高中化学化学反应原理试题

丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：

（1）正丁烷（ $C_4{H}_{10}$ ）脱氢制1-丁烯（ $C_4{H}_8$ ）的热化学方程式如下：

① $C_4{H}_{10}\left(g\right)=C_4{H}_8\left(g\right)+H_2\left(g\right)$Δ H ₁

已知：② $C_4{H}_{10}\left(g\right)+O_2\left(g\right)=C_4{H}_8\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)\Delta H_2=-119kJ·mo{l}^{-1}$

③ $H_2\left(g\right)+O_2\left(g\right)=H_{2}O\left(g\right)\Delta H_3=-242kJ·mo{l}^{-1}$

反应①的Δ H ₁为________kJ·mol ⁻¹。图（a）是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图， x_________0.1（填"大于"或"小于"）；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是__________（填标号）。

A．

升高温度

B．

降低温度

C．

增大压强

D．

降低压强

（2）丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂），出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图（b）为丁烯产率与进料气中 n（氢气）/ n（丁烷）的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是___________。

（3）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________、____________；590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_____________。

由下列实验及现象不能推出相应结论的是（ ）

	实验	现象	结论
A．	向 $\mathit{2}mL\mathit{0}\mathit{.}\mathit{1}\mathit{mol}\cdot L^{-1}$ 的 $\text{FeC}{\text{l}}_3$ 溶液中加足量铁粉，振荡，加1滴KSCN溶液	黄色逐渐消失，加KSCN溶液颜色不变	还原性： $\text{Fe>F}{\text{e}}^{2+}$
B．	将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满 $C{O}_2$ 的集气瓶	集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生	$C{O}_2$ 具有氧化性
C．	加热盛有少量 $N{H}_{4}HC{O}_3$ 固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸	石蕊试纸变蓝	$N{H}_{4}HC{O}_3$ 显碱性
D．	向2支盛有 $2mL$ 相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的 $NaCl$ 和 $NaI$ 溶液	一只试管中产生黄色沉淀，另一支中无明显现象	$K_{\mathit{sp}}(\mathit{AgI})<K_{\mathit{sp}}(\mathit{AgCl})$

改变 $\mathit{0}\mathit{.}\mathit{1}\mathit{}\mathit{mol}\cdot L^{-1}$ 二元弱酸 $H_{2}A$ 溶液的pH，溶液中的 $H_{2}A$ 、 $\text{H}{\text{A}}^{-}$ 、 $A^{2-}$ 的物质的量分数 $\delta (X)$ 随pH的变化如图所示[已知 $\delta (X)=\frac{c(X)}{c(H_{2}A)+c({\mathit{HA}}^{-})+c(A^{2-})}$ ]。

下列叙述错误的是（ ）

A．	$pH=1.2$ 时， $c(H_{2}A)=c({\mathit{HA}}^{-})$
B．	$\mathit{lg}[K_2\left(H_{2}A)\right]=-4.2$
C．	$pH=2.7$ 时， $c({\mathit{HA}}^{-})>c(H_{2}A)=c(A^{2-})$
D．	$pH=4.2$ 时， $c({\mathit{HA}}^{-})=c(A^{2-})=c(H^{+})$

用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为 $H_2\text{S}{\text{O}}_4-H_2{C}_2{O}_4$ 混合溶液。下列叙述错误的是（ ）

A．	待加工铝质工件为阳极
B．	可选用不锈钢网作为阴极
C．	阴极的电极反应式为： $\text{A}{\text{l}}^{3+}+3e^{-}=\text{Al}$
D．	硫酸根离子在电解过程中向阳极移动

[化学——选修5：有机化学基础]

