内容正文:
命题预测
A组
(建议用时:45分钟 满分:64分)
1.(14分)氮、磷、砷在自然界中分布广泛,其化合物有重要用途。
(1)As位于元素周期表的第4周期,第VA族。将As的基态原子最外层轨道表示式补充完整:_________。
(2)比较N原子和As原子的第一电离能大小,从原子结构角度说明理由:___________。
(3)可用作锅炉用水软水剂,的空间结构为___________。
(4)工业上常用改性季铵盐从炼铜烟灰碱性溶液中萃取砷,其工艺流程短、成本低。萃取反应机理如下:
①物质Ⅳ为___________(填化学式)。
②关于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质,下列说法正确的有___________(填序号)。
a.Ⅰ中的化学键均为σ键
b.Ⅱ中As的化合价为+5
c.Ⅲ中C原子的杂化轨道类型均为杂化
(5)砷化硼晶体是具有超高热导率的半导体材料,其晶胞为立方体,边长为a nm,结构如图所示。
①晶体中与顶点B原子等距且最近的B原子个数为___________。
②该结构中存在配位键,提供空轨道的原子是___________。
③已知阿伏加德罗常数的值为,则该晶体的密度为___________。()
④如果把晶体中砷原子换成氮原子,形成的晶体的熔点明显升高,原因为___________。
2.(18分)丹皮酚是从毛莨科植物牡丹的干燥根皮中提取出来的一种有效成分,具有镇痛、抗炎、解热的作用。有机物H是丹皮酚的一种衍生物,其合成路线如图所示:
(1)H中含氧官能团的名称为___________。
(2)A→B的反应试剂和条件为___________,E的名称为___________。
(3)C的结构简式为___________,C→D的反应类型为___________ 。
(4)下列说法中正确的是___________。
a.D可发生消去反应,有机产物存在顺反异构
b.G中所有原子均可共平面
c.H分子中存在2个手性碳原子
d.红外光谱、酸性高锰酸钾溶液均可鉴别A和B
(5)在F的同分异构体中,同时满足下列条件的共有___________种(不考虑立体异构)。
①与NaHCO3溶液反应放出CO2
②与FeCl3溶液反应显紫色
写出核磁共振氢谱中峰数最少的一种同分异构体的结构简式___________。
(6)B在一定条件下可氧化为苯甲酸,下列几种酸的酸性由强到弱的顺序为___________ (填序号)。
① ② ③
(7)根据上述合成路线,写出以苯和乙酸为主要原料(其他无机试剂任选),制备的合成路线___________。
3.(18分)Cu元素在生命活动中占有举足轻重的地位,缺铜会造成贫血、记忆力减退、反应迟钝、运动失常等。某实验小组设计如下实验制备有机补铜剂——顺式甘氨酸合铜水合物,并测定其组成。
I.制备有机补铜剂-顺式甘氨酸合铜水合物
已知:反应过程与能量变化如图1所示,反应过程会有反式产物生成,如图2所示。
回答下列问题:
(1)甘氨酸分子中含氮官能团的电子式为___________;1mol顺式甘氨酸合铜水合物中配位键数为___________;顺式产物的极性___________(填“大于”或“小于”)反式产物。
(2)向硫酸铜溶液中滴加氨水,先出现蓝色沉淀,然后沉淀溶解形成深蓝色的溶液。写出此蓝色沉淀溶解的化学方程式___________。
(3)设计实验方案证明Cu(OH)2沉淀已洗涤干净___________ 。
(4)制备有机补铜剂的反应为Cu(OH)2+2H2NCH2COOH(H2NCH2COO)2Cu·2H2O,从速率及产品纯度角度解释控制反应温度为70℃左右的原因___________。
Ⅱ.产品中Cu元素含量的测定
称取产品mg,用水溶解,再加入适量硫酸,配制成100mL样品溶液;用移液管移取其中20.00mL溶液到碘量瓶中,加入过量KI固体,在暗处静置5分钟,用0.1000mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至溶液呈浅黄色,加入适量NH4SCN溶液,剧烈振荡碘量瓶,加入几滴淀粉溶液,用Na2S2O3标准溶液继续滴定至终点;再取两份20.00mL溶液进行两次平行实验。
已知:i.2Cu2++4I-=2CuI↓+I2,2+I2=2I-+;
ⅱ.CuI固体能吸附溶液中的少量碘单质。
ⅲ.Ksp(CuSCN)<Ksp(CuI)。
(5)①加入适量NH4SCN溶液,剧烈振荡碘量瓶的目的是___________。
②滴定终点的现象是___________。
③若三次实验平均消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL,则该产品中含Cu元素的质量为___________。
4.(14分)Ⅰ.“一碳化学”是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO2、CO、CH4等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。回答下列问题:
(1)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应为(忽略其他副反应):
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ·mol⁻¹ K1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=-90.6kJ·mol⁻¹K2
③ K3
则=______kJ·mol-1,平衡常数K3=______(用K₁、K₂表示)。
(2)在恒温恒容下,反应(达平衡状态的标志是______(填序号)。
A.平衡常数K保持不变 B.容器内气体的密度保持不变
C. D.容器内混合气体平均相对分子质量不变
(3)欲提高反应中甲醇的平衡产率,可采取的措施有______。
A.升高温度 B.增大体系压强
C.增加CO2的浓度 D.使用高效催化剂
(4)研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如下图所示。温度小于900℃时进行电解反应,碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,阳极的电极反应为则阴极的电极反应为______。
Ⅱ.亚磷酸H3PO3是一种二元弱酸。常温下,已知H3PO3溶液中含磷粒子的浓度之和为0.1mol·L-1,溶液中含磷粒子的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示。
(5)______(填数值)。
(6)随溶液pH的变化用曲线______(填“1”“2”或“3”)表示。
B组
(建议用时:45分钟 满分:64分)
1.(14分)KCN易溶于水,水溶液呈碱性,虽有剧毒,却因其较强的配位能力被广泛使用,如用于从低品位的金矿砂(含单质金)中提取金。
(1)基态N的价层电子排布式为___________。
(2)的所有原子均满足8电子稳定结构,其电子式为___________。
(3)如下图为KCN的晶胞示意图。
与距离最近且等距的个数是___________;已知该晶体的密度为,阿伏加德罗常数的值为,该晶胞的边长为___________。(已知:)
(4)浸金过程如下:
ⅰ.将金矿砂溶于为10.5~11的溶液,过滤,得含的滤液;
ⅱ.向滤液中加入足量金属锌,得单质金。
①已知Au与Cu同族,则Au属于___________区元素。
②ⅰ中反应的离子方程式为___________。
