内容正文:
2023级高二第二学期期中检测卷
化学试题
全卷满分100分 考试时间75分钟
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答,写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑;非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答;字体工整,笔迹清楚。
4.考试结束后,请将试卷和答题卡一并上交。
5.本卷主要考查内容:选择性必修2(50%)、选择性必修3第一章~第二章(50%)。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Al-27 S-32 Cl-35.5 Fe-56
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. 2007 年 9 月,美国科学家宣称发现了普通盐水在无线电波照射下可燃烧,这很可能是 21 世纪人类最伟大的发现之一,有望解决用水作人类能源的重大问题。无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”,释放出氢原子,若点火,氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述中“结合力”实质是( )
A. 范德华力 B. 氢键
C. 非极性共价键 D. 极性共价键
2. 下列有关化学用语表示错误的是
A. H-Cl的s-pσ键的电子云形状:
B. 乙炔的球棍模型:
C. 乙醛的结构简式:
D. 乙醇的键线式:
3. 下列分子或离子的中心原子为杂化,且杂化轨道容纳了1个孤电子对的是
A. 、 B. 、 C. 、 D. 、
4. 下列鉴别物质的方法正确的是
A. 用溴水鉴别苯和正己烷 B. 用水鉴别四氯化碳和甲苯
C. 用溴水鉴别乙炔和乙烯 D. 用酸性高锰酸钾溶液鉴别己烯和甲苯
5. 下列关于制取乙炔的说法中,正确的是
A. 实验室制取乙炔的反应为
B. 可用饱和食盐水代替水
C. 可选用启普发生器制取乙炔气体
D. 可用溴水除去乙炔中的杂质
6. 下列操作中选择的仪器正确的是:①分离汽油和氯化钠溶液 ②从含Fe3+的自来水中到蒸馏水③分离氯化钾和二氧化锰混合物 ④从氯化钠溶液中得到氯化钠晶体
A. ①-丁 ②-丙 ③-甲 ④-乙 B. ①-乙 ②-丙 ③-甲 ④-丁
C. ①-丁 ②-丙 ③-乙 ④-甲 D. ①-丙 ②-乙 ③-丁 ④-甲
7. 石墨晶体是层状结构,下图为其晶体结构的俯视图,下列说法中错误的是
A. 碳原子为sp3杂化 B. C-C键的键角为120°
C. 每个六边形中含有2个碳原子 D. 石墨有类似金属晶体的导电性
8. 下列关于氢键X—H…Y的说法中,错误的是
A. X、Y元素具有很大的电负性,是氢键形成的基本条件
B. 氢键是共价键的一种,且生命体内许多大分子也存在氢键
C. 氢键能增大很多物质分子之间的作用力,导致沸点升高
D. 接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按照化学式H2O计算出来的大一些与氢键有关
9. 分子式为的脂肪烃,分子中含有2个甲基的同分异构体共有(不考虑立体异构)
A. 6种 B. 5种 C. 4种 D. 3种
10. 冠醚(皇冠状分子)因具有分子识别能力,成为超分子化学中重要的一员。18-冠-6(空腔直径为)是其中的一种,结构如图。下列说法正确的是
A. 该分子是CH3OCH3的同系物 B. 该分子中所有原子可能共平面
C. 该分子的核磁共振氢谱图中有6组峰 D. 18-冠-6可以识别直径为276pm的K+
11. 科学家发现铂的两种化合物a和b(如图所示),实验测得a和b具有不同的性质,且a具有抗癌作用,而b没有。下列关于a、b的叙述错误的是
A. a和b互为同分异构体 B. a和b的空间结构均是平面结构
C. a和b互为镜像的关系 D. a和b分别是非极性分子和极性分子
12. 有关苯的转化关系如图。下列说法中正确的是
A. 反应①、③均为取代反应
B. 反应②的现象是火焰明亮并带有浓重的黑烟
C. 反应③的产物可用于国防、采矿,是一种烈性炸药
