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、班级和考号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B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,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Cl 35.5 Zn 65 Ba 137
一、选择题:本题共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. 关于河北博物院的馆藏文物,下列说法错误的是
透雕龙凤纹铜铺首
夔龙纹犀角杯
带流陶壶
读易随笔卷(纸本)
A. “透雕龙凤纹铜铺首”的材料是青铜,青铜的主要成分为铜锌合金
B. “夔龙纹犀角杯”的材料是犀牛角,犀牛角的主要成分为蛋白质
C. “带流陶壶”的材料是陶,陶的主要成分是硅酸盐
D. “读易随笔卷”中,读易随笔跃然纸上,纸的主要成分是纤维素
2. 下列化学用语表述错误的是
A. 葡萄糖的分子式:
B. 的电子式:
C. 1-溴丙烯的结构简式:
D. 的VSEPR模型:
3. 高分子材料在生产、生活中得到广泛应用。下列说法错误的是
A. 人体毛发中的痕量DNA可通过聚合酶链反应扩增,用于生物学信息鉴定
B. 乳酸分子加聚而成的聚乳酸,具有良好的生物相容性,可用于手术缝合线
C. 苯酚与甲醛在碱催化下缩聚而成的网状高分子,可用于烹饪器具的手柄
D. 天然橡胶硫化后形成网状结构,具有较好的弹性和耐磨性,主要用于制造轮胎
4. 在进行化学实验时,须确保人身与财产安全。下列与实验有关的图标中,使用错误的是
①护目镜
②洗手
③用电
④排风
⑤热烫
⑥明火
⑦锐器
A. 进行钠的燃烧实验,需用①②④⑤⑥⑦
B. 配制100mL1.0的NaCl溶液,仅需①②
C. 制备氢氧化铁胶体,需用①②⑤⑥
D. 电解溶液,需用①②③⑤
5. 叠氮化钠()无味无臭,但有剧毒和爆炸性,在医药合成和化学分析中有广泛用途。叠氮化钠残余液可用次氯酸钠溶液进行处理,反应的化学方程式为:。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A. 中含有的离子数为
B. 溶液中含有的氧原子数为
C. 常温下,的NaOH溶液中的数目为
D. 标准状况下,生成转移的电子数为
6. 聚己内酯广泛应用于药物载体、可降解塑料和纺丝纤维,可由己内酯制备。
下列说法错误的是
A. 1mol己内酯中含有键
B. 己内酯难溶于水
C. 己内酯的一氯代物有3种
D. 聚己内酯和己内酯中均含有酯基,可发生取代反应
7. 结构决定性质。下列事实与解释不符的是
事实
解释
A
钠元素的焰色试验显黄色
与Na电子跃迁有关
B
水结为冰时体积变大
更多的氢键使冰中水分子的空间利用率降低
C
三氯乙酸的酸性强于乙酸
-是推电子基团,导致三氯乙酸羧基中的羟基极性更大
D
的熔点高于
属于偏向共价晶体的过渡晶体,属于分子晶体
A. A B. B C. C D. D
8. 短周期主族元素X、Y、Z、D、E的原子序数依次增大,由其构成的阳离子甲和阴离子乙的结构如图所示,甲、乙可用于形成不同的离子液体,在科学研究和工农业生产中发挥着重要的作用。
下列说法错误的是
A. 氢化物的熔沸点: B. 第一电离能:
C. 最高价含氧酸的酸性: D. 电负性:
9. 根据实验目的,下列实验操作及现象、结论都正确的是
实验目的
实验操作及现象
结论
A
检验电石气中是否含有乙炔
将电石气通入酸性溶液,溶液褪色
电石气中含有乙炔
B
检验中是否含有Cl原子
将滴入硝酸银溶液,产生白色沉淀
中含有Cl原子
C
比较和的水解常数
用pH计分别测定相同浓度的KCN和KClO溶液的pH,前者大于后者
D
比较在水中与乙醇中的溶解度
向蓝色水溶液中加入95%乙醇,析出深蓝色晶体
在不同溶剂中的溶解度:
A. A B. B C. C D. D
10. 黄铁矿的主要成分是,其晶胞结构如图所示,晶胞参数为。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子的分数坐标。
下列说法正确的是
A. 晶胞中的阴、阳离子个数比为2:1
