内容正文:
2024级高二年级第二学期限时训练
化学
时间:75分钟 总分:100分
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Ti-48
一、单项选择题:本题包括14小题,共42分
1. 在中国悠久的文化历史中,“二十四节气”是农耕文明的重要基石和饮食文化的生动体现。下列说法正确的是
A. 立春:咬定青山不放松,春卷萝卜迎新春——春卷中的淀粉是纯净物
B. 惊蛰:春雷动万物醒,梨与驴打滚共迎春——梨中的果糖和蔗糖互为同分异构体
C. 谷雨:雨生百谷春将尽,香椿绿茶两相宜——绿茶中的茶多酚()与苯酚互为同系物
D. 立夏:炎炎夏日初来临,鸭蛋蚕豆迎夏意——鸭蛋中的蛋白质水解可生成氨基酸
【答案】D
【解析】
【详解】A.淀粉属于高分子化合物,高分子的聚合度不固定,因此淀粉是混合物,不是纯净物,A错误;
B.同分异构体要求分子式相同、结构不同,果糖分子式为,蔗糖分子式为,二者分子式不同,不互为同分异构体,B错误;
C.同系物要求结构相似、分子组成相差若干个原子团,茶多酚含多个苯环和多个羟基,与苯酚结构不相似,不互为同系物,C错误;
D.蛋白质水解的最终产物为氨基酸,因此鸭蛋中的蛋白质水解可生成氨基酸,D正确;
故答案为D。
2. 有机物与生产、生活密切相关,下列关于有机物的使用不合理的是
A. 苯甲酸钠作食品调味剂 B. 氧炔焰用于切割金属
C. 丙三醇用于配制化妆品 D. 氯乙烷用作冷冻麻醉
【答案】A
【解析】
【详解】A.苯甲酸及其钠盐用作防腐剂,不能作为调味剂,A项错误;
B.氧炔焰能够产生很高的温度,可用于切割金属,B项正确;
C.丙三醇俗称甘油,具有良好的保湿性,常用作配制化妆品,C项正确;
D.氯乙烷沸点低,蒸发时需吸收大量的热,可使受伤部位的温度迅速降低,从而达到局部冷冻麻醉的目的,D项正确;
故选A。
3. 下列化学用语正确的是
A. NaCl溶液中的水合钠离子:
B. 基态碳原子的价电子排布图为
C. 邻羟基苯甲醛分子内氢键示意图:
D. 顺-2-丁烯的结构简式:
【答案】B
【解析】
【详解】A.氯化钠溶液中电离出的Na+带正电荷,与带负电荷的O之间有作用力,溶液中的水合钠离子为,A错误;
B.碳为6号元素,基态碳原子的价电子排布图为,B正确;
C.邻羟基苯甲醛分子内氢键是羟基上的H与醛基上的O形成,正确的示意图:,C错误;
D.顺-2-丁烯是两个相同的基团在碳碳双键的同侧,正确的结构简式为:,图示为反-2-丁烯的结构简式,D错误;
故选B。
4. 设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 12 g金刚石中含有的共价键数目为
B. 常温常压下,14 g乙烯和丙烯的混合物中的原子个数为
C. 标准状况下,1 mol 含有的碳碳双键数目为
D. 溶于水电离出个
【答案】B
【解析】
【详解】A.金刚石中每个碳原子平均形成2个共价键,12 g金刚石的物质的量为1 mol,含共价键数目为,A错误;
B.乙烯和丙烯的最简式均为CH2,14 g混合气体中CH2的物质的量为1 mol,每个CH2含3个原子,总原子数为,B正确;
C.中只有1个碳碳双键,苯环中没有碳碳双键,1 mol的中碳碳双键的数目为1 ,C错误;
D.配合物中只有外界的1个可电离,0.2 mol该配合物溶于水仅电离出个,D错误;
故选B。
5. 下列变化过程中,各种物质破坏的作用力不正确的是
选项
A
B
C
D
变化过程
干冰升华
钠熔化
氢氧化钠的溶解
HCl溶于水
破坏的作用力
分子间作用力
金属键
离子键
离子键
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.干冰属于分子晶体,升华仅发生状态变化,破坏的是分子间作用力,A正确;
B.钠是金属晶体,熔化时破坏金属阳离子与自由电子间的金属键,B正确;
C.氢氧化钠是离子晶体,溶解于水时电离出Na+和OH-,破坏离子键,C正确;
D.HCl是共价化合物,仅含共价键,溶于水电离出H+和Cl-,破坏的是共价键而非离子键,D错误;
故答案选D。
6. 冠醚分子可通过识别 Li⁺,实现卤水中Li⁺的萃取,一种冠醚合成及分子识别Li⁺的过程如下。下列说法不正确的是
A. 在水中的溶解度:X>苯酚 B. 超分子 R 中 Li⁺换成 K⁺也适配
C. 冠醚分子Z的一氯代物有4种 D. 过程Ⅱ增加了 Li⁺在有机溶剂中的溶解度
【答案】B
