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1、壓軸套題增分練4
1.電解精煉銅的陽極泥主要成分為Cu2Te、Ag2Se,工業(yè)上從其中回收硒(Se)、碲(Te)的一種工藝流程如下:
已知:Ⅰ.TeO2是兩性氧化物、微溶于水;
Ⅱ.元素碲在溶液中主要以Te4+、TeO、HTeO等形式存在;
Ⅲ.25 ℃時,亞碲酸(H2TeO3)的Ka1=1×10-3、Ka2=2×10-8。
(1)NaHTeO3溶液的pH________7(填“>”“=”或“<”)。
(2)SeO2與SO2通入水中反應的化學方程式為________________。操作①的名稱為________。
(3)焙砂中碲以TeO2形式存在。溶液①中的溶質主要成分為N
2、aOH、________。工業(yè)上通過電解溶液①也可得到單質碲。已知電極均為石墨,則陰極的電極反應式為__________________________________。
(4)向溶液①中加入硫酸,控制溶液的pH為4.5~5.0,生成TeO2沉淀。如果H2SO4過量,將導致碲的回收率偏低,其原因是_______________________。
(5)將純凈的TeO2先溶于鹽酸得到四氯化碲溶液,然后將SO2通入到溶液中得到Te單質。由四氯化碲得到Te單質的離子方程式為_____________________。
(6)上述流程中可循環(huán)利用的物質有____________________(
3、填化學式)。
答案 (1)<
(2)SeO2+2SO2+2H2O===2H2SO4+Se↓ 過濾
(3)Na2TeO3 TeO+3H2O+4e-===Te↓+6OH-
(4)TeO2是兩性氧化物,溶液酸性過強,TeO2會繼續(xù)與酸反應導致碲元素損失
(5)Te4++2SO2+4H2O===Te↓+8H++2SO
(6)H2SO4、HCl
解析 (1)亞碲酸(H2TeO3)的Ka1=1×10-3,Ka2=2×10-8,可知HTeO的水解常數Kh===1×10-11,可知Ka2>Kh,所以NaHTeO3溶液呈酸性,pH<7。
(2)根據流程圖可知,SeO2與SO2反應后變成了Se單質
4、,所以SeO2將SO2氧化,化學方程式為SeO2+2SO2+2H2O===2H2SO4+Se↓,通過過濾可以將Se與溶液分離。
(3)已知:TeO2是兩性氧化物、微溶于水;元素碲在溶液中主要以Te4+、TeO、HTeO等形式存在;所以TeO2與氫氧化鈉反應后應該生成Na2TeO3,如果電解Na2TeO3溶液,陰極應該是TeO得電子變成Te單質,所以電極反應為TeO+3H2O+4e-===Te↓+6OH-。
(4)TeO2是兩性氧化物,溶液酸性過強,TeO2會繼續(xù)與酸反應導致碲元素損失。
(5)TeO2微溶于水,易溶于較濃的強酸和強堿。與鹽酸反應時生成四氯化碲和水,四氯化碲可以將SO2氧化
5、,發(fā)生的離子方程式為Te4++2SO2+4H2O===Te↓+8H++2SO。
(6)SeO2與SO2反應可以生成硫酸,所以H2SO4可以循環(huán)使用,純凈的TeO2先溶于鹽酸得到四氯化碲溶液,然后將SO2通入到溶液中得到Te單質的同時又會再次生成HCl,所以可循環(huán)利用的物質有H2SO4、HCl。
2.亞硝酰氯(ClNO)常用作催化劑和合成洗滌劑,其沸點為-5.5 ℃,易水解。某學習小組在實驗室中用下圖所示裝置制備ClNO。已知:HNO2既有氧化性又有還原性;AgNO2微溶于水,能溶于硝酸,AgNO2+HNO3===AgNO3+HNO2。
回答下列問題:
(1)儀器a的名稱為_____
6、___,裝置B的作用是__________________。
(2)裝置C中長頸漏斗的作用是_________________________。
(3)實驗開始時,先打開K1、K2,關閉K3,再打開分液漏斗活塞滴入適量稀硝酸,當觀察到C中________時關閉K1、K2。向裝置D三頸瓶中通入干燥純凈Cl2,當瓶中充滿黃綠色氣體時,再打開K1、K3,制備ClNO。
(4)裝置D中干燥管的作用是_______________________________。
(5)實驗過程中,若學習小組同學用酒精燈大火加熱制取NO,對本實驗造成的不利影響是________________、_______
7、_________。
