资源描述
湖北省鄂州市部分高中联考协作体2024-2025学年高一下化学期末教学质量检测试题
注意事项
1.考生要认真填写考场号和座位序号。
2.试题所有答案必须填涂或书写在答题卡上,在试卷上作答无效。第一部分必须用2B 铅笔作答;第二部分必须用黑色字迹的签字笔作答。
3.考试结束后,考生须将试卷和答题卡放在桌面上,待监考员收回。
一、选择题(每题只有一个选项符合题意)
1、下列递变情况中,不正确的是( )
A.Na、Mg、Al原子的最外层电子数依次增多 B.Si、P、S元素的最高正价依次升高
C.C、N、O的原子半径依次增大 D.Li、Na、K的金属性依次增强
2、我国的自来水一般是用氯气消毒的。某学生用这种自来水配制下列物质的稀溶液,不会产生明显的药品变质的是
A.AgNO3 B.KI C.NaClO D.FeCl2
3、化学与人类生活、社会可持续发展密切相关,下列说法正确的是( )
A.直接燃烧煤和将煤进行深加工后再燃烧的效率相同
B.天然气、水能属于一级能源,水煤气、电能属于二级能源
C.人们可以把放热反应释放的能量转化为其它可利用的能量,而吸热反应没有利用价值
D.地热能、风能、天然气和氢能都属于新能源
4、下列说法正确的是
A.石油分馏是化学变化
B.石油裂解得到的汽油是纯净物
C.天然气是一种清洁的化石燃料
D.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
5、据科学家预测,月球的土壤中吸附着数百万吨的,而在地球上氦元素则主要以的形式存在。下列说法正确的是
A.原子核内含有4个质子
B.与互为同位素
C.与在元素周期表中占有不同的位置
D.的最外层电子数为2,故易失去最外层电子
6、从海带中提取碘单质,工艺流程如下。下列关于海带制碘的说法错误的是
干海带海带灰悬浊液滤液碘水I2的CCl4溶液
A.实验室灼烧干海带在坩埚中进行
B.沸水浸泡的目的是使I—充分浸出
C.由滤液获得碘水,发生的离子反应为2I—+H2O2═I2+2OH—
D.碘水中加入CCl4得到I2的CCl4溶液,该操作为“萃取”
7、贴有图所示标志的槽罐车内可能装有:
A.液氯 B.汽油
C.浓硫酸 D.四氯化碳
8、一定温度下,恒容密闭容器中发生反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O)(g),下列叙述不能说明该反应达平衡的是( )
A.V(正)(O2)=V(逆)(NO) B.密闭容器内气体的密度不再改变
C.密闭容器的压强不变 D.氮气的浓度不再改变
9、下列化学用语表示不正确的是( )
A.35Cl— 和37Cl— 离子结构示意图均可以表示为:
B.﹣CH3(甲基)的电子式为:
C.HCl的形成过程:
D.HClO的结构式:H—O—Cl
10、下列指定粒子的个数比为1:2的是
A.Be2+中的质子和电子 B.2H中的质子和中子
C.NaHCO3中的阳离子和阴离子 D.Na2O2中的阴离子和阳离子
11、下列属于氧化物的是
A.SO2 B.CaCO3 C.Na2SO4 D.KOH
12、用NA.表示阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.1 mol Na2O2 中阴阳离子数之和为4NA.
B.0.3 mol NH3 中所含质子数为3NA.
C.2 mol Na2SO4 含有分子数为2NA.
D.0.2 mol/L HNO3 中所含离子数为0.4NA.
