内容正文:
高2024级高三上学期第一次质量检测
化学试题
考试时间:75分钟 满分:100分
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Al-27 P-31
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分)
1. 科技是国家强盛之基,创新是民族进步之魂。下列说法正确的是
A. “天问一号”实验舱所使用的铝合金熔点高于其各组分金属
B. “福建号”航母使用高性能锌块是采用牺牲阳极法防腐蚀
C. “QBZ-191式”模块化突击步枪的护手握把使用的有机高分子材料属于纯净物
D. 福尔马林是甲醛的水溶液,可用于食品保鲜处理
2. 下列化学用语或表述正确的是
A. 中子数为39的硒原子的核素符号:
B. 基态价电子的轨道表示式:
C. 的名称:乙二酸二乙酯
D. 用电子式表示的形成过程:
3. 科研工作者通过识别合适的黄素依赖型单加氧酶和酰基转移酶开发生物催化剂,其中一种原料的结构简式如图。下列关于该有机化合物的说法正确的是
A. 含有3种官能团
B. 存在顺反异构
C. 所有碳原子可能共平面
D. 该物质最多可消耗
4. W、X、Y、Z、R为短周期主族元素,原子序数依次增大。W的某种原子核内无中子,X、Y、Z为同周期相邻元素,R的核电荷数是Z的两倍。[]是一种优良的消毒剂和氧化剂。下列有关说法正确的是
A. 分子中所有原子均达到8电子稳定结构
B. 不稳定易分解的主要原因是分子间氢键较弱
C. 第一电离能大小为:
D. W可分别与、、形成两种及以上的化合物
5. 下列实验对应的操作中,正确的是
从提纯后的溶液中获得晶体
测定盐酸浓度
A.当蒸发皿中有大量晶体析出时停止加热,利用余热把溶液蒸干
B.用NaOH溶液滴定盐酸
测量中和反应的反应热
实验室制取氯气
C.盐酸与NaOH溶液混合后,立即测量温度,作为计算反应热的初始温度
D.除去中的气体
A. A B. B C. C D. D
6. 下列离子方程式书写正确的是
A. 苯酚钠与少量反应:
B. 使用含氟牙膏防蛀牙:
C. 溶液与过量反应:
D. 银氨溶液的配制:
7. 、和熔融可制作燃料电池,其原理如图所示,该电池在放电过程中石墨I电极上生成可循环使用的氧化物,下列说法错误的是
A. 石墨I为负极,发生氧化反应
B. 石墨II电极反应式为
C. 若电路中有电子转移,则理论上石墨II处需消耗(标准状况下)
D. 放电过程中移向石墨I电极
8. 硅酸盐可以形成笼状沸石,化学家尝试在笼中用小分子合成大分子,以实现特定的笼中化合物,如我国科学家利用邻苯二甲腈()和合成了被缚在笼中具有平面结构的酞菁亚铁,其结构简式如图所示,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 形成酞菁亚铁的过程中,原子提供空轨道,提供孤电子对
B. 电负性:
C. 1 mol邻苯二甲腈分子中含有键数目为
D. 酞菁亚铁分子中的杂化方式为
9. 三唑(平面结构)水溶液微滴表面接触发生反应,可能的反应机理如图所示。根据上述反应机理,下列叙述不正确的是
A. 三唑在反应循环中起催化作用
B. 反应过程中有极性键的断裂和形成
C. 微粒和中碳原子和氮原子的杂化方式均为
D. 换成,总反应为:
10. 苯在浓和浓作用下,反应过程中能量变化示意图如图。下列说法不正确的是
A. 产物1为苯的加成产物,产物2为苯的取代产物
B. 生成产物1是吸热反应,故升高温度,产物1的产率一定升高
C. 由苯生成M的过程破坏了苯中的大键
D. 由图像分析可知,生成产物2更容易
11. 根据下列实验操作及现象,得出的结论正确的是
选项
实验操作及现象
结论
A
向鸡蛋清溶液中滴入几滴硫酸铜溶液,产生白色沉淀,加水后沉淀不溶解
蛋白质发生了变性
B
在乙醇中加入浓硫酸,加热至,将产生的气体通入酸性溶液,溶液褪色
乙醇一定发生了消去反应
C
向银氨溶液中滴加乙醛溶液,振荡,然后放在酒精灯上持续加热,试管内壁上形成光亮银镜
乙醛具有还原性
D
麦芽糖与稀硫酸溶液共热后,加NaOH调至碱性,再加新制氢氧化铜,并加热,产生砖红色沉淀
麦芽糖发生了水解反应
A. A B. B C. C D. D
12. 磷化铝()是一种广谱性熏蒸杀虫剂,其立方晶胞结构如图所示,若晶胞参数为a pm,图中A点的原子分数坐标为,为阿伏加德罗常数的值。下列有关说法正确的是
A. 图中所示原子的坐标为
B. 原子的配位数是3
C. 晶胞中原子与原子的最近距离为
D. 晶体密度为
13. 在微生物作用下将2,4-二氯苯酚电解脱氯降解为苯酚的装置如图所示。下列说法错误的是
A. 电极a的电势比电极b的高
B. N极的电极反应式:
C. 由左向右移动通过质子交换膜
D. 当生成苯酚时,理论上电极区生成的质量为8.8g
14. 乙二酸()俗称草酸,是一种二元弱酸,常温下,向:的乙二酸溶液中滴加同浓度的溶液,过程中的[X为或]、与的变化关系如图所示。
下列说法不正确的是
A. 直线Ⅱ中的X表示
B. a点溶液中存在
C. 常温下,的
D. c点溶液中满足
二、非选择题(本题共4小题,共58分)