③ⅰ中,会导致相同时间内的浸取率下降,原因是___________。
2.(18分)以可再生资源木质素为原料合成光引发剂F的路线如图所示。
请回答下列问题:
(1)B的沸点(153℃)大于C的沸点(92℃),其原因为_______。
(2)用系统命名法对B命名:_______;D的结构简式为_______。
(3)下列叙述正确的是_______(填字母)。
a.B分子中含2种官能团
b.以上路线中D→E的反应会产生氢气
c.在一定条件下,E和F均能发生消去反应
(4)写出E→F的化学方程式:_______
(5)M是F的同分异构体,同时具有如下结构和性质的M有_______种(不考虑立体异构)。
ⅰ.含有苯环,且苯环上只有一个取代基;ⅱ.能与溶液反应生成。
其中核磁共振氢谱有五组峰且峰面积之比为的结构简式为_______。
(6)参照以上合成路线和条件,完成下列合成路线(部分反应条件省略):
则G的结构简式为_______,H的结构简式为_______。
3.(18分)Ⅰ.按要求回答下列问题。
(1)A中发生反应的化学方程式:_______。加热A中试管,B中现象:_______,停止加热A中试管,待A中溶液冷却后,_______,A中试管中溶液变成蓝色。该装置的缺陷是_______。
Ⅱ.亚硝酰硫酸()主要用于染料、医药等工业。实验室用如图装置(夹持装置略)制备少量,并测定产品的纯度。已知:遇水分解,溶于浓硫酸不分解。
(2)装置A制取。
①A中反应的化学方程式为_______。
②导管b的作用是_______。
(3)装置B中浓与在浓作用下反应制得。
①装置B中的三颈烧瓶应放在_______(填“冷水”或“温水”)浴中。
②开始反应缓慢,待生成少量后,温度变化不大,但反应速度明显加快,其原因是_______。
(4)该实验装置存在可能导致产量降低的缺陷是_______。
(5)测定亚硝酰硫酸()的纯度。准确称取1.380g产品放入碘量瓶中,加入含有的过量标准溶液和25%的溶液,然后摇匀。用草酸钠标准溶液滴定,消耗草酸钠溶液的体积为。已知:。
①配平下列反应方程式:_______。
__________________________________________
②滴定终点时的现象为_______。
③亚硝酰硫酸的纯度=_______。(精确到0.1%)[]
4.(14分)乙酸乙酯在电子元件清洗中,用于去除表面的光刻胶、助焊剂残留,可由乙酸和乙醇通过酯化反应制备。回答下列问题:
(1)乙酸分子中的键和键之比为_______;乙酸乙酯中碳原子的杂化方式有_______种。
(2)能说明乙醇与乙酸的酯化反应已达到化学平衡状态的是_______(填字母)。
a.单位时间里,消耗乙醇,同时生成水
b.单位时间里,生成1 mol乙酸乙酯,同时生成1 mol乙酸
c.水的浓度不再变化
(3)乙醇与乙酸酯化反应的反应热,若要显著提高乙酸乙酯的平衡产率,可以采用的方法是_______。
(4)在常压和时,初始组成,在固体催化剂的条件下进行反应,得到乙醇浓度随反应时间的变化如下图1所示。
①平衡时乙酸的转化率_______;
②平衡常数_______(带入数值,无需计算最后结果)。
(5)乙酸和乙醇酯化反应在甲、乙两种催化剂的作用下,在相同时间内乙酸乙酯的产率随温度变化如图2所示,当产率为95%时,最适合选择的催化剂和温度分别是_______;使用催化剂乙时,当温度高于190℃,乙酸乙酯产率下降的原因_______。
(6)通过人工光合作用,以和为原料制备乙醇的原理示意图。
写出电极的电极反应式_______。
C组
(建议用时:45分钟 满分:64分)
1.(14分)铜氨溶液含有,具有溶解纤维素的性能,在溶解纤维素后所得溶液中再加酸时纤维素又可以沉淀析出,利用这种性质来制造人造丝。用硫酸铜溶液和氨水反应可以制得铜氨溶液。
(1)溶液呈蓝色是因为含有水合铜离子中含共价键个数为_____;基态Cu原子核外电子排布式为_____。
(2)制备铜氨溶液。
向溶液中加入少量氨水,得到浅蓝色的碱式硫酸铜的沉淀;若继续加入氨水,沉淀溶解,得到深蓝色的含的铜氨溶液。
①比较键角:_____(填“大于”“小于”或“等于”)。
②该实验中,与结合能力_____(填“大于”“小于”或“等于”)与结合能力,解释原因:_____。
③经实验发现:金属铜与氨水和过氧化氢的混合溶液反应也可得到。金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,反应的离子方程式为_____。
(3)某种铜的氯化物晶胞形状为立方体,结构如图所示。已知该晶胞的密度为,阿伏加德罗常数为。则该晶胞的边长为_____cm(列出计算式)。
2.(18分)由芳香化合物A制备药物中间体Ⅰ的一种合成路线如图:
已知:①同一碳原子上连两个羟基不稳定,发生反应:
②
③
(1)A的名称为_______;C的分子式为_______。
(2)B→C的反应类型为_______;D中官能团的名称为_______。
(3)F→G的化学方程式为_______。
(4)试剂Y的结构简式为_______。
(5)同时满足下列条件的G的同分异构体有_______种(不含立体异构)。
①苯环上只有两个侧链 ②只有一种官能团且能与NaHCO3溶液反应放出气体
其中核磁共振氢谱显示有3组峰,且峰面积之比为2:2:1的同分异构体的一种结构简式为_______。
(6)参照上述合成路线,设计由制备的合成路线_______(有机溶剂及无机试剂任选)。
3.(18分)CuCl用途广泛,某研究性小组拟热分解 制备CuCl。
【资料查阅】
i.。
ii.实验室使用浓硫酸制备 HCl气体的原理如下:。
【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。
请回答下列问题:
(1)制备氯化氢的过程体现了浓硫酸具有_______。
A.脱水性 B.强氧化性 C.难挥发性 D.吸水性
(2)使用恒压滴液漏斗制备HCl气体的优点是_______;X装置的名称为_______。
(3)C中试纸变蓝后会逐渐褪色,写出褪色过程中发生的化学反应方程式_______。
(4)装置D中发生的离子方程式为_______。
(5)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量CuO杂质,根据资料信息分析产生的原因是_______。
(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品mg,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸, 配成100mL溶液, 取出10.00mL,用 amol/L的 标准溶液(假定与氯离子不发生反应)滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液bmL,反应中被还原为Cr3+已知:
①配制 100mL待测液用不到的仪器有_______。
A.容量瓶 B.烧杯 C.分液漏斗 D.胶头滴管
②样品中CuCl的质量分数为_______%。
③若测定结果偏大可能的原因是_______。
A.样品中混有 CuO
B.滴定前滴定管尖嘴处有小液滴,滴定后消失
C.滴定管未用K2Cr2O7标准溶液润洗
D.装待测液前锥形瓶内残留少量水
4.(14分)利用催化氢化制备二甲醚的反应原理如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)_______。
(2)向起始温度为的某绝热恒容密闭容器中充入,只发生反应Ⅲ。
①下列事实能说明反应Ⅲ已经达到平衡的是_______(填标号)。
