广西柳州市高三毕业班月模拟理科综合化学试卷

高中化学考试
考试时间: 分钟 满分: 55
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第Ⅰ卷 客观题
第Ⅰ卷的注释
一、选择题(共7题,共35分)

1、

科学家采用碳基电极材料设计了一种制取氯气的新工艺方案,装置如图所示:下列说法错误的是( )

1

A.反应过程中需要不断补充Fe2+

B.阳极反应式是2HCl- 2e- =Cl2+2H+

C.电路中转移1 mol电子,消耗标况下氧气5.6 L

D.电解总反应可看作是4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g) + 2H2O(g)

2、

下列操作能达到相应实验目的的是( )

选项

目的

实验

A

实验室制备乙酸乙酯

向试管中依次加入浓硫酸、乙醇、乙酸和碎瓷片,加热

B

除去干燥CO2中混有少量的SO2

可将混合气体依次通过盛有足量酸性KMnO4溶液、浓硫酸的洗气瓶

C

检验Na2SO3已经变质

向Na2SO3溶液中先加入Ba(
NO3)2溶液,生成白色沉淀,然后再加入稀盐酸,沉淀不溶解

D

比较铁和铜的活泼性

常温下,将表面积相同的铁和铜投入到浓硝酸中,铁不能溶解,铜能溶解,铜比铁活泼

A.A B.B C.C D.D

3、

25 °C时,用浓度为0.1000 mol/L的NaOH溶液滴定体积均是20mL、浓度均为0.1000 mol/L的三种酸HX、HY、HZ,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是(   )

1

A.酸性强弱顺序是HX> HY> HZ

B.加入10 mL NaOH溶液时,HY溶液中c(Na+)>c(Y -)

C.pH=2的HZ溶液加水稀释10倍,pH为3

D.加入20 mL NaOH溶液时,只有HY溶液达到滴定终点

4、

利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除废气中的NO和NO2,生成两种无毒物质,其反应历程如图所示,下列说法正确的是( )

1

下列说法正确的是( )

A.反应过程中NO2、NH4+之间的反应是氧化还原反应

B.上述历程的总反应可以为:2NH3+NO+NO222N2+3H2O

C.X是HNO2,是还原产物

D.[(NH4)(HNO2)]+是反应过程中的催化剂

5、

X、Y、Z、R、W是原子序数依次递增的五种短周期主族元素,它们所在周期数之和为11, YZ气体遇空气变成红棕色,R的原子半径是短周期中最大的,W和Z同主族。下列说法错误的是(  )

A.X、Y、Z元素形成的化合物溶于水一定呈酸性

B.气态氢化物的稳定性:Z> W

C.简单离子半径:W> R

D.Z、R形成的化合物中可能含有共价键

6、

一种治疗感冒咳嗽的药物结构简式是1。下列关于该有机物的说法正确的是(  )

A.分子中所有碳原子可在同一平面上

B.该有机物的分子式是C10H16O

C.该有机物能发生加成和氧化反应

D.该有机物与2互为同分异构体

7、

中华传统文化中蕴含着诸多化学知识,下列说法错误的是( )

A.“火树银花不夜天”指的是某些金属元素的焰色反应

B.“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲”蕴含了碳酸钙的分解反应

C.“榆荚只能随柳絮,等闲撩乱走空园”中的“柳絮”主要成分是纤维素

D.“日照香炉生紫烟,遥看瀑布挂前川”中的“烟”是弥散在空气中的PM2. 5固体颗粒

二、综合题(共2题,共10分)

8、

锂碳、铝、铬是重要的元素,在工业生产和科技中有重要的应用。

(1)铝热反应可以冶炼金属铬,Cr基态核外电子排布式为_____________。

(2)金属锂是锂电池重要的组成部分。Li、Be、B 原子的第一电离能由大到小的顺序为______。

(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂。AlH4-的空间构型为___________。

(4)1+234+CH3COOH

①乙酸酐分子中碳原子轨道的杂化类型为________。

②l mol对甲基苯乙酮分子中含有的σ键的数目为_______

③甲苯分子难溶于水的原因是________。

(5)已知铬酸钙晶胞如图所示,该晶体密度为ρ g·cm-1,NA是阿伏加德罗常数的值。Ca离子周围距离最近且相等的O有_____个。相邻两个面心氧离子最短核间距(d)为_______pm。

5

9、

(1)氢气是一种未来十分理想的能源。

镧镍合金是一种良好的储氢材料,在一定条件下通过如下反应实现储氢:

