内容正文:
2025届名校名师模拟卷(八)
化学试题
考生注意:
1.试卷分值:100分,考试时间:75分钟。
2.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答案区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
3.所有答案均要答在答题卡上,否则无效。考试结束后只交答题卡。
可能会用到的相对原子质量:H 1 Li 7 C 12 N 14 O 16 Na 23 Cr 52
一、选择题(本大题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 下列变化涉及氧化还原反应的
A. 75%的酒精用于杀菌消毒 B. 用过氧碳酸钠漂白衣物
C. SO2用于丝织品漂白 D. 聚合氯化铝用于净水
2. 下列有关化学概念或性质的判断错误的是
A. 核酸是一种生物大分子,可以发生水解反应
B. 乙苯的质谱图中,质荷比为106的峰归属于
C. 基态Cu+的核外电子空间运动状态有15种
D. 含有阴离子的晶体中,一定含有阳离子
3. 设为阿伏伽德罗常数的值,下列说法不正确的是
A. 500mL 0.5mol/L的NaF溶液中离子数大于
B. 6.5g晶体中所含键数目为
C. 往1 L1 mol/L溶液中通入1.5 mol ,反应转移电子数为
D. 1 mol乙二醇被足量酸性溶液氧化,转移电子数为
4. 下列各组澄清溶液中离子能大量共存,且加入X试剂后发生反应的离子方程式书写正确的是
选项
离子组
X试剂
离子方程式
A
少量SO2
B
过量HI
C
过量铜粉
D
少量
A. A B. B C. C D. D
5. 在给定条件下,下列制备或处理过程涉及的物质转化均可实现的是
A. 工业制硫酸:
B. 工业制取高纯硅:(粗)(纯)
C. 制取金属银:
D. 海带提碘:海带海带灰
阅读下面一段文字,完成下面两题。离子液体是在室温附近温度下呈液态的盐类物质,一般由有机阳离子和无机阴离子组成。直到1992年,威尔克斯(J.Wilkes)以无色液体N-甲基咪唑为原料,合成了稳定性强、抗水解的[EMIM]BF4离子液体后,对离子液体的研究才真正广泛开展起来。咪唑与N-甲基咪唑均为五元芳香杂环化合物,且分子中环上原子位于同一平面内。
N-甲基咪唑合成:
[EMIM]BF4离子液体的合成:
6. 下列说法错误的是
A. 与互为同系物
B. 咪唑中,与H成键的N结合的能力比另一个N弱
C. 1molN-甲基咪唑中含键数目为9NA
D. 熔点大小:咪唑>N-甲基咪唑
7. [EMIM]BF4晶胞结构如图所示,晶胞参数为a pm,b pm,c pm以及90°,90°,90°。已知其晶胞中有8个N原子,以M表示[EMIM]BF4的相对分子质量。结合上述材料,下列说法正确的是
A. [EMIM]BF4室温下呈液态,与其离子体积较大有关
B. [EMIM]BF4晶体密度
C. 组成该物质的各元素,电负性由小到大的顺序是:H<B<C<N<F
D. [EMIM]BF4晶体中存在的相互作用力有共价键、离子键、配位键和氢键
8. 下列实验操作或装置不能达到实验目的的是
A. 用①验证1-溴丁烷消去反应的产物 B. 用②制取并收集氨气
C. ③可用于做喷泉实验 D. ④可用于铜与浓硫酸反应并检验气态产物
9. R、X、Y、Z为短周期元素,的分子结构如图所示。R中电子只有一种自旋取向;X、Y、Z处于同一周期;X的核外电子数等于Y的最高能级电子数,且等于Z的最外层电子数。下列说法正确的是
A. 简单氢化物的沸点:
B. 基态原子未成对电子数:
C. R、Z、Y三种元素形成的化合物中只含有共价键
D. 该化合物中Z提供电子对与X形成配位键
10. 下列实验操作、现象均正确且能得出相应结论的是
选项
实验操作及现象
实验结论
A
在碘水中加入环己烷,振荡、静置,下层溶液颜色加深
碘与环己烷发生了取代反应
B
向2 mL 0.1 mol/L 溶液中加入5~10滴6 mol/L NaOH溶液,溶液仍为橙色
在其他条件不变时,减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动
C
向等浓度的NaCl和NaI混合溶液中滴加少量溶液,生成黄色沉淀
D
将HCl滴入饱和溶液中,产生使澄清石灰水变浑浊的气体
非金属性:
A. A B. B C. C D. D
11. 我国科学家研究发现的电化学“大气固碳”方法原理如图所示,该电池放电时的总反应为。下列说法错误的是
A. 放电时,每消耗1molCO2转移电子数
B. 放电时,A电极发生氧化反应,该电池只能选无水电解液
C. 充电时,Li+从电极B移向电极A
D. 充电时,电路中每通过1 mol电子,阳极区质量变化40g
12. 起始温度均为T℃,容积均为10L的甲(绝热)、乙(恒温)密闭容器中,向甲、乙中均加入1mol(g)和4molCO(g),发生反应,N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。已知:、分别是正、逆反应速率常数,,。下列说法正确的是
