内容正文:
绝密★启用前
安徽卓越县中联盟
2024—2025学年高三5月份检测
化学
考生注意:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上,并将考生号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。写在本试卷上无效。
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 He 4 Li 7 C 12 N 14 O 16 S 32 K 39 Br 80
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 2025年春晚机器人的《秧BOT》节目可谓是将化学与生活、科技、社会融为一体。下列说法正确的是
A. 机器人机械臂使用的碳纤维属于无机非金属材料
B. 机器人使用一次电池
C. 使用多智能体协同规划的芯片主要成分是二氧化硅
D. 使用激光SLAM传感器优化运动轨迹,激光是电子由基态跃迁到激发态时释放出来的光能形成的
【答案】A
【解析】
【详解】A.碳纤维是含碳量高于90%的无机高性能纤维,属于无机非金属材料,A正确;
B.机器人需要反复充电使用,应使用可充电的二次电池,一次电池无法充电循环使用,B错误;
C.芯片的主要成分是单质硅,二氧化硅是光导纤维的主要成分,C错误;
D.激光是电子由激发态跃迁到基态时释放能量形成的,电子由基态跃迁到激发态需要吸收能量,D错误;
故选A。
2. 下列有关离子方程式的书写正确的是
A. 硫化亚铁溶于足量的稀硝酸中:
B. 制备胶体:
C. 澄清石灰水与溶液混合:
D. 漂白液中滴加少量食醋增强杀菌能力:
【答案】D
【解析】
【详解】A.稀硝酸具有强氧化性,会将FeS中的和均氧化,不会生成,离子方程式为,A错误;
B.制备胶体的反应进行较完全,应使用等号且需要加热条件,不能用可逆符号,离子方程式为,B错误;
C.澄清石灰水中的完全电离,应拆分为和,离子方程式为,C错误;
D.醋酸酸性强于HClO,符合强酸制弱酸规律,醋酸为弱酸不拆写,离子方程式书写正确,D正确;
故选D。
3. 以Ag为催化剂催化乙烯生成环氧乙烷()的反应机理如图所示。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 过程Ⅰ中,若有参与反应,转移电子数目为
B. 该反应中,能氧化
C. 一定条件下环氧乙烷可以与水直接化合生成乙二醇
D. 总反应的原子利用率为100%
【答案】C
【解析】
【详解】A.的物质的量为,过程Ⅰ中中从价变为价,反应总共转移电子,即转移电子数为,不是,A错误;
B.乙烯生成环氧乙烷时也属于被氧化过程,结合反应机理可知总反应有、等副产物生成,1 mol 参与反应时,被氧化的乙烯总质量小于56 g,B错误;
C. 环氧乙烷属于三元环醚,一定条件下可以和水发生开环加成,直接化合生成乙二醇,C正确;
D.由反应机理可知,该反应除生成环氧乙烷外,还有副产物和生成,因此总反应原子利用率小于,D错误;
故答案选C。
4. 下列能按照图示路径实现一步转化的是
选项
W
X
Y
Z
转化
A
B
C
D
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.可以和反应,在加热条件下生成,在常温下生成,和都可以和反应,生成,A正确;
B.需要先转化为,经过加热转化为,B错误;
C.无法一步得到,C错误;
D.需要先溶于酸溶液,生成,和反应得到,D错误;
故答案选A。
5. 克拉维酸钾主要用作内酰胺酶抑制药,其结构如图所示。下列有关说法错误的是
A. 能与强酸或强碱溶液反应 B. 1个分子中含3个手性碳原子
C. 分子式为 D. 分子中碳原子有两种杂化方式
【答案】B
【解析】
【详解】A.该分子含β-内酰胺键(酰胺键),酰胺键可在强酸、强碱溶液中发生水解;同时含有羧酸钾基团,可与强酸反应生成羧酸,因此该物质能与强酸或强碱反应,A正确;
B.手性碳原子是指连有4个不同基团的饱和碳原子。在该结构中,只有2个手性碳原子,位置为:,B错误;
C.按结构数原子:共8个C、8个H、1个N、5个O、1个K,分子式为,C正确;
D.分子中碳原子只有两种成键方式:饱和碳原子(全部单键)为杂化,双键/羰基的碳原子为杂化,共两种杂化方式,D正确;
故答案选B。
