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第三周　非選擇題增分練 26．金屬鈦被稱為“21世紀(jì)金屬”。 (1)工業(yè)上用鈦礦石(主要成分為FeTiO3，主要含F(xiàn)eO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))經(jīng)過(guò)以下流程制得TiO2： 其中，步驟Ⅱ發(fā)生的主要反應(yīng)為2H2SO4＋FeTiO3===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O。 ①步驟Ⅰ發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是______________________________________、 ______________。為提高鈦礦石的堿浸出速率，步驟Ⅰ可采取的辦法除提高堿的濃度外，還可以采取的辦法有____________、____________(寫(xiě)出兩種方法)。 ②步驟Ⅱ中加入Fe的目的是___________________________________________； 分離出FeSO4晶體的操作是____________________________________________。 ③步驟Ⅲ形成的TiO2nH2O為膠體，步驟Ⅲ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。 (2)利用TiO2可通過(guò)下述兩種方法制備金屬鈦。 方法一：將TiO2作陰極，石墨作陽(yáng)極，熔融CaO為電解液，炭塊作電解池槽，電解TiO2制得鈦，陽(yáng)極上一定生成的氣體是________，可能生成的氣體是________。 方法二：通過(guò)以下反應(yīng)制備金屬鈦。 ①TiO2(s)＋2Cl2(g)TiCl4(g)＋O2(g) ΔH＝＋151 kJmol－1 ②TiCl4＋2Mg2MgCl2＋Ti 實(shí)際生產(chǎn)中，需在反應(yīng)①過(guò)程中加入碳，可以順利制得TiCl4。碳的作用除燃燒放熱外，還具有的作用是_____________________________________________________ ____________________。 解析：(1)①步驟Ⅰ中Al2O3、SiO2均能與濃NaOH溶液反應(yīng)，其離子方程式分別為Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O、SiO2＋2OH－===SiO＋H2O。為提高鈦礦石的堿浸出速率，可采取適當(dāng)增加堿的濃度、升高反應(yīng)溫度、粉碎鈦礦石或攪拌等措施。②步驟Ⅱ所得溶液中的Fe2＋易被氧化成Fe3＋，加入適量鐵粉，可將溶液中的Fe3＋還原為Fe2＋。從溶液中分離出FeSO4晶體時(shí)，可采取的操作為過(guò)濾。③TiOSO4在溶液中加熱水解生成TiO2nH2O膠體的化學(xué)方程式為T(mén)iOSO4＋(n＋1)H2OTiO2nH2O(膠體)＋H2SO4。(2)熔融CaO中的O2－向陽(yáng)極移動(dòng)，陽(yáng)極上O2－失電子被氧化為O2；由于炭塊作電解池槽，則陽(yáng)極還可能生成CO、CO2或二者的混合氣體。反應(yīng)①的過(guò)程中加入適量碳，碳燃燒放出熱量提供反應(yīng)所需的高溫，此外碳還可以和生成物O2反應(yīng)，促使反應(yīng)①的平衡正向移動(dòng)。 答案：(1)①Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O　SiO2＋2OH－===SiO＋H2O　升高溫度(或加熱)　粉碎鈦礦石或攪拌(其他合理答案均可)?、谶€原Fe3＋　過(guò)濾 ③TiOSO4＋(n＋1)H2OTiO2nH2O(膠體)＋H2SO4　(2)O2(或氧氣)　CO2(或CO或CO2、CO) 消耗O2，促進(jìn)反應(yīng)①的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) 27．Ⅰ.某興趣學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如圖裝置制取SO2，并研究其性質(zhì)。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)B、C、D裝置分別用于檢驗(yàn)SO2的性質(zhì)，寫(xiě)出C裝置中反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)中觀察到D裝置中有渾濁出現(xiàn)，有同學(xué)提出此現(xiàn)象不能證明SO2具有氧化性，請(qǐng)簡(jiǎn)述理由： _______________________________________________________________ ________________。 (3)E裝置的作用為_(kāi)____________________________________________________。 Ⅱ.