内容正文:
高三最后一卷
化学
注意事项:
1.答题前,务必将自己的个人信息填写在答题卡上,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,用铅笔把答题卡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。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Fe 56 Cu 64 Ga 70 As 75
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. 化学与科技、生产、生活密切相关。下列有关叙述正确的是
A. “天宫”空间站使用的碳纤维太阳能电池板支架,属于新型有机高分子材料
B. 硅胶具有疏松多孔的结构且无毒,可用作袋装食品的干燥剂
C. 烹饪用的植物油和工业用的矿物油(凡士林等)的化学成分相同,均属于烃类
D. “84消毒液”与“洁厕灵”(含盐酸)混合使用,能增强消毒和去污效果
【答案】B
【解析】
【详解】A.碳纤维主要成分为碳单质,属于新型无机非金属材料,不属于有机高分子材料,A错误;
B.硅胶疏松多孔,具有较强吸水性且无毒无害,可用作袋装食品的干燥剂,B正确;
C.植物油主要成分为高级脂肪酸甘油酯,属于酯类,矿物油主要成分为烃类,二者化学成分不相同,C错误;
D.84消毒液有效成分为,洁厕灵中的与发生反应,生成有毒的氯气,不能混合使用,D错误;
故选B。
2. 下列物质的性质与用途正确且具有对应关系的是
A. 氧化铁呈红棕色,可用作油漆和涂料的红色颜料
B. 二氧化硅具有良好的导电性,可用作光伏电池的材料
C. 氨易溶于水,可用作制冷剂
D. 活性炭具有还原性,可用作冰箱除味剂
【答案】A
【解析】
【详解】A.为红棕色固体,该物理性质使其可作油漆和涂料的红色颜料,性质与用途对应正确,A正确;
B.不具有导电性,晶体硅是半导体材料,可作光伏电池材料,B错误;
C.氨可用作制冷剂是因为液氨汽化时吸收大量热量,与氨易溶于水的性质无关,C错误;
D.活性炭可用作冰箱除味剂是因为其具有疏松多孔结构,吸附性强,与还原性无关,D错误;
故选A。
3. 下列实验装置或操作能达到相应目的的是
A.分离乙酸乙酯和饱和碳酸钠溶液
B.稀释浓硫酸
C.用浓盐酸和制备
D.检验生成
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.乙酸乙酯和饱和碳酸钠溶液互不相溶,且乙酸乙酯的密度小于水,乙酸乙酯在上层,可以用分液的方法分离,A正确;
B.浓硫酸的稀释放出大量热,直接向浓硫酸中加水会造成液体飞溅,应向盛有水的烧杯中缓慢加入浓硫酸,并且边加边搅拌,B错误;
C.浓盐酸和制备需要加热条件,C错误;
D.浓硫酸与木炭加热反应还有SO2生成,SO2也能使澄清石灰水变浑浊,干扰的检验,D错误;
故选A。
4. 下列对化学在生活中的应用解释错误的是
选项
应用
解释
A
常温下,用铝制容器盛装浓硝酸
常温下,铝在浓硝酸中发生钝化,生成致密的氧化膜
B
用双氧水漂洗衣物
双氧水具有强氧化性
C
用溶液刻蚀覆铜板制作印刷电路板
的氧化性强于,能氧化铜单质
D
用氢氟酸雕刻玻璃
氢氟酸是强酸,能与玻璃中的主要成分发生中和反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.常温下铝遇浓硝酸会发生钝化,表面生成致密氧化膜阻止反应进一步进行,因此可用铝制容器盛装浓硝酸,A正确,不符合题意;
B.双氧水具有强氧化性,能够将有色物质氧化为无色物质,可用于漂洗衣物,B正确,不符合题意;
C.溶液刻蚀覆铜板的反应为,根据氧化剂氧化性强于氧化产物,可知氧化性强于,能氧化铜单质,C正确,不符合题意;
D.氢氟酸是弱酸,且与的反应为,该反应不属于酸和碱生成盐和水的中和反应,解释错误,D错误,符合题意;
故选D。
5. 生马铃薯、豌豆和豌豆荚的特征性香气成分(F)的合成途径如图所示:
下列说法错误的是
A. C可命名为乙二醛 B. A到B的反应类型为取代反应
C. D分子中含手性碳原子 D. SAM中可能含有甲基
【答案】C
【解析】
【分析】A中羧基与反应,羟基被氨基取代生成含酰胺基的B;B与乙二醛C发生反应脱水生成含六元环的D;D转化为羟基取代的E;E中羟基的氢被甲基取代生成F。
【详解】A.C的结构简式为,含两个醛基,主链含2个碳原子,可命名为乙二醛,A正确;
B.A到B的反应中,A羧基中的羟基被提供的氨基取代,生成酰胺键和水,反应类型为取代反应,B正确;
C.手性碳原子是指连有4种不同原子或基团的饱和碳原子,D分子中所有饱和碳原子均连有至少2种相同的原子或基团,不含手性碳原子,C错误;
D.E到F的转化中,E的羟基转化为甲氧基,说明SAM提供了甲基,因此SAM中可能含有甲基,D正确;
故选C。
阅读下列材料,完成下列小题。
肼(),又称联氨,是一种重要的无机化合物。常温下肼为无色油状液体,有类似于氨的刺激性气味,是一种强还原剂。肼的分子结构与氨相似,与水能以任意比例互溶,其水溶液呈弱碱性。在航天领域,肼与四氧化二氮组成的双组元液体推进剂被广泛用于卫星和航天器的姿态控制与轨道调整。肼可作为还原剂,例如,在碱性条件下,肼能将银离子还原为单质银。肼也是一种重要的配体,能与许多金属离子形成配离子,例如,与可形成稳定的配离子。肼在加热或催化剂作用下易发生分解反应,生成氨气和氮气。已知的结构为。
