2024年普通高中學業(yè)水平選擇性考試(廣東卷)化學試卷含答案

2024年普通高中學業(yè)水平選擇性考試(廣東卷)化學本卷滿分100分，考試用時75分鐘?？赡苡玫降南鄬υ淤|(zhì)量：H1C12O16Na23S32Cl35.5Ca40Fe56一、選擇題：本大題共16小題，共44分。第1～10小題，每小題2分；第11～16小題，每小題4分。在每小題列出的四個選項中，只有一項符合題目要求。1．龍是中華民族重要的精神象征和文化符號。下列與龍有關(guān)的歷史文物中，主要材質(zhì)為有機高分子的是()A．紅山玉龍B．鎏金鐵芯銅龍C．云龍紋絲綢D．云龍紋瓷瓶C[紅山玉龍主要成分為SiO2和硅酸鹽，屬于無機非金屬材料，A不符合題意；鎏金鐵芯銅龍主要成分為Cu，屬于金屬材料，B不符合題意；云龍紋絲綢主要成分為蛋白質(zhì)，屬于有機高分子材料，C符合題意；云龍紋瓷瓶主要成分為硅酸鹽，屬于傳統(tǒng)無機非金屬材料，D不符合題意。]2．“極地破冰”“太空養(yǎng)魚”等彰顯了我國科技發(fā)展的巨大成就。下列說法正確的是()A．“雪龍2”號破冰船極地科考：破冰過程中水發(fā)生了化學變化B．大型液化天然氣運輸船成功建造：天然氣液化過程中形成了新的化學鍵C．嫦娥六號的運載火箭助推器采用液氧煤油發(fā)動機：燃燒時存在化學能轉(zhuǎn)化為熱能D．神舟十八號乘組帶著水和斑馬魚進入空間站進行科學實驗：水的電子式為H∶O∶HC[A．破冰過程無新物質(zhì)生成，是物理變化，A錯誤；B．天然氣液化的過程是氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，是物理變化，無新的化學鍵形成，B錯誤；C．燃燒放熱，是化學能轉(zhuǎn)化為熱能，C正確；D．水是共價化合物，每個H原子都與O原子共用一對電子，電子式為D錯誤。]3．嘀嗒嘀嗒，時間都去哪兒了！計時器的發(fā)展史銘刻著化學的貢獻。下列說法不正確的是()A．制作日晷圓盤的石材，屬于無機非金屬材料B．機械表中由鉬鈷鎳鉻等元素組成的發(fā)條，其材質(zhì)屬于合金C．基于石英晶體振蕩特性計時的石英表，其中石英的成分為SiCD．目前“北京時間”授時以銫原子鐘為基準，55133C[制作日晷圓盤的石材主要為大理石，屬于無機非金屬材料，A正確；由兩種或兩種以上的金屬與金屬或非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的混合物稱為合金，機械表中由鉬鈷鎳鉻等元素組成的發(fā)條，其材質(zhì)屬于合金，B正確；基于石英晶體振蕩特性計時的石英表，其中石英的成分為SiO2，C錯誤；目前“北京時間”授時以銫原子鐘為基準，551334．我國飲食注重營養(yǎng)均衡，講究“色香味形”。下列說法不正確的是()A．烹飪糖醋排骨用蔗糖炒出焦糖色，蔗糖屬于二糖B．新鮮榨得的花生油具有獨特油香，油脂屬于芳香烴C．涼拌黃瓜加醋使其具有可口酸味，食醋中含有極性分子D．端午時節(jié)用粽葉將糯米包裹成形，糯米中的淀粉可水解B[A．蔗糖屬于二糖，1mol蔗糖水解可得到1mol葡萄糖和1mol果糖，故A正確；B．油脂主要是高級脂肪酸和甘油形成的酯，不屬于芳香烴，故B錯誤；C．食醋中含有CH3COOH、H2O等多種物質(zhì)，CH3COOH、H2O均為極性分子，故C正確；D．糯米中的淀粉可水解，淀粉水解的最終產(chǎn)物為葡萄糖，故D正確。]5．我國自主設(shè)計建造的浮式生產(chǎn)儲卸油裝置“?？惶枴睂⒃谥榻谂璧睾Ｓ蚴褂?，其鋼鐵外殼鑲嵌了鋅塊，以利用電化學原理延緩?fù)鈿さ母g。下列有關(guān)說法正確的是()A．鋼鐵外殼為負極B．鑲嵌的鋅塊可永久使用C．該法為外加電流法D．鋅發(fā)生反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2+D[鋼鐵外殼鑲嵌了鋅塊，由于金屬活動性Zn＞Fe，即鋅塊為負極，鋼鐵外殼為正極，形成原電池，Zn失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2+，從而保護鋼鐵，延緩其腐蝕。A．由于金屬活動性Zn＞Fe，鋼鐵外殼為正極，鋅塊為負極，故A錯誤；B．Zn失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，Zn－2e－=Zn2+，鑲嵌的鋅塊會被逐漸消耗，需根據(jù)腐蝕情況進行維護和更換，不能永久使用，故B錯誤；C．