内容正文:
高三年级化学学科试题
考生须知:
1.本卷共8页满分100分,考试时间90分钟。
2.答题前,在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。
3.所有答案必须写在答题纸上,写在试卷上无效。
4.考试结束后,只需上交答题纸。
选择题部分
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个符合题目要求,不选、多选、错选均不得分)
1. 下列属于盐且含有共价键的是
A. KF B. NaOH C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.KF是盐,属于离子化合物,只含离子键,不含共价键,A不符合题意;
B.NaOH是碱,不是盐,属于离子化合物,B不符合题意;
C.NH4Cl是盐(铵盐),且铵根离子中氮与氢原子间存在共价键,C符合题意;
D.SiO2是氧化物,不是盐,属于共价化合物,D不符合题意;
故答案为:C。
2. 下列化学用语表示正确的是
A. 基态的核外电子排布式:
B. 分子中键的形成:
C. 纤维素的分子式:
D. 甲基正离子的电子式:
【答案】D
【解析】
【详解】A.基态的核外电子排布式:,失去3个电子,核外电子排布式:,A错误;
B.分子中键是C的sp3杂化轨道()和H的1s()轨道重叠形成,B错误;
C.纤维素是多糖,属于高分子化合物,其分子式为,C错误;
D .C最外层有4个电子,H最外层有1个电子,因此甲基正离子()的价电子总数为,形成3个共用电子对,D正确;
故答案选D。
3. 嫦娥5号月球探测器带回的月壤样品的元素分析结果如图,下列有关含量前六位元素的说法不正确的是
A. Fe是副族元素,位于元素周期表ds区
B. 原子半径:
C. 第一电离能:
D. 如图六种元素中,电负性最大的是O
【答案】A
【解析】
【详解】A.Fe位于元素周期表的第Ⅷ族,是副族元素,属于d区,而不是ds区,A错误;
B.同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,原子半径:,B正确;
C.同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,第一电离能逐渐减小,故第一电离能:,C正确;
D.元素的非金属性越强,电负性越大,图中六种元素中,O、Si为非金属元素,另外四种为金属元素,O的非金属性强于Si,故电负性最大的是O,D正确;
故选A。
4. 利用下列装置进行实验,下列说法正确的是
A. 装置①中和氯气在直射光下发生取代反应
B. 装置②用于从食盐水中获得NaCl晶体
C. 实验③中有能量转换
D. 装置④中试剂验证钠能与乙醇反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲烷与氯气应在漫散射光下进行取代反应,直射光可能发生爆炸,A错误;
B.蒸发获得NaCl晶体,应该用蒸发皿,B错误;
C.在锌的烧杯中,发生反应:,放出热量,有能量转换,C正确;
D.医用酒精中含有水,钠与水反应也会产生氢气,因此不能验证钠与乙醇反应,D错误;
故答案选C。
5. 化学与生产生活密切相关,下列说法不正确的是
A. 石油经过减压蒸馏可以获得润滑油
B. 苯甲酸及其钠盐可以作为食品防腐剂
C. 碳纤维和玻璃纤维均属于有机高分子材料
D. 烫发使头发中的二硫键(-S-S-)断裂产生巯基(-SH)的过程涉及氧化还原反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.石油减压蒸馏是石油炼制的一种方法,用于分离高沸点组分,如润滑油,A正确;
B.苯甲酸及其钠盐(苯甲酸钠)是常见的食品添加剂,具有防腐作用,B正确;
C.碳纤维主要由碳元素组成,属于无机材料;玻璃纤维由硅酸盐制成,也属于无机材料,两者均不属于有机高分子材料(如塑料、橡胶),C错误;
D.烫发过程中,头发中的二硫键断裂还原为巯基,涉及电子转移(还原反应),属于氧化还原反应,D正确;
故答案为:C。
6. 制备乙炔时,常会有气体杂质产生,可用硫酸铜溶液除去,反应原理:
(未配平),下列关于该反应说法正确的是
A. 若有参与反应,转移个电子
B. 的空间构型为平面三角形
C. 既是氧化剂又是还原剂
D. 氧化剂与还原剂物质的量之比为24∶11
【答案】A
【解析】
【分析】首先根据得失电子守恒和原子守恒,配平反应方程式:24CuSO4+11PH3+12H2O=8Cu3P + 3H3PO4+ 24H2SO4。
氧化还原分析:Cu2+(+2价)被还原为Cu+(+1价),每个Cu得1个电子;部分P3-(-3价)被氧化为P5+(+5价),每个被氧化的P失8个电子。24 mol Cu得24 mol电子,3 mol P失24 mol电子(3×8=24)。
【详解】A.24 mol CuSO4转移24 mol电子,则1 mol CuSO4转移1 mol电子,即转移个电子,A正确;
B.PH3中的中心P原子的价层电子对为3+,为sp3杂化,有1对孤电子对,空间构型为三角锥形,非平面三角形,B错误;
C.PH3中磷部分被氧化,未被还原,因此只是还原剂,并非既是氧化剂又是还原剂,C错误;
