高考化学二轮复习非选择题限时集训练3非选择题限时集训练3课件

非选择题限时集训练(3)三、非选择题:本题共5小题,共60分。1.(12分)(2020·滨州模拟)CO在工农业生产及科学研究中有着重要的应用。(1)CO催化脱硫:科学研究发现CoS对CO还原SO2实现脱硫、并回收S有很好的催化效果,该反应的化学方程式为

。

(2)CO催化脱氮:在一定温度下,向2L的恒容密闭容器中充入4.0molNO2和4.0molCO,在催化剂作用下发生反应:2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)ΔH=-1227.8kJ·mol-1,测得相关数据如下:时间浓度0min5min10min15min20minc(NO2)/mol·L-12.01.71.561.51.5c(N2)/mol·L-100.150.220.250.25①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下列表述能说明该反应已达到平衡状态的是

(填序号)。

A.CO的化学反应速率为N2的4倍B.气体的颜色不再变化C.化学平衡常数K不再变化D.混合气体的密度不再变化③有利于提高该反应中NO2平衡转化率的条件是

(填序号)。

A.高温低压 B.低温高压C.高温高压 D.低温低压(3)CO与Ni发生羰化反应形成的络合物可作为催化烯烃反应的催化剂。Ni的羰化反应为Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)

ΔH<0,T0温度下,将足量的Ni粉和3.7molCO加入刚性密闭容器中,10min时反应达到平衡,测得体系的压强为原来的。则:①0～10min内平均反应速率v(Ni)=

g·min-1。

②研究表明,正反应速率v正=k正·x4(CO),逆反应速率v逆=k逆·x[Ni(CO)4](k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数,x为物质的量分数),计算T0温度下的=

。

③T1温度下测得一定的实验数据,计算得到v正～x(CO)和v逆～x[Ni(CO)4]的关系如图所示。当降低温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为

、

(填字母)。

【解析】(1)在CoS催化下,CO、SO2反应产生S、CO2,根据原子守恒、电子守恒,可得该反应的化学方程式为2CO+SO22CO2+S;(2)①根据表格数据可知:反应在15min时达到平衡,由于在0～5min内反应未达到平衡,所以若使用催化剂,就可以加快反应速率,使更多的反应物NO2反应,NO2转化率提高,若不使用催化剂,则反应速率减小,NO2的转化率将变小;②反应2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)

ΔH=-1227.8kJ·mol-1的正反应是气体体积减小的放热反应。A.未指明反应速率是正反应速率还是逆反应速率,因此不能据此判断反应是否处于平衡状态,A错误;B.反应在恒容密闭容器中进行,反应混合物只有NO2是有色气体,因此若混合气体的颜色不再变化,说明反应达到了平衡状态,B正确;C.化学平衡常数K只与温度有关,与反应是否达到平衡无关,因此不能据此判断反应是否处于平衡状态,C错误;D.反应在恒容密闭容器中进行,反应混合物都是气体,气体的体积、质量始终不变,因此气体密度始终不变,所以不能据此判断反应是否处于平衡状态,D错误;故合理选项是B;③根据平衡移动原理:增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应方向移动。由于该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,要提高该反应中NO2平衡转化率,采取的措施是低温高压,故合理选项是B;(3)①在恒容密闭容器中,气体的压强比等于气体的物质的量的比,在反应开始时加入了3.7molCO,反应达到平衡时测得体系的压强为原来的,则气体的物质的量为n(气体)=×3.7mol=1mol,假设平衡时反应产生Ni(CO)4(g)为xmol,则反应消耗CO物质的量为4xmol,平衡时CO物质的量为(3.7-4x)mol,则(3.7-4x)mol+xmol=1mol,解得x=0.9,由方程式可知Ni与反应产生的Ni(CO)4(g)的物质的量相同,因此10min内反应消耗Ni的物质的量为0.9mol,其质量是m(Ni)=0.9mol×59g·mol-1=53.1g,所以0～10min内平均反应速率v(Ni)=53.1g÷10min=5.31g·min-1;②当反应达到平衡时v正=v逆,由于正反应速率v正=k正·x4(CO),逆反应速率v逆=k逆·x[Ni(CO)4],所以k正·x4(CO)=k逆·x[Ni(CO)4],==K,根据①可知平衡时n[Ni(CO)4]=0.9mol,n(CO)=1.0mol-0.9mol=0.1mol,所以x(CO)==,x[Ni(CO)4]=,所以K=

