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文檔簡介
2023年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試·全國乙卷理科綜合(化學部分)化學可能用到的相對原子質量:H—1B—11C—12N—14O—16Mg—24S—32K—39Fe—56一、單項選擇題(本題共7小題,每小題6分,共42分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)7.(2023·全國乙卷,7)下列應用中涉及到氧化還原反應的是()A.使用明礬對水進行凈化B.雪天道路上撒鹽融雪C.暖貼中的鐵粉遇空氣放熱D.熒光指示牌被照發(fā)光解析:C明礬水解產生的Al(OH)3膠體能吸附水中的懸浮物,從而達到凈水的目的,與氧化還原反應無關,A錯誤;撒鹽可降低雪的熔點,使雪融化,未發(fā)生化學變化,與氧化還原反應無關,B錯誤;使用暖貼時,鐵粉與空氣中的O2發(fā)生氧化還原反應,C正確;熒光指示牌被照發(fā)光是由于電子的躍遷,與氧化還原反應無關,D錯誤。8.(2023·全國乙卷,8)下列反應得到相同的產物,相關敘述錯誤的是()A.①的反應類型為取代反應B.反應②是合成酯的方法之一C.產物分子中所有碳原子共平面D.產物的化學名稱是乙酸異丙酯解析:C反應機理反應①是酯化反應,也屬于取代反應,A正確;反應②是丙烯中碳碳雙鍵發(fā)生加成反應生成酯,也是合成酯的方法之一,B正確;產物中酯基右端連接2個甲基的碳原子為飽和碳原子,具有類似甲烷的四面體結構,故產物分子中所有碳原子不可能共平面,C錯誤;由反應①及產物的結構簡式可確定其化學名稱為乙酸異丙酯,D正確。9.(2023·全國乙卷,9)下列裝置可以用于相應實驗的是() A.制備CO2 B.分離乙醇和乙酸 C.驗證SO2酸性 D.測量O2體積解析:DNa2CO3受熱不分解,即該裝置不能用于制備CO2,A錯誤;乙醇和乙酸互溶,圖示為分液裝置,不能用于分離乙醇和乙酸,B錯誤;SO2通入品紅溶液中,品紅溶液褪色,可證明SO2具有漂白性,C錯誤;量氣管和水準管中液面高度相同時,O2排開的水的體積與O2的體積相等,即圖示裝置可用于測量O2體積,D正確。10.(2023·全國乙卷,10)一種礦物由短周期元素W、X、Y組成,溶于稀鹽酸有無色無味氣體生成。W、X、Y原子序數(shù)依次增大。簡單離子X2-與Y2+具有相同的電子結構。下列敘述正確的是()A.X的常見化合價有-1、-2B.原子半徑大小為Y>X>WC.YX的水合物具有兩性D.W單質只有4種同素異形體解析:A由W、X、Y均為短周期元素,簡單離子X2-與Y2+具有相同的電子結構,可知X為O元素,Y為Mg元素;結合原子序數(shù)W<X及該礦物溶于稀鹽酸生成無色無味氣體可確定W為C元素,該礦物為MgCO3。氧元素常見化合價有-1、-2,如Na2O2、Na2O中氧元素分別為-1價和-2價,A正確;根據(jù)元素在周期表中的位置,可確定原子半徑:Mg>C>O,B錯誤;MgO的水合物Mg(OH)2不具有兩性,C錯誤;碳元素可形成金剛石、石墨、石墨烯、C60、碳納米管等多種同素異形體,D錯誤。11.(2023·全國乙卷,11)一些化學試劑久置后易發(fā)生化學變化。下列化學方程式可正確解釋相應變化的是()A硫酸亞鐵溶液出現(xiàn)棕黃色沉淀6FeSO4+O2+2H2O=2Fe2(SO4)3+2Fe(OH)2↓B硫化鈉溶液出現(xiàn)渾濁顏色變深Na2S+2O2=Na2SO4C溴水顏色逐漸褪去4Br2+4H2O=HBrO4+7HBrD膽礬表面出現(xiàn)白色粉末CuSO4·5H2O=CuSO4+5H2O解析:DFeSO4溶液中出現(xiàn)的棕黃色沉淀應為Fe(OH)3,而不是Fe(OH)2,發(fā)生的反應為12FeSO4+3O2+6H2O=4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3↓,A錯誤;Na2S溶液出現(xiàn)渾濁顏色變深,說明生成了S,2Na2S+2H2O+O2=2S↓+4NaOH,B錯誤;溴水中存在平衡Br2+H2OHBr+HBrO,HBrO見光易分解,促使該平衡正向移動,從而使溴水褪色,C錯誤;膽礬在空氣中久置失去結晶水而逐漸變成白色的CuSO4粉末,D正確。12.(2023·全國乙卷,12)室溫鈉-硫電池被認為是一種成本低、比能量高的能源存儲系統(tǒng)。一種室溫鈉-硫電池的結構如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個電極,表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時,在硫電極發(fā)生反應:eq\f(1,2)S8+e-→eq\f(1,2)Seq\o\al(2-,8),eq\f(1,2)Seq\o\al(2-,8)+e-→Seq\o\al(2-,4),2Na++eq\f(x,4)Seq\o\al(2-,4)+2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(x,4)))e-→Na2Sx下列敘述錯誤的是()A.充電時Na+從鈉電極向硫電極遷移B.放電時外電路電子流動的方向是a→bC.放電時正極反應為:2Na++eq\f(x,8)S8+2e-→Na2SxD.