A. 此反应正反应活化能>逆反应活化能
B. 反应速率:
C 容器甲,0~200 s内,
D. 升高温度,增大,减小
13. 常温下,向某浓度溶液中逐滴加入已知浓度的NaOH溶液,溶液中[,为]与溶液pH的变化关系如图所示。则下列说法正确的是
A. 曲线Ⅱ代表随着pH的变化曲线
B. pH由3增大到5.3的过程中,水的电离程度逐渐减小
C. c点溶液中
D. 常温下随着pH增大,的值不变
14. 药物中间体1,3-环己二酮可由5-氧代己酸甲酯合成,转化步骤如下:
下列说法或操作错误的是
A. X可以发生氧化反应、加成反应和取代反应
B. 减压蒸馏去除、5-氧代己酸甲酯和DMF
C. 减压蒸馏后趁热加入盐酸
D. 等物质的量的X、Y、Z分别与足量H2反应,消耗H2的量为1:2:2
二、非选择题(本大题共4小题,共58分。)
15. 三氯三(四氢呋喃)合铬(Ⅲ)易溶于四氢呋喃,极易水解,是重要的有机反应固相催化剂。实验室制备方法如下:
已知:①易潮解,易升华,高温下易被氧气氧化。
②气体有毒,遇水发生水解产生两种酸性气体。
Ⅰ.制备无水:
某化学小组用和(沸点76.8℃)在高温下制备无水,同时生成气体,实验装置如图所示:
(1)装置A用于生产氮气,其作用是:___________;实验装置合理的连接顺序为A→C→F→___________→D___________→B(填装置字母标号,可重复使用)。
(2)尾气处理时发生反应的离子反应方程式:___________。
(3)装置乙的作用:___________;装置D中粗导管的作用:___________。
Ⅱ.合成:
①四氢呋喃(,简写THF)为常见的有机溶剂,沸点66℃,易燃。
②实验室在非水体系中合成原理为:。
③摩尔质量为374.5g/mol。
实验操作:
①填装反应物:称取4.755g (0.03mol)无水和0.20g锌粉放入滤纸套筒内,双颈烧瓶中加入100mL无水THF(四氢呋喃,过量)。
②合成:先通入一段时间N2后,然后在球形冷凝管中通入冷却水,加热THF至沸腾,THF蒸气通过联接管进入提取管中,在冷凝管中冷凝回流到滤纸套筒中进行反应,当滤纸套筒中的液面高于虹吸管最高处时,发生虹吸现象,滤纸套筒中的液体流入双颈烧瓶,从而实现了THF与的连续反应及产物的连续萃取。
③分离:回流2.5h,再通入N2冷却至室温。取下双颈烧瓶,在通风橱中蒸发THF至有较多固体析出,冷却、抽滤、干燥称量,得产品3.745g。
(4)步骤②和③中通入N2的作用相同吗?___________(填“是”或“否”)。
(5)该反应为何选择电加热而不直接用明火加热?___________。
(6)资料显示Cr(Ⅱ)对该反应有催化效果,推断加入Zn粉发生反应的化学方程式为:___________。
(7)请计算产品产率为___________(结果保留小数点后一位)。
16. 2025年比亚迪计划推出新一代基于技术的“刀片电池”。一种以钛铁矿()和磷灰石矿为主要原料制取磷酸亚铁锂前驱体磷酸铁()的工艺流程如下:
已知:钛(Ⅳ)在酸性溶液中的存在形式是,在碱性环境中转化为。
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为___________。
(2)写出对应加入试剂的化学式:试剂X:___________,气体Y:___________。
(3)写出酸解过程浸取钛铁矿时反应的化学方程式为___________。
(4)加入双氧水的目的是:___________。
(5)“沉淀”过程的化学方程式为___________。
(6)实验室也可以制备,反应原理为,纯净为白色沉淀,不同pH对磷酸铁沉淀的影响如图所示。pH约为2.5后铁的沉淀率接近完全,而磷的沉淀率却在下降的可能原因是:___________。
17. 随着二氧化碳捕捉技术的逐步成熟,各国加大了对二氧化碳再利用的研究。工业上,二氧化碳可用于合成甲烷、乙醇等。
Ⅰ.合成甲烷
反应原理:主反应ⅰ. ,
副反应ⅱ. 。
在特定温度下,由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在298K的标准摩尔生成焓。
物质
标准摩尔生成焓/(kJ/mol)
0
(1)经计算,___________kJ/mol。
(2)一定温度下,向2L密闭容器中通入1 molCO2和4 mol H2。t min后达到平衡,测得体系内压强为P,平衡时CO2转化率为80%,CO选择性为25%(CO的选择性)。
①到达平衡时的平均反应速率___________mol·L-1·min-1。
②此温度下反应ⅰ的平衡常数Kp=___________(用含有字母p的计算式表示,不用化简,Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数,平衡分压总压该物质的体积分数)。