15. 乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)是一种简单的载氧体,对开发在特殊条件下(如潜艇、高空飞行)的氧供应材料具有重要意义。乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)的制备原理如下图所示:
已知:①乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)由于制备条件不同可以得到两种不同的固体形态:一种是棕色的胶状物,在室温下易被氧化;另一种是暗红色晶体,在室温下稳定。
②水杨醛:微溶于水,易溶于乙醇;乙二胺;溶于水、乙醇、温度过高会引起爆炸。
制备过程如下:
I.按照图示安装仪器,在仪器A中加入80mL95%乙醇,再加入1.65mL含0.0157mol的水杨醛。
Ⅱ.在搅拌条件下,加入0.55mL含0.0078mol的乙二胺,反应4~5min,生成亮黄色的乙二胺双缩水杨醛片状晶体。
Ⅲ.溶解0.0078 mol Co(CH3COO)2于热水中。
……
请回答:
(1)乙二胺中H-N-C的夹角___________乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)中C-N-C的夹角(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)仪器A的名称为___________。
(3)步骤Ⅲ后的操作如下:
A.待亮黄色片状晶体全部溶解后,将Co(CH3COO)2迅速加入仪器A中,生成棕色胶状沉淀,恒温搅拌1h,使棕色胶状沉淀全部转变为暗红色晶体;
B.停止通入N2
C.过滤晶体,用5mL水洗涤3次,再用乙醇洗涤;
D.向仪器A中通入N2,并调节氮气流速至稳定;
E.停止加热,用冷水冷却仪器A;
F.向冷凝管中通入冷凝水,开始加热A,并保持温度在70~80℃;
G.真空干燥箱烘干产品,称重得2.03g产品。
①正确的操作顺序为D→F→___________→G。
②向仪器A中通入N2的目的是___________。
③步骤F中保持温度在70~80℃的原因是___________。
④用乙醇洗涤晶体的目的是___________。
(4)产品的产率为___________(列出计算式即可)。
16. 钪是一种稀土金属元素,在国防、航天、核能等领域具有重要应用。工业上利用固体废料“赤泥”(含FeO、、、、等)回收的工艺流程如图。
已知:难溶于盐酸;。
回答下列问题:
(1)Fe在周期表中的位置是___________;Sc原子的核外电子排布式为___________。
(2)滤渣I的主要成分是___________(填化学式)
(3)“氧化”时加入足量的目的是___________,发生的离子方程式为___________;检验溶液中的方法是___________。
(4)在空气中加热至550℃时生成、和,写出反应的化学方程式___________。
(5)已知25℃时,,,。“沉钪”时,发生反应:,该反应的平衡常数___________(用含a、b、c的代数式表示)。
17. 能源开发和利用是科学研究的热点课题。
(1)几个有关CO的热化学方程式如下:
I.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1
II.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2
III.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3
则3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=___________(用含△H1、△H2、△H3的代数表示)。
(2)在1 L恒容密闭容器中充入一定量CH3OH发生反应:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H,测得CH3OH的浓度与温度的关系如图所示:
①△H___________(填“>”“<”或“=”)0,说明理由___________。
②在T1时达到平衡后,再向容器中充入少量甲醇蒸气,CH3OH的平衡转化率___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)工业上,利用水煤气合成CH3OH的反应表示如下:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) △H=-91.0 kJ·mol-1,向1 L的恒容密容器中加入0.1 mol H2和0.05 mol CO在一定温度下发生上述反应,10 min后反应达到平衡状态,测得放出的热量为3.64 kJ。
①从反应开始恰好平衡状态时,H2的平均反应速率v(H2)为___________。
②在温度不变条件下,上述反应达到平衡后再向容器中充入0.01 mol H2和0.05 mol CH3OH(g)时,平衡___________(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。
(4)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.5 kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.4 kJ·mol-1
