2023年高考化學(xué)非選擇題(三)

1.銃(Mn)最早是由瑞典化學(xué)家、氯氣的發(fā)現(xiàn)者舍勒從軟銃礦中發(fā)現(xiàn)的，銃常用于

制造合金鎰鋼。某化工廠以軟鎰礦(主要成分是MnCh,含有SiCh、FezCh、CaO

等少量雜質(zhì))為主要原料制取金屬鐳的工藝流程如下圖所示：

過(guò)量①M(fèi)nC>2

稀硫酸SO2②調(diào)pH=6MnFz

⑴“浸錦”步驟中往往有副產(chǎn)物MnS2O6生成，溫度對(duì)“浸錦”反應(yīng)的影響如圖

1所示。為減少M(fèi)nS2O6的生成，“浸鋪”的適宜溫度是，濾渣I的成

分是o該步驟中可以再加入MnSO4以促進(jìn)“濾渣”析出，結(jié)合平衡移動(dòng)

原理分析其原因：______________________________________________

(2)濾液I中需要先加入MnCh充分反應(yīng)后再調(diào)pH,寫出加入MnCh時(shí)發(fā)生反應(yīng)的

離子方程式：__________________________________________________

0

9

攵8

)7一代表溫度對(duì)鐳浸出率

於6

次5的影響

4

立3一代表浸鎰度與MnS/X,

2

1\生成率的關(guān)系

15304560759010512()135

溫度/(

圖1

(3)濾液H中加入MnFz的目的是除去溶液中的Ca2+,已知25℃時(shí)，/fsp(CaF2)=

3.2X10-11,則常溫下CaF2在純水中的溶解度=go

(4)由濾液III可制得MnSO4-H2O,已知硫酸錦在不同溫度下的溶解度和析出晶體的

組成如圖2所示。則從濾液IH中獲得較高純度MnSO4-H2O的操作I是：控制溫

度在80?90℃蒸發(fā)結(jié)晶，，用80?90℃的蒸儲(chǔ)水洗滌2?3次，真空干

燥。

⑸電解時(shí)加入適量的SeCh有利于Mn在電極上析出，SeCh與水反應(yīng)生成的

H2SeO3(二元弱酸)在陰極放電生成Se單質(zhì)，該電極反應(yīng)為

電極上生成的Se對(duì)Mn2+有特殊的吸附能力，有利于Mi?+電還原沉積。

2+

答案(1)90℃SiO2和CaSO4增加c(SOT),使平衡Ca(aq)+SOF

(aq)CaSO4(s)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，促進(jìn)CaSCU析出

(2)MnO2+2Fe2"+4H+=Mn2++2Fe3++2H2。

(3)0.00156或1.56X10^3

(4)趁熱過(guò)濾

(5)H2SeO3+4e-+4H+=Se+3H2O

解析軟鎰礦中MnCh、Fe2O3、CaO分別與稀硫酸和過(guò)量的SO2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Md

+、Fe2+以及微溶的CaSCU,過(guò)濾得到主要為SiCh和少量CaSCU的濾渣I,濾液主

要含Mi?+、Fe2\H'、SOK、Ca2+的溶液；向溶液中加MnCh將Fe?+氧化為Fe3

+并調(diào)pH=6使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去，過(guò)濾得到含MnCh和Fe(OH)3

的濾渣H和主要含Mi?+、SOF>Ca2+的濾液H；向?yàn)V液II加過(guò)量的M11F2使Ca?

