内容正文:
宜宾市一中2024级高二学年下期第三次学情检测
化学
满分:100分 考试时间:75分钟
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 A 127 K 39 Ti 48 Fe56
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45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. 化学与社会生产生活密切相关。下列有关说法正确的是
A. 三星堆“祭祀坑”提取到丝绸制品残留物,丝绸主要成分为蛋白质
B. “天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅
C. 生活中用的塑料包装袋、食品保鲜膜的主要成分是聚氯乙烯
D. 运动员“战袍”内层添加石墨烯片用于保暖,石墨烯属于烯烃
【答案】A
【解析】
【详解】A.丝绸的主要成分为天然蛋白质,该说法正确,A正确;
B.太阳能电池板的主要材料是单质硅,二氧化硅是光导纤维的主要原料,B错误;
C.聚氯乙烯有毒,不可用于食品包装,食品包装袋、保鲜膜的主要成分是聚乙烯,C错误;
D.石墨烯是只含碳元素单质,烯烃是含碳、氢元素的有机化合物,石墨烯不属于烯烃,D错误;
故选A。
2. 下列有关化学用语表示错误的是
A. 氯气的共价键电子云轮廓图:
B. 二氧化硅的分子式为SiO2
C. N2H4的电子式:
D. 基态氧原子电子轨道表示式为:
【答案】B
【解析】
【详解】A.氯气分子中氯原子与氯原子形成p-pσ键,共价键电子云轮廓图,A正确;
B.二氧化硅是共价晶体,不存在单个分子结构,B错误;
C.N2H4是共价化合物,其电子式为:,C正确;
D.氧元素的原子序数为8,价电子排布式为1s22s22p4,轨道表示式为,D正确;
故选B。
3. 设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 1 mol C6H6(苯)中含碳碳双键的数目为3NA
B. 18 g D2O中含有的质子数为10NA
C. 标准状况下,2.24 L C2H5OH中含氢原子数目为0.6NA
D. 0.5 mol CH4和1 mol Cl2在光照下充分反应后分子总数目为1.5NA
【答案】D
【解析】
【详解】A.苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键,不存在碳碳双键,A项错误;
B.D2O的摩尔质量为,18 g D2O的物质的量为,1个D2O分子含10个质子,则18 g D2O中质子数为,B项错误;
C.标准状况下为液态,不能使用标准状况下的气体摩尔体积计算其物质的量,C项错误;
D.和在光照下发生取代反应,反应前后分子总数不变,反应前总物质的量为,故充分反应后分子总数为,D项正确;
答案选D。
4. 下列分子和离子中, VSEPR模型为四面体形且分子或离子的空间结构为三角锥形的是
① ② ③ ④
A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④
【答案】B
【解析】
【详解】所给分子中中心原子价层电子对数分别为①;②;③;④.所以VSEPR模型均为四面体形,若分子或离子的空间结构为三角锥形,则中心原子需结合三个原子即存在一个孤电子对,②③符合。
故选:B。
5. 尿素的结构可表示为。下列有关说法正确的是
A. 分子中含有3molσ键
B. 分子中C原子、N原子的杂化轨道类型均为sp3
C. 组成尿素的四种元素的第一电离能由大到小的顺序是
D. 根据结构推测,尿素易溶于水,其熔、沸点高于丙酮()
【答案】D
【解析】
【详解】A.分子中含有7molσ键,故A错误;
B.分子中C原子形成三个σ键、每个N原子形成三个σ键且存在一对孤电子对,所以C原子、N原子的杂化轨道类型分别为、,故B错误;
C.同周期主族元素的第一电离能随着原子序数增大而整体呈增大趋势,但第 ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于其同周期相邻元素,H的1s能级的能量小于C的2p能级的能量、且H的1s能级上电子离原子核更近,第一电离能由大到小的顺序是,故C错误;
D.尿素分子存在氨基,与水分子间易形成氢键,所以尿素易溶于水,其熔、沸点高于丙酮,故D正确;
故选D。
6. 下列离子方程式书写不正确的是
A. 将过量SO2气体通入NaClO溶液中:
B. 向Al2(SO4)3溶液中滴加NaHCO3溶液:
C. 标准状况下将112 mL氯气通入10 mL 1 mol·L-1溴化亚铁溶液中:
D. 明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液至沉淀的物质的量最大:
【答案】C
【解析】
【详解】A.具有还原性,具有强氧化性,二者发生氧化还原反应,从价升至价,从价降至价,离子方程式书写无误,A正确;
B.与发生完全双水解反应,生成沉淀与气体,离子方程式,配比、产物均正确,B正确;