6. 设代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 常温下,1 L 的溶液中,由水电离出的数为
B. 11.2 L 含有的原子数目为
C. 1.2 g石墨中含有碳碳键的数目是
D. 常温下,和混合气体中含有的中子数目为
【答案】D
【解析】
【详解】A.溶液中电离程度大于水解程度,抑制水的电离,常温下时溶液中,水电离出的浓度等于浓度,1L溶液中水电离出的数为,A错误;
B.未指明处于标准状况,无法根据体积计算其物质的量和原子数目,B错误;
C.石墨中每个C原子形成3个碳碳键,每个键被2个C共用,1.2g石墨含C的物质的量为0.1mol,含键数目为,C错误;
D.和的摩尔质量均为4 g/mol,每个分子含中子数均为2,8 g混合气体总物质的量为2 mol,含中子数为,D正确;
故选D。
阅读下列材料,完成下列2个小题。
①胶体粒子所带电荷的正负和多少用Zeta电位衡量,Zeta电位为正值或负值分别表示胶体粒子带正电荷或负电荷,数值越大所带电荷数越多。
②用溶液处理并回收的反应为。胶粒、纳米颗粒的Zeta电位随溶液pH的变化关系如图所示。
③溶于硫酸生成和;与性质相似。
7. 下列说法错误的是
A. ②的化学方程式中的X为
B. 的空间结构为平面三角形
C. 胶粒能与强碱溶液反应
D. 将碱性的胶体与胶体混合可能会产生沉淀
8. 下列有关和的说法错误的是
A. 在中的三价铬比二价铁更易被氧化
B. 位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族
C. 基态原子的价层电子排布式为
D. 可以用溶液鉴别和
【答案】7. B 8. C
【解析】
【7题详解】
A.根据原子守恒配平反应方程式,可知X为,A正确;
B.的中心原子价层电子对数为:,空间结构是三角锥形,不是平面三角形,B错误;
C.与性质相似,是两性氢氧化物,能和强碱反应,故胶粒能与强碱溶液反应,C正确;
D.碱性条件时,胶粒Zeta电位为正,纳米颗粒Zeta电位为负,异种电荷胶粒混合会发生聚沉产生沉淀,D正确;
故答案选B。
【8题详解】
A.可看作,由反应方程式可知在中的三价铬比二价铁更易被氧化,A正确;
B.位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族,B正确;
C.是24号元素,基态原子价层电子排布式为,C错误;
D.遇溶液显血红色,无该现象,可用鉴别二者,D正确;
故答案选C。
9. 科学探究与创新意识是化学的核心素养之一,下列根据实验操作、现象得出的结论正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
室温下,用pH计分别测定等浓度的、和三溶液的pH
pH:
酸性:
B
将硅酸钠加入稀盐酸中,快速搅拌溶解,用一束光照射该液体
该液体中出现一条光亮的“通路”
硅酸钠是胶体
C
制备乙炔时,将电石与NaCl溶液反应产生的气体通入溶液中
产生沉淀
该气体中仅含有杂质
D
向0.5 g蔗糖中加入溶液,加热,待溶液冷却后加入溶液至碱性,再加入新制的氢氧化铜,混合均匀后加热煮沸
产生砖红色沉淀
蔗糖发生了水解反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据“越弱越水解”规律,等浓度强碱弱酸盐的pH越大,对应酸的酸性越弱,水解对应的酸是,因此结论应为酸性:,无法得出酸性弱于的结论,A错误;
B.硅酸钠与稀盐酸反应生成硅酸胶体,丁达尔效应是硅酸胶体的性质,硅酸钠属于盐溶液不是胶体,B错误;
C.电石与溶液反应产生的气体中,除外,等杂质也能与溶液反应生成沉淀,不能说明气体仅含杂质,C错误;
D.蔗糖水解生成具有还原性的葡萄糖,葡萄糖与新制氢氧化铜在碱性、加热条件下反应生成砖红色沉淀,实验操作符合反应要求,现象可证明蔗糖发生了水解反应,D正确;
故选D。
10. 某离子化合物中的阴离子结构如图所示,已知W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,Y原子核外有五种空间运动状态的电子,且第一电离能大于同周期相邻元素;Z原子核外L层电子数为K层与M层的电子数之和;基态Q原子的价层电子排布式为。下列说法错误的是
A. 浓度相同的最高价氧化物对应水化物的稀溶液的pH:
B. 该阴离子中的配位数是6
C. 键角:
D. 基态原子未成对电子数:
【答案】C
【解析】
【分析】Y原子核外有5种空间运动状态,即有5个轨道,且第一电离能大于同周期相邻元素,则具有半充满电子结构,即电子排布为,则为N;Z原子核外L层电子数为K层与M层的电子数之和,由于存在M电子层,则K和L层均填满电子,故M层的电子数为8-2=6,则为S;基态Q原子的价层电子排布式为,n≥3(存在d轨道),且s轨道最多填2个电子,故n=3,因此Q的价电子排布为,则为Co;W、X的原子序数均小于7,根据结构可知,W只能形成一个共价键、X形成4个共价键,则W为H、X为C;据此解答。
【详解】A.Y的最高价氧化物水化物为,Z的最高价氧化物水化物为,为二元酸,同浓度下的浓度更大,酸性更强,pH更小,故pH:,即Y>Z,A正确;
B.根据结构可知,中心与4个-NCS和2个-NH3配位,则配位数为6,B正确;
C.为,中心N的价层电子对数为,有1对孤对电子,为,中心C的价层电子对数为,无孤对电子,两者均为sp3杂化,由于NH3存在1对孤对电子,孤对电子和成键电子间的斥力大于成键电子间的斥力,因此NH3的键角小于CH4,即YW3<XW4,C错误;
D.基态N的电子排布为,未成对电子数为3;基态S的电子排布为,未成对电子数为2,故未成对电子数:N>S,即Y>Z,D正确;
故选C。
11. 双碳电池是一种具有高能量密度、长寿命、环境友好等特点的新型电池技术。双碳电池的电极都是碳材料,放电原理如图所示。下列有关说法正确的是
A. 放电时,R极的电势高于Q极
B. 充电时,电解液中从R极向Q极迁移
C. 放电时,负极反应为
D. 充电时,理论上消耗时外电路中转移0.1 mol电子
【答案】D
【解析】
【分析】R极:释放Li+,Li失电子发生氧化反应,R为负极,电极反应:;Q极:结合e-、释放生成碳材料,发生还原反应 ,Q为正极,电极反应:。
【详解】A.原电池正极电势>负极电势,Q是正极、R是负极,故电势:Q>R,A错误;
B.充电为电解池,此时原电池负极R作阴极,原电池正极Q作阳极,电解池中阳离子Li+向阴极(R极)移动,即Li+从Q到R,B错误;
C.放电负极是R极,发生失电子的氧化反应,该方程式是正极Q的还原反应,正确的负极反应为,C错误;
D.充电时,Li摩尔质量7 g/mol,,,1 mol 消耗对应转移 1 mol 电子,0.1 mol 对应转移0.1 mol电子,D正确;
故选D。
12. 金属铼被广泛应用于航空航天领域,一种用铼钼废渣(主要含、、和)为原料制备的工艺流程如图所示:
已知:
①焙烧后的产物中有、,均难溶于水。
②离子交换中采用阴离子交换树脂,存在平衡:。
下列说法错误的是
A. 焙烧过程加入生石灰,除了可以使铼钼转化外,还能吸收
B. 滤渣2的主要成分是
C. 试剂X为溶液
D. 流程中的“操作M”是通过加热蒸发直接得到
【答案】D
【解析】
【分析】铼钼废渣与生石灰通入空气焙烧生成、、、,;硫酸酸浸后、转化为,生成和硅酸,生成,过滤,和硅酸形成滤渣1;滤液调pH使转化为沉淀(滤渣2)除去;酸化后,利用离子交换使钼进入水相,分离钼和铼;加入氯化铵使洗脱,得到,再经蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥得到产品,据此分析:
【详解】A.焙烧时原料中硫化物会生成,生石灰可吸收,同时将铼钼转化为目标钙盐,A正确;
B.酸浸后溶液中含,调pH使转化为沉淀除去,滤渣2主要成分为,B正确;
C.根据离子交换平衡,洗脱时需要平衡逆向移动使进入水相,溶液可提高浓度使平衡左移,同时引入得到,C正确;
D.是铵盐,受热易分解,不能通过直接加热蒸发得到,需要蒸发浓缩、冷却结晶,D错误;
故选D。
13. 向恒容密闭容器中充入和,发生反应:。不同条件下反应体系总压强(p)随时间(t)的变化如图所示。下列有关说法错误的是
A. 相对曲线Ⅲ,曲线Ⅱ可能是加入了催化剂
B. 相对曲线Ⅲ,曲线Ⅰ可能是升高了温度
C. 曲线Ⅱ上Y点的正反应速率小于Z点的逆反应速率
D. 曲线Ⅲ条件下用表示0~40min内的平均反应速率为
【答案】C
【解析】
【分析】由知 ,恒容条件下气体的总压强与气体的总物质的量和温度有关,温度越高,压强越大,气体的总物质的量越大,总压强越大;该反应为气体物质的量减小的反应,在一定条件下发生反应,随反应的进行,气体总物质的量减小,总压强减小,到达平衡时,气体的总物质的量不变,压强不变,据此分析。