D. 反应④的反应试剂与条件为浓硝酸、
13. 下列实验操作和现象及实验结论均正确的是
选项
实验操作和现象
实验结论
A
向等体积乙醇与水中分别加入等质量金属钠,都产生具有可燃性的气体,但乙醇与钠反应没有水与钠反应剧烈
乙醇中氢氧键极性比水中氢氧键极性强
B
甲苯与酸性高锰酸钾溶液混合振荡,水层紫红色褪去
苯环对甲基产生了影响
C
甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红
生成的一氯甲烷具有酸性
D
用裂化汽油萃取溴水中的溴,下层为无色
裂化汽油密度比水小
A. A B. B C. C D. D
14. 下列对有机物结构或性质的描述错误的是
A. 分子中6个碳原子都在同一平面上
B. 乙烷和丙烯的物质的量共1mol,完全燃烧生成3molH2O
C. 有机物中最多有4个碳原子位于同一条直线
D. 分子中不存在顺反异构
15. 砷化铝是一种半导体材料,其晶胞如图所示,图中铝的原子坐标为:、、。下列说法错误的是
A. 铝元素和砷元素均位于周期表中的p区
B. 距离a处最近的砷原子的坐标为
C. As原子填充在Al原子构成的正四面体空隙中
D. 若的键长为,则晶胞参数为
二、非选择题:本题共4小题,共55分。
16. 根据下列有机物的结构,回答下列问题:
① ② ③
④ ⑤ ⑥
⑦ ⑧ ⑨
(1)属于芳香烃的是_________(填序号),⑨中含有的官能团名称为_________。
(2)有机物①和③沸点较低的是_________(填序号),二者属于构造异构中的_________(填“位置”或“碳架”)异构;与⑧互为同系物的是_________。
(3)核磁共振氢谱图中只有一组吸收峰的是_________(填序号)。有机物②的系统命名为_________。
(4)为了测定某有机物A的结构,进行如下实验:
a.将2.3 g该有机物完全燃烧,生成0.1molCO2和2.7 g水;
b.用质谱仪测定其相对分子质量,得到如图所示的质谱图。
①有机物A的相对分子质量是__________。
②有机物A的实验式是__________。
(5)分子式为C9H12的芳香烃中,含有两个侧链的同分异构体有__________种。
17. 碳、硫和钒的相关化合物在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题:
(1)COCl2分子中所有原子最外层均满足8电子稳定结构,COCl2分子中σ键和π键的个数比为_______________,中心原子的杂化方式为__________。
(2)中S的价层电子对数为__________,H2O的VSEPR模型为__________。
(3)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的空间结构为_______________;固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为__________。
(4)已知:多原子分子中,若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道,则p电子可在多个原子间运动,形成大π键。下列微粒中存在大π键的是__________(填字母)。
A. O3 B. C. H2S D.
18. 氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料,掺入少量Ti的NaAlH4在150℃时释氢,在170℃、15. 2MPa条件下又重复吸氢。NaAlH4可由AlCl3和NaH在适当条件下合成。NaAlH4的晶胞结构如图所示。
(1)基态Ti原子的价电子轨道排布图为___________。
(2)NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂。NaH属于_____晶体,其电子式为____________。
(3)AlCl3在178℃时升华,其蒸气的相对分子质量约为267,蒸气分子的结构式为______________ (标明配位键)
(4)AlH4-中,Al的轨道杂化方式为_______;列举与AlH4-空间构型相同的两种离子_________(填化学式)。
