高考化学非选择题专项训练4套包含答案详解.docx
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高考化学非选择题专项训练4套包含答案详解
一
必做题
1.(2019·惠州模拟)由含碘废水制取碘酸钾的一种工艺如下:
(1)写出KIO3在日常生活中的一个重要应用_____________
____________________________________________________。
(2)检验“含碘废水”中是否含有单质I2的常用试剂是________(填试剂名称)。
(3)通入SO2的目的是将I2还原为I-,该反应的离子方程式为_____________________________________________________。
(4)工艺中五种物质的制备反应中,不涉及氧化还原反应的步骤是“制________”。
(5)“制KI(aq)”时,该温度下水的离子积为Kw=1.0×10-13,Ksp[Fe(OH)2]=9.0×10-15。
为避免0.9mol·L-1FeI2溶液中Fe2+水解生成胶状物吸附I-,起始加入K2CO3必须保持溶液的pH不大于________。
(6)“制KIO3溶液”反应的离子方程式为______________
_____________________________________________________。
(7)KCl、KIO3的溶解度曲线如图所示。
流程中由“KIO3(aq)”得到KIO3晶体的操作步骤为___________________
____________________________________________________。
解析
(1)KIO3是日常生活中食用加碘盐的主要添加剂,可以预防碘缺乏病。
(2)因淀粉遇碘变蓝,因此检验“含碘废水”中是否含有单质I2,常用的试剂是淀粉溶液。
(3)通入SO2的目的是将I2还原为I-,二氧化硫被氧化生成硫酸,反应的离子方程式为SO2+I2+2H2O===SO
+2I-+4H+(或2SO2+I2+2Cu2++4H2O===2CuI↓+2SO
+8H+)。
(4)根据工艺流程图,五种物质的制备反应中,只有制备KI溶液的过程中没有元素化合价的变化,不涉及氧化还原反应。
(5)Ksp[Fe(OH)2]=9.0×10-15,溶液中c(FeI2)为0.9mol·L-1,
=0.9mol·L-1,则c(OH-)=
mol·L-1=10-7mol·L-1,此温度下,Kw=1.0×10-13,c(H+)=
mol·L-1=10-6mol·L-1,pH=
=6.0。
(6)“制KIO3溶液”时,氯气和碘单质与氢氧化钾溶液反应生成KIO3和氯化钾,反应的离子方程式为5Cl2+I2+12OH-===2IO
+10Cl-+6H2O。
(7)由溶解度曲线图可知,KIO3的溶解度小于KCl,由KIO3溶液得到KIO3晶体,可以通过蒸发浓缩、降温结晶的方法。
答案
(1)食盐添加剂,补充碘成分,预防碘缺乏病
(2)淀粉溶液
(3)SO2+I2+2H2O===SO
+2I-+4H+
(4)KI(aq) (5)6.0
(6)5Cl2+I2+12OH-===2IO
+10Cl-+6H2O
(7)蒸发浓缩,降温结晶
2.(2019·广州模拟)二氧化钒(VO2)是一种新型热敏材料。
+4价的钒化合物在弱酸性条件下易被氧化。
实验室以V2O5为原料合成用于制备VO2的氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体,过程如下:
回答下列问题:
(1)VOCl2中V的化合价为________。
(2)步骤ⅰ中生成VOCl2的同时生成一种无色无污染的气体,该化学方程式为__________________。
也可只用浓盐酸与V2O5来制备VOCl2溶液,该法的缺点是______________________________。
(3)步骤ⅱ可在下图装置中进行。
①反应前应通入CO2数分钟的目的是_________________
____________________________________________________。
②装置B中的试剂是____________。
(4)测定氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体粗产品中钒的含量。
