内容正文:
化学
注意事项:
1.本卷满分100分,考试时间75分钟。答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
5.可能用到的相对原子质量: H1 Li7 C 12 O16 Al 27 P31 S 32 Cl 35.5 Fe 56
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. 科技改变生活。下列关于材料的说法正确的是
A. 聚乳酸(PLA)广泛用于包装行业,属于可降解材料
B. 耐火材料氧化铝的熔点远高于一般金属氧化物,属于无机金属材料
C. 全碳纳米结构材料石墨炔属于有机高分子材料
D. 假牙固定剂聚乙二醇的链节为
【答案】A
【解析】
【详解】A.聚乳酸可以在一定条件下水解为乳酸单体,并进一步被微生物分解为二氧化碳和水,所以属于可降解材料,A项正确;
B.金属材料为金属单质或合金,氧化铝无金属特性,属于无机非金属材料,B项错误;
C.石墨炔为碳单质,不属于有机物,属于无机材料,C项错误;
D.聚乙二醇的链节为,D项错误;
答案选A。
2. 下列方程式书写的错误的是
A. 向硫酸溶液中滴加少量碳酸氢钡溶液:
B. 向丙烯醛中加入足量溴水:
C. 通入溶液中生成白色沉淀
D. 次氯酸钠与过量亚硫酸氢钠溶液反应:
【答案】A
【解析】
【详解】A.硫酸溶液与少量碳酸氢钡溶液反应生成硫酸钡沉淀、二氧化碳和水,反应的离子方程式为:,A错误;
B.丙烯醛中含有的碳碳双键能和醛基都能与溴水反应,则向丙烯醛中加入足量溴水发生的反应为丙烯醛与足量溴水反应生成CH2BrCHBrCOOH和氢溴酸,反应的化学方程式为:,B正确;
C.生成氯化亚铜白色沉淀的反应为二氧化硫与溶液中的铜离子和氯离子反应生成氯化亚铜沉淀、硫酸根离子和氢离子,反应的离子方程式为:,C正确;
D.具有强氧化性的次氯酸钠与过量亚硫酸氢钠溶液反应生成硫酸钠、氯化钠、二氧化硫和水,反应的离子方程式为:,D正确;
故选A。
3. 下列化学用语或图示正确的是
A. 的球棍模型:
B. 顺丁烯二酸的结构简式:
C. 的形成过程:
D. p-p键的形成过程:+→
【答案】C
【解析】
【详解】A.中价层电子对数为3,是杂化,的价层电子对数为4,孤对电子数为2,为杂化,球棍模型应为,A错误;
B.顺丁烯二酸中两个羧基位于双键的同一侧,结构简式应为,B错误;
C.中和通过得失电子形成离子键,形成过程为:,C正确;
D.键形成过程应为+→,图中表示“p-p”π键的形成过程,D错误;
故选C。
4. 结构决定性质,性质反映结构。下列对物质性质的解释正确的是
选项
物质性质
解释
A
熔点:SiO2>SiCl4
键能:Si-O键>Si-Cl键
B
酸性:CH3COOH<FCH2COOH
-F是吸电子基团
C
键角:
孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
D
缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中变成完美的立方体块
晶体具有各向异性
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.是共价晶体,熔化时破坏共价键,SiCl4是分子晶体,熔化时破坏分子间作用力,二者熔点差异源于晶体类型不同,与键能比较无关,A错误;
B.-F是吸电子基团,通过吸电子诱导效应使羧基中O-H键极性增强,更易电离出,故酸性强于,B正确;
C.中心原子价层电子对数为,孤电子对数为0,空间构型为直线形,键角;中心原子价层电子对数为,孤电子对数为0,空间构型为平面正三角形,键角;中心原子价层电子对数为,孤电子对数为0,空间构型为正四面体形,键角;三者均无孤电子对,键角差异由杂化方式与成键电子对间的斥力决定,与孤电子对斥力无关,C错误;
D.缺角晶体修复为规则外形体现的是晶体的自范性,各向异性指晶体不同方向物理性质存在差异,D错误;
故选B。
5. 超分子有分子识别特性。“杯酚”可与形成超分子(结构如图),借助杯酚分离固体混合物的实验过程如下。
下列说法正确的是
A. M中与杯酚通过共价键相互结合 B. 溶于甲苯,杯酚溶于氯仿
C. 分离滤液A可回收杯酚 D. 蒸馏滤液B可获得
【答案】B
【解析】
【分析】按照分离过程,过滤1所得的滤液为的甲苯溶液,不溶于甲苯,加入氯仿后中的杯酚溶解,中不溶,过滤2所得的滤液为杯酚的氯仿溶液,分离杯酚的氯仿溶液,得到的"杯酚"能够循环使用,据此分析解题。
【详解】A.超分子中与杯酚通过范德华力相互结合,A错误;
B.由分析可知,甲苯溶解而不溶解,氯仿溶解杯酚而不溶解,B正确;
C.由分析可知,滤液可获得甲苯和,分离滤液B可回收杯酚,C错误;
D.由分析可知,蒸馏滤液可回收氯仿和杯酚,D错误;
故选B。
6. 利用下列装置(夹持装置略)进行实验,能达到实验目的的是
甲
乙
丙
丁
A. 用甲装置制备溴苯并验证有HBr产生 B. 用乙装置制备氧气并收集纯净干燥的氧气
C. 用丙装置制备NO、收集和尾气处理 D. 用丁装置验证氧化性强弱顺序Cl2>Br2>I2