D.氧化剂为CuSO4(24 mol),还原剂为被氧化的PH3(3 mol),物质的量之比为24:3=8:1,非24:11,D错误;
故答案选A。
7. 可根据物质结构推测其性质,下列推测的性质不合理的是
选项
结构
性质
A
中显正价
可以氧化
B
键的极性小于键的极性
分子的极性:
C
低压制得的聚乙烯支链少,密度高
质地较硬可生产塑料桶
D
水能形成氢键,且氢键具有方向性
液态水结成冰时体积变大
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.OF2中O显+2价,H2O中O为-2价,OF2可以作为氧化剂与H2O发生归中反应产生氧气,推测合理,A正确;
B.F与N的电负性差小于F与B的电负性差,故F-N键的极性较小,但NF3中心原子孤电子对数为、价层电子对数为4,则呈三角锥形,是极性分子,BF3中心原子孤电子对数为、价层电子对数为3,则呈平面三角形,分子对称,是非极性分子,分子极性应为NF3> BF3,性质推测不合理,B错误;
C.低压法制得的聚乙烯支链少、密度高,硬度大,可用于生产塑料桶等硬质容器,性质推测合理,C正确;
D.水分子间氢键具有方向性,导致冰中分子排列呈四面体结构、间距增大,故结冰时体积膨胀,性质推测合理,D正确;
故选B。
8. 下列离子方程式书写正确的是
A. 用氢氧化钠溶液吸收工业废气中的:
B. 氯化铜溶液中通入硫化氢:
C. 通入足量碳酸钠溶液中:
D. 乙二醛与银氨溶液反应:
【答案】A
【解析】
【详解】A.该离子方程式正确描述了NO2与氢氧化钠反应生成硝酸盐和亚硝酸盐的过程,符合反应事实,A正确;
B.硫化氢(H2S)在水中不完全电离,应写为Cu2+ + H2S=CuS↓ + 2H+,直接使用S2-不符合实际,B错误;
C.Cl2通入足量碳酸钠溶液反应,首先Cl2与水反应生成HCl和HClO,,生成的HCl和HClO分别与足量的碳酸钠反应生成碳酸氢钠、次氯酸钠、氯化钠,综合其反应的正确离子方程式为Cl2 + 2+H2O=2+Cl-+ClO-,C错误;
D.乙二醛与银氨溶液反应的离子方程式中氢原子不守恒,且缺少碱性条件所需的OH-,正确的离子方程式为,D错误;
故答案选A。
9. 树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料。尿素类似于苯酚,也能和甲醛发生反应形成线型或体型的脲醛树脂,其结构片段如下。下列说法正确的是
A. 在常温下,尿素与苯酚都能与水任意比互溶
B. 尿素与甲醛先加成,再加聚形成脲醛树脂
C. 脲醛树脂可用于木材黏合剂
D. 在碱催化下苯酚与过量的甲醛反应,可产生线型结构的酚醛树脂
【答案】C
【解析】
【详解】A.在常温下,尿素与水可以任意比互溶,但苯酚与水不能任意比互溶, 只有当温度高于65℃时,苯酚才能与水以任意比互溶,A错误;
B.尿素和甲醛通过先加成、再缩聚形成脲醛树脂,B错误;
C.脲醛树脂是一种广泛应用于木材黏合的胶黏剂,粘接强度高,C正确;
D.甲醛过量,在碱性催化剂作用下,两者通过缩聚形成体型结构的热固性酚醛树脂,D错误;
故答案选C。
10. 下列物质的制备方案正确的是
选项
目标产物
制备方案
A
打磨后的铝片置于浓氨水中
B
煅烧黄铁矿后,直接用98.3%浓硫酸吸收产生的气体
C
将溶液蒸发结晶
D
FeO在空气中受热
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.浓氨水呈弱碱性,而铝和均不与弱碱反应,因此无法生成沉淀,A错误;
B.黄铁矿()煅烧生成气体,不能直接被浓硫酸吸收,需要先经过催化氧化生成,再用浓硫酸吸收,B错误;
C.加热时会释放,导致配合物分解,因此不能直接蒸发结晶,应加入无水乙醇进行结晶,C错误;
D.在空气中加热时,会被氧气氧化生成:,D正确;
故答案选D。
11. 下列反应均能自发进行,相关判断不正确的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A. 已知反应①需要放电条件下能自发进行,该反应为吸热反应,可知;反应③能自发进行,,故,反应④能自发进行,,故;利用盖斯定律将(反应③-反应④)得到反应①,从而得出,A正确;
B.能自发进行,,因,故,B正确;
C.反应③能自发进行,,故,反应⑤能自发进行,,故。利用盖斯定律将(反应③-反应⑤)得到反应①,从而得出,C正确;
D.已知反应①,反应④,反应⑥,运用盖斯定律将反应⑥-反应④+反应①,得到反应,该反应不是反应②扩大2倍的反应,故,D错误;
故选D。
12. 研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示),使用前需先充电,其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法不正确的是
A. 放电时锂电极的电势低
B. 放电时每转移1mol电子,降低1 mol/L
C. 充电时阳极的电极反应式为
D. 充电时Li+移向惰性电极
【答案】B
【解析】
【分析】金属锂易失去电子,则放电时锂电极(惰性电极)为负极,气体扩散电极为正极;电池在使用时需先充电,目的是将H2转化为H3PO4,则充电时,锂电极(惰性电极)为阴极,阴极的电极反应为Li++e-=Li,阳极为气体扩散电极,阳极的电极反应为H2-2e-+2=2H3PO4;放电时,锂电极(惰性电极)为负极,负极的电极反应为Li-e-=Li+,气体扩散电极为正极,正极的电极反应为2H3PO4+2e-=2+H2↑。
