内容正文:
遵义市第四中学高三模拟测试化学试卷(一)
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。在每个小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 我国有众多非物质文化遗产,如剪纸、制香、湖笔等。下列物质的主要成分不是有机高分子材料的是
文化遗产
名称
A.剪纸中的“纸”
B.制香中的“香油”
文化遗产
名称
C.丝绸中的“丝”
D.湖笔笔头的“羊毫”
A. A B. B C. C D. D
2. 实验室制备氨气的原理为:,下列说法正确的是
A. 的电子式
B. 的原子结构示意图
C. 的VSEPR模型
D. 基态原子占据的最高能级原子轨道
3. 化学是自然科学的一部分。人类对自然的认识往往会涉及不同学科的知识。取一块大理石就可以从不同学科角度进行研究,以下问题不属于化学主要研究领域的是
A. 大理石产于何地 B. 大理石由什么成分组成
C. 大理石能发生什么反应 D. 大理石的微观结构是什么样
4. 为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 标准状况下,与均含有个质子
B. 常温下,的溶液中,水电离出的数目为
C. 丁烷充分裂解,生成物中乙烷的分子数为
D. 中含有键数目最多为
5. Sharpless教授和Meldal教授因“点击化学”“生物正交化学”研究获2022年诺贝尔化学奖。“点击化学”就是用简单的小分子与生物大分子进行合成。类似的分子结构修饰在药物设计与合成中应用广泛。布洛芬具有抗炎、镇痛、解热作用,但口服该药对胃、肠道有刺激性,结构修饰过程如图所示。下列说法不正确的是
A. 甲的分子式为 B. 甲和乙都能与氢氧化钠溶液反应
C. 甲分子中最多有8个碳原子共平面 D. 乙可降低对胃、肠道的刺激
6. 晶体具有良好的光学性能,其立方晶胞如图所示。已知晶胞参数为,下列说法错误的是
A. 基态I原子核外有1个未成对电子
B. 晶体中,与最近且距离相等的I的数目为1
C. 电负性:
D. 和的最近距离为
7. 下列离子方程式书写正确的是
A. 用氨水吸收过量的:
B. 向水中加入一小块钠:
C. 向硫代硫酸钠溶液滴加稀硫酸:
D. 向溶液中加入铜粉:
8. 学习小组利用以下装置进行实验,其中不能达到相应预期目的的是
A.制备
B.氯气尾气处理
C.测定中和反应反应热
D.喷泉实验
A. A B. B C. C D. D
9. 冶锌工业废铁残渣对环境造成一定影响,一种废铁分离回收工艺流程如下,下列说法错误的是
已知:废铁残渣主要含有铁酸锌(ZnO∙Fe2O3)和砷、铜的化合物等;“酸浸”后滤液中铁元素以形式存在;溶液Y中主要为锌盐溶液。
A. “酸浸”中铁酸锌表现氧化性
B. 滤渣X为石膏
C. 通入水蒸气的目的是降低溶液浓度促进水解
D. 赤铁矿渣可用于生产油漆、颜料
10. 用下列装置进行实验,能达到实验目的的是
A
B
证明乙炔可使溴水褪色
制备溴苯并验证有产生
C
D
萃取振荡时放气
探究甲烷和的反应
A. A B. B C. C D. D
11. 由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象
A上有气体产生
B的质量增加
二价金属A不断溶解
根据实验现象判断下列说法错误的是
A. 装置甲中正极的电极反应式是:2H++2e-=H2↑
B. 四种金属的活泼性强弱顺序为:C>B>A>D
C. 装置乙中B为负极
D. 装置丙中负极电极反应式为:A-2e-=A2+
12. 离子液体对无机物、有机物和聚合物有良好的溶解性,广泛应用于有机合成和分离提纯中。一种离子液体的结构如下图所示。X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的短周期主族元素,Q是周期表中电负性最大的元素,基态Y原子核外电子的2p轨道只有1个单电子。下列说法不正确的是
A. 原子半径:Z>Y>W>Q
B. 元素Z位于第二周期ⅣA族,属于p区元素
C. 该离子液体的晶体中含有离子键、σ键和π键
D. 离子液体中的阴离子能与纤维素中的羟基形成氢键
13. 一定条件下,酸性溶液与发生反应,(Ⅱ)起催化作用,过程中不同价态含粒子的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是
A. (Ⅲ)不能氧化
B. 随着反应物浓度的减小,反应速率逐渐减小
C. 该条件下,(Ⅱ)和(Ⅶ)不能大量共存
D. 总反应为:
14. 已知氯化银可溶于氨水,向氯化银的悬浊液中通入氨气,存在平衡关系:、 、 。常温下,溶液中与的关系如图所示,表示、或。下列说法错误的是
A. 曲线代表
B. 常温下,
C. b点溶液存在:
D. 常温下,的平衡常数
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 实验室由安息香制备二苯乙二酮的反应式如图:
相关信息列表如表:
物质
性状
熔点/℃
沸点/℃
溶解性
安息香
白色固体
133
344
难溶于冷水溶于热水、乙醇、乙酸
二苯乙二酮
淡黄色固体
95
347
不溶于水溶于乙醇、苯、乙酸
冰乙酸
无色液体
17
118.