C.标准状况下物质的量;中,即、;还原性,优先氧化,,恰好氧化,不参与反应,因此正确的方程式为,C错误;
D.明矾中、,滴加至沉淀物质的量最大时,完全沉淀为,部分沉淀,反应离子方程式,配比与产物正确,D正确;
故选C
7. 中成药连花清瘟胶囊在防治新冠肺炎中起到重要作用,其有效成分绿原酸结构简式如图所示。下列说法正确的是
A. 绿原酸的分子式为
B. 每个绿原酸分子中含有6个手性碳原子
C. 绿原酸与足量反应,可消耗
D. 绿原酸与足量溶液反应,最多消耗
【答案】D
【解析】
【详解】A.由结构可知,绿原酸分子含有16个碳原子、9个氧原子,不饱和度为8,分子中氢原子数目为,故其分子式为,A错误;
B.连4个不同基团的碳原子为手性碳原子,每个绿原酸分子中含有4个手性碳原子,B错误;
C.绿原酸中有1个苯环和1个碳碳双键可与H2反应,则绿原酸与足量反应,可消耗,C错误;
D.绿原酸含有1个羧基、1个酯基(羧酸与醇形成)、2个酚羟基,因此绿原酸与足量溶液反应,最多消耗,D正确;
故答案为D。
8. 中国国家航天局公布了由“祝融号”火星车拍摄的科学影像图,发现火星岩石中富含X、Y、Z、W四种短周期元素,其原子序数递增。Y是地球地壳中含量最高的元素,Z的原子半径是所有短周期主族元素中最大的,X、W同主族,且X、Z、W原子的最外层电子数之和为9。下列叙述正确的是
A. 简单离子半径: Y<Z
B. Y、Z、W形成的盐溶液呈碱性
C. 氢化物的沸点: X一定低于Y
D. X与W形成WX是离子化合物
【答案】B
【解析】
【详解】本题可从Y和Z入手,Y是地壳中含量最高的元素,则Y是氧元素;根据元素周期表半径的递变规律可知,短周期原子半径最大的为钠元素,则Z是钠元素;Z的最外层电子数是1,由于X和W同主族,则最外层电子数相同均为4,则可推出X是碳元素,W是硅元素。
A.Y和Z的简单离子外层电子排布相同,根据元素周期表递变规律可知:Y>Z,A错误;
B.Y、Z、W形成的盐为硅酸钠,硅酸是弱酸,可水解产生氢氧根所以溶液呈碱性,B正确;
C.X的氢化物可以是有机物,有固液气三种状态,故X氢化物的沸点不一定低于Y,C错误;
D.碳化硅是由硅与碳元素以共价键结合形成的共价化合物,D错误;
故选B。
9. 的甲烷化是实现“碳中和”的重要途径,该反应机理如图所示。下列说法不正确的是
A. 吸附在催化剂表面而发生反应
B. 和均为该反应的中间产物
C. 该过程中只有一种催化剂
D. 甲烷化的产物为和
【答案】C
【解析】
【详解】A.由反应机理图像可知吸附在催化剂表面而发生反应,A正确;
B.由反应机理图像可知和均为该反应的中间产物,B正确;
C.由反应机理图像可知氢气在Pd表面吸附发生氢氢键断裂得氢原子,故催化剂还有Pd,C错误;
D.甲烷化的产物为和:CO2+4H2=CH4+2H2O,D正确;
故选C。
10. 从微观视角探析物质结构性质是学习的有效方法。下列实例与解释不符的是
选项
实例
解释
A
金属具有良好的导电性
金属晶体中电子气在电场中定向移动
B
甲苯与高锰酸钾溶液反应实验中加入冠醚(18-冠-6)可以缩短褪色时间
18-冠-6与相互作用,使高锰酸钾间接“溶于”甲苯中,增大与甲苯接触的机会
C
比沸点低
分子间氢键比分子间氢键弱
D
中的键角比中的键角大
的孤电子对数比少,对成键电子对的斥力小
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.金属晶体中金属原子共享了价电子,形成了“电子气”,在外电场的作用下自由电子定向移动形成了电流,故金属具有良好的导电性,A正确;
B.18-冠-6与相互作用形成超分子,加入冠醚中的钾离子因静电作用将高锰酸根离子间接“溶于”甲苯中,增大与甲苯接触的机会,加快反应速率,B正确;
C.分子间氢键比分子间氢键强,但分子间形成的氢键个数少于,因此其沸点较低,C错误;
D.中的键角比中的键角大是因为二者中心原子O原子杂化方式相同,都为sp3杂化,的孤电子对数(1对)比(2对)少,对成键电子对的斥力小,D正确;
故选C。
11. 电还原法是指利用电解原理合成不同的有机产物,因其条件温和、操作简便,该技术有着广泛的应用。如图是酸性条件下利用CO2电还原制备CH4的示意图,下列判断错误的是
A. 电子由a极流出,流入b极
B. b极的电极反应式为:
C. 离子交换膜为阴离子交换膜
D. b极的副产物可能是H2
【答案】C
【解析】
【分析】如图是酸性条件下利用CO2电还原制备CH4的电解装置,由图可知电极b表面CO2通过电还原生成CH4,碳元素化合价+4降低-4价,得电子,则电极b为阴极,电极反应式:;电极a为阳极,电极反应式:,H+由阳极区经离子交换膜进入阴极区;
【详解】A.电极a为阳极,发生失电子的氧化反应,电子流入b极,故A正确;
B.结合分析可知b极的电极反应式为:,故B正确;
C.H+由阳极区经离子交换膜进入阴极区,说明离子交换膜为阳离子交换膜,故C错误;
D.H+由阳极区经离子交换膜进入阴极区,可能在阴极得电子生成氢气,故D正确;
答案选C。
