内容正文:
化 学 试 卷
(满分:100分 时间:75分钟)
可能用到的相对原子质量:H1 C12 O16 Ca40 Ti48 Al27 Si28 Li7
一、单项选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分)
1. 根据材料的组成和结构变化可推测其性能变化,下列推测不合理的是( )
选项
材料
组成和结构变化
性能变化
A
天然橡胶
硫化使其结构由线型转变为网状
强度提升
B
聚乙炔
掺杂I2
导电性增强
C
纤维素
接入带有强亲水基团的支链
吸水性增强
D
生铁
减少含碳量
延展性减弱
2.生产、生活中常涉及化学知识,下列说法正确的是( )
A.“钡餐”中使用的硫酸钡属于弱电解质
B. Al2O3熔点高,可用于制作耐火材料,是一种新型无机非金属材料
C.航天飞船上用于燃气管路隔热层的纳米二氧化硅是胶体
D.酚醛树脂由苯酚和甲醛通过加聚反应得到的,可用做电工材料
3. 下列化学用语表述正确的是
A.乙烯的空间填充模型: B.的电子式为
C. S2-的结构示意图: D.乙醇的核磁共振氢谱:
4.完成下述实验,装置、操作及试剂正确的是( )
A.标准浓度稀盐酸滴定未知浓度NaOH溶液
B.检验1溴丙烷的消去反应产物丙烯
C.实验室收集NO气体
D.配制一定物质的量浓度的NaCl
5.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A.在高温、高压和催化剂条件下,密闭容器中2 g H2与足量N2反应,转移电子数为2NA
B. 4.5 g SiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA
C. 1 L pH=4的0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中Cr2O离子数为0.1NA
D. 标准状况下,22.4 L SO3中含有SO3分子总数为NA
6.药物吲哚美辛结构如图所示,下列关于吲哚美辛的说法正确的是( )
A.分子式为C19H15ClNO4
B.lmol该有机物能与过量NaOH反应,最多消耗4molNaOH
C.分子中所有碳原子均为SP3杂化
D.分子中有4种含氧官能团
7.下列离子方程式书写正确的是( )
A.向AlCl3溶液中滴加氨水:Al3++3OH-==Al(OH)3↓
B.双氧水与酸性高锰酸钾溶液反应:4H2O2+12H++4MnO4-==4Mn2++10H2O+7O2↑
C.利用覆铜板制作印刷电路板:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
D.泡沫灭火器的原理:2Al3++3+3H2O===2Al(OH)3↓+3CO2↑
8. 某含铜催化剂的阴离子的结构如图所示,W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,其中X、Y、Z位于同一周期,基态X原子的价电子排布式为nsnnpn,Z在周期表中的非金属性最强,下列说法错误的是
A. 电负性:Z>Y>X>W
B. X、Y、Z均位于元素周期表的p区
C. 键能:Y2>Z2
D. 该阴离子中铜的价电子排布式为3d9
9. 为了从海水中提取锂,某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变,每运行一段时间后,将电极1与4取下互换,电极2与3取下互换,实现锂的富集。下列说法正确的是
A. 电路中电子的流向随着电极互换而改变
B. 电极2上发生的反应为:Ag-e-=Ag+
C. 理论上,电极1与电极4的质量之和保持不变
D. 理论上,电路通过1mol电子时,有0.5molLi+富集在右侧电解液中
10.恒容反应器中,Rh和Rh/Mn均能催化反应:HCHO+H2+COHOCH2CHO (羟基乙醛),反应历程如图所示,I1~I3为中间体,TS1~TS3为过渡态。
下列描述正确的是( )
A.“插入”步骤,均为-17.6kcal/mol
B.催化作用下,“加氢”步骤为决速步骤
C.催化作用下,羟基乙醛的生成速率更小
D.反应达平衡时,升高温度,羟基乙醛的浓度增大
