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2023
年高
化学
山东
自主
命题
解析
山东省2023年普通高中学业水平等级考试
化学
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 F-19 Si-28 S-32 C1-35.5 K-39 Cu-64
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 下列之物具有典型的齐鲁文化特色,据其主要化学成分不能与其他三种归为一类的是
A. 泰山墨玉 B. 龙山黑陶 C. 齐国刀币 D. 淄博琉璃
【答案】C
【解析】
【详解】墨玉、黑陶、琉璃均为陶瓷制品,均属于硅酸盐制品,主要成分均为硅酸盐材料,而刀币的主要成分为青铜,故答案为:C。
2. 实验室中使用盐酸、硫酸和硝酸时,对应关系错误的是
A. 稀盐酸:配制溶液
B. 稀硫酸:蔗糖和淀粉的水解
C. 稀硝酸:清洗附有银镜的试管
D. 浓硫酸和浓硝酸的混合溶液:苯的磺化
【答案】D
【解析】
【详解】A.实验室配制AlCl3溶液时向其中加入少量的稀盐酸以抑制Al3+水解,A不合题意;
B.蔗糖和淀粉的水解时常采用稀硫酸作催化剂,B不合题意;
C.清洗附有银镜的试管用稀硝酸,反应原理为:3Ag+4HNO3(稀)=3AgNO3+NO↑+2H2O,C不合题意;
D.苯的磺化是苯和浓硫酸共热,反应生成苯磺酸的反应,故不需要用到浓硫酸和浓硝酸的混合溶液,D符合题意;
故答案为:D。
3. 下列分子属于极性分子的是
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.CS2中C上的孤电子对数为×(4-2×2)=0,σ键电子对数为2,价层电子对数为2,CS2的空间构型为直线形,分子中正负电中心重合,CS2属于非极性分子,A项不符合题意;
B.NF3中N上的孤电子对数为×(5-3×1)=1,σ键电子对数为3,价层电子对数为4,NF3的空间构型为三角锥形,分子中正负电中心不重合,NF3属于极性分子,B项符合题意;
C.SO3中S上的孤电子对数为×(6-3×2)=0,σ键电子对数为3,价层电子对数为3,SO3的空间构型为平面正三角形,分子中正负电中心重合,SO3属于非极性分子,C项不符合题意;
D.SiF4中Si上的孤电子对数为×(4-4×1)=0,σ键电子对数为4,价层电子对数为4,SiF4的空间构型为正四面体形,分子中正负电中心重合,SiF4属于非极性分子,D项不符合题意;
答案选B。
4. 实验室安全至关重要,下列实验室事故处理方法错误的是
A. 眼睛溅进酸液,先用大量水冲洗,再用饱和碳酸钠溶液冲洗
B. 皮肤溅上碱液,先用大量水冲洗,再用的硼酸溶液冲洗
C. 电器起火,先切断电源,再用二氧化碳灭火器灭火
D. 活泼金属燃烧起火,用灭火毛(石棉布)灭火
【答案】A
【解析】
【详解】A.眼睛溅进酸液,先用大量水冲洗,再用3%-5%的碳酸氢钠溶液冲洗,故A错误;
B.立即用大量水冲洗,边洗边眨眼,尽可能减少酸或碱对眼睛的伤害,再用20%的硼酸中和残余的碱,故B正确;
C.电器起火,先切断电源,再用二氧化碳灭火器灭火,故C正确;
D.活泼金属会与水反应,所以燃烧起火,用灭火毛(石棉布)灭火,故D正确;
答案为A。
5. 石墨与F2在450℃反应,石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x,该物质仍具润滑性,其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是
A. 与石墨相比,(CF)x导电性增强
B. 与石墨相比,(CF)x抗氧化性增强
C. (CF)x中的键长比短
D. 1mol(CF)x中含有2xmol共价单键
【答案】B
【解析】
【详解】A.石墨晶体中每个碳原子上未参与杂化的1个2p轨道上电子在层内离域运动,故石墨晶体能导电,而(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上的电子,故与石墨相比,(CF)x导电性减弱,A错误;
