内容正文:
高三化学
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:高考范围。
5.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Na 23 Zn 65
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42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. 食品安全是关乎民生的重要问题,下列化学品在食品中的应用说法错误的是
A. 木糖醇可用作运动饮料的甜味剂 B. 维生素C可用作食品抗氧化剂
C. 硫酸银可用作豆腐制作过程的凝固剂 D. 硅胶可用作食品包装的干燥剂
【答案】C
【解析】
【详解】A.木糖醇是安全性高的低热量天然甜味剂,可用于运动饮料调节口感,A正确;
B.维生素C具有较强还原性,可优先与氧化性物质反应,避免食品被氧化变质,可用作食品抗氧化剂,B正确;
C.硫酸银属于重金属盐,含有的银离子可使蛋白质变性且具有毒性,不可用于豆腐制作的凝固剂,常用豆腐凝固剂为硫酸钙、氯化镁等无毒盐类,C错误;
D.硅胶为多孔结构,吸水性强、化学性质稳定且无毒,可作为食品包装的干燥剂,D正确;
故选C。
2. 鉴别下列各组物质,仅用所给试剂或仪器无法实现目的的是
A. 和:稀盐酸
B. 和:溶液
C. 和:核磁共振仪
D. 晶态和非晶态:X射线衍射仪
【答案】B
【解析】
【详解】A.和均为金属氧化物,但化学性质不同;能与稀盐酸反应生成可溶性的和水,反应为:,现象为黑色固体溶解,溶液变为蓝绿色;而与稀盐酸不反应,无明显现象,能鉴别二者,A正确;
B.和均为卤代烃,分子中氯、溴原子与碳原子以共价键结合,不能电离出或,溶液需要与自由移动的或反应生成沉淀,但卤代烃不溶于水且不电离,故加入溶液后无明显现象,无法鉴别二者,B错误;
C.核磁共振仪可通过检测分子中氢原子的种类和数目差异来鉴别物质,和两个分子中的氢原子种类不同,有3种化学环境不同的氢原子,有4种化学环境不同的氢原子,故二者的核磁氢谱图会存在差异,可鉴别二者,C正确;
D.X射线衍射仪可区分晶态和非晶态物质,晶态具有规则的晶体结构,X射线衍射图谱会出现特征衍射峰;非晶态无规则结构,X射线衍射图谱无明显衍射峰,能鉴别出二者,D正确;
故选B。
3. 生活中处处有化学。下列对生活情境的相关解释错误的是
选项
生活情境
解释
A
用柠檬酸去除水壶中的水垢
柠檬酸酸性强于碳酸
B
用洗洁精去除餐具中的油污
洗洁精中的表面活性剂使油污水解为水溶性物质
C
聚丙烯酸钠用作婴儿纸尿裤的吸水材料
聚丙烯酸钠()中含有亲水基团
D
炖排骨汤时加适量醋,汤汁补钙效果更佳
醋与骨头中的矿物钙反应,生成可溶性醋酸钙,促进钙质释放
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.水垢的主要成分是碳酸钙、碳酸镁等碳酸盐,柠檬酸可和碳酸盐反应生成碳酸(分解为二氧化碳和水),符合“强酸制弱酸”规律,说明柠檬酸酸性强于碳酸,A正确;
B.洗洁精去除油污利用的是乳化作用,洗洁精中的表面活性剂将油污分散为细小液滴形成乳浊液,从而被除去,并不是使油污水解,B错误;
C.聚丙烯酸钠结构中的是亲水基团,因此聚丙烯酸钠具有强吸水性,可以用作纸尿裤的吸水材料,C正确;
D.骨头中的钙主要以难溶性钙盐形式存在,醋中的醋酸可以和难溶钙盐反应生成可溶性醋酸钙,使钙质释放到汤汁中,更易被人体吸收,补钙效果更好,解释正确;
故选B。
4. 唾液酸是神经节苷脂的传递递质,也是大脑的组成成分之一。唾液酸的结构简式如图所示。下列有关该物质的说法错误的是
A. 分子式为 B. 1个分子中含有6个手性碳原子
C. 能发生缩聚反应 D. 含有五种官能团
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据唾液酸的结构简式,可知其分子式为,故A正确;
B.分子中含有6个手性碳原子(*标出),故B正确;
C.唾液酸分子中含有1个羧基、多个羟基,能发生脱水缩合反应,故C正确;
D.唾液酸分子中含有羟基、羧基、醚键、酰胺基,共四种官能团,故D错误;
选D。
5. 某盐类添加剂的结构如图所示,已知W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素,W元素的焰色为紫红色,W、X、Y、Z均在同一周期且与Q不同族。下列说法错误的是
A. 简单离子半径:Z>W B. 基态原子未成对电子数:Y>Z
C. 最高价含氧酸的酸性:X>Q D. 简单氢化物还原性:Q>Z
