河北省衡水中学2019届高三下学期一调考试
理科综合(化学部分)
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 P-31 S-32 Fe-56 Cu-64 Te-128
一、选择题:本题共13小题,每小题6分,共78分。在每小题所给的四个选项中,只有一项是符合题目蒌求的。
1.2016年诺贝尔化学奖授予在合成分子机器领域做出贡献的三位科学家。分子机器是一种特殊的超分子体系,当体系受到外在刺激(如pH变化、吸收光子、电子得失等)时,分子组分间原有作用被破坏,各组分间发生类似于机械运动的某种热运动。下列说法不正确的是
A. 驱动分子机器时,需要对体系输入一定的能量
B. 分子状态的改变会伴随能量变化,属于化学变化
C. 氧化还原反应有可能是刺激分子机器体系的因素之一
D. 光照有可能使分子产生类似于机械运动的某种热运动
【答案】B
【解析】
A.需要对体系输入一定的能量,才能驱动分子机器,故A正确;B.分子状态的改变是物态变化,属于物理变化,故B错误;C.电子的得失是氧化还原反应的本质,则发生氧化还原反应时可刺激分子机器体系,故C正确;D.光照可使光能转化为机械能,即光照能使分子产生类似于机械运动的某种热运动,故D正确;答案为B。
2.下列化学用语正确的是
A. 氯化钠的分子式:NaCl
B. NH4Br的电子式:
C. 比例模型可以表示二氧化硫分子,也可以表示二氧化碳分子
D. Mg5(Si4O10)8(OH)2·4H2O的氧化物形式:5MgO·8SiO2·5H2O
【答案】D
【解析】
【详解】A.氯化钠是离子化合物,化学式NaCl,没有分子式,A项错误;
B.NH4Br的电子式:,B项错误;
C.比例模型可以表示二氧化硫分子,并不能表示二氧化碳分子,二氧化碳分子是直线型,C项错误;
D.Mg5(Si4O10)8(OH)2·4H2O的氧化物形式:5MgO·8SiO2·5H2O,D项正确。
故答案选D。
【点睛】比例模型不仅表示分子组成和内部成键情况,即结构式的特点,还涵盖了空间构型的特点。
3.轮烷的某种合成原料由C、H、O三种元亲组成,其球棍模型如图所示。
下列说法正确的是
A. 该化合物的名称为乙酸乙酯
B. 该化合物与Br2的四氯化碳溶液不反应
C. 该化合物能发生水解反应,不能发生加聚反应
D. 该化合物的链状同分异构体中,能与 NaHCO3反应放出CO2的只有3种(不考虑立体异构)
【答案】D
【解析】
【详解】A.由有机物的球棍模型可知,该有机物的结构简式为CH3COOCH=CH2,名称为乙酸乙烯酯,A项错误;
B.该化合物中含有碳碳双键,可以和Br2的四氯化碳溶液发生加成反应,B项错误;
C.该分子中含有酯基和碳碳双键,可以发生水解反应和加聚反应,C项错误;
D.能与NaHCO3反应放出CO2,说明含有羧基,符合条件的链状同分异构体有CH2=CHCH2COOH、CH3CH=CHCOOH、CH2=C(CH3)COOH,共有3种,D项正确。
故答案选D。
4.用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
①31g白磷中含有1.5NA个P-P键
②1L0.1mol·L-1的Na2CO3溶液中所含阴离子的总数目为0.1NA
③标准状况下,22.4LHF中含有NA个分子
④电解精炼铜时,若转移NA个电子,则阳极溶解32g铜
⑤将2.24L(标准状况)Cl2溶于水,转移的电子数为0.1NA
⑥常温下,含有0.2molH2SO4的浓硫酸与足量铜反应,生成SO2分子的数目小于0.1NA
⑦142gNa2SO4和Na2HPO4的固体混合物中所含阴、阳离子的总数目为3NA
⑧NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量为107g
A. ①③④ B. ①⑥⑦ C. ③⑤⑦ D. ①⑥⑧
【答案】B
【解析】
【分析】
①1mol白磷中含有6molP-P键,31g白磷(0.25mol)中含有P-P键1.5NA,正确;
