内容正文:
高2024级第五学期十月考试
化学试题
试卷说明:
1.化学试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分;满分100分,考试时间75分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H1 C12 N14 O16 S32 Fe56
第Ⅰ卷 选择题(共45分)
一、选择题(本大题包括15个小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 重庆轨道交通(轻轨、地铁)建设运行涉及多种材料与能源,下列说法正确的是
A. 列车外壳使用的铝合金属于纯净物
B. 轨道钢材长期露天使用主要发生析氢腐蚀
C. 列车内饰阻燃塑料、橡胶均为天然高分子化合物
D. 轨道交通采用电能驱动,可减少、等大气污染物排放
【答案】D
【解析】
【详解】A.铝合金是铝与其他金属或非金属熔合形成的合金,属于混合物,并非纯净物,A错误;
B.轨道钢材长期处于露天的中性或弱酸性环境中,主要发生吸氧腐蚀,仅在酸性较强的环境中才会发生析氢腐蚀,B错误;
C.阻燃塑料、橡胶大多为人工合成的高分子材料,不属于天然高分子化合物,C错误;
D.轨道交通采用电能驱动,无需燃烧化石燃料,可减少、等大气污染物的排放,D正确;
故选D。
2. 下列图示或化学用语表述错误的是
A. 基态碳原子的轨道表示式:
B. 用电子式表示的形成过程:
C. 葡萄糖的一种环状结构简式为:
D. 的模型:
【答案】B
【解析】
【详解】A.碳原子基态电子排布为,1s、2s轨道均填满,自旋相反,2p轨道两个电子分占不同轨道,自旋平行,符合洪特规则,A正确;
B.正确电子式应体现离子独立存在,用电子式表示的形成过程应为:,选项违背电子式书写规范,B错误;
C.葡萄糖是多羟基醛,分子内的醛基可以和分子内的羟基作用,形成两种六元环状结构,这是其中一种,表述正确,C正确;
D.中心原子价层电子对数4(3个成键电子对和1对孤电子对),VSEPR模型为四面体形,图示为,D正确;
故选B。
3. 利用下列装置,能达到实验目的的是
A. 利用装置分离三溴苯酚和苯
B. 利用装置进行金属钠燃烧实验
C. 利用装置吸收还原实验中过量的
D. 利用装置证明可溶于水
【答案】C
【解析】
【详解】A.三溴苯酚和苯相互溶解,不能通过分液分离,A不符合题意;
B.表面皿为薄玻璃制品,不耐高温,钠燃烧放热会使它受热不均而炸裂,因此不能在表面皿中加热钠,应使用坩埚,B不符合题意;
C.C装置可以防倒吸,可以吸收过量的,C符合题意;
D.在水中溶解度不大,不能倒吸形成喷泉,D不符合题意;
故选C。
4. 设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 将和充分混合,恰好完全反应后,气体分子总数等于
B. 含有的键数目为
C. 乙烯和环丙烷混合气体,在足量氧气中充分燃烧,消耗的数目为
D. 与足量发生取代反应生成分子的数目为
【答案】C
【解析】
【详解】A.1mol NO和0.5mol反应生成,但存在平衡:,部分会二聚为,最终气体分子总数小于,A错误;
B.是共价晶体,1个Si原子周围形成4个Si-O键,因此1mol含有的Si-O键数目为,不是,B错误;
C.乙烯()和环丙烷()的最简式均为,14g混合气体含1mol单元;1mol完全燃烧消耗1.5mol,即消耗的数目为,C正确;
D.与的取代反应中,每1mol参与反应,只有1molCl原子替换1molH原子生成1molHCl,因此1mol完全反应生成的HCl数目为,不是,D错误;
故选C。
5. 根皮素可应用于面膜、护肤膏霜和精华素中,结构如图。下列有关该物质说法错误的是
A. 可作抗氧化剂
B. 可形成分子内氢键和分子间氢键
C. 最多可与发生加成反应
D. 与溴水反应最多消耗
【答案】D
【解析】
【详解】A.酚羟基易被氧化,可消耗氧化剂,因此该物质可作抗氧化剂,A正确;
B.该物质结构中有一个酚羟基与羰基所处的位置邻近,酚羟基上的氢可以与羰基的氧形成氢键,这是分子内氢键.其余酚羟基可以与另外的Z分子上的酚羟基或羰基之间形成分子间氢键,如、等,B正确;
C.1个苯环可与3 mol加成,2个苯环共消耗6 mol,酮羰基可与1 mol 加成,因此1 mol Z最多可与7 mol 发生加成反应,C正确;
D.1 mol Z中含有酚羟基,已知酚羟基的邻位和对位的苯环上的氢可以和溴水发生取代反应,该分子结构中,左侧苯环上有3个酚羟基,其邻、对位共有2个H原子可被取代,消耗2 mol;右侧苯环上有1个酚羟基,其邻位有2个H原子可被取代,消耗2 mol,故1 molZ与溴水反应最多消耗4 mol,D错误;
故选D。
6. 下列过程对应的离子方程式正确的是
A. 加碘盐与药物碘化钾片尽量不要同时服用:
B. 将通入溶液中:
C. 向中投入固体:
D. 向饱和溶液中通入过量:
【答案】A
【解析】
【详解】A.加碘盐中的碘元素以形式存在,碘化钾片提供,二者在胃酸(酸性环境,提供)中发生归中反应生成有毒的,大量服用会引发不适,该离子方程式电子、电荷、原子均守恒,书写正确,A正确;
B.的酸性弱于,根据强酸制弱酸原理,与溶液不发生反应,该离子方程式不成立,B错误;
C.与水的反应中,的氧原子全部来自的过氧根,的最终会进入中,不会生成,正确的离子方程式为,C错误;
D.相同温度下的溶解度远小于,向饱和溶液中通入过量会析出晶体,正确的离子方程式为,D错误;
故选A。
7. 下列给定条件下制备过程涉及的物质转化不能直接实现的是
A. 乙烯制取乙炔:
B. 工业制硝酸的转化途径:
C. 保温瓶内胆镀银:银氨溶液
D. 工业上用硫铁矿冶炼钢:硫铁矿生铁钢
【答案】B
【解析】
【详解】A.乙烯和溴水发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,1,2-二溴乙烷在NaOH醇溶液、加热条件下发生消去反应可以得到乙炔,转化可直接实现,A不符合题意;
B.NO难溶于水,也不能直接和水反应生成,实际工业生产中NO需要先和反应生成再和水反应才能得到硝酸,该路径中的步骤不能直接实现,B符合题意;
C.向硝酸银溶液中逐滴加入稀氨水,至最初生成的沉淀恰好溶解即可得到银氨溶液,银氨溶液和葡萄糖在水浴加热条件下发生银镜反应生成银,可用于保温瓶内胆镀银,转化可直接实现,C不符合题意;
D.硫铁矿()高温焙烧生成与焦炭高温还原得生铁,生铁再经氧气、石灰石和脱氧剂高温精炼得钢,该过程符合工业冶炼原理,各步转化能直接实现,D不符合题意;
故选B。
8. 厦门大学团队设计合成的分子笼1和笼2,在水中可选择性结合多种阴离子。笼1空腔为扁平形,笼2空腔为球形。笼2对和表现出更高的亲和力。
下列说法错误的是
A. 分子笼对阴离子的选择性结合体现其“分子识别”功能
B. 在强酸性或强碱性环境下,笼1和笼2依旧保持其选择性功能
C. 笼1对识别能力大于笼2
D. 笼2对的亲和力与氢键有关
【答案】B
【解析】
【详解】A.分子笼可选择性结合特定阴离子,符合分子识别的特征,体现其“分子识别”功能,A正确;
B.分子笼结构中含酰胺基,强酸性或强碱性环境下酰胺基会发生水解,分子笼空腔结构被破坏,无法保持选择性功能,B错误;
C.(离子含2个碳氧双键)为平面形阴离子,笼1空腔为扁平形,比球形空腔的笼2更适配,故笼1对识别能力大于笼2,C正确;
D.笼2结构中含大量键,的氢原子可与的氧原子形成氢键,故其对的亲和力与氢键有关,D正确;
故选B。
9. 下列化学实验操作对应的现象、解释或结论均正确的是
选项
实验操作
现象
解释或结论
A
恒温恒容条件下,在平衡体系中充入一定量
体系颜色变浅
反应物浓度增大,平衡正向移动
B
将某卤代烃与NaOH水溶液混合加热,充分反应后取上层清液,加入过量稀酸化,再加入溶液
产生浅黄色沉淀
该卤代烃中存在溴元素
C
将稀盐酸滴入久置的固体中
有气泡产生
已经变质
D
向白葡萄酒中滴加几滴酸性溶液
溶液紫色褪去
白葡萄酒中含
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.在恒温恒容条件下,向平衡体系中充入NO2,由于NO2浓度瞬时增大,体系颜色应变深,随后平衡正向移动消耗NO2,但新平衡时剩余的NO2浓度仍高于原平衡,颜色比原平衡深,而非变浅,A不符合题意;
B.卤代烃与NaOH水溶液加热水解生成卤离子,取上层清液加入过量稀硝酸酸化后加AgNO3,浅黄色沉淀为AgBr,表明卤代烃中含溴元素;现象、操作及解释均正确,B符合题意;
C.久置的Na2O2可能变质为Na2CO3等,但未变质的Na2O2与稀盐酸反应也产生O2气泡,,有气泡不能证明变质,C不符合题意;
D.向白葡萄酒中滴加酸性KMnO4,溶液褪色说明存在还原性物质(如SO2、乙醇等),但褪色不一定仅由SO2引起,可能含其他还原剂,D不符合题意;
故选B。
10. 离子液体是室温下呈液态的离子化合物。由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W、R组成的一种离子液体的结构如图所示,W的简单氢化物易液化,可用作制冷剂,R的简单阴离子含10个电子。下列说法正确的是
A. 电负性:R>X>Z
B. 氢化物的沸点:R>Z
C. 基态Y原子有5种不同空间运动状态的电子
D. 最高价含氧酸的酸性:W>Z
【答案】D
【解析】
