内容正文:
临澧一中高三年级第五次阶段性考试
化学试卷
本试卷满分100分,考试时间75分钟
可能用到的相对原子质量:H-1、C-12、O-16、N-14、Ga-70
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一项是符合题意)
1. 《天工开物》记载了“炒钢”工艺:将生铁加热后反复捶打,降低碳含量得到更坚韧的熟铁。现代钢铁工业中,这一思路被拓展为“转炉炼钢”,通过吹氧脱碳并结合合金化技术,生产出高强度特种钢材。下列说法正确的是
A. “炒钢”与“转炉炼钢”均将碳氧化以降低碳含量
B. 熟铁因含碳量低,其硬度大于生铁
C. 特种钢材的性能仅由合金元素的种类决定
D. 古代工艺未涉及化学反应,仅为物理加工
【答案】A
【解析】
【详解】A. “炒钢”工艺通过加热和捶打使生铁中的碳被氧化,从而降低碳含量;“转炉炼钢”通过吹氧气直接氧化碳来脱碳。两者均涉及碳的氧化反应以降低碳含量,A正确;
B.生铁含碳量高,为,硬度大但脆;熟铁含碳量低,小于,韧性好但硬度较小,B错误;
C.特种钢材的性能不仅受合金元素种类影响,还取决于元素含量、热处理工艺、加工方法等因素,题干中“结合合金化技术”也暗示了多因素作用,C错误;
D.“炒钢”工艺中加热和捶打过程涉及碳与氧气的化学反应,如生成或,并非仅物理加工,D错误;
正确答案选A。
2. 下列化学用语或图示正确的是
A. 甲胺的电子式:
B. HF分子间氢键的示意图为:
C. 某物质的核磁共振氢谱图:
D. 甲醛中键的电子云轮廓图:
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲胺的结构为,其中N有1对孤电子,题中没有画出孤电子对,电子式书写错误,正确的为,A错误;
B.分子间氢键正确的示意图为,B错误;
C.图示为吸收峰向下的红外光谱图,核磁共振氢谱的吸收峰向上,C错误;
D.甲醛中采取杂化,与形成的键由p轨道肩并肩重叠形成,电子云对称分布在分子平面的上下两侧,图示符合键电子云的特点,D正确;
故选D。
3. 实验安全是实验顺利开展的保障,下列有关实验安全的说法正确的是
A. 不慎将硫酸滴在手背上,用大量水冲洗,再涂抹稀NaOH溶液
B. 进行乙烯气体的点燃实验前,必须先对其进行验纯操作
C. 用饱和溶液吸收尾气,防止其污染环境
D. 重金属盐有毒,如果不慎食入,喝硫酸铜溶液即可
【答案】B
【解析】
【详解】A.硫酸沾到皮肤时,应先用大量水冲洗,再涂3%~5%的碳酸氢钠溶液。NaOH溶液虽为碱性,但其本身具有腐蚀性,直接涂抹会加重皮肤损伤,故A错误;
B.乙烯属于可燃气体,若与空气混合遇明火可能爆炸。因此,点燃前必须验纯以确保气体纯度,避免爆炸风险,故B正确;
C.溶液呈酸性,无法有效吸收同为酸性的气体。实验室通常用NaOH等碱性溶液吸收,故C错误;
D.中毒应服用硫酸钠()或硫酸镁()生成难溶的沉淀。硫酸铜()会引入有毒的,导致二次中毒,故D错误;
故选B。
4. 微粒邂逅时的色彩变化是化学馈赠的视觉浪漫。下列对颜色变化的解释错误的是
选项
颜色变化
解释
A
空气中灼烧过的铜丝伸入乙醇中,黑色铜丝恢复光亮的紫红色
=
B
悬浊液中加入溶液,固体由白色变为红褐色
=
C
溶液中加入,浅绿色溶液出现蓝色浑浊
=
D
溶液中加入NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.醇的催化氧化反应中,铜作催化剂,先发生2Cu+O22CuO,然后乙醇与CuO在加热条件下,A错误;
B.因为溶度积常数Ksp()大于Ksp(),所以Fe3+与Mg(OH)2发生沉淀转化生成Fe(OH)3,符合溶度积规则,B正确;
C.Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成KFe[Fe(CN)6]沉淀,化学方程式为=,电荷和配平正确,蓝色浑浊现象合理,C正确;
D.Cr2O在碱性条件下转化为CrO42-,化学方程式为,颜色由橙变黄,D正确;
故选A。
5. 紫罗兰酮具有强烈的花香,可用于日化、食品香精中,也可作为化工原料大量用于维生素A、E和胡萝卜素的合成,其结构简式如下:
下列关于紫罗兰酮的叙述正确的是
A. 紫罗兰酮完全燃烧所得产物中与的分子数之比为
B. 紫罗兰酮与足量加成的产物能与钠反应
C. 紫罗兰酮分别与溴的四氯化碳溶液、溴水反应时的现象完全相同
D. 紫罗兰酮分子中所有碳原子可能共平面
【答案】B
【解析】
【详解】A.紫罗兰酮的分子式为,完全燃烧所得产物中与的分子数之比为,A错误;
B.紫罗兰酮与足量加成的产物中含羟基,能与金属钠反应,B正确;