【答案】C
【解析】
【分析】W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素,W元素的焰色为紫红色,可知W为Li元素;W、X、Y、Z均在同一周期且与Q不同族,化合物中X形成4个共价键、Y形成2个共价键、Z形成1个共价键、Q得到1个电子形成6个共价键,可知X为C元素、Y为O元素、Z为F元素、Q为P元素,以此来解答。
【详解】A.一般来说,电子层数越多,离子半径越大,则简单离子半径:F->Li+,A正确;
B.O的2p能级上有2个未成对电子,F的2p能级上有1个未成对电子,则基态原子未成对电子数:O>F,B正确;
C.H2CO3为弱酸,H3PO4为中强酸,故最高价含氧酸的酸性:H2CO3<H3PO4(X<Q),C错误;
D.F的非金属性最强,对应简单氢化物的还原性最弱,则简单氢化物还原性:PH3>HF,D正确;
故答案选C。
阅读材料,完成下列小题。
硼及其化合物应用广泛。含硼物质间的转化关系如图1所示。BF3水解生成一元强酸HBF4和一元弱酸H3BO3。B2H6常温下为气体,极易发生水解生成H3BO3和H2。B2H6的燃烧热为2165 kJ·mol-1。六方氮化硼[(BN)x]俗称“白石墨”,具有类似于石墨的层状结构,如图2所示。由于氮原子电负性较大,层内的π电子不能自由流动。
6. 下列有关反应的化学方程式正确的是
A. 硼与热的浓硝酸反应:
B. 乙硼烷燃烧:
C. 三氟化硼水解:
D. 氨硼烷的制备:
7. 下列有关物质结构或性质的描述中,正确的是
A. 电负性:N>H>B B. H-N-H键角:
C. 和均为极性分子 D. 白石墨具有导电性
【答案】6. D 7. A
【解析】
【6题详解】
A.热浓硝酸作氧化剂,还原产物为,不是,正确的化学方程式为:,A错误;
B.燃烧热定义中,稳定氧化物对应的水为液态,选项中水为气态,正确的热化学方程式为: ,B错误;
C.题干明确说明水解生成一元弱酸,是弱酸不能完全电离为,正确的水解方程式为:,C错误;
D.该反应中中-1价H和中+1价H归中生成,原子守恒、电子守恒均满足,D正确;
故选D;
【7题详解】
A.电负性规律:同周期主族元素从左到右电负性增大,故;电负性数值,A正确;
B.中N原子存在1对孤对电子,孤对电子对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力,键角被压缩;中N的孤对电子与B形成配位键,N周围无孤对电子,键角更大,故键角:,B错误;
C.为平面正三角形结构,结构对称,正负电中心重合,属于非极性分子,C错误;
D.题干明确说明六方氮化硼层内电子不能自由流动,因此不具有导电性,D错误;
故选A。
8. 下列实验装置或操作能达到相应实验目的的是
A.测定醋酸的浓度
B.检验1-溴丙烷消去反应的产物
C.分离CH2Cl2和CCl4
D.制备Fe(OH)3胶体
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.氢氧化钠会腐蚀玻璃活塞,但本装置滴定管是聚四氟乙烯活塞,耐碱腐蚀,可以盛装NaOH标准溶液;醋酸与NaOH滴定的滴定终点为碱性,选用酚酞作指示剂符合要求,该装置可以测定醋酸浓度,A符合题意;
B.1-溴丙烷和氢氧化钠的乙醇溶液混合后加热发生消去反应,生成丙烯,直接将生成物通入酸性K2Cr2O7溶液中,挥发的乙醇和丙烯均会使酸性K2Cr2O7溶液由橙色变为绿色,因此不能检验产物丙烯,B不符合题意;
C.蒸馏时,温度计水银球应该在蒸馏烧瓶支管口处,装置错误,C不符合题意;
D.向NaOH溶液中加入FeCl3溶液,发生复分解反应生成Fe(OH)3沉淀,不能制备胶体,D不符合题意;
答案选A。
9. 科研人员设计的酶—光电化学电池可同时在电池两室分别实现两种酶的催化转化,合成高附加值的有机物,工作原理如图所示,已知FMN、FMNH2分别是黄素单核苷酸、还原型黄素单核苷酸。下列说法错误的是
A. 该电池工作过程中实现了光能转化为化学能
B. 从电极向:电极方向迁移
C. :电极上的反应式为
D. 消耗1 mol 同时生成1 mol
【答案】B
【解析】
【分析】该装置为原电池,左侧电极发生氧化反应(失电子),为负极;右侧电极发生还原反应(得电子),为正极。
【详解】A.该装置为光电化学电池,吸收光能驱动反应,合成高附加值有机物,过程中将光能转化为化学能,A正确;
B.原电池中,阳离子向正极移动,因此应从电极(负极)向电极(正极)迁移,B错误;
C.左侧负极上被氧化为,电极反应式为:,C正确;
D.正极区,1 mol被还原生成,共得到;负极区,1 mol乙苯()被氧化生成1-苯乙醇(),共失去,根据得失电子守恒,消耗同时生成,D正确;