11. 物质结构决定性质。下列物质性质差异与结构因素没有关联的是( )
选项
性质差异
结构因素
A
极性:BF3<PCl3
分子空间构型
B
酸性:二氯乙酸<二氟乙酸
分子间氢键
C
熔点:NaCl>S8
晶体类型
D
识别K+的能力:18-冠-6>12-冠-4
冠醚空腔直径
12. 某三元化合物的立方晶胞结构如下图所示,晶胞的边长为a pm,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.晶体的化学式为LiAlSi
B.晶体的密度为 g·cm-3
C.晶体中由Al原子围成的八面体空隙有50%被Li原子填充
D.晶体中Si、Al原子之间的最短距离为a pm
13.某铜矿石的主要成分是Cu2O,还含有少量的Al2O3、Fe2O3和SiO2。某学习小组模拟化工生产设计了如图所示流程制备精铜。已知Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O。下列有关说法正确的是( )
A.滤渣1中只含有SiO2
B.加入氢氧化钠的目的是去除铝元素
C.滤液1中铁元素的化合价是+3
D.电解时粗铜连接外接电源的负极
14. 常温下,以酚酞作指示剂,用0.1mol/L的NaOH溶液滴图定20. 00mL 0. lmol/L的二元酸H2A溶液(变化关系如图所示,注: δ为含A微粒的分布系数即物质的量分数)。下列说法正确的是( )
A.室温下,HA-的电离常数值为1.0×10-5
B. V(NaOH)= 20. 00mL时,c(Na+ )=c(HA- )+c(A2-)+c( H2A)
C. V(NaOH)= 30. 00mL时,c(HA- )+2c(H+ )=2c(OH-)+c( A2-)
D. V( NaOH)= 40. 00mL时,c(Na+ )<2c(A2-)+c(HA-)
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15.(14分)NiS难溶于水,易溶于稀酸,可用于除去镍电解液中的铜离子,Nis在潮湿的空气中可转化为碱式硫化高镍[Ni(OH)S],从而降低除铜离子能力。实验室模拟制取NiS装置如图所示(加热、夹持装置略去),先通氮气,之后同时通入硫化氢气体和氨气,制得NiS沉淀。回答下列问题:
(1)先通氮气的作用是___________________。
(2)装置图中,仪器a的名称是__________________,装置Ⅱ中的试剂为______________。
(3)装置Ⅰ中反应的离子方程式为___________________________________________________。
(4)反应结束后关闭K1、K4,需在b、c处连接如图1所示两个装置,再打开K2、K3,进行抽滤洗涤。
图1
图2
装置Ⅳ应接在______(填“b”或“c”)处。Ⅴ中的洗涤液可以选择______(填序号)。
A.稀硝酸 B.硫酸铜溶液 C.蒸馏水
(5)用NiS除去镍电解液中铜离子时,NiS陈化时间对除铜离子效果的影响如图2所示(陈化时间:沉淀完全后,让生成的沉淀与母液一起放置的时间)。图中曲线变化原因是_____________________________________________________________________(以化学方程式表示)。
16.(16分)钴及其化合物在制造合金、磁性材料、催化剂及陶瓷釉等方面有着广泛应用。一种湿法炼锌产生的废渣含有锌、铅、铜、铁、钴、锰的+2价氧化物及锌和铜的单质。从该废渣中提取钴的一种流程如图所示:
已知:①Ksp(CuS)=6.3×10-36,Ksp(ZnS)=2.5×10-22,Ksp(CoS)=4.0×10-21;
②以氢氧化物形式沉淀时,lg[c(M)/( mol•L-1)]和溶液pH的关系如下图所示:
回答下列问题:
(1)若想提升“酸浸”时的浸取率可采取的措施为_________________________(任写1条)。
(2)假设“沉铜”后得到的滤液中c(Zn2+)和c(Co2+)均为0.10mol/L,向其中加入Na2S至Zn2+沉淀完全,此时溶液中c(Co2+)=______mol/L,据此判断______(填“能”或“不能”)实现Zn2+和Co2+的完全分离。