+轉(zhuǎn)化為難溶的CaF2而除去；過(guò)濾得到含CaF2和MnF2的濾渣III和主要含Mn2+,

SO3的濾液m；將含Mn2l\SO+的溶液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾、洗滌、干燥等

步驟得到MnSO4?H2。晶體，然后再電解得到金屬M(fèi)n。據(jù)此分析可得：(1)由圖1

所示可知，副產(chǎn)物M11S2O6生成隨溫度的升高而降低，當(dāng)溫度290°C時(shí)其產(chǎn)率最

低，同時(shí)鎰的浸出率最高，故溫度應(yīng)控制在90℃；由于CaO與稀硫酸反應(yīng)生成

微溶的CaSO4,以及SiO2不與硫酸反應(yīng)，則濾渣I為SiCh和CaSO4；增加c(SOi-),

使平衡Ca2+(aq)+SCT(aq)CaSO“s)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，促進(jìn)CaSCU析出；(2)

3+2++2+3+

酸性條件下MnCh將Fe2+氧化為Fe,即MnO2+2Fe+4H=Mn+2Fe+

2H2。；(3)由Ksp(CaF2)=c(Ca2+)/(F-),常溫下CaF2溶解在純水中，則4c(Ca?+)

32+H24

=d(F),所以有ArsP(CaF2)=4c(Ca)=3.2X10,解得c(Ca,)=2X10mol/L,

-23

則CaF2溶液中c(CaF2)=c(Ca2+)=2X10「4mol/L=1.56X10g/L=1.56X10^

g/lOOg,則CaF2的溶解度為1.56X10-3或oooi56g；(4)由圖2可知MnSOHzO

的溶解度隨溫度的升高而降低，為得到純度較高的MnSO4-H2O晶體，應(yīng)趁熱過(guò)

濾；(5)陰極發(fā)生還原反應(yīng)，所以H2SeO3(二元弱酸)在陰極放電生成Se單質(zhì)，則

其電極反應(yīng)式為H2SeCh+4e—+4H+=Se+3H2。。

2.為探究新制Cu(OH)2和甲醛的反應(yīng)，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)序號(hào)123

6mol-L1

NaOH溶液121212

體積/mL

0.5mol-L1

CuSO4溶812

液體積/mL

14mol-L1

甲醛溶液660.1

體積/mL

反應(yīng)條件65℃水浴加熱13min

溶液中出現(xiàn)磚紅色溶液中出現(xiàn)磚紅色

固體，逐漸變?yōu)榧t固體，逐漸變?yōu)榘等芤褐谐霈F(xiàn)病紅色

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象色蓬松固體并產(chǎn)生紅色顆粒并產(chǎn)生氣固體，且無(wú)氣泡產(chǎn)

氣泡，共收集83泡，共收集13mL生

mL氣體氣體

(1)由上述實(shí)驗(yàn)可知，新制Cu(OH)2會(huì)發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：新制CU(OH)2

瞎Cu,說(shuō)明反應(yīng)物的相對(duì)用量會(huì)影響固體產(chǎn)物。

(2)為確認(rèn)氣體產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，裝置如圖。

無(wú)水氮化鈣氧化銅無(wú)水硫酸銅

?NaOH溶液的作用是____________________________________________

②氣體產(chǎn)物含H2,不含CO的證據(jù)是

⑶為進(jìn)一步確認(rèn)H2產(chǎn)生的原因，查閱資料并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：2HCHO+NaOH

