B.A→B反应ΔH=E1-E2
C.A→B是吸热反应,B→C是放热反应
D.A→C反应ΔH=E4+E2-E3-E1
5.下列说法正确的是
A.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
B.淀粉、纤维素、油脂、蛋白质等高分子化合物均能发生水解反应
C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极保护法
D.煤中含有大量苯及其同系物,可通过干馏的方法得到苯及其同系物
6.下列实验装置设计正确,且能达到实验目的的是
A.图1:
分离苯和溴苯B.图2:
制取少量Fe(OH)2
C.图3:
分离乙酸和乙醇D.图4:
除甲烷中的乙烯
7.空气吹出法是目前用于从海水中提取溴的最成熟的工业方法,其工艺流程如下:
下列说法错误的是
A.X可为SO2,吸收塔里发生反应的离子方程式:
SO2+Br2+2H2O=4H++
+2Br-
B.步骤I与步骤III中发生的主要反应相同
C.操作I中将液溴分离出来的方法可用裂化汽油进行萃取、分液然后再蒸馏
D.工业上每获得1molBr2,需要消耗标准状况下Cl2的体积大于44.8L
8.短周期元素W、X、Y、Z原子序数依次增大。
甲、乙、丙、丁、戊均由上述两种或三种元素组成,甲为淡黄色固体,乙和丁均为分子中含有10个电子的二元化合物,有关物质的转化关系如下图所示。
下列说法正确的是
A.W、X、Y形成的化合物一定为共价化合物
B.简单离子半径:
Y>Z>W
C.阴离子的还原性:
Y>W
D.甲中阴阳离子个数比1∶1
9.科学家用如图电化学装置实现人工光合作用。
下列说法错误的是
A.利用该装置可使CO2和H2O转化为有机物和O2
B.电池工作时,H+向Cu电极移动
C.GaN电极的电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+
D.该反应中每转化1molCO2转移4mole-
10.把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中,将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里,放在光亮处。
下列说法错误的是
A.试管内液面逐渐上升B.有机产物只有CCl4
C.混合气体黄绿色逐渐变浅D.水槽内有白色晶体析出
11.对图中三种有机化合物的叙述正确的是
A.其二氯代物均有三种B.均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.三者的最简式相同D.I与III互为同系物
12.某有机物的结构如下图,下列说法错误的是
A.该有机物的分子式为C12H18O2
B.分子中所有的碳原子一定不能共平面
C.该有机物含有的官能团为羧基和碳碳双键
D.1mol该化合物完全燃烧消耗15molO2
二、多选题
13.在1L的密闭容器中,发生反应:
A(s)+3B(g)⇌2C(g)+D(g),经2minC的浓度增加0.4mol·L-1。
下列关于该反应速率的说法正确的是
A.用A表示的反应速率是0.1mol·L-1·min-1
B.用B、C、D分别表示反应的速率,其比值是3∶2∶1
C.在2min末用B表示的反应速率小于0.3mol·L-1·min-1
D.在这2min内用B表示的反应速率逐渐减小,用D表示的反应速率逐渐增大
14.甲烷是一种清洁燃料,一定条件下可与NO2、NO发生如下反应:
①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-574kJ·mol-1
②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-1160kJ·mol-1
下列说法错误的是
A.若用标准状况下4.48LCH4还原NO2生成N2、CO2和液态水,放出的热量小于173.4kJ
B.利用以上反应可降低大气中的氮氧化合物的含量,有效减轻光化学烟雾
C.甲烷若设计成燃料电池,其能量利用率大于直接燃烧的能量利用率
D.反应②中当4.48LCH4反应完全时转移电子的物质的量为1.60mol
15.磷酸铁锂电池应用广泛。
该锂电池将锂嵌入碳材料,含Li+导电固体为电解质,电池反应为:
LixC6+Li(1-x)FePO4
LiFePO4+6C。
下列说法正确的是
A.放电时,Li(1-x)FePO4作正极,发生还原反应