【答案】A
【解析】
【详解】A.液溴具有挥发性,挥发出的溴蒸气也能与硝酸银溶液反应生成淡黄色溴化银沉淀,干扰溴化氢的检验,所以用盛有四氯化碳的洗气瓶吸收溴蒸气能排出干扰,能用硝酸银溶液检验溴化氢的生成,则甲装置能达到制备溴苯并验证有溴化氢产生的实验目的,故A正确;
B.二氧化锰做催化剂条件下,过氧化氢溶液的分解反应速率快,不宜控制,不能用制取氢气的简易装置制备氧气,则乙装置不能达到制备氧气的实验目的,故B错误;
C.一氧化氮易与空气中的氧气反应生成二氧化氮,不能用排空气法收集一氧化氮,则丙装置不能达到收集一氧化氮的实验目的,故C错误;
D.题给装置中氯气能与溴化钠溶液和碘化钾溶液反应,可用于比较氯气与溴、碘的氧化性强弱,但不存在溴与碘化钾溶液的反应,无法比较溴与碘的氧化性强弱,则丁装置不能达到验证氧化性强弱顺序Cl2>Br2>I2的实验目的,故D错误;
故选A。
7. 室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①;②,反应①的速率可表示为,反应②的速率可表示为(为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图,下列说法错误的是
A. 0~30min时间段内,X的平均反应速率为
B. 反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C. 如果反应能进行到底,反应结束时37.5%的M转化为Y
D. 反应①的活化能比反应②的活化能大
【答案】A
【解析】
【详解】A.0~30min时间段内,M物质的量浓度变化量等于X物质的量浓度的变化量,即,X的平均反应速率为:,故A错误;
B.体系中Y和Z的浓度之比等于反应①、②的速率之比,即,温度不变,k1、k2保持不变,则反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变,故B正确;
C.前30min内,M转化为Z的转化率为,根据B选项分析,反应中M的转化为Y、Z的比例保持不变,因此反应进行到底,有37.5%的M转化为Y,故C正确;
D.根据图象可知,30min内Z浓度变化了0.125mol/L,即反应②中消耗M的物质的量浓度为0.125mol/L,而这段时间反应①中,消耗M的物质的量浓度为(0.5-0.3-0.125)mol/L=0.075mol/L,相同时间段内,反应②的速率比反应①快,一般情况下,活化能越小,反应速率越快,因此反应①的活化能比反应②的活化能大,故D正确;
故选A。
8. 某高分子化合物M常用于制作眼镜镜片,可由N和Q两种物质合成,M、N、Q的结构如图所示。下列说法正确的是
A. N与Q合成M的反应为加聚反应
B. M的链节中在同一平面内的碳原子最多有14个
C. Q在空气中很稳定,可以保存在广口瓶中
D. 常温下,M、N、Q均易溶于水
【答案】B
【解析】
【详解】A.由结构简式可知,一定条件下N与Q发生缩聚反应生成M和甲醇,A错误;
B.由结构简式可知,M分子中苯环和酯基为平面结构,单键可以旋转,则链节中在同一平面内的碳原子最多有14个,B正确;
C.由结构简式可知,Q分子中含有极易被空气中氧气氧化的酚羟基,所以Q易被氧化,C错误;
D.由结构简式可知,M、N分子中均含有酯基,均难溶于水,D错误;
故选B;
9. 某营养强化剂由原子序数依次增大的前四周期元素X、Y、Z、W、M组成(结构如图所示),其中,基态原子的轨道与轨道上的电子总数相等,基态原子有4个未成对电子。下列说法正确的是
A. 电负性: B. 碱性:
C. 氢化物沸点: D. 该化合物不能与酸反应
【答案】A
【解析】
【分析】基态W原子的s轨道与p轨道上的电子总数相等,电子排布为或,即O或,结合化合物的结构,为;的原子序数小于,结合化合物的结构,为H,Y为C,Z为;基态原子有4个未成对电子,电子排布式为,M为。
【详解】A.X为H,Y为C,甲烷中碳元素表现负化合价,则电负性:,A正确;
B.甲基为推电子基,使得N(CH3)3中N原子上的电子云密度变大,更容易结合,其碱性更强,所以碱性,B错误;
C.Y为C,Z为N,碳的氢化物为烃,种类繁杂,有的烃的沸点高于氮的氢化物,C错误;
D.该化合物含和,二者均可与酸反应,D错误;
故选A。
10. 环己酮及其衍生物可发生Robinson增环反应,反应历程如图所示:
已知:-R为烃基。下列说法错误的是
A. 若,W的同分异构体不可能含萘环()
B. R为甲基时,W的一氯代物有5种(不考虑立体异构)
C. X与Y互为同分异构体,且用红外光谱可区分X与Y
D. 类比上述反应,与反应可生成
【答案】B
【解析】
【分析】W与在NaNH2存在下反应产生X,X()中甲基与酮羰基发生加成反应产生Y,Y中羟基发生消去反应产生Z,据此作答。
【详解】A.若的分子式为,不饱和度为,萘环的不饱和度为,因此的同分异构体不可能含萘环,A正确;
B.为甲基时,分子不对称,所有位置氢的化学环境均不同,等效氢共有种,故的一氯代物有种,B错误;
C.和含有的官能团不同,可以用红外光谱区分,C正确;
