内容正文:
高三化学
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试题卷上无效。
3.考试结束后,将本试题卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H~1 B~11 C~12 N~14 O~16 Na~23 S~32 Fe~56 Cu~64 Pt~195
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分,每小题只有一个选项符合题意)
1. “民以食为天”。下列说法不正确的是
A. 亚硝酸钠是一种防腐剂和护色剂,它不但使肉制品较长时间地保持鲜红色,而且具有防止变质的作用
B. 天然淀粉包括直链淀粉和支链淀粉,糯米中含有较多的直链淀粉,因而口感比较黏
C. 因误服铅、铜等重金属盐中毒的患者,在急救时可以口服蛋清或豆浆缓解中毒
D. 硬化油不易被空气氧化变质,便于储存和运输,可用来生产肥皂和人造奶油的原料
【答案】B
【解析】
【详解】A.亚硝酸钠确实是一种常用的防腐剂和护色剂,能保持肉制品的鲜红色并防止变质,A正确;
B.天然淀粉包括直链淀粉和支链淀粉,但糯米中主要含有支链淀粉(含量高达98%以上),而非直链淀粉,支链淀粉使其口感黏稠,因此说法错误,B错误;
C.蛋清或豆浆富含蛋白质,能与铅、铜等重金属离子结合形成沉淀,减少吸收,从而缓解中毒,C正确;
D.硬化油是经过氢化的植物油,饱和度提高,不易被氧化变质,便于储存和运输,常用于生产肥皂和人造奶油,D正确;
故选B。
2. 下列化学用语表示不正确的是
A. 基态氯原子最高能级的电子云图为
B. 聚氯乙烯分子链中的链节为
C. 氨基酸的结构简式可以表示为(R可为H或烃基)
D. 和HCl制备反应的单线桥为
【答案】A
【解析】
【详解】A.基态氯原子的价层电子排布式为,最高能级3p上的3个轨道均有电子分布,而图中只有一个原子轨道存在电子云,A错误;
B.聚氯乙烯的结构简式为 ,链节为,B正确;
C.氨基酸中氨基和羧基连在同一个碳原子上,可表示为,C正确;
D.中氯元素由+5价降低到0价,HCl中氯元素化合价由-1价升高到0价,转移5个电子,单线桥表示为,D正确;
答案选A。
3. 设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 5.6 g Fe发生吸氧腐蚀最终生成铁锈(),其电极反应转移的电子数为0.3NA
B. 标准状况下,6.72 L HCl完全溶于水,所得溶液中数为0.3NA
C. 用稀NaOH标准溶液测定稀醋酸浓度,滴定时每产生NA个水分子,反应体系就释放出57.3 kJ的热量
D. 和混合固体中含有的离子数为3NA
【答案】D
【解析】
【详解】A.5.6 g铁的物质的量是,发生吸氧腐蚀时电极反应为,在空气中继续被氧化生成铁锈,故电极反应转移的电子数为,A错误;
B.标准状况下6.72 L HCl的物质的量为,HCl溶于水后完全电离出,但水本身也会电离出少量的,故溶液中H+数大于,B错误;
C.醋酸为弱酸,醋酸与氢氧化钠反应的中和热小于强酸强碱的57.3 kJ/mol,故每产生NA个水分子放热小于57.3 kJ,C错误;
D.Na2O2和Na2S摩尔质量均为78 g/mol,78 g混合物的总物质的量为1 mol;Na2O2由和组成,Na2S由和组成,每摩尔化合物均含3 mol离子,故总离子数为3NA,D正确;
故选D。
4. A、B、C、D、E、F、G为短周期元素,它们的最高正价或最低负价与原子半径的关系如图所示。下列说法正确的是
A. A的简单氢化物形成的晶体,具有“分子密堆积”特征
B. E、G和氢三种元素可形成用于除铁锈的化合物
C. 的键角小于的键角
D. B和C分别形成的最高价氧化物的水化物可以发生复分解反应
【答案】B
【解析】
【分析】A、B、C、D、E、F、G为短周期元素,同周期从左往右,原子半径依次减小,最高正价等于最外层电子数(O、F除外),依次升高,氧元素没有最高正价,最低为-2价,氟元素没有正价,F、G分别为+6、+7价且半径比E(+5价)大,所以D、E为第二周期,D为C元素,E为N元素,B、C半径大于F,可得B、C、F、G为第三周期,B为Na元素,C为Al元素,F为S元素,G为Cl元素,A的价态为-2价,原子半径比E(N)小,故A为O元素。综上可得,A、B、C、D、E、F、G分别为O、Na、Al、C、N、S、Cl元素,以此分析下列选项。
【详解】A.A的简单氢化物是,冰晶体中水分子间存在氢键,氢键具有方向性和饱和性,冰为空旷结构,配位数为4,不具有分子密堆积特征(分子密堆积配位数为12),A错误;
B.N、Cl、H三种元素可形成,溶液中水解使溶液显酸性,可以溶解铁锈(),可用于除铁锈,B正确;
C.是,中心S原子价层电子对数是,为杂化,有1对孤对电子,键角略小于;是,中心C原子价层电子对数是,为杂化,键角为,因此键角大于,C错误;
D.B的最高价氧化物水化物是,C的最高价氧化物水化物是,实际反应为,属于化合反应,不属于复分解反应,D错误;
故选B。
5. 工业生产离不开基本的化学原理。下列反应方程式中,正确的是
A. 含磷酸根离子废水显碱性的原因:
B. 甲醛和苯酚在氨水催化下制备酚醛树脂:
C. 由石英与足量焦炭在高温氮气流中制备氮化硅():
D. 利用酸性高锰酸钾溶液测定废水中草酸浓度:
【答案】C
【解析】
【详解】A.磷酸根离子是多元弱酸根离子,在溶液中分步水解使溶液呈碱性,水解以一级水解为主,反应的离子方程式为:,A错误;
B.甲醛和苯酚在氨水催化下制备酚醛树脂发生的反应为氨水作催化剂条件下,苯酚与过量的甲醛反应生成羟甲基苯酚,同时还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等,继续反应生成网状结构的酚醛树脂,不能生成线型结构的酚醛树脂,B错误;
C.由石英与足量焦炭在高温氮气流中制备氮化硅的反应为高温条件下二氧化硅与足量焦炭、氮气反应生成氮化硅和一氧化碳,反应的化学方程式为:,C正确;
D.利用酸性高锰酸钾溶液测定废水中草酸浓度发生的反应为酸性条件下溶液中的高锰酸根离子与草酸反应生成锰离子、二氧化碳和水,反应的离子方程式为:,D错误;
故选C。
6. 研究笼形包合物结构和性质具有重要意义,化学式为(代表苯)的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出,晶胞中N原子均参与形成配位键)。下列说法不正确的是
A. 若对该笼形包合物进行加热,最先脱离晶胞组分的是
B. 基态核外电子有14种不同空间运动状态
C. 当用吡啶()代替苯时,会得到类似结构的笼形包合物
D.
