摘要：例7 现有甲.乙.丙.丁4种短周期元素.甲元素M电子层上的电子数是K电子层上电子数的一半.该元素的单质在大气层高空释放的蒸气呈现明亮的橙黄色云雾.科学家由此可确定火箭在空中的位置,乙元素的单质在室温下.冷的浓硫酸或空气中.表面都能生成致密的氧化膜,丙元素的单质在常温下是黄绿色气体,丁元素与丙元素的阴离子具有相同的电子层结构. (1)写出甲.乙.丙.丁4种元素的符号.甲: .乙: .丙: .丁: . (2)甲元素和乙元素最高价氧化物对应的水化物碱性较强的是 . (3)将过量的丙元素的单质通人FeBr:溶液中.发生反应的离子方程式是 .该反应的氧化剂是 . (4)由甲元素和丁元素组成的盐溶液的pH 7. (5)将乙元素的单质投入浓氯化铜溶液中.在其表面很快出现一层红色物质.产生气体的速率逐渐加快.触摸容器壁得知溶液温度迅速升高.收集气体.检验其具有可燃性.产生的气体是 .请从有关能量.是否有电化学作用等方面分析开始阶段产生气体的速率不断加快的原因: . [说明] 本题主要考查的内容是必修模块“化学厂中常见金属元素和非金属元素单质及其化合物的主要性质及应用.氧化还原反应及离子方程式的书写,必修模块“化学2 中物质结构与元素周期律,选修模块“化学反应原理 中原电池工作原理及化学反应能量的转化. 在能力层面上.本题主要考查的是考生对这3个必考模块主要知识的理解程度.提炼.吸收试题提供的信息并加以转换.重组与已有知识整合的能力,通过分析和综合.用正确的化学术语和文字表述来解决问题的能力.本题涉及的知识点比较多.思维过程跨度大.需要考生沉着应答. 答案:NaOH. (3) 2Fe2++4Br-+3Cl2=== 2Fe3++2Br2+6Cl-,氯气. (4) H2,①反应放热,②形成原电池反应等均加快反应速率. 例8 有关物质存在如图所示的转化关系.通常C为气体单质.G为紫黑色固体单质.实验室中.常用固体E在B的催化下加热制取气体单质H. 请回答下列问题: (1)反应①的化学方程式为 (2)反应②的离子方程式为 (3)写出另外一种实验室制取H的化学方程式 (4)D溶液与Pb(NO3)2溶液混合可形成沉淀.此沉淀的Ksp=7.0×10-9.将等体积的D溶液与Pb(NO3)2溶液混合.若D的浓度为1×10-2mo1/L .则生成沉淀所需Pb(NO3)2溶液的最小浓度为 . [说明] 本题以实验室常见的元素及其化合物为背景.考查考生对常见气体的实验室制备方法及所发生反应的化学方程式以及对难溶物质的溶度积的掌握情况.同时考查考生的理解能力.推理能力和利用化学用语表达交流的能力. [解析]首先得破框图.G为紫黑色固体单质.一般可预测为碘单质.可推得C物质为氯气.则A为盐酸.B为二氧化锰,E在二氧化锰的催化下制取H.则E为氯酸钾.H为氧气,F为氯化钾,于是D一定为碘化钾.所以推出A盐酸.B二氧化锰.C氯气.D碘化钾.E氯酸钾.F氯化钾.G碘.H氧气. 答案(1)反应①的方程式:4HCl(浓) + MnO2 MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O (2)反应②的离子方程式:6I-+ ClO3- + 6H+ = 3I2+Cl- + 3H2O (3)2H2O22H2O + O2↑(也可用高锰酸钾加热分解) (4)D溶液与Pb(NO3)2 反应生成沉淀为PbI2 .PbI2Pb2+ + 2I- Ksp= c(Pb2+)·c(I-)2 = c(Pb(NO3)2 ) ÷2 ·(10-2÷2)2= 7.0×10-9 所以c(Pb(NO3)2 ) = 5.6×10-4 mol·L-1 例9 某种催化剂为铁的氧化物.化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究:将适量稀硝酸加入少许样品中.加热溶解,取少许溶液.滴加KSCN溶液后出现红色.一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3的结论. (1)请指出该结论是否合理并说明理由 . (2)请完成对铁元素价态的探究: 限选实验仪器与试剂:烧杯.试管.玻璃棒.药匙.滴管.酒精灯.试管夹:3 mol·L-1H2SO4/3% H2O2.6 mol·L-1HNO3 0.01 mol·L-1KMnO4.NaOH稀溶液.0.1 mol·L-1KI.20% KSCN.蒸馏水. 