高考化學二輪復習 非選擇題標準練（八）

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非選擇題標準練(八) 滿分43分,實戰(zhàn)模擬,20分鐘拿到高考主觀題高分! 可能用到的相對原子質(zhì)量:H-1　C-12　N-14 O-16　Na-23　Mg-24　Al-27　S-32　Cl-35.5　Fe-56　Ni-59　Cu-64 1.(14分)己二酸是合成尼龍-66的主要原料之一。實驗室合成己二酸的原理、有關(guān)數(shù)據(jù)及裝置示意圖如圖表: 圖2 物質(zhì) 密度 熔點 沸點 溶解性 環(huán)己醇 0.962 gcm-3 25.9℃ 160.8℃ 20℃時水中溶解度為3.6 g,可溶于乙醇、苯 己二酸 1.360 gcm-3 152℃ 337.5℃ 在水中的溶解度:15℃時 1.44 g,25℃時2.3 g,易溶于乙醇、不溶于苯 實驗步驟如下: Ⅰ.在三頸燒瓶中加入16 mL 50%的硝酸(密度為1.31 gcm-3),再加入1～2粒沸石,滴液漏斗中盛放有5.4 mL環(huán)己醇。 Ⅱ.水浴加熱三頸燒瓶至50℃左右,移去水浴,緩慢滴加5～6滴環(huán)己醇,搖動三頸燒瓶,觀察到有紅棕色氣體放出時再慢慢滴加剩下的環(huán)己醇,維持反應溫度在60～65℃。 Ⅲ.當環(huán)己醇全部加入后,將混合物用80～90℃水浴加熱約10 min,直至無紅棕色氣體生成為止。 Ⅳ.趁熱將反應液倒入燒杯中,放入冰水浴中冷卻,析出晶體后過濾、洗滌、干燥、稱重。 請回答下列問題: (1)本實驗所用50%的硝酸物質(zhì)的量濃度為________。滴液漏斗的細支管a的作用是____________________________________________________________。 (2)儀器b的名稱為________,使用時要從________通入冷水。 (3)NaOH溶液的作用是________________,溶液上方倒扣的漏斗作用是__________________________________________________________。 (4)向三頸燒瓶中滴加環(huán)己醇時,反應溫度迅速上升,為使反應溫度不致過高,必要時可采取的措施是_____________________________________________。 (5)進行該實驗時要控制好環(huán)己醇的滴入速率,防止反應過于劇烈,否則可能造成較嚴重的后果,試列舉兩條可能的后果:_______________________________。 (6)為了除去可能的雜質(zhì)和減少產(chǎn)品損失,可分別用________和________洗滌晶體。 【解析】(1)根據(jù)c=,可知50%的硝酸(密度為1.31 gcm-3)的物質(zhì)的量濃度為molL-1≈10.4 molL-1,滴液漏斗的細支管a的作用是平衡滴液漏斗與三頸燒瓶內(nèi)的氣壓,使環(huán)己醇能夠順利流下。 (2)該儀器有球形區(qū)域,儀器b為球形冷凝管,為使冷凝管中充滿冷凝水,使揮發(fā)的有機物進行冷凝回流,提高原料利用率,故冷水應從冷凝管的下口通入,從上口流出。 (3)根據(jù)環(huán)己醇氧化生成己二酸方程式可知,產(chǎn)物有NO,一氧化氮易與空氣中的氧氣反應:2NO+O22NO2,二氧化氮中的氮為+4價,在堿性條件下發(fā)生岐化反應,氮元素化合價從+4→+5,+4→+3,反應為2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O,所以NaOH溶液的作用是吸收NO2,防止污染空氣,倒扣的漏斗下端直徑較大,液體上升的速率減慢,能起緩沖作用,防止倒吸。 (4)向三頸燒瓶中滴加環(huán)己醇時,反應溫度迅速上升,反應溫度過高時,可將三頸燒瓶置于冷水浴中進行降溫。 (5)向三頸燒瓶中滴加環(huán)己醇時,反應溫度迅速上升,說明該反應為放熱反應,需控制好環(huán)己醇的滴入速率,如果環(huán)己醇的滴入速率過快,反應溫度高,反應液暴沸沖出冷凝管,也可能引起爆炸,而且產(chǎn)生的二氧化氮氣體來不及被堿液吸收而外逸到空氣中。 (6)產(chǎn)品己二酸中含有環(huán)己醇、硝酸等雜質(zhì),己二酸在水中的溶解度:15℃時1.44 g,25℃時2.3 g,溫度高溶解度大,可用冰水洗滌,除去環(huán)己醇、硝酸,己二酸不溶于苯,最后用苯洗滌晶體,除去表面的雜質(zhì),避免產(chǎn)品損失。 