【详解】A.原电池工作时,负极的电势低于正极,锂电池工作时,锂电极为负极,则放电时锂电极的电势低,A正确;
B.放电时,气体扩散电极为正极,正极的电极反应为2H3PO4+2e-=2+H2↑,但由于不知道电解液的体积,无法计算每转移1mol电子时,的变化,B不正确;
C.充电时,气体扩散电极为阳极,阳极的电极反应式应为H2-2e-+2=2H3PO4,C正确;
D.充电时,阳离子向阴极移动,惰性电极为阴极,则Li+移向惰性电极,D正确;
故选B。
13. 可用作合成氨催化剂、其立方晶胞如图所示(晶胞边长为a pm)。已知截面单位面积含有原子个数越多,催化活性越低。下列说法不正确的是
A. 铁的配位数是8
B. 晶胞中原子的半径为
C. 截面单位面积含有的原子为(个/)
D. 、截面中,催化活性较低的是
【答案】C
【解析】
【详解】A.铁原子位于体心和顶点,以体心为例最近且等距的铁原子为8个,故铁的配位数是8,A正确;
B.3个铁原子沿体对角线相切,故晶胞中原子的半径为,B正确;
C.n截面面积为,每个顶点被8个相邻晶胞共享,该截面上的4个顶点原子,每个对该平面的贡献为,体心原子完全属于本截面,所含原子数为,故n截面单位面积含有的Fe原子为,C错误;
D.m截面面积,每个顶点被8个相邻晶胞共用,每个晶胞的面被两个晶胞共用,每个晶胞的顶点原子贡献个原子给该晶面,所含原子数为,单位面积原子数为,n截面单位面积含有的Fe原子为,截面单位面积含有原子个数越多,催化活性越低,故催化活性较低是n,D正确;
故选C。
14. 钯催化吲哚直接羰化合成吲哚-3-炔酮类化合物的反应机理如下图(Ph-表示苯基),下列说法正确的是
A. 为催化剂,在整个流程中化合价不变
B. 整个过程中有非极性共价键、键的断裂
C. 产物中碳原子的杂化方式有两种
D. 总反应式为,符合绿色化学理念
【答案】B
【解析】
【详解】A.反应前后没变,所以为催化剂,但是反应过程中参与成键和断键,化合价发生了变化,A错误;
B.反应 中的I-I非极性共价键断裂;反应中CO(结构式为)的键断裂,B正确;
C.产物中碳原子的杂化方式有(饱和碳原子)、(苯环、羰基和碳碳双键中的碳原子)、(碳碳三键中碳原子)三种,C错误;
D.总反应式为,原子利用率不等于100%,不符合绿色化学理念,D错误;
故答案选B。
15. 已知和结合形成两种配离子和。常温下,的和的混合溶液中,和的浓度对数(实线)、含铜微粒的分布系数(虚线)[例如]与溶液的关系如图所示。下列说法不正确的是
A.
B. 当时,体系中
C. 图中点对应的
D.
【答案】B
【解析】
【分析】HL2-和L3-之间存在HL2-⇌H++L3-转化关系,则pH较小时,平衡逆向移动,以HL2-为主,则c(HL2-)>c(L3-),lgc(HL2-)>lgc(L3-),则曲线I代表lgc(HL2-),曲线II代表lgc(L3-),随着pH增大,HL2-⇌H++L3-正向移动,c(L3-)增大,Cu2+和L3-结合形成配离子的反应依次为Cu2++L3-⇌[CuL]-K1、,因此随pH增大,持续减小,为曲线III,,先增大后减小,为曲线IV,一直增大,为曲线V,据此回答。
【详解】A.曲线III和曲线IV的交点代表,即c(Cu2+)=c([CuL]-),由图可知,此时lgc(L3-)=-9.4,带入平衡的 ,A正确;
B.由图可知,当pH=5时,c(HL2-)>、,此时c(HL2-)≈0.1mol/L,根据图像可知,,,结合Cu元素守恒可知,,则>,则体系中,B错误;
C.曲线IV和曲线V得交点代表,,即,此时lgc(L3-)=-7.2,可得的平衡常数,a点时,,带入,解得c(L3-)=10-8.3mol/L,且a点对应c(HL2-)=0.1mol/L,带入HL2-⇌H++L3-的平衡常数,计算得c(H+)=10-4.3mol/L,故pH=4.3,C正确;
D.曲线I和曲线II的交点代表lgc(L3-)=lgc(HL2-),即c(L3-)=c(HL2-),此时pH=11.6,代入平衡常数表达式得,D正确;
故选B。
16. 某小组在侯氏制碱法基础上,以和为反应物,在实验室制备纯碱,步骤如下:
①配制饱和食盐水;
②在水浴加热下,将一定量加入饱和食盐水中,搅拌,使溶解,静置,析出晶体;
③将晶体过滤、完全煅烧,得到产品;
④使用滴定法测定了产品的成分,滴定过程中溶液的随滴加盐酸体积变化的曲线如图所示。
下列说法正确的是
A. 配制饱和食盐水,必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、容量瓶
B. 滴定中可依次通过甲基橙、酚酞的颜色变化判断两个滴定终点
C. 若,所得产品的成分为
D. 可用沉淀法测产品的纯度
【答案】D
【解析】
【详解】A.配制饱和食盐水,要在烧杯中放入一定量的食盐,然后向其中加入适量的水并用玻璃棒搅拌使其恰好溶解,因此需要使用的有烧杯和玻璃棒,不需要容量瓶,故A错误;
B.滴定时,Na2CO3先发生反应生成NaHCO3,后NaHCO3在与盐酸生成CO2和H2O,故第一个终点用酚酞判断,第二个终点用甲基橙判断,故B错误;
