内容正文:
辽宁省实验中学高三上期初测试
化学试卷
考试时间:75分钟 试题满分:100分
相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Br-80 Fe-56 Cu-64 Sn-119
第Ⅰ卷(选择题45分)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意。)
1. 下列化学用语表述错误的是
A. 的空间结构:形
B. 中Cr的化合价:+6价
C. 和之间最强烈的氢键作用:
D. 氨气分子中氮原子的杂化轨道表示式:
2. 超氧化钾()可用作潜水或宇航装置的吸收剂和供氧剂,反应为,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 1 mol 晶体中离子的数目为
B. 4.4 g 中键的电子数目为
C. 溶液中的数目小于
D. 该反应中每转移1 mol电子,生成的数目为
3. 抗真菌药物氟康唑类化合物等的中间体2-氯代苯并噻唑的合成,其方程式为:
已知:有酸性,具有的性质。
设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是
A. 化合物A与B的混合物中所含杂化的碳原子个数为
B. 最多消耗盐酸中的个数为
C. 上述反应生成,转移电子数为
D. 中的共用电子对数为
4. 下列离子方程式不正确的是
A. 过量通入溶液中,产生黄色沉淀:
B. 向苯酚钠溶液中通入少量,溶液变浑浊:
C. 向溶液中滴加稀产生白色沉淀:
D. 溶液氧化制备:
5. 海水中主要含H、O、Cl、Na等元素,这些元素可组成多种物质。下列有关说法正确的是
A. 熔点:NaCl<MgCl2<AlCl3
B. :NaClO2> NaClO3> NaClO4
C. F2、Cl2分子中的键能:F-F<Cl-Cl
D. 某氢键“”中三个原子一定在同一条直线上
6. 在一定温度下,向KOH溶液中通入11.2L(已换算成标准状况下)氯气恰好完全反应生成二种含氯盐: 0.7molKC1、0.2mnolKClO和X。则X是
A. 0. 1molKClO3 B. 0.2molKClO3 C. 0.1molKClO4 D. 0.2molKClO4
7. 根据下列实验操作和现象,得出的实验结论正确的是
选项
实验操作和现象
实验结论
A
取铝热反应(Al和Fe2O3反应)后的固体,溶于足量稀硫酸,滴加KSCN溶液,溶液不变红
说明该固体中不含Fe2O3
B
向NaHCO3溶液中加入等浓度、等体积的Na[Al(OH)4]溶液,出现白色沉淀
比C更容易结合
C
取少量NH4HSO3样品溶于水,加入Ba(NO3)2溶液,再加入足量稀盐酸,产生白色沉淀
原样品已变质
D
向氯水中加入一定量铁粉,充分振荡后滴加几滴KSCN溶液,溶液呈浅绿色
该氯水为久置氯水
A. A B. B C. C D. D
8. 一种含锡的多元金属硫化物的晶胞结构为四方晶系,已知金属原子均呈四面体配位,晶胞棱边夹角均为,其结构可看作是由两个立方体A、B上下堆叠而成。如图,甲为A的体对角线投影图,乙为B沿轴方向的投影图,A中Fe、Sn位置互换即为B,立方体A、B棱长均为。下列说法错误的是
A. 晶胞中Sn和Cu原子之间的最短距离为
B. 该晶体的密度为
C. 晶胞中部分原子的坐标为、则晶胞中Sn的坐标可以表示为
D. 晶体中Sn的价层无孤电子对
9. 某种催化剂的阴离子的结构如下所示,其组成元素X、Y、Z为原子半径逐渐增大的短周期元素,X是半径最小的原子、W是第四周期的元素;其某种化合物常用于检验酒驾(溶液颜色由橙色变为绿色),原子序数关系为:2X+2Y+Z=W。下列说法错误的是
A. 该阴离子结构中σ键与π键数目之比为13:2
B. 简单氢化物的稳定性:Y>Z
C. ZY2晶体中ZY2配位数为12
D. 该化合物中W离子化合价为+5价
10. 物质结构决定物质的性质,下列性质差异与结构因素匹配不正确的是
选项
性质差异
结构因素
A
电离常数:
电负性:Cl<F
B
与钠反应的剧烈程度:
羟基极性
C
硅原子间难形成双键而碳原子可以
硅原子半径大,难形成p-pπ键
D
热稳定性:HF大于HCl
HF分子间存在氢键,HCl分子间不存在氢键
A. A B. B C. C D. D
11. 化学需氧量(COD)是衡量水体中有机物污染程度的指标之一,以水样消耗氧化剂的量折算成消耗的量(单位为)来表示。碱性不与反应,可用于测定含Cl⁻水样的COD,流程如图。
下列说法错误的是
A. Ⅱ中发生的反应有
B. Ⅱ中避光、加盖可抑制被氧化及的挥发
C. Ⅲ中消耗的越多,水样的COD值越高
D. 若Ⅰ中为酸性条件,测得含水样的COD值偏高
12. 一种带有空腔的杯状主体分子(结构式如图a),该分子和客体分子可形成主客体包合物:被固定在空腔内部(结构示意图见图b)。下列说法正确的是
A. 主体分子不存在分子内氢键 B. 主客体分子之间存在共价键
C. 磺酸基中的S-O键能比S=O大 D. 和中N均采用杂化
13. 下列说法中不正确的是
①原子光谱的特征谱线用于鉴定元素,从跃迁至释放能量
②第二周期元素中,第一电离能介于B、N之间的有1种元素
③三种分子的键角依次减小
④萘()和碘易溶于四氯化碳,难溶于水,因为萘、碘、四氯化碳都是非极性分子
⑤晶体中存在离子,离子的几何构型为V形
⑥的沸点高于是因为其范德华力更大
⑦分子中键的键角小于中键的键角
