内容正文:
化学
注意事项
1.本场考试75分钟,满分100分。试卷共8页。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
2.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
3.回答选择题时,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如果改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。非选择题必须使用黑色签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
4.请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试卷上答题无效。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Al 27 Si 28 S 32 Cl 35.5 K 39 Fe 56 Co 59 Ni 59 Cu 64 Zn 65 I 127 Ba 137 Bi 209
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. 我国科学家提出自催化浸出策略,即使用和(过一硫酸钾)混合水溶液,在无任何外部催化剂的条件下实现电子垃圾中的回收。下列叙述错误的是
A. 含有离子键 B. 具有强氧化性
C. 在元素周期表的区 D. 和都属于钾盐
【答案】C
【解析】
【详解】A.KCl是活泼金属与活泼非金属形成的离子化合物,K+和Cl-之间存在离子键,A正确;
B.KHSO5(过一硫酸钾)结构中含有过氧键,具有强氧化性,可氧化不活泼的Au实现浸出,B正确;
C.元素周期表中d区包含第ⅢB族到Ⅷ族元素,Au属于第ⅠB族元素,位于ds区,不属于d区,C错误;
D.KCl由K+和Cl-构成,KHSO5由K+和HSO构成,二者阳离子均含K+,都属于钾盐,D正确;
故答案选C
2. 反应可用于制备溴乙烯。下列说法正确的是
A. 的中子数为46
B. 的键线式:
C. 中键长:
D. HBr的形成过程:
【答案】C
【解析】
【详解】A. 的质子数为35,质量数为79,中子数=质量数-质子数=79-35=44,A错误;
B. 分子仅含2个碳原子,题给键线式对应3-溴-1-丙烯,含3个碳原子,二者结构不符,B错误;
C.成键原子半径越大,共价键键长越长,Br原子半径大于H原子,故键长: ,C正确;
D.HBr是氢原子与溴原子通过共用电子对形成的共价化合物,其形成过程应表示为,题给表达式为与反应生成HBr的过程,并非HBr的形成过程,D错误;
故选 C。
3. 物质的性质决定了物质的用途,下列物质的用途不合理的是
A. 用生石灰改造酸性土壤
B. 用壳聚糖制手术缝合线
C. 用叔丁基对苯二酚作食用油的抗氧化剂
D. 洗耳朵时,用饱和碳酸钠溶液浸泡耳朵中的污垢
【答案】D
【解析】
【详解】A.生石灰为,与水反应生成碱性的,可中和酸性土壤,A正确;
B.壳聚糖具有良好的生物相容性、可降解性,适合制作手术缝合线,B正确;
C.叔丁基对苯二酚具有还原性,是国标允许使用的食用油抗氧化剂,可防止油脂氧化变质,C正确;
D.饱和碳酸钠溶液碱性较强,会腐蚀耳道娇嫩的皮肤和黏膜,不能用来浸泡耳朵中的污垢,D错误;
故选 D。
4. 广藿香醇是从广藿香茎叶中提取的具有抗阿尔茨海默病的活性天然醇,其结构简式如图。下列关于广藿香醇的说法正确的是
A. 分子式为
B. 分子中所有碳原子一定在同一个平面
C. 可被银氨溶液氧化成含羧基的产物
D. 1mol广藿香醇与足量的金属钠反应可放出1mol
【答案】A
【解析】
【详解】A.该物质为饱和三环醇,根据碳原子成键规律计算可得分子式为 ,A正确;
B.分子中所有碳原子均为杂化,具有四面体空间构型,多个脂环和烷基侧链的存在使得所有碳原子不可能共平面,B错误;
C.该物质仅含醇羟基,不含醛基,不能被银氨溶液氧化,且该醇羟基连接的碳原子上无氢原子,也无法发生催化氧化反应,C错误;
D.1mol广藿香醇仅含1mol醇羟基,与足量金属钠反应仅能生成,D错误;
故选 A。
5. 锂盐是锂离子电池电解质的主要成分,其中锂硼盐是研究的热点。合成邻苯二酚二氟硼酸锂所涉及的反应如下。
下列说法不正确的是
A. 和产物中均存在配位键
B. HF与邻苯二酚之间可以形成分子间氢键
C. 乙二醇不显酸性而邻苯二酚显酸性的原因是苯环使羟基中的极性增强
D. 中的均为硅原子的1个轨道与氯原子的1个轨道重叠形成的极性键
【答案】D
【解析】
【详解】A.中B原子提供空轨道,提供孤电子对形成配位键;产物W中B原子最外层只有3个价电子,除与O、F形成普通共价键外,还存在O提供孤电子对、B提供空轨道形成的配位键,A正确;
B.HF中F电负性大、含孤电子对,邻苯二酚含羟基,二者的F与羟基H、O与HF的H均可形成氢键,可形成分子间氢键,B正确;
C.邻苯二酚显酸性的原因是在大π键中氧的p电子云向苯环转移,使得O-H极性增强,易电离出H+,体现酸性,乙二醇中乙基为推电子基团,羟基极性弱,难以电离,不显酸性,C正确;
D.中Si原子价层电子对数为4,采取杂化, 键是Si原子的杂化轨道与Cl原子的3p轨道重叠形成的极性键,并非Si的3p轨道直接参与成键,D错误;
故选 D。
6. 由结构不能推测出对应性质的是
选项
结构
性质
A
分子的空间结构为正四面体形
的沸点比低
B
分子的空间结构为三角锥形,且原子含有孤电子对
能与溶液反应生成深蓝色配合物
C
甘氨酸中含有羧基和氨基