提出合理假设 假设1: ,假设2: ,假设3: . 设计实验方案证明你的假设 实验过程:根据②的实验方案.进行实验.请在答题卡上按下表格式写出实验操作步骤.预期现象与结论. 实验操作 预期现象与结论 步骤1: 步骤2: 步骤3: - [说明] 本题以化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究为背景.考查Fe2+和Fe3+的转化.Fe3+的检验等相关知识,以探究实验的核心环节为载体.考查考生对实验方案评价和设计的能力. 答案:(1)该结论不正确.稀HNO3有强氧化性.若该铁的价态为+2价.则被氧化为+3价同样可使KSCN溶液变血红色. (2) ①提出合理假设 假设1:催化剂中铁元素的价态为+3价. 假设2:催化剂中铁元素的价态为+2价. 假设3:催化剂中铁元素的价态既有+3价也有+2价. ②设计实验方法证明你的假设 ③实验过程 实验操作 预期现象与结论 步骤1:将适量稀H2SO4加入少许样品于试管中.加热溶解, 溶液呈黄绿色.说明溶液中含Fe2+或Fe3+. 步骤2:取少量溶液.滴加酸性KMnO4溶液. 若KMnO4溶液的紫红色褪去为无色溶液.则说明催化剂中铁元素的价态含+2价,若不褪色.则说明催化剂中铁元素的价态不含+2价. 步骤3:另取少量溶液.滴加KSCN溶液. 若溶液变为血红色.则说明催化剂中铁元素的价态含+3价,若溶液无明显变化.则说明催化剂中铁元素的价态不含+3价. 例10 下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据: 实验序号 金属 质量/g 金属状态 C /mol·L-1 V /mL 溶液温度/℃ 金属消失的时间/s 反应前 反应后 1 0.10 丝 0.5 50 20 34 500 2 0.10 粉末 0.5 50 20 35 50 3 0.10 丝 0.7 50 20 36 250 4 0.10 丝 0.8 50 20 35 200 5 0.10 粉末 0.8 50 20 36 25 6 0.10 丝 1.0 50 20 35 125 7 0.10 丝 1.0 50 35 50 50 8 0.10 丝 1.1 50 20 34 100 9 0.10 丝 1.1 50 20 44 40 分析上述数据.回答下列问题: (1)实验4和5表明. 对反应速率有影响. 反应速率越快.能表明同一规律的实验还有 , (2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有 , (3)本实验中影响反应速率的其他因素还有 .其实验序号是 . (4)实验中的所有反应.反应前后溶液的温度变化值相近.推测其原因: . [说明] 本题考查影响化学反应速率的因素的知识以及考生对实验数据的查阅.分析能力.在课程目标中提出.要“经历对化学物质及其变化进行探究的过程.进一步理解科学探究的意义.学习科学探究的基本方法.提高科学探究能力. 本题就是按照这一课程目标进行考查的. 答案:(1)固体反应物的表面积 表面积越大.1和2, (2)1.3.4.6.8,2.5 (3)反应温度,6和7,8和9, (4)因为所有反应中.金属质量和硫酸溶液体积均相等.且硫酸过量. 产生热量相等.所以溶液温度变化值相近. 例11 Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水.通常是在调节好pH和浓度的废水中加入H2O2.所产生的羟基自由基能氧化降解污染物.现运用该方法降解有机污染物p-CP.探究有关因素对该降解反应速率的影响. [实验设计]控制p-CP的初始浓度相同.恒定实验温度在298K或313K.设计如下对比试验. (1)请完成以下实验设计表. 实验 编号 实验目的 T/K PH c/10-3mol·L-1 H2O2 Fe2+ ① 为以下实验作参考 298 3 6.0 0.30 ② 探究温度对降解反应速率的影响 ③ 298 10 6.0 0.30 [数据处理]实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如右上图. (2)请根据右上图实验①曲线.计算降解反应在50~150s内的反应速率: = mol·L-1·s-1 [解释与结论] (3)实验①.②表明温度升高.降解反应速率增大.但温度过高时反而导致降解反应速率减小.