1、非选择题专项练非选择题专项练(三三) 三、非选择题:本题共 5 小题,共 60 分。 16.(2020 山东枣庄三模)(10分)CO2和 CH4是两种主要的温室气体,以 CH4和 CO2为原料制造更高价 值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向,回答下列问题: (1)工业上 CH4-H2O 催化重整是目前大规模制取合成气(CO和 H2混合气称为合成气)的重要方法,其 原理为: 反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+206.4 kJ mol-1 反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=-41 kJ mol-1 CH4(g)和 H2O(g)反应生成
2、 CO2(g)和 H2(g)的热化学方程式 是 。 (2)将 1 mol CH4(g)和 1 mol H2O(g)加入恒温恒压的密闭容器中(温度 298 K、压强 100 kPa)发生反应 ,不考虑反应的发生,该反应中,正反应速率 v正=k正 p(CH4) p(H2O),p 为分压(分压=总压 物质的 量分数),若该条件下 k正=4.5 10-4 kPa-1 s-1,当 CH4分解 20%时,v正= kPa s-1。 (3)将 CO2和 CH4在一定条件下反应可制得合成气,在 1 L密闭容器中通入 CH4与 CO2,使其物质的量 浓度均为 1.0 mol L-1,在一定条件下发生反应:CH4(
3、g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得 CH4的平衡转 化率与温度及压强的关系如下图所示: 压强 p1、p2、p3、p4由小到大的关系为 。 对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强 p(B)代替物质的量浓度 c(B)也可表示平衡常数(记作 Kp),如 果 p4=2 MPa,求 x 点的平衡常数 Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算)。 下列措施中能使平衡正向移动的是 (填字母)。 a.升高温度 b.增大压强 c.保持温度、压强不变,充入 He d.恒温、恒容,再充入 1 mol CO2和 1 mol CH4 (4)科学家还研究了其他转化温室气体的方法,利用如图所示装置可以将 CO2
4、转化为气体燃料 CO(电 解质溶液为稀硫酸),该装置工作时,M为 (填“正”或“负”)极,导线中通过 2 mol 电子后,假定体 积不变,M极电解质溶液的 pH (填“增大”“减小”或“不变”),N极电解质溶液变化的质量 m= g。 17.(2020 山东省实验中学线上诊断)(12 分)氮族元素在化学领域具有重要的地位。请回答下列问题: (1)基态氮原子的价电子排布图为 ;第二周期的元素中,第一电离能介于 B 和 N之间的 元素有 种。 (2)雌黄的分子式为 As2S3,其分子结构为,As原子的杂化类型为 。 (3)1 mol 中所含 键的物质的量为 mol。已知 NF3与 NH3分子的立体构
5、型都是 三角锥形,但 NF3不易与 Cu2+形成配离子,原因 是 。 (4)红镍矿是一种重要的含镍矿物,其主要成分的晶胞如图所示,则每个 Ni原子周围与之紧邻的 As 原 子数为 。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分 数坐标。磷化硼(BP)是一种超硬耐磨涂层材料,晶胞为正方体,晶胞参数为 a pm。如图为沿 y轴投影 的晶胞中所有硼原子的分布图和原子分数坐标。设 NA为阿伏加德罗常数的值,1,2,3,4 四点原子分数 坐标分别为(0.25,0.25,0.75),(0.75,0.25,0.25),(0.25,0.75,0.25),(0.75,0.75,0.75
