内容正文:
化学试卷
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的准考证号、姓名填写在答题卡上。考生要认真核对答题卡上所粘贴的条形码中“准考证号、姓名、考试科目”与考生本人准考证号、姓名是否一致。
2.答选择题时,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。如需改动,用橡皮擦擦干净后,再选涂其他答案标号。答非选择题时,必须使用0.5毫米的黑色墨水签字笔在答题卡上书写,要求字体工整、笔迹清晰。作图题可先用铅笔在答题卡规定的位置绘出,确认后再用0.5毫米的黑色墨水签字笔描清楚。必须在题号所指示的答题区域作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上答题无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Cl-35.5 Ca-40 Fe-56 K-39
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. 在材料、健康、资源、环境等领域,化学发挥着越来越重要的作用。下列说法错误的是
A. 防晒衣采用聚酯纤维制作,忌用肥皂或碱性液体洗涤
B. 氧化钙、硫酸铜、铁粉都是食品包装袋中常见的干燥剂
C. 化石能源储量有限,过度开发会导致资源匮乏、环境污染
D. 场馆的照明由光伏发电和风力发电提供,有利于实现“碳达峰”
2. 下列化学用语表示正确的是
A. 分子的球棍模型为 B. 的结构式:
C. 甲醛中π键的电子云轮廓图: D. S的原子结构示意图:
3. 硫及其化合物之间有如下转化流程。下列说法正确的是
A. 结合能力:
B. NaClO属于强氧化剂,见光易分解
C. 过程②中的氧化剂与还原剂物质的量之比为
D. 过程③中每生成1 mol的转移的电子数为2 mol
4. 下列有关实验装置能够正确完成对应实验的是
A.检验、混合溶液中的
B.用标准氢氧化钠溶液滴定醋酸
C.用乙醇萃取中的单质S
D.铁片上镀镍,铁片作阳极,镍片做阴极
A. A B. B C. C D. D
5. 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 在标准状况下分子数约为
B. 溶液中阳离子数目为
C. 分子中含σ键与π键的数目比为
D. 将通入足量的溶液,反应转移的电子数为
6. 有机高分子e具有良好的性能,可用于生产医用缝合线、透光有机板等,一种合成路线如图。下列有关合成过程的说法正确的是
A. 有机物b中含有1个手性碳原子
B. 有机物d→e的反应为缩聚反应
C. 可以用酸性高锰酸钾溶液鉴别a和b
D. d和e在氢氧化钠溶液中均可水解,且产物相同
7. 下列方程式与所给事实相符的是
A. 的水解:
B. 溶液中加入小粒金属钠:
C. 溶液中滴加少量醋酸:
D. 向铁铵矾[]溶液中通入过量气体:
8. 下列实验操作和现象,得出的相应结论正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
取少量己烯,加入溴的四氯化碳溶液,振荡
上下两层均无色
己烯中含碳碳双键
B
加热盛有溶液的试管
溶液由蓝色变为绿色
转化为,反应为吸热反应
C
将充入注射器中密封,保持温度不变,向外拉动活塞
最终气体颜色变浅
反应向正向移动
D
将等浓度与KSCN溶液以体积之比为混合后,加入氯化钾溶液
溶液颜色变浅
增大生成物浓度会使平衡逆向移动
A. A B. B C. C D. D
9. “硒啉”通常指含硒()的杂环有机化合物,在药物研发中具有重要价值。其中一种分子M的结构式如下图所示。关于硒及其化合物,下列说法正确的是
A. M分子中元素电负性大小顺序为:
B. M分子中C原子的杂化类型有:sp、、
C. M分子中有6种不同化学环境的氢原子
D. M分子中键角大小:
10. 甲苯与乙酰氯()在无水作催化剂的情况下发生反应,其反应过程部分物质及能量示意图如下。下列说法错误的是
A. 催化剂形成的中间物可能为
B. 生成σ-络合物是该反应的决速反应步骤
C.
