内容正文:
树德中学高2024级高二下期半期考试化学试题
考试时间:75分钟 满分:100分
可能用的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Mg-24
第Ⅰ卷
一、单项选择题:(每个小题3分,总计3×15=45分)
1. 化学与科技、生产、生活密切相关。下列说法正确的是
A. 常用来包装食品的塑料是聚氯乙烯材料
B. 储氢合金是一类能够大量吸收的材料,但并没有与结合成金属氢化物
C. 聚四氟乙烯中的氟原子能与水形成氢键,因此聚四氟乙烯材料在水中溶解度较好
D. 掺杂了的聚乙炔膜具有与金属材料类似的导电性
【答案】D
【解析】
【详解】A.聚氯乙烯受热会释放有毒有害物质,不可用于食品包装,食品包装常用无毒的聚乙烯材料,A错误;
B.储氢合金的储氢原理是与结合生成金属氢化物,需要释放氢气时金属氢化物可再分解,B错误;
C.聚四氟乙烯是疏水的稳定高分子材料,难溶于水,无法与水形成氢键,C错误;
D.聚乙炔存在单双键交替的共轭结构,掺杂后会产生可自由移动的载流子,具备类似金属的导电性,D正确;
故选D。
2. 是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 中含有个键
B. 和以任意比例混合,只要总物质的量一定,则完全燃烧时消耗氧气的质量不变
C. 金刚石晶体中,碳原子数与键数目之比为
D. 呼气分析仪可用来检测驾驶员是否酒驾,涉及与(橙色)的反应,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A.每个含3个键,每个含2个键,中心与4个配体形成4个配位键,总键数为,1 mol该配离子含个键,A错误;
B.有机物耗氧量公式为,耗氧量为,耗氧量为,等物质的量的两种物质耗氧量相同,总物质的量一定时,任意混合耗氧量不变,B正确;
C.金刚石中每个C形成4个键,每个键被2个C共用,1 mol C对应2 mol 键,碳原子数与键数目之比为,C错误;
D.检测酒驾的反应中,氧化剂中从价降为价,共得电子;还原剂被氧化为乙酸,乙醇共失电子。根据得失电子守恒,氧化剂与还原剂物质的量之比为,D错误;
故选B。
3. 下列说法或者判断正确的是
A. 分子中最多17个碳原子共平面
B. 分子中一定有6个碳原子共直线
C. 分子式为的化合物,可能的同分异构体有18种(不考虑结构和立体异构)
D. 与互为同系物
【答案】C
【解析】
【详解】A.该分子共含19个碳原子(左苯环6个+碳碳三键2个+碳碳双键2个+右苯环6个+醛基1个+乙基2个)。苯环、碳碳三键、碳碳双键均为平面或直线结构,且单键可自由旋转:左苯环与三键共平面,三键与双键共平面,右苯环可旋转至与双键共平面,醛基与右苯环共平面,乙基的两个碳原子也可通过旋转进入双键平面。因此最多19个碳原子共平面,而非17个,A错误;
B.该分子中,有苯环与三键直接相连的1个碳原子+这个在苯环上该C原子对位的1个C原子+三键的2个碳原子共直线+与三键相连的亚甲基上的C原子(共5个)。与三键相连-CH2-的为sp3杂化,键角约109.5°,其后续的所有碳原子均不在该直线上,因此不可能有6个碳原子共直线,B错误;
C.分子式C4H5Cl的不饱和度Ω=2,不考虑累积二烯和立体异构,分三类计算同分异构体:①链状炔烃(含1个碳碳三键)有1-丁炔:3种等效氢→3种一氯代物,2-丁炔:1种等效氢→1种一氯代物,共四种;②链状二烯烃(含2个碳碳双键,共轭型)有1,3-丁二烯,2种等效氢→2种一氯代物,共两种;③环烯烃(含1个环+1个碳碳双键)及双环烷烃,有:2种等效氢→2种一氯代物,:3种等效氢→3种一氯代物,:3种等效氢→3种一氯代物,:2种等效氢→2种一氯代物,:2种等效氢→2种一氯代物,共12种,总计18种,C正确;
D.同系物要求结构相似且分子组成相差1个或若干个-CH2原子团。芳樟醇和香叶醇的分子式均为C10H18O,二者分子式相同、结构不同,属于同分异构体,而非同系物,D错误;
故选C。
4. 环六糊精()具有空腔结构,腔内极性小,腔外极性大,可包合某些分子,如阿司匹林()等。下列有关说法正确的是
A. 极性小的分子均可被环六糊精包合形成超分子
B. 环六糊精可实现与阿司匹林分子中特定基团的化学反应
C. 环六糊精与阿司匹林形成超分子,体现了超分子具有自组装的特征
D. 环六糊精与阿司匹林可能通过氢键作用在空腔内形成超分子
【答案】B
【解析】
【详解】A.环六糊精的空腔尺寸是固定的,只有分子大小、极性都匹配的分子才能被包合,不是所有极性小的分子都可以被包合,A错误;
B.环六糊精包合阿司匹林时,阿司匹林极性较小的部分进入低极性空腔被保护,极性较大的基团留在腔外,只有暴露在外的特定基团可以发生反应,因此可以实现阿司匹林分子中特定基团的选择性化学反应,B正确;
C.环六糊精能够特异性包合阿司匹林,体现的是超分子分子识别的特征,不是自组装特征,C错误;
D.环六糊精的羟基都位于腔外,腔内是低极性的碳骨架,阿司匹林的低极性基团进入空腔依靠相似相溶的疏水作用包合,二者形成包合超分子的主要作用不是氢键,D错误;
故选B。
5. 物质结构决定性质,性质决定用途。下列对事实的解释不正确的是
选项
事实
解释
A
石墨能导电
未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动
B
中的键能比HCHO中的键能大
中有两组3中心4电子键,电子云分布更均匀,分子较为稳定,能量较低
C
表面活性剂可以降低水的表面张力
表面活性剂在水面形成单分子膜,破坏了水分子间的氢键
D
的熔点低于
中引入的乙基改变了晶体的类型
