1、绝密 启用前 2020 年普通高等学校招生全国统一考试年普通高等学校招生全国统一考试 化学(全国卷) (本试卷共 4 页,共 12 小题,满分 100分。考试用时 90 分钟) 可能用到的相对原子质量:H 1C 12N 14O 16Na 23Al 27P 31S 32Cl 35.5V 51 Fe 56 一、选择题:本题共 7 小题,每小题 6 分,共 42 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目 要求的。 7.国家卫健委公布的新型冠状病毒肺炎诊疗方案指出,乙醚、75%乙醇、含氯消毒剂、过氧乙酸 (CH3COOOH)、氯仿等均可有效灭活病毒。对于上述化学药品,下列说法错误的是() A.
2、CH3CH2OH 能与水互溶B.NaClO 通过氧化灭活病毒 C.过氧乙酸相对分子质量为 76D.氯仿的化学名称是四氯化碳 8.紫花前胡醇()可从中药材当归和白芷中提取得到,能提高人体免疫力。 有关该化合物,下列叙述错误的是() A.分子式为 C14H14O4B.不能使酸性重铬酸钾溶液变色 C.能够发生水解反应D.能够发生消去反应生成双键 9.下列气体去除杂质的方法中,不能实现目的的是() 气体(杂质)方法 ASO2(H2S)通过酸性高锰酸钾溶液 BCl2(HCl)通过饱和的食盐水 CN2(O2)通过灼热的铜丝网 DNO(NO2)通过氢氧化钠溶液 10.铑的配合物离子Rh(CO)2I2-可催化
3、甲醇羰基化,反应过程如图所示。 下列叙述错误的是() A.CH3COI 是反应中间体 B.甲醇羰基化反应为 CH3OH+COCH3CO2H C.反应过程中 Rh 的成键数目保持不变 D.存在反应 CH3OH+HICH3I+H2O 11.1934 年约里奥-居里夫妇在核反应中用粒子(即氦核 2 4He)轰击金属原子 ? ?X,得到核素 ?+2 30Y,开创 了人造放射性核素的先河: ? ?X+ 2 4He Y+0 1n 其中元素 X、Y 的最外层电子数之和为 8。下列叙述正确的是() A.? ?X 的相对原子质量为 26 B.X、Y 均可形成三氯化物 C.X 的原子半径小于 Y 的D.Y仅有一种
4、含氧酸 12.科学家近年发明了一种新型 Zn-CO2水介质电池。电池示意图如右,电极为金属锌和选择性催化 材料。放电时,温室气体 CO2被转化为储氢物质甲酸等,为解决环境和能源问题提供了一种新途径。 下列说法错误的是() A.放电时,负极反应为 Zn-2e-+4OH-Zn(OH)4 2- B.放电时,1 mol CO2转化为 HCOOH,转移的电子数为 2 mol C.充电时,电池总反应为 2Zn(OH)4 2- 2Zn+O2+4OH-+2H2O D.充电时,正极溶液中 OH-浓度升高 13.以酚酞为指示剂,用 0.100 0 molL-1的 NaOH 溶液滴定 20.00 mL 未知浓度的二
5、元酸 H2A 溶液。溶 液中,pH、分布系数随滴加 NaOH 溶液体积 VNaOH的变化关系如下图所示。 比如 A2-的分布系数:(A2-)= ?(A2-) ?(H2?)+?(HA-)+?(A2-) 下列叙述正确的是() A.曲线代表(H2A),曲线代表(HA-)B.H2A溶液的浓度为 0.200 0 molL-1 C.HA-的电离常数 Ka=1.010-2D.滴定终点时,溶液中 c(Na+)2c(A2-)+c(HA-) 三、非选择题:共 58 分。第 2628 为必考题,每个试题考生都必须作答。第 3536 为选考题,考生根 据要求作答。 (一)必考题:共 43 分。 26.(14 分) 钒
6、具有广泛用途。黏土钒矿中,钒以+3、+4、+5 价的化合物存在,还包括钾、镁的铝硅酸盐,以及 SiO2、Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备 NH4VO3。 该工艺条件下,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Fe3+Fe2+Al3+Mn2+ 开始沉淀 pH1.97.03.08.1 完全沉淀 pH3.29.04.710.1 回答下列问题: (1)“酸浸氧化”需要加热,其原因是。 (2)“酸浸氧化”中,VO+和 VO2+被氧化成 VO2 +,同时还有 离子被氧化。写出 VO+转化为 VO2 + 反应的离子方程式。 (3)“中和沉淀”中,钒水解并沉淀为 V2O5xH
