非选择题专项练(二)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湖南郴州质量监测)2020年初,突如其来的新型冠状肺炎在全世界肆虐,依据研究,含氯消毒剂可以有效灭活新冠病毒。二氧化氯(ClO2)就是其中一种高效消毒灭菌剂。氯酸钠还原法是目前使用较为广泛的ClO2制备方法,其中一种是用NaClO3与CH3OH在催化剂、60℃条件下,发生反应得到ClO2,下图装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放进行了研究。已知:①ClO2的浓度较大时易分解爆炸,一般用CO2或空气稀释到10%以下,实验室也常用稳定剂吸收ClO2,生成NaClO2,使用时加酸只释放出ClO2一种气体;②ClO2与KI反应的离子方程式为2ClO2+10I-+8H+2Cl-+5I2+4H2O;③有关物质的沸点如下表:物质CH3OHHCOOHClO2沸点64.7℃100.8℃11℃请回答:(1)仪器d的名称是 ;仪器b的作用是 。 (2)反应中甲醇被氧化为甲酸,写出制备ClO2的化学方程式: 。 (3)在ClO2释放实验中,发生反应的离子方程式是 。 (4)根据反应条件判断制备装置甲中需改进的一项措施是 。 (5)NaOH吸收ClO2尾气,生成物质的量之比为1∶1的两种阴离子,一种为Cl,则另一种为 。 (6)自来水厂用碘量法检测水中ClO2的浓度,其实验操作如下:取200.0mL的水样,加入足量的碘化钾,再用氢氧化钠溶液调至中性,并加入淀粉溶液。再用0.1000mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定碘单质(I2+2S22I-+S4),达到滴定终点时用去20.00mLNa2S2O3标准溶液,测得该水样中ClO2的含量为 (保留一位小数)mg·L-1。 16.(13分)(2021湖南衡阳一模)造成大气污染的NOx主要来自于汽车尾气的排放,对其进行处理
是我们研究的重要课题。(1)某汽车安装的尾气净化装置工作原理如图。下列叙述错误的是 (填字母)。 A.Pd-Pore催化剂可提高尾气净化反应的平衡转化率B.NOx的生成主要是与汽油未充分燃烧有关C.在此变化过程中,NOx被还原(2)已知:2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH1=-221.0kJ·mol-1N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH2=+180.5kJ·mol-12NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH3=-746.0kJ·mol-1则用焦炭还原NO生成无污染气体的热化学方程式为 。 (3)在催化剂作用下发生反应:2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g),在一定温度下,向1L的恒容密闭容器中充入2.0molNO2和2.0molCO,测得相关数据如下:时间/min05101520c(NO2)/(mol·L-1)2.001.701.561.501.50c(N2)/(mol·L-1)00.150.220.250.25①其他条件不变,若不使用催化剂,则0~5min内NO2的转化率将 (填“变大”“变小”或“不变”)。 ②以下表述能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。 A.气体的颜色不再变化B.CO的反应速率为N2的4倍C.混合气的压强不再变化③在20min时,保持温度不变,继续向容器中再加入1.0molNO2和1.0molN2,则化学平衡 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。 (4)有人利用反应2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)对NO2进行吸附。在T℃下,向密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体,在不同压强和相同时间下,NO2的转化率与压强的关系如图所示。在T℃、1100kPa时,该反应的化学平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度,气体分压=气体总压×体积分数;保留两位小数)。 17.(14分)(2021湖南长郡十五校联考)一维纳米材料因其特殊的纳米结构,呈现出一系列独特的光、电、磁、催化等性能,具有十分广阔的应用前景。ZnS-C(ZnS纳米粒子分散在碳纳米材料
