内容正文:
树德中学高2024级高三上学期9月阶段性测试化学试题
本试卷满分100分,考试用时75分钟
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Na-23 S-32
一、单项选择题(共15小题,每小题3分,共45分)
1. 化学与生产、生活密切相关。下列有关说法正确的是
A. 煤的气化是通过物理变化将煤转化为可燃性气体的过程
B. 由石墨烯卷制而成的“超级纤维”碳纳米管是一种新型有机高分子材料
C. 月球探测器带回的月壤样品中含磷酸盐晶体,其晶体结构可用红外光谱仪测定
D. 为减少“白色污染”,可用聚乳酸替代聚乙烯制作食品包装袋
2. 下列化学用语或图示正确的是
A. 的电子式:
B. 的价层电子对互斥模型:
C. 顺丁橡胶的结构简式:
D. 固态中的链状结构
3. 常温下,下列溶液中各离子组能够大量共存,在加入相关试剂后不能大量共存的是
离子组
加入试剂
A
、、、
溶液
B
、、、
溶液
C
、、、
溶液
D
、、、
固体
A. A B. B C. C D. D
4. 表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
①苯与足量反应时,参与反应的碳碳双键数为
②葡萄糖完全燃烧,消耗的分子数为
③常温下,乙烯和丙烯组成的混合气体中所含共用电子对数为
④将通入足量水中,所得溶液中、、粒子数之和为
⑤常温下,的溶液中水电离出的的数目为
⑥含溶质的饱和溶液水解得到的胶粒数目小于
A. ①②④⑥ B. ②③⑤⑥ C. ②③④⑥ D. ①③④⑤
5. 下列对应的化学方程式或离子方程式书写正确的是
A
肼(N2H4)溶于硫酸溶液生成酸式盐
B
溶于
C
向溶液中通入少量
D
酸性重铬酸钾检测酒驾的反应原理
A. A B. B C. C D. D
6. 化合物M是一种新型超分子晶体材料,由、、为原料,以为溶剂反应制得。下列叙述不正确的是
A. 从结构分析可知:分子可与反应生成水溶性更高的盐酸盐
B. 已知分子空腔大小可适配碱金属离子,该过程体现超分子的重要特征——分子识别
C. 分子与分子中不均存在极性共价键与非极性共价键
D. 是一种离子化合物,其熔点低于的熔点
7. 氨甲环酸是一种易溶于水的白色结晶。反式氨甲环酸具有凝血功能。研究表明由顺式氨甲环酸异构化制得反式氨甲环酸的过程中,只经历一个过渡态。该异构化过程的平衡常数与温度的关系如图。
下列说法不正确的是
A. 氨甲环酸的分子式为,可发生缩聚反应
B. 氨甲环酸与甘氨酸互为同系物
C. 升高温度,正反应速率增大的程度比逆反应速率增大的程度更大
D. 向顺式氨甲环酸异构化的水溶液平衡体系中,加入顺式氨甲环酸晶体,平衡正向移动,达到新平衡后,顺式氨甲环酸与反式氨甲环酸的物质的量的比值几乎维持不变(忽略、的电离及反应)
8. 油画创作通常需要用到多种无机颜料。研究发现,在不同的空气湿度和光照条件下,颜料雌黄褪色的主要原因是发生了如图两种化学反应:
下列说法正确的是
A. 雌黄是一种金属硫化物,易被氧化
B. 反应Ⅰ和Ⅱ中,元素和都被氧化
C. 反应Ⅱ中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为
D. 反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化转移的电子数之比为
9. 下列实验装置使用正确的是
A.用二氧化锰和浓盐酸反应制氯气
B.证明乙炔可使溴水褪色
C.制备溶液
D.单质的燃烧实验
A. A B. B C. C D. D
10. 一种将转化为高附加值物质的机理如图,其中的代表或有机基团。
已知:原子的杂化形式中,值越小,成分越高,其吸电子能力越强。下列说法不正确的是
A. 若为,产物中还可能生成
B. 在反应①中体现了酸性
C. 的结构可能为
D. 最终产物的酸性弱于
11. 的资源化利用有利于实现“碳中和”。利用为原料可以合成新型可降解高分子,其合成路线如下。
下列说法不正确的是
A. 反应①、②的原子利用率均为100%
B. X与互为同分异构体,但不属于顺反异构体
C. 理论上,最多能与发生加成反应
D. 可以利用碳碳双键进一步交联形成网状结构,该网状结构难以降解
12. 某多孔储氢材料前驱体结构如图,M、W、X、Y、Z五种非金属元素原子序数依次增大,其中基态M、W、X、Y、Z的未成对电子数的比值为1:1:2:3:2。下列说法正确的是
A. 氢化物沸点:
B. 第二电离能:
C. 、、可形成离子化合物
D. 键角:
13. 根据实验目的设计方案并进行实验,观察到相关现象,其中方案设计或结论不正确的是
实验目的
方案设计
现象
结论
A
比较与的氧化性强弱
向盛有和的试管中分别加入等体积、等浓度的浓盐酸
盛的试管中产生黄绿色气体
氧化性:
B
比较与的酸性强弱
向漂白粉溶液中通入气体
溶液产生白色沉淀
酸性:
C
比较与结合的能力
向等物质的量浓度的和混合溶液中滴加几滴溶液,振荡
溶液颜色无明显变化
结合的能力:
D
探究和浓反应后溶液呈绿色的原因
将通入下列溶液至饱和:
①浓
②和的混合溶液
①无色变黄色
②蓝色变绿色
和浓反应后溶液呈绿色的主要原因是溶有
A. A B. B C. C D. D
14. 硝普钠为一种速效和短时作用的血管扩张药,某化学实验小组按以下流程制备硝普钠晶体。
已知:①硝普钠易溶于水,溶解度随温度变化不大;
②氧化步骤的反应方程式为:。
下列说法不正确的是
A. 已知中配体为、,则该配合物的中心离子为
B. 结构中的键数与键数的比值为1:1
C. “连续操作”为蒸发浓缩、冷却结晶
D. 物质的主要成分为,物质的主要成分为、
15. 25℃下,在的KI溶液中加入一定量,达平衡时,溶液中和(或)与pH的关系如图所示(溶液体积变化忽略不计):
已知:Ⅰ.时,体系中有存在;
Ⅱ.溶液中存在①;②。
下列说法正确的是
A. 反应①的平衡常数
B. 溶液中始终有,且时,的值随增大而减小
