湖南省2022年普通高中學業水平選擇性考試化學試題及考查目標解讀

2023-03-15 00:26:12廣東省佛山市南海區南海執信中學張莉君

中學生數理化(高中版.高考理化) 2023年2期

■廣東省佛山市南海區南海執信中學張莉君

■廣東省佛山市順德區杏壇中學梁佩文、李超、黎結艷

■廣東省佛山市高明區第一中學劉潔

[試題部分]

可能用到的相對原子質量:H 1 C 12 N 14 O 16 S 32 Cl 35.5 K 39 Fe 56 Se 79 Ba 137

一、選擇題:本題共10小題,每小題3分,共30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。

1.化學促進了科技進步和社會發展,下列敘述中沒有涉及化學變化的是( )。

A.《神農本草經》中記載的“石膽能化鐵為銅”

B.利用“侯氏聯合制堿法”制備純堿

C.科學家成功將CO2轉化為淀粉或葡萄糖

D.北京冬奧會場館使用CO2跨臨界直冷制冰

2.下列說法錯誤的是( )。

A.氫鍵、離子鍵和共價鍵都屬于化學鍵B.化學家門捷列夫編制了第一張元素周期表

C.藥劑師和營養師必須具備化學相關專業知識

D.石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一

3.聚乳酸是一種新型的生物可降解高分子材料,其合成路線如下:

下列說法錯誤的是( )。

A.m=n-1

B.聚乳酸分子中含有兩種官能團

C.1 mol乳酸與足量的Na反應生成1 mol H2

D.兩分子乳酸反應能夠生成含六元環的分子

4.化學實驗操作是進行科學實驗的基礎,下列操作符合規范的是( )。

5.科學家合成了一種新的共價化合物(結構如下所示),X、Y、Z、W為原子序數依次增大的短周期元素,W的原子序數等于X與Y的原子序數之和。下列說法錯誤的是( )。

A.原子半徑:X>Y>Z

B.非金屬性:Y>X>W

C.Z的單質具有較強的還原性

D.原子序數為82的元素與W位于同一主族

6.甲基丙烯酸甲酯是合成有機玻璃的單體。

舊法合成的反應:

新法合成的反應:

下列說法錯誤的是(阿伏加德羅常數的值為NA)( )。

A.HCN的電子式為H∶C??N∶

B.新法沒有副產物產生,原子利用率高

C.1 L 0.05 mol·L-1的NH4HSO4溶液中NH4+的微粒數小于0.05NA

D.Pd的作用是降低反應的活化能,使活化分子數目增多,百分數不變

7.鋁電解廠煙氣凈化的一種簡單流程如下:

下列說法錯誤的是( )。

A.不宜用陶瓷作吸收塔內襯材料

B.采用溶液噴淋法可提高吸收塔內煙氣吸收效率

C.合成槽中產物主要有Na3AlF6和CO2

D.濾液可回收進入吸收塔循環利用

8.海水電池在海洋能源領域備受關注,一種鋰-海水電池構造如圖1所示。下列說法錯誤的是( )。

圖1

A.海水起電解質溶液作用

B.N極僅發生的電極反應:2H2O+2e-══2OH-+2H2↑

C.玻璃陶瓷具有傳導離子和防水的功能

D.該鋰-海水電池屬于一次電池

9.科學家發現某些生物酶體系可以促進H+和e-的轉移(如a、b和c),能將海洋中的轉化為N2進入大氣層,反應過程如圖2所示。下列說法正確的是( )。

圖2

B.a和b中轉移的e-數目相等

10.室溫時,用0.100 mol·L-1的標準AgNO3溶液滴定15.00 mL濃度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液,通過電位滴定法獲得lg(Ag+)與V(AgNO3)的關系曲線如圖3所示(忽略沉淀對離子的吸附作用。若溶液中離子濃度小于1.0×10-5mol·L-1時,認為該離子沉淀完全。Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17)。下列說法正確的是( )。

圖3

A.a點:有白色沉淀生成

B.原溶液中I-的濃度為0.100 mol·L-1

C.當Br-沉淀完全時,已經有部分Cl-沉淀

D.b點:c(Cl-)>c(Br-)>c(I-)>c(Ag+)

二、選擇題:本題共4小題,每小題4分,共16分。在每小題給出的四個選項中,有一個或兩個選項符合題目要求。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分。