D.根据分析可知,类比反应,与反应可生成,D正确;
故选B。
11. 已知:钼(Mo)元素位于周期表中的第五周期VIB族,在钼基催化剂作用下,1,2-丙二醇脱氧脱水反应的循环机理如图所示。下列说法正确的是
A. 步骤①②的反应机理完全相同,都经历了加成和消去
B. 基态Mo原子的价层电子排布式为
C. 该反应中通过降低活化能和焓变来加快化学反应速率
D. 若2,3-丁二醇发生上述反应,可得到乙醛和2-丁烯
【答案】D
【解析】
【详解】A.步骤①、②是类似缩酮的反应,经历加成+取代过程,故A项错误;
B.元素Mo是第五周期ⅥB族元素,价电子排布为而不是,故B项错误;
C.催化剂只能降低反应活化能,加快反应速率,不改变反应焓变(ΔH),反应物、生成物总能量差值不变,故C项错误;
D.类比机理:1,2 -丙二醇反应生成乙醛+甲醛+丙烯,2,3 -丁二醇按相同脱氧脱水规律断裂,可以得到中间体,再经历步骤③生成2分子乙醛(),经历步骤④得到2 -丁烯(),故D项正确;
故选D。
12. 由下列实验事实得出的结论正确的是
选项
实验事实
结论
A
将溶液与溶液混合,产生白色胶状沉淀
两溶液中离子的水解相互促进
B
向碘的溶液中加入等体积浓溶液,振荡。溶液分层,下层溶液由紫红色变为浅粉红色,上层溶液呈棕黄色
碘在浓KI溶液中的溶解能力大于在中的溶解能力
C
用饱和溶液浸泡一段时间后过滤、洗涤,向所得固体中滴加盐酸,产生无色气体
D
灼烧铜丝使其表面变黑,趁热伸入盛有某有机物的试管中,铜丝恢复亮红色
该有机物中一定含有羟基
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.水解:水解:,电离:,的水解与的电离相互促进产生沉淀,两种离子的水解相互抑制,故该反应只是离子反应,不是双水解,A错误;
B.的溶液在下层,浓溶液在上层,振荡后下层溶液颜色变浅,上层溶液由无色变为棕黄色,说明由转移进入浓溶液,碘在浓溶液中的溶解能力大于在中的溶解能力,B正确;
C.在浓度较大的溶液中,溶解度较小的沉淀可以转化为溶解度较大的沉淀,不能根据沉淀是否转化确定溶度积常数的大小,C错误;
D.羧基也能和铜丝表面的反应使铜丝显示亮红色,D错误;
故选B。
13. 以溶液为离子导体,在如图装置中光催化烯烃可制得环氧化物。下列有关说法正确的是
A. 能量转化形式:光能电能化学能
B. 电流从电极经离子导体流向电极
C. 需及时补加以维持体系稳定
D. 若电极生成5.6L气体(标准状况),理论上生成
【答案】D
【解析】
【分析】电极发生氧化反应,,是阳极;则Pt电极为阴极,发生还原反应,。电池总反应为:。
【详解】A.光能未转化为电能,而是与电能共同转化为化学能,A错误;
B.是阳极,是阴极,在作为离子导体的NaBr溶液中,电流是从流向,B错误;
C.根据转化图可知,反应中阴极生成的会在后续反应中完全消耗,+OH-→,、,结合总反应,体系稳定,不需要补加,C错误;
D.标准状况下的物质的量为,总反应中对应环氧化物,因此生成时,理论生成,D正确;
故选D。
14. 常温下,将悬浊液置于分压固定的气相中,体系中关系如图所示,已知,为溶液中的浓度。下列说法正确的是
A. 表示的变化情况
B.
C.
D. a点pH=8.35
【答案】C
【解析】
【分析】已知,pM越大,浓度越小;分压固定,溶液中浓度恒定,因此其pM为定值,对应图中水平直线L3;碳酸的电离平衡为,、浓度随pH增大而增大,pH较小时,浓度大于,pH较大时,浓度小于,则L1对应,L2对应,L4对应;
pH=6.4时,和浓度相等,此时;pH=10.3时,和浓度相等,此时,据此分析:
【详解】A.对应的是的变化情况,A错误;
B.根据电离常数: ; ;,,两式相除得,B错误;
C.根据,,,C正确;
D.a点,,,则,pH=8.5,D错误;
故答案选C。
二、非选择题:本题共4 小题,共58分。
15. 比亚迪2025年计划推出新一代基于磷酸铁锂技术的“刀片电池”。一种以钛铁矿()和磷灰石矿为主要原料制取磷酸铁锂前驱体磷酸铁()的工艺流程如下:
已知:钛(Ⅳ)在酸性溶液中的存在形式是,在碱性环境中转化为。
(1)写出对应物质的化学式:“试剂X”_______,“气体Y”_______。
(2)“滤液1”中加入过量粉末可得到,写出该反应的离子方程式:_______。
(3)“沉淀”反应的化学方程式为_______。
(4)工业上也可以用磷酸亚铁粗产品(混有氢氧化铁)制备磷酸铁()。其他条件一定,制备时测得的有效转化率[]与溶液的关系如图所示。
从下列所给试剂中选择相应试剂并完成制备晶体的实验:边搅拌边向磷酸亚铁粗产品中加入______溶液至完全溶解,向溶液中加入足量的_______溶液充分反应,边搅拌边滴加_______溶液至溶液_______,充分反应至不再有沉淀产生,过滤、洗涤、干燥。(实验中须使用的试剂:溶液,溶液,溶液)。
(5)锂离子电池电极材料是,其晶胞结构示意图如①所示。其中O围绕和P分别形成4个正八面体和4个正四面体。电池充电时,脱出部分形成,其结构示意图如②所示,则晶胞中________。
【答案】(1) ①. ②.