⑧配合物内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则
A. ①②③⑥ B. ②④⑤⑥ C. ③⑤⑦⑧ D. ②③⑥⑧
14. 为了提纯下表所列物质(括号内为杂质),有关除杂试剂和分离方法的选择均正确的是
选项
被提纯的物质
除杂试剂
分离方法
A
苯(苯酚)
浓溴水
过滤
B
溶液
铁粉
过滤
C
乙酸乙酯(乙酸)
浓NaOH溶液
分液
D
饱和溶液
洗气
A. A B. B C. C D. D
15. 分子结构修饰在药物设计与合成中有广泛的应用,药物水杨酸常被制成乙酰水杨酸(阿司匹林),大大降低了副作用,并进一步制成长效缓释阿司匹林(如图),延长药效的时间。
下列说法错误的是
A. 上述两步转化反应均为取代反应
B. 可用氯化铁溶液鉴别水杨酸和乙酰水杨酸
C. 1mol乙酰水杨酸最多能与3mol NaOH反应
D. 长效缓释阿司匹林完全水解的产物有三种
第Ⅱ卷(非选择题55分)
二、简答题(本题包括4小题。共计55分。)
16. Ⅰ.已知与水反应的化学方程式为。回答下列问题:
(1)该反应中氧化产物与还原产物的质量比为________。
(2)若生成标准状况下,则转移电子的物质的量为________。
II.按要求写出以下离子方程式:
(3)邻羟基苯甲醛中加入足量浓溴水的离子方程式:_________________________________。
(4)向含和的混合溶液中通入:_________________________。
(5)将等物质的量浓度的和溶液以体积比1:1混合:_____________________。
17. 1,2-二溴乙烷在农业上用作杀线虫剂,医药上可用作有机合成的中间体。实验室用乙醇、浓硫酸制备乙烯并合成1,2-二溴乙烷,反应装置如图所示(加热和夹持装置略)。
已知:相关物质的物理性质如下表所示。
物质
熔点/℃
沸点/℃
密度/()
乙醇
-117
78.5
0.789
液溴
-7.2
58.5
3.2
1,2一二溴乙烷
9
132
2.18
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称是_________,仪器a中导管的作用是_____________________________。
(2)A装置用于制备乙烯,用仪器a缓慢滴加乙醇—硫酸混合液的原因是_________________。
(3)装置A中加热温度应该控制在,此时主要发生的化学反应方程式是_____________。
(4)量取液溴倒入D装置具支试管中,具支试管应放在_________(填“油浴”“冷水浴”或“热水浴”)中。
(5)B装置起到安全瓶的作用,若B装置中长玻璃管有液柱上升,则说明装置发生_________。
(6)反应完成后,将产物转移至分液漏斗中,依次以等体积的水、1%氢氧化钠水溶液各洗一次,再用水洗两次至中性。蒸馏收集129~的馏分,产量9.4 g,则1,2-二溴乙烷的产率为_________(保留一位小数)。
(7)下列因素不是造成本实验产率比较低的原因是_________(填标号)。
A. 三颈烧瓶内的副反应比较多,乙醇利用率低
B. 三颈烧瓶内刚开始加热时,产生的热空气把溴带走
C. 液溴加入具支试管后未加入少量水液封
D. 将三颈烧瓶A内温度迅速升高到并维持不变
18. 不同的颜色构成了世界的缤纷,研究有色物质及化学发光反应具有重要的意义。请回答:
(1)利用硫酸锌和硫化锌混合可制备荧光粉,其中硫化锌的一种晶胞模型如图1所示,下列说法正确的是_________。
A. 基态的价电子排布式为
B. 与一个最近且距离相等的有12个
C. 的熔点高于
D. 硫与硫之间的最短距离小于锌与锌之间的最短距离
(2)邻二氮菲(phen,结构如图2所示)会与生成稳定的橘红色配合物。邻二氮菲中,氮原子的杂化方式为________;可利用分光光度法对溶液中的微量铁元素进行分析,测定需左右,实际操作时,需要加入一定量的盐酸羟胺以还原,通常盐酸羟胺稍过量,其原因是:________。
(3)靛蓝是人类使用的最古老的染料之一,其结构有X和Y两种(如图3所示)。研究发现,无论在水溶液中还是在固相中,靛蓝几乎都以X的形式存在,分析其原因:__________。
(4)镧(La)、铕(Eu)等稀土元素的离子具有特有的荧光效应以及荧光增强效应。以含、等的稀土矿浸取液为原料制备氧化镧()的一种流程如图所示:
已知:弱酸性的环烷酸()常用于稀土离子的萃取分离,萃取时生成易溶于有机物的,且存在平衡:。
①萃取过程中发生的离子方程式为:_________;反萃取时加入盐酸的目的是:_________。
②“碳化釜”中发生反应的化学方程式为:_____________________________________________。
③流程中可以循环利用的物质有和_________。
19. 恩那度司他(F)是一种治疗慢性肾脏病患者贫血的药物,一种合成方法如下:
(1)F分子中(Ph:苯基)含氧官能团的名称为__________、__________和__________。
(2)BnOH的分子式为,它的一种同分异构体遇溶液显色,核磁共振氢谱图中出现峰面积比为的四组峰,该同分异构体的化学名称为__________。
(3)C→D反应中有一种有机小分子物质生成,其分子式为__________。
(4)反应中,的作用是__________(填序号)。
A.氧化剂 B.还原剂 C.催化剂 D.溶剂
