2020-2021学年上海市徐汇区高三(上)期末化学试卷(一模)
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一、选择题(共20小题,每小题3分,满分60分)
1.(3分)市售“84消毒液”的有效成分是( )
A.Ca(ClO)2 B.HClO C.NaClO D.C2H5OH
2.(3分)下列属于大气固氮的是( )
A.N2→NH3 B.NH3→NH4NO3 C.N2→NO D.NO→NO2
3.(3分)不能使用铁质容器储运的是( )
A.浓盐酸 B.液氯 C.浓硝酸 D.浓硫酸
4.(3分)长期使用容易导致土壤酸化板结的是( )
A.(NH4)2SO4 B.NH4HCO3 C.CO(NH2)2 D.KNO3
5.(3分)下列说法错误的是( )
A.稀有气体单质中无化学键
B.水分子的球棍模型
C.青铜属于合金
D.粮食发酵法是工业制备酒精的方法之一
6.(3分)关于Na2SO3,下列说法正确的是( )
A.属于弱电解质 B.显碱性
C.2c(Na+)=c(SO32﹣) D.空气中易被氧化变质
7.(3分)下列事实能用元素周期律解释的是( )
A.热稳定性:CH4>NH3 B.金属性:Na>Li
C.氧化性:HNO3>H3PO4 D.溶解性:NaOH>Mg(OH)2
8.(3分)通过Al2O3+N2+3C2AlN+3CO可制得陶瓷材料AlN,下列说法正确的是( )
A.AlN既是氧化产物也是还原产物
B.每生成3.36L CO,转移0.3mol电子
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:3
D.14N2和12C18O所含中子数相等
9.(3分)高中阶段,不使用电子天平能完成的实验是( )
A.配制一定物质的量浓度的硫酸
B.测定硫酸铜晶体中结晶水含量
C.气体摩尔体积的测定
D.小苏打中NaHCO3百分含量的测定
10.(3分)加油站有不同型号的汽油,下列说法正确的是( )
A.汽油属于纯净物
B.煤通过干馏可以转化为汽油
C.石油分馏可以获得汽油
D.重油的裂解可以提高汽油的产量
11.(3分)CHCl3是良好的有机溶剂,下列说法正确的是( )
A.常温下为气态,俗称氯仿
B.分子构型为正四面体
C.由极性键构成的非极性分子
D.是甲烷和氯气反应的产物之一
12.(3分)SiC和Si的结构相似,是最有前景的半导体材料之一,下列说法正确的是( )
A.碳和硅原子最外层电子的轨道表示式完全相同
B.2py是碳原子核外能量最高的电子亚层
C.硅原子核外电子共占用5个轨道
D.都属于原子晶体,熔点SiC>Si
13.(3分)关于如图所示装置,下列说法正确的是( )
A.溶液X为食盐水,铁主要发生化学腐蚀
B.溶液X为稀硫酸,铜电极上会产生气泡
C.溶液X为食盐水或稀硫酸,电子方向均由FeCuFe
D.溶液X为食盐水或稀硫酸,铁棒上的电极反应均为:Fe﹣3e﹣→Fe3+
14.(3分)制备下列物质未涉及化学平衡的是( )
A.工业制硫酸 B.工业合成氨
C.工业制氯化氢 D.实验室乙酸丁酯制备
15.(3分)碳燃烧的过程如图所示,下列说法正确的是( )
A.2C(s)+O2(g)═2CO(g)+221.0kJ
B.CO2(g)═C(s)+O2(g)+393.5kJ
C.1mol C(s)与0.5mol O2(g)的总能量小于1mol CO(g)的能量
D.等量的碳燃烧C(s)→CO2(g)过程比C(s)→CO(g)→CO2(g)过程释放的能量多
16.(3分)HOCH2CH=CHCH2OH广泛用于生产工程塑料及纤维,下列有关说法正确的是( )
A.与乙酸互为同系物
B.与乙酸乙酯互为同分异构体
C.所有原子均处于同一平面
D.可被酸性KMnO4氧化为HOOCCH=CHCOOH
17.(3分)只使用待选试剂能完成元素检验的是( )
待检验元素
待选试剂
A
海带中的碘元素
淀粉溶液
B
CH3CH2Cl中的氯元素
AgNO3溶液
C
明矾中的铝元素
氢氧化钠溶液
D
FeSO4中的铁元素
KSCN溶液
A.A B.B C.C D.D
18.(3分)用浸有硝酸汞溶液的脱脂棉擦拭已打磨过的铝片,其中一片置于空气中,铝片表面生出“白毛”,另一片投入蒸馏水中,持续产生气泡,下列说法正确的是( )
A.白毛是被铝置换出来的汞
B.气泡是汞与水反应生成的氢气
C.汞能抑制铝表面形成致密的膜
D.硝酸汞作催化剂,加快了铝与氧气、水的化学反应速率
19.(3分)恒温恒容密闭容器中,发生反应:2NO2(g)⇌N2O4(g)+54.5kJ,达到平衡后,通入NO2再次平衡时,下列说法错误的是( )
A.NO2的体积分数增大 B.气体颜色加深
C.气体压强增大 D.化学平衡常数不变
20.(3分)室温下,关于20mL 0.1mol/L醋酸溶液,下列判断一定正确的是( )
A.该溶液中CH3COO﹣的数目为1.204×1021
B.加入水稀释后,溶液的pH降低,水电离程度增加
C.用酚酞做指示剂,滴加0.1mol/L NaOH溶液至滴定终点时,c(Na+)=c(CH3COO﹣)
D.与等体积、等浓度的CH3COONa溶液混合后2c(Na+)=c(CH3COO﹣)+c(CH3COOH)
二、解答题(共4小题,满分40分)
21.(10分)工业级氯化钙(CaCl2)通常用作道路的融雪除冰和干燥剂,主要利用纯碱工业废液生产。完成下列填空:
(1)氯原子的核外电子排布式 ;氯化钙的电子式 ;比较构成CaCl2的微粒半径大小(用微粒符号表示) 。
(2)纯碱生产的工业方法有多种,其中废液含有大量氯化钙的是 制碱法。
(3)向饱和NaHCO3溶液中滴加少量CaCl2溶液,产生大量白色沉淀和少量气体,用平衡知识解释产生沉淀的原因 。
(4)氯化钙不能干燥NH3,因为CaCl2(s)+8NH3(g)⇌CaCl2•8NH3(s)+Q(Q>0),该反应的平衡常数K= ;向2L装有CaCl2的密闭容器中,通入2mol NH3,反应10分钟,固体增重17g,则0~10分钟内,NH3的平均反应速率ʋ= ;若要将已吸收NH3的CaCl2重新恢复吸收NH3的能力,写出一种可采取的措施 。
22.(10分)高锰酸钾(KMnO4)是一种广泛使用的氧化剂和消毒剂。完成下列填空:
(1)测定室内甲醛含量,发生反应如下。
MnO4﹣+ HCHO+ H+═ Mn2++ CO2↑+ H2O
配平该方程式。
