内容正文:
2023-2024第二学期高二年级第二次段考化学试题
考试时间:75分钟;
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 P-31 Si-28 S-32 Cl-35.5 Br -80 Cr-52 Fe-56 Zn-65 K-39
一、单选题(1-10每小题2分,11-16每小题4分,共44分)
1. 下列说法正确的是
A. 在K能层中,有自旋相反的两条轨道
B. 最外层电子排布式为的基态原子所对应元素一定位于第ⅡA族
C. 共价键的成键原子只能是非金属原子
D. 焰色试验的原理是电子由较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,以光的形式释放能量
2. 2023年,我国科技事业收获丰硕成果。下列与科技成就相关的描述正确的是
A. 打造北斗卫星系统——与星载铷钟所用互为同位素
B. 实施海底封存——液化时,其共价键被破坏
C. 开启航运氢能时代——氢氧燃料电池工作时可将热能转化为电能
D. 突破量子通信技术——作为传输介质的光纤,其主要成分为晶体硅
3. 某烷烃分子的键线式为,用系统命名法命名,其名称为
A. 2,3-二甲基-3-乙基丁烷 B. 2,3-二甲基-2-乙基丁烷
C. 3,3,4-三甲基戊烷 D. 2,3,3-三甲基戊烷
4. 下列说法不正确的是
A. (CH3)3CCH3由炔烃加成得到
B. 沸点由低到高的顺序为:CH3CH2CH3<(CH3)3CH<CH3(CH2)2CH3
C. CH3CH2NO2和H2NCH2COOH互为同分异构体
D. 丙烷与氯气反应,可得到沸点不同的2种一氯代物
5. 化学用语可以表达化学过程,下列化学用语表达正确的是
A. Cl2通入石灰乳中:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
B. 利用覆铜板制作印刷电路板:Fe3++Cu=Fe2++Cu2+
C. HClO的电子式:
D. HCl分子中σ键形成:
6. 已知CH3COOH+Cl2ClCH2COOH+HCl,下列说法不正确的是
A. 酸性:ClCH2COOH<CH3COOH
B. 键能:I-I<Cl-Cl
C. CH3COOH中含有sp3-sp2 σ键
D. ClCH2COOH和CH3COOH均不含手性碳原子
7. 图中1、2、3号碳原子的杂化类型分别是
A. 、、 B. 、、
C. 、、 D. 、、
8. 已知(b)、(d)、(p)的分子式均为C6H6,下列说法正确的是
A. b的同分异构体只有d和p两种
B. b、d、p的二氯代物均只有三种
C. b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应
D. b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面
9. 下列方案设计、现象和结论都正确的是
实验方案
现象
结论
A
将新制饱和氯水慢慢滴入含有酚酞的氢氧化钠稀溶液中
当滴到一定量时,红色褪去
氯水具有酸性
B
将铜丝与浓硫酸反应产生的气体通入紫色石蕊溶液中
石蕊溶液先变红后褪色
SO2气体具有酸性和漂白性
C
将溴乙烷与NaOH溶液共热,然后再滴入AgNO3溶液
生成浅黄色沉淀
证明含有溴元素
D
在2%AgNO3溶液中,逐滴滴入2%的氨水
先产生沉淀,后沉淀溶解
结合银离子能力:氨分子氢氧根离子
A. A B. B C. C D. D
10. 是一种分析试剂,所含的5种元素在前四周期均有分布,基态的d轨道半充满,基态M原子价层电子排布式为,E和M位于同一主族,X原子比E原子少一个电子。下列说法正确的是
A. 第一电离能:
B. 单质的沸点:
C. Z的单质能与发生置换反应
D. 和的VSEPR模型名称相同
11. 设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 含有1mol水溶液中电离出来的数目为
B. 1mol配离子中键的数目为
C. 12g金刚石中键的数目为
D. 1mol中含有键数目为
12. 下列对分子性质的解释中,不正确的是
A. 水很稳定(1000℃以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键
B. 碘易溶于四氯化碳、甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
C. 过氧化氢是含有极性键和非极性键的极性分子
D. 青蒿素的分子式为,结构如图所示,该分子中包含7个手性碳原子
13. 下列实验仪器或装置能达到实验目的的是
