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综合能力训练(二)(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(共7小题,每小题6分,共42分。每小题只有一项符合题意)1.(2018北京理综)下列我国科技成果所涉及物质的应用中,发生的不是化学变化的是()A.甲醇低温所制氢气用于新能源汽车B.氘、氚用作“人造太阳”核聚变燃料C.偏二甲肼用作发射“天宫二号”的火箭燃料D.开采可燃冰,将其作为能源使用2.(2017全国)下列由实验得出的结论正确的是()选项实验结论A将乙烯通入溴的四氯化碳溶液,溶液最终变为无色透明生成的1,2-二溴乙烷无色、可溶于四氯化碳B乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体乙醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性C用乙酸浸泡水壶中的水垢,可将其清除乙酸的酸性小于碳酸的酸性D甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红生成的氯甲烷具有酸性3.(2018天津理综)下列叙述正确的是()A.某温度下,一元弱酸HA的Ka越小,则NaA的Kh(水解常数)越小B.铁管镀锌层局部破损后,铁管仍不易生锈C.反应活化能越高,该反应越易进行D.不能用红外光谱区分C2H5OH和CH3OCH34.X、Y、Z均为短周期元素,X、Y处于同一周期,X、Z的最低价离子分别为X2-和Z-,Y+和Z-具有相同的电子层结构。下列说法正确的是()A.原子最外层电子数:XYZB.单质沸点:XYZC.离子半径:X2-Y+Z-D.原子序数:XYZ5.(2016天津理综)下列叙述正确的是()A.使用催化剂能够降低化学反应的反应热(H)B.金属发生吸氧腐蚀时,被腐蚀的速率与氧气浓度无关C.原电池中发生的反应达平衡时,该电池仍有电流产生D.在同浓度的盐酸中,ZnS可溶而CuS不溶,说明CuS的溶解度比ZnS的小6.液流电池是一种新型蓄电池,是利用正负极电解液分开、各自循环的一种高性能蓄电池,具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。如图是一种锌溴液流电池,电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是()A.充电时阳极的电极反应式:Zn-2e-Zn2+B.充电时电极a为外接电源的负极C.放电时Br-向右侧电极移动D.放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大7.(2016天津理综)室温下,用相同浓度的NaOH溶液,分别滴定浓度均为0.1 molL-1的三种酸(HA、HB和HD)溶液,滴定曲线如图所示,下列判断错误的是()A.三种酸的电离常数关系:KHAKHBKHDB.滴定至P点时,溶液中:c(B-)c(Na+)c(HB)c(H+)c(OH-)C.pH=7时,三种溶液中:c(A-)=c(B-)=c(D-)D.当中和百分数达100%时,将三种溶液混合后:c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)二、非选择题(58分,包括必考题和选考题两部分,第810题为必考题,每个试题考生都必须作答。第1112题为选考题,考生根据要求选择一题作答)8.(13分)已知A、B、C、D、E是短周期中原子序数依次增大的5种元素,其中A与B形成可使红色石蕊试纸变蓝的气体,C的最高价氧化物对应水化物呈强碱性,D的离子半径是所在同周期元素简单离子半径中最小的,B与E可形成三角锥形分子且每个原子最外层都满足8电子稳定结构。(1)B在元素周期表中的位置为第周期第族,BA3空间构型为。(2)物质甲是C在氧气中燃烧的产物,甲的电子式为;C、D、E各自形成的简单离子半径由小到大的顺序为(用离子符号表示)。(3)E的同族元素的氢化物中沸点最低的是(写分子式)。(4)物质乙由A和B元素组成,分子中含18个电子。常温常压下,乙在空气中燃烧生成B的单质,该反应的化学方程式为。(5)将10.8 g D单质与15.6 g甲混合后,完全溶于水中得1 L溶液,所得溶液中溶质的物质的量浓度为(溶液体积变化忽略不计),产生的气体在标准状况下体积为 L。9.(2017全国改编)(14分)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:回答下列问题:(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是,还可使用代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为。(3)加氨水过程中加热的目的是。沉淀B的主要成分为、(写化学式)。(4)草酸钙沉淀经稀H2SO4处理后,用KMnO4标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应(未配平)为:MnO4-+H+H2C2O4Mn2+CO2+H2O。