【详解】A.由图可知,曲线Ⅱ和曲线Ⅲ起始时总压强相同,说明起始温度相同;曲线Ⅱ比曲线Ⅲ先达到平衡,且平衡时曲线Ⅱ和曲线Ⅲ平衡时总压强相同,说明条件改变,化学反应速率加快但平衡不发生移动,符合催化剂“只改变化学反应速率、不改变平衡状态”的特点,故可能是加入了催化剂,A正确;
B.当在恒容条件下充入和不同条件下反应,开始时气体的总物质的量相同,压强与温度成正比,由图可知,曲线Ⅰ起始压强大于曲线Ⅲ,则曲线Ⅰ的温度高于曲线Ⅲ,B正确;
C.Y点是曲线Ⅱ未达平衡的点,Y点的正反应速率大于曲线Ⅱ平衡时的正反应速率,Z点是曲线Ⅲ的平衡点,;由A项分析可知,相对曲线Ⅲ,曲线Ⅱ改变的条件是加入了催化剂,则曲线Ⅱ平衡时的正反应速率大于曲线Ⅲ平衡时的正反应速率,即Y点正反应速率大于Z点逆反应速率,C错误;
D.恒容下压强之比等于物质的量之比,曲线Ⅲ初始总压强,平衡时总压强;设,则平衡总物质的量为,由得,初始压强为,平衡时压强为,,平均速率,D正确;
故选C。
14. 常温下,在含BaCl2、SrCl2和HCl的混合液中滴加NaF溶液,溶液中-lgX[X=c(Ba2+)、c(Sr2+)、]与lgc(F-)关系如图所示。已知:常温下,BaF2的溶解度大于SrF2的。下列叙述错误的是
A. L2代表-lgc(Ba2+)与lgc(F-)关系
B. 常温下,当=10时,溶液pH=4.17
C. 上述滴加过程中,一定先生成SrF2沉淀
D. 常温下,BaF2(s)+2H+(aq)⇌Ba2+(aq)+2HF(aq)的平衡常数K=10-0.4
【答案】C
【解析】
【分析】对于难溶氟化物MF2(M = Ba/Sr),溶度积Ksp(MF2)=c(M2+)·c2(F-)两边取负对数得
-lgc(M2+)=-lgKsp(MF2)+2lgc(F-)即曲线斜率为2;已知BaF2的溶解度大于SrF2,则Ksp(BaF2) > Ksp(SrF2),因此相同lgc(F-)下,-lgc(Ba2+)<-lgc(Sr2+),故L1代表-lgc(Sr2+)与lgc(F-)关系,L2代表-lgc(Ba2+)与lgc(F-)关系;对于HF的电离Ka=,变形得-lg=-lgKa(HF)+lgc(F-)斜率为1,对应L3;由a(0,3.17)得-lgKa(HF)=3.17,即Ka=10-3.17;由b(0,6.74)得-lgc(Ba2+)=6.74,此时lgc(F-)=0,即c(F-)=1,根据Ksp(BaF2)=c(Ba2+)·c2(F-),可得Ksp(BaF2)=10-6.74×12=10-6.74;由c(0,8.36)得-lgc(Sr2+)=8.36,此时lgc(F-)=0,即c(F-)=1,根据Ksp(SrF2)=c(Sr2+)·c2(F-),可得Ksp(SrF2)=10-8.36×12=10-8.36;据此回答问题。
【详解】A.由分析得L2代表-lgc(Ba2+)与lgc(F-)关系,A正确;
B.由a点坐标可知,Ka(HF)=10-3.17,当=10时,c(H+)= Ka(HF)×=10-3.17×=10-4.17,pH=4.17,B正确;
C.混合液中c(Ba2+)和c(Sr2+)不一定相等,沉淀先后顺序不确定,C错误;
D.根据转化关系式可知,K===10-0.4,D正确;
故选C。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 据《开宝本草》记载中药:“主诸疟,风痰在胸膈,可作吐药”。一种以酸性高浓度含砷废水(砷主要以亚砷酸形式存在)提取的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)已知N和As同主族,基态As原子的未成对电子数为_______;“焙烧”过程中产生的气体的主要成分是_______(填化学式)。
(2)“沉砷”过程中含砷物质发生反应的离子方程式是_______。
(3)“碱浸”的目的是_______。
(4)“氧化”过程中发生的反应为。据此,某实验小组设计如图装置(、电极均为石墨电极)。
提高的转化率的方法是向_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)烧杯中加入_______(填“浓盐酸”或“40%NaOH溶液”)。Ⅱ烧杯中电极上发生的电极反应式是_______。
【答案】(1) ①. 3 ②.
(2)
(3)将转化为可溶性的,实现与不溶性杂质(如)的分离
(4) ①. Ⅱ ②. 40%NaOH溶液 ③.
