2013年全国I卷-化学

理科综合能力测试（化学部分）

可能用到的相对原子质量：H 1  C 12  N14  O 16  Mg 24  S 32  K 39  Mn 55

第I卷（42分）

一、选择题

7．化学无处不在，与化学有关的说法不正确的是

A．侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异

B．可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气

C．碘是人体必需微量元素，所以要多吃富含高碘酸的食物

D．黑火药由硫磺、硝石、木炭三种物质按一定比例混合制成

8．香叶醇是合成玫瑰香油的主要原料，其结构简式如下： 下列有关香叶醇的叙述正确的是

A．香叶醇的分子式为C10H18O                 B．不能使溴的四氯化碳溶液褪色

C．不能使酸性高锰酸钾溶液褪色              D．能发生加成反应不能发生取代反应

9．短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其简单离子都能破坏水的电离平衡的是

A．W2-、X+                                 B．X+、Y3+

C．Y3+、Z2-                                                   D．X+、Z2-

10．银制器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是

A．处理过程中银器一直保持恒重        

B．银器为正极，Ag2S被还原生成单质银          

C．该过程中总反应为2Al + 3Ag2S = 6Ag + Al2S3          

D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl

11．已知Ksp(AgCl)=1.56×10-10，Ksp(AgBr)=7.7×10-13，Ksp(Ag2CrO4)=9.0×10-12。某溶液中含有Cl-、Br-和CrO，浓度均为0.010mol •L-1，向该溶液中逐滴加入0.010 mol •L-1的AgNO3溶液时，三种阴离子产生沉淀的先后顺序为

A．Cl-、Br-、CrO                            B．CrO、Br-、Cl-

C．Br-、Cl-、CrO                            D．Br-、CrO、Cl-

12．分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇，若不考虑立体异构，这些酸和醇重新组合可形成的酯共有

A．15种                                                        B．28种             

C． 32种                                                       D．40种

13．下列实验中，所采取的分离方法与对应原理都正确的是

三、非选择题（包括必考题和选考题两部分。第22题~第32题为必考题，每个试题考生都必须做答。第33题~第40题为选考题，考生根据要求做答。）

（一）必考题（共43分）

26．（13分）

醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的反应和实验装置如下：

可能用到的有关数据如下：

合成反应：

在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1 mL浓硫酸。B中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90℃。

分离提纯：

反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙。最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g。

回答下列问题：

（1）装置b的名称是                   。

（2）加入碎瓷片的作用是                ；如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作时              （填正确答案标号）。

    A．立即补加    B．冷却后补加       C．不需补加         D．重新配料

（3）本实验中最容易产生的副产物的结构简式为                        。

（4）分液漏斗在使用前须清洗干净并             ；在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的                  （填“上口倒出”或“下口放出”）。

（5）分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是                               。

（6）在环己烯粗产物蒸馏过程中，不可能用到的仪器有            （填正确答案标号）。

         A．圆底烧瓶    B．温度计    C．吸滤瓶     D．球形冷凝管    E．接收器

（7）本实验所得到的环己烯产率是             （填正确答案标号）。

       A．41%         B．50%      C．61%       D．70%

27．（15分）

锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe- = LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。

回答下列问题：

（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为           。

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式                      。

（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式                                                          ；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是                           。

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式                       。

（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式                                                          。

（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是       。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有                （填化学式）。

28．（15分）

二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：

甲醇合成反应：

（i）CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)               △H1 = -90.1kJ•mol-1

（ii）CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g)     △H2  = -49.0kJ•mol-1

水煤气变换反应：

（iii）CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2 (g)      △H3  = -41.1kJ•mol-1

二甲醚合成反应：

（iV）2 CH3OH(g) = CH3OCH3(g) + H2O(g)        △H4  = -24.5kJ•mol-1

回答下列问题：

（1）Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是                                                      （以化学方程式表示）。

