内容正文:
淄博实验中学、淄博齐盛高中2024级(高二)教学诊断训练
化 学
可能用到的相对原子质量:Ni:59 La:139
一、单项选择题(共计10个小题,20分,每小题只有1个选项符合题意)
1. 化学与生产生活密切相关,下列说法不正确的是
A. 烟花五彩缤纷的颜色与原子核外电子跃迁有关
B. 酒精在医疗上可用作消毒剂
C. 石墨烯是一种具有优异性能的新型材料,属于有机高分子化合物
D. 使用氧炔焰切割金属时,若有黑烟冒出,应调大氧气的进气量
【答案】C
【解析】
【详解】A.烟花的颜色属于焰色反应,本质是金属元素原子核外电子吸收能量跃迁到高能级,再跃迁回低能级时释放特征波长的可见光,A正确;
B.体积分数75%的酒精能够使细菌、病毒的蛋白质变性失活,医疗上常用作消毒剂,B正确;
C.石墨烯是仅由碳元素组成的单质,属于无机非金属材料,不属于有机高分子化合物,C错误;
D.使用氧炔焰切割金属时冒黑烟说明乙炔不完全燃烧生成碳单质,调大氧气进气量可使乙炔充分燃烧,D正确;
故选 C。
2. 下列化学用语或图示表述不正确的是
A. 聚氯乙烯的结构简式:
B. NH3的VSEPR模型:
C. 邻羟基苯甲醛的分子内氢键:
D. PH3的电子式:
【答案】C
【解析】
【详解】A.聚氯乙烯由氯乙烯加聚生成,链节为,选项结构简式书写正确,A正确;
B.中心N原子价层电子对数为,VSEPR模型为四面体形,包含3个σ键电子对和1对孤电子对,与图示匹配,B正确;
C.邻羟基苯甲醛的分子内氢键是羟基上与氧原子相连的氢原子,和醛基的氧原子之间形成的相互作用,即,C错误;
D.中P原子最外层有5个电子,与3个H原子各共用1对电子,剩余1对孤电子对,选项电子式书写正确,D正确;
故选C。
3. 4-溴环己烯主要用于有机合成,它可发生如图所示的转化,下列叙述不正确的是
A. 反应①为氧化反应
B. 反应②的产物含有两种官能团
C. 反应③为取代反应
D. 反应④的产物只含溴原子一种官能团
【答案】C
【解析】
【详解】A.酸性高锰酸钾可氧化碳碳双键,反应①属于氧化反应,A正确;
B.反应②为卤代烃的水解反应,溴原子被羟基取代,产物含羟基、碳碳双键两种官能团,B正确;
C.反应③为卤代烃的消去反应,不属于取代反应,C错误;
D.反应④为碳碳双键与HBr的加成反应,产物为二溴环己烷,仅含溴原子一种官能团,D正确;
故选C。
4. 下列说法不正确的是
A. C4H9Cl的同分异构体有4种(不考虑立体异构)
B. 相同压强下的沸点:乙酸>乙醇>乙烷
C. 所有碳原子可能共平面
D. 苯和苯乙烯互为同系物
【答案】D
【解析】
【详解】A.可看作丁烷的一氯代物,丁烷有2种碳骨架,对应一氯代物共4种(2+2,不考虑立体异构),A正确;
B.乙酸和乙醇都可形成分子间氢键,乙酸相对分子质量大于乙醇,分子间作用力更强,沸点更高;乙烷常温为气体,沸点低于常温下为液态的乙醇,因此沸点顺序:乙酸>乙醇>乙烷,B正确;
C.苯环为平面形、乙炔为直线形、碳碳双键为平面形,碳碳单键可以旋转,所有碳原子可以旋转到同一平面上,因此存在所有碳原子共平面的可能,C正确;
D.同系物要求结构相似、分子组成相差若干个原子团。苯不含碳碳双键,苯乙烯含碳碳双键,结构不相似,且分子组成为和,不相差个,二者不是同系物,D错误;
故选D。
5. 下列关于性质或用途对应的结构解释表述不正确的是
性质或用途
结构解释
A
酸性:CF3COOH>CBr3COOH
F的电负性大于Br,使得羧基上羟基极性减弱更显著
B
熔点:C2H5NH3NO3<NH4NO3
引入乙基后,阳离子体积增大,减弱了离子间的相互作用
C
甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,甲苯能使其褪色
基团间的相互影响:苯环使侧链变活泼
D
冠醚能识别不同的碱金属离子
冠醚有不同大小的空穴,能与碱金属离子形成超分子
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.F电负性大于Br,吸电子诱导效应更强,会使羧基上羟基的O-H键极性增强,更易电离出H+,酸性更强,选项解释中“羟基极性减弱”表述错误,A错误;
B.离子晶体熔点与离子键强弱有关,引入乙基后阳离子体积增大,离子间距离变大,离子键强度减弱,熔点更低,B正确;
C.甲烷中甲基不能被酸性高锰酸钾氧化,甲苯中苯环活化了侧链甲基,使甲基易被氧化,因此甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C正确;
D.冠醚有不同大小的空穴,可与大小匹配的碱金属离子通过主客体相互作用形成超分子,因此能识别不同的碱金属离子,D正确;
故答案选A。
6. 某有机物Z是一种降血脂药物,其中一种合成路线如图所示。下列说法不正确的是
A. X的分子式为C10H9O
B. Z中含有3种含氧官能团
C. X、Y、Z均含有手性碳原子
D. X、Y、Z均能发生加成反应和取代反应
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据其结构简式可知,X的分子式为,A错误;
