内容正文:
机密★启用前
河北5月高二期中考试化学
(试卷满分:100分,考试时间:75分钟)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B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,用0.5mm的黑色字迹签字笔将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,请将答题卡上交。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Al 27 Si 28 P 31S 32 Ga 70
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,只有一项符合题目要求。
1. 化学与科技、生产、生活密切相关。下列说法正确的是
A. 近日,唐山市气象局同意采购人工增雨火箭弹,干冰是经典的人工增雨剂,固态干冰升华过程会破坏极性键
B. 石墨烯在光电器件、电池等方面具有广泛应用,石墨烯与互为同素异形体
C. 乙炔是最简单的炔烃,它在掺杂状态下具有较高的电导率,可用于制备导电材料
D. 某地质大队在河北承德地区探获一处中型钒钛磁铁矿,基态钛、钒和铁原子的核外未成对电子数最多的是钒原子
【答案】B
【解析】
【详解】A.干冰是固态二氧化碳,升华属于物理变化,仅破坏分子间作用力,不会破坏分子内的碳氧极性键,A错误;
B.石墨烯和C60均是碳元素形成的结构不同的单质,符合同素异形体的定义,B正确;
C.乙炔是小分子炔烃,本身不导电,掺杂后具有导电性的是聚乙炔高分子,而非乙炔,C错误;
D.基态Ti价电子排布式为3d24s2,未成对电子数为2;V价电子排布为3d34s2,未成对电子数为3;Fe价电子排布为3d64s2,未成对电子数为4,未成对电子数最多的是Fe原子,D错误;
故选B。
2. 下列化学用语或表述正确的是
A. 反式聚异戊二烯的结构简式:
B. 甲醛()中键的电子云轮廓图:
C. 二聚氯化铝()中的杂化方式:
D. 石墨的层状结构:
【答案】B
【解析】
【详解】A.是顺式聚异戊二烯的结构简式,故A错误;
B.甲醛()中C、O原子2p轨道电子云以“肩并肩”形成键,键电子云轮廓图为,故B正确;
C.二聚氯化铝中原子形成4个σ键,的杂化方式为,故C错误;
D.石墨是错开的层状结构,故D错误;
选B。
3. 十二烷基磺酸钠()常用作轻纺工业的乳化剂。下列说法正确的是
A. 在水中的溶解性: B. 熔点:
C. 第一电离能: D. 简单离子半径:
【答案】A
【解析】
【详解】A.为极性分子,为非极性分子,水是极性溶剂,根据相似相溶原理,在水中的溶解性大于,A正确;
B.、、均为金属晶体,阳离子所带电荷数依次增大、离子半径依次减小,金属键依次增强,熔点顺序为 ,B错误;
C.同主族元素从上到下第一电离能递减,故第一电离能,且活泼金属的第一电离能远小于非金属,正确顺序为 ,C错误;
D.核外有3个电子层,核外有2个电子层,电子层数越多简单离子半径越大,故半径,D错误;
故选A。
4. 下列实验装置(部分夹持及加热装置省略)能够达到实验目的的是
A. 可用图1装置制备溴苯
B. 可用图2装置分离苯和硝基苯
C. 可用图3装置萃取碘水中的碘
D. 图4中从通入冷凝水可除去碘中混有的
【答案】D
【解析】
【详解】A.制备溴苯需使用液溴,浓溴水与苯不发生取代反应,无法制备溴苯,A错误;
B.蒸馏操作中温度计水银球应放在蒸馏烧瓶支管口处测量蒸气的温度,该装置温度计位置错误,B错误;
C.乙醇与水互溶,不能作为萃取碘水中碘的萃取剂,C错误;
D.碘易升华,为离子化合物沸点高难挥发,加热时,碘升华后在冷凝管壁凝华,可实现二者分离,冷凝水应从下口a进、上口b出,图4中从b通入冷凝水的描述虽有误,但装置设计可以通过升华凝华分离碘与,是唯一能达到实验目的的装置,D正确;
故答案选D。
5. 设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A. 二氧化硅晶体中含有键数目为
B. 中硼的价层电子对数目为
C. (或4)中配位键的数目为
D. 白磷分子()呈正四面体结构,白磷中含有键的数目为
【答案】C
【解析】
【详解】A.60 g SiO2的物质的量为 ,SiO2晶体中每个Si原子形成4个Si-O键,故1 mol SiO2含Si-O键数目为,A错误;
B.BF3中B原子的价层电子对数为3( ,3个σ键,无孤电子对),0.3 mol BF3中价层电子对数目为,B错误;
C.每个中含6个配位键,0.5 mol该配离子含配位键数目为,与n值无关,C正确;
D.31g P4的物质的量为 ,每个P4分子含6个P-P键,故含P-P键数目为,D错误;
故选C。
6. 下列说法正确的是
A. 烷烃沸点:
B. 与以物质的量1∶1加成,理论上最多生成4种产物(不考虑立体异构)
C. 分子中最多有7个原子共直线
D. 分子中最多有6个碳原子在同一平面
【答案】BD