C. 若在平衡体系中加入少量,和的平衡浓度均增大
D. 若改变KI溶液的初始浓度,相同下达平衡时,的值不变
二、非选择题(共4小题,共55分)
16. 大豆苷元(D)具有治疗心脑血管疾病的作用。因其难溶于水,生物利用度低,某研究团队采用下列反应路线,合成了易溶于水的大豆苷元磺酸钠()。
已知:①D为白色粉末,可溶于浓硫酸,其磺化产物易溶于水;
②相对分子质量:,。
实验步骤如下:
Ⅰ.在圆底烧瓶中,加入浓硫酸和,下搅拌反应,冷却至室温。
Ⅱ.上述反应液与饱和溶液混合,析出沉淀,静置;抽滤(即减压过滤),沉淀用20%溶液洗涤至滤液呈中性,得到粗产品。
Ⅲ.粗产品在10%的溶液中重结晶,真空干燥,得到产品。回答下列问题:
(1)Ⅰ中,分批加入D的目的是____________________;加热方式为__________。
(2)向盛有蒸馏水的试管中滴入2滴Ⅰ中的反应液,振荡,______________________________(填实验现象),表明反应不完全。
(3)Ⅱ中,将反应液“缓慢倒入”饱和溶液的原因是:__________________________________。
(4)减压过滤的抽滤装置由布氏漏斗、吸滤瓶和抽气泵组成,调大水龙头的液体流量,可减小吸滤瓶中的压强。II中抽滤装置如图,抽滤与普通过滤相比,优点是__________________________________。下列洗涤滤饼的操作正确的是__________。
A.关小水龙头,加蒸馏水至浸没晶体,待液体自然流下
B.关小水龙头,加溶液至浸没晶体,使洗涤剂缓缓通过晶体
C.开大水龙头,加蒸馏水快速冲洗晶体
D.开大水龙头,加溶液快速冲洗晶体
(5)Ⅲ中关于重结晶的相关描述错误的是__________。
A. 在的溶液中的溶解度随温度升高而增大
B. 溶液颜色较深时,可加入活性炭,煮沸脱色
C. 趁热过滤,除去活性炭及可溶性杂质
D. 为得到大颗粒晶体,可通过快速降温,使结晶析出
(6)通过毛细管测熔点法可测得的熔点高于D,熔点更高的原因是_____________________________________。
(7)Ⅲ中产品纯度为99.5%,的产率为_________________(列计算式)。
17. 镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣(含、、、和少量的、、、等元素)中提取镓及循环利用铝的工艺如下。
工艺中,LAEM是一种新型阴离子交换膜,允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子的原理如图。
已知:①。
②(冰晶石)的为。
③浸取液中,(Ⅲ)和(Ⅲ)以微粒形式存在,最多可与2个配位,其他金属离子与的配位可忽略。
回答下列问题:
(1)的简化电子排布式为__________;炭渣中与位于元素周期表中同一分区的金属元素有________。
(2)“还原”过程生成及,该反应的离子方程式为:_______________。
(3)“LAEM”提取”中,原料液的浓度越__________(填“高”或“低”),越有利于镓的提取;研究表明,原料液酸度过高,会降低镓的提取率。因此,在不提高原料液酸度的前提下,可向Ⅰ室中加入__________(填化学式),以进一步提高镓的提取率。
(4)“调pH”中,欲使溶液中,至少应大于__________,才有利于配离子及晶体的生成。若“结晶”后溶液中,则浓度为__________。
(5)GaAs是一种重要的半导体材料,含GaAs的废弃半导体材料可以用浓硝酸溶解,生成和,写出反应的离子方程式:_______________________________________。
18. 近年来催化重整制氢是氢能源获取的重要途径,主要反应如下:
反应Ⅰ:平衡常数为
反应Ⅱ:平衡常数为
反应Ⅲ:平衡常数为
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ的__________(用、表示),反应Ⅲ的__________(填“<”、“=”或“>”)。
(2)绝热恒容体系下,控制反应条件使体系初始温度为,仅发生反应Ⅰ,下列说法正确的是__________。
A. 反应Ⅰ的平衡常数维持恒定不变时,反应达平衡状态
B. 向反应体系中通入液氮,的平衡转化率降低
C. 反应一段时间后,发生反应Ⅱ可促进反应Ⅰ正向进行
D. 恒温恒压体系相比绝热恒容体系,更有利于提高催化重整制氢过程中的平衡转化率
(3)我国学者研发了一种用于反应Ⅱ的高效稳定催化剂——原子层金簇负载催化剂,下图表示该催化剂与金催化剂的反应历程:(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)
①使用金催化剂时,决速步的化学方程式为______________________________。
②使用催化剂__________(填“A”或“B”)更有利于反应Ⅱ进行。
③结合电负性分析,易与结合生成的原因:___________________________。
(4)时,将水碳比的混合气体投入恒压反应器中,平衡时各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。
①上图中表示曲线是__________(填“m”、“n”、“p”或“q”)。
②时,反应Ⅱ的物质的量分数的平衡常数__________(用物质的量分数代替平衡浓度计算,保留2位有效数字)。
(5)向恒温恒压密闭容器中通入与,维持恒定压强进行反应,反应达平衡时转化率为80%,的选择性为65%。则平衡体系中的分压为________(列计算式)。
19. 德戈替尼是一种治疗湿疹的药物,其中间体的合成路线如下(部分试剂和条件已略去)。
回答下列问题:
(1)化合物D的含氧官能团的结构简式:—OH、__________
(2)A→B的化学方程式:________________________________________。
