故选项C正确。
非选择题部分
26、氢能源是一种重要的清洁能源。
现有两种可产生H2的化合物甲和乙。
将6.00g甲加热至完全分解,只得到一种短周期元素的金属单质和6.72LH2(已折算成标准状况)。
甲与水反应也能产生H2,同时还产生一种白色沉淀物,该白色沉淀可溶于NaOH溶液。
化合物乙在催化剂存在下可分解得到H2和另一种单质气体丙,丙在标准状态下的密度为1.25g/L。
请回答下列问题:
(1)甲的化学式是_________;乙的电子式是__________。
(2)甲与水反应的化学方程式是__________________________________-。
(3)气体丙与金属镁反应的产物是_______(用化学式表示)。
(4)乙在加热条件下与CuO反应可生成Cu和气体丙,写出该反应的化学方程式_________。
有人提出产物Cu中可能还含有Cu2O,请设计实验方案验证之_________________________。
(已知Cu2O+2H+==Cu+Cu2++H2O)
(5)甲与乙之间_______(填“可能”或“不可能)发生反应产生H2,判断理由是________。
【知识点】本题以储氢材料为背景,以定性与定量相结合推断物质,重点考查学生分析问题与解决问题的能力。
涉及到的知识点有:
元素推断,物质结构与元素周期律,电子式的书写,化学方程式的书写,实验方案的设计等知识。
【答案】
⑴AlH3
⑵AlH3+3H2O=Al(OH)3+3H2↑
⑶Mg3N2
⑷2NH3+3CuO
3Cu+N2+3H2O
⑸取样后加稀H2SO4,如果溶液变蓝,说明产物中含有Cu2O,反之则无Cu2O。
⑹可能AlH3中的氢化合价为-1价,NH3中的氢为+1价,从而有可能发生氧化还原反应生成氢气。
【解析】①已知,甲、乙两种化合物均可产生H2,故它们的组成中均含有H元素。
②根据甲加热完全分解只得到一种短周期元素的金属单质和H2,可知甲是由两种元素组成,是一种金属氢化物。
再由甲与水反应也能放出H2,同时还产生一种可溶于NaOH溶液的白色沉淀,可知,这种白色沉淀是Al(OH)3,从而推出甲中含有的金属元素是Al;再根据标准状况下,6.00g甲加热完全分解可产生0.3mol(6.72L)H2,可推断甲为AlH3。
③根据化合物乙在催化剂存在下可得到H2,和另一种单质气体丙,丙在标准状况下的密度为1.25g·L-1,由此可知,乙也是由两种元素组成,根据计算丙的相对分子质量(M=1.25×22,4=28),可以推断丙为N2,则乙为NH3。
由此,可以写出甲的化学式;NH3的电子式;AlH3与水反应的化学方程式;④N2与金属Mg的反应为:
N2+3Mg
Mg3N2,故产物为Mg3N2(化学式);依题给的信息:
氨气在加热条件下,能与CuO反应生成Cu和N2就可写出该反应的化学方程式。
⑤根据题给的已知条件,Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O,可以知道Cu2O与酸能发生岐化反应,生成Cu和Cu2+,Cu2+能使溶液呈蓝色,从而可以设计出验证产物中含有Cu2O的实验方案。
⑤分析AlH3和NH3中氢的化合价可知,AlH3中氢的化合价为-1价,NH3中氢的化合价为+1价,根据氧化还原反应的归中规律:
高价态+低价态→中间价态,有可能发生氧化还原反应生成氢气。
【点评】本题要求根据物质的性质及其计算进行推理,考查了化学式、电子式、化学方程式的正确书写,根据题给信息设计实验的能力,并要求根据物质的组成判断物质的化学性质。
本题完全依据2013年《考试说明》样卷对应试题的模式进行命题。
27.(14分)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。
目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂,它们与CO2可发生如下可逆反应:
反应Ⅰ:
2NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)
(NH4)2CO3(aq)△H1
反应Ⅱ:
NH3(l)+H2O(l)+CO2(g)
(NH4)2HCO3(aq)△H2
反应Ⅲ:
(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)
2(NH4)2HCO3(aq)△H3
请回答下列问题:
(1)△H3与△H1、△H2之间的关系是:
△H3。
(2)为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,在某温度T1下,将一定量的(NH4)2CO3
溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂),在t时刻,测得容