6. 下列有关反应的方程式错误的是
A. 肼与过量盐酸反应的离子方程式:
B. 点燃条件下,肼与四氧化二氮反应的化学方程式:
C. 肼受热分解的化学方程式:
D. 肼与银离子反应的离子方程式:
7. 设表示阿伏加德罗常数的值,下列有关物质结构或性质的说法错误的是
A. 的电子式为
B. 与之间可以形成氢键
C. 的键角:
D. 中含有键的数目为
【答案】6. D 7. C
【解析】
【详解】1.A.肼含两个碱性N原子,与过量盐酸反应可生成,方程式正确,A正确;
B.肼与四氧化二氮反应生成氮气和水,配平、产物均正确,B正确;
C.肼分解生成氨气和氮气,原子守恒,方程式正确,C正确;
D.离子方程式生成了,不符合碱性环境,正确离子方程式为,D错误;
故选D。
2.A.的结构为,每个N原子最外层满足8电子结构,所给电子式正确,A正确;
B.中含N-H键,中含O-H键,N、O电负性大,二者分子间可以形成氢键,B正确;
C.中N原子含有1对孤对电子,孤对电子对成键电子对的排斥力更强,键角更小;形成配离子后,N的孤对电子用来形成配位键,排斥力减小,键角增大,因此键角:,C错误;
D.1个含5个键(1个σ键+4个σ键),2个共10个键;与2个共形成4个配位σ键(配位键属于σ键),总键为,因此含键数目为,D正确;
故选C。
8. 我国科学家研究出一种基于化合物M提取三七叶中高价值人参皂苷的方法,M的结构如图所示。X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的短周期主族元素,且分布于三个周期,W元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍。下列说法错误的是
A. 原子半径: B. 电负性:
C. 简单氢化物的沸点: D. 第一电离能:
【答案】B
【解析】
【分析】五种短周期主族元素原子序数依次增大,分布在三个周期,第一周期只有X,故X为H;W原子最外层电子数是次外层的3倍,W电子排布为2、6,故
W为O;结合结构(都是含H的基团),原子序数Y<Z<W(O),Y为C,Z原子序数在C和O之间,且Z形成4个键带1个正电荷,Z为N;Q原子序数大于O,带1个负电荷,短周期主族,Q为Cl;最终元素:,据此解题。
【详解】A.是第三周期(3个电子层),C、N、O都是第二周期(2个电子层),同周期原子半径从左到右递减,故半径:,即,A正确;
B.同周期主族元素电负性从左到右递增,故电负性:,即,B错误;
C.简单氢化物分别为、、,常温为液态,沸点最高;分子间存在氢键,沸点远高于无氢键的,故沸点:,即,C正确;
D.同周期主族元素电离能从左到右整体呈递增趋势,N的2p轨道为半满稳定结构,第一电离能大于相邻的O,故第一电离能:,即,D正确;
故选B。
9. 常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A. 使甲基橙呈红色的溶液:、、、
B. 由水电离出的的溶液:、、、
C. 溶液:、、、
D. 加入铝粉放出的溶液:、、、
【答案】C
【解析】
【详解】A.使甲基橙呈红色的溶液为酸性溶液,酸性条件下具有强氧化性,可将氧化,二者不能大量共存,A错误;
B.由水电离出的的溶液水的电离被抑制,溶液可能为酸性也可能为碱性,酸性条件下会与发生反应,不能大量共存,B错误;
C.溶液中,、、、与溶液中的、均不发生反应,可以大量共存,C正确;
D.加入铝粉放出的溶液可能为酸性也可能为强碱性,既可以与反应生成和水,又可以与反应生成和水,不能大量共存,D错误;
故选C。
10. 下列关于物质性质的解释错误的是
选项
物质性质
解释
A
草酸氢钠溶液显酸性
草酸氢根离子的水解程度大于电离程度
B
极易溶于水,而难溶于水
与水分子间能形成分子间氢键,与水分子间仅存在微弱的范德华力,且遵循“相似相溶”原理
C
晶体熔融态能导电,固态不导电
固态中和受离子键束缚不能自由移动,熔融态时离子键被破坏,离子可自由移动
D
邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛
邻羟基苯甲醛形成分子内氢键,对羟基苯甲醛形成分子间氢键,分子间氢键使分子间作用力更强
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.草酸氢钠溶液显酸性,说明草酸氢根离子的电离程度大于水解程度(电离产生使溶液显酸性,水解产生使溶液显碱性),选项给出的解释相反,A错误;
B.是极性分子,可与水分子间形成分子间氢键,大幅提升溶解度,与水分子间不能形成氢键,仅存在微弱范德华力,符合相似相溶规律,解释正确,B正确;
C.是离子晶体,固态时和受离子键束缚无法自由移动,因此不导电,熔融态时离子键被破坏,产生可自由移动的离子,因此能导电,解释正确,C正确;
D.对羟基苯甲醛形成分子间氢键,其熔沸点较高,邻羟基苯甲醛形成分子内氢键,其熔沸点较低,所以对羟基苯甲醛的熔沸点比邻羟基苯甲醛的高,解释正确,D正确;
故选A。
11. 某缩醛()在酸性条件下的水解机理如图所示:
下列说法错误的是
A. 第②步为决速步骤
B. 为催化剂
C. 该水解过程的总反应为
D. 及时分离出有利于提高的平衡产率
【答案】B
【解析】
