内容正文:
济南一中2024级高二4月学情检测
化学试题
说明:本试题分为第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,第Ⅰ卷为第1页至第4页,共15题,第Ⅱ卷为第5页至第8页,共5题。请将答案按要求填写在答题纸相应位置,答在其它位置无效,考试结束后将答题卡上交。试题满分100分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷(共40分)
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 现代仪器分析技术能够帮助人们对物质的微观结构做出科学的判断,下列说法正确的是
A. X﹣射线衍射技术可以区分晶体和非晶体
B. 红外光谱可以判断有机物的相对分子质量
C. CH3CH2OH的核磁共振氢谱吸收峰有2种
D. 质谱仪可以直接测定有机物分子的结构
2. 下列图示正确的是
A. 溴原子的结构示意图
B. 的结构式
C. HF分子间的氢键
D. 的VSEPR模型
3. 下列有关化学键说法正确的是
A. 氢键是一种特殊的化学键,它能够影响物质的熔沸点
B. О的电负性大于S的电负性,所以键的极性H—O键>H—S键
C. BF3和NH3化学键的类型和分子的极性都相同
D. s电子与s电子间形成的一定是σ键,p电子与p电子间只能形成π键
4. 下列有机物的系统法命名正确的是
A. 4-甲基-2-乙基-2-戊烯
B. 2-甲基-3-丁醇
C. 2-乙基丙烷
D. 2-甲基丁酸
5. 聚异戊二烯主要用于制造轮胎,顺—1,4—聚异戊二烯,又称“天然橡胶”。合成顺式聚异戊二烯的部分流程如下。下列说法正确的是
N顺式聚异戊二烯
A. 反应①是取代反应
B. M存在顺反异构体
C. N分子中最多有10个原子共平面
D. 顺式聚异戊二烯的结构简式为
6. 下列关于物质性质或结构的说法不正确的是
A. 硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅
B. 相对分子质量相同的乙酸和丙醇沸点:乙酸>丙醇
C. 沸点:
D. [Cu(NH3)4(H2O)2]2+中H-N-H的键角小于NH3中H-N-H的键角
7. 已知晶体结构如下图,有关晶体的叙述中,错误的是
A. 晶体冰属于分子晶体,在冰中,水分子配位数为4.
B. 金刚石晶体属于共价晶体,其晶体具有熔点高、硬度大的特点。
C. 石墨晶体的二维结构,碳原子的配位数是3,采取杂化。
D. 在晶体里,每个周围有6个距离最近且相等的
8. 8羟基喹啉M是重要的医药中间体,合成前体之一为化合物N,已知吡啶()是结构类似于苯的芳香化合物,下列叙述错误的是
A. 化合物M和N中含氧官能团均为羟基
B. 化合物M中不可能所有原子处于同一平面
C. 化合物N可以发生酯化反应
D. 与M具有相同环状结构的同分异构体还有6种
9. 有机化合物 X( )是合成重要医药中间体的原料。下列关于化合物X说法错误的是
A. 分子中有 7 个碳原子共平面
B. 能使酸性 KMnO4溶液褪色
C. 能与 HBr 发生加成反应
D. X 的同分异构体中不存在芳香族化合物
10. 紫杉醇具有良好的抗白血病的作用和优异的抗癌活性,其结构如图所示。下列关于紫杉醇的说法错误的是
A. 属于芳香族化合物 B. 分子中含有6种官能团
C. 分子中含有13个手性碳原子 D. 分子中的碳原子有、两种杂化方式
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11. 某有机物的结构简式如图所示,下列关于该有机物的叙述不正确的是
A. 最多有10个碳原子共面
B. 均能使酸性溶液、溴水褪色,且原理相同
C. 该有机物苯环上的一个H被Cl取代,有3种结构
D. 1mol该有机物能与发生反应,最多消耗的物质的量为1mol
12. 已知苯乙烯(b)、立方烷(d)、环辛四烯(p)的分子式均为C8H8,下列说法正确的是
A. b、d、p中b、p的所有原子可能处于同一平面
B. b、d的二氯代物均只有三种
C. b、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应
D. b的同分异构体只有d和p两种
13. 一种铋的氟化物的立方晶胞及点的截面图如图所示,晶胞的边长为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 该铋氟化物的化学式为
B. 晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个
C. X的原子分数坐标为,Y的原子分数坐标为
D. 该晶体的密度为
14. W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,原子序数总和为25, Y是地壳中含量最多的元素,由这四种元素形成的某化合物的结构如图所示。下列叙述正确的是
A. 原子半径大小:Z> Y>X> W
B. 该化合物具有强氧化性,可用于消毒杀菌
C. X可与Y形成XY、XY2等共价化合物
D. W分别与X、Y、Z形成的化合物所含化学键类型相同
15. 实验室制备硝基苯的反应装置如图所示。下列实验操作或叙述不正确的是