B.(CF)x中C原子的所有价键均参与成键,未有未参与成键的孤电子或者不饱和键,故与石墨相比,(CF)x抗氧化性增强,B正确;
C.已知C的原子半径比F的大,故可知(CF)x中的键长比长,C错误;
D.由题干结构示意图可知,在(CF)x 中C与周围的3个碳原子形成共价键,每个C-C键被2个碳原子共用,和1个F原子形成共价键,即1mol(CF)x中含有2.5xmol共价单键,D错误;
故答案为:B。
6. 鉴别浓度均为的、三种溶液,仅用下列一种方法不可行的是
A. 测定溶液 B. 滴加酚酞试剂
C. 滴加溶液 D. 滴加饱和溶液
【答案】C
【解析】
【详解】A.溶液显弱碱性,溶液显强碱性,溶液显酸性,则测定溶液是可以鉴别出来的,故A不符合题意;
B.溶液显弱碱性,溶液显强碱性,滴入酚酞溶液,两种溶液颜色变色深浅不一样,溶液显酸性,滴入酚酞不变色,则滴加酚酞试剂是可以鉴别出来的,故B不符合题意;
C.溶液滴入碘化钾溶液,发生氧化还原反应生成碘,液面会由无色变成黄色,振荡后会变成无色,而溶液,溶液滴入碘化钾溶液后,因不与两者反应而没有现象,则仅用滴加溶液无法鉴别,则C符合题意;
D.饱和溶液和溶液不反应,和溶液反应生成碳酸钡沉淀,和溶液发生双水解反应生成沉淀和气体,则滴入饱和溶液是可以鉴别出来的,故D不符合题意;
答案C。
7. 抗生素克拉维酸的结构简式如图所示,下列关于克拉维酸的说法错误的是
A. 存在顺反异构
B. 含有5种官能团
C. 可形成分子内氢键和分子间氢键
D. 1mol该物质最多可与1molNaOH反应
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题干有机物结构简式可知,该有机物存在碳碳双键,且双键两端的碳原子分别连有互不同的原子或原子团,故该有机物存在顺反异构,A正确;
B.由题干有机物结构简式可知,该有机物含有羟基、羧基、碳碳双键、醚键和酰胺基等5种官能团,B正确;
C.由题干有机物结构简式可知,该有机物中的羧基、羟基、酰胺基等官能团具有形成氢键的能力,故其分子间可以形成氢键,其中距离较近的某些官能团之间还可以形成分子内氢锓,C正确;
D.由题干有机物结构简式可知,1mol该有机物含有羧基和酰胺基各1mol,这两种官能团都能与强碱反应,故1mol该物质最多可与2molNaOH反应,D错误;
故答案为:D。
8. 一定条件下,乙酸酐醇解反应可进行完全,利用此反应定量测定有机醇中的羟基含量,实验过程中酯的水解可忽略。实验步骤如下:
①配制一定浓度的乙酸酐-苯溶液。
②量取一定体积乙酸酐-苯溶液置于锥形瓶中,加入样品,充分反应后,加适量水使剩余乙酸酐完全水解:。
③加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液。
④在相同条件下,量取相同体积的乙酸酐-苯溶液,只加适量水使乙酸酐完全水解;加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液。对于上述实验,下列做法正确的是
A. 进行容量瓶检漏时,倒置一次即可
B. 滴入半滴标准溶液,锥形瓶中溶液变色,即可判定达滴定终点
C. 滴定读数时,应单手持滴定管上端并保持其自然垂直
D. 滴定读数时,应双手一上一下持滴定管
【答案】C
【解析】
【详解】A.进行容量瓶检漏时,倒置一次,然后玻璃塞旋转180度后再倒置一次,故A错误;
B.滴入半滴标准溶液,锥形瓶中溶液变色,且半分钟内不变回原色,才是达到滴定终点,故B错误;
C.滴定读数时,应单手持滴定管上端无刻度处,并保持其自然垂直,故C正确;
D.滴定读数时,应单手持滴定管上端无刻度处,并保持其自然垂直,故D错误;
答案为C。
9. 一定条件下,乙酸酐醇解反应可进行完全,利用此反应定量测定有机醇中的羟基含量,实验过程中酯的水解可忽略。实验步骤如下:
①配制一定浓度的乙酸酐-苯溶液。
②量取一定体积乙酸酐-苯溶液置于锥形瓶中,加入样品,充分反应后,加适量水使剩余乙酸酐完全水解:。