【解析】
【详解】A.烷烃沸点规律:①碳原子数越多,沸点越高;②碳原子数相同时,支链越多,沸点越低,正确沸点顺序为: ,A错误;
B.若该物质为共轭二烯烃,与按物质的量加成时,除了两个双键各自的1,2加成,还存在1,4加成产物,共生成4种不同结构的产物(不考虑立体异构),故“最多生成4种产物”的说法正确,B正确;
C.选项中对应分子为二苯甲烷( ),中间的的碳为杂化,键角约,两个苯环的对位碳原子和中间亚甲基碳不可能共直线,最多共直线的原子数小于7,C错误;
D.对应分子结构为: 双键为平面结构,双键的2个碳原子、双键连接的甲基碳、亚甲基碳一定共平面;亚甲基和次甲基之间的单键可以旋转,可将次甲基碳旋转到双键平面内;次甲基为杂化,四面体结构最多容纳2个基团共平面,次甲基已经连接亚甲基,因此最多还能有1个甲基碳落在双键平面内。 总计最多个碳原子共平面,D正确;
故选BD。
7. 下列关于芳香族化合物的同分异构体(均不考虑立体异构)的说法正确的是
A. 1,3-二异丙烯基苯()的一氯代物共有6种
B. 联苯()的二氯代物共有10种
C. 分子式为的芳香族化合物共有14种
D. 分子式为的芳香烃共有7种
【答案】C
【解析】
【详解】A.1,3-二异丙烯基苯的等效氢共5种(苯环上3种,两个相同异丙烯基上共2种),其一氯代物共5种,A错误;
B.联苯一氯代物有3种,分别为,然后在此基础上再取代一个氯成为二氯代物分别有:7,4,1,共有7+4+1=12种,B错误;
C.分子式为 的芳香族化合物,侧链均为饱和结构,分类讨论:①1个取代基: 、,共2种;②2个取代基:分别为和 、和,每组均有邻、间、对3种位置,共6种;③3个取代基:2个和1个,两个甲基有邻、间、对3种位置,对应苯环上可被氯取代的氢分别有2、3、1种,共6种;总计种,C正确;
D.分子式为的芳香烃为苯的同系物,分类讨论:①1个取代基:正丙基、异丙基,共2种;②2个取代基:甲基和乙基,邻、间、对3种位置,共3种;③3个取代基:3个甲基,有连三甲苯、偏三甲苯、均三甲苯3种结构,共3种;总计种,D错误;
故选 C。
8. 化合物的蒸气密度是相同条件下密度的68倍,该分子的最简式为,的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1:2:2:3,分子中苯环上只有一个取代基,其红外光谱如图所示。关于的说法中正确的是
A. 有机物与足量反应可消耗氧气
B. 有机物A的结构简式为
C. 有机物A分子内含有手性碳原子
D. 分子内含有苯环和羧基的A的同分异构体有4种(不考虑立体异构)
【答案】D
【解析】
【分析】化合物的蒸气密度是相同条件下密度的68倍,则化合物A的相对分子质量为136,结合分子的最简式为可知,有机物A的分子式为C8H8O2,不饱和度为5,其核磁共振氢谱有四个吸收峰,说明分子中含有4种H原子,峰面积之比为1:2:2:3,结合红外光谱可知,分子中只含一个苯环且苯环上只有一个取代基,分子中存在酯基,故有机物A的结构简式为。
【详解】A.有机物燃烧通式: ,有机物与足量反应可消耗物质的量为 ,标况下体积为 ,题目未说明标准状况,A错误;
B.根据分析可知,有机物A结构简式:,B错误;
C.有机物A分子内无手性碳原子,C错误;
D.分子内含有苯环和羧基的A的同分异构体有、、、共4种,D正确;
故选D。
9. 2023年的诺贝尔化学奖授予了“发现和合成量子点”的三位科学家。如图所示是一种量子点的结构。下列说法错误的是
A. 的配位数为6
B. 、原子的杂化轨道类型均为
C. 该量子点的结构中有4种元素位于元素周期表p区
D. 基态Se原子有8种能量不同的电子
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据图示可看出,周围有3个配体螯合配位,配位数为6,A正确;
B.结构中有甲基碳原子、羧基碳原子和环上碳原子,采用的杂化类型为sp3和sp2,而N原子只采用sp2杂化,两者杂化类型不相同,B错误;
C.结构中有C、N、O和Se共4种元素位于元素周期表p区,Ru(原子序数为44)和Cd(原子序数为48)属于d区金属,H元素位于元素周期表s区,C正确;
D.核外电子排布中,各个能层和能级都有不同的能量,基态Se原子的核外电子排布式为:1s22s22p63s23p64s24p4,所以核外电子占据了有1s、2s、2p、3s、3p、4s和4p共8种能量不同的能级,D正确。
10. 物质的结构决定其性质。下列说法与解释均正确的是
选项
说法
解释
A
水的沸点高于氟化氢的沸点
键的键能大于键的键能
B
溶液中滴加溶液,红色褪去
与形成无色配离子的稳定性更强
C
石墨的熔点较高
石墨层间靠范德华力维系
D
晶体中的配位数为6,而晶体中的配位数为8
比的半径大
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.水的沸点高于氟化氢是因为1 mol H2O可形成2 mol氢键,1 mol HF仅能形成1 mol氢键,沸点由分子间作用力(含氢键)决定,与共价键键能无关,且实际F-H键键能大于O-H键,A错误;
