2021届山西省晋中市高三1月适应性调研考试理科综合化学试题（教师版含解析）

　2021 年 年 1 月山西省高三适应性调研考试

　理科综合化学部分

　可能用到的相对原子质量：H-1

　N-14

　O-16

　Al-27

　S-32

　Fe-56 1. 新型冠状病毒引发的肺炎疫情是 2020 年最大的公共卫生事件。下列有关说法正确的是(

　) A. 紫外线可杀死病毒且对人体无害 B. 注射“84消毒液”用于杀死体内病毒 C. 喷洒高浓度酒精时要注意防火 D. 新冠疫苗无需冷藏保存 【答案】C 【解析】

　【分析】

　【详解】A．紫外线可用于杀死照射到的细菌和病毒，照射身体容易引发人体疾病，故 A错误； B．“84 消毒液”具有强氧化性，不能注射“84 消毒液”用于杀死体内病毒，故 B 错误； C．乙醇属于可燃性液体，喷洒高浓度酒精时要注意防火，故 C 正确； D．为了防止蛋白质变性，新冠疫苗需要冷藏保存，故 D错误； 故答案为：C 2. 2020 年 3月，某化学类公众号发表了一篇题为“异丙醇，一直被国外青睐的消毒剂，能否成为国内消毒界的后起之秀”的文章。下列关于异丙醇[CH 3 CH(OH)CH 3 ]和乙醇的说法错误的是(

　) A. 异丙醇和乙醇互为同系物 B. 异丙醇和乙醇分子中均有三种不同化学环境的氢原子 C. 异丙醇和乙醇均可由烯烃与水反应获得 D. 异丙醇和乙醇灭活病毒的原理与双氧水相同 【答案】D 【解析】

　【分析】

　【详解】A．异丙醇和乙醇都是饱和一元醇，结构相似，且分子组成相差一个-CH 2 -,故二者互为同系物，故A 正确； B．异丙醇的结构简式为(CH3) 2 CHOH,乙醇的结构简式为 CH 3 CH 2 OH,二者分子中均有三种不同化学环境的氢原子，故 B 正确； C．异丙醇可由丙烯和水加成得到，乙醇可由乙烯和水加成得到，故 C 正确；

　D．异丙醇和乙醇灭活病毒的原理是醇类有很强的渗透作用，容易渗透在细菌体内，从而溶解并破坏细菌的细胞结构，双氧水灭活病毒的原理是利用双氧水的强氧化性，二者原理不相同，故 D 错误。

　故答案为：D 3. 近年来，科学工作者致力于二氧化碳转化为甲烷、甲醇等技术研究，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。以下关于二氧化碳甲烷化的技术(如图所示)说法错误的是(

　)

　A. 过程Ⅰ中，CO 2 分子内的化学键没有断裂 B. 过程Ⅰ中，La 元素的化合价没有改变 C. 过程Ⅱ中，H 2 →2H•为吸热过程 D. 该技术的总反应为 4H 2 +CO 2 催化剂 CH 4 +2H 2 O 【答案】A 【解析】

　【分析】

　【详解】A．二氧化碳转化为碳酸根，化学键断裂了，A错误； B．加入的是二氧化碳分子，没有发生氧化还原反应，La 元素的化合价没有改变，B 正确； C．化学键断键是吸热过程，化学键的形成是放热过程，H 2 →2H•是断键，为吸热过程，C 正确； D．通过图片可知，反应为二氧化碳和氢气制甲烷的过程，方程式正确，D正确； 故选 A。

　4. 科学家利用四种原子序数依次递增的短周期元素 W、X、Y、Z“组合”成一种具有高效催化性能的超分子，其分子结构示意图如图(实线代表共价键)。W、X、Z 分别位于不同周期，Z 是同周期中金属性最强的元素。下列说法正确的是(

　)

　A. 原子半径 Z>Y>X>W B. Y与 W、X、Z 均可形成至少两种化合物 C. 1molZW 与水发生反应生成 1molW 2 ，转移电子 2mol D. Y与 Z 可组成阴阳离子数之比为 1∶1 的离子化合物 【答案】B 【解析】

　【分析】

　W、X、Y、Z 为短周期元素，原子序数依次递增，Z 是同周期中金属性最强的元系，且 W、X、Z 分别位于不同周期，易知，Z 为 Na，W 为 H；X、Y 位于第二周期， 由超分子的结构示意图知，X 连四条键、Y连两条键，则 X为 C，Y为 O，据此解答。

　【详解】A.原子半径 Na>C>O>H，即 Z>X> Y > W，故 A错误； B.O与 H可形成 H 2 O、 H 2 O 2 ，O与 C 可形成 CO、CO 2 ，O与 Na 可形成 NaO、Na 2 O 2 ，故 B 正确； C. 1molNaH 和 H 2 O发生反应生成 1molH 2 ，NaH十 H 2 O= H 2 ↑十 NaOH，1molNaH 反应转移 1mol 电子，故C 错误； D.O与 Na 形成的离子化合物为 Na 2 O和 Na 2 O 2 ,其中，Na 2 O 2 的阴离子(O 2- ):阳离子(Na + )=1:2，故 D错误。