③加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液。
④在相同条件下,量取相同体积的乙酸酐-苯溶液,只加适量水使乙酸酐完全水解;加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液。样品中羟基含量(质量分数)计算正确的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】用甲醇标准溶液滴定乙酸酐完全水解生成的乙酸,可以计算乙酸酐的总物质的量,根据反应方程式系数关系,得出ROH与乙酸酐反应后剩余的乙酸酐的物质的量,由此可以计算与ROH反应的乙酸酐的物质的量,即R-OH的物质的量,即羟基的含量。
【详解】根据滴定过程中,用甲醇标准溶液滴定乙酸酐完全水解生成的乙酸,消耗标准溶液,需要消耗甲醇的物质的量为,即乙酸酐的总物质的量=;则ROH与乙酸酐反应后剩余的乙酸酐的物质的量=,所以与ROH反应的乙酸酐的物质的量=,也即样品ROH中羟基的物质的量,所以样品中羟基质量分数=,选C 。
10. 一定条件下,乙酸酐醇解反应可进行完全,利用此反应定量测定有机醇中的羟基含量,实验过程中酯的水解可忽略。实验步骤如下:
①配制一定浓度的乙酸酐-苯溶液。
②量取一定体积乙酸酐-苯溶液置于锥形瓶中,加入样品,充分反应后,加适量水使剩余乙酸酐完全水解:。
③加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液。
④在相同条件下,量取相同体积的乙酸酐-苯溶液,只加适量水使乙酸酐完全水解;加指示剂并用甲醇标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液。根据上述实验原理,下列说法正确的是
A. 可以用乙酸代替乙酸酐进行上述实验
B. 若因甲醇挥发造成标准溶液浓度发生变化,将导致测定结果偏小
C. 步骤③滴定时,不慎将锥形瓶内溶液溅出,将导致测定结果偏小
D. 步骤④中,若加水量不足,将导致测定结果偏大
【答案】B
【解析】
【分析】步骤④测定乙酸酐的物质的量为 ;根据步骤②③可知样品中羟基的物质的量为。
【详解】A.乙酸与醇的酯化反应可逆,不能用乙酸代替乙酸酐进行上述实验,故A错误;
B.若甲醇挥发,则甲醇消耗乙酸酐的物质的量减小,剩余乙酸酐的物质的量偏大,消耗氢氧化钠的体积偏大,将导致测定结果偏小,故B正确;
C.步骤③滴定时,不慎将锥形瓶内溶液溅出,消耗氢氧化钠的体积偏小,将导致测定结果偏大,故C错误;
D.步骤④中,若加水量不足,生成乙酸的物质的量偏小,消耗氢氧化钠的体积偏小,测定乙酸酐初始物质的量偏小,将导致测定结果偏小,故D错误;
选B。
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11. 利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示,甲、乙两室均预加相同的电镀废液,向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A. 甲室电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 电池总反应为:
D. 扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】
【详解】A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作,则甲室电极溶解,变为铜离子与氨气形成,因此甲室电极为负极,故A错误;
B. 再原电池内电路中阳离子向正极移动,若隔膜为阳离子膜,电极溶解生成的铜离子要向右侧移动,通入氨气要消耗铜离子,显然左侧阳离子不断减小,明显不利于电池反应正常进行,故B错误;
C. 左侧负极是,正极是,则电池总反应为:,故C正确;
D. 扩散到乙室会与铜离子反应生成,铜离子浓度降低,铜离子得电子能力减弱,因此将对电池电动势产生影响,故D正确。
综上所述,答案为CD。
