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

試題評析

2023年高考全國理科綜合乙卷化學(xué)試題全面貫徹落實黨的二十大精神,落實立德樹人的根本任務(wù),堅持為黨育人、為國育才,銜接高中課程標準,加強教考銜接,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)生認識化學(xué)與生命健康、材料發(fā)展、科技進步的緊密關(guān)系,突出學(xué)科主干內(nèi)容,促進學(xué)生化學(xué)觀念、科學(xué)思維和正確價值觀念的形成與發(fā)展,服務(wù)拔尖創(chuàng)新人才選拔,服務(wù)新時代教育評價改革,服務(wù)教育強國建設(shè)。

一、突出學(xué)科特點,落實學(xué)科育人功能

試題立足化學(xué)學(xué)科特點,結(jié)合學(xué)科與社會熱點問題,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)科在推動科技發(fā)展和人類社會進步中的重要作用,激發(fā)學(xué)生崇尚科學(xué)、探究未知的興趣,引導(dǎo)學(xué)生夯實知識基礎(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,通過對應(yīng)用于社會生產(chǎn)實踐中化學(xué)原理的考查,充分體現(xiàn)出化學(xué)學(xué)科推動科技發(fā)展和人類社會進步的重要作用,凸顯化學(xué)學(xué)科的社會價值,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題運用化學(xué)反應(yīng)原理知識分析硫酸亞鐵性質(zhì);第35題考查分析“祝融號”探測發(fā)現(xiàn)的火星上的橄欖石礦物。

二、加強教考銜接,引導(dǎo)遵循依標教學(xué)

化學(xué)試題遵循高中課程標準,引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)遵循教育規(guī)律,回歸課標、回歸課堂,嚴格按照高中化學(xué)課程標準進行教學(xué),強調(diào)在深刻理解基礎(chǔ)上的融會貫通、靈活運用,讓學(xué)生掌握原理、內(nèi)化方法、舉一反三,主動進行探究和深層次學(xué)習(xí),既滿足高等學(xué)校選拔要求,又有利于學(xué)生實際水平的發(fā)揮,有助于減少死記硬背和“機械刷題”。有效地鑒別學(xué)生的基礎(chǔ)是否扎實,從而引導(dǎo)中學(xué)教學(xué)遵循教育規(guī)律、嚴格按照高中化學(xué)課程標準進行教學(xué)?；瘜W(xué)試題突出對化學(xué)基本概念、基本原理、基本技能等基礎(chǔ)知識的考查,有效地考查了學(xué)生對必備知識和關(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 題有機化學(xué)基礎(chǔ)知識的考查、第9 題的基本實驗的考查、第10 題的元素推斷等;還有第26 題(實驗大題)——有機物分子式的確定,探究物質(zhì)組成或測量物質(zhì)的含量;第35 題(物質(zhì)結(jié)構(gòu)大題)——電負性、雜化軌道理論、晶體的類型與物質(zhì)熔點、硬度、導(dǎo)電性的關(guān)系,晶胞的有關(guān)計算等,均是按照高中化學(xué)的課程標準進行命題的,突出化學(xué)主干知識的考查,不搞偏、難、怪,從而為我們的高中化學(xué)教學(xué)指明了方向,逐步落實高考改革,進而穩(wěn)步推進教育改革。

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

試題重點考查主干知識,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。選擇題涉及知識面廣,考查了典型物質(zhì)的性質(zhì)、基本化學(xué)實驗操作、有機化學(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)變設(shè)問角度和考查方法。試題設(shè)計上,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、計算的復(fù)雜性等諸多因素對試題難度的影響,通過調(diào)整基礎(chǔ)題數(shù)量、優(yōu)化計算量和復(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,通過給出選項限定答案范圍,降低難度;第28 題反應(yīng)焓的計算,減少了計算量,避免了復(fù)雜的數(shù)值運算。