Ⅱ.合成乙醇
在催化剂作用下,二氧化碳加氢可合成乙醇:。向恒压密闭容器中通入一定量CO2和H2发生上述反应,CO2的平衡转化率与温度、投料比的关系如图所示。
(3)①由小到大的顺序为___________。
②若实验容器改为在绝热的密闭容器中进行,实验测得H2(g)的转化率随时间变化的示意图,如图所示,b点___________(填“<”、“=”或“>”),时刻,H2(g)的转化率降低的原因是___________(不考虑催化剂活性改变)。
Ⅲ.电催化合成乙醛
用乙醇电催化氧化制备乙醛的原理如下图所示。
(4)当生成2 mol时,理论上A、B两室溶液质量变化之和为___________g。
18. 有机化合物H为某药物中间体,一种合成化合物H的路线如图。
已知:Ⅰ.(R为烃基或H原子,X为卤素原子,下同)。
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)A的系统命名为___________,D中含氧官能团的名称为___________。
(2)B→C的化学方程式为___________。
(3)F的结构简式为___________。
(4)下列说法正确的是___________。
A. 化合物A的酸性比苯酚强
B. 化合物B中存在分子内氢键
C. 化合物G可与溴水发生加成和取代反应
D. 化合物H与足量氢气加成产物中有6个手性碳原子
(5)符合下列条件的E的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)。
①含有,除苯环外无其他环状结构
②能与碳酸钠溶液反应产生CO2
③核磁共振氢谱中有4组吸收峰,且峰面积之比为6:2:2:1
(6)参照上述合成路线和信息,将下列合成路线补充完整。
其中M、N的结构简式分别为___________、___________。
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2025届名校名师模拟卷(八)
化学试题
考生注意:
1.试卷分值:100分,考试时间:75分钟。
2.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答案区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
3.所有答案均要答在答题卡上,否则无效。考试结束后只交答题卡。
可能会用到的相对原子质量:H 1 Li 7 C 12 N 14 O 16 Na 23 Cr 52
一、选择题(本大题共14小题,每小题3分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 下列变化涉及氧化还原反应的
A. 75%的酒精用于杀菌消毒 B. 用过氧碳酸钠漂白衣物
C. SO2用于丝织品漂白 D. 聚合氯化铝用于净水
【答案】B
【解析】
【详解】A.75%的酒精杀菌消毒是通过溶解病毒的外壳使蛋白质变性,未发生氧化还原反应,A不符合题意;
B.过氧碳酸钠分解产生过氧化氢,其强氧化性导致漂白,涉及氧元素化合价变化,B符合题意;
C.SO2漂白是通过与有色物质化合生成无色物质,硫元素价态未变,C不符合题意;
D.聚合氯化铝净水是水解生成胶体吸附杂质,铝元素价态没有变化,D不符合题意;
答案选B。
2. 下列有关化学概念或性质的判断错误的是
A. 核酸是一种生物大分子,可以发生水解反应
B. 乙苯的质谱图中,质荷比为106的峰归属于
C. 基态Cu+的核外电子空间运动状态有15种
D. 含有阴离子的晶体中,一定含有阳离子
【答案】C
【解析】
【详解】A.核酸是由核苷酸聚合而成的生物大分子,可水解生成核苷酸等小分子,A正确;
B.带1个单位电荷,其相对分子质量为106,因此质荷比为106,B正确;
C.基态Cu+的电子排布为[Ar]3d10,核外电子有14个原子轨道,因此其核外电子空间运动状态有14种,C错误;
D.晶体呈电中性,含阴离子时必须有阳离子平衡电荷,D正确;
故选C。
3. 设为阿伏伽德罗常数的值,下列说法不正确的是
A. 500mL 0.5mol/L的NaF溶液中离子数大于
B. 6.5g晶体中所含键数目为
C. 往1 L1 mol/L溶液中通入1.5 mol ,反应转移电子数为
D. 1 mol乙二醇被足量酸性溶液氧化,转移电子数为
【答案】D
【解析】
【详解】A.NaF溶液中,的物质的量为0.25 mol(0.5 L×0.5 mol/L),因水解部分减少,但水解生成的数目等于消耗的数目,总阴离子数仍为0.25 mol,溶液中还存在水电离出的氢离子和氢氧根离子,故总离子数大于,A正确。
B.的摩尔质量为65 g/mol,6.5 g的物质的量为0.1 mol。每个含2个σ键,0.1 mol 含0.2 mol σ键,即,B正确。