【分析】W的简单氢化物易液化、可作制冷剂,该氢化物为,故W为N;R的简单阴离子含10个电子,且原子序数大于W(N,7),且R形成一个共价键,则R为F(核外10电子,原子序数9符合);阴离子为,Y与4个F成键后整体带1个负电荷,说明Y最外层3个电子,原子序数小于N(7),故Y为B(硼,原子序数5);X原子序数小于Y(5),且X只形成1个共价键,故X为H(原子序数1符合);Y(5) < Z < W(7),故Z原子序数为6,Z为C,符合该结构中Z形成4个共价键的特点。最终元素:。
【详解】A.电负性顺序为,即,A错误;
B.题干未说明是最简单氢化物,C的氢化物(烃类)中很多大分子烃的沸点高于,无法得出的结论,B错误;
C.空间运动状态由轨道决定,基态B的电子排布为,电子只占据3个轨道(1s、2s、1个2p轨道),故只有3种不同空间运动状态的电子,C错误;
D.最高价含氧酸酸性:W的最高价含氧酸为(强酸),Z的最高价含氧酸为(弱酸),酸性,即,D正确;
故选D。
11. 为了减少污染并促进废物利用,某工厂计划以硫铁矿烧渣(主要含、、等)为原料制备锂离子电池正极材料(@表示后者包覆在前者上),流程如下。
下列叙述错误的是
A. “碱溶”阶段至少发生两个离子反应 B. 可用KSCN溶液检验滤液②中是否含有
C. 滤液③可用于加工复合肥料 D. “真空烧结”时,植物粉的作用是还原剂
【答案】D
【解析】
【分析】碱溶后Fe2O3为滤渣,Al2O3,SiO2溶解后进入滤液中,磷酸溶解滤渣,并加入铁粉将铁元素转化为+2价态,滤液为Fe(H2PO4)2,氨水调pH沉铁,得到Fe3(PO4)2·8H2O沉淀,加入磷酸锂与植物粉补充Li和C元素,真空烧结得到产品。
【详解】A.“碱溶”时,发生的化学反应有、,A项正确;
B.被磷酸溶解获得,加铁粉还原为,用KSCN溶液检验滤液②中是否含有,B项正确;
C.滤液③为磷酸铵,含有氮、磷元素,故可用于加工复合肥料,C项正确;
D.、磷酸锂、植物粉真空烧结的目的是得到正极材料,由其组成可知,植物粉的作用是受热分解生成碳,D项错误。
答案选D。
12. 聚苯乙烯(PS)硝化后可得到硝基聚苯乙烯(),再经转化后可得到生产PVC的重要原料氨基聚苯乙烯(),基本合成路线如图所示。
下列说法错误的是
A. 亲水性:
B. 合成PS的单体苯乙烯分子中所有原子可能处于同一平面
C. PS转化为反应的原子利用率为100%
D. 转化为的反应为还原反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.氨基()可与水分子形成氢键,亲水性较强;硝基()为吸电子基团,形成氢键能力弱,亲水性较差;PS仅含烃基,亲水性最弱,故亲水性顺序为,A不符合题意;
B.合成PS的单体为苯乙烯,苯环与碳碳双键均为平面结构,单键可旋转,分子中所有原子可能处于同一平面,B不符合题意;
C.PS转化为为硝化反应,属于取代反应,反应生成和水,原子利用率小于100%,C符合题意;
D.转化为,硝基()被还原为氨基(),属于还原反应,D不符合题意;
故选C。
13. 液氨的沸点-33.5℃,锂能与液氨反应,反应方程式为,是一种强还原剂,反应装置如图所示(夹持装置略)。下列说法不正确的是
A. 图中“试剂A”“试剂B”均可以为碱石灰
B. 实验过程中可以通过调节分液漏斗的活塞,控制产生氨气的速率
C. 图中“冷却溶剂”可能是冰水混合物
D. 反应前锂片需打磨除去表面的氧化膜
【答案】C
【解析】
【分析】利用Li和液氨反应制备;碱石灰(试剂A)可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程释放大量放热,使浓氨水受热分解产生氨气;氨气经试剂B(碱石灰)干燥后,通入冷却的双口烧瓶中液化并与锂反应;最后的球形干燥管用于防止空气中的水蒸气进入反应体系。
【详解】A.试剂A如果为碱石灰,吸水放热促进浓氨水分解产生氨气,试剂B如果为碱石灰,可用于干燥氨气、同时防止后续空气中的水蒸气进入反应体系,符合两者的作用要求,A正确;
B.调节分液漏斗活塞可以控制浓氨水的滴加速率,进而控制氨气的生成速率,B正确;
C.液氨的沸点为,常压下需要冷却至低于该温度才能使氨气液化得到反应所需的液氨,冰水混合物温度为,远高于液氨沸点,无法使氨气液化,因此冷却溶剂不可能是冰水混合物,C错误;
D.锂是活泼金属,在空气中表面易被氧化生成氧化膜,会阻碍锂与液氨的反应,因此反应前需要打磨除去表面氧化膜,D正确。
故选C。
14. 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和非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.由机理图可知,在反应循环中,三唑作催化剂,A正确;
B.反应过程中有中碳氧键的断裂和甲酸中的形成,故有极性键的断裂和形成,有N-N键断裂和中过氧键的形成,故有非极性键的断裂和形成,B正确;
C.三唑是平面结构,也是平面结构,故其碳原子和氮原子均为杂化,中碳原子为杂化,C正确。
D.换成,生成,总反应为:,D错误;
