内容正文:
化学试卷
本试卷共8页,19题。全卷满分100分。考试用时75分钟
祝考试顺利
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,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将答题卡上交。
可能用到的相对原子质量:H 1 N 14 S 32 Bi 209
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. 科技发展离不开化学,下列说法错误的是
A. “乘风破浪”:福建舰航母上的挡焰板涂层具有耐高温、耐腐蚀的特点
B. “直上云霄”: 飞机使用的碳纤维复合材料与石墨互为同素异形体
C. “一带一路”:丝绸制品成分的都是蛋白质,能发生水解反应
D. “筑梦天宫”:问天实验舱的太阳帆所用砷化镓材料属于无机非金属材料
【答案】B
【解析】
【详解】A.挡焰板涂层需要承受高温和腐蚀性环境,因此具有耐高温、耐腐蚀的特点,A正确;
B.同素异形体是指同种元素形成的不同单质(纯净物),碳纤维复合材料是由含碳量高于90%的聚丙烯腈基纤维与树脂等基体复合制成的材料,属于混合物,石墨是单质,二者不互为同素异形体,B错误;
C.丝绸制品主要成分为蛋白质,蛋白质可发生水解反应生成氨基酸,C正确;
D.砷化镓(GaAs)是化合物,属于无机非金属材料,D正确;
故答案选B。
2. 利用氨和甲醇合成甲胺的反应为:,下列有关化学用语表述正确的是
A. 氨基的电子式为
B. 甲醇中C原子的杂化轨道示意图为
C. 的VSEPR模型为
D. 基态N原子的电子排布图
【答案】C
【解析】
【详解】A.氨基是中性基团,原子最外层共7个电子,正确的电子式为,A错误;
B.甲醇中原子为杂化,应形成4个等价的杂化轨道,选项示意图不符合,B错误;
C.中心原子价层电子对数为,VSEPR模型为四面体形,选项示意图包含2对孤电子对和2个成键电子对,符合该模型,C正确;
D.基态原子轨道的3个电子应遵循洪特规则,分占3个简并轨道且自旋平行,选项排布违反洪特规则,正确的电子排布图为,D错误;
故选C。
3. 抗坏血酸(维生素C)可作药物、食品添加剂,氧化过程如图所示。下列说法错误的是
A. 二者均含有2个手性碳原子
B. 可用质谱法鉴别抗坏血酸和脱氢抗坏血酸
C. 均能发生酯化反应、水解反应、加成反应
D. 1mol抗坏血酸消耗Na、NaOH物质的量之比为4∶5
【答案】D
【解析】
【详解】A.抗坏血酸和脱氢抗坏血酸中,与相连的次甲基、环上和该次甲基相连的饱和碳原子均为手性碳原子,二者均含2个手性碳原子,A正确;
B.二者相对分子质量不同,质谱法的最大质荷比存在差异,可以鉴别,B正确;
C.二者均含羟基可发生酯化反应,均含内酯结构可发生水解反应,抗坏血酸含碳碳双键,脱氢抗坏血酸含酮羰基,均可发生加成反应,C正确;
D.1mol抗坏血酸含4mol羟基,与反应消耗4mol;抗坏血酸中仅1mol内酯基水解消耗1mol,二者物质的量之比为,D错误;
故选D。
4. 下列转化过程的反应书写正确的是
A. 工业上冶炼镁:
B. 工业废水中的用去除:
C. 实验室制备少量无水
D. 溶液中通入少量
【答案】C
【解析】
【详解】A.工业上冶炼镁通常采用电解熔融氯化镁()的方法,而不是氧化镁(),因为熔点高且不经济,正确的方程式为,A错误;
B.工业废水中的可用去除,正确的离子方程式为:,B错误;
C.实验室制备无水时,常用亚硫酰氯()脱水,反应为:,C正确;
D.溶液中通入少量时,与水反应生成和,酸性小于碳酸,不与反应,与反应生成,正确的离子方程式为,D错误;
故选C。
5. 下列实验装置或操作不能达到实验目的的是
A.制备明矾晶体
B.转移溶液至容量瓶
C.制备乙酸乙酯
D.验证金属锌保护铁
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.制备明矾晶体用冷却结晶法,在饱和的明矾溶液中悬挂带有晶种的线,溶剂缓慢挥发,溶质可在晶种表面有序析出,利用晶体的自范性可得到大颗粒明矾晶体,装置操作正确,能达到实验目的,A不符合题意;
B.转移溶液至容量瓶时用玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在容量瓶刻度线以下的内壁,操作规范,能达到实验目的,B不符合题意;
C.制备乙酸乙酯时,浓硫酸作催化剂,饱和溶液可中和乙酸、溶解乙醇、降低乙酸乙酯的溶解度,导管在液面上方可防止倒吸,装置操作合理,能达到实验目的,C不符合题意;
D.该装置形成原电池,由与比活泼,作负极被腐蚀,作正极被保护,滴加溶液会与单质反应生成,干扰实验,正确的操作为取少量铁电极附近的溶液与试管中,滴加溶液进行检验,操作错误,D符合题意;
