内容正文:
命题预测
A组
(建议用时:30分钟 满分:58分)
1.(12分)钛(Ti)有“未来金属”的美誉,在航空、航天、航海、医疗等领域不可或缺。
(1)基态Ti原子价层电子排布式是_____。
(2)Ti与卤素能够形成多种化合物,四种常见卤化钛的熔点如下表所示:
化学式
熔点
377
-25
38.3
150
①分子结构与相似,其空间结构是_____。
②解释卤化钛的沸点呈现一定的规律和差异的原因_____。
(3)钛的某种配合物对肿瘤有很好的抑制作用,其结构如图所示。
该配合物中Ti的配位数是_____,C原子的杂化方式为_____。
(4)立方钛酸钡晶体的晶胞结构如图所示。
①每个周围与它最近且距离相等的有_____个。
②已知阿伏加德罗常数为,钛酸钡的摩尔质量为,若该晶体密度为,则晶胞边长为_____
2.(12分)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下:
温度(℃)
360
440
520
K值
0.036
0.010
0.0038
(1)①写出工业合成氨的化学方程式_____。
②由上表数据可知该反应为放热反应,理由是_____。
③理论上,为了增大平衡时的转化率,可采取的措施是_____。(填序号)
a.增大压强 b.使用合适的催化剂 c.升高温度 d.及时分离出产物中的
(2)原料气可通过反应获取,已知该反应中,当初始混合气中的恒定时,温度、压强对平衡混合气含量的影响如右图所示:
①图中,两条曲线表示压强的关系是:_____(填“>”、“=”或“<”)。
②该反应为_____反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)原料气还可通过反应获取。
①T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1mol,反应达平衡后,测得的浓度为,则平衡时的转化率为_____,该温度下反应的平衡常数K值为_____。
②保持温度仍为T℃,改变水蒸气和的初始物质的量之比,充入容器进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是_____(填序号)。
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成amol的同时消耗amol
d.混合气中
3.(12分)阿折地平具有利尿作用、心保护作用、肾保护作用以及抗动脉硬化作用,对于高血压治疗具有划时代意义。其中一条合成路线如下所示:
已知:Ph表示。
(1)化合物A的名称为___________。
(2)中官能团的名称为___________。
(3)化合物B的分子式为___________,中碳原子的杂化方式有___________种。
(4)D→E的反应类型为___________。
(5)C→D的化学反应方程式为___________。
(6)M的相对分子质量比少14,这两种物质的组成元素相同,满足下列条件的M的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)。
①含有结构;②无环状结构
写出其中一种核磁共振氢谱有三组峰且面积之比符合6:2:1的结构简式:___________。
4.(12分)硅及其化合物是重要的材料,应用范围很广。请回答下列问题:
(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅,三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下:
①用石英砂和焦炭高温加热时有碳化硅生成,该反应的化学方程式为______________。
②写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式:________________。
③SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出并配平该化学反应方程式:________________。
(2)水泥属于硅酸盐工业产品,是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
回答下列问题:
①在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_______________,还可使用_________代替硝酸。
②沉淀A的主要成分是__________,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为________。
③加氨水过程中加热的目的是_______。沉淀B的主要成分为________、_______(写化学式)。
5.(10分)小组同学用实验1所示方法制备铜配合物,并探究其组成。
【实验1】
(1)ⅰ中生成了沉淀,发生反应的离子方程式为__________。
(2)小组同学推测ⅱ中发生反应:,蓝色针状晶体可能含或。
①实验证明蓝色针状晶体中含,补全实验操作及现象:将洗净后的蓝色针状晶体置于试管中,用蒸馏水溶解,__________。
②将洗净后的蓝色针状晶体溶于蒸馏水,测得溶液呈碱性。该现象不能说明蓝色针状晶体中含,原因是__________。
③甲同学查阅资料发现,加热时配合物中作配体的会逸出。他据此设计实验2检验蓝色针状晶体的组成。
【实验2】
实验装置
现象
烧杯中的溶液变红,试管底部产生大量红色固体
a.甲同学推测,若蓝色针状晶体中含,充分加热后预期在试管底部观察到黑色固体。这样推测的理由是__________。
b.实验后试管底部未产生预期的黑色固体,甲同学推断蓝色针状晶体中不含。小组同学认为甲的推断不严谨,从物质性质角度说明理由:__________。
(3)乙同学通过实验发现,按实验1的方案制备铜配合物时,若仅将ⅰ中的氨水换成适量NaOH溶液,只有少量蓝色沉淀溶解。实验1中蓝色沉淀能全部溶解的原因是__________。
(4)结合乙的实验,小组同学推测蓝色针状晶体中几乎不含,结合离子方程式说明理由:__________。
B组
(建议用时:35分钟 满分:58分)
1.(12分)是主要的食盐加碘剂,一种制备的流程如下。
(1)基态O原子价层电子排布式是_______。
(2)比较在和中溶解度的大小并解释原因_______。
(3)的晶胞结构如下图所示,晶胞边长均为。
①与K原子紧邻的O原子有_______个。
②已知的摩尔质量是,阿伏加德罗常数为,该晶体的密度为_______。()
(4)补全ⅰ中反应的化学方程式:_______。
(5)已知:,某学生测定食用精制盐的碘含量,其步骤为:
a.准确称取食盐(所加碘为),加适量蒸馏水使其完全溶解
b.用稀硫酸酸化所得溶液,加入足量溶液,使与反应完全
c.以淀粉为指示剂,逐滴加入物质的量浓度为的溶液10.0 mL,恰好反应完全
①判断c中反应恰好完全依据的现象是_______。
②根据以上实验,所测精制盐的碘含量是_______(以I计,用含的代数式表示)。
2.(12分)肼()有较强的还原性,与等可组成火箭推进剂。
(1)已知:
Ⅰ. ;
Ⅱ. ;
Ⅲ. 。
火箭发射时与反应生成和。该反应的热化学方程式是_______。
(2)肼的传统生产工艺为Raschig法,两步反应分别在不同容器的水溶液环境中进行:
ⅰ. (快);
ⅱ. (慢)。
已知电负性N>Cl。下列说法不正确的是_______(填序号)。
a.适当提高反应ⅰ温度,可显著提高相同时间内的产量
b.采用3.0MPa压强可以增大的溶解度,提高反应ⅱ中的利用率
c.反应ⅰ中做还原剂
(3)采用Raschig法制得肼后,可采用分步蒸馏的方法将其从反应混合液中分离出来。
①水合肼(,常温为液态)中与间存在氢键,在下图中用“…”表示出这种作用力_______。
②蒸馏过程中首先馏出的物质是_______(填序号)。
a. b. c.NaCl
(4)产品中肼含量的测定方法如下。
取0.50g产品加20mL水稀释,滴入2滴淀粉溶液,用0.500 溶液滴定3次,平均每次消耗I₂溶液20.00mL。已知:。
①样品中肼(以计)的质量分数为_______。
②若滴定过程中操作过于缓慢,则测定结果_______(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
(5)肼除做火箭推进剂外还可用于燃料电池中。某种碱性肼-空气燃料电池(电解质为KOH溶液)具有高效、无污染的特点,装置如下图所示。
