2024年贵州普通高中学业水平选择性考试化学试题
时间:2024-07-12 13:36 来源:未知 作者:化学自习室 点击:次 所属专题: 新高考题库
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一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
【2024贵州等级考】1. 历史文物见证了中华民族共同体在发展中的交往交流交融。下列贵州出土的文物中主要由天然高分子材料制成的是
选项 | A | B | C | D |
文物图示 | ||||
选项 | 青陶罐 | 带盖铜托杯 | 鹭鸟纹蜡染百褶裙 | 九凤三龙嵌宝石金冠 |
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.青陶罐属于无机非金属材料,A不符合题意;
B.带盖铜托杯成分为铜合金,属于金属材料,B不符合题意;
C.鹭鸟纹蜡染百褶裙是由棉麻制成的,属于天然高分子材料,C符合题意;
D.九凤三龙嵌宝石金冠是明代时期金器文物,主要为金属材料,D不符合题意;
故选C。
【2024贵州等级考】2. 下列叙述正确的是
A. KBr的电子式:
B. 聚乙炔的结构简式:
C.SO32-的空间结构:平面三角形
D. CH3CH2C(CH3)=CH2的名称:2-甲基-2-丁烯
【答案】B
【解析】
【详解】A.KBr的电子式为,A错误;
B.聚乙炔的结构为单双键交替结构,结构简式为,B正确;
C.SO32-中心原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,C错误;
D.CH3CH2C(CH3)=CH2的系统命名为2-甲基-1-丁烯,D错误;
故选B。
【2024贵州等级考】3. 厨房中处处有化学。下列说法错误的是
选项 | 生活情境 | 涉及化学知识 |
A | 清洗餐具时用洗洁精去除油污 | 洗洁精中的表面活性剂可使油污水解为水溶性物质 |
B | 炒菜时不宜将油加热至冒烟 | 油脂在高温下容易生成对身体有害的稠环化合物 |
C | 长期暴露在空气中的食盐变成了糊状 | 食盐中常含有容易潮解的MgCl2 |
D | 久煮的鸡蛋蛋黄表面常呈灰绿色 | 蛋白中硫元素与蛋黄中铁元素生成的FeS和蛋黄混合呈灰绿色 |
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.洗洁精去除油污主要是利用乳化原理,油污没有水解,A错误;
B.炒菜时不宜将油加热至冒烟,主要是油脂在高温下容易生成对身体有害的稠环化合物,B正确;
C.长期暴露在空气中的食盐变成了糊状,因为食盐中常含有容易潮解的MgCl2,C正确;
D.久煮的鸡蛋蛋黄表面常呈灰绿色,是由于蛋白中硫元素与蛋黄中铁元素生成的FeS和蛋黄混合呈灰绿色,D正确;
故选A。
【2024贵州等级考】4. 贵州盛产灵芝等中药材。灵芝酸B是灵芝的主要活性成分之一,其结构简式如图。下列说法错误的是
A. 分子中只有4种官能团
B. 分子中仅含3个手性碳原子
C. 分子中碳原子的杂化轨道类型是sp2和sp3
D. 该物质可发生酯化反应、加成反应和氧化反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.分子中的官能团有羟基、碳碳双键、羰基、羧基4种官能团,A正确;
B.分子中的手性碳原子如图所示,总共9个,B错误;
C.分子中的碳原子有饱和碳原子和碳碳双键的碳原子,其杂化类型有sp2和sp3,C正确;
D.该物质中有羟基和羧基,可以发生酯化反应,含有碳碳双键和羰基,可以发生加成反应,同时,也一定能发生氧化反应,D正确;
故选B。
【2024贵州等级考】5. 下列装置不能达到实验目的的是
A. 图①可用于实验室制NH3 B. 图②可用于除去C2H2中少量的H2S
C. 图③可用于分离CH2Cl2和CCl4 D. 图④可用于制备明矾晶体
【答案】C
【解析】
【详解】A.CaO与水反应生成Ca(OH)2使c(OH-)增大,溶剂(水)减少,且反应放热,促使NH3·H2O分解,化学方程式:NH3·H2O+CaO=NH3↑+Ca(OH)2,试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球,既可以减小空气对流,使NH3充满试管,又可以吸收多余的氨气,防止污染空气,故A正确;