B.Z的含氧官能团为:羧基、酮羰基、醚键,共3种含氧官能团,B正确;
C.X、Y、Z均含有手性碳原子,其位置分别为:、、,C正确;
D.三者均含苯环,苯环可和氢气发生加成反应;含有羟基、羧基等,可以发生酯化反应等取代反应,D正确;
故选A。
7. 一种新型离子液体由X、Y、Z、R、W五种短周期主族元素组成,原子序数依次增大,X比同周期相邻元素的第一电离能都高且与Y相邻,Y与W同主族。下列叙述不正确的是
A. 简单氢化物的沸点:Y>Z>X
B. 简单离子半径:Z>Y>R
C. Y的氢化物都是极性分子
D. 单质的稳定性:X>Z
【答案】B
【解析】
【分析】结合短周期主族元素原子序数依次增大的规律,X比同周期相邻元素第一电离能高且与Y相邻,第二周期中半充满的元素第一电离能大于相邻的和,故X为,Y为;Y与W同主族,则W为;结合离子结构可知R为+1价阳离子,原子序数介于和之间,故R为;Z仅形成1个单键,原子序数介于和之间,故Z为。
【详解】A.简单氢化物分别为、、,三者均含分子间氢键,常温下为液态,和为气态,且的氢键强度大于,故沸点,即Y>Z>X,A正确;
B.简单离子、、的电子层结构相同,核电荷数越大离子半径越小,故离子半径,即Y>Z>R,B错误;
C.Y的氢化物为、,二者正负电荷中心均不重合,都是极性分子,C正确;
D.中含氮氮三键,键能大,稳定性强于,故单质稳定性X>Z,D正确;
故选B。
8. 研究有机物的一般步骤:分离提纯→确定实验式→确定分子式→确定分子结构。以下研究有机物的方法不正确的是
A. 粗苯甲酸提纯时操作为:加热溶解,蒸发结晶,过滤
B. 燃烧法——确定有机物实验式的有效方法
C. 质谱——确定有机物的相对分子质量
D. 红外光谱——确定有机物分子中的官能团或化学键
【答案】A
【解析】
【详解】A.粗苯甲酸提纯的正确操作应为加热溶解、趁热过滤、冷却结晶,蒸发结晶会使杂质一同析出,且苯甲酸受热易升华,会造成大量损失,无法得到较纯净的苯甲酸,A错误;
B.燃烧法可定量测定有机物燃烧生成的无机产物的质量,计算得到各元素的质量比,进而确定有机物实验式,是确定有机物实验式的有效方法,B正确;
C.质谱图中最大质荷比的数值对应有机物的相对分子质量,因此质谱可以确定有机物的相对分子质量,C正确;
D.不同的化学键或官能团有特征红外吸收峰,因此红外光谱可以确定有机物分子中的官能团或化学键,D正确;
故答案选A。
9. 下列实验装置能达到实验目的的是
A.除去CCl4中的Br2
B.证明苯和溴发生了取代反应
C.制备乙炔并检验乙炔具有还原性
D.制备明矾晶体
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.会与反应生成,生成的会溶于,引入新杂质,无法达到除杂目的,A不符合题意;
B.苯和溴的反应中,挥发出来的蒸气也会与硝酸银反应生成沉淀,无法证明是取代反应生成的产生的,缺少除去溴蒸气的除杂装置,不能达到实验目的,B不符合题意;
C.电石中含有硫化钙、磷化钙等杂质,与水反应生成、,这些杂质也具有还原性,同样能使酸性高锰酸钾溶液褪色,干扰乙炔还原性的检验,不能达到实验目的,C不符合题意;
D.制备明矾晶体时,将晶种用线悬挂在饱和明矾溶液中,静置缓慢降温结晶,该装置和操作符合制备要求,能达到实验目的,D符合题意;
故选D。
10. 氮化硼是一种性能优异的新型材料。一种结构为六方氮化硼,其结构与石墨类似。已知:NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是( )
A. 六方氮化硼属于混合晶体
B. 六方氮化硼中N原子周围最近的B原子数目为3
C. 六方氮化硼具有优异的润滑性能
D. 1 mol六方氮化硼晶体中含有六元环的数目为2NA
【答案】D
【解析】
【详解】A.六方氮化硼结构与石墨类似,石墨属于混合晶体,因此六方氮化硼也属于混合晶体,A正确;
B.六方氮化硼层内为平面六边形结构,每个N原子与3个B原子以共价键结合,因此N原子周围最近的B原子数目为3,B正确;
C.六方氮化硼层与层之间通过范德华力结合,作用力弱易发生相对滑动,因此具有优异的润滑性能,C正确;
D.六方氮化硼的每个六元环中,每个B、N原子均被3个六元环共用,因此1个六元环实际含有的B原子数为、N原子数为,即1个六元环对应1个BN单元,因此1 mol六方氮化硼中六元环数目为,不是,D错误;
故答案选D。
二、不定项选择题(共计5个小题,20分,每小题只有1或2个选项符合题意)
11. 下列实验操作及现象不能得出相应结论的是
操作及现象
结论
A
向盛有卤代烃的试管中加5% NaOH溶液,振荡后加热,静置,取少量上层溶液,先加足量稀HNO3,再加几滴AgNO3溶液,产生淡黄色沉淀
此卤代烃中含有碳溴键
B
向溴水中加入苯,振荡后静置,水层颜色变浅
溴与苯发生了加成反应
C
在物质X柱面上滴一滴熔化的石蜡,用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡,石蜡熔化呈椭圆形
说明物质X具有各向异性
D
向新制硫酸亚铁溶液中滴加邻二氮菲(),溶液变为橙红色,再加入稀硫酸,溶液颜色变浅(与加入等量水比较)
邻二氮菲可以与H+配位