B.充电过程中,Li+由阴极区移向阳极区
C.充电时,与电源正极相连的电极反应为:
LiFePO4–xe-→xLi++Li(1-x)FePO4
D.放电时,电子由负极经外电路移向正极,再经电解质移向负极
三、原理综合题
16.甲醇(CH3OH)在化工生产中应用广泛。
其中利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇,可能发生的反应如下:
I.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH1=-41.0kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH2=-90.0kJ·mol-1
III.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3
(1)则ΔH3=_______,在上述制备甲醇的两个反应中,反应II与反应III比较,优点为_______。
(2)在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2进行反应Ⅲ,测得CO2和CH3OH浓度随时间变化如下图所示。
①该反应达平衡状态的依据是_______(填序号)。
A.v正(CH3OH)=3v逆(H2)B.混合气体的密度不变
C.c(CH3OH)=c(H2O)D.混合气体总物质的量不变
②3min时,反应的v正_______v逆(填“<”、“>”或“=”)。
0~10min内,用H2表示的平均反应速率v=_______。
(3)使用不同方法制得的Cu2O(I)和Cu2O(II)可用于CH3OH的催化脱氢:
CH3OH(g)⇌HCHO(g)+H2(g)。
在相同的密闭容器中,利用控制变量法进行实验,测得CH3OH的浓度c(mol·L-1)随时间t(min)的变化如下表:
序号
温度
催化剂
0
10
20
30
40
50
①
T1
Cu2O(I)
0.050
0.0492
0.0486
0.0482
0.0480
0.0480
②
T1
Cu2O(II)
0.050
0.0490
0.0483
0.0480
0.0480
0.0480
③
T2
Cu2O(II)
0.050
0.044
0.040
0.040
0.040
0.040
可以判断:
实验温度T1___T2(填“>”、“<”,下同);催化剂的催化效果Cu2O(I)___Cu2O(II)。
四、有机推断题
17.石油是重要的化工原料,被称为“工业的血液”。
下图中A的产量被用作衡量一个国家石油化工产业发展水平的标志。
回答下列问题:
(1)过程②这种获得有机化工原料的方法在工业上叫做___。
物质D中含有的官能团名称为___。
过程③发生的反应类型是___。
(2)石油气的成分中含有一种电子总数为42的烷烃,该烷烃共有__种同分异构体,其中一氯代物共有4种的名称是___。
(3)以淀粉为原料经水解生成葡萄糖,葡萄糖在酒化酶的作用下可分解生成B,写出生成B的化学方程式___。
实验室实现过程④反应的化学方程式为___。
(4)实验室常用下列装置实现过程⑥发生的化学反应。
①实验时,先在大试管中加入B、浓硫酸、D的混合物,再加入___。
②反应结束后,将收集到的产品倒入分液漏斗中振荡、静置、分液,____从分液漏斗上口倒出。
③相对于a装置,用b装置进行制备的缺点有___(答一条即可)。
五、元素或物质推断题
18.已知:
A~H均为短周期元素,它们的最高(或最低)化合价与原子序数的关系如下图。
(1)画出F元素的原子结构示意图___,元素B的最高价氧化物的电子式为____,元素C、D、H的简单离子的半径由大到小顺序为____(用离子符号表示)。
(2)C元素的气态氢化物与其最高价氧化物对应的水化物反应生成的化合物中存在化学键的类型为___。
请从原子结构的角度说明元素H的得电子能力比G强的原因是___。
(3)C和F组成的化合物FC被大量用于制造电子元件。
工业上用F的氧化物、B单质和C单质在高温下制备FC,其中F的氧化物和B单质的物质的量之比为1∶3,则该反应的化学方程式为___。
(4)已知X、Y、Z三种物质中均至少含有上述A~H元素中的一种元素,它们之间存在转化关系:
X
Y
Z。
①X、Y、Z均含有上述元素中的同一种金属元素,若W固体俗称干冰,则反应Y→Z的离子方程式为___。