该过程中发生了Dimroth重排:分子的一个键发生断裂再重构。推断_______处的键发生了断裂(填序号)。
(5)G在条件1下反应得到H,在条件2下反应得到I.I是H发生Dimroth重排的产物。写出I的结构简式____________。
(6)吡啶()是一种有机碱。分子中N原子采取杂化形成三个杂化轨道,其中两个杂化轨道分别与原子形成两个键,第三个杂化轨道被孤电子对占据,因此可与结合。已知分子中成环原子均共平面,则可与结合的是________号N原子(填序号)。
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辽宁省实验中学高三上期初测试
化学试卷
考试时间:75分钟 试题满分:100分
相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Br-80 Fe-56 Cu-64 Sn-119
第Ⅰ卷(选择题45分)
一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意。)
1. 下列化学用语表述错误的是
A. 的空间结构:形
B. 中Cr的化合价:+6价
C. 和之间最强烈的氢键作用:
D. 氨气分子中氮原子的杂化轨道表示式:
【答案】C
【解析】
【详解】A.OF2中中心O原子价层电子对数为2+×(6-2×1)=4,含2对孤电子对,空间结构为V形,A项正确;
B.该物质为CrO5,Cr形成4个Cr—O键和1个Cr=O键,Cr与O形成6对共用电子对,且共用电子对偏离Cr、偏向O,故Cr的化合价为+6价,B项正确;
C.O的电负性大于N,O—H键极性强于N—H键,O连接的H正电性更高,故NH3和H2O之间最强烈的氢键作用为,C项错误;
D.NH3中中心N原子的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4,N采取sp3杂化,4个sp3杂化轨道中1个填充孤电子对,另外3个各填1个单电子用于成键,NH3分子中氮原子的杂化轨道表示式为,D项正确;
选C。
2. 超氧化钾()可用作潜水或宇航装置的吸收剂和供氧剂,反应为,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 1 mol 晶体中离子的数目为
B. 4.4 g 中键的电子数目为
C. 溶液中的数目小于
D. 该反应中每转移1 mol电子,生成的数目为
【答案】D
【解析】
【详解】A.由和构成,晶体中离子总物质的量为,离子数目为,A错误;
B.的物质的量为,结构式为,1个分子含2个键,每个键含2个电子,故键的电子数目为,B错误;
C.选项仅给出溶液的浓度,未给出溶液体积,无法计算的物质的量及数目,C错误;
D.该反应中每转移电子生成,故每转移电子生成的物质的量为,数目为,D正确;
故选D。
3. 抗真菌药物氟康唑类化合物等的中间体2-氯代苯并噻唑的合成,其方程式为:
已知:有酸性,具有的性质。
设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是
A. 化合物A与B的混合物中所含杂化的碳原子个数为
B. 最多消耗盐酸中的个数为
C. 上述反应生成,转移电子数为
D. 中的共用电子对数为
【答案】B
【解析】
【详解】A.化合物A和B均含苯并噻唑骨架,苯环的6个碳原子以及五元环中与N、S相连的1个碳原子均为杂化,所以每个A或B分子都含7个杂化碳原子。1 mol A与B的任意混合物共含1 mol分子,所含该类碳原子数为,A正确;
B.题图所示钠盐中,可与1个反应生成,环上具有孤电子对的N原子还可结合1个,故1 mol该物质最多消耗2 mol,即个,不是个,B错误;
C.由题示反应可知,生成1 mol时,2 mol A中两个硫原子由-2价升至0价,共失去4 mol电子;同时1 mol中的S由+4价降至0价,得到4 mol电子,故转移电子数为,C正确;
D.的结构中含2个S—Cl单键和1个S=O双键,共含4对共用电子,因此1 mol含共用电子对,D正确;
故选B。
4. 下列离子方程式不正确的是
A. 过量通入溶液中,产生黄色沉淀:
B. 向苯酚钠溶液中通入少量,溶液变浑浊:
C. 向溶液中滴加稀产生白色沉淀:
D. 溶液氧化制备:
【答案】A
【解析】
【详解】A.过量通入溶液时,反应生成的会继续和过量反应生成,离子方程式为,题干给出的是不足时的离子方程式,A错误;
B.苯酚酸性介于和之间,因此无论通入量多少,苯酚钠与反应都只生成苯酚和,离子方程式书写正确,B正确;
C.在酸性条件下配离子被破坏,解离出的与结合生成沉淀,离子方程式书写正确,C正确;
D.该反应中元素从价降为价,从价升为价,电子守恒、电荷守恒、原子守恒,离子方程式书写正确,D正确;
故选A。
5. 海水中主要含H、O、Cl、Na等元素,这些元素可组成多种物质。下列有关说法正确的是
A. 熔点:NaCl<MgCl2<AlCl3
B. :NaClO2> NaClO3> NaClO4
C. F2、Cl2分子中的键能:F-F<Cl-Cl
D. 某氢键“”中三个原子一定在同一条直线上
【答案】C
【解析】
【详解】A.离子晶体熔点大于分子晶体,离子晶体熔点通常随离子电荷增大、半径减小而升高,故熔点>,为分子晶体,熔点最低,实际熔点顺序为AlCl3<NaCl<MgCl2,A错误;