【解析】
【分析】由X先与Y在KOH溶液中通过过程I发生取代反应生成Z ,再将Z与Li⁺进行Li⁺的萃取得R,据此分析解答。
【详解】A.X中亲水基团羟基数目多于苯酚,在水中的溶解度:X>苯酚,A正确;
B.K⁺直径大于Z的空腔直径,不能识别,B错误;
C.冠醚分子Z的结构对称,有4种氢原子,一氯代物有4种,C正确;
D.Z易溶于有机溶剂,过程Ⅱ中Li⁺与Z结合,增加了Li⁺在有机溶剂中的溶解度,D正确;
故选B。
7. 下列各组中两个变化所发生的反应,属于同一类型的是
A. 由乙烷制溴乙烷、由乙烯制溴乙烷
B. 乙烯使溴水褪色、乙炔使酸性高锰酸钾溶液褪色
C. 乙醛转化为乙酸、乙醛转化为乙醇
D. 由乙醇制乙烯、由溴乙烷制乙烯
【答案】D
【解析】
【详解】A.由乙烷制溴乙烷属于取代反应、由乙烯制溴乙烷属于加成反应,故不选A;
B.乙烯使溴水褪色属于加成反应、乙炔使酸性高锰酸钾溶液褪色属于氧化反应,故不选B;
C.乙醛转化为乙酸属于氧化反应、乙醛转化为乙醇属于还原反应,故不选C;
D.由乙醇制乙烯、由溴乙烷制乙烯都属于消去反应,故选D;
选D。
8. 东莨菪内酯可用于治疗支气管疾病和哮喘,结构简式如图。下列说法正确的是
A. 分子中存在3种官能团
B. 该物质用足量氢气还原后的产物分子中有4个手性碳原子
C. 1mol该物质与足量溴水反应,最多可消耗1mol
D. 1mol该物质与足量NaOH溶液反应,最多可消耗2mol NaOH
【答案】B
【解析】
【详解】A.由结构式可知,该分子中存在醚键、羟基、酯基和碳碳双键共4种官能团,故A错误;
B.手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子,该物质用足量氢气还原后的产物为,手性碳原子的个数和位置为,共4个,故B正确;
C.该物质中含有碳碳双键和发生加成反应,含有酚羟基,苯环可以和溴水发生取代反应,1mol该物质与足量溴水反应,最多可消耗2mol ,故C错误;
D.该物质中酯基和酚羟基都可以和NaOH反应且酯基水解后又生成1个酚羟基,则1mol该物质与足量NaOH溶液反应,最多可消耗3mol NaOH,故D错误;
故选B。
9. 物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是
选项
性质差异
结构因素
A
熔点:
晶体类型
B
溶解度:在中中
分子极性较弱
C
键角:小于
中心原子的杂化方式
D
结合的能力:
乙基是推电子基,使N的电子云密度增大
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.AlF3是离子晶体,AlCl3是分子晶体,作用力:离子键>范德华力,导致AlF3的熔点远高于AlCl3,则AlF3的熔点远高于AlCl3与晶体类型有关,A正确;
B.臭氧分子有极性,但很微弱,所以它在CCl4中的溶解度高于在水中的溶解度,B正确;
C.和的中心P原子价层电子对数均为,均采取杂化,杂化方式相同,电负性:F>Cl,故PF3中共用电子对离P更远,排斥力更小,键角更小,故PF3的键角小于PCl3,即与F、Cl的电负性差异有关,C错误;
D.乙基为推电子基团,可增大中N原子的电子云密度,使其结合的能力强于,D正确;
故选C。
10. 下列实验现象、结论正确的是
选项
实验操作或现象
结论
A
向2-溴丁烷水解后的混合物中直接加入溶液,产生浅黄色沉淀
2-溴丁烷含溴元素
B
向苯酚溶液中滴加足量浓溴水,有白色沉淀
苯酚与溴水发生取代反应
C
向淀粉溶液中加入稀,加热几分钟,冷却后再加入新制银氨溶液,加热,没有银镜产生
淀粉没有水解
D
乙醇和浓硫酸加热产生的气体直接通入到酸性溶液中,溶液紫色褪去
乙烯能被酸性氧化
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.2-溴丁烷水解在碱性条件下进行,未加硝酸中和过量的碱直接加,会与反应生成沉淀,干扰溴离子检验,无法证明2-溴丁烷含溴元素,A错误;
B.苯酚与足量浓溴水反应生成三溴苯酚白色沉淀,属于苯环上的取代反应,B正确;
C.淀粉水解后溶液为酸性,银镜反应需要在碱性条件下进行,未加碱中和稀硫酸直接加银氨溶液,酸会破坏银氨试剂,无法检验是否生成葡萄糖,不能说明淀粉未水解,C错误;
D.乙醇易挥发,且反应可能生成副产物,乙醇和都能使酸性溶液褪色,无法证明是乙烯被氧化,D错误;
故选B。