(5)NaAlH4晶体中,与Na+紧邻且等距的AlH4-有______个;NaAlH4晶体的密度为______________g·cm-3(用含a的代数式表示)。
19. 端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应,称为Glaser反应。
2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R+H2
该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物的一种合成路线:
回答下列问题:
(1)D的化学名称为________。
(2)①的反应类型为________,B的结构简式为___________。
(3)E的结构简式为_________________。用1 mol E合成1,4-二苯基丁烷,理论上需要消耗________mol氢气。
(4)有机物B可由苯和乙烯在催化剂、加热条件下合成,该反应的化学方程式为______________________________。
(5)符合下列条件的C的同分异构体有________种。
①属于芳香族化合物
②分子中只有两种不同化学环境的氢,且数目比为3:1
(6)结合题中信息,某同学用CH3CH3为原料(其他无机试剂任选)制备化合物CH3CH2CH2CH3的合成路线如下,请完成下列填空:______________、________________。
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2023级高二第二学期期中检测卷
化学试题
全卷满分100分 考试时间75分钟
注意事项:
1.答题前,先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上,并将条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.请按题号顺序在答题卡上各题目的答题区域内作答,写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.选择题用2B铅笔在答题卡上把所选答案的标号涂黑;非选择题用黑色签字笔在答题卡上作答;字体工整,笔迹清楚。
4.考试结束后,请将试卷和答题卡一并上交。
5.本卷主要考查内容:选择性必修2(50%)、选择性必修3第一章~第二章(50%)。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Al-27 S-32 Cl-35.5 Fe-56
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. 2007 年 9 月,美国科学家宣称发现了普通盐水在无线电波照射下可燃烧,这很可能是 21 世纪人类最伟大的发现之一,有望解决用水作人类能源的重大问题。无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”,释放出氢原子,若点火,氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述中“结合力”实质是( )
A. 范德华力 B. 氢键
C. 非极性共价键 D. 极性共价键
【答案】D
【解析】
【分析】无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”,释放出氢原子,实质为水中化学键断裂得到H原子,以此来解答;
【详解】无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”,释放出氢原子,实质为水中化学键断裂得到H原子,水中的H-O是极性共价键,则题中所说的“结合力”为极性共价键,答案选D。
2. 下列有关化学用语表示错误的是
A. H-Cl的s-pσ键的电子云形状:
B. 乙炔的球棍模型:
C. 乙醛的结构简式:
D. 乙醇的键线式:
【答案】C
【解析】
【详解】A.中的轨道与的轨道头碰头形成键,电子云沿键轴对称,且氯原子半径更大,氯一侧电子云范围更大,图示符合该特征,A正确;
B.乙炔结构简式为,为直线形分子,含碳碳三键,球棍模型符合其结构特点,B正确;
