湖南省2022年普通高中学业水平选择性考试化学试题及考查目标解读

■广东省佛山市南海区南海执信中学 张莉君

■广东省佛山市顺德区杏坛中学 梁佩文、李 超、黎结艳

■广东省佛山市高明区第一中学 刘 洁

[试题部分]

可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 S 32 Cl 35.5 K 39 Fe 56 Se 79 Ba 137

一、选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。

1.化学促进了科技进步和社会发展,下列叙述中没有涉及化学变化的是( )。

A.《神农本草经》中记载的“石胆能化铁为铜”

B.利用“侯氏联合制碱法”制备纯碱

C.科学家成功将CO2转化为淀粉或葡萄糖

D.北京冬奥会场馆使用CO2跨临界直冷制冰

2.下列说法错误的是( )。

A.氢键、离子键和共价键都属于化学键B.化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表

C.药剂师和营养师必须具备化学相关专业知识

D.石灰石是制造玻璃和水泥的主要原料之一

3.聚乳酸是一种新型的生物可降解高分子材料,其合成路线如下:

下列说法错误的是( )。

A.m=n-1

B.聚乳酸分子中含有两种官能团

C.1 mol乳酸与足量的Na反应生成1 mol H2

D.两分子乳酸反应能够生成含六元环的分子

4.化学实验操作是进行科学实验的基础,下列操作符合规范的是( )。

5.科学家合成了一种新的共价化合物(结构如下所示),X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和。下列说法错误的是( )。

A.原子半径:X>Y>Z

B.非金属性:Y>X>W

C.Z的单质具有较强的还原性

D.原子序数为82的元素与W位于同一主族

6.甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。

旧法合成的反应:

新法合成的反应:

下列说法错误的是(阿伏加德罗常数的值为NA)( )。

A.HCN的电子式为H∶C︙︙N∶

B.新法没有副产物产生,原子利用率高

C.1 L 0.05 mol·L-1的NH4HSO4溶液中NH4+的微粒数小于0.05NA

D.Pd的作用是降低反应的活化能,使活化分子数目增多,百分数不变

7.铝电解厂烟气净化的一种简单流程如下:

下列说法错误的是( )。

A.不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料

B.采用溶液喷淋法可提高吸收塔内烟气吸收效率

C.合成槽中产物主要有Na3AlF6和CO2

D.滤液可回收进入吸收塔循环利用

8.海水电池在海洋能源领域备受关注,一种锂-海水电池构造如图1所示。下列说法错误的是( )。

图1

A.海水起电解质溶液作用

B.N极仅发生的电极反应:2H2O+2e-══2OH-+2H2↑

C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能

D.该锂-海水电池属于一次电池

9.科学家发现某些生物酶体系可以促进H+和e-的转移(如a、b和c),能将海洋中的转化为N2进入大气层,反应过程如图2所示。下列说法正确的是( )。

图2

B.a和b中转移的e-数目相等

10.室温时,用0.100 mol·L-1的标准AgNO3溶液滴定15.00 mL浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液,通过电位滴定法获得lg(Ag+)与V(AgNO3)的关系曲线如图3所示(忽略沉淀对离子的吸附作用。若溶液中离子浓度小于1.0×10-5mol·L-1时,认为该离子沉淀完全。Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17)。下列说法正确的是( )。

图3

A.a点:有白色沉淀生成

B.原溶液中I-的浓度为0.100 mol·L-1

C.当Br-沉淀完全时,已经有部分Cl-沉淀

D.b点:c(Cl-)>c(Br-)>c(I-)>c(Ag+)

二、选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有一个或两个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。

11.下列离子方程式正确的是( )。

A.Cl2通入冷的NaOH溶液:Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O

C.FeSO4溶液中加入H2O2产生沉淀:2Fe2++H2O2+4H2O══2Fe(OH)3↓+4H+

D.NaHCO3溶液与少量的Ba(OH)2溶液混合:+Ba2++OH-══BaCO3↓+H2O

12.反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如图4所示,下列有关四种不同反应进程的说法正确的是( )。

图4

A.进程Ⅰ是放热反应

B.平衡时P的产率:Ⅱ>Ⅰ

C.生成P的速率:Ⅲ>Ⅱ

D.进程Ⅳ中,Z没有催化作用

13.为探究FeCl3的性质,进行了如表1所示实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 mol·L-1)。