(2)
(3)
(4) ①. ②. 溶液 ③. ④. 约为1.5
(5)
【解析】
【分析】钛铁矿(FeTiO3)加X,“试剂X”不易挥发的酸,故为H2SO4;钛铁矿加硫酸酸解,水浸、冷却、过滤得“滤液1”显酸性,钛的存在形式为TiO2+,加入Na2CO3后转化为H4TiO4;而磷灰石矿[Ca5F(PO4)3]加入试剂X (H2SO4)酸溶之后,过滤可得到石膏(CaSO4),“气体Y”为HF,滤液2中含有H3PO4,向滤液2加FeSO47H2O,用H2O2氧化,磷元素来自“滤液2”中的H3PO4,得磷酸铁(FePO4)。
【小问1详解】
根据分析可知,X为H2SO4;气体Y为HF。
【小问2详解】
“滤液1”显酸性,钛的存在形式为TiO2+,加入Na2CO3后转化为H4TiO4,Na2CO3过量,反应生成HCO,该反应的离子方程式:TiO2++2CO+3H2O=H4TiO4↓+2HCO。
【小问3详解】
“沉淀”过程发生氧化还原反应,FeSO47H2O中的铁元素被H2O2氧化,磷元素来自“滤液2”中的H3PO4,化学方程式为2FeSO4⋅7H2O+H2O2+2H3PO4+4NH3=2FePO4↓+2(NH4)2SO4+16H2O。
【小问4详解】
从图中可以看出,pH约为1.5时,Fe的有效转化率最高,设计制备磷酸铁的方案时,需考虑:加入硫酸保证磷酸亚铁粗产品(混有氢氧化铁)完全溶解,加入过氧化氢保证Fe2+完全氧化,控制溶液的pH在1.5左右,则实验方案:边搅拌边向磷酸亚铁粗产品中加入1 mol∙L-1H2SO4至完全溶解,向溶液中加入足量的30%H2O2溶液充分反应,边搅拌边逐滴加入1mol∙L-1Na2HPO4溶液至溶液pH约为1.5,充分反应至沉淀不再产生,过滤、洗涤、干燥。
【小问5详解】
LiFePO4晶胞中Li+个数为8×+4×+4×=4,Li(1-x)FePO4晶胞中Li+个数为8×+3×+2×=2.75,则Li+个数减少的百分比为×100%=31.25%,则x=0.3125,Li(1-x)FePO4的化学式为Li0.6875FePO4,n(Fe2+)+n(Fe3+)=1,阴阳离子电荷数代数和为0,则1×0.6875+2× n(Fe2+)+3×n(Fe3+)+(-3)×1=0,联立解得n(Fe2+)=0.6875,n(Fe3+)=0.3125,则n(Fe2+):n(Fe3+)=0.6875:0.3125=11:5。
16. 二苯酮是紫外线吸收剂、有机颜料等的中间体,某小组设计实验并合成二苯酮的反应原理及实验装置如下:
已知:Ⅰ.氯化铝可与酮络合而失效;
Ⅱ.几种物质的性质如表所示:
名称
分子量
性状
熔/沸点
溶解性
苯
78
无色透明液体
5.5/80.1℃
不溶于水,易溶于醇和醚
154
无色液体
-22.6/76.8℃
微溶于水,易溶于醇和醚
无水
133.5
白色粉末
197/180(升华)℃
溶于水并强烈水解,溶于醇、醚并放热
二苯酮
182
白色晶体
48.5/305.4℃
不溶于水,易溶于醇和醚
实验步骤
步骤一:按图示安装仪器,并检验装置的气密性
步骤二:称取m g无水氯化铝,置于三颈烧瓶中,再加入4.7 mL(0.05 mol)四氯化碳。将三颈烧瓶在冷水浴中冷却到10~15℃,缓慢滴加2.7 mL(0.03 mol)无水苯及23 mL四氯化碳混合液,维持反应温度在5~10℃之间。
步骤三:在10℃左右继续搅拌1小时。然后将三颈烧瓶浸入冰水浴,在搅拌下慢慢滴加30 mL水。改为蒸馏装置,蒸去四氯化碳及少量未反应的苯,在加热套上蒸馏0.5 h,并促使二苯二氯甲烷水解完全。
步骤四:分出下层粗产品,水层用蒸出的四氯化碳萃取一次,合并后用无水硫酸镁干燥。先在常压下蒸出四氯化碳,温度升至90℃左右时停止加热,再减压蒸馏出二苯酮。
(1)图甲中仪器a的名称为___________。
(2)实验中取用氯化铝的量要高于催化剂的实际需要量,其原因是___________。
(3)图乙中毛细管的作用___________。
(4)需减压蒸出二苯酮的原因___________。
(5)①若步骤三、四操作忽略水体积变化,则萃取完成后,为了测定二苯二氯甲烷水解后溶液中Cl浓度(不考虑无水水解后Cl残留),将水层溶液转移至锥形瓶,选用___________(填序号)做指示剂,用a 的硝酸银溶液进行滴定,滴定终点消耗V mL,达到滴定终点的现象为___________。
A.NaCl溶液 B.NaBr溶液 C.NaCN溶液 D.溶液
难溶物
AgCl
AgBr
AgCN
颜色
白色
浅黄色
白色
砖红色
②若步骤四蒸馏的产品不纯,需用___________(填标号)进行重结晶进一步提纯得到n克二苯酮;
A.NaOH溶液 B.乙醇 C.盐酸 D.水 E.石油醚
③通过计算可知,步骤三、四操作过程中产品的损耗率为___________(列出计算式,产品损耗率)。
【答案】(1)恒压滴液漏斗
(2)氯化铝可与产物二苯酮发生络合失效而损失
(3)提供气化中心,防止暴沸
(4)降低二苯酮的沸点,防止氯化铝升华
(5) ①. D ②. 滴入最后半滴标准液后,生成砖红色沉淀,且半分钟内沉淀不溶解 ③. BE ④.