　故答案选 B。

　5. 某化学实验小组探究 Fe 2+ 和 Fe 3+ 性质时，发现：往 FeCl 2 和 KSCN的混合溶液中滴加氯水，溶液变成红色，但当氯水过量时，红色却会褪去。为此，他们设计如图装置进一步探究。

　已知：①X为 NaClO溶液，Y为 FeCl 3 和 KSCN 的混合溶液。②持续缓慢滴入 NaClO溶液至过量的过程中，圆底烧瓶中红色变浅，有大量气泡产生；Ca(OH) 2 溶液变浑浊。根据实验现象推测下列说法错误的是(

　) A. 氯水可以将 Fe 2+ 氧化成 Fe 3+

　B. 烧瓶中还可能产生红褐色沉淀 C. 烧瓶中产生的气体中一定含有 SO 2

　D. KSCN 中的 N元素一定被氧化 【答案】C

　【解析】

　【分析】

　【详解】A．氯水中有氯气和次氯酸，都有强氧化性，可以将 Fe 2+ 氧化成 Fe 3+ ，故 A正确； B．烧瓶中有 NaClO，是强碱弱酸盐水解显碱性，Fe 3+ 碱性条件下会产生红褐色沉淀，故 B 正确； C．烧瓶中有NaClO，有强氧化性， 在溶液中KSCN中的会直接被氧化为硫酸根离子，故C错误； D．氯水过量时，红色却会褪去, NaClO溶液至过量圆底烧瓶中红色变浅，都说明SCN- 会被氧化剂氧化，SCN - 中S：-2价，C：+4价，N：-3价，故N元素一定被氧化，故D正确； 故答案为：C 6. 2017—2020 年，国家相继出台一系列政策，扶持光伏发电项目建设。图 1 是太阳能电池工作示意图，与图 2 装置联合可实现能量的转化和储存。下列有关说法错误的是(

　)

　A. 太阳能电池可将光能直接转换 电能 B. Y接太阳能电池的 P电极 C. 工作一段时间后，图 2 左池 pH减小 D. 每转移 1mol 电子，图 2 右池溶液中 n(H + )的变化量为 2mol 【答案】D 【解析】

　【分析】

　【详解】A．太阳能电池可将光能直接转换为电能,故 A正确； B．Y 电极反应为- - + 2+2 2VO -e +2H =VO +H O ,Y 极发生氧化反应，是阳极，与电源正极相连，由图 1 可知，电池的阳离子向正极移动，所以 P 电极是太阳能电池的正极，故 B 正确； C．Y 电极反应为- - + 2+2 2VO -e +2H =VO +H O ，右池需要氢离子参加反应，所以氢离子通过质子交换膜进入右池，左池 pH会变大，故 C 错误； D．Y 电极反应为- - + 2+2 2VO -e +2H =VO +H O ，每转移 1mol 电子，右池中有 2mol 电子参加反应，故 D正

　确； 故答案为：C。

　7. 亚磷酸(H 3 PO 3 )是有机磷水处理药剂的原料，有强还原性，容易被银离子氧化为磷酸。右图为向某浓度的亚磷酸中滴加 NaOH溶液，其 pH与溶液中的 H 3 PO 3 、H 2 PO 3、HPO23的物质的量分数 α(X)(平衡时某物种的浓度与整个物种浓度之和的比值)的关系。下列关于亚磷酸的说法正确的是(

　)

　A. 亚磷酸与磷酸相似，均为三元酸 B. 亚磷酸的 K a2 的数量级为 10 -7

　C. 亚磷酸与银离子恰好完全反应时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 1∶2 D. pH 为 5~9时，主要反应的离子方程式为 H 3 PO 3 +2OH - =HPO23+2H 2 O 【答案】B 【解析】

　【分析】

　【详解】A．亚磷酸的结构为 ，且根据图示知，溶液中不存在 PO 3，则亚磷酸是二元酸，故 A错误； B．亚磷酸的2- +32-2 3c(HPO ) c(H )ac(H PO )K ，根据图示 pH=6.5 时，c(HPO23)=c(H 2 PO 3)，则 K a2 =c(H + )=10 -6.5 ，即数量级为 10 -7 ，故 B 正确； C．银离子还原为银单质，反应中银离子是氧化剂，氧化产物的化学式为 H 3 PO 4 ，则 H 3 PO 3 是还原剂，根据转移电子守恒，n(Ag + )=n(H 3 PO 3 )×(5-3)，即 n(Ag + )：n(H 3 PO 3 )=2：1，故 C错误； D．根据图示知，pH为 5~9 时，H 2 PO 3转化为 HPO23，主要的离子方程式为：H 2 PO 3+OH - =HPO23+H 2 O，故 D错误； 故选 B。