B.三种物质对应的阴离子为、、,中心均为杂化,孤电子对数分别为2、1、0,孤电子对的斥力会压缩成键电子对夹角,且多重键斥力差异也会影响键角,实际键角顺序为,B错误;
C.原子半径小于,分子中两个原子的孤电子对间排斥作用更强,导致键能:F-F<Cl-Cl,C正确;
D.氢键具有方向性但仅倾向于共线以获得更高稳定性,三个原子不一定严格共线,如分子内氢键,“一定”表述错误,D错误;
故选C。
6. 在一定温度下,向KOH溶液中通入11.2L(已换算成标准状况下)氯气恰好完全反应生成二种含氯盐: 0.7molKC1、0.2mnolKClO和X。则X是
A. 0. 1molKClO3 B. 0.2molKClO3 C. 0.1molKClO4 D. 0.2molKClO4
【答案】A
【解析】
【详解】11.2L(标准状况)氯气的物质的量为:=0.5mol,又因为生成0.7molKCl、0.2molKClO,则根据氯守恒,X的物质的量为:(0.5×2-0.7-0.2)mol=0.1mol,设X中Cl的化合价为a价,由电子得失守恒分析可知:0.7×1=0.2×1+0.1a,即a=5,所以X中氯的化合价为+5价,则X为KClO3,物质的量为0.1mol;
答案选A。
7. 根据下列实验操作和现象,得出的实验结论正确的是
选项
实验操作和现象
实验结论
A
取铝热反应(Al和Fe2O3反应)后的固体,溶于足量稀硫酸,滴加KSCN溶液,溶液不变红
说明该固体中不含Fe2O3
B
向NaHCO3溶液中加入等浓度、等体积的Na[Al(OH)4]溶液,出现白色沉淀
比C更容易结合
C
取少量NH4HSO3样品溶于水,加入Ba(NO3)2溶液,再加入足量稀盐酸,产生白色沉淀
原样品已变质
D
向氯水中加入一定量铁粉,充分振荡后滴加几滴KSCN溶液,溶液呈浅绿色
该氯水为久置氯水
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.该固体中的Fe与铁离子反应,会干扰检验结果,滴加KSCN溶液不变红,无法判断是否含有Fe2O3,故A错误;
B.向NaHCO3溶液中加入等浓度、等体积的Na[Al(OH)4]溶液,出现白色沉淀,说明生成了Al(OH)3沉淀,符合较强酸制较弱酸的规律,说明[Al(OH)4]-比更容易结合H+,故B正确;
C.酸性条件下,具有强氧化性的硝酸根离子会将亚硫酸氢根离子氧化为硫酸根离子,硫酸根离子能与钡离子反应生成白色的硫酸钡沉淀,则向亚硫酸氢铵溶液中加入硝酸钡溶液,再加入足量稀盐酸,产生白色沉淀不能说明原样品已变质,故C错误;
D.若铁粉过量,过量铁粉会把Fe3+还原为Fe2+,该氯水不一定为久置氯水,故D错误;
故答案为B。
8. 一种含锡的多元金属硫化物的晶胞结构为四方晶系,已知金属原子均呈四面体配位,晶胞棱边夹角均为,其结构可看作是由两个立方体A、B上下堆叠而成。如图,甲为A的体对角线投影图,乙为B沿轴方向的投影图,A中Fe、Sn位置互换即为B,立方体A、B棱长均为。下列说法错误的是
A. 晶胞中Sn和Cu原子之间的最短距离为
B. 该晶体的密度为
C. 晶胞中部分原子的坐标为、则晶胞中Sn的坐标可以表示为
D. 晶体中Sn的价层无孤电子对
【答案】C
【解析】
【分析】晶胞结构:该晶胞为四方晶系,由两个立方体A、B上下堆叠而成。每个立方体棱长为,因此晶胞的底面边长为,高为。
投影图信息:甲为A(下半部分,)的体对角线投影图。图中中心为S(大圈),周围有4个S(小圈)和3个金属原子(黑圈/灰圈)。乙为B(上半部分,)沿y轴方向的投影图。已知A中Fe、Sn位置互换即为B。原子种类:S、Cu、Fe、Sn。金属原子均呈四面体配位。
【详解】A.在立方体A(或B)中,金属原子(Cu、Fe、Sn)位于四面体中心,即小立方体(棱长a/2的划分)的特定位置。最短距离出现在同一层或相邻层的最近金属原子之间。沿坐标轴相邻的四面体空隙为同种金属占据,Sn与Cu为不同金属,占据面对角线方向四面体空隙,所以Sn和Cu之间的最短距离为立方体面对角线长的一半,即,A正确;
B.在立方体A中S原子:位于8个顶点和6个面心,在B中的位置相同,则总S数为8。每个立方体A、B内有4个金属位置。A中有Fe、Sn(各1个),B中互换,所以总共有4个Cu,2个Fe,2个Sn,总的摩尔质量为:,晶胞体积。密度g/cm3,B正确;
C.已知是中间面顶点,在下半立方体。下半立方体(A)有4个四面体位点:。Fe占一个,Sn占另一个。由于A中Fe、Sn互换是B,说明Sn在A中的坐标应与Fe在B中的坐标对应。若,则Sn在A中可能是,C错误;
D.Sn呈四面体配位,形成4条Sn-S键。Sn为第IVA族,价电子4个,全部成键,无孤电子对,D正确;
故答案选C。
9. 某种催化剂的阴离子的结构如下所示,其组成元素X、Y、Z为原子半径逐渐增大的短周期元素,X是半径最小的原子、W是第四周期的元素;其某种化合物常用于检验酒驾(溶液颜色由橙色变为绿色),原子序数关系为:2X+2Y+Z=W。下列说法错误的是
A. 该阴离子结构中σ键与π键数目之比为13:2
B. 简单氢化物的稳定性:Y>Z
C. ZY2晶体中ZY2配位数为12
D. 该化合物中W离子化合价为+5价
【答案】D
【解析】
【分析】W是第四周期的某种元素,其化合物常用于检验酒驾,W为Cr;元素X、Y、Z为原子半径逐渐增大的短周期元素,原子序数关系为2X+2Y+Z=W,X是半径最小的原子,X为H,结合阴离子的结构,Z成4个共价键,为第ⅣA族元素,Y成2个共价键,为第ⅥA族元素,则X、Y、Z分别为H、O、C。