III.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3
一定条件下,向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为a mol,CO为b mol,此时H2O(g)的浓度为___________mol·L-1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应III的平衡常数为___________。
18. 有机物J是治疗脑血栓的药物。J的一种合成路线如下:
已知:①。
②。
③同一碳原子上连两个羟基时结构不稳定,易脱水生成醛或酮。
回答下列问题:
(1)A的化学名称是_______________,D中官能团的名称是_______________。
(2)由H生成I的反应类型为_______________J分子中有__________个手性碳原子。
(3)G的结构简式为___________________________________。
(4)I+E→J的化学方程式为__________________________________________________。
(5)在I的同分异构体中,同时满足下列条件的共有__________种(不考虑立体异构)。
①含有苯环且苯环上有2个取代基。
②能发生银镜反应,且1 mol该化合物与足量的银氨溶液反应生成4 mol Ag。
其中,核磁共振氢谱显示为6组峰,且峰面积比为2∶2∶1∶1∶1∶1的同分异构体的结构简式为___________________________。
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高2024级高三上学期第一次质量检测
化学试题
考试时间:75分钟 满分:100分
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Al-27 P-31
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分)
1. 科技是国家强盛之基,创新是民族进步之魂。下列说法正确的是
A. “天问一号”实验舱所使用的铝合金熔点高于其各组分金属
B. “福建号”航母使用高性能锌块是采用牺牲阳极法防腐蚀
C. “QBZ-191式”模块化突击步枪的护手握把使用的有机高分子材料属于纯净物
D. 福尔马林是甲醛的水溶液,可用于食品保鲜处理
【答案】B
【解析】
【详解】A.合金的熔点通常低于其各组分纯金属的熔点,铝合金属于合金,熔点低于其各组分金属,A错误;
B.锌的金属活动性强于航母舰体的主要成分铁,在海水中构成原电池时锌作负极(阳极)被氧化腐蚀,铁作为正极(阴极)被保护,该防护方法为牺牲阳极法,B正确;
C.有机高分子材料的聚合度为一定范围内的数值,不同分子的聚合度存在差异,因此有机高分子材料属于混合物,C错误;
D.福尔马林是甲醛的水溶液,甲醛有毒,会损害人体健康,不可用于食品保鲜处理,D错误;
故选B。
2. 下列化学用语或表述正确的是
A. 中子数为39的硒原子的核素符号:
B. 基态价电子的轨道表示式:
C. 的名称:乙二酸二乙酯
D. 用电子式表示的形成过程:
【答案】C
【解析】
【详解】A.硒的质子数为34,中子数为39时,质量数=34+39=73,核素符号应为,A错误;
B.基态的价电子排布式为,价电子轨道表示式应包含轨道的电子,选项仅给出轨道部分,内容不完整,正确答案为,B错误;
C.是1分子乙二酸与2分子乙醇发生酯化反应的产物,名称为乙二酸二乙酯,C正确;
D.用电子式表示的形成过程,应为氢原子和氯原子的电子式结合为的过程,选项中是和反应生成的过程,不符合要求,正确答案为,D错误;
故答案选C。
3. 科研工作者通过识别合适的黄素依赖型单加氧酶和酰基转移酶开发生物催化剂,其中一种原料的结构简式如图。下列关于该有机化合物的说法正确的是
A. 含有3种官能团
B. 存在顺反异构
C. 所有碳原子可能共平面
D. 该物质最多可消耗
【答案】B
【解析】
【详解】A.该物质含有的官能团为酚羟基、醛基、酮羰基、碳碳双键,共4种,A错误;
B.该物质中碳碳双键的两个不饱和碳原子均分别连接两种不同的原子或基团,存在顺反异构,B正确;
C.分子中存在多个饱和碳原子,其为杂化,饱和碳原子的空间构型为四面体结构,不可能所有碳原子共平面,C错误;
D.1mol苯环可与3mol加成,1mol醛基、1mol酮羰基、1mol碳碳双键分别可与1mol加成,总共最多消耗6mol,D错误;
故选B。
4. W、X、Y、Z、R为短周期主族元素,原子序数依次增大。W的某种原子核内无中子,X、Y、Z为同周期相邻元素,R的核电荷数是Z的两倍。[]是一种优良的消毒剂和氧化剂。下列有关说法正确的是
A. 分子中所有原子均达到8电子稳定结构
B. 不稳定易分解的主要原因是分子间氢键较弱
C. 第一电离能大小为:
D. W可分别与、、形成两种及以上的化合物
【答案】D
【解析】
【分析】W原子核内无中子,为;结合消毒剂组成及X、Y、Z为同周期相邻元素,R的核电荷数是Z的两倍,可知X为、Y为、Z为、R为。