由分析得，該方法為犧牲陽極的陰極保護法，故C錯誤；D．Zn失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－=Zn2+，故D正確。]6．提純2.0g苯甲酸粗品(含少量NaCl和泥沙)的過程如下。其中，操作X為()苯甲酸粗品→加水加熱→濁液→趁熱過濾→濾液→X→過濾A．加熱蒸餾 B．加水稀釋C．冷卻結(jié)晶 D．萃取分液C[苯甲酸粗品(含少量NaCl和泥沙)加水加熱進行溶解，得到濁液，趁熱過濾，除去泥沙，濾液中含有少量NaCl，由于苯甲酸的溶解度受溫度影響大，而NaCl的溶解度受溫度影響小，可通過冷卻結(jié)晶的方式進行除雜，得到苯甲酸晶體，過濾后對晶體進行洗滌，得到苯甲酸，因此，操作X為冷卻結(jié)晶，故C正確。]7．“光榮屬于勞動者，幸福屬于勞動者?！毕铝袆趧禹椖颗c所述化學知識沒有關(guān)聯(lián)的是()選項勞動項目化學知識A水質(zhì)檢驗員：用滴定法測水中Cl－含量Ag＋＋Cl－=AgCl↓B化學實驗員：檢驗Na2O2是否失效2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑C化工工程師：進行順丁橡膠硫化碳碳雙鍵可打開與硫形成二硫鍵D考古研究員：通過14C測定化石年代C60與石墨烯互為同素異形體D[A．用滴定法測水中Cl－含量利用了Ag＋和Cl－生成AgCl沉淀，通過測AgCl沉淀的量從而測定水中Cl－的含量，勞動項目與所述化學知識有關(guān)聯(lián)，A不符合題意；B．利用過氧化鈉和水生成氫氧化鈉和氧氣的反應(yīng)可以檢驗Na2O2是否失效，勞動項目與所述化學知識有關(guān)聯(lián)，B不符合題意；C．順丁橡膠硫化就是聚異戊二烯中的碳碳雙鍵打開與硫形成二硫鍵，勞動項目與所述化學知識有關(guān)聯(lián)，C不符合題意；D．通過14C測定化石年代是利用同位素的放射性，通過半衰期計算化石年代，與同素異形體無關(guān)，勞動項目與所述化學知識沒有關(guān)聯(lián)，D符合題意。]8．1810年，化學家戴維首次確認“氯氣”是一種新元素組成的單質(zhì)。興趣小組利用以下裝置進行實驗。其中，難以達到預(yù)期目的的是()A．制備Cl2 B．凈化、干燥Cl2C．收集Cl2 D．驗證Cl2的氧化性A[A．利用濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)制氯氣需要加熱，圖中缺少加熱裝置，且分液漏斗內(nèi)應(yīng)盛裝濃鹽酸，不能達到預(yù)期目的，A符合題意；B．實驗室制得的氯氣中有HCl雜質(zhì)，可以通過飽和食鹽水洗氣除雜，再通過無水氯化鈣干燥，可以達到凈化、干燥Cl2的目的，B不符合題意；C．氯氣密度大于空氣，可以用向上排空氣法收集，可以達到預(yù)期目的，C不符合題意；D．H2可以在氯氣中安靜地燃燒，產(chǎn)生蒼白色火焰，氯氣將氫氣氧化，驗證了氯氣的氧化性，D不符合題意。]9．從我國南海的柳珊瑚中分離得到的柳珊瑚酸(圖1)，具有獨特的環(huán)系結(jié)構(gòu)。下列關(guān)于柳珊瑚酸的說法不正確的是()圖1A．能使溴的四氯化碳溶液褪色B．能與氨基酸的氨基發(fā)生反應(yīng)C．其環(huán)系結(jié)構(gòu)中3個五元環(huán)共平面D．其中碳原子的雜化方式有sp2和sp3C[A．該物質(zhì)含有碳碳雙鍵，能使溴的四氯化碳溶液褪色，故A正確；B．該物質(zhì)含有羧基，能與氨基酸的氨基發(fā)生反應(yīng)，故B正確；C．如圖：，圖中所示C為sp3雜化，具有類似甲烷的四面體結(jié)構(gòu)，即環(huán)系結(jié)構(gòu)中3個五元環(huán)不可能共平面，故C錯誤；D．該物質(zhì)飽和的碳原子為sp3雜化，形成雙鍵的碳原子為sp2雜化，故D正確。]10．設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是()A．26gH—C≡C—H中含有σ鍵的數(shù)目為3NAB．1L1mol·L-1NH4NO3溶液中含NH4+的數(shù)目為C．1molCO和H2的混合氣體含有的分子數(shù)目為3NAD．