炭化纖維素紙的作用是增強硫電極導電性能解析:A電池分析充電時,陽離子Na+應向陰極鈉電極遷移,A錯誤;放電時,Na失去的電子經外電路流向正極,即電子流向是a→b,B正確;將題給硫電極發(fā)生的反應依次標號為①②③,由eq\f(x,4)×①+eq\f(x,4)×②+③可得正極總反應,C正確;炭化纖維素紙具有良好的導電性,D正確。13.(2023·全國乙卷,13)一定溫度下,AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法正確的是()A.a點條件下能生成Ag2CrO4沉淀,也能生成AgCl沉淀B.b點時,c(Cl-)=c(CrOeq\o\al(2-,4)),Ksp(AgCl)=Ksp(Ag2CrO4)C.Ag2CrO4+2Cl-2AgCl+CrOeq\o\al(2-,4)的平衡常數(shù)K=107.9D.向NaCl、Na2CrO4均為0.1mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液,先產生Ag2CrO4沉淀解析:C圖像分析結合上述分析可知,A、B錯誤;該反應的平衡常數(shù)K=eq\f(cCrO\o\al(2-,4),c2Cl-)=eq\f(c2Ag+·cCrO\o\al(2-,4),c2Ag+·c2Cl-)=eq\f(KspAg2CrO4,K\o\al(2,sp)AgCl)=107.9,C正確;該混合溶液中形成AgCl沉淀所需的c(Ag+)=eq\f(10-9.8,0.1)mol·L-1=10-8.8mol·L-1,形成Ag2CrO4沉淀所需的c(Ag+)=eq\r(\f(10-11.7,0.1))mol·L-1=10-5.35mol·L-1,形成AgCl所需的c(Ag+)較小,所以先產生AgCl沉淀,D錯誤。二、非選擇題(共58分。第26~28題為必考題,每個試題考生都必須作答。第35~36題為選考題,考生根據(jù)要求作答)(一)必考題(共43分)26.(2023·全國乙卷,26)元素分析是有機化合物的表征手段之一。按下圖實驗裝置(部分裝置略)對有機化合物進行C、H元素分析?;卮鹣铝袉栴}:(1)將裝有樣品的Pt坩堝和CuO放入石英管中,先______________________________,而后將已稱重的U形管c、d與石英管連接,檢查______________________________。依次點燃煤氣燈____________,進行實驗。(2)O2的作用有______________________________。CuO的作用是______________________________(舉1例,用化學方程式表示)。(3)c和d中的試劑分別是__________、__________(填標號)。c和d中的試劑不可調換,理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。A.CaCl2 B.NaClC.堿石灰(CaO+NaOH) D.Na2SO3(4)Pt坩堝中樣品CxHyOz反應完全后,應進行操作:__________________________。取下c和d管稱重。(5)若樣品CxHyOz為0.0236g,實驗結束后,c管增重0.0108g,d管增重0.0352g。質譜測得該有機物的相對分子量為118,其分子式為____________。解析:(1)將樣品和CuO放入石英管中后,應先通入O2排除石英管中的空氣,再將已稱重的U型管c、d與石英管連接,以防止石英管中空氣中含有的CO2和水蒸氣對實驗產生干擾,然后檢查裝置的氣密性。為使有機物被充分氧化,應先點燃b處煤氣燈使CuO紅熱,再點燃a處煤氣燈使有機物燃燒。(2)O2可排除裝置中空氣,同時作為反應物氧化有機物使其生成CO2和H2O,還可以將生成的CO2和H2O趕入c和d裝置中使其被完全吸收。有機物氧化不充分時會生成CO,而CuO可將CO氧化為CO2,從而使有機物中的C元素完全被氧化。(3)應先吸收有機物燃燒產生的水(用CaCl2吸收),再吸收產生的CO2[用堿石灰(CaO+NaOH)吸收]。因堿石灰能同時吸收水和CO2,故不能將c、d中的藥品調換位置。(4)樣品反應完全后,裝置內仍有殘留的CO2和H2O,故應繼續(xù)通入一段時間O2,將CO2和H2O趕入c、d裝置中。(5)c管增重0.0108g,則n(H)=2×eq\f(0.0108g,18g·mol-1)=0.0012mol;d管增重0.0352g,則n(C)=eq\f(0.0352g,44g·mol-1)=0.0008mol;故樣品中n(O)=eq\f(0.0236-0.0012-0.0008×12g,16g·mol-1)=0.0008mol,則根據(jù)C、H、O元素的物質的量之比可知分子式為(C2H3O2)n,又因為該有機物的相對分子質量為118,所以n=2,分子式是C4H6O4。答案:(1)通入O2排除石英管中的空氣裝置的氣密性b、a(2)排除裝置中空氣,氧化有機物,將生成的CO2和H2O趕入c和d裝置中完全吸收CO+CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))CO2+Cu(3)AC堿石灰會同時吸收水和CO2(4)熄滅a處煤氣燈,繼續(xù)通入一段時間O2,然后熄滅b處煤氣燈,待石英管冷卻至室溫,停止通入O2(5)C4H6O427.