13、W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期主族元素。W与Y同主族,Y原子的最外层电子数是其电子层数的2倍,X的原子半径在短周期元素中最大。下列说法正确的是( )
A.简单氢化物的稳定性:Y>Z B.简单离子的半径:Z>Y>X>W
C.X与其他三种元素均能形成离子化合物 D.Y的氧化物对应的水化物均为强酸
14、足量铜与一定量浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,将这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( )
A.60mL B.45mL C.30mL D.无法计算
15、某原电池的总反应为2H2+O2=2H2O,两电极材料都是石墨,氢氧化钾为电解质溶液,下列说法不正确的是
A.氧气在正极发生还原反应 B.负极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O
C.该电池工作一段时间后电解质溶液中c(OH-)变大 D.若正极消耗的气体质量为4克,则转移的电子的物质的量为0.5mol
16、下列实验现象和结论相对应且正确的是
选项
实验
现象
结论
A
用铂丝试题蘸取少量某溶液进行焰色反应
火焰呈黄色
证明该溶液中存在Na+,不含K+
B
向某溶液中加入稀硝酸酸化的BaCl2溶液
产生白色沉淀
该溶液中一定存在SO42-或者Ag+
C
以铁为电极电解饱和食盐水,并将阳极产生的气体通入淀粉-KI溶液
变蓝
验证电解饱和食盐水阳极有氯气生成
D
滴加稀NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口
试纸不变蓝
不能确定原溶液中含NH4+
A.A B.B C.C D.D
二、非选择题(本题包括5小题)
17、已知A是一种常见金属,F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系,回答下列问题。
(1)A的原子序数为26,A元素在周期表中的位置:______,写出NaOH 的电子式:_____。
(2)写出检验D中阳离子的操作方法为_________________________。
(3)保存C溶液时要加固体A的原因是______________。
(4)写出下列转化的方程式:
①B→C的离子方程式:______________________________。
②E→F的化学方程式:_______________________________。
18、元素周期表是学习化学的重要工具。下表为8种元素在周期表中的位置。
(1)下图所示的模型表示的分子中,可由A、D形成的是________。
写出c分子的空间构型为_________,d分子的结构简式 _________。
(2)关于d分子有下列问题:
①d分子中同一平面的原子最多有_______个。
②若用-C4H9取代环上的一个H原子,得到的有机物的同分异构体共有__________种。
(3)Na在F单质中燃烧产物的电子式为______。上述元素的最高价氧化物的水化物中,碱性最强的是______ (写化学式) ,其与Q的单质反应的离子方程式是_____________。
19、亚硫酸钠在印染、造纸等众多行业中有着广泛的应用。研究小组用Na2CO3溶液吸收SO2制备Na2SO3。其实验流程如下:
查阅资料可知,向碳酸钠溶液通入二氧化硫的过程中,溶液中有关组分的质量分数变化如右图是所示。
(1)下图中的线表示的组分为__________(填化学式)。
(2)实验时,“反应Ⅱ”中加入NaOH溶液的目的是____________________(用化学方程式表示)。
(3)国家标准规定产品中Na2SO3的质量分数≥97.0%为优等品,≥93.0%为一等品。为了确定实验所得产品的等级,研究小组采用了两种方法进行测定。
①方法Ⅰ: 称取2.570 g产品,用蒸馏水溶解,加入足量的双氧水使Na2SO3完全氧化生成Na2SO4,再加过量的BaCl2溶液,所得沉淀经过滤、洗涤、干燥后称重,质量为4.660 g。请通过计算确定产品中Na2SO3的质量分数(写出计算过程)__________。
②方法Ⅱ:称取1.326 g产品,配成100mL溶液。取25.00mL该溶液,滴加0.1250mol·L-1 I2 溶液,恰好使Na2SO3完全氧化生成Na2SO4时,消耗I2溶液20.00 mL。请通过计算确定产品中Na2SO3的质量分数(写出计算过程)__________。
③试判断Na2SO3产品的等级,并说明理由__________。
20、在试管a中先加入2mL 95%的乙醇,边摇动边缓缓加入5mL浓H2SO4并充分摇匀,冷却后再加入2g无水醋酸钠,用玻璃棒充分搅拌后将试管固定在铁架台上,在试管b中加入7mL饱和碳酸钠溶液。连接好装置,用酒精灯对试管a加热,当观察到试管b中有明显现象时停止实验。
(1)写出a试管中的主要化学反应的方程式________________.
