2022年普通高等學校招生全國統一考試（甲卷）理科綜合化學試題及考查目標分析

■廣東省佛山市南海區石門中學 張春艷 張 平 張福根

■廣東省佛山市第四中學 張景波

■廣東省佛山市高明區第一中學 劉 潔

【試題部分】(以原試卷題號為序)

可能用到的相對原子質量:H 1 C 12 N 14 O 16 F 18 Cl 35.5 Ca 40 Cu 64

一、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.化學與生活密切相關。下列敘述正確的是( )。

A.漂白粉與鹽酸可混合使用以提高消毒效果

B.溫室氣體是形成酸雨的主要物質

C.棉花、麻和蠶絲均為碳水化合物

D.干冰可用在舞臺上制造“云霧”

8.輔酶Q10具有預防動脈硬化的功效,其結構簡式如下。下列有關輔酶Q10的說法正確的是( )。

A.分子式為C60H90O4

B.分子中含有14個甲基

C.分子中的四個氧原子不在同一平面

D.可發生加成反應,不能發生取代反應

9.能正確表示下列反應的離子方程式為( )。

A.硫化鈉溶液和硝酸混合:

S2-+2H+＝＝H2S

B.明礬溶液與過量氨水混合:

Al3++4NH3+2H2O＝＝+4NH+4

C.硅酸鈉溶液中通入二氧化碳:

D.將等物質的量濃度的Ba(OH)2和NH4HSO4溶液以體積比1∶2混合:

Ba2++2OH-+2H++＝＝BaSO4↓+2H2O

10.一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖1所示(KOH溶液中,Zn2+以Zn(OH存在)。電池放電時,下列敘述錯誤的是( )。

圖1

A.Ⅱ區的K+通過隔膜向Ⅲ區遷移

C.MnO2電極反應:MnO2+4H++2e-＝＝Mn2++2H2O

D.電池總反應:Zn+4OH-+MnO2+4H+＝＝Zn(OH+Mn2++2H2O

11.NA為阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是( )。

A.25 ℃、101 kPa下,28 L氫氣中質子的數目為2.5NA

B.2.0 L 1.0 mol·L-1AlCl3溶液中,Al3+的數目為2.0NA

C.0.20 mol苯甲酸完全燃燒,生成CO2的數目為1.4NA

D.電解熔融CuCl2,陰極增重6.4 g,外電路中通過電子的數目為0.10NA

12.Q、X、Y、Z是原子序數依次增大的短周期主族元素,其最外層電子數之和為19。Q與X、Y、Z位于不同周期,X、Y相鄰,Y原子最外層電子數是Q原子內層電子數的2倍。下列說法正確的是( )。

A.非金屬性:X＞Q

B.單質的熔點:X＞Y

C.簡單氫化物的沸點:Z＞Q

D.最高價含氧酸的酸性:Z＞Y

13.根據實驗目的,下列實驗及現象、結論都正確的是( )。

選項 實驗目的 實驗及現象 結論A比較CH3COO-和HCO-3的水解常數分別測濃度均為0.1 mol·L-1的CH3COONH4和NaHCO3溶液的pH,后者大于前者Kb(CH3COO-)＜Kb(HCO-3)B檢驗鐵銹中是否含有二價鐵將鐵銹溶于濃鹽酸,滴入KMnO4溶液,紫色褪去鐵銹中含有二價鐵C探究氫離子濃度對CrO2-4、Cr2O2-7相互轉化的影響向K2CrO4溶液中緩慢滴加硫酸,黃色變為橙紅色增大氫離子濃度,轉化平衡向生成Cr2O2-7 的方向移動D檢驗乙醇中是否含有水向乙醇中加入一小粒金屬鈉,產生無色氣體 乙醇中含有水

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,考生根據要求作答。

(一)必考題:共43分。

26.(14分)硫酸鋅(ZnSO4)是制備各種含鋅材料的原料,在防腐、電鍍、醫學上有諸多應用。硫酸鋅可由菱鋅礦制備,菱鋅礦的主要成分為ZnCO3,雜質為SiO2以及Ca、Mg、Fe、Cu等的化合物。其制備流程如下:

本題中所涉及離子的氫氧化物溶度積常數如表1所示。

表1

回答下列問題:

(1)菱鋅礦焙燒生成氧化鋅的化學方程式為_____。

(2)為了提高鋅的浸取效果,可采取的措施有_____。

(3)加入物質X調溶液pH=5,最適宜使用的X是_____(填標號)。

A.NH3·H2O B.Ca(OH)2

C.NaOH

濾渣①的主要成分是_____、____、___。

(4)向80～90 ℃的濾液①中分批加入適量KMnO4溶液,充分反應后過濾,濾渣②中有MnO2,該步反應的離子方程式為____。

(5)濾液②中加入鋅粉的目的是_____。

(6)濾渣④與濃硫酸反應可以釋放HF并循環利用,同時得到的副產物是_____、_____。

27.(15分)硫化鈉可廣泛用于染料、醫藥行業。工業生產的硫化鈉粗品中常含有一定量的煤灰及重金屬硫化物等雜質。硫化鈉易溶于熱乙醇,重金屬硫化物難溶于乙醇。實驗室中常用95%乙醇重結晶純化硫化鈉粗品。回答下列問題:

(1)工業上常用芒硝(Na2SO4·10H2O)和煤粉在高溫下生產硫化鈉,同時生成CO,該反應的化學方程式為____。

(2)溶解回流裝置如下頁圖2所示,回流前無須加入沸石,其原因是_____?；亓鲿r,燒瓶內氣霧上升高度不宜超過冷凝管高度的。若氣霧上升過高,可采取的措施是_____。

圖2

(3)回流時間不宜過長,原因是____。回流結束后,需進行的操作有:

①停止加熱 ②關閉冷凝水 ③移去水浴

正確的順序為____(填標號)。

A.①②③ B.③①②

C.②①③ D.①③②

(4)該實驗熱過濾操作時,用錐形瓶而不能用燒杯接收濾液,其原因是____。熱過濾除去的雜質為____。若濾紙上析出大量晶體,則可能的原因是_____。

(5)濾液冷卻、結晶、過濾,晶體用少量____洗滌,干燥,得到Na2S·xH2O。

28.(14分)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫療器械等工業領域有著重要用途。目前生產鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉化為TiCl4,再進一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}:

(1)TiO2轉化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000℃時反應的熱化學方程式及其平衡常數如下:

(ⅰ)直接氯化:

TiO2(s)+2Cl2(g)＝＝TiCl4(g)+O2(g)ΔH1=172 kJ·mol-1,Kp1=1.0×10-2

(ⅱ)碳氯化:

TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)＝＝TiCl4(g)+2CO(g) ΔH2=-51 kJ·mol-1,Kp2=1.2×1012Pa

①反應2C(s) +O2(g)＝＝2CO(g)的ΔH為_____kJ·mol-1,Kp為____Pa。

②碳氯化的反應趨勢遠大于直接氯化,其原因是_____。

③對于碳氯化反應:增大壓強,平衡____移動(填“向左”“向右”或“不”);溫度升高,平衡轉化率_____(填“變大”“變小”或“不變”)。

(2)在1.0×105Pa,將TiO2、C、Cl2以物質的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質的量分數)隨溫度變化的理論計算結果如圖3所示。

圖3

①反應C(s)+CO2(g)2CO(g) 的平衡常數Kp(1 400 ℃)=____Pa。

②圖中顯示,在200 ℃平衡時TiO2幾乎完全轉化為TiCl4,但實際生產中反應溫度卻遠高于此溫度,其原因是____。

(3)TiO2碳氯化是一個“氣—固—固”反應,有利于TiO2-C“固—固”接觸的措施是____。

(二)選考題:共15分。請考生從2道題中任選一題作答。如果多做,則按所做的第一題計分。

35.(15分)[選修3:物質結構與性質]

