2023年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試(乙卷)理科綜合化學(xué)試題評(píng)析及備考建議

■河南省內(nèi)鄉(xiāng)縣高級(jí)中學(xué) 陳宗申(特級(jí)教師)

試題評(píng)析

2023年高考全國(guó)理科綜合乙卷化學(xué)試題全面貫徹落實(shí)黨的二十大精神,落實(shí)立德樹人的根本任務(wù),堅(jiān)持為黨育人、為國(guó)育才,銜接高中課程標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)教考銜接,穩(wěn)中有新,穩(wěn)中有變,體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的基本價(jià)值觀念和思維方法,回歸學(xué)科本質(zhì),助力“雙減”工作。巧選載體,多維呈現(xiàn),引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)與生命健康、材料發(fā)展、科技進(jìn)步的緊密關(guān)系,突出學(xué)科主干內(nèi)容,促進(jìn)學(xué)生化學(xué)觀念、科學(xué)思維和正確價(jià)值觀念的形成與發(fā)展,服務(wù)拔尖創(chuàng)新人才選拔,服務(wù)新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革,服務(wù)教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)。

一、突出學(xué)科特點(diǎn),落實(shí)學(xué)科育人功能

試題立足化學(xué)學(xué)科特點(diǎn),結(jié)合學(xué)科與社會(huì)熱點(diǎn)問題,圍繞環(huán)境、材料等領(lǐng)域的成果,考查應(yīng)用于其中的化學(xué)原理,充分體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科在推動(dòng)科技發(fā)展和人類社會(huì)進(jìn)步中的重要作用,激發(fā)學(xué)生崇尚科學(xué)、探究未知的興趣,引導(dǎo)學(xué)生夯實(shí)知識(shí)基礎(chǔ)、發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng),試題素材情境取材廣泛,圍繞與化學(xué)關(guān)系密切的材料、環(huán)境、能源與生命等領(lǐng)域,通過對(duì)應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中化學(xué)原理的考查,充分體現(xiàn)出化學(xué)學(xué)科推動(dòng)科技發(fā)展和人類社會(huì)進(jìn)步的重要作用,凸顯化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值,很好地發(fā)揮了育人功能。

例如第12題電化學(xué)就考查了科學(xué)家們新近研發(fā)的一種“鈉離子”電池;第27題考查新型鋰電池正極材料的制備;第28題運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)分析硫酸亞鐵性質(zhì);第35題考查分析“祝融號(hào)”探測(cè)發(fā)現(xiàn)的火星上的橄欖石礦物。

二、加強(qiáng)教考銜接,引導(dǎo)遵循依標(biāo)教學(xué)

化學(xué)試題遵循高中課程標(biāo)準(zhǔn),引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)遵循教育規(guī)律,回歸課標(biāo)、回歸課堂,嚴(yán)格按照高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行教學(xué),強(qiáng)調(diào)在深刻理解基礎(chǔ)上的融會(huì)貫通、靈活運(yùn)用,讓學(xué)生掌握原理、內(nèi)化方法、舉一反三,主動(dòng)進(jìn)行探究和深層次學(xué)習(xí),既滿足高等學(xué)校選拔要求,又有利于學(xué)生實(shí)際水平的發(fā)揮,有助于減少死記硬背和“機(jī)械刷題”。有效地鑒別學(xué)生的基礎(chǔ)是否扎實(shí),從而引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)遵循教育規(guī)律、嚴(yán)格按照高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行教學(xué)?；瘜W(xué)試題突出對(duì)化學(xué)基本概念、基本原理、基本技能等基礎(chǔ)知識(shí)的考查,有效地考查了學(xué)生對(duì)必備知識(shí)和關(guān)鍵能力的掌握情況以及學(xué)科核心能力水平。

如第7題反應(yīng)類型的考查、第8 題有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的考查、第9 題的基本實(shí)驗(yàn)的考查、第10 題的元素推斷等;還有第26 題(實(shí)驗(yàn)大題)——有機(jī)物分子式的確定,探究物質(zhì)組成或測(cè)量物質(zhì)的含量;第35 題(物質(zhì)結(jié)構(gòu)大題)——電負(fù)性、雜化軌道理論、晶體的類型與物質(zhì)熔點(diǎn)、硬度、導(dǎo)電性的關(guān)系,晶胞的有關(guān)計(jì)算等,均是按照高中化學(xué)的課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行命題的,突出化學(xué)主干知識(shí)的考查,不搞偏、難、怪,從而為我們的高中化學(xué)教學(xué)指明了方向,逐步落實(shí)高考改革,進(jìn)而穩(wěn)步推進(jìn)教育改革。