故选B。
10. 二茂铁是由一个和两个环戊二烯阴离子通过键配位结合形成的夹心结构,如图1所示。二茂铁羧酸衍生物的二聚体结构,如图2所示。下列说法错误的是
A. 中原子的杂化方式为
B. 每个提供个形成配位键
C. 二聚体的酸性强于
D. 二聚体的形成体现了超分子自组装的性质
【答案】C
【解析】
【详解】A.为平面五元共轭结构,每个原子均形成3个键,存在1个未参与杂化的p轨道形成共轭大键,因此原子杂化方式为,A正确;
B.每个原子提供1个p电子,5个共提供5个电子,加上带的1个负电荷,总共形成6个电子,全部用于和形成配位键;同时二茂铁满足18电子规则:自身有6个价电子,加上两个各提供6个电子,总电子数为,B正确;
C.二聚体中羧基的氢原子全部通过氢键被束缚,氢键降低了键的极性,且难以电离脱离,因此酸性弱于游离的二茂铁羧酸单体,C错误;
D.该二聚体依靠氢键(非共价键相互作用)自发结合形成,体现了超分子通过分子间非共价作用自组装的性质,D正确;
故选C。
11. 利用和合成碳酸二甲酯的反应机理如图所示(已知会降低该催化剂的活性)。下列说法错误的是
A. Ⅰ、Ⅱ为反应的中间产物,Ⅲ为反应的催化剂
B. Ⅰ到Ⅱ的过程中有的断裂和的形成
C. 该过程的主要反应为
D. 缩醛起到保护催化剂活性的作用,但不能改变的转化率
【答案】D
【解析】
【详解】A.由反应机理图可知,III先与甲醇反应,后又生成,III为反应的催化剂,I、II先生成,后又被消耗,I、II为反应的中间产物,故A正确;
B.由反应机理图可知,I到II的过程中断裂CO2中的1个C=O键,形成1个C-O键,故B正确;
C.由反应机理图可知,该过程的主要反应是甲醇和二氧化碳反应生成碳酸二甲酯和水,反应方程式为,故C正确;
D.会降低该催化剂的活性,反应过程中生成水,缩醛能与水反应生成甲醇,起到保护催化剂活性的作用,水的浓度降低,使平衡正向移动,的转化率增大,故D错误;
选D。
12. 一定温度下,在一恒容密闭容器中加入的反应物,其物质变化及能量变化过程如图所示,其中各反应的速率方程均可表示为,其中为各反应中对应反应物的浓度,为速率常数(反应中的化学方程式计量数均为)。
已知该温度下,TS为过渡态。下列说法错误的是
A. 生成中间产物N的步骤为反应的决速步骤
B. 从反应速率及产物稳定性来看,都有利于生成P
C. 若升高温度,平衡后,体系中增大
D. 若某时刻,则
【答案】C
【解析】
【详解】A.决速步骤是总反应中速率最慢的一步,第一步活化能最大,且最小,反应速率最慢,因此生成中间产物的步骤是决速步骤,A正确;
B.速率方面,,生成的速率更快;稳定性方面,产物能量更低,更稳定,因此都有利于生成,B正确;
C.产物Q能量高于产物P的能量,P(g)⇋Q(g) ,温度升高平衡正向移动,即减小,C错误;
D.由反应关系,生成和的速率比,因此体系中。已知,得,初始总浓度为,根据物料守恒:,代入,得,D正确;
故选C。
13. 新型半导体芯片材料硒氧化铋由层堆叠,层间填入原子链而形成,其晶体结构如图所示(平行六面体为晶胞)。下列说法错误的是
A. 该晶体相互堆叠的层间靠范德华力维系
B. 掺杂前该晶胞在平面的投影为
C. 该晶体中,距离最近的为4个
D. 磷掺杂后,化学式变为,则
【答案】A
【解析】
【详解】A.该晶体中,带正电,层间填充带负电的,层间存在阴阳离子的静电作用(离子键),不是范德华力,A错误;
B.晶胞中Se位于平行六面体顶点,投影到平面位于正方形四个顶点;Bi位于晶胞中心,投影在正方形中心;O位于棱中点,投影在正方形各边中点,与给出投影一致,B正确;
C.由晶胞结构可知,每个周围距离最近的共4个,C正确;
D.整体呈电中性,Bi总正电荷为,O总负电荷为,Se为,P取代O位置,P为-3价,总负电荷为,列式:,整理得,即,D正确;
故选A。
14. 弱酸在水相和有机相中存在平衡:,平衡常数为。25℃时,向环己烷溶液中加入等体积的水进行萃取,用或调节水溶液pH.测得水溶液中、、、环己烷中的物质的量浓度与水相萃取率随pH的变化关系如图所示。
已知:①在环己烷中不电离;②忽略溶液体积变化。
下列说法错误的是
A. 曲线ⅲ表示,曲线ⅴ表示
B. 25℃时,
C. 水相中的平衡常数
D. 若加水进行萃取,则交点O向右移动
【答案】D
【解析】