D. 虚线L可表示与的反应中能量的变化
11. 足球烯()分子具有独特的笼型结构,结构如图。是单纯由碳原子结合形成的稳定物质,本身不导电,但掺杂碱金属(如钾、铷)后可形成超导材料,如:。下列说法错误的是
A. 、金刚石和石墨互为同素异形体
B. 一个分子中含有12个五元环和20个六元环
C. 晶体属于共价晶体,具有很高的熔沸点和高硬度
D. 分子碳原子间为非极性共价键,与之间为离子键
12. 利用石墨电极电解和的混合溶液,可分离得到二者的浓溶液,电解装置如下图所示,Ⅰ室中加入的是稀硫酸,Ⅱ室和Ⅲ室中加入的是和的混合溶液。下列说法不正确的是
A. 钾离子通过交换膜a从Ⅱ室进入Ⅲ室
B. 电解一段时间后,Ⅰ室中硫酸溶液浓度增大
C. 阳极上发生的电极反应:
D. 电解过程中每转移2 mol电子,理论上Ⅰ室、Ⅲ室可得33.6 L气体
13. X与Y为短周期同主族元素形成的单质,M、Q、Z、T为化合物,T气体可以使澄清石灰水变浑浊。相关物质转化关系如图所示,下列叙述错误的是
A. 设计Y→Q→Y的过程是为了提纯单质Y
B. M与Y的晶体类型相同,且都能与NaOH浓溶液反应
C. Z是非金属氧化物,也是酸性氧化物,是甲酸的酸酐
D. 高纯度的Y可以用于制造太阳能电池、半导体材料
14. 25℃,向100 mL某浓度的亚磷酸()溶液中逐滴加入溶液,溶液的pH随溶液体积的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是
A. 数量级为
B. 水的电离程度:
C. b点时:
D. 段,反应的离子方程式为
二、非选择题:本大题共4题,共58分。
15. 三氯甲烷()是一种易挥发的无色透明液体,常用于有机合成与制备化工中间体。研究性学习小组设计实验室利用如图所示装置制备。
已知:水蒸气会使催化剂失活,氯仿()在常温下易被空气氧化,生成剧毒的光气()。
请回答下列问题。
(1)装置中b、d仪器名称分别为_______、_______。
(2)实验时,需先通入一段时间,再加热装置c的原因:_______;装置g中的试剂为_______,作用是_______。
(3)写出装置c中发生的化学反应方程式_______。
(4)有同学提出为加快反应速率,提高的产率,可以将与的通入比例从略大于调整为,你认为该操作是否正确并给出理由:_______。
(5)反应结束后,停止加热,将装置e中小烧瓶收集到的液体分别用适量溶液和水洗涤,分出的产物加入少量无水固体,静置后过滤;用溶液洗涤的目的是_______;对滤液进行_______纯化,得到氯仿。
(6)收集氯仿时通常在小烧瓶中加入1%~2%的乙醇作为稳定剂,理由是_______。
16. 金属钠的工业制取主要采用电解熔融氯化钠的方法,其中最具代表性的是道斯法(Downs process)。该方法是主流工艺,其能耗低、效率高、安全性较好。核心工艺流程如下:
请根据工艺流程回答下列问题。
(1)粗盐(含有泥沙、、、等杂质)的提纯包括溶解、过滤、加、加NaOH、加_______、过滤、加稀盐酸调pH,蒸发水分得到较纯净的精盐。
(2)精制好高纯度氯化钠,添加氯化钙()形成(质量比)的共熔混合物,将熔点从纯NaCl的801℃降至约580℃,可以显著降低能耗。请从晶体结构的角度解释熔点下降的原因:_______。
(3)电解过程,用圆柱形钢制槽,内衬耐火材料;阳极为石墨棒,阴极为环形铁筒环绕阳极,控制温度约580~590℃,电流密度约,电压约6 V。阳极的电极反应式为_______。
(4)阴极生成的液态钠因密度较低(约)上浮,通过管道引出,引出的钠钙混合金属(含微量钙)冷却至105~110℃,所得的固体金属A为_______。通过过滤分离得到较纯的液态金属B,成品储存于密封容器中,浸没于干燥的_______中,严格隔绝空气和水分。
(5)在醇类催化剂(如薄荷醇、松油醇)作用下,镁屑与氢氧化钠在约200℃下发生还原反应,生成金属钠,请写出其化学反应方程式:_______。
(6)晶胞结构如图所示,其晶胞参数为,为阿伏加德罗常数。位于形成的_______中(填“四面体空隙”或“八面体空隙”),晶胞密度为_______。
17. 以和生产高附加值的等化学品,被认为是优化传统工业合成方法的绿色经济途径,可减少污染和碳排放。
(1)合成甲醇的反应: ;一定温度下,等物质的量的和在恒容密闭容器中发生上述反应达到平衡后,下列各操作有利于平衡正向移动的是_______(填序号)
a.分离出甲醇 b.充入稀有气体 c.增加量 d.升高温度
(2)合成甲醇时一定体积的密闭容器中,会进行如下副反应:,其化学平衡常数K和温度T的关系如下表,该反应为_______(填“吸热”“放热”)反应。
T/℃
500
600
730
900
1000
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(3)在600℃时,仅发生反应:,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为,,,,则下一时刻,_______(填“>”“<”或“=”)。
(4)在、510 kPa时,在2 L容积固定的密闭容器中充入和。发生反应:
I.
Ⅱ.
Ⅲ.