LaNi3(s)+3H2(g)1LaNi3H6(s) ∆H<0。某实验室模拟该过程,向体积一定的密闭容器中充入反应物发生反应。H2的平衡转化率与其初始加入量(n)、反应温度(T)的关系如下左图所示;一定温度(T)下,将a mol的氢气充入体积是1 L的容器内,气体的压强(P)随时间(t)的变化关系如下右图所示:

2

①n1、n2、n3的大小关系是_______。

②温度T1下反应的平衡常数是__________(用含a的代数式表示)。

③保持温度不变,在t6时刻将容积压缩至原容积的一半,容器内的压强_________6kPa(填写“大于”或“小于”)。

(2)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4等有机化工产品的反应。温度为TK时发生以下反应①3

4

5

6_______。

(3)TK时,向一恒压密闭容器中充入等物质的量的CO(g)和H2O(g)发生上述反应②(已排除其他反应干扰),测得CO(g)物质的量分数随时间变化如下表所示:

7

若初始投入CO为2 mol,恒压容器容积10 L,用H2O(g)表示该反应0-5分钟内的速率v[H2O(g)]=______。6分钟时,仅改变一种条件破坏了平衡,且第9min达到平衡时,CO的物质的量是0.2mol,则改变的外界条件为_________。

(4)温度、压强对反应CO(g)十2H2(g)=CH3OH(g)  ∆H=-90. 1 kJ·mol-1中CO转化率的影响如图所示:

8

①温度在较低范围内,对CO转化率影响的主要因素是____________(填“温度”或“压强”)。

②由图像可知,温度越低,压强越大,CO转化率越高。但实际生产往往采用300~400 °C和10 MPa的条件,其原因是________。

三、实验题(共1题,共5分)

10、

某实验小组探究肉桂酸的制取:

I:主要试剂及物理性质

1

注意:乙酸酐溶于水发生水解反应

II :反应过程.

实验室制备肉桂酸的化学方程式为: 2+(CH3CO2)O34+CH3COOH

III::实验步骤及流程

①在250 mL三口烧瓶中(如图甲)放入3 ml(3. 15 g,0. 03 mol)新蒸馏过的苯甲醛、8 ml(8. 64g,0. 084 mol)新蒸馏过的乙酸酐,以及研细的4.2 g无水碳酸钾。采用空气冷凝管缓缓回流加热45min。由于反应中二氧化碳逸出,可观察到反应初期有大量泡沫出现。

②反应完毕,在搅拌下向反应液中分批加入20 mL水,再慢慢加入碳酸钠中和反应液至pH等于8。然后进行水蒸气蒸馏(如图乙),待三口烧瓶中的剩余液体冷却后,加入活性炭煮沸10-15 min,进行趁热过滤。在搅拌下,将HCl加入到滤液中,当固体不在增加时,过滤,得到产品,干燥,称量得固体3.0 g。

IV:如图所示装置:

5

回答下列问题:

(1)合成时装置必须是干燥的,理由是___________。反应完成后分批加人20mL水,目的是________。

(2)反应完成后慢慢加入碳酸钠中和,目的是_____。

(3)步骤②进行水蒸气蒸馏,除去的杂质是______,如何判断达到蒸馏终点__________。

(4)加入活性炭煮沸10- 15 min,进行趁热过滤,将滤液冷却至室温,趁热过滤的目的是_______。

(5)若进一步提纯粗产品,应用的操作名称是______,该实验产品的产率约是_______。(保留小数点后一位)

四、(共1题,共5分)

11、

某高铬型钒渣含Fe2O3、Fe3O4、SiO2、Al2O3、V2O5、Cr2O3等物质,从中分离提取钒和铬的工艺流程如图所示:

1

回答下列问题:

(1)“焙烧”时V2O5、Cr2O3转化为NaVO3和Na2CrO4,SiO2、Al2O3转化为________和_______。

(2)滤渣1中主要含______。滤渣2的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3,对应调pH应不低于______。(常温下,当溶液中离子浓度小于1×10-5mol/L时认为沉淀完全, Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33)。

(3)“沉钒”时的离子方程式是_______,NH4VO3煅烧过程中的化学方程式是______。

(4)“还原”时溶液的pH在2.5左右,反应的离子方程式是________。

(5)已知:25 °C时,H2C2O4的电离常数Ka1=5.9×10-2,Ka2=6. 4×10-5,则25° C时,0.1 mol·L-1NaHC2O4溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_____,向0.1 mol· L-1H2C2O4溶液中加入一定的NaOH固体,当溶液的pH= 2.5时,溶液中c(C2O42-) :c(H2C2O4)=_______(保留两位有效数字)。

广西柳州市高三毕业班月模拟理科综合化学试卷

高中化学考试
一、选择题(共7题,共35分)