【答案】A
【解析】
【详解】A.由题意可知,晶胞中的氨分子与锌离子形成配位键,而晶胞中的苯分子与Ni(CN)x、Zn(NH3)y以分子间作用力结合,分子间作用力比配位键弱,所以加热时首先脱离晶胞的组分是苯,A错误;
B.镍元素的原子序数28,基态镍离子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8,核外电子占据了14种原子轨道,所以核外电子有14种不同空间运动状态,B正确;
C.吡啶中含有与苯类似的大π键,所以用吡啶代替苯时,也会得到相似的笼形包合物,C正确;
D.由晶胞结构可知,晶胞中位于面心的镍离子个数为:2×=1,位于顶点的锌离子个数为:8×=1,位于面上的氰根离子的个数为:8×=4,位于棱上的氨分子个数为:8×=2,位于面心的苯分子个数为:4×=2,则晶胞的化学式为,所以,D正确;
故选A。
7. 某含锶(Sr)废渣主要含有、、、和等,一种提取该废渣中锶的流程如图所示。已知25℃时,,。
下列说法不正确的是
A. Sr元素位于元素周期表的s区
B. “酸浸”时,可用稀硫酸代替稀盐酸
C. “浸出渣2”中主要含有和
D. 由制备无水时,可以直接加热脱水
【答案】B
【解析】
【分析】含锶()废渣主要含有和等,加入稀盐酸酸浸,碳酸盐溶解进入滤液,浸出渣1中含有,加入溶液,发生沉淀转化,,得到溶液,经过系列操作得到晶体;
【详解】A.Sr是38号元素,位于第五周期第ⅡA族,价电子排布为,元素周期表中s区包含第ⅠA、ⅡA族元素,因此Sr位于s区,A正确;
B.和稀硫酸反应生成微溶的,会包裹在反应物表面,降低酸浸效率,且生成微溶于水的CaSO4进入“浸出渣1”,后续随浸出液进入到溶液中,难以除去,B错误;
C.酸浸后,浸出渣1为不溶的和;加入后,根据溶度积,更难溶,发生沉淀转化,,锶转化为可溶性进入溶液,因此浸出渣2的主要成分为和,C正确;
D.Sr是活泼碱土金属,是强碱,属于强酸强碱盐,加热过程中不会发生水解,因此直接加热脱去结晶水即可得到无水,D正确;
答案选B。
8. 高铁酸盐具有氧化降解、絮凝沉降和消毒杀菌等多项功能,电解法制备高铁酸盐工艺简单,装置如图所示,以铁、碳作电极材料,溶液作电解质溶液,阳极发生析氧副反应。下列说法错误的是
A. 电极b为碳电极
B. 电极电势:
C. 生成的电极反应:
D. 每生成的同时,生成
【答案】D
【解析】
【分析】以铁、碳作电极材料,溶液作电解质溶液制备高铁酸盐,则铁为阳极失去电子在碱性条件下发生氧化反应生成:,同时发生副反应生成氧气:,碳电极为阴极,发生还原反应生成氢气:,结合图示,a为阳极、b为阴极;
【详解】A.电极b产生氢气,氢气为阴极还原产物,故电极b为阴极,阴极材料为惰性电极碳,A正确;
B.M为电源正极(连接阳极),N为电源负极(连接阴极),电源正极电势高于负极,故M>N,B正确;
C.Fe在阳极被氧化为,碱性条件下用OH⁻配平电荷和原子,电极反应为,C正确;
D.生成1mol 时Fe失6mol e⁻,但阳极存在析氧副反应,导致阳极总失电子数大于6mol,由阴极反应可知,生成氢气的物质的量大于3mol,D错误;
故选D。
9. 下列实验操作、现象及结论均正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
用洁净的铁丝蘸取样品在煤气灯外焰上灼烧,观察现象
焰色呈黄色
该样品中含有钠元素
B
将两支集满的相同试管分别倒置在盛有水和的两个烧杯中
盛有水的烧杯中的试管液面上升较高
是极性分子,在极性溶剂中溶解度大
C
常温下,用pH试纸测定0.1 mol/L某酸溶液的pH
pH不等于1
该酸为弱酸
D
向酸性高锰酸钾溶液中通入分子式为的链状有机物
溶液紫红色逐渐褪去
该有机物中一定含有碳碳双键
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.用洁净的铁丝蘸取样品在煤气灯外焰上灼烧,火焰的焰色呈黄色说明样品中含有钠元素,A正确;
B.臭氧是极性分子,但臭氧在非极性溶剂四氯化碳中的溶解度大于在极性溶剂水中的溶解度,所以盛有四氯化碳的烧杯中试管液面上升较高,B错误;
C.硫酸是强酸,0.1 mol/L硫酸溶液的pH小于1,实验用pH测得0.1 mol/L某酸溶液的pH不等于1不能说明该酸为弱酸,C错误;
D.炔烃也能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应使溶液褪色,分子式为C4H6的烃可能是含有碳碳三键的炔烃,所以溶液紫红色逐渐褪去不能说明烃分子中一定含碳碳双键,D错误;
故选A。
10. 环己烯()为重要的化工原料,实验室常用环己醇()制备,流程如下:
步骤Ⅰ.用浓磷酸和环己醇混合加热制备环己烯,蒸馏得到对应馏分;
步骤Ⅱ.用饱和和饱和食盐水分批次洗涤、分液;
步骤Ⅲ.用干燥的无水吸水,过滤后再蒸馏,得到产物;
步骤Ⅳ.经波谱分析,测得产物的核磁共振氢谱图如图所示。
下列说法错误的是
A. 可能生成醚类和磷酸酯等副产物
B. 步骤Ⅱ中,若不用饱和食盐水洗涤,而改用水洗涤,则环己烯的产率可能下降
C. 步骤Ⅲ中,不过滤就直接蒸馏,则产物的纯度会下降
D. 由核磁共振氢谱可知,产物纯净,没有杂质
【答案】D
【解析】
【分析】环己醇()发生消去反应制备环己烯(),用饱和除去残酸,饱和食盐水洗去,分液得到环己烯粗品,用干燥的吸水、除醇,再蒸馏得到环己烯,据此解答;