12. 根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项
实验操作和现象
结论
A
向苯和甲苯中分别滴加少量酸性溶液,充分振荡,苯中溶液为紫红色,甲苯中溶液为无色
甲基使苯环变活泼,苯环被氧化
B
向有机物Y的水溶液中加入少量稀溴水,无白色沉淀生成
Y不属于酚类物质
C
在圆底烧瓶中放入几小块电石,逐滴加入适量的蒸馏水,将产生的气体通入溴水中,溶液褪色
产物中乙炔生成
D
向洁净试管中加入新制银氨溶液,滴入几滴乙醛,振荡,水浴加热,试管壁上出现银镜
乙醛有还原性
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.向苯和甲苯中分别滴加少量酸性高锰酸钾溶液,充分振荡,苯中溶液为紫红色,甲苯中溶液为无色说明苯环使甲基变活泼,甲基被氧化,故A错误;
B.向有机物Y的水溶液中加入少量稀溴水,无白色沉淀生成,可能是由于Y不属于酚类物质,也可能是由于溴水浓度小,反应产生是三溴苯酚量少,没有形成沉淀,故B错误;
C.向电石中滴加蒸馏水,产生的气体不仅有乙炔还有、等杂质也可以使溴水褪色,故将气体通入溴水中溶液褪色不能证明有乙炔生成,故C错误;
D.向洁净试管中加入新制银氨溶液,滴入几滴乙醛,振荡,水浴加热,试管壁上出现银镜,说明乙醛和银氨溶液发生氧化还原反应,银氨溶液被乙醛还原为银,证明乙醛具有还原性,故D正确;
故选D。
13. 某汽车安全气囊的产气药剂主要含有叠氮化钠(NaN3),该物质是一种无色晶体,易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚。化工生产中,多余的NaN3常使用NaClO溶液处理,在酸性条件下,二者反应可生成无毒的气体。某硝酸工厂处理尾气并制备叠氮化钠的工艺流程如图所示,下列说法错误的是
A. 合成NaNO2时,生成1mol NaNO2对应转移的电子数为0.5NA
B. 试剂①与试剂②分别为乙醇、乙醚
C. 合成NaN3的化学反应方程式为:N2H4 + NaNO2 = NaN3 + 2H2O
D. 若处理19.5g NaN3,理论上需加入0.5mol·L-1的NaClO溶液0.6
【答案】D
【解析】
【分析】一氧化氮、二氧化氮和氢氧化钠溶液反应生成亚硝酸钠,再和肼反应生成叠氮化钠,加入乙醇促使其结晶析出,过滤分离出晶体,最后再用乙醚洗涤得到叠氮化钠,据此解答。
【详解】A.NO中氮元素化合价由+2价升高至+3价,NO2中元素化合价由+4价降低至+3价,由得失电子守恒及原子守恒可得反应为:NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O,由方程式可知:2molNaNO2~1mole-,则生成l molNaNO2时转移电子0.5mol,数目为0.5NA,A正确;
B.已知叠氮化钠(NaN3)易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚,则加入乙醇有助于叠氮化钠结晶析出,用乙醚洗涤可防止叠氮化钠的溶解损失,所以试剂①与试剂②分别为乙醇、乙醚,B正确;
C.亚硝酸钠和肼反应生成叠氮化钠和水,反应方程式为:N2H4+NaNO2=NaN3+2H2O,C正确;
D.NaN3常使用NaClO溶液处理,在酸性条件下,二者反应可生成无毒的气体,即两者发生氧化还原反应生成氮气、氯化钠和水,反应的离子方程式为:,处理19.5g NaN3(即),理论上需加入0.5mol·L-1的NaClO溶液体积为:,D错误;
故选D。
14. 金属K在中燃烧得到,具有强氧化性,也常作消毒剂,的晶胞(与NaCl晶胞结构相同)如图所示,1号原子的分数坐标为,已知过氧键的键长为dnm,阿伏加德罗常数的值为,晶胞的棱长为anm。下列说法错误的是
A. 晶体中每个周围最近且等距的有6个
B. 晶体的密度为
C. 2号原子的分数坐标为
D. 晶胞中位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为
【答案】C
【解析】
【详解】A.由于的晶胞与NaCl晶胞结构相同,在NaCl晶胞中每个周围最近且等距的有6个,所以在晶体中晶体中每个周围最近且等距的有6个,A正确;
B.根据晶胞结构,位于晶胞的顶点和面心,利用均摊法,的个数,位于晶胞的棱上和体心,的个数,晶体的密度为,B正确;
C.2号原子的分数坐标为,C错误;
D.晶胞中位于所形成的正八面体的体心,正八面体的边长为面对角线的一半,晶胞棱长为anm,面对角线长为,所以正八面体的边长为,D正确;
故选C。
15. 25℃时,等体积两种一元酸HA和HB分别用等浓度的溶液滴定,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是
A. 酸性:HA<HB
B. 酸HB的电离度约为0.5%
C. 起始浓度:,
D. 用溶液滴定HB可用甲基橙作指示剂
【答案】B
【解析】
【详解】A.由图中可以看出,滴定达终点时,HB消耗KOH的体积大,则表明c(HB)>c(HA),而起始时pH(HB)>pH(HA),所以酸性HA>HB,故A错误;