氟他胺G是一种可用于治疗肿瘤的药物。实验室由芳香烃A制备G的合成路线如下：

回答下列问题：

（1）A的结构简式为________。C的化学名称是________。

（2）③的反应试剂和反应条件分别是________，该反应的类型是________。

（3）⑤的反应方程式为________。吡啶是一种有机碱，其作用是________。

（4）G的分子式为________。

（5）H是G的同分异构体，其苯环上的取代基与G的相同但位置不同，则H可能的结构有________种。

（6）4-甲氧基乙酰苯胺（ ）是重要的精细化工中间体，写出由苯甲醚（）制备4-甲氧基乙酰苯胺的合成路线________（其他试剂任选）。

砷（As）是第四周期VA族元素，可以形成 ${{\mathit{As}}_{2}S}_3$ 、 ${\mathit{As}}_2{O}_5$ 、 $H_3{\mathit{AsO}}_3$ 、 $H_3{\mathit{AsO}}_4$ 等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：

（1）画出砷的原子结构示意图__________。

（2）工业上常将含砷废渣（主要成分为 ${\mathit{As}}_2{S}_3$ ）制成浆状，通入 $O_2$ 氧化，生成 $H_3{\mathit{AsO}}_4$ 和单质硫。写出发生反应的化学方程式__________。该反应需要在加压下进行，原因是__________。

（3）已知：

$\mathit{As}(s)+\frac{3}{2}{H}_2(g)+2O_2(g)=H_3{\mathit{AsO}}_4(s)$ $\Delta H_1$

$H_2(g)+\frac{1}{2}{O}_2(g)=H_{2}O(l)$ $\Delta H_2$

$2\mathit{As}(s)+\frac{5}{2}{O}_2(g)={\mathit{As}}_2{O}_5(s)$ $\Delta H_3$

则反应 ${\mathit{As}}_2{O}_3(s)+3H_{2}O(l)=2H_3{\mathit{AsO}}_4(s)$ 的 $\mathit{\Delta H}=$ __________。

（4）298K时，将 $20mL3xmol·L^{-1}$ ${\mathit{Na}}_3{\mathit{AsO}}_3$ 、 $20\mathrm{mL}\mathrm{}3\mathrm{xmol}\cdot L^{-1}{I}_2$ 和 $20mLNaOH$ 溶液混合，发生反应： ${\mathit{AsO}}_3^{3-}(\mathit{aq})+I_2(\mathit{aq})+2{\mathit{OH}}^{-}(\mathit{aq})\stackrel{\mathit{\hspace{1em}\hspace{1em}}}{\leftleftarrows }{\mathit{AsO}}_4^{3-}(\mathit{aq})+2I^{-}(\mathit{aq})+H_{2}O(l)$ 。溶液中 $c({\mathit{AsO}}_4^{3-})$ 与反应时间(t)的关系如图所示。

①下列可判断反应达到平衡的是__________（填标号）。

a．溶液的pH不再变化

b． $v(I^{-})=2v({\mathit{AsO}}_3^{3-})$

c． $c({\mathit{AsO}}_4^{3-})/c({\mathit{AsO}}_3^{3-})$ 不再变化

d． $c(I^{-})=y\mathit{mol}\cdot L^{-1}$

② $t_m$ 时， $v_{正}$ __________ $v_{逆}$ （填"大于"、"小于"或"等于"）。

③ $t_m$ 时 $v_{逆}$ __________ $t_n$ 时 $v_{逆}$ （填"大于"、"小于"或"等于"），理由是__________。

④若平衡时溶液的 $\mathit{pH}=14$ ，则该反应的平衡常数K为__________。

在湿法炼锌的电解循环溶液中，较高浓度的 $\text{C}{\text{l}}^{-}$ 会腐蚀阳极板而增大电解能耗。可向溶液中同时加入 $\text{Cu}$ 和 $\text{CuS}{\text{O}}_4$ ，生成 $\text{CuCl}$ 沉淀从而除去 $\text{C}{\text{l}}^{-}$ 。根据溶液中平衡时相关离子浓度的关系图，下列说法错误的是（ ）

A． $K_{\text{sp}}(\mathit{CuCl})$ 的数量级为 $10^{-7}$

B．除 $\text{C}{\text{l}}^{-}$ 反应为 $\text{Cu+C}{\text{u}}^{\text{2+}}\text{+2C}{\text{l}}^{-}\text{=2CuCl}$

