江苏省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

■广东省佛山市高明区第一中学 区燕君 肖 红 黄天浩

■广东省佛山市南海中学分校 李曼玲

[试题部分]

可能用到的相对原子质量:H1 C12 N 14 O 16 S 32 Cl 35.5 Cr 52 Fe 56 Cu 64 Ce 140

一、单项选择题：共13 题,每题3 分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。

1.我国为人类科技发展作出巨大贡献。下列成果研究的物质属于蛋白质的是( )。

A.陶瓷烧制 B.黑火药

C.造纸术 D.合成结晶牛胰岛素

2.少量Na2O2与H2O 反应生成H2O2和NaOH。下列说法正确的是( )。

A.Na2O2的电子式为

B.H2O 的空间构型为直线形

C.H2O2中O 元素的化合价为-1

D.NaOH 仅含离子键

3.工业上电解熔融Al2O3和冰晶石(Na3AlF6) 的混合物可制得铝。下列说法正确的是( )。

A.半径大小:r(Al3+)＜r(Na+)

B.电负性大小:χ(F)＜χ(O)

C.电离能大小:I1(O)＜I1(Na)

D.碱性强弱:NaOH＜Al(OH)3

4.实验室制取少量SO2水溶液并探究其酸性,下列实验装置(如图1)和操作不能达到实验目的的是( )。

图1

A.用装置甲制取SO2气体

B.用装置乙制取SO2水溶液

C.用装置丙吸收尾气中的SO2

D.用干燥pH 试纸检验SO2水溶液的酸性

阅读下列材料,完成5～7题:

周期表中ⅣA 族元素及其化合物应用广泛。甲烷具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol-1),是常见燃料,Si、Ge是重要的半导体材料,硅晶体表面SiO2能与氢氟酸(HF,弱酸)反应生成H2SiF6(H2SiF6在水中完全电离为H+和SiF2-6);1885 年德国化学家将硫化锗(GeS2)与H2共热制得了门捷列夫预言的类硅——锗;我国古代就掌握了青铜(铜-锡合金)的冶炼、加工技术,制造出许多精美的青铜器;Pb、PbO2是铅蓄电池的电极材料,不同铅化合物一般具有不同颜色,历史上曾广泛用作颜料。

5.下列说法正确的是( )。

A.金刚石与石墨烯中的C—C—C 夹角都为120°

B.SiH4、SiCl4都是由极性键构成的非极性分子

C.锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为4s24p2

D.ⅣA 族元素单质的晶体类型相同

6.下列化学反应表示正确的是( )。

A.SiO2与HF 溶液反应:SiO2+6HF＝＝2H++SiF2-6+2H2O

B.高温下H2还原GeS2:GeS2+H2＝＝Ge+2H2S

C.铅蓄电池放电时的正极反应:Pb-2e-+SO2-4＝＝PbSO4

D.甲烷的燃烧:CH4(g)+2O2(g)＝＝CO2(g)+2H2O(g) ΔH=890.3 kJ·mol-1

7.下列物质性质与用途具有对应关系的是( )。

A.石墨能导电,可用作润滑剂

B.单晶硅熔点高,可用作半导体材料

C.青铜比纯铜熔点低、硬度大,古代用青铜铸剑

D.含铅化合物颜色丰富,可用作电极材料

8.氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是( )。

A.自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3

B.侯氏制碱法以H2O、NH3、CO、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl

C.工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3

D.多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的氮循环

9.精细化学品Z 是X 与HBr反应的主产物,X→Z 的反应机理如下:

下列说法不正确的是( )。

D.Z分子中含有2个手性碳原子

10.用尿素水解生成的NH3催化还原NO,是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为(g)。下列说法正确的是( )。

