内容正文:
杭州二中2025学年第二学期高三年级三月月考
化学试题
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Co 59
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是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1. 铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3。从物质分类角度看,Cu2(OH)2CO3属于
A. 碱 B. 混合物 C. 碱性氧化物 D. 盐
2. 次氯酸钙是一种重要的无机化合物,下列有关说法中不正确的是
A. Ca(ClO)2是弱电解质
B. Ca(ClO)2水溶液呈碱性
C. 工业中将Cl2通入冷的石灰乳中制得Ca(ClO)2
D. Ca(ClO)2溶液中通入CO2后的漂白能力更强
3. 下列化学用语表述正确的是
A. C(CH3)4的系统命名法:2,2-二甲基丙烷
B. 激发态H原子的轨道表示式 :
C. 乙烯的结构简式:CH2CH2
D. H2O2的电子式:
4. 我国古代四大发明之一的黑火药是由硫磺粉、硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的,爆炸时反应为:S+2KNO3+3C=K2S+N2↑+3CO2↑。下列说法正确的是
A. 氧化剂只有KNO3 B. S发生氧化反应
C. K2S是氧化产物 D. 氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
5. 关于元素周期律的说法不正确的是
A. 半径:K+<S2⁻ B. 非金属性:C>B
C. 氧化性:Ag+<Cu2+ D. 第一电离能:Be>B
6. 物质的结构决定性质,下列说法中不正确的是
A. NH3的沸点大于PH3 B. 乙醇水溶液呈酸性
C. S易溶于CS2 D. 石墨的导电具有一定的方向性
7. 下列实验操作说法正确的是
A. 在粗盐提纯实验中,过滤时,玻璃棒需不断搅拌漏斗中的液体
B. 在配制0.100 mol/L NaCl溶液时,将洗涤液转移至容量瓶后,需轻轻摇动容量瓶使溶液混合均匀
C. 制备Fe(OH)3胶体时,需向氨水中逐滴加入5~6滴FeCl3饱和溶液
D. 用标准液润洗滴定管后,将润洗液全部从上口倒出
8. 下列方程式中正确的是
A. Fe(OH)2易被空气氧化:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
B. 向Na2S2O3溶液中滴加稀硫酸:3S2O+2H+=4S↓+2SO2+H2O
C. 向AlCl3溶液中加入过量氨水:Al3++4NH3·H2O=[Al(OH)4]⁻+4NH
D. 用浓盐酸与MnO2反应:MnO2+4HClMn2++2Cl⁻+Cl2↑+2H2O
9. 以异丁醛(M)为原料制备化合物Q的合成路线如下,下列说法不正确的是
A. M中所有原子一定不共面
B. 若M+X→N原子利用率为100%,则X是甲醛
C. 用溴的四氯化碳溶液可鉴别N和Q
D. P→Q过程中有CH3COOH生成
10. 下列说法正确的是
A.除去废铁屑表面的油污
B.通过产生白烟检验NH3
C.可用于验证SO2可与水反应
D.制备硫酸四氨合铜晶体
A. A B. B C. C D. D
11. 下列有关含硫化合物的说法中正确的是
A. SCl2是非极性分子
B. [(O)2S-S(O)3]2⁻中硫元素的化合价分别为+3、+5
C. S3O9(SO3三聚成环)分子中所有O原子的化学环境相同
D. (NH4)2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2是氧化还原反应
12. 一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物-空气液流二次电池的工作原理如图所示,其中双膜结构的液流电池设计缓解了硫交叉问题。下列说法正确的是
A. 放电时,电子流向为:电极B→电解液→电极A
B. 膜a为阴离子交换膜,膜b为阳离子交换膜
C. 充电时发生反应的离子方程式为:
D. 放电时,当外电路通过2 mol电子时,理论上Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共减少2 mol
13. 氯化二乙基铝(CH3CH2)2AlCl能形成三聚体。该三聚体所有原子最外层电子均达到稳定结构,结构如图所示,下列推测不合理的是
A. (CH3CH2)2AlCl、三聚体分子中Al的杂化类型依次为sp2、sp3
B. (CH3CH2)2AlCl的晶体中存在的作用力有:共价键、范德华力
C. (CH3CH2)2AlCl与O2完全反应可能生成CO2、H2O、Al2O3和HCl
D. (CH3CH2)2AlCl比(CH3CH2)2AlBr更易水解
14. 一种将CO2转化为高附加值物质的机理如图,其中的R代表H或有机基团。下列说法不正确的是
A. X的结构可能为
B. 生成的催化剂为
C. 在反应①中体现了碱性
D. 若R为H,产物中还可能生成HOOCC≡CCOOH
