内容正文:
2026~2027学年高三化学学科普通班阶段性练习
(考试时间:75分钟 满分:100分)
注意:1.将答案写在答题卡上。
2.可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 F-19 S-32 Ba-137 Mn-55
一、选择题(10小题,每题4分,共40分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 化学与生活、科技等密切相关。下列说法正确的是
A. 节日夜空中看到姹紫嫣红的焰火与电子跃迁时吸收能量有关
B. 仅靠红外光谱和核磁共振氢谱就能测定青蒿素的分子结构
C. “复方氯乙烷气雾剂”可用于运动中急性损伤的镇痛
D. 淀粉水解生成葡萄糖,葡萄糖在酒化酶的作用下发生水解反应生成乙醇
2. 下列化学用语或图示表达不正确的是
A. SiO2的填充模型:
B. 邻羟基苯甲醛分子内氢键示意图:
C. 聚丙烯的链节:
D. 反-2-丁烯结构简式:
3. 工业上或实验室中,可用维生素C(抗坏血酸)与水中的反应生成脱氢抗坏血酸,从而制备去氧水,其原理如图:
设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述错误的是
A. 标准状况下,气体含中子数为
B. 抗坏血酸完全反应时转移电子数为
C. 脱氢抗坏血酸含杂化的碳原子数为
D. 抗坏血酸分子含键数为
4. 化合物“E7974”具有抗肿瘤活性,结构简式如图,下列有关该化合物说法正确的是
A. 不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B. 分子中含有4个手性碳原子
C. 分子中含有4种官能团
D. 1 mol该化合物最多与2 mol NaOH反应
5. 下列反应方程式书写正确的是
A. 甲苯与铁粉和氯气反应生成一氯代物:
B. 用碳酸氢钠溶液检验水杨酸(邻羟基苯甲酸)中的羧基:
C. 用溴乙烷制取乙醇:
D. 甲酸与甲醇发生酯化反应:
6. 羰基化合物的酮式—烯醇式互变异构反应如图所示,下列说法错误的是
A. 通过红外光谱可检测酮式与烯醇式中存在不同的官能团
B. 分子存在立体异构
C. 分子中、原子都有和杂化
D. 从到的互变异构反应可得出稳定性:
7. 根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是
选项
实验操作和现象
实验结论
A
向肉桂醛()中加溴水,振荡,溴水褪色
溴水褪色可证明含碳碳双键
B
向苯酚溶液中滴加少量浓溴水,振荡,无白色沉淀
苯酚与浓溴水不反应
C
检验甲酸中混有乙醛,取少量试剂,加入氢氧化钠溶液中和甲酸后,加入银氨溶液,加热,有银镜生成
有银镜生成,说明混有乙醛
D
向浑浊的苯酚试液中滴加饱和溶液,试液变澄清且无气体产生
说明苯酚的酸性强于
A. A B. B C. C D. D
8. 以为催化材料,可实现用消除酸性废水中的致癌物,其反应过程如图所示[已知中含有、,分别表示为Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)]。下列说法正确的是
A. 的电子式为
B. 过程①中的N元素被氧化
C. 总反应是
D. 每消耗12 g ,处理掉4 mol,同时消耗2 mol
9. 有机物菠萝酯的合成路线(反应条件略去)如图所示:
下列叙述错误的是
A. 反应(1)和(2)均为取代反应
B. 反应(2)产物中残留的烯丙醇可用溴水检验
C. 苯氧乙酸和菠萝酯均可与NaOH溶液发生反应
D. 苯氧乙酸的芳香同分异构体中,同时含-OH和-COOH的共有17种
10. 利用有机分子模拟生物体内“醛缩酶”催化反应机理如图,下列说法不正确的是
A. Ⅵ是该反应的催化剂
B. V含3个手性碳
C. Ⅲ的二氯代物有6种(不考虑立体异构)
D. 若原料Ⅲ换成,则产物Ⅴ为
二、非选择题:本题共4小题,共60分。
11. 乙酰氧基胡椒酚乙酸酯(F)具有抗氧化性、抗肿瘤作用,其合成路线如图:
已知:
(1)A→B的反应类型为 __________________。
(2)化合物C的名称是_______________,F的分子式是___________________。
(3)请在图中用*标出化合物F中的手性碳原子____________。
(4)F与足量NaOH溶液反应的化学方程式_______________。