C.产品中若含有Na2CO3和NH4Cl、NaCl,也与图像符合,故C错误;
D.用沉淀法测定纯度时,选用BaCl2溶液,Na2CO3与BaCl2溶液生成沉淀,而其他成分不反应,可以达到实验目的,故D正确;
答案选D。
非选择题部分
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17. 氮化铁有多种晶体结构,多孔的氮化铁材料因其较高的理论容量和良好的导电性,被探索作为锂离子电池的负极材料。请回答:
(1)有关铁和氮的说法正确的是_______。
A. 铁丝可用作焰色试验,说明铁原子核外电子跃迁时没有能量变化
B. 基态铁原子失去2个电子,3d轨道形成半充满结构
C. 键角:
D. 中与原子在同一平面,则其原子价层孤电子对占据杂化轨道
(2)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。
①镁离子嵌入图1获得高性能固体电解质材料,该反应的方程式是_______;
②图1中晶胞的(●)平移到面心位置,则平移后(·)所在晶胞位置为_______。
(3)火箭推进剂氟化硝酰,从结构上可以看作硝酸中的被取代后的产物,常温下为无色气体,遇水强烈水解。将无水硝酸钠粉末与氟气在200~300℃下反应可制得,该反应的化学方程式是_______,并从水解和氧化性角度设计实验检验中的元素_______。
(4)某化工厂利用废旧锂离子电池正极材料(含有难溶于水的以及少量、、、等)制备和工艺流程如下:
已知:常温下,部分金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下:
开始沉淀
6.3
3.8
9.6
10.6
6.6
完全沉淀
8.3
5.4
12.0
12.6
9.1
①“酸浸”时,与草酸反应生成,请写出相应的离子方程式_______。
②写出滤液2中所有的阴离子_______;向滤液2中加入固体的主要目的是_______。
③为实现高效的提取也可使用如图3所示的杯芳烃衍生物,其原因是_______。
【答案】(1)C (2) ①. ②. 面心和顶点
(3) ①. ②. 将缓慢通入水中,放一小块铜片,铜片溶解,在试管口出现红棕色气体,说明有元素
(4) ①. ②. 、、 ③. 除去滤液中的 ④. 杯芳烃衍生物具有空腔结构,能够选择性识别,从而提高对的提取效率和选择性
【解析】
【小问1详解】
A.焰色反应的原理是金属原子的核外电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级,随后电子从高能级跃迁回低能级时释放能量,以光的形式表现,因此电子跃迁时有能量变化,A错误;
B.基态铁原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,失去2个电子后,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6,3d轨道不是半充满结构,B错误;
C.NH3分子中N原子有1对孤电子对,空间结构为三角锥形,键角约为107°,中N原子无孤电子对,空间结构为平面三角形,键角为120°,故键角:,C正确;
D.中N与Si原子在同一平面,说明N原子采用sp2杂化,N原子的三个sp²杂化轨道分别与三个Si原子形成σ键,而剩余的一个未参与杂化的2p轨道垂直于分子平面,其中包含孤电子对,因此N原子价层孤电子对占据的是2p轨道,D错误;
【小问2详解】
根据均摊法可知,图1的晶胞中含Li:,O:,Cl:,化学式为Li3OCl,图2的晶胞中Li的个数为1,含Mg或空位:,根据正负化合价的代数和为0,图2的化学式为LiMgOCl;①镁离子嵌入图1获得高性能固体电解质材料,该反应的方程式是:;②如图,当图1中晶胞的平移到面心位置,平移后所在晶胞位置为面心和顶点;
【小问3详解】
将无水硝酸钠粉末与氟气在200~300℃下反应可制得,氮元素的价态未发生变化,F2得电子转化为F-,根据得失电子守恒,则O失电子转化为O2,该反应的化学方程式为;遇水强烈水解,反应方程式为:,因此检验中的元素(即HNO3)的方法为:将缓慢通入水中,放一小块铜片,铜片溶解,在试管口出现红棕色气体,说明有元素。
【小问4详解】
①“酸浸”时,被草酸还原,生成等,反应的离子方程式为:;
②“酸浸”和调节PH的过程中加入了硫酸、草酸和氢氧化钠,草酸为弱酸,水解产生的阴离子有和,因滤液2为碱性,故以的形式存在,因此含有的阴离子为:、、;“酸浸”后,电极材料中的Ca转化为CaSO4沉淀,过滤液1中含有的金属离子为:Li+、Co2+、Mg2+、Fe2+、Al3+等,加入NaOH调pH=10,由各金属离子形成氢氧化物沉淀的PH范围表可知:Co2+、Fe2+、Al3+完全转化为氢氧化物沉淀,Mg2+、Li+存在于滤液2中。滤液2中加入NH4F固体,Mg2+可转化为MgF2沉淀,故滤液2中加入固体的主要目的是除去滤液中的;
③为实现高效的提取也可使用如图3所示的杯芳烃衍生物,其原因是杯芳烃衍生物具有空腔结构,能够选择性识别,从而提高对的提取效率和选择性。
18. 碳酸丙烯酯(PC)是锂离子电池的常用溶剂。可由如下方法制备:
I.与环氧丙烷反应合成碳酸丙烯酯(),反应如下:
反应1:
已知:、环氧丙烷(g)、碳酸丙烯酯(l)的生成焓分别为,、。
(1)_______
(2)反应1的随温度的变化趋势是_______。
A. B.
C. D.
(3)下列说法不正确的是_______。
A. 升高温度或缩小容器体积均可增加反应物分子中活化分子百分数
B. 当(碳酸丙烯酯),可以说明上述反应达到化学平衡
C. 加入催化剂可以改变反应途径,但不能改变焓变
D. 及时分离出部分产物可以提高反应物的平衡转化率
(4)相同时间内碳酸丙烯酯产率随温度变化如图1所示,请解释产率随温度先变大后下降的原因_______。
II.工业上常用尿素合成碳酸丙烯酯。
已知:碳酸丙烯酯沸点为238.14℃;1,2-丙二醇的沸点为162°C。1,2-丙二醇和尿素(160℃以上会分解)合成的反应如下:
反应2:
在烧瓶中加入物质的量之比为2∶1的1,2-丙二醇和尿素,加入催化剂充分反应,测定不同温度下平衡收率变化如图2所示。
的收率
(5)①从结构角度解释该反应的逆过程,在低温条件下更容易进行的原因_______。
②假设以液相中各组分的物质的量分数代替各组分的浓度表示平衡常数记为,则150℃时_______(数据代入表达式,无需计算)。
【答案】(1) (2)C (3)ABD
(4)在140℃之前,温度升高,反应速率加快,相同时间内产生的碳酸丙烯酯更多;超过140℃,温度升高,平衡向吸热反应的逆向移动故产率下降
(5) ①. 氨气中氮原子的给电子能力比1,2-丙二醇中的氧原子更强,且氧原子电负性大于氮原子因此酯基中碳原子正电性比酰胺基中更强,二者均会使逆向更易反应 ②.
【解析】
【小问1详解】
反应1的ΔH=产物总生成焓-反应物总生成焓=。
【小问2详解】
反应Ⅰ中,ΔH<0,ΔS<0,ΔH−TΔS(kJ/mol)随温度T/(K)的变化是一次函数的变化,斜率k=-ΔS>0,与y轴的截距,故答案选C。
【小问3详解】
A.升高温度使更多分子获得足够能量成为活化分子,增加活化分子百分数,但缩小容器体积(即增大压强)只是增加了单位体积内的分子数,提高了碰撞频率,但不改变活化分子百分数,A错误;
B. 碳酸丙烯酯是纯液体,浓度为定值,不能用其逆反应速率判断平衡状态,B错误;
C.催化剂通过降低活化能改变反应途径,但不改变反应物和产物的总能量差,即 不变,C正确;
D.碳酸丙烯酯是纯液体,及时分离出部分产物不影响气相物质的转化率,不能提高反应物的平衡转化率,D错误;
故选ABD。
【小问4详解】
碳酸丙烯酯在单位时间内的产率随温度变化先变大后减小是:在140℃之前,温度升高,反应速率加快,相同时间内产生的碳酸丙烯酯更多;超过140℃,温度升高,平衡向吸热反应的逆向移动故产率下降。
【小问5详解】
①从结构角度解释该反应的逆过程,在低温条件下更容易进行的原因是:氨气中氮原子的给电子能力比1,2-丙二醇中的氧原子更强,且氧原子电负性大于氮原子因此酯基中碳原子正电性比酰胺基中更强,二者均会使逆向更易反应;
②1,2-丙二醇与尿素的初始物质的量比为2:1。设初始时尿素的物质的量为1 mol,则1,2-丙二醇为2 mol,总物质的量为3 mol。设反应达到平衡时,尿素转化了 mol。根据反应方程式:
PC的收率 = ,因此, ,总物质的量 ,各组分的物质的量分数为:,,,。
19. 配合物(M=325 g/mol)是一种简单的载氧体,能模拟金属蛋白的载氧作用,对开发特殊条件下(如潜艇、高空飞行)的氧供应材料具有重要意义。其实验室制备原理如下:
已知:①配合物由于制备条件不同可以得到两种不同的固体形态:一种是棕色的胶状物,在室温下易被氧化;另一种是暗红色晶体,在室温下稳定。
②水杨醛微溶于水,易溶于乙醇;乙二胺溶于水、乙醇,温度过高会引起爆炸。
I.制备配合物的装置和步骤如下:
步骤1:在仪器a中加入乙醇,再加入水杨醛。
步骤2:在搅拌条件下,加入乙二胺,反应,生成亮黄色双水杨醛缩乙二胺片状晶体。
步骤3:溶解于热水中。
……
(1)仪器b名称是_______;装置的作用是_______。
(2)步骤3后的操作如下:
A.待亮黄色片状晶体全部溶解后,将迅速加入仪器a中,生成棕色胶状沉淀,保持微沸,使棕色胶状沉淀全部转变为暗红色晶体
B.停止通入
C.过滤晶体,用水洗涤3次,再用乙醇洗涤
D.向仪器中通入,并调节氮气流速至稳定
E.停止加热,用冷水冷却仪器a
F.向冷凝管中通入冷凝水,开始加热,并保持温度在70~80℃
G.真空干燥箱烘干产品,称重得2.275 g产品
①正确的操作顺序为D→F→_______→G(每个限用一次)。
②下列说法正确的是_______。
A.通入氮气的主要目的是搅拌
B.保持温度70~80℃的是为了保证较高的反应速率,同时防止温度过高引起乙二胺爆炸
C.可以通过增大冷凝水的流速来调控烧瓶内气雾上升高度
D.排序操作的A项中保持微沸的目的是为了使胶体聚沉颗粒变大,便于后续过滤
③用乙醇洗涤晶体的目的是_______。
(3)产品的产率为_______(保留3位有效数字)。
II.配合物在溶剂和中会有不同吸氧或放氧行为。
已知:①载氧量测定反应原理:;
②DMF为,-二甲基甲酰胺,是一种强极性溶剂,是一种弱极性溶剂。
