内容正文:
高三年级(化学)学科试卷
考试时长:75分钟 满分:100分
考生须知:
1.本卷满分100分,考试时间75分钟;
2.答题前,在答题卡指定区域填写班级、姓名及准考证号;
3.所有答案必须写在答题卡上,写在试卷上无效;
4.考试结束后,只需上交答题卡。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 P-31 Zn-65 Ag-108
选择题部分
一、选择题(本大题共15小题,每小题3分,共45分。每个小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1. 下列物质不属于盐的是
A. B. (R代表烃基)
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.由钠离子和酸根离子构成,属于盐,不符合题意,A错误;
B.由和构成,其中可看作铵根离子中的一个氢原子被烃基取代后形成的阳离子,因此该物质属于有机铵盐,不符合题意,B错误;
C.由钠、氧两种元素组成,是一种过氧化物,属于氧化物,不属于盐,符合题意,C正确;
D.由钠离子和醋酸根离子构成,属于盐,不符合题意,D错误;
故选C。
2. 下列化学用语不正确的是
A. 甲醛中键的电子云轮廓图:
B. 的系统命名:2-甲基苯酚
C. 二氯化二硫(S2Cl2)的电子式:
D. 邻羟基苯甲醛的分子内氢键:
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲醛中π键是以轨道垂直于键轴以“肩并肩”方式重叠所形成的化学键,电子云轮廓图:,A正确;
B.含有的官能团为酚羟基,甲基与羟基相邻,系统命名为:2-甲基苯酚,B正确;
C.二氯化二硫的电子式为,C正确;
D.氢键表示方法:,其中X、Y为N、O、F,而醛基氢原子连在碳原子上,邻羟基苯甲醛分子中羟基氢原子与醛基氧原子之间可形成分子内氢键,氢键示意图为,D错误;
故选D。
3. 化学和人类的可持续发展息息相关,下列说法不正确的是
A. La-Ni合金在室温下容易形成金属氢化物,稍稍加热易分解,可做储氢合金
B. 二氧化硅具有良好的光学性能,可用于制造太阳能电池
C. 次氯酸具有强氧化性,可用作棉麻的漂白剂
D. 硫酸钙能使豆浆中的蛋白质聚沉,可用作制豆腐的凝固剂
【答案】B
【解析】
【详解】A.La-Ni合金室温下能结合氢形成金属氢化物,加热易分解释放氢气,符合储氢合金的性能要求,A正确;
B.二氧化硅具有良好的光学性能,可用于制造光导纤维,制造太阳能电池的材料为晶体硅,B错误;
C.次氯酸的强氧化性可破坏有机色素的结构,能够漂白棉麻等天然纤维,C正确;
D.硫酸钙属于电解质,可使豆浆中的蛋白质发生盐析而聚沉,是制豆腐常用的凝固剂,D正确;
故选 B。
4. 下列可完成对应实验的是
A.分离和
B.验证氧化性
C.检验有HBr生成
D.析出深蓝色晶体
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.分离和:易升华,但受热分解为和,冷却后又化合为,无法通过升华分离,故A错误;
B.验证氧化性>>:需分步进行, 先氧化生成(证明>),再用氧化生成(证明>)。直接将氯水分别滴入NaBr、NaI溶液,无法排除验证>,故B错误;
C.检验HBr生成:苯与溴在催化下反应生成HBr,但溴易挥发,挥发出的与溶液反应也生成沉淀,干扰HBr检验,需先除,故C错误;
D.析出深蓝色晶体:在乙醇中溶解度小,加入95%乙醇可降低其溶解度,使晶体析出,故D正确;
故答案为:D。
5. 下列实验操作不能达到实验目的的是
选项
实验目的
操作
A
探究KI与反应的限度
取溶液于试管中,加入溶液,充分反应后滴入5滴15% KSCN溶液
B
证明Cu和浓反应生成
取少量铜与浓反应后的溶液加入水中,溶液变蓝
C
证明木炭在加热时能与浓硝酸发生反应
将灼热的木炭加入浓硝酸中,有红棕色气体产生
D
实验室制备乙酸乙酯
向试管中依次加入乙醇、浓硫酸、乙酸和碎瓷片,加热,蒸出的乙酸乙酯用饱和碳酸钠溶液收集
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.KI与发生反应:。加入的碘离子和铁离子的物质的量分别为、,根据反应中二者的化学计量数之比为1∶1,可知KI过量。充分反应后加入KSCN溶液,溶液显红色,说明仍有存在,即在KI过量时仍未完全反应,能够说明该反应存在限度,A正确;
B.铜与浓硫酸在加热条件下反应,化学方程式为。取少量反应后的溶液加入水中,溶液变蓝,说明溶液中存在,结合反应体系中含有硫酸,可证明生成了,B正确;
C.灼热的木炭使浓硝酸受热,而浓硝酸受热本身就能分解产生红棕色的,反应的化学方程式为。因此,观察到红棕色气体不能排除硝酸受热分解的影响,不能据此证明木炭与浓硝酸发生了反应,C错误;
D.先加入乙醇,再加入浓硫酸、乙酸和碎瓷片,符合乙酸乙酯制备实验的加料顺序。浓硫酸作催化剂和吸水剂,碎瓷片可防止暴沸,加热使乙醇与乙酸发生酯化反应并将生成的乙酸乙酯蒸出。饱和碳酸钠溶液能中和随乙酸乙酯蒸出的乙酸、溶解乙醇,并降低乙酸乙酯的溶解度,使乙酸乙酯分层,能够达到实验目的,D正确;
故选C。
6. 次磷酸盐用于化学镀银的反应为:(未配平),表示阿伏加德罗常数,当标况下生成3.36L的时,下列说法正确的是
A. 既不是氧化剂也不是还原剂
B. 氧化产物与还原产物的物质的量之比为2:5
C. 转移电子的数目为
D. 消耗水的质量为7.2g
【答案】B
【解析】