11. 下图分子构成的物质可为运动员补充能量。其中R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z和Y同族。下列有关叙述中错误的是
A. Z和X的简单氢化物的键角:
B. 分子VSEPR模型为直线形
C. 分子式为的有机物一定能发生银镜反应
D. 与X同周期且比X第一电离能大的元素有3种
【答案】C
【解析】
【分析】根据原子序数依次增大且为短周期主族元素等条件,R原子序数最小且形成1个共价键,R为H元素(因为H是原子序数最小的元素且在很多有机物中存在),从分子结构看,能与多个原子相连且原子序数较小,与四个共价键相连,比较符合C元素的成键特点,即W为C元素,根据Z与三个共价键相连可知,Z为N元素,X与二个共价键相连可知,X为O元素,Z与Y同族,故Y为P元素。
【详解】A.NH3 、H2O 中中心原子均为sp3杂化,孤电子对数分别为1、2,孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,则键角:NH3 >H2O,A正确 ;
B.CO2分子中C原子的价层电子对数为,不含孤电子对,所以是直线形结构,B正确;
C.C2H4O ,其结构可能为乙醛 ,乙醛能发生银镜反应,也可能为环氧乙烷 ,不能发生银镜反应,C错误;
D.与O同周期且比O第一电离能大的元素有N、F、Ne,共3种,D正确;
故选C。
12. 的配合物呈现不同的颜色。如为浅紫色,为红色,为无色。某同学为探究配合物的性质进行如下实验,下列有关说法正确的是
A. 向溶液Ⅰ中加入适量硝酸可抑制的水解,有利于观察到的紫色
B. 中与配位的是C原子
C. 与形成配位键的稳定性强弱:
D. 核外电子的空间运动状态数与核外电子的空间运动状态数不相等
【答案】A
【解析】
【分析】Fe(NO3)3·9H2O(s)加水得Fe(NO3)3溶液,为黄色,滴入几滴溶液,SCN-与Fe3+形成配离子而显红色,再加入几滴NaF溶液,转化为而显无色,据此分析;
【详解】A.会发生水解:,加入适量硝酸可抑制的水解,减少的生成,使主要以形式存在,有利于观察到的紫色,A正确;
B.中C、N原子之间碳氮三键,存在π键,S和N均有孤电子对,且N的电负性大于S,不易给出孤电子对,因此S和配位能力更强,而中心C原子无孤电子对,不能与配位,B错误;
C.实验中,滴入几滴溶液,SCN-与Fe3+形成而显红色,再加入几滴NaF溶液,转化为而显无色,说明可与的配位能力强于,强于。因此与形成配位键的稳定性强弱:,C错误;
D.核外电子的空间运动状态对应原子轨道数。电子排布为,占据轨道总数为;电子排布为,根据洪特规则,5个电子分占全部5个轨道,占据轨道总数也为14,二者空间运动状态数相等,D错误;
故选A。
13. 用单原子Ni和纳米Cu作串联催化剂,通过电解法可将CO2转化为乙烯,实验装置如图所示[已知:电解效率η(B)=×100%]。其中双极膜是由阳膜和阴膜制成的复合膜,在直流电场的作用下,双极膜复合层间的H2O电离出的H+和OH-可以分别通过膜移向两极。下列说法正确的是
A. 纳米Cu催化剂上发生的反应为2CO+8e-+8H+=CH2=CH2+2H2O
B. 若乙烯的电解效率为60%,电路中通过1 mol电子时,产生0.06 mol乙烯
C. 电解池工作时,双极膜中H2O电离出的H+流向电极a
D. 电解结束后双极膜右侧区域n(KOH)减小
【答案】C
【解析】
【分析】此题为电解池,根据图及已知可得左侧电极是二氧化碳先生成一氧化碳再生成乙烯,所以碳元素化合价降低,即左侧a极为阴极,单原子Ni上发生的电极反应为: CO2+2e-+H2O=CO+2OH−,纳米Cu上电极反应:2CO+8e-+6H2O=CH2=CH2+8OH−,据此回答问题。
【详解】A.该装置电解质为碱性KOH溶液,纳米Cu上的电极反应不能出现H+,正确反应为2CO+8e-+6H2O=CH2=CH2+8OH−,A错误;
B.电路中通过1 mol电子时,生成乙烯所用电子的物质的量为1 mol×60%=0.6 mol,生成1 mol乙烯共转移12 mol电子,故产生乙烯的物质的量为0.6 mol÷12=0.05 mol,B错误;
C.据分析知,a为电解池阴极,电解池中阳离子向阴极移动,因此双极膜中H2O电离出的H+流向电极a,C正确;
D.双极膜右侧为阳极区,阳极消耗OH−的量等于双极膜向右迁移补充的OH−的量,电解结束后双极膜右侧区域n(KOH)保持不变,D错误;