称量ag样品于锥形瓶中,用20mL蒸馏水与30mL混酸溶解后,加0.02mol·L-1KMnO4溶液至稍过量,充分反应后继续加1%NaNO2溶液至稍过量,再用尿素除去过量的NaNO2,最后用cmol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点,消耗体积为bmL。
滴定反应为VO
+Fe2++2H+===VO2++Fe3++H2O。
①KMnO4溶液的作用是_________________________。
NaNO2溶液的作用是________________________________。
②粗产品中钒的质量分数的表达式为____________。
解析
(1)氧的化合价为-2,氯的化合价为-1,化合物中各元素化合价代数和为0可得,VOCl2中V的化合价为+4价。
(2)步骤ⅰ中V2O5中加入N2H4·2HCl和盐酸反应生成VOCl2的同时生成一种无色无污染的气体,V2O5被还原为VOCl2,则气体为N2,反应的化学方程式为2V2O5+N2H4·2HCl+6HCl===4VOCl2+N2↑+6H2O;只用浓盐酸与V2O5来制备VOCl2溶液,V2O5被还原为VOCl2,则浓盐酸被氧化有氯气生成,污染空气。
(3)①+4价钒化合物在弱酸性条件下易被氧化,为防止+4价钒化合物被氧化,反应前应通入CO2数分钟排除装置中的空气,避免产物被氧化。
②装置B中的试剂用于除去二氧化碳中的氯化氢气体,所装试剂为饱和
溶液。
(4)①KMnO4溶液具有强氧化性,其作用是将+4价的钒化合物氧化为VO
;NaNO2溶液的作用是除去过量的KMnO4。
据反应VO
+Fe2++2H+===VO2++Fe3++H2O可知,
=n(Fe2+)=bc×10-3mol,根据钒守恒,粗产品中钒的质量分数的表达式为
×100%。
答案
(1)+4
(2)2V2O5+N2H4·2HCl+6HCl===4VOCl2+N2↑+6H2O 有氯气生成,污染空气
(3)①排除装置中的空气,避免产物被氧化
②饱和NaHCO3溶液
(4)①将+4价的钒化合物氧化为VO
除去过量的KMnO4
②
×100%
3.NOx是空气的主要污染物之一。
回答下列问题:
(1)汽车尾气中的NO来自反应N2(g)+O2(g)
2NO(g)。
如图表示在不同温度时,一定量NO分解过程中N2的体积分数随时间的变化。
则N2(g)+O2(g)2NO(g)为________(填“吸热”或“放热”)反应。
时,向容积为2L的密闭容器中充入10molN2和5molO2,发生上述反应,10min达到平衡,产生
,则10min内的平均反应速率v(O2)=__________mol·L-1·min-1。
(2)在汽车的排气管上加装催化转化装置可减少NOx的排放。
研究表明,NOx的脱除率除与还原剂、催化剂相关外,还取决于催化剂表面氧缺位的密集程度。
以La0.8A0.2BCoO3+x(A、B均为过渡元素)为催化剂,用H2还原NO的机理如下:
第一阶段:
B4+(不稳定)+H2→低价态的金属离子(还原前后催化剂中金属原子的个数不变)
第二阶段:
NO(g)+□―→NO(a) ΔH1、K1
2NO(a)―→2N(a)+O2(g) ΔH2、K2
2N(a)―→N2(g)+2□ ΔH3、K3
2NO(a)―→N2(g)+2O(a) ΔH4、K4
2O(a)―→O2(g)+2□ ΔH5、K5
注:
□表示催化剂表面的氧缺位,g表示气态,a表示吸附态
第一阶段用氢气还原B4+得到低价态的金属离子越多,第二阶段反应的速率越快,原因是___________________________。
第二阶段中各反应焓变间的关系:
2ΔH1+ΔH2+ΔH3=________________;该温度下,NO脱除反应2NO(g)N2(g)+O2(g)的平衡常数K=________(用K1、K2、K3的表达式表示)。
(3)工业废气中的NO和NO2可用NaOH溶液吸收。
向20mL0.1mol·L-1NaOH溶液中通入含NO和NO2的废气,溶液pH随气体体积V的变化如图甲所示(过程中温度保持不变),B点对应的溶液中
=c(NO
),则A点对应溶液中c(NO
)/
=________。
(4)氨催化还原法也可以消除NO,原理如图乙所示,NO最终转化为H2O和________(填电子式);当消耗
和0.5molO2时,理论上可消除________L(标准状况)NO。
解析
(1)根据图象,T2曲线先到达平衡,反应速率大,温度较高,而温度升高,氮气的体积分数减小,说明升高温度平衡向正反应方向移动,故正反应为吸热反应;根据N2(g)+O2(g)2NO(g),10min达到平衡,产生2molNO,则反应的氧气为1mol,10min内的平均反应速率v(O2)=