三、關(guān)注學(xué)生感受,科學(xué)調(diào)控試題難度

試題重點(diǎn)考查主干知識(shí),保障基礎(chǔ)性,選取與生活和生產(chǎn)相關(guān)的素材為情境,拓展延伸,增強(qiáng)了試題的靈活性與創(chuàng)新性。有效地凸現(xiàn)學(xué)生必備知識(shí)和關(guān)鍵能力的掌握情況,反映考生的學(xué)科核心能力水平。選擇題涉及知識(shí)面廣,考查了典型物質(zhì)的性質(zhì)、基本化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作、有機(jī)化學(xué)的基本概念、元素性質(zhì)與周期律、電化學(xué)、弱電解質(zhì)的電離平衡等主干內(nèi)容,在此基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)問角度和考查方法。試題設(shè)計(jì)上,充分考慮了中學(xué)教、學(xué)情況,綜合考慮試題設(shè)問的開放性、思維的層次性、情境的新穎性、計(jì)算的復(fù)雜性等諸多因素對(duì)試題難度的影響,通過調(diào)整基礎(chǔ)題數(shù)量、優(yōu)化計(jì)算量和復(fù)雜程度、精心調(diào)整設(shè)問方式等措施,既保證了區(qū)分度又保證了試卷的整體難度。

例如第26題第(3)問試劑的選取,通過給出選項(xiàng)限定答案范圍,降低難度;第28 題反應(yīng)焓的計(jì)算,減少了計(jì)算量,避免了復(fù)雜的數(shù)值運(yùn)算。

四、強(qiáng)化核心素養(yǎng),引導(dǎo)關(guān)鍵能力培養(yǎng)

化學(xué)試題設(shè)計(jì)聚焦化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),強(qiáng)化對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)深入理解上的綜合應(yīng)用,引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,創(chuàng)新信息呈現(xiàn)方式,要求學(xué)生深層次認(rèn)識(shí)化學(xué)規(guī)律,在分析和解決化學(xué)問題的過程中,增強(qiáng)探究性,突出思維考查,有利于學(xué)生關(guān)鍵能力的提升,有助于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

例如第27題(化工工藝流程圖題),將化學(xué)反應(yīng)與中學(xué)化學(xué)知識(shí)相融合,考查了考生對(duì)元素及其化合物的基本性質(zhì)、化學(xué)(離子)方程式的書寫、物質(zhì)轉(zhuǎn)化等綜合知識(shí)的理解和掌握情況,著重考查了考生思考問題、分析問題、邏輯推理、信息獲取與加工并最終解決問題的能力;第36題采用一個(gè)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的藥物——奧培米芬的合成路線作為素材,將高中階段的有機(jī)反應(yīng)和新反應(yīng)結(jié)合起來,新反應(yīng)通過信息給出,將基礎(chǔ)和創(chuàng)新融入試題,設(shè)問由淺入深,既考查了考生對(duì)教材中有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握,又考查了考生有機(jī)化學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

備考建議

一、回歸課本,夯實(shí)基礎(chǔ)

堅(jiān)持以課標(biāo)為綱、以課本為本。認(rèn)真研讀新課程標(biāo)準(zhǔn)(2020年版)和《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系》及說明,明確高考命題的方向。按照課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,全面復(fù)習(xí)并掌握課本基礎(chǔ)知識(shí),穩(wěn)扎穩(wěn)打,不留死角,不搞突擊。在復(fù)習(xí)過程中重視形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò),通過橫向和縱向統(tǒng)攝整理,使零散的知識(shí)有序地貯存,使之系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化。

二、重點(diǎn)內(nèi)容專項(xiàng)突破

每年重復(fù)考查的主干知識(shí)一定要格外關(guān)注,如離子反應(yīng)、反應(yīng)熱、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)、四大平衡、重點(diǎn)元素化合物的性質(zhì)等。

工業(yè)流程、有機(jī)合成、實(shí)驗(yàn)探究等重點(diǎn)題型需要專題系統(tǒng)訓(xùn)練來突破,熟練掌握這些題型的特點(diǎn)、解題策略與方法,培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。

三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)

重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作,尤其要重視課本實(shí)驗(yàn)的挖掘和拓展,培養(yǎng)動(dòng)手能力以及探究能力。

綜上所述,2023 年高考化學(xué)試題,不僅使我們體會(huì)到常規(guī)化學(xué)知識(shí)的重要,也深刻體會(huì)到化學(xué)在生活及實(shí)際生產(chǎn)中的重要作用。試題對(duì)化學(xué)基本概念、基本理論的考查非常靈活,考核純知識(shí)性的題目逐漸偏少,更多則是知識(shí)應(yīng)用性題目。因此,靠死記硬背的學(xué)習(xí)方式很難在高考中得到高分,所以我們要轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式,在學(xué)習(xí)過程中強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用,從而使我們沿著正確的方向備戰(zhàn)2024年高考。