7、2O,随滤液可除去金属离子 K+、Mg2+、Na+、, 以及部分的。 (4)“沉淀转溶”中,V2O5xH2O 转化为钒酸盐溶解。滤渣的主要成分是。 (5)“调 pH”中有沉淀生成,生成沉淀反应的化学方程式 是。 (6)“沉钒”中析出 NH4VO3晶体时,需要加入过量 NH4Cl,其原因 是。 27.(15 分) 为验证不同化合价铁的氧化还原能力,利用下列电池装置进行实验。 回答下列问题: (1)由 FeSO47H2O 固体配制 0.10 molL-1FeSO4溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、 (从下列图中选择,写出名称)。 (2)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中
8、的物质发生化学反应,并 且电迁移率(u)应尽可能地相近。根据下表数据,盐桥中应选择作为电解质。 阳离子u108/(m2s-1V-1)阴离子u108/(m2s-1V-1) Li+4.07HCO3 - 4.61 Na+5.19NO3 - 7.40 Ca2+6.59Cl-7.91 K+7.62SO4 2- 8.27 (3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入电极溶液中。 (4)电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中 c(Fe2+)增加了 0.02 molL-1。石墨电极上未见 Fe 析出。 可知,石墨电极溶液中 c(Fe2+)=。 (5)根据(3)、(4)实验结果,可知石墨电极
9、的电极反应式为,铁电极 的电极反应式为。因此,验证了 Fe2+氧化性小于,还原性 小于。 (6)实验前需要对铁电极表面活化。在 FeSO4溶液中加入几滴 Fe2(SO4)3溶液,将铁电极浸泡一段时间, 铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是。 28.(14 分) 硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是 SO2的催化氧 化:SO2(g)+1 2O2(g) SO3(g)H=-98 kJmol-1。回答下列问题: (1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示,V2O5(s)与 SO2(g)反应生成 VOSO4(s)和 V2O4(s)的热化 学方程式为:。 图(a) 图
10、(b) (2)当 SO2(g)、O2(g)和 N2(g)起始的物质的量分数分别为 7.5%、10.5%和 82%时,在 0.5 MPa、2.5 MPa 和 5.0 MPa 压强下,SO2平衡转化率随温度的变化如图(b)所示。反应在 5.0 MPa、550 时的 =,判断的依据是。影响的因素有。 (3)将组成(物质的量分数)为 2m% SO2(g)、m% O2(g)和 q% N2(g)的气体通入反应器,在温度 t、压强 p 条件下进行反应。平衡时,若 SO2转化率为,则 SO3压强为, 平衡常数 Kp=(以分压 表示,分压=总压物质的量分数)。 (4)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为:
11、v=k ? ?-1 0.8(1-n) 式中:k 为反应速率常数,随温度 t 升高而增大;为 SO2平衡转化率,为某时刻 SO2转化率,n 为常数。 在=0.90 时,将一系列温度下的 k、值代入上述速率方程,得到 vt 曲线,如图(c)所示。 图(c) 曲线上 v 最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温度 tm。ttm后,v 逐渐下降。 原因是 。 (二)选考题:共 15 分。请考生从 2 道化学题中任选一道作答。如果多做,则按所做的第一题计分。 35.化学选修 3:物质结构与性质(15 分) Goodenough 等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得 201