=0.05mol·L-1·min-1。
原后催化剂中金属原子的个数不变,价态降低,氧缺位增多,第二阶段反应速率加快;第二阶段:
①NO(g)+□―→NO(a) ΔH1、K1,②2NO(a)―→2N(a)+
ΔH2、K2,③2N(a)―→N2(g)+2□ ΔH3、K3,
―→N2(g)+2O(a) ΔH4、K4,⑤2O(a)―→O2(g)+2□ ΔH5、K5,根据盖斯定律,将①×2+②+③得到2NO(g)―→O2(g)+N2(g),将①×2+④+⑤得到2NO(g)―→N2(g)+O2(g),即2ΔH1+ΔH2+ΔH3=2ΔH1+ΔH4+ΔH5;因此2NO(g)N2(g)+O2(g)的平衡常数K=K
·K2·K3。
(3)20mL0.1mol·L-1NaOH溶液中含有氢氧化钠0.002mol,NO和NO2可用NaOH溶液吸收,发生的反应为NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O,亚硝酸钠的水解平衡常数Kh=
,B点对应的溶液中
=c(NO
),Kh=c(OH-)=
=10-10.7,温度不变,Kh不变,A点Kh=
,
=
=
=103.7。
(4)由图乙可知反应物为氧气、一氧化氮和氨气最终生成物为氮气和水,所以NO最终转化为N2和H2O,氮气的电子式为
;反应中氨气失去的电子的物质的量等于NO和氧气得到的电子总物质的量,1molNH3转化为N2失去3mol电子,
O2得到2mol电子,则NO转化为N2得到的电子为1mol,所以NO的物质的量为0.5mol,标准状况下的体积为11.2L。
答案
(1)吸热 0.05
(2)还原后催化剂中金属原子的个数不变,价态降低,氧缺位增多,反应速率加快 2ΔH1+ΔH4+ΔH5
K
·K2·K3
(3)103.7
(4)
N⋮⋮N
11.2
选做题
1.【化学选做——选修3:
物质结构与性质】
(2019·潍坊二模)《日华子本草》中已有关于雄黄的记载“雄黄,通赤亮者为上,验之可以虫死者为真。
”雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料,二者在自然界中共生。
回答下列问题:
(1)基态砷原子的价电子轨道排布图为____________________________,核外电子占据的最高能级的电子云形状为______________。
(2)S、P和N三种元素第一电离能由大到小的顺序是________。
(3)雄黄(As4S4)的结构如图甲所示,S原子的杂化形式为________。
(4)SO2分子中的σ键数为________个,分子的空间构型为________。
分子中的大π键可用符号Π
表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π
),则SO2中的大π键应表示为________。
SO2分子中S—O键的键角________(填“>”“<”或“=”)NO
中N—O键的键角。
(5)砷化镓是优良的半导体材料,密度为ρg·cm-3,其晶胞结构如图乙所示。
Ga和As原子半径分别为
r2pm,阿伏加德罗常数值为NA,则砷化镓晶体的空间利用率为____________________________。
解析
(1)砷为33号元素,其价电子即最外层电子,基态砷原子的价电子轨道排布图为
,核外电子占据的最高能级是4p,该能级的电子云轮廓图为纺锤形或哑铃形。
(2)主族元素第一电离能的变化规律为同主族由上而下依次减小,同周期从左至右逐渐增大,但ⅡA、ⅤA族元素“反常”,S、P和N三种元素第一电离能由大到小的顺序是N>P>S。
(3)S、As原子的最外层分别有6个、5个电子,达到8电子稳定结构需分别形成2对、3对共用电子对,故雄黄(As4S4)分子结构中,黑球、白球分别表示硫、砷原子。
每个硫原子都有4对价电子对(2对σ键电子对、2对孤电子对),S原子都是sp3杂化。
(4)SO2分子中,S原子结合2个O原子,有2个σ键;中心原子S的价层电子对数=(6+0×2)/2=3,故为sp2杂化。
2个杂化轨道各容纳1个电子,分别与氧原子形成共价键,1个杂化轨道和1个未参与杂化的p轨道容纳孤电子对,故SO2分子为V形;氧原子的价电子排布为2s22p4,有2个未成对电子,两个氧原子各用1个未成对电子(p轨道)与硫形成共用电子对(σ键),各用1个未成对电子(p轨道)与硫原子未杂化的p轨道形成大π键,表示为Π