实验中称取0.400 g水泥样品,滴定时消耗了0.050 0 molL-1的KMnO4溶液36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为。10.(16分)火力发电厂释放出大量氮氧化物(NOx)、SO2和CO2等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。(1)脱硝:利用甲烷催化还原NOx:CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)H1=-574 kJmol-1CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H2=-1 160 kJmol-1甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为。(2)脱碳:将CO2转化为甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H3在一恒温恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)浓度随时间变化如图1所示。回答:010 min内,氢气的平均反应速率为 molL-1min-1;第10 min后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g),则平衡(填“正向”“逆向”或“不”)移动。图1如图2,25 时以甲醇燃料电池(电解质溶液为稀硫酸)为电源来电解300 mL某浓度的NaCl溶液,正极反应式为。在电解一段时间后,NaCl溶液的pH变为13(假设NaCl溶液的体积不变),则理论上消耗甲醇的物质的量为 mol。图2取五份等体积的CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为13),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图3所示,则上述CO2转化为甲醇的反应的H30(填“”“”“Fe,铁管镀锌层局部破损后,锌作负极仍可保护铁管,B项正确;反应活化能越低,该反应越易进行,C项错误;C2H5OH中含有OH,CH3OCH3中含有O,可用红外光谱区分,D项错误。4.D解析 先根据题目条件找出X、Y、Z的位置关系(Z)ZYX,即X、Y、Z可能为O、Li、H或S、Na、F,然后再进行具体分析。短周期元素要注意Li+和H-的特殊情况。5.D解析 A项,催化剂不能改变化学反应的反应热,错误;B项,氧气浓度大,金属发生的吸氧腐蚀越快,错误;C项,原电池中发生反应达到平衡,在每一个电极上得、失电子数相同,电池中不再产生电流,错误。6.D解析 该电池放电时负极为锌,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,正极反应式为Br2+2e-2Br-,充电时阳极的电极反应式与放电时正极的电极反应式相反,所以充电时阳极的电极反应式为2Br-2e-Br2, A项错误;在充电时,原电池的正极连接电源的正极,是电解池的阳极,而原电池的负极连接电源的负极,所以充电时电极a为外接电源的正极,B项错误;放电时为原电池,在原电池中间隔着一层阳离子交换膜,所以Br-不能向右侧电极移动,C项错误;放电时左侧生成溴离子,右侧生成锌离子,所以放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大,D项正确。7.C解析 A项,题给三种酸均为一元酸,浓度相同时,pH越小,说明对应酸越强,电离常数越大,因此根据未发生中和反应时三种酸的pH大小可知A项正确;B项,P点时,HB反应一半,溶液中溶质为NaB和HB,且物质的量浓度相等,此时溶液呈酸性,说明HB的电离程度大于NaB的水解程度,则溶液中c(B-)c(Na+)c(HB)c(H+)c(OH-),正确;C项,对于任何一种酸HX,加NaOH反应达到中性时,酸越弱,需要的NaOH越少,c(Na+)越小,溶液中存在电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(X-),由于c(H+)=c(OH-),则c(Na+)=c(X-),由于酸性HAHBHD,故达中性时三种溶液中c(A-)c(B-)c(D-),错误;D项,完全中和并混合后,溶液中溶质有NaA、NaB、NaD,水电离的H+部分被A-、B-、D-结合生成HA、HB、HD,所以根据质子守恒有c(H+)+c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-),正确。8.