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.石墨中碳原子采取杂化,未杂化的p轨道重叠形成离域大π键,电子可在整个碳原子平面内自由运动,因此石墨能导电,A正确;
B.分子中存在两组3中心4电子键,电子云分布更均匀,分子稳定性更高、能量更低,因此中的键能比HCHO中的键能大,B正确;
C.表面活性剂会在水面形成单分子膜,亲水基团朝向水相、疏水基团朝向空气,破坏了表层水分子间的氢键,因此可以降低水的表面张力,C正确;
D.和均属于离子晶体,乙基的引入只是增大了阳离子半径,降低了离子键,并未改变晶体类型,D错误;
故选D。
6. m、n、p、q四种有机物可发生如下转化(同一个碳原子上不能存在两个羟基)。下列说法正确的是
A. 1个n分子和1个q分子中共平面的原子最多均为8个
B. 能与钠反应的m的同分异构体不可能只有一种(不考虑立体异构)
C. 不能用金属钠鉴别m和q
D. m、n、p分子中均存在手性碳原子
【答案】B
【解析】
【详解】A.n中羧基平面与羰基平面可经碳碳单键旋转重合,甲基碳原子固定在平面内且甲基上最多1个氢原子能转入平面,羧基羟基的氧、氢也可同平面,其共平面原子数目最多为8个;q分子内碳碳双键所在平面与羧基平面可通过单键旋转完全共面,双键全部氢原子、羧基全部原子均可共平面,最多能有9个原子共面,A错误;
B.能与钠反应需存在羟基,可以是二羟基,也可以是一个羟基、一个醚键,共有、、(箭头所指羟基的位置),6种,B正确;
C.m与钠反应较缓和,q与钠反应剧烈,可根据反应现象鉴别,C错误;
D.n中不存在手性碳,D错误;
故选B。
7. 齐墩果酸可以促进肝细胞再生,加速坏死组织的修复,对肝损伤具有一定的保护作用,其结构简式如图。下列有关齐墩果酸的说法错误的是
A. 该物质可发生消去反应、加成反应和取代反应
B. 分子中含有8个手性碳原子
C. 分子式为
D. 分子中含有3种官能团
【答案】C
【解析】
【详解】A.该分子含有羟基:与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上有氢原子,可发生消去反应,碳碳双键:可发生加成反应,羟基、羧基:可发生酯化反应(属于取代反应),烷基上的氢原子也可发生卤代等取代反应,A正确;
B.手性碳原子是指连有 4 个不同原子或基团的饱和碳原子。齐墩果酸分子中共有,共8个手性碳原子,B正确;
C.齐墩果酸为五环三萜类化合物,分子中含 5 个环、1 个碳碳双键和 1 个羧基羰基,不饱和度Ω=5+1+1=7。根据不饱和度公式,计算得到计算得氢原子数m=2×30+2−2×7=48,故正确的分子式为C30H48O3,C错误;
D.分子中含有羟基、碳碳双键、羧基共 3 种官能团。D正确;
故选C。
8. 乙醇水蒸气催化重整是一种清洁且可持续的制氢方法,水滑石复合催化剂具有较好的催化活性,反应过程如图所示。(乙醇可用键线式表示为)下列叙述错误的是
A. 、均易溶于水的原因之一是可与分子形成氢键
B. 金属Cu、Co、Ni能导电是因为在外加电场作用下产生自由电子
C. 过程③中存在极性键断裂和形成
D. 和的VSEPR模型均为四面体形
【答案】B
【解析】
【详解】A.、分子中都含有氧原子,氧原子的电负性较强,可以与水分子中的氢原子形成氢键,从而增加了和在水中的溶解度,A正确;
B.金属Cu、Co、Ni能导电是因为其中含有自由移动的电子,自由电子不是在外加电场作用下产生的,在外加电场的作用下,这些自由电子会定向移动,从而形成电流,B错误;
C.过程③中转化为和CO,发生结构变化,有C-H键的断裂和形成,即存在极性键的断裂和形成,C正确;
D.的中心原子O的价层电子对数为,中心原子的价层电子对数为,VSEPR模型均为四面体形,D正确;
故选B。
9. 实验室制备广谱高效的氧化型杀菌剂二氯异氰尿酸钠,反应原理为,装置如图(加热及夹持装置省略)。
已知:常温下,二氯异氰尿酸钠固体可溶于水,难溶于冰水。与相关步骤对应的操作或叙述错误的是
步骤
操作或叙述
A
Ⅰ.制备高浓度溶液
打开,快速滴加浓盐酸至②中溶液上方出现黄绿色气体,立即关闭
B
Ⅱ.制备二氯异氰尿酸钠
打开,滴加溶液至②中气体颜色变浅,关闭,重复步骤Ⅰ、Ⅱ若干次
C
Ⅲ.处理残余氯气
打开,通入至装置内黄绿色气体消失,关闭
D
Ⅳ.获得二氯异氰尿酸钠晶体
将②置于冰水浴中冷却,过滤,冰水洗涤,低温干燥得到产品
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.滴加浓盐酸应该缓慢,减少其挥发,当液面上方出现黄绿色气体时说明氯气过量已将氢氧化钠转化为次氯酸钠;在反应过程中仍不断通入Cl2,目的是使②中反应生成的NaOH继续反应,提高原料利用率,故A错误;
B.向②中加入吡啶溶液,与NaClO溶液反应生成产物,滴加溶液至②中气体颜色变浅,关闭K3,继续通入Cl2,将NaOH继续反应,所以需重复步骤Ⅰ、Ⅱ若干次,故B正确;
C.打开K1通入N2的目的是将装置内残余的Cl2赶入吸收装置被完全吸收,故C正确;
D.常温下,二氯异氰尿酸钠固体可溶于水,难溶于冰水,故将②置于冰水浴中冷却,过滤,冰水洗涤,低温干燥得到产品,故D正确;
答案选A。
10. 有机物分子中基团之间的相互影响会导致物质化学性质的不同,下列各项的事实不能说明上述观点的是
A. 甲苯与浓硝酸(浓硫酸/)作用可得到2,4,6-三硝基甲苯,而苯与浓硝酸(浓硫酸/)作用得到硝基苯
B. 苯与液溴在催化条件下能反应,苯酚能与浓溴水反应
C. 分子中键的易断裂程度:
D. 2-甲基-1-丙醇能发生消去反应而2,2-二甲基-1-丙醇不能
