内容正文:
高二年级化学学科增值性评价数据采集
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 K-39
第I卷(选择题,共45分)
一、选择题(本题共15小题,每题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的)
1. 下列说法不正确的是
A. H只能形成键,O可以形成键和键
B. 氧原子可以形成、,也可以形成
C. 共价键的成键原子可以是非金属原子也可以是金属原子
D. 键和键的电子云形状的对称性相同
【答案】B
【解析】
【详解】A.氢原子只有一个s轨道,只能形成键,O有s轨道和p轨道,可以形成键和键,故A正确;
B.氧原子可以形成H2O、H2O2,也可以形成H3O+,但不能形成H3O,故B错误;
C.共价键的成键原子可以是非金属原子也可以是金属原子,如AlCl3中Al原子与Cl原子之间形成的是共价键,故C正确;
D.σ键有方向性,两个成键原子必须沿着对称轴方向接近才能达到最大重叠,故s-sσ键与s-pσ键的电子云形状对称性相同,故D正确;
故答案为:B。
2. 晶体是一类非常重要的材料,在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300mm、重达81kg的大直径硅单晶,晶体硅大量用于电子产业。下列叙述正确的是
A. 晶体硅有固定的熔沸点,研碎后就变成了非晶体
B. 晶体硅呈现自范性的过程是非自发的过程,化学性质上表现各向异性
C. 可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D. 玛瑙和水晶皆为晶体,二者都是熔融二氧化硅通过相同途径凝固所形成的
【答案】C
【解析】
【详解】A.晶体硅有固定的熔沸点,研碎后也有固定的熔沸点,还是晶体,故A错误;
B.晶体硅呈现自范性的过程是自发的过程,物理性质上表现各向异性,故B错误;
C.晶体与非晶体最本质的区别是组成物质的粒子在微观空间是否有序排列,X射线衍射可以看到微观结构,所以区别晶体与非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X-射线衍射实验,故C正确;
D.玛瑙是熔融二氧化硅通过快速冷却凝固所形成的,而水晶是熔融二氧化硅通过缓慢冷却凝固所形成的,途径不同,故D错误。
答案选C。
3. 石墨烯(单层石墨)与H2在一定条件下反应可合成新材料石墨烷[(CH)x],其局部结构如图。下列说法正确的是
A. 石墨烯和石墨烷都属于有机物
B. 13g石墨烷中含有2.5mol共价单键
C. 石墨烯和石墨烷均具有导电性
D. 石墨烯转化为石墨烷的过程中,相邻碳原子间的距离不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.石墨烯为无机物,A错误;
B.13g石墨烷物质的量mol,共价键的数目为mol,所以13g石墨烷中含有2.5mol共价单键,B正确;
C.石墨烷不具备导电性,C错误;
D.石墨烯(sp2杂化)转化为石墨烷(sp3杂化)的过程中,相邻碳原子间的距离变远,D错误;
故选B。
4. 下列说法:①中碳原子为杂化;②是平面四边形结构;③、分子中的分别采取杂化;④分子是三角锥型,这是因为P原子是以杂化的结果;⑤杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个杂化轨道;⑥气体单质中,一定有σ键,可能有π键。正确的选项有
A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个
【答案】A
【解析】
【详解】①CO2中碳原子为sp杂化,为直线形,①正确;
②铵根离子有4个键,没有孤电子对,空间构型为正四面体,②错误;
③水有2个σ键,2对孤电子对,NH3有3个σ键,1个孤电子对,CH4有4个σ键,没有孤电子对,但是均为sp3杂化,③错误;
④PCl3分子是三角锥型,这是因为P原子是以sp3杂化的结果,④错误;
⑤sp3杂化轨道是中心原子中由能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个能量完全相同的sp3杂化轨道,⑤错误;
⑥气体单质中,不一定有σ键,比如稀有气体,⑥错误;
故选A。
5. 现代无机化学对硫氮化合物的研究是最为活跃的领域之一、其中如图是已经合成的最著名的硫氮化合物的分子结构。下列说法正确的是
A. 该物质的分子是极性分子
B. 该物质的分子中只含极性键
C. 分子中N原子为sp2杂化
D. 该物质易溶于水
【答案】A
【解析】
【详解】A.由图知该分子正电中心和负电中心不重合,是极性分子,故A正确;
B.该物质的分子中既有极性键(N-S)又有非极性键(N-N),故B错误;
C.N原子上都有4个价层电子对,故采用sp3杂化,故C错误;
D.该分子为极性分子,但极性微弱,水分子为强极性分子,该分子不易溶于水,故D错误;
故选:A。