12、9 年诺贝尔化学奖。回答下列问题: (1)基态 Fe2+与 Fe3+离子中未成对的电子数之比为。 (2)Li 及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)I1(Na),原因是 。 I1(Be)I1(B)I1(Li),原因是 。 (3)磷酸根离子的空间构型为,其中 P 的价层电子对数为、杂化轨道类型 为。 (4)LiFePO4的晶胞结构示意图如(a)所示。其中 O 围绕 Fe 和 P 分别形成正八面体和正四面体,它们通 过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有 LiFePO4的单元数有个。 电池充电时,LiFePO4脱出部分 Li+,形成 Li1-xFePO4,结构示意图如
13、(b)所示,则 x=,n(Fe2+) n(Fe3+)=。 36.化学选修 5:有机化学基础(15 分) 有机碱,例如二甲基胺()、苯胺()、吡啶()等,在有机合成中应用很普 遍,目前“有机超强碱”的研究越来越受到关注。以下为有机超强碱 F 的合成路线: A (C2HCl3)BCD (C27H44Cl2N2) 已知如下信息: +RNH2 苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体 回答下列问题: (1)A的化学名称为。 (2)由 B 生成 C 的化学方程式为。 (3)C 中所含官能团的名称为。 (4)由 C 生成 D 的反应类型为。 (5)D的结构简式为。 (6)E 的六元环芳香同分异构体中,能与金属钠反
14、应,且核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为 622 1 的有种,其中,芳香环上为二取代的结构简式为。 参考答案 2020 年化学(全国卷) 查缺补漏表 题组及考 查主题 题型考查要点和核心素养 查缺 补漏 7(化学与 STS) 选择 题 考查化学消毒剂,均与化学科学密切相关,考查其名称及性质;科学态度 与社会责任 8(有机化 合物 的结构与 性质) 选择 题 给出较为陌生的有机化合物的结构简式,考查分子式和化学性质;展现 中医药的神奇魅力和作用,弘扬中医药文化;证据推理与模型认知、科 学态度与社会责任 9(化学实 验基础) 选择 题 除杂方法或试剂的正误判断;科学探究与创新意识 10(化学 反
15、应机理) 选择 题 催化剂催化甲醇羰基化反应历程的分析判断;宏观辨识与微观探析 11(元素 推断 与元素周 期律) 选择 题 借助核反应给出的信息,考查元素推断、原子半径大小比较及化合物的 性质;证据推理与模型认知 12(电化 学原理) 选择 题 选取新型 Zn-CO2水介质二次电池,考查电极反应式的书写及判断、电 极区溶液离子浓度变化、电子转移等;变化观念与平衡思想、证据推 理与模型认知 13(电解 质溶 液与图 像) 选择 题 以强碱氢氧化钠溶液滴定二元酸的酸碱中和反应为背景,设计双坐标图 像,考查滴定过程中溶液 pH、分布系数随滴加氢氧化钠溶液体积的变 化关系的分析与判断;证据推理与模型
16、认知 26(工艺 流 非选 择题 以黏土钒矿制备 NH4VO3的工艺流程为载体,考查流程的分析、物质的 分离和提纯、化学方程式的书写等;证据推理与模型认知、科学态度 程图题)与社会责任 27(综合 实验题) 非选 择题 利用带盐桥的原电池装置验证不同化合价铁的氧化还原能力,考查溶液 配制、盐桥中电解质溶液的选择、电极反应式的书写、离子检验等; 科学探究与创新意识 续表 题组及考 查主题 题型考查要点和核心素养 查缺 补漏 28(化学 原理 综合题) 非选 择题 考查热化学方程式的书写、化学平衡及计算、化学平衡 常数和速率常数、反应速率变化的原因分析等;变化观念 与平衡思想、证据推理与模型认知