C.紫罗兰酮含有碳碳双键,能与溴的四氯化碳溶液、溴水发生加成反应而使其褪色,但现象不完全相同,与溴水反应还有分层现象,C错误;
D.紫罗兰酮含有多个饱和碳原子,所有碳原子不可能共平面,D错误;
故答案为:B。
6. 含钴配合物应用广泛,关于反应,分析正确的是(设为阿伏加德罗常数的值)
A. 反应物分子和产物中分子键角相等
B. 产物是还原产物,每生成,反应转移电子数为
C. 含有键的数目为
D. 反应过程中有配位键的断裂和形成
【答案】D
【解析】
【详解】A.与Co3+形成配合物后,孤电子对与成键电子对的斥力转化为成键电子对间的斥力,斥力减小,键角增大,所以配合物中分子键角大,A错误;
B.中O元素化合价降低,产物是还原产物,每生成,反应转移电子数为,B错误;
C.1个[Co(NH3)6]3+中1个Co3+与6个N原子形成6个配位键,配位键属于σ键,每个NH3中含3个N—Hσ键,1mol[Co(NH3)6]3+中含有(6+6×3)mol=24molσ键,故含有键的数目为C错误;
D.反应过程中,铵根中的配位键的断裂,中的配位键形成,D正确;
故选D;
7. 室温下,根据下列实验过程及现象,相应实验结论正确的是
实验过程及现象
实验结论
A
测定相同浓度的溶液与溶液的pH,后者较大
非金属性:S>C
B
向CuS的悬浊液中加入饱和溶液,生成浅红色沉淀(MnS为浅红色)
C
将镁条点燃后迅速伸入充满的集气瓶,瓶中产生浓烟并有黑色颗粒生成
能支持镁条燃烧
D
用玻璃棒蘸取某溶液,在酒精灯外焰上燃烧,焰色呈黄色
该溶液中含有
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.比较非金属性需依据元素最高价氧化物对应水化物的酸性强弱,中为价,不是的最高价含氧酸盐,无法据此比较和的非金属性,A错误;
B.加入的是饱和溶液,浓度极高,可使从而生成沉淀,并非沉淀转化,无法证明,B错误;
C.镁条在中燃烧生成和黑色的,说明可以支持镁条燃烧,C正确;
D.玻璃棒本身含有钠元素,会干扰焰色反应检验,D错误;
故选C。
8. 我国科学家最近研究的一种无机盐纳米药物具有高效的细胞内亚铁离子捕获和抗氧化能力。W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍,X和Y的第一电离能都比左右相邻元素的高。Z的M层未成对电子数为4。下列叙述错误的是
A. W、X、Y、Z四种元素的单质中Z的熔点最高
B. 在X的简单氢化物中X原子轨道杂化类型为
C. Y的氢氧化物难溶于NaCl溶液,可以溶于溶液
D. 中提供电子对与形成配位键
【答案】A
【解析】
【分析】W、X 、Y、Z的原子序数依次增加,且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍,则W为C元素;每个周期的ⅡA和ⅤA的元素的第一电离能都比左右相邻元素的高,由于配合物中Y在外界,Y可形成简单阳离子,则Y属于金属元素,故X和Y分别为N和Mg;Z的M层未成对电子数为4,则其3d轨道上有4个不成对电子,其价电子排布式为,Z为Fe元素,为。
【详解】A.W、X、 Y、Z四种元素的单质中,N元素的单质形成分子晶体,Mg和Fe均形成金属晶体,C元素既可以形成金刚石又可以形成石墨,石墨的熔点最高,A不正确;
B.X的简单氢化物是,其中心N原子价层电子对数为3+,N原子轨道杂化类型为,B正确;
C.Y的氢氧化物是,其属于中强碱,其难溶于水,难溶于溶液,但是,由于电离产生的可以破坏的沉淀溶解平衡,因此可以溶于溶液,C正确;
D.中的C原子提供孤电子对与形成配位键,D正确;
综上所述,本题选A。
9. 乙醛在MgO的催化下可发生反应生成3-羟基丁醛,其反应历程如下。
下列说法错误的是
A. 乙醛中的O易被Mg吸附
B. 该过程涉及了极性键的断裂和非极性键的生成
C. 乙醛和丙酮在MgO的催化下也可发生类似的反应
D. 1分子乙醛和1分子丙醛在MgO的催化下可生成3种羟基戊醛
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图可知乙醛中的O与Mg形成了作用力,说明其易被Mg吸附,A正确;
B.过程中涉及到C—H极性键的断裂和C—C非极性键的形成,B正确;
C.根据反应历程可知,该反应为醛基邻位碳上的氢和碳氧双键的加成反应,则乙醛和丙酮在MgO的催化下也可发生类似的反应,C正确;
D.根据题给信息可知,可以是乙醛中甲基上的氢和丙醛中碳氧双键的加成,也可能是丙醛中醛基邻位碳上的氢和乙醛中的碳氧双键的加成,故1分子乙醛和1分子丙醛在MgO的催化下可生成2种羟基戊醛,D错误;
本题选D。