6. 同一周期主族元素W、Z、X、Y原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是W原子的次外层电子数的3倍,由四种元素原子形成的阴离子结构如图,下列说法正确的是
A. Z位于元素周期表第2周期ⅥA族 B. 以W为中心原子形成的VSEPR模型为平面三角形
C. 该阴离子中含有配位键 D. 最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>Z>W
【答案】C
【解析】
【分析】同一周期主族元素W、Z、X、Y原子序数依次增大,由阴离子的结构可知,阴离子中W、Z、X、Y形成共价键的数目分别为4、2、4、1,X原子的最外层电子数是W原子的次外层电子数的3倍,则W为B元素、Z为C元素、X为O元素、Y为F元素。
【详解】A.碳元素位于元素周期表第2周期ⅣA族,故A错误;
B.由阴离子的结构可知,阴离子中硼原子的价层电子对数为4,分子的VSEPR模型为四面体形,故B错误;
C.由阴离子结构可知,阴离子中具有空轨道的硼原子与具有孤对电子的氟离子形成配位键,故C正确;
D.氟元素的非金属性强,只有正化合价,不存在最高价氧化物对应水化物,故D错误;
故选C。
7. 下列对一些实验事实的理论解释错误的是
选项
实验事实
理论解释
A
熔点:碳化硅<金刚石
C-Si键能小于C-C键能
B
酸性:
氟的电负性大于氯的电负性,F-C的极性大于Cl-C的极性,导致羧基中羟基的极性更大,更易电离出
C
聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯
C-F的键能比C-H的键能大,键能越大,化学性质越稳定
D
对羟基苯甲醛()比邻羟基苯甲醛()的沸点低
对羟基苯甲醛形成分子内氢键,邻羟基苯甲醛形成分子间氢键
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.两种晶体都是共价晶体,原子半径越小,键长越短,键能越大,熔点越高,原子半径:C<Si,键长:C-C键<Si-C键,键能:C-C键>C-Si键,所以碳化硅的熔点低于金刚石,A正确;
B.氟的电负性大于氯的电负性,F-C的极性大于Cl-C的极性,导致羧基中羟基的极性更大,更易电离出,酸性:,B正确;
C.C-F的键能比C-H的键能大,键能越大,化学性质越稳定,则聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯,C正确;
D.对羟基苯甲醛受距离影响无法形成分子内氢键而形成分子间氢键,熔沸点更高,而邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键而熔沸点较低,D错误;
故选D。
8. 下列说法不正确的是
A. 液晶是介于液态和晶态之间的物质状态,既有流动性又有各向异性
B. 熔点:Na<Mg<Al,是因为金属键越来越强
C. 由于乙醇分子之间易形成氢键,因此乙醇的稳定性强于乙醛
D. 分解温度:MgCO3< CaCO3< SrCO3< BaCO3
【答案】C
【解析】
【详解】A.液晶态是指介于晶体和液体之间的物质状态,像液体具有流动性,像固体具有晶体的有序性、具有类似晶体的各向异性,故A项正确;
B.Na、Mg、Al的原子半径逐渐减小,价电子数逐渐增多,金属键逐渐增强,熔点逐渐增大,故B项正确;
C.氢键主要影响物质的物理性质,如熔沸点、流动性,不影响稳定性,且稳定性属于化学性质,故C项错误;
D.碳酸盐分解的本质为生成CO2和O2-,O2-与金属阳离子结合的过程,而MgO晶格能最大最稳定,故MgCO3最易分解(或离子晶体中阳离子的半径越小,结合碳酸根中的氧离子越容易),故D项正确;
故本题选C。
9. 下列有关晶体的说法中一定正确的是
①共价晶体中只存在非极性共价键 ②稀有气体形成的晶体属于共价晶体 ③干冰晶体升华时,分子内共价键会发生断裂 ④金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物 ⑤分子晶体的堆积方式均为分子密堆积 ⑥离子晶体和金属晶体中均存在阳离子,但金属晶体中却不存在离子键 ⑦金属晶体和离子晶体都能导电
A. ①③⑦ B. 只有⑥ C. ②④⑤⑦ D. ⑤⑥
【答案】B
【解析】
【详解】①共价晶体中也可能存在极性键,如SiO2晶体为共价晶体,晶体中存在极性共价键,不存在非极性共价键,①错误;
②稀有气体分子属于单原子分子,形成的晶体属于分子晶体,②错误;
③干冰属于分子晶体,升华时破坏的是分子间作用力,不是共价键,③错误;
④金属元素与非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物,如氯化铝是共价化合物,④错误;
⑤分子晶体的堆积方式不一定均为分子密堆积,如冰,每个水分子周围只有4个水分子,不是密堆积,⑤错误;
⑥离子晶体是由阴、阳离子通过离子键结合形成的晶体,金属晶体是金属阳离子和自由电子通过金属键结合而成的晶体,所以金属晶体中不存在离子键,⑥正确;