B.硫化氢能和硫酸铜溶液反应生成硫化铜沉淀,所以图②可用于除去C2H2中少量的H2S,故B正确;
C.CH2Cl2和CCl4 沸点不同,应采用蒸馏的方法分离,蒸馏时温度计水银球应置于蒸馏烧瓶支管口处,故C错误;
D.制备明矾晶体时,先用饱和明矾溶液制取小晶体,再将小晶体悬挂在饱和明矾溶液的中央位置,有利于获得对称性更好的晶体,盖上硬纸片可防止空气中的灰尘等掉入溶液中,影响大晶体形成,故D正确;
故答案为:C。
【2024贵州等级考】6. 二氧化氯(ClO2)可用于自来水消毒。实验室用草酸(H2C2O4)和KClO3制取ClO2的反应为H2C2O4+2KClO3+H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+K2SO4+2H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 0.1mol H218O中含有的中子数为1.2NA
B. 每生成67.5g ClO2,转移电子数为2.0NA
C. 0.1mol/L H2C2O4溶液中含有的H+数目为0.2NA
D. 标准状况下,22.4L CO2中含ο键数目为2.0NA
【答案】D
【解析】
【详解】A. H218O分子中H原子无中子,18O原子的中子数为10,则0.1mol H218O中含有的中子数为NA,故A错误;
B.由反应方程式H2C2O4+2KClO3+H2SO4=2ClO2↑+2CO2↑+K2SO4+2H2O可知,每生成2molClO2转移电子数为2mol,则每生成67.5g ClO2,即1molClO2转移电子数为NA,故B错误;
C.H2C2O4是弱酸,不能完全电离,则0.1mol/L H2C2O4溶液中含有的H+数目小于0.2NA,故C错误;
D.1个二氧化碳分子中含有2个ο键和2个π键,则标准状况下22.4L CO2,即1molCO2中含ο键数目为2.0NA,故D正确;
故选D。
【2024贵州等级考】7. 下列离子方程式书写错误的是
A. 用氢氟酸雕刻玻璃:SiO2+4H++4F-=SiF4↑+2H2O
B. 用绿矾(FeSO4·7H2O)处理酸性废水中的Cr2O72-:6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O
C. 用泡沫灭火器灭火的原理:Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO3↑
D. 工业电解饱和食盐水制烧碱和氯气:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑
【答案】A
【解析】
【详解】A.氟化氢是弱酸,不能拆写成离子,用氢氟酸雕刻玻璃:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,A错误;
B.用绿矾(FeSO4·7H2O)处理酸性废水中的Cr2O72-,生成铬离子和铁离子,6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O,B正确;
C.泡沫灭火器灭火的原理,铝离子、碳酸氢根水解反应完全生成氢氧化铝沉淀和二氧化碳:Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO3↑,C正确;
D.工业电解饱和食盐水生成烧碱、氯气和氢气:2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑,D正确;
故选A。
【2024贵州等级考】8. 我国科学家首次合成了化合物[K(2,2,2-crypt)][K@Au12Sb20]。其阴离子[K@Au12Sb20]5-为全金属富勒烯(结构如图),具有与富勒烯C60相似的高对称性。下列说法错误的是
A. 富勒烯C60是分子晶体
B. 图示中的K+位于Au形成的二十面体笼内
C. 全金属富勒烯和富勒烯C60互为同素异形体