。
SO2分子中,孤电子对与成键电子对间的排斥作用大于成键电子对与成键电子对间的排斥作用,故两个S—O键的键角小于120°;而NO
中N—O键的键角等于120°。
(5)1个砷化镓晶胞中,有Ga、As原子各4个,8个原子总体积为V原子=
π(r1×10-10cm)3×4+
π(r2×10-10cm)3×4,V晶胞=
=
,砷化镓晶体的空间利用率为
×100%=
×100%。
答案
(1)
纺锤形或哑铃形
(2)N>P>S (3)sp3
(4)2 V形(折线形) Π
<
(5)
×100%
2.【化学选做——选修5:
有机化学基础】
(2019·全国Ⅱ卷大联考)盐酸普鲁卡因是一种临床广泛使用的局部麻醉药,具有良好的局部麻醉作用,毒性小,其中一条合成路线如下:
已知:
Ⅰ.苯环上的取代基为—NH2、—OH、—CH3等时,在取代反应中,新取代基大多进入邻位或对位;苯环上的取代基为—NO2、—COOH、—CN等时,在取代反应中,新取代基大多进入间位。
回答下列问题:
(1)C的名称为___________,H的分子式为________,
含氧官能团名称为________。
(2)C+F→G的化学方程式为_______________________
___________________________________________________。
(3)A→B的反应条件为____________________________,
G→H的反应类型为________。
(4)芳香化合物J是C的同分异构体,J含硝基且能发生银镜反应、遇氯化铁溶液发生显色反应,J的结构有________种。
(5)苯佐卡因
有止痛、止痒作用,设计由甲苯和乙醇为起始原料制备苯佐卡因的合成路线:
____________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________(无机试剂任选)。
解析 由C的结构简式结合A的分子式可知A为甲苯,结合已知信息可知A→B引入硝基,B的结构简式应为
,再通过氧化反应即可得到C,结合题给信息可知G的结构简式为
,又因为C与F发生反应得到G,结合E→F可知F的结构简式应为HOCH2CH2N(C2H5)2,据此分析作答。
(1)根据C的结构简式可知,C的名称为对硝基苯甲酸(或4硝基苯甲酸);由H的结构简式可知分子式为C13H20N2O2;由上述分析可知F的含氧官能团名称为羟基。
(2)根据酯化反应原理可知,C+F→G反应的化学方程式为
+HOCH2CH2N(C2H5)2
+H2O。
(3)由上述分析可知,A→B为硝化反应,其反应条件为浓硫酸、浓硝酸、加热;G→H是硝基转化为氨基的过程,为还原反应。
(4)由信息可知J的苯环上含三个取代基:
硝基、羟基和醛基。
硝基苯酚有3种结构:
,苯环上一个氢被醛基取代,依次得4种、4种和2种,共10种。
(5)由定位取代基知,甲苯先发生取代生成对硝基甲苯,再被酸性KMnO4氧化生成对硝基苯甲酸,因为氨基易被氧化,所以对硝基苯甲酸先酯化后还原,其具体合成路线为
答案
(1)对硝基苯甲酸(或4硝基苯甲酸)
C13H20N2O2 羟基
(2)
+HOCH2CH2N(C2H5)2
+H2O
(3)浓硫酸、浓硝酸、加热 还原反应
(4)10
(5)
二
必做题
1.(2019·大连二模)铜是人类最早使用的金属,在生产生活中应用及其广泛。
工业上以黄铜矿(主要成分
)为原料制取金属铜,其主要工艺流程如图
。
已知:
反应Ⅱ的离子方程式为Cu2++CuS+4Cl-===
+S
回答下列问题:
(1)FeCuS2中S的化合价为________。
(2)反应Ⅰ在隔绝空气、高温煅烧条件下进行,写出化学方程式:
_______________________________________________。
(3)为了反应Ⅰ充分进行,工业上可采取的措施是
____________________________。
(4)反应Ⅲ的离子方程式为____________________________
___________________________________________________。
(5)向反应Ⅲ后的溶液中加入稀硫酸的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(6)该流程中,可循环利用的物质除CuCl2外,还有
______________(填化学式)。
(7)反应Ⅳ中,处理尾气SO2的方法,合理的是________。
