内容正文:
2026-2027学年度大连八中高三8月阶段测试
化学
考试时间:75分钟;满分:100分
一、单选题
1. 下列实验对应的操作中,不正确的是
从提纯后的NaCl溶液中获得NaCl晶体
制作简单燃料电池
A.当蒸发皿中有大量晶体析出时停止加热,利用余热把溶液蒸干
B.连接好装置,先闭合,几分钟后断开电源,闭合
测量中和反应的反应热
实验室制取氨
C.盐酸与NaOH溶液混合后,立即测量温度,作为计算反应热的初始温度
D.先使酒精灯在试管下方来回移动,让其均匀受热,然后对固体部位加热
A. A B. B C. C D. D
2. 硫元素最常见和最稳定的一种同素异形体是黄色的正交α-型,1912年E.Beckmann由硫在碘中的冰点降低法测得它含有S8分子。1891年M.R.Engel用浓盐酸和硫代硫酸盐的饱和溶液在0℃下作用首次制得了一种菱形的ε-硫,后来证明含有S6分子。下列说法不正确的是
A. 基态S原子价电子排布式为3s23p4
B. S6和S8分子是由S原子组成的两种物质,但它们分别与铁粉反应的产物相同
C. S6和S8分子分别与过量的氧气反应只能得到SO2
D. 等物质的量的S6和S8分子分别与足量的KOH反应,消耗KOH的物质的量相同
3. “肼合成酶”以其中的配合物为催化中心,可将与转化为肼,其反应历程如图所示。
下列说法错误的是
A. 中的键角小于中的键角
B. 和均为极性分子
C. 反应涉及非极性键的断裂和生成
D. 中催化中心离子为
4. 用代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 1 mol甲基含有的电子数目为
B. 1 mol Na被完全氧化为,失去个电子
C. 26.7 g固体中,的数目为
D. 13 g聚乙炔中σ键数约为
5. 化合物Z是某药物生产的中间体,结构如图。下列有关该物质的说法正确的是
A. 该有机物可以与浓发生取代反应
B. 该有机物中的所有碳原子可能共面
C. 该有机物与浓硫酸混合共热可发生消去反应
D. 该有机物与足量溶液反应最多消耗
6. 某种聚碳酸酯M的结构简式为,由单体X()和Y通过缩聚反应合成,Y的核磁共振氢谱只有一组峰。下列说法正确的是
A. 聚碳酸酯属于非电解质
B. X中最多有14个碳原子共平面
C. Y的结构简式为
D. 1mol M在NaOH溶液中完全水解,最多可消耗n mol NaOH
7. 下列各种物质中,都是由极性键构成的非极性分子的是
A. NH3和CH4 B. CO2和CCl4 C. CH3Cl和BF3 D. SO3和PCl3
8. 二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物,因其独特的氧储存与释放能力,在多个工业和前沿科技领域发挥着关键作用。CeO2晶胞在催化过程中转变成晶胞的组成结构变化如图所示,已知:CeO2晶胞参数为,表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 晶胞中位于构成的立方体空隙中
B. 若M的坐标为,则N的坐标为
C. 晶胞中和个数比为
D. 用含的代数式表示晶胞密度为
9. 工业生产中利用方铅矿(主要成分为PbS,含有等杂质)制备晶体的工艺流程如下图:
已知:PbCl2(s)+2Cl-(aq)[PbCl4]2-(aq); 。
下列说法正确的是
A. 由该工艺可知,PbCl2(s)+2Cl-(aq)[PbCl4]2-(aq)为放热反应
B. 滤渣2的主要成分是氢氧化亚铁
C. “沉淀转化”过程达平衡时,溶液中
D. “浸取”时可发生反应:
10. 下列关于分子的结构和性质的描述错误的是
A. 和分子均为三角锥形结构,两者的沸点关系:
B. 乳酸()分子中含有一个手性碳原子
C. 碘易溶于四氯化碳,甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
D. 乙醇在水中溶解度很大,原因之一是乙醇分子与水分子之间形成氢键
11. 镀锌铁皮可用于制备七水合硫酸锌(ZnSO47H2O),其流程如图。
下列有关说法正确的是
A. 镀锌铁皮的镀层被破坏后铁的腐蚀比生铁快
B. “氧化”发生反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O
C. “调pH”后所得溶液中大量存在的离子有Zn2+、SO、Fe3+、H+
D. 从“过滤2”所得滤液中获取晶体的操作为:蒸发滤液至有大量晶体出现时停止加热,利用余热将液体蒸干
12. CuO和Fe2O3组成的混合物m g,向其中加入100mL0.5mol•L﹣1的H2SO4液恰好完全反应,若将2m g该混合物用足量CO还原,充分反应后剩余固体的质量为( )
A. (2m﹣1.6)g B. (m﹣0.8)g C. (m﹣1.6)g D. (2m﹣0.8)g
13. 硼化钒(VB2)空气电池是目前储电能力最高的电池,电池示意图如图,该电池工作时发生的反应为:4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5。下列说法不正确的是( )
A. 电极a为电池正极
B. 电池工作过程中,电极a附近区域pH减小
C. 图中选择性透过膜为阴离子透过膜
D. VB2极发生的电极反应为:2VB2+22OH--22e-=V2O5+2B2O3+11H2O
14. 2,4,6-三甲基苯甲酸与甲醇的酯化反应历程如图所示。下列叙述错误的是