故答案选D。
6. 如图所示的物质转化关系中,X为自然界中一种常见矿物的主要成分,A为常见的无色气体单质,E为红棕色固体,下列叙述不正确的是
A. 物质B用于干果中起防腐和抗氧化的作用
B. 加热蒸干F溶液不能得到原固体物质
C. 浓溶液D可保存于钢罐中运输和储存
D. 物质E常用作油漆、涂料等的红色颜料
【答案】B
【解析】
【分析】E为红棕色固体,故E是;X为常见矿物,和无色气体单质A反应生成B和,B可被A催化氧化,可知X为(黄铁矿主要成分),A为,B为,C为,D为,F为。
【详解】A.具有还原性和杀菌作用,符合残留标准时可用于干果的防腐和抗氧化,A正确;
B.水解生成难挥发的,加热蒸干过程中水解被抑制,最终可得到原固体,B错误;
C.常温下浓硫酸会使铁发生钝化,因此浓硫酸可保存于钢罐中运输和储存,C正确;
D.为红棕色粉末,俗称铁红,常用作油漆、涂料的红色颜料,D正确;
故选B。
7. 物质的结构与性质决定其用途。下列解释与事实不符合的是
选项
事实
解释
A
La-Ni合金可作储氢材料
La-Ni合金储氢量大,生成的金属氢化物热稳定性高
B
硫化顺丁橡胶用于制造轮胎
硫化将线型结构变为网状结构,使其既有弹性又有强度
C
烷基磺酸根离子作表面活性剂
在水中会形成磺酸根向外、烷基向内的胶束
D
金刚砂用作砂纸和砂轮的磨料
金刚砂为共价晶体,具有类似金刚石的结构
A. A B. B C. C D. D
【答案】A
【解析】
【详解】A.La-Ni合金作为储氢材料,要求生成的金属氢化物热稳定性适中,便于温和条件下吸放氢气,若热稳定性高则氢气难以脱附,解释错误,故A符合题意;
B.顺丁橡胶为线型高分子,硫化后发生交联形成网状结构,从而兼具弹性和强度,可用于制造轮胎,解释正确,故B不符合题意;
C.烷基磺酸根离子中磺酸根为亲水基团、烷基为疏水基团,在水中会形成烷基向内、磺酸根向外的胶束,可作表面活性剂,解释正确,故C不符合题意;
D.金刚砂()属于共价晶体,原子间以强共价键结合,具有类似金刚石的结构,硬度极高,可作砂纸和砂轮的磨料,解释正确,故D不符合题意;
故答案选A。
8. X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,可与C、H形成结构如图所示的离子液体。已知X的气态氢化物的水溶液呈碱性,下列说法错误的是
A. 第一电离能:Y>X>Z
B. 分子的极性:
C. 阳离子中X原子均为杂化方式
D. 该化合物的熔点较低,主要是由于含有体积很大的阴、阳离子
【答案】B
【解析】
【分析】X的气态氢化物水溶液呈碱性,短周期主族元素,故X为;X、Y、Z原子序数依次增大,阴离子为,短周期中该类-1价六配位常见阴离子为,故Y为,Z为。
【详解】A.同周期主族元素第一电离能从左到右呈增大趋势,第一电离能大于;同主族元素第一电离能从上到下减小,第一电离能大于,顺序为,即,A正确;
B.为,为,二者均为三角锥形分子,N-F键的极性小于P-F键,极性小于,即,B错误;
C.五元杂环是平面结构,阳离子的两个原子均参与共轭体系,均为杂化,C正确;
D.该离子化合物的阴、阳离子体积大,离子间距大,晶格能小,故熔点较低,符合离子液体的结构特点,D正确;
故选B。
9. 由闪锌矿(含ZnS、FeS及少量CdS等)制备ZnS的过程如下:
已知:,,,,当离子浓度小于时,认为离子沉淀完全。下列说法错误的是
A. 基态锌离子的价层电子排布式为
B. 酸浸时通入可提高浸出率
C. 通入除镉,当溶液,时,已经沉淀完全
D. 沉锌前调节溶液的pH可加入ZnO
【答案】C
【解析】
【分析】闪锌矿中含ZnS、FeS、少量硫化镉等,加入H2SO4、O2,酸浸后,ZnS、FeS、CdS分别转化为Zn2+、Fe3+、Cd2+,硫元素转化为硫单质,经过除铁、除镉除去Fe3+和Cd2+,调pH、沉锌后获得ZnS。
【详解】A.基态原子价电子排布为,失去最外层2个电子形成后,价层电子排布式为,A正确;
B.酸浸时通入可将硫化物中的氧化为单质,促进硫化物溶解,从而提高浸出率,B正确;
C.时,根据的电离常数关系,,此时,故未沉淀完全,C错误;
D.加入可与溶液中反应提高pH,且不引入新杂质,可用于调节溶液pH,D正确;
故答案选C。
10. 环己烯(,沸点83℃)为重要的化工原料,实验室常用环己醇()制备,流程如下:
步骤Ⅰ 用浓磷酸和环己醇混合加热制备环己烯,蒸馏得到对应馏分;
步骤Ⅱ 将上述蒸馏液倒入分液漏斗中,用10%的碳酸钠溶液和饱和食盐水分别洗涤,分出有机相;
步骤Ⅲ 用干燥的无水CaCl2吸水,过滤后再蒸馏,得到产物;
步骤Ⅳ 经波谱分析,测得产物的核磁共振氢谱图如图所示。
下列说法错误的是
A. 用饱和食盐水洗涤的主要目的是除去环己烯中混有的少量环己醇