　8. 铵明矾[NH 4 Al(SO 4 ) 2 ·12H 2 O]是分析化学常用基准试剂，在生产生活中也有很多重要用途。实验室以

　NH 4 HCO 3 为原料制备铵明钒晶体的过程如图：

　请回答下列问题：

　Ⅰ.(1)试写出过程Ⅰ的化学方程式___。

　(2)过程Ⅱ中加入稀硫酸的目的是___，若省略该过程，则会导致制得的铵明矾晶体中混有__杂质(填化学式)。

　(3)过程Ⅲ获得铵明矾晶体，需进行的实验操作是__、过滤、洗涤、干燥。

　Ⅱ.为测定铵明矾晶体纯度，某学生取 m g 铵明矾样品配成 500 mL 溶液，根据物质组成，设计了如下三个实验方案(每个方案取用溶液的体积均为 50.00 mL)。请结合三个方案分别回答下列问题：

　方案一：测定 SO24的量，实验设计如下：

　(4)老师评价这个方案不科学，测得的 SO24含量将__(填“偏高”或“偏低”)，理由是__。

　方案二：测定 NH 4的量，实验设计如图所示：

　(5)准确测量氨气的体积是实验成功的保证。

　①读取量气管的读数时应注意__。

　②量气管中所盛液体可以是__(填字母)。

　a.水

　b.乙醇

　c.苯

　 d.四氯化碳 方案三：测定 Al 3+ 的量，实验过程如下：

　(6)取 50.00 mL 待测液，调节溶液 pH约为 3.5，加入 V 1 mL c 1 mol/L 乙二胺四乙酸二钠(Na 2 H 2 Y)标准溶液，加热至沸腾，使 Al 3+ 与 Na 2 H 2 Y迅速反应；待反应完成后调节溶液 pH至 5~6，加入二甲酚橙指示剂，再用c 2 mol/L 的 Zn 2+ 滴定液滴定过量的 Na 2 H 2 Y，至滴定终点时消耗 Zn 2+ 滴定液的体积为 V 2 mL。反应的离子方程式为 Al 3+ +H 2 Y 2- =AlY - +2H + ，Zn 2+ +H 2 Y 2- =ZnY 2- +2H + 。通过计算确定铵明矾晶体的纯度__。

　【答案】

　(1). 2NH 4 HCO 3 +Na 2 SO 4 =2NaHCO 3 ↓+(NH 4 ) 2 SO 4

　 (2). 除去溶液 A 中剩余的 HCO3

　(3). Al(OH) 3

　 (4). 蒸发浓缩，冷却结晶

　(5). 偏高

　(6). 铵明钒中混有硫酸钠

　(7). 保持量气管两侧液面相平；眼睛平视量气管内液体的凹液面

　(8). cd

　(9). 1 1 2 2453 (c V - c Vm) % 【解析】

　【分析】

　Ⅰ. NH 4 HCO 3 饱和溶液加入稍过量的饱和 Na 2 SO 4 溶液，利用 NaHCO 3 溶解度较小，NH 4 HCO 3 和 Na 2 SO 4 发生复分解反应：2NH 4 HCO 3 +Na 2 SO 4 =2NaHCO 3 ↓+(NH 4 ) 2 SO 4 ，过滤后滤液中含有硫酸铵、硫酸钠和一定量的NaHCO 3 ，加入稀硫酸调节溶液 pH=2，可除去 HC3O  ，最后加入硫酸铝溶液制取铵明钒晶体。

　Ⅱ.方案一是利用氯化钡测定溶液中的 SO24的量，由此求出铵明矾晶体的量； 方案二是使用量气管量取产生的氨气体积，利用氨气的体积和铵明钒晶体的化学式，求出铵明钒晶体的质量，再除以样品的质量，即可求出样品的纯度； 方案三是用乙二胺四乙酸二钠(Na 2 H 2 Y)标准溶液测定 Al 3+ 的量，由此求出铵明矾晶体的含量。

　【详解】Ⅰ.(1)根据以上分析过程Ⅰ为 NH 4 HCO 3 和 Na 2 SO 4 发生复分解反应，反应的化学方程式为2NH 4 HCO 3 +Na 2 SO 4 =2NaHCO 3 ↓+(NH 4 ) 2 SO 4 ，故答案为：2NH 4 HCO 3 +Na 2 SO 4 =2NaHCO 3 ↓+(NH 4 ) 2 SO 4 ； (2)过程Ⅱ中加入稀硫酸的可除去溶液 A中剩余的 HCO 3，使之生成 CO 2 ，得到含有(NH 4 ) 2 SO 4 、H 2 SO 4 和少量 Na 2 SO 4 的溶液，若省略该过程，溶液中还有一定量的 HC3O  ，加入 Al 2 (SO 4 ) 3 ，Al 3+ 会 HCO 3与发生相互促进的水解反应生成 Al(OH) 3 沉淀，导致制得的铵明矾晶体中混有 Al(OH) 3 ，故答案为：除去溶液 A中剩余的 HCO 3；Al(OH) 3 ； (3)过程Ⅲ为从溶液中获得铵明矾晶体的过程，则需进行的实验操作是蒸发浓缩，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶； Ⅱ.(4) 方案一是利用氯化钡测定溶液中的 SO24的量，由此求出铵明矾晶体的量，由于铵明钒中混有硫酸钠，测得的 SO24含量将偏高，故答案为：偏高；铵明钒中混有硫酸钠； (5)①一定温度下，气体体积与压强有关，所以读取量气管的读数时应注意保持量气管两侧液面相平，同时眼睛平视量气管内液体的凹液面，避免造成读数误差，故答案为：保持量气管两侧液面相平；眼睛平视量气管内液体的凹液面； ②方案二是使用量气管量取产生的氨气体积，利用氨气的体积和铵明钒晶体的化学式，求出铵明钒晶体的质量，实验成功的关键是尽可能不让氨气溶于量气管中的液体，由于氨气易溶于水和乙醇，不溶于苯和四

