10點壓強相等,甲容器為絕熱過程,乙容器為恒溫過程,若兩證氣體物質(zhì)的量相等,則甲容器的壓強大于乙容器壓強,現(xiàn)壓強相等則說明甲容器中氣體的總物質(zhì)的量比乙容器的小,則氣體的總物質(zhì)的量:nb>nc,B正確;C.恒溫恒容過程中,Z點NO的轉(zhuǎn)化率為80%,若乙為恒溫恒壓過程,則隨反應進行平衡正向移動,則平衡時NO的轉(zhuǎn)化率大于80%,C錯誤;D.起始投料為n(NO):n(H2)=1:2,起始總壓強為9kPa,則NO為3kPa,H2為6kPa,根據(jù)信息列三段式,,,Z點容器內(nèi)為6.6kPa,則0.6+3.6-3x+1.2-x+2.4+2x=6.6,解得x=0.6,則從開始到Z點,用分壓表示的H2消耗速率為=0.14kPa?min-1,D正確;答案選C。二、非選擇題:本題共4小題,共58分。15.鋰離子電池通常含有多種金屬元素,廢棄鋰離子電池的回收處理對資源利用和環(huán)境保護有重要意義。某實驗小組從某廢舊鋰電池正極活性材料[主要成分可表示為LiNixCo(1-x)O2]中分別回收處理金屬元素,工藝流程如圖:已知:①“酸浸”后濾液中主要金屬陽離子為Li+、Ni2+、Co2+。②沉鎳反應為回答下列問題:(1)基態(tài)氧原子的核外電子空間運動狀態(tài)有_____種。丁二酮肟分子中sp3雜化的原子個數(shù)為_____
11,二丁二酮肟鎳中存在的化學鍵有_____(填序號)。A.π鍵B.氫鍵C.金屬鍵D.配位鍵(2)鋰電池負極材料為Li2C6,廢舊鋰電池加NaCl溶液浸泡,既可將廢電池充分放電,保證拆解安全,還可以達到_____的目的。(3)“酸浸”過程的主要反應離子方程式為_____。(4)“萃取”鈷離子的原理可表示為2HA+Co2+CoA2+2H+,pH太小萃取率偏低的原因為_____。(5)CoC2O4和Li2CO3在空氣氛圍中焙燒可得到LiCoO2,該反應化學方程式為_____。(6)將草酸鈷晶體(CoC2O4?2H2O)置于空氣中加熱,受熱過程中固體殘留率(固體殘留率=×100%)變化如圖,則C點固體物質(zhì)化學式為_____。【答案】(1)①.5②.4③.AD(2)將負極鋰元素轉(zhuǎn)移到正極材料中,提高鋰的回收率(3)2LiNixCo(1-x)O2+6H++H2O2=2Li++2xNi2++2(1-x)Co2++4H2O+O2↑(4)pH越小,H+濃度越大,抑制萃取平衡(5)4CoC2O4+2LiCO3+3O24LiCoO2+10CO2(6)Co2O3【解析】【分析】廢舊鋰電池正極活性材料(主要成分可表示為LiNixCo(1-x)O2),加NaCl溶液浸泡,可將廢電池充分放電,保證拆解安全,將負極鋰元素轉(zhuǎn)移到正極材料中,提高鋰的回收率,加入稀硫酸和過氧化氫酸浸,過濾得到的濾液中主要陽離子為鋰離子、鎳離子和鈷離子,加入丁二銅肟沉鎳,得到二丁二酮肟鎳,過濾得到的濾液中加入萃取劑萃取分液得到水相中含有鋰離子,加入碳酸鈉沉鋰得到碳酸鋰,有機相加入試劑反萃取后加入草酸沉鈷得到草酸鈷?!拘?詳解】基態(tài)氧原子的核外電子排布式為1s22s22p4,軌道數(shù)為5,核外電子空間運動狀態(tài)有5種,丁二酮肟分子中
12sp3雜化的原子是兩個甲基中的碳原子,兩個羥基中的氧原子,個數(shù)為4,二丁二酮肟鎳中存在的化學鍵有σ鍵、π鍵、配位鍵,氫鍵不屬于化學鍵,金屬鍵存在于金屬或合金中,故答案選AD?!拘?詳解】鋰電池負極材料為Li2C6,廢舊鋰電池加NaCl溶液浸泡,可將廢電池充分放電,保證拆解安全,還可以達到將負極鋰元素轉(zhuǎn)移到正極材料中,提高鋰的回收率的目的?!拘?詳解】從題干可知,酸浸后的濾液中主要金屬陽離子為Li+、Ni2+和Co2+,同時有氧氣生成,酸浸過程中的主要反應離子方程式為2LiNixCo(1-x)O2+6H++H2O2=2Li++2xNi2++2(1-x)Co2++4H2O+O2↑?!拘?