(3)下列说法正确的是__________。
A. C分子有9种等效氢原子
B. 中,可消耗反应过程中生成的,加快反应速率
C. 最多能与溶液反应
D. J分子存在顺反异构体
(4)E→F的有机反应类型是__________,J→K的有机反应类型是__________。
(5)化合物中__________(填“1”或“2”)号碳的键极性更强。
(6)H→I中,中间体I的结构简式:__________,副产物的名称:__________。
(7)化合物B的同分异构体中,满足下列条件的有________种(不考虑立体异构)。
①属于芳香族化合物,且苯环上有两种等效氢;
②能在碱性条件下发生水解反应,水解产物之一能发生银镜反应,另一产物分子中存在;
写出其中一种含有5种等效氢,且核磁共振氢谱中原子的峰面积之比为6:3:2:1:1的分子的结构简式_________________。
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树德中学高2024级高三上学期9月阶段性测试化学试题
本试卷满分100分,考试用时75分钟
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Na-23 S-32
一、单项选择题(共15小题,每小题3分,共45分)
1. 化学与生产、生活密切相关。下列有关说法正确的是
A. 煤的气化是通过物理变化将煤转化为可燃性气体的过程
B. 由石墨烯卷制而成的“超级纤维”碳纳米管是一种新型有机高分子材料
C. 月球探测器带回的月壤样品中含磷酸盐晶体,其晶体结构可用红外光谱仪测定
D. 为减少“白色污染”,可用聚乳酸替代聚乙烯制作食品包装袋
【答案】D
【解析】
【详解】A.煤的气化是将煤与水蒸气在高温下反应,有新物质生成,属于化学变化,A错误;
B.碳纳米管仅由碳元素组成,属于碳单质,是无机非金属材料,B错误;
C.红外光谱仪的作用是测定分子中的官能团或化学键种类,无法测定晶体的空间结构,需要用X射线衍射仪测定,C错误;
D.聚乳酸是可生物降解的高分子材料,废弃后能在自然环境中分解,用它替代难降解的聚乙烯制作食品包装袋,可有效减少聚乙烯塑料难以降解带来的“白色污染”,D正确;
故选D。
2. 下列化学用语或图示正确的是
A. 的电子式:
B. 的价层电子对互斥模型:
C. 顺丁橡胶的结构简式:
D. 固态中的链状结构
【答案】C
【解析】
【详解】A.CaO2是由和过氧根离子构成,中两个氧原子通过单键连接,每个氧原子带3对孤对电子。正确电子式应为,A错误;
B.中中心B原子的价层电子对数,无孤电子对,价层电子对互斥模型为平面三角形,B错误;
C.顺丁橡胶为顺式-1,4-聚丁二烯,双键两侧的氢原子位于双键同侧,图示结构简式正确,C正确;
D.固态中氟原子有3对孤电子对,对氢键和成键电子对都有一定的排斥,所以在固体氟化氢的链状结构中氟原子应该在拐点处,,D错误;
故答案为C。
3. 常温下,下列溶液中各离子组能够大量共存,在加入相关试剂后不能大量共存的是
离子组
加入试剂
A
、、、
溶液
B
、、、
溶液
C
、、、
溶液
D
、、、
固体
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.原离子组中的酸性强于,会结合电离出的发生反应:,原离子组本身就不能大量共存,A错误;
B.常温下该组离子无反应,可大量共存;加入溶液后引入和,酸性条件下具有强氧化性,可同时氧化和,发生氧化还原反应,加入试剂后不能大量共存,B正确;
C.原离子组中与会生成难溶物沉淀,原离子组本身不能大量共存,C错误;
D.原离子组中与会结合生成特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀,原离子组本身不能大量共存,D错误;
故选B。
4. 表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
①苯与足量反应时,参与反应的碳碳双键数为
②葡萄糖完全燃烧,消耗的分子数为
③常温下,乙烯和丙烯组成的混合气体中所含共用电子对数为
④将通入足量水中,所得溶液中、、粒子数之和为
⑤常温下,的溶液中水电离出的的数目为
⑥含溶质的饱和溶液水解得到的胶粒数目小于
A. ①②④⑥ B. ②③⑤⑥ C. ②③④⑥ D. ①③④⑤
【答案】B
【解析】
【详解】①苯环中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊共价键,不存在普通碳碳双键,①错误;
②葡萄糖完全燃烧时,葡萄糖消耗氧气,则,消耗的氧气分子数为,②正确;
③乙烯和丙烯分子分别含6对和9对共用电子对,故混合气体中共用电子对数为(两者每单位质量所含共用电子对数相同),③正确;
④氯气与水的反应可逆,通入的不能完全反应,溶液中仍有分子。由氯元素守恒,、、的粒子数之和小于,④错误;
⑤水解促进水的电离,溶液中的来自水的电离。时,水电离出的,其数目为,⑤正确;
⑥一个胶粒是多个的集合体,即使的全部转化为胶体,胶粒数目也小于,⑥正确;
综上,②③⑤⑥正确,故答案选B。
5. 下列对应的化学方程式或离子方程式书写正确的是
A
肼(N2H4)溶于硫酸溶液生成酸式盐
B
溶于
C
向溶液中通入少量
D
酸性重铬酸钾检测酒驾的反应原理
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.酸碱中和反应生成酸式盐时需满足酸过量,肼()是二元弱碱,与足量硫酸反应时,可以结合2个生成,对应的酸式盐为,正确的反应化学方程式为,A错误;
B.与水的反应为歧化反应,中的,一半被氧化为,另一半被还原生成,正确反应应为: ,B错误;
C.向溶液中通入少量时,先将部分氧化为,自身被还原为,反应生成的会和过量的结合生成,该离子方程式电荷、原子均守恒,符合少量氯水的反应事实,书写正确,C正确;
