内容正文:
南宁三中2025~2026学年度下学期高二段考
化学试题
相对分子质量:H-1 C-12 N-14 F-19 O-16 S-32 Fe-56 Ce-140
一、选择题(本题共14小题,每题只有一个正确选项。每小题3分,共42分)
1. 八桂大地,人杰地灵。下列有关说法错误的是
A. 出土于广西玉林的战国绳纹灰陶罐的主要成分属于无机非金属材料
B. 中国四大名锦之一的广西壮锦是棉麻制品,主要成分为蛋白质
C. 梧州六堡茶富含茶多酚,茶多酚属于有机物
D. 横州市采用超临界CO2萃取茉莉花精油,发生的是物理变化
2. 下列化学用语表达正确的是
A. 二氯甲烷分子的空间填充模型:
B. 蚁醛的结构简式:HCOH
C. 2-乙基-1,3-丁二烯的键线式:
D. CaC2的电子式为
3. 设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 中含有的键的数目为
B. 中含有的杂化的碳原子数一定为
C. 溶液中,含有的的数目为
D. 等物质的量的和中含有的H原子数均为
4. 广西传统风味小吃“五色糯米饭”由天然植物染料经染色制作而成,其中一种蓝色染料的主要成分为花青素,其结构如图所示。下列有关花青素的说法错误的是
A. 该物质分子式为C15H16O8
B. 属于酚的衍生物,有良好的水溶性
C. 可发生取代、消去、氧化反应
D. 1mol该物质最多可与5molNaOH反应
5. 下列化学原理和方法错误的是
A. 工业酒精加生石灰再蒸馏可制得无水乙醇
B. 可用液溴除去苯中混有的少量环己烯杂质
C. 可用FeS处理废水中的Pb2+
D. 可用饱和NaHCO3溶液除去CO2中混有的少量SO2杂质
6. 利用下列实验装置不能达到实验目的的是
A. 图①实验室制取乙炔并检验乙炔的性质
B. 图②装置可以分离乙醇和乙酸乙酯混合溶液
C. 图③装置用标准溶液测定溶液的浓度
D. 图④装置检验1-溴丁烷发生消去反应生成丁烯
7. 下列反应方程式书写正确的是
A. AgCl沉淀溶于氨水:
B. 苯酚钠溶液中通入少量CO2:2+CO2+H2O→+2
C. 草酸溶液与酸性高锰酸钾反应:
D. 甲酸和银氨溶液反应:
8. 下列实验操作及现象,解释或结论都正确的是
选项
实验操作
现象
解释或结论
A
向银氨溶液中滴加1 mL 10%乙醛溶液,振荡,然后放在酒精灯上持续加热
试管内壁上形成光亮银镜
乙醛具有还原性
B
向苯酚溶液中滴加饱和溴水
产生白色沉淀
苯酚与发生加成反应
C
向甲苯中滴入适量溴水,振荡、静置
液体分层,上层呈橙红色,下层几乎无色
甲苯萃取溴单质
D
向 溶液中加水稀释
溶液颜色变浅
水解平衡向逆反应方向移动
A. A B. B C. C D. D
9. X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的短周期非金属元素,Y是形成物质种类最多的元素,W、R价电子数一样,5种元素组成的某离子液体的阴离子的结构如图所示。下列叙述正确的是
A. 含氧酸的酸性: B. 最简单氢化物沸点:
C. 电负性: D. 分子的键角:
10. β-羟基酮是药物分子与合成化学中的关键骨架。我国某团队以甲醇和酮为原料,K3PO4为碱性电解质,甲醇和水为溶剂,在室温下高效电化学合成β-羟基酮,同时产生副产物氢气,工作原理如图。
下列说法正确的是
A. 电解时K+向Pt电极1迁移
B. Pt电极1的电势低于Pt电极2
C. Pt电极1的电极反应可表示为
D. 每生成1 mol H2,则有1 mol CH3OH被还原
11. 工业上以独居石精矿(主要成分为,还含有、、杂质)为原料制备的工艺流程如下:
下列说法错误的是
A. 滤渣 I 主要成分为、
B. 气体 X 为
C. 加入絮凝剂的目的是使、沉淀析出
D. “沉铈”的离子方程式为:
12. K2[PtCl6]的晶胞形状为立方体,边长为a nm,结构如图所示。已知:K2[PtCl6]的摩尔质量为M g/mol,阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是
A. 图中黑球表示[PtCl6]2- B. 该晶体的密度为
C. K+配位数是8 D. 两个白球的最近距离为
13. 烯烃催化制备醛的反应机理如下图所示,下列说法错误的是
A. 是该反应的催化剂
B. 反应过程中钴的配位数和化合价都发生了变化
C. 上述过程中涉及极性键的断裂和形成
D. 该过程总反应为
14. 常温下,哌嗪(,用B表示)水溶液中各种含氮微粒的物质的量分数δ(X)随-lg[c(OH-)]变化的关系如下图中的曲线x、y、z所示。已知哌嗪为二元弱碱,其两步电离平衡为: ; 。已知:
lg5.26=0.72,lg6.31=0.80.