C．加入 $\text{Cu}$ 越多， $\text{C}{\text{u}}^{+}$ 浓度越高，除 $\text{C}{\text{l}}^{-}$ 效果越好

D． $\text{2C}{\text{u}}^{+}\text{=C}{\text{u}}^{\text{2+}}\text{+Cu}$ 平衡常数很大，反应趋于完全

全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的 $S_8$ 材料，电池反应为： $16\text{Li}+x{S}_8=8\text{L}{\text{i}}_2{S}_x(2\le x\le 8)$ 。下列说法错误的是（ ）

A．	电池工作时，正极可发生反应： $\text{2L}{\text{i}}_2{S}_6\text{+2L}{\text{i}}^{+}\text{+2}{\text{e}}^{-}\text{=3L}{\text{i}}_2{S}_4$
B．	电池工作时，外电路中流过 $0.02\text{mol}$ 电子，负极材料减重 $0.14g$
C．	石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性
D．	电池充电时间越长，电池中 $\text{L}{\text{i}}_2{S}_2$ 的量越多

下列实验操作规范且能达到目的的是（ ）

	目的	操作
A．	取 $20.00\text{mL}$ 盐酸	在 $50\text{mL}$ 酸式滴定管中装入盐酸，调整初始读数为 $30.00\text{mL}$ 后，将剩余盐酸放入锥形瓶
B．	清洗碘升华实验所用试管	先用酒精清洗，再用水清洗
C．	测定醋酸钠溶液 $\text{pH}$	用玻璃棒蘸取溶液，点在湿润的 $\text{pH}$ 试纸上
D．	配制浓度为 $0.010\text{mol.}{\text{L}}^{-1}$ 的 $\text{KMn}{\text{O}}_4$ 溶液	称取 $\text{KMn}{\text{O}}_4$ 固体 $0.158g$ ，放 $100\text{mL}$ 容量瓶中，加水溶解并稀释至刻度

近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

（1）Deacon发明的直接氧化法为： $4HCl\left(g\right)+O_2\left(g\right)=2C{l}_2\left(g\right)+2H_{2}O\left(g\right)$ 。下图为刚性容器中，进料浓度比 c(HCl) ∶ $c\left(O_2\right)$ 分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数 K（300℃）________ K（400℃）（填"大于"或"小于"）。设HCl初始浓度为 $c_0$， 根据进料浓度比 c(HCl)∶ c(O ₂)=1∶1的数据计算 K（400℃）=________（列出计算式）。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)∶ $c\left(O_2\right)$ 过低、过高的不利影响分别是________。

（2）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：

$CuC{l}_2\left(s\right)=CuCl\left(s\right)+\frac{1}{2}C{l}_2\left(g\right)$ Δ $H_1=83kJ·mol{}^{-1}$

$CuCl\left(s\right)+\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)=CuO\left(s\right)+\frac{1}{2}C{l}_2\left(g\right)$ Δ $H_2=-20kJ·mol{}^{-1}$

$CuO\left(s\right)+2HCl\left(g\right)=CuC{l}_2\left(s\right)+H_{2}O\left(g\right)$ Δ $H_3=-121kJ·mol{}^{-1}$

则 $4HCl\left(g\right)+O_2\left(g\right)=2C{l}_2\left(g\right)+2H_{2}O\left(g\right)$ 的 Δ H=________ $kJ·mol{}^{-1}$ 。

（3）在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是________。（写出2种）

（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：

负极区发生的反应有________（写反应方程式）。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气________L（标准状况）

高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料，工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿（还含Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备，工艺如下图所示。回答下列问题：

相关金属离子[ $c_0(Mn+)=0.1mol·L^{-1}$ ]形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子	$M{n}^{2+}$	$F{e}^{2+}$	$F{e}^{3+}$	$A{l}^{3+}$	$M{g}^{2+}$	$Z{n}^{2+}$	$N{i}^{2+}$
开始沉淀的pH	8.1	6.3	1.5	3.4	8.9	6.2	6.9
沉淀完全的pH	10.1	8.3	2.8	4.7	10.9	8.2	8.9