(2)加入浓H2SO4的目的是______________________________.
(3)试管b中观察到的现象是_______________________.
(4)在实验中球形干燥管除了起冷凝作用外,另一个重要作用是______________,其原因_____________.
(5)饱和Na2CO3溶液的作用是______________________________________
21、工业合成氨在一定条件下发生如下反应:,当进入合成塔的和的体积比为1:3时,经测定,在一定温度、压强和催化剂条件下所得氨的平衡浓度(体积分数)如下表所示:
20MPa
50MPa
500℃
19.1
42.2
而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约15%。
完成下列填空:
(1)目前公认的合成氨工业最恰当的催化剂是________。
a.酶 b.二氧化锰 c.铁触媒 d.五氧化二钒
(2)298K时合成氨,每生成,同时放出46.2kJ的热量。则该反应的热化学方程式为__________;该温度下,取和放在一密闭容器中,在催化剂条件下反应,测得反应放出的热量总小于92.4kJ,其原因是________________________________。
(3)合成氨的温度和压强通常控制在约500℃以及20-50MPa的原因是_________________________________。
(4)实际上从合成塔出来的混合气体中氨的体积分数小于理论值的原因是________。
a.表中所测数据有明显误差 b.生成条件控制不当
c.氨的分解速率大于预测值 d.合成塔中的反应未达到平衡
参考答案
一、选择题(每题只有一个选项符合题意)
1、C
【解析】
A.同一周期元素,原子最外层电子数随着原子序数增大而增大,Na、Mg、Al最外层电子数分别是1、2、3,所以Na、Mg、Al原子最外层电子数依次增加,故A正确;
B.主族元素最高正化合价与其族序数相等,但O、F元素除外,O元素没有最高正化合价,Si、P、S元素的最高正价依次为+4、+5、+6,故B正确;
C.同一周期元素,原子半径随着原子序数增大而减小,则C、N、O的原子半径依次减小,故C错误;
D.同一主族元素,随着原子序数增大,原子半径增大,原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小,所以失电子能力逐渐增大,则金属元素金属性随着原子序数增大而增强,则Li、Na、K的金属性依次增强,故D正确。
故选C。
2、C
【解析】
氯气部分溶于水,Cl2+H2OHCl+HClO,所以溶液中存在氯气、盐酸、次氯酸等。
A、AgNO3与盐酸反应生成难溶的氯化银而变质,A错误;
B、碘化钾被氯气氧化而变质,B错误;
C、由于次氯酸钠起漂白作用时需要转化为次氯酸,所以可以用自来水配制次氯酸钠溶液,C正确;
D、氯化亚铁易被氧化为氯化铁而变质,D错误;
答案选C。
3、B
【解析】A、将煤进行深加工后,脱硫处理、气化处理很好地减少污染气体,提高燃烧效率,燃烧的效果好,错误;B、能源依据产生的方式可划分为一级能源和二级能源。 一级能源是指在自然界中能以现成形式提供的能源,例如:天然气,煤,石油,水能,太阳能。二级能源是指需要依靠其它能源(也就是一级能源)的能量间接制取的能源。水煤气是通过煤和水蒸汽制取得,是一氧化碳和氢气的混合气体,水煤气是通过煤和水蒸汽制取的,是二级能源。电能是通过物质燃烧放热转化成的;或是由风能、水能、核能等转化来的,为二级能源。正确;C、放热反应释放的能量转化为其它可利用的能量,比如煤的燃烧,可以用来取暖;而吸热反应也有利用价值,如氯化铵和氢氧化钙反应,可以制冷。错误;D、根据能源利用的早晚,可把能源分为常规能源和新能源。常规能源:如煤、石油、天然气等人类已经利用了多年的能源叫常规能源。新能源:核能、太阳能、地热能、氢能是人类近期利用的能源,称为新能源。错误。故选B。