下列说法错误的是
A. 曲线x所代表的含氮微粒即为哌嗪(B)
B. 当pH=9.0时,溶液中
C. 横坐标a对应的pOH值为4.28,横坐标b对应的pOH值为6.24
D. 0.1 mol/L BHCl溶液中:
二、非选择题(共58分)
15. 有机物种类繁多,结构多样。根据如下几种有机物结构回答下列问题:
A. B. C. D. E.F. G.
(1)化合物A中所含官能团的名称为___________。
(2)上述物质中,互为同系物的是___________(填标号)。
(3)写出有机物E与新制氢氧化铜悬浊液共热的化学方程式___________。
(4)化合物G中最多共面的原子数为___________个。
(5)欲鉴别化合物F和G,可选用___________(填标号)。
A. 溴水 B. 酸性高锰酸钾溶液
C. 溴的CCl4溶液 D. 银氨溶液
(6)化合物F转化为G需经下列过程(已略去各步反应的无关产物,下同):
步骤Ⅲ的化学方程式为___________(注明反应条件),设计步骤Ⅰ和步骤Ⅲ的目的是___________。
16. 二氧化碳是理想的碳资源,利用其制备苯甲酸的装置图及原理如下:
已知:a.苯甲酸:熔点122.4°C,微溶于冷水,易溶于热水、乙醚和四氢呋喃(THF,易燃易挥发)。
b.苯基溴化镁极易水解,在空气中易被氧化。
实验步骤:
步骤1:在干燥的三颈烧瓶加入2.0 g(0.083mol)打磨过的镁条、一小粒碘和搅拌磁子,在仪器A中混合7.0 mL(0.066 mol)溴苯和16 mL四氢呋喃。通过三通阀连接氮气钢瓶和抽真空装置,抽换气三次。
步骤2:开动搅拌磁子,缓慢滴加溴苯的四氢呋喃溶液,温水浴保持溶液呈微沸状态,直至镁条的量不再变化,降温备用。
步骤3:①将CO2通入到反应体系中,在0°C下反应3 h;②缓慢滴加饱和氯化铵溶液,充分反应后分离提纯,得到含有少量不溶性杂质的苯甲酸粗产品,再通过某方法提纯后干燥,最终得到苯甲酸产品6.1 g。
请回答下列问题:
(1)仪器A的名称是___________。
(2)步骤1通氮气时,三通阀的孔路位置应调节为D,抽真空时应调节为___________(填标号)。“抽换气三次”的目的是___________。
A. B. C. D.
(3)步骤2中,用温水浴保持溶液呈微沸状态(50~60 ℃)的目的是___________。
(4)步骤3中,通入CO2发生加成反应生成苯甲酸溴化镁,该步反应的化学方程式是___________。
(5)已知:苯甲酸溴化镁与水反应生成苯甲酸和Mg(OH)Br,Mg(OH)Br水解生成胶状Mg(OH)2.步骤3中,为了得到苯甲酸粗产品,使用氯化铵溶液而不用纯水的原因是___________。
(6)步骤3中,提纯苯甲酸的方法是___________。
(7)经计算,本实验的产率是___________(精确至0.1%)。
17. 某新型有机酰胺化合物M在工业生产中有重要的作用,其合成路线如下:
已知:①RCHO+R´CH2CHO;
②;
③;
④。
回答下列问题:
(1)X的结构简式为___________;C中官能团的名称为___________。
(2)C→D的化学方程式为___________。
(3)G→H反应试剂和条件为___________。
(4)芳香族化合物Y是C的同分异构体。满足下列条件的Y的结构共有___________种(不考虑立体异构),写出其中一种的结构简式___________。
①与FeCl3溶液发生显色反应;
②1 mol Y最多可消耗的NaOH为2 mol;
③核磁共振氢谱显示为4组峰。
(5)参考以上合成路线,以、为原料制备,写出合成路线___________。(无机试剂任选)
18. CO2催化加氢制C2H5OH是实现CO2高价值利用及缓解温室效应的重要途径之一,主要反应为:
反应I
反应Ⅱ
反应Ⅲ
回答下列问题:
(1)CO2催化加氢制乙醇反应的___________kJ/mol,反应I可在___________(填“低温”*“高温”*“任意温度”)下自发进行。
(2)在2 L恒容密闭容器中分别投入2 mol CO2和6 mol H2,进行反应I.下列描述能说明该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
A.容器内混合气体的密度保持不变
B.容器内压强保持不变
C.容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.CH3CH2OH和H2O的物质的量之比保持不变
E.