【解析】
【分析】在无水AlCl3作催化剂条件下,苯与四氯化碳发生取代反应生成,向中加入30mL水,改为蒸馏装置,蒸去四氯化碳及少量未反应的苯,在加热套上蒸馏0.5h,并促使二苯二氯甲烷水解完全,分出下层粗产品,水层用蒸出的四氯化碳萃取一次,合并后加入无水硫酸镁。先常压蒸馏,温度升至90℃左右时停止加热,再减压蒸馏,据此分析。
【小问1详解】
根据装置甲中仪器a的特点,仪器a名称为恒压滴液漏斗;
【小问2详解】
氯化铝可与酮络合而失效,实验中取用氯化铝的量要高于催化剂的实际需要量的原因是氯化铝可与产物二苯酮发生络合失效而损失;
【小问3详解】
图乙中毛细管的作用提供气化中心,防止暴沸;
【小问4详解】
减压蒸馏可以降低二苯酮的沸点,防止氯化铝升华,所以需减压蒸出二苯酮;
【小问5详解】
①根据沉淀滴定原理:滴定剂与被滴定物生成的沉淀比滴定剂与指示剂生成的沉淀更难溶;且二者之间有明显的颜色差别,测定的是Cl-不能使用NaCl溶液,NaBr、NaCN对应的银盐溶解度比AgCl小,也不能使用,则应该使用的指示剂为Na2CrO4溶液,故选Na2CrO4;答案选D。达到滴定终点的现象为滴入最后半滴标准液后,生成砖红色沉淀,且半分钟内沉淀不溶解;
②因为二苯酮不溶于水,易溶于醇和醚,故选乙醇与石油醚进行重结晶进一步提纯,故答案为:BE;
③根据原子守恒知,0.03 mol无水苯理论上生成0.015mol ,0.015 mol完全水解生成0.03 mol HCl和0.015 mol二苯酮,硝酸银与HCl等物质的量反应,则实际上生成HCl物质的量为aV×10-3mol,则步骤三、四操作过程中产品损失量为()g,理论上生成产品g,则产品的损耗率为。
17. 乙烯是重要的有机化学原料,工业上可利用乙烷脱氢制备乙烯。
(1)乙烷裂解为乙烯为自由基反应,其可能的引发反应及对应化学键的解离能如下:
可能的引发反应
有关键的解离能( kJ/mol)
C2H6(g) →C2H5 ·(g) +H·(g)
410
C2H6(g)→ 2CH3·(g)
368
根据表格信息,乙烷裂解引发的反应主要为________________________。
(2)经过引发的后续反应历程为(已略去链终止过程):
……
ΔH1
ΔH2
①C2H4(g) +H2(g) →C2H6(g)的ΔH=________________________(用含ΔH1和ΔH2的式子表示)。
②上述历程中“……”所代表的反应为____________________________________。
(3)CH3·中的单电子不能占据杂化轨道,则CH3·中碳原子的杂化方式为________________________。
(4)乙烷裂解中主要发生的反应及其在不同温度下的平衡常数如下表:
反应
1100K
1300K
1500K
I.C2H6C2H4+H2
1.6
18.9
72.0
II.C2H6C2H4 +CH4
60.9
108.7
165.8
III.C2H4C2H2 +H2
0.015
0.33
3.2
IV.C2H22C+H2
6.5×107
1.5×106
1.0×105
①当裂解反应达到平衡状态时,体系将会产生大量积碳。由表中数据分析,平衡时混合气体中____________(填化学式)的百分含量最大,原因是______________。
②为提高乙烯的产率,工业生产的适宜反应条件为______(填标号)。
A.高温 较长的反应时间 B.高温 较短的反应时间
C.低温 较长的反应时间 D.低温 较短的反应时间
③在某温度下投入molC2H6发生上述反应,平衡时混合体系的压强为p,其中C2H6、C2H4、CH4的物质的量分别为mmol、nmol、rmol,未检测出C2H2。则此温度下反应Ⅰ的平衡常数Kp____________(以分压表示,分压=总压物质的量分数)。
(5)工业上制备乙烯常使用Ni-Cr-Fe合金炉,某Ni-Cr-Fe合金的晶胞结构如图所示,表示Ni原子,表示Fe原子,由4个Ni原子和2个Fe原子所形成的八面体空隙中心的一半填充Cr原子(如图中位置),则该合金可表示为__________(填化学式)。
【答案】(1)
(2) ①. -(ΔH1 +ΔH2)或-ΔH1 -ΔH2 ②.
(3)sp2 (4) ①. H2 ②. 反应 IV的平衡常数远大于其它反应,体系主要得到碳和氢气,其他气体含量很少 ③. B ④.