Na與H2O反應(yīng)生成11.2LH2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為NAA[A．26gC2H2的物質(zhì)的量為1mol，一個C2H2分子中含有3個σ鍵，故26gC2H2中含有σ鍵的數(shù)目為3NA，A正確；B．NH4+在水溶液中發(fā)生水解，1L1mol·L-1NH4NO3溶液中含NH4+的數(shù)目小于NA，B錯誤；C．CO和H2均由分子構(gòu)成，1molCO和H2的混合氣體含有的分子數(shù)目為N11．按圖2裝置進行實驗。攪拌一段時間后，滴加濃鹽酸。不同反應(yīng)階段的預(yù)期現(xiàn)象及其相應(yīng)推理均合理的是()圖2A．燒瓶壁會變冷，說明存在ΔH<0的反應(yīng)B．試紙會變藍，說明有NH3生成，產(chǎn)氨過程熵增C．滴加濃鹽酸后，有白煙產(chǎn)生，說明有NH4Cl升華D．實驗過程中，氣球會一直變大，說明體系壓強增大B[A．NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以燒瓶壁變冷，吸熱反應(yīng)ΔH>0，故A錯誤；B．試紙會變藍，說明有NH3生成，反應(yīng)物都是固體，生成物中有氣體，故產(chǎn)氨過程熵增，B正確；C．滴加濃鹽酸后，有白煙產(chǎn)生，說明體系中有氨氣，是NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O反應(yīng)產(chǎn)生的，不是NH4Cl的升華，C錯誤；D．實驗過程中，氣球會一直變大，是因為反應(yīng)產(chǎn)生了氣體，但是膨脹以后壓強就和外界壓強一樣了，D錯誤。]12．一種可為運動員補充能量的物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)式如圖3。已知R、W、Z、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素，Z和Y同族，則()圖3A．沸點：ZR3<YR3B．最高價氧化物的水化物的酸性：Z<WC．第一電離能：Z<X<WD.ZX3-D[Y可形成5個共價鍵，Z可形成3個共價鍵，Z和Y同族，Y原子序數(shù)比Z大，即Z為N元素，Y為P元素，W可形成4個共價鍵，原子序數(shù)比N小，即W為C元素，R可形成1個共價鍵，原子序數(shù)比C小，即R為H元素，X可形成2個共價鍵，原子序數(shù)在N和P之間，即X為O元素，綜上：R為H元素、W為C元素、Z為N元素、X為O元素、Y為P元素。A．由于NH3可形成分子間氫鍵，而PH3不能，因此沸點：NH3＞YH3，故A錯誤；B．W為C元素、Z為N元素，由于非金屬性：C＜N，因此最高價氧化物對應(yīng)的水化物的酸性：H2CO3＜HNO3，故B錯誤；C．同周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢，第ⅡA族、ⅤA族原子第一電離能大于同周期相鄰元素，即第一電離能：C<O<N，故C錯誤；D.NO3-的中心原子價層電子對數(shù)為3＋5+1-2×32＝3，屬于sp2雜化，為平面三角形，CO313．下列陳述Ⅰ與陳述Ⅱ均正確，且具有因果關(guān)系的是()選項陳述Ⅰ陳述ⅡA酸性：CF3COOH<CCl3COOH電負性：F>ClB某冠醚與Li＋能形成超分子，與K＋則不能Li＋與K＋的離子半徑不同C由氨制硝酸：NH3→NO→NO2→HNO3NH3和NO2均具有氧化性D苯酚與甲醛反應(yīng)，可合成酚醛樹脂合成酚醛樹脂的反應(yīng)是加聚反應(yīng)B[A．電負性F＞Cl，F(xiàn)的吸電子能力大于Cl，導致CF3COOH中O—H鍵的極性大于CCl3COOH中O—H鍵的極性，故酸性：CF3COOH＞CCl3COOH，故陳述Ⅰ不正確，A不符合題意；B．冠醚最大的特點就是能與正離子，尤其是與堿金屬離子形成超分子，并且隨環(huán)的大小不同而與不同的金屬離子形成超分子，某冠醚與Li＋能形成超分子，與K＋則不能，則說明Li＋與K＋的離子半徑不同，陳述Ⅰ與陳述Ⅱ均正確，且具有因果關(guān)系，B符合題意；C．由氨制硝酸過程中，NH3做還原劑，體現(xiàn)了NH3的還原性，故陳述Ⅱ不正確，C不符合題意；D．苯酚與甲醛反應(yīng)，可合成酚醛樹脂，該反應(yīng)是縮聚反應(yīng)，故陳述Ⅱ不正確，D不符合題意。]