a.混合气体的密度不再发生变化
b.容器内混合气体的压强不再发生变化
c.的消耗速率等于的消耗速率
d.的体积分数不再发生变化
②在有催化剂存在的条件下,反应Ⅲ的反应过程如下图所示,吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。该反应过程的决速步骤为_______。(填“第一步”或“第二步”),判断的理由是_______。
(3)CO也能和反应制取二甲醚,反应原理为 。一定条件下,将和按投料比通入反应器中发生该反应,其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下图所示(催化剂320℃左右时的活性最大)。
①根据上图,判断、、的大小关系_______。
②实际生产中一般采用的温度为,而不采用200℃,原因是_______。
③写出该反应平衡常数的表达式为_______。
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命题预测
A组
1.(14分)
(1) (1分)
(2)第一电离能。N和As为同主族元素,电子层数,原子半径,原子核对最外层电子的吸引作用 (2分)
(3)正四面体形 (1分)
(4) (2分) c (2分)
(5)①12 (1分) ②B (1分)
③ (2分)
④氮化硼与砷化硼晶体类型相同,N原子半径小于As,即B—N键的键长比B—As的键长短,B—N键的键能比B—As的键能大 (2分)
2.(18分)
(1)醚键、羟基 (1分)
(2)Cu、O2、加热 (1分) 间苯二酚或1,3-苯二酚 (1分)
(3) (2分) 还原反应 (1分)
(4)ac (2分)
(5) 13 (2分) (2分)
(6)③>①>② (2分)
(7) (4分)
3.(18分)
(1) (2分) 4NA (2分) 大于 (2分)
(2)Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4](OH)2 (2分)
(3)取少量最后一次洗涤液于试管中,先加稀盐酸,再加氯化钡溶液,若无白色沉淀生成,证明已洗涤干净 (2分)
(4)温度低于70℃,反应速率慢;生成反式产物的活化能大,温度高于70℃易生成反式产物而引入杂质 (2分)
(5)将CuI转化为CuSCN,释放出CuI吸附的I2 (2分) 滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不恢复 (2分) 0.64 (2分)
4.(14分)
(1) -49.4 (2分) K1·K2 (2分)
(2)CD (2分)
(3)BC (2分)
(4)3CO2+4e-=C+2CO (2分)
(5)10-1.43 (2分)
(6)3 (2分)
B组
1.(14分)
(1) (2分)
(2) (2分)
(3)12 (2分) (2分)
(4)ds (2分) (2分) 溶液中的浓度会减小,主要以形式存在,导致Au的浸取率下降 (2分)
2.(18分)
(1)B分子间能形成氢键,C分子间不能形成氢键。而氢键影响分子沸点较大,所以B的沸点高于C (2分)
(2)2-甲基丙酸 (2分) (2分)
(3)c (2分)
(4) (2分)
(5)5 (2分) (2分)
(6) (2分) (2分)
3.(18分)
(1) (2分) 品红溶液褪色 (1分)
将A中试管中的溶液沿烧杯壁倒入盛有适量水的烧杯中 (2分) 无尾气处理装置 (1分)
(2)① (2分)
②衡压强,使浓硫酸顺利滴下 (2分)
(3)冷水 (1分) 生成的作为该反应的催化剂 (2分)
(4)C装置中的水蒸气会进入B中使分解 (2分)
(5)① (2分)
②当滴入最后一滴草酸钠标准溶液时,溶液由紫红色变为无色,且半分钟内不恢复原色 (1分)
③ (2分)
4.(14分)
(1)7:1 (1分) 2 (1分)
(2)bc (2分)
(3)及时移出产物 (2分)
(4)30% (2分) (2分)
(5)催化剂甲、135℃ (1分) 催化剂活性降低,副反应增多等 (1分)
(6) (2分)
C组
1.(14分)
(1)12NA (2分) (2分)
(2)①小于 (2分) ②大于 (2分)
电负性:O>N,O对孤对电子吸引力更强,因此与形成的配位键极性比与形成的配位键要强,更易断裂 (2分)
③ (2分)
(3) (2分)
2.(18分)
(1)对甲基苯酚或者4-甲基苯酚 (2分) C9H8O2Cl2 (2分)
(2)取代反应 (1分) 羟基、醛基 (2分)
(3)+CH2(COOH)2+CO2↑+H2O (2分)
(4) (2分)
(5)12 (2分) (2分)
(6) (3分)
3.(18分)
(1)C (2分)
(2)保持内外压强一致,可以使浓硫酸顺利流下 (2分) 球形干燥管 (2分)
(3)I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl (2分)
(4)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O、H++OH-=H2O (2分)
(5)通入HCl的量太少,产生 Cu2(OH)2Cl2后又分解产生CuO (2分)
(6)①C (2分) ② (2分) ③C (2分)
4.(14分)
(1) (2分)
(2)①bd (2分) ②第二步 (2分) 第二步反应活化能较高,反应速率较慢 (2分)
(3)① (2分)
②温度升高,使化学反应速率加快;同时,可以使催化剂活性达到最大,催化效率最佳 (2分)
③ (2分)
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命题预测
A组
(建议用时:45分钟 满分:64分)
1.(14分)氮、磷、砷在自然界中分布广泛,其化合物有重要用途。
(1)As位于元素周期表的第4周期,第VA族。将As的基态原子最外层轨道表示式补充完整:_________。
(2)比较N原子和As原子的第一电离能大小,从原子结构角度说明理由:___________。
(3)可用作锅炉用水软水剂,的空间结构为___________。
(4)工业上常用改性季铵盐从炼铜烟灰碱性溶液中萃取砷,其工艺流程短、成本低。萃取反应机理如下:
①物质Ⅳ为___________(填化学式)。
②关于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种物质,下列说法正确的有___________(填序号)。
a.Ⅰ中的化学键均为σ键
b.Ⅱ中As的化合价为+5
c.Ⅲ中C原子的杂化轨道类型均为杂化
(5)砷化硼晶体是具有超高热导率的半导体材料,其晶胞为立方体,边长为a nm,结构如图所示。
①晶体中与顶点B原子等距且最近的B原子个数为___________。
②该结构中存在配位键,提供空轨道的原子是___________。
③已知阿伏加德罗常数的值为,则该晶体的密度为___________。()
④如果把晶体中砷原子换成氮原子,形成的晶体的熔点明显升高,原因为___________。
【答案】(1) (1分)
(2)第一电离能。N和As为同主族元素,电子层数,原子半径,原子核对最外层电子的吸引作用 (2分)
(3)正四面体形 (1分)
(4) (2分) c (2分)
(5)①12 (1分) ②B (1分)
③ (2分)
④氮化硼与砷化硼晶体类型相同,N原子半径小于As,即B—N键的键长比B—As的键长短,B—N键的键能比B—As的键能大 (2分)
【详解】(1)As位于元素周期表的第4周期第VA族,其基态原子最外层轨道为:;
(2)N和As为同主族元素,电子层数,原子半径,原子核对最外层电子的吸引作用,导致第一电离能:;