(6)ClNO與H2O反應生成HNO2和HCl。
①設計實驗證明HNO2是弱酸:____________________________。(僅提供的試劑:1 mol/L鹽酸、1 mol/L HNO2、Na、NaNO2溶液、紅色石蕊試紙、藍色石蕊試紙)
②要驗證ClNO與H2O反應后的溶液中存在Cl-和HNO2,合理的操作步驟及正確的順序是________(填序號)。
a.向燒杯中滴加過量KI-淀粉溶液,溶液變藍色
b.取1.0 mL三頸瓶中產品于燒杯中,加入10.0 mL H2O充分反應
c.向燒杯中滴加酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去
d.向燒杯中滴加足量
8、AgNO3溶液,有白色沉淀生成,加入稀硝酸,攪拌,仍有白色沉淀
答案 (1)蒸餾燒瓶 除去NO中的HNO3、NO2氣體
(2)避免C中壓強過大
(3)紅棕色完全消失
(4)防止水蒸氣進入三頸瓶中與ClNO反應
(5)溫度過高造成HNO3分解(或揮發(fā)) 生成NO氣體速度過快,NO來不及反應即大量逸出
(6)①玻璃棒蘸取NaNO2溶液,點在紅色石蕊試紙上,試紙變藍,說明HNO2是弱酸
②bdc
解析 (1)儀器a的名稱為蒸餾燒瓶;A中制得的NO含有雜質HNO3、NO2,NO不溶于水,而雜質HNO3、NO2均易溶于水,故B的作用為除去NO中的HNO3、NO2氣體。
(2)C中長頸漏
9、斗的作用為平衡系統(tǒng)內外壓強,避免C中壓強過大。
(3)當C中紅棕色完全消失時,不再存在NO2氣體,得到比較純凈的NO。
(4)因為亞硝酰氯(ClNO)易水解,所以必須防止有水蒸氣進入三頸瓶中與ClNO反應,故D的作用應該是防止空氣中的水蒸氣進入三頸瓶中。
(5)對蒸餾燒瓶大火加熱,會使得反應迅速,產生大量NO氣體,會使較多的NO氣體未參加反應便逸出至空氣中,同時,溫度較高時硝酸會分解或揮發(fā),產生較多雜質氣體。
(6)①若亞硝酸為弱酸,則其鈉鹽會水解呈堿性,故可用其鈉鹽顯堿性來檢驗。②根據已知AgNO2微溶于水,能溶于硝酸,AgNO2+HNO3===AgNO3+HNO2,得出HNO2和A
10、gNO3是不反應的,d步驟只能是檢驗有氯離子的存在,則a和c應該是檢驗有HNO2,由已知HNO2既有氧化性又有還原性,可以看出a是通過KI的還原性來檢驗含有HNO2的,c是通過酸性KMnO4溶液的氧化性來檢驗含有HNO2的,d步驟檢驗氯離子時,引入了稀硝酸,故再通過KI的還原性來檢驗含有HNO2,是不合理的,只能選用c步驟,故答案為b、d、c。
3.(1)汽車尾氣中的CO、NO、NO2等有毒氣體會危害人體健康,可在汽車尾部加催化轉化器,將有毒氣體轉化為無毒氣體。
已知:①2NO(g)+O2(g)===2NO2(g) ΔH1=-112.3 kJ·mol-1
②NO2(g)+CO(g)===
11、NO(g)+CO2(g) ΔH2=-234 kJ·mol-1
③N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH3=+179.5 kJ·mol-1
請寫出CO和NO2生成無污染氣體的熱化學方程式:______________。
(2)若將CO和NO按不同比例投入一密閉容器中發(fā)生反應:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=-759.8 kJ·mol-1,反應達到平衡時,N2的體積分數隨n(CO)/n(NO)的變化曲線如圖1。
①b點時,平衡體系中C、N原子個數之比接近________;
②a、b、c三點CO的轉化率從大到小的順序為________;a、c、d
12、三點的平衡常數從大到小的順序為__________;
③若n(CO)/n(NO)=0.8,反應達平衡時,N2的體積分數為20%,則CO的轉化率為________。
(3)若將NO2與O2通入甲中設計成如圖2所示裝置,D電極上有紅色物質析出,則A電極處通入的氣體為________(填化學式);A電極的電極反應式為___________;一段時間后,若乙中需加0.2 mol Cu(OH)2使溶液復原,則轉移的電子數為________。
(4)已知:25 ℃時,H2C2O4的電離常數Ka1=5.9×10-2,Ka2=6.4×10-5,則25 ℃時,0.1 mol·L-1 NaHC2O4溶液中各