A.制备乙酸乙酯
B.制取并收集
C.分离苯和溴苯
D.收集
A. A B. B C. C D. D
14. 已知3-氨基-1-金刚烷醇可用于治疗2型糖尿病药物的合成,其分子结构如图所示。下列说法正确的是
A. 分子中的O原子和N原子均为杂化
B. 分子中的C-O-H的键角大于C-N-H的键角
C. 分子中的O-H键的极性小于N-H键的极性
D. 分子中不含有手性碳原子
15. 某农药杀虫剂中含有的成分如图。已知X、Y、Z、N、M为原子序数依次增大的短周期元素,已知Y、Z位于同一个周期,X、N位于同一主族。则下列说法错误的是
A. 电负性大小排序:
B 该化合物难溶于水,不能与水形成氢键
C. 该化合物可与、等形成配合物
D. M的最高价氧化物的水化物形成的浓溶液能与M的气态氢化物反应
16. 钴的一种化合物的晶胞结构如图所示,下列说法正确的是
A. 元素钛在元素周期表中的位置为第四周期ⅡB族
B. 的基态核外电子排布式为
C. 与距离最近的有8个
D. 该化合物的化学式为
二、非选择题共4题,共56分
17. 某烃类化合物A质谱图表明其相对分子质量为84,红外光谱表明分子中含有碳碳双键,核磁共振氢谱表明分子中只有一种类型的氢。
(1)A的结构简式为________________________________;
(2)A中的碳原子是否都处于同一平面__________________(填“是”或“不是”);
(3)在下图中,D1、D2互为同分异构体,E1、E2互为同分异构体。
①反应②的化学方程式为____________________________________
②E2的结构简式是________________________________;
③反应④、反应⑥的反应类型依次是_________________,____________________。
18. 化学上研究有机化合物一般先进行分离提纯,再测定有机物的组成和结构。
(1)2016年度国家科学技术奖授予我国诺贝尔奖获得者屠呦呦,以表彰她在抗疟疾药物青蒿素方面的研究。青蒿素为无色针状晶体,熔点为156℃沸点,389.9℃热稳定性差。易溶于、乙醇、乙醚、氯仿和苯等有机溶剂
①操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器有:___________、烧杯、玻璃棒。
②操作Ⅱ的名称是___________。
③操作Ⅲ的步骤是蒸发浓缩、趁热过滤、___________、过滤、洗涤、干燥。
(2)实验室常用燃烧法确定有机物的组成。如图2所示装置是用燃烧法确定有机物化学式常用的装置,这种方法是电炉加热时用纯氧氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物的组成。
回答下列问题:
①A装置中发生反应的化学方程式为___________。
②C装置中CuO的作用是___________。
③若准确称取1.20g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种),经充分燃烧后,D管质量增加0.72克,E管质量增加1.76g,该有机物的质荷比如图3所示,则该有机物的分子式为___________。
④该核磁共振氢谱中有2种峰且峰面积比为3:1,则该分子可能为___________(填化学名称)。
⑤该实验装置可能会产生误差,造成测定含氧量偏低,改进方法是:___________。
19. X、Y、Z、M、R、W均为周期表中前四周期的元素。X的基态原子价电子排布式为;Y原子的L电子层的P能级上有一个空轨道;Z元素的基态原子最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子;M的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反;R是第三周期原子半径最小的元素;W为过渡元素,它的基态原子价电子排布成对电子数和未成对电子数相同且为最外层电子数的两倍。回答下列问题(相关回答均用元素符号表示):
(1)W的基态原子的价电子排布的轨道表示式为_______。其基态原子有_______种能量不同的电子;
(2)X位于周期表中_______区;R的氢化物的稳定性比其上一周期同族元素氢化物的稳定性_______。(填“强”或“弱”)
(3)Y、Z、M、R最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是_______(填化学式)
(4)元素Z的氢化物的电子式为_______,该氢化物的分子空间结构为_______,该氢化物与元素Z的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为_______。