②CO32- + H2O ⇌ HCO3- + OH-,1个CO32-水解产生2个阴离子,溶液中阴离子总数增大,所以1L0.1mol/L的Na2CO3溶液中含阴离子总数大于0.1NA,错误;
③标况下,HF为液体,不能直接用气体摩尔体积计算,错误;
④粗铜中含有锌、铁、银等杂质,锌、铁先失电子,反应完成后,铜再失电子,阳极溶解铜小于32g,错误;
⑤氯气和水反应为可逆反应,0.1mol氯气反应转移电子数小于0.1NA,错误;
⑥浓硫酸与足量铜加热反应,随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,稀硫酸不与铜反应,所以生成SO2的分子数小于0.1NA,正确;
⑦142g全为Na2SO4,含有阴、阳离子总数为3NA,142g全为Na2HPO4,含有阴、阳离子总数为3NA,142gNa2SO4和Na2HPO4的固体混合物中所含阴、阳离子的总数目为3NA,正确;
⑧胶体粒子为很多微粒的集合体,NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量为大于107g,错误。
【详解】综上所述,易知正确应选答案B。
5.科学工作者研发了一种 SUNCAT的系统,借助锂循环可持续合成氨,其原理如下图所示。下列说法不正确的是
A. 过程I得到的Li3N中N元素为—3价
B. 过程Ⅱ生成W的反应为Li3N+3H2O===3LiOH+NH3↑
C. 过程Ⅲ中能量的转化形式为化学能转化为电能
D. 过程Ⅲ涉及的反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O
【答案】C
【解析】
【详解】A.Li3N中锂元素的化合价为+1价,根据化合物中各元素的代数和为0可知,N元素的化合价为-3价,A项正确;
B.由原理图可知,Li3N与水反应生成氨气和W,元素的化合价都无变化,W为LiOH,反应方程式:Li2N+3H2O=3LiOH+NH3↑,B项正确;
C.由原理图可知,过程Ⅲ为电解氢氧化锂生成锂单质、氧气和水,电能转化为化学能,C项错误;
D.过程Ⅲ电解LiOH产生O2,阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O,D项正确。
故答案选C。
6.用多孔石墨电极完成下列实验。下列解释或推理合理的是
实验
现象
I中,a.b两极均有气泡产生
II,a极上析出红色固体
III,a极上析出灰白色固体
A. Ⅰ中电解一段时间后,c(Na2SO4)一定增大
B. 由Ⅱ中反应H2+Cu2+=Cu↓+2H+可知,用玻璃导管将H2通入CuSO4溶液中,也会产生红色沉淀
C. Ⅲ中,只可能发生反应2Ag++Cu===Cu2++2Ag
D. I中,a极上既发生了化学变化,也发生了物理变化
【答案】D
【解析】
【详解】A.若电解池中Na2SO4溶液是饱和溶液,电解Na2SO4溶液相当于电解水,电解一段时间后,Na2SO4溶液仍是饱和溶液,浓度不变,A项错误;
B.由Ⅱ中现象可知反应H2+Cu2+=Cu↓+2H+发生,这个发生前提是电极从电解池才取出,外界条件强加电子给铜,强行拿掉氢中的电子,因而才发生,氢气通入CuSO4溶液中不会发生反应,B项错误;
C.Ⅲ中,由于迅速从Ⅱ中取出,也可能发生反应2Ag++H2===2H ++2Ag↓,C项错误;
D.a极上发生的电极反应是氢离子得到电子转化为氢气,是化学变化,产生的氢气又被吸附在多孔石墨电极上是物理变化,D项正确。
故答案选D。
7.常温下,向某浓度的H2C2O4溶液中逐滴加入已知浓度的NaOH溶液,若pC表示溶液中溶质微粒的物质的量浓度的负对数,则所得溶液中pC(H2C2O4),pC(HC2O4-)、pC(C2O42-)与溶液pH的变化关系如图所示。已知:H2C2O4HC2O4-+H+ Ka1;HC2O4-C2O42-+H+ Ka2。则下列说法正确的是
A. 当pH=3时,溶液中c(HC2O4-)c(C2O42-)=c(H2C2O4),A项错误;