请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因: . (4)实验③得出的结论是:pH等于10时 . 答案:(1) 实验编号 实验目的 T/K pH c/10-3­ mol·L-1 H2O2 Fe2+ ① ② 313 3 6.0 0.30 ③ 探究溶液的pH对降解反应速率的影响 (2)8.0×10-6 (3)过氧化氢在温度过高时迅速分解 (4)反应速率趋向于零 (5)将所取样品迅速加入到一定量的NaOH溶液中.使pH约为10(或将所取样品骤冷等其他合理答案均可) [思考与交流] (5)实验时需在不同时间从反应器中取样.并使所取样品中的反应立即停止下来.根据上图中的信息.给出一种迅速停止反应的方法: [说明] 本题以工业上利用Fenton法对有机污染物p-CP的降解反应为情境.以探究影响化学反应速率的因素为研究课题.考查考生运用相关的化学反应原理.元素化合物知识及化学实验基本知识进行实验设计的能力.运用控制变量方法设计实验的能力.观察图表获取有用信息进行数据处理和计算的能力.对实验现象和结果进行分析和解释.用正确的化学术语及文字进行表达的能力. [ 化学──选修化学与技术] 例12 工业上生产硫酸时.利用催化氧化反应将SO2 转化为SO3是一个关键步骤.压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为:SO2 7% O2 11% N2 82%), 0.1 0.5 1 10 400 99.2 99.6 99.7 99.9 500 93.5 96.9 97.8 99.3 600 73.7 85.8 89.5 96.4 (1)已各SO2的氧化是放热反应.如何利用表中数据推断此结论? , (2)在大400~500℃时.SO2的催化氧化采用常压而不是高压.主要原因是: , (3)选择适宜的催化剂.是否可以提高SO2的转化率? .是否可以增大该反应所放出的热量? , (4)为提高SO3吸收率.实际生产中用 吸收SO3, (5)已知:2SO2(g)+O2(g)＝2SO3(g),△H＝-196.9kJ·mol-1.计算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO3质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量. [说明] 本题以硫酸的工业生产中SO2催化氧化为SO3的反应为载体.将化学平衡原理与化学工艺的考查相结合. 答案:(1)压强一定时,温度升高时,SO2转化率下降,说明升温有利逆反应的进行,所以正反应为放热反应, (2)增大压强对提高SO2转化率无显著影响.反而会增加成本, (3)否 否 (4)浓硫酸 SO2→SO3 H2SO4 - 反应热 == 解得:m(SO3) = 8.0×109 g = 8.0×103 t.Q = 9.83×109 kJ. [ 化学──选修化学与技术] 例13 分析下面两个案例并回答有关问题. (1)某城镇生产.生活的分布情况如图所示.河流中W.X.Y.Z处某次水样抽测结果如表所示. 地点 项目 W X Y Z 水温/℃ 15 18 26 25 pH 6 8 5 5 溶解氧量/ 11 9 7 3 ①导致X.Y处水样pH变化的原因可能是 , ②Z处鱼类大量减少.产生这种现象的原因可能是 . (2)某地区已探明蕴藏有丰富的赤铁矿(主要成分为Fe2O3.还含有SiO2等杂质).煤 矿.石灰石和黏土.拟在该地区建设大型炼铁厂. ①随着铁矿的开发和炼铁厂的建立.需要在该地区相应建立焦化厂.发电厂.水泥厂等.形成规模的工业体系.据此确定上图中相应工厂的名称A .B .C .D , ②以赤铁矿为原料.写出高炉炼铁中得到生铁和产生炉渣的化学方程式 , ③从“三废 利用.环境保护等角度考虑.该地区和企业在生产中应采取的一些措施有 . [说明] 本题主要考查考生对化工生产原理以及环境保护涉及的一些问题的分析和解决能力.在案例1中.主要涉及造纸厂.火力发电厂.生活以及农田中不合理使用化肥等可能对附近水体产生的影响.在案例2中.给出了一系列生产企业及其部署的问题情境.即根据当地的自然资源考查考生如何合理设计和安排工业体系.既要充分.合理地利用自然资源.又要注意环境保护.实现循环经济和可持续发展的根本目的. 答案:(1)①造纸厂排放的碱性污水使X处河水pH升高.