B. 晶胞中阳离子的原子分数坐标仅有4个:、、、
C. 晶胞中阴离子位于阳离子构筑的正八面体体心,该八面体的边长为
D. 晶体的摩尔体积为
11. 下列装置使用正确且能够达到相应实验目的的是
A.渗析法分离含有NaCl的淀粉溶液
B.升华法纯化含砂的碘
C.蒸馏法提高白酒的酒精度
D.用亚硫酸钠固体和70%的硫酸制备
A. A B. B C. C D. D
12. 橘红色的双环戊二烯基铁()可作为火箭添加剂、汽油抗爆剂,催化剂和抗溃疡药物等。非水电解体系中电化学方法合成双环戊二烯基铁的原理为:
该法具有工艺简单、产率高和环境友好等优点。以环戊二烯、无水乙醇和溴化钠(三者的质量比为6:43:1)制备双环戊二烯基铁的装置如图所示。
下列说法错误的是
A. a为电源的正极
B. NaBr的主要作用有为电解池提供离子导体
C. 转移2mol电子,理论上可制得1mol双环戊二烯基铁
D. 阳极的电极反应为
13. 碳酸二甲酯是具备生态友好特性且可被生物降解的绿色化学物质,广泛应用于燃料添加剂、锂离子电池电解液及绿色有机合成领域。掺入晶格中形成的,常用于催化与甲醇合成碳酸二甲酯,转化过程如图所示:
下列说法错误的是
A. 是非极性分子,是极性分子
B. 适量掺杂导致发生,有利于氧空位的形成
C. 反应涉及、的断裂与形成
D. 总反应为,该反应符合绿色化学理念
14. 常温下,用NaOH溶液滴定溶液过程中,溶液中的、、、的物质的量分数随pH的变化如图所示[已知:]。已知表示第一步的水解常数,以此类推。下列说法错误的是
A. 曲线①代表
B. 的
C. 时,
D.
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 过氧化钠在生活中有广泛的用途,可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源。
(1)久置于空气中的过氧化钠因遇到和发生反应,使得过氧化钠中含有杂质和________(填化学式),产生后者的原因为________(用化学方程式表示)。
(2)某研究性小组拟对其中的杂质进行检验,设计了如下流程:
产生白色沉淀的离子方程式为________。
(3)小组中同学甲通过查阅资料对该方案提出质疑:
资料:Ⅰ.遇反应生成,催化分解产生。
Ⅱ.与在碱性介质中生成,为不溶于水的片状晶体,可溶于盐酸。
于是同学甲补充了如下实验:
步骤1:取样品5.3g,加入稍过量的水,充分反应后静置,得到500mL溶液;
步骤2:移取100mL样液,向其中加入试剂A,产生可使余烬木条复燃的气体;
基于以上实验,该同学设计如下实验方案:
①该方案中的试剂A为黑色粉末,则试剂A为________(填化学名称),操作甲的名称为________。
②若向滤液中加入稍过量的溶液,得到白色沉淀0.197g。
该样品中的质量分数为________%。
(4)在上述实验的基础上,小组中同学乙另取上述样品5.3g,按照如下实验装置进行实验,测定样品中过氧化钠的纯度。
①室温下,向左倾斜反应器,使水与样品充分反应,反应结束后,________(填操作),测得气体的体积为672mL(已折算为标准状况)。
②该样品中的质量分数约为________%(保留3位有效数字)。
16. 某氧化锰矿的主要成分为,杂质中含有、、,现以该矿石为原料,生产锌锰电池的正极材料,工艺流程如下:
已知:
①黄钾铁矾难溶于水和酸。
②25℃时BaS的溶解度为9.0g。
回答下列问题:
(1)①黄钾铁矾中铁元素的化合价为________价。
②________(填“”或“”),原因是________。
(2)“粉碎”工序中,粉碎矿石的目的是________。
(3)“浸出还原”工序中,被还原的化学方程式为________。
(4)“沉铜”工序中发生反应的离子方程式为________。
(5)“电解”工序中,在电解池的________极(填“阳”或“阴”)生成,电解废液可循环至________工序中综合利用。
(6)用制成的碱性锌锰电池,若理论电压为1.5V,当转移0.2mol电子时,电池输出的电功________(,)。
17. -丁内酯()是一种重要的精细化学品,在纤维、医药、树脂、石油和化妆品等方面有广泛的应用。以1,4-丁二醇()和顺酐()为原料,为催化剂,制备-丁内酯的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ: K