14．部分含Mg或Al或Fe物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價關(guān)系如圖4。下列推斷合理的是()圖4A．若a在沸水中可生成e，則a→f的反應(yīng)一定是化合反應(yīng)B．在g→f→e→d轉(zhuǎn)化過程中，一定存在物質(zhì)顏色的變化C．加熱c的飽和溶液，一定會形成能產(chǎn)生丁達爾效應(yīng)的紅棕色分散系D．若b和d均能與同一物質(zhì)反應(yīng)生成c，則組成a的元素一定位于周期表p區(qū)B[A．若a在沸水中可生成e，此時a為Mg，e為Mg(OH)2，即f為鎂鹽，a→f的反應(yīng)有多種，可能為Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑，該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)，可能為Mg＋Cl2點燃MgCl2，該反應(yīng)屬于化合反應(yīng)，綜上a→f的反應(yīng)不一定是化合反應(yīng)，故A錯誤；B．e能轉(zhuǎn)化為d，此時e為白色沉淀Fe(OH)2，d為紅褐色沉淀Fe(OH)3，說明在g→f→e→d轉(zhuǎn)化過程中，一定存在物質(zhì)顏色的變化，故B正確；C．由題意得，此時能產(chǎn)生丁達爾效應(yīng)的紅棕色分散系為Fe(OH)3膠體，c應(yīng)為鐵鹽，加熱鐵鹽的飽和溶液，也有可能直接得到Fe(OH)3沉淀，故C錯誤；D．假設(shè)b為Al2O3，即d為Al(OH)3，c為鋁鹽，Al2O3、Al(OH)3與稀鹽酸反應(yīng)均生成鋁鹽，此時組成a的元素為Al，位于周期表p區(qū)；假設(shè)b為Fe2O3，即d為Fe(OH)3，c為鐵鹽，F(xiàn)e2O3、Fe(OH)315．對反應(yīng)S(g)?T(g)(I為中間產(chǎn)物)，相同條件下：①加入催化劑，反應(yīng)達到平衡所需時間大幅縮短；②提高反應(yīng)溫度，c平S/c平(T)增大，c平S/c平(I)減小?；谝陨鲜聦?，可能的反應(yīng)歷程示意圖(—為無催化劑，為有催化劑)為()ABCDA[提高反應(yīng)溫度，c平S/c平(T)增大，說明反應(yīng)S(g)?T(g)的平衡逆向移動，即該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，c平S/c平(I)減小，說明S生成中間產(chǎn)物I的反應(yīng)平衡正向移動，屬于吸熱反應(yīng)，由此可排除C、D選項，加入催化劑，反應(yīng)達到平衡所需時間大幅縮短，即反應(yīng)的決速步驟的活化能下降，使得反應(yīng)速率大幅加快，活化能大的步驟為決速步驟，符合條件的反應(yīng)歷程示意圖為A，故A正確。]16．一種基于氯堿工藝的新型電解池(圖5)，可用于濕法冶鐵的研究。電解過程中，下列說法不正確的是()圖5A．陽極反應(yīng)：2Cl－－2e－=Cl2↑B．陰極區(qū)溶液中OH－濃度逐漸升高C．理論上每消耗1molFe2O3，陽極室溶液減少213gD．理論上每消耗1molFe2O3，陰極室物質(zhì)最多增加138gC[分析：右側(cè)溶液為飽和食鹽水，右側(cè)電極產(chǎn)生氣體，則右側(cè)電極為陽極，Cl－放電產(chǎn)生氯氣，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑；左側(cè)電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)e2O3在堿性條件下轉(zhuǎn)化為Fe，電極反應(yīng)為Fe2O3＋6e－＋3H2O=2Fe＋6OH－；中間為陽離子交換膜，Na＋由陽極向陰極移動。A．由分析可知，陽極反應(yīng)為2Cl－－2e－=Cl2↑，A正確；B．由分析可知，陰極反應(yīng)為Fe2O3＋6e－＋3H2O=2Fe＋6OH－，消耗水產(chǎn)生OH－，陰極區(qū)溶液中OH－濃度逐漸升高，B正確；C．由分析可知，理論上每消耗1molFe2O3，轉(zhuǎn)移6mol電子，產(chǎn)生3molCl2，同時有6molNa＋由陽極轉(zhuǎn)移至陰極，則陽極室溶液減少3×71g＋6×23g＝351g，C錯誤；D．