甘氨酸能与酸、碱反应生成盐
D
晶体中含有强烈的离子键
晶体具有较高的熔点
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.沸点比低的原因是二者均为分子晶体,相对分子质量更小,分子间范德华力更弱,与是正四面体形的空间结构无关,无法由给出结构推测该性质,A符合题意;
B.的原子有孤电子对,可作为配体与形成配位键,生成深蓝色的配合物,可由给出结构推测该性质,B不符合题意;
C.甘氨酸的羧基能与碱反应生成盐,氨基能与酸反应生成盐,可由给出结构推测该性质,C不符合题意;
D.晶体的离子键键能较大,熔化需要较高能量破坏离子键,因此熔点较高,可由给出结构推测该性质,D不符合题意;
故选A。
7. 下列反应的离子方程式错误的是
A. 向4-甲基苯酚中加入足量浓溴水:+3Br2→↓+3H++3Br-
B. 向溶液中滴加溶液:
C. 乙酰水杨酸与过量溶液共热:+3OH-CH3COO-+2H2O+
D. 将固体加入溶液中生成黑色沉淀:
【答案】A
【解析】
【详解】A.4-甲基苯酚的结构中,羟基邻位有2个空位,会与溴发生取代反应,生成2,6-二溴-4-甲基苯酚沉淀,同时生成2个HBr,选项A中的离子方程式及结构式均表示生成2,4,6-三溴苯酚(且产物中无甲基),这与“4-甲基苯酚”的文字描述不符;A错误;
B.与在水溶液中发生双水解反应,生成沉淀和气体,离子方程式为:,B正确;
C.乙酰水杨酸(阿司匹林)分子中含羧基和酚酯基,与过量NaOH反应:羧基发生中和,消耗1 mol OH-;酚酯基碱性水解,酯水解消耗1 mol OH-,生成的酚羟基再消耗1 mol OH-,总反应消耗3 mol OH-;离子方程式:+3OH-CH3COO-+2H2O+,C正确;
D.( )与( )直接反应生成难溶的黑色沉淀,离子方程式:,D正确;
因此答案选A;
8. 化合物是一种有机金属化合物,其所含的Z、X、Y、M、W五种元素均为短周期主族元素,R的结构如图所示。X、Y、M、W同周期,Z的原子序数小于X,X和Y的原子序数之和等于W的原子序数,基态M原子2p轨道存在2个未成对电子。下列说法错误的是
A. 原子半径:
B. 与可以组成离子化合物
C. 中、、的杂化方式相同
D. 的最高价氧化物对应的水化物属于弱酸
【答案】C
【解析】
【分析】五种均为短周期主族元素,Z仅形成1个共价键且原子序数最小,故Z为;基态M原子2p轨道有2个未成对电子,价电子排布为或,结合M在结构中形成4个共价键,可知M为;X、Y、M、W同周期,均为第二周期元素,X和Y的原子序数之和等于W的原子序数,第二周期主族元素原子序数最大为9,结合Y形成3个共价键,可知Y为(原子序数5),推得X原子序数为,即X为,W为(原子序数8)
【详解】A.同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,原子半径 ,即 ,A正确;
B.与可形成离子化合物,B正确;
C.R中Y()形成3个键,无孤电子对,杂化方式为;M()形成4个键,杂化方式为;W()形成2个键,含2对孤电子对,杂化方式为,三者杂化方式不同,C错误;
D.Y()的最高价氧化物对应的水化物为,属于弱酸,D正确;
故选C。
9. 高氯酸铵是固体火箭推进剂的关键原材料,高氯酸铵的分解过程如图所示。高氯酸铵立方晶型的晶胞棱长为,代表阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 高氯酸铵(立方晶型)中的两个阳离子之间的最短距离为
B. 高氯酸铵晶体由斜方晶型转化为立方晶型的过程中没有发生化学变化
C. 、
D. 高氯酸铵受热分解时发生的反应有
【答案】C
【解析】
【详解】A.立方晶胞面对角线长度为 ,两个阳离子的最短距离为面对角线的一半,即 ,A正确;
B.高氯酸铵由斜方晶型转化为立方晶型是晶体构型的变化,无新物质生成,没有发生化学变化,B正确;
C.该反应为固体分解生成2种气体,体系混乱度增大,,且反应需要持续加热才能进行,为吸热反应,,C错误;
D.反应中N元素从-3价升高为0价,部分O元素从-2价升高为0价,Cl元素从+7价降低为-1价,满足守恒关系,D正确;
故选 C。
10. 已知与丙烯腈()发生加成反应的能量变化如图所示,图中TS1和TS2为过渡态,IM1为反应物复合物,P1和P2为加成产物,“气相”指的是反应物以气态形式反应,“”指的是反应物在液相发生反应,正反应的活化能用表示。
关于与的加成反应,下列说法错误的是
A. 无论气相还是液相中,反应物复合物只有1种
B. 在液相中,(反马氏加成)
C. 在气相中,(马氏加成)比(反马氏加成)大
D. 与发生加成反应的主产物为
【答案】B
【解析】
【详解】A.由能量图可知,马氏加成和反马氏加成路径的反应物复合物均为IM1,无论气相还是二氯甲烷液相中,各自体系内的反应物复合物都只有1种,A正确;
B.图中纵坐标为相对能量,并非焓变,封闭系统、恒温、只做体积功、气体视为理想气体时,焓变 ,和定义不同,反马氏加成是气体体积减小的反应,和在数值上不相等,不能直接得出,B错误;
C.由图可知,气相中马氏加成活化能为,反马氏加成活化能为,二者差值约为,即马氏加成活化能比反马氏大,C正确;
D.无论气相还是液相,反马氏加成的活化能均低于马氏加成,反应优先按反马氏路径进行,主产物为反马氏加成产物 ,D正确;
故选B。
11. 已知代表阿伏加德罗常数的值。工业上以固体(铁元素的化合价为+2)为原料生产的主要流程如下:
下列说法错误的是
A. 溶液Q为浓硫酸
B. 焙烧生成气体时,还生成
C. 的黏度较高,与分子间能形成氢键有关
D. 焙烧时转移的电子数为
【答案】D
