内容正文:
长春市第十七中学2025—2026学年度下学期第一学程考试
化学试题
考试时间:75分钟 满分:100分
可能用到的相对原子质量:H:1 C:12 N:14 O:16 F:19 Si:28 Al:27 Cr:52
一、选择题:本题共15个小题,每小题3分,共45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. 科技创新是推动高质量发展的关键动力。下列说法错误的是
A. 中国空间站核心舱采用了先进的氮化硅陶瓷基复合材料,氮化硅为共价晶体
B. 北斗卫星导航系统使用了星载铷钟,铷(Rb)元素在周期表中位于s区
C. 积极发展使用太阳能、风能,有助于实现碳达峰、碳中和
D. “祝融号”火星车采用了“正十一烷相变保温系统”,正十一烷属于脂环烃
2. 下列有关化学用语正确的是
A. 干冰的晶胞示意图:
B. 基态氮原子的轨道表示式:
C. F2的p-pσ 键形成过程:
D. SO3的VSEPR模型:
3. 下列说法正确的是
A. 正戊烷分子中所有的碳原子在同一条直线上
B. 和互为同分异构体
C. 的名称:3,3,4-三甲基己烷
D. 新戊烷、正丁烷和异丁烷的沸点依次升高
4. 物质的结构决定其性质。下列对事实的解释正确的是
选项
事实
解释
A
与形成配合物[]
中的B有空轨道接受中N的孤电子对
B
熔点:
键能:N—H键大于P—H键
C
为离子晶体
晶体由、、构成
D
的酸性大于
的相对分子质量大于
A. A B. B C. C D. D
5. 下列说法正确的是
A. 属于烯烃 B. 属于芳香烃
C. 属于环状烃 D. 属于芳香烃
6. 用杯酚(表示为)分离C60和C70的过程如图甲所示。其中①~③各步骤在实验室中所用到的装置选择合理的是
A. a、a、d B. a、b、c C. b、a、d D. b、b、c
7. 香菜是“遵义羊肉粉”特色小吃不可或缺的佐料,香菜中的铃兰香气源于芳樟醇。芳樟醇结构简式如图,关于该化合物下列说法正确的是
A. 一定条件下,可发生加成、氧化、缩聚反应 B. 该物质属于芳香烃
C. 分子中C原子有三种杂化方式 D. 存在对映异构体,不存在顺反异构体
8. 设为阿伏伽德罗常数的值。下列叙述正确的是
A. 乙烯和丙烯组成的混合物中含有的碳原子数为
B. 标准状况下,中含原子数目为
C. 晶体中含有的共价键数目为
D. 中键数目为
9. 某单烯烃与氢气发生加成反应后得到的饱和烃的结构简式是,该烯烃可能的结构有
A. 1种 B. 2种 C. 3种 D. 4种
10. FeSO4·7H2O的结构如图所示。下列说法正确的是
A. O的第一电离能低于S
B. H2O的键角比H2S大
C. Fe2+的价层电子轨道处于半满状态,较稳定
D. 该物质中存在的化学键类型:离子键、共价键、氢键
11. 蓝晶绽彩,化韵无穷。以蓝色的CuSO4溶液制备[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体的过程如图所示。下列说法不正确的是
A. 基态Cu2+的价层电子轨道表示式为:
B. 过程②可观察到蓝色沉淀逐渐溶解,得到深蓝色的透明溶液
C. 过程③乙醇的作用是降低溶剂极性,减小溶质的溶解度
D. 配合物离子[Cu(H2O)4]2+的稳定性大于[Cu(NH3)4]2+
12. 某化合物的结构式(键线式)及球棍模型如下:
该有机物分子的核磁共振氢谱图如下(单位是ppm)。下列关于该有机物的叙述不正确的是
A. 该有机物不同化学环境的氢原子有8种
B. 该有机物属于芳香族化合物
C. 键线式中的Et代表的基团为
D. 该有机物的分子式为
13. 化合物Q由X、Y、Z、M四种短周期主族元素组成,结构如图所示,X2-有10个电子,基态Y原子的2p轨道只有一个未成对电子,M与Z位于第三周期。下列说法错误的是
A. 简单氢化物的沸点:X>Y
B. 简单离子半径:M>Y
C. 第一电离能:Z>M
D. 化合物Q中含有离子键和共价键
14. 的晶胞如图所示,已知A原子的分数坐标为,B原子为,晶胞参数为acm。设阿伏加德罗常数为,关于该晶胞说法错误的是
A. 化学式为 B. N原子的配位数为6
C. 晶胞密度 D. 原子C的分数坐标为
15. 下列说法不正确的是
A. 和互为同位素 B. 和互为同系物
C. 和互为同素异形体 D. 烷烃的名称是正丁烷
二、非选择题:本题共4个小题,共55分(除特殊标注外每空2分)
16. 按要求完成下列空白:
Ⅰ.金属钛被誉为“二十一世纪金属”,有“生物金属,海洋金属,太空金属”的美称,具有广泛的应用前景。回答下列问题:
(1)钛在周期表中的位置___________。