⑦离子晶体中没有自由移动的离子,不能导电;金属晶体中存在自由移动的电子,能导电,⑦错误。
综上,正确的选项只有⑥;
答案选B。
10. 如图所示为一些晶体的结构,下列说法错误的是
A. 在晶体中,距最近的形成正八面体
B. 在晶体中,每个晶胞平均含有4个
C. 冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
D. 该气态团簇分子的分子式为
【答案】D
【解析】
【详解】A.氯化钠晶体中,距最近的是6个,即钠离子的配位数是6,6个氯离子形成正八面体结构,A项正确;
B.位于晶胞的顶点和面心,数目为,即每个晶胞平均占有4个,B项正确;
C.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构,C项正确;
D.1个该气态团簇分子的分子含有4个E原子和4个F原子,则该气态团簇分子的分子式为或,D项错误;
本题选D。
11. 某实验小组在探究性质时,做了如下实验:
实验Ⅰ:向NaCl溶液中加入溶液,溶液呈绿色。
实验Ⅱ:向溶液中加入表面打磨掉氧化膜的金属Mg,产生大量气泡同时溶液中产生绿色沉淀。
实验Ⅲ:向溶液中加入适量氨水,溶液变深蓝色。
实验Ⅳ:向实验Ⅲ的深蓝色溶液中加入溶液,产生蓝色沉淀。
资料显示:为黄色,为绿色不溶物。
下列说法错误的是
A. 实验Ⅰ:在NaCl溶液中部分转化为
B. 实验Ⅱ:Mg消耗了溶液中的从而产生了
C. 实验Ⅲ:有生成
D. 实验Ⅳ:获得的蓝色沉淀为
【答案】D
【解析】
【详解】A.向NaCl溶液中加入溶液后溶液呈绿色,是在NaCl溶液中部分转化为,A正确;
B.为绿色不溶物,实验Ⅱ:产生大量气泡同时溶液中产生绿色沉淀,Mg消耗了溶液中的从而产生了,B正确;
C.实验Ⅲ溶液变为深蓝色是因为有生成,C正确;
D.实验Ⅳ产生蓝色沉淀为,D错误;
故答案为:D。
12. 杯酚一般是指由亚甲基桥连苯酚单元所构成的大环化合物。某种杯酚的空腔大小与C60适配,其展现的“分子识别”特性可以分离C60和C70,结构如图所示。
下列说法正确的是
A. 该杯酚的化学式为C88H96O8
B. 该杯酚的核磁共振氢谱有四组峰
C. 该杯酚可以把C70盛装起来,继而分离C60和C70
D. 杯酚的杯底由羟基构成,羟基间的相互作用力为共价键
【答案】B
【解析】
【详解】A.由结构简式可知该杯酚的化学式为C88H112O8,A错误;
B.该杯酚中含有4种不同化学环境的氢,分别处于酚羟基、、苯环、叔丁基中,故该杯酚核磁共振氢谱有四组峰,B正确;
C.C60比C70小,且C60与杯酚的空腔大小适配,应该是杯酚里盛装C60,C错误;
D.羟基之间形成氢键,不属于共价键,D错误;
故选:B。
13. 下列物质的类别与所含官能团都正确的是
A. 酚类-OH B. 醛类-CHO
C. 羧酸-COOH D. CH3OCH3醚类
【答案】C
【解析】
【详解】A.,醇类,官能团为-OH,A错误;
B.,酯类,官能团为-COO-,B错误;
C.,羧酸,官能团为-COOH,C正确;
D.CH3OCH3,醚类,官能团为醚键:-O-(与氧原子直接相连的原子为碳原子),D错误;
故选C。
14. 某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物(不考虑立体异构),该烃的分子式可能是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A.C3H8分子中含两种氢原子,生成两种一氯代物,故A错误;
B.C4H10为丁烷存在两种同分异构体,正丁烷一氯代物2种,异丁烷一氯取代产物2种,故B错误;
C.分子式为C6H14的烷烃有有5种同分异构体,其中CH3(CH2)4CH3分子中有3类氢原子,一氯代物有3种;CH3CH(CH3)CH2CH2CH3分子中有5类氢原子,一氯代物有5种;CH3CH2CH(CH3)CH2CH3分子中有4类氢原子,一氯代物有4种;CH3C(CH3)2CH2CH3分子中有3类氢原子,一氯代物有3种;CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3分子中有2类氢原子,一氯代物有2种,故C错误;
D.C8H18的一种结构是有1种氢原子,所以一氯代物有1种,故D正确;
故选D。
15. 从海带中提取精品甘露醇(C6H14O6)流程如图所示。已知甘露醇是一种糖醇,易溶于水,且溶解度随温度的升高而增大,随乙醇的含量增大而骤减,高于165℃时易分解。下列说法错误的是
A. 浓缩和过滤操作都要用到玻璃棒,但作用不同
B. 预处理时将海带灼烧成海带灰后再用水浸泡,可提高甘露醇的提取效率
C. 操作①是降温冷却,粗品甘露醇经重结晶后可得精品
D. 浓缩液中所加入的乙醇浓度越大越好,整个流程中乙醇可循环利用
【答案】B
【解析】
【分析】从海带中提取精品甘露醇(C6H14O6)的流程:向50g剪碎海带中加入100mL水浸泡得到浊液,过滤除去不溶于得到含有甘露醇的溶液,调节溶液pH=6~7得到中性提取液,将提取液加热浓缩得到浓缩液,再向浓缩液中加入2倍量的乙醇,搅拌、降温冷却、过滤得到粗品甘露醇,最后经过重结晶获得精品甘露醇,以此分析解答。
