内容正文:
化学
本试卷满分100分,考试时间75分钟
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:O-16 Cu-64 Ce-140
一、选择题:本题包含14小题,每小题3分,共42分。每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 基于安全角度分析,下列说法正确的是
A. 过氧乙酸可与乙醇保存在同一药品柜中
B. 轻微烫伤可先用洁净冷水处理,再涂烫伤药膏
C. 金属镁不慎着火,可用泡沫灭火器灭火
D. 氯气泄漏时,可向环境中喷洒浓KBr溶液吸收
【答案】B
【解析】
【详解】A.过氧乙酸具有强氧化性,乙醇具有还原性,二者混存易发生氧化还原反应引发安全事故,不能保存在同一药品柜,A不符合题意;
B.轻微烫伤先用洁净冷水处理可快速降温减轻损伤,再涂烫伤药膏的操作符合安全规范,B符合题意;
C.金属镁能在泡沫灭火器喷出的CO2中燃烧,会加剧火势,不能用泡沫灭火器灭火,C不符合题意;
D.氯气与浓KBr反应会生成有毒的溴蒸气,造成二次污染,不能用浓KBr溶液吸收泄漏的氯气,D不符合题意;
故选B。
2. 元杂剧中的唱词“早起开门七件事,柴米油盐酱醋茶”,反映了我国悠久的饮食文化。下列说法错误的是
A. 柴和米的主要成分均为糖类
B. 牛油和食醋的主要有机成分均不能被氧化
C. 酱中加入食盐可起防腐作用
D. 茶叶中含有的茶多酚具有抗氧化功效
【答案】B
【解析】
【详解】A.柴的主要成分是纤维素,米的主要成分是淀粉,二者都属于糖类,A不符合题意;
B.牛油的主要成分为油脂,食醋的主要有机成分为乙酸,二者都可以发生燃烧,燃烧属于氧化反应,B符合题意;
C.食盐可使微生物细胞失水失活,在酱中加入食盐能起到防腐作用,C不符合题意;
D.茶多酚具有较强的还原性,可与氧化性物质反应,因此具有抗氧化功效,D不符合题意;
故选B。
3. 随着生活水平的不断提高,人们对美好生活的向往日益增强,对美的追求也越来越高。下列关于美容美发的说法正确的是
A. 洗发水中的表面活性剂具有去污、起泡作用,其结构中含有亲、疏水基团
B. 护发素中的硅油(主要成分为聚二甲基硅氧烷)可被清水洗净
C. 护肤品中甘油具有保湿作用,属于油脂
D. 烫发过程中只破坏头发中的氢键
【答案】A
【解析】
【详解】A.表面活性剂的分子结构同时含有亲水基团和疏水基团,在洗发过程中能够起到去污、起泡的作用,A正确;
B.硅油主要成分为聚二甲基硅氧烷,属于难溶于水的疏水有机物,无法被清水洗净,B错误;
C.甘油是丙三醇,属于多元醇类,而油脂是高级脂肪酸甘油酯,甘油不属于油脂,C错误;
D.烫发过程中除了破坏氢键,还会破坏头发蛋白质中的二硫键,后续再形成新的二硫键以固定头发形状,D错误;
故选A。
4. 设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 溶于水后、溶液中含氯微粒的数目小于
B. 标准状况下、2.24 L乙醛中含有键的数目为
C. 和的混合气体中氧原子的数目为
D. 电解精炼铜时、阳极质量每减少6.4 g,电路中转移电子的数目为
【答案】A
【解析】
【详解】A.1mol Cl2溶于水存在可逆反应,含氯微粒有、、、,根据氯原子守恒可得,因此含氯微粒总物质的量,数目小于,故A正确;
B.标准状况下乙醛为液体,不能用气体摩尔体积计算其物质的量,无法确定π键数目,故B错误;
C.氧气的质量等于氧原子的总质量,和的摩尔质量不同,17g混合气体中氧原子总物质的量在~之间,不一定为1mol,数目不一定为,故C错误;
D.电解精炼铜时,阳极有Zn、Fe等比Cu活泼的杂质优先失电子,阳极质量减少6.4g时,转移电子数目不一定为,故D错误;
选A。
5. 工业上制备PH3的部分工艺如图所示。下列有关化学用语表述错误的是
A. 键角:
B. NaOH的电子式:
C. 为正盐,的结构式:
D. 与的VSEPR模型相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.P4为正四面体结构,P−P−P键角为,为中心P原子为sp3杂化,分子空间构型为三角锥形,中心P含1对孤对电子,键角小于,实际PH3的键角约为93.6°,因此键角:,A正确;
B.是离子化合物,由和构成,中O和H共用一对电子,O最外层满足8电子结构,题给电子式书写正确,B正确;
C.为正盐,说明是一元酸,只有1个可电离的羟基氢。题给结构式中含2个,对应二元酸,与“正盐”的结论矛盾,结构式错误,C错误;
D.中S的价层电子对数为,中P的价层电子对数为,二者价层电子对数均为4,因此VSEPR模型均为正四面体,模型相同,D正确;
故选C。
6. 下列装置能达到相应实验目的的是
A.制备
B.制备并收集NO
C.制备并干燥
D.验证苯和溴发生了取代反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.常温下,Fe遇浓硫酸会发生钝化,无法持续反应制备,不能达到实验目的,A错误;
B.Cu与稀硝酸常温下反应生成,;难溶于水、不与水反应,可用排水法收集,装置原理和操作均正确,能达到实验目的,B正确;
C.无水会与反应生成(八氨合氯化钙),不能干燥氨气,C错误;
D.苯和溴的反应为放热反应,会有溴蒸气挥发出来;挥发的也会进入溶液,与反应使酚酞褪色,无法证明生成了取代产物,不能验证发生了取代反应,D错误;