11.下列離子方程式正確的是( )。

A.Cl2通入冷的NaOH溶液:Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O

C.FeSO4溶液中加入H2O2產生沉淀:2Fe2++H2O2+4H2O══2Fe(OH)3↓+4H+

D.NaHCO3溶液與少量的Ba(OH)2溶液混合:+Ba2++OH-══BaCO3↓+H2O

12.反應物(S)轉化為產物(P或P·Z)的能量與反應進程的關系如圖4所示,下列有關四種不同反應進程的說法正確的是( )。

圖4

A.進程Ⅰ是放熱反應

B.平衡時P的產率:Ⅱ>Ⅰ

C.生成P的速率:Ⅲ>Ⅱ

D.進程Ⅳ中,Z沒有催化作用

13.為探究FeCl3的性質,進行了如表1所示實驗(FeCl3和Na2SO3溶液濃度均為0.1 mol·L-1)。

表1

依據上述實驗現象,結論不合理的是( )。

A.實驗①說明加熱促進Fe3+水解反應

B.實驗②說明Fe3+既發生了水解反應,又發生了還原反應

C.實驗③說明Fe3+發生了水解反應,但沒有發生還原反應

14.向體積均為1 L的兩恒容容器中分別充入2 mol X和1 mol Y發生反應2X(g)+Y(g)Z(g) ΔH,其中甲為絕熱過程,乙為恒溫過程,兩反應體系的壓強隨時間的變化曲線如圖5所示。下列說法正確的是( )。

圖5

A.ΔH>0

B.氣體的總物質的量:na

C.a點平衡常數:K>12

D.反應速率:va正

三、非選擇題:包括必考題和選考題兩部分。第15～17題為必考題,每個試題考生都必須作答。第18、19題為選考題,考生根據要求作答。

(一)必考題:此題包括3小題,共39分。

15.(12分)某實驗小組以BaS溶液為原料制備BaCl2·2H2O,并用重量法測定產品中BaCl2·2H2O的含量。設計了如下實驗方案:

可選用試劑:NaCl晶體、BaS溶液、濃硫酸、稀硫酸、CuSO4溶液、蒸餾水。

步驟1:BaCl2·2H2O的制備。

按如圖6所示裝置進行實驗,得到BaCl2溶液,經一系列步驟獲得BaCl2·2H2O產品。

圖6

步驟2:產品中BaCl2·2H2O的含量測定。

①稱取產品0.500 0g,用100 mL水溶解,酸化,加熱至近沸。

②在不斷攪拌下,向①所得溶液逐滴加入熱的0.100 mol·L-1H2SO4溶液。

③沉淀完全后,60 ℃水浴40 min,經過濾、洗滌、烘干等步驟,稱量白色固體,質量為0.466 0g。

回答下列問題:

(1)Ⅰ是制取____氣體的裝置,在試劑a過量并微熱時,發生主要反應的化學方程式為_____。

(2)Ⅱ中b儀器的作用是____;Ⅲ中的試劑應選用____。

(3)在沉淀過程中,某同學在加入一定量熱的H2SO4溶液后,認為沉淀已經完全,判斷沉淀已完全的方法是____。

(4)沉淀過程中需加入過量的H2SO4溶液,原因是____。

(5)在過濾操作中,下列儀器(如圖7)不需要用到的是_____(填名稱)。

圖7

(6)產品中BaCl2·2H2O的質量分數為_____(保留三位有效數字)。

16.(13分)2021年我國制氫量位居世界第一,煤的氣化是一種重要的制氫途徑。回答下列問題:

(1)在一定溫度下,向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g),起始壓強為0.2 MPa時,發生下列反應生成水煤氣:

Ⅰ. C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH1=+131.4 kJ·mol-1

Ⅱ. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.1 kJ·mol-1

①下列說法正確的是____。

A.平衡時向容器中充入惰性氣體,反應Ⅰ的平衡逆向移動

B.混合氣體的密度保持不變時,說明反應體系已達到平衡

C.平衡時H2的體積分數可能大于

D.將炭塊粉碎,可加快反應速率

②反應平衡時,H2O(g)的轉化率為50%,CO的物質的量為0.1 mol。此時,整個體系_____(填“吸收”或“放出”)熱量____kJ,反應Ⅰ的平衡常數Kp=_____(以分壓表示,分壓=總壓×物質的量分數)。

(2)一種脫除和利用水煤氣中CO2方法的裝置如圖8所示:

圖8

①某溫度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,c()∶c()=1∶2,則該溶液的pH=_____(該溫度下H2CO3的Ka1=4.6×10-7,Ka2=5.0×10-11)。

②再生塔中產生CO2的離子方程式為_____。

③利用電化學原理,將CO2電催化還原為C2H4,陰極反應式為____。

17.(14分)鈦(Ti)及其合金是理想的高強度、低密度結構材料。以鈦渣(主要成分為TiO2,含少量V、Si和Al的氧化物雜質)為原料,制備金屬鈦的工藝流程如下:

已知“降溫收塵”后,粗TiCl4中含有的幾種物質的沸點如表2所示。

表2

回答下列問題:

(1)已知ΔG=ΔH-TΔS,ΔG的值只決定于反應體系的始態和終態,忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化。若ΔG<0,則該反應可以自發進行。根據圖9判斷:600 ℃時,下列反應不能自發進行的是_____。

圖9

A.C(s)+O2(g)══CO2(g)

B.2C(s)+O2(g)══2CO(g)

C.TiO2(s)+2Cl2(g)══TiCl4(g)+O2(g)

D.TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)══TiCl4(g)+CO2(g)

(2)TiO2與C、Cl2,在600 ℃的沸騰爐中充分反應后,混合氣體中各組分的分壓如表3所示。

表3

①該溫度下,TiO2與C、Cl2反應的總化學方程式為____。

②隨著溫度升高,尾氣中CO的含量升高,原因是____。

(3)“除釩”過程中的化學方程式為____;“除硅、鋁”過程中,分離TiCl4中含Si、Al雜質的方法是____。

(4)“除釩”和“除硅、鋁”的順序____(填“能”或“不能”)交換,理由是_____。

(5)下列金屬冶煉方法與本工藝流程中加入Mg冶煉Ti的方法相似的是____。

A.高爐煉鐵

B.電解熔融氯化鈉制鈉

C.鋁熱反應制錳

D.氧化汞分解制汞

(二)選考題:共15分。請考生從給出的兩道題中任選一題作答。如果多做,則按所做的第一題計分。

18.[選修3:物質結構與性質](15分)

鐵和硒(Se)都是人體所必需的微量元素,且在醫藥、催化、材料等領域有廣泛應用,回答下列問題:

(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一種抗癌新藥,其結構式如下:

①基態Se原子核外電子排布式為[Ar]___。

②該新藥分子中有_____種不同化學環境的C原子。

③比較鍵角大小:氣態SeO3分子_____離子(填“>”“<”或“=”),原因是____。

(2)富馬酸亞鐵(FeC4H2O4)是一種補鐵劑。富馬酸分子的結構模型如圖10所示:

圖10

①富馬酸分子中σ 鍵與π 鍵的數目比為____。

②富馬酸亞鐵中各元素的電負性由大到小的順序為____。

(3)科學家近期合成了一種固氮酶模型配合物,該物質可以在溫和條件下直接活化H2,將N3-轉化為,反應過程如下:

①產物中N原子的雜化軌道類型為_____。

(4)鉀、鐵、硒可以形成一種超導材料,其晶胞在xz、yz和xy平面投影如圖11所示:

圖11

①該超導材料的最簡化學式為____。

②Fe原子的配位數為_____。

③該晶胞參數a=b=0.4 nm,c=1.4 nm。阿伏加德羅常數的值為NA,則該晶體的密度為_____g·cm-1(列出計算式)。

19.[選修5:有機化學基礎](15分)

物質J是一種具有生物活性的化合物。該化合物的合成路線如下:

回答下列問題:

(1)A中官能團的名稱為____、____。

(2)F→G、G→H的反應類型分別是____、____。

(3)B的結構簡式為____。

(4)C→D反應方程式為____。

(6)Ⅰ中的手性碳原子個數為_____(連四個不同的原子或原子團的碳原子稱為手性碳原子)。

[參考答案與解析部分]

1.D

考查目標及解析:

本題以傳統文化中的化學、侯氏制堿法的制備原理、科技前沿CO2制淀粉或葡萄糖、冬奧會CO2直冷制冰為情境素材載體,考查考生對化學變化特征的認識。

選項A正確,“石膽能化鐵為銅”指的是鐵可以與硫酸銅發生置換反應生成銅,發生了化學變化,不符合題意。

選項B正確,工業上利用“侯氏聯合制堿法”制備純堿,二氧化碳、氨氣、氯化鈉和水發生反應生成的碳酸氫鈉晶體經加熱后分解生成純堿碳酸鈉,發生了化學變化,不符合題意。

選項C正確,CO2轉化為淀粉或葡萄糖,有新物質生成,發生了化學變化,不符合題意。

選項D錯誤,使用CO2跨臨界直冷制冰,將水直接轉化為冰,沒有新物質生成,只發生了物理變化,沒有涉及化學變化,符合題意。

2.A

考查目標及解析:

本題以化學鍵等基本化學概念、化學史(元素周期表的編制)、職業與化學的聯系、制造玻璃和水泥的主要原料為信息載體,考查考生對化學學科基本概念的理解與認識,同時向考生普及化學作為基礎科學與職業要求的緊密聯系。