(4)结合上述信息,从溶剂性质角度分析配合物在两种溶剂中行为不同的原因_______。
【答案】(1) ①. 恒压滴液漏斗 ②. 起液封的作用,防止外界空气进入三颈烧瓶中
(2) ①. A→E→B→C ②. BC ③. 洗去杂质水杨醛、乙二胺,乙醇易挥发更容易除去
(3)70.0% (4)DMF为强极性溶剂能与配合物进行配位,从而吸收氧气形成稳定的配合物,而是弱极性溶剂无法与配合物进行配位,无法吸收氧气形成稳定的配合物
【解析】
【小问1详解】
从图中结构可知,b 为恒压滴液漏斗;装置 d 为液封装置,作用是防止外界空气(氧气)进入三颈烧瓶中氧化产物,同时也能起到安全瓶的作用。
【小问2详解】
①已知起始顺序为 D→F,后续步骤需遵循 “反应→停止加热→冷却→过滤→洗涤→干燥” 的逻辑:D→F → A(加入钴盐反应) → E(停止加热,冷水冷却) → B(停止通氮气) → C(过滤、洗涤) → G,故完整顺序为:D→F→A→E→B→C→G;
②A.通入氮气的主要目的是排尽装置内空气,防止产物被氧化,而非搅拌,A错误;
B.保持 70~80℃既能保证反应速率,又能防止乙二胺因温度过高发生爆炸,B正确;
C.增大冷凝水的流速可提高冷却效果,调控瓶内气雾上升高度,C正确;
D.保持微沸的目的是使棕色胶状沉淀充分转化为暗红色晶体,而非仅为了颗粒变大,D错误;
故选BC。
③水杨醛易溶于乙醇,乙二胺溶于乙醇,乙醇易挥发。用乙醇洗涤可洗去残留的水杨醛、乙二胺等杂质,且乙醇易挥发,能快速干燥晶体。
【小问3详解】
已知配合物摩尔质量M=325g·mol-1,的物质的量为0.01 mol,理论上生成0.01 mol配合物,理论产量:0.01 mol×325g·mol-1=3.25 g,实际产量:2.275g,产率:=70.0%;
【小问4详解】
DMF为强极性溶剂能与配合物进行配位,从而吸收氧气形成稳定的配合物,而是弱极性溶剂无法与配合物进行配位,无法吸收氧气形成稳定的配合物。
20. 有机物作为一种高性能发光材料,广泛用于有机电致发光器件(OLED)。的一种合成路线如下所示,部分试剂及反应条件省略。
已知:(和为烃基)
(1)A中所含官能团的名称是_______。
(2)下列说法不正确的是_______。
A. 化合物B中没有手性碳原子
B. C在盐酸中的溶解度小于水中溶解度
C. 由流程信息可推测,D中苯环邻位上的氢原子比对位上的氢原子更活泼
D. 化合物最多能和发生加成反应
(3)E的结构简式为_______。
(4)的化学方程式为_______。
(5)G到H的过程中有副产物(分子式为)生成,写出其中三种可能的副产物的结构简式_______。
(6)以化合物、和乙醛为有机原料,设计化合物()的合成路线_______(用流程图表示,无机试剂任选)。
【答案】(1)碳碳双键、羟基 (2)BD
(3) (4)
(5)、、、 (6)
【解析】
【分析】A为与HBr发生取代反应生成B,B为与C(结构简式为)发生取代反应生成(D),D在酸性条件下反应生成E,根据E转化生成F的反应条件可知该反应与“已知”反应条件相同,即反应原理相同,则根据F的结构可知E的结构为,G为与发生取代反应生成(H),H经两步反应生成(J),J与F反应生成和水(K)。
【小问1详解】
根据A的结构简式可知,A中官能团名称为碳碳双键、羟基。
【小问2详解】
A.根据化合物B结构可知,B中无手性碳原子,A正确;
B.化合物C结构中含有氨基,具有碱性,能与盐酸反应生成盐酸盐,故在盐酸中的溶解度大于在水中的溶解度,B错误;
C.根据D转化成E时,D结构中的碳碳双键与苯环取代基邻位上的H发生加成反应,故可推测D中苯环邻位上的氢原子比对位上的氢原子更活泼,C正确;
D.化合物结构中含有3个碳碳双键、2个碳氮三键,故1 molJ最多能和发生加成反应,未明确J的物质的量则不能确定消耗的的物质的量,D错误;
故选BD。
【小问3详解】
根据上述分析E的结构简式为。
【小问4详解】
根据元素守恒可知J与F反应生成和水,故化学方程式为。
【小问5详解】
分析G、及生成的H的分子式分别为、及,同时发生取代反应生成甲醇,则副产物是1分子G与2分子发生取代反应的产物,故可能的结构有、、、。
【小问6详解】
化合物X结构中含有取代氨基、酯基、羟基,采用逆合成分析法,X是由发生酯化反应生成的;而1分子(B)与1分子(C)发生取代反应生成,在其对位引入取代基时,先发生类似的反应引入醛基,即生成,再与乙醛发生加成反应增长碳链,生成,与HCN发生加成反应生成,发生水解生成,最终发生酯化反应生成(X),故合成路线为。
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高三年级化学学科试题
考生须知:
1.本卷共8页满分100分,考试时间90分钟。
2.答题前,在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。
3.所有答案必须写在答题纸上,写在试卷上无效。
4.考试结束后,只需上交答题纸。
选择题部分
一、选择题(本大题共16小题,每小题3分,共48分。每小题列出的四个备选项中只有一个符合题目要求,不选、多选、错选均不得分)