D.酸性重铬酸钾具有强氧化性,在酸性条件下会将乙醇()直接氧化为乙酸(),不会停留在乙醛()阶段,题目给出的产物不符合实际反应原理,正确的离子方程式为: ,D错误;
故选C。
6. 化合物M是一种新型超分子晶体材料,由、、为原料,以为溶剂反应制得。下列叙述不正确的是
A. 从结构分析可知:分子可与反应生成水溶性更高的盐酸盐
B. 已知分子空腔大小可适配碱金属离子,该过程体现超分子的重要特征——分子识别
C. 分子与分子中不均存在极性共价键与非极性共价键
D. 是一种离子化合物,其熔点低于的熔点
【答案】C
【解析】
【详解】A.X分子含有氨基,氨基具有碱性,可以与反应生成铵盐,铵盐属于离子化合物,水溶性高于原来的有机物X,A正确;
B.Y属于冠醚,冠醚的空腔大小可以适配,能够选择性结合钾离子,该现象体现了超分子的分子识别特征,B正确;
C.Y是18‑冠‑6,分子内存在、极性共价键和非极性共价键;丙酮中存在、极性共价键,也存在非极性共价键,C错误;
D.M由有机阳离子和构成,属于离子化合物;离子晶体晶格能随离子半径增大而减小,M中阳离子体积很大,晶格能小于,所以M熔点低于,D正确;
故选C。
7. 氨甲环酸是一种易溶于水的白色结晶。反式氨甲环酸具有凝血功能。研究表明由顺式氨甲环酸异构化制得反式氨甲环酸的过程中,只经历一个过渡态。该异构化过程的平衡常数与温度的关系如图。
下列说法不正确的是
A. 氨甲环酸的分子式为,可发生缩聚反应
B. 氨甲环酸与甘氨酸互为同系物
C. 升高温度,正反应速率增大的程度比逆反应速率增大的程度更大
D. 向顺式氨甲环酸异构化的水溶液平衡体系中,加入顺式氨甲环酸晶体,平衡正向移动,达到新平衡后,顺式氨甲环酸与反式氨甲环酸的物质的量的比值几乎维持不变(忽略、的电离及反应)
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据氨甲环酸的结构,数出C、H、N、O原子个数可得分子式为;分子同时含有氨基和羧基,可以通过缩合脱水发生缩聚反应生成聚酰胺类高分子,A正确;
B.同系物的定义是:结构相似、分子组成相差1个或若干个原子团的有机化合物,要求官能团的种类、数目,以及母体结构类型均高度相似,甘氨酸()是链状的脂肪族氨基酸,而氨甲环酸属于脂环族氨基酸,二者母体结构类型差异大,不满足“结构相似”的同系物核心要求,不互为同系物,B错误;
C.根据图像,当温度升高时,减小,对应增大,说明平衡常数随温度升高而增大,因此正反应为吸热反应。 对于吸热反应,升高温度时,活化能更高的正反应速率增大的程度,会大于活化能更低的逆反应速率增大的程度,该选项说法正确,C正确;
D.氨甲环酸易溶于水,该异构化反应的平衡常数表达式为 ,向水溶液平衡体系中加入顺式氨甲环酸晶体,晶体会溶解,使顺式氨甲环酸浓度瞬间增大,平衡正向移动;由于温度不变则不变,达到新平衡时,顺式与反式的浓度比值为定值,同一溶液体积相同,物质的量比值等于浓度比值,因此二者的物质的量的比值几乎维持不变,D正确;
故选B。
8. 油画创作通常需要用到多种无机颜料。研究发现,在不同的空气湿度和光照条件下,颜料雌黄褪色的主要原因是发生了如图两种化学反应:
下列说法正确的是
A. 雌黄是一种金属硫化物,易被氧化
B. 反应Ⅰ和Ⅱ中,元素和都被氧化
C. 反应Ⅱ中,氧化剂与还原剂的物质的量之比为
D. 反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化转移的电子数之比为
【答案】D
【解析】
【分析】反应Ⅰ:,中化合价保持价不变,由价升高到价,只有硫元素被氧化,作为氧化剂,被还原;
反应Ⅱ:,从价升高到价,从价升高到价,砷、硫均被氧化,作氧化剂,据此解答。
【详解】A.雌黄中As属于非金属元素,因此雌黄是非金属硫化物,两个反应中均可被氧气氧化,即易被氧化,A错误;
B.由分析可知,反应Ⅰ中元素化合价不变,只有被氧化;反应Ⅱ中和化合价均升高,二者都被氧化,B错误;
C.由分析可知,反应Ⅱ中还原剂为,氧化剂是,1 mol 参与反应消耗7 mol ,则氧化剂与还原剂物质的量之比为,C错误;
D.反应Ⅰ中,1 mol 有3 mol S从价升到价,共失去12 mol电子;反应Ⅱ中,1 mol 有2 mol As从价升到价失去4 mol电子,3 mol S从价升到价失去24 mol电子,共失去28 mol电子,则反应Ⅰ和Ⅱ中,氧化转移的电子数之比为,D正确;
故选D。
9. 下列实验装置使用正确的是
A.用二氧化锰和浓盐酸反应制氯气
B.证明乙炔可使溴水褪色
C.制备溶液
D.单质的燃烧实验
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.和浓盐酸制取氯气,需要加热,图中没有酒精灯,不能发生反应,A错误;
B.电石和饱和食盐水反应生成乙炔,但电石中含有硫化钙等杂质,会生成等气体杂质,也能使溴水褪色,会干扰乙炔的检验,该装置不能证明是乙炔使溴水褪色,B错误;
C.Cl2通入冰水浴的NaOH溶液,发生反应:,温度高时会发生副反应生成,冰水可以防止副反应,导管长进短出,装置正确,C正确;
D.钠单质燃烧实验不能在表面皿上加热,表面皿不耐高温,应该用坩埚放置在泥三角上加热,D错误;
故答案选C。
10. 一种将转化为高附加值物质的机理如图,其中的代表或有机基团。
已知:原子的杂化形式中,值越小,成分越高,其吸电子能力越强。下列说法不正确的是
A. 若为,产物中还可能生成
B. 在反应①中体现了酸性
C. 的结构可能为
D. 最终产物的酸性弱于
【答案】D
【解析】
【分析】反应总过程为端炔和发生羧基化反应生成炔酸,咪唑类物质作为催化剂循环参与反应。
【详解】A.若R=H,反应物为乙炔,两端都含有端炔氢,都可以发生羧基化反应,最终可以得到,A项正确;
B.反应①中,给出质子,结合质子生成,因此在反应中体现酸性,B项正确;
C.反应②中,咪唑负离子进攻CO2的亲电碳,生成,C项正确;