(5)写出同时满足下列条件的E的一种同分异构体的结构简式:______________。
①能与FeCl3溶液发生显色反应;
②能发生银镜反应;
③核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,其峰面积比为6:2:1:1。
(6)请模仿已知信息,写出和CH3CHO反应的化学方程式____________。
12. 碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿(Cu2S。含有SiO2和少量Fe2O3等杂质)为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示:
已知:①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子
开始沉淀的pH
7.5
2.7
5.6
8.3
完全沉淀的pH
9.0
3.7
6.7
9.8
②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定,在热水中会分解生成NH3。回答下列问题:
(1)加快“浸取”速率,除将辉铜矿粉碎外,还可采取的措施有____________(任写一种)。
(2)滤渣Ⅰ经CS2(无色液体,沸点46.5℃)提取后可获得一种淡黄色副产品,则滤渣Ⅰ中的主要成分是____________(填化学式)。“浸取”过程中Cu2S被氧化的化学方程式为:____________。
(3)回收淡黄色副产品过程中温度控制在50~60℃之间,不宜过高或过低的原因是____________。
(4)常温下“除铁”时加入的试剂A可用CuO,调节pH的范围为____________。
(5)写出“沉锰”(除)过程中反应的离子方程式:____________。
(6)测定副产品样品的纯度:准确称取样品14.50 g,加蒸馏水配成100 mL溶液,取出25.00 mL用标准BaCl2溶液测定,完全反应后得到4.66 g沉淀,则此样品的纯度为____________(保留到小数点后1位)。
13. 乙酸香叶酯是一种有玫瑰和薰衣草香气的液体。某小组同学在实验室中利用香叶醇()和乙酸反应制取乙酸香叶酯。相关物质信息如表所示:
物质
相对分子质量
形态
密度/(g/cm3)
沸点
溶解性
香叶醇
154
无色至黄色油状液体
0.89
溶于乙醇、乙醚,微溶于水
乙酸香叶酯
196
无色至淡黄色液体
0.92
247.5
不溶于水,溶于乙醇、乙醚
乙酸
60
无色液体
1.05
117.9
与水互溶,能溶于乙醇、乙醚
乙醚
74
无色液体
0.71
34.6
略溶于水,能溶于乙醇、苯
装置如图所示(夹持装置略),实验步骤如下:
①按图1安装好制备装置,检查装置的气密性。往三颈烧瓶中依次加入30.8 g香叶醇、15 mL乙酸(足量)、10 mL浓硫酸和沸石,控制温度在180~200℃,加热回流2 h。
②冷却后,将三颈烧瓶中的反应液倒入100 mL的烧杯中,先后用水、饱和碳酸钠溶液、水分别洗涤2-3次。
③用图2装置分离出有机层,再萃取水层中的残留产品,二者合并,加入无水氯化镁,过滤,将滤液用图3装置蒸馏纯化制得23.52 g产品。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为______________,图1实验所用三颈烧瓶容积最适宜的是_________(填标号)。
a.25 mL b.100 mL c.50 mL d.250 mL
(2)写出香叶醇和乙酸反应制取乙酸香叶酯的化学方程式______________,使用分水器的目的是_________________________________________。
(3)能说明乙酸香叶酯制备反应结束的实验现象为___________________________。
(4)步骤②中第二次水洗的目的是_______________________________________。
(5)关于上述实验,下列说法正确的是______________。
a.步骤③可选用乙醚作萃取剂
b.分液时先将有机粗产品从分液漏斗上口倒出
c.蒸馏纯化操作时,若温度过低时开始收集馏分,会使产率偏低
(6)已知:由羧酸和醇反应生成酯的机理如下:(质子化);(脱质子化);根据以上反应机理推测,下列可用作制备乙酸乙酯催化剂的是_________(填选项字母)。
a.NaHSO4 b.NaOH c. d.
