内容正文:
高二化学学科素养测评
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Mg 24 S 32 Ni 59 Zn 65
一、选择题:本题共15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. 结构决定性质,性质决定用途。下列说法错误的是
A. 表面活性剂具有亲水基团和疏水基团,可包裹油渍而去污
B. 布洛芬分子进行成酯修饰后可降低对胃、肠道的刺激作用
C. 血红素是铁离子的配合物,可在人体内起到输送氧气的作用
D. 等离子体中含有自由运动的带电粒子,可用于制造等离子体显示器
【答案】C
【解析】
【详解】A.表面活性剂同时具有亲水基团和疏水基团,疏水基团可结合油渍,亲水基团结合水,通过乳化作用实现去污,A正确;
B.布洛芬含有游离羧基,酸性较强会刺激胃肠道,成酯修饰后羧基转化为酯基,进入人体后再逐步水解释放布洛芬,可降低对胃肠道的刺激,B正确;
C.血红素是亚铁离子()的配合物,而非铁离子(),只有亚铁离子才能结合氧气完成运输功能,C错误;
D.等离子体中含有可自由运动的带电粒子,可在电场作用下激发产生光线,可用于制造等离子体显示器,D正确;
故选C。
2. 下列化学用语表述正确的是
A. 邻羟基苯甲醛分子内氢键示意图:
B. 分子的球棍模型:
C. 顺-2-丁烯的结构简式:
D. 分子中键的形成过程:
【答案】D
【解析】
【详解】A.邻羟基苯甲醛分子内氢键示意图:,A错误;
B.分子的球棍模型:,B错误;
C.顺-2-丁烯的结构简式:,C错误;
D.Cl2分子中,两个原子的含单电子的轨道沿键轴方向头碰头重叠,形成键,图示过程表述正确,D正确;
故选D。
3. 卤族元素F、Cl、Br、I位于周期表第ⅦA族。下列事实不能通过比较元素电负性解释的是
A. 键的键能小于键的键能 B. HI的还原性强于HCl
C. IBr与水发生反应的产物是HBr和HIO D. 三氟乙酸的酸性强于三氯乙酸
【答案】A
【解析】
【详解】A.键的键能小于键的键能,原因是F原子半径小,成键时两个F原子的核外孤对电子排斥作用较强,与元素电负性无关,A符合题意;
B.Cl的电负性大于I,电负性越大,对应阴离子的还原性越弱,故的还原性强于,可通过电负性解释,B不符合题意;
C.Br的电负性强于I,因此中Br显-1价、I显+1价,与水发生非氧化还原反应生成和,可通过电负性解释,C不符合题意;
D.F的电负性强于Cl,吸电子诱导效应更强,使三氟乙酸中羧基的键极性更大,更易电离出,酸性强于三氯乙酸,可通过电负性解释,D不符合题意;
故选A。
4. 下列实验能达到相应实验目的的是
A.酒精萃取碘水中的碘
B.析出晶体
C.证明乙炔能使溴水褪色
D.分离汽油和煤油
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.萃取的要求是萃取剂与原溶剂(水)不互溶,酒精与水任意比互溶,不能作为萃取碘水中碘的萃取剂,A不符合题意;
B.可溶于水,加入乙醇会使溶剂的极性减弱,降低该配合物的溶解度,有利于晶体析出,,B符合题意;
C.电石与食盐水反应制得的乙炔中,混有、等还原性杂质,这些杂质也能使溴水褪色,装置没有除杂步骤,无法证明乙炔能使溴水褪色,C不符合题意;
D.蒸馏分离汽油和煤油时,温度计需要测量馏分蒸气的温度,水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处,该装置温度计插入反应液中,D不符合题意;
故选B。
5. 宏观辨识与微观探析是化学学科的核心素养之一、下列解释错误的是
选项
事实
解释
A
稳定性:
电负性:,的给电子能力强于
B
硬度:金刚石>石墨
石墨中碳碳键键能小于金刚石中碳碳键键能
C
键角:
电负性,的成键电子对更偏向N,成键电子对间排斥力更大,键角更大
D
极性:
为平面三角形,为三角锥形,前者为非极性分子,后者为极性分子
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.电负性,N对孤电子对的束缚能力弱于O,给电子能力强于,形成的配位键更稳定,故配离子稳定性,A不符合题意;
B.石墨为混合晶体,层内C为杂化,碳碳键键长比金刚石中杂化的碳碳键更短,键能更大,石墨硬度小是因为层间为微弱的范德华力,易发生相对滑动,解释错误,B符合题意;
C.电负性,中成键电子对更偏向N原子,成键电子对间排斥力更大,因此键角,C不符合题意;
D.中心B为杂化,无孤电子对,分子为平面正三角形,结构对称,为非极性分子;中心P为杂化,有1对孤电子对,分子为三角锥形,结构不对称,为极性分子,故极性,D不符合题意;