D. 锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族,则其基态原子价层电子排布式是5s25p3
【答案】C
【解析】
【详解】A.富勒烯C60是由C60分子通过范德华力结合形成的分子晶体,A正确;
B.由题图可知,中心K+周围有12个Au形成二十面体笼(每个面为三角形,上、中、下层分别有5、10、5个面),B正确;
C.全金属富勒烯不是碳元素的单质,因此其与富勒烯C60不能互为同素异形体,C错误;
D.锑(Sb)位于第五周期第ⅤA族,则根据元素位置与原子结构关系可知:其基态原子价层电子排布式是5s25p3,D正确;
故合理选项是C。
【2024贵州等级考】9. 某化合物由原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z、Q组成(结构如图)。X的最外层电子数等于内层电子数,Y是有机物分子骨架元素,Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物。下列说法错误的是
A. 第一电离能:Y<Z<Q B. 该化合物中Q和W之间可形成氢键
C. X与Al元素有相似的性质 D. W、Z、Q三种元素可形成离子化合物
【答案】A
【解析】
【分析】X的最外层电子数等于内层电子数,则X的核外电子排布式为1s22s2,X为Be元素,W只能形成一条共价键,结合X的位置可知X为H元素,Y是有机物分子骨架元素,则Y为C元素,Q和W能形成两种室温下常见的液态化合物,则Q为O元素,则Z为N元素,据此解答。
【详解】A.同一周期,从左到右,元素的第一电离能呈增大的趋势,N原子中2p能级上电子为半满结构,较为稳定,第一电离能大于同周期与之相邻的元素,则第一电离能:C<O<N,故A错误;
B.该化合物中O的电负性较大,可以和H之间形成氢键,故B正确;
C.Be和Al处在元素周期表的对角线上,具有相似的化学性质,如Be(OH)2、Al(OH)3都具有两性,故C正确;
D.H、N、O可以形成离子化合物,如NH4NO4,故D正确;
故选A。
【2024贵州等级考】10. 根据下列实验操作及现象所推出的结论正确的是
选项 | 实验操作及现象 | 结论 |
A | 将Zn和ZnSO4溶液与Cu和CuSO4溶液组成双液原电池,连通后铜片上有固体沉积 | 原电池中Zn作正极,Cu作负极 |
B | 向洁净试管中加入新制银氨溶液,滴入几滴乙醛,振荡,水浴加热,试管壁上出现银镜 | 乙醛有氧化性 |
C | 向苯酚浊液中加入足量Na2CO3溶液,溶液由浑浊变澄清 | 苯酚的酸性比H2CO3强 |
D | 向BaCl2溶液中先通入适量SO2,无明显现象,再加入稀HNO3,有白色沉淀生成 | 稀HNO3有氧化性 |
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.将Zn和ZnSO4溶液与Cu和CuSO4溶液组成双液原电池,Zn活泼做负极,电极反应为:Zn-2e-=Zn2+,Cu做正极,电极反应为:Cu2++2e-=Cu,连通后铜片上有固体沉积,A错误;
B.新制银氨溶液与乙醛反应,乙醛具有还原性被新制银氨溶液氧化,CH3CHO+2Ag(NH3)2OH2Ag↓+CH3COONH4+3NH3+H2O,试管壁上出现银镜,B错误;
C.向苯酚浊液中加入足量Na2CO3溶液,溶液由浑浊变澄清,说明苯酚与Na2CO3反应生成苯酚钠与NaHCO3,酸性:H2CO3>苯酚>HCO3- ,C错误;
D.向BaCl2溶液中先通入适量SO2,无明显现象,不能用弱酸制强酸,加入稀HNO3可以氧化SO2,3SO2+2H2O+2NO3-=3SO42-+2NO↑+4H+,则SO42-可以和Ba2+有白色沉淀生成,D正确;
故选D。
【2024贵州等级考】11. 一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生反应:HCO3-+H2O=HCO4-+2H++2e-,HCO4-+H2O=HCO3-+H2O2,。体系中H2O2与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是
A. 该芬顿系统能量转化形式为太阳能→电能→化学能
