内容正文:
2026学年第一学期南模中学高三年级阶段诊断与反馈
化学学科等级
考生注意:
1.本考试设试卷和答题纸两部分,所有答题必须涂或写在答题纸上;
2.答题前,考生务必在答题纸上将学校、姓名及考生号填写清楚,并在规定的区域填涂相关信息。答题时客观题用2B铅笔涂写,主观题用黑色水笔填写;
3.客观题中,标注“不定项”的试题,每小题有1~2个正确选项,只有1个正确选项的,多选不给分,有2个正确选项的,漏选1个得1分,错选不给分;未特别标注的试题,每小题只有1个正确选项。
相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Pb-207
一、铁及其化合物
回答下列问题。
1. Fe在元素周期表中的位置是_________________。
2. 从结构角度解释易被氧化成的原因:_________________。
3. 室温时,为浅黄色液体,沸点,则其中含有的化学键类型为_______(不定项)。
A. 极性共价键 B. 离子键 C. 配位键 D. 金属键
尿素分子与形成配离子的硝酸盐,俗称尿素铁,既可作铁肥,又可作缓释氮肥。
4. 元素C、N、O中,第一电离能最大的是_______,电负性最大的是_______。
A. 碳元素 B. 氮元素 C. 氧元素
5. 八面体配离子中的配位数为6,碳氮键的键长均相等,则与配位的原子是________。
血红蛋白(Hb)可与结合为的结构如下图所示,其中铁元素为价。卟啉中所有原子共平面,其结构如下图所示。CO也能与以配位键结合,吸入CO会造成中毒。
6. 下列说法错误的是___________。
A. 基态的价电子排布式为
B. 中的配位数为6
C. 卟啉中N原子的杂化方式为和
D. 血红蛋白中CO结合的能力比强
7. CO与形成配位键时,其配位原子为C,原因是:_____________________________。
8. 反应的平衡常数。实验表明,当即可造成人的神经损伤,则空气中p(CO)须低于___________kPa。(空气中的(以21 kPa计)
可用作合成氨催化剂,其体心立方晶胞如图所示(晶胞边长为apm)。
9. 研究发现,晶胞中阴影所示m,n两个截面的催化活性不同,截面单位面积含有Fe原子个数越多,催化活性越低。m,n截面中,催化活性较低的是______,该截面单位面积所含的Fe原子为________个。
二、铅酸电池
铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。铅酸电池工作原理:
10. 充电时,阴极的电极反应式为_____________.
11. 用铅酸电池电解水,当产生标况下时,消耗物质的量为________mol。
12. 作为电解质溶液性质稳定,有较强的导电能力,参与电极反应并有利于保持电压稳定。的空间结构是___________。
13. 铅酸电池储存过程中,存在化学能的缓慢消耗:电极在作用下产生的可将Pb电极氧化。氧化Pb的化学方程式为___________________。
14. 铅酸电池使用过程中,负极因生成导电性差的大颗粒,导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料,可提高铅酸电池性能。碳材料的作用是__________________。
铅蓄电池的阴、阳极填充物又被称为铅膏(主要含PbO、)。通过回收铅膏可制备聚氯乙烯塑料的热稳定剂三盐基硫酸铅(组成可表示为),其工艺流程如下:
已知:。
15. 加入溶液的目的是_________________________。
16. 滤液A的溶质主要是_____________(填化学式)。
17. 流程中可循环使用的物质是_____________(填化学式)。
废旧铅酸电池处理不当会产生含铅废水,化学沉淀法是除去酸性废水中的主要方法。水样中各形态铅的百分含量X与溶液pH变化的关系如图所示。
18. 向含铅废水中滴加NaOH溶液,时,溶液中发生的主要反应离子方程式为_________。
19. 向酸性含铅废水中加可将转化为PbS除去,使用该方法通常先将溶液pH调至6左右,若溶液pH过低会导致____________________。已知:,国家规定的废水排放标准中铅含量不高于,若某工厂处理过的废水中浓度为,该废水中铅含量为___________ 。(保留两位小数)
三、对甲基苯甲酸的绿色制备
某实验小组采用如下方案实现了对甲基苯甲酸的绿色制备。
步骤:
Ⅰ.向反应管中加入0.12 g对甲基苯甲醛和1.0 mL丙酮,光照,连续监测反应进程。
Ⅱ.5 h时,监测结果显示反应基本结束,蒸去溶剂丙酮,加入过量稀NaOH溶液,充分反应后,用乙酸乙酯洗涤,弃去有机层。