C.1 mol 含2 mol 和1 mol 。优先氧化:2 mol 需1 mol (转移2 mol e⁻),剩余0.5 mol 氧化(1 mol 转移1 mol e⁻)。总转移电子数,C正确。
D.1 mol乙二醇()被足量KMnO4氧化为CO2,每个羟基碳的氧化态从-1升至+4,每个碳转移5e⁻,总转移10 mol e⁻(),D错误。
故答案为:D。
4. 下列各组澄清溶液中离子能大量共存,且加入X试剂后发生反应的离子方程式书写正确的是
选项
离子组
X试剂
离子方程式
A
少量SO2
B
过量HI
C
过量铜粉
D
少量
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.可以共存,但加入少量SO2后,离子方程式为,A错误;
B.可以共存,加入过量HI会优先与反应,方程式未体现,B错误;
C.发生双水解生成沉淀,不能共存,C错误;
D.可共存,加入少量,与水反应生成盐酸和次氯酸,与盐酸、次氯酸反应生成,离子方程式为, D正确;
故选D。
5. 在给定条件下,下列制备或处理过程涉及的物质转化均可实现的是
A. 工业制硫酸:
B. 工业制取高纯硅:(粗)(纯)
C. 制取金属银:
D. 海带提碘:海带海带灰
【答案】B
【解析】
【详解】A.工业制硫酸中,FeS2燃烧生成SO2而非SO3,A错误;
B.SiO2与焦炭高温生成粗硅,粗硅与HCl生成SiHCl3,再与H2高温还原为纯硅,各步均符合工业流程,B正确;
C.蔗糖为非还原性糖,无法直接还原银氨溶液,需水解为葡萄糖后才可反应,C错误;
D.乙醇与水混溶,不能萃取I2,应使用苯或CCl4等萃取剂,D错误;
故选B。
阅读下面一段文字,完成下面两题。离子液体是在室温附近温度下呈液态的盐类物质,一般由有机阳离子和无机阴离子组成。直到1992年,威尔克斯(J.Wilkes)以无色液体N-甲基咪唑为原料,合成了稳定性强、抗水解的[EMIM]BF4离子液体后,对离子液体的研究才真正广泛开展起来。咪唑与N-甲基咪唑均为五元芳香杂环化合物,且分子中环上原子位于同一平面内。
N-甲基咪唑合成:
[EMIM]BF4离子液体的合成:
6. 下列说法错误的是
A. 与互为同系物
B. 咪唑中,与H成键的N结合的能力比另一个N弱
C. 1molN-甲基咪唑中含键数目为9NA
D. 熔点大小:咪唑>N-甲基咪唑
7. [EMIM]BF4晶胞结构如图所示,晶胞参数为a pm,b pm,c pm以及90°,90°,90°。已知其晶胞中有8个N原子,以M表示[EMIM]BF4的相对分子质量。结合上述材料,下列说法正确的是
A. [EMIM]BF4室温下呈液态,与其离子的体积较大有关
B. [EMIM]BF4晶体密度为
C. 组成该物质的各元素,电负性由小到大的顺序是:H<B<C<N<F
D. [EMIM]BF4晶体中存在的相互作用力有共价键、离子键、配位键和氢键
【答案】6. C 7. A
【解析】
【6题详解】
A.咪唑与N-甲基咪唑结构相似,分子式上相差一个CH2,互为同系物,A正确;
B.咪唑中,氮原子均为sp2杂化,与H成键的N上无孤电子对,另一个N上有孤电子对,有孤电子对的结合H+能力更强,B正确;
C.1mol N-甲基咪唑中含键数目为12NA,其中含有5mol 键,1mol 键,6mol 键,C错误;
D.咪唑分子之间有氢键,而N-甲基咪唑分子之间无氢键,故咪唑熔点更高,D正确。
故答案为C。
【7题详解】
A.[EMIM]+与之间是离子键,而离子键强弱与阴阳离子半径和所带电荷数有关,由于阴阳离子所带电荷均为1,故离子键较弱是由于离子半径较大,即体积较大,A正确;
B.结合题目信息,1个[EMIM]+含有2个氮原子,则[EMIM]BF4晶体密度为,B错误;
C.非金属性越强,电负性越大,各元素电负性由小到大的顺序是B<H<C<N<F,C错误;
D.[EMIM]BF4晶体中,与之间存在离子键、、共价键,之间一个F原子的孤对电子填入B原子的2p轨道,形成配位键(),故该物质中的相互作用力有共价键、离子键、配位键,没有氢键,D错误;
故答案为A。
8. 下列实验操作或装置不能达到实验目的的是
A. 用①验证1-溴丁烷消去反应的产物 B. 用②制取并收集氨气
C. ③可用于做喷泉实验 D. ④可用于铜与浓硫酸反应并检验气态产物
【答案】B
【解析】
【详解】A.1-溴丁烷发生消去反应生成烯烃(1-丁烯或2-丁烯),其中可能混有挥发的乙醇蒸气,乙醇易溶于水,装置①中左侧试管中的水可吸收乙醇,右侧试管中的酸性高锰酸钾溶液褪色证明1-溴丁烷发生消去反应生成了烯烃,装置能达到验证产物的目的,A正确;
B.实验室加热NH4Cl和Ca(OH)2固体制取氨气,氨气密度比空气小,应用向下排空气法收集(试管倒放且导管伸至底部),装置中收集方法为向上排空气法,无法收集氨气,B错误;
C.Cl2与NaOH溶液反应(Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O),胶头滴管中的NaOH溶液加入后,烧瓶内压强骤减,打开止水夹,外界大气压将NaOH溶液压入烧瓶形成喷泉,装置③可完成喷泉实验,C正确;