(3)在中P原子的价层电子对数为,P为sp3杂化,离子的空间构型为正四面体形;
(4)①根据方程式的元素守恒可知,物质Ⅳ为;
②a.单键均为σ键,双键中含有1个σ键1个π键,Ⅰ中的碳氧双键中含有π键,a错误;
b.结合Ⅲ的结构可知,Ⅱ中As的化合价为+3,b错误;
c.根据Ⅲ的结构可知,Ⅲ中C原子均为饱和碳原子,其杂化轨道类型均为杂化,d正确;
故选c;
(5)①由图,晶体中与顶点B原子等距且最近的B原子位于面心位置,每个面心B被2个晶胞共用,顶点B周围有8个晶胞,则其个数为;
②该结构中存在配位键,B提供空轨道、As提供孤电子对形成配位键,故为B;
③根据“均摊法”,晶胞中含个As、4个B,则晶体密度为;
④氮化硼与砷化硼晶体类型相同,N原子半径小于As,即B—N键的键长比B—As的键长短,B—N键的键能比B—As的键能大,导致晶体中砷原子换成氮原子,形成的晶体的熔点明显升高。
2.(18分)丹皮酚是从毛莨科植物牡丹的干燥根皮中提取出来的一种有效成分,具有镇痛、抗炎、解热的作用。有机物H是丹皮酚的一种衍生物,其合成路线如图所示:
(1)H中含氧官能团的名称为___________。
(2)A→B的反应试剂和条件为___________,E的名称为___________。
(3)C的结构简式为___________,C→D的反应类型为___________ 。
(4)下列说法中正确的是___________。
a.D可发生消去反应,有机产物存在顺反异构
b.G中所有原子均可共平面
c.H分子中存在2个手性碳原子
d.红外光谱、酸性高锰酸钾溶液均可鉴别A和B
(5)在F的同分异构体中,同时满足下列条件的共有___________种(不考虑立体异构)。
①与NaHCO3溶液反应放出CO2
②与FeCl3溶液反应显紫色
写出核磁共振氢谱中峰数最少的一种同分异构体的结构简式___________。
(6)B在一定条件下可氧化为苯甲酸,下列几种酸的酸性由强到弱的顺序为___________ (填序号)。
① ② ③
(7)根据上述合成路线,写出以苯和乙酸为主要原料(其他无机试剂任选),制备的合成路线___________。
【答案】(1)醚键、羟基 (1分)
(2)Cu、O2、加热 (1分) 间苯二酚或1,3-苯二酚 (1分)
(3) (2分) 还原反应 (1分)
(4)ac (2分)
(5) 13 (2分) (2分)
(6)③>①>② (2分)
(7) (4分)
【分析】
A的分子式为C7H8O,B的分子式为C7H6O,结合B的结构简式可知A发生氧化反应生成了B,则A为,根据苯甲醇在铜作催化剂条件下氧化为苯甲醛B,B()与硝基乙烷在醛基上加成反应转化为化合物C(),C再进一步还原为D(),E()和乙酸作用生成F,结合G()的结构式得知F的结构简式为,F()和CH3I反应生成G(),D()和G()通过先加成后消去最后得到H(),据此分析解题。
【详解】(1)由题干合成流程图中H的结构简式可知,H中含氧官能团的名称为醚键和羟基,故答案为:醚键和羟基;
(2)由分析可知,A发生氧化反应生成了B,即醇催化氧化成醛,则A→B的反应试剂和条件为Cu、O2、加热,由题干E的结构简式可知,E的名称为间苯二酚或1,3-苯二酚,故答案为:Cu、O2、加热;间苯二酚或1,3-苯二酚;
(3)由分析可知,C的结构简式为,C→D即C中的硝基转化为氨基,该反应的反应类型为还原反应,故答案为:;还原反应;
(4)a.由题干D的结构简式可知,分子中含有醇羟基且邻碳有H,故D可发生消去反应,有机产物双键两端均连有互不相同的原子或原子团,即存在顺反异构,a正确;
b.由题干G的结构简式可知,G分子含有甲基,故G中不可能所有原子共平面,b错误;
c.已知同时连有4个互不相同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子,H分子中存在2个手性碳原子如图所示:,c正确;
d.由分析可知,A分子中含有苯环和醇羟基,B分子中含有苯环和醛基,故能用红外光谱来鉴别A和B,但A、B均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,不能鉴别A和B,d错误;
故答案为:ac;
(5)
由题干可知,F的分子式为C8H8O3,不饱和度为:5,则在F,同时满足下列条件①与NaHCO3溶液反应放出CO2即含有羧基,②与FeCl3溶液反应显紫色即含有酚羟基,则若苯环上连接2个取代基即-OH、-CH2COOH则有邻、间、对三种位置异构,若苯环上连有3个取代基即-OH、-CH3和-COOH,则有10种位置异构,故符合条件的同分异构体共有3+10=13种,其中核磁共振氢谱中峰数最少的一种同分异构体的结构简式为:,故答案为:13;;
(6)苯环上的取代基会影响苯甲酸的酸性,吸电子基会使酸性增强,给电子基会使酸性减弱,①为苯甲酸,苯环上无其他取代基,②中苯环上连有-CH3,-CH3是给电子基,会使羧基酸性减弱,③中苯环上连有-NO2,-NO2是强吸电子基,会使羧基酸性增强,所以酸性由强到弱的顺序为③>①>②,故答案为:③>①>②;
(7)本题为逆向合成法,即根据D和G的转化信息可知,可由和转化而得,根据C到D的转化信息可知,可由还原而来,苯发生硝化反应即可得到,根据题干E到F的转化信息可知,苯和乙酸在ZnCl2作用下,生成,由此分析确定合成路线为:,故答案为:。
3.(18分)Cu元素在生命活动中占有举足轻重的地位,缺铜会造成贫血、记忆力减退、反应迟钝、运动失常等。某实验小组设计如下实验制备有机补铜剂——顺式甘氨酸合铜水合物,并测定其组成。
I.制备有机补铜剂-顺式甘氨酸合铜水合物
已知:反应过程与能量变化如图1所示,反应过程会有反式产物生成,如图2所示。
回答下列问题:
(1)甘氨酸分子中含氮官能团的电子式为___________;1mol顺式甘氨酸合铜水合物中配位键数为___________;顺式产物的极性___________(填“大于”或“小于”)反式产物。
(2)向硫酸铜溶液中滴加氨水,先出现蓝色沉淀,然后沉淀溶解形成深蓝色的溶液。写出此蓝色沉淀溶解的化学方程式___________。
(3)设计实验方案证明Cu(OH)2沉淀已洗涤干净___________ 。
(4)制备有机补铜剂的反应为Cu(OH)2+2H2NCH2COOH(H2NCH2COO)2Cu·2H2O,从速率及产品纯度角度解释控制反应温度为70℃左右的原因___________。
Ⅱ.产品中Cu元素含量的测定
称取产品mg,用水溶解,再加入适量硫酸,配制成100mL样品溶液;用移液管移取其中20.00mL溶液到碘量瓶中,加入过量KI固体,在暗处静置5分钟,用0.1000mol/LNa2S2O3标准溶液滴定至溶液呈浅黄色,加入适量NH4SCN溶液,剧烈振荡碘量瓶,加入几滴淀粉溶液,用Na2S2O3标准溶液继续滴定至终点;再取两份20.00mL溶液进行两次平行实验。
已知:i.2Cu2++4I-=2CuI↓+I2,2+I2=2I-+;
ⅱ.CuI固体能吸附溶液中的少量碘单质。
ⅲ.Ksp(CuSCN)<Ksp(CuI)。
(5)①加入适量NH4SCN溶液,剧烈振荡碘量瓶的目的是___________。
②滴定终点的现象是___________。
③若三次实验平均消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL,则该产品中含Cu元素的质量为___________。
【答案】(1) (2分) 4NA (2分) 大于 (2分)
(2)Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4](OH)2 (2分)