【详解】A.浓缩过程中玻璃棒的作用为搅拌,过滤操作中玻璃棒的作用为引流,两个操作中玻璃棒的作用不同,故A正确;
B.甘露醇为有机醇类物质,灼烧后发生燃烧反应,无法提取精品甘露醇(C6H14O6),所以不能将海带灼烧,故B错误;
C.向浓缩液中加入乙醇后,甘露醇溶于水中,甘露醇溶解度随温度的升高而增大,降低温度后甘露醇析出,则操作①是降温冷却;过滤后得到粗品甘露醇,利用甘露醇在水中溶解度随温度变化差异进行重结晶可得到精品甘露醇,故C正确;
D.甘露醇随乙醇的含量增大而骤减,向浓缩液中加入乙醇可使甘露醇析出,则增大乙醇浓度能够提高甘露醇的析出率,操作①过滤后得到溶剂乙醇和水,所以乙醇可循环利用,故D正确。
答案选B。
第II卷(非选择题,共55分)
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16. 绿芦笋中含有天门冬氨酸(结构如图)和微量元素硒、铬、锰等,具有提高身体免疫力的功效。回答下列问题:
(1)天门冬氨酸中的共价键类型为_______(填“σ键”、“π键”),其中N原子的杂化轨道类型为_______,图中O—C—C的键角_______C—C—N的键角(填“大于”或“小于”)。
(2)H2S和H2Se热稳定性较好的是_______,从分子结构角度解释其原因:_______。
(3)四个主族元素部分简单氢化物沸点随周期序数的变化如图1所示,某些氢键的键能和键长如表。其中表示第VIA族元素简单氢化物沸点变化的是图中曲线_______(填字母),甲醇、乙醇易溶于水的原因是_______ ,O−H∙∙∙O的键能小于F−H∙∙∙F,但水的沸点高于HF的原因可能是_______。
氢键X−H∙∙∙Y
键能/(kJ·mol-1)
键长/pm
代表性例子
F−H∙∙∙F
28.1
255
(HF)n
O−H∙∙∙O
18.8
276
冰
O−H∙∙∙O
25.9
266
甲醇,乙醇
N−H∙∙∙F
20.9
268
NH4F
N−H∙∙∙O
20.9
286
CH3CONH2
N−H∙∙∙N
5.4
338
NH3
【答案】(1) ①. σ键、π键 ②. sp3 ③. 大于
(2) ①. H2S ②. S的原子半径小于Se,S−H键长较短,键能较大,分子的热稳定性更强
(3) ①. d ②. 甲醇、乙醇均含羟基,可与水分子形成氢键 ③. H2O分子间形成氢键的数量大于HF
【解析】
【小问1详解】
共价单键为σ键,1个共价双键中有1个σ键、1个π键,天门冬氨酸中既有σ键又有π键;N原子形成3个σ键,有1个孤电子对,杂化轨道类型为sp3杂化;双键碳原子的价层电子对数为3,所连原子或原子团的空间结构为平面三角形,单键碳原子的价层电子对数为4,所连原子或原子团的空间结构为四面体形,题图中虚线表示出的O-C-C的键角大于C-C-N的键角。
【小问2详解】
同主族元素从上到下,非金属性逐渐减弱,简单氢化物稳定性逐渐减弱,H2S和H2Se中热稳定性较好的是H2S;从分子结构角度分析:S的原子半径小于Se,S−H键长较短,键能较大,分子的热稳定性更强。
【小问3详解】
常温常压下水的沸点是100 ℃,表示第ⅥA族元素简单氢化物沸点变化的是曲线d;H2O分子间形成氢键,所以水的沸点反常高;甲醇、乙醇均含醇羟基,能与水分子形成氢键,使得两者易溶于水;H2O分子间形成氢键的数量大于HF,所以水的沸点高于HF。
17. 教材中有两个关于混合物分离的实验,请回答下列有关问题。
实验一:通过蒸馏的方法除去自来水中含有的氯离子等杂质制取纯净水,如图所示。
(1)写出下列仪器的名称:①___________,②___________。
(2)若利用以上装置分离酒精和四氯化碳两种液体的混合物,还缺少的仪器是___________,将仪器补充完整后进行的实验操作的名称是___________;①的进水口是___________(填“f”或“g”)。
(3)仪器②中常加入碎瓷片,这样做的目的是___________。
实验二:用CCl4从碘水中萃取I2并用分液漏斗分离两种液体。
其实验操作中有如下两步:①将漏斗上口玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗的小孔。
(4)这样做的目的是___________。
②静置分层后,旋开活塞,用烧杯接收下层液体。
(5)下层流出的是___________溶液(填名称),上层液体从___________得到(填“上口”或“下口”)。
(6)萃取碘水中的I2单质时要用到萃取剂,下列关于所加萃取剂的说法正确的是___________。
A. 不与碘反应 B. 碘在其中的溶解度大于在水中的溶解度
C. 该萃取剂与水不互溶且密度不同 D. 可以选用CCl4、酒精等作萃取剂
【答案】(1) ①. 直形冷凝管 ②. 蒸馏烧瓶
(2) ①. 酒精灯 ②. 蒸馏 ③. g
(3)防止液体暴沸 (4)平衡分液漏斗内外气压,使下层液体顺利流下