B. 使用浓磷酸不用浓硫酸作催化剂的主要原因是防止有机物炭化和减少污染
C. 若加入CaCl2后不过滤直接蒸馏,则产物的纯度会下降
D. 由核磁共振氢谱可知产物中含有杂质
【答案】A
【解析】
【详解】A.碳酸钠洗涤的作用是除去产物中混有的酸性杂质(磷酸等),饱和食盐水洗涤的作用是降低环己烯在水中的溶解度,利于有机层和水层分层,同时除去残留的碳酸钠杂质;环己醇属于有机物,易溶于有机相,不能被饱和食盐水除去,A错误;
B.浓硫酸脱水性、氧化性强,加热时易使有机物炭化,还会生成污染物;浓磷酸氧化性、脱水性更温和,用浓磷酸可以避免有机物炭化,减少污染,B正确;
C.无水吸水干燥后,若不过滤直接蒸馏,吸附的水、杂质会随环己烯一起被蒸出,导致产物纯度下降,C正确;
D.纯净的环己烯分子中只有3种不同化学环境的氢原子,核磁共振氢谱应只出现3组峰,图中得到4组峰,说明产物含有杂质,D正确;
故选A。
11. 铃木偶联反应(Suzuki-Miyaura)是构建碳碳键的重要方法。研究发现加入CuCl能提高2-吡啶硼酸酯的偶联收率,反应机理如图所示(L代表配体,X代表卤素原子)。下列说法正确的是
A. 该反应的催化剂为
B. 中含有个配位键
C. 反应中存在极性键与非极性键的形成与断裂
D. CuCl能提高收率是因为增大转金属化速率,减少脱硼副反应的发生
【答案】D
【解析】
【详解】A.该反应的催化剂除外还有,二者均参与催化循环且反应前后组成不变,因此催化剂不只有,A错误;
B.未说明配体为单齿配体,若为多齿配体,1mol 中配位键数目大于,无法确定配位键数目为,B错误;
C.反应过程中仅存在非极性键(键)的形成,无非极性键的断裂过程,C错误;
D.由机理可知2-吡啶硼酸酯可发生脱硼副反应,加入可加快硼酸酯向活性物种转化,增大转金属化速率,减少脱硼副反应的发生,提高目标产物收率,D正确;
故答案选D。
12. 某含Pb化合物是应用于太阳能电池领域的晶体材料,晶胞如图所示,参数,。阿伏加德罗常数为,表示摩尔质量(g/mol)。下列说法错误的是
A. 该化合物的化学式为
B. Pb周围最近且相等的Br有6个
C. Cs与Pb之间的距离为
D. 晶体密度为
【答案】B
【解析】
【详解】A.利用均摊法计算,Cs位于体心,个数为1;位于顶点,个数为;位于棱心,个数为,因此该化合物的化学式为,A正确;
B.已知晶胞参数,顶点的到、、轴方向棱上的距离分别为、、,三者不相等,不存在6个距离相等的最近,B错误;
C.Cs位于体心,位于顶点,二者距离为正交晶胞体对角线的一半,即,C正确;
D.晶胞质量为,晶胞体积为,晶体密度为,D正确;
故选B。
13. 利用S和的相互转化设计了如图所示电池。工作时,两极上发生反应的S和的物质的量相等。放电完成后将一侧的电解液加热,产生的气体通入另一侧,可使电池重复工作。若性能显著衰减,经简单处理可恢复。
下列说法错误的是
A. 膜为阴离子交换膜
B. 当气体通入左室开始工作时,电极a为负极
C. 电池总反应为
D. 理论上,电路中通过的与消耗的物质的量之比为1∶4
【答案】D
【解析】
【分析】根据题干“工作时,反应的S和物质的量相等”,结合化合价变化可得电子守恒定律的电极反应:左室电极a为正极,电极反应;右室电极b为负极,电极反应:,加热时释放,以此解答。
【详解】A.反应后左室消耗,右室生成带正电的,若为阳离子交换膜,向左侧移动,无法实现该电池的功能,需要从左室迁移到右室平衡电荷,A正确;
B.放电完成后,电极a的S完全转化为,电极b的完全转化为S;加热右室电解液,分解放出,将通入左室后重新开始工作时,电极a现在为,发生失电子的氧化反应为负极,B正确;
C.将正负极反应相加,消去两边均有的S、和电子,得到总反应:,C正确;
D.根据负极反应,转移4 mol时,消耗8 mol,因此电路中通过的与的物质的量之比为1:2,D错误;
故选D。
14. 环六糊精()具有不对称的空腔结构,可包合某芳香族客体形成超分子X和Y。图a、b分别表示超分子的形成过程及超分子的浓度与时间的关系,下列说法错误的是
A. 环六糊精和客体通过分子间相互作用组装成超分子
B. 超分子X和Y互为同分异构体
C. 超分子组装过程的活化能:①<②
D. 相同温度下超分子组装的平衡常数:①>②
【答案】D
【解析】
【详解】A.超分子是两种及以上分子通过分子间相互作用形成的聚集体,环六糊精和客体通过分子间相互作用组装成超分子,A正确;
B.超分子X和Y的组成完全相同、分子式相同,仅客体嵌入的结构不同,互为同分异构体,B正确;
C.由图b可知,反应初期超分子X的浓度上升更快,说明过程①反应速率更快,活化能越低反应速率越快,因此组装过程的活化能:①<②,C正确;
D.由图b可知,平衡时超分子Y的浓度远大于超分子X的浓度,说明过程②正向进行程度更大,相同温度下平衡常数:①<②,D错误;
故选D。