【详解】A.副产物可能为磷酸与环己醇酯化形成磷酸酯,也可能为两分子环己醇脱水形成醚,A正确;
B.饱和食盐水的作用是洗去,饱和食盐水可以降低环己烯在水中的溶解度(盐析效应),减少洗涤过程中的产物损失,若直接用水洗涤,会造成环己烯溶于水,从而产率下降,B正确;
C.步骤Ⅲ中,CaCl2作用是吸水以及除醇,若不过滤,在蒸馏过程中,水和醇则可能随环己烯一同蒸出(共沸物),则产物的纯度会下降,C正确;
D.氢谱图中有4组峰,代表存在4种化学环境的H,而环己烯只有3种H,说明存在杂质,D错误;
故选D。
11. 常温下对于任一电池反应aA+bB=cC+dD,其电动势E=Eθ-•lg,n为电池反应中转移的电子数。该小组同学设计装置(如图1),以Zn-Cu原电池探究离子浓度的改变对电极电势的影响。小组同学测得初始时Zn(s)+Cu2+(1mol•L-1)=Zn2+(1mol•L-1)+Cu(s) Eθ=1.1V(该反应n=2),随放电进行,观察电池电动势的变化趋势并绘制了电池电动势变化示意图(如图2)。下列说法正确的是
A. 电压表读数为零后,则说明该原电池中Cu2+已经消耗完全
B. 小组同学向ZnSO4和CuSO4溶液中同时快速加入少量相同体积和浓度的Na2S溶液,发现电池电动势突然减小,则可知:Ksp(ZnS)<Ksp(CuS)
C. 小组同学推测图2中直线与X轴的交点坐标大约为(37,0)
D. 小组同学推测若将初始时左侧1mol•L-1的Zn-ZnSO4半电池,换为2mol•L-1的CuSO4-Cu半电池,右侧半电池保持不变,则仍能观察到相同的电压表偏转情况
【答案】C
【解析】
【详解】A.电压表读数为0,并不能说明溶液中Cu2+消耗完,当Cu2+浓度很小时,电动势就会很小,不能形成电流或者无法测出电流,故A错误;
B.加入硫化钠,电池电动势突然减小,说明溶液中Cu2+浓度减小,即形成了硫化铜沉淀,说明Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),故B错误;
C.根据E=Eθ-•lg分析,当Eθ=1.1V(该反应n=2)时,=37,则图2中直线与X轴的交点坐标大约是(37,0),故C正确;
D.改变左侧电解质和浓度可以形成浓差电池,但由于左右两侧的浓度不同导致电池的正负极调换,电流表指针反转,故D错误;
故答案选C。
12. 已知异丁烷与溴自由基()发生反应的能量变化关系如图所示(图中各物质及粒子的状态皆为气态)。下列说法正确的是
A. 液氯和液溴都可以采用钢瓶保存
B. 比稳定
C. 与反应是吸热反应
D. 分别用和与异丁烷反应,所得产物中的原因是
【答案】B
【解析】
【详解】A.干燥的液氯常温下不与铁反应,可用钢瓶保存;但液溴会与铁发生反应腐蚀钢瓶,不能用钢瓶保存,A错误;
B.能量越低,物质越稳定,由图可知所具有的能量比所具有的能量低,所以更稳定,B正确;
C.与溴原子反应过程为成键过程,所以放热,C错误;
D.卤代反应的选择性取决于进攻不同位置氢原子的活化能差值。根据可知,其进攻伯氢和叔氢的活化能差值更大。选项D给出的原因是错误的,因为氯原子更活泼,反应活化能更低,应为,D错误;
故选B。
13. 煤焦与水蒸气的反应是煤气化过程中的主要反应,具体反应是。向700 K、2 L恒容密闭容器中加入和,测得体系中气体密度()与时间(t)的关系如图所示(时,瞬间缩小容器容积为1 L)。下列说法正确的是
A. M点时,体系已达平衡状态
B. 700 K时,该反应的平衡常数
C. 内,用表示的平均反应速率为
D. N点时,向容器中同时充入和,则小于
【答案】D
【解析】
【详解】A.M点气体密度,容器容积2 L,气体总质量,初始气体质量为的质量,为54 g,气体质量增加12 g,说明M点时1 mol C完全反应,M点体系未达平衡状态,A项错误;
B.N点气体密度,容器容积1 L,气体总质量,初始气体质量为54 g,气体质量增加10 g,则消耗、消耗,平衡时,,,,B项错误;
C.由选项A的分析可知,时固体C完全反应,则用表示的平均反应速率为,C项错误;
D.N点为缩小容积后的新平衡,此时,,,充入和,则,平衡逆向移动,,D项正确;
答案选D。
14. 由生物质产品乙酰丙酸催化合成戊内酯的步骤如图。下列说法正确的是
A. 乙酰丙酸可以发生取代、加成、缩聚等反应
B. 乙酰丙酸中键数和键数之比为4:1
C. 步骤②中发生了取代反应
D. 步骤⑤中只有非极性键的断裂和形成
【答案】C
【解析】
【详解】A.乙酰丙酸含有羧基,可以发生酯化反应(取代反应),含有羰基,可以发生加成反应,不能发生缩聚反应,A项错误;
B.单键是键,双键中有1个是键,一个是键,乙酰丙酸中键数和键数之比为15:2,B项错误;
C.步骤②发生的酯化反应是取代反应,C项正确;
D.步骤⑤中有两种有机产物形成,有极性键的形成(如C-O键),D项错误;
故选C。
二、非选择题(本题共4小题,共58分)
15. 硼氢化钠()是一种有机合成中常用试剂。实验室制备、提纯及分析纯度的实验过程如下:
Ⅰ.的制备。利用如图甲装置(搅拌器、加热及夹持装置略)进行如下操作。
(i)连接装置,检验气密性,装入试剂,打开,向装置中鼓入,然后升温到110℃左右,打开搅拌器快速搅拌,将熔化的Na快速分散到石蜡油中;