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.向盛有卤代烃的试管中加5% NaOH溶液,振荡后加热,静置,取少量上层溶液,先加足量稀HNO3中和氢氧化钠,再加几滴AgNO3溶液,产生淡黄色沉淀AgBr,说明卤代烃中含有碳溴键,故A正确;
B.苯和溴水不能发生化学反应,向溴水中加入苯,振荡后静置,水层颜色变浅,是因为苯萃取溴水中的溴,故B错误;
C.在物质X柱面上滴一滴熔化的石蜡,用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡,石蜡熔化呈椭圆形,证明X在不同方向上的导热能力不同,说明物质X具有各向异性,故C正确;
D.向新制硫酸亚铁溶液中滴加邻二氮菲(),溶液变为橙红色,说明邻二氮菲与Fe2+结合生成橙红色邻二氮菲亚铁离子,再加入稀硫酸,溶液颜色变浅(与加入等量水比较),邻二氮菲亚铁离子的物质的量减少,说明邻二氮菲易与H+配位,故D正确;
选B。
12. 共轭二烯烃与含碳碳双键的化合物在一定条件下可构建环状碳骨架:
下列说法正确的是
A. b存在顺反异构
B. a与Br2 1:1加成理论上能生成2种产物
C. c中官能团名称为碳碳双键、羧基
D. 与在一定条件下反应可生成或
【答案】CD
【解析】
【详解】A.b的结构中碳碳双键的其中一个不饱和碳原子连接2个氢原子,不存在顺反异构,A错误;
B.a为共轭二烯烃,与按1:1加成时,存在2种1,2-加成产物、1种1,4-加成产物,不考虑立体异构,理论上共生成3种产物,B错误;
C.由c的结构可知,含有的官能团为碳碳双键、羧基,C正确;
D.共轭二烯烃与单烯烃发生环加成反应时,存在两种区域加成取向,可生成对应两种六元环产物,D正确;
故选 CD。
13. 乙二胺四乙酸又叫EDTA,是化学中一种良好的配合剂,形成的配合物又叫螯合物。已知:EDTA配离子结构如图。下列叙述不正确的是
A. EDTA中碳原子和氮原子杂化方式均为sp3
B. 基态原子中未成对电子数:C<N<O
C. M离子的配位数是6
D. 若M是Fe3+,该配离子的钠盐中含有的化学键有:键、配位键、键和离子键
【答案】AB
【解析】
【详解】A.EDTA中羧基的碳原子形成碳氧双键,为sp2杂化,并非所有碳原子杂化方式均为sp3,A错误;
B.基态C原子未成对电子数为2,N原子为3,O原子为2,未成对电子数顺序为,B错误;
C.由结构可知M与2个N原子、4个O原子形成配位键,配位数是6,C正确;
D.钠盐中Na+与配离子之间存在离子键,配离子内部存在配位键、键,羧基的碳氧双键中含有键,四种化学键均存在,D正确;
故答案选AB。
14. 实验室中初步分离环己烷、苯甲酸混合溶液的流程如下。
已知:苯甲酸的熔点为122.13℃,微溶于冷水;环己烷熔点为6.5℃。下列说法不正确的是
A. “试剂a”可为NaOH溶液
B. “试剂b”可为稀盐酸
C. “操作Y”是蒸馏
D. 产品①、②依次为环己烷、苯甲酸粗产品
【答案】C
【解析】
【详解】A.NaOH可与苯甲酸反应生成易溶于水的苯甲酸钠,环己烷不溶于水,分液后可实现两相分离,A正确;
B.稀盐酸可与水相中的苯甲酸钠发生强酸制弱酸反应,生成苯甲酸,B正确;
C.水相加试剂b后生成微溶于冷水的苯甲酸固体,操作Y应为过滤(冷却结晶后过滤),蒸馏用于分离沸点不同的液体混合物,不适用于此处固液分离,C错误;
D.有机相为环己烷,经洗涤、干燥、过滤后再经蒸馏可得到产品①纯净的环己烷;水相酸化后析出苯甲酸,产品②为苯甲酸粗产品,D正确;
故答案选C。
15. 某芳香烃A分子式为C9H10,该烃苯环上的一氯代物有2种。在不同条件下能发生如下所示的一系列变化。
下列说法正确的是
A. A的结构简式为
B. 反应①是加成反应,反应⑦是取代反应
C. A和E的官能团相同
D. D的结构简式可能是,能使酸性KMnO4溶液褪色
【答案】BD
【解析】
【分析】A分子式为,属于芳香烃,不饱和度为5,含苯环结构,剩余1个不饱和度为碳碳双键,结合A苯环上的一氯代物有2种,可推知A为对甲基苯乙烯。A与加成得到二溴代物B,B在乙醇溶液加热条件下发生消去反应,脱去2分子得到含碳碳三键的E为对甲基苯乙炔,E与足量加成得到,符合分子式变化规律。A发生加聚反应得到高聚物C,A与发生加成,存在两种不同结构的D,D在水溶液中发生取代反应得到醇F,F与乙酸在浓硫酸加热条件下发生酯化反应得到酯H,同样存在两种结构。
【详解】A.分析可知,A为对甲基苯乙烯,即,A错误;
B.反应①是碳碳双键与的加成反应,反应⑦是醇与羧酸的酯化反应,属于取代反应,B正确;
C.A的官能团为碳碳双键,E的官能团为碳碳三键,二者官能团种类不同,C错误;
D.结合分析可知,该物质为可能的加成产物之一,苯环侧链烷基存在α-H,可被酸性溶液氧化,使溶液褪色,D正确;
故选BD。
三、填空题(共计5个小题,共计60分)
16. Ⅳ、ⅤA族元素性质丰富,其化合物有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)P元素价电子轨道表示式为_______;CaC2俗称电石,该化合物的电子式为_______。