【详解】A.为,分子中原子最外层仅为2电子稳定结构,不满足8电子要求,A错误;
B.为,不稳定易分解是因为分子内过氧键键能小易断裂,分子间氢键只影响熔沸点等物理性质,和化学稳定性无关,B错误;
C.同周期第二周期元素第一电离能呈增大趋势,但的2p轨道为半满稳定结构,第一电离能大于,正确顺序为,C错误;
D.与可形成多种烃类、与可形成和、与可形成和,均能形成两种及以上化合物,D正确;
故选D。
5. 下列实验对应的操作中,正确的是
从提纯后的溶液中获得晶体
测定盐酸浓度
A.当蒸发皿中有大量晶体析出时停止加热,利用余热把溶液蒸干
B.用NaOH溶液滴定盐酸
测量中和反应的反应热
实验室制取氯气
C.盐酸与NaOH溶液混合后,立即测量温度,作为计算反应热的初始温度
D.除去中的气体
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.蒸发结晶获取晶体时,待蒸发皿中有大量晶体析出时停止加热,利用余热蒸干可避免固体受热飞溅,符合实验操作规范,A正确;
B.为碱性溶液,会与酸式滴定管的玻璃活塞中的反应导致活塞粘连,滴定盐酸时溶液应盛放在碱式滴定管中,图示使用酸式滴定管,B错误;
C.测定中和反应的反应热时,初始温度为反应前盐酸和溶液的平均温度,混合后反应已开始放热,此时测量的温度不是初始温度,C错误;
D.饱和溶液与反应会生成,引入新杂质,同时Cl2与水反应生成的也会与反应,会消耗Cl2;所以应选用饱和食盐水除去中的气体,D错误;
故选A。
6. 下列离子方程式书写正确的是
A. 苯酚钠与少量反应:
B. 使用含氟牙膏防蛀牙:
C. 溶液与过量反应:
D. 银氨溶液的配制:
【答案】B
【解析】
【详解】A.苯酚酸性弱于碳酸但强于,无论用量多少,苯酚钠与反应均生成而非,正确的离子方程式为:,A错误;
B.羟基磷灰石可与发生沉淀转化,生成更难溶的氟磷灰石,该离子方程式书写符合反应规律和规范,B正确;
C.与过量反应时完全反应,无剩余,正确离子方程式为:,C错误;
D.为强电解质,离子方程式中需拆为离子形式,正确反应的离子方程式为:,D错误;
故选B。
7. 、和熔融可制作燃料电池,其原理如图所示,该电池在放电过程中石墨I电极上生成可循环使用的氧化物,下列说法错误的是
A. 石墨I为负极,发生氧化反应
B. 石墨II电极反应式为
C. 若电路中有电子转移,则理论上石墨II处需消耗(标准状况下)
D. 放电过程中移向石墨I电极
【答案】D
【解析】
【分析】、和熔融可制作燃料电池,NO2作燃料、O2作氧化剂,所以石墨I为负极、石墨II为正极,石墨I电极上失去电子生成N2O5,电极反应式为NO2+NO- e-= N2O5,石墨II电极反应式为,以此解答。
【详解】A.由分析可知,石墨I为负极,发生氧化反应,故A正确;
B.由分析可知,石墨II电极反应式为,故B正确;
C.石墨II为正极,电极方程式为:,若电路中有电子转移,则理论上石墨II处需消耗0.25mol,标准状况下得体积为0.25mol×22.4L/mol=5.6L,故C正确;
D.放电过程中阳离子移向正极,石墨I电极为负极,故D错误;
故选D。
8. 硅酸盐可以形成笼状沸石,化学家尝试在笼中用小分子合成大分子,以实现特定的笼中化合物,如我国科学家利用邻苯二甲腈()和合成了被缚在笼中具有平面结构的酞菁亚铁,其结构简式如图所示,设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 形成酞菁亚铁的过程中,原子提供空轨道,提供孤电子对
B. 电负性:
C. 1 mol邻苯二甲腈分子中含有键数目为
D. 酞菁亚铁分子中的杂化方式为
【答案】C
【解析】
【详解】A.形成酞菁亚铁的配位键时,作为中心离子提供空轨道,原子提供孤电子对,A错误;
B.同周期元素从左到右电负性逐渐增大,同主族元素从上到下电负性逐渐减小,故电负性顺序为,B错误;
C.邻苯二甲腈分子中,苯环含6个键、4个键,两个取代基共含4个键,总键数为14,故1 mol该分子含键数目为,C正确;
D.酞菁亚铁为平面结构,杂化对应四面体空间构型,不符合平面结构特点,故的杂化方式不为,D错误;
故选C。
9. 三唑(平面结构)水溶液微滴表面接触发生反应,可能的反应机理如图所示。根据上述反应机理,下列叙述不正确的是
A. 三唑在反应循环中起催化作用
B. 反应过程中有极性键的断裂和形成
C. 微粒和中碳原子和氮原子的杂化方式均为
D. 换成,总反应为:
【答案】D
【解析】
【详解】A.三唑在反应过程中先参与反应,最终又重新生成,符合催化剂特征,在反应循环中起催化作用,A不符合题意;
B.反应过程中存在中碳氧极性键的断裂,以及甲酸中、等极性键的形成,因此有极性键的断裂和形成,B不符合题意;
C.三唑为平面结构,微粒为三唑得到的阴离子,也为平面结构,其中、均为杂化;微粒为甲酸根离子,中心为杂化,因此二者对应原子杂化方式均为,C不符合题意;
D.中的最终进入甲酸中,的氧原子来自,不含,总反应为,D符合题意;
故选D。
10. 苯在浓和浓作用下,反应过程中能量变化示意图如图。下列说法不正确的是
A. 产物1为苯的加成产物,产物2为苯的取代产物
B. 生成产物1是吸热反应,故升高温度,产物1的产率一定升高
C. 由苯生成M的过程破坏了苯中的大键
D. 由图像分析可知,生成产物2更容易