故答案选C。
14. 25℃时,向HR溶液中滴加NaOH溶液,测得随pH的变化关系如图所示。下列叙述错误的是
A. 25℃时,HR的电离常数 B. pH为5.0时,
C. M点水的电离程度大于N点的 D. 滴至溶液时,
【答案】B
【解析】
【分析】根据图形,,当pH=5时,此时pM=0,有,,得HR的电离平衡常数为;
【详解】A.由分析,25℃时,HR的电离常数,A正确 ;
B.根据分析,当pH=5时,溶液中有,说明起始时的HR溶液刚好消耗了二分之一,根据电荷守恒,因溶液显酸性有,可以得到,则有,B错误;
C.根据,M点的,M、N点都显酸性,对水的电离有抑制作用,同时M点pH大于N点的pH,根据在酸溶液中,溶液酸性越弱,对水的电离抑制越弱,水的电离程度越大,则有M点水的电离程度大于N点,C正确;
D.当溶液pH=7.0时,此时pM>0,根据得到此时溶液中有,根据电荷守恒,可以得到,则有,D正确;
故选B。
二、非选择题:本题包括4小题,共58分
15. 含铜物质在生产生活中有着广泛应用,回答下列问题:
(1)同周期元素中,基态原子未成对电子数和Cu相同的元素有___________种。
(2)基态较基态稳定的原因是:___________。
(3)铜盐属于重金属盐,铜盐中毒可用青霉胺解毒,解毒原理如下:能与青霉胺形成环状络合物,该环状络合物无毒、易溶于水,可经尿液排出。
①该络离子中,配位数:配体数=___________。
②组成该环状络合物的非金属元素中涉及到的杂化方式有___________。
(4)铜能与拟卤素反应。拟卤素对应的酸有两种,理论上异硫氰酸()的沸点高于硫氰酸(),其原因为___________。
(5)一种由Cu、In、Te组成的高熵合金具有优良的热电性能,其四方晶胞如图所示:
①In的配位数为___________;
②若晶胞底边正方形的边长均为,高为,阿伏加德罗常数的值为,设晶体最简式的式量为Mr,则该晶体的密度为___________(列出计算式)。
【答案】(1)4 (2)基态中3d能级达到全充满稳定结构,比的价层稳定
(3) ①. 2:1 ②. sp2,sp3
(4)同为分子晶体,前者异硫氰酸可以形成分子间氢键,使沸点升高
(5) ①. 4 ②.
【解析】
【小问1详解】
Cu为第四周期元素,基态原子的电子排布式为,未成对电子数为1,同周期未成对电子数为1的还有钾,钪,镓,溴,共4种。
【小问2详解】
基态的电子排布式为,轨道为全充满的稳定结构,的电子排布式为,轨道未达到稳定的全充满结构,故比稳定。
【小问3详解】
①由图可知,配位数为4,配体数为2,该络离子中,配位数:配体数=2:1;
②组成该环状络合物的非金属元素中硫和氮的杂化方式均为sp3,碳的杂化方式有羧基中的sp2和其他碳原子的sp3,羧基中双键O为sp2,单键O为sp3。
【小问4详解】
理论上异硫氰酸()的沸点高于硫氰酸(),原因是二者同为分子晶体,前者异硫氰酸中含有可以形成分子间氢键,使沸点升高。
【小问5详解】
①由晶胞结构可知,一个In原子周围连接4个距离最近的Te原子,则In的配位数为4;
②由晶胞结构可知,晶胞中铜原子个数为,铟原子个数为,碲原子个数为8,则化学式为,晶胞密度。
16. 苯胺是一种重要的精细化工原料,在染料、医药等行业中具有广泛的应用。可利用硝基苯制取苯胺,其原理为:相关信息如下表:
物质
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
密度/
性质
硝基苯
123
5.9
210.9
1.20
不溶于水,易溶于乙醚
苯胺
93
184.0
1.02
微溶于水,易溶于乙醚,能与水形成共沸物;苯胺为无色油状液体,具有较强的还原性
乙酸
60
16.6
117.9
1.05
与水互溶,不能与水形成共沸物
乙醚
74
34.5
0.71
微溶于水
实验装置如图所示(夹持、部分加热等装置略)。
实验步骤:
①向装置1中加入20 g铁粉、30.00 mL水及3.50 mL乙酸(足量),加热煮沸10 min;
②稍冷后,通过漏斗缓慢滴入12.30 mL硝基苯,再加热回流30 min;
③将所得混合物全部转入水蒸气蒸馏装置(装置2)中,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,分离出有机层;水层用乙醚萃取,分离出醚层;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将苯胺醚溶液放入蒸馏装置(装置图略)中,先蒸馏回收乙醚,再蒸馏收集180~185℃馏分,得到9.30 g苯胺。