（2）分析二甲醚合成反应（iV）对于CO转化率的影响                           。

（3）由H2和CO直接制备二甲醚（另一产物为水蒸气）的热化学方程式为            。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响                       。

（4）有研究者在催化剂（含Cu—Zn—Al—O和Al2O3）、压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是       。

（5）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度等于甲醇直接燃料电池（5.93kW•h•kg-1）。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为              ，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生      个电子的能量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E =                                                             （列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量，1 kW•h = 3.6×106J）。

（二）选考题（共15分）

36．[化学—选修2：化学与技术]（15分）

草酸（乙二酸）可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸（含2个结晶水）的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为                               、                                        。

（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是        ，滤渣是        ；过滤操作②的滤液是           和            ，滤渣是               。  

（3）工艺过程中③和④的目的是                                            。

（4）有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是              。

（5）结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250g溶于水中，用0.0500 mol•L-1的酸性KMnO4溶液滴定，至粉红色不消褪，消耗KMnO4溶液15.00mL，反应的离子方程式为                           ；列式计算该成品的纯度                 。

37．[化学—选修3：物质结构与性质]（15分）

硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。请回答下列问题：

（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为        ，该能层具有的原子轨道数为         、电子数为            。

（2）硅主要以硅酸盐、            等化合物的形式存在于地壳中。

（3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以            相结合，其晶胞有8个原子，其中在面心位置贡献           个原子。

（4）单质硅可通过甲硅烷（SiH4）分解反应来制备。工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为                                      。

（5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：

②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是                            。

（6）在硅酸盐中，SiO4- 4四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为       ，Si与O的原子数之比为          ，化学式为                   。

I 卷（42分）

26.（13分）

（1）直形冷凝管

（2）防止暴沸；B

（3）

（4）检漏；上口倒出

（5）干燥（或除水除醇）

（6）CD

（7）C

27.（15分）

（1）+3

（2）2Al + 2OH- + 6H2O = 2Al(OH)- 4 + 3H2↑

(3)2LiCoO2 + 3H2SO4 + H2O2Li2SO4 + 2CoSO4 + O2↑+ 4H2O

2H2O22H2O + O2↑ ;有氯气生成，污染较大。

(4) CoSO4 + 2NH4HCO3 = CoCO3 ↓+ (NH4)2SO4 +CO2↑+ H2O

(5) Li1-xCoO2 + LixC6 = LiCoO2 + 6C

(6)Li+从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中

   Al(OH)3、CoCO3、Li2SO4

28.（15分）

（1）Al2O3(铝土矿) + 2NaOH + 3H2O = 2NaAl(OH)4

NaAl(OH)4 + CO2  = Al(OH)3↓ + NaHCO3 ，2Al(OH)3Al2O3+ 3H2O

（2）消耗甲醇，促进甲醇合成反应（i）平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应（iii）消耗部分CO。

（3）2CO(g) + 4H2(g) = CH3OCH3 + H2O(g)   △H  = -204.7kJ•mol-1  

该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加。压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大。

（4）反应放热，温度升高，平衡左移。

（5）CH3OCH3 + 3H2O = 2CO2 + 12H+ + 12e-       12 

36．[化学—选修2：化学与技术]（15分）

（1）CO + NaOHHCOONa     2HCOONaNa2C2O4 + H2↑

（2）NaOH溶液   CaC2O4

H2C2O4溶液   H2SO4溶液               CaSO4

（3）分别循环利用氢氧化钠和硫酸（降低成本），减小污染。

（4）Na2SO4

（5）5C2O2- 4 + 2MnO- 4 + 16H+ = 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2↑

37．[化学—选修3：物质结构与性质]（15分）

（1）M      9       4

（2）二氧化硅

（3）共价键       3

（4）Mg2Si + 4NH4Cl = SiH4 + 4NH3 + 2MgCl2

（5）①C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定。而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成。

②C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定。而Si—H键的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。

（6）sp3             1∶3             [SiO3]2n- n(或SiO2- 3)