(5)Ni2Cr3Fe2
【解析】
【小问1详解】
解离能越小,发生的可能性越大,所以乙烷裂解引发的反应主要为,答案为:;
【小问2详解】
①ΔH1② ΔH2,由盖斯定律①+②得,所以,ΔH=-(ΔH1 +ΔH2)或-ΔH1 -ΔH2,答案为:-(ΔH1 +ΔH2)或-ΔH1 -ΔH2;
②由解离能得大小可判断主要生成甲基自由基,所以甲基自由基要转化为乙基自由基才能使反应生成乙烯,所以历程中“……”所代表的反应为;
【小问3详解】
CH3·结构中中心原子周围有3对电子对,杂化方式为sp2,答案为:sp2;
【小问4详解】
①反应 IV的平衡常数远大于其它反应,体系主要得到碳和氢气,其他气体含量很少,所以平衡时混合,气体中H2的百分含量最大,答案为:H2,反应 IV的平衡常数远大于其它反应,体系主要得到碳和氢气,其他气体含量很少;
②工业生产I、II反应生成乙烯,温度升高平衡常数增大所以需要高温,又因为III、IV会消耗乙烯所以时间不宜过长,故选B;
③根据氢元素守恒:,,=,答案为:;
【小问5详解】
晶胞中Fe原子个数是2,Ni原子个数是,Ni、Fe所形成的八面体空隙中心共有6个(),由于只填充了一半的空隙,因此该合金可表示为Ni2Cr3Fe2。
18. 普利类药物是常用的一线降压药,EHPB是合成众多普利类药物的重要中间体。EHPB的一种合成方法如图所示:
已知: (R表示烃基或氢原子,表示烃基)。
回答下列问题:
(1)化合物II和物质X合成化合物III的原子利用率为100%,写出该步反应的化学方程式:_______。
(2)化合物VI到VII的转化反应是第一个以中国科学家命名的反应(黄鸣龙还原反应),该反应的部分机理如图所示:
其中①和②的反应类型分别为_______、_______。
(3)化合物IV易溶于水的原因为_______。
(4)化合物EHPB中能与钠反应的官能团名称为_______。
(5)M是化合物VII含苯环的同分异构体,在核磁共振氢谱图上有5组峰,峰面积之比为6:2:2:1:1,能发生银镜反应和水解反应,不含醚键和过氧键,则符合条件的M有_______种(不考虑立体异构)。
(6)已知在有机化合物中,基团吸电子能力:,基团推电子能力:。一般来说,体系越缺电子,酸性越强;体系越富电子,碱性越强。下列说法错误的是_______ (填选项字母)。
A. 与Na反应的容易程度:
B. 给出的能力:
C. 酸性:
D. 碱性:
(7)结合上述合成路线,设计以化合物I、化合物II和甲苯为原料制备的合成路线如图所示,写出Y和Z的结构简式:Y:_______、Z:_______。
【答案】(1)+H2O
(2) ①. 加成反应 ②. 消去反应
(3)化合物IV能够和水分子形成氢键
(4)羟基 (5)6 (6)AD
(7) ①. ②.
【解析】
【分析】与氧气在催化剂作用下生成,与物质X合成化合物Ⅲ的原子利用率为100%,结合化合物Ⅲ的结构简式可知,发生酯基的水解,X为H2O,与水发生加成反应生成,化合物Ⅳ与CH3COCl,发生取代反应生成化合物Ⅴ,化合物Ⅴ与在AlCl3作用下生成Ⅵ,Ⅵ发生还原反应生成Ⅶ,Ⅶ发生酯化反应生成Ⅷ。
【小问1详解】
由分析可知,与水发生酯基的水解生成,化学方程式为:+H2O。
【小问2详解】
由图中反应原理可知,反应①为酮羰基的加成反应,反应②为羟基的消去反应。
【小问3详解】
化合物IV中含有2个羧基和1个羟基,能够和水分子形成氢键,易溶于水。
【小问4详解】
化合物EHPB中能与钠反应的官能团名称为羟基。
【小问5详解】
第一步,找基准物质,确定不饱和度。化合物VII的结构简式为,不饱和度为5;第二步,分析限定条件,将化学语言进行转化。化合物VII的某种芳香族同分异构体能发生银镜反应和水解反应,不含醚键和过氧键,说明分子中含有甲酸某酯基,结合核磁共振氢谱图上有5组峰,峰面积之比为6:2:2:1:1,可知其结构高度对称。可得出符合条件的同分异构体有、、、、、,共6种。
【小问6详解】
A.和中乙基的推电子效应强于甲基,则中羟基的极性更小,O-H键更难断裂,则与Na反应的容易程度:,A错误;
B.中羟基与苯环形成的p-π共轭体系,导致O-H键极性增强,易于电离出氢离子(H⁺),则给出的能力:,B正确;
C.Cl原子的电负性较大,具有吸电子效应,会导致羧基中羟基的极性增大,酸性增强,则酸性:,C正确;
D.甲基是推电子基,中N原子周围电子密度更大,更加容易结合H+,则碱性:<,D错误;
故选AD。
【小问7详解】
与发生加成反应生成Y为,和发生已知信息的反应原理得到Z,Z发生ⅥⅦ的反应原理得到,可以推知Z为。
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$
化学
注意事项:
1.本卷满分100分,考试时间75分钟。答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将本试题卷和答题卡一并上交。
5.可能用到的相对原子质量: H1 Li7 C 12 O16 Al 27 P31 S 32 Cl 35.5 Fe 56
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. 科技改变生活。下列关于材料的说法正确的是
A. 聚乳酸(PLA)广泛用于包装行业,属于可降解材料
B. 耐火材料氧化铝的熔点远高于一般金属氧化物,属于无机金属材料
C. 全碳纳米结构材料石墨炔属于有机高分子材料
D. 假牙固定剂聚乙二醇的链节为
2. 下列方程式书写的错误的是
A. 向硫酸溶液中滴加少量碳酸氢钡溶液:
B. 向丙烯醛中加入足量溴水:
C. 通入溶液中生成白色沉淀
D. 次氯酸钠与过量亚硫酸氢钠溶液反应:
3. 下列化学用语或图示正确的是
A. 的球棍模型:
B. 顺丁烯二酸的结构简式:
C. 的形成过程:
D. p-p键的形成过程:+→
