内容正文:
化学
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 F-19 Na-23 Si-28 Fe-56 Cu-64
一、选择题(本题包括14小题,每小题只有一个正确答案,每小题3分,共42分)
1. 下列化学用语或表述不正确的是
A. H2O的VSEPR模型: B. 邻羟基苯甲醛的分子内氢键可表示为
C. Na2O2的电子式: D. 反-2-丁烯的分子结构模型:
2. 下列实验方案不能达到实验目的的是
A.检验乙醇与浓硫酸共热生成乙烯
B.检验1-溴丁烷发生消去反应生成丁烯
C.验证乙酸、碳酸、苯酚的酸性强弱
D.检验电石与水反应生成乙炔
A. A B. B C. C D. D
3. 用表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 中杂化的原子数目为1NA
B. 28g硅晶体中含有个Si—Si键
C. 0.1mol苯中含键数目为
D. 氧化成时转移电子数为
4. 一种长效、缓释阿司匹林(有机物L)的结构如下图所示。下列分析错误的是
A. 有机物L为高分子化合物
B. 有机物L能发生加成、取代、还原反应
C. 有机物L最多与反应
D. 有机物L在体内可缓慢水解,逐渐释放出
5. 对下列事实的解释不正确的是
事实
解释
A
第一电离能:Mg>Al
Al的第一电离能失去的电子是3p能级的,该能级电子的能量比Mg失去的3s能级的高
B
键角:
中心原子均采取杂化,分子中有2个孤电子对,孤电子对有较大的斥力
C
稳定性:HF>HI
HF分子间存在氢键,HI分子间不存在氢键
D
熔点:
属于离子晶体,属于分子晶体
A. A B. B C. C D. D
6. 配合物广泛应用于日常生活、工业生产及生命科学中,近些年来的发展尤其迅速。许多过渡金属离子能形成种类繁多的配合物。下列说法正确的是
A. 向硫酸四氨合铜溶液中加入乙醇,可析出深蓝色晶体,是因为乙醇将Cu2+还原为Cu+
B. [Co(NH3)5Cl]Cl2中的Co3+提供孤电子对,而配体NH3和Cl-提供空轨道
C. K4[Fe(CN)6]、[Ag(NH3)2]OH、都含有离子键、配位键和极性共价键
D. 1mol[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O与足量溶液反应,生成3molAgCl沉淀
7. 下列离子方程式正确的是
A. 用银氨溶液检验乙醛中的醛基:
B. 苯酚钠溶液中通入少量:
C. 向氯乙烷中滴入溶液检验其中氯元素:
D. 将乙酸滴入氢氧化铜悬浊液中:
8. 用放射性同位素 标记酪氨酸,可达到诊断疾病的目的。标记过程如下:
下列说法不正确的是
A. I元素位于周期表p区 B. 和互为同位素
C. 酪氨酸苯环上的一碘代物有4种 D. 标记过程发生了取代反应
9. 下列鉴别方法不可行的是
A. 用溴水鉴别苯酚溶液、2,4-己二烯和甲苯
B. 用新制氢氧化铜悬浊液鉴别葡萄糖溶液、甲酸和乙酸
C. 用高锰酸钾溶液鉴别甲苯和环己烯
D. 用饱和碳酸钠溶液鉴别乙醇、甲苯和溴苯
10. 一种可以治疗新冠病毒肺炎的药物“奥司他韦”的结构简式如图所示。下列说法正确的是
A. 奥司他韦分子中含有5种官能团
B. 能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色,均发生氧化反应
C. 奥司他韦属于芳香族化合物,其特殊的不饱和结构决定了它在反应中的反应活性
D. 奥司他韦既具有酸性,又具有碱性,是一种两性化合物
11. 短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个未成对电子,W简单离子在同周期离子中半径最小,Q与Z同主族。下列说法正确的是
A. X的氢化物的沸点一定低于Y的氢化物 B. 简单离子半径:Y>Z>W
C. 第一电离能:Z>Y>X D. 稳定性:YH3>H2Z
12. 以下10种实验操作方法以及结论错误的有
①比较水和乙醇羟基的活泼性强弱,用金属钠分别与水和乙醇反应。
②欲证明CH2=CHCHO中含有碳碳双键,滴入酸性KMnO4溶液,看紫红色是否褪去。
③将0.1mol/L的NaOH溶液与0.5mol/L的CuSO4溶液等体积混合制得氢氧化铜悬浊液,用于检验乙醛中的醛基。
④检验溴乙烷中的溴元素,将少量溴乙烷与NaOH溶液混合共热,充分反应并冷却后,向溶液中加稀HNO3酸化,再滴加AgNO3溶液。
⑤用燃烧的方法鉴别乙醇、四氯化碳、苯。
⑥用足量的NaOH溶液与矿物油和地沟油加热,可鉴别出地沟油。
⑦油脂皂化后可用渗析的方法使高级脂肪酸钠和甘油分离。
⑧将铜丝在酒精灯外焰上加热变黑后移至内焰,铜丝恢复原来的红色。
⑨将乙烯通入溴的四氯化碳溶液,溶液最终变为无色透明,则生成的1,2-二溴乙烷无色、可溶于四氯化碳。