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲苯与浓硝酸反应生成2,4,6-三硝基甲苯,而苯只能生成一硝基苯。原因是甲基对苯环有影响,使苯环上邻、对位氢原子的活性显著增强,更容易发生多取代反应,A正确;
B.苯与液溴需在FeBr3催化下才能发生一取代反应,而苯酚与浓溴水无需催化剂即可迅速生成2,4,6-三溴苯酚白色沉淀。原因是酚羟基对苯环有影响,使苯环上邻、对位氢原子的活性大幅提高,B正确;
C.该分子中3个O-H键的易断裂程度为:羧基羟基(3)>酚羟基(1)>醇羟基(2)。原因:不同基团对羟基的影响不同:羧基中的羰基是强吸电子基团,使O-H键极性显著增强,最易断裂(酸性最强)。苯环与羟基的p-π共轭效应,使酚羟基的O-H键极性比醇羟基强。烷基是给电子基团,使醇羟基的O-H键极性最弱,最难断裂。这充分体现了不同基团对羟基化学性质的影响,C正确;
D.2-甲基-1-丙醇能发生消去反应,而2,2-二甲基-1-丙醇不能,其原因是醇发生消去反应的结构要求:与羟基相连的碳原子的邻位碳原子上必须有氢原子。2-甲基-1-丙醇的结构满足消去条件而2,2-二甲基-1-丙醇的结构不满足消去条件。该性质差异是由分子自身的骨架结构决定的,与基团之间的相互影响无关,D错误;
故答案选D。
11. 化合物在涂料等领域应用广泛。W、X、Y、Z、R的原子序数依次增加,W、X、Y、R分别属于前四个不同周期的主族元素。基态X原子中s能级电子总数与p能级电子总数相等,基态Z原子次外层电子数是最高能层电子数的2倍,Y和Z的原子序数之和等于X和R的原子序数之和,基态R原子的价电子只占据最高能层1个原子轨道。下列说法错误的是
A. 原子半径:
B. X的第一电离能比同周期相邻元素的都低
C. 化合物中,Z显价
D. Y、Z、R的最高价氧化物对应的水化物,两两之间均能反应
【答案】D
【解析】
【分析】W、X、Y、Z、R的原子序数依次增加,W、X、Y、R分别属于前四个不同周期的主族元素,W是H元素。基态X原子中s能级电子总数与p能级电子总数相等,X是O元素;基态Z原子次外层电子数是最高能层电子数的2倍,Z是Si元素;Y和Z的原子序数之和等于X和R的原子序数之和,基态R原子的价电子只占据最高能层1个原子轨道,R是K或Ca,若R是Ca,X和R的原子序数之和为28,Y和Si的原子序数之和等于28,则Y原子序数为14,所以R不可能是Ca,R是K,Y是Al。
【详解】A.电子层数越多半径越大,电子层数相同,质子数越多半径越小,原子半径: K>Al>Si>O,故A正确;
B.同周期元素从左到右第一电离能有增大趋势,N原子2p能级半充满,结构稳定,N原子第一电离能大于同周期相邻元素,所以O的第一电离能比同周期相邻元素的都低,故B正确;
C.根据化合价代数和等于0,化合物中,Si显价,故C正确;
D.Al(OH)3是两性氢氧化物 ,溶于强酸和强碱,H2SiO3是弱酸,Al(OH)3和H2SiO3不反应,故D错误;
选D。
12. 下列关于有机物的分离与提纯的方法说法中正确的有几种
①除去乙烯中混有的少量二氧化硫:通过酸性溶液后,干燥气体;
②除去苯中混有的少量苯酚:加入足量NaOH溶液,分液,弃水层;
③除去乙烯中混有的少量乙醇蒸气:通入蒸馏水,洗气,干燥;
④分离乙醇和乙酸:加入足量烧碱,蒸出乙醇;再加入硫酸,蒸出乙酸;
⑤除去溴苯中混有的少量溴:加入KI溶液,充分反应后,弃去水溶液;
⑥除去溴乙烷中混有的少量乙醇:多次加水振荡,分液,弃水层;
⑦除去乙醇中混有的少量水:加入足量生石灰,过滤。
A. 有3种 B. 有4种 C. 有5种 D. 有6种
【答案】B
【解析】
【详解】①酸性具有强氧化性,会同时氧化乙烯和,二者均被消耗,无法除杂,操作错误;
②苯酚与反应生成易溶于水的苯酚钠,苯不溶于水,分液弃水层即可得到纯净苯,操作正确;
③乙醇与水互溶,乙烯难溶于水,水洗可吸收乙醇,干燥后得到纯净乙烯,操作正确;
④乙酸和烧碱反应生成高沸点乙酸钠,先蒸出乙醇;加硫酸后乙酸钠重新生成乙酸,再蒸出乙酸,可分离二者,操作正确;
⑤溴和反应生成,会溶于溴苯,引入新杂质,操作错误;
⑥乙醇与水互溶,溴乙烷难溶于水,多次水洗分液可除去乙醇,操作正确;
⑦生石灰和水反应后,需蒸馏分离乙醇,过滤无法完全除杂,操作错误;
综上,正确的操作共4种。
故选B。
13. 已知,则有机物可以由下列哪组物质反应生成
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④
【答案】B
【解析】
【分析】题目给出的反应为氨基与羰基化合物的脱水缩合反应,即1个游离氨基与1个羰基缩合脱去1分子水,形成1个C=N双键。目标产物含有2个C=N双键,因此需要1个含2个氨基的化合物与1个含2个羰基的化合物发生分子间双缩合关环反应。
【详解】题干信息中的反应除了生成目标产物只生成水,则可根据C、N原子守恒判断反应物,产物中含有3个氮原子,则其中一个反应物一定含有三个氮原子,因此其中一个反应物为①,产物中有5个碳原子,①中含有3个碳原子,则另一个反应物中含有2个碳原子,则另一种反应物为④,两者反应也符合题干中的反应规律,故答案选B。
14. 替代MgO晶体中部分的位置可以调整晶体的电学、光学或力学性能,但由于二者的离子半径和化合价不同,会导致部分脱离形成“氧空位”以保证晶体的电中性。MgO晶体的晶胞结构如图所示,密度为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 晶体中与最近且等距的有6个
B. 晶胞的边长为
C. 若a处被替代,替代后该物质的化学式为