器中CO2气体的浓度。
然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下,保持其它初始实验条件不变,
重复上述实验,经过相同时间测得CO2气体浓度,得到趋势图(见图1)。
则:
①△H30(填>、=或<)。
②在T1~T2及T4~T5二个温度区间,容器内CO2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势,
其原因是。
③反应Ⅲ在温度为T1时,溶液pH随时间变化的趋势曲线如图2所示。
当时间到达t1时,将该反应体系温度上升到T2,并维持该温度。
请在图中画出t1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线。
(3)利用反应Ⅲ捕获CO2,在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下,提高CO2吸收量的措施有(写出2个)。
(4)下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是。
A.NH4ClB.Na2CO3C.HOCH2CH2OHD.HOCH2CH2NH2
【知识点】本题以捕碳技术(主要指捕获CO2)为载体,考查化学反应中的热效应、化学反应速率、化学平衡移动以及对图像的分析和绘制等知识,考查考生的信息提取、加工能力。
【答案】
⑴2△H2–△H1
⑵①<②T1—T2区间,化学反应未达到平衡,温度政越高,化学反应速率越快,所以CO2被捕获的量随温度的升高而提高。
T4—T5区间,化学反应己达到平衡,由于正反应是放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,所以不利于CO2捕获。
③
⑶降低温度增加CO2浓度(或分压)
⑷B、D
【解析】
⑴根据盖斯定律,利用用NH3和(NH4)2CO3作工业捕碳剂与CO2反应的三个反应,将(Ⅱ式×2)–(Ⅰ式)求得:
(NH4)2CO3(aq)+H2O(I)+CO2(g)=2NH4HCO3(aq);△H3=2△H2–△H1
⑵①分析图1中CO2浓度变化的趋势图可知,从T1→T3,化学反应未达到平衡,所以,反应正向进行,随着温度的升高,反应速率加快,CO2浓度降低。
到T3时反应达到平衡,此时CO2浓度最低,从T3→T5,由于反应已经达到平衡,随着温度的升高,CO2浓度升高,这是平衡向着逆反应方向移动,由此可知,正反应是放热反应,△H3<0。
②由上述对图1曲线分析可知,T1—T2区间,化学反应未达到平衡,温度越高,化学反应速率越快,所以CO2被捕获的量随温度的升高而提高。
T4—T5区间,化学反应己达到平衡,由于正反应是放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,所以不利于CO2捕获。
③从图2曲线分析可知,随着反应Ⅲ的进行pH逐渐降低,当时间达到T1时,反应达到平衡,此时若将反应体系的温度迅速升高到T2时,由于反应Ⅲ是放热反应,温度升高平衡逆向移动,pH逐渐升高。
所以,T1时刻后溶液的pH变化总趋势曲线起点是T1时刻的平衡点,曲线的变化趋势是随着反应的进行(即反应时间的增加)pH逐渐增大。
(见答案)
⑶根据反应Ⅲ是放热反应,且是气体体积缩小的反应。
所以,在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下,降低温度、增加CO2浓度(或增大压强)都能提高CO2吸收量。
⑷CO2是酸性氧化物,是一种酸性气体,所以,能作为CO2捕获剂的物质应该是碱性物质或者是能与CO2反应的物质。
Na2CO3能作为CO2捕获剂,Na2CO3溶液可以很好地吸收CO2,即Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3;乙醇胺(HOCH2CH2NH2)能作为CO2捕获剂,乙醇胺分子结构中含有氨基(—NH2),水溶液呈碱性,也能很好地吸收CO2。
28.[14分]利用废旧镀锌铁皮可制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO。
制备流程图如下:
已知:
Zn及其化合物的性质与Al及其化合物的性质相似。
请回答下列问题:
(1)用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮的作用有。
A.去除油污B.溶解镀锌层C.去除铁锈D.钝化
(2)调节溶液A的pH可产生Zn(OH)2沉淀,为制得ZnO,后续操作步骤是。
(3)由溶液B制得Fe3O4胶体粒子的过程中,须持续通入N2,原因是。
(4)Fe3O4胶体粒子能否用减压过滤法实现固液分离?