平衡后,测得、和体积分数分别为12%、6%、6%,则甲烷的产率为_______,反应Ⅰ的_______(列计算表达式)。
(5)在稀硫酸中分别以Pt、Cu为电极,利用电催化可将同时转化为多种燃料,其原理如图所示。在铜电极被还原为多种燃料,则与Pt电极相连的是电源的_______极,写出催化还原成的电极反应式_______。
18. 化合物H是治疗某些皮肤病的潜在药物。H的一条合成路线如下(略去部分试剂和条件)。其合成路线之一如下:
已知:H分子中N原子的杂化方式为,本题均不考虑立体异构。
请按要求回答下列问题:
(1)D分子中官能团的名称有;碳碳双键、碳溴键、_______、_______。
(2)A→B的反应类型为_______;D→E的反应类型是_______。
(3)H所有的碳原子_______共面(填“可能”或“不可能”)。写出G→H的化学反应方程式:_______。
(4)B在生成C的同时,有副产物W生成。W可能的结构简式是_______、_______。
(5)C有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体有_______种:
a.可以使显紫色 b.Br原子直接连在苯环上 c.含有碳碳三键
(6)曼尼希反应是合成生物碱的重要反应,例如:
请分析反应过程并写出Q的结构简式:_______。
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化学试卷
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的准考证号、姓名填写在答题卡上。考生要认真核对答题卡上所粘贴的条形码中“准考证号、姓名、考试科目”与考生本人准考证号、姓名是否一致。
2.答选择题时,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。如需改动,用橡皮擦擦干净后,再选涂其他答案标号。答非选择题时,必须使用0.5毫米的黑色墨水签字笔在答题卡上书写,要求字体工整、笔迹清晰。作图题可先用铅笔在答题卡规定的位置绘出,确认后再用0.5毫米的黑色墨水签字笔描清楚。必须在题号所指示的答题区域作答,超出答题区域书写的答案无效,在试题卷、草稿纸上答题无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Cl-35.5 Ca-40 Fe-56 K-39
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. 在材料、健康、资源、环境等领域,化学发挥着越来越重要的作用。下列说法错误的是
A. 防晒衣采用聚酯纤维制作,忌用肥皂或碱性液体洗涤
B. 氧化钙、硫酸铜、铁粉都是食品包装袋中常见的干燥剂
C. 化石能源储量有限,过度开发会导致资源匮乏、环境污染
D. 场馆的照明由光伏发电和风力发电提供,有利于实现“碳达峰”
【答案】B
【解析】
【详解】A.防晒衣采用聚酯纤维制作。聚酯纤维属于酯类,在碱性条件下会发生水解反应,导致纤维结构破坏。因此,忌用肥皂或碱性液体洗涤,A正确;
B.氧化钙能与水反应生成氢氧化钙,是常见的食品干燥剂;铁粉能与氧气和水反应,用于防止食品氧化变质;硫酸铜含重金属,有毒,不做食品干燥剂,B错误;
C.化石能源是不可再生能源,储量有限。过度开发会导致资源匮乏、环境污染,如燃烧煤产生 导致酸雨,C正确;
D.光伏发电和风力发电是清洁能源,发电过程中不产生等温室气体。场馆照明使用这些能源,可减少化石能源消耗,降低碳排放,有利于实现“碳达峰”,D正确;
故选B。
2. 下列化学用语表示正确的是
A. 分子的球棍模型为 B. 的结构式:
C. 甲醛中π键的电子云轮廓图: D. S的原子结构示意图:
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲烷是正四面体结构,球棍模型为,A错误;
B.是由一个硼原子和四个氟原子构成。其中,硼原子提供空轨道,一个氟离子提供孤对电子,形成一个配位键,结构式为,B错误;
C.甲醛(HCHO)分子中的碳氧双键(C=O)包含一个σ键和一个π键。π键是由碳原子和氧原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的,电子云轮廓图:,C正确;
D.S是硫元素,原子序数为16,其原子核内有16个质子,核外有16个电子,原子结构示意图:,D错误;
故选C。
3. 硫及其化合物之间有如下转化流程。下列说法正确的是
A. 结合能力:
B. NaClO属于强氧化剂,见光易分解
C. 过程②中的氧化剂与还原剂物质的量之比为
D. 过程③中每生成1 mol的转移的电子数为2 mol
【答案】D
【解析】
【详解】A.H2S2O3分子中有S原子,降低了羟基氧的电子云密度,使质子更易解离,因此酸性弱于硫酸但强于亚硫酸,A错误;
B.NaClO有强氧化性,HClO见光易分解,B错误;
C.,根据反应可知氧化剂与还原剂物质的量之比为1:1,C错误;
D.2Na2S2O3+I2 == Na2S4O6+2NaI,根据反应方程式可知:硫元素化合价升高为还原剂,碘元素化合价降低为氧化剂,分析其电子转移,每生成1molNa2S4O6,转移电子数为2mol,D正确;
故选D。
4. 下列有关实验装置能够正确完成对应实验的是
A.检验、混合溶液中的
B.用标准氢氧化钠溶液滴定醋酸
C.用乙醇萃取中的单质S
D.铁片上镀镍,铁片作阳极,镍片做阴极
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.焰色反应检验时,钠元素的黄色焰色会干扰钾的检验,需要透过蓝色钴玻璃滤去钠的黄光,观察火焰颜色,图中操作正确,A正确;