12. 有机物的异构化反应如图所示,下列说法错误的是
A. 依据红外光谱可确证X、Y存在不同的官能团
B. 除氢原子外,X中其他原子可能共平面
C. 含醛基和碳碳双键且有手性碳原子的Y的同分异构体有4种(不考虑立体异构)
D. 类比上述反应,的异构化产物可发生银镜反应和加聚反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.由题干图示有机物X、Y的结构简式可知,X含有碳碳双键和醚键,Y含有碳碳双键和酮羰基,红外光谱图中可以反映不同官能团或化学键的吸收峰,故依据红外光谱可确证X、Y存在不同的官能团,A正确;
B.由题干图示有机物X的结构简式可知,X分子中存在两个碳碳双键所在的平面,单键可以任意旋转,故除氢原子外,X中其他原子可能共平面,B正确;
C.由题干图示有机物Y结构简式可知,Y的分子式为:C6H10O,则含醛基和碳碳双键且有手性碳原子(即同时连有四个互不相同的原子或原子团的碳原子)的Y的同分异构体有:CH3CH=CHCH(CH3)CHO、CH2=C(CH3)CH(CH3)CHO、CH2=CHCH(CH3)CH2CHO、CH2=CHCH2CH(CH3)CHO和CH2=CHCH(CH2CH3)CHO共5种(不考虑立体异构),C错误;
D.由题干信息可知,类比上述反应,的异构化产物为:含有碳碳双键和醛基,故可发生银镜反应和加聚反应,D正确;
故答案为:C。
13. 一种制备的工艺路线如图所示,反应Ⅱ所得溶液在3~4之间,反应Ⅲ需及时补加以保持反应在条件下进行。常温下,的电离平衡常数。下列说法正确的是
A. 反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应
B. 低温真空蒸发主要目的是防止被氧化
C. 溶液Y可循环用于反应Ⅱ所在操作单元吸收气体Ⅰ
D. 若产量不变,参与反应Ⅲ的与物质的量之比增大时,需补加的量减少
【答案】CD
【解析】
【分析】铜和浓硫酸反应(反应Ⅰ)生成二氧化硫气体(气体Ⅰ)和硫酸铜,生成的二氧化硫气体与碳酸钠反应(反应Ⅱ),所得溶液在3~4之间,溶液显酸性,根据的电离平衡常数,可知溶液显酸性(电离大于水解),则反应Ⅱ所得溶液成分是,调节溶液pH值至11,使转化为Na2SO3,低温真空蒸发(防止Na2SO3被氧化),故固液分离得到Na2SO3晶体和Na2SO3溶液,Na2SO3和CuSO4反应的离子方程式是+2Cu2++2H2O=+ Cu2O+4H+,反应过程中酸性越来越强,使Na2SO3转化成SO2气体,总反应方程式是2CuSO4+3Na2SO3= Cu2O+2SO2↑+3Na2SO4,需及时补加以保持反应在条件下进行,据此分析解答。
【详解】A.反应Ⅰ是铜和浓硫酸反应,生成二氧化硫,是氧化还原反应,反应Ⅱ是SO2和碳酸钠溶液反应,生成、水和二氧化碳,是非氧化还原反应,反应Ⅲ是Na2SO3和CuSO4反应生成Cu2O,是氧化还原反应,故A错误;
B.低温真空蒸发主要目的是防止被氧化,而不是,故B错误;
C.经分析溶液Y的成分是Na2SO3溶液,可循环用于反应Ⅱ的操作单元吸收SO2气体(气体Ⅰ),故C正确;
D.制取总反应方程式是2CuSO4+3Na2SO3= Cu2O+2SO2↑+3Na2SO4,化合物X是指Na2SO3,若产量不变,增大比,多的Na2SO3会消耗氢离子,用于控制pH值,可减少的量,故D正确;
答案CD。
14. 一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径如下:
已知反应初始E的浓度为0.10mol∙L-1,TFAA的浓度为0.08mol∙L-1,部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示,忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是
A. t1时刻,体系中有E存在
B. t2时刻,体系中无F存在
C. E和TFAA反应生成F的活化能很小
D. 反应达平衡后,TFAA的浓度为0.08mol∙L-1
【答案】AC