(2023·全國乙卷,27)LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關注。由菱錳礦(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制備LiMn2O4的流程如下:已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39,Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33,Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16?;卮鹣铝袉栴}:(1)硫酸溶礦主要反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。為提高溶礦速率,可采取的措施是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(舉1例)。(2)加入少量MnO2的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。不宜使用H2O2替代MnO2,原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)溶礦反應完成后,反應器中溶液pH=4,此時c(Fe3+)=____________mol·L-1;用石灰乳調節(jié)至pH≈7,除去的金屬離子是____________。(4)加入少量BaS溶液除去Ni2+,生成的沉淀有______________。(5)在電解槽中,發(fā)生電解反應的離子方程式為_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。隨著電解反應進行,為保持電解液成分穩(wěn)定,應不斷______________。電解廢液可在反應器中循環(huán)利用。(6)煅燒窯中,生成LiMn2O4反應的化學方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析:流程梳理(1)硫酸溶礦時發(fā)生的主要反應是MnCO3溶于硫酸的反應,化學方程式為MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O。可根據(jù)影響反應速率的因素分析可采取的措施。(2)加入少量MnO2的作用是將Fe2+氧化為Fe3+,便于除鐵。若使用H2O2替代MnO2,則Mn2+和生成的Fe3+會催化H2O2分解,原料利用率低。(3)溶液pH=4,即c(OH-)=10-10mol·L-1時,由Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=2.8×10-39,可得c(Fe3+)=2.8×10-9mol·L-1。同理,pH=7,c(OH-)=10-7mol·L-1時,c(Al3+)=1.3×10-12mol·L-1,Al3+被除去,c(Ni2+)=5.5×10-2mol·L-1,Ni2+未被除去。(4)酸溶時得到相應金屬的硫酸鹽,故加入少量BaS溶液除Ni2+時會生成NiS和BaSO4沉淀。(5)由圖可知,電解槽中反應生成MnO2,則陽極反應為Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+,陰極反應為2H2O+2e-=H2↑+2OH-,總反應為Mn2++2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))MnO2↓+2H++H2↑,為保持電解液成分穩(wěn)定,所補充物質應能與H+反應,同時生成Mn2+,故可以加入適量MnCO3、Mn(OH)2、MnO等。(6)根據(jù)得失電子守恒和質量守恒可寫出煅燒窯中生成LiMn2O4反應的化學方程式是8MnO2+2Li2CO3eq\o(=,\s\up7(煅燒))4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。答案:(1)MnCO3+H2SO4=MnSO4+CO2↑+H2O粉碎礦石(或適當增大硫酸濃度、攪拌、適當升高反應液的溫度等)(2)將Fe2+氧化為Fe3+Mn2+和生成的Fe3+會催化H2O2分解(3)2.8×10-9Al3+(4)NiS和BaSO4(5)Mn2++2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))MnO2↓+2H++H2↑加入適量MnCO3、Mn(OH)2、MnO等(6)8MnO2+2Li2CO3eq\o(=,\s\up7(煅燒))4LiMn2O4+2CO2↑+O2↑28.(2023·全國乙卷,28)硫酸亞鐵在工農業(yè)生產中有許多用途,如可用作農藥防治小麥黑穗病,制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等?;卮鹣铝袉栴}:(1)在N2氣氛中,F(xiàn)eSO4·7H2O的脫水熱分解過程如圖所示:根據(jù)上述實驗結果,可知x=________,y=________。