(2)将室内气体通入20mL 1×10﹣3mol/L酸性KMnO4溶液中,通入10L时,溶液颜色恰好变为无色,计算室内甲醛的浓度为 mg/L;上述酸性KMnO4是指用硫酸酸化的KMnO4溶液,请说明不使用硝酸酸化的理由 。
(3)配制KMnO4溶液,定容操作的方法为 。
(4)将HCl气体通入KMnO4溶液中,溶液会逐渐褪色,体现HCl的 性质。
(5)KMnO4溶液与明矾溶液混合后,发生复分解反应,生成深紫色沉淀,写出该反应的化学方程式 。
(6)0.01%的KMnO4溶液可用于消毒蔬果和餐具,该溶液一般保存在棕色试剂瓶中,请解释原因 。
23.(10分)G是一种治疗心血管疾病的药物,合成该药物的一种路线如图。
已知:R1CH2BrR1CH=CHR2
完成下列填空:
(1)写出①的反应类型 。
(2)反应②所需的试剂和条件 。
(3)B中含氧官能团的检验方法 。
(4)写出E的结构简式 。
(5)写出F→G的化学方程式 。
(6)写出满足下列条件,C的同分异构体的结构简式 。
①能发生银镜反应;
②能发生水解反应;
③含苯环;
④含有5个化学环境不同的H原子。
(7)设计一条以乙烯和乙醛为原料(其它无机试剂任选)制备聚2﹣丁烯()的合成路线 。(合成路线常用的表达方式为:AB……目标产物)
24.(10分)1,2﹣二溴乙烷常用作杀虫剂,某同学用如图装置制备1,2﹣二溴乙烷。
实验步骤:按图示连接装置,先将C与D连接处断开,再对装置A中粗砂加热,待温度升到150℃左右时,连接C与D,并迅速将A内反应温度升温至160~180℃,从滴液漏斗中慢慢滴加乙醇和浓硫酸混合液,装置D试管中装有6.0mL 10mol/L Br2的CCl4溶液,待Br2的CCl4溶液褪色后,经洗涤、干燥、蒸馏得到1,2﹣二溴乙烷7.896g。
完成下列填空:
(1)仪器F的名称 。
(2)反应前装置A中加入少量粗砂目的是 。
(3)装置B的作用是 。
(4)反应一段时间后C溶液碱性 。(填“增强”、“减弱”或“不变”)
(5)先将C与D连接处断开的原因是 。写出D装置中生成1,2﹣二溴乙烷的化学方程式 。
(6)根据上述实验计算1,2﹣二溴乙烷的产率为 。
(7)下列操作中,不会导致产物产率降低的是 。
A.装置D中试管内物质换成液溴
B.装置E中的NaOH溶液用水代替
C.去掉装置D烧杯中的冷水
D.去掉装置C
2020-2021学年上海市徐汇区高三(上)期末化学试卷(一模)
参考答案与试题解析
一、选择题(共20小题,每小题3分,满分60分)
1.(3分)市售“84消毒液”的有效成分是( )
A.Ca(ClO)2 B.HClO C.NaClO D.C2H5OH
【分析】“84消毒液”是由氯气与氢氧化钠溶液制成的,据此分析。
【解答】解:将氯气通入NaOH溶液中反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的方程式为:Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O,其中NaClO具有强氧化性,能杀菌消毒,则市售“84消毒液”的有效成分是NaClO,故C正确,
故选:C。
【点评】本题考查了常见非金属元素及其化合物性质,题目难度不大,明确常见元素及其化合物性质为解答关键,试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力。
2.(3分)下列属于大气固氮的是( )
A.N2→NH3 B.NH3→NH4NO3 C.N2→NO D.NO→NO2
【分析】将空气中游离态的氮转化为含氮化合物的过程叫氮的固定,空气中氮气在放电条件下转换为一氧化氮为大气固氮,据此判断。
【解答】解:A.工业上用氮气和氢气合成氨气,是人工固氮,故A错误;
B.NH3→NH4NO3是化合态转化为化合态,不符合定义,故B错误;
C.空气中的氮气在放电条件下N2→NO,属于大气固氮,故C正确;
D.NO→NO2是化合态转化化合态,不符合定义,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了氮的固定,明确氮的固定概念及氮的固定类型是解题关键,题目难度不大。
3.(3分)不能使用铁质容器储运的是( )
A.浓盐酸 B.液氯 C.浓硝酸 D.浓硫酸
【分析】A.浓盐酸与Fe会发生反应产生FeCl2和H2;
B.Fe与液氯在常温下不能发生反应;
C.在室温下Fe遇浓硝酸,发生钝化;
D.在室温下Fe遇浓硫酸,发生钝化。
【解答】解:A.浓盐酸与Fe会发生反应产生FeCl2和H2,因此浓盐酸不能使用铁质容器储运,故A选;
B.Fe与液氯在常温下不能发生反应,因此液氯可以使用铁质容器储运,故B不选;
C.浓硝酸具有强氧化性,在室温下Fe遇浓硝酸,会在金属表面氧化产生一层致密的氧化物保护膜,阻止金属的进一步反应,即发生钝化现象,因此浓硝酸能使用铁质容器储运,故C不选;
D.浓硫酸具有强氧化性,在室温下Fe遇浓硫酸,会在金属表面氧化产生一层致密的氧化物保护膜,阻止金属的进一步反应,即发生钝化现象,因此浓硫酸能使用铁质容器储运,故D不选;
故选:A。
【点评】本题考查了铁的化学性质,难度不大,注意在室温下Fe遇浓硝酸、浓硫酸,会发生钝化。
4.(3分)长期使用容易导致土壤酸化板结的是( )
A.(NH4)2SO4 B.NH4HCO3 C.CO(NH2)2 D.KNO3
【分析】A.硫酸铵为强酸弱碱盐,水解显酸性;
B.碳酸氢铵为弱酸弱碱盐,水溶液显碱性,生成的一水合氨和碳酸都易分解;
C.尿素属于有机氮肥,施用到土壤中会转化成碳酸氢铵,然后又会分解为氨、二氧化碳和水;
D.硝酸钾是强酸强碱盐,不水解,溶液呈性。
【解答】解:A.硫酸铵是强酸弱碱盐,水解显酸性,生成的一水合氨易分解,长期使用会使土壤酸化板结,故A正确;
B.碳酸氢铵是弱酸弱碱盐,溶液显碱性,并且生成的一水合氨和碳酸都易分解,不会使土壤酸化板结,故B错误;
C.尿素属于有机氮肥,施用到土壤中会转化成碳酸氢铵,然后又会分解为氨、二氧化碳和水,这三种最终产物都是作物的养分,可以被植物吸收而且易挥发,不含有害的中间产物和最终分解产物,长期施用不影响土质,故C错误;
D.硝酸钾是强酸强碱盐,不水解,溶液呈中性,长期施用不会导致土壤酸化板结,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了铵盐的性质及应用,熟悉盐类水解的性质是解题关键,题目难度不大。
5.(3分)下列说法错误的是( )
A.稀有气体单质中无化学键
B.水分子的球棍模型
C.青铜属于合金