火力发电厂净化烟气的酸性废水治理未达标就排放.造成Y处等的河水.pH降低(或火力发电厂燃烧产生的SO2会导致酸雨.飘落后使Y处等的河水pH降低) ②化肥厂.农田及生活污水使Z处河水富营养化.水温较高.适于藻类等水生植物生长.河水中溶解氧被大量消耗.导致鱼类死亡 (2)①发电厂 焦化厂 炼铁厂 水泥厂 ②Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2 ③用炼铁厂的炉渣(或CaSiO3)作为水泥厂的原料 用发电厂的煤矸石和粉煤灰作为水泥厂的原料 将石灰石煅烧成生石灰.用于吸收发电厂和焦化厂烯煤时产生的SO2,减少对空气的污染 建立污水处理系统 [ 化学──选修物质结构与性质] 例14 已知X.Y和Z三种元素的原子序数之和等于42.X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子.Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子.X跟Y可形成化合物X2Y3.Z元素可以形成负一价离子.请回答下列问题: (1)X元素原子基态时的电子排布式为 .该元素的符号是 ; (2)Y元素原子的价层电子的轨道表示式为 .该元素的名称是 ; (3)X与Z可形成化合物XZ3.该化合物的空间构型为 ; (4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3.产物还有ZnSO4和H2O.该反应的化学方程式是 ; (5)比较X的氢化物与同族第二.第三周期元素所形成的氢化物稳定性.沸点高低并说明理由 . [说明] 本题以常见元素及其化合物为背景.考查考生对常见元素核外电子排布.价层电子排布.电子排布轨道表示式.化合物空间构型.常见杂化轨道类型以及氢键对化合物性质的影响等知识内容的理解和应用,考查考生的理解能力.获取信息能力.信息迁移能力.推理能力及综合应用和表达能力. 答案: (1)1s22s22p63s23p63d104s24p3 As (2) 氧 (3)三角锥 (4)As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O (5) 稳定性:NH3>PH3>AsH3.因为键长越短.键能越大.化合物越稳定; [ 化学──选修物质结构与性质] 例15 X.Y.Z.Q.E五种元素中.X原子核外的M层中只有两对成对电子.Y原子核外的L层电子数是K层的两倍.Z是地壳内含量最高的元素.Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和.E在元素周期表的各元素中电负性最大.请回答下列问题: (1)X.Y的元素符号依次为 . , (2)XZ2与YZ2分子的立体结构分别是 和 .相同条件下两者在水中的溶解度较大的是 .理由是 , (3)Q的元素符号是 .它属于第 周期.它的核外电子排布式为 .在形成化合物时它的最高化合价为 , (4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键 . [说明] 本题考查了周期律.分子的立体构型.分子结构与性质的关系.原子核外电子排布.物质分子间相互作用力等基础知识和基本理论. 再将推断结果代入题中验证.可知推断结果符合题意.从本题思维可知.解答元素推断题的关键是寻找突破口.下列元素之最和短周期元素原子结构特征是元素推断题的常见突破口. [解析]首先我们审题可知该题推断的突破口是:X原子核外的M层中只有两对成对电子.则X为硫(S),Y原子核外的L层电子数是K层的两倍.则Y为碳(C),Z是地壳内含量最高的元素.则Z为氧(O), 16S与8O的核电荷数之和为24.则Q为铬(Cr),E在元素周期表的各元素中电负性最大.则E为氟(F).按题目要求解答为: SO2立体结构为V形.CO2立体结构为直线形,SO2,因为CO2是非极性分子.SO2和H2O都是极性分子.根据“相似相溶 原理.SO2在H2O中的溶解度较大.(3)Cr,四,1s22s22p63s23p63d54s1 , +6 (4))F-H-F F-H-O O-H-F O-H-O [ 化学──选修物质结构与性质] 例16 铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途.