A. 试剂加入顺序:先加浓硝酸,再加浓硫酸,最后加入苯
B. 实验时水浴温度需控制在50~60℃
C. 仪器a的作用:冷凝回流苯和硝酸,提高原料的利用率
D. 反应完全后,可用仪器a、b蒸馏得到产品
第Ⅱ卷(共60分)
三、非选择题
16. 学好有机化学,从认识有机物的组成和结构开始。请用所学知识回答下列问题:
(1)下列物质互为同系物的是:________;互为同分异构体的是:________。
①氯气和液氯 ②D和T ③和 ④ 和
⑤和 ⑥和
(2)的化学名称为________,其与足量发生加成反应后得到的产物________(填“是”或“不是”)手性分子。
(3)的一氯代物有________种,其与酸性溶液发生反应后得到的有机产物为________(写结构简式)。
(4)分子中最多有________个原子共平面。
(5)丙烯可发生如图转化:
①C3H6Br2的同分异构体有________种;
②X的结构简式为________。
③聚合物Z的链节为________。
17. 2024年6月6日,“嫦娥六号”首次在月球背面采样,已知月壤中存在天然的铁、铜、锌等矿物颗粒。回答下列问题:
(1)基态Fe原子中电子占据的最高能层符号是________;Fe在元素周期表中位于________。
(2)铜与反应生成,中含有键的数目为________(用含的代数式表示)。HSCN的结构有两种:(硫氰酸)和(异硫氰酸),异硫氰酸的沸点较高的原因是________。
(3)CuO在高温时分解为O2和Cu2O,请从阳离子的结构来说明在高温时,Cu2O比CuO更稳定的原因是________。
(4)ZnF2晶胞结构及其在xy面投影如图所示:
(Ⅱ)的分数坐标________,Ⅱ、Ⅲ两离子之间的距离为________nm,Zn2+(Ⅰ)周围的构成的空间结构________。
18. 氯苯的合成工艺分为液相法和气相法两种,实验室模拟液相法的装置如下图(其中夹持仪器、加热装置及尾气处理装置已略去),有关物质的性质如表所示
名称
相对分子质量
沸点/(℃)
密度/(g/mL)
苯
78
78
0.88
氯苯
112.5
132.2
1.1
邻二氯苯
147
180.4
1.3
回答下列问题:
(1)A反应器是利用实验室法制取氯气,装置中空导管B的作用是________。
(2)把干燥的氯气通入装有50.0mL干燥苯、少量铁屑的三颈烧瓶C中制备氯苯,写出本方法制备氯苯的化学方程式________。
(3)C的反应温度不宜过高,原因为①温度过高,反应得到二氯苯;②________,球形冷凝管的作用是:________,D出口的主要尾气成分有________。
(4)提纯粗产品过程如下:
净化过程中加入无水CaCl2的目的是________。为了确定所得产品为氯苯,而非二氯苯,可对产品进行分析,下列方法可行的是________。
A.质谱法 B.红外光谱法 C.滴定法
(5)实验中最终得到产品22.5mL,产率为________,产率不高的原因可能是:________。
19. Co及其化合物应用广泛。回答下列问题:
(1)在元素周期表中,Co位于第___________周期___________族,基态Co与基态Mn原子中未成对电子数之比为___________。
(2)双核钴配离子结构如图甲所示。已知三氮唑环结构()存在大π键。
①Co的化合价为___________,1 mol该配离子中通过螯合作用形成的配位键有___________mol。
②a、b处N原子形成大π键时p轨道能提供1对电子的是___________(填标号)。该配离子中N的杂化方式有___________种。
③三氮唑()的沸点显著高于吡啶()的主要原因是___________。
(3)钴钐化合物可用作稀土永磁材料,其六方晶胞如图乙所示,A、B点原子的分数坐标分别为,。则___________;截面MNQP单位面积含有的Co原子为___________个。
20. 2-氨基-3-氯苯甲酸(F)是重要的医药中间体,其制备流程图如下:
已知:①具有弱碱性,且易被氧化;②。
回答下列问题:
(1)甲苯分子的核磁共振氢谱中有________种峰,共面原子数目最多为________。
(2)B的名称为_______。写出符合下列条件B的同分异构体(任意一种即可)________。
①苯环上有两个取代基 ②能与NaOH反应 ③能与HCl反应
(3)该流程未采用甲苯直接硝化的方法制备B,而是经由①②③三步反应制取B,其目的是________。
(4)写出⑥的化学反应方程式:________,该步反应的主要目的是________。
(5)写出⑧的反应试剂和条件:________;F中含氧官能团的名称为________。
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济南一中2024级高二4月学情检测
化学试题
说明:本试题分为第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,第Ⅰ卷为第1页至第4页,共15题,第Ⅱ卷为第5页至第8页,共5题。请将答案按要求填写在答题纸相应位置,答在其它位置无效,考试结束后将答题卡上交。试题满分100分,考试时间90分钟。