故选B。
6. 枯霉素是一种由微生物产生的毒素,其结构简式如图所示。下列有关枯霉素的说法正确的是
A. 分子中含有3个手性碳原子
B. 含有4种官能团
C. 可发生氧化、加成、加聚、取代反应
D. 1 mol 与1 mol枯霉素的碳碳双键加成的产物有4种
【答案】C
【解析】
【详解】A.手性碳原子是指连有4种不同原子或基团的饱和碳原子。该分子中只有左侧含氧六元环的2个饱和碳原子(两个甲基所连的碳原子)符合手性碳原子定义,A错误;
B.该分子含有的官能团为:醚键、碳碳双键、酮羰基、羟基、羧基,共5种官能团,B错误;
C.分子中含有碳碳双键,可发生氧化反应(如被酸性高锰酸钾溶液氧化)、加成反应、加聚反应;分子中含有羟基、羧基、烷基,可发生取代反应(如酯化反应),所有反应均可发生,C正确;
D.该分子共含有3个不同的碳碳双键,1 mol Br2与1 mol该物质发生加成反应时,1,2-加成产物有三种,1,4-加成产物有两种,产物共5种,D错误;
故选C。
7. 高效螯合铁肥(EDDHA-Fe)适用于防治植物缺铁性黄化病,其结构如图所示。下列有关说法错误的是
A. 电负性:
B. 阴离子中Fe的化合价为
C. 该物质中存在离子键、共价键和配位键
D. 阴离子中采取杂化和杂化的碳原子数之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A.同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,因此电负性,H的电负性小于C(CH4中C显负价),所以电负性顺序:,A正确;
B.整个阴离子带1个单位负电荷:配体中2个羧酸根离子共带2个负电荷,2个脱质子的酚氧负离子共带2个负电荷,配体总电荷为;设化合价为,则,得,B正确;
C.该物质中与阴离子之间存在离子键;阴离子内部C-O、N-H等共价键;铁离子有空轨道,N、O有孤对电子,二者形成配位键,C正确;
D.对碳原子杂化类型计数:杂化:2个苯环共12个碳原子,2个羧酸根的碳原子共2个,总计个杂化C;杂化:2个与N相连的次甲基()共2个C,两个N之间的两个亚甲基()共2个C,总计个杂化C;因此杂化杂化,不是,D错误;
故选D。
8. 通过给电子主体Y和吸电子客体Z作用,可制备一种延迟荧光材料的通用超分子主客体共晶,制备路线如下。下列说法正确的是
A. Y与Z之间通过共价键形成稳定的主客体结构
B. X的核磁共振氢谱有7组峰
C. Z分子中氟原子的引入增强了分子的给电子能力
D. Y的空腔大小与Z的分子尺寸相匹配,体现了超分子分子识别的特征
【答案】D
【解析】
【详解】A.Y与Z形成超分子主客体结构,二者依靠分子间非共价作用(范德华力等)结合,并非共价键,A错误;
B.X分子结构较对称,N上甲基中为1种氢原子,两苯环连接处碳原子上两个甲基等效,其中含1种氢原子,连个苯环等效,每个苯环上有4种不同化学环境的氢,总共有1+1+4=6种,核磁共振氢谱应为6组峰,B错误;
C.氟是强吸电子基团,氟原子的引入会增强Z分子的吸电子能力,而非给电子能力,C错误;
D.超分子的分子识别特征就是主体空腔大小与客体分子尺寸匹配,才能选择性结合形成稳定超分子,D正确;
故选D。
9. 屠呦呦等科学家用乙醚从中药中提取青蒿素,并对其分子结构进行了测定。下列说法错误的是
A. 乙醚提取青蒿素的过程利用了相似相溶原理,属于物理萃取
B. 通过元素分析和质谱法分析,确定青蒿素的分子式
C. 通过核磁共振氢谱分析,确定青蒿素分子中含酯基
D. 通过X射线衍射可确定青蒿素的分子结构
【答案】C
【解析】
【详解】A.乙醚和青蒿素都属于有机物,提取过程利用相似相溶原理,无新物质生成,属于物理萃取,A正确;
B.元素分析可确定青蒿素的元素组成和各元素质量分数,得到实验式,质谱法可测定其相对分子质量,二者结合可确定分子式,B正确;
C.核磁共振氢谱只能测定分子中不同化学环境氢原子的种类和数目比,无法确定酯基这类官能团,官能团需通过红外光谱测定,C错误;
D.X射线衍射可测定晶体中分子的键长、键角等结构参数,能够确定青蒿素的分子结构,D正确;
答案选C。
10. X、Y、Z、Q、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,Z与W同主族。由这五种元素形成的某种离子液体结构如图所示,已知阳离子中五元环上的原子共平面。下列说法正确的是
A. 原子半径: B. 第一电离能:
C. 五元环上Y、Z原子的杂化方式相同 D. 该离子液体易挥发,可用作溶剂
【答案】C
【解析】