6、)。据此推断 BP 晶体的密 度为 g cm-3。(用代数式表示) 18.(2020 山东潍坊三模)(13分)某化学小组为研究甲醛和新制 Cu(OH)2的反应,进行如下探究。该小 组设计下图装置(气密性良好)并进行实验:向试管中依次加入 12 mL 6 mol L-1 NaOH 溶液和 8 mL 0.5 mol L-1 CuSO4溶液,振荡,再加入 6 mL 40%的甲醛溶液,放入 65 水浴中加热,20 min 后冷却至室温; 反应过程中观察到有红色固体生成,有少量气体产生并收集该气体。回答下列问题: 已知:Cu2O 易溶于浓氨水形成Cu(NH3)4+(无色),它在空气中能被氧化为Cu(NH
7、3)42+(蓝色)。 (1)实验中 NaOH溶液过量的目的是 。 使用水浴加热的目的是 。 (2)跟乙醛与氢氧化铜的反应相似,甲醛和新制 Cu(OH)2在 NaOH 溶液的环境下反应的产物为甲酸钠、 氧化亚铜和水。该小组同学通过查阅资料发现,甲醛和新制 Cu(OH)2还能发生下列反应: HCHO+Cu(OH)2Cu+CO+2H2O HCHO+4Cu(OH)2+2NaOH2Cu2O+Na2CO3+6H2O 该小组同学对实验中红色固体产物的组成作出猜想:铜或氧化亚铜或它们的混合物;为了验证固体产 物,设计如下实验方案并进行实验(以下每步均充分反应): 摇动锥形瓶(i)的目的是 。 锥形瓶(ii)中
8、固体完全溶解得到深蓝色溶液的离子方程式 为 。 将容量瓶(ii)中的溶液稀释到体积为原来的 100倍后,溶液的颜色与容量瓶(i)相近。由此可知固体 产物的组成及物质的量之比约为 。 (3)为进一步确认生成的气体是 CO,将收集的气体利用如图所示的装置进行实验(部分夹持仪器略去)。 无水氯化钙的作用是 。 实验中“先通气,后加热”的目的是 。 证明气体是 CO 的现象: 。 (4)甲醛与氢氧化铜反应的实验中,甲醛可能被氧化生成甲酸钠或碳酸钠。请设计实验方案证明溶液 中甲醛的氧化产 物: 。 19.(2020 山东泰安二模)(11分)某种电镀污泥主要含有碲化亚铜(Cu2Te)、三氧化二铬(Cr2O
9、3)以及少 量的金(Au),可用于制取 Na2Cr2O7溶液、金属铜和粗碲等,以实现有害废料的资源化利用,工艺流程如 下: 已知:煅烧时,Cu2Te发生的反应为 Cu2Te+2O22CuO+TeO2。 (1)Te元素在元素周期表中的位置为 ,其基态原子的电子占据的最高能层符号 为 。 (2)煅烧时,Cr2O3发生反应的化学方程式为 。 (3)浸出液中除了含有 TeOSO4(在电解过程中不反应)外,还可能含有 (填化学式)。电解 沉积过程中析出单质铜的电极为 极。 (4)工业上用重铬酸钠(Na2Cr2O7)母液生产重铬酸钾(K2Cr2O7)的工艺流程如图所示: 通过冷却结晶能析出大量 K2Cr2
10、O7的原因 是 。 (5)测定产品中 K2Cr2O7含量的方法如下:称取试样 2.50 g配成 250 mL溶液,取 25.00 mL置于锥形瓶 中,加入足量稀硫酸和几滴指示剂,用 0.100 0 mol L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准液进行滴定。滴定过程中发 生反应的离子方程式为 。若三次实验消耗 (NH4)2Fe(SO4)2标准液的体积平均为 25.00 mL,则所得产品中 K2Cr2O7的纯度为 %(保留 三位有效数字)。 20.(2019 山东烟台 3 月诊断)(14分)化合物 E(碘他拉酸)可用于 CT 检查、动静脉造影等,其一种合成 路线如下: C (1)A中含有的含氧官能
11、团为 ,中不属于取代反应的是 。 (2)C的结构简式为 ;药品中碘他拉酸的含量通常采用测定药品中碘量的方法确定,则测定 碘量需要用到的试剂为 。 (3)B有多种同分异构体,满足下列条件的同分异构体的结构简式为 。 苯环上有五个取代基 1 mol能与 2 mol NaHCO3发生反应 能发生银镜反应 核磁共振 氢谱只有 4 个峰 (4)已知:苯胺()易被氧化, 。 请以甲苯和(CH3CO)2O 为原料制备,写出相应的合成路线流程图(无机试剂任选,合 成路线流程图示例见本题题干)。 参考答案 非选择题专练(三) 16.答案 (1)CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) H=+165
