1、综合能力训练( 二)(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(共 7 小题,每小题 6 分,共 42 分。每小题只有一项符合题意)1.(2018 北京理综)下列我国科技成果所涉及物质的应用中 ,发生的不是化学变化的是( )A.甲醇低温所制氢气用于新能源汽车 B.氘、氚用作“ 人造太阳” 核聚变燃料C.偏二甲肼用作发射“天宫二号” 的火箭燃料 D.开采可燃冰,将其作为能源使用2.(2017 全国)下列由实验得出的结论正确的是( )选项 实验 结论A 将乙烯通入溴的四氯化碳溶液,溶液最终变为无色透明 生成的 1,2-二溴乙烷无色、可溶于四氯化碳B 乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体 乙
2、醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性C 用乙酸浸泡水壶中的水垢,可将其清除 乙酸的酸性小于碳酸的酸性D 甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红 生成的氯甲烷具有酸性3.(2018 天津理综)下列叙述正确的是( )A.某温度下,一元弱酸 HA 的 Ka 越小,则 NaA 的 Kh(水解常数)越小B.铁管镀锌层局部破损后,铁管仍不易生锈C.反应活化能越高,该反应越易进行D.不能用红外光谱区分 C2H5OH 和 CH3OCH34.X、Y、Z 均为短周期元素,X、Y 处于同一周期,X 、Z 的最低价离子分别为 X2-和 Z-,Y+和 Z-具有相同的电子层结构。下列说法正确的是(
3、)A.原子最外层电子数:XYZB.单质沸点:XYZC.离子半径:X 2-Y+Z-D.原子序数:XYZ5.(2016 天津理综)下列叙述正确的是( )A.使用催化剂能够降低化学反应的反应热 (H)B.金属发生吸氧腐蚀时,被腐蚀的速率与氧气浓度无关C.原电池中发生的反应达平衡时,该电池仍有电流产生D.在同浓度的盐酸中,ZnS 可溶而 CuS 不溶,说明 CuS 的溶解度比 ZnS 的小6.液流电池是一种新型蓄电池,是利用正负极电解液分开、各自循环的一种高性能蓄电池,具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。如图是一种锌溴液流电池 ,电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是( )A.充电
4、时阳极的电极反应式:Zn-2e - Zn2+B.充电时电极 a 为外接电源的负极C.放电时 Br-向右侧电极移动D.放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大7.(2016 天津理综)室温下,用相同浓度的 NaOH 溶液,分别滴定浓度均为 0.1 molL-1 的三种酸(HA、HB 和 HD)溶液,滴定曲线如图所示,下列判断错误的是( )A.三种酸的电离常数关系:K HAKHBKHDB.滴定至 P 点时,溶液中:c(B -)c(Na+)c(HB)c(H+)c(OH-)C.pH=7 时,三种溶液中 :c(A-)=c(B-)=c(D-)D.当中和百分数达 100%时,将三种溶液混合后: c(HA
5、)+c(HB)+c(HD)=c(OH-)-c(H+)二、非选择题(58 分,包括必考题和选考题两部分,第 810 题为必考题,每个试题考生都必须作答。第 1112 题为选考题,考生根据要求选择一题作答)8.(13 分) 已知 A、B、C、D、E 是短周期中原子序数依次增大的 5 种元素,其中 A 与 B 形成可使红色石蕊试纸变蓝的气体,C 的最高价氧化物对应水化物呈强碱性,D 的离子半径是所在同周期元素简单离子半径中最小的,B 与 E 可形成三角锥形分子且每个原子最外层都满足 8 电子稳定结构。(1)B 在元素周期表中的位置为第 周期第 族,BA 3 空间构型为 。 (2)物质甲是 C 在氧气
6、中燃烧的产物,甲的电子式为 ;C、D、E 各自形成的简单离子半径由小到大的顺序为 (用离子符号表示) 。 (3)E 的同族元素的氢化物中沸点最低的是 ( 写分子式)。 (4)物质乙由 A 和 B 元素组成 ,分子中含 18 个电子。常温常压下 ,乙在空气中燃烧生成 B 的单质,该反应的化学方程式为 。 (5)将 10.8 g D 单质与 15.6 g 甲混合后 ,完全溶于水中得 1 L 溶液,所得溶液中溶质的物质的量浓度为 (溶液体积变化忽略不计),产生的气体在标准状况下体积为 L。 9.(2017 全国改编)(14 分)水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为 CaO、SiO 2,并含有一