(3)在恒压5 MPa下,投料比(只发生反应I和反应Ⅱ),CO2加氢制C2H5OH反应体系平衡时各组分的物质的量分数随温度的变化如图所示。
①曲线x代表的物质为___________(填化学式)。
②温度高于560 °C后,n(H2O)与n(z)基本相等,原因是___________。
③330 ℃时,反应1的平衡常数KP=___________MPa-4(用计算式表示。平衡浓度用平衡分压代替,分压=物质的量分数×总压)。
(4)一定条件下,以CO2和CH3OH为原料制备HCOOH和甲酸盐,可将CO2转化成高附加值的化学品,其装置原理如图。电极a为___________(填“阴极”或“阳极”),电极b的反应式为___________。
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南宁三中2025~2026学年度下学期高二段考
化学试题
相对分子质量:H-1 C-12 N-14 F-19 O-16 S-32 Fe-56 Ce-140
一、选择题(本题共14小题,每题只有一个正确选项。每小题3分,共42分)
1. 八桂大地,人杰地灵。下列有关说法错误的是
A. 出土于广西玉林的战国绳纹灰陶罐的主要成分属于无机非金属材料
B. 中国四大名锦之一的广西壮锦是棉麻制品,主要成分为蛋白质
C. 梧州六堡茶富含茶多酚,茶多酚属于有机物
D. 横州市采用超临界CO2萃取茉莉花精油,发生的是物理变化
【答案】B
【解析】
【详解】A.战国时期的绳纹灰陶罐的主要成分是硅酸盐,硅酸盐属于传统无机非金属材料,A正确;
B.中国四大名锦之一的广西壮锦是棉麻制品,棉、麻主要成分为纤维素,纤维素属于糖类,B错误;
C.梧州六堡茶富含茶多酚,茶多酚是酚类物质,酚类物质中含有C、H、O三种元素,因此属于有机物,C正确;
D.横州市采用超临界CO2萃取茉莉花精油,该萃取过程中是根据物质在互不相溶的溶剂中的溶解度的不同来分离混合物,由于没有新物质产生,因此发生的变化是物理变化,D正确;
故合理选项是B。
2. 下列化学用语表达正确的是
A. 二氯甲烷分子的空间填充模型:
B. 蚁醛的结构简式:HCOH
C. 2-乙基-1,3-丁二烯的键线式:
D. CaC2的电子式为
【答案】C
【解析】
【详解】A.图中的模型为球棍模型,不是空间填充模型,A错误;
B.蚁醛就是甲醛,结构简式应为HCHO,B错误;
C.键线式与题目中的名称一致,C正确;
D.CaC2的电子式中,内部存在碳碳三键,正确写法应为,D错误;
故答案选C。
3. 设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 中含有的键的数目为
B. 中含有的杂化的碳原子数一定为
C. 溶液中,含有的的数目为
D. 等物质的量的和中含有的H原子数均为
【答案】A
【解析】
【详解】A.的摩尔质量为,的物质的量为,1个中含有4个键,与之间为离子键,故含键数目为,A正确;
B.可能为烯烃或环烷烃,若为烯烃,分子中含碳碳双键,双键碳原子为杂化,杂化的碳原子数小于,不一定为,B错误;
C.溶液中会发生水解,故溶液中数目小于,C错误;
D.等物质的量的和所含H原子数相等,但只有当二者的物质的量均为时,其含有的H原子数才均为。题干未指明物质的量,故D错误;
故选A。
4. 广西传统风味小吃“五色糯米饭”由天然植物染料经染色制作而成,其中一种蓝色染料的主要成分为花青素,其结构如图所示。下列有关花青素的说法错误的是
A. 该物质分子式为C15H16O8
B. 属于酚的衍生物,有良好的水溶性
C. 可发生取代、消去、氧化反应
D. 1mol该物质最多可与5molNaOH反应
【答案】A
【解析】
【详解】A.由分析可知,该物质分子式为C15H14O8,A错误;
B.分子中含有多个亲水性的酚羟基、羟基,属于酚的衍生物,有良好的水溶性,B正确;
C.分子中含有酚羟基、羟基可发生取代、氧化反应,分子中羟基的碳、羟基邻位碳有氢,能发生消去反应,C正确;
D.1分子中含有5个酚羟基,酚羟基能和氢氧化钠反应,则1mol该物质最多可与5molNaOH反应,D正确;
故选A。
5. 下列化学原理和方法错误的是
A. 工业酒精加生石灰再蒸馏可制得无水乙醇
B. 可用液溴除去苯中混有的少量环己烯杂质
C. 可用FeS处理废水中的Pb2+
D. 可用饱和NaHCO3溶液除去CO2中混有的少量SO2杂质
【答案】B
【解析】