【解析】
【分析】酸性高浓度含砷废水(砷主要以亚砷酸形式存在)在“沉砷”步骤中与硫化钠、硫酸亚铁反应,将转化为三硫化二砷。之后三硫化二砷与硫化亚铁在空气中焙烧转化为三氧化二砷和氧化铁,同时生成二氧化硫气体用于后续的调节pH步骤中。而三氧化二砷和氧化铁在“碱浸”步骤中与氢氧化钠反应生成,实现与不溶性杂质(如)的分离。之后在“氧化”步骤中,与碘单质反应生成,利用前期生成的二氧化硫气体调节pH=0得到固体。
【小问1详解】
基态As原子的价电子排布为,根据洪特规则,4p轨道的3个电子分占不同轨道且自旋平行,未成对电子数为3;焙烧时与空气中的氧气反应,生成和,所以“焙烧”过程中产生的气体的主要成分是;
【小问2详解】
沉砷时,酸性废水中的与硫化钠反应生成三硫化二砷沉淀,离子方程式为:;
【小问3详解】
“碱浸”的目的是将转化为可溶性的,实现与不溶性杂质(如)的分离;
【小问4详解】
提高的转化率,应使平衡正向移动,可增大反应物浓度,所以向Ⅱ烧杯中加入碱,即加入40%NaOH溶液;Ⅱ烧杯中电极上,被氧化为,电极反应式为:。
16. 硫氰化钾(KSCN)俗称玫瑰红酸钾,是一种用途广泛的化学药品。实验室模拟工业生产以和为原料制备KSCN的实验装置如图所示:
回答下列问题:
(1)B中干燥装置宜选用的干燥剂为_______(填“浓硫酸”或“碱石灰”);有同学认为B中不只有干燥装置,你认为他这样判断的理由是_______。
(2)①从物质的结构与性质的角度说明C中三颈烧瓶内液体分层的原因:_______。
②开始时打开,关闭,已知在100℃、催化剂存在下、反应生成和一种酸式盐,该反应的化学方程式是_______。当观察到_______现象时,说明该反应已完成。关闭,保持三颈烧瓶内液体温度95℃一段时间,使其中一种铵盐分解,此时D中溶液颜色由橙色变为墨绿色(),并生成淡黄色沉淀,生成淡黄色沉淀反应的离子方程式为_______。
(3)D中不再产生气泡后,打开,继续保持液体温度95℃,滴入适量的KOH溶液,充分反应,冷却至室温,通过过滤除去三颈烧瓶中的固体催化剂,再通过系列操作得到硫氰化钾晶体。已知:硫氰化钾晶体的晶胞结构如图所示:
①硫氰化钾晶体中的化学键有_______(填字母)。
A.非极性键 B.离子键 C.键
②若晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm,设阿伏加德罗常数的值为,则硫氰化钾晶体的密度为_______(用含a、b、c、、的代数式表示)。
【答案】(1) ①. 碱石灰 ②. B可以观察氨气的通入速率,同时作安全瓶防止倒吸
(2) ①. CS2为非极性分子,水为极性分子,根据相似相溶原理,二者不互溶 ②. ③. 三颈烧瓶中油状液体消失,液体不再分层 ④.
(3) ①. BC ②.
【解析】
【分析】装置A中制取氨气,经装置B中干燥后,在C中与在碱性条件下反应制备KSCN,装置D吸收尾气H2S。
【小问1详解】
A制备的氨气是碱性气体,会被浓硫酸吸收,因此选择碱性干燥剂碱石灰;B除干燥氨气外,还可通过气泡速率判断氨气通入速率,同时防止后续装置倒吸,起到安全瓶的作用。
【小问2详解】
①CS2为非极性分子,水为极性分子,根据相似相溶原理,二者不互溶,因此C中三颈烧瓶内液体分层;
②根据原子守恒,CS2和NH3反应生成NH4SCN和酸式盐NH4HS,化学方程式为;CS2是油状不溶物,反应完全时CS2被消耗完,观察到分层消失;NH4HS分解生成H2S,H2S进入D被酸性重铬酸钾氧化为淡黄色硫单质,重铬酸根被还原为Cr3+,离子方程式为。
【小问3详解】
①KSCN是离子化合物,K+与SCN−之间存在离子键,SCN−结构为,三键中含有1个σ键和2个π键,均为极性共价键,结构中没有同种原子形成的非极性键,故选BC;
②晶胞中,位于顶点的K+的个数为,SCN−位于晶胞内部,个数为1,因此1个晶胞含1个KSCN,KSCN摩尔质量97 g/mol,晶胞质量,晶胞体积,则密度。
17. 丙烯是一种重要的化工原料。工业上常用丙烷制备丙烯,方法有如下几种。
方法一:丙烷氧化脱氢。
反应Ⅰ:
(1)已知几种共价键键能如下表所示:
共价键
键能/()
413
348
615
498
463
①_______。
②为了提高丙烷的平衡转化率,工业上常采用适当的减压或_______方法(填一条)。
方法二:丙烷无氧脱氢。
反应Ⅱ:
副反应Ⅲ:
(2)利用反应Ⅰ和Ⅱ_______(填“能”或“不能”)计算出的燃烧热,理由是_______。
(3)1200℃、1 MPa下,将和的混合气体通过催化剂a或b的表面发生反应Ⅱ、Ⅲ,其(k为速率常数)和的关系如图1所示,平衡时丙烷转化率、丙烯选择性以及丙烯生成速率随的变化如图2所示,已知:催化剂a、b可发生反应:。
①已知Arrhenius经验公式为(为活化能,k为速率常数,R为摩尔气体常数,C为常数)。在其他条件相同时,催化效果更好的是_______催化剂(填“a”或“b”),其理由是_______。
②图2中,生成速率先增大的原因为_______。
③1200℃、1 MPa下,向密闭容器中通入的混合气体充分反应(不考虑催化剂转化消耗的氢气),平衡时丙烯的选择性是_______%,副反应Ⅲ的压强平衡常数_______MPa。
【答案】(1) ①. -236 ②. 及时移走产物
(2) ①. 不能 ②. 缺少燃烧生成液态水的反应热数据,且反应Ⅰ生成的是气态水,无法计算燃烧热
(3) ①. b ②. b催化剂对应的活化能更低,反应速率更快 ③. 通入H2可使催化剂a转化为催化活性更高的b,催化剂活性升高对丙烯生成速率的提升作用大于H2浓度升高对反应Ⅱ的抑制作用,因此丙烯生成速率先增大 ④. 90% ⑤.