(1)仪器a的名称是___________。依据步骤①②中试剂的用量(忽略固体体积),仪器a最适宜的规格为___________(填标号)
A.50 mL B.100 mL C.250 mL D.500 mL
(2)长导管b的作用是___________,判断水蒸气蒸馏过程结束的实验现象为___________。
(3)步骤④中将苯胺-水馏出液用NaCl饱和的原因除增加水溶液的密度,有利于分层外,还有___________。
(4)步骤⑤蒸馏苯胺醚溶液时,当乙醚回收完毕后,需要放出冷凝管中的水再蒸馏,这样操作的原因是___________。
A.防止蒸馏苯胺时,冷凝管因内外壁温差过大而炸裂
B.防止苯胺蒸气遇冷过度凝结,在冷凝管内壁形成固体堵塞
C.加快苯胺的冷凝速度
(5)该实验苯胺的产率为___________(保留三位有效数字)。
【答案】(1) ①. 三颈烧瓶 ②. B
(2) ①. 平衡气压 ②. 锥形瓶内油层不再增多(或尾接管不再有油状液滴滴下)
(3)增大水的极性,降低苯胺在水中的溶解度,提高产率
(4)A (5)83.3%
【解析】
【分析】该实验的实验目的是以硝基苯、铁、乙酸为原料制备苯胺。
【小问1详解】
由实验装置图可知,仪器a为三颈烧瓶;由题意可知,步骤①②中加入三颈烧瓶中的液体体积为:30.00 mL+3.50 mL+12.30 mL=45.80 mL,由三颈烧瓶作为反应容器时液体体积应控制在烧瓶容积的,不计固体体积,则仪器a最适宜的规格为100 mL,故选B;
【小问2详解】
与空气连通的长导管b可以起到平衡气压,防止因烧瓶中气体压强过大而产生危险的作用;由题意可知,苯胺微溶于水,则水蒸气蒸馏过程中出现有机层不再增多,即尾接管不再有油状液滴滴下的实验现象,说明苯胺已经完全镏出,蒸馏结束;
【小问3详解】
由题给信息可知,苯胺微溶于水,且密度与水的密度接近,液体分层不明显,所以步骤④中将苯胺-水馏出液用氯化钠饱和的原因是增加水溶液的密度,有利于分层,同时可以增大水的极性,降低苯胺在水中的溶解度,便于苯胺析出,提高产率;
【小问4详解】
由题给信息可知,苯胺的沸点较高,步骤⑤蒸馏苯胺醚溶液时,当乙醚回收完毕后,需要放出冷凝管中的水再蒸馏,这样操作的原因是防止蒸馏苯胺时,冷凝管因内外壁温差过大而炸裂,故选A;
【小问5详解】
由题意可知,实验得到9.30 g苯胺,则苯胺的产率为:≈83.3%。
17. 金属镓被称为“电子工业脊梁”,氮化镓(GaN)、氧化镓是第三代、第四代半导体的主要材料。由炼锌矿渣[主要含铁酸锌、铁酸镓、钛酸亚铁、]制取氮化镓的部分工艺流程如下所示:
已知:
①镓和铝同主族,化学性质相似;20℃氯化镓的溶解度为180 g,且温度升高,溶解度明显增大;
②“酸浸”时,钛元素以形式存在,室温下极易水解得到;矿渣经“酸浸”后所得“浸出液”中含有、、、等离子;
③金属离子形成氢氧化物沉淀的及金属离子的萃取率,如下表:
金属离子
开始沉淀pH
8.0
1.7
5.5
3.0
0.4
沉淀完全pH
9.6
3.2
8.0
4.9
1.1
萃取率(%)
0
99
0
97~98.5
回答下列问题:
(1)“滤液2”可用于回收硫酸锌,则“滤液1”需调节的pH范围是___________;加入的“固体M”为(写化学式)___________。
(2)反萃取后水溶液中镓元素以___________(用化学用语表示)形式存在。
(3)“操作4”是指蒸发浓缩、___________、___________、过滤、洗涤、干燥。
(4)“高温气相沉积”中镓先转化为,然后再与发生反应,写出与反应生成GaN的化学方程式:___________。
(5)测定钛白粉中的含量可用滴定分析法:取1.000 g样品充分溶于过量稀硫酸中,再加入铝粉将钛元素转化为,过滤,将滤液用稀硫酸稀释至100 mL。取20 mL于锥形瓶中,滴加2~3滴KSCN溶液,用的标准溶液进行滴定(能将氧化成四价钛的化合物),重复上述滴定操作两次,平均消耗标准溶液20.00 mL。
①上述滴定的终点现象为___________。
②钛白粉中的质量分数为___________。
【答案】(1) ①. ②. Fe
(2)
(3) ①. 趁热过滤 ②. 冷却结晶
(4)
(5) ①. 当加入最后半滴标准溶液后,溶液变为红色,且半分钟内不褪色 ②.