D.Cu与浓H2SO4加热生成SO2,SO2使品红溶液褪色,试管口浸有NaOH溶液的棉团可吸收多余SO2(防污染),装置④能制取并检验SO2,D正确;
故选B。
9. R、X、Y、Z为短周期元素,的分子结构如图所示。R中电子只有一种自旋取向;X、Y、Z处于同一周期;X的核外电子数等于Y的最高能级电子数,且等于Z的最外层电子数。下列说法正确的是
A. 简单氢化物的沸点:
B. 基态原子未成对电子数:
C. R、Z、Y三种元素形成的化合物中只含有共价键
D. 该化合物中Z提供电子对与X形成配位键
【答案】D
【解析】
【分析】R、X、Y、Z为短周期元素, R中电子只有一种自旋取向,则R为H,X、Y、Z处于同一周期;X的核外电子数等于Y的最高能级电子数,且等于Z的最外层电子数,从的分子结构知,Y形成1个共价键,Y为VIIA族元素,其最高能级的电子数为5,则X为B,Y为F,Z为N,据此回答。
【详解】A.由分析知,X为B,简单氢化物为,Y为F,简单氢化物HF,HF分子间存在氢键,沸点远高于,故简单氢化物沸点:Y>X,A错误;
B.由分析知,Z为N(未成对电子3),X为B(未成对电子1),Y为F(未成对电子1),R为H(未成对电子1),则未成对电子数:Z>X=Y=R,B错误;
C.R(H)、Z(N)、Y(F)形成的化合物如中含离子键和共价键、配位键, C错误;
D.该化合物为,X(B)缺电子(空轨道),Z(N)有孤对电子,Z提供电子对与X形成配位键,D正确;
故答案选D。
10. 下列实验操作、现象均正确且能得出相应结论的是
选项
实验操作及现象
实验结论
A
在碘水中加入环己烷,振荡、静置,下层溶液颜色加深
碘与环己烷发生了取代反应
B
向2 mL 0.1 mol/L 溶液中加入5~10滴6 mol/L NaOH溶液,溶液仍为橙色
在其他条件不变时,减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动
C
向等浓度的NaCl和NaI混合溶液中滴加少量溶液,生成黄色沉淀
D
将HCl滴入饱和溶液中,产生使澄清石灰水变浑浊的气体
非金属性:
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.碘水中加入环己烷,振荡、静置,由于水与环己烷不互溶,且碘单质在环己烷中的溶解度大于在水中的,溶液会分层,且环己烷在上层,水层在下层,下层溶液颜色应变浅,该实验无法得出碘与环己烷发生了取代反应的结论,A错误;
B.重铬酸钾溶液中存在如下平衡:Cr2+H2O2CrO+2H+,向溶液中加入氢氧化钠溶液,氢氧根离子中和溶液中的氢离子浓度,使平衡向正反应方向移动,溶液会由橙色变为黄色,但现象仍为橙色,说明变化不明显,无法得到该结论,B错误;
C.向等浓度的NaCl和NaI混合溶液中滴加少量溶液,有黄色沉淀(AgI)生成,说明,C正确;
D.需比较C、Cl的最高价氧化物对应的水化物酸性强弱,才能得出二者的非金属性强弱,Cl的最高价氧化物对应的水化物是HClO4,D错误;
故选C。
11. 我国科学家研究发现的电化学“大气固碳”方法原理如图所示,该电池放电时的总反应为。下列说法错误的是
A. 放电时,每消耗1molCO2转移电子数为
B. 放电时,A电极发生氧化反应,该电池只能选无水电解液
C. 充电时,Li+从电极B移向电极A
D. 充电时,电路中每通过1 mol电子,阳极区质量变化40g
【答案】A
【解析】
【分析】由锂离子的移动方向可知,放电时,电极A为负极,锂失去电子发生氧化反应生成锂离子,电极反应式为Li-e--=Li+,电极B为正极,锂离子作用下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成碳酸锂和碳,电极反应式为3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C;充电时,与直流电源负极相连的电极A为电解池的阴极,电极B为阳极。
【详解】A.由放电时总反应可知,3 mol 二氧化碳参与反应时,转移电子的物质的量为4 mol,则每消耗1 mol二氧化碳转移电子数为1 mol××NA mol-1=NA,A错误;
B.由分析可知,放电时,电极A为负极,锂失去电子发生氧化反应生成锂离子,活泼金属锂易与水反应生成氢氧化锂和氢气,所以电池所用电解液必须为无水电解液,B正确;
C.由分析可知,充电时,与直流电源负极相连的电极A为电解池的阴极,电极B为阳极,则锂离子从电极B移向阴极A,C正确;
D.充电时,电极B为阳极,电极反应式为2Li2CO3+C-4e-=3CO2↑+4Li+,则转移1 mol电子时,阳极区总质量减少1 mol××44 g/mol+1 mol××7g/mol =40 g,D正确;
故选A。