(2)磷酸钛铝锂可用作锂离子电池的正极材料,的空间构型是___________。
Ⅱ.对下列性质进行解释:
(3)三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性:___________。
(4)卤素单质从到的熔沸点越来越高:___________。
Ⅲ.氮、磷元素及其化合物在生产、生活中用途广泛。回答下列问题:磷是人体含量较多的元素之一,磷的化合物在药物生产和农药制造等方面用途非常广泛。
(5)可用于制造火柴,其分子结构如图所示。分子中硫原子的杂化轨道类型为___________。
(6)与N同周期的元素中第一电离能比N大的元素有___________种。
(7)三硝基胺(其结构为)是一种新型的火箭燃料,因硝基吸电子能力强,中心N原子上无孤电子对,则中心N原子与三个硝基中的N原子构成___________形。硝酰正离子与亚硝酸根离子的键角___________(填“大于”、“小于”、“等于”)。
17. 我国科学家屠呦呦因成功从黄花蒿中提取抗疟药物青蒿素而获得2015年诺贝尔奖,某实验小组对青蒿素的提取和组成进行了探究。青蒿素为无色针状晶体,在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解,在水中几乎不溶,沸点为389.9℃,60℃以上易分解,乙醇的沸点为78℃,乙醚的沸点为34.5℃。
Ⅰ.提取青蒿素
从黄花蒿中提取青蒿素的流程如图所示:
(1)“破碎”的目的是___________。
(2)使用乙醚作为溶剂提取,不选择乙醇提取的原因是___________。
(3)操作Ⅰ和操作Ⅱ的所使用的装置分别是___________、___________。
(4)操作Ⅲ为重结晶,下列实验过程正确的是___________。
A.加95%的乙醇,浓缩、结晶、过滤
B.加水溶解,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
C.加入乙醚进行萃取分液
Ⅱ.测定青蒿素中氧元素的质量分数
青蒿素仅含C、H、O三种元素,燃烧仅产生、,某研究小组采用燃烧法进行测定。
实验步骤:
①按图所示连接装置,检查装置的气密性;
②称量装置E、F中仪器及试剂的质量;
③取w g青蒿素放入硬质玻璃管C中,点燃装置C、D处的酒精灯;
④反应完全后,停止加热,继续通入空气,冷却至室温后称量E、F中仪器及试剂的质量。
(5)装置A、B的作用是___________。
(6)若D中黑色粉末变成红色,则D中可能发生的反应的化学方程式是___________。
(7)装置E中所盛固体可以是___________。
A. 无水 B. 浓硫酸 C. 碱石灰 D.
(8)某同学认为该装置末端有缺陷,将导致测量结果比真实值___________。
A.偏大 B.偏小 C.无影响
18. 碳的单质及其化合物有许多特别的性质,在生产生活中有诸多应用。
(1)碳单质有石墨、金刚石、碳纳米管等多种形态,在科研、工业生产、半导体等领域广泛使用。
①石墨晶体的结构如图所示,相邻层间最近的碳原子距离比层内相邻碳原子的距离大很多,这说明层间的作用类型为___________,石墨中碳原子的杂化方式为___________,石墨的晶体类型是___________;石墨有很好的导电性,常用作电极材料,原因是___________。
②石墨不仅可用作电解池的电极,还可以用作锂电池的负极材料。一种理想的锂电池负极材料晶体是锂原子嵌入石墨烯层间,其晶胞结构如图所示,单个晶胞中含___________个Li和___________个C。
(2)独特的笼状结构使其及其衍生物表现出特殊的性质。金刚石与的晶胞结构如图所示,比较二者熔点大小:金刚石___________(填“>”、“<”或“=”),并从结构角度分析原因___________。晶体中每个周围最近的数量为___________个。
19. 煤和石油不仅是重要的矿物能源,更可以通过综合利用得到多种有机化工产品。
Ⅰ.石油化工和煤化工
以石油为原料制备某些化工产品的部分流程。请回答:
(1)写出反应②的化学方程式___________。
(2)B分子式为,且分子中无甲基,则B的结构简式为___________。
(3)反应④的化学反应类型为___________。
(4)丙烯二聚体,是合成“人工肺”(ECMO)设备膜丝的重要原料,下列关于丙烯二聚体说法正确的是___________。(不定项)
A. 加聚产物能使溴水褪色
B. 与互为同分异构体
C. 与氢气完全加成的产物的一氯代物有5种
D. 完全燃烧时耗氧量与等质量的丙烯相同