附:2023年全國(guó)乙卷理科綜合化學(xué)試題解析(以原試卷題號(hào)為序)

7.下列應(yīng)用中涉及氧化還原反應(yīng)的是( )。

A.使用明礬對(duì)水進(jìn)行凈化

B.雪天道路上撒鹽融雪

C.暖貼中的鐵粉遇空氣放熱

D.熒光指示牌被照發(fā)光

答案:C

解析:使用明礬對(duì)水進(jìn)行凈化過程中,明礬電離出的鋁離子發(fā)生水解生成氫氧化鋁膠體,氫氧化鋁膠體粒子吸附水中的懸浮顆粒并沉降下來,從而使水變得澄清,該過程中沒有任何一種元素的化合價(jià)發(fā)生變化,不涉及氧化還原反應(yīng),A 項(xiàng)不符合題意。雪天道路上撒鹽融雪,是因?yàn)檠┯龅禁},熔點(diǎn)降低而融化,該過程中沒有任何一種元素的化合價(jià)發(fā)生變化,不涉及氧化還原反應(yīng),B 項(xiàng)不符合題意。暖貼中的鐵粉遇空氣放熱,是因?yàn)榕N中含有鐵粉、碳粉、氯化鈉、水等物質(zhì),當(dāng)這些物質(zhì)遇到空氣后形成無(wú)數(shù)微小原電池并開始工作,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,無(wú)數(shù)微小原電池堆積在一起使得電能又轉(zhuǎn)化為熱能,該過程中鐵元素和氧元素的化合價(jià)發(fā)生變化,因此,該過程涉及氧化還原反應(yīng),C 項(xiàng)符合題意。熒光指示牌被照發(fā)光,是因?yàn)楣庥龅街甘九瓢l(fā)生了反射,該過程中沒有任何一種元素的化合價(jià)發(fā)生變化,不涉及氧化還原反應(yīng),D 項(xiàng)不符合題意。

8.下列反應(yīng)得到相同的產(chǎn)物,相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )

A.①的反應(yīng)類型為取代反應(yīng)

B.反應(yīng)②是合成酯的方法之一

C.產(chǎn)物分子中所有碳原子共平面

D.產(chǎn)物的化學(xué)名稱是乙酸異丙酯

答案:C

解析:反應(yīng)①為乙酸和異丙醇在酸的催化下發(fā)生酯化反應(yīng)生成了乙酸異丙酯和水,因此,①的反應(yīng)類型為取代反應(yīng),A 項(xiàng)正確。反應(yīng)②為乙酸和丙烯發(fā)生加成反應(yīng)生成乙酸異丙酯,該反應(yīng)的原子利用率為100%,因此,該反應(yīng)是合成酯的方法之一,B 項(xiàng)正確。乙酸異丙酯分子中含有4 個(gè)飽和的碳原子,其中異丙基中存在著一個(gè)飽和碳原子連接兩個(gè)飽和碳原子和一個(gè)乙酰氧基,類比甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)可知,乙酸異丙酯分子中的所有碳原子不可能共平面,C 項(xiàng)錯(cuò)誤。兩個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物是相同的,從結(jié)構(gòu)上看,該產(chǎn)物是由乙酸與異丙醇通過酯化反應(yīng)生成的酯,故其化學(xué)名稱是乙酸異丙酯,D 項(xiàng)正確。

9.下列裝置可以用于相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的是( )。

A B C D images/BZ_24_249_2236_400_2417.pngimages/BZ_24_466_2236_580_2454.pngimages/BZ_24_648_2280_902_2416.pngimages/BZ_24_917_2236_1116_2449.png制備CO2分離乙醇和乙酸驗(yàn)證SO2 酸性測(cè)量O2 體積

答案:D

解析:Na2CO3固體比較穩(wěn)定,受熱不易分解,所以不能采用加熱碳酸鈉的方式制備二氧化碳,A 項(xiàng)錯(cuò)誤。乙醇和乙酸是互溶的,不能采用分液的方式分離,應(yīng)采用蒸餾來分離,B項(xiàng)錯(cuò)誤。二氧化硫通入品紅溶液中,可以驗(yàn)證其漂白性,不能驗(yàn)證酸性,C 項(xiàng)錯(cuò)誤。測(cè)量氧氣體積時(shí),裝置選擇量氣筒,測(cè)量時(shí)要恢復(fù)到室溫,兩邊液面高度相等,D 項(xiàng)正確。

10.一種礦物由短周期元素W、X、Y 組成,溶于稀鹽酸有無(wú)色無(wú)味氣體生成。W、X、Y 原子序數(shù)依次增大。簡(jiǎn)單離子X2-與Y2-具有相同的電子結(jié)構(gòu)。下列敘述正確的是( )。