第Ⅰ卷(共40分)
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 现代仪器分析技术能够帮助人们对物质的微观结构做出科学的判断,下列说法正确的是
A. X﹣射线衍射技术可以区分晶体和非晶体
B. 红外光谱可以判断有机物的相对分子质量
C. CH3CH2OH的核磁共振氢谱吸收峰有2种
D. 质谱仪可以直接测定有机物分子的结构
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.晶体对X-射线发生衍射,非晶体不会对X-射线发生衍射,所以能用X-射线衍射技术可以区分晶体和非晶体,故A正确;
B.红外光谱可以判断有机物中的官能团,不能用红外光谱可以判断有机物的相对分子质量,故B错误;
C.CH3CH2OH中含有三种环境的氢原子,所以其核磁共振氢谱吸收峰有3种,故C错误;
D.质谱仪可以测定物质分子或分子碎片的质量,所以能用质谱仪判断有机物的相对分子质量,但是不能测定有机物分子的结构,故D错误;
故选A。
2. 下列图示正确的是
A. 溴原子的结构示意图
B. 的结构式
C. HF分子间的氢键
D. 的VSEPR模型
【答案】D
【解析】
【详解】A.溴原子核电荷数为35,位于第四周期ⅦA族,其原子核外有4个电子层,最外层电子数为7,其原子结构示意图为,A错误;
B.中1个F提供孤电子对,B提供空轨道形成1个配位键,配位键箭头方向错误,B错误;
C.虚线表示氢键,且HF分子间的氢键是这三个原子在一条直线上,表示为:,C错误;
D.的中心原子硫的价层电子对数为,有一孤电子对,故硫原子采用杂化,VSEPR构型为四面体,D正确;
答案选择D。
3. 下列有关化学键说法正确的是
A. 氢键是一种特殊的化学键,它能够影响物质的熔沸点
B. О的电负性大于S的电负性,所以键的极性H—O键>H—S键
C. BF3和NH3化学键的类型和分子的极性都相同
D. s电子与s电子间形成的一定是σ键,p电子与p电子间只能形成π键
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.氢键不属于化学键,故A错误;
B.О的电负性大于S的电负性,电负性越大形成的化学键的极性越大,因此键的极性H—O键>H—S键,故B正确;
C.BF3的化学键为极性共价键,中心B原子的价电子数为,无孤对电子,为平面三角形结构,为非极性分子,NH3的化学键为极性共价键,中心N原子的价电子数为,有1对孤对电子,为三角锥形,为极性分子,故C错误;
D.s为球形轨道,s电子之间只能通过头碰头形成σ键,p轨道为哑铃形,p电子之间既可以通过头碰头形成σ键,也可以通过肩并肩形成π键,故D错误;
故选:B。
4. 下列有机物的系统法命名正确的是
A. 4-甲基-2-乙基-2-戊烯
B. 2-甲基-3-丁醇
C. 2-乙基丙烷
D. 2-甲基丁酸
【答案】D
【解析】
【详解】A.该物质含有双键的最长碳链有5个C原子,从靠近双键的一端开始编号,在2号位上有一个乙基,4号位上有一个甲基,正确命名为4-甲基-2-乙基-1-戊烯,A错误;
B.该物质含有羟基的最长碳链有4个C原子,从靠近羟基的一端开始编号,在3号位上有一个甲基,正确命名为3-甲基-2-丁醇,B错误;
C.该物质的最长碳链含4个C原子,从靠近端点的一端开始编号,在2号位上有一个甲基,正确命名为2-甲基丁烷,C错误;
D.该物质含有羧基的最长碳链有4个C原子,从靠近羧基的一端开始编号,名称无误,D正确;
故选D。
5. 聚异戊二烯主要用于制造轮胎,顺—1,4—聚异戊二烯,又称“天然橡胶”。合成顺式聚异戊二烯的部分流程如下。下列说法正确的是
N顺式聚异戊二烯
A. 反应①是取代反应
B. M存在顺反异构体
C. N分子中最多有10个原子共平面
D. 顺式聚异戊二烯的结构简式为
【答案】D
【解析】
【分析】 发生消去反应,生成N为异戊二烯,异戊二烯在催化剂的作用下聚合生成顺式聚异戊二烯 。
【详解】A. 反应①是消去反应,故A错误;
B. 碳碳双键有一个碳原子(1号碳上)上连有2个相同的原子,M不存在顺反异构体,故B错误;
C.如图 或 除了甲基上有两个氢原子,其余的11个原子可能共面,N分子中最多有11个原子共平面,故C错误;
D. 顺式聚异戊二烯的结构简式为 ,故D正确;
故选D。
6. 下列关于物质性质或结构的说法不正确的是
A. 硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅
B. 相对分子质量相同的乙酸和丙醇沸点:乙酸>丙醇
C. 沸点:
D. [Cu(NH3)4(H2O)2]2+中H-N-H的键角小于NH3中H-N-H的键角
【答案】D
【解析】
【详解】A.金刚石、碳化硅、晶体硅均为原子晶体,原子半径C<Si,键长C-C<C-Si<Si-Si,键能越大硬度越高,A正确;
B.乙酸和丙醇相对分子质量均为60,但乙酸能形成更强的氢键(羧酸氢键强于醇),沸点更高,B正确;
C.H2O因分子间氢键数目多,沸点最高;HF氢键强度高但数目少,沸点仍高于HCl,C正确;
D.NH3作为配体时,孤电子对参与配位,孤电子对排斥减少,键角增大,而游离NH3含有一对孤对电子,键角小于该配合物,D错误;