C.图示完整画出了乙醛分子的所有共价键,属于乙醛的结构式,乙醛的结构简式应省略单键,表示为,C错误;
D.乙醇结构简式为,键线式中拐点和端点代表碳原子,羟基连在端点碳上,图示符合乙醇的键线式书写规则,D正确;
故答案为C。
3. 下列分子或离子的中心原子为杂化,且杂化轨道容纳了1个孤电子对的是
A. 、 B. 、 C. 、 D. 、
【答案】B
【解析】
【详解】A.CH4中心原子价层电子对数为4,sp³杂化,无孤电子对;H2O中心原子价层电子对数为4,sp³杂化,但有2对孤电子对。两者均不符合题意,A错误;
B.SOCl2中心原子价层电子对数为4,sp³杂化,孤电子对数为1;H3O+中心原子价层电子对数为4,sp³杂化,孤电子对数为1。两者均符合题意,B正确;
C.SO2中心原子价层电子对数为3,sp²杂化,孤电子对数为1;BeCl2中心原子价层电子对数为2,sp杂化,无孤电子对。两者均不符合题意,C错误;
D.BBr3中心原子价层电子对数为3,sp²杂化,无孤电子对;中心原子价层电子对数为4,sp³杂化,孤电子对数为1。BBr3不符合题意,D错误;
答案选B。
4. 下列鉴别物质的方法正确的是
A. 用溴水鉴别苯和正己烷 B. 用水鉴别四氯化碳和甲苯
C. 用溴水鉴别乙炔和乙烯 D. 用酸性高锰酸钾溶液鉴别己烯和甲苯
【答案】B
【解析】
【详解】A.向苯或正己烷加入溴水,现象相同,分层,上层为橙红色,无法用溴水鉴别苯和正己烷,A错误;
B.水加入四氯化碳或甲苯,分层,有机层在上层的为甲苯,有机层在下层的是四氯化碳,所以可以用水鉴别四氯化碳和甲苯,B正确;
C.乙炔或乙烯均能使溴水褪色,无法用溴水鉴别乙炔和乙烯,C错误;
D.己烯或甲苯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以无法用酸性高锰酸钾溶液鉴别己烯和甲苯,D错误;
故答案选B。
5. 下列关于制取乙炔的说法中,正确的是
A. 实验室制取乙炔的反应为
B. 可用饱和食盐水代替水
C. 可选用启普发生器制取乙炔气体
D. 可用溴水除去乙炔中的杂质
【答案】B
【解析】
【详解】A.实验室制取乙炔的反应产物为而非,正确反应为,A错误;
B.饱和食盐水可降低水的浓度,减缓电石与水的反应速率,获得平稳气流,因此可用饱和食盐水代替水,B正确;
C.电石与水反应剧烈、放出大量热,且生成糊状易堵塞装置,也不能控制反应的停止,不可选用启普发生器制取乙炔,C错误;
D.溴水会与乙炔发生加成反应,消耗目标产物,不可用溴水除去乙炔中的杂质,D错误;
故答案为B。
6. 下列操作中选择的仪器正确的是:①分离汽油和氯化钠溶液 ②从含Fe3+的自来水中到蒸馏水③分离氯化钾和二氧化锰混合物 ④从氯化钠溶液中得到氯化钠晶体
A. ①-丁 ②-丙 ③-甲 ④-乙 B. ①-乙 ②-丙 ③-甲 ④-丁
C. ①-丁 ②-丙 ③-乙 ④-甲 D. ①-丙 ②-乙 ③-丁 ④-甲
【答案】A
【解析】
【详解】①汽油和氯化钠溶液互不相溶,可用分液法分离,丁为分液装置,故①-丁;②从含Fe3+的自来水中得到蒸馏水,可通过蒸馏的方法制取蒸馏水,丙为蒸馏装置,故②-丙;③氯化钾易溶于水,二氧化锰难溶于水,可用过滤的方法分离,甲为过滤装置,故③-甲;④氯化钠易溶于水,溶解度受温度影响变化不大,可用蒸发结晶的方法从氯化钠溶液中得到氯化钠晶体,乙为蒸发结晶装置,故④-乙;故选A。
点睛:本题考查物质的分离,主要考查混合物分离的物理方法,明确混合物分离方法的装置及原理和常见物质的物理性质是解答的关键。过滤可以把不溶于液体的固体物质和液体分离;蒸发结晶可以从溶液中提取晶体;蒸馏通常用于分离提纯沸点差别较大的互溶的混合物,自来水中含有一些难以挥发的无机盐类物质,可通过蒸馏的方法制取蒸馏水;互不相溶的两种液体因密度不同而分层,可用分液法分离。
7. 石墨晶体是层状结构,下图为其晶体结构的俯视图,下列说法中错误的是
A. 碳原子为sp3杂化 B. C-C键的键角为120°
C. 每个六边形中含有2个碳原子 D. 石墨有类似金属晶体的导电性
【答案】A
【解析】
【详解】A.石墨平面层内每个碳原子与相邻3个碳原子成键,价层电子对数为3,杂化类型为,而非杂化,A错误;