(2)已知下列熱化學方程式:FeSO4·7H2O(s)=FeSO4(s)+7H2O(g)ΔH1=akJ·mol-1FeSO4·xH2O(s)=FeSO4(s)+xH2O(g)ΔH2=bkJ·mol-1FeSO4·yH2O(s)=FeSO4(s)+yH2O(g)ΔH3=ckJ·mol-1則FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·yH2O(s)=2(FeSO4·xH2O)(s)的ΔH=______________kJ·mol-1。(3)將FeSO4置入抽空的剛性容器中,升高溫度發(fā)生分解反應:2FeSO4(s)Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)平衡時pSO3-T的關系如下圖所示。660K時,該反應的平衡總壓p總=____________kPa、平衡常數(shù)Kp(Ⅰ)=____________(kPa)2。Kp(Ⅰ)隨反應溫度升高而____________(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)提高溫度,上述容器中進一步發(fā)生反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)(Ⅱ),平衡時pO2=____________(用pSO3、pSO2表示)。在929K時,p總=84.6kPa、pSO3=35.7kPa,則pSO2=____________kPa,Kp(Ⅱ)=____________kPa(列出計算式)。解析:(1)由圖可知,F(xiàn)eSO4·7H2O→FeSO4即7個結晶水完全失去時失重比為45.3%,則失重比為19.4%時,失去的結晶水數(shù)目為eq\f(19.4%×7,45.3%)=3,故x=7-3=4,同理可推出y=7-eq\f(38.8%×7,45.3%)=1。(2)將題中反應依次編號為①、②、③,已求得x=4,y=1,則根據(jù)蓋斯定律,由①+③-2×②可得FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·yH2O(s)=2(FeSO4·xH2O)(s)ΔH=ΔH1+ΔH3-2ΔH2=(a+c-2b)kJ·mol-1。(3)由反應(Ⅰ)可知平衡體系中pSO2=pSO3,則由圖可知,660K時,該反應的平衡總壓p總=1.5×2kPa=3.0kPa。Kp(Ⅰ)=pSO2·pSO3=1.52(kPa)2=2.25(kPa)2。由圖可知,隨反應溫度升高pSO3增大,則Kp(Ⅰ)增大。(4)綜合2FeSO4(s)Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)、2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)(Ⅱ)可知,平衡時的eq\f(pSO2-pSO3,2)為反應(Ⅱ)生成的SO2的分壓,而反應(Ⅱ)中SO2和O2的化學計量數(shù)之比為2∶1,故pO2=eq\f(1,2)×eq\f(pSO2-pSO3,2)=eq\f(pSO2-pSO3,4),已知pSO3=35.7kPa,p總=pSO3+pSO2+pO2=35.7kPa+pSO2+eq\f(pSO2-35.7kPa,4)=84.6kPa,則pSO2=46.26kPa,pO2=2.64kPa,Kp(Ⅱ)=eq\f(p2SO2·pO2,p2SO3)=eq\f(46.262×2.64,35.72)kPa。答案:(1)41(2)(a+c-2b)(3)3.02.25增大(4)eq\f(pSO2-pSO3,4)46.26eq\f(46.262×2.64,35.72)(二)選考題(共15分。請考生從2道化學題中任選一題作答。如果多做,則按所做的第一題計分)35.[化學——選修3:物質結構與性質](2023·全國乙卷,35)中國第一輛火星車“祝融號”成功登陸火星。探測發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2-xSiO4)。回答下列問題:(1)基態(tài)Fe原子的價電子排布式為______________。橄欖石中,各元素電負性大小順序為____________,鐵的化合價為________。(2)已知一些物質的熔點數(shù)據(jù)如下表:物質熔點/℃NaCl800.7SiCl4-68.8GeCl4-51.5SnCl4-34.1Na與Si均為第三周期元素,NaCl熔點明顯高于SiCl4,原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點變化趨勢及其原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。SiCl4的空間結構為____________,其中Si的軌道雜化形式為________。(3)一種硼鎂化合物具有超導性能,晶體結構屬于六方晶系,其晶體結構、晶胞沿c軸的投影圖如下所示,晶胞中含有________個Mg。該物質化學式為____________,B—B最近距離為____________。解析:(1)Fe是26號元素,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,價電子排布式為3d64s2。一般來說,元素的非金屬性越強,電負性越大,金屬性越強,電負性越小,故橄欖石中元素電負性大小順序為O>Si>Fe>Mg;根據(jù)化合物中各元素化合價代數(shù)和為零,可知Fe的化合價為+2。