【解析】
【分析】一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径中,共发生三个反应:
①E+TFAAF ②FG ③GH+TFAA
t1之后的某时刻,H为0.02 mol∙L-1,此时TFAA的浓度仍为0,则表明0.10mol∙L-1E、起始时的0.08mol∙L-1TFAA、G分解生成的0.02 mol∙L-1 TFAA全部参加反应,生成0.10mol∙L-1F;在t2时刻,H为0.08mol∙L-1,TFAA为0.06mol∙L-1,G为0.01 mol∙L-1,则F为0.01 mol∙L-1。
【详解】A.t1时刻,H的浓度小于0.02 mol∙L-1,此时反应③生成F的浓度小于0.02 mol∙L-1,参加反应①的H的浓度小于0.1 mol∙L-1,则参加反应E的浓度小于0.1 mol∙L-1,所以体系中有E存在,A正确;
B.由分析可知,t2时刻,H为0.08mol∙L-1,TFAA为0.06mol∙L-1,G为0.01 mol∙L-1,则F为0.01 mol∙L-1,所以体系中有F存在,B不正确;
C.t1之后的某时刻,H为0.02 mol∙L-1,此时TFAA的浓度仍为0,表明此时E和TFAA完全反应生成F,所以E和TFAA生成F的反应速率快,反应的活化能很小,C正确;
D.在t2时刻,H为0.08mol∙L-1,TFAA为0.06mol∙L-1,G为0.01 mol∙L-1,F为0.01 mol∙L-1,只有F、G全部转化为H和TFAA时,TFAA的浓度才能为0.08mol∙L-1,而GH+TFAA为可逆反应,所以反应达平衡后,TFAA的浓度一定小于0.08mol∙L-1,D不正确;
故选AC。
15. 在含HgI2(g)的溶液中,一定c(I-)范围内,存在平衡关系:;;;;,平衡常数依次为。已知、,、随的变化关系如图所示,下列说法错误的是
A. 线表示的变化情况
B. 随增大,先增大后减小
C.
D. 溶液中I元素与元素的物质的量之比始终为
【答案】B
【解析】
【分析】由题干反应方程式可知,K1=,则有c(Hg2+)=,则有lgc(Hg2+)=lgK1+lgc(HgI2)-2lgc(I-),同理可得:lgc(HgI+)=lgK2+lgc(HgI2)-lgc(I-), =lgK3+lgc(HgI2)+ lgc(I-), ==lgK4+lgc(HgI2)+ 2lgc(I-),且由可知K0=为一定值,故可知图示中曲线1、2、3、4即L分别代表、、、,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,线表示的变化情况,A正确;
B.已知的化学平衡常数K0=,温度不变平衡常数不变,故随增大,始终保持不变,B错误;
C.由分析可知,曲线1方程为:lgc(Hg2+)=lgK1+lgc(HgI2)-2lgc(I-),曲线2方程为: lgc(HgI+)=lgK2+lgc(HgI2)-lgc(I-)即有①b= lgK1+lgc(HgI2)-2a,②b= lgK2+lgc(HgI2)-a,联合①②可知得:,C正确;
D.溶液中的初始溶质为HgI2,根据原子守恒可知,该溶液中I元素与元素的物质的量之比始终为,D正确;
故答案为:B。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16. 卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。回答下列问题:
(1)时,与冰反应生成利。常温常压下,为无色气体,固态的晶体类型为_____,水解反应的产物为_____(填化学式)。
(2)中心原子为,中心原子为,二者均为形结构,但中存在大键。中原子的轨道杂化方式_____;为键角_____键角(填“>”“ <”或“=”)。比较与中键的键长并说明原因_____。
(3)一定条件下,和反应生成和化合物。已知属于四方晶系,晶胞结构如图所示(晶胞参数),其中化合价为。上述反应的化学方程式为_____。若阿伏加德罗常数的值为,化合物的密度_____(用含的代数式表示)。