(2)硅酸盐的阴离子结构丰富多样,某硅酸盐的阴离子呈如图所示的无限长链单链结构,则该多硅酸根的化学式为_______。(用n代表Si原子个数)。
(3)早在青铜器时代,人类就认识了锡,锡的卤化物熔点数据如下表。
物质
SnF4
SnCl4
SnBr4
SnI4
熔点/℃
442
-34
29
143
结合变化规律说明原因_______。
(4)GaAs的立方晶胞结构如图甲所示,将Mn掺杂到GaAs的晶体中得到稀磁性半导体材料如图乙所示。
①图甲晶胞中,由Ga形成的正八面体空隙有_______个;已知晶胞参数为a pm,则Ga-As键的键长为_______pm。
②图乙晶胞中,a、b的分数坐标分别为(0,0,0)和(1,1,0),则c点As的分数坐标为______。
【答案】(1) ①. ②.
(2)
(3)SnF4属于离子晶体;SnCl4、SnBr4、SnI4属于分子晶体,离子晶体的熔点比分子晶体高,分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔点越高
(4) ①. 4 ②. ③.
【解析】
【小问1详解】
P是15号元素,价电子排布式为3s23p3,P元素价电子轨道表示式为;CaC2是离子化合物,电子式为。
【小问2详解】
该多硅酸根中每个硅氧四面体中有2个氧原子被2个硅氧四面体共用,根据均摊法,每个硅氧四面体实际占用3个氧原子,硅显+4价、氧显-2价,则的化学式为。
【小问3详解】
根据表中数据可知,SnF4的熔点远高于其余三种物质,故SnF4属于离子晶体;SnCl4、SnBr4、SnI4熔点较低,属于分子晶体,SnCl4、SnBr4、SnI4三种物质的相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增强,熔点升高。
【小问4详解】
①图甲晶胞中,Ga位于晶胞的顶点和面心,由Ga形成的正八面体空隙位于12个棱心和体心,有个;Ga-As键的键长为体对角线的 ,已知晶胞参数为a pm,体对角线为,则Ga-As键的键长为。
②根据a、b的分数坐标分别为(0,0,0)和(1,1,0),根据c点As原子位置,可知c点As的分数坐标为。
17. 一种合成聚苯乙烯(E)和乙酸苯乙酯(K)的路线如图所示(某些反应条件已略去)。回答下列问题:
(1)A+B→C的反应类型为_______,C的化学名称为________。
(2)G→H所需的反应试剂和条件为_______。
(3)H到I的反应中,理论上所需氧化剂和还原剂的比值关系为_______。
(4)试剂X为_______,F+I→K的化学方程式为_______。
【答案】(1) ①. 加成反应 ②. 乙苯
(2)/或、加热
(3)1:2 (4) ①. ②.
【解析】
【分析】苯与乙烯在、加热条件下发生加成反应,生成含苯环与乙基的乙苯;乙苯经催化脱氢得到苯基乙烯,苯基乙烯加聚得到聚苯乙烯。乙烯与X加成得到乙醇,可知X为;乙醇经催化氧化得到乙醛,乙醛进一步氧化得到乙酸。苯基乙烯与X加成得到的产物可与乙酸发生酯化反应生成乙酸苯乙酯,可知加成产物为2-苯基乙醇。
【小问1详解】
苯与乙烯在催化、加热条件下发生加成反应,苯环连接乙基得到乙苯,故反应类型为加成反应,C的化学名称为乙苯。
【小问2详解】
G为乙醇,转化为乙醛的反应为醇的催化氧化反应,所需试剂为氧气,反应条件为铜或银作催化剂、加热。
【小问3详解】
乙醛氧化为乙酸的反应中,1分子作为氧化剂可氧化2分子乙醛,乙醛为还原剂,故理论上所需氧化剂与还原剂的物质的量比值为1:2。
【小问4详解】
乙烯与X加成得到乙醇,可知X为;与乙酸发生酯化反应生成乙酸苯乙酯和水,反应的化学方程式为: 。
18. 金属元素在现代工业生产中有着广泛应用。回答下列问题:
(1)配离子[Ni(SCN)3]-中电负性最小的元素是____(填元素符号),SCN-的空间结构为____。
(2)CoCl2与化合物M()可形成配合物Q()。
Q中Co的价态为_____;M中①处C-N=C 键角____(填“>”、“<”或“=”)Q中②处C-N=C键角;M中①处碱性_____(填“>”、“<”或“=”)Q中②碱性。
(3)格氏试剂是一种有机合成试剂,通式为RMgX,如CH3MgBr。使用时必须维持无水环境,其会与活泼氢原子发生剧烈反应,从而失去效果;据此信息判断,下列物质中________可作为格氏试剂反应的溶剂。
A. 乙酸() B. 乙醚()
C. 饱和食盐水 D. 四氢呋喃()
(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构和z轴方向的投影图如图所示。
①储氢原理:镧镍合金吸附H2,H2解离为原子,H原子储存在其中形成化合物。若储氢后,氢原子占据晶胞中上下底面的棱心和上下底面的面心,则形成的储氢化合物的化学式为____。
②若NA表示阿伏加德罗常数的值,则镧镍合金的晶体密度ρ=_____g· cm-3(用含a、c、NA的代数式表示,列出计算式即可)。
【答案】(1) ①. Ni; ②. 直线形
(2) ①. +2; ②. <; ③. > (3)BD
(4) ①. ; ②.