【答案】B
【解析】
【分析】苯与浓和浓发生加成反应,生成产物1,为吸热反应;发生取代反应生成产物2,为放热反应,据此分析:
【详解】A.前后结构对照,产物1为苯的加成产物,产物2为苯的取代产物,A正确;
B.升温浓硝酸会挥发,也会分解,产物1的产率不一定升高,B错误;
C.M的六元环中与相连的C为杂化,苯中大键发生改变,C正确;
D.由图像可知,相较于生成产物1,中间体M生成产物2的反应活化能更低,反应速率更快,且产物2的能量更低,更稳定,故生成产物2更容易,D正确;
故选B。
11. 根据下列实验操作及现象,得出的结论正确的是
选项
实验操作及现象
结论
A
向鸡蛋清溶液中滴入几滴硫酸铜溶液,产生白色沉淀,加水后沉淀不溶解
蛋白质发生了变性
B
在乙醇中加入浓硫酸,加热至,将产生的气体通入酸性溶液,溶液褪色
乙醇一定发生了消去反应
C
向银氨溶液中滴加乙醛溶液,振荡,然后放在酒精灯上持续加热,试管内壁上形成光亮银镜
乙醛具有还原性
D
麦芽糖与稀硫酸溶液共热后,加NaOH调至碱性,再加新制氢氧化铜,并加热,产生砖红色沉淀
麦芽糖发生了水解反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.硫酸铜属于重金属盐,可使蛋白质发生变性,变性为不可逆过程,因此加水后沉淀不溶解,结论正确,A正确;
B.反应过程中挥发的乙醇、浓硫酸与碳发生副反应生成的都具有还原性,均可使酸性溶液褪色,无法证明生成了乙烯,不能说明乙醇一定发生消去反应,B错误;
C.银镜反应需要水浴加热,直接用酒精灯持续加热无法得到光亮银镜,实验操作错误,C错误;
D.麦芽糖本身属于还原性糖,含有醛基,即使不发生水解,也可与新制氢氧化铜反应生成砖红色沉淀,无法证明麦芽糖发生了水解反应,D错误;
故选A。
12. 磷化铝()是一种广谱性熏蒸杀虫剂,其立方晶胞结构如图所示,若晶胞参数为a pm,图中A点的原子分数坐标为,为阿伏加德罗常数的值。下列有关说法正确的是
A. 图中所示原子的坐标为
B. 原子的配位数是3
C. 晶胞中原子与原子的最近距离为
D. 晶体密度为
【答案】D
【解析】
【详解】A.图中所示原子位于靠近的体对角线四等分点,对应坐标应为,与选项给出的不符,A错误;
B.为闪锌矿型结构,每个原子周围紧邻4个原子,配位数为4,不是3,B错误;
C.与的最近距离为晶胞体对角线长度的,即,不是,C错误;
D.晶胞中原子数目为,原子数目为4,即含4个,总质量为,晶胞体积为,密度,D正确;
故选D。
13. 在微生物作用下将2,4-二氯苯酚电解脱氯降解为苯酚的装置如图所示。下列说法错误的是
A. 电极a的电势比电极b的高
B. N极的电极反应式:
C. 由左向右移动通过质子交换膜
D. 当生成苯酚时,理论上电极区生成的质量为8.8g
【答案】D
【解析】
【分析】在电极M上,CH3COOH失去电子生成CO2,发生氧化反应,为阳极;在电极N上,得到电子生成,发生还原反应,为阴极;电极a为正极,电极b为负极,在电解池中,阳离子向阴极移动。
【详解】A.由装置图可知,极为阳极,极为阴极,所以电极的电势比电极的高,A项正确;
B.极的电极反应式为+4e-+2H+=+2Cl-,B正确;
C.在电解池中,阳离子向阴极移动,所以H+由左向右移动,C项正确;
D.M极的电极反应式为,根据极的电极反应式可知,当生成(0.1mol)苯酚时,生成的质量为,D项错误;
故选D。
14. 乙二酸()俗称草酸,是一种二元弱酸,常温下,向:的乙二酸溶液中滴加同浓度的溶液,过程中的[X为或]、与的变化关系如图所示。
下列说法不正确的是
A. 直线Ⅱ中的X表示
B. a点溶液中存在
C. 常温下,的
D. c点溶液中满足
【答案】B
【解析】
【分析】由,即,同理,分别代入(0,-1.25)、(0,-3.82)两点坐标,可得直线Ⅰ对应的Ka=10-1.25,直线Ⅱ对应的Ka=10-3.82,Ka1>Ka2,则直线Ⅰ对应的lgX为,Ka1=10-1.25,直线Ⅱ对应的lgX为,Ka2=10-3.82;
【详解】A.由分析,直线Ⅱ中的X表示,A正确;
B.a点溶液中pH=2.6, mol/L,,,则,B错误;
C.常温下,的,C正确;
D.c点处,20mL0.100mol⋅L-1的乙二酸溶液中滴加同浓度的NaOH溶液40mL,则溶质为Na2C2O4,由质子守恒可知,,D正确;
故选B。
二、非选择题(本题共4小题,共58分)
15. 乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)是一种简单的载氧体,对开发在特殊条件下(如潜艇、高空飞行)的氧供应材料具有重要意义。乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)的制备原理如下图所示:
已知:①乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)由于制备条件不同可以得到两种不同的固体形态:一种是棕色的胶状物,在室温下易被氧化;另一种是暗红色晶体,在室温下稳定。
②水杨醛:微溶于水,易溶于乙醇;乙二胺;溶于水、乙醇、温度过高会引起爆炸。
制备过程如下:
I.按照图示安装仪器,在仪器A中加入80mL95%乙醇,再加入1.65mL含0.0157mol的水杨醛。