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的________,若其正反应的活化能为,则逆反应的活化能________(用含得代数式表示)。
(2)反应Ⅰ(1,4-丁二醇脱氢)和反应Ⅱ(顺酐加氢)同时进行显著提高了1,4-丁二醇和顺酐的转化率,原因是________。反应Ⅲ的平衡常数________((用、表示)。
(3)以1,4-丁二醇为原料,在催化剂上进行脱氢反应制备-丁内酯,可能的转化为:
不同温度下1,4-丁二醇的转化率、收率与产物的选择性如图所示:
则1,4-丁二醇脱氢选择的适宜温度为________℃,原因是________。
(4)恒温恒压条件下,向容器中通入3mol1,4-丁二醇和2mol顺酐发生气相反应,达到平衡时1,4-丁二醇的转化率为,水蒸气的物质的量为。则________mol,反应Ⅱ的平衡常数________(写出含有、的计算式)。
已知:对于反应,,x为物质的量分数。
18. 左氧氟沙星的杂质N可作为抗菌药左氧氟沙星生产过程中的杂质对照品。一种左氧氟沙星杂质N的全合成路线如图所示。
已知:(、代表烃基或H)
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________。
(2)F中含氧官能团的名称为酯基、________。
(3)F→G的反应类型为________,J→K的反应类型为________。
(4)H的结构简式为________。
(5)I→J第①步反应的化学方程式为________。
(6)写出满足下列条件C的同分异构体有________种(不考虑立体异构)。
①能发生银镜反应 ②可与溶液反应生成气体
上述同分异构体中,核磁共振氢谱显示有三组峰,峰面积之比为6:1:1的结构简式为________。
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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、班级和考号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B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,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Cl 35.5 Zn 65 Ba 137
一、选择题:本题共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. 关于河北博物院的馆藏文物,下列说法错误的是
透雕龙凤纹铜铺首
夔龙纹犀角杯
带流陶壶
读易随笔卷(纸本)
A. “透雕龙凤纹铜铺首”的材料是青铜,青铜的主要成分为铜锌合金
B. “夔龙纹犀角杯”的材料是犀牛角,犀牛角的主要成分为蛋白质
C. “带流陶壶”的材料是陶,陶的主要成分是硅酸盐
D. “读易随笔卷”中,读易随笔跃然纸上,纸的主要成分是纤维素
【答案】A
【解析】
【详解】“透雕龙凤纹铜铺首”的材料是青铜,青铜的主要成分为铜锡合金,黄铜的主要成分为铜锌合金,A项错误,符合题意;“夔龙纹犀角杯”的材料是犀牛角,犀牛角的主要成分为蛋白质,B项正确:“带流陶壶”的材料是陶,陶的主要成分是硅酸盐,C项正确;“读易随笔卷”中,纸的主要成分是纤维素,D项正确。
2. 下列化学用语表述错误的是
A. 葡萄糖的分子式:
B. 的电子式:
C. 1-溴丙烯的结构简式:
D. 的VSEPR模型:
【答案】C
【解析】
【详解】A.葡萄糖为多羟基醛,分子中含有6个碳原子,其分子式为,A正确;
B.的电子式中,每个氯原子需要满足8电子稳定结构,电子式为:,B正确;
C.1-溴丙烯的结构简式:,C错误;
D.的中心S原子的价层电子对数为,VSEPR模型为平面三角形,与图中模型一致,D正确;
故答案选C。
3. 高分子材料在生产、生活中得到广泛应用。下列说法错误的是
A. 人体毛发中的痕量DNA可通过聚合酶链反应扩增,用于生物学信息鉴定
B. 乳酸分子加聚而成的聚乳酸,具有良好的生物相容性,可用于手术缝合线
C. 苯酚与甲醛在碱催化下缩聚而成的网状高分子,可用于烹饪器具的手柄