(ii)升温到200℃,关闭,打开通入,充分反应后制得NaH;
(iii)升温到240℃,关闭,打开通入,打开向三颈烧瓶中滴入硼酸三甲酯[分子式为,沸点为68℃],充分反应;
(iv)降温后,离心分离得到和的固体混合物。
Ⅱ.的提纯。可采用索氏提取法提纯,其装置如图乙所示。
将和的固体混合物放入滤纸套筒1中,烧瓶中加入异丙胺。烧瓶中异丙胺受热蒸发上升,冷凝后滴入滤纸套筒1中,再经导管返回烧瓶,从而实现连续萃取。
Ⅲ.纯度分析。
步骤1:取m g产品(杂质不参加反应)溶于A溶液后配成200 mL溶液,取20 mL置于碘量瓶中,加入的溶液充分反应();
步骤2:向步骤1反应后的溶液中加入过量的KI溶液,用稀硫酸调节pH,使过量转化为,冷却后于暗处放置数分钟;
步骤3:向步骤2所得混合液中加入缓冲溶液B,调pH至约5.0,加入几滴淀粉溶液,用标准溶液滴定至终点,消耗溶液()。
已知,部分物质的性质如下表。
物质
NaH
异丙胺
性质
固体,可溶于异丙胺或水,常温下与水缓慢反应,与酸剧烈反应,强碱环境下能稳定存在
固体,强还原性,与水剧烈反应
固体,难溶于异丙胺,常温下与水剧烈反应
有机溶剂,沸点33℃
(1)图甲中仪器a的名称为_______。
(2)写出NaH与反应的化学方程式:_______。
(3)实验Ⅰ中使用空气冷凝管,而不是用水冷凝管,原因可能是_______。
(4)下列有关说法不正确的是_______(填标号)。
A. 实验Ⅰ中,将Na分散到石蜡油中的目的是增大Na与的接触面积,加快反应速率
B. 实验Ⅰ中,取(Ⅱ)中产物加入水中,观察是否有产生,从而判断NaH中是否残留Na
C. 实验Ⅱ中,异丙胺蒸气沿导管3上升至球形冷凝管中,冷凝后滴入滤纸套筒1中,再经导管2返回烧瓶,从而实现连续萃取
D. 实验Ⅱ中,萃取完全后,在圆底烧瓶中,可通过蒸馏分离异丙胺和并回收溶剂
(5)与常规的萃取相比,索氏提取法的优点是_______。
(6)实验Ⅲ中,根据下列所给试剂,判断“A溶液”和“缓冲溶液B”分别为_______、_______(填标号)。(的,的)
A.稀硫酸
B.NaOH溶液
C.和混合液(溶质物质的量之比为1:1)
D.和混合液(溶质物质的量之比为1:1)
(7)产品中的纯度为_______%(用含、、、、m的代数式表示);滴入标准溶液时,若长时间振荡可能导致测定结果_______(填“偏高”或“偏低”)。
【答案】(1)恒压滴液漏斗或恒压分液漏斗
(2)
(3)蒸气温度与水温相差较大,容易导致冷凝管炸裂 (4)BC
(5)节约溶剂,可连续、重复、多次萃取,萃取效率高
(6) ① B ②. D
(7) ①. ②. 偏低
【解析】
【分析】首先向装置中通入氮气排净空气,然后升温使得熔化的Na快速分散到石蜡油中,再升温到200℃,通入,充分反应后制得NaH,然后升温到240℃,通入,滴入硼酸三甲酯充分反应,降温后离心分离得到和的固体混合物。
【小问1详解】
仪器a的名称是恒压滴液漏斗。
【小问2详解】
240℃时NaH与反应生成和,化学方程式为。
【小问3详解】
反应过程中温度高达240℃,蒸气温度较高,为防止冷凝管内外温差大而炸裂,需使用空气冷凝管。
小问4详解】
钠熔化后分散在石蜡油中,增大了钠与氢气反应的接触面积,加快反应速率,A项正确;氢化钠也可以与水反应放出氢气,B项不正确;实验Ⅱ中,异丙胺蒸气沿导管2上升至球形冷凝管中,冷凝后滴入滤纸套筒1中,再经导管3返回烧瓶,从而实现连续萃取,C项不正确;异丙胺与的沸点不同,可通过蒸馏分离异丙胺和并回收溶剂,D项正确。
【小问5详解】
索氏提取法中溶剂可循环使用,不需要多次更换溶剂,因此节约溶剂,可连续、重复、多次萃取,萃取效率高。
【小问6详解】
在强碱环境下稳定,遇酸剧烈反应,因此溶解样品的A溶液为NaOH溶液,选B;缓冲溶液B需要pH=5.0,的,等物质的量和的缓冲液可以认为,则,,的,那和 1:1的话pOH=5,pH=9,不符合要求,选D。
【小问7详解】
反应为,,,,,则与反应的,反应为,,样品中,产品中的纯度为,故表达式为;能与酸反应,滴入标准溶液时,若长时间振荡,标准溶液可被氧气氧化,会使消耗溶液的体积增大,导致所测剩余偏大,样品中和偏小,使测定结果偏低。
16. 对电解精炼铜阳极泥(主要含Cu、Ag、Pt、Au等元素)进行回收的工艺流程如下:
(1)Ag与Cu同族,且位于Cu的下一周期,则基态Ag的价层电子排布式为_______。
(2)“酸浸”时,Pt、Au转化为和。系的电势曲线如图,调节,pH范围为_______,使金溶解。此过程中,生成的离子方程式为_______。
(3)“萃铜”时发生反应,则“反萃”时,反萃剂可选用_______。
(4)“还原”时,理论上消耗HCHO与的物质的量之比为_______。
(5)2.5 g胆矾()受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)和胆矾结构如图所示:
①请用化学方程式解释258℃时,胆矾晶体减重的原因:_______。
②请从原子结构角度解释,温度高于1000℃时发生反应的原因可能是_______。
(6)Pt晶胞结构如图所示,晶胞密度为,则晶胞参数为_______nm(NA为阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1)
(2) ①. ②.