7、定量的铁、铝等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:回答下列问题:(1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂 ,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是 ,还可使用 代替硝酸。 (2)沉淀 A 的主要成分是 ,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为 。 (3)加氨水过程中加热的目的是 。沉淀 B 的主要成分为 、 (写化学式) 。 (4)草酸钙沉淀经稀 H2SO4 处理后,用 KMnO4 标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应(未配平)为:Mn +H+H2C2O4 Mn2+CO2+H2O。实验中称取 0.400 g 水泥样品,滴定时-
8、4消耗了 0.050 0 molL-1 的 KMnO4 溶液 36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为 。 10.(16 分) 火力发电厂释放出大量氮氧化物(NO x)、SO 2 和 CO2 等气体会造成环境问题。对燃煤废气进行脱硝、脱硫和脱碳等处理,可实现绿色环保、节能减排、废物利用等目的。(1)脱硝:利用甲烷催化还原 NOx:CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H 1=-574 kJmol-1CH4(g)+4NO(g) 2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H 2=-1 160 kJmol-1甲烷直接将 NO2 还原为 N2 的热化学方程式
9、为 。 (2)脱碳:将 CO2 转化为甲醇:CO 2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H3在一恒温恒容密闭容器中充入 1 mol CO2 和 3 mol H2 进行上述反应。测得 CO2 和 CH3OH(g)浓度随时间变化如图 1 所示。回答:010 min 内,氢气的平均反应速率为 molL -1min-1;第 10 min后,保持温度不变,向该密闭容器中再充入 1 mol CO2(g)和 1 mol H2O(g),则平衡 (填“ 正向”“逆向”或“不”) 移动。 图 1如图 2,25 时以甲醇燃料电池(电解质溶液为稀硫酸) 为电源来电解 300 mL 某浓度的 NaCl
10、 溶液,正极反应式为 。在电解一段时间后,NaCl 溶液的 pH 变为 13(假设 NaCl溶液的体积不变),则理论上消耗甲醇的物质的量为 mol。 图 2取五份等体积的 CO2 和 H2 的混合气体(物质的量之比均为 13),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数 (CH3OH)与反应温度 T 的关系曲线如图 3 所示,则上述 CO2 转化为甲醇的反应的 H3 0(填“”“”“Fe,铁管镀锌层局部破损后 ,锌作负极仍可保护铁管,B 项正确;反应活化能越低,该反应越易进行,C项错误;C 2H5OH 中含有OH,CH 3OCH3 中含有O ,
11、可用红外光谱区分,D 项错误。4.D 解析 先根据题目条件找出 X、Y 、Z 的位置关系 ,即 X、Y、Z 可能为 O、Li、H 或() S、Na、F,然后再进行具体分析。短周期元素要注意 Li+和 H-的特殊情况。5.D 解析 A 项,催化剂不能改变化学反应的反应热 ,错误;B 项,氧气浓度大,金属发生的吸氧腐蚀越快,错误;C 项 ,原电池中发生反应达到平衡,在每一个电极上得、失电子数相同 ,电池中不再产生电流,错误。6.D 解析 该电池放电时负极为锌,电极反应式为 Zn-2e- Zn2+,正极反应式为 Br2+2e- 2Br-,充电时阳极的电极反应式与放电时正极的电极反应式相反,所以充电时