B.氢氧化钠应该装碱式滴定管,B错误;
C.硫在二硫化碳中的溶解度大于乙醇,且互溶,不能完成萃取,C错误;
D.待镀金属作阴极,镀层金属做阳极,D错误;
故选A。
5. 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 在标准状况下分子数约为
B. 溶液中阳离子数目为
C. 分子中含σ键与π键的数目比为
D. 将通入足量的溶液,反应转移的电子数为
【答案】C
【解析】
【详解】A.CH2Cl2标况下为液体,的物质的量不是1 mol,A错误;
B.没有体积,无法计算,B错误;
C.CH3CN分子结构为CH3-C≡N,含5条σ键,2条π键,比例5:2,C正确;
D.反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+ ,将1 mol Cl2通入足量的溶液,反应转移的电子数为2NA,D错误
6. 有机高分子e具有良好的性能,可用于生产医用缝合线、透光有机板等,一种合成路线如图。下列有关合成过程的说法正确的是
A. 有机物b中含有1个手性碳原子
B. 有机物d→e的反应为缩聚反应
C. 可以用酸性高锰酸钾溶液鉴别a和b
D. d和e在氢氧化钠溶液中均可水解,且产物相同
【答案】D
【解析】
【分析】a与氢气发生加成反应生成b,b中的羟基发生催化氧化生成c,c与过氧化物反应生成d(C5H8O2),结合e的结构可知,d为,d发生开环加聚生成e;
【详解】A.b分子有对称性,不含手性碳原子,A错误;
B.有机物d→e的反应为开环加聚反应,B错误;
C.a中含有双键,b中含有羟基,均能使高锰酸钾褪色,C错误;
D.d和e在氢氧化钠溶液中均可水解,且产物相同,均为HOCH2CH2CH2CH2COONa,D正确;
答案选D。
7. 下列方程式与所给事实相符的是
A. 的水解:
B. 溶液中加入小粒金属钠:
C. 溶液中滴加少量醋酸:
D. 向铁铵矾[]溶液中通入过量气体:
【答案】D
【解析】
【详解】A.正确水解方程式为:,A错误;
B.钠先与水反应生成NaOH,NaOH再与反应生成氢氧化铜沉淀,不会置换出Cu,正确反应为:,B错误;
C.醋酸是弱电解质,离子方程式中不能拆分,需要保留分子式,正确的离子方程式为:,C错误;
D.具有氧化性,可氧化生成单质,该离子方程式电荷守恒、得失电子守恒、原子守恒,与事实相符,D正确;
故选D。
8. 下列实验操作和现象,得出的相应结论正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
取少量己烯,加入溴的四氯化碳溶液,振荡
上下两层均无色
己烯中含碳碳双键
B
加热盛有溶液的试管
溶液由蓝色变为绿色
转化为,反应为吸热反应
C
将充入注射器中密封,保持温度不变,向外拉动活塞
最终气体颜色变浅
反应向正向移动
D
将等浓度与KSCN溶液以体积之比为混合后,加入氯化钾溶液
溶液颜色变浅
增大生成物浓度会使平衡逆向移动
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.取少量己烯,加入溴的四氯化碳溶液,振荡,溴的四氯化碳溶液褪色,己烯与四氯化碳互溶,实验中不会出现分层现象,能使溴的四氯化碳溶液褪色的官能团还有碳碳三键等,该实验也不能说明己烯中含有碳碳双键,A错误;
B.氯化铜溶液中存在如下平衡: ,加热后溶液由蓝色变为绿色,说明平衡向生成绿色的方向移动。 根据勒夏特列原理,升高温度会使化学平衡向吸热反应的方向移动。说明转化为,反应为吸热反应,B正确;
C.向外拉动装有气体的注射器活塞,即增大体积,减小压强。体系中存在平衡:,减小压强会使平衡向气体分子数增多的方向移动,即平衡应向逆反应方向移动,C错误;
D.体系中存在平衡: 。加入溶液会稀释整个体系,导致所有离子浓度降低,包括红色的 ,所以溶液颜色变浅,D错误;
故选B。
9. “硒啉”通常指含硒()的杂环有机化合物,在药物研发中具有重要价值。其中一种分子M的结构式如下图所示。关于硒及其化合物,下列说法正确的是
A. M分子中元素电负性大小顺序为:
B. M分子中C原子的杂化类型有:sp、、
C. M分子中有6种不同化学环境的氢原子
D. M分子中键角大小:
【答案】C
【解析】
【详解】A.同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,故电负性O > N > C,热稳定性CH4 > H2Se,非金属性C>Se,故电负性C>Se,所以M分子中元素电负性大小顺序为:O>N>C>Se,A错误;
B.根据M的结构简式可知,M分子中碳原子的成键方式为:苯环、羰基中的C为杂化,中间六元环上的饱和C为杂化,分子结构中不存在三键(sp杂化)的C原子,因此M分子中C原子的杂化类型有、,B错误;
C.根据M的结构简式可知,M分子为对称结构,左右两部分对称位置的H原子等效,苯环上有4种不同化学环境的H原子,中间六元环上有2种不同化学环境的H原子,如图所示,总共6种不同化学环境的H原子,C正确;
D.根据M分子的结构简式可知,在中,存在C=O双键,中心C原子为杂化,键角约为120°,在中,中心N原子为杂化,且N原子上存在1对孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥力使键角小于109.5°,因此键角,D错误;
故选C。
10. 甲苯与乙酰氯()在无水作催化剂的情况下发生反应,其反应过程部分物质及能量示意图如下。下列说法错误的是
A. 催化剂形成的中间物可能为
B. 生成σ-络合物是该反应的决速反应步骤
C.