13、離子濃度由大到小的順序為__________,若向該溶液中加入一定量NaOH固體,使c(HC2O)=c(C2O),則此時溶液呈________(填“酸性”“堿性”或“中性”)。
答案 (1)4CO(g)+2NO2(g)===4CO2(g)+N2(g) ΔH=-1227.8 kJ·mol-1
(2)①1∶1?、赼>b>c a=c>d?、?5%
(3)NO2 NO2-e-+H2O===NO+2H+ 0.8NA
(4)c(Na+)>c(HC2O)>c(H+)>c(C2O)>c(OH-) 酸性
解析 (1)依據蓋斯定律,由②×4+①-③可得4CO(g)+2NO2(g)===4CO2(g)+N
14、2(g) ΔH=(-234 kJ·mol-1)×4-112.3 kJ·mol-1-179.5 kJ·mol-1=-1227.8 kJ·mol-1。
(2)①當反應物按化學計量數之比加入時,平衡時N2的體積分數最大,故b點時平衡體系中C、N原子個數之比接近1∶1。②增大n(CO)/n(NO),CO的轉化率降低,所以轉化率:a>b>c。平衡常數只與溫度有關,所以a點與c點的平衡常數K相同。該反應為放熱反應,升溫平衡逆向移動,N2的體積分數減小,所以T1>T2,d點的平衡常數小于a點和c點。③設CO起始物質的量為0.8 mol,反應達平衡時,CO轉化了x mol,則有:
2CO(g
15、)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)
n(始)/mol 0.8 1 0 0
n(轉化)/mol x x x
n(平)/mol 0.8-x 1-x x
平衡時,N2的體積分數為×100%=20%,解得x=0.6。所以,CO的轉化率為×100%=75%。
(3)甲為原電池,乙為電解池,D電極上有紅色銅析出,則A為負極,A電極處通入NO2,發(fā)生氧化反應,電極反應式為NO2-e-+H2O===NO+2H+。電解時陰極先電解析出銅,后又電解水產生氫氣,若加0.2 mol Cu(OH)2可使溶液復原,則轉移電
16、子數為(0.2×2+0.2×2)NA=0.8NA。
(4)HC2O的水解常數Kh===≈1.69×10-13,Khc(HC2O)>c(H+)>c(C2O)>c(OH-)。當c(HC2O)=c(C2O)時,由Ka2=知,c(H+)=Ka2=6.4×10-5 mol·L-1>c(OH-),溶液呈酸性。
4.[化學——選修3:物質結構與性質]
H、C、N、Na、Si、Cu等元素單質的熔點高低的順序如下圖所示,其中c、d均是熱和電的良導體。
(1)d的價層電子排布圖為________。上述六種元素中第一電
17、離能最小的是________,電負性最大的是________(填元素符號)。將d單質的粉末加入NH3的濃溶液中,通入O2,充分反應后溶液呈深藍色,該反應的離子方程式是__________。
(2)試判斷硝酸含氧酸根離子的立體構型________;請簡要說明該酸易溶于水的原因:____________________________。
(3)準晶體是一種介于晶體和非晶體之間的獨特晶體。d能與Al等元素形成準晶體或非晶體合金,用途廣泛。區(qū)分晶體、準晶體和非晶體,可通過_________
_________________方法。
(4)無水氯化鋁在178 ℃升華,它的蒸氣是締合的雙分子(Al
18、2Cl6),更高溫度下Al2Cl6則離解生成AlCl3單分子。試判斷固體氯化鋁的晶體類型是________;締合雙分子Al2Cl6中Al原子的軌道雜化類型是________。
(5)金屬鋁屬立方晶系,其晶胞邊長為405 pm,密度是2.70 g·cm-3,通過計算確定其晶胞的類型為________(填“簡單”“體心”或“面心”)立方;晶胞中距離最近的鋁原子可看作是接觸的,鋁的原子半徑r(Al)=______pm(結果保留整數)。
答案 (1)Na N 2Cu+8NH3·H2O+O2===2[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O
(2)平面三角形 硝酸分子是極性分子,硝酸分子易與水分
19、子間形成氫鍵,易溶于極性溶劑水中
(3)X-射線衍射 (4)分子晶體 sp3
(5)面心 143
解析 H、C、N、Na、Si、Cu等元素單質的熔點由高到低的順序是C、Si、Cu、Na、N、H,即a是H2,b是N2,c是Na,d是Cu,e是Si,f是C。