A.上述反应ΔS＜0

B.上 述 反 应 平 衡 常 数K=

C.上述反应中消耗1 mol NH3,转移电子的数目为2×6.02×1023

D.实际应用中,加入尿素的量越多,柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小

11.室温下,下列实验探究方案不能达到探究目的的是( )。

选项 探究方案 探究目的____A向盛有FeSO4 溶液的试管中滴加几滴KSCN 溶液,振荡,再滴加几滴新制氯水,观察溶液颜色______变化Fe2+具有还原性B向盛有SO2 水溶液的试管中滴加几滴品红溶液,振荡,加热试______管,观察溶液颜色变化SO2 具有漂白性C向盛有淀粉-KI溶液的试管中滴加几滴溴水,振荡,观察溶液______颜色变化Br2 的氧化性比I2 的强D CH3COOH 是弱电解质用pH 计测量醋酸、盐酸的pH,比较溶液pH 大小_______________________________

12.一种捕集烟气中CO2的过程如下:

室温下以0.1 mol·L-1KOH 溶液吸收CO2,若通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O 挥发可忽略,溶液中含碳物种的浓度c总=c(H2CO3)+c(HCO-3)+c(CO2-3)。H2CO3电离常数分别为Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.4×10-11。

下列说法正确的是( )。

A.KOH 吸收CO2所得到的溶液中:c(H2CO3)＞c(HCO-3)

B.KOH 完全转化为K2CO3时,溶液中:c(OH-)=c(H+) +c(HCO-3)+c(H2CO3)

C.KOH 溶液吸收CO2,c总=0.1 mol·L-1溶液中:c(H2CO3)＞c(CO2-3)

D.“吸收”“转化”过程中,溶液的温度下降

13.乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为:

在1.0×105Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)=1∶3 时,若仅考虑上述反应,平衡时CO2和CO 的选择性及H2的产率随温度的变化如图2所示。

图2

下列说法正确的是( )。

A.图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化

B.升高温度,平衡时CO 的选择性增大

D.一定温度下,加入CaO(s)或选用高效催化剂,均能提高平衡时H2产率

二、非选择题：共 4 题,共 61 分。

14.(15分)硫铁化合物(FeS、FeS2等)应用广泛。

(1)纳米FeS 可去除水中微量六价铬[Cr(Ⅵ)]。在pH=4～7 的水溶液中,纳米FeS 颗粒表面带正电荷,Cr(Ⅵ)主要以HCrO-4、Cr2O2-7、CrO2-4形式存在,纳米FeS去除水中Cr(Ⅵ)主要经过“吸附→反应→沉淀”的过程。

已知:Ksp(FeS)=6.5× 10-18,Ksp[Fe(OH)2]=5.0×10-17。

H2S电离常数分别为Ka1=1.1×10-7、Ka2=1.3×10-13。

①在弱碱性溶液中,FeS 与CrO2-4反应生成Fe(OH)3、Cr(OH)3和单质S,其离子方程式为____。

②在弱酸性溶液中,反应FeS+H+Fe2++HS-的平衡常数K的数值为____。

③在pH=4～7 溶液中,pH 越大,FeS去除水中Cr(Ⅵ)的速率越慢,原因是_____。

(2)FeS2具有良好半导体性能。FeS2的一种晶体与NaCl晶体的结构相似,该FeS2晶体的一个晶胞中S22-的数目为____,在FeS2晶体中,每个S 原子与三个Fe2+紧邻,且Fe-S间距相等,图3给出了FeS2晶胞中的Fe2+和位于晶胞体心的中的S—S键位于晶胞体对角线上,晶胞中的其他已省略) 。在图3中用“-”将其中一个S原子与紧邻的Fe2+连接起来。

图3

(3)FeS2、FeS 在 空 气 中 易 被 氧 化,将FeS2在空气中氧化,测得氧化过程中剩余固体的质量与起始FeS2的质量的比值随温度变化的曲线如图4 所示。800 ℃时,FeS2氧化成含有两种元素的固体产物为____(填化学式)。