【解析】
【小问1详解】
①反应热=反应物总键能-生成物总键能,所以;
②反应Ⅰ是气体分子数增大的反应,为了提高丙烷的平衡转化率,工业上常采用适当的减压或及时移走产物;
【小问2详解】
利用反应Ⅰ和Ⅱ不能计算出的燃烧热;的燃烧热是指1 mol完全燃烧生成液态水时放出的热量,而反应Ⅰ生成的是气态水,且缺少与生成液态水的反应热数据,无法计算;
【小问3详解】
①在其他条件相同时,催化效果更好的是b催化剂;由可知,直线斜率为,斜率绝对值越小,活化能越小。图1中b的斜率绝对值更小,说明b的活化能更低,反应速率更快,催化效果更好;
②图2中,生成速率先增大的原因为:通入H2可使催化剂a转化为催化活性更高的b,催化剂活性升高对丙烯生成速率的提升作用大于H2浓度升高对反应Ⅱ的抑制作用,因此丙烯生成速率先增大;
③由图2可知,时丙烯的选择性为90%;设初始时,平衡时丙烷转化率为40%,即反应的为0.4 mol,选择性90%,则反应Ⅱ生成的为,生成的有0.36 mol;副反应Ⅲ消耗的为,生成的乙烯和甲烷各0.04 mol。平衡时各物质的物质的量为,,,,所以。因此,副反应Ⅲ的压强平衡常数MPa。
18. 化合物Ⅰ是一种免疫调节剂,可用于抑制病毒和肿瘤细胞的生长。Ⅰ的一种合成路线如下:
已知:
①代表、代表、代表异氰基。
②。
③。
回答下列问题:
(1)化合物A的名称是_______。F中含氧官能团的名称是_______。
(2)B→C第一步的反应类型为_______。
(3)C到D反应的化学方程式为_______。
(4)写出E的结构简式:_______。
(5)M是A的同系物,其相对分子质量是199。M有多种同分异构体,同时满足下列条件的结构有_______种(不考虑立体异构)。
①遇溶液发生显色反应②碳原子均为杂化
其中核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积之比为的同分异构体是_______(填结构简式)。
【答案】(1) ①. 邻溴苯甲醛(或2-溴苯甲醛) ②. 酰胺基
(2)取代反应 (3)
(4) (5) ①. 16 ②.
【解析】
【分析】以A为起始原料,先与在NaH、THF条件下发生缩合反应得到B;B经、三氯氧磷处理,碳碳双键碳上引入溴原子生成中间体C;依据已知反应②,C与在三乙胺、DMF 体系中环合,得到含氮杂环中间体D;D先经碱性水解酯基,再经光气、氨水处理,将酯基转化为酰胺基得到 E;E在碘化亚铜、碳酸钾、TMEDA催化下发生分子内偶联关环,构建稠环结构得到F;F再与三氯氧磷、氨水反应,将环上羰基转化为氨基,最终得到目标免疫调节剂化合物 I,据此分析。
【小问1详解】
化合物A因为醛基和溴原子在苯环的邻位上,故名称是邻溴苯甲醛或2-溴苯甲醛。F中含氧官能团为酰胺基;
【小问2详解】
根据B和C结构简式可以判断,第一步反应在碳碳双键上引入Br原子,此反应为取代反应,第二步脱水形成-CN基团;
【小问3详解】
C到D的反应参考已知条件②,故反应方程式为:;
【小问4详解】
类比已知信息③可知,E的结构简式为;
【小问5详解】
A的相对分子质量是185,M是A的同系物,其相对分子质量是199,说明M分子比A多一个,除苯环外的取代基上还有一个不饱和度,M的多种同分异构体,同时满足①遇,溶液发生显色反应,含有酚羟基;②碳原子均为杂化,苯环上取代基一定含有碳碳双键(不饱和度为1)。由此推断:若苯环上有两个取代基,为和或和,有6种;若苯环上有三个取代基,为,有10种,故共有16种;M的分子式是,其同分异构体核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积之比为2:2:2:1(和为M中的氢原子数),为轴对称分子,结构简式是。
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化学
考生注意:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上,并将考生号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。写在本试卷上无效。
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 He 4 Li 7 C 12 N 14 O 16 S 32 K 39 Br 80
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 2025年春晚机器人的《秧BOT》节目可谓是将化学与生活、科技、社会融为一体。下列说法正确的是
A. 机器人机械臂使用的碳纤维属于无机非金属材料
B. 机器人使用一次电池
C. 使用多智能体协同规划的芯片主要成分是二氧化硅
