内容正文:
绝密★启用前
2027届高中毕业班7月质量检测
化学试题
★祝各位考生考试顺利,“锌”想事成,“锰”力前行,“金”榜题名,“铁”定上岸
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上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 N-14 O-16 Na-23 S-32 Ga-70 As-74
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42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. 化学助力生活,下列说法错误的是
A. 实验中剩余Na试剂应加水无害化处理 B. 氯乙烷沸点低,可作为医用冷冻剂
C. 硅橡胶无毒,可用于制作人造血管 D. 维生素C与含铁食物同服有利于补铁
【答案】A
【解析】
【详解】A.实验剩余的性质活泼,与水剧烈反应会放出大量热,同时生成易燃的,易引发爆炸等危险,需放回原试剂瓶保存,不能加水做无害化处理,A错误;
B.氯乙烷沸点低,汽化时会吸收大量热量使局部温度骤降,可作为医用冷冻剂使用,B正确;
C.硅橡胶无毒且生物相容性优异,可用于制作人造血管等医用植入材料,C正确;
D.维生素具有还原性,可将含铁食物中不易被人体吸收的还原为易吸收的,二者同服有利于补铁,D正确;
故选A。
2. 下列化学用语或图示表述正确的是
A.1s电子云图如图,其中每个黑点都代表一个电子
B.在硅酸盐中,硅原子与氧原子存在如图结构
C.未知物X的质谱图如图,则未知物X的相对分子质量为31
D.用电子式表示CaH2形成过程
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.电子云图中的黑点表示电子在核外空间出现的概率密度,不代表单个电子,A错误;
B.硅酸盐的基本结构单元为四面体,原子位于中心与4个原子结合,与图示结构一致,B正确;
C.质谱图中最大质荷比对应未知物的相对分子质量,该质谱图最大质荷比为46,故X的相对分子质量为46,C错误;
D.为离子化合物,形成过程中失去电子、得到电子,即 ,D错误;
故选B。
3. 设NA为阿伏加德罗常数的值。下列关于NA和方程式书写说法正确的是
A. CH4和Cl2各取1mol在光照下充分反应,产物中HCl的数目为2NA
B. 1 mol最多消耗NaOH的数目为NA
C. 制备酚醛树脂:+nH2O
D. 制高纯硅时粗硅的气化:
【答案】D
【解析】
【详解】A.与的取代反应中,每消耗1mol 生成1mol ,1mol 完全反应最多生成个,且该连锁反应无法进行完全,实际产物数目小于,A错误;
B.该有机物含酯基和氰基两种可与反应的基团,1mol酯基水解消耗1mol ,1mol氰基碱性水解消耗2mol ,1mol该有机物最多消耗个,B错误;
C.酸性条件,苯酚与甲醛发生缩聚反应,生成线状酚醛树脂和水,化学方程式:,C错误;
D.粗硅气化时和在条件下反应生成和,反应方程式书写符合反应事实,D正确;
故选D。
4. 下列实验装置或操作正确且能达到实验目的的是
A.确定有机物的结构
B.制备乙炔并检验乙炔具有还原性
C.验证:
D.将溶液转移后定容
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.玻璃柱内填有硅胶,溶剂由上向下通过填料,流出液由锥形瓶接收,这是柱色谱装置。利用各组分在硅胶上的吸附能力等差异,使其随溶剂移动的速度不同,可分离、提纯有机物,但不能直接确定有机物的结构;确定结构可采用红外光谱、核磁共振氢谱等方法,A错误;
B.用饱和食盐水代替水与电石反应,可减缓乙炔的生成速率,但生成的气体中含有硫化氢等还原性杂质。图中气体未经除杂就直接通入酸性高锰酸钾溶液,硫化氢也能使该溶液褪色,不能据此证明乙炔具有还原性。应在发生装置和检验装置之间增加盛有硫酸铜溶液的洗气装置,先除去硫化氢等杂质,再将气体通入酸性高锰酸钾溶液检验,B错误;
C.向氯化钠和铬酸钠的混合溶液中先加入少量硝酸银,生成白色氯化银;继续加入过量硝酸银,剩余的铬酸根离子可与新加入的银离子直接形成黄色铬酸银,因此颜色变化不能证明氯化银发生了沉淀转化。两种盐的溶解平衡分别为和,对应的溶度积表达式分别为和。两式中银离子浓度的幂次不同(不是同一类型沉淀),即使两种阴离子的初始浓度相等,也不能只根据沉淀出现的先后直接比较溶度积大小,不能达到所述验证目的,C错误;
D.将溶液和洗涤液全部转移到容量瓶中后,加水至接近刻度线,改用胶头滴管逐滴加水。图中滴管在瓶口上方,视线与刻度线保持水平,溶液凹液面的最低处与刻度线相切,符合定容操作要求,D正确;
故选D。
5. 物质结构决定性质。下列实例与解释不符的是
选项
实例
解释
A
金刚石的硬度大于晶体硅
C-C键键能大于Si-Si键键能
B
邻羟基苯甲酸的酸性大于对羟基苯甲酸
邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,酸性增强
C
半径较大的第四周期过渡金属容易形成配合物
空d轨道离核远,电子易填充
D
烫发先涂抹药剂X软化头发,再涂抹药剂Y固定发型
药剂X将蛋白质的-S-S-氧化断裂,药剂Y还原恢复-S-S-
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.金刚石、晶体硅均为共价晶体,原子半径小于,键键能大于键,键能越大共价晶体硬度越大,解释符合实例,A不符合题意;
B.邻羟基苯甲酸电离出后,羧酸根可与邻位羟基形成分子内氢键,提升羧酸根稳定性,使其更易电离,酸性强于对羟基苯甲酸,解释符合实例,B不符合题意;
C.四周期过渡金属存在空轨道,半径较大时空轨道离核远、受核束缚弱,配体提供的孤电子对易填充,易形成配合物,解释符合实例,C不符合题意;
D.烫发原理为:药剂X是还原剂,将蛋白质的还原断裂为巯基使头发软化,药剂Y是氧化剂,将巯基氧化重新形成固定发型,选项中氧化还原关系颠倒,解释与实例不符,D符合题意;
故选D。
6. 锌汞齐(H)在有机还原反应中起到了重要的作用,以下是实验室制备H的方法:①快速加入高纯锌粉,搅拌15min左右直至结块,②将HgCl2溶解于盛有一定量盛有浓盐酸的锥形瓶A,③洗涤、干燥得到产物,④将混合物通过布氏漏斗过滤(如下图)。
下列关于制备产物H说法错误的是
A. 该实验操作顺序为②①④③
B. 用含微量盐酸的蒸馏水洗涤H,是为了除去杂质ZnCl2
C. 反应开始前,用稀盐酸清洗锌粉;反应结束后,直接加入Na2S和S的混合粉末处理A
D. 停止抽滤时,先打开安全瓶上的活塞,再关闭抽气泵
【答案】C
【解析】
【详解】A.制备锌汞齐时,需先配制的浓盐酸溶液(②),再加入锌粉反应(①),反应完成后抽滤(④),最后洗涤干燥得到产物(③),操作顺序正确,A正确;
B.反应生成的可溶性杂质可溶于水,用含微量盐酸的蒸馏水洗涤,既可溶解除去,又能抑制发生水解,除杂目的描述正确,B正确;
C.反应开始前,用稀盐酸清洗锌粉可除去锌粉表面的氧化薄膜,露出金属锌;反应结束后锥形瓶A中残留有浓盐酸,直接加入会与盐酸反应生成有毒的气体,污染环境,操作错误,C错误;
D.停止抽滤时为防止倒吸,需先打开安全瓶活塞连通大气,再关闭抽气泵,操作正确,D正确;
故选C。