②X、Y、Z均为上述元素中的同一种非金属元素的化合物,W是一种常见金属单质,且上述转化均在常温条件下完成,则反应Z→Y的离子方程式为__。
六、填空题
19.苯乙烯是一种重要的有机化工原料,聚苯乙烯可用于制造一次性餐具。
一种生产苯乙烯的流程如下:
(1)上述流程①~④的反应中属于取代反应的有___(填序号)。
乙苯的一溴代物共有___种。
(2)写出化学反应方程式:
①以CH2=CH2为原料制备CH3CH2Cl:
____;
②用苯乙烯合成聚苯乙烯:
_____。
(3)聚苯乙烯塑料性质稳定,会造成严重的“白色污染”,为此人们开发出一种聚乳酸塑料来替代聚苯乙烯。
由乳酸合成聚乳酸的示意图如下:
①写出乳酸与足量金属钠反应的化学方程式:
_____。
②聚乳酸中含有的官能团名称为____。
③分析用聚乳酸塑料替代聚苯乙烯塑料的好处是____。
(4)目前工业上大多采用乙苯催化脱氢法制备苯乙烯,反应原理如下:
(g)⇌
(g)+H2(g)ΔH
已知键能数据如下:
化学键
C﹣H
C﹣C
C=C
H﹣H
键能/kJ•mol﹣1
412
348
612
436
注:
25℃,100kPa时生成或断裂1mol化学键所放出或吸收的能量称为键能。
计算上述反应的ΔH=_______。
20.某科研小组设计利用甲醇(CH3OH)燃料电池(酸性溶液作离子导体),模拟工业电镀、精炼和海水淡化的装置如下。
(1)甲装置中c口通入的气体是____,A电极的电极反应式为_____。
(2)乙装置用来模拟精炼和电镀。
①若用于粗铜的精炼,装置中电极C是_____(填“粗铜”或“纯铜”),工作一段时间后,电解质CuSO4溶液的浓度将_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
②若用于电镀金属银,则电镀液宜使用_____溶液,镀件是_____(填“C”或“D”)。
(3)电渗析法是海水淡化的常用方法,某地海水中主要离子的含量如下表,现利用“电渗析法”进行淡化,技术原理如图丙所示(两端为惰性电极,阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过)。
离子
Na+
K+
Ca2+
Mg2+
Cl-
含量/mg·L-1
9360
83
200
1100
16000
1200
118
①淡化过程中在__室中易形成水垢[主要成分CaCO3和Mg(OH)2],该室中除发生电极反应外,还发生反应的离子方程式为__。
②产生淡水的出水口为__(选填“e”、“f”、“j”)。
参考答案
1.D
【详解】
A.乙烯结构简式中碳碳双键不能省略,乙烯的结构简式为CH2═CH2,故A错误;
B.
为甲烷的比例模型,甲烷为正四面体结构,分子中含有4个碳氢键,甲烷的球棍模型为
,故B错误;
C.羟基中氧原子最外层为7个电子,羟基中含有1个氧氢键,羟基的电子式为
,故C错误;
D.钠离子的核外电子总数为10,离子结构示意图为
,故D正确;
故选D。
2.B
【详解】
A.氯水久置会发生
和
两个反应,成分变成稀盐酸,Cl2单质消失,溶液颜色褪去,不符题意;
B.振荡过程中,溴单质转移至苯层,水层接近无色,无化学反应发生,符合题意;
C.乙烯与溴发生加成反应,消耗溴单质,致使溶液褪色,不符题意;
D.乙烯与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应,使
消耗完毕,溶液褪色,不符题意;
综上,本题选B。
3.C
【详解】
A.硫酸分子中S原子和O原子、O原子和H原子之间只存在共价键,故A不选;
B.硝酸分子中N原子和O原子、O原子和H原子之间只存在共价键,氧化镁中只存在离子键,故B不选;
C.过氧化钠中钠离子和过氧根离子之间存在离子键、O原子和O原子之间存在共价键;NaNO3中钠离子和硝酸根离子之间存在离子键、O原子和N原子之间存在共价键;Na[Al(OH)4]中钠离子和[Al(OH)4]-离子之间存在离子键、H原子和O原子之间存在共价键,故C选;
D.CH4中H原子和C原子之间只存在共价键,氧化铝、氯化镁中只存在离子键,故D不选;
故选C。
4.D
【详解】
A.由图可知三种物质的能量B>A>C,物质能量越高越不稳定,因此稳定性:
BB.A到B的反应过程中能量升高,为吸热反应,ΔH=E1-E2,故B正确;
C.由图可知A到B能量升高,为吸热反应,B到C能量降低,为放热反应,故C正确;
D.A→C反应ΔH=E1+E3-E2-E4,故D错误;
故选:
D。
5.C
【详解】