【解析】
【分析】将炼锌矿渣先加入硫酸进行酸浸,得到含有、、、、等离子的浸出液;加入将氧化为,再调节pH将转化为,过滤得到滤渣1除去,再加热失去结晶水得到产品钛白粉;过滤后的滤液1继续调节pH将、转化为和沉淀过滤得到滤渣2,剩余的进入滤液 2 最后进行回收;对滤渣2加入硫酸溶解,再加入单质Fe将还原为以保证镓元素在后面的萃取,加入有机萃取剂将镓元素萃取,分液分离后,往有机层中加入NaOH溶液进行反萃取,将镓元素转化为,分液得到含的水层,加盐酸将其转化为溶液,进行蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥后得到晶体,最后在高温气相中通入最终反应转化为产品,据此作答。
【小问1详解】
调节滤液1pH的目的是使完全沉淀,而不沉淀,方便从滤液2回收硫酸锌;根据表格,沉淀完全pH为4.9,开始沉淀pH为5.5,因此pH范围为;萃取时要保证镓元素萃取完全,铁元素不被萃取才能有效分离得到较纯的镓,结合元素的萃取率,铁元素为时,其萃取率为0,可与镓元素有效分离,故需要在萃取前将还原为,为不引入其他杂质,最好选择单质Fe;
【小问2详解】
已知镓与铝同主族性质相似,反萃取加入过量,氢氧化镓会与过量反应生成四羟基合镓酸钠,因此镓以形式存在于水溶液中;
【小问3详解】
反萃取后水层溶液中加入盐酸后含和杂质,已知氯化镓溶解度随温度升高明显增大,溶解度随温度变化小,因此蒸发浓缩后,高温下析出、不析出,先趁热过滤除去杂质,再冷却滤液,结晶析出,之后过滤、洗涤、干燥得到晶体;
【小问4详解】
该反应为取代反应,与反应生成,甲基结合氢生成甲烷,配平方程式为:;
【小问5详解】
①完全被氧化后,过量的与反应使溶液显血红色,以此判断终点:当滴入最后半滴标准溶液后,溶液变为血红色,且半分钟内不褪色;
②根据反应,可得关系:;,则100 mL待测液中,,因此质量分数为。
18. 观察如下有机合成路线,回答有关问题。
已知:
(1)化合物I中的含氧官能团名称为___________。
(2)化合物G的结构简式为___________。
(3)反应①与⑥的反应类型分别为___________、___________。
(4)反应④与⑤的反应条件(含试剂)分别为___________、___________。
(5)反应②的化学方程式为___________。
(6)为了实现H到I的转变,尝试进行如下反应
(ⅰ)化合物H与等物质的量反应并未得到I,而是得到了I的同分异构体M,已知M的含氧官能团种类与H相同,写出M的结构简式___________。
(ⅱ)为了避免得到副产物M,设计了经过中间产物X与Y的合成路线,已知X中连有Br的碳原子与苯环直接相连,写出由中间产物Y制备目标产物I的化学方程式___________。
【答案】(1)硝基、羟基
(2) (3) ①. 取代反应 ②. 氧化反应
(4) ①. 、光照 ②. NaOH水溶液、加热
(5) (6) ①. ②.
【解析】
【分析】根据合成路线图分析,A发生硝化反应生成B,B发生反应③生成D,则B的结构简式为;根据E的结构简式和F的分子式可知,反应⑤是卤素原子发生取代反应得到醇羟基,故F为邻硝基苯甲醇();F→G的反应过程中,G相较F多了一个不饱和度且根据H的结构简式可知,反应⑥中醇羟基被氧化为醛基,G为;根据已知反应,以及G和H的结构可知,该反应是G与乙醛反应生成H。
【小问1详解】
由化合物I的结构简式可知,化合物I中的含氧官能团名称为硝基、羟基;
【小问2详解】
根据分析可知,G为邻硝基苯甲醛,结构简式为;
【小问3详解】
反应①是甲苯的磺化反应,甲苯对位的H被磺酸基取代,属于取代反应,反应⑥是醇羟基氧化为醛基,故反应①为取代反应,反应⑥为氧化反应;
【小问4详解】
反应④是邻硝基甲苯侧链光照后甲基发生氯代反应,反应④条件为、光照;反应⑤是卤代烃水解反应生成醇,故反应⑤条件为水溶液、加热;
【小问5详解】
反应②是A()的硝化反应,化学方程式为:;
【小问6详解】
(ⅰ)H含碳碳双键、醛基和硝基,与1mol 加成后,含氧官能团种类和H相同,说明保留醛基和硝基,只加成碳碳双键,因此M的结构简式为;
(ⅱ) X为H的双键加成,且连有Br的碳原子与苯环直接相连;Y为X的醛基被还原为羟基的产物,Y发生消去反应重新得到碳碳双键,得到I,化学方程式为.