【分析】25 ℃时,向环己烷溶液中加入等体积的水进行萃取,用或调节水溶液pH,随着pH的增大,水溶液中H2A的电离程度增大,H2A的浓度减小,使平衡正向移动,环己烷中H2A的浓度减小,水相萃取率α增大,则曲线ⅰ表示环己烷中H2A浓度变化,曲线ⅱ表示水相萃取率;水相中HA-的浓度先增大后减小,A2-的浓度不断增大,曲线ⅳ表示HA-的浓度变化,曲线ⅴ表示A2-的浓度变化,曲线ⅲ表示水溶液中H2A的浓度变化;由图可知,pH=4时,水相中c(H2A)=c(HA-),Ka1(H2A)==10-4;pH=7时,水相中c(A2-)=c(HA-),Ka2(H2A)= =10-7;pH=2时,c环己烷(H2A)=0.08 mol∙L-1,c水相(H2A)=0.02 mol∙L-1,Kd==0.25;
【详解】A.由分析,曲线ⅲ表示,曲线ⅴ表示,A正确;
B.由分析,25℃时,,B正确;
C.水相中的平衡常数,C正确;
D.若加水进行萃取,交点O为c(H2A,环己烷)=c(HA−),由一级电离:Ka1=,电离平衡常数Ka1只随温度变化,温度不变,Ka1不变,因此交点O的pH不变,D错误;
故选D。
二、非选择题(本题共4小题,共58分)
15. 为了节约资源,减少重金属对环境的污染,科研人员对某有色金属冶炼厂产生的冶炼废渣(主要成分为FeS、ZnS、PbS,还含有少量的PbSO4、PbO、CuCl等)进行研究,设计如下工艺流程,实现铅和锌的分离回收。
已知:滤渣1的主要成分为PbO2、PbSO4、Fe2O3和FeO。
回答下列问题:
(1)基态Zn2+的价层电子排布式为________。
(2)氨水浓度对金属浸出率的影响如图1所示,实际生产中选择3 mol·L-1氨水的原因是________。
(3)“氧化碱浸”中,ZnS转化为[Zn(NH3)4]SO4,该反应的离子方程式为________。
(4)“除杂1”中,加入氨水调节溶液pH,金属离子沉淀率与pH的关系如图2所示,由图可知除去铁元素最合适的pH为________。
(5)“除杂2”中,最佳的试剂X是________(填化学式,下同)。滤液4的主要溶质是________。
(6)滤渣6为ZnS,“焙烧”时发生反应的化学方程式为________。
(7)ZnO具有独特的电学及光学特性,是一种应用广泛的功能材料。一种ZnO晶体的立方晶胞如图3所示。设为阿伏加德罗常数的值,Zn原子半径为rpm。图4是沿立方格子对角面取得的截图,则Zn原子与O原子间最短空间距离x=________pm;晶体的密度为________g·cm-3(列出计算式即可)。
【答案】(1)
(2)使锌有最大浸出率同时抑制了铁和铅的浸出
(3) 或
(4)
(5) ①. ②. (或)、
(6)
(7) ①. ②. (只要数值正确均可)
【解析】
【小问1详解】
Zn为30号元素,基态原子的价层电子排布式为,失去最外层2个4s电子形成,因此基态的价层电子排布式为。
【小问2详解】
由图1可知,当氨水浓度为时,Zn的浸出率接近最大值,而Fe和Pb的浸出率几乎为0,既保证锌的高效浸出,又可抑制铁、铅浸出,实现锌与铁、铅的初步分离,因此实际生产选择该浓度的氨水。
【小问3详解】
氧化碱浸中,作为氧化剂,将中-2价的S氧化为+6价的,中过氧键的O被还原为-2价,每个得到2个电子,每个失去8个电子,根据电子守恒,与的计量数比为1:4;与配位形成,结合电荷守恒、原子守恒配平后离子方程式为。
【小问4详解】
除杂1的目的是使铁元素完全沉淀,同时尽可能减少铅的损失。由图2可知,当pH为7.2时,Fe的沉淀率达到100%,而Pb的沉淀率极低,因此除去铁元素最合适的pH为7.2。
【小问5详解】
除杂2的目的是除去滤液1中的,为避免引入新杂质,最佳试剂为,可置换出,过量的可通过过滤除去。还原浸铅过程中加入了和,溶液中存在、和,沉铅时加入,转化为沉淀,因此滤液4的主要溶质为和。
【小问6详解】
焙烧时与空气中的反应,生成和,根据电子守恒和原子守恒配平,化学方程式为。
【小问7详解】
由ZnO晶胞的对角面截图可知,Zn原子半径为,同一面上相邻顶点与面心的Zn原子相切,面对角线长度为,因此晶胞边长。Zn与O原子的最短空间距离为晶胞边长的,即。 晶胞中Zn的个数为,O的个数为4,因此晶胞的质量为,晶胞体积为,因此晶体的密度为。
16. 乙酰乙酸乙酯()是一种重要的有机合成中间体。实验室常利用Claisen酯缩合反应制备乙酰乙酸乙酯。反应原理、制备装置(省略夹持和加热装置)及有关数据如下:
物质名称
相对分子质量
沸点/℃
乙醇
46
78.3
乙酸乙酯
88
77.1
乙酰乙酸乙酯
130
180.4(95℃开始分解)
实验步骤:
ⅰ.制钠珠:在干燥的三颈烧瓶中加入4.6 g金属钠和25 mL甲苯,加热冷凝回流至钠熔融。立即拆去冷凝管,用塞子塞紧烧瓶,趁热用力振摇,即得细粒状钠珠。稍经放置后钠珠沉入瓶底,再倾泻出甲苯。
ⅱ.加酯回流:迅速向烧瓶中加入44 g乙酸乙酯和少量无水乙醇,温热回流,直至金属钠完全反应为止,得到含乙酰乙酸乙酯钠盐的橘红色透明液体。
