高中化学试题

某小组以CoCl₂·6H₂O、NH₄Cl、H₂O₂、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成橙黄色晶体X。为确定其组成，进行如下实验。
（1）氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V₁ mLc₁ mol/L的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c₂ mol/L NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V₂ mLNaOH溶液。

氨的测定装置（已省略加热和夹持装置）
①装置中安全管2的作用是           。盛10％NaOH溶液仪器3的名称是                。
②用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用        式滴定管，用酚酞做指示剂，判断达到滴定终点时的现象为         。
③样品中氨的质量分数表达式为               。测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将                （填“偏高”或“偏低”）。
（2）氯的测定：准确称取样品X，配成溶液后用AgNO₃标准溶液滴定，K₂CrO₄溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点（Ag₂CrO₄为砖红色）。滴定终点时，若溶液中c(Ag⁺)=2.0×10^-5 mol/L，则c(CrO₄^2-)为       mol/L，（已知：K_sp(Ag₂CrO₄)=1.12×10^－12）
（3）经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量比为1:6:3，又知X 的化学式类似于氢氧化二氨合银Ag(NH₃)₂OH，制备X的化学方程式为           。X的制备过程中温度不能过高的原因是         。

金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料，被誉为“未来金属”。以钛铁矿(主要成分钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下。

请回答下列问题。
（1）钛酸亚铁（用R表示）与碳在高温下反应的化学方程式为2R+C===2Fe+2TiO₂+CO₂↑，钛酸亚铁的化学式为______；钛酸亚铁和浓H₂SO₄反应的产物之一是TiOSO₄，反应中无气体生成，该反应的化学方程式为_________。
（2）上述生产流程中加入铁屑的目的是___________。此时溶液中含有Fe^2＋、TiO^2＋和少量Mg^2＋等阳离子。常温下，其对应氢氧化物的K_sp如下表所示。

氢氧化物	Fe(OH)2	TiO(OH)2	Mg(OH)2
Ksp	8.0×10^－16	1.0×10^－29	1.8×10^－11

 
①常温下，若所得溶液中Mg^2＋的物质的量浓度为0.001 8 mol/L，当溶液的pH等于________时，Mg(OH)₂开始沉淀。
②若将含有Fe^2＋、TiO^2＋和Mg^2＋的溶液加水稀释，立即析出大量白色沉淀，该反应的离子方程式为____________。
（3）中间产品乙与焦炭、氯气在高温下发生反应制取TiCl₄的方程式为_______。Mg还原TiCl₄过程中必须在1070 K的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是_______。除去所得金属钛中少量的金属镁可用的试剂是______。
（4）在800～1 000 ℃时电解TiO₂也可制得海绵钛，装置如下图所示。

图中b是电源的________极，阴极的电极反应式为________。

实验室有一包固体粉末样品可能是MgCO₃、Fe₂O₃和FeO的混合物．
I．甲学生设计实验方案，以确定样品中是否含有FeO，除样品外，实验室只提供以下试剂：KMnO₄溶液、盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、NaOH溶液，请你描述甲学生的实验操作步骤、现象及结论：                            
II．经甲学生实验确定该样品中不存在FeO，乙学生想在甲学生的实验基础上进一步来测定混合物中Fe₂O₃的含量：乙学生准备用如图所示各仪器按一定顺序连接成一套完整的装置进行实验，以测定Fe₂O₃的质量分数．

请回答下列问题：
（1）盛装盐酸的仪器的名称是      ，装置的连接顺序是：      、      、     、      （填图中字母序号，各仪器只能选用一次）．
（2）实验过程中需要持续通入空气，其作用除可以起到“搅拌”A、D中反应物以实现充分反应外，还有一个重要作用是：_______________________．
（3）为提高测定的准确度，在B中最应加入的物质是：         （填字母编号）．
a．饱和NaHCO₃溶液      b．蒸馏水     c．浓硫酸     d．NaOH溶液
（4）在进行乙学生的实验方案评价时，有学生认为不必测定A中沉淀的质量，而只要测出装置A在吸收反应产生的气体前后的质量差，就能完成实验要求．实验证明，若用此法测得Fe₂O₃的质量分数将         （填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