故选B。
7. 二氢嘧啶酮是一类非常有用的医药中间体,某种二氢嘧啶酮(Ⅳ)的合成方法如图所示。下列说法错误的是
A. Ⅰ中所有碳原子可能共平面
B. Ⅱ的水溶液具有杀菌、防腐作用
C. 1 mol Ⅲ与NaOH反应,最多消耗2 mol NaOH
D. Ⅳ没有芳香族同分异构体
【答案】D
【解析】
【详解】A.化合物Ⅰ中的羰基碳、酯基碳均为杂化,乙基中两个碳为杂化,通过单键旋转可使所有碳原子共平面,A不符合题意;
B.化合物Ⅱ为甲醛,其水溶液即福尔马林,具有杀菌、防腐作用,B不符合题意;
C.化合物Ⅲ存在酰胺基(水解可生成碳酸),与反应时,1 mol Ⅲ最多消耗,C不符合题意;
D.化合物Ⅳ中的不饱和度为4,存在含苯环的芳香族同分异构体,D符合题意;
故选D。
8. 结构决定性质是化学学科基本观念。下列事实与微观解释不相符的是
选项
事实
微观解释
A
密度:
冰分子间氢键的数目更多,空间利用率更低
B
原子光谱是离散的谱线
原子光谱的谱线是不同定态的电子发生跃迁产生的
C
金刚石的硬度大于石墨
金刚石中共价键的键能大于石墨
D
:
F电负性大于Cl,键的极性大于键
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.冰中水分子间形成的氢键数目比液态水多,导致水分子在空间中以氢键连接成疏松的四面体结构,空间利用率低,密度小于液态水,A不符合题意;
B.原子光谱的产生源于原子核外电子在不同能量状态间的跃迁,电子跃迁释放的能量具有特定值,因此光谱为离散的谱线,B不符合题意;
C.石墨层内C-C键键长更短,键能实际大于金刚石中C-C键的键能;金刚石硬度大是因为其为三维共价网状结构,石墨为层状结构、层间是范德华力易滑动,C符合题意;
D.F的电负性大于Cl,F-C键的极性大于Cl-C键,使中羧基的电子云密度更低,羟基中H原子更易电离,酸性更强,pKa更小,D不符合题意;
故选C。
9. 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W原子中未成对的电子数等于其周期序数,X与W相邻,Y的内层电子数为其最外层电子数的2倍,Z位于X的对角线位置。下列说法错误的是
A. 电负性: B. 第一电离能:
C. 简单氢化物的沸点: D. 原子半径:
【答案】C
【解析】
【分析】首先推断元素:短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大。Y内层电子数是最外层2倍,推得Y不可能是第二周期的元素,只能为P(第三周期,内层电子10,最外层5);W未成对电子数等于周期序数,若W为H,则X为Li,则找不到满足条件的Z,假设W在第二周期,那么其未成对电子数应为2,W可能是C或O。且与X相邻,结合Z在X的对角线位置,若W为C(第二周期,未成对电子数2)、则X为N,与N对角线的Z为S。综上W是C(6号);X是N(7号);Y是P(15号);Z是S(16号)。若W是O,X与W相邻,则X为F,结合Z在X的对角线位置,得Z是S,综上W是O(8号);X是F(9号);Y是P(15号);Z是S(16号)。
【详解】A.同周期主族元素从左到右电负性递增,电负性C<N,,A正确;
B.同周期元素从左到右电离能呈增大趋势,P原子3p轨道为半充满稳定结构,第一电离能大于同周期相邻的S,第一电离能,B正确;
C.若X是N,其简单氢化物NH3分子间存在氢键,沸点远高于不含氢键的PH3,沸点NH3>PH3,即X>Y,若X是F,其简单氢化物为HF,Y是P,其氢化物为PH3。HF分子间存在氢键,沸点远高于。沸点远高于不含氢键的PH3,沸点,即,C错误;
D.C或O位于第二周期,S位于第三周期,电子层数越多原子半径越大,原子半径,D正确;
故答案选C。
10. 由下列实验操作及现象能得出相应结论的是
选项
实验操作
现象
结论
A
向溶液中加入醋酸,并将产生的气体通入苯酚钠溶液中
溶液变浑浊
酸性:醋酸>碳酸>苯酚
B
向盛有稀盐酸的试管中加入铁片,再将锌片插入试管且接触铁片
产生气泡的速率加快
反应速率:电化学腐蚀>化学腐蚀
C
向滴有2滴溶液的少量蒸馏水中,再滴加2滴KSCN溶液
无明显现象
电离程度:
D
向等浓度的NaCl和NaI混合溶液中滴加少量溶液
产生黄色沉淀
溶度积常数:
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.醋酸易挥发,生成的CO2中混有醋酸蒸气,醋酸也能与苯酚钠反应生成苯酚使溶液变浑浊,所以无法证明碳酸酸性强于苯酚,故A错误;
B.锌的金属活动性强于铁,锌本身与稀盐酸反应的速率就快于铁,且形成原电池时被腐蚀的是锌,与原实验中铁的化学腐蚀反应物不同,变量不唯一,无法得出电化学腐蚀速率大于化学腐蚀的结论,故B错误;
C.该实验只能说明溶液中无Fe3+,不能得出电离程度Fe(SCN)3>[Fe(CN)6]3-的结论,故C错误;
D.等浓度的Cl⁻和I⁻中滴加少量AgNO3,优先生成黄色AgI沉淀,说明AgI更难溶,同类型难溶电解质溶度积越小越先沉淀,故,故D正确;
选D。
11. 处理汽车尾气时(、),分别需要“贫氧”和“富氧”的反应环境。可通过和的切换,实现可逆的氧释放(形成“氧空位”)与补充。的立方晶胞结构如图所示,设为阿伏加德罗常数的值,晶胞参数为a nm。下列说法错误的是
A. 与最近且距离相等的有12个
B.