【分析】X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的短周期元素,结合图可知,W与6个Q形成带一个负电荷的阴离子,Q形成1个键,推知Q为F,W为P,X形成1个键,Y形成4个键,Z形成3个键或4个键,结合原子序数可知,X为H,Y为C,Z为N;
【详解】A.原子半径比较:同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,故原子半径(即),A错误;
B.同一周期,从左到右,第一电离能是增大趋势,N的最高能级为半满,更稳定,第一电离能比相邻元素大,故第一电离能:Q(F)> Z(N) >X(H)>Y(C),B错误;
C.该化合物五元环上的原子共平面,N和C元素都是sp2杂化,形成大π键,C正确;
D.该离子液体熔点高,不易挥发,D错误;
答案选C。
11. 实验室初步分离苯甲酸乙酯、苯甲酸和环己烷的混合物的流程如下:
已知:乙醚与水不互溶;苯甲酸乙酯的沸点为212.6℃,共沸物的沸点为62.1℃。
下列说法错误的是
A. 向混合物中加入饱和溶液的目的是使苯甲酸转变成易溶于水的盐
B. 有机相1中仅含有苯甲酸乙酯、环己烷
C. 操作a需用到分液漏斗,操作b需用到直形冷凝管
D. 操作c为重结晶
【答案】B
【解析】
【分析】向苯甲酸乙酯、苯甲酸、环己烷的混合物中加入饱和溶液,苯甲酸与反应生成易溶于水的苯甲酸钠,苯甲酸乙酯、环己烷不溶于水,操作a为分液,分离得到有机相1和水相1;水相1中加入乙醚,萃取溶解在水中的少量有机物,萃取后的有机相并入有机相1;水相中的苯甲酸钠加硫酸重新转化为苯甲酸,过滤得到粗苯甲酸,再提纯得到苯甲酸;有机相1干燥后蒸馏,分离出低沸点共沸物,得到苯甲酸乙酯。
【详解】A.苯甲酸酸性强于碳酸,和饱和碳酸钠反应可生成易溶于水的苯甲酸钠,便于和有机物分离,A正确;
B.水相1加入乙醚萃取后,萃取得到的有机相并入有机相1,因此有机相1中除苯甲酸乙酯、环己烷外,还含有乙醚,B错误;
C.操作a是分液,需要用到分液漏斗;操作b是蒸馏,需要直形冷凝管,C正确;
D.苯甲酸的溶解度随温度变化较大,粗苯甲酸提纯常用重结晶操作,D正确;
故选B。
12. 某镁镍合金储氢后所得晶体的立方晶胞如图1,晶胞边长为a pm,图2为位于顶点和面心的结构单元,M的分数坐标为。下列说法正确的是
A. 该储氢合金的化学式为 B. N的分数坐标为
C. 晶胞中与1个Mg配位的Ni有4个 D. 该晶体的密度为
【答案】C
【解析】
【详解】A.由题干晶胞示意图可知,一个晶胞中Ni的个数为,每个Ni原子周围有6个H,因此H有24个,Mg都在晶胞内,因此Mg有8个,晶体的化学式为,A错误;
B.由图可知,N点在xyz轴投影坐标分别为1、、,其分数坐标为,B错误;
C.由图可知,Mg周围距离最近且相等的Ni有4个,因此晶胞中与1个Mg配位的Ni有4个,C正确;
D.结合A分析,该晶体的密度为,D错误;
故选C。
13. 对二甲苯是一种重要的有机化工原料,其合成过程如图所示。下列说法正确的是
A. 异戊二烯最多有10个原子共平面 B. 该反应的副产物可能有间二甲苯
C. 丙烯醛和M互为同系物 D. 对二甲苯有8种二氯代物
【答案】B
【解析】
【详解】A.双键碳原子与其直接相连的碳原子处于同一平面上,甲基中有且只有1个H在该平面上,最多11个原子共面,故A错误;
B.异戊二烯与丙烯醛发生加成反应时除得到M外,还可能生成,经过程Ⅱ可转化为间二甲苯,故B正确;
C.M含有环状结构,丙烯醛和M的结构不相似,两者不互为同系物,故C错误;
D.2个氯原子可以取代苯环上2个氢原子,有如图所示3种:,也可以取代甲基中2个氢原子(同一甲基上或2个甲基上),有和所示2种,也可以一个取代苯环上氢原子、另一个取代甲基中氢原子,有如图所示2种:,二氯代物共有3+2+2=7种,故D错误;
故选:B。
14. 将固体溶于水并加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,体系中存在平衡: 。取该蓝色溶液分别进行如下实验:
已知:呈粉红色,呈蓝色,为无色。
下列说法错误的是
A. 基态Co原子核外电子空间运动状态为15种
B. 上述反应
C. 稳定性:
D. 中键角大于中键角
【答案】D
【解析】
【详解】A.Co是27号元素,基态Co核外电子排布式为,电子的空间运动状态数等于轨道总数,轨道总数为,因此核外电子空间运动状态为15种,A正确;
B.实验②中,蓝色溶液降温(冰水浴)后变为粉红色,说明降温平衡逆向移动,逆反应为放热反应,因此正反应为吸热反应,,B正确;
C.加入后溶液变为粉红色,说明平衡逆向移动,原因是结合生成了更稳定的,使溶液中浓度降低,平衡左移,因此稳定性:,C正确;