点睛:本题重点考察能源的分类与应用。是当今社会比较热门的话题,即为常考题。同一种能源可属于不同的能源类型,例如水能既属于一次能源,也属于可再生能源,还可以是常规能源,这是因为从不同的角度划分的。(1)从其产生的方式可分为一次能源和二次能源。一次能源:从自然界直接获取的能源叫一次能源,如水能,风能,太阳能。 二次能源:无法从自然界直接获取,必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源,如电能。(2)从能源是否可再生的角度可分为可再生能源和不可再生能源。可再生能源:可以在自然界里源源不断地得到的能源,如水能、风能、生物质能。不可再生能源:越用越少,不可能在短期内从自然界得到补充的能源,如化石能源、核能。(3)根据能源利用的早晚,又可把能源分为常规能源和新能源。 常规能源:如煤、石油、天然气等人类已经利用了多年的能源叫常规能源。 新能源:核能、太阳能、地热能是人类近期利用的能源,称为新能源。(4)按生成年代分为化石能源和生物质能。化石能源:像煤、石油、天然气,是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的,所以称为化石能源。生物质能:具有生命物质提供的能量称为生物质能。如木材、草类、肉类等。
4、C
【解析】
A.石油分馏是根据物质沸点的不同分离液体混合物,没有新物质产生,发生的是物理变化,A错误;
B.石油裂解得到的汽油中含有多种烯烃,属于混合物,B错误;
C.天然气燃烧产生的是H2O、CO2,不会造成污染,无固体残渣,因此是一种清洁的化石燃料,C正确;
D.水煤气是炽热的碳与水蒸气反应产生CO、H2的混合物,不是通过煤的液化得到的气体燃料,D错误;
故合理选项是C。
5、B
【解析】
A. 原子核内有2个质子,A错误;
B. 与都含有2个质子,中子数不同,都是He元素的一种原子,互为同位素,B正确;
C. 与互为同位素,在元素周期表中所占位置相同,C错误;
D. 最外层电子数为2,达到了稳定结构,故难失去或者得到电子,D错误;
故合理选项为B。
6、C
【解析】
干海带灼烧得到海带灰,海带灰溶于沸水过滤得到含有碘离子的滤液,加入酸化的过氧化氢溶液氧化碘离子生成碘单质,加入四氯化碳萃取分液得到碘的四氯化碳溶液,据此分析解答。
【详解】
A.固体灼烧应在坩埚中进行,蒸发溶液在蒸发皿中加热,故A正确;
B.沸水浸泡海带灰的目的是加快I-的溶解,并使之溶解更充分,故B正确;
C.碘离子被过氧化氢氧化为碘单质,发生氧化还原反应,用过氧化氢从酸化海带灰浸出液中提取碘,产物中不会生成氢氧根离子,正确的离子方程式为:2I-+2H++H2O2═I2+2H2O,故C错误;
D.碘易溶于四氯化碳等有机溶剂,碘水中加入CCl4发生萃取,得到I2的CCl4溶液,故D正确;
答案选C。
7、B
【解析】
A. 液氯易挥发出有毒的氯气,应贴有毒气体的标志,A项错误;
B.汽油为易燃、无毒,常温下为液体有机物,故应贴易燃液体的标志,B项正确;
C.浓硫酸有强腐蚀性,是腐蚀品,应贴易腐蚀的标志,C项错误;
D.四氯化碳能用来灭火,不易燃烧,D项错误;
答案选B。
8、B
【解析】
A. 化学反应速率V(正)(O2)=V(逆)(NO)=V(逆)(O2),正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,选项A不选;
B、根据ρ=,气体的质量没有变,容器的体积也不变,密度ρ在整个过程中一直不变,平衡不一定达平衡,选项B选;
C、恒温恒容密闭容器中,只要未达到平衡状态,压强一直在变,P不变就说明反应达平衡,选项C不选;
D、各反应物的浓度保持不变则反应达平衡状态,氮气的浓度不再改变则达平衡,选项D不选;
答案选B。
本题考查化学平衡状态的判断,根据化学平衡状态的特征:逆、定、动、变、等来判断化学反应是否达到平衡。其中注意B项为易错点,反应物和生成物都是气体,质量守恒,容器的体积不变,则密度不变。
9、B
【解析】