(7)本实验中乙酸香叶酯的产率为_________(保留2位有效数字)。
14. 以二氧化碳为原料,不依赖植物光合作用,直接人工合成淀粉,看似科幻的一幕,真实地发生在实验室里。中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成,相关成果北京时间9月24日由国际知名学术期刊《科学》在线发表,因此CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。已知CO2经催化加氢可以生成多种低碳有机物。
I. CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1= - 49.5kJ·mol-1 ;K1
Ⅱ. CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2= +40.9kJ·mol-1;K2
Ⅲ. CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3 ;K3
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ的ΔH3 =_________________,K3=____________。
(2)一定温度下,在一体积固定的密闭容器中进行反应I:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示:
则反应进行的前5分钟内,H2的反应速率v(H2)=______________________;10min时,改变的外界条件可能是______________、_____________(任写两点)。
(3)将CO2和H2按物质的量之比1:1投料发生反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g),下列不能说明反应已达平衡的是____(填字母)。
A. CO的浓度保持不变
B. CO2和H2的转化率相等
C. 混合气体中CO2的百分含量不再发生变化
D. 单位时间内体系中减少1molH2的同时有1molH2O增加
(4)2021年9月,我国科学家首次以二氧化碳为原料,经多步反应(如图)人工合成淀粉。
写出“CH3OH→HCHO”的总反应化学方程式:_________________。
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2026~2027学年高三化学学科普通班阶段性练习
(考试时间:75分钟 满分:100分)
注意:1.将答案写在答题卡上。
2.可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 F-19 S-32 Ba-137 Mn-55
一、选择题(10小题,每题4分,共40分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 化学与生活、科技等密切相关。下列说法正确的是
A. 节日夜空中看到姹紫嫣红的焰火与电子跃迁时吸收能量有关
B. 仅靠红外光谱和核磁共振氢谱就能测定青蒿素的分子结构
C. “复方氯乙烷气雾剂”可用于运动中急性损伤的镇痛
D. 淀粉水解生成葡萄糖,葡萄糖在酒化酶的作用下发生水解反应生成乙醇
【答案】C
【解析】
【详解】A.焰火的彩色光是金属元素的焰色反应现象,对应激发态电子跃迁回低能级时释放能量产生可见光,与吸收能量无关,A错误;
B.红外光谱可测定分子中的官能团种类,核磁共振氢谱可测定等效氢的种类和数目比,但确定完整分子结构还需要质谱确定相对分子质量、分子式,甚至需要其他手段确定立体结构,仅靠二者无法测定青蒿素的分子结构,B错误;
C.氯乙烷沸点低,喷涂在损伤部位时会迅速汽化吸收大量热量,使局部温度快速降低,起到冷冻麻醉、镇痛的作用,因此“复方氯乙烷气雾剂”可用于运动急性损伤镇痛,C正确;
D.葡萄糖是单糖,不能发生水解反应,葡萄糖在酒化酶作用下发生分解反应生成乙醇和,D错误;
故答案选C。
2. 下列化学用语或图示表达不正确的是
A. SiO2的填充模型:
B. 邻羟基苯甲醛分子内氢键示意图:
C. 聚丙烯的链节:
D. 反-2-丁烯结构简式:
【答案】A
【解析】
【详解】A.属于共价晶体,为空间立体网状结构,不存在单个分子,该填充模型是分子的比例模型,不能表示,A错误;
B.邻羟基苯甲醛中羟基的可与相邻位置醛基的形成分子内氢键,图示氢键表示正确,B正确;
