1、非选择题专项练非选择题专项练(二二) 三、非选择题:本题共 5 小题,共 60 分。 16.(2020 山东德州一模)(11分)Fe、Co、Ni均为族元素,它们的化合物在生产、生活中有着广泛的 应用。 (1)基态 Fe 原子中,电子填充的能量最高的能级符号为 。 (2)在空气中 FeO 稳定性小于 Fe2O3,从电子排布的角度分析,其主要原因 是 。 (3)铁氰化钾K3Fe(CN)6溶液是检验 Fe2+常用的试剂。设 NA表示阿伏加德罗常数的值,1 mol Fe(CN)63-含 键的数目为 。 (4)Co3+的一种配离子Co(N3)(NH3)52+中,Co3+的配位数是 。配体 - 中心原子的
2、杂化类型 为 。CoO的熔点是 1 935 ,CoS 的熔点是 1 135 ,试分析 CoO的熔点较高的原 因: 。 (5)NiO 的晶胞结构如图所示,其中原子坐标参数 A 为(0,0,0),B 为(1,1,0),则 C 原子坐标参数 为 。 17.(2020 山东济宁三模)(13分)铜转炉烟灰主要含有 Zn还有少量的 Fe(+2价)、Pb、Cu、As等元素 的硫酸盐和氧化物,少量为砷酸盐。制备重要化工原料活性氧化锌的工艺流程如图所示。请回答以 下问题: 已知:活性炭净化主要是除去有机杂质。 (1)写出氯化铵的电子式: ,“净化”过程属于 (填“物理”或“化学”)变 化。 (2)在反应温度为
3、50 ,反应时间为 1 h时,测定各元素的浸出率与氯化铵溶液浓度的关系如图,则氯 化铵适宜的浓度为 mol L-1。若浸出液中锌元素以Zn(NH3)42+形式存在,则浸取时 ZnO发生 反应的离子方程式为 。 (3)滴加 KMnO4溶液有 MnO2生成,目的是除 元素,除杂 3 是置换除杂过程,则试剂 a 是 ,“滤渣”的主要成分为 (填化学式)。 (4)写出“沉锌”时发生反应的离子方程式: ,此过程 中可以循环利用的副产品是 。 (5)取 m g活性氧化锌样品配成待测液,加入指示剂 34 滴,再加入适量六亚甲基四胺,用 a mol L- 1EDTA 标准液进行滴定,消耗标准液 V mL。已知
4、:与 1.0 mL EDTA标准液c(EDTA)=1.000 mol L-1 相当的氧化锌质量为 0.081 39 g,则样品中氧化锌的质量分数为 (用代数式表 示)。 18.(2020 山东淄博部分学校 6月阶段性诊断)(11 分)一种以辉铜矿(主要成分为 Cu2S,含少量 SiO2)为 原料制备硝酸铜晶体的工艺流程如图所示: (1)写出“浸取”过程中 Cu2S溶解时发生反应的离子方程式: 。 (2)恒温“浸取”的过程中发现铜元素的浸取速率先增大后减少,有研究指出 CuCl2是该反应的催化剂, 该过程的反应原理可用化学方程式表示为:Cu2S+2CuCl24CuCl+S; 。 (3)向滤液 M
5、中加入(或通入) (填字母),所得物质可循环利用。 a.铁 b.氯气 c.高锰酸钾 d.氯化氢 (4)“保温除铁”过程中,加入 CuO的目的 是 ;向浓缩池中加入适量 HNO3的作用 是 。操作 1 是 。 (5)某探究性小组的研究成果如图所示,可以用废铜屑和黄铜矿来富集 Cu2S。通入的硫化氢的作用 是 ,当转移 0.2 mol电子时,生成 Cu2S mol。 19.(2020 山东淄博部分学校 6月阶段性诊断)(13 分)工业合成氨解决了人类的生存问题。回答下列问 题: (1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表 示,对图中线间距离窄小的
6、部分,其能量差用的方式表示。由图可知合成氨反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的 H= kJ mol-1,反应速率最慢的步骤的化学方程式 为 。 (2)工业合成氨反应为 N2(g)+3H2(g)2NH3(g),当进料体积比 V(N2)V(H2)=13 时,平衡气体中 NH3的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示: 则 500 时: 平衡常数 Kp(30 MPa) (填“”)Kp(100 MPa)。 30 MPa时,氢气的平衡转化率为 (结果保留 3位有效数字)。用平衡分压表示平衡常数 Kp= (列出计算式即可,不必化简)。 (3)科学家利用电解法在常温常压下实现合成氨,工作时阴