D.游离中O原子有2对孤电子对,孤电子对对成键电子对的斥力较大,键角较小;当作为配体与形成配位键后,O原子的一对孤电子对转变为成键电子对,孤电子对数目减少,对成键电子对的排斥作用减弱,因此中键角更大,D错误;
故选D。
15. 烯烃与HX发生加成反应时,第一步加到双键碳原子上形成碳正离子中间体,第二步碳正离子再结合,其历程如下:;。
碳正离子的相对稳定性为。据此推测与足量HBr充分加成得到的产物中,含量最大的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】H+加成会优先生成更稳定的碳正离子,碳正离子的相对稳定性越强,越容易和卤素离子结合,根据相对稳定性:,据此推测,与足量HBr充分加成得到的产物中,含量最大的为,
故选B。
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16. 近年来,功能材料在能源、催化、医疗领域实现突破性进展,这类材料由Fe、Sn、Cu、Se、Te、C、N等多元素组成。请结合物质结构与性质知识回答下列问题:
(1)新型光催化材料中常含Se、Te等元素。基态Se原子的价层电子轨道表示式为___________,与Se同周期且基态原子未成对电子数相同的元素有___________种。
(2)向FeSe中嵌入吡啶()能得到性能优异的超导材料,吡啶的大键可表示为___________,、、的碱性随N原子电子云密度的增大而增强,其中碱性由强到弱的顺序为___________,吡啶能与水以任意比例互溶,原因是___________。
(3)锡的卤化物熔点数据如下表:
物质
熔点/℃
442
29
143
结合变化规律说明原因___________。
(4)与等配体可形成配离子,中有键___________mol,处于的中心,若将配离子中的2个换为,则有2种结构,则的空间构型是___________。
【答案】(1) ①. ②. 3
(2) ①. ②. ③. 吡啶分子与水分子之间可以形成氢键,且吡啶是极性分子,与极性的水分子结构相似,易溶于水。
(3)SnF4为离子晶体,SnCl4、SnBr4、SnI4为分子晶体,且后三者相对分子质量依次增大,分子间作用力增强,熔点依次升高
(4) ①. 16 ②. 平面正方形
【解析】
【小问1详解】
Se是34号元素,位于第四周期第ⅥA族,其基态电子排布为 [Ar]3d104s2 4p4。价层电子为4s2 4p4。根据洪特规则,4s轨道全满,4p轨道有4个电子,其中2个成对,2个未成对。因此,基态Se原子的价层电子轨道表示式为:;Se的未成对电子数为2,同周期中未成对电子数为 2 的元素有:Ti (3d24s2)、Ni (3d84s2)、Ge (4s24p2),共3种。
【小问2详解】
吡啶分子中,N原子为sp2杂化,形成2个σ键(2个C-N键)+1对孤对电子,剩余1个p轨道电子垂直于环平面,与5个C原子的p轨道共同形成一个大π键。吡啶环上有6个π电子(5个C各提供1个,N提供1个),可表示为 ;三种物质碱性随N原子电子云密度增大而增强。-CH3是供电子基团,-Cl是吸电子基团。因此:吡啶(无取代基):N原子电子云密度中等。3-甲基吡啶(-CH3供电子):N原子电子云密度增大,碱性增强。3-氯吡啶(-Cl吸电子):N原子电子云密度减小,碱性减弱。因此,碱性顺序为:3-甲基吡啶 > 吡啶 > 3-氯吡啶;吡啶分子中的N原子有孤对电子,可以与水分子中的H原子形成氢键(N…H-O),同时吡啶是极性分子,根据“相似相溶”原理,易溶于极性溶剂水。
【小问3详解】
观察表格数据: SnF4熔点为442℃,远高于其他三种物质,说明其为离子晶体。SnCl4、SnBr4、SnI4熔点依次升高(-34℃ < 29℃ < 143℃),且均较低,说明它们是分子晶体。对于SnF4,F的电负性很强,Sn-F键具有较强离子性,形成离子晶体,熔点高。而SnCl4、SnBr4、SnI4中,Sn与Cl、Br、I的电负性差值较小,形成分子晶体。分子晶体的熔点主要取决于分子间作用力(范德华力),相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高。因此,SnCl4 < SnBr4 < SnI4的熔点顺序符合分子晶体的规律。 综上,SnF4为离子晶体,SnCl4、SnBr4、SnI4为分子晶体,且后三者相对分子质量依次增大,分子间作用力增强,熔点依次升高。
【小问4详解】