由分析可知，理論上每消耗1molFe2O3，轉(zhuǎn)移6mol電子，有6molNa＋由陽極轉(zhuǎn)移至陰極，陰極室物質(zhì)最多增加6×23g＝138g，D正確。]二、非選擇題：本大題共4小題，共56分?？忌鶕?jù)要求作答。17．(14分)含硫物質(zhì)種類繁多，在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化。(1)實驗室中，濃硫酸與銅絲反應(yīng)，所產(chǎn)生的尾氣可用________(填化學式)溶液吸收。(2)工業(yè)上，煙氣中的SO2可在通空氣條件下用石灰石的漿液吸收，生成石膏。該過程中，________(填元素符號)被氧化。(3)工業(yè)鍋爐需定期除水垢，其中的硫酸鈣用純堿溶液處理時，發(fā)生反應(yīng)：CaSO4s+興趣小組在實驗室探究Na2CO3溶液的濃度對反應(yīng)(Ⅰ)的反應(yīng)速率的影響。①用Na2CO3固體配制溶液，以滴定法測定其濃度。?。撨^程中用到的儀器有________。ABCDⅱ．滴定數(shù)據(jù)及處理：Na2CO3溶液V0mL，消耗c1mol·L-1鹽酸V1mL(滴定終點時，CO32-轉(zhuǎn)化為HCO3-)，則c(Na2CO3②實驗探究：取①中的Na2CO3溶液，按下表配制總體積相同的系列溶液，分別加入m1g硫酸鈣固體，反應(yīng)t1min后，過濾，取V0mL濾液，用c1mol·L-1鹽酸參照①進行滴定。記錄的部分數(shù)據(jù)如下表(忽略CO3序號V(Na2CO3)/mLV(H2O)/mLV(濾液)/mLV消耗(鹽酸)/mLa100.00V02V1/5b80.0xV03V1/10則x＝________，測得的平均反應(yīng)速率之比va∶vb＝________。(4)興趣小組繼續(xù)探究反應(yīng)(Ⅰ)平衡的建立，進行實驗。①初步實驗將1.00g硫酸鈣(M＝136g·mol-1)加入到100.0mL0.100mol·L-1Na2CO3溶液中，在25℃和攪拌條件下，利用pH計測得體系的pH隨時間t的變化曲線如圖6。圖6②分析討論甲同學根據(jù)t2min后pH不改變，認為反應(yīng)(Ⅰ)已達到平衡；乙同學認為證據(jù)不足，并提出如下假設(shè)：假設(shè)1硫酸鈣固體已完全消耗；假設(shè)2硫酸鈣固體有剩余，但被碳酸鈣沉淀包裹。③驗證假設(shè)乙同學設(shè)計如下方案，進行實驗。步驟現(xiàn)象ⅰ．將①實驗中的反應(yīng)混合物進行固液分離/ⅱ．取少量分離出的沉淀置于試管中，滴加________________，沉淀完全溶解ⅲ．繼續(xù)向ⅱ的試管中滴加________無白色沉淀生成④實驗小結(jié)假設(shè)1成立，假設(shè)2不成立。①實驗中反應(yīng)(Ⅰ)平衡未建立。⑤優(yōu)化方案、建立平衡寫出優(yōu)化的實驗方案，并給出反應(yīng)(Ⅰ)平衡已建立的判斷依據(jù)：___________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)濃硫酸與銅絲反應(yīng)方程式為：Cu＋2H2SO4△CuSO4＋SO2↑＋2H2O，所產(chǎn)生的尾氣為SO2(2)SO2生成石膏(主要成分CaSO4)，S元素的化合價由＋4價上升到＋6價，失去電子，被氧化。(3)①用Na2CO3固體配制溶液，以滴定法測定其濃度，該過程用到題給儀器中的燒杯、酸式滴定管，故選BD；根據(jù)離子方程式CO32-+H+=HCO3-可知，c(Na2CO3)＝c1V1×②總體積應(yīng)相同，x為20.0；a中消耗的鹽酸體積為2V15，即Δc(Na2CO3)＝(c1V1V0-2c1V15V0)mol·L-1＝3c1V15V0mol·L-1，同理可得，b中Δc(Na2CO3)＝(80100×c(4)由結(jié)論假設(shè)1成立，假設(shè)2不成立，說明①實驗中的沉淀均為CaCO3，要驗證沉淀中無CaSO4，可酸溶后滴加BaCl2將①實驗中的反應(yīng)混合物進行固液分離后，取少量分離出的沉淀置于試管中，滴加過量稀鹽酸，有氣體產(chǎn)生，沉淀完全溶解，繼續(xù)滴加BaCl2溶液，無白色沉淀生成，說明沉淀均為CaCO3，無CaSO4；由化學方程式CaSO4s+