【分析】配平化学方程式:通过分析氧化态变化,确定1mol中P元素化合价从+1→+5,失去4mol,被氧化,1mol化合价从+1→0,得到1mol,1mol中的H元素化合价从+1→0,得到2mol,被还原。配平后反应为,生成的物质的量=。
【详解】A.由分析可知:中的H被还原为,所以作氧化剂,故A错误;
B.氧化产物(2mol)与还原产物(Ag2mol +3mol)的物质的量比为2:5,故B正确;
C.当生成0.15mol时,生成0.1mol,转移电子0.4mol,转移电子数0.4,故C错误;
D.当生成0.15mol时,消耗0.2mol,0.2mol 的质量为:,故D错误;
故答案为:B。
7. 下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是
A. 漂白粉在空气中不稳定,可用于漂白纸张
B. 溶液具有酸性,可用于腐蚀印刷电路板上的Cu
C. BrCl和IBr中Br所带的电性不同,BrCl和IBr与水反应的含溴产物不同
D. 易升华,可用于检验淀粉的存在
【答案】C
【解析】
【详解】A.漂白粉在空气中与水、二氧化碳反应生成不稳定的次氯酸,用于漂白纸张为漂白性,表现性质不同,A错误;
B.FeCl3溶液可用作印刷电路铜板的腐蚀剂,该腐蚀过程的离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,与溶液的酸性无关,B错误;
C.在IBr中,I表现为+1价,Br表现为-1价,故与水反应生成HBr、HIO,在BrCl中,Br表现为+1价,Cl表现为-1价,故与水反应生成HCl、HBrO,C正确;
D.遇淀粉变蓝,可用于检验淀粉的存在,与其易升华无关,D错误;
故选C。
8. 下列反应的离子方程式不正确的是
A. 溶液中滴加足量的溴水:
B. 草酸溶液中加入少量酸性高锰酸钾溶液:
C. 用硫代硫酸钠溶液脱氯:
D. 溶液滴入溶液中:
【答案】C
【解析】
【详解】A.被氧化为,被还原为,离子方程式书写正确,故A正确;
B.草酸()作为弱酸以分子形式参与反应,酸性条件下合理,离子方程式书写正确,故B正确;
C.硫代硫酸钠()被氧化时,应生成而非(氧化性强,S被氧化至+6价),正确的离子方程式为,故C错误;
D.与生成沉淀,离子方程式书写正确,故D正确;
故答案为:C。
9. 短周期主族元素分布在三个周期且原子序数依次增大,基态Y原子中s能级与p能级的电子数相等,相邻,的价电子数之和为是第四周期元素,最外层只有1个电子,其内层均填满电子,下列说法正确的是
A. Y不可形成含极性共价键的单质
B. 键角
C. 的空间构型为四面体形
D. Q的基态原子有16种空间运动状态
【答案】C
【解析】
【分析】短周期主族元素分布在三个周期且原子序数依次增大,基态Y原子中s能级与p能级的电子数相等,则X为H 、Y为O,相邻,的价电子数之和为19,则Z为S,M为Cl, Q是第四周期元素,最外层只有1个电子,其内层均填满电子,则Q为Cu,据此回答
【详解】A.由分析可知,Y为O,单质是极性分子,含有极性共价键,A错误;
B.分子有2对孤对电子,中的孤对电子与形成配位键,孤对电子对成键电子对的排斥作用更减小,键角增大,,B错;
C.的中心原子S原子的价层电子对数为4,空间构型为四面体形,C正确;
D.基态原子Cu的电子排布式为,共15种空间运动状态,D错误
故答案选C。
10. 化学与人类社会可持续发展息息相关。下列说法错误的是
A. 可通过蒸馏、电渗析等方法对海水进行淡化处理
B. 可利用水杨酸和乙酸酐生产解热镇痛药阿司匹林
C. 煤的液化是通过物理变化将煤转化为可燃性液体的过程
D. 制作食品时加入山梨酸钾、苯甲酸钠作防腐剂,可延长保质期
【答案】C
【解析】
【详解】A.蒸馏法利用水与盐类沸点差异分离得到淡水,电渗析法利用离子交换膜分离海水中的离子实现淡化,二者均为常见的海水淡化方法,A正确;
B.水杨酸与乙酸酐发生取代反应可生成乙酰水杨酸(阿司匹林),是生产阿司匹林的常用反应原理,B正确;
C.煤的液化是指将煤转化为可燃性液体燃料(如甲醇、汽油等)的过程,分为直接液化(煤与氢气直接反应)和间接液化(先将煤气化为CO和H2,再合成液体燃料),两种方法中均有新物质生成,属于化学变化,并非物理变化,C错误;
D.山梨酸钾、苯甲酸钠是合规的食品防腐剂,能够抑制微生物生长繁殖,可延长食品保质期,D正确;
答案选C。
11. 下列说法正确的是
A. ,已知,则正反应在较高温度下可自发进行
B. ,已知,则船式环己烷比椅式环己烷更稳定
C. 已知,达平衡后,温度保持不变,缩小容器体积,重新建立平衡后,浓度增大
D. 在绝热恒容容器中反应朝正向进行,若气体总压强增大,则
【答案】D
【解析】
【详解】A.反应的ΔS<0,反应自发性由ΔG=ΔH-TΔS<0判断。ΔS<0时,-TΔS为正值,高温下T增大使-TΔS更大,若ΔH<0,高温易导致ΔG>0,反应不自发;若ΔH>0,ΔG恒正,故较高温度下正反应不可自发,A错误;
B.物质能量越低越稳定。已知且均为负值,说明椅式环己烷的生成焓更负(能量更低),则椅式比船式更稳定,B错误;
C.反应的平衡常数K=,温度不变时K不变,故不变,C错误;
D.反应前后气体分子数不变,绝热恒容容器中压强增大,由PV=nRT可知只能是温度升高,说明反应放热(体系温度因放热升高),故ΔH<0,D正确;
故选D。
12. 化合物Z是合成药物非奈利酮的重要中间体,其合成路线如图,下列说法正确的是
A. 相同温度下,X在水中的溶解度小于Y在水中的溶解度
B. 与足量NaOH溶液反应,最多可消耗3molNaOH
C. Y可发生加成、取代、氧化、消去等反应