　氯化碳，故选 cd，故答案为：cd； (6)根据反应的离子方程式：Al 3+ +H 2 Y 2- =AlY - +2H + ，Zn 2+ +H 2 Y 2- =ZnY 2- +2H + ，50.00mL 待测液中含n(Al 3+ )=n(H 2 Y 2- )-n(Zn 2+ )=(c 1 V 1  10 -3 - c 2 V 2  10 -3 )mol，则 mg 铵明矾样品配成的 500mL 溶液中含n(Al 3+ )=(c 1 V 1  10 -3 - c 2 V 2  10 -3 )mol500mL50mL =(c 1 V 1  10 -2 - c 2 V 2  10 -2 )mol，铵明矾晶体的质量=(c 1 V 1  10 -2 - c 2 V 2  10 -2 )mol  453g/mol=4.53(c 1 V 1 - c 2 V 2 )g，铵明矾晶体的纯度= 1 1 2 24.53 c V c V gmg 100%=1 1 2 2453 (c V - c V )m%。

　故答案为：1 1 2 2453 (c V - c V )m%。

　9. 十九大报告提出“要像对待生命一样对待生态环境”，对硫、氮等元素形成的有毒有害气体进行处理成为科学研究热点。请回答下列问题：

　Ⅰ．SO 2 主要来源于含硫燃料的燃烧，燃煤发电厂常利用反应2CaCO 3 (s)+2SO 2 (g)+O 2 (g)2CaSO 4 (s)+2CO 2 (g) ΔH=-681.8 kJ/mol 对煤进行脱硫处理以减少 SO 2 的排放。T℃时，将煤燃烧产生的气体收集于一密闭容器中，发生上述反应，测得各物质的浓度与反应时间的关系如下：

　时间(min) 浓度(mol•L -1 ) 0 10 20 30 40 50 O 2

　1.00 0.79 0.60 0.60 0.64 0.64 CO 2

　0 0.42 0.80 0.80 0.88 0.88 (1)10~20 min 内，平均反应速率 v(SO 2 )=__；升高温度，该反应的平衡常数 K__(填“增大”“减小”或“不变”)。

　(2)30 min 后，只改变某一条件，反应重新达到平衡。根据上表中的数据判断，改变的条件可能是___(填字母)。

　A．通入一定量的 O 2

　B．加入一定量的碳酸钙粉末 C．适当缩小容器的体积 D．加入合适的催化剂 Ⅱ．NO x 的排放主要来自于汽车尾气，NO x 的脱除方法基本一致，即设法将其转化为氮气。

　(3)已知：2NO(g)+O 2 (g)=2NO 2 (g)ΔH 1 =-113 kJ/mol 6NO 2 (g)+O 3 (g)=3N 2 O 5 (g)ΔH 2 =-227 kJ/mol 4NO 2 (g)+O 2 (g)=2N 2 O 5 (g)ΔH 3 =-57 kJ/mol 则 2O 3 (g)=3O 2 (g)是___反应(填“放热”或“吸热”)，O 3 氧化脱除氮氧化物的总反应是

　NO(g)+O 3 (g)=NO 2 (g)+O 2 (g)ΔH 4 =___kJ/mol，最后将 NO 2 与恰当的还原剂反应转化为 N 2 而脱除。

　(4)常见的汽车尾气处理原理是使尾气(含适当比例的 NO、CO)通过装有高效催化剂的处理装置，发生反应：

　2NO(g)+2CO(g) N 2 (g)+2CO 2 (g)。请根据以下相关数据，分析采用此法能否有效消除 NO、CO尾气污染___(填“能”或“否”)，理由是__(通过必要的计算加以说明)。