D.炔基的吸电子能力强于烷基,吸电子能力强,导致中的氢原子更易电离,故酸性:,D项错误;
答案选D。
11. 的资源化利用有利于实现“碳中和”。利用为原料可以合成新型可降解高分子,其合成路线如下。
下列说法不正确的是
A. 反应①、②的原子利用率均为100%
B. X与互为同分异构体,但不属于顺反异构体
C. 理论上,最多能与发生加成反应
D. 可以利用碳碳双键进一步交联形成网状结构,该网状结构难以降解
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据分子式可知,反应①为2个X和1个生成1个Y,不生成其他物质,原子利用率100%;反应②为开环后的加聚反应,不生成其他物质,原子利用率为100%,A正确;
B.X与的分子式相同,结构不同,互为同分异构体,碳碳双键的一侧有两个相同的氢原子,不存在顺反异构,B正确;
C.P中酯基不能和发生加成反应,碳碳双键可以和发生加成反应,因此最多能与发生加成反应,C错误;
D.根据P的结构简式可知,P中存在碳碳双键,可以发生加成反应,使不同高分子链之间连接,进一步交联形成网状结构,网状结构难以降解,D正确;
故选C。
12. 某多孔储氢材料前驱体结构如图,M、W、X、Y、Z五种非金属元素原子序数依次增大,其中基态M、W、X、Y、Z的未成对电子数的比值为1:1:2:3:2。下列说法正确的是
A. 氢化物沸点:
B. 第二电离能:
C. 、、可形成离子化合物
D. 键角:
【答案】C
【解析】
【分析】由题干信息可知,基态M、W、X、Y、Z的未成对电子数的比值为1:1:2:3:2,故Z为C或者O,根据多孔储氢材料前驱体结构图可知Y周围形成了4个单键,再结合信息M、W、X、Y、Z五种元素原子序数依次增大,故Y为N,故Z为O,M只形成一个单键,M为H,X为C,则W为B,据此分析作答。
【详解】A.X的氢化物有常温下呈气态的CH4、呈液态的苯、呈固态的蒽等,Y的氢化物有常温下呈气态的NH3、呈液态的N2H4等,无法比较,A项错误;
B.C+的电子排布为1s22s22p1、O+的电子排布为1s22s22p3,2p轨道为半充满稳定结构、N+的电子排布为1s22s22p2,因此第二电离能顺序为C < N < O,即X<Y<Z,B项错误;
C.H、N、O三种非金属元素可形成硝酸铵、亚硝酸铵等化合物,这类物质由铵根阳离子和含氧酸根阴离子通过离子键构成,属于离子化合物,C项正确;
D.中心原子电负性越大,成键电子对越靠近中心,电子对间斥力越大,键角越大,电负性:O> N,因此,D项错误;
答案选C。
13. 根据实验目的设计方案并进行实验,观察到相关现象,其中方案设计或结论不正确的是
实验目的
方案设计
现象
结论
A
比较与的氧化性强弱
向盛有和的试管中分别加入等体积、等浓度的浓盐酸
盛的试管中产生黄绿色气体
氧化性:
B
比较与的酸性强弱
向漂白粉溶液中通入气体
溶液产生白色沉淀
酸性:
C
比较与结合的能力
向等物质的量浓度的和混合溶液中滴加几滴溶液,振荡
溶液颜色无明显变化
结合的能力:
D
探究和浓反应后溶液呈绿色的原因
将通入下列溶液至饱和:
①浓
②和的混合溶液
①无色变黄色
②蓝色变绿色
和浓反应后溶液呈绿色的主要原因是溶有
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.向盛有和的试管中分别加入等体积、等浓度的浓盐酸,盛的试管产生黄绿色氯气,说明可以氧化生成,而不能氧化,根据氧化剂氧化性强于氧化产物,得到氧化性,A正确;
B.向漂白粉溶液中通入气体,溶液产生白色沉淀,该反应不是强酸制弱酸,具有强氧化性,具有还原性,二者发生氧化还原反应生成沉淀,不能用来比较与的酸性强弱,B错误;
C.向等物质的量浓度的和混合溶液中滴加几滴溶液,振荡后溶液颜色无明显变化,说明优先和结合,几乎没有与结合显色,证明结合的能力,C正确;
D.将通入浓硝酸中,溶液由无色变为黄色,将通入和的混合溶液中,溶液由蓝色变为绿色,对比两组实验,说明和浓硝酸反应后溶液呈绿色主要是因为溶解了,D正确;
故选B。
14. 硝普钠为一种速效和短时作用的血管扩张药,某化学实验小组按以下流程制备硝普钠晶体。
已知:①硝普钠易溶于水,溶解度随温度变化不大;
②氧化步骤的反应方程式为:。
下列说法不正确的是
A. 已知中配体为、,则该配合物的中心离子为
B. 结构中的键数与键数的比值为1:1
C. “连续操作”为蒸发浓缩、冷却结晶
D. 物质的主要成分为,物质的主要成分为、
【答案】C
【解析】
【分析】易溶于水,第一步将其溶解并水浴加热;将溶解后的用硝酸氧化得到、和;用调节溶液pH=8,转化为、转化为和;煮沸除去(物质a),溶液经连续操作后过滤得硝普钠粗产品,同时得到和(物质b)。
【详解】A.已知中配体为、,则该配合物的中心元素Fe化合价为+2,故为,A正确;
B.每个结构中有6个含有6条键与12条键,中心离子与6个形成6条键,共12条键、12条键,比值为1:1,B正确;
C.硝普钠易溶于水,溶解度随温度变化不大,故一系列操作应为蒸发结晶,C错误;
D.根据分析物质的主要成分为,物质的主要成分为和,D正确;
故选C。
15. 25℃下,在的KI溶液中加入一定量,达平衡时,溶液中和(或)与pH的关系如图所示(溶液体积变化忽略不计):
已知:Ⅰ.时,体系中有存在;
Ⅱ.溶液中存在①;②。
下列说法正确的是
A. 反应①的平衡常数
B. 溶液中始终有,且时,的值随增大而减小
C. 若在平衡体系中加入少量,和的平衡浓度均增大
D. 若改变KI溶液的初始浓度,相同下达平衡时,的值不变
【答案】B
【解析】
【分析】当pH<8.73时,体系中有存在。这意味着在pH≤8.73时,溶液中的处于饱和状态,其浓度保持恒定。
【详解】A.反应①的平衡常数,pH=7.5时,,根据碘元素守恒,初始,由于反应①消耗了转化为了,且物质的量之比为1:1,反应2在pH=7.5时产生的极少,趋近于0,可以忽略,所以此时平衡时: ,代入数据: ,A错误;