B. pH=3时溶质主要是NaHC2O4,向此时的溶液中加NaOH溶液,NaHC2O4和NaOH溶液之间会反应得到C2O42-,C2O42-的水解程度较大,对水的电离起到促进作用,B项错误;
C.b点时,HC2O4-和C2O42-的浓度相同,Ka2=[H+]=10-5.3,C项正确;
D.温度不变时,c2(HC2O4-)/[c(H2C2O4)c(C2O42-)]==,显然不随pH的增大而变化,D项错误。
故答案选C。
三、非选择题:共174分。第22~32题为必考题,每个试题考生都必须作答。第33~38题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:共129分。
8.某研究小组设计如下所示实验装置(夹持装置已略去)分别探究NO与铜粉、Na2O2的反应。
已知:①NO与Na2O2可发生反应2NO+Na2O2===2NaNO2。
②NO能被酸性高锰酸钾溶液氧化为NO3-
③在溶液中存在平衡FeSO4+NOFe(NO)SO4(棕色)
I.关闭K3,打开K2,探究NO与铜粉的反应并检验NO。
(1)反应开始前,打开K1,通入一段时间N2,其目的是______________________。
(2)装置B中盛放的试剂为水,其作用是______________________。
(3)装置F中的实验现象为___________。装置H中收集的气体为___________(填化学式)。
Ⅱ.关闭K2,打开K3,探究NO与Na2O2的反应并制备NaNO2。
(4)装置G的作用是______________________。
(5)若省略装置C,则进入装置G中的气体除N2、NO外,可能还有___________(填化学式)。
(6)测定反应后装置E中NaNO2的含量。已知;在酸性条件下,NO2-可将MnO4-还原为Mn2+,为测定样品中亚硝酸钠的含量,该小组同学称取ag样品溶于水配制成250mL溶液,取25.00mL所得溶液于锥形瓶中,用0.100mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定至终点时,消耗bmL酸性KMnO4溶液。
①滴定过程中发生反应的离子方程式为______________________。
②滴定过程中酸性KMnO4溶液的作用是___________。
③样品中NaNO2的质量分数为___________用含有a、b的代数式表示)
【答案】 (1). 排尽装置中的空气,防止NO被空气中的氧气氧化为二氧化氮 (2). 吸收挥发出的硝酸 (3). 溶液由浅绿色变为棕色 (4). NO、N2 (5). 吸收未参与反应的NO,防止污染空气 (6). NO2和O2 (7). 5NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O (8). 作氧化剂和滴定剂 (9). 17.25b/a%
【解析】
【详解】(1)NO易与O2反应生成NO2,反应开始前,打开K1,通入一段时间N2,其自的是排尽装置中的空气,防止NO被空气中的氧气氧化为二氧化氮。
(2)硝酸易挥发,会随NO一起出来干扰后续的实验,所以装置B中盛放的试剂为水为了溶解挥发的硝酸。
(3)由于在溶液中存在平衡FeSO4+NOFe(NO)SO4(棕色),装置F中的实验现象为溶液由浅绿色变为棕色,D装置红色粉末变为黑色,NO和Cu发生了反应,生成CuO和N2,又因为NO是气体,不可能完全反应,故H收集的气体是一氧化氮和N2。
(4)根据信息NO能与酸性高锰酸钾溶液反应,装置G的作用吸收未参与反应的NO,防止污染空气。
(5)C是干燥装置,若省略装置C,那么水蒸气会与Na2O2反应生成NaOH和O2,NO和O2反应生NO2,则进入装置G中的气体除N2、NO外,可能还有NO2和O2。
(6)①在酸性条件下,NO2-可将MnO4-还原为Mn2+,化学反应方程式:5NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O。