15. 向溶液中加入足量甲醛,反应后用的NaOH标准溶液滴定(甲醛与的反应:)。NaOH的滴定曲线和含氮微粒的分布分数与pH关系如图所示(如:)。下列说法错误的是
A. 溶液中的含量为
B. 的平衡常数
C. c点:
D. a点:
【答案】D
【解析】
【详解】A.由滴定曲线可知,当加入NaOH标准溶液的体积为20.00mL时达滴定终点,发生的反应有H++OH-=H2O、(CH2)6N4H++OH-=(CH2)6N4+H2O,由关系式4~[(CH2)6N4H++3H+]~4OH-可知,由于待测液的体积和标准液的体积相同,因此c()=c(NaOH)=0.01000mol/L,的含量为0.01000 mol/L18g/mol=0.18g/L,A正确;
B.由图可知,当pH=6.00时,(CH2)6N4占比较高,[(CH2)6N4]=0.88,则由N守恒可知, [(CH2)6N4H+]=0.12,两种粒子的浓度之比等于其分布分数之比,则(CH2)6N4H+(CH2)6N4+H+的平衡常数K=7.310-6,B正确;
C.c点加入NaOH标准溶液的体积过量,得到 NaOH、NaCl、(CH2)6N4的混合液,由电荷守恒可知, c[(CH2)6N4H+]+c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(Cl-),由于c(Na+)>c(Cl-),c[(CH2)6N4H+]+c(H+)<c(OH-),C正确;
D.a点加入10.00mL的NaOH溶液,得到NaCl、(CH2)6N4HCl、HCl的混合液,且浓度之比为2:1:1,(CH2)6N4H+在溶液中水解使溶液显酸性,故c(H+)>c[(CH2)6N4H+],D错误;
故选D。
二、非选择题:本题共4小题,共55分。
16. 以方铅矿(主要含、、)和软锰矿(主要含、及铁的氧化物)为原料联合制取和的一种流程示意图如下:
已知:①。
②时,、
回答下列问题:
(1)锰元素位于元素周期表的第________周期________族。
(2)“酸浸”过程使矿石中的金属元素浸出,铅和锰分别以和的形式浸出。
①从平衡移动的角度解释“酸浸”时加入的作用________。
②“酸浸”加盐酸时,可能有两种方案。
方案1:将盐酸一次性加入,硫元素主要转化为单质;
方案2:将盐酸间隔一定时间分两次加入,硫元素主要转化为。
工业上往往采用方案2,原因是________。
(3)“除铁”时,加入至溶液,过量的软锰矿将氧化生成沉淀的离子方程式为________。
(4)由固体制备固体的环节中,加入硫酸后溶液中时, ________。
(5)滤渣D的主要成分是________(填化学式),整个流程中可循环利用的物质是________(填化学式)。
【答案】(1) ①. 四; ②. ⅦB
(2) ①. 增大浓度,促进正向移动,生成,提高铅的浸出率; ②. 防止S覆盖在矿物表面,阻碍反应进行,提高锰的浸出率
(3)
(4)
(5) ①. ; ②. 、
【解析】
【分析】原料为方铅矿和软锰矿,目标产物为和。酸浸阶段加入盐酸和,作氧化剂氧化硫化物,铅以形式浸出,锰以形式浸出,不溶形成沉淀。除铁阶段加调,过量将氧化为沉淀除去,得到滤液A含、、、。加冰水沉积,溶解平衡逆向移动,析出固体,滤液B含、、、。滤液B加,转化为沉淀即滤渣D,净化后滤液C加氨水、通空气氧化得到。加硫酸转化为更难溶的,同时生成。
【小问1详解】
Mn的原子序数为25,核外电子排布为,电子层数为4,价电子数为7,位于元素周期表第四周期ⅦB族。
【小问2详解】
① 已知平衡,加入增大浓度,平衡正向移动,将转化为可溶性的,提高铅的浸出率。
② 方案1中生成S单质,会覆盖在矿物表面,阻止酸与矿物接触,降低浸出率。方案2中S转化为,不会产生覆盖层,有利于反应充分进行,提高的浸出率,因此工业采用方案2。
【小问3详解】
时,将氧化为,Mn元素化合价从+4降为+2,Fe元素化合价从+2升为+3,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式为。
【小问4详解】
加入硫酸后,体系同时存在和的溶解平衡,,,两式相除得,代入,得。
【小问5详解】
滤液B中含有,加入时,与结合生成沉淀,因此滤渣D为。整个流程中,酸浸环节加入、,与硫酸反应生成,后续流程中可回收,因此可循环利用的物质为、。
17. 依诺格雷(K)是一种血小板受体拮抗药物,其合成路线之一如下(略去部分试剂和步骤,-Boc代表)。
回答下列问题:
(1)A的结构简式为________。E中含有的官能团名称为碳氟键和________________。
(2)C→D的反应方程式为________________________________________________。