15. 已知:25℃下,Ksp(AgCl)=1.6×10-10,Kb(NH3·H2O)=2.0×10-5,
AgCl+2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++Cl⁻+2H2O K1,
Ag++2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++2H2O K2=1.0×107。
过量氯化银与1 L 5 mol/L的NH3·H2O充分反应至平衡,所得上清液中c(Cl⁻)为a mol/L。后加入x mol NH4NO3固体继续反应至新平衡,此时c(NH3·H2O)=10c()。不考虑反应前后的溶液体积变化,下列说法正确的是
A. K1=1.6×103 B. 新平衡时,溶液呈弱酸性
C. a>0.18 D. c(NH3·H2O)+c()=(5+x) mol/L
16. 某同学利用苯甲醛制备苯甲醇和苯甲酸,具体操作步骤如下。
步骤Ⅰ:往NaOH的浓溶液中分批加入一定量的苯甲醛,用力振荡,并静置数小时得混合液。
步骤Ⅱ:将步骤Ⅰ中混合液用水稀释,加入乙醚进行萃取、分液,收集有机层。
步骤Ⅲ:用饱和NaHSO3洗涤有机层,去除未反应的苯甲醛。再用干燥的MgSO4吸水,过滤后,蒸馏得苯甲醇。
步骤Ⅳ:向剩下的水层中加入过量的盐酸至pH=1后冷却、过滤、洗涤、干燥得苯甲酸粗品,并测其熔点。
已知:
物质
苯甲醇
苯甲醛
苯甲酸
性质
易溶于乙醚、微溶于水
易溶于乙醚,微溶于水
熔点122℃,易溶于乙醚,微溶于水
下列说法不正确的是
A. 萃取时,萃取剂乙醚也可用CH2Cl2替代
B. 若苯甲酸粗品从110℃开始熔化,可推测其中含苯甲酸钠杂质
C. 若MgSO4吸水后不过滤直接蒸馏,则产物的纯度下降
D. 若将步骤Ⅰ中苯甲醛换成乙醛,则混合液中含CH3CH=CHCHO
非选择题部分
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17. 回答下列问题
(1)Ga与P形成的某化合物晶体的结构如图。
①该化合物的化学式为___________,Ga旁边最近的Ga有___________个。
②该化合物是优良的半导体材料,在晶体中掺杂不同种类的元素,可形成多电子的n型或缺电子的p型半导体,则S原子代替P,得到___________型半导体(填“n”或“p”)。
(2)磷与Cl2可得到PCl3和PCl5,磷和硫一起加热也可得到多种磷的硫化物,如P4S7。
①PCl3能与金属Ni反应生成Ni(PCl3)4,而PCl5不能与金属Ni发生类似反应,请解释原因___________。
②P4S7的结构如下所示:
。
该化合物在热水中完全反应生成气体M和两种含氧酸,请写出化学方程式___________,并设计实验检验气体M___________。
(3)作为锂电池中用到的电解质材料之一,Li-bfSi(阴离子bfSi-结构见下图A)深受关注。
①C分子中,两个H-N-S键角均为117°,S-N-S键角为126°,N的原子轨道杂化类型为___________。
②B溶于某溶剂发生自耦电离(2BA+F),阳离子F的结构式为___________。
③B和D水溶液均呈酸性,相同温度下,Ka值大小关系:B___________D(填“>”或“<”),其原因是___________。
18. 研究汽车尾气CO和NO的转化具有重要的意义。
(1)已知物质的相对能量如下表所示:
物质
NO
CO
CO2
N2
相对能量/(kJ/mol)
90
-110
-393
0
①CO2的空间构型___________。
②写出NO和CO生成N2和CO2的热化学方程式___________;该反应自发进行的条件是___________。
③已知②中反应分两步进行(反应未配平):NO+COXN2+CO2,请在图中画出反应上述过程的“能量—进程图”________。
(2)某科研小组在三元催化器(TWC)中采用Pt-Pd-Rh基催化剂催化CO还原NO的反应,反应历程如下:(*代表催化剂)
Ⅰ.NO+* → NO*
Ⅱ.CO+* → CO*
Ⅲ.NO*+* → N*+O*
Ⅳ.N*+N* → N+*
Ⅴ.CO*+O* → CO+*
Ⅵ.N→ N2+* CO→ CO2+*
该过程中还会生成的一种氮氧化物副产物为___________,写出生成该物质的基元反应方程式___________。
(3)另有小组采取氢气辅助,在中高温条件下,可提高氮气的选择性。部分反应如下:
步骤
基元反应
活化能(kJ/mol)
a
2N*→ N2+2*
104
b
NO*+*→ N*+O*
132
c
NO*+H*→ N*+OH*
65
d
CO+*→ CO*
48
e
H2+2*→ H+*→ 2H*
15
f
NO+*→ NO*
≈0
氮气的选择性的提高是因为发生上述步骤___________(填序号),理由是___________。
19. 三氯化六氨合钴(III)是一种橙黄色单斜晶体,是制备其他三价钴配合物的重要试剂,用CoCl2制备[Co(NH3)6]Cl3的流程如下
已知:[Co(NH3)6]Cl3的摩尔质量为267.5 g/mol。
制备装置如下图(夹持装置已略)。
(1)仪器a的名称是___________。
(2)NH4Cl的作用除了作为反应物外,还有___________。
(3)下列有关实验说法不正确的是___________。