選項A錯誤,離子鍵和共價鍵都屬于化學鍵,氫鍵屬于分子間作用力,不是化學鍵,符合題意。

選項B正確,化學史上,第一張元素周期表是由俄國化學家門捷列夫編制的,不符合題意。

選項C正確,藥劑師和營養師的工作分別與藥劑和營養物質有關,因此必須具備相關的化學專業知識才能勝任相關工作,不符合題意。

選項D正確,制造玻璃的主要原料是石灰石、石英和純堿,制造水泥的主要原料是石灰石和黏土,不符合題意。

3.B

考查目標及解析:

本題以聚乳酸的合成為背景,考查有機物官能團的化學性質、有機官能團的斷鍵與成鍵等基礎有機化學知識,同時考查考生根據情境素材進行證據推理,運用所學知識解決實際問題的能力。

選項A正確,根據氧原子數目守恒可得3n=2n+1+m,則m=n-1,不符合題意。

選項B錯誤,聚乳酸分子中含有三種官能團,分別是羥基、羧基、酯基,符合題意。

選項C正確,1個乳酸分子中含有1個羥基和1個羧基,則1 mol乳酸和足量的Na反應生成1 mol H2,不符合題意。

選項D正確,1個乳酸分子中含有1個羥基和1個羧基,則兩分子乳酸可以縮合產生含六元環的分子不符合題意。

4.A

考查目標及解析:

本題以化學實驗基本操作為主題,考查考生對化學實驗基本操作方法、原理的掌握程度。

選項A正確,堿式滴定管排氣泡時,把橡皮管向上彎曲,出口上斜,輕輕擠壓玻璃珠附近的橡皮管可以使溶液從尖嘴涌出,氣泡即可隨之排出,符合題意。

選項C錯誤,實驗室中,鹽酸和NaOH溶液要分開存放,有機物和無機物要分開存放,不符合題意。

選項D錯誤,用滴管滴加溶液時,滴管不能伸入試管內部,應懸空滴加,不符合題意。

5.C

考查目標及解析:

本題以一種新的合成共價化合物為載體,將化學鍵、原子結構及元素性質等核心知識融入其中,旨在考查信息獲取與運用的能力、證據識別與推理的素養。

由共價化合物的結構可知,X、W形成4個共價鍵,Y形成2個共價鍵,Z形成1個共價鍵,X、Y、Z、W是原子序數依次增大的短周期元素,W的原子序數等于X與Y的原子序數之和(即W的原子序數小于18),則X為C元素,Y為O元素,Z為F元素,W為Si元素。

選項A正確,同周期元素,從左到右原子半徑依次減小,則C、O、F的原子半徑大小順序為C>O>F,不符合題意。

選項B正確,同周期元素,從左到右元素的非金屬性依次增強,同主族元素,從上到下元素的非金屬性依次減弱,則C、O、Si的非金屬性強弱順序為O>C>Si,不符合題意。

選項C錯誤,位于元素周期表右上角氟元素的非金屬性最強,單質具有很強的氧化性,符合題意。

選項D正確,原子序數為82的元素為鉛元素,與硅元素都位于元素周期表ⅣA族,不符合題意。

6.D

考查目標及解析:

本題以合成有機玻璃的單體甲基丙烯酸甲酯的方法為信息載體,綜合考查考生對物質結構、綠色化學、水溶液中的離子平衡和化學反應速率等知識的掌握程度。

選項A正確,HCN為共價化合物,結構式為H—C≡N,電子式為H∶C??N∶,不符合題意。

選項B正確,由方程式可知,新法合成甲基丙烯酸甲酯的反應為沒有副產物生成,原子利用率為100%的化合反應,不符合題意。

選項C正確,NH4HSO4是強酸弱堿的酸式鹽在溶液中會發生水解反應,所以1 L 0.05mol·L-1的NH4HSO4溶液中銨根離子的數目小于0.05 mol·L-1×1 L×NAmol-1=0.05NA,不符合題意。

選項D錯誤,由方程式可知,鈀為新法合成甲基丙烯酸甲酯的催化劑,能降低反應的活化能,使活化分子的數目和百分數都增大,符合題意。

7.C

考查目標及解析:

本題以鋁電解廠煙氣凈化為情境素材,考查考生綜合運用化學知識解決實際問題的能力。

煙氣(含HF)通入吸收塔,加入過量的碳酸鈉,發生反應2HF+Na2CO3══2NaF+H2O+CO2↑,向合成槽中通入NaAlO2,發生反應6NaF+NaAlO2+2CO2══Na3AlF6+2Na2CO3,過濾得到Na3AlF6和含有Na2CO3的濾液。

