内容正文:
秘密★启用前
高三化学★
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、班级、考场号、座位号、考生号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:C-12 O-16 Mn-55 Fe-56 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. “地下气象万千,地上沧海桑田,”文物的地下保存寿命与其化学材质息息相关。下列文物的主要成分属于天然有机高分子材料的是
A.越王勾践剑
B.镶金兽首玛瑙杯
C.睡虎地秦墓竹简
D.汝窑天青釉弦纹樽
A. A B. B C. C D. D
2. 下列关于高分子材料与其特性和用途的对应关系错误的是
A. 酚醛树脂——热固性树脂,可反复加热熔化加工,可用于制作绝缘材料
B. 聚乙烯——无毒、耐低温,可用于制作药物的包装材料
C. 顺丁橡胶——弹性好、耐磨,可用于制造轮胎
D. 聚四氟乙烯——耐化学腐蚀,可用于制作化工反应釜内衬
3. 下列操作不符合实验安全要求的是
A. 无水乙醇与高锰酸钾要分柜存放
B. 加热烧杯、锥形瓶中的液体时,需垫陶土网使其均匀受热
C. 实验中废弃的不能随便丢弃,应用滤纸包裹后放入垃圾桶
D. 可燃性气体点燃前,必须检验其纯度
4. 设是阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 中含键数目为
B. 的溶液中含氮原子总数目为
C. 与足量充分反应,转移电子数目为
D. 标准状况下,和的混合气体含有的电子数目为
5. 下列化学用语或图示表达正确的是
A. 分子的空间填充模型: B. 的电子式:
C. 中子数为25的钙原子: D. 基态Cu原子的价层电子排布式:
6. 肾上腺素是一种脂溶性激素,其结构如图。关于肾上腺素,下列说法错误的是
A. 能与溶液发生显色反应
B. 分子中含有手性碳原子
C. 在NaOH溶液中,1 mol该物质最多能与3 mol NaOH反应
D. 能发生取代、氧化、消去反应
7. 某化学小组进行如下实验探究与溶液的反应产物。已知:微溶于水,难溶于水。
序号
实验操作与实验现象或结论
Ⅰ
将通入溶液中迅速反应,经过滤、洗涤得到无色溶液A和白色沉淀B
Ⅱ
验证白色沉淀B的成分:
Ⅲ
经实验Ⅱ分析可知,沉淀B的主要成分为,还含有少量
下列说法错误的是
A. 实验Ⅰ中主要发生了复分解反应
B. 溶液C中含银微粒主要以形式存在
C. 试剂X可能是
D. 操作ⅳ生成大量白色沉淀的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为
8. 化学研究应当注重宏观与微观相结合。下列宏观事实与微观解释不相符的是
选项
宏观事实
微观解释
A
常温下,乙二醇为无色粘稠的液体
乙二醇分子中含有两个羟基,分子间能形成大量氢键
B
石墨能导电,金刚石不能导电
石墨中C原子采取杂化,石墨的二维结构内,未参与杂化的2p电子可在整个碳原子平面中运动,金刚石中C原子采取杂化,无自由移动的电子
C
用“杯酚”可分离和
“杯酚”与通过离子键形成超分子
D
用肥皂洗涤油污
肥皂中的高级脂肪酸钠含有亲水基和疏水基
A. A B. B C. C D. D
9. 研究物质结构是研制新物质的基础。已知X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,且分布于三个不同周期,基态W原子的核外电子总数是其单电子数的5倍,Y、W同主族。研究发现化合物在气态和固态时结构明显不同,固态时的晶胞结构如图。下列说法错误的是
A. Y的最高价氧化物对应的水化物为一元强酸
B. 固态时,的晶体类型为离子晶体
C. 由X、Y、Z三种元素组成的化合物均能抑制水的电离
D. 简单氢化物的键角:
10. 某科研团队研制出一种“自供电氮循环转化装置”,工作原理装置示意图如图。该装置工作时,将电池中的产物,通过自供电方式转换为。下列说法错误的是
A. 左侧电子的转移方向:Zn电极→导线→电极
B. b电极的电极反应式为
C. 通过质子交换膜向电极区迁移
D. 电路中转移时,理论上共消耗195 g Zn
11. 新型半导体芯片材料——硒氧化铋(,摩尔质量为)是下一代高性能芯片的核心候选材料,其晶胞投影如图,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 每个Bi周围紧邻且等距的O有6个 B. 晶胞中O均位于面上
C. 电负性: D. 该晶体的密度为
12. 催化制备醛的反应机理如图。已知:配合物中中心过渡金属原子的价电子数+配体提供的电子总数=18时,配合物更稳定。下列说法正确的是
A. 与相比,更稳定
B. 反应过程中不涉及非极性键的断裂和形成