10. 一种从废弃电路板(主要含铜、铁、镁、钙等金属元素)中回收铜的工艺如图所示。
已知:①浸出步骤中,金属铜转化为铜氨配合物;
②离子可同时用两个氧原子和金属离子配位;
③ ,。
下列说法错误的是
A. 相比于浓氨水,使用混合溶液作为浸取剂能提高铜的浸出率
B. 滤渣经过回收,再与浓硫酸反应可以制备氟化氢
C. 和两种配离子中金属原子配位数分别为4和3
D. 当滤液中时,
【答案】C
【解析】
【分析】废弃电路板经过粉碎,通入O2,并加入含NH3浸取剂浸取后过滤,得到滤渣成分为Fe(OH)3,滤液中含有Ca、Cu、Mg的离子,加入过量的NH4F,生成MgF2、CaF2沉淀过滤除去,滤液中含有Cu的离子,加入(NH4)2C2O4再过滤得到CuC2O4沉淀。
【详解】A.NH3-NH4Cl混合溶液为缓冲溶液,可稳定NH3浓度,利于Cu2+与NH3形成[Cu(NH3)4]2+而溶解,相比浓氨水能提高铜浸出率,A正确;
B.滤渣中含MgF2、CaF2,经过回收,再与浓硫酸反应可以制备氟化氢,B正确;
C.离子可同时用两个氧原子和金属离子配位,则配离子中金属离子配位数为6,C错误;
D.当滤液中时,,则,D正确;
故选C。
11. 一种新型低成本、高性能的光可充电水系钠离子电池的装置如下图所示。该电池的放电原理与传统钠离子电池相同;光照时,嵌入电解液中的电极产生电子和空穴(,具有强氧化性),驱动两极反应而完成充电。下列说法错误的是
A. 放电时,需闭合a、打开b,并对电极采取避光措施
B. 充电时,电极反应式为
C. 充电时,太阳能转化为电能,电能又转化为化学能
D. 放电时,负极反应式为
【答案】B
【解析】
【分析】根据充电和放电互为逆过程,结合题中光照时,嵌入电解液中的电极产生电子和空穴(,具有强氧化性),驱动两极反应而完成充电,所以充电时阴极反应:,阳极反应:,放电时,左侧为负极,负极反应式为,右侧为正极,据此解答。
【详解】A.由于光照时,嵌入电解液中的电极产生电子和空穴会催动充电过程,所以放电时,需要闭合a、打开b,并对电极采取避光措施,A正确;
B.充电时,电极是阳极,电极反应为:,B错误;
C.光电极能使电池在太阳光照下充电,所以充电时,太阳能转化为电能,电能又能转化为化学能,C正确;
D.由分析可知,放电时,负极反应式为,D正确;
故选B。
12. 研究笼形包合物结构和性质具有重要意义,化学式为(代表苯)的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出,晶胞中N原子均参与形成配位键)。下列说法错误的是
A. 基态核外电子有14种不同空间运动状态
B. 苯中碳的轨道形成6中心6电子的大π键
C. 该晶胞中的配位数(紧邻的原子)为4
D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.基态核外电子排布式为,共占据了14种原子轨道,即有14种不同空间运动状态,故A正确;
B.苯中碳的轨道形成6中心6电子的大π键,故B正确;
C.该晶胞中每个的配位数为6,以上底面顶点为例,在一个底面里与每个的紧邻的N原子有4个,上下棱有两个,故C错误;
D.由晶胞示意图可知,一个晶胞中含有个数为,个数为,含有为个数为,故D正确;
故选C。
13. NO的氧化反应分两步进行:Ⅰ.;Ⅱ.,其能量变化示意图如下图1。恒容密闭容器中充入一定量的NO和,控制反应温度为和,测得随时间t的变化曲线如下图2。下列说法正确的是
A. 反应Ⅰ在高温下自发进行
B. 氧化反应的决速步骤为过程Ⅰ
C. 结合图2信息可知:转化相同量的NO,温度条件下耗时更长
D. 引起图2变化的可能原因:升温Ⅰ反应平衡逆移,减小对Ⅱ反应速率的影响大于温度的影响
【答案】D
【解析】
【详解】A.反应Ⅰ为,该反应是气体分子数减少的反应,因此熵变;从能量图可知反应物总能量高于生成物,反应的焓变。根据自发反应判据,低温下反应自发,高温下反应不能自发,A错误;
B.总反应的决速步骤是活化能更大的慢反应,图中显示过程Ⅰ的活化能很小,过程Ⅱ的活化能远大于,因此决速步骤为过程Ⅱ,B错误;
C.由图2可知,相同时间下体系中剩余的更大,说明转化等量时,温度更高的条件下耗时更长,而非,C错误;
D.正常升温会加快反应速率,但该体系升温后消耗速率反而变慢,是因为反应Ⅰ是放热反应,升温使反应Ⅰ平衡逆向移动,中间体的浓度减小,该变化对慢反应(过程Ⅱ)速率的抑制作用,超过了升温本身对反应速率的促进作用,最终整体反应速率变慢,D正确;
故选D。
14. 常温下,在含、、HCl的混合液中滴加NaF溶液,溶液中[、,]与的关系如图所示,下列叙述错误的是
已知:。
A. 代表与的关系
B. 当时,溶液
C. 上述滴加过程中,一定先生成沉淀
D.