ⅲ.酸化:稍冷后,在搅拌下滴加质量分数为50%的醋酸溶液,至反应液呈弱酸性。
ⅳ.分离提纯:将反应液转入分液漏斗,加入等体积饱和NaCl溶液,振摇,静置,分出乙酰乙酸乙酯层。水层用约5 mL乙酸乙酯萃取,萃取液和酯层合并后,加入无水固体。过滤后进一步提纯有机混合物,收集产物并称量。
回答下列问题:
(1)步骤ⅰ中将钠先制备成钠珠的目的是________。
(2)用冰醋酸配制质量分数为50%的醋酸溶液,下列仪器中不需要的是________(填仪器名称)。
(3)步骤ⅳ中加入饱和NaCl溶液的目的是________,加入无水固体的作用是________。
(4)下列关于本实验说法错误的是________(填字母)。
a.步骤ⅰ中的甲苯应用专用回收瓶回收,防止残留的少量钠引发火灾
b.乙酸乙酯中含有少量的乙醇无需处理
c.步骤ⅰ中的甲苯可换成
d.步骤ⅳ中有机混合物可采用常压蒸馏进一步分离提纯
(5)乙酰乙酸乙酯()分子中标*号碳原子上的氢有一定酸性,其。从结构角度解释原因:________。
(6)最终得到乙酰乙酸乙酯20.8 g,则上述实验中乙酰乙酸乙酯的产率为________。
【答案】(1)增大固液接触面积,加快反应速率
(2)坩埚、容量瓶 (3) ①. 降低产物的溶解度(或增大水层密度,利于分层) ②. 干燥产物(干燥剂或除去产物中的水)
(4)
(5)酮羰基和酯基是吸电子基团,导致亚甲基中的碳氢键极性增强,易于断裂(合理即可)
(6)80%
【解析】
【小问1详解】
钠珠的表面积更大,可以增大钠与乙醇的接触面积,加快反应速率;同时可防止钠块聚集放热导致局部过热或暴沸,提高反应安全性与均匀性;
【小问2详解】
配制质量分数的溶液,步骤是计算、量取、溶解,需要的仪器有烧杯、量筒,不需要容量瓶(用于配制一定物质的量浓度的溶液)、坩埚(用于灼烧固体),所以填容量瓶、坩埚;
【小问3详解】
步骤ⅳ中加入饱和NaCl溶液的目的:盐析,降低产物的溶解度,或增大水层密度、减少产物在水中的溶解利于分层;加入无水固体是干燥有机层,除去产物中的水分;
【小问4详解】
a.甲苯作为溶剂,可能残留微量钠,钠遇水或空气易燃,易引发火灾,必须专用回收瓶回收,a正确;
b.乙醇可与钠反应生成乙醇钠,作为反应物参与反应,无需处理,b 正确;
c.钠的密度比CCl4小,钠会浮在表面,无法形成钠珠,不能用CCl4替代甲苯,c错误;
d.乙酰乙酸乙酯95℃开始分解,常压蒸馏会导致产物分解,应采用减压蒸馏(降低沸点,避免高温分解),d错误;
故选cd;
【小问5详解】
*号碳原子位于酮羰基和酯基之间,受两个强吸电子基团的影响,使得C-H键极性增强,H易于以H+形式离去;同时,脱氢后形成的碳负离子可被两个羰基共振稳定,因此表现出弱酸性;
【小问6详解】
加入的金属钠为4.6 g,则n(Na)=;加入了44 g乙酸乙酯,则n(乙酸乙酯)=,根据反应方程式可知,1 molNa~2 mol乙酸乙酯~1 mol乙酰乙酸乙酯,所以Na为限量试剂,理论上应生成0.2 mol乙酰乙酸乙酯,理论产量为,最终实际得到20.8 g乙酰乙酸乙酯,则产率为。
17. 和是两种主要的温室气体。为助力实现“双碳”目标,我国科研人员成功研发甲烷重整技术,其中“甲烷干重整”主要涉及如下反应:
① ;
② 。
回答下列问题:
(1)有关化学键键能数据如表:
化学键
键能/
436
465
803
1076
则________;反应②能自发进行,则________(填“”或“”)0。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中通入等物质的量的和发生反应①和反应②,下列说法中能表明反应达到平衡状态的是________(填字母)。
a.气体密度不变
b.气体总压强不变
c.和的物质的量相等
d.不变
(3)以不同进料比的原料气,在恒温恒压下发生“甲烷干重整”反应,平衡时甲烷的转化率、平衡混合气中各组分的体积分数如图1所示。随着进料比增大,产物中________(填“增大”“减小”或“不变”)。若进料比为1时, 、,则转化率为________,反应②的分压平衡常数________(保留一位小数,是用分压代替浓度计算的平衡常数,分压总压物质的量分数)。
(4)我国科学家设计的电解催化耦合和合成高附加值化学品甲酸甲酯的电化学装置,如图2所示。
①阴阳极间的隔膜是________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。
②电极上的电极反应式为________。
【答案】(1) ①. +36 ②. >
(2)bd (3) ①. 增大 ②. 88% ③. 0.7
(4) ①. 阴 ②.