首先,[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+与4个NH3分子通过配位键结合,每个NH3分子内有3个N-H σ键。因此,1个[Cu(NH3)4]2+中:Cu2+与N之间的配位键:4个。 每个NH3中的N-H键:3 × 4 = 12个。总σ键数:4 + 12 = 16个。因此,1 mol [Cu(NH3)4]2+中有16 mol σ键;其次,若将2个NH3替换为CN⁻,得到[Cu(NH3)2(CN)2],有2种结构。说明NH3的位置有邻位和对位两种,因此[Cu(NH3)4]2+的空间构型为平面正方形(若为正四面体,取代后只有 1 种结构)。
17. 某化学实验小组欲用下列装置探究乙烯还原氧化铜。
已知:ⅰ.;
ⅱ.加热条件下,少量乙醇被浓硫酸炭化。
请回答下列问题:
(1)仪器X的名称为___________,用装置A制备乙烯时,若加热后发现未加碎瓷片,正确的处理方法是___________。
(2)小组同学将装置A制得的气体直接通入酸性溶液中,溶液褪色,该同学据此判断生成了乙烯,该结论___________(填“正确”或“不正确”),理由是___________。
(3)实验时装置的连接顺序是___________(按气流方向,用小写字母表示)。
(4)实验时,应先点燃装置___________(填“A”或“E”)处酒精灯,原因为___________。
(5)装置E中黑色粉末变为红色,装置B中澄清石灰水变浑浊,则乙烯还原氧化铜的反应方程式为___________,该实验装置存在的一处明显缺陷为___________。
【答案】(1) ①. 蒸馏烧瓶 ②. 停止加热,待冷却至室温后再加入碎瓷片
(2) ①. 不正确 ②. 乙醇被浓硫酸炭化,反应生成,也能使酸性高锰酸钾溶液褪色
(3)(h和i顺序可交换)
(4) ①. A ②. 先通入乙烯排尽装置内的空气,防止加热E处时发生爆炸,同时避免空气干扰实验
(5) ①. ②. 缺少尾气处理装置
【解析】
【分析】装置A中发生反应制取乙烯,将混合气体通入装置C,除去乙烯中的二氧化硫、二氧化碳以及乙醇蒸汽,再通过装置D将乙烯干燥,干燥后的乙烯通入装置E还原氧化铜,将反应后产物通入装置B检验乙烯氧化后产物。
【小问1详解】
仪器X的名称为蒸馏烧瓶,用装置A制备乙烯时,若加热后发现未加碎瓷片,应停止加热,待冷却至室温后再加入碎瓷片。
【小问2详解】
装置A制得的气体直接通入酸性KMnO4溶液中,溶液褪色,不一定有乙烯生成。乙醇被浓硫酸炭化,反应会生成SO2,也能使酸性KMnO4溶液褪色,会对乙烯的检验造成干扰。
【小问3详解】
实验时用装置A制取乙烯,先通入装置C,除去乙烯中的二氧化硫、二氧化碳以及乙醇蒸汽,再通过装置D将乙烯干燥,干燥后的乙烯通入装置E还原氧化铜(因装置E中的反应管左右对称,气体从h口或i口通入效果相同,故h和i的顺序可交换),将反应后产物通入装置B检验乙烯氧化后产物,故装置的连接顺序是(h和i顺序可交换)。
【小问4详解】
实验时,应先点燃装置A处酒精灯,使生成的乙烯排尽装置内的空气,防止加热E处时发生爆炸,同时避免空气干扰实验。
【小问5详解】
装置E中黑色粉末变为红色,装置B中澄清石灰水变浑浊,则乙烯还原氧化铜的反应方程式为,该实验装置未处理乙烯气体,故存在的一处明显缺陷为缺少尾气处理装置。
18. 某废催化剂中含有Au、Pb、Fe、Zn四种金属单质,以该废催化剂为原料回收Au的一种工艺流程如图所示:
请回答下列问题:
(1)基态Au原子的价电子排布式为,它位于元素周期表___________区。
(2)“滤液1”中含有的金属离子主要是___________,比更稳定的原因为___________。
(3)“氧化”步骤中,王水将单质Au转化为的化学方程式为___________,向溶液中滴加溶液无白色沉淀的原因为___________。
(4)ZnS的两种晶胞A和B,面心立方结构晶胞C的晶胞结构示意图如下:
①晶胞A中,填入组成的___________面体空隙中。
②晶胞A、B的密度之比为___________(用含a、b、c的代数式表示)。
③将金属原子M填入晶胞C的八面体空隙,且八面体空隙全部被M填充,形成合金的化学式为___________。
【答案】(1)ds (2) ①. Fe3+、Zn2+、Pb2+ ②. Fe3+的3d轨道为半充满状态,体系能量更低,更稳定
(3) ①. ②. HAuCl4中Cl以配位键与Au3+结合,形成[AuCl4]⁻,溶液中无游离Cl⁻,故加AgNO3无AgCl沉淀
(4) ①. 四 ②. ③. FeM
【解析】
【分析】分析工艺流程:废催化剂含Au、Pb、Fe、Zn四种金属单质。酸浸(浓硝酸,40℃)后,Fe、Zn、Pb溶解,Au不溶;氧化步骤用王水将Au转化为HAuCl4;还原吸附用锌丝置换出Au;除杂用NaOH溶液去除杂质,最终得纯Au。据此分析各小问;
【小问1详解】
