,催化剂不改变平衡转化率,故D错误;故选A。(6)在Cu ZnO@SiO2催化剂条件下,保持流速与反应物投料比不变,增加反应物用量,平衡正向移动,甲醇收率增大,在Cu ZnO@SiO2催化剂这条线的上方且趋势相同,图为:。
20.(1)CuSO4溶液 (2)降低反应气体的温度,促进平衡右移,提高CO的转化率 (3)a c b d (4)①除去CO2并确定CO2已完全除去 ② (5)ABC
解析 经①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)反应,半水煤气含有CO、N2、H2、H2O,以及少量的H2S、CO2和O2;吸收塔内发生②H2S与Na2CO3反应,方程式为Na2CO3+H2SNaHS+NaHCO3;转化炉内发生③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),提纯后可获得工业合成氨所需的N2和H2混合气。(1)硫化氢能与重金属生成沉淀,所以将半水煤气样品通入CuSO4溶液中,出现黑色沉淀可以证明有硫化氢存在。(2)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0为放热反应,补充通入120 ℃ H2O(g)作“冷激气”降低反应气体的温度,促进平衡右移,提高CO的转化率。(3)先除去二氧化碳,高压下CO2极易溶于水,选择装置a;碱性焦没食子酸溶液(易受酸性气体影响)可吸收氧气,故在除去CO2后选择c装置吸收O2且防止氧化CO;b装置除去CO,最后用装置d浓硫酸除去水蒸气,故顺序为a→c→b→d。(4)①半水煤气中含有二氧化碳,首先利用碱液除去二氧化碳,干燥后再通过氧化铜反应,利用浓硫酸吸收产生的水蒸气,利用碱液吸收产生的二氧化碳,进而计算体积分数,Ⅰ、Ⅱ的目的是除去CO2并确定CO2已完全除去。②氢气还原氧化铜生成水蒸气,浓硫酸吸收水蒸气,CO还原氧化铜生成CO2,步骤Ⅲ用浓硫酸吸收了水,步骤Ⅳ中剩余的为转化后CO2的质量,根据CO+CuOCu+CO2,可知CO的物质的量为 L,CO体积分数为。(5)A.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0为吸热反应,“煤气发生炉”应先通O2与燃料燃烧提供热量,后通H2O(g),A正确;B.Na2CO3+H2SNaHS+NaHCO3,采用饱和Na2CO3溶液吸收H2S会有碳酸氢钠析出,造成管道堵塞,B正确;C.吸收塔内放置空心瓷环增大了反应面积,可提高H2S的吸收率,C正确;D.半水煤气中的O2不会导致Cu催化剂失效,在与Cu催化剂接触之前就被消耗了,D错误。
21.(1)酰胺基、酮羰基、醚键 (2) (3)A
(4)++CH3OH
(5)、、、
(6)
解析 由反应条件和结构简式可知,D和发生取代反应生成E,则D为,C和H2发生加成反应生成D,结合C的分子式可以推知C为,B和NO2BF4发生取代反应生成C,B为,A发生取代反应生成B,以此解答。(1)化合物E含氧官能团的名称是酰胺基、酮羰基、醚键。(2)化合物C的结构简式为。(3)A.B为,A发生取代反应生成B,A正确;B.C为,D为,—NO2转化为—NH2需要消耗3个H2,1 mol C完全转化为D需要消耗5 mol H2,B错误;C.E中含有酰胺基,E在碱性条件下可转化为D,C错误;D.F中含有1个酰胺基可以和1个NaOH发生水解反应,HCl可以和1个NaOH发生中和反应,苯环上的氯原子可以和1个NaOH发生取代反应生成酚羟基又会消耗1个NaOH,则1 mol F最多可消耗6 mol NaOH,D错误;(4)D和发生取代反应生成E,化学方程式为++CH3OH。(5)的同分异构体符合条件:a.分子中含六元环;b.无氮氮相连的键;c.1H—NMR谱检测表明:分子中有2种不同环境的氢原子;满足条件的同分异构体有:、、、。(6)丙酮和HCN发生加成反应生成,酸化得到,和HBr发生取代反应生成,和H2NCONH2反应生成,合成路线为。