【答案】C
【解析】
【分析】对于难溶氟化物,溶度积,两边取负对数,可得,斜率为2;已知的Ksp大于,因此相同下,,因此表示与的关系,表示与的关系,对于,变形得,可知其斜率为1,对应,由得,即,由得,此时,即,根据,代入计算得;由得,此时,即,根据,代入计算得;据此回答问题。
【详解】A.根据分析可知,表示与的关系,A正确;
B.对于,当时,代入计算得,即溶液,B正确;
C.题目未给出与,因此无法判断优先生成什么沉淀,C错误;
D.目标反应的平衡常数: ,D正确;
故选C。
二、非选择题(本大题共4小题,共58分)
15. GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点。以锌渣[主要成分是和,含少量]为原料制备GaN的工艺流程如图。
已知:①Ga与Al同主族,化学性质相似;
②时,。
回答下列问题:
(1)“浸出渣”的主要成分为______(填化学式)。
(2)时,“调”使恰好完全沉淀时,溶液pH为______,“滤液”中的金属阳离子主要为和______。
(3)检验“水相”中的金属阳离子可选用的试剂为______(填试剂名称)。
(4)“系列操作”为______洗涤、干燥;制备无水时,的作用是______。
(5)制备GaN的化学方程式为______。
(6)准确称取0.2000 g GaN样品,加入NaOH溶液,加热使固体充分溶解,用足量溶液吸收产生的,向吸收液中滴加指示剂,用的盐酸滴定至终点,消耗盐酸23.50 mL。过程中涉及反应:。计算GaN样品的纯度为______。
【答案】(1)SiO2
(2) ①. 3 ②. Zn2+ (3)硫氰化钾溶液
(4) ①. 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 ②. 可与水反应,吸收结晶水,生成的HCl能抑制水解,便于得到无水
(5) (6)98.7%
【解析】
【分析】锌渣使用稀硫酸酸浸后,浸出液中含Fe3+,Ga3+、Zn2+,浸出渣为不溶于稀硫酸的SiO2,浸出液中加入CaO调pH,得到滤渣为Ga(OH)3、Fe(OH)3、CaSO4,滤液中含Ca2+、Zn2+,加入稀硫酸溶解滤渣,再次过滤后滤液中含Fe3+和Ga3+,加入萃取剂萃取Ga3+,有机相中含Ga3+,将有机相反萃取,Ga3+转入水相中,水相加入盐酸,蒸发结晶,得GaCl3·6H2O,与SOCl2共热得GaCl3,在高温下与NH3反应,得GaN,据此解答。
【小问1详解】
锌渣中只有不与稀硫酸反应,因此浸出渣主要为SiO2。
【小问2详解】
离子恰好完全沉淀时浓度为,根据,代入得:,则,。 调pH时、均沉淀完全,不会沉淀,因此滤液中金属阳离子为和。
【小问3详解】
酸溶后和进入溶液,萃取时进入有机相,留在水相,检验选用硫氰化钾试剂。
【小问4详解】
从溶液中得到结晶水合物,需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥;易水解,可与水反应,吸收结晶水,生成的HCl能抑制水解,便于得到无水。
【小问5详解】
高温下与反应生成GaN:。
【小问6详解】
根据反应关系得:,因此,,则,样品纯度为。
16. 钴的配合物,难溶于有机溶剂乙醇,微溶于水。在常温下稳定性较强,强热时会部分分解,实验室可用为原料来制备。具体制备步骤如下:
步骤1:在如图所示装置中经过下列操作得到含粗产品的混合物
步骤2:取出三颈烧瓶中的混合物,用冰水冷却,过滤。将沉淀溶于50mL热稀盐酸中,趁热过滤。在滤液中慢慢加入6mL浓盐酸,先用自来水冷却再用冰水冷却,过滤、洗涤、干燥,称量。已知:难溶于水,具有较强还原性;氧化性:。
回答下列问题:
(1)仪器a中盛装的试剂是_______。
(2)的作用除了可以做反应物外,还具有的作用是_______。
(3)先加浓氨水后加溶液的原因是_______。
(4)三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为_______。
(5)步骤1中“水浴加热至333K”,加热至333K的原因是_______。
(6)步骤2中“趁热过滤”的滤渣的主要物质是_____;“洗涤”用的洗涤剂可能是_____(填“水”或“乙醇”)。
【答案】(1)(或无水氯化钙)
(2)可以抑制的电离,防止生成沉淀
(3)先加氨水可以先形成,具有较强的还原性,可被氧化为。或者回答:若先加溶液,将氧化为,后加氨水,会生成,不利于的生成,故先加入氨水后加溶液
(4)
(5)加热至333K,既可以加快生成配合物的速率,又可控制和不分解或少分解,还可以使浓氨水少挥发
(6) ①. 活性炭 ②. 乙醇
【解析】
【分析】实验室可用CoCl2⋅6H2O为原料来制备钴的配合物[Co(NH3)6]Cl3,先向三颈烧瓶中加入3.0g CoCl2⋅6H2O、2.0g NH4Cl、7mL蒸馏水,加热溶解后加入0.2g活性炭,得到的悬浊液冷却后加入10mL浓氨水生成[Co(NH3)6]2+,冷却至283K,加入H2O2加热至333K反应20min,将Co氧化为+3价得到含有[Co(NH3)6]Cl3的混合物,再按照步骤2进行分离提纯;