D. 虚线L可表示与的反应中能量的变化
【答案】D
【解析】
【详解】A.AlCl3是该反应的催化剂,CH3COCl+AlCl3⟶ CH3CO+ +AlCl4-,A正确;
B.由图可知,生成σ-络合物活化能最大,反应速率最慢,是该反应的决速步骤,B正确;
C.根据反应历程,总反应为CH3COCl (l)+C6H5-CH3 (l) CH3CO-C6H4-CH3 (l)+HCl(g) ΔH=(b-a) kJ/mol,C正确;
D.三氟甲基为吸电子基团,与苯环相连能降低苯环上π电子云密度,形成的配合物不稳定,故其能量轮廓图曲线(虚线L)应在甲苯的实线图上方,D错误;
故答案选D。
11. 足球烯()分子具有独特的笼型结构,结构如图。是单纯由碳原子结合形成的稳定物质,本身不导电,但掺杂碱金属(如钾、铷)后可形成超导材料,如:。下列说法错误的是
A. 、金刚石和石墨互为同素异形体
B. 一个分子中含有12个五元环和20个六元环
C. 晶体属于共价晶体,具有很高的熔沸点和高硬度
D. 分子碳原子间为非极性共价键,与之间为离子键
【答案】C
【解析】
【详解】A.同素异形体是指同种元素组成的不同单质,C60、金刚石和石墨互为同素异形体,A正确;
B.分子的结构确实为12个五元环、20个六元环,符合其结构特征,B正确;
C.晶体是由分子通过分子间作用力结合形成的分子晶体,不是共价晶体,分子晶体熔沸点较低、硬度较小,C错误;
D.C60分子中只含碳元素,碳原子间形成的共价键为非极性共价键,K3C60是一种由碱金属钾(K)与富勒烯(C60)形成的球碳盐,属于离子晶体,D正确;
故选C。
12. 利用石墨电极电解和的混合溶液,可分离得到二者的浓溶液,电解装置如下图所示,Ⅰ室中加入的是稀硫酸,Ⅱ室和Ⅲ室中加入的是和的混合溶液。下列说法不正确的是
A. 钾离子通过交换膜a从Ⅱ室进入Ⅲ室
B. 电解一段时间后,Ⅰ室中硫酸溶液浓度增大
C. 阳极上发生的电极反应:
D. 电解过程中每转移2 mol电子,理论上Ⅰ室、Ⅲ室可得33.6 L气体
【答案】D
【解析】
【分析】该装置中,左极为阳极(接电源正极),发生氧化反应,右极为阴极(接电源负极),发生还原反应,电解池中阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,Ⅰ室中的透过阳离子交换膜进入Ⅱ室,与Ⅱ室中的反应生成,从而在Ⅱ室获得浓的,Ⅱ室中透过交换膜a进入Ⅲ室,Ⅲ室中与阴极产生的反应生成,从而在Ⅲ室中获得浓的溶液。
【详解】A.Ⅰ室中产生的透过阳离子交换膜进入Ⅱ室,Ⅱ室中的透过交换膜a进入Ⅲ室,交换膜a是阳离子交换膜,A正确;
B.Ⅰ室电解水,溶质不变,水体积减小,硫酸浓度增大,B正确;
C.阳极上发生失电子的氧化反应:,C正确;
D.气体所处的状况未知,无法计算体积,D错误;
故选D。
13. X与Y为短周期同主族元素形成的单质,M、Q、Z、T为化合物,T气体可以使澄清石灰水变浑浊。相关物质转化关系如图所示,下列叙述错误的是
A. 设计Y→Q→Y的过程是为了提纯单质Y
B. M与Y的晶体类型相同,且都能与NaOH浓溶液反应
C. Z是非金属氧化物,也是酸性氧化物,是甲酸的酸酐
D. 高纯度的Y可以用于制造太阳能电池、半导体材料
【答案】C
【解析】
【分析】X与Y为短周期同主族元素形成的单质,M、Q、Z、T为化合物,T气体可以使澄清石灰水变浑浊,T为二氧化碳,一氧化碳和氧气生成二氧化碳,Z为一氧化碳,推测X为碳单质,碳单质和M高温生成Y和一氧化碳,M为二氧化硅,生成Y为硅单质,硅和HCl高温生成Q为SiHCl3,SiHCl3和氢气发生氧化还原生成纯硅Y;
【详解】A.粗硅和HCl高温生成SiHCl3,SiHCl3和氢气发生氧化还原生成纯硅,设计Y→Q→Y的过程是为了提纯单质硅,A正确;
B.SiO2、Si均为共价晶体,都能与NaOH反应,B正确;
C.CO不能和水反应生成酸,不是酸性氧化物,不是甲酸的酸酐,C错误;
D.硅晶体可以做光伏发电板、半导体材料,计算机芯片,D正确;
故选C。
14. 25℃,向100 mL某浓度的亚磷酸()溶液中逐滴加入溶液,溶液的pH随溶液体积的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是
A. 数量级为
B. 水的电离程度:
C. b点时:
D. 段,反应的离子方程式为
【答案】C
【解析】
【分析】由图可知,a点未加入溶液,对应溶液为溶液,酸电离出的氢离子会抑制水的电离;溶液与溶液反应时有b、c两个计量点,说明是二元酸,结合题目信息中的结构式中有2个能够验证这一结论;b点对应溶液为溶液、c点对应溶液为溶液,b点溶液pH为5说明在溶液中的电离程度大于水解程度,d点为和的混合溶液;由b点消耗0.1 mol/L溶液的体积可知,溶液的浓度为0.1 mol/L;
【详解】A.a点对应溶液为0.1 mol/L 溶液,溶液pH=2,则电离常数,电离常数的数量级为,A错误;