A. 35Cl— 和37Cl— 离子核外均含有18个电子,则离子结构示意图均可以表示为:,A正确;
B. ﹣CH3(甲基)的电子式为:,B错误;
C. HCl的形成过程:,C正确;
D. HClO的结构为氢原子、氯原子与氧原子相连,结构式:H—O—Cl,D正确;
答案为B
10、D
【解析】
A. Be2+中的质子为4、电子为2,个数比为2:1,故A错误;
B. 2H中的质子为1、中子为1,个数比为1:1,故B错误;
C. NaHCO3中的阳离子为Na+、阴离子为HCO3―,个数比为1:1,故C错误;
D. Na2O2中的阴离子为O22―、阳离子为Na+,个数比为1:2,故D正确;
答案选D。
11、A
【解析】
A. 二氧化硫是由硫、氧两种元素组成的化合物,属于氧化物,A正确;
B. 碳酸钙是由钙、碳、氧三种元素组成,氧化物必须含有两种元素,不属于氧化物,属于盐,B错误;
C. 硫酸钠是由钠、硫、氧三种元素组成,氧化物必须含有两种元素,不属于氧化物,属于盐,C错误;
D. 氢氧化钾是由钾、氢、氧三种元素组成,氧化物必须含有两种元素,不属于氧化物,属于碱,D错误;
故选A。
12、B
【解析】
A、1 mol Na2O2晶体中含有2mol钠离子和1mol过氧根离子,共含有阴阳离子总数为3NA,选项A错误;
B、每个NH3 中含有10个质子, 0.3 mol NH3 中所含质子数为3NA.,选项B正确;
C、 Na2SO4由钠离子和硫酸根离子构成, 不含分子,选项C错误;.
D、没有给定体积,无法计算离子数目,选项D错误。
答案选B。
13、C
【解析】
由X的原子半径在短周期元素中最大,可知X为钠元素;Y原子的最外层电子数是其电子层数的2倍,可知短周期只有氢原子、碳原子和硫原子,但根据W、X、Y和Z为原子序数依次增大可知,Y为硫元素,Z为氯元素。根据W与Y同主族,则W为氧元素。
【详解】
A、Y为硫元素,Z为氯元素,氯的非金属性强于硫,则简单氢化物的稳定性氯化氢>硫化氢。错误;
B、离子半径比较,当电子层数不同时,电子层数越多半径越大;电子层数相同时核电荷数越大半径越小。由此可知简单离子的半径:硫离子>氯离子>氧离子>钠离子,即Y>Z>W>X。错误;
C、X为钠元素,钠原子与氧原子形成的离子化合物氧化钠或过氧化钠,钠原子与硫原子形成离子化合物硫化钠, 钠原子与氯原子形成离子化合物氯化钠。正确;
D、硫的氧化物对应的水化物为硫酸和亚硫酸,硫酸为强酸而亚硫酸为弱酸。错误。
答案选C。
本题考查重点是根据元素周期律推断元素种类的相关题型。解这类题首先要牢记元素周期律的相关内容。离子半径比较,当电子层数不同时,电子层数越多半径越大;电子层数相同时核电荷数越大半径越小。元素的非金属性越强,其氢化物的稳定性越强。
14、A
【解析】
完全生成HNO3,则整个过程中HNO3 反应前后没有变化,即Cu失去的电子都被O2得到了,根据得失电子守恒:n(Cu)×2=n(O2)×4,n(Cu)×2=mol×4,n(Cu)=0.15mol,所以 Cu(NO3)2 为0.15mol,根据Cu2+~2OH-有n(OH-)=2×0.15mol=0.3mol,则NaOH 为 0.15mol×2=0.3 mol,则NaOH 体积V===0.06L,即 60 mL;
故选A。
15、C
【解析】A、根据原电池的工作原理,在正极上得电子,化合价降低,发生还原反应,故A说法正确;B、根据电池总反应以及电解质的环境,负极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O,故B说法正确;C、根据电池总反应,生成了H2O,对KOH溶液起到稀释作用,c(OH-)降低,故C说法错误;D、正极上消耗的是氧气,因此转移电子物质的量为4×4/32mol=0.5mol,故D说法正确。
16、D
【解析】
A.焰色反应为元素的性质,没有透过蓝色的钴玻璃,则由现象可知,一定含Na+,不能确定是否含K+,故A错误;
B.白色沉淀为AgCl或硫酸钡,亚硫酸根离子能被硝酸氧化,则原溶液中可能含在SO32-,故B错误;