故选D。
15. 红外隐身材料(摩尔质量为)的四方晶胞结构示意图如图,已知:为阿伏加德罗常数的值;1号、2号和3号原子的分数坐标依次为、和。下列说法正确的是
A. 元素在元素周期表中位于区
B. 沿轴方向的投影为
C. 晶体密度为
D. 顶点到体心之间的距离为
【答案】B
【解析】
【分析】由分数坐标确定晶胞中 V、O 原子数(2 个 VO2):V 位于顶点和体心,O 位于 4 个位置;再由价电子排布判断分区,由投影关系判断投影图,密度计算注意 nm 与 cm 的换算,几何距离按坐标差平方和开方。
【详解】A.V 的价电子排布为 3d34s2,位于 d 区而不是 ds 区,A错误;
B.晶胞中 V 位于顶点和体心、O 位于 4 个面对角线位置,沿z轴投影时上下对应顶点重合为正方形四个顶点,体心V投影在正方形中心,4个O分布在面对角线上,B正确;
C.晶胞中含 2 个 VO2,晶体密度应为 ρ=,选项缺少 nm 换算为 cm 的 1021 因子,C错误;
D.顶点到体心的距离应为 ,选项把开方项中的系数写反,D错误;
故答案为B。
第Ⅱ卷(非选择题 共55分)
二、非选择题:本题共4个小题,共55分。
16. 鲁米诺(3-氨基邻苯二甲酰肼)是一种常用的化学发光试剂,在生物工程、环境监测等领域均有重要应用。某化学兴趣小组设计了鲁米诺发光喷泉实验,其发光原理为:
实验步骤:
①按下图所示组装实验装置(夹持装置略)并完成操作。
②定量称取鲁米诺固体,用溶液充分溶解后,定容于容量瓶中,再将所得溶液加入到三颈烧瓶中。
③向三颈烧瓶中滴入的溶液,关闭分液漏斗旋塞。
④打开锥形瓶的橡胶塞,加入食用白醋,迅速塞紧橡胶塞,不断旋转中分液漏斗旋塞来调节气体产生速率,随即观察到三颈烧瓶内产生蓝色荧光,装置中的导管口形成美丽的蓝色发光喷泉。
回答下列问题:
(1)仪器的名称是__________。装置的作用是__________。
(2)步骤①中操作是__________。
(3)步骤②中用到的玻璃仪器除容量瓶、烧杯和量筒外,还有__________。
(4)步骤③中鲁米诺发生发光反应的离子方程式为__________。
(5)步骤④使用白醋而不用盐酸,原因是__________。
(6)在一定浓度范围内可催化鲁米诺与反应,且发光强度与浓度呈线性关系,从而间接测定水体中的含量。测得发光强度与标准溶液中的浓度符合线性回归方程。取水体样品,经预处理后定容至,测得发光强度为400,则原水体样品中的含量为__________。该实验需在暗处进行,原因是__________。
【答案】(1) ①. 圆底烧瓶 ②. 作为安全瓶,起缓冲作用,防止A中液体冲入管道(只要答到安全瓶即可给分) (2)检查装置的气密性 (3)玻璃棒、胶头滴管
(4) (5)盐酸反应太剧烈,产气太快,可能导致液体大量冲出,甚至冲开橡胶塞,另外盐酸易挥发,挥发出的HCl气体会进入三颈烧瓶消耗碱性溶液,破坏鲁米诺反应的碱性环境,影响实验效果(答到反应太快,产气太快即可给分)
(6) ①. 0.0256或 ②. 鲁米诺发光强度较弱,黑暗环境可避免环境光干扰,便于准确测定发光强度
【解析】
【分析】该装置利用醋酸与小苏打(碳酸氢钠)反应产生的二氧化碳气体使三颈烧瓶内气压增大,将与氧化剂反应后的鲁米诺试剂挤出三颈烧瓶至导管口,导管口形成美丽的蓝色发光喷泉;
【小问1详解】
仪器a为圆底烧瓶,装置B作为安全瓶起缓冲作用,防止A中液体冲入管道;
【小问2详解】
由于需要形成气压差将液体挤出,所以组装好装置后应检查装置气密性;
【小问3详解】
配制溶液时所需的玻璃仪器还有玻璃棒、胶头滴管;
【小问4详解】
根据已知信息,结合题干给出的发光原理,碱性环境下鲁米诺被氧化,脱去生成激发态的对应物质,最终返回基态释放光,反应符合氧化还原的元素守恒,离子方程式为;
【小问5详解】
白醋为弱酸的稀溶液,而盐酸为强酸溶液,浓度高,盐酸反应太剧烈,产气太快,可能导致液体大量冲出,甚至冲开橡胶塞,另外盐酸易挥发,挥发出的HCl气体会进入三颈烧瓶消耗碱性溶液,破坏鲁米诺反应的碱性环境,影响实验效果;
【小问6详解】
根据已知可得水体中含量,代入线性方程,y=400时,测得的25mL待测液中;换算回原10mL水样:原水样中浓度为,换算为质量浓度:,实验在暗处进行是鲁米诺发光强度较弱,黑暗环境可避免环境光干扰,便于准确测定发光强度。
17. 利用钕铁硼废磁体(主要成分为,含少量、、、及油污等)回收钴、稀土、铁。
已知:当离子浓度小于或等于,即认为该离子已沉淀完全。
氢氧化物
( )
(1)“破碎焙烧”前将废磁体浸泡在溶液中,目的是__________。
(2)基态原子核外电子排布式为__________。已知焙烧产物为、和,写出该反应的化学方程式__________。
(3)“沉铝”时的浓度约为,调节使沉淀完全,此时是否开始沉淀?__________(填“是”或“否”)。