C. 当时,平均每个晶胞形成个氧空位
D. 若每分钟处理的,则与的速率相同
【答案】C
【解析】
【分析】处理NO时,NO被还原为N2,Ce3+被氧化为Ce4+;处理CO时,CO被氧化为CO2,Ce4+被还原为Ce3+。据此分析。
【详解】A.晶胞中位于面心与顶点,与最近且距离相等的有12个,A不符合题意;
B.晶胞中数目为,数目为8,密度,B不符合题意;
C.晶胞中含个和个,当形成时,晶胞中含个和个,平均每个晶胞形成个氧空位,C符合题意;
D.处理时,处理时,若,则与的速率相同,D不符合题意;
故选C。
12. 向溶液中通入HF气体,发生反应:。反应过程中,溶液中随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是
A. 时,
B. 时间内,
C. 时,增大,平衡逆向移动,平衡常数减小
D. 时,加水稀释,的值减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.t1时c(H+)仍在增大,说明反应正向进行,v正>v逆,A错误;
B.t1~t2时间内,v(H+)=,反应速率之比等于化学计量数之比,v(Al3+):v(H+)=1:6,故v(Al3+)=,B错误;
C.平衡常数只与温度有关,温度不变平衡常数不变,增大c(H+)平衡逆向移动但K不变,C错误;
D.由平衡常数表达式变形得,结合HF的电离常数,代入可得该比值与成正比,加水稀释时减小,故比值减小,D正确;
故选D。
13. Fe/石墨微电解-Fenton组合工艺处理硝基丙烷()的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A. 电极电势:Fe电极高于石墨电极
B. 石墨电极存在电极反应:
C. 理论上每产生1 mol ,外电路中转移1 mol e-
D. 电解过程中,两电极附近的pH均增大
【答案】C
【解析】
【分析】由题干图示信息可知,铁电极为阳极,电极反应为:Fe-2e-=Fe2+,石墨电极将硝基丙烷转化为2-丙胺,即石墨电极为阴极,电极反应为:(CH3)2CHNO2+6H++6e-=(CH3)2CHNH2+2H2O,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,Fe电极为阳极,与电源正极相连,石墨电极为阴极,与电源负极相连,故电极电势:Fe电极高于石墨电极,A正确;
B.由分析可知,石墨电极存在电极反应:,B正确;
C.由题干图像信息可知,产生活性羟基·OH的方程式为:H2O2+ H++Fe2+=Fe3++H2O+·OH,即理论上每产生1 mol ,需要1molFe2+参与反应,故外电路中转移2mol e-,C错误;
D.由分析可知,阳极区发生的反应方程式有:Fe-2e-=Fe2+,H2O2+ H++Fe2+=Fe3++H2O+·OH,阴极反应为:(CH3)2CHNO2+6H++6e-=(CH3)2CHNH2+2H2O,即电解过程中,两电极附近的pH均增大,D正确;
故答案为:C。
14. 常温下,将的水杨酸(用表示)和的氨水等体积混合,通入气体或加入固体调节混合液的pH(忽略溶液体积的变化),混合液中和的浓度对数lgc(实线)、含A微粒的分布系数(虚线)与溶液pH的关系如图所示:
下列说法错误的是
A. III表示的分布分数与pH的关系曲线
B.
C.