【解析】
【小问1详解】
元素电负性同周期从左到右逐渐增大,同主族从上到下逐渐减小,金属元素电负性弱于非金属元素,为金属元素,电负性小于、、S三种非金属元素,故电负性最小的元素为;与互为等电子体,中心原子价层电子对数为2,无孤电子对,空间结构为直线形。
【小问2详解】
配合物Q整体呈电中性,配体M为中性分子,元素为-1价,故的价态为+2;M中①处结构的原子存在孤电子对,参与共轭体系,孤电子对对成键电子对的排斥作用更强,键角更小,Q中②处原子的孤电子对与形成配位键,排斥作用减弱,键角更大,故M中①处键角小于Q中②处对应键角;M中①处原子存在孤电子对,可结合质子表现碱性,Q中②处原子孤电子对参与配位,难以结合质子,碱性更弱,故M中①处碱性大于Q中②处碱性。
【小问3详解】
A.乙酸含有羧基活泼氢,可与格氏试剂发生反应,不能作为格氏试剂反应的溶剂,A错误;
B.乙醚不含活泼氢,不与格氏试剂反应,可作为反应溶剂,B正确;
C.饱和食盐水中的水含有活泼氢,可与格氏试剂发生反应,不能作为溶剂,C错误;
D.四氢呋喃不含活泼氢,不与格氏试剂反应,可作为反应溶剂,D正确;
故选BD。
【小问4详解】
① 六方晶胞中,位于晶胞顶点,均摊数目为;位于晶胞内部与面心,面心位置共8个,均摊占比为,内部共1个,均摊占比为1,故总均摊数目为,与的个数比为1:5;储氢后,原子位于上下底面棱心和上下底面面心,棱心共8个,均摊占比为,面心共2个,均摊占比为,故的均摊数目为,形成的储氢化合物化学式为。
② 晶胞中含有1个,晶胞质量为 ;六方晶胞的底面积为 ,晶胞体积为 ,则晶体密度 。
19. 有机化工原料1,4-二苯基-1,3-丁二烯及某抗结肠炎药物有效成分的合成路线如下(部分反应略去试剂和条件):
已知:Ⅰ:
Ⅱ:
Ⅲ:具有酸性,可以电离出H+
(1)①中的反应条件是______,抗结肠炎药物有效成分中官能团的名称_______。
(2)E的结构简式为______。
(3)1 mol F与足量NaOH溶液反应,消耗氢氧化钠的物质的量为_______mol。
(4)1mol 1,4-二苯基-1,3-丁二烯最多可以与______mol H2发生加成反应。
(5)D有多种同分异构体,写出符合下列条件的同分异构体的结构简式:______。
a.结构中含有苯环
b.核磁共振氢谱峰面积之比为3:2:2:1
【答案】(1) ①. 或 ②. 氨基、羧基、羟基
(2) (3)3 (4)8
(5)或
【解析】
【分析】根据反应条件可知,发生硝化反应,J中含硝基,根据J物质发生还原反应生成可知J为,G为。根据芳香烃A的分子式可知,A的结构为,与氯气在条件X作用下发生取代反应生成的B为,B在碱性情况下先水解再酸化,生成的D为。D发生类似已知信息中的反应生成的E为,E先被氧化为F,F在碱性情况下水解,然后再酸化生成G,故F为。A与氯气在条件Y作用下生成,与发生信息的反应生成,继续发生信息的第2步反应,生成K:,K物质发生消去反应生成1,4-二苯基-1,3-丁二烯。
【小问1详解】
结合分析知,芳香烃与氯气发生苯环上的卤代反应的条件是或作催化剂。抗结肠炎药物有效成分中官能团的名称氨基、羧基、羟基。
【小问2详解】
根据分析,E的结构简式为。
【小问3详解】
F为,含有羧基和酚酯基,羧基消耗、酚酯基消耗,故足量NaOH溶液反应,消耗氢氧化钠的物质的量为。
【小问4详解】
1 mol 1,4-二苯基-1,3-丁二烯含有两个苯环和两个碳碳双键,故1 mol 有机物最多可以与发生加成反应。
【小问5详解】
D的分子式为,核磁共振氢谱峰面积之比为3:2:2:1,“3”说明含有一个甲基,故其结构可以为:或。
20. 苯胺是一种重要的有机化工原料,其实验室制备原理如下:
相关信息如下:
物质
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
密度/g·cm-3
溶解性
硝基苯
123
5.9
210.9
1.20
不溶于水,易溶于乙醚
苯胺
93
-6.3
184.0
1.02
微溶于水,易溶于乙醚
乙醚
74
-116.3
34.5
0.71
微溶于水
反应装置Ⅰ和蒸馏装置Ⅱ(加热、夹持等装置略)如下:
实验步骤为:
①向装置Ⅰ双颈烧瓶中加入13.5 g铁粉、25.00 mL水及1.50 mL乙酸,加热煮沸10 min;
②稍冷后,通过C缓慢滴入8.20 mL硝基苯(0.08 mol),再加热回流30 min;
③将装置Ⅰ改成水蒸气蒸馏装置,蒸馏收集苯胺-水馏出液;
④将苯胺-水馏出液用NaCl饱和后,转入分液漏斗静置分层,分出有机层;水层用乙醚萃取,分出醚层;合并有机层和醚层,用粒状氢氧化钠干燥,得到苯胺醚溶液;