D.粮食发酵法是工业制备酒精的方法之一
【分析】A.稀有气体为单原子分子;
B.水分子为V型结构;
C.金属与金属或者非金属熔合而成具有金属特性物质为合金;
D.粮食发酵,乙烯水化都是制备乙醇的方法。
【解答】解:A.稀有气体都是单原子分子,所以单质中无化学键,故A正确;
B.一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成,且氧原子比氢原子大,是V型分子,不是直线型,故B错误;
C.青铜是纯铜中加入锡或铅的合金,故C正确;
D.工业制备酒精的方法主要有乙烯合成法和粮食发酵法,故D正确。
故选:B。
【点评】本题考查了元素化合物知识,涉及分子的空间构型和合金概念,乙醇的制备方法,熟悉稀有气体分子组成,明确合金概念,乙醇制备方法是解题关键,题目难不大。
6.(3分)关于Na2SO3,下列说法正确的是( )
A.属于弱电解质 B.显碱性
C.2c(Na+)=c(SO32﹣) D.空气中易被氧化变质
【分析】A.Na2SO3属于盐,在水溶液中能够完全电离;
B.亚硫酸钠固体不能水解,不显酸碱性;
C.Na2SO3属于盐,组成为2:1,即亚硫酸根离子物质的量是钠离子物质的量的一半;
D.亚硫酸钠物质中硫元素为+4价,处于中间价态,表现出强的还原性,易被氧气氧化。
【解答】解:A.Na2SO3属于盐,在水溶液中能够完全电离,属于强电解质,故A错误;
B.Na2SO3属于强碱弱酸盐,溶于水后发生水解,溶液显碱性,但亚硫酸钠固体不能水解,不显酸碱性,故B错误;
C.Na2SO3属于盐,组成为2:1,即亚硫酸根离子物质的量是钠离子物质的量的一半,因此c(Na+)=2c(SO32﹣),故C错误;
D.亚硫酸钠物质中硫元素为+4价,处于中间价态,表现出强的还原性,易被氧气氧化,最终可生成硫酸钠,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查Na2SO3的性质,题目难度不大,注意基本概念、性质的理解和应用。
7.(3分)下列事实能用元素周期律解释的是( )
A.热稳定性:CH4>NH3 B.金属性:Na>Li
C.氧化性:HNO3>H3PO4 D.溶解性:NaOH>Mg(OH)2
【分析】A.一般来讲,非金属性越强,简单氢化物的稳定性越强,但碳元素的非金属性小于氮元素;
B.同一主族从上到下金属性逐渐增强;
C.最高价含氧酸的氧化性与元素的非金属性强弱无关;
D.物质的溶解性大小与金属性强弱无关。
【解答】解:A.元素的非金属性:N>C,但物质的热稳定性:CH4>NH3,因此不能使用元素周期律解释,故A不选;
B.Na、Li是同一主族的元素,由于同一主族元素从上到下原子核外电子层数逐渐增多,原子半径逐渐增大,失去电子的能力逐渐增强,得到电子的能力逐渐减弱,所以金属性:Na>Li,可以使用元素周期律解释,故B不选;
C.元素的非金属性:N>P,但最高价含氧酸的氧化性与元素的非金属性强弱无关,故C选;
D.元素的金属性越强,其相应的最高价氧化物对应的水化物的碱性越强。由于元素的金属性:Na>Mg,所以物质的碱性:NaOH>Mg(OH)2,这与物质的溶解性大小无关,不能使用元素周期律解释,故D不选;
故选:B。
【点评】本题考查元素周期律的应用,明确元素周期律内容为解答关键,注意掌握物质性质变化的特例,A为易错点,试题侧重考查学生的分析能力及知识迁移能力,题目难度不大。
8.(3分)通过Al2O3+N2+3C2AlN+3CO可制得陶瓷材料AlN,下列说法正确的是( )
A.AlN既是氧化产物也是还原产物
B.每生成3.36L CO,转移0.3mol电子
C.氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:3
D.14N2和12C18O所含中子数相等
【分析】Al2O3+N2+3C2AlN+3CO中,N元素化合价降低,N2为氧化剂,C元素化合价升高,C为还原剂,结合元素化合价的变化判断电子转移的数目。
【解答】解:A.在该反应中N元素化合价降低,得到电子被还原为AlN,所以AlN是还原产物;C元素化合价升高,失去电子被氧化为CO,则氧化产物是CO,故A错误;
B.只有气体体积,未说明其所处的外界条件,因此不能确定其物质的量,也就不能进行有关计算,故B错误;
C.在该反应中N2是氧化剂,C是还原剂,物质发生反应的物质的量的比等于相应方程式中化学计量数的比,故根据方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:3,故C正确;
D.14N2中的中子数是14,而12C18O中的中子数是16,故二者所含中子数不相等,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查氧化还原反应,题目难度不大,注意把握元素化合价的判断,从化合价变化的角度分析,题目侧重于相关概念和电子转移计算的考查。
9.(3分)高中阶段,不使用电子天平能完成的实验是( )
A.配制一定物质的量浓度的硫酸
B.测定硫酸铜晶体中结晶水含量
C.气体摩尔体积的测定
D.小苏打中NaHCO3百分含量的测定
【分析】A.浓溶液配制稀溶液,需要用量筒量取液体,不需要天平;
B.测定硫酸铜晶体中结晶水含量时,需要用电子天平称量加热前后固体的质量;
C.气体摩尔体积在测定时,需要使用电子天平称量容器的质量及容器与气体的质量和;
D.在测定小苏打中NaHCO3百分含量的时,需要称量加热前后固体的质量。
【解答】解:A.配制一定物质的量浓度的硫酸,需要使用浓硫酸进行稀释,由于溶质为液体,因此需要用量筒量取浓硫酸,不需要使用电子天平,故A正确;
B.测定硫酸铜晶体中结晶水含量时,需要用电子天平称量加热前后固体物质的质量,故B错误
C.气体摩尔体积在测定时,需要使用电子天平称量容器的质量及容器与气体的质量和,据此计算气体的质量,然后根据一定质量的气体所占的体积计算气体摩尔体积,故C错误;
D.在测定小苏打中NaHCO3百分含量的时,需要称量加热前后固体的质量,因此需要使用电子天平,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查实验室常用的实验仪器,难度不大,熟悉常用的实验仪器以及常见实验操作的步骤是解答的关键,有利于检验学生的基础掌握能力。
10.(3分)加油站有不同型号的汽油,下列说法正确的是( )
A.汽油属于纯净物
B.煤通过干馏可以转化为汽油
C.石油分馏可以获得汽油