【小问1详解】
氨水易挥发且加热易分解,实验过程中会产生污染性的气体NH3,用P2O5或无水氯化钙来吸收;
【小问2详解】
Co2+的氢氧化物是沉淀,一水合氨为弱碱,故NH4Cl除了做反应物外,可以电离出离子,来抑制NH3⋅H2O电离出OH-,从而防止生成Co(OH)2沉淀;
【小问3详解】
若先加H2O2溶液,由已知可知,氧化性Co3+大于H2O2,H2O2不能将Co2+氧化为Co3+;若先加氨水,形成[Co(NH3)6]2+具有较强的还原性,易被H2O2氧化为[Co(NH3)6]3+;
【小问4详解】
根据反应装置图中所加物质来写反应物,根据目标产物来写生成物,然后利用氧化还原反应得失电子守恒配平,可得化学方程式为2CoCl2⋅6H2O+2NH4Cl+10NH3+H2O22[Co(NH3)6]Cl3↓+14H2O;
【小问5详解】
333K是60℃,加热可以加快生成目标产物的速率,但加热温度不能太高,是因为温度太高会使[Co(NH3)6]Cl3和H2O2分解,还会增加浓氨水挥发;
【小问6详解】
“趁热过滤”步骤,需要的产品在滤液中,滤渣主要是活性炭;配合物[Co(NH3)6]Cl3难溶于乙醇,微溶于水,故洗涤剂应该选择乙醇。
17. 盐酸凯普拉生是一种钾离子竞争性酸阻断剂,用于治疗成人反流性食管炎或十二指肠溃疡,其合成路线如下(部分条件和试剂省略):
已知:
请回答下列问题:
(1)B的结构简式为____________,C分子中含氧官能团的名称为____________。
(2)已知D分子中的五元环所有原子共平面,则D分子中和杂化的原子数目之比为______。
(3)F和G按1:1反应生成H和HBr,则该反应的化学方程式为________________________。
(4)下列说法不正确的是_________。
A. 将产物制成盐酸盐可以增加溶解性
B. F的系统命名为间硝基苯酚
C. H→I属于加成反应
D. 在稀硫酸中充分反应生成
(5)结构中N上的电子云密度越大,与结合能力越强,碱性越强。(吡咯)的碱性比弱,原因是_______________________________________________。
(6)满足下列条件的A的同分异构体有______种。
①能发生银镜反应; ②属于芳香族化合物。
(7)结合上述合成路线,以三个及以下碳的有机物(无机物任选)合成请补充其合成路线:_________。
【答案】(1) ①. ②. 羰基、酯基
(2)1:4 (3) (4)CD
(5)的N参与形成大键,N上的电子云密度小,碱性弱
(6)17 (7)
【解析】
【分析】A的分子式为,结合后续C的结构、已知信息(酮羰基的α-甲基可被NBS溴代),可知A是邻氟苯乙酮,NBS将甲基转化为溴甲基,得到B。在弱碱条件下,氰基乙酸乙酯的活泼亚甲基脱去质子形成碳负离子,对B的溴甲基发生取代,得到C。先在HCl/乙酸乙酯条件下发生氰基的水解、分子内环化,再经还原关环,构建出吡咯五元环,得到D。二异丁基氢化铝作为选择性还原剂,仅将D的酯基还原为醛基,得到E。F为2-硝基苯酚,在作用下酚羟基脱质子为酚氧负离子,与G()发生取代,生成H(芳基醚产物)和。H的硝基经还原为氨基得到I;I在条件下发生重氮化-氯磺酰化,将氨基转化为磺酰氯基,得到J。E的吡咯环N上的活泼H被J的磺酰氯取代,得到K。K的醛基与甲胺发生反应,将醛基转化为,最后成盐得到目标产物盐酸凯普拉生。
【小问1详解】
已知NBS可将酮的甲基氢取代为溴原子,A分子式结合后续产物结构,可知A为邻氟苯乙酮,和NBS反应后甲基氢被Br取代得到B();观察C的结构,含氧官能团为羰基、酯基。
【小问2详解】
酯基的乙基中2个饱和碳原子和酯基里的一个氧原子为杂化,共3个;苯环6个C、吡咯环5个原子、酯基的羰基C共12个均为,因此和杂化原子数目之比为。
【小问3详解】
F中的酚羟基在作用下生成酚氧负离子,和G(1-溴-3-甲氧基丙烷)发生取代反应,脱去HBr生成H,化学方程式为。
【小问4详解】
A.含氮的有机碱性化合物和盐酸成盐后,属于离子型化合物,在水中溶解性显著提升,A正确;
B.F中羟基和硝基处于间位,系统命名为间硝基苯酚,B正确;
C.H→I是硝基加氢还原为氨基的反应,属于还原反应,不是加成反应,C错误;
D.氰基在稀硫酸中也可能水解为羧基,D错误;
故选CD。
【小问5详解】
的N参与形成大键,N上的电子云密度小,碱性弱。
【小问6详解】
A分子式,满足①能发生银镜反应说明含醛基,②属于芳香族化合物含苯环;情况1:苯环上取代基为-F、-CHO、,三个不同取代基在苯环上的位置异构共10种;情况2:苯环上取代基为-F、,两个不同取代基有邻、间、对3种;情况3:苯环上取代基为、,两个不同取代基有邻、间、对3种;情况4:苯环上取代基为,1种,共17种。
【小问7详解】
根据题干信息,参照B到E的反应得到,再参照最后一步反应得到目标产物;具体合成路线为。