②滴定过程中酸性KMnO4溶液的作用即作为滴定反应的反应物,作氧化剂,自身也可作指示剂判断反应终点,当锥形瓶滴入最后一滴KMnO4溶液,恰好变为淡紫色,且半分钟不变色,即可。
③n(MnO4-)=0.1mol·L-1×b×10-3L,n(NO2-)= n(MnO4-)×5/2×250/25=2.5×10-3bmol,NaNO2的质量分数= n(NO2-)×M(NaNO2)/a=172.5×10-3b/a。
9.碲(Te)具有两性特征,铜阳极泥是提取碲的主要原料,碲在铜阳极泥中主要以Me2Te(Me表示金属Cu、Pb、Au、Ag等)的形式存在。
(1)利用“氯化浸出-还原法”制备Te的工艺流程如下所示。
①浸出液的主要成分为CuSO4、 HAuCl4、H2TeO3,则浸出渣的主要成分为___________(填化学式);“浸出”过程中,加入NaCl的作用是___________。“浸出”过程中,有少量污染性气体生成,需要进行尾气处理,该气体是___________(填化学名称)
②已知 HAuCl4是一种强酸,则“一级还原”过程中发生反应的离子方程式为___________。
③欲得到64g碲,则“二级还原”过程中至少需通入___________mol SO2。
(2)“氧化碱浸-电解法”指的是在氧化剂的作用下,Cu2Te与NaOH溶液反应生成Na2TeO3,经电解即可获得Te。
①以空气为氧化剂进行“氧化碱浸”的化学方程式为___________。
②电解过程中,阴极的电极反应式为___________。
③与“氯化浸出-还原法”相比“氧化碱浸-电解法”的优点是___________(任写一点)
【答案】 (1). PbSO4和AgCl (2). 增大氯离子浓度,有利于HAuCl4的生成 (3). 氯气 (4). [AuCl4]-+3Fe2+=3Fe3++Au+4Cl- (5). 1 (6). Cu2Te+2O2+2NaOH+H2O=Na2TeO3+2Cu(OH)2 (7). TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH- (8). 不生成氯气等污染性气体(或工艺简单)
【解析】
【详解】(1)①Pb和Ag被氧化成Pb2+和Ag+,随后分别与SO42-和Cl-形成沉淀PbSO4和AgCl,浸出渣的主要成分为PbSO4和AgCl。NaCl中Cl-与溶液中的氧化得到的少量Au3+
络合,形成四氯合金离子([AuCl4]-),促进Au的溶解,同时使Ag+沉淀。NaClO3和NaCl反应生成氯气Cl2,故“浸出”过程中需要进行尾气处理的污染性气体是Cl2。
②“一级还原”过程中发生反应的离子方程式为:[AuCl4]-+3Fe2+=3Fe3++Au↓+4Cl-;
③H2TeO3→Te,Te元素化合价变了4价,SO2→SO42-,硫元素化合价变了2价,根据得失电子守恒有0.5mol×4=n(SO2)×2(其中64g的碲为0.5mol),解得n(SO2)=1mol。
(2)①在氧化剂的作用下,Cu2Te与NaOH溶液反应生成Na2TeO3,化学方程式为Cu2Te+2O2+2NaOH+H2O=Na2TeO3+2Cu(OH)2。
②若用惰性电极电解溶液,在阴极上TeO32-得到电子生成Te,电极反应式为TeO32-+4e-+3H2O=Te+6OH-。
③根据以上分析可知与“氯化浸出-还原法”相比“氧化碱浸-电解法”的优点是如不产生氯气等污染性气体,反应步骤少,简便,成本低等。
10.H2是一种清洁能源。在冶金、电力、材料等领域应用广泛。请回答下列问题:
(1)某科研团队利用透氧膜获得N2、H2的工作原理如图甲所示(空气中N2与O2的物质的量之比按4:1计)。上述过程中,膜I侧所得气体的物质的量之比n(H2):n(N2)=3:1,则CH4、H2O与O2反应的化学方程式为______________________。