D.重油的裂解可以提高汽油的产量
【分析】A.只有一种物质组成就是纯净物;
B.煤干馏的产物是煤炭、煤焦油和煤气;
C.石油分馏可得汽油、柴油等;
D.裂解是深度裂化。
【解答】解:A.汽油是主要成分为C5~C12脂肪烃和环烷烃类,以及一定量芳香烃,是混合物,故A错误;
B.煤干馏的产物是煤炭、煤焦油和煤气,故B错误;
C.石油分馏可得汽油、柴油等,故C正确;
D.裂解是深度裂化,其目的是生成气态烯烃或提高燃油品质,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查煤和石油的加工,难度不大,明确物质的成分是解题的关键,如果有两种或两种以上物质组成就属于混合物,只有一种物质组成就是纯净物。
11.(3分)CHCl3是良好的有机溶剂,下列说法正确的是( )
A.常温下为气态,俗称氯仿
B.分子构型为正四面体
C.由极性键构成的非极性分子
D.是甲烷和氯气反应的产物之一
【分析】A.CHCl3常温下为液态;
B.C﹣H键和C﹣Cl键键长不同;
C.CHCl3分子中键的极性不能相互抵消;
D.甲烷与Cl2在光照条件下会发生取代反应,首先反应产生CH3Cl,产生CH3Cl再逐步进行取代反应,产生CH2Cl2、CHCl3、CCl4。
【解答】解:A.CHCl3常温下为液态,俗称氯仿,故A错误;
B.CHCl3分子中C原子与3个Cl原子和1个H原子形成4个共价键,由于不同原子半径大小不同,所以其分子的空间构型为四面体,但不是正四面体,故B错误;
C.CHCl3分子中C﹣Cl键和C﹣H键都是由不同元素的原子形成的共价键,因此都是极性键,由于分子中原子的空间排列不对称,因此分子是极性分子,故C错误;
D.甲烷与Cl2在光照条件下会发生取代反应,首先反应产生CH3Cl,产生CH3Cl再逐步进行取代反应,产生CH2Cl2、CHCl3、CCl4,因此CHCl3是甲烷和氯气反应的产物之一,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了三氯甲烷的结构和制备,难度不大,应注意的判断分子的极性应根据分子的具体的空间构型。
12.(3分)SiC和Si的结构相似,是最有前景的半导体材料之一,下列说法正确的是( )
A.碳和硅原子最外层电子的轨道表示式完全相同
B.2py是碳原子核外能量最高的电子亚层
C.硅原子核外电子共占用5个轨道
D.都属于原子晶体,熔点SiC>Si
【分析】A.原子状态不同时,最外层电子的轨道表示式也会不相同;
B.2px、2py、2pz三个轨道的能量相同;
C.硅原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,s有1个轨道,p有3个轨道;
D.SiC和Si均属于原子晶体,原子晶体的熔点由共价键的键能大小判断。
【解答】解:A.原子状态不同时,轨道表示式也会不相同,如基态碳原子和激发态的硅原子最外层电子的轨道表示式就不相同,故A错误;
B.2px、2py、2pz三个轨道的能量相同,2p才是碳原子核外能量最高的电子亚层,故B错误;
C.硅原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,s有1个轨道,p有3个轨道,根据电子排布规律可知,其核外电子共占用8个轨道,故C错误;
D.SiC和Si均属于原子晶体,由于原子半径C<Si,因此键长:C﹣Si<Si﹣Si,则键能:C﹣Si>Si﹣Si,因此熔点SiC>Si,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查了基态原子的核外电子排布式,核外电子排布规律,晶体的熔点大小判断,轨道的能量高低等,题目难度不大,侧重分析与应用能力的考查,注意规律性知识的应用。
13.(3分)关于如图所示装置,下列说法正确的是( )
A.溶液X为食盐水,铁主要发生化学腐蚀
B.溶液X为稀硫酸,铜电极上会产生气泡
C.溶液X为食盐水或稀硫酸,电子方向均由FeCuFe
D.溶液X为食盐水或稀硫酸,铁棒上的电极反应均为:Fe﹣3e﹣→Fe3+
【分析】A.如图,一般铁为负极,铜为正极,形成原电池;
B.溶液X为稀硫酸,铁棒作负极,铜棒作正极;
C.原电池中,电子由负极经导线流向正极;
D.铁钉发生电化学腐蚀,负极均为Fe失电子生成亚铁离子。
【解答】解:A.溶液X为食盐水,则为吸氧腐蚀,铁棒上主要发生电化学腐蚀,故A错误;
B.溶液X为稀硫酸,铜棒作正极,发生的电极反应式为2H++2e﹣=H2↑,产生气泡,故B正确;
C.溶液X为食盐水或稀硫酸,铁棒都作负极,因此电子方向均由负极Fe经导线流向正极Cu,电子不可以在电解质溶液中移动,故C错误;
D.溶液X为食盐水或稀硫酸,铁棒都作负极,电极反应均为:Fe﹣2e﹣=Fe2+,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查了金属的电化学腐蚀,把握金属发生化学腐蚀和电化学腐蚀的原理,注意原电池中负极失电子被腐蚀,侧重于考查学生对基础知识的应用能力,题目难度不大。
14.(3分)制备下列物质未涉及化学平衡的是( )
A.工业制硫酸 B.工业合成氨
C.工业制氯化氢 D.实验室乙酸丁酯制备
【分析】A.工业上制取硫酸时,先煅烧金属硫化物或硫单质反应产生SO2,然后SO2与O2在催化剂存在条件下发生可逆反应产生SO3;
B.在工业上用N2与H2在高温、高压、催化剂存在的条件下反应制取氨气,该反应是可逆反应;
C.工业制以H2在Cl2中燃烧产生HCl,该反应不是可逆反应;
D.在实验室中用乙酸与丁醇在浓硫酸存在的条件下加热,发生酯化反应产生乙酸丁酯,该反应为可逆反应。
【解答】解:A.工业上制取硫酸时,先煅烧金属硫化物或硫单质反应产生SO2,然后SO2与O2在催化剂存在条件下发生可逆反应产生SO3,反应产生的SO3被水或浓硫酸吸收就得到硫酸,因此制取过程中涉及化学平衡,故A不选;
B.在工业上用N2与H2在高温、高压、催化剂存在的条件下反应制取氨气,该反应是可逆反应,因此工业上合成氨过程涉及化学平衡,故B不选;
C.工业制以H2在Cl2中燃烧产生HCl,该反应不是可逆反应,因此制取过程中未涉及化学平衡,故C选;
D.在实验室中用乙酸与丁醇在浓硫酸存在的条件下加热,发生酯化反应产生乙酸丁酯,该反应为可逆反应,故乙酸丁酯在制备过程中涉及化学平衡知识,故D不选;
故选:C。
【点评】本题考查物质制备中是否涉及化学平衡,侧重考查对基本理论的理解和应用,明确涉及的化学反应及化学反应特点是解本题关键,注意:只有可逆反应中才存在平衡,题目难度不大。