1、

科学家采用碳基电极材料设计了一种制取氯气的新工艺方案,装置如图所示:下列说法错误的是( )

1

A.反应过程中需要不断补充Fe2+

B.阳极反应式是2HCl- 2e- =Cl2+2H+

C.电路中转移1 mol电子,消耗标况下氧气5.6 L

D.电解总反应可看作是4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g) + 2H2O(g)

【考点】
【答案】

A

【解析】

HCl在阳极失电子,发生氧化反应,生成Cl2和H+,Fe3+在阴极得电子,还原成Fe2+,Fe2+、H+、O2反应生成Fe3+和H2O,Fe2+、Fe3+在阴极循环。

A.由分析可知,Fe2+在阴极循环,无需补充,A错误;

B.HCl在阳极失电子得到Cl2和H+,电极反应式为:2HCl- 2e- =Cl2+2H+,B正确;

C.根据电子得失守恒有:O2~4e-,电路中转移1 mol电子,消耗0.25mol氧气,标况下体积为5.6 L,C正确;

D.由图可知,反应物为HCl(g)和O2(g),生成物为H2O(g)和Cl2(g),故电解总反应可看作是4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+ 2H2O(g),D正确。

答案选A。

2、

下列操作能达到相应实验目的的是( )

选项

目的

实验

A

实验室制备乙酸乙酯

向试管中依次加入浓硫酸、乙醇、乙酸和碎瓷片,加热

B

除去干燥CO2中混有少量的SO2

可将混合气体依次通过盛有足量酸性KMnO4溶液、浓硫酸的洗气瓶

C

检验Na2SO3已经变质

向Na2SO3溶液中先加入Ba(
NO3)2溶液,生成白色沉淀,然后再加入稀盐酸,沉淀不溶解

D

比较铁和铜的活泼性

常温下,将表面积相同的铁和铜投入到浓硝酸中,铁不能溶解,铜能溶解,铜比铁活泼

A.A B.B C.C D.D

【考点】
【答案】

B

【解析】

A.浓硫酸的密度比乙醇大,且浓硫酸和乙醇混合放出大量的热,若先加浓硫酸再加乙醇容易引起液体飞溅,故先加乙醇,再加浓硫酸。最后加乙酸,避免浓硫酸和乙酸混合时产生的热量使乙酸大量挥发,即制备乙酸乙酯时药品添加顺序为:乙醇、浓硫酸、乙酸,A错误;

B.SO2和酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应而被除去,再通过浓硫酸进行干燥,可得纯净的CO2,B正确;

C.即使没有变质,Na2SO3和Ba(NO3)2反应也生成白色沉淀(BaSO3),加入HCl,H+存在下,溶液中的NO3-将BaSO3氧化成BaSO4,白色沉淀依然不溶解,该方法不能检验Na2SO3是否变质,C错误;

D.浓硝酸有强氧化性,常温下,浓硝酸将Fe钝化,不能比较Fe和Cu的活泼性,D错误。

答案选B。

3、

25 °C时,用浓度为0.1000 mol/L的NaOH溶液滴定体积均是20mL、浓度均为0.1000 mol/L的三种酸HX、HY、HZ,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是(   )

1

A.酸性强弱顺序是HX> HY> HZ

B.加入10 mL NaOH溶液时,HY溶液中c(Na+)>c(Y -)

C.pH=2的HZ溶液加水稀释10倍,pH为3

D.加入20 mL NaOH溶液时,只有HY溶液达到滴定终点

【考点】
【答案】

C

【解析】

0.1000 mol/L的HZ,pH=1,c(H+)=0.1000 mol/L,则c(HZ)= c(H+),则HZ为一元强酸,HX和HY的pH都大于1,则HX和HY都是一元弱酸,同浓度的三种酸酸性强弱关系为:HX<HY<HZ,据此分析解答。

A.由分析可知,三种酸酸性强弱顺序是HX<HY<HZ,A错误;

B.加入10 mL NaOH溶液时,HY有一半被中和,此时溶质为等物质的量的HY和NaY,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(Y-)+c(OH-),由图可知,此时溶液呈酸性,c(H+)>c(OH-),所以,溶液c(Na+)<c(Y-),B错误;

C.HZ是强酸,加水稀释10倍,即101倍pH增大1,即pH=2的HZ溶液加水稀释10倍,pH为3,C正确;

D.加入20 mL NaOH溶液时,三种溶液pH均发生突变,说明三种溶液均达到滴定终点,D错误。

答案选C。

4、

利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除废气中的NO和NO2,生成两种无毒物质,其反应历程如图所示,下列说法正确的是( )

1

下列说法正确的是( )