=9×103(或9000);③该反应是放热反应。降低温度时,平衡正向移动,同时正反应速率、逆反应速率均减小,x(CO)减小,x[Ni(CO)4]增大,所以反应重新达到平衡时相应的点分别为D、B。(1)2CO+SO22CO2+S(2分)(2)①变小(1分)②B(1分)③B(2分)(3)①5.31(2分)②9×103(或9000)(2分)③D(1分)

B(1分)2.(11分)浙江师范大学的研究团队研究获得了一类具有高活性和选择性的钙钛矿光催化剂[CsPbBr3-Ni(tpy)],这一成果发表在2020年1月Chem.Mater.上。带有负电荷的CsPbBr3将带正电的Ni(tpy)固定在其表面,用于可见光驱动CO2还原。(1)写出Ni基态原子的价电子排布图(轨道表示式)

。

(2)C、N、O、Cs、Pb元素第一电离能由大到小的顺序是

。

(3)Ni(tpy)是二价阳离子,该离子中氮原子的杂化类型为

,该离子结构中含有

(填字母)。

a.离子键b.配位键C.π键d.氢键(4)某些氧化物的熔点数据如下表所示:氧化物CO2Cs2OPbO熔点/℃-56.6490888解释表中氧化物之间熔点差异的原因:

。

(5)氮化镓是一种半导体材料。晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替,顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。①与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为

;

②以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。若沿y轴投影的晶胞中所有原子的分布图如图,则2、3、4原子的分数坐标不可能的是

___________________(填字母)。

a.(0.75,0.25,0.25)

b.(0.25,0.75,0.75)c.(0.25,0.75,0.25)

d.(0.75,0.75,0.75)③GaN晶体中N和N的原子核间距为apm,GaN摩尔质量为Mg·mol-1,阿伏加德罗常数的值为NA,则GaN晶体的密度为

g·cm-3(1pm=10-12m)。

【解析】(1)Ni基态原子的价电子排布式为3d84s2,所以价电子排布图为。(2)N的2p轨道半充满,第一电离能反常,其他原子,非金属性越强,第一电离能越大,金属性越强,第一电离能越小,所以C、N、O、Cs、Pb元素第一电离能由大到小的顺序是N、O、C、Pb、Cs。(3)从图中可以看出,该离子中每个氮原子都与其他3个原子形成共价键,价电子数为3,杂化类型为sp2杂化,该离子结构中含有配位键和π键,故选bc。(4)从表中数据可以看出,三者的熔点差值较大,可从晶体类型及微粒间的作用力进行分析,所以氧化物之间熔点差异的原因:Cs2O和PbO是离子晶体,熔化需破坏离子键,CO2是分子晶体,熔化需克服范德华力,范德华力比离子键弱,所以CO2晶体熔点低;两种离子晶体PbO中的半径小,带电荷量大,所以熔点高。(5)①与同一个Ga原子相连的N原子,与4个顶点的距离相等,构成的空间构型为正四面体。②根据1原子的分数坐标可知2、3、4原子的分数坐标分别为(0.25,0.75,0.25)、(0.75,0.25,0.25)、(0.75,0.75,0.75),故选b。③设晶胞参数为x,则GaN晶体中N和N的原子核间距为面上对角线长度的一半,即x=apm,x=apm=a×10-10cm。在晶胞中,含有4个“GaN”,则GaN晶体的密度为(g·cm-3)。(1)(1分)(2)N、O、C、Pb、Cs(1分)

(3)sp2杂化(1分)

bc(1分)

(4)Cs2O和PbO是离子晶体,熔化需破坏离子键,CO2是分子晶体,熔化需克服范德华力,范德华力比离子键弱,所以CO2晶体熔点低;两种离子晶体PbO中的半径小,带电荷量大,所以熔点高(2分)

(5)①正四面体(1分)②b(1分)③(3分)3.(12分)(2020·济南模拟)H2O2可降解废水中的有机物,活性炭(AC)能促进H2O2分解产生羟基自由基(·OH),提高对水中有机化合物的降解率。实验表明,AC表面的酸碱性会影响H2O2的分解反应。实验室中,将纯化的AC在氮气(60mL·min-1)和氨气(20mL·min-1)气氛中于650℃热处理2h可制得氨气改性活性炭(ACN)。回答下列问题:(1)纯化AC:将AC研磨后置于10%盐酸中浸泡6h除去灰分,用蒸馏水洗涤至中性。研磨的目的是