(4)“选择萃取”时,可与萃取剂(用表示)形成配合物进入有机相,留在水相。萃取反应可表示为:。与形成如图1的配合物,下列说法正确的是_________________。
A. 与和形成配位键 B. 该配合物中为杂化
C. 虚线部分代表萃取剂 D. 适当增大,萃取率增大
(5)稀土的一种立方晶胞只显示了部分的原子如图2所示,设晶胞边长为,两个原子的最近距离为 ,其他原子的位置在__________;晶体中与原子最近且等距离的原子数目为__________。
【答案】(1)除油污 (2) ①. [Ar]3d74s2 ②.
(3)否 (4)BD
(5) ①. 面心 ②. 12
【解析】
【分析】钕铁硼废磁体主要成分为,含少量Al、Co、Pr、Si及油污等。“破碎焙烧”前将废磁体浸泡在溶液中洗去油污,“破碎焙烧”转化为、和,Al、Co、Pr、Si转化为相应氧化物,焙烧残渣“酸浸”,得含有、、、、的溶液,浸取液调pH=3.0、通入空气得到,过滤,滤液1调pH“沉铝”,过滤得滤液2,滤液2加萃取剂P507“选择萃取”, 可与萃取剂P507形成配合物进入有机相,、留在水相,水相加Na2S溶液得CoS沉淀;
【小问1详解】
废磁体表面含有油污,溶液因水解呈碱性,浸泡在溶液中可促使油脂发生水解,从而达到去除油污的目的;
【小问2详解】
Co为27号元素,基态原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2;根据题意,与O2在高温下反应生成、和,根据原子守恒和得失电子守恒配平,化学方程式为;
【小问3详解】
当沉淀完全时,,此时溶液中。此时的浓度商,因此未开始沉淀;
【小问4详解】
A.由配合物结构可知,只与O原子形成配位键,未与P原子形成配位键,A错误;
B.该配合物中P原子形成4个键,且无孤电子对,价层电子对数为4,采用sp3杂化,B正确;
C.虚线部分代表萃取剂P507失去一个H+后形成的阴离子,而非完整的P507分子,C错误;
D.萃取反应为,适当增大pH会消耗H+,使平衡正向移动,从而增大萃取率,D正确;
故选BD;
【小问5详解】
由图可知,晶胞中部分Nd原子位于顶点和面心。设晶胞边长为dnm,面对角线长为dnm,两个Nd原子的最近距离为dnm,恰好为面对角线的一半,说明Nd原子占据面心立方晶胞的顶点和面心位置,故其他Nd原子的位置在面心;在面心立方晶胞中,与任意一个Nd原子最近且等距离的Nd原子数目为12。
18. 金山银山不如绿水青山,和联合重整能减少温室气体的排放。
Ⅰ.重整生成的反应主要有:
i.,
ii.。
已知:常温常压下,一些物质的燃烧热如表所示。
物质
燃烧热
(1)反应i的__________,此反应自发进行的条件为__________(填“低温”、“高温”或“任意温度”)
(2)向恒温密闭容器中,充入和下列说法正确的是__________(填字母)。
A. 反应i的活化能:
B. 向恒容密闭容器中充入,使体系压强增大,可增大反应速率
C. 混合气体的平均摩尔质量不变表明反应达到平衡状态
D. 加压有利于增大和反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率
(3)某温度下将等物质的量的和充入起始压强为的恒容密闭容器中发生i、ii两个反应,达平衡时,测得某种反应物的转化率为20%,另一种为40%。该温度下,达到平衡时__________,重整反应ii的分压平衡常数__________(已知:气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数)
Ⅱ.催化剂在和联合重整反应中起着重要作用。和转化为乙酸的反应为,在不同催化剂作用下的反应历程如图3所示(*表示吸附态)。
(4)使用基催化剂时,决速步骤的化学方程式为__________。
(5)已知:,其中为速率常数,为活化能,、为常数,变化关系如图4所示.图4中对应的催化剂是__________(填“基”或“基”)。
【答案】(1) ①. +247.3 ②. 高温 (2)CD
(3) ①. 3:1 ②. 1
(4)
(5)Cu基
【解析】
【分析】
【小问1详解】
根据燃烧热定义写出三个燃烧热反应: ① ② ③ , 根据盖斯定律,目标反应i = ① - 2×② - 2×③,代入计算得: ;反应i的化学方程式可知,该反应的,已知时,反应能自发进行,故该反应应该在高温条件下能自发进行;
【小问2详解】
A.反应i的,由知,,A错误;
B.通入氦气,体系压强虽然增大,但反应物、生成物的浓度未改变,故速率不变,B错误;
C.反应i和ii均为气体参与,故反应过程中气体的总质量不变,其中反应i为气体体积增大的反应,反应ii为气体体积不变的反应,故反应达到平衡前,气体体积变化(物质的量也变化),由知,为变量,当不变时,反应达到平衡,C正确;