C. 若用示踪原子标记反应物,则生成物可能为
D. 反应过程中氢元素的化合价不变
13. 下列实验操作不能达到相应实验目的的是
选项
实验操作
实验目的
A
向溴和溴苯的混合物中加入适量氢氧化钠溶液,振荡,静置后分液
除去溴苯中的溴
B
向饱和亚硫酸氢钠溶液中滴加质量分数为70%的浓硫酸
制备少量二氧化硫气体
C
向和KSCN的混合溶液中滴入酸化的溶液,振荡,观察溶液颜色的变化
探究、氧化性的强弱
D
向物质的量浓度和体积均相同的、溶液中分别滴加同浓度的过量的NaOH溶液
比较Mg与Al金属性强弱
A. A B. B C. C D. D
14. 常温下,用HCl(g)调节悬浊液的pH,测得不同pH下,平衡体系中与含氟微粒的分布系数[例如]随溶液pH的变化如图。下列说法错误的是
A. 常温下,的数量级为
B. c点时,溶液中存在
C. a点和c点均存在
D. 常温下,溶液与溶液等体积混合有沉淀生成
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 铋广泛用于电子半导体、医药等领域;锰是钢铁、动力电池行业的核心原料。某工厂设计如图工艺流程,从含铋烧渣(主要成分为、,还含少量、、)中回收,并制备锰的氧化物,实现废渣的资源化利用。
已知:①易水解生成沉淀;②该流程条件下,Bi与盐酸几乎不反应;③常温下,存在的pH范围约为2.0~11.0。回答下列问题:
(1)“水浸”的目的是_______。
(2)“酸浸”时选用过量浓盐酸的原因除了使原料充分反应外,还有______(结合化学用语说明)。
(3)①实验室检验滤液Ⅱ中是否含有的试剂为______。
②经检验,滤液Ⅱ中无,含有。滤液Ⅱ中含有的主要原因为_______(用离子方程式解释)。
③常温下,若滤液Ⅱ中,理论上,“沉铋”时应控制溶液的_____{,}。
(4)“沉锰”时反应的离子方程式为_______;该工序需控制温度在以下,原因可能是_______。
(5)某温度下在空气中煅烧生成一种锰的氧化物和,测得煅烧后固体残留率为66.4%(固体残留率),则该温度下所得锰的氧化物的化学式为_______。
16. 是一种重要的有机合成中间体,实验室以为原料,在氢化钠(NaH)作用下发生重排反应制备该物质。两种物质的相对分子质量和性质如表:
物质
相对分子质量
沸点
溶解性
128
133
不溶于水,易溶于甲苯等有机溶剂
128
205
微溶于水,易溶于有机溶剂,可溶于强碱溶液
实验步骤如下:
Ⅰ.向装有冷凝器和氮气入口的四颈烧瓶中加入和甲苯。
Ⅱ.将混合物在搅拌下加热至,随后在内缓慢滴加,继续在下搅拌反应。
Ⅲ.反应完成后,冷却至室温,缓慢滴加甲醇。
Ⅳ.加入水溶解,分离甲苯层和水层,水层用甲苯洗涤并分液。
V.将分液得到的水层用浓盐酸酸化至,回收形成的有机层,水层用正己烷萃取。
Ⅵ.合并有机层,加入无水硫酸钠,过滤;蒸馏除去正己烷,得到纯净的液体产物。
回答下列问题:
(1)NaH试剂瓶上应贴有的危险化学品标志为_______(填字母);实验中持续通入氮气的目的是_______。
A.放射性物质 B.遇湿易燃物品 C.氧化剂
(2)步骤Ⅲ中滴加甲醇的目的是_______(结合化学方程式解释);此处不直接加水的原因是_______。
(3)步骤Ⅴ中“水层用浓盐酸酸化”时发生反应的化学方程式为_______。
(4)步骤Ⅵ中无水硫酸钠的作用是_______。
(5)步骤Ⅵ中蒸馏时温度计水银球应位于蒸馏烧瓶_______。
(6)该实验产物的产率约为_______(保留两位有效数字);若实验中省略了步骤Ⅴ的“水层用正己烷萃取”这一操作,会导致产率_______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
17. 甲醇蒸气重整:制氢技术因其低温操作、高氢气选择性等优势而受到青睐。该反应一般分两步进行:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)反应的_______,该反应自发进行的条件是_______(填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)已知 。研究发现,向上述反应体系中加入适量多孔CaO,有利于提高氢气的产率,其可能原因为_______。
(3)向若干相同容积的密闭容器中分别充入和,只发生反应Ⅱ,测得相同时间内,的转化率随温度的变化如图甲。已知反应Ⅱ的速率方程为,,其中、均为速率常数,该条件下只受温度影响,、与的关系如图乙。假设该温度范围内催化剂活性不受影响。
温度下,的转化率随温度呈现如图甲变化趋势的原因是_______;图乙中表示随的变化的是线_______(填“G”或“H”)。