15.(3分)碳燃烧的过程如图所示,下列说法正确的是( )
A.2C(s)+O2(g)═2CO(g)+221.0kJ
B.CO2(g)═C(s)+O2(g)+393.5kJ
C.1mol C(s)与0.5mol O2(g)的总能量小于1mol CO(g)的能量
D.等量的碳燃烧C(s)→CO2(g)过程比C(s)→CO(g)→CO2(g)过程释放的能量多
【分析】A.由图可知,C(s)+O2(g)与CO(g)+O2(g)的能量差为393.5kJ﹣283kJ=110.5kJ,即C(s)+O2(g)═CO(g)+110.5kJ;
B.由图可知,C(s)+O2(g)=CO2(g)+393.5kJ,则其逆反应反应热相反;
C.若为放热反应时,反应物具有的能量大于生成物具有的能量,反之相反;
D.反应无论是一步完成,还是分步完成,反应热不变。
【解答】解:A.由图可知,C(s)+O2(g)与CO(g)+O2(g)的能量差为393.5kJ﹣283kJ=110.5kJ,能量由高到低是放热反应,即C(s)+O2(g)═CO(g)+110.5kJ,则2C(s)+O2(g)═2CO(g)+221.0kJ,故A正确;
B.由图可知,C(s)+O2(g)=CO2(g)+393.5kJ,则逆反应为CO2(g)═C(s)+O2(g)﹣393.5kJ,故B错误;
C.根据C(s)+O2(g)与CO(g)+O2(g)的能量差为393.5kJ﹣283kJ=110.5kJ,能量由高到低,是放热,即1molC(s)与0.5molO2(g)的总能量大于1molCO(g)的能量,故C错误;
D.根据盖斯定律得出,反应放出的能量与过程无关,只有反应物和生成物的能量有关,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查反应热与焓变,为高频考点,把握反应热与物质具有能量的计算关系、吸放热反应的判断、盖斯定律的应用和热化学方程式的书写即可解答,注意图象信息分析与运用,题目难度不大。
16.(3分)HOCH2CH=CHCH2OH广泛用于生产工程塑料及纤维,下列有关说法正确的是( )
A.与乙酸互为同系物
B.与乙酸乙酯互为同分异构体
C.所有原子均处于同一平面
D.可被酸性KMnO4氧化为HOOCCH=CHCOOH
【分析】A.该有机物没有羧基,与乙酸的结构不相似;
B.HOCH2CH=CHCH2OH与乙酸乙酯分子式都是C4H8O2,含有的官能团不同;
C.HOCH2CH=CHCH2OH分子中含有饱和碳原子,具有甲烷的四面体结构;
D.醇羟基和碳碳双键都可以被酸性KMnO4氧化。
【解答】解:A.乙酸含有羧基,该有机物含有碳碳双键与羟基,二者分子结构不相似,因此不能互为同系物,故A错误;
B.HOCH2CH=CHCH2OH与乙酸乙酯分子式都是C4H8O2,分子式相同,含有的官能团不同,即结构不同,因此二者互为同分异构体,故B正确;
C.HOCH2CH=CHCH2OH分子中含有饱和碳原子,具有甲烷的四面体结构,因此不可能所有原子均处于同一平面上,故C错误;
D.醇羟基和碳碳双键都可以被酸性KMnO4氧化,因此二者反应不能得到产物HOOCCH=CHCOOH,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查有机物的结构与性质,涉及同系物、同分异构体、共面与共线问题、官能团的性质与转化,题目基础性强,旨在考查学生对基础知识的掌握情况。
17.(3分)只使用待选试剂能完成元素检验的是( )
待检验元素
待选试剂
A
海带中的碘元素
淀粉溶液
B
CH3CH2Cl中的氯元素
AgNO3溶液
C
明矾中的铝元素
氢氧化钠溶液
D
FeSO4中的铁元素
KSCN溶液
A.A B.B C.C D.D
【分析】A.碘单质遇到淀粉会变为蓝色,碘离子不具有此性质;
B.一氯乙烷属于共价分子,不存在自由移动的氯离子;
C.铝离子与氢氧化钠先生成氢氧化铝白色沉淀,碱过量,沉淀溶解;
D.铁离子与硫氰根离子反应生成血红色络合物,亚铁离子与硫氰根离子不反应。
【解答】解:A.碘单质与淀粉相遇,变为蓝色,碘离子不具有此性质,不能完成元素检验,故A不选;
B.一氯乙烷属于共价分子,不存在自由移动的氯离子,加入硝酸银溶液,不会有白色沉淀产生,不能完成元素检验,故B不选;
C.明矾中含有铝离子,逐滴加入氢氧化钠溶液直至过量,铝离子与氢氧化钠先生成氢氧化铝白色沉淀,碱过量,氢氧化铝溶于过量的强碱,变为溶液,看到的现象为:先有白色沉淀,后沉淀消失,可以检验铝元素的存在,故C选;
D.铁离子与硫氰根离子反应生成血红色络合物,亚铁离子与硫氰根离子相遇没有此现象,不能完成铁元素的检验,故D不选;
故选:C。
【点评】本题考查化学实验方案的评价,为高频考点,把握物质的性质、物质的检验鉴别方法、实验操作为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,注意实验的评价性分析,题目难度不大。
18.(3分)用浸有硝酸汞溶液的脱脂棉擦拭已打磨过的铝片,其中一片置于空气中,铝片表面生出“白毛”,另一片投入蒸馏水中,持续产生气泡,下列说法正确的是( )
A.白毛是被铝置换出来的汞
B.气泡是汞与水反应生成的氢气
C.汞能抑制铝表面形成致密的膜
D.硝酸汞作催化剂,加快了铝与氧气、水的化学反应速率
【分析】Al的活动性比Hg强,Al与硝酸汞溶液发生置换反应:2Al+3Hg(NO3)2=2Al(NO3)3+3Hg。由于Al比较活泼而Hg不活泼,所以裸露出来的Al会再与空气中的氧气发生反应:4Al+3O2=2Al2O3,据此分析。
【解答】解:A.Al2O3是白色固体,则反应产生的白毛是Al2O3,故A错误;
B.硝酸汞是强酸弱碱盐,水解使溶液显酸性,Al与酸性溶液反应产生H2,由于在金属活动性顺序表中Hg活动性在H的后边,不能与水发生置换反应产生H2,因此气泡不是Hg与水反应产生的,故B错误;
C.若Hg覆盖在Al表面,就会阻碍Al与空气接触,因此就会抑制铝表面形成致密的膜,故C正确;
D.Al与硝酸汞发生置换反应产生了Hg单质,反应产生的Hg并未再反应变为硝酸汞,因此硝酸汞在反应中不是作催化剂,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查了常见金属元素及其化合物性质,题目难度不大,明确常见元素及其化合物性质为解答关键,试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力。