2008年北京奧運會的“水立方”,在2022年冬奧會上華麗轉身為“冰立方”,實現了奧運場館的再利用,其美麗的透光氣囊材料由乙 烯(CH2＝C H2)與四氟乙烯(CF2＝C F2)的共聚物(ETFE)制成?；卮鹣铝袉栴}:

(1)基態F原子的價電子排布圖(軌道表示式)為____。

(2)下頁圖4中a、b、c分別表示C、N、O和F逐級電離能I變化趨勢(縱坐標的標度不同)。第一電離能的變化圖是____(填標號),判斷的根據是____;第三電離能的變化圖是_____(填標號)。

圖4

(3)固態氟化氫中存在(HF)n形式,畫出(HF)3的鏈狀結構_____。

(4)CF2＝C F2和ETFE分子中C的雜化軌道類型分別為____和_____;聚四氟乙烯的化學穩定性高于聚乙烯,從化學鍵的角度解釋原因:___。

(5)螢石(CaF2)是自然界中常見的含氟礦物,其晶胞結構如圖5所示,X代表的離子是_____;若該立方晶胞參數為apm,正負離子的核間距最小為____pm。

圖5

36.(15分)[選修5:有機化學基礎]

用N-雜環卡賓堿(NHC base)作為催化劑,可合成多環化合物。下面是一種多環化合物H的合成路線(無須考慮部分中間體的立體化學)。

回答下列問題:

(1)A的化學名稱為____。

(2)反應②涉及兩步反應,已知第一步反應類型為加成反應,第二步的反應類型為_____。

(3)寫出C與Br2/CCl4反應產物的結構簡式:___。

(4)E的結構簡式為____。

(5)H中含氧官能團的名稱是____。

(6)化合物X是C的同分異構體,可發生銀鏡反應,與酸性高錳酸鉀反應后可以得到對苯二甲酸,寫出X的結構簡式:____。

【試卷整體評價】

1.情境取材廣泛、真實,突出價值觀念引領。

側重增強化學與環境保護、醫藥衛生、能源材料等方面的聯系。如第8題輔酶Q10、第35題北京冬奧會場館使用的高分子材料等情境。如第28題金屬鈦的提取,通過對應用于社會生產實踐中化學原理的考查,充分體現化學學科推動科技發展和人類社會進步的重要作用,凸顯化學學科的社會價值。

2.深化基礎性考查,促進考生主動思考。

試題圍繞高中化學基礎內容,深入考查考生對有機化學基本概念(第8題)、離子方程式(第9題)、化學反應原理(第10題)、阿伏加德羅常數(第11題)、元素性質與周期律(第12題)等主干內容的理解能力,有效鑒別考生的基礎是否扎實,教師是否嚴格按照高中化學課程標準進行教學。

實驗是化學學科重要的研究手段,第13題圍繞“鹽類水解的應用”“鐵及其化合物的性質”“探究影響化學平衡移動的因素”“有機化合物中常見官能團的檢驗”等重要實驗,考查利用化學反應基本原理、基于實驗目的分析實驗現象得出結論的能力。

3.聚焦核心素養,考查學科關鍵能力。

試題創新信息呈現方式、設問角度獨特,要求考生多角度、多層次、多維度地認識化學基本規律,在分析和解決化學問題中考查學科關鍵能力,培育核心素養。

第26題呈現菱鋅礦制備硫酸鋅的工藝流程,提供有關金屬離子難溶電解質的溶度積,要求考生基于數據綜合分析整個工藝流程,引導考生思考不同物質的分離條件。

第28題給出不同條件對“鈦氯化”反應平衡轉化率的影響,考查變化觀念與平衡思想素養,引導考生深刻理解化學平衡的本質。第35題考查碳、氮、氧、氟電離能的變化規律,讓考生理解原子結構與元素性質之間的關系。