4. 结构决定性质,性质反映结构。下列对物质性质的解释正确的是
选项
物质性质
解释
A
熔点:SiO2>SiCl4
键能:Si-O键>Si-Cl键
B
酸性:CH3COOH<FCH2COOH
-F是吸电子基团
C
键角:
孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
D
缺角的NaCl晶体在饱和NaCl溶液中变成完美的立方体块
晶体具有各向异性
A. A B. B C. C D. D
5. 超分子有分子识别特性。“杯酚”可与形成超分子(结构如图),借助杯酚分离固体混合物的实验过程如下。
下列说法正确的是
A. M中与杯酚通过共价键相互结合 B. 溶于甲苯,杯酚溶于氯仿
C. 分离滤液A可回收杯酚 D. 蒸馏滤液B可获得
6. 利用下列装置(夹持装置略)进行实验,能达到实验目的的是
甲
乙
丙
丁
A. 用甲装置制备溴苯并验证有HBr产生 B. 用乙装置制备氧气并收集纯净干燥的氧气
C. 用丙装置制备NO、收集和尾气处理 D. 用丁装置验证氧化性强弱顺序Cl2>Br2>I2
7. 室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①;②,反应①的速率可表示为,反应②的速率可表示为(为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图,下列说法错误的是
A. 0~30min时间段内,X的平均反应速率为
B. 反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C. 如果反应能进行到底,反应结束时37.5%的M转化为Y
D. 反应①的活化能比反应②的活化能大
8. 某高分子化合物M常用于制作眼镜镜片,可由N和Q两种物质合成,M、N、Q的结构如图所示。下列说法正确的是
A. N与Q合成M的反应为加聚反应
B. M的链节中在同一平面内的碳原子最多有14个
C. Q在空气中很稳定,可以保存在广口瓶中
D. 常温下,M、N、Q均易溶于水
9. 某营养强化剂由原子序数依次增大的前四周期元素X、Y、Z、W、M组成(结构如图所示),其中,基态原子的轨道与轨道上的电子总数相等,基态原子有4个未成对电子。下列说法正确的是
A. 电负性: B. 碱性:
C. 氢化物沸点: D. 该化合物不能与酸反应
10. 环己酮及其衍生物可发生Robinson增环反应,反应历程如图所示:
已知:-R为烃基。下列说法错误的是
A. 若,W的同分异构体不可能含萘环()
B. R为甲基时,W的一氯代物有5种(不考虑立体异构)
C. X与Y互为同分异构体,且用红外光谱可区分X与Y
D. 类比上述反应,与反应可生成
11. 已知:钼(Mo)元素位于周期表中的第五周期VIB族,在钼基催化剂作用下,1,2-丙二醇脱氧脱水反应的循环机理如图所示。下列说法正确的是
A. 步骤①②的反应机理完全相同,都经历了加成和消去
B. 基态Mo原子的价层电子排布式为
C. 该反应中通过降低活化能和焓变来加快化学反应速率
D. 若2,3-丁二醇发生上述反应,可得到乙醛和2-丁烯
12. 由下列实验事实得出的结论正确的是
选项
实验事实
结论
A
将溶液与溶液混合,产生白色胶状沉淀
两溶液中离子的水解相互促进
B
向碘的溶液中加入等体积浓溶液,振荡。溶液分层,下层溶液由紫红色变为浅粉红色,上层溶液呈棕黄色
碘在浓KI溶液中的溶解能力大于在中的溶解能力
C
用饱和溶液浸泡一段时间后过滤、洗涤,向所得固体中滴加盐酸,产生无色气体
D
灼烧铜丝使其表面变黑,趁热伸入盛有某有机物的试管中,铜丝恢复亮红色
该有机物中一定含有羟基
A. A B. B C. C D. D
13. 以溶液为离子导体,在如图装置中光催化烯烃可制得环氧化物。下列有关说法正确的是
A. 能量转化形式:光能电能化学能
B. 电流从电极经离子导体流向电极
C. 需及时补加以维持体系稳定
D. 若电极生成5.6L气体(标准状况),理论上生成
14. 常温下,将悬浊液置于分压固定的气相中,体系中关系如图所示,已知,为溶液中的浓度。下列说法正确的是
A. 表示的变化情况
B.
C.
D. a点pH=8.35
二、非选择题:本题共4 小题,共58分。
15. 比亚迪2025年计划推出新一代基于磷酸铁锂技术的“刀片电池”。一种以钛铁矿()和磷灰石矿为主要原料制取磷酸铁锂前驱体磷酸铁()的工艺流程如下:
已知:钛(Ⅳ)在酸性溶液中的存在形式是,在碱性环境中转化为。
(1)写出对应物质的化学式:“试剂X”_______,“气体Y”_______。
(2)“滤液1”中加入过量粉末可得到,写出该反应的离子方程式:_______。
(3)“沉淀”反应的化学方程式为_______。
(4)工业上也可以用磷酸亚铁粗产品(混有氢氧化铁)制备磷酸铁()。其他条件一定,制备时测得的有效转化率[]与溶液的关系如图所示。
从下列所给试剂中选择相应试剂并完成制备晶体的实验:边搅拌边向磷酸亚铁粗产品中加入______溶液至完全溶解,向溶液中加入足量的_______溶液充分反应,边搅拌边滴加_______溶液至溶液_______,充分反应至不再有沉淀产生,过滤、洗涤、干燥。(实验中须使用的试剂:溶液,溶液,溶液)。
(5)锂离子电池电极材料是,其晶胞结构示意图如①所示。其中O围绕和P分别形成4个正八面体和4个正四面体。电池充电时,脱出部分形成,其结构示意图如②所示,则晶胞中________。
16. 二苯酮是紫外线吸收剂、有机颜料等的中间体,某小组设计实验并合成二苯酮的反应原理及实验装置如下:
已知:Ⅰ.氯化铝可与酮络合而失效;
Ⅱ.几种物质的性质如表所示:
名称
分子量
性状
熔/沸点
溶解性
苯
78
无色透明液体
5.5/80.1℃
不溶于水,易溶于醇和醚
154
无色液体
-22.6/76.8℃
微溶于水,易溶于醇和醚
无水
133.5
白色粉末
197/180(升华)℃