(5) ①. I2的CCl4 ②. 上口 (6)ABC
【解析】
【分析】蒸馏适用于分离互溶的沸点不同液体混合物,给液体混合物加热,沸点低的液体先挥发,经直形冷凝管冷凝后冷却成液体分离出来;采用萃取分离某些溶质时,不能发生反应、萃取剂与原溶剂互不相溶、溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度,互不相溶的2层液体再用分液法分离,据此回答。
【小问1详解】
仪器的名称:①直形冷凝管,②蒸馏烧瓶。
【小问2详解】
酒精和四氯化碳是互溶的沸点不同液体混合物,采用蒸馏法分离。若利用以上装置分离酒精和四氯化碳两种溶液的混合物,还缺少的仪器是酒精灯;将仪器补充完整后进行的实验操作的名称是蒸馏;为了冷凝效果好、冷凝水的流向是“下进上出”,①的进水口是g。
【小问3详解】
仪器②中常加入碎瓷片,这样做的目的是防止液体暴沸。
【小问4详解】
分液操作中,有步骤:将漏斗上口玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗的小孔。这样做的目的是平衡分液漏斗内外气压,使下层液体顺利流下。
【小问5详解】
水的密度小于四氯化碳,则下层流出的是I2的CCl4溶液(填名称),为了防止污染、上层液体从上口得到。
【小问6详解】
萃取碘水中的I2单质时要用到萃取剂,关于所加萃取剂的说法:据分析,则:
A.不与碘反应,故A正确;
B.碘在其中的溶解度大于在水中的溶解度,保证萃取效果,故B正确;
C.该萃取剂与水不互溶且密度不同,保证液体显著分层,故C正确;
D.酒精溶于水,不能用作萃取剂,故D错误。
说法正确的是ABC。
18. 有机物M是一种无色透明的液体,具有香味。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M,然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构,具体实验过程如下:
步骤一:用李比希法确定M的实验式:这种方法是在电炉加热下用纯氧氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物M的组成。
(1)装置的连接顺序(从左到右)是_______(填序号,装置不能重复使用)。
(2)C装置的作用是_______
(3)E装置中反应的化学方程式为_______
(4)F装置(燃烧管)中CuO的作用是_______
若实验中所取纯样品M只含C、H、O三种元素中的两种或三种,准确称取3.70gM,经充分反应后,A管质量增加6.60g,B管质量增加2.70g。
(5)该样品M的实验式为______
步骤二:质谱法确定分子式:
(6)如图是该有机物M的质谱图,则其相对分子质量为_____,分子式为_____。
步骤三:确定M的结构简式。
(7)M的核磁共振氢谱有2个峰且面积之比为1:1,利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图所示。
M中官能团的名称为_______,M的结构简式为_______。
【答案】(1)E→D→F→B→A→C
(2)防止空气中的CO2和水蒸气进入A中影响CO2的测定质量
(3)2H2O22H2O+O2↑
(4)使有机物被充分氧化生成CO2和水
(5)C3H6O2 (6) ①. 74 ②. C3H6O2
(7) ①. 酯基 ②. CH3COOCH3
【解析】
【分析】实验室用双氧水在二氧化锰催化剂作用下反应生成水和氧气,用浓硫酸干燥氧气,将氧气通到样品中反应,用氯化钙吸收反应生成的水,再用氢氧化钠吸收生成的二氧化碳,再用碱石灰防止空气中水蒸气和二氧化碳进到装置A中干扰实验。
【小问1详解】
E装置制备氧气,D装置干燥氧气,F装置是有机物与氧气反应,B装置吸收反应产生的水蒸气,A装置是吸收产生的二氧化碳,C装置防止空气中水蒸气和二氧化碳进到A装置中,则装置的连接顺序(从左到右)是E→D→F→B→A→C;故答案为:E→D→F→B→A→C。
【小问2详解】
根据前面分析得到C装置的作用是防止空气中的CO2和水蒸气进入A中影响CO2的测定质量;故答案为:防止空气中的CO2和水蒸气进入A中影响CO2的测定质量。
【小问3详解】
E装置是实验室生成氧气的发生装置,其反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑;故答案为:2H2O22H2O+O2↑。
【小问4详解】
F装置中有机物与氧气反应可能没有充分燃烧,生成的CO与CuO反应生成二氧化碳,因此CuO的作用是使有机物被充分氧化生成CO2和水;故答案为:使有机物被充分氧化生成CO2和水。
【小问5详解】
若实验中所取纯样品M只含C、H、O三种元素中的两种或三种,准确称取3.70gM,经充分反应后,A管质量增加6.60g即二氧化碳质量为6.60g,二氧化碳物质的量为0.15mol,碳的质量为1.8g,B管质量增加2.70g即水的质量为2.70g,水的物质的量为0.15mol,氢的质量为0.3g,则有机物中氧的质量为1.6g,则氧的物质的量为0.1mol。该样品M的实验式为C3H6O2;故答案为:C3H6O2。