CO32-aq?CaCO3s+SO42-(aq)可知，假設(shè)正反應(yīng)100%進行，n(CaSO4)＝nCO32-＝0.100mol·L-1×0.1L＝0.01mol，質(zhì)量為0.01mol×136g·[答案](1)NaOH(合理即可)(2)S(3)①BDc1V1V0(4)③足量稀鹽酸有氣泡生成少量BaCl2溶液⑤將1.36g(或大于此量的)硫酸鈣加入到100mL0.1mol·L-1Na2CO3溶液中，在25℃和攪拌條件下，利用pH計測量混合液的pH，待混合液pH不變時，加入Na2SO4固體，pH增大，說明反應(yīng)(Ⅰ)平衡已建立18．(14分)鎵(Ga)在半導體、記憶合金等高精尖材料領(lǐng)域有重要應(yīng)用。一種從電解鋁的副產(chǎn)品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)中提取鎵及循環(huán)利用鋁的工藝如下。工藝中，LAEM是一種新型陰離子交換膜，允許帶負電荷的配離子從高濃度區(qū)擴散至低濃度區(qū)。用LAEM提取金屬離子Mn＋的原理如圖7。已知：圖7①pKa(HF)＝3.2。②Na3[AlF6](冰晶石)的Ksp為4.0×10-10。③浸取液中，Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)－(m＝0～4)微粒形式存在，F(xiàn)e2+最多可與2個Cl－配位，其他金屬離子與Cl－的配位可忽略。(1)“電解”中，反應(yīng)的化學方程式為__________________________________________________________________________________________________________。(2)“浸取”中，由Ga3+形成[GaCl4]－的離子方程式為________________________。(3)“還原”的目的：避免________元素以________(填化學式)微粒的形式通過LAEM，從而有利于Ga的分離。(4)“LAEM提取”中，原料液的Cl－濃度越________，越有利于Ga的提取；研究表明，原料液酸度過高，會降低Ga的提取率。因此，在不提高原料液酸度的前提下，可向Ⅰ室中加入________(填化學式)，以進一步提高Ga的提取率。(5)“調(diào)pH”中，pH至少應(yīng)大于________，使溶液中c(F－)>c(HF)，有利于[AlF6]3-配離子及Na3[AlF6]晶體的生成。若“結(jié)晶”后溶液中c(Na＋)＝0.10mol·L-1，則[AlF6]3-的濃度為________mol·L-1。(6)一種含Ga、Ni、Co元素的記憶合金的晶體結(jié)構(gòu)可描述為Ga與Ni交替填充在Co構(gòu)成的立方體體心，形成如圖8所示的結(jié)構(gòu)單元。該合金的晶胞中，粒子個數(shù)最簡比Co∶Ga∶Ni＝________，其立方晶胞的體積為________nm3。圖8[解析]電解鋁的副產(chǎn)品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)進行“焙燒”，金屬轉(zhuǎn)化為氧化物，“焙燒”后的固體加入鹽酸“浸取”，浸取液加入鋁片將Fe3+進行還原，得到原料液，原料液利用“LAEM提取”，[GaCl4]－通過交換膜進入Ⅱ室并轉(zhuǎn)化為Ga3+，Ⅱ室溶液進一步處理得到鎵，Ⅰ室溶液加入含F(xiàn)－的廢液調(diào)pH并結(jié)晶得到N3[AlF6]晶體用于電解鋁。(3)由已知，浸取液中，Ga(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)以[MClm](m-3)－(m＝0～4)微粒形式存在，LAEM是一種新型陰離子交換膜，允許帶負電荷的配離子從高濃度區(qū)擴散至低濃度區(qū)，為了避免鐵元素以[FeCl4]－的微粒形式通過LAEM，故要加入鋁片還原Fe3+，從而有利于Ga的分離。(4)“LAEM提取”中，原料液的Cl－濃度越高，更有利于生成[GaCl4]－的反應(yīng)正向移動，更有利于Ga的提取，在不提高原料液酸度的前提下，同時不引入新雜質(zhì)，可向Ⅰ室中加入NaCl，提高Cl－濃度，進一步提高Ga的提取率。