⑩将苯和液溴反应产生的混合气体通入AgNO3溶液中,有淡黄色沉淀生成,验证了苯和液溴在FeBr3的催化下发生取代反应
A. 3个 B. 4个 C. 5个 D. 6个
13. 具有结构的有机物为呋喃类化合物,广泛用于制药,其中呋喃丙胺(Z)是一种抗血吸虫药物,实验室可由呋喃丙烯醛(X)经如图途径合成:
以下叙述正确的是
A. X不可能存在芳香类化合物的同分异构体
B. 不考虑立体异构,与Y具有相同官能团的呋喃类化合物共有9种
C. 相同物质的量的X、Y与足量H2发生加成反应时,耗H2量相同
D. Z分子中最多有14个原子共平面
14. 半导体材料硒化锌的晶胞如图所示。以晶胞参数为单位长度建立坐标系,在晶胞坐标系中,A点硒原子坐标为,B点锌原子坐标为。下列说法错误的是
A. 晶胞中与Se等距离且距离最近的Se原子有12个
B. 基态Se原子核外有34种不同运动状态的电子
C. 硒化锌的化学式为ZnSe
D. C的原子坐标参数为
二、填空题(本题包括4小题,共58分)
15. 苯甲酸乙酯是重要的精细化工试剂,常用于配制水果型食用香精。实验室制备流程如下:
试剂相关性质如下表:
苯甲酸
乙醇
苯甲酸乙酯
常温性状
白色针状晶体
无色液体
无色透明液体
沸点/
249.0
78.0
212.6
相对分子质量
122
46
150
溶解性
微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
与水任意比互溶
难溶于冷水,微溶于热水,易溶于乙醇和乙醚
回答下列问题:
(1)为提高原料苯甲酸的纯度,可采用的纯化方法是___________。
(2)步骤①的装置如图所示(加热和夹持装置已略去),将一小团棉花放入仪器B中靠近活塞孔处,将吸水剂(无水硫酸铜的乙醇饱和溶液)放入仪器B中,在仪器C中加入12.2 g纯化后的苯甲酸晶体、30 mL无水乙醇(约0.5 mol)和3 mL浓硫酸,加入沸石,加热至微沸,回流反应1.5~2 h。仪器C中反应液应采用___________方式加热;仪器A的作用是___________。
(3)随着反应进行,反应体系中水不断被有效分离,仪器B中吸水剂的现象为___________。
(4)反应结束后,对C中混合液进行分离提纯,操作Ⅰ是___________;操作Ⅱ所用的玻璃仪器除了烧杯外还有___________。
(5)反应结束后,步骤③中将反应液倒入冷水的目的除了溶解乙醇外,还有___________;加入试剂X为___________(填写化学式)。
(6)最终得到产物纯品10.5 g,实验产率为___________。
16. 硼、氮及其化合物是用途广泛的化工原料。回答下列问题:
(1)硼氢化钠()是制造乙硼烷和其他高能燃料的原料,中阴离子的空间构型为___________;在元素周期表中,B位于___________区。
(2)硼酸()晶体的层状结构如图所示,晶体中含有___________氢键。
(3)某二价锰的配离子的结构如图所示:
①该配离子酯基上C原子的一个___________杂化轨道与羰基O原子的2p轨道形成___________(填“”或“”)键。
②该配离子中的配位数是___________。
(4)三甲胺()的沸点___________异丙胺的沸点(填“大于”或“小于”),判断理由是___________。
(5)一种铁氮化物在半导体电子器件中存在重要的应用价值,其晶胞结构如图1所示,晶胞参数为,可取代晶胞中的,取代不同位置的转化过程中能量变化不同(如图2)。
①基态的价层电子轨道表示式为___________。
②形成更稳定的替代型产物时,取代的是位置___________(填“I”或“Ⅱ”)的,取代该位置的后,得到新晶体的密度为___________(用含a、的代数式表示;为阿伏加德罗常数的值)。
17. 钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某废渣含有钴、铅、铜、铁、镁、钙的价氧化物。从该废渣中提取钴和制取胆矾的一种流程如下。
已知:①常温下,,,;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的见下表:
金属离子
开始沉淀时的
2.7
7.5
7.6
4.7
完全沉淀时的
3.7
9.0
9.1
6.2
③萃取的反应原理;;
注:加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于,其他金属离子不沉淀,即认为完全分离。
(1)Co位于元素周期表中第_______周期第_______族。
(2)“滤渣1”的主要成分为_______。向“滤液1”中需先加A物质,再加B物质,若加入的A为无机非金属化合物的溶液,则A试剂为_______(化学式),加入B试剂的目的是_______。
(3)常温下,若“滤液2”中(忽略溶液中极少量的),除去“滤液2”中的,至少需加入固体的质量为_______(忽略溶液体积的变化)。