12. 起始温度均为T℃,容积均为10L的甲(绝热)、乙(恒温)密闭容器中,向甲、乙中均加入1mol(g)和4molCO(g),发生反应,N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。已知:、分别是正、逆反应速率常数,,。下列说法正确的是
A. 此反应正反应活化能>逆反应活化能
B. 反应速率:
C. 容器甲,0~200 s内,
D. 升高温度,增大,减小
【答案】B
【解析】
【分析】由图可知,绝热容器甲先达到平衡,说明该反应为放热反应,反应放出的热量使温度升高,平衡逆向移动,导致N2O的转化率减小,则该反应为放热反应。
【详解】A.由分析可知,该反应为放热反应,ΔH=正反应活化能-逆反应活化能<0,故正反应活化能<逆反应活化能,A错误;
B.由分析可知,绝热容器甲中反应温度高于恒温容器乙,由图可知,Q点与P点一氧化二氮转化率相同,则两个容器内同一种气体浓度相同,而Q点反应温度高于P点,则Q点正反应速率高于P点正反应速率,P点对应未达到平衡,正反应速率大于逆反应速率,所以Q点正反应速率大于P点逆反应速率,故B正确;
C.由图可知,200s时,容器甲中一氧化二氮的转化率为20%,则内,一氧化二氮的反应速率为=,C错误;
D.升高温度,正逆反应速率常数k正、k逆均增大,D错误;
故选B。
13. 常温下,向某浓度溶液中逐滴加入已知浓度的NaOH溶液,溶液中[,为]与溶液pH的变化关系如图所示。则下列说法正确的是
A. 曲线Ⅱ代表随着pH的变化曲线
B. pH由3增大到5.3的过程中,水的电离程度逐渐减小
C. c点溶液中
D. 常温下随着pH增大,的值不变
【答案】D
【解析】
【分析】结合图像可知,随着pH增大,曲线I的pc值先减小后升高,随着溶液酸性变小,减小,即增大,先增大,当溶液酸性减小到一定程度时,转化为,减小,增大,即先减小后增大,减小,故图像中曲线I表示,曲线II表示,曲线III表示,根据I、II交点可以求出二元弱酸的,根据II、III交点可以求出二元弱酸的,据此分析解答。
【详解】A.据分析,曲线II代表随着pH的变化,故A错误;
B.溶质完全为时,水的电离程度最大,此时,所以pH由3增大到5.3的过程中,水的电离程度持续增大,故B错误;
C.c点时,,pH=5.3。由电荷守恒可得,。因pH=5.3,溶液呈酸性,,故,故C错误;
D.,只与温度有关,与pH无关,故D正确;
故答案为D。
14. 药物中间体1,3-环己二酮可由5-氧代己酸甲酯合成,转化步骤如下:
下列说法或操作错误是
A. X可以发生氧化反应、加成反应和取代反应
B. 减压蒸馏去除、5-氧代己酸甲酯和DMF
C. 减压蒸馏后趁热加入盐酸
D. 等物质的量的X、Y、Z分别与足量H2反应,消耗H2的量为1:2:2
【答案】B
【解析】
【详解】A.X为5-氧代己酸甲酯,含酮羰基(可加成)、酯基(可取代水解)及烷基(可取代),且能燃烧,能发生氧化、加成、取代反应,A正确;
B.减压蒸馏用于分离低沸点物质,但DMF为高沸点溶剂,与 CH3OH、X沸点差异较大,通过一次减压蒸馏将三者一并去除的操作不合理,减压蒸馏无法去除,B错误;
C.减压蒸馏后Y为钠盐,趁热加入盐酸可防止Y结晶,确保酸化反应充分,C正确;
D.设X、Y、Z各1 mol,X含1个酮羰基(酯基不与氢气发生加成),消耗氢气1 mol;Y含1个碳碳双键和1个酮羰基,消耗氢气2 mol;Z含2个酮羰基,消耗氢气2 mol,比例为1:2:2,D正确;
故答案为:B。
二、非选择题(本大题共4小题,共58分。)
15. 三氯三(四氢呋喃)合铬(Ⅲ)易溶于四氢呋喃,极易水解,是重要的有机反应固相催化剂。实验室制备方法如下:
已知:①易潮解,易升华,高温下易被氧气氧化。
②气体有毒,遇水发生水解产生两种酸性气体。
Ⅰ.制备无水:
某化学小组用和(沸点76.8℃)在高温下制备无水,同时生成气体,实验装置如图所示:
(1)装置A用于生产氮气,其作用是:___________;实验装置合理的连接顺序为A→C→F→___________→D___________→B(填装置字母标号,可重复使用)。
(2)尾气处理时发生反应的离子反应方程式:___________。
(3)装置乙的作用:___________;装置D中粗导管的作用:___________。
Ⅱ.合成:
①四氢呋喃(,简写THF)为常见的有机溶剂,沸点66℃,易燃。
②实验室在非水体系中合成原理为:。
③摩尔质量为374.5g/mol。
实验操作:
①填装反应物:称取4.755g (0.03mol)无水和0.20g锌粉放入滤纸套筒内,双颈烧瓶中加入100mL无水THF(四氢呋喃,过量)。
②合成:先通入一段时间N2后,然后在球形冷凝管中通入冷却水,加热THF至沸腾,THF蒸气通过联接管进入提取管中,在冷凝管中冷凝回流到滤纸套筒中进行反应,当滤纸套筒中的液面高于虹吸管最高处时,发生虹吸现象,滤纸套筒中的液体流入双颈烧瓶,从而实现了THF与的连续反应及产物的连续萃取。