(5)“辛烷值”用来表示汽油的质量,汽油中异辛烷的爆震程度最小,将其辛烷值定为100,如图所示是异辛烷的球棍模型,则异辛烷的系统名称为___________。
(6)煤化工和石油化工中属于物理变化的是___________。(不定项)
A. 煤的干馏 B. 煤的液化 C. 石油分馏 D. 石油裂化
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长春市第十七中学2025—2026学年度下学期第一学程考试
化学试题
考试时间:75分钟 满分:100分
可能用到的相对原子质量:H:1 C:12 N:14 O:16 F:19 Si:28 Al:27 Cr:52
一、选择题:本题共15个小题,每小题3分,共45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. 科技创新是推动高质量发展的关键动力。下列说法错误的是
A. 中国空间站核心舱采用了先进的氮化硅陶瓷基复合材料,氮化硅为共价晶体
B. 北斗卫星导航系统使用了星载铷钟,铷(Rb)元素在周期表中位于s区
C. 积极发展使用太阳能、风能,有助于实现碳达峰、碳中和
D. “祝融号”火星车采用了“正十一烷相变保温系统”,正十一烷属于脂环烃
【答案】D
【解析】
【详解】A.氮化硅由共价键形成,属于共价晶体,A正确;
B.铷(Rb)位于第IA族,属于s区元素,B正确;
C.太阳能、风能是清洁能源,可减少碳排放,C正确;
D.正十一烷是直链烷烃,无环状结构,不属于脂环烃,D错误;
故答案选D。
2. 下列有关化学用语正确的是
A. 干冰的晶胞示意图:
B. 基态氮原子的轨道表示式:
C. F2的p-pσ 键形成过程:
D. SO3的VSEPR模型:
【答案】A
【解析】
【详解】A.干冰(固态CO2)为分子晶体,晶胞结构为面心立方最密堆积,顶点和面心均有1个CO2分子,其晶胞示意图为:,A正确;
B.基态氮原子电子排布式为1s22s22p3,结合洪特规则可知,其轨道表示式为:,B错误;
C.F2的p-p σ键是由2个氟原子各提供1个未成对电子的2p原子轨道重叠形成的,即“头碰头”重叠形成,而不是选项图中“肩并肩”重叠形成,C错误;
D.SO3的中心S原子的价层电子对数为,无孤电子对,其VSEPR模型为平面三角形,即,D错误;
故选A。
3. 下列说法正确的是
A. 正戊烷分子中所有的碳原子在同一条直线上
B. 和互为同分异构体
C. 的名称:3,3,4-三甲基己烷
D. 新戊烷、正丁烷和异丁烷的沸点依次升高
【答案】C
【解析】
【详解】A.烷烃中所有碳原子均为杂化,键角约为,正戊烷中碳原子呈锯齿形排列,所有碳原子不可能共直线,A错误;
B.二者分子式均为,但结构完全相同,都为2-甲基丁烷,属于同一种物质,不是同分异构体,B错误;
C.烃命名规则:选最长碳链为主链,本题最长碳链含6个碳原子;从靠近取代基的一端编号,取代基位次和最小,编号后:3号碳连2个甲基,4号碳连1个甲基,因此名称为:3,3,4-三甲基己烷,C正确;
D.碳原子数越多,沸点越高;碳原子数相同时,支链越多沸点越低。碳原子数:新戊烷(5个碳) > 正丁烷、异丁烷(4个碳),正丁烷支链少于异丁烷,沸点:正丁烷>异丁烷,因此沸点顺序为:新戊烷 > 正丁烷 > 异丁烷,D错误;
故选C。
4. 物质的结构决定其性质。下列对事实的解释正确的是
选项
事实
解释
A
与形成配合物[]
中的B有空轨道接受中N的孤电子对
B
熔点:
键能:N—H键大于P—H键
C
为离子晶体
晶体由、、构成
D
的酸性大于
的相对分子质量大于
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.BF3中的B原子价层电子对数为3,无孤电子对,采用sp2杂化,存在空p轨道,能够接受NH3中N的孤电子对,形成配位键,A正确;
B.NH3熔点高于PH3是由于NH3分子间存在氢键,B错误;
C.KHSO4晶体由K+和构成,C错误;
D.F为吸电子基团,使得FCH2COOH中羧基中的羟基的极性大于CH3COOH中羟基的极性,从而FCH2COOH的酸性强于CH3COOH的酸性,D错误;
故选A。
5. 下列说法正确的是
A. 属于烯烃 B. 属于芳香烃
C. 属于环状烃 D. 属于芳香烃
【答案】C
【解析】
【详解】A.的分子式为C4H10,不含碳碳双键,属于烷烃,不属于烯烃,故A错误;
B.不是苯环,不属于芳香烃,故B错误;
C.中含有苯环,属于环状烃,故C正确;
D.中含有氧原子,不属于芳香烃,故D错误;
故答案选C。