【解析】
【分析】在氧气中焙烧生成的气体Y为,经催化氧化生成气体Z为,被溶液Q吸收得到。
【详解】A.工业吸收时使用浓硫酸,可避免形成酸雾,提高吸收效率,最终得到,可知溶液Q为浓硫酸,A正确;
B.中铁元素为+2价,焙烧时被氧气氧化为+3价,对应产物为,同时硫元素被氧化生成,B正确;
C.分子中含有羟基,分子间可形成氢键,中存在大量分子,分子间氢键作用强,因此黏度较高,C正确;
D.焙烧时,元素从+2价升高到+3价,失去电子;元素平均化合价为,反应后升高到+4价, 共失去 电子,总转移电子物质的量为 ,对应转移电子数为,D错误;
故选 D。
12. 正癸烷(沸点:175℃)在液态金属合金催化下、温度控制在160~200℃脱氢裂解制丙烯和1-丁烯的装置如下(夹持装置省略),下列说法错误的是
A. 脱氢裂解时发生的反应有
B. 酸性溶液褪色,说明有1-丁烯生成
C. 冷凝管有冷凝回流作用,可提高正癸烷的利用率
D. 1-丁烯被足量的酸性溶液氧化为和
【答案】B
【解析】
【分析】正癸烷()在指定条件下脱氢裂解生成丙烯、1-丁烯等含碳碳双键的产物,所有烯烃均能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应使其褪色;冷凝管可将汽化的未反应正癸烷冷凝回流,提升原料利用率。
【详解】A.该反应式符合原子守恒,符合脱氢裂解的产物规律,A正确;
B.裂解产物中的丙烯同样属于烯烃,也可使酸性溶液褪色,无法证明有1-丁烯生成,B错误;
C.反应温度接近正癸烷沸点,部分正癸烷汽化后经冷凝管冷凝回流到反应体系,可提高正癸烷的利用率,C正确;
D.1-丁烯的结构为,与足量酸性反应时碳碳双键断裂, 被氧化为,被氧化为 ,D正确;
故选 B。
13. 我国科学家发明了可充电氢负离子全固态电池,该可充电电池的结构如图所示,固态电解质()仅允许自由移动,电池放电时的总反应为。该电池放电时,下列说法错误的是
A. 充电时,电极Ⅰ是阴极
B. 放电时,由电极Ⅰ移动到电极Ⅱ
C. 放电时,负极质量增加
D. 放电时,电极Ⅱ发生反应:
【答案】B
【解析】
【分析】题目给出的电池放电总反应为:,中Al的化合价降低,发生还原反应。中Ce的化合价升高,发生氧化反应。发生氧化反应的一极是负极(阳极),含有的电极I是负极;发生还原反应的一极是正极(阴极),含有的电极II是正极。
【详解】A.由分析可知,放电时电极Ⅰ为负极,充电时放电的负极接外接电源负极,发生还原反应,作阴极,A正确;
B.放电时为原电池,阴离子向负极(电极Ⅰ)移动,即从电极Ⅱ移动到电极Ⅰ,B错误;
C.由分析可知,在负极失去电子生成,电极反应为,结合生成,负极质量增加,C正确;
D.由分析可知,放电时电极Ⅱ为正极,中Al元素化合价从+3价降低到0价得电子,电极反应为,D正确;
故选B。
14. 常温下,向的氨水中通入气体(不考虑溶液体积变化),溶液的随的变化关系如图所示[,]。已知点溶液中, 。下列说法正确的是
A.
B.
C. 点和点时水的电离程度:
D. 滴定过程中一直存在:
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题干可知M点溶液中 ,溶液中存在电荷守恒: ,M点溶液的pH=9.25,则 ,因此,M点时 ,故A错误;
B.的,根据M点存在,溶液的pH=9.25,则此时 ,所以的,W点时 ,恰好中和,溶液中存在的是的水解,,且 ,,则W点时,故B正确;
C.氨水的电离会抑制水的电离,从N点到W点,的浓度减小,W点恰好中和生成,促进水的电离,则水的电离程度N点<W点,故C错误;
D.滴定过程中一直存在,,二式联立可得:或 ,与题目中给出的不符,故D错误;
故选B。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 乙酸正丁酯()常用作有机溶剂和香料成分。实验室制备乙酸正丁酯的主要实验步骤如下:
Ⅰ.在干燥的A瓶中加13.70 mL正丁醇、12.00 mL冰醋酸和少量的,摇匀后,加颗粒,再安装好装置,如图所示。然后向B中通入冷却水,加热并控制温度为105~110℃。
Ⅱ.将A中反应后的混合物冷却与分水器中的酯层合并,转入分液漏斗中。
Ⅲ.依次用水、10%碳酸钠溶液洗至无酸性(),再水洗一次,用少许无水硫酸镁干燥。
Ⅳ.将干燥后的乙酸正丁酯转入蒸馏烧瓶中,加颗粒进行常压蒸馏,收集到15.82 mL产品。
主要试剂及产物的物理参数:
化合物
正丁醇
冰醋酸
乙酸正丁酯
正丁醚
摩尔质量/()
74
60
116
130
密度/()
0.81
1.05
0.88
0.77
沸点/℃
118.0
118.1
126.1
142
根据以上信息回答下列问题。
(1)装置中B仪器的名称是_________。
(2)正丁醚的沸点高于正丁醇的主要原因是_________。
(3)步骤Ⅰ中加热方法是_________。
a.水浴加热 b.隔陶土网用酒精灯加热 c.油浴加热
(4)实验未使用浓硫酸,而是用作催化剂,其主要原因是_________。
(5)反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质,且分为上下两层。安装分水器的优点:①随着反应的进行,液体逐渐增多,上层液体_________,下层液体_________;②通过观察,_________时确定反应已经完成。
(6)本实验产品的产率约为________%。
【答案】(1)
球形冷凝管 (2)
正丁醚的相对分子质量比正丁醇大得多,分子间范德华力更大 (3)c
(4)
减少副反应的发生,避免有机物发生碳化
(5) ①.
流回A瓶(或三颈烧瓶) ②.