B.c点对应溶液为溶液,水解使溶液呈碱性,促进水的电离,d点为和的混合溶液,在溶液中电离出的会抑制水的电离和酸根离子水解,水的电离程度d点小于c点,B错误;
C.b点对应溶液为溶液,b点溶液pH为5说明在溶液中的电离程度大于水解程度,溶液中离子浓度的大小顺序为,C正确;
D.由分析可知,b→c段发生的反应为溶液与溶液反应生成和水,反应的离子方程式为,另外,亚磷酸是二元酸,不存在离子,D错误;
答案选C。
二、非选择题:本大题共4题,共58分。
15. 三氯甲烷()是一种易挥发的无色透明液体,常用于有机合成与制备化工中间体。研究性学习小组设计实验室利用如图所示装置制备。
已知:水蒸气会使催化剂失活,氯仿()在常温下易被空气氧化,生成剧毒的光气()。
请回答下列问题。
(1)装置中b、d仪器名称分别为_______、_______。
(2)实验时,需先通入一段时间,再加热装置c的原因:_______;装置g中的试剂为_______,作用是_______。
(3)写出装置c中发生的化学反应方程式_______。
(4)有同学提出为加快反应速率,提高的产率,可以将与的通入比例从略大于调整为,你认为该操作是否正确并给出理由:_______。
(5)反应结束后,停止加热,将装置e中小烧瓶收集到的液体分别用适量溶液和水洗涤,分出的产物加入少量无水固体,静置后过滤;用溶液洗涤的目的是_______;对滤液进行_______纯化,得到氯仿。
(6)收集氯仿时通常在小烧瓶中加入1%~2%的乙醇作为稳定剂,理由是_______。
【答案】(1) ①. 三颈烧瓶 ②. 直形冷凝管
(2) ①. 先通入H2排尽装置内空气,防止混合气体加热时发生爆炸 ②. 浓硫酸 ③. 干燥制取的H2,防止水蒸气使催化剂失活
(3)CCl4 +H2CHCl3+HCl
(4)不正确,H2过量会促进副反应的发生,CHCl3进一步被还原为CH2Cl2等,从而降低 CHCl3的产率
(5) ①. 中和粗产物中含有的HCl ②. 蒸馏
(6)使生成的光气转化为无毒的碳酸二乙酯
【解析】
【分析】从左至右依次①氢气发生装置;②干燥除水装置;③气化装置;④催化反应管,发生加氢还原反应,生成与副产物;⑤冷凝收集装置,冷凝为液体收集于e烧瓶中,未冷凝的、过量进入尾气处理;⑥尾气处理吸收HCl。
【小问1详解】
根据仪器结构特征,b为三颈烧瓶,d为蒸馏操作使用的直形冷凝管;
【小问2详解】
先通入排出空气,防止氢气与空气混合加热发生爆炸,同时防止产物氯仿被空气氧化;用浓硫酸干燥,防止水蒸气使催化剂失活;
【小问3详解】
根据原子守恒,和在催化剂加热条件下反应生成三氯甲烷和氯化氢,配平反应方程式为:;
【小问4详解】
不正确,因为过量会促进副反应的发生,进一步被还原为等,从而降低的产率;
【小问5详解】
反应生成的HCl等酸性杂质可与碳酸氢钠反应,因此用碳酸氢钠溶液除去酸性杂质;氯仿和未反应的互溶,沸点差异较大,因此用蒸馏法分离纯化;
【小问6详解】
结合题干已知氯仿易被空气氧化生成剧毒光气,乙醇可以与光气反应生成无毒碳酸二乙酯,因此加入乙醇作为稳定剂。
16. 金属钠的工业制取主要采用电解熔融氯化钠的方法,其中最具代表性的是道斯法(Downs process)。该方法是主流工艺,其能耗低、效率高、安全性较好。核心工艺流程如下:
请根据工艺流程回答下列问题。
(1)粗盐(含有泥沙、、、等杂质)的提纯包括溶解、过滤、加、加NaOH、加_______、过滤、加稀盐酸调pH,蒸发水分得到较纯净的精盐。
(2)精制好高纯度氯化钠,添加氯化钙()形成(质量比)的共熔混合物,将熔点从纯NaCl的801℃降至约580℃,可以显著降低能耗。请从晶体结构的角度解释熔点下降的原因:_______。
(3)电解过程,用圆柱形钢制槽,内衬耐火材料;阳极为石墨棒,阴极为环形铁筒环绕阳极,控制温度约580~590℃,电流密度约,电压约6 V。阳极的电极反应式为_______。
(4)阴极生成的液态钠因密度较低(约)上浮,通过管道引出,引出的钠钙混合金属(含微量钙)冷却至105~110℃,所得的固体金属A为_______。通过过滤分离得到较纯的液态金属B,成品储存于密封容器中,浸没于干燥的_______中,严格隔绝空气和水分。
(5)在醇类催化剂(如薄荷醇、松油醇)作用下,镁屑与氢氧化钠在约200℃下发生还原反应,生成金属钠,请写出其化学反应方程式:_______。
(6)晶胞结构如图所示,其晶胞参数为,为阿伏加德罗常数。位于形成的_______中(填“四面体空隙”或“八面体空隙”),晶胞密度为_______。
【答案】(1)Na2CO3
(2)两种离子化合物混合时,由于离子半径、电荷或结构的差异,难以形成有序、紧密的晶体晶格,导致晶格能降低,从而在较低温度下即可熔化
(3)2Cl- -2e- = Cl2↑
(4) ①. 钙 ②. 煤油
(5)2NaOH+Mg2Na+MgO+H2O
(6) ①. 四面体空隙 ②.