7. 如图所示,U是一种可用于抗癌的结构修饰生物小分子。其中R、W、X、Y、E为前四周期主族元素,原子序数依次增大,R基态原子的所有电子均位于s轨道上,Y是原子半径第二小的主族元素,X、E形成的二元化合物可用于干燥剂。由R、W、X三种元素形成的酸和碱还能相互反应,形成一种水溶液为酸性的盐,下列说法正确的是
A. 第一电离能:
B. 简单气态氢化物热稳定性:Y>E>W
C. U可以发生水解与缩聚反应
D. U中W原子的杂化方式不同
【答案】C
【解析】
【分析】R的所有电子在s轨道,主族元素R为;R、W、X三种元素形成和,反应生成酸性盐,则W为,X为;Y是原子半径第二小的主族元素,Y为;与形成的可作干燥剂,E为为。
【详解】A.同周期第ⅤA族元素p轨道半充满,第一电离能大于相邻ⅥA族,故,即,A错误;
B.非金属性越强简单气态氢化物越稳定,非金属性,故稳定性,即,B错误;
C.U中含酰胺键、磷酸酯键可发生水解反应,同时含羟基、磷酸基团/氨基、羧基可发生缩聚反应,C正确;
D.U中所有原子均参与共轭,键数为3、孤电子对为1,均为杂化,杂化方式相同,D错误;
故选C。
8. 氯离子在细胞生理过程中至关重要,其跨膜运输紊乱可能导致囊性纤维化等疾病。研究人员提出了一种基于光控分子AZC的新型氯离子跨膜运输调控策略。AZC分子具有两种状态,非活跃态下AZC分子形成多聚,活跃态下AZC分子可以识别并结合Cl-,两种状态可以通过不同波长的光照互相转化,其原理如下图所示:
在某次实验中,AZC分子的活度系数与实验时间的关系如图所示,其中活度系数与AZC分子跨膜运输Cl-的速率呈正相关。下列说法错误的是
A. 活跃态的AZC分子可能无法识别并结合
B. 操作X是用450nm的可见光光照
C. 其他条件均相同时,AZC分子的氧化降解速率:HClO(aq)>HIO(aq)
D. 可用同位素标记Cl-进而测量活度系数的大小
【答案】B
【解析】
【详解】A.活跃态的结合位点对具有特异性,离子半径远大于,可能无法被识别结合,A正确;
B.操作X后活度系数升高,说明活跃态含量增多,由题干信息可知非活跃态转化为活跃态需要365nm紫外光照射,450nm可见光会使活跃态转化为非活跃态,B错误;
C.的氧化性强于,AZC属于含还原性基团的有机分子,其他条件相同时氧化剂氧化性越强,对AZC的氧化降解速率越快,因此AZC的氧化降解速率,C正确;
D.同位素可用于标记,通过检测跨膜运输速率即可换算得到活度系数大小,D正确;
故选B。
9. 光催化下合成化合物M的反应历程如图所示,为平面结构,其中,Z、Y可能为氮原子或碳原子。下列说法正确的是
A. E为,G为
B. SET反应中磷元素被还原
C. Ir2+是反应的催化剂
D. 当中存在多个氮原子时,碱性强的氮原子优先发生反应
【答案】A
【解析】
【详解】A.右侧SET过程是失去1个电子被氧化为,电子转移给E,最终生成-SAr,说明E为(硫自由基);物质 G 经历 HAT 过程,从中夺取一个氢原子 () 转化为最终产物 M,逆推可知G为,A正确;
B.SET反应中失去电子转化为,磷元素化合价升高,失去电子被氧化,B错误;
C.是反应过程的中间产物,反应的催化剂为,C错误;
D.图中的含氮杂环含有不同化学环境的氮原子。其中带有氢原子的氮原子(N-H)其孤对电子参与了芳香环的共轭体系,因此碱性较弱,但具有一定的酸性,可以发生去质子化反应。另一个没有连氢的氮原子(图中Y或Z)孤对电子位于杂化轨道,未参与共轭,碱性较强;由反应历程可知,实际发生反应的是碱性较弱的氮原子(含N-H的),而不是碱性强的氮原子优先反应,D错误;
故选A。
10. Q、X、Y、M、L、N、H为七种常见物质,含Q工业废水由Q溶于蒸馏水配制而成,且溶液呈黄色。如图为两种实验室模拟处理该含Q工业废水的流程,F离子水解得物质N,F离子的3d轨道为半充满结构。下列说法正确的是
A. 处理方法1优于处理方法2
B. Y为石墨电极,L、N在阳极附近大量析出
C. H和M反应可制得X循环使用,促进L、N快速析出
D. F离子电荷密度高,故易水解
【答案】D
【解析】
【分析】由题意可知,F离子水解得红褐色物质N,F离子的3d轨道为半充满结构,则F为铁离子、N为氢氧化铁;由图可知,黄色的工业废水酸化得到橙色溶液,说明Q为铬酸根离子、橙色溶液中含有重铬酸根离子,发生的反应为:2CrO+2H+Cr2O+H2O;向橙色溶液加入X共热得到绿色溶液和黄绿色气体H,说明发生的反应为:Cr2O+6Cl-+14H+=2Cr3++3Cl2↑+7H2O,则X为盐酸、H为氯气、绿色溶液中含有正三价铬离子;向绿色溶液中加入氢氧化钠得到灰绿色沉淀L,说明发生的反应为:Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓,则L为氢氧化铬;向橙色溶液中加入X和电极Y,通电析出无色气体M、灰绿色沉淀L、红褐色沉淀N,说明电解时,阳极发生的反应为:Fe-2e-=Fe2+,阴极发生的反应为:2H++2e-=H2↑、2H2O+2e-=H2↑+2OH-;重铬酸根离子发生的反应为:Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O;生成沉淀发生的反应为:Fe3++3OH-=Fe(OH) 3↓、Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓,则Y为铁、M为氢气、N为氢氧化铁。
【详解】A.由分析可知,与处理方法2相比,处理方法1生成有毒的氯气会污染环境,所以处理方法2优于处理方法1,A错误;
B.由分析可知,若Y为石墨电极,阳极无法提供还原重铬酸根离子的亚铁离子,无法将废水中的正三价铬离子转化为氢氧化铬沉淀除去,所以Y不可能为石墨电极,B错误;
C.H和M反应可制得HCl,HCl可循环利用,但该反应和L、N的析出过程无关,且盐酸会与氢氧化铁、氢氧化铬反应,所以盐酸不可能促进氢氧化铬、氢氧化铁快速析出,C错误;
D.铁离子电荷密度(离子电荷和离子体积的比值)高,所以铁离子易在溶液中水解生成氢氧化铁,D正确;
故选D。
11. 跨膜穿梭是指水系有机液流电池长期储能时,小分子TEMPO缓慢扩散穿过离子交换膜,使电池容量衰减。PTMA是一种TEMPO接枝高聚物,可忽略PTMA跨膜穿梭。电池稳定放电时,储液罐A中流入和流出的分别为和,且在1s内,储液罐B中可完全反应。已知循环系统中流量Q为1s内流过的溶液体积。下列说法错误的是
A. PTMA避免跨膜穿梭的结构原因是PTMA分子体积大
B. 电池稳定放电时,储液罐A的流量
C. 离子交换膜可选用质子交换膜或氢氧根交换膜
D. 储液罐A中的电解液颜色与比色卡中M点颜色相似时,则电池即将满容量
【答案】C
【解析】
【详解】A.题目已知PTMA是一种接枝高聚物。高分子聚合物相比于小分子具有巨大的相对分子质量和分子体积。离子交换膜的孔径通常只允许小体积离子穿过。因此,PTMA由于分子体积庞大,受到空间位阻效应,无法穿过离子交换膜,从而避免了跨膜穿梭,A正确;
B.放电时正极1 s内240 g 完全反应,每个链节反应转移1 mol ,故1 s内转移电子总物质的量为1 mol;负极反应中每个离子转移2 mol ,因此1s内反应的物质的量为0.5 mol;流量为时,每秒生成的的物质的量为,解得,B正确;
C.离子交换膜的选择必须能够阻挡两侧氧化还原活性物质的跨膜交叉,只允许支撑电解质离子通过以平衡电荷。储液罐A中的活性物质和 均带有负电荷,如果选用“氢氧根交换膜”(属于阴离子交换膜),那么这些带负电的活性物质阴离子就能够穿过离子交换膜,从而导致严重的跨膜穿梭效应和电池容量衰减。为了防止阴离子活性物质跨膜,必须选用阳离子交换膜,如A选项所述,PTMA因物理尺寸过大被截留。由此可见,该电池只能选用阳离子交换膜,C错误;