B.石墨层内为平面正六边形的蜂窝状结构,正六边形内角为120°,因此键的键角为120°,B正确;
C.每个碳原子被3个六边形共用,根据均摊法,每个六边形含有的碳原子数为,C正确;
D.石墨层内存在可自由移动的电子,因此有类似金属晶体的导电性,D正确;
故选A。
8. 下列关于氢键X—H…Y的说法中,错误的是
A. X、Y元素具有很大的电负性,是氢键形成的基本条件
B. 氢键是共价键的一种,且生命体内许多大分子也存在氢键
C. 氢键能增大很多物质分子之间的作用力,导致沸点升高
D. 接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按照化学式H2O计算出来的大一些与氢键有关
【答案】B
【解析】
【详解】A.氢键形成的基本条件是与氢原子直接相连的、为电负性大、原子半径小的原子(如、、),因此该表述正确,A正确;
B.氢键属于弱的分子间(或分子内)相互作用,不属于化学键,不是共价键,仅后半句“生命体内许多大分子存在氢键”表述正确,整体表述错误,B错误;
C.分子间氢键会显著增大分子间作用力,导致物质的沸点、熔点升高,该表述正确,C正确;
D.接近水的沸点时,水分子间通过氢键发生缔合形成,因此测定的相对分子质量大于单个的相对分子质量,该现象与氢键有关,表述正确,D正确;
故选B。
9. 分子式为的脂肪烃,分子中含有2个甲基的同分异构体共有(不考虑立体异构)
A. 6种 B. 5种 C. 4种 D. 3种
【答案】A
【解析】
【详解】的脂肪烃为链状单烯烃,分子中有2个甲基的同分异构体有:、、、、、,共6种,答案选A。
10. 冠醚(皇冠状分子)因具有分子识别能力,成为超分子化学中重要的一员。18-冠-6(空腔直径为)是其中的一种,结构如图。下列说法正确的是
A. 该分子是CH3OCH3的同系物 B. 该分子中所有原子可能共平面
C. 该分子的核磁共振氢谱图中有6组峰 D. 18-冠-6可以识别直径为276pm的K+
【答案】D
【解析】
【详解】A.同系物要求结构相似、分子组成相差若干个原子团,该分子为环状且含6个原子,与结构不相似,不互为同系物,A错误;
B.该分子中碳原子均为杂化,具有甲烷的四面体结构特点,所有原子不可能共平面,B错误;
C.该分子结构高度对称,所有氢原子化学环境完全相同,核磁共振氢谱只有1组峰,C错误;
D.18-冠-6空腔直径为,直径为的处于该范围内,因此可以被识别,D正确;
故选D。
11. 科学家发现铂的两种化合物a和b(如图所示),实验测得a和b具有不同的性质,且a具有抗癌作用,而b没有。下列关于a、b的叙述错误的是
A. a和b互为同分异构体 B. a和b的空间结构均是平面结构
C. a和b互为镜像的关系 D. a和b分别是非极性分子和极性分子
【答案】C
【解析】
【详解】A.a和b的分子式相同,由性质不同可推知其结构不同,所以互为同分异构体,A正确;
B.中心原子如果是sp3杂化则应是四面体结构,无同分异构现象,而两者的性质不同,结构不同,则两者应是平面结构,B正确;
C.a和b不关于面对称,不是“镜”和“像”的关系,C错误;
D.a分子结构对称,为非极性分子,而b分子结构不对称,为极性分子,D正确;
故答案为:C。
12. 有关苯的转化关系如图。下列说法中正确的是
A. 反应①、③均为取代反应
B. 反应②的现象是火焰明亮并带有浓重的黑烟
C. 反应③的产物可用于国防、采矿,是一种烈性炸药
D. 反应④的反应试剂与条件为浓硝酸、
【答案】B
【解析】
【详解】A.反应①为苯与乙烯在催化剂条件下发生加成反应生成乙苯,A错误;
B.苯分子中含碳质量分数大,所以点燃时火焰明亮并带有浓重的黑烟,故B正确;
C.反应③为苯的硝化反应,产物为硝基苯,不是TNT,C错误;
D.反应④为苯的磺化反应,反应条件为浓硫酸、,D错误;
答案选B。
13. 下列实验操作和现象及实验结论均正确的是
选项
实验操作和现象
实验结论
A
向等体积乙醇与水中分别加入等质量金属钠,都产生具有可燃性的气体,但乙醇与钠反应没有水与钠反应剧烈
乙醇中氢氧键极性比水中氢氧键极性强
B
甲苯与酸性高锰酸钾溶液混合振荡,水层紫红色褪去
苯环对甲基产生了影响
C
甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红
生成的一氯甲烷具有酸性
D