6. 用杯酚(表示为)分离C60和C70的过程如图甲所示。其中①~③各步骤在实验室中所用到的装置选择合理的是
A. a、a、d B. a、b、c C. b、a、d D. b、b、c
【答案】A
【解析】
【详解】过程①中超分子不溶于甲苯,为固态,分离操作选择a为过滤;过程②中C60为不溶于氯仿的固体,因此分离操作选择为a;过程③中分离氯仿和杯酚,二者互溶,但沸点不同,因此通过装置d蒸馏分离,故A正确。
7. 香菜是“遵义羊肉粉”特色小吃不可或缺的佐料,香菜中的铃兰香气源于芳樟醇。芳樟醇结构简式如图,关于该化合物下列说法正确的是
A. 一定条件下,可发生加成、氧化、缩聚反应 B. 该物质属于芳香烃
C. 分子中C原子有三种杂化方式 D. 存在对映异构体,不存在顺反异构体
【答案】D
【解析】
【详解】A.芳樟醇中含有碳碳双键,可以发生加成反应与氧化反应,但其仅含一个羟基,无第二个可缩合官能团,不能发生缩聚反应,A错误;
B.芳樟醇不含有苯环,不属于芳香烃,B错误;
C.芳樟醇分子中碳原子只有与两种杂化方式,没有第三种杂化方式,C错误;
D.芳樟醇分子中连接羟基的碳原子连接了四个不同基团,为手性碳原子,存在对映异构体,但分子内双键不满足顺反异构体存在的条件,因此不存在顺反异构体,D正确;
故答案选D。
8. 设为阿伏伽德罗常数的值。下列叙述正确的是
A. 乙烯和丙烯组成的混合物中含有的碳原子数为
B. 标准状况下,中含原子数目为
C. 晶体中含有的共价键数目为
D. 中键数目为
【答案】A
【解析】
【详解】A.乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)的最简式均为CH2,混合物总质量为28g,对应CH2的物质的量为28g/(14g/mol)=2mol,每molCH2含1mol碳原子,故碳原子总数为2NA,A正确;
B.CHCl3(氯仿)在标准状况下为液态,无法用气体摩尔体积计算,Cl原子数目无法确定为0.3NA,B错误;
C.60gSiO2(1mol)中每个Si原子形成4个Si-O键,总共有4NA个共价键,而非2NA,C错误;
D.[Ag(NH3)2]OH中,每个NH3含3个N-H键(共6个),Ag与NH3形成2个配位键,OH-含1个O-H键,总σ键数为6+2+1=9NA,而非7NA,D错误;
故选A。
9. 某单烯烃与氢气发生加成反应后得到的饱和烃的结构简式是,该烯烃可能的结构有
A. 1种 B. 2种 C. 3种 D. 4种
【答案】B
【解析】
【详解】可采用逆推法,以该饱和烃的碳骨架为基础,在不同的相邻碳原子之间去掉2个氢原子得烯烃。该烷烃中可能形成双键的位置有:1、2,2、3,3、4,4、5,2、6,4、7号C原子之间;又由对称性可知1、2与2、6,4、5,4、7间的双键相同,2、3与3、4间的双键相同,符合条件的烯烃共有2种:、;
故选B。
10. FeSO4·7H2O的结构如图所示。下列说法正确的是
A. O的第一电离能低于S
B. H2O的键角比H2S大
C. Fe2+的价层电子轨道处于半满状态,较稳定
D. 该物质中存在的化学键类型:离子键、共价键、氢键
【答案】B
【解析】
【详解】A.同主族元素,从上往下,第一电离能逐渐减小,故O的第一电离能高于S,A错误;
B.H2O和H2S的中心原子价层电子对数均为2+=4,中心原子孤电子对数均为2,电负性O>S,O对电子吸引力更强,H2O的成键电子间排斥力较大,H2O的键角比H2S大,B正确;
C.Fe2+的价层电子排布式为3d6,不是半满状态,C错误;
D.该物质中存在的化学键类型有:离子键、共价键,氢键不属于化学键,D错误;
故选B。
11. 蓝晶绽彩,化韵无穷。以蓝色的CuSO4溶液制备[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体的过程如图所示。下列说法不正确的是
A. 基态Cu2+的价层电子轨道表示式为:
B. 过程②可观察到蓝色沉淀逐渐溶解,得到深蓝色的透明溶液
C. 过程③乙醇的作用是降低溶剂极性,减小溶质的溶解度
D. 配合物离子[Cu(H2O)4]2+的稳定性大于[Cu(NH3)4]2+
【答案】D
【解析】
【分析】向CuSO4溶液中滴入几滴1 mol/L氨水,发生反应:Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2,产生Cu(OH)2蓝色沉淀;当加入足量1 mol/L氨水时,蓝色沉淀溶解,发生反应:Cu(OH)2↓+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O,产生可溶性物质而得到深蓝色溶液;后当加入95%乙醇,并用玻璃棒摩擦试管壁时,看到又产生了深蓝色沉淀,这是由于乙醇能够降低溶液中溶剂的极性,同时降低溶质[Cu(NH3)4](OH)2的溶解度而结晶析出。