(4)时,向某恒容密闭容器中按投料,加入过量,测得起始压强为100 kPa,发生反应Ⅰ、反应Ⅱ以及,反应到时达到平衡,平衡体系中,CaO对的吸收率为50%。已知时,的平衡常数;实验温度下,CaO与水蒸气的反应忽略不计。
①内,_______(用含的代数式表示)。
②时,反应Ⅰ的平衡常数_______。
③保持温度不变,若向平衡体系中再加入少量,重新达平衡后,将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
18. 有机化合物托伐普坦可以通过抑制肾脏对水的重吸收发挥利尿作用,其一种合成路线如下:
已知:。回答下列问题:
(1)A用系统命名法命名为_______。
(2)酸性:B_______C(填“>”“<”或“=”)。
(3)C→D的化学方程式为_______。
(4)的反应中加入的作用是_______。
(5)下列关于F的说法,正确的是_______(填字母)。
a.在浓硫酸、加热条件下能发生消去反应
b.能在NaOH溶液中发生取代反应
c.能与新制反应生成砖红色沉淀
d.能与发生加成反应
(6)H的结构简式为_______。
(7)F经多步反应可生成分子式为的有机化合物。的同分异构体中,同时满足下列条件的有_______种(不考虑立体异构);写出同时满足条件①和②不满足条件③,且核磁共振氢谱峰面积之比为的结构简式:_______(不考虑立体异构)。
①能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生;②分子中含有2个甲基;③含有碳碳双键
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注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、班级、考场号、座位号、考生号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:C-12 O-16 Mn-55 Fe-56 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. “地下气象万千,地上沧海桑田,”文物的地下保存寿命与其化学材质息息相关。下列文物的主要成分属于天然有机高分子材料的是
A.越王勾践剑
B.镶金兽首玛瑙杯
C.睡虎地秦墓竹简
D.汝窑天青釉弦纹樽
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.越王勾践剑主要成分为青铜,属于金属材料,不属于天然有机高分子材料,A错误;
B.镶金兽首玛瑙杯的主要成分是二氧化硅,属于无机非金属材料,金属于金属材料,都不属于天然有机高分子材料,B错误;
C.睡虎地秦墓竹简由竹子制成,主要成分为纤维素,纤维素属于天然有机高分子材料,C正确;
D.汝窑天青釉弦纹樽为陶瓷制品,主要成分为硅酸盐,属于无机非金属材料,不属于天然有机高分子材料,D错误;
故答案选C。
2. 下列关于高分子材料与其特性和用途的对应关系错误的是
A. 酚醛树脂——热固性树脂,可反复加热熔化加工,可用于制作绝缘材料
B. 聚乙烯——无毒、耐低温,可用于制作药物的包装材料
C. 顺丁橡胶——弹性好、耐磨,可用于制造轮胎
D. 聚四氟乙烯——耐化学腐蚀,可用于制作化工反应釜内衬
【答案】A
【解析】
【详解】A.酚醛树脂是热固性树脂,成型后为体型网状结构,受热不会熔化,无法反复加热熔化加工,A错误;
B.聚乙烯无毒、耐低温,化学性质稳定,可用于制作药物的包装材料,B正确;
C.顺丁橡胶具有弹性好、耐磨的特性,可用于制造轮胎,C正确;
D.聚四氟乙烯耐酸碱等化学试剂腐蚀,俗称“塑料王”,可用于制作化工反应釜内衬,D正确;
故选A。
3. 下列操作不符合实验安全要求的是
A. 无水乙醇与高锰酸钾要分柜存放
B. 加热烧杯、锥形瓶中的液体时,需垫陶土网使其均匀受热
C. 实验中废弃的不能随便丢弃,应用滤纸包裹后放入垃圾桶
D. 可燃性气体点燃前,必须检验其纯度
【答案】C
【解析】
【详解】A.高锰酸钾为强氧化剂,无水乙醇为易燃还原剂,二者混放易发生反应引发危险,分柜存放符合安全要求,A不符合题意;
B.烧杯、锥形瓶底面积较大,直接加热易受热不均炸裂,垫陶土网使其均匀受热的操作符合安全要求,B不符合题意;
C.Na2O2易与水、二氧化碳反应放出大量热且生成助燃的氧气,用滤纸包裹放入垃圾桶易引发火灾,废弃Na2O2应放入指定废弃试剂容器统一处理,C符合题意;
D.可燃性气体混有空气达到爆炸极限时,点燃会发生爆炸,因此点燃前必须检验纯度,D不符合题意;
故选C。
4. 设是阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 中含键数目为
B. 的溶液中含氮原子总数目为
C. 与足量充分反应,转移电子数目为