4.注重教學實際,推進教考銜接。

試題堅持將課程標準作為命題的主要依據,以陌生的情境考查考生熟悉的知識內容,既滿足高等學校選拔要求,又有利于考生實際水平的發揮,如第27題借助硫化鈉提純的情境,考查乙醇、硫化鈉的性質,考查回流、過濾等基本操作。第28題,利用“氣-固-固”反應的陌生情境,考查考生多角度認識并應用化學反應規律的能力。

試題將化學反應原理、物質結構理論兩大化學理論與其他模塊內容進行綜合考查,促使考生構建系統全面的學科知識體系,與課程改革理念同向同行。如第35題考查乙烯、四氟乙烯及其聚合物的結構與性質的關系。

總體而言,試題深入貫徹落實立德樹人根本任務,充分考慮教育教學基本規律、化學學科內容邏輯、考生認知特點,突出學科主干內容,促進考生化學觀念、科學思維和正確價值觀念的形成與發展,引導考生提升綜合素質。

【參考答案與解析部分】

一、選擇題

7.D

考查目標及解析:

本題考查了化學原理在生活中的運用,涉及物質的組成、性質及用途。

選項A錯誤,漂白粉的有效成分次氯酸鈣與鹽酸混合,不僅不能提高消毒效果,而且會反應生成有毒的氯氣。

選項B錯誤,二氧化碳(CO2)、氟利昂、甲烷(CH4)等是地球大氣中主要的溫室氣體。形成酸雨的主要物質是硫氧化物、氮氧化物等。

選項C錯誤,棉花、麻的主要成分均是纖維素,屬于糖類物質,糖類物質的俗稱為碳水化合物,但蠶絲主要成分是蛋白質。

選項D正確,干冰是固態的二氧化碳,干冰易升華,升華時吸收大量的熱,使周圍溫度降低,水蒸氣凝結成了小液滴,形成“云霧”效果。

8.B

考查目標及解析:

本題以輔酶Q10為情境,考查有機聚合物分子式、組成、空間結構及性質。在鍵線式中,線的端點代表甲基,該有機物的結構簡式為。

選項A錯誤,根據結構簡式,中括號內碳原子數為50,中括號外碳原子數為9,分子式為C59H90O4。

選項B正確,根據結構簡式,中括號外有3個甲基,中括號內甲基有10個,10個重復基團的最后一個連接H原子的碳是甲基,因此共有14個甲基。

選項C錯誤,雙鍵碳和與其直接相連的四個原子共面,羰基碳原子和與其直接相連的氧原子及另外兩個原子共面,因此分子中的四個氧原子在同一平面上。

選項D錯誤,碳碳雙鍵能發生加成反應,分子中含有甲基,能發生取代反應。

9.D

考查目標及解析:

本題考查離子方程式的書寫。

選項A錯誤,S2-有還原性,硝酸有氧化性,硫化鈉與硝酸應發生氧化還原反應。

選項B錯誤,Al(OH)3不能溶于過量的氨水,故反應的離子方程式為Al3++3NH3·H2O＝＝Al(OH)3↓+3。

選項C錯誤,向Na2SiO3溶液中通入CO2時,生成硅酸沉淀,CO2則根據其通入的量的多少反應為或,反應的離子方程式為+H2O+CO2＝＝H2SiO3↓+(CO2少量)或+2H2O+2CO2＝＝H2SiO3↓+2(CO2過量)。

選項D正確,當Ba(OH)2與NH4HSO4物質的量之比為1∶2時,Ba(OH)2電離出的OH-與NH4HSO4電離出的H+反應生成水,Ba(OH)2電離出的Ba2+與NH4HSO4電離出的反應生成BaSO4沉淀,反應的離子方程為Ba2++2OH-+2H++＝＝BaSO4↓+2H2O。

10.A

考查目標及解析:

本題以水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池為情境,考查了原電池的原理,包括離子移動方向、電極反應式及電池反應等。