D. X、Y、Z分别与足量加成后的产物中手性碳原子个数相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.X含有羧基和酚羟基,能与水形成氢键,溶解度较大;Y中羧基变为酯基、酚羟基变为甲氧基,氢键形成能力减弱,溶解度减小,故X在水中的溶解度大于Y,故A错误;
B.X中羧基(1mol)、酚羟基(1mol)碳溴键各消耗1mol NaOH,苯环溴原子水解生成酚羟基(再消耗1mol NaOH),共消耗1+1+2=4mol NaOH,故B错误;
C.Y含苯环能发生加成反应、酯基能发生取代反应、可燃烧能发生氧化反应,但苯环溴原子无,不能发生消去反应,故C错误;
D.X、Y、Z均含苯环,与足量加成后得到的产物分别为、、,手性碳原子均为环己烷环上三个取代基所在的碳,所以个数相同,故D正确;
故答案为:D。
13. 草酰胺,常温下为稳定的无色结晶或粉末,可溶于乙醇,微溶于水。一种连续合成草酰胺的工艺流程如下:
下列说法不正确的是
A. 草酰胺分子中键和键数之比为4:1
B. 合成草酰胺的反应为取代反应
C. 尾气再生的反应为
D. 尿素、碳铵等氮肥溶于水后易流失,草酰胺可克服该弊端
【答案】A
【解析】
【详解】A.草酰胺(乙二酰胺)结构为,分子中含键和键。键包括:4个N-H键、2个N-C键、1个C-C单键、2个C=O双键中的键,共4+2+1+2=9个;键为2个C=O双键中的键,共2个。键:键=9:2,故A错误;
B.合成草酰胺的反应为草酸酯()与反应生成草酰胺()和醇(ROH),属于酯的氨解,取代-OR基团,为取代反应,故B正确;
C.尾气再生是NO、与ROH反应生成RONO(循环使用),N由+2价升至+3价(失),中O由0价降至-2价(得),电子守恒需4NO~1,结合原子守恒配平为,故C正确;
D.尿素、碳铵易溶于水易流失,草酰胺微溶于水且稳定,可减少流失,故D正确;
故答案为:A。
14. 已知不对称醚与氢碘酸反应,有如下两种产物
下列说法中不正确的是:
A. 中,在该条件下I-进攻时,键b处比a处更易断裂
B. 若在反应体系中加少量水,可能因为水与形成氢键,降低其正电性,导致反应活性降低
C. 高温会提高产量,可能因为直接断裂乙基键的活化能较高
D. 由上述过程推测与HI反应的产物中,和产量占比更高
【答案】A
【解析】
【详解】A.由题目中的已知可知,不对称醚与HI反应低温下和占90%,说明在该条件下进攻时,键a处比b处更易断裂,故A错误;
B.质子化醚中O带正电,水可与O⁺H形成氢键,降低O的正电性,减弱进攻能力,导致反应活性降低,故B正确;
C.断裂乙基C-O键生成伯碳正离子,活化能较高,低温反应慢;高温时活化能高的反应速率增加更显著,使乙基断裂增多,产量提高,故C正确;
D.由题目中的已知可知,与HI反应的产物中,和产量占比更高,故D正确;
故答案为:A。
15. 某化学实验小组通过“凯氏定氮法”测定某蛋白质中的含氮量,实验方案如下:
已知:①“消化”操作是用浓硫酸先将有机物碳化,再将元素分别转化为、;②滴定结束后需另取30.00mL相同浓度的硼酸,进行空白对照滴定。下列说法不正确的是
A. 消化时可选择NaOH溶液吸收尾气
B. 吸收时发生反应的化学方程式为
C. 滴定时指示剂可选择甲基红(变色pH范围:4.4~6.2)
D. 空白对照滴定时,未用标准液润洗滴定管会导致蛋白质中的含氮量测定结果偏大
【答案】D
【解析】
【分析】用电子天平称量10.00g的蛋白质,在催化剂和浓硫酸的作用下将有机物碳化,再将元素分别转化为、,最终生成,硫酸铵与氢氧化钠作用生成氨气,蒸出氨气用硼酸吸收得到(NH4)2B4O7,最后用盐酸滴定,据此解答。
【详解】A.消化时浓硫酸可能被还原产生SO2,有机物碳元素生成CO2,二者均为酸性氧化物,NaOH溶液可吸收酸性气体CO2、SO2,A正确;
B.吸收时NH3与过量硼酸反应生成(NH4)2B4O7,化学方程式2NH3+4H3BO3=(NH4)2B4O7+5H2O,原子守恒,B正确;
C.滴定反应为(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=2NH4Cl+4H3BO3,产物NH4Cl水解显酸性,H3BO3为弱酸,溶液呈酸性,适合用甲基红作为指示剂,C正确;
D.空白对照滴定时,未用标准液润洗滴定管,标准液浓度偏低,滴定对照组消耗标准液体积偏大,样品消耗标准液体积偏小,含氮量测定结果偏小,D错误;
故选D。
非选择题部分
二、非选择题(共4大题,共55分)
16. 钛铁矿主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3价。工业上由钛铁矿制取二氧化钛一般按以下工艺流程进行:
已知:ⅰ:浸取过程中钛铁矿与浓硫酸的反应:
ⅱ:离子的特征反应:(橙黄色)
ⅲ:过量的铁可以使部分钛(Ⅳ)还原为紫色的钛(Ⅲ)
(1)若在实验室中进行灼烧操作,需要用到的硅酸盐材质仪器有酒精灯,坩埚和_________。
(2)混合溶液Ⅰ中加入的铁粉需要控制用量,原因是_________。
(3)滤液Ⅱ中加热水使钛盐水解得偏钛酸()沉淀,化学方程式为___________________。
(4)下列有关说法不正确的是_______________。
A. 可以用其它活泼金属如锌、铝等代替铁粉还原
B. 浸取过程控制温度不超过,以免硫酸氧钛过早水解为偏钛酸沉淀
C. 滤渣Ⅰ需洗涤,且洗涤完成的标准为:取洗涤液滴加溶液,溶液无明显变化
D. 制备绿矾时,需将滤液I蒸发至大量晶体析出
(5)钛盐水解可分以下几个步骤,请将下列操作排序:
a.继续煮沸约10~15 min后,再慢慢加入其余全部滤液
b.用热水冲洗多次,直至洗涤液中检验不到为止
c.在不断搅拌下,逐滴加入到约为滤液Ⅱ总体积8~10倍的沸水中
d.加完后继续煮沸约半小时(应不断补充水)
e.静置沉降,过滤后,用热的稀硫酸(1∶10)洗涤2~3次
先取经分离硫酸亚铁后的滤液Ⅱ约1/5体积_______干燥后即得到偏钛酸。
(6)在本实验条件下,发生水解时溶液中和不会与同时水解,请从结构角度说明原因_____________。
【答案】(1)泥三角 (2)铁粉过少,未还原完全;铁粉过多,会将部分钛(Ⅳ)还原成钛(Ⅲ),影响产率
(3) (4)AD
(5)deb
(6)Fe3+、Ti3+所带正电荷少,半径大,难发生水解(或者从Ti4+反向分析也行)
【解析】
【分析】用钛铁矿制备和的工艺流程为:将含的钛铁矿用浓硫酸在353K作用下进行酸浸,发生反应,得到的混合溶液I,再加铁粉把还原为,过滤得到滤渣I,剩下的滤液I进行结晶先得到晶体;剩余的滤液Ⅱ加入热水加热,钛盐水解得偏钛酸沉淀,最后灼烧得到产品,据此分析解答;
【小问1详解】
进行灼烧操作时,需要用到的硅酸盐材质仪器分别有:酒精灯、坩埚、泥三角;
【小问2详解】
混合溶液I中加入的铁粉的目的为将还原,而加入的铁粉需要控制用量,其原因主要为:铁粉过少,未还原完全;根据已知信息,铁粉过多,会将部分钛(Ⅳ)还原成钛(Ⅲ),影响产率;
【小问3详解】
硫酸氧钛在热水中加热发生水解,生成难溶的偏钛酸和硫酸,配平后得到该反应方程式:;
【小问4详解】
A.可以用其它活泼金属如锌、铝等代替铁粉还原,会带入其它杂质离子导致后期产品不纯,A错误;
B.浸取过程需控制温度不能太高,主要是避免硫酸氧钛过早水解为偏钛酸沉淀进入滤渣I,引起Ti元素损失,B正确;
C.滤渣I的表面残留有离子,可以利用反应(橙黄色)来检验,则滤渣I洗涤完成的标准为:取洗涤液滴加3%溶液,溶液颜色无明显变化可证明沉淀已洗净,C正确;
D.绿矾()温度过高时易失去结晶水,因此只需将滤液I蒸发浓缩,冷却结晶,过滤、洗涤干燥即可,D错误;
故选AD;
【小问5详解】
从滤液Ⅱ中最终获得的流程包括:钛盐的水解、产物的分离和物质的转化,主要目的是获得偏钛酸,将偏钛酸在坩埚中加热得到二氧化钛;其中钛盐的水解操作步骤为:取一部分滤液Ⅱ,在不断搅拌下,逐滴加入到约为滤液Ⅱ总体积8~10倍的沸水,继续煮沸约后,慢慢加入其余全部滤液,继续煮沸约30min(过程中适当补充水至原体积),静置沉降后,过滤后,用热的稀硫酸洗涤沉淀2~3次,然后用热水洗涤沉淀,直至洗涤液中检验不到为止,经过抽滤得偏钛酸;根据以上流程可得操作顺序为:c→a→d→e→b;
【小问6详解】
在本实验条件下,正电荷数高、半径小,更易水解,而溶液中和正电荷数较低、半径大,难发生水解,因此溶液中和不会与同时水解。
17. 对甲氧基苯甲酸是一种重要的有机合成中间体。84消毒液(有效成分为NaClO,还原产物为无污染的NaCl)是一种廉价、绿色的氧化剂,工业上可用其按下法由对甲氧基苯乙酮制备对甲氧基苯甲酸。
化合物
相对分子质量
溶解性
对甲氧基苯乙酮
150
难溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂
对甲氧基苯甲酸
152
微溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂
Ⅰ.如图所示,在三颈烧瓶中加入1.50 g对甲氧基苯乙酮,20 mL 1 mol/L NaOH溶液,用仪器A缓缓滴加14% 84消毒液15 mL,滴加完毕后于70~80℃加热反应1小时。
Ⅱ.充分冷却后,将烧瓶置于冰水浴中,用仪器A滴加饱和亚硫酸氢钠溶液5 mL。
Ⅲ.取下球形冷凝管,用胶头滴管逐滴加入2 mol/L HCl,至pH为1~2。
Ⅳ.抽滤,用水洗涤得到固体粗产物。
Ⅴ.固体用40%乙醇重结晶,得固体产品1.25 g。
请回答下列问题:
(1)仪器A的名称为_________________________;Ⅱ中加入亚硫酸氢钠的作用是_________________________________(用离子方程式表示),滴加完毕后溶液仍为碱性。
(2)步骤Ⅴ中重结晶中需要使用的仪器为___________________________(填名称)。
(3)结合对甲氧基苯甲酸的电离平衡,解释步骤Ⅲ中调pH至1~2能使产品析出的原因为_________________________________________。
(4)该实验的产率为_________。(保留三位有效数字)
(5)薄层色谱法是将适宜的固定相如硅胶涂布于玻璃板上成一均匀薄层,将样品点于薄层板的一端(图1),在展开容器内用适宜的展开剂展开(图2),一段时间后,混合物组分在薄层板上被分离,在紫外下显示出不同距离的斑点(含苯环化合物均可在紫外下显示出紫色斑点)。
薄层色谱中,同一个展开剂,被分析的样品中组分的极性越小,斑点越靠近溶剂前沿;展开剂的极性越大,同一物质的斑点越靠近溶剂前沿。斑点位于中间位置附近具有更佳的分析效果(图3)。
使用体积比1∶2正己烷和乙酸乙酯混合溶剂对已知的对甲氧基苯乙酮和对甲氧基苯甲酸混合样品进行展开,在紫外下有两个斑点如图4所示。为了获得更好的分析效果,应该增加正己烷-乙酸乙酯混合展开剂中_____的比例。
(6)可以采用柱色谱法代替重结晶法进行提纯,样品置于沙层与硅胶之间,向柱中加入上述改进后的薄层色谱展开剂,依次用若干个锥形瓶收集溶液,先收集到的化合物为________。
【答案】(1) ①. 恒压滴液漏斗 ②.