B.Fe3+与F-形成的无色配离子[FeF6]3-稳定性强于红色的Fe(SCN)3,滴加NH4F后Fe(SCN)3解离转化为[FeF6]3-,红色褪去,B正确;
C.石墨熔点高是因为层内碳原子之间以强共价键结合,层间范德华力较弱,是石墨质软的原因,C错误;
D.CsCl晶体中Cs+配位数为8,NaCl晶体中Na+配位数为6,选项说法描述颠倒,D错误;
故选B。
11. 化合物常用于检验。在稀氨水中,与反应生成鲜红色沉淀,其结构如图所示。已知、、、为原子序数依次增大的短周期主族元素,且它们的原子序数之和为22。下列说法正确的是
A. 电负性:
B. 鲜红色沉淀中含有键
C. 简单氢化物的沸点:
D. 分子为极性分子,所有原子不在同一平面
【答案】D
【解析】
【分析】结构含短周期元素 R、W、X、Y,原子序数和为 22,推测 R 为 H(含1个共价键),W 为 C(含4个共价键),X 为 N(含3个共价键和一个配位键),Y 为 O(含2个共价键,能形成氢键),原子序数之和为1+6+7+8=22,符合条件,据此回答。
【详解】A.同周期主族元素电负性从左到右逐渐增大,故电负性顺序为,即 ,A错误;
B.选项未给出鲜红色沉淀的物质的量,无法计算π键的物质的量,B错误;
C.W、X、Y的简单氢化物分别为、、,常温下为液态,和为气态,且分子间存在氢键,沸点高于,故沸点顺序为 ,即,C错误;
D.为,其结构为书页形,正负电荷中心不重合,属于极性分子,所有原子不在同一平面,D正确;
故选 D。
12. 下列实验操作和现象以及结论有错误的是
选项
操作和现象
实验结论
A
将石蜡油蒸汽通过炽热的碎瓷片,再将产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液褪色
石蜡油裂解生成了不饱和烃
B
将缺角的明矾晶体放入明矾饱和溶液中,得到有规则几何外形的完整晶体
晶体具有自范性
C
烯烃中溶入18-冠-6醚时,水溶液与烯烃反应的速率明显加快
冠醚能氧化烯烃
D
向两只分别盛有等体积蒸馏水和无水乙醇的烧杯中各加入同样大小的钠,乙醇与钠的反应没有水与钠的反应剧烈
分子中氢氧键的极性:水>乙醇
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.石蜡油裂解产生的气体能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明生成了可被高锰酸钾氧化的不饱和烃,A正确;
B.缺角的明矾晶体在饱和明矾溶液中可自发形成规则几何外形的完整晶体,体现了晶体的自范性,B正确;
C.18-冠-6的作用是作为相转移催化剂,通过络合将带入有机相,增大反应物接触概率加快反应速率,冠醚本身不氧化烯烃,C错误;
D.钠与水反应比与乙醇反应更剧烈,说明水中O-H键更易断裂,氢氧键极性水大于乙醇,D正确;
故选C。
13. 酸性条件下,环氧乙烷()水合法制备乙二醇涉及的机理如图所示:
下列说法错误的是
A. 的结构简式为
B. 进攻环氧乙烷中的氧原子是因为碳氧键的共用电子对偏向氧
C. 生成副产物的过程中涉及极性键、非极性键的断裂和生成
D. 由生成副产物的机理可知二甘醇的结构简式为
【答案】C
【解析】
【详解】A.对比生成乙二醇的机理,进攻环氧乙烷氧原子后生成的正电中间体与X结构一致,X的结构简式为 ,A正确;
B.氧的电负性大于碳,碳氧键共用电子对偏向氧,氧原子带部分负电荷,因此带正电的优先进攻氧原子,B正确;
C.生成副产物的过程中,涉及碳氧极性键的断裂和生成,不存在非极性键的断裂或生成,C错误;
D.结合副反应机理,最终脱得到的二甘醇结构为 ,D正确;
故选C。
14. 某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示,它由a、b两种正方体单元组成,且两种正方体单元中氧离子的空间位置相同。若通过嵌入或脱嵌晶胞的棱心和体心,可将该晶体设计为锂电池的正极材料(、为正整数)。
已知:脱嵌率
下列说法错误的是
A. 放电时,嵌入晶胞,一个晶胞最多嵌入4个
B. 该晶胞中周围等距最近的有6个
C. 晶体中的可构成正四面体和正八面体
D. 当该正极材料中的脱嵌率为25%,则
【答案】D
【解析】
【详解】A.放电时嵌入晶胞,嵌入棱心和体心,大晶胞有12条棱,棱心贡献为,体心贡献为,最多嵌入个,A正确;
B.处于构成的正八面体空隙中,周围等距最近的有6个,B正确;
C.由b结构可知,可构成正四面体,周围的构成的正八面体,C正确;
D.晶胞中,含有4个A结构单元、4个B结构单元,晶胞中O原子总数为:,铁原子总数为:,若脱嵌率为25%,则剩余数目为 ,设晶胞中的数目为,则数目为,根据化合价代数和为的原则,则有: ,解得,所以 ,D错误;
故选D。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 有机物中官能团的种类和相互影响、化学键的类型和极性是认识有机化合物结构特征和有机反应的重要视角。回答下列问题:
(1)写出甲基的电子式:_______。有机物的苯环上的四溴取代物有_______种。
(2)用系统命名法命名:_______。
(3)将有机物置于氧气流中充分燃烧,产物只生成和,消耗氧气,将生成物通过浓硫酸,浓硫酸增重,再将剩余气体通过碱石灰,碱石灰增重。A的质谱图如图所示,则该有机物的分子式是_______。
(4)某烷烃碳架结构为:,若此烷烃为炔烃加氢制得,则此炔烃的结构简式为_______;若此烷烃为单烯烃加氢制得,则此烯烃的结构有_______种(考虑顺反异构)。
(5)()是合成某药物的重要中间体。
①一定条件下,能自身形成聚合物,该聚合物的键线式为_______。
②二烯烃是有机化工中的重要物质,分子中存在单双键交替出现的结构称为共轭结构,含共轭结构的多烯烃称为共轭烯烃。共轭二烯烃的性质之一是可以与含碳碳双键、三键的化合物发生Diels-Adler反应,即。
写出1,3-环己二烯与发生Diels-Adler反应的化学方程式:_______。
【答案】(1) ①. ②. 9
(2)2,3-二甲基-1,3-丁二烯
(3)C5H12O (4) ①. CH≡C-CH(CH3)CH(CH3)2 ②. 6
(5) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
甲基是甲烷分子失去一个氢原子后剩余的部分,碳原子最外层有7个电子,其中包含一个未成对的单电子,其电子式为 ;
1,5-二甲基萘分子具有中心对称性,苯环上共有6个可被取代的氢原子(分别在2, 3, 4, 6, 7, 8位)。求四溴取代物的种类,相当于求二溴取代物的种类(取代4个H等同于剩余2个H)。若两个溴原子在同一个苯环上,有相邻(2,3)、相间(2,4)、相对(3,4)共3种;
若两个溴原子在不同的苯环上,组合有:(2,6)、(2,7)、(2,8)、(3,7)、(3,8)、(4,8),共6种(注意对称性,如2,7与3,6等效)。因此,四溴取代物共有 种。
【小问2详解】
该有机物主链包含两个碳碳双键,最长碳链含有4个碳原子,母体为1,3-丁二烯。在2号和3号碳原子上各有一个甲基,故系统命名为:2,3-二甲基-1,3-丁二烯。
【小问3详解】
浓硫酸增重 为生成的质量, ,则 ;碱石灰增重为生成的质量, ,则 。产物中氧原子的总物质的量为 。消耗的 中氧原子的物质的量为 。根据氧原子守恒,有机物A中含有氧原子,且 。A分子中 =5:12:1,最简式为 ;
由质谱图可知,A的相对分子质量为88,与最简式的式量相等,故分子式为 。
【小问4详解】
根据碳架结构,该烷烃的系统命名为2,3-二甲基戊烷,结构简式为 。若由炔烃加氢制得,要求相邻两个碳原子上至少各有2个氢原子。分析该烷烃结构,只有左侧的 满足条件,故炔烃只能在1,2位形成三键,结构简式为;
若由单烯烃加氢制得,要求相邻两个碳原子上至少各有1个氢原子。双键可能的位置有:
①(无顺反异构,1种)
②(存在顺反异构,2种)
③(无顺反异构,1种)
④(无顺反异构,1种)
⑤(无顺反异构,1种)
综上所述,考虑顺反异构,该烯烃的结构共有 种。
【小问5详解】
①M为环己烯,在一定条件下发生加聚反应,碳碳双
键打开变成单键形成聚合物主链,其聚合物的结构简式(键线式特征)为 。
②1,3-环己二烯的1,4位碳原子与苯乙炔的三键碳原子相连,形成一个新的六元环(构成双环体系),同时1,3-环己二烯原来的两个双键变为中间的一个双键,苯乙炔的三键变为双键。其反应的化学方程式为。
16. 碳、氮、磷及其化合物在生产生活中有着重要的作用。回答下列问题:
(1)下列物质中既含有极性键,又含有非极性键的极性分子是_______(填字母)。
A. B. C. D.
(2)某同学画出基态碳原子的核外电子排布图:,该电子排布图违背了_______。
(3)镍能形成多种配合物,其中是无色的挥发性液体,是红黄色单斜晶体,的熔点高于的原因是_______。
(4)黑磷与石墨类似,也具有层状结构(如图1),为了大幅度提高锂电池的充电速率,科学家研发了黑磷-石墨复合负极材料,其单层结构俯视图如图2所示。
①图2中,黑磷区P原子的杂化方式为_______。
②根据图1和图2的信息,下列说法正确的有_______(填字母)。
a.黑磷区键的键能完全相同
b.黑磷与石墨都属于混合型晶体
c.复合负极材料单层中,原子与原子之间的作用力属于范德华力
d.由石墨和黑磷制备该复合负极材料的过程,发生了化学反应
(5)磷化铝的熔点为2000℃,它与晶体硅的结构类似,磷化铝的晶胞结构如图3所示。
①磷化铝晶体中距离磷原子最近的磷原子有_______个。
②磷化铝晶体的密度为,用表示阿伏加德罗常数的值,则该晶胞中距离最近的两个铝原子之间的距离为_______(用含、的代数式表示即可)。
【答案】(1)C (2)
洪特规则 (3)
K2[Ni(CN)4]属于离子晶体,熔化时破坏离子键,Ni(CO)4属于分子晶体,熔化时破坏分子间作用力,离子键的作用力远大于分子间作用力
(4) ①.
sp3 ②.
bd (5) ①.