A. 总反应的正反应活化能小于逆反应活化能
B. 过渡态的稳定性:TS1<TS2
C. 反应过程中存在极性键和非极性键的形成
D. 生成水的反应是决速步骤
15. 海洋中碳循环的简单原理如图所示。已知:常温下,碳酸的电离常数、,碳酸钙的溶度积常数。下列说法正确的是
A. 海洋中含碳无机物的量不变
B. 若海水的pH=9,则此时海水中
C. “钙化”过程中海水的pH升高
D. 若“钙化”后的海水中,则
二、解答题
16. 七水合硫酸锌()在人造纤维、电镀、化工、医药等方面具有广泛应用。一种用菱锌矿(主要成分是,杂质为Fe、Mg、Al、Cu、Ca、Cd、Pb、Mn等元素的化合物)生产的工艺流程如图所示。
已知:①常温下,部分金属阳离子沉淀的pH范围如表。
金属阳离子
开始沉淀时的pH
6.0
7.0
1.9
7.7
9.1
8.1
3.4
沉淀完全时的pH
8.0
9.0
3.2
9.7
11.1
10.1
4.7
②醋酸铅是弱电解质。
回答下列问题:
(1)基态锰原子的未成对电子数为___________。
(2)滤渣1的主要成分为___________(填化学式),其中相对分子质量较大的物质难溶于稀硝酸,却可溶于醋酸铵溶液形成无色溶液,原因是___________。
(3)“除杂”过程中加入的目的之一是除去,反应的离子方程式为___________,加入的另一目的是___________。
(4)加入物质X的作用是调pH,则“除杂”步骤调节pH的最佳范围是___________,物质X的最佳选择是___________(填标号)。
a.NaOH b.石灰水 c.ZnO d.氨气
(5)若要使HF可循环使用,可用___________(填试剂名称)处理滤渣3以得到较为纯净的HF。
(6)受热会失去结晶水,其热重分析曲线如图所示,500K时残留固体的主要成分是___________(填化学式)。
17. 某小组欲利用铜催化空气氧化偶联反应制备4-甲砜基苯乙酮(熔点126℃),并探究制备条件对反应活性及选择性的影响。
I.制备:15 mL烧瓶中加入磁子,加入溶有配体的DMSO溶液1 mL和醋酸铜(催化剂前体),室温搅拌5 min。依次加入碳酸盐,甲基亚磺酸钠及4-乙酰基苯硼酸,补加2 mL DMSO。水浴加热,反应2h,冷却至室温,得到粗产物I.
II.分离提纯:
III.实验探究:
控制反应温度70℃,改变反应条件(如下表),重复实验。得到反应物转化率、目标产物产率及氧化副产物产率如下表:[实验配体X=N-甲基咪唑(配体A)、联吡啶(配体B)、1,10-菲洛林(配体C)。其中配体A为单齿配体,配体B、C均为双齿配体]
序号
前体
配体
碳酸盐
转化率/%
目标产物/%
副产物/%
1
醋酸铜
A(0.25 mmol)
碳酸钾
98
49
19
2
溴化铜
A(0.25 mmol)
碳酸钾
99
30
40
3
醋酸铜
B(0.11 mmol)
碳酸钾
98
52
14
4
醋酸铜
C(0.11 mmol)
碳酸钾
99
50
15
5
醋酸铜
B(0.11 mmol)
碳酸铯
37
18
16
(1)一般使用烧瓶时要求液体体积不少于容积的,本实验中使用容积偏大的烧瓶目的是___________。
(2)氧化副产物4-羟基苯乙酮与碳酸钾反应的化学方程式___________,该副产物可在分离提纯中___________(填序号①~⑤)操作时除去。
(3)检验所得产品是否较纯净的简易方法是___________。
(4)实验___________(填实验序号)可说明___________对反应选择性没有显著影响。
(5)其他条件相同,分别控制反应温度50℃、70℃、90℃重复实验并进行液相色谱测试。已知:在液相色谱图中可根据保留时间确定样品中的物质种类;吸收峰面积越大,物质含量越高。从图像分析,最佳反应温度为___________℃,此温度的优势在于___________。
18. 利用含硫物质热化学循环可实现太阳能的转化与存储,过程如下:
已知:反应Ⅱ:3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s) △H2=-254 kJ/mol
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=-297 kJ/mol
(1)反应Ⅰ的热化学方程式为:______________________________。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比、压强分别为p1和p2时,平衡体系中硫酸的物质的量分数随温度的变化关系如图所示。则p1、p2的大小关系为p1______p2(填“>”、“=”或“<”)。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应(反应Ⅱ)的催化剂,可能的过程如下:
反应ⅰ:SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O
反应ⅱ:I2+SO2+2H2O=+4H++2I-为探究反应ⅰ、ⅱ的相对快慢与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:
相同条件下,分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列4组试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI中,形成棕褐色溶液)