　反应 25℃时的平衡常数 反应 I：2NO(g) N 2 (g)+O 2 (g) K 1 =1×10 30

　反应 II：2CO 2 (g) 2CO(g)+O 2 (g) K 2 =1×10 -92

　(5)用 NH 3 催化还原 NO x 也可以消除氮氧化物的污染，其反应原理为：NO(g)+NO 2 (g)+2NH 3 (g) 2N 2 (g)+3H 2 O(g)。一定温度下，在某恒定压强为 P 的密闭容器中充入一定量的NO、NO 2 和 NH 3 ，达到平衡状态后，容器中含 n(NO)=a mol，n(NO 2 )=2a mol，n(NH 3 )=2a mol，n(N 2 )=2b mol，且 N 2 (g)的体积分数为13，请计算此时的平衡常数 K p =__(用只含 P的代数式表示，且化至最简式。已知：对于有气体参加的反应，可用某组分的平衡分压代替物质的量浓度计算平衡常数，记作 K P 。某组分的平衡分压=P×该组分的物质的量分数)。

　【答案】

　(1). 0.038 mol•L -1 •min -1

　 (2). 减小

　(3). AC

　(4). 放热

　(5). -198

　(6). 能

　(7). 由反应 I 和 II 的平衡常数，可知 2NO(g)+2CO(g) 垐?噲 ?N 2 (g)+2CO 2 (g)的 K=12KK =2.5×10 121 数值很大，该反应向正方向进行的程度很大

　(8). 5625P4 【解析】

　【分析】

　【详解】(1)在 10~20 min 内，O 2 的浓度由 0.79 mol/L 变为 0.60 mol/L，减小了 0.19 mol/L，则根据物质反应转 化 关 系 可 知 ：

　反 应 消 耗 SO 2 的 浓 度 △c(SO 2 )=2×0.19 mol/L=0.38 mol/L ， 则 平 均 反 应 速 率v(SO 2 )=0.38mol/L10min=0.038 mol•L -1 •min -1 ； 该反应的正反应是放热反应，当升高温度时，化学平衡逆向移动，化学平衡常数 K 将减小； 根据表格数据可知：反应在 20 min 时已经达到平衡，在 30 min 后，O 2 浓度增大，CO 2 浓度增大了 0.08 mol/L，方程式物质的化学计量数 O 2 、CO 2 是 1：2，说明改变的条件可能是通入一定量的 O 2 ，也可能是适当缩小容器的体积，使化学平衡正向移动，最终达到平衡状态，故合理选项是 AC； (3)已知：①2NO(g)+O 2 (g)=2NO 2 (g)

　ΔH 1 =-113 kJ/mol ②6NO 2 (g)+O 3 (g)=3N 2 O 5 (g)

　 ΔH 2 =-227 kJ/mol ③4NO 2 (g)+O 2 (g)=2N 2 O 5 (g)

　 ΔH 3 =-57 kJ/mol

　根据盖斯定律，②×2-③×3，整理可得④ ：2O 3 (g)=3O 2 (g)

　ΔH=-283 kJ/mol＜0，说明该反应是放热反应； 将1( + )2① ④ ，整理可得 NO(g)+O 3 (g)=NO 2 (g)+O 2 (g)

　ΔH 4 =-198 kJ/mol； (4)已知：反应 I：2NO(g) N 2 (g)+O 2 (g)

　K 1 =1×10 30

　反应 II：2CO 2 (g) 2CO(g)+O 2 (g)

　K 2 =1×10 -92

　将反应 I-II，整理可得 2NO(g)+2CO(g) 2CO 2 (g)+N 2 (g)，该反应的化学平衡常数 K==12KK =2.5×10 121 ，K的数值很大，说明该反应向正方向进行的程度很大，因此该法能有效消除 NO、CO 尾气污染； (5)对于反应 NO(g)+NO 2 (g)+2NH 3 (g) 2N 2 (g)+3H 2 O(g)，在一定温度下，在某恒定压强为 P的密闭容器中充入一定量的 NO、NO 2 和 NH 3 ，达到平衡状态后，容器中含 n(NO)=a mol，n(NO 2 )=2a mol，n(NH 3 )=2a mol，n(N 2 )=2b mol，且 N 2 (g)的体积分数为13，根据方程式可知：每反应产生 2个 N 2 ，就会同时产生 3个 H 2 O(g)，可由平衡产生 n(N 2 )=2b mol，得到 n(H 2 O)=3b mol，此时气体的总物质的量 n(气) 总 =a mol+2a mol+2a mol+2b mol+3b mol=5(a+b) mol，由于 N 2 (g)的体积分数为13，则2b 1=5(a+b) 3，解得 b=5a mol，故平衡时气体总物质的量为 n(气) 总 =5(a+b) mol=5(a+5a)=30a mol，所以平衡时各种气体的体积分数为 x(NO)=a 1=30a 30，x(NO 2 )=2a 1=30a 15，x(NH 3 )=2a 1=30a 15，x(N 2 )= 10a 1=30a 3，x(H 2 O)=15a 1=30a 2，因此此时的平衡常数K p =2 321 1( ?P) ? ( ?P)5625P3 2=1 1 14( ?P)? ( ?P)? ( ?P)30 15 15。

　10. 为了解决环境污染问题，中国政府大力扶持新能源汽车行业的发展。新能源汽车的核心部件是锂离子电池，常用磷酸亚铁锂(LiFePO 4 )做电极材料。对 LiFePO 4 废旧电极(含杂质 Al、石墨粉)回收并获得高纯 Li 2 CO 3的工艺流程如图：