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

化學(xué)試題設(shè)計聚焦化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng),強化對基礎(chǔ)知識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)生深層次認識化學(xué)規(guī)律,在分析和解決化學(xué)問題的過程中,增強探究性,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)知識相融合,考查了考生對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,既考查了考生對教材中有機化學(xué)基礎(chǔ)知識的掌握,又考查了考生有機化學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力。

備考建議

一、回歸課本,夯實基礎(chǔ)

堅持以課標為綱、以課本為本。認真研讀新課程標準(2020年版)和《中國高考評價體系》及說明,明確高考命題的方向。按照課程標準的要求,全面復(fù)習(xí)并掌握課本基礎(chǔ)知識,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網(wǎng)絡(luò),通過橫向和縱向統(tǒng)攝整理,使零散的知識有序地貯存,使之系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化。

二、重點內(nèi)容專項突破

每年重復(fù)考查的主干知識一定要格外關(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、重點元素化合物的性質(zhì)等。

工業(yè)流程、有機合成、實驗探究等重點題型需要專題系統(tǒng)訓(xùn)練來突破,熟練掌握這些題型的特點、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、加強實驗復(fù)習(xí)

重視化學(xué)實驗基本操作,尤其要重視課本實驗的挖掘和拓展,培養(yǎng)動手能力以及探究能力。

綜上所述,2023 年高考化學(xué)試題,不僅使我們體會到常規(guī)化學(xué)知識的重要,也深刻體會到化學(xué)在生活及實際生產(chǎn)中的重要作用。試題對化學(xué)基本概念、基本理論的考查非常靈活,考核純知識性的題目逐漸偏少,更多則是知識應(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)過程中強調(diào)對知識的理解和應(yīng)用,從而使我們沿著正確的方向備戰(zhàn)2024年高考。

附:2023年全國乙卷理科綜合化學(xué)試題解析(以原試卷題號為序)

7.下列應(yīng)用中涉及氧化還原反應(yīng)的是( )。

A.使用明礬對水進行凈化

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:使用明礬對水進行凈化過程中,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發(fā)生變化,不涉及氧化還原反應(yīng),A 項不符合題意。雪天道路上撒鹽融雪,是因為雪遇到鹽,熔點降低而融化,該過程中沒有任何一種元素的化合價發(fā)生變化,不涉及氧化還原反應(yīng),B 項不符合題意。暖貼中的鐵粉遇空氣放熱,是因為暖貼中含有鐵粉、碳粉、氯化鈉、水等物質(zhì),當這些物質(zhì)遇到空氣后形成無數(shù)微小原電池并開始工作,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,無數(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發(fā)生變化,因此,該過程涉及氧化還原反應(yīng),C 項符合題意。熒光指示牌被照發(fā)光,是因為光遇到指示牌發(fā)生了反射,該過程中沒有任何一種元素的化合價發(fā)生變化,不涉及氧化還原反應(yīng),D 項不符合題意。

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 項正確。乙酸異丙酯分子中含有4 個飽和的碳原子,其中異丙基中存在著一個飽和碳原子連接兩個飽和碳原子和一個乙酰氧基,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 項錯誤。兩個反應(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 項正確。

9.下列裝置可以用于相應(yīng)實驗的是( )。

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分離乙醇和乙酸驗證SO2 酸性測量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 項錯誤。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項錯誤。二氧化硫通入品紅溶液中,可以驗證其漂白性,不能驗證酸性,C 項錯誤。測量氧氣體積時,裝置選擇量氣筒,測量時要恢復(fù)到室溫,兩邊液面高度相等,D 項正確。

10.一種礦物由短周期元素W、X、Y 組成,溶于稀鹽酸有無色無味氣體生成。W、X、Y 原子序數(shù)依次增大。簡單離子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)能溶于稀鹽酸有無色無味的氣體產(chǎn)生,則W 為C,產(chǎn)生的氣體為二氧化碳。