D. 标准状况下,和的混合气体含有的电子数目为
【答案】B
【解析】
【详解】A.1 mol 中,甲基上的C为杂化,每个甲基C与3个H原子形成键,故该键数目为,A正确;
B.仅给出溶液的浓度,未提供溶液体积,无法计算溶质物质的量,不能确定含氮原子总数,B错误;
C.5.6 g的物质的量为,与足量反应生成,Fe元素化合价从0升高至+3,转移电子数目为,即,C正确;
D.标准状况下,和均为气体,4.48 L混合气体总物质的量为,和分子均含10个电子,故总电子数目为,即,D正确;
故答案选B。
5. 下列化学用语或图示表达正确的是
A. 分子的空间填充模型: B. 的电子式:
C. 中子数为25的钙原子: D. 基态Cu原子的价层电子排布式:
【答案】D
【解析】
【详解】A.原子半径,因为N是第二周期元素,Cl是第三周期,该空间填充模型中中心N原子体积比Cl大,不符合实际,A错误;
B.是共价化合物,不存在离子键,不能写成离子形式标注电荷和方括号,B错误;
C.钙的质子数为20,中子数为25时,质量数质子数中子数;原子符号的规范为,正确写法应为,题中质量数和质子数位置写反,C错误;
D.铜是29号元素,价层电子排布式为,D正确;
故选D。
6. 肾上腺素是一种脂溶性激素,其结构如图。关于肾上腺素,下列说法错误的是
A. 能与溶液发生显色反应
B. 分子中含有手性碳原子
C. 在NaOH溶液中,1 mol该物质最多能与3 mol NaOH反应
D. 能发生取代、氧化、消去反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.该分子中含有酚羟基,能与溶液发生显色反应,A正确;
B.分子中存在手性碳原子,如图所示,B正确;
C.该分子中只有苯环上的2个酚羟基能与反应,醇羟基不与反应,故1 mol该物质最多能与2 mol 反应,C错误;
D.该分子中醇羟基的邻位碳原子上含有氢原子,可发生消去反应;酚羟基、醇羟基均能发生取代反应;酚羟基、醇羟基易被氧化,可发生氧化反应,D正确;
故选C。
7. 某化学小组进行如下实验探究与溶液的反应产物。已知:微溶于水,难溶于水。
序号
实验操作与实验现象或结论
Ⅰ
将通入溶液中迅速反应,经过滤、洗涤得到无色溶液A和白色沉淀B
Ⅱ
验证白色沉淀B的成分:
Ⅲ
经实验Ⅱ分析可知,沉淀B的主要成分为,还含有少量
下列说法错误的是
A. 实验Ⅰ中主要发生了复分解反应
B. 溶液C中含银微粒主要以形式存在
C. 试剂X可能是
D. 操作ⅳ生成大量白色沉淀的反应中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A.实验Ⅰ中SO2与水反应生成H2SO3,H₂SO₃和AgNO3发生复分解反应生成主要沉淀Ag2SO3,仅有少量被氧化,因此主要反应为复分解反应,A正确;
B.Ag2SO3、Ag2SO4都可与浓氨水反应生成银氨络离子,因此溶液C中含银微粒主要以该络离子形式存在,B正确;
C.结合流程可知,试剂X的目的是沉淀溶液C中的、,故试剂X可能是,C正确;
D.操作ⅳ中,氧化剂为H2O2,每个H2O2得2e⁻,还原剂为(或),每个失2e⁻,根据电子守恒,氧化剂与还原剂物质的量之比为,不是,D错误;
故答案为D。
8. 化学研究应当注重宏观与微观相结合。下列宏观事实与微观解释不相符的是
选项
宏观事实
微观解释
A
常温下,乙二醇为无色粘稠的液体
乙二醇分子中含有两个羟基,分子间能形成大量氢键
B
石墨能导电,金刚石不能导电
石墨中C原子采取杂化,石墨的二维结构内,未参与杂化的2p电子可在整个碳原子平面中运动,金刚石中C原子采取杂化,无自由移动的电子
C
用“杯酚”可分离和
“杯酚”与通过离子键形成超分子
D
用肥皂洗涤油污
肥皂中的高级脂肪酸钠含有亲水基和疏水基
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.乙二醇分子含两个羟基,分子间可形成较多氢键,分子间作用力强,因此常温下为无色粘稠液体,A不符合题意;
B.石墨中C原子采取杂化,未参与杂化的2p电子形成离域大π键可在平面内运动,故能导电;金刚石中C原子采取杂化,所有价电子都参与形成σ键,无自由移动电子故不导电,B不符合题意;
C.“杯酚”与均为共价分子,二者通过分子间作用力结合形成超分子,不存在离子键,C符合题意;
D.高级脂肪酸钠含亲水的羧基端和疏水的烃基端,疏水基结合油污、亲水基结合水,可乳化去除油污,D不符合题意;
故选C。
9. 研究物质结构是研制新物质的基础。已知X、Y、Z、W是原子序数依次增大的短周期主族元素,且分布于三个不同周期,基态W原子的核外电子总数是其单电子数的5倍,Y、W同主族。研究发现化合物在气态和固态时结构明显不同,固态时的晶胞结构如图。下列说法错误的是
A. Y的最高价氧化物对应的水化物为一元强酸