19.(3分)恒温恒容密闭容器中,发生反应:2NO2(g)⇌N2O4(g)+54.5kJ,达到平衡后,通入NO2再次平衡时,下列说法错误的是( )
A.NO2的体积分数增大 B.气体颜色加深
C.气体压强增大 D.化学平衡常数不变
【分析】A.其它条件不变时,通入NO2相当于增大压强,增大压强,化学平衡正向移动;
B.反应达到平衡后再加入NO2气体,化学平衡正向移动,但平衡时c(NO2)大于原来平衡状态;
C.恒温恒容条件下气体压强与气体物质的量成正比;
D.化学平衡常数只与温度有关。
【解答】解:A.恒温恒容密闭容器中,发生反应:2NO2(g)⇌N2O4(g)+54.5kJ,达到平衡后,通入NO2,使反应体系的压强增大,增大压强,化学平衡正向移动,因此再次平衡时,NO2的体积分数减小,故A错误;
B.反应达到平衡后再加入NO2气体,化学平衡正向移动,但平衡移动的趋势是微弱的,总的来说NO2的浓度比原平衡大,故混合气体颜色比原来加深,故B正确;
C.反应达到平衡后向其中再加入NO2,化学平衡正向移动,但平衡移动的趋势是微弱的,反应体系中气体的物质的量比原来多,故体系的压强与原平衡时增大,故C正确;
D.化学平衡常数只与温度有关,由于温度不变,因此化学平衡常数就不变,故D正确;
故选:A。
【点评】本题考查化学平衡影响因素,侧重考查分析判断及知识综合应用能力,明确“条件改变时平衡移动趋势微弱”是解本题关键,B为解答易错点,题目难度不大。
20.(3分)室温下,关于20mL 0.1mol/L醋酸溶液,下列判断一定正确的是( )
A.该溶液中CH3COO﹣的数目为1.204×1021
B.加入水稀释后,溶液的pH降低,水电离程度增加
C.用酚酞做指示剂,滴加0.1mol/L NaOH溶液至滴定终点时,c(Na+)=c(CH3COO﹣)
D.与等体积、等浓度的CH3COONa溶液混合后2c(Na+)=c(CH3COO﹣)+c(CH3COOH)
【分析】A.醋酸是弱酸,部分电离,主要以电解质分子存在;
B.醋酸在溶液中存在电离平衡,加水稀释后溶液中c(H+)减小,溶液的pH增大;
C.酚酞指示剂变色点是8,c(OH﹣)>c(H+);
D.与等体积、等浓度的CH3COONa溶液混合后,根据物料守恒来找到微粒关系。
【解答】解:A.20mL 0.1mol/L醋酸溶液中含有醋酸的物质的量n=0.1mol/L×0.02L=0.002mol,但由于醋酸是弱酸,主要以电解质分子存在,故该溶液中含有CH3COO﹣的数目小于1.204×1021,故A错误;
B.醋酸在溶液中存在电离平衡,加水稀释后溶液中c(H+)减小,溶液的pH增大;溶液中c(H+)减小,则酸对水电离平衡的抑制作用减弱,水电离程度增大,故B错误;
C.用酚酞作指示剂,滴加0.1mol/LNaOH溶液至滴定终点时,由于酚酞指示剂变色点是8,c(OH﹣)>c(H+),则根据电荷守恒可知溶液中c(Na+)>c(CH3COO﹣),故C错误;
D.与等体积、等浓度的CH3COONa溶液混合后,根据物料守恒可知:2c(Na+)=c(CH3COO﹣)+c(CH3COOH),故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查了弱电解质的电离,明确弱电解质电离特点是解本题关键,掌握电荷守恒、物料守恒是解题的关键,难度中等。
二、解答题(共4小题,满分40分)
21.(10分)工业级氯化钙(CaCl2)通常用作道路的融雪除冰和干燥剂,主要利用纯碱工业废液生产。完成下列填空:
(1)氯原子的核外电子排布式 1s22s22p63s23p5 ;氯化钙的电子式 ;比较构成CaCl2的微粒半径大小(用微粒符号表示) r(Cl﹣)>r(Ca2+) 。
(2)纯碱生产的工业方法有多种,其中废液含有大量氯化钙的是 氨碱(或索尔维) 制碱法。
(3)向饱和NaHCO3溶液中滴加少量CaCl2溶液,产生大量白色沉淀和少量气体,用平衡知识解释产生沉淀的原因 存在平衡:HCO3﹣⇌H++CO32﹣,CO32﹣与Ca2+结合形成CaCO3沉淀,使电离平衡正向移动 。
(4)氯化钙不能干燥NH3,因为CaCl2(s)+8NH3(g)⇌CaCl2•8NH3(s)+Q(Q>0),该反应的平衡常数K= ;向2L装有CaCl2的密闭容器中,通入2mol NH3,反应10分钟,固体增重17g,则0~10分钟内,NH3的平均反应速率ʋ= 0.05mol/(L•min) ;若要将已吸收NH3的CaCl2重新恢复吸收NH3的能力,写出一种可采取的措施 加热 。
【分析】(1)Cl是17号元素,根据构造原理书写核外电子排布式;CaCl2是离子化合物,2个Cl﹣与Ca2+之间以离子键结合;Cl﹣与Ca2+核外电子排布相同,对于电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小;
(2)纯碱生产的工业方法有多种,其中氨碱法(索尔维)法制取原理是:将氨气通入饱和NaCl溶液中得到氨盐水,然后将煅烧石灰石产生的CO2气体通入其中,发生反应产生溶解度较小的碳酸氢钠晶体,NaHCO3晶体经过滤、洗涤后,加热煅烧得到纯碱Na2CO3,分解产生的CO2可以循环利用,含有NH4Cl的滤液与石灰乳混合,所放氨气可循环利用,可见该方法生产中会得到CaCl2;
(3)饱和NaHCO3溶液中存在电离平衡:HCO3﹣⇌H++CO32﹣,向其中滴加少量CaCl2溶液,CO32﹣与Ca2+会反应产生CaCO3白色沉淀,使电离平衡正向移动,当溶液中H+浓度增大到一定程度后,HCO3﹣与H+会发生反应产生CO2气体;
(4)根据电离平衡常数的含义书写反应CaCl2(s)+8NH3(g)⇌CaCl2•8NH3(s)的化学平衡常数;固体增重17g,说明反应的氨气的质量是17g,计算氨气的物质的量,再根据ʋ=计算反应速率;正反应为放热反应,升高温度,化学平衡会向吸热的逆反应方向移动。
【解答】解:(1)Cl是17号元素,根据构造原理,可知基态Cl原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p5;CaCl2是离子化合物,2个Cl﹣与Ca2+之间以离子键结合,其电子式为:;Cl﹣与Ca2+核外电子排布相同,对于电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,所以离子半径由大到小的顺序为:r(Cl﹣)>r(Ca2+),