D. 若a、b处均被替代,则会在每个晶胞的2个面心位置形成氧空位
【答案】D
【解析】
【详解】A.如图所示,1个晶胞中周围有6个,距离均为正方体边长的一半,故A正确;
B.1个晶胞中个数为,个数为,晶体体积为,则晶胞的边长为,故B正确;
C.a处被替代后,晶胞中个数为,个数为,总的正电荷为,由于晶体的电中性,负电荷也为7.75,则个数为,因此替代后该物质的化学式为,故C正确;
D.a、b处均被替代后,晶胞中个数为,个数为,总正电荷为,由于晶体的电中性,负电荷也为6.75,则个数为;假设失去2个面心形成氧空位,则此时个数为,假设不成立;假设失去2个顶点的形成氧空位,则此时个数为,假设不成立;假设失去1个顶点的和1个面心形成氧空位,则此时个数为,假设成立;因此每个晶胞失去1个顶点的和1个面心形成氧空位,故D错误;
故答案为D。
15. 将6.8 g的X完全燃烧生成3.6 g的和8.96 L(标准状况)的。X的质谱图、核磁共振氢谱图、红外光谱图分别如图甲、乙、丙所示。有关说法错误的是
A. X的分子式为
B. 如果化合物X只含有一个苯环且苯环上只有一个取代基,且同时满足甲、乙和丙图形的要求,则其结构简式为
C. 只满足甲和乙图形要求的化合物X分子中含有官能团的可能有醚键、羰基、醛基、羟基、酯基和羧基
D. 只满足甲和乙图形要求的化合物X有5种同分异构体
【答案】D
【解析】
【详解】A.通过燃烧法计算分子式:,n(C)=0.4 mol,m(C)=4.8g,,n(H)=0.4 mol,m(H)=0.4g,则有机物中m(O)=6.8g-4.8g-0.4g=1.6g,n(O)=0.1mol,化合物 X的实验式为C4H4O,质谱图显示相对分子质量为 136,故分子式为,A正确;
B.若化合物 X 含一个苯环且苯环上只有一个取代基:核磁共振氢谱显示 4 组峰,说明分子中有 4 种等效氢,比例为3:2:2:1(对应一个甲基中的 3 个氢原子、苯环邻位 2 个、间位 2 个、对位 1 个H),红外光谱显示有C=O、苯环骨架和C-O-C,符合酯基的特征吸收。结构简式,完全满足上述所有谱图特征,B正确;
C.只满足分子式C8H8O2和 4 组氢谱峰的化合物可能为、、、、、,含有的官能团可能为醚键、羰基、醛基、羟基、酯基和羧基,C正确;
D.只满足甲和乙图形要求的化合物X有6种同分异构体:、、、、、,D错误;
故答案选D。
第Ⅱ卷
二、非选择题
16. 属于半导体材料,是目前应用广泛的光催化剂。
(1)钛元素位于元素周期表的___________区;原子核外能量不同的电子有___________种。
(2)Ti(Ⅳ)在水溶液中能够形成配离子,其配体为___________。
(3)上述配离子的中性配体中之间的键角___________(填“大于”或“小于”)水分子中之间的键角。
查阅文献资料知:二氧化钛是良好的光催化剂,可将多种有毒物质(如、亚甲基蓝等)转化为无毒物质。
(4)纳米级除去甲醛的原理示意图如下:
下列说法正确的是___________。(不定项选择)
A. 纳米级能产生丁达尔效应
B. 的电子式为
C. 除甲醛步骤的反应为
D. 中键与键数目之比为
亚甲基蓝结构如下:
(5)亚甲基蓝中部分元素的性质无法用元素周期律解释的是___________。
A. 非金属性 B. 电负性
C. 酸性 D. 气态氢化物的热稳定性
(6)亚甲基蓝在水中的溶解度为(20℃),比大部分有机物较易溶于水的原因是___________。
钛的化合物种类丰富,如的熔点为,沸点为136.45℃。
(7)预测的熔点比___________(填“高”或“低”);说明理由___________。
【答案】(1) ①. d ②. 7
(2)、
(3)大于 (4)C (5)C
(6)亚甲基蓝含有阴阳离子,为离子化合物,且含有的N原子能与水分子形成氢键
(7) ①. 低 ②. 、均为分子晶体,组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,熔点越高
【解析】
【小问1详解】
钛为22号元素,钛元素位于元素周期表的d区,Ti原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,其核外电子占据了1s、2s、2p、3s、3p、3d、4s这7个能量不同的能级(或轨道),因此有7种能量不同的电子;
【小问2详解】
Ti(Ⅳ)在水溶液中能够形成配离子,钛离子提供空轨道,氢氧根离子、水分子中氧提供孤电子对形成配位键,其配体为、;
【小问3详解】
配离子的中性配体为水分子,自由水分子中O原子有2对孤对电子,当水分子作为配体时,O原子提供1对孤对电子与形成配位键,此时O原子上只有1对孤对电子,孤对电子对成键电子的排斥作用相比自由水分子减弱,因此配体水分子的键角大于自由水分子的键角;
【小问4详解】
A.光束通过胶体时,光线能够发生散射作用而产生丁达尔效应,纳米级为纯净物,不能产生丁达尔效应,A错误;
B.的电子式为,B错误;
C.根据原理图可知, (羟基自由基)与甲醛反应生成二氧化碳和水,配平可得除甲醛步骤的反应为:,C正确;
D.单键均为σ键,双键中含有1个σ键1个π键,HCHO的结构式为,其中σ键与π键数目之比为3:1,D错误;
故选C;
【小问5详解】
A.同周期主族元素从左至右,非金属性逐渐增强,故非金属性,能用元素周期律解释,A不符合题意;
B.同周期主族元素从左至右,电负性逐渐增大,故电负性,能用元素周期律解释,B不符合题意;
C.非金属性越强,其最高价氧化物的水化物的酸性越强,而S元素的最高价氧化物的水化物为硫酸,亚硫酸不是硫的最高价氧化物的水化物,故酸性,不能用元素周期律解释,C符合题意;