留在分水器中 ③.
分水器中水层体积不再增加
(6)
80.0
【解析】
【分析】本实验是以正丁醇和冰醋酸为原料,在 催化下加热到 下制备乙酸正丁酯。该反应的化学方程式为 ,由于该反应是可逆反应,为提高酯的产率,实验中采用分水器分离出生成的水,促使平衡正向移动,反应温度需控制在 ,该温度低于反应物正丁醇、乙酸的沸点,高于水和酯的沸点,可以分离出生成物,同时减少反应物的损耗,可采用油浴加热。
【小问1详解】
根据仪器B的结构特征(内管为球形),可知其名称为球形冷凝管,主要用于冷凝回流反应物;
【小问2详解】
尽管正丁醇分子间存在氢键,但正丁醚的相对分子质量(130)远大于正丁醇(74),其分子间范德华力更强,对沸点的影响超过了氢键,导致其沸点更高;
【小问3详解】
由实验步骤Ⅰ可知,该酯化反应需要控制温度在 105~110°C,水浴加热最高温度只能达到 100°C;隔陶土网用酒精灯加热温度不易精确控制,容易导致局部过热;油浴加热可以较好地控制温度在 105~110°C 范围内,故选c;
【小问4详解】
浓硫酸具有强氧化性和脱水性,容易使有机物脱水碳化,且容易引副反应(如分子间脱水生成正丁醚)发生,使用 NaHSO4·H2O 代替浓硫酸作催化剂,酸性较温和,可有效减少副反应的发生,避免脱水碳化,可提高产率,故其主要原因是:减少副反应的发生,避免有机物发生碳化;
【小问5详解】
①分水器中收集到的液体为水和有机物的混合物,由于水的密度( )大于有机层(正丁醇 ,乙酸正丁酯 ),故下层为水,上层为有机物;随着液体增多,上层有机物会从支管流回A瓶中继续反应,下层的水留在分水器中被分离出来;
②当反应结束时,不再有水生成,因此通过观察分水器中水层体积不再增加(或不再有水滴滴下)即可确定反应已完成;
【小问6详解】
正丁醇的质量 ,其物质的量 ;冰醋酸的质量 ,其物质的量 ,故冰醋酸过量,可按正丁醇计算理论产量,理论上生成乙酸正丁酯的质量 ,实际收集到产品的质量 ,故产率为 。
16. 从银锌渣(含金属Bi、Pb、Ag、Zn、Au)中回收Bi、Ag、Au的工艺流程如下:
已知:①常温下,溶度积的负对数:,。
②溶液中离子浓度的负对数时,即可认定该离子沉淀完全。
③金属活泼性顺序:Zn、(H)、Bi、Cu。
回答下列问题:
(1)基态原子的核外有__________对成对电子。
(2)实际生产中为了提高单质的回收率,“氯化浸出”的加热方式为通入蒸汽,此操作的优点是__________。
(3)金属是__________;“沉铋”中参与反应的阴离子为__________。
(4)“熔炼”过程中纯碱与反应生成两种不污染大气的气体,其化学方程式为__________。
(5)“沉铅银”后溶液中氯离子的最小浓度为__________。
(6)“沉银”时生成两种含氮的气体,该反应的离子方程式为__________。
(7)掺杂的铋酸钡(BaBiO3,)具有超导性,其立方晶胞结构如图所示,立方晶胞的棱长为,晶体中的与的物质的量之比为3∶2,的化合价为和+5,设为阿伏加德罗常数的值。晶体中与最近且距离相等的有__________个;晶体的密度为__________。
【答案】(1)
15 (2)
加热溶液并起到搅拌作用,加快反应速率(或提高浸出率)
(3) ①.
Bi(或铋) ②.
Cl-、OH- (4)
4AgCl+2Na2CO34Ag+4NaCl+2CO2↑+O2↑
(5)
100.48 (6)
4[Ag(NH3)2]++N2H4·H2O=4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(7) ①.
12 ②.
【解析】
【分析】银锌渣(含Bi、Pb、Ag、Zn、Au)先经KClO3和HCl溶液氯化浸出:Bi、Zn被溶解为Bi3+、Zn2+,部分Au被氧化为进入溶液;Pb、Ag分别生成PbCl2、AgCl沉淀,部分Au单质也残留在浸出渣中;浸出液加入金属X将被置换还原为黑金粉(Au单质),Bi3+未被置换,溶液仍含Bi3+、Zn2+;置换后溶液加NaOH沉铋:Bi³⁺与OH⁻、Cl⁻反应生成BiOCl沉淀,Zn2+以ZnCl2形式留在母液;BiOCl转型为Bi2O3,再还原得到金属铋。浸出渣(AgCl、PbCl2、Au)与纯碱熔炼:AgCl被还原生成银金铅合金,后续经酸溶、加NaCl沉铅银(Pb以PbCl2沉淀分离),银进入氨溶体系生成银氨络离子,再用水合肼(N2H4·H2O)沉银,得到银粉;酸溶过程中产生的黑金粉(Au)也可回收;
【小问1详解】
基态Zn原子的核外电子排布式为[Ar] 3d104s2,所有电子均成对,共15对成对电子(内层18个电子为9对,3d10为5对,4s2为1对,合计15对);
【小问2详解】
通入蒸汽加热,除了均匀加热,还能通过蒸汽的流动起到搅拌作用,使反应物接触更充分,从而加快反应速率,提高Au的浸出率;
【小问3详解】
金属X:流程中置换的目的是除去,同时不引入新杂质,且不置换出Bi3+;根据金属活泼性顺序Zn > H > Bi > Cu,Bi可以置换Au而不还原Bi3+,因此金属X为Bi(铋);
沉铋:Bi³⁺与NaOH、Cl⁻反应生成BiOCl沉淀,反应为:Bi3+ + Cl- + 2OH- = BiOCl↓ + H2O,参与反应的阴离子为Cl-、OH-;
【小问4详解】
纯碱(Na2CO3)与AgCl高温反应,生成无污染的气体(CO2、O2),同时生成Ag和NaCl,配平后:4AgCl + 2Na2CO34Ag + 4NaCl + 2CO2↑ + O2↑;
【小问5详解】
已知:pKsp(AgCl)=9.74,即Ksp(AgCl)=10-9.74; 离子沉淀完全的标准:pc(Ag+)≥5,即c(Ag+)≤10-5mol/L;由Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-),得: c(Cl-)=≥=10-4.74;又pKsp(PbCl2)=4.04,Ksp(PbCl2)=10-4.04,若Pb2+沉淀完全,c(Pb2+)≤10-5,则: c(Cl-)=≥=100.48;为了使Ag+和Pb2+都沉淀完全,氯离子浓度需取较大值,即100.48mol/L;