18. 我国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的人工合成,关键的一步是利用化学催化剂将高浓度还原成。催化加氢制的反应体系中,发生的主要反应如下。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)已知上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数K与温度T的关系为:,,(x、y、z、A、B、C均为常数,A、C均大于零,B小于零),则反应Ⅰ的活化能______。(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)一定条件下,向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体,只发生反应Ⅰ和Ⅱ,平衡转化率和选择性[]随温度、投料比的变化曲线如图1所示。
①表示选择性的曲线是______(填“”或“”)。
②制备的最佳条件是______(填标号)。
a.220℃,
b.220℃,
c.320℃,
d.380℃,
(3)在催化剂作用下,将和的混合气体充入一恒容密闭容器中进行反应Ⅰ和Ⅱ,达平衡时,的转化率和容器中混合气体的平均相对分子质量随温度变化如图2所示。
①250℃后,随温度升高,平衡时混合气体的平均相对分子质量几乎不变的原因是______。
②T℃时,反应的初始压强为,反应Ⅱ的平衡常数______(表示的是分压平衡常数,分压=总压×物质的量的分数)。
(4)向压强恒为3.0 MPa的密闭容器中通入反应混合气[],在1 mol NiGa催化作用下只发生反应Ⅰ,测得时空收率(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线如图3所示。
223℃时,的平均反应速率______mol/h。
(5)利用电解法可还原合成、等燃料,模拟装置如图4所示。双极膜由阴、阳极膜组成,在电场中双极膜中水电离出、并向两极迁移。
①若X为,阴极的电极反应为________________________。
②若X为,当转移电子3 mol后a极电解槽溶液质量变化值为______g(不考虑气体的溶解和其他副反应)。
【答案】(1)小于 (2) ①. ②. c
(3) ①. 当温度高于250℃时,以反应Ⅱ为主,反应Ⅱ前后气体分子数相等,反应前后混合气体的物质的量几乎不变 ②.
(4)0.6 (5) ①. ②. 25
【解析】
【小问1详解】
根据平衡常数与温度的关系式,反应Ⅰ中,温度升高时减小,减小,平衡常数减小,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应。放热反应的焓变,因此。
【小问2详解】
①反应Ⅰ是放热反应,反应Ⅱ是吸热反应(由可知升温增大)。温度升高时,反应Ⅰ平衡逆向移动、反应Ⅱ平衡正向移动,生成副产物CO的占比升高,生成的选择性随温度升高而降低,因此随温度上升数值下降的代表选择性。
②制备甲醇需要兼顾高转化率和高甲醇选择性:320℃时两者兼备,且投料比比1:3的占比更高,更有利于反应Ⅰ正向进行,甲醇产率更高,因此选c。
【小问3详解】
①当温度高于250℃时,以反应Ⅱ为主,反应Ⅱ前后气体分子数相等,反应前后混合气体的物质的量几乎不变,且反应体系总质量守恒,因此混合气体的平均相对分子质量几乎不变。
②初始总物质的量为,初始压强为。时转化率为50%,即反应了;平衡平均相对分子质量为20,体系总质量为,因此平衡总物质的量。 设反应Ⅰ生成,反应Ⅱ生成,平衡时:,,,列方程:,,解得,。平衡总压为,则。
【小问4详解】
223℃时甲醇时空收率为,即1 mol催化剂下每小时生成。根据反应Ⅰ的计量关系,生成1 mol消耗3 mol,因此。
【小问5详解】
①a极为阴极,得到电子被还原为,C元素从+4价变为-2价,1 mol得6 mol电子,结合双极膜迁移过来的配平电极反应,电极反应为。
②a极是阴极,每转移3 mol电子,根据电极反应可知生成(质量16g)和(质量9g),同时双极膜向a极迁移3mol(质量3g)。进入a极区的为(质量22g),因此溶液质量变化为:。
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临澧一中高三年级第五次阶段性考试
化学试卷
本试卷满分100分,考试时间75分钟
可能用到的相对原子质量:H-1、C-12、O-16、N-14、Ga-70
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一项是符合题意)
1. 《天工开物》记载了“炒钢”工艺:将生铁加热后反复捶打,降低碳含量得到更坚韧的熟铁。现代钢铁工业中,这一思路被拓展为“转炉炼钢”,通过吹氧脱碳并结合合金化技术,生产出高强度特种钢材。下列说法正确的是
A. “炒钢”与“转炉炼钢”均将碳氧化以降低碳含量
B. 熟铁因含碳量低,其硬度大于生铁