①负极的电极反应式是_______。
②电池工作一段时间后正极区KOH溶液pH基本保持不变,结合电极反应式解释原因_______。
3.(12分)治疗非小细胞肺癌的药物特泊替尼的合成路线如下:
已知:
(1)已知A中含有-CN,写出A→B的化学方程式:_______。
(2)A的某种同分异构体与A含有相同官能团,核磁共振氢谱有3组峰,其结构简式为_______。
(3)链状有机物F的分子式为C3H3ClO2,其结构简式为_______。
(4)G→H的反应类型是_______。
(5)I的结构简式为_______。
(6)可通过如下路线合成:
①K→L的化学方程式是_______。
②N的结构简式为_______。
4.(12分)为提纯与精炼砂金矿中的金与银(二者含量在以上),采用以下工艺流程:
已知:①;
②草酸()作为还原剂很容易将Au还原,且不与其他金属离子反应;在强酸性环境下(),草酸以分子态存在,还原性较弱,反应慢;在弱酸性环境下(),草酸部分电离为,还原性强。
(1)分离酸浸液与尾渣的操作为___________。
(2)NaCl和浸金的同时生成NO。该反应的离子方程式为:___________。
(3)除去的目的,除了进一步破坏砂金颗粒,有利于Au的进一步溶解,还包括___________。
(4)与反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比是___________,若用亚硫酸钠代替草酸作还原剂,缺点是___________。
(5)还原过程中为加快反应速率,可采取的措施为___________。
(6)在AgCl还原为银粉的过程中,有两种气体生成,包括和___________。
5.(10分)为探究金属铁和铝的钝化现象,某小组同学做了如下探究实验。
序号
实验操作及现象
i
将光亮的铁钉放入冷的浓硫酸中,铁钉表面逐渐聚集白色固体,直至无明显现象。将铁钉取出用蒸馏水冲洗后再次放入浓硫酸中,又开始重复以上现象。反复几次后酸液呈淡黄色浑浊。
ⅱ
将光亮的铝钉放入冷的浓硫酸中,铝钉变暗。将铝钉取出用蒸馏水冲洗后再次放入浓硫酸中,无明显现象。
(1)已有研究证实铝在浓硫酸中其表面生成了致密的氧化物保护膜,此过程体现了浓硫酸的_____性,是由的_____(填元素符号)体现出来的。
(2)为探究铁在浓硫酸中的作用与铝不同,将实验①中覆盖白色固体的铁钉用蒸馏水冲洗,向收集的冲洗液中加入_____,溶液无现象,再滴加几滴酸化的溶液,溶液变红,说明溶液中存在,因此铁在浓硫酸中生成了。
(3)经检验实验ⅰ中淡黄色浑浊为硫,写出铁与浓硫酸作用的化学方程式_____。
(4)若向溶液中滴加未经酸化的溶液,溶液的值变化如图所示:
已知:a.未经酸化的溶液值为4.4,溶液的起始值为3.5
b.沉淀的值范围为
结合化学用语解释滴定过程中变小的原因_____。
(5)探究被浓硫酸处理后的铁钉、铝钉(试剂A)与盐溶液(试剂B)的反应:
序号
试剂A
试剂B
实验现象
I
铁钉
溶液
很快有大量红色固体析出
Ⅱ
铝钉
溶液
无明显现象
Ⅲ
铝钉
溶液
短时间内有较多红色固体析出
Ⅳ
铝钉
溶液+试剂a
有红色固体析出,速率比Ⅲ慢
①结合上下文实验解释实验I和实验Ⅱ现象不同的原因_____。
②由实验Ⅱ和实验Ⅲ_____(填“能”或“不能”)推知会加快铝钉与的反应速率,理由是_____。
③小组同学一致认为,由实验Ⅲ和实验Ⅳ可推知会加快铝钉与的反应速率,则实验Ⅳ中,试剂a的化学式为_____,质量为_____mg。
C组
(建议用时:40分钟 满分:58分)
1.(12分)利用探针识别DNA分子中碱基的技术在生物大分子检测等领域有重要应用前景。
(1)O在元素周期表中的位置是_____;基态Ti原子的价电子排布式为_____。
(2)TiO最常见的晶型是金红石晶型,晶胞如图。
①晶胞中的黑球为_____(填“Ti”或“O2-”)。
②已知金红石型晶体的密度为,阿伏加德罗常数的值为,则晶胞的体积为_____。
(3)探针中,纳米级与4-MBA()分子的原子通过配位键结合。二者能形成配位键的原因是_____(已知:纳米级表面的的配位不饱和)。
(4)TiO2/(4-MBA)探针与不同碱基之间形成的非共价相互作用(如氢键、范德华力等)强弱不同,据此可实现对DNA碱基的识别。
已知:i. K=6.0×10-5
K=4.0×10-5
ii.通常,氢键“”中的原子需含有孤电子对。
①质子化胞嘧啶或胞嘧啶中,a处N原子的杂化类型为_____。
②4-MBA与质子化胞嘧啶或胞嘧啶的a处形成氢键的难易受pH影响,相较而言,_____(填“pH=2”或“pH=10”)的体系中,二者更易形成氢键;在框图中将微粒的结构简式补充完整,并画出该pH条件下的氢键_____。
注:“~”表示4-MBA中的S与配位后的结构。
2.(10分)将转化为化工原料,对实现“碳中和”有重要意义。相关反应如下。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)将和转化为和水蒸气的热化学方程式为________。
(2)恒温条件下将反应Ⅰ在下列两种容器中进行(温度、投料、起始体积均相同),的平衡转化率更高的是________(填序号)。
a.容积可变的恒压容器 b.容积不变的恒容容器
(3)可作为反应Ⅱ的催化剂,可能的催化过程如下。补充i的化学方程式。
i.________
ii.
(4)一种实现反应Ⅰ和反应Ⅱ联用的方法如下。恒温恒压(750℃、130kPa)下,阶段向反应器(图a)中通入、混合气(体积比为),阶段通入气。发生的转化如图b所示。测得出气口的气体组成如图c所示(始终未检出)。
①已知750℃时(3)中反应ii的平衡常数约为10。
阶段,存在时,出气口几乎检测不到;若不加入,出气口会检测到较多和。结合平衡移动原理解释的作用:________。
②时通入能快速产生大量,结合化学方程式分析原因:________。
③该方法将和分在不同时段收集,显著提高了的转化率。
3.(12分)有机化合物作为高活性农用杀菌剂,其合成路线如下。
已知:i.
ii.+R2OH
(1)A分子含有的官能团名称是_____。
(2)的化学方程式是_____。
(3)依据的反应原理,在一定条件下缩聚成高分子的化学方程式为_____。
(4)下列说法正确的是_____(填序号)。
a.能与溶液反应
b.的分子式为,核磁共振氢谱显示峰面积比为
c.最多能与发生加成反应
(5)B与F合成G过程如下。
①判断并解释中基团对活泼性的影响_____。
②已知:,L和M的结构简式分别为_____、_____。
4.(12分)是一种重要的化工原料,可用于制革,印染等工业。
(1)以铬铁矿(主要成分为,还含有MgO、、等)为原料制备的工艺流程如图。
已知:Al2O3与纯碱焙烧转化为NaAlO2,SiO2与纯碱焙烧转化为Na2SiO3。
①焙烧时将矿料磨碎且气体与矿料逆流而行,其目的是______。
②焙烧的目的是将转化为并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐,写出焙烧时发生的化学方程式______。
③滤渣1主要含有______。
④矿物中相关元素可溶性组分的物质的量浓度c与pH的关系如下图所示。
ⅰ.过程Ⅲ中用H2SO4溶液的目的是______,pH的理论范围为______。
ⅱ.过程Ⅳ发生反应,计算该反应的K≈______。
(2)测定产品中的质量分数。
称取a g产品,用500mL容量瓶配制为待测液。取25mL待测液于锥形瓶中,加入蒸馏水和稀硫酸等,用b mol∙L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液v mL。产品中(摩尔质量为)的质量分数为______。(列计算式)
(3)利用膜电解技术,以溶液为阳极室电解质溶液,NaOH溶液为阴极室电解质溶液也可以制备,装置如图。
①离子交换膜应该选用______(填序号)。
a.阴离子交换膜 b.质子交换膜 c.阳离子交换膜
②结合方程式解释Na2Cr2O7产生的原理______。
已知:酸性条件下被还原为Cr3+。
5.(12分)元素周期表中第ⅤA元素组成的物质,在实际生产中有着广泛的应用。
Ⅰ.己二酸[]是重要的化工原料。可用不同的方法制备己二酸。环己醇与硝酸反应制备己二酸,装置如图(加热及夹持装置略)。反应的化学方程式为:。
(1)该反应中体现硝酸的性质是___________。