A.反应过程中NO2、NH4+之间的反应是氧化还原反应

B.上述历程的总反应可以为:2NH3+NO+NO222N2+3H2O

C.X是HNO2,是还原产物

D.[(NH4)(HNO2)]+是反应过程中的催化剂

【考点】
【答案】

B

【解析】

由题意可知,生成物为两种无毒物质,再结合反应历程可知,生成物为:N2和H2O,反应物为:NH3和NO和NO2,结合得失电子守恒、原子守恒可得反应方程式为:2NH3+NO+NO212N2+3H2O

A.NO2和NH4+反应生成[(NH4)2(NO2)]2+无元素化合价发生变化,不是氧化还原反应,A错误;

B.由分析可知,该反应的化学方程式为:2NH3+NO+NO212N2+3H2O,B正确;

C.结合B可知,X是N2和H2O,C错误;

D.由反应历程可知,[(NH4)(HNO2)]+是该反应的中间产物,不是催化剂,D错误。

答案选B。

5、

X、Y、Z、R、W是原子序数依次递增的五种短周期主族元素,它们所在周期数之和为11, YZ气体遇空气变成红棕色,R的原子半径是短周期中最大的,W和Z同主族。下列说法错误的是(  )

A.X、Y、Z元素形成的化合物溶于水一定呈酸性

B.气态氢化物的稳定性:Z> W

C.简单离子半径:W> R

D.Z、R形成的化合物中可能含有共价键

【考点】
【答案】

A

【解析】

YZ气体遇空气变成红棕色,则Y是N,Z是O,NO在空气中和O2迅速反应生成红棕色的NO2;

R的原子半径是短周期中最大的,则R是Na;

W和Z同主族,则W是S;

X、Y、Z、R、W所在周期数之和为11,则X在第一周期,为H;

综上所述,X、Y、Z、R、W分别为:H、N、O、Na、S,据此解答。

A.X、Y、Z 分别为:H、N、O,H、N、O三种元素形成的化合物溶于水也可能显碱性,如NH3·H2O的水溶液显碱性,A错误;

B.非金属性:Z(O)>W(S),故气态氢化物的稳定性:Z(O)>W(S),B正确;

C.S2-核外有三层电子,Na+核外有两层电子,故离子半径:S2->Na+,C正确;

D.Z、R为O、Na,O、Na形成的化合物中可能含有共价键,如Na2O2,D正确。

答案选A。

6、

一种治疗感冒咳嗽的药物结构简式是1。下列关于该有机物的说法正确的是(  )

A.分子中所有碳原子可在同一平面上

B.该有机物的分子式是C10H16O

C.该有机物能发生加成和氧化反应

D.该有机物与2互为同分异构体

【考点】
【答案】

C

【解析】

A.饱和碳原子连接的四个原子构成四面体结构,最多有三个原子处于同一平面,1中标*的碳原子连了三个碳原子,所以所有碳原子不可能在同一平面,A错误;

B.该有机物的分子式是C10H14O,B错误;

C.该有机物含有的碳碳双键、羰基能发生加成反应,碳碳双键能被酸性高锰酸钾氧化,C正确;

D.2的分子式为C10H12O,二者分子式不相同,不互为同分异构体,D错误。

答案选C。

7、

中华传统文化中蕴含着诸多化学知识,下列说法错误的是( )

A.“火树银花不夜天”指的是某些金属元素的焰色反应

B.“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲”蕴含了碳酸钙的分解反应

C.“榆荚只能随柳絮,等闲撩乱走空园”中的“柳絮”主要成分是纤维素

D.“日照香炉生紫烟,遥看瀑布挂前川”中的“烟”是弥散在空气中的PM2. 5固体颗粒

【考点】
【答案】

D

【解析】

A.很多金属或它们的化合物在灼烧时都会使火焰呈现特殊的颜色,这在化学上叫做焰色反应,“火树银花不夜天”指的是某些金属元素的焰色反应,A正确;

B.“千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲”蕴含了碳酸钙在高温下分解成氧化钙和二氧化碳,B正确;

C.一切植物都含有大量的纤维素,“柳絮”主要成分是纤维素,C正确;

D.日照香炉生紫烟”的意思是说“由于瀑布飞泻,水气蒸腾而上,在丽日照耀下,仿佛香炉峰冉冉升起了团团紫烟”,由此可见这个“烟”实际上是水产生的雾气,D错误。

答案选D。

二、综合题(共2题,共10分)