D.反应i为气体体积增大的反应,增大压强平衡逆向移动,反应ii为气体体积不变的反应,增大压强不影响平衡,故总体上增大压强有利于增大和反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率,D正确;
故答案选CD;
【小问3详解】
设初始通入两种气体的物质的量均为1mol,且在反应i和ii中分别转化x mol和y mol,依题意可知,达到平衡时的转化率为40%,的转化率为20%,可列出如下三段式:,,则有 , ,解得,,故;反应ii为反应前后气体物质的量不变的反应,则反应ii的平衡常数。
【小问4详解】
最慢反应为决速步,能垒越大,活化能越大,反应速率越慢,由图可知Zn基催化剂的决速步的化学方程式为。
【小问5详解】
由,可知,活化能越大,lnk越小,由图3可知使用Cu基催化剂时,活化能更大,相同条件下lnk更小,故图4中b对应Cu基催化剂。
19. 利扎曲坦是一种临床上用作治疗偏头痛的药物。J是其重要的中间体,合成路线如下图所示(部分反应条件已略去)。
已知:
(1)B的化学名称为_______。
(2)C→D的反应类型为_______。
(3)D中含氧官能团的名称为_______。
(4)B→C反应的化学方程式为_______。
(5)L为E的同分异构体,L的同分异构体中能同时满足以下条件的有_______种。(不考虑立体异构)
①能与碳酸氢钠溶液反应
②红外光谱实验显示吸收峰
其中核磁共振氢谱峰面积比为2:2:1:1的同分异构体的结构简式为_______(写出其中一种即可)。
(6)研究表明,D+I→J的一种可能历程是经由三步完成的,如图所示:
根据上述信息,由D和I生成J的化学方程式为_______。
【答案】(1)4-氯-1-丁醇
(2)取代反应 (3)醛基
(4)2
(5) ①. 17 ②. 、、
(6)+
【解析】
【分析】A发生开环取代反应生成B,B羟基被氧化为醛基生成C,C结构简式:;E 与 F 发生取代反应生成 G,G 经消去、还原反应生成含氨基的中间体 H;结合题干已知反应信息,H 中的氨基在(CH3)3CONO作用下转化为肼基(-NHNH2)生成I,结构简式为,据此解答。
【小问1详解】
按照系统命名法,右侧直接与-OH相连的碳为1号碳,4号碳与氯原子相连,故答案为4-氯-1-丁醇。
【小问2详解】
B→C为氧化反应,Cu作为催化剂在加热的条件下将-CH2OH氧化成醛基,C为 4-氯丁醛(Cl-CH2CH2CH2CHO),在与二甲胺反应时,氨基上的氮原子作为亲核试剂进攻连有氯原子的碳,将-Cl取代,生成含二甲氨基的D,故反应类型为取代反应。
【小问3详解】
结构中的含氧官能团是-CHO,答案为醛基。
【小问4详解】
由(2)的分析,B→C为氧化反应,Cu作为催化剂在加热的条件下将-CH2OH氧化成醛基,反应方程式为2。
【小问5详解】
已知条件分子式为C7H6BrNO2,条件①说明必定含有羧基-COOH;条件②说明氮原子必须直接连在苯环上。除去苯环及羧基,剩余的杂原子包括Br、N。下面对苯环上的取代基分情况讨论:
情况1:苯环上有3个取代基(-COOH、-Br、-NH2),三种完全不同的取代基在苯环上的相对位置共有10种。
情况2:苯环上有2个取代基,注意条件②的限制,因此可以分为(A)-NH-和-COOH组合变成-NHCOOH,则另一个取代基是-Br,共有邻、间、对3种相对位置关系;(B)-Br和-NH-连接在一起,组合形成-NHBr,另一个取代基是-COOH,同样有邻、间、对3种相对位置关系。
情况3:苯环上有1个取代基-NBrCOOH,共1种。
综上,满足给出条件的同分异构体有10+3+3+1=17种。
要求峰面积比为 2:2:1:1,总和为 6 个氢。这要求苯环具有高度对称性(对位二取代,贡献两个 2H 吸收峰,或单取代)。结合上述基团限制,能完美契合 2:2:1:1 比例且符合化学常理的结构是、、。
【小问6详解】
结合本题中所给出的反应方程式为,其三步的反应历程为:
,
整个过程脱水、脱氨,故反应方程式为:+ + H2O + NH3↑。
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高2024级第五学期十月考试
化学试题
试卷说明:
1.化学试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分;满分100分,考试时间75分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H1 C12 N14 O16 S32 Fe56
第Ⅰ卷 选择题(共45分)
一、选择题(本大题包括15个小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 重庆轨道交通(轻轨、地铁)建设运行涉及多种材料与能源,下列说法正确的是