C.聚丙烯由丙烯发生加聚反应得到,链节为,与图示结构一致,C正确;
D.反-2-丁烯的碳碳双键两侧相同基团位于异侧,图示结构符合反式结构的特点,D正确;
故答案选A。
3. 工业上或实验室中,可用维生素C(抗坏血酸)与水中的反应生成脱氢抗坏血酸,从而制备去氧水,其原理如图:
设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述错误的是
A. 标准状况下,气体含中子数为
B. 抗坏血酸完全反应时转移电子数为
C. 脱氢抗坏血酸含杂化的碳原子数为
D. 抗坏血酸分子含键数为
【答案】D
【解析】
【详解】A.1个分子中含20个中子,标准状况下,的物质的量为,含中子的物质的量为,即,A正确;
B.氧气完全反应时转移电子,根据反应方程式可知,抗坏血酸完全反应时也转移电子,故抗坏血酸完全反应时转移电子数为,B正确;
C.饱和碳原子是杂化,1个脱氢抗坏血酸分子含3个杂化的碳原子,脱氢抗坏血酸含杂化的碳原子数为,C正确;
D.单键都是键,1个双键中含1个键,由抗坏血酸分子结构可知,抗坏血酸分子中含个键,D错误;
故选D。
4. 化合物“E7974”具有抗肿瘤活性,结构简式如图,下列有关该化合物说法正确的是
A. 不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B. 分子中含有4个手性碳原子
C. 分子中含有4种官能团
D. 1 mol该化合物最多与2 mol NaOH反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.该化合物分子中含有碳碳双键,可被酸性高锰酸钾溶液氧化,能使溶液褪色,A错误;
B.手性碳原子是连有4个不同原子或基团的饱和碳原子,经分析该分子共含有3个手性碳原子,位置为:,B错误;
C.该分子中含有叔氨基、酰胺基、碳碳双键、羧基,共4种官能团,C正确;
D.该分子中2个酰胺基水解各消耗,1个羧基中和消耗,故该化合物最多与反应,D错误;
故答案选C。
5. 下列反应方程式书写正确的是
A. 甲苯与铁粉和氯气反应生成一氯代物:
B. 用碳酸氢钠溶液检验水杨酸(邻羟基苯甲酸)中的羧基:
C. 用溴乙烷制取乙醇:
D. 甲酸与甲醇发生酯化反应:
【答案】B
【解析】
【详解】A.甲苯与Fe作催化剂时,Cl2取代苯环上的氢原子,取代甲基上氢原子需要光照条件,产物错误,A错误;
B.羧基酸性强于碳酸,酚羟基酸性弱于碳酸,NaHCO3仅与羧基反应、不与酚羟基反应,方程式书写符合反应规律,B正确;
C.溴乙烷在NaOH醇溶液、加热条件下发生消去反应生成乙烯,制取乙醇需要NaOH水溶液、加热的条件,反应条件错误,应该为,C错误;
D.酯化反应机理为酸脱羟基醇脱氢,应存在于生成的酯中,不是水中,产物错误,应该为,D错误;
故选B。
6. 羰基化合物的酮式—烯醇式互变异构反应如图所示,下列说法错误的是
A. 通过红外光谱可检测酮式与烯醇式中存在不同的官能团
B. 分子存在立体异构
C. 分子中、原子都有和杂化
D. 从到的互变异构反应可得出稳定性:
【答案】D
【解析】
【详解】A.M(酮式)的官能团为酮羰基,N(烯醇式)官能团为碳碳双键、羟基、酮羰基,其官能团种类不同,故可用红外光谱仪可以检测物质的化学键信息,故A正确;
B.N分子中碳碳双键两端的碳都连有不同的基团,故有顺反异构,顺反异构属于 立体异构,故B正确;
C.分子中饱和碳采用sp3杂化,双键碳采用sp2杂化,分子中羟基上的O采用sp3杂化,羰基上的O采用sp2杂化,故C正确;
D.该反应为可逆反应,正反应的平衡常数大于逆反应的平衡常数,则N更稳定,故D错误;
答案选D。
7. 根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是
选项
实验操作和现象
实验结论
A
向肉桂醛()中加溴水,振荡,溴水褪色
溴水褪色可证明含碳碳双键
B
向苯酚溶液中滴加少量浓溴水,振荡,无白色沉淀
苯酚与浓溴水不反应
C
检验甲酸中混有乙醛,取少量试剂,加入氢氧化钠溶液中和甲酸后,加入银氨溶液,加热,有银镜生成
有银镜生成,说明混有乙醛
D
向浑浊的苯酚试液中滴加饱和溶液,试液变澄清且无气体产生
说明苯酚的酸性强于
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.肉桂醛中同时含有醛基和碳碳双键,二者均能使溴水褪色,因此溴水褪色不能证明含碳碳双键,A错误;