12、阳极的电极反应式为 2Br-2e-Br2, A 项错误 ;在充电时,原电池的正极连接电源的正极,是电解池的阳极,而原电池的负极连接电源的负极,所以充电时电极 a 为外接电源的正极,B 项错误;放电时为原电池,在原电池中间隔着一层阳离子交换膜,所以 Br-不能向右侧电极移动,C 项错误;放电时左侧生成溴离子,右侧生成锌离子,所以放电时左右两侧电解质储罐中的离子总浓度均增大,D 项正确。7.C 解析 A 项,题给三种酸均为一元酸 ,浓度相同时,pH 越小,说明对应酸越强,电离常数越大,因此根据未发生中和反应时三种酸的 pH 大小可知 A 项正确;B 项,P 点时,HB 反应一半,溶液中溶质为 Na
13、B和 HB,且物质的量浓度相等,此时溶液呈酸性,说明 HB 的电离程度大于 NaB 的水解程度,则溶液中c(B-)c(Na+)c(HB)c(H+)c(OH-),正确;C 项,对于任何一种酸 HX,加 NaOH 反应达到中性时,酸越弱,需要的 NaOH 越少,c(Na +)越小,溶液中存在电荷守恒:c (Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(X-),由于 c(H+)=c(OH-),则 c(Na+)=c(X-),由于酸性 HAHBHD,故达中性时三种溶液中 c(A-)c(B-)c(D-),错误;D 项,完全中和并混合后,溶液中溶质有 NaA、NaB、NaD,水电离的 H+部分被 A-、B -、D
14、 -结合生成 HA、HB、HD,所以根据质子守恒有 c(H+)+c(HA)+c(HB)+c(HD)=c(OH-),正确。8.答案 (1)二 A 三角锥形(2)Na+ 2-Na+ Al 3+Na+Cl-(3)HCl(4)N2H4+O2 N2+2H2O(5)0.4 molL-1 15.68解析 能使红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气 ,A 原子序数小于 B,故 A 为 H,B 为 N;C 的最高价氧化物对应水化物呈强碱性,则 C 为 Na;D 的离子半径是所在同周期元素简单离子半径中最小的,则 D 为 Al;B与 E 可形成三角锥形分子且每个原子最外层都满足 8 电子稳定结构,则 E 为 Cl。(1)B
15、A3 是氨气, 分子空间构型为三角锥形。(2)Na 在氧气中燃烧生成过氧化钠;Na +、Al 3+、Cl -三种微粒中 Cl-核外有三个电子层,离子半径最大,Na +、 Al3+核外电子层结构相同,核内质子数不同,质子数越多,离子半径越小,故 Al3+Na+Cl-。(3)E 的同族元素的氢化物有 HF、HCl、HBr 、HI, 由于 HF 分子间可以形成氢键,故沸点高于其余三种,在其余三种氢化物中,相对分子质量越大,沸点越高,故沸点最低的是 HCl。(4)根据题意,N 2H4+O2 N2+2H2O。(5)反应为 2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2;2Al+2H2O+2NaOH 2NaAl
16、O2+3H2;15.6 g Na2O2 的物质的量为 =0.2 mol,10.8 g Al 的物质的量为 =0.4 15.6 78-110.8 27-1mol,故金属铝恰好与氢氧化钠完全反应生成 0.4 mol 的 NaAlO2,故溶液的浓度为 0.4 molL-1;产生的气体的物质的量为 0.7 mol,故标准状况下体积为 15.68 L。9.答案 (1)将 Fe2+氧化为 Fe3+ H 2O2 溶液(2)SiO2 SiO 2+ 4HF SiF4+2H2O(3)促进 Fe3+与 Al3+水解 Fe(OH) 3 Al(OH) 3(4)45.0%解析 (1)由于 KspFe(OH)2KspFe(
17、OH)3,Fe3+在 pH 较小时就可以转化为 Fe(OH)3 沉淀,所以需要将Fe2+氧化为 Fe3+;双氧水是“ 绿色 ”氧化剂可以将 Fe2+氧化为 Fe3+,而且不会引入杂质。(2)二氧化硅不溶于盐酸和硝酸,因此沉淀 A 是 SiO2,其与氢氟酸反应的化学方程式为 SiO2+4HFSiF4+2H2O。(3)盐的水解是吸热反应,加热可以促进 Fe3+与 Al3+水解,有利于使 Fe3+和 Al3+转化为 Fe(OH)3 和Al(OH)3 沉淀。沉淀 B 的主要成分为 Fe(OH)3、Al(OH) 3。(4)根据反应可得如下关系式:5C 5H2C2O42KMnO42+n(KMnO4)=0.