在1L浓度为0.2mol•L^﹣1Fe（NO₃）₃和1.5mol•L^﹣1H₂SO₄组成的混合溶液中加入39.2g铁粉使其充分反应．下列有关说法正确的是(    )

A．由于氧化性Fe^3+＞H^+，故反应先不产生气体后产生气体

B．反应后产生13.44LH2（标准状况）

C．反应后溶液中Fe^2+和Fe^3+物质的量之和为0.9mol

D．反应后溶液中Fe^3+物质的量为0.8mol

亚氯酸钠是一种高效氧化剂漂白剂，主要用于棉纺、亚麻、纸浆等漂白。亚氯酸钠（NaClO₂）在溶液中可生成ClO₂、HClO₂、ClO₂^-、Cl^- 等，其中HClO₂和ClO₂都具有漂白作用，但ClO₂是有毒气体。经测定，25℃时各组分含量随pH变化情况如图所示（Cl^-没有画出）。则下列分析正确的是（   ）

A．亚氯酸钠在酸性条件下较稳定

B．25℃时，HClO2的电离平衡常数的数值Ka=10^-6

C．pH越大，该漂白剂的漂白性能越好

D．25℃，PH=3时，NaClO2溶液中：c(Na^+)+ c(H^+)=c(ClO2^-)+ c(OH^-)

为了保护环境，充分利用资源，某研究小组通过如图简化流程，将工业制硫酸的硫铁矿烧渣（含Fe₂O₃．SiO₂．Al₂O₃等）转变成重要的工业原料FeSO₄（反应条件略）

活化硫铁矿还原Fe³⁺的主要反应为：FeS₂+7Fe₂（SO₄）₃+8H₂O═15FeSO₄+8H₂SO₄，不考虑其它反应，请回答下列问题：
（1）第1步H₂SO₄与Fe₂O₃反应的离子方程式是_____                _____．
（2）检验第II步中Fe³⁺是否完全还原，应选择__________（填字母编号）．

A．KMnO4溶液

B．KSCN溶液

C．KCl溶液

D．KOH

（3）第III步加FeCO₃调溶液pH=6时，利用相关数据计算，（已知Ksp Al（OH）₃=1.9×10^﹣33，当离子浓度小于1×10^﹣5mol•L^﹣1时，可认为沉淀完全）判断Al³⁺_______（填“是”或“否”）能沉淀完全。
（4）FeCO₃在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料．
已知25℃，101kPa时：4Fe（s）+3O₂（g）═2Fe₂O₃（s）△H=﹣1648kJ/mol
C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=﹣393kJ/mol
2Fe（s）+2C（s）+3O₂（g）═2FeCO₃（s）△H=﹣1480kJ/mol
FeCO₃在空气中加热反应生成Fe₂O₃的热化学方程式是__________．
（5）FeSO4溶液在加热浓缩结晶时要注意_________________________________,FeSO₄在一定条件下可制得FeS₂（二硫化亚铁）纳米材料，该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li+FeS₂═Fe+2Li₂S，正极反应式是__________．

姜黄素（分子式为C₂₁H₂₀O₆）具有抗突变、抗氧化、保护心脑血管和预防肿瘤的作用，其合成路线如下：

已知：
①
②
请回答下列问题：
（1）A的名称为                ；试剂X名称为               。
（2）D中含有的官能团名称              。
（3）反应D→E的化学方程式为                        ，其反应类型是          。
（4）下列有关G(C₈H₈O₃)的叙述不正确的是          （填正确答案编号）。
a．能与NaHCO₃溶液反应
b．能与浓溴水发生取代反应
c．能与FeCl₃溶液发生显色反应
d．1molG最多能与3molH₂发生加成反应
（5）姜黄素的结构简式为          。
（6）G(C₈H₈O₃)的同分异构体中，写出符合下列条件的结构简式为          。
①苯环上的一取代物只有2种；
②核磁共振氢谱中有4组吸收峰
③1mol该物质与烧碱溶液反应，最多消耗3molNaOH。

苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料——纳米氧化铜的重要前驱体之一。下面是它的一种实验室合成路线：

制备苯乙酸的装置示意图如右(加热和夹持装置等略)：

已知：苯乙酸的熔点为76.5 ℃，微溶于冷水，溶于乙醇。
回答下列问题：
（1）在250 mL三口瓶a中加入70 mL70%硫酸。配制此硫酸时，加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是                   。
（2）将a中的溶液加热至100 ℃，缓缓滴加40 g苯乙腈到硫酸溶液中，然后升温至130 ℃继续反应。在装置中，仪器c的作用是             ；仪器b的名称是          ，其作用是                      。反应结束后加适量冷水，再分离出苯乙酸粗品。加人冷水的目的是              。下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是                 (填标号)。
A 分液漏斗     B 漏斗    C 烧杯   D 直形冷凝管     E 玻璃棒
（3）提纯粗苯乙酸的方法是              ，最终得到44g纯品，则苯乙酸的产率是         。
（4）用CuCl₂•2H₂O和NaOH溶液制备适量Cu(OH)₂沉淀，并多次用蒸馏水洗涤沉淀，判断沉淀洗干净的实验操作和现象是                             。
（5）将苯乙酸加人到乙醇与水的混合溶剂中，充分溶解后，加入Cu(OH)₂搅拌30min，过滤，滤液静置一段时间，析出苯乙酸铜晶体，混合溶剂中乙醇的作用是                    。
（6）在实际操作时，发现b中液体不容易滴下来，你认为应将b改为              （填仪器名称）即可解决此问题。

硼酸（H₃BO₃）与铝酸（H₃AlO₃）结构相似，可写成B(OH)₃。
（1）已知H₃BO₃的电离常数为5.8×10^﹣10，H₂CO₃的电离常数为Ka₁=4.4×10^﹣7、Ka₂=4.7×10^﹣11。向盛有饱和硼酸溶液的试管中，滴加0.1mol/L Na₂CO₃溶液，      （填“能”或“不能”）观察到气泡逸出。
（2）已知H₃BO₃与足量NaOH溶液反应的离子方程式为H₃BO₃+OH^﹣=B(OH)₄^﹣，写出硼酸的电离方程式                    ，它是      元酸。（填“一”或“二”或“三”）
（3）硼酸和甲醇在浓硫酸存在下生成B(OCH₃)₃，B(OCH₃)₃可与NaH反应制得易溶于水的强还原剂硼氢化钠（NaBH₄）。①NaBH₄中氢元素的化合价为            ，写出生成NaBH₄的化学方程式                 。
②写出生成B(OCH₃)₃的化学方程式                         。
③用NaBH₄和过氧化氢可以设计成一种新型碱性电池。该电池放电时，每摩尔NaBH₄释放8mole^﹣。写出这种电池放电反应的离子方程式                     。
（4）H₃BO₃可以通过电解的方法制备。工作原理如下图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过）。

①写出阳极的电极反应式                            。
②分析产品室可得到H₃BO₃的原因                     。
（5）过硼酸钠晶体（NaBO₃·4H₂O）是一种优良的漂白剂，在70℃以上加热会逐步失去结晶水。 实验测得过硼酸钠晶体的质量随温度变化的情况如下图所示，则T₂℃时所得晶体的化学式为                。

“低碳循环”引起了全世界的高度重视，减排CO₂的一种方法是：
CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)   ΔH
（1）500℃时有容积为2L的密闭容器中充入2mol CO₂和6mol H₂，测得CO₂和CH₃OH的物质的量随时间变化如图所示。