【小问6详解】
水合肼(N2H4·H2O)还原银氨络离子,生成银粉、N2、NH3、和H2O,配平后:4[Ag(NH3)2]+ + N2H4·H2O = 4Ag↓ + N2↑ + 4 + 4NH3↑ + H2O;
【小问7详解】
由图可知,K位于晶胞体心,距离体心最近的O原子位于棱心,每个体心连接12条棱,对应12个O原子,故配位数为12;
晶胞中,体心的Ba2+与K+总数:1个;棱心O原子数:12×=3个;顶点Bi原子数:=1个;已知Ba2+:K+ = 3:2,则晶胞中Ba2+为0.6个,K+为0.4个;晶胞质量:m= =g;晶胞体积:V=(a×10-10cm)3=a3×10-30cm3;密度:ρ===g·cm-3。
17. 大气中浓度的增大带来了一系列环境问题,“负碳”技术开始备受各国关注,所谓“负碳”技术就是将转化成甲醇、甲酸等可利用的资源的一系列技术。回答下列问题:
Ⅰ.催化加氢制甲醇
温度为,以、为原料合成涉及的反应如下:
反应ⅰ: ;
反应ⅱ: ;
反应ⅲ:。
(1)已知,反应ⅰ的,忽略和随温度的变化,则时反应ⅰ的__________(保留两位有效数字)。
(2)一定温度和催化剂条件下,0.73 mol、0.24 mol和(已知不参与反应)在密闭容器中进行上述反应,平衡时的转化率和的选择性随温度的变化曲线如图所示。
①图中曲线表示物质(填“”“”或“”)的变化。曲线表示的物质的转化率或选择性随温度变化先降低后增大的原因是_________。
②上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法错误的有_________(填字母)。
A.降低温度,反应ⅰ~ⅲ的正、逆反应速率都减小
B.恒压条件下,向容器中再通入少量,的平衡转化率下降
C.移去部分,反应ⅲ平衡不移动
D.选择合适的催化剂能减小反应ⅲ的焓变
③某温度(大于180℃)下,反应到达平衡,测得容器中的体积分数为12.5%,容器内气体总压强为。此时用的分压表示时间内的反应速率________。若此时,计算该温度下反应ⅱ的压强平衡常数________(用含有的代数式表示,分压=总压×该组分物质的量分数)。
Ⅱ.催化加氢制低碳烯烃(含2~4个碳原子的烯烃)
某研究小组使用Zn-Ga-O/SAPO-34双功能催化剂实现了直接合成低碳烯烃,并给出了其可能的反应历程(如图所示)。首先在表面解离成2个,随后参与的还原过程;SAPO-34则催化生成的甲醇转化为低碳烯烃。
注:□表示氧原子空位,*表示吸附在催化剂上的微粒。
(3)理论上,反应历程中消耗的与生成的甲醇的物质的量之比为_________。
【答案】(1)
11 (2) ①.
CH3OH ②.
低温时以反应ⅰ为主,反应ⅰ为放热反应,升高温度平衡逆向移动,CO2的转化率降低;高温时以反应ⅱ为主,反应ⅱ为吸热反应,升高温度平衡正向移动,CO2的转化率升高。 ③.
CD ④.
1/t1;
(3)
6:1
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律,反应ⅰ = 反应ⅱ + 反应ⅲ,则 ; 由 可知, 时, ,解得 ,忽略 和 随温度的变化, 时反应ⅰ的 ;
【小问2详解】
① 反应ⅰ为放热反应,升高温度平衡逆向移动,的选择性降低;反应ⅱ为吸热反应,升高温度平衡正向移动,的选择性升高;因此曲线 表示 ,曲线 表示 ;的转化率受两个反应共同影响,低温时以放热的反应ⅰ为主,升温转化率下降;高温时以吸热的反应ⅱ为主,升温转化率上升,故曲线 表示 的转化率; ② A项,降低温度,所有反应的正、逆反应速率均减小,正确;B项,恒压条件下通入 ,容器体积增大,各反应气体分压减小,相当于减压,反应ⅰ平衡逆向移动,反应ⅱ平衡不移动,综合导致 的平衡转化率下降,正确;C项,移去部分 ,反应ⅰ和ⅱ均正向移动,导致体系中 和 的浓度发生改变,反应ⅲ的平衡会发生移动,错误;D项,催化剂只能改变反应速率,不能改变反应的焓变,错误;故选CD; ③ 平衡时 的体积分数为 ,总压强为 ,则 ,故 ; 设反应ⅰ消耗的 为 ,反应ⅱ消耗的 为 , 根据反应方程式可得平衡时各物质的量: ,, , , , ;平衡时气体总物质的量为 ,由 的体积分数可知 ,解得 ;已知此时 ,即 ;则平衡时 , , , ;反应ⅱ前后气体分子数不变,压强平衡常数等于物质的量平衡常数,故 ;
【小问3详解】
由反应历程图可知, 转化为 分子 的过程中,依次结合了 个 生成 ,随后催化剂表面又结合了 个 生成 并恢复氧原子空位,总共消耗了 个 。因此理论上消耗的 与生成的甲醇的物质的量之比为 ;
18. 化合物Ⅰ是一种非常重要的含氟精细化学品,是合成液晶A和液晶B的关键中间体。化合物Ⅰ的一种合成路线如图所示。
回答下列问题:
(1)液晶B中官能团的名称为__________。
(2)核磁共振氢谱只有一组峰的化合物有__________(填标号)。
a.液晶A b.液晶B c.化合物Ⅰ d.化合物Ⅳ
(3)化合物Ⅰ的命名为__________,Ⅱ→Ⅲ的反应类型是__________。
(4)写出Ⅲ→Ⅳ的化学方程式:__________。
(5)由Ⅳ合成Ⅴ的过程中发生的反应如图所示,用作催化剂,使用过量得到的副产物有__________、__________。(任意写2种)
(6)由Ⅴ合成Ⅰ的过程中发生的反应如图所示,中间体与中间体是同分异构体,中间体的结构简式为__________。
(7)Ⅳ的同分异构体中,含有苯环、酯基、氯原子、氟原子的有__________种(不考虑立体异构),其中3个氟原子位于苯环相邻位置的同分异构体的结构简式为__________。
【答案】(1)
酯基、醚键、氟原子(或碳氟键) (2)d
(3) ①.