(2)液面上方出现红棕色不能证明上述制备反应发生,用化学方程式说明原因___________。
(3)制得等量的己二酸时,若加入可减少硝酸的用量,因为具有氧化性,可能起到两方面的作用:a.直接氧化环己醇;b.___________。
Ⅱ.SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。
(4)SCR(选择性催化还原)工作原理:
①尿素[]水溶液热分解为和,写出在反应器中还原的化学方程式___________。
②当燃油中含硫量较高时,尾气中在作用下会形成,使催化剂中毒。写出该反应的化学方程式___________
(5)NSR(NOx储存还原)工作原理:NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图所示。
①储存的物质是___________。
②用模拟尾气中还原性气体研究了的催化还原过程,该过程分两步进行,如图表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的与的物质的量之比是___________;模拟还原性尾气时,储存和还原的总反应为___________。
③还原过程中,有时会产生笑气()。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下,15NO与以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是。将该反应的化学方程式补充完整:________,
_________________________________(将完整的方程式写在答题纸上)。
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命题预测
A组
(建议用时:30分钟 满分:58分)
1.(12分)钛(Ti)有“未来金属”的美誉,在航空、航天、航海、医疗等领域不可或缺。
(1)基态Ti原子价层电子排布式是_____。
(2)Ti与卤素能够形成多种化合物,四种常见卤化钛的熔点如下表所示:
化学式
熔点
377
-25
38.3
150
①分子结构与相似,其空间结构是_____。
②解释卤化钛的沸点呈现一定的规律和差异的原因_____。
(3)钛的某种配合物对肿瘤有很好的抑制作用,其结构如图所示。
该配合物中Ti的配位数是_____,C原子的杂化方式为_____。
(4)立方钛酸钡晶体的晶胞结构如图所示。
①每个周围与它最近且距离相等的有_____个。
②已知阿伏加德罗常数为,钛酸钡的摩尔质量为,若该晶体密度为,则晶胞边长为_____
【答案】(1)(1分)
(2) 正四面体 (1分) 为离子晶体,微粒间存在离子键,熔点较高。、、均为分子晶体,组成和结构相似,随着相对分子质量增大,分子间作用力增强(范德华力增强),熔点升高(2分)
(3) 6 (2分) 、(2分)
(4) 8 (2分) (2分)
【解析】(1)Ti是22号元素,基态Ti原子价层电子排布式是3d24s2;
(2)①是正四面体结构,分子结构与相似,则其空间结构是正四面体形;
②离子化合物熔化时需要克服离子键,分子晶体熔化时,只要克服分子间的作用力,离子键比分子间的作用力强烈,因此离子化合物的熔点更高。由表知,熔点高于其他三种卤化物,自至熔点依次升高,可推测原因是:TiF4为离子晶体,微粒间存在离子键,熔点高,其他三种均为分子晶体,其组成和结构相似,随相对分子质量的增大,分子间作用力增大,熔点逐渐升高;
(3)据图分析得,Ti与4个O和2个N形成配位键,配位数为6;饱和碳原子的杂化类型为sp3,苯环上碳原子的杂化类型为sp2;
(4)①上面面心的周围与它最近且距离相等的位于4个面的面心,上面面心的被两个晶胞共用,则每个周围与它最近且距离相等的有8个;
②的个数是,的个数是,的个数是1,则晶胞含有1个,晶胞质量是,密度为,则,所以的晶胞边长a=。
2.(12分)合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径,其研究来自正确的理论指导,合成氨反应的平衡常数K值和温度的关系如下:
温度(℃)
360
440
520
K值
0.036
0.010
0.0038
(1)①写出工业合成氨的化学方程式_____。
②由上表数据可知该反应为放热反应,理由是_____。
③理论上,为了增大平衡时的转化率,可采取的措施是_____。(填序号)
a.增大压强 b.使用合适的催化剂 c.升高温度 d.及时分离出产物中的
(2)原料气可通过反应获取,已知该反应中,当初始混合气中的恒定时,温度、压强对平衡混合气含量的影响如右图所示:
①图中,两条曲线表示压强的关系是:_____(填“>”、“=”或“<”)。
②该反应为_____反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)原料气还可通过反应获取。
①T℃时,向容积固定为5L的容器中充入1mol水蒸气和1mol,反应达平衡后,测得的浓度为,则平衡时的转化率为_____,该温度下反应的平衡常数K值为_____。
②保持温度仍为T℃,改变水蒸气和的初始物质的量之比,充入容器进行反应,下列描述能够说明体系处于平衡状态的是_____(填序号)。
a.容器内压强不随时间改变
b.混合气体的密度不随时间改变
c.单位时间内生成amol的同时消耗amol
d.混合气中
【答案】(1) (2分) 随温度升高,反应的平衡常数K减小 (1分) ad(1分)
(2) < (1分) 吸热(1分)
(3) 60% (2分) 9/4或2.25 (2分) cd(2分)
【解析】(1)①工业合成氨的化学方程式为:;
②表中的数据表明升高温度,K值在减小,生成物浓度减小,反应物浓度增大,所以可以推出该反应是放热反应;
③a. 增大压强,平衡向正反应方向(气体体积减小的方向)移动移动,则H2的平衡转化率增大,a正确;
b. 催化剂不影响平衡的移动,不会引起H2的平衡转化率的改变,b错误;
c. 升高温度,平衡向逆反应方向(吸热反应方向)移动,则H2的平衡转化率减小,c错误;
d. 及时分离出NH3,则NH3的浓度减小,平衡正向移动,H2的平衡转化率增大,d正确;
故合理选项为ad。
(2)①温度相同时,压强增大,平衡逆向移动(该反应的逆反应是气体体积减小的反应),CH4的平衡含量升高,所以由图可得P1<P2;
②压强相同时,升高温度,CH4的平衡含量降低,说明平衡正向移动,则该反应是吸热反应。
(3)①设转化的c(CO)为xmol/L,用三段式计算,0.2-x=0.08,x=0.12,CO的转化率==60%;K===2.25。
②a.因为反应前后气体系数之和相等,根据PV=nRT,反应过程中压强始终保持不变,因此压强不变,不能说明反应达到平衡,故a错误;
b.组分都是气体,因此气体质量不变,容器是恒定,根据,反应过程中密度始终保持不变,因此密度保持不变,不能说明反应达到平衡,故b错误;
c.用不同物质的反应速率表示达到平衡,要求反应方向一正一逆,且反应速率之比等于化学计量数之比,消耗氢气,说明反应向逆反应方向进行,生成CO2,说明反应向正反应方向进行,且等于化学计量数之比,反应达到平衡,故c正确;
d.根据浓度商进行计算,此时的浓度商为,等于化学平衡常数,说明反应达到平衡,故d正确。
答案选cd。
3.(12分)阿折地平具有利尿作用、心保护作用、肾保护作用以及抗动脉硬化作用,对于高血压治疗具有划时代意义。其中一条合成路线如下所示:
已知:Ph表示。
(1)化合物A的名称为___________。
(2)中官能团的名称为___________。
(3)化合物B的分子式为___________,中碳原子的杂化方式有___________种。
(4)D→E的反应类型为___________。
(5)C→D的化学反应方程式为___________。
(6)M的相对分子质量比少14,这两种物质的组成元素相同,满足下列条件的M的同分异构体有___________种(不考虑立体异构)。
①含有结构;②无环状结构
写出其中一种核磁共振氢谱有三组峰且面积之比符合6:2:1的结构简式:___________。
【答案】(1)间硝基苯甲醛或3−硝基苯甲醛(1分)
(2)醚键、氯原子(1分)
(3) (1分) 3(2分)
(4)加成反应(1分)
(5)(2分)
(6) 8 (2分) (2分)
【分析】
和A在一定条件下反应生成B和水,和反应生成C(),C和反应生成,D和乙醇发生加成反应生成E,E经过一系列反应生成F,F和B发生反应生成最终产品。