(2)由表中數(shù)據(jù)可知,NaCl是離子晶體(熔化時離子鍵被破壞),SiCl4是分子晶體(熔化時分子間作用力被破壞),離子鍵強度遠大于分子間作用力,故NaCl熔點明顯高于SiCl4。分子晶體的相對分子質量越大,分子間作用力越強,熔點越高。SiCl4分子結構中,1個Si與周圍的4個Cl形成正四面體結構,中心原子Si采用sp3雜化。(3)結合投影圖可知,晶體結構圖中實線部分為1個晶胞,Mg位于晶胞頂點,數(shù)目為4×eq\f(1,6)+4×eq\f(1,12)=1;有2個B位于晶胞體內,B原子數(shù)目為2,故該物質的化學式為MgB2;如圖,B位于邊長為a的正三角形的中心,故B—B的最近距離為eq\f(\r(3),2)a×eq\f(1,3)×2=eq\f(\r(3),3)a。答案:(1)3d64s2O>Si>Fe>Mg+2(2)NaCl是離子晶體,SiCl4是分子晶體,NaCl中離子鍵強度遠大于SiCl4分子間作用力SiCl4、GeCl4、SnCl4的熔點依次升高,因為三者均為分子晶體,結構相似,相對分子質量依次增大,分子間作用力逐漸增強正四面體形sp3(3)1MgB2eq\f(\r(3),3)a36.[化學——選修5:有機化學基礎](2023·全國乙卷,36)奧培米芬(化合物J)是一種雌激素受體調節(jié)劑,以下是一種合成路線(部分反應條件己簡化)。已知:eq\o(→,\s\up7(R3MgBr),\s\do5(四氫呋喃))eq\o(→,\s\up7(NH4Cl/H2O),\s\do5())?;卮鹣铝袉栴}:(1)A中含氧官能團的名稱是____________。(2)C的結構簡式為____________。(3)D的化學名稱為____________。(4)F的核磁共振氫譜顯示為兩組峰,峰面積比為1∶1,其結構簡式為____________。(5)H的結構簡式為____________。(6)由I生成J的反應類型是____________。(7)在D的同分異構體中,同時滿足下列條件的共有________種。①能發(fā)生銀鏡反應;②遇FeCl3溶液顯紫色;③含有苯環(huán)。其中,核磁共振氫譜顯示為五組峰、且峰面積比為2∶2∶2∶1∶1的同分異構體的結構簡式為____________。解析:由C的分子式和E的結構簡式可以推出C為,則D為,F(xiàn)的核磁共振氫譜顯示有兩組峰,且峰面積比為1∶1,結合原子守恒和E、G的結構簡式可以推出F為BrCH2CH2Cl,結合已知信息、H的分子式和G的結構簡式可以推出H為。(1)從A的結構簡式可看出,其含氧官能團為醚鍵、羥基。(3)D的結構簡式為,名稱為苯乙酸。(6)對比I、J的結構簡式可知,I中酯基水解得到J,水解反應屬于取代反應。(7)遇FeCl3溶液顯紫色,則苯環(huán)上連有—OH,能發(fā)生銀鏡反應,說明分子中含有—CHO。當苯環(huán)上連有—OH、—CH2CHO時,二者在苯環(huán)上有鄰、間、對3種位置關系;當苯環(huán)上連有—OH、—CHO、—CH3時,三者在苯環(huán)上有10種位置關系。故符合條件的D的同分異構體一共有13種。其中核磁共振氫譜有五組峰、且峰面積比為2∶2∶2∶1∶1的結構簡式為。答案:(1)醚鍵、羥基(2)(3)苯乙酸(4)ClCH2CH2Br(5)(6)取代反應(或水解反應)(7)13
2023年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試·全國甲卷理科綜合(化學部分)可能用到的相對原子質量:H—1C—12N—14O—16F—19Al—27S—32K—39一、單項選擇題(本題共7小題,每小題6分,共42分。在每小題給出的四個選項中,只有一項是符合題目要求的)7.(2023·全國甲卷,7)化學與生活密切相關,下列說法正確的是()A.苯甲酸鈉可作為食品防腐劑是由于其具有酸性B.豆?jié){能產生丁達爾效應是由于膠體粒子對光線的散射C.SO2可用于絲織品漂白是由于其能氧化絲織品中有色成分D.維生素C可用作水果罐頭的抗氧化劑是由于其難以被氧化解析:B苯甲酸鈉為強堿弱酸鹽,其水溶液顯堿性,A錯誤;豆?jié){是一種膠體,能產生丁達爾效應是由于膠體粒子對光線的散射,B正確;SO2可用于絲織品漂白是由于其能與絲織品中有色成分反應生成無色物質,C錯誤;維生素C具有還原性,故可用作水果罐頭的抗氧化劑,D錯誤。8.(2023·全國甲卷,8)藿香薊具有清熱解毒功效,其有效成分結構如下。下列有關該物質的說法錯誤的是()A.可以發(fā)生水解反應B.所有碳原子處于同一平面C.含有2種含氧官能團D.能與溴水發(fā)生加成反應解析:B9.(2023·全國甲卷,9)實驗室將粗鹽提純并配制0.1000mol·L-1的NaCl溶液。下列儀器中,本實驗必須用到的有()①天平②溫度計③坩堝④分液漏斗⑤容量瓶⑥燒杯⑦滴定管⑧酒精燈A.①②④⑥ B.①④⑤⑥C.②③⑦⑧ D.①⑤⑥⑧解析:D粗鹽提純涉及的操作及使用的儀器有溶解(⑥燒杯和玻璃棒)、除雜、過濾(漏斗、玻璃棒、⑥燒杯)、蒸發(fā)結晶(蒸發(fā)皿、⑧酒精燈、玻璃棒)。配制0.1000mol·L-1的NaCl溶液的操作步驟及使用的儀器是稱量(①天平)→溶解(⑥燒杯和玻璃棒)→移液(⑥燒杯、玻璃棒、⑤容量瓶)→定容(膠頭滴管),故本題選D。10.(2023·全國甲卷,10)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列敘述正確的是()A.0.50mol異丁烷分子中共價鍵的數(shù)目為6.5NAB.