B. 固态时,的晶体类型为离子晶体
C. 由X、Y、Z三种元素组成的化合物均能抑制水的电离
D. 简单氢化物的键角:
【答案】C
【解析】
【分析】四种短周期元素分布在三个周期,原子序数依次增大,故X为H;基态W原子的核外电子总数是其单电子数的5倍,W为P(电子数15,单电子数3,);Y与W同主族,故Y为N;结合化合物可知Z为O。
【详解】A.Y为N,最高价氧化物对应的水化物为,属于一元强酸,A正确;
B.固态由和构成,晶体类型为离子晶体,B正确;
C.H、N、O组成的化合物如,铵根离子水解会促进水的电离,并非均能抑制水的电离,C错误;
D.Y的简单氢化物为,W的简单氢化物为,N电负性大于P,中成键电子对排斥力更大,键角,D正确;
故选C。
10. 某科研团队研制出一种“自供电氮循环转化装置”,工作原理装置示意图如图。该装置工作时,将电池中的产物,通过自供电方式转换为。下列说法错误的是
A. 左侧电子的转移方向:Zn电极→导线→电极
B. b电极的电极反应式为
C. 通过质子交换膜向电极区迁移
D. 电路中转移时,理论上共消耗195 g Zn
【答案】D
【解析】
【分析】由题干图示信息可知,上部分为原电池,Zn为负极,失电子发生氧化反应,电极反应式为:;b电极为正极,得电子发生还原反应,电极反应式为:;下部分为电解池,与负极Zn电极连接的电极为阴极,电极反应式为:,石墨电极为阳极,电极反应为:,
【详解】A.Zn为负极失电子,左侧电子的转移方向:Zn电极→导线→电极,A正确;
B.b电极为正极,电极反应式为,B正确;
C.由分析知,电极为阴极,电解池中阴阳相吸,H+阳离子通过质子交换膜向阴极区迁移,C正确;
D.电路中转移时,由Zn极电极反应可知,所以消耗的Zn的物质的量为,质量为,但装置中有两个Zn电极,所以总消耗的Zn质量为,D错误;
故选D。
11. 新型半导体芯片材料——硒氧化铋(,摩尔质量为)是下一代高性能芯片的核心候选材料,其晶胞投影如图,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 每个Bi周围紧邻且等距的O有6个 B. 晶胞中O均位于面上
C. 电负性: D. 该晶体的密度为
【答案】A
【解析】
【分析】根据投影图,得出晶胞结构为,据此解答。
【详解】A.如图所示,每个Bi周围紧邻且等距的O实际为4个,而非6个,A错误;
B.O原子均位于晶胞的侧面上,每个O被2个晶胞共用,晶胞中O数目为,Bi原子数目为,Se原子数目为,符合化学式比例,B正确;
C.同主族元素电负性从上到下递减,因此电负性O>Se,Bi为金属,电负性小于非金属Se,故电负性,C正确;
D.晶胞中含有2个结构单元,总质量为,晶胞体积为,密度为,D正确;
故选A。
12. 催化制备醛的反应机理如图。已知:配合物中中心过渡金属原子的价电子数+配体提供的电子总数=18时,配合物更稳定。下列说法正确的是
A. 与相比,更稳定
B. 反应过程中不涉及非极性键的断裂和形成
C. 若用示踪原子标记反应物,则生成物可能为
D. 反应过程中氢元素的化合价不变
【答案】C
【解析】
【详解】A.计算配合物电子总数:HCo(CO)3的价电子总数为:9(Co价电子)+1(H提供)+3×2(每个CO提供2e−)=16,HCo(CO)4为:9+1+4×2=18,根据18电子规则,HCo(CO)4更稳定,A错误;
B.反应过程中断裂了烯烃的C=C非极性键,的H-H非极性键,故涉及非极性键的断裂,B错误;
C.反应中CO参与反应后进入产物的醛基中,若用14C标记CO,则生成物醛基的C可为标记的14C,可能得到,C正确;
D.金属氢化物中H为−1价,反应后有机物中H为+1价,且反应物H2中H为0价,转化后化合价发生变化,氢元素化合价有改变,D错误;
故答案选C。
13. 下列实验操作不能达到相应实验目的的是
选项
实验操作
实验目的
A
向溴和溴苯的混合物中加入适量氢氧化钠溶液,振荡,静置后分液
除去溴苯中的溴
B
向饱和亚硫酸氢钠溶液中滴加质量分数为70%的浓硫酸
制备少量二氧化硫气体
C
向和KSCN的混合溶液中滴入酸化的溶液,振荡,观察溶液颜色的变化
探究、氧化性的强弱
D
向物质的量浓度和体积均相同的、溶液中分别滴加同浓度的过量的NaOH溶液
比较Mg与Al金属性强弱
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.溴可与NaOH反应生成易溶于水的钠盐,溴苯不溶于水且不与NaOH反应,静置分液可实现分离,A能达到实验目的;
B.70%浓硫酸与饱和亚硫酸氢钠反应可生成SO2,且浓硫酸吸水可降低SO2的溶解度,可制备少量SO2气体,B能达到实验目的;
C.混合溶液中含有,酸化后H+与形成的硝酸也可将Fe2+氧化为Fe3+,无法证明是Ag+氧化Fe2+,不能探究Ag+和Fe3+氧化性的强弱,C不能达到实验目的;