表1

依据上述实验现象,结论不合理的是( )。

A.实验①说明加热促进Fe3+水解反应

B.实验②说明Fe3+既发生了水解反应,又发生了还原反应

C.实验③说明Fe3+发生了水解反应,但没有发生还原反应

14.向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y发生反应2X(g)+Y(g)Z(g) ΔH,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图5所示。下列说法正确的是( )。

图5

A.ΔH>0

B.气体的总物质的量:na

C.a点平衡常数:K>12

D.反应速率:va正

三、非选择题:包括必考题和选考题两部分。第15～17题为必考题,每个试题考生都必须作答。第18、19题为选考题,考生根据要求作答。

(一)必考题:此题包括3小题,共39分。

15.(12分)某实验小组以BaS溶液为原料制备BaCl2·2H2O,并用重量法测定产品中BaCl2·2H2O的含量。设计了如下实验方案:

可选用试剂:NaCl晶体、BaS溶液、浓硫酸、稀硫酸、CuSO4溶液、蒸馏水。

步骤1:BaCl2·2H2O的制备。

按如图6所示装置进行实验,得到BaCl2溶液,经一系列步骤获得BaCl2·2H2O产品。

图6

步骤2:产品中BaCl2·2H2O的含量测定。

①称取产品0.500 0g,用100 mL水溶解,酸化,加热至近沸。

②在不断搅拌下,向①所得溶液逐滴加入热的0.100 mol·L-1H2SO4溶液。

③沉淀完全后,60 ℃水浴40 min,经过滤、洗涤、烘干等步骤,称量白色固体,质量为0.466 0g。

回答下列问题:

(1)Ⅰ是制取____气体的装置,在试剂a过量并微热时,发生主要反应的化学方程式为_____。

(2)Ⅱ中b仪器的作用是____;Ⅲ中的试剂应选用____。

(3)在沉淀过程中,某同学在加入一定量热的H2SO4溶液后,认为沉淀已经完全,判断沉淀已完全的方法是____。

(4)沉淀过程中需加入过量的H2SO4溶液,原因是____。

(5)在过滤操作中,下列仪器(如图7)不需要用到的是_____(填名称)。

图7

(6)产品中BaCl2·2H2O的质量分数为_____(保留三位有效数字)。

16.(13分)2021年我国制氢量位居世界第一,煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题:

(1)在一定温度下,向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g),起始压强为0.2 MPa时,发生下列反应生成水煤气:

Ⅰ. C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)ΔH1=+131.4 kJ·mol-1

Ⅱ. CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.1 kJ·mol-1

①下列说法正确的是____。

A.平衡时向容器中充入惰性气体,反应Ⅰ的平衡逆向移动

B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡

C.平衡时H2的体积分数可能大于

D.将炭块粉碎,可加快反应速率

②反应平衡时,H2O(g)的转化率为50%,CO的物质的量为0.1 mol。此时,整个体系_____(填“吸收”或“放出”)热量____kJ,反应Ⅰ的平衡常数Kp=_____(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。

(2)一种脱除和利用水煤气中CO2方法的装置如图8所示:

图8

①某温度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,c()∶c()=1∶2,则该溶液的pH=_____(该温度下H2CO3的Ka1=4.6×10-7,Ka2=5.0×10-11)。

②再生塔中产生CO2的离子方程式为_____。

③利用电化学原理,将CO2电催化还原为C2H4,阴极反应式为____。

17.(14分)钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为TiO2,含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料,制备金属钛的工艺流程如下:

已知“降温收尘”后,粗TiCl4中含有的几种物质的沸点如表2所示。

表2

回答下列问题:

(1)已知ΔG=ΔH-TΔS,ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态,忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG<0,则该反应可以自发进行。根据图9判断:600 ℃时,下列反应不能自发进行的是_____。

图9

A.C(s)+O2(g)══CO2(g)

B.2C(s)+O2(g)══2CO(g)

C.TiO2(s)+2Cl2(g)══TiCl4(g)+O2(g)

D.TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)══TiCl4(g)+CO2(g)

(2)TiO2与C、Cl2,在600 ℃的沸腾炉中充分反应后,混合气体中各组分的分压如表3所示。

表3

①该温度下,TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为____。

②随着温度升高,尾气中CO的含量升高,原因是____。

(3)“除钒”过程中的化学方程式为____;“除硅、铝”过程中,分离TiCl4中含Si、Al杂质的方法是____。

(4)“除钒”和“除硅、铝”的顺序____(填“能”或“不能”)交换,理由是_____。

(5)下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入Mg冶炼Ti的方法相似的是____。

A.高炉炼铁

B.电解熔融氯化钠制钠

C.铝热反应制锰

D.氧化汞分解制汞

(二)选考题:共15分。请考生从给出的两道题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。

18.[选修3:物质结构与性质](15分)

铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素,且在医药、催化、材料等领域有广泛应用,回答下列问题:

(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药,其结构式如下:

①基态Se原子核外电子排布式为[Ar]___。

②该新药分子中有_____种不同化学环境的C原子。

③比较键角大小:气态SeO3分子_____离 子(填“>”“<”或“=”),原 因是____。

(2)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图10所示:

图10

①富马酸分子中σ 键与π 键的数目比为____。

②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为____。

(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物,该物质可以在温和条件下直接活化H2,将N3-转化为,反应过程如下:

①产物中N原子的杂化轨道类型为_____。

(4)钾、铁、硒可以形成一种超导材料,其晶胞在xz、yz和xy平面投影如图11所示:

图11

①该超导材料的最简化学式为____。

②Fe原子的配位数为_____。

③该晶胞参数a=b=0.4 nm,c=1.4 nm。阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶体的密度为_____g·cm-1(列出计算式)。

19.[选修5:有机化学基础](15分)

物质J是一种具有生物活性的化合物。该化合物的合成路线如下:

回答下列问题:

(1)A中官能团的名称为____、____。

(2)F→G、G→H的反应类型分别是____、____。

(3)B的结构简式为____。

(4)C→D反应方程式为____。

(6)Ⅰ中的手性碳原子个数为_____(连四个不同的原子或原子团的碳原子称为手性碳原子)。

[参考答案与解析部分]

1.D

考查目标及解析:

本题以传统文化中的化学、侯氏制碱法的制备原理、科技前沿CO2制淀粉或葡萄糖、冬奥会CO2直冷制冰为情境素材载体,考查考生对化学变化特征的认识。

选项A正确,“石胆能化铁为铜”指的是铁可以与硫酸铜发生置换反应生成铜,发生了化学变化,不符合题意。

选项B正确,工业上利用“侯氏联合制碱法”制备纯碱,二氧化碳、氨气、氯化钠和水发生反应生成的碳酸氢钠晶体经加热后分解生成纯碱碳酸钠,发生了化学变化,不符合题意。

选项C正确,CO2转化为淀粉或葡萄糖,有新物质生成,发生了化学变化,不符合题意。

选项D错误,使用CO2跨临界直冷制冰,将水直接转化为冰,没有新物质生成,只发生了物理变化,没有涉及化学变化,符合题意。

2.A

考查目标及解析:

本题以化学键等基本化学概念、化学史(元素周期表的编制)、职业与化学的联系、制造玻璃和水泥的主要原料为信息载体,考查考生对化学学科基本概念的理解与认识,同时向考生普及化学作为基础科学与职业要求的紧密联系。

选项A错误,离子键和共价键都属于化学键,氢键属于分子间作用力,不是化学键,符合题意。

选项B正确,化学史上,第一张元素周期表是由俄国化学家门捷列夫编制的,不符合题意。

选项C正确,药剂师和营养师的工作分别与药剂和营养物质有关,因此必须具备相关的化学专业知识才能胜任相关工作,不符合题意。

选项D正确,制造玻璃的主要原料是石灰石、石英和纯碱,制造水泥的主要原料是石灰石和黏土,不符合题意。

3.B

考查目标及解析:

本题以聚乳酸的合成为背景,考查有机物官能团的化学性质、有机官能团的断键与成键等基础有机化学知识,同时考查考生根据情境素材进行证据推理,运用所学知识解决实际问题的能力。

选项A正确,根据氧原子数目守恒可得3n=2n+1+m,则m=n-1,不符合题意。

选项B错误,聚乳酸分子中含有三种官能团,分别是羟基、羧基、酯基,符合题意。

选项C正确,1个乳酸分子中含有1个羟基和1个羧基,则1 mol乳酸和足量的Na反应生成1 mol H2,不符合题意。

选项D正确,1个乳酸分子中含有1个羟基和1个羧基,则两分子乳酸可以缩合产生含六元环的分子不符合题意。

4.A

考查目标及解析:

本题以化学实验基本操作为主题,考查考生对化学实验基本操作方法、原理的掌握程度。

选项A正确,碱式滴定管排气泡时,把橡皮管向上弯曲,出口上斜,轻轻挤压玻璃珠附近的橡皮管可以使溶液从尖嘴涌出,气泡即可随之排出,符合题意。

选项C错误,实验室中,盐酸和NaOH溶液要分开存放,有机物和无机物要分开存放,不符合题意。

选项D错误,用滴管滴加溶液时,滴管不能伸入试管内部,应悬空滴加,不符合题意。

5.C

考查目标及解析:

本题以一种新的合成共价化合物为载体,将化学键、原子结构及元素性质等核心知识融入其中,旨在考查信息获取与运用的能力、证据识别与推理的素养。

由共价化合物的结构可知,X、W形成4个共价键,Y形成2个共价键,Z形成1个共价键,X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期元素,W的原子序数等于X与Y的原子序数之和(即W的原子序数小于18),则X为C元素,Y为O元素,Z为F元素,W为Si元素。

选项A正确,同周期元素,从左到右原子半径依次减小,则C、O、F的原子半径大小顺序为C>O>F,不符合题意。

选项B正确,同周期元素,从左到右元素的非金属性依次增强,同主族元素,从上到下元素的非金属性依次减弱,则C、O、Si的非金属性强弱顺序为O>C>Si,不符合题意。

选项C错误,位于元素周期表右上角氟元素的非金属性最强,单质具有很强的氧化性,符合题意。

选项D正确,原子序数为82的元素为铅元素,与硅元素都位于元素周期表ⅣA族,不符合题意。

6.D

考查目标及解析:

本题以合成有机玻璃的单体甲基丙烯酸甲酯的方法为信息载体,综合考查考生对物质结构、绿色化学、水溶液中的离子平衡和化学反应速率等知识的掌握程度。

选项A正确,HCN为共价化合物,结构式为H—C≡N,电子式为H∶C︙︙N∶,不符合题意。

选项B正确,由方程式可知,新法合成甲基丙烯酸甲酯的反应为没有副产物生成,原子利用率为100%的化合反应,不符合题意。

选项C正确,NH4HSO4是强酸弱碱的酸式盐在溶液中会发生水解反应,所以1 L 0.05mol·L-1的NH4HSO4溶液中铵根离子的数目小于0.05 mol·L-1×1 L×NAmol-1=0.05NA,不符合题意。

选项D错误,由方程式可知,钯为新法合成甲基丙烯酸甲酯的催化剂,能降低反应的活化能,使活化分子的数目和百分数都增大,符合题意。

7.C

考查目标及解析:

本题以铝电解厂烟气净化为情境素材,考查考生综合运用化学知识解决实际问题的能力。

烟气(含HF)通入吸收塔,加入过量的碳酸钠,发生反应2HF+Na2CO3══2NaF+H2O+CO2↑,向合成槽中通入NaAlO2,发生反应6NaF+NaAlO2+2CO2══Na3AlF6+2Na2CO3,过滤得到Na3AlF6和含有Na2CO3的滤液。

选项A正确,陶瓷的成分中含有SiO2,SiO2在高温下与Na2CO3发生反应SiO2+,因此不宜用陶瓷作吸收塔内衬材料,不符合题意。

选项B正确,采用溶液喷淋法可增大反应物的接触面积,提高吸收塔内烟气吸收效率,不符合题意。

选项C错误,合成槽内发生反应6NaF+NaAlO2+2CO2══Na3AlF6+2Na2CO3,产物是Na3AlF6和Na2CO3,符合题意。

选项D正确,由上述分析可知,滤液的主要成分为Na2CO3,可进入吸收塔循环利用,不符合题意。

8.B

考查目标及解析:

本题以锂-海水电池为情境素材,以化学电源的工作原理为主题,考查考生对原电池基本理论的掌握程度。

选项A正确,海水中含有丰富的电解质,如氯化钠、氯化镁等,可作为电解质溶液,不符合题意。

选项B错误,N为电池正极,电极反应为2H2O+2e-══2OH-+H2↑,但除H2O外,海水中的溶解氧也可以得电子,因此还可能发生反应O2+4e-+2H2O══4OH-,符合题意。

选项C正确,Li为活泼金属,易与水反应,玻璃陶瓷是一种固体电解质材料,作用有两个:一是可以隔绝水,防止Li与水反应;二是可以传导Li+,形成闭合回路,不符合题意。

选项D正确,该电池为锂电池,正极生成的氢气无法通过逆反应转化回去,不具备充电功能,属于一次电池,不符合题意。

9.C

考查目标及解析:

选项D错误,由图示可知,过程Ⅲ为N2H4转化为N2和4H+、4e-,反应的离子方程式为N2H4══N2+4H++4e-,过程Ⅰ→Ⅲ的总反应为+══5N2↑+4H2O+24H++18e-,不符合题意。