【解析】(1)根据化合物A的结构简式得到化合物A的名称为间硝基苯甲醛或3−硝基苯甲醛;故答案为:间硝基苯甲醛或3−硝基苯甲醛。
(2)
中官能团的名称为醚键、氯原子;故答案为:醚键、氯原子。
(3)
根据化合物B的结构简式得到化合物B的分子式为,中碳原子的杂化方式如图:,碳原子有3种杂化方式;故答案为:;3。
(4)
根据D()、E()结构简式得到D和乙醇发生加成反应生成E;故答案为:加成反应。
(5)
C→D的化学反应方程式为;故答案为: 。
(6)
M的分子式为,分子中含有一个不饱和度,把作为取代基,符合条件的无环状结构有以下几种位置:、、共8种同分异构体;其中一种核磁共振氢谱有三组峰且面积之比符合6:2:1的结构简式:;故答案为:8; 。
4.(12分)硅及其化合物是重要的材料,应用范围很广。请回答下列问题:
(1)制备硅半导体材料必须先得到高纯硅,三氯甲硅烷(SiHCl3)还原法是当前制备高纯硅的主要方法,生产过程示意图如下:
①用石英砂和焦炭高温加热时有碳化硅生成,该反应的化学方程式为______________。
②写出由纯SiHCl3制备高纯硅的化学反应方程式:________________。
③SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和另一种物质,写出并配平该化学反应方程式:________________。
(2)水泥属于硅酸盐工业产品,是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示:
回答下列问题:
①在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是_______________,还可使用_________代替硝酸。
②沉淀A的主要成分是__________,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为________。
③加氨水过程中加热的目的是_______。沉淀B的主要成分为________、_______(写化学式)。
【答案】(1) SiO2+3CSiC+2CO↑ (2分) SiHCl3+H2Si+3HCl (2分) SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑ (2分) (2) 将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ (1分) H2O2 (1分) SiO2 (1分) SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (1分) 防止胶体生成,易沉淀分离 (1分) Al(OH)3 Fe(OH)3(1分)
【分析】
(2)水泥熟料的主要成分为CaO、SiO2,并含有一定量的铁、铝和镁等金属的氧化物,加入氯化铵、盐酸和硝酸,由于二氧化硅与酸不反应,则得到的沉淀A为SiO2,滤液中含有Fe3+、Al3+、Mg2+等离子,加入氨水调节pH4~5,可生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀,加热的目的是防止生成胶体而难以分离,滤液主要含有Ca2+,加入草酸铵可生成草酸钙沉淀。
【解析】
(1)①用石英砂和焦炭高温加热时有碳化硅生成,该反应的化学方程式为:SiO2+3CSiC+2CO↑;
②纯SiHCl3和氢气反应生成硅和氯化氢,化学反应方程式:SiHCl3+H2Si+3HCl
③SiHCl3遇水剧烈反应生成H2SiO3、HCl和氢气,反应方程式:SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑
(2)①铁离子在pH较小时易生成沉淀,加入硝酸可氧化亚铁离子生成铁离子,为避免引入新杂质,还可用过氧化氢代替硝酸,故答案为:将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+;H2O2;
②由以上分析可知沉淀A为SiO2,不溶于强酸但可与一种弱酸反应,应为与HF的反应,方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,故答案为:SiO2;SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O;
③滴加氨水,溶液呈碱性,此时不用考虑盐类水解的问题,加热的目的是防止生成胶体而难以分离,生成的沉淀主要是Al(OH)3、Fe(OH)3,故答案为:防止胶体生成,易沉淀分离;Al(OH)3、Fe(OH)3;
5.(10分)小组同学用实验1所示方法制备铜配合物,并探究其组成。
【实验1】
(1)ⅰ中生成了沉淀,发生反应的离子方程式为__________。
(2)小组同学推测ⅱ中发生反应:,蓝色针状晶体可能含或。
①实验证明蓝色针状晶体中含,补全实验操作及现象:将洗净后的蓝色针状晶体置于试管中,用蒸馏水溶解,__________。
②将洗净后的蓝色针状晶体溶于蒸馏水,测得溶液呈碱性。该现象不能说明蓝色针状晶体中含,原因是__________。
③甲同学查阅资料发现,加热时配合物中作配体的会逸出。他据此设计实验2检验蓝色针状晶体的组成。
【实验2】
实验装置
现象
烧杯中的溶液变红,试管底部产生大量红色固体
a.甲同学推测,若蓝色针状晶体中含,充分加热后预期在试管底部观察到黑色固体。这样推测的理由是__________。
b.实验后试管底部未产生预期的黑色固体,甲同学推断蓝色针状晶体中不含。小组同学认为甲的推断不严谨,从物质性质角度说明理由:__________。
(3)乙同学通过实验发现,按实验1的方案制备铜配合物时,若仅将ⅰ中的氨水换成适量NaOH溶液,只有少量蓝色沉淀溶解。实验1中蓝色沉淀能全部溶解的原因是__________。
(4)结合乙的实验,小组同学推测蓝色针状晶体中几乎不含,结合离子方程式说明理由:__________。
【答案】(1)(2分)
(2) 加入(盐酸酸化的)溶液,有白色沉淀生成 (1分) 中的进入溶液并形成,电离出使溶液呈碱性 (1分) 加热使逸出后产生,受热继续分解为CuO (1分) 具有还原性,即使分解生成CuO也可能被还原为Cu或(1分)
(3)用氨水制备时,溶液较高,可与反应并产生,均可促进反应的发生(2分)
(4)ⅰ中反应产生的正好能与ⅱ中产生的完全反应,溶液中很低(2分)
【解析】(1)生成蓝色沉淀的离子方程式为:;
(2)①检验上述深蓝色晶体中存在的操作及现象是:取少量晶体溶于水中形成溶液,先向其中加入盐酸酸化,再加入溶液,若出现白色沉淀,则说明该晶体中存在;
②中的进入溶液并形成,电离出使溶液呈碱性,不能说明蓝色针状晶体中含;
③在加热条件下稳定性降低,使分解出并逸出,与Cu2+产生,受热继续分解为黑色固体CuO;具有还原性,即使分解生成CuO也可能被还原为Cu或;
(3)用氨水制备时,溶液较高,可与反应并产生,均可促进反应的发生;若用NaOH溶液抑制的生成;
(4)ⅰ中反应产生,ⅱ中产生的,ⅰ中产生正好能与ⅱ中产生的完全反应,溶液中很低。
B组
(建议用时:35分钟 满分:58分)
1.(12分)是主要的食盐加碘剂,一种制备的流程如下。
(1)基态O原子价层电子排布式是_______。
(2)比较在和中溶解度的大小并解释原因_______。
(3)的晶胞结构如下图所示,晶胞边长均为。
①与K原子紧邻的O原子有_______个。
②已知的摩尔质量是,阿伏加德罗常数为,该晶体的密度为_______。()
(4)补全ⅰ中反应的化学方程式:_______。
(5)已知:,某学生测定食用精制盐的碘含量,其步骤为:
a.准确称取食盐(所加碘为),加适量蒸馏水使其完全溶解
b.用稀硫酸酸化所得溶液,加入足量溶液,使与反应完全
c.以淀粉为指示剂,逐滴加入物质的量浓度为的溶液10.0 mL,恰好反应完全
①判断c中反应恰好完全依据的现象是_______。
②根据以上实验,所测精制盐的碘含量是_______(以I计,用含的代数式表示)。
【答案】(1)2s22p4(1分)
(2)碘分子、四氯化碳分子均为非极性分子,水为极性分子,根据相似相溶,碘单质在四氯化碳中溶解度大于在水中溶解度(2分)
(3) 12 (2分) (2分)
(4)(2分)
(5) 滴入最后半滴标准溶液,溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不恢复原色 (1分) (2分)