B.当pH<8.73时,,对应关系成立,当pH>8.73时,反应② 右移,消耗 生成更多 ,因此始终满足 ;当时,,逐渐降低,K不变,故的值随增大而减小,B正确;
C.当pH<8.73时,体系中已经存在,说明溶液中的已经达到了饱和溶液的溶解平衡。此时再加入少量的,不变,因此,化学平衡①和②都不会发生移动,和的平衡浓度都保持不变,C错误;
D.反应②+3×反应①得到,平衡常数,,相同下意味着是定值,改变KI溶液的初始浓度,虽然平衡会发生移动,但只要体系中依然有剩余,由于溶解平衡的缓冲作用,的值就不会改变,此时是定值;当pH达到某一值时,改变,是变量,D错误;
故选B。
二、非选择题(共4小题,共55分)
16. 大豆苷元(D)具有治疗心脑血管疾病的作用。因其难溶于水,生物利用度低,某研究团队采用下列反应路线,合成了易溶于水的大豆苷元磺酸钠()。
已知:①D为白色粉末,可溶于浓硫酸,其磺化产物易溶于水;
②相对分子质量:,。
实验步骤如下:
Ⅰ.在圆底烧瓶中,加入浓硫酸和,下搅拌反应,冷却至室温。
Ⅱ.上述反应液与饱和溶液混合,析出沉淀,静置;抽滤(即减压过滤),沉淀用20%溶液洗涤至滤液呈中性,得到粗产品。
Ⅲ.粗产品在10%的溶液中重结晶,真空干燥,得到产品。回答下列问题:
(1)Ⅰ中,分批加入D的目的是____________________;加热方式为__________。
(2)向盛有蒸馏水的试管中滴入2滴Ⅰ中的反应液,振荡,______________________________(填实验现象),表明反应不完全。
(3)Ⅱ中,将反应液“缓慢倒入”饱和溶液的原因是:__________________________________。
(4)减压过滤的抽滤装置由布氏漏斗、吸滤瓶和抽气泵组成,调大水龙头的液体流量,可减小吸滤瓶中的压强。II中抽滤装置如图,抽滤与普通过滤相比,优点是__________________________________。下列洗涤滤饼的操作正确的是__________。
A.关小水龙头,加蒸馏水至浸没晶体,待液体自然流下
B.关小水龙头,加溶液至浸没晶体,使洗涤剂缓缓通过晶体
C.开大水龙头,加蒸馏水快速冲洗晶体
D.开大水龙头,加溶液快速冲洗晶体
(5)Ⅲ中关于重结晶的相关描述错误的是__________。
A. 在的溶液中的溶解度随温度升高而增大
B. 溶液颜色较深时,可加入活性炭,煮沸脱色
C. 趁热过滤,除去活性炭及可溶性杂质
D. 为得到大颗粒晶体,可通过快速降温,使结晶析出
(6)通过毛细管测熔点法可测得的熔点高于D,熔点更高的原因是_____________________________________。
(7)Ⅲ中产品纯度为99.5%,的产率为_________________(列计算式)。
【答案】(1) ①. 防止剧烈反应,大量放热局部温度过高导致多磺化、碳化等副反应 ②. 60℃水浴加热
(2)溶液中有浑浊物或难溶物
(3)反应液中浓硫酸与饱和NaCl溶液混合会剧烈放热,缓慢倒入可防止液体飞溅,避免发生危险
(4) ①. 过滤速率快,且固体更干燥 ②. B (5)CD
(6)D是分子晶体,是离子化合物,离子键作用力强于分子间作用力,熔点更高
(7)
【解析】
【小问1详解】
D为白色粉末,可溶于浓硫酸,其磺化产物易溶于水,Ⅰ中分批加入D的目的是防止剧烈反应,大量放热局部温度过高导致多磺化、碳化等副反应发生。60℃的加热可选择水浴加热。
【小问2详解】
大豆苷元(D)难溶于水,向盛有蒸馏水的试管中滴入2滴Ⅰ中的反应液,振荡溶液中有浑浊物或难溶物,表明反应不完全。
【小问3详解】
Ⅱ中,将反应液“缓慢倒入”饱和溶液的原因是反应液中浓硫酸与饱和NaCl溶液混合会剧烈放热(相当于浓硫酸的稀释),缓慢倒入可防止液体飞溅,避免发生危险。
【小问4详解】
抽滤在真空泵的作用下过滤速率快,且固体更干燥。洗涤滤饼的正确操作是关小水龙头,水流太大导致滤渣流失;沉淀用20%溶液洗涤可减少产品损失,故加溶液至浸没晶体,使洗涤剂缓缓通过晶体。故选B。
【小问5详解】
A.结合步骤III,在的溶液中的溶解度随温度升高而增大,A正确;
B.活性炭具有吸附性,溶液颜色较深时,可加入活性炭,煮沸脱色,B正确;
C.可溶性杂质无法通过过滤除去,C错误;
D.为得到大颗粒晶体,可通过降温结晶,快速降温会析出细小晶体,故温度不可降低过快,D错误;
故选CD。
【小问6详解】
D是分子晶体,是离子化合物,离子键作用力强于分子间作用力,故熔点更高。
【小问7详解】
10.0 gD完全反应生成的质量为,实际得到的质量为,产量为。
17. 镓(Ga)在半导体、记忆合金等高精尖材料领域有重要应用。一种从电解铝的副产品炭渣(含、、、和少量的、、、等元素)中提取镓及循环利用铝的工艺如下。
工艺中,LAEM是一种新型阴离子交换膜,允许带负电荷的配离子从高浓度区扩散至低浓度区。用LAEM提取金属离子的原理如图。
已知:①。
②(冰晶石)的为。
③浸取液中,(Ⅲ)和(Ⅲ)以微粒形式存在,最多可与2个配位,其他金属离子与的配位可忽略。
回答下列问题:
(1)的简化电子排布式为__________;炭渣中与位于元素周期表中同一分区的金属元素有________。
(2)“还原”过程生成及,该反应的离子方程式为:_______________。
(3)“LAEM”提取”中,原料液的浓度越__________(填“高”或“低”),越有利于镓的提取;研究表明,原料液酸度过高,会降低镓的提取率。因此,在不提高原料液酸度的前提下,可向Ⅰ室中加入__________(填化学式),以进一步提高镓的提取率。
(4)“调pH”中,欲使溶液中,至少应大于__________,才有利于配离子及晶体的生成。若“结晶”后溶液中,则浓度为__________。
(5)GaAs是一种重要的半导体材料,含GaAs的废弃半导体材料可以用浓硝酸溶解,生成和,写出反应的离子方程式:_______________________________________。
【答案】(1) ①. ②.