B. 阴极反应式为O2+2H++2e-=H2O2
C. 光阳极每消耗1mol H2O,体系中生成2mol H2O2
D. H2O2在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
【答案】C
【解析】
【分析】该装置为电解池,光阳极上水失电子生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+,阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢,电极反应式为O2+2H++2e-=H2O2;
【详解】A.该装置为电解池,利用光能提供能量转化为电能,在电解池中将电能转化为化学能,A正确;
B.由图可知,阴极上氧气和氢离子得电子生成过氧化氢,电极反应式为O2+2H++2e-=H2O2,B正确;
C.光阳极上水失电子生成氧气和氢离子,电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+,每消耗1mol H2O,转移2mol电子,由O2+2H++2e-=H2O2,则体系中生成1mol H2O,C错误;
D.由Mn(Ⅳ)和过氧化氢转化为Mn(Ⅱ)过程中,锰元素化合价降低,H2O2做还原剂,表现还原性,由Mn(Ⅱ)转化为Mn(Ⅳ)时,H2O2中O元素化合价降低,做氧化剂,表现氧化性,D正确;
故选C。
【2024贵州等级考】12. 硼砂[Na2B4O5(OH)4·8H2O]水溶液常用于pH计的校准。硼砂水解生成等物质的量的B(OH)3(硼酸)和Na[B(OH)4](硼酸钠)。
已知:①25℃时,硼酸显酸性的原理
②。
下列说法正确的是
A. 硼砂稀溶液中c(Na+)=c(B(OH)3)
B. 硼酸水溶液中的H+主要来自水的电离
C. 25℃时,0.01mol/L硼酸水溶液的pH≈6.38
D. 等浓度等体积的B(OH)3和Na[B(OH)4]溶液混合后,溶液显酸性
【答案】B
【解析】
【详解】A.[B4O5(OH)4]2-水解生成等物质的量浓度的B(OH)3和Na[B(OH)4],硼酸遇水转换,根据物料守恒,
,A错误;
B.根据已知,硼酸遇水转换,其中的H+是由水提供的,B正确;
C.25℃时, ,
,
,因
,
,C错误;
D.B(OH)3的电离平衡常数为Ka=5.8×10-10,[B(OH)4]-的水解平衡常数,水解程度大于电离程度,显碱性,D错误;
故选B。
【2024贵州等级考】13. 贵州重晶石矿(主要成分BaSO4)储量占全国以上。某研究小组对重晶石矿进行“富矿精开”研究,开发了制备高纯纳米钛酸钡(BaTiO3)工艺。部分流程如下:
下列说法正确的是
A. “气体”主要成分是H2S“溶液1”的主要溶质是Na2S
B. “系列操作”可为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
C. “合成反应”中生成BaTiO3的反应是氧化还原反应
D. “洗涤”时可用稀H2SO4去除残留的碱,以提高纯度
【答案】B
【解析】
【分析】重晶石矿(主要成分为BaSO4)通过一系列反应,转化为BaS溶液;加盐酸酸化,生成BaCl2和h2s气体;在BaCl2溶液中加入过量的NaOH,通过蒸发浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到Ba(OH)2·8H2O;过滤得到的溶液1的溶质主要含NaCl及过量的NaOH;Ba(OH)2·8H2O加水溶解后,加入Ti(OC4H9)4,进行合成反应,得到BaTiO3粗品,最后洗涤得到最终产品。
【详解】A.由分析可知,“气体”主要成分为H2S气体,“溶液1”的溶质主要含NaCl及过量的NaOH,A项错误;
B.由分析可知,“系列操作”得到的是Ba(OH)2·8H2O晶体,故“系列操作”可以是蒸发浓缩,冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,B项正确;
C.“合成反应”是Ba(OH)2·8H2O和Ti(OC4H9)4反应生成BaTiO3,该反应中元素化合价未发生变化,不是氧化还原反应,C项错误;