A.X 的常見化合價(jià)有-4、-2

B.原子半徑大小為Y>X>W

C.YX 的水合物具有兩性

D.W 單質(zhì)只有4種同素異形體

答案:A

解析:W、X、Y 為短周期元素,原子序數(shù)依次增大,簡(jiǎn)單離子X2-與Y2+具有相同的電子結(jié)構(gòu),則它們均為10電子微粒, X 為O,Y為Mg,W、X、Y 組成的物質(zhì)能溶于稀鹽酸有無(wú)色無(wú)味的氣體產(chǎn)生,則W 為C,產(chǎn)生的氣體為二氧化碳。

X 為O,氧的常見價(jià)態(tài)有-1 價(jià)和-2價(jià),如H2O2和H2O,A 項(xiàng)正確。W 為C,X為O,Y 為Mg,同主族時(shí)電子層數(shù)越多,原子半徑越大,電子層數(shù)相同時(shí),原子序數(shù)越小,原子半徑越大,所以原子半徑大小為Y>W>X 項(xiàng),B項(xiàng)錯(cuò)誤。Y 為Mg,X 為O,他們可形成MgO,水合物為Mg(OH)2,Mg(OH)2只能與酸反應(yīng)生成鹽和水,不能與堿反應(yīng),所以YX 的水合物沒有兩性,C 項(xiàng)錯(cuò)誤。W 為C,碳的同素異形體有金剛石、石墨、石墨烯、富勒烯、碳納米管等,種類不止四種,D 項(xiàng)錯(cuò)誤。

11.一些化學(xué)試劑久置后易發(fā)生化學(xué)變化。下列化學(xué)方程式可正確解釋相應(yīng)變化的是( )。

A硫酸亞鐵溶液出現(xiàn)棕黃色沉淀6FeSO4+O2+2H2O══2Fe2 (SO4)3 +2Fe(OH)2↓B硫化鈉溶液出現(xiàn)渾濁顏色變深2Na2S+ 2O2 ══Na2SO4

答案:D

解析:硫酸亞鐵溶液呈棕黃色是因?yàn)樯闪薋e3+,有渾濁是因?yàn)楫a(chǎn)生了Fe(OH)3,因?yàn)榱蛩醽嗚F久置后易被氧氣氧化,化學(xué)方程式為 12FeSO4+ 3O2+ 6H2O ══4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3↓,A 項(xiàng)錯(cuò)誤。硫化鈉在空氣中易被氧氣氧化為淡黃色固體硫單質(zhì),使顏色加深,化學(xué)方程式為2Na2S+O2+2H2O ══4NaOH+2S↓,B項(xiàng)錯(cuò)誤。溴水的主要成分是溴和水,它們會(huì)反應(yīng),但速度很慢,Br2+H2O ══HBrO+HBr,2HBrO ══2HBr+O2,所以溴水放置太久會(huì)變質(zhì),但不是生成高溴酸,C 項(xiàng)錯(cuò)誤。 膽礬為CuSO4·5H2O,顏色為藍(lán)色,如果表面失去結(jié)晶水,則變?yōu)榘咨腃uSO4,化學(xué)方程式為CuSO4·5H2O══CuSO4+5H2O,D項(xiàng)正確。

12.室溫鈉-硫電池被認(rèn)為是一種成本低、比能量高的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。一種室溫鈉-硫電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個(gè)電極,表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時(shí),在硫電極發(fā)生反應(yīng):下列敘述錯(cuò)誤的是( )。

圖1

A.充電時(shí)Na+從鈉電極向硫電極遷移

B.放電時(shí)外電路電子流動(dòng)的方向是a→b

D.炭化纖維素紙的作用是增強(qiáng)硫電極導(dǎo)電性能

答案:A

解析:由題意可知放電時(shí)硫電極得電子,硫電極為原電池正極,鈉電極為原電池負(fù)極。充電時(shí)為電解池裝置,陽(yáng)離子移向陰極,即鈉電極,故充電時(shí),Na+由硫電極遷移至鈉電極,A 項(xiàng)錯(cuò)誤。放電時(shí)Na在a電極失去電子,失去的電子經(jīng)外電路流向b電極,硫黃粉在b電極上得電子與a電極釋放出的Na+結(jié)合得到Na2Sx,電子在外電路的流向?yàn)閍→b,B項(xiàng)正確。由題給的一系列方程式相加可以得到放電時(shí)正極的反應(yīng)式為2e-→Na2Sx,C 項(xiàng)正確。炭化纖維素紙具有良好的導(dǎo)電性,可以增強(qiáng)硫電極的導(dǎo)電性能,D 項(xiàng)正確。

13.一定溫度下,AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲線如圖2所示。下列說法正確的是( )。

A.a點(diǎn)條件下能生成Ag2CrO4沉淀,也能生成AgCl沉淀

B.b點(diǎn)時(shí),c(Cl-)=Ksp(AgCl)=Ksp(Ag2CrO4)