(4)“反萃取”步骤中加入的“试剂”的名称为_______。
(5)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为_______。
18. 阿斯巴甜(G)是一种广泛使用的非糖类甜味食品工业的添加剂。它具有高甜度的特性,大约是蔗糖的200倍,因此只需少量就能产生甜味,同时具有含热量极低的优点。一种合成阿斯巴甜(G)的路线如下:
已知:。
根据上述合成路线回答下列问题:
(1)物质A的化学名称是___________。
(2)A→B的反应类型是___________。
(3)物质C与M()中,酸性较强的是___________(填字母)。
(4)阿斯巴甜(G)中含有___________个手性碳原子,写出其中含氮官能团的名称___________。
(5)写出D→E的化学方程式:___________。
(6)H是C的同分异构体,符合下列条件的H共有___________种(不考虑立体异构)。
①能与氯化铁溶液显紫色 ②能发生银镜反应和水解反应 ③苯环上有四个取代基
其中核磁共振显示氢原子个数比为的是___________(写出一种即可)。
(7)参照上述路线,写出由丙酮和甲醇合成有机玻璃PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的合成路线(其他无机试剂任选) ___________。
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化学
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 F-19 Na-23 Si-28 Fe-56 Cu-64
一、选择题(本题包括14小题,每小题只有一个正确答案,每小题3分,共42分)
1. 下列化学用语或表述不正确的是
A. H2O的VSEPR模型: B. 邻羟基苯甲醛的分子内氢键可表示为
C. Na2O2的电子式: D. 反-2-丁烯的分子结构模型:
【答案】C
【解析】
【详解】A.H2O分子的中心原子价层电子对数为,采用sp3杂化,含有2对孤电子对,VSEPR模型:,A正确;
B.当氢原子连接在电负性大且原子半径小的原子(例如氟、氧、氮)上时,可以形成氢键;邻羟基苯甲醛分子中羟基与醛基互为邻位,–OH的氢可与醛基上的氧形成分子内氢键:,B正确;
C.过氧化钠是由钠离子和过氧根离子构成的:,C错误;
D.反-2-丁烯中碳碳双键两端的甲基在异侧:,D正确;
故选C。
2. 下列实验方案不能达到实验目的的是
A.检验乙醇与浓硫酸共热生成乙烯
B.检验1-溴丁烷发生消去反应生成丁烯
C.验证乙酸、碳酸、苯酚的酸性强弱
D.检验电石与水反应生成乙炔
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.乙醇与浓硫酸共热,除生成乙烯外,副反应会生成,同时还会挥发出乙醇蒸气,二者都可以还原酸性,使溶液褪色,会干扰乙烯的检验,该装置没有除杂装置,不能达到实验目的,A符合题意;
B.1-溴丁烷在的醇溶液中发生消去反应生成1-丁烯,挥发出来的乙醇不与的溶液反应,若的溶液褪色,即可证明生成丁烯,能达到实验目的,B不符合题意;
C.乙酸与碳酸钠反应生成,证明酸性:乙酸>碳酸;生成的中混有的挥发出来的乙酸被饱和溶液除去,通入苯酚钠溶液,生成苯酚,溶液变浑浊,证明酸性:碳酸>苯酚,可以验证三者酸性强弱,能达到实验目的,C不符合题意;
D.电石与水反应生成乙炔,电石中含硫化物杂质,会生成等还原性杂质,也可使的溶液褪色,用溶液可以除去等杂质,再用的溶液检验乙炔,能达到实验目的,D不符合题意;
故选A。
3. 用表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 中杂化的原子数目为1NA
B. 28g硅晶体中含有个Si—Si键
C. 0.1mol苯中含键数目为
D. 氧化成时转移电子数为
【答案】D
【解析】
【详解】A.乙醇中两个C原子和O原子均采用杂化,23g乙醇(为23g÷46g/mol=0.5mol)中杂化的原子数目为0.5×3=1.5NA,A错误;
B.硅晶体中每个Si原子形成4个Si—Si键,但每个键被两个原子共享,28g硅(为1mol)含有2NA个Si—Si键,B错误;
C.苯分子中每个C—C和C—H均为σ键,1个苯分子含12个σ键,0.1mol苯含1.2NA个σ键,C错误;
D.乙醇氧化为乙醛时,每分子转移2个电子,4.6g乙醇(为0.1mol)转移0.2NA个电子,D正确;
故选D。
4. 一种长效、缓释阿司匹林(有机物L)的结构如下图所示。下列分析错误的是
A. 有机物L为高分子化合物
B. 有机物L能发生加成、取代、还原反应
C. 有机物L最多与反应
D. 有机物L在体内可缓慢水解,逐渐释放出
【答案】C
【解析】