CHaOH+HCOONa；CH30Hq-HCHO+H2t。

實(shí)驗(yàn)序號(hào)456

6mol-L1NaOH溶液體積/mL121212

14moiLT甲醛溶液體積/mL006

甲醇/mL660

其他試劑銅粉CU2O粉CU20粉

反應(yīng)條件65℃水浴加熱13min

生成氣體體積/mL0070

①實(shí)驗(yàn)說(shuō)明催化劑的催化性能與有關(guān)(填“物質(zhì)形態(tài)”或“溶液pH”)。

②實(shí)驗(yàn)2中產(chǎn)生氣體體積小于實(shí)驗(yàn)1的原因可能為

(4)已知C—0鍵鍵長(zhǎng)為0.142nm,C-0鍵鍵長(zhǎng)為0.120nm,請(qǐng)結(jié)合HCOCT中

碳氧鍵鍵長(zhǎng)數(shù)據(jù)，分析HCOONa無(wú)法進(jìn)一步被新制Cu(OH)2氧化成Na2cCh的原

因_____________________________________________________________

⑸新制CU(OH)2和過(guò)量甲醛反應(yīng)的化學(xué)方程式為

答案⑴CU2。(2)①吸收C02,以免影響生成的氣體中含有的CO的檢驗(yàn)②觀

察到無(wú)水硫酸銅變?yōu)樗{(lán)色，而澄清石灰水不變渾濁

⑶①溶液pH②實(shí)驗(yàn)①比實(shí)驗(yàn)②加入的硫酸銅溶液更多，導(dǎo)致消耗的NaOH的

量增多，故實(shí)驗(yàn)①混合溶液的pH小于實(shí)驗(yàn)②的pH,實(shí)驗(yàn)①催化劑的活性較高

(4)HCOCT中并不存在C—O和C=O,而是兩個(gè)碳氧之間的鍵完全一樣，說(shuō)明

三原子鍵形成了共規(guī)兀鍵，即HCOO并不存在醛基，不能被繼續(xù)氧化為碳酸根

(5)HCHO+2Cu(OH)2+NaOH-^-HCOONa+Cu2OI+3H2O

解析(1)由上述實(shí)驗(yàn)可知，溶液中出現(xiàn)磚紅色固體CU2O,逐漸變?yōu)榧t色蓬松固

體并產(chǎn)生氣泡，共收集83mL氣體，新制Cu(OH)2會(huì)發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：新制

Cu(OH)2弓號(hào)Cm。弓號(hào)Cu,說(shuō)明反應(yīng)物的相對(duì)用量會(huì)影響固體產(chǎn)物;(2)①NaOH

溶液作用是吸收CO2,以免影響生成的氣體中含有的CO的檢驗(yàn)；②H2還原CuO

生成Cu和H2O,H2O能使無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色，CO還原CuO生成CO2和Cu,CO2