詳解】萃取鈷離子的原理可表示為2HA+Co2+CoA2+2H+,pH越小,氫離子濃度越大,該反應化學平衡逆向移動,降低了萃取率?!拘?詳解】CoC2O4與Li2CO3在空氣中焙燒可得到LiCoO2,Co失電子化合價從+2價升高為+3價,則反應物中O2得電子生成CO2,根據(jù)得失電子守恒和原子守恒,反應的化學方程式為4CoC2O4+2Li2CO3+3O24LiCoO2+10CO2。【小問6詳解】CoC2O4·2H2O(M=183g/mol),取1mol的CoC2O4·2H2O,則Co元素的質(zhì)量為59g,C點固體物質(zhì)中O元素約為183g×45.36%-59g=24g,Co原子和O原子物質(zhì)的量之比為1:1.5,化學式為Co2O3。16.一中學某課外小組的同學設計利用C2H2氣體制取H2C2O4?2H2O并測定產(chǎn)品純度。I.制取H2C2O4?2H2O①電石除CaC2外還含有少量CaS及Ca3P2雜質(zhì)等②查閱文獻,用Hg(NO3)2作催化劑,濃硝酸能將C2H2氧化為H2C2O4(1)為減慢裝置A中產(chǎn)生C2H2的反應速率,常用_____(填試劑名稱)代替水作反應試劑。
13(2)裝置B中KClO3將H2S、PH3氧化為硫酸及磷酸除去,同時又產(chǎn)生一種新的氣體單質(zhì)雜質(zhì),該雜質(zhì)的化學式是_____。(3)裝置D中生成H2C2O4的化學方程式為______,從反應后的溶液得到產(chǎn)品,還需經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、_____(填操作名稱)、過濾、洗滌及干燥。(4)裝置F的作用是_____。II.測定產(chǎn)品中H2C2O4?2H2O的純度準確稱取3.5000g產(chǎn)品于燒杯中,加入適量蒸餾水和稀硫酸溶解,配成100mL溶液.每次用移液管量取20.00mL溶液于錐形瓶中,用0.1000mol?L-1KMnO4標準溶液滴定至終點,記錄數(shù)據(jù)如表。滴定次數(shù)標準KMnO4溶液體積(mL)滴定前讀數(shù)滴定后讀數(shù)10.3020.20212021.3030.8022.5041.5021.50(5)滴定過程中發(fā)現(xiàn)褪色速率開始很慢后迅速加快,其原因是______。(6)滴定終點時的現(xiàn)象為______。(7)產(chǎn)品中H2C2O4?2H2O的純度為_____%。(8)下列操作可能使產(chǎn)品純度測定結(jié)果偏高的是_____(填序號)。A.用產(chǎn)品配制溶液定容讀數(shù)時,俯視容量瓶上的刻度線B.錐形瓶水洗后未干燥C.滴定終點時,滴定管尖嘴部分有氣泡D.產(chǎn)品在干燥器中干燥時間過長,導致失去部分結(jié)晶水【答案】(1)飽和食鹽水(飽和氯化鈉溶液)(2)Cl2(3)①.C2H2+8HNO3(濃)H2C2O4+8NO2+4H2O②.冷卻(降溫)結(jié)晶(4)吸收尾氣NO2,防止污染空氣(5)生成的Mn2+作該反應的催化劑(6)滴入最后半滴標準溶液,溶液由無色變?yōu)闇\紅色,且半分鐘內(nèi)不褪色
14(7)90(8)AD【解析】【分析】水與電石反應生成C2H2,同時因為有CaS及Ca3P2雜質(zhì)等存在,同時生成H2S和PH3,將混合氣體通入KClO3溶液中,H2S和PH3被氧化為硫酸和磷酸除去,同時KClO3被還原生成氯氣,用NaOH除去生成的氯氣,D中在Hg(NO3)2作催化劑條件下,濃硝酸將C2H2氧化為H2C2O4,自身被還原為NO2,生成的NO2需進行尾氣處理,F(xiàn)中NaOH用于吸收多余的NO2,同時需要進行防倒吸處理,E瓶的作用為防止倒吸。【小問1詳解】電石與水反應過于劇烈,為了減慢反應速率,平緩地產(chǎn)生乙炔,可用飽和食鹽水代替水反應?!拘?詳解】裝置B中KClO3將H2S、PH3氧化為硫酸及磷酸除去,同時KClO3被還原生成Cl2,新的氣體單質(zhì)為氯氣。