D. 当时,体系中
【答案】D
【解析】
【详解】A.III随着pH的增大而减小,表示的分布分数与pH的关系曲线,A正确;
B.pH=7.8时,,,,a点时,,所以,,pH为9.24,故,B正确;
C.,Ⅳ、Ⅴ曲线交点,所以 ,曲线Ⅲ、Ⅴ曲线交点时,pH=7.8,,,所以,
,,C正确;
D.pH=7.8,曲线Ⅳ表示HA-分布系数接近1,c(HA-)近似为0.1 mol/L-1,曲线Ⅱ表示的lgc,浓度为10-2.45mol/L-1,所以两者的浓度不相等,D错误;
故答案选D。
二、非选择题:本题包含4小题,共58分。
15. 离子液体是环境友好的绿色溶剂,通常具有良好的萃取分离能力。某化学小组用N-甲基咪唑()、1-溴丁烷()及等试剂制备咪唑类离子液体[(注:通常用表示其阳离子),并测试其萃取性能。
实验步骤:
Ⅰ.制备亲水性离子液体[。
将10 mL N-甲基咪唑与14 mL 1-溴丁烷加入图所示三颈烧瓶中,恒温加热搅拌反应4 h,冷却后用乙酸乙酯洗涤3次,减压蒸馏,得到[。
Ⅱ.制备疏水性离子液体[。
将10 g 与11 g 溶于蒸馏水,充分搅拌发生反应。静置后,分液得到离子液体相,用蒸馏水洗涤,在120℃条件下真空干燥4 h,得到[。
Ⅲ.比较与的萃取性能。
分别取的碘水(溶于溶液)置于两个分液漏斗中,分别向其中加入和振荡并静置、分液,再分别向水相中加入2滴同浓度的淀粉溶液。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为_______;已知:具有平面五元环结构,且含大键()。据此推测,其与反应过程中,与标*碳原子成键的N原子标号为_______(填“1”或“2”)。
(2)步骤Ⅰ中,三颈烧瓶中会观察到反应混合体系由刚开始澄清逐渐变为浑浊到最后再变澄清。解释混合体系变浑浊的原因可能为_______。
(3)步骤Ⅱ中,发生反应的反应类型为_______;检验产品是否洗涤干净,所用试剂为_______。
(4)步骤Ⅲ中分液时,打开分液漏斗下端活塞前,需进行的一步操作为_______;作为萃取剂易挥发且有毒,而具有低挥发性,二者挥发性不同的主要原因为_______。
(5)步骤Ⅲ中,加入淀粉溶液后,若观察到_______(填现象),则证明的萃取能力强于。
(6)已知:分配系数是溶质在两种互不相溶溶剂中的平衡浓度之比。步骤Ⅲ中,使用作为萃取剂时,测得水相中的浓度为。据此计算,在相与水相之间的分配系数为_______。
【答案】(1) ①. 球形冷凝管 ②. 1
(2)生成的离子化合物[BMIM]Br难溶于反应体系中的有机溶剂,因此体系变浑浊
(3) ①. 复分解反应 ②. 硝酸酸化硝酸银(其他合理答案也可以)
(4) ①. 打开分液漏斗上口的玻璃塞(或使玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔) ②. [是离子化合物,离子间作用力远强于分子间的范德华力,因此挥发性低
(5)加入的水相蓝色比加入的水相更浅 (6)36
【解析】
【分析】N-甲基咪唑和 1-溴丁烷发生取代反应制取亲水性离子液体[,提纯后的与发生反应制备[。
【小问1详解】
图中仪器a为球形冷凝管;根据五元环大键()的成键特点,1号N原子上的孤对电子不参与形成大键,更容易与1-溴丁烷的标记碳原子发生亲核取代反应,因此与标*碳原子成键的N原子标号为1。
【小问2详解】
初始反应物均为有机物,互溶澄清,反应生成亲水性离子液体,在有机原料中溶解度小,因此体系变浑浊,反应完全后,生成的溶解度增大,溶液变澄清。
【小问3详解】
步骤Ⅱ中,与交换阴离子生成和,属于复分解反应;产品中杂质为,可通过检验洗涤液中是否含有来判断是否洗涤干净,与能形成不溶于稀硝酸的淡黄色沉淀,因此选用硝酸酸化的硝酸银溶液(其他合理答案也可以)。
【小问4详解】
分液时为使液体顺利流下,需要使分液漏斗内外气压相通,因此打开活塞前需要打开上口玻璃塞或对齐凹槽小孔;是分子晶体,分子间范德华力弱易挥发;离子液体由阴阳离子构成,离子键作用力强,因此难挥发。
【小问5详解】
萃取能力越强,萃取得到的越多,水相剩余越少,加入淀粉溶液后的蓝色越浅,因此若萃取能力更强,对应水相蓝色更浅。
【小问6详解】
由题知,分配系数为溶质在离子相与水相的平衡浓度之比。假设溶液体积变化忽略不计,总,水相中剩余,根据元素守恒知,离子相中,,离子相浓度,因此分配系数。
16. 铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池因其优异的光电转换效率而备受关注。某科研团队设计了一种从CIGS废料[主要成分为,含少量]中回收In和Ga的工艺流程如图所示:
已知:,,。回答下列问题:
(1)基态硒原子的核外电子排布式为_______;铜铟镓硒晶体可以看作是晶体中部分In被同主族元素Ga取代,已知前者比后者能更好的吸收太阳光谱中能量较高的紫外光。从结构的角度分析其原因为_______(已知:原子之间靠的越近,轨道重叠越强,电子被束缚的越紧)。