【详解】A.Cu是29号元素,根据构造原理可知:基态Cu原子的价层电子排布式是3d104s1,基态Cu2+是Cu原子先失去1个4s电子形成Cu+,Cu+再失去1个3d电子后形成的,故基态Cu2+的价层电子排布式是3d9,则由于每个轨道最多可容纳两个自旋方向相反的电子存在,则其价层电子轨道表示式为:,A正确;
B.过程①产生的蓝色沉淀是Cu(OH)2,向其中加入足量1 mol/L氨水时,Cu(OH)2与过量氨水发生反应:Cu(OH)2↓+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O,物质溶解,得到深蓝色溶液,B正确;
C.深蓝色溶液的溶质为[Cu(NH3)4](OH)2,溶剂为水,当向该溶液中加入95%乙醇,并用玻璃棒摩擦试管壁时,看到产生了深蓝色沉淀,这是由于乙醇能够降低溶剂极性,同时减小了溶质[Cu(NH3)4](OH)2的溶解度而结晶析出,C正确;
D.Cu2+在溶液中实际上是以[Cu(H2O)4]2+的形式存在,向CuSO4溶液中加入过量1 mol/L氨水时,Cu元素以[Cu(NH3)4]2+形式存在,说明了配合物离子的稳定性:[Cu(H2O)4]2+<[Cu(NH3)4]2+,D错误;
故合理选项是D。
12. 某化合物的结构式(键线式)及球棍模型如下:
该有机物分子的核磁共振氢谱图如下(单位是ppm)。下列关于该有机物的叙述不正确的是
A. 该有机物不同化学环境的氢原子有8种
B. 该有机物属于芳香族化合物
C. 键线式中的Et代表的基团为
D. 该有机物的分子式为
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据该物质的核磁共振氢谱图及球棍模型判断,不同化学环境的H原子有8种,A正确;
B.该有机物中不含苯环,所以不属于芳香族化合物,B错误;
C.根据该有机物球棍模型判断Et为乙基,C正确;
D.根据球棍模型可知,该物质的分子式是C9H12O4,D正确;
故选B。
13. 化合物Q由X、Y、Z、M四种短周期主族元素组成,结构如图所示,X2-有10个电子,基态Y原子的2p轨道只有一个未成对电子,M与Z位于第三周期。下列说法错误的是
A. 简单氢化物的沸点:X>Y
B. 简单离子半径:M>Y
C. 第一电离能:Z>M
D. 化合物Q中含有离子键和共价键
【答案】B
【解析】
【分析】X:有10个电子,X质子数为10−2=8,故X为O;Y:基态Y原子2p轨道只有1个未成对电子,且结构中Y只形成1个单键,符合条件的是(电子排布,2p只有1个未成对电子,最外层7个电子,成1个键即满足8电子稳定结构),故Y为F;M、Z:M和Z均位于第三周期,结构中M为价阳离子,故M为Na;结构中Z共形成5根共价键,说明Z最外层有5个电子,第三周期第ⅤA族,故Z为P。即:,据此作答。
【详解】A.X的氢化物,Y的氢化物,常温下为液态,为气态,沸点,A正确;
B.和电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,B错误;
C.同周期主族元素从左到右第一电离能整体增大,P在Na右侧,第一电离能,C正确;
D.化合物Q中含离子键和共价键:Q由和阴离子构成,阴阳离子间为离子键,阴离子内、均为共价键,D正确;
故选B。
14. 的晶胞如图所示,已知A原子的分数坐标为,B原子为,晶胞参数为acm。设阿伏加德罗常数为,关于该晶胞说法错误的是
A. 化学式为 B. N原子的配位数为6
C. 晶胞密度 D. 原子C的分数坐标为
【答案】C
【解析】
【详解】A.Al位于晶胞的顶点和面心,数目为,Cr位于面心,数目为,N位于晶胞棱边的中点和体心,数目为,三者数目之比为1:1:2,则化学式为CrAlN2,A不符合题意;
B.以体心的N原子为例,离它最近的有4个Cr、2个Al,N原子的配位数为6,B不符合题意;
C.晶胞密度为,C符合题意;
D.原子C位于正面面心,其分数坐标为,D不符合题意;
故选C。
15. 下列说法不正确的是
A. 和互为同位素 B. 和互为同系物
C. 和互为同素异形体 D. 烷烃的名称是正丁烷
【答案】D
【解析】
【详解】A.同位素是质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子,和质子数均为6,中子数分别为6和8,互为同位素,A正确;
