非选择题专项练(三)非选择题:包括必考题和选考题两部分。第15~17题为必考题,每个试题考生都必须作答。第18、19题为选考题,考生根据要求作答。(一)必考题:此题包括3小题,共39分。15.(12分)(2021湖南怀化一模)过氧化钙是一类环境友好的氧化剂,广泛用于环保、农业、水产养殖、食品、冶金、药物制造等多个领域。实验室模仿工业上生产过氧化钙的主要流程如图:已知:“沉淀”时需控制温度在0℃左右;CaO2·8H2O为白色晶体,微溶于水,不溶于乙醇等有机溶剂,加热至366℃时开始分解放出氧气。(1)“沉淀”需使用如图装置。①“沉淀”装置连接顺序为 (填接口序号)。 ②橡胶管X的作用是 。 ③B中反应需在冰水浴中进行,除了便于析出晶体外,另一个原因是 。 ④B中反应的离子方程式为 。 (2)①“沉淀”时通入的NH3的作用是 。 ②洗涤CaO2·8H2O,最佳试剂是 (填字母)。 A.水 B.无水乙醇16.(13分)(2021湖南长郡十五校联考)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,解决了亿万人口生存问题。回答下列问题:(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物质用“ad”表示。由图可知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH= kJ∙mol-1;该历程中速率最快的一步的活化能(E)为 kJ·mol-1。 (2)工业合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),当进料体积比V(N2)∶V(H2)=1∶3时,平衡气体中NH3的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示:
①500℃时,反应的平衡常数Kp(100MPa) (填“<”“=”或“>”)Kp(30MPa)。 ②500℃、30MPa时,氢气的平衡转化率为 (保留3位有效数字);Kp= (列出计算式)。[Kp为平衡分压代替平衡浓度计算求得的平衡常数(分压=总压×物质的量分数)] (3)科学家利用电解法在常温常压下合成氨,工作时阴极区的微观示意图如图,其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂。①阴极区生成NH3的电极反应式为 。 ②下列说法正确的是 (填字母)。 A.该装置用金(Au)作催化剂,目的是降低N2的键能B.三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性C.选择性透过膜可允许N2和NH3通过,防止H2O进入装置17.(14分)(2021湖南郴州质量监测)钼酸钠晶体(Na2MoO4·2H2O)常用于配制金属缓蚀剂。如图为利用钼精矿(主要成分是MoS2,含少量PbS等)为原料生产钼酸钠晶体的工艺流程图。回答下列问题:(1)为了提高焙烧效率,除增大空气量外还可以采用的措施是 (写一条即可);写出焙烧时生成MoO3的化学方程式: 。 (2)“浸取”时产生的气体A是 。 (3)若“过滤”前加入的沉淀剂为Na2S,则废渣的成分为 (填化学式)。 (4)“结晶”前需向滤液中加入Ba(OH)2固体以除去C。若滤液中c(Mo)=0.40mol·L-1,c(C)=0.20mol·L-1,要使钼元素无损失,C的最大去除率是 [已知:Ksp(BaCO3)=1.0×10-9,Ksp(BaMoO4)=4.0×10-8;去除率=×100%]。 (5)重结晶得到的母液可以在下次重结晶时重复使用,但达到一定次数后必须净化处理,原因是 。 (6)钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下,碳素钢在缓蚀剂中的腐蚀速率实验结果如图所示。要使碳素钢的缓蚀效果最好,缓蚀剂中钼酸钠(摩尔质量为M)的物质的量浓度为 mol·L-1。