【详解】A.生石灰可与工业酒精中的水反应生成沸点较高的,蒸馏时仅乙醇挥发,可制得无水乙醇,A正确;
B.环己烯与液溴加成生成的1,2-二溴环己烷与苯互溶,且液溴本身易溶于苯,会引入新杂质,无法实现除杂,B错误;
C.的溶度积大于,可发生沉淀转化,将转化为沉淀除去,C正确;
D.可与饱和溶液反应生成,且在饱和溶液中溶解度极低,可除去杂质且不损失,D正确;
故答案选B。
6. 利用下列实验装置不能达到实验目的的是
A. 图①实验室制取乙炔并检验乙炔的性质
B. 图②装置可以分离乙醇和乙酸乙酯混合溶液
C. 图③装置用标准溶液测定溶液的浓度
D. 图④装置检验1-溴丁烷发生消去反应生成丁烯
【答案】B
【解析】
【详解】A.在实验室中,可用电石和饱和氯化钠溶液反应制取乙炔,硫酸铜溶液用于吸收乙炔生成过程产生的杂质气体,乙炔能与溴发生加成反应,使溴的四氯化碳溶液褪色,从而达到检验乙炔的目的,A不符合题意;
B.乙酸乙酯易溶于有机溶剂,乙醇和乙酸乙酯混合溶液不能分层,图②装置不能达到实验目的,B符合题意;
C.使用标准溶液测定溶液的浓度时,使用既能盛放酸性溶液又能盛放碱性溶液的聚四氟乙烯活塞滴定管,可达到实验目的,C不符合题意;
D.1-溴丁烷在有氢氧化钠和无水乙醇的加热条件下,可发生消去反应,生成丁烯,丁烯可以和溴发生加成反应,使溴的四氯化碳溶液褪色,从而达到检验丁烯的目的,D不符合题意;
故答案选B。
7. 下列反应方程式书写正确的是
A. AgCl沉淀溶于氨水:
B. 苯酚钠溶液中通入少量CO2:2+CO2+H2O→+2
C. 草酸溶液与酸性高锰酸钾反应:
D. 甲酸和银氨溶液反应:
【答案】A
【解析】
【详解】A.AgCl为难溶物,与氨水反应生成可溶性的银氨络离子,离子方程式为,故A正确;
B.苯酚酸性弱于碳酸、强于,苯酚钠与少量CO2反应只能生成,不能生成,故B错误;
C.草酸(H2C2O4)是弱电解质,离子方程式中不能写成,需保留化学式,离子方程式为,故C错误;
D.银氨溶液与甲酸反应时,1mol HCOOH反应需消耗2mol Ag(NH3)2OH,生成2mol Ag,电子不守恒,反应方程式为,故D错误;
故答案选A。
8. 下列实验操作及现象,解释或结论都正确的是
选项
实验操作
现象
解释或结论
A
向银氨溶液中滴加1 mL 10%乙醛溶液,振荡,然后放在酒精灯上持续加热
试管内壁上形成光亮银镜
乙醛具有还原性
B
向苯酚溶液中滴加饱和溴水
产生白色沉淀
苯酚与发生加成反应
C
向甲苯中滴入适量溴水,振荡、静置
液体分层,上层呈橙红色,下层几乎无色
甲苯萃取溴单质
D
向 溶液中加水稀释
溶液颜色变浅
水解平衡向逆反应方向移动
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.银镜反应需水浴加热才能得到光亮银镜,用酒精灯持续加热无法得到银镜,实验操作错误,A错误;
B.苯酚与饱和溴水发生取代反应生成三溴苯酚白色沉淀,不是加成反应,结论错误,B错误;
C.甲苯与水不互溶且密度小于水,溴单质在甲苯中溶解度远大于水中,因此甲苯可萃取溴水中的溴,上层有机层呈橙红色,下层水层几乎无色,C正确;
D.加水稀释时,水解平衡向正反应方向移动,溶液颜色变浅是因为浓度降低,结论错误,D错误;
故选C。
9. X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的短周期非金属元素,Y是形成物质种类最多的元素,W、R价电子数一样,5种元素组成的某离子液体的阴离子的结构如图所示。下列叙述正确的是
A. 含氧酸的酸性: B. 最简单氢化物沸点:
C. 电负性: D. 分子的键角:
【答案】B
【解析】
【分析】Y是形成物质种类最多的元素,则Y为C;由分子结构可知,X、Z、W、R分别形成1、3、2、6个共价键,W、R价电子数一样,即W和R属于同一主族,则X、Y、Z、W、R分别为H、C、N、O、S,据此解答。
【详解】A.非金属性C<N,含氧酸酸性H2CO3<HNO3,A错误;
B.H2O可以形成分子间氢键,沸点最高,H2S和CH4不能形成分子间氢键,二者都是分子晶体,H2S相对分子质量大,分子间作用力大,沸点高于CH4的沸点,即沸点:H2O>H2S>CH4,B正确;
C.同主族元素由上至下电负性减弱,N的原子半径小于S,故N的电负性大于S,电负性:O>N>S,C错误;
D.H2S中S原子价层电子对数为,为sp3杂化,V形,H2O中O原子价层电子对数为,为sp3杂化,V形,O的电负性大于S,键角增大,则键角:H2O>H2S,D错误;