D. 使用激光SLAM传感器优化运动轨迹,激光是电子由基态跃迁到激发态时释放出来的光能形成的
2. 下列有关离子方程式的书写正确的是
A. 硫化亚铁溶于足量的稀硝酸中:
B. 制备胶体:
C. 澄清石灰水与溶液混合:
D. 漂白液中滴加少量食醋增强杀菌能力:
3. 以Ag为催化剂催化乙烯生成环氧乙烷()的反应机理如图所示。设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 过程Ⅰ中,若有参与反应,转移电子数目为
B. 该反应中,能氧化
C. 一定条件下环氧乙烷可以与水直接化合生成乙二醇
D. 总反应的原子利用率为100%
4. 下列能按照图示路径实现一步转化的是
选项
W
X
Y
Z
转化
A
B
C
D
A. A B. B C. C D. D
5. 克拉维酸钾主要用作内酰胺酶抑制药,其结构如图所示。下列有关说法错误的是
A. 能与强酸或强碱溶液反应 B. 1个分子中含3个手性碳原子
C. 分子式为 D. 分子中碳原子有两种杂化方式
6. 设代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 常温下,1 L 的溶液中,由水电离出的数为
B. 11.2 L 含有的原子数目为
C. 1.2 g石墨中含有碳碳键的数目是
D. 常温下,和混合气体中含有的中子数目为
阅读下列材料,完成下列2个小题。
①胶体粒子所带电荷的正负和多少用Zeta电位衡量,Zeta电位为正值或负值分别表示胶体粒子带正电荷或负电荷,数值越大所带电荷数越多。
②用溶液处理并回收的反应为。胶粒、纳米颗粒的Zeta电位随溶液pH的变化关系如图所示。
③溶于硫酸生成和;与性质相似。
7. 下列说法错误的是
A. ②的化学方程式中的X为
B. 的空间结构为平面三角形
C. 胶粒能与强碱溶液反应
D. 将碱性的胶体与胶体混合可能会产生沉淀
8. 下列有关和的说法错误的是
A. 在中的三价铬比二价铁更易被氧化
B. 位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族
C. 基态原子的价层电子排布式为
D. 可以用溶液鉴别和
9. 科学探究与创新意识是化学的核心素养之一,下列根据实验操作、现象得出的结论正确的是
选项
实验操作
现象
结论
A
室温下,用pH计分别测定等浓度的、和三溶液的pH
pH:
酸性:
B
将硅酸钠加入稀盐酸中,快速搅拌溶解,用一束光照射该液体
该液体中出现一条光亮的“通路”
硅酸钠是胶体
C
制备乙炔时,将电石与NaCl溶液反应产生的气体通入溶液中
产生沉淀
该气体中仅含有杂质
D
向0.5 g蔗糖中加入溶液,加热,待溶液冷却后加入溶液至碱性,再加入新制的氢氧化铜,混合均匀后加热煮沸
产生砖红色沉淀
蔗糖发生了水解反应
A. A B. B C. C D. D
10. 某离子化合物中的阴离子结构如图所示,已知W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,Y原子核外有五种空间运动状态的电子,且第一电离能大于同周期相邻元素;Z原子核外L层电子数为K层与M层的电子数之和;基态Q原子的价层电子排布式为。下列说法错误的是
A. 浓度相同的最高价氧化物对应水化物的稀溶液的pH:
B. 该阴离子中的配位数是6
C. 键角:
D. 基态原子未成对电子数:
11. 双碳电池是一种具有高能量密度、长寿命、环境友好等特点的新型电池技术。双碳电池的电极都是碳材料,放电原理如图所示。下列有关说法正确的是
A. 放电时,R极的电势高于Q极
B. 充电时,电解液中从R极向Q极迁移
C. 放电时,负极反应为
D. 充电时,理论上消耗时外电路中转移0.1 mol电子
12. 金属铼被广泛应用于航空航天领域,一种用铼钼废渣(主要含、、和)为原料制备的工艺流程如图所示:
已知:
①焙烧后的产物中有、,均难溶于水。
②离子交换中采用阴离子交换树脂,存在平衡:。
下列说法错误的是
A. 焙烧过程加入生石灰,除了可以使铼钼转化外,还能吸收
B. 滤渣2的主要成分是
C. 试剂X为溶液
D. 流程中的“操作M”是通过加热蒸发直接得到
13. 向恒容密闭容器中充入和,发生反应:。不同条件下反应体系总压强(p)随时间(t)的变化如图所示。下列有关说法错误的是
A. 相对曲线Ⅲ,曲线Ⅱ可能是加入了催化剂
B. 相对曲线Ⅲ,曲线Ⅰ可能是升高了温度
C. 曲线Ⅱ上Y点的正反应速率小于Z点的逆反应速率
D. 曲线Ⅲ条件下用表示0~40min内的平均反应速率为
14. 常温下,在含BaCl2、SrCl2和HCl的混合液中滴加NaF溶液,溶液中-lgX[X=c(Ba2+)、c(Sr2+)、]与lgc(F-)关系如图所示。已知:常温下,BaF2的溶解度大于SrF2的。下列叙述错误的是
A. L2代表-lgc(Ba2+)与lgc(F-)关系