18、050 0 molL-136.0010-3 L=1.810-3 moln(Ca2+)=1.810-3 mol =4. 510-3 mol,则水泥样品中钙的质量分数为52100%=45.0%。4.510-340 -10.400 10.答案 (1)CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=-867 kJmol-1(2)0.225 正向 O 2+4H+4e- 2H2O 0.005 (3)N +H2O NH3H2O+H+ =+4解析 (1)CH4(g)+4NO2(g) 4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) H 1=-574 kJmol-1,CH 4(g)+4NO
19、(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H 2=-1 160 kJmol-1,甲烷直接将 NO2 还原为 N2 的方程式 CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),根据盖斯定律, (+)可得反应热 H= (H1+H2)= (-574 kJmol-1-1 160 kJmol-1)=-867 kJmol-1。(2) 由图可知,10 min 时,反应已经达平衡, c(CO2)=1.00 molL-1-0.25 molL-1=0.75 molL-1,所以 10 min 内,v (CO2)= =0.075 molL-1min-1,反应速率之比(2)等于化学计量数之
20、比,故 v(H2)=3v(CO2)=30.075 molL-1min-1=0.225 molL-1min-1;CO2 的起始浓度为1 molL-1,而加入的物质的量为 1 mol,所以可知容器的体积为 1 L,根据图像可知:c(CO 2)平衡 =0.25 molL-1,c(CH3OH)平衡 =0.75 molL-1,则建立三段式过程分析可知:CO 2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)1 3 0 0起始(-1)0.75 2.25 0.75 0.75转化(-1)0.25 0.75 0.75 0.75平衡(-1)则 K= ;保持温度不变,向该密闭容器中再充入 1 mol (3)(2
21、)(2)3(2) =0.750.750.7530.25=163CO2(g)和 1 mol H2O(g)时,又因为 Qc= ,故平衡要正向移动;在甲(3)(2)(2)3(2) =11245163醇燃料电池中,正极 O2 得电子发生还原反应 ,酸性介质溶液中 ,电极反应为 O2+4H+4e- 2H2O;闭合回路中相同时间通过的电量相等,电解池的阴极电极反应为 2H2O+2e- H2+2OH-,NaCl 溶液的 pH变为 13,n(OH-)=(10-1-10-7) molL-10.3 L=0.03 mol,可知转移 0.03 mol 电子,左侧燃料电池的负极电极反应为:CH 3OH+H2O-6e-
22、CO2+6H+,可知 CH3OH6e-,n(CH3OH)= 0.03 mol=0.005 mol;由图16可知最高点反应到达平衡,达平衡后,温度越高,(CH 3OH)越小 ,说明升温平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,即 H30。(3)(NH 4)2SO4 为强酸弱碱盐,N 水解显酸性:+4N +H2O NH3H2O+H+,向 (NH4)2SO4 溶液中滴入 NaOH 溶液至溶液呈中性,则 c(H+)=c(OH-),根+4据电荷守恒可得:c (N )+c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c(S ),则 c(N )+c(Na+)=2c(S ),根据物料+4 2-4