D. 天然橡胶硫化后形成网状结构,具有较好的弹性和耐磨性,主要用于制造轮胎
【答案】B
【解析】
【详解】A.聚合酶链反应可对痕量进行扩增,用于生物学信息鉴定,A正确;
B.乳酸分子同时含有羟基和羧基,聚乳酸是乳酸经缩聚反应生成的,反应过程中有小分子水生成,不属于加聚反应,B错误;
C.苯酚与甲醛在碱催化下缩聚得到网状结构的热固性酚醛树脂,受热不易熔化,可用于制作烹饪器具的手柄,C正确;
D.天然橡胶硫化后形成交联网状结构,弹性和耐磨性显著提升,是制造轮胎的主要原料,D正确;
故选B。
4. 在进行化学实验时,须确保人身与财产安全。下列与实验有关的图标中,使用错误的是
①护目镜
②洗手
③用电
④排风
⑤热烫
⑥明火
⑦锐器
A. 进行钠的燃烧实验,需用①②④⑤⑥⑦
B. 配制100mL1.0的NaCl溶液,仅需①②
C. 制备氢氧化铁胶体,需用①②⑤⑥
D. 电解溶液,需用①②③⑤
【答案】D
【解析】
【详解】A.钠的燃烧实验中,取用钠需要小刀切割,故需⑦锐器标识,酒精灯加热存在明火(⑥),加热后仪器温度高(⑤热烫),反应需通风排出反应烟气(④排风),实验需护目镜保护眼睛(①),实验后洗手(②),标识使用正确,A正确;
B.配制一定物质的量浓度的NaCl溶液,操作在室温下进行,无明火、高温、用电、有毒气体风险,但需要①护目镜、②洗手标识,B正确;
C.制备氢氧化铁胶体的实验操作是:向沸水中滴加饱和溶液,再用酒精灯持续加热至液体呈红褐色。所有化学实验都需要防护眼睛避免试剂喷溅,实验结束后需要洗手,因此必须使用①护目镜、②洗手标识;实验需要酒精灯明火加热,因此需要⑥明火标识提醒注意用火安全;加热后的沸水、烧杯温度很高,操作不当容易烫伤,因此需要⑤热烫标识, C正确;
D.电解溶液时,阳极会反应生成有毒的氯气,为了避免中毒,实验必须在通风橱中进行,需要额外添加④排风标识,该选项只标注①②③⑤,D错误;
故选D。
5. 叠氮化钠()无味无臭,但有剧毒和爆炸性,在医药合成和化学分析中有广泛用途。叠氮化钠残余液可用次氯酸钠溶液进行处理,反应的化学方程式为:。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A. 中含有的离子数为
B. 溶液中含有的氧原子数为
C. 常温下,的NaOH溶液中的数目为
D. 标准状况下,生成转移的电子数为
【答案】D
【解析】
【详解】A.的物质的量为,由和构成,含离子,故离子数为,A 错误;
B.溶液中,除了含有氧原子,溶剂水也含有氧原子,故氧原子数大于,B 错误;
C.题目中未给出溶液的体积,无法计算的物质的量,故数目无法确定,C 错误;
D.标准状况下的物质的量为,转移电子数=得电子总数=失电子总数,由反应方程式可知,每生成转移电子,故生成转移电子数为,D 正确;
故答案选D。
6. 聚己内酯广泛应用于药物载体、可降解塑料和纺丝纤维,可由己内酯制备。
下列说法错误的是
A. 1mol己内酯中含有键
B. 己内酯难溶于水
C. 己内酯的一氯代物有3种
D. 聚己内酯和己内酯中均含有酯基,可发生取代反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.1mol己内酯中的键包括碳碳键、碳氢键、碳氧键、1mol己内酯中共含有键,A正确;
B.己内酯中只含酯基和烃基,均为疏水基团,因此己内酯难溶于水,B正确;
C.己内酯的一氯代物有5种,C错误;
D.聚己内酯和己内酯中均含有酯基,可发生水解反应,这种水解反应属于取代反应,D正确;
故答案选C。
7. 结构决定性质。下列事实与解释不符的是
事实
解释
A
钠元素的焰色试验显黄色
与Na电子跃迁有关
B
水结为冰时体积变大
更多的氢键使冰中水分子的空间利用率降低
C
三氯乙酸的酸性强于乙酸
-是推电子基团,导致三氯乙酸羧基中的羟基极性更大
D
的熔点高于
属于偏向共价晶体的过渡晶体,属于分子晶体
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.焰色试验的本质是金属元素的核外电子吸收能量跃迁后回到基态时释放特定波长的光,钠的焰色为黄色与Na的电子跃迁有关,A正确,不符合题意;
B.水结为冰时,水分子间形成更多氢键,排列为具有空隙的规整结构,水分子空间利用率降低,体积变大,B正确,不符合题意;