7、极区的微观反应过程如图所示,其中电解质 溶液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的有机溶液。 阴极区生成 NH3的电极反应式为 。 下列说法正确的是 (填标号)。 A.三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性 B.选择性透过膜可允许 N2和 NH3通过,防止 H2O进入装置 C.保持电流强度不变,升高溶液的温度,可以加快电解反应的速率 20.(2020 山东潍坊三模)(12分)化合物 H是合成抗胆碱药的一种中间体,合成路线如下: ABC()DE(C10H12O2)FG H() 已知:+C2H5OH 回答下列问题: (1)化合物 A 的结构简式是 ,EF的反应类型是 。 (2)可证明 G 已经完全转化为 H 的物质
8、是 (填代号)。 a.溴水 b.酸性 KMnO4溶液 c.四氯化碳 d.钠 (3)DE的化学方程式为 。 (4)写出符合下列条件的 E的 3种同分异构体的结构简式: 。 含氧官能团与 E 不同;与 NaOH溶液完全反应时,二者的物质的量之比为 11;苯环上有两种 不同化学环境的氢,取代基上共有三种不同化学环境的氢。 (5)写出以环己烯和乙醇为原料合成的路线(其他试剂任选)。 参考答案 非选择题专练(二) 16.答案 (1)3d (2)Fe2+中 3d轨道没有达到半充满的稳定结构,而 Fe3+中 3d 轨道达到半 充满的稳定结构 (3)12NA (4)6 sp 两者均为离子晶体,但 S2-半径大
9、于 O2-半径,CoO 的晶格能大于 CoS,因此 CoO的熔点较高 (5)(1, ) 解析 (1)铁的原子序数为 26,价电子排布式为 3d64s2,由构造原理可知能量最高的能级为 3d。 (2)氧化亚铁中亚铁离子的价电子排布式为 3d6,3d轨道没有达到半充满的稳定结构, 氧化铁中铁离子的价电子排布式为 3d5,3d轨道达到半充满的稳定结构,所以在空气中 FeO稳定性小于 Fe2O3。 (3)在配合物Fe(CN)63-中,CN-与铁离子之间有 6个配位键,在每个 CN-内部有一个 键,所以 1 mol 该配合物中含有 键的数目为 12NA。 (4)在Co(N3)(NH3)52+中,Co3+
10、为中心离子, - 和 NH3为配体,配位数为 6;配体 - 与二 氧化碳的原子个数和价电子数相同,属于等电子体,等电子体具有相同的空间结构,二氧 化碳的空间构型为直线形,则 - 的空间构型也为直线形,由空间构型可知 N原子的杂化 方式为 sp 杂化;CoO和 CoS 均为离子晶体,但 S2-的半径大于 O2-的半径,CoO 的晶格能大 于 CoS,因此 CoO的熔点较高。 (5)已知晶胞中原子坐标参数 A为(0,0,0),B的原子坐标分别为(1,1,0),则以 A为晶胞 坐标原点,晶胞的边长为 1,C 原子在晶胞立方体的面心上,则 C 原子坐标参数为(1, )。 17.答案 (1) - 物理
11、(2)4 ZnO+2N +2NH3 H2O Zn(NH3)42+3H2O (3)Fe Zn Cu、Zn (4)2Zn2+4HC - Zn2(OH)2CO3+3CO2+H2O NH4Cl (5) 100%或 % 解析 首先利用氯化铵和氨水浸取铜转炉烟灰,Pb 元素转化为 Pb(OH)Cl 沉淀除去,Zn、 Fe、Cu、As 等元素进入溶液,加入氯化铁使 As 元素转化为 FeAsO4沉淀除去,加入硫酸 酸化的高锰酸钾,Fe元素全部被氧化成 Fe3+,调节 pH使 Fe元素转化为沉淀除去;此时还 有 Cu元素会影响碱式碳酸锌的纯度,所以试剂 a应除去铜元素,为了不引入新的杂质,可 以加入过量的 Z