B.苯酚与浓溴水反应生成的三溴苯酚可溶解在过量苯酚中,因此无白色沉淀不能说明二者不反应,B错误;
C.甲酸分子中含有醛基结构,与中和后生成的甲酸根(含有醛基结构)在碱性条件下仍可与银氨溶液反应产生银镜,因此有银镜生成不能说明混有乙醛,C错误;
D.苯酚与饱和溶液反应生成苯酚钠和,无气体产生,根据强酸制弱酸原理,说明苯酚的酸性强于,D正确;
故选D。
8. 以为催化材料,可实现用消除酸性废水中的致癌物,其反应过程如图所示[已知中含有、,分别表示为Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)]。下列说法正确的是
A. 的电子式为
B. 过程①中的N元素被氧化
C. 总反应是
D. 每消耗12 g ,处理掉4 mol,同时消耗2 mol
【答案】C
【解析】
【分析】根据图中电子传递方向,过程①中亚硝酸根离子得到电子生成氮气,氮元素由+3价降至0价;过程②中氢气失去电子,Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)完成催化循环。分别写出酸性条件下亚硝酸根离子的还原半反应和氢气的氧化半反应,相加可得总反应,再依据各物质的计量关系判断选项。
【详解】A.每个氮原子有5个价电子。氮气分子中两个氮原子之间形成3对共用电子,每个氮原子外侧还各有1对孤电子,完整电子式为,选项漏画两个氮原子外侧各1对孤电子,A错误;
B.过程①中亚硝酸根离子中的氮由+3价变为0价,化合价降低,得到电子,发生还原反应,B错误;
C.酸性条件下,亚硝酸根离子得到电子的半反应为,氢气失电子的半反应为。两式相加并约去电子及两边相同的氢离子,得到总反应,式中各元素原子数和总电荷均守恒,C正确;
D.氢气的摩尔质量为2 g/mol,12 g氢气的物质的量为6 mol。由总反应的计量关系,消耗3 mol氢气时处理2 mol亚硝酸根离子并净消耗2 mol氢离子,因此消耗6 mol氢气时处理4 mol亚硝酸根离子并净消耗4 mol氢离子,选项所述“消耗2 mol氢离子”错误,D错误;
故选C。
9. 有机物菠萝酯的合成路线(反应条件略去)如图所示:
下列叙述错误的是
A. 反应(1)和(2)均为取代反应
B. 反应(2)产物中残留的烯丙醇可用溴水检验
C. 苯氧乙酸和菠萝酯均可与NaOH溶液发生反应
D. 苯氧乙酸的芳香同分异构体中,同时含-OH和-COOH的共有17种
【答案】B
【解析】
【详解】A.步骤(1)中-OH上H被取代,步骤(2)中-COOH中H被取代,均为取代反应,故A正确;
B.烯丙醇、菠萝酯均含碳碳双键,则步骤(2)产物中残留的烯丙醇不能用溴水检验,故B错误;
C.苯氧乙酸可与NaOH发生中和反应,菠萝酯含有酯基可在NaOH溶液中发生水解反应,故C正确;
D.①含1个取代基:,②含2个取代基: 、,③含3个取代基: 、 、,共17种同分异构体,故D正确;
答案选B。
10. 利用有机分子模拟生物体内“醛缩酶”催化反应机理如图,下列说法不正确的是
A. Ⅵ是该反应的催化剂
B. V含3个手性碳
C. Ⅲ的二氯代物有6种(不考虑立体异构)
D. 若原料Ⅲ换成,则产物Ⅴ为
【答案】C
【解析】
【详解】A.反应中Ⅵ参与第一步与Ⅰ生成Ⅱ,最终由Ⅳ水解再生,实现循环使用,符合催化剂定义,A正确。
B.结构Ⅴ中手性碳原子的位置为(带的为手性碳原子),一共3个,B正确。
C.1,3-环戊二烯的二氯代物为、、、、、、,共7种,C错误。
D.根据反应机理可知,如果原料Ⅲ换成,则产物为,D正确;
故选C。
二、非选择题:本题共4小题,共60分。
11. 乙酰氧基胡椒酚乙酸酯(F)具有抗氧化性、抗肿瘤作用,其合成路线如图:
已知:
(1)A→B的反应类型为 __________________。
(2)化合物C的名称是_______________,F的分子式是___________________。
(3)请在图中用*标出化合物F中的手性碳原子____________。
(4)F与足量NaOH溶液反应的化学方程式_______________。
(5)写出同时满足下列条件的E的一种同分异构体的结构简式:______________。
①能与FeCl3溶液发生显色反应;
②能发生银镜反应;
③核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,其峰面积比为6:2:1:1。
(6)请模仿已知信息,写出和CH3CHO反应的化学方程式____________。