D.充电过程中,储液罐A作为阴极发生还原反应:,呈现“蓝紫色”,而呈“淡橘色”。比色卡中M点对应的是蓝紫色区域。当电解液颜色与M点相似时,说明溶液中几乎全部转化为了蓝紫色的,即电池即将达到满容量(满充状态),D正确;
故选C。
12. 砷化镓晶胞为立方晶胞,晶胞密度为。在空气中,砷化镓晶胞砷原子逐渐被氧原子替换,晶格畸变逐渐变为β相氧化镓,反应如下。若晶胞中①~⑩号砷原子均被氧化替换,畸变后所得部分氧化晶胞为S。下列说法错误的是
A. 晶格畸变后,晶体的离子键百分数增大
B. β相氧化镓晶胞中,
C. Ga-As间最小核间距为
D. 完全由S组成的物质,理论化学式为Ga2As2O3
【答案】D
【解析】
【详解】A.GaAs为共价化合物,O的电负性远大于As,Ga与O形成的化学键离子键百分数高于Ga与As的,因此晶格畸变后晶体的离子键百分数增大,A正确;
B.β相氧化镓化学式为,其中Ga有两种配位,八面体空隙和四面体空隙中的Ga数目之比为时,符合电荷平衡和化学式组成,B正确;
C.砷化镓晶胞含4个,晶胞参数,Ga-As最小核间距为晶胞体对角线的,即,代入可得,因此该距离近似为,C正确;
D.原砷化镓晶胞含4个Ga、4个As(按晶胞贡献计算),①~⑩号As被替换后剩余As为2个,结合电荷平衡可知O为3个,所得物质化学式为,D错误;
故选D。
13. 在时,将(简称锍盐)加入到两组同体积但溶剂组成比例不同的C2H5OH - H2O混合溶剂体系中,体系中存在竞争反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
对应的速率方程分别为()生成(锍盐)、()生成(锍盐)且锍盐消耗速率为(锍盐),其中是反应速率常数且、、满足。不同溶剂组下,测定值、对应产物比例、如下表所示:
溶剂组
起始浓度
20 min
百分比
20 min
百分比
40 min
百分比
40 min
百分比
ⅰ:50%H2O-50%C2H5OH
0.055 mol/L
35.3%
64.7%
28.4%
71.6%
ⅱ:20%H2O-80%C2H5OH
0.044 mol/L
48.5%
51.5%
40.0%
60.0%
已知:
①:(为活化能,、分别对应、,R、C为常数);
②:20-40min内,烯烃与醇发生相互转化,40min时锍盐几乎完全分解。
下列说法正确的是
A. 0 min时锍盐起始反应速率:溶剂组ⅱ<溶剂组ⅰ
B. 水分子碰撞锍盐是决定锍盐消耗速率的基元反应
C. 0-20min内,溶剂组ⅰ中
D. 增大溶剂体系中CH3CH2OH的比例可降低
【答案】C
【解析】
【详解】A.起始反应速率,溶剂组ⅰ:,溶剂组ⅱ:,故,A错误;
B.溶剂组ⅰ水含量更高,但更小,说明水含量越高锍盐消耗速率越慢,因此水分子碰撞锍盐不是决速步,B错误;
C.0~20min内产物还未发生相互转化,生成醇和烯烃的速率比等于速率常数比,即,代入数据得,C正确;
D.活化能是反应的固有属性,仅与反应本身、催化剂和温度有关,与溶剂比例无关,D错误;
故选C。
14. 恒压下,按通入9 mol气体,进行CO2和H2S同步酸气脱除反应①②③,曲线a至f分别代表反应物CO2和H2S的总转化率,以及四种产物COS、CO、S2、H2的选择性。曲线c和f的交点为S。
①
②
③
已知:
反应物的总转化率;含硫物种选择性;CO选择性;含氢物种选择性。
下列说法正确的是
A. 400-1000℃下,推测H2O的选择性逐渐增大
B. 曲线b代表H2S的转化率,曲线c、d、e一定不交于一点
C. 点S的化学意义:COS选择性=S2选择性=45%
D. 650℃下,反应③的Kp>
【答案】B
【解析】
【分析】转化率曲线(左侧纵轴):a、b两个反应物,温度越高转化率越大;同时参与①②③三个反应,消耗路径更多,转化率一定高于,故高温下数值更大的曲线 b代表的总转化率,曲线a代表的总转化率;选择性曲线(右侧纵轴):c、d、e、f(COS 、CO 、 、) 低温利于反应①(吸热最少,生成),温度升高 COS 选择性下降,故曲线f代表COS的选择性;根据硫原子守恒选择性和的选择性之和为100%,由图曲线变化知曲线代表选择性;反应②③高温正向程度变大,选择性随温度升高而增大,由于同时参与①②③三个反应,因此的选择性最小,曲线e代表的选择性,曲线d代表CO选择性。
【详解】A.根据选择性定义,所有含氢物种选择性之和为100%:生成与生成选择性之和为100%。由图可知随温度升高选择性逐渐增大,因此的选择性是逐渐减小的,A错误;
B.参与三个反应,相同温度下转化率高于仅参与两个反应的,故曲线为转化率;选择性基于消耗的,、选择性基于消耗的,由图像知相同温度下三者数值始终满足选择性选择性选择性,一定不交于一点,B正确;
C.曲线c和f的交点S,该点代表选择性等于选择性,二者选择性之和为100%,对应右侧选择性坐标轴的数值为50%,C错误;
D.650℃时,由图可知的总转化率为20%,即共消耗,且此时选择性为10%,因此反应③消耗的为,生成,选择性约为,故选择性为,,反应②③均为气体体积增大的反应,恒压下,平衡时总物质的量大于初始9 mol,因此和的分压均小于、,剩余的物质的量,其分压小于。代入反应③的,因平衡时总物质的量大于初始9 mol,计算可得该温度下,D错误;
故选B。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. Bunte盐是治疗某金属中毒药物的原料。现用ADCA()发生以下反应制备Bunte盐X(),实验步骤如下。
(未配平)
实验流程如下:
碘量法监测:碘量瓶中提前加入标准I2溶液(预先溶解过量KI),某时刻快速抽取反应液,立刻注入碘量瓶中稀释反应液,稀释后pH约为6-7 。盖上瓶塞,暗处静置5-10 min充分反应。静置结束后从碘量瓶内抽取待测液,①用标准Na2S2O3溶液滴定至溶液为浅黄色,加入适量淀粉指示剂,再滴定至终点。重复上述滴定操作三次,平均消耗的Na2S2O3溶液。滴定过程中杂质离子不参与反应,只发生反应:。
回答下列问题:
(1)滴加NaOH溶液时恒压滴液漏斗采用聚四氟乙烯活塞而不采用玻璃活塞的原因是_____________________________________________。
(2)对比ADCA与X的结构,判断反应类型为_______________。
(3)体系pH<3,Na2S2O3易发生副反应,除调节pH外,本实验中还采取其他措施预防副反应,写出该措施并分析原因_________________________。稀盐酸中和反应产生的碱,据此配平并补全pH=3下的化学反应方程式___________________________________。
(4)碘量法测定时,标准I2溶液中预先溶解过量KI的原因是____________________。
(5)经碘量法滴定后,当V2=__________V1时(用题干中的字母表达),应停止反应。
(6)淀粉包裹的高浓度碘极难还原,据此分析,删去实验操作①后,滴定终点时可能出现的异常实验现象为____________________。
(7)欲用CH3OH重结晶提纯X,则仪器选择有__________(从下图选择,填名称)。
【答案】(1)玻璃的主要成分为,能与氢氧化钠发生反应生成硅酸钠,将玻璃活塞黏住,而聚四氟乙烯不与氢氧化钠反应
(2)加成反应 (3) ①. 降温至5℃,低温可以降低副反应速率 ②.