B.同系物是结构相似、分子组成相差一个或若干个原子团的化合物,(乙烯)和(2-丁烯)均含一个碳碳双键,结构相似,分子组成相差2个,互为同系物,B正确;
C.同素异形体是同种元素组成的不同单质,和均由氧元素组成,为不同单质,互为同素异形体,C正确;
D.烷烃的名称判断需依据结构,正丁烷为直链烷烃(),若图片中烷烃为支链结构(如异丁烷,),则名称不是正丁烷,D错误;
故答案选D。
二、非选择题:本题共4个小题,共55分(除特殊标注外每空2分)
16. 按要求完成下列空白:
Ⅰ.金属钛被誉为“二十一世纪金属”,有“生物金属,海洋金属,太空金属”的美称,具有广泛的应用前景。回答下列问题:
(1)钛在周期表中的位置___________。
(2)磷酸钛铝锂可用作锂离子电池的正极材料,的空间构型是___________。
Ⅱ.对下列性质进行解释:
(3)三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性:___________。
(4)卤素单质从到的熔沸点越来越高:___________。
Ⅲ.氮、磷元素及其化合物在生产、生活中用途广泛。回答下列问题:磷是人体含量较多的元素之一,磷的化合物在药物生产和农药制造等方面用途非常广泛。
(5)可用于制造火柴,其分子结构如图所示。分子中硫原子的杂化轨道类型为___________。
(6)与N同周期的元素中第一电离能比N大的元素有___________种。
(7)三硝基胺(其结构为)是一种新型的火箭燃料,因硝基吸电子能力强,中心N原子上无孤电子对,则中心N原子与三个硝基中的N原子构成___________形。硝酰正离子与亚硝酸根离子的键角___________(填“大于”、“小于”、“等于”)。
【答案】(1)第四周期ⅣB族
(2)正四面体 (3)F的电负性大于氯,使得F—C的极性强于Cl—C的极性,从而导致CF3COOH分子中羧基上的羟基更易电离出H+
(4)卤素单质从到,分子结构相似,相对分子质量逐渐增大,范德华力逐渐增大
(5)sp3 (6)2
(7) ①. 平面三角形 ②. 大于
【解析】
【小问1详解】
Ti是22号元素,钛在周期表中的位置是第四周期ⅣB族;
【小问2详解】
中P原子价电子对数为4,无孤电子对,空间构型是正四面体形;
【小问3详解】
F的电负性大于氯,使得F—C的极性强于Cl—C的极性,从而导致CF3COOH分子中羧基上的羟基更易电离出H+,所以三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性
【小问4详解】
卤素单质从到,分子结构相似,相对分子质量逐渐增大,范德华力增大,所以熔沸点越来越高;
【小问5详解】
分子中硫原子形成2个σ键,有2个孤电子对,杂化轨道类型为sp3;
【小问6详解】
同周期元素从左到右第一电离能有增大趋势,ⅤA族元素p能级半充满,结构稳定,第一电离能大于同周期相邻元素,与N同周期的元素中第一电离能比N大的元素有F、Ne,共2种;
【小问7详解】
因硝基吸电子能力强,中心N原子上无孤电子对,由结构可推出中心N原子采用sp2杂化,则中心N原子与三个硝基中的N原子构成平面三角形。的价层电子对数为2,中心原子采用sp杂化,的价层电子对数为3,中心原子采用sp2杂化,硝酰正离子与亚硝酸根离子的键角大于。
17. 我国科学家屠呦呦因成功从黄花蒿中提取抗疟药物青蒿素而获得2015年诺贝尔奖,某实验小组对青蒿素的提取和组成进行了探究。青蒿素为无色针状晶体,在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解,在水中几乎不溶,沸点为389.9℃,60℃以上易分解,乙醇的沸点为78℃,乙醚的沸点为34.5℃。
Ⅰ.提取青蒿素
从黄花蒿中提取青蒿素的流程如图所示:
(1)“破碎”的目的是___________。
(2)使用乙醚作为溶剂提取,不选择乙醇提取的原因是___________。
(3)操作Ⅰ和操作Ⅱ的所使用的装置分别是___________、___________。
(4)操作Ⅲ为重结晶,下列实验过程正确的是___________。
A.加95%的乙醇,浓缩、结晶、过滤
B.加水溶解,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
C.加入乙醚进行萃取分液
Ⅱ.测定青蒿素中氧元素的质量分数
青蒿素仅含C、H、O三种元素,燃烧仅产生、,某研究小组采用燃烧法进行测定。
实验步骤:
①按图所示连接装置,检查装置的气密性;
②称量装置E、F中仪器及试剂的质量;
③取w g青蒿素放入硬质玻璃管C中,点燃装置C、D处的酒精灯;