3,5-二氟苯酚 ②.
取代反应 (4)
2C6Cl2F3CN + 4H2O + H2SO4
→ 2C6Cl2F3COOH + (NH4)2SO4
(5) ①.
HF ②.
2,4-二氟苯甲酸 (6)
(7) ①.
6 ②.
甲酸-2,3,4-三氟-5,6-二氯苯酯、甲酸-3,4,5-三氟-2,6-二氯苯酯
【解析】
【分析】Ⅱ Ⅲ:化合物Ⅱ(五氯苯甲腈)在 下与 发生卤素交换反应,苯环上的三个氯原子被氟原子取代,生成化合物Ⅲ(3,5-二氯-2,4,6-三氟苯甲腈),属于取代反应;Ⅲ Ⅳ:化合物Ⅲ中的氰基()在酸性条件下水解生成羧基(),得到化合物Ⅳ(3,5-二氯-2,4,6-三氟苯甲酸);Ⅳ Ⅴ:化合物Ⅳ在 催化下与 发生加氢脱氯反应,苯环上的两个氯原子被氢原子取代,生成化合物Ⅴ(2,4,6-三氟苯甲酸);Ⅴ Ⅰ:化合物Ⅴ在碱性条件下发生亲核取代反应( 取代苯环上的 ),随后脱去 并酸化,最终得到化合物Ⅰ(3,5-二氟苯酚)。
【小问1详解】
观察液晶B的结构简式,其左侧和中间包含 结构,为酯基;右侧两个苯环之间通过 连接,为醚键;此外苯环上还连有氟原子(碳氟键)。
【小问2详解】
a.液晶A中含有正丙基、苯环上的氢、环己烷上的氢,氢原子种类远多于1种;
b.液晶B中含有乙基、苯环上的氢,氢原子种类多于1种;
c.化合物Ⅰ(3,5-二氟苯酚)中含有酚羟基上的氢,以及苯环上两种不同环境的氢(邻位和对位),共有3组峰;
d.化合物Ⅳ(3,5-二氯-2,4,6-三氟苯甲酸)的苯环上所有位置均被取代,分子中唯一的氢原子存在于羧基()上,因此只有1组峰。
故选d。
【小问3详解】
化合物Ⅰ的苯环上连有1个羟基和2个氟原子,以羟基为1位,氟原子分别在3位和5位,故命名为3,5-二氟苯酚。Ⅱ Ⅲ 的反应是苯环上的氯原子被氟原子替换,属于取代反应。
【小问4详解】
Ⅲ Ⅳ 是氰基()在硫酸催化下水解生成羧基()的反应。反应物为 3,5-二氯-2,4,6-三氟苯甲腈和水,在硫酸作用下生成 3,5-二氯-2,4,6-三氟苯甲酸和硫酸铵,即方程式为:2C6Cl2F3CN + 4H2O + H2SO4→ 2C6Cl2F3COOH + (NH4)2SO4。
【小问5详解】
根据图2的反应机理,Ⅳ Ⅴ 的主反应是脱氯加氢,会产生副产物 。当使用过量 时,化合物Ⅴ(2,4,6-三氟苯甲酸)苯环上的一个氟原子会被进一步还原取代,生成 2,4-二氟苯甲酸,同时脱落的氟原子与氢结合生成 。因此过量氢气导致的特有副产物为 2,4-二氟苯甲酸和 。
【小问6详解】
根据图3,化合物Ⅴ的盐在碱性条件下发生亲核取代。中间体A是苯环邻位(2位)的氟被 取代;中间体B与A互为同分异构体,且最终脱羧后都生成 3,5-二氟苯酚盐,说明中间体B是苯环对位(4位)的氟被 取代。因此中间体B的结构为:。
【小问7详解】
化合物Ⅳ的分子式为 。同分异构体需含有苯环、酯基、氯原子和氟原子。由于分子中只有1个H原子和1个除苯环外的C原子,酯基只能是甲酸酯基()直接连在苯环上。因此苯环上的6个取代基分别为:1个 ,2个 ,3个 (苯环全取代)。 采用定一移二法分析: ① 当3个 处于连续位置(1,2,3-三氟)时,剩余位置为4,5,6。 可放在4位(与6位等效)或5位,有 2 种; ② 当3个 处于不对称位置(1,2,4-三氟)时,剩余位置为3,5,6,互不连带等效, 可放在这3个位置,有 3 种; ③ 当3个 处于对称位置(1,3,5-三氟)时,剩余位置为2,4,6,完全等效, 只能有 1 种。 共计 种。 其中3个氟原子相邻(即1,2,3-三氟取代)的结构有2种,即 位于4位(甲酸-2,3,4-三氟-5,6-二氯苯酯)或 位于5位(甲酸-3,4,5-三氟-2,6-二氯苯酯)。
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注意事项
1.本场考试75分钟,满分100分。试卷共8页。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
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3.回答选择题时,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如果改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。非选择题必须使用黑色签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
4.请按照题号顺序在答题卡各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试卷上答题无效。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Al 27 Si 28 S 32 Cl 35.5 K 39 Fe 56 Co 59 Ni 59 Cu 64 Zn 65 I 127 Ba 137 Bi 209