序号
A
B
C
D
试剂组成
0.4mol/LKI
0.4mol/LKI、0.2mol/LH2SO4
0.2 mol/LH2SO4
0.2mol/LKI、0.0001 mol I2
实验现象
溶液变黄,一段时间后出现浑浊
溶液变黄,出现浑浊较A快
无明显现象
溶液由棕褐色很快褪去,变成黄色,出现浑浊较A快
①在A、B、C三次实验中,反应由快到慢的顺序是______。
②实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合ⅰ、ⅱ反应速率解释的原因:________________________。
19. 化合物H是一种降脂药物的中间体,其合成路线如图所示(部分反应条件已简化)。
已知:。回答下列问题:
(1)化合物A的名称为_______。
(2)由B生成C的反应类型是______。C和B的合成顺序不能对换,其理由是______。
(3)化合物H中的含氧官能团的名称为_______。
(4)C转化为D的过程中加入的作用是_______。
(5)E的结构简式为_______。
(6)C的同分异构体有多种,同时满足下列两个条件的有_______种,其中核磁共振氢谱有5组峰,且峰的面积之比为2:2:1:1:1的同分异构体的结构简式为_______。
①与溶液能发生显色反应 ②能发生银镜反应
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2026-2027学年度大连八中高三8月阶段测试
化学
考试时间:75分钟;满分:100分
一、单选题
1. 下列实验对应的操作中,不正确的是
从提纯后的NaCl溶液中获得NaCl晶体
制作简单燃料电池
A.当蒸发皿中有大量晶体析出时停止加热,利用余热把溶液蒸干
B.连接好装置,先闭合,几分钟后断开电源,闭合
测量中和反应的反应热
实验室制取氨
C.盐酸与NaOH溶液混合后,立即测量温度,作为计算反应热的初始温度
D.先使酒精灯在试管下方来回移动,让其均匀受热,然后对固体部位加热
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.从提纯后的NaCl溶液中获得NaCl晶体可选择蒸发结晶的方式,当蒸发皿中有大量晶体析出时停止加热,利用余热把溶液蒸干,该装置正确,A正确;
B.连接好装置,先闭合,U形管中形成电解池,电解溶液,阳极产生、阴极产生,几分钟后断开电源,闭合,U形管中的气体会发生氧化还原反应:,可形成氢气燃料电池,B正确;
C.中和反应热的测量需要通过测定反应前后的温度差计算中和热,先测量混合前的酸和碱的温度,再测量盐酸与NaOH溶液混合后反应完全时的最高温度,C错误;
D.加热固体时,要先将酒精灯在试管下方来回移动,让其均匀受热,然后对固体部位加热,D正确;
故选C。
2. 硫元素最常见和最稳定的一种同素异形体是黄色的正交α-型,1912年E.Beckmann由硫在碘中的冰点降低法测得它含有S8分子。1891年M.R.Engel用浓盐酸和硫代硫酸盐的饱和溶液在0℃下作用首次制得了一种菱形的ε-硫,后来证明含有S6分子。下列说法不正确的是
A. 基态S原子价电子排布式为3s23p4
B. S6和S8分子是由S原子组成的两种物质,但它们分别与铁粉反应的产物相同
C. S6和S8分子分别与过量的氧气反应只能得到SO2
D. 等物质的量的S6和S8分子分别与足量的KOH反应,消耗KOH的物质的量相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.S为16号元素,价电子为6,则价电子排布式为3s23p4,A正确;
B.S6和S8是硫元素的不同单质,化学性质相似,因此它们分别与铁粉反应,所得产物相同,B正确;
C.不管氧气过量还是少量,S6和S8分子分别与氧气反应可以得到SO2,C错误;
D.等质量的S6和S8分子,其硫原子的物质的量相同,因此它们分别与足量的KOH反应,消耗KOH的物质的量相同,D正确;
故答案为:D。
3. “肼合成酶”以其中的配合物为催化中心,可将与转化为肼,其反应历程如图所示。
下列说法错误的是
A. 中的键角小于中的键角
B. 和均为极性分子
C. 反应涉及非极性键的断裂和生成
D. 中催化中心离子为
【答案】C
【解析】
【详解】A.中中N原子形成3个共价键,存在一个孤电子对,中与Fe形成配位键,不存在孤电子对,孤电子对与成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,则中的键角小于中的键角,A正确;
B.根据图中信息,和都不是中心对称,因此均为极性分子,B正确;
C.反应物中不存在非极性键,因此不涉及非极性键的断裂,C错误;
D.由图示可知,配合物中心在中失去1个电子转化为,故中催化中心离子为,D正确;
故选C。
4. 用代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 1 mol甲基含有的电子数目为
B. 1 mol Na被完全氧化为,失去个电子
C. 26.7 g固体中,的数目为
D. 13 g聚乙炔中σ键数约为
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲基()中每个碳原子有6个电子,三个氢原子各贡献1个电子,总电子数为6 + 3×1 = 9,因此1 mol甲基含有的电子数目为,A错误;