D.向NaCl、Na2CrO4均為0.1 mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液,先產(chǎn)生Ag2CrO4沉淀

答案:C

解析:根據(jù)圖像,由(1.7,5)可得到Ag2CrO4的溶度積Ksp(Ag2CrO4)=10-1.7=10-11.7,由(4.8,5)可得到AgCl的溶度積Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl)=1×10-5×1×10-4.8=10-9.8,據(jù)此數(shù)據(jù)計(jì)算各選項(xiàng)結(jié)果。假設(shè)a點(diǎn)坐標(biāo)為(4,6.5),此時(shí)分別計(jì)算反應(yīng)的濃度熵Q得,Q(AgCl)=10-10.5,Q(Ag2CrO4)=10-17,二者的濃度熵均小于其對(duì)應(yīng)的溶度積Ksp,二者不會(huì)生成沉淀,A項(xiàng)錯(cuò)誤。Ksp為難溶物的溶度積,是一種平衡常數(shù),平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與濃度無(wú)關(guān),根據(jù)分析可知,二者的溶度積不相同,B項(xiàng)錯(cuò)誤。反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為將表達(dá)式轉(zhuǎn)化為與兩種難溶物的溶度積有關(guān)的 式 子 得,C 項(xiàng)正確。向NaCl、Na2CrO4均為0.1 mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3,開始沉淀時(shí)所需要的c(Ag+)分別為10-5.35mol·L-1,說明此時(shí)沉淀Cl-需要的銀離子濃度更低,在這種情況下,先沉淀的是AgCl,D 項(xiàng)錯(cuò)誤。

26.元素分析是有機(jī)化合物的表征手段之一。按圖3實(shí)驗(yàn)裝置(部分裝置略)對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行C、H 元素分析。

圖3

回答下列問題:

(1)將裝有樣品的Pt坩堝和CuO 放入石英管中,先_____,而后將已稱重的U 型管c、d與石英管連接,檢查____。依次點(diǎn)燃煤氣燈_____,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

(2)O2的作用有____。CuO 的作用是_____(舉1例,用化學(xué)方程式表示)。

(3)c和d中的試劑分別是_____、____(填標(biāo)號(hào))。c 和d 中的試劑不可調(diào)換,理由是____。

A.CaCl2B.NaCl

C.堿石灰(CaO+NaOH) D.Na2SO3

(4)Pt坩堝中樣品CxHyOz反應(yīng)完全后,應(yīng)進(jìn)行操作:___。取下c和d管稱重。

(5)若樣品CxHyOz為0.023 6g,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,c 管增重0.010 8g,d 管增重0.035 2g。質(zhì)譜測(cè)得該有機(jī)物的相對(duì)分子量為118,其分子式為_____。

答案:(1)通入一定的O2裝置氣密性b、a

(2)為實(shí)驗(yàn)提供氧化劑,提供氣流保證反應(yīng)產(chǎn)物完全進(jìn)入到U 型管中 CO+CuO△══Cu+CO2

(3)A C 堿石灰可以同時(shí)吸收水蒸氣和二氧化碳

(4)繼續(xù)吹入一定量的O2,冷卻裝置

(5)C4H6O4

解析:利用如圖3 所示的裝置測(cè)定有機(jī)物中C、H 兩種元素的含量,這是一種經(jīng)典的李比希元素測(cè)定法,將樣品裝入Pt坩堝中,后面放置CuO 做催化劑,用于催化前置坩堝中反應(yīng)不完全的物質(zhì),后續(xù)將產(chǎn)物吹入兩個(gè)U 型管中,稱量?jī)蓚€(gè)U 型管的增重,計(jì)算有機(jī)物中C、H 兩種元素的含量,結(jié)合其他技術(shù)手段,從而得到有機(jī)物的分子式。

(1)實(shí)驗(yàn)前,應(yīng)先通入一定的O2吹空石英管中的雜質(zhì)氣體,保證沒有其他產(chǎn)物生成,而后將已稱重的U 型管c、d與石英管連接,檢查裝置氣密性,隨后先點(diǎn)燃b處酒精燈,后點(diǎn)燃a處酒精燈,保證當(dāng)a處發(fā)生反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的CO 能被CuO 反應(yīng)生成CO2。

(2)實(shí)驗(yàn)中O2的作用有:為實(shí)驗(yàn)提供氧化劑,提供氣流保證反應(yīng)產(chǎn)物完全進(jìn)入到U型管中。CuO 的作用是催化a 處產(chǎn)生的CO,使CO 反應(yīng)為CO2,反應(yīng)方程式為CO+