【小問3詳解】裝置D中濃硝酸和C2H2反應生成H2C2O4和NO2,化學方程式為C2H2+8HNO3(濃)H2C2O4+8NO2+4H2O,從反應后的溶液得到產(chǎn)品,還需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌及干燥。【小問4詳解】裝置F中為NaOH,用于吸收多余的NO2,防止其污染環(huán)境。【小問5詳解】滴定過程中高錳酸鉀與H2C2O4反應生成了Mn2+,Mn2+可作為該反應的催化劑從而加快反應速率?!拘?詳解】用高錳酸鉀標準溶液滴定草酸溶液,滴定終點的現(xiàn)象為滴入最后半滴標準溶液,溶液由無色變?yōu)闇\紅色,且半分鐘內(nèi)不褪色。【小問7詳解】從表中可知,四次實驗消耗的KMnO4的體積為19.90mL、20.10mL、21.7mL、20.00mL,第三組數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)相差較大舍去,平均消耗KMnO420mL,即消耗KMnO42×10-3mol,根據(jù)H2C2O4和KMnO4反應的比例關(guān)系,2KMnO4~5H2C2O4,可得消耗的H2C2O4為5×10-3mol,則3.5g樣品中含有H2C2O42.5×10-2mol,則H2C2O4·2H2O的純度為=90%?!拘?詳解】A
15.用產(chǎn)品配制溶液定容讀數(shù)時,俯視容量瓶上的刻度線,導致溶液濃度偏高,消耗的高錳酸鉀溶液偏多,測定結(jié)果偏高,A正確;B.錐形瓶水洗后未干燥,對實驗沒有影響,B錯誤;C.滴定終點時,滴定管尖嘴部分有氣泡,則測定的高錳酸鉀消耗量偏低,產(chǎn)品純度偏低,C錯誤;D.產(chǎn)品在干燥器中干燥時間過長,失去部分結(jié)晶水,配置成溶液消耗的高錳酸鉀的量不變,但是樣品質(zhì)量偏小,產(chǎn)品純度偏高,D正確;故答案選AD。17.神舟十五號飛船滑動部件由多種高強度、高模量復合材料制成,某樹脂L是其中一種材料的組成部分。(1)L由己二酸和鄰苯二胺在催化劑作用下縮聚合成,L中官能團的名稱為氨基和_____;生成L的化學反應方程式為_____。(2)由乙烯合成己二酸的一種合成路線如圖:已知:R1CHO+R2CH2CHO①A與銀氨溶液反應的化學方程式為_____。②按系統(tǒng)命名法,B的名稱為_____。③反應D→E中有一種分子式為C4H6Cl2的副產(chǎn)物生成,該副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為____。(3)鄰苯二胺的一種合成路線如圖:①設計反應H→I的目的是_____。②K→鄰苯二胺的反應類型為______。③化合物M的相對分子質(zhì)量比H大16,滿足下列條件的結(jié)構(gòu)有_____種(不考慮立體異構(gòu))。a.遇FeCl3溶液顯色;b.能在NaOH溶液中發(fā)生水解反應;c.能與新制氫氧化銅懸濁液反應生成磚紅色沉淀其中,核磁共振氫譜有5組峰,峰面積之比為1:1:2:2:3的結(jié)構(gòu)簡式為_____。【答案】(1)①.酰胺基、羧基②.nHOOC(CH2)4COOH+n
16+(2n-1)H2O(2)①.CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O②.3-羥基丁醛③.(3)①.用磺酸基封閉乙酰氨基的對位,使隨后硝化的硝基只能進入鄰位②.還原反應③.16④.【解析】【分析】由乙烯合成己二酸的一種合成路線分析:乙烯(CH2=CH2)在一定條件下轉(zhuǎn)化為A,A發(fā)生已知反應的原理得到B,結(jié)合A的分子式可知,A為CH3CHO,B為CH3CH(OH)CH2CHO,由C的分子式可知B和H2發(fā)生加成反應得到C,C為CH3CH(OH)CH2CH2OH,C發(fā)生消去反應得到D,D的結(jié)構(gòu)簡式為CH2=CH-CH=CH2,D發(fā)生加成反應得到E,E為CH2ClCH=CHCH2Cl,E經(jīng)過一系列反應得到己二酸,以此解答。