Au价电子排布为5d106s1,属于第ⅠB族,位于第六周期。根据分区规则,ds区包括ⅠB和ⅡB族,故Au在ds区。
【小问2详解】
酸浸时,浓硝酸与Fe、Zn、Pb反应:Fe转化为Fe3+(浓硝酸强氧化性),Zn转化为Zn2+,Pb转化为Pb2+,Au不溶 故滤液1主要金属离子为Fe3+、Zn2+、Pb2+。Fe3+比Fe2+稳定是因为Fe3+价电子排布为3d5,半充满,能量低,更稳定。
【小问3详解】
王水由浓HCl和浓HNO3(3:1)组成。Au被氧化为HAuCl4,HNO3被还原为NO。配平后化学方程式为:;HAuCl4中Cl以配位键与Au3+结合,形成[AuCl4]⁻,溶液中无游离Cl⁻,故加AgNO3无AgCl沉淀。
【小问4详解】
①晶胞A为闪锌矿结构,S2-面心立方堆积,Zn2+占据四面体空隙。每个Zn2+周围4个S2-,构成正四面体。②晶胞A:立方晶胞,边长a nm,体积 VA =a3 × 10−21 cm3,含4个ZnS单元,质量mA= g。晶胞B:六方晶胞,底面积 cm2,高c×10−7 cm ,体积VB= cm3,含2个ZnS单元,质量mB =g。密度比:③γ-Fe为面心立方结构,Fe原子数:8 × + 6 × = 4。八面体空隙数:体心1个 + 棱心12 ×=4个,共4个。M填满所有八面体空隙,M原子数=4,故Fe:M=1:1,化学式为FeM。
19. Ⅰ.
(1)取16.8 g X与足量氧气在密闭容器中充分燃烧,实验结束后,将反应生成的气体先通过浓硫酸,测得浓硫酸质量增加21.6 g,再通过碱石灰,碱石灰质量增加52.8 g,实验测得有机化合物X的质谱图如图所示:
①X的分子式为___________。
②通过核磁共振氢谱仪测得X的核磁共振氢谱图中只有1组峰且不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,则X的结构简式为___________。
(2)有机物A的结构简式为。若A是单烯烃与氢气加成后的产物,考虑顺反异构,则该单烯烃可能有___________种结构。
Ⅱ.异戊二烯[]是一种重要的化工原料,能发生以下反应:
已知:①烯烃与酸性溶液反应的氧化产物对应关系:
,
②Diels-Alder反应为共轭双烯与含有碳碳双键或碳碳三键的化合物相互作用生成六元环状化合物的反应。如:
或
请回答下列问题:
(3)异戊二烯的系统命名为___________。
(4)Y中所含官能团名称为___________,反应①发生1,4-加成的化学方程式为___________。
(5)是异戊二烯与乙烯发生Diels-Alder反应的产物,B的一氯代物有___________种(不考虑立体异构),可由异戊二烯和C经Diels-Alder反应制得,则C的结构简式为___________。
【答案】(1) ①. ②.
(2)7 (3)2-甲基-1,3-丁二烯
(4) ①. 羧基、羰基 ②.
(5) ①. 6 ②.
【解析】
【小问1详解】
① 计算元素物质的量: 浓硫酸增重为水的质量:,故,;碱石灰增重为的质量:,故, ; ,说明X只含C、H两种元素。 质谱图最大质荷比为84,即X的相对分子质量为84,,不合题意,,可得X分子式为。
② 核磁共振氢谱只有1组峰说明所有氢化学环境相同,X不能使酸性高锰酸钾褪色,说明无碳碳双键,不饱和度为1,则为环烷烃,则为环己烷。
【小问2详解】
A的结构简式为,单烯烃加氢得到烷烃,原双键位置为烷烃中相邻两个均含H的碳之间,重新变为双键:
1号C-2号C:双键,其中一个双键碳连2个H,无顺反异构,共1种;
2号C-3号C:双键,两个双键碳均连接不同基团,存在顺反异构,共2种;
3号C-4号C:双键,两个双键碳均连接不同基团,存在顺反异构,共2种;
3号C的支链甲基与3号C:双键,末端碳连2个H,无顺反异构,共1种;
4号C的支链甲基与4号C:双键,末端碳连2个H,无顺反异构,共1种;
5号C及其支链的C不能连接双键,总计7种。
【小问3详解】
异戊二烯结构为,选含两个双键的最长碳链为主链,从靠近双键端编号,命名为2-甲基-1,3-丁二烯。
【小问4详解】
据酸性高锰酸钾氧化规则,异戊二烯的两个端基被氧化为,中间结构氧化得到Y为,官能团为羰基、羧基。 异戊二烯与溴水发生1,4-加成,溴加成在1、4位碳,双键移到2、3位之间,反应方程式为:。
【小问5详解】
异戊二烯和乙烯发生Diels-Alder加成反应得到,产物为含一个甲基的六元环烯烃,等效氢共6种,故一氯代物共6种;根据Diels-Alder反应规则可得,即产物可由异戊二烯和2-丁炔合成,则C结构简式为。
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高二化学学科素养测评