Ⅱ.在搅拌条件下,加入0.55mL含0.0078mol的乙二胺,反应4~5min,生成亮黄色的乙二胺双缩水杨醛片状晶体。
Ⅲ.溶解0.0078 mol Co(CH3COO)2于热水中。
……
请回答:
(1)乙二胺中H-N-C的夹角___________乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)中C-N-C的夹角(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)仪器A的名称为___________。
(3)步骤Ⅲ后的操作如下:
A.待亮黄色片状晶体全部溶解后,将Co(CH3COO)2迅速加入仪器A中,生成棕色胶状沉淀,恒温搅拌1h,使棕色胶状沉淀全部转变为暗红色晶体;
B.停止通入N2
C.过滤晶体,用5mL水洗涤3次,再用乙醇洗涤;
D.向仪器A中通入N2,并调节氮气流速至稳定;
E.停止加热,用冷水冷却仪器A;
F.向冷凝管中通入冷凝水,开始加热A,并保持温度在70~80℃;
G.真空干燥箱烘干产品,称重得2.03g产品。
①正确的操作顺序为D→F→___________→G。
②向仪器A中通入N2的目的是___________。
③步骤F中保持温度在70~80℃的原因是___________。
④用乙醇洗涤晶体的目的是___________。
(4)产品的产率为___________(列出计算式即可)。
【答案】(1)小于 (2)三口烧瓶
(3) ①. A→E→B→C ②. 排出A中的空气防止乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)被氧化 ③. 温度低反应速率慢,乙二胺温度过高会引起爆炸 ④. 洗去杂质水杨醛、乙二胺
(4)
【解析】
【分析】水杨醛与乙二胺反应生成亮黄色的乙二胺双缩水杨醛片状晶体,向A中通入氮气排出A中的空气,加热A,将Co(CH3COO)2迅速加入仪器A中,生成棕色胶状沉淀,恒温搅拌1h,使棕色胶状沉淀全部转变为暗红色晶体,冷却、过滤,洗涤的产品乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)。
【小问1详解】
乙二胺中N原子采用sp3杂化,乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)中N原子采用sp2杂化,所以乙二胺中H-N-C的夹角小于乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)中C-N-C的夹角。
【小问2详解】
根据图示,仪器A的名称为三口烧瓶;
【小问3详解】
步骤Ⅲ后的操作步骤为:
D.向仪器A中通入N2,并调节氮气流速至稳定;
F.向冷凝管中通入冷凝水,开始加热A,并保持温度在70~80℃;
A.待亮黄色片状晶体全部溶解后,将Co(CH3COO)2迅速加入仪器A中,生成棕色胶状沉淀,恒温搅拌1h,使棕色胶状沉淀全部转变为暗红色晶体;
E.停止加热,用冷水冷却仪器A;
B.停止通入N2
C.过滤晶体,用5mL水洗涤3次,再用乙醇洗涤;
G.真空干燥箱烘干产品,称重得2.03g产品。
①正确的操作顺序为D→F→A→E→B→C→G。
②常温下,乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)易被氧化,向仪器A中通入N2的目的是排出A中的空气防止乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)被氧化。
③温度低反应速率慢,乙二胺温度过高会引起爆炸,所以步骤F中保持温度在70~80℃。
④水杨醛、乙二胺都易溶于乙醇,用乙醇洗涤晶体的目的是洗去杂质水杨醛、乙二胺。
【小问4详解】
理论上生成乙二胺双缩水杨醛合钴(Ⅱ)的物质的量为0.0078mol,产品的产率为
16. 钪是一种稀土金属元素,在国防、航天、核能等领域具有重要应用。工业上利用固体废料“赤泥”(含FeO、、、、等)回收的工艺流程如图。
已知:难溶于盐酸;。
回答下列问题:
(1)Fe在周期表中的位置是___________;Sc原子的核外电子排布式为___________。
(2)滤渣I的主要成分是___________(填化学式)
(3)“氧化”时加入足量的目的是___________,发生的离子方程式为___________;检验溶液中的方法是___________。
(4)在空气中加热至550℃时生成、和,写出反应的化学方程式___________。
(5)已知25℃时,,,。“沉钪”时,发生反应:,该反应的平衡常数___________(用含a、b、c的代数式表示)。
【答案】(1) ①. 第四周期Ⅷ族 ②. [Ar]3d14s2
(2)SiO2、TiO2
(3) ①. 将Fe2+氧化为Fe3+便于后续调节pH来除去Fe3+ ②. 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O ③. 往溶液中加入KSCN溶液,若溶液变红,则溶液中含Fe3+,反之则无
(4)2Sc2(C2O4)3⋅6H2O+3O22Sc2O3+12CO2+12H2O
(5)
【解析】