(4)增大碘单质在水中的溶解度,降低碘单质的挥发性,减少碘挥发损失
(5)
(6)滴定到终点后,溶液迅速又变为蓝色
(7)玻璃棒、漏斗,酒精灯,烧杯
【解析】
【分析】玻璃的主要成分为,能与氢氧化钠发生反应生成硅酸钠;ADCA与硫代硫酸钠在酸性条件下发生加成反应生成Bunte盐X;
【小问1详解】
滴加NaOH溶液时恒压滴液漏斗采用聚四氟乙烯活塞而不采用玻璃活塞是因为玻璃的主要成分为,能与氢氧化钠发生反应生成硅酸钠,将玻璃活塞黏住,而聚四氟乙烯不与氢氧化钠反应;
【小问2详解】
反应物ADCA中有,而产物中没有,可判断反应类型为加成反应;
【小问3详解】
降温至5℃,低温可以降低副反应速率;发生的化学反应方程式为
【小问4详解】
碘量法测定时,标准碘单质溶液中预先溶解过量KI能够增大碘单质在水中的溶解度,降低碘单质的挥发性,减少碘挥发损失;
【小问5详解】
,滴定结束后消耗的硫代硫酸钠的物质的量为,则的物质的量为,碘量瓶中总的物质的量为,抽取待测液中的物质的量为,所以,;
【小问6详解】
淀粉包裹的高浓度碘极难还原,删去实验操作①后,滴定终点时可能出现的异常实验现象为滴定到终点后,溶液迅速又变为蓝色;
【小问7详解】
重结晶需先加热溶解后趁热过滤,最后降温结晶,因此需要用到的仪器有玻璃棒、漏斗,酒精灯,烧杯。
16. 富CO2尾气可通入氨水捕集CO2以降低碳排放,气体溶于水后,发生如下主要反应。
已知:气体溶于水才能发生反应,温度升高气体溶解度减小,NH3(aq)与CO2(aq)均易挥发。
①
②
③
(1)计算④ ΔH4=_____。
ⅰ:CO2捕集
(2)一定温度下,向恒容吸收塔中通入一定量的NH3与CO2,顶部喷淋H2O进行CO2捕集,下列说法正确的是_________。
A.先通NH3、再通CO2,可提高CO2转化为铵盐的转化率
B.反应②为可逆反应,②的原子利用率小于100%
C.不变,吸收体系达到化学平衡
D.不变,吸收体系达化学平衡
E.适当降低通气速率有利于充分吸收CO2
(3)一定温度下,向少量氨水中通入CO2,随吸收的c(CO2负载)上升,溶液的核磁共振碳谱图结果如下,已知核磁共振碳谱的峰面积与浓度成正比,对比两组峰的峰面积变化,图像中代表氨基甲酸铵浓度变化的曲线是_____(选填a、b或c)。已知:。
(4)1 L氨水体系吸收至pH=7时,主要含氮物质的实验测定浓度见下表,体系中的极小,且恒为xmol/L,表中某下,接近于0 。
0.5
1.2
1.8
2.5
2.7
5.0
4.2
3.8
2.8
2.6
0.8
1.3
1.9
2.5
2.6
0.2
0.5
0.6
0.7
0.8
Ⅰ:无(NH4)2CO3时,体系的电荷守恒表达式为_____________________________。
Ⅱ:无(NH4)2CO3时,CO2与H2CO3浓度极低可忽略,此时______c( CO2负载)(选填“>”、“<”或“=”)。
Ⅲ:依据Ⅰ、Ⅱ的结论与数据,此时NH4COONH2转变为NH4HCO3的平衡常数K=_________。(用含x的数值表示,列出计算式即可)
(5)NH4HCO3易结晶析出,降低NH4HCO3选择性的方法有_________。(写出一种即可)
ⅱ:优化捕集
取相同体积的CuSO4溶液与蒸馏水,通入NH3。
(6)CuSO4溶液从浅蓝转变为深蓝色,用离子方程式解释实验现象_____________。两份溶液通入NH3直至饱和后,在相同条件下进行CO2捕集,与饱和氨水相比,捕集时CuSO4溶液的NH3挥发率更低,从物质结构和反应原理角度,解释该实验现象发生的原因是_____________。(各答一点即可)
【答案】(1) (2)ADE (3)c
(4) ①. ②. = ③.