【答案】(1) ①. 分子晶体 ②. HF 、和
(2) ①. ②. > ③. 分子中键的键长小于中键的键长,其原因是:分子中既存在σ键,又存在大键,原子轨道重叠的程度较大,因此其中键的键长较小,而只存在普通的σ键。
(3) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
常温常压下,为无色气体,则的沸点较低,因此,固态HOF的晶体类型为分子晶体。分子中F显-1价,其水解时结合电离的生成HF,则结合电离的,两者反应生成,不稳定,其分解生成,因此,水解反应的产物为HF 、和。
【小问2详解】
中心原子为,中心原子为,二者均为V形结构,但中存在大键()。由中存在可以推断,其中原子只能提供1对电子,有一个原子提供1个电子,另一个原子提供1对电子,这5个电子处于互相平行的轨道中形成大键,提供孤电子对与其中一个形成配位键,与另一个形成的是普通的共价键(σ键,这个只提供了一个电子参与形成大键), 的价层电子对数为3,则原子的轨道杂化方式为;中心原子为,根据价层电子对的计算公式可知,因此,的杂化方式为;根据价层电子对互斥理论可知,时,价电子对的几何构型为正四面体,时,价电子对的几何构型平面正三角形,杂化的键角一定大于的,因此,虽然和均为形结构,但键角大于键角,孤电子对对成键电子对的排斥作用也改变不了这个结论。分子中键的键长小于中键的键长,其原因是:分子中既存在σ键,又存在大键,原子轨道重叠的程度较大,因此其中键的键长较小,而只存在普通的σ键。
【小问3详解】
一定条件下,、和反应生成和化合物X。已知X属于四方晶系,其中Cu化合价为+2。由晶胞结构图可知,该晶胞中含有黑球的个数为、白球的个数为、灰色球的个数为,则X中含有3种元素,其个数比为1:2:4,由于其中Cu化合价为+2、的化合价为-1、K的化合价为+1,根据化合价代数和为0,可以推断X为,上述反应的化学方程式为。若阿伏加德罗富数的值为,晶胞的质量为,晶胞的体积为,化合物X的密度。
17. 盐湖卤水(主要含、和硼酸根等)是锂盐的重要来源。一种以高镁卤水为原料经两段除镁制备的工艺流程如下:
已知:常温下,。相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)含硼固体中在水中存在平衡:(常温下,);与溶液反应可制备硼砂。常温下,在硼砂溶液中,水解生成等物质的量浓度的和,该水解反应的离子方程式为_____,该溶液_____。
(2)滤渣Ⅰ的主要成分是_____(填化学式);精制Ⅰ后溶液中的浓度为,则常温下精制Ⅱ过程中浓度应控制在_____以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ,除无法回收外,还将增加_____的用量(填化学式)。
(3)精制Ⅱ的目的是_____;进行操作时应选择的试剂是_____,若不进行该操作而直接浓缩,将导致_____。
【答案】(1) ①. ②.
(2) ①. ②. ③. 纯碱
(3) ①. 加入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的转化为(或除去精制Ⅰ所得滤液中的),提高纯度 ②. 盐酸 ③. 浓缩液中因浓度过大使得过早沉淀,即浓缩结晶得到的中会混有,最终所得的产率减小
【解析】
【分析】由流程可知,卤水中加入盐酸脱镁后过滤,所得滤液经浓缩结晶后得到晶体,该晶体中含有Na+、Li+、Cl-、等,焙烧后生成HCl气体;烧渣水浸后过滤,滤液中加生石灰后产生沉淀,在此条件下溶解度最小的是,则滤渣Ⅰ的主要成分为;由于微溶于水,精制Ⅰ所得滤液中再加纯碱又生成沉淀,则滤渣Ⅱ为;精制Ⅱ所得滤液经操作X后,所得溶液经浓缩结晶、过滤得到氯化钠,浓缩后的滤液中加入饱和碳酸钠溶液沉锂,得到。
【小问1详解】
含硼固体中的在水中存在平衡:(常温下,);与溶液反应可制备硼砂。常温下.在硼砂溶液中,水解生成等物质的量浓度的和,该水解反应的离子方程式为,由B元素守恒可知,和的浓度均为,,则该溶液。
【小问2详解】