17、35(选修 3物 质结构与 性质) 非选 择题 考查电子排布规律、第一电离能的周期性变化、离子空 间构型判断、陌生晶胞结构分析与组成判断等;证据推理 与模型认知、宏观辨识与微观探析 36(选修 5 有机化学 基础) 非选 择题 有机化合物的命名、官能团判断、有机反应化学方程式 的书写与反应类型、结构简式的书写、限制条件的同分 异构体的书写等;证据推理与模型认知 【试题分析】2020年全国理综卷化学部分秉承近几年全国卷试题特点,注重试题涉及知识覆 盖面和主干知识能力考查,聚焦时代主题、考查关键能力和学科素养,选取命题素材来自日常生 活、生产环保、实验探究及学术前沿。整套试卷很好地体现了高考的稳定
18、性和连续性,发挥化 学学科的育人功能。试题中第 8、9、12、26、27、28、35题的题型和考查点,与近几年全国卷 高考试题相似度较高,保持了相对稳定。 同时试题联系生活实际、弘扬核心价值,如第 7题对与新冠肺炎疫情阻击战中使用的消毒 剂的有关知识进行考查;选取学科前沿成果、考查辩证思维能力,如第 28题第(4)问关于陌生速 率方程的理解与变化原因阐述。 稳中求变、积极创新,如第 10题考查了催化剂催化甲醇羰基化反应历程的分析判断。第 13 题考查了酸碱滴定过程中溶液 pH、分布系数随滴加氢氧化钠溶液体积的变化关系的分析与判 断,考查从图中获取、使用复杂数据信息的能力。第 36题对有机化学选
19、考试题考查能力有所降 低,未出现有机合成路线的考查等。 7.DCH3CH2OH能与水互溶,75%乙醇是乙醇与水按照体积比 41配制而成的乙醇水溶 液,A项正确。NaClO 具有强氧化性,可利用其强氧化性来氧化灭活病毒,B项正确。依据题给过 氧乙酸的结构简式(CH3COOOH),可确定其相对分子质量为 76,C项正确。氯仿的化学名称是三 氯甲烷,D项错误。 【评析】 高考题没有回避热点,结合新冠肺炎中常用的消毒剂设问。题目比较简单。 8.B观察分析紫花前胡醇的结构简式,可确定分子式为 C14H14O4,A 项正确。由结构简式可 知分子中含有双键和羟基,可以使酸性重铬酸钾溶液变色,B项错误。含有酯
20、基,能够发生水解反 应,C项正确。羟基所在碳原子的邻位碳原子上含有氢原子,可以发生消去反应,D 项正确。 9.A二氧化硫和硫化氢均能与酸性高锰酸钾溶液反应,不能实现除杂目的,A项错误。HCl 易溶于饱和食盐水,而氯气在饱和食盐水中溶解度较小,可以通过饱和食盐水除去氯气中混有的 HCl,B项正确。当通过灼热的铜丝网时,氧气可与铜丝反应而氮气不反应,可以通过灼热的铜丝 网除去氮气中混有的氧气,C项正确。NO2与氢氧化钠溶液反 应:2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O,可以通过氢氧化钠溶液除去 NO 中混有的 NO2,D项正 确。 【评析】 本题属于实验基础题,采用了常规的表格形式。N
21、O、NO2混合气体也可以与氢氧化钠 溶液反应,化学方程式为 NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O,除去 NO2的同时会消耗少量的 NO, 但是可以达到除杂的目的。 10.C认真观察甲醇羰基化反应过程示意图,可确定 A、B、D三项均正确。C 项,反应过程 中,铑的配合物离子中 Rh的成键数目由 4变为 6、又由 6变为 5、再由 5 变为 6、最后又变为 4,C项错误。 【评析】 虽然本题给出的反应过程比较复杂,看起来难度很大,但是我们只要仔细分析图中的反 应过程并结合具体的选项,即可解决问题。 11.B依据题给的反应过程,可确定 W=27。根据 X、Y的最外层电子数之和为 8,Y原子的
22、 质子数比 X原子的质子数多 2,可以得出 X原子最外层电子数为 3,Y原子最外层电子数为 5,可 以判定 X为铝元素,Y为磷元素。由上述分析可知 A 项错误;Al、P两元素均可形成三氯化物 AlCl3和 PCl3,B 项正确;Al、P 两元素位于同一周期且原子序数 P大于 Al,故原子半径 Al 大于 P,C项错误;磷元素的常见含氧酸有 H3PO4、H3PO2、HPO2等,D 项错误。 【评析】 以物理的核反应为素材考查化学知识,2015年高考全国理综卷第 10题曾经出现过, 用来考查 NA。但是与元素推断结合进行考查还是首次,值得关注。 12.D依据题给文字及图示信息,可确定该装置为二次电