(2)圆底烧瓶 球形冷凝管 烧杯
(3)加入盐酸增大,使对甲氧基苯甲酸的电离平衡逆向移动,促进对甲氧基苯甲酸根离子转化为对甲氧基苯甲酸;对甲氧基苯甲酸微溶于水,因此析出
(4)82.2% (5)正己烷
(6)或者对甲氧基苯乙酮
【解析】
【分析】题给氧化过程为,对甲氧基苯乙酮在碱性条件下被NaClO氧化,苯环上的甲氧基保留,另一侧链转化为羧酸盐,同时生成。球形冷凝管使受热挥发的物质冷凝回流。反应结束后,加入亚硫酸氢钠,将剩余的还原为;随后加入盐酸,使对甲氧基苯甲酸根离子转化为微溶于水的对甲氧基苯甲酸。抽滤保留固体,用水洗去附着的可溶性无机盐,再利用产品与杂质在40%乙醇中溶解性的差异,通过重结晶提纯产品。
【小问1详解】
仪器A的储液部分旁有一根连通管,可使漏斗上部与烧瓶内的气压保持一致,便于液体平稳滴入,因此A为恒压滴液漏斗。反应后剩余的具有氧化性,加入亚硫酸氢钠可将其还原为,同时被氧化为。硫元素由+4价升高到+6价,氯元素由+1价降低到−1价,二者按1∶1反应;结合反应后溶液仍为碱性,并配平原子及电荷,离子方程式为;
【小问2详解】
重结晶需要先用热的40%乙醇溶解粗产品,再冷却结晶、分离晶体。加热含乙醇的溶剂时,需使蒸气冷凝回流,以减少溶剂损失。图中圆底烧瓶可用于盛放并加热溶解粗产品,球形冷凝管用于冷凝回流,烧杯可用于盛放溶液、冷却结晶,因此需要使用圆底烧瓶、球形冷凝管、烧杯;
【小问3详解】
对甲氧基苯甲酸含有羧基,属于弱酸,在水溶液中存在电离平衡:。加入盐酸将pH调至1~2,增大了溶液中的,使上述电离平衡逆向移动,促进对甲氧基苯甲酸根离子与结合,生成对甲氧基苯甲酸。根据题给溶解性,对甲氧基苯甲酸微溶于水,当其含量超过该条件下的溶解限度时,便从溶液中析出;
【小问4详解】
题给氧化过程将对甲氧基苯乙酮转化为对甲氧基苯甲酸钠,随后加入盐酸使羧酸盐转化为羧酸。配平这两步反应,可表示为:、,由上述反应可知,每1 mol对甲氧基苯乙酮理论上可生成1 mol对甲氧基苯甲酸。对甲氧基苯乙酮的物质的量为。因此,对甲氧基苯甲酸的理论质量为。以表示实际所得产品的质量,产率为;
【小问5详解】
图4中两个斑点均靠近展开剂前沿,而题目要求斑点处于薄层板中间位置附近,因此需要减小它们相对于展开剂前沿的移动距离。题给规律表明,展开剂极性越大,同一物质的斑点越靠近溶剂前沿,故应降低混合展开剂的极性。正己烷的极性小于乙酸乙酯,因此应增加正己烷的比例;
【小问6详解】
对甲氧基苯乙酮与对甲氧基苯甲酸均含苯环和甲氧基,二者的主要差别是前者含酮羰基,后者含羧基,其结构分别为、。对甲氧基苯甲酸的极性较大,与硅胶的相互作用较强,在柱中移动较慢;对甲氧基苯乙酮的极性较小,与硅胶的相互作用较弱,更容易随展开剂向下移动并流出,因此先收集到对甲氧基苯乙酮。
18. 氢能是重要的清洁能源。综合利用化石燃料,提高原料利用率并耦合的资源化利用,有助于实现“碳达峰、碳中和”。
Ⅰ.甲烷—二氧化碳干气重整和甲烷—水蒸气重整是制备水煤气的重要途径,涉及反应如下:
反应ⅰ
反应ⅱ
(1)计算反应的_________。
(2)一定温度下,反应ⅰ存在(、为正、逆反应速率常数)。该温度下反应ⅰ的平衡常数K = _______(用含、的代数式表示)。
(3)反应ⅱ在_____(填“高温”或“低温”)下易自发进行;温度升高,该反应的平衡常数将_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)可用作甲烷干气重整反应的催化剂。晶体氧空位数不同时,反应历程中的基元反应的能量变化如下图所示。据此判断,氧空位越_____(填“多”或“少”),越不利于反应进行。
Ⅱ.在一密闭容器中,通入和,利用甲烷的水蒸气重整反应制备氢气,反应方程式为。
(5)500℃时,反应时间相同,的转化率随压强的变化如下图所示。图中处于化学平衡状态的点有________(填图中标号)。
(6)若5 min末反应至B点,用单位时间内的物质的量变化表示的化学反应速率______;此温度下该反应的分压平衡常数______。
(7)工业上甲烷水蒸气重整制氢通常在高温、常压(低压)条件下进行,结合该反应的特点分析其原因:________________________________________。
【答案】(1)−41.1
(2)
(3) ①. 高温 ②. 增大
(4)少 (5)C
(6) ①. 1.28 ②. 0.04
(7)①该反应,升高温度平衡正向移动,可提高转化率和产率,同时高温下反应速率快、催化剂活性高;②该反应正向是气体分子数增大的反应,常压(低压)有利于平衡正向移动,加压反而使转化率降低,且高压对设备强度要求高、能耗大、成本高;常压下可通过增大投料比、及时分离出等措施进一步提高产率。
【解析】
【分析】对于Ⅱ中的反应,每消耗1 mol甲烷,同时消耗2 mol水蒸气,生成1 mol二氧化碳和4 mol氢气,气体总物质的量净增加2 mol。因此,增大压强既能加快反应,又能使平衡向气体物质的量减小的逆反应方向移动。题图给出的是相同反应时间内的转化率,判断各点状态时,应结合反应速率和平衡移动这两方面的影响;计算平均产氢速率时使用指定时间内生成氢气的物质的量,计算平衡常数时使用平衡点的组成和总压强。
【小问1详解】
根据盖斯定律,将反应ⅰ逆向书写,其焓变变号,得到。将其与反应ⅱ,即相加,消去两边共有的物质,得到。因此,;
【小问2详解】
反应ⅰ中,CO与的化学计量数之比为2∶1,所以。达到平衡时,同一物质的正、逆反应速率相等,即,因此有。整理可得该温度下的平衡常数;
【小问3详解】