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2024级高二年级第二学期限时训练
化学
时间:75分钟 总分:100分
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Ti-48
一、单项选择题:本题包括14小题,共42分
1. 在中国悠久的文化历史中,“二十四节气”是农耕文明的重要基石和饮食文化的生动体现。下列说法正确的是
A. 立春:咬定青山不放松,春卷萝卜迎新春——春卷中的淀粉是纯净物
B. 惊蛰:春雷动万物醒,梨与驴打滚共迎春——梨中的果糖和蔗糖互为同分异构体
C. 谷雨:雨生百谷春将尽,香椿绿茶两相宜——绿茶中的茶多酚()与苯酚互为同系物
D. 立夏:炎炎夏日初来临,鸭蛋蚕豆迎夏意——鸭蛋中的蛋白质水解可生成氨基酸
2. 有机物与生产、生活密切相关,下列关于有机物的使用不合理的是
A. 苯甲酸钠作食品调味剂 B. 氧炔焰用于切割金属
C. 丙三醇用于配制化妆品 D. 氯乙烷用作冷冻麻醉
3. 下列化学用语正确的是
A. NaCl溶液中的水合钠离子:
B. 基态碳原子的价电子排布图为
C. 邻羟基苯甲醛分子内氢键示意图:
D. 顺-2-丁烯的结构简式:
4. 设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 12 g金刚石中含有的共价键数目为
B. 常温常压下,14 g乙烯和丙烯的混合物中的原子个数为
C. 标准状况下,1 mol 含有的碳碳双键数目为
D. 溶于水电离出个
5. 下列变化过程中,各种物质破坏的作用力不正确的是
选项
A
B
C
D
变化过程
干冰升华
钠熔化
氢氧化钠的溶解
HCl溶于水
破坏的作用力
分子间作用力
金属键
离子键
离子键
A. A B. B C. C D. D
6. 冠醚分子可通过识别 Li⁺,实现卤水中Li⁺的萃取,一种冠醚合成及分子识别Li⁺的过程如下。下列说法不正确的是
A. 在水中的溶解度:X>苯酚 B. 超分子 R 中 Li⁺换成 K⁺也适配
C. 冠醚分子Z的一氯代物有4种 D. 过程Ⅱ增加了 Li⁺在有机溶剂中的溶解度
7. 下列各组中两个变化所发生的反应,属于同一类型的是
A. 由乙烷制溴乙烷、由乙烯制溴乙烷
B. 乙烯使溴水褪色、乙炔使酸性高锰酸钾溶液褪色
C. 乙醛转化为乙酸、乙醛转化为乙醇
D. 由乙醇制乙烯、由溴乙烷制乙烯
8. 东莨菪内酯可用于治疗支气管疾病和哮喘,结构简式如图。下列说法正确的是
A. 分子中存在3种官能团
B. 该物质用足量氢气还原后的产物分子中有4个手性碳原子
C. 1mol该物质与足量溴水反应,最多可消耗1mol
D. 1mol该物质与足量NaOH溶液反应,最多可消耗2mol NaOH
9. 物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是
选项
性质差异
结构因素
A
熔点:
晶体类型
B
溶解度:在中中
分子极性较弱
C
键角:小于
中心原子的杂化方式
D
结合的能力:
乙基是推电子基,使N的电子云密度增大
A. A B. B C. C D. D
10. 下列实验现象、结论正确的是
选项
实验操作或现象
结论
A
向2-溴丁烷水解后的混合物中直接加入溶液,产生浅黄色沉淀
2-溴丁烷含溴元素
B
向苯酚溶液中滴加足量浓溴水,有白色沉淀
苯酚与溴水发生取代反应
C
向淀粉溶液中加入稀,加热几分钟,冷却后再加入新制银氨溶液,加热,没有银镜产生
淀粉没有水解
D
乙醇和浓硫酸加热产生的气体直接通入到酸性溶液中,溶液紫色褪去
乙烯能被酸性氧化
A. A B. B C. C D. D
11. 下图分子构成的物质可为运动员补充能量。其中R、W、Z、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z和Y同族。下列有关叙述中错误的是
A. Z和X的简单氢化物的键角:
B. 分子VSEPR模型为直线形
C. 分子式为的有机物一定能发生银镜反应
D. 与X同周期且比X第一电离能大的元素有3种
12. 的配合物呈现不同的颜色。如为浅紫色,为红色,为无色。某同学为探究配合物的性质进行如下实验,下列有关说法正确的是
A. 向溶液Ⅰ中加入适量硝酸可抑制的水解,有利于观察到的紫色
B. 中与配位的是C原子
C. 与形成配位键的稳定性强弱:
D. 核外电子的空间运动状态数与核外电子的空间运动状态数不相等
13. 用单原子Ni和纳米Cu作串联催化剂,通过电解法可将CO2转化为乙烯,实验装置如图所示[已知:电解效率η(B)=×100%]。其中双极膜是由阳膜和阴膜制成的复合膜,在直流电场的作用下,双极膜复合层间的H2O电离出的H+和OH-可以分别通过膜移向两极。下列说法正确的是
A. 纳米Cu催化剂上发生的反应为2CO+8e-+8H+=CH2=CH2+2H2O
B. 若乙烯的电解效率为60%,电路中通过1 mol电子时,产生0.06 mol乙烯
C. 电解池工作时,双极膜中H2O电离出的H+流向电极a
D. 电解结束后双极膜右侧区域n(KOH)减小
14. 25℃时,向HR溶液中滴加NaOH溶液,测得随pH的变化关系如图所示。下列叙述错误的是
A. 25℃时,HR的电离常数 B. pH为5.0时,
C. M点水的电离程度大于N点的 D. 滴至溶液时,
二、非选择题:本题包括4小题,共58分
15. 含铜物质在生产生活中有着广泛应用,回答下列问题:
(1)同周期元素中,基态原子未成对电子数和Cu相同的元素有___________种。
(2)基态较基态稳定的原因是:___________。