C.Cl电负性大,是吸电子基团而非推电子基团,吸电子作用使三氯乙酸羧基中O-H键极性更大,更易电离出,酸性强于乙酸,解释错误,C符合题意;
D.属于偏向共价晶体的过渡晶体,微粒间作用力强,熔点高,属于分子晶体,分子间作用力弱,熔点低,D正确,不符合题意;
故答案选C。
8. 短周期主族元素X、Y、Z、D、E的原子序数依次增大,由其构成的阳离子甲和阴离子乙的结构如图所示,甲、乙可用于形成不同的离子液体,在科学研究和工农业生产中发挥着重要的作用。
下列说法错误的是
A. 氢化物的熔沸点: B. 第一电离能:
C. 最高价含氧酸的酸性: D. 电负性:
【答案】A
【解析】
【分析】短周期主族元素X、Y、Z、D、E的原子序数依次增大,甲为阳离子,X形成一条共价键,且X原子序数最小,推测X为H;Y能形成四个键,推测Y为C或N,Z形成4条共价键且甲带一个单位正电荷,则Z为N,结合原子序数,Y为N不合理,所以Y为C;乙为阴离子,E与6个D相连且带负电荷,D原子序数小于E,短周期中符合此结构的为E为P,D为F,所以X为H、Y为C、Z为N、D为F、E为P,据此分析作答。
【详解】A.C元素的氢化物为烃,当碳原子数增大时,其沸点也增大,无法比较氢化物沸点,A项错误;
B.第一电离能:同周期从左到右第一电离能呈增大趋势,则C、N、F中第一电离能大小顺序是,B项正确;
C.非金属性:,非金属越强,其最高价含氧酸的酸性越强,则C、P、N最高价含氧酸的酸性:,C项正确;
D.在周期表中,电负性从左到右逐渐增加,则电负性:,D项正确;
答案选A。
9. 根据实验目的,下列实验操作及现象、结论都正确的是
实验目的
实验操作及现象
结论
A
检验电石气中是否含有乙炔
将电石气通入酸性溶液,溶液褪色
电石气中含有乙炔
B
检验中是否含有Cl原子
将滴入硝酸银溶液,产生白色沉淀
中含有Cl原子
C
比较和的水解常数
用pH计分别测定相同浓度的KCN和KClO溶液的pH,前者大于后者
D
比较在水中与乙醇中的溶解度
向蓝色水溶液中加入95%乙醇,析出深蓝色晶体
在不同溶剂中的溶解度:
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.电石中含硫化钙、磷化钙等杂质,反应生成的等还原性气体也能使酸性溶液褪色,不能证明电石气中含乙炔,A错误;
B.SOCl2遇水水解生成HCl和SO2,生成的SO2(或)与硝酸银反应也会生成白色亚硫酸银沉淀,无法证明SOCl2含Cl原子,B错误;
C.相同浓度的强碱弱酸盐溶液,阴离子水解程度越大,溶液pH越大,对应水解常数越大,KCN溶液pH大于同浓度KClO溶液,可得出,C正确;
D.加入乙醇后析出深蓝色晶体,说明在乙醇中溶解度更小,在不同溶剂中的溶解度,D错误;
故选C。
10. 黄铁矿的主要成分是,其晶胞结构如图所示,晶胞参数为。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子的分数坐标。
下列说法正确的是
A. 晶胞中的阴、阳离子个数比为2:1
B. 晶胞中阳离子的原子分数坐标仅有4个:、、、
C. 晶胞中阴离子位于阳离子构筑的正八面体体心,该八面体的边长为
D. 晶体的摩尔体积为
【答案】B
【解析】
【详解】A.中的阳离子为、阴离子为,晶胞中含有个数为,含有个数为,因此晶胞中的阴、阳离子个数比为1∶1,A错误;
B.晶胞中的位置在顶点和面心,顶点的原子分数坐标为,面心的原子分数坐标有3个,分别为、、,B正确;
C.晶胞中位于构筑的正八面体体心,该八面体的边长为面对角线的一半,即为,C错误;
D.一个晶胞中含有4个,即每摩尔晶胞中含有,则晶体的摩尔体积为,D错误;
故选B。
11. 下列装置使用正确且能够达到相应实验目的的是
A.渗析法分离含有NaCl的淀粉溶液
B.升华法纯化含砂的碘
C.蒸馏法提高白酒的酒精度
D.用亚硫酸钠固体和70%的硫酸制备
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.可用渗析法分离胶体和溶液,A正确;
B.升华法纯化含砂的碘时,冷水应从a口进,B项装置使用错误,B错误;
C.蒸馏法提高白酒的酒精度时,温度计水银球应在蒸馏烧瓶的支管口处,C项装置使用错误,C错误;
D.亚硫酸钠是粉末状固体,易溶于水,不能用图中装置制备,D错误;
故选A。