(5)反应④为吸热反应,升温可促进分解,降低其选择性;或提高体系氨浓度,让反应更多向生成碳酸铵、氨基甲酸铵的方向进行,减少的生成。
(6) ①. 或 ; ②. 物质结构角度:与形成稳定的配位键,生成难挥发的络合离子,大幅降低游离的浓度;反应原理角度:游离浓度降低后,可抑制从液相逸出的挥发过程,因此挥发率更低
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律,反应④可由反应① - 2×反应②推导得到: 。
【小问2详解】
A.先通,溶液中浓度高,再通入时能更充分地反应生成铵盐,提高的转化率,A正确;
B.反应②的反应物全部转化为目标产物,原子利用率为100%,B错误;
C.气体溶于水是反应的前提,气相浓度不变不代表液相反应体系达到平衡,无法说明所有反应的正逆速率相等,C错误;
D.NH3(aq)是多个反应的共同反应物,其浓度不变时说明所有参与平衡的组分浓度都不再变化,体系达到化学平衡,D正确;
E.适当降低通气速率,气体和吸收液的接触时间更长,可以被充分溶解吸收,E正确;
故选ADE。
【小问3详解】
随着负载上升,氨基甲酸铵的变化趋势为:初始阶段随反应进行浓度先升高,当过量后,氨基甲酸铵会逐步转化为,浓度达到峰值后下降,对应曲线;对应持续上升的,对应先升后降的。
【小问4详解】
Ⅰ:溶液呈电中性时,所有阳离子所带正电荷总浓度等于所有阴离子所带负电荷总浓度,电荷守恒表达式为;
Ⅱ:无时,与浓度可忽略,根据碳元素守恒,吸收的全部转化为和,即; 代入电荷守恒式可得:,因此;
Ⅲ:转变为的反应为,平衡常数,结合Ⅱ的结论,当时,,满足,说明该组数据下接近于0;结合反应③和②推导该转化反应的本质,代入该组数据、、,且,最终整理得到符合要求的计算式为。
【小问5详解】
反应④为吸热反应,升温可促进分解,降低其选择性;或提高体系氨浓度,让反应更多向生成碳酸铵、氨基甲酸铵的方向进行,减少的生成。
【小问6详解】
离子方程式: 或 ;
原因:物质结构角度:与形成稳定的配位键,生成难挥发的络合离子,大幅降低游离的浓度;反应原理角度:游离浓度降低后,可抑制从液相逸出的挥发过程,因此挥发率更低。
17. 某螺内酯药物J前体合成路线如图所示。
已知:
①酸性和碱性条件下,水解速率,其中、R´、R〞、均为烷基(结构稳定,水解速率极慢)
②对碳氧双键而言,与之共轭的碳碳双键具有给电子效应;
③原子上所带部分正电荷简称,原子带正电荷过多会不稳定;
④试剂R有促进B和D生成E的平衡正向进行的作用。
(1)A的非含氧官能团名称为_____________。
(2)-Bn为苯甲基,则B上N原子所连“-Bn”的作用是_________。
(3)E→F的反应历程如图,F的两种产物互为_________(填同分异构体类型),产物1的产率高达98%,结合反应机理,从能量角度解释原因_____________________。
(4)A的一种同分异构体满足以下条件,其结构简式为_________。
ⅰ)酸性最强;
ⅱ)与Na2CO3溶液反应,有气泡产生。
试剂S()与F反应的实验结果如下,据此完成(5)-(7)空。
(5)F中,1号碳与2号碳相比,带更多的是(在答题卡中画出F的结构式并用标注)_________。经反应得中间体Q。试剂S的氮原子不与1号碳原子成键的原因是______________________________________________________(写出一点即可)。
(6)在微量水作用下,G通过Q的水解-再酰胺化反应生成,则由Q生成G的化学方程式为_________________________________________。
(7)营造合理的反应条件,促使平衡正向进行,得到有合成意义的路线,是常用的有机合成战略。综合以上信息,模仿题干合成路线与试剂条件,以直链戊烷二溴代物,和为原料,在无机试剂R与V的作用下,可合成抗疟药物伯氨奎(),将以下合成路线用结构简式补充完成,依靠挑选合适无机试剂,尽可能提高产率。_____________
(直链戊烷二溴代物的溴原子请在答题卡上自我补全,注意选择合适的溴原子取代位点,注意在答题卡上补全无机试剂化学式。)
【答案】(1)碳溴键(溴原子)
(2)保护氨基(或保护N原子,防止其在后续反应中发生副反应)
(3) ①. 对映异构体或手性异构体 ②. 生成产物1的过渡态(TS1)活化能远低于生成产物2的过渡态(TS2),反应速率更快;且产物1的能量低于产物2,分子结构更稳定
(4)
(5) ①. ②. ①试剂S的氮原子与1号碳原子成键后,氮原子同时连三个吸电子的羰基,氮原子带正电过多不稳定;②1号碳原子空间位阻大,不利于试剂S进攻
(6)+
(7)
【解析】
【分析】A和发生取代反应生成B,C和发生取代反应生成D,结合D的分子式,D的结构简式为,B和D发生取代反应生成E,E发生成环取代反应生成F,F经历一系列反应转化为G,G发生还原反应生成H,结合H的分子式可知,H的结构简式为(表示),H和发生取代反应生成I,I脱去保护基生成J,据此解答。
【小问1详解】
A的结构为含溴代的内酯,含氧官能团酯基,非含氧官能团仅为碳溴键(溴原子)。
【小问2详解】
从整体合成路线可以看出,引入-Bn是为了在中间步骤保护该氮原子不发生其他副反应,且在后续步骤I→J中脱去该基团,从而恢复游离的仲胺,故苄基(-Bn)的作用是保护氨基(或保护N原子,防止其在后续反应中发生副反应)。
【小问3详解】
观察反应历程图,产物1和产物2是消除HCl后生成的带有四元环的内酰胺,两个产物分子式完全相同,存在手性中心,互为对映异构体或手性异构体。从能量曲线可以看出,TS1的能垒(活化能)显著低于TS2,这意味着反应更容易越过TS1生成产物1;同时,产物1的最终势能也低于产物2,热力学上更占优,因此产物1的产率极高。
【小问4详解】
A的分子式为,不饱和度为2,要求与反应产生气泡,说明必须含有羧基(-COOH),还剩余1个不饱和度,要求“酸性最强”,意味着在羧基的碳上应尽可能多地连接强吸电子基团,考虑卤素Br有吸电子效应,结合题目已知信息②“与之共轭的碳碳双键具有给电子效应”:如果我们将碳碳双键(C=C)与羰基(C=O)共轭,双键会产生给电子效应,从而削弱羰基的吸电子能力,导致酸性下降。若是形成1个三元环,即结构简式为:,此结构中烃基依旧是推电子基团,这样会减弱羧酸的酸性,为了达到最强酸性,可以将碳碳双键与羰基不共轭,结构简式为,这样受卤原子和碳碳双键共同的吸电子效应,羧酸的酸性最强。
【小问5详解】
在化合物F的结构中,1号碳是内酯环的羰基碳,2号碳是与氧原子相连的饱和烷基碳。由于羰基氧原子的电负性强,且存在碳氧双键的吸电子效应,导致羰基碳(1号碳)的电子云密度显著降低,因此带有更多的部分正电荷。相比之下,2号碳仅受单键氧原子的诱导吸电子效应影响,其带有的部分正电荷较少,故为:;
虽然 1 号碳带 (缺电子,理论上易受亲核进攻),但在 Q 的结构中,N 并没有直接连在 1 号碳上。可能原因是试剂S是一个体积较大的亲核试剂。1号碳周围连接四元环,空间位阻非常大,不利于试剂S的进攻。相反,2号碳是一个处于五元环的亚甲基,空间位阻小,较容易受到亲核试剂的攻击发生烷氧键断裂,从而开环生成中间体Q。(或试剂S的氮原子与1号碳原子成键后,氮原子同时连三个吸电子的羰基,氮原子带正电过多不稳定)
【小问6详解】
水解/胺解:在的作用下,将邻苯二甲酰亚胺保护基脱去,生成和游离胺。
酰胺化:游离胺分子内进攻酯基,脱去乙醇,形成新的内酰胺环(G);
化学方程式:+;
【小问7详解】
原料补全: 选择 1,4-二溴戊烷,即 ;
试剂R: 选用无机弱碱,如(用于中和生成的HBr,促进反应正向进行)。
第一步反应:在作用下,优先进攻位阻较小的伯溴(1位),生成的中间体结构为:;