(5)M元素基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有_______个取向,原子轨道呈_______形。
(6)Y、Z、M三种元素的第一电离能由大到小的排列顺序为_______。
20. 回答下列问题:
(1)某种金属互化物具有自范性,原子在三维空间呈周期性有序排列,该金属互化物属于______(填“晶体”或“非晶体”),可通过______方法鉴别。
(2)基态核外电子排布式为______
(3)苯胺()与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的沸点高于甲苯,其原因是______。
(4)中心原子轨道的杂化类型为______。
(5)某含铬化合物立方晶胞如图所示。与钙原子最近且等距离的氧原子有______个;钙和氧的最近距离为,NA为阿伏加德罗常数值,则该晶体密度为______(用含、的代数式表示)。
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2023-2024第二学期高二年级第二次段考化学试题
考试时间:75分钟;
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 P-31 Si-28 S-32 Cl-35.5 Br -80 Cr-52 Fe-56 Zn-65 K-39
一、单选题(1-10每小题2分,11-16每小题4分,共44分)
1. 下列说法正确的是
A. 在K能层中,有自旋相反的两条轨道
B. 最外层电子排布式为的基态原子所对应元素一定位于第ⅡA族
C. 共价键的成键原子只能是非金属原子
D. 焰色试验的原理是电子由较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,以光的形式释放能量
【答案】D
【解析】
【详解】A.K层只有1个s能级,有1条轨道,故A错误;
B.最外层电子排布式为的基态原子所对应元素不一定位于第ⅡA族,例如He位于0族,故B错误;
C.共价键的成键原子不一定只能是非金属原子,例如铝元素和氯元素也能形成共价键,故C错误;
D.焰色试验是某些金属或它们的化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特殊颜色的反应,焰色试验的原理是电子由较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,以光的形式释放能量,故D正确;
故选D。
2. 2023年,我国科技事业收获丰硕成果。下列与科技成就相关的描述正确的是
A. 打造北斗卫星系统——与星载铷钟所用互为同位素
B. 实施海底封存——液化时,其共价键被破坏
C. 开启航运氢能时代——氢氧燃料电池工作时可将热能转化为电能
D. 突破量子通信技术——作为传输介质的光纤,其主要成分为晶体硅
【答案】A
【解析】
【详解】A.和的质子数相同、中子数不同,互为同位素,故A正确;
B.二氧化碳是分子晶体,所以二氧化碳液化时,只改变分子间的分子间作用力,不破坏分子内的共价键,故B错误;
C.氢氧燃料电池工作时可将化学能转化为电能,故C错误;
D.光纤的主要成分是二氧化硅,不是硅,故D错误;
故选A。
3. 某烷烃分子的键线式为,用系统命名法命名,其名称为
A. 2,3-二甲基-3-乙基丁烷 B. 2,3-二甲基-2-乙基丁烷
C. 3,3,4-三甲基戊烷 D. 2,3,3-三甲基戊烷
【答案】D
【解析】
【详解】根据键线式可知最长碳链含5个碳原子,以离取代基较近的一端为起点给主链上的碳原子编号,得到有机物名称为2,3,3-三甲基戊烷;
故选D。
4. 下列说法不正确的是
A. (CH3)3CCH3由炔烃加成得到
B. 沸点由低到高的顺序为:CH3CH2CH3<(CH3)3CH<CH3(CH2)2CH3
C. CH3CH2NO2和H2NCH2COOH互为同分异构体
D. 丙烷与氯气反应,可得到沸点不同的2种一氯代物
【答案】A
【解析】
【详解】A.由炔烃加成得到需要含有-CH2-CH2-结构,A错误;
B.烷烃中,含碳量越高沸点越高,含碳量相同时,支链越少,沸点越高,所以沸点由低到高的顺序为:CH3CH2CH3<(CH3)3CH<CH3(CH2)2CH3,B正确;
C.两者分子式均为C2H5O2N,但结构不同,互为同分异构体,C正确;
D.丙烷分子中含有2类氢原子,与氯气反应,可得到沸点不同的2种一氯代物,D正确;
故选A。
5. 化学用语可以表达化学过程,下列化学用语表达正确的是