图4

15.(15分)化合物G 可用于药用多肽的结构修饰,其人工合成路线如下。

(1)A 分子中碳原子的杂化轨道类型为____。

(2)B→C的反应类型为_____。

(3)D 的一种同分异构体同时满足下列条件,写出该同分异构体的结构简式:___。

①分子中含有4 种不同化学环境的氢原子。

②碱性条件水解,酸化后得2种产物,其中一种含苯环且有 2 种含氧官能团,2 种产物均能被银氨溶液氧化。

(4)F的分子式为C12H17NO2,其结构简式为_____。

16.(15分)实验室以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备Cl-含量少的Ce2(CO3)3,其部分实验过程如下:

(1)“酸浸”时CeO2与H2O2反应生成Ce3+并放出O2,该反应的离子方程式为____。

(2)pH 约 为 7 的 CeCl3溶 液 与NH4HCO3溶液反应可生成Ce2(CO3)3沉淀,该沉淀中Cl-含量与加料方式有关。得到含Cl-量较少的Ce2(CO3)3的加料方式为(填序号)_____。

A.将NH4HCO3溶液滴加到CeCl3溶液中

B.将CeCl3溶液滴加到NH4HCO3溶液中

(3)通过中和、萃取、反萃取、沉淀等过程,可制备Cl-含量少的Ce2(CO3)3。已知Ce3+能被有机萃取剂(简称HA)萃取,其萃取原理可表示为Ce3+(水层)+3HA(有机层(有机层)+3H+(水层)。

①加氨水“中和”去除过量盐酸,使溶液接近中性。去除过量盐酸的目的是_____。

②反萃取的目的是将有机层Ce3+转移到水层。为使Ce3+尽可能多地发生上述转移,应选择的实验条件或采取的实验操作有_____(填两项)。

③与“反萃取”得到的水溶液比较,滤去Ce2(CO3)3沉淀的滤液中,物质的量减小的离子有_____(填化学式)。

(4)实验中需要测定溶液中Ce3+的含量。已知水溶液中Ce4+可用准确浓度的(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定,以苯代邻氨基苯甲酸为指示剂,滴定终点时溶液由紫红色变为亮黄色,滴定反应为Fe2++Ce4+＝＝Fe3++Ce3+。请补充完整实验方案:①准确量取25.00 mL Ce3+溶液[c(Ce3+)为0.2 mol·L-1],加氧化剂将 Ce3+完全氧化并去除多余氧化剂后,用稀硫酸酸化,将溶液完全转移到250 mL容量瓶中后定容;②按规定 操 作 分 别 将0.020 00 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2和待测Ce4+溶液装入如图5 所示的滴定管中;③____。

图5

17.(16分)氢气是一种清洁能源,绿色环保制氢技术研究具有重要意义。

(1)“CuCl-H2O 热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4 个步骤,其过程如下。

①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性CuCl2-溶液,阴极区为盐酸,电解过程中CuCl2-转化为CuCl24-。电解时阳极发生的主要电极反应为____(用电极反应式表示)。

②电解后,经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中,发生化合价变化的元素有____(填元素符号)。

(2)“Fe-HCO-3-H2O 热 循 环 制 氢 和 甲酸”的原理为:在密闭容器中,铁粉与吸收CO2制得的NaHCO3溶液反应,生成H2、HCOONa和Fe3O4;Fe3O4再经生物柴油副产品转化为Fe。

①实验中发现,在300 ℃时,密闭容器中NaHCO3溶液与铁粉反应,反应初期有FeCO3生成并放出H2,该反应的离子方程式为_____。

②随着反应进行,FeCO3迅速转化为活性Fe3O4-x,活性Fe3O4-x是HCO3-转化为HCOO-的催化剂,其可能反应机理如图6所示。根据元素电负性的变化规律,图6 所示的反应步骤Ⅰ可描述为_____。

图6

③在其他条件相同时,测得Fe 的转化率、HCOO-的产率随c(HCO3-)变化如图7所示。HCOO-的产率随c(HCO3-)增加而增大的可能原因是____。

图7

(3)从物质转化与资源综合利用角度分析,“Fe -HCO3--H2O 热循环制氢和甲酸”的优点是_____。

[参考答案与解析部分]

1.D

考查目标及解析:

本题以我国取得的科技研究成果为载体,考查考生对物质类别和本质的理解,激发科技报国的热诚。

选项A 错误,陶瓷的主要成分是硅酸盐,属于硅的化合物。

选项B错误,黑火药的主要成分是硫、碳和硝酸钾,涉及非金属单质及硝酸盐。

选项C错误,造纸术研究的物质是纸张,主要成分是纤维素。

选项D 正确,胰岛素是一种激素,主要成分是蛋白质。

2.C

考查目标及解析:

本题以Na2O2与H2O 的反应为载体,考查考生对化学用语、分子空间结构及化学键的理解和认知水平。

选项A 错误,Na2O2是离子化合物,电子式为

选项B 错误,H2O 中氧原子的成键电子对个数是2,孤电子对个数是2,价层电子对个数为4,根据价层电子对互斥理论可得其空间构型为V 形。

选项C 正确,H2O2中H 的化合价为+1,因此O 的化合价为-1。

3.A

考查目标及解析:

本题以工业上电解法制铝为情境素材,综合考查了元素周期律的相关知识。

选项A 正确,核外电子数相同时,元素核电荷数越大,半径越小,故半径大小:r(Al3+)＜r(Na+) 。

选项B错误,同一周期元素核电荷数越大,电负性越大,故电负性大小:χ(F)＞χ(O)。

选项C错误,同周期从左往右第一电离能呈增大趋势,同主族从上往下第一电离能呈减小趋势,故电离能大小:I1(O)＞I1(Na)。

选项D 错误,元素的金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的碱性越强,故碱性强弱:NaOH＞Al(OH)3。

4.C

考查目标及解析:

本题以实验室制取SO2及后续操作为情境素材,考查考生对实验原理、试剂选择及实验操作的认知水平。

选项A 正确,实验室可用60%的硫酸和NaHSO3(s)反应制取SO2,反应的方程式为H2SO4(浓)+2NaHSO3＝＝Na2SO4+2SO2↑+2H2O,其为固-液型反应,因此可用装置甲制取SO2。

选项B正确,SO2能溶于水,通入水中时长进短出,因此装置乙可以制取SO2水溶液。

选项C 错误,SO2不会与饱和NaHSO3溶液发生反应,应该用NaOH 溶液吸收SO2尾气。

选项D 正确,SO2水溶液显酸性,因此可用干燥的pH 试纸检验其酸性。

5.B

考查目标及解析:

试题中给出了一段阅读材料,以此为素材让考生回答5～7 题。材料主要介绍了第ⅣA 族元素及其化合物的发现史和重要应用,考查了晶体结构、基态原子的核外电子排布、有关反应的原理及其方程式书写、物质性质及其应用等相关知识,灵活性较强,要求考生要有信息获取、信息加工、综合运用以及阅读理解能力,注重培养考生的科学态度、科学探究、创新精神等核心素养。第5 题主要考查对晶体结构、基态原子的核外电子排布的理解水平。

选项A 错误,金刚石中每个碳原子与其他四个碳原子形成正四面体结构,因此金刚石中的C—C—C夹角为109°28' 。

选项B正确,SiH4的化学键为Si—H 极性键,硅原子与4个氢原子形成正四面体,正负电荷中心重合,为非极性分子;SiCl4与SiH4同理,化学键为Si—Cl极性键,结构为正四面体,正负电荷中心重合,为非极性分子。

选项C 错误,锗原子(32Ge)基态核外电子排布式应为[Ar]4s24p2。

选项D 错误,第ⅣA 族元素形成的单质有不同晶体类型,例如碳元素形成的石墨为混合晶体,而晶体硅为原子晶体。

6.A

考查目标及解析:

本题主要考查相关反应的原理及方程式书写,涉及的反应有二氧化硅与氢氟酸溶液反应、硫化锗与氢气反应、铅蓄电池放电时正极反应、甲烷燃烧热反应。

选项A正确,由材料可知二氧化硅与氢氟酸溶液反应生成强酸H2SiF6和水,离子方程式为SiO2+6HF＝＝2H++SiF2-6+2H2O。

选项B错误,高温下H2还原GeS2生成锗和硫化氢,但硫化氢不稳定,高温下分解生成硫和氢气,总反应化学方程式为Ge+2S。

选项C错误,铅蓄电池放电时二氧化铅为正极,酸性条件下二氧化铅得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水,电极反应式为 PbO2+2e-+SO2-4+4H+＝＝PbSO4+2H2O。

选项D 错误,由材料可知1 mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量890.3 kJ,ΔH应为负值,反应的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)＝＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1。

7.C

考查目标及解析:

本题结合材料考查物质性质与用途的匹配性。

选项A 错误,石墨可用作润滑剂是因为属于过渡型晶体,层状结构,质软。

选项B错误,单晶硅可用作半导体材料与空穴传递电子有关,与熔点高无关。

选项C正确,青铜是铜-锡合金,比纯铜熔点低、硬度大,易于锻造,古代用青铜铸剑。

选项D 错误,含铅化合物可用作电极材料,是因为可在正极得电子发生还原反应,与含铅化合物颜色丰富无关。

8.A

考查目标及解析:

本题以氮及其化合物的转化为背景,综合考查了固氮过程、侯氏制碱法、氨的工业催化氧化、氮循环。

选项A 错误,自然固氮是将N2转化为氮的化合物,不一定是转化为NH3,例如“雷雨发庄稼”是将N2转化为NO。

选项B正确,侯氏制碱法以饱和食盐水、CO2、NH3为原料制备NaHCO3和NH4Cl,反应的化学方程式为H2O+NH3+CO2+NaCl＝＝NaHCO3↓+NH4Cl 。

选项C正确,工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3。

选项D 正确,氮元素在自然界中既有游离态又有化合态,多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的氮循环。

9.D

考查目标及解析:

本题以一种陌生精细化学品的合成过程反应机理为情境素材,考查了对基础有机化学中顺反异构、官能团性质及反应特性、手性碳的掌握水平。

10.B

考查目标及解析:

本题以汽车尾气处理的原理作为真实的环保素材,考查对熵增原理、化学平衡常数计算、反应中电子转移数的计算的掌握程度。

选项A 错误,该反应正方向是一个气体分子数增大的反应,即熵增过程,故ΔS＞0。

选项C错误,由化学方程式可知,反应每消耗4 mol氨气,反应转移12 mol电子,则反应中消耗1 mol 氨气转移电子的数目为3×6.02×1023。

选项D 错误,加入尿素的量越多,水解生成的氨气越多,对空气污染程度越大。

11.D

考查目标及解析:

本题以教材实验为情境素材,以实验探究方案与目的为主题,考查运用化学知识辨析实验操作过程中能否达到实验目的的能力。

向盛有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN 溶液,无现象,振荡,再滴加几滴新制氯水,溶液变为红色,亚铁离子被新制氯水氧化为Fe3+,说明Fe2+具有还原性,选项A 能达到实验目的。

向盛有SO2水溶液的试管中滴加几滴品红溶液,振荡,品红溶液褪色,加热试管,溶液又恢复红色,说明SO2具有漂白性,选项B能达到实验目的。

向盛有淀粉-KI溶液的试管中滴加几滴溴水,振荡,溶液变为蓝色,I-被Br2氧化为I2,说明Br2的氧化性比I2的强,选项C 能达到实验目的。

通过pH 计测量醋酸、盐酸的pH 用以证明CH3COOH 是弱电解质时,一定要注明醋酸和盐酸的物质的量浓度相同,选项D 不能达到实验目的。

12.C

考查目标及解析:

本题以利用KOH 溶液捕集烟气中CO2为情境素材,考查离子浓度大小比较,电离平衡常数、水解平衡常数及相关计算,水溶液中的离子平衡和化学反应与能量知识点。

选项A 错误,KOH 吸收CO2所得到的溶液,若为Na2CO3溶液,则CO2-3主要发生第一步水解,溶液中c(H2CO3)＜c(HCO-3),若为NaHCO3溶液,则HCO-3发生水解的程度很小,溶液中c(H2CO3)＜c(HCO-3)。