①反应的ΔS         （填“＞”或“＜”）0，从反应开始到平衡，H₂的平均反应速率：
υ(H₂)＝__________mol/(L·s)。
②该反应的平衡常数K=__________（保留二位有效数字）；平衡时H₂的转化率为________。
③将上述平衡体系的温度升高至700℃，平衡常数K=5.01，则ΔH       0（填“＞”或“＜”或“﹦”）；为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，其他条件不变时，可采取的措施有            __________（填序号）。
a．升高温度    b．缩小容器的容积    c．使用合适的催化剂    d．再充入CO₂气体
（2）已知：①H₂O(g)＝H₂O(l)                      ΔH＝－44.0 kJ·mol^-1
②2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g)               ΔH＝－566.0 kJ·mol^-1
③2CH₃OH(l)＋3O₂(g)＝2CO₂(g)＋4H₂O(g) ΔH＝－1257.5 kJ·mol^-1
写出液态甲醇不完全燃烧生成CO气体和液态H₂O的热化学方程式：

某抗结肠炎药物有效成分的合成路线如下（部分反应略去试剂和条件）：

已知：

请回答下列问题：
（1）烃A的结构简式是                 ；
反应①的反应条件是               ；反应②的反应类型是                    ；
（2）①下列对该抗结肠炎药物有效成分可能具有的性质推测正确的是            ；

A．水溶性比苯酚好

B．能发生消去反应也能发生聚合反应

C．1mol该物质最多可与3mol溴发生反应

D．既有酸性又有碱性

②E与足量NaOH溶液反应的化学方程式是                         ；
（3）写出符合下列条件的E的所有同分异构体的结构简式：
a．与E具有相同的官能团
b．苯环上的一硝基取代产物有两种
（4）已知苯胺（）易被氧化，苯环上连有烷基时再引入一个取代基，常取代在烷基的邻对位，而当苯环上连有羧基时则取代在间位。据此按先后顺序写出以A为原料合成邻氨基苯甲酸（）合成路线中两种中间产物的结构简式（部分反应条件已略去）                    。

硼及其化合物在现代工业、生活和国防中有着重要的应用价值。

（1）基态硼原子的电子排布式是                       ；最简单的硼烷是B₂H₆（乙硼烷），结构如右图所示，其中B原子的杂化方式为        ；
（2）三氯化硼和三氟化硼常温下都是气体，都有强烈的接受孤电子对的倾向。推测它们固态时的晶体类型为             ；三氟化硼与氨气相遇，立即生成白色固体，写出该白色固体结构式，并标注出其中的配位键                     ；
（3）经结构研究证明，硼酸晶体中B（OH）₃单元结构如图Ⅰ所示。各单元中的氧原子通过O﹣H…O氢键连结成层状结构，其片层结构及键长、层间距数据如图Ⅱ所示。层与层之间以微弱的分子间力相结合构成整个硼酸晶体。

①H₃BO₃是一元弱酸，写出它与水反应的化学方程式                             ；
②根据结构判断下列说法正确的是                 ；
a．硼酸晶体有滑腻感，可作润滑剂       b．H₃BO₃分子的稳定性与氢键有关
c．含1mol H₃BO₃的晶体中有3mol氢键    d．H₃BO₃分子中硼原子最外层为8e^－稳定结构
（4）利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷，右图为其晶胞结构示意图。

①该功能陶瓷的化学式为             ；
②第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有                  种。

(除标注外，每空2分，共14分)已知有机物A～I之间的转化关系如下图所示：

注：[O]表示有机物发生了氧化反应。
已知：①A与D、B与E、I与F互为同分异构体；
②将新制Cu(OH)₂悬浊液分别加入到有机物I、F中，加热，I无明显现象，F反应并生成砖红色物质；
③C的实验式与乙炔相同，且相对分子质量为104；
④E的一种同分异构体与FeCl₃能发生显色反应。
根据以上信息，回答下列问题：
（1）H、F中含有的含氧官能团名称分别为__、___。
（2）反应①～⑨中属于消去反应的是___。
（3）I的结构简式为_ __。
（4）写出H在酸性条件下水解的化学方程式
__                                     _。
（5）写出F与银氨溶液反应的化学方程式
_                  __。
（6）符合以下条件的G的同分异构体有____种；
①属于芳香族化合物 ②能与NaOH溶液反应 ③能发生银镜反应
其中苯环上一元取代物只有2种的结构简式为__ _。