B. 常温下,当=10时,溶液pH=4.17
C. 上述滴加过程中,一定先生成SrF2沉淀
D. 常温下,BaF2(s)+2H+(aq)⇌Ba2+(aq)+2HF(aq)的平衡常数K=10-0.4
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 据《开宝本草》记载中药:“主诸疟,风痰在胸膈,可作吐药”。一种以酸性高浓度含砷废水(砷主要以亚砷酸形式存在)提取的工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)已知N和As同主族,基态As原子的未成对电子数为_______;“焙烧”过程中产生的气体的主要成分是_______(填化学式)。
(2)“沉砷”过程中含砷物质发生反应的离子方程式是_______。
(3)“碱浸”的目的是_______。
(4)“氧化”过程中发生的反应为。据此,某实验小组设计如图装置(、电极均为石墨电极)。
提高的转化率的方法是向_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)烧杯中加入_______(填“浓盐酸”或“40%NaOH溶液”)。Ⅱ烧杯中电极上发生的电极反应式是_______。
16. 硫氰化钾(KSCN)俗称玫瑰红酸钾,是一种用途广泛的化学药品。实验室模拟工业生产以和为原料制备KSCN的实验装置如图所示:
回答下列问题:
(1)B中干燥装置宜选用的干燥剂为_______(填“浓硫酸”或“碱石灰”);有同学认为B中不只有干燥装置,你认为他这样判断的理由是_______。
(2)①从物质的结构与性质的角度说明C中三颈烧瓶内液体分层的原因:_______。
②开始时打开,关闭,已知在100℃、催化剂存在下、反应生成和一种酸式盐,该反应的化学方程式是_______。当观察到_______现象时,说明该反应已完成。关闭,保持三颈烧瓶内液体温度95℃一段时间,使其中一种铵盐分解,此时D中溶液颜色由橙色变为墨绿色(),并生成淡黄色沉淀,生成淡黄色沉淀反应的离子方程式为_______。
(3)D中不再产生气泡后,打开,继续保持液体温度95℃,滴入适量的KOH溶液,充分反应,冷却至室温,通过过滤除去三颈烧瓶中的固体催化剂,再通过系列操作得到硫氰化钾晶体。已知:硫氰化钾晶体的晶胞结构如图所示:
①硫氰化钾晶体中的化学键有_______(填字母)。
A.非极性键 B.离子键 C.键
②若晶胞参数分别为a pm、b pm、c pm,设阿伏加德罗常数的值为,则硫氰化钾晶体的密度为_______(用含a、b、c、、的代数式表示)。
17. 丙烯是一种重要的化工原料。工业上常用丙烷制备丙烯,方法有如下几种。
方法一:丙烷氧化脱氢。
反应Ⅰ:
(1)已知几种共价键键能如下表所示:
共价键
键能/()
413
348
615
498
463
①_______。
②为了提高丙烷的平衡转化率,工业上常采用适当的减压或_______方法(填一条)。
方法二:丙烷无氧脱氢。
反应Ⅱ:
副反应Ⅲ:
(2)利用反应Ⅰ和Ⅱ_______(填“能”或“不能”)计算出的燃烧热,理由是_______。
(3)1200℃、1 MPa下,将和的混合气体通过催化剂a或b的表面发生反应Ⅱ、Ⅲ,其(k为速率常数)和的关系如图1所示,平衡时丙烷转化率、丙烯选择性以及丙烯生成速率随的变化如图2所示,已知:催化剂a、b可发生反应:。
①已知Arrhenius经验公式为(为活化能,k为速率常数,R为摩尔气体常数,C为常数)。在其他条件相同时,催化效果更好的是_______催化剂(填“a”或“b”),其理由是_______。
②图2中,生成速率先增大的原因为_______。
③1200℃、1 MPa下,向密闭容器中通入的混合气体充分反应(不考虑催化剂转化消耗的氢气),平衡时丙烯的选择性是_______%,副反应Ⅲ的压强平衡常数_______MPa。
18. 化合物Ⅰ是一种免疫调节剂,可用于抑制病毒和肿瘤细胞的生长。Ⅰ的一种合成路线如下:
已知:
①代表、代表、代表异氰基。
②。
③。
回答下列问题:
(1)化合物A的名称是_______。F中含氧官能团的名称是_______。
(2)B→C第一步的反应类型为_______。
(3)C到D反应的化学方程式为_______。
(4)写出E的结构简式:_______。
(5)M是A的同系物,其相对分子质量是199。M有多种同分异构体,同时满足下列条件的结构有_______种(不考虑立体异构)。
①遇溶液发生显色反应②碳原子均为杂化
其中核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积之比为的同分异构体是_______(填结构简式)。
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