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. 我国科学家提出自催化浸出策略,即使用和(过一硫酸钾)混合水溶液,在无任何外部催化剂的条件下实现电子垃圾中的回收。下列叙述错误的是
A. 含有离子键 B. 具有强氧化性
C. 在元素周期表的区 D. 和都属于钾盐
2. 反应可用于制备溴乙烯。下列说法正确的是
A. 的中子数为46
B. 的键线式:
C. 中键长:
D. HBr的形成过程:
3. 物质的性质决定了物质的用途,下列物质的用途不合理的是
A. 用生石灰改造酸性土壤
B. 用壳聚糖制手术缝合线
C. 用叔丁基对苯二酚作食用油的抗氧化剂
D. 洗耳朵时,用饱和碳酸钠溶液浸泡耳朵中的污垢
4. 广藿香醇是从广藿香茎叶中提取的具有抗阿尔茨海默病的活性天然醇,其结构简式如图。下列关于广藿香醇的说法正确的是
A. 分子式为
B. 分子中所有碳原子一定在同一个平面
C. 可被银氨溶液氧化成含羧基的产物
D. 1mol广藿香醇与足量的金属钠反应可放出1mol
5. 锂盐是锂离子电池电解质的主要成分,其中锂硼盐是研究的热点。合成邻苯二酚二氟硼酸锂所涉及的反应如下。
下列说法不正确的是
A. 和产物中均存在配位键
B. HF与邻苯二酚之间可以形成分子间氢键
C. 乙二醇不显酸性而邻苯二酚显酸性的原因是苯环使羟基中的极性增强
D. 中的均为硅原子的1个轨道与氯原子的1个轨道重叠形成的极性键
6. 由结构不能推测出对应性质的是
选项
结构
性质
A
分子的空间结构为正四面体形
的沸点比低
B
分子的空间结构为三角锥形,且原子含有孤电子对
能与溶液反应生成深蓝色配合物
C
甘氨酸中含有羧基和氨基
甘氨酸能与酸、碱反应生成盐
D
晶体中含有强烈的离子键
晶体具有较高的熔点
A. A B. B C. C D. D
7. 下列反应的离子方程式错误的是
A. 向4-甲基苯酚中加入足量浓溴水:+3Br2→↓+3H++3Br-
B. 向溶液中滴加溶液:
C. 乙酰水杨酸与过量溶液共热:+3OH-CH3COO-+2H2O+
D. 将固体加入溶液中生成黑色沉淀:
8. 化合物是一种有机金属化合物,其所含的Z、X、Y、M、W五种元素均为短周期主族元素,R的结构如图所示。X、Y、M、W同周期,Z的原子序数小于X,X和Y的原子序数之和等于W的原子序数,基态M原子2p轨道存在2个未成对电子。下列说法错误的是
A. 原子半径:
B. 与可以组成离子化合物
C. 中、、的杂化方式相同
D. 的最高价氧化物对应的水化物属于弱酸
9. 高氯酸铵是固体火箭推进剂的关键原材料,高氯酸铵的分解过程如图所示。高氯酸铵立方晶型的晶胞棱长为,代表阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 高氯酸铵(立方晶型)中的两个阳离子之间的最短距离为
B. 高氯酸铵晶体由斜方晶型转化为立方晶型的过程中没有发生化学变化
C. 、
D. 高氯酸铵受热分解时发生的反应有
10. 已知与丙烯腈()发生加成反应的能量变化如图所示,图中TS1和TS2为过渡态,IM1为反应物复合物,P1和P2为加成产物,“气相”指的是反应物以气态形式反应,“”指的是反应物在液相发生反应,正反应的活化能用表示。
关于与的加成反应,下列说法错误的是
A. 无论气相还是液相中,反应物复合物只有1种
B. 在液相中,(反马氏加成)
C. 在气相中,(马氏加成)比(反马氏加成)大
D. 与发生加成反应的主产物为
11. 已知代表阿伏加德罗常数的值。工业上以固体(铁元素的化合价为+2)为原料生产的主要流程如下:
下列说法错误的是
A. 溶液Q为浓硫酸
B. 焙烧生成气体时,还生成
C. 的黏度较高,与分子间能形成氢键有关
D. 焙烧时转移的电子数为
12. 正癸烷(沸点:175℃)在液态金属合金催化下、温度控制在160~200℃脱氢裂解制丙烯和1-丁烯的装置如下(夹持装置省略),下列说法错误的是
A. 脱氢裂解时发生的反应有
B. 酸性溶液褪色,说明有1-丁烯生成
C. 冷凝管有冷凝回流作用,可提高正癸烷的利用率
D. 1-丁烯被足量的酸性溶液氧化为和
13. 我国科学家发明了可充电氢负离子全固态电池,该可充电电池的结构如图所示,固态电解质()仅允许自由移动,电池放电时的总反应为。该电池放电时,下列说法错误的是
A. 充电时,电极Ⅰ是阴极
B. 放电时,由电极Ⅰ移动到电极Ⅱ
C. 放电时,负极质量增加
D. 放电时,电极Ⅱ发生反应:
14. 常温下,向的氨水中通入气体(不考虑溶液体积变化),溶液的随的变化关系如图所示[,]。已知点溶液中, 。下列说法正确的是
A.
B.