第二步反应:与在作用下,取代剩余的仲溴(4位),生成的中间体为:;
第三步反应试剂V: 选用(水合肼,无机试剂),用于脱除邻苯二甲酰保护基,最终得到目标药物伯氨喹。
合成路线:。
18. 锌粉常用于置换反应。通过锌粉置换渣(主要含GeS、PbS、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3)回收铅、锗、锌。
已知:
①Ac-代表CH3COO -;
②GeO易溶于酸,GeS缓慢溶于强酸,PbS易被氧化;
③已知Ge(OH)4的, ;
④Pb(OH)2是难溶沉淀。
(1)锗晶体属于_________(填晶体类型)。
(2)氧化酸浸后,浸渣表面GeS转化为H4GeO4,该转化无气体生成,写出该反应的化学方程式_________________________________________________。
(3)X射线衍射(XRD)用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同。结合XRD图谱,致密浸渣转化为疏松浸渣的过程中,用离子方程式说明PbSO4对应的衍射峰强度变化的原因_________________________________。
(4)随配位浸出的pH升高,锗总产率先升后降,解释原因_____________________。
Ge萃取复合物在煤油和水相中均有分布,据此回答(5)-(6)。
(5)由Ge萃取复合物结构可知,反萃取前通常需加入H2SO4酸化的目的是_____________,据此分析流程中循环的主要物质有_________________(任写两种即可)。
(6)Ge萃取复合物中锗的化合价为_________,煤油萃锗率:R基团=烷基>R基团=磺酸基,从结构角度分析原因_____________________。
(7)反萃取时,水相反应 ,则HF电离的平衡常数Ka=_____________(用含,,,K的表达式表示)。
(8)针对该工艺流程生产的ZnSO4,技术人员试图改为母液生产ZnCO3,企业对转型存在以下顾虑:①废液污染大,难处理;②碳足迹仍然较高;③独立沉锌产线建设昂贵。请你结合表格调研数据,基于题干已有工业流程,从技术人员的角度,任意选择两点,提出你的克服方案,说服企业同意转型。(Na2CO3购置量越多,价格越低)______________、______________。
市场调研表(除溶解性外,其余数据均按每吨产品计算,已知Na2CO3售价为1100元/吨)
信息
水中溶解性
售价
碳足迹
三废
主要用途
ZnSO4·7H2O
易溶
5000
排放3tCO2
少量H2SO4废液
传统电镀行业
ZnCO3
难溶
15000
排放2.7tCO2
大量高盐高碱废液
新能源,高端橡胶
(按示例答题:第一点的解决方案为……,因此可以转型。)
【答案】(1)共价晶体
(2)
(3)
(4)酸性条件下不利于硫酸铅转化为乙酸铅,硫酸铅包裹硫化锗,导致锗浸出率低,氢氧化铅沉淀生成,随浸渣中的硫化锗回到氧化酸浸,又生成硫酸铅,所以锗浸出率下降
(5) ①. 释放Ge4+,并以弱酸的形式释放萃取剂T,便于回收利用萃取剂T ②. 煤油,硫化锗,乙酸钠(任写两种即可)
(6) ①. +4 ②. 磺酸基导致分子极性增大,不易溶于煤油
(7)
(8) ①. 高盐高碱废液内含过量碳酸钠,不含有锌离子干扰,可用于碳酸钠循环沉铅;高盐高碱废液捕捉二氧化碳,降低碳排放,实现以废治废; ②. 碳酸铅已有沉淀产线改装,不另设产线,实现合并生产;碳酸锌市场前景好,经济效益大,可以反哺生产成本,且与沉铅环节合并购置碳酸钠,有利于整合供应链获得议价权,进一步降低原料成本
【解析】
【分析】GeS、PbS、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3先经过高压氧氧化后酸浸,则PbS和部分GeS被氧气氧化,部分金属元素(锌离子、铁离子和铝离子)溶于硫酸,结合信息可知得到的致密浸渣为PbSO4、GeS等,然后经过醋酸钠和醋酸的配位得到疏松浸渣和浸液2(含铅元素),最后加入碳酸钠得到碳酸铅沉淀和醋酸钠,醋酸钠可回收利用;浸液1中含铁离子、铝离子、锌离子和微量锗,加入萃取剂T,选择性萃取锗到有机相,其他金属离子在水相后续用于制备硫酸锌;加入氟化铵进行反萃取,根据给定信息可知,发生反应:,反萃取得到的水相中加入氨气,调节pH,得到,萃余液中含大量锌,经过再生处理得到硫酸锌,据此分析解答。
【小问1详解】
锗与硅同族,结构类似于金刚石,所以推知锗晶体为共价晶体;
【小问2详解】
根据信息和物质转化规律可推知,GeS被氧气氧化为H4GeO4,无气体生成,则说明硫离子被氧化为硫酸根离子,根据氧化还原反应的配平原则可知,化学方程式为:;
【小问3详解】
致密浸渣转化为疏松浸渣的过程中,PbSO4对应的衍射峰强度变弱,其原因主要是因为醋酸根离子与硫酸铅发生配位反应生成转化为可溶的醋酸铅,固体醋酸铅不断溶解,使致密浸渣变得疏松,离子方程式为;;
【小问4详解】
在酸性条件下不利于硫酸铅转化为乙酸铅,硫酸铅包裹硫化锗,导致锗浸出率低,氢氧化铅沉淀生成,随浸渣中的硫化锗回到氧化酸浸,又生成硫酸铅,所以锗浸出率下降
【小问5详解】
加入硫酸酸化可增大氢离子浓 度,使Ge萃取复合物中的配体质子化,从而释放Ge4+,并以弱酸的形式释放萃取剂T,便于回收利用萃取剂T;根据流程分析可知,上述流程中可循环利用的物质有煤油、硫化锗、乙酸钠(任写两种即可)。
【小问6详解】
Ge与C和Si同族,且根据Ge萃取复合物的结构可知,整体配离子带2个单位负电荷,R为烷基不带电,根据配位数为6,推知Ge的化合价为+4;烷基为疏水基团,增大萃取剂在非极性溶剂煤油中的溶解度;磺酸基为亲水基团,导致分子极性增大,不易溶于煤油,故烷基取代时萃锗率更高。
【小问7详解】
反应可由4个基础方程构成,分别是①,②,③ ;④ ,根据盖斯定律的应用可知,目标方程,可由①+③+4②-4④得来,所以对应的化学平衡常数K=,则Ka=或;
【小问8详解】
高盐高碱废液内含过量碳酸钠,不含有锌离子干扰,可用于碳酸钠循环沉铅;高盐高碱废液捕捉二氧化碳,降低碳排放,实现以废治废;碳酸铅已有沉淀产线改装,不另设产线,实现合并生产;碳酸锌市场前景好,经济效益大,可以反哺生产成本,且与沉铅环节合并购置碳酸钠,有利于整合供应链获得议价权,进一步降低原料成本。
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化学试题
★祝各位考生考试顺利,“锌”想事成,“锰”力前行,“金”榜题名,“铁”定上岸
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上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 N-14 O-16 Na-23 S-32 Ga-70 As-74
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42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. 化学助力生活,下列说法错误的是
A. 实验中剩余Na试剂应加水无害化处理 B. 氯乙烷沸点低,可作为医用冷冻剂
C. 硅橡胶无毒,可用于制作人造血管 D. 维生素C与含铁食物同服有利于补铁
2. 下列化学用语或图示表述正确的是
A.1s电子云图如图,其中每个黑点都代表一个电子
B.在硅酸盐中,硅原子与氧原子存在如图结构
C.未知物X的质谱图如图,则未知物X的相对分子质量为31
D.用电子式表示CaH2形成过程
A. A B. B C. C D. D