A. Cl2通入石灰乳中:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
B. 利用覆铜板制作印刷电路板:Fe3++Cu=Fe2++Cu2+
C. HClO的电子式:
D. HCl分子中σ键的形成:
【答案】D
【解析】
【详解】A.石灰乳主要成分Ca(OH)2,不可拆,正确离子反应为:Cl2+Ca(OH)2=Ca2++ClO-+Cl-+H2O,故A错误;
B.氯化铁溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,反应的离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,故B错误;
C.HClO的结构式为H-O-Cl,电子式是,故C错误;
D.HCl分子中H原子和Cl原子通过s轨道、p轨道“头碰头”形成σ键,过程表示为:,故D正确。
答案选D。
6. 已知CH3COOH+Cl2ClCH2COOH+HCl,下列说法不正确的是
A. 酸性:ClCH2COOH<CH3COOH
B. 键能:I-I<Cl-Cl
C. CH3COOH中含有sp3-sp2 σ键
D. ClCH2COOH和CH3COOH均不含手性碳原子
【答案】A
【解析】
【详解】A.-Cl是一种强吸电子基团,能使-OH上的H原子具有更大的活动性,使氢容易电离,酸性增强,则酸性:ClCH2COOH>CH3COOH,故A错误;
B.成键原子半径之和越大,键长越长,所以键长:I-I>Cl-Cl,键长越大,键能越小,则键能:I-I<Cl-Cl,故B正确;
C.CH3COOH中甲基C原子形成4个σ键,羧基C原子形成3个σ键,都没有孤对电子,分别为sp3杂化、sp2杂化,则两个碳原子形成的碳碳键为sp3-sp2 σ键,故C正确;
D.手性碳原子指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子,ClCH2COOH和CH3COOH均不含手性碳原子,故D正确;
故选A。
7. 图中1、2、3号碳原子的杂化类型分别是
A. 、、 B. 、、
C. 、、 D. 、、
【答案】C
【解析】
【详解】由结构简式可知,苯环上碳原子的杂化方式为sp2杂化、三键碳原子的杂化方式为sp杂化、饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化,故选C。
8. 已知(b)、(d)、(p)的分子式均为C6H6,下列说法正确的是
A. b的同分异构体只有d和p两种
B. b、d、p的二氯代物均只有三种
C. b、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应
D. b、d、p中只有b的所有原子处于同一平面
【答案】D
【解析】
【详解】A.b的化学式为C6H6,同分异构体除d和p之外,还有等,故A错误;
B.b、d、p都是高度对称结构,中只有一种化学环境氢原子,二氯代物有3种(氯原子处于邻、间、对位),中具有两种化学环境氢原子,其二氯代物有、,共6种,中只有一种化学环境氢原子,二氯代物有3种(氯原子分别处于邻位和面对角线位),故B错误;
C.、中不含有碳碳双键等官能团,不能与酸性高锰酸钾溶液反应,中含有碳碳双键,能与酸性高锰酸钾溶液反应而褪色,故C错误;
D.、中均含有饱和碳原子,与饱和碳原子相连的化学键呈四面体结构,因此其中所有原子不可能共平面,为苯,其中所有原子一定共平面,故D正确;
故选D。
9. 下列方案设计、现象和结论都正确的是
实验方案
现象
结论
A
将新制饱和氯水慢慢滴入含有酚酞的氢氧化钠稀溶液中
当滴到一定量时,红色褪去
氯水具有酸性
B
将铜丝与浓硫酸反应产生的气体通入紫色石蕊溶液中
石蕊溶液先变红后褪色
SO2气体具有酸性和漂白性
C
将溴乙烷与NaOH溶液共热,然后再滴入AgNO3溶液
生成浅黄色沉淀
证明含有溴元素
D
在2%AgNO3溶液中,逐滴滴入2%的氨水
先产生沉淀,后沉淀溶解
结合银离子能力:氨分子氢氧根离子
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.酚酞褪色的原因可能是发生中和反应,氯水表现酸性,也可能是氯水的强氧化性将酚酞氧化,表现漂白性,A错误;
B.SO2只能使石蕊变红,变现酸性,不能使其褪色,现象和结论均错误,B错误;
C.卤素离子的检验需要硝酸和AgNO3,在溴乙烷水解后应先加硝酸使溶液显酸性后再加入硝酸银,设计方案错误,C错误;
D.逐滴滴入氨水首先生成AgOH沉淀,然后沉淀转化为[Ag(NH3)2]+,说明氨分子与银离子结合能力大于OH⁻,D正确;
故选D。