【详解】A.共价单键都是σ键,双键含一个σ键和一个π键,根据结构示意图可知,阴离子结构中σ键与π键数目之比为26:4=13:2,A正确;
B.同周期元素从左到右,非金属性逐渐增强,非金属性:O>C,非金属性越强,简单氢化物的稳定性越强,简单氢化物的稳定性:H2O>CH4,B正确;
C.ZY2为CO2,其晶体为分子晶体的密堆积形式,配位数为12,C正确;
D.该化合物中W离子化合价为+6价,D错误。
故选D。
10. 物质结构决定物质的性质,下列性质差异与结构因素匹配不正确的是
选项
性质差异
结构因素
A
电离常数:
电负性:Cl<F
B
与钠反应的剧烈程度:
羟基极性
C
硅原子间难形成双键而碳原子可以
硅原子半径大,难形成p-pπ键
D
热稳定性:HF大于HCl
HF分子间存在氢键,HCl分子间不存在氢键
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.氟的电负性比氯大,吸引电子的能力更强,使一氟乙酸的羧基氢更易电离,故一氯乙酸的电离常数小于一氟乙酸的电离常数,性质差异与结构因素匹配,A正确;
B.乙基具有推电子作用,乙醇中羟基的极性比水中羟基的极性小,羟基氢的活泼性较弱,所以水与钠反应比乙醇与钠反应剧烈,性质差异与结构因素匹配,B正确;
C.硅原子半径比碳原子大,硅原子的p轨道较难发生有效的侧向重叠,因而硅原子之间难形成p-pπ键,而碳原子的p轨道能有效重叠形成双键,性质差异与结构因素匹配,C正确;
D.氢化物的热稳定性取决于分子内化学键的强弱。H—F键的键能大于H—Cl键的键能,所以HF的热稳定性大于HCl;分子间氢键主要影响物质的物理性质,不是该热稳定性差异的决定因素,性质差异与结构因素不匹配,D错误;
故选D。
11. 化学需氧量(COD)是衡量水体中有机物污染程度的指标之一,以水样消耗氧化剂的量折算成消耗的量(单位为)来表示。碱性不与反应,可用于测定含Cl⁻水样的COD,流程如图。
下列说法错误的是
A. Ⅱ中发生的反应有
B. Ⅱ中避光、加盖可抑制被氧化及的挥发
C. Ⅲ中消耗的越多,水样的COD值越高
D. 若Ⅰ中为酸性条件,测得含水样的COD值偏高
【答案】C
【解析】
【分析】I中KMnO4与水样中的有机物在碱性条件下反应得到MnO2,溶液中剩余有KMnO4,II中在酸性条件下KMnO4、MnO2与I-反应得到I2单质和Mn2+,III中生成的I2再用Na2S2O3滴定。
【详解】A.II中和MnO2在酸性条件下与过量的KI反应得到I2和Mn2+,存在MnO2+2I-+4H+=Mn2++I2+2H2O,A正确;
B.II中避光防止I2升华挥发,加盖防止I-被氧气氧化,B正确;
C.整个反应中,KMnO4得电子生成Mn2+,有机物和碘离子失去电子数目与KMnO4得电子数目相等,III中消耗的Na2S2O3越多,说明生成的I2单质越多,也说明有机物消耗的KMnO4的量少,水样中的COD值越低,C错误;
D.若I中为酸性条件,Cl-会与KMnO4反应,水样中的COD值偏高,D正确;
答案选C。
12. 一种带有空腔的杯状主体分子(结构式如图a),该分子和客体分子可形成主客体包合物:被固定在空腔内部(结构示意图见图b)。下列说法正确的是
A. 主体分子不存在分子内氢键 B. 主客体分子之间存在共价键
C. 磺酸基中的S-O键能比S=O大 D. 和中N均采用杂化
【答案】D
【解析】
【分析】图a中相邻酚羟基的氢原子与另一羟基的氧原子距离较近,具备形成分子内氢键的结构条件;图b仅表明客体离子被空腔包合,未显示形成新的共价键。S-O和S=O的键级不同;中氮原子形成4个σ键,中氮原子形成3个σ键且有1对孤电子,二者氮原子的价层电子对数均为4。
【详解】A. 由图a可知,相邻酚羟基之间可形成分子内氢键,主体分子存在分子内氢键,A错误;
B. 主客体包合物由非共价相互作用维系,主客体分子之间未形成共价键,B错误;
C. 磺酸基中的S=O为双键,S-O为单键,通常双键的键能大于单键,因此S-O的键能小于S=O的键能,C错误;
D. 中的氮原子形成4个σ键,中的氮原子形成3个σ键且有1对孤电子,二者氮原子的价层电子对数均为4,均采用杂化,D正确;
故选D。
13. 下列说法中不正确的是
①原子光谱的特征谱线用于鉴定元素,从跃迁至释放能量
②第二周期元素中,第一电离能介于B、N之间的有1种元素
③三种分子的键角依次减小
④萘()和碘易溶于四氯化碳,难溶于水,因为萘、碘、四氯化碳都是非极性分子
⑤晶体中存在离子,离子的几何构型为V形
⑥的沸点高于是因为其范德华力更大
⑦分子中键的键角小于中键的键角
⑧配合物内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则
A. ①②③⑥ B. ②④⑤⑥ C. ③⑤⑦⑧ D. ②③⑥⑧
【答案】D
【解析】
【详解】①电子排布:1s22s22p33s1,3s有1个电子,属于激发态;跃迁到1s22s22p4,电子从高能级3s回到低能级2p,高能→低能,释放能量;原子光谱特征谱线用来鉴定元素,①正确;
②第二周期第一电离能:Li<B<Be<C<O<N<F<Ne,介于B、N之间:Be、C、O,一共3种,不是1种,②错误;
③键角:NH3:三角锥形,键角≈107°; H2S:V形,2对孤电子对,键角≈92°; SO2:V 形,1对孤电子对,键角≈119.5°,大小顺序:SO2(119.5°) > NH3(107°) > H2S(92°) 题目写NH3、H2S、SO2依次减小,明显错误,③错误;