故答案为B。
10. β-羟基酮是药物分子与合成化学中的关键骨架。我国某团队以甲醇和酮为原料,K3PO4为碱性电解质,甲醇和水为溶剂,在室温下高效电化学合成β-羟基酮,同时产生副产物氢气,工作原理如图。
下列说法正确的是
A. 电解时K+向Pt电极1迁移
B. Pt电极1的电势低于Pt电极2
C. Pt电极1的电极反应可表示为
D. 每生成1 mol H2,则有1 mol CH3OH被还原
【答案】C
【解析】
【分析】首先判断电极类型: Pt电极1上转化为,发生失电子的氧化反应,为阳极;Pt电极2上转化为,发生得电子的还原反应,为阴极;
【详解】A.电解池中,阳离子向阴极移动,是阳离子,应向阴极(Pt电极2)迁移,A错误;
B.电解池中阳极接电源正极,阴极接电源负极,阳极电势高于阴极,因此Pt电极1(阳极)电势高于Pt电极2(阴极),B错误;
C.Pt电极1为阳极,失电子生成,为碱性电解质,结合脱氢产生的生成,电极反应为: ,电荷、原子均守恒,反应式书写正确,C正确;
D.生成转移电子,对应失电子,被氧化(不是被还原),D错误;
故选C。
11. 工业上以独居石精矿(主要成分为,还含有、、杂质)为原料制备的工艺流程如下:
下列说法错误的是
A. 滤渣 I 主要成分为、
B. 气体 X 为
C. 加入絮凝剂的目的是使、沉淀析出
D. “沉铈”的离子方程式为:
【答案】B
【解析】
【分析】独居石精矿的主要成分为,还含有、、杂质,加入浓硫酸目的是将独居石中的主要物质溶解,焙烧时浓硫酸与氟化钙反应生成酸性气体及不溶于水的固体,剩余溶液中杂质里还有磷、铝、铁元素,加入氯化铁溶液除磷元素,加入氨水调节 pH,加入溶液生成,处理后得到纯净的;
【详解】A.加入浓硫酸焙烧生成固体,矿石杂质中含量较少,加入,与完全反应生成沉淀除去,说法正确,A不符合题意;
B.焙烧过程中浓硫酸与氟化钙反应生成硫酸钙、氟化氢,酸性废气主要成分为不是,说法错误,B符合题意;
C.、是杂质,加入絮凝剂的目的是促进、沉淀析出,说法正确,C不符合题意;
D.结合流程图可知碳酸氢铵与铈离子反应生成,根据电荷守恒可知,根据分子式,多余与结合生成,配平方程式可得,描述正确,D不符合题意;
故答案选 B。
12. K2[PtCl6]的晶胞形状为立方体,边长为a nm,结构如图所示。已知:K2[PtCl6]的摩尔质量为M g/mol,阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法错误的是
A. 图中黑球表示[PtCl6]2- B. 该晶体的密度为
C. K+配位数是8 D. 两个白球的最近距离为
【答案】C
【解析】
【详解】A.晶胞中黑球数目为,白球数目为8,二者比例为1:2,符合K2[PtCl6]中[PtCl6]2−与K+的比例,故黑球表示[PtCl6]2−,故A正确;
B.晶胞中含4个K2[PtCl6],晶胞质量为,晶胞边长为a nm=a×10−7 cm,体积为(a×10−7)3 cm3,计算得密度为,故B正确;
C.K+的配位数是其周围距离最近的[PtCl6]2−的数目,每个K+周围最近的[PtCl6]2−共4个,故配位数为4,不是8,故C错误;
D.白球为K+,填充在晶胞均分成的个小立方体的体心,两个最近的白球距离为晶胞边长的一半,即 nm,故D正确;
故答案选C。
13. 烯烃催化制备醛的反应机理如下图所示,下列说法错误的是
A. 是该反应的催化剂
B. 反应过程中钴的配位数和化合价都发生了变化
C. 上述过程中涉及极性键的断裂和形成
D. 该过程总反应为
【答案】B
【解析】
【详解】A.催化剂在反应中先消耗,后生成,则该反应的催化剂为,A正确;
B.CO是中性配体,整个过程中,与相连的H、烷基、酰基均为价,所有中间体均为电中性,因此的化合价始终为,没有发生变化;只有配位数随反应过程在4~5之间变化,因此钴的化合价未变化,B错误;
C.反应过程中,存在极性键的断裂,也存在、等极性键的生成,因此涉及极性键的断裂和形成,C正确;
D.由图可知,反应物有丙烯、氢气和CO,生成物有,则总反应式为,D正确;
故答案选B。
14. 常温下,哌嗪(,用B表示)水溶液中各种含氮微粒的物质的量分数δ(X)随-lg[c(OH-)]变化的关系如下图中的曲线x、y、z所示。已知哌嗪为二元弱碱,其两步电离平衡为: ; 。已知:
lg5.26=0.72,lg6.31=0.80.