Ⅲ.用稀盐酸调节水层后,再用乙酸乙酯萃取。
Ⅳ.用饱和食盐水洗涤有机层,无水干燥,过滤,蒸去溶剂,得到产物。
20. 相比用作氧化剂,该制备反应的优点为_____________、_____________。
21. 根据反应液的核磁共振氢谱(已去除溶剂H的吸收峰,且谱图中无羧基H的吸收峰)监测反应进程如下图。已知峰面积比 。反应2 h时,对甲基苯甲醛的转化率约为________。
22. 步骤Ⅱ中使用乙酸乙酯洗涤的目的是___________________________________。
23. 步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式为____________________________________。
用同位素示踪法确定产物中羧基O的来源。丙酮易挥发,为保证气氛,通前,需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气和溶剂中)的,装置如图所示。
24. 操作顺序为:____________。
①→②→____→____→____(填标号),重复后四步操作数次。
25. 同位素示踪结果如下表所示,则目标产物中羧基O来源于____________。(选填“A:丙酮,B:氧气”)
反应条件
质谱检测目标产物相对分子质量
太阳光,,室温,,5 h
138
太阳光,空气,室温,,5 h
136
四、药物中间体合成
G是一种四环素类药物合成中间体,其合成路线如下:
26. E分子中含氧官能团名称为醚键、____________。
27. F分子中手性碳原子数目为______。
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
28. A分子中,1号碳的C-H键极性比2号碳更大,从结构角度解释原因:________________。
29. 写出C→D第一步反应的化学方程式:_____________________________。
30. D→E会产生2种与E互为同分异构体且含五元环的副产物,其结构简式为______,______。
31. E→F这一步骤的作用是_____________________________。
32. 写出一种同时满足下列条件的G的同分异构体的结构简式:______________。
①含有3种不同化学环境的氢原子;
②碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机产物,,X的相对分子质量为60,Y能与溶液发生显色反应。
33. 写出以和为原料制备的合成路线流程图______________。
五、乙酸乙酯
乙酸乙酯是一种应用广泛的有机化学品,可由乙酸和乙醇通过酯化反应制备。
34. 乙酸、乙醇和乙酸乙酯的燃烧热分别为和,则酯化反应的__________ 。
35. 同位素示踪法可以探究乙酸和乙醇反应生成乙酸乙酯的机理,标记的位置是__________。
A. B. C.
36. 酯化反应中3种有机物的沸点从高到低的顺序为______________。
A. 乙醇>乙酸>乙酸乙酯 B. 乙酸>乙醇>乙酸乙酯
C. 乙酸乙酯>乙醇>乙酸 D. 乙酸乙酯>乙酸>乙醇
37. 研究发现,难以通过改变温度或压强来提高乙酸乙酯平衡产率,原因是________________________。若要提高乙酸乙酯的产率,可以采用的方法是_______________________________________。(举1例即可)
在常压和353.15 K时,初始组成作催化剂的条件下进行反应,得到乙醇浓度随反应时间的变化如下图所示。
38. 平衡时乙酸的转化率__________%。
39. 平衡常数____________(保留3位有效数字)。
40. 已知酯化反应的速率方程为,其中,则___________ (保留3位有效数字)。
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2026学年第一学期南模中学高三年级阶段诊断与反馈
化学学科等级
考生注意:
1.本考试设试卷和答题纸两部分,所有答题必须涂或写在答题纸上;
2.答题前,考生务必在答题纸上将学校、姓名及考生号填写清楚,并在规定的区域填涂相关信息。答题时客观题用2B铅笔涂写,主观题用黑色水笔填写;
3.客观题中,标注“不定项”的试题,每小题有1~2个正确选项,只有1个正确选项的,多选不给分,有2个正确选项的,漏选1个得1分,错选不给分;未特别标注的试题,每小题只有1个正确选项。
相对原子质量:H-1 C-12 O-16 Pb-207