(二)选考题:共15分。请考生从给出的两道题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。18.[物质结构与性质](2021湖南常德一模)近日,复旦大学、北京大学和上海电力大学等的研究团队共同报道了一种新型NASICON相铁基磷酸盐负极材料Na3Fe2(PO4)P2O7。回答下列问题:(1)基态Fe2+的价电子排布式为 。 (2)Na3Fe2(PO4)P2O7中P的立体构型为 ;研究表明,该负极材料发生反应:Na3Fe2(PO4)P2O7-e-Na2Fe2(PO4)P2O7+Na+, Na2Fe2(PO4)P2O7-e-NaFe2(PO4)P2O7+Na+。指出Na2Fe2(PO4)P2O7中n(Fe2+)∶n(Fe3+)= 。 (3)K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液可以检验铁陨石中铁元素价态。①铁氰化钾中不存在的作用力有 (填标号)。 a.离子键 b.极性键 c.非极性键 d.π键 e.配位键 f.氢键②1mol[Fe(CN)6]3-中含有的σ键的数目为 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。 (4)NiO、FeO的晶体结构均与氯化钠的晶体结构相同,其中Ni2+和Fe2+的半径分别为6.9×10-2nm和7.8×10-2nm,则熔点:NiO (填“<”“=”或“>”)FeO,试说明判断理由 。 (5)一种铁氮化合物具有高磁导率,密度为ρg·cm-3,其结构如图所示:①该铁氮化合物的化学式为 。 ②计算Fe(Ⅱ)构成的正八面体的体积为 cm3。 19.[有机化学基础](2021湖南衡阳二模)化合物G是制备抗新型冠状病毒肺炎药物——顺尔宁的中间体,一种合成路线如下:已知:①B、C分子中,除苯环外均还有一个五元环,二者均可发生水解反应;②RXRMgX
请回答下列问题:(1)A分子中处在同一平面的原子最多有 个; B→C反应的类型为 。 (2)F的分子式为 ;G中官能团的名称为 。 (3)C在酸性条件下发生水解时,生成的有机化合物的结构简式为 。 (4)D在一定的条件下转化为E时,可发生多个副反应。其中一个副反应生成E的一种同分异构体,该反应的化学方程式为 。 (5)链状化合物H是()的同分异构体,H能发生银镜反应。H可能的结构共有 种(不考虑立体结构)。 (6)设计以乙醇和乙酸为起始原料制备3-甲基-3-戊醇()的合成路线: (无机试剂及有机溶剂任选)。 非选择题专项练(三)15.答案:(1)①fab(ba)cde ②平衡气压,有利于氯化钙溶液滴入 ③防止温度过高导致氨大量挥发(或过氧化氢分解)④Ca2++H2O2+2NH3+8H2OCaO2·8H2O↓+2N(2)①保持反应体系处于稳定的碱性环境,有利于CaO2·8H2O不断生成 ②B解析:将CaCl2固体溶解得到CaCl2溶液,向溶液中加入30%的H2O2溶液并通入氨气,CaCl2、H2O2和NH3反应生成CaO2·8H2O沉淀和NH4Cl,过滤后得到CaO2·8H2O,CaO2·8H2O为白色晶体,微溶于水,不溶于乙醇等有机溶剂,用乙醇洗涤烘干后得到CaO2;沉淀时,A为气体收集装置,B为反应发生装置,C为尾气吸收装置,吸收反应剩余的NH3,D为制备氨气的实验装置,所以装置连接顺序为D、A、B、C。(1)①由于装置连接顺序为D、A、B、C,所以接口顺序为fabcde或fbacde。②橡胶管X是为了平衡气压,有利于氯化钙溶液滴入。