如金属铜用来制造电线电缆.五水硫酸铜可用作杀菌剂. (1)Cu位于元素周期表第I B族.Cu2+的核外电子排布式为 . (2)右图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图.可确定该晶胞中阴离子的个数为 . (3)胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O) 4]SO4 ·H2O.其结构示意图如下: 下列说法正确的是 . A. 在上述结构示意图中.所有氧原子都采用sp3杂化 B. 在上述结构示意图中.存在配位键.共价键和离子键 C. 胆矾是分子晶体.分子间存在氢键 D. 胆矾中的水在不同温度下会分步失去 (4)往硫酸铜溶液中加入过量氨水.可生成[Cu(NH3)4]2+配离子.已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形.但NF3不易与Cu2+形成配离子.其原因是 . (5)Cu2O的熔点比Cu2S的 .请解释原因 . [说明] 本题以铜单质及其化合物为背景.考查考生对常见元素核外电子排布.电负性概念.常见杂化轨道类型的了解,考查考生对离子晶体晶胞结构.化学键性质.配合物成键情况和物质的性质.以及对分子晶体.离子晶体等晶体结构微粒间作用力的了解,考查考生的理解能力.获取信息能力.信息迁移能力.推理能力及综合应用和表达能力. 答案:(1)[Ar]3d?9或1s?22s?22p?63s?23p?63d?9 N.F.H三种元素的电负性:F>N>H,在NF3中,共用电子对偏向F,偏离N原子,使得氮原子上的孤对电子难与Cu2+形成配位键 (5)高 Cu2O与Cu2S相比阳离子相同,阴离子所带的电荷数也相同,但O2-半径比S2-?半径小,所以Cu2O的晶格能更大,熔点更高. [化学-选修有机化学基础]) 例17 某烃类化合物A的质谱图表明其相对分子质量为84.红外光谱表明分子中含有碳碳双键.核磁共振谱表明分子中只有一种类型的氢. (1)A的结构简式为 , (2)A中的碳原子是否都处于同一平面? , (3)在下图中.D1 .D2互为同分异构体.E1 .E2互为同分异构体. 反应②的化学方程式为 ,C的化学名称为 ,E2的结构简式是 ,④.⑥的反应类型依次是 . [说明] 本题是有机化合物相关知识的综合题.考查:①有机结构简式的概念和表达.②有机分子的立体构型.③同分异构体的概念.④有机化合物的命名.⑤基本有机反应及其分类.⑥共轭体系的反应特点. 答案:(1) . (2)是. (3) +2NaOH+2NaCl+2H2O, 2,3-二甲基-1,3-丁二烯, , 1,4-加成反应.取代反应. [化学-选修有机化学基础]) 例18 已知化合物A中各元素的质量分数分别为C37.5%.H4.2%和O58.3%.请填空 (1)0.01molA在空气中充分燃烧需消耗氧气1.01L.则A的分子式是 , (2)实验表明:A不能发生银镜反应.1molA与中量的碳酸氢钠溶液反应可以放出3mol二氧化碳.在浓硫酸催化下.A与乙酸可发生酯化反应.核磁共振氢谱表明A分子中有4个氢处于完全相同的化学环境.则A的结构简式是 , (3)在浓硫酸催化和适宜的的反应条件下.A与足量的乙醇反应生成B(C12H20O7).B只有两种官能团.其数目比为3∶1.由A生成B的反应类型是 .该反应的化学方程式是 , (4)A失去1分子水后形成化合物C.写出C的两种可能的结构简式及其官能团的名称① .② . [说明] 本题考查的知识点包括:有机化学中的分子式.相对分子质量等概念,元素百分含量和分子式的相互关系.物质的量和气体体积之间的相互关系及它们之间的换算,有机化合物结构简式的表示.同分异构体的概念.官能团的类别和名称,醇和羧酸的主要化学性质.主要有机反应的类别及相关化学方程式的书写,综合应用有机化合物的不同性质推导未知物的结构等.考查考生分析.推理.综合运用知识.整合各种信息和处理数据的能力. 答案:(1)C6 H8O7 (2) (3) 酯化反应 ++3C2H5OH +3H2O (4) 碳碳双键 羧基 酯基 羧基 (如写出下列结构简式和相应官能团.同样给分) 酯基 羧基 羟基 羧基 酸酐基 羟基 羧基 酸酐基 羟基 羧基 碳碳双键 羰基

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