選項A正確,陶瓷的成分中含有SiO2,SiO2在高溫下與Na2CO3發生反應SiO2+,因此不宜用陶瓷作吸收塔內襯材料,不符合題意。

選項B正確,采用溶液噴淋法可增大反應物的接觸面積,提高吸收塔內煙氣吸收效率,不符合題意。

選項C錯誤,合成槽內發生反應6NaF+NaAlO2+2CO2══Na3AlF6+2Na2CO3,產物是Na3AlF6和Na2CO3,符合題意。

選項D正確,由上述分析可知,濾液的主要成分為Na2CO3,可進入吸收塔循環利用,不符合題意。

8.B

考查目標及解析:

本題以鋰-海水電池為情境素材,以化學電源的工作原理為主題,考查考生對原電池基本理論的掌握程度。

選項A正確,海水中含有豐富的電解質,如氯化鈉、氯化鎂等,可作為電解質溶液,不符合題意。

選項B錯誤,N為電池正極,電極反應為2H2O+2e-══2OH-+H2↑,但除H2O外,海水中的溶解氧也可以得電子,因此還可能發生反應O2+4e-+2H2O══4OH-,符合題意。

選項C正確,Li為活潑金屬,易與水反應,玻璃陶瓷是一種固體電解質材料,作用有兩個:一是可以隔絕水,防止Li與水反應;二是可以傳導Li+,形成閉合回路,不符合題意。

選項D正確,該電池為鋰電池,正極生成的氫氣無法通過逆反應轉化回去,不具備充電功能,屬于一次電池,不符合題意。

9.C

考查目標及解析:

選項D錯誤,由圖示可知,過程Ⅲ為N2H4轉化為N2和4H+、4e-,反應的離子方程式為N2H4══N2+4H++4e-,過程Ⅰ→Ⅲ的總反應為+══5N2↑+4H2O+24H++18e-,不符合題意。

10.C

考查目標及解析:

本題以標準AgNO3溶液滴定濃度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液的滴定曲線為情境素材,考查對圖像信息的分析能力,對沉淀溶解平衡的認識程度。

向含濃度相等的 Cl-、 Br-和 I-混合溶液中滴加硝酸銀溶液,根據三種沉淀的溶度積常數,三種離子沉淀的先后順序為I-、Br-、Cl-。根據滴定圖示,當滴入4.50 mL硝酸銀溶液時,Cl-恰好沉淀完全,此時共消耗硝酸銀的物質的量為4.50×10-3L×0.100 0 mol·L-1=4.5×10-4mol,所以Cl-、 Br-和 I-均為1.5×10-4mol。

選項A錯誤,I-先沉淀,AgI是黃色的,所以a點有黃色沉淀AgI生成,不符合題意。

選項B錯誤,原溶液中I-的物質的量為1.5×10-4mol,則I-的濃度為=0.010 0 mol·L-1,不符合題意。

選項C正確,當Br-沉淀完全時(Br-濃度為1.0×10-5mol·L-1),溶液中的10-8mol·L-1,若Cl-已經開始沉淀,則此時溶液中的3.3×10-3mol·L-1,原溶液中的c(Cl-)=c(I-)=0.010 0 mol·L-1,則已經有部分Cl-沉淀,符合題意。

選項D錯誤,b點加入了過量的硝酸銀溶液,Ag+濃度最大,則b點各離子濃度大小為c(Ag+)>c(Cl-)>c(Br-)>c(I-),不符合題意。

11.AC

考查目標及解析:

本題以教材典型的物質性質為素材,以反應離子方程式書寫正誤判斷為主題,考查元素及其化合物性質必備知識,以及宏觀辨識與微觀探析相結合的素養。

選項A正確,Cl2通入冷的 NaOH溶液中發生反應生成氯化鈉和次氯酸鈉,該反應的離子方程式為Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O。

選項C正確,H2O2具有較強的氧化性,FeSO4溶液中加入H2O2產生的沉淀是氫氧化鐵,該反應的離子方程式為2Fe2++H2O2+4H2O══2Fe(OH)3↓+4H+。

12.AD

考查目標及解析:

本題以反應物(S)轉化為產物(P或P·Z)的能量和反應進程的關系為素材,考查辨識曲線的含義、吸熱反應和放熱反應的判斷、催化劑對產率的影響以及通過活化能的不同比較速率的大小等能力,考查證據推理素養。

選項A正確,由圖中信息可知,進程Ⅰ中反應物S的總能量大于產物P的總能量,因此進程Ⅰ是放熱反應,符合題意。

選項B錯誤,進程Ⅱ中使用了催化劑X,但是催化劑不能改變平衡產率,因此在兩個進程平衡時,P的產率相同,不符合題意。

選項C錯誤,進程Ⅲ中由S·Y轉化為P·Y的活化能高于進程Ⅱ中由S·X轉化為P·X的活化能,由于這兩步反應分別是兩個進程的決速步驟,因此生成P的速率為Ⅲ<Ⅱ,不符合題意。