(3)铜盐属于重金属盐,铜盐中毒可用青霉胺解毒,解毒原理如下:能与青霉胺形成环状络合物,该环状络合物无毒、易溶于水,可经尿液排出。
①该络离子中,配位数:配体数=___________。
②组成该环状络合物的非金属元素中涉及到的杂化方式有___________。
(4)铜能与拟卤素反应。拟卤素对应的酸有两种,理论上异硫氰酸()的沸点高于硫氰酸(),其原因为___________。
(5)一种由Cu、In、Te组成的高熵合金具有优良的热电性能,其四方晶胞如图所示:
①In的配位数为___________;
②若晶胞底边正方形的边长均为,高为,阿伏加德罗常数的值为,设晶体最简式的式量为Mr,则该晶体的密度为___________(列出计算式)。
16. 苯胺是一种重要的精细化工原料,在染料、医药等行业中具有广泛的应用。可利用硝基苯制取苯胺,其原理为:相关信息如下表:
物质
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
密度/
性质
硝基苯
123
5.9
210.9
1.20
不溶于水,易溶于乙醚
苯胺
93
184.0
1.02
微溶于水,易溶于乙醚,能与水形成共沸物;苯胺为无色油状液体,具有较强的还原性
乙酸
60
16.6
117.9
1.05
与水互溶,不能与水形成共沸物
乙醚
74
34.5
0.71
微溶于水
实验装置如图所示(夹持、部分加热等装置略)。
实验步骤:
①向装置1中加入20 g铁粉、30.00 mL水及3.50 mL乙酸(足量),加热煮沸10 min;
②稍冷后,通过漏斗缓慢滴入12.30 mL硝基苯,再加热回流30 min;
③将所得混合物全部转入水蒸气蒸馏装置(装置2)中,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,分离出有机层;水层用乙醚萃取,分离出醚层;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将苯胺醚溶液放入蒸馏装置(装置图略)中,先蒸馏回收乙醚,再蒸馏收集180~185℃馏分,得到9.30 g苯胺。
(1)仪器a的名称是___________。依据步骤①②中试剂的用量(忽略固体体积),仪器a最适宜的规格为___________(填标号)
A.50 mL B.100 mL C.250 mL D.500 mL
(2)长导管b的作用是___________,判断水蒸气蒸馏过程结束的实验现象为___________。
(3)步骤④中将苯胺-水馏出液用NaCl饱和的原因除增加水溶液的密度,有利于分层外,还有___________。
(4)步骤⑤蒸馏苯胺醚溶液时,当乙醚回收完毕后,需要放出冷凝管中的水再蒸馏,这样操作的原因是___________。
A.防止蒸馏苯胺时,冷凝管因内外壁温差过大而炸裂
B.防止苯胺蒸气遇冷过度凝结,在冷凝管内壁形成固体堵塞
C.加快苯胺的冷凝速度
(5)该实验苯胺的产率为___________(保留三位有效数字)。
17. 金属镓被称为“电子工业脊梁”,氮化镓(GaN)、氧化镓是第三代、第四代半导体的主要材料。由炼锌矿渣[主要含铁酸锌、铁酸镓、钛酸亚铁、]制取氮化镓的部分工艺流程如下所示:
已知:
①镓和铝同主族,化学性质相似;20℃氯化镓的溶解度为180 g,且温度升高,溶解度明显增大;
②“酸浸”时,钛元素以形式存在,室温下极易水解得到;矿渣经“酸浸”后所得“浸出液”中含有、、、等离子;
③金属离子形成氢氧化物沉淀的及金属离子的萃取率,如下表:
金属离子
开始沉淀pH
8.0
1.7
5.5
3.0
0.4
沉淀完全pH
9.6
3.2
8.0
4.9
1.1
萃取率(%)
0
99
0
97~98.5
回答下列问题:
(1)“滤液2”可用于回收硫酸锌,则“滤液1”需调节的pH范围是___________;加入的“固体M”为(写化学式)___________。
(2)反萃取后水溶液中镓元素以___________(用化学用语表示)形式存在。
(3)“操作4”是指蒸发浓缩、___________、___________、过滤、洗涤、干燥。
(4)“高温气相沉积”中镓先转化为,然后再与发生反应,写出与反应生成GaN的化学方程式:___________。
(5)测定钛白粉中的含量可用滴定分析法:取1.000 g样品充分溶于过量稀硫酸中,再加入铝粉将钛元素转化为,过滤,将滤液用稀硫酸稀释至100 mL。取20 mL于锥形瓶中,滴加2~3滴KSCN溶液,用的标准溶液进行滴定(能将氧化成四价钛的化合物),重复上述滴定操作两次,平均消耗标准溶液20.00 mL。
①上述滴定的终点现象为___________。
②钛白粉中的质量分数为___________。
18. 观察如下有机合成路线,回答有关问题。
已知:
(1)化合物I中的含氧官能团名称为___________。
(2)化合物G的结构简式为___________。
(3)反应①与⑥的反应类型分别为___________、___________。
(4)反应④与⑤的反应条件(含试剂)分别为___________、___________。
(5)反应②的化学方程式为___________。
(6)为了实现H到I的转变,尝试进行如下反应
(ⅰ)化合物H与等物质的量反应并未得到I,而是得到了I的同分异构体M,已知M的含氧官能团种类与H相同,写出M的结构简式___________。
(ⅱ)为了避免得到副产物M,设计了经过中间产物X与Y的合成路线,已知X中连有Br的碳原子与苯环直接相连,写出由中间产物Y制备目标产物I的化学方程式___________。
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