C.用Fe为电极电解饱和食盐水,阳极为活泼金属,Fe被氧化生成Fe2+,无氯气生成,故C错误;
D.检验NH4+,需要向溶液中滴加浓NaOH溶液并加热,现滴加稀NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸不变蓝,可能是生成的NH3•H2O的浓度比较低,无氨气逸出,则无法确定是否有NH4+,故D正确;
故答案为D。
二、非选择题(本题包括5小题)
17、第四周期第Ⅷ族 取D溶液少许于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含Fe3+ 防止Fe2+被O2氧化 Fe3O4 +8H+ = Fe2+ +2 Fe3+ + 4H2O 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
【解析】
F是红褐色沉淀,即F为Fe(OH)3,A是一种常见金属,结合框图中物质的转化,从而推知A为Fe,B为Fe3O4,C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2,G为Fe2O3,X为H2;
【详解】
F是红褐色沉淀,即F为Fe(OH)3,A是一种常见金属,结合框图中物质的转化,从而推知A为Fe,B为Fe3O4,C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2,G为Fe2O3,X为H2;
(1)A为26号元素,且A为Fe,Fe元素在周期表中的位置:第四周期Ⅷ族;NaOH为离子化合物,含有离子键和共价键,即NaOH电子式为;
(2)D为FeCl3,检验Fe3+常用KSCN,即操作步骤是取D溶液少量于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液变为(血)红色,证明含Fe3+;
(3)C为FeCl2,Fe2+容易被氧化成Fe3+,且2Fe3++Fe=3Fe2+,因此保存FeCl2溶液加铁屑的原因是防止Fe2+被O2氧化;
(4)①Fe3O4与盐酸反应的离子方程式为Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O;
②Fe(OH)2→Fe(OH)3,其化学反应方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
18、acd 正四面体 13 12 KOH 2Al+2OH-+2H2O=2AlO-2+3H2↑
【解析】
根据元素所在周期表中的位置可知A为H元素,D为C元素,F为O元素,G为Mg元素,Q为Al元素,M为S元素,R为Cl元素,N为K元素,结合原子结构和物质的性质分析解答。
【详解】
根据元素所在周期表中的位置可知A为H元素,D为C元素,F为O元素,G为Mg元素,Q为Al元素,M为S元素,R为Cl元素,N为K元素。
(1)A为H元素,D为C元素,根据图示,a表示乙烯,b表示氨气,c表示甲烷,d表示甲苯,由A、D形成的是acd;甲烷为正四面体;甲苯的结构简式为,故答案为:acd;正四面体;;
(2)①苯环为平面结构,碳碳单键可以旋转,因此甲苯中最多有13个原子共面,故答案为:13;
②-C4H9有4种结构,碳架结构分别为:、、、,取代苯环上的一个H原子,可以得到邻位、间位、对位共12种同分异构体,故答案为:12;
(3)Na在O2中燃烧生成Na2O2,过氧化钠为离子化合物,电子式为;上述元素中,金属性最强的元素为第四周期ⅠA族元素K,对应最高价氧化物的水化物KOH的碱性最强,与Al反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO-2+3H2↑,故答案为:;KOH;2Al+2OH-+2H2O=2AlO-2+3H2↑。
本题的易错点为(2)①,做题时注意从甲烷、乙烯、苯和乙炔的结构特点判断,甲烷是正四面体结构,乙烯和苯是平面型结构,乙炔是直线型结构,同时注意碳碳单键可以旋转。