12 ②.
【解析】
【小问1详解】
A.仅含极性键,为极性分子,不符合要求;
B.仅含极性键,为非极性分子,不符合要求;
C.含非极性键和极性键,且为极性分子,符合要求;
D.含非极性键和极性键,但为非极性分子,不符合要求;
故选C。
【小问2详解】
洪特规则要求基态原子核外电子填充简并轨道时,优先分占不同轨道且自旋方向平行,题中基态碳原子的2p轨道2个电子填充在同一轨道,违背洪特规则。
【小问3详解】
属于离子晶体,熔化时需要破坏离子键,属于分子晶体,熔化时仅需要破坏分子间作用力,离子键的强度远大于分子间作用力,因此 的熔点更高。
【小问4详解】
①黑磷区P原子形成3个 键,还含有1对孤电子对,价层电子对数为4,因此杂化方式为。
②a.由图1可知黑磷区键的键长不完全相等,因此键能不完全相同,a错误;
b.黑磷与石墨均为层状结构,层内原子以共价键结合,层间为范德华力,都属于混合型晶体,b正确;
c.复合负极材料单层的结合区中P原子与C原子之间形成共价键,不属于范德华力,c错误;
d.由石墨和黑磷制备该复合负极材料的过程有新化学键形成,属于化学反应,d正确;
故选bd。
【小问5详解】
①磷化铝与晶体硅结构类似,P原子采取面心立方最密堆积,因此距离磷原子最近的磷原子有12个。
②该晶胞中Al原子数目为4,P原子数目为,晶胞质量 ,晶胞体积,则晶胞边长 ,距离最近的两个铝原子的距离为晶胞面对角线长度的一半,即 。
17. 19世纪英国科学家法拉第对压缩煤气桶里残留的油状液体进行研究,测得这种液体由、两种元素组成,碳的质量分数为92.3%,这种液体实际就是后来证实的化合物苯。回答下列问题:
(1)①苯分子不具有碳碳单键和碳碳双键的简单交替结构,下列可以作为证据的事实有_______(填字母)。
A.苯的间位二元取代物只有一种
B.苯的邻位二元取代物只有一种
C.苯不能使酸性溶液褪色
D.苯能在一定条件下与氢气反应生成环己烷
②由于苯的含碳量与乙炔的相同,故人们认为苯是一种不饱和烃。写出苯的同分异构体中只含有两种处于不同化学环境的氢原子,含两个三键且无支链的不饱和链烃的结构简式:_______。
(2)某芳香烃的相对分子质量为102,若该分子内所有原子均在同一平面内,则其结构简式为_______。
(3)苯的同系物中,侧链烷基中直接与苯环连接的碳原子上有键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成芳香酸,反之则不能被氧化。反应:(R、R′表示烷基或氢原子)
①检验甲苯中是否混有己烯的试剂是_______。
②现有苯的同系物甲、乙,分子式都是。甲不能被酸性高锰酸钾溶液氧化为芳香酸,它的结构简式是_______;乙能被酸性高锰酸钾溶液氧化为分子式为的芳香酸,则乙可能的结构有_______种。
③有机物丙也是苯的同系物,分子式也是,它的苯环上的一溴代物只有一种,试写出丙可能的结构简式:_______、_______(写2种)。
【答案】(1) ①. BC ②.
HC≡C-CH2-CH2-C≡CH
(2)
C6H5-C≡CH (3) ①.
溴水(或溴的四氯化碳溶液) ②.
③.
9 ④.
⑤.