④相似相溶:萘、I2、CCl4均为非极性分子,水是极性分子;非极性溶质易溶于非极性溶剂,难溶于极性溶剂水,④正确;
⑤ ,中心I价层电子对数:中心I:价电子7,失去1个正电荷,2个σ键,孤电子对数,价层电子对数=2+2=4,2对σ键,2对孤电子对,空间构型V形,⑤正确;
⑥对羟基苯甲醛(对位),形成分子间氢键;邻羟基苯甲醛(邻位)形成分子内氢键。 对位沸点更高,原因是分子间氢键的作用,不是范德华力的作用,⑥错误;
⑦AsH3与NH3,均1对孤电子;As电负性小于N,成键电子离中心原子更远,成键电子对排斥力更小,键角:AsH3<NH3,⑦正确;
⑧18电子规则:Fe价电子:3d64s2,共8个价电子;每个CO提供2个电子,8 + 2n =18 则n= 5,不是n=4,⑧错误;
②③⑥⑧错误,故选D。
14. 为了提纯下表所列物质(括号内为杂质),有关除杂试剂和分离方法的选择均正确的是
选项
被提纯的物质
除杂试剂
分离方法
A
苯(苯酚)
浓溴水
过滤
B
溶液
铁粉
过滤
C
乙酸乙酯(乙酸)
浓NaOH溶液
分液
D
饱和溶液
洗气
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.苯酚与浓溴水反应生成的三溴苯酚溶于苯,无法通过过滤分离,且会引入新杂质溴单质,不能达到除杂目的,A错误;
B.铁粉能与反应生成,反应后过滤可除去多余铁粉,能实现除杂,B正确;
C.乙酸乙酯和乙酸都能与NaOH溶液反应,不能用浓NaOH溶液除杂,应选用饱和碳酸钠溶液,C错误;
D.溶液能吸收,应选用饱和NaHS溶液,D错误;
故答案选B。
15. 分子结构修饰在药物设计与合成中有广泛的应用,药物水杨酸常被制成乙酰水杨酸(阿司匹林),大大降低了副作用,并进一步制成长效缓释阿司匹林(如图),延长药效的时间。
下列说法错误的是
A. 上述两步转化反应均为取代反应
B. 可用氯化铁溶液鉴别水杨酸和乙酰水杨酸
C. 1mol乙酰水杨酸最多能与3mol NaOH反应
D. 长效缓释阿司匹林完全水解的产物有三种
【答案】D
【解析】
【详解】A.第一步为取代反应,第二步为酯化反应(属于取代反应),A正确;
B.水杨酸分子结构中有酚羟基,乙酰水杨酸分子结构中无酚羟基,可用氯化铁溶液鉴别水杨酸和乙酰水杨酸,B正确;
C.1 mol乙酰水杨酸完全水解生成1 mol水杨酸和1 mol乙酸,1 mol水杨酸能与2 mol NaOH反应,1 mol乙酸能与1 mol NaOH反应,合计是3mol氢氧化钠,C正确;
D.长效缓释阿司匹林完全水解的产物有聚甲基丙烯酸、乙二醇、水杨酸和乙酸,一共4种,D错误;
故答案选D。
第Ⅱ卷(非选择题55分)
二、简答题(本题包括4小题。共计55分。)
16. Ⅰ.已知与水反应的化学方程式为。回答下列问题:
(1)该反应中氧化产物与还原产物的质量比为________。
(2)若生成标准状况下,则转移电子的物质的量为________。
II.按要求写出以下离子方程式:
(3)邻羟基苯甲醛中加入足量浓溴水的离子方程式:_________________________________。
(4)向含和的混合溶液中通入:_________________________。
(5)将等物质的量浓度的和溶液以体积比1:1混合:_____________________。
【答案】(1)1:1 (2)0.2 mol
(3)
(4)4Fe2++2Br-+4I-+5Cl2=4Fe3++Br2+2I2+10Cl-
(5)Ba2++2OH-+H+++=BaSO4↓+H2O+NH3·H2O
【解析】
【小问1详解】
反应中,B和O化合价不变,中H:-1价→0价,中的H:+1价→0价,氢气一半是氧化产物,一半是还原产物,因此氧化产物和还原产物的物质的量比为1:1,由于氧化产物和还原产物均为氢气,两者的质量比为1:1。
【小问2详解】
反应中生成4 mol氢气时转移4 mol电子,标准状况下的物质的量为0.2 mol,因此转移电子的物质的量为0.2 mol。
【小问3详解】
邻羟基苯甲醛中酚羟基邻、对位的两个氢原子可与发生取代反应,醛基可被溴水氧化为羧基,离子方程式为 。
【小问4详解】
还原性顺序,2 mol 先被1 mol 完全氧化,2 mol 再被1 mol 完全氧化,剩余0.5 mol 可氧化1 mol ,总共2 mol 被氧化一半,反应中的物质的量比例为2.5:2:2:1=5:4:4:2,故离子方程式为4Fe2++2Br-+4I-+5Cl2=4Fe3++Br2+2I2+10Cl-。
【小问5详解】
等物质的量浓度的和溶液以体积比1:1混合,参与反应的的物质的量比例为1:2:1:1:1,反应生成BaSO4、一水合氨和水,离子方程式为Ba2++2OH-+H+++=BaSO4↓+H2O+NH3·H2O。
17. 1,2-二溴乙烷在农业上用作杀线虫剂,医药上可用作有机合成的中间体。实验室用乙醇、浓硫酸制备乙烯并合成1,2-二溴乙烷,反应装置如图所示(加热和夹持装置略)。
已知:相关物质的物理性质如下表所示。
物质
熔点/℃
沸点/℃
密度/()
乙醇
-117
78.5
0.789
液溴
-7.2
58.5
3.2
1,2一二溴乙烷
9
132
2.18
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称是_________,仪器a中导管的作用是_____________________________。