与水、乙醇互溶
装置示意图如图所示,实验步骤为:
部溶解。①在圆底烧瓶中加入10mL冰乙酸、5mL水及9.0gFeCl3•6H2O,边搅拌边加热,至固体全
②停止加热,待沸腾平息后加入2.0g安息香,加热回流45~60min。
③加入50mL水,煮沸后冷却,有黄色固体析出。
④过滤,并用冷水洗涤固体3次,得到粗品。
⑤粗品用75%的乙醇重结晶,干燥后得淡黄色结晶1.6g。
回答下列问题:
(1)实验中加热方式采用油作为热传导介质,该加热方法的优点是_______。
(2)仪器B的名称是_______;冷却水应从_______(填“a”或“b”)口通入。
(3)实验步骤②中,安息香必须待沸腾平息后方可加入,其主要目的是_______。
(4)在本实验中,FeCl3为氧化剂且过量,其还原产物为_______;某同学尝试改进本实验:采用催化量的FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮。该方案是否可行_______(填“是”或“否”),简述判断理由_______。
(5)本实验步骤①~③在乙酸体系中进行,乙酸除作溶剂外,另一主要作用是_______。
(6)若粗品中混有少量未氧化的安息香,可用少量_______洗涤的方法除去 (填标号)。若要得到更高纯度的产品,可用重结晶的方法进一步提纯。
a.热水 b.乙酸 c.冷水 d.乙醇
(7)本实验的产率最接近于_______(填标号)。
a.85% b.80% c.75% d.70%
16. 草酸钴是作氧化钴和金属钴的原料,一种利用含钴废料(主要成分为,含少量、、、、、碳及有机物等)制取的工艺流程如下,
已知:①有机物可通过与氧气发生燃烧反应转变成对应的气体除去;
①、均能与F生成沉淀;
②与化学性质相似,均为两性氧化物,既能溶于强酸又能溶于强。
(1)“550℃焙烧”的目的是___________。
(2)“钴浸出”过程中转化为,反应的离子方程式为___________。
(3)“净化除杂1”过程中,先在40~50℃加入,控制温度不能太高的原因是___________,的作用是___________(用离子方程式表示)。
(4)“净化除杂2”过程中生成滤渣2涉及反应的离子方程式为___________;___________。
(5)在空气中焙烧生成和一种气体,请写出该反应的化学方程式:___________。
17. 碳达峰和碳中和是应对气候变化的重要策略,以为原料合成甲醇可以减少的排放,可以更快地实现碳达峰和碳中和。回答下列问题:
I.和生成甲醇涉及的反应如下:
主反应:
副反应:
(1)反应 _______。
(2)时,在主、副反应的混合体系中,平衡时,生成甲醇的选择性[选择性]随压强的变化如图所示。
①增大压强,甲醇的选择性增大的原因是_______。
②时,若在密闭容器中充入和,在压强为时,生成0.6mol CO,则时,主反应的压强平衡常数_______。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)
II.催化剂的性能测试:一定条件下使、混合气体通过反应器,检测反应器出口气体的成分及其含量,计算的转化率和的选择性以评价催化剂的性能。
(3)时,测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比,则该温度下的转化率为_______。
(4)其他条件相同时,反应温度对的转化率和的选择性的影响如图1、2所示。
①由图1判断,实验中反应未达到化学平衡状态的点为_______。
②温度高于时,平衡转化率升高的原因是_______。
③温度相同时,选择性的实验值略高于平衡值(见图2),从化学反应速率的角度解释原因:_______。
18. 柏莫洛芬(J)是一种具有口服活性的非甾体类抗炎药,有解热和镇痛的作用。一种合成柏莫洛芬的路线如下:
已知:。
(1)有机物A的名称是___________;有机物B的官能团的名称是___________。
(2)有机物C中碳原子的杂化方式有___________;D→E的反应类型为___________。
(3)写出B→D的化学方程式:___________;G的结构简式为___________。
(4)同时符合下列条件的B的同分异构体共有___________种(不考虑立体异构)。
①能发生银镜反应;②能与FeCl3溶液发生显色反应。
其中核磁共振氢谱吸收峰面积比为2∶2∶2∶1:1的结构简式为___________。