D.加入过量NaOH溶液后,MgCl2生成不溶的Mg(OH)2,AlCl3最终得到澄清溶液,说明Mg(OH)2碱性强于Al(OH)3,最高价氧化物对应水化物碱性越强对应金属的金属性越强,可证明Mg金属性强于Al,D能达到实验目的;
故答案选C。
14. 常温下,用HCl(g)调节悬浊液的pH,测得不同pH下,平衡体系中与含氟微粒的分布系数[例如]随溶液pH的变化如图。下列说法错误的是
A. 常温下,的数量级为
B. c点时,溶液中存在
C. a点和c点均存在
D. 常温下,溶液与溶液等体积混合有沉淀生成
【答案】C
【解析】
【分析】体系中存在沉淀溶解平衡,随着降低,浓度增大,与结合生成,使沉淀溶解平衡正向移动,增大。含氟微粒的分布系数随变化:随增大而升高,随增大而降低,据此分析。
【详解】A.由图像可知,时,,此时,且。根据氟元素守恒:,可得。则,数量级为,A正确;
B.c点溶液中,根据电荷守恒:。此时溶液呈酸性,,因此,B正确;
C.根据电荷守恒:,结合物料守恒,将其代入电荷守恒式,整理得:,C错误;
D.常温下,,当时,,此时,,故。等体积混合后,为,溶液中,等体积溶液混合后,,离子积,因此有沉淀生成,D正确;
故选C。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 铋广泛用于电子半导体、医药等领域;锰是钢铁、动力电池行业的核心原料。某工厂设计如图工艺流程,从含铋烧渣(主要成分为、,还含少量、、)中回收,并制备锰的氧化物,实现废渣的资源化利用。
已知:①易水解生成沉淀;②该流程条件下,Bi与盐酸几乎不反应;③常温下,存在的pH范围约为2.0~11.0。回答下列问题:
(1)“水浸”的目的是_______。
(2)“酸浸”时选用过量浓盐酸的原因除了使原料充分反应外,还有______(结合化学用语说明)。
(3)①实验室检验滤液Ⅱ中是否含有的试剂为______。
②经检验,滤液Ⅱ中无,含有。滤液Ⅱ中含有的主要原因为_______(用离子方程式解释)。
③常温下,若滤液Ⅱ中,理论上,“沉铋”时应控制溶液的_____{,}。
(4)“沉锰”时反应的离子方程式为_______;该工序需控制温度在以下,原因可能是_______。
(5)某温度下在空气中煅烧生成一种锰的氧化物和,测得煅烧后固体残留率为66.4%(固体残留率),则该温度下所得锰的氧化物的化学式为_______。
【答案】(1)
溶解MnSO4,实现锰元素与铋、铁、铜、硅等元素的分离
(2)
溶液中存在平衡Bi3+ + Cl- + H2O ⇌ BiOCl + 2H+,过量浓盐酸增大了c(H+),抑制Bi3+水解,提高浸出率
(3) ①.
铁氰化钾溶液(或K3[Fe(CN)6]溶液) ②.
Bi + 3Fe3+ = Bi3+ + 3Fe2+ ③.
7.35 (4) ①.
②.
防止NH4HCO3受热分解,提高原料利用率
(5)
Mn3O4
【解析】
【分析】水浸:利用易溶于水,而其他金属氧化物和二氧化硅不溶于水的性质,将锰元素以的形式转移到滤液Ⅰ中,实现锰与铋、铁、铜、硅等元素的分离。
酸浸:向水浸渣中加入过量浓盐酸,、、溶解转化为、、,不反应成为滤渣。过量浓盐酸可抑制的水解。
除铜:加入粉,利用置换反应除去,同时粉也会将氧化性较强的还原为。
调pH沉铋:加入溶液消耗,提高溶液pH,促使水解生成沉淀,而留在滤液Ⅱ中。
调pH脱氯:加入溶液,将转化为。
沉锰与煅烧:滤液Ⅰ精制后加入生成沉淀,最后煅烧得到锰的氧化物。
【小问1详解】
烧渣中只有易溶于水,、、、均不溶于水。通过水浸,可以将锰元素转移至滤液中,从而与后续需要回收的铋等固体元素分离开来。
【小问2详解】
已知信息提示极易水解生成沉淀。在酸浸环节,为了保证铋元素以离子的形式留在溶液中而不损失于滤渣中,需要加入过量浓盐酸,溶液中存在平衡,根据勒夏特列原理,这会促使水解平衡向左(逆向)移动,从而有效抑制水解。
【小问3详解】
①实验室中检验的特征试剂是铁氰化钾()溶液,相遇会生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀。
②酸浸后溶液中含有溶解生成的。在“除铜”工序中加入了粉,的还原性强于,会将溶液中的还原为,自身氧化为,离子方程式为 。
③要使不沉淀,溶液中的必须满足。 代入数据:。 则。 常温下。因此应控制。
【小问4详解】
“沉锰”时,滤液Ⅰ中的与加入的发生双水解相互促进反应(或复分解结合生成沉淀和气体),生成碳酸锰沉淀、二氧化碳和水离子方程式为 。由于碳酸氢铵()热稳定性差,温度过高易分解生成氨气、二氧化碳和水,导致原料损失,因此需要控制在较低温度(以下)进行。
【小问5详解】