12. 橘红色的双环戊二烯基铁()可作为火箭添加剂、汽油抗爆剂,催化剂和抗溃疡药物等。非水电解体系中电化学方法合成双环戊二烯基铁的原理为:
该法具有工艺简单、产率高和环境友好等优点。以环戊二烯、无水乙醇和溴化钠(三者的质量比为6:43:1)制备双环戊二烯基铁的装置如图所示。
下列说法错误的是
A. a为电源的正极
B. NaBr的主要作用有为电解池提供离子导体
C. 转移2mol电子,理论上可制得1mol双环戊二烯基铁
D. 阳极的电极反应为
【答案】D
【解析】
【分析】据图可知,电极B上,乙醇中H得到电子,生成氢气,则电极B为阴极,电极反应为,因此b为电源的负极,则a为电源的正极,阳极的电极反应为,据此分析作答。
【详解】A.根据分析可知,a为电源的正极,A项正确;
B.环戊二烯、无水乙醇都不导电,则在非水电解体系中电解合成产品,NaBr的主要作用有为电解池提供离子导体,B项正确;
C.电化学方法合成双环戊二烯基铁的原理为:,根据阳极的电极反应为可知,生成转移2mol电子,理论上可制得1mol双环戊二烯基铁,C项正确;
D.根据分析可知,阳极的电极反应为,D项错误;
答案选D。
13. 碳酸二甲酯是具备生态友好特性且可被生物降解的绿色化学物质,广泛应用于燃料添加剂、锂离子电池电解液及绿色有机合成领域。掺入晶格中形成的,常用于催化与甲醇合成碳酸二甲酯,转化过程如图所示:
下列说法错误的是
A. 是非极性分子,是极性分子
B. 适量掺杂导致发生,有利于氧空位的形成
C. 反应涉及、的断裂与形成
D. 总反应为,该反应符合绿色化学理念
【答案】B
【解析】
【详解】A.是直线形分子,结构对称,正负电荷中心重合,属于非极性分子;结构不对称,正负电荷中心不重合,属于极性分子,A不符合题意;
B.中掺杂,取代部分,为保持晶格电荷平衡,还原为,发生反应的方程式为,选项中反应为实际反应的逆反应,B符合题意;
C.反应过程中,断裂键,断裂碳氧键,生成水时形成键,生成碳酸二甲酯时形成新的键,因此反应涉及、的断裂与形成,C不符合题意;
D.根据转化过程可知,反应物为和,生成物为碳酸二甲酯和,总反应书写正确,该反应利用温室气体,产物均无毒无害,符合绿色化学理念,D不符合题意;
答案选B。
14. 常温下,用NaOH溶液滴定溶液过程中,溶液中的、、、的物质的量分数随pH的变化如图所示[已知:]。已知表示第一步的水解常数,以此类推。下列说法错误的是
A. 曲线①代表
B. 的
C. 时,
D.
【答案】C
【解析】
【分析】据图可知,曲线①、②、③、④分别代表、、、;结合电离常数表达式和曲线交点离子浓度数量关系可知,当,;当,;当,;据此作答。
【详解】A.曲线①代表,A正确;
B.,B正确;
C.时,,则,C错误;
D.,而,所以,因此,D正确;
故选C。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 过氧化钠在生活中有广泛的用途,可在呼吸面具或潜水艇中作为氧气的来源。
(1)久置于空气中的过氧化钠因遇到和发生反应,使得过氧化钠中含有杂质和________(填化学式),产生后者的原因为________(用化学方程式表示)。
(2)某研究性小组拟对其中的杂质进行检验,设计了如下流程:
产生白色沉淀的离子方程式为________。
(3)小组中同学甲通过查阅资料对该方案提出质疑:
资料:Ⅰ.遇反应生成,催化分解产生。
Ⅱ.与在碱性介质中生成,为不溶于水的片状晶体,可溶于盐酸。
于是同学甲补充了如下实验:
步骤1:取样品5.3g,加入稍过量的水,充分反应后静置,得到500mL溶液;
步骤2:移取100mL样液,向其中加入试剂A,产生可使余烬木条复燃的气体;
基于以上实验,该同学设计如下实验方案:
①该方案中的试剂A为黑色粉末,则试剂A为________(填化学名称),操作甲的名称为________。
②若向滤液中加入稍过量的溶液,得到白色沉淀0.197g。
该样品中的质量分数为________%。
(4)在上述实验的基础上,小组中同学乙另取上述样品5.3g,按照如下实验装置进行实验,测定样品中过氧化钠的纯度。
①室温下,向左倾斜反应器,使水与样品充分反应,反应结束后,________(填操作),测得气体的体积为672mL(已折算为标准状况)。
②该样品中的质量分数约为________%(保留3位有效数字)。
【答案】(1) ①. ②.