故选D。
7. 已知晶体结构如下图,有关晶体的叙述中,错误的是
A. 晶体冰属于分子晶体,在冰中,水分子配位数为4.
B. 金刚石晶体属于共价晶体,其晶体具有熔点高、硬度大的特点。
C. 石墨晶体的二维结构,碳原子的配位数是3,采取杂化。
D. 在晶体里,每个周围有6个距离最近且相等的
【答案】D
【解析】
【详解】A.在冰中,水分子之间可以形成氢键,一个水分子周围有4个紧邻的水分子,所以水分子配位数为4,A正确;
B.由图可知,金刚石晶体中碳原子与碳原子之间以共价键连接,属于共价晶体,其晶体具有熔点高、硬度大的特点,B正确;
C.石墨晶体中存在大π键,每个碳原子最近碳原子为3个,碳原子的配位数是3,采取 sp2 杂化,C正确;
D.在 NaCl 晶体里,每个 Na+周围有12个距离最近且相等的 Na+,D错误;
故选D。
8. 8羟基喹啉M是重要的医药中间体,合成前体之一为化合物N,已知吡啶()是结构类似于苯的芳香化合物,下列叙述错误的是
A. 化合物M和N中含氧官能团均为羟基
B. 化合物M中不可能所有原子处于同一平面
C. 化合物N可以发生酯化反应
D. 与M具有相同环状结构的同分异构体还有6种
【答案】B
【解析】
【详解】A.看图可知,化合物M含有酚羟基,化合物N含有醇羟基,二者均含有羟基,A项正确;
B.由题可知,化合物M是结构类似于苯的芳香化合物,-OH的单键可以旋转,则化合物 M中可能所有原子处于同一平面,B项错误;
C.化合物N中有羟基,可以与羧基发生酯化反应,故C正确;
D.M中两个环不对称,含有6种H,羟基可在不同的位置上,则与M具有相同环状结构的同分异构体还有6种,D项正确;
故答案选B。
9. 有机化合物 X( )是合成重要医药中间体的原料。下列关于化合物X说法错误的是
A. 分子中有 7 个碳原子共平面
B. 能使酸性 KMnO4溶液褪色
C. 能与 HBr 发生加成反应
D. X 的同分异构体中不存在芳香族化合物
【答案】A
【解析】
【详解】A. 分子中存在碳碳双键,根据乙烯分子中有6个原子共面,可知该分子中有 5个碳原子共平面,分子中的六元环上的碳原子不能全部共面,故A错误;
B. 含碳碳双键的有机物能使酸性 KMnO4 溶液褪色,故B正确;
C. 含碳碳双键的有机物能与 HBr 发生加成反应,故C正确;
D. X含有2个环和一个碳碳双键,共3个不饱和度,苯环中含有4个不饱和度,则X 的同分异构体中不存在芳香族化合物,故D正确;
故答案选:A。
10. 紫杉醇具有良好的抗白血病的作用和优异的抗癌活性,其结构如图所示。下列关于紫杉醇的说法错误的是
A. 属于芳香族化合物 B. 分子中含有6种官能团
C. 分子中含有13个手性碳原子 D. 分子中的碳原子有、两种杂化方式
【答案】C
【解析】
【详解】A.分子中含有苯环,为芳香族化合物,A正确;
B.分子中含有酰胺基、羟基、酯基、醚键、酮羰基、碳碳双键6种官能团,B正确;
C.如图所示,分子中含有11个手性碳原子,C错误;
D.苯环和双键上碳原子采取杂化,其他碳原子采取杂化,即分子中的碳原子有、两种杂化方式,D正确;
故选C。
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11. 某有机物的结构简式如图所示,下列关于该有机物的叙述不正确的是
A. 最多有10个碳原子共面
B. 均能使酸性溶液、溴水褪色,且原理相同
C. 该有机物苯环上的一个H被Cl取代,有3种结构
D. 1mol该有机物能与发生反应,最多消耗的物质的量为1mol
【答案】BD
【解析】
【详解】A.苯环上6个C原子共面,碳碳双键及相连的饱和C原子共面,单键可以旋转使得苯环与双键碳以及与双键相连的碳原子共面,余下的3个C原子中有1个C原子可以通过旋转后在苯环和双键平面上,所以最多有10个碳原子共面,A正确;
B.该有机物使酸性溶液褪色是发生了氧化反应,使溴水褪色是发生了加成反应,原理不相同,B错误;
C.该有机物苯环上的一个H被Cl取代,有邻、间、对3种结构,C正确;
D.与氢气发生加成反应时,1 mol该有机物含有1 mol苯环需3 mol H2,1 mol碳碳双键需1 mol H2,最多消耗4 mol H2, D错误;
故答案为BD。
12. 已知苯乙烯(b)、立方烷(d)、环辛四烯(p)的分子式均为C8H8,下列说法正确的是