(2)“焙烧”时,生成的气体产物为_______(填化学式);“酸浸”时,为了提高浸出效率,可采取的方法有_______(任写一种)。
(3)“调pH”时,为了保证、完全沉淀,需调节溶液pH至少为_______(计算结果保留两位小数,某离子完全沉淀指其浓度小于或等于)。
(4)取少量“滤液1”平均分成两份:向其中一份溶液中加入氨水至过量,先生成蓝色沉淀,后沉淀溶解得到深蓝色溶液;向另一份溶液中加入适量氨水生成蓝色沉淀,将沉淀滤出,再加入过量氨水,沉淀不溶解。据此写出“沉淀溶解得到深蓝色溶液”发生反应的离子方程式为_______。
(5)已知:/煤油为萃取剂,萃取的原理:。“反萃取”后,铟元素以形式存在于溶液中。
①“酸溶”时,盐酸浓度不宜过大,从平衡移动的角度解释其原因为_______;
②“还原”制得粗In的化学方程式为_______。
【答案】(1)[Ar]3d104s24p4;Ga的原子半径小于In,Ga原子核外轨道重叠程度更大,核外电子发生跃迁时需要吸收的能量更多
(2)SeO2;适当增大浓硫酸的浓度
(3)4.67 (4)Cu(OH)2+2NH3+2=[Cu(NH3)4]2++2H2O
(5) ①. 盐酸浓度过大,不利于萃取平衡正向移动,且使平衡+4Cl-正向移动,不利于进入有机相 ②. 2HInCl4+4Zn=2In+4ZnCl2+H2↑
【解析】
【分析】从CIGS废料开始,先在焙烧器中焙烧去除硒并得到金属氧化物;之后用酸浸出得到含多种金属离子的溶液;调pH让镓、铟沉淀,再用萃取剂(反萃取)分离出铟;反萃取得到铟的盐溶液,最后用锌粉(还原液)还原得到粗铟,同时滤液中的铜也可通过氨水进一步回收。
【小问1详解】
基态硒原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p4;Ga的原子半径小于In,Ga原子核外轨道重叠程度更大,核外电子发生跃迁时需要吸收的能量更多,当晶体中部分In被同主族元素Ga取代,前者比后者能更好的吸收太阳光谱中能量较高的紫外光;
【小问2详解】
“焙烧”时,生成的气体产物为SeO2;“酸浸”时,为了提高浸出效率,可采取的方法有适当增大硫酸的浓度、适当升温、搅拌;
【小问3详解】
溶解度小的先沉淀,已知>,为了保证、完全沉淀(浓度小于或等于),
,,,,pH=14-9.33=4.67,需调节溶液pH至少为4.67;
【小问4详解】
沉淀溶解得到深蓝色溶液是Cu(OH)2与氨水在铵离子参与下形成四氨合铜配离子,离子方程式为Cu(OH)2+2NH3+2=[Cu(NH3)4]2++2H2O;
【小问5详解】
①“酸溶”时,盐酸浓度不宜过大原因是盐酸浓度过大,不利于萃取平衡正向移动,且使平衡+4Cl-正向移动,不利于进入有机相;
②“还原”制得粗In的时候,HInCl4被Zn还原为In,化学方程式为2HInCl4+4Zn=2In+4ZnCl2+H2↑。
17. 在有机合成中用作溶剂、氟化剂和硝化试剂,能将多种金属转化为它们的氟化物,可用不同方法制备。回答下列问题:
Ⅰ.直接法制备。
与反应直接合成时,存在如图所示反应历程:
(1)已知:历程中的焓变对应各反应物的物质的量均为1 mol,据此计算键的键能为_______(选用、、列式表示)。
Ⅱ.间接法制备。
与反应间接合成时,反应原理为:
ⅰ.
ⅱ.
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中充入一定量和发生反应ⅰ和ⅱ。
①下列事实能说明体系达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
A.
B.混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.的值不再改变
②已知:反应的平衡常数与温度的关系为(R为常数,温度对、的影响忽略不计)。若体系达到平衡后,只升高温度,达到新平衡时,的值将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)时,反应ⅱ的正、逆反应速率方程分别为、,、为速率常数,只与温度有关。若达平衡时,反应ⅱ的,容器中的分压为,则_______(用含的代数式表示)。
(4)一定条件下,向恒容密闭容器中,按相同方式投入和发生反应ⅰ和ⅱ,测得选择性[NOF选择性]与温度的关系如图所示。已知:实线和虚线分别表示相应温度下,反应至 时和达平衡时选择性。
①Q、M、N三点对应的体系中,由大到小的顺序为_______(用字母表示)。
②反应至 时,的选择性高于相同温度下的平衡值,可能的原因为_______。
(5)时,向恒容密闭容器中充入等物质的量的和发生反应ⅰ和ⅱ,已知初始压强为100 kPa,当转化率为80%时,反应达到平衡状态,此时容器内压强为60 kPa。
①的转化率_______。
②该温度下,反应ⅱ的压强平衡常数_______。