D.非金属性越强,其气态氢化物越稳定,故气态氢化物热稳定性,能用元素周期律解释,D不符合题意;
故选C;
【小问6详解】
由结构,亚甲基蓝含有阴阳离子,为离子化合物,且含有的N原子能与水分子形成氢键,使得亚甲基蓝比大部分有机物较易溶于水;
【小问7详解】
、均为分子晶体,组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,熔点越高,故的熔点比的熔点低。
17. 铋化合物在电催化和光催化领域都有广泛应用。一种从含铋矿渣(主要成分是、、、、等)中提取高纯的工艺如图:
已知:
①乙酰胺()有臭味、有毒,熔点为82.3℃,沸点为221℃,可溶于水。
②常温下,, 。
③该工艺条件下,相关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下:
离子
开始沉淀的
1.5
3.6
4.5
沉淀完全的
3.2
4.7
6.7
回答下列问题:
(1)中的的化合价为,则的化合价是___________。
(2)“沉铋”时加入溶液,转化为沉淀的离子方程式是___________。
(3)“洗涤”时先用水洗,再用稀硫酸洗涤。用稀硫酸洗涤的目的是为了除去滤饼中的___________(填化学式)杂质。
(4)“转化”分两步进行:第一步转化为,反应的离子方程式为___________;第二步受热分解,。常温下,当恰好完全转化成时,溶液中浓度为,则此时溶液的为___________。
(5)“合成”所得乙酰胺的水溶液经___________(填系列操作)可获得乙酰胺固体,以再生硫代乙酰胺()。
(6)钼酸铋()可用于光催化水的分解,其晶胞结构(不含氧原子)如图所示,晶胞参数为a nm、a nm、c nm,晶胞棱边夹角均为90°。
①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。已知原子1的坐标为(、、0),则原子2的坐标为___________。
②设阿伏加德罗常数的值为,的相对分子质量为,则晶体的密度为___________(列计算式)。
【答案】(1)
(2);
(3)
(4) ①. ②. 13
(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
(6) ①. ②.
【解析】
【分析】含铋矿渣主要成分是、、、、等;加入盐酸“酸浸”,滤渣是,溶液中含有、Cu2+、Fe3+、Al3+,加氢氧化钠调pH=2.5,转化为沉淀、部分Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,过滤,滤饼是和Fe(OH)3的混合物,用硫酸洗去滤饼中的氢氧化铁,再加氢氧化钠使转化为Bi2O3,用CH3CSNH2合成Bi2S3。
【小问1详解】
中的的化合价为,氧的化合价为-2价,根据化合价代数和等于0,的化合价是+3。
【小问2详解】
“沉铋”时加入溶液,转化为沉淀的离子方程式是。
【小问3详解】
滤饼是和Fe(OH)3的混合物,“洗涤”时先用水洗,再用稀硫酸洗涤。氢氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁,用稀硫酸洗涤的目的是为了除去滤饼中的Fe(OH)3杂质。
【小问4详解】
“转化”分两步进行:第一步和氢氧化钠反应生成、氯化钠,反应离子方程式为;第二步受热分解,。常温下,当恰好完全转化成时,溶液中浓度为, ,则 ;,即,所以,则此时溶液的为13。
【小问5详解】
乙酰胺的水溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥可获得乙酰胺固体。
【小问6详解】
①根据原子1的坐标为(、、0),可知原子2的坐标为。
②根据均摊原则,晶胞中黑球数为,白球数为8,结合化学式,黑球代表Mo、白球代表Bi,晶胞中氧原子数为24,设阿伏加德罗常数的值为,的相对分子质量为,则晶体的密度为 。
18. 己二酸是一种二元弱酸,通常为白色结晶体,微溶于冷水,易溶于热水和乙醇。制备己二酸的一种反应机理如下:(未配平)。制备己二酸的装置如图所示(夹持、加热装置省略)。向三颈烧瓶中加入2 mL浓,再缓慢滴加1.5 g环己醇,保持80℃持续反应2 h.反应结束冷却至室温后,在冰水浴中继续冷却,分离出己二酸粗品。
(1)图中标有ab的仪器名称为___________,冷却水从___________(填“a”或“b”)口流入。
(2)为了防止污染空气,图中还缺少的装置是___________。
(3)将己二酸粗品提纯的方法是___________,洗涤沉淀的方法为___________(填字母)。
A.用乙醇洗涤 B.用乙醇-水溶液洗涤 C.用冰水洗涤
(4)若制得纯己二酸的产率为69.0%,则制得纯己二酸的质量为___________g(保留一位小数)。
(5)环己烯、环己酮也可被双氧水氧化成己二酸。所需双氧水理论用量环己稀___________环己酮(填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1) ①. 球形冷凝管 ②. a
(2)尾气吸收装置 (3) ①. 重结晶 ②. C
(4)1.5 (5)大于
【解析】
【分析】装置中ab为球形冷凝管,冷凝水遵循“下进上出”原则,从a口流入;该反应生成有毒的,因此装置缺少氮氧化物的尾气处理装置;己二酸微溶于冷水、易溶于热水和有机溶剂,粗品用重结晶法提纯,选择冰水洗涤可减少己二酸的溶解损失。
【小问1详解】