(5)根据上述信息,以为原料,无机试剂任选,设计合理路线合成:___________。
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遵义市第四中学高三模拟测试化学试卷(一)
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。在每个小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 我国有众多非物质文化遗产,如剪纸、制香、湖笔等。下列物质的主要成分不是有机高分子材料的是
文化遗产
名称
A.剪纸中的“纸”
B.制香中的“香油”
文化遗产
名称
C.丝绸中的“丝”
D.湖笔笔头的“羊毫”
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.纸的主要成分是纤维素,属于有机高分子材料,A不选;
B.香油的主要成分是油脂,不是有机高分子材料,B选;
C.丝主要成分是蛋白质,属于有机高分子材料,C不选;
D.湖笔笔头的“羊毫”主要成分是蛋白质,属于有机高分子材料,D不选;
故选:B。
2. 实验室制备氨气的原理为:,下列说法正确的是
A. 的电子式
B. 的原子结构示意图
C. 的VSEPR模型
D. 基态原子占据的最高能级原子轨道
【答案】D
【解析】
【详解】A.是共价化合物,电子式为,故A错误;
B.的原子结构示意图为,故B错误;
C.中心原子价层电子对数为2+=4,VSEPR模型为正四面体形,故C错误;
D.基态原子占据的最高能级为4s,原子轨道为,故D正确;
故选D。
3. 化学是自然科学的一部分。人类对自然的认识往往会涉及不同学科的知识。取一块大理石就可以从不同学科角度进行研究,以下问题不属于化学主要研究领域的是
A. 大理石产于何地 B. 大理石由什么成分组成
C. 大理石能发生什么反应 D. 大理石的微观结构是什么样
【答案】A
【解析】
【详解】化学是一门研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的自然科学,它的研究对象是物质,研究的最终目的是应用,故物质的用途也是化学研究范畴;大理石的产地与化学无关,是地理研究的内容;
故选A。
4. 为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 标准状况下,与均含有个质子
B. 常温下,的溶液中,水电离出的数目为
C. 丁烷充分裂解,生成物中乙烷的分子数为
D. 中含有键数目最多为
【答案】D
【解析】
【详解】A.标准状况下,HF为液体,故不能计算其物质的量,A错误;
B.醋酸钠为强碱弱酸盐,促进水的电离,故水电离出的OH-数目为10-5NA,B错误;
C.5.8g丁烷的物质的量为0.1mol,但丁烷可能发生裂解生成乙烷和乙烯,也可能发生裂解生成甲烷和丙烯,所以充分裂解生成乙烷的分子数小于0.1NA,C错误;
D.C2H4O中含键最多是环乙醚,4.4gC2H4O的物质的量为0.1mol,故最多含0.7NA键,D正确;
故选D。
5. Sharpless教授和Meldal教授因“点击化学”“生物正交化学”研究获2022年诺贝尔化学奖。“点击化学”就是用简单的小分子与生物大分子进行合成。类似的分子结构修饰在药物设计与合成中应用广泛。布洛芬具有抗炎、镇痛、解热作用,但口服该药对胃、肠道有刺激性,结构修饰过程如图所示。下列说法不正确的是
A. 甲的分子式为 B. 甲和乙都能与氢氧化钠溶液反应
C. 甲分子中最多有8个碳原子共平面 D. 乙可降低对胃、肠道的刺激
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据甲分子结构简式可知,其分子式:,故A正确;
B.甲分子中含羧基官能团,乙分子中含酯基官能团,都能与氢氧化钠溶液反应,故B正确;
C.苯环是平面分子,与苯环直接相连的原子与苯环共平面,根据单键可旋转,则甲分子中做多有11个碳原子共平面,故C错误;
D.甲分子中含羧基,具有酸性,修饰成乙分子可降低对胃肠道的刺激,故D正确;
答案选C。
6. 晶体具有良好的光学性能,其立方晶胞如图所示。已知晶胞参数为,下列说法错误的是
A. 基态I原子核外有1个未成对电子
B. 晶体中,与最近且距离相等的I的数目为1
C. 电负性:
D. 和的最近距离为
【答案】B
【解析】
【详解】A.基态I原子序数为53,核外电子排布为,价电子排布,5p轨道有1个未成对电子,A正确;