A. 仪器a中的试剂可用无水氯化钙或者碱石灰
B. 冰水浴可以减少H2O2分解以及氨水的挥发
C. 活性炭的作用是催化剂
D. 实验中观察到冷凝管气雾过高,可采取降低水浴温度的措施
(4)操作A为___________,操作B中加入浓盐酸的目的是___________。
(5)为了测定产品的纯度,取m g样品加入NaOH溶液中,加热至沸使产品分解,并蒸出氨气。蒸出的氨气用稍过量(约为35mL) 0.2mol/L H3BO3溶液吸收,选择合适的指示剂,再用0.2000 mol/L HCl标准液滴定,耗用30.00 mL标准液,即可计算产品纯度。
已知:Ka(H3BO3)=5×10-10,Kb(NH3.H2O)=2×10-5;H3BO3+NH3+H2O=NH4[B(OH)4],NH4[B(OH)4]+HCl=NH4Cl+H3BO3+H2O。
①若样品的纯度较高,滴定完全后溶液的pH约为___________。
A.3 B.5 C.7 D.9
②所用的指示剂为___________。
20. 天然产物H具有抗肿瘤、镇痉等生物活性,可通过以下路线合成。
已知:Ⅰ.;
Ⅱ.的苯环上发生取代反应时,基团主要取代在间位。
回答下列问题:
(1)化合物C中含氧官能团名称为___________。
(2)化合物X的分子式为C3H2O2,则X的结构简式为___________。
(3)化合物F→G的化学方程式为___________。
(4)下列选项不正确的是___________。
A. G到H的反应类型是还原反应
B. 在核磁共振氢谱图中,化合物B有3组吸收峰
C. 化合物F与足量H2反应后,手性碳原子数为7
D. 1 mol H与足量NaOH溶液反应,最多消耗2molNaOH
(5)化合物D→E的过程中会产生副产物,请写出一种与上述流程机理相同的可能副产物(分子式为C26H28O6)的结构简式___________。
(6)以和CH3I为原料,合成,写出路线流程图(无机试剂任选)___________。
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杭州二中2025学年第二学期高三年级三月月考
化学试题
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Co 59
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是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1. 铜锈的主要成分是Cu2(OH)2CO3。从物质分类角度看,Cu2(OH)2CO3属于
A. 碱 B. 混合物 C. 碱性氧化物 D. 盐
【答案】D
【解析】
【详解】A.碱的定义是电离出的阴离子全部为,电离出的阴离子除外还有,不属于碱,A错误;
B.有固定的化学组成,属于纯净物,B错误;
C.氧化物只含两种元素且其中一种为氧元素,含四种元素,不属于氧化物,C错误;
D.盐是由金属阳离子(或铵根离子)和酸根离子构成的化合物,是铜离子、氢氧根离子和碳酸根离子构成的碱式碳酸盐,属于盐,D正确;
故选D。
2. 次氯酸钙是一种重要的无机化合物,下列有关说法中不正确的是
A. Ca(ClO)2是弱电解质
B. Ca(ClO)2水溶液呈碱性
C. 工业中将Cl2通入冷的石灰乳中制得Ca(ClO)2
D. Ca(ClO)2溶液中通入CO2后的漂白能力更强
【答案】A
【解析】
【详解】A.属于盐类,能完全电离出钙离子和次氯酸根,属于强电解质,A错误;
B.中次氯酸根水解,产生氢氧根,呈碱性,B正确;
C.将通入冷的石灰乳发生反应,制得,C正确;
D.溶液中通入发生反应,生成次氯酸,漂白能力更强,D正确;
故答案选A。
3. 下列化学用语表述正确的是
A. C(CH3)4的系统命名法:2,2-二甲基丙烷
B. 激发态H原子的轨道表示式 :
C. 乙烯的结构简式:CH2CH2
D. H2O2的电子式:
【答案】A
【解析】
【详解】A.主链含三个碳原子,有两个甲基支链在2号碳,因此系统命名为2,2-二甲基丙烷,A正确;
B.原子轨道类型中不含,不是激发态原子的轨道表示式,B错误;
C.结构简式中碳碳双键不可省略,乙烯的结构简式为,C错误;
D.过氧化氢为共价化合物,电子式为: ,D错误;
故答案选A。
4. 我国古代四大发明之一的黑火药是由硫磺粉、硝酸钾和木炭粉按一定比例混合而成的,爆炸时反应为:S+2KNO3+3C=K2S+N2↑+3CO2↑。下列说法正确的是
A. 氧化剂只有KNO3 B. S发生氧化反应
C. K2S是氧化产物 D. 氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
【答案】D
【解析】
【详解】A.反应中S的化合价由0价下降为-2价,N的化合价由+5价下降为0价,S和KNO3为氧化剂,A错误;
B.S发生还原反应,B错误;
C.S发生还原反应,K2S是还原产物,C错误;
D.C的化合价由0价上升为+4价,C为还原剂,S和KNO3为氧化剂,根据化学方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为(1+2):3=1:1,D正确;
故选D。