【答案】(1)加成反应
(2) ①. 对羟基苯甲醛(或4-羟基苯甲醛) ②. C13H14O4
(3) (4)+ 3NaOH →+2CH3COONa+H2O
(5)或 (6)
【解析】
【分析】A与甲醛发生加成反应生成B,B发生氧化反应生成C,C是;乙炔和HBr发生加成反应生成CH2=CHBr,CH2=CHBr和Mg反应生成CH2=CHMgBr,和CH2=CHMgBr发生加成反应生成D,D发生取代反应生成E,E与乙酸酐发生取代反应生成F。
【小问1详解】
A→B是苯酚与甲醛发生加成反应生成B,反应类型为加成反应。
【小问2详解】
根据以上分析,C是,C的名称是对羟基苯甲醛(或4-羟基苯甲醛);根据F的结构简式,可知其分子式是C13H14O4。
【小问3详解】
化合物F分子中含有1个连有4个不同原子或原子团的手性碳原子,用*号标示如下;
【小问4详解】
F中含有酯基,F与足量NaOH溶液反应生成醋酸钠、、水,反应的化学方程式为+ 3NaOH →+2CH3COONa+H2O;
【小问5详解】
①能与FeCl3溶液发生显色反应,说明含有酚羟基;
②能发生银镜反应,说明含有醛基;
③核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢,其峰面积比为6:2:1:1,说明结构较对称,符合条件的E的同分异构体的结构简式可为或。
【小问6详解】
根据和CH2=CHMgBr发生加成反应生成D,可知和CH3CHO反应的化学方程式为。
12. 碱式碳酸铜在烟火、农药、颜料、杀菌剂等方面应用广泛。一种以辉铜矿(Cu2S。含有SiO2和少量Fe2O3等杂质)为原料制备碱式碳酸铜的流程如图所示:
已知:①有关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围如下:
金属离子
开始沉淀的pH
7.5
2.7
5.6
8.3
完全沉淀的pH
9.0
3.7
6.7
9.8
②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定,在热水中会分解生成NH3。回答下列问题:
(1)加快“浸取”速率,除将辉铜矿粉碎外,还可采取的措施有____________(任写一种)。
(2)滤渣Ⅰ经CS2(无色液体,沸点46.5℃)提取后可获得一种淡黄色副产品,则滤渣Ⅰ中的主要成分是____________(填化学式)。“浸取”过程中Cu2S被氧化的化学方程式为:____________。
(3)回收淡黄色副产品过程中温度控制在50~60℃之间,不宜过高或过低的原因是____________。
(4)常温下“除铁”时加入的试剂A可用CuO,调节pH的范围为____________。
(5)写出“沉锰”(除)过程中反应的离子方程式:____________。
(6)测定副产品样品的纯度:准确称取样品14.50 g,加蒸馏水配成100 mL溶液,取出25.00 mL用标准BaCl2溶液测定,完全反应后得到4.66 g沉淀,则此样品的纯度为____________(保留到小数点后1位)。
【答案】(1)搅拌、适当增加硫酸浓度、适当加热等
(2) ①. SiO2、S ②.
(3)温度过低,硫的溶解速率小;温度过高,CS2易挥发
(4)3.7≤pH<5.6(或3.7~5.6)
(5)
(6)93.2%
【解析】
【分析】辉铜矿浮选精矿(主成分为,杂质、少量)中加入、浸取:作为氧化剂将中+1价Cu氧化为、-2价S氧化为单质S,酸性条件下溶解为,不溶于酸,因此滤渣I为和生成的S;浸取后滤液含、、、。 后续加入试剂A调节pH除铁,使完全沉淀为,同时不沉淀;再加入、沉锰,将转化为分离,后续可制备;含铜的滤液经赶氨操作,破坏铜氨配合物,最终得到目标产物碱式碳酸铜。
【小问1详解】
加快浸取速率的常规措施除粉碎增大接触面积外,还可通过升温、适当提高反应物浓度、搅拌等方式实现。
【小问2详解】
辉铜矿中不溶于硫酸,被氧化生成淡黄色的S单质,二者均进入滤渣I;结合流程中产物有、,配平得到被氧化的氧化还原反应方程式为。
【小问3详解】
沸点仅46.5℃,温度过高会大量挥发;温度过低时,溶解提取S的反应速率过慢,因此控制温度在50~60℃。
【小问4详解】
除铁的目的是让完全沉淀(pH≥3.7),同时不能让沉淀(开始沉淀pH为5.6),因此pH范围为。
【小问5详解】
沉锰时,与、反应生成沉淀,结合电荷守恒和原子守恒配平,离子方程式为。
【小问6详解】