選項D正確,由圖中信息可知,進程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S·Z,然后S·Z轉化為產物P·Z,由于P·Z沒有轉化為P+Z,因此,Z沒有表現出催化作用,符合題意。

13.D

考查目標及解析:

本題以實驗探究為情境素材,實驗操作為主題,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正確,鐵離子的水解反應為吸熱反應,加熱煮沸可促進水解平衡正向移動,使水解程度加深,生成較多的氫氧化鐵,從而使溶液顯紅褐色,不符合題意。

選項B正確,在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴同濃度的Na2SO3溶液,根據現象和分析可知,Fe3+既發生了水解反應,生成紅褐色的氫氧化鐵,又被亞硫酸根離子還原,得到亞鐵離子,加入鐵氰化鉀溶液后,出現藍色沉淀,不符合題意。

選項C正確,在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴同濃度FeCl3溶液,根據現象和分析可知,仍發生鐵離子的水解反應,但未發生鐵離子的還原反應,即水解反應比氧化還原反應速率快,不符合題意。

選項D錯誤,結合三組實驗,說明鐵離子與亞硫酸根離子混合時,鐵離子的水解反應占主導作用,比氧化還原反應的速率快,因證據不足,不能說明亞硫酸根離子對鐵離子的水解作用無影響,事實上,亞硫酸根離子水解顯堿性,可促進鐵離子的水解反應,符合題意。

14.B

考查目標及解析:

選項A錯誤,甲容器在絕熱條件下,隨著反應的進行,壓強先增大后減小,根據理想氣體狀態方程PV=nRT可知,剛開始壓強增大的原因是因為容器溫度升高,則說明上述反應過程放熱,即ΔH<0,不符合題意。

選項B正確,根據A項分析可知,上述密閉容器中的反應為放熱反應,圖中a點和c點的壓強相等,因甲容器為絕熱過程,乙容器為恒溫過程,若兩者氣體物質的量相等,則甲容器壓強大于乙容器壓強,說明甲容器中氣體的總物質的量在此時相比乙容器在減小,即氣體總物質的量na

選項C錯誤,a點為平衡點,此時容器的總壓為p,假設在恒溫恒容的條件下進行,則氣體的壓強之比等于氣體的物質的量(物質的量濃度)之比,所以可設Y轉化的物質的量濃度為x mol?L-1,列出三段式如下:

選項D錯誤,根據圖像可知,甲容器達到平衡的時間短,溫度高,所以達到平衡的速率相對乙容器的快,即va正>vb正,不符合題意。

15.答案與解析:

本題以BaS溶液為原料制備BaCl2·2H2O為背景,考查難揮發酸制備易揮發酸、化學儀器的作用、尾氣處理所需的試劑、判斷Ba2+完全沉淀的方法、過濾操作用到的儀器以及用重量法測定產品的含量等知識點。

裝置Ⅰ中濃硫酸和氯化鈉共熱制備HCl,裝置Ⅱ中氯化氫與BaS溶液反應制備BaCl2·2H2O,裝置Ⅲ中硫酸銅溶液用于吸收生成的H2S,防止污染空氣。

本小題考查難揮發酸制備易揮發酸的原理,由分析可知,裝置Ⅰ為濃硫酸和氯化鈉共熱制取HCl氣體的裝置,在濃硫酸過量并微熱時,濃硫酸與氯化鈉反應生成硫酸氫鈉和氯化氫,發生主要反應的化學方程式為。

(2)防止倒吸 CuSO4溶液

本小題考查化學儀器的作用和尾氣處理所需試劑的選擇。氯化氫極易溶于水,裝置Ⅱ中b儀器的作用是防止倒吸;裝置Ⅱ中氯化氫與BaS溶液反應生成H2S,H2S有毒,對環境有污染,裝置Ⅲ中盛放CuSO4溶液,用于吸收H2S。

(3)靜置,取上層清液于一潔凈試管中,繼續滴加硫酸溶液,無白色沉淀生成,則已沉淀完全

本小題考查判斷Ba2+完全沉淀的方法。硫酸與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀,因此判斷沉淀已完全的方法是靜置,取上層清液于一潔凈試管中,繼續滴加硫酸溶液,無白色沉淀生成,則已沉淀完全。