A. 列车外壳使用的铝合金属于纯净物
B. 轨道钢材长期露天使用主要发生析氢腐蚀
C. 列车内饰阻燃塑料、橡胶均为天然高分子化合物
D. 轨道交通采用电能驱动,可减少、等大气污染物排放
2. 下列图示或化学用语表述错误的是
A. 基态碳原子的轨道表示式:
B. 用电子式表示的形成过程:
C. 葡萄糖的一种环状结构简式为:
D. 的模型:
3. 利用下列装置,能达到实验目的的是
A. 利用装置分离三溴苯酚和苯
B. 利用装置进行金属钠燃烧实验
C. 利用装置吸收还原实验中过量的
D. 利用装置证明可溶于水
4. 设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 将和充分混合,恰好完全反应后,气体分子总数等于
B. 含有的键数目为
C. 乙烯和环丙烷混合气体,在足量氧气中充分燃烧,消耗的数目为
D. 与足量发生取代反应生成分子的数目为
5. 根皮素可应用于面膜、护肤膏霜和精华素中,结构如图。下列有关该物质说法错误的是
A. 可作抗氧化剂
B. 可形成分子内氢键和分子间氢键
C. 最多可与发生加成反应
D. 与溴水反应最多消耗
6. 下列过程对应的离子方程式正确的是
A. 加碘盐与药物碘化钾片尽量不要同时服用:
B. 将通入溶液中:
C. 向中投入固体:
D. 向饱和溶液中通入过量:
7. 下列给定条件下制备过程涉及的物质转化不能直接实现的是
A. 乙烯制取乙炔:
B. 工业制硝酸的转化途径:
C. 保温瓶内胆镀银:银氨溶液
D. 工业上用硫铁矿冶炼钢:硫铁矿生铁钢
8. 厦门大学团队设计合成的分子笼1和笼2,在水中可选择性结合多种阴离子。笼1空腔为扁平形,笼2空腔为球形。笼2对和表现出更高的亲和力。
下列说法错误的是
A. 分子笼对阴离子的选择性结合体现其“分子识别”功能
B. 在强酸性或强碱性环境下,笼1和笼2依旧保持其选择性功能
C. 笼1对识别能力大于笼2
D. 笼2对的亲和力与氢键有关
9. 下列化学实验操作对应的现象、解释或结论均正确的是
选项
实验操作
现象
解释或结论
A
恒温恒容条件下,在平衡体系中充入一定量
体系颜色变浅
反应物浓度增大,平衡正向移动
B
将某卤代烃与NaOH水溶液混合加热,充分反应后取上层清液,加入过量稀酸化,再加入溶液
产生浅黄色沉淀
该卤代烃中存在溴元素
C
将稀盐酸滴入久置的固体中
有气泡产生
已经变质
D
向白葡萄酒中滴加几滴酸性溶液
溶液紫色褪去
白葡萄酒中含
A. A B. B C. C D. D
10. 离子液体是室温下呈液态的离子化合物。由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W、R组成的一种离子液体的结构如图所示,W的简单氢化物易液化,可用作制冷剂,R的简单阴离子含10个电子。下列说法正确的是
A. 电负性:R>X>Z
B. 氢化物的沸点:R>Z
C. 基态Y原子有5种不同空间运动状态的电子
D. 最高价含氧酸的酸性:W>Z
11. 为了减少污染并促进废物利用,某工厂计划以硫铁矿烧渣(主要含、、等)为原料制备锂离子电池正极材料(@表示后者包覆在前者上),流程如下。
下列叙述错误的是
A. “碱溶”阶段至少发生两个离子反应 B. 可用KSCN溶液检验滤液②中是否含有
C. 滤液③可用于加工复合肥料 D. “真空烧结”时,植物粉的作用是还原剂
12. 聚苯乙烯(PS)硝化后可得到硝基聚苯乙烯(),再经转化后可得到生产PVC的重要原料氨基聚苯乙烯(),基本合成路线如图所示。
下列说法错误的是
A. 亲水性:
B. 合成PS的单体苯乙烯分子中所有原子可能处于同一平面
C. PS转化为反应的原子利用率为100%
D. 转化为的反应为还原反应
13. 液氨的沸点-33.5℃,锂能与液氨反应,反应方程式为,是一种强还原剂,反应装置如图所示(夹持装置略)。下列说法不正确的是
A. 图中“试剂A”“试剂B”均可以为碱石灰
B. 实验过程中可以通过调节分液漏斗的活塞,控制产生氨气的速率
C. 图中“冷却溶剂”可能是冰水混合物
D. 反应前锂片需打磨除去表面的氧化膜
14. 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和非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:
15. 红外隐身材料(摩尔质量为)的四方晶胞结构示意图如图,已知:为阿伏加德罗常数的值;1号、2号和3号原子的分数坐标依次为、和。下列说法正确的是
A. 元素在元素周期表中位于区
B. 沿轴方向的投影为
C. 晶体密度为
D. 顶点到体心之间的距离为
第Ⅱ卷(非选择题 共55分)
二、非选择题:本题共4个小题,共55分。