答案:(1)10.4 molL-1　平衡滴液漏斗與三頸燒瓶內(nèi)的氣壓,使環(huán)己醇能夠順利流下 (2)球形冷凝管　下口 (3)吸收NO2,防止污染空氣　防止液體倒吸 (4)將三頸燒瓶置于冷水浴中 (5)反應液暴沸沖出冷凝管;放熱過多可能引起爆炸(或產(chǎn)生的二氧化氮氣體來不及被堿液吸收而外逸到空氣中,任意兩條即可) (6)冰水　苯 2.(14分)某工業(yè)廢水含有CN-和Cr2等離子,需經(jīng)污水處理達標后才能排放,污水處理擬用如圖流程進行處理: 　回答下列問題: (1)步驟②中,CN-被ClO-氧化為CNO-的離子方程式為______________________。 (2)步驟③的反應方程式為S2+Cr2+H+S+Cr3++H2O(未配平),則每消耗0.4 mol Cr2,反應中S2失去e-________mo1。 (3)含Cr3+廢水可以加入熟石灰進一步處理,目的是_______________________ __________________________________________________________________。 (4)在25℃下,將amolL-1的NaCN溶液與0.01 molL-1的鹽酸等體積混合,反應后測得溶液pH=7,用含a的代數(shù)式表示CN-的水解常數(shù)Kh=________。若25℃時將濃度均為0.1 molL-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后,溶液呈堿性,則關(guān)于該溶液的說法不正確的是________(填字母)。 a.此溶液一定有c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(CN-) b.此溶液一定有c(Na+)=c(HCN)+c(CN-) c.混合溶液中水的電離程度一定大于該溫度下純水的電離程度 d.此溶液加入少量氫氧化鈉或鹽酸,溶液的pH變化不大 (5)利用Cr2通過下列方法測定某錫粉的純度(雜質(zhì)不參與反應):取ag錫粉溶于鹽酸中,向生成的SnCl2中加入過量的FeCl3溶液,用bmolL-1K2Cr2O7滴定生成的Fe2+(已知酸性環(huán)境下,Cr2可被還原為Cr3+),共用去K2Cr2O7溶液mmL。則錫粉中錫的質(zhì)量分數(shù)是__________。(Sn的摩爾質(zhì)量為Mgmol-1,用含a、b、m、M的代數(shù)式表示) 【解析】(1)堿性條件下,CN-與NaClO發(fā)生氧化還原反應生成CNO-、Cl-,離子反應為CN-+ClO-CNO-+Cl-。 (2)根據(jù)0.4 mol Cr2轉(zhuǎn)化為Cr3+,鉻元素化合價降低3價,0.4 mol Cr2共得到了0.4(23)mol=2.4 mol。 (3)含Cr3+廢水可以加入熟石灰進一步處理,目的是調(diào)節(jié)廢水pH,使其轉(zhuǎn)化成Cr(OH)3沉淀除去。 (4)由于反應后測得溶液pH=7,當a=0.01時,恰好反應,生成了氰化氫溶液,溶液顯示酸性,故氰化鈉應該多些,故a>0.01;根據(jù)電荷守恒:c(Na+)+c(H+)c(OH-) +c(CN-)+c(Cl-),pH=7,c(H+)=c(OH-),c(CN-)=c(Na+)-c(Cl-)=molL-1-molL-1;再根據(jù)物料守恒:c(CN-)+c(HCN)c(Na+)=molL-1;Ka== =(100a-1)10-7,則Kh==;若25℃時將濃度均為0.1 molL-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后,混合后得溶液中c(HCN)=0.05 molL-1,c(NaCN)= 0.05 molL-1,溶液呈堿性,說明NaCN水解程度大于HCN的電離程度;據(jù)電荷守恒可知c(H+)+c(Na+)c(CN-)+c(OH-),此溶液一定有c(Na+)+c(H+)c(OH-) +c(CN-),故a正確;由物料守恒可知c(HCN)+c(CN-)=0.1 molL-1,所以c(HCN)+c(CN-)2c(Na+),故b錯誤;若25℃時將濃度均為0.1 molL-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后,混合后得溶液中c(HCN)=0.05 molL-1,c(NaCN)= 0.05 molL-1,溶液呈堿性,說明NaCN水解程度大于HCN的電離程度,混合溶液中水的電離程度一定大于該溫度下純水的電離程度,故c正確;若25℃時將濃度均為0.1 molL-1的NaCN、HCN溶液等體積混合后形成緩沖溶液,此溶液加入少量氫氧化鈉抑制水解,促進電離,加入鹽酸抑制電離促進水解,溶液酸堿性變化不大,所以溶液的pH變化不大,故d正確。 (5)令錫粉中錫的質(zhì)量分數(shù)為x,則: Sn2+～Sn4+～2Fe3+～2Fe2+～K2Cr2O7 Mg mol ax bmolL-1L 解得x=。 答案:(1)CN-+ClO-CNO-+Cl- (2)2.4 (3)調(diào)節(jié)廢水pH,使其轉(zhuǎn)化成Cr(OH)3沉淀除去 (4)　b (5) 【方法規(guī)律】化工流程題的解題技巧 解題時要迅速瀏覽全題→產(chǎn)生總體印象→尋找突破口→注意聯(lián)系→大膽假設→全面分析(采用正推、逆推或中間推的方法)→驗證確認。可概括為“選準題眼、突破一點、由點到面、代入檢驗”。 3.(15分)以CO、H2為原料合成甲醇的反應為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。在體積均為2 L的三個恒容密閉容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中,分別都充入1 mol CO和2 mol H2,三個容器的反應溫度分別為T1、T2、T3且恒定不變。圖1為三個容器中的反應均進行到5 min時H2的體積分數(shù)示意圖,其中有一個容器反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)。CO的平衡轉(zhuǎn)化率在不同壓強下隨溫度的變化如圖2所示。 (1)0～5 min時間內(nèi)容器Ⅱ中用CH3OH表示的化學反應速率為________。 (2)三個容器中一定達到平衡狀態(tài)的是容器________,此容器中反應達平衡時,放出熱量20.5 kJ,則ΔH=________。 (3)當三個容器中的反應均達到平衡狀態(tài)時,CO的轉(zhuǎn)化率最低的是容器________;平衡常數(shù)最大的是容器________。 (4)工業(yè)實際合成CH3OH生產(chǎn)中,采用圖2中M點而不是N點對應的反應條件,運用化學反應速率和化學平衡知識,同時考慮生產(chǎn)實際,說明選擇該反應條件的理由:_____________________________________________________________。 (5)科研人員設計了一種新型甲醇燃料電池,其電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體,它在高溫下能傳導O2-。該電池工作時的負極電極反應式為________________。 用該電池電解飽和食鹽水(石墨電極),當電路中通過1.929104C的電量時,生成標準狀況下氫氣的體積為____________L。(已知:一個電子的電量是1.60210-19C) 【解析】(1)設反應生成的甲醇物質(zhì)的量為xmol, 　　　　　　　　CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 開始(mol): 1 2 0 轉(zhuǎn)化(mol): x 2x x 平衡(mol): 1-x 2-2x x 到5 min時,氫氣的體積分數(shù)為0.2,則=0.2,則x=, 則v===0.087 5 molL-1min-1。 (2)達到平衡狀態(tài)時氫氣的轉(zhuǎn)化率最大,氫氣的體積分數(shù)最小,Ⅱ?qū)臍錃獾捏w積分數(shù)最小,所以Ⅱ可能達到了平衡狀態(tài)。平衡時,根據(jù)(1)計算氫氣轉(zhuǎn)化量為2x=1.75 mol,放出熱量20.5 kJ,則轉(zhuǎn)化2 mol氫氣放出熱量約為23.4 kJ,則 ΔH=-23.4 kJmol-1。 (3)由圖2可知,升高溫度CO的轉(zhuǎn)化率減小,即向逆反應移動,所以該反應為放熱反應,溫度越高,反應向逆方向進行的程度越大,CO的轉(zhuǎn)化率越低,Ⅲ溫度最低。由圖2可知,升高溫度CO的轉(zhuǎn)化率減小,即向逆反應移動,所以該反應為放熱反應,溫度越低,反應向正方向進行的程度越大,K越大,已知I的溫度最低,則其K最大。 (4)相對于N點而言,采用M點,溫度在500～600 K之間,溫度較高,反應速率較快,CO的平衡轉(zhuǎn)化率也較高,壓強為常壓,對設備要求不高。 (5)負極發(fā)生的是燃料甲醇失電子的氧化反應,負極電極反應式為CH3OH-6e-+3O2-CO2+2H2O。