上)是新型一维纳米材料,某科研小组用下列流程制备ZnS-C纳米材料。已知:BA表示C6H5COO-,回答下列问题:(1)“搅拌”后所得溶液显 (填“酸性”“中性”或“碱性”)。 (2)向搅拌后所得混合盐溶液中缓缓滴加NaOH溶液,促进相关离子的水解,出现Zn(OH)(C6H5COO)白色沉淀。①写出生成沉淀的离子方程式: 。 ②25℃,调pH=6,不产生Zn(OH)2沉淀,该溶液中c(Zn2+)< mol·L-1{已知Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17}。 (3)“硫化”“焙烧”过程,Zn(OH)BA通过原位固相反应制备ZnS-C纳米纤维的过程示意图如下:①该过程中一直处于原位的离子是 。 ②在N2氛围中“焙烧”时,HBA(C6H5COOH)分解的化学方程式为 。 (4)用N2吸附法对不同焙烧温度下制备得到的ZnS-C纳米纤维的比表面积进行测定,在不同温度(400~800℃)下焙烧所得ZnS-C纳米纤维的比表面积如下表:T/℃400500600700800比表面积/(m2·g-1)130.1123.170.249.247.6①随着温度的升高,ZnS纳米粒子 (填“变大”“不变”或“变小”)。 ②ZnS-C纳米纤维可将N2附在其表面形成均匀的单分子层。氮气分子的横截面积为0.162nm2(已知1nm=10-9m),则在400℃时焙烧所得的1gZnS-C纳米纤维最多能吸附的氮分子数为 (保留3位有效数字)。 (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湖南永州二模)钛(Ti)被称为“未来金属”,广泛应用于国防、航空航天、生物材料等领域。钛的氯化物有如下转变关系:2TiCl3TiCl4↑+TiCl2,回答下列问题:(1)基态钛原子的价电子排布式为 ;与钛同周期的第ⅡB族和第ⅢA族的两种元素中第一电离能较大的是 (写元素符号),原因是 。 (2)钛的氯化物的部分物理性质如下表:
氯化物熔点/℃沸点/℃溶解性TiCl4-24136可溶于非极性的甲苯和氯代烃TiCl210351500不溶于氯仿、乙醚①TiCl4与TiCl2的晶体类型分别是 、 。 ②TiCl4与S互为等电子体,因为它们 相同;S的中心原子的杂化方式是 。 (3)Ti的配合物有多种。Ti(CO)6、Ti(H2O、Ti的配体所含元素中电负性最小的是 (用元素符号表示);Ti(NO3)4的球棍结构如图Ⅰ,Ti的配位数是 。 (4)钙钛矿(CaTiO3)是自然界中的一种常见矿物,其晶胞结构如图Ⅱ。①设NA为阿伏加德罗常数的值,计算一个晶胞的质量为 g。 ②假设O2-采用面心立方最密堆积,Ti4+与O2-相切,则= 。 19.[有机化学基础](2021湖南常德一模)阔苞菊酮(J)是一种植物生长抑制剂,其中一种合成路线如图:回答下列问题:(1)J中含氧官能团的名称为 。 (2)A的结构简式为 。 (3)碳原子上连有4个不同的原子或原子团时,该碳原子称为手性碳原子。则D中含有 个手性碳原子。 (4)E→F的反应类型是 。 (5)G→H属于取代反应,写出另一种有机产物的名称: 。