反应ⅱ的,且各物质均为气态,正向反应的气体化学计量数之和由2增至4,故。由自发进行的判据可知,温度较高时,较大,更容易使,所以该反应在高温下易自发进行。反应ⅱ为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,平衡常数增大;
【小问4详解】
图中氧空位少时,第一段能量升高1.64 eV,最后一段能量升高;氧空位多时,这两段的能量分别升高1.46 eV和。氧空位少时,上述两个能量升高的步骤所需能量均较多,因此氧空位越少,越不利于反应进行;
【小问5详解】
该反应正向气体化学计量数之和由3增至5,温度不变时,增大压强使平衡逆向移动,甲烷的平衡转化率降低。图中A、B位于转化率随压强增大而升高的区段,体现了加压使反应加快、相同时间内甲烷转化率提高,属于尚未达到平衡的状态;图中右侧下降支表示达到平衡后,加压使甲烷的平衡转化率降低,C位于该区段。因此,图中处于化学平衡状态的标记点为C;
【小问6详解】
由反应可知,每消耗1 mol甲烷生成4 mol氢气。B点甲烷的转化率为80%,故消耗甲烷的物质的量为,生成氢气的物质的量为。题目要求用单位时间内氢气的物质的量变化表示反应速率,因此5 min内的平均产氢速率为。
计算平衡常数使用C点的数据。C点甲烷的平衡转化率为50%,消耗甲烷的物质的量为。各物质的起始、变化和平衡物质的量如下。
平衡时气体总物质的量为,总压强为0.5 MPa。各气体的分压等于其物质的量分数与总压强的乘积,因此有,。该反应的分压平衡常数表达式为。代入各气体的平衡分压,可得;
【小问7详解】
将反应ⅱ与第(1)问中的反应相加,消去中间生成的CO,得到Ⅱ中的反应。根据盖斯定律,该反应的焓变为。该反应吸热,升高温度使平衡正向移动,提高甲烷的转化率和氢气的产率,同时能加快反应,因此采用高温条件。该反应正向气体化学计量数之和由3增至5,降低压强有利于平衡正向移动,因此采用常压(低压);常压还可降低对设备强度的要求,减少加压能耗和生产成本。此外,增大水蒸气与甲烷的投料比、及时分离出氢气,也有利于平衡正向移动,进一步提高产率。
19. 磺胺甲氧吡嗪可用于治疗呼吸系统、泌尿系统和肠道感染等的疾病。其合成路线如图所示:
磺胺甲氧吡嗪
(1)化合物C的官能团名称是________。
(2)与足量的溶液反应最多需要________。
(3)化合物F的结构简式是___________。
(4)下列说法正确的是_______。
A. 分2步制取的目的可能是避免副反应,提高的产率
B. 化合物D与苯酚具有相似的平面结构
C. 化合物的碱性比化合物强
D. 在磺胺甲氧吡嗪的反应中,作催化剂
(5)的化学方程式是_____________________________。
(6)化合物H是有机物E的同系物,且H比E多2个碳原子。写出一种同时符合下列条件的化合物H的同分异构体的结构简式_________________________。
①分子中含苯环。
②核磁共振氢谱峰面积之比为1∶1∶1。
【答案】(1)酰胺基、氨基
(2)2 (3) (4)AB
(5) (6)
【解析】
【分析】A()与浓氨水在小于环境中反应生成的B为,B与在时反应生成的C为,将C与乙二醛()进行成环反应得到,将D在催化作用下与进行取代生成E,结合D的结构可推出E的结构简式为,再将E与进行取代生成F:,最后将F在作用下反应生成产物磺胺甲氧吡嗪:,据此分析解答。
【小问1详解】
化合物C为氨基乙酰胺,分子中含有的官能团为酰胺基和氨基。
【小问2详解】
A的结构为,与足量氢氧化钠溶液反应时,酯基发生水解取代反应消耗1mol氢氧化钠,分子中氯原子发生取代反应被羟基取代,又消耗1mol氢氧化钠,因此1molA最多消耗2mol氢氧化钠。
【小问3详解】
结合分析可知,F的结构简式为。
【小问4详解】
A.氨基取代—OCH3和取代氯原子所需要的条件不相同,所以分2步制取的目的可能是避免副反应,同时还能提高C的产率和纯度,A正确;
B.化合物D的环为平面结构,所有环上原子共平面,羟基直接连在环碳原子上,苯酚母核苯环为平面结构,羟基直接连在苯环上,二者具有相似的平面结构,B正确。
C.杂环氮原子存在孤电子对可结合质子体现碱性,E中环连接两个吸电子氯原子,会降低氮原子电子云密度,使其结合质子能力减弱,碱性弱,C错误。
D.F中氯原子被甲氧基取代,反应生成的氯化氢与氢氧化钠发生中和反应,氢氧化钠作为反应物被消耗,不作催化剂,D错误。
故选AB。
【小问5详解】
C为2-氨基乙酰胺,与乙二醛发生取代反应成环,反应的化学方程式为。
【小问6详解】
E分子式为,H为E的同系物且比E多2个碳原子,因此H的分子式为。要求分子含苯环,核磁共振氢谱峰面积之比为1:1:1,说明分子共含3种等效氢,每种氢原子数目相等,分子结构对称,满足条件的结构简式为 。
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$
高三年级(化学)学科试卷
考试时长:75分钟 满分:100分
考生须知:
1.本卷满分100分,考试时间75分钟;
2.答题前,在答题卡指定区域填写班级、姓名及准考证号;
3.所有答案必须写在答题卡上,写在试卷上无效;
4.考试结束后,只需上交答题卡。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 P-31 Zn-65 Ag-108
选择题部分
一、选择题(本大题共15小题,每小题3分,共45分。每个小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)