標準狀況下,2.24LSO3中電子的數(shù)目為4.00NAC.1.0LpH=2的H2SO4溶液中H+的數(shù)目為0.02NAD.1.0L1.0mol·L-1的Na2CO3溶液中COeq\o\al(2-,3)的數(shù)目為1.0NA解析:A異丁烷的結構簡式是HC(CH3)3,含13個共價鍵,故0.50mol異丁烷分子中共價鍵的數(shù)目為13×0.5NA=6.5NA,A正確;標準狀況下SO3為固體,不能用標準狀況下的氣體摩爾體積計算其物質的量,B錯誤;1.0LpH=2的H2SO4溶液中n(H+)=1.0L×10-2mol·L-1=0.01mol,H+的數(shù)目為0.01NA,C錯誤;Na2CO3溶液中COeq\o\al(2-,3)部分水解,故1.0L1.0mol·L-1的Na2CO3溶液中COeq\o\al(2-,3)的數(shù)目少于1.0NA,D錯誤。11.(2023·全國甲卷,11)W、X、Y、Z為短周期主族元素,原子序數(shù)依次增大,最外層電子數(shù)之和為19。Y的最外層電子數(shù)與其K層電子數(shù)相等,WX2是形成酸雨的物質之一。下列說法正確的是()A.原子半徑:X>WB.簡單氫化物的沸點:X<ZC.Y與X可形成離子化合物D.Z的最高價含氧酸是弱酸解析:CWX2是形成酸雨的物質之一,WX2為NO2或SO2,W的原子序數(shù)比X的小,故W是N、X是O;Y的最外層電子數(shù)與其K層電子數(shù)相等,Y的原子序數(shù)比O的大,則Y的原子結構示意圖為,Y是Mg;四種元素的最外層電子數(shù)之和為19,則Z的最外層電子數(shù)是6,結合原子序數(shù)關系知Z為S。同周期主族元素從左到右原子半徑依次減小,即r(O)<r(N),A錯誤;H2O分子間形成了氫鍵,故H2O的沸點比H2S的沸點高,B錯誤;MgO為離子化合物,C正確;H2SO4是強酸,D錯誤。12.(2023·全國甲卷,12)用可再生能源電還原CO2時,采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析氫反應可提高多碳產物(乙烯、乙醇等)的生成率,裝置如下圖所示。下列說法正確的是()A.析氫反應發(fā)生在IrOxTi電極上B.Cl-從Cu電極遷移到IrOxTi電極C.陰極發(fā)生的反應有:2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2OD.每轉移1mol電子,陽極生成11.2L氣體(標準狀況)解析:CIrOxTi電極接電源正極,為陽極,發(fā)生失電子的氧化反應,故電極反應為2H2O-4e-=4H++O2↑,A錯誤;質子交換膜只允許H+通過,則Cl-無法移動到IrOxTi電極,應是陽極產生的H+穿過質子交換膜,移向陰極,B錯誤;Cu電極接電源負極,為陰極,發(fā)生得電子的還原反應,根據(jù)圖中物質轉化關系知CO2可發(fā)生反應2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O,C正確;由A項分析可知每轉移1mol電子,陽極生成0.25mol即5.6L(標準狀況)O2,D錯誤。13.(2023·全國甲卷,13)下圖為Fe(OH)3、Al(OH)3和Cu(OH)2在水中達沉淀溶解平衡時的pMpH關系圖(pM=-lg[c(M)/(mol·L-1)];c(M)≤10-5mol·L-1可認為M離子沉淀完全)。下列敘述正確的是()A.由a點可求得Ksp(Fe(OH)3)=10-8.5B.pH=4時Al(OH)3的溶解度為eq\f(10-10,3)mol·L-1C.濃度均為0.01mol·L-1的Al3+和Fe3+可通過分步沉淀進行分離D.Al3+、Cu2+混合溶液中c(Cu2+)=0.2mol·L-1時二者不會同時沉淀解析:Ca點pH=2、pM=2.5,則Ksp(Fe(OH)3)=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-2.5×(10-12)3=10-38.5,A錯誤;pH=4時Al3+對應的pM=3,即c(Al3+)=10-3mol·L-1,故Al(OH)3的溶解度為10-3mol·L-1,B錯誤;由圖可知,c(Fe3+)=10-5mol·L-1時的pH小于c(Al3+)=0.01mol·L-1時的pH,則可通過調pH分步沉淀濃度均為0.01mol·L-1的Al3+和Fe3+,C正確;由圖可知,c(Cu2+)=0.2mol·L-1時(此時Cu2+的pM<1)c(Al3+)>10-5mol·L-1,由于Ksp為定值,Cu2+沉淀的過程中溶液中OH-濃度增大,Al3+濃度減小,故Cu2+、Al3+會同時沉淀,D錯誤。二、非選擇題(共58分。第26~28題為必考題,每個試題考生都必須作答。第35~36題為選考題,考生根據(jù)要求作答)(一)必考題(共43分)26.(2023·全國甲卷,26)BaTiO3是一種壓電材料。以BaSO4為原料,采用下列路線可制備粉狀BaTiO3?;卮鹣铝袉栴}:(1)“焙燒”步驟中碳粉的主要作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“焙燒”后固體產物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS?!