一、铁及其化合物
回答下列问题。
1. Fe在元素周期表中的位置是_________________。
2. 从结构角度解释易被氧化成的原因:_________________。
3. 室温时,为浅黄色液体,沸点,则其中含有的化学键类型为_______(不定项)。
A. 极性共价键 B. 离子键 C. 配位键 D. 金属键
尿素分子与形成配离子的硝酸盐,俗称尿素铁,既可作铁肥,又可作缓释氮肥。
4. 元素C、N、O中,第一电离能最大的是_______,电负性最大的是_______。
A. 碳元素 B. 氮元素 C. 氧元素
5. 八面体配离子中的配位数为6,碳氮键的键长均相等,则与配位的原子是________。
血红蛋白(Hb)可与结合为的结构如下图所示,其中铁元素为价。卟啉中所有原子共平面,其结构如下图所示。CO也能与以配位键结合,吸入CO会造成中毒。
6. 下列说法错误的是___________。
A. 基态的价电子排布式为
B. 中的配位数为6
C. 卟啉中N原子的杂化方式为和
D. 血红蛋白中CO结合的能力比强
7. CO与形成配位键时,其配位原子为C,原因是:_____________________________。
8. 反应的平衡常数。实验表明,当即可造成人的神经损伤,则空气中p(CO)须低于___________kPa。(空气中的(以21 kPa计)
可用作合成氨催化剂,其体心立方晶胞如图所示(晶胞边长为apm)。
9. 研究发现,晶胞中阴影所示m,n两个截面的催化活性不同,截面单位面积含有Fe原子个数越多,催化活性越低。m,n截面中,催化活性较低的是______,该截面单位面积所含的Fe原子为________个。
【答案】1.
第四周期第VIII族 2.
的价电子排布为 ,失去一个电子后转化为 ,其价电子排布变为 ,达到半充满的相对稳定结构 3. AC
4. ①.
B ②.
C 5.
O(或氧原子) 6. C
7.
C原子的电负性小于O原子,对孤电子对的吸引力较弱,更容易给出孤电子对形成配位键
8.
9. ①.
n ②.
【解析】
【1题详解】
Fe的原子序数为26,核外电子排布式为,位于元素周期表第四周期第VIII族;
【2题详解】
亚铁离子()的价电子排布式为,当它失去一个电子被氧化为铁离子()时,价电子排布式变为 。根据洪特规则,d轨道处于半充满()状态时能量较低,体系更稳定,因此容易被氧化;
【3题详解】
在室温下为液体且沸点较低,属于分子晶体,不存在离子键和金属键(排除B、D)。分子内部,Fe原子与CO配体之间通过配位键结合,CO分子内部的C原子与O原子之间通过极性共价键结合,故选AC;
【4题详解】
同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但N元素(第VA族)的2p轨道呈半充满稳定状态,第一电离能大于相邻的O元素,故第一电离能最大的是N;同周期元素从左到右电负性逐渐增大,故电负性最大的是O;
【5题详解】
尿素分子中存在大键,题目已知“碳氮键的键长均相等”,说明N原子的孤电子对参与了与羰基()的共轭,导致N原子给出电子对的能力减弱,而O原子上仍有未参与共轭的孤电子对,且电子云密度较高,因此实际与形成配位键的是O原子;
【6题详解】
A.Fe原子失去4s轨道的2个电子形成,价电子排布式为,A正确;
B.由图可知,与卟啉环上的4个N原子、蛋白质上的1个N原子以及1个分子配位,配位数共为6,B正确;
C.卟啉环是一个大共轭平面体系,为了满足共平面和形成大键的条件,环上所有的N原子均采用杂化,不存在杂化,C错误;
D.CO中毒的原理就是CO与血红蛋白中的配位能力远强于,导致人体缺氧,D正确;
故选C;
【7题详解】
在CO分子中,C和O均有孤电子对。但C原子的电负性小于O原子的电负性,C原子对电子的束缚能力较弱,因此C原子更容易给出孤电子对与中心离子形成配位键;
【8题详解】
根据题意,平衡常数表达式可写为。将已知数据代入:,解得 ;
【9题详解】
对于m截面(正方形):面积为,截面上的Fe原子位于4个顶点,每个顶点被4个这样的面共用,故该截面有效原子数为 个,单位面积原子数为;对于n截面(对角面):面积为,截面上的Fe原子位于4个顶点和1个面心,有效原子数为 个,单位面积原子数为;因为 ,n截面单位面积含有的Fe原子数更多。根据题干“截面单位面积含有Fe原子个数越多,催化活性越低”,可知n截面的催化活性较低。
二、铅酸电池
铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。铅酸电池工作原理:
10. 充电时,阴极的电极反应式为_____________.