某學(xué)習(xí)小組為進(jìn)一步探究不同濃度的硫酸氧化性不同，設(shè)計(jì)并完成如下實(shí)驗(yàn)： 稱取一定量的還原鐵粉放入一定體積的濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y。經(jīng)檢驗(yàn)，氣體Y中含有SO2、H2。 (4)溶液X中含有的金屬陽(yáng)離子是________(填化學(xué)式)，簡(jiǎn)述如何檢驗(yàn)該離子________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)為了測(cè)定氣體Y中SO2的含量，將2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體Y通入200.00 mL 0.200 0 molL－1酸性高錳酸鉀溶液中，充分反應(yīng)后，取出20.00 mL溶液轉(zhuǎn)入錐形瓶中進(jìn)行滴定，消耗0.100 0 molL－1的KHC2O4標(biāo)準(zhǔn)液10.00 mL(高錳酸鉀被還原均生成Mn2＋)。 ①已知室溫下，0.100 0 molL－1 KHC2O4溶液中，c(C2O)＞c(H2C2O4)。滴定操作過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)液應(yīng)用________(填儀器名稱)盛裝；滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為_(kāi)___________。 ②計(jì)算氣體Y中SO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______。 解析：(1)C裝置中SO2與飽和氯水反應(yīng)的離子方程式為SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－。(2)因C裝置中揮發(fā)出的Cl2也能使D裝置中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，故D裝置中出現(xiàn)渾濁，不能證明SO2與H2S反應(yīng)生成單質(zhì)S，即不能證明SO2具有氧化性。(3)SO2為有毒氣體，使用E裝置，既能進(jìn)行尾氣處理，又能起到防倒吸作用。(4)根據(jù)反應(yīng)生成的氣體Y中含有SO2和H2，可知最后是Fe與稀硫酸反應(yīng)生成H2，因此該溶液中不可能含有Fe3＋，故溶液X中含有的金屬陽(yáng)離子為Fe2＋。要檢驗(yàn)溶液中的Fe2＋，可取少量溶液X，向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，則證明原溶液中含有Fe2＋(或取少量溶液X，向其中加入KSCN溶液，無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴入新制氯水，若出現(xiàn)紅色，則可證明原溶液中含有 Fe2＋)。(5)①根據(jù)0.100 0 molL－1 KHC2O4溶液中c(C2O)＞c(H2C2O4)，可知HC2O的電離程度大于其水解程度，即KHC2O4溶液呈酸性，在滴定過(guò)程中該標(biāo)準(zhǔn)液應(yīng)用酸式滴定管盛裝；達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，滴入最后一滴KHC2O4標(biāo)準(zhǔn)液，錐形瓶?jī)?nèi)溶液由紫色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)溶液顏色不發(fā)生變化。②根據(jù)化合價(jià)變化可找出關(guān)系式：2KMnO4～5KHC2O4，c剩余(KMnO4)20.0010－3 L＝0.100 0 molL－110.0010－3 L，解得c剩余(KMnO4)＝0.020 0 molL－1，再根據(jù)關(guān)系式：5SO2～2KMnO4，得n(SO2)＝(0.200 0－0.020 0) mol L－1200.0010－3 L＝0.09 mol，即氣體Y中SO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為100%＝90%。 答案：(1)SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－ (2)C裝置揮發(fā)出的氯氣也可以使D裝置中出現(xiàn)渾濁 (3)尾氣處理，防倒吸 (4)Fe2＋　取少量溶液X，向其中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，則證明原溶液中含有Fe2＋(其他合理答案均可) (5)①酸式滴定管　滴入最后一滴KHC2O4標(biāo)準(zhǔn)液，錐形瓶?jī)?nèi)溶液由紫色變?yōu)闊o(wú)色，且半分鐘內(nèi)顏色不恢復(fù)　②90% 28．甲醇是一種重要的化工原料，工業(yè)上利用CO2和H2在一定條件下反應(yīng)合成甲醇。 (1)已知： ①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 275.6 kJmol－1 ②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJmol－1 ③H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44.0 kJmol－1 寫(xiě)出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：____________________。 (2)在容積為1 L的密閉容器中，投入1 mol CO和2 mol H2，在不同條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖1所示： ①該反應(yīng)的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0，判斷理由是____________。 ②M點(diǎn)時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______。506 K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________(保留三位小數(shù))。 ③某同學(xué)繪制的壓強(qiáng)為p1時(shí)，不同溫度下上述反應(yīng)的平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值(lg K)如圖2所示。A、B、C、D、E五點(diǎn)中能正確表示該反應(yīng)的lg K與溫度(T)的關(guān)系的點(diǎn)為_(kāi)_______。 ④下列敘述能說(shuō)明反應(yīng)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填字母)。 A．單位時(shí)間內(nèi)生成2 mol H2的同時(shí)消耗1 mol CO B．反應(yīng)過(guò)程中c(CO)∶c(CH3OH)＝1∶1 C．恒溫恒容時(shí)，混合氣體的密度保持不變 D．絕熱恒容時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)不再變化 解析：(1)根據(jù)蓋斯定律，由(①－②＋③4)可得：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－442.8 kJmol－1。(2)①?gòu)膱D像可以看出：當(dāng)壓強(qiáng)相同時(shí)，升高溫度，平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量減小，即升溫平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0。②根據(jù)圖像，M點(diǎn)時(shí)生成0.25 mol CH3OH，則反應(yīng)消耗0.25 mol CO，故CO的轉(zhuǎn)化率為100%＝25%。根據(jù)三段式法可知，506 K時(shí)有 　　　　　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 起始(molL－1)　　1　　　2　　　　　0 轉(zhuǎn)化(molL－1)　 0.25　　0.5　　　　0.25 平衡(molL－1) 0.75 1.5 0.25 則506 K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝≈0.148。③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡常數(shù)K減小，則lg K也隨溫度升高而降低，即點(diǎn)A、B、E能表示該反應(yīng)的lg K與溫度的變化關(guān)系。④單位時(shí)間內(nèi)生成2 mol H2即生成1 mol CO，同時(shí)消耗1 mol CO，可以說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A項(xiàng)正確；達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的濃度保持不變，但c(CO)∶c(CH3OH)＝1∶1時(shí)不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；容器體積和氣體質(zhì)量均不變，則混合氣體的密度始終為定值，不能由此判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；絕熱恒容時(shí)，反應(yīng)的平衡常數(shù)不再發(fā)生變化，即容器內(nèi)溫度不再發(fā)生變化，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D項(xiàng)正確。 答案：(1)CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－442.8 kJmol－1 (2)①＜　從圖像看出：隨著溫度升高，平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量減小，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)放熱 ②25%　0.148?