A. b、d、p中b、p的所有原子可能处于同一平面
B. b、d的二氯代物均只有三种
C. b、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应
D. b的同分异构体只有d和p两种
【答案】C
【解析】
【详解】A.苯乙烯(b)中,苯环为平面结构,乙烯基也为平面结构,单键可旋转,因此苯乙烯所有原子可以共平面;但环辛四烯(p)为非平面的澡盆形结构,所有原子不可能共面,A错误;
B.立方烷(d)的二氯代物有3种(两个氯分别位于:棱上相邻、面对角线、体对角线);但苯乙烯(b)的二氯代物远多于3种(仅苯环上二取代就有3种,加上氯在侧链的多种情况,总数超过3种),B错误;
C.苯乙烯(b)含有碳碳双键,环辛四烯(p)也含有碳碳双键,碳碳双键可以被酸性高锰酸钾溶液氧化,二者均可与酸性高锰酸钾反应,C正确;
D.分子式为的同分异构体有多种,除了苯乙烯(b)、立方烷(d)、环辛四烯(p),还存在多种同分异构体,如,D错误;
故选C。
13. 一种铋的氟化物的立方晶胞及点的截面图如图所示,晶胞的边长为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 该铋氟化物的化学式为
B. 晶体中与铋离子最近且等距的氟离子有6个
C. X的原子分数坐标为,Y的原子分数坐标为
D. 该晶体的密度为
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据题给晶胞结构,由均摊法可知,每个晶胞中含有个Bi,含有个个F,故该铋氟化物的化学式为,A正确;
B.以晶胞体心处铋离子为分析对象,距离其最近且等距的氟离子位于晶胞体内,为将晶胞均分为8个小立方体后,每个小立方体的体心的F-,即有8个,B错误;
C.由图中M坐标可知,X在xyz轴上坐标投影分别为、、,其原子分数坐标为,Y在xyz轴上坐标投影分别为1、、,其原子分数坐标为,C正确;
D.由A项分析可知,每个晶胞中有4个Bi3+、12个F-,晶体密度为,D正确;
故选B。
14. W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素,原子序数总和为25, Y是地壳中含量最多的元素,由这四种元素形成的某化合物的结构如图所示。下列叙述正确的是
A. 原子半径大小:Z> Y>X> W
B. 该化合物具有强氧化性,可用于消毒杀菌
C. X可与Y形成XY、XY2等共价化合物
D. W分别与X、Y、Z形成的化合物所含化学键类型相同
【答案】B
【解析】
【分析】Y是地壳中含量最多的元素,则Y是O,根据化合物结构可知W共用1对电子对,且原子序数最小,则W为H,Z离子为+1价,且是短周期主族元素,则Z为Na,4种元素原子序数总和为25,则1+x+8+11=25,解得x=5,则X为B元素;则W为H,X为B,Y为O,Z为Na元素。
【详解】A.电子层数越多,原子半径越大,相同电子层数的原子,电子越少,原子半径越大,则原子半径:Na>B>O>H,故A错误;
B.该化合物含过氧键,具有强氧化性,可杀菌消毒,故B正确;
C.B的化合价为+3,不能形成BO、BO2共价化合物,故C错误;
D.X为B,Y为O,都是非金属元素,H与B或O形成化合物只有共价键,Z为Na,与H形成化合物NaH含离子键,故D错误;
故答案为B。
15. 实验室制备硝基苯的反应装置如图所示。下列实验操作或叙述不正确的是
A. 试剂加入顺序:先加浓硝酸,再加浓硫酸,最后加入苯
B. 实验时水浴温度需控制在50~60℃
C. 仪器a的作用:冷凝回流苯和硝酸,提高原料的利用率
D. 反应完全后,可用仪器a、b蒸馏得到产品
【答案】D
【解析】
【详解】A.在将浓硫酸与其它液体混合时,要将浓硫酸注入其它液体中,故先将浓HNO3注入试管中,然后再慢慢注入浓H2SO4,并及时搅拌,浓硝酸和浓硫酸混合后,在50-60℃的水浴中冷却后再滴入苯,A正确;
B.硝酸与苯在浓硫酸催化作用下,加热到50-60℃发生取代反应生成硝基苯,B正确;
C.苯与浓硝酸易挥发,仪器a起冷凝回流苯和硝酸的作用,以提高反应物转化率,C正确;
D.蒸馏需要用蒸馏烧瓶,不用球形冷凝管,反应完全后,硝基苯与酸分层,应选分液漏斗分离,粗产品再蒸馏得到硝基苯,故D错误;
故选D。
第Ⅱ卷(共60分)
三、非选择题