11. 用铅酸电池电解水,当产生标况下时,消耗物质的量为________mol。
12. 作为电解质溶液性质稳定,有较强的导电能力,参与电极反应并有利于保持电压稳定。的空间结构是___________。
13. 铅酸电池储存过程中,存在化学能的缓慢消耗:电极在作用下产生的可将Pb电极氧化。氧化Pb的化学方程式为___________________。
14. 铅酸电池使用过程中,负极因生成导电性差的大颗粒,导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料,可提高铅酸电池性能。碳材料的作用是__________________。
铅蓄电池的阴、阳极填充物又被称为铅膏(主要含PbO、)。通过回收铅膏可制备聚氯乙烯塑料的热稳定剂三盐基硫酸铅(组成可表示为),其工艺流程如下:
已知:。
15. 加入溶液的目的是_________________________。
16. 滤液A的溶质主要是_____________(填化学式)。
17. 流程中可循环使用的物质是_____________(填化学式)。
废旧铅酸电池处理不当会产生含铅废水,化学沉淀法是除去酸性废水中的主要方法。水样中各形态铅的百分含量X与溶液pH变化的关系如图所示。
18. 向含铅废水中滴加NaOH溶液,时,溶液中发生的主要反应离子方程式为_________。
19. 向酸性含铅废水中加可将转化为PbS除去,使用该方法通常先将溶液pH调至6左右,若溶液pH过低会导致____________________。已知:,国家规定的废水排放标准中铅含量不高于,若某工厂处理过的废水中浓度为,该废水中铅含量为___________ 。(保留两位小数)
【答案】10.
11. 4 12. 正四面体形
13.
14. 提高负极导电性,增大反应接触面积,防止生成大颗粒的导致电极失活
15. 将转化为更难溶的,以便后续能溶于硝酸中
16.
17.
18.
19. ①. 产生有毒的气体污染环境,且导致浓度降低使沉淀不完全 ②. 0.17
【解析】
【分析】铅膏(主要含、)加水浆化,加入溶液、溶液,作还原剂将中+4价铅还原为+2价铅,还原生成的与体系中的结合生成,同时依据溶度积差异,将沉淀转化为,过滤得到滤渣、与滤液A,滤液A主要溶质为;滤渣中加入溶液,、与硝酸反应生成溶液;向溶液中加入溶液,发生复分解反应生成沉淀与(物质X,可循环),过滤得到;中加入溶液反应,再过滤得到目标产物三盐基硫酸铅和滤液A(同样含),滤液A可返回起始工序循环使用,据此分析解答。
【10题详解】
铅酸电池充电时,阴极发生还原反应,即放电时的产物得到电子被还原为,电极反应式为。
【11题详解】
标况下的物质的量为。电解水反应为,生成 需要转移 电子。根据铅酸电池总反应 ,每消耗转移电子。因此,转移电子时,消耗的物质的量为。
【12题详解】
的中心原子的价层电子对数为 ,且无孤电子对,因此其空间结构为正四面体形。
【13题详解】
根据题意,被氧化,且在作用下生成和,配平后的化学方程式为:。
【14题详解】
石墨和多孔碳是优良的导电材料且具有较大的比表面积。加入碳材料可以构建导电网络提高负极导电性,同时分散生成的,抑制其结晶长大成导电性差的大颗粒,从而保持电极活性。
【15题详解】
铅膏中含有,难溶于硝酸。由已知 可知,加入溶液可发生沉淀转化,将转化为更难溶但易溶于硝酸的,便于后续用溶解。
【16题详解】
在浆液中,与反应生成和;同时被还原为,被氧化为。因此过滤后滤液A的主要溶质是。
【17题详解】
流程中,溶液加入溶液发生反应:。过滤得到的物质X为,可循环返回到前面用于溶解和。
【18题详解】
观察水样中各形态铅的百分含量与关系图可知,当时,溶液中的主要含铅微粒由逐渐转化为,发生的离子反应为 。
【19题详解】
若过低(酸性较强),加入的会与溶液中的结合生成剧毒的气体逸出,这不仅会污染环境,还会导致溶液中浓度急剧下降,使得无法完全沉淀。计算部分:溶液中 。将其转化为质量浓度:。保留两位小数即为 。