答案 (1)二A三角锥形(2)Na+OO2-Na+Al3+Na+Cl-(3)HCl(4)N2H4+O2N2+2H2O(5)0.4 molL-115.68解析 能使红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气,A原子序数小于B,故A为H,B为N;C的最高价氧化物对应水化物呈强碱性,则C为Na;D的离子半径是所在同周期元素简单离子半径中最小的,则D为Al;B与E可形成三角锥形分子且每个原子最外层都满足8电子稳定结构,则E为Cl。(1)BA3是氨气,分子空间构型为三角锥形。(2)Na在氧气中燃烧生成过氧化钠;Na+、Al3+、Cl-三种微粒中Cl-核外有三个电子层,离子半径最大,Na+、Al3+核外电子层结构相同,核内质子数不同,质子数越多,离子半径越小,故Al3+Na+Cl-。(3)E的同族元素的氢化物有HF、HCl、HBr、HI,由于HF分子间可以形成氢键,故沸点高于其余三种,在其余三种氢化物中,相对分子质量越大,沸点越高,故沸点最低的是HCl。(4)根据题意,N2H4+O2N2+2H2O。(5)反应为2Na2O2+2H2O4NaOH+O2;2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2;15.6 g Na2O2的物质的量为15.6 g78 gmol-1=0.2 mol,10.8 g Al的物质的量为10.8 g27 gmol-1=0.4 mol,故金属铝恰好与氢氧化钠完全反应生成0.4 mol的NaAlO2,故溶液的浓度为0.4 molL-1;产生的气体的物质的量为0.7 mol,故标准状况下体积为15.68 L。9.答案 (1)将Fe2+氧化为Fe3+ H2O2溶液(2)SiO2SiO2+ 4HFSiF4+2H2O(3)促进Fe3+与Al3+水解Fe(OH)3Al(OH)3(4)45.0%解析 (1)由于KspFe(OH)2KspFe(OH)3,Fe3+在pH较小时就可以转化为Fe(OH)3沉淀,所以需要将Fe2+氧化为Fe3+;双氧水是“绿色”氧化剂可以将Fe2+氧化为Fe3+,而且不会引入杂质。(2)二氧化硅不溶于盐酸和硝酸,因此沉淀A是SiO2,其与氢氟酸反应的化学方程式为SiO2+4HFSiF4+2H2O。(3)盐的水解是吸热反应,加热可以促进Fe3+与Al3+水解,有利于使Fe3+和Al3+转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀。沉淀B的主要成分为Fe(OH)3、Al(OH)3。(4)根据反应可得如下关系式:5Ca2+5H2C2O42KMnO4n(KMnO4)=0.050 0 molL-136.0010-3 L=1.810-3 moln(Ca2+)=1.810-3 mol52=4. 510-3 mol,则水泥样品中钙的质量分数为4.510-3mol40 gmol-10.400 g100%=45.0%。10.答案 (1)CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=-867 kJmol-1(2)0.225正向O2+4H+4e-2H2O0.005(3)NH4+H2ONH3H2O+H+=解析 (1)CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)H1=-574 kJmol-1,CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H2=-1 160 kJmol-1,甲烷直接将NO2还原为N2的方程式CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),根据盖斯定律, (+)可得反应热H= (H1+H2)= (-574 kJmol-1-1 160 kJmol-1)=-867 kJmol-1。(2)由图可知,10 min时,反应已经达平衡,c(CO2)=1.00 molL-1-0.25 molL-1=0.75 molL-1,所以10 min内,v(CO2)=c(CO2)t=0.075 molL-1min-1,反应速率之比等于化学计量数之比,故v(H2)=3v(CO2)=30.075 molL-1min-1=0.225 molL-1min-1;CO2的起始浓度为1 molL-1,而加入的物质的量为1 mol,所以可知容器的体积为1 L,根据图像可知:c(CO2)平衡=0.25 molL-1,c(CH3OH)平衡=0.75 molL-1,则建立三段式过程分析可知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始(molL-1)1300转化(molL-1)0.752.250.750.75平衡(molL-1)0.250.750.750.75则K=c(CH3OH)c(H2O)c(CO2)c3(H2)=0.750.750.7530.25=163;保持温度不变,向该密闭容器中再充入1 mol CO2(g)和1 mol H2O(g)时,又因为Qc=c(CH3OH)c(H2O)c(CO2)c3(H2)=11245163,故平衡要正向移动;在甲醇燃料电池中,正极O2得电子发生还原反应,酸性介质溶液中,电极反应为O2+4H+4e-2H2O;闭合回路中相同时间通过的电量相等,电解池的阴极电极反应为2H2O+2e-H2+2OH-,NaCl溶液的pH变为13,n(OH-)=(10-1-10-7) molL-10.3 L=0.03 mol,可知转移0.03 mol电子,左侧燃料电池的负极电极反应为:CH3OH+H2O-6e-CO2+6H+,可知CH3OH6e-,n(CH3OH)=160.03 mol=0.005 mol;由图可知最高点反应到达平衡,达平衡后,温度越高,(CH3OH)越小,说明升温平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,即H30。