【解析】
【小问1详解】
①A.无论苯是否为碳碳单双键交替结构,其间位二元取代物都只有1种,无法作为证据;
B.若苯为单双键交替结构,邻位二元取代物有2种,实际仅1种,可证明苯不是单双键交替结构;
C.碳碳双键可被酸性KMnO4溶液氧化使其褪色,苯不能使酸性KMnO4溶液褪色,说明苯中无碳碳双键,可作为证据;
D.无论苯是否为单双键交替结构,都可与氢气加成生成环己烷,无法作为证据;
故选BC;
②苯分子式为C6H6,不饱和度为 4,其同分异构体含2个三键(总不饱和度为4)、无支链,要求仅2种等效氢,结构需对称,两端为三键端基氢、中间2个亚甲基氢等效,故结构为HC≡C-CH2-CH2-C≡CH。
【小问2详解】
相对分子质量为102的芳香烃,计算得分子式为C8H6,不饱和度为6,含苯环(不饱和度为4),剩余不饱和度为2,故含1个碳碳三键;苯环为平面结构,乙炔为直线形结构,苯乙炔中所有原子可共平面。
【小问3详解】
①甲苯和己烯均可使酸性KMnO4溶液褪色,无法鉴别;己烯可与溴发生加成反应使溴水(或溴的四氯化碳溶液)褪色,甲苯与溴水发生萃取、与溴的四氯化碳互溶,无褪色现象,可鉴别。
②甲不能被酸性KMnO4溶液氧化,说明与苯环直接相连的碳原子上无氢原子,侧链为4个碳的叔丁基,故结构为;乙氧化得到二元芳香酸,说明苯环上连有2个烷基侧链,且与苯环直接相连的碳原子均有氢,侧链组合为:-CH3和-CH2CH2CH3、-CH3和-CH(CH3)2、-CH2CH3和-CH2CH3,每组组合在苯环上有邻、间、对3种位置,共9种结构。
③苯环上一溴代物只有1种,说明苯环上所有可被取代的氢原子化学环境相同:、、,均符合要求。
18. 氮族元素在化学领域具有重要的地位。回答下列问题:
(1)①亚砷酸()分子中,中心原子砷的VSEPR模型是_______。分子键角小于氨分子的键角的原因是_______。
②是离子化合物,各原子均满足2电子或8电子稳定结构,的电子式是_______。
(2)是电石的主要成分,可用于实验室制乙炔,该化合物中存在的化学键类型为_______(填字母)。
a.离子键 b.极性共价键 c.非极性共价键 d.金属键 e.氢键
(3)向溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀,继续加入氨水沉淀溶解,得到深蓝色透明溶液,向该溶液中加入一定量的乙醇,析出固体。
①若要确定是晶体还是非晶体,最科学的方法是进行_______实验。
②加入一定量的乙醇有固体析出的原因是_______。
(4)实验证明,的结构有两种:呈棕黄色,有极性,有抗癌活性,25℃溶解度为水,水解后能与草酸()反应生成;呈淡黄色,无极性,无抗癌活性,25℃溶解度为水,水解后不能与草酸反应。的空间结构是_______(填“四面体形”或“平面四边形”)。画出A的结构图:_______。
(5)的晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被原子代替,顶点和面心的碳原子被原子代替。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。
①若沿轴投影的晶胞中所有原子的分布图如图所示,原子1的分数坐标为,则原子2的分数坐标为_______。
②若晶胞中和原子的最近距离为,阿伏加德罗常数的值为,则氮化镓晶体的密度为_______(用含、的代数式表示)。
【答案】(1) ①. 四面体形 ②. 砷(As)的电负性小于氮(N),As-H键的共用电子对离As核距离较远,成键电子对之间的斥力较小,因此AsH3分子的键角小于NH3 ③.
(2)ac (3) ①. X射线衍射实验 ②. 乙醇极性小于水,降低了的溶解度
(4) ①. 平面四边形 ②.
(5) ①. ②.
【解析】
【小问1详解】
①在亚砷酸(H3AsO3)分子中,中心原子砷(As)的价层电子对数=σ键电子对数 + 孤电子对数。As与3个−OH相连,形成3个σ键,As原子的价电子数为5,与3个−OH成键用去3个电子,还剩余1对孤电子对,所以价层电子对数=3+1=4。根据价层电子对互斥理论(VSEPR),当价层电子对数为4时,VSEPR模型为四面体形;
砷(As)的电负性小于氮(N),As-H键的共用电子对离As核距离较远,成键电子对之间的斥力较小,因此AsH3分子的键角小于NH3;
②NH5为离子化合物,分子中存在和H-,电子式为;
【小问2详解】
电石属于离子化合物,存在离子键,还存在碳碳非极性共价键,答案选ac;
【小问3详解】
①晶体具有规则的内部结构,在X射线衍射实验中会产生明锐的衍射峰;非晶体没有规则的内部结构,在X射线衍射实验中不产生明锐的衍射峰。X射线衍射实验能直接揭示物质内部结构特征,是区分晶体和非晶体最可靠的科学方法;
②加入一定量的乙醇有固体析出的原因是乙醇极性小于水,降低了的溶解度;
【小问4详解】
存在顺反异构(A、B为两种异构体),只有平面四边形结构会产生顺反异构,四面体结构无顺反异构,故空间构型为平面四边形;
A有极性(正负电中心不重合),应为顺式结构(两个NH3相邻、两个Cl相邻),为;
【小问5详解】
①根据题中要求,得出氮化镓的晶胞图为,则原子2的坐标为;
②根据信息,N原子在晶胞内部,个数为4,Ga位于顶点和面心,个数为,氮化镓的化学式为,晶胞的质量为,
Ga与N最近的距离,即Ga-N键长应是体对角线的,若晶胞中和原子的最近距离为,设边长为x,则,解得,根据密度的定义,=。
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河北5月高二期中考试化学
(试卷满分:100分,考试时间:75分钟)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B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,用0.5mm的黑色字迹签字笔将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效。
3.考试结束后,请将答题卡上交。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Al 27 Si 28 P 31S 32 Ga 70