23、池。当放电时(即原电池),负极为 Zn,电极反应式为 Zn+4OH-2e-Zn(OH)4 2-;正极发生还原反应,电极反应式为 CO2+2H+2e- HCOOH,A、B 两项正确。当充电时(即电解池),阳极反应式为 2H2O-4e-O2+4H+;阴极反 应式为 Zn(OH)4 2-+2e- Zn+4OH-,总反应式为 2Zn(OH)4 2- 2Zn+O2+4OH-+2H2O,C 项正确,D 项错误。 13.C由图示滴定曲线中只有一个明显的滴定终点且终点时消耗氢氧化钠溶液的体积为 40 mL,以及起点时溶液 pH=1,可确定酸 H2A 第一步是完全电离的,其浓度是 0.100 0 molL-1,
24、所以 曲线代表(HA-)、曲线代表(A2-),A、B两项错误。C项,曲线、交点时(HA-)=(A2-), 此时 VNaOH=25 mL,再根据曲线可知此时溶液 pH=2,由 Ka=?(H +) ?(A2-) ?(HA-) ,得 Ka=1.010-2,C 项正确。 利用电荷守恒,因为是强碱滴定弱酸,滴定终点时溶液呈碱性,c(H+)2c(A2- )+c(HA-),D项错误。 【评析】 此题属于双坐标曲线,把分布系数图与滴定曲线合二为一,难度比较大。而曲线、 交点对应的 pH为 2不是 5,这是一个陷阱,需要认真观察。 26.答案 (1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全) (2)Fe2+VO+M
25、nO2+2H+VO2 +Mn2+H2O (3)Mn2+Al3+和 Fe3+ (4)Fe(OH)3 (5)NaAl(OH)4+HClAl(OH)3+NaCl+H2O (6)利用同离子效应,促进 NH4VO3尽可能析出完全 解析 依据信息,该黏土钒矿中主要含有钒(+3、+4、+5价)的化合物,钾、镁的铝硅酸盐,以 及 SiO2和 Fe3O4,分析每一步流程所加试剂和操作,确定涉及的主要反应及产物(包含滤液、滤 渣)。同时,保证整个流程中所制备物质(钒元素)不能损失。 (1)“酸浸氧化”需要加热,是为了加快酸浸和氧化反应速率,同时也促进了 VO+、VO2+氧化完 全。 (2)MnO2具有氧化性,原料
26、经过“酸浸氧化”过程,除 VO+、VO2+被氧化成 VO2 +外,Fe2+也将被 氧化。 本小题考查氧化还原反应离子方程式的书写及配平,反应物为 VO+和 MnO2,酸性环境下产 物是 VO2 +和 Mn2+,故正确的离子方程式为 VO+MnO2+2H+ VO2 +Mn2+H2O。 (3)在“中和沉淀”过程中,依据调节溶液的 pH为 3.03.1,结合表格中离子开始沉淀及完全沉 淀的 pH范围可知,此时进入滤液的主要是 Mn2+,以及部分 Al3+、Fe3+。 (4)在“沉淀转溶”过程中,V2O5xH2O 转化为 VO3 -,此时溶液 pH13,则溶液中的 Fe3+转化为 Fe(OH)3沉淀而
27、被除去。 (5)在“调 pH”过程中有氢氧化铝沉淀生成,反应的化学方程式为 NaAlO2+HCl+H2OAl(OH)3+NaCl或 NaAl(OH)4+HClAl(OH)3+NaCl+H2O。 (6)在“沉钒”过程中析出 NH4VO3晶体时,由于 NH4VO3在氯化铵溶液中溶解度降低(或回答 由于同离子效应),促使 NH4VO3尽可能析出完全。 【评析】 本题以黏土钒矿制备 NH4VO3的工艺流程为载体,考查流程的分析、物质的分离和提 纯、化学方程式的书写等,解题的关键是根据物质的流向分析每一步骤的作用和目的。 27.答案 (1)烧杯、量筒、托盘天平 (2)KCl (3)石墨 (4)0.09