10.C

考查目标及解析:

本题以标准AgNO3溶液滴定浓度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液的滴定曲线为情境素材,考查对图像信息的分析能力,对沉淀溶解平衡的认识程度。

向含浓度相等的 Cl-、 Br-和 I-混合溶液中滴加硝酸银溶液,根据三种沉淀的溶度积常数,三种离子沉淀的先后顺序为I-、Br-、Cl-。根据滴定图示,当滴入4.50 mL硝酸银溶液时,Cl-恰好沉淀完全,此时共消耗硝酸银的物质的量为4.50×10-3L×0.100 0 mol·L-1=4.5×10-4mol,所 以Cl-、 Br-和 I-均为1.5×10-4mol。

选项A错误,I-先沉淀,AgI是黄色的,所以a点有黄色沉淀AgI生成,不符合题意。

选项B错误,原溶液中I-的物质的量为1.5×10-4mol,则I-的浓度为=0.010 0 mol·L-1,不符合题意。

选项C正确,当Br-沉淀完全时(Br-浓度为1.0×10-5mol·L-1),溶液中的10-8mol·L-1,若Cl-已经开始沉淀,则此时溶液中的3.3×10-3mol·L-1,原溶液中的c(Cl-)=c(I-)=0.010 0 mol·L-1,则已经有部分Cl-沉淀,符合题意。

选项D错误,b点加入了过量的硝酸银溶液,Ag+浓度最大,则b点各离子浓度大小为c(Ag+)>c(Cl-)>c(Br-)>c(I-),不符合题意。

11.AC

考查目标及解析:

本题以教材典型的物质性质为素材,以反应离子方程式书写正误判断为主题,考查元素及其化合物性质必备知识,以及宏观辨识与微观探析相结合的素养。

选项A正确,Cl2通入冷的 NaOH溶液中发生反应生成氯化钠和次氯酸钠,该反应的离子方程式为Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O。

选项C正确,H2O2具有较强的氧化性,FeSO4溶液中加入H2O2产生的沉淀是氢氧化铁,该反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+4H2O══2Fe(OH)3↓+4H+。

12.AD

考查目标及解析:

本题以反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量和反应进程的关系为素材,考查辨识曲线的含义、吸热反应和放热反应的判断、催化剂对产率的影响以及通过活化能的不同比较速率的大小等能力,考查证据推理素养。

选项A正确,由图中信息可知,进程Ⅰ中反应物S的总能量大于产物P的总能量,因此进程Ⅰ是放热反应,符合题意。

选项B错误,进程Ⅱ中使用了催化剂X,但是催化剂不能改变平衡产率,因此在两个进程平衡时,P的产率相同,不符合题意。

选项C错误,进程Ⅲ中由S·Y转化为P·Y的活化能高于进程Ⅱ中由S·X转化为P·X的活化能,由于这两步反应分别是两个进程的决速步骤,因此生成P的速率为Ⅲ<Ⅱ,不符合题意。

选项D正确,由图中信息可知,进程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S·Z,然后S·Z转化为产物P·Z,由于P·Z没有转化为P+Z,因此,Z没有表现出催化作用,符合题意。

13.D

考查目标及解析:

本题以实验探究为情境素材,实验操作为主题,考查运用化学知识解决问题的能力,考查科学探究学科素养。

选项A正确,铁离子的水解反应为吸热反应,加热煮沸可促进水解平衡正向移动,使水解程度加深,生成较多的氢氧化铁,从而使溶液显红褐色,不符合题意。

选项B正确,在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴同浓度的Na2SO3溶液,根据现象和分析可知,Fe3+既发生了水解反应,生成红褐色的氢氧化铁,又被亚硫酸根离子还原,得到亚铁离子,加入铁氰化钾溶液后,出现蓝色沉淀,不符合题意。

选项C正确,在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴同浓度FeCl3溶液,根据现象和分析可知,仍发生铁离子的水解反应,但未发生铁离子的还原反应,即水解反应比氧化还原反应速率快,不符合题意。

选项D错误,结合三组实验,说明铁离子与亚硫酸根离子混合时,铁离子的水解反应占主导作用,比氧化还原反应的速率快,因证据不足,不能说明亚硫酸根离子对铁离子的水解作用无影响,事实上,亚硫酸根离子水解显碱性,可促进铁离子的水解反应,符合题意。

14.B

考查目标及解析:

选项A错误,甲容器在绝热条件下,随着反应的进行,压强先增大后减小,根据理想气体状态方程PV=nRT可知,刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高,则说明上述反应过程放热,即ΔH<0,不符合题意。

选项B正确,根据A项分析可知,上述密闭容器中的反应为放热反应,图中a点和c点的压强相等,因甲容器为绝热过程,乙容器为恒温过程,若两者气体物质的量相等,则甲容器压强大于乙容器压强,说明甲容器中气体的总物质的量在此时相比乙容器在减小,即气体总物质的量na

选项C错误,a点为平衡点,此时容器的总压为p,假设在恒温恒容的条件下进行,则气体的压强之比等于气体的物质的量(物质的量浓度)之比,所以可设Y转化的物质的量浓度为x mol∙L-1,列出三段式如下:

选项D错误,根据图像可知,甲容器达到平衡的时间短,温度高,所以达到平衡的速率相对乙容器的快,即va正>vb正,不符合题意。

15.答案与解析:

本题以BaS溶液为原料制备BaCl2·2H2O为背景,考查难挥发酸制备易挥发酸、化学仪器的作用、尾气处理所需的试剂、判断Ba2+完全沉淀的方法、过滤操作用到的仪器以及用重量法测定产品的含量等知识点。

装置Ⅰ中浓硫酸和氯化钠共热制备HCl,装置Ⅱ中氯化氢与BaS溶液反应制备BaCl2·2H2O,装置Ⅲ中硫酸铜溶液用于吸收生成的H2S,防止污染空气。

本小题考查难挥发酸制备易挥发酸的原理,由分析可知,装置Ⅰ为浓硫酸和氯化钠共热制取HCl气体的装置,在浓硫酸过量并微热时,浓硫酸与氯化钠反应生成硫酸氢钠和氯化氢,发生主要反应的化学方程式为。

(2)防止倒吸 CuSO4溶液

本小题考查化学仪器的作用和尾气处理所需试剂的选择。氯化氢极易溶于水,装置Ⅱ中b仪器的作用是防止倒吸;装置Ⅱ中氯化氢与BaS溶液反应生成H2S,H2S有毒,对环境有污染,装置Ⅲ中盛放CuSO4溶液,用于吸收H2S。

(3)静置,取上层清液于一洁净试管中,继续滴加硫酸溶液,无白色沉淀生成,则已沉淀完全

本小题考查判断Ba2+完全沉淀的方法。硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,因此判断沉淀已完全的方法是静置,取上层清液于一洁净试管中,继续滴加硫酸溶液,无白色沉淀生成,则已沉淀完全。

(4)使钡离子沉淀完全

本题考查过量硫酸可以完全沉淀钡离子的知识点。为了使钡离子沉淀完全,沉淀过程中需加入过量的H2SO4溶液。

(5)锥形瓶

本题考查过滤需要用到的仪器。过滤用到的仪器有铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒,用不到锥形瓶。

(6)97.6%

本小题考查用重量法测定产品的含量的知识点。由题意可知,硫酸钡的物质的量为=0.002 mol,依据钡离子守恒,产品中BaCl2·2H2O的物质的量为0.002 mol,质量为0.002mol×244g·mol-1=0.488g,质量分数为=97.6%。

16.答案与解析:

本题以煤的气化反应制备氢气为情境素材,通过考查平衡影响因素、平衡常数和电离常数的计算、焓变、电解池原理等,让考生在生活与生产的真实情境中发展学科思维方法。

(1)①B、D

本问考查条件改变对反应速率、平衡移动的影响情况。

在恒温恒容的条件下,平衡时向容器中充入情性气体不能改变反应混合物的浓度,因此反应Ⅰ的平衡不移动,A项说法不正确。在反应中有固体C转化为气体,气体的质量增加,而容器的体积不变,因此气体的密度在反应过程中不断增大,当混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡,B项说法正确。若C(s)和H2O(g)完全反应全部转化为CO2(g)和H2(g),由C(s)+2H2O(g)══CO2(g)+2H2(g)可知,H2的体积分数的极值为,由于可逆反应有一定的限度,反应物不可能全部转化为生成物,因此,平衡时H2的体积分数不可能大于,C项说法不正确。将炭块粉碎可以增大其与H2O(g)的接触面积,因此可加快反应速率,D项说法正确。