C. 特种钢材的性能仅由合金元素的种类决定
D. 古代工艺未涉及化学反应,仅为物理加工
2. 下列化学用语或图示正确的是
A. 甲胺的电子式:
B. HF分子间氢键的示意图为:
C. 某物质的核磁共振氢谱图:
D. 甲醛中键的电子云轮廓图:
3. 实验安全是实验顺利开展的保障,下列有关实验安全的说法正确的是
A. 不慎将硫酸滴在手背上,用大量水冲洗,再涂抹稀NaOH溶液
B. 进行乙烯气体的点燃实验前,必须先对其进行验纯操作
C. 用饱和溶液吸收尾气,防止其污染环境
D. 重金属盐有毒,如果不慎食入,喝硫酸铜溶液即可
4. 微粒邂逅时的色彩变化是化学馈赠的视觉浪漫。下列对颜色变化的解释错误的是
选项
颜色变化
解释
A
空气中灼烧过的铜丝伸入乙醇中,黑色铜丝恢复光亮的紫红色
=
B
悬浊液中加入溶液,固体由白色变为红褐色
=
C
溶液中加入,浅绿色溶液出现蓝色浑浊
=
D
溶液中加入NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色
A. A B. B C. C D. D
5. 紫罗兰酮具有强烈的花香,可用于日化、食品香精中,也可作为化工原料大量用于维生素A、E和胡萝卜素的合成,其结构简式如下:
下列关于紫罗兰酮的叙述正确的是
A. 紫罗兰酮完全燃烧所得产物中与的分子数之比为
B. 紫罗兰酮与足量加成的产物能与钠反应
C. 紫罗兰酮分别与溴的四氯化碳溶液、溴水反应时的现象完全相同
D. 紫罗兰酮分子中所有碳原子可能共平面
6. 含钴配合物应用广泛,关于反应,分析正确的是(设为阿伏加德罗常数的值)
A. 反应物分子和产物中分子键角相等
B. 产物是还原产物,每生成,反应转移电子数为
C. 含有键的数目为
D. 反应过程中有配位键的断裂和形成
7. 室温下,根据下列实验过程及现象,相应实验结论正确的是
实验过程及现象
实验结论
A
测定相同浓度的溶液与溶液的pH,后者较大
非金属性:S>C
B
向CuS的悬浊液中加入饱和溶液,生成浅红色沉淀(MnS为浅红色)
C
将镁条点燃后迅速伸入充满的集气瓶,瓶中产生浓烟并有黑色颗粒生成
能支持镁条燃烧
D
用玻璃棒蘸取某溶液,在酒精灯外焰上燃烧,焰色呈黄色
该溶液中含有
A. A B. B C. C D. D
8. 我国科学家最近研究的一种无机盐纳米药物具有高效的细胞内亚铁离子捕获和抗氧化能力。W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍,X和Y的第一电离能都比左右相邻元素的高。Z的M层未成对电子数为4。下列叙述错误的是
A. W、X、Y、Z四种元素的单质中Z的熔点最高
B. 在X的简单氢化物中X原子轨道杂化类型为
C. Y的氢氧化物难溶于NaCl溶液,可以溶于溶液
D. 中提供电子对与形成配位键
9. 乙醛在MgO的催化下可发生反应生成3-羟基丁醛,其反应历程如下。
下列说法错误的是
A. 乙醛中的O易被Mg吸附
B. 该过程涉及了极性键的断裂和非极性键的生成
C. 乙醛和丙酮在MgO的催化下也可发生类似的反应
D. 1分子乙醛和1分子丙醛在MgO的催化下可生成3种羟基戊醛
10. 一种从废弃电路板(主要含铜、铁、镁、钙等金属元素)中回收铜的工艺如图所示。
已知:①浸出步骤中,金属铜转化为铜氨配合物;
②离子可同时用两个氧原子和金属离子配位;
③ ,。
下列说法错误的是
A. 相比于浓氨水,使用混合溶液作为浸取剂能提高铜的浸出率
B. 滤渣经过回收,再与浓硫酸反应可以制备氟化氢
C. 和两种配离子中金属原子配位数分别为4和3
D. 当滤液中时,
11. 一种新型低成本、高性能的光可充电水系钠离子电池的装置如下图所示。该电池的放电原理与传统钠离子电池相同;光照时,嵌入电解液中的电极产生电子和空穴(,具有强氧化性),驱动两极反应而完成充电。下列说法错误的是
A. 放电时,需闭合a、打开b,并对电极采取避光措施
B. 充电时,电极反应式为
C. 充电时,太阳能转化为电能,电能又转化为化学能
D. 放电时,负极反应式为
12. 研究笼形包合物结构和性质具有重要意义,化学式为(代表苯)的笼形包合物四方晶胞结构如图所示(H原子未画出,晶胞中N原子均参与形成配位键)。下列说法错误的是
A. 基态核外电子有14种不同空间运动状态
B. 苯中碳的轨道形成6中心6电子的大π键
C. 该晶胞中的配位数(紧邻的原子)为4
D.
13. NO的氧化反应分两步进行:Ⅰ.;Ⅱ.,其能量变化示意图如下图1。恒容密闭容器中充入一定量的NO和,控制反应温度为和,测得随时间t的变化曲线如下图2。下列说法正确的是
A. 反应Ⅰ在高温下自发进行
B. 氧化反应的决速步骤为过程Ⅰ
C. 结合图2信息可知:转化相同量的NO,温度条件下耗时更长
D. 引起图2变化的可能原因:升温Ⅰ反应平衡逆移,减小对Ⅱ反应速率的影响大于温度的影响
14. 常温下,在含、、HCl的混合液中滴加NaF溶液,溶液中[、,]与的关系如图所示,下列叙述错误的是
已知:。
A. 代表与的关系
B. 当时,溶液
C. 上述滴加过程中,一定先生成沉淀
D.