⑤将苯胺醚溶液加入圆底烧瓶(装置Ⅱ),先蒸馏回收乙醚,再蒸馏收集180-185℃馏分,得到5.58 g苯胺。
回答下列问题:
(1)仪器C的名称为_______。
(2)装置Ⅰ中冷凝管的进水口为_______(填“a”或“b”),双颈烧瓶的规格为_______(填标号)。
a.50mL b.100mL c.200mL
(3)步骤④中将苯胺-水馏出液用NaCl饱和的原因是_______。
(4)步骤④中第二次分液,醚层位于_______层(填“上”或“下”)。
(5)下列说法正确的是_______(填标号)。
A. 装置I和装置Ⅱ的冷凝管可以互换
B. 蒸馏时,加热一段时间后发现忘记加沸石,要立刻补加
C. 用红外光谱不能判断苯胺中是否含有硝基苯
D. 蒸馏回收乙醚时,锥形瓶需要用冰水浴冷却
(6)苯胺的产率为_______。
【答案】(1)恒压滴液漏斗
(2) ①. a ②. b
(3)降低苯胺在水中的溶解度,促进苯胺析出,提高产率 (4)上 (5)D (6)75%
【解析】
【分析】由硝基苯制苯胺过程中,由于反应比较剧烈,故硝基苯需从上方缓慢加入;反应完成后,改用蒸馏装置,将苯胺-水蒸馏出,苯胺在水中有一定的溶解度,加入固体,可使溶解在水中的大部分苯胺就以油状物晶体析出,分液分离出有机层,水层用乙醚萃取,分出醚层;合并有机层和醚层,加入粒状氢氧化钠干燥,得到苯胺醚溶液,再次蒸馏得到苯胺,据此解答。
【小问1详解】
该仪器用于向反应体系中逐滴添加液体,图示为恒压滴液漏斗。
【小问2详解】
冷凝水遵循“下进上出”原则,下口为进水口;反应中总液体体积约为,烧瓶加热时液体体积不能超过容积的,因此需要容积大于的烧瓶,规格最合适。
【小问3详解】
加入饱和NaCl的盐析作用,可以降低苯胺的溶解度,有利于有机层分离。
【小问4详解】
根据题中信息,乙醚密度比水小,因此乙醚层位于分液体系上层。
【小问5详解】
A.装置Ⅰ的球形冷凝管用于回流,装置Ⅱ的直形冷凝管用于蒸馏;球形冷凝管的球泡会残留馏分,不能用于蒸馏,二者不能互换,错误;
B.忘记加沸石时需要停止加热,冷却至室温后再补加,否则热溶液会发生爆沸,错误;
C.红外光谱可以检测官能团,硝基(硝基苯)和氨基(苯胺)的红外吸收峰不同,可以判断苯胺中是否混有硝基苯,错误;
D.乙醚沸点仅,易挥发,蒸馏时锥形瓶用冰水浴冷却,可以减少乙醚挥发,便于收集,正确。
【小问6详解】
根据反应,硝基苯生成苯胺,硝基苯理论生成苯胺,理论质量为,因此产率为。
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淄博实验中学、淄博齐盛高中2024级(高二)教学诊断训练
化 学
可能用到的相对原子质量:Ni:59 La:139
一、单项选择题(共计10个小题,20分,每小题只有1个选项符合题意)
1. 化学与生产生活密切相关,下列说法不正确的是
A. 烟花五彩缤纷的颜色与原子核外电子跃迁有关
B. 酒精在医疗上可用作消毒剂
C. 石墨烯是一种具有优异性能的新型材料,属于有机高分子化合物
D. 使用氧炔焰切割金属时,若有黑烟冒出,应调大氧气的进气量
2. 下列化学用语或图示表述不正确的是
A. 聚氯乙烯的结构简式:
B. NH3的VSEPR模型:
C. 邻羟基苯甲醛的分子内氢键:
D. PH3的电子式:
3. 4-溴环己烯主要用于有机合成,它可发生如图所示的转化,下列叙述不正确的是
A. 反应①为氧化反应
B. 反应②的产物含有两种官能团
C. 反应③为取代反应
D. 反应④的产物只含溴原子一种官能团
4. 下列说法不正确的是
A. C4H9Cl的同分异构体有4种(不考虑立体异构)
B. 相同压强下的沸点:乙酸>乙醇>乙烷
C. 所有碳原子可能共平面
D. 苯和苯乙烯互为同系物
5. 下列关于性质或用途对应的结构解释表述不正确的是
性质或用途
结构解释
A
酸性:CF3COOH>CBr3COOH
F的电负性大于Br,使得羧基上羟基极性减弱更显著
B
熔点:C2H5NH3NO3<NH4NO3
引入乙基后,阳离子体积增大,减弱了离子间的相互作用
C
甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,甲苯能使其褪色
基团间的相互影响:苯环使侧链变活泼
D
冠醚能识别不同的碱金属离子
冠醚有不同大小的空穴,能与碱金属离子形成超分子
A. A B. B C. C D. D
6. 某有机物Z是一种降血脂药物,其中一种合成路线如图所示。下列说法不正确的是
A. X的分子式为C10H9O
B. Z中含有3种含氧官能团