(3)(NH4)2SO4为强酸弱碱盐,NH4+水解显酸性:NH4+H2ONH3H2O+H+,向(NH4)2SO4溶液中滴入NaOH溶液至溶液呈中性,则c(H+)=c(OH-),根据电荷守恒可得:c(NH4+)+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO42-),则c(NH4+)+c(Na+)=2c(SO42-),根据物料守恒有:c(NH4+)+c(NH3H2O)=2c(SO42-),将两式合并得:c(Na+)=c(NH3H2O)。11.答案 (1)3d104s1(2)sp2、sp32(3)正八面体(4)A(5)4171030a3NA解析 R原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为1,即p轨道只有1个电子,则核外电子排布为1s22s22p1,可知R为5号元素B;Y的3p能级处于半充满状态,可知Y核外电子排布为1s22s22p63s23p3,可知Y为15号元素P;W的氢化物的沸点比同族其他元素氢化物的沸点高,说明W的氢化物中存在氢键,且X2+与W2-具有相同的电子层结构,故X和W分别处于第三周期和第二周期,则X和W分别为Mg、O元素;Z的原子序数大于15号元素P,且Z+的电子层都充满电子,则其核外电子排布应为1s22s22p63s23p63d10,可知Z为29号元素Cu,核外电子排布式为Ar3d104s1,故其外围电子排布式为3d104s1;(2)由H、O、B原子成键特点可知,B形成4个键时其中1个键是配位键,形成3个键的B原子为sp2杂化,形成4个键的B为sp3杂化,观察模型,可知Am-是(H4B4O9)m-,依据化合价H为+1价,B为+3价,O为-2价,可得m=2;(3)X与W形成的化合物MgO晶体结构与NaCl的晶体结构相似,Mg2+的周围有6个O2-,配位原子所构成的立体几何构型为正八面体;(4)A项,在Z(NH3)4SO4中,内界离子Z(NH3)42+与外界离子SO42-形成离子键,Cu2+与NH3形成配位键,NH3中N原子与H原子之间形成极性键,正确;B项,在Z(NH3)4SO4中Z2+提供空轨道,NH3提供孤对电子,错误;C项,Cu、N、H、S、O四种元素中第一电离能最大的是N,错误;D项,SO42-与PO43-互为等电子体,价层电子总数相同,空间结构相同,SO42-价层电子对n=(6+2)2=4,采用sp3杂化,无孤电子对,故空间构型为正四面体,正确;(5)固体PCl5的结构实际上是PCl4+和PCl6-构成的离子晶体,其晶体结构与CsCl相似,则晶胞的组成为P2Cl10,晶胞中相当于含有2个PCl5,若晶胞边长为a pm,则晶胞的密度为(2208.5 gmol-1)NA mol-1(a10-10 cm)3=4171030a3NA gcm-3。12.答案 (1)+NaOH+NaCl+H2O消去反应(2)乙苯+HNO3+H2O(3)(4)19或或(5)浓硝酸、浓硫酸铁粉/稀盐酸解析 (1)分析框图可知:AB为消去反应,生成己烯,而结合信息和可知C只能为丙酮(不能为丙醛),所以B的结构简式为(键线式为),所以A为(键线式为)。(2)根据信息可知,D仅含一个苯环,且取代基的式量为106-77=29,应为CH2CH3,故D的结构简式为(或写为);与混酸发生取代反应时,NO2应取代苯环上与乙基相连碳的邻、对位碳上的氢;结合信息可知E应为,所以DE的化学方程式为+HNO3+H2O;F的结构简式为。(3)结合信息得C与F反应生成G的化学方程式为+H2O,因此,G的结构简式为(或写为)。(4)F的同分异构体写法要注意思维的有序性:苯环上有3个取代基(CH3、CH3、NH2)有6种;苯环上有2个取代基,可能为CH2CH3、NH2,除F本身外还有2种同分异构体;可能为NHCH3、CH3,有3种同分异构体;可能为CH2NH2、CH3,有3种同分异构体;苯环上只有一个取代基的有5种(CH2CH2NH2,CH2NHCH3,NHCH2CH3,)共19种;根据题目要求F分子中的11个氢原子应为4种类型的氢原子,且分别有6个(2个CH3对称在苯环上,或连在氮原子上)、2个、2个和1个氢原子,因此可表示为或或。(5)逆推法:J过程,应为J与H2加成生成N-异丙基苯胺,所以结合信息可知:J为,所以I为。
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