【详解】A.反应机理图中明确标注第②步“最慢”,根据动力学原理,最慢步骤决定整体反应速率,故为决速步骤,A正确;
B.实际催化作用由H+承担:H+在第①步和第⑤步参与反应,在第④步和第⑦步再生,总量不变,符合催化剂定义。而是第④步反应过程中生成并在第⑤步消耗,应为中间体,非催化剂,B错误;
C.综合七步反应,总反应为:,化学方程式符合原子守恒,符合机理推导,C正确;
D.根据勒夏特列原理,移除产物CH3OH使平衡向正反应方向移动,从而提高乙醛产率,D正确;
故选B。
12. 工业上以伴生钒的石煤(主要成分为V2O3、V2O5,含少量P2O5、SiO2等杂质)为原料制备钒的工艺流程如图所示:
已知:滤渣2的主要成分是NH4VO3。
下列说法正确的是
A. 滤渣1的主要成分是SiO2、Mg3(PO4)2
B. 检验氯化钠中是否含有硫酸钠的方法是直接加入硝酸银溶液
C. “焙烧”过程中V2O3发生反应:
D. 实验室中灼烧滤渣2在蒸发皿中进行
【答案】C
【解析】
【分析】石煤(主要含V2O3、V2O5,还有少量SiO2、P2O5等杂质)与Na2CO3在空气中焙烧得到NaVO3、Na2SiO3、Na3PO4,水浸后,加入硫酸镁除去硅磷,滤渣1的成分为MgSiO3、Mg3(PO4)2,向滤液中加入NH4Cl沉钒得到偏钒酸铵(NH4VO3),过滤得到滤渣2即NH4VO3,灼烧NH4VO3得到V2O5,加入还原剂得到单质钒,对滤液进行系列操作得到NaCl,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,滤渣1的主要成分是MgSiO3、Mg3(PO4)2,而不含SiO2,A错误;
B.已知AgCl、Ag2SO4均为白色沉淀,故检验氯化钠中是否含有硫酸钠的方法是取样品少许加水溶解,然后加入稀硝酸酸化后再加BaCl2溶液,若有白色沉淀生成则含硫酸钠,B错误;
C.由分析可知,V2O3与Na2CO3在空气中焙烧得到NaVO3,根据氧化还原反应配平可得,“焙烧”过程中V2O3发生反应:,C正确;
D.灼烧固体需使用坩埚或者硬质大试管,不能使用蒸发皿,蒸发皿是用来蒸发液体或溶液的,D错误。
13. 华南师范大学等联合开发了一套电化学脱盐系统(如图所示),该系统可以高效淡化海水。下列说法错误的是
A. a为电源的负极
B. 阴极的电极反应式为
C. 海水中的通过离子交换膜M进入左侧溶液
D. 电路中每转移电子,理论上可脱除
【答案】D
【解析】
【分析】该装置有外接电源,是电解池,GDL电极上CO2得电子发生还原反应生成HCOO-,可知GDL电极是阴极,Ti/IrO2电极是阳极,则电源a是负极,b是正极;
【详解】A.根据分析,a为电源的负极,A正确;
B.GDL电极是阴极,CO2得电子发生还原反应生成HCOO-,电极反应式为,B正确;
C.根据阴极电极反应式,为保持电荷守恒,海水中的通过离子交换膜M移向阴极区,进入左侧溶液,C正确;
D.Ti/IrO2电极是阳极,发生氧化反应,电极反应式为,为保持电荷守恒,海水中的Cl-通过离子交换膜N移向阳极区,进入右侧溶液,结合两极电极反应式,为保持电荷守恒,电路中每转移电子,各有2mol 、2mol Cl-分别移向左、右两侧的溶液,理论上可脱除,D错误;
故选D。
14. 常温下,某二元酸溶液中、、的分布分数[如]与溶液的关系如图所示。常温下,下列说法错误的是
A. 曲线b代表的分布分数曲线
B. 的二级电离常数为
C. 的平衡常数为
D. M、N两点溶液中均存在
【答案】D
【解析】
【详解】A.pH越小,微粒中H元素含量越高,故曲线a、b、c依次代表、、的分布分数曲线,A正确;
B.N点处,由N点坐标可知,的,B正确;
C.M点处,由M点坐标可知,的,水解反应的平衡常数,C正确;
D.存在反应,其平衡常数,故M、N两点溶液中均满足,D错误;
故答案为:D。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 镓是重要的稀散金属,某团队以锌浸渣(含、、、)为原料提取镓的工艺流程如图所示:
已知:该工艺流程条件下,相关金属离子生成氢氧化物沉淀的如下表。
金属离子
开始沉淀pH
1.8
3.8
7.0
6.2
完全沉淀pH
3.2
5.0
9.0
8.0
回答下列问题:
(1)“还原”前通常先粉碎锌浸渣,目的是___________。
(2)“还原”步骤中,分压对浸出率的影响如图所示,分压选择的原因是___________;该步骤中发生反应的化学方程式为___________。
(3)向“沉镓”的滤液中通入空气并加热,得到沉淀,实现铁的回收,发生反应的离子方程式为___________。
(4)滤渣1和滤渣2均含有的成分是___________(填化学式)。
(5)“萃取镓”步骤中获得萃出液的操作名称是___________。
(6)“萃取镓”的原理为,则“反萃取”中试剂是___________。
(7)砷化镓的立方晶胞结构如图所示,Ga和As的最短距离为,设表示阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为___________(用含、的计算式表示)。
【答案】(1)增大接触面积,加快反应速率
(2) ①. 低于,随分压增大,镓的浸出率有明显增大;高于,对设备的要求更高,但镓的浸出率没有明显变化 ②.