B.HB是弱酸,部分电离,对应的pH=3,则电离部分c电离(HB)≈c(H+)=10-3mol/L,由图可知滴定等体积的两种酸时滴HB消耗的氢氧化钠是滴定HA的两倍,则c初始(HB)=2c(HA)≈0.2mol/L,则酸HB的电离度为,故B正确;
C.由图中可以看出,滴定HA的终点pH=7,则HA是强酸,c(HA)=c(H+)=0.1mol/L,初始时,HB的pH为3,而酸性HA>HB,说明HB是弱酸部分电离,则,故C错误;
D.甲基橙变色范围为3.1—4.4,由图可知该pH范围内NaOH滴定HB未发生突跃,不可用甲基橙作指示剂,故D错误;
答案选B。
二、非选择题(包括4个题,共55分。)
16. 甲醚可用作气雾剂的抛射剂,也可作为制冷剂、局部麻醉药和燃料。
I.工业上利用水煤气合成甲醚:
已知:
化学键
C—H
C—O
H—H
键能/
413
351
436
803
1071
(1)水煤气合成甲醚发生反应的热化学方程式: ___________,该反应在___________(填“高温”“低温”或“任意条件”)下可自发进行。
(2)一定温度下,在2 L恒容密闭容器中投入和发生上述反应,当容器内压强不再发生变化时,下列说法正确的是___________(填标号)。
A. 该反应达到最大限度
B. 的百分含量不再发生变化
C. 、CO全部转化为和
D. CO、、的浓度一定相等
Ⅱ.利用催化加氢合成甲醚,主要发生的反应如下:
反应①: ;
反应②: 。
恒定压强为时,若开始投入的、分别为、,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。已知:的选择性。
(3)240℃时,若不改变反应温度,能提高平衡产率的措施有___________(任写一条)。
(4)由图可知,升高温度,的选择性减小,推断出___________(填“>”或“<”)0。
(5)300℃时,若10 min时反应达到平衡状态,此时___________mol,反应②的压强平衡常数___________。
(6)比较不同温度下反应①的平衡常数:K(200℃)___________(填“>”或“<”)K(300℃)。
【答案】(1) ①. ②. 低温 (2)AB
(3)压缩容器体积 (4)<
(5) ①. ②. 或0.15
(6)>
【解析】
【小问1详解】
根据反应物总键能-生成物总键能,水煤气合成甲醚发生反应=-265,根据反应自发进行的判据:H-TS <0,的、,所以反应需要低温下发生;
【小问2详解】
一定温度下,在2 L恒容密闭容器中投入和发生反应,当容器内压强不再发生变化时,说明该反应达到了平衡状态。
A. 该反应达到了平衡状态,即为该反应达到最大限度,A正确;
B. 该反应达到了平衡状态,的百分含量不再发生变化,B正确;
C. 反应为可逆反应,、CO不会全部转化为和,C错误;
D. 该反应达到平衡状态时,CO、、的浓度不一定相等,D错误;
故选AB;
【小问3详解】
反应①是气体分子数减小的反应,反应②是气体分子数不变的反应,通过加压使反应①平衡正向移动,或者加入有利于反应①进行的催化剂,可以提高选择性;
【小问4详解】
由图可知,升高温度,的选择性减小,则反应①:平衡逆向移动,可推断出< 0;
【小问5详解】
300℃时,若10 min时反应达到平衡状态,CO2的平衡转化率为40%,则消耗CO2 0.4amol,CH3OCH3的选择性为40%,则生成CH3OCH3的物质的量为=0.08amol;即平衡时生成CH3OCH3的物质的量为0.08amol;根据生成CH3OCH3的物质的量为0.08amol,消耗CO2 0.4amol,列出三段式计算:
则平衡时二氧化碳、氢气、甲醚、一氧化碳、水蒸气的物质的量分别为0.6amol、1.28amol、0.08mol、0.24amol、0.48amol,则混合气体的总物质的量为2.68amol,反应②的平衡常数=0.15;
【小问6详解】
反应①: < 0,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,则不同温度下反应①的平衡常数:K(200℃) >K(300℃)。
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180g,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pH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)Ga元素的价电子轨道表示式为_______。
(2)“酸浸”时发生反应的离子方程式为_______。
(3)“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)_______。
(4)反萃取后水溶液中镓元素以_______(用化学用语表示)形式存在。
(5)“操作4”是指_______、_______、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(6)“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:_______。