16. 学好有机化学,从认识有机物的组成和结构开始。请用所学知识回答下列问题:
(1)下列物质互为同系物的是:________;互为同分异构体的是:________。
①氯气和液氯 ②D和T ③和 ④ 和
⑤和 ⑥和
(2)的化学名称为________,其与足量发生加成反应后得到的产物________(填“是”或“不是”)手性分子。
(3)的一氯代物有________种,其与酸性溶液发生反应后得到的有机产物为________(写结构简式)。
(4)分子中最多有________个原子共平面。
(5)丙烯可发生如图转化:
①C3H6Br2的同分异构体有________种;
②X的结构简式为________。
③聚合物Z的链节为________。
【答案】(1) ①. ③ ②. ⑤⑥
(2) ①. 3-甲基-1-戊烯 ②. 不是
(3) ①. 5 ②.
(4)17 (5) ①. 4 ②. ③.
【解析】
【分析】丙烯转化图中,丙烯发生加聚反应生成聚丙烯(Z),与溴的四氯化碳溶液加成生成1,2-二溴丙烷(Y),与溴光照下取代反应生成3-溴-1-丙烯(X),3-溴-1-丙烯与溴水加成生成1,2,3-三溴丙烷(M),1,2,3-三溴丙烷发生水解生成甘油;
【小问1详解】
结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物,③中和结构相似、分子组成相差2个“CH2”原子团,它们互为同系物;分子式相同,结构不同的化合物互为同分异构体,⑤中和 分子式皆为C8H8 ,但结构不同,互为同分异构体;⑥中和分子式皆为C4H8 ,但结构不同,互为同分异构体;
【小问2详解】
按系统命名法,中最长碳链为5个碳,1号碳上有一个碳碳双键,3号碳上有一个甲基,故名称为3-甲基-1-戊烯;其与足量的氢气加成生成,由于其中不含手性碳原子,所以不是手性分子;
【小问3详解】
,从图中可以看出其有5种不同位置的氢原子,故其一氯代物5种;其与酸性溶液发生反应,,“CH3CH2-”被氧化为羧基,得到的有机产物为;
【小问4详解】
中,连接苯环和碳碳双键的碳原子共平面,碳碳双键两端的所有原子共平面,单键可以旋转,甲基中的三个氢中有一个与碳原子共面,则该分子中最多有17个原子共平面;
【小问5详解】
C3H6Br2的同分异构体中,两个Br在同一个C上:CHBr2CH2CH3、CH3CBr2CH3,两个Br在不同C上:CH2BrCHBrCH3、CH2BrCH2CH2Br,共4种;丙烯与溴光照下发生取代反应,3号碳上的氢原子被溴取代,生成3-溴-1-丙烯,其结构简式为;聚合物Z为聚丙烯,结构简式为,它的链节为;
17. 2024年6月6日,“嫦娥六号”首次在月球背面采样,已知月壤中存在天然的铁、铜、锌等矿物颗粒。回答下列问题:
(1)基态Fe原子中电子占据的最高能层符号是________;Fe在元素周期表中位于________。
(2)铜与反应生成,中含有键的数目为________(用含的代数式表示)。HSCN的结构有两种:(硫氰酸)和(异硫氰酸),异硫氰酸的沸点较高的原因是________。
(3)CuO在高温时分解为O2和Cu2O,请从阳离子的结构来说明在高温时,Cu2O比CuO更稳定的原因是________。
(4)ZnF2晶胞结构及其在xy面投影如图所示:
(Ⅱ)的分数坐标________,Ⅱ、Ⅲ两离子之间的距离为________nm,Zn2+(Ⅰ)周围的构成的空间结构________。
【答案】(1) ①. N ②. 第四周期VIII族
(2) ①. 4NA ②. 异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能
(3)亚铜离子(Cu+)价层电子排布处于全充满状态,比价层电子排布为3d9的铜离子(Cu2+)更稳定
(4) ①. (,,) ②. ③. 八面体或八面体形
【解析】
【小问1详解】
基态Fe原子的电子排布式为,其中电子占据的最高能层为第四层,符号为N;Fe为26号元素,原子核外有4个电子层,价电子数为8个,在元素周期表中位于第四周期VIII族;
【小问2详解】
分子的结构式为,一个分子中有四个键,则中含有键的数目为4NA;(硫氰酸)和(异硫氰酸)形成的都是分子晶体,由于异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸不能,故异硫氰酸的沸点较高;