。为了防止放置过程中再次吸水,烘干后的AC应置于

(填仪器名称)中备用。

(2)制备ACN:

检查装置气密性并加入药品后,加热前应进行的操作是

,其目的是

;一段时间后,打开电炉并加热反应管,此时活塞K1、K2、K3的状态为

。U形管b内试剂B的作用是

。

(3)通过氨气改性处理后,得到的ACN表面仍有少量羧基和酚羟基,其含量可采用滴定法测定。测定羧基含量的方法:在锥形瓶中加入ACN0.5g,加入0.05mol·L-1的X溶液amL。上恒温摇床,吸附平衡。以甲基橙作指示剂,用0.1mol·L-1的标准盐酸反滴定剩余的X溶液,标准盐酸的平均用量为bmL。则X为

(填“NaOH”“Na2CO3”或“NaHCO3”),计算所得活性炭表面的羧基含量为

mol·kg-1(已知:ACN中,羧基的Ka=1.0×10-4、酚羟基的Ka=5.0×10-9、碳酸的Ka1=4.2×10-7、Ka2=5.6×10-11;用含a、b的代数式表示)。

(4)某课题组以2500mg·L-1苯酚溶液为模型废水,研究AC和ACN表面的酸碱性对H2O2降解苯酚的影响,得到如下图象:

由图象可知,

(填“AC”或“ACN”)更有利于H2O2降解苯酚,原因是

__________________________。

【解析】(1)研磨的目的是增大接触面积,提高酸洗涤效率;为了防止放置过程中再次吸水,烘干后的AC应置于干燥器中备用;(2)加热前应通入氮气,将装置内的空气赶走,以免干扰实验;关闭K1,打开K2、K3,打开电炉并加热反应管;U形管b内试剂B的作用是防止烧杯中的水蒸气进入管式炉;(3)能和酚羟基反应的有Na2CO3,NaOH;能和羧酸反应的有Na2CO3,NaOH,NaHCO3,所以测定羧基含量用NaHCO3标准溶液;根据NaHCO3+HCl====NaCl+CO2↑+H2O可知,剩余的n(NaHCO3)=n(HCl)=0.1×b×10-3mol,根据CH3COOH+NaHCO3====CO2↑+H2O+CH3COONa,n(CH3COOH)=(0.05×a×10-3-0.1×b×10-3)mol,羧基含量为[(0.05×a×10-3-0.1×b×10-3)/0.5×10-3]mol·kg-1=(0.1a-0.2b)mol·kg-1;(4)根据图象可知,ACN苯酚剩余率更少,降解的更多,因为ACN与AC的pH相比,ACN表面显碱性,有利于双氧水分解产生羟基。答案：(1)增大接触面积,提高酸洗涤效率(1分)干燥器(1分)(2)通入氮气(1分)将装置内的空气赶走,以免干扰实验(1分)关闭K1,打开K2、K3(1分)防止烧杯中的水蒸气进入管式炉(1分)(3)NaHCO3(1分)

0.1a-0.2b(3分)(4)ACN(1分)

ACN表面呈碱性,有利于双氧水分解产生羟基(1分)4.(12分)2019年度诺贝尔化学奖奖励锂电池的发明者,锂离子电池已经彻底改变了我们的生活。如果废旧电池处理不当就会对环境造成严重污染,影响人们的健康生活。一种以废旧锂离子电池的正极材料(主要含LiCoO2、Al、C等)为原料制备CoC2O4·2H2O的流程如下:(1)除铝时发生反应的离子方程式为________________