④反应完全后,停止加热,继续通入空气,冷却至室温后称量E、F中仪器及试剂的质量。
(5)装置A、B的作用是___________。
(6)若D中黑色粉末变成红色,则D中可能发生的反应的化学方程式是___________。
(7)装置E中所盛固体可以是___________。
A. 无水 B. 浓硫酸 C. 碱石灰 D.
(8)某同学认为该装置末端有缺陷,将导致测量结果比真实值___________。
A.偏大 B.偏小 C.无影响
【答案】(1)增大黄花蒿与溶剂的接触面积,提高提取效率
(2)乙醇的沸点为78℃,青蒿素高于60℃分解,若用乙醇作溶剂则不易分离,故应选择乙醚作溶剂
(3) ①. C ②. A
(4)A (5)除去空气中的CO2和H2O,防止其干扰实验
(6) (7)AD
(8)B
【解析】
【分析】I.黄花蒿破碎后用乙醚提取青蒿素,过滤后得到残渣和提取液,提取液蒸馏得青蒿素粗品,加95%的乙醇,浓缩、结晶、过滤得青蒿素精品,
Ⅱ.实验中将空气通入装置A中的NaOH溶液以除去空气中的CO2,然后通入装置B中进行干燥,防止CO2和H2O干扰后续实验,将干燥的空气通入装置C中让青蒿素进行燃烧,然后将产生的气体通入装置D中将C中不完全燃烧产生的CO完全氧化为CO2,装置E为吸收水蒸气,装置F为吸收CO2,据此分析解题。
【小问1详解】
“破碎”可增大原料黄花蒿与萃取剂乙醚的接触面积,使黄花蒿更易溶解到乙醚中,从而提高浸取率;
【小问2详解】
由题干信息可知,乙醇的沸点为78℃,青蒿素高于60℃分解,若用乙醇作溶剂则不易分离,所以选择乙醚作溶剂,故操作中使用乙醚作为溶剂提取,不选择乙醇提取;
【小问3详解】
由分析可知,操作I为过滤,操作Ⅱ为蒸馏,操作Ⅰ和操作Ⅱ的所使用的装置分别是C、A;
【小问4详解】
由题干信息可知,青蒿素为无色针状晶体,在甲醇、乙醇、乙醚、石油醚中可溶解,在水中几乎不溶,操作Ⅲ为重结晶,所用溶剂为乙醇而不是水,故该实验过程为:加95%的乙醇,浓缩、结晶、过滤,选A;
【小问5详解】
由分析可知,装置A中的NaOH溶液以除去空气中的CO2,然后通入装置B中进行干燥,防止CO2和H2O干扰后续实验,
【小问6详解】
D中黑色粉末变成红色即CuO被CO还原为Cu,则D中可能发生的反应的化学方程式是;
【小问7详解】
由分析可知,装置E为吸收产生的H2O,而不吸收CO2,且U形管中只能装固体干燥剂,故其中所盛固体可以是无水CaCl2和P2O5,不能是浓硫酸和碱石灰,选AD;
【小问8详解】
该装置末端没有连接防止空气中的H2O和CO2进入装置F的装置,导致F中质量增重偏大,即C的质量偏大,则O的质量偏小,即将导致测量结果比真实值偏小,选B。
18. 碳的单质及其化合物有许多特别的性质,在生产生活中有诸多应用。
(1)碳单质有石墨、金刚石、碳纳米管等多种形态,在科研、工业生产、半导体等领域广泛使用。
①石墨晶体的结构如图所示,相邻层间最近的碳原子距离比层内相邻碳原子的距离大很多,这说明层间的作用类型为___________,石墨中碳原子的杂化方式为___________,石墨的晶体类型是___________;石墨有很好的导电性,常用作电极材料,原因是___________。
②石墨不仅可用作电解池的电极,还可以用作锂电池的负极材料。一种理想的锂电池负极材料晶体是锂原子嵌入石墨烯层间,其晶胞结构如图所示,单个晶胞中含___________个Li和___________个C。
(2)独特的笼状结构使其及其衍生物表现出特殊的性质。金刚石与的晶胞结构如图所示,比较二者熔点大小:金刚石___________(填“>”、“<”或“=”),并从结构角度分析原因___________。晶体中每个周围最近的数量为___________个。
【答案】(1) ①. 范德华力 ②. sp2杂化 ③. 混合型晶体 ④. 石墨晶体中存在离域大π键,π键中的电子可在层内自由移动,在外电场作用下定向移动形成电流,因此具有良好导电性 ⑤. 1 ⑥. 6
(2) ①. > ②. 金刚石是共价晶体,C60晶体是分子晶体,二者熔化时分别破坏共价键和分子间作用力,共价键的强度大于分子间作用力,故金刚石熔点高于C60 ③. 12