(5)由pKa(HF)＝3.2，Ka(HF)＝cH+cF-cHF＝10-3.2，為了使溶液中c(F－)>c(HF)，c(H＋)＝cHFcF-×10-3.2mol·L-1<10-3.2mol·L-1，故pH應(yīng)大于3.2，有利于[AlF6]3-配離子及Na3[AlF6]晶體的生成，若“結(jié)晶”后溶液中c(Na＋)＝0.10mol·L-1，根據(jù)Na3[AlF6](冰晶石)的Ksp為4.0×10-10，[AlF6]3-濃度為4.0×10-10(6)合金的晶體結(jié)構(gòu)可描述為Ga與Ni交替填充在Co構(gòu)成的立方體體心，形成如圖所示的結(jié)構(gòu)單元，取Ga為晶胞頂點，晶胞面心也是Ga，Ni處于晶胞棱心和體心，Ga和Ni形成類似氯化鈉晶胞的結(jié)構(gòu)，晶胞中Ga和Ni形成的8個小正方體體心為Co，故晶胞中Ga、Ni個數(shù)為4，Co個數(shù)為8，粒子個數(shù)最簡比Co∶Ga∶Ni＝2∶1∶1，晶胞棱長為兩個最近的Ga之間(或最近的Ni之間)的距離，為2anm，故晶胞的體積為8a3nm3。[答案](1)2Al2O3電解冰晶石4Al＋3O2(2)Ga3+＋4Cl－=[GaCl4]－(3)Fe[FeCl4]－(4)高NaCl(5)3.24.0×10-7(6)2∶1∶18a319．(14分)酸在多種反應(yīng)中具有廣泛應(yīng)用，其性能通常與酸的強度密切相關(guān)。(1)酸催化下NaNO2與NH4Cl混合溶液的反應(yīng)(反應(yīng)a)，可用于石油開采中油路解堵。①基態(tài)N原子價層電子的軌道表示式為______________。②反應(yīng)a：NO2-aq+NH4+已知：則反應(yīng)a的ΔH＝________。③某小組研究了3種酸對反應(yīng)a的催化作用。在相同條件下，向反應(yīng)體系中滴加等物質(zhì)的量的少量酸，測得體系的溫度T隨時間t的變化如圖9。據(jù)圖可知，在該過程中，________。圖9A．催化劑酸性增強，可增大反應(yīng)焓變B．催化劑酸性增強，有利于提高反應(yīng)速率C．催化劑分子中含H越多，越有利于加速反應(yīng)D．反應(yīng)速率并不始終隨著反應(yīng)物濃度下降而減小(2)在非水溶劑中，將CO2轉(zhuǎn)化為化合物ⅱ(一種重要的電子化學品)的催化機理示意圖如圖10，其中的催化劑有________和________。圖10(3)在非水溶劑中研究弱酸的電離平衡具有重要科學價值。一定溫度下，某研究組通過分光光度法測定了兩種一元弱酸HX(X為A或B)在某非水溶劑中的Ka。a．選擇合適的指示劑HIn，Ka(HIn)＝3.6×10-20；其鉀鹽為KIn。b．向KIn溶液中加入HX，發(fā)生反應(yīng)：In－＋HX?X－＋HIn。KIn起始的物質(zhì)的量為n0(KIn)，加入HX的物質(zhì)的量為n(HX)，平衡時，測得c平(In－)/c平(HIn)隨nHX/n0(KIn)的變化曲線如圖11。圖11已知：該溶劑本身不電離，鉀鹽在該溶劑中完全電離。①計算Ka(HA)(寫出計算過程，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。②在該溶劑中，Ka(HB)____Ka(HA)；Ka(HB)____Ka(HIn)(填“>”“<”或“＝”)。[解析](1)①N的原子序數(shù)為7，位于第二周期第ⅤA族，基態(tài)N原子價層電子的軌道表示式為②由已知可得：Ⅰ．NaNO2(s)＋NH4Cl(s)=N2(g)＋NaCl(s)＋2H2O(l)，ΔH1；Ⅱ．NaNO2s=Na+aq+NO2-(aq)，ΔHⅣ．NaCl(s)=Na＋(aq)＋Cl－(aq)，ΔH4；由蓋斯定律可知，目標方程式NO2-aq+NH4+(aq)=N2(g)＋2H2O(l)可由Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ＋Ⅳ得到，故反應(yīng)ΔH＝ΔH1－ΔH2③A．催化劑不能改變反應(yīng)的焓變，A項錯誤；B．由圖示可知，酸性：硫酸＞磷酸＞乙酸，催化劑酸性增強，反應(yīng)速率提高，B項正確；C．一個硫酸分子中含有2個H，一個磷酸分子中含有3個H，一個乙酸分子中含有4個H，但含H最少的硫酸催化時，最有利于加速反應(yīng)，C項錯誤；D．