(3)稀硫酸或稀
(4)1:2 (5) ①. ②. CuO中价电子排布为,中价电子为全充满的稳定结构
(6)
【解析】
【分析】阳极泥(主要含Cu、Ag、Pt、Au等元素)加入、氧化酸浸,滤液1中含,Ag、Au、Pt不溶进入滤渣1,滤液1加入萃取剂萃取铜,再经过反萃取得到溶液,经过一系列操作得到胆矾晶体,滤渣1加入HCl、H2O2,得到滤渣2为AgCl,经过浸取得到,在加入甲醛还原得到Ag,滤液2含有和,经过一系列操作回收Au、Pt,据此解答。
【小问1详解】
Ag为第五周期IB族元素,与Cu位于同一个副族,因此基态Ag价层电子排布为。
【小问2详解】
由电势-pH图,时,仅当时Au转化为(金溶解);酸浸时作氧化剂氧化Pt,HCl提供氯离子生成,配平得到离子方程式。
【小问3详解】
萃取平衡,反萃需要使平衡逆向移动,提高即可,因此选稀硫酸。
【小问4详解】
还原反应中,HCHO中C0价,被氧化为中+2价C,1mol HCHO失2mol电子;中Ag为+1价,被还原为Ag,1mol 得1mol电子,由电子守恒得。
【小问5详解】
① 2.5g胆矾(,摩尔质量250g/mol)物质的量为0.01mol,113℃时,固体质量变为1.78g,失去结晶水的质量m = 2.50g - 1.78g = 0.72g,物质的量,此时固体物质为,258℃时剩余固体质量为1.60g,恰好等于0.01mol 的质量,说明胆矾完全失去结晶水,写出反应方程式为。
② 时,固体质量由0.80g变为0.72g,时0.80g固体为(0.01mol胆矾中Cu元素物质的量为0.01mol,若全转化为,),从变为0.72g固体,质量减少0.80g - 0.72g = 0.08g,这是O元素的质量,物质的量,剩余O元素物质的量为0.01mol - 0.005mol = 0.005mol ,Cu与O物质的量之比为0.01mol:0.005mol = 2:1 ,此时固体为,所以时发生反应的化学方程式为。从结构上看,CuO中价电子排布为,中价电子为全充满,3d轨道全充满结构更稳定,因此高温下转化为更稳定的。
【小问6详解】
Pt晶胞为面心立方,晶胞中Pt原子数为,晶胞质量,由密度公式得。
17. MK-0616是一种针对动脉粥样硬化性心血管疾病的明星药物,其全合成路线中的部分节选如下:
已知:①Boc-R为,Cbz-R为,t-OBu-R为;
②(X为卤原子)。
请据此回答以下问题:
(1)化合物A中含氧官能团名称为_______。
(2)是一种常见的有机溶剂,其名称为_______。
(3)F→G的转化过程中使用而不使用NaOH的原因为_______。
(4)G转化为H的化学方程式为_______。
(5)下列说法错误的是_______(填标号)。
A. 组成化合物B的元素中,基态原子第一电离能最大的是O
B. 化合物X(对硝基苯甲酸)的熔点高于邻硝基苯甲酸
C. 化合物D到E的反应为还原反应
D. 化合物F分子中仅有1个手性碳原子
(6)-Cbz和甲基相连可以形成物质Y,请写出满足下列条件的物质Y的任一同分异构体的结构简式:_______。
①苯环上有三个取代基;
②与NaOH、和溶液均可反应;
③核磁共振氢谱中呈现峰面积比为6:2:1:1的四组峰。
(7)参考上述合成路线和题中信息,选用适当的无机试剂和反应条件,设计以乙烯为原料合成的合成路线_______。
【答案】(1)酯基 (2)三乙胺或三乙基胺、N,N-二乙基乙胺
(3)F分子中存在两个酯基,NaOH会使得两个酯基都发生水解;而的碱性较弱,可以控制仅水解与苯环相连的酯基(即图中框出的酯基)
(4) (5)AD
(6)或 (7)
【解析】
【分析】甘氨酸甲酯(B)与丙烯酸乙酯(A)发生偶联反应,随后对生成的仲胺(氨基)进行保护得到二酯化合物(C)。在作用下可生成相应的环状酮酯(D),D的结构简式为,该物料经还原后得到E。E的结构简式为,用对硝基苯甲酸对(E)进行酰化后,先用碳酸钾对醇羟基进行脱保护,并对酯基和氨基官能团上的保护基进行交换,随后在催化下,与重氮乙酸叔丁酯发生O-H插入反应。最后,在多相钯催化下对氮保护基进行氢解,最终得到I,据此解答。
【小问1详解】
由化合物A的结构可知,含氧官能团为酯基;
【小问2详解】
该物质是3个乙基取代氨气中3个氢得到的叔胺,命名为三乙胺或三乙基胺或N,N-二乙基乙胺;
【小问3详解】
F结构中存在多个酯基,强碱NaOH会使2个酯基水解,无法得到G,弱碱可以控制仅水解与苯环相连的酯基;
【小问4详解】
G中羟基与重氮乙酸叔丁酯发生反应,脱去氮气,得到取代产物H,化学方程式:;
【小问5详解】
A.化合物B含C、H、O、N,由于N的2p能级半满,第一电离能反常,同周期基态原子第一电离能,第一电离能最大的是N,A错误;
B.对硝基苯甲酸形成分子间氢键,邻硝基苯甲酸形成分子内氢键,分子间氢键使熔点升高,因此对硝基苯甲酸熔点更高,B正确;
C.D到E是将羰基还原为羟基,属于还原反应,C正确;
D.F分子五元环中与酯基相连的2个碳原子为手性碳原子,D错误;
【小问6详解】
Y分子式为,不饱和度为5,符合条件:苯环三个取代基、含羧基(能与反应),此时刚好占用5个不饱和度,满足核磁共振氢谱峰面积比6:2:1:1,说明含有2个对称的甲基,满足该结构得结构简式为或;
【小问7详解】
结合题给已知反应,先将乙烯与水催化加成得到乙醇,再将乙烯加成得到二氯代物,再经氰解、酸化得到二元羧酸,与乙醇酯化后得到丁二酸二乙酯,缩合成环得到目标产物,具体路线是。
18. 马来酸(MA)是一种重要的化工原料,以其合成琥珀酸(SA)及富马酸(FA)均具有重要意义。回答下列问题:
Ⅰ.SA的合成过程以及不同温度下三个反应的平衡常数K随温度变化如下图所示。
i.