【解析】
【小问1详解】
反应焓变ΔH=反应物总键能−生成物总键能,对反应②: ;反应自发进行满足,该反应,因此必须才能满足;
【小问2详解】
a.反应体系全为气体,恒容容器中总质量、体积均不变,密度始终不变,不能判断平衡;
b.反应①是气体分子数增大的反应,总物质的量会随反应变化,恒容下总压强不变时,说明反应达到平衡;
c. 和物质的量相等,不能说明浓度不再变化,无法判断平衡;
d.初始通入等物质的量和,反应①消耗等量二者,反应②仅消耗,因此是变化量,不变时说明达到平衡;
故选bd。
【小问3详解】
进料比增大,浓度升高,促进反应②正向移动,消耗、生成,因此增大。设初始,转化率为0.8,因此反应①消耗、,生成、;设反应②消耗,则平衡时,,由,解得。 总转化量为,转化率为;平衡时各物质物质的量:,,,,,总物质的量。分压平衡常数;
【小问4详解】
电极上转化为,的化合价升高,失电子,因此为阳极,为阴极;阴极上二氧化碳还原得到甲酸根离子,甲酸根离子通过离子交换膜进入阳极参与反应生成甲酸甲酯,因此隔膜为阴离子交换膜。 电极上得电子还原为,电极反应为。
18. 艾氟康唑(化合物H)是一种小分子三唑类抗真菌药物,常用于治疗甲癣。H的一种合成路线如下(略去部分反应条件)。
已知:。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________。
(2)B→C反应实现了________到________的转化(填官能团名称)。
(3)C→D反应会发生副反应,写出一种可能的有机副产物的结构简式:________。
(4)D→E反应有单质生成,由D生成E的化学方程式为________。
(5)下列说法错误的是________(填字母)。
a.E→F反应中,是还原剂
b.G既能与盐酸反应,又能使酸性高锰酸钾溶液褪色
c.F→H反应中,共价键a发生断裂
d.H可形成分子内氢键
(6)B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属于芳香族化合物;
②能发生银镜反应;
③核磁共振氢谱显示有3组峰,且峰面积之比为2:2:1。
(7)结合已知信息,写出以和为主要原料制备1,1-二苯乙烯()的合成路线:________(其他无机试剂和有机溶剂任选)。
【答案】(1)1,3-二氟苯或间二氟苯
(2) ①. 酮羰基 ②. 羟基
(3)或 (4)
(5)a (6)7
(7)
【解析】
【分析】A()与在氯化铝催化下发生取代反应生成B;B与/乙醚先发生加成反应,再酸性条件水解生成醇C;C在浓硫酸催化发生消去反应生成D(),D和,NaH发生取代反应生成E;E被氧化生成F;F和G在条件下发生加成反应生成H,据此分析:
【小问1详解】
根据B的结构,推测A的结构简式为,化学名称为1,3-二氟苯或间二氟苯;
【小问2详解】
B中官能团为酮羰基,B和格氏试剂发生加成反应,羰基转化为羟基,因此是羰基到羟基的转化;
【小问3详解】
C→D为浓硫酸加热下的消去反应,生成的副产物可能为或;
【小问4详解】
D和,NaH发生取代反应生成E,NaCl和,配平后得到方程式;
【小问5详解】
a.E→F是烯烃被环氧化,中O从-1价变为-2价,作氧化剂,a错误;
b.G中含有氨基可与盐酸反应,含有碳碳双键可使酸性高锰酸钾褪色,b正确;
c.根据产物H的结构,环氧开环后O保留在原中心碳上,共价键a(O和另一个碳之间的键)断裂,c正确;
d.H中羟基氢可与氟、氮形成分子内氢键,d正确;
故选a;
【小问6详解】
B的分子式为,除苯环外,含有2个碳原子,1个氧原子,2个氟原子,1个氯原子,1个不饱和度;满足条件:①芳香族(含苯环);②含醛基;③氢谱3组峰,面积比2:2:1(结构对称);剩余1个碳原子,2个氟原子,1个氯原子。按照取代基个数讨论:
四个取代基:,4种;
两个取代基:,3种;
所以满足条件的B的同分异构体共有4+3=7种;
【小问7详解】
结合已知信息,先将苯转化为溴苯再与Mg,乙醚反应生成,与乙酸乙酯反应得到,再消去得到目标产物,故设计路线如下:
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高三化学
考生注意:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3.考生作答时,请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上作答无效。
4.本卷命题范围:高考范围。
5.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Na 23 Zn 65
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42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. 食品安全是关乎民生的重要问题,下列化学品在食品中的应用说法错误的是
A. 木糖醇可用作运动饮料的甜味剂 B. 维生素C可用作食品抗氧化剂
C. 硫酸银可用作豆腐制作过程的凝固剂 D. 硅胶可用作食品包装的干燥剂