(6)写出F与乙二酸一定条件下反应得到高聚酯的化学方程式: 。 (7)写出符合下列条件E的同分异构体的结构简式 (任写两种)。 a.含苯环 b.核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为9∶6∶2∶1(8)参照上述合成路线,设计以和为原料,制备的合成路线 (无机试剂任选)。 非选择题专项练(二)15.答案:(1)分液漏斗 导出ClO2气体,冷凝回流CH3OH(2)CH3OH+4NaClO3+2H2SO44ClO2↑+HCOOH+2Na2SO4+3H2O(3)4H++5ClCl-+4ClO2↑+2H2O(4)应使用水浴加热(5)Cl (6)135.0解析:装置甲中甲醇、NaClO3、硫酸反应生成ClO2,加入氢氧化钠后硫酸被中和反应即停止,稳定剂用于吸收ClO2,加入盐酸释放ClO2,淀粉碘化钾溶液用于检验ClO2,氢氧化钠溶液用于尾气吸收。(1)仪器d的名称是分液漏斗;仪器b是球形冷凝管,由于甲醇易挥发,则其作用是对装置甲中挥发的甲醇蒸气进行冷凝回流,同时让产生的ClO2气体逸出。(2)甲醇被氧化为甲酸(HCOOH),NaClO3被还原生成ClO2,硫酸生成硫酸钠,反应的化学方程式为CH3OH+4NaClO3+2H2SO44ClO2↑+HCOOH+2Na2SO4+3H2O。(3)稳定剂用于吸收ClO2,生成NaClO2,加盐酸后Cl发生歧化反应释放ClO2,发生的离子方程式是4H++5ClCl-+4ClO2↑+2H2O。(4)生成的ClO2要在60℃下反应,温度不能过高,装置甲直接加热,无法控制温度,故应用水浴加热。(5)NaOH吸收ClO2尾气,生成物质的量之比为1∶1的两种阴离子,一种为Cl,氯元素由+4价得电子降低到+3价,那么还有一部分氯元素由+4价失电子升高到+5价,则另一种为Cl。(6)根据题目信息,2ClO2~5I2~10S2,反应的S2的物质的量为0.1000mol·L-1×20.00×10-3L=0.002mol,故水样中ClO2的物质的量为0.0004mol,质量为0.0004mol×67.5g·mol-1=0.027g=27mg,水样中ClO2的含量为=135.0mg·L-1。16.答案:(1)AB(2)2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g) ΔH=-573.75kJ·mol-1(3)①变小 ②AC ③逆向(4)81.48解析:(1)Pd-Pore催化剂能改变反应速率,但不能改变尾气净化反应的平衡转化率,A错误;NOx主要来源于高温下空气中的氮气和氧气的化合,与汽油未充分燃烧没有关系,B错误;在此变化过程中,NOx最终变为氮气,氮元素的化合价降低,得到电子被还原,C正确。
(2)已知:①2C(s)+O2(g)2CO(g) ΔH1=-221.0kJ·mol-1②N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH2=+180.5kJ·mol-1③2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH3=-746.0kJ·mol-1则根据盖斯定律可知即得到用焦炭还原NO生成无污染气体的热化学方程式:2NO(g)+C(s)CO2(g)+N2(g) ΔH=-573.75kJ·mol-1。(3)①其他条件不变,若不使用催化剂,反应速率会减小,相同时间内消耗NO2的物质的量减少,所以0~5min内NO2的转化率将变小。②A.气体的颜色不再变化,说明NO2浓度不再发生变化,达到平衡状态;B.CO的反应速率为N2的4倍,没有指明反应方向,无法判断是否达到平衡状态;C.正反应体积减小,压强是变量,则混合气的压强不再变化,达到平衡状态。③依据三段式可知: 2NO2+4CON2+4CO2始/(mol·L-1)2200变/(mol·L-1)0.510.251平/(mol·L-1)1.510.251则平衡常数K=≈0.11。在20min时,保持温度不变,继续向容器中再加入1.0molNO2和1.0molN2,此时浓度商为=0.2>0.11,所以平衡逆向移动。(4)在T℃、1100kPa时NO2的转化率是0.4,设起始时通入的NO2的物质的量为1mol,根据三段式可知: 2NO2+2CN2+2CO2始/mol100变/mol0.40.20.4平/mol0.60.20.4则该反应的化学平衡常数Kp=≈81.48。17.答案:(1)酸性(2)①Zn2++C6H5COO-+OH-Zn(OH)(C6H5COO)↓②0.12(3)①Zn2+ ②C6H5COOH7C+2H2O↑+H2↑(4)①变大 ②8.03×1020解析:(1)将硝酸锌晶体与苯甲酸钠、水混合搅拌,三者充分接触,由于硝酸锌是强酸弱碱盐,Zn2+水解使溶液显酸性,苯甲酸钠是强碱弱酸盐,水解使溶液显碱性,最终混合物的酸碱性取决于二者相对量的多少及其水解程度,结合后边的步骤加入NaOH溶液调整溶液的pH=6,可证明混合搅拌后的溶液显酸性。