由分析可知,滤渣I的主要成分是;精制I后溶液中的浓度为2.0,由可知,则常温下精制Ⅱ过程中浓度应控制在以下。若脱硼后直接进行精制Ⅰ,除无法回收HCl外,后续在浓缩结晶时将生成更多的氯化钠晶体,因此,还将增加纯碱()的用量。
【小问3详解】
精制Ⅰ中,烧渣水浸后的滤液中加生石灰后产生的滤渣Ⅰ的主要成分为;由于微溶于水,精制Ⅰ所得滤液中还含有一定浓度的,还需要除去,因此,精制Ⅱ的目的是:加入纯碱将精制Ⅰ所得滤液中的转化为(或除去精制Ⅰ所得滤液中的),提高纯度。操作X是为了除去剩余的碳酸根离子,为了防止引入杂质离子,应选择的试剂是盐酸;加入盐酸的目的是除去剩余的碳酸根离子,若不进行该操作而直接浓缩,将导致浓缩液中因浓度过大使得过早沉淀,即浓缩结晶得到的中会混有,最终所得的产率减小。
18. 三氯甲硅烷是制取高纯硅的重要原料,常温下为无色液体,沸点为,熔点为,易水解。实验室根据反应,利用如下装置制备粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题:
(1)制备时进行操作:(ⅰ)……;(ⅱ)将盛有砫粉的瓷舟置于管式炉中;(ⅲ)通入,一段时间后接通冷凝装置,加热开始反应。操作(ⅰ)为_____;判断制备反应结束的实验现象是_____。图示装置存在的两处缺陷是_____。
(2)已知电负性在浓溶液中发生反应的化学方程式为_____。
(3)采用如下方法测定溶有少量的纯度。
样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后,进行如下实验操作:①_____,②_____(填操作名称),③称量等操作,测得所得固体氧化物质量为,从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器,依次为_____(填标号)。测得样品纯度为_____(用含、的代数式表示)。
【答案】(1) ①. 检查装置气密性 ②. 当管式炉中没有固体剩余时 ③. C、D之间没有干燥装置,没有处理氢气的装置
(2)SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O
(3) ①. 高温灼烧 ②. 冷却 ③. AC ④.
【解析】
【分析】氯化氢气体通入浓硫酸干燥后,在管式炉中和硅在高温下反应,生成三氯甲硅烷和氢气,由于三氯甲硅烷沸点为31.8℃,熔点为,在球形冷凝管中可冷却成液态,在装置C中收集起来,氢气则通过D装置排出同时D可处理多余吸收的氯化氢气体,据此解答。
【小问1详解】
制备SiHCl3时,由于氯化氢、SiHCl3和氢气都是气体,所以组装好装置后,要先检查装置气密性,然后将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中,通入氯化氢气体,排出装置中的空气,一段时候后,接通冷凝装置,加热开始反应,当管式炉中没有固体剩余时,即硅粉完全反应,SiHCl3易水解,所以需要在C、D之间加一个干燥装置,防止D中的水蒸气进入装置C中,另外氢氧化钠溶液不能吸收氢气,需要在D后面加处理氢气的装置,故答案为:检查装置气密性;当管式炉中没有固体剩余时;C、D之间没有干燥装置,没有处理氢气的装置;
【小问2详解】
已知电负性Cl>H>Si,则SiHCl3中氯元素的化合价为-1,H元素的化合价为-1,硅元素化合价为+4,所以氢氧化钠溶液和SiHCl3反应时,要发生氧化还原反应,得到氯化钠、硅酸钠和氢气,化学方程式为:SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O,故答案为:SiHCl3+5NaOH =Na2SiO3+3NaCl+H2↑+2H2O;
【小问3详解】
m1g样品经水解,干燥等预处理过程得到硅酸水合物后,高温灼烧,在干燥器中冷却后,称量,所用仪器包括坩埚和干燥器,所得固体氧化物为二氧化硅,质量为m2g,则二氧化硅的物质的量为n(SiO2)=,样品纯度为=,故答案为:高温灼烧;冷却;AC;。
19. 根据杀虫剂氟铃脲(G)的两条合成路线,回答下列问题。
已知:Ⅰ.R1NH2+OCNR2→
Ⅱ.