28、molL-1 (5)Fe3+e-Fe2+Fe-2e-Fe2+Fe3+Fe (6)取少量溶液,滴入 KSCN溶液,不出现血红色 解析 本题属于实验探究类试题,利用带盐桥的原电池装置验证不同化合价铁的氧化还原能 力。解题的关键是注意分析表格中有关数据信息,并结合原电池的基本原理进行作答。 (1)考查一定物质的量浓度溶液的配制,由于题目要求是配制 0.10 molL-1FeSO4溶液,除药匙、 玻璃棒之外,还需要烧杯、托盘天平、量筒、胶头滴管、容量瓶。 (2)选择盐桥中电解质,必须满足题给信息要求盐桥中的阴、阳离子不与溶液中的物质 发生化学反应,并且电迁移率()应尽可能地相近。故阳离子不能选择 Ca
29、2+,阴离子不能选择 HCO3 -、NO 3 -,只有 KCl 最为合适。 (3)因为电子由铁电极流向石墨电极,则铁电极为负极、石墨电极为正极。盐桥中阳离子向 正极区移动,即进入石墨电极溶液中。 (4)根据两个电极得失电子守恒,当铁电极溶液中 c(Fe2+)增加 0.02 molL-1时,石墨电极发生 反应:Fe3+e-Fe2+,可计算出石墨电极溶液中 c(Fe2+)增加 0.04 molL-1,故此时石墨电极溶液中 c(Fe2+)=0.09 molL-1。 (5)依据上面分析,即可分别写出石墨电极、铁电极的电极反应式。由于负极(铁电极)是单 质铁失电子,而不是 Fe2+失电子,则还原性 Fe
30、2+Fe;由于正极(石墨电极)区是 Fe3+得电子,而不是 Fe2+得电子,则氧化性 Fe2+2.5 MPa=p2,所以 p1=5.0 MPa 温度、压强和反应物的起始浓度(组成) (3) 2? 100-?p ? (1-?)1.5 ? 100-? 0.5 (4)升高温度,k增大使 v逐渐提高,但降低使 v逐渐下降。ttm后,k增大对 v的提高小于引起的降低 解析 本题属于化学反应原理类试题,主要考查了热化学方程式的书写、化学平衡及计算、 化学平衡常数和速率常数、反应速率变化的原因分析等知识。对读图识图能力、信息吸收及应 用能力、规范表达能力等要求较高。 (1)观察图(a),可得出以下两个热化学
31、方程式:V2O4(s)+2SO3(g)2VOSO4(s)H1=-399 kJmol-1,V2O4(s)+SO3(g)V2O5(s)+SO2(g)H2=-24 kJmol-1,由-2得 2V2O5(s)+2SO2(g)2VOSO4(s)+V2O4(s)H=-351 kJmol-1。 (2)要分析反应在 5.0 MPa、500 时的,首先必须判断此时图像中压强对应 p1、p2、p3中 哪一个。在其他条件相同时,正反应是气体分子数减少的反应,压强越大 SO2平衡转化率越大, 可确定此时对应压强为 p1,SO2平衡转化率=0.975。 (3)应用“三段式”进行计算可得: SO2+ 1 2O2 SO3
32、起始量/mol2mm0 变化量/mol2mm2m 平衡量/mol2m(1-)m(1-)2m 反应达平衡时,气体总物质的量分数减少了 m,则平衡时 SO3压强为 2? 100-?。 该反应在恒压容器中进行,因此,SO3的分压 p(SO3)= 2? 100-?,p(SO2)= 2?(1-?)? 100-? ,p(O2)=?(1-?)? 100-?,在 该条件下,Kp= ?(SO3) ?(SO2)?0.5(O2) = ? (1-?)1.5 ? 100-? 0.5。 (4)由题目已知信息知,SO2催化氧化反应为放热反应,温度升高后降低。因为反应速率方程 v=k ? ?-1 0.8(1-n),升高温度,
33、k增大使 v逐渐提高,但降低使 v逐渐下降。当 ttm时,k增大对 v的提高小于引起的降低。 【评析】 最后一问,考查的是速率公式与化学平衡的综合理解,需要明确化学反应速率与速率常 数及平衡转化率之间的函数关系,才能作出正确的解答。这类问题的答题模板为:温度低于 tm时 的影响因素及结果、温度高于 tm时的影响因素及结果。不能片面回答 v逐渐提高或逐渐下降。 35.答案 (1)45 (2)Na与 Li 同主族,Na的电子层数更多,原子半径大,易失电子Li、Be、B同周期,核电荷 数依次增加。Be为 1s22s2全充满稳定结构,第一电离能最大。与 Li 相比,B 核电荷数大,原子半 径小,较难失