③分离:回流2.5h,再通入N2冷却至室温。取下双颈烧瓶,在通风橱中蒸发THF至有较多固体析出,冷却、抽滤、干燥称量,得产品3.745g。
(4)步骤②和③中通入N2的作用相同吗?___________(填“是”或“否”)。
(5)该反应为何选择电加热而不直接用明火加热?___________。
(6)资料显示Cr(Ⅱ)对该反应有催化效果,推断加入Zn粉发生反应的化学方程式为:___________。
(7)请计算产品产率为___________(结果保留小数点后一位)。
【答案】(1) ①. 排除装置中的空气,防止潮解,或被氧气氧化,同时氮气将气态CCl4带入反应装置进行反应 ②. E ③. C
(2)
(3) ①. 平衡气压,且可通过长颈漏斗中液面高度判断是否发生堵塞 ②. 防止冷凝为固体后发生堵塞
(4)否 (5)THF易挥发,易燃,遇明火可能发生爆炸
(6)
(7)
【解析】
【分析】I.制备无水的过程为:利用A装置产生N2,通入浓硫酸中进行干燥,继续通入F中,在热水浴的作用下将气态CCl4带出,进入E中制备,反应在高温下进行,以气态生成,在D中进行冷凝收集,再通入浓硫酸,防止右边的水蒸气进入D中,最后用B装置吸收产生的气体;
II.根据装置图分析,首先圆底烧瓶中加入无水四氢呋喃,在纸质反应管加入无水CrCl3和锌粉,开始加热四氢呋喃蒸气通过联接管进入提取管在冷凝管中冷凝回流到纸质反应管中进行反应,从而生成产物。
【小问1详解】
易潮解,易升华,高温下易被氧气氧化,装置A用于生产氮气,可以排除装置中的空气,防止潮解,或被氧气氧化,同时生成的氮气将气态CCl4带入反应装置进行反应;实验装置合理的连接顺序为A→C→F→E→D→C→B。
【小问2详解】
遇水发生水解产生两种酸性气体,根据元素守恒,这两种气体是和,尾气处理时用NaOH溶液吸收COCl2,发生反应的离子方程式:;
【小问3详解】
装置乙为长颈漏斗,它可以平衡气压,且可通过长颈漏斗中液面高度判断是否发生堵塞;CrCl3易升华,故装置D中粗导管的作用:防止冷凝为固体后发生堵塞;
【小问4详解】
步骤②先通入一段时间N2的目的是排除装置内的空气,防止空气中的水蒸气对产物造成影响,③中通入N2的作用是排除装置中残留的,在降温过程中维持装置内为氮气氛围,防止因体系内气体冷却压强减小而吸入空气,导致产物被氧化或水解。因此作用不相同;
【小问5详解】
该反应不能使用明火加热的原因:THF易挥发,易燃,遇明火可能发生爆炸;
【小问6详解】
已知Cr(Ⅱ)对该反应有催化作用,加入Zn粉可以把三价铬还原为二价铬,发生反应的化学方程式为:;
【小问7详解】
根据元素守恒,0.03mol的CrCl3理论生成的CrCl3(THF)3为0.03mol,质量为:,产品产率为。
16. 2025年比亚迪计划推出新一代基于技术的“刀片电池”。一种以钛铁矿()和磷灰石矿为主要原料制取磷酸亚铁锂前驱体磷酸铁()的工艺流程如下:
已知:钛(Ⅳ)在酸性溶液中的存在形式是,在碱性环境中转化为。
(1)基态Ti原子的核外电子排布式为___________。
(2)写出对应加入试剂的化学式:试剂X:___________,气体Y:___________。
(3)写出酸解过程浸取钛铁矿时反应的化学方程式为___________。
(4)加入双氧水的目的是:___________。
(5)“沉淀”过程的化学方程式为___________。
(6)实验室也可以制备,反应原理为,纯净的为白色沉淀,不同pH对磷酸铁沉淀的影响如图所示。pH约为2.5后铁的沉淀率接近完全,而磷的沉淀率却在下降的可能原因是:___________。
【答案】(1)
(2) ①. ②. HF
(3)
(4)将溶液中的氧化为
(5)
(6)pH大于2.5后,碱性增强,沉淀转化成沉淀,释放出
【解析】
【分析】钛铁矿()加X,“试剂X”为,钛铁矿加硫酸酸解,水浸、冷却、过滤得 “滤液1”显酸性,钛的存在形式为,加入后转化为;而磷灰石矿加入试剂X()酸溶之后,过滤得到石膏(),“气体Y”为HF,滤液2中加入被氧化,磷元素来自“滤液2”中的,得磷酸铁(),据此回答。
【小问1详解】
原子质子数为22,基态原子的核外电子排布式为:,故答案为:;
【小问2详解】
由分析可知,试剂X为,气体Y为HF,故答案为:;HF;
【小问3详解】
因钛(Ⅳ)在酸性溶液中的存在形式是,因此酸解过程浸取钛铁矿时反应的化学方程式为:;
【小问4详解】
由分析可知,加入的目的是将溶液中的氧化为,故答案为:将溶液中的氧化为;
【小问5详解】
由分析可知,“沉淀”过程的化学方程式为: ;
【小问6详解】
pH约为2.5后铁的沉淀率接近完全,而磷的沉淀率却在下降的可能原因是:pH大于2.5后,碱性增强,沉淀转化成沉淀,释放出,故答案为:pH大于2.5后,碱性增强,沉淀转化成沉淀,释放出。
17. 随着二氧化碳捕捉技术的逐步成熟,各国加大了对二氧化碳再利用的研究。工业上,二氧化碳可用于合成甲烷、乙醇等。
Ⅰ.合成甲烷
反应原理:主反应ⅰ. ,
副反应ⅱ.