A.高空排放
B.用BaCl2溶液吸收制备BaSO3
C.用氨水吸收后,再经氧化,制备(NH4)2SO4
D.用纯碱溶液吸收可生成Na2SO3
(H2CO3:
Ka1=4.4×10-7,Ka2=4.7×10-11;H2SO3:
Ka1=1.2×102,Ka2=5.6×108)
(8)CuCl悬浊液中加入Na2S,发生的反应为2CuCl(s)+S2-(aq)Cu2S(s)+2Cl-(aq)
该反应的平衡常数K=________。
[已知Ksp(CuCl)=a,Ksp(Cu2S)=b]
解析
(1)根据化合价代数和为零的原则,Fe为+2价,Cu为+2价,则FeCuS2中S的化合价为-2。
铜矿主要成分FeCuS2,反应Ⅰ在隔绝空气、高温煅烧条件下进行,硫和FeCuS2发生反应生成FeS2和CuS,化学方程式为FeCuS2+S
FeS2+CuS。
(3)为了反应Ⅰ充分进行,工业上可采取的措施是将矿石粉碎或充分搅拌,以增大接触面积,加快化学反应速率。
(4)由反应Ⅱ的离子方程式:
Cu2++CuS+4Cl-===2[CuCl2]-+S,经过滤可知滤液中含有[CuCl2]-、H+等离子,通入空气后[CuCl2]-中的+1价铜被氧气氧化,所以反应Ⅲ的离子方程式为4[CuCl2]-+O2+4H+===4Cu2++8Cl-+2H2O。
(5)因为在相同条件下,CuSO4的溶解度低于其他物质,所以向反应Ⅲ后的溶液中加入稀硫酸的目的是使CuSO4变成晶体析出。
(6)根据流程图分析可知;该流程中可循环利用的物质除CuCl2、S、H2SO4、HCl。
(7)二氧化硫有毒,不能直接高空排放,否则会污染空气,应该用碱液吸收,A项错误;盐酸酸性大于亚硫酸,所以二氧化硫和BaCl2不反应,不能用二氧化硫和氯化钡溶液制取BaSO3,B项错误;二氧化硫是酸性氧化物、一水合氨是碱,二者反应生成亚硫酸铵,亚硫酸铵具有还原性,易被氧化成硫酸铵,所以用氨水吸收后,再经氧化制备硫酸铵,C项正确;二氧化硫和水反应生成的亚硫酸酸性大于碳酸,二氧化硫能和纯碱溶液反应生成亚硫酸钠,用纯碱溶液吸收制备亚硫酸钠是正确的,D项正确。
(8)CuCl悬浊液中加入Na2S,发生的反应为2CuCl(s)+S2-(aq)Cu2S(s)+2Cl-(aq),反应的平衡常数K=c2(Cl-)/c(S2-)=K
(CuCl)/Ksp(Cu2S)=
。
答案
(1)-2
(2)FeCuS2+S
FeS2+CuS
(3)将矿石粉碎或搅拌
(4)4[CuCl2]-+O2+4H+===4Cu2++8Cl-+2H2O
(5)在相同条件下,CuSO4的溶解度低于其他物质,加入H2SO4,有利于其析出
(6)S、H2SO4、HCl
(7)CD (8)
2.(2019·河北三市一模)某学习小组查阅资料可知高温下,FeCl2与O2反应一定生成Fe2O3,可能生成FeCl3或Cl2。
该小组同学利用如下装置对该反应进行探究。
回答下列问题:
查阅资料:
FeCl2固体呈绿色,熔点为674℃,沸点为
;FeCl3在100℃左右升华。
(1)装置A中盛放蒸馏水的仪器名称为__________。
(2)按气流从左到右的顺序,上述装置合理的连接顺序为____________(填仪器接口的小写字母)。
(3)装置C中浓硫酸的作用为__________________,长玻璃管的作用为______________。
(4)实验结束后,用D中所得溶液设计实验证明此反应无Cl2生成:
________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________。
(5)实验过程中,B处硬质玻璃管中的现象为____________________________________;装置E中冷水的作用为______________________。
(6)由上述实验可知:
高温下,FeCl2与O2反应的化学方程式为_________________________________________________。
解析
(1)盛放蒸馏水的仪器名称为分液漏斗。
(2)装置A中过氧化钠与蒸馏水反应生成氧气,后经过浓硫酸干燥氧气,再通入装置B的硬质玻璃管中在高温下FeCl2与干燥的O2反应,再连接U形管为了探究是否有FeCl3并使FeCl3凝华,装置D则是验证是否有氯气生成并可作吸收装置,其连接顺序为aedbc(或cb)gh(或hg)f。
(3)装置A中制备的氧
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