(3)F→H发生了两步反应,其反应类型为加成反应和________。该过程中还生成了一种小分子有机物,其化学名称为________。
(4)下列关于该路线的说法正确的是________(填标号)。
A. 物质B中最多有8个原子共平面
B. F中的-NCO中氮原子和碳原子的杂化类型相同
C. I→J的作用为脱去氨基的保护基
D. J既能与酸反应,也能与碱反应
(5)G的同分异构体中,同时满足下列条件的结构简式为________(写出一种即可)。
a.含有苯环,且苯环上只有三个取代基
b.含有两个氨基,均与苯环直接相连
c.能发生银镜反应和水解反应
d.核磁共振氢谱有6组峰且峰面积比为1∶1∶2∶2∶4∶6
(6)与F→H类似的成环反应在有机合成中有着广泛运用。下列为恩杂鲁胺(N)合成路线的最后一步反应,参照F→H,写出M的结构简式:________。
【答案】(1) ①. ②. 酯基、氨基
(2) (3) ①. 取代反应 ②. 甲醇 (4)CD
(5)或或或 (6)
【解析】
【分析】A与ClSO3H反应生成B(),B再与NH3·H2O反应生成C()。C与发生取代反应生成D()。E与反应生成F(),F和G发生加成反应和取代反应生成H(),后与甲胺发生取代反应生成I(),在三氟乙酸与二氯甲烷的作用下生成J,J的结构为,与化合物D反应生成化合物K(),据此解答;
【小问1详解】
由A的分子式及B的结构简式可得A的结构简式为,E中含有的官能团名称为碳氟键、氨基、酯基;
【小问2详解】
C与发生取代反应生成的方程式为。
【小问3详解】
F→H的过程中,F的-NCO中的碳氮双键先与化合物G的-NH2加成,F中的酯基再与发生加成后的氨基中剩余的H原子发生取代反应,生成酰胺基与甲醇;
【小问4详解】
A.物质B含有大键,为平面结构,右侧的硫原子为杂化,故B分子中最多有10个原子共平面,A错误;
B.F中的-NCO的结构为-N=C=O,氮原子为杂化,碳原子为杂化,杂化类型不相同,B错误;
C. I→J的作用为脱去氨基的保护基,即-Boc基团,C正确;
D.J中含有酰胺基,既能与酸反应,也能与碱反应,D正确;
故答案选CD。
【小问5详解】
由条件a,b可知,氧原子和碳原子均分布在苯环的同一个取代基上,再由条件c可知,该物质含有-OOCH,由条件d知,该物质含有两个处于相同化学环境的甲基,综上可知该化合物的结构简式为或或或
【小问6详解】
观察L和N的结构可知,N的五元环中的碳氧双键来自L的酯基,参照F→H可知酯基中剩余的-OCH3与氨基的氢原子形成甲醇,再由N的结构中含有碳硫双键可知,M中含有与-NCO类似的结构-NCS,并发生加成反应,由此可得M的结构简式为。
18. 一种制备具有优良光电性质的纳米材料量子点的实验过程如下:
已知:i.易水解;
ⅱ.反应过程如下:
ⅲ.25℃时,
回答下列问题:
(1)“溶解”过程控制低浓度的与是制备量子点的关键。
①缓慢水解生成的化学方程式为________________________;
②加入乙酰丙酮的目的是________________________________________________________________。
(2)离心机利用离心力分离密度不同的混合物。“离心分离”中,若沉淀悬浮在上层,可能的原因是________(填标号)。
a.离心转速不足 b.乙二醇二甲醚密度过低 c.未使用冰水浴冷却
(3)“常压蒸馏”过程中,需要用到下列仪器中的________________________(填仪器名称)。
(4)“洗涤”过程中,检验固体是否洗净的操作为________________________________________。
(5)下列操作不会造成量子点产率降低的有________(填标号)。
A. 去除“乙酰丙酮”反应物
B. 将表面活性剂替换为辛酸
C. “溶剂热反应”反应时间过长
D. 将“常压蒸馏”改为“减压蒸馏”
(6)测定量子点中的含量:取样品溶于和盐酸混合液,用维生素C消除干扰离子后,定容至250 mL。移取25.00 mL待测液,用标准溶液滴定至终点,平均消耗标准溶液。该过程涉及反应:
i.;ⅱ.
①滴定过程中溶液pH需维持在1.0~1.7,其原因是________________________________。
②该样品中的质量分数为________×100%(列出计算式)。
【答案】(1) ①. ②. 形成配合物缓慢释放;产生抑制电离降低浓度
(2)a (3)直形冷凝管、温度计
(4)取少量最后一次洗涤液于试管中,加入稀硝酸酸化,再滴加硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,则证明固体已洗净;反之则未洗净 (5)D
(6) ①. pH过高,会发生水解;pH过低,会影响与反应程度 ②.