设起始有,其摩尔质量为,质量为。其中含有锰元素的质量为。 煅烧后固体残留率为,则剩余固体(锰的氧化物)的质量为。根据锰元素守恒,剩余固体中锰元素的质量仍为,则所含氧元素的质量为 。该氧化物中锰原子与氧原子的物质的量之比为。故该锰的氧化物的化学式为。
16. 是一种重要的有机合成中间体,实验室以为原料,在氢化钠(NaH)作用下发生重排反应制备该物质。两种物质的相对分子质量和性质如表:
物质
相对分子质量
沸点
溶解性
128
133
不溶于水,易溶于甲苯等有机溶剂
128
205
微溶于水,易溶于有机溶剂,可溶于强碱溶液
实验步骤如下:
Ⅰ.向装有冷凝器和氮气入口的四颈烧瓶中加入和甲苯。
Ⅱ.将混合物在搅拌下加热至,随后在内缓慢滴加,继续在下搅拌反应。
Ⅲ.反应完成后,冷却至室温,缓慢滴加甲醇。
Ⅳ.加入水溶解,分离甲苯层和水层,水层用甲苯洗涤并分液。
V.将分液得到的水层用浓盐酸酸化至,回收形成的有机层,水层用正己烷萃取。
Ⅵ.合并有机层,加入无水硫酸钠,过滤;蒸馏除去正己烷,得到纯净的液体产物。
回答下列问题:
(1)NaH试剂瓶上应贴有的危险化学品标志为_______(填字母);实验中持续通入氮气的目的是_______。
A.放射性物质 B.遇湿易燃物品 C.氧化剂
(2)步骤Ⅲ中滴加甲醇的目的是_______(结合化学方程式解释);此处不直接加水的原因是_______。
(3)步骤Ⅴ中“水层用浓盐酸酸化”时发生反应的化学方程式为_______。
(4)步骤Ⅵ中无水硫酸钠的作用是_______。
(5)步骤Ⅵ中蒸馏时温度计水银球应位于蒸馏烧瓶_______。
(6)该实验产物的产率约为_______(保留两位有效数字);若实验中省略了步骤Ⅴ的“水层用正己烷萃取”这一操作,会导致产率_______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
【答案】(1) ①. B ②. 排除装置内空气,防止NaH等被氧化
(2) ①. 滴加甲醇的目的是除去过量的,反应方程式为: ②. 与水反应速率过快,会瞬间放出大量热,反应剧烈易引发爆炸等安全事故
(3)
(4)作干燥剂,除去有机层中残留的少量水分
(5)蒸馏烧瓶的支管口处
(6) ①. ②. 偏低
【解析】
【分析】原料为,在氢化钠作用下发生重排,得到目标产物的羧酸钠;后续经酸化、分离提纯得到最终产物羧酸。 反应完成后先淬灭过量,利用产物羧酸可溶于强碱成盐的性质分离有机杂质,酸化后萃取提纯产物,干燥、蒸馏得到纯净产物。
【小问1详解】
NaH可与水剧烈反应,放出大量热和氢气,易引发燃烧,属于遇湿易燃化学品,因此答案为; 持续通入氮气的目的是排尽装置内空气,防止与空气中水蒸气反应引发危险,同时避免被氧气氧化。
【小问2详解】
滴加甲醇的目的是除去过量的,反应方程式为:。与水反应速率过快,会瞬间放出大量热,反应剧烈易引发爆炸等安全事故,所以不直接加水。
【小问3详解】
产物在碱性水层中以羧酸钠形式存在,酸化时和盐酸反应得到产物羧酸,反应方程式为: 。
【小问4详解】
无水硫酸钠的作用是:作干燥剂,除去有机层中残留的少量水分。
【小问5详解】
蒸馏时温度计需要测量馏分蒸气的温度,因此温度计水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处(支管口下沿位置)。
【小问6详解】
过量,原料的物质的量为,1 mol原料重排得到1 mol产物,因此理论产物质量为;实际产量为,因此产率为: 。若省略“水层用正己烷萃取”操作,水层中溶解的部分产物无法被回收,最终得到的产物质量减少,因此产率偏低。
17. 甲醇蒸气重整:制氢技术因其低温操作、高氢气选择性等优势而受到青睐。该反应一般分两步进行:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
回答下列问题:
(1)反应的_______,该反应自发进行的条件是_______(填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)已知 。研究发现,向上述反应体系中加入适量多孔CaO,有利于提高氢气的产率,其可能原因为_______。
(3)向若干相同容积的密闭容器中分别充入和,只发生反应Ⅱ,测得相同时间内,的转化率随温度的变化如图甲。已知反应Ⅱ的速率方程为,,其中、均为速率常数,该条件下只受温度影响,、与的关系如图乙。假设该温度范围内催化剂活性不受影响。
温度下,的转化率随温度呈现如图甲变化趋势的原因是_______;图乙中表示随的变化的是线_______(填“G”或“H”)。
(4)时,向某恒容密闭容器中按投料,加入过量,测得起始压强为100 kPa,发生反应Ⅰ、反应Ⅱ以及,反应到时达到平衡,平衡体系中,CaO对的吸收率为50%。已知时,的平衡常数;实验温度下,CaO与水蒸气的反应忽略不计。
①内,_______(用含的代数式表示)。