根據題干信息分析,Zn為電池的負極,電極反應為Zn-2e-+4OH-＝＝Zn(,MnO2為電池的正極,電極反應為MnO2+2e-+4H+＝＝Mn2++2H2O。Ⅰ區消耗4 mol H+,生成1 mol Mn2+,Ⅲ區消耗4OH-,生成1 mol Zn(;為平衡電荷,Ⅱ區的K+向Ⅰ區移動或Ⅰ區的向Ⅱ區移動,Ⅱ區的向Ⅲ區移動或Ⅲ區的K+向Ⅱ區移動。

根據以上分析,A選項說法錯誤,B、C、D選項說法正確。

11.C

考查目標及解析:

本題以阿伏加德羅常數為主題,考查氣體摩爾體積相關計算、水解、燃燒、電解過程的粒子數量關系等知識。

選項A錯誤,標準狀況是指0 ℃、101 kPa,25 ℃、101 kPa時不能用標準狀況下的氣體摩爾體積計算氣體的物質的量。

選項B錯誤,Al3+在溶液中水解生成Al(OH)3,因此2.0 L 1.0 mol·L-1AlCl3溶液中,Al3+的數目小于2.0NA。

選項C正確,苯甲酸的分子式為C7H6O2,根據碳原子守恒,燃燒時存在關系式C7H6O2～7CO2,0.20 mol苯甲酸完全燃燒,生成CO2的數目為1.4NA。

選項D錯誤,電解熔融CuCl2,陰極反應為Cu2++2e-＝＝Cu,當陰極增重6.4 g,即生成0.1 mol Cu,外電路中通過的電子數目為0.20NA。

12.D

考查目標及解析:

本題以元素周期表、元素周期律為主題,考查元素的推斷、元素周期律的遞變性、分子間作用力大小等知識。

Q、X、Y、Z是原子序數依次增大的短周期主族元素,Q與X、Y、Z位于不同周期,Y原子最外層電子數是Q原子內層電子數的2倍,則Q位于第二周期,X、Y、Z位于第三周期,Y原子最外層電子數為4,則Y為Si元素,X、Y相鄰,則X為Al元素。Q、X、Y、Z的最外層電子數之和為19,Q、Z的最外層電子數之和為19-3-4=12,則Q、Z分別為F、P元素或O、S元素或N、Cl元素。

選項A錯誤,Al為金屬元素,F、O、N等為非金屬性較強的非金屬元素,因此非金屬性:X＜Q。

選項B錯誤,Al為典型金屬晶體,熔點660 ℃,Si單質為典型共價晶體,熔點為1 410 ℃。

選項C錯誤,Q、Z分別為F、P元素或O、S元素或N、Cl元素,HF、H2O、NH3存在分子間氫鍵,沸點較高,因此簡單氫化物的沸點:Z＜Q。

選項D正確,Y為Si元素,Z為P或S或Cl元素,元素非金屬性越強,其最高價含氧酸的酸性越強,酸性:HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3,故最高價含氧酸的酸性:Z＞Y。

13.C

考查目標及解析:

本題以探究實驗為情境素材,以實驗目的、操作及現象、結論為主題,考查運用化學知識解決問題的能力,考查科學探究學科素養。

選項A錯誤,CH3COO-與水解時存在:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-,+H2OH2CO3+OH-,存在時,有+H2ONH3·H2O+H+,因此測定等濃度CH3COONH4和NaHCO3溶液的pH,無法比較CH3COO-和的水解常數,應改為CH3COONa溶液,排除陽離子干擾。

選項B錯誤,濃鹽酸與KMnO4溶液發生反應10Cl-+2+16H+＝＝5Cl2↑+2Mn2++8H2O,也會導致紫色褪去,因此無法證明鐵銹中是否含有二價鐵,應改為稀硫酸溶解鐵銹。

選項C正確,K2CrO4溶液中存在轉化平衡2Cr(黃色)+2H+Cr2(橙紅色)+ H2O,增大氫離子濃度,該平衡向生成Cr2的方向移動。

選項D錯誤,乙醇與金屬鈉發生反應2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑,同樣產生無色氣體,因此無法證明乙醇中是否含有水,應改為無水硫酸銅檢驗水。