（1）"滤渣1"含有S和________；写出"溶浸"中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式________。

（2）"氧化"中添加适量的 $Mn{O}_2$ 的作用是将________。

（3）"调pH"除铁和铝，溶液的pH范围应调节为________~6之间。

（4）"除杂1"的目的是除去 $Z{n}^{2+}$ 和 $N{i}^{2+}$， "滤渣3"的主要成分是________。

（5）"除杂2"的目的是生成 $Mg{F}_2$ 沉淀除去 $M{g}^{2+}$ 。若溶液酸度过高， $M{g}^{2+}$ 沉淀不完全，原因是________。

（6）写出"沉锰"的离子方程式________。

（7）层状镍钴锰三元材料可作为锂离子电池正极材料，其化学式为 $LiN{i}_{x}C{o}_{y}M{n}_z{O}_2$， 其中Ni、Co、Mn的化合价分别为+2、+3、+4。当 $x=y=\frac{1}{3}$ 时， z=________。

为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D−Zn）可以高效沉积ZnO的特点，设计了采用强碱性电解质的3D−Zn-NiOOH二次电池，结构如下图所示。电池反应为 $Zn\left(s\right)+2NiOOH\left(s\right)+H_{2}O\left(l\right)\stackrel{\mathit{放电}}{\underset{\mathit{充电}}{\rightleftharpoons }}ZnO\left(s\right)+2Ni\left(OH{)}_2\right(s)$ 。下列说法错误的是（ ）

A．	三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高
B．	充电时阳极反应为 $Ni\left(OH{)}_2\right(s)+OH{}^{-}(aq)-e{}^{-}=NiOOH(s)+H_{2}O(l)$
C．	放电时负极反应为 $Zn\left(s\right)+2OH{}^{-}\left(aq\right)-2e{}^{-}=ZnO\left(s\right)+H_{2}O\left(l\right)$
D．	放电过程中 $O{H}^{-}$ 通过隔膜从负极区移向正极区

下列实验不能达到目的的是（ ）

选项	目的	实验
A	制取较高浓度的次氯酸溶液	将 $C{l}_2$ 通入碳酸钠溶液中
B	加快氧气的生成速率	在过氧化氢溶液中加入少量 $Mn{O}_2$
C	除去乙酸乙酯中的少量乙酸	加入饱和碳酸钠溶液洗涤、分液
D	制备少量二氧化硫气体	向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸

A．

A

B．

B

C．

C

D．

D

设 $N_A$ 为阿伏加德罗常数值。关于常温下pH=2的 $H_{3}P{O}_4$ 溶液，下列说法正确的是（ ）

A. 每升溶液中的 $H^{+}$ 数目为 $0.02N_A$

B. $c\left(H^{+}\right)=c(H_{2}P{O_4}^{-})+2c(HP{O_4}^{2-})+3c(P{O_4}^{3-})+c\left(O{H}^{-}\right)$

C. 加水稀释使电离度增大，溶液pH减小

D. 加入 $Na{H}_{2}P{O}_4$ 固体，溶液酸性增强

咖啡因是一种生物碱（易溶于水及乙醇，熔点234.5℃，100℃以上开始升华），有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%~5%、单宁酸（K _a约为10 ⁻⁴， 易溶于水及乙醇）约3%~10%，还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如下图所示。

索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与茶叶末接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题：

（1）实验时需将茶叶研细，放入滤纸套筒1中，研细的目的是________，圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂，加热前还要加几粒________。

（2）提取过程不可选用明火直接加热，原因是________，与常规的萃取相比，采用索氏提取器的优点是________。

（3）提取液需经"蒸馏浓缩"除去大部分溶剂，与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是________。"蒸发浓缩"需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外，还有________（填标号）。

A．直形冷凝管 B．球形冷凝管C．接收瓶D．烧杯

（4）浓缩液加生石灰的作用是________ 和吸收________

（5）可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热，咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结，该分离提纯方法的名称是________。