【答案】(1)
(2) ①. BC ②. 减小
(3)
(4) ①. N>M>Q ②. 此实验条件下,反应ⅰ的反应速率大于反应ⅱ,单位时间内生成大于
(5) ①. 80% ②. 0.1
【解析】
【小问1详解】
由图:
②
③
由盖斯定律,-②+③得到,故键的键能为;
【小问2详解】
①A.氟气参与两个反应,则不能说明正逆反应速率相等,不确定反应是否平衡;
B.混合气体平均摩尔质量,气体质量不变,但是气体的总物质的量随反应进行而改变,所以M会发生改变,当M不变时,反应达到平衡;
C.由盖斯定律,反应ⅰ+ⅱ得到反应,的值不再改变,则说明平衡不再移动,达到平衡状态;
故选BC;
②,则体系达到平衡后,只升高温度,达到新平衡时,的值将减小;
【小问3详解】
达平衡时,正逆反应速率相等,反应ⅱ的,容器中的分压为,则,;
【小问4详解】
①反应中首先生成,然后再生成,M、N比较可知,在此及低于此温度下的相同温度时,平衡时NOF选择性小,说明反应ⅰ的反应速率大于反应ⅱ;Q、M、N三点对应的体系中,Q、M没有达到平衡,N为平衡状态,反应进行程度最大,平衡时生成最多,故N点最大, M点温度高于Q点,反应速率更快,在相同时间内生成的更多,故由大到小的顺序为N>M>Q;
②由①分析,反应至 时,的选择性高于相同温度下的平衡值,可能的原因为:此实验条件下,反应ⅰ的反应速率大于反应ⅱ,单位时间内生成大于;
【小问5详解】
假设和投料均为1mol,则反应0.8mol,平衡时总的物质的量为,由三段式:
平衡时NO、F2、NOF、NOF3的物质的量分别为0.2mol、(0.6-a)mol、(0.8-a)mol、amol,则总的物质的量存在:1.6-a=1.2,a=0.4mol,,、、物质的量分别为0.4mol、0.2mol、0.4mol,则。
18. 氘代丁苯那嗪(J)可用于治疗舞蹈病及成人迟发性运动障碍,其一种合成方法如下图所示(部分条件省略,副产物均未标出):
已知:A为乙酰乙酸乙酯,其两个羰基之间的亚甲基上的极性显著增大。回答下列问题:
(1)B的名称为_______。
(2)A→C反应中会产生一种副产物(分子式为),其结构简式为_______。
(3)D是否为手性分子?_______(填“是”或“否”);D与反应的产物E的结构简式为_______(填选项标号)。
a. b.
(4)J中含氧官能团的名称为_______。
(5)F→G的化学方程式为_______。
(6)G→H反应中,加入的作用为_______。
(7)满足下列条件的F的同分异构体的结构简式为_______(不考虑立体异构)。
ⅰ.红外光谱实验中检测到“”的特征吸收峰
ⅱ.X射线衍射实验发现分子结构中含六元碳环,且无其他环状结构
ⅲ.其酸性水解生成的有机产物的核磁共振氢谱峰面积之比为
【答案】(1)1-溴-2-甲基丙烷
(2) (3) ①. 是 ②. b
(4)醚键和酮羰基 (5)++C2H5OH
(6)中和反应生成的HI,促进反应正向进行
(7)
【解析】
【分析】A为乙酰乙酸乙酯,其两个羰基之间的亚甲基上的C−H极性显著增大,故A()与B(C4H9Br)发生取代反应生成C(),C与 (CH3)2NH·HCl在CH2O和KOH作用下反应生成D(),D与CH3I反应生成E();F()与 在有机强碱的条件下反应生成G( ),G与CD3I在K2CO3和丙酮的作用下反应生成H(),H在POCl3和乙腈作用下反应生成I(),E与I在K2CO3和甲醇作用下反应生成J()。
【小问1详解】
B的分子式为C4H9Br,结合A、C的结构可知B结构为,名称为1-溴-2-甲基丙烷。
【小问2详解】
A的活性亚甲基有2个H,可发生两次取代,1分子A结合2个异丁基,所得产物分子式恰好满足条件,即该结构为。
【小问3详解】
D中存在连4个不同基团的手性碳原子,因此属于手性分子;D中叔胺与发生甲基化反应生成季铵盐,氮原子带正电,为阴离子,因此选b。
【小问4详解】
J的结构式为,含氧官能团的名称为氘代甲氧基的醚键,和环上的酮羰基。
【小问5详解】
F的氨基与甲酸乙酯发生甲酰化反应,生成酰胺G和乙醇,反应方程式为++C2H5OH。
【小问6详解】
G→H反应中,G与发生取代反应生成HI,作为碱中和HI,推动反应正向进行。
【小问7详解】
F分子式为,不饱和度为4,六元饱和碳环(不饱和度1),含1个(不饱和度1,2个O),含1个(不饱和度2,1个N),总不饱和度恰好为4,分子式匹配;酸性水解后转化为,生成有机物含有一个饱和六元环和两个,核磁共振氢谱峰面积之比为1:1:4,则两个处于对位,有机物的结构式为,故F结构简式为。
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化学
本试卷满分100分,考试时间75分钟
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:O-16 Cu-64 Ce-140