10. 是一种分析试剂,所含的5种元素在前四周期均有分布,基态的d轨道半充满,基态M原子价层电子排布式为,E和M位于同一主族,X原子比E原子少一个电子。下列说法正确的是
A. 第一电离能:
B. 单质的沸点:
C. Z的单质能与发生置换反应
D. 和的VSEPR模型名称相同
【答案】C
【解析】
【分析】基态的d轨道半充满,则Z核外电子排布:,Z为Fe元素;基态M原子价层电子排布式为,根据M元素可与E元素形成结构,判断M为S元素,E和M位于同一主族,则E为O元素,X原子比E原子少一个电子,则X为N元素,根据化合物化合价代数和为0,判断Y为H元素。
【详解】A.N核外电子排布处于半充满的较稳定状态,其第一电离能大于相邻族元素,则第一电离能:,A错误;
B.Y、E、X单质分别为 、和,均为分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高,沸点:,B错误;
C.铁在高温条件下可与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,属于置换反应,C正确;
D.中心元素S价层电子对数:,VSEPR模型为四面体形,中心元素N价层电子对数:,VSEPR模型为平面三角形,D错误;
答案选C
11. 设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 含有1mol的水溶液中电离出来的数目为
B. 1mol配离子中键的数目为
C. 12g金刚石中键的数目为
D. 1mol中含有键数目为
【答案】C
【解析】
【详解】A.含有1mol[Ag(NH3)2]OH水溶液中包括[Ag(NH3)2]+、NH3分子、NH3·H2O分子、NH、OH-和少量Ag+,故电离出来的Ag+数目小于NA,A错误;
B.1mol配离子[Zn(NH3)4]2+中含有12molN―H键,4mol配位键,σ键的数目为16NA,B错误;
C.12g金刚石中,碳原子的物质的量为=1mol,每个碳原子可以参与形成4个C-C键,每个C-C键由两个碳原子形成,则12g金刚石中C-C数目为2NA,C正确;
D.N2的结构为N≡N,含有2个π键,故1molN2中含有π键数目为2NA,D错误;
故答案为:C。
12. 下列对分子性质的解释中,不正确的是
A. 水很稳定(1000℃以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键
B. 碘易溶于四氯化碳、甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
C. 过氧化氢是含有极性键和非极性键的极性分子
D. 青蒿素的分子式为,结构如图所示,该分子中包含7个手性碳原子
【答案】A
【解析】
【详解】A.水很稳定(1000℃以上才会部分分解)是因为水中含有的H-O键非常稳定,与分子间氢键无关,A错误;
B.碘是非极性分子,易溶于非极性溶剂四氯化碳,甲烷属于非极性分子,难溶于极性溶剂水,所以都可用“相似相溶”规律解释,B错误;
C.过氧化氢中含有O-H极性键和O-O非极性键,其正电中心和负电中心不重合,属于极性分子,C正确;
D.由结构简式可知,青蒿素的分子式为,手性碳原子连接的4个原子或原子团互不相同,根据青蒿素的结构图,可知该分子中包含7个手性碳原子,如图:,D正确;
故选A
13. 下列实验仪器或装置能达到实验目的的是
A.制备乙酸乙酯
B.制取并收集
C.分离苯和溴苯
D.收集
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.乙酸和乙醇在浓硫酸作催化剂条件下,加热生成乙酸乙酯,所以能达到实验目的,故A正确;
B.收集装置中将试管口用塞子塞住,无法进入进气体,故B错误;
C.苯和溴苯可以互溶,不能用分液法分离,故C错误;
D.的密度大于空气的密度,应采用向上排空气法,即长进短出,故D错误;
故选A。
14. 已知3-氨基-1-金刚烷醇可用于治疗2型糖尿病药物的合成,其分子结构如图所示。下列说法正确的是
A. 分子中的O原子和N原子均为杂化
B. 分子中的C-O-H的键角大于C-N-H的键角
C. 分子中的O-H键的极性小于N-H键的极性
D. 分子中不含有手性碳原子
【答案】A
【解析】
【详解】A. 分子中O原子和N原子的价层电子对数均为4,故均为杂化,A正确;
B.-OH、-NH2中氧、氮均为sp3杂化,-OH中氧存在2对孤电子对、-NH2中氮存在1对孤电子对,孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,故分子中的键角小于的键角,B不正确;