電路中通過的電量為≈0.2 mol,則生成標準狀況下氫氣的體積為2.24 L。 答案:(1)0.087 5 molL-1min-1 (2)Ⅱ　-23.4 kJmol-1 (3)Ⅲ?、? (4)相對于N點而言,采用M點,溫度在500～600 K之間,溫度較高,反應速率較快,CO的平衡轉(zhuǎn)化率也較高,壓強為常壓,對設備要求不高 (5)CH3OH-6e-+3O2-CO2+2H2O　2.24 【加固訓練】 N2H4(肼)可作為制藥的原料,也可作火箭的燃料。 (1)肼能與酸反應。N2H6Cl2溶液呈弱酸性,在水中存在如下反應: ①N2+H2ON2+H3O+　平衡常數(shù)K1 ②N2+H2ON2H4+H3O+　平衡常數(shù)K2 相同溫度下,上述平衡常數(shù)K2?K1,其主要原因是________。 (2)工業(yè)上,可用次氯酸鈉與氨反應制備肼,副產(chǎn)物對環(huán)境友好,寫出化學方程式_________________________________________________________________。 (3)肼在催化劑作用下分解只產(chǎn)生兩種氣體,其中一種氣體能使紅色石蕊試紙變藍色。在密閉容器中發(fā)生上述反應,平衡體系中肼氣體的體積分數(shù)與溫度關(guān)系如圖1所示。該反應的正反應ΔH________0(填“<”“>”或“=”,下同);P2________P1。 (4)已知熱化學反應方程式: 反應Ⅰ:N2H4(g)N2(g)+2H2(g)　ΔH1; 反應Ⅱ:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH2。 ①ΔH1________ΔH2(填“<”“>”或“=”); ②7N2H4(g)8NH3(g)+3N2(g)+2H2(g)　ΔH　ΔH=________(用ΔH1、ΔH2表示)。 ③向1 L恒容密閉容器中充入0.1 mol N2H4,在30℃、Ni-Pt催化劑作用下發(fā)生反應I,測得混合物體系中,(用y表示)與時間的關(guān)系如圖2所示。 0～4.0 min時間內(nèi)H2的平均生成速率υ(H2)=________molL-1min-1;該溫度下,反應I的平衡常數(shù)K=________。 (5)肼還可以制備堿性燃料電池,氧化產(chǎn)物為穩(wěn)定的對環(huán)境友好的物質(zhì)。該電池負極的電極反應式為________;若以肼—空氣堿性燃料電池為電源,以NiSO4溶液為電鍍液,在金屬器具上鍍鎳,開始兩極質(zhì)量相等,當兩極質(zhì)量之差為1.18 g時,至少消耗肼的質(zhì)量為________g。 【解析】(1)弱電解質(zhì)電離、離子水解等第一步水解產(chǎn)物對第二步有抑制作用,所以,第一步平衡常數(shù)大于第二步,依次類推。 (2)次氯酸鈉的還原產(chǎn)物為氯化鈉,不是氯氣,還有水生成,氯化鈉、水對環(huán)境都友好。 (3)從圖象看出,升高溫度,N2H4的平衡體積分數(shù)逐漸減小,說明正反應是吸熱反應。依題意,可逆反應為3N2H4N2+4NH3,增大壓強,平衡向左移動,N2H4體積分數(shù)增大,故P1大于P2。 (4)①反應I是吸熱反應,反應Ⅱ是放熱反應;②根據(jù)蓋斯定律知,反應I7+反應Ⅱ4=反應Ⅲ。③設平衡時n(N2)=a,n(H2)=2a,n(N2H4)=0.1 mol-a,有:3a=3.0(0.1 mol-a),a=0.05 mol。 υ(H2)==0.025 molL-1min-1,K===0.01。 (5)N2H4/空氣在KOH溶液構(gòu)成原電池,N2H4在負極上發(fā)生氧化反應,O2在正極上發(fā)生還原反應,負極的電極反應式為N2H4-4e-+4OH-N2↑+4H2O。鍍鎳時陰極的反應式為Ni2++2e-Ni,鎳的相對原子質(zhì)量為59,陽極為純鎳,陽極的電極反應式為Ni-2e-Ni2+。設至少消耗N2H4的物質(zhì)的量為n,由電子守恒知,陰極質(zhì)量與陽極質(zhì)量之差為[2n-(-2n)]59 gmol-1=1.18 g,n=0.005 mol,m(N2H4)=0.005 mol32 gmol-1=0.16 g。 答案:(1)第一步水解生成的H3O+對第二步水解有抑制作用 (2)2NH3+NaClON2H4+NaCl+H2O (3)>　< (4)①>?、?ΔH1+4ΔH2 ③0.025　0.01 (5)N2H4-4e-+4OH-N2↑+4H2O　0.16 【方法規(guī)律】原電池電極反應式、總反應式的書寫方法