选项B 错误,KOH 完全转化为K2CO3时,依据电荷守恒,溶液中c(K+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO-3)+2c(CO2-3) ,依据物料守恒,溶液中c(K+)=2[c(CO2-3)+c(HCO-3)+c(H2CO3)] ,则c(OH-)=c(H+)+c(HCO-3)+2c(H2CO3)。

选项D 错误,“吸收”“转化”过程中,发生反 应 CO2+2KOH ＝＝K2CO3+ H2O,K2CO3+CaO+H2O ＝＝CaCO3↓+2KOH(若生成KHCO3或K2CO3与KHCO3的混合物,则原理相同),两式相加,得CO2+CaO＝＝CaCO3↓,该反应放热,溶液的温度升高。

13.D

考查目标及解析:

本题以乙醇-水催化重整得H2为载体,考查从图像中获取信息的能力,结合化学平衡移动及其影响因素分析和推断平衡转化率、产率和选择性的变化趋势,在评价投料比的过程中,发展科学态度与社会责任感。

选 项 A 错 误,根 据 已 知 反 应①C2H5OH(g)+3H2O(g)＝＝2CO2(g)+6H2(g) ΔH=173.3 kJ·mol-1,反应②CO2(g)+H2(g)＝＝CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2 kJ·mol-1,分析可知反应①的热效应更大,故温度升高的时候对反应①影响更大一些,即CO2选择性增大,同时CO 的选择性减小,根据CO 的选择性的定义可知曲线③代表CO2的选择性,曲线①代表CO 的选择性,曲线②代表H2的产率。

选项B 错误,由分析可知,升高温度,平衡时CO 的选择性减小。

选项C错误,两种物质参加反应,增大一种物质的浓度,会降低该物质的平衡转化率。

选项D 正确,加入的CaO(s)与水反应放热,对反应①影响较大,可以增大H2产率,或者选用对反应①影响较大的高效催化剂,也可以增大H2产率。

14.答案及解析:

本题以硫铁化合物(FeS、FeS2等)的应用为情境素材,分别以FeS 去除水中微量六价铬和FeS2的晶体结构及氧化产物分析为主题,考查考生陌生方程式的书写、平衡常数的推导、平衡移动的判断、晶体结构的判断、图像分析、信息的提取与应用和计算能力。

(1)①FeS + CrO2-4+ 4H2O ＝＝Fe(OH)3+Cr(OH)3+S+2OH-

②5.0×10-5

③c(OH-)越大,FeS 表面吸附的Cr(Ⅵ)的量越少,FeS溶出量越少

本问考查考生由题目所给信息书写陌生方程式及推导陌生反应平衡常数的能力。还考查了平衡移动影响因素知识点。

①根据题目所给信息写出反应物和生成物,注意在弱碱性溶液中c(OH-)＞c(H+),最后将方程式配平即可。

③由题干信息“在pH=4～7 的水溶液中,纳米FeS颗粒表面带正电荷”分析可知,c(OH-)越大,FeS 表面吸附的Cr(Ⅵ)的量越少,由反应FeS+H+Fe2++HS-分析,c(OH-)越大,FeS溶出量越少,所以FeS 去除水中Cr(Ⅵ)的速率越慢。

(2)4 如图8。

图8

本问考查晶体中微粒个数及晶体结构的判断。

因为FeS2的晶体与NaCl晶体的结构相似,由NaCl晶体结构可知,一个NaCl晶胞含有4个Na+和4 个Cl-,则该FeS2晶体的一个晶胞中S2-2的数目也为4。

FeS2晶体中,每个S原子与三个Fe2+紧邻,且Fe-S 间距相等,根据FeS2晶胞中的Fe2+和S2-2的位置(S2-2中的S—S 键位于晶胞体对角线上)可知,每个S原子与S—S键所在体对角线上距离最近的顶点相邻的三个面心Fe2+紧邻且间距相等。