【分析】碘单质和氯酸钾生成,加入氢氧化钾反应生成碘酸钾溶液;
滴定按照检漏、洗涤、润洗、装液、滴定等顺序操作;
【解析】(1)氧为8号元素,基态O原子价层电子排布式是2s22p4;
(2)碘分子、四氯化碳分子均为非极性分子,水为极性分子,根据相似相溶,碘单质在四氯化碳中溶解度大于在水中溶解度;
(3)①K处于顶点、O处于面心,在与K原子紧邻的O原子有12个。
②已知的摩尔质量是,根据“均摊法”,晶胞中含个K、个O、1个I,则晶体密度为。
(4)氯化钾、氯气系数分别为5、3,结合氯原子守恒,氯酸钾系数为11,则碘单质系数为6,结合氢原子守恒,水分子的系数为3,反应为:;
(5)①淀粉和碘单质相遇溶液变为蓝色,则c中反应恰好完全依据的现象是滴入最后半滴标准溶液,溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不恢复原色。
②碘酸钾和碘离子反应生成碘单质:,结合反应,存在,则所测精制盐的碘含量是。
2.(12分)肼()有较强的还原性,与等可组成火箭推进剂。
(1)已知:
Ⅰ. ;
Ⅱ. ;
Ⅲ. 。
火箭发射时与反应生成和。该反应的热化学方程式是_______。
(2)肼的传统生产工艺为Raschig法,两步反应分别在不同容器的水溶液环境中进行:
ⅰ. (快);
ⅱ. (慢)。
已知电负性N>Cl。下列说法不正确的是_______(填序号)。
a.适当提高反应ⅰ温度,可显著提高相同时间内的产量
b.采用3.0MPa压强可以增大的溶解度,提高反应ⅱ中的利用率
c.反应ⅰ中做还原剂
(3)采用Raschig法制得肼后,可采用分步蒸馏的方法将其从反应混合液中分离出来。
①水合肼(,常温为液态)中与间存在氢键,在下图中用“…”表示出这种作用力_______。
②蒸馏过程中首先馏出的物质是_______(填序号)。
a. b. c.NaCl
(4)产品中肼含量的测定方法如下。
取0.50g产品加20mL水稀释,滴入2滴淀粉溶液,用0.500 溶液滴定3次,平均每次消耗I₂溶液20.00mL。已知:。
①样品中肼(以计)的质量分数为_______。
②若滴定过程中操作过于缓慢,则测定结果_______(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
(5)肼除做火箭推进剂外还可用于燃料电池中。某种碱性肼-空气燃料电池(电解质为KOH溶液)具有高效、无污染的特点,装置如下图所示。
①负极的电极反应式是_______。
②电池工作一段时间后正极区KOH溶液pH基本保持不变,结合电极反应式解释原因_______。
【答案】(1) (2分)
(2)ac(1分)
(3) (1分) a(1分)
(4) 32% (2分) 偏小(1分)
(5) (2分) 正极反应:,电路中每转移4mol 时,正极区生成的4mol 全部迁移到负极区,与负极区消耗的的物质的量相同(2分)
【解析】(1)由盖斯定律可知,反应Ⅱ×2-Ⅰ-Ⅲ×2得到肼与二氧化氮反应生成氮气和水的反应,则反应的△H=(-534.0kJ/mol)×2-(-67.7kJ/mol)-(-26.4kJ/mol)×2=-947.5kJ/mol,反应的化学方程式为 ;
(2)a.活化能越小反应越快,活化能越大反应越慢,决定总反应速率的是慢反应;由题意可知,反应的决速步为反应ii,适当提高反应ⅰ温度,不能加快反应ii的反应速率,不能提高相同时间内水合肼的产量,错误;
b.增大压强能增大气体在溶液中溶解度,由题意可知,反应的决速步为反应ii,适当提高反应ⅰ温度,不能加快反应ii的反应速率,采用3.0MPa压强可以增大氨气的溶解度,增大溶液中NH2Cl的浓度,反应ii的平衡向正反应方向移动,有利于提高NH2Cl的利用率,正确;
c.由氮元素的电负性大于氯元素可知,氨气、NH2Cl中氮均为-3价,则反应中没有元素发生化合价变化,该反应是非氧化还原反应,所以不是还原剂,错误;
故选ac;
(3)
①当氢原子连接在电负性大且原子半径小的原子(例如氟、氧、氮)上时,可以形成氢键;水合肼分子中肼分子和水分子可以形成分子间氢键,表示氢键的示意图为;
②氨分子和水合肼分子都是分子晶体,沸点小于离子晶体氯化钠,水合肼分子中肼分子和水分子形成的分子间氢键强于氨分子间形成的分子间氢键,沸点高于氨分子,所以蒸馏过程中首先溜出的物质为氨气,故选a;
(4)①由题意可知,滴定消耗20.00mL0.500mol/L碘溶液,由方程式可知,样品中肼的质量分数为;
②肼具有还原性,若滴定过程中操作过于缓慢,肼易被空气中的氧气氧化,使得消耗标准碘液的体积偏小,导致测定结果偏小;
(5)由电子移动方向可知,通入肼的电极为燃料电池的负极,碱性条件下肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水,电极反应式为,通入氧气的电极为正极,氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,电极反应式为;
①由分析可知,通入肼的电极为燃料电池的负极,碱性条件下肼在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水,电极反应式为;
②由分析可知,通入氧气的电极为正极,水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,电极反应式为,电路中每转移4mol 时,正极区生成的4mol 全部迁移到负极区,与负极区消耗的的物质的量相同,所以电池工作一段时间后正极区KOH溶液pH基本保持不变。
3.(12分)治疗非小细胞肺癌的药物特泊替尼的合成路线如下:
已知:
(1)已知A中含有-CN,写出A→B的化学方程式:_______。
(2)A的某种同分异构体与A含有相同官能团,核磁共振氢谱有3组峰,其结构简式为_______。
(3)链状有机物F的分子式为C3H3ClO2,其结构简式为_______。
(4)G→H的反应类型是_______。
(5)I的结构简式为_______。
(6)可通过如下路线合成:
①K→L的化学方程式是_______。
②N的结构简式为_______。
【答案】(1)+CH3OH+H2O(2分)
(2)(2分)
(3)OHCCHClCHO(1分)
(4)取代反应(1分)
(5)(2分)
(6) 2+O22+2H2O (2分) (2分)
【分析】
A中含有-CN,根据D的结构简式及A的分子式可知:A为。A和甲醇在浓硫酸催化下加热发生酯化反应生成B为;B和NH2OH发生反应生成D,D与H2在Pd/C催化下发生反应生成E,链状有机物F的分子式为C3H3ClO2,E和F发生取代反应生成G,根据E、G结构简式的不同,可知物质F结构简式为OHCCHClCHO,G与 在KOH存在条件下发生取代反应产生H,H发生还原反应并失去-CH2OH得到I,I与SOCl2发生取代反应生成J,J与在K2CO3作用下发生取代反应生成特泊替尼,结合J的分子式、I的分子式,可知:J为 、I为 。
【解析】(1)
根据上述分析可知A为,A和甲醇在浓硫酸催化下加热发生酯化反应生成B为,酯化反应与酯的水解反应互为可逆反应,则A→B的化学方程式为:+CH3OH+H2O;
(2)
A为,A的某种同分异构体与A含有相同官能团,核磁共振氢谱有3组峰,说明其分子中含有3种不同的H原子,其结构简式为;
(3)根据上述分析可知:链状有机物F的分子式为C3H3ClO2,其结构简式为OHCCHClCHO;
(4)
G与在KOH存在条件下发生取代反应产生H,故G→H的反应类型是取代反应;
(5)
根据上述分析可知有机物I结构简式是;
(6)
有机物K是,K与O2在Cu催化下加热发生催化氧化生成L为, L和OHCCOOH发生反应生成M,M结构简式为,M发生消去反应生成N为,N发生信息中的反应生成。
①有机物K是,K与O2在Cu催化下加热,发生醇羟基的催化氧化反应生成L为,同时反应产生H2O,则K→L的化学方程式为:2+O22+2H2O;
②根据上述分析可知有机物N结构简式是:。
4.(12分)为提纯与精炼砂金矿中的金与银(二者含量在以上),采用以下工艺流程:
已知:①;
②草酸()作为还原剂很容易将Au还原,且不与其他金属离子反应;在强酸性环境下(),草酸以分子态存在,还原性较弱,反应慢;在弱酸性环境下(),草酸部分电离为,还原性强。
(1)分离酸浸液与尾渣的操作为___________。
(2)NaCl和浸金的同时生成NO。该反应的离子方程式为:___________。