用裂化汽油萃取溴水中的溴,下层为无色
裂化汽油密度比水小
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.乙醇与钠反应没有水与钠反应剧烈,说明乙醇中羟基氢的活泼性弱于水中羟基氢,即乙醇中氢氧键极性比水中氢氧键极性弱,A错误;
B.甲苯可被酸性高锰酸钾溶液氧化为苯甲酸使溶液褪色,而烷烃中的甲基不能被酸性高锰酸钾溶液氧化,说明苯环对甲基产生了活化影响,B正确;
C.甲烷与氯气在光照条件下反应生成氯代甲烷和氯化氢,氯代甲烷为中性,使湿润蓝色石蕊试纸变红的是呈酸性的氯化氢,不是一氯甲烷,C错误;
D.裂化汽油中含有含碳碳双键的不饱和烃,可与溴单质发生加成反应,不能用于萃取溴水中的溴,无法通过该现象得出裂化汽油密度比水小的结论,D错误;
故选B。
14. 下列对有机物结构或性质的描述错误的是
A. 分子中6个碳原子都在同一平面上
B. 乙烷和丙烯的物质的量共1mol,完全燃烧生成3molH2O
C. 有机物中最多有4个碳原子位于同一条直线
D. 分子中不存在顺反异构
【答案】C
【解析】
【详解】A.中双键为平面结构、三键为直线结构,三键的直线结构处于双键所在平面内,两端甲基碳原子分别与双键、三键碳原子直接相连,也在该平面内,故6个碳原子都在同一平面上,A正确,不符合题意;
B.乙烷()和丙烯()分子均含6个氢原子,1mol二者混合物共含6mol氢原子,完全燃烧生成的物质的量为,B正确,不符合题意;
C.中三键为直线结构,仅结构中3个碳原子共线,双键碳原子为杂化,键角约120°,第四个碳原子不处于该直线上,最多只有3个碳原子共线,C错误,符合题意;
D.顺反异构要求双键两端每个碳原子均连接2种不同基团,中双键左端碳原子连接2个相同的氢原子,不存在顺反异构,D正确,不符合题意;
故答案为C。
15. 砷化铝是一种半导体材料,其晶胞如图所示,图中铝的原子坐标为:、、。下列说法错误的是
A. 铝元素和砷元素均位于周期表中的p区
B. 距离a处最近的砷原子的坐标为
C. As原子填充在Al原子构成的正四面体空隙中
D. 若的键长为,则晶胞参数为
【答案】D
【解析】
【详解】A.铝元素是第ⅢA族元素,砷元素是第ⅤA族元素,均位于周期表中的p区,A正确;
B.距离a处最近的砷原子的坐标为,B正确;
C.由晶胞结构可知,As原子填充在Al原子构成的正四面体空隙中,C正确;
D.此种类型的晶胞:的键长=晶胞的体对角线的长度,设晶胞边长(即晶胞参数)为,则根据上述关系可知,解得,D错误;
故答案D。
二、非选择题:本题共4小题,共55分。
16. 根据下列有机物的结构,回答下列问题:
① ② ③
④ ⑤ ⑥
⑦ ⑧ ⑨
(1)属于芳香烃的是_________(填序号),⑨中含有的官能团名称为_________。
(2)有机物①和③沸点较低的是_________(填序号),二者属于构造异构中的_________(填“位置”或“碳架”)异构;与⑧互为同系物的是_________。
(3)核磁共振氢谱图中只有一组吸收峰的是_________(填序号)。有机物②的系统命名为_________。
(4)为了测定某有机物A的结构,进行如下实验:
a.将2.3 g该有机物完全燃烧,生成0.1molCO2和2.7 g水;
b.用质谱仪测定其相对分子质量,得到如图所示的质谱图。
①有机物A的相对分子质量是__________。
②有机物A的实验式是__________。
(5)分子式为C9H12的芳香烃中,含有两个侧链的同分异构体有__________种。
【答案】(1) ①. ④ ②. 酰胺基
(2) ①. ① ②. 碳架 ③. ②
(3) ①. ① ②. 4-甲基-3-乙基-2-己烯
(4) ①. 46 ②. (5)3
【解析】
【小问1详解】
芳香烃是仅含C、H元素且含有苯环的烃类,只有④乙苯符合要求;⑨为乙酰胺,含有的官能团是酰胺基。
【小问2详解】
①和③分子式均为,①的碳链支链更多,烷烃的支链越多分子间作用力越弱,沸点越低,因此沸点更低的是①;二者的差异是碳骨架结构不同,属于碳架异构。 ⑧属于单烯烃,②也属于单烯烃,二者结构相似、分子组成相差若3个原子团,符合同系物定义,故与⑧互为同系物的是② 。
【小问3详解】