【详解】A.有机物L是通过加聚反应形成的聚合度为n的高分子化合物,A正确;
B.有机物L中含有苯环可以加成,苯环的加氢反应为还原反应,分子中含酯基能发生取代反应,B正确;
C.有机物L的可水解,水解为2n mol的羧基和1n mol的酚羟基,故有机物L最多可以消耗3n mol氢氧化钠,C错误;
D.有机物L含有两个酯基可以进行水解,水解逐渐释放出,D正确;
故选C。
5. 对下列事实的解释不正确的是
事实
解释
A
第一电离能:Mg>Al
Al的第一电离能失去的电子是3p能级的,该能级电子的能量比Mg失去的3s能级的高
B
键角:
中心原子均采取杂化,分子中有2个孤电子对,孤电子对有较大的斥力
C
稳定性:HF>HI
HF分子间存在氢键,HI分子间不存在氢键
D
熔点:
属于离子晶体,属于分子晶体
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.Al失去的是3p电子而Mg失去的是3s电子(全满结构),因3p能级能量更高导致Al更易失去电子,所以第一电离能:Mg>Al,A正确;
B.和H2O的中心原子均采取sp3杂化,但H2O有2对孤电子对,孤电子对斥力更大导致键角更小,B正确;
C.HF的稳定性高于HI是因H-F键能更大,而非氢键影响,C错误;
D.AlF3为离子晶体,AlCl3为分子晶体,离子晶体熔点更高,D正确;
故选C。
6. 配合物广泛应用于日常生活、工业生产及生命科学中,近些年来的发展尤其迅速。许多过渡金属离子能形成种类繁多的配合物。下列说法正确的是
A. 向硫酸四氨合铜溶液中加入乙醇,可析出深蓝色晶体,是因为乙醇将Cu2+还原为Cu+
B. [Co(NH3)5Cl]Cl2中的Co3+提供孤电子对,而配体NH3和Cl-提供空轨道
C. K4[Fe(CN)6]、[Ag(NH3)2]OH、都含有离子键、配位键和极性共价键
D. 1mol[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O与足量溶液反应,生成3molAgCl沉淀
【答案】C
【解析】
【详解】A.向硫酸四氨合铜溶液中加入乙醇,可析出深蓝色晶体,是因为乙醇分子极性弱,会降低硫酸四氨合铜的溶解性,促使析出深蓝色硫酸四氨合铜晶体,A错误;
B.[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Co3+提供空轨道,而配体NH3和Cl-提供孤电子对形成配位键,B错误;
C.K4[Fe(CN)6]、[Ag(NH3)2]OH、都属于离子化合物,都含有离子键,K4[Fe(CN)6]、[Ag(NH3)2]OH属于配位化合物,含有配位键,NH4Cl中铵根也有配位键,同时三种物质都有极性共价键,C正确;
D.[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O 中外界的Cl有两个可以电离出Cl-,内界的Cl不能电离出Cl-,1mol[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O与足量溶液反应,生成2molAgCl沉淀,D错误;
答案选C。
7. 下列离子方程式正确的是
A. 用银氨溶液检验乙醛中的醛基:
B. 苯酚钠溶液中通入少量:
C. 向氯乙烷中滴入溶液检验其中氯元素:
D. 将乙酸滴入氢氧化铜悬浊液中:
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A.乙酸铵为易溶于水的强电解质,用银氨溶液检验乙醛中的醛基,正确的离子方程式为,故A错误;
B.苯酚的酸性强于,苯酚钠与二氧化碳、水反应生成苯酚和碳酸氢钠,反应的离子方程式为,离子方程式为,故B错误;
C.氯乙烷不溶于水,不能电离出,则向氯乙烷中滴入溶液后没有明显现象,不发生反应,故C错误;
D.将乙酸滴入氢氧化铜悬浊液中,生成醋酸铜和水,离子方程式为,故D正确;
故选D。
8. 用放射性同位素 标记酪氨酸,可达到诊断疾病的目的。标记过程如下:
下列说法不正确的是
A. I元素位于周期表p区 B. 和互为同位素
C. 酪氨酸苯环上的一碘代物有4种 D. 标记过程发生了取代反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.I元素位于周期表第ⅦA族,最外层电子在p轨道上,属于周期表的p区,A正确;
B.和是质子数相同,中子数不同的核素,互为同位素,B正确;
C.酪氨酸苯环上对位连两个支链,苯环上剩余4个位置按对位轴对称,一碘代物有2种,C错误;
D.根据题目描述,酪氨酸羟基邻位的氢原子被碘取代,生成一碘代物,是典型的取代反应,D正确;
故选C。
9. 下列鉴别方法不可行的是
A. 用溴水鉴别苯酚溶液、2,4-己二烯和甲苯
B. 用新制氢氧化铜悬浊液鉴别葡萄糖溶液、甲酸和乙酸
C. 用高锰酸钾溶液鉴别甲苯和环己烯
D. 用饱和碳酸钠溶液鉴别乙醇、甲苯和溴苯