(1)Cu是29號元素,基態(tài)原子的電子排布式為
1s22s22p63s23p63d104s1,價層電子排布圖為
。第一電離能最小的是最活潑的金屬Na,電負性最大的是得電子能力最強的N。Cu在濃氨水中被O2氧化,Cu的化合價由0價升高到+2價,根據溶液的顏色可知生成[Cu(NH3)4]2+,O的化合價由0價降低到-2價,依據得失電子
20、守恒和原子守恒可寫出離子方程式。
(2)NO中心N原子孤電子對數=×(5+1-3×2)=0,價層電子對數=3+0=3,故NO的立體構型是平面三角形;依據相似相溶原理和氫鍵可判斷該酸易溶于水。
(3)晶體、準晶體和非晶體最本質的區(qū)別是組成物質的粒子在微觀空間是否有序排列,則可用X-射線衍射區(qū)別。
(4)氯化鋁中每個鋁原子含有3個共價鍵,且不含孤電子對,為平面三角形結構,Cl和Al可形成配位鍵,形成締合雙分子Al2Cl6,其中Al原子的軌道雜化類型為sp3雜化。
(5)依據ρ==× g·cm-3=2.7 g·cm-3,解得N(Al)≈4,則為面心立方晶胞;面心立方晶胞中,每個面的對角線上三
21、個原子緊挨著,所以4r(Al)=×405 pm,故r(Al)≈143 pm。
5.[化學——選修5:有機化學基礎]
化合物I(C11H12O3)是制備液晶材料的中間體之一,能發(fā)生銀鏡反應。
已知:①A的核磁共振氫譜中只有一組吸收峰;
②R—CH===CH2R—CH2CH2OH;
③化合物F的苯環(huán)上的一氯代物只有兩種;
④+H2O。
回答下列問題:
(1)按系統(tǒng)命名法,B的名稱為________________,試劑R為________。
(2)加熱條件下,D中加入新制Cu(OH)2懸濁液后發(fā)生反應的化學方程式為_______________________________
22、_______________。
(3)G→H的第①步反應的化學方程式為___________________。
(4)I的結構簡式為______________________________。
(5)I的同系物J比I的相對分子質量小14,J的同分異構體中能同時滿足如下條件的共有________種。(不考慮立體異構)
①苯環(huán)上只有2個取代基;
②既能發(fā)生銀鏡反應,又能和飽和NaHCO3溶液反應放出CO2。
(6)由甲苯和E經如下步驟可合成
M()。
步驟②中的反應條件為_______,L的結構簡式為________________。
答案 (1)2-甲基丙烯 NaOH的
23、乙醇溶液
(2) +2Cu(OH)2+NaOH
+Cu2O↓+3H2O
(3) +3NaOH
+2NaCl+2H2O
(4)
(5)18
(6)NaOH的水溶液并加熱(或強堿的水溶液并加熱)
解析 (1)A(C4H9Cl)的核磁共振氫譜中只有一組吸收峰,說明A分子中只有一種H原子,則A的結構簡式為,比較A、B的分子式可知,一氯代烴A脫去了HCl變?yōu)锽(烯烴),B的結構簡式為,名稱為2-甲基丙烯。A→B為消去反應,試劑R為NaOH的乙醇溶液。
(2)根據圖中轉化關系和已知信息②可推知,C的結構簡式為,進而推知D為
,E為。
(3)F(C7H8O)的苯環(huán)上的一氯代物只有
24、兩種,說明苯環(huán)上有羥基和甲基兩個取代基,且二者處于對位,即F為,根據轉化關系可推知G為
,結合信息④可推知H為
。在G→H的第①步反應中,除了鹵代烴在強堿溶液中發(fā)生水解反應和脫水反應外,酚羥基與NaOH也發(fā)生反應。
(4)E與H發(fā)生酯化反應生成I,故I的結構簡式為
。
(5)由題意可知,J比I少一個原子團CH2,且J的同分異構體中含有醛基(—CHO)和羧基(—COOH),則苯環(huán)上的2個取代基有6組:—CHO和—CH2CH2COOH、
—CHO和—CH(CH3)COOH、—CH2CHO和
—CH2COOH、—CH2CH2CHO和—COOH、
—CH(CH3)CHO 和—COOH、—CH3和
—CH(CHO)COOH,且每組的2個取代基在苯環(huán)上有鄰、間、對3種位置關系,故符合條件的J的同分異構體的種數=3×6=18。
(6)由轉化關系可推知,L和E發(fā)生酯化反應生成M,可逆推知L為,進而可推知K為鹵代烴,鹵代烴K在NaOH(或強堿)的水溶液并加熱條件下水解生成L,故步驟②中的反應條件為NaOH水溶液并加熱。