2. 鉴别下列各组物质,仅用所给试剂或仪器无法实现目的的是
A. 和:稀盐酸
B. 和:溶液
C. 和:核磁共振仪
D. 晶态和非晶态:X射线衍射仪
3. 生活中处处有化学。下列对生活情境的相关解释错误的是
选项
生活情境
解释
A
用柠檬酸去除水壶中的水垢
柠檬酸酸性强于碳酸
B
用洗洁精去除餐具中的油污
洗洁精中的表面活性剂使油污水解为水溶性物质
C
聚丙烯酸钠用作婴儿纸尿裤的吸水材料
聚丙烯酸钠()中含有亲水基团
D
炖排骨汤时加适量醋,汤汁补钙效果更佳
醋与骨头中的矿物钙反应,生成可溶性醋酸钙,促进钙质释放
A. A B. B C. C D. D
4. 唾液酸是神经节苷脂的传递递质,也是大脑的组成成分之一。唾液酸的结构简式如图所示。下列有关该物质的说法错误的是
A. 分子式为 B. 1个分子中含有6个手性碳原子
C. 能发生缩聚反应 D. 含有五种官能团
5. 某盐类添加剂的结构如图所示,已知W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素,W元素的焰色为紫红色,W、X、Y、Z均在同一周期且与Q不同族。下列说法错误的是
A. 简单离子半径:Z>W B. 基态原子未成对电子数:Y>Z
C. 最高价含氧酸的酸性:X>Q D. 简单氢化物还原性:Q>Z
阅读材料,完成下列小题。
硼及其化合物应用广泛。含硼物质间的转化关系如图1所示。BF3水解生成一元强酸HBF4和一元弱酸H3BO3。B2H6常温下为气体,极易发生水解生成H3BO3和H2。B2H6的燃烧热为2165 kJ·mol-1。六方氮化硼[(BN)x]俗称“白石墨”,具有类似于石墨的层状结构,如图2所示。由于氮原子电负性较大,层内的π电子不能自由流动。
6. 下列有关反应的化学方程式正确的是
A. 硼与热的浓硝酸反应:
B. 乙硼烷燃烧:
C. 三氟化硼水解:
D. 氨硼烷的制备:
7. 下列有关物质结构或性质的描述中,正确的是
A. 电负性:N>H>B B. H-N-H键角:
C. 和均为极性分子 D. 白石墨具有导电性
8. 下列实验装置或操作能达到相应实验目的的是
A.测定醋酸的浓度
B.检验1-溴丙烷消去反应的产物
C.分离CH2Cl2和CCl4
D.制备Fe(OH)3胶体
A. A B. B C. C D. D
9. 科研人员设计的酶—光电化学电池可同时在电池两室分别实现两种酶的催化转化,合成高附加值的有机物,工作原理如图所示,已知FMN、FMNH2分别是黄素单核苷酸、还原型黄素单核苷酸。下列说法错误的是
A. 该电池工作过程中实现了光能转化为化学能
B. 从电极向:电极方向迁移
C. :电极上的反应式为
D. 消耗1 mol 同时生成1 mol
10. 二茂铁是由一个和两个环戊二烯阴离子通过键配位结合形成的夹心结构,如图1所示。二茂铁羧酸衍生物的二聚体结构,如图2所示。下列说法错误的是
A. 中原子的杂化方式为
B. 每个提供个形成配位键
C. 二聚体的酸性强于
D. 二聚体的形成体现了超分子自组装的性质
11. 利用和合成碳酸二甲酯的反应机理如图所示(已知会降低该催化剂的活性)。下列说法错误的是
A. Ⅰ、Ⅱ为反应的中间产物,Ⅲ为反应的催化剂
B. Ⅰ到Ⅱ的过程中有的断裂和的形成
C. 该过程的主要反应为
D. 缩醛起到保护催化剂活性的作用,但不能改变的转化率
12. 一定温度下,在一恒容密闭容器中加入的反应物,其物质变化及能量变化过程如图所示,其中各反应的速率方程均可表示为,其中为各反应中对应反应物的浓度,为速率常数(反应中的化学方程式计量数均为)。
已知该温度下,TS为过渡态。下列说法错误的是
A. 生成中间产物N的步骤为反应的决速步骤
B. 从反应速率及产物稳定性来看,都有利于生成P
C. 若升高温度,平衡后,体系中增大
D. 若某时刻,则
13. 新型半导体芯片材料硒氧化铋由层堆叠,层间填入原子链而形成,其晶体结构如图所示(平行六面体为晶胞)。下列说法错误的是
A. 该晶体相互堆叠的层间靠范德华力维系
B. 掺杂前该晶胞在平面的投影为
C. 该晶体中,距离最近的为4个
D. 磷掺杂后,化学式变为,则
14. 弱酸在水相和有机相中存在平衡:,平衡常数为。25℃时,向环己烷溶液中加入等体积的水进行萃取,用或调节水溶液pH.测得水溶液中、、、环己烷中的物质的量浓度与水相萃取率随pH的变化关系如图所示。
已知:①在环己烷中不电离;②忽略溶液体积变化。
下列说法错误的是
A. 曲线ⅲ表示,曲线ⅴ表示
B. 25℃时,
C. 水相中的平衡常数
D. 若加水进行萃取,则交点O向右移动
二、非选择题(本题共4小题,共58分)
15. 为了节约资源,减少重金属对环境的污染,科研人员对某有色金属冶炼厂产生的冶炼废渣(主要成分为FeS、ZnS、PbS,还含有少量的PbSO4、PbO、CuCl等)进行研究,设计如下工艺流程,实现铅和锌的分离回收。
已知:滤渣1的主要成分为PbO2、PbSO4、Fe2O3和FeO。
回答下列问题:
(1)基态Zn2+的价层电子排布式为________。
(2)氨水浓度对金属浸出率的影响如图1所示,实际生产中选择3 mol·L-1氨水的原因是________。
(3)“氧化碱浸”中,ZnS转化为[Zn(NH3)4]SO4,该反应的离子方程式为________。