B.K位于晶胞顶点,每个顶点K被8个相邻晶胞共享,每个晶胞体心有1个I,故与K最近且距离相等的I数目为8,B错误;
C.电负性:非金属>金属,O为非金属,K为金属,O电负性大于K,C正确;
D.和的最近距离为面对角线的一半:K在顶点(0,0,0),O在面心(,,0),最近距离为 nm,D正确。
故选B。
7. 下列离子方程式书写正确的是
A. 用氨水吸收过量的:
B. 向水中加入一小块钠:
C. 向硫代硫酸钠溶液滴加稀硫酸:
D. 向溶液中加入铜粉:
【答案】C
【解析】
【详解】A.用氨水吸收过量的生成,离子方程式为,A错误;
B.向水中加入一小块钠的离子方程式为,B错误;
C.硫代硫酸钠与稀硫酸反应生成硫沉淀、二氧化硫和水,离子方程式为,C正确;
D.向溶液中加入铜粉反应生成氯化亚铁和氯化铜,离子方程式为,D错误;
故选C。
8. 学习小组利用以下装置进行实验,其中不能达到相应预期目的的是
A.制备
B.氯气尾气处理
C.测定中和反应反应热
D.喷泉实验
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.亚硫酸钠和硫酸反应生成硫酸钠和二氧化硫气体,可用来制备,A正确;
B.氯气可以和NaOH溶液反应,可以用溶液吸收氯气,防止污染空气,B正确;
C.该装置缺少玻璃搅拌器,C错误;
D.极易溶于水,溶于水后圆底烧瓶内压强减小,从而产生喷泉,D正确;
故选C。
9. 冶锌工业废铁残渣对环境造成一定影响,一种废铁分离回收工艺流程如下,下列说法错误的是
已知:废铁残渣主要含有铁酸锌(ZnO∙Fe2O3)和砷、铜的化合物等;“酸浸”后滤液中铁元素以形式存在;溶液Y中主要为锌盐溶液。
A. “酸浸”中铁酸锌表现氧化性
B. 滤渣X为石膏
C. 通入水蒸气的目的是降低溶液浓度促进水解
D. 赤铁矿渣可用于生产油漆、颜料
【答案】C
【解析】
【分析】废铁残渣主要含有铁酸锌(ZnO∙Fe2O3)和砷、铜的化合物等,H2SO4酸浸并用SO2还原,将Fe3+还原为Fe2+,过滤出不溶物后,加入CaCO3与过量的H2SO4反应,得到CaSO4,即滤渣X,加入Fe粉置换除去Cu和As,最后通入O2和水蒸气氧化水解,将Fe2+转化为Fe2O3得到赤铁矿渣。
【详解】A."酸浸"中铁酸锌中铁元素从+3价降低到+2价,表现氧化性,A正确;
B.根据分析,加入CaCO3与剩余的硫酸反应,生成CaSO4和CO2,因此滤渣X为石膏(CaSO4),B正确;
C.通入水蒸气的可以稀释氧气,使氧气与Fe2+更加充分反应生成Fe3+,且水蒸气温度较高,升温有利于Fe3+的水解平衡正向移动,C错误,
D.赤铁矿渣性质稳定,是红棕色固体,可用于生产油漆、颜料,D正确;
故选C。
10. 用下列装置进行实验,能达到实验目的的是
A
B
证明乙炔可使溴水褪色
制备溴苯并验证有产生
C
D
萃取振荡时放气
探究甲烷和的反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.电石中含有磷化钙、硫化钙等杂质,与水反应生成硫化氢、磷化氢等杂质混在乙炔中,硫化氢也能使溴水褪色,应先用硫酸铜溶液洗气后再通入溴水,A错误;
B.苯与液溴反应较剧烈且反应放热,溴易挥发,挥发出的溴单质与水反应生成HBr,也能与硝酸银溶液反应生成AgBr,无法判断为溴代反应生成的HBr,B错误;
C.萃取振荡时放气需将分液漏斗倒置,一手托住分液漏斗的顶端,一手旋转旋塞放气,C错误;
D.氯气是黄绿色气体,甲烷和氯气发生取代反应,氯气的颜色变浅,生成的HCl气体易溶于水,饱和食盐水进入量筒中,D正确;
故选:D。
11. 由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象
A上有气体产生
B的质量增加
二价金属A不断溶解
根据实验现象判断下列说法错误的是
A. 装置甲中正极的电极反应式是:2H++2e-=H2↑
B. 四种金属的活泼性强弱顺序为:C>B>A>D
C. 装置乙中B为负极
D. 装置丙中负极电极反应式为:A-2e-=A2+
【答案】C
【解析】
【分析】装置甲中A上有气体产生,氢离子在A极得电子还原为氢气,电极反应式为,A极是正极,B极是负极,说明金属活泼性。装置乙中,B的质量增加,B极反应式为:,说明B是正极,C是负极,金属活泼性。装置丙中二价金属A不断溶解于稀硫酸,说明A作负极,D为正极,则金属活泼性。据此分析作答。
【详解】A.装置甲中A上有气体产生,说明氢离子在A极得电子还原为氢气,电极反应式为:,A极是正极,B极是负极,说明活泼性,A正确;