【答案】C
【解析】
【详解】A. 溴水与苯酚溶液反应生成2,4,6-三溴苯酚白色沉淀,2,4-己二烯可以与溴单质发生加成反应,使溴水褪色,溴水中加入甲苯,振荡静置分层,上层是溴的甲苯溶液,下层是水,现象不同,可以鉴别,故A正确,但不符合题意;
B. 新制氢氧化铜与葡萄糖不加热反应生成绛蓝色溶液,加热反应生成砖红色沉淀、与甲酸反应不加热沉淀溶解为蓝色溶液,加热反应变成砖红色沉淀,与乙酸反应不加热沉淀溶解为蓝色溶液,加热不会出现砖红色沉淀,所以能用新制氢氧化铜鉴别葡萄糖溶液、甲酸溶液,乙酸溶液,故B正确;但不符合题意;
C. 甲苯和己烯均能被高锰酸钾氧化,现象相同,不能鉴别,故C错误,符合题意;
D.饱和碳酸钠溶液与乙醇互溶、饱和碳酸钠溶液与甲苯互不相溶,振荡静置后上层是无色油状液体,饱和碳酸钠溶液与溴苯互不相溶,振荡静置后下层是无色油状液体,现象不同,可以鉴别,故D正确,但不符合题意;
故选:C。
10. 一种可以治疗新冠病毒肺炎的药物“奥司他韦”的结构简式如图所示。下列说法正确的是
A. 奥司他韦分子中含有5种官能团
B. 能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色,均发生氧化反应
C. 奥司他韦属于芳香族化合物,其特殊的不饱和结构决定了它在反应中的反应活性
D. 奥司他韦既具有酸性,又具有碱性,是一种两性化合物
【答案】A
【解析】
【详解】A.奥司他韦分子中含有碳碳双键、醚键、酯基、肽键、氨基5种官能团,故A正确;
B.奥司他韦分子中含有碳碳双键,发生氧化反应使酸性高锰酸钾溶液,发生加成反应使溴水褪色,故B错误;
C.奥司他韦分子中没有苯环,不属于芳香族化合物,故C错误;
D.奥司他韦不含羧基,没有酸性,含有氨基,具有碱性,故D错误;
选A。
11. 短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个未成对电子,W简单离子在同周期离子中半径最小,Q与Z同主族。下列说法正确的是
A. X的氢化物的沸点一定低于Y的氢化物 B. 简单离子半径:Y>Z>W
C. 第一电离能:Z>Y>X D. 稳定性:YH3>H2Z
【答案】B
【解析】
【分析】短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大,基态X、Z、Q原子均有两个单电子,W简单离子在同周期离子中半径最小,Q与Z同主族,则X为C元素、Y为N元素、Z为O元素、W为Al元素、Q为S元素。
【详解】A.C元素的氢化物(烃)种类较多,X的氢化物的沸点不一定低于Y的氢化物,如苯的沸点就高于NH3,A错误;
B.离子的电子层数越大,离子半径越大;电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径的大小顺序为N3->O2->Al3+,B正确;
C.同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,氮原子的2p轨道为较稳定的半充满结构,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,C错误;
D.同周期主族元素,从左到右非金属性依次增大,则非金属性:O>N,元素非金属性越强,简单氢化物越稳定,则稳定性:NH3<H2O,D错误;
故选B。
12. 以下10种实验操作方法以及结论错误的有
①比较水和乙醇羟基的活泼性强弱,用金属钠分别与水和乙醇反应。
②欲证明CH2=CHCHO中含有碳碳双键,滴入酸性KMnO4溶液,看紫红色是否褪去。
③将0.1mol/L的NaOH溶液与0.5mol/L的CuSO4溶液等体积混合制得氢氧化铜悬浊液,用于检验乙醛中的醛基。
④检验溴乙烷中的溴元素,将少量溴乙烷与NaOH溶液混合共热,充分反应并冷却后,向溶液中加稀HNO3酸化,再滴加AgNO3溶液。
⑤用燃烧的方法鉴别乙醇、四氯化碳、苯。
⑥用足量的NaOH溶液与矿物油和地沟油加热,可鉴别出地沟油。
⑦油脂皂化后可用渗析的方法使高级脂肪酸钠和甘油分离。
⑧将铜丝在酒精灯外焰上加热变黑后移至内焰,铜丝恢复原来的红色。
⑨将乙烯通入溴的四氯化碳溶液,溶液最终变为无色透明,则生成的1,2-二溴乙烷无色、可溶于四氯化碳。
⑩将苯和液溴反应产生的混合气体通入AgNO3溶液中,有淡黄色沉淀生成,验证了苯和液溴在FeBr3的催化下发生取代反应
A. 3个 B. 4个 C. 5个 D. 6个
【答案】B
【解析】
【详解】①乙醇和水中都含有-OH,可通过与钠单质反应,观察生成气体的速率分析水和乙醇羟基的活泼性强弱,操作正确;
②-CHO也能使酸性KMnO4溶液褪色,故无法确定该有机物中是否含有碳碳双键,操作错误;
③NaOH与CuSO4等体积混合时,Cu2+过量,无法形成碱性条件,无法检验醛基,操作错误;
④溴乙烷水解后加HNO3酸化,再加AgNO3可检验Br⁻,操作正确;