C.电负性O>N>H,分子中的极性大于的极性,C不正确;
D.手性碳原子一定是饱和碳原子,手性碳原子所连接的四个基团要是不同的,分子中含有手性碳原子,如图 ,D不正确;
答案选A。
15. 某农药杀虫剂中含有的成分如图。已知X、Y、Z、N、M为原子序数依次增大的短周期元素,已知Y、Z位于同一个周期,X、N位于同一主族。则下列说法错误的是
A. 电负性大小排序:
B. 该化合物难溶于水,不能与水形成氢键
C. 该化合物可与、等形成配合物
D. M的最高价氧化物的水化物形成的浓溶液能与M的气态氢化物反应
【答案】B
【解析】
【分析】X、Y、Z、N、M为原子序数依次增大的短周期元素,已知Y、Z位于同一个周期,结合结构简式可知,N为Na元素,X、N位于同一主族,则X为H元素,Y可形成4对共用电子对,为C,Y、Z位于同一个周期,Z形成3个共用电子对,为N元素,X为H元素,M为S元素,可形成2个共用电子对,据此分析解答。
【详解】A.根据题意,结合物质的结构可知,X、Y、Z、X、M分别为H、C、N、Na、S元素,因此电负性,A正确;
B.该物质为离子化合物,且有氮原子可以与水形成氢键,因此可易溶于水,错误;
C.该化合物中N、S原子含有孤对电子,可以与含有空轨道的、等形成配位键,C正确;
D.硫酸的浓溶液与硫化氢能发生氧化还原反应,D正确。
故选B。
16. 钴的一种化合物的晶胞结构如图所示,下列说法正确的是
A. 元素钛在元素周期表中的位置为第四周期ⅡB族
B. 的基态核外电子排布式为
C. 与距离最近的有8个
D. 该化合物的化学式为
【答案】C
【解析】
【详解】A.由元素周期表可知,元素钛在元素周期表中位置为第四周期ⅣB族,故A错误;
B.Co失去最外层两个电子变为Co2+,则Co2+的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d7,故B错误;
C.由晶胞结构示意图可知,与距离最近的有8个,故C正确;
D.根据均摊法计算Co2+的个数为1,Ti4+的个数为8×=1,O2-的个数为6×=3,则该化合物的化学式为CoTiO3,故D错误;
答案选C。
二、非选择题共4题,共56分
17. 某烃类化合物A的质谱图表明其相对分子质量为84,红外光谱表明分子中含有碳碳双键,核磁共振氢谱表明分子中只有一种类型的氢。
(1)A的结构简式为________________________________;
(2)A中的碳原子是否都处于同一平面__________________(填“是”或“不是”);
(3)在下图中,D1、D2互为同分异构体,E1、E2互为同分异构体。
①反应②的化学方程式为____________________________________
②E2的结构简式是________________________________;
③反应④、反应⑥的反应类型依次是_________________,____________________。
【答案】 ①. ②. 是 ③. +2NaOH +2NaCl+2H2O ④. ⑤. 加成反应 ⑥. 取代反应或水解反应
【解析】
【分析】烃类化合物A的质谱图表明其相对分子质量为84,则其分子式为C6H12,红外光谱表明分子中含有碳碳双键,核磁共振氢谱表明分子中只有一种类型的氢,则A的结构简式为,和氯气发生加成反应得B,B的结构简式为,在氢氧化钠醇溶液和加热的条件下发生消去反应生成C,C的结构简式为,CD1,所以D1为, D1、D2互为同分异构体,所以D2为,得E1为, E1、E2互为同分异构体,所以E2为。
【详解】(1)用商余法可得相对分子质量为84的烃的分子式为C6H12,红外光谱表明分子中含有碳碳双键,说明该烃为烯烃,核磁共振氢谱表明分子中只有一种类型的氢,说明结构高度对称,则A的结构简式为,答案:;
(2)根据乙烯的分子结构可判断该烯烃分子中所有碳原子处于同一平面上,答案:是;
(3)①反应②由,在氢氧化钠醇溶液和加热的条件下发生消去反应生成,化学反应方程式为:+2NaOH +2NaCl+2H2O,故答案为:+2NaOH +2NaCl+2H2O;
②由分析可知,E2的结构简式是,故答案为:;
③反应④是CD2,C的结构简式为, D2为,所以反应④为加成反应;反应⑥是卤代烃的水解反应,所以反应⑥属于取代反应或水解反应,故答案为:加成反应;取代反应或水解反应。
18. 化学上研究有机化合物一般先进行分离提纯,再测定有机物的组成和结构。
(1)2016年度国家科学技术奖授予我国诺贝尔奖获得者屠呦呦,以表彰她在抗疟疾药物青蒿素方面的研究。青蒿素为无色针状晶体,熔点为156℃沸点,389.9℃热稳定性差。易溶于、乙醇、乙醚、氯仿和苯等有机溶剂