【小问6详解】
根据有机物M的质谱图,得到其相对分子质量为74,M[(C3H6O2)n]=74 g∙mol−1,则n=1,则分子式为C3H6O2。
【小问7详解】
M中含有碳氧双键和C−O−C,则官能团的名称为酯基, M的核磁共振氢谱有2个峰且面积之比为1:1,说明M有不对称的甲基,则M的结构简式为CH3COOCH3;故答案为:酯基;CH3COOCH3。
19. ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。
(1)石墨单质的晶体类型为_______。
(2)碳的另一种单质C60和可以与钾形成低温超导化合物,晶体结构如图所示,K位于立方体的棱上和立方体的内部,此化合物的化学式为_______;其晶胞参数为1.4nm,阿伏加德罗常数用NA表示,则晶体的密度为_______(只需列出式子,无需化简)。
(3)相同温度下,2-硝基苯酚( )的酸性小于4-硝基苯酚( )的酸性,其原因是_______。
(4)四卤化硅SiX4沸点和四卤化锡SnX4的熔点如下表所示。
物质
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
沸点/℃
-85.7
56.9
1348
187.5
物质
SnF4
SnCl4
SnBr4
SnI4
熔点/℃
705
-33
31
144.5
① SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是_______。
② 结合SnX4的熔点的变化规律,可推断:依F、Cl、Br、I次序,SnX4中的化学键的离子性_______、共价性_______(填“增强”、“不变”或“减弱”)。请从原子结构角度解释所推断的结论:_______。
③ 已知,SiCl4发生水解反应的机理如图:
下列叙述正确的是_______。
A.SiCl4的键角与白磷(P4)的键角相同
B.H4SiO4脱水后加热分解得到的晶体中每个Si可构成12个12元环
C.SiCl4属于共价晶体
D.CCl4不能按照上述机理发生水解反应,原因是C的原子半径小
④ SiCl4与N-甲基咪唑()反应可以得到M2+,其结构如图所示。
N-甲基咪唑分子中元素的第一电离能由大到小为_______,电负性由大到小的顺序为_______,1个M2+中含有_______个σ键。
【答案】(1)混合型晶体
(2) ①. ②. K3C60
(3)2-硝基苯酚中形成分子内氢键,使其更难电离出H+
(4) ①. 四卤化硅均为分子晶体,依F、Cl、Br、I次序, SiX4的相对分子质量逐渐增大,相对分子质量越大,沸点越高 ②. 减弱 ③. 增强 ④. F、Cl、Br、I原子半径依次增大,对核外电子的引力依次减弱,导致其电负性依次减弱,和Si的电负性差值越来越小 ⑤. B ⑥. N>O>H>Cl>C>Si ⑦. O>Cl>N>C>H>Si ⑧. 54
【解析】
【小问1详解】
石墨是层状结构,在石墨晶体中,同层的碳原子间以共价键结合,层间以范德华力结合,所以石墨属于混合型晶体。
【小问2详解】
K位于棱和体内,晶胞中K+的个数为=12,C60位于顶点和面心,个数为=4,所以此化合物的化学式为K3C60,其晶胞参数为1.4nm,则晶体密度为g⋅cm−3。
【小问3详解】
2-硝基苯酚中形成分子内氢键,使其更难电离出H+,导致其酸性小于4-硝基苯酚。
【小问4详解】
①四卤化硅均为分子晶体,F、Cl、Br、I的相对原子质量逐渐增大,依F、Cl、Br、I次序,SiX4的相对分子质量逐渐增大,相对分子质量越大,沸点越高;
②F、Cl、Br、I原子半径依次增大,对核外电子的引力依次减弱,导致其电负性依次减弱,和Si的电负性差值越来越小,使得依F、Cl、Br、I次序SnX4中的化学键的离子性减弱、共价性增强;
③A.SiCl4与白磷(P4)均为正四面体,但SiCl4有中心原子,键角为109°28′,而白磷(P4)没有中心原子,键角为60°,两者键角不相同,错误;B.H4SiO4脱水后加热分解得到的晶体为二氧化硅共价晶体,类似金刚石结构,每个Si被12个12元环共用,故可构成12个12元环,正确;C.SiCl4是靠范德华力形成的晶体,不属于共价晶体,属于分子晶体,错误;D.CCl4不能按照上述机理发生水解反应,原因是C只有2个电子层,没有d轨道,难以形成sp3d杂化,错误;故选B;
④N-甲基咪唑分子中含有H、C、O、N、Cl、Si等元素。同周期从左到右,元素的第一电离能有增大的趋势,但由于第ⅤA族元素的价层电子排布式为半充满的稳定结构,所以其第一电离能比其后的元素强;同主族由上而下,元素第一电离能减弱;H原子半径小,第一电离能比Cl、C大,H、C、O、N、Cl、Si的第一电离能由大到小的顺序为N>O>H>Cl>C>Si;电负性是原子对键合电子的吸引力。同周期从左到右,元素的电负性增大,主族由上而下,元素电负性减弱;H的电负性比C弱,比Si强,H、C、O、N、Cl、Si的电负性由大到小的顺序为O>Cl>N>C>H>Si。单键包括配位键均为σ键,双键中含有1个σ键1个π键,由图可知,1个中含有54个σ键。