8、

锂碳、铝、铬是重要的元素,在工业生产和科技中有重要的应用。

(1)铝热反应可以冶炼金属铬,Cr基态核外电子排布式为_____________。

(2)金属锂是锂电池重要的组成部分。Li、Be、B 原子的第一电离能由大到小的顺序为______。

(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂。AlH4-的空间构型为___________。

(4)1+234+CH3COOH

①乙酸酐分子中碳原子轨道的杂化类型为________。

②l mol对甲基苯乙酮分子中含有的σ键的数目为_______

③甲苯分子难溶于水的原因是________。

(5)已知铬酸钙晶胞如图所示,该晶体密度为ρ g·cm-1,NA是阿伏加德罗常数的值。Ca离子周围距离最近且相等的O有_____个。相邻两个面心氧离子最短核间距(d)为_______pm。

5

【考点】
【答案】

1s22s22p63s23p63d54s1或者[Ar]3d54s1   Be>B>Li   正四面体   sp2、sp3   20NA   甲苯分子极性小,难溶于极性溶剂   12   1×2×1010  

【解析】

(1)Cr为24号元素,核外有24个电子,且3d轨道半充满,其基态核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d54s1或者[Ar]3d54s1,故答案为:1s22s22p63s23p63d54s1或者[Ar]3d54s1;

(2)同周期元素,从左往右,第一电离能增大,Li的第一电离能最小,但Be的价层电子充满2s轨道,比相邻的B难失去电子,所以Be的第一电离能大于B,综上所述,第一电离能由大到小的顺序为:Be>B>Li,故答案为:Be>B>Li;

(3)AlH4-的成键电子对数=1=4,孤电子对数=2=O,故AlH4-中Al原子为sp3杂化且没有孤对电子,则AlH4-为正四面体构型,故答案为:正四面体;

(4)①甲基的C为sp3杂化,羰基的C为sp2杂化,故答案为:sp2、sp3;

②C-C键、C-H键全是σ键,碳氧双键含一个σ键,一个π键,苯环中含C和C之间含6个σ键和一个大π键,所以,l mol对甲基苯乙酮分子中含20molσ键,即数目为:20NA,故答案为:20NA;

③甲苯分子极性小,难溶于极性溶剂,所以,甲苯分子难溶于水,故答案为:甲苯分子极性小,难溶于极性溶剂;

(5)从晶胞结构上看,与Ca离子周围距离最近且相等的O为与Ca离子相交的三个面面心的O,共3个,根据均摊法,实际个数=3×3=1.5,那么与Ca离子周围距离最近且相等的O的个数=1.5×8=12。由均摊法可知,1个晶胞中,Ca个数=8×4=1,O个数=6×5=3,Cr个数=1,所以1个晶胞的质量=6g,又因为密度为ρg·cm-1,则1个晶胞的体积V=a3=7,a=8cm,如图所示:9,相邻两个面心氧离子最短核间距为面对角线的一半,设晶胞参数为a,则d=10a=10×8cm=10×8×1010pm,故答案为:12;10×8×1010。

9、

(1)氢气是一种未来十分理想的能源。

镧镍合金是一种良好的储氢材料,在一定条件下通过如下反应实现储氢:

LaNi3(s)+3H2(g)1LaNi3H6(s) ∆H<0。某实验室模拟该过程,向体积一定的密闭容器中充入反应物发生反应。H2的平衡转化率与其初始加入量(n)、反应温度(T)的关系如下左图所示;一定温度(T)下,将a mol的氢气充入体积是1 L的容器内,气体的压强(P)随时间(t)的变化关系如下右图所示:

2

①n1、n2、n3的大小关系是_______。

②温度T1下反应的平衡常数是__________(用含a的代数式表示)。

③保持温度不变,在t6时刻将容积压缩至原容积的一半,容器内的压强_________6kPa(填写“大于”或“小于”)。

(2)贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4等有机化工产品的反应。温度为TK时发生以下反应①3

4

5

6_______。

(3)TK时,向一恒压密闭容器中充入等物质的量的CO(g)和H2O(g)发生上述反应②(已排除其他反应干扰),测得CO(g)物质的量分数随时间变化如下表所示:

7

若初始投入CO为2 mol,恒压容器容积10 L,用H2O(g)表示该反应0-5分钟内的速率v[H2O(g)]=______。6分钟时,仅改变一种条件破坏了平衡,且第9min达到平衡时,CO的物质的量是0.2mol,则改变的外界条件为_________。

(4)温度、压强对反应CO(g)十2H2(g)=CH3OH(g)  ∆H=-90. 1 kJ·mol-1中CO转化率的影响如图所示:

8

①温度在较低范围内,对CO转化率影响的主要因素是____________(填“温度”或“压强”)。

②由图像可知,温度越低,压强越大,CO转化率越高。但实际生产往往采用300~400 °C和10 MPa的条件,其原因是________。

【考点】
【答案】

n1<n2<n3   1   小于   -206 kJ·mol-1   0.032mol/L   降低温度   温度   温度太低,反应速率太慢,不利于甲醇的合成,压强太大,设备要求提高,成本增加  

【解析】

(1) LaNi3(s)+3H2(g)1LaNi3H6(s) ∆H<0。

①该反应是一个气体分子数减小的反应,在恒容密闭容器中进行该反应,充入氢气,相当于增大压强,平衡正向移动,氢气的转化率将增大;

②由图可知,平衡时,体系压强由9kPa变为3kPa,氢气的物质的量变为起始值的三分之一;

③保持温度不变,容积压缩至原容积的一半,平衡正向移动,气体分子数减小,压强应小于起始压强的2倍;

(2)第三个反应出现CH3OH(g),但目标方程式未出现CH3OH(g),可得出第三个方程式用不到,根据观察发现,②-①可以得到23用盖斯定律计算即可;

(3)4是一个气体体积不变的反应,故气体总物质的量=2mol+2mol=4mol,0-5分钟,CO含量减小了0.4,即减小了4×0.4mol=1.6mol,结合体积可计算浓度变化量,进而计算CO表示的速率,进而计算v[H2O(g)]。6分钟到9分钟,CO的含量下降,说明平衡正向移动,且6到9分钟CO含量减少程度比2到5分钟小,说明6分钟改变的条件使反应速率减小了;

(4)①分析图发现,低温时,无论压强多大,CO的转化率都相等;

②实际化工生产除了需要考虑平衡原理外,还要考虑实际生产效率、成本投入等。

(1)①恒温恒容下,增大氢气的起始量,压强增大,平衡正向移动,氢气的转化率增大,结合图像可知:n1<n2<n3,故答案为:n1<n2<n3;

②该反应中只有氢气一种气体,则容器压强与氢气的物质的量成正比,温度T1时,起始时,压强为9kPa,平衡时,压强为3kPa,设平衡时氢气的物质的量为n,则5,解得:n=6,则平衡时,c(H2)=7,所以,K=8=9,故答案为:9

③假设平衡不移动,则t6时刻将容积压缩至原容积的一半,压强应变为t6时刻压强的2倍,即6kPa,但实际情况是,平衡正向移动,气体分子数减小,所以,此时容器内的压强小于6kPa,故答案为:小于;

(2)②-①得:10=(-41kJ·mol-1)-(+165kJ·mol-1)=-206 kJ·mol-1,故答案为:-206 kJ·mol-1;

(3)4是一个气体分子总数不变的反应,故气体总物质的量=2mol+2mol=4mol,0-5分钟,CO含量减小了0.4,即减小了4×0.4mol=1.6mol,则CO浓度减小了11=0.16mol/L,v(CO)=12=0.032mol/L,由方程式计量数可知v[H2O(g)]=v(CO)= 0.032mol/L。由分析可知,6分钟时改变的条件使平衡正向移动、同时反应速率减小,又从表格可知,6分钟时CO含量没有变化,不可能是移走生成物,综上所述,6分钟时,降低了温度,故答案为:0.032mol/L;降低温度;

(4)①由图可知,低温时,无论压强多大,CO的转化率几乎相等,则低温时,对CO转化率影响的主要因素是温度,故答案为:温度;

②温度太低,反应速率太慢,不利于甲醇的合成,压强太大,设备抗压要求增大,设备成本增加,故实际生产往往采用300~400 °C和10 MPa的条件,故答案为:温度太低,反应速率太慢,不利于甲醇的合成,压强太大,设备要求提高,成本增加。

三、实验题(共1题,共5分)

10、

某实验小组探究肉桂酸的制取:

I:主要试剂及物理性质

1

注意:乙酸酐溶于水发生水解反应

II :反应过程.

实验室制备肉桂酸的化学方程式为: 2+(CH3CO2)O34+CH3COOH

III::实验步骤及流程

①在250 mL三口烧瓶中(如图甲)放入3 ml(3. 15 g,0. 03 mol)新蒸馏过的苯甲醛、8 ml(8. 64g,0. 084 mol)新蒸馏过的乙酸酐,以及研细的4.2 g无水碳酸钾。采用空气冷凝管缓缓回流加热45min。由于反应中二氧化碳逸出,可观察到反应初期有大量泡沫出现。