能使澄清石灰水變渾濁，故觀察到無(wú)水硫酸銅變?yōu)樗{(lán)色，而澄清石灰水不變渾濁

時(shí)，證明氣體產(chǎn)物含H2,不含CO；⑶①由實(shí)驗(yàn)5、6可知，加入的NaOH和Cu2O

粉末均相同，但5加入甲醇，甲醇與NaOH不反應(yīng)，而6加入甲醛，由題干可知

甲醛與NaOH溶液反應(yīng)，因而改變了溶液的酸堿性，故實(shí)驗(yàn)說(shuō)明催化劑的催化性

能與溶液pH有關(guān)；②由題干信息可知，實(shí)驗(yàn)①比實(shí)驗(yàn)②加入的硫酸銅溶液更多，

導(dǎo)致消耗的NaOH的量增多，故實(shí)驗(yàn)①混合溶液的pH小于實(shí)驗(yàn)②的pH,實(shí)驗(yàn)①

催化劑的活性較高，產(chǎn)生氣體的體積較大；(4)已知C—O鍵鍵長(zhǎng)為0.142nm,

C-O鍵鍵長(zhǎng)為0.120nm,結(jié)合HCOCT中碳氧鍵鍵長(zhǎng)數(shù)據(jù)可知，HCOCT中并不

存在C—O和C=O,而是兩個(gè)碳氧之間的鍵完全一樣，說(shuō)明三原子鍵形成了大

“鍵，即HCOO并不存在醛基，故HCOONa無(wú)法進(jìn)一步被新制Cu(OH)2氧化成

Na2c03；(5)由(4)分析可知，HCOONa無(wú)法進(jìn)一步被新制Cu(OH)2氧化成Na2c。3,

故新制CU(OH)2和過(guò)量甲醛反應(yīng)的化學(xué)方程式為HCHO+2CU(OH)2+

NaOH一紋HCOONa+CuzOI+3出0。

3.(2022.福州診斷)基于AhO3載氮體的碳基化學(xué)鏈合成氨技術(shù)示意圖如圖。

吸氮反應(yīng)i

-------

C.N2-Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)^CO

2AlN(s)+3CO(g)——*AIN

AH,=+708.1kJ-mor1

釋氮反應(yīng)ii

2A1N(S)+3HO(1)^

HO—A2

2AlO(s)+2NH(g)-------N

233H3

△坦=-274.1kJ-mol-1

A1Q,

(1)總反應(yīng)3c(s)+N2(g)+3H2O⑴=3CO(g)+2NH3(g)△"=kJ-moP^

(2)有利于提高反應(yīng)i平衡轉(zhuǎn)化率的條件為(填標(biāo)號(hào))。

A.高溫高壓B.高溫低壓

C.低溫高壓D.低溫低壓

(3)在溫度為t.100kPa條件下進(jìn)行反應(yīng)i,平衡時(shí)若氮?dú)廪D(zhuǎn)化率為50%,則N2

壓強(qiáng)為，平衡常數(shù)Kp=kPa2(以分壓表示，分壓=總壓義物質(zhì)

的量分?jǐn)?shù))。

(4)60℃、100kPa條件下，反應(yīng)ii中溶液pH隨時(shí)間變化如圖，120min?180min

持續(xù)收集到氨氣，但溶液pH幾乎不變的原因是

(5)為探究反應(yīng)ii中15min時(shí)反應(yīng)速率突然加快的原因，科學(xué)家利用計(jì)算機(jī)模擬

了反應(yīng)ii的反應(yīng)路徑。

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&

!?淫

工

一

工

過(guò)渡態(tài)1過(guò)渡態(tài)2反應(yīng)JW程

①比較不同路徑，路徑1能壘較低的原因是的鍵能大于的鍵能。

②15min時(shí)反應(yīng)速率突然加快的原因是

(6)相較于哈伯法合成氨，碳基化學(xué)鏈合成氨的優(yōu)勢(shì)有能夠降低能耗、減少原料成

本、(寫出一條即可)。

答案(1)+434(2)B⑶25kPa16875或受(4)溶液中氨水達(dá)到飽和

⑸①O—HAl—H②NH3H2O電離產(chǎn)生的OFF對(duì)反應(yīng)ii有催化效果(6)產(chǎn)物

無(wú)需分離，獲得CO副產(chǎn)物等其他合理答案

解析(1)根據(jù)蓋斯定律，將反應(yīng)i和反應(yīng)ii相加，即可得到總反應(yīng)，則其

+A//2=+434kJmor'o(2)反應(yīng)i是氣體分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng)，升高溫度、降

低壓強(qiáng)有利于其平衡正向移動(dòng)，提高平衡轉(zhuǎn)化率。(3)設(shè)起始時(shí)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為

1mol,平衡時(shí)氮?dú)廪D(zhuǎn)化率為50%,可列三段式：

Al,(),(s)+3C(s)+N2(g)^^2AIN(s)+3C()(g)

起始量(mol)10

變化量(mol)().51.5

平衡量(mol)0.51.5

則平衡時(shí)氮?dú)夂虲O的分壓分別為osf158100kPa=25kPa、■Jx100kPa

753

22

=75kPa,故Kp=imkPa=16875kPao(5)①根據(jù)題圖知，路徑1和路徑2都

斷裂N—H鍵，但路徑1形成的是O—H鍵，路徑2形成的是Al—H鍵，路徑1

能壘較低，說(shuō)明O—H鍵更容易形成，則O—H鍵更穩(wěn)定，鍵能更大。(6)哈伯法

合成氨即H2、N2在高溫、高壓、催化劑條件下合成NH3,故該方法的優(yōu)勢(shì)還有

可獲得副產(chǎn)物CO、產(chǎn)物無(wú)需分離。

4.(2022.渭南二模)科學(xué)家對(duì)多種過(guò)渡金屬元素進(jìn)行深入的研究，在新能源、新材

料研發(fā)，醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題：

⑴銅元素位于周期表中_______區(qū)，畫出Fe3+離子能量最高的能級(jí)的電子排布圖

(2)C0可以形成Ni(C0)4、Fe(C0)5等多種配合物，在提純金屬方面應(yīng)用廣泛。與

CO互為等電子體的一種陰離子和一種單質(zhì)分子的化學(xué)式分別為、

；CO分子中。鍵和兀鍵的個(gè)數(shù)比為，試比較C、。與N的第

一電離能的大小________________________________________

(3)PtCb(NH3)2有如圖兩種平行四邊形結(jié)構(gòu):