34、去电子,第一电离能较大 (3)正四面体形4sp3 (4)4 3 16 133 解析 (1)基态铁原子的价电子排布式为 3d64s2,失去外层电子转化为 Fe2+和 Fe3+,这两种基态 离子的价电子排布式分别为 3d6和 3d5,根据洪特规则可知,基态 Fe2+核外有 4个未成对电子,基态 Fe3+核外有 5 个未成对电子,所以未成对电子个数比为 45。 (2)因为 Li 和 Na属于同主族元素,从上至下,原子半径增大,第一电离能逐渐减小,所以 I1(Li)I1(Na)。同周期元素,从左至右,第一电离能呈现增大的趋势,但由于第A族元素基态原子 s能级轨道处于全充满的状态(如 Be为 1s22s
35、2),能量更低更稳定,所以其第一电离能大于同一周期 的第A族元素(如 B元素),与 Li 相比,B 核电荷数大,原子半径小,较难失去电子,第一电离能较 大,因此 I1(Be)I1(B)I1(Li)。 (3)依据中心原子价层电子对计算公式,PO4 3-中不含孤电子对,成键电子对数目为 4,价层电子 对数为 4,故其 VSEPR模型为正四面体形,P原子采用 sp3杂化方式形成 4 个 sp3杂化轨道。 (4)由题给信息知,图(a)LiFePO4的晶胞中,含有 4个由 O 构成的正八面体(Fe存在于内部)和 4个由 O 构成的正四面体(P存在于内部)。再由电池充电时,到图(c)全部变为 FePO4,
36、对比图(a)和 (c)的差异可知,(a)图所示的 LiFePO4的晶胞中,小球表示的即为 Li+,其位于晶胞的 8个顶点,4个 侧面面心以及上、下底面各自的相对的两条棱心处,经计算一个晶胞中 Li+的个 数为 81 8+4 1 2+4 1 4=4个;结合图(a)分别含有 4 个正八面体和 4个正四面体,即一个晶胞中含有 4个 Fe 和 4个 P,所以每个晶胞中含有 LiFePO4的单元数有 4个。 对比(a)和(b)两个晶胞结构示意图可知,Li1-xFePO4相比于 LiFePO4缺失一个面心的 Li+以及 一个棱心的 Li+;结合前面的分析可知,LiFePO4晶胞的化学式为 Li4Fe4P4
37、O16,那么 Li1-xFePO4晶胞 的化学式为 Li3.25Fe4P4O16,所以有 1-x=3.25 4 ,即 x= 3 16。 在图(b)中,化学式为 Li1-xFePO4,即 Li13 16FePO 4,假设 Fe2+和 Fe3+数目分别为 y 和 z,分别依据元 素守恒和化合物中元素化合价代数和为 0,可列方程组 ? + ? = 1 13 16 + 2? + 3? + 5 + (-2) 4 = 0,解得 y=13 16,z= 3 16,则 Li1-xFePO4中 n(Fe 2+)n(Fe3+)=133。 36.答案 (1)三氯乙烯 (2)+KOH+KCl+H2O (3)碳碳双键、氯
38、原子 (4)取代反应 (5) (6)6 解析 (1)由题中信息反应物结构(含有碳碳双键)和反应条件(CCl3COONa、乙二醇二甲醚、 加热),结合 A的分子式为 C2HCl3,可推出其结构简式为 ClHCCCl2,化学名称为三氯乙烯。三氯 乙烯(C2HCl3)发生信息的反应生成 B()。 (2)B 与氢氧化钾的醇溶液共热发生消去反应生成 C(),该反应的化学方程式为+KOH+KCl+H2O。 (3)由 C的分子结构可知其所含官能团有碳碳双键和氯原子。 (4)C()与过量的二环己基胺发生反应生成 D,D 与 E发生信息的反应生成 F,由 F 的分子结构和 D的分子式可确定 D的结构简式为。则由 C 生成 D 的反应为 C 的分子中的两个氯原子被二环己基胺基所取代,则由 C 生成 D的反应类型为取代反应。 (6)根据 E 的同分异构体限制条件:六元环芳香同分异构体中,能与金属钠反应(说明分子中 含有羟基);核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为 6221,则其结构较为对称。容易写出 、这三种,而考虑“苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体”,可写出 、三种,共 6 种。其中,芳香环上为二取代的结构 简式为。 【评析】 本题的同分异构体的书写是难点,要结合题中信息“苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异 构体”才能找齐符合条件的同分异构体。