(3)Fe2O3

本问考查图像信息提取能力及确定物质氧化产物成分的计算能力。

由图可知,800 ℃时,氧化过程中剩余固体的质量与起始FeS2的质量的比值为66.7%,设FeS2氧化成含有两种元素的固体产 物 化 学 式 为 FeOx,M(FeS2)=120g·mol-1,则M(FeOx)=120g·mol-1×66.7%=80.04g·mol-1,56+16x=80.04,x=,即固体产物为Fe2O3。

15.答案及解析:

本题以药用多肽的结构修饰物G 的合成为情境素材,考查杂化轨道类型、物质推断、反应机理、同分异构体书写和有机合成路线的设计等知识,考查考生对有机物性质及其转化的理解、信息获取能力、证据推理与模型认知能力、物质转化的应用能力。

(1)sp2和sp3

(2)取代反应

考查陌生有机反应的类型分析,根据反应机理判断其反应类型。B→C 的反应中,B中的羟基被氯原子代替,该反应为取代反应。

考查同分异构体的书写,侧重考查信息获取能力与模型认知能力。对于化合物D,含有苯环,侧链C原子数为6,O 原子数为3,Ω=2。根据题干条件可知其同分异构体需满足以下条件:

①含有苯环,即所占C原子数为6。

②碱性条件水解,酸化后得2种产物,其中一种含苯环且有2 种含氧官能团,均能被银氨溶液氧化,说明该同分异构体含有甲酸酯基HCOO—,占C原子数为1,O 原子数为2,Ω=1,另一侧含—CHO,占C 原子数为1,O 原子数为1,Ω=1,则水解产物中,有一种是甲酸,另外一种含有苯环、羟基和醛基。

③分子中含有4种不同化学环境的氢原子,剩余C 原子数为4,Ω=0,为2 组对称的—CH3。

综上可知,该同分异构体的结构简式为

16.答案及解析:

本题以二氧化铈(CeO2)废渣为原料制备 Cl—含量少的 Ce2(CO3)3的工艺流程为情境素材,以“变化观念与平衡思想”的学科核心素养为考查主题,主要考查考生运用化学原理解决实际问题的能力,且熟悉滴定实验等实际操作,废渣的利用体现绿色化学。上述工艺流程中Ce元素的流向和存在方式为CeO2→Ce3+(水层)→Ce(A)3(有机层)→Ce3+(水层)→ Ce2(CO3)3。

(1)2CeO2+H2O2+6H+＝＝2Ce3++O2↑+4H2O

考查从流程图中获取信息书写陌生离子方程式的能力,熟悉氧化还原反应的配平。根据信息,反应物为CeO2与H2O2,产物为Ce3+和O2,溶液呈酸性,根据电荷守恒和元素守恒可知其离子方程式为2CeO2+H2O2+6H+＝＝2Ce3++O2↑+4H2O。

(2)B

通过实验试剂的用量选择,考查控制实验条件的能力。获取含 Cl-量较少的Ce2(CO3)3,要求反应过程中CeCl3保持少量,所以选B操作。

(3)①降低溶液中氢离子的浓度,促进Ce3+的萃取平衡正向移动,提高Ce3+萃取率

②适当提高稀硝酸浓度,多次萃取

③H+、Ce3+

考查化学平衡移动的原理和离子反应的实质等知识。加入氨水去除过量的盐酸,H+浓度减少,促进萃取平衡正向移动,更多Ce3+进入有机层,提高萃取率。

为了提高反萃取的程度,即萃取平衡逆向移动,应增加H+浓度,根据流程图可知,反萃取时加入稀硝酸,故可适当增加稀硝酸的浓度;也可采用多次萃取,使更多Ce3+进入水层。

反萃取后的水溶液中存在大量的H+、NO-3、Ce3+,沉淀时加入氨水和NH4HCO3,H+与氨水发生中和反应,Ce3+和NH4HCO3发生反应生成Ce2(CO3)3沉淀,过滤后溶液中H+和Ce3+浓度减少。