D.“洗涤”时,若使用稀H2SO4,BaTiO3会部分转化为难溶的BaSO4,故不能使用稀H2SO4,D项错误;
故选B。
【2024贵州等级考】14. AgCN与CH3CH2Br可发生取代反应,反应过程中CN-的C原子和N原子均可进攻CH3CH2Br,分别生成腈(CH3CH3CN)和异腈(CH3CH2NC)两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如图(TS为过渡态,Ⅰ、Ⅱ为后续物)。
由图示信息,下列说法错误的是
A. 从CH3CH2Br生成CH3CH3CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应
B. 过渡态TS1是由CN-的C原子进攻CH3CH2Br的α-C而形成的
C. Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱
D. 生成CH3CH3CN放热更多,低温时CH3CH3CN是主要产物
【答案】D
【解析】
【详解】A.由反应历程及能量变化图可知,两种路径生成的产物的总能量均低于反应物,故从CH3CH2Br生成CH3CH3CN和CH3CH2NC的反应都是放热反应,A项正确;
B.与Br原子相连的C原子为α-C,由反应历程及能量变化图可知,过渡态TS1是由CN-的C原子进攻CH3CH2Br的α-C,形成碳碳键,B项正确;
C.由反应历程及能量变化图可知,后续物Ⅰ、Ⅱ转化为产物,分别断开的是N--Ag和C--Ag,且后者吸收更多的能量,故Ⅰ中“N--Ag”之间的作用力比Ⅱ中“C--Ag”之间的作用力弱,C项正确;
D.由于生成CH3CH3CN所需要的活化能高,反应速率慢,故低温时更容易生成CH3CH2NC,为主要产物,D项错误;
故选D。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
【2024贵州等级考】15. 十二钨硅酸在催化方面有重要用途。某实验小组制备十二钨硅酸晶体,并测定其结晶水含量的方法如下(装置如图,夹持装置省略):
Ⅰ.将适量Na2WO4·2H2O、Na2SiO3·9H2O加入三颈烧瓶中,加适量水,加热,溶解。
Ⅱ.持续搅拌下加热混合物至近沸,缓慢滴加浓盐酸至pH为2,反应30分钟,冷却。
Ⅲ.将反应液转至萃取仪器中,加入乙醚,再分批次加入浓盐酸,萃取。
Ⅳ.静置后液体分上、中、下三层,下层是油状钨硅酸醚合物。
Ⅴ.将下层油状物转至蒸发皿中,加少量水,加热至混合液表面有晶膜形成,冷却结晶,抽滤,干燥,得到十二钨硅酸晶体(H4[SiW12O40]·nH2O)。
已知:
①制备过程中反应体系pH过低会产生钨的水合氧化物沉淀;
②乙醚易挥发、易燃,难溶于水且密度比水小;
③乙醚在高浓度盐酸中生成的与[SiW12O40]4-缔合成密度较大的油状钨硅酸醚合物。
回答下列问题:
(1)仪器a中的试剂是_______(填名称),其作用是_______。
(2)步骤Ⅱ中浓盐酸需缓慢滴加的原因是_______。
(3)下列仪器中,用于“萃取、分液”操作的有_______(填名称)。
(4)步骤Ⅳ中“静置”后液体中间层的溶质主要是_______。
(5)步骤Ⅴ中“加热”操作_______(选填“能”或“不能”)使用明火,原因是_______。
(6)结晶水测定:称取m g十二铇硅酸晶体(H4[SiW12O40]·nH2O),相对分子质量为M),采用热重分析法测得失去全部结晶水时失重ω%,计算n=_______(用含ω、M的代数式表示)若样品未充分干燥,会导致n的值_______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1) ①. 碱石灰(或NaOH固体等) ②. 吸收挥发出来的氯化氢
(2)防止制备过程中局部pH过低而产生钨的水合氧化物沉淀
(3)分液漏斗、烧杯 (4)NaCl
(5) ①. 不能 ②. 乙醚易挥发,易燃,遇明火极易发生危险
(6) ①. ②. 偏小
【解析】
【小问1详解】
浓盐酸具有挥发性,会污染环境,故a中的试剂的作用是吸收挥发出来的氯化氢,可以是碱石灰或NaOH固体等;
【小问2详解】