(2)用H2和CO合成甲醇的热化学方程式为CO(g)+2H2(g) CH3OH (g) △H1。已知:CO2(g)+3H2(g)==CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.0kJ·mol-1;CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H3=-41.1k J·mol-1.则△H1=___________ k J·mol-1。
(3)向容积可变的密闭容器中充入1 mol CO和2.2molH2,在恒温恒压条件下发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),平衡时,CO的转化率[α(CO)]随温度、压强的变化情况如图乙所示。
①压强:p1___________(填“>” (4). 54.5%
(5). (6). B点和E点 (7). 2 (8). 1 (9). BD
【解析】
【详解】(1)空气中N2和O2的物质的量之比约为4:1,膜Ⅰ侧所得气体中,氮气的量在反应前后不变,设氮气为4mol,则生成氢气是12mol,由膜Ⅰ侧反应可知,12mol水得到电子,1mol氧气得到电子,膜Ⅰ上发生反应:12H2O+24e-=12H2+12O2-、O2+4e-=2O2-,膜Ⅱ上14molCH4中C失去84mol电子、H得到56mol电子时,总反应遵守电子守恒,则反应为14CH4+12H2O+O2=14CO+40H2。
(2)设已知反应方程式分别为a和b,则所求CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)方程式c=a+b,则ΔH1=ΔH2+ΔH3=-90.1kJ·mol-1。
(3)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是气体体积减小的反应,增大压强,平衡向右移动,CO的转化率会变大,结合图像乙,保持温度不变,转化率大的表示压强大,所以p1>p2;
②该问可用三段式解决,M点α(CO)=60%,则CO转化了1mol×60%=0.6mol,下面列三段式:
CO(g) + 2H2(g)CH3OH(g)
起始量 1mol 2.2mol 0
转化量 0.6mol 1.2mol 0.6mol
平衡量 0.4mol 1mol 0.6mol
可知,H2转化了1.2mol,则H2的转化率为1.2mol/2.2mol×100%=54.5%;由上列式可知平衡时总物质的量n=(0.4+1+0.6)mol=2mol,Kp====。
③该反应为放热反应,当温度越高时,平衡常数K越小,则lgK也会越小,也就是T与lgK呈反比,所以B点和E点符合lgK与温度(T)的关系。
(4)①保持H2的浓度不变,则,带入编号1和编号2数据,得,解得m=2,保持N2的浓度不变,则,带入编号1和编号3数据,得,解得n=1;
②A.H2O2参与两个反应,但第一步未做反应物,因而不是催化剂,实际上H2O2仅仅是中间产物,A项错误;
B.反应i是慢反应,说明反应速率小,在其他条件一样的情况下,活化能比较高,B项正确;
C.总反应速率由慢反应决定,即反应(1),C项错误;
D.碰撞理论指出能发生化学反应的碰撞是指有效碰撞,即需要一定的能量和取向的碰撞,所以在所有碰撞中部分是有效地,D项正确。
故答案选BD。
(二)选考题:共45分。请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。如果多做,则每科按所做的第一题计分。
11.一定条件下,Fe、HCN与K2CO3可发生反应Fe+6HCN+2K2CO3=K4Fe(CN)6+H2↑+2CO2↑+2H2O。请回答下列问题:
(1)金属铁的堆积方式为___________,其配位数为___________。
(2)HCN分子的结构式为___________,写出一种与CN-互为等电子体的阴离子:___________。
(3)键角NH3___________(填“>”“