(3)
(4)
(5)分液 (6)盐酸(或)
(7)或
【解析】
【分析】起始原料为锌浸渣,含、、、,目标产物为。还原步骤加入、,不参与反应,微溶,二者进入滤渣1,中+3价铁被还原为+2价,与硫酸反应生成进入滤液。沉镓步骤加入调节pH,使完全沉淀,、留在滤液中。酸溶步骤加入溶解镓的沉淀,微溶的析出进入滤渣2。后续经萃取、反萃取得到含的溶液,最终制得。
【小问1详解】
粉碎锌浸渣可增大反应物接触面积,加快反应速率,提高浸出效率。
【小问2详解】
由分压对浸出率的影响图像可知,低于200kPa时,随分压增大,镓的浸出率明显升高;高于200kPa时,镓的浸出率提升幅度极小,且更高的压强对设备耐压性要求更高,会增加生产成本,故选择200kPa;与、反应时,+3价铁被还原为+2价,被氧化为,配平后反应的化学方程式为。
【小问3详解】
沉镓的滤液中含,通入空气时被氧化为,反应生成,配平后离子方程式为。
【小问4详解】
还原步骤中加入,微溶,进入滤渣1;酸溶步骤加入,反应生成的微溶析出进入滤渣2,故滤渣1和滤渣2均含有的成分为。
【小问5详解】
萃取操作后,分离互不相溶的有机相和水相,获得萃出液的操作名称为分液。
【小问6详解】
萃取镓的平衡为,反萃取需使平衡逆向移动,增大浓度即可实现,且后续要得到,故试剂X为盐酸或。
【小问7详解】
立方晶胞中Ga和As的最短距离为体对角线的,设晶胞参数为,则 ,解得 。用均摊法计算晶胞内微粒数:As位于晶胞顶点和面心,顶点共8个,每个均摊占比为,面心共6个,每个均摊占比为,故晶胞内As的个数为;Ga位于晶胞内部,共4个,故1个晶胞中含4个。晶胞质量为 ,晶胞体积为,则晶体密度,化简后也可表示为。
16. 8-羟基喹啉是一种重要的有机化合物,在医药、化学分析、材料科学等领域展现出广泛的应用价值。其一种制备原理及装置如下:
已知相关物质的信息如下表所示:
名称
相对分子质量
性状
熔、沸点
溶解性
甘油
92
无色、透明、无臭的黏稠液体
17.8℃、290℃
(分解)
与水、乙醇任意比混溶
邻氨基苯酚
109
白色针状结晶
172℃、164℃
(11.2515 mmHg)
20℃时在水中的溶解度为;溶于乙醇;易溶于热水
邻硝基苯酚
139
浅黄色晶体
44℃、216℃
溶于乙醇;微溶于冷水;能随水蒸气一同挥发
8-羟基喹啉
145
白色或淡黄色结晶性粉末
74℃、267℃
微溶于冷水;易溶于乙醇;溶于稀强酸、稀强碱溶液;能随水蒸气一同挥发
实验步骤如下:
Ⅰ.在仪器A中加入()无水甘油、()邻硝基苯酚和()邻氨基苯酚,使溶液混合均匀。
Ⅱ.缓缓加入2.3 mL浓硫酸装上冷凝管加热微沸2 h.