(7)测定钛白粉中的含量可用滴定分析法:取1.000g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100mL。取20mL于锥形瓶中,滴加2~3滴KSCN溶液,用0.1000mol/L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23.00mL。
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) (2)
(3) ①. 4.9≤pH<5.5 ②. Fe
(4)或
(5) ①. 趁热过滤 ②. 冷却结晶
(6)
(7) 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. 92.00%
【解析】
【小问1详解】
Ga位于元素周期表的第四周期ⅢA族,故其价电子轨道表示式为。
【小问2详解】
根据题中信息,“浸出液”中含有、、、等离子,可知矿渣与酸反应得到和离子,故离子反应方程式为。
【小问3详解】
在“浸出液”中加入“”目的是将氧化成,然后进行第一次调节pH,得到;经“操作1”过滤后,对“滤液1”进行第二次调pH,经“操作2”过滤得到“滤渣2”和“滤液2”,而“滤液2”可用于回收硫酸锌,再结合“滤渣2”最终制得氮化镓(),可以推测第二次调pH得到了和,结合“已知③”可知要沉淀完全和,不沉淀,则要4.9≤pH<5.5;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4详解】
用氢氧化钠溶液进行反萃取,根据“已知①镓的性质与铝相似”可知,氢氧化镓与氢氧化钠溶液反应得到或,故反萃取后水溶液中镓元素以或形式存在。
【小问5详解】
根据元素周期律知易水解,因此,从水溶液获得晶体需在HCl气氛下蒸发浓缩,由于氯化钠的溶解度随温度变化不大,而氯化镓的溶解度随温度的升高,明显增大,所以需“趁热过滤”除去析出的氯化钠,再冷却结晶得到。
【小问6详解】
根据反应物、和产物GaN,结合原子守恒可写出反应的化学方程式为。
【小问7详解】
①滴定中用标准溶液滴定,KSCN为指示剂,故终点现象为“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根据原子守恒与得失电子守恒建立关系式:~,故的质量分数为。
18. 某新型有机酰胺化合物M在工业生产中有重要的作用,其合成路线如下:
已知:①
②
回答下列问题:
(1)A的顺式结构为___________(填结构简式);
(2)的化学方程式为___________;
(3)的化学方程式为___________;
(4)芳香族化合物Q是C的同分异构体,请写出满足下列条件的Q的所有同分异构体的结构简式:___________;
①苯环上有3个取代基;
②与FeCl3溶液发生显色反应;
③1 mol Q与足量Na反应,生成22.4 L H2(标准状况下);
④Q的核磁共振氢谱显示为5组峰。
(5)参照上述合成路线,以和为原料(无机试剂任选),设计制备的合成路线___________。
【答案】(1) (2)
(3) (4)、
(5)
【解析】
【分析】根据D的分子式为C8H12O2,由E可逆推出D的结构简式为;E→F发生已知反应①,则F为;苯发生硝化反应生成硝基苯,则G为硝基苯;G→H:硝基苯被还原为苯胺,则H为苯胺;H和F发生取代反应生成M,据此分析作答。
【小问1详解】
A中含有碳碳双键,故顺式结构为:。
【小问2详解】
B为OHCCH=CHCH=CHCHO,B和乙烯发生信息②的反应生成C,化学方程式:。
【小问3详解】
H和F发生取代反应生成M,F+H→M的化学反应方程式:。
【小问4详解】
芳香族化合物Q是C的同分异构体.需满足下列条件:①苯环上有3个取代基;②与FeCl3溶液发生显色反应,说明含酚羟基;③1mol Q与足量Na反应,生成22.4L H2(标准状况下),说明1个分子中含2个羟基;④Q的核磁共振氢谱显示为5组峰,说明结构要高度对称,满足条件的同分异构体有:、。
【小问5详解】
以和HOCH2CH2OH为原料(无机试剂任选)制备,可以由OHCCHO和CH3CHO发生信息②的反应得到,CH3CHO可以由CH2=CH2与水发生得到乙醇,乙醇再催化氧化得到乙醛,OHCCHO可以由HOCH2CH2OH发生催化氧化得到,其合成路线:。
19. 苯甲酸甲酯常用作有机合成中间体、溶剂、食品保鲜剂等,可利用苯甲酸和甲醇在下图所示装置中制得。相关物质的物理性质见下表:
苯甲酸
甲醇
苯甲酸甲酯
相对分子质量
122
32
136
熔点/℃
122
-93.9
-12.3
沸点/℃
249
65
199.6
反应密度/(g/cm3)
1.2659
0.792
1.0888
水溶性
0.17g(25℃)、0.95g(50℃)
易溶
难溶
回答下列问题:
Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入18.3g苯甲酸()和19.2g甲醇,再小心加入3mL浓硫酸,混匀后,投入几粒沸石,小心加热75min,获得苯甲酸甲酯粗产品。
(1)仪器X的名称是___________;加入沸石的作用是___________。
(2)写出该实验中制取苯甲酸甲酯的化学方程式___________。
(3)实验中需使用过量的甲醇,其目的是___________。
Ⅱ.粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等,现拟用下列流程进行精制:
(4)蒸馏时,温度应控制在___________℃左右;操作a的名称是___________。
(5)实验制得苯甲酸甲酯精制品13.2g,则本实验中苯甲酸甲酯的产率为___________%(结果保留三位有效数字)。
Ⅲ.探究苯甲酸甲酯的碱性水解并回收苯甲酸(装置如下图)
(6)能说明i装置中反应基本完全的现象是___________。
(7)完成步骤③适宜采用的方法是___________(填字母标号)。
a.常温过滤 b.趁热过滤 c.蒸发 d.分液
【答案】(1) ①. 球形冷凝管 ②. 防止暴沸
(2) (3)提高苯甲酸的转化率(或提高苯甲酸甲酯的产率)
(4) ①. 65 ②. 分液
(5)64.7 (6)烧瓶中液体不再分层
(7)a
【解析】
【分析】苯甲酸()、甲醇和浓硫酸混匀后,投入几粒沸石,小心加热75min,获得苯甲酸甲酯粗产品;苯甲酸甲酯粗产品中含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等,控制温度蒸馏得乙醇,剩余的混合溶液用饱和碳酸钠溶液洗涤后分液,得水层和有机层,有机层经过一系列操作得苯甲酸甲酯。
【小问1详解】
由仪器X的构造可知,其名称是球形冷凝管;混合液体加热时,加入沸石的作用是防止暴沸;
【小问2详解】
苯甲酸()、甲醇和浓硫酸加热反应制取苯甲酸甲酯,制取苯甲酸甲酯的化学方程式为;
【小问3详解】
苯甲酸()、甲醇和浓硫酸加热反应制取苯甲酸甲酯,实验中需使用过量的甲醇,其目的是提高苯甲酸的转化率(或提高苯甲酸甲酯的产率);
【小问4详解】
据图示可知蒸馏时得甲醇,甲醇的沸点为65℃,所以温度应控制在65℃左右;操作a后得水层和有机层,所以操作a名称是分液;
【小问5详解】
18.3g苯甲酸()物质的量为,19.2g甲醇的物质的量为,即甲醇过量,所以苯甲酸甲酯的理论产量为0.15mol×136g/mol=20.4g,实验制得苯甲酸甲酯精制品13.2g,则本实验中苯甲酸甲酯的产率为;
【小问6详解】
苯甲酸甲酯和氢氧化钠溶液不互溶,液体会分层,苯甲酸甲酯和氢氧化钠溶液反应生成苯甲酸钠和甲醇,苯甲酸钠和甲醇均溶于水,当烧瓶中液体不再分层时说明i装置中反应基本完全;
【小问7详解】
由表格数据可知,常温下苯甲酸的溶解度较小,完成步骤③需将固液分离,适宜采用的方法是常温过滤,故答案为:a。
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宜宾市一中2024级高二学年下期第三次学情检测
化学
满分:100分 考试时间:75分钟
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 A 127 K 39 Ti 48 Fe56
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45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. 化学与社会生产生活密切相关。下列有关说法正确的是
A. 三星堆“祭祀坑”提取到丝绸制品残留物,丝绸主要成分为蛋白质
B. “天宫二号”空间实验室的太阳能电池板的主要材料是二氧化硅
C. 生活中用的塑料包装袋、食品保鲜膜的主要成分是聚氯乙烯
D. 运动员“战袍”内层添加石墨烯片用于保暖,石墨烯属于烯烃
2. 下列有关化学用语表示错误的是
A. 氯气的共价键电子云轮廓图:
B. 二氧化硅的分子式为SiO2
C. N2H4的电子式:
D. 基态氧原子电子轨道表示式为:
3. 设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 1 mol C6H6(苯)中含碳碳双键的数目为3NA
B. 18 g D2O中含有的质子数为10NA
C. 标准状况下,2.24 L C2H5OH中含氢原子数目为0.6NA
D. 0.5 mol CH4和1 mol Cl2在光照下充分反应后分子总数目为1.5NA
4. 下列分子和离子中, VSEPR模型为四面体形且分子或离子的空间结构为三角锥形的是
① ② ③ ④
A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④
5. 尿素的结构可表示为。下列有关说法正确的是
A. 分子中含有3molσ键
B. 分子中C原子、N原子的杂化轨道类型均为sp3
C. 组成尿素的四种元素的第一电离能由大到小的顺序是