②吸收 4.92 0.02 MPa

本问考查考生对化学反应焓变以及平衡常数的认识程度和使用能力。

反应平衡时,H2O(g)的转化率为50%,则水的变化量为0.5 mol,水的平衡量也是0.5 mol,由于CO的物质的量为0.1 mol,则根据O原子守恒,可知CO2的物质的量为0.2 mol,根据相关反应的热化学方程式可知,生成0.1 mol CO要吸收热量13.14 kJ ,生成0.2 mol CO2要放出热量8.22 kJ,因此整个体系吸收热量13.14 kJ-8.22 kJ=4.92 kJ。由H原子守恒可知,平衡时H2的物质的量为0.5 mol,CO的物质的量为0.1 mol,CO2的物质的量为0.2 mol,水的物质的量为0.5 mol,则平衡时气体的总物质的量为0.5 mol+0.1 mol+0.2 mol+0.5 mol=1.3 mol,在同温同体积条件下,气体的总压之比等于气体的总物质的量之比,则平衡体系的总压为0.2 MPa×1.3=0.26 MPa,反应Ⅰ(C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g))的平衡常数0.26 MPa=0.02 MPa。

(2)①10

本问考查考生对电离常数的认识程度和使用能力。

某温度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后,1∶2,由Ka2=可知,×Ka2=2×5.0×10-11mol·L-1=1.0×10-10mol·L-1,则该溶液的pH=10。

本问考查常规离子方程式的书写能力。

再生塔中KHCO3受热分解生成K2CO3、H2O和CO2,该反应的离子方程式为

③2CO2+12H++12e-══ C2H4+4H2O

本问考查电极反应式书写能力。

利用电化学原理,将CO2电催化还原为C2H4,阴极上发生还原反应,阳极上水放电生成氧气和H+,H+通过质子交换膜迁移到阴极区参与反应,则阴极的电极反应式为2CO2+12e-+12H+══C2H4+4H2O。

17.答案与解析:

本题以钛渣为原料制备金属钛的工艺流程为情景素材,考查考生综合运用化学知识解决工业生产问题的能力。钛渣中加入C、Cl2进行沸腾氯化,转化为相应的氯化物,降温收尘后得到粗TiCl4,加入单质Al除钒,再除硅、铝,得到纯TiCl4,加入Mg还原得到Ti。

(1)C

本小题考查反应自发进行的判断。由图可知,600 ℃时C(s)+O2(g)══CO2(g)的ΔG<0,反应自发进行,故A不符合题意。600 ℃时2C(s)+O2(g)══2CO(g)的ΔG<0,反应自发进行,故B不符合题意。600 ℃时TiO2(s)+2Cl2══TiCl4(g)+O2(g)的ΔG>0,反应不能自发进行,故C符合题意。根据盖斯定律,TiO2(s)+C(s)+2Cl2══TiCl4(g)+CO2(g)可由选项A和C的方程式相加得到,则600 ℃时其ΔG<0,反应自发进行,故D不符合题意。

(2)① 5TiO2+6C+10Cl2+2CO+4CO2

②随着温度升高,CO2与C发生反应C

本小题考查新情境下化学方程式的书写。①根据表中数据可知,该温度下C主要生成CO和CO2,根据相同条件下气体的压强之比等于物质的量之比,可知TiCl4、CO和CO2的物质的量之比约是5∶2∶4,所以TiO2与C、Cl2反应的总化学方程式为5TiCl4+2CO+4CO2。②随着温度升高,CO2与C发生反应,导致CO含量升高。

(3) 3VOCl3+Al══VOCl2+AlCl3蒸馏

本小题考查陌生方程式的书写,要求能够结合题给信息进行化学方程式的书写以及判断物质分离的方法。“降温收尘”后,钒元素主要以VOCl3形式存在,加入Al得到VOCl2渣,根据得失电子守恒和元素守恒配平方程式为3VOCl3+Al══3VOCl2+AlCl3。AlCl3、SiCl4与TiCl4沸点差异较大,“除硅、铝”过程中可采用蒸馏的方法分离AlCl3、SiCl4。

(4)不能 若先“除硅、铝”再“除钒”,“除钒”时需要加入Al,又引入Al杂质

本小题考查混合物中离子的除杂顺序。若先“除硅、铝”再“除钒”,“除钒”时需要加入Al,又引入Al杂质,因此“除钒”和“除硅、铝”的顺序不能交换。

(5)A、C

本小题考查金属冶炼的方法。本工艺中加入Mg冶炼Ti的方法为热还原法。

高炉炼铁的原理是用还原剂将铁矿石中铁的氧化物还原成金属铁,属于热还原法,故A项符合题意。电解熔融氯化钠制取金属钠的原理是电解法,故B项不符合题意。铝热反应制金属锰是利用Al作还原剂,将锰从其化合物中还原出来,为热还原法,故C项符合题意。Hg为不活泼金属,可以直接用加热分解氧化汞的方法制备汞,故D项不符合题意。