【解析】
【分析】BiCl3、、乙酰丙酮、CH3CSNH2用乙二醇二甲醚溶解,经过溶剂热反应,离心分离除去粒径较大的Bi2S3,取上层清液经过常压蒸馏、洗涤、干燥得到Bi2S3量子点。
【小问1详解】
①缓慢水解产生H2S和CH3CONH2,化学方程式为;
②由已知信息ⅱ可知,和乙酰丙酮可以形成配合物和HCl,后续可以缓慢释放Bi3+,HCl电离出的抑制电离降低浓度;
【小问2详解】
a.离心转速过低导致密度差异较大的物质无法有效分层,a符合题意;
b.若溶剂密度低于沉淀,会导致沉淀下沉,b不符合题意;
c.温度主要影响物质稳定性,对密度分层影响较小,c不符合题意;
故选a;
【小问3详解】
常压蒸馏装置核心组件为直形冷凝管用于冷凝蒸汽,温度计用于监控蒸馏温度;
【小问4详解】
“洗涤”的目的是除去Bi2S3量子点表面的HCl,检验是否洗涤干净只需检验最后一次洗涤液中是否含有氯离子,具体操作为取少量最后一次洗涤液于试管中,加入稀硝酸酸化,再滴加硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,则证明固体已洗净,反之则未洗净;
【小问5详解】
A.去除“乙酰丙酮”,无法形成配合物控制释放,导致反应不完全,产率下降,A不符合题意;
B.将表面活性剂替换为辛酸,辛酸可能改变量子点表面性质或稳定性,导致产率下降,B不符合题意;
C.“溶剂热反应”反应时间过长,可能导致过度反应或杂质生成,降低产率,C不符合题意;
D.将“常压蒸馏”改为“减压蒸馏”,降低蒸馏温度,避免量子点高温分解,理论上可能提高产率,D符合题意;
故选D;
【小问6详解】
①滴定过程溶液pH需维持在1.0~1.7,其原因是pH过高,Bi3+会发生水解,pH过低,会影响Bi3+与H2Y2-反应程度;
②该过程涉及反应:i.,ⅱ.,可得关系式Bi2S3~2Bi3+~2H2Y2-,该样品中Bi3+的质量分数为×100%=×100%。
19. 我国科学家研发出一种乙醇(沸点)绿色制氢新途径,并实现高附加值乙酸(沸点)的生产,主要反应为:
Ⅰ、
Ⅱ、
回答下列问题:
(1)对于反应Ⅰ:
①已知则______,反应Ⅰ在______(填“低温”“高温”或“任意温度”)下可自发进行。
②一定温度下,下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是______(填标号)。
A.容器内的压强不再变化 B.混合气体的密度不再变化
C.单位时间内断裂键,同时断裂键 D.的体积分数不再变化
③反应后从混合气体分离得到,最适宜的方法为______。
(2)恒压下,向密闭容器中按投料,产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1,关键步骤中间体的能量变化如图2[如:]
①由图1可知,反应Ⅰ最适宜的温度为,原因为______。
②由图中信息可知,乙酸可能是______(填“产物1”“产物2”或“产物3”)。
③时,若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时乙醇的转化率为,乙酸的选择性为,则______,反应Ⅱ的平衡常数______(精确至小数点后一位;用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1) ①. +44.4 ②. 高温 ③. AD ④. 降温冷凝后收集气体
(2) ①. ,产氢速率较快,乙酸的选择性最大且副产物少 ②. 产物1 ③. ④. 26.8
【解析】
【小问1详解】
①根据盖斯定律,反应Ⅰ = 反应Ⅱ + 已知反应,因此ΔH1=ΔH2+ΔH=(+68.7 kJ/mol)+(−24.3 kJ/mol)=+44.4 kJ/mol;反应Ⅰ中,反应后气体分子数增大,,,根据时反应自发,可知高温下可自发进行;
②A.反应Ⅰ是气体分子数增大的反应,恒容下压强随反应进行变化,压强不再变化时说明达到平衡,A正确;
B.反应前后都是气体,总质量不变,恒容容器体积不变,密度始终不变,不能说明平衡,B错误;
C.每断裂2mol H-O键(正反应消耗1 mol H2O),生成2 mol H-H键(正反应生成2 mol H2),若同时断裂2mol H-H键(逆反应消耗2 mol H2)才达到平衡;故断裂2mol H-O键对应断裂2mol H-H键才平衡,C错误;
D.的体积分数不再变化,说明其浓度不再改变,反应达到平衡,D正确; 因此选AD;
③乙醇、乙酸沸点远高于氢气,降温后乙醇和乙酸液化,氢气仍为气体,因此最适宜方法是冷凝液化分离出氢气。
【小问2详解】
① 适宜温度选择由图1可知,270℃时乙酸选择性最高,副产物(乙醛、C副产物)选择性低,同时产氢速率也较快,符合反应Ⅰ的生产要求,因此选270℃;
②由图2可知关键步骤中生成产物1的最大能垒为0.58eV,生成产物2的最大能垒为0.66eV,生成产物3的最大能垒为0.81eV,图1中乙酸的选择性最大,说明相同条件下生成乙酸的反应速率最大,则乙酸可能是产物1;
③设投料n(H2O)=9mol,n(C2H5OH)=1mol,密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时乙醇的转化率为90%,乙酸的选择性为80%,则平衡时生成的乙酸的物质的量n(CH3COOH)=90%×80%×1=0.72mol, n平(C2H5OH)=1mol×10%=0.1mol,根据碳元素守恒n(CH3CHO)= n(C2H5OH)- n(CH3COOH)- n平(C2H5OH)=1mol-0.72mol-0.1mol=0.18mol,恒温恒压下,各组分的分压之比=各组分的物质的量之比,故p(C2H5OH): p(CH3CHO)=0.1:0.18=5:9;列三段式、,则平衡时n平(C2H5OH)=0.1mol、n平(H2O)=8.28mol、n平(H2)=1.62mol、n平(CH3COOH)=0.72mol、n平(CH3CHO)=0.18mol,气体总物质的量n总=0.1mol+8.28mol+1.62mol+0.72mol+0.18mol=10.9mol,则Kp2==≈26.8 kPa。