图中冷凝管内管为球形结构,名称为球形冷凝管;冷凝水采用下进上出的逆流方式可使冷凝管内充满冷却水,冷凝效果最优,因此从下口a流入。
【小问2详解】
反应生成有毒的酸性气体NO2,直接排放会污染空气,因此装置缺少尾气吸收装置处理NO2。
【小问3详解】
己二酸溶解度随温度升高显著增大,符合重结晶提纯的适用条件,因此粗品提纯方法为重结晶;己二酸微溶于冷水、易溶于乙醇,用冰水洗涤可最大程度减少己二酸的溶解损耗,故选C。
【小问4详解】
环己醇的摩尔质量为,1.5 g环己醇的物质的量为,根据原子守恒,理论生成己二酸的物质的量为0.015 mol,己二酸摩尔质量为,理论质量为,因此实际制得纯己二酸质量为。
【小问5详解】
环己烯分子式为,总碳化合价为;氧化得到的己二酸分子式为,总碳化合价为。因此1 mol环己烯反应时,碳总化合价升高,即转移8 mol电子。环己酮分子式为,总碳化合价为;氧化后总碳化合价同样为,因此1 mol环己酮反应时,碳总化合价升高,即转移6 mol电子。双氧水作氧化剂,还原产物为,1 mol 中O从-1价降为-2价,总共得到2 mol电子。根据电子转移守恒可知,1 mol环己烯被氧化为己二酸消耗4 mol双氧水,1 mol环己酮被氧化为己二酸消耗3 mol双氧水,因此所需双氧水理论用量环己烯大于环己酮。
19. Ⅰ.林扎戈利胆碱是一种口服小分子药物,用于治疗成年女性中度至重度的子宫肌瘤。合成路线如下(Me代表甲基,部分反应条件略去):
回答下列问题:
(1)与物质A互为顺反异构体的物质的结构简式为___________。
(2)物质B中的含氧官能团有___________(填名称)。
(3)H与N反应转化为I的同时生成NaCl,则H→I的化学方程式为___________。
(4)J→K的反应类型为___________。
Ⅱ.有机物F是合成可广泛的应用于磁记录、感光材料、电气绝缘等领域的聚酯薄膜的中间体,F的某种合成路线如下:
已知:①脱水偶联反应的机理为;②连在双键碳上的羟基和连在同一碳原子上的两个羟基不稳定,会转化为羰基,请回答下列问题:
(5)F的结构简式为___________;
(6)D→E反应的化学方程式为___________;
(7)B的同分异构体M满足下列条件:
①能使溴的四氯化碳溶液褪色;
②在加热及Cu催化下与过量反应生成的产物能发生银镜反应(提示:醛基能发生银镜反应);
③标准状况下,1 mol M与足量Na反应可生成22.4 L气体。
符合上述条件的M有___________种。(不考虑立体异构)
【答案】(1) (2)羰基、酯基
(3)++NaOH→+NaCl+H2O
(4)还原反应 (5)
(6) +NaOH +NaCl
(7)3
【解析】
【分析】Ⅰ.化合物A与发生反应,生成化合物B;B与盐酸羟胺在吡啶作用下反应,生成化合物C;C在盐酸作用下,生成化合物D;D与在碳酸钾和水存在下发生取代反应,生成化合物E;化合物G在硼氢化钠与氢氧化钠作用下,生成分子式为C8H8O2F2的化合物M;M与盐酸发生取代反应,羟基被氯原子取代生成化合物H;H与有机物N,分子式为C7H7O2F在氢氧化钠作用下发生取代反应生成I,根据I逆推可知,N的结构式为,M的结构式为,化合物I经硝化反应引入硝基生成J,J在氢气与镍催化下,还原硝基为氨基生成K;最终E、K经多步反应生成目标产物林扎戈利胆碱;
Ⅱ.乙酸和乙醇发生酯化反应生成B乙酸乙酯,B和乙酸在一定条件下反应生成C,D中氯原子在氢氧化钠溶液加热条件下发生取代反应生成E ,E与C在一定条件下发生脱水偶联反应生成F,则F为。
【小问1详解】
碳碳双键两端基团不同,存在顺反异构,顺式为两个酯基在双键同侧,反式为两个酯基在双键异侧,物质A的顺反异构体结构简式;
【小问2详解】
物质B中的含氧官能团羰基、酯基;
【小问3详解】
由分析,N的结构式为,H与N在氢氧化钠作用下发生取代反应生成I,同时生成NaCl,H→I的化学方程式为:++NaOH→+NaCl+H2O;
【小问4详解】
J在氢气与镍催化下,还原硝基为氨基生成K,反应为还原反应;
【小问5详解】
由分析,F为;
【小问6详解】
D中含有氯原子,在NaOH溶液中水解生成E,化学方程式为+NaOH +NaCl;
【小问7详解】
B为CH3COOCH2CH3,其同分异构体满足:①能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明含有碳碳双键;②在Cu催化下与过量O2反应生成的产物能发生银镜反应,说明含有羟基,且与羟基相连的碳原子上有2个H原子;③标准状况下, 1mol M与足量Na反应可生成22.4L气体,说明含有两个羟基,且连在双键碳上的羟基和连在同一碳原子上的两个羟基不稳定,所以可能的结构有CH2=CHCH(OH)CH2OH、HOCH2CH=CHCH2OH和,共3种。
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树德中学高2024级高二下期半期考试化学试题
考试时间:75分钟 满分:100分
可能用的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Mg-24
第Ⅰ卷
一、单项选择题:(每个小题3分,总计3×15=45分)
1. 化学与科技、生产、生活密切相关。下列说法正确的是
A. 常用来包装食品的塑料是聚氯乙烯材料
B. 储氢合金是一类能够大量吸收的材料,但并没有与结合成金属氢化物
C. 聚四氟乙烯中的氟原子能与水形成氢键,因此聚四氟乙烯材料在水中溶解度较好
D. 掺杂了的聚乙炔膜具有与金属材料类似的导电性
2. 是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 中含有个键