中所有甲基完全等效,核磁共振氢谱只有1组吸收峰;其余物质均存在多种化学环境的氢。 有机物②的系统命名:选取含碳碳双键的最长碳链为主链(共6个碳),从靠近双键的左端编号,双键在2号碳,4碳连甲基,3号碳连乙基,因此命名为4-甲基-3-乙基-2-己烯。
【小问4详解】
①质谱图中质荷比的最大值即为有机物的相对分子质量,为46。
②计算:,则;,;C、H总质量为1.5 g,剩余质量为O元素,,。因此,实验式为。
【小问5详解】
分子式为的芳香烃含两个侧链时,侧链组合为1个甲基+1个乙基,二者在苯环上存在邻位、间位、对位3种位置异构,共3种同分异构体。
17. 碳、硫和钒的相关化合物在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题:
(1)COCl2分子中所有原子最外层均满足8电子稳定结构,COCl2分子中σ键和π键的个数比为_______________,中心原子的杂化方式为__________。
(2)中S的价层电子对数为__________,H2O的VSEPR模型为__________。
(3)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的空间结构为_______________;固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为__________。
(4)已知:多原子分子中,若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道,则p电子可在多个原子间运动,形成大π键。下列微粒中存在大π键的是__________(填字母)。
A. O3 B. C. H2S D.
【答案】(1) ①.
3:1 ②.
(2) ①.
4 ②.
四面体形 (3) ①.
平面三角形 ②.
(4)AD
【解析】
【小问1详解】
分子中,中心C原子与O原子形成1个双键,与2个Cl原子分别形成1个单键。单键均为键,双键中含有1个键和1个键,因此分子中共有3个键和1个键,键和键的个数比为3:1;中心C原子形成3个键且无孤电子对,价层电子对数为3,故其杂化方式为;
【小问2详解】
中,中心S原子的价层电子对数 。中;中心O原子的价层电子对数 ,因此其VSEPR模型(价层电子对互斥模型)为四面体形;
【小问3详解】
气态中,中心S原子的价层电子对数 ,且无孤电子对,故其分子的空间结构为平面三角形;在固体三聚分子中,由结构图可知,每个S原子与4个O原子相连形成4个键,无孤电子对,价层电子对数为4,故S原子的杂化轨道类型为;
【小问4详解】
A.分子中中心O原子采取杂化,分子呈V形,3个O原子共平面且存在相互平行的p轨道,形成大键,符合题意;
B.中S原子采取杂化,空间结构为正四面体形,原子不共面,不存在大键,不符合题意;
C.中H原子只有s轨道,没有p轨道,不能形成大键,不符合题意;
D.中中心N原子采取杂化,空间结构为平面三角形,4个原子共平面且存在相互平行的p轨道,形成大键,符合题意;
故选AD。
18. 氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料,掺入少量Ti的NaAlH4在150℃时释氢,在170℃、15. 2MPa条件下又重复吸氢。NaAlH4可由AlCl3和NaH在适当条件下合成。NaAlH4的晶胞结构如图所示。
(1)基态Ti原子的价电子轨道排布图为___________。
(2)NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂。NaH属于_____晶体,其电子式为____________。
(3)AlCl3在178℃时升华,其蒸气的相对分子质量约为267,蒸气分子的结构式为______________ (标明配位键)
(4)AlH4-中,Al的轨道杂化方式为_______;列举与AlH4-空间构型相同的两种离子_________(填化学式)。
(5)NaAlH4晶体中,与Na+紧邻且等距的AlH4-有______个;NaAlH4晶体的密度为______________g·cm-3(用含a的代数式表示)。
【答案】 ①. ②. 离子 ③. ④. ⑤. sp3 ⑥. NH4+、BH4−(或“SO42−” “PO43−” 等其他合理答案) ⑦. 8 ⑧. (或“ ”)