【解析】
【分析】由题给流程可知,粗盐经提纯得到精盐;向精盐中加入氯化钙得到共熔混合物,降低氯化钠的熔点;580~590℃条件下电解熔融混合物,在阳极得到氯气、阴极得到钠钙混合金属(含微量钙);氯气经加工得到盐酸、漂白粉、PVC;钠钙混合金属(含微量钙)冷却至105~110℃,过滤得到固体金属钙和较纯的液态金属钠。
【小问1详解】
粗盐的提纯包括向粗盐中加入蒸馏水溶解,过滤得到泥沙和滤液;向滤液中加入过量的氯化钡溶液,将溶液中的硫酸根离子转化为硫酸钡沉淀;加入过量的氢氧化钠溶液,将溶液中的镁离子转化为氢氧化镁沉淀;加入过量的碳酸钠溶液,将溶液中的钙离子和钡离子转化为碳酸钙和碳酸钡沉淀,过滤得到滤渣和滤液;加稀盐酸调溶液的pH,将溶液中过量的氢氧根离子和碳酸根离子除去;蒸发水分得到较纯净的精盐;
【小问2详解】
向氯化钠中加入氯化钙后,氯化钠熔点下降的原因是两种离子化合物混合时,由于离子半径、电荷或结构的差异,难以形成有序、紧密的晶体晶格,导致晶格能降低,从而在较低温度下即可熔化;
【小问3详解】
由分析可知,阳极发生的反应为氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气,电极反应式为:2Cl- -2e- = Cl2↑;
【小问4详解】
金属钙的价电子数大于金属钠,晶体中的金属键强于金属钠,则固体金属A为钙和较纯的液态金属B为钠;金属钠易与空气中的氧气和水蒸气反应,所以金属钠成品储应存于密封容器中,浸没于干燥的煤油中,严格隔绝空气和水分;
【小问5详解】
由题意可知,镁制备金属钠的反应为醇类催化剂作用下,镁屑与氢氧化钠在约200℃下发生还原反应生成金属钠、氧化镁和水,反应的化学方程式为:2NaOH+Mg2Na+MgO+H2O;
【小问6详解】
由晶胞结构可知,氯离子位于钙离子形成的四面体空隙中;晶胞中位于顶点和面心的钙离子个数为:8×+6×=4,位于体内的氯离子个数为8,设晶体的密度为d g/cm3,由晶胞的质量公式可得:=(a×10-7)3d,解得:d=。
17. 以和生产高附加值的等化学品,被认为是优化传统工业合成方法的绿色经济途径,可减少污染和碳排放。
(1)合成甲醇的反应: ;一定温度下,等物质的量的和在恒容密闭容器中发生上述反应达到平衡后,下列各操作有利于平衡正向移动的是_______(填序号)
a.分离出甲醇 b.充入稀有气体 c.增加量 d.升高温度
(2)合成甲醇时一定体积的密闭容器中,会进行如下副反应:,其化学平衡常数K和温度T的关系如下表,该反应为_______(填“吸热”“放热”)反应。
T/℃
500
600
730
900
1000
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(3)在600℃时,仅发生反应:,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为,,,,则下一时刻,_______(填“>”“<”或“=”)。
(4)在、510 kPa时,在2 L容积固定的密闭容器中充入和。发生反应:
I.
Ⅱ.
Ⅲ.
平衡后,测得、和体积分数分别为12%、6%、6%,则甲烷的产率为_______,反应Ⅰ的_______(列计算表达式)。
(5)在稀硫酸中分别以Pt、Cu为电极,利用电催化可将同时转化为多种燃料,其原理如图所示。在铜电极被还原为多种燃料,则与Pt电极相连的是电源的_______极,写出催化还原成的电极反应式_______。
【答案】(1)ac (2)吸热
(3)< (4) ①. 47%或24/51 ②.