由鄰苯二胺的一種合成路線分析:H和濃H2SO4發(fā)生取代反應生成I,結(jié)合H的分子式可以推知H為,G為,I發(fā)生硝化反應生成J,J為,J在硫酸溶液中煮沸得到K,K為,K發(fā)生還原反應得到鄰苯二胺。【小問1詳解】L由HOOC(CH2)4COOH和在催化劑作用下縮聚合成,該過程中羧基脫去羥基,氨基脫去氫原子后形成酰胺基,L中官能團的名稱為氨基和酰胺基、羧基;生成L的化學反應方程式為:
17nHOOC(CH2)4COOH+n+(2n-1)H2O?!拘?詳解】①由分析可知,A為CH3CHO,與銀氨溶液反應的化學方程式為:CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+3NH3+2Ag↓+H2O;②由分析可知,B為CH3CH(OH)CH2CHO,名稱為3-羥基丁醛;③D的結(jié)構(gòu)簡式為CH2=CH-CH=CH2,D和Cl2發(fā)生1、4加成反應得到E,如發(fā)生1、2加成生成副產(chǎn)品C4H6Cl2,該副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為?!拘?詳解】①設計反應H→I的目的是用磺酸基封閉乙酰氨基的對位,使隨后硝化的硝基只能進入鄰位;②由分析可知,K為,K發(fā)生還原反應將硝基轉(zhuǎn)化為氨基得到;③化合物M的相對分子質(zhì)量比H大16,M比H分子式多1個O原子,且滿足條件:a.遇FeCl3溶液顯色,說明其中含有酚羥基;b.能在NaOH溶液中發(fā)生水解反應,結(jié)合M的分子式可以推知其中含有酰胺基;c.能與新制氫氧化銅懸濁液反應生成磚紅色沉淀,說明其中含有醛基;綜上所述,M含有苯環(huán),若苯環(huán)上有3個取代基可能為:-OH、-CH3、-NHCHO,共有10種結(jié)構(gòu);若苯環(huán)上有2個取代基可能為:-OH,-CH2NHCHO或-OH、-N(CH3)CHO,每一種組合都有鄰間對三種情況,共有6種結(jié)構(gòu),則滿足條件的結(jié)構(gòu)共有16種,其中,核磁共振氫譜有5組峰,峰面積之比為1:1:2:2:3的結(jié)構(gòu)簡式為。18.為加快實現(xiàn)“雙碳”目標,CO2的資源化利用成為了科研的熱門選題。(1)工業(yè)上利用CO2和H2為原料,在催化劑Cu/ZnO的作用下合成甲醇,該反應的熱化學方程式為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49kJ?mol-1。①該反應在_____(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)下,易自發(fā)進行。②該反應分兩步進行:第一步Cu/ZnO*=Cu/Zn*+H2O△H>0第二步Cu/Zn*+2H2+CO2=Cu/ZnO*+CH3OH
18已知第二步反應幾乎不影響總反應達到平衡所用的時間,由此推知以下能正確表示反應過程中能量變化的示意圖為______(填序號)。a.b.c.d.(2)Sabatier反應可實現(xiàn)CO2甲烷化:反應1為CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=-165kJ?mol-1,該反應發(fā)生的同時還伴隨著副反應;反應2為CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ?mol-1,將5molCO2和20molH2通入某恒壓密閉容器中將CO2甲烷化,平衡時體系中各含碳元素物質(zhì)的物質(zhì)的量n(X)與溫度T的關(guān)系如圖所示。