ii.
iii.
(1)反应ii的_______0(填“大于”“小于”或“无法确定”),反应i对应的曲线为_______(填“a”或“b”)。
(2)330~350 K时,SA平衡产率很高的原因是_______。
(3)研究发现,可利用酸性电还原技术将转化为SA。该技术的关键步骤是将转化为,此关键步骤中阴极的电极反应式为_______。
Ⅱ.FA的合成。MA异构化合成FA流程如下图1,苹果酸(M)为副产物。
(4)190℃时,一定浓度的MA发生反应。x表示某有机酸浓度与各有机酸浓度总和之比,x随时间(t)变化关系如上图2(6.5 h后M的x不再随时间变化,溶液体积变化忽略不计),则反应①的活化能_______反应②的活化能(填“>”“<”“=”或“无法确定”),反应①的浓度平衡常数_______。
(5)若体系中只发生反应①和②,其速率方程均可近似表达为(其中,、分别代表反应①、②的速率常数,忽略溶液体积变化)。已知:某温度下,,MA初始浓度为13 mol/L。开始反应后,测得某时刻,则_______mol/L。
(6)已知MA和FA均为二元弱酸,能形成分子内氢键。则相同温度下,电离平衡常数_______(填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1) ①. 小于 ②. a
(2)反应i和iii的K值很大,而反应ii的K值相对较小
(3)
(4) ①. < ②. 30
(5)2 (6)>
【解析】
【小问1详解】
图中反应ii的平衡常数随温度升高而减小,即温度升高反应ii平衡逆移,故正向为放热反应,;
反应i、iii的温度随K值变化与反应ii一致,故反应i、ii、iii均为放热反应,由反应i、ii、iii可知反应i=反应ii+反应iii,则,由图可知,则是最大的,对应曲线a。
【小问2详解】
SA是在反应i和反应iii中产物,根据其平衡常数值可知两反应的K值很大,即反应限度大,而反应ii的平衡常数很小,故在330 K至350 K下SA平衡产率很高。
【小问3详解】
在阴极发生还原反应转化为,碳元素由+4价降低到-2价,据此写出电极反应为;
【小问4详解】
反应①是MA转化为FA,反应②是MA转化为M,根据反应时间与含量图可知,单位时间生成FA的速率更快,速率越快活化能越小,故反应①的活化能小于反应②的活化能;
6.5 h后反应达到平衡,由图可知,平衡时FA的x为0.6,M的x为0.38,则MA的x为。反应①为MA ⇌ FA,其浓度平衡常数。
【小问5详解】
由于反应①和②是平行反应,任意时刻生成的FA和M的浓度之比等于其反应速率常数之比,k1/k2 = c(FA)/c(M) = 4.5,当c(M) = 2 mol/L有c(FA) = 9 mol/L。由于物料守恒,有c(M) + c(FA) + c(MA) = c0(MA) = 13 mol/L,故c(MA) = 2 mol/L;
【小问6详解】
已知能形成分子内氢键,MA的两羧基比较近,这种因素使MA第一个质子更易电离,而富马酸(FA)的反式结构无法形成这种分子内氢键,故。
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高三化学
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试题卷上无效。
3.考试结束后,将本试题卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H~1 B~11 C~12 N~14 O~16 Na~23 S~32 Fe~56 Cu~64 Pt~195
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分,每小题只有一个选项符合题意)
1. “民以食为天”。下列说法不正确的是
A. 亚硝酸钠是一种防腐剂和护色剂,它不但使肉制品较长时间地保持鲜红色,而且具有防止变质的作用
B. 天然淀粉包括直链淀粉和支链淀粉,糯米中含有较多的直链淀粉,因而口感比较黏
C. 因误服铅、铜等重金属盐中毒的患者,在急救时可以口服蛋清或豆浆缓解中毒
D. 硬化油不易被空气氧化变质,便于储存和运输,可用来生产肥皂和人造奶油的原料
2. 下列化学用语表示不正确的是
A. 基态氯原子最高能级的电子云图为
B. 聚氯乙烯分子链中的链节为
C. 氨基酸的结构简式可以表示为(R可为H或烃基)
D. 和HCl制备反应单线桥为
3. 设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 5.6 g Fe发生吸氧腐蚀最终生成铁锈(),其电极反应转移的电子数为0.3NA
B. 标准状况下,6.72 L HCl完全溶于水,所得溶液中数为0.3NA
C. 用稀NaOH标准溶液测定稀醋酸浓度,滴定时每产生NA个水分子,反应体系就释放出57.3 kJ的热量
D. 和混合固体中含有的离子数为3NA
4. A、B、C、D、E、F、G为短周期元素,它们的最高正价或最低负价与原子半径的关系如图所示。下列说法正确的是
A. A的简单氢化物形成的晶体,具有“分子密堆积”特征
B. E、G和氢三种元素可形成用于除铁锈的化合物
C. 的键角小于的键角
D. B和C分别形成的最高价氧化物的水化物可以发生复分解反应
5. 工业生产离不开基本的化学原理。下列反应方程式中,正确的是
A. 含磷酸根离子废水显碱性的原因:
B. 甲醛和苯酚在氨水催化下制备酚醛树脂:
C. 由石英与足量焦炭在高温氮气流中制备氮化硅():
D. 利用酸性高锰酸钾溶液测定废水中草酸浓度:
6. 研究笼形包合物结构和性质具有重要意义,化学式为(代表苯)的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出,晶胞中N原子均参与形成配位键)。下列说法不正确的是
A. 若对该笼形包合物进行加热,最先脱离晶胞组分的是
B. 基态核外电子有14种不同空间运动状态
C. 当用吡啶()代替苯时,会得到类似结构的笼形包合物
D.