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化学试卷
本试卷共8页,19题。全卷满分100分。考试用时75分钟
祝考试顺利
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,并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答:每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答:用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4.考试结束后,请将答题卡上交。
可能用到的相对原子质量:H 1 N 14 S 32 Bi 209
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. 科技发展离不开化学,下列说法错误的是
A. “乘风破浪”:福建舰航母上的挡焰板涂层具有耐高温、耐腐蚀的特点
B. “直上云霄”: 飞机使用的碳纤维复合材料与石墨互为同素异形体
C. “一带一路”:丝绸制品成分的都是蛋白质,能发生水解反应
D. “筑梦天宫”:问天实验舱的太阳帆所用砷化镓材料属于无机非金属材料
2. 利用氨和甲醇合成甲胺的反应为:,下列有关化学用语表述正确的是
A. 氨基的电子式为
B. 甲醇中C原子的杂化轨道示意图为
C. 的VSEPR模型为
D. 基态N原子的电子排布图
3. 抗坏血酸(维生素C)可作药物、食品添加剂,氧化过程如图所示。下列说法错误的是
A. 二者均含有2个手性碳原子
B. 可用质谱法鉴别抗坏血酸和脱氢抗坏血酸
C. 均能发生酯化反应、水解反应、加成反应
D. 1mol抗坏血酸消耗Na、NaOH物质的量之比为4∶5
4. 下列转化过程的反应书写正确的是
A. 工业上冶炼镁:
B. 工业废水中的用去除:
C. 实验室制备少量无水
D. 溶液中通入少量
5. 下列实验装置或操作不能达到实验目的的是
A.制备明矾晶体
B.转移溶液至容量瓶
C.制备乙酸乙酯
D.验证金属锌保护铁
A. A B. B C. C D. D
6. 如图所示的物质转化关系中,X为自然界中一种常见矿物的主要成分,A为常见的无色气体单质,E为红棕色固体,下列叙述不正确的是
A. 物质B用于干果中起防腐和抗氧化的作用
B. 加热蒸干F溶液不能得到原固体物质
C. 浓溶液D可保存于钢罐中运输和储存
D. 物质E常用作油漆、涂料等的红色颜料
7. 物质的结构与性质决定其用途。下列解释与事实不符合的是
选项
事实
解释
A
La-Ni合金可作储氢材料
La-Ni合金储氢量大,生成的金属氢化物热稳定性高
B
硫化顺丁橡胶用于制造轮胎
硫化将线型结构变为网状结构,使其既有弹性又有强度
C
烷基磺酸根离子作表面活性剂
在水中会形成磺酸根向外、烷基向内的胶束
D
金刚砂用作砂纸和砂轮的磨料
金刚砂为共价晶体,具有类似金刚石的结构
A. A B. B C. C D. D
8. X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,可与C、H形成结构如图所示的离子液体。已知X的气态氢化物的水溶液呈碱性,下列说法错误的是
A. 第一电离能:Y>X>Z
B. 分子的极性:
C. 阳离子中X原子均为杂化方式
D. 该化合物的熔点较低,主要是由于含有体积很大的阴、阳离子
9. 由闪锌矿(含ZnS、FeS及少量CdS等)制备ZnS的过程如下:
已知:,,,,当离子浓度小于时,认为离子沉淀完全。下列说法错误的是
A. 基态锌离子的价层电子排布式为
B. 酸浸时通入可提高浸出率
C. 通入除镉,当溶液,时,已经沉淀完全
D. 沉锌前调节溶液的pH可加入ZnO
10. 环己烯(,沸点83℃)为重要的化工原料,实验室常用环己醇()制备,流程如下:
步骤Ⅰ 用浓磷酸和环己醇混合加热制备环己烯,蒸馏得到对应馏分;
步骤Ⅱ 将上述蒸馏液倒入分液漏斗中,用10%的碳酸钠溶液和饱和食盐水分别洗涤,分出有机相;
步骤Ⅲ 用干燥的无水CaCl2吸水,过滤后再蒸馏,得到产物;
步骤Ⅳ 经波谱分析,测得产物的核磁共振氢谱图如图所示。
下列说法错误的是
A. 用饱和食盐水洗涤的主要目的是除去环己烯中混有的少量环己醇
B. 使用浓磷酸不用浓硫酸作催化剂的主要原因是防止有机物炭化和减少污染
C. 若加入CaCl2后不过滤直接蒸馏,则产物的纯度会下降
D. 由核磁共振氢谱可知产物中含有杂质
11. 铃木偶联反应(Suzuki-Miyaura)是构建碳碳键的重要方法。研究发现加入CuCl能提高2-吡啶硼酸酯的偶联收率,反应机理如图所示(L代表配体,X代表卤素原子)。下列说法正确的是
A. 该反应的催化剂为
B. 中含有个配位键
C. 反应中存在极性键与非极性键的形成与断裂
D. CuCl能提高收率是因为增大转金属化速率,减少脱硼副反应的发生
12. 某含Pb化合物是应用于太阳能电池领域的晶体材料,晶胞如图所示,参数,。阿伏加德罗常数为,表示摩尔质量(g/mol)。下列说法错误的是
A. 该化合物的化学式为
B. Pb周围最近且相等的Br有6个
C. Cs与Pb之间的距离为
D. 晶体密度为
13. 利用S和的相互转化设计了如图所示电池。工作时,两极上发生反应的S和的物质的量相等。放电完成后将一侧的电解液加热,产生的气体通入另一侧,可使电池重复工作。若性能显著衰减,经简单处理可恢复。
下列说法错误的是
A. 膜为阴离子交换膜
B. 当气体通入左室开始工作时,电极a为负极
C. 电池总反应为
D. 理论上,电路中通过的与消耗的物质的量之比为1∶4
14. 环六糊精()具有不对称的空腔结构,可包合某芳香族客体形成超分子X和Y。图a、b分别表示超分子的形成过程及超分子的浓度与时间的关系,下列说法错误的是