、跘BE　④AD 35．[選修3：物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)] 硼和氮的單質(zhì)及一些化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)N原子核外有________種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。基態(tài)N原子中，能量最高的電子所占據(jù)的原子軌道的形狀為_(kāi)_______。 (2)經(jīng)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，N2O5固體由NO和NO兩種離子組成，該固體中N原子雜化類型為_(kāi)_______；與NO互為等電子體的微粒有________(寫(xiě)出一種)。 (3)銨鹽大多不穩(wěn)定。NH4F、NH4I中較易分解的是________，原因是______________ __________________________________________________________。 (4)第二周期中，第一電離能介于B元素和N元素間的元素為_(kāi)_______(填元素符號(hào))。 (5)晶體硼有多種變體，但其基本結(jié)構(gòu)單元都是由硼原子組成的正二十面體(見(jiàn)圖Ⅰ)，每個(gè)頂點(diǎn)為一個(gè)硼原子，每個(gè)三角形均為等邊三角形。則每一個(gè)此基本結(jié)構(gòu)單元由________個(gè)硼原子構(gòu)成；若該結(jié)構(gòu)單元中有2個(gè)原子為10B(其余為11B)，那么該結(jié)構(gòu)單元有________種不同類型。 (6)硼和氮構(gòu)成的一種氮化硼晶體的結(jié)構(gòu)與石墨晶體結(jié)構(gòu)相類似，B、N原子相互交替排列(見(jiàn)圖Ⅱ)，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖Ⅲ所示。設(shè)層內(nèi)B—N核間距為a pm，面間距為b pm，則該氮化硼晶體的密度為_(kāi)_______gcm－3。(用含a、b、NA的代數(shù)式表示)。 解析：(1)原子核外沒(méi)有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子，有幾個(gè)電子就有幾種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，N原子核外有7個(gè)電子，所以有7種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子?；鶓B(tài)N原子的核外電子排布式為1s22s22p3，能量由低到高，則能量最高的電子所占據(jù)的原子軌道為2p軌道，呈啞鈴形。(2)NO中N的價(jià)電子對(duì)數(shù)為＝2，雜化類型為sp；NO中N的價(jià)電子對(duì)數(shù)為＝3，雜化類型為sp2。含有相同原子數(shù)和相同價(jià)電子數(shù)的微?；榈入娮芋w，與NO互為等電子體的微粒有SCN－、CO2、CS2、N等。(3)NH4F、NH4I中，較易分解的是NH4F，原因是F原子半徑比I原子小，H—F鍵比H—I鍵強(qiáng)(H—F鍵更易形成)，F(xiàn)－更易奪取NH中的H＋。(4)同一周期元素中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，但第ⅡA族、第ⅤA族元素原子的最外層電子分別處于該軌道的全充滿、半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，所以其第一電離能大于其相鄰元素，故第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有Be、C、O。(5)硼原子數(shù)：＝12(個(gè))。當(dāng)選定1個(gè)硼原子后，與它最近的硼原子數(shù)為5，距離稍遠(yuǎn)的硼原子數(shù)為5，距離最遠(yuǎn)的硼原子數(shù)為1，若含有2個(gè)10B，則該結(jié)構(gòu)單元有3種不同類型。(6)根據(jù)圖Ⅲ可知一個(gè)晶胞中含有N原子數(shù)為4＋2＝2，B原子數(shù)為8＋1＝2，B、N原子核間距為a pm＝a10－10cm，底面的邊長(zhǎng)為2a 10－10 cm，底面上的高為a10－10 cm，底面積為2a10－10 cma10－10 cm＝10－20 cm2，晶胞的體積為10－20 cm2b10－10 cm2＝3a2b10－30 cm3，故密度ρ＝ gcm－3＝ gcm－3＝ gcm－3。 答案：(1)七(或7)　啞鈴形　(2)sp、sp2　SCN－、CO2、CS2、N(任寫(xiě)一種，合理即可)　(3)NH4F　F原子半徑比I原子小，H—F鍵比H—I鍵強(qiáng)(H—F鍵更易形成)，F(xiàn)－更易奪取NH中的H＋　(4)Be、C、O　(5)12　3 (6)或或 36．[選修5：有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)] 酯類化合物H是一種醫(yī)藥中間體，常用作防曬霜中紫外線的吸收劑。