5. 关于元素周期律的说法不正确的是
A. 半径:K+<S2⁻ B. 非金属性:C>B
C. 氧化性:Ag+<Cu2+ D. 第一电离能:Be>B
【答案】C
【解析】
【详解】A.和的核外电子排布相同,电子层结构相同时,核电荷数越大离子半径越小,的核电荷数大于,故半径,A正确;
B.、同周期,同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强,原子序数,故非金属性,B正确;
C.金属活动性,单质还原性越强,对应阳离子氧化性越弱,且反应可证明氧化性,C错误;
D.的价电子排布为,为全满稳定结构,第一电离能大于同周期相邻的,故第一电离能,D正确;
故选C。
6. 物质的结构决定性质,下列说法中不正确的是
A. NH3的沸点大于PH3 B. 乙醇水溶液呈酸性
C. S易溶于CS2 D. 石墨的导电具有一定的方向性
【答案】B
【解析】
【详解】A.分子间存在氢键,分子间仅存在范德华力,氢键作用强于范德华力,因此沸点高于,A正确;
B.乙醇属于非电解质,在水溶液中几乎不能电离出,乙醇水溶液呈中性,B错误;
C.和均为非极性分子,根据相似相溶原理,易溶于,C正确;
D.石墨是层状结构,自由电子只能在层内移动,层间难以导电,因此石墨导电具有方向性,D正确;
故选B。
7. 下列实验操作说法正确的是
A. 在粗盐提纯实验中,过滤时,玻璃棒需不断搅拌漏斗中的液体
B. 在配制0.100 mol/L NaCl溶液时,将洗涤液转移至容量瓶后,需轻轻摇动容量瓶使溶液混合均匀
C. 制备Fe(OH)3胶体时,需向氨水中逐滴加入5~6滴FeCl3饱和溶液
D. 用标准液润洗滴定管后,将润洗液全部从上口倒出
【答案】B
【解析】
【详解】A.在粗盐提纯的过滤操作中,玻璃棒的作用是引流,不能搅拌漏斗中的液体,否则会戳破滤纸,导致过滤失败,A错误;
B.在配制一定物质的量浓度的溶液时,将洗涤液转移至容量瓶后,轻轻摇动容量瓶可以使溶液混合均匀,这是正确的操作,B正确;
C.制备氢氧化铁胶体时,应向沸水中逐滴加入 5~6 滴氯化铁饱和溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热。向氨水中加入氯化铁溶液会直接生成氢氧化铁沉淀,无法得到胶体,C错误;
D.用标准液润洗滴定管后,洗涤液应从滴定管下口放出,而不是上口倒出,这样才能保证滴定管内壁以及尖嘴部分都被标准液润洗,D错误;
故答案选B。
8. 下列方程式中正确的是
A. Fe(OH)2易被空气氧化:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
B. 向Na2S2O3溶液中滴加稀硫酸:3S2O+2H+=4S↓+2SO2+H2O
C. 向AlCl3溶液中加入过量氨水:Al3++4NH3·H2O=[Al(OH)4]⁻+4NH
D. 用浓盐酸与MnO2反应:MnO2+4HClMn2++2Cl⁻+Cl2↑+2H2O
【答案】A
【解析】
【详解】A.具有强还原性,易被空气中氧气氧化为,该方程式原子守恒、配平正确,A正确;
B.和稀硫酸反应生成,离子方程式为,B错误;
C.氨水是弱碱,不能溶解,和过量氨水反应只能生成沉淀,离子方程式为,C错误;
D.浓盐酸中HCl完全电离,书写离子方程式时需要拆分为和,离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,D错误;
故选A。
9. 以异丁醛(M)为原料制备化合物Q的合成路线如下,下列说法不正确的是
A. M中所有原子一定不共面
B. 若M+X→N原子利用率为100%,则X是甲醛
C. 用溴的四氯化碳溶液可鉴别N和Q
D. P→Q过程中有CH3COOH生成
【答案】D
【解析】
【分析】由图示可知,M到N多一个碳原子,M与X发生加成反应得到N,X为甲醛,N与CH2(COOC2H5)2发生先加成后消去的反应,得到P,P先在碱性条件下发生水解反应,再酸化得到Q。
【详解】A.异丁醛M的结构中存在甲基,甲基碳周围的原子为四面体结构,因此所有原子一定不能共面,A正确;
B.根据分析,若M+X→N原子利用率为100%,则X为HCHO,B正确;
C.N中没有碳碳双键,溴的四氯化碳溶液中,醛基不能与溴反应,因此N不能使溴的四氯化碳溶液褪色;Q中存在碳碳双键,可与溴发生加成使溶液褪色,因此可以鉴别两者,C正确;
D.P到Q两个酯基碱性条件下水解成2个乙醇与2个羧酸根,2个羧酸根再酸化为2个羧基,一个羧基加热脱羧生成二氧化碳,另一个羧基与醇羟基酯化反应生成内酯,过程中没有生成CH3COOH,D错误;
故选D。
10. 下列说法正确的是
A.除去废铁屑表面的油污
B.通过产生白烟检验NH3
C.可用于验证SO2可与水反应
D.制备硫酸四氨合铜晶体
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.油污属于酯类,饱和碳酸钠溶液水解显碱性,加热可促进水解,碱性增强,能促进油污发生水解而除去,装置操作也合理,A正确;
B.硫酸是难挥发性酸,和硫酸接触,无法在空气中形成固体白烟,检验需要用蘸有浓盐酸或浓硝酸的玻璃棒,才能和反应生成或NH4NO3白烟,B错误;
C.极易溶于水,仅观察到试管内液面上升,无法证明是和水发生了化学反应还是仅物理溶解,无法验证与水反应,C错误;