一、选择题:本题包含14小题,每小题3分,共42分。每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 基于安全角度分析,下列说法正确的是
A. 过氧乙酸可与乙醇保存在同一药品柜中
B. 轻微烫伤可先用洁净冷水处理,再涂烫伤药膏
C. 金属镁不慎着火,可用泡沫灭火器灭火
D. 氯气泄漏时,可向环境中喷洒浓KBr溶液吸收
2. 元杂剧中的唱词“早起开门七件事,柴米油盐酱醋茶”,反映了我国悠久的饮食文化。下列说法错误的是
A. 柴和米的主要成分均为糖类
B. 牛油和食醋的主要有机成分均不能被氧化
C. 酱中加入食盐可起防腐作用
D. 茶叶中含有的茶多酚具有抗氧化功效
3. 随着生活水平的不断提高,人们对美好生活的向往日益增强,对美的追求也越来越高。下列关于美容美发的说法正确的是
A. 洗发水中表面活性剂具有去污、起泡作用,其结构中含有亲、疏水基团
B. 护发素中的硅油(主要成分为聚二甲基硅氧烷)可被清水洗净
C. 护肤品中的甘油具有保湿作用,属于油脂
D. 烫发过程中只破坏头发中的氢键
4. 设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 溶于水后、溶液中含氯微粒的数目小于
B. 标准状况下、2.24 L乙醛中含有键的数目为
C. 和的混合气体中氧原子的数目为
D. 电解精炼铜时、阳极质量每减少6.4 g,电路中转移电子的数目为
5. 工业上制备PH3的部分工艺如图所示。下列有关化学用语表述错误的是
A. 键角:
B. NaOH的电子式:
C. 为正盐,的结构式:
D. 与的VSEPR模型相同
6. 下列装置能达到相应实验目的的是
A.制备
B.制备并收集NO
C.制备并干燥
D.验证苯和溴发生了取代反应
A. A B. B C. C D. D
7. 二氢嘧啶酮是一类非常有用的医药中间体,某种二氢嘧啶酮(Ⅳ)的合成方法如图所示。下列说法错误的是
A. Ⅰ中所有碳原子可能共平面
B. Ⅱ的水溶液具有杀菌、防腐作用
C. 1 mol Ⅲ与NaOH反应,最多消耗2 mol NaOH
D. Ⅳ没有芳香族同分异构体
8. 结构决定性质是化学学科基本观念。下列事实与微观解释不相符的是
选项
事实
微观解释
A
密度:
冰分子间氢键的数目更多,空间利用率更低
B
原子光谱是离散的谱线
原子光谱的谱线是不同定态的电子发生跃迁产生的
C
金刚石的硬度大于石墨
金刚石中共价键的键能大于石墨
D
:
F的电负性大于Cl,键的极性大于键
A. A B. B C. C D. D
9. 短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W原子中未成对的电子数等于其周期序数,X与W相邻,Y的内层电子数为其最外层电子数的2倍,Z位于X的对角线位置。下列说法错误的是
A 电负性: B. 第一电离能:
C. 简单氢化物的沸点: D. 原子半径:
10. 由下列实验操作及现象能得出相应结论的是
选项
实验操作
现象
结论
A
向溶液中加入醋酸,并将产生的气体通入苯酚钠溶液中
溶液变浑浊
酸性:醋酸>碳酸>苯酚
B
向盛有稀盐酸的试管中加入铁片,再将锌片插入试管且接触铁片
产生气泡速率加快
反应速率:电化学腐蚀>化学腐蚀
C
向滴有2滴溶液的少量蒸馏水中,再滴加2滴KSCN溶液
无明显现象
电离程度:
D
向等浓度的NaCl和NaI混合溶液中滴加少量溶液
产生黄色沉淀
溶度积常数:
A. A B. B C. C D. D
11. 处理汽车尾气时(、),分别需要“贫氧”和“富氧”的反应环境。可通过和的切换,实现可逆的氧释放(形成“氧空位”)与补充。的立方晶胞结构如图所示,设为阿伏加德罗常数的值,晶胞参数为a nm。下列说法错误的是
A. 与最近且距离相等的有12个
B.
C. 当时,平均每个晶胞形成个氧空位
D. 若每分钟处理的,则与的速率相同
12. 向溶液中通入HF气体,发生反应:。反应过程中,溶液中随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是
A. 时,
B. 时间内,
C. 时,增大,平衡逆向移动,平衡常数减小
D. 时,加水稀释,的值减小
13. Fe/石墨微电解-Fenton组合工艺处理硝基丙烷()的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A. 电极电势:Fe电极高于石墨电极
B. 石墨电极存在电极反应:
C 理论上每产生1 mol ,外电路中转移1 mol e-
D. 电解过程中,两电极附近的pH均增大
14. 常温下,将的水杨酸(用表示)和的氨水等体积混合,通入气体或加入固体调节混合液的pH(忽略溶液体积的变化),混合液中和的浓度对数lgc(实线)、含A微粒的分布系数(虚线)与溶液pH的关系如图所示:
下列说法错误的是
A. III表示的分布分数与pH的关系曲线
B.
C.