(3)取少量最后一次洗涤液于试管中,先加稀盐酸,再加氯化钡溶液,若无白色沉淀生成,证明已洗涤干净 (2分)
(4)温度低于70℃,反应速率慢;生成反式产物的活化能大,温度高于70℃易生成反式产物而引入杂质 (2分)
(5)将CuI转化为CuSCN,释放出CuI吸附的I2 (2分) 滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不恢复 (2分) 0.64 (2分)
【分析】由题给流程可知,向硫酸铜溶液中滴加氨水至沉淀恰好完全溶解,得到含四氨合铜离子的深蓝色溶液,向溶液中加入过量氢氧化钠溶液, 使四氨合铜离子完全转化为氢氧化铜沉淀,过滤、干燥、洗涤得到氢氧化铜,在65℃条件下,向氢氧化铜中加入甘氨酸溶液,搅拌,使氢氧化铜完全溶解得到甘氨酸合铜,趁热过滤,得到甘氨酸合铜溶液,向滤液中加入的乙醇,冷却结晶、 过滤,用95%的酒精溶液和丙酮洗涤、干燥,得到顺式甘氨酸合铜水合物。
【详解】(1)甘氨酸分子中含氮官能团的电子式为;顺式甘氨酸合铜水合物中铜原子与2个N原子和2个O原子形成配位键,1mol顺式甘氨酸合铜水合物中配位键数为;顺式甘氨酸合铜分子对称性弱,极性强,反式甘氨酸铜分子对称性强,极性弱,顺式甘氨酸合铜的极性大于反式甘氨酸合铜。
(2)向硫酸铜溶液中滴加氨水,先出现蓝色沉淀,然后沉淀溶解形成深蓝色的溶液,蓝色氢氧化铜沉淀溶解生成氢氧化四氨合铜,反应的化学方程式为。
(3)沉淀表面会吸附硫酸根离子,证明沉淀已洗涤干净的方案为:取少量最后一次洗涤液于试管中,先加稀盐酸,再加氯化钡溶液,若无白色沉淀生成,证明已洗涤干净。
(4)温度低于70℃,生成顺式产物的反应速率慢,根据图1可知,生成反式产物的活化能大,温度高时,易生成反式产物而引入杂质。
(5)由题可知固体能吸附溶液中的少量碘单质,而且,所以加入NH4SCN适量溶液,剧烈振荡碘量瓶的目的是将转化为,释放出吸附的;指示剂为淀粉,所以滴定终点现象是滴入最后半滴标准溶液,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不恢复原色;第一步,找关系式,由离子方程式可知,第二步,计算20.00mL样品溶液中含有的,,第三步,计算产品中Cu元素的质量,mg产品中含Cu元素的质量为。
4.(14分)Ⅰ.“一碳化学”是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO2、CO、CH4等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。回答下列问题:
(1)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应为(忽略其他副反应):
①CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ·mol⁻¹ K1
②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2=-90.6kJ·mol⁻¹K2
③ K3
则=______kJ·mol-1,平衡常数K3=______(用K₁、K₂表示)。
(2)在恒温恒容下,反应(达平衡状态的标志是______(填序号)。
A.平衡常数K保持不变 B.容器内气体的密度保持不变
C. D.容器内混合气体平均相对分子质量不变
(3)欲提高反应中甲醇的平衡产率,可采取的措施有______。
A.升高温度 B.增大体系压强
C.增加CO2的浓度 D.使用高效催化剂
(4)研究人员研究出一种方法,可实现水泥生产时CO2零排放,其基本原理如下图所示。温度小于900℃时进行电解反应,碳酸钙先分解为CaO和CO2,电解质为熔融碳酸钠,阳极的电极反应为则阴极的电极反应为______。
Ⅱ.亚磷酸H3PO3是一种二元弱酸。常温下,已知H3PO3溶液中含磷粒子的浓度之和为0.1mol·L-1,溶液中含磷粒子的物质的量分数(δ)与溶液pH的关系如图所示。
(5)______(填数值)。
(6)随溶液pH的变化用曲线______(填“1”“2”或“3”)表示。
【答案】(1) -49.4 (2分) K1·K2 (2分)
(2)CD (2分)
(3)BC (2分)
(4)3CO2+4e-=C+2CO (2分)
(5)10-1.43 (2分)
(6)3 (2分)
【详解】(1) ΔH1=+41.2kJ·mol⁻¹ K1, K2, K3,依据盖斯定律,将反应①+②得,反应ΔH3=(+41.2kJ·mol⁻¹)+(-90.6kJ·mol⁻¹)=-49.4 kJ∙mol-1,平衡常数K3=K1·K2;
(2)A.平衡常数只与温度有关,恒温条件下K一定不变,A错误;
B.反应物和生成物均为气体,则气体总质量不变,容器恒容,则气体总体积不变,所以无论是否达到平衡,容器内气体的密度都不变,B错误;
C.反应中各物质的化学反应速率之比等于其化学计量数之比,平衡时,,C正确;
D.反应前后各物质都是气体,故气体总质量不变,该反应的正反应是气体物质的量减小的反应,混合气体平均相对分子质量不变,即气体分子的物质的量不变,说明反应达到平衡,D正确;
答案选CD;
(3)A.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,甲醇产率降低,A错误;
B.正反应方向为体积减小反应,增大压强平衡正向移动,甲醇产率升高,B正确;
C.增加二氧化碳浓度,平衡正向移动,甲醇的产率升高,C正确;
D.催化剂不影响平衡移动,对甲醇的产率无影响,D错误;
答案选BC;
(4)温度小于900℃时进行电解反应,碳酸钙先分解为和CaO,电解质为熔融碳酸盐,熔融碳酸钠中的碳酸根离子移向阳极,阴极得电子发生还原反应生成碳,则阴极的电极反应为3CO2+4e-=C+2CO;
(5)②利用交叉点求算电离平衡常数,H3PO3H++ Ka1==10-1.43;
(6)H3PO3是二元弱酸,发生电离:H3PO3H++,H++,随着溶液中的pH逐渐增大,H3PO3逐渐减小,逐渐增大后又减小,逐渐增大,随溶液pH的变化用曲线3。
B组
(建议用时:45分钟 满分:64分)
1.(14分)KCN易溶于水,水溶液呈碱性,虽有剧毒,却因其较强的配位能力被广泛使用,如用于从低品位的金矿砂(含单质金)中提取金。
(1)基态N的价层电子排布式为___________。
(2)的所有原子均满足8电子稳定结构,其电子式为___________。
(3)如下图为KCN的晶胞示意图。
与距离最近且等距的个数是___________;已知该晶体的密度为,阿伏加德罗常数的值为,该晶胞的边长为___________。(已知:)
(4)浸金过程如下:
ⅰ.将金矿砂溶于为10.5~11的溶液,过滤,得含的滤液;
ⅱ.向滤液中加入足量金属锌,得单质金。
①已知Au与Cu同族,则Au属于___________区元素。
②ⅰ中反应的离子方程式为___________。
③ⅰ中,会导致相同时间内的浸取率下降,原因是___________。
【答案】(1) (2分)
(2) (2分)
(3)12 (2分) (2分)
(4)ds (2分) (2分) 溶液中的浓度会减小,主要以形式存在,导致Au的浸取率下降 (2分)
【详解】(1)基态N的价层电子为其2s、2p能级上的电子,则基态N原子的价层电子排布式为2s22p3,故答案为:2s22p3;
(2)CN-的所有原子均满足8电子稳定结构,与N2互为等电子体,电子式相似,其电子式为,故答案为:;
(3)与CN-距离最近且等距的CN-个数是=12;该晶胞中K+的个数为1+12×=4、CN-的个数为8×+6×=4,相当于含有4个“KCN”,ρ===,则晶胞边长=cm=×107nm=nm,故答案为:12;;