(2)A装置用于制备乙烯,用仪器a缓慢滴加乙醇—硫酸混合液的原因是_________________。
(3)装置A中加热温度应该控制在,此时主要发生的化学反应方程式是_____________。
(4)量取液溴倒入D装置具支试管中,具支试管应放在_________(填“油浴”“冷水浴”或“热水浴”)中。
(5)B装置起到安全瓶的作用,若B装置中长玻璃管有液柱上升,则说明装置发生_________。
(6)反应完成后,将产物转移至分液漏斗中,依次以等体积的水、1%氢氧化钠水溶液各洗一次,再用水洗两次至中性。蒸馏收集129~的馏分,产量9.4 g,则1,2-二溴乙烷的产率为_________(保留一位小数)。
(7)下列因素不是造成本实验产率比较低的原因是_________(填标号)。
A. 三颈烧瓶内的副反应比较多,乙醇利用率低
B. 三颈烧瓶内刚开始加热时,产生的热空气把溴带走
C. 液溴加入具支试管后未加入少量水液封
D. 将三颈烧瓶A内温度迅速升高到并维持不变
【答案】(1) ①. 恒压滴液漏斗 ②. 平衡压强,使液体顺利流下
(2)控制生成乙烯的量,使进入到液溴中的乙烯反应完全
(3)CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O
(4)冷水浴 (5)堵塞
(6)27.8% (7)D
【解析】
【分析】本实验的目的是在实验室中制备1,2-二溴乙烷。装置A:利用乙醇和浓硫酸在下发生消去反应制备乙烯气体。装置B:作为安全瓶,通过长玻璃管中液面的变化来监测后续装置是否发生堵塞。装置C:盛有NaOH溶液,用于洗气,除去乙烯中混有的SO2、CO2等酸性杂质气体,防止干扰后续反应。装置D:乙烯与液溴在此处发生加成反应生成1,2-二溴乙烷。由于液溴易挥发且该加成反应放热,需用冷水浴降温以减少溴的挥发。装置E:盛有NaOH溶液,用于吸收挥发出的有毒溴蒸气,防止污染环境。
【小问1详解】
仪器a带有侧管,其名称为恒压滴液漏斗;侧管可以连通漏斗上方和烧瓶内部,起到平衡压强的作用,从而使漏斗中的液体在重力作用下顺利流下。
【小问2详解】
缓慢滴加混合液可以控制反应物的加入速率,进而控制乙烯气体的生成速率,防止乙烯气流过快而来不及与液溴反应就逸出,保证乙烯与液溴充分反应,提高原料的利用率。
【小问3详解】
乙醇在浓硫酸催化下加热至发生消去反应生成乙烯,温度过低(如)会生成副产物乙醚。主要反应的化学方程式为:CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O。
【小问4详解】
液溴沸点较低,极易挥发,且乙烯与溴的加成反应为放热反应。为了减少液溴的挥发损失,提高产率,具支试管应放在冷水浴中降温。
【小问5详解】
若后续装置发生堵塞,装置B内气体无法顺利排出,导致瓶内压强增大,会将瓶内液体压入长玻璃管中,形成液柱上升的现象。
【小问6详解】
9.0 ml液溴的质量为:,其物质的量为: 。根据反应方程式:,理论上生成1,2-二溴乙烷的物质的量也为0.18 mol ,理论质量为。实际产量为9.4 g ,则1,2-二溴乙烷的产率为。
【小问7详解】
A.副反应多会导致生成的乙烯量减少,溴的利用率低,会造成产率低,A不符合;
B.热空气将溴带走会导致反应物溴的流失,造成产率低,B不符合;
C.液溴未加水液封会使其挥发损失,造成产率低,C不符合;
D.迅速升温至并维持不变,可以有效减少副反应(如生成乙醚)的发生,有利于乙烯的生成,这是提高产率的正确操作,不是造成产率低的原因,D符合。
故答案选D。
18. 不同的颜色构成了世界的缤纷,研究有色物质及化学发光反应具有重要的意义。请回答:
(1)利用硫酸锌和硫化锌混合可制备荧光粉,其中硫化锌的一种晶胞模型如图1所示,下列说法正确的是_________。
A. 基态的价电子排布式为
B. 与一个最近且距离相等的有12个
C. 的熔点高于
D. 硫与硫之间的最短距离小于锌与锌之间的最短距离
(2)邻二氮菲(phen,结构如图2所示)会与生成稳定的橘红色配合物。邻二氮菲中,氮原子的杂化方式为________;可利用分光光度法对溶液中的微量铁元素进行分析,测定需左右,实际操作时,需要加入一定量的盐酸羟胺以还原,通常盐酸羟胺稍过量,其原因是:________。
(3)靛蓝是人类使用的最古老的染料之一,其结构有X和Y两种(如图3所示)。研究发现,无论在水溶液中还是在固相中,靛蓝几乎都以X的形式存在,分析其原因:__________。
(4)镧(La)、铕(Eu)等稀土元素的离子具有特有的荧光效应以及荧光增强效应。以含、等的稀土矿浸取液为原料制备氧化镧()的一种流程如图所示:
已知:弱酸性的环烷酸()常用于稀土离子的萃取分离,萃取时生成易溶于有机物的,且存在平衡:。
①萃取过程中发生的离子方程式为:_________;反萃取时加入盐酸的目的是:_________。
②“碳化釜”中发生反应的化学方程式为:_____________________________________________。
③流程中可以循环利用的物质有和_________。
【答案】(1)B (2) ①. sp2 ②. 防止Fe2+被氧化
(3)在结构X中,N上的H原子可以和邻近的O原子形成分子内氢键(六元环结构),分子稳定性增强