實(shí)驗(yàn)室由化合物A和E制備H的一種合成路線如圖： 已知： 回答下列問(wèn)題： (1)經(jīng)測(cè)定E的相對(duì)分子質(zhì)量為28，常用來(lái)測(cè)定有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的儀器為_(kāi)_______。F中只有一種化學(xué)環(huán)境的氫原子，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______。G中只有一種官能團(tuán)，F(xiàn)→G的反應(yīng)類型為_(kāi)_______。 (2)(CH3)2SO4是一種酯，其名稱為_(kāi)_______。 (3)A能與Na2CO3溶液及濃溴水反應(yīng)，且1 mol A最多可與2 mol Br2反應(yīng)。核磁共振氫譜表明A的苯環(huán)上有四種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子。A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______。C中含氧官能團(tuán)的名稱為_(kāi)_______。 (4)D＋G―→H的化學(xué)方程式為_(kāi)________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)C的同分異構(gòu)體中能同時(shí)滿足下列條件的共有____種。(不含立體異構(gòu)) ①遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)　②能發(fā)生水解反應(yīng) (6)參照上述合成路線，設(shè)計(jì)一條由和(CH3)3CCl為起始原料制備的合成路線(其他試劑任選)： 解析：(1)常用來(lái)測(cè)定有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的儀器為質(zhì)譜儀。經(jīng)測(cè)定E的相對(duì)分子質(zhì)量為28，應(yīng)該為乙烯，乙烯氧化生成F，F(xiàn)中只有一種化學(xué)環(huán)境的氫原子，分子式為C2H4O，則F為環(huán)氧乙烷，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為F與水反應(yīng)生成G，G中只有一種官能團(tuán)，根據(jù)G的分子式可知G為乙二醇，故F→G的反應(yīng)類型為水解反應(yīng)或加成反應(yīng)。(2)(CH3)2SO4是一種酯，由甲醇與硫酸發(fā)生酯化反應(yīng)而得，其名稱為硫酸二甲酯。(3)A能與Na2CO3溶液及濃溴水反應(yīng)，則A為酚，根據(jù)已知反應(yīng)①和B的分子式可推知A為甲基苯酚；酚羥基的鄰、對(duì)位上的氫能被溴取代，1 mol A最多可與2 mol Br2反應(yīng)，說(shuō)明甲基在鄰位或?qū)ξ簧?；核磁共振氫譜表明A的苯環(huán)上有四種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，則甲基在鄰位(若在對(duì)位，則苯環(huán)上只有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子)，故A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為在堿性條件下與(CH3)2SO4反應(yīng)生成B，B為CH3OCH3；CH3OCH3被酸性高錳酸鉀氧化生成C，C為，含氧官能團(tuán)的名稱為羧基、醚鍵。(4)C在濃HI溶液中反應(yīng)生成D，D為與HOCH2CH2OH在催化劑及加熱條件下反應(yīng)生成H和水，H為 (5) 的同分異構(gòu)體滿足：①含有酚羥基；②含有酯基。結(jié)合C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可推知，若苯環(huán)上有2個(gè)取代基，則取代基可以是酚羥基和HCOOCH2—或CH3COO—或CH3OOC—，2個(gè)取代基有鄰、間、對(duì)3種位置關(guān)系，則有33＝9種；若取代基有3個(gè)，則為—CH3、HCOO—、酚羥基，先定2個(gè)取代基，再定第3個(gè)取代基，則甲基和酚羥基在鄰位時(shí)HCOO—有4種位置，甲基和酚羥基在間位時(shí)HCOO—有4種位置，甲基和酚羥基在對(duì)位時(shí)HCOO—有2種位置，共10種。故符合條件的同分異構(gòu)體有19種。(6)根據(jù)已知反應(yīng)②知，和(CH3)3CCl在AlCl3、加熱條件下反應(yīng)生成，根據(jù)已知反應(yīng)①知，在堿性條件下與(CH3)2SO4反應(yīng)生成在濃硫酸、加熱條件下與濃硝酸發(fā)生硝化反應(yīng)生成在濃HI溶液中反應(yīng)生成由此可設(shè)計(jì)出合成路線。 答案：(1)質(zhì)譜儀　　水解反應(yīng)或加成反應(yīng)　(2)硫酸二甲酯 (3) 　羧基、醚鍵 (5)19