【小问3详解】
原子轨道处于全充满状态时更稳定,亚铜离子(Cu+)价层电子排布为,原子轨道处于全充满状态,铜离子(Cu2+)价层电子排布为,原子轨道未达到全充满状态,亚铜离子(Cu+)比铜离子(Cu2+)更稳定;
【小问4详解】
由晶胞结构和晶胞在xy面投影图可知,(Ⅱ)在xy面投影图上的位置为,其分数坐标为(,,);晶胞的参数为a nm,Ⅱ、Ⅲ两离子之间的距离为一等腰直角三角形的斜边,直角边为(a-2d)nm:,即Ⅱ、Ⅲ两离子之间的距离为,由投影图可知,一个锌离子周围的氟离子个数为6,则氟离子构成的空间结构为八面体或八面体形。
18. 氯苯的合成工艺分为液相法和气相法两种,实验室模拟液相法的装置如下图(其中夹持仪器、加热装置及尾气处理装置已略去),有关物质的性质如表所示
名称
相对分子质量
沸点/(℃)
密度/(g/mL)
苯
78
78
0.88
氯苯
112.5
132.2
1.1
邻二氯苯
147
180.4
1.3
回答下列问题:
(1)A反应器是利用实验室法制取氯气,装置中空导管B的作用是________。
(2)把干燥的氯气通入装有50.0mL干燥苯、少量铁屑的三颈烧瓶C中制备氯苯,写出本方法制备氯苯的化学方程式________。
(3)C的反应温度不宜过高,原因为①温度过高,反应得到二氯苯;②________,球形冷凝管的作用是:________,D出口的主要尾气成分有________。
(4)提纯粗产品过程如下:
净化过程中加入无水CaCl2的目的是________。为了确定所得产品为氯苯,而非二氯苯,可对产品进行分析,下列方法可行的是________。
A.质谱法 B.红外光谱法 C.滴定法
(5)实验中最终得到产品22.5mL,产率为________,产率不高的原因可能是:________。
【答案】(1)平衡气压
(2) (3) ①. 温度过高,苯挥发,原料利用率不高 ②. 冷凝回流,提高原料利用率 ③. 、、苯蒸气
(4) ①. 吸水干燥 ②. AB
(5) ①. 39% ②. 温度过高,反应生成二氯苯
【解析】
【分析】该实验为了制氯苯。装置A制得通过导管通入装置C,恒压滴液漏斗向烧瓶中滴加苯,与之发生取代反应生成氯苯,也会发生副反应生成邻二氯苯。球形冷凝管用于冷凝回流,可减少苯和氯苯的挥发,提高原料利用率和产率,过量的和反应生成的会通过冷凝管排出。
【小问1详解】
空导管B连通装置A与外界,当A中压强升高时可平衡气压,避免装置压强过大发生危险。
【小问2详解】
苯与氯气在铁(实际催化剂为氯化铁)催化下发生取代反应生成氯苯和氯化氢,据此写出方程式。
【小问3详解】
苯沸点低,温度过高会大量挥发,降低原料利用率;球形冷凝管可将挥发出来的苯、氯苯冷凝回流到三颈烧瓶,提高原料利用率;根据分析反应中未反应完的、生成的,加上挥发的苯蒸气都会从D出口排出,是主要尾气。
【小问4详解】
无水氯化钙是常用干燥剂,可除去水洗、碱洗后有机层中残留的水;质谱法可测定相对分子质量,氯苯和二氯苯相对分子质量不同,可区分;红外光谱法可检测分子中的化学键或官能团,二者结构不同,红外吸收不同,可区分;二者氯原子均直接连在苯环上,无法通过滴定法区分,因此选AB。
【小问5详解】
计算:,理论上,理论,实际,产率;产率低的原因是:反应本身不能完全进行,副反应生成二氯苯,且苯易挥发损失,因此产率不高。
19. Co及其化合物应用广泛。回答下列问题:
(1)在元素周期表中,Co位于第___________周期___________族,基态Co与基态Mn原子中未成对电子数之比为___________。
(2)双核钴配离子结构如图甲所示。已知三氮唑环结构()存在大π键。
①Co的化合价为___________,1 mol该配离子中通过螯合作用形成的配位键有___________mol。
②a、b处N原子形成大π键时p轨道能提供1对电子的是___________(填标号)。该配离子中N的杂化方式有___________种。
③三氮唑()的沸点显著高于吡啶()的主要原因是___________。
(3)钴钐化合物可用作稀土永磁材料,其六方晶胞如图乙所示,A、B点原子的分数坐标分别为,。则___________;截面MNQP单位面积含有的Co原子为___________个。
【答案】(1) ①. 四 ②. 第Ⅷ ③.