⑤乙醇燃烧火焰呈淡蓝色,四氯化碳不燃烧,苯燃烧有浓烈黑烟,根据现象可以进行鉴别,正确;
⑥地沟油(油脂)与NaOH加热后皂化不分层,矿物油(烃类)分层,可鉴别,正确;
⑦油脂皂化后生成物为高级脂肪酸钠盐和丙三醇,高级脂肪酸钠在水溶液中形成饱和溶液时存在结晶溶解平衡,向其中加入饱和食盐水,可以增大钠离子的浓度,从而使高级脂肪酸钠的结晶溶解平衡向结晶方向移动,减小了高级脂肪酸钠的溶解度,即为盐析原理。但是,渗析不能达到分离目的,操作错误;
⑧将铜丝在酒精灯外焰上加热变黑后,生成氧化铜。再移至内焰时,氧化铜与内焰中的乙醇反应生成铜,铜丝又恢复到原来的红色,结论正确;
⑨将乙烯通入溴的四氯化碳溶液,溶液最终变为无色透明,其原因是乙烯与溴单质发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,而1,2-二溴乙烷为无色且易溶于四氯化碳中,故结论正确;
⑩苯与液溴反应可能挥发Br2,直接通入AgNO3会生成AgBr沉淀,无法证明取代反应,错误;
综上所述,实验操作方法以及结论错误的有②、③、⑦、⑩,共4个,故选B。
13. 具有结构的有机物为呋喃类化合物,广泛用于制药,其中呋喃丙胺(Z)是一种抗血吸虫药物,实验室可由呋喃丙烯醛(X)经如图途径合成:
以下叙述正确的是
A. X不可能存在芳香类化合物的同分异构体
B. 不考虑立体异构,与Y具有相同官能团的呋喃类化合物共有9种
C. 相同物质的量的X、Y与足量H2发生加成反应时,耗H2量相同
D. Z分子中最多有14个原子共平面
【答案】B
【解析】
【详解】A. X分子式为C7H6O2,不饱和度为5,可以存在苯环结构,故A错误;
B. 与Y具有相同官能团的呋喃类化合物有、、、、、、、、,共9种,故B正确;
C. X中—CHO可以与H2加成,但Y中—COOH不可以,故耗H2量不同,故C错误;
D. 如图,则Z最多13个原子共平面,故D错误;
答案选B。
14. 半导体材料硒化锌的晶胞如图所示。以晶胞参数为单位长度建立坐标系,在晶胞坐标系中,A点硒原子坐标为,B点锌原子坐标为。下列说法错误的是
A. 晶胞中与Se等距离且距离最近的Se原子有12个
B. 基态Se原子核外有34种不同运动状态的电子
C. 硒化锌的化学式为ZnSe
D. C的原子坐标参数为
【答案】D
【解析】
【详解】A.晶胞中Se原子构成面心立方堆积,与Se等距离且距离最近的Se原子有12个,故A正确;
B.Se是34号元素,Se原子核外有34个电子,基态Se原子核外有34种不同运动状态的电子,故B正确;
C.根据均摊原则,晶胞中Se原子数为 、Zn原子数为4,硒化锌的化学式为ZnSe,故C正确;
D.根据A、B原子的坐标,C的原子坐标参数为,故D错误;
选D。
二、填空题(本题包括4小题,共58分)
15. 苯甲酸乙酯是重要的精细化工试剂,常用于配制水果型食用香精。实验室制备流程如下:
试剂相关性质如下表:
苯甲酸
乙醇
苯甲酸乙酯
常温性状
白色针状晶体
无色液体
无色透明液体
沸点/
249.0
78.0
212.6
相对分子质量
122
46
150
溶解性
微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂
与水任意比互溶
难溶于冷水,微溶于热水,易溶于乙醇和乙醚
回答下列问题:
(1)为提高原料苯甲酸的纯度,可采用的纯化方法是___________。
(2)步骤①的装置如图所示(加热和夹持装置已略去),将一小团棉花放入仪器B中靠近活塞孔处,将吸水剂(无水硫酸铜的乙醇饱和溶液)放入仪器B中,在仪器C中加入12.2 g纯化后的苯甲酸晶体、30 mL无水乙醇(约0.5 mol)和3 mL浓硫酸,加入沸石,加热至微沸,回流反应1.5~2 h。仪器C中反应液应采用___________方式加热;仪器A的作用是___________。
(3)随着反应进行,反应体系中水不断被有效分离,仪器B中吸水剂的现象为___________。
(4)反应结束后,对C中混合液进行分离提纯,操作Ⅰ是___________;操作Ⅱ所用的玻璃仪器除了烧杯外还有___________。
(5)反应结束后,步骤③中将反应液倒入冷水的目的除了溶解乙醇外,还有___________;加入试剂X为___________(填写化学式)。
(6)最终得到产物纯品10.5 g,实验产率为___________。
【答案】(1)重结晶 (2) ①. 90~95℃水浴加热 ②. 冷凝回流乙醇和水(或使气化的反应液冷凝)
(3)吸水剂由白色逐渐变成浅蓝色
(4) ①. 蒸馏 ②. 分液漏斗
(5) ①. 降低苯甲酸乙酯的溶解度,有利于分层 ②. Na2CO3
(6)70.0%
【解析】
【分析】苯甲酸、乙醇以及浓硫酸混合均匀并加入沸石,按如图2所示装好仪器,控制温度加热回流。操作l是蒸馏出乙醇,混合液2加入冷水、饱和Na2CO3溶液,除去溶解的苯甲酸,并降低苯甲酸乙酯的溶解度,再用分液的方法进行分离。