D.硫酸四氨合铜加热会分解,应采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法,D错误;
答案选A。
11. 下列有关含硫化合物的说法中正确的是
A. SCl2是非极性分子
B. [(O)2S-S(O)3]2⁻中硫元素的化合价分别为+3、+5
C. S3O9(SO3三聚成环)分子中所有O原子的化学环境相同
D. (NH4)2S2O8+2H2O=2NH4HSO4+H2O2是氧化还原反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.的中心S原子价层电子对数为,含2对孤对电子,分子为V形不对称结构,正负电荷中心不重合,属于极性分子,A错误;
B.该离子中两个S直接以S-S键相连,O为-2价,离子整体带2个负电荷,设两个S化合价为、,可得:,即,两个S分别连接2个O、3个O,因此化合价分别为+3、+5,B正确;
C.三聚成环得到的中,O分为两种:连接两个S的桥氧原子,以及连在S上的端基氧原子,二者化学环境不同,C错误;
D.过二硫酸根本身含过氧键,过氧键的O为-1价,反应后过氧键转移到中,S元素始终为+6价,没有电子转移,不属于氧化还原反应,D错误;
故选B。
12. 一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物-空气液流二次电池的工作原理如图所示,其中双膜结构的液流电池设计缓解了硫交叉问题。下列说法正确的是
A. 放电时,电子流向为:电极B→电解液→电极A
B. 膜a为阴离子交换膜,膜b为阳离子交换膜
C. 充电时发生反应的离子方程式为:
D. 放电时,当外电路通过2 mol电子时,理论上Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共减少2 mol
【答案】C
【解析】
【分析】由电池装置图可知,放电时,空气氧化多硫化物,则电极B为正极,电极反应为,电极A为负极,电极反应为;充电时,电极B为阳极,电极反应为,电极A为阴极,电极反应为;
【详解】A.放电时,电子由负极经外电路流向正极,即电极A→负载→电极B,A错误;
B.由分析可知,放电时,负极室中的通过膜a向Ⅱ室迁移,膜a为阳离子交换膜;正极室中的通过膜b向Ⅱ室迁移,膜b为阴离子交换膜,B错误;
C.结合充电时阳极和阴极的电极反应式可得总反应的离子方程式为,C正确;
D.放电时,当外电路通过2 mol电子时,理论上负极室中有2 mol 进入Ⅱ室,正极室中有2 mol 进入Ⅱ室,则Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共增加2 mol,D错误;
故答案选C。
13. 氯化二乙基铝(CH3CH2)2AlCl能形成三聚体。该三聚体所有原子最外层电子均达到稳定结构,结构如图所示,下列推测不合理的是
A. (CH3CH2)2AlCl、三聚体分子中Al的杂化类型依次为sp2、sp3
B. (CH3CH2)2AlCl的晶体中存在的作用力有:共价键、范德华力
C. (CH3CH2)2AlCl与O2完全反应可能生成CO2、H2O、Al2O3和HCl
D. (CH3CH2)2AlCl比(CH3CH2)2AlBr更易水解
【答案】D
【解析】
【详解】A.(CH3CH2)2AlCl 中,Al 原子形成 3 个 σ 键(2 个 C-Al 键、1 个 Cl-Al 键),无孤电子对,价层电子对数为 3,因此杂化类型为 sp2;三聚体中,Al 原子形成 4 个 σ 键(2 个 C-Al 键、2 个 Cl-Al 键),无孤电子对,价层电子对数为 4,因此杂化类型为 sp3,A正确;
B. (CH3CH2)2AlCl 是分子晶体,分子内存在 C-C、C-H、C-Al、Al-Cl 共价键;分子之间存在范德华力(分子间作用力),B正确;
C. (CH3CH2)2AlCl 含有 C、H、Al、Cl 元素,与 O2完全燃烧时:C 被氧化为 CO2,H 被氧化为 H2O;Al 被氧化为 Al2O3;Cl 与 H 结合生成 HCl,因此产物可能为CO2、H2O、Al2O3和 HCl,C正确;
D.氯元素的电负性大于溴元素,铝氯键强于铝溴键,则水解时(CH3CH2)2AlCl的铝氯键比(CH3CH2)2AlBr的铝溴键难以断裂,比(CH3CH2)2AlBr更难水解,D错误;
故选D。
14. 一种将CO2转化为高附加值物质的机理如图,其中的R代表H或有机基团。下列说法不正确的是
A. X的结构可能为
B. 生成的催化剂为
C. 在反应①中体现了碱性
D. 若R为H,产物中还可能生成HOOCC≡CCOOH
【答案】C
【解析】
【分析】反应总过程为端炔和发生羧基化反应生成炔酸,咪唑类物质作为催化剂循环参与反应。
【详解】A.反应②中,咪唑负离子进攻CO2的亲电碳,生成,A正确;
B.参与了整个循环,在反应②消耗,在反应④重新生成,反应前后性质和质量不变,是生成炔酸铯的催化剂,B正确;
C.反应①中,给出质子,结合质子生成,因此在反应中体现酸性,不是碱性,C错误;
D.若R=H,反应物为乙炔,两端都含有端炔氢,都可以发生羧基化反应,最终可以得到HOOCC≡CCOOH,D正确;
故选C。
15. 已知:25℃下,Ksp(AgCl)=1.6×10-10,Kb(NH3·H2O)=2.0×10-5,