12、.4 kJ mol-1 (2)0.5 (3)p1p2p3p4 (MPa)2或 1.78(MPa)2 acd (4)负 不变 18 解析 (1)反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H1=+206.4 kJ mol-1 反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H2=-41 kJ mol-1 利用盖斯定律,将反应和反应相加可得热化学方程式 CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) H=+165.4 kJ mol-1。 (2)当 CH4分解 20%时,建立如下三段式: CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 起始量/mol 1 1 0
13、0 变化量/mol 0.2 0.2 0.2 0.6 平衡量/mol 0.8 0.8 0.2 0.6 v正=k正 p(CH4) p(H2O)=4.5 10-4 kPa-1 s-1 ( 100 kPa) ( 100 kPa)=0.5 kPa s -1。 (3)从化学方程式看,加压时平衡逆向移动,CH4的转化率减小,由此得出压强 p1、 p2、p3、p4由小到大的关系为 p1p2p3A族、A族A族,因此第一电离能在 B和 N之 间的元素是 Be、C、O,共有 3种。 (2)As原子最外层有 5 个电子,根据 As2S3的分子结构可以得出 As 形成 3个 键,并 且还有 1 个孤对电子,因此 As
14、的杂化类型为 sp3。 (3)两个成键原子之间只能形成 1个 键,1 mol 中含有 键物质的量为 15 mol;F的电负性比 N大,NF成键电子对向 F 偏移,导致 NF3中 N原子核对其孤对电子 的吸引能力增强,难以形成配位键,故 NF3不易与 Cu2+形成配离子。 (4)以顶点为中心,结合晶体图像分析可知,晶体中每个 Ni 原子周围与之紧邻的 As 原子个数为 6;BP 是一种超硬耐磨涂层,以及四点的坐标,推出 BP 应是原子晶体,则晶胞 的质量为 42 g,晶体体积为(a 10 -10)3 cm3,则晶胞的密度是 - g cm -3或 g cm-3。 18.答案 (1)提供碱性溶液环境
15、或 OH-与 Cu(OH)2反应生成Cu(OH)42- 受热均匀便于控 制温度 (2)有利于溶液与空气中的氧气接触 2Cu+8NH3 H2O+O22Cu(NH3)42+4OH-+6H2O n(Cu2O)n(Cu)=1200 (3)吸收水蒸气 排尽装置中的空气,防止加热时发生爆炸 黑色粉末变为红色,澄清石灰水变浑浊 (4)取少量反应后的澄清溶液置于试管中,滴入过量的盐酸,若无气泡产生,说明甲醛 被氧化成甲酸钠,若有气泡产生,说明甲醛被氧化为碳酸钠 解析 根据题干信息分析可知,实验中向试管依次加入 12 mL 6 mol L-1 NaOH 溶液和 8 mL 0.5 mol L-1CuSO4溶液,碱
16、过量,振荡发生反应 Cu2+2OH-Cu(OH)2,碱性条件下再 加入 6 mL 40%的甲醛溶液,放入 65 水浴中加热,发生反应 2Cu(OH)2+HCHO+NaOH Cu2O+3H2O+HCOONa,也可能发生反应 HCHO+Cu(OH)2Cu+CO+2H2O、 HCHO+4Cu(OH)2+2NaOH2Cu2O+Na2CO3+6H2O,因此红色固体可能是 Cu2O和 Cu 的混合物,气体为 CO,可根据已知“Cu2O易溶于浓氨水”验证固体产物,根据 CO具有还原 性验证气体为 CO。 (1)由上述分析可知,实验中 NaOH溶液过量的目的是提供碱性溶液环境或 OH-与 Cu(OH)2反应生
17、成Cu(OH)42-,水浴加热的目的是使受热均匀便于控制温度。 (2)已知Cu(NH3)4+在空气中能被氧化为Cu(NH3)42+,摇动锥形瓶()有利于溶液 与空气中的氧气接触;剩余固体为 Cu,与浓氨水反应生成深蓝色的四氨合铜离子,反应 的离子方程式为 2Cu+8NH3 H2O+O22Cu(NH3)42+4OH-+6H2O。将容量瓶()中 的溶液稀释到体积为原来的 100倍后,溶液的颜色与容量瓶()相近,说明()中的溶液 的浓度是()中的溶液的 100 倍,又 Cu2O2Cu(NH3)42+,CuCu(NH3)42+,则有 n(Cu2O) n(Cu)=1200。 (3)无水氯化钙可吸收 CO