3. 设NA为阿伏加德罗常数的值。下列关于NA和方程式书写说法正确的是
A. CH4和Cl2各取1mol在光照下充分反应,产物中HCl的数目为2NA
B. 1 mol最多消耗NaOH的数目为NA
C. 制备酚醛树脂:+nH2O
D. 制高纯硅时粗硅的气化:
4. 下列实验装置或操作正确且能达到实验目的的是
A.确定有机物的结构
B.制备乙炔并检验乙炔具有还原性
C.验证:
D.将溶液转移后定容
A. A B. B C. C D. D
5. 物质结构决定性质。下列实例与解释不符的是
选项
实例
解释
A
金刚石的硬度大于晶体硅
C-C键键能大于Si-Si键键能
B
邻羟基苯甲酸的酸性大于对羟基苯甲酸
邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,酸性增强
C
半径较大的第四周期过渡金属容易形成配合物
空d轨道离核远,电子易填充
D
烫发先涂抹药剂X软化头发,再涂抹药剂Y固定发型
药剂X将蛋白质的-S-S-氧化断裂,药剂Y还原恢复-S-S-
A. A B. B C. C D. D
6. 锌汞齐(H)在有机还原反应中起到了重要的作用,以下是实验室制备H的方法:①快速加入高纯锌粉,搅拌15min左右直至结块,②将HgCl2溶解于盛有一定量盛有浓盐酸的锥形瓶A,③洗涤、干燥得到产物,④将混合物通过布氏漏斗过滤(如下图)。
下列关于制备产物H说法错误的是
A. 该实验操作顺序为②①④③
B. 用含微量盐酸的蒸馏水洗涤H,是为了除去杂质ZnCl2
C. 反应开始前,用稀盐酸清洗锌粉;反应结束后,直接加入Na2S和S的混合粉末处理A
D. 停止抽滤时,先打开安全瓶上的活塞,再关闭抽气泵
7. 如图所示,U是一种可用于抗癌的结构修饰生物小分子。其中R、W、X、Y、E为前四周期主族元素,原子序数依次增大,R基态原子的所有电子均位于s轨道上,Y是原子半径第二小的主族元素,X、E形成的二元化合物可用于干燥剂。由R、W、X三种元素形成的酸和碱还能相互反应,形成一种水溶液为酸性的盐,下列说法正确的是
A. 第一电离能:
B. 简单气态氢化物热稳定性:Y>E>W
C. U可以发生水解与缩聚反应
D. U中W原子的杂化方式不同
8. 氯离子在细胞生理过程中至关重要,其跨膜运输紊乱可能导致囊性纤维化等疾病。研究人员提出了一种基于光控分子AZC的新型氯离子跨膜运输调控策略。AZC分子具有两种状态,非活跃态下AZC分子形成多聚,活跃态下AZC分子可以识别并结合Cl-,两种状态可以通过不同波长的光照互相转化,其原理如下图所示:
在某次实验中,AZC分子的活度系数与实验时间的关系如图所示,其中活度系数与AZC分子跨膜运输Cl-的速率呈正相关。下列说法错误的是
A. 活跃态的AZC分子可能无法识别并结合
B. 操作X是用450nm的可见光光照
C. 其他条件均相同时,AZC分子的氧化降解速率:HClO(aq)>HIO(aq)
D. 可用同位素标记Cl-进而测量活度系数的大小
9. 光催化下合成化合物M的反应历程如图所示,为平面结构,其中,Z、Y可能为氮原子或碳原子。下列说法正确的是
A. E为,G为
B. SET反应中磷元素被还原
C. Ir2+是反应的催化剂
D. 当中存在多个氮原子时,碱性强的氮原子优先发生反应
10. Q、X、Y、M、L、N、H为七种常见物质,含Q工业废水由Q溶于蒸馏水配制而成,且溶液呈黄色。如图为两种实验室模拟处理该含Q工业废水的流程,F离子水解得物质N,F离子的3d轨道为半充满结构。下列说法正确的是
A. 处理方法1优于处理方法2
B. Y为石墨电极,L、N在阳极附近大量析出
C. H和M反应可制得X循环使用,促进L、N快速析出
D. F离子电荷密度高,故易水解
11. 跨膜穿梭是指水系有机液流电池长期储能时,小分子TEMPO缓慢扩散穿过离子交换膜,使电池容量衰减。PTMA是一种TEMPO接枝高聚物,可忽略PTMA跨膜穿梭。电池稳定放电时,储液罐A中流入和流出的分别为和,且在1s内,储液罐B中可完全反应。已知循环系统中流量Q为1s内流过的溶液体积。下列说法错误的是
A. PTMA避免跨膜穿梭的结构原因是PTMA分子体积大
B. 电池稳定放电时,储液罐A的流量
C. 离子交换膜可选用质子交换膜或氢氧根交换膜
D. 储液罐A中的电解液颜色与比色卡中M点颜色相似时,则电池即将满容量
12. 砷化镓晶胞为立方晶胞,晶胞密度为。在空气中,砷化镓晶胞砷原子逐渐被氧原子替换,晶格畸变逐渐变为β相氧化镓,反应如下。若晶胞中①~⑩号砷原子均被氧化替换,畸变后所得部分氧化晶胞为S。下列说法错误的是
A. 晶格畸变后,晶体的离子键百分数增大
B. β相氧化镓晶胞中,
C. Ga-As间最小核间距为
D. 完全由S组成的物质,理论化学式为Ga2As2O3
13. 在时,将(简称锍盐)加入到两组同体积但溶剂组成比例不同的C2H5OH - H2O混合溶剂体系中,体系中存在竞争反应:
Ⅰ.
Ⅱ.
对应的速率方程分别为()生成(锍盐)、()生成(锍盐)且锍盐消耗速率为(锍盐),其中是反应速率常数且、、满足。不同溶剂组下,测定值、对应产物比例、如下表所示:
溶剂组
起始浓度
20 min
百分比
20 min
百分比
40 min
百分比
40 min
百分比
ⅰ:50%H2O-50%C2H5OH
0.055 mol/L
35.3%
64.7%
28.4%
71.6%
ⅱ:20%H2O-80%C2H5OH
0.044 mol/L
48.5%
51.5%
40.0%
60.0%
已知:
①:(为活化能,、分别对应、,R、C为常数);
②:20-40min内,烯烃与醇发生相互转化,40min时锍盐几乎完全分解。
下列说法正确的是
A. 0 min时锍盐起始反应速率:溶剂组ⅱ<溶剂组ⅰ
B. 水分子碰撞锍盐是决定锍盐消耗速率的基元反应
C. 0-20min内,溶剂组ⅰ中
D. 增大溶剂体系中CH3CH2OH的比例可降低
14. 恒压下,按通入9 mol气体,进行CO2和H2S同步酸气脱除反应①②③,曲线a至f分别代表反应物CO2和H2S的总转化率,以及四种产物COS、CO、S2、H2的选择性。曲线c和f的交点为S。
①
②
③
已知:
反应物的总转化率;含硫物种选择性;CO选择性;含氢物种选择性。
下列说法正确的是
A. 400-1000℃下,推测H2O的选择性逐渐增大
B. 曲线b代表H2S的转化率,曲线c、d、e一定不交于一点
C. 点S的化学意义:COS选择性=S2选择性=45%
D. 650℃下,反应③的Kp>
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. Bunte盐是治疗某金属中毒药物的原料。现用ADCA()发生以下反应制备Bunte盐X(),实验步骤如下。
(未配平)
实验流程如下:
碘量法监测:碘量瓶中提前加入标准I2溶液(预先溶解过量KI),某时刻快速抽取反应液,立刻注入碘量瓶中稀释反应液,稀释后pH约为6-7 。盖上瓶塞,暗处静置5-10 min充分反应。静置结束后从碘量瓶内抽取待测液,①用标准Na2S2O3溶液滴定至溶液为浅黄色,加入适量淀粉指示剂,再滴定至终点。重复上述滴定操作三次,平均消耗的Na2S2O3溶液。滴定过程中杂质离子不参与反应,只发生反应:。
回答下列问题:
(1)滴加NaOH溶液时恒压滴液漏斗采用聚四氟乙烯活塞而不采用玻璃活塞的原因是_____________________________________________。
(2)对比ADCA与X的结构,判断反应类型为_______________。
(3)体系pH<3,Na2S2O3易发生副反应,除调节pH外,本实验中还采取其他措施预防副反应,写出该措施并分析原因_________________________。稀盐酸中和反应产生的碱,据此配平并补全pH=3下的化学反应方程式___________________________________。