1. 下列属于盐且含有共价键的是
A. KF B. NaOH C. D.
2. 下列化学用语表示正确的是
A. 基态的核外电子排布式:
B. 分子中键的形成:
C. 纤维素的分子式:
D. 甲基正离子的电子式:
3. 嫦娥5号月球探测器带回的月壤样品的元素分析结果如图,下列有关含量前六位元素的说法不正确的是
A. Fe是副族元素,位于元素周期表ds区
B. 原子半径:
C. 第一电离能:
D. 如图六种元素中,电负性最大的是O
4. 利用下列装置进行实验,下列说法正确的是
A. 装置①中和氯气在直射光下发生取代反应
B. 装置②用于从食盐水中获得NaCl晶体
C. 实验③中有能量转换
D. 装置④中试剂验证钠能与乙醇反应
5. 化学与生产生活密切相关,下列说法不正确的是
A. 石油经过减压蒸馏可以获得润滑油
B. 苯甲酸及其钠盐可以作为食品防腐剂
C. 碳纤维和玻璃纤维均属于有机高分子材料
D. 烫发使头发中的二硫键(-S-S-)断裂产生巯基(-SH)的过程涉及氧化还原反应
6. 制备乙炔时,常会有气体杂质产生,可用硫酸铜溶液除去,反应原理:
(未配平),下列关于该反应说法正确的是
A. 若有参与反应,转移个电子
B. 的空间构型为平面三角形
C. 既是氧化剂又是还原剂
D. 氧化剂与还原剂物质的量之比为24∶11
7. 可根据物质结构推测其性质,下列推测的性质不合理的是
选项
结构
性质
A
中显正价
可以氧化
B
键的极性小于键的极性
分子的极性:
C
低压制得的聚乙烯支链少,密度高
质地较硬可生产塑料桶
D
水能形成氢键,且氢键具有方向性
液态水结成冰时体积变大
A. A B. B C. C D. D
8. 下列离子方程式书写正确的是
A. 用氢氧化钠溶液吸收工业废气中的:
B. 氯化铜溶液中通入硫化氢:
C. 通入足量碳酸钠溶液中:
D. 乙二醛与银氨溶液反应:
9. 树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料。尿素类似于苯酚,也能和甲醛发生反应形成线型或体型的脲醛树脂,其结构片段如下。下列说法正确的是
A. 在常温下,尿素与苯酚都能与水任意比互溶
B. 尿素与甲醛先加成,再加聚形成脲醛树脂
C. 脲醛树脂可用于木材黏合剂
D. 在碱催化下苯酚与过量的甲醛反应,可产生线型结构的酚醛树脂
10. 下列物质的制备方案正确的是
选项
目标产物
制备方案
A
打磨后的铝片置于浓氨水中
B
煅烧黄铁矿后,直接用98.3%浓硫酸吸收产生的气体
C
将溶液蒸发结晶
D
FeO在空气中受热
A. A B. B C. C D. D
11. 下列反应均能自发进行,相关判断不正确的是
A. B.
C. D.
12. 研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示),使用前需先充电,其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法不正确的是
A. 放电时锂电极的电势低
B. 放电时每转移1mol电子,降低1 mol/L
C. 充电时阳极的电极反应式为
D. 充电时Li+移向惰性电极
13. 可用作合成氨催化剂、其立方晶胞如图所示(晶胞边长为a pm)。已知截面单位面积含有原子个数越多,催化活性越低。下列说法不正确的是
A. 铁的配位数是8
B. 晶胞中原子的半径为
C. 截面单位面积含有的原子为(个/)
D. 、截面中,催化活性较低的是
14. 钯催化吲哚直接羰化合成吲哚-3-炔酮类化合物的反应机理如下图(Ph-表示苯基),下列说法正确的是
A. 为催化剂,在整个流程中化合价不变
B. 整个过程中有非极性共价键、键的断裂
C. 产物中碳原子的杂化方式有两种
D. 总反应式为,符合绿色化学理念
15. 已知和结合形成两种配离子和。常温下,的和的混合溶液中,和的浓度对数(实线)、含铜微粒的分布系数(虚线)[例如]与溶液的关系如图所示。下列说法不正确的是
A.
B. 当时,体系中
C. 图中点对应的
D.
16. 某小组在侯氏制碱法基础上,以和为反应物,在实验室制备纯碱,步骤如下:
①配制饱和食盐水;
②在水浴加热下,将一定量加入饱和食盐水中,搅拌,使溶解,静置,析出晶体;
③将晶体过滤、完全煅烧,得到产品;
④使用滴定法测定了产品的成分,滴定过程中溶液的随滴加盐酸体积变化的曲线如图所示。
下列说法正确的是
A. 配制饱和食盐水,必须用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、容量瓶
B. 滴定中可依次通过甲基橙、酚酞的颜色变化判断两个滴定终点
C. 若,所得产品的成分为
D. 可用沉淀法测产品的纯度
非选择题部分
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17. 氮化铁有多种晶体结构,多孔的氮化铁材料因其较高的理论容量和良好的导电性,被探索作为锂离子电池的负极材料。请回答:
(1)有关铁和氮的说法正确的是_______。
A. 铁丝可用作焰色试验,说明铁原子核外电子跃迁时没有能量变化
B. 基态铁原子失去2个电子,3d轨道形成半充满结构
C. 键角:
D. 中与原子在同一平面,则其原子价层孤电子对占据杂化轨道
(2)晶体结构的缺陷美与对称美同样受关注。某富锂超离子导体的晶胞是立方体(图1),进行镁离子取代后,可获得高性能固体电解质材料(图2)。
①镁离子嵌入图1获得高性能固体电解质材料,该反应的方程式是_______;
②图1中晶胞的(●)平移到面心位置,则平移后(·)所在晶胞位置为_______。
(3)火箭推进剂氟化硝酰,从结构上可以看作硝酸中的被取代后的产物,常温下为无色气体,遇水强烈水解。将无水硝酸钠粉末与氟气在200~300℃下反应可制得,该反应的化学方程式是_______,并从水解和氧化性角度设计实验检验中的元素_______。
(4)某化工厂利用废旧锂离子电池正极材料(含有难溶于水的以及少量、、、等)制备和工艺流程如下:
已知:常温下,部分金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下:
开始沉淀
6.3
3.8
9.6
10.6
6.6
完全沉淀
8.3
5.4
12.0
12.6
9.1
①“酸浸”时,与草酸反应生成,请写出相应的离子方程式_______。
②写出滤液2中所有的阴离子_______;向滤液2中加入固体的主要目的是_______。
③为实现高效的提取也可使用如图3所示的杯芳烃衍生物,其原因是_______。
18. 碳酸丙烯酯(PC)是锂离子电池的常用溶剂。可由如下方法制备:
I.与环氧丙烷反应合成碳酸丙烯酯(),反应如下:
反应1:
已知:、环氧丙烷(g)、碳酸丙烯酯(l)的生成焓分别为,、。
(1)_______
(2)反应1的随温度的变化趋势是_______。
A. B.
C. D.
(3)下列说法不正确的是_______。
A. 升高温度或缩小容器体积均可增加反应物分子中活化分子百分数
B. 当(碳酸丙烯酯),可以说明上述反应达到化学平衡
C. 加入催化剂可以改变反应途径,但不能改变焓变
D. 及时分离出部分产物可以提高反应物的平衡转化率
(4)相同时间内碳酸丙烯酯产率随温度变化如图1所示,请解释产率随温度先变大后下降的原因_______。
II.工业上常用尿素合成碳酸丙烯酯。
已知:碳酸丙烯酯沸点为238.14℃;1,2-丙二醇的沸点为162°C。1,2-丙二醇和尿素(160℃以上会分解)合成的反应如下:
反应2:
在烧瓶中加入物质的量之比为2∶1的1,2-丙二醇和尿素,加入催化剂充分反应,测定不同温度下平衡收率变化如图2所示。
的收率
(5)①从结构角度解释该反应的逆过程,在低温条件下更容易进行的原因_______。
②假设以液相中各组分的物质的量分数代替各组分的浓度表示平衡常数记为,则150℃时_______(数据代入表达式,无需计算)。
19. 配合物(M=325 g/mol)是一种简单的载氧体,能模拟金属蛋白的载氧作用,对开发特殊条件下(如潜艇、高空飞行)的氧供应材料具有重要意义。其实验室制备原理如下:
已知:①配合物由于制备条件不同可以得到两种不同的固体形态:一种是棕色的胶状物,在室温下易被氧化;另一种是暗红色晶体,在室温下稳定。
②水杨醛微溶于水,易溶于乙醇;乙二胺溶于水、乙醇,温度过高会引起爆炸。
I.制备配合物的装置和步骤如下:
步骤1:在仪器a中加入乙醇,再加入水杨醛。
步骤2:在搅拌条件下,加入乙二胺,反应,生成亮黄色双水杨醛缩乙二胺片状晶体。
步骤3:溶解于热水中。
……
(1)仪器b名称是_______;装置的作用是_______。
(2)步骤3后的操作如下:
A.待亮黄色片状晶体全部溶解后,将迅速加入仪器a中,生成棕色胶状沉淀,保持微沸,使棕色胶状沉淀全部转变为暗红色晶体
B.停止通入
C.过滤晶体,用水洗涤3次,再用乙醇洗涤
D.向仪器中通入,并调节氮气流速至稳定
E.停止加热,用冷水冷却仪器a
F.向冷凝管中通入冷凝水,开始加热,并保持温度在70~80℃
G.真空干燥箱烘干产品,称重得2.275 g产品
①正确的操作顺序为D→F→_______→G(每个限用一次)。
②下列说法正确的是_______。
A.通入氮气的主要目的是搅拌
B.保持温度70~80℃的是为了保证较高的反应速率,同时防止温度过高引起乙二胺爆炸
C.可以通过增大冷凝水的流速来调控烧瓶内气雾上升高度
D.排序操作的A项中保持微沸的目的是为了使胶体聚沉颗粒变大,便于后续过滤
③用乙醇洗涤晶体的目的是_______。
(3)产品的产率为_______(保留3位有效数字)。
II.配合物在溶剂和中会有不同吸氧或放氧行为。
已知:①载氧量测定反应原理:;
②DMF为,-二甲基甲酰胺,是一种强极性溶剂,是一种弱极性溶剂。
(4)结合上述信息,从溶剂性质角度分析配合物在两种溶剂中行为不同的原因_______。
20. 有机物作为一种高性能发光材料,广泛用于有机电致发光器件(OLED)。的一种合成路线如下所示,部分试剂及反应条件省略。
已知:(和为烃基)
(1)A中所含官能团的名称是_______。
(2)下列说法不正确的是_______。
A. 化合物B中没有手性碳原子
B. C在盐酸中的溶解度小于水中溶解度
C. 由流程信息可推测,D中苯环邻位上的氢原子比对位上的氢原子更活泼
D. 化合物最多能和发生加成反应
(3)E的结构简式为_______。
(4)的化学方程式为_______。
(5)G到H的过程中有副产物(分子式为)生成,写出其中三种可能的副产物的结构简式_______。
(6)以化合物、和乙醛为有机原料,设计化合物()的合成路线_______(用流程图表示,无机试剂任选)。
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