Ⅲ.稍冷后,进行水蒸气蒸馏。待瓶内液体冷却后,加入氢氧化钠溶液(溶于3 mL水配制),再滴加饱和溶液,使溶液呈中性。再次进行水蒸气蒸馏。
Ⅳ.馏出液经___________、抽滤、___________、干燥后得粗产品,经重结晶得1.5 g产品。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为___________。
(2)图1和图2中使用的冷凝管不同,二者相比,图1中使用的冷凝管的名称为___________,其主要优点为___________。
(3)实验中无水甘油的作用有___________。
(4)第一次“水蒸气蒸馏”的作用是___________,此时8-羟基喹啉未蒸出的原因是___________。
(5)步骤Ⅳ中缺少的操作名称依次是___________、___________。
(6)本实验的产率为___________%(以邻氨基苯酚计算,不考虑邻硝基苯酚部分转化后参与反应的量,保留一位小数)。
【答案】(1)圆底烧瓶
(2) ①. 球形冷凝管 ②. 冷凝接触面积大,冷凝效率高
(3)作反应物、溶剂 (4) ①. 除去邻硝基苯酚 ②. 此时溶液呈酸性,8-羟基喹啉在酸性条件下形成了硫酸盐,挥发性降低
(5) ①. 冷却结晶 ②. 洗涤
(6)80.8
【解析】
【分析】利用邻氨基苯酚、邻硝基苯酚和无水甘油在浓硫酸催化下加热反应,生成8-羟基喹啉。甘油脱水生成丙烯醛,丙烯醛再与邻氨基苯酚发生环化反应。混合原料,加浓硫酸催化,加热回流2小时,这是为了让反应充分进行。 反应结束后,溶液呈强酸性,8-羟基喹啉以盐的形式存在,不具挥发性。第一次水蒸气蒸馏可除去未反应的邻硝基苯酚。然后加入NaOH和Na2CO3调节至中性,将8-羟基喹啉的盐转化为分子形式,使其具有挥发性,再通过第二次水蒸气蒸馏将其蒸出, 馏出液经过一系列操作得到粗产品,最后重结晶,以此解答。
【小问1详解】
仪器A的名称为圆底烧瓶。
【小问2详解】
图1中使用的冷凝管的名称为球形冷凝管,图1是回流装置,通常使用球形冷凝管,因为其内管由多个球泡组成,增加了蒸汽与冷却水的接触面积,冷凝效率高,适合垂直安装进行回流。
【小问3详解】
该反应中甘油脱水生成丙烯醛,丙烯醛再与邻氨基苯酚发生环化反应,甘油作为反应物,另外甘油是良好的有机溶剂,因此在该实验中也作为溶剂。
【小问4详解】
表格显示邻硝基苯酚“能随水蒸气一同挥发”, 第一次“水蒸气蒸馏”的作用是除去邻硝基苯酚;此时8-羟基喹啉未蒸出的原因是:此时溶液呈酸性,8-羟基喹啉在酸性条件下形成了硫酸盐,挥发性降低。
【小问5详解】
馏出液中含有溶解的8-羟基喹啉,由于其“微溶于冷水”,通过冷却结晶析出晶体。抽滤得到的固体表面沾有母液,必须进行洗涤才能得到纯净的粗产品。
【小问6详解】
由题意可知,该实验中加入0.0128 mol邻氨基苯酚,理论上可以生成0.0128 mol 8-羟基喹啉,质量为,产率为≈80.8%。
17. 乙烯是一种用途广泛的有机化工原料,制备乙烯的研究备受关注。回答下列问题:
Ⅰ.乙烷直接脱氢制乙烯:
已知相关化学键的键能数据如下表:
化学键
H-H
C-H
C-C
C=C
键能/()
436
413
348
615
(1)___________。
(2)一定条件下,向密闭容器中通入一定量的发生上述反应。的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①已知a点坐标为,则a点条件下,达到平衡时与的分压之比为___________,该反应的平衡常数___________(是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)。
②恒温恒压条件下,下列能表明该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
a.混合气体的密度不变 b.的浓度不变
c.和的物质的量相等
Ⅱ.乙烷氧化脱氢制乙烯
(3)乙烷氧化脱氢制乙烯的反应机理如图所示:
①参照机理图画出A的结构:___________。
②乙烷脱氢制乙烯存在副反应:,产生的积碳影响催化剂活性。该氧化脱氢工艺能有效消除积碳维持催化剂活性,原因可能是___________。
Ⅲ.乙炔电催化制乙烯
(4)乙炔电催化制乙烯的部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。图中反应历程中决速步骤的反应式为___________。
【答案】(1)+123
(2) ①. 1∶1 ②. ③. ab
(3) ①. ②. 与积碳发生反应生成气体脱离催化剂表面,从而维持催化剂活性
(4)或
【解析】
【小问1详解】
对于反应 ,反应物的总键能:,生成物和的总键能:。因此, 反应物总键能 生成物总键能 。
【小问2详解】
①设起始时的物质的量为,点转化率为 ,则转化的为。根据反应 中的系数关系可知,平衡时n()=、n()=、n()= , 恒温恒压下,气体分压之比等于物质的量之比。平衡时,与的物质的量之比为 ,因此分压之比为1。平衡时总物质的量,各物质的物质的量分数为:, ,,平衡常数 ;
②a.混合气体密度,反应中气体总质量不变,但反应后气体物质的量增大,恒温恒压下体积 随物质的量增大而增大。若密度不变,说明不再变化,即反应达平衡,a选;