三、对甲基苯甲酸的绿色制备
某实验小组采用如下方案实现了对甲基苯甲酸的绿色制备。
步骤:
Ⅰ.向反应管中加入0.12 g对甲基苯甲醛和1.0 mL丙酮,光照,连续监测反应进程。
Ⅱ.5 h时,监测结果显示反应基本结束,蒸去溶剂丙酮,加入过量稀NaOH溶液,充分反应后,用乙酸乙酯洗涤,弃去有机层。
Ⅲ.用稀盐酸调节水层后,再用乙酸乙酯萃取。
Ⅳ.用饱和食盐水洗涤有机层,无水干燥,过滤,蒸去溶剂,得到产物。
20. 相比用作氧化剂,该制备反应的优点为_____________、_____________。
21. 根据反应液的核磁共振氢谱(已去除溶剂H的吸收峰,且谱图中无羧基H的吸收峰)监测反应进程如下图。已知峰面积比 。反应2 h时,对甲基苯甲醛的转化率约为________。
22. 步骤Ⅱ中使用乙酸乙酯洗涤的目的是___________________________________。
23. 步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式为____________________________________。
用同位素示踪法确定产物中羧基O的来源。丙酮易挥发,为保证气氛,通前,需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气和溶剂中)的,装置如图所示。
24. 操作顺序为:____________。
①→②→____→____→____(填标号),重复后四步操作数次。
25. 同位素示踪结果如下表所示,则目标产物中羧基O来源于____________。(选填“A:丙酮,B:氧气”)
反应条件
质谱检测目标产物相对分子质量
太阳光,,室温,,5 h
138
太阳光,空气,室温,,5 h
136
【答案】20. ①. 不生成对苯二甲酸,副反应少 ②. 以空气中氧气作氧化剂,原料廉价易得,污染少(或条件温和,利用太阳能)
21. 50% 22. 除去未反应的对甲基苯甲醛等有机杂质
23. ,
24. ③、①、④ 25. B
【解析】
【分析】0.12 g对甲基苯甲醛和1.0 mL丙酮在有空气存在、光照条件下反应,反应基本结束后,蒸去溶剂丙酮,加入过量稀溶液,充分反应后,用乙酸乙酯洗涤,弃去有机层,再用稀盐酸调节水层pH=1后,用乙酸乙酯萃取,用饱和食盐水洗涤有机层,无水干燥,过滤,蒸去溶剂,得到目标产物。
【20题详解】
作氧化剂时可将的醛基和苯环上的甲基均氧化为羧基,生成对苯二甲酸,该制备反应在空气存在、光照、室温条件下进行,选择性氧化醛基,不生成对苯二甲酸,副反应少;以空气中氧气作氧化剂,原料廉价易得且绿色环保,污染少;条件温和,利用可再生的太阳能;
【21题详解】
起始0 h时只有,5 h时基本只有,a峰对应醛基氢,每个对甲基苯甲醛分子含1个醛基氢,由可知,2 h时剩余对甲基苯甲醛约为起始量的一半,转化率;
【22题详解】
加入过量稀溶液后,对甲基苯甲酸转化为对甲基苯甲酸钠进入水层,未反应的对甲基苯甲醛等有机杂质易溶于乙酸乙酯,洗涤后弃去有机层,可除去这些有机杂质;
【23题详解】
稀盐酸使对甲基苯甲酸根离子转化为对甲基苯甲酸,离子方程式为,同时中和过量的碱,;
【24题详解】
为保证气氛,通前,需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气和溶剂中)的,由于丙酮易挥发,先关闭阀门,用液氮冷冻反应液,减少抽气时丙酮挥发造成的损失,再打开阀门抽气体,随后关闭阀门,使反应液恢复室温,溶解的气体逸出,重复冷冻、抽气、关闭阀门、恢复室温的操作,可逐步除去装置及溶剂中的氧气,故顺序为①→②→③→①→④;
【25题详解】