(3)“沉锰”步骤中发生的与含锰物质反应的离子方程式为____________________________。
(4)“沉钴”步骤中,控制溶液pH=5.0~5.5,加入适量的NaClO氧化Co2+,其反应的离子方程式为________________________。
(5)根据题中给出的信息,从“沉钴”后的滤液中回收氢氧化锌的方法是______________________。
(6)一种含Ga、Ni、Co元素的记忆合金的晶体结构可描述为Ga与Ni交替填充在Co构成的立方体体心,形成如下图所示的结构单元。该合金的晶胞中,粒子个数最简比Co:Ga:Ni=_______,其立方晶胞的体积为___ ______nm3。
17.(14分)乙烯年产量的高低是衡量一个国家石油化工发展水平的一个极为重要的指标。可使用乙烷脱氢制备乙烯,在反应中产生的积碳会降低催化剂的活性和稳定性。其中一种制备方法需要加入,在一定条件下涉及到的反应为:
①
②
③
④
请回答下列问题:
(1)在该反应条件下,的 kJ/mol。
(2)在密闭容器中发生上述反应①,下列有关说法正确的是___________(填字母)。
A.乙烯与苯乙烯互为同系物
B.乙烯可通过加聚反应制备有机高分子材料
C.恒容体系中,当的分压不再发生变化说明体系已达到平衡
D.向恒压体系中加入可以提高反应物的转化率
(3)为了研究在乙烷脱氢制备乙烯过程中的作用,某科研小组使用和进行对比实验,发现有的参与,乙烯的产率明显更高,请从反应原理的角度说明在反应中发挥的作用: 。
(4)在一定条件下,向密闭容器中加入和,达到化学平衡时,体系中、、的物质的量分别为、、,若只考虑反应①②③,则选择性为 %(结果保留两位小数,下同),反应②的化学平衡常数为 。
(5)为了提高乙烯的产量,科研工作者研制出作催化剂,并且研究了在一定条件下空速(空速是指在规定条件下,单位时间、单位体积催化剂处理的气体量)对反应性能的影响,数据记录如下所示:
空速
转化率/%
转化率/%
选择性/%
3600
14.0
7.8
84.0
9.1
6.9
2400
20.3
9.8
82.2
10.1
7.7
1200
26.9
15.4
79.3
11.5
9.2
600
36.4
24.6
75.6
12.1
12.3
根据上表,你认为最合适的空速为 ,请你分析空速对反应性能的影响并说明原因: 。
18. (14分)水仙环素是一种植物生长调节剂,具有抗肿瘤、细胞毒性等作用。化合物H是水仙环素合成的中间产物,其合成路线如下:
已知:R—X→R—H
回答下列问题:
(1)A中含氧官能团的名称为___________。
(2)A→B反应方程式为_______________________。
(3)B→C的反应试剂和条件为___________。
(4)E的结构简式为_______________________。
(5)F与G的反应为最理想的“原子经济性反应”,则G的名称为___________________。
(6)F中有_____________个手性碳原子。
(7)芳香族化合物I是A的同分异构体,其核磁共振氢谱显示3组峰,且峰面积之比为6∶3∶2,则符合条件的I有_____________种。
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一选择题
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 D B D A B B C
题号 8 9 10 11 12 13 14
答案 D C B B C B C
二.非选择题
15 题
16 题
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17:【答案】(1)+135.6kJ / mol(2 分) (2)BCD(2 分)
(3)CO2 能与 C 能发生反应④,可以消除催化剂表面的积碳,加快反应速率,同时还能发生反应②消耗
H2,促进反应①平衡正向移动,提高乙烯的产率(2 分)