(4)①已知Au与Cu同族,Cu属于ds区元素,Au位于ds区,故答案为:ds;
②ⅰ中反应的反应物是Au、KCN、O2、H2O,生成物是K[Au(CN)2]、KOH,离子方程式为O2+4Au+8CN-+2H2O=4[Au(CN)2]-+4OH-,故答案为:O2+4Au+8CN-+2H2O=4[Au(CN)2]-+4OH-;
③ⅰ中,pH<10.5,溶液中c(CN-)减小,c(HCN)增大,导致Au的浸取率下降,故答案为:溶液中c(CN-)减小,c(HCN)增大,导致Au的浸取率下降。
2.(18分)以可再生资源木质素为原料合成光引发剂F的路线如图所示。
请回答下列问题:
(1)B的沸点(153℃)大于C的沸点(92℃),其原因为_______。
(2)用系统命名法对B命名:_______;D的结构简式为_______。
(3)下列叙述正确的是_______(填字母)。
a.B分子中含2种官能团
b.以上路线中D→E的反应会产生氢气
c.在一定条件下,E和F均能发生消去反应
(4)写出E→F的化学方程式:_______
(5)M是F的同分异构体,同时具有如下结构和性质的M有_______种(不考虑立体异构)。
ⅰ.含有苯环,且苯环上只有一个取代基;ⅱ.能与溶液反应生成。
其中核磁共振氢谱有五组峰且峰面积之比为的结构简式为_______。
(6)参照以上合成路线和条件,完成下列合成路线(部分反应条件省略):
则G的结构简式为_______,H的结构简式为_______。
【答案】(1)B分子间能形成氢键,C分子间不能形成氢键。而氢键影响分子沸点较大,所以B的沸点高于C (2分)
(2)2-甲基丙酸 (2分) (2分)
(3)c (2分)
(4) (2分)
(5)5 (2分) (2分)
(6) (2分) (2分)
【分析】A发生氧化反应生成B,B再与SOCl2发生取代反应生成C,C再与(C6H6)发生取代反应生成D(),D再与Br2发生取代反应生成E,E再与NaOH溶液发生水解生成F。根据流程分析小题。
【详解】(1)B分子间能形成氢键,C分子间不能形成氢键。而氢键影响分子沸点较大,所以B的沸点高于C。
(2)根据B的结构简式得出它的系统命名为甲基丙酸;根据B→C,可以得出D的结构简式为。
(3)a.B分子中只有一种官能团为羧基,a错误;
b.D→E反应的副产物有HBr,没有H2 ,b错误;
c.消去反应的结构特点是卤素原子或羟基所连的邻位碳原子上要有氢原子,E、F的结构符合,故都能发生消去反应,c正确;
故答案选c。
(4)根据E→F反应的条件以及E、F的结构,可以得出E→F发生的水解反应,故反应方程式为。
(5)F的同分异构体,同时具有ⅰ.含有苯环,且苯环上只有一个取代基;ⅱ.能与溶液反应生成。可以知道苯环上的侧链连有-COOH,其他碳原子在-COOH所连的侧链上,可以是-CH2-CH2-CH2-COOH、-CH(CH3)-CH2-COOH、-CH2-CH(CH3)-COOH、-CH(CH2CH3)-COOH、-C(CH3)2-COOH共5种;其中核磁共振氢谱有五组峰且峰面积之比为的结构简式为。
(6)苯甲酸和氢气在催化剂作用下生成G为,G和 SOCl2在加热条件下反应生成H为,H和苯在催化剂加热条件下反应生成。
3.(18分)Ⅰ.按要求回答下列问题。
(1)A中发生反应的化学方程式:_______。加热A中试管,B中现象:_______,停止加热A中试管,待A中溶液冷却后,_______,A中试管中溶液变成蓝色。该装置的缺陷是_______。
Ⅱ.亚硝酰硫酸()主要用于染料、医药等工业。实验室用如图装置(夹持装置略)制备少量,并测定产品的纯度。已知:遇水分解,溶于浓硫酸不分解。
(2)装置A制取。
①A中反应的化学方程式为_______。
②导管b的作用是_______。
(3)装置B中浓与在浓作用下反应制得。
①装置B中的三颈烧瓶应放在_______(填“冷水”或“温水”)浴中。
②开始反应缓慢,待生成少量后,温度变化不大,但反应速度明显加快,其原因是_______。
(4)该实验装置存在可能导致产量降低的缺陷是_______。
(5)测定亚硝酰硫酸()的纯度。准确称取1.380g产品放入碘量瓶中,加入含有的过量标准溶液和25%的溶液,然后摇匀。用草酸钠标准溶液滴定,消耗草酸钠溶液的体积为。已知:。
①配平下列反应方程式:_______。
__________________________________________
②滴定终点时的现象为_______。
③亚硝酰硫酸的纯度=_______。(精确到0.1%)[]
【答案】(1) (2分) 品红溶液褪色 (1分)
将A中试管中的溶液沿烧杯壁倒入盛有适量水的烧杯中 (2分) 无尾气处理装置 (1分)
(2)① (2分)
②衡压强,使浓硫酸顺利滴下 (2分)
(3)冷水 (1分) 生成的作为该反应的催化剂 (2分)
(4)C装置中的水蒸气会进入B中使分解 (2分)
(5)① (2分)
②当滴入最后一滴草酸钠标准溶液时,溶液由紫红色变为无色,且半分钟内不恢复原色 (1分)
③ (2分)
【分析】II中,A装置制取,实验室常用浓硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫,装置B中浓与在浓作用下反应制得,为减少浓硝酸的挥发,应尽量降低体系温度,装置C处理未反应的二氧化硫和挥发出的。
【详解】(1)铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应方程式为。B中现象:二氧化硫具有漂白性,能使品红溶液褪色。反应后溶液中含有硫酸铜和浓硫酸,将A中试管中的溶液沿烧杯壁倒入盛有适量水的烧杯中,可使硫酸铜溶解,溶液变蓝。装置缺陷:二氧化硫是有毒气体,该装置没有尾气处理装置,会造成空气污染。
(2)①实验室用亚硫酸钠与浓硫酸反应制取二氧化硫,反应方程式为。 ②导管b的作用:导管b连接分液漏斗和锥形瓶,起到平衡压强的作用,使浓硫酸能顺利滴下。
(3)①浓硝酸与二氧化硫的反应可能为放热反应,且遇水分解,为防止反应过于剧烈及产物分解,装置B中的三颈烧瓶应放在冷水浴中。②反应速率加快的原因:开始反应缓慢,生成少量后反应速率明显加快,且温度变化不大,说明生成的起到了催化剂的作用。
(4)遇水分解,装置C中的水蒸气会进入装置B,导致分解,从而降低其产量。
(5)①根据氧化还原反应得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒,配平后的离子方程式为。②滴定终点现象:高锰酸钾溶液呈紫红色,当滴入最后一滴草酸钠标准溶液时,高锰酸钾被完全反应,溶液由紫红色变为无色,且半分钟内不恢复原色。③首先计算与草酸钠反应的的物质的量:根据反应,。再计算与反应的的物质的量:。根据反应,。亚硝酰硫酸的纯度:。
4.(14分)乙酸乙酯在电子元件清洗中,用于去除表面的光刻胶、助焊剂残留,可由乙酸和乙醇通过酯化反应制备。回答下列问题:
(1)乙酸分子中的键和键之比为_______;乙酸乙酯中碳原子的杂化方式有_______种。
(2)能说明乙醇与乙酸的酯化反应已达到化学平衡状态的是_______(填字母)。
a.单位时间里,消耗乙醇,同时生成水
b.单位时间里,生成1 mol乙酸乙酯,同时生成1 mol乙酸
c.水的浓度不再变化
(3)乙醇与乙酸酯化反应的反应热,若要显著提高乙酸乙酯的平衡产率,可以采用的方法是_______。
(4)在常压和时,初始组成,在固体催化剂的条件下进行反应,得到乙醇浓度随反应时间的变化如下图1所示。
①平衡时乙酸的转化率_______;
②平衡常数_______(带入数值,无需计算最后结果)。