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Mg 24 S 32 Ni 59 Zn 65
一、选择题:本题共15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. 结构决定性质,性质决定用途。下列说法错误的是
A. 表面活性剂具有亲水基团和疏水基团,可包裹油渍而去污
B. 布洛芬分子进行成酯修饰后可降低对胃、肠道的刺激作用
C. 血红素是铁离子的配合物,可在人体内起到输送氧气的作用
D. 等离子体中含有自由运动的带电粒子,可用于制造等离子体显示器
2. 下列化学用语表述正确的是
A. 邻羟基苯甲醛分子内氢键示意图:
B. 分子的球棍模型:
C. 顺-2-丁烯的结构简式:
D. 分子中键的形成过程:
3. 卤族元素F、Cl、Br、I位于周期表第ⅦA族。下列事实不能通过比较元素电负性解释的是
A. 键的键能小于键的键能 B. HI的还原性强于HCl
C. IBr与水发生反应的产物是HBr和HIO D. 三氟乙酸的酸性强于三氯乙酸
4. 下列实验能达到相应实验目的的是
A.酒精萃取碘水中的碘
B.析出晶体
C.证明乙炔能使溴水褪色
D.分离汽油和煤油
A. A B. B C. C D. D
5. 宏观辨识与微观探析是化学学科的核心素养之一、下列解释错误的是
选项
事实
解释
A
稳定性:
电负性:,的给电子能力强于
B
硬度:金刚石>石墨
石墨中碳碳键键能小于金刚石中碳碳键键能
C
键角:
电负性,的成键电子对更偏向N,成键电子对间排斥力更大,键角更大
D
极性:
为平面三角形,为三角锥形,前者为非极性分子,后者为极性分子
A. A B. B C. C D. D
6. 枯霉素是一种由微生物产生的毒素,其结构简式如图所示。下列有关枯霉素的说法正确的是
A. 分子中含有3个手性碳原子
B. 含有4种官能团
C. 可发生氧化、加成、加聚、取代反应
D. 1 mol 与1 mol枯霉素的碳碳双键加成的产物有4种
7. 高效螯合铁肥(EDDHA-Fe)适用于防治植物缺铁性黄化病,其结构如图所示。下列有关说法错误的是
A. 电负性:
B. 阴离子中Fe的化合价为
C. 该物质中存在离子键、共价键和配位键
D. 阴离子中采取杂化和杂化的碳原子数之比为
8. 通过给电子主体Y和吸电子客体Z作用,可制备一种延迟荧光材料的通用超分子主客体共晶,制备路线如下。下列说法正确的是
A. Y与Z之间通过共价键形成稳定的主客体结构
B. X的核磁共振氢谱有7组峰
C. Z分子中氟原子的引入增强了分子的给电子能力
D. Y的空腔大小与Z的分子尺寸相匹配,体现了超分子分子识别的特征
9. 屠呦呦等科学家用乙醚从中药中提取青蒿素,并对其分子结构进行了测定。下列说法错误的是
A. 乙醚提取青蒿素的过程利用了相似相溶原理,属于物理萃取
B. 通过元素分析和质谱法分析,确定青蒿素的分子式
C. 通过核磁共振氢谱分析,确定青蒿素分子中含酯基
D. 通过X射线衍射可确定青蒿素的分子结构
10. X、Y、Z、Q、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,Z与W同主族。由这五种元素形成的某种离子液体结构如图所示,已知阳离子中五元环上的原子共平面。下列说法正确的是
A. 原子半径: B. 第一电离能:
C. 五元环上Y、Z原子的杂化方式相同 D. 该离子液体易挥发,可用作溶剂
11. 实验室初步分离苯甲酸乙酯、苯甲酸和环己烷的混合物的流程如下:
已知:乙醚与水不互溶;苯甲酸乙酯的沸点为212.6℃,共沸物的沸点为62.1℃。
下列说法错误的是
A. 向混合物中加入饱和溶液的目的是使苯甲酸转变成易溶于水的盐
B. 有机相1中仅含有苯甲酸乙酯、环己烷
C. 操作a需用到分液漏斗,操作b需用到直形冷凝管
D. 操作c为重结晶
12. 某镁镍合金储氢后所得晶体的立方晶胞如图1,晶胞边长为a pm,图2为位于顶点和面心的结构单元,M的分数坐标为。下列说法正确的是
A. 该储氢合金的化学式为 B. N的分数坐标为
C. 晶胞中与1个Mg配位的Ni有4个 D. 该晶体的密度为
13. 对二甲苯是一种重要的有机化工原料,其合成过程如图所示。下列说法正确的是
A. 异戊二烯最多有10个原子共平面 B. 该反应的副产物可能有间二甲苯
C. 丙烯醛和M互为同系物 D. 对二甲苯有8种二氯代物
14. 将固体溶于水并加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,体系中存在平衡: 。取该蓝色溶液分别进行如下实验:
已知:呈粉红色,呈蓝色,为无色。
下列说法错误的是
A. 基态Co原子核外电子空间运动状态为15种
B. 上述反应
C. 稳定性:
D. 中键角大于中键角
15. 烯烃与HX发生加成反应时,第一步加到双键碳原子上形成碳正离子中间体,第二步碳正离子再结合,其历程如下:;。
碳正离子的相对稳定性为。据此推测与足量HBr充分加成得到的产物中,含量最大的是
A. B.
C. D.
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16. 近年来,功能材料在能源、催化、医疗领域实现突破性进展,这类材料由Fe、Sn、Cu、Se、Te、C、N等多元素组成。请结合物质结构与性质知识回答下列问题:
(1)新型光催化材料中常含Se、Te等元素。基态Se原子的价层电子轨道表示式为___________,与Se同周期且基态原子未成对电子数相同的元素有___________种。
(2)向FeSe中嵌入吡啶()能得到性能优异的超导材料,吡啶的大键可表示为___________,、、的碱性随N原子电子云密度的增大而增强,其中碱性由强到弱的顺序为___________,吡啶能与水以任意比例互溶,原因是___________。
(3)锡的卤化物熔点数据如下表:
物质
熔点/℃
442
29
143
结合变化规律说明原因___________。
(4)与等配体可形成配离子,中有键___________mol,处于的中心,若将配离子中的2个换为,则有2种结构,则的空间构型是___________。
17. 某化学实验小组欲用下列装置探究乙烯还原氧化铜。
已知:ⅰ.;
ⅱ.加热条件下,少量乙醇被浓硫酸炭化。
请回答下列问题:
(1)仪器X的名称为___________,用装置A制备乙烯时,若加热后发现未加碎瓷片,正确的处理方法是___________。
(2)小组同学将装置A制得的气体直接通入酸性溶液中,溶液褪色,该同学据此判断生成了乙烯,该结论___________(填“正确”或“不正确”),理由是___________。
(3)实验时装置的连接顺序是___________(按气流方向,用小写字母表示)。
(4)实验时,应先点燃装置___________(填“A”或“E”)处酒精灯,原因为___________。
(5)装置E中黑色粉末变为红色,装置B中澄清石灰水变浑浊,则乙烯还原氧化铜的反应方程式为___________,该实验装置存在的一处明显缺陷为___________。
18. 某废催化剂中含有Au、Pb、Fe、Zn四种金属单质,以该废催化剂为原料回收Au的一种工艺流程如图所示:
请回答下列问题:
(1)基态Au原子的价电子排布式为,它位于元素周期表___________区。
(2)“滤液1”中含有的金属离子主要是___________,比更稳定的原因为___________。
(3)“氧化”步骤中,王水将单质Au转化为的化学方程式为___________,向溶液中滴加溶液无白色沉淀的原因为___________。
(4)ZnS的两种晶胞A和B,面心立方结构晶胞C的晶胞结构示意图如下:
①晶胞A中,填入组成的___________面体空隙中。
②晶胞A、B的密度之比为___________(用含a、b、c的代数式表示)。
③将金属原子M填入晶胞C的八面体空隙,且八面体空隙全部被M填充,形成合金的化学式为___________。
19. Ⅰ.
(1)取16.8 g X与足量氧气在密闭容器中充分燃烧,实验结束后,将反应生成的气体先通过浓硫酸,测得浓硫酸质量增加21.6 g,再通过碱石灰,碱石灰质量增加52.8 g,实验测得有机化合物X的质谱图如图所示:
①X的分子式为___________。
②通过核磁共振氢谱仪测得X的核磁共振氢谱图中只有1组峰且不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,则X的结构简式为___________。
(2)有机物A的结构简式为。若A是单烯烃与氢气加成后的产物,考虑顺反异构,则该单烯烃可能有___________种结构。
Ⅱ.异戊二烯[]是一种重要的化工原料,能发生以下反应:
已知:①烯烃与酸性溶液反应的氧化产物对应关系:
,
②Diels-Alder反应为共轭双烯与含有碳碳双键或碳碳三键的化合物相互作用生成六元环状化合物的反应。如:
或
请回答下列问题:
(3)异戊二烯的系统命名为___________。
(4)Y中所含官能团名称为___________,反应①发生1,4-加成的化学方程式为___________。
(5)是异戊二烯与乙烯发生Diels-Alder反应的产物,B的一氯代物有___________种(不考虑立体异构),可由异戊二烯和C经Diels-Alder反应制得,则C的结构简式为___________。
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