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,只有一项符合题目要求。
1. 化学与科技、生产、生活密切相关。下列说法正确的是
A. 近日,唐山市气象局同意采购人工增雨火箭弹,干冰是经典的人工增雨剂,固态干冰升华过程会破坏极性键
B. 石墨烯在光电器件、电池等方面具有广泛应用,石墨烯与互为同素异形体
C. 乙炔是最简单的炔烃,它在掺杂状态下具有较高的电导率,可用于制备导电材料
D. 某地质大队在河北承德地区探获一处中型钒钛磁铁矿,基态钛、钒和铁原子的核外未成对电子数最多的是钒原子
2. 下列化学用语或表述正确的是
A. 反式聚异戊二烯的结构简式:
B. 甲醛()中键的电子云轮廓图:
C. 二聚氯化铝()中的杂化方式:
D. 石墨的层状结构:
3. 十二烷基磺酸钠()常用作轻纺工业的乳化剂。下列说法正确的是
A. 在水中的溶解性: B. 熔点:
C. 第一电离能: D. 简单离子半径:
4. 下列实验装置(部分夹持及加热装置省略)能够达到实验目的的是
A. 可用图1装置制备溴苯
B. 可用图2装置分离苯和硝基苯
C. 可用图3装置萃取碘水中的碘
D. 图4中从通入冷凝水可除去碘中混有的
5. 设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A. 二氧化硅晶体中含有键数目为
B. 中硼的价层电子对数目为
C. (或4)中配位键的数目为
D. 白磷分子()呈正四面体结构,白磷中含有键的数目为
6. 下列说法正确的是
A. 烷烃沸点:
B. 与以物质的量1∶1加成,理论上最多生成4种产物(不考虑立体异构)
C. 分子中最多有7个原子共直线
D. 分子中最多有6个碳原子在同一平面
7. 下列关于芳香族化合物的同分异构体(均不考虑立体异构)的说法正确的是
A. 1,3-二异丙烯基苯()的一氯代物共有6种
B. 联苯()的二氯代物共有10种
C. 分子式为的芳香族化合物共有14种
D. 分子式为的芳香烃共有7种
8. 化合物的蒸气密度是相同条件下密度的68倍,该分子的最简式为,的核磁共振氢谱有4个峰且面积之比为1:2:2:3,分子中苯环上只有一个取代基,其红外光谱如图所示。关于的说法中正确的是
A. 有机物与足量反应可消耗氧气
B. 有机物A的结构简式为
C. 有机物A分子内含有手性碳原子
D. 分子内含有苯环和羧基的A的同分异构体有4种(不考虑立体异构)
9. 2023年的诺贝尔化学奖授予了“发现和合成量子点”的三位科学家。如图所示是一种量子点的结构。下列说法错误的是
A. 的配位数为6
B. 、原子的杂化轨道类型均为
C. 该量子点的结构中有4种元素位于元素周期表p区
D. 基态Se原子有8种能量不同的电子
10. 物质的结构决定其性质。下列说法与解释均正确的是
选项
说法
解释
A
水的沸点高于氟化氢的沸点
键的键能大于键的键能
B
溶液中滴加溶液,红色褪去
与形成无色配离子的稳定性更强
C
石墨的熔点较高
石墨层间靠范德华力维系
D
晶体中的配位数为6,而晶体中的配位数为8
比的半径大
A. A B. B C. C D. D
11. 化合物常用于检验。在稀氨水中,与反应生成鲜红色沉淀,其结构如图所示。已知、、、为原子序数依次增大的短周期主族元素,且它们的原子序数之和为22。下列说法正确的是
A. 电负性:
B. 鲜红色沉淀中含有键
C. 简单氢化物的沸点:
D. 分子为极性分子,所有原子不在同一平面
12. 下列实验操作和现象以及结论有错误的是
选项
操作和现象
实验结论
A
将石蜡油蒸汽通过炽热的碎瓷片,再将产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液褪色
石蜡油裂解生成了不饱和烃
B
将缺角的明矾晶体放入明矾饱和溶液中,得到有规则几何外形的完整晶体
晶体具有自范性
C
烯烃中溶入18-冠-6醚时,水溶液与烯烃反应的速率明显加快
冠醚能氧化烯烃
D
向两只分别盛有等体积蒸馏水和无水乙醇的烧杯中各加入同样大小的钠,乙醇与钠的反应没有水与钠的反应剧烈
分子中氢氧键的极性:水>乙醇
A. A B. B C. C D. D
13. 酸性条件下,环氧乙烷()水合法制备乙二醇涉及的机理如图所示:
下列说法错误的是
A. 的结构简式为
B. 进攻环氧乙烷中的氧原子是因为碳氧键的共用电子对偏向氧
C. 生成副产物的过程中涉及极性键、非极性键的断裂和生成
D. 由生成副产物的机理可知二甘醇的结构简式为
14. 某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示,它由a、b两种正方体单元组成,且两种正方体单元中氧离子的空间位置相同。若通过嵌入或脱嵌晶胞的棱心和体心,可将该晶体设计为锂电池的正极材料(、为正整数)。
已知:脱嵌率
下列说法错误的是
A. 放电时,嵌入晶胞,一个晶胞最多嵌入4个
B. 该晶胞中周围等距最近的有6个
C. 晶体中的可构成正四面体和正八面体
D. 当该正极材料中的脱嵌率为25%,则
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 有机物中官能团的种类和相互影响、化学键的类型和极性是认识有机化合物结构特征和有机反应的重要视角。回答下列问题:
(1)写出甲基的电子式:_______。有机物的苯环上的四溴取代物有_______种。
(2)用系统命名法命名:_______。
(3)将有机物置于氧气流中充分燃烧,产物只生成和,消耗氧气,将生成物通过浓硫酸,浓硫酸增重,再将剩余气体通过碱石灰,碱石灰增重。A的质谱图如图所示,则该有机物的分子式是_______。
(4)某烷烃碳架结构为:,若此烷烃为炔烃加氢制得,则此炔烃的结构简式为_______;若此烷烃为单烯烃加氢制得,则此烯烃的结构有_______种(考虑顺反异构)。
(5)()是合成某药物的重要中间体。
①一定条件下,能自身形成聚合物,该聚合物的键线式为_______。
②二烯烃是有机化工中的重要物质,分子中存在单双键交替出现的结构称为共轭结构,含共轭结构的多烯烃称为共轭烯烃。共轭二烯烃的性质之一是可以与含碳碳双键、三键的化合物发生Diels-Adler反应,即。
写出1,3-环己二烯与发生Diels-Adler反应的化学方程式:_______。
16. 碳、氮、磷及其化合物在生产生活中有着重要的作用。回答下列问题:
(1)下列物质中既含有极性键,又含有非极性键的极性分子是_______(填字母)。
A. B. C. D.
(2)某同学画出基态碳原子的核外电子排布图:,该电子排布图违背了_______。
(3)镍能形成多种配合物,其中是无色的挥发性液体,是红黄色单斜晶体,的熔点高于的原因是_______。
(4)黑磷与石墨类似,也具有层状结构(如图1),为了大幅度提高锂电池的充电速率,科学家研发了黑磷-石墨复合负极材料,其单层结构俯视图如图2所示。
①图2中,黑磷区P原子的杂化方式为_______。
②根据图1和图2的信息,下列说法正确的有_______(填字母)。
a.黑磷区键的键能完全相同
b.黑磷与石墨都属于混合型晶体
c.复合负极材料单层中,原子与原子之间的作用力属于范德华力
d.由石墨和黑磷制备该复合负极材料的过程,发生了化学反应
(5)磷化铝的熔点为2000℃,它与晶体硅的结构类似,磷化铝的晶胞结构如图3所示。
①磷化铝晶体中距离磷原子最近的磷原子有_______个。
②磷化铝晶体的密度为,用表示阿伏加德罗常数的值,则该晶胞中距离最近的两个铝原子之间的距离为_______(用含、的代数式表示即可)。
17. 19世纪英国科学家法拉第对压缩煤气桶里残留的油状液体进行研究,测得这种液体由、两种元素组成,碳的质量分数为92.3%,这种液体实际就是后来证实的化合物苯。回答下列问题:
(1)①苯分子不具有碳碳单键和碳碳双键的简单交替结构,下列可以作为证据的事实有_______(填字母)。
A.苯的间位二元取代物只有一种
B.苯的邻位二元取代物只有一种
C.苯不能使酸性溶液褪色
D.苯能在一定条件下与氢气反应生成环己烷
②由于苯的含碳量与乙炔的相同,故人们认为苯是一种不饱和烃。写出苯的同分异构体中只含有两种处于不同化学环境的氢原子,含两个三键且无支链的不饱和链烃的结构简式:_______。
(2)某芳香烃的相对分子质量为102,若该分子内所有原子均在同一平面内,则其结构简式为_______。
(3)苯的同系物中,侧链烷基中直接与苯环连接的碳原子上有键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,生成芳香酸,反之则不能被氧化。反应:(R、R′表示烷基或氢原子)
①检验甲苯中是否混有己烯的试剂是_______。
②现有苯的同系物甲、乙,分子式都是。甲不能被酸性高锰酸钾溶液氧化为芳香酸,它的结构简式是_______;乙能被酸性高锰酸钾溶液氧化为分子式为的芳香酸,则乙可能的结构有_______种。
③有机物丙也是苯的同系物,分子式也是,它的苯环上的一溴代物只有一种,试写出丙可能的结构简式:_______、_______(写2种)。
18. 氮族元素在化学领域具有重要的地位。回答下列问题:
(1)①亚砷酸()分子中,中心原子砷的VSEPR模型是_______。分子键角小于氨分子的键角的原因是_______。
②是离子化合物,各原子均满足2电子或8电子稳定结构,的电子式是_______。
(2)是电石的主要成分,可用于实验室制乙炔,该化合物中存在的化学键类型为_______(填字母)。
a.离子键 b.极性共价键 c.非极性共价键 d.金属键 e.氢键
(3)向溶液中加入少量氨水生成蓝色沉淀,继续加入氨水沉淀溶解,得到深蓝色透明溶液,向该溶液中加入一定量的乙醇,析出固体。
①若要确定是晶体还是非晶体,最科学的方法是进行_______实验。
②加入一定量的乙醇有固体析出的原因是_______。
(4)实验证明,的结构有两种:呈棕黄色,有极性,有抗癌活性,25℃溶解度为水,水解后能与草酸()反应生成;呈淡黄色,无极性,无抗癌活性,25℃溶解度为水,水解后不能与草酸反应。的空间结构是_______(填“四面体形”或“平面四边形”)。画出A的结构图:_______。
(5)的晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被原子代替,顶点和面心的碳原子被原子代替。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标。
①若沿轴投影的晶胞中所有原子的分布图如图所示,原子1的分数坐标为,则原子2的分数坐标为_______。
②若晶胞中和原子的最近距离为,阿伏加德罗常数的值为,则氮化镓晶体的密度为_______(用含、的代数式表示)。
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