(3)有機(jī)物燃燒后生成的CO2和H2O分別用堿石灰和無(wú)水CaCl2吸收,其中c管裝有無(wú)水CaCl2,d管裝有堿石灰,二者不可調(diào)換,因?yàn)閴A石灰能同時(shí)吸收水蒸氣和二氧化碳,影響最后分子式的確定。

(4)反應(yīng)完全以后應(yīng)繼續(xù)吹入一定量的O2,保證石英管中的氣體產(chǎn)物完全吹入兩個(gè)U 行管中,使裝置冷卻。

(5)c管裝有無(wú)水CaCl2,用來吸收生成的水蒸氣,則增重量為水蒸氣的質(zhì)量,由此可以得到有機(jī)物中H 元素的物質(zhì)的量n(H)=d管裝有堿石灰,用來吸收生成的CO2,則增重量為CO2的質(zhì)量,由此可以得到有機(jī)物中C 元素的物質(zhì)的量;有機(jī)物中O 元素的質(zhì)量為0.023 6g-0.001 2g-0.000 8×10g=0.012 8g,其物質(zhì)的量;該有機(jī)物中C、H、O 三種元素的原子個(gè)數(shù)比為0.000 8∶0.001 2∶0.000 8=2∶3∶2;質(zhì)譜測(cè)得該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為118,則其化學(xué)式為C4H6O4。

27.LiMn2O4作為一種新型鋰電池正極材料受到廣泛關(guān)注。由菱錳礦(MnCO3,含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素)制備LiMn2O4的流程如下:

已知:Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39。

Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33。

Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。

回答下列問題:

(1)硫酸溶礦主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____。為提高溶礦速率,可采取的措施為_____(舉1例)。

(2)加入少量MnO2的作用是_____。不宜使用H2O2替代MnO2,原因是_____。

(3)溶礦反應(yīng)完成后,反應(yīng)器中溶液pH=4,此時(shí)c(Fe3+)=____mol·L-1;用石灰乳調(diào)節(jié)至pH≈7,除去的金屬離子是____。

(4)加入少量BaS 溶液除去Ni2+,生成的沉淀有_____。

(5)在電解槽中,發(fā)生電解反應(yīng)的離子方程式為____。隨著電解反應(yīng)進(jìn)行,為保持電解液成分穩(wěn)定,應(yīng)不斷____。電解廢液可在反應(yīng)器中循環(huán)利用。

(6)煅燒窯中,生成LiMn2O4反應(yīng)的化學(xué)方程式是____。

答案:(1)MnCO3+H2SO4══MnSO4+H2O+CO2↑ 粉碎菱錳礦

(2)將Fe2+氧化為Fe3+Fe3+可以催化H2O2分解

(3)2.8×10-9Al3+

(4)BaSO4、NiS

解析:根據(jù)題給的流程,將菱錳礦置于反應(yīng)器中,加入硫酸和MnO2,可將固體溶解為離子,將雜質(zhì)中的Fe、Ni、Al等元素物質(zhì)也轉(zhuǎn)化為其離子形式,同時(shí),加入的MnO2可以將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+;隨后將溶液pH調(diào)至約等于7,此時(shí),根據(jù)已知條件給出的三種氫氧化物的溶度積可以將溶液中的Al3+沉淀出來;隨后加入BaS,可以將溶液中的Ni2+沉淀,得到相應(yīng)的濾渣;此時(shí)溶液中含有大量的Mn2+,將此溶液置于電解槽中電解,得到MnO2,將MnO2與碳酸鋰共同煅燒得到最終產(chǎn)物L(fēng)iMn2O4。

(1)菱錳礦中主要含有MnCO3,加入硫酸后可以與其反應(yīng),硫酸溶礦主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnCO3+H2SO4══MnSO4+H2O+CO2↑。為提高溶礦速率,可以將菱錳礦粉碎。

(2)加入MnO2的作用是將酸溶后溶液中含有的Fe2+氧化為Fe3+,但不宜使用H2O2氧化Fe2+,因?yàn)檠趸笊傻腇e3+可以催化H2O2分解,不能使溶液中的Fe2+全部氧化為Fe3+。

(3)溶礦完成以后,反應(yīng)器中溶液pH=4,此時(shí)溶液中c(OH-)=1.0×10-10mol·L-1,此時(shí)體系中含有的=2.8×10-9mol·L-1,這時(shí),溶液中的c(Fe3+)小于1.0×10-5,認(rèn)為Fe3+已經(jīng)沉淀完全;用石灰乳調(diào)節(jié)至pH ≈7,這時(shí)溶液中c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1,溶液中c(Al3+)=1.3×10-12mol·L-1,c(Ni2+)=5.5×10-4mol·L-1,c(Al3+)小于1.0×10-5mol·L-1,Al3+沉淀完全,這一階段除去的金屬離子是Al3+。

