1、非选择题专项练(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 kJmol-1反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2=-41 kJmol-1CH4(g)和H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式是。(2)将1 mol C
2、H4(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=4.510-4 kPa-1s-1,当CH4分解20%时,v正=kPas-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 molL-1,在一定条件下发生反应:CH4(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
3、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Hed.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”),
4、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
5、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)。据此推断BP晶体的密度为gcm-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 molL-1 NaOH溶液和8 mL
6、 0.5 molL-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(NH3)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+2H2OH
7、CHO+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
8、)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(Cr2O3)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
9、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K2Cr2O7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 molL-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
10、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)
11、CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)H=+165.4 kJmol-1(2)0.5(3)p1p2p3p4169(MPa)2或1.78(MPa)2acd(4)负不变18解析(1)反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)H1=+206.4kJmol-1反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2=-41kJmol-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=+165.4kJmol-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
12、1100变化量/mol0.20.20.20.6平衡量/mol0.80.80.20.6v正=k正p(CH4)p(H2O)=4.510-4kPa-1s-1(0.82.4100kPa)(0.82.4100kPa)=0.5kPas-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的杂化类型为sp3。(3)两个成键原子之间只能形成1个键,1mo
13、l中含有键物质的量为15mol;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4NA42g,晶体体积为(a10-10)3cm3,则晶胞的密度是442NAa310-30gcm-3或4421030NAa3gcm-3。18.答案(1)提供碱性溶液环境或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
14、的氧气接触2Cu+8NH3H2O+O22Cu(NH3)42+4OH-+6H2On(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12mL6molL-1NaOH溶液和8mL0.5molL-1CuSO4溶液,碱过量,振荡发生反应Cu2+2OH-Cu(OH)2,碱性条件下再加入6mL40%的甲醛溶液,放入65水浴中加热,发生反应2Cu(OH)2+HCHO+N
15、aOHCu2O+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
16、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+8NH3H2O+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
17、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)Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe
18、3+7H2O49.0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
19、、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+4Na2CO34Na2CrO4+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。
20、(5)氧化还原滴定过程中发生Fe2+与Cr2O72-的反应,其中Cr2O72-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Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O。反应中消耗Fe2+的物质的量n(Fe2+)=cV=0.1000molL-10.025L=0.0025mol,根据离子方程式Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O可知,n(Cr2O72-)=16n(Fe2+)=0.00256mol,则所得样品中K2Cr2O7的纯度=0.0025mol6294gmol-12.50g25.0mL250m
21、L100%=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;1mol能与2molNaHCO3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。