AgCl+2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++Cl⁻+2H2O K1,
Ag++2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++2H2O K2=1.0×107。
过量氯化银与1 L 5 mol/L的NH3·H2O充分反应至平衡,所得上清液中c(Cl⁻)为a mol/L。后加入x mol NH4NO3固体继续反应至新平衡,此时c(NH3·H2O)=10c()。不考虑反应前后的溶液体积变化,下列说法正确的是
A. K1=1.6×103 B. 新平衡时,溶液呈弱酸性
C. a>0.18 D. c(NH3·H2O)+c()=(5+x) mol/L
【答案】C
【解析】
【详解】A.反应的平衡常数为,A错误;
B.根据的电离平衡:,已知新平衡有,代入得: ,解得,溶液呈弱碱性,B错误;
C.原平衡中,和浓度相等,即,消耗 ,平衡时,代入表达式:,开方得,整理得,解得 ,C正确;
D.根据N元素物料守恒,体系总N为,除了(x mol)外,N元素还存在于、、 中,因此:,D错误;
故选C。
16. 某同学利用苯甲醛制备苯甲醇和苯甲酸,具体操作步骤如下。
步骤Ⅰ:往NaOH的浓溶液中分批加入一定量的苯甲醛,用力振荡,并静置数小时得混合液。
步骤Ⅱ:将步骤Ⅰ中混合液用水稀释,加入乙醚进行萃取、分液,收集有机层。
步骤Ⅲ:用饱和NaHSO3洗涤有机层,去除未反应的苯甲醛。再用干燥的MgSO4吸水,过滤后,蒸馏得苯甲醇。
步骤Ⅳ:向剩下的水层中加入过量的盐酸至pH=1后冷却、过滤、洗涤、干燥得苯甲酸粗品,并测其熔点。
已知:
物质
苯甲醇
苯甲醛
苯甲酸
性质
易溶于乙醚、微溶于水
易溶于乙醚,微溶于水
熔点122℃,易溶于乙醚,微溶于水
下列说法不正确的是
A. 萃取时,萃取剂乙醚也可用CH2Cl2替代
B. 若苯甲酸粗品从110℃开始熔化,可推测其中含苯甲酸钠杂质
C. 若MgSO4吸水后不过滤直接蒸馏,则产物的纯度下降
D. 若将步骤Ⅰ中苯甲醛换成乙醛,则混合液中含CH3CH=CHCHO
【答案】B
【解析】
【分析】苯甲醛在NaOH溶液中加热发生歧化反应生成苯甲酸钠和苯甲醇,苯甲醇通过萃取进入有机层分离出来,再经过干燥、蒸馏得到纯净的苯甲醇,水层中的苯甲酸钠再经过盐酸酸化等多步操作、重结晶得到苯甲酸固体。
【详解】A.萃取剂要求不溶于水、溶质在其中溶解度远大于水、不与溶质反应,不溶于水,苯甲醇、苯甲醛都易溶于,因此可以替代乙醚,A正确;
B.纯苯甲酸熔点为122℃,杂质会使熔点降低、熔程变长,但步骤Ⅳ中加入过量盐酸调pH=1,苯甲酸钠会完全酸化生成苯甲酸,且苯甲酸钠易溶于水,洗涤过程中会被除去,不可能成为苯甲酸粗品中的杂质,因此不能推测粗品含苯甲酸钠杂质,B错误;
C.吸水后,若不过滤直接蒸馏,加热时吸附的水会被蒸出混入苯甲醇产物中,导致产物纯度下降,C正确;
D.乙醛含有α-H,在NaOH溶液中优先发生羟醛缩合,先生成,再脱水得到,因此混合液中含有该物质,D正确;
故选B。
非选择题部分
二、非选择题(本大题共4小题,共52分)
17. 回答下列问题
(1)Ga与P形成的某化合物晶体的结构如图。
①该化合物的化学式为___________,Ga旁边最近的Ga有___________个。
②该化合物是优良的半导体材料,在晶体中掺杂不同种类的元素,可形成多电子的n型或缺电子的p型半导体,则S原子代替P,得到___________型半导体(填“n”或“p”)。
(2)磷与Cl2可得到PCl3和PCl5,磷和硫一起加热也可得到多种磷的硫化物,如P4S7。
①PCl3能与金属Ni反应生成Ni(PCl3)4,而PCl5不能与金属Ni发生类似反应,请解释原因___________。
②P4S7的结构如下所示:
。
该化合物在热水中完全反应生成气体M和两种含氧酸,请写出化学方程式___________,并设计实验检验气体M___________。
(3)作为锂电池中用到的电解质材料之一,Li-bfSi(阴离子bfSi-结构见下图A)深受关注。
①C分子中,两个H-N-S键角均为117°,S-N-S键角为126°,N的原子轨道杂化类型为___________。
②B溶于某溶剂发生自耦电离(2BA+F),阳离子F的结构式为___________。
③B和D水溶液均呈酸性,相同温度下,Ka值大小关系:B___________D(填“>”或“<”),其原因是___________。
【答案】(1) ①. GaP ②. 12 ③. n
(2) ①. PCl3中P具有孤对电子,能与Ni形成配位键 ②. ③. 将气体通入硫酸铜溶液,若产生黑色沉淀CuS,则证明为或使用醋酸铅试纸,若变黑生成PbS,亦可确认
(3) ①. sp2 ②. ③. > ④. 是吸电子基,会使键的极性增强,电离出的能力增大,酸性更强,是推电子基,会使键的极性减弱,电离出的能力减弱,酸性较弱
【解析】
【小问1详解】
①晶胞中Ga原子位于顶点和面心,总数为:,P原子全部位于晶胞内部,共4个,故化学式为GaP;Ga原子呈面心立方堆积,每个Ga周围最近邻的Ga原子数为12。
②S原子取代P原子时,因S价电子数(6)比P(5)多1,引入额外自由电子,导致载流子为电子,形成n型半导体;
【小问2详解】