19、(1)线2表示的组分为NaHCO3。(2)NaHSO3+NaOH=Na2SO3+ H2O(主要)
SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O(次要)
(3)①98.05% ②95.02%③产品为一等品。产品中含有的硫酸钠和碳酸钠,在方案I的测定中,硫酸钠和碳酸钠杂质使得测定值偏高。而方案II是直接测定亚硫酸钠,更可信。
【解析】
试题分析:(1)结合图像可知在Na2CO3溶液里通入SO2,依次发生反应的化学方程式为2Na2CO3+SO2+H2O=2NaHCO3+Na2SO3,2NaHCO3+SO2=Na2SO3+2CO2↑,Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3;据此可知线2表示的组分为NaHCO3;
(2)I中得到的是NaHSO3溶液, 则II中加入NaOH溶液的目的是中和NaHSO3得到Na2SO3,发生反应的化学方程式为NaHSO3+NaOH=Na2SO3+ H2O(主要)、SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O(次要);
(3)方法I:Na2SO3+H2O2=Na2SO4+H2O,Na2SO4+ BaCl2=2NaCl+BaSO4↓
m(BaSO4)=4.660,n(BaSO4)=4.660g÷233g/mol=0.020mol,则经氧化后n(Na2SO4)=0.020mol,m(Na2SO4)=0.020mol×142g/mol=2.840g,根据差量法,原混合物中的Na2SO3:n(Na2SO3)=,m(Na2SO3)=×126 g/mol=2.12625g,w(Na2SO3)=×100%≈82.73%。如若不考虑杂质,则n(Na2SO3)=n(BaSO4)=0.020mol,m(Na2SO3)=0.020mol×126 g/mol=2.520g,w(Na2SO3)=×100%≈98.05%。
方法II:Na2SO3+I2+ H2O=Na2SO4+ 2HI
n(Na2SO3)=n(I2)=20.00mL×10-3L/mL×0.1250mol/L=0.0025mol,m(Na2SO3)=0.0025mol×126 g/mol×=1.260g,w(Na2SO3)=×100%≈95.02%。
方案I中的产品为优等品,方案II中的产品为一等品。但是方案I产品中含有的硫酸钠和碳酸钠等杂质,在方案I的测定中,硫酸钠和碳酸钠杂质对测定有干扰,而方案II是直接测定亚硫酸钠,可信度和精确度都要更高一些。
【考点定位】本题主要是考查物质制备工艺流程图分析、判断与计算
【名师点晴】该题为高频考点,难度较大。无机工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景,体现能力立意的命题为指导思想,能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力,所以这类题成为近年来高考的必考题型。流程题的解题思路为:明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。该题的难点是纯度计算。
20、CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O 催化剂、吸水剂、制乙酸 液体分层、上层为无色有香味的油状液体 防倒吸 产物蒸汽中含有乙酸和乙醇蒸汽两者均易溶于水而产生倒吸,球形管容积大 除去产物中混有的乙醇和乙酸、降低乙酸乙酯的溶解度
【解析】
在加热以及浓硫酸的催化作用下乙酸和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯和水,结合物质的性质差异、反应原理和装置图分析解答。
【详解】