18.答案与解析:

本题以人体所必需的微量元素铁和硒(Se)在医药、催化、材料等领域的广泛应用为载体,从原子、分子、晶体等角度考查结构及其性质的相关问题,考查考生对物质结构及其性质的掌握和理解、信息获取与应用能力、证据推理与模型认知、立体几何思维。

(1)①3d104s24p4

考查核外电子排布式的书写,硒原子位于第四周期第ⅥA族,因此其基态原子的电子排布式为[Ar] 3d104s24p4。

②8

考查有机物分子结构对称性,由结构简式可知,乙烷硒啉的分子结构对称,分子中含有8种化学环境不同的碳原子,如下所示:

③> SeO3的空间结构为平面三角形,键角为120°的空间结构为三角锥形,键角小于120°

考查对微粒空间构型的判断,键角大小的比较方法。SeO3分子中硒原子的价层电子对数=3+(6-3×2)=3,不含孤电子对,则VSEPR模型和SeO3的空间结构均为平面三角形,键角为120°,Se中硒原子的价层电子对数=3+(6+2-3×2)=4,孤电子对数为1,则VSEPR模型为四面体形,略去孤电子对,则Se的空间结构为三角锥形,键角小于120°。

(2)①11∶3

考查对共价键类型的判断。由球棍模型可知,富马酸的结构式为HOOCCH═C HCOOH,分子中的单键为σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,则分子中σ键和π键的数目比为11∶3。

②O>C>H>Fe

考查元素电负性大小的比较方法。金属元素的电负性小于非金属元素的电负性,则铁元素的电负性最小,非金属元素的非金属性越强,电负性越大,氢、碳、氧的非金属性依次增强,则电负性依次增大,所以富马酸亚铁中四种元素的电负性由大到小的顺序为O>C>H>Fe。

(3)① sp3杂化

考查中心原子的杂化方式。由结构简式可知,产物中氮原子的价层电子对数为4,原子的杂化方式为sp3杂化。

②H2O

考查等电子体的判断。水分子和氨基阴离子的原子个数都为3,价电子数都为8,互为等电子体。

(4)①KFe2Se2

考查晶胞结构图的分析、空间想象能力。由平面投影图分析其晶胞的结构如图12,K在晶胞的顶点和体心,个数为8×+1=2,Fe在晶胞的面上,个数为8×= 4,Se在晶胞的棱上和体内,个数为8×+2=4,则N(K)∶N(Fe)∶N(Se)=2∶4∶4=1∶2∶2,则超导材料的最简化学式为KFe2Se2。

图12

②4

考查晶胞结构图的分析、空间想象能力。由图13可知,位于面上的铁原子(A)与位于棱上的两个硒原子(B)和内部的一个的硒原子(C)的距离最近,与这个晶胞紧邻的晶胞中还有一个硒原子(C),所以铁原子的配位数为4。

图13

考查晶体密度的计算。设晶体的密度为dg·cm-3,由晶胞的质量公式可得解得。

19.答案与解析:

本题以具有生物活性的化合物J的合成为情境素材,考查官能团的名称、物质推断、反应机理、同分异构体、手性碳的判断、有机合成路线的设计等,考查考生对有机物性质及其转化的掌握和理解、信息获取能力、证据推理与模型认知能力、物质转化的设计能力等。

(1)醚键 醛基

本小问考查官能团的判断与名称。

(2)取代反应 加成反应

本小问考查考生从物质变化角度对有机反应的反应类型进行判断。

本小问考查考生依据已知信息判断物质结构的信息提取与迁移能力、类比分析思维的运用。

由分析可知,B的结构简式为

本小问通过分析流程中物质结构变化,考查考生对有机反应过程中的断键、成键判断,有机反应方程式的书写。

本小问考查给定条件下的同分异构体书写,不仅考查位置异构,也考查立体异构中的顺反异构、成环等异构类型。

(6)1

本小问考查考生对手性碳原子的判断。

连四个不同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子,则Ⅰ中手性碳原子的个数为1,是连有甲基的碳原子。

(7)

本小问考查依据信息及给定有机物结构对目标物质的转化过程设计合成路线,考查考生的物质转化设计能力。