下列说法错误的是
A. 曲线x所代表的含氮微粒即为哌嗪(B)
B. 当pH=9.0时,溶液中
C. 横坐标a对应的pOH值为4.28,横坐标b对应的pOH值为6.24
D. 0.1 mol/L BHCl溶液中:
【答案】D
【解析】
【分析】哌嗪(B)是二元弱碱,水溶液中共存在3种含氮微粒:B(未质子化)、BH+(一步质子化)、(两步质子化)。 横坐标为 ,横坐标越大,代表 越小,溶液酸性越强,哌嗪质子化程度越高。因此,越小(碱性越强),未质子化的B占比越高,因此下降的曲线x代表B;一步质子化产物BH+,随增大先增加后减少,因此先升后降的曲线y代表BH+;越大,质子化程度越高,两步质子化产物占比持续增大,因此上升的曲线z代表。据此分析选项。
【详解】A.曲线x在较小时物质的量分数最大,代表未质子化的哌嗪B,A正确;
B.pH=9.0时,,即,根据电离常数计算:,得,即; ,得,即,B正确;
C.a点是和的交点,,因此 ,得 ,即a点, b点是和的交点,,由,得 ,即b点, C正确;
D.0.1 mol/L BHCl溶液中,BH+的电离常数,水解常数,电离程度大于水解程度,因此;不水解,浓度最大,BH+电离水解占比小,因此浓度顺序:,D错误;
故选D。
二、非选择题(共58分)
15. 有机物种类繁多,结构多样。根据如下几种有机物结构回答下列问题:
A. B. C. D. E.F. G.
(1)化合物A中所含官能团的名称为___________。
(2)上述物质中,互为同系物的是___________(填标号)。
(3)写出有机物E与新制氢氧化铜悬浊液共热的化学方程式___________。
(4)化合物G中最多共面的原子数为___________个。
(5)欲鉴别化合物F和G,可选用___________(填标号)。
A. 溴水 B. 酸性高锰酸钾溶液
C. 溴的CCl4溶液 D. 银氨溶液
(6)化合物F转化为G需经下列过程(已略去各步反应的无关产物,下同):
步骤Ⅲ的化学方程式为___________(注明反应条件),设计步骤Ⅰ和步骤Ⅲ的目的是___________。
【答案】(1)羰基、醛基
(2)B和C (3)+2Cu(OH)2+2NaOH+Cu2O+4H2O
(4)18 (5)D
(6) ①. +NaOH+NaCl+H2O ②. 避免碳碳双键在氧化过程中被氧化
【解析】
【小问1详解】
化合物A()的结构中,含有的官能团为羰基、醛基。
【小问2详解】
同系物要求结构相似、分子组成相差若干个原子团;B和C都属于酚类,官能团均为酚羟基,结构相似,分子组成相差3个,互为同系物。
【小问3详解】
E中醛基在碱性加热条件下被新制氢氧化铜氧化,酚羟基会与NaOH反应,醛基被氧化为羧酸钠,同时生成Cu₂O沉淀,反应方程式为+2Cu(OH)2+2NaOH+Cu2O+4H2O。
【小问4详解】
化合物G()中,苯环、碳碳双键、醛基都是平面结构,单键可旋转,所有原子可以共面;G共含9个C、8个H、1个O,总原子数为18。
【小问5详解】
F()含碳碳双键、醇羟基,G()含碳碳双键、醛基:A(溴水)、C(溴的四氯化碳溶液):二者都含碳碳双键,都能和溴发生加成反应使溴水褪色,无法鉴别;B(酸性高锰酸钾):二者均含碳碳双键都能被高锰酸钾氧化褪色,并且醇羟基和醛基也能使高锰酸钾褪色,无法鉴别;D银氨溶液:G含醛基,可发生银镜反应,F不含醛基,不能反应,可以鉴别;综上所述,答案为D。
【小问6详解】
F()与HCl发生加成反应生成,在Cu作催化剂与O2反应生成,在醇的NaOH溶液中发生消去反应生成G(),反应方程式为+NaOH+NaCl+H2O;G中碳碳双键易被氧化,因此步骤Ⅰ先和HCl加成保护双键,氧化醇羟基得到醛基后,步骤Ⅲ发生消去反应重新得到碳碳双键,步骤Ⅰ、Ⅲ的目的是避免碳碳双键在氧化过程中被氧化。
16. 二氧化碳是理想的碳资源,利用其制备苯甲酸的装置图及原理如下:
已知:a.苯甲酸:熔点122.4°C,微溶于冷水,易溶于热水、乙醚和四氢呋喃(THF,易燃易挥发)。
b.苯基溴化镁极易水解,在空气中易被氧化。
实验步骤:
步骤1:在干燥的三颈烧瓶加入2.0 g(0.083mol)打磨过的镁条、一小粒碘和搅拌磁子,在仪器A中混合7.0 mL(0.066 mol)溴苯和16 mL四氢呋喃。通过三通阀连接氮气钢瓶和抽真空装置,抽换气三次。
步骤2:开动搅拌磁子,缓慢滴加溴苯的四氢呋喃溶液,温水浴保持溶液呈微沸状态,直至镁条的量不再变化,降温备用。
步骤3:①将CO2通入到反应体系中,在0°C下反应3 h;②缓慢滴加饱和氯化铵溶液,充分反应后分离提纯,得到含有少量不溶性杂质的苯甲酸粗产品,再通过某方法提纯后干燥,最终得到苯甲酸产品6.1 g。
请回答下列问题:
(1)仪器A的名称是___________。
(2)步骤1通氮气时,三通阀的孔路位置应调节为D,抽真空时应调节为___________(填标号)。“抽换气三次”的目的是___________。
A. B. C. D.
(3)步骤2中,用温水浴保持溶液呈微沸状态(50~60 ℃)的目的是___________。
(4)步骤3中,通入CO2发生加成反应生成苯甲酸溴化镁,该步反应的化学方程式是___________。
(5)已知:苯甲酸溴化镁与水反应生成苯甲酸和Mg(OH)Br,Mg(OH)Br水解生成胶状Mg(OH)2.步骤3中,为了得到苯甲酸粗产品,使用氯化铵溶液而不用纯水的原因是___________。
(6)步骤3中,提纯苯甲酸的方法是___________。
(7)经计算,本实验的产率是___________(精确至0.1%)。
【答案】(1)恒压滴液漏斗(或恒压漏斗)
(2) ①. C ②. 排尽装置内的空气,防止苯基溴化镁被氧化,同时避免其遇水发生水解
(3)控制反应温度在 50~60℃,既保证溴苯与镁的反应能平稳进行,又防止温度过高导致反应过于剧烈,同时减少四氢呋喃(THF)的挥发,避免易燃的 THF 蒸气逸出引发危险
(4) (5)氯化铵溶液呈弱酸性,可中和反应生成的碱性物质,避免生成的苯甲酸与碱性物质反应而损失;同时可以抑制Mg(OH)Br进一步水解生成胶状Mg(OH)2,防止其吸附苯甲酸,提高苯甲酸的产率与纯度
(6)重结晶(或热水溶解,趁热过滤,冷却结晶)
(7)75.8%
【解析】
【分析】利用制备的流程为:向三颈烧瓶中加入镁条、碘,在恒压滴液漏斗中混合溴苯和四氢呋喃,真空条件下发生反应生成苯基溴化镁,通入反应,缓慢滴加饱和氯化铵溶液,充分反应后分离提纯得到粗产品,据此分析解答。
【小问1详解】
仪器A的名称是恒压滴液漏斗,可以平衡漏斗与烧瓶内的气压,保证液体能顺利流下;
【小问2详解】
步骤1通氮气时,三通阀的孔路位置应调节为D,抽真空时需要将真空泵与下端的三颈烧瓶连接,C符合题意;“抽换气三次”的目的是排尽装置内的空气,防止苯基溴化镁被氧化,同时避免其遇水发生水解;
【小问3详解】
步骤2中,用温水浴保持溶液呈微沸状态(50~60 ℃)的目的是控制反应温度在 50~60℃,既保证溴苯与镁的反应能平稳进行,又防止温度过高导致反应过于剧烈,同时减少四氢呋喃(THF)的挥发,避免易燃的 THF 蒸气逸出引发危险;
【小问4详解】
步骤3中,通入CO2发生加成反应生成苯甲酸溴化镁,该步反应的化学方程式为 ;
【小问5详解】
氯化铵溶液呈弱酸性,可中和反应生成的碱性物质,避免生成的苯甲酸与碱性物质反应而损失;同时可以抑制Mg(OH)Br进一步水解生成胶状Mg(OH)2,防止其吸附苯甲酸,提高苯甲酸的产率与纯度;
【小问6详解】
根据苯甲酸 “微溶于冷水,易溶于热水” 的性质,提纯方法为:重结晶(或热水溶解,趁热过滤,冷却结晶)。
【小问7详解】
根据实验步骤可知,反应中取了溴苯和镁反应,镁过量则按溴苯的量来计算,根据守恒可得关系式,溴苯~苯甲酸,可得理论生成的苯甲酸的物质的量为,则本实验的产率为:。
17. 某新型有机酰胺化合物M在工业生产中有重要的作用,其合成路线如下:
已知:①RCHO+R´CH2CHO;
②;
③;
④。
回答下列问题:
(1)X的结构简式为___________;C中官能团的名称为___________。
(2)C→D的化学方程式为___________。
(3)G→H反应试剂和条件为___________。
(4)芳香族化合物Y是C的同分异构体。满足下列条件的Y的结构共有___________种(不考虑立体异构),写出其中一种的结构简式___________。
①与FeCl3溶液发生显色反应;
②1 mol Y最多可消耗的NaOH为2 mol;
③核磁共振氢谱显示为4组峰。
(5)参考以上合成路线,以、为原料制备,写出合成路线___________。(无机试剂任选)
【答案】(1) ①. ②. 碳碳双键、醛基
(2) (3)浓硝酸、浓硫酸,加热(或水浴加热)
(4) ①. 3 ②. (任写一种即可)
(5)
【解析】
【分析】结合已知信息②,由B、C的结构简式推得X为;发生双键加成,根据D的分子式为,可推出D的结构简式为;发生醛的催化氧化反应,结合E的分子式可推得E的结构简式为;结合已知信息③可推得F的结构简式为:;
苯发生硝化反应生成H硝基苯,H→I:结合已知信息④硝基苯被还原为I苯胺;I和F发生取代反应生成M,据此分析解题。
【小问1详解】