(4)从左侧滴定管放出一定体积的待测Ce4+溶液于锥形瓶中,加入指示剂苯代邻氨基苯甲酸,用0.020 00 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2来滴定,当滴入最后半滴标准液时,溶液由紫红色变为亮黄色,且半分钟内不变色,即达到滴定终点,记录标准液的体积

考查氧化还原反应滴定的实验原理与操作。应该用(NH4)2Fe(SO4)2标准液滴定待测Ce4+溶液,用苯代邻氨基苯甲酸作指示剂,当滴入最后半滴标准液时,溶液由紫红色变为亮黄色,且半分钟内不变色,即达到滴定终点,记录标准液的体积。

17.答案及解析:

本题以绿色环保制氢技术为情境,融合了工业流程、反应原理、物质结构与性质、反应机理解释等内容,考查考生的信息获取加工与应用、证据推理和方案评价、根据题目信息多角度解释反应机理的能力。

(1)①CuCl-2+2Cl--e-＝＝CuCl2-4

②Cu 、O

考查电极方程式的书写,电解在质子交换膜电解池中进行,阳极区为酸性CuCl-2溶液,电解过程中CuCl-2失去1个电子转化为CuCl2-4,根据三大守恒写出反应式。

第二问考查物质的转化、价态的变化,考查考生的逻辑推理能力。电解后,经热水解得到的HCl和热分解得到的CuCl等物质可循环使用,从图中可知,热分解产物还有O2,从题目①以及题图得知,进入热水解的物质有CuCl2-4,故发生化合价变化的元素有Cu、O。

②H 的电负性大于Fe,小于O,在活性Fe3O4-x表面,H2断裂为H 原子,一个吸附在催化剂的铁离子上,略带负电,一个吸附在催化剂的氧离子上,略带正电,前者与HCO-3中略带正电的碳结合,后者与HCO-3中略带负电的羟基氧结合生成H2O,HCO-3转化为HCOO-

③随c(HCO-3)增加,生成FeCO3和H2的速率更快,产量增大,生成HCOO-的速率更快,产率也增大。

第一问考查离子反应方程式的书写。在300 ℃时,密闭容器中NaHCO3溶液与铁粉反应,反应初期有FeCO3生成并放出H2。该变化中HCO-3的电离受到促进,铁粉结合氢离子产生了氢气,产生的亚铁离子结合碳酸根离子生成FeCO3。

第二问考查陌生情境中反应机理的描述,从宏微结合的角度认识化学反应机理以及图像识别能力。根据元素电负性的变化规律,电负性O＞C＞H＞Fe,在活性Fe3O4-x表面,H2断裂为H 原子,一个吸附在催化剂的铁离子上,略带负电,一个吸附在催化剂的氧离子上,略带正电,前者与HCO-3中略带正电的碳结合,后者与HCO-3中略带负电的羟基氧结合生成H2O,HCO-3转化为HCOO-。

第三问考查陌生情境下图像信息获取能力以及结合反应机理对反应过程进行相关分析的能力。在其他条件相同时,随c(HCO-3)增加,其与铁粉反应加快,从题图可知Fe的转化率也增大,即生成FeCO3和H2的速率更快,量更大,则得到活性Fe3O4-x的速度更快,量也更多,生成HCOO-的速率更快,产率也更大。

(3)高效、经济、原子利用率高、无污染

本问考查工业流程的优点评价。“Fe-HCO-3-H2O 热循环制氢和甲酸”系统将HCO-3转化为HCOO-和生成H2的速率快,原子利用率高,不产生污染物,Fe初期生成FeCO3后迅速转化为活性Fe3O4-x,Fe3O4-x氧化为Fe3O4再经生物柴油副产品转化为Fe,可循环利用。不需要如题(1)CuCl-H2O热电循环制氢法中那样耗电,该原理的优点是高效、经济、原子利用率高、无污染。