未标记产物的相对分子质量为136,改用时,产物的相对分子质量为138,增加2,说明产物中引入1个原子;使用氧原子被标记的丙酮时,产物的相对分子质量仍为136,说明丙酮中的氧未进入产物,因此在丙酮和氧气中,羧基新增的氧来自氧气,选B。
四、药物中间体合成
G是一种四环素类药物合成中间体,其合成路线如下:
26. E分子中含氧官能团名称为醚键、____________。
27. F分子中手性碳原子数目为______。
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
28. A分子中,1号碳的C-H键极性比2号碳更大,从结构角度解释原因:________________。
29. 写出C→D第一步反应的化学方程式:_____________________________。
30. D→E会产生2种与E互为同分异构体且含五元环的副产物,其结构简式为______,______。
31. E→F这一步骤的作用是_____________________________。
32. 写出一种同时满足下列条件的G的同分异构体的结构简式:______________。
①含有3种不同化学环境的氢原子;
②碱性条件下水解后酸化,生成X和Y两种有机产物,,X的相对分子质量为60,Y能与溶液发生显色反应。
33. 写出以和为原料制备的合成路线流程图______________。
【答案】26. 羰基(酮羰基)、羧基 27. B
28. 1号碳上连有两个吸电子的酯基,2号碳上只连一个酯基;吸电子基团越多,碳原子越缺电子,对C-H成键电子对的吸引越强,故1号碳的C-H键极性比2号碳更大
29. 30. ①. ②.
31. 把羧基酯化为甲酯,同时把酮羰基保护成缩酮,使后续LiAlH4只把酯基还原为CH2OH而不还原酮羰基
32. 或 33.
【解析】
【分析】合成路线以A和B(均为题给结构)为起点:A在CH3ONa/CH3OH下与B发生丙二酸酯的苄基化得C,C经NaOH水溶液水解、酸化并脱羧得D;D在P2O5加热下由末端羧基与苯环上CH2相邻的游离邻位发生分子内酰化,闭合出六元环得E;E先酯化羧基,再用乙二醇把酮羰基保护成缩酮得F,最后用LiAlH4把酯基还原为羟甲基得G。以此解答。
【26题详解】
E的结构为,含氧官能团为醚键、羰基和羧基。
【27题详解】
如图所示,,F分子含有1个手性碳原子,选B。
【28题详解】
A为丙二酸二甲酯型的三酯(题给结构):1号碳(CH)连有两个酯基,2号碳(CH2)只连一个酯基。酯基中的羰基是吸电子基团,通过吸电子诱导效应把电子云拉向羰基碳,使所连碳原子电子云密度降低、正电性增强。1号碳上有2个这样的吸电子基团、2号碳上只有1个,故1号碳比2号碳更缺电子(δ+更大),对C-H成键电子对的吸引更强、H的δ+更明显,所以1号碳的C-H键极性比2号碳更大。
【29题详解】
C→D的第一步是酯的碱性水解(皂化):3个酯基在NaOH水溶液中加热全部水解为羧酸钠并生成3分子甲醇,化学方程式为。
【30题详解】
D 与五氧化二磷反应成环生成E ,是下方的羧基与苯环上的H取代,则产生的与E互为同分异构体且含五元环的副产物是上方的羧基与苯环上的H取代,其结构简式为。D中两个羧基发生取代反应,脱除一分子水得。
D中与苯环直接相连的CH2,其两侧的邻位有一个已被Cl占据,只剩一个游离邻位;而D的两个羧基又位于相邻的两个碳上。在P2O5加热下,末端CH2COOH的羧基进攻那个游离邻位,闭合出六元环,得E。其余成环方式都只能闭合出五元环,得到两种与E互为同分异构体的副产物:①中间CH(COOH)上的羧基进攻同一游离邻位,只闭合出五元环,得到苯环并环戊酮型结构;②相邻的两个羧基分子内脱水,闭合出五元环酐(取代丁二酸酐)。
【31题详解】
E→F分两步:第一步CH3OH/H+使羧基酯化(COOH→COOCH3);第二步(CH2OH)2/H+使酮羰基与乙二醇缩合成环状缩酮,得F。这样处理是因为下一步用LiAlH4还原:LiAlH4既能还原酯基又能还原酮羰基,若不预先保护酮,酮也会被还原;缩酮在还原条件下稳定,故先把酮羰基保护起来、把羧基转成酯,使LiAlH4只把酯基还原成CH2OH而得到G。