①曲線Y代表的物質(zhì)是______(填化學式),曲線Z所代表的物質(zhì)在1100K以上物質(zhì)的量減小的原因是______。②800K時,若經(jīng)過10min達到平衡,則該條件下0~10min內(nèi)H2O的平均生成速率v(H2O)=_______mol?min-1。③當反應1和反應2均達到化學平衡狀態(tài)時,若維持溫度不變,向容器內(nèi)通入惰性氣體He,則反應2平衡______(填“正向移動”“逆向移動”或“不移動”)。④800K時,若平衡時容器內(nèi)總壓為p,則反應2的壓強平衡常數(shù)Kp=_____(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字,Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),分壓=總壓物質(zhì)的量分數(shù))。(3)在酸性水溶液中,CO2通過電催化法可生成C2H5OH,c-NC、i-NC是兩種電極催化劑,轉(zhuǎn)化原理如圖所示。
19①c-NC上的電極反應式為______。②當兩個電極上轉(zhuǎn)移相同數(shù)目的電子時,c-NC電極和i-NC電極上得到的C2H5OH的物質(zhì)的量之比為5:4,則i-NC電極上產(chǎn)生的C2H5OH和CO的物質(zhì)的量之比為______?!敬鸢浮浚?)①.低溫②.b(2)①.CO②.溫度高于1100K時,反應1平衡左移使n(CO2)增多的程度小于反應2平衡右移使n(CO2)減小的程度③.0.78④.正向移動⑤.0.34(3)①.2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O②.2∶3【解析】小問1詳解】①,該反應,,由于時反應自發(fā),因此該反應在低溫下易自發(fā)進行;②總反應,分步反應第一步,故第二步必然,且根據(jù)題意可知第二步反應為快反應,活化能低,故選b?!拘?詳解】①溫度升高的過程中,反應1平衡逆向移動,減小,反應2平衡正向移動,增大,故曲線Y代表的物質(zhì)是CO;曲線Z代表的物質(zhì)是,溫度高于1100K時,反應1平衡左移使增多的程度小于反應2平衡右移使減小的程度,故減?。虎?00K時,根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)可列三段式:
20故0~10min內(nèi)的平均生成速率;③向恒壓的容器內(nèi)通入惰性氣體,相當于減壓,平衡向著氣體分子數(shù)增大的方向移動,故反應1平衡逆向移動,在此影響下,反應2平衡正向移動.④由②中三段式可知:當800K下達到平衡時,,此時反應2中各物質(zhì)的平衡分壓為,,,,則平衡常數(shù)。【小問3詳解】①c-NC電極上CO2轉(zhuǎn)化為C2H5OH,電極反應式為2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O;②i-NC電極上CO2生成CO和C2H5OH兩種產(chǎn)物,電極方程式為:CO2+2e-+2H+=CO+H2O,2CO2+12e-+12H+=C2H5OH+3H2O,假設當兩個電極上轉(zhuǎn)移12mol電子時,c-NC電極上生成1molC2H5OH,c-NC電極和i-NC電極上得到的C2H5OH的物質(zhì)的量之比為5:4,i-NC電極上得到的C2H5OH的物質(zhì)的量為0.8mol,轉(zhuǎn)移9.6mol電子,則生成CO的過程中轉(zhuǎn)移12mol-9.6mol=2.4mol,生成1.2molCO,則i-NC電極上產(chǎn)生的C2H5OH和CO的物質(zhì)的量之比為2∶3?!军c睛】.
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