7. 某含锶(Sr)废渣主要含有、、、和等,一种提取该废渣中锶的流程如图所示。已知25℃时,,。
下列说法不正确的是
A. Sr元素位于元素周期表的s区
B. “酸浸”时,可用稀硫酸代替稀盐酸
C. “浸出渣2”中主要含有和
D. 由制备无水时,可以直接加热脱水
8. 高铁酸盐具有氧化降解、絮凝沉降和消毒杀菌等多项功能,电解法制备高铁酸盐工艺简单,装置如图所示,以铁、碳作电极材料,溶液作电解质溶液,阳极发生析氧副反应。下列说法错误的是
A. 电极b为碳电极
B. 电极电势:
C. 生成的电极反应:
D. 每生成的同时,生成
9. 下列实验操作、现象及结论均正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
用洁净的铁丝蘸取样品在煤气灯外焰上灼烧,观察现象
焰色呈黄色
该样品中含有钠元素
B
将两支集满的相同试管分别倒置在盛有水和的两个烧杯中
盛有水的烧杯中的试管液面上升较高
是极性分子,在极性溶剂中溶解度大
C
常温下,用pH试纸测定0.1 mol/L某酸溶液的pH
pH不等于1
该酸为弱酸
D
向酸性高锰酸钾溶液中通入分子式为的链状有机物
溶液紫红色逐渐褪去
该有机物中一定含有碳碳双键
A. A B. B C. C D. D
10. 环己烯()为重要的化工原料,实验室常用环己醇()制备,流程如下:
步骤Ⅰ.用浓磷酸和环己醇混合加热制备环己烯,蒸馏得到对应馏分;
步骤Ⅱ用饱和和饱和食盐水分批次洗涤、分液;
步骤Ⅲ.用干燥的无水吸水,过滤后再蒸馏,得到产物;
步骤Ⅳ.经波谱分析,测得产物的核磁共振氢谱图如图所示。
下列说法错误的是
A. 可能生成醚类和磷酸酯等副产物
B. 步骤Ⅱ中,若不用饱和食盐水洗涤,而改用水洗涤,则环己烯的产率可能下降
C. 步骤Ⅲ中,不过滤就直接蒸馏,则产物的纯度会下降
D. 由核磁共振氢谱可知,产物纯净,没有杂质
11. 常温下对于任一电池反应aA+bB=cC+dD,其电动势E=Eθ-•lg,n为电池反应中转移的电子数。该小组同学设计装置(如图1),以Zn-Cu原电池探究离子浓度的改变对电极电势的影响。小组同学测得初始时Zn(s)+Cu2+(1mol•L-1)=Zn2+(1mol•L-1)+Cu(s) Eθ=1.1V(该反应n=2),随放电进行,观察电池电动势的变化趋势并绘制了电池电动势变化示意图(如图2)。下列说法正确的是
A. 电压表读数为零后,则说明该原电池中Cu2+已经消耗完全
B. 小组同学向ZnSO4和CuSO4溶液中同时快速加入少量相同体积和浓度的Na2S溶液,发现电池电动势突然减小,则可知:Ksp(ZnS)<Ksp(CuS)
C. 小组同学推测图2中直线与X轴的交点坐标大约为(37,0)
D. 小组同学推测若将初始时左侧1mol•L-1的Zn-ZnSO4半电池,换为2mol•L-1的CuSO4-Cu半电池,右侧半电池保持不变,则仍能观察到相同的电压表偏转情况
12. 已知异丁烷与溴自由基()发生反应的能量变化关系如图所示(图中各物质及粒子的状态皆为气态)。下列说法正确的是
A. 液氯和液溴都可以采用钢瓶保存
B. 比稳定
C. 与反应是吸热反应
D. 分别用和与异丁烷反应,所得产物中的原因是
13. 煤焦与水蒸气的反应是煤气化过程中的主要反应,具体反应是。向700 K、2 L恒容密闭容器中加入和,测得体系中气体密度()与时间(t)的关系如图所示(时,瞬间缩小容器容积为1 L)。下列说法正确的是
A M点时,体系已达平衡状态
B. 700 K时,该反应的平衡常数
C. 内,用表示的平均反应速率为
D. N点时,向容器中同时充入和,则小于
14. 由生物质产品乙酰丙酸催化合成戊内酯的步骤如图。下列说法正确的是
A. 乙酰丙酸可以发生取代、加成、缩聚等反应
B. 乙酰丙酸中键数和键数之比为4:1
C. 步骤②中发生了取代反应
D. 步骤⑤中只有非极性键的断裂和形成
二、非选择题(本题共4小题,共58分)
15. 硼氢化钠()是一种有机合成中常用试剂。实验室制备、提纯及分析纯度的实验过程如下:
Ⅰ.的制备。利用如图甲装置(搅拌器、加热及夹持装置略)进行如下操作。
(i)连接装置,检验气密性,装入试剂,打开,向装置中鼓入,然后升温到110℃左右,打开搅拌器快速搅拌,将熔化Na快速分散到石蜡油中;
(ii)升温到200℃,关闭,打开通入,充分反应后制得NaH;
(iii)升温到240℃,关闭,打开通入,打开向三颈烧瓶中滴入硼酸三甲酯[分子式为,沸点为68℃],充分反应;
(iv)降温后,离心分离得到和的固体混合物。
Ⅱ.的提纯。可采用索氏提取法提纯,其装置如图乙所示。
将和的固体混合物放入滤纸套筒1中,烧瓶中加入异丙胺。烧瓶中异丙胺受热蒸发上升,冷凝后滴入滤纸套筒1中,再经导管返回烧瓶,从而实现连续萃取。
Ⅲ.纯度分析。
步骤1:取m g产品(杂质不参加反应)溶于A溶液后配成200 mL溶液,取20 mL置于碘量瓶中,加入的溶液充分反应();
步骤2:向步骤1反应后的溶液中加入过量的KI溶液,用稀硫酸调节pH,使过量转化为,冷却后于暗处放置数分钟;
步骤3:向步骤2所得混合液中加入缓冲溶液B,调pH至约5.0,加入几滴淀粉溶液,用标准溶液滴定至终点,消耗溶液()。
已知,部分物质的性质如下表。
物质