①操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器有:___________、烧杯、玻璃棒。
②操作Ⅱ的名称是___________。
③操作Ⅲ的步骤是蒸发浓缩、趁热过滤、___________、过滤、洗涤、干燥。
(2)实验室常用燃烧法确定有机物的组成。如图2所示装置是用燃烧法确定有机物化学式常用的装置,这种方法是电炉加热时用纯氧氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物的组成。
回答下列问题:
①A装置中发生反应的化学方程式为___________。
②C装置中CuO的作用是___________。
③若准确称取1.20g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种),经充分燃烧后,D管质量增加0.72克,E管质量增加1.76g,该有机物的质荷比如图3所示,则该有机物的分子式为___________。
④该核磁共振氢谱中有2种峰且峰面积比为3:1,则该分子可能为___________(填化学名称)。
⑤该实验装置可能会产生误差,造成测定含氧量偏低,改进方法是:___________。
【答案】(1) ①. 漏斗 ②. 蒸馏 ③. 冷却结晶
(2) ①. ②. 使CO转化为CO2 ③. ④. 乙酸或甲酸甲酯 ⑤. 在E后边接上一个盛有碱石灰的干燥管
【解析】
【分析】(1)用乙醚提取青蒿素:对青蒿进行干燥破碎,可以增大青蒿与乙醚的接触面积,提高青蒿素的浸取率,用乙醚对青蒿素进行浸取后,过滤,可得提取液和残渣,提取液经过蒸馏后可得青蒿素的粗品,对粗品重结晶可得精品;
(2)用燃烧法确定有机物组成的实验原理是测定一定质量的有机物完全燃烧时生成和的质量,来确定是否含氧及C、H、O的个数比,求出最简式。因此生成后必须除杂(主要是除)明确各装置的作用是解题的前提,A用来制取反应所需的氧气、B用来干燥氧气、C是在电炉加热时用纯氧气氧化管内样品、D用来吸收产生的水、E用来吸收产生的二氧化碳;根据一氧化碳能与氧化铜反应,可被氧化成二氧化碳的性质可知CuO的作用是把有机物不完全燃烧产生的CO转化为;确定物质的化学式可借助元素的质量守恒进行解答;
【小问1详解】
①操作Ⅰ为过滤,需要的玻璃仪器主要有:漏斗、烧杯、玻璃棒,故答案为:漏斗;
②根据分析可知,操作Ⅱ的名称是蒸馏,故答案为:蒸馏;
③对粗品进行重结晶可获得精品,操作过程为:蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,故答案为:冷却结晶;
【小问2详解】
①A装置中分液漏斗盛放的物质是双氧水,化学方程式为,故答案为:;
②CuO的作用是使CO转化为,故答案为:使CO转化为;
③E管质量增加1.76克说明生成了1.76克二氧化碳,可得碳元素的质量:;D管质量增加0.72克说明生成了0.72克水,可得氢元素的质量:,可推出含氧元素的质量为:,设该有机物的分子式为,则,故,故该有机物的最简式为,由该有机物的质荷比图可知,该有机物的相对分子质量为60,则该有机物的分子式,故答案为:;
④该有机物的不饱和度为1,核磁共振氢谱中有2种峰且峰面积比为3∶1,其结构简式可能为或,则该分子可能为乙酸或甲酸甲酯,故答案为:乙酸或甲酸甲酯;
⑤E可吸收空气中的二氧化碳和水蒸气,使得C的含量偏高,故需要在E后边接上一个盛有碱石灰的干燥管,故答案为:在E后边接上一个盛有碱石灰的干燥管。
19. X、Y、Z、M、R、W均为周期表中前四周期的元素。X的基态原子价电子排布式为;Y原子的L电子层的P能级上有一个空轨道;Z元素的基态原子最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子;M的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反;R是第三周期原子半径最小的元素;W为过渡元素,它的基态原子价电子排布成对电子数和未成对电子数相同且为最外层电子数的两倍。回答下列问题(相关回答均用元素符号表示):
(1)W的基态原子的价电子排布的轨道表示式为_______。其基态原子有_______种能量不同的电子;
(2)X位于周期表中_______区;R的氢化物的稳定性比其上一周期同族元素氢化物的稳定性_______。(填“强”或“弱”)
(3)Y、Z、M、R的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是_______(填化学式)
(4)元素Z的氢化物的电子式为_______,该氢化物的分子空间结构为_______,该氢化物与元素Z的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为_______。