X 為O,氧的常見價態(tài)有-1 價和-2價,如H2O2和H2O,A 項正確。W 為C,X為O,Y 為Mg,同主族時電子層數(shù)越多,原子半徑越大,電子層數(shù)相同時,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,B項錯誤。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 項錯誤。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 項錯誤。

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為生成了Fe3+,有渾濁是因為產(chǎn)生了Fe(OH)3,因為硫酸亞鐵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 項錯誤。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項錯誤。溴水的主要成分是溴和水,它們會反應(yīng),但速度很慢,Br2+H2O ══HBrO+HBr,2HBrO ══2HBr+O2,所以溴水放置太久會變質(zhì),但不是生成高溴酸,C 項錯誤。 膽礬為CuSO4·5H2O,顏色為藍色,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項正確。

12.室溫鈉-硫電池被認為是一種成本低、比能量高的能源存儲系統(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,在硫電極發(fā)生反應(yīng):下列敘述錯誤的是( )。

圖1

A.充電時Na+從鈉電極向硫電極遷移

B.放電時外電路電子流動的方向是a→b

D.炭化纖維素紙的作用是增強硫電極導(dǎo)電性能

答案:A

解析:由題意可知放電時硫電極得電子,硫電極為原電池正極,鈉電極為原電池負極。充電時為電解池裝置,陽離子移向陰極,即鈉電極,故充電時,Na+由硫電極遷移至鈉電極,A 項錯誤。放電時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為a→b,B項正確。由題給的一系列方程式相加可以得到放電時正極的反應(yīng)式為2e-→Na2Sx,C 項正確。炭化纖維素紙具有良好的導(dǎo)電性,可以增強硫電極的導(dǎo)電性能,D 項正確。

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點條件下能生成Ag2CrO4沉淀,也能生成AgCl沉淀

B.b點時,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)計算各選項結(jié)果。假設(shè)a點坐標為(4,6.5),此時分別計算反應(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應(yīng)的溶度積Ksp,二者不會生成沉淀,A項錯誤。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),與濃度無關(guān),根據(jù)分析可知,二者的溶度積不相同,B項錯誤。反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為將表達式轉(zhuǎn)化為與兩種難溶物的溶度積有關(guān)的 式 子 得,C 項正確。向NaCl、Na2CrO4均為0.1 mol·L-1的混合溶液中滴加AgNO3,開始沉淀時所需要的c(Ag+)分別為10-5.35mol·L-1,說明此時沉淀Cl-需要的銀離子濃度更低,在這種情況下,先沉淀的是AgCl,D 項錯誤。

26.元素分析是有機化合物的表征手段之一。按圖3實驗裝置(部分裝置略)對有機化合物進行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____。依次點燃煤氣燈_____,進行實驗。

(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_____、____(填標號)。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)進行操作:___。取下c和d管稱重。

(5)若樣品CxHyOz為0.023 6g,實驗結(jié)束后,c 管增重0.010 8g,d 管增重0.035 2g。質(zhì)譜測得該有機物的相對分子量為118,其分子式為_____。

答案:(1)通入一定的O2裝置氣密性b、a

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

(3)A C 堿石灰可以同時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 所示的裝置測定有機物中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U 型管中,稱量兩個U 型管的增重,計算有機物中C、H 兩種元素的含量,結(jié)合其他技術(shù)手段,從而得到有機物的分子式。

(1)實驗前,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,隨后先點燃b處酒精燈,后點燃a處酒精燈,保證當a處發(fā)生反應(yīng)時產(chǎn)生的CO 能被CuO 反應(yīng)生成CO2。

(2)實驗中O2的作用有:為實驗提供氧化劑,提供氣流保證反應(yīng)產(chǎn)物完全進入到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)有機物燃燒后生成的CO2和H2O分別用堿石灰和無水CaCl2吸收,其中c管裝有無水CaCl2,d管裝有堿石灰,二者不可調(diào)換,因為堿石灰能同時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U 行管中,使裝置冷卻。