B()和X发生双烯加成得到六元环C,根据C的碳原子数可知X为乙烯,X的结构简式:;C含碳碳双键和醛基两种官能团;
【小问2详解】
C→D是碳碳双键与的加成反应,化学方程式为:;
【小问3详解】
G为苯,G→H是苯的硝化反应,得到硝基苯,反应试剂和条件:浓硝酸、浓硫酸,加热(或水浴加热);
【小问4详解】
芳香族化合物Y是C的同分异构体.需满足下列条件:①与溶液发生显色反应,说明含酚羟基;②1 mol Y最多可消耗的NaOH为2 mol,说明1个Y分子中含2个酚羟基;③Y的核磁共振氢谱显示为4组峰,满足条件的同分异构体有3种:(任写一种即可);
【小问5详解】
根据已知①羟醛缩合反应,先将苄氯水解得到苯甲醇,氧化为苯甲醛,再和丙酮发生羟醛缩合即可得到目标产物,合成路线:。
18. CO2催化加氢制C2H5OH是实现CO2高价值利用及缓解温室效应的重要途径之一,主要反应为:
反应I
反应Ⅱ
反应Ⅲ
回答下列问题:
(1)CO2催化加氢制乙醇反应的___________kJ/mol,反应I可在___________(填“低温”*“高温”*“任意温度”)下自发进行。
(2)在2 L恒容密闭容器中分别投入2 mol CO2和6 mol H2,进行反应I.下列描述能说明该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
A.容器内混合气体的密度保持不变
B.容器内压强保持不变
C.容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.CH3CH2OH和H2O的物质的量之比保持不变
E.
(3)在恒压5 MPa下,投料比(只发生反应I和反应Ⅱ),CO2加氢制C2H5OH反应体系平衡时各组分的物质的量分数随温度的变化如图所示。
①曲线x代表的物质为___________(填化学式)。
②温度高于560 °C后,n(H2O)与n(z)基本相等,原因是___________。
③330 ℃时,反应1的平衡常数KP=___________MPa-4(用计算式表示。平衡浓度用平衡分压代替,分压=物质的量分数×总压)。
(4)一定条件下,以CO2和CH3OH为原料制备HCOOH和甲酸盐,可将CO2转化成高附加值的化学品,其装置原理如图。电极a为___________(填“阴极”或“阳极”),电极b的反应式为___________。
【答案】(1) ①. ②. 低温
(2)BC (3) ①. H2 ②. 的物质的量分数基本为0,反应I几乎不再变化,此时主要以反应Ⅱ为主 ③.
(4) ①. 阴极 ②.
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律可知I=2×Ⅱ+Ⅲ,;反应I为分子数减少的反应,,由时自发,故在低温时自发进行;
【小问2详解】
①A.由,容器体积不变,混合气体总质量不变,混合气体的密度始终保持不变,故密度不变不能判断反应达到平衡,A错误;
B.反应为前后气体分子数变化的反应,容器内的压强始终在变化,当容器内压强保持不变反应达到平衡,B正确;
C.,混合气体的质量不变,混合气体的总物质的量在变化,混合气体的平均摩尔质量始终在变化,当容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变反应达到平衡,C正确;
D.CH3CH2OH和H2O的物质的量之比始终符合系数比,不能判断平衡,D错误;
E.由速率之比等于化学计量数之比可得,时反应达到平衡,E错误;
故选BC;
【小问3详解】
反应I为 ,反应Ⅱ为 ,升高温度反应I逆向移动,和的物质的量减少,和的物质的量增加,反应Ⅱ正向移动,和的物质的量减少,和增加,结合平衡时各组分的物质的量分数随温度的变化,由物质的量之比等于化学计量数之比可知,x表示物质的量分数随温度的变化,y表示物质的量分数随温度的变化,z表示物质的量分数随温度的变化,
①由分析知,曲线x代表物质的量分数随温度的变化;
②由分析知,z表示物质的量分数随温度的变化,温度高于560 °C后,高温下反应 I 几乎不发生,体系中主要发生反应 II,生成的n(H2O)与n(CO)的物质的量相等;
③由图可知,330 ℃时,和的物质的量分数等于37.5%,和的物质的量分数等于12.5%,则的物质的量分数为0,反应1的平衡常数;
【小问4详解】
由图知,在a极结合得电子生成,电极反应式为,则a极为阴极;电极b为结合失去电子生成,电极反应式为:。
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