C. X、Y、Z均含有手性碳原子
D. X、Y、Z均能发生加成反应和取代反应
7. 一种新型离子液体由X、Y、Z、R、W五种短周期主族元素组成,原子序数依次增大,X比同周期相邻元素的第一电离能都高且与Y相邻,Y与W同主族。下列叙述不正确的是
A. 简单氢化物的沸点:Y>Z>X
B. 简单离子半径:Z>Y>R
C. Y的氢化物都是极性分子
D. 单质的稳定性:X>Z
8. 研究有机物的一般步骤:分离提纯→确定实验式→确定分子式→确定分子结构。以下研究有机物的方法不正确的是
A. 粗苯甲酸提纯时操作为:加热溶解,蒸发结晶,过滤
B. 燃烧法——确定有机物实验式的有效方法
C. 质谱——确定有机物的相对分子质量
D. 红外光谱——确定有机物分子中的官能团或化学键
9. 下列实验装置能达到实验目的的是
A.除去CCl4中的Br2
B.证明苯和溴发生了取代反应
C.制备乙炔并检验乙炔具有还原性
D.制备明矾晶体
A. A B. B C. C D. D
10. 氮化硼是一种性能优异的新型材料。一种结构为六方氮化硼,其结构与石墨类似。已知:NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是( )
A. 六方氮化硼属于混合晶体
B. 六方氮化硼中N原子周围最近的B原子数目为3
C. 六方氮化硼具有优异的润滑性能
D. 1 mol六方氮化硼晶体中含有六元环的数目为2NA
二、不定项选择题(共计5个小题,20分,每小题只有1或2个选项符合题意)
11. 下列实验操作及现象不能得出相应结论的是
操作及现象
结论
A
向盛有卤代烃的试管中加5% NaOH溶液,振荡后加热,静置,取少量上层溶液,先加足量稀HNO3,再加几滴AgNO3溶液,产生淡黄色沉淀
此卤代烃中含有碳溴键
B
向溴水中加入苯,振荡后静置,水层颜色变浅
溴与苯发生了加成反应
C
在物质X柱面上滴一滴熔化的石蜡,用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡,石蜡熔化呈椭圆形
说明物质X具有各向异性
D
向新制硫酸亚铁溶液中滴加邻二氮菲(),溶液变为橙红色,再加入稀硫酸,溶液颜色变浅(与加入等量水比较)
邻二氮菲可以与H+配位
A. A B. B C. C D. D
12. 共轭二烯烃与含碳碳双键的化合物在一定条件下可构建环状碳骨架:
下列说法正确的是
A. b存在顺反异构
B. a与Br2 1:1加成理论上能生成2种产物
C. c中官能团名称为碳碳双键、羧基
D. 与在一定条件下反应可生成或
13. 乙二胺四乙酸又叫EDTA,是化学中一种良好的配合剂,形成的配合物又叫螯合物。已知:EDTA配离子结构如图。下列叙述不正确的是
A. EDTA中碳原子和氮原子杂化方式均为sp3
B. 基态原子中未成对电子数:C<N<O
C. M离子的配位数是6
D. 若M是Fe3+,该配离子的钠盐中含有的化学键有:键、配位键、键和离子键
14. 实验室中初步分离环己烷、苯甲酸混合溶液的流程如下。
已知:苯甲酸的熔点为122.13℃,微溶于冷水;环己烷熔点为6.5℃。下列说法不正确的是
A. “试剂a”可为NaOH溶液
B. “试剂b”可为稀盐酸
C. “操作Y”是蒸馏
D. 产品①、②依次为环己烷、苯甲酸粗产品
15. 某芳香烃A分子式为C9H10,该烃苯环上的一氯代物有2种。在不同条件下能发生如下所示的一系列变化。
下列说法正确的是
A. A的结构简式为
B. 反应①是加成反应,反应⑦是取代反应
C. A和E的官能团相同
D. D的结构简式可能是,能使酸性KMnO4溶液褪色
三、填空题(共计5个小题,共计60分)
16. Ⅳ、ⅤA族元素性质丰富,其化合物有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)P元素价电子轨道表示式为_______;CaC2俗称电石,该化合物的电子式为_______。
(2)硅酸盐的阴离子结构丰富多样,某硅酸盐的阴离子呈如图所示的无限长链单链结构,则该多硅酸根的化学式为_______。(用n代表Si原子个数)。
(3)早在青铜器时代,人类就认识了锡,锡的卤化物熔点数据如下表。
物质
SnF4
SnCl4
SnBr4
SnI4
熔点/℃
442
-34
29
143
结合变化规律说明原因_______。
(4)GaAs的立方晶胞结构如图甲所示,将Mn掺杂到GaAs的晶体中得到稀磁性半导体材料如图乙所示。
①图甲晶胞中,由Ga形成的正八面体空隙有_______个;已知晶胞参数为a pm,则Ga-As键的键长为_______pm。