二、非選擇題

(一)必考題

26.答案及解析:

本題以菱鋅礦制備ZnSO4為情境素材,通過固體礦石的煅燒、溶解、除雜等步驟中試劑的選擇、成分的推斷等設問,考查考生綜合運用化學知識解決實際問題的能力。根據題干中所給的Ksp,可計算出Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mg2+恰好完全沉淀為氫氧化物時的pH。若Mg2+、Cu2+、Fe2+通過形成氫氧化物的形式除去,會造成Zn2+同時沉淀,因此,各金屬離子的去除方式分別為Fe3+→Fe(OH)3↓,Fe2+→Fe3+→Fe(OH)3↓,Cu2+→Cu,Mg2+→MgF2↓,Ca2+→CaF2↓。

(1)ZnCO3ZnO+CO2↑

本問考查難溶碳酸鹽性質。

碳酸鹽焙燒時分解為金屬氧化物和CO2。

(2)粉碎、適當升溫、適當增大硫酸濃度等

本問考查如何利用速率等理論來指導生產實踐。

可以從速率和浸取完全程度兩個角度來改善浸取效果,適當增大硫酸濃度、適當升高溫度都可以提高浸取速率,增大接觸面積不僅可以提高浸取速率,還可以促進浸取反應發生完全。

(3)B Fe(OH)3、CaSO4、SiO2

本問考查對Ksp指導生產實際的理解和應用能力。

若使用氨水或NaOH,會引入新雜質,且氨水易分解產生氨氣,造成污染,NaOH成本較高,綜合考慮,使用Ca(OH)2。

根據Ksp可計算得各雜質離子恰好完全沉淀時的c(OH-)。

使用Ca(OH)2調節pH=5,即c(OH-)=1.0×10-9mol·L-1時,只有Fe3+完全沉淀為Fe(OH)3而除去,同時浸取后的溶液中含有大量的H+,Ca2+與形成微溶的CaSO4,浸取時不溶于硫酸的SiO2在過濾時一并除去。

(4)3Fe2++Mn+7H2O＝＝3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+

本問考查氧化還原反應的判斷及方程式書寫能力。

根據前述分析可知,Fe2+的去除方式為:Fe2+→Fe3+→Fe(OH)3↓,因此KMnO4溶液的作用是氧化Fe2+為Fe3+,KMnO4被還原為MnO2,與Fe(OH)3一并過濾除去。

(5)將Cu2+置換為Cu

本問考查考生能否從整體角度理解復雜體系中物質轉化過程。

根據前述分析可知,Cu2+無法通過生成氫氧化物的形式與Zn2+有效分離,因此使用鋅粉將Cu2+置換為Cu,過量的Zn粉和Cu一并過濾除去。

(6)CaSO4MgSO4

本問考查考生流程圖的閱讀能力及氟化物的性質。

濾渣④為CaF2、MgF2,二者分別與濃硫酸發生反應CaF2+H2SO4＝＝CaSO4+2HF↑,MgF2+H2SO4＝＝MgSO4+2HF↑。

27.答案及解析:

本題以硫化鈉粗品重結晶實驗為情境素材,通過探究重結晶實驗中可能出現的“異?！爆F象,基于現象優化并評價得出最優實驗方案,考查考生的證據推理和實驗探究能力。

(1)Na2SO4·10H2O+4CNa2S+4CO↑+10H2O

本問考查考生書寫陌生化學反應方程式的能力。

根據題干信息可知,反應物為芒硝(Na2SO4·10H2O)和煤粉,生成物為硫化鈉和CO,反應條件為高溫,由得失電子守恒可配平該方程式。

(2)煤灰及難溶的重金屬硫化物等雜質可用作沸石 增大冷凝管的進水量,降低回流溫度等

本問考查考生對題干有效信息的分析能力和對實驗中的“異常”現象進行優化改進處理的能力。

根據題干信息,硫化鈉粗品中常含有一定量的煤灰及重金屬硫化物等雜質,這些雜質能起到防止暴沸的作用,因此回流前無須加入沸石。若燒瓶內氣霧上升過高,可采取增大冷凝管的進水量,增強冷凝效果,或降低熱源溫度,減少乙醇的揮發。