(2)
(3) ①. 高 ②.
(4) ①. 3.2 ②.
(5)
【解析】
【分析】电解铝的副产品炭渣(含C、Na、Al、F和少量的Ga、Fe、K、Ca等元素)进行焙烧,金属转化为氧化物,焙烧后的固体加入盐酸浸取,浸取液加入铝片将Fe3+进行还原,得到原料液,原料液利用LAEM提取,[GaCl4]-通过交换膜进入II室并转化为Ga3+,II室溶液进一步处理得到镓,I室溶液加入含F-的废液调pH并结晶得到Na3[AlF6]晶体用于电解铝;据此分析;
【小问1详解】
Ga是31号元素,简化电子排布式,Ga属于p区,炭渣里同分区金属元素还有Al;
【小问2详解】
还原过程中,被还原为,结合水生成,Al被氧化为,离子方程式;
【小问3详解】
“LAEM提取”中,原料液的Cl-浓度越高,更有利于生成[GaCl4]-的反应正向移动,更有利于Ga的提取,在不提高原料液酸度的前提下,同时不引入新杂质,可向I室中加入NaCl,提高Cl-浓度,进一步提高Ga的提取率;
【小问4详解】
由,,为了使溶液中,,故pH至少应大于3.2,有利于[AlF6]3-配离子及Na3[AlF6]晶体的生成,若“结晶”后溶液中,根据Na3[AlF6](冰晶石)的为4.0×10-10,[AlF6]3-浓度为;
【小问5详解】
浓硝酸溶解GaAs,As从-3价被氧化为+5价(生成),Ga保持+3价生成Ga3+,浓硝酸被还原生成NO2,离子方程式为:。
18. 近年来催化重整制氢是氢能源获取的重要途径,主要反应如下:
反应Ⅰ:平衡常数为
反应Ⅱ:平衡常数为
反应Ⅲ:平衡常数为
回答下列问题:
(1)反应Ⅲ的__________(用、表示),反应Ⅲ的__________(填“<”、“=”或“>”)。
(2)绝热恒容体系下,控制反应条件使体系初始温度为,仅发生反应Ⅰ,下列说法正确的是__________。
A. 反应Ⅰ的平衡常数维持恒定不变时,反应达平衡状态
B. 向反应体系中通入液氮,的平衡转化率降低
C. 反应一段时间后,发生反应Ⅱ可促进反应Ⅰ正向进行
D. 恒温恒压体系相比绝热恒容体系,更有利于提高催化重整制氢过程中的平衡转化率
(3)我国学者研发了一种用于反应Ⅱ的高效稳定催化剂——原子层金簇负载催化剂,下图表示该催化剂与金催化剂的反应历程:(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)
①使用金催化剂时,决速步的化学方程式为______________________________。
②使用催化剂__________(填“A”或“B”)更有利于反应Ⅱ进行。
③结合电负性分析,易与结合生成的原因:___________________________。
(4)时,将水碳比的混合气体投入恒压反应器中,平衡时各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。
①上图中表示曲线是__________(填“m”、“n”、“p”或“q”)。
②时,反应Ⅱ的物质的量分数的平衡常数__________(用物质的量分数代替平衡浓度计算,保留2位有效数字)。
(5)向恒温恒压密闭容器中通入与,维持恒定压强进行反应,反应达平衡时转化率为80%,的选择性为65%。则平衡体系中的分压为________(列计算式)。
【答案】(1) ①. ②. > (2)ABCD
(3) ①. 或 ②. B ③. 电负性,中成键电子对偏向,显正电性,中成键电子对偏向,显负电性,二者通过静电作用相结合,形成新的键
(4) ①. n ②. 2.1
(5)
【解析】
【小问1详解】
根据盖斯定律,反应Ⅲ=反应Ⅰ+反应Ⅱ,因此平衡常数满足,两边取自然对数得;反应Ⅲ的,即正反应为吸热反应,,因此。
【小问2详解】
A.绝热恒容体系中,反应Ⅰ吸热,体系温度会随反应进行变化,而平衡常数仅与温度有关,恒定说明体系温度不再改变,反应各组分浓度也不再变化,反应达平衡,A正确;
B.绝热恒容体系中通入同温N2,反应体系体积不变,反应物、生成物的浓度和分压均不改变,平衡不移动,的平衡转化率不变,B正确;
C.反应Ⅱ消耗反应Ⅰ的生成物CO,根据勒夏特列原理,生成物浓度降低会促进反应Ⅰ正向进行,C正确;
D.绝热恒容下反应Ⅰ吸热,体系温度会逐渐降低,抑制平衡正向移动;恒温恒压体系温度维持初始900℃的高温,更有利于反应Ⅰ正向进行,提高平衡转化率,D正确;
故选ABCD。
【小问3详解】
①决速步是反应历程中活化能最大的步骤。金催化剂A的最高能垒是过渡态Ⅱ对应的步骤,能垒为,对应基元反应为或。
②催化剂B的两个过渡态对应的活化能垒均远低于金催化剂A,反应的能垒更小,反应速率更快,更有利于反应Ⅱ进行。
③电负性,中成键电子对偏向,显正电性,中成键电子对偏向,显负电性,二者通过静电作用相结合,形成新的键。
【小问4详解】
①反应Ⅰ为吸热反应,升温平衡正向移动,的物质的量分数随温度升高显著增大,对应曲线q;反应Ⅱ为放热反应,低温下更易生成,但温度升高时反应Ⅰ生成的CO逐渐增多,的增长幅度远小于、也小于,CO的物质的量分数随温度升高持续上升,对应曲线m;物质的量分数较低、随温度小幅上升的曲线n为。
②已知水碳比,设起始时,,,设反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ消耗的CH4物质的量分别为,列三段式:,平衡时,,由图可知,600℃时各组分物质的量分数:,,,解得,则,反应Ⅱ的。
【小问5详解】
初始通入和,转化率80%,即反应的为,剩余为;选择性为65%,即生成的物质的量为,生成的物质的量为;根据O原子守恒,;根据H原子守恒,,,因此分压为。