②图乙晶胞中,a、b的分数坐标分别为(0,0,0)和(1,1,0),则c点As的分数坐标为______。
17. 一种合成聚苯乙烯(E)和乙酸苯乙酯(K)的路线如图所示(某些反应条件已略去)。回答下列问题:
(1)A+B→C的反应类型为_______,C的化学名称为________。
(2)G→H所需的反应试剂和条件为_______。
(3)H到I的反应中,理论上所需氧化剂和还原剂的比值关系为_______。
(4)试剂X为_______,F+I→K的化学方程式为_______。
18. 金属元素在现代工业生产中有着广泛应用。回答下列问题:
(1)配离子[Ni(SCN)3]-中电负性最小的元素是____(填元素符号),SCN-的空间结构为____。
(2)CoCl2与化合物M()可形成配合物Q()。
Q中Co的价态为_____;M中①处C-N=C 键角____(填“>”、“<”或“=”)Q中②处C-N=C键角;M中①处碱性_____(填“>”、“<”或“=”)Q中②碱性。
(3)格氏试剂是一种有机合成试剂,通式为RMgX,如CH3MgBr。使用时必须维持无水环境,其会与活泼氢原子发生剧烈反应,从而失去效果;据此信息判断,下列物质中________可作为格氏试剂反应的溶剂。
A. 乙酸() B. 乙醚()
C. 饱和食盐水 D. 四氢呋喃()
(4)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构和z轴方向的投影图如图所示。
①储氢原理:镧镍合金吸附H2,H2解离为原子,H原子储存在其中形成化合物。若储氢后,氢原子占据晶胞中上下底面的棱心和上下底面的面心,则形成的储氢化合物的化学式为____。
②若NA表示阿伏加德罗常数的值,则镧镍合金的晶体密度ρ=_____g· cm-3(用含a、c、NA的代数式表示,列出计算式即可)。
19. 有机化工原料1,4-二苯基-1,3-丁二烯及某抗结肠炎药物有效成分的合成路线如下(部分反应略去试剂和条件):
已知:Ⅰ:
Ⅱ:
Ⅲ:具有酸性,可以电离出H+
(1)①中的反应条件是______,抗结肠炎药物有效成分中官能团的名称_______。
(2)E的结构简式为______。
(3)1 mol F与足量NaOH溶液反应,消耗氢氧化钠的物质的量为_______mol。
(4)1mol 1,4-二苯基-1,3-丁二烯最多可以与______mol H2发生加成反应。
(5)D有多种同分异构体,写出符合下列条件的同分异构体的结构简式:______。
a.结构中含有苯环
b.核磁共振氢谱峰面积之比为3:2:2:1
20. 苯胺是一种重要的有机化工原料,其实验室制备原理如下:
相关信息如下:
物质
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
密度/g·cm-3
溶解性
硝基苯
123
5.9
210.9
1.20
不溶于水,易溶于乙醚
苯胺
93
-6.3
184.0
1.02
微溶于水,易溶于乙醚
乙醚
74
-116.3
34.5
0.71
微溶于水
反应装置Ⅰ和蒸馏装置Ⅱ(加热、夹持等装置略)如下:
实验步骤为:
①向装置Ⅰ双颈烧瓶中加入13.5 g铁粉、25.00 mL水及1.50 mL乙酸,加热煮沸10 min;
②稍冷后,通过C缓慢滴入8.20 mL硝基苯(0.08 mol),再加热回流30 min;
③将装置Ⅰ改成水蒸气蒸馏装置,蒸馏收集苯胺-水馏出液;
④将苯胺-水馏出液用NaCl饱和后,转入分液漏斗静置分层,分出有机层;水层用乙醚萃取,分出醚层;合并有机层和醚层,用粒状氢氧化钠干燥,得到苯胺醚溶液;
⑤将苯胺醚溶液加入圆底烧瓶(装置Ⅱ),先蒸馏回收乙醚,再蒸馏收集180-185℃馏分,得到5.58 g苯胺。
回答下列问题:
(1)仪器C的名称为_______。
(2)装置Ⅰ中冷凝管的进水口为_______(填“a”或“b”),双颈烧瓶的规格为_______(填标号)。
a.50mL b.100mL c.200mL
(3)步骤④中将苯胺-水馏出液用NaCl饱和的原因是_______。
(4)步骤④中第二次分液,醚层位于_______层(填“上”或“下”)。
(5)下列说法正确的是_______(填标号)。
A. 装置I和装置Ⅱ的冷凝管可以互换
B. 蒸馏时,加热一段时间后发现忘记加沸石,要立刻补加
C. 用红外光谱不能判断苯胺中是否含有硝基苯
D. 蒸馏回收乙醚时,锥形瓶需要用冰水浴冷却
(6)苯胺的产率为_______。
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