(2)
(3) ①. 二氧化锰 ②. 过滤 ③. 10
(4) ①. 冷却至室温,调平液面(顺序不可颠倒) ②. 88.3
【解析】
【小问1详解】
久置于空气中的因遇到和发生反应,生成和NaOH,产生后者的原因为:;
【小问2详解】
过氧化钠样品中含有,加水溶解后,再加入溶液,与反应产生白色沉淀的离子方程式为:;
【小问3详解】
①该同学通过实验步骤2,目的在于排除对测定的干扰,该方案中加入试剂A是为了催化分解,因此黑色粉末试剂A为二氧化锰,操作甲的目的是为除去溶液中难溶于水的二氧化锰,因此操作甲的名称为过滤;
②根据题中信息,设样品中的质量为,计算如下:
则,解得:。样品溶液配制了500 mL,但只取用了100 mL,因此,该样品中的质量分数为;
【小问4详解】
①室温下,向左倾斜反应器,使水与样品充分反应,反应结束后,为了测得准确体积,需要明确温度和压强,因此后续操作为冷却至室温,调平液面;
②该实验中产生的体积在标准状况为0.672 L(即0.03 mol),则样品中为0.06 mol,该样品中的质量分数为。
16. 某氧化锰矿的主要成分为,杂质中含有、、,现以该矿石为原料,生产锌锰电池的正极材料,工艺流程如下:
已知:
①黄钾铁矾难溶于水和酸。
②25℃时BaS的溶解度为9.0g。
回答下列问题:
(1)①黄钾铁矾中铁元素的化合价为________价。
②________(填“”或“”),原因是________。
(2)“粉碎”工序中,粉碎矿石的目的是________。
(3)“浸出还原”工序中,被还原的化学方程式为________。
(4)“沉铜”工序中发生反应的离子方程式为________。
(5)“电解”工序中,在电解池的________极(填“阳”或“阴”)生成,电解废液可循环至________工序中综合利用。
(6)用制成的碱性锌锰电池,若理论电压为1.5V,当转移0.2mol电子时,电池输出的电功________(,)。
【答案】(1) ①. +3 ②. < ③. 的价电子排布为,的价电子排布为,半充满结构更稳定,失去电子更困难
(2)增大接触面积,加快反应速率,提高原料的利用率
(3)
(4)
(5) ①. 阳 ②. 浸出还原
(6)28.95
【解析】
【分析】某氧化锰矿的主要成分为,杂质中含有、、,粉碎后用和硫酸,进行“浸出还原”,为氧化剂,为还原剂,被氧化为和S,变为和,变为硫酸铜,变为铁离子,调节pH后,过滤,滤渣为、S、,则滤液中含有和,加入BaS“沉铜”,过滤除去滤渣,则滤液中含有,电解生成,据此分析作答。
【小问1详解】
①根据化合物中各元素正负化合价的代数和为0,黄钾铁矾中铁元素的化合价为+3价。
②的价电子排布为,的价电子排布为,半充满结构更稳定,失去电子更困难,故。
【小问2详解】
“粉碎”工序中,粉碎矿石的目的是增大接触面积,加快反应速率,提高原料的利用率。
【小问3详解】
“浸出还原”工序中,为氧化剂,为还原剂,被氧化为和S,结合体系中的硫酸,被还原的化学方程式为。
【小问4详解】
已知25℃时BaS的溶解度为9.0g,为可溶物,“调pH”工序后,铜元素以形式存在,因此“沉铜”工序中发生反应的离子方程式为。
【小问5详解】
“电解”工序中发生反应的化学方程式为,失去电子生成,因此,在电解池的阳极生成,电解废液为,可循环至“浸出还原”工序中综合利用。
【小问6详解】
当转移0.2mol电子时,反应产生的电量,依据。
17. -丁内酯()是一种重要的精细化学品,在纤维、医药、树脂、石油和化妆品等方面有广泛的应用。以1,4-丁二醇()和顺酐()为原料,为催化剂,制备-丁内酯的主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ: K
回答下列问题:
(1)反应Ⅱ的________,若其正反应的活化能为,则逆反应的活化能________(用含得代数式表示)。
(2)反应Ⅰ(1,4-丁二醇脱氢)和反应Ⅱ(顺酐加氢)同时进行显著提高了1,4-丁二醇和顺酐的转化率,原因是________。反应Ⅲ的平衡常数________((用、表示)。
(3)以1,4-丁二醇为原料,在催化剂上进行脱氢反应制备-丁内酯,可能的转化为:
不同温度下1,4-丁二醇的转化率、收率与产物的选择性如图所示:
则1,4-丁二醇脱氢选择的适宜温度为________℃,原因是________。
(4)恒温恒压条件下,向容器中通入3mol1,4-丁二醇和2mol顺酐发生气相反应,达到平衡时1,4-丁二醇的转化率为,水蒸气的物质的量为。则________mol,反应Ⅱ的平衡常数________(写出含有、的计算式)。
已知:对于反应,,x为物质的量分数。
【答案】(1) ①. ②.