【分析】“赤泥”含有FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等,用盐酸酸浸时,SiO2、TiO2难溶于盐酸,FeO、Fe2O3、Sc2O3与盐酸反应生成 Fe2+、Fe3+、Sc3+,过滤的滤渣主要成分为SiO2、TiO2,滤液中加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+便于后续调节pH来除去Fe3+,加氨水调节pH值沉淀铁离子,过滤得固体沉淀物为Fe(OH)3沉淀,向滤液中加入草酸,得到草酸钪晶体,过滤洗涤干燥后,在空气中加热可得Sc2O3固体。
【小问1详解】
铁为26号元素,在周期表中的位置是第四周期Ⅷ族;钪为21号元素,其核外电子排布式为[Ar]3d14s2,故答案为:第四周期Ⅷ族;[Ar]3d14s2;
【小问2详解】
“赤泥”含有FeO、Fe2O3、SiO2、Sc2O3、TiO2等,用盐酸酸浸时,SiO2、TiO2难溶于盐酸,故滤渣Ⅰ的主要成分为SiO2、TiO2,故答案为:SiO2、TiO2;
【小问3详解】
“氧化”时加入足量H2O2的目的是:将Fe2+氧化为Fe3+便于后续调节pH来除去Fe3+;Fe2+被H2O2氧化成Fe3+,根据元素守恒和电荷守恒,得离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;检验溶液中Fe3+的方法是:往溶液中加入KSCN溶液,若溶液变红,则溶液中含Fe3+,反之则无;
【小问4详解】
Sc2(C2O4)3⋅6H2O在空气中加热至550℃时生成Sc2O3、CO2和H2O,化学方程式为:2Sc2(C2O4)3⋅6H2O+3O22Sc2O3+12CO2+12H2O;
【小问5详解】
已知25℃时,Khl()=a,Kh2()=b,Ksp[Sc2(C2O4)3]=c,则反应2Sc3++3H2C2O4⇌Sc2(C2O4)3↓+6H+的平衡常数。
17. 能源开发和利用是科学研究的热点课题。
(1)几个有关CO的热化学方程式如下:
I.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1
II.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2
III.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3
则3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=___________(用含△H1、△H2、△H3的代数表示)。
(2)在1 L恒容密闭容器中充入一定量CH3OH发生反应:2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) △H,测得CH3OH的浓度与温度的关系如图所示:
①△H___________(填“>”“<”或“=”)0,说明理由___________。
②在T1时达到平衡后,再向容器中充入少量甲醇蒸气,CH3OH的平衡转化率___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)工业上,利用水煤气合成CH3OH的反应表示如下:2H2(g)+CO(g) CH3OH(g) △H=-91.0 kJ·mol-1,向1 L的恒容密容器中加入0.1 mol H2和0.05 mol CO在一定温度下发生上述反应,10 min后反应达到平衡状态,测得放出的热量为3.64 kJ。
①从反应开始恰好平衡状态时,H2的平均反应速率v(H2)为___________。
②在温度不变条件下,上述反应达到平衡后再向容器中充入0.01 mol H2和0.05 mol CH3OH(g)时,平衡___________(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。
(4)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:
I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49.5 kJ·mol-1
II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.4 kJ·mol-1
III.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3
一定条件下,向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为a mol,CO为b mol,此时H2O(g)的浓度为___________mol·L-1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应III的平衡常数为___________。
【答案】 ①. 2△H1+△H2+△H3 ②. < ③. 温度越高,达到平衡所需时间越短,可知反应温度T1>T2。再由平衡时甲醇的浓度可知温度为T2时甲醇浓度小,降低温度,平衡正向移动,则正反应为吸热反应 ④. 不变 ⑤. 0.008 mol/(L·min) ⑥. 不移动 ⑦. ⑧.