(5)乙酸和乙醇酯化反应在甲、乙两种催化剂的作用下,在相同时间内乙酸乙酯的产率随温度变化如图2所示,当产率为95%时,最适合选择的催化剂和温度分别是_______;使用催化剂乙时,当温度高于190℃,乙酸乙酯产率下降的原因_______。
(6)通过人工光合作用,以和为原料制备乙醇的原理示意图。
写出电极的电极反应式_______。
【答案】(1)7:1 (1分) 2 (1分)
(2)bc (2分)
(3)及时移出产物 (2分)
(4)30% (2分) (2分)
(5)催化剂甲、135℃ (1分) 催化剂活性降低,副反应增多等 (1分)
(6) (2分)
【详解】(1)乙酸分子结构中含7个键(3个C-H、1个C-C、1个C=O中的键、1个C-O、1个O-H)和1个键(来自C=O双键),故键与键之比为7:1;乙酸乙酯中碳原子存在两种杂化方式,羰基碳(C=O)为杂化,甲基碳()和亚甲基碳()均为杂化;
(2)a.消耗乙醇与生成水均属正向反应,未体现逆反应速率,不能说明平衡,a错误;
b.生成乙酸乙酯(正向)与生成乙酸(逆向)速率相等,符合,可说明平衡,b正确;
c.水浓度不再变化是平衡的核心标志,可说明平衡,c正确;
故答案选bc;
(3)该反应为放热反应(),但焓变绝对值小,温度影响不显著。要显著提高乙酸乙酯产率,应采用及时分离产物(如乙酸乙酯或水),使平衡持续右移。增加反应物浓度亦有效,但分离产物更直接高效;
(4)初始乙醇浓度,平衡时,则消耗乙醇浓度为2.97 mol/L。由初始比例,得初始乙酸浓度,乙酸转化率;平衡常数表达式代入数值:;
(5)由图可知,使用催化剂甲、温度在135℃左右时乙酸乙酯的产率为95%,而催化剂乙在190℃左右时乙酸乙酯的产率才达到95%,所以应选择的最优条件是催化剂甲、135℃;当温度高于190℃,乙酸乙酯产率下降的主要原因是催化剂活性降低,使化学反应速率降低,导致相同时间内乙酸乙酯的产率降低,或温度高于190℃,副反应增多;
(6)根据电池装置分析,电极a上转化为,过程中被氧化,则电极a为负极,电极b为正极,电极a上发生的电极反应为,电极b上被还原为,迁移到b电极参加电极反应,则电极b上发生的电极反应为。
C组
(建议用时:45分钟 满分:64分)
1.(14分)铜氨溶液含有,具有溶解纤维素的性能,在溶解纤维素后所得溶液中再加酸时纤维素又可以沉淀析出,利用这种性质来制造人造丝。用硫酸铜溶液和氨水反应可以制得铜氨溶液。
(1)溶液呈蓝色是因为含有水合铜离子中含共价键个数为_____;基态Cu原子核外电子排布式为_____。
(2)制备铜氨溶液。
向溶液中加入少量氨水,得到浅蓝色的碱式硫酸铜的沉淀;若继续加入氨水,沉淀溶解,得到深蓝色的含的铜氨溶液。
①比较键角:_____(填“大于”“小于”或“等于”)。
②该实验中,与结合能力_____(填“大于”“小于”或“等于”)与结合能力,解释原因:_____。
③经实验发现:金属铜与氨水和过氧化氢的混合溶液反应也可得到。金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,反应的离子方程式为_____。
(3)某种铜的氯化物晶胞形状为立方体,结构如图所示。已知该晶胞的密度为,阿伏加德罗常数为。则该晶胞的边长为_____cm(列出计算式)。
【答案】(1)12NA (2分) (2分)
(2)①小于 (2分) ②大于 (2分)
电负性:O>N,O对孤对电子吸引力更强,因此与形成的配位键极性比与形成的配位键要强,更易断裂 (2分)
③ (2分)
(3) (2分)
【详解】(1)配位键也属于共价键,中含有两个共价键,则中含有的共价键个数是;基态Cu原子核外电子排布式为:;
(2)①NH3价层电子对数为4,有1个孤电子对,为sp3杂化,价层电子对数为4,没有孤电子对,为sp3杂化,由于孤电子对对键合电子对的排斥力比键合电子对之间的排斥力大,因此的键角更大;
②电负性:O>N,因此与形成的配位键极性比与形成的配位键要强,更易断裂,即与的结合能力更强;
③过氧化氢作氧化剂,氨与Cu2+形成配离子,两者相互促进使反应进行,反应的离子方程式为:;
(3)由均摊法可知,1个晶胞中Cu数目为,Cl数目为4,晶胞的质量为:,晶胞的边长为:。
2.(18分)由芳香化合物A制备药物中间体Ⅰ的一种合成路线如图:
已知:①同一碳原子上连两个羟基不稳定,发生反应:
②
③
(1)A的名称为_______;C的分子式为_______。
(2)B→C的反应类型为_______;D中官能团的名称为_______。
(3)F→G的化学方程式为_______。
(4)试剂Y的结构简式为_______。
(5)同时满足下列条件的G的同分异构体有_______种(不含立体异构)。
①苯环上只有两个侧链 ②只有一种官能团且能与NaHCO3溶液反应放出气体
其中核磁共振氢谱显示有3组峰,且峰面积之比为2:2:1的同分异构体的一种结构简式为_______。
(6)参照上述合成路线,设计由制备的合成路线_______(有机溶剂及无机试剂任选)。
【答案】(1)对甲基苯酚或者4-甲基苯酚 (2分) C9H8O2Cl2 (2分)
(2)取代反应 (1分) 羟基、醛基 (2分)
(3)+CH2(COOH)2+CO2↑+H2O (2分)
(4) (2分)
(5)12 (2分) (2分)
(6) (3分)
【分析】由题干合成路线图中,由B的结构简式结合A的分子式可知,芳香化合物A的结构简式为,A中酚羟基和乙酸发生酯化反应或取代反应生成B,试剂X为CH3COOH,B中甲基发生取代反应生成C,C中氯原子发生水解反应生成D,结合题干已知信息①可知,D的结构简式为:,D→E为取代反应,F发生已知信息②中反应生成G为,再发生已知信息③的反应生成H为,由I的结构简式和H到I的转化条件可知,试剂Y为,据此分析解题。
【详解】(1)由分析可知,A的结构简式为:,则A的名称为对甲基苯酚或者4-甲基苯酚,由题干流程图中C的结构简式可知,C的分子式为C9H8O2Cl2,故答案为:对甲基苯酚或者4-甲基苯酚;C9H8O2Cl2;
(2)由分析可知,B中甲基发生取代反应生成C,即B→C的反应类型为取代反应,由分析可知,D的结构简式为:,D中官能团的名称为醛基、羟基,故答案为:取代反应;醛基、羟基;
(3)由分析可知,G为,结合已知题干信息②可知,F→G的化学方程式为:+CH2(COOH)2+CO2↑+H2O,故答案为:+CH2(COOH)2+CO2↑+H2O;
(4)由分析可知,试剂Y的结构简式为,故答案为:;
(5)由题干流程图可知G的分子式为:C10H10O4,不饱和度为:6,G的同分异构体同时满足下列条件:①苯环上只有两个侧链;②只有一种官能团且能与NaHCO3溶液反应放出气体,说明含有羧基;苯环上一个取代基为—COOH,另一个取代基为—CH2CH2COOH或—CH(CH3)COOH或两个取代基均为—CH2COOH或一个取代基为—CH3,另一个取代基为—CH(COOH)2,两个取代基在苯环上的位置有邻、间、对3种,故满足条件的同分异构体有4×3=12种;核磁共振氢谱显示有3组峰,说明该有机物分子中有3种不同化学环境的氢原子;又知峰面积之比为2:2:1,说明3种氢原子个数比为2:2:1,该有机物的结构简式为,,故答案为:12;;
(6)由题干已知信息①可知,CH3CH2CHCl2发生水解反应生成CH3CH2CHO,CH3CH2CHO氧化得到CH3CH2COOH,然后CH3CH2CHO与CH3CH2COOH发生信息②中反应生成CH3CH 2 CH=CHCH3,合成路线为:,故答案为:。
3.(18分)CuCl用途广泛,某研究性小组拟热分解 制备CuCl。
【资料查阅】
i.。