25 mL溶液中生成的4.66 g沉淀为,其物质的量为,对应等物质的量的;100 mL溶液中,摩尔质量为169 g/mol,纯度为。
13. 乙酸香叶酯是一种有玫瑰和薰衣草香气的液体。某小组同学在实验室中利用香叶醇()和乙酸反应制取乙酸香叶酯。相关物质信息如表所示:
物质
相对分子质量
形态
密度/(g/cm3)
沸点
溶解性
香叶醇
154
无色至黄色油状液体
0.89
溶于乙醇、乙醚,微溶于水
乙酸香叶酯
196
无色至淡黄色液体
0.92
247.5
不溶于水,溶于乙醇、乙醚
乙酸
60
无色液体
1.05
117.9
与水互溶,能溶于乙醇、乙醚
乙醚
74
无色液体
0.71
34.6
略溶于水,能溶于乙醇、苯
装置如图所示(夹持装置略),实验步骤如下:
①按图1安装好制备装置,检查装置的气密性。往三颈烧瓶中依次加入30.8 g香叶醇、15 mL乙酸(足量)、10 mL浓硫酸和沸石,控制温度在180~200℃,加热回流2 h。
②冷却后,将三颈烧瓶中的反应液倒入100 mL的烧杯中,先后用水、饱和碳酸钠溶液、水分别洗涤2-3次。
③用图2装置分离出有机层,再萃取水层中的残留产品,二者合并,加入无水氯化镁,过滤,将滤液用图3装置蒸馏纯化制得23.52 g产品。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为______________,图1实验所用三颈烧瓶容积最适宜的是_________(填标号)。
a.25 mL b.100 mL c.50 mL d.250 mL
(2)写出香叶醇和乙酸反应制取乙酸香叶酯的化学方程式______________,使用分水器的目的是_________________________________________。
(3)能说明乙酸香叶酯制备反应结束的实验现象为___________________________。
(4)步骤②中第二次水洗的目的是_______________________________________。
(5)关于上述实验,下列说法正确的是______________。
a.步骤③可选用乙醚作萃取剂
b.分液时先将有机粗产品从分液漏斗上口倒出
c.蒸馏纯化操作时,若温度过低时开始收集馏分,会使产率偏低
(6)已知:由羧酸和醇反应生成酯的机理如下:(质子化);(脱质子化);根据以上反应机理推测,下列可用作制备乙酸乙酯催化剂的是_________(填选项字母)。
a.NaHSO4 b.NaOH c. d.
(7)本实验中乙酸香叶酯的产率为_________(保留2位有效数字)。
【答案】(1) ①. 蒸馏烧瓶 ②. b
(2) ①. +CH3COOH+H2O ②. 及时分离出水,有利于反应向正向移动
(3)分水器中的水量不再增加
(4)洗去钠盐溶液 (5)a
(6)ad (7)60%
【解析】
【分析】本实验通过香叶醇与乙酸在浓硫酸催化下发生酯化反应制备乙酸香叶酯。反应过程中使用分水器分离生成的水以促进平衡正向移动。反应结束后,混合液经过水洗、饱和碳酸钠溶液洗涤和再次水洗,以去除未反应的酸和无机盐。随后通过分液、萃取、干燥,最后利用蒸馏纯化得到目标产物。
【小问1详解】
仪器A带有支管,名称为蒸馏烧瓶。实验中加入的液体总体积为香叶醇体积()、乙酸()和浓硫酸()之和,约为。加热时烧瓶内液体体积应占其容积的,因此最适宜的容积为,故选b。
【小问2详解】
香叶醇与乙酸在浓硫酸催化、加热条件下发生酯化反应生成乙酸香叶酯和水,化学方程式为: + + 。酯化反应是可逆反应,使用分水器可以及时分离出反应生成的水,降低生成物浓度,促使化学平衡正向移动,从而提高反应物的转化率和产物的产率。
【小问3详解】
随着反应的进行,不断有水生成并在分水器中聚集。当反应达到平衡或结束时,不再有水生成,因此实验现象为分水器中的水量不再增加。
【小问4详解】
步骤②中,第一次水洗主要洗去大部分水溶性的乙酸和浓硫酸;饱和碳酸钠溶液洗涤用于中和残留的酸;第二次水洗则是为了洗去附着在有机层中的碳酸钠及反应生成的无机盐(如醋酸钠、硫酸钠等),即洗去钠盐。
【小问5详解】
a项,乙醚不溶于水,能溶解有机物,且沸点较低(),易于在后续蒸馏中与产物分离,适合用作萃取剂,正确;
b项,有机层(香叶醇和乙酸香叶酯)的密度均小于水,位于上层,分液时应先将下层水层从下口放出,再将上层有机粗产品从上口倒出,错误;
c项,若温度过低时开始收集馏分,会混入低沸点的杂质(如乙醚),导致收集到的产物质量偏大,计算出的产率偏高,错误。
故选a。
【小问6详解】