二、非选择题(本大题共4小题,共58分)
15. GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点。以锌渣[主要成分是和,含少量]为原料制备GaN的工艺流程如图。
已知:①Ga与Al同主族,化学性质相似;
②时,。
回答下列问题:
(1)“浸出渣”的主要成分为______(填化学式)。
(2)时,“调”使恰好完全沉淀时,溶液pH为______,“滤液”中的金属阳离子主要为和______。
(3)检验“水相”中的金属阳离子可选用的试剂为______(填试剂名称)。
(4)“系列操作”为______洗涤、干燥;制备无水时,的作用是______。
(5)制备GaN的化学方程式为______。
(6)准确称取0.2000 g GaN样品,加入NaOH溶液,加热使固体充分溶解,用足量溶液吸收产生的,向吸收液中滴加指示剂,用的盐酸滴定至终点,消耗盐酸23.50 mL。过程中涉及反应:。计算GaN样品的纯度为______。
16. 钴的配合物,难溶于有机溶剂乙醇,微溶于水。在常温下稳定性较强,强热时会部分分解,实验室可用为原料来制备。具体制备步骤如下:
步骤1:在如图所示装置中经过下列操作得到含粗产品的混合物
步骤2:取出三颈烧瓶中的混合物,用冰水冷却,过滤。将沉淀溶于50mL热稀盐酸中,趁热过滤。在滤液中慢慢加入6mL浓盐酸,先用自来水冷却再用冰水冷却,过滤、洗涤、干燥,称量。已知:难溶于水,具有较强还原性;氧化性:。
回答下列问题:
(1)仪器a中盛装的试剂是_______。
(2)的作用除了可以做反应物外,还具有的作用是_______。
(3)先加浓氨水后加溶液的原因是_______。
(4)三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为_______。
(5)步骤1中“水浴加热至333K”,加热至333K的原因是_______。
(6)步骤2中“趁热过滤”的滤渣的主要物质是_____;“洗涤”用的洗涤剂可能是_____(填“水”或“乙醇”)。
17. 盐酸凯普拉生是一种钾离子竞争性酸阻断剂,用于治疗成人反流性食管炎或十二指肠溃疡,其合成路线如下(部分条件和试剂省略):
已知:
请回答下列问题:
(1)B的结构简式为____________,C分子中含氧官能团的名称为____________。
(2)已知D分子中的五元环所有原子共平面,则D分子中和杂化的原子数目之比为______。
(3)F和G按1:1反应生成H和HBr,则该反应的化学方程式为________________________。
(4)下列说法不正确的是_________。
A. 将产物制成盐酸盐可以增加溶解性
B. F的系统命名为间硝基苯酚
C. H→I属于加成反应
D. 在稀硫酸中充分反应生成
(5)结构中N上的电子云密度越大,与结合能力越强,碱性越强。(吡咯)的碱性比弱,原因是_______________________________________________。
(6)满足下列条件的A的同分异构体有______种。
①能发生银镜反应; ②属于芳香族化合物。
(7)结合上述合成路线,以三个及以下碳的有机物(无机物任选)合成请补充其合成路线:_________。
18. 我国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的人工合成,关键的一步是利用化学催化剂将高浓度还原成。催化加氢制的反应体系中,发生的主要反应如下。
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)已知上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数K与温度T的关系为:,,(x、y、z、A、B、C均为常数,A、C均大于零,B小于零),则反应Ⅰ的活化能______。(填“大于”、“小于”或“等于”)
(2)一定条件下,向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体,只发生反应Ⅰ和Ⅱ,平衡转化率和选择性[]随温度、投料比的变化曲线如图1所示。
①表示选择性的曲线是______(填“”或“”)。
②制备的最佳条件是______(填标号)。
a.220℃,
b.220℃,
c.320℃,
d.380℃,
(3)在催化剂作用下,将和的混合气体充入一恒容密闭容器中进行反应Ⅰ和Ⅱ,达平衡时,的转化率和容器中混合气体的平均相对分子质量随温度变化如图2所示。
①250℃后,随温度升高,平衡时混合气体的平均相对分子质量几乎不变的原因是______。
②T℃时,反应的初始压强为,反应Ⅱ的平衡常数______(表示的是分压平衡常数,分压=总压×物质的量的分数)。
(4)向压强恒为3.0 MPa的密闭容器中通入反应混合气[],在1 mol NiGa催化作用下只发生反应Ⅰ,测得时空收率(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线如图3所示。
223℃时,的平均反应速率______mol/h。
(5)利用电解法可还原合成、等燃料,模拟装置如图4所示。双极膜由阴、阳极膜组成,在电场中双极膜中水电离出、并向两极迁移。
①若X为,阴极的电极反应为________________________。
②若X为,当转移电子3 mol后a极电解槽溶液质量变化值为______g(不考虑气体的溶解和其他副反应)。
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