②反应完毕,在搅拌下向反应液中分批加入20 mL水,再慢慢加入碳酸钠中和反应液至pH等于8。然后进行水蒸气蒸馏(如图乙),待三口烧瓶中的剩余液体冷却后,加入活性炭煮沸10-15 min,进行趁热过滤。在搅拌下,将HCl加入到滤液中,当固体不在增加时,过滤,得到产品,干燥,称量得固体3.0 g。

IV:如图所示装置:

5

回答下列问题:

(1)合成时装置必须是干燥的,理由是___________。反应完成后分批加人20mL水,目的是________。

(2)反应完成后慢慢加入碳酸钠中和,目的是_____。

(3)步骤②进行水蒸气蒸馏,除去的杂质是______,如何判断达到蒸馏终点__________。

(4)加入活性炭煮沸10- 15 min,进行趁热过滤,将滤液冷却至室温,趁热过滤的目的是_______。

(5)若进一步提纯粗产品,应用的操作名称是______,该实验产品的产率约是_______。(保留小数点后一位)

【考点】
【答案】

防止乙酸酐与水反应   除去过量的乙酸酐   慢慢加入碳酸钠,容易调节溶液的pH   苯甲醛   蒸出、接收的无色液体不呈油状时,即可断定水蒸气蒸馏结束   增大肉桂酸的溶解度,提高产率   重结晶   67.6%  

【解析】

苯甲醛和乙酸酐、碳酸钾在三颈烧瓶中反应生成肉桂酸盐和乙酸盐和二氧化碳,为了提高原料利用率,不断回流冷凝,由于反应产生二氧化碳,可观察到反应产生一定量的泡沫。由于乙酸酐能和水发生水解反应,故反应结束,过量的乙酸酐通过缓慢加入20mL水除去,慢慢加入碳酸钠调解pH=8,未反应的苯甲醛通过蒸馏的方式除去,当蒸出、冷凝的液体不成油状时,说明苯甲醛除尽。此时溶液中主要成分为肉桂酸盐和乙酸盐,加入活性炭煮沸、过滤得到含肉桂酸盐的滤液,往滤液中加HCl可生成肉桂酸,由于肉桂酸在水中的溶解度很小,可得肉桂酸晶体,此时肉桂酸中仍然还有一些可溶性的杂质,如乙酸,可通过重结晶进行提纯,得到纯净的肉桂酸。

(1)由题目所给信息可知,反应物乙酸酐遇水反应,故合成时装置必须是干燥,也因为乙酸酐能和水反应,实验结束剩余的乙酸酐能用水除去,所以,反应完成后分批加人20mL水,是为了除去过量的乙酸酐,故答案为:防止乙酸酐与水反应;除去过量的乙酸酐;

(2)慢慢加入碳酸钠,容易调节溶液的pH,故答案为:慢慢加入碳酸钠,容易调节溶液的pH;

(3)第①步将乙酸酐、乙酸除去了,此时进行水蒸气蒸馏,能除苯甲醛,苯甲醛是无色液体,在水中的溶解度很小,故蒸出、接收的苯甲醛液体应呈无色油状,所以,当苯甲醛完全蒸出时,将不再出现无色油状液体,故答案为:苯甲醛;蒸出、接收的无色液体不呈油状时,即可断定水蒸气蒸馏结束;

(4)过滤,活性炭等杂质留在滤渣里,肉桂酸留在滤液里,常温下,肉桂酸的溶解度很小,趁热过滤,是为了增大肉桂酸的溶解度,提高产率,故答案为:增大肉桂酸的溶解度,提高产率;

(5)此时肉桂酸中仍然还有一些可溶性的杂质,如乙酸,可通过重结晶进行提纯,得到纯净的肉桂酸。由制备肉桂酸的方程式可知,乙酸酐和苯甲醛按物质的量1:1反应,但是所给原料量为:0. 03 mol苯甲醛、0. 084 mol乙酸酐,很明显,乙酸酐过量,按苯甲醛的量计算,理论上可得0.03mol肉桂酸,对应质量=0.03mol×148.16g/mol=4.4448g,所以,产率=1=67.6%,故答案为:重结晶;67.6%。

四、(共1题,共5分)

11、

某高铬型钒渣含Fe2O3、Fe3O4、SiO2、Al2O3、V2O5、Cr2O3等物质,从中分离提取钒和铬的工艺流程如图所示:

1

回答下列问题:

(1)“焙烧”时V2O5、Cr2O3转化为NaVO3和Na2CrO4,SiO2、Al2O3转化为________和_______。

(2)滤渣1中主要含______。滤渣2的主要成分是Fe(OH)3和Al(OH)3,对应调pH应不低于______。(常温下,当溶液中离子浓度小于1×10-5mol/L时认为沉淀完全, Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38、Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33)。