敖 睍r主要反應的離子方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)“酸化”步驟應選用的酸是________(填標號)。a.稀硫酸 b.濃硫酸c.鹽酸 d.磷酸(4)如果焙燒后的產物直接用酸浸取,是否可行?其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)“沉淀”步驟中生成BaTiO(C2O4)2的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)“熱分解”生成粉狀鈦酸鋇,產生的nCO2∶nCO=________。解析:流程梳理(1)結合(2)中信息及原子守恒可知,BaSO4、過量碳粉、過量CaCl2在焙燒時反應生成BaCl2、BaS、CaS和CO,其化學方程式為3BaSO4+12C+2CaCl2eq\o(=,\s\up7(焙燒))2BaCl2+BaS+2CaS+12CO↑,其中碳粉的主要作用是作還原劑,使BaSO4轉化成BaS。(2)“浸取”時易溶于水的BaS和過量的CaCl2反應生成微溶于水的CaS,反應的離子方程式為S2-+Ca2+=CaS↓。(3)浸取后濾液中主要為BaCl2,為不引入雜質,酸化時應選擇鹽酸,a、b均會使Ba2+轉化為BaSO4沉淀,d會引入雜質POeq\o\al(3-,4),故c正確。(4)焙燒后的產物中含BaS、CaS,如果直接用鹽酸浸取,CaS會和鹽酸反應生成有毒的H2S氣體和CaCl2,從而影響產品純度,故不能直接用鹽酸浸取。(5)結合圖示流程、題中信息及原子守恒可寫出“沉淀”時BaCl2、TiCl4、(NH4)2C2O4反應的化學方程式為TiCl4+2(NH4)2C2O4+BaCl2+H2O=BaTiO(C2O4)2↓+4NH4Cl+2HCl。(6)根據(jù)題目信息和氧化還原反應規(guī)律可知,“熱分解”時發(fā)生反應的化學方程式為BaTiO(C2O4)2eq\o(=,\s\up7(△))BaTiO3+2CO2↑+2CO↑,故產生的nCO2∶nCO=1∶1。答案:(1)作還原劑,將BaSO4轉化成BaS(2)S2-+Ca2+=CaS↓(3)c(4)不可行,酸與CaS能產生有毒氣體H2S和CaCl2,從而影響產品純度(5)TiCl4+2(NH4)2C2O4+BaCl2+H2O=BaTiO(C2O4)2↓+4NH4Cl+2HCl(6)1∶127.(2023·全國甲卷,27)鈷配合物[Co(NH3)6]Cl3溶于熱水,在冷水中微溶,可通過如下反應制備:2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2活性炭,2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O。具體步驟如下:Ⅰ.稱取2.0gNH4Cl,用5mL水溶解。Ⅱ.分批加入3.0gCoCl2·6H2O后,將溶液溫度降至10℃以下,加入1g活性炭、7mL濃氨水,攪拌下逐滴加入10mL6%的雙氧水。Ⅲ.加熱至55~60℃反應20min。冷卻,過濾。Ⅳ.將濾得的固體轉入含有少量鹽酸的25mL沸水中,趁熱過濾。Ⅴ.濾液轉入燒杯,加入4mL濃鹽酸,冷卻、過濾、干燥,得到橙黃色晶體。回答下列問題:(1)步驟Ⅰ中使用的部分儀器如下。儀器a的名稱是____________。加快NH4Cl溶解的操作有____________________________。(2)步驟Ⅱ中,將溫度降至10℃以下以避免________________、________________;可選用____________降低溶液溫度。(3)指出下列過濾操作中不規(guī)范之處:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)步驟Ⅳ中,趁熱過濾,除掉的不溶物主要為______________。(5)步驟Ⅴ中加入濃鹽酸的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析:步驟Ⅰ、Ⅱ加入反應物;步驟Ⅲ反應生成[Co(NH3)6]Cl3,冷卻后[Co(NH3)6]Cl3析出,過濾得到活性炭和[Co(NH3)6]Cl3的混合物;步驟Ⅳ中[Co(NH3)6]Cl3溶于沸水,趁熱過濾除去活性炭;步驟Ⅴ得到[Co(NH3)6]Cl3晶體。(1)儀器a的名稱為錐形瓶,根據(jù)題給步驟Ⅰ中使用的部分儀器可知,加快NH4Cl溶解所采用的操作有用玻璃棒攪拌、用酒精燈加熱。(2)在加入熱穩(wěn)定性差的濃氨水和H2O2前降低溫度,主要是考慮反應物的分解會使原料利用率降低,所以將溫度降至10℃以下可以避免濃氨水分解和揮發(fā)、H2O2受熱分解,可選用冰水浴降溫。(3)該操作是一個過濾操作,需要燒杯緊靠玻璃棒,玻璃棒緊靠三層濾紙?zhí)帲瑸V紙緊貼漏斗內壁,漏斗下端緊靠燒杯內壁,分析題圖可知,該操作中不規(guī)范之處有玻璃棒的末端未緊靠三層濾紙?zhí)帯⒙┒废露宋淳o靠燒杯內壁。(4)該反應中活性炭作催化劑(反應前后不變),[Co(NH3)6]Cl3在冷水中微溶,則步驟Ⅲ過濾得到的固體為[Co(NH3)6]Cl3和活性炭的混合物,步驟Ⅳ中[Co(NH3)6]Cl3溶于含有少量鹽酸的沸水中,趁熱過濾得到的固體為活性炭。