NaH
异丙胺
性质
固体,可溶于异丙胺或水,常温下与水缓慢反应,与酸剧烈反应,强碱环境下能稳定存在
固体,强还原性,与水剧烈反应
固体,难溶于异丙胺,常温下与水剧烈反应
有机溶剂,沸点33℃
(1)图甲中仪器a的名称为_______。
(2)写出NaH与反应的化学方程式:_______。
(3)实验Ⅰ中使用空气冷凝管,而不是用水冷凝管,原因可能是_______。
(4)下列有关说法不正确的是_______(填标号)。
A. 实验Ⅰ中,将Na分散到石蜡油中的目的是增大Na与的接触面积,加快反应速率
B. 实验Ⅰ中,取(Ⅱ)中产物加入水中,观察是否有产生,从而判断NaH中是否残留Na
C. 实验Ⅱ中,异丙胺蒸气沿导管3上升至球形冷凝管中,冷凝后滴入滤纸套筒1中,再经导管2返回烧瓶,从而实现连续萃取
D. 实验Ⅱ中,萃取完全后,在圆底烧瓶中,可通过蒸馏分离异丙胺和并回收溶剂
(5)与常规的萃取相比,索氏提取法的优点是_______。
(6)实验Ⅲ中,根据下列所给试剂,判断“A溶液”和“缓冲溶液B”分别为_______、_______(填标号)。(的,的)
A.稀硫酸
B.NaOH溶液
C.和混合液(溶质物质的量之比为1:1)
D.和混合液(溶质物质的量之比为1:1)
(7)产品中的纯度为_______%(用含、、、、m的代数式表示);滴入标准溶液时,若长时间振荡可能导致测定结果_______(填“偏高”或“偏低”)。
16. 对电解精炼铜阳极泥(主要含Cu、Ag、Pt、Au等元素)进行回收的工艺流程如下:
(1)Ag与Cu同族,且位于Cu的下一周期,则基态Ag的价层电子排布式为_______。
(2)“酸浸”时,Pt、Au转化为和。系的电势曲线如图,调节,pH范围为_______,使金溶解。此过程中,生成的离子方程式为_______。
(3)“萃铜”时发生反应,则“反萃”时,反萃剂可选用_______。
(4)“还原”时,理论上消耗HCHO与的物质的量之比为_______。
(5)2.5 g胆矾()受热分解过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)和胆矾结构如图所示:
①请用化学方程式解释258℃时,胆矾晶体减重的原因:_______。
②请从原子结构角度解释,温度高于1000℃时发生反应的原因可能是_______。
(6)Pt晶胞结构如图所示,晶胞密度为,则晶胞参数为_______nm(NA为阿伏加德罗常数值)。
17. MK-0616是一种针对动脉粥样硬化性心血管疾病的明星药物,其全合成路线中的部分节选如下:
已知:①Boc-R为,Cbz-R为,t-OBu-R为;
②(X为卤原子)。
请据此回答以下问题:
(1)化合物A中的含氧官能团名称为_______。
(2)是一种常见的有机溶剂,其名称为_______。
(3)F→G的转化过程中使用而不使用NaOH的原因为_______。
(4)G转化为H的化学方程式为_______。
(5)下列说法错误的是_______(填标号)。
A. 组成化合物B的元素中,基态原子第一电离能最大的是O
B. 化合物X(对硝基苯甲酸)的熔点高于邻硝基苯甲酸
C. 化合物D到E的反应为还原反应
D. 化合物F分子中仅有1个手性碳原子
(6)-Cbz和甲基相连可以形成物质Y,请写出满足下列条件的物质Y的任一同分异构体的结构简式:_______。
①苯环上有三个取代基;
②与NaOH、和溶液均可反应;
③核磁共振氢谱中呈现峰面积比为6:2:1:1的四组峰。
(7)参考上述合成路线和题中信息,选用适当的无机试剂和反应条件,设计以乙烯为原料合成的合成路线_______。
18. 马来酸(MA)是一种重要的化工原料,以其合成琥珀酸(SA)及富马酸(FA)均具有重要意义。回答下列问题:
Ⅰ.SA的合成过程以及不同温度下三个反应的平衡常数K随温度变化如下图所示。
i.
ii.
iii.
(1)反应ii的_______0(填“大于”“小于”或“无法确定”),反应i对应的曲线为_______(填“a”或“b”)。
(2)330~350 K时,SA平衡产率很高的原因是_______。
(3)研究发现,可利用酸性电还原技术将转化为SA。该技术的关键步骤是将转化为,此关键步骤中阴极的电极反应式为_______。
Ⅱ.FA的合成。MA异构化合成FA流程如下图1,苹果酸(M)为副产物。
(4)190℃时,一定浓度的MA发生反应。x表示某有机酸浓度与各有机酸浓度总和之比,x随时间(t)变化关系如上图2(6.5 h后M的x不再随时间变化,溶液体积变化忽略不计),则反应①的活化能_______反应②的活化能(填“>”“<”“=”或“无法确定”),反应①的浓度平衡常数_______。
(5)若体系中只发生反应①和②,其速率方程均可近似表达为(其中,、分别代表反应①、②的速率常数,忽略溶液体积变化)。已知:某温度下,,MA初始浓度为13 mol/L。开始反应后,测得某时刻,则_______mol/L。
(6)已知MA和FA均为二元弱酸,能形成分子内氢键。则相同温度下,电离平衡常数_______(填“>”“<”或“=”)。
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