由于制备过程中反应体系pH过低会产生钨的水合氧化物沉淀,故步骤Ⅱ中浓盐酸需缓慢滴加,防止制备过程中局部pH过低而产生钨的水合氧化物沉淀;
【小问3详解】
萃取分液需要使用分液漏斗,同时需要烧杯来盛放分液后的液体,故用于“萃取、分液”操作的有分液漏斗、烧杯;
【小问4详解】
步骤Ⅳ中“静置”后液体分为上中下三层,其中下层液体为油状钨硅酸醚合物,乙醚难溶于水,且密度小于水,故上层为乙醚,中层为水层,通过分析发生的反应可知,中间层的溶质主要为NaCl;
【小问5详解】
由于乙醚易挥发,易燃,故步骤Ⅴ中“加热”操作不能使用明火;
【小问6详解】
mg十二钨硅酸晶体的物质的量为,结晶水占总质量的ω%,则结晶水的物质的量为
,则
;若未充分干燥,则ω%变小,n偏小
【2024贵州等级考】16. 煤气化渣属于大宗固废,主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等。一种利用“酸浸—碱沉—充钠”工艺,制备钠基正极材料NaFePO4和回收Al2O3的流程如下:
已知:
①25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12;
②。
回答下列问题:
(1)“滤渣”的主要成分为_______(填化学式)。
(2)25℃时,“碱沉”控制溶液pH至3.0,此时溶液中c(Fe3+)=_______mol/L。
(3)“除杂”时需加入的试剂X是_______。
(4)“水热合成”中,NH4H2PO4作为磷源,“滤液2”的作用是_______,水热合成NaFePO4的离子方程式为_______。
(5)“煅烧”得到的物质也能合成钠基正极材料NaFeO2,其工艺如下:
①该工艺经碳热还原得到Fe3O4,“焙烧”生成NaFeO2的化学方程式为_______。
②NaFeO2的晶胞结构示意图如甲所示。每个晶胞中含有NaFeO2的单元数有_______个。
③若“焙烧”温度为700℃,n(Na2CO3):n(Fe3O4)=9:8时,生成纯相Na1-xFeO2则x=_______,其可能的结构示意图为_______(选填“乙”或“丙”)。
【答案】(1)SiO2
(2)2.8×10-6
(3)NaOH溶液 (4) ①. 提供Na+和反应所需要的碱性环境 ②.Fe2++NH4++3OH-+Na++H2PO4-NaFePO4↓+NH3↑+3H2O
(5) ①4Fe3O4+6Na2CO3+O212NaFeO2+6CO2. ②. 3 ③. 0.25 ④. 乙
【解析】
【分析】煤气化渣(主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等)中加浓硫酸酸浸,SiO2不反应、也不溶解成为滤渣,Fe2O3、Al2O3及少量MgO转化为硫酸铁、硫酸铝和硫酸镁,往其中加氢氧化钠溶液进行碱浸,将铁离子转化为氢氧化铁沉淀;过滤,滤液1中含硫酸铝和硫酸镁,加过量的氢氧化钠溶液使镁离子转化为氢氧化镁沉淀除去,过滤,滤液主要含Na[Al(OH)4]和NaOH,往其中加氢氧化铝晶种,过滤得Al2O3‧3H2O和NaOH溶液,焙烧Al2O3‧3H2O得Al2O3;在煅烧氢氧化铁所获得的产物中加稀硫酸酸浸、足量的铁还原,然后加NH4H2PO4、稳定剂和滤液2水热合成得NaFePO4。
【小问1详解】
煤气化渣(主要成分为Fe2O3、Al2O3、SiO2及少量MgO等)中加浓硫酸酸浸,SiO2不反应、也不溶解成为滤渣,即“滤渣”的主要成分为SiO2;
【小问2详解】
25℃时,“碱沉”控制溶液pH至3.0,即c(H+)=10-3mol/L,则c(OH-)=10-11mol/L,此时溶液中;
【小问3详解】
“除杂”时需要沉淀镁离子、得Na[Al(OH)4],所以加入的试剂X是NaOH溶液;
【小问4详解】
“水热合成”中,NH4H2PO4作为磷源,“滤液2”为NaOH溶液,其既可以提供合成NaFePO4所需要的Na+,又可以提供反应所需要的碱性环境,水热合成NaFePO4的离子方程式为Fe2++NH4++3OH-+Na++H2PO4-NaFePO4↓+NH3↑+3H2O ;
【小问5详解】
①该工艺经碳热还原得到Fe3O4,“焙烧”时Fe3O4、Na2CO3和O2反应生成NaFeO2,其化学方程式为4Fe3O4+6Na2CO3+O212NaFeO2+6CO2.;