(4)使鋇離子沉淀完全

本題考查過量硫酸可以完全沉淀鋇離子的知識點。為了使鋇離子沉淀完全,沉淀過程中需加入過量的H2SO4溶液。

(5)錐形瓶

本題考查過濾需要用到的儀器。過濾用到的儀器有鐵架臺、燒杯、漏斗、玻璃棒,用不到錐形瓶。

(6)97.6%

本小題考查用重量法測定產品的含量的知識點。由題意可知,硫酸鋇的物質的量為=0.002 mol,依據鋇離子守恒,產品中BaCl2·2H2O的物質的量為0.002 mol,質量為0.002mol×244g·mol-1=0.488g,質量分數為=97.6%。

16.答案與解析:

本題以煤的氣化反應制備氫氣為情境素材,通過考查平衡影響因素、平衡常數和電離常數的計算、焓變、電解池原理等,讓考生在生活與生產的真實情境中發展學科思維方法。

(1)①B、D

本問考查條件改變對反應速率、平衡移動的影響情況。

在恒溫恒容的條件下,平衡時向容器中充入情性氣體不能改變反應混合物的濃度,因此反應Ⅰ的平衡不移動,A項說法不正確。在反應中有固體C轉化為氣體,氣體的質量增加,而容器的體積不變,因此氣體的密度在反應過程中不斷增大,當混合氣體的密度保持不變時,說明反應體系已達到平衡,B項說法正確。若C(s)和H2O(g)完全反應全部轉化為CO2(g)和H2(g),由C(s)+2H2O(g)══CO2(g)+2H2(g)可知,H2的體積分數的極值為,由于可逆反應有一定的限度,反應物不可能全部轉化為生成物,因此,平衡時H2的體積分數不可能大于,C項說法不正確。將炭塊粉碎可以增大其與H2O(g)的接觸面積,因此可加快反應速率,D項說法正確。

②吸收 4.92 0.02 MPa

本問考查考生對化學反應焓變以及平衡常數的認識程度和使用能力。

反應平衡時,H2O(g)的轉化率為50%,則水的變化量為0.5 mol,水的平衡量也是0.5 mol,由于CO的物質的量為0.1 mol,則根據O原子守恒,可知CO2的物質的量為0.2 mol,根據相關反應的熱化學方程式可知,生成0.1 mol CO要吸收熱量13.14 kJ ,生成0.2 mol CO2要放出熱量8.22 kJ,因此整個體系吸收熱量13.14 kJ-8.22 kJ=4.92 kJ。由H原子守恒可知,平衡時H2的物質的量為0.5 mol,CO的物質的量為0.1 mol,CO2的物質的量為0.2 mol,水的物質的量為0.5 mol,則平衡時氣體的總物質的量為0.5 mol+0.1 mol+0.2 mol+0.5 mol=1.3 mol,在同溫同體積條件下,氣體的總壓之比等于氣體的總物質的量之比,則平衡體系的總壓為0.2 MPa×1.3=0.26 MPa,反應Ⅰ(C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g))的平衡常數0.26 MPa=0.02 MPa。

(2)①10

本問考查考生對電離常數的認識程度和使用能力。

某溫度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,1∶2,由Ka2=可知,×Ka2=2×5.0×10-11mol·L-1=1.0×10-10mol·L-1,則該溶液的pH=10。

本問考查常規離子方程式的書寫能力。

再生塔中KHCO3受熱分解生成K2CO3、H2O和CO2,該反應的離子方程式為

③2CO2+12H++12e-══ C2H4+4H2O

本問考查電極反應式書寫能力。

利用電化學原理,將CO2電催化還原為C2H4,陰極上發生還原反應,陽極上水放電生成氧氣和H+,H+通過質子交換膜遷移到陰極區參與反應,則陰極的電極反應式為2CO2+12e-+12H+══C2H4+4H2O。

17.答案與解析:

本題以鈦渣為原料制備金屬鈦的工藝流程為情景素材,考查考生綜合運用化學知識解決工業生產問題的能力。鈦渣中加入C、Cl2進行沸騰氯化,轉化為相應的氯化物,降溫收塵后得到粗TiCl4,加入單質Al除釩,再除硅、鋁,得到純TiCl4,加入Mg還原得到Ti。

(1)C

本小題考查反應自發進行的判斷。由圖可知,600 ℃時C(s)+O2(g)══CO2(g)的ΔG<0,反應自發進行,故A不符合題意。600 ℃時2C(s)+O2(g)══2CO(g)的ΔG<0,反應自發進行,故B不符合題意。600 ℃時TiO2(s)+2Cl2══TiCl4(g)+O2(g)的ΔG>0,反應不能自發進行,故C符合題意。根據蓋斯定律,TiO2(s)+C(s)+2Cl2══TiCl4(g)+CO2(g)可由選項A和C的方程式相加得到,則600 ℃時其ΔG<0,反應自發進行,故D不符合題意。