(3)除去的目的,除了进一步破坏砂金颗粒,有利于Au的进一步溶解,还包括___________。
(4)与反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比是___________,若用亚硫酸钠代替草酸作还原剂,缺点是___________。
(5)还原过程中为加快反应速率,可采取的措施为___________。
(6)在AgCl还原为银粉的过程中,有两种气体生成,包括和___________。
【答案】(1)过滤(1分)
(2)(2分)
(3)提高后续还原剂还原效率(2分)
(4) 2:3 (2分) 生成二氧化硫,污染空气(2分)
(5)调pH为1-1.5(2分)
(6)(1分)
【分析】砂金加入硝酸、氯化钠混合液浸金生成,除去硝酸,过滤,滤液中加入生成粗金粉和还原母液,粗金粉酸洗水洗得到金粉;尾渣含AgCl,加入Na2CO3高温焙烧得银粉,据此分析;
【解析】(1)分离酸浸液与尾渣为固液分离,操作为过滤;
(2)NaCl和与金反应生成、NO和水,该反应的离子方程式为:;
(3)具有强氧化性,若残留会与后续还原剂(如草酸)反应,消耗还原剂并降低Au的还原效率,故除去的目的提高后续还原剂还原效率;
(4)与反应时,发生的离子反应为,氧化剂与还原剂的物质的量之比是2:3,若用亚硫酸钠代替草酸作还原剂,亚硫酸钠会与溶液中氢离子反应生成二氧化硫,污染空气;
(5)在弱酸性环境下(),草酸部分电离为,还原性强,还原过程中为加快反应速率,可采取的措施为:调pH为1-1.5;
(6)在AgCl还原为银粉的过程的化学方程式:,有两种气体生成,包括和。
5.(10分)为探究金属铁和铝的钝化现象,某小组同学做了如下探究实验。
序号
实验操作及现象
i
将光亮的铁钉放入冷的浓硫酸中,铁钉表面逐渐聚集白色固体,直至无明显现象。将铁钉取出用蒸馏水冲洗后再次放入浓硫酸中,又开始重复以上现象。反复几次后酸液呈淡黄色浑浊。
ⅱ
将光亮的铝钉放入冷的浓硫酸中,铝钉变暗。将铝钉取出用蒸馏水冲洗后再次放入浓硫酸中,无明显现象。
(1)已有研究证实铝在浓硫酸中其表面生成了致密的氧化物保护膜,此过程体现了浓硫酸的_____性,是由的_____(填元素符号)体现出来的。
(2)为探究铁在浓硫酸中的作用与铝不同,将实验①中覆盖白色固体的铁钉用蒸馏水冲洗,向收集的冲洗液中加入_____,溶液无现象,再滴加几滴酸化的溶液,溶液变红,说明溶液中存在,因此铁在浓硫酸中生成了。
(3)经检验实验ⅰ中淡黄色浑浊为硫,写出铁与浓硫酸作用的化学方程式_____。
(4)若向溶液中滴加未经酸化的溶液,溶液的值变化如图所示:
已知:a.未经酸化的溶液值为4.4,溶液的起始值为3.5
b.沉淀的值范围为
结合化学用语解释滴定过程中变小的原因_____。
(5)探究被浓硫酸处理后的铁钉、铝钉(试剂A)与盐溶液(试剂B)的反应:
序号
试剂A
试剂B
实验现象
I
铁钉
溶液
很快有大量红色固体析出
Ⅱ
铝钉
溶液
无明显现象
Ⅲ
铝钉
溶液
短时间内有较多红色固体析出
Ⅳ
铝钉
溶液+试剂a
有红色固体析出,速率比Ⅲ慢
①结合上下文实验解释实验I和实验Ⅱ现象不同的原因_____。
②由实验Ⅱ和实验Ⅲ_____(填“能”或“不能”)推知会加快铝钉与的反应速率,理由是_____。
③小组同学一致认为,由实验Ⅲ和实验Ⅳ可推知会加快铝钉与的反应速率,则实验Ⅳ中,试剂a的化学式为_____,质量为_____mg。
【答案】(1) 氧化 (1分) S(1分)
(2)KSCN溶液(1分)
(3)(1分)
(4)氧化的反应为,随着反应的进行,生成氢离子增多,因此pH下降(1分)
(5) 铝钉在浓硫酸中生成致密的氧化铝膜,使其钝化,而铁钉在浓硫酸中生成硫酸亚铁,对铁钉起不到保护作用 (1分) 不能 (1分) 有可能减慢钝化金属与的反应速率 (1分) CuSO4 (1分) 64(1分)
【分析】铁钉放入冷的浓硫酸中生成FeSO4,将铁钉取出用蒸馏水冲洗后再次放入浓硫酸中,又开始重复以上现象。反复几次后酸液呈淡黄色浑浊,淡黄色物质为S单质,Al与浓硫酸作用发生钝化,表面生成白色氧化铝,体现了浓硫酸的强氧化性。
【解析】(1)铝在浓硫酸中表面生成了致密的氧化物保护膜,铝被氧化,发生钝化,浓硫酸表现出氧化性,是由硫酸中的S元素表现出来的;
(2)证明溶液中存在,加入KSCN溶液无现象,加入氧化为,与SCN-反应溶液变红,因此加入的试剂为KSCN溶液;
(3)由(2)知,铁在浓硫酸中生成了,又知实验ⅰ中淡黄色浑浊为硫,故铁与浓硫酸作用的化学方程式为;
(4)未经酸化的溶液值为4.4,溶液的起始值为3.5,向溶液中滴加未经酸化的溶液,溶液的减小,说明氧化的反应生成氢离子,反应为,随着反应的进行,生成氢离子增多,因此pH下降;
(5)①实验I中处理过的铁钉与CuSO4溶液反应很快生成铜,说明铁钉在浓硫酸中生成硫酸亚铁,对铁钉起不到保护作用,实验Ⅱ处理过的铝钉与CuSO4溶液不反应,说明铝钉在浓硫酸中生成致密的氧化铝膜,使其钝化,阻碍反应发生;
②实验Ⅱ和实验Ⅲ其他条件相同,只有阴离子不同,有时反应速率快,有时反应速率慢,不能证明会加快铝钉与的反应速率,也可能是减慢钝化金属与的反应速率;
③由实验Ⅲ和实验Ⅳ可推知会加快铝钉与的反应速率,则的浓度相同,浓度不同,实验Ⅳ已有溶液,需加入0.4mmol,又不引起的变化,且速率比实验Ⅲ慢,故加入CuSO4,物质的量为0.4mmol,则质量为64mg。
C组
(建议用时:40分钟 满分:58分)
1.(12分)利用探针识别DNA分子中碱基的技术在生物大分子检测等领域有重要应用前景。
(1)O在元素周期表中的位置是_____;基态Ti原子的价电子排布式为_____。
(2)TiO最常见的晶型是金红石晶型,晶胞如图。
①晶胞中的黑球为_____(填“Ti”或“O2-”)。
②已知金红石型晶体的密度为,阿伏加德罗常数的值为,则晶胞的体积为_____。
(3)探针中,纳米级与4-MBA()分子的原子通过配位键结合。二者能形成配位键的原因是_____(已知:纳米级表面的的配位不饱和)。
(4)TiO2/(4-MBA)探针与不同碱基之间形成的非共价相互作用(如氢键、范德华力等)强弱不同,据此可实现对DNA碱基的识别。
已知:i. K=6.0×10-5
K=4.0×10-5
ii.通常,氢键“”中的原子需含有孤电子对。
①质子化胞嘧啶或胞嘧啶中,a处N原子的杂化类型为_____。
②4-MBA与质子化胞嘧啶或胞嘧啶的a处形成氢键的难易受pH影响,相较而言,_____(填“pH=2”或“pH=10”)的体系中,二者更易形成氢键;在框图中将微粒的结构简式补充完整,并画出该pH条件下的氢键_____。
注:“~”表示4-MBA中的S与配位后的结构。
【答案】(1) 第二周期VIA族 (1分) (2分)
(2) (1分) (2分)
(3)表面有空轨道,4-MBA中的S原子有孤电子对,可形成配位键(2分)
(4) (1分) pH=2 (1分) 或(2分)
【解析】(1)O原子序数为8,电子排布为,电子层数=周期数,最外层6个电子,位于第二周期第ⅥA族;Ti是22号元素,基态电子排布为,过渡元素价电子包含和电子,故价电子排布式为。
(2)①金红石晶胞中,白球数目为个,黑球数目为个,根据化学式中可知,晶胞内白球为Ti,黑球为。
②1个晶胞含2个,晶胞质量,由得。
(3)配位键形成条件:中心离子提供空轨道,配体提供孤电子对,表面有空轨道,4-MBA中的S原子有孤电子对,可形成配位键。
(4)①a处N原子位于嘧啶共轭环中,参与形成大π键,成3个键,杂化类型为。
②pH=2时,,远大于两个解离平衡的,平衡均左移,碱基主要为质子化胞嘧啶,a位N带有H,可作氢键给体,4-MBA的羧基()中的O有孤对电子,可作氢键受体,满足氢键形成条件,若pH=10时,平衡均右移,碱基a位N只有孤对,4-MBA解离为,无氢键给体,无法形成氢键,因此更易形成氢键的是pH=2;结构补充羧基,画出氢键即可,如图<>或。
2.(10分)将转化为化工原料,对实现“碳中和”有重要意义。相关反应如下。
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
(1)将和转化为和水蒸气的热化学方程式为________。
(2)恒温条件下将反应Ⅰ在下列两种容器中进行(温度、投料、起始体积均相同),的平衡转化率更高的是________(填序号)。
a.容积可变的恒压容器 b.容积不变的恒容容器
(3)可作为反应Ⅱ的催化剂,可能的催化过程如下。补充i的化学方程式。
i.________
ii.