故答案为:1s22s22p63s23p5;;r(Cl﹣)>r(Ca2+);
(2)纯碱生产的工业方法有多种,其中氨碱法(索尔维)制取原理是:将氨气通入饱和NaCl溶液中得到氨盐水,然后将煅烧石灰石产生的CO2气体通入其中,发生反应产生溶解度较小的碳酸氢钠晶体,反应方程式为:NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl,NaHCO3晶体经过滤、洗涤后,加热煅烧得到纯碱Na2CO3,分解产生的CO2可以循环利用,含有NH4Cl的滤液与石灰乳混合,所放氨气可循环利用,CaO+H2O=Ca(OH)2,Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2NH3↑+2H2O,可见该方法生产中会得到CaCl2,故废液含有大量氯化钙的是索尔维法或氨碱法,
故答案为:氨碱(或索尔维);
(3)饱和NaHCO3溶液中存在电离平衡:HCO3﹣⇌H++CO32﹣,向其中滴加少量CaCl2溶液,CO32﹣与Ca2+会反应产生CaCO3白色沉淀,使电离平衡正向移动,当溶液中H+浓度增大到一定程度后,HCO3﹣与H+会发生反应产生CO2气体,因此反应时产生大量白色沉淀,同时还有少量气体,
故答案为:存在平衡:HCO3﹣⇌H++CO32﹣,CO32﹣与Ca2+结合形成CaCO3沉淀,使电离平衡正向移动;
(4)根据电离平衡常数的含义可知反应CaCl2(s)+8NH3(g)⇌CaCl2•8NH3(s)的化学平衡常数K=;向2L装有CaCl2的密闭容器中,通入2molNH3,发生反应CaCl2(s)+8NH3(g)⇌CaCl2•8NH3(s),10分钟,固体增重17g,说明反应的氨气的质量是17g,其物质的量是n(NH3)==1mol,则0~10分钟内,NH3的平均反应速率ʋ==0.05mol/(L•min);要使已 吸收NH3的CaCl2重新恢复吸收NH3的能力,应该使化学平衡逆向移动,由于该反应的正反应是放热反应,根据化学平衡移动,升高温度,化学平衡会向吸热的逆反应方向移动,故应该采取的措施是加热,
故答案为:;0.05mol/(L•min);加热。
【点评】本题属于一题多点型题目,涉及核外电子排布、电子式、微粒半径比较、纯碱制备、化学反应速率、化学平衡常数、化学平衡移动等,需要学生具备扎实的基础与灵活运用的能力,是对学生综合能力的考查。
22.(10分)高锰酸钾(KMnO4)是一种广泛使用的氧化剂和消毒剂。完成下列填空:
(1)测定室内甲醛含量,发生反应如下。
4 MnO4﹣+ 5 HCHO+ 12 H+═ 4 Mn2++ 5 CO2↑+ 11 H2O
配平该方程式。
(2)将室内气体通入20mL 1×10﹣3mol/L酸性KMnO4溶液中,通入10L时,溶液颜色恰好变为无色,计算室内甲醛的浓度为 0.075 mg/L;上述酸性KMnO4是指用硫酸酸化的KMnO4溶液,请说明不使用硝酸酸化的理由 硝酸具有强氧化性,会与待测物(HCHO)发生反应,所以作为标准溶液会使测定结果偏低 。
(3)配制KMnO4溶液,定容操作的方法为 向容量瓶中加蒸馏水至离刻度线1~2cm,改用胶头滴管逐滴滴加,至凹液面最低处与刻度线齐平 。
(4)将HCl气体通入KMnO4溶液中,溶液会逐渐褪色,体现HCl的 酸性和还原性 性质。
(5)KMnO4溶液与明矾溶液混合后,发生复分解反应,生成深紫色沉淀,写出该反应的化学方程式 3KMnO4+KAl(SO4)2=Al(MnO4)3↓+2K2SO4 。
(6)0.01%的KMnO4溶液可用于消毒蔬果和餐具,该溶液一般保存在棕色试剂瓶中,请解释原因 高锰酸钾溶液见光能发生分解 。
【分析】(1)根据升降价守恒、电荷守恒和原子守恒配平;
(2)20mL 1×10﹣3mol/L酸性KMnO4溶液中含有高锰酸钾的物质的量n(KMnO4)=1×10﹣3mol/L×0.02L=2×10﹣5mol/L,根据物质反应关系可知n(HCHO)=n(KMnO4)=2.5×10﹣5mol,根据关系式计算,硝酸具有强氧化性,会与待测物(HCHO)发生反应,所以用硫酸酸化;
(3)向容量瓶中加蒸馏水至离刻度线1~2cm,改用胶头滴管逐滴滴加,至凹液面最低处与刻度线齐平;
(4)HCl被氧化为Cl2,KMnO4被还原为无色Mn2+,同时部分HCl提供酸根离子Cl﹣与金属阳离子结合形成盐,故该反应中体现了HCl的酸性和还原性;
(5)KMnO4溶液与明矾溶液混合后,发生复分解反应,生成深紫色沉淀为Al(MnO4)3;
(6)由于KMnO4不稳定,光照会发生分解反应,因此要保存在棕色瓶试剂瓶中避光保存。
【解答】解:(1)在该反应中,Mn元素化合价由反应前MnO4﹣中的+7价变为反应后Mn2+的+2价,化合价降低5价;C元素的化合价由反应前HCHO中的0价变为反应后CO2中的+4价,化合价升高4价,化合价升降最小公倍数是20,所以MnO4﹣、Mn2+的系数是4,HCHO、CO2的系数是5;根据电荷守恒可知H+的系数是12,最后根据H元素守恒,可知H2O的系数是11,则配平后该反应的离子方程式为:4MnO4﹣+5HCHO+12H+=4Mn2++5CO2↑+11H2O,
故答案为:4;5;12;4;5;11;
(2)20mL 1×10﹣3mol/L酸性KMnO4溶液中含有高锰酸钾的物质的量n(KMnO4)=1×10﹣3mol/L×0.02L=2×10﹣5mol/L,根据物质反应关系可知n(HCHO)=n(KMnO4)=2.5×10﹣5mol,由于溶液的体积是10L,则甲醛的浓度为c(HCHO)==2.5×10﹣6mol/L,用单位体积的质量表示浓度为2.5×10﹣6×30g/L=7.5×10﹣5g/L=0.075mg/L,上述酸性KMnO4是指用硫酸酸化的KMnO4溶液,不使用硝酸酸化,是因为硝酸具有强氧化性,会与待测物(HCHO)发生反应,所以作为标准溶液会使测定结果偏低,
故答案为:0.075;硝酸具有强氧化性,会与待测物(HCHO)发生反应,所以作为标准溶液会使测定结果偏低;
(3)配制KMnO4溶液,定容操作的方法为:向容量瓶中加蒸馏水至离刻度线1~2cm,改用胶头滴管逐滴滴加,至凹液面最低处与刻度线齐平,
故答案为:向容量瓶中加蒸馏水至离刻度线1~2cm,改用胶头滴管逐滴滴加,至凹液面最低处与刻度线齐平;
(4)将HCl气体通入KMnO4溶液中,溶液会逐渐褪色,这是由于二者发生氧化还原反应,HCl被氧化为Cl2,KMnO4被还原为无色Mn2+,同时部分HCl提供酸根离子Cl﹣与金属阳离子结合形成盐,故该反应中体现了HCl的酸性和还原性,