(除标注外，每空2分，共8分)碱式氧化镍(NiOOH)可用作镍氢电池的正极材料。以含镍(Ni^2＋)废液为原料生产NiOOH的一种工艺流程如下：

（1）加入Na₂CO₃溶液时，确认Ni^2＋已经完全沉淀的实验方法是__ __。
（2）已知K_sp[Ni(OH)₂]＝2×10^－15，欲使NiSO₄溶液中残留c(Ni^2＋)≤2×10^－5 mol·L^－1，调节pH的范围是__ _。
（3）写出在空气中加热Ni(OH)₂制取NiOOH的化学方程式：
____。
(4)若加热不充分，制得的NiOOH中会混有Ni(OH)₂，其组成可表示为xNiOOH·yNi(OH)₂。现称取9.18 g样品溶于稀硫酸，加入100 mL 1.0 mol·L^－1 Fe^2＋标准溶液，搅拌至溶液清亮，定容至200 mL。取出20.00 mL，用0.010 mol·L^－1 KMnO₄标准溶液滴定，用去KMnO₄标准溶液20.00 mL，试通过计算确定x、y的值。涉及反应如下(均未配平)：
NiOOH＋Fe^2＋＋H^＋——Ni^2＋＋Fe^3＋＋H₂O
Fe^2＋＋MnO＋H^＋——Fe^3＋＋Mn^2＋＋H₂O
则x＝____；y＝__。

甲醇（CH₃OH）和二甲醚（CH₃OCH₃）被称为21世纪的新型燃料，具有清洁、高效等优良的性能。
（1）CO₂可用于合成二甲醚（CH₃OCH₃）,有关反应的热化学方程式如下：
CO₂(g) + 3H₂(g) = CH₃OH(g) + H₂O(g) ΔH = -49.0kJ·mol^-1,
2CH₃OH(g) =CH₃OCH₃(g)+ H₂O(g)  ΔH =-23.5kJ·mol^-1,
则CO₂与H₂反应合成二甲醚的热化学方程式为                           。
（2）若反应2CH₃OH(g)  CH₃OCH₃(g)+ H₂O(g)在某温度下的化学平衡常数为400，此温度下，在密闭容器中加入一定量甲醇，反应进行到某时刻，测得各物质的浓度如表所示：

物质	CH3OH(g)	CH3OCH3(g)	H2O(g)
浓度（mol·L^-1）	0.44	0.60	0.60

①写出该反应的平衡常数表达式：K=                。
②比较该时刻正、逆反应速率的大小：v（正）     v（逆）（填“>”、“<”或“=”）
③若加入甲醇后经 10 min 反应达到平衡，则平衡后c（CH₃OH）=           ，该时间内反应速率v（CH₃OCH₃）=             。
（3）工业上合成甲醇的反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  ΔH =-90.8kJ·mol^-1，若在温度相同、容积均为2L的3个容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时如下：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1molCO、2 mol H2	1 mol CH3OH	2 mol CO、4 mol H2
CH3OH的浓度（mol/L）	c1=0.25	c2	c3
反应的能量变化	放出Q1 kJ	吸收Q2 kJ	放出Q3 kJ
平衡常数	K1	K2	K3
反应物转化率	α1	α2	α3

①下列不能说明该反应在恒温恒容条件下已达化学平衡状态的是         。
A.  v_正（H₂）= 2v_逆（CH₃OH）  B. n(CO)﹕n(H₂)﹕n(CH₃OH)=1﹕2 : 1
C. 混合气体的密度不变       D. 混合气体的平均相对分子质量不变
E. 容器的压强不变
②下列说法正确的是         。
A. c₁= c₂      B. Q₁= Q₂     C. K₁= K₂      D. α₂+α₃ < 100%
③如图表示该反应的反应速率v和时间t的关系图：

各阶段的平衡常数如下表所示：

t2～t3	t4～t5	t5～t6	t7～t8
K4	K5	K6	K7

K₄、K₅、K₆、K₇之间的关系为          （填“>”、“<”或“=”）。反应物的转化率最大的一段时间是          。