。

(2)灼烧的主要目的是

,实验室中灼烧实验用到最重要的仪器是

。

(3)还原步骤在70℃左右,LiCoO2发生反应的化学方程式为

,若用盐酸代替H2SO4和H2O2,也可以达到目的,但其缺点是____________________。

(4)沉淀时,证明Co2+已经沉淀完全的实验操作与现象是

。

(5)已知:NH3·H2O====+OH-Kb=1.8×10-5

H2C2O4====H++

Ka1=5.4×10-2====H++

Ka2=5.4×10-5

则该流程中所用(NH4)2C2O4溶液的pH

7

(填“>”“<”或“=”)。(6)已知含铝元素微粒的浓度与pH的关系如图所示,设计由滤液X制备纯净的Al2O3的实验方案

(实验中必需使用的试剂:H2SO4溶液、BaCl2溶液、蒸馏水)。

【解析】以废旧锂离子电池的正极材料(主要含LiCoO2、Al、C等)为原料制备CoC2O4·2H2O,正极材料(主要含LiCoO2、Al、C等)加入NaOH溶液,Al被溶解形成NaAlO2溶液,剩余LiCoO2、C在空气中灼烧,C与O2反应生成CO2,剩余固体LiCoO2与H2SO4、H2O2反应,H2O2被Co3+氧化,生成CoSO4溶液与O2,继续加入(NH4)2C2O4溶液,最终形成CoC2O4•2H2O,据此分析解答。(1)除铝时的反应为铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O====2+3H2↑;(2)除铝后仍有C杂质,在空气中灼烧可以除去C;灼烧实验一般要用到坩埚;(3)根据产物中Co元素的化合价可知还原过程中双氧水将Co3+还原成Co2+,结合电子守恒和元素守恒可得方程式为2LiCoO2+3H2SO4+H2O22CoSO4+Li2SO4+O2↑+4H2O;盐酸被氧化时生成氯气,而氯气有毒;(4)证明Co2+已经沉淀完全的实验操作与现象为静置,在上层清液中继续滴加(NH4)2C2O4溶液,若不出现浑浊,则Co2+已沉淀完全;(5)根据题目所给信息可知一水合氨的电离程度小于草酸氢根的电离程度,则铵根的水解程度大于草酸根的水解程度,铵根水解显酸性,所以(NH4)2C2O4溶液的pH<7;(6)滤液X中铝元素主要存在形式为,要想得到纯净的Al2O3则需要先将铝元素转化为沉淀,据图可知pH为6到8时,主要是Al(OH)3,过滤洗涤再灼烧沉淀即可得到Al2O3,具体操作为向滤液X中滴加H2SO4溶液,适时用pH试纸测溶液的pH,当pH介于6～8时,过滤,用蒸馏水洗涤沉淀,直至滤液加BaCl2溶液不再出现白色浑浊为止,将所得沉淀灼烧至质量不再减少,冷却,即得Al2O3。(1)2Al+2OH-+2H2O====2+3H2↑(2分)(2)除去C(1分)坩埚(1分)(3)2LiCoO2+3H2SO4+H2O22CoSO4+Li2SO4+O2↑+4H2O(2分)会产生有毒的氯气(1分)(4)静置,在上层清液中继续滴加(NH4)2C2O4溶液,若不出现浑浊,则Co2+已沉淀完全(2分)(5)<(1分)(6)向滤液X中滴加H2SO4溶液,适时用pH试纸测溶液的pH,当pH介于6～8时,过滤,用蒸馏水洗涤沉淀,直至滤液加BaCl2溶液不再出现白色浑浊为止,将所得沉淀灼烧至质量不再减少,冷却,即得Al2O3(2分)5.(13分)(2020·济南模拟)以烃A为原料合成有机化合物M和N的路线如下:已知:a.在催化剂作用下,烯烃分子间的双键碳原子可以互换而发生烯烃复分解反应:b.X的苯环上有2种等效氢,且只含1个甲基。回答下列问题:(1)根据系统命名法,B的名称是

。N中含氧官能团的名称为

。

(2)M的结构简式是________。

(3)F→G的反应类型是

。

(4)写出C→D的化学方程式

。

(5)同时满足下列两个条件的N的同分异构体共有

种;

①能够发生银镜反应且该物质与生成Ag的物质的量之比为1∶4;②苯环上连接—C5H11。上述同分异构体中,核磁共振氢谱有5组峰且峰面积之比为9∶2∶2∶2∶1的有

和

(写结构简式)

(6)写出以CH2==CH(CH2)4CH==CH2为原料制备的合成路线

(其他试剂任选)

【解析】根据合成路线分析,A的分子式为C5H10,可知A为烯烃,又M为D与乙二酸发生酯化反应得到的分子式为C10H16O4的六元环酯,则M的结构式为,因此D为,逆向分析可知,A在