16. 鲁米诺(3-氨基邻苯二甲酰肼)是一种常用的化学发光试剂,在生物工程、环境监测等领域均有重要应用。某化学兴趣小组设计了鲁米诺发光喷泉实验,其发光原理为:
实验步骤:
①按下图所示组装实验装置(夹持装置略)并完成操作。
②定量称取鲁米诺固体,用溶液充分溶解后,定容于容量瓶中,再将所得溶液加入到三颈烧瓶中。
③向三颈烧瓶中滴入的溶液,关闭分液漏斗旋塞。
④打开锥形瓶的橡胶塞,加入食用白醋,迅速塞紧橡胶塞,不断旋转中分液漏斗旋塞来调节气体产生速率,随即观察到三颈烧瓶内产生蓝色荧光,装置中的导管口形成美丽的蓝色发光喷泉。
回答下列问题:
(1)仪器的名称是__________。装置的作用是__________。
(2)步骤①中操作是__________。
(3)步骤②中用到的玻璃仪器除容量瓶、烧杯和量筒外,还有__________。
(4)步骤③中鲁米诺发生发光反应的离子方程式为__________。
(5)步骤④使用白醋而不用盐酸,原因是__________。
(6)在一定浓度范围内可催化鲁米诺与反应,且发光强度与浓度呈线性关系,从而间接测定水体中的含量。测得发光强度与标准溶液中的浓度符合线性回归方程。取水体样品,经预处理后定容至,测得发光强度为400,则原水体样品中的含量为__________。该实验需在暗处进行,原因是__________。
17. 利用钕铁硼废磁体(主要成分为,含少量、、、及油污等)回收钴、稀土、铁。
已知:当离子浓度小于或等于,即认为该离子已沉淀完全。
氢氧化物
( )
(1)“破碎焙烧”前将废磁体浸泡在溶液中,目的是__________。
(2)基态原子核外电子排布式为__________。已知焙烧产物为、和,写出该反应的化学方程式__________。
(3)“沉铝”时的浓度约为,调节使沉淀完全,此时是否开始沉淀?__________(填“是”或“否”)。
(4)“选择萃取”时,可与萃取剂(用表示)形成配合物进入有机相,留在水相。萃取反应可表示为:。与形成如图1的配合物,下列说法正确的是_________________。
A. 与和形成配位键 B. 该配合物中为杂化
C. 虚线部分代表萃取剂 D. 适当增大,萃取率增大
(5)稀土的一种立方晶胞只显示了部分的原子如图2所示,设晶胞边长为,两个原子的最近距离为 ,其他原子的位置在__________;晶体中与原子最近且等距离的原子数目为__________。
18. 金山银山不如绿水青山,和联合重整能减少温室气体的排放。
Ⅰ.重整生成的反应主要有:
i.,
ii.。
已知:常温常压下,一些物质的燃烧热如表所示。
物质
燃烧热
(1)反应i的__________,此反应自发进行的条件为__________(填“低温”、“高温”或“任意温度”)
(2)向恒温密闭容器中,充入和下列说法正确的是__________(填字母)。
A. 反应i的活化能:
B. 向恒容密闭容器中充入,使体系压强增大,可增大反应速率
C. 混合气体的平均摩尔质量不变表明反应达到平衡状态
D. 加压有利于增大和反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率
(3)某温度下将等物质的量的和充入起始压强为的恒容密闭容器中发生i、ii两个反应,达平衡时,测得某种反应物的转化率为20%,另一种为40%。该温度下,达到平衡时__________,重整反应ii的分压平衡常数__________(已知:气体分压=气体总压×气体的物质的量分数,用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数)
Ⅱ.催化剂在和联合重整反应中起着重要作用。和转化为乙酸的反应为,在不同催化剂作用下的反应历程如图3所示(*表示吸附态)。
(4)使用基催化剂时,决速步骤的化学方程式为__________。
(5)已知:,其中为速率常数,为活化能,、为常数,变化关系如图4所示.图4中对应的催化剂是__________(填“基”或“基”)。
19. 利扎曲坦是一种临床上用作治疗偏头痛的药物。J是其重要的中间体,合成路线如下图所示(部分反应条件已略去)。
已知:
(1)B的化学名称为_______。
(2)C→D的反应类型为_______。
(3)D中含氧官能团的名称为_______。
(4)B→C反应的化学方程式为_______。
(5)L为E的同分异构体,L的同分异构体中能同时满足以下条件的有_______种。(不考虑立体异构)
①能与碳酸氢钠溶液反应
②红外光谱实验显示吸收峰
其中核磁共振氢谱峰面积比为2:2:1:1的同分异构体的结构简式为_______(写出其中一种即可)。
(6)研究表明,D+I→J的一种可能历程是经由三步完成的,如图所示:
根据上述信息,由D和I生成J的化学方程式为_______。
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