23、+4 2-4守恒有:c(N )+c(NH3H2O)=2c(S ),将两式合并得:c(Na +)=c(NH3H2O)。+4 2-411.答案 (1)3d104s1(2)sp2、 sp3 2(3)正八面体(4)A(5)41710303解析 R 原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为 1,即 p 轨道只有 1 个电子,则核外电子排布为1s22s22p1,可知 R 为 5 号元素 B;Y 的 3p 能级处于半充满状态 ,可知 Y 核外电子排布为 1s22s22p63s23p3,可知 Y 为 15 号元素 P;W 的氢化物的沸点比同族其他元素氢化物的沸点高,说明 W 的氢化物中存在氢键,且 X2+与 W2-
24、具有相同的电子层结构,故 X 和 W 分别处于第三周期和第二周期,则 X 和 W 分别为Mg、O 元素;Z 的原子序数大于 15 号元素 P,且 Z+的电子层都充满电子,则其核外电子排布应为1s22s22p63s23p63d10,可知 Z 为 29 号元素 Cu,核外电子排布式为Ar3d 104s1,故其外围电子排布式为3d104s1;(2)由 H、O、B 原子成键特点可知 ,B 形成 4 个键时其中 1 个键是配位键,形成 3 个键的 B 原子为 sp2 杂化,形成 4 个键的 B 为 sp3 杂化,观察模型,可知 Am-是(H 4B4O9)m-,依据化合价 H 为+1 价,B为+3 价,O
25、 为-2 价,可得 m=2;(3)X 与 W 形成的化合物 MgO 晶体结构与 NaCl 的晶体结构相似,Mg 2+的周围有 6 个 O2-,配位原子所构成的立体几何构型为正八面体;(4)A 项,在Z(NH 3)4SO4 中,内界离子Z(NH3)42+与外界离子 S 形成离子键,Cu 2+与 NH3 形成配位键,NH 3 中 N 原子与 H 原子之间形成2-4极性键,正确;B 项,在Z(NH 3)4SO4 中 Z2+提供空轨道,NH 3 提供孤对电子,错误;C 项,Cu、N、H、S、O 四种元素中第一电离能最大的是 N,错误;D 项,S 与 P 互为等电子体,价层2-4 3-4电子总数相同,空
26、间结构相同,S 价层电子对 n=(6+2)2=4,采用 sp3 杂化,无孤电子对,故空间构型2-4为正四面体,正确;(5)固体 PCl5 的结构实际上是 PC 和 PC 构成的离子晶体,其晶体结构与 CsCl+4 -6相似,则晶胞的组成为 P2Cl10,晶胞中相当于含有 2 个 PCl5,若晶胞边长为 a pm,则晶胞的密度为(2208.5 gmol-1)NA mol-1(a10-10 cm)3= gcm-3。4171030312.答案 (1) +NaOH +NaCl+H2O 消去反应(2)乙苯 +HNO3+H2O(3)(4)19 或 或(5)浓硝酸、浓硫酸 铁粉/ 稀盐酸 解析 (1)分析框
27、图可知:A B 为消去反应,生成己烯,而结合信息和可知 C 只能为丙酮(不能为丙醛),所以 B 的结构简式为 (键线式为 ),所以 A 为 (键线式为)。(2)根据信息可知,D 仅含一个苯环 ,且取代基的式量为 106-77=29,应为CH 2CH3,故 D 的结构简式为 (或写为 );与混酸发生取代反应时 ,NO2 应取代苯环上与乙基相连碳的邻、对位碳上的氢;结合信息 可知 E 应为 ,所以 DE 的化学方程式为+HNO3 +H2O;F 的结构简式为 。(3)结合信息得 C 与 F 反应生成 G 的化学方程式为 +H2O,因此,G 的结构简式为 (或写为)。(4)F 的同分异构体写法要注意思
28、维的有序性 :苯环上有 3 个取代基(CH 3、CH 3、NH 2)有6 种; 苯环上有 2 个取代基,可能为 CH2CH3、NH 2,除 F 本身外还有 2 种同分异构体;可能为NHCH3、CH 3,有 3 种同分异构体;可能为CH 2NH2、CH 3,有 3 种同分异构体; 苯环上只有一个取代基的有 5 种(CH 2CH2NH2,CH2NHCH3,NHCH2CH3, , )共 19 种;根据题目要求 F 分子中的 11 个氢原子应为 4 种类型的氢原子,且分别有 6 个(2 个 CH3 对称在苯环上,或连在氮原子上) 、2 个、2 个和 1 个氢原子,因此可表示为 或 或 。(5)逆推法:J 过程,应为 J 与 H2 加成生成 N-异丙基苯胺,所以结合信息可知:J为 ,所以 I 为 。