【解析】
【详解】(1)①石墨层状结构中,层与层之间作用力为范德华力;每个碳原子与相邻3个碳原子形成σ键,键角约120°,呈平面六边形结构,剩余1个未参与杂化的p电子垂直于平面形成大π键,即碳原子杂化方式为sp2杂化;石墨兼具共价键(层内)、分子间作用力(层间)和金属键特征(大π键导电),是介于原子晶体、分子晶体、金属晶体之间的过渡类型;石墨晶体中存在离域大π键,π键中的电子可在层内自由移动,在外电场作用下定向移动形成电流,因此具有良好导电性;
②根据图示,Li原子位于晶胞顶点,根据均摊法计算,其个数为;根据图示,C原子有2个位于晶胞内部,8个位于晶胞面上,则其个数为;
(2)金刚石是共价晶体,C60晶体是分子晶体,二者熔化时分别破坏共价键和分子间作用力,共价键的强度大于分子间作用力,故金刚石熔点高于C60;C60晶胞为面心立方结构,以顶点的C60分子为例,与其周围最近的C60为面心的C60分子,X平面有4个紧邻分子,Y平面有4个紧邻分子,Z平面有4个紧邻分子,总计12个。
19. 煤和石油不仅是重要的矿物能源,更可以通过综合利用得到多种有机化工产品。
Ⅰ.石油化工和煤化工
以石油为原料制备某些化工产品的部分流程。请回答:
(1)写出反应②的化学方程式___________。
(2)B分子式为,且分子中无甲基,则B的结构简式为___________。
(3)反应④的化学反应类型为___________。
(4)丙烯二聚体,是合成“人工肺”(ECMO)设备膜丝的重要原料,下列关于丙烯二聚体说法正确的是___________。(不定项)
A. 加聚产物能使溴水褪色
B. 与互为同分异构体
C. 与氢气完全加成的产物的一氯代物有5种
D. 完全燃烧时耗氧量与等质量的丙烯相同
(5)“辛烷值”用来表示汽油的质量,汽油中异辛烷的爆震程度最小,将其辛烷值定为100,如图所示是异辛烷的球棍模型,则异辛烷的系统名称为___________。
(6)煤化工和石油化工中属于物理变化的是___________。(不定项)
A. 煤的干馏 B. 煤的液化 C. 石油分馏 D. 石油裂化
【答案】(1) (2)CH2=CHCH2Cl
(3)加成反应 (4)CD
(5)2,2,4-三甲基戊烷 (6)C
【解析】
【分析】分析工艺流程:石油分馏得到汽油,汽油裂解生成乙炔和丙烯,乙炔和HCl发生加成反应得到A(氯乙烯,CH2=CHCl),氯乙烯发生加聚反应得到聚氯乙烯,丙烯和氯气在500℃时发生反应,产物无甲基,说明发生取代反应得到B(3-氯丙烯,CH2=CHCH2Cl),3-氯丙烯再与Br2发生加成反应反应得到CH2BrCHBrCH2Cl。据此分析以下各问;
【小问1详解】
根据分析,氯乙烯发生加聚反应得到聚氯乙烯,方程式为。
【小问2详解】
根据分析,B为3-氯丙烯,结构简式为CH2=CHCH2Cl;
【小问3详解】
根据分析,反应④的化学反应类型为加成反应;
【小问4详解】
A.丙烯二聚体CH2=CHCH2CH(CH3)2发生加聚反应之后无碳碳双键,不能使溴水褪色,A错误;
B.丙烯二聚体不饱和度为1,不饱和度为2,不饱和度不同,分子式不同,不属于同分异构体,B错误;
C.丙烯二聚体与氢气加成之后的产物为2-甲基戊烷,一氯代物有5种,C正确;
D.丙烯二聚体、丙烯的最简式均为CH2,丙烯二聚体与等质量的丙烯两者碳的质量分数与氢的质量分数相同,故完全燃烧时耗氧量与等质量的丙烯相同,D正确;
【小问5详解】
异辛烷编号为,系统名称为2,2,4-三甲基戊烷;
【小问6详解】
A.煤的干馏是把煤隔绝空气加强热使之分解,生成新物质,属于化学变化,A错误;
B.煤的液化是把煤和氢气反应生成液态新物质,属于化学变化,B错误;
C.石油分馏是利用石油中各成分沸点不同分离各馏分,没生成新物质,属于物理变化,C正确;
D.石油裂化是把重油中的长链烃断裂成碳原子数比较少的烃,主要获得汽油的石油加工方法,属于化学变化,D错误;
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