B.钠(Na)被氧化为时,每个Na原子失去1个电子,1 mol Na失去个电子,B错误;
C.为共价化合物,在固态时以分子形式存在,不离解出,因此数目为0,C错误;
D.对于足够长的聚合物链,平均每个-CH=CH-链节含有2个C-H σ键,以及来自1个C-C单键和1个C=C双键的σ键共2个,总计4个σ键,13 g聚乙炔为 mol,含个σ键,D正确;
故答案选D。
5. 化合物Z是某药物生产的中间体,结构如图。下列有关该物质的说法正确的是
A. 该有机物可以与浓发生取代反应
B. 该有机物中的所有碳原子可能共面
C. 该有机物与浓硫酸混合共热可发生消去反应
D. 该有机物与足量溶液反应最多消耗
【答案】A
【解析】
【详解】A.该有机物含有醇羟基,能与溴化氢发生取代反应,A正确;
B.该有机物中有一个饱和碳原子同时连接了三个碳原子,一定会有一个碳原子不能共面,B错误;
C.该有机物虽然有醇羟基,但是不满足消去反应发生的条件:羟基所连碳的相邻碳上要有(即要有才能消去),C错误;
D.该有机物中能与氢氧化钠反应的官能团有酚羟基、酯基和碳氯键;1mol 酚羟基消耗1mol NaOH,1mol酯基消耗2molNaOH,水解后得到1mol羧酸钠和1mol酚钠,1mol碳氯键发生水解反应消耗1mol NaOH生成醇羟基和氯化钠,因此该有机物最多消耗,故D错误;
故答案选A。
6. 某种聚碳酸酯M的结构简式为,由单体X()和Y通过缩聚反应合成,Y的核磁共振氢谱只有一组峰。下列说法正确的是
A. 聚碳酸酯属于非电解质
B. X中最多有14个碳原子共平面
C. Y的结构简式为
D. 1mol M在NaOH溶液中完全水解,最多可消耗n mol NaOH
【答案】C
【解析】
【详解】A.聚碳酸酯是高分子化合物,由于聚合度n不同,属于混合物;而电解质和非电解质的研究对象是化合物,混合物不能归为非电解质,A错误;
B.X为双酚A,结构中两个苯环通过连接,苯环为平面结构,中间C原子为四面体构型,单键可旋转,当两个苯环旋转至共平面时,12个苯环碳原子与中间C原子共平面,甲基C原子因四面体构型无法共平面,最多共平面碳原子数为13,B错误;
C.X为二元酚,M的链节含结构,缩聚时X的-OH与Y反应脱去小分子。Y需提供碳酸酯结构,且核磁共振氢谱只有一组峰,碳酸二甲酯()中两个对称,H原子环境相同,符合Y的结构,C正确;
D.M的链节含酯基和酚羟基对应的-O-结构。酯基水解生成-COOH和酚羟基,羧基与NaOH反应,酚羟基(每个链节2个)也与NaOH反应,1个链节消耗多于1mol NaOH,n个链节消耗远大于n mol NaOH,D错误。
故选C。
7. 下列各种物质中,都是由极性键构成的非极性分子的是
A. NH3和CH4 B. CO2和CCl4 C. CH3Cl和BF3 D. SO3和PCl3
【答案】B
【解析】
【详解】A.NH3为三角锥形,分子中正负电荷中心不重合,为由极性键构成的极性分子,CH4为正四面体形分子,分子中正负电荷中心重合,为由极性键构成的非极性分子,A不合题意;
B.CO2为直线形分子,分子中正负电荷中心重合,为由极性键构成的非极性分子,CCl4为正四面体形分子,分子中正负电荷中心重合,为由极性键构成的非极性分子,B符合题意;
C.CH3Cl为四面体形分子,分子中正负电荷中心不重合,为由极性键构成的极性分子,BF3为平面正三角形分子,分子中正负电荷中心重合,为由极性键构成的非极性分子,C不合题意;
D.SO3为平面三角形分子,分子中正负电荷中心重合,为由极性键构成的非极性分子,PCl3为三角锥形形分子,分子中正负电荷中心不重合,为由极性键构成的极性分子,D不合题意;
故答案为:B。
8. 二氧化铈(CeO2)是一种重要的稀土氧化物,因其独特的氧储存与释放能力,在多个工业和前沿科技领域发挥着关键作用。CeO2晶胞在催化过程中转变成晶胞的组成结构变化如图所示,已知:CeO2晶胞参数为,表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A. 晶胞中位于构成的立方体空隙中
B. 若M的坐标为,则N的坐标为
C. 晶胞中和个数比为
D. 用含的代数式表示晶胞密度为
【答案】D
【解析】
【详解】A.晶胞中周围等距且最近的有8个,构成立方体,A正确;
B.根据M的坐标为,则N的坐标为,B正确;
C.设中的和的个数分别为和,则,由化合物中各元素正、负化合价代数和为0可得,解得,故一个晶胞中和个数比为,C正确;
D.利用均摊法计算,晶胞中,有4个,用含的代数式表示晶胞密度为,D错误;
答案选D。
9. 工业生产中利用方铅矿(主要成分为PbS,含有等杂质)制备晶体的工艺流程如下图:
已知:PbCl2(s)+2Cl-(aq)[PbCl4]2-(aq); 。
下列说法正确的是
A. 由该工艺可知,PbCl2(s)+2Cl-(aq)[PbCl4]2-(aq)为放热反应
B. 滤渣2的主要成分是氢氧化亚铁
C. “沉淀转化”过程达平衡时,溶液中
D. “浸取”时可发生反应:
【答案】D
【解析】
【分析】方铅矿(主要成分为PbS,含有FeS2等杂质)和MnO2中加入稀盐酸浸取,盐酸与MnO2、PbS发生反应生成PbCl2和S,MnO2被还原成Mn2+,加入的NaCl可促进反应平衡正向移动,使更多的Pb元素存在于溶液中;加入M为MnO调节溶液pH,使铁离子转化成氢氧化铁沉淀除去,然后过滤,得到滤渣2为氢氧化铁沉淀;PbCl2难溶于冷水,将滤液冷水沉降过滤得到PbCl2晶体;之后加入N为稀硫酸发生沉淀转化,生成硫酸铅晶体,滤液a中主要成分为HCl,据此分析作答;