溶于水并强烈水解,溶于醇、醚并放热
二苯酮
182
白色晶体
48.5/305.4℃
不溶于水,易溶于醇和醚
实验步骤
步骤一:按图示安装仪器,并检验装置的气密性
步骤二:称取m g无水氯化铝,置于三颈烧瓶中,再加入4.7 mL(0.05 mol)四氯化碳。将三颈烧瓶在冷水浴中冷却到10~15℃,缓慢滴加2.7 mL(0.03 mol)无水苯及23 mL四氯化碳混合液,维持反应温度在5~10℃之间。
步骤三:在10℃左右继续搅拌1小时。然后将三颈烧瓶浸入冰水浴,在搅拌下慢慢滴加30 mL水。改为蒸馏装置,蒸去四氯化碳及少量未反应的苯,在加热套上蒸馏0.5 h,并促使二苯二氯甲烷水解完全。
步骤四:分出下层粗产品,水层用蒸出的四氯化碳萃取一次,合并后用无水硫酸镁干燥。先在常压下蒸出四氯化碳,温度升至90℃左右时停止加热,再减压蒸馏出二苯酮。
(1)图甲中仪器a的名称为___________。
(2)实验中取用氯化铝的量要高于催化剂的实际需要量,其原因是___________。
(3)图乙中毛细管的作用___________。
(4)需减压蒸出二苯酮的原因___________。
(5)①若步骤三、四操作忽略水体积变化,则萃取完成后,为了测定二苯二氯甲烷水解后溶液中Cl浓度(不考虑无水水解后Cl残留),将水层溶液转移至锥形瓶,选用___________(填序号)做指示剂,用a 的硝酸银溶液进行滴定,滴定终点消耗V mL,达到滴定终点的现象为___________。
A.NaCl溶液 B.NaBr溶液 C.NaCN溶液 D.溶液
难溶物
AgCl
AgBr
AgCN
颜色
白色
浅黄色
白色
砖红色
②若步骤四蒸馏的产品不纯,需用___________(填标号)进行重结晶进一步提纯得到n克二苯酮;
A.NaOH溶液 B.乙醇 C.盐酸 D.水 E.石油醚
③通过计算可知,步骤三、四操作过程中产品的损耗率为___________(列出计算式,产品损耗率)。
17. 乙烯是重要的有机化学原料,工业上可利用乙烷脱氢制备乙烯。
(1)乙烷裂解为乙烯为自由基反应,其可能的引发反应及对应化学键的解离能如下:
可能的引发反应
有关键的解离能( kJ/mol)
C2H6(g) →C2H5 ·(g) +H·(g)
410
C2H6(g)→ 2CH3·(g)
368
根据表格信息,乙烷裂解引发的反应主要为________________________。
(2)经过引发的后续反应历程为(已略去链终止过程):
……
ΔH1
ΔH2
①C2H4(g) +H2(g) →C2H6(g)的ΔH=________________________(用含ΔH1和ΔH2的式子表示)。
②上述历程中“……”所代表的反应为____________________________________。
(3)CH3·中的单电子不能占据杂化轨道,则CH3·中碳原子的杂化方式为________________________。
(4)乙烷裂解中主要发生的反应及其在不同温度下的平衡常数如下表:
反应
1100K
1300K
1500K
I.C2H6C2H4+H2
1.6
18.9
72.0
II.C2H6C2H4 +CH4
60.9
108.7
165.8
III.C2H4C2H2 +H2
0.015
0.33
3.2
IV.C2H22C+H2
6.5×107
1.5×106
1.0×105
①当裂解反应达到平衡状态时,体系将会产生大量积碳。由表中数据分析,平衡时混合气体中____________(填化学式)的百分含量最大,原因是______________。
②为提高乙烯的产率,工业生产的适宜反应条件为______(填标号)。
A.高温 较长的反应时间 B.高温 较短的反应时间
C.低温 较长的反应时间 D.低温 较短的反应时间
③在某温度下投入molC2H6发生上述反应,平衡时混合体系的压强为p,其中C2H6、C2H4、CH4的物质的量分别为mmol、nmol、rmol,未检测出C2H2。则此温度下反应Ⅰ的平衡常数Kp____________(以分压表示,分压=总压物质的量分数)。
(5)工业上制备乙烯常使用Ni-Cr-Fe合金炉,某Ni-Cr-Fe合金的晶胞结构如图所示,表示Ni原子,表示Fe原子,由4个Ni原子和2个Fe原子所形成的八面体空隙中心的一半填充Cr原子(如图中位置),则该合金可表示为__________(填化学式)。
18. 普利类药物是常用的一线降压药,EHPB是合成众多普利类药物的重要中间体。EHPB的一种合成方法如图所示:
已知: (R表示烃基或氢原子,表示烃基)。
回答下列问题:
(1)化合物II和物质X合成化合物III的原子利用率为100%,写出该步反应的化学方程式:_______。
(2)化合物VI到VII的转化反应是第一个以中国科学家命名的反应(黄鸣龙还原反应),该反应的部分机理如图所示:
其中①和②的反应类型分别为_______、_______。
(3)化合物IV易溶于水的原因为_______。
(4)化合物EHPB中能与钠反应的官能团名称为_______。
(5)M是化合物VII含苯环的同分异构体,在核磁共振氢谱图上有5组峰,峰面积之比为6:2:2:1:1,能发生银镜反应和水解反应,不含醚键和过氧键,则符合条件的M有_______种(不考虑立体异构)。
(6)已知在有机化合物中,基团吸电子能力:,基团推电子能力:。一般来说,体系越缺电子,酸性越强;体系越富电子,碱性越强。下列说法错误的是_______ (填选项字母)。
A. 与Na反应的容易程度:
B. 给出的能力:
C. 酸性:
D. 碱性:
(7)结合上述合成路线,设计以化合物I、化合物II和甲苯为原料制备的合成路线如图所示,写出Y和Z的结构简式:Y:_______、Z:_______。
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$