(4) ①. 3RCOOH+La3++3NH3=(RCOO)3La+3 ②. H+与RCOO-结合成RCOOH,使平衡(RCOO)3La3RCOO-+La3+正向移动,La3+从有机相转移到水相 ③. 2LaCl3+3MgO+3CO2=La2(CO3)3+3MgCl2 ④. RCOOH
【解析】
【小问1详解】
A.Zn的原子序数为30,基态Zn原子的价层电子排布式为为,故基态的价层电子排布式为,A错误;
B.根据该晶胞结构可知,以面心的为基准,与一个最近且距离相等的有12个,B正确;
C.O的非金属性强于S,O的电负性大于S,故ZnO中离子键的键能大于ZnS中离子键的键能,所以ZnO的熔点高于ZnS,C错误;
D.由晶胞结构图示可知,S与S之间的最短距离为面对角线的一半,Zn与Zn之间的最短距离也为面对角线的一半,故S与S之间的最短距离等于Zn与Zn之间的最短距离,D错误;
故选B。
【小问2详解】
根据邻二氮菲()的结构简式可知,邻二氮菲分子中存在碳氮不饱和键,为平面结构,故氮原子的杂化方式为;利用分光光度法对溶液中的微量铁元素进行分析时,需要加入一定量的盐酸羟胺以还原,为防止被氧化,通常加入的盐酸羟胺稍过量,故原因是:防止被氧化。
【小问3详解】
根据X()和Y()的结构简式可知,在X分子中,N上的H原子可以和邻近的O原子形成氢键(六元环结构),分子稳定性增强,即X分子可形成分子内氢键,结构更稳定,所以无论在水溶液中还是在固相中,靛蓝几乎都以X的形式存在,故原因为:在结构X中,N上的H原子可以和邻近的O原子形成氢键(六元环结构),分子稳定性增强。
【小问4详解】
①向含、等的稀土矿浸取液中加入RCOOH的有机溶液同时通入进行萃取,萃取时,环烷酸与反应生成易溶于有机物的,故萃取过程中发生反应的离子方程式为:;
由图示可知,反萃取时加入盐酸,盐酸电离出,结合为弱酸RCOOH,使平衡正向移动,生成,即可将从有机相转移到水相,同时抑制的水解;故反萃取时加入盐酸的目的是将从有机相转移到水相;
②由图示可知,在碳化釜中LaCl3、MgO和CO2发生反应生成La2(CO3)3和MgCl2,反应的化学方程式为:2LaCl3+3MgO+3CO2=La2(CO3)3+3MgCl2;
③根据图示及以上分析可知,在反萃取器中有有机酸RCOOH生成,可回到萃取器重复使用,La2(CO3)3经煅烧后分解有CO2生成,可回到碳化釜重复使用,故流程中可以循环利用的物质有CO2和RCOOH。
19. 恩那度司他(F)是一种治疗慢性肾脏病患者贫血的药物,一种合成方法如下:
(1)F分子中(Ph:苯基)含氧官能团的名称为__________、__________和__________。
(2)BnOH的分子式为,它的一种同分异构体遇溶液显色,核磁共振氢谱图中出现峰面积比为的四组峰,该同分异构体的化学名称为__________。
(3)C→D反应中有一种有机小分子物质生成,其分子式为__________。
(4)反应中,的作用是__________(填序号)。
A.氧化剂 B.还原剂 C.催化剂 D.溶剂
该过程中发生了Dimroth重排:分子的一个键发生断裂再重构。推断_______处的键发生了断裂(填序号)。
(5)G在条件1下反应得到H,在条件2下反应得到I.I是H发生Dimroth重排的产物。写出I的结构简式____________。
(6)吡啶()是一种有机碱。分子中N原子采取杂化形成三个杂化轨道,其中两个杂化轨道分别与原子形成两个键,第三个杂化轨道被孤电子对占据,因此可与结合。已知分子中成环原子均共平面,则可与结合的是________号N原子(填序号)。
【答案】(1) ①. 羟基 ②. 酰胺基 ③. 羧基
(2)对甲苯酚(4-甲基苯酚)
(3)
(4) ①. C ②. ②
(5) (6)1、2
【解析】
【分析】A和发生取代反应生成B,B和发生取代反应生成C,C中肼基与缩合成环生成D,D在的作用下,重排生成E,E经历多步转化生成F,据此解答。
【小问1详解】
观察 F 分子的结构简式可知,含氧官能团分别为直接连在芳环上的-OH(羟基)、-CONH-结构(酰胺基)、-COOH(羧基)。
【小问2详解】
BnOH的分子式为,不饱和度为4,遇溶液显色说明分子中含有酚羟基,即除了苯环之外还剩余1个甲基,则包含邻、间、对三种异构体。对甲苯酚(4-甲基苯酚)具有对称结构,其分子中的氢原子共有4种化学环境:甲基上的氢(3个,峰面积为3)、苯环上对称的两对氢(分别2个和2个,峰面积均为2)、酚羟基上的氢(1个,峰面积为1),满足题意;
【小问3详解】
物质 C的侧链肼基提供2个氮原子,与发生缩合反应形成五元环生成D,则提供1个C原子,该过程中会脱去甲醇分子,分子式为;
【小问4详解】
仅少量加入,不参与最终产物的元素组成,起促进重排的作用,因此其作用为催化剂,选C;在该 Dimroth 重排过程中,双环体系的桥头碳氮键(即标号 ② 处的键)发生断裂,随后旋转方向,标注⑤处的N原子重新形成了键;
【小问5详解】
物质G与发生反应,在条件1下生成H(-Cl被苯基取代),I是H发生Dimroth重排的产物。类比前述重排规律,图中虚线标记的碳氮单键断裂并重排,生成;
【小问6详解】
吡啶型氮原子的杂化轨道孤电子对不参与键共轭,因此具有碱性可与结合。在 F 分子中,3号N原子的孤对电子参与了整个双环系统的大共轭体系(提供2个电子以满足休克尔规则),不能结合;1、2号的氮原子提供单电子形成大键,孤对电子位于杂化轨道上,可以与结合形成配位键。
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