B.根据上述分析,可知四种金属的活泼性强弱顺序为:,B正确;
C.装置乙中,B的质量增加,则B极反应式为:,说明B是正极,C错误;
D.装置丙中二价金属不断溶解于稀硫酸,说明作负极,失去电子,电极反应式为:,D正确;
故选C。
12. 离子液体对无机物、有机物和聚合物有良好的溶解性,广泛应用于有机合成和分离提纯中。一种离子液体的结构如下图所示。X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的短周期主族元素,Q是周期表中电负性最大的元素,基态Y原子核外电子的2p轨道只有1个单电子。下列说法不正确的是
A. 原子半径:Z>Y>W>Q
B. 元素Z位于第二周期ⅣA族,属于p区元素
C. 该离子液体的晶体中含有离子键、σ键和π键
D. 离子液体中的阴离子能与纤维素中的羟基形成氢键
【答案】A
【解析】
【分析】X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的短周期主族元素,Q是周期表中电负性最大的元素,则Q为F,基态Y原子核外电子的2p轨道只有1个单电子,则基态价层电子排布式为2s22p1,则Y为B,X原子序数最小能形成1个共价键,则X为H,Z能形成4个共价键,则Z为C,W能形成3个共价键,则W为N;
【详解】A.同周期主族元素从左到右原子半径递减,则原子半径:Y>Z> W>Q,即B>C> N>F,A错误;
B.元素Z为碳,基态原子价层电子排布式为2s22p2,则元素Z位于第二周期ⅣA族,属于p区元素,B正确;
C.该离子液体的晶体中存在阴阳离子之间的离子键,阳离子内单键都是σ键,每个双键有1个σ键和1个π键,则含有离子键、σ键和π键,C正确;
D.Q是周期表中电负性最大的元素F,能与羟基氢形成氢键,则离子液体中的阴离子能与纤维素中的羟基形成氢键,D正确;
故选A。
13. 一定条件下,酸性溶液与发生反应,(Ⅱ)起催化作用,过程中不同价态含粒子的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是
A. (Ⅲ)不能氧化
B. 随着反应物浓度的减小,反应速率逐渐减小
C. 该条件下,(Ⅱ)和(Ⅶ)不能大量共存
D. 总反应为:
【答案】C
【解析】
【分析】开始一段时间(大约13min前)随着时间的推移Mn(Ⅶ)浓度减小直至为0,Mn(Ⅲ)浓度增大直至达到最大值,结合图像,此时间段主要生成Mn(Ⅲ),同时先生成少量Mn(Ⅳ)后Mn(Ⅳ)被消耗;后来(大约13min后)随着时间的推移Mn(Ⅲ)浓度减少,Mn(Ⅱ)的浓度增大;据此作答。
【详解】A.由图像可知,随着时间的推移Mn(Ⅲ)的浓度先增大后减小,说明开始反应生成Mn(Ⅲ),后Mn(Ⅲ)被消耗生成Mn(Ⅱ),Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4,A项错误;
B.随着反应物浓度的减小,到大约13min时开始生成Mn(Ⅱ),Mn(Ⅱ)对反应起催化作用,13min后反应速率会增大,B项错误;
C.由图像可知,Mn(Ⅶ)的浓度为0后才开始生成Mn(Ⅱ),该条件下Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存,C项正确;
D.H2C2O4为弱酸,在离子方程式中应以化学式保留,总反应为2+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,D项错误;
答案选C。
14. 已知氯化银可溶于氨水,向氯化银的悬浊液中通入氨气,存在平衡关系:、 、 。常温下,溶液中与的关系如图所示,表示、或。下列说法错误的是
A. 曲线代表
B. 常温下,
C. b点溶液存在:
D. 常温下,的平衡常数
【答案】D
【解析】
【详解】A.随着增大,不断减小,先增大后减小,不断增大,故曲线代表,A项正确;
B.,B项正确;
C.根据物料守恒可知,,b点溶液中,C项正确;
D.,,D项错误;
答案选D。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 实验室由安息香制备二苯乙二酮的反应式如图:
相关信息列表如表:
物质
性状
熔点/℃
沸点/℃
溶解性
安息香
白色固体
133
344
难溶于冷水溶于热水、乙醇、乙酸
二苯乙二酮
淡黄色固体
95
347
不溶于水溶于乙醇、苯、乙酸
冰乙酸
无色液体
17
118.