由圖示可知，反應(yīng)開始一段時間，反應(yīng)物濃度減小，但反應(yīng)速率加快，反應(yīng)速率并不始終隨著反應(yīng)物濃度下降而減小，D項正確。(2)催化劑參與化學反應(yīng)，但反應(yīng)前后質(zhì)量和化學性質(zhì)并未改變，由催化機理示意圖可知，催化劑有AcOH和KI。(3)①由變化曲線圖可知，當nHXn0KIn＝1.0時，c平In-c平HIn＝3.0，設(shè)初始c0(KIn)＝c0mol·L-1，則初始c(HX)＝c0molIn－＋HX?X－＋HIn起始濃度/(mol·L-1)c0c000轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1)xxxx平衡濃度/(mol·L-1)c0－xc0－xxx由c平In-c平HIn＝3.0，即c0-xx＝3.0，解得x＝0.25c0，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1＝解得Ka(HA)＝4.0×10-21；②根據(jù)變化曲線圖可知，當nHBn0KIn＝1.0時，設(shè)此時轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度為ymolIn－＋HX?X－＋HIn起始濃度/(mol·L-1)c0c000轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1)yyyy平衡濃度/(mol·L-1)c0－yc0－yyy此時c平In-c平HIn＜1.0，即c0-yy＜1.0，則y＞0.5c0，則平衡常數(shù)K2＝Ka由于y＞0.5c0，則K2＝KaHBKHIn＞1，Ka[答案](1)①②ΔH1＋ΔH4－ΔH2－ΔH3③BD(2)AcOHKI(3)①解：由變化曲線圖可知，當nHXn0KIn＝1.0時，c平In-c平HIn＝3.0，設(shè)初始c0(KIn)＝c0mol·L-1，則初始c(HX)＝c0molIn－＋HX?X－＋HIn起始濃度/(mol·L-1)c0c000轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1)xxxx平衡濃度/(mol·L-1)c0－xc0－xxx由c平In-c平HIn＝3.0，即c0-xx＝3.0，解得x＝0.25c0，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1＝解得Ka(HA)＝4.0×10-21②>>20．(14分)將3D打印制備的固載銅離子陶瓷催化材料，用于化學催化和生物催化一體化技術(shù)，以實現(xiàn)化合物Ⅲ的綠色合成，示意圖如下(反應(yīng)條件略)。(1)化合物Ⅰ的分子式為________，名稱為________。(2)化合物Ⅱ中含氧官能團的名稱是________?；衔铫虻哪惩之悩?gòu)體含有苯環(huán)，在核磁共振氫譜圖上只有4組峰，且能夠發(fā)生銀鏡反應(yīng)，其結(jié)構(gòu)簡式為________。(3)關(guān)于上述示意圖中的相關(guān)物質(zhì)及轉(zhuǎn)化，下列說法正確的有________。A．由化合物Ⅰ到Ⅱ的轉(zhuǎn)化中，有π鍵的斷裂與形成B．由葡萄糖到葡萄糖酸內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化中，葡萄糖被還原C．葡萄糖易溶于水，是因為其分子中有多個羥基，能與水分子形成氫鍵D．由化合物Ⅱ到Ⅲ的轉(zhuǎn)化中，存在C、O原子雜化方式的改變，有手性碳原子形成(4)對化合物Ⅲ，分析預(yù)測其可能的化學性質(zhì)，完成下表。序號反應(yīng)試劑、條件反應(yīng)形成的新結(jié)構(gòu)反應(yīng)類型①___________________②____________取代反應(yīng)(5)在一定條件下，以原子利用率100%的反應(yīng)制備HOCH(CH3)2。該反應(yīng)中，①若反應(yīng)物之一為非極性分子，則另一反應(yīng)物為________(寫結(jié)構(gòu)簡式)。②若反應(yīng)物之一為V形結(jié)構(gòu)分子，則另一反應(yīng)物為________(寫結(jié)構(gòu)簡式)。(6)以2-溴丙烷為唯一有機原料，合成CH3COOCH(