(3)長時間回流,硫化鈉易被空氣氧化D

本問考查冷凝回流相關操作及注意事項,考查考生對實驗過程中可能出現的“異?！爆F象進行預測假設,并通過優化實驗操作解決問題的能力。

根據題干信息,硫化鈉的還原性較強,長時間回流,容易被空氣氧化。回流結束后,應先停止加熱,再移去水浴,最后關閉冷凝水,若先關閉冷凝水,易造成燒瓶內氣霧上升過高,從冷凝管上端逸出,降低提純效率。

(4)減少硫化鈉和空氣接觸,防止硫化鈉被氧化,避免濾液快速冷卻,減少硫化鈉析出重金屬硫化物和煤灰 乙醇體積偏少,操作過慢使溶液溫度恢復至室溫等

本問考查熱過濾的目的及注意事項,考查考生對實驗裝置優化改進和對“異?！爆F象進行反思并解釋的能力。

錐形瓶口較小,熱過濾操作時,能減小溶液與空氣的熱交換,可減少硫化鈉被空氣氧化同時也防止濾液快速冷卻而導致Na2S析出。根據題干信息,重金屬硫化物和煤灰難溶于乙醇,因此過濾除去的雜質為重金屬硫化物。若濾紙上析出大量晶體,可能的原因是溶液溫度降低而導致的硫化鈉溶解度下降。

(5)冷的95%乙醇

本問考查晶體洗滌試劑的選擇,考查考生基于物質的性質及實驗目的,設計并評價得出最優實驗方案的能力。

用少量乙醇洗滌,既可以洗去晶體表面殘留的少量雜質,又可以降低Na2S在乙醇中的溶解度,減少洗滌時的損失。

28.答案及解析:

本題以金紅石(TiO2)轉化為TiCl4為情境,利用學術研究過程中真實的曲線,通過對蓋斯定律、平衡常數、化學反應速率及平衡的影響因素、轉化率計算等知識進行設問,考查考生綜合運用化學反應原理解釋問題、解決實際問題的能力,以及變化觀念與平衡思想、科學探究與創新意識等核心素養的建立能力。

(1)①-223 1.2×1014

②碳氯化反應是氣體分子總數增加且放熱的自發過程,直接氯化是體系氣體分子總數不變、且吸熱ΔH＞0的非自發過程,因此碳氯化反應趨勢遠大于直接氯化反應

③向左 變小

本問考查基于蓋斯定律的反應熱的計算及壓強平衡常數的計算,同時考查反應趨勢及化學平衡原理的應用。

①目標反應=反應ⅱ-反應ⅰ,因此ΔH=ΔH2-ΔH1=-51 kJ·mol-1-172 kJ·mol-1=-223 kJ·mol-1。Kp==1.2×1014。

②ΔG是自發反應的第一判據,ΔG=ΔH-TΔS。碳氯化反應是氣體分子總數增加、放熱的過程,ΔG＜0,因此碳氯化反應是自發過程。直接氯化的體系氣體分子總數不變,且吸熱,ΔG＞0,因此碳氯化反應趨勢遠大于直接氯化反應。

③碳氯化反應是氣體分子總數增多的放熱反應,因此增大壓強,平衡向氣體分子總數減少的方向移動,升高溫度,平衡向左移動,平衡轉化率變小。

(2)①7.2×105

②選擇更高溫度為了加快反應速率,單位時間內得到更多的TiCl4產品

本問考查根據圖像提取信息進行平衡常數計算,以及根據實際生產需要選取反應條件。

①根據圖像,1 400 ℃時,KpPa=7.2×105Pa

②在實際工業生產中,反應條件的選擇要在反應速率和平衡轉化率之間做綜合考慮,因此為了加快反應速率,單位時間內得到更多的TiCl4產品,選擇更高溫度。

(3)將固體粉碎后混合,同時鼓入Cl2,使固體粉末“沸騰”,以增大固體的接觸面積

本題考查增大固體間接觸面積的操作方法。

固體顆粒越小,比表面積越大,反應接觸面積越大,因此將兩者粉碎后混合,同時鼓入Cl2,使固體粉末“沸騰”,可達到增大接觸面積的目的。

(二)選考題

35.答案及解析:

本題以建造“冰立方”的材料為載體,圍繞C、N、O、F等元素從原子、分子、晶體等角度考查結構及其性質的相關問題,考查考生對物質結構及其性質的掌握和理解、信息獲取與應用能力、證據推理與模型認知、立體幾何思維。

考查原子價電子排布圖的書寫。

F原子位于第二周期第ⅦA族。

(2)圖a 同一周期第一電離能的總體趨勢是依次升高的,但由于N元素的2p能級為半充滿狀態,因此N元素的第一電離能較C、O兩種元素高 圖 b

考查元素周期律中電離能的比較。

同一周期第一電離能的總體趨勢是依次升高的,但由于N元素的2p能級為半充滿狀態,因此N元素的第一電離能較C、O兩種元素高,所以第一電離能為圖a,4個原子失去2個電子后的價電子排布式分別為2s2、2s22p1、2s22p2、2s22p3,F為半充滿狀態,第三電離能高于N和O,符合圖b。

考查分子間作用力中的氫鍵作用。

HF為分子晶體,且分子間存在氫鍵作用,從而可得(HF)3通過氫鍵相連。

(4)sp2sp3C—F鍵的鍵能大于聚乙烯中C—H鍵的鍵能,鍵能越大,化學性質越穩定

考查原子、分子的相關性質,如中心原子雜化方式、化學性質與化學鍵等。

CF2＝C F2中以碳碳雙鍵相連,C原子為sp2雜化,ETFE是乙烯和四氟乙烯的共聚物,其結構簡式為原子全部成4根單鍵,為sp3雜化。

(5)Ca2+

考查晶體結構的判斷。

依據均攤法,晶胞中X有4個,Y有8個,化學式為XY2,推出X代表的為Ca2+,分析晶胞結構可知,正負離子的核間距最小的為圖中的L(),L為體對角線長的,體對角線長為從而可得間距為pm。

36.答案及解析:

本題以多環化合物的合成為情境素材,考查物質推斷、反應類型、物質命名、反應機理、同分異構體、有機合成等,考查考生對有機物性質及其轉化的掌握和理解、信息獲取能力、證據推理與模型認知能力、知識的遷移能力等。

(1)苯甲醇

考查有機物的推斷及命名。

根據有機物B及反應①的條件,可逆推得到A為苯甲醇。

(2)消去反應

考查陌生有機反應的斷鍵成鍵機理分析、反應類型的判斷。

依據物質C的結構以及題干中給出了第一步反應為加成反應,可判斷反應位點是乙醛中的甲基與苯甲醛中的醛基進行加成,得到產物,對比物質C不難得出第二步為消去反應。

考查官能團的性質。

物質C與Br2/CCl4只有雙鍵可發生加成反應。

考查物質的推導。

通過物質E的分子式為C5H6O2,可分析其具有3個不飽和度,對比物質F和物質B的結構簡式,可以發現虛線框中的結構應屬于E物質,再結合E的分子式可得結構簡式。

(5)硝基、酯基、酮羰基

考查官能團的辨識與命名。

根據結構簡式可得H中含有硝基、酯基、羰基。

考查同分異構體的書寫,側重考查信息獲取能力與模型認知能力。

化合物C,具有9個C,1個O,6個不飽和度。根據題干信息,化合物X應含有醛基和苯環,則剩下2個C和1個不飽和度,只能構建成乙烯基的形式,再根據氧化后的產物是對位取代基,可得到X的結構簡式。

考查有機物的合成,側重考查逆合成分析法,信息獲取和遷移能力。