路线:
(1)A化学名称为_____(用系统命名法命名);的化学方程式为_____;D中含氧官能团的名称为_____;E的结构简式为_____。
路线二:
(2)H中有_____种化学环境的氢,①~④属于加成反应的是_____(填序号);J中原子的轨道杂化方式有_____种。
【答案】(1) ①. 2,6-二氯甲苯 ②. +2KF+2KCl ③. 酰胺基 ④.
(2) ①. 2 ②. ② ③. 2
【解析】
【分析】路线:根据流程及A的分子式为C7H6Cl2,可推出A的结构式为,A在氨气和氧气的作用下,生成了B(),B与KF反应,生成C(),根据题给信息,C与过氧化氢反应,生成D(),D和(COCl)2反应生成E,E的分子式为C8H3F2NO2,推出E的结构式为,E与F()反应生成了氟铃脲(G)。
路线二:
根据流程及F的分子式可推出H的结构式,H与氢气反应生成I(),I与CF2=CF2反应生成F(),F与COCl2反应生成J(),J与D()反应生成了氟铃脲(G)。
小问1详解】
由分析可知,A为,系统命名为2,6-二氯甲苯,B与KF发生取代反应生成C,化学方程式为+2KF+2KCl,D为,含氧官能团为酰胺基,根据分析,E为,故答案为:2,6-二氯甲苯;+2KF+2KCl;酰胺基;;
【小问2详解】
根据分析,H为,由结构特征可知,含有2种化学环境的氢,根据分析流程可知H→I为还原反应,I→F为加成反应,F→J,J→G均为取代反应,J为,C原子的杂化方式有sp2,sp3两种,NO原子的杂化方式均为sp3,所以J中原子的杂化方式有2种,故答案为:2;②;2。
20. 一定条件下,水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程,研究水溶液在密封石英管中的分子反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中,仅对反应Ⅰ有催加速作用;反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离,其浓度视为常数。回答下列问题:
(1)一定条件下,反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为、,则该条件下水气变换反应的焓变_____(用含的代数式表示)。
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为:,k为反应速率常数。温度下,电离平衡常数为,当平衡浓度为时,浓度为_____,此时反应Ⅰ应速率_____(用含和k的代数式表示)。
(3)温度下,在密封石英管内完全充满水溶液,使分解,分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为,反应Ⅱ达平衡时,测得的浓度为。体系达平衡后_____(用含y的代数式表示,下同),反应Ⅱ的平衡常数为_____。
相同条件下,若反应起始时溶液中同时还含有盐酸,则图示点中,的浓度峰值点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比,达浓度峰值时,浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”),的反应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)-
(2) ①. ②.
(3) ①. ②. ③. a ④. 减小 ⑤. 不变
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律,反应II-反应I=水气变换反应,故水气变换反应的焓变=-;
【小问2详解】
T1温度时,HCOOH建立电离平衡:
,c(HCOO-)=c(H+),故c(H+)=。
。
【小问3详解】
t1时刻时,c(CO)达到最大值,说明此时反应I达平衡状态。此时
故t1时刻c(HCOOH)=1.0-0.70-0.16=0.14 mol·L-1,K(I)=。t1时刻→反应II达平衡过程,
则c(H2)=b+0.16=y,b=(y-0.16)mol·L-1,c(HCOOH)=0.14-a-b=0.3-a-y,c(CO)=a+0.7,K(I)=,a=。故=,K(II)=。
加入0.1 mol·L-1盐酸后,H+对反应I起催化作用,加快反应I反应速率,缩短到达平衡所需时间,故CO浓度峰值提前,由于时间缩短,反应Ⅱ消耗的HCOOH减小,体系中HCOOH浓度增大,导致CO浓度大于t1时刻的峰值,故c(CO)最有可能在a处达到峰值。此时c(CO2)会小于不含盐酸的浓度,=K(I),温度不变,平衡常数不变,则的值不变。