(4)碘量法测定时,标准I2溶液中预先溶解过量KI的原因是____________________。
(5)经碘量法滴定后,当V2=__________V1时(用题干中的字母表达),应停止反应。
(6)淀粉包裹的高浓度碘极难还原,据此分析,删去实验操作①后,滴定终点时可能出现的异常实验现象为____________________。
(7)欲用CH3OH重结晶提纯X,则仪器选择有__________(从下图选择,填名称)。
16. 富CO2尾气可通入氨水捕集CO2以降低碳排放,气体溶于水后,发生如下主要反应。
已知:气体溶于水才能发生反应,温度升高气体溶解度减小,NH3(aq)与CO2(aq)均易挥发。
①
②
③
(1)计算④ ΔH4=_____。
ⅰ:CO2捕集
(2)一定温度下,向恒容吸收塔中通入一定量的NH3与CO2,顶部喷淋H2O进行CO2捕集,下列说法正确的是_________。
A.先通NH3、再通CO2,可提高CO2转化为铵盐的转化率
B.反应②为可逆反应,②的原子利用率小于100%
C.不变,吸收体系达到化学平衡
D.不变,吸收体系达化学平衡
E.适当降低通气速率有利于充分吸收CO2
(3)一定温度下,向少量氨水中通入CO2,随吸收的c(CO2负载)上升,溶液的核磁共振碳谱图结果如下,已知核磁共振碳谱的峰面积与浓度成正比,对比两组峰的峰面积变化,图像中代表氨基甲酸铵浓度变化的曲线是_____(选填a、b或c)。已知:。
(4)1 L氨水体系吸收至pH=7时,主要含氮物质的实验测定浓度见下表,体系中的极小,且恒为xmol/L,表中某下,接近于0 。
0.5
1.2
1.8
2.5
2.7
5.0
4.2
3.8
2.8
2.6
0.8
1.3
1.9
2.5
2.6
0.2
0.5
0.6
0.7
0.8
Ⅰ:无(NH4)2CO3时,体系的电荷守恒表达式为_____________________________。
Ⅱ:无(NH4)2CO3时,CO2与H2CO3浓度极低可忽略,此时______c( CO2负载)(选填“>”、“<”或“=”)。
Ⅲ:依据Ⅰ、Ⅱ的结论与数据,此时NH4COONH2转变为NH4HCO3的平衡常数K=_________。(用含x的数值表示,列出计算式即可)
(5)NH4HCO3易结晶析出,降低NH4HCO3选择性的方法有_________。(写出一种即可)
ⅱ:优化捕集
取相同体积的CuSO4溶液与蒸馏水,通入NH3。
(6)CuSO4溶液从浅蓝转变为深蓝色,用离子方程式解释实验现象_____________。两份溶液通入NH3直至饱和后,在相同条件下进行CO2捕集,与饱和氨水相比,捕集时CuSO4溶液的NH3挥发率更低,从物质结构和反应原理角度,解释该实验现象发生的原因是_____________。(各答一点即可)
17. 某螺内酯药物J前体合成路线如图所示。
已知:
①酸性和碱性条件下,水解速率,其中、R´、R〞、均为烷基(结构稳定,水解速率极慢)
②对碳氧双键而言,与之共轭的碳碳双键具有给电子效应;
③原子上所带部分正电荷简称,原子带正电荷过多会不稳定;
④试剂R有促进B和D生成E的平衡正向进行的作用。
(1)A的非含氧官能团名称为_____________。
(2)-Bn为苯甲基,则B上N原子所连“-Bn”的作用是_________。
(3)E→F的反应历程如图,F的两种产物互为_________(填同分异构体类型),产物1的产率高达98%,结合反应机理,从能量角度解释原因_____________________。
(4)A的一种同分异构体满足以下条件,其结构简式为_________。
ⅰ)酸性最强;
ⅱ)与Na2CO3溶液反应,有气泡产生。
试剂S()与F反应的实验结果如下,据此完成(5)-(7)空。
(5)F中,1号碳与2号碳相比,带更多的是(在答题卡中画出F的结构式并用标注)_________。经反应得中间体Q。试剂S的氮原子不与1号碳原子成键的原因是______________________________________________________(写出一点即可)。
(6)在微量水作用下,G通过Q的水解-再酰胺化反应生成,则由Q生成G的化学方程式为_________________________________________。
(7)营造合理的反应条件,促使平衡正向进行,得到有合成意义的路线,是常用的有机合成战略。综合以上信息,模仿题干合成路线与试剂条件,以直链戊烷二溴代物,和为原料,在无机试剂R与V的作用下,可合成抗疟药物伯氨奎(),将以下合成路线用结构简式补充完成,依靠挑选合适无机试剂,尽可能提高产率。_____________
(直链戊烷二溴代物的溴原子请在答题卡上自我补全,注意选择合适的溴原子取代位点,注意在答题卡上补全无机试剂化学式。)
18. 锌粉常用于置换反应。通过锌粉置换渣(主要含GeS、PbS、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3)回收铅、锗、锌。
已知:
①Ac-代表CH3COO -;
②GeO易溶于酸,GeS缓慢溶于强酸,PbS易被氧化;
③已知Ge(OH)4的, ;
④Pb(OH)2是难溶沉淀。
(1)锗晶体属于_________(填晶体类型)。
(2)氧化酸浸后,浸渣表面GeS转化为H4GeO4,该转化无气体生成,写出该反应的化学方程式_________________________________________________。
(3)X射线衍射(XRD)用于判断某晶态物质是否存在,不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同。结合XRD图谱,致密浸渣转化为疏松浸渣的过程中,用离子方程式说明PbSO4对应的衍射峰强度变化的原因_________________________________。
(4)随配位浸出的pH升高,锗总产率先升后降,解释原因_____________________。
Ge萃取复合物在煤油和水相中均有分布,据此回答(5)-(6)。
(5)由Ge萃取复合物结构可知,反萃取前通常需加入H2SO4酸化的目的是_____________,据此分析流程中循环的主要物质有_________________(任写两种即可)。
(6)Ge萃取复合物中锗的化合价为_________,煤油萃锗率:R基团=烷基>R基团=磺酸基,从结构角度分析原因_____________________。
(7)反萃取时,水相反应 ,则HF电离的平衡常数Ka=_____________(用含,,,K的表达式表示)。
(8)针对该工艺流程生产的ZnSO4,技术人员试图改为母液生产ZnCO3,企业对转型存在以下顾虑:①废液污染大,难处理;②碳足迹仍然较高;③独立沉锌产线建设昂贵。请你结合表格调研数据,基于题干已有工业流程,从技术人员的角度,任意选择两点,提出你的克服方案,说服企业同意转型。(Na2CO3购置量越多,价格越低)______________、______________。
市场调研表(除溶解性外,其余数据均按每吨产品计算,已知Na2CO3售价为1100元/吨)
信息
水中溶解性
售价
碳足迹
三废
主要用途
ZnSO4·7H2O
易溶
5000
排放3tCO2
少量H2SO4废液
传统电镀行业
ZnCO3
难溶
15000
排放2.7tCO2
大量高盐高碱废液
新能源,高端橡胶
(按示例答题:第一点的解决方案为……,因此可以转型。)
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