(4)一种实现反应Ⅰ和反应Ⅱ联用的方法如下。恒温恒压(750℃、130kPa)下,阶段向反应器(图a)中通入、混合气(体积比为),阶段通入气。发生的转化如图b所示。测得出气口的气体组成如图c所示(始终未检出)。
①已知750℃时(3)中反应ii的平衡常数约为10。
阶段,存在时,出气口几乎检测不到;若不加入,出气口会检测到较多和。结合平衡移动原理解释的作用:________。
②时通入能快速产生大量,结合化学方程式分析原因:________。
③该方法将和分在不同时段收集,显著提高了的转化率。
【答案】(1) (2分)
(2)a(2分)
(3)(2分)
(4) ,降低,使平衡正向移动(或使反应ii平衡逆向移动) (2分) 通入促进正向进行,产生的快速发生反应:,从而快速生成大量CO。(2分)
【解析】(1)目标反应为CH4和CO2转化为CO和H2O(g),需结合反应I与反应II,反应I: ,反应II: ,将反应I 和2倍反应II相加,消去中间产物H2:,简化得: 。
(2)反应I是气体分子数增加的反应(Δn = +2)。在恒温条件下:a. 恒压容器:体积随反应膨胀,相当于减压,平衡右移,CH4转化率更高;b. 恒容容器:压力随反应增大,平衡左移,CH4转化率较低。因此,CH4平衡转化率更高的是 a。
(3)催化循环中,Fe3O4作为催化剂参与两步反应:步骤i:Fe3O4被H2还原为 Fe,同时生成H2O;步骤ii:Fe被CO2氧化回Fe3O4,同时生成CO。步骤i的化学方程式为:。
(4)①因CaO会与CO2反应生成CaCO3:,该反应显著降低体系中CO2浓度,使平衡正向移动(或使反应ii平衡逆向移动),导致CO浓度极低,几乎检测不到;②通入惰性气体He,在恒压条件下稀释体系,降低CO2分压,使反应的平衡正向移动,促使 CaCO3分解,释放出的CO2与Fe发生反应:,从而快速生成大量CO。
3.(12分)有机化合物作为高活性农用杀菌剂,其合成路线如下。
已知:i.
ii.+R2OH
(1)A分子含有的官能团名称是_____。
(2)的化学方程式是_____。
(3)依据的反应原理,在一定条件下缩聚成高分子的化学方程式为_____。
(4)下列说法正确的是_____(填序号)。
a.能与溶液反应
b.的分子式为,核磁共振氢谱显示峰面积比为
c.最多能与发生加成反应
(5)B与F合成G过程如下。
①判断并解释中基团对活泼性的影响_____。
②已知:,L和M的结构简式分别为_____、_____。
【答案】(1)羧基、氯原子(碳氯键)(1分)
(2)(2分)
(3)(2分)
(4)ab(1分)
(5) 增强的活泼性,酯基和羰基均为吸电子基团,可以使位极性增强,易断裂 (2分) (2分) (2分)
【分析】
根据已知信息,A(,含羧基结构)与反应,A中羧基转化为酰氯,生成B(),可知A为。由D()与反应的条件为浓和加热,可知该反应为发生酯化反应,D中有羧基,故D为,与生成E()。E与、反应,依据已知信息ii,生成F()。B与F经多步反应生成G()。G先与反应,再经处理(涉及酯的水解、酸化),生成I()I中含有羧基,故I为,I与含N有机物反应(脱水缩合),生成K。
【解析】(1)
由分析可知A为,含有的官能团是羧基和碳氯键;
故答案为:羧基、氯原子(碳氯键);
(2)
D是,E是该反应是酯化反应,在浓、加热条件下,苯甲酸与乙醇反应方程式为++;
故答案为:
(3)
由已知信息ii可知EF是酯缩合,分子中酯基、,在存在的条件下,分子间脱去小分子,形成高分子链,在一定条件下缩聚成高分子的化学方程式为:;
故答案为:;
(4)a.I中含有羧基,羧基能与溶液反应生成,a选项正确;
b.由题意可知,I()脱去1分子生成K,推出J为其分子式为,核磁共振氢谱显示峰面积比为,故b选项正确;
c.K中含有2个苯环(每个苯环可与3个加成 )、1个碳碳双键(可与1个加成)、1个羰基(可与1个加成),则1molK最多能与mol发生加成反应,c选项错误;
故答案为:ab;
(5)
F中酯基为吸电子基团,会使电子云密度降低,从而增强的活泼性,更易发生反应,更易解离参与反应;B与F反应脱去生成L,L发生异构化生成M,再脱去生成G,由题中信息可知L为,M为;
故答案为:增强的活泼性,酯基和羰基均为吸电子基团,可以使位极性增强,易断裂;;。
4.(12分)是一种重要的化工原料,可用于制革,印染等工业。
(1)以铬铁矿(主要成分为,还含有MgO、、等)为原料制备的工艺流程如图。
已知:Al2O3与纯碱焙烧转化为NaAlO2,SiO2与纯碱焙烧转化为Na2SiO3。
①焙烧时将矿料磨碎且气体与矿料逆流而行,其目的是______。
②焙烧的目的是将转化为并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐,写出焙烧时发生的化学方程式______。
③滤渣1主要含有______。
④矿物中相关元素可溶性组分的物质的量浓度c与pH的关系如下图所示。
ⅰ.过程Ⅲ中用H2SO4溶液的目的是______,pH的理论范围为______。
ⅱ.过程Ⅳ发生反应,计算该反应的K≈______。
(2)测定产品中的质量分数。
称取a g产品,用500mL容量瓶配制为待测液。取25mL待测液于锥形瓶中,加入蒸馏水和稀硫酸等,用b mol∙L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液v mL。产品中(摩尔质量为)的质量分数为______。(列计算式)
(3)利用膜电解技术,以溶液为阳极室电解质溶液,NaOH溶液为阴极室电解质溶液也可以制备,装置如图。
①离子交换膜应该选用______(填序号)。
a.阴离子交换膜 b.质子交换膜 c.阳离子交换膜
②结合方程式解释Na2Cr2O7产生的原理______。
已知:酸性条件下被还原为Cr3+。
【答案】(1) 增大接触面积,提高反应速率,使矿石充分反应 (1分) (1分) Fe2O3和MgO (1分) 调节溶液pH使与转化为沉淀除去 (1分) 4.5~9.3 (1分) 1014.8(1分)
(2)(2分)
(3) c (1分) 阳极发生反应:,导致增大,促进平衡(1分)正向移动,产生,同时部分移向阴极区,在阳极生成(2分)
【分析】铬铁矿(主要成分为,还含有MgO、、等)加入纯碱焙烧,生成Na2CrO4、NaAlO2、Na2SiO3等,FeO转化为Fe2O3,MgO不反应;加水浸取后,滤渣1为Fe2O3、MgO;滤液中加入H2SO4后过滤,溶液2为Na2CrO4溶液,滤渣2为Al(OH)3、H2SiO3等;Na2CrO4溶液中继续加入H2SO4,最终转化为Na2Cr2O7。
【解析】(1)①焙烧时将矿料磨碎且气体与矿料逆流而行,可增大矿石与空气的接触面积,则其目的是:增大接触面积,提高反应速率,使矿石充分反应。
②焙烧的目的是将转化为并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐,则FeO被O2氧化为Fe2O3,焙烧时发生的化学方程式为。
③由分析可知,滤渣1主要含有Fe2O3和MgO。
④ⅰ.由分析可知,过程Ⅲ中用H2SO4溶液的目的是:调节溶液pH使与转化为沉淀除去;pH的理论范围应在完全转化为Al(OH)3、Al(OH)3刚开始溶解的pH之间,即为4.5~9.3。
ⅱ.过程Ⅳ发生反应,我们选择pH=2.4的点,此时c()=1mol/L,c()=10-5mol/L,c(H+)=10-2.4mol/L,该反应的K≈=1014.8。
(2)依据得失电子守恒,可建立如下关系式:——6Fe2+,n(Fe2+)=bmol/L×v×10-3L=bv×10-3mol,n()=mol,则产品中(摩尔质量为)的质量分数为=。
(3)利用膜电解技术,以溶液为阳极室电解质溶液,NaOH溶液为阴极室电解质溶液也可以制备,则阳极发生反应,溶液的酸性增强,发生的转化,阴极发生反应4H2O+4e-=2H2↑+4OH-,阳极中的Na+、H+会向阴极迁移。
①由分析可知,离子交换膜应允许Na+、H+通过,应该选用阳离子交换膜,故选c。
②由分析可得出,Na2Cr2O7产生的原理:阳极发生反应:,导致增大,促进平衡正向移动,产生,同时部分Na+移向阴极区,在阳极生成。
5.(12分)元素周期表中第ⅤA元素组成的物质,在实际生产中有着广泛的应用。
Ⅰ.己二酸[]是重要的化工原料。可用不同的方法制备己二酸。环己醇与硝酸反应制备己二酸,装置如图(加热及夹持装置略)。反应的化学方程式为:。
(1)该反应中体现硝酸的性质是___________。
(2)液面上方出现红棕色不能证明上述制备反应发生,用化学方程式说明原因___________。