(1)装置中发生的反应是利用醋酸钠和浓硫酸反应生成醋酸和乙醇在浓硫酸催化作用下发生酯化反应,生成乙酸乙酯和水,因此a试管中的主要化学反应的方程式为CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O;
(2)用酸性和醋酸钠制乙酸,浓硫酸有吸水性,促进该反应向正反应方向移动,浓硫酸能加快反应速率,所以浓硫酸作酸、催化剂和吸水剂的作用;
(3)试管b饱和碳酸钠溶液中,生成的乙酸乙酯在水溶液上层,试管中观察到的现象是:溶液分层,在饱和碳酸钠上层产生有特殊香味的无色液体;
(4)产物蒸汽中含有乙酸和乙醇蒸汽,两者均易溶于水而产生倒吸,由于干燥管的容积较大,能起到防止倒吸的作用;
(5)碳酸钠溶液中的水溶解乙醇,能跟乙酸反应吸收乙酸,便于闻到乙酸乙酯的香味,降低乙酸乙酯的溶解度,使乙酸乙酯难溶于饱和碳酸钠溶液,便于分层。
21、c 合成氨的反应是可逆的,和反应不可能完全转化为,所以放出热量总小于92.4kJ 500℃左右是催化剂的最佳活性温度,合成氨反应是一个气体总体积缩小的可逆反应,压强越大,反应速率越快,到达平衡时氨的含量越高,有利于氨的合成,但压强越大,需要动力超大,对材料、设备限制越高,综合考虑选择在20-50MPa进行生产 d
【解析】
(1)合成氨需要催化剂为铁触媒;
(2)根据热化学方程式的书写规则作答;氮气与氢气的反应为可逆反应;
(3)依据化学反应速率与化学平衡的综合影响因素作答;
(4)A.根据题干信息可知,表中数据是“经科学测定”的,不会出现明显误差;
B.合成氨的过程中,不会出现生成条件控制不当的情况;
C.达到平衡时氨气的浓度与氨气的分解速率没有必然关系;
D.无论怎样改变条件,实际上得到的氨气的体积分数都低于预测值,只能说明合成氨的过程中没有达到平衡状态;
【详解】
(1)目前公认的合成氨工业最恰当的催化剂是为铁触媒,c项正确;
(2) 根据题意,生成2mol NH3所放出的热量为 46.2 kJ × 2=92.4 kJ ,该反应的热化学方程式为 ;由于合成氨的反应是一个可逆反应, 1 mol N 2 和 3 mol H 2 反应不可能完全转化为NH 3 ,所以放出的热量总小于 92.4 kJ ,
故答案为:;每生成1mol氨气,同时放出46.2kJ的热量,生成2nol氨气放热标92.4kJ,注物质聚集状态和对应反应焓变写出热化学方程式为:合成氨反应是可逆反应,△H=−92.4kJ/mol是1molN2 和3molH2完全反应放出的热量。现在将1mol N2 和3mol H2在此条件下反应,因其为可逆反应,必然不能完全反应,放出的热量必小于92.4kJ,故答案为:;合成氨的反应是可逆的,和反应不可能完全转化为,所以放出热量总小于92.4kJ;
(3)500℃左右是催化剂的最佳活性温度,合成氨反应是一个气体总体积缩小的可逆反应,压强越大,反应速率越快,到达平衡时氨的含量越高,有利于氨的合成,但压强越大,需要动力超大,对材料、设备限制越高,综合考虑选择在20-50MPa进行生产;
(4)a. 表中数据为科学家通过科学实验所得,不可存在明显误差,a项错误;
b. 合成氨生成过程是连续的,不会对生产条件控制不当,b项错误;
c. 氨气平衡时的浓度大小与速率的大小没有直接关系,若是分解速率的影响,可以通过改变条件,降低反应速率,但无论在任何条件下氨气的体积分数都会低于预测值,说明与氨气的分解速率无关,c项错误;
d. 从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%,与科学测定结果相比偏低,只能说明合成塔中的可逆反应并没有达到平衡状态,d项正确;
答案选d。
本题第(3)问需要综合考虑化学反应速率与产率或转化率的影响因素。如升高温度,可提高合成氨的化学反应速率及催化剂的活性,但因为此反应是放热反应,不利于氮气的转化率,所以综合考虑选择500℃左右。
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