1. 下列物质不属于盐的是
A. B. (R代表烃基)
C. D.
2. 下列化学用语不正确的是
A. 甲醛中键的电子云轮廓图:
B. 的系统命名:2-甲基苯酚
C. 二氯化二硫(S2Cl2)的电子式:
D. 邻羟基苯甲醛的分子内氢键:
3. 化学和人类的可持续发展息息相关,下列说法不正确的是
A. La-Ni合金在室温下容易形成金属氢化物,稍稍加热易分解,可做储氢合金
B. 二氧化硅具有良好的光学性能,可用于制造太阳能电池
C. 次氯酸具有强氧化性,可用作棉麻的漂白剂
D. 硫酸钙能使豆浆中的蛋白质聚沉,可用作制豆腐的凝固剂
4. 下列可完成对应实验的是
A.分离和
B.验证氧化性
C.检验有HBr生成
D.析出深蓝色晶体
A. A B. B C. C D. D
5. 下列实验操作不能达到实验目的的是
选项
实验目的
操作
A
探究KI与反应的限度
取溶液于试管中,加入溶液,充分反应后滴入5滴15% KSCN溶液
B
证明Cu和浓反应生成
取少量铜与浓反应后的溶液加入水中,溶液变蓝
C
证明木炭在加热时能与浓硝酸发生反应
将灼热的木炭加入浓硝酸中,有红棕色气体产生
D
实验室制备乙酸乙酯
向试管中依次加入乙醇、浓硫酸、乙酸和碎瓷片,加热,蒸出的乙酸乙酯用饱和碳酸钠溶液收集
A. A B. B C. C D. D
6. 次磷酸盐用于化学镀银的反应为:(未配平),表示阿伏加德罗常数,当标况下生成3.36L的时,下列说法正确的是
A. 既不是氧化剂也不是还原剂
B. 氧化产物与还原产物的物质的量之比为2:5
C. 转移电子的数目为
D. 消耗水的质量为7.2g
7. 下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是
A. 漂白粉在空气中不稳定,可用于漂白纸张
B. 溶液具有酸性,可用于腐蚀印刷电路板上的Cu
C. BrCl和IBr中Br所带的电性不同,BrCl和IBr与水反应的含溴产物不同
D. 易升华,可用于检验淀粉的存在
8. 下列反应的离子方程式不正确的是
A. 溶液中滴加足量的溴水:
B. 草酸溶液中加入少量酸性高锰酸钾溶液:
C. 用硫代硫酸钠溶液脱氯:
D. 溶液滴入溶液中:
9. 短周期主族元素分布在三个周期且原子序数依次增大,基态Y原子中s能级与p能级的电子数相等,相邻,的价电子数之和为是第四周期元素,最外层只有1个电子,其内层均填满电子,下列说法正确的是
A. Y不可形成含极性共价键的单质
B. 键角
C. 的空间构型为四面体形
D. Q的基态原子有16种空间运动状态
10. 化学与人类社会可持续发展息息相关。下列说法错误的是
A. 可通过蒸馏、电渗析等方法对海水进行淡化处理
B. 可利用水杨酸和乙酸酐生产解热镇痛药阿司匹林
C. 煤的液化是通过物理变化将煤转化为可燃性液体的过程
D. 制作食品时加入山梨酸钾、苯甲酸钠作防腐剂,可延长保质期
11. 下列说法正确的是
A. ,已知,则正反应在较高温度下可自发进行
B. ,已知,则船式环己烷比椅式环己烷更稳定
C. 已知,达平衡后,温度保持不变,缩小容器体积,重新建立平衡后,浓度增大
D. 在绝热恒容容器中反应朝正向进行,若气体总压强增大,则
12. 化合物Z是合成药物非奈利酮的重要中间体,其合成路线如图,下列说法正确的是
A. 相同温度下,X在水中的溶解度小于Y在水中的溶解度
B. 与足量NaOH溶液反应,最多可消耗3molNaOH
C. Y可发生加成、取代、氧化、消去等反应
D. X、Y、Z分别与足量加成后的产物中手性碳原子个数相同
13. 草酰胺,常温下为稳定的无色结晶或粉末,可溶于乙醇,微溶于水。一种连续合成草酰胺的工艺流程如下:
下列说法不正确的是
A. 草酰胺分子中键和键数之比为4:1
B. 合成草酰胺的反应为取代反应
C. 尾气再生的反应为
D. 尿素、碳铵等氮肥溶于水后易流失,草酰胺可克服该弊端
14. 已知不对称醚与氢碘酸反应,有如下两种产物
下列说法中不正确的是:
A. 中,在该条件下I-进攻时,键b处比a处更易断裂
B. 若在反应体系中加少量水,可能因为水与形成氢键,降低其正电性,导致反应活性降低
C. 高温会提高产量,可能因为直接断裂乙基键的活化能较高
D. 由上述过程推测与HI反应的产物中,和产量占比更高
15. 某化学实验小组通过“凯氏定氮法”测定某蛋白质中的含氮量,实验方案如下:
已知:①“消化”操作是用浓硫酸先将有机物碳化,再将元素分别转化为、;②滴定结束后需另取30.00mL相同浓度的硼酸,进行空白对照滴定。下列说法不正确的是
A. 消化时可选择NaOH溶液吸收尾气
B. 吸收时发生反应的化学方程式为
C. 滴定时指示剂可选择甲基红(变色pH范围:4.4~6.2)
D. 空白对照滴定时,未用标准液润洗滴定管会导致蛋白质中的含氮量测定结果偏大
非选择题部分
二、非选择题(共4大题,共55分)
16. 钛铁矿主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3价。工业上由钛铁矿制取二氧化钛一般按以下工艺流程进行:
已知:ⅰ:浸取过程中钛铁矿与浓硫酸的反应:
ⅱ:离子的特征反应:(橙黄色)
ⅲ:过量的铁可以使部分钛(Ⅳ)还原为紫色的钛(Ⅲ)
(1)若在实验室中进行灼烧操作,需要用到的硅酸盐材质仪器有酒精灯,坩埚和_________。
(2)混合溶液Ⅰ中加入的铁粉需要控制用量,原因是_________。
(3)滤液Ⅱ中加热水使钛盐水解得偏钛酸()沉淀,化学方程式为___________________。
(4)下列有关说法不正确的是_______________。
A. 可以用其它活泼金属如锌、铝等代替铁粉还原
B. 浸取过程控制温度不超过,以免硫酸氧钛过早水解为偏钛酸沉淀
C. 滤渣Ⅰ需洗涤,且洗涤完成的标准为:取洗涤液滴加溶液,溶液无明显变化