B. 和以任意比例混合,只要总物质的量一定,则完全燃烧时消耗氧气的质量不变
C. 金刚石晶体中,碳原子数与键数目之比为
D. 呼气分析仪可用来检测驾驶员是否酒驾,涉及与(橙色)的反应,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为
3. 下列说法或者判断正确的是
A. 分子中最多17个碳原子共平面
B. 分子中一定有6个碳原子共直线
C. 分子式为的化合物,可能的同分异构体有18种(不考虑结构和立体异构)
D. 与互为同系物
4. 环六糊精()具有空腔结构,腔内极性小,腔外极性大,可包合某些分子,如阿司匹林()等。下列有关说法正确的是
A. 极性小的分子均可被环六糊精包合形成超分子
B. 环六糊精可实现与阿司匹林分子中特定基团的化学反应
C. 环六糊精与阿司匹林形成超分子,体现了超分子具有自组装的特征
D. 环六糊精与阿司匹林可能通过氢键作用在空腔内形成超分子
5. 物质结构决定性质,性质决定用途。下列对事实的解释不正确的是
选项
事实
解释
A
石墨能导电
未杂化的p轨道重叠使电子可在整个碳原子平面内运动
B
中的键能比HCHO中的键能大
中有两组3中心4电子键,电子云分布更均匀,分子较为稳定,能量较低
C
表面活性剂可以降低水的表面张力
表面活性剂在水面形成单分子膜,破坏了水分子间的氢键
D
的熔点低于
中引入的乙基改变了晶体的类型
A. A B. B C. C D. D
6. m、n、p、q四种有机物可发生如下转化(同一个碳原子上不能存在两个羟基)。下列说法正确的是
A. 1个n分子和1个q分子中共平面的原子最多均为8个
B. 能与钠反应的m的同分异构体不可能只有一种(不考虑立体异构)
C. 不能用金属钠鉴别m和q
D. m、n、p分子中均存在手性碳原子
7. 齐墩果酸可以促进肝细胞再生,加速坏死组织的修复,对肝损伤具有一定的保护作用,其结构简式如图。下列有关齐墩果酸的说法错误的是
A. 该物质可发生消去反应、加成反应和取代反应
B. 分子中含有8个手性碳原子
C. 分子式为
D. 分子中含有3种官能团
8. 乙醇水蒸气催化重整是一种清洁且可持续的制氢方法,水滑石复合催化剂具有较好的催化活性,反应过程如图所示。(乙醇可用键线式表示为)下列叙述错误的是
A. 、均易溶于水的原因之一是可与分子形成氢键
B. 金属Cu、Co、Ni能导电是因为在外加电场作用下产生自由电子
C. 过程③中存在极性键的断裂和形成
D. 和的VSEPR模型均为四面体形
9. 实验室制备广谱高效的氧化型杀菌剂二氯异氰尿酸钠,反应原理为,装置如图(加热及夹持装置省略)。
已知:常温下,二氯异氰尿酸钠固体可溶于水,难溶于冰水。与相关步骤对应的操作或叙述错误的是
步骤
操作或叙述
A
Ⅰ.制备高浓度溶液
打开,快速滴加浓盐酸至②中溶液上方出现黄绿色气体,立即关闭
B
Ⅱ.制备二氯异氰尿酸钠
打开,滴加溶液至②中气体颜色变浅,关闭,重复步骤Ⅰ、Ⅱ若干次
C
Ⅲ.处理残余氯气
打开,通入至装置内黄绿色气体消失,关闭
D
Ⅳ.获得二氯异氰尿酸钠晶体
将②置于冰水浴中冷却,过滤,冰水洗涤,低温干燥得到产品
A. A B. B C. C D. D
10. 有机物分子中基团之间的相互影响会导致物质化学性质的不同,下列各项的事实不能说明上述观点的是
A. 甲苯与浓硝酸(浓硫酸/)作用可得到2,4,6-三硝基甲苯,而苯与浓硝酸(浓硫酸/)作用得到硝基苯
B. 苯与液溴在催化条件下能反应,苯酚能与浓溴水反应
C. 分子中键的易断裂程度:
D. 2-甲基-1-丙醇能发生消去反应而2,2-二甲基-1-丙醇不能
11. 化合物在涂料等领域应用广泛。W、X、Y、Z、R的原子序数依次增加,W、X、Y、R分别属于前四个不同周期的主族元素。基态X原子中s能级电子总数与p能级电子总数相等,基态Z原子次外层电子数是最高能层电子数的2倍,Y和Z的原子序数之和等于X和R的原子序数之和,基态R原子的价电子只占据最高能层1个原子轨道。下列说法错误的是
A. 原子半径:
B. X的第一电离能比同周期相邻元素的都低
C. 化合物中,Z显价
D. Y、Z、R的最高价氧化物对应的水化物,两两之间均能反应
12. 下列关于有机物的分离与提纯的方法说法中正确的有几种
①除去乙烯中混有的少量二氧化硫:通过酸性溶液后,干燥气体;
②除去苯中混有的少量苯酚:加入足量NaOH溶液,分液,弃水层;
③除去乙烯中混有的少量乙醇蒸气:通入蒸馏水,洗气,干燥;
④分离乙醇和乙酸:加入足量烧碱,蒸出乙醇;再加入硫酸,蒸出乙酸;
⑤除去溴苯中混有的少量溴:加入KI溶液,充分反应后,弃去水溶液;
⑥除去溴乙烷中混有的少量乙醇:多次加水振荡,分液,弃水层;
⑦除去乙醇中混有的少量水:加入足量生石灰,过滤。
A. 有3种 B. 有4种 C. 有5种 D. 有6种
13. 已知,则有机物可以由下列哪组物质反应生成
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④
14. 替代MgO晶体中部分的位置可以调整晶体的电学、光学或力学性能,但由于二者的离子半径和化合价不同,会导致部分脱离形成“氧空位”以保证晶体的电中性。MgO晶体的晶胞结构如图所示,密度为为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 晶体中与最近且等距的有6个
B. 晶胞的边长为
C. 若a处被替代,替代后该物质的化学式为
D. 若a、b处均被替代,则会在每个晶胞的2个面心位置形成氧空位