A. 环六糊精和客体通过分子间相互作用组装成超分子
B. 超分子X和Y互为同分异构体
C. 超分子组装过程的活化能:①<②
D. 相同温度下超分子组装的平衡常数:①>②
15. 向溶液中加入足量甲醛,反应后用的NaOH标准溶液滴定(甲醛与的反应:)。NaOH的滴定曲线和含氮微粒的分布分数与pH关系如图所示(如:)。下列说法错误的是
A. 溶液中的含量为
B. 的平衡常数
C. c点:
D. a点:
二、非选择题:本题共4小题,共55分。
16. 以方铅矿(主要含、、)和软锰矿(主要含、及铁的氧化物)为原料联合制取和的一种流程示意图如下:
已知:①。
②时,、
回答下列问题:
(1)锰元素位于元素周期表的第________周期________族。
(2)“酸浸”过程使矿石中的金属元素浸出,铅和锰分别以和的形式浸出。
①从平衡移动的角度解释“酸浸”时加入的作用________。
②“酸浸”加盐酸时,可能有两种方案。
方案1:将盐酸一次性加入,硫元素主要转化为单质;
方案2:将盐酸间隔一定时间分两次加入,硫元素主要转化为。
工业上往往采用方案2,原因是________。
(3)“除铁”时,加入至溶液,过量的软锰矿将氧化生成沉淀的离子方程式为________。
(4)由固体制备固体的环节中,加入硫酸后溶液中时, ________。
(5)滤渣D的主要成分是________(填化学式),整个流程中可循环利用的物质是________(填化学式)。
17. 依诺格雷(K)是一种血小板受体拮抗药物,其合成路线之一如下(略去部分试剂和步骤,-Boc代表)。
回答下列问题:
(1)A的结构简式为________。E中含有的官能团名称为碳氟键和________________。
(2)C→D的反应方程式为________________________________________________。
(3)F→H发生了两步反应,其反应类型为加成反应和________。该过程中还生成了一种小分子有机物,其化学名称为________。
(4)下列关于该路线的说法正确的是________(填标号)。
A. 物质B中最多有8个原子共平面
B. F中的-NCO中氮原子和碳原子的杂化类型相同
C. I→J的作用为脱去氨基的保护基
D. J既能与酸反应,也能与碱反应
(5)G的同分异构体中,同时满足下列条件的结构简式为________(写出一种即可)。
a.含有苯环,且苯环上只有三个取代基
b.含有两个氨基,均与苯环直接相连
c.能发生银镜反应和水解反应
d.核磁共振氢谱有6组峰且峰面积比为1∶1∶2∶2∶4∶6
(6)与F→H类似的成环反应在有机合成中有着广泛运用。下列为恩杂鲁胺(N)合成路线的最后一步反应,参照F→H,写出M的结构简式:________。
18. 一种制备具有优良光电性质的纳米材料量子点的实验过程如下:
已知:i.易水解;
ⅱ.反应过程如下:
ⅲ.25℃时,
回答下列问题:
(1)“溶解”过程控制低浓度的与是制备量子点的关键。
①缓慢水解生成的化学方程式为________________________;
②加入乙酰丙酮的目的是________________________________________________________________。
(2)离心机利用离心力分离密度不同的混合物。“离心分离”中,若沉淀悬浮在上层,可能的原因是________(填标号)。
a.离心转速不足 b.乙二醇二甲醚密度过低 c.未使用冰水浴冷却
(3)“常压蒸馏”过程中,需要用到下列仪器中的________________________(填仪器名称)。
(4)“洗涤”过程中,检验固体是否洗净的操作为________________________________________。
(5)下列操作不会造成量子点产率降低的有________(填标号)。
A. 去除“乙酰丙酮”反应物
B. 将表面活性剂替换为辛酸
C. “溶剂热反应”反应时间过长
D. 将“常压蒸馏”改为“减压蒸馏”
(6)测定量子点中的含量:取样品溶于和盐酸混合液,用维生素C消除干扰离子后,定容至250 mL。移取25.00 mL待测液,用标准溶液滴定至终点,平均消耗标准溶液。该过程涉及反应:
i.;ⅱ.
①滴定过程中溶液pH需维持在1.0~1.7,其原因是________________________________。
②该样品中的质量分数为________×100%(列出计算式)。
19. 我国科学家研发出一种乙醇(沸点)绿色制氢新途径,并实现高附加值乙酸(沸点)的生产,主要反应为:
Ⅰ、
Ⅱ、
回答下列问题:
(1)对于反应Ⅰ:
①已知则______,反应Ⅰ在______(填“低温”“高温”或“任意温度”)下可自发进行。
②一定温度下,下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是______(填标号)。
A.容器内的压强不再变化 B.混合气体的密度不再变化
C.单位时间内断裂键,同时断裂键 D.的体积分数不再变化
③反应后从混合气体分离得到,最适宜的方法为______。
(2)恒压下,向密闭容器中按投料,产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1,关键步骤中间体的能量变化如图2[如:]
①由图1可知,反应Ⅰ最适宜的温度为,原因为______。
②由图中信息可知,乙酸可能是______(填“产物1”“产物2”或“产物3”)。
③时,若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时乙醇的转化率为,乙酸的选择性为,则______,反应Ⅱ的平衡常数______(精确至小数点后一位;用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
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