(4)加入少量BaS 溶液除去Ni2+,此時(shí)溶液中發(fā)生的離子方程式為BaS+Ni2++,生成的沉淀有BaSO4、NiS。

(5)在電解槽中,Mn2+發(fā)生反應(yīng)生成MnO2,反應(yīng)的離子方程式為Mn2++2H2O電解時(shí)電解液中Mn2+大量減少,H+大量增加,需要加入Mn(OH)2以保持電解液成分的穩(wěn)定。

(6)煅燒窯中MnO2與Li2CO3發(fā)生反應(yīng)生成 LiMn2O4,反應(yīng)的化學(xué)方程式為+O2↑。

28.硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途,如可用作農(nóng)藥防治小麥黑穗病,制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等?；卮鹣铝袉栴}:

(1)在N2氣氛中,FeSO4·7H2O 的脫水熱分解過程如圖4所示。

圖4

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可知x=_____,y=____。

(2)已知下列熱化學(xué)方程式:

FeSO4·7H2O(s)7H2O(g) ΔH1=akJ·mol-1

FeSO4·xH2O(s)xH2O(g) ΔH2=bkJ·mol-1

FeSO4·yH2O(s)yH2O(g) ΔH3=ckJ·mol-1

則FeSO4·7H2O(s)+FeSO4·yH2O(s)kJ·mol-1。

(3)將FeSO4置入抽空的剛性容器中,升高溫度發(fā)生分解反應(yīng):Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)。平衡時(shí)的關(guān)系如圖5 所示。600 K 時(shí),該反應(yīng)的平衡總壓p總=_____kPa,平衡常數(shù)Kp(Ⅰ)=_____(kPa)2。Kp(Ⅰ)隨反應(yīng)溫度升高而_____(填“增大”“減小”或“不變”)。

答案:(1)4 1

(2)(a+c-2b)

(3)3 2.25 增大

解析:(1)由圖中信息可知,當(dāng)失重比為19.4%時(shí),FeSO4·7H2O 轉(zhuǎn)化為FeSO4·xH2O,則,解之得x=4;當(dāng)失重比為38.8%時(shí),FeSO4·7H2O 轉(zhuǎn)化為FeSO4·yH2O,則,解之得y=1。

(3)將FeSO4置入抽空的剛性容器中,升高溫度發(fā)生分解反應(yīng):Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)。由平衡時(shí)的關(guān)系圖可知,660 K 時(shí),1.5 kPa,則因此,該反應(yīng)的平衡總壓p總=3 kPa,平衡常數(shù)Kp(Ⅰ)=1.5 kPa×1.5 kPa=2.25(kPa)2。由圖中信息可知,隨著溫度升高而增大,因此,Kp(Ⅰ)隨反應(yīng)溫度升高而增大。

35.中國(guó)第一輛火星車“祝融號(hào)”成功登陸火星。探測(cè)發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2-xSiO4)?；卮鹣铝袉栴}:

(1)基態(tài)Fe 原子的價(jià)電子排布式為____。橄欖石中,各元素電負(fù)性大小順序?yàn)開___,鐵的化合價(jià)為____。

(2)已知一些物質(zhì)的熔點(diǎn)數(shù)據(jù)如表1所示:

Na與Si均為第三周期元素,NaCl熔點(diǎn)明顯高于SiCl4,原因是_____。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點(diǎn)變化趨勢(shì)及其原因:____。SiCl4的空間結(jié)構(gòu)為_____,其中Si的軌道雜化形式為____。

(3)一種硼鎂化合物具有超導(dǎo)性能,晶體結(jié)構(gòu)屬于立方晶系,其晶體結(jié)構(gòu)、晶胞沿c軸的投影如圖6所示,晶胞中含有____個(gè)Mg;該物質(zhì)化學(xué)式為____,B-B最近距離為_____。

圖6

答案:(1)3d64s2O>Si>Fe>Mg +2

(2)鈉的電負(fù)性小于硅,氯化鈉為離子晶體,而SiCl4為分子晶體 隨著同族元素的電子層數(shù)的增多,其熔點(diǎn)依次升高,其原因是:SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶體,分子晶體的熔點(diǎn)由分子間作用力決定,分子間作用力越大則其熔點(diǎn)越高;隨著其相對(duì)分子質(zhì)量增大,其分子間作用力依次增大 正四面體sp3

解析:(1)Fe為26號(hào)元素,基態(tài)Fe原子的價(jià)電子排布式為3d64s2。元素的金屬性越強(qiáng),其電負(fù)性越小,元素的非金屬性越強(qiáng),則其電負(fù)性越大,因此,橄欖石(MgxFe2-xSiO4)中,各元素電負(fù)性大小順序?yàn)镺>Si>Fe>Mg。因?yàn)镸gxFe2-xSiO4中Mg、Si、O 的化合價(jià)分別為+2、+4和-2,根據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)的代數(shù)和為0,可以確定鐵的化合價(jià)為+2。