D. 当时,体系中
二、非选择题:本题包含4小题,共58分。
15. 离子液体是环境友好的绿色溶剂,通常具有良好的萃取分离能力。某化学小组用N-甲基咪唑()、1-溴丁烷()及等试剂制备咪唑类离子液体[(注:通常用表示其阳离子),并测试其萃取性能。
实验步骤:
Ⅰ.制备亲水性离子液体[。
将10 mL N-甲基咪唑与14 mL 1-溴丁烷加入图所示三颈烧瓶中,恒温加热搅拌反应4 h,冷却后用乙酸乙酯洗涤3次,减压蒸馏,得到[。
Ⅱ.制备疏水性离子液体[。
将10 g 与11 g 溶于蒸馏水,充分搅拌发生反应。静置后,分液得到离子液体相,用蒸馏水洗涤,在120℃条件下真空干燥4 h,得到[。
Ⅲ.比较与的萃取性能。
分别取的碘水(溶于溶液)置于两个分液漏斗中,分别向其中加入和振荡并静置、分液,再分别向水相中加入2滴同浓度的淀粉溶液。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为_______;已知:具有平面五元环结构,且含大键()。据此推测,其与反应过程中,与标*碳原子成键的N原子标号为_______(填“1”或“2”)。
(2)步骤Ⅰ中,三颈烧瓶中会观察到反应混合体系由刚开始澄清逐渐变为浑浊到最后再变澄清。解释混合体系变浑浊的原因可能为_______。
(3)步骤Ⅱ中,发生反应的反应类型为_______;检验产品是否洗涤干净,所用试剂为_______。
(4)步骤Ⅲ中分液时,打开分液漏斗下端活塞前,需进行的一步操作为_______;作为萃取剂易挥发且有毒,而具有低挥发性,二者挥发性不同的主要原因为_______。
(5)步骤Ⅲ中,加入淀粉溶液后,若观察到_______(填现象),则证明的萃取能力强于。
(6)已知:分配系数是溶质在两种互不相溶溶剂中的平衡浓度之比。步骤Ⅲ中,使用作为萃取剂时,测得水相中的浓度为。据此计算,在相与水相之间的分配系数为_______。
16. 铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池因其优异的光电转换效率而备受关注。某科研团队设计了一种从CIGS废料[主要成分为,含少量]中回收In和Ga的工艺流程如图所示:
已知:,,。回答下列问题:
(1)基态硒原子的核外电子排布式为_______;铜铟镓硒晶体可以看作是晶体中部分In被同主族元素Ga取代,已知前者比后者能更好的吸收太阳光谱中能量较高的紫外光。从结构的角度分析其原因为_______(已知:原子之间靠的越近,轨道重叠越强,电子被束缚的越紧)。
(2)“焙烧”时,生成的气体产物为_______(填化学式);“酸浸”时,为了提高浸出效率,可采取的方法有_______(任写一种)。
(3)“调pH”时,为了保证、完全沉淀,需调节溶液pH至少为_______(计算结果保留两位小数,某离子完全沉淀指其浓度小于或等于)。
(4)取少量“滤液1”平均分成两份:向其中一份溶液中加入氨水至过量,先生成蓝色沉淀,后沉淀溶解得到深蓝色溶液;向另一份溶液中加入适量氨水生成蓝色沉淀,将沉淀滤出,再加入过量氨水,沉淀不溶解。据此写出“沉淀溶解得到深蓝色溶液”发生反应的离子方程式为_______。
(5)已知:/煤油为萃取剂,萃取的原理:。“反萃取”后,铟元素以形式存在于溶液中。
①“酸溶”时,盐酸浓度不宜过大,从平衡移动的角度解释其原因为_______;
②“还原”制得粗In的化学方程式为_______。
17. 在有机合成中用作溶剂、氟化剂和硝化试剂,能将多种金属转化为它们的氟化物,可用不同方法制备。回答下列问题:
Ⅰ.直接法制备。
与反应直接合成时,存在如图所示反应历程:
(1)已知:历程中的焓变对应各反应物的物质的量均为1 mol,据此计算键的键能为_______(选用、、列式表示)。
Ⅱ.间接法制备。
与反应间接合成时,反应原理为:
ⅰ.
ⅱ.
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中充入一定量和发生反应ⅰ和ⅱ。
①下列事实能说明体系达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
A.
B.混合气体的平均相对分子质量不再改变
C.的值不再改变
②已知:反应的平衡常数与温度的关系为(R为常数,温度对、的影响忽略不计)。若体系达到平衡后,只升高温度,达到新平衡时,的值将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)时,反应ⅱ的正、逆反应速率方程分别为、,、为速率常数,只与温度有关。若达平衡时,反应ⅱ的,容器中的分压为,则_______(用含的代数式表示)。
(4)一定条件下,向恒容密闭容器中,按相同方式投入和发生反应ⅰ和ⅱ,测得选择性[NOF选择性]与温度的关系如图所示。已知:实线和虚线分别表示相应温度下,反应至 时和达平衡时选择性。
①Q、M、N三点对应的体系中,由大到小的顺序为_______(用字母表示)。
②反应至 时,的选择性高于相同温度下的平衡值,可能的原因为_______。
(5)时,向恒容密闭容器中充入等物质的量的和发生反应ⅰ和ⅱ,已知初始压强为100 kPa,当转化率为80%时,反应达到平衡状态,此时容器内压强为60 kPa。
①的转化率_______。
②该温度下,反应ⅱ的压强平衡常数_______。
18. 氘代丁苯那嗪(J)可用于治疗舞蹈病及成人迟发性运动障碍,其一种合成方法如下图所示(部分条件省略,副产物均未标出):
已知:A为乙酰乙酸乙酯,其两个羰基之间的亚甲基上的极性显著增大。回答下列问题:
(1)B的名称为_______。
(2)A→C反应中会产生一种副产物(分子式为),其结构简式为_______。
(3)D是否为手性分子?_______(填“是”或“否”);D与反应的产物E的结构简式为_______(填选项标号)。
a. b.
(4)J中含氧官能团的名称为_______。
(5)F→G的化学方程式为_______。
(6)G→H反应中,加入作用为_______。
(7)满足下列条件的F的同分异构体的结构简式为_______(不考虑立体异构)。
ⅰ.红外光谱实验中检测到“”的特征吸收峰
ⅱ.X射线衍射实验发现分子结构中含六元碳环,且无其他环状结构
ⅲ.其酸性水解生成的有机产物的核磁共振氢谱峰面积之比为
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