(5) ①. 正 ②. CO2+8H++8e-=CH4+2H2O
【解析】
【小问1详解】
a.甲醇是生成物,分离出甲醇,有利于平衡正向移动,故a选;
b.反应是气体体积减小的反应,恒容时充入稀有气体,平衡不移动,故b不选;
c.H2是反应物,增加的量有利于平衡正向移动,故c选;
d.反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,故d不选;
答案为ac;
【小问2详解】
由题干表中数据可知,随着温度升高化学平衡常数增大,即升高温度该反应平衡正向移动,故该反应为吸热反应;
【小问3详解】
某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为,,,,Qc==,由表格可知,600℃时,K=0.9,此时Qc>K,反应在逆向进行,则下一时刻,<;
【小问4详解】
在T℃、510 kPa时,在2 L容积固定的密闭容器中充入1molCO2(g)和3molH2(g)发生反应,平衡后,测得CH4(g)、CO(g)和CH3OH(g)体积分数分别为12%、6%、6%,由反应Ⅰ.CO2(g)+4H2(g) ⇌ CH4(g)+2H2O(g)、反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g) ⇌ CO(g)+H2O(g)、反应Ⅲ.CO2(g)+3H2(g) ⇌ CH3OH(g)+H2O(g),可求出H2O(g)的体积分数为24%+6%+6%=36%,CO2和H2的体积分数为100%-12%-6%-6%-36%=40%。由反应Ⅰ、Ⅱ可得出CO2与H2按1:3反应(反应的CO2为12%+6%=18%,反应的H2为48%+6%=54%),与反应Ⅲ比值相同,则平衡时二者仍为1:3,因此CO2为10%,H2为30%。设平衡时混合气的总物质的量为x,依据碳原子守恒,可得出12%x+6%x+6%x+10%x=1,x=mol,发生反应Ⅰ时,CO2、H2按1:3投料,而二者按1:4反应,理论上H2完全反应,所以甲烷产率=12%×≈47%。平衡时体系总压强为()×()kPa=375kPa,
反应Ⅰ的:Kp==。
【小问5详解】
由题干电解装置图可知,Cu电极上将CO2转化为CO、C2H4、CH3OH、CH4等,碳的化合价降低被还原,该电极为阴极,则Pt电极为阳极,CO2在铜电极被还原为多种燃料,则与Pt电极相连的是电源的正极,根据电解质为稀硫酸,故CO2催化还原成CH4的电极反应式为:CO2+8H++8e-=CH4+2H2O。
18. 化合物H是治疗某些皮肤病的潜在药物。H的一条合成路线如下(略去部分试剂和条件)。其合成路线之一如下:
已知:H分子中N原子的杂化方式为,本题均不考虑立体异构。
请按要求回答下列问题:
(1)D分子中官能团的名称有;碳碳双键、碳溴键、_______、_______。
(2)A→B的反应类型为_______;D→E的反应类型是_______。
(3)H所有的碳原子_______共面(填“可能”或“不可能”)。写出G→H的化学反应方程式:_______。
(4)B在生成C的同时,有副产物W生成。W可能的结构简式是_______、_______。
(5)C有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体有_______种:
a.可以使显紫色 b.Br原子直接连在苯环上 c.含有碳碳三键
(6)曼尼希反应是合成生物碱的重要反应,例如:
请分析反应过程并写出Q的结构简式:_______。
【答案】(1) ①. 氨基 ②. 酮羰基
(2) ①. 加成反应 ②. 取代反应
(3) ①. 可能 ②.
(4) ①. ②.
(5)50 (6)CH3—NH2
【解析】
【分析】A→B:烯烃加成反应生成B;B→C:卤代烃消去;C+3-氨基环己烯酮→D:加成反应;D→E:分子内环合脱HBr,取代反应:E→F:苯环亲电溴代;F→G:分子内亲核取代(环化);G→H:氧化反应(脱氢芳构化)。
【小问1详解】
观察D的结构,除碳碳双键、碳溴键外,还含羰基(酮羰基)和氨基;
【小问2详解】
A中碳碳双键和发生加成反应得到B,故为加成反应;D中−进攻连的碳,发生分子内取代,脱去成环得到E,故为取代反应;
【小问3详解】
已知H中N原子为杂化,为平面三角形结构,H中所有碳原子均为杂化,苯环、双键、羰基均为平面结构,单键可旋转,因此所有碳原子可能共面;G中饱和碳被氧化脱氢形成双键得到H,反应方程式为: ;
【小问4详解】
B为,发生消去反应生成C时,除消去1分子HBr得到C()外,还可发生两种不同消去:消去另1分子HBr得到; ② 消去2分子HBr得到炔烃;
【小问5详解】
C()分子式为,满足条件:a.含酚羟基(直接连苯环,1个O已用完);b.Br直接连苯环;c.含1个碳碳三键(总不饱和度=6,苯环不饱和度4+三键不饱和度2=6,无其他不饱和键), 苯环占6个C,剩余3个C在侧链,分两种情况:3个C形成1个取代基:侧链取代基有两种结构:、,苯环上三个不同取代基有10种,共种;
3个C拆分为2个取代基(和):苯环上四个不同取代基(),苯环上三个不同取代基有10种,每种对应第4个取代基位置有3种共种;总计;
【小问6详解】
该反应为经典托品酮合成的曼尼希反应,醛+含活泼氢羰基物+胺三组分缩合(胺甲基化):原料中两个羧基受热脱羧生成,醛基缩合、胺与醛加成共脱去2分子,得到,根据原子守恒,得Q的分子式为,故Q的结构简式为。
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