12、n单质置换出铜,从而将 Cu除去;再加入活性炭净化;之后加入碳酸氢铵 将 Zn元素转化为碱式碳酸锌,煅烧后得到氧化锌。 (1)氯化铵由铵根和氯离子构成,其电子式为 -;活性炭吸附杂质可达到 净化的目的,没有新物质生成,属于物理变化。 (2)浸取过程中需要使 Zn元素尽可能多的进入溶液,而杂质离子要尽量少的进入溶 液,同时为了加快反应速率,需要氯化铵的浓度尽量大一些,观察题图,可知当氯化铵的浓 度为 4 mol L-1时,一方面锌元素的浸出率已经接近 100%,氯化铵的浓度也较大,另一方面 若浓度再高,铅元素将进入溶液,所以最适宜的浓度为 4 mol L-1。反应物有 ZnO、氯化 铵、一水合氨
13、,产物有Zn(NH3)42+,根据元素守恒可得离子方程式为 ZnO+2N +2NH3 H2O Zn(NH3)42+3H2O。 (3)滴加 KMnO4溶液可将 Fe2+氧化为 Fe3+,再调节 pH除去 Fe3+,所以目的是除去 Fe 元素;根据分析可知试剂 a 应为 Zn,滤渣的主要成分有置换出来的 Cu 和未反应的 Zn。 (4)溶液中含有大量锌离子,加入碳酸氢铵后产生 Zn2(OH)2CO3,说明碳酸氢根电离出 的碳酸根和锌离子及氢氧根结合生成碱式碳酸锌沉淀,从而促进碳酸氢根的电离,电离出 的氢离子又和碳酸氢根结合生成二氧化碳和水,所以离子方程式为 2Zn2+4HC - Zn2(OH)2C
14、O3+3CO2+H2O;根据前序步骤添加的物质,以及此过程发生的反应可知,此时 溶液中的主要成分为氯化铵和少量硫酸铵,氯化铵可以循环使用。 (5)用 a mol L-1EDTA 标准液进行滴定,消耗标准液 V mL,与 1.0 mL EDTA标准液 c(EDTA)=1.000 mol L-1相当的氧化锌质量为 0.081 39 g,所以 m(ZnO)=a V 0.081 39 g, 其质量分数为 100%或 %。 18.答案 (1)Cu2S+4Fe3+2Cu2+4Fe2+S (2)CuCl+FeCl3CuCl2+FeCl2 (3)b (4)调节 溶液的 pH,使铁完全转化为 Fe(OH)3沉淀
15、 抑制 Cu2+的水解 冷却(降温)结晶 (5)催化 剂 0.2 解析 向辉铜矿加入氯化铁溶液溶解浸取,二氧化硅不反应,过滤得到矿渣用苯回收硫单 质,说明 Cu2S 和 FeCl3发生反应生成 S 单质,还生成氯化铜、氯化亚铁。在滤液中加入 铁还原铁离子和铜离子,然后过滤,滤液 M 主要含有氯化亚铁,保温除铁是加入稀硝酸将 亚铁离子氧化为铁离子,用氧化铜调节溶液的 pH,使 Fe3+转化为 Fe(OH)3沉淀,过滤分离, 滤液中主要含有硝酸铜,加入硝酸抑制铜离子水解,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到 硝酸铜晶体。 (1)浸取过程中 Fe3+将 Cu2S 氧化成 Cu2+和硫单质,本身被还原为二
16、价铁离子,根据电 子守恒和元素守恒可得其离子方程式为 Cu2S+4Fe3+2Cu2+4Fe2+S。 (2)根据 CuCl2是该反应的催化剂,故最终产物为 CuCl2,可得第步反应为三氯化铁 氧化氯化亚铜为氯化铜:CuCl+FeCl3CuCl2+FeCl2。 (3)滤液 M 中主要物质为氯化亚铁,通入氯气可生成氯化铁,实现循环使用,故答案为 b。 (4)“保温除铁”过程要除去 Fe3+,故需要加入氧化铜来调节 pH,使 Fe3+生成氢氧化铁 沉淀;铜离子会水解,故在蒸发浓缩冷却结晶过程中需要加入硝酸来抑制其水解。 (5)从图中可知,反应前后硫化氢的质量和性质没有发生改变,应为催化剂;在该转化 中
17、 Cu被氧化成 Cu2S,CuFeS2被还原成 Cu2S,根据电子守恒,当转移 0.2 mol 电子时,可生 成 0.2 mol Cu2S。 19.答案 (1)-92 Nad+3HadNHad+2Had (2)= 33.3% (3)N2+6C2H5OH+6e-2NH3+6C2H5O- AB 解析 (1)由图可知,反应物 N2(g)+ H2(g)和生成物NH3(g)的能量差为 46 kJ mol -1,则反 应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的 H=2 (-46 kJ mol-1)=-92 kJ mol-1;反应的活化能越大,破坏 化学键消耗能量越大,反应速率越慢,由图可知,(Nad+3