②由NaFeO2的晶胞图如甲可知,每个晶胞中含有Fe:4×+2=3,Na:8×
+2=3,O:8×
+4=6,即每个晶胞中NaFeO2的单元数有3个;
③若“焙烧”温度为700℃,n(Na2CO3):n(Fe3O4)=9:8时,,生成纯相Na1-xFeO2,则
,解得x=0.25;丙图中Na:1+6×
=1.75,
,乙图中Na:2+2×
=2.25,
,则其可能的结构示意图为乙。
【2024贵州等级考】17. 在无氧环境下,CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下,CH4芳构化时同时存在如下反应:
ⅰ.CH4(g)→C(s)+2H2(g) ΔH=+74.6kJ/mol ΔS=+80.84J·mol-1·K-1
ⅱ.6CH4(g)→C6H6(l)+9H2(g) ΔH2
回答下列问题:
(1)反应ⅰ在1000K时_______(选填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知25℃时有关物质的燃烧热数据如表,则反应ⅱ的ΔH2=_______kJ/mol(用含a、b、c的代数式表示)。
物质 | CH4(g) | C6H6(l) | h2(g) |
ΔH2/kJ/mol | a | b | c |
(3)受反应ⅰ影响,随着反应进行,单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低,原因是_______。
(4)对催化剂在不同的pH条件下进行处理,能够改变催化剂的活性。将催化剂在5种不同pH条件下处理后分别用于催化CH4芳构化,相同反应时间内测定相关数据如下表,其中最佳pH为_______,理由是_______。
pH | CH4平均转化率/% | 芳烃平均产率/% | 产物中积碳平均含量/% |
2.4 | 9.60 | 5.35 | 40.75 |
4.0 | 9.80 | 4.60 | 45.85 |
7.0 | 9.25 | 4.05 | 46.80 |
10.0 | 10.45 | 6.45 | 33.10 |
12.0 | 9.95 | 4.10 | 49.45 |
(5)973K、100KPa下,在某密闭容器中按n(C6H6):n(CH4)=1:5充入气体,发生反应C6H6(g)+CH4(g)C7H8(g)+H2(g),平衡时C6H6与C7H8的分压比为4:1,则C6H6的平衡转化率为_______,平衡常数Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压
总压
物质的量分数,列出计算式即可)。
(6)引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯,反应如下:
(两个反应可视为同级数的平行反应)
对于同级数的平行反应有,其中v、k分别为反应速率和反应速率常数,Ea为反应活化能,A1、A2为定值,R为常数,T为温度,同一温度下
是定值。已知
,若要提高苯的产率,可采取的措施有_______。
【答案】(1)能 (2)6a-b-9c
(3)反应ⅰ有积炭生成,随着反应的进行,生成的积炭逐渐增多,覆盖在催化剂表面,使催化剂催化性能逐渐降低,化学反应速率减小
(4) ①. 10.0 ②. pH=10.0时,产物中积炭平均含量最低,CH4平均转化率最大,芳烃平均产率最高
(5) ①. 20% ②. 或
(6)适当降低温度,加入合适的催化剂(合理即可)
【解析】
【小问1详解】
反应ⅰ.CH4(g)→C(s)+2H2(g) ΔH=+74.6kJ/mol ΔS=+80.84J·mol-1·K-1,在1000K时,ΔG=ΔH-TΔS=+74.6 kJ·mol-1-1000K×80.84×10-3kJ·mol-1·K-1=-6.24 kJ·mol-1<0,故反应ⅰ在1000K时能自发进行。
【小问2详解】
ⅱ.6CH4(g)→C6H6(l)+9H2(g) ΔH2
由题给数据可得出以下热化学方程式:
③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=akJ·mol-1