【小问1详解】
苯甲酸微溶于冷水,在水中的溶解度较小,则提纯苯甲酸的方法是重结晶的方法;
【小问2详解】
由图可知,A为球形冷凝管,其作用为回流乙醇和水(或使气化的反应液冷凝);控制反应温度90~ 95℃,仪器C中反应液应采用的最合适加热方法是90 ~ 95℃水浴加热;
【小问3详解】
随着反应进行,反应体系中水不断被有效分离,检验水的试剂是无水CuSO4,CuSO4与H2O结合形成CuSO4·5H2O,使物质颜色由白色变为蓝色,故看到的现象是吸水剂由白色逐渐变成浅蓝色;
【小问4详解】
反应结束后,装置C中含有生成的苯甲酸乙酯、乙醇及苯甲酸、硫酸,它们是沸点不同的液体混合物,则操作Ⅰ是对C中混合液进行蒸馏,收集78.0℃的馏分,就分离出乙醇;操作Ⅱ是水相与有机液相分离,采取分液方法,所用的玻璃仪器除了烧杯外,还有分液漏斗;
【小问5详解】
冷水的目的除了溶解乙醇外,还有降低苯甲酸乙酯的溶解度,利于分层;试剂X能够除去溶解的苯甲酸,并降低苯甲酸乙酯的溶解度,可以是饱和Na2CO3溶液;
【小问6详解】
苯甲酸的物质的量为:n(苯甲酸)= ,乙醇的物质的量是0.5 mol,可见苯甲酸不足量,反应制取得到苯甲酸乙酯的质量为n(苯甲酸乙酯)=0.1 mol×150g/mol=15.0 g,实际上最终得到产物纯品10.5 g,则其产率为。
16. 硼、氮及其化合物是用途广泛的化工原料。回答下列问题:
(1)硼氢化钠()是制造乙硼烷和其他高能燃料的原料,中阴离子的空间构型为___________;在元素周期表中,B位于___________区。
(2)硼酸()晶体的层状结构如图所示,晶体中含有___________氢键。
(3)某二价锰的配离子的结构如图所示:
①该配离子酯基上C原子的一个___________杂化轨道与羰基O原子的2p轨道形成___________(填“”或“”)键。
②该配离子中的配位数是___________。
(4)三甲胺()的沸点___________异丙胺的沸点(填“大于”或“小于”),判断理由是___________。
(5)一种铁氮化物在半导体电子器件中存在重要的应用价值,其晶胞结构如图1所示,晶胞参数为,可取代晶胞中的,取代不同位置的转化过程中能量变化不同(如图2)。
①基态的价层电子轨道表示式为___________。
②形成更稳定的替代型产物时,取代的是位置___________(填“I”或“Ⅱ”)的,取代该位置的后,得到新晶体的密度为___________(用含a、的代数式表示;为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1) ①. 正四面体形 ②. p
(2)3 (3) ①. ②. ③. 6
(4) ①. 小于 ②. 异丙胺分子间能形成氢键(合理即可)
(5) ①. ②. Ⅱ ③.
【解析】
【小问1详解】
BH中B原子的价层电子对数=,无孤电子对,呈正四面体形;B为5号元素,在元素周期表中,B位于p区;
【小问2详解】
每个硼酸分子中有3个氢原子,可以形成3个氢键,所以含1mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键。
【小问3详解】
①根据其结构,该配离子酯基上C原子的一个杂化轨道与羰基O原子的2p轨道形成键。
②该配离子中和2个N以及4个O形成配位键,配位数是6。
【小问4详解】
异丙胺()含有键,异丙胺分子间能形成氢键,而三甲胺分子中没有键,分子间不能形成氢键,分子间氢键的存在会使物质的沸点升高,所以三甲胺的沸点小于异丙胺的沸点,理由是异丙胺分子间能形成氢键(合理即可)。
【小问5详解】
①Fe为26号元素,基态的价层电子轨道表示式为。
②根据图2,Cu替代Ⅱ位置Fe能量更低,也更稳定,故形成更稳定的替代型产物时,取代的是位置Ⅱ的,取代该位置的后,该晶胞含有Cu为,Fe为,N为1,得到新晶体的密度为。
17. 钴在新能源、新材料领域具有重要用途。某废渣含有钴、铅、铜、铁、镁、钙的价氧化物。从该废渣中提取钴和制取胆矾的一种流程如下。
已知:①常温下,,,;
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的见下表:
金属离子
开始沉淀时的
2.7
7.5
7.6
4.7
完全沉淀时的
3.7
9.0
9.1
6.2
③萃取的反应原理;;
注:加沉淀剂使一种金属离子浓度小于等于,其他金属离子不沉淀,即认为完全分离。
(1)Co位于元素周期表中第_______周期第_______族。
(2)“滤渣1”的主要成分为_______。向“滤液1”中需先加A物质,再加B物质,若加入的A为无机非金属化合物的溶液,则A试剂为_______(化学式),加入B试剂的目的是_______。