(2) ①. +2 ②. 8 ③. a ④. 2 ⑤. 三氮唑分子间可以形成氢键,吡啶无法形成分子间氢键
(3) ①. 5 ②.
【解析】
【小问1详解】
Co(钴)原子序数为27,核外电子排布为,位于元素周期表第四周期第Ⅷ族; Mn(锰)核外电子排布为,根据洪特规则,Co的3d轨道有3个未成对电子,Mn的3d轨道有5个未成对电子,故未成对电子数之比为;
【小问2详解】
①Co化合价与螯合配位键数目配离子总电荷为,配体中仅2个硝酸根为价,其余配体均为中性。设Co化合价为,则,解得;该配离子含2个多齿配体,每个配体分别与2个Co共形成4个螯合配位键,因此该配离子中螯合配位键共;
②大π键与杂化方式a处N原子形成3个σ键,价层剩余1对电子填充在p轨道,可提供1对电子参与大π键;b处N原子形成3个σ键(其中一个是配位键),仅能提供5-2-2=1个电子参与大π键,故填a;配离子中,环上参与大π键的N为杂化,氨基()中的N为杂化,硝酸根的N原子价层电子对数,N为杂化,共2种杂化方式;
③三氮唑结构中存在键,分子间可以形成氢键,分子间作用力显著增强;吡啶中N原子不直接连H,无法形成分子间氢键,分子间作用力更弱,因此三氮唑沸点显著高于吡啶;
【小问3详解】
①用均摊法计算晶胞原子数:Sm完全位于晶胞内,数目为; Co:;晶胞中间还有2个Co完全属于晶胞,总Co数目为,因此中;
② 截面是平行四边形,面积; 截面上Co数目:4个顶点Co共均摊得,中间2个Co完全属于截面,总Co数目为3,因此单位面积Co原子数。
20. 2-氨基-3-氯苯甲酸(F)是重要的医药中间体,其制备流程图如下:
已知:①具有弱碱性,且易被氧化;②。
回答下列问题:
(1)甲苯分子的核磁共振氢谱中有________种峰,共面原子数目最多为________。
(2)B的名称为_______。写出符合下列条件B的同分异构体(任意一种即可)________。
①苯环上有两个取代基 ②能与NaOH反应 ③能与HCl反应
(3)该流程未采用甲苯直接硝化的方法制备B,而是经由①②③三步反应制取B,其目的是________。
(4)写出⑥的化学反应方程式:________,该步反应的主要目的是________。
(5)写出⑧的反应试剂和条件:________;F中含氧官能团的名称为________。
【答案】(1) ①. 4 ②. 13
(2) ①. 2-硝基甲苯(或邻硝基甲苯) ②. ,,(苯环取代基也可以是、、等情况,答案不唯一)
(3)避免苯环上甲基对位的氢原子被硝基取代(或减少副产物,或占位)
(4) ①. +HCl ②. 保护氨基
(5) ①. Cl2/FeCl3(或Cl2/Fe) ②. 羧基
【解析】
【分析】根据①②反应知,甲苯和浓硫酸发生对位取代反应,则A为,③发生水解反应生成B,B发生氧化反应生成邻硝基苯甲酸,根据信息知,邻硝基苯甲酸发生还原反应生成C,C为,⑥⑦为取代反应,根据D、F的结构简式知,D发生取代反应生成E、E水解生成F,则E为,由此作答。
【小问1详解】
如图,甲苯中共有4种氢原子;苯环及与苯环直接相连的12个原子共面,单键可以旋转,最多还有一个H原子可以共面,故为13个;
【小问2详解】
硝基在苯环的2号碳原子上,故名称为2-硝基甲苯或邻硝基甲苯;题中满足能与NaOH反应 能与HCl反应,说明既有酸性又有碱性,故可以既有一个羧基,又有一个氨基,存在邻间对三种情况,故为,,(苯环取代基也可以是、、等情况,答案不唯一) ;
【小问3详解】
直接硝化反应时,甲基的邻位对位三个氢原子上均可发生取代反应,会使副产物增多,经由①②③三步反应制取B,对位占位,副产物减少;
【小问4详解】
由分析可知,⑥氨基上发生了取代反应,故方程式为+HCl;氨基还原性较强,易被氧化,该步骤将氨基转化为酰胺基,后续又重新水解为氨基,故此反应为保护氨基;
【小问5详解】
由分析可知,⑧苯环上的H原子被Cl原子取代,故条件为Cl2/FeCl3(或Cl2/Fe);观察F仅有一个含氧官能团,为羧基。
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