【详解】A.,温度降低,反应逆向移动,即平衡向左移,有利于PbCl2沉淀更完全,反应为吸热反应,A错误;
B.由分析可知,滤渣2的主要成分是氢氧化铁,B错误;
C.“沉淀转化”过程中,沉淀的转化方程式为,溶液中达到平衡时溶液中,C错误;
D.“浸取”时盐酸与MnO2、PbS发生反应生成PbCl2和S,MnO2被还原成Mn2+,加入的NaCl可促进反应平衡正向移动,使更多的Pb元素存在于溶液中,离子方程式为:,D正确;
故选D。
10. 下列关于分子的结构和性质的描述错误的是
A. 和分子均为三角锥形结构,两者的沸点关系:
B. 乳酸()分子中含有一个手性碳原子
C. 碘易溶于四氯化碳,甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
D. 乙醇在水中溶解度很大,原因之一是乙醇分子与水分子之间形成氢键
【答案】A
【解析】
【详解】A.和分子均为三角锥形结构,但是由于氨气分子间存在氢键,故沸点关系是:,A错误;
B.乳酸分子中有一个碳原子同时连有、、和四种不同基团,位置如图:,因而存在一个手性碳原子,B正确;
C.碘、四氯化碳都是非极性分子,因此碘易溶于四氯化碳;甲烷是非极性分子,水是极性分子,因此甲烷难溶于水,C正确;
D.乙醇分子中的羟基与水分子中的氢原子可以形成氢键,从而增加乙醇在水中的溶解度,D正确;
故选A。
11. 镀锌铁皮可用于制备七水合硫酸锌(ZnSO47H2O),其流程如图。
下列有关说法正确的是
A. 镀锌铁皮的镀层被破坏后铁的腐蚀比生铁快
B. “氧化”发生反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O
C. “调pH”后所得溶液中大量存在的离子有Zn2+、SO、Fe3+、H+
D. 从“过滤2”所得滤液中获取晶体的操作为:蒸发滤液至有大量晶体出现时停止加热,利用余热将液体蒸干
【答案】B
【解析】
【分析】镀锌铁皮加入稀硫酸溶解,Zn、Fe分别与稀硫酸反应生成硫酸锌、硫酸亚铁,过滤除去不溶于硫酸的杂质,滤液中加入过氧化氢,将亚铁离子氧化为铁离子,再加入氧化锌调节pH,除去铁离子,使其转化为氢氧化铁沉淀,过滤除去,得到含有硫酸锌的滤液,再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到ZnSO47H2O。
【详解】A. 镀锌铁皮的镀层被破坏后,形成原电池,锌作负极,铁被保护,则铁的腐蚀比生铁慢,故A错误;
B. 由分析知,“氧化”时,过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子,发生反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O,故B正确;
C. “调pH” 时将铁离子转化为氢氧化铁沉淀,故“调pH”后所得溶液中不能大量存在的离子有Fe3+,故C错误;
D. 从“过滤2”所得滤液中获取晶体的操作为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,故D错误;
故选B。
12. CuO和Fe2O3组成的混合物m g,向其中加入100mL0.5mol•L﹣1的H2SO4液恰好完全反应,若将2m g该混合物用足量CO还原,充分反应后剩余固体的质量为( )
A. (2m﹣1.6)g B. (m﹣0.8)g C. (m﹣1.6)g D. (2m﹣0.8)g
【答案】A
【解析】
【详解】试题分析:加入100mL 0.5mol·L﹣1的H2SO4液恰好完全反应,n(H2SO4)=0.1L×0.5mol/L=0.05mol,CuO和Fe2O3与硫酸反应生成硫酸盐和水,可知金属氧化物中n(O)=n(H2SO4)=0.05mol,含氧元素的质量为0.05mol×16g/mol=0.8g,若等量的混合物用足量CO还原,充分反应后剩余固体为金属单质,其质量为m g﹣0.8g=(m﹣0.8)g,则将2 m g该混合物用足量CO还原,充分反应后剩余固体的质量为(2m﹣1.6)g,故选A。
13. 硼化钒(VB2)空气电池是目前储电能力最高的电池,电池示意图如图,该电池工作时发生的反应为:4VB2+11O2=4B2O3+2V2O5。下列说法不正确的是( )
A. 电极a为电池正极
B. 电池工作过程中,电极a附近区域pH减小
C. 图中选择性透过膜为阴离子透过膜
D. VB2极发生的电极反应为:2VB2+22OH--22e-=V2O5+2B2O3+11H2O
【答案】B
【解析】
【分析】根据题中硼化钒(VB2)空气电池可知,本题考查燃料电池,运用原电池原理和氧化还原反应知识分析。
【详解】A.硼化帆一空气燃料电池中,VB2在负极失电子,氧气在正极上得电子,所以a为正极,A项正确;
B.硼化钒-空气燃料电池中,氧气在a极上得电子,氧气得电子生成氢氧根离子,所以a电极附近溶液pH增大,B项错误;
C.氧气在正极上得电子生成OH-,OH-通过选择性透过膜向负极移动,所以图中选择性透过膜应只允许阴离子通过,C项正确;
D.负极上是VB2失电子发生氧化反应,则VB2极发生的电极反应为:2VB2+22OH--22e-=V2O5+2B2O3+11H2O,D项正确。
答案选B。
【点睛】燃料电池正负极判断:燃料电池中氧气做正极,燃料做负极。