与水、乙醇互溶
装置示意图如图所示,实验步骤为:
部溶解。①在圆底烧瓶中加入10mL冰乙酸、5mL水及9.0gFeCl3•6H2O,边搅拌边加热,至固体全
②停止加热,待沸腾平息后加入2.0g安息香,加热回流45~60min。
③加入50mL水,煮沸后冷却,有黄色固体析出。
④过滤,并用冷水洗涤固体3次,得到粗品。
⑤粗品用75%的乙醇重结晶,干燥后得淡黄色结晶1.6g。
回答下列问题:
(1)实验中加热方式采用油作为热传导介质,该加热方法的优点是_______。
(2)仪器B的名称是_______;冷却水应从_______(填“a”或“b”)口通入。
(3)实验步骤②中,安息香必须待沸腾平息后方可加入,其主要目的是_______。
(4)在本实验中,FeCl3为氧化剂且过量,其还原产物为_______;某同学尝试改进本实验:采用催化量的FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮。该方案是否可行_______(填“是”或“否”),简述判断理由_______。
(5)本实验步骤①~③在乙酸体系中进行,乙酸除作溶剂外,另一主要作用是_______。
(6)若粗品中混有少量未氧化的安息香,可用少量_______洗涤的方法除去 (填标号)。若要得到更高纯度的产品,可用重结晶的方法进一步提纯。
a.热水 b.乙酸 c.冷水 d.乙醇
(7)本实验的产率最接近于_______(填标号)。
a.85% b.80% c.75% d.70%
【答案】(1)可以提供更高的加热温度,受热均匀,易于控制温度
(2) ①. 球形冷凝管 ②. a
(3)防暴沸 (4) ①. FeCl2 ②. 可行 ③. 空气可以将还原产物FeCl2又氧化为FeCl3,FeCl3可循环参与反应
(5)抑制氯化铁水解 (6)a
(7)b
【解析】
【分析】在圆底烧瓶中加入10 mL冰乙酸、5mL水及9.0g FeCl3·6H2O,加热至固体全部溶解,停止加热,待沸腾平息后加入2.0g安息香,加热回流45-60min,反应结束后加入50mL水,煮沸后冷却,析出黄色固体,即为二苯乙二酮,过滤,用冷水洗涤固体3次,得到粗品,再用75%乙醇重结晶,干燥后得到产品1.6g,据此解答。
【小问1详解】
根据题给信息可知,该实验需要加热使冰乙酸沸腾,冰乙酸的沸点超过了100℃,应选择油浴加热,该加热方法的优点是:可以提供更高的加热温度,受热均匀,易于控制温度;
【小问2详解】
根据仪器的结构特征可知,B为球形冷凝管,为了充分冷却,冷却水应从a口进,b口出,故答案为:球形冷凝管;a;
【小问3详解】
步骤②中,若沸腾时加入安息香,会暴沸,所以需要沸腾平息后加入,故答案为:防暴沸;
【小问4详解】
FeCl3为氧化剂,则铁的化合价降低,还原产物为FeCl2,若采用催化量的FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮,空气可以将还原产物FeCl2又氧化为FeCl3,FeCl3可循环参与反应,故答案为:FeCl2;可行;空气可以将还原产物FeCl2又氧化为FeCl3,FeCl3可循环参与反应;
【小问5详解】
氯化铁易水解,所以步骤①~③中,乙酸除做溶剂外,另一主要作用是抑制氯化铁水解;
【小问6详解】
根据安息香和二苯乙二酮的溶解特征,安息香溶于热水,二苯乙二酮不溶于水,所以可以采用热水洗涤粗品除去安息香,故答案为:a;
【小问7详解】
由于安息香(C14H12O2)与二苯乙二酮(C14H10O2)的相对分子质量相差不大,因此二苯乙二酮的理论产量与安息香近似相等约为2.0g。则产率约为=80%,故答案为:b。
16. 草酸钴是作氧化钴和金属钴的原料,一种利用含钴废料(主要成分为,含少量、、、、、碳及有机物等)制取的工艺流程如下,
已知:①有机物可通过与氧气发生燃烧反应转变成对应的气体除去;
①、均能与F生成沉淀;
②与化学性质相似,均为两性氧化物,既能溶于强酸又能溶于强。
(1)“550℃焙烧”的目的是___________。
(2)“钴浸出”过程中转化为,反应的离子方程式为___________。