(3)制得等量的己二酸时,若加入可减少硝酸的用量,因为具有氧化性,可能起到两方面的作用:a.直接氧化环己醇;b.___________。
Ⅱ.SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。
(4)SCR(选择性催化还原)工作原理:
①尿素[]水溶液热分解为和,写出在反应器中还原的化学方程式___________。
②当燃油中含硫量较高时,尾气中在作用下会形成,使催化剂中毒。写出该反应的化学方程式___________
(5)NSR(NOx储存还原)工作原理:NOx的储存和还原在不同时段交替进行,如图所示。
①储存的物质是___________。
②用模拟尾气中还原性气体研究了的催化还原过程,该过程分两步进行,如图表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的与的物质的量之比是___________;模拟还原性尾气时,储存和还原的总反应为___________。
③还原过程中,有时会产生笑气()。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下,15NO与以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是。将该反应的化学方程式补充完整:________,
_________________________________(将完整的方程式写在答题纸上)。
【答案】(1)氧化性、酸性(1分)
(2)(2分)
(3)将反应生成的NO氧化为硝酸,使硝酸循环利用,减少硝酸消耗(1分)
(4) (2分) (1分)
(5) (作为储存剂)(1分) 8:1 (1分) (1分) (2分)
【分析】反应装置图(图2)是环己醇和硝酸加热反应制备己二酸的装置,球形冷凝管冷凝回流反应物,减少挥发损失,后续处理尾气;SCR工作原理图(图3)尿素热分解产生,进入催化反应器还原尾气中的,生成无污染的和;NSR工作原理图(图4)储存阶段、在Pt催化后被储存为,还原阶段还原性气体将还原为,同时重新生成循环;浓度变化图(图5)第一步H₂消耗,生成,第二步消耗,最终生成,说明还原分两步进行。
【解析】(1)反应中中N元素从+5价降低为中+4价,作氧化剂,因此体现氧化性,;
(2)硝酸本身受热易分解,分解也会生成红棕色:,因此不能证明是环己醇和硝酸反应生成的;
(3)原反应生成,作为氧化剂,可以将重新氧化为,让硝酸循环利用,从而减少硝酸的用量;
(4)① 和发生归中反应,生成和,根据电子守恒配平:中N从-3→0,每个失3;中N从+40,每个得4,最小公倍数12,配平后得到方程式;② 在、、共同作用下生成,S从+4+6,中O从0-2,配平得到反应;
(5)① 从原理图可知,储存阶段吸收转化为,因此储存的是;② 第一步被还原为,1 mol 含2 mol+5价N,全部变为中-3价N,共得,1 mol 被氧化失去2 mol ,因此需要8 mol ,物质的量比为。 总反应:储存阶段,还原阶段,消去循环物质后得到总反应;③ 产物为,说明1个来自,1个普通N来自,因此,有氧条件参与作氧化剂,根据电子守恒、原子守恒配平:N总化合价:每个单元总N化合价为,产物总N化合价为+2,每个单元升高3价,4个单元共升高12价,1 mol 得4,共需要3 mol O原子即1.5 mol ,最终整理为整数系数得。
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命题预测
参考答案
A组
1.(12分)
(1)(1分)
(2) 正四面体 (1分) 为离子晶体,微粒间存在离子键,熔点较高。、、均为分子晶体,组成和结构相似,随着相对分子质量增大,分子间作用力增强(范德华力增强),熔点升高(2分)
(3) 6 (2分) 、(2分)
(4) 8 (2分) (2分)
2.(12分)
1) (2分) 随温度升高,反应的平衡常数K减小 (1分) ad(1分)
(2) < (1分) 吸热(1分)
(3) 60% (2分) 9/4或2.25 (2分) cd(2分)
3.(12分)
(1)间硝基苯甲醛或3−硝基苯甲醛(1分)
(2)醚键、氯原子(1分)
(3) (1分) 3(2分)
(4)加成反应(1分)
(5)(2分)
(6) 8 (2分) (2分)
4.(12分)
(1) SiO2+3CSiC+2CO↑ (2分) SiHCl3+H2Si+3HCl (2分) SiHCl3+3H2O=H2SiO3↓+H2↑+3HCl↑ (2分) (2) 将样品中可能存在的Fe2+氧化为Fe3+ (1分) H2O2 (1分) SiO2 (1分) SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O (1分) 防止胶体生成,易沉淀分离 (1分) Al(OH)3 Fe(OH)3(1分)
5.(10分)
(1)(2分)
(2) 加入(盐酸酸化的)溶液,有白色沉淀生成 (1分) 中的进入溶液并形成,电离出使溶液呈碱性 (1分) 加热使逸出后产生,受热继续分解为CuO (1分) 具有还原性,即使分解生成CuO也可能被还原为Cu或(1分)
(3)用氨水制备时,溶液较高,可与反应并产生,均可促进反应的发生(2分)
(4)ⅰ中反应产生的正好能与ⅱ中产生的完全反应,溶液中很低(2分)
B组
(建议用时:35分钟 满分:58分)
1.(12分)(1)2s22p4(1分)
(2)碘分子、四氯化碳分子均为非极性分子,水为极性分子,根据相似相溶,碘单质在四氯化碳中溶解度大于在水中溶解度(2分)
(3) 12 (2分) (2分)
(4)(2分)
(5) 滴入最后半滴标准溶液,溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不恢复原色 (1分) (2分)
2.(12分)
(1) (2分)
(2)ac(1分)
(3) (1分) a(1分)
(4) 32% (2分) 偏小(1分)
(5) (2分) 正极反应:,电路中每转移4mol 时,正极区生成的4mol 全部迁移到负极区,与负极区消耗的的物质的量相同(2分)
3.(12分)
(1)+CH3OH+H2O(2分)
(2)(2分)
(3)OHCCHClCHO(1分)
(4)取代反应(1分)
(5)(2分)
(6) 2+O22+2H2O (2分) (2分)
4.(12分)
(1)过滤(1分)
(2)(2分)
(3)提高后续还原剂还原效率(2分)
(4) 2:3 (2分) 生成二氧化硫,污染空气(2分)
(5)调pH为1-1.5(2分)
(6)(1分)
5.(10分)
(1) 氧化 (1分) S(1分)
(2)KSCN溶液(1分)
(3)(1分)
(4)氧化的反应为,随着反应的进行,生成氢离子增多,因此pH下降(1分)
(5) 铝钉在浓硫酸中生成致密的氧化铝膜,使其钝化,而铁钉在浓硫酸中生成硫酸亚铁,对铁钉起不到保护作用 (1分) 不能 (1分) 有可能减慢钝化金属与的反应速率 (1分) CuSO4 (1分) 64(1分)
C组
(建议用时:40分钟 满分:58分)
1.(12分)
(1) 第二周期VIA族 (1分) (2分)
(2) (1分) (2分)
(3)表面有空轨道,4-MBA中的S原子有孤电子对,可形成配位键(2分)
(4) (1分) pH=2 (1分) 或(2分)
2.(10分)
(1) (2分)
(2)a(2分)
(3)(2分)
(4) ,降低,使平衡正向移动(或使反应ii平衡逆向移动) (2分) 通入促进正向进行,产生的快速发生反应:,从而快速生成大量CO。(2分)
3.(12分)
(1)羧基、氯原子(碳氯键)(1分)
(2)(2分)
(3)(2分)
(4)ab(1分)
(5) 增强的活泼性,酯基和羰基均为吸电子基团,可以使位极性增强,易断裂 (2分) (2分) (2分)
4.(12分)
(1) 增大接触面积,提高反应速率,使矿石充分反应 (1分) (1分) Fe2O3和MgO (1分) 调节溶液pH使与转化为沉淀除去 (1分) 4.5~9.3 (1分) 1014.8(1分)
(2)(2分)
(3) c (1分) 阳极发生反应:,导致增大,促进平衡(1分)正向移动,产生,同时部分移向阴极区,在阳极生成(2分)
5.(12分)
(1)氧化性、酸性(1分)
(2)(2分)
(3)将反应生成的NO氧化为硝酸,使硝酸循环利用,减少硝酸消耗(1分)
(4) (2分) (1分)
(5) (作为储存剂)(1分) 8:1 (1分) (1分) (2分)
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