14. 2,4,6-三甲基苯甲酸与甲醇的酯化反应历程如图所示。下列叙述错误的是
A. 总反应的正反应活化能小于逆反应活化能
B. 过渡态的稳定性:TS1<TS2
C. 反应过程中存在极性键和非极性键的形成
D. 生成水的反应是决速步骤
【答案】C
【解析】
【详解】A.由图可知,该反应的反应物总能量高于生成物总能量,属于放热反应,由正反应活化能-逆反应活化能可知,正反应活化能小于逆反应活化能,故A正确;
B.过渡态能量越高越不稳定,ETS1=26.8 kJ/mol,ETS2=24.7 kJ/mol,过渡态的稳定性:TS1<TS2,故B正确;
C.反应过程中新键均为极性键,不存在非极性键的形成,故C错误;
D.由图可知,生成水的反应的活化能最高,是决速步骤,故D正确;
故答案选C。
15. 海洋中碳循环的简单原理如图所示。已知:常温下,碳酸的电离常数、,碳酸钙的溶度积常数。下列说法正确的是
A. 海洋中含碳无机物的量不变
B. 若海水的pH=9,则此时海水中
C. “钙化”过程中海水的pH升高
D. 若“钙化”后的海水中,则
【答案】B
【解析】
【详解】A.“钙化”时不断生成,同时受酸碱性、水温等影响,含碳无机物的量在变化,A错误;
B.由可知,pH=9时,,代入可得,B正确;
C.“钙化”过程中转化为和,海水pH降低,C错误;
D.,D错误;
故选B。
二、解答题
16. 七水合硫酸锌()在人造纤维、电镀、化工、医药等方面具有广泛应用。一种用菱锌矿(主要成分是,杂质为Fe、Mg、Al、Cu、Ca、Cd、Pb、Mn等元素的化合物)生产的工艺流程如图所示。
已知:①常温下,部分金属阳离子沉淀的pH范围如表。
金属阳离子
开始沉淀时的pH
6.0
7.0
1.9
7.7
9.1
8.1
3.4
沉淀完全时的pH
8.0
9.0
3.2
9.7
11.1
10.1
4.7
②醋酸铅是弱电解质。
回答下列问题:
(1)基态锰原子的未成对电子数为___________。
(2)滤渣1的主要成分为___________(填化学式),其中相对分子质量较大的物质难溶于稀硝酸,却可溶于醋酸铵溶液形成无色溶液,原因是___________。
(3)“除杂”过程中加入的目的之一是除去,反应的离子方程式为___________,加入的另一目的是___________。
(4)加入物质X的作用是调pH,则“除杂”步骤调节pH的最佳范围是___________,物质X的最佳选择是___________(填标号)。
a.NaOH b.石灰水 c.ZnO d.氨气
(5)若要使HF可循环使用,可用___________(填试剂名称)处理滤渣3以得到较为纯净的HF。
(6)受热会失去结晶水,其热重分析曲线如图所示,500K时残留固体的主要成分是___________(填化学式)。
【答案】(1)5 (2) ①. 、 ②. 在水中存在沉淀溶解平衡,醋酸铵是强电解质,在溶液中完全电离出和,能与结合生成弱电解质,减小,促进沉淀溶解平衡正向移动
(3) ①. ②. 将氧化成
(4) ①. 4.7~6.0 ②. c
(5)浓硫酸 (6)
【解析】
【分析】菱锌矿粉末经焙烧将碳酸盐转化为氧化物,再用硫酸浸出,使锌及多数金属阳离子溶解,CaSO4、PbSO4形成滤渣1除去;滤液中加入KMnO4,将Mn2+氧化为MnO2沉淀、Fe2+氧化为Fe3+,再用ZnO调pH使Fe3+、Al3+转化为对应的沉淀除去;再向滤液中加入锌粉置换出Cu、Cd,加入HF使Ca2+、Mg2+转化为氟化物沉淀除去;最后ZnSO4溶液经蒸发浓缩、冷却结晶得到,据此解题。
【小问1详解】
Mn的原子序数为25,基态锰原子电子排布式为[Ar]3d54s2,3d轨道上有5个未成对电子,其他轨道上没有未成对电子,则基态锰原子的未成对电子数为5;
【小问2详解】
由分析可知,滤渣1的主要成分为、,难溶于稀硝酸,却可溶于醋酸铵溶液形成无色溶液,是因为能与结合生成,减小,促进沉淀溶解平衡正向移动,即原因是:在水中存在沉淀溶解平衡,醋酸铵是强电解质,在溶液中完全电离出和,能与结合生成弱电解质,减小,促进沉淀溶解平衡正向移动;
【小问3详解】
除杂”过程中加入的目的之一是除去,即酸性条件下,高锰酸根与Mn2+发生归中反应生成MnO2沉淀,反应的离子方程式为:,结合分析可知,加入的另一目的是:将Fe2+氧化为Fe3+;
【小问4详解】
加入物质X的作用是调pH,使Fe3+与Al3+完全沉淀,又不使Zn2+沉淀,结合表中数据可知,则“除杂”步骤调节pH的最佳范围是4.7~6.0,物质X应既能消耗,又不能引入新杂质,则物质X的最佳选择是ZnO,NaOH、石灰水以及氨水均会引入新杂质;
【小问5详解】
滤渣3主要为CaF2与MgF2,利用 “高沸点酸制低沸点酸”,可用浓硫酸处理滤渣3以得到较为纯净的HF,发生反应:;
【小问6详解】
的摩尔质量为287 g/mol,设其初始质量为100 g,500 K时固体残留率为87.48%,对应质量为87.48 g,计算失去结晶水的物质的量,初始的,则500 K时残留固体的主要成分中含水分子个数为,即化学式为。
17. 某小组欲利用铜催化空气氧化偶联反应制备4-甲砜基苯乙酮(熔点126℃),并探究制备条件对反应活性及选择性的影响。
I.制备:15 mL烧瓶中加入磁子,加入溶有配体的DMSO溶液1 mL和醋酸铜(催化剂前体),室温搅拌5 min。依次加入碳酸盐,甲基亚磺酸钠及4-乙酰基苯硼酸,补加2 mL DMSO。水浴加热,反应2h,冷却至室温,得到粗产物I.