A.外加直流电源的防腐措施中被保护的设备与电源负极相连,故A错误;
B.油脂不属于高分子化合物,故B错误;
C.在海轮外壳连接锌块,锌块、船体、海水构成原电池,其中锌比铁活泼作负极,船体作正极被保护,故C正确;
D.煤中不含苯及其同系物,但通过煤的干馏可以生成苯及其同系物,故D错误;
故选:
C。
6.B
【详解】
A.苯和溴苯是互溶的液体,应该用蒸馏法分离,冷凝管中的冷凝水应下口进上口出,故A错误;
B.电解法制取少量Fe(OH)2,铁做活性阳极,液面有煤油液封防止制Fe(OH)2被氧化,故B正确;
C.乙酸和乙醇是互溶的液体,不能用分液,故C错误;
D.乙烯被高锰酸钾氧化生成二氧化碳,甲烷中又混有其他杂质气体,故D错误;
故答案为B。
7.C
【详解】
A.X可为SO2,二氧化硫吸收吹出塔中吹出的溴蒸气生成硫酸和氢溴酸,发生反应的离子方程式为SO2+Br2+2H2O=4H++
+2Br-,故A正确;
B.步骤I与步骤III中发生的主要反应都是2Br-+Cl2=Br2+2Cl-,故B正确;
C.裂化汽油中含有烯烃,烯烃与溴发生加成反应,不能用裂化汽油进行萃取溴水中的溴,故C错误;
D.步骤I与步骤III中发生的主要反应都是2Br-+Cl2=Br2+2Cl-,工业上每获得1molBr2,需要消耗标准状况下Cl2的体积大于44.8L,故D正确;
选C。
8.B
【详解】
短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大。
甲、乙、丙、丁、戊均由上述两种或三种元素组成,甲为淡黄色固体,则甲为Na2O2,乙和丁均为分子中含有10个电子的二元化合物,根据转化关系可知乙为H2O,Y的单质为O2,丙为NaOH。
若丁为NH3,则戊为NO,若丁为CH4,则戊为CO2。
故W、X、Y、Z分别为H、C(或N)、O、Na。
W与Z形成的化合物NaH为离子化合物。
A.W、X、Y形成化合物H2CO3或NH4NO3,不一定为共价化合物,故A错误;
B.简单离子半径:
,故Y>Z>W,故B正确;
C.Y的阴离子为
,W阴离子为
,
的还原性强于
,阴离子的还原性:
YD.甲为Na2O2,甲中阴阳离子个数比1∶2,故D错误;
故答案为:
B。
9.D
【详解】
A.由图可知,反应物是H2O和CO2,生成物是CH4和O2,描述正确,不符题意;
B.由图可知,电子流向是GaN电极经外电路至Cu电极,电流方向与电子流方向相反,根据全电路稳恒电路规律,电解质溶液中正电荷H+是由GaN电极移向Cu电极,描述正确,不符题意;
C.由图可知,GaN为负极,发生失电子氧化反应,所以该电极反应式表达正确,不符题意;
D.由反应物CO2到生成物CH4,C元素化合价由+4降到-4,每个碳原子相当于得8个电子,所以1molCO2发生转化,转移电子应是8mol,描述错误,符合题意;
综上,本题选D。
10.B
【分析】
甲烷和氯气发生取代反应,生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体,一氯甲烷是气体,生成的氯化氢极易溶于水,其中的有机产物均难溶于水,生成的产物均无色,试管中气体颜色会变浅,据此分析判断。
【详解】
A.打开试管塞试管口有白雾,氯化氢溶于水后导致试管内液面上升,故A正确;
B.甲烷和氯气在光照条件下发生了取代反应,生成的物质有:
CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,故B错误;
C.生成的产物均无色,所以试管中气体颜色会变浅,故C正确;
D.氯化氢溶于水后溶液中氯离子浓度增大,导致饱和氯化钠溶液中有氯化钠固体析出,故D正确;
故选B。
11.C
【详解】
A.其Ⅰ,Ⅱ的二氯代物均有三种,Ⅲ的二氯代物有8种,远多于三种,故A错误;
B.Ⅰ,Ⅱ不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,Ⅲ中含有碳碳双键,能被高锰酸钾氧化,使高锰酸钾溶液褪色,故B错误;
C.Ⅰ分子式为C6H6,Ⅱ分子式为C8H8,Ⅲ分子式为C8H8,三者的最简式为CH最简式相同,故C正确;
D.同系物是结构相似相差n个CH2的物质,I与III含有官能团不同,结构不相似,不是同系物,故D错误;
故答案为C。
12.D
【详解】
A.由结构可知该有机物的分子式为C12H18O2,故A正确;
B.分子中含有饱和碳原子
,饱和碳原子具有四面体结构,分子中所有的碳原子一定不能共平面,故B正确;
C.