b. 的浓度,反应中 增大、也增大,由方程式系数关系可知, 增大的倍数和体积增大的倍数不同, 的浓度是变量,故 不变时反应达平衡,b选;
c.和的物质的量相等仅为某一时刻的状态,与是否平衡无关,c不选;
故选ab。
【小问3详解】
①中间体A和反应生成、CO和H2O,可以推知A中有2个H原子脱出,结合可知A的结构为;
②该氧化脱氢工艺能有效消除积碳维持催化剂活性,原因可能是与积碳发生反应生成气体脱离催化剂表面,从而维持催化剂活性。
【小问4详解】
决速步骤是反应历程中速率最慢的一步,对应于能量图中活化能最高的一步。活化能是从一个稳定的中间体(能量谷)到下一个过渡态(能量峰)所需的能量差。通过分析图中的能量变化,图中或步骤活化能最高,是决速步骤。
18. 盐酸地芬尼多(F)是一种经典的抗眩晕及镇吐药物,其一种合成路线如图所示(部分条件略):
已知: (X=Cl、Br或I)。
回答下列问题:
(1)A可由G()与HBr加成得到,G的系统命名法名称为___________。
(2)A→B的反应类型为___________。A与反应除生成B外还生成其他含有六元环的有机副产物,可能的有机副产物的结构简式为___________(填两种)。
(3)B到C的反应机理如下:
①的作用是___________。
②比反应活性高的原因是___________。
(4)D的结构简式为___________。
(5)是的链状同分异构体,核磁共振氢谱显示为4组峰且峰面积之比为1∶2∶2∶6。中氮原子连三个单键,则的结构简式可能为___________(填两种)。
(6)参照上述合成路线,设计利用苯和丙酮()为原料制备某药物中间体()的合成路线:___________(其他无机试剂任选)。
【答案】(1)3-氯丙烯或3-氯-1-丙烯
(2) ①. 取代反应 ②. 、
(3) ①. 作催化剂 ②. 键的键能小于键的键能
(4) (5)、、、(任填两种)
(6)
【解析】
【分析】A和在NaOH作用下发生取代反应生成B,B在THF、Mg、I2的共同作用下生成C,C和D在H3O+作用下生成E,由C、E的结构简式和已知反应可知,D的结构简式为,E和HCl反应生成F(盐酸地芬尼多),以此解答;
【小问1详解】
G有三个C原子且有碳碳双键,从具有碳碳双键的C原子开始编号为1号,Cl原子与3号碳相连,故系统命名为3-氯丙烯或3-氯-1-丙烯;
【小问2详解】
A中的Br原子被B中的原子团所替代,符合取代反应的定义;A和在NaOH作用下发生取代反应,一种情况是只有A中的Br原子被取代生成B,另一种可能是只有A中的Cl原子被取代生成,还有一种可能是A中的Br原子、Cl原子被同时取代生成;
【小问3详解】
①在反应开始时,I2作为反应物与发生反应,到了反应的最终阶段,I2作为产物出现,且反应前后的摩尔数不变,由此可见在该化学反应中起到了催化剂的作用;②和结构上相似,仅卤素原子不同,说明卤素原子与碳原子形成的化学键是影响反应活性的因素;同主族元素,随着电子层数的增加,半径逐渐增大,Cl和I为同主族元素,原子半径:Cl<I,Cl原子核、I原子核分别到C原子核的距离:Cl<I,因此Cl原子、I原子分别和C原子形成化学键时,键比键短,键的键能小于键的键能,键更容易断裂,使得的反应活性表现得更高;
【小问4详解】
已知:,C为,符合R'MgX结构,结合E的结构简式,可知D的结构简式为;
【小问5详解】
的分子式为C5H11N,不饱和度为1,H为链状同分异构体,且H中氮原子连三个单键,说明H只含有1个碳碳双键;如果H的碳链中有5个碳原子时,核磁共振氢谱至少显示5组峰,不符合题意,因此H的碳链中最多有4个碳原子,最少有3个碳原子;当H的碳链有3个碳原子时,只有符合题意;当H的碳链有4个碳原子时,只有、、符合题意;
【小问6详解】
已知:,则可由丙酮()和合成,题干中可知可由在THF、Mg、X2作用下合成,
可由苯制得,选择以苯、液溴和FeBr3制取,因此完整的制取路线为。
【点睛】需要注意I2在反应前后发生的变化,以此来判断I2在反应中的作用;合理参考和利用题目中给出的陌生化学反应以及合成路线制取目标化合物。
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高三最后一卷
化学
注意事项:
1.答题前,务必将自己的个人信息填写在答题卡上,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,用铅笔把答题卡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。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Fe 56 Cu 64 Ga 70 As 75
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. 化学与科技、生产、生活密切相关。下列有关叙述正确的是
A. “天宫”空间站使用碳纤维太阳能电池板支架,属于新型有机高分子材料
B. 硅胶具有疏松多孔的结构且无毒,可用作袋装食品的干燥剂
C. 烹饪用的植物油和工业用的矿物油(凡士林等)的化学成分相同,均属于烃类