②时,反应Ⅰ的平衡常数_______。
③保持温度不变,若向平衡体系中再加入少量,重新达平衡后,将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) ①. +49.8 ②. 高温
(2)多孔CaO能吸收体系中的CO2,降低生成物浓度,促使平衡正向移动;同时该吸收反应为放热反应,可为吸热的甲醇重整反应提供热量。
(3) ①. T1~T2温度下,反应尚未达到平衡,随着温度升高,反应速率加快,相同时间内CO的转化率增大。 ②. G
(4) ①. 70/t ②. 980 ③. 减小
【解析】
【小问1详解】
①根据盖斯定律,总反应=反应I +反应II:;
②自发反应的判据为ΔG=ΔH-TΔS<0,总反应气体分子数增加,ΔS>0,且ΔH>0,因此高温下TΔS>ΔH,ΔG<0,反应自发。
【小问2详解】
多孔CaO能吸收体系中的CO₂,降低了生成物 CO₂的浓度,促使反应Ⅱ和总反应的平衡正向移动,提高了氢气的产率;同时该反应为放热反应,放出的热量可为吸热的甲醇重整反应提供能量,进一步促进反应正向进行。
【小问3详解】
①此温度范围内反应未达到平衡,温度升高,反应速率加快,相同时间内CO的转化量增加,因此转化率随温度升高而增大;
②反应II(放热),温度升高(减小),逆反应速率常数k逆增大,因此随增大而减小的幅度更大(更陡),对应曲线G。
【小问4详解】
①已知:起始时和按物质的量比1:1投料,起始总压100 kPa,因此初始分压:,的,即平衡时体系中游离的,设反应I中的分压减少x,反应II中分压减少y:平衡时,游离,且CaO对CO2吸收率为50%,即,故,由,得,解得,平衡时,因此:;
②平衡时各物质分压:,所以
③将反应Ⅰ+反应Ⅱ得:,其平衡常数为:,变形得,温度不变,K不变,且CaCO3分解平衡中,加入少量的,平衡正向移动,最终增大,因此减小。
18. 有机化合物托伐普坦可以通过抑制肾脏对水的重吸收发挥利尿作用,其一种合成路线如下:
已知:。回答下列问题:
(1)A用系统命名法命名为_______。
(2)酸性:B_______C(填“>”“<”或“=”)。
(3)C→D的化学方程式为_______。
(4)的反应中加入的作用是_______。
(5)下列关于F的说法,正确的是_______(填字母)。
a.在浓硫酸、加热条件下能发生消去反应
b.能在NaOH溶液中发生取代反应
c.能与新制反应生成砖红色沉淀
d.能与发生加成反应
(6)H的结构简式为_______。
(7)F经多步反应可生成分子式为的有机化合物。的同分异构体中,同时满足下列条件的有_______种(不考虑立体异构);写出同时满足条件①和②不满足条件③,且核磁共振氢谱峰面积之比为的结构简式:_______(不考虑立体异构)。
①能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生;②分子中含有2个甲基;③含有碳碳双键
【答案】(1)2-硝基甲苯
(2)< (3)+CH3OH+H2O
(4)中和反应生成的HBr,促进反应正向进行,提高G的产率
(5)b (6)
(7) ①. 10 ②.
【解析】
【分析】A发生氧化反应生成B,B发生取代反应生成C,C和甲醇发生取代反应生成D,D硝基被还原为氨基生成E,E发生取代反应生成G,G发生已知信息的反应生成H,H发生酯基的水解、脱羧生成J,故H的结构简式为;J经过一系列反应生成目标产物;
【小问1详解】
A用系统命名法命名为2-硝基甲苯;
【小问2详解】
C中引入了吸电子基-Cl,具有吸电子效应,增强了羧基的酸性,故酸性顺序为:B<C;
【小问3详解】
C→D为酯化反应,C与甲醇在浓硫酸催化下生成D,化学方程式为:
+CH3OH+H2O。
【小问4详解】
E含氨基,F为4-溴丁酸乙酯,二者发生取代反应并释放HBr,作为弱碱:中和反应生成的HBr,促进反应正向进行,提高G的产率;
【小问5详解】
F结构为
a.无醇羟基,不能发生消去反应,a错误;
b.含酯基和溴原子,可在NaOH中水解,b正确;
c.无醛基,不与新制反应,c错误;
d.含酯基,但酯基一般不与发生加成反应,无其他不饱和键,d错误;
故答案选b;
【小问6详解】
G经分子内环化脱去甲醇形成环状结构,同时根据,可由J倒推得到H,因此H的结构简式为;
【小问7详解】
的不饱和度为,①能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生,表明分子中含有-COOH;②分子中含有2个甲基;③含有碳碳双键,同时满足三个条件的有:、、、,共10种,同时满足条件①和②不满足条件③,且核磁共振氢谱峰面积之比为的结构简式:;
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