18、气体中混有的水蒸气。CO与空气混合加热可能会爆 炸,有安全隐患,因此实验中“先通气,后加热”的目的是为了排尽装置中的空气,防止加热 时发生爆炸。CO具有还原性,可与黑色的 CuO 发生氧化还原反应生成红色的铜,并生 成 CO2气体,因此证明气体是 CO的现象为黑色粉末变为红色,澄清石灰水变浑浊。 (4)在题给实验中甲醛可能被氧化的产物为甲酸钠或碳酸钠,碳酸钠可与盐酸反应生 成 CO2气体,而甲酸钠不可以,因此证明溶液中甲醛的氧化产物时,可取少量反应后的澄 清溶液置于试管中,滴入过量的盐酸,若无气泡产生,说明甲醛被氧化成甲酸钠,若有气泡 产生,说明甲醛被氧化为碳酸钠。 19.答案 (1)第五周期
19、A 族 O (2)2Cr2O3+3O2+4Na2CO34Na2CrO4+4CO2 (3)CuSO4 阴 (4)低温条件下,K2Cr2O7的溶解度在整个体系中最小,且 K2Cr2O7的溶解度随温度的 降低而显著减小 (5)Cr2 -+6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O 49.0 解析 某种电镀污泥中主要含有碲化亚铜(Cu2Te)、三氧化二铬(Cr2O3)以及少量的金(Au), 可以用于制取 Na2Cr2O7溶液、金属铜、粗碲等。根据流程图,煅烧时 Cu2Te发生的反应 为 Cu2Te+2O22CuO+TeO2,Cr2O3与纯碱和空气中的氧气反应生成 Na2CrO4,Na2CrO4
20、酸化后生成 Na2Cr2O7溶液;沉渣中主要含有 CuO、TeO2以及少量的金(Au),用稀硫酸溶 解后,浸出液中主要含有铜离子和 TeOSO4,电解时铜离子放电生成铜,溶液中含有 TeOSO4,TeOSO4与二氧化硫发生氧化还原反应生成粗碲。 (1)Te是 52号元素,原子核外电子排布为 2、8、18、18、6,可见 Te 元素在元素周 期表中的位置为第五周期A族,最高能层为第 5 能层,故其基态原子的电子占据的最高 能层符号为 O。 (2)煅烧时,Cr2O3与 O2及 Na2CO3发生反应产生 Na2CrO4和 CO2,反应的化学方程式 为 2Cr2O3+3O2+4Na2CO34Na2Cr
21、O4+4CO2。 (3)根据上述分析,浸出液中除了含有 TeOSO4(在电解过程中不反应)外,还可能含有 CuSO4,Cu2+转化为铜单质发生还原反应,电解沉积过程中析出单质铜的电极为阴极。 (4)在低温条件下 K2Cr2O7的溶解度在整个体系中最小,且 K2Cr2O7的溶解度随温度 的降低而显著减小,因此通过冷却结晶能析出大量 K2Cr2O7。 (5)氧化还原滴定过程中发生 Fe2+与 Cr2 -的反应,其中 Cr 2 -被还原为 Cr3+,Fe2+被 氧化为 Fe3+,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可得该反应的离子方程式为 Cr2 -+6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O。
22、反应中消耗 Fe2+的物质的量 n(Fe2+)=c V=0.100 0 mol L-1 0.025 L=0.002 5 mol,根据离子方程式 Cr2 -+6Fe2+14H+ 2Cr3+6Fe3+7H2O可知,n(Cr2 -)= n(Fe 2+)= mol,则所得样品中 K2Cr2O7的纯度 = - 100%=49.0%。 20.答案 (1)硝基、羧基、酯基 (2) NaOH溶液、稀硝酸、AgNO3溶液 (3)、 (4) 或 解析 (1)A中含有的含氧官能团为硝基、羧基、酯基,反应发生的是把硝基还原为氨 基的反应。 (2)发生的是加氢还原反应,把硝基还原为氨基,故 C 的结构简式为; 化合物 E(碘他拉酸)在 NaOH溶液中水解生成 NaI,在水解液中加入 稀硝酸、AgNO3溶液产生黄色沉淀,过滤、洗涤、干燥、称量沉淀,根据沉淀的质量可 计算含碘量,则测定碘量需要用到的试剂为 NaOH溶液、稀硝酸、AgNO3溶液。 (3)B的分子式为 C9H8NO5,它的同分异构体满足:苯环上有五个取代基;1 mol 能 与 2 mol NaHCO3发生反应,说明含 2个羧基;能发生银镜反应,说明含醛基;核磁共振 氢谱只有 4 个峰,说明有 4 种不同环境的氢原子,则结构简式为、 。 (4)以甲苯和(CH3CO)2O为原料制备,合成路线流程图为: 或 。