(3)“净化除杂1”过程中,先在40~50℃加入,控制温度不能太高的原因是___________,的作用是___________(用离子方程式表示)。
(4)“净化除杂2”过程中生成滤渣2涉及反应的离子方程式为___________;___________。
(5)在空气中焙烧生成和一种气体,请写出该反应的化学方程式:___________。
【答案】(1)除去碳和有机物
(2)2Co3+++H2O=2Co2+++2H+
(3) ①. 避免过氧化氢受热分解 ②. 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O
(4) ①. Ca2++2F-=CaF2↓ ②. Mg2++2F-=MgF2↓
(5)3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2
【解析】
【分析】含钴废料550℃焙烧除去碳和有机物,加入氢氧化钠溶液,氧化铝转化为Na[Al(OH)4],ZnO转化为Na2[Zn(OH)4],其他物质不溶于碱,过滤后滤渣中加入稀硫酸和亚硫酸钠,Na2SO3将Co3+、Fe3+还原为Co2+和Fe2+,可得含有Co2+、Fe2+、Ca2+和Mg2+的溶液,净化除杂1中先加入过氧化氢,将亚铁离子氧化为铁离子,再调节pH生成氢氧化铁沉淀,过滤后滤液中加入NaF进行净化除杂2,此时Ca2+、Mg2+与F-生成沉淀被除去,最后加入草酸铵生成草酸钴。
【小问1详解】
根据分析可知,550℃焙烧的目的是除去碳和有机物。
【小问2详解】
钴浸出过程中,Co3+被亚硫酸钠还原生成Co2+,亚硫酸根离子转化为硫酸根离子,离子方程式为2Co3+++H2O=2Co2+++2H+。
【小问3详解】
净化除杂1中加入过氧化氢将亚铁离子氧化成铁离子,过氧化氢受热易分解,因此控制温度不能太高以避免过氧化氢受热分解。过氧化氢将亚铁离子氧化成铁离子,离子方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O。
【小问4详解】
净化除杂2中钙离子、镁离子分别和氟离子反应生成CaF2和MgF2沉淀,离子方程式为Ca2++2F-=CaF2↓,Mg2++2F-=MgF2↓。
【小问5详解】
在空气中烧CoC2O4生成Co3O4和一种气体,根据原子守恒,生成的气体中一定含有C元素,因为有氧气参与,所以生成的含碳的气体一定是CO2,则根据原子守恒可得化学方程式为3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。
17. 碳达峰和碳中和是应对气候变化的重要策略,以为原料合成甲醇可以减少的排放,可以更快地实现碳达峰和碳中和。回答下列问题:
I.和生成甲醇涉及的反应如下:
主反应:
副反应:
(1)反应 _______。
(2)时,在主、副反应的混合体系中,平衡时,生成甲醇的选择性[选择性]随压强的变化如图所示。
①增大压强,甲醇的选择性增大的原因是_______。
②时,若在密闭容器中充入和,在压强为时,生成0.6mol CO,则时,主反应的压强平衡常数_______。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)
II.催化剂的性能测试:一定条件下使、混合气体通过反应器,检测反应器出口气体的成分及其含量,计算的转化率和的选择性以评价催化剂的性能。
(3)时,测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比,则该温度下的转化率为_______。
(4)其他条件相同时,反应温度对的转化率和的选择性的影响如图1、2所示。
①由图1判断,实验中反应未达到化学平衡状态的点为_______。
②温度高于时,平衡转化率升高的原因是_______。
③温度相同时,选择性的实验值略高于平衡值(见图2),从化学反应速率的角度解释原因:_______。
【答案】(1)-90.7
(2) ①. 主反应正反应为气体分子数减小的反应,副反应为气体分子数不变的反应,故增大压强主反应向正反应方向移动,甲醇的选择性增大 ②.