(4)“除杂1”中,加入氨水调节溶液pH,金属离子沉淀率与pH的关系如图2所示,由图可知除去铁元素最合适的pH为________。
(5)“除杂2”中,最佳的试剂X是________(填化学式,下同)。滤液4的主要溶质是________。
(6)滤渣6为ZnS,“焙烧”时发生反应的化学方程式为________。
(7)ZnO具有独特的电学及光学特性,是一种应用广泛的功能材料。一种ZnO晶体的立方晶胞如图3所示。设为阿伏加德罗常数的值,Zn原子半径为rpm。图4是沿立方格子对角面取得的截图,则Zn原子与O原子间最短空间距离x=________pm;晶体的密度为________g·cm-3(列出计算式即可)。
16. 乙酰乙酸乙酯()是一种重要的有机合成中间体。实验室常利用Claisen酯缩合反应制备乙酰乙酸乙酯。反应原理、制备装置(省略夹持和加热装置)及有关数据如下:
物质名称
相对分子质量
沸点/℃
乙醇
46
78.3
乙酸乙酯
88
77.1
乙酰乙酸乙酯
130
180.4(95℃开始分解)
实验步骤:
ⅰ.制钠珠:在干燥的三颈烧瓶中加入4.6 g金属钠和25 mL甲苯,加热冷凝回流至钠熔融。立即拆去冷凝管,用塞子塞紧烧瓶,趁热用力振摇,即得细粒状钠珠。稍经放置后钠珠沉入瓶底,再倾泻出甲苯。
ⅱ.加酯回流:迅速向烧瓶中加入44 g乙酸乙酯和少量无水乙醇,温热回流,直至金属钠完全反应为止,得到含乙酰乙酸乙酯钠盐的橘红色透明液体。
ⅲ.酸化:稍冷后,在搅拌下滴加质量分数为50%的醋酸溶液,至反应液呈弱酸性。
ⅳ.分离提纯:将反应液转入分液漏斗,加入等体积饱和NaCl溶液,振摇,静置,分出乙酰乙酸乙酯层。水层用约5 mL乙酸乙酯萃取,萃取液和酯层合并后,加入无水固体。过滤后进一步提纯有机混合物,收集产物并称量。
回答下列问题:
(1)步骤ⅰ中将钠先制备成钠珠的目的是________。
(2)用冰醋酸配制质量分数为50%的醋酸溶液,下列仪器中不需要的是________(填仪器名称)。
(3)步骤ⅳ中加入饱和NaCl溶液的目的是________,加入无水固体的作用是________。
(4)下列关于本实验说法错误的是________(填字母)。
a.步骤ⅰ中的甲苯应用专用回收瓶回收,防止残留的少量钠引发火灾
b.乙酸乙酯中含有少量的乙醇无需处理
c.步骤ⅰ中的甲苯可换成
d.步骤ⅳ中有机混合物可采用常压蒸馏进一步分离提纯
(5)乙酰乙酸乙酯()分子中标*号碳原子上的氢有一定酸性,其。从结构角度解释原因:________。
(6)最终得到乙酰乙酸乙酯20.8 g,则上述实验中乙酰乙酸乙酯的产率为________。
17. 和是两种主要的温室气体。为助力实现“双碳”目标,我国科研人员成功研发甲烷重整技术,其中“甲烷干重整”主要涉及如下反应:
① ;
② 。
回答下列问题:
(1)有关化学键键能数据如表:
化学键
键能/
436
465
803
1076
则________;反应②能自发进行,则________(填“”或“”)0。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器中通入等物质的量的和发生反应①和反应②,下列说法中能表明反应达到平衡状态的是________(填字母)。
a.气体密度不变
b.气体总压强不变
c.和的物质的量相等
d.不变
(3)以不同进料比的原料气,在恒温恒压下发生“甲烷干重整”反应,平衡时甲烷的转化率、平衡混合气中各组分的体积分数如图1所示。随着进料比增大,产物中________(填“增大”“减小”或“不变”)。若进料比为1时, 、,则转化率为________,反应②的分压平衡常数________(保留一位小数,是用分压代替浓度计算的平衡常数,分压总压物质的量分数)。
(4)我国科学家设计的电解催化耦合和合成高附加值化学品甲酸甲酯的电化学装置,如图2所示。
①阴阳极间的隔膜是________(填“阳”或“阴”)离子交换膜。
②电极上的电极反应式为________。
18. 艾氟康唑(化合物H)是一种小分子三唑类抗真菌药物,常用于治疗甲癣。H的一种合成路线如下(略去部分反应条件)。
已知:。
回答下列问题:
(1)A的化学名称为________。
(2)B→C反应实现了________到________的转化(填官能团名称)。
(3)C→D反应会发生副反应,写出一种可能的有机副产物的结构简式:________。
(4)D→E反应有单质生成,由D生成E的化学方程式为________。
(5)下列说法错误的是________(填字母)。
a.E→F反应中,是还原剂
b.G既能与盐酸反应,又能使酸性高锰酸钾溶液褪色
c.F→H反应中,共价键a发生断裂
d.H可形成分子内氢键
(6)B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属于芳香族化合物;
②能发生银镜反应;
③核磁共振氢谱显示有3组峰,且峰面积之比为2:2:1。
(7)结合已知信息,写出以和为主要原料制备1,1-二苯乙烯()的合成路线:________(其他无机试剂和有机溶剂任选)。
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