(2)① 5TiO2+6C+10Cl2+2CO+4CO2

②隨著溫度升高,CO2與C發生反應C

本小題考查新情境下化學方程式的書寫。①根據表中數據可知,該溫度下C主要生成CO和CO2,根據相同條件下氣體的壓強之比等于物質的量之比,可知TiCl4、CO和CO2的物質的量之比約是5∶2∶4,所以TiO2與C、Cl2反應的總化學方程式為5TiCl4+2CO+4CO2。②隨著溫度升高,CO2與C發生反應,導致CO含量升高。

(3) 3VOCl3+Al══VOCl2+AlCl3蒸餾

本小題考查陌生方程式的書寫,要求能夠結合題給信息進行化學方程式的書寫以及判斷物質分離的方法。“降溫收塵”后,釩元素主要以VOCl3形式存在,加入Al得到VOCl2渣,根據得失電子守恒和元素守恒配平方程式為3VOCl3+Al══3VOCl2+AlCl3。AlCl3、SiCl4與TiCl4沸點差異較大,“除硅、鋁”過程中可采用蒸餾的方法分離AlCl3、SiCl4。

(4)不能若先“除硅、鋁”再“除釩”,“除釩”時需要加入Al,又引入Al雜質

本小題考查混合物中離子的除雜順序。若先“除硅、鋁”再“除釩”,“除釩”時需要加入Al,又引入Al雜質,因此“除釩”和“除硅、鋁”的順序不能交換。

(5)A、C

本小題考查金屬冶煉的方法。本工藝中加入Mg冶煉Ti的方法為熱還原法。

高爐煉鐵的原理是用還原劑將鐵礦石中鐵的氧化物還原成金屬鐵,屬于熱還原法,故A項符合題意。電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的原理是電解法,故B項不符合題意。鋁熱反應制金屬錳是利用Al作還原劑,將錳從其化合物中還原出來,為熱還原法,故C項符合題意。Hg為不活潑金屬,可以直接用加熱分解氧化汞的方法制備汞,故D項不符合題意。

18.答案與解析:

本題以人體所必需的微量元素鐵和硒(Se)在醫藥、催化、材料等領域的廣泛應用為載體,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。

(1)①3d104s24p4

考查核外電子排布式的書寫,硒原子位于第四周期第ⅥA族,因此其基態原子的電子排布式為[Ar] 3d104s24p4。

②8

考查有機物分子結構對稱性,由結構簡式可知,乙烷硒啉的分子結構對稱,分子中含有8種化學環境不同的碳原子,如下所示:

③> SeO3的空間結構為平面三角形,鍵角為120°的空間結構為三角錐形,鍵角小于120°

考查對微粒空間構型的判斷,鍵角大小的比較方法。SeO3分子中硒原子的價層電子對數=3+(6-3×2)=3,不含孤電子對,則VSEPR模型和SeO3的空間結構均為平面三角形,鍵角為120°,Se中硒原子的價層電子對數=3+(6+2-3×2)=4,孤電子對數為1,則VSEPR模型為四面體形,略去孤電子對,則Se的空間結構為三角錐形,鍵角小于120°。

(2)①11∶3

考查對共價鍵類型的判斷。由球棍模型可知,富馬酸的結構式為HOOCCH═C HCOOH,分子中的單鍵為σ鍵,雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵,則分子中σ鍵和π鍵的數目比為11∶3。

②O>C>H>Fe

考查元素電負性大小的比較方法。金屬元素的電負性小于非金屬元素的電負性,則鐵元素的電負性最小,非金屬元素的非金屬性越強,電負性越大,氫、碳、氧的非金屬性依次增強,則電負性依次增大,所以富馬酸亞鐵中四種元素的電負性由大到小的順序為O>C>H>Fe。

(3)① sp3雜化

考查中心原子的雜化方式。由結構簡式可知,產物中氮原子的價層電子對數為4,原子的雜化方式為sp3雜化。

②H2O

考查等電子體的判斷。水分子和氨基陰離子的原子個數都為3,價電子數都為8,互為等電子體。

(4)①KFe2Se2

考查晶胞結構圖的分析、空間想象能力。由平面投影圖分析其晶胞的結構如圖12,K在晶胞的頂點和體心,個數為8×+1=2,Fe在晶胞的面上,個數為8×= 4,Se在晶胞的棱上和體內,個數為8×+2=4,則N(K)∶N(Fe)∶N(Se)=2∶4∶4=1∶2∶2,則超導材料的最簡化學式為KFe2Se2。