(4) 68.75% (2 分) 0.02(2 分)
(5) 600(2 分) 空速降低,原料气与催化剂充分接触,催化效果更好,反应更充分,乙烷的
转化率更高,但是接触时间长,副反应会变多,导致乙烯的选择性降低(2 分)
【详解】(1)根据盖斯定律,④-②得到 ( ) ( ) ( ) ( )2 2C s H O g H g CO g+ + ,则 H =
171.32 kJ / mol 35.72 kJ / mol=+135.6kJ / mol+ - ;
(2)A.乙烯和苯乙烯分子式不满足相差 1 个或若干个“CH2”,因此不属于同系物,A 错误;
B.乙烯可以通过加聚反应生成聚乙烯有机高分子材料,B 正确;
C.所涉及的反应前后分子数发生改变,恒容体系中,当 2 4C H 的分压不再发生变化说明体系已达到平
衡,C 正确;
D.向恒压体系中加入Ar 相当于减压,平衡正向移动,反应物转化率增大,D 正确;
故选 BCD;
(3)有 2CO 的参与,乙烯的产率明显更高原因是 CO2 能与 C 能发生反应④,可以消除催化剂表面的积
碳,加快反应速率,同时还能发生反应②消耗 H2,促进反应①平衡正向移动,提高乙烯的产率;
(4)根据已知条件列三段式有
( ) ( ) ( )2 6 2 4 2
l
C
0
H g C +
mol 1 0 0
mol .96 0.3 0.66 0.66
m
H g H g
o
−
初始
变化
平衡
( ) ( ) ( ) ( )2 2 2+ +
mol 2 0.66 0 0
mol 0.1 0.1 0.1 0.1
mol 1.9 0.26 0.1 0.1
CO g H g H O g CO g
初始
变化
平衡
( ) ( ) ( )2 6 2 4+
mol 1 0.66 0
mol 0.3 0.3 0.6
mol 0.04 0.66-0.3-0.1 0.6
C H g H g 2CH g
初始
变化
平衡
,则 2 4C H 选择性
0.66
100% 68.75%
0.96
mol
mol
= ;反应②各分子系
数都为 1,可用物质的量代替浓度进行计算平衡常数 K=
0.1 0.1
1.9 0.26
≈0.02;
(5)在不同的空速下,由表中数据可知,乙烷的转化率×乙烯的选择性可以得到乙烯的产率,在 600
1/h− 下产率最高,因此适宜的条件是 600 1/h− ;空速降低,原料气与催化剂充分接触,催化效果更好,
反应更充分,乙烷的转化率更高,但是接触时间长,副反应会变多,导致乙烯的选择性降低。
18 题
(或
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或 )
(3)根据思路分析可知 B→C 发生了碳卤键的消去反应,需要加入 NaOH、乙醇,在加热条件下进行。
(5)该反应没有其他产物,因此 F 中的酯基断键后两端分别与—H 和—OCH3相连,则 G 为 CH3OH。
(6)在思路分析中,F 中标注 a、c、f 的碳原子是手性碳原子,共 3 个。
(7)I 的核磁共振氢谱有 3 组峰且峰面积之比为 6:3:2,说明分子中有 3 个甲基,且其中 2 个甲基的位置对称。因此苯
环上的每个取代基最多只能有 1 个碳原子,否则无法安排 3 个甲基,即苯环上至少有 3 个取代基。如果苯环上的取
代基数目为奇数,则在有两个对称的甲基的情况下核磁共振氢谱的峰面积之比中一定会出现 1,因此符合条件的 I 的
苯环上取代基数目只能是 4 或 6。①当苯环上有 4 个取代基时,两个对称的甲基对应核磁共振氢谱峰面积之比的
“6",另一个甲基对应“3”,则苯环上未被取代的 2 个 H 原子对应“2”。4 个取代基中有一个需要安排给—Br,其余 3
个取代基均含有 1 个 O 原子和甲基,则这 3 个取代基都是—OCH3,此时符合条件的 1 的结构有 2 种:
和 ②当苯环上有 6个取代基时,两个对称的甲基对应“6”,另一个甲基对应“3”,除
—Br 外的两个取代基对应“2”,此时这两个取代基只能是对称的—OH,因此苯环上的取代基为两个对称的—CH3、两
个对称的—OH、一个—Br 和一个—OCH3,此时符合条件的 I 的结构有 2 种:
,综上所述,符合条件的 I 共有 4 种。