③B中反应需在冰水浴中进行,有利于析出晶体,并且防止温度过高导致氨大量挥发、过氧化氢分解。④装置B中CaCl2、H2O2和NH3反应生成CaO2·8H2O沉淀和NH4Cl,离子方程式为Ca2++H2O2+2NH3+8H2OCaO2·8H2O↓+2N。(2)①“沉淀”时通入NH3,可以保持反应体系处于稳定的碱性环境,有利CaO2·8H2O不断生成。②CaO2·8H2O微溶于水,不溶于乙醇等有机溶剂,所以洗涤CaO2·8H2O的最佳试剂是乙醇,答案选B。16.答案:(1)-92 17(2)①= ②33.3% (3)①N2+6e-+6C2H5OH2NH3+6C2H5O- ②BC解析:(1)由图可知,ΔH=生成物总能量-反应物总能量=-2×46kJ·mol-1=-92kJ·mol-1;该历程中速率最快的反应,即能垒最小的反应,活化能(E)为17kJ∙mol-1。(2)①由平衡常数定义可知,反应的平衡常数只与温度有关,500℃时,Kp(100
MPa)=Kp(30MPa)。②500℃、30MPa时,氨气的物质的量分数为20%,在恒温恒压时,物质的量之比与体积之比相同,即进料体积比V(N2)∶V(H2)=n(N2)∶n(H2)=1∶3,可假设N2加入了1mol,H2加入了3mol,平衡转化了xmol氮气: N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)反应前/mol130变化量/molx3x2x平衡时/mol1-x3-3x2x氨气的物质的量分数=×100%=×100%=20%。即x=,氢气的平衡转化率为33.3%;平衡时,氮气和氨气的物质的量分数均为20%,氢气的物质的量分数为60%,Kp=。(3)①根据电解池原理可知,氮气与乙醇反应生成氨气和C2H5O-,则阴极区生成NH3的电极反应式为N2+6e-+6C2H5OH2NH3+6C2H5O-。②该装置用金(Au)作催化剂,目的是降低反应的活化能,不能降低N2的键能,A错误;从阴极反应看,三氟甲磺酸锂并未参加反应,作用是增强导电性,B正确;从图中可知,选择性透过膜可允许N2和NH3通过,防止H2O进入装置,C正确。17.答案:(1)固体粉碎(或逆流焙烧等) 2MoS2+7O22MoO3+4SO2(2)CO2 (3)PbS (4)95%(5)使用一定次数后,母液中杂质的浓度增大,重结晶时会析出杂质,影响产品纯度(6)解析:MoS2、PbS在焙烧中S元素转化成SO2,Mo和Pb元素应转化成相应的氧化物,加入碳酸钠溶液浸取,然后加入沉淀剂过滤,除去废渣,废渣应是含Pb元素的物质,加入沉淀剂时Mo元素价态没发生改变,即碳酸钠溶液与MoO3反应,Mo元素转化成Mo,然后结晶获得产品。(1)提高焙烧速率的措施还有粉碎矿石或逆流焙烧等;焙烧过程中Mo元素的化合价由+2价→+6价,S的化合价由-1价→+4价,该反应中的产物是MoO3和SO2,化学方程式为2MoS2+7O22MoO3+4SO2。(2)根据上述分析Mo元素转化成Mo,其离子方程式为MoO3+CMo+CO2↑,即“浸取”时产生的气体A是CO2。(3)由钼精矿的杂质为PbS可知,除重金属离子就是除去溶液中的Pb2+,因此废渣的成分为PbS。(4)若钼元素无损失,则c(Ba2+)·c(Mo)<Ksp(BaMoO4),此时c(Ba2+)<mol·L-1=1.0×10-7mol·L-1,C转化成沉淀时,c(Ba2+)·c(C)>Ksp(BaCO3),c(C)>,C残留的最低浓度,应是c(Ba2+)最大时,即c(C)>mol·L-1=1.0×10-2mol·L-1,即残留C的最低物质的量浓度为1.0×10-2mol·L-1;C最大去除率=×100%=95%。(5)由于使用的次数较多后,母液中杂质的浓度增大,影响产品纯度,所以必须进行净化处理。(6)根据图像,碳素钢的缓释效果最好时,钼酸钠的浓度为150mg·L-1,因此缓蚀剂中钼酸钠的物质的量浓度为mol·L-1。18.答案:(1)3d6 (2)正四面体形 1∶1(3)①cf ②12NA(4)> NiO、FeO属于离子晶体,Ni2+离子半径更小,NiO晶格能更大,熔点更高