(5)M元素基态原子中能量最高的电子,其电子云在空间有_______个取向,原子轨道呈_______形。
(6)Y、Z、M三种元素的第一电离能由大到小的排列顺序为_______。
【答案】(1) ①. ②. 7
(2) ①. s ②. 弱
(3)HClO4 (4) ①. ②. 三角锥形 ③. NH3+HNO3=NH4NO3
(5) ①. 3 ②. 哑铃
(6)N>O>C
【解析】
【分析】X、Y、Z、M、R、W均为周期表中前四周期的元素,X的基态原子价电子排布式为3s2,则X是Mg元素;Y原子的L电子层的P能级上有一个空轨道,则Y是C元素;Z元素的基态原子最外层有3个未成对电子,次外层有2个电子,则Z是N元素;M的原子的2p轨道上有1个电子的自旋方向与其它电子的自旋方向相反,则M是O元素;R是第三周期原子半径最小的元素,则R是Cl元素;W为过渡元素,它的基态原子价电子排布成对电子数和未成对电子数相同且为最外层电子数的两倍,则W为Fe元素。
【小问1详解】
铁元素的原子序数为26,基态原子的电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2,则价电子排布图为,F原子中同一能级上的电子能量相同,则基态原子有7种能量不同的电子,故答案为:;7;
【小问2详解】
镁元素的原子序数为12,价电子排布式为3s2,位于元素周期表的s区;同主族元素,从上到下元素的非金属性依次减弱,氢化物的稳定性减弱,则氯化氢的稳定性比氟化氢的稳定性弱,故答案为:s;弱;
【小问3详解】
元素的非金属性越强,最高价氧化物的水化物酸性越强,氧元素只有负化合价,则碳、氮、氯三种元素中,氯元素的非金属性最强,最高价氧化物的水化物高氯酸的酸性最强,故答案为:HClO4;
【小问4详解】
氨分子是空间构型为三角锥形的共价化合物,电子式为;氨气与硝酸反应生成硝酸铵,反应的化学方程式为NH3+HNO3=NH4NO3,故答案为:;三角锥形;NH3+HNO3=NH4NO3;
【小问5详解】
氧元素的原子序数为8,基态原子的价电子排布式为2s22p4,原子中能量最高的电子位于2p能级,2p电子云在空间有3个取向,原子轨道呈哑铃形,故答案为:3;哑铃;
【小问6详解】
同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构,元素的第一电离能大于相邻元素,则第一电离能由大到小的顺序为N>O>C,故答案为:N>O>C。
20. 回答下列问题:
(1)某种金属互化物具有自范性,原子在三维空间呈周期性有序排列,该金属互化物属于______(填“晶体”或“非晶体”),可通过______方法鉴别。
(2)基态核外电子排布式为______
(3)苯胺()与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的沸点高于甲苯,其原因是______。
(4)中心原子轨道的杂化类型为______。
(5)某含铬化合物立方晶胞如图所示。与钙原子最近且等距离的氧原子有______个;钙和氧的最近距离为,NA为阿伏加德罗常数值,则该晶体密度为______(用含、的代数式表示)。
【答案】(1) ①. 晶体 ②. X-射线衍射实验
(2)1s22s22p63s23p63d6
(3)苯胺()与甲苯()均为分子晶体,苯胺()可以形成分子间氢键,所以苯胺的沸点高于甲苯
(4)sp2 (5) ①. 12 ②.
【解析】
【分析】根据晶胞结构可知,Ca在8个顶点,均摊为,O在面心,均摊为,Cr在内部,为1个,据此回答。
【小问1详解】
①金属互化物具有自范性,原子在三维空间呈周期性有序排列,该金属互化物属于晶体;
②可以通过“X-射线衍射”实验区分晶体与非晶体;
【小问2详解】
Fe基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,所以Fe2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6;
【小问3详解】
苯胺()与甲苯()均为分子晶体,苯胺()可以形成分子间氢键,所以苯胺的沸点高于甲苯;
【小问4详解】
中键为3,孤电子为0,杂化类型为sp2杂化;
【小问5详解】
①根据晶胞可知,与钙原子最近且等距离氧原子有12个,x、y、z每个平面4个;
②钙和氧的最近距离为anm,为面对角线的一半,面对角线为2anm,nm,则边长为nm,晶胞的密度=g⋅cm−3。
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