19. 德戈替尼是一种治疗湿疹的药物,其中间体的合成路线如下(部分试剂和条件已略去)。
回答下列问题:
(1)化合物D的含氧官能团的结构简式:—OH、__________
(2)A→B的化学方程式:________________________________________。
(3)下列说法正确的是__________。
A. C分子有9种等效氢原子
B. 中,可消耗反应过程中生成的,加快反应速率
C. 最多能与溶液反应
D. J分子存在顺反异构体
(4)E→F的有机反应类型是__________,J→K的有机反应类型是__________。
(5)化合物中__________(填“1”或“2”)号碳的键极性更强。
(6)H→I中,中间体I的结构简式:__________,副产物的名称:__________。
(7)化合物B的同分异构体中,满足下列条件的有________种(不考虑立体异构)。
①属于芳香族化合物,且苯环上有两种等效氢;
②能在碱性条件下发生水解反应,水解产物之一能发生银镜反应,另一产物分子中存在;
写出其中一种含有5种等效氢,且核磁共振氢谱中原子的峰面积之比为6:3:2:1:1的分子的结构简式_________________。
【答案】(1)
(2) (3)ACD
(4) ①. 取代反应 ②. 还原反应
(5)2 (6) ①. ②. 丙酮
(7) ①. 11 ②. 或
【解析】
【分析】A与手性氨基醇发生缩合反应生成亚胺化合物B。B中含有一个亚胺双键(C=N),在Pd/C催化加氢条件下被还原为单键。结合给定的分子式,可推断出C是一种仲胺,结构简式为 。C的氨基与溴代酯发生分子间亲核取代得到D。D中的端位醇羟基被氯代生成E。E随后在碱性条件下发生分子内取代,闭环形成含有四元氮杂环的化合物F。F经过催化氢化脱苄基并接上Boc保护基生成G。G在碱作用下形成酯基α-碳负离子,进攻溴代烃发生烷基化,引入一条带有碳碳双键的异戊烯基侧链得到H。对于I的结构,首先观察I→J的变化,反应条件为苯甲胺,而J中包含C=N键,推测I结构中必然有C=O的结构,结合具体位置及结构,推测该C=O应为醛基,I的结构应为。H→I反应条件为O3和PPh3,发生经典的臭氧化-还原水解反应。H侧链上的孤立碳碳双键被氧化“剪断”,生成相应的醛。醛类物质I与苯甲胺发生加成反应,生成J。J随后在NaBH(OAc)3(三乙酰氧基硼氢化钠)作用下被还原为仲胺K。
【小问1详解】
观察D的结构,除羟基外,含氧官能团为叔丁酯的酯基,结构简式为。
【小问2详解】
由分析,A→B得反应方程式为。
【小问3详解】
A.由分析,C的结构为,包含9种等效氢原子,具体位置如图,A正确;
B.是C的仲胺与溴代酯的亲核取代,生成副产物,作为弱碱中和,避免质子化胺降低亲核性,推动反应正向进行,但不属于催化剂,不能加快反应速率,选项说法混淆了动力学和热力学的概念,B错误;
C.E的结构中含有一个酯基(消耗1 mol NaOH)和一个氯代烃侧链(消耗1 mol NaOH),因此总共能与2 mol NaOH反应,C正确;
D.J分子中存在碳氮双键,双键两端的C和N分别连接不同基团,满足顺反异构的条件,D正确;
故选ACD。
【小问4详解】
E→F在碱作用下,分子内的氯原子作为离去基团,氮原子进攻亲核关环生成氮杂环丁烷,属于取代反应。
J→K是亚胺的碳氮双键被三乙酰氧基硼氢化钠还原为饱和仲胺,属于还原反应。
【小问5详解】
2号碳直接连接吸电子的酯基,吸电子诱导效应使该碳上的C-H键电子云更偏向碳,H更易解离,C-H键极性远强于仅连烷基的1号碳。
【小问6详解】
由分析,I的结构简式为。
由分析,H→I的反应发生后,H 的侧链 被剪断后,左边留在主结构上变为醛基,右边掉落的片段变为丙酮。
【小问7详解】
化合物B的分子式为,其不饱和度。苯环占4个不饱和度,因此剩余1个不饱和度应当是酰胺中的C=O,其余部分均为饱和结构。具体该酰胺的水解方程式应为,只有这1种情况符合题意。其中一个水解产物能发生银镜反应。高中阶段能发生银镜反应的羧酸或羧酸盐应为甲酸或甲酸盐,因此R为氢(H),该目标化合物必然为N-取代甲酰胺,即,由B的分子式可以推知R’为,因此上述问题转化为了C9H11-NHCHO能满足题目中①的限制要求,即苯环上有2种等效氢。下面分类讨论:
情况1:当-NHCHO直接与苯环相连,剩余的部分为-C3H7。当苯环上有2个取代基,剩余基团为1个丙基,与-NHCHO对位取代,符合条件,丙基有2种,因此包含2种同分异构体;当苯环上有4个取代基是,剩余基团为3个甲基,以-NHCHO相连的碳原子为1号位,则三个甲基的位置可以为(2,3,4)、(2,3,5)、(2,3,6)、(2,4,5),共4种。综上情况1共6种。
情况2:取代基为-CH2NHCHO,剩余的部分为-C2H5。当苯环上有2个取代基,剩余基团为1个乙基,2个取代基处于对位符合条件;当苯环上有3个取代基,剩余基团为2个甲基,以-CH2NHCHO相连的碳原子为1号位则其余2个甲基的位置可以为(2,6)和(3,5)。综上情况2共3种。
情况3:取代基为-C2H4NHCHO,此时该取代基有2种,-CH2CH2NHCHO或-CH(CH3)NHCHO,剩余基团为1个甲基,2个取代基处于对位时符合条件。综上情况3共2种。
综合上述3种情况讨论,符合条件的同分异构体共6+3+2=11种。
符合题干中H原子个数比为6:3:2:1:1的结构只有或。
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