根据反应机理,酯化反应的第一步是羧酸结合质子(),因此催化剂必须能够提供,即呈酸性。和均能电离出,可用作催化剂;而和的水溶液呈碱性,不能提供,故选ad。
【小问7详解】
实验中加入香叶醇的质量为,其物质的量为。由于乙酸足量,理论上生成乙酸香叶酯的物质的量也为,理论产量为。实际产量为,则产率为。
14. 以二氧化碳为原料,不依赖植物光合作用,直接人工合成淀粉,看似科幻的一幕,真实地发生在实验室里。中国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成,相关成果北京时间9月24日由国际知名学术期刊《科学》在线发表,因此CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。已知CO2经催化加氢可以生成多种低碳有机物。
I. CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1= - 49.5kJ·mol-1 ;K1
Ⅱ. CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2= +40.9kJ·mol-1;K2
Ⅲ. CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3 ;K3
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ的ΔH3 =_________________,K3=____________。
(2)一定温度下,在一体积固定的密闭容器中进行反应I:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示:
则反应进行的前5分钟内,H2的反应速率v(H2)=______________________;10min时,改变的外界条件可能是______________、_____________(任写两点)。
(3)将CO2和H2按物质的量之比1:1投料发生反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g),下列不能说明反应已达平衡的是____(填字母)。
A. CO的浓度保持不变
B. CO2和H2的转化率相等
C. 混合气体中CO2的百分含量不再发生变化
D. 单位时间内体系中减少1molH2的同时有1molH2O增加
(4)2021年9月,我国科学家首次以二氧化碳为原料,经多步反应(如图)人工合成淀粉。
写出“CH3OH→HCHO”的总反应化学方程式:_________________。
【答案】(1) ①. ②.
(2) ①. ②. 降低温度 ③. 增大氢气的浓度 (3)BD
(4)
【解析】
【小问1详解】
已知反应:I. ,Ⅱ. 根据盖斯定律,将反应I减去反应Ⅱ即可得到反应Ⅲ:。因此,。根据平衡常数的运算法则,反应相减,平衡常数相除,故 ;
【小问2详解】
由图可知,前5分钟内的浓度由 降至 ,其浓度变化量 。则 。根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,。10 min时,的浓度没有发生突变且继续下降,说明平衡正向移动。由于该反应正向为气体分子数减少的放热反应,且不能是改变浓度或改变容器体积(否则浓度会发生突变),故改变的外界条件可能是降低温度、增大的浓度或及时分离出生成物等;
【小问3详解】
A.的浓度保持不变,说明各组分浓度不再随时间变化,是化学平衡状态的标志,故A不符合题意;
B.反应投料比与化学计量数之比均为1:1,反应过程中消耗的和的物质的量始终相等,因此两者的转化率在任何时刻都相等,不能说明反应已达平衡,故B符合题意;
C.混合气体中的百分含量不再发生变化,说明体系组成不再改变,是化学平衡状态的标志,故C不符合题意;
D.单位时间内体系中减少 的同时有 增加,描述的均是正反应方向的速率,不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应已达平衡,故D符合题意。
综上所述,选BD。
【小问4详解】
根据图示转化关系可知,在“”的转化过程中, 与 反应生成 和 ,,随后 在催化剂作用下分解生成 和 ,,这里需要注意,1分子甲醇只能提供1分子,还需要从外界获取1分子,将两步反应合并,可得总反应的化学方程式为:;
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