④C6H6(l)+7.5O2(g)=6CO2(g)+3H2O(l) ΔH=bkJ·mol-1
⑤H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l) ΔH=c kJ·mol-1
依据盖斯定律,将反应③×6-④-⑤×9得,反应ⅱ的ΔH2=(6a-b-9c) kJ·mol-1。
【小问3详解】
由于反应ⅰ生成固态炭,会覆盖在催化剂表面,从而减小气体与催化剂的接触面积,因此随着反应进行,单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低。
【小问4详解】
比较表中数据可以看出,pH=10.0时,CH4平均转化率为最大值10.45%,芳烃平均产率为最大值6.45%,产物中积炭平均含量为最小值33.10%,所以最佳pH为10.0。
【小问5详解】
973K、100KPa下,在某密闭容器中按n(C6H6):n(CH4)=1:5充入气体,发生反应C6H6(g)+CH4(g)C7H8(g)+H2(g),平衡时C6H6与C7H8的分压比为4:1,设起始时C6H6的物质的量为1mol,CH4的物质的量为5mol,参加反应C6H6的物质的量为xmol,则可建立如下三段式:
依题意,,解得x=0.2,平衡时,n(C6H6)=0.8mol,n(CH4)=4.8mol,n(C7H8)=0.2mol,n(H2)=0.2mol,则C6H6的平衡转化率为
=20%,平衡常数Kp=
或
。
【小问6详解】
已知,
,则温度降低,
增大,可提高苯的产率;加入合适的催化剂,选择性降低Ea,苯,加快生成苯的速率,提高苯的产率。所以若要提高苯的产率,可采取的措施有:适当降低温度,加入合适的催化剂(合理即可)。
【2024贵州等级考】18. 氨磺必利是一种多巴胺拮抗剂。以下为其合成路线之一(部分试剂和条件已略去)。
回答下列问题:
(1)Ⅰ的结构简式是_______。
(2)Ⅱ含有的官能团名称是磺酸基、酯基、_______和_______。
(3)Ⅲ→Ⅳ的反应类型是_______,Ⅵ→Ⅶ的反应中H2O2的作用是_______。
(4)Ⅴ是常用的乙基化试剂。若用a表示Ⅴ中-CH3的碳氢键,b表示Ⅴ中-CH2-的碳氢键,则两种碳氢键的极性大小关系是a_______b(选填“>”“<”或“=”)。
(5)Ⅶ→Ⅷ分两步进行,第1)步反应的化学方程式是_______。
(6)Ⅸ的结构简式是_______。Ⅸ有多种同分异构体,其中一种含五元碳环结构,核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为1∶1∶1∶1,其结构简式是_______。
(7)化合物是合成药物艾瑞昔布的原料之一。参照上述合成路线,设计以
为原料合成
的路线_______(无机试剂任选)。
【答案】(1) (2) ①. 醚键 ②. 酰胺基
(3) ①. 取代反应 ②. 作氧化剂
(4)< (5)+NaOH
+CH3OH
(6) ①. ②.
(7)
。
【解析】
【分析】反应Ⅰ到Ⅱ为取代反应,故Ⅰ的结构为:,Ⅲ到Ⅳ也为取代反应,Ⅳ的结构应为
,根据氨磺必利和Ⅷ的结构简式可判断Ⅸ为
。
【小问1详解】
Ⅰ到Ⅱ为取代反应,故Ⅰ的结构为。
【小问2详解】
根据Ⅱ的结构简式可判断官能团除了磺酸基、酯基,还有醚键和酰胺基。
【小问3详解】
Ⅲ到Ⅳ应为取代反应,Ⅳ的结构应为,根据结构简式可判断Ⅵ到Ⅶ属于加氧的反应,因此反应类型是氧化反应,故H2O2的作用为作氧化剂。
【小问4详解】
Ⅴ中-CH3比-CH2-离结构中的极性基团更远,故−CH3的碳氢键比Ⅴ中−CH2−故极性更小,所以a<b。
【小问5详解】
Ⅶ含有酯基,转化为羧基,Ⅶ→Ⅷ中分两步进行,第1)步反应的化学方程式+NaOH
+CH3OH。
【小问6详解】
根据以上分析可知Ⅸ的结构简式是,其同分异构体中含五元碳环结构,核磁共振氢谱有4组峰,且峰面积之比为1∶1∶1∶1,其结构简式为
。
【小问7详解】
根据有机转化关系图中的已知信息可知为原料合成
的合成路线可设计为:
。
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