II.分离提纯:
III.实验探究:
控制反应温度70℃,改变反应条件(如下表),重复实验。得到反应物转化率、目标产物产率及氧化副产物产率如下表:[实验配体X=N-甲基咪唑(配体A)、联吡啶(配体B)、1,10-菲洛林(配体C)。其中配体A为单齿配体,配体B、C均为双齿配体]
序号
前体
配体
碳酸盐
转化率/%
目标产物/%
副产物/%
1
醋酸铜
A(0.25 mmol)
碳酸钾
98
49
19
2
溴化铜
A(0.25 mmol)
碳酸钾
99
30
40
3
醋酸铜
B(0.11 mmol)
碳酸钾
98
52
14
4
醋酸铜
C(0.11 mmol)
碳酸钾
99
50
15
5
醋酸铜
B(0.11 mmol)
碳酸铯
37
18
16
(1)一般使用烧瓶时要求液体体积不少于容积的,本实验中使用容积偏大的烧瓶目的是___________。
(2)氧化副产物4-羟基苯乙酮与碳酸钾反应的化学方程式___________,该副产物可在分离提纯中___________(填序号①~⑤)操作时除去。
(3)检验所得产品是否较纯净的简易方法是___________。
(4)实验___________(填实验序号)可说明___________对反应选择性没有显著影响。
(5)其他条件相同,分别控制反应温度50℃、70℃、90℃重复实验并进行液相色谱测试。已知:在液相色谱图中可根据保留时间确定样品中的物质种类;吸收峰面积越大,物质含量越高。从图像分析,最佳反应温度为___________℃,此温度的优势在于___________。
【答案】(1)留出更大的顶部空间(气相空间),从而为反应提供充足的氧气来源,有利于氧化反应的顺利进行
(2) ①. + K2CO3 + KHCO3 ②. ③
(3)测定所得产品的熔点
(4) ①. 3、4 ②. 配体B和C的种类
(5) ①. 70℃ ②. 反应既能保证较高的原料转化率,又能获得最高的目标产物产率,同时有效抑制了副反应的发生
【解析】
【分析】在15 mL烧瓶中,先加入磁子、溶有配体的DMSO溶液(1 mL)和醋酸铜(催化剂前体),搅拌5分钟以形成催化剂络合物。随后依次加入碳酸盐、甲基亚磺酸钠和4-乙酰基苯硼酸,并补加2 mL DMSO。在水浴中加热反应2小时。冷却至室温,得到粗产物I。步骤①向粗产物I中加入水,分液得到水相:含有水溶性杂质,被弃去,有机相:含有目标产物、副产物及有机溶剂DMSO。步骤②向水相中加入二氯甲烷(),再次分液,得到水相:进一步去除水溶性杂质,最终成为“含杂质溶液”被弃去,有机相:合并到之前的有机相中,确保目标产物被充分提取。步骤③对合并后的有机相进行洗涤(通常用碱液如碳酸钾溶液,以除去酸性副产物如4-羟基苯乙酮)。分离出洗涤液(水相)和净化后的有机相。步骤④向有机相中加入无水硫酸钠()。无水硫酸钠吸收有机相中的微量水分,形成水合物沉淀,通过过滤将其除去,得到干燥的有机溶液。步骤⑤对干燥后的有机溶液进行蒸馏,蒸去低沸点的溶剂(如二氯甲烷、DMSO),最终得到纯净的固体产物II(即4-甲磺基苯乙酮)。
【小问1详解】
常规操作中液体体积通常占烧瓶容积的到,实验中使用容积偏大的烧瓶目的是:留出更大的顶部空间(气相空间),从而为反应提供充足的氧气来源,有利于氧化反应的顺利进行。
【小问2详解】
氧化副产物4-羟基苯乙酮中含有酚羟基,具有弱酸性,与碳酸钾反应生成和KHCO3,化学方程式为:+ K2CO3 + KHCO3,利用该反应,用碳酸钾溶液洗涤有机层,将转化为溶于水的,从而使其从有机相进入水相被除去,流程图中,步骤①是加水萃取分液,步骤②是加二氯甲烷()萃取分液。步骤③是“洗涤”。 该副产物可在分离提纯中③操作时除去。
【小问3详解】
目标产物“4-甲磺基苯乙酮”的熔点为126℃。对于固体有机化合物,最简便、直观的纯度检验方法就是测定熔点。如果产品较纯净,其测得的熔点应接近126℃,如果含有杂质,熔点会降低。
【小问4详解】
实验3和实验4中配体的种类不同,但反应物的转化率、目标产物的产率、氧化副产物的产率均近似,说明配体B和C的种类对反应选择性没有显著影响。
【小问5详解】
由图可知,50℃时,目标产物峰较高,但副产物峰和原料峰也较高,说明含有较多的副产物和原料。温度升高到70℃时,目标产物峰很高,副产物峰和原料峰降低,说明副产物和原料的含量均下降。继续升高温度到90℃,副产物峰和原料峰几乎不变,但目标产物峰降低,说明目标产物的含量减少。则70℃是最佳温度。因为在这个温度下,反应既能保证较高的原料转化率,又能获得最高的目标产物产率,同时有效抑制了副反应的发生。
18. 利用含硫物质热化学循环可实现太阳能的转化与存储,过程如下:
已知:反应Ⅱ:3SO2(g)+2H2O(g)=2H2SO4(l)+S(s) △H2=-254 kJ/mol
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)=SO2(g) ΔH3=-297 kJ/mol