(3)常温下,若“滤液2”中(忽略溶液中极少量的),除去“滤液2”中的,至少需加入固体的质量为_______(忽略溶液体积的变化)。
(4)“反萃取”步骤中加入的“试剂”的名称为_______。
(5)“氧化沉钴”中氧化还原反应的离子方程式为_______。
【答案】(1) ①. 四 ②. Ⅷ
(2) ①. 硫酸铅、硫酸钙 ②. H2O2 ③. 调节pH,使铁离子转为氢氧化物沉淀除去
(3)5.46g (4)稀硫酸
(5)
【解析】
【分析】炼锌废渣含有钴、铅、铜、铁、镁、钙的+2价氧化物,经稀硫酸酸浸时,+2价氧化物除铅元素转化为硫酸铅沉淀外,其他均转化为相应的+2价阳离子进入溶液,同时部分钙离子液生成不溶物硫酸钙,则滤渣1为硫酸铅、硫酸钙,过滤后,滤液中加入氧化剂A氧化亚铁离子为铁离子,加入B调节pH,铁离子完全转化为氢氧化铁沉淀除去,则滤渣2为氢氧化铁,滤液加入NaF沉淀Ca2+、Mg2+,得到CaF2、MgF2沉淀,则滤渣3为CaF2、MgF2;滤液加入HR萃取铜离子,然后加入试剂a为稀硫酸反萃取,水相得到硫酸铜溶液,进一步得到胆矾;萃取铜离子后的水相加入KMnO4氧化钴离子为Co(OH)3,同时得到MnO2,据此回答。
【小问1详解】
Co为27号元素,位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族。
【小问2详解】
根据分析,“滤渣1”的主要成分为硫酸铅、硫酸钙。结合各离子沉淀的pH,需要保证铁元素沉淀而钴离子不沉淀,由于亚铁离子和钴离子沉淀的pH接近,需要把亚铁离子氧化为铁离子,向“滤液1”中需先加A物质,再加B物质,若加入的A为无机非金属化合物的溶液,则A试剂为H2O2,加入B试剂的目的是调节pH,使铁离子转为氢氧化物沉淀除去。
【小问3详解】
沉淀镁离子后,溶液中存在,溶液中,除去“滤液2”中的,至少需加入固体的质量为。
【小问4详解】
根据分析,“反萃取”步骤中加入的“试剂”的名称为稀硫酸。
【小问5详解】
“氧化沉钴”中KMnO4氧化钴离子为Co(OH)3,同时得到MnO2,氧化还原反应的离子方程式为。
18. 阿斯巴甜(G)是一种广泛使用的非糖类甜味食品工业的添加剂。它具有高甜度的特性,大约是蔗糖的200倍,因此只需少量就能产生甜味,同时具有含热量极低的优点。一种合成阿斯巴甜(G)的路线如下:
已知:。
根据上述合成路线回答下列问题:
(1)物质A的化学名称是___________。
(2)A→B的反应类型是___________。
(3)物质C与M()中,酸性较强的是___________(填字母)。
(4)阿斯巴甜(G)中含有___________个手性碳原子,写出其中含氮官能团的名称___________。
(5)写出D→E的化学方程式:___________。
(6)H是C的同分异构体,符合下列条件的H共有___________种(不考虑立体异构)。
①能与氯化铁溶液显紫色 ②能发生银镜反应和水解反应 ③苯环上有四个取代基
其中核磁共振显示氢原子个数比为的是___________(写出一种即可)。
(7)参照上述路线,写出由丙酮和甲醇合成有机玻璃PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的合成路线(其他无机试剂任选) ___________。
【答案】(1)苯乙醛 (2)加成反应
(3)C (4) ①. 2 ②. 氨基、酰胺基
(5)+CH3OH+H2O
(6) ①. 16 ②. 或
(7)
【解析】
【分析】A →B是醛基和HCN发生亲核加成反应,可知B为,C→D根据提示可知D为,D在浓硫酸的条件下和甲醇酯化生成E为,E和F生成阿斯巴甜,以此解题;
【小问1详解】
由A的结构简式可知,A的名称为苯乙醛;
【小问2详解】
苯乙醛和HCN加成生成,所以A→B的反应类型为加成反应;
【小问3详解】
C中羧基相邻碳原子上连有为吸电子基团,使羧基中O-H键极性增大,酸性增强,故C的酸性更强;
【小问4详解】
连接4个不同原子或基团的碳原子为手性碳原子,G中含有两个手性碳原子,如图,含氮官能团为氨基和酰胺基;
【小问5详解】
D在浓硫酸、加热的条件下和甲醇酯化生成E,化学方程式为+CH3OH+H2O;
【小问6详解】
能与氯化铁溶液显紫色、能发生银镜反应和水解反应,则结构中必含有酚羟基和甲酸酯结构,苯环上有四个取代基则剩余两个基团应为甲基。若苯环上只有两个甲基和一个酚羟基,则变换位置共有6种,再加入甲酸酯的结构,共有种。当两个甲基处在间位时,存在两种是重复的,则符合要求的同分异构体共有16种;
符合核磁共振氢谱显示氢原子个数比为的为或。
【小问7详解】
丙酮与HCN发生亲核加成,水解后可以得到,浓硫酸条件下发生消去可以得到甲基丙烯酸,甲基丙烯酸与甲醇发生酯化反应得甲基丙烯酸甲酯,在一定条件下发生加成聚合即得PMMA,合成路线为。
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