D. 制备绿矾时,需将滤液I蒸发至大量晶体析出
(5)钛盐水解可分以下几个步骤,请将下列操作排序:
a.继续煮沸约10~15 min后,再慢慢加入其余全部滤液
b.用热水冲洗多次,直至洗涤液中检验不到为止
c.在不断搅拌下,逐滴加入到约为滤液Ⅱ总体积8~10倍的沸水中
d.加完后继续煮沸约半小时(应不断补充水)
e.静置沉降,过滤后,用热的稀硫酸(1∶10)洗涤2~3次
先取经分离硫酸亚铁后的滤液Ⅱ约1/5体积_______干燥后即得到偏钛酸。
(6)在本实验条件下,发生水解时溶液中和不会与同时水解,请从结构角度说明原因_____________。
17. 对甲氧基苯甲酸是一种重要的有机合成中间体。84消毒液(有效成分为NaClO,还原产物为无污染的NaCl)是一种廉价、绿色的氧化剂,工业上可用其按下法由对甲氧基苯乙酮制备对甲氧基苯甲酸。
化合物
相对分子质量
溶解性
对甲氧基苯乙酮
150
难溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂
对甲氧基苯甲酸
152
微溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂
Ⅰ.如图所示,在三颈烧瓶中加入1.50 g对甲氧基苯乙酮,20 mL 1 mol/L NaOH溶液,用仪器A缓缓滴加14% 84消毒液15 mL,滴加完毕后于70~80℃加热反应1小时。
Ⅱ.充分冷却后,将烧瓶置于冰水浴中,用仪器A滴加饱和亚硫酸氢钠溶液5 mL。
Ⅲ.取下球形冷凝管,用胶头滴管逐滴加入2 mol/L HCl,至pH为1~2。
Ⅳ.抽滤,用水洗涤得到固体粗产物。
Ⅴ.固体用40%乙醇重结晶,得固体产品1.25 g。
请回答下列问题:
(1)仪器A的名称为_________________________;Ⅱ中加入亚硫酸氢钠的作用是_________________________________(用离子方程式表示),滴加完毕后溶液仍为碱性。
(2)步骤Ⅴ中重结晶中需要使用的仪器为___________________________(填名称)。
(3)结合对甲氧基苯甲酸的电离平衡,解释步骤Ⅲ中调pH至1~2能使产品析出的原因为_________________________________________。
(4)该实验的产率为_________。(保留三位有效数字)
(5)薄层色谱法是将适宜的固定相如硅胶涂布于玻璃板上成一均匀薄层,将样品点于薄层板的一端(图1),在展开容器内用适宜的展开剂展开(图2),一段时间后,混合物组分在薄层板上被分离,在紫外下显示出不同距离的斑点(含苯环化合物均可在紫外下显示出紫色斑点)。
薄层色谱中,同一个展开剂,被分析的样品中组分的极性越小,斑点越靠近溶剂前沿;展开剂的极性越大,同一物质的斑点越靠近溶剂前沿。斑点位于中间位置附近具有更佳的分析效果(图3)。
使用体积比1∶2正己烷和乙酸乙酯混合溶剂对已知的对甲氧基苯乙酮和对甲氧基苯甲酸混合样品进行展开,在紫外下有两个斑点如图4所示。为了获得更好的分析效果,应该增加正己烷-乙酸乙酯混合展开剂中_____的比例。
(6)可以采用柱色谱法代替重结晶法进行提纯,样品置于沙层与硅胶之间,向柱中加入上述改进后的薄层色谱展开剂,依次用若干个锥形瓶收集溶液,先收集到的化合物为________。
18. 氢能是重要的清洁能源。综合利用化石燃料,提高原料利用率并耦合的资源化利用,有助于实现“碳达峰、碳中和”。
Ⅰ.甲烷—二氧化碳干气重整和甲烷—水蒸气重整是制备水煤气的重要途径,涉及反应如下:
反应ⅰ
反应ⅱ
(1)计算反应的_________。
(2)一定温度下,反应ⅰ存在(、为正、逆反应速率常数)。该温度下反应ⅰ的平衡常数K = _______(用含、的代数式表示)。
(3)反应ⅱ在_____(填“高温”或“低温”)下易自发进行;温度升高,该反应的平衡常数将_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)可用作甲烷干气重整反应的催化剂。晶体氧空位数不同时,反应历程中的基元反应的能量变化如下图所示。据此判断,氧空位越_____(填“多”或“少”),越不利于反应进行。
Ⅱ.在一密闭容器中,通入和,利用甲烷的水蒸气重整反应制备氢气,反应方程式为。
(5)500℃时,反应时间相同,的转化率随压强的变化如下图所示。图中处于化学平衡状态的点有________(填图中标号)。
(6)若5 min末反应至B点,用单位时间内的物质的量变化表示的化学反应速率______;此温度下该反应的分压平衡常数______。
(7)工业上甲烷水蒸气重整制氢通常在高温、常压(低压)条件下进行,结合该反应的特点分析其原因:________________________________________。
19. 磺胺甲氧吡嗪可用于治疗呼吸系统、泌尿系统和肠道感染等的疾病。其合成路线如图所示:
磺胺甲氧吡嗪
(1)化合物C的官能团名称是________。
(2)与足量的溶液反应最多需要________。
(3)化合物F的结构简式是___________。
(4)下列说法正确的是_______。
A. 分2步制取的目的可能是避免副反应,提高的产率
B. 化合物D与苯酚具有相似的平面结构
C. 化合物的碱性比化合物强
D. 在磺胺甲氧吡嗪的反应中,作催化剂
(5)的化学方程式是_____________________________。
(6)化合物H是有机物E的同系物,且H比E多2个碳原子。写出一种同时符合下列条件的化合物H的同分异构体的结构简式_________________________。
①分子中含苯环。
②核磁共振氢谱峰面积之比为1∶1∶1。
第1页/共1页
学科网(北京)股份有限公司
$