C. 点和点时水的电离程度:
D. 滴定过程中一直存在:
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 乙酸正丁酯()常用作有机溶剂和香料成分。实验室制备乙酸正丁酯的主要实验步骤如下:
Ⅰ.在干燥的A瓶中加13.70 mL正丁醇、12.00 mL冰醋酸和少量的,摇匀后,加颗粒,再安装好装置,如图所示。然后向B中通入冷却水,加热并控制温度为105~110℃。
Ⅱ.将A中反应后的混合物冷却与分水器中的酯层合并,转入分液漏斗中。
Ⅲ.依次用水、10%碳酸钠溶液洗至无酸性(),再水洗一次,用少许无水硫酸镁干燥。
Ⅳ.将干燥后的乙酸正丁酯转入蒸馏烧瓶中,加颗粒进行常压蒸馏,收集到15.82 mL产品。
主要试剂及产物的物理参数:
化合物
正丁醇
冰醋酸
乙酸正丁酯
正丁醚
摩尔质量/()
74
60
116
130
密度/( )
0.81
1.05
0.88
0.77
沸点/℃
118.0
118.1
126.1
142
根据以上信息回答下列问题。
(1)装置中B仪器的名称是_________。
(2)正丁醚的沸点高于正丁醇的主要原因是_________。
(3)步骤Ⅰ中加热方法是_________。
a.水浴加热 b.隔陶土网用酒精灯加热 c.油浴加热
(4)实验未使用浓硫酸,而是用作催化剂,其主要原因是_________。
(5)反应过程中会观察到分水器中收集到液体物质,且分为上下两层。安装分水器的优点:①随着反应的进行,液体逐渐增多,上层液体_________,下层液体_________;②通过观察,_________时确定反应已经完成。
(6)本实验产品的产率约为________%。
16. 从银锌渣(含金属Bi、Pb、Ag、Zn、Au)中回收Bi、Ag、Au的工艺流程如下:
已知:①常温下,溶度积的负对数:,。
②溶液中离子浓度的负对数时,即可认定该离子沉淀完全。
③金属活泼性顺序:Zn、(H)、Bi、Cu。
回答下列问题:
(1)基态原子的核外有__________对成对电子。
(2)实际生产中为了提高单质的回收率,“氯化浸出”的加热方式为通入蒸汽,此操作的优点是__________。
(3)金属是__________;“沉铋”中参与反应的阴离子为__________。
(4)“熔炼”过程中纯碱与反应生成两种不污染大气的气体,其化学方程式为__________。
(5)“沉铅银”后溶液中氯离子的最小浓度为__________。
(6)“沉银”时生成两种含氮的气体,该反应的离子方程式为__________。
(7)掺杂的铋酸钡(BaBiO3,)具有超导性,其立方晶胞结构如图所示,立方晶胞的棱长为,晶体中的与的物质的量之比为3∶2,的化合价为和+5,设为阿伏加德罗常数的值。晶体中与最近且距离相等的有__________个;晶体的密度为__________。
17. 大气中浓度的增大带来了一系列环境问题,“负碳”技术开始备受各国关注,所谓“负碳”技术就是将转化成甲醇、甲酸等可利用的资源的一系列技术。回答下列问题:
Ⅰ.催化加氢制甲醇
温度为,以、为原料合成涉及的反应如下:
反应ⅰ: ;
反应ⅱ: ;
反应ⅲ:。
(1)已知,反应ⅰ的,忽略和随温度的变化,则时反应ⅰ的 __________(保留两位有效数字)。
(2)一定温度和催化剂条件下,0.73 mol、0.24 mol和(已知不参与反应)在密闭容器中进行上述反应,平衡时的转化率和的选择性随温度的变化曲线如图所示。
①图中曲线表示物质(填“”“”或“”)的变化。曲线表示的物质的转化率或选择性随温度变化先降低后增大的原因是_________。
②上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法错误的有_________(填字母)。
A.降低温度,反应ⅰ~ⅲ的正、逆反应速率都减小
B.恒压条件下,向容器中再通入少量,的平衡转化率下降
C.移去部分,反应ⅲ平衡不移动
D.选择合适的催化剂能减小反应ⅲ的焓变
③某温度(大于180℃)下,反应到达平衡,测得容器中的体积分数为12.5%,容器内气体总压强为 。此时用的分压表示时间内的反应速率________。若此时 ,计算该温度下反应ⅱ的压强平衡常数________(用含有的代数式表示,分压=总压×该组分物质的量分数)。
Ⅱ.催化加氢制低碳烯烃(含2~4个碳原子的烯烃)
某研究小组使用Zn-Ga-O/SAPO-34双功能催化剂实现了直接合成低碳烯烃,并给出了其可能的反应历程(如图所示)。首先在表面解离成2个,随后参与的还原过程;SAPO-34则催化生成的甲醇转化为低碳烯烃。
注:□表示氧原子空位,*表示吸附在催化剂上的微粒。
(3)理论上,反应历程中消耗的与生成的甲醇的物质的量之比为_________。
18. 化合物Ⅰ是一种非常重要的含氟精细化学品,是合成液晶A和液晶B的关键中间体。化合物Ⅰ的一种合成路线如图所示。
回答下列问题:
(1)液晶B中官能团的名称为__________。
(2)核磁共振氢谱只有一组峰的化合物有__________(填标号)。
a.液晶A b.液晶B c.化合物Ⅰ d.化合物Ⅳ
(3)化合物Ⅰ的命名为__________,Ⅱ→Ⅲ的反应类型是__________。
(4)写出Ⅲ→Ⅳ的化学方程式:__________。
(5)由Ⅳ合成Ⅴ的过程中发生的反应如图所示,用作催化剂,使用过量得到的副产物有__________、__________。(任意写2种)
(6)由Ⅴ合成Ⅰ的过程中发生的反应如图所示,中间体与中间体是同分异构体,中间体的结构简式为__________。
(7)Ⅳ的同分异构体中,含有苯环、酯基、氯原子、氟原子的有__________种(不考虑立体异构),其中3个氟原子位于苯环相邻位置的同分异构体的结构简式为__________。
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