D. “84消毒液”与“洁厕灵”(含盐酸)混合使用,能增强消毒和去污效果
2. 下列物质的性质与用途正确且具有对应关系的是
A. 氧化铁呈红棕色,可用作油漆和涂料的红色颜料
B. 二氧化硅具有良好的导电性,可用作光伏电池的材料
C. 氨易溶于水,可用作制冷剂
D. 活性炭具有还原性,可用作冰箱除味剂
3. 下列实验装置或操作能达到相应目的的是
A.分离乙酸乙酯和饱和碳酸钠溶液
B.稀释浓硫酸
C.用浓盐酸和制备
D.检验生成
A. A B. B C. C D. D
4. 下列对化学在生活中的应用解释错误的是
选项
应用
解释
A
常温下,用铝制容器盛装浓硝酸
常温下,铝在浓硝酸中发生钝化,生成致密的氧化膜
B
用双氧水漂洗衣物
双氧水具有强氧化性
C
用溶液刻蚀覆铜板制作印刷电路板
的氧化性强于,能氧化铜单质
D
用氢氟酸雕刻玻璃
氢氟酸是强酸,能与玻璃中的主要成分发生中和反应
A. A B. B C. C D. D
5. 生马铃薯、豌豆和豌豆荚的特征性香气成分(F)的合成途径如图所示:
下列说法错误的是
A. C可命名为乙二醛 B. A到B的反应类型为取代反应
C. D分子中含手性碳原子 D. SAM中可能含有甲基
阅读下列材料,完成下列小题。
肼(),又称联氨,是一种重要无机化合物。常温下肼为无色油状液体,有类似于氨的刺激性气味,是一种强还原剂。肼的分子结构与氨相似,与水能以任意比例互溶,其水溶液呈弱碱性。在航天领域,肼与四氧化二氮组成的双组元液体推进剂被广泛用于卫星和航天器的姿态控制与轨道调整。肼可作为还原剂,例如,在碱性条件下,肼能将银离子还原为单质银。肼也是一种重要的配体,能与许多金属离子形成配离子,例如,与可形成稳定的配离子。肼在加热或催化剂作用下易发生分解反应,生成氨气和氮气。已知的结构为。
6. 下列有关反应的方程式错误的是
A. 肼与过量盐酸反应的离子方程式:
B. 点燃条件下,肼与四氧化二氮反应的化学方程式:
C. 肼受热分解的化学方程式:
D. 肼与银离子反应的离子方程式:
7. 设表示阿伏加德罗常数的值,下列有关物质结构或性质的说法错误的是
A. 的电子式为
B. 与之间可以形成氢键
C. 的键角:
D. 中含有键的数目为
8. 我国科学家研究出一种基于化合物M提取三七叶中高价值人参皂苷的方法,M的结构如图所示。X、Y、Z、W、Q是原子序数依次增大的短周期主族元素,且分布于三个周期,W元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍。下列说法错误的是
A. 原子半径: B. 电负性:
C. 简单氢化物的沸点: D. 第一电离能:
9. 常温下,下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是
A. 使甲基橙呈红色的溶液:、、、
B. 由水电离出的的溶液:、、、
C. 溶液:、、、
D. 加入铝粉放出的溶液:、、、
10. 下列关于物质性质的解释错误的是
选项
物质性质
解释
A
草酸氢钠溶液显酸性
草酸氢根离子的水解程度大于电离程度
B
极易溶于水,而难溶于水
与水分子间能形成分子间氢键,与水分子间仅存在微弱的范德华力,且遵循“相似相溶”原理
C
晶体熔融态能导电,固态不导电
固态中和受离子键束缚不能自由移动,熔融态时离子键被破坏,离子可自由移动
D
邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛
邻羟基苯甲醛形成分子内氢键,对羟基苯甲醛形成分子间氢键,分子间氢键使分子间作用力更强
A. A B. B C. C D. D
11. 某缩醛()在酸性条件下的水解机理如图所示:
下列说法错误的是
A. 第②步为决速步骤
B. 为催化剂
C. 该水解过程的总反应为
D. 及时分离出有利于提高的平衡产率
12. 工业上以伴生钒的石煤(主要成分为V2O3、V2O5,含少量P2O5、SiO2等杂质)为原料制备钒的工艺流程如图所示:
已知:滤渣2的主要成分是NH4VO3。
下列说法正确的是
A. 滤渣1的主要成分是SiO2、Mg3(PO4)2
B. 检验氯化钠中是否含有硫酸钠的方法是直接加入硝酸银溶液
C. “焙烧”过程中V2O3发生反应:
D. 实验室中灼烧滤渣2在蒸发皿中进行
13. 华南师范大学等联合开发了一套电化学脱盐系统(如图所示),该系统可以高效淡化海水。下列说法错误的是
A. a为电源的负极
B. 阴极电极反应式为
C. 海水中的通过离子交换膜M进入左侧溶液
D. 电路中每转移电子,理论上可脱除
14. 常温下,某二元酸溶液中、、的分布分数[如]与溶液的关系如图所示。常温下,下列说法错误的是
A. 曲线b代表的分布分数曲线
B. 的二级电离常数为
C. 的平衡常数为
D. M、N两点溶液中均存在
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 镓是重要稀散金属,某团队以锌浸渣(含、、、)为原料提取镓的工艺流程如图所示:
已知:该工艺流程条件下,相关金属离子生成氢氧化物沉淀的如下表。
金属离子
开始沉淀pH
1.8
3.8
7.0
6.2
完全沉淀pH
3.2
5.0
9.0
8.0
回答下列问题:
(1)“还原”前通常先粉碎锌浸渣,目的是___________。