(2) ①. 反应Ⅰ是放热反应,反应Ⅱ是吸热反应,反应Ⅰ和反应Ⅱ得到了能量上的互补;反应Ⅰ生成,反应Ⅱ消耗,反应Ⅰ和反应Ⅱ得到了物料上的互补(写出任意一点即可) ②.
(3) ①. 220 ②. 依据图示,220℃时,-丁内酯的选择性高,而此时1,4-丁二醇的转化率约为99.6%,丁内酯的收率最大
(4) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律,反应Ⅲ = 3×反应Ⅰ + 2×反应Ⅱ,因此: ,代入数据: ,解得 。 焓变与活化能关系:,因此逆反应活化能 。
【小问2详解】
反应Ⅰ(1,4-丁二醇脱氢)和反应Ⅱ(顺酐加氢)同时进行显著提高了1,4-丁二醇和顺酐的转化率,原因是反应Ⅰ是放热反应,反应Ⅱ是吸热反应,反应Ⅰ和反应Ⅱ得到了能量上的互补;反应Ⅰ生成,反应Ⅱ消耗,反应Ⅰ和反应Ⅱ得到了物料上的互补。反应Ⅲ反应Ⅰ+2反应Ⅱ,因此平衡常数。
【小问3详解】
依据图示,220℃时,-丁内酯的选择性高,而此时1,4-丁二醇的转化率约为99.6%,-丁内酯的收率最大。
【小问4详解】
1,4-丁二醇的分子式为C4H10O2,顺酐的分子式为C4H2O3,的分子式为C4H6O2,通入3mol1,4-丁二醇和2mol顺酐发生气相反应,达到平衡时1,4-丁二醇的转化率为,水蒸气的物质的量为,平衡时物质的量()mol,由反应Ⅱ和Ⅲ可知,消耗的顺酐与生成的水的物质的量相等,即平衡时顺酐物质的量为(b-2)mol,设平衡时和H2物质的量分别为x、y,由碳元素守恒得,即,由氢元素守恒得,即,解得,平衡时物质的量为(b+3a)mol,物质的量为()mol,气体总物质的量为(5+6a-2b)mol,反应Ⅱ的平衡常数。
18. 左氧氟沙星的杂质N可作为抗菌药左氧氟沙星生产过程中的杂质对照品。一种左氧氟沙星杂质N的全合成路线如图所示。
已知:(、代表烃基或H)
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________。
(2)F中含氧官能团的名称为酯基、________。
(3)F→G的反应类型为________,J→K的反应类型为________。
(4)H的结构简式为________。
(5)I→J第①步反应的化学方程式为________。
(6)写出满足下列条件C的同分异构体有________种(不考虑立体异构)。
①能发生银镜反应 ②可与溶液反应生成气体
上述同分异构体中,核磁共振氢谱显示有三组峰,峰面积之比为6:1:1的结构简式为________。
【答案】(1)甲酸乙酯
(2)醚键、酮羰基 (3) ①. 取代反应(硝化反应) ②. 还原反应
(4) (5) (6) ①. 5 ②.
【解析】
【分析】A与B发生已知信息反应生成C,结合其分子式可得C的结构简式为;C与D、E成环得到F,F发生硝化反应生成G(),G与H发生取代反应生成I,结合H的分子式和I 的结构简式可知H的结构简式为;I通过水解、酸化得到J(),J还原硝基为氨基得到K,K脱去氨基生成左氧氟沙星的杂质N,据此作答。
【小问1详解】
A的化学名称为甲酸乙酯;
【小问2详解】
中的含氧官能团名称为酯基、醚键和酮羰基;
【小问3详解】
F→G的反应中,有F原子的苯环的6号位上了一个硝基,反应类型为硝化反应,硝化反应属于取代反应;J→K的反应中,硝基被还原为氨基,反应类型为还原反应;
【小问4详解】
H的结构简式为;
【小问5详解】
I→J第①步反应为酯基在碱性条件下水解,化学方程式为:;
【小问6详解】
C的分子式为,说明含有2个不饱和度;①能发生银镜反应,说明含有醛基,②可与溶液反应生成气体,说明含有羧基;则符合要求的同分异构体有、,数字为醛基的位置,共5种;核磁共振氢谱显示有三组峰,峰面积之比为6:1:1的结构简式为。
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