　碳酸锂在水中溶解度：

　温度/℃ 0 20 40 60 80 100 溶解度/℃ 1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72 (1)过程Ⅰ的操作是___。

　(2)过程Ⅱ加入足量 NaOH溶液的作用是__(用化学方程式表示)。

　(3)过程Ⅲ采用不同氧化剂分别进行实验，均采用 Li 含量为 3.7%的原料，控制 pH为 3.5，浸取 1.5h 后，实验结果如表所示：

　序号 酸 氧化剂 浸出液 Li + 浓度(g/L) 滤渣中 Li 含量/% 实验 1 HCl H 2 O 2

　9 02 0.10 实验 2 HCl NaClO 3

　9.05 0.08 实验 3 HCl O 2

　7.05 0.93 ①实验 2 中，NaClO 3 与盐酸反应生成黄绿色气体，大大增加了酸和氧化剂的用量，该反应的离子方程式为___。

　②综合考虑 Li + 的浸出率及环保因素，选择的氧化剂最好为__。

　(4)浸出液中存在大量 H 2 PO4和 HPO24，结合平衡移动原理，解释过程Ⅳ：加入 30%的 Na 2 CO 3 溶液得到磷酸铁晶体的原因___。

　(5)若滤液 2中 c(Li + )=4mol/L，加入等体积的 Na 2 CO 3 (过程Ⅴ)后，过滤所得粗品中 Li 元素占原 Li 元素总量的 95.5%，计算母液中 c(CO23)=___。[K sp (Li 2 CO 3 )=1.62×10 -3 ] (6)过程Ⅵ首先需洗涤“粗品”，应该用___(填“热水”或“冷水”)洗，理由是___。

　(7)工业上将回收 Li 2 CO 3 和 FePO 4 粉碎，并与足量炭黑混合高温灼烧再生制备 LiFePO 4 ，实现了物质的循环利用，更好的节省了资源，保护了环境。请写出反应的化学方程式__。

　【 答 案 】

　(1). 粉 碎 或 研 磨 等

　(2). 2Al+2NaOH+2H 2 O=2NaAlO 2 +3H 2 ↑

　(3). ClO3+5Cl - +6H + =3Cl 2 ↑+3H 2 O

　(4). H 2 O 2

　 (5). CO23结合 H + ，c(H + )减小，H 2 PO4⇌HPO24+H + ，HPO24⇌PO34+H + 两个电离平衡均向右移动，c(PO34)增大，与 Fe 3+ 结合形成磷酸铁晶体

　(6). 0.20mol/L

　(7). 热水

　(8). 由表中数据可知升高温度，Li 2 CO 3 的溶解度减小，则热水洗涤可减少 Li 2 CO 3 的溶解(或损失)

　(9). Li 2 CO 3 +2FePO 4 +2C高温2LiFePO 4 +3CO↑ 【解析】

　【分析】

　LiFePO 4 废旧电极(含杂质 Al、石墨粉)研磨后加入氢氧化钠溶液，将铝溶解分离，滤液 1 中含有 NaAlO 2 ，滤渣 1 含有 LiFePO 4 和石墨粉；滤渣 1 中加入盐酸、氧化剂可氧化亚铁离子生成铁离子，滤渣 2为石墨粉，浸出液中含有铁离子、锂离子，加入 30%碳酸钠溶液可生成 FePO 4 •2H 2 O，滤液 2 中含有锂离子，加入饱和碳酸钠溶解并加热，可生成 Li 2 CO 3 粗品，处理后得到高纯 Li 2 CO 3 ，据此分析解答。