(2)①硝酸锌、苯甲酸钠、NaOH混合发生沉淀反应产生Zn(OH)(C6H5COO)白色沉淀,反应的离子方程式为Zn2++C6H5COO-+OH-Zn(OH)(C6H5COO)↓。②25℃,pH=6时,c(OH-)=10-8mol·L-1,若不产生Zn(OH)2沉淀,c(Zn2+)·c2(OH-)<Ksp[Zn(OH)2]=1.2×10-17,则该溶液中c(Zn2+)<mol·L-1=0.12mol·L-1。(3)①根据图示的“硫化”“焙烧”过程可知:该过程中一直处于原位的离子是Zn2+。②在N2氛围中“焙烧”时,HBA发生分解反应,生成C、H2、H2O,根据元素守恒可得分解的化学方程式为C6H5COOH7C+2H2O↑+H2↑。
(4)①根据表格数据可知:温度越高,微粒的比表面积越小,说明随着温度的升高,ZnS纳米粒子在增大,使微粒的比表面积变小;②根据表格数据可知在400℃时焙烧所得的ZnS-C纳米纤维的比表面积为130.1m2·g-1,而氮气分子横截面积为0.162nm2,则在400℃时焙烧所得的1gZnS-C纳米纤维最多能吸附的氮分子数为≈8.03×1020。18.答案:(1)3d24s2 Zn Zn原子的核外电子排布为全充满稳定结构,较难失电子(2)①分子晶体 离子晶体 ②原子总数、价电子总数 sp3(3)H 8 (4)① ②-1(或0.414)解析:(1)Ti是22号元素,基态钛原子的价电子排布式为3d24s2;与钛同周期的第ⅡB族、第ⅢA族的两种元素分别是锌、镓元素,其中第一电离能较大的是Zn,原因是Zn原子的核外电子排布为全充满稳定结构,较难失电子。(2)①根据表格性质可知TiCl4熔、沸点低,易溶于有机溶剂,则TiCl4是由分子构成的分子晶体;而TiCl2熔、沸点较高,在乙醇、乙醚中不能溶解,说明TiCl2的晶体类型属于离子晶体。②TiCl4与S互为等电子体,按定义可知二者的原子总数、价电子总数相等;S的中心原子的价层电子对数为4+(6+2-2×4)=4,故中心原子的杂化方式是sp3杂化。(3)Ti(CO)6、Ti(H2O、Ti的配体分别是CO、H2O、F-,其中含有的元素有C、O、H、F,元素的非金属性:F>O>C>H,元素的非金属性越弱,其电负性就越小,故上述元素中电负性最小的是H元素;根据Ti(NO3)4的球棍结构图示可知Ti的配位数是8。(4)①在一个晶胞中含有Ca2+的数目是1,含有Ti4+的数目为8×=1,含有O2-的数目为12×=3,则一个晶胞中含有1个CaTiO3,设NA为阿伏加德罗常数的值,则一个晶胞的质量为g;②设晶胞的边长为a,由于O2-采用面心立方最密堆积,则面对角线长度是O2-半径的4倍,则4r(O2-)=a,得r(O2-)=a,Ti4+与O2-相切,则2r(O2-)+2r(Ti4+)=a,得r(Ti4+)=a,则-1≈0.414。19.答案:(1)(醇)羟基、羰基(或酮基) (2)(3)2 (4)氧化反应 (5)甲醇(6)n+nHOOCCOOH+(2n-1)H2O(7)、、、(任写两种即可)(8)
解析:根据A的分子式、B的结构简式和反应物CH3I,可判断A的结构简式为。(1)根据J的结构简式,其含有的官能团为(醇)羟基、羰基(或酮基)和碳碳双键,故含氧官能团的名称为(醇)羟基、羰基(或酮基)。(2)A的结构简式为。(3)中标注的碳原子连有4个不同的原子或原子团,为手性碳原子,个数为2。(4)对比E、F的结构简式,E中碳碳双键中一条化学键断开,同时引入2个羟基,则E→F的反应类型为氧化反应。(5)G→H属于取代反应,则另一种有机产物为CH3OH,名称为甲醇。(6)F中含有2个羟基,与乙二酸一定条件下反应得到高聚酯,化学方程式为n+nHOOC—COOH+(2n-1)H2O。(7)E的分子式为C12H18O,其同分异构体满足:a.含苯环,b.核磁共振氢谱有四组峰,峰面积之比为9∶6∶2∶1,则其为对称结构,3个等效的—CH3的峰面积为9,2个等效的—CH3的峰面积为6,苯环上2个H原子等效,则结构简式为、、、。(8)根据合成路线G→J,设计合成路线如下:。