中含有的官能团为羧基和碳碳双键,故C正确;
D.该有机物的分子式为C12H18O2,则1mol该化合物完全燃烧消耗O2的物质的量为12+
-
=15.5mol,故D错误;
故选D。
13.BC
【详解】
A.A物质为固体,不能用A的浓度变化表示反应速率,故A错误;
B.A(s)+3B(g)⇌2C(g)+D(g)中B、C、D的化学计量数之比为3∶2∶1,则用B、C、D分别表示反应的速率,其比值是3∶2∶1,故B正确;
C.经2minC的浓度增加0.4mol·L-1,则用C表示的反应速率为0.2mol·L-1·min-1,用B表示的反应速率为0.3mol·L-1·min-1,浓度越小,反应速率越小,随着反应的较小,B的浓度逐渐减小,则2min末用B表示的反应速率小于0.3mol·L-1·min-1,故C正确;
D.B为反应物,D为生成物,平衡之前,用B表示的反应速率逐渐减小,用D表示的反应速率逐渐增大,未告知在2min时是否建立了平衡,因此无法判断2min内B表示的反应速率逐渐减小,用D表示的反应速率逐渐增大,可能反应速率已经不变,故D错误;
故选BC。
14.AD
【详解】
A.根据盖斯定律,(①+②)×
得到CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=
[(-574kJ•mol-1)+(-1160kJ•mol-1)]=-867kJ/mol,标准状况下4.48LCH4还原NO2至N2、CO2和气态水,放出的热量为
×867kJ/mol=173.4kJ,则生成液态水放出的热量>173.4kJ,故A错误;
B.利用以上反应可降低大气中的氮氧化合物(NO2、NO)的含量,可以有效减轻光化学烟雾,故B正确;
C.甲烷燃烧时要放出热量、光能,所以燃料电池中甲烷的利用率比甲烷燃烧的能量利用率高,故C正确;
D.反应中N由+2价降低为0价,C由-4价升高为+4价,转移8个电子,未告知是否为标准状况,无法计算4.48LCH4的物质的量,因此无法判断反应完全时转移电子的物质的量,故D错误;
故选AD。
15.AC
【详解】
A.放电时是原电池,LixC6是负极,发生氧化反应,Li(1-x)FePO4作正极,发生还原反应,故A正确;
B.充电过程,阳离子移向阴极,体系中的Li+由阳极区移向阴极区,故B错误;
C.充电时,LiFePO4与电源正极相连做阳极,电极反应为:
LiFePO4–xe-→xLi++Li(1-x)FePO4,故C正确;
D.放电时,为原电池,电子由负极经外电路移向正极,电子不经过电解质溶液,故D错误;
故答案为AC。
16.-49.0kJ·mol-1反应II符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%(绿色化学)D>0.225
<<
【详解】
(1)反应II-反应I得,CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),根据盖斯定律,ΔH3=ΔH2-ΔH1=-90.0kJ·mol-1-(-41.0kJ·mol-1)=-49.0kJ·mol-1;反应II符合“原子经济性”的原则即原子利用率为100%(绿色化学);
(2)①A.正、逆反应速率相等时,反应达平衡状态,即v正(CH3OH)=v逆(CH3OH)=
v逆(H2),故当v正(CH3OH)=3v逆(H2)时,反应未达到平衡状态,A项不选;
B.恒容密闭容器中,气体质量、体积均不变,则混合气体的密度不变,故混合气体的密度不变,不能说明反应达到平衡,B项不选;
C.c(CH3OH)=c(H2O),浓度之比等于化学计量数之比,不能说明反应达到平衡,C项不选;
D.该反应为分子数减小的反应,当混合气体总物质的量不变,反应达到平衡,D项选;
答案选D;
②由图可知,3min后,CH3OH的浓度增加,CO2的浓度减小,说明反应向正反应方向进行,则v正>v逆;由图可知,10min时,CH3OH的浓度为0.75mol/L,则反应消耗H2的浓度为2.25mol/L,则0~10min内,用H2表示的平均反应速率为
;
(3)由②、③对比可知,10min时,T2温度下,CH3OH的浓度更小,说明T2时的反应速率较大,则T1<T2;由①、②对比可知,Cu2O(II)作用下,CH3OH的浓度更小,说明在Cu2O(II)催化剂的作用下反应速率较大,故催化效果Cu2O(I)<Cu2O(II)。
17.裂解羧基加成反应3异戊烷或2-甲基丁烷C6H12O6
2CH3CH2OH+2CO2↑2C2H5OH+O2
2CH3CHO+2H2O碎瓷片乙酸乙酯(或上层液体)不易控制反应温度或原料损失较大
【分析】
A的产量被用作衡量一个国家石油化工产业发展水平的标志,A为乙烯,乙烯与水加成生成B,B为乙醇,乙醇氧化生成C,C为乙醛,乙醛继续氧化生成D,D为乙酸,乙酸和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯,据此分析解答。
【详解】