【32题详解】
G的分子式为C14H17ClO4。由条件②:碱性水解后酸化得到X、Y两种有机物且n(X):n(Y)=2:1;X的相对分子质量为60,即乙酸CH3COOH(12×2+4+16×2=60);Y能与FeCl3显色,说明Y含酚羟基(故该异构体含2个乙酸酯基)。再由条件①(只有3种氢):需两个-OCOCH3等效、苯环上两个H等效,故C4H9只能取叔丁基,且叔丁基与Cl位于对称轴两端。取1-叔丁基-4-氯-2,6-二乙酰氧基苯或,分子有对称轴,氢环境只有叔丁基9H、两个乙酰甲基6H、苯环2H共3种,满足①②。
【33题详解】
由合成路线可知,和浓HBr发生取代反应生成,和发生取代反应生成,被四氢铝锂还原生成,水解生成,和发生缩聚反应得到,其合成路线为。
五、乙酸乙酯
乙酸乙酯是一种应用广泛的有机化学品,可由乙酸和乙醇通过酯化反应制备。
34. 乙酸、乙醇和乙酸乙酯的燃烧热分别为和,则酯化反应的__________ 。
35. 同位素示踪法可以探究乙酸和乙醇反应生成乙酸乙酯的机理,标记的位置是__________。
A. B. C.
36. 酯化反应中3种有机物的沸点从高到低的顺序为______________。
A. 乙醇>乙酸>乙酸乙酯 B. 乙酸>乙醇>乙酸乙酯
C. 乙酸乙酯>乙醇>乙酸 D. 乙酸乙酯>乙酸>乙醇
37. 研究发现,难以通过改变温度或压强来提高乙酸乙酯平衡产率,原因是________________________。若要提高乙酸乙酯的产率,可以采用的方法是_______________________________________。(举1例即可)
在常压和353.15 K时,初始组成作催化剂的条件下进行反应,得到乙醇浓度随反应时间的变化如下图所示。
38. 平衡时乙酸的转化率__________%。
39. 平衡常数____________(保留3位有效数字)。
40. 已知酯化反应的速率方程为,其中,则___________ (保留3位有效数字)。
【答案】34.
35. 36. B
37. ①. 该反应的仅为,热效应很小,改变温度对平衡移动的影响不明显;同时反应物和生成物均为液体,改变压强对平衡几乎无影响 ②. 及时移出产物(如蒸出乙酸乙酯或吸水)或增大反应物浓度(如加入过量乙酸)
38.
39.
40.
【解析】
【34题详解】
根据燃烧热写出热化学方程式:①,②,③,目标反应:,根据盖斯定律,目标反应=①+②-③,则:
【35题详解】
酯化反应的机理是“酸脱羟基醇脱氢”,即乙酸提供羟基,乙醇提供羟基上的氢原子结合生成水,因此乙醇羟基上的氧原子进入了乙酸乙酯分子中。同位素应标记在乙醇的羟基上,即,故选C。
【36题详解】
乙酸和乙醇分子间均能形成氢键,使其沸点显著升高,且乙酸分子间的氢键比乙醇更强,故沸点乙酸大于乙醇;乙酸乙酯分子间不能形成氢键,沸点最低。因此3种有机物的沸点从高到低的顺序为乙酸>乙醇>乙酸乙酯,故选B。
【37题详解】
该反应的仅为,热效应很小,改变温度对平衡移动的影响不明显;同时反应物和生成物均为液体,改变压强对平衡几乎无影响。根据勒夏特列原理,若要提高乙酸乙酯的产率,可以采取及时移出产物(如蒸出乙酸乙酯或吸水)或增大反应物浓度(如加入过量乙酸)等方法。
【38题详解】
由图可知,乙醇的初始浓度为,平衡浓度为,其浓度变化量为。根据初始组成,可知乙酸的初始浓度为。根据反应方程式,乙酸的浓度变化量也为,故平衡时乙酸的转化率。
【39题详解】
达到平衡时,各物质的浓度分别为:,,,。该反应的平衡常数。
【40题详解】
当反应达到平衡时,正逆反应速率相等,即。代入速率方程可得:,变形得到。因此,。
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