D. 根据结构推测,尿素易溶于水,其熔、沸点高于丙酮()
6. 下列离子方程式书写不正确的是
A. 将过量SO2气体通入NaClO溶液中:
B. 向Al2(SO4)3溶液中滴加NaHCO3溶液:
C. 标准状况下将112 mL氯气通入10 mL 1 mol·L-1溴化亚铁溶液中:
D. 明矾溶液中滴加Ba(OH)2溶液至沉淀的物质的量最大:
7. 中成药连花清瘟胶囊在防治新冠肺炎中起到重要作用,其有效成分绿原酸结构简式如图所示。下列说法正确的是
A. 绿原酸的分子式为
B. 每个绿原酸分子中含有6个手性碳原子
C. 绿原酸与足量反应,可消耗
D. 绿原酸与足量溶液反应,最多消耗
8. 中国国家航天局公布了由“祝融号”火星车拍摄的科学影像图,发现火星岩石中富含X、Y、Z、W四种短周期元素,其原子序数递增。Y是地球地壳中含量最高的元素,Z的原子半径是所有短周期主族元素中最大的,X、W同主族,且X、Z、W原子的最外层电子数之和为9。下列叙述正确的是
A. 简单离子半径: Y<Z
B. Y、Z、W形成的盐溶液呈碱性
C. 氢化物的沸点: X一定低于Y
D. X与W形成WX是离子化合物
9. 的甲烷化是实现“碳中和”的重要途径,该反应机理如图所示。下列说法不正确的是
A. 吸附在催化剂表面而发生反应
B. 和均为该反应的中间产物
C. 该过程中只有一种催化剂
D. 甲烷化的产物为和
10. 从微观视角探析物质结构性质是学习的有效方法。下列实例与解释不符的是
选项
实例
解释
A
金属具有良好的导电性
金属晶体中电子气在电场中定向移动
B
甲苯与高锰酸钾溶液反应实验中加入冠醚(18-冠-6)可以缩短褪色时间
18-冠-6与相互作用,使高锰酸钾间接“溶于”甲苯中,增大与甲苯接触的机会
C
比的沸点低
分子间氢键比分子间氢键弱
D
中的键角比中的键角大
的孤电子对数比少,对成键电子对的斥力小
A. A B. B C. C D. D
11. 电还原法是指利用电解原理合成不同的有机产物,因其条件温和、操作简便,该技术有着广泛的应用。如图是酸性条件下利用CO2电还原制备CH4的示意图,下列判断错误的是
A. 电子由a极流出,流入b极
B. b极的电极反应式为:
C. 离子交换膜为阴离子交换膜
D. b极的副产物可能是H2
12. 根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项
实验操作和现象
结论
A
向苯和甲苯中分别滴加少量酸性溶液,充分振荡,苯中溶液为紫红色,甲苯中溶液为无色
甲基使苯环变活泼,苯环被氧化
B
向有机物Y的水溶液中加入少量稀溴水,无白色沉淀生成
Y不属于酚类物质
C
在圆底烧瓶中放入几小块电石,逐滴加入适量的蒸馏水,将产生的气体通入溴水中,溶液褪色
产物中乙炔生成
D
向洁净试管中加入新制银氨溶液,滴入几滴乙醛,振荡,水浴加热,试管壁上出现银镜
乙醛有还原性
A. A B. B C. C D. D
13. 某汽车安全气囊的产气药剂主要含有叠氮化钠(NaN3),该物质是一种无色晶体,易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚。化工生产中,多余的NaN3常使用NaClO溶液处理,在酸性条件下,二者反应可生成无毒的气体。某硝酸工厂处理尾气并制备叠氮化钠的工艺流程如图所示,下列说法错误的是
A. 合成NaNO2时,生成1mol NaNO2对应转移的电子数为0.5NA
B. 试剂①与试剂②分别为乙醇、乙醚
C. 合成NaN3的化学反应方程式为:N2H4 + NaNO2 = NaN3 + 2H2O
D. 若处理19.5g NaN3,理论上需加入0.5mol·L-1的NaClO溶液0.6
14. 金属K在中燃烧得到,具有强氧化性,也常作消毒剂,的晶胞(与NaCl晶胞结构相同)如图所示,1号原子的分数坐标为,已知过氧键的键长为dnm,阿伏加德罗常数的值为,晶胞的棱长为anm。下列说法错误的是
A. 晶体中每个周围最近且等距的有6个
B. 晶体的密度为
C. 2号原子的分数坐标为
D. 晶胞中位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为
15. 25℃时,等体积两种一元酸HA和HB分别用等浓度的溶液滴定,滴定曲线如图所示。下列说法正确的是
A. 酸性:HA<HB
B. 酸HB的电离度约为0.5%
C. 起始浓度:,
D. 用溶液滴定HB可用甲基橙作指示剂
二、非选择题(包括4个题,共55分。)
16. 甲醚可用作气雾剂的抛射剂,也可作为制冷剂、局部麻醉药和燃料。
I.工业上利用水煤气合成甲醚:
已知:
化学键
C—H
C—O
H—H
键能/
413
351
436
803
1071
(1)水煤气合成甲醚发生反应的热化学方程式: ___________,该反应在___________(填“高温”“低温”或“任意条件”)下可自发进行。
(2)一定温度下,在2 L恒容密闭容器中投入和发生上述反应,当容器内压强不再发生变化时,下列说法正确的是___________(填标号)。
A. 该反应达到最大限度
B. 的百分含量不再发生变化