【解析】
【分析】
【详解】(1)已知:I.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1
II.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2
III.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3
则根据盖斯定律,将I ×2+II+III,整理可得:3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=2△H1+△H2+△H3;
(2)①由于温度越高,反应速率就越快,反应达到平衡所需时间就越短。根据图象可知:反应在温度是T1时先达到平衡,说明反应温度:T1>T2。结合CH3OH的平衡浓度可知:温度越低,平衡时c(CH3OH)越小,说明降低温度,化学平衡正向移动,根据平衡移动原理可知:该反应的正反应是放热反应,因此△H<0;
②在T1时达到平衡后,再向容器中充入少量甲醇蒸气,导致体系的压强增大,但由于该反应是反应前后气体体积不变的反应,增大压强化学平衡不发生移动,因此CH3OH的平衡转化率不变;
(3)①根据方程式可知:每有2 mol H2发生反应,反应会放出热量91.0 kJ,现在反应放出热量是3.64 kJ,则反应的H2的物质的量为n(H2)==0.08 mol,故从反应开始恰好平衡状态时,H2的平均反应速率v(H2)== 0.008 mol/(L·min);
②根据①计算,结合物质反应转化关系可知:平衡时n(H2)=0.1 mol-0.08 mol=0.02 mol,n(CO)=0.05 mol-0.04 mol=0.01 mol,n(CH3OH)=0.04 mol,由于容器的容积是1 L,故物质的平衡浓度在数值上与物质的量相等,故该温度下的化学平衡常数K=。在该温度下向上述平衡体系中加热0.01 mol H2、0.05 mol CH3OH,此时的浓度上Qc==K,说明充入物质后,化学平衡不发生移动;
(4)根据方程式I、III可知:每反应产生1 mol CH3OH或CO,就同时会产生1 mol H2O(g)。现在反应达到平衡时,容器中CH3OH(g)为a mol,CO为b mol,故n(H2O)=(a+b)mol,由于容器的容积是V L,故水的平衡浓度c(H2O)=mol/L;
在反应开始时n(CO2)=1 mol,n(H2)=3 mol,反应达到平衡时,容器中CH3OH(g)为a mol,CO为b mol,则反应I消耗CO2为a mol,消耗H2为3a mol;反应III消耗CO2为a mol,消耗H2为b mol,故平衡时n(CO2)=(1-a-b)mol,n(H2)=(3-3a-b) mol,平衡时n(H2O)=(a+b)mol,由于容器的容积是V L,故反应III的平衡常数K= 。
18. 有机物J是治疗脑血栓的药物。J的一种合成路线如下:
已知:①。
②。
③同一碳原子上连两个羟基时结构不稳定,易脱水生成醛或酮。
回答下列问题:
(1)A的化学名称是_______________,D中官能团的名称是_______________。
(2)由H生成I的反应类型为_______________J分子中有__________个手性碳原子。
(3)G的结构简式为___________________________________。
(4)I+E→J的化学方程式为__________________________________________________。
(5)在I的同分异构体中,同时满足下列条件的共有__________种(不考虑立体异构)。
①含有苯环且苯环上有2个取代基。
②能发生银镜反应,且1 mol该化合物与足量的银氨溶液反应生成4 mol Ag。
其中,核磁共振氢谱显示为6组峰,且峰面积比为2∶2∶1∶1∶1∶1的同分异构体的结构简式为___________________________。
【答案】(1) ①. 苯胺 ②. 酮羰基和氨基
(2) ①. 取代反应(或酯化反应) ②. 1
(3) (4)++H2O
(5) ①. 15 ②.
【解析】
【分析】由题干A、C的结构简式和B的分子式以及A到B、B到C的转化条件,并结合已知信息①可知,B的结构简式为:,由C的结构简式、D的分子式和C到D的转化条件可知,D的结构简式为:,由D到E的转化条件和E的分子式可知,E的结构简式为:,由F的结构简式和G的分子式,结合F到G的转化条件和已知信息③可知,G的结构简式为:,由H的结构简式以及H到I的转化条件、I的分子式和J的结构简式可知,I的结构简式为:;
【小问1详解】
由题干A的结构简式可知,A的化学名称是苯胺,由分析可知,D的结构简式为:,D中官能团的名称是酮羰基和氨基;
【小问2详解】
由分析可知,I的结构简式为:,由H生成I的反应类型为酯化反应或者取代反应,同时连有4个互不相同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子,故J分子中有1个手性碳原子,即与羟基相连的碳原子;
【小问3详解】
由分析可知,G的结构简式为;
【小问4详解】
由分析可知,E的结构简式为:,I的结构简式为:,I+E→J即发生已知信息②的反应,该反应的化学方程式为: ++H2O;
【小问5详解】
已知I的分子式为:C9H8O3,不饱和度为6,则在Ⅰ的同分异构体中,同时满足下列条件①含有苯环且苯环上有2个取代基,②能发生银镜反应,且1 mol该化合物与足量的银氨溶液反应生成4molAg,即含有2mol醛基,或者1个醛基、1个甲酸酯基,则两个取代基可能有:1)-OOCH、-CH2CHO,2)-CHO、-OCH2CHO;3)-CHO、-CH2OCHO;4)-OH、-CH(CHO)2;5)-CHO、-CH(OH)CHO五种组合,每一组合又有邻、间、对三种位置异构,则一共有5×3=15种,其中,核磁共振氢谱显示为6组峰,且峰面积比为2∶2∶1∶1∶1∶1的同分异构体的结构简式为。
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