(5)①Fe3(Ⅱ)Fe(Ⅲ)N(或Fe4N) ②解析:(1)Fe2+的核外有24个电子,基态Fe2+的价电子排布式为3d6。(2)磷酸根离子的中心原子是P原子,周围有4个O原子,中心原子的价层电子对数=4+=4,所以立体构型应为正四面体;Na3Fe2(PO4)P2O7失去一个电子生成Na2Fe2(PO4)P2O7,Na2Fe2(PO4)P2O7失去一个电子生成NaFe2(PO4)P2O7,故可以推测出,Na3Fe2(PO4)P2O7中有两个亚铁离子,NaFe2(PO4)P2O7中有两个铁离子,故Na2Fe2(PO4)P2O7中n(Fe2+)∶n(Fe3+)=1∶1。(3)①铁氰化钾属于离子化合物,阴阳离子间存在离子键,K3[Fe(CN)6]中形成的化学键均为极性共价键,SCN-中含有碳氮三键,含有π键和σ键,Fe3+与CN-间以配位键结合,铁氰化钾中不存在的作用力有非极性共价键和氢键。②在配合物Fe中,CN-与铁离子之间有6个配位键,在每个CN-内部有1个σ键,所以1mol[Fe(CN)6]3-中含有的σ键的数目为12NA。(4)NiO、FeO属于离子晶体,离子晶体中,离子半径越小,晶格能越大,熔点越高,Ni2+的半径比Fe2+的半径小,则NiO晶格能更大,故NiO熔点更高。(5)①由结构图可知,一个晶胞中含有的N原子数为1,Fe(Ⅱ)的数目为6×=3,Fe(Ⅲ)的数目为8×=1,故该铁氮化合物的化学式为Fe3(Ⅱ)Fe(Ⅲ)N或Fe4N。②四棱锥的体积=×底面积×高,正八面体的体积=2×四棱锥的体积,四棱锥的底面各个顶点在正方体截面的中心,故四棱锥的底面积等于正方体的底面积的一半,四棱锥的高为正方体的边长的一半,故八面体的体积=2××底面积×高=2×(×边长2××边长×)=×正方体体积,正方体体积=cm3=cm3,八面体的体积=×正方体体积=cm3=cm3。19.答案:(1)14 还原反应(2)C17H24O4 (醇)羟基、醚键(3)(4)+(CH3CO)2O+CH3COOH(5)8(6)解析:结合C(C8H6O2)D()、已知信息①和②可推测,C为;B,B分子中,除苯环外均还有一个五元环,且可发生水解反应,B在NaBH4、THF中反应生成,则B为;和(CH3CO)2O发生反应生成E,E和发生反应生成,由此推测E为;在KOH
溶液中水解,酸化后生成G,则G为。(1)苯环上的所有原子都处于同一平面,共有12个原子处于同一平面,两个甲基邻位取代苯环上的H原子得到,每个—CH3中有一个H原子可以通过旋转与苯环共平面,所以A分子中处在同一平面的原子最多有14个;的反应类型为还原反应。(2)F为,其分子式为C17H24O4;G为,含有的官能团的名称为(醇)羟基、醚键。(3)C为,在酸性条件下发生水解时,生成的有机化合物的结构简式为。(4)D在一定的条件下转化为E时,可发生多个副反应。其中一个副反应生成E的一种同分异构体,该物质的结构简式为,该反应的化学方程式为+(CH3CO)2O+CH3COOH。(5)链状化合物H是()的同分异构体,不饱和度为2,H能发生银镜反应,H中含有—CHO,则H可能的结构有:CH2CHCH2CH2CHO、CH3CHCHCH2CHO、CH3CH2CHCHCHO、、、、、,共8种。(6)CH3CH2OH和HBr发生取代反应生成CH3CH2Br,CH3CH2Br和Mg在醚中反应生成CH3CH2MgBr,CH3CH2OH和CH3COOH在浓硫酸加热的条件下发生酯化反应生成CH3COOCH2CH3,CH3CH2MgBr和CH3COOCH2CH3发生取代反应生成,则合成路线为:。