(3)“沉钒”时的离子方程式是_______,NH4VO3煅烧过程中的化学方程式是______。

(4)“还原”时溶液的pH在2.5左右,反应的离子方程式是________。

(5)已知:25 °C时,H2C2O4的电离常数Ka1=5.9×10-2,Ka2=6. 4×10-5,则25° C时,0.1 mol·L-1NaHC2O4溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_____,向0.1 mol· L-1H2C2O4溶液中加入一定的NaOH固体,当溶液的pH= 2.5时,溶液中c(C2O42-) :c(H2C2O4)=_______(保留两位有效数字)。

【考点】
【答案】

Na2SiO3   NaAlO2   H2SiO3   4.7   NH4++VO3-=NH4VO3↓   2NH4VO31V2O5+2NH3↑+H2O↑   3C2O42-+2CrO42-+16H+= 2Cr3++6CO2↑+8H2O   c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>C2O42->c(OH-)   0.38  

【解析】

“焙烧”时,Fe2O3、Fe3O4不和Na2CO3、O2反应,V2O5、Cr2O3和Na2CO3、O2反应转化为NaVO3、Na2CrO4,SiO2、Al2O3和Na2CO3反应转化成Na2SiO3、NaAlO2;

“酸浸”时,Na2SiO3和硫酸反应生成H2SiO3沉淀,滤渣1主要成分是硅酸,同时AlO2-转化成Al3+,铁的两种氧化物溶于酸得到Fe2+和Fe3+;

“调pH”时,将铝元素、铁元素转化为Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀,滤渣2主要成分为Al(OH)3和Fe(OH)3;

“沉钒”时,NH4+和VO3-形成NH4VO3沉淀,NH4VO3沉淀煅烧得V2O5;

“还原”时,用Na2C2O4将CrO42-还原成Cr3+,调合适的pH将Cr3+转化为Cr(OH)3沉淀,Cr(OH)3沉淀煅烧得到Cr2O3,据以上分析解答。

(1) 高温时,氧化铝和碳酸钠反应生成偏铝酸钠和二氧化碳,二氧化硅和碳酸钠反应生成硅酸钠和二氧化碳,即SiO2、Al2O3转化为Na2SiO3和NaAlO2,故答案为:Na2SiO3;NaAlO2;

(2)由分析可知,滤渣1主要为H2SiO3,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,Fe3+浓度小于1×10-5mol/L时认为沉淀完全,Fe3+浓度为1×10-5mol/L时,c3(OH-)×1×10-5mol/L=4.0×10-38,c3(OH-)=4.0×10-33,c3(H+)=1,c(H+)=2×10-4≈6×10-4,pH≈4-lg6<4。Al3+浓度为1×10-5mol/L时,c3(OH-)×1×10-5mol/L=1.0×10-33,c3(OH-)=1.0×10-28,c3(H+)=3,c(H+)=4,pH=-lg(4)=5- lg(5)≈4.7>4,综上所述,要使A3+和Fe3+完全沉淀,pH不低于4.7,故答案为:H2SiO3;4.7;

(3)“沉钒”时,NH4+和VO3-形成NH4VO3沉淀,离子方程式为:NH4++VO3-=NH4VO3↓,NH4VO3沉淀煅烧得到V2O5,元素化合价没变化,根据原子守恒可知,产物含有H2O和NH3,方程式为:2NH4VO36V2O5+2NH3↑+H2O↑,故答案为:NH4++VO3-=NH4VO3↓;2NH4VO36V2O5+2NH3↑+H2O↑;

(4) “还原”时,C2O42-将CrO42-还原成Cr3+,pH在2.5左右,溶液为酸性,C2O42-被氧化为CO2,结合电子得失守恒、原子守恒可得离子方程式为:3C2O42-+2CrO42-+16H+= 2Cr3++6CO2↑+8H2O,故答案为:3C2O42-+2CrO42-+16H+= 2Cr3++6CO2↑+8H2O;

(5) HC2O4-会水解、电离,所以,c(Na+)>c(HC2O4-),HC2O4-的电离常数= Ka2=6. 4×10-5,HC2O4-的水解常数Kh=7=8≈1.7×10-13,电离常数>>水解常数,加之水电离也能产生一定的H+,所以c(H+)>C2O42->c(OH-)。水解和电离都是微弱的,所以,c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-),综上所述:c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-)。H2C2O49H++HC2O4-,Ka1=10,HC2O4-9H++C2O42-,Ka2=11,Ka1×Ka2=10×11=12。pH= 2.5,则c(H+)=10-2.5,所以,13=14=0.38(保留两位有效数字),即c(C2O42- ):c(H2C2O4)=0.38,故答案为:c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-);0.38;