在特定温度下,由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在298K的标准摩尔生成焓。
物质
标准摩尔生成焓/(kJ/mol)
0
(1)经计算,___________kJ/mol。
(2)一定温度下,向2L密闭容器中通入1 molCO2和4 mol H2。t min后达到平衡,测得体系内压强为P,平衡时CO2转化率为80%,CO选择性为25%(CO的选择性)。
①到达平衡时的平均反应速率___________mol·L-1·min-1。
②此温度下反应ⅰ的平衡常数Kp=___________(用含有字母p的计算式表示,不用化简,Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数,平衡分压总压该物质的体积分数)。
Ⅱ.合成乙醇
在催化剂作用下,二氧化碳加氢可合成乙醇:。向恒压密闭容器中通入一定量CO2和H2发生上述反应,CO2的平衡转化率与温度、投料比的关系如图所示。
(3)①由小到大的顺序为___________。
②若实验容器改为在绝热的密闭容器中进行,实验测得H2(g)的转化率随时间变化的示意图,如图所示,b点___________(填“<”、“=”或“>”),时刻,H2(g)的转化率降低的原因是___________(不考虑催化剂活性改变)。
Ⅲ.电催化合成乙醛
用乙醇电催化氧化制备乙醛的原理如下图所示。
(4)当生成2 mol时,理论上A、B两室溶液质量变化之和为___________g。
【答案】(1)
(2) ①. ②.
(3) ①. ②. > ③. 该反应达到平衡后,因反应为放热反应且反应容器为绝热容器,故容器内温度升高,反应逆向进行
(4)4
【解析】
【小问1详解】
根据题干中所给标准摩尔生成焓的定义可知,。
【小问2详解】
设反应ⅰ转化的物质的量为x,反应ⅱ转化的物质的量为y,根据题意列三段式计算:
消耗的物质的量为:,生成的物质的量为,则,。
①到达平衡时的平均反应速率。
②总物质的量为:,的物质的量为:,的物质的量为,的物质的量为:,各物质的分压:,,,,。
【小问3详解】
①在相同的温度下,投料比增大,相当于不变时,增大,平衡正向移动,的平衡转化率增大,由图可知,相同温度下,的平衡转化率:,则由小到大的顺序为:。
②若实验容器改为在绝热的密闭容器中进行,在c点前随着时间的推移,反应正向进行,H2(g)的转化率增大,c点之后,反应达到平衡状态,反应放热,在绝热容器中温度升高平衡逆向移动,H2(g)的转化率降低,故b点反应没有达到平衡,b点>;升高温度,CO2的转化率减小,说明平衡逆向移动,则该反应为放热反应,时刻,H2(g)的转化率降低的原因是:该反应达到平衡后,因反应为放热反应且反应容器为绝热容器,故容器内温度升高,反应逆向进行。
【小问4详解】
由图可知,电极A发生的总反应为:,电极B发生的反应为:,电池总反应为:,当生成2mol时,理论上A、B两室溶液质量变化之和为减少的2 mol H2,质量为4 g。
【点睛】在计算反应ⅰ的平衡常数过程中计算总物质的量时不要忽略了反应ⅱ的CO。
18. 有机化合物H为某药物中间体,一种合成化合物H的路线如图。
已知:Ⅰ.(R为烃基或H原子,X为卤素原子,下同)。
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)A的系统命名为___________,D中含氧官能团的名称为___________。
(2)B→C的化学方程式为___________。
(3)F的结构简式为___________。
(4)下列说法正确的是___________。
A. 化合物A的酸性比苯酚强
B. 化合物B中存在分子内氢键
C. 化合物G可与溴水发生加成和取代反应
D. 化合物H与足量氢气加成产物中有6个手性碳原子
(5)符合下列条件的E的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)。
①含有,除苯环外无其他环状结构
②能与碳酸钠溶液反应产生CO2
③核磁共振氢谱中有4组吸收峰,且峰面积之比为6:2:2:1
(6)参照上述合成路线和信息,将下列合成路线补充完整
其中M、N的结构简式分别为___________、___________。
【答案】(1) ①. 对甲基苯酚(或4-甲基苯酚) ②. 羟基、羰基
(2) (3) (4)BD
(5)4 (6) ①. ②.
【解析】
【分析】A通过取代反应生成B,B与甲醛加成生成C ,C经取代生成D,D通过取代生成E ,E通过羟醛缩合(加成、消去)生成F ,F经水解生成G,G通过取代生成H。
【小问1详解】
根据结构可知A的名称为对甲基苯酚(或4-甲基苯酚),根据D结构简式可知D中含氧官能团为羟基、羰基。
【小问2详解】
根据分析可知B到C的方程式为。
【小问3详解】
根据分析可知F的结构为:。
【小问4详解】
A.甲基的推电子效应使得对甲基苯酚中的氢离子比苯酚中氢离子更难电离,化合物A的酸性比苯酚弱,A错误;
B.羰基和羟基距离较近,可形成分子内氢键,B正确;
C.有双键可以加成,但是酚羟基的邻对位已经被取代,无法发生取代反应,C错误;
D.化合物H与足量氢气加成产物中有6个手性碳原子,D正确;
故答案为:BD。
【小问5详解】
能与碳酸钠溶液反应产生CO2故还含有羧基,含有氨基和羧基,除苯环外无其他环状结构,核磁共振氢谱中有4组吸收峰,且峰面积之比为6:2:2:1,说明还含有2个化学环境相同的甲基、1个碳碳三键,且存在对称结构,苯环上-COOH、-CCNH2处于对位,或者是-NH2、-CCCOOH处于对位,苯环上2个甲基有2种位置,故符合条件的同分异构体共有2+2= 4种,其结构简式为、、、。
【小问6详解】
根据合成路线图,和已知信息Ⅲ,苯酚和发生了取代反应,则 M的结构简式为, M和甲醛反应,根据产物的结构简式和反应条件可知M和甲醛发生羟醛缩合反应,N为。
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