ii.实验室使用浓硫酸制备 HCl气体的原理如下:。
【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。
请回答下列问题:
(1)制备氯化氢的过程体现了浓硫酸具有_______。
A.脱水性 B.强氧化性 C.难挥发性 D.吸水性
(2)使用恒压滴液漏斗制备HCl气体的优点是_______;X装置的名称为_______。
(3)C中试纸变蓝后会逐渐褪色,写出褪色过程中发生的化学反应方程式_______。
(4)装置D中发生的离子方程式为_______。
(5)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量CuO杂质,根据资料信息分析产生的原因是_______。
(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品mg,将其置于过量的FeCl3溶液中,待样品完全溶解后,加入适量稀硫酸, 配成100mL溶液, 取出10.00mL,用 amol/L的 标准溶液(假定与氯离子不发生反应)滴定到终点,消耗K2Cr2O7溶液bmL,反应中被还原为Cr3+已知:
①配制 100mL待测液用不到的仪器有_______。
A.容量瓶 B.烧杯 C.分液漏斗 D.胶头滴管
②样品中CuCl的质量分数为_______%。
③若测定结果偏大可能的原因是_______。
A.样品中混有 CuO
B.滴定前滴定管尖嘴处有小液滴,滴定后消失
C.滴定管未用K2Cr2O7标准溶液润洗
D.装待测液前锥形瓶内残留少量水
【答案】(1)C (2分)
(2)保持内外压强一致,可以使浓硫酸顺利流下 (2分) 球形干燥管 (2分)
(3)I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl (2分)
(4)Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O、H++OH-=H2O (2分)
(5)通入HCl的量太少,产生 Cu2(OH)2Cl2后又分解产生CuO (2分)
(6)①C (2分) ② (2分) ③C (2分)
【分析】浓硫酸和氯化钠固体在加热的条件下反应,制取HCl气体,CuCl2·H2O在HCl气流的作用下,低于140℃加热,失去结晶水,得到CuCl2,再升高温度至300℃以上,CuCl2分解,生成CuCl和Cl2,若通入HCl气体过少,CuCl2·H2O会部分转化为Cu2(OH)2Cl2,Cu2(OH)2Cl2又继续分解产生了CuO,据此分析作答。
【详解】(1)制备氯化氢的过程体现了浓硫酸具有难挥发性,难挥发性酸可以制取挥发性酸,故合理选项是C;
(2)使用恒压滴液漏斗制备HCl气体的优点是:保持上下压强一致,可以使浓硫酸顺利滴下;
由图可知:X装置的名称为球形干燥管;
(3)C中试纸变蓝后会逐渐褪色,褪色过程中发生的化学反应方程式为:I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl,I2反应消耗,导致淀粉溶液蓝色褪去;
(4)装置D中盛有NaOH溶液,其作用是用于吸收多余的氯气,防止其污染空气,则D中发生的离子方程式为:Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O、H++OH-=H2O;
(5)反应结束后,取出CuCl2产品进行实验,发现其中含有少量CuO杂质,根据资料信息分析产生的原因是通入的HCl的量太少,产生Cu2(OH)2Cl2后,又继续分解产生了CuO杂质;
(6)①配制100 mL待测液用到的主要仪器有烧杯、胶头滴管、100 mL容量瓶、玻璃棒等,不需要的仪器为分液漏斗,故合理选项是C;
②根据题意可知反应方程式,反应产生的FeCl2能够被K2Cr2O7氧化为Fe3+,K2Cr2O7被还原为Cr3+,根据电子守恒,可知有关系式:6Fe2+ ~ K2Cr2O7,则总关系式有:6CuCl~6FeCl3 ~K2Cr2O7,则样品中CuCl的质量分数为=%;
③A.样品中混有CuO,对测定结果没有影响,A错误﹔
B.滴定前滴定管尖嘴处有小液滴,滴定后消失,导致滴定消耗的K2Cr2O7溶液体积偏小,测定结果偏小,B错误;
C.滴定管未用K2Cr2O7标准溶液润洗,导致标准液浓度偏小,滴定时消耗溶液的体积偏大,最终导致测定结果偏大,C正确;
D.装待测液前锥形瓶内残留少量水,不影响标准溶液体积的大小,因此对测定结果没有影响,D错误;
故合理选项是C。
4.(14分)利用催化氢化制备二甲醚的反应原理如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)_______。
(2)向起始温度为的某绝热恒容密闭容器中充入,只发生反应Ⅲ。
①下列事实能说明反应Ⅲ已经达到平衡的是_______(填标号)。
a.混合气体的密度不再发生变化
b.容器内混合气体的压强不再发生变化
c.的消耗速率等于的消耗速率
d.的体积分数不再发生变化
②在有催化剂存在的条件下,反应Ⅲ的反应过程如下图所示,吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。该反应过程的决速步骤为_______。(填“第一步”或“第二步”),判断的理由是_______。
(3)CO也能和反应制取二甲醚,反应原理为 。一定条件下,将和按投料比通入反应器中发生该反应,其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下图所示(催化剂320℃左右时的活性最大)。
①根据上图,判断、、的大小关系_______。
②实际生产中一般采用的温度为,而不采用200℃,原因是_______。
③写出该反应平衡常数的表达式为_______。
【答案】(1) (2分)
(2)①bd (2分) ②第二步 (2分) 第二步反应活化能较高,反应速率较慢 (2分)
(3)① (2分)
②温度升高,使化学反应速率加快;同时,可以使催化剂活性达到最大,催化效率最佳 (2分)
③ (2分)
【详解】(1)由盖斯定律可知,,可得。
(2)①a.容器体积不变,由于所有物质均是气体,混合气体质量不变,所以混合气体的密度始终不变,混合气体密度不变,不能说明反应已经达到平衡,a不符合题意;
b.反应过程中,虽然气体分子数没有变化,但因容器绝热且反应为放热反应,温度在上升,则压强在增大,所以当容器内压强不再发生变化时,反应达到平衡状态,b符合题意;
c.甲醇的消耗速率等于水的消耗速率的两倍时,反应才达到平衡状态,甲醇的消耗速率等于水的消耗速率时反应没有达到平衡状态,c不符合题意;
d.随着反应开始进行,二甲醚的体积分数在不断变化,当二甲醚的体积分数不再发生变化,则说明反应达到平衡状态,d符合题意;
故答案选bd。
②第二步反应活化能较高,反应速率较慢,是该反应过程的决速步骤。
(3)①和反应制取二甲醚,反应原理为,压强不变,随着温度升高,一氧化碳的平衡转化率下降,说明正反应放热,。该反应是体积减小反应,压强增大,平衡正移、CO的平衡转化率增大,当温度不变的时候,压强下CO的平衡转化率最高、p3压强下CO的平衡转化率最小,据此分析可知压强大小关系是:。
②该反应为放热反应,根据平衡移动原理,制取二甲醚应该采用低温的措施以提高一氧化碳的平衡转化率,但是低温会降低反应速率,且从题中可知,催化剂在左右时活性最大,因此实际生产中采用的温度为之间,使催化剂活性达到最大,从而提高反应速率。
③该反应平衡常数的表达式为。
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