(5)c管裝有無水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,由此可以得到有機物中C 元素的物質(zhì)的量;有機物中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;該有機物中C、H、O 三種元素的原子個數(shù)比為0.000 8∶0.001 2∶0.000 8=2∶3∶2;質(zhì)譜測得該有機物的相對分子質(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,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,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+,因為氧化后生成的Fe3+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,此時溶液中c(OH-)=1.0×10-10mol·L-1,此時體系中含有的=2.8×10-9mol·L-1,這時,溶液中的c(Fe3+)小于1.0×10-5,認為Fe3+已經(jīng)沉淀完全;用石灰乳調(diào)節(jié)至pH ≈7,這時溶液中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)上述實驗結(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)。平衡時的關(guān)系如圖5 所示。600 K 時,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,當失重比為19.4%時,FeSO4·7H2O 轉(zhuǎn)化為FeSO4·xH2O,則,解之得x=4;當失重比為38.8%時,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)。由平衡時的關(guān)系圖可知,660 K 時,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.中國第一輛火星車“祝融號”成功登陸火星。探測發(fā)現(xiàn)火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2-xSiO4)。回答下列問題:

(1)基態(tài)Fe 原子的價電子排布式為____。橄欖石中,各元素電負性大小順序為____,鐵的化合價為____。

(2)已知一些物質(zhì)的熔點數(shù)據(jù)如表1所示:

Na與Si均為第三周期元素,NaCl熔點明顯高于SiCl4,原因是_____。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點變化趨勢及其原因:____。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,分子晶體的熔點由分子間作用力決定,分子間作用力越大則其熔點越高;隨著其相對分子質(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號元素,基態(tài)Fe原子的價電子排布式為3d64s2。元素的金屬性越強,其電負性越小,元素的非金屬性越強,則其電負性越大,因此,橄欖石(MgxFe2-xSiO4)中,各元素電負性大小順序為O>Si>Fe>Mg。因為MgxFe2-xSiO4中Mg、Si、O 的化合價分別為+2、+4和-2,根據(jù)化合物中各元素的化合價的代數(shù)和為0,可以確定鐵的化合價為+2。

(2)Na 與Si均為第三周期元素,NaCl熔點明顯高于SiCl4,原因是:鈉的電負性小于硅,氯化鈉為離子晶體,其熔點較高;而SiCl4為分子晶體,其熔點較低。由表中的數(shù)據(jù)可知,SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點變化趨勢為:隨著同族元素的電子層數(shù)的增多,其熔點依次升高,其原因是SiCl4、GeCl4、SnCl4均形成分子晶體,分子晶體的熔點由分子間作用力決定,分子間作用力越大則其熔點越高;隨著其相對分子質(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的價層電子對數(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 個晶胞,則晶胞中Mg的個數(shù)為1;晶體結(jié)構(gòu)中B在正六棱柱體內(nèi)共6個,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 原子在圖中兩個正三角形的重心,該點到頂點的距離是該點到對邊中點距離的2倍,頂點到對邊的垂線長度為因此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)條件已簡化)。

回答下列問題:

(1)A 中含氧官能團的名稱是____。

(2)C的結(jié)構(gòu)簡式為_____。

(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)簡式為____。

(5)H 的結(jié)構(gòu)簡式為____。

(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)簡式為_____。

答案:(1)醚鍵和羥基

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

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

(4)有機物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H 原子被分為兩組,且物質(zhì)應(yīng)該是一種對稱的結(jié)構(gòu),結(jié)合有機物F的分子式可以知其結(jié)構(gòu)簡式為

(6)根據(jù)流程,有機物I在LiAlH4/四氫呋喃的條件下生成有機物J,LiAlH4是一種非常強的還原劑,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)為一種對稱結(jié)構(gòu),因此,這種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式為。