15. 将6.8 g的X完全燃烧生成3.6 g的和8.96 L(标准状况)的。X的质谱图、核磁共振氢谱图、红外光谱图分别如图甲、乙、丙所示。有关说法错误的是
A. X的分子式为
B. 如果化合物X只含有一个苯环且苯环上只有一个取代基,且同时满足甲、乙和丙图形的要求,则其结构简式为
C. 只满足甲和乙图形要求的化合物X分子中含有官能团的可能有醚键、羰基、醛基、羟基、酯基和羧基
D. 只满足甲和乙图形要求的化合物X有5种同分异构体
第Ⅱ卷
二、非选择题
16. 属于半导体材料,是目前应用广泛的光催化剂。
(1)钛元素位于元素周期表的___________区;原子核外能量不同的电子有___________种。
(2)Ti(Ⅳ)在水溶液中能够形成配离子,其配体为___________。
(3)上述配离子的中性配体中之间的键角___________(填“大于”或“小于”)水分子中之间的键角。
查阅文献资料知:二氧化钛是良好的光催化剂,可将多种有毒物质(如、亚甲基蓝等)转化为无毒物质。
(4)纳米级除去甲醛的原理示意图如下:
下列说法正确的是___________。(不定项选择)
A. 纳米级能产生丁达尔效应
B. 的电子式为
C. 除甲醛步骤的反应为
D. 中键与键数目之比为
亚甲基蓝结构如下:
(5)亚甲基蓝中部分元素的性质无法用元素周期律解释的是___________。
A. 非金属性 B. 电负性
C. 酸性 D. 气态氢化物的热稳定性
(6)亚甲基蓝在水中的溶解度为(20℃),比大部分有机物较易溶于水的原因是___________。
钛的化合物种类丰富,如的熔点为,沸点为136.45℃。
(7)预测的熔点比___________(填“高”或“低”);说明理由___________。
17. 铋的化合物在电催化和光催化领域都有广泛应用。一种从含铋矿渣(主要成分是、、、、等)中提取高纯的工艺如图:
已知:
①乙酰胺()有臭味、有毒,熔点为82.3℃,沸点为221℃,可溶于水。
②常温下,, 。
③该工艺条件下,相关金属离子形成氢氧化物沉淀的范围如下:
离子
开始沉淀的
1.5
3.6
4.5
沉淀完全的
3.2
4.7
6.7
回答下列问题:
(1)中的的化合价为,则的化合价是___________。
(2)“沉铋”时加入溶液,转化为沉淀的离子方程式是___________。
(3)“洗涤”时先用水洗,再用稀硫酸洗涤。用稀硫酸洗涤的目的是为了除去滤饼中的___________(填化学式)杂质。
(4)“转化”分两步进行:第一步转化为,反应的离子方程式为___________;第二步受热分解,。常温下,当恰好完全转化成时,溶液中浓度为,则此时溶液的为___________。
(5)“合成”所得乙酰胺的水溶液经___________(填系列操作)可获得乙酰胺固体,以再生硫代乙酰胺()。
(6)钼酸铋()可用于光催化水的分解,其晶胞结构(不含氧原子)如图所示,晶胞参数为a nm、a nm、c nm,晶胞棱边夹角均为90°。
①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。已知原子1的坐标为(、、0),则原子2的坐标为___________。
②设阿伏加德罗常数的值为,的相对分子质量为,则晶体的密度为___________(列计算式)。
18. 己二酸是一种二元弱酸,通常为白色结晶体,微溶于冷水,易溶于热水和乙醇。制备己二酸的一种反应机理如下:(未配平)。制备己二酸的装置如图所示(夹持、加热装置省略)。向三颈烧瓶中加入2 mL浓,再缓慢滴加1.5 g环己醇,保持80℃持续反应2 h.反应结束冷却至室温后,在冰水浴中继续冷却,分离出己二酸粗品。
(1)图中标有ab的仪器名称为___________,冷却水从___________(填“a”或“b”)口流入。
(2)为了防止污染空气,图中还缺少的装置是___________。
(3)将己二酸粗品提纯的方法是___________,洗涤沉淀的方法为___________(填字母)。
A.用乙醇洗涤 B.用乙醇-水溶液洗涤 C.用冰水洗涤
(4)若制得纯己二酸的产率为69.0%,则制得纯己二酸的质量为___________g(保留一位小数)。
(5)环己烯、环己酮也可被双氧水氧化成己二酸。所需双氧水理论用量环己稀___________环己酮(填“大于”“小于”或“等于”)。
19. Ⅰ.林扎戈利胆碱是一种口服小分子药物,用于治疗成年女性中度至重度的子宫肌瘤。合成路线如下(Me代表甲基,部分反应条件略去):
回答下列问题:
(1)与物质A互为顺反异构体的物质的结构简式为___________。
(2)物质B中的含氧官能团有___________(填名称)。
(3)H与N反应转化为I的同时生成NaCl,则H→I的化学方程式为___________。
(4)J→K的反应类型为___________。
Ⅱ.有机物F是合成可广泛的应用于磁记录、感光材料、电气绝缘等领域的聚酯薄膜的中间体,F的某种合成路线如下:
已知:①脱水偶联反应的机理为;②连在双键碳上的羟基和连在同一碳原子上的两个羟基不稳定,会转化为羰基,请回答下列问题:
(5)F的结构简式为___________;
(6)D→E反应的化学方程式为___________;
(7)B的同分异构体M满足下列条件:
①能使溴的四氯化碳溶液褪色;
②在加热及Cu催化下与过量反应生成的产物能发生银镜反应(提示:醛基能发生银镜反应);
③标准状况下,1 mol M与足量Na反应可生成22.4 L气体。
符合上述条件的M有___________种。(不考虑立体异构)
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