(1)反应Ⅰ的热化学方程式为:______________________________。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比、压强分别为p1和p2时,平衡体系中硫酸的物质的量分数随温度的变化关系如图所示。则p1、p2的大小关系为p1______p2(填“>”、“=”或“<”)。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应(反应Ⅱ)的催化剂,可能的过程如下:
反应ⅰ:SO2+4I-+4H+=S↓+2I2+2H2O
反应ⅱ:I2+SO2+2H2O=+4H++2I-为探究反应ⅰ、ⅱ的相对快慢与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:
相同条件下,分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列4组试剂中,密闭放置观察现象。(已知:I2易溶解在KI中,形成棕褐色溶液)
序号
A
B
C
D
试剂组成
0.4mol/LKI
0.4mol/LKI、0.2mol/LH2SO4
0.2 mol/LH2SO4
0.2mol/LKI、0.0001 mol I2
实验现象
溶液变黄,一段时间后出现浑浊
溶液变黄,出现浑浊较A快
无明显现象
溶液由棕褐色很快褪去,变成黄色,出现浑浊较A快
①在A、B、C三次实验中,反应由快到慢的顺序是______。
②实验表明,SO2的歧化反应速率D>A,结合ⅰ、ⅱ反应速率解释的原因:________________________。
【答案】(1)
(2)< (3) ①. ②. 由反应i、ii可知,先和反应生成,再和二氧化硫进一步反应,D中KI溶液溶解了,导致D中的ii的反应较A快
【解析】
【小问1详解】
根据图可知,反应Ⅰ为,由盖斯定律可知,故反应Ⅰ的热化学方程式为:;
【小问2详解】
反应Ⅱ:,气体反应物计量数=5,生成物无气体,增大压强,平衡正向移动,物质的量分数变大。相同温度下:对应的硫酸物质的量分数更高,说明,即;
【小问3详解】
①C组只加稀硫酸,无催化剂,几乎无反应,速率最慢;A只有KI,B同时含有KI和(氢离子加快反应i的进行),B出现浑浊比A快,速率;整体速率;
②实验表明,的歧化反应速率D>A原因是:由反应i、ii可知,先和反应生成,再和二氧化硫进一步反应,D中KI溶液溶解了,导致D中的ii的反应较A快。
19. 化合物H是一种降脂药物的中间体,其合成路线如图所示(部分反应条件已简化)。
已知:。回答下列问题:
(1)化合物A的名称为_______。
(2)由B生成C的反应类型是______。C和B的合成顺序不能对换,其理由是______。
(3)化合物H中的含氧官能团的名称为_______。
(4)C转化为D的过程中加入的作用是_______。
(5)E的结构简式为_______。
(6)C的同分异构体有多种,同时满足下列两个条件的有_______种,其中核磁共振氢谱有5组峰,且峰的面积之比为2:2:1:1:1的同分异构体的结构简式为_______。
①与溶液能发生显色反应 ②能发生银镜反应
【答案】(1)邻硝基甲苯(2-硝基甲苯)
(2) ①. 还原反应 ②. 氨基具有较强的还原性,易被氧化,若调换后,氨基会被酸性高锰酸钾氧化
(3)酯基和羟基 (4)除去HCl可促使反应正向进行,提高反应物的转化率
(5) (6) ①. 13 ②.
【解析】
【分析】A中的甲基被高锰酸钾氧化为羧基,得到B,B中的硝基被还原,生成C,C发生取代反应,得到D,D发生给出的信息反应,得到E,E发生取代反应,得到F,F水解得到G,G发生加成反应得到H,据此解答。
【小问1详解】
化合物A的命名以甲苯为母体,为邻硝基甲苯或2-硝基甲苯。
【小问2详解】
①对比B与C,苯环上的硝基被还原为氨基,为还原反应;②因为氨基具有较强的还原性,易被氧化,若调换后,氨基会被酸性高锰酸钾氧化。
【小问3详解】
H中含氧官能团有(醇)羟基、酯基。
【小问4详解】
C转化为D的反应为取代反应,生成同时生成小分子HCl,碳酸钠溶液为弱碱性,可以吸收生成HCl,使反应正向移动,提高转化率。
【小问5详解】
由题干给出的信息反应知D中的羧基与邻二氯苯发生取代反应生成E ,E为。
【小问6详解】
能与氯化铁溶液发生显色反应,说明含有酚羟基,能发生银镜反应,说明含有醛基,分为2种情况:①苯环上有3个取代基:酚羟基,醛基,氨基,此时等效于找出苯环上三种不同取代基的同分异构体,以两种不同的取代基为母体:这两种取代基位于对位时,有2种,位于间位时,有4种,位于邻位时,有4种,一共2+4+4=10种;②苯环上有2个取代基:酚羟基和-NHCHO,此时有邻、间、对,三种。所以一共有10+3=13种符合条件的同分异构体。其中核磁共振氢谱有5组峰,峰面积为2:2:1:1:1的为。
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