【解析】
【详解】(1)Ti原子核外电子数为22,价电子排布式为3d24s2,价电子排布图为;
(2)NaH的熔点为800℃,不溶于有机溶剂,应属于离子晶体,由钠离子与氢负离子构成,电子式为;
(3)氯化铝在178℃时升华,熔沸点较低,属于分子晶体,蒸气的相对分子质量约为267,蒸气分子的分子式为Al2Cl6,铝原子最外层电子只有3个电子,形成3个共价键,每个铝原子和四个氯原子形成共价键,且其中一个共用电子对是氯原子提供形成的配位键,结构式如图;
(4)AlH4-中Al的轨道杂化数目为4+=4,Al采取sp3杂化,为正四面体构型,与AlH4-空间构型相同的两种离子为NH4+、SO42-等;
(5)根据均摊法可知,晶胞中AlH4-数目为1+8×+4×=4,Na+数目为6×+4×=4,则二者配位数为1:1,以体心的AlH4-研究,与之紧邻且等距的Na+位于晶胞棱之间、晶胞中上面立方体左右侧面面心、晶胞中下面立方体前后面的面心,与AlH4-紧邻且等距的Na+有8个,则与Na+紧邻且等距的AlH4-有8个;晶胞质量为4×g,晶胞密度为=g•cm-3。
19. 端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应,称为Glaser反应。
2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R+H2
该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值。下面是利用Glaser反应制备化合物的一种合成路线:
回答下列问题:
(1)D的化学名称为________。
(2)①的反应类型为________,B的结构简式为___________。
(3)E的结构简式为_________________。用1 mol E合成1,4-二苯基丁烷,理论上需要消耗________mol氢气。
(4)有机物B可由苯和乙烯在催化剂、加热条件下合成,该反应的化学方程式为______________________________。
(5)符合下列条件的C的同分异构体有________种。
①属于芳香族化合物
②分子中只有两种不同化学环境的氢,且数目比为3:1
(6)结合题中信息,某同学用CH3CH3为原料(其他无机试剂任选)制备化合物CH3CH2CH2CH3的合成路线如下,请完成下列填空:______________、________________。
【答案】(1)苯乙炔 (2) ①. 取代反应 ②.
(3) ①. ②. 4
(4) (5)3
(6) ①. ②.
【解析】
【分析】苯与CH3CH2Cl在AlCl3、加热条件下发生傅-克烷基化反应,生成乙苯(B),属于芳香烃的取代反应。乙苯与Cl2在光照/加热条件下发生取代反应,乙基的同一个碳原子上的2个氢被氯取代,得到C。C在强碱NaNH2作用下发生消去反应,再经水解得到端炔D(苯乙炔)。2分子苯乙炔发生题给的Glaser端炔偶联反应,两分子端炔脱氢偶联得到共轭二炔结构的产物E。
【小问1详解】
D的结构为苯环直接连接-C≡CH,按照芳香烃命名规则,母体为乙炔,取代基为苯基,因此命名为苯乙炔。
【小问2详解】
反应①是苯(A)与氯乙烷在催化下,苯环上的氢原子被乙基取代,属于芳香烃的烷基化取代反应;产物B的分子式为,对应乙苯,结构简式为。
【小问3详解】
根据题给Glaser反应原理,2分子苯乙炔偶联生成E,两个端炔脱氢后连接为结构,两端各连一个苯基,故E的结构简式为;1 mol E含2 mol碳碳三键,每mol碳碳三键完全加氢需要2 mol ,因此总共需要4mol 才能将三键全部还原为单键,得到1,4-二苯基丁烷。
【小问4详解】
该反应为苯与乙烯的加成反应,乙烯的双键打开,分别连接苯环和氢原子,生成乙苯,化学方程式为。
【小问5详解】
C的分子式为,要求属于芳香族化合物,且仅两种等效氢、数目比为3:1,说明分子高度对称,符合条件的C的同分异构体为、、。
【小问6详解】
在作用下发生消去反应脱去两分子HCl,生成;两分子乙炔()发生Glaser偶联反应,生成,后续完全加氢得到正丁烷。
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