C. 、CO全部转化为和
D. CO、、的浓度一定相等
Ⅱ.利用催化加氢合成甲醚,主要发生的反应如下:
反应①: ;
反应②: 。
恒定压强为时,若开始投入的、分别为、,平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。已知:的选择性。
(3)240℃时,若不改变反应温度,能提高平衡产率的措施有___________(任写一条)。
(4)由图可知,升高温度,的选择性减小,推断出___________(填“>”或“<”)0。
(5)300℃时,若10 min时反应达到平衡状态,此时___________mol,反应②的压强平衡常数___________。
(6)比较不同温度下反应①的平衡常数:K(200℃)___________(填“>”或“<”)K(300℃)。
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180g,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pH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)Ga元素的价电子轨道表示式为_______。
(2)“酸浸”时发生反应的离子方程式为_______。
(3)“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)_______。
(4)反萃取后水溶液中镓元素以_______(用化学用语表示)形式存在。
(5)“操作4”是指_______、_______、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(6)“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:_______。
(7)测定钛白粉中的含量可用滴定分析法:取1.000g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100mL。取20mL于锥形瓶中,滴加2~3滴KSCN溶液,用0.1000mol/L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23.00mL。
①上述滴定的终点现象为_______。
②钛白粉中的质量分数为_______。
18. 某新型有机酰胺化合物M在工业生产中有重要的作用,其合成路线如下:
已知:①
②
回答下列问题:
(1)A的顺式结构为___________(填结构简式);
(2)的化学方程式为___________;
(3)的化学方程式为___________;
(4)芳香族化合物Q是C的同分异构体,请写出满足下列条件的Q的所有同分异构体的结构简式:___________;
①苯环上有3个取代基;
②与FeCl3溶液发生显色反应;
③1 mol Q与足量Na反应,生成22.4 L H2(标准状况下);
④Q的核磁共振氢谱显示为5组峰。
(5)参照上述合成路线,以和为原料(无机试剂任选),设计制备的合成路线___________。
19. 苯甲酸甲酯常用作有机合成中间体、溶剂、食品保鲜剂等,可利用苯甲酸和甲醇在下图所示装置中制得。相关物质的物理性质见下表:
苯甲酸
甲醇
苯甲酸甲酯
相对分子质量
122
32
136
熔点/℃
122
-93.9
-12.3
沸点/℃
249
65
199.6
反应密度/(g/cm3)
1.2659
0.792
1.0888
水溶性
0.17g(25℃)、0.95g(50℃)
易溶
难溶
回答下列问题:
Ⅰ.合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入18.3g苯甲酸()和19.2g甲醇,再小心加入3mL浓硫酸,混匀后,投入几粒沸石,小心加热75min,获得苯甲酸甲酯粗产品。
(1)仪器X的名称是___________;加入沸石的作用是___________。
(2)写出该实验中制取苯甲酸甲酯的化学方程式___________。
(3)实验中需使用过量的甲醇,其目的是___________。
Ⅱ.粗产品的精制
苯甲酸甲酯粗产品中含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等,现拟用下列流程进行精制:
(4)蒸馏时,温度应控制在___________℃左右;操作a的名称是___________。
(5)实验制得苯甲酸甲酯精制品13.2g,则本实验中苯甲酸甲酯的产率为___________%(结果保留三位有效数字)。
Ⅲ.探究苯甲酸甲酯的碱性水解并回收苯甲酸(装置如下图)
(6)能说明i装置中反应基本完全的现象是___________。
(7)完成步骤③适宜采用的方法是___________(填字母标号)。
a.常温过滤 b.趁热过滤 c.蒸发 d.分液
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