(5)根據(jù)同離子效應可知,向濾液中加入濃鹽酸(提供Cl-),使平衡[Co(NH3)6]3+(aq)+3Cl-(aq)[Co(NH3)6]Cl3(s)向析出晶體的方向移動,所以加入濃鹽酸的目的是利用同離子效應使[Co(NH3)6]Cl3充分結晶析出,從而提高產品產率。答案:(1)錐形瓶用玻璃棒攪拌、用酒精燈加熱(2)H2O2受熱分解濃氨水分解和揮發(fā)冰水浴(3)玻璃棒末端沒有靠在3層濾紙上、漏斗下端尖嘴部分沒有緊貼燒杯內壁(4)活性炭(5)增大Cl-濃度,利用同離子效應使[Co(NH3)6]Cl3充分結晶析出,提高產品產率28.(2023·全國甲卷,28)甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法?;卮鹣铝袉栴}:(1)已知下列反應的熱化學方程式:①3O2(g)=2O3(g)K1ΔH1=285kJ·mol-1②2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(l)K2ΔH2=-329kJ·mol-1反應③CH4(g)+O3(g)=CH3OH(l)+O2(g)的ΔH3=____________kJ·mol-1,平衡常數(shù)K3=________________(用K1、K2表示)。(2)電噴霧電離等方法得到的M+(Fe+、Co+、Ni+等)與O3反應可得MO+。MO+與CH4反應能高選擇性地生成甲醇。分別在300K和310K下(其他反應條件相同)進行反應MO++CH4=M++CH3OH,結果如下圖所示。圖中300K的曲線是________(填“a”或“b”)。300K、60s時MO+的轉化率為____________________________(列出算式)。(3)MO+分別與CH4、CD4反應,體系的能量隨反應進程的變化如下圖所示(兩者歷程相似,圖中以CH4示例)。(ⅰ)步驟Ⅰ和Ⅱ中涉及氫原子成鍵變化的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。(ⅱ)直接參與化學鍵變化的元素被替換為更重的同位素時,反應速率會變慢,則MO+與CD4反應的能量變化應為圖中曲線________(填“c”或“d”)。(ⅲ)MO+與CH2D2反應,氘代甲醇的產量CH2DOD________CHD2OH(填“>”“=”或“<”)。若MO+與CHD3反應,生成的氘代甲醇有________種。解析:(1)根據(jù)蓋斯定律,反應③=eq\f(1,2)×(②-①),則反應③的ΔH3=eq\f(1,2)×(ΔH2-ΔH1)=eq\f(1,2)(-329kJ·mol-1-285kJ·mol-1)=-307kJ·mol-1,K3=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(K2,K1)))eq\s\up7(\f(1,2))=eq\r(\f(K2,K1))。(2)題圖中的縱坐標為-lgeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(cMO+,cMO++cM+))),其表示的是反應物MO+與溶液含M元素的所有粒子濃度和的比值的負對數(shù),橫坐標為時間;由于反應③ΔH3<0,為放熱反應,升高溫度,反應逆向進行,CH4濃度增大,CH3OH濃度減小,使得反應MO++CH4=M++CH3OH正向進行,由原子守恒知,c(MO+)+c(M+)為定值,隨反應的進行,MO+減少,eq\f(cMO+,cMO++cM+)減小,溫度越高,反應速率越快,反應相同時間時,對應的-lgeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(cMO+,cMO++cM+)))越大,故曲線b表示300K時的曲線。根據(jù)eq\f(cMO+,cMO++cM+)+eq\f(cM+,cMO++cM+)=1,300K、60s時-lgeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(cMO+,cMO++cM+)))=0.1可知,eq\f(cMO+,cMO++cM+)=10-0.1,MO+的轉化量等于M+的生成量,所以MO+的轉化率為eq\f(cMO+轉化,cMO++cM+)=eq\f(cM+,cMO++cM+)=(1-10-0.1)×100%。(3)(ⅰ)結合圖示轉化可知,步驟Ⅰ中CH4、MO+轉化為,C—H鍵斷裂,形成O—H鍵,涉及氫原子成鍵變化,步驟Ⅱ中轉化為CH3OH和M+,M—O鍵、M—C鍵斷裂,形成C—O鍵,不涉及氫原子成鍵變化。(ⅱ)由題意可知,MO+與CD4的反應比與CH4的反應慢,反應的活化能越大,反應速率越慢,故MO+與CD4反應的能量變化對應圖中曲線c。(ⅲ)由(ⅱ)中信息可知,CH2D2中C—H鍵比C—D鍵更易斷裂,CHD2OH更易生成,產量更大;結合圖中化學鍵變化情況可知,MO+與CHD3反應可生成CHD2OD和CD3OH兩種產物。答案:(1)-307eq\r(\f(K2,K1))(2)b(1-10-0.1)×100%(3)(ⅰ)Ⅰ(ⅱ)c(ⅲ)<2(二)選考題(共15分。請考生從2道化學題中任選一題作答。如果多做,則按所做的第一題計分)35.[化學——選修3:物質結構與性質](2023·全國甲卷,35)將酞菁鈷酞菁三氯化鋁復合嵌接在碳納米管上,制得一種高效催化還原二氧化碳的催化劑。回答下列問題:(1)圖1所示的幾種碳單
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