18、Had)转化为(NHad+2Had)时,反应物破 坏化学键消耗能量最大,则反应速率最慢,反应的化学方程式为 Nad+3HadNHad+2Had。 (2)对一个确定的可逆反应,化学平衡常数只受温度变化的影响,则 500 时,反应 的平衡常数 Kp(30 MPa)=Kp(100 MPa)。 设平衡时参加反应的 N2的物质的量为 x mol,由题意建立如下三段式: N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 起始量/mol 1 3 0 变化量/mol x 3x 2x 平衡量/mol 1-x 3-3x 2x 由图可知,a点时氨气的物质的量分数为 20%,则由三段式可得 - ,解得 x= , 则氢气的平衡转
19、化率为 100%33.3%;由三段式数据可得 N2的体积分数为 - - 100%=20%,H2 的体积分数为 - - 100%=60%,则用平衡分压表示平衡常数 Kp= 。 (3)从阴极区的微观反应过程示意图可知,N2与 C2H5OH在阴极区得到电子发生还 原反应生成 NH3和 C2H5O-,电极反应式为 N2+6C2H5OH+6e-2NH3+6C2H5O-。电解 质溶液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的有机溶液,三氟甲磺酸锂并未参与阴极反应,其作 用是电离出离子,使溶液中离子浓度增大,增强溶液导电性,A正确;从示意图可知,水在选 择性透过膜上方,说明选择性透过膜可允许 N2和 NH3通过,不允许
20、H2O透过,B正确;保 持电流恒定,升高温度不改变电解反应速率,C 错误。 20.答案 (1) 取代反应 (2)d (3)+C2H5OH +H2O (4)、 、 (5) 解析 根据 C 的结构为,由 ABC 转化关系逆推可得 B为,A 为;C 在酸性条件下水解生成 D,则 D的结构简式为,D 与 C2H5OH在 浓硫酸及加热条件下发生酯化反应生成 E,E的分子式为 C10H12O2,则 E的结构简式为 ,HCOOC2H5与 E发生题中已知信息反应生成 F,则 F的结构简式为 ,F在催化剂作用下与 H2发生加成反应生成 G,则 G的结构简式为 ,G在一定条件下反应生成 H,H的结构简式为,则 G
21、 在一定条件下发生消去反应生成 H()。 (1)化合物 A的结构简式是,HCOOC2H5与 E发生题中已知信息反应生成 F,反 应类型为取代反应。 (2)因为 G的结构简式为,G中含有醇羟基,G 完全转化为 H,H的结 构简式为,H中不再含醇羟基,可用金属钠检验,若不再产生气体,则说明 G完全转化为 H。 (3)D与 C2H5OH发生酯化反应生成 E,则化学方程式为+C2H5OH +H2O。 (4)E的分子式为 C10H12O2,结构简式为,含有酯基,根据题目要求,它 的同分异构体不含酯基,与 NaOH溶液完全反应时,二者的物质的量之比为 11,则可判 定该结构中有一个酚羟基或一个羧基,还要满
22、足苯环上有两种不同化学环境的氢,取代基 上共有三种不同化学环境的氢,则先确定一个苯环和一个羧基,还有 3个碳原子作为一个 取代基,为满足苯环上有两种不同化学环境的氢,两个取代基只能处于对位,羧基上已经 有一种氢,满足取代基上共有三种不同化学环境的氢,含 3个碳原子取代基还有 2种氢, 符合要求的结构简式为,同理确定一个苯环和一个酚羟基,酚羟基与另 一个取代基也处于对位,才能满足苯环上有两种不同化学环境的氢,酚羟基上已经有一种 氢,则另一个取代基还应有 2种氢,符合要求的结构简式可写为和 。 (5)由环己烯和乙醇为原料合成,环己烯是六元环,而目标物为五元环,必 须开环,环己烯断键开环可利用酸性 KMnO4溶液,环己烯被酸性 KMnO4溶液氧化成二元 羧酸,再与乙醇发生酯化反应生成酯,再根据已知信息反应即可合成目标产物。因而合成 线路为。