①中P原子有1对孤对电子,可与Ni形成配位键,生成,中P原子已形成5个共价键,无孤对电子,无法提供电子对进行配位。
②P4S7在热水中完全反应生成气体M和两种含氧酸,化学方程式为,气体M为,将气体通入硫酸铜溶液,若产生黑色沉淀CuS,则证明为或使用醋酸铅试纸,若变黑生成PbS,亦可确认该气体为H2S;
【小问3详解】
①由键角为117°和126°且略小于120°和略大于120°可知,C中的氮原子的价层电子对数为3,原子的杂化方式为杂化;
②B发生自耦电离,产生阴离子A和阳离子F,F中可能结合在N原子或O原子上,阳离子F的结构式可能为;
③是吸电子基,会使键的极性增强,电离出的能力增大,酸性更强,是推电子基,会使键的极性减弱,电离出的能力减弱,酸性较弱,则B的酸性强于D,则
18. 研究汽车尾气CO和NO的转化具有重要的意义。
(1)已知物质的相对能量如下表所示:
物质
NO
CO
CO2
N2
相对能量/(kJ/mol)
90
-110
-393
0
①CO2的空间构型___________。
②写出NO和CO生成N2和CO2的热化学方程式___________;该反应自发进行的条件是___________。
③已知②中反应分两步进行(反应未配平):NO+COXN2+CO2,请在图中画出反应上述过程的“能量—进程图”________。
(2)某科研小组在三元催化器(TWC)中采用Pt-Pd-Rh基催化剂催化CO还原NO的反应,反应历程如下:(*代表催化剂)
Ⅰ.NO+* → NO*
Ⅱ.CO+* → CO*
Ⅲ.NO*+* → N*+O*
Ⅳ.N*+N* → N+*
Ⅴ.CO*+O* → CO+*
Ⅵ.N→ N2+* CO→ CO2+*
该过程中还会生成的一种氮氧化物副产物为___________,写出生成该物质的基元反应方程式___________。
(3)另有小组采取氢气辅助,在中高温条件下,可提高氮气的选择性。部分反应如下:
步骤
基元反应
活化能(kJ/mol)
a
2N*→ N2+2*
104
b
NO*+*→ N*+O*
132
c
NO*+H*→ N*+OH*
65
d
CO+*→ CO*
48
e
H2+2*→ H+*→ 2H*
15
f
NO+*→ NO*
≈0
氮气的选择性的提高是因为发生上述步骤___________(填序号),理由是___________。
【答案】(1) ①. 直线形 ②. ③. 低温自发 ④.
(2) ①. N2O ②. N*+NO*→N2O*+*(或:N*+N*+O*→N2O*+2*)
(3) ①. c、e ②. 步骤e活化能很低,易生成,步骤c活化能远低于原有生成的步骤b,更易产生,更多结合生成,因此提高了氮气的选择性
【解析】
【小问1详解】
①CO2中心C原子的价层电子对数为,杂化类型为sp杂化,无孤电子对,空间构型为直线形;
②反应热ΔH=生成物总相对能量−反应物总相对能量,代入数据得:ΔH=(0+2×(−393))−(2×90+2×(−110))=−746 kJ/mol,则热化学方程式为;该反应ΔH<0,反应后气体分子数减少,ΔS<0,根据ΔG=ΔH−TΔS<0时反应自发,可知低温下该反应可自发进行;
③第一步为慢反应,第二步为快反应,则第一步活化能大于第二步,两步反应均放热,则反应物能量>中间体能量>产物能量,则示意图如下:。
【小问2详解】
根据反应历程,则该过程中还会生成的一种氮氧化物副产物为N2O,基元反应为N*+NO*→N2O*+*(或:N*+N*+O*→N2O*+2*)。
【小问3详解】
无氢气时,NO分解为走活化能更高的步骤b,反应难度大;加入氢气后,氢气经低活化能的步骤e得到,NO经活化能更低的步骤c更快生成,浓度升高,更多结合为,提高了氮气的选择性;故氮气的选择性的提高是因为发生上述步骤c、e。
19. 三氯化六氨合钴(III)是一种橙黄色单斜晶体,是制备其他三价钴配合物的重要试剂,用CoCl2制备[Co(NH3)6]Cl3的流程如下
已知:[Co(NH3)6]Cl3的摩尔质量为267.5 g/mol。
制备装置如下图(夹持装置已略)。
(1)仪器a的名称是___________。
(2)NH4Cl的作用除了作为反应物外,还有___________。
(3)下列有关实验说法不正确的是___________。
A. 仪器a中的试剂可用无水氯化钙或者碱石灰
B. 冰水浴可以减少H2O2分解以及氨水的挥发
C. 活性炭的作用是催化剂
D. 实验中观察到冷凝管气雾过高,可采取降低水浴温度的措施
(4)操作A为___________,操作B中加入浓盐酸的目的是___________。
(5)为了测定产品的纯度,取m g样品加入NaOH溶液中,加热至沸使产品分解,并蒸出氨气。蒸出的氨气用稍过量(约为35mL) 0.2mol/L H3BO3溶液吸收,选择合适的指示剂,再用0.2000 mol/L HCl标准液滴定,耗用30.00 mL标准液,即可计算产品纯度。
已知:Ka(H3BO3)=5×10-10,Kb(NH3.H2O)=2×10-5;H3BO3+NH3+H2O=NH4[B(OH)4],NH4[B(OH)4]+HCl=NH4Cl+H3BO3+H2O。
①若样品的纯度较高,滴定完全后溶液的pH约为___________。
A.3 B.5 C.7 D.9
②所用的指示剂为___________。
【答案】(1)球形干燥管