(2)Na 與Si均為第三周期元素,NaCl熔點(diǎn)明顯高于SiCl4,原因是:鈉的電負(fù)性小于硅,氯化鈉為離子晶體,其熔點(diǎn)較高;而SiCl4為分子晶體,其熔點(diǎn)較低。由表中的數(shù)據(jù)可知,SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點(diǎn)變化趨勢(shì)為:隨著同族元素的電子層數(shù)的增多,其熔點(diǎn)依次升高,其原因是SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶體,分子晶體的熔點(diǎn)由分子間作用力決定,分子間作用力越大則其熔點(diǎn)越高;隨著其相對(duì)分子質(zhì)量增大,其分子間作用力依次增大。SiCl4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體,其中Si的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,因此Si的軌道雜化形式為sp3。

(3)由硼鎂化合物的晶體結(jié)構(gòu)可知,Mg位于正六棱柱的頂點(diǎn)和面心,由均攤法可以求出正六棱柱中含有Mg,由晶胞沿c軸的投影圖可知本題所給晶體結(jié)構(gòu)包含3 個(gè)晶胞,則晶胞中Mg的個(gè)數(shù)為1;晶體結(jié)構(gòu)中B在正六棱柱體內(nèi)共6個(gè),則該物質(zhì)的化學(xué)式為MgB2;由晶胞沿c軸的投影圖可知,B 原子在圖中兩個(gè)正三角形的重心,該點(diǎn)到頂點(diǎn)的距離是該點(diǎn)到對(duì)邊中點(diǎn)距離的2倍,頂點(diǎn)到對(duì)邊的垂線長(zhǎng)度為因此B-B最近距離為

36.奧培米芬(化合物J)是一種雌激素受體調(diào)節(jié)劑,以下是一種合成路線(部分反應(yīng)條件已簡(jiǎn)化)。

回答下列問題:

(1)A 中含氧官能團(tuán)的名稱是____。

(2)C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_____。

(3)D 的化學(xué)名稱為____。

(4)F的核磁共振譜顯示為兩組峰,峰面積比為1∶1,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為____。

(5)H 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為____。

(6)由I生成J的反應(yīng)類型是____。

(7)在D 的同分異構(gòu)體中,同時(shí)滿足下列條件的共有____種。

①能發(fā)生銀鏡反應(yīng);

②遇FeCl3溶液顯紫色;

③含有苯環(huán)。

其中,核磁共振氫譜顯示為五組峰,且峰面積比為2∶2∶2∶1∶1的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_____。

答案:(1)醚鍵和羥基

解析:有機(jī)物A 與有機(jī)物B 發(fā)生反應(yīng)生成有機(jī)物C,有機(jī)物C 與有機(jī)物D 在多聚磷酸的條件下反應(yīng)生成有機(jī)物E,根據(jù)有機(jī)物E 的結(jié)構(gòu)可以推測(cè),有機(jī)物C 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,進(jìn)而推斷出有機(jī)物D 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為;有機(jī)物E 與有機(jī)物F反應(yīng)生成有機(jī)物G,有機(jī)物G 在已知條件下發(fā)生反應(yīng)生成有機(jī)物H,有機(jī)物H 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,有機(jī)物H 發(fā)生兩步反應(yīng)得到目標(biāo)化合物J(奧培米芬)。

(1)根據(jù)有機(jī)物A 的結(jié)構(gòu),有機(jī)物A 中的含氧官能團(tuán)是醚鍵和羥基。

(4)有機(jī)物F 的核磁共振氫譜顯示為兩組峰,峰面積比為1∶1,說明這4個(gè)H 原子被分為兩組,且物質(zhì)應(yīng)該是一種對(duì)稱的結(jié)構(gòu),結(jié)合有機(jī)物F的分子式可以知其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為

(6)根據(jù)流程,有機(jī)物I在LiAlH4/四氫呋喃的條件下生成有機(jī)物J,LiAlH4是一種非常強(qiáng)的還原劑,能將酯基中的羰基部分還原為醇,該反應(yīng)作用在有機(jī)物I的酯基上得到醇,因此該反應(yīng)為還原反應(yīng)。

(7)能發(fā)生銀鏡反應(yīng)說明該結(jié)構(gòu)中含有醛基,能遇FeCl3溶液顯紫色說明該結(jié)構(gòu)中含有酚羥基,含有苯環(huán),滿足這3個(gè)條件的同分異構(gòu)體有13種。其中,核磁共振氫譜顯示為五組峰,且峰面積比為2∶2∶2∶1∶1,說明這種同分異構(gòu)體中不能含有甲基且結(jié)構(gòu)為一種對(duì)稱結(jié)構(gòu),因此,這種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。