　【详解】(1)粉碎样品，可增大接触面积，加快反应速率，故答案为：粉碎或研磨等； (2) LiFePO 4 废旧电极中含杂质 Al、石墨粉，其中单质铝可溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠，所以过程Ⅱ中加入足量 NaOH溶液的作用是溶解 Al，使其分离出去，反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H 2 O=2NaAlO 2 +3H 2 ↑，故答案为：2Al+2NaOH+2H 2 O=2NaAlO 2 +3H 2 ↑； (3)①实验 2中，NaClO 3 与盐酸反应生成黄绿色气体，应生成氯气，反应的离子方程式为ClO 3+5Cl - +6H + =3Cl 2 ↑+3H 2 O，故答案为：ClO 3+5Cl - +6H + =3Cl 2 ↑+3H 2 O； ②实验 2 生成的氯气会污染空气，增加了酸和氧化剂的用量，实验 1与实验 3 相比，Li + 的浸出率较高的是H 2 O 2 ，所以最终选择 H 2 O 2 作为氧化剂，故答案为：H 2 O 2 ； (4)要得到过程Ⅳ得到磷酸铁晶体，可使溶液中 PO34浓度增大，则应使 H 2 PO 4⇌HPO24+H + ，HPO24⇌PO34+H + 平衡正向移动，可加入与 H + 反应的物质，可加入碳酸钠。因此原因是 CO23结合 H + ，c(H + )减小，H 2 PO4⇌HPO24+H + ，HPO24⇌PO34+H + ，两个电离平衡均向右移动，c(PO34)增大，与 Fe 3+ 结合形成磷酸铁晶体，故答案为：CO23结合 H + ，c(H + )减小，H 2 PO4⇌HPO24+H + ，HPO24⇌PO34+H + 两个电离平衡均向右移动，c(PO34)增大，与 Fe 3+ 结合形成磷酸铁晶体； (5)K sp (Li 2 CO 3 )=1.62×10 -3 ，滤液②中 c(Li + )=4mol/L，加入等体积的 Na 2 CO 3 后，Li + 的沉降率达到 95.5%，则混合后滤液中 c(Li + )=4 / L 4.5%2mol =0.09mol/L，滤液③中 c(CO23)=321.62 100.09mol/L=0.20mol/L，故答案为：0.20mol/L； (6)由碳酸锂在水中溶解度数据可知，升高温度，Li 2 CO 3 的溶解度减小，则用热水洗涤可减少 Li 2 CO 3 的溶解，故答案为：热水；Li 2 CO 3 的溶解度随温度升高而减小，热水洗涤可减少 Li 2 CO 3 的溶解； (7)工业上将回收的 Li 2 CO 3 、FePO 4 粉碎与炭黑混合高温灼烧再生制备 LiFePO 4 ，反应的方程式为Li 2 CO 3 +2FePO 4 +2C高温2 LiFePO 4 +3CO↑，故答案为：Li 2 CO 3 +2FePO 4 +2C高温2 LiFePO 4 +3CO↑。

　【点睛】本题 易错点为(5)，要注意 K sp (Li 2 CO 3 )= c 2 (Li + ) ×c(CO23)，难点是(4)，要注意浓度对电离平衡的

　影响的应用。

　11. 2020 年 11 月 24 日，长征五号运载火箭携嫦娥五号月球探测器在文昌发射升空，开启了我国首次地外天体采样返回之旅。月球的沙土中含有丰富的钛铁矿(主要成分为 TiO 2 、Fe 2 O 3 等)，月壤中还含有硅、铝、钾、钡、锂、铷、锆、铪和稀土元素等。

　(1)钛是 21 世纪重要的金属。基态 Ti原子的价电子排布式为___。

　(2)铝和铁是目前用量最大的金属。

　①在周期表中，与 Al 的化学性质最相似的邻族元素是__，该元素的氯化物的空间构型为__。

　②氧化铁比氧化亚铁稳定，试从原子结构角度解释原因__。

　(3)TiCl 4 在常温下是一种无色液体，熔点为 250K，沸点为 409K，其固体的晶体类型为___。

　(4)BaTiO 3 组成元素的第一电离能由大到小顺序是___；BaCO 3 热分解温度比 CaCO 3 高的原因是___，CO23中心原子的杂化方式为___，与其互为等电子体的粒子有__(写出一种分子和一种离子)。

　(5)FeS 2 晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为 a pm，阿伏加德罗常数的值为 N A ，其晶体密度的计算表达式为__g·cm -3 。

　【答案】

　(1). 3d 2 4s 2

　 (2). Be或铍

　(3). 直线形

　(4). Fe 3+ 的 3d 能级半充满，稳定

　(5). 分子晶体

　(6). O>Ti>Ba

　(7). Ca 2+ 半径比 Ba 2+ 小，对 CO23中的 O 2- 吸引力更大，且产物 CaO比 BaO更稳定

　(8). sp 2

　 (9). NO 3、SO 3

　 (10). 303A480 10N a 【解析】

　【分析】

　根据元素在周期表中的位置确定原子的电子层数及其价电子数。根据原子及其离子的价电子排布分析其电离能的相对大小。根据价层电子对互斥理论分析原子的杂化类型。根据同族替换和等量代换原则找等电子体。根据原子的空间排列特点分析其堆积方式，根据均摊法确定晶体的化学式，进一步根据晶胞的质量和体积求其密度。

　【详解】(1)钛元素的原子序数为 22，基态原子的电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3S 2 3p 6 3d 2 4s 2 (或[Ar]3d 2 4s 2 )， 22 Ti

　元素基态原子的价电子层排布式为 3d 2 4s 2 ，故答案为：3d 2 4s 2 。

　(2)①根据对角线原则，在周期表中，与Al的化学性质最相似的邻族元素是Be(铍)，该元素的氯化物为BeCl 2 ，因为其价层电子对数为=2-1 22+ =22，σ 键电子对数为 2，孤电子对数为 0，根据 VSEPR 理论，BeCl 2 的空间构型为直线形。故答案为：Be或铍；直线形。

　②Fe 2+ 的价电子排布式为 3d 6 ，Fe 3+ 的价电子排布式为 3d⁵ ，Fe 3+ 的 3d 能级处于半充满状态，稳定，所以氧化铁比氧化亚铁稳定。故答案为：Fe 3+ 的 3d 能级半充满，稳定。