(2)抑制水解,且可以减少电离 (3)A
(4) ①. 趁热过滤 ②. 中和过量氨水,同时增大,有利于的析出
(5) ①. B ②. 甲基橙
【解析】
【分析】和加水,加热溶解,使反应物充分接触,可控制pH,避免发生其他反应。冷却后再加入浓氨水,提供大量的分子,与形成稳定的配离子。活性炭作催化剂,加快的氧化速率,冰水浴可有效减少氨水的挥发和的分解,减少反应物的损失,可将氧化为。待物质充分混合后,再将温度提高到60℃加快反应的速率。得到生成物之后,经过过滤可将活性炭分离,再向滤液中加入浓盐酸调节pH值,增大浓度,使的溶解平衡逆向移动,得到更多的晶体,经过结晶操作即可得到晶体。结晶后的滤液中主要含有。
【小问1详解】
根据仪器结构,仪器a为球形干燥管。
【小问2详解】
浓氨水中存在电离平衡,电离出,使平衡逆向移动,避免浓度过高生成沉淀,且与同为强酸弱碱盐,水解相互抑制。
【小问3详解】
A.无水氯化钙可与反应生成络合物,而碱石灰不能和NH3反应,不能吸收尾气中的氨气,A错误;
B.受热易分解,氨水受热易挥发,冰水浴可减少二者损失,B正确;
C.该反应中活性炭作催化剂,加快反应速率,C正确;
D.冷凝管气雾过高说明氨水挥发过多,降低水浴温度可以减少挥发,D正确;
答案选A。
【小问4详解】
高温下溶解度大,趁热过滤可除去活性炭,同时避免产品降温析出混入活性炭;溶液中存在溶解平衡,浓度增大,使平衡逆向移动,促进产品析出。
【小问5详解】
① 滴定完成后,溶液溶质为和,两者物质的量相等;,与相等,则和H3BO3都能使溶液呈酸性,且二者的作用相当,终点,设水解产生的H+的浓度为x mol/L,则溶液中,c(H+)=2x mol/L,c(NH3∙H2O)=x mol/L,,,解得x=4.8´10-6mol/L,则溶液中,c(H+)=9.6´10-6mol/L,pH=5,因此选B;
② 滴定终点pH约为5,甲基橙的变色范围()刚好覆盖该pH,适合作为指示剂。
20. 天然产物H具有抗肿瘤、镇痉等生物活性,可通过以下路线合成。
已知:Ⅰ.;
Ⅱ.的苯环上发生取代反应时,基团主要取代在间位。
回答下列问题:
(1)化合物C中含氧官能团名称为___________。
(2)化合物X的分子式为C3H2O2,则X的结构简式为___________。
(3)化合物F→G的化学方程式为___________。
(4)下列选项不正确的是___________。
A. G到H的反应类型是还原反应
B. 在核磁共振氢谱图中,化合物B有3组吸收峰
C. 化合物F与足量H2反应后,手性碳原子数为7
D. 1 mol H与足量NaOH溶液反应,最多消耗2molNaOH
(5)化合物D→E的过程中会产生副产物,请写出一种与上述流程机理相同的可能副产物(分子式为C26H28O6)的结构简式___________。
(6)以和CH3I为原料,合成,写出路线流程图(无机试剂任选)___________。
【答案】(1)羰基、羟基
(2)
(3)+2CH3I+2NaH+2H2+2NaI (4)BCD
(5)或 (6)
【解析】
【分析】对比C、D的结构简式可知,C→D为酯化反应,X为;D→E发生了Diels-Alder反应成环;对比F、H的结构简式,并结合F→G和G→H的反应条件可知,F→G的反应是两个甲基取代了G中的氢原子,则G的结构简式为;G被NaBH4还原为H。
【小问1详解】
根据题中C的结构简式,C中含氧官能团有酮羰基、羟基。
【小问2详解】
X与C发生酯化反应生成D,通过C与D结构简式的对比,可以推导出 X为 。
【小问3详解】
通过H反推G可以知道,H到G的反应为还原反应,将羰基还原成了羟基,所以F到G的反应是用-CH3取代了该羰基的,所以可以推测出F到G的反应方程式为:+2CH3I+2NaH+2H2+2NaI 。
【小问4详解】
A.G到H的反应类型是还原反应,将羰基还原成羟基,A正确;
B.B含有4中化学环境不同的氢原子,则在核磁共振氢谱图中,化合物B应该有4组吸收峰,B错误;
C.化合物F与足量H2反应后得到,该分子的手性碳原子(标有*的碳原子)有6个,C错误;
D.1个H分子水解后,产物含有1个羧基和2个醇羟基,则1 mol H与足量NaOH溶液反应,最多可消耗1mol NaOH,D错误;
故答案选BCD。
【小问5详解】
D到E的反应是Diels-Alder反应,一部分提供共轭双烯结构,另一部分提供不饱和键,然后发生加成,形成环状物质,根据这个反应的过程,可能产生的副产物的机理应该是,一个D分子提供共轭双烯结构,另一个D分子中的共轭双烯结构提供不饱和键,从而形成了副产物。根据分析得到的副产物为或。
【小问6详解】
根据产物进行倒推,最终产物之前应该是酮羰基的的取代反应,结合反应原料是甲苯这一点,推导出前一步应该是用一个-CH3取代了一个H。即,继续倒推,该产物的酮羰基应是由-OH氧化得来的,所以得到:,接下来开始从反应物开始合成,反应物为甲苯,要得到羟基,则需要通过卤原子取代之后,水解得到,根据题中的苯环上发生取代反应时,基团主要取代在间位,可以先对甲苯进行磺化反应,得到:,之后用FeBr3催化取代得到:,然后根据题干脱去磺酸基,得到,然后H2催化加成,最后-Br水解得到:。综上,有机合成的路线为:
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