(2)“还原”步骤中,分压对浸出率的影响如图所示,分压选择的原因是___________;该步骤中发生反应的化学方程式为___________。
(3)向“沉镓”的滤液中通入空气并加热,得到沉淀,实现铁的回收,发生反应的离子方程式为___________。
(4)滤渣1和滤渣2均含有的成分是___________(填化学式)。
(5)“萃取镓”步骤中获得萃出液的操作名称是___________。
(6)“萃取镓”的原理为,则“反萃取”中试剂是___________。
(7)砷化镓的立方晶胞结构如图所示,Ga和As的最短距离为,设表示阿伏加德罗常数的值,则该晶体的密度为___________(用含、的计算式表示)。
16. 8-羟基喹啉是一种重要的有机化合物,在医药、化学分析、材料科学等领域展现出广泛的应用价值。其一种制备原理及装置如下:
已知相关物质的信息如下表所示:
名称
相对分子质量
性状
熔、沸点
溶解性
甘油
92
无色、透明、无臭的黏稠液体
17.8℃、290℃
(分解)
与水、乙醇任意比混溶
邻氨基苯酚
109
白色针状结晶
172℃、164℃
(11.2515 mmHg)
20℃时在水中的溶解度为;溶于乙醇;易溶于热水
邻硝基苯酚
139
浅黄色晶体
44℃、216℃
溶于乙醇;微溶于冷水;能随水蒸气一同挥发
8-羟基喹啉
145
白色或淡黄色结晶性粉末
74℃、267℃
微溶于冷水;易溶于乙醇;溶于稀强酸、稀强碱溶液;能随水蒸气一同挥发
实验步骤如下:
Ⅰ.在仪器A中加入()无水甘油、()邻硝基苯酚和()邻氨基苯酚,使溶液混合均匀。
Ⅱ.缓缓加入2.3 mL浓硫酸装上冷凝管加热微沸2 h.
Ⅲ.稍冷后,进行水蒸气蒸馏。待瓶内液体冷却后,加入氢氧化钠溶液(溶于3 mL水配制),再滴加饱和溶液,使溶液呈中性。再次进行水蒸气蒸馏。
Ⅳ.馏出液经___________、抽滤、___________、干燥后得粗产品,经重结晶得1.5 g产品。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为___________。
(2)图1和图2中使用的冷凝管不同,二者相比,图1中使用的冷凝管的名称为___________,其主要优点为___________。
(3)实验中无水甘油的作用有___________。
(4)第一次“水蒸气蒸馏”的作用是___________,此时8-羟基喹啉未蒸出的原因是___________。
(5)步骤Ⅳ中缺少的操作名称依次是___________、___________。
(6)本实验的产率为___________%(以邻氨基苯酚计算,不考虑邻硝基苯酚部分转化后参与反应的量,保留一位小数)。
17. 乙烯是一种用途广泛的有机化工原料,制备乙烯的研究备受关注。回答下列问题:
Ⅰ.乙烷直接脱氢制乙烯:
已知相关化学键键能数据如下表:
化学键
H-H
C-H
C-C
C=C
键能/()
436
413
348
615
(1)___________。
(2)一定条件下,向密闭容器中通入一定量的发生上述反应。的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①已知a点坐标为,则a点条件下,达到平衡时与的分压之比为___________,该反应的平衡常数___________(是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)。
②恒温恒压条件下,下列能表明该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。
a.混合气体的密度不变 b.的浓度不变
c.和的物质的量相等
Ⅱ.乙烷氧化脱氢制乙烯
(3)乙烷氧化脱氢制乙烯的反应机理如图所示:
①参照机理图画出A的结构:___________。
②乙烷脱氢制乙烯存在副反应:,产生的积碳影响催化剂活性。该氧化脱氢工艺能有效消除积碳维持催化剂活性,原因可能是___________。
Ⅲ.乙炔电催化制乙烯
(4)乙炔电催化制乙烯的部分反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。图中反应历程中决速步骤的反应式为___________。
18. 盐酸地芬尼多(F)是一种经典的抗眩晕及镇吐药物,其一种合成路线如图所示(部分条件略):
已知: (X=Cl、Br或I)。
回答下列问题:
(1)A可由G()与HBr加成得到,G的系统命名法名称为___________。
(2)A→B的反应类型为___________。A与反应除生成B外还生成其他含有六元环的有机副产物,可能的有机副产物的结构简式为___________(填两种)。
(3)B到C的反应机理如下:
①的作用是___________。
②比反应活性高的原因是___________。
(4)D的结构简式为___________。
(5)是的链状同分异构体,核磁共振氢谱显示为4组峰且峰面积之比为1∶2∶2∶6。中氮原子连三个单键,则的结构简式可能为___________(填两种)。
(6)参照上述合成路线,设计利用苯和丙酮()为原料制备某药物中间体()的合成路线:___________(其他无机试剂任选)。
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