(3)25% (4) ①. ABCD ②. 温度升高,主反应逆向进行,副反应正向进行,温度高于260℃时,副反应正向进行的程度大于主反应逆向进行的程度 ③. 温度相同时,主反应的速率大于副反应,单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律可知,;
【小问2详解】
①加压,平衡向气体分子数减小的反应,则增大压强,甲醇的选择性增大的原因是:主反应正反应为气体分子数减小的反应,副反应为气体分子数不变的反应,故增大压强主反应向正反应方向移动,甲醇的选择性增大;
②由图可知,平衡时,甲醇的选择性为40%,此时生成0.6molCO,则生成0.4mol的甲醇,根据主反应可知
,
根据副反应可知,
平衡时总物质的量:1mol+1mol+0.6mol+1mol+04mol=4mol,平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水蒸气的分压分别为:、、、,则时,主反应的压强平衡常数;
【小问3详解】
230℃时,测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比n(CH3OH):n(CO2)n(CO)=5:18:1,假设生成的CH3OH的物质的量为5mol,则生成的CO的物质的量为1mol,剩余的CO2的物质的量为18mol,根据碳原子守恒,起始的CO2的物质的量为5mol+18mol+1mol=24mol,则该温度下CO2转化率的计算式为×100%=25%;
【小问4详解】
①由图1可知在不同温度下,CO2转化率的实验值均小于平衡值,说明实验中反应均未达到化学平衡状态,故答案为:ABCD;
②主反应为放热反应,副反应为吸热反应,温度升高,主反应逆向移动,副反应正向移动,温度高于260℃时,副反应正向移动的程度大于主反应逆向移动的程度,所以平衡转化率随温度升高还在增大,故答案为:温度升高,主反应逆向进行,副反应正向进行,温度高于260℃时,副反应正向进行的程度大于主反应逆向进行的程度;
③由图可知,温度相同时,CH3OH选择性的实验值略高于平衡值,从化学反应速率的角度看原因是:温度相同时,主反应的速率大于副反应,单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多。
18. 柏莫洛芬(J)是一种具有口服活性的非甾体类抗炎药,有解热和镇痛的作用。一种合成柏莫洛芬的路线如下:
已知:。
(1)有机物A的名称是___________;有机物B的官能团的名称是___________。
(2)有机物C中碳原子的杂化方式有___________;D→E的反应类型为___________。
(3)写出B→D的化学方程式:___________;G的结构简式为___________。
(4)同时符合下列条件的B的同分异构体共有___________种(不考虑立体异构)。
①能发生银镜反应;②能与FeCl3溶液发生显色反应。
其中核磁共振氢谱吸收峰面积比为2∶2∶2∶1:1的结构简式为___________。
(5)根据上述信息,以为原料,无机试剂任选,设计合理路线合成:___________。
【答案】(1) ①. 苯酚 ②. (酚)羟基、酮羰基
(2) ①. sp2、sp3 ②. 还原反应
(3) ①. ++HI ②.
(4) ①. 13 ②.
(5)
【解析】
【分析】(A)与(CH3CO)2O在AlCl3、加热条件下反应生成(B),与(C) 在碳酸钾作用下生成(D),在LiAlH4作用下被还原为(E) ,与SOCl2发生取代反应,由Cl原子取代羟基生成(F),与NaCN反应生成(G),在HCl/H2O、加热条件下生成(H),在PPA作用下生成(J)。
【小问1详解】
有机物A的结构简式为,其名称是苯酚;有机物B的结构简式为,其官能团的名称是(酚)羟基、酮羰基;
【小问2详解】
有机物C的结构简式为,其苯环上的碳和羧基碳均为sp2杂化,甲基碳原子为sp3杂化,所以其中碳原子的杂化方式有sp2、sp3杂化;D的结构简式为、E的结构简式为,D→E的过程是D中的羧基和酮羰基被还原为羟基,所以其反应类型为还原反应;
【小问3详解】
B的结构简式为、D的结构简式为,与(C) 在碳酸钾作用下生成(D), B→D的化学方程式为++HI;的分子式为C16H16Cl2O、G的分子式为C18H16ON2,对比两者的分子可知,反应过程中的氯原子被-CN取代生成G,所以G的结构简式为;
【小问4详解】
B的结构简式为,苯环外两个碳原子、两个氧原子、一个双键,符合要求的同分异构体有①两个侧链(邻、间、对3种)②三个侧链(甲基有4种不同的位置)、(甲基有4种不同的位置)、(甲基有2种不同的位置),所以符合要求的同分异构体共有3+4+4+2=13种;其中核磁共振氢谱吸收峰面积比为2:2:2:1:1的结构简式为;
【小问5详解】
由合成柏莫洛芬的路线可知,可由羧基或酮羰基转化成羟基,再由羟基被氯原子取代,而引入氯原子,所以以为原料,合成的路线如下。
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