C1............NH.Cl............NH,

=\i\/=

:Pt：:Pt:

=Z\=\=

Cl............NH3H.,N............Cl

ab

研究表明，圖a分子用于抗癌藥物，在圖a中用箭頭標(biāo)出配位鍵o解釋

分子b不溶于水的原因：o

其中配體NH3中心原子的雜化方式為o

(4)銅和氧形成的一種離子化合物(氧的化合價(jià)為-2)是良好的半導(dǎo)體材料。晶胞結(jié)

構(gòu)如圖所示:

銅離子的電荷數(shù)為,其配位數(shù)為,以晶胞參數(shù)為單位長(zhǎng)度建立

的坐標(biāo)系可以表示晶胞中各原子的位置，稱作原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)，例如圖中a原子和

b原子坐標(biāo)分別為(0,0,0)、(|,1),則c原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為,若晶體

密度為dg/ciH,設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，則晶胞中陰陽(yáng)離子最短距離為

nm(列出計(jì)算式即可)。

AA

答案(1)①ds②

(2)CN「或CrN21：2N>O>C或C<O<N

Cl.....NH.

i\Z=

：Pt：

\：

(3)Cl.....NH,b分子為非極性分子，而水為極性溶劑，極性不同，根據(jù)相似相

溶原理，b分子不溶于水sp3

(4)+12gI，1)

X107

解析⑴銅原子的核電荷數(shù)為29,核外電子排布式為Is22s22P63s23P63dl°4si,銅

元素位于周期表中的ds區(qū)；Fe3+離子核外電子排布式為Is22s22P63s23P63d5,能量

3d

最高的是3d,則Fe3+離子能量最高的能級(jí)的電子排布圖為m*；(2)CO

有2個(gè)原子，價(jià)電子總數(shù)為10,則與CO互為等電子體的一種陰離子和一種單質(zhì)

分子的化學(xué)式分別為CN-或Cl、N2；CO與N2互為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，分子

中。鍵數(shù)為1個(gè)，兀鍵數(shù)為2個(gè)，則。鍵和兀鍵個(gè)數(shù)比為1：2；同一周期元素的

第一電離能隨著原子序數(shù)增大而增大，但第UA族、第VA族元素第一電離能大

于其相鄰元素，因此C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的排序?yàn)镹>O〉C；

⑶[PtCb(NH3)2]的中心原子為Pt,提供空軌道，配位原子為CLN,提供孤電子

Pt

對(duì)，則在圖a中用箭頭標(biāo)出配位鍵為C1.....NH.,,由b分子結(jié)構(gòu)可知，b分子結(jié)

構(gòu)對(duì)稱，為非極性分子，而水為極性溶劑，根據(jù)相似相溶原理，b分子不溶于水;

c一]x3

NH3分子中中心N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+—2—=4,采用sp3雜化；(4)由晶

胞結(jié)構(gòu)圖可以看出，晶胞中Cu位于晶胞內(nèi)，其個(gè)數(shù)為4,O有8個(gè)位于頂點(diǎn)、一

個(gè)位于體心，其個(gè)數(shù)為8X《+1=2,該晶體的化學(xué)式為CU2O,故CU2O中銅離子

的電荷數(shù)為+1;與每個(gè)銅離子最近的氧離子有2個(gè)，則銅離子的配位數(shù)為2；圖

中a原子和b原子坐標(biāo)分別為(0,0,0)、(3，/3，說(shuō)明是以圖中a點(diǎn)為坐標(biāo)原

點(diǎn)的，則c原子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)為("，1)；晶胞的質(zhì)量為64X4(16X2晶胞的體

64X4+16X2

積V=-------V-------cm3=^-cm