(填“能”或“不能”),理由是。
(5)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定产物Fe3O4中的二价铁含量。
若需配制浓度为0.01000mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液250mL,应准确称取gK2Cr2O7(保留4位有效数字,已知MK2Cr2O7=294.0g·mol-1)。
配制该标准溶液时,下列仪器中不必要用到的有。
(用编号表示)。
①电子天平②烧杯③量筒④玻璃棒⑤容量瓶⑥胶头滴管⑦移液管
(6)滴定操作中,如果滴定前装有K2Cr2O7标准溶液的滴定管尖嘴部分有气泡,而滴定结束后气泡消失,则测定结果将(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【知识点】本题是以利用废旧镀锌铁皮制备磁性Fe3O4胶体粒子及副产物ZnO素材,设计的一道实验综合题,在考查学生的实验操作能力的同时,重视知识迁移能力和分析能力的考查。
【答案】
⑴A、B
⑵抽滤、洗涤、灼烧
⑶N2气氛下,防止Fe2+被氧化
⑷不能胶体粒子太小,抽滤时容易透过滤纸
⑸0.7350③⑦
⑹偏大
【解析】
⑴从学习的“硫酸亚铁铵的制备”知识迁移,可以知道用NaOH溶液处理废旧镀锌铁皮是为了净化废旧镀锌铁皮,去除油污;同时根据题给的信息:
Zn及其化合物的性质与铝及其化合物的性质相似,还可以知道,Zn也能与NaOH溶液反应,可以溶解废旧镀锌铁皮的镀锌层。
⑵从由Zn(OH)2沉淀制取ZnO的反应:
Zn(OH)2
ZnO+H2O,可知,调节溶液A的pH产生Zn(OH)2沉淀后,为制取ZnO需要经过抽滤得到Zn(OH)2沉淀,然后要将Zn(OH)2沉淀进行洗涤净化,除去杂质,再经灼烧就可得到纯净的ZnO。
所以为制得ZnO后续的操作步骤是抽滤、洗涤、灼烧。
⑶由制备流程图可知,B溶液中含有Fe2+和Fe3+,由B溶液制得Fe3O4胶体粒子的过程中还需加热,所以须持续通入N2的目的是为了防止Fe2+被氧化。
⑷因为胶体粒子的直径在10-9m~10-7m之间,能透过滤纸,所以Fe3O4胶体粒子不能用减压抽滤法实现固液分离。
29、某课题组以苯为主要原料,采取以下路线合成利胆药——柳胺酚。
回答下列问题:
(1)对于柳胺酚,下列说法正确的是。
A.1mol柳胺酚最多可以和2molNaOH反应B.不发生硝化反应
C.可发生水解反应D.可与溴发生取代反应
(2)写出A→B反应所需的试剂______________。
(3)写出B→C的化学方程式__________________________________。
(4)写出化合物F的结构简式_____________________________。
(5)写出同时符合下列条件的F的同分异构体的结构简式____________(写出3种)。
①属酚类化合物,且苯环上有三种不同化学环境的氢原子;②能发生银镜反应
(6)以苯和乙烯为原料可合成聚苯乙烯,请设计合成路线(无机试剂及溶剂任选)。
注:
合成路