【点睛】元素的第一电离能是气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,H的第一电离能比较大,理论上解释可以从半径角度,还可以查人教版选择性必修二教材上的图。
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可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 K-39
第I卷(选择题,共45分)
一、选择题(本题共15小题,每题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的)
1. 下列说法不正确的是
A. H只能形成键,O可以形成键和键
B. 氧原子可以形成、,也可以形成
C. 共价键的成键原子可以是非金属原子也可以是金属原子
D. 键和键的电子云形状的对称性相同
2. 晶体是一类非常重要的材料,在很多领域都有广泛的应用。我国现已能够拉制出直径为300mm、重达81kg的大直径硅单晶,晶体硅大量用于电子产业。下列叙述正确的是
A. 晶体硅有固定的熔沸点,研碎后就变成了非晶体
B. 晶体硅呈现自范性的过程是非自发的过程,化学性质上表现各向异性
C. 可用X射线衍射实验来鉴别晶体硅和玻璃
D. 玛瑙和水晶皆为晶体,二者都是熔融二氧化硅通过相同途径凝固所形成的
3. 石墨烯(单层石墨)与H2在一定条件下反应可合成新材料石墨烷[(CH)x],其局部结构如图。下列说法正确的是
A. 石墨烯和石墨烷都属于有机物
B. 13g石墨烷中含有2.5mol共价单键
C. 石墨烯和石墨烷均具有导电性
D. 石墨烯转化为石墨烷的过程中,相邻碳原子间的距离不变
4. 下列说法:①中碳原子为杂化;②是平面四边形结构;③、分子中的分别采取杂化;④分子是三角锥型,这是因为P原子是以杂化的结果;⑤杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个杂化轨道;⑥气体单质中,一定有σ键,可能有π键。正确的选项有
A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个
5. 现代无机化学对硫氮化合物的研究是最为活跃的领域之一、其中如图是已经合成的最著名的硫氮化合物的分子结构。下列说法正确的是
A. 该物质的分子是极性分子
B. 该物质的分子中只含极性键
C. 分子中N原子为sp2杂化
D. 该物质易溶于水
6. 同一周期主族元素W、Z、X、Y原子序数依次增大,X原子的最外层电子数是W原子的次外层电子数的3倍,由四种元素原子形成的阴离子结构如图,下列说法正确的是
A. Z位于元素周期表第2周期ⅥA族 B. 以W为中心原子形成的VSEPR模型为平面三角形
C. 该阴离子中含有配位键 D. 最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>Z>W
7. 下列对一些实验事实的理论解释错误的是
选项
实验事实
理论解释
A
熔点:碳化硅<金刚石
C-Si键能小于C-C键能
B
酸性:
氟的电负性大于氯的电负性,F-C的极性大于Cl-C的极性,导致羧基中羟基的极性更大,更易电离出
C
聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯
C-F的键能比C-H的键能大,键能越大,化学性质越稳定
D
对羟基苯甲醛()比邻羟基苯甲醛()的沸点低
对羟基苯甲醛形成分子内氢键,邻羟基苯甲醛形成分子间氢键
A. A B. B C. C D. D
8. 下列说法不正确的是
A. 液晶是介于液态和晶态之间的物质状态,既有流动性又有各向异性
B. 熔点:Na<Mg<Al,是因为金属键越来越强
C. 由于乙醇分子之间易形成氢键,因此乙醇的稳定性强于乙醛
D. 分解温度:MgCO3< CaCO3< SrCO3< BaCO3
9. 下列有关晶体的说法中一定正确的是
①共价晶体中只存在非极性共价键 ②稀有气体形成的晶体属于共价晶体 ③干冰晶体升华时,分子内共价键会发生断裂 ④金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物 ⑤分子晶体的堆积方式均为分子密堆积 ⑥离子晶体和金属晶体中均存在阳离子,但金属晶体中却不存在离子键 ⑦金属晶体和离子晶体都能导电
A. ①③⑦ B. 只有⑥ C. ②④⑤⑦ D. ⑤⑥
10. 如图所示为一些晶体的结构,下列说法错误的是
A. 在晶体中,距最近的形成正八面体
B. 在晶体中,每个晶胞平均含有4个
C. 冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
D. 该气态团簇分子的分子式为
11. 某实验小组在探究性质时,做了如下实验:
实验Ⅰ:向NaCl溶液中加入溶液,溶液呈绿色。
实验Ⅱ:向溶液中加入表面打磨掉氧化膜的金属Mg,产生大量气泡同时溶液中产生绿色沉淀。
实验Ⅲ:向溶液中加入适量氨水,溶液变为深蓝色。
实验Ⅳ:向实验Ⅲ的深蓝色溶液中加入溶液,产生蓝色沉淀。
资料显示:为黄色,为绿色不溶物。
下列说法错误的是
A. 实验Ⅰ:在NaCl溶液中部分转化为
B. 实验Ⅱ:Mg消耗了溶液中的从而产生了
C. 实验Ⅲ:有生成
D. 实验Ⅳ:获得的蓝色沉淀为
12. 杯酚一般是指由亚甲基桥连苯酚单元所构成的大环化合物。某种杯酚的空腔大小与C60适配,其展现的“分子识别”特性可以分离C60和C70,结构如图所示。
下列说法正确的是
A. 该杯酚的化学式为C88H96O8
B. 该杯酚的核磁共振氢谱有四组峰
C. 该杯酚可以把C70盛装起来,继而分离C60和C70
D. 杯酚杯底由羟基构成,羟基间的相互作用力为共价键
13. 下列物质类别与所含官能团都正确的是
A. 酚类-OH B. 醛类-CHO
C. 羧酸-COOH D. CH3OCH3醚类
14. 某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物(不考虑立体异构),该烃的分子式可能是
A. B. C. D.
15. 从海带中提取精品甘露醇(C6H14O6)的流程如图所示。已知甘露醇是一种糖醇,易溶于水,且溶解度随温度的升高而增大,随乙醇的含量增大而骤减,高于165℃时易分解。下列说法错误的是
A. 浓缩和过滤操作都要用到玻璃棒,但作用不同
B. 预处理时将海带灼烧成海带灰后再用水浸泡,可提高甘露醇的提取效率
C. 操作①是降温冷却,粗品甘露醇经重结晶后可得精品
D. 浓缩液中所加入的乙醇浓度越大越好,整个流程中乙醇可循环利用
第II卷(非选择题,共55分)
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16. 绿芦笋中含有天门冬氨酸(结构如图)和微量元素硒、铬、锰等,具有提高身体免疫力的功效。回答下列问题:
(1)天门冬氨酸中的共价键类型为_______(填“σ键”、“π键”),其中N原子的杂化轨道类型为_______,图中O—C—C的键角_______C—C—N的键角(填“大于”或“小于”)。
(2)H2S和H2Se热稳定性较好的是_______,从分子结构角度解释其原因:_______。
(3)四个主族元素部分简单氢化物沸点随周期序数变化如图1所示,某些氢键的键能和键长如表。其中表示第VIA族元素简单氢化物沸点变化的是图中曲线_______(填字母),甲醇、乙醇易溶于水的原因是_______ ,O−H∙∙∙O的键能小于F−H∙∙∙F,但水的沸点高于HF的原因可能是_______。
氢键X−H∙∙∙Y
键能/(kJ·mol-1)
键长/pm
代表性例子
F−H∙∙∙F
28.1
255
(HF)n
O−H∙∙∙O
18.8
276
冰
O−H∙∙∙O
25.9
266
甲醇,乙醇
N−H∙∙∙F
20.9
268
NH4F
N−H∙∙∙O
20.9
286
CH3CONH2
N−H∙∙∙N
5.4
338
NH3
17. 教材中有两个关于混合物分离的实验,请回答下列有关问题。
实验一:通过蒸馏方法除去自来水中含有的氯离子等杂质制取纯净水,如图所示。
(1)写出下列仪器的名称:①___________,②___________。
(2)若利用以上装置分离酒精和四氯化碳两种液体的混合物,还缺少的仪器是___________,将仪器补充完整后进行的实验操作的名称是___________;①的进水口是___________(填“f”或“g”)。
(3)仪器②中常加入碎瓷片,这样做的目的是___________。
实验二:用CCl4从碘水中萃取I2并用分液漏斗分离两种液体。
其实验操作中有如下两步:①将漏斗上口玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗的小孔。
(4)这样做的目的是___________。
②静置分层后,旋开活塞,用烧杯接收下层液体。
(5)下层流出的是___________溶液(填名称),上层液体从___________得到(填“上口”或“下口”)。
(6)萃取碘水中的I2单质时要用到萃取剂,下列关于所加萃取剂的说法正确的是___________。
A. 不与碘反应 B. 碘在其中的溶解度大于在水中的溶解度
C. 该萃取剂与水不互溶且密度不同 D. 可以选用CCl4、酒精等作萃取剂
18. 有机物M是一种无色透明的液体,具有香味。某化学兴趣小组从粗品中分离提纯有机物M,然后借助李比希法、现代科学仪器测定有机物M的分子组成和结构,具体实验过程如下:
步骤一:用李比希法确定M的实验式:这种方法是在电炉加热下用纯氧氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物M的组成。
(1)装置的连接顺序(从左到右)是_______(填序号,装置不能重复使用)。
(2)C装置的作用是_______
(3)E装置中反应的化学方程式为_______
(4)F装置(燃烧管)中CuO的作用是_______
若实验中所取纯样品M只含C、H、O三种元素中的两种或三种,准确称取3.70gM,经充分反应后,A管质量增加6.60g,B管质量增加2.70g。
(5)该样品M的实验式为______
步骤二:质谱法确定分子式:
(6)如图是该有机物M的质谱图,则其相对分子质量为_____,分子式为_____。
步骤三:确定M的结构简式。
(7)M的核磁共振氢谱有2个峰且面积之比为1:1,利用红外光谱仪测得M的红外光谱如图所示。
M中官能团的名称为_______,M的结构简式为_______。
19. ⅣA族元素及其化合物在材料等方面有重要用途。
(1)石墨单质的晶体类型为_______。
(2)碳的另一种单质C60和可以与钾形成低温超导化合物,晶体结构如图所示,K位于立方体的棱上和立方体的内部,此化合物的化学式为_______;其晶胞参数为1.4nm,阿伏加德罗常数用NA表示,则晶体的密度为_______(只需列出式子,无需化简)。
(3)相同温度下,2-硝基苯酚( )的酸性小于4-硝基苯酚( )的酸性,其原因是_______。
(4)四卤化硅SiX4的沸点和四卤化锡SnX4的熔点如下表所示。
物质
SiF4
SiCl4
SiBr4
SiI4
沸点/℃
-85.7
56.9
134.8
187.5
物质
SnF4
SnCl4
SnBr4
SnI4
熔点/℃
705
-33
31
144.5
① SiX4的沸点依F、Cl、Br、I次序升高的原因是_______。
② 结合SnX4的熔点的变化规律,可推断:依F、Cl、Br、I次序,SnX4中的化学键的离子性_______、共价性_______(填“增强”、“不变”或“减弱”)。请从原子结构角度解释所推断的结论:_______。
③ 已知,SiCl4发生水解反应的机理如图:
下列叙述正确的是_______。
A.SiCl4的键角与白磷(P4)的键角相同
B.H4SiO4脱水后加热分解得到晶体中每个Si可构成12个12元环
C.SiCl4属于共价晶体
D.CCl4不能按照上述机理发生水解反应,原因是C的原子半径小
④ SiCl4与N-甲基咪唑()反应可以得到M2+,其结构如图所示。
N-甲基咪唑分子中元素的第一电离能由大到小为_______,电负性由大到小的顺序为_______,1个M2+中含有_______个σ键。
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