　(3) TiCl 4 在常温下是一种无色液体，熔点为 250K，沸点为 409K，其熔沸点较低，所以其固体的晶体类型为分子晶体。故答案为：分子晶体。

　(4)因为 Ba 是第六周期第 IIA族，Ti 是第四周期第ⅣB 族，O是第二周期第ⅥA族，所以根据第一电离能的变化规律，BaTiO 3 组成元素的第一电离能由大到小顺序是 O>Ti>Ba；同主族半径越大金属性越强,越容易失电子.变成离子后半径越大就越难得电子.形成的盐就越难分解，所以 Ca 2+ 半径比 Ba 2+ 小，对 CO23中的 O 2-吸引力更大，且产物 CaO比 BaO更稳定；CO23中心原子的价层电子对数4+2-3 2=3+ =32，VSEPR 模型为平面三角形，所以中心原子的杂化方式为 sp 2 杂化；CO23的原子总数为 4，价电子数为 24，所以与其互为等电子体的粒子有 NO 3、SO 3 。故答案为：

　O>Ti>Ba；Ca 2+ 半径比 Ba 2+ 小，对 CO 23中的 O 2- 吸引力更大，且产物 CaO比 BaO更稳定；sp 2 ；NO 3、SO 3 。

　(5)分析晶胞结构可知，Fe 2+ 位于棱边和体心，22S 位于顶点和面心，因此每个晶胞中含有的 Fe 2+ 个数=112 +1=44 ，每个晶胞中含有的22S 个数=1 16 +8 =42 8  ，即每个晶胞中含有 4 个 FeS 2 。一个晶胞的质量A A4 (56+32 2) 480m= = gN N ，晶胞的体积=(a×10 -10 ) 3

　cm 3 ，该晶体的密度30-3 -3-10 3 3A A480 480 10ρ= g cm = g cmN (a 10 ) N a。故答案为：303A480 10N a 12. 某药物中间体Ⅰ的合成路线如图所示：

　 已知：

　回答下列问题：

　(1)A中所含官能团的名称为___；C的结构简式为___。

　(2)反应②中的条件 1 为___。

　(3)反应④的化学反应类型为___。

　(4)写出反应⑤可能的化学方程式___(写出一个方程式即可)。

　(5)写出同时满足下列条件的 F的同分异构体的结构简式___。

　Ⅰ．分子结构中含六元碳环、甲基和羰基 Ⅱ．既能发生水解反应，又能发生银镜反应 Ⅲ．核磁共振氢谱有 4组峰 (6)参照上述合成路线和信息，以 为原料(无机试剂任选)，设计三步制备 的合成路线：___。

　【答案】

　(1). 碳碳双键、羧基

　(2).

　 (3). 浓 H 2 SO 4 、加热

　(4). 消去反应

　(5). +H 2催化剂，+H 2催化剂，+H 2催化剂

　(6).

　 (7).

　 【解析】

　【分析】

　根据已知信息反应，结合 B 的结构简式可推知：A结构简式是 ，B 与酸性 KMnO 4 溶液发生氧化反应，碳碳双键断开，两个不饱和 C 原子形成 2 个—COOH，变为 C：

　；C 与甲醇在浓硫酸存在条件下加热，发生酯化反应产生 D，D与 CH 3 ONa 作用反应产生 E 和 CH 3 OH，E 在一定条件下反应产生 F，F 与 CH 3 COOCH 3 在催化剂存在条件下发生加成反应产生 G，G与浓硫酸共热，发生消去反应产生H：(或或 )，H 与 H 2 发生加成反应产生 I：。

　【详解】根据上述分析可知：A是 ，C 是 ，H是 。

　(1)A结构简式是 ，所含官能团名称为碳碳双键、羧基；C 结构简式是，据此分析解答。

　(2)反应②是 与 CH 3 OH在浓硫酸存在的条件下加热，发生酯化反应产生 D和水，因此反应①的条件是浓硫酸、加热。

　(3)G是 ，由于羟基连接的 C 原子的邻位 C 原子上含有 H原子，与浓硫酸混合加热，发生

　消去反应产生 (或 或 )和 H 2 O，所以反应④的化学反应类型为消去反应。

　(4)H是 (或或 )，H与 H 2 在 Ni 作催化剂条件下发生加成反应，产生 I，所以反应⑤可能的反应方程式为：+H 2催化剂。

　(5)F结构简式是 ，其同分异构体满足条件：Ⅰ．分子结构中含六元碳环、甲基和羰基；Ⅱ．既能发生水解反应，又能发生银镜反应，说明含有 HCOO-结构；Ⅲ．核磁共振氢谱有 4 组峰，说明分子中含有四种不同位置的 H原子，则该同分异构体结构简式是 。

　(6)1，3 丁二烯与 Br 2 发生 1，4-加成反应产生 ， 再与 1，3 丁二烯发生加成反应产生， 与 NaOH 的乙醇溶液共热，发生消去反应产生 ，故以 为原料三步制备 的合成路线流程图为：。