故答案为:酸性和还原性;
(5)KMnO4溶液与明矾溶液混合后,发生复分解反应,生成深紫色沉淀为Al(MnO4)3,该反应的化学方程式为:3KMnO4+KAl(SO4)2=Al(MnO4)3↓+2K2SO4,
故答案为:3KMnO4+KAl(SO4)2=Al(MnO4)3↓+2K2SO4;
(6)0.01%的KMnO4溶液可用于消毒蔬果和餐具,说明KMnO4具有强氧化性。该溶液一般保存在棕色试剂瓶中,这是由于KMnO4不稳定,光照会发生分解反应,因此要保存在棕色瓶试剂瓶中避光保存,
故答案为:高锰酸钾溶液见光能发生分解。
【点评】本题考查了氧化还原反应和离子方程式的配平、物质的量浓度的计算、溶液的配制、试剂的保存、物质的性质等知识点,掌握基础是解题关键,题目难度中等。
23.(10分)G是一种治疗心血管疾病的药物,合成该药物的一种路线如图。
已知:R1CH2BrR1CH=CHR2
完成下列填空:
(1)写出①的反应类型 氧化反应 。
(2)反应②所需的试剂和条件 Br2、光照 。
(3)B中含氧官能团的检验方法 取样,滴加少量新制的Cu(OH)2悬浊液,加热煮沸,若产生砖红色沉淀,说明含有醛基 。
(4)写出E的结构简式 。
(5)写出F→G的化学方程式 +NaOHNaI+H2O+ 。
(6)写出满足下列条件,C的同分异构体的结构简式 。
①能发生银镜反应;
②能发生水解反应;
③含苯环;
④含有5个化学环境不同的H原子。
(7)设计一条以乙烯和乙醛为原料(其它无机试剂任选)制备聚2﹣丁烯()的合成路线 CH2=CH2CH3﹣CH2BrCH3CH=CHCH3 。(合成路线常用的表达方式为:AB……目标产物)
【分析】化合物A分子式是C7H8,结合D中含有苯环,可知A中含有苯环,故A的结构简式是,由分子式可知,A与CO发生加成反应生成B,B发生氧化反应生成C,C发生溴代反应生成D,反应过程中碳链结构不变,结合D分子结构,可知B是,B发生催化氧化反应产生C是,C与Br2在光照条件下发生甲基上的取代反应产生D是,D与HCHO发生信息反应产生的分子式是C9H8O2的E是,E与I2反应产生F是,F与NaOH的乙醇溶液共热,发生消去反应产生G();
(7)CH2=CH2与HBr在一定条件下发生加成反应产生CH3﹣CH2Br,CH3﹣CH2Br与CH3CHO发生信息反应产生CH3CH=CHCH3,CH3CH=CHCH3在一定条件下发生加聚反应产生聚2﹣丁烯。
【解答】解:(1)反应①是与O2在催化剂存在的条件下加热,发生氧化反应产生,故该反应的类型为氧化反应,
故答案为:氧化反应;
(2)反应②是与Br2在光照条件下发生甲基上的取代反应产生,故所需试剂和条件是Br2、光照,
故答案为:Br2、光照;
(3)B的结构简式是,含有的官能团是醛基﹣CHO,检验其存在的方法是:取样,滴加少量新制的Cu(OH)2悬浊液,加热煮沸,若产生砖红色沉淀,就说明物质分子中含有醛基,
故答案为:取样,滴加少量新制的Cu(OH)2悬浊液,加热煮沸,若产生砖红色沉淀,说明含有醛基;
(4)根据上述推断可知E的结构简式是,
故答案为:;
(5)F是,与NaOH乙醇溶液共热,发生消去反应产生G:,则F→G 的化学方程式为:+NaOHNaI+H2O+,
故答案为:+NaOHNaI+H2O+;
(6)化合物C是,C 的同分异构体满足下列条件:①能发生银镜反应,说明分子中含有﹣CHO;②能发生水解反应,说明含有酯基;③含苯环;④含有 5 个化学环境不同的H 原子,则其可能的结构简式是,
故答案为:;
(7)CH2=CH2与HBr在一定条件下发生加成反应产生CH3﹣CH2Br,CH3﹣CH2Br与CH3CHO发生信息反应产生CH3CH=CHCH3,CH3CH=CHCH3在一定条件下发生加聚反应产生聚 2﹣丁烯,故合成路线为:CH2=CH2CH3﹣CH2BrCH3CH=CHCH3,
故答案为:CH2=CH2CH3﹣CH2BrCH3CH=CHCH3。
【点评】本题考查有机物的推断与合成,充分利用转化中有机物的分子式与结构简式进行分析推断,注意对给予信息的理解与运用,熟练掌握官能团的性质与转化,题目侧重考查学生分析推理能力、自学能力、知识迁移运用能力。
24.(10分)1,2﹣二溴乙烷常用作杀虫剂,某同学用如图装置制备1,2﹣二溴乙烷。
实验步骤:按图示连接装置,先将C与D连接处断开,再对装置A中粗砂加热,待温度升到150℃左右时,连接C与D,并迅速将A内反应温度升温至160~180℃,从滴液漏斗中慢慢滴加乙醇和浓硫酸混合液,装置D试管中装有6.0mL 10mol/L Br2的CCl4溶液,待Br2的CCl4溶液褪色后,经洗涤、干燥、蒸馏得到1,2﹣二溴乙烷7.896g。
完成下列填空:
(1)仪器F的名称 温度计 。
(2)反应前装置A中加入少量粗砂目的是 防止暴沸 。
(3)装置B的作用是 调节压强,控制气体流速 。
(4)反应一段时间后C溶液碱性 减弱 。(填“增强”、“减弱”或“不变”)
(5)先将C与D连接处断开的原因是 减少气体流入D装置,减少溴的挥发 。写出D装置中生成1,2﹣二溴乙烷的化学方程式 CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br 。
(6)根据上述实验计算1,2﹣二溴乙烷的产率为 70% 。
(7)下列操作中,不会导致产物产率降低的是 。
A.装置D中试管内物质换成液溴
B.装置E中的NaOH溶液用水代替
C.去掉装置D烧杯中的冷水
D.去掉装置C
【分析】在装置A中乙醇与浓硫酸混合加热170℃发生消去反应产生CH2=CH2和H2O,由于浓硫酸具有强氧化性,在加热时可能有一部分与乙醇发生氧化还原反应,乙醇被氧化CO2、CO等浓硫酸被还原产生SO2气体,装置B的作用是安全瓶,防止气流过大,装置C是除去杂质SO2、CO2,防止干扰CH2=CH2与溴的反应,装置D是冷却收集制取的产品1,2﹣二溴乙烷,装置E是尾气处理,防止大气污染,据此答题。
【解答】解:(1)根据图示可知仪器F的名称是温度计,
故答案为:温度计;
(2)反应前装置 A 中加入少量粗砂目的是防止液体混合物加热时产生暴沸现象,
故答案为:防止暴沸;
(3)装置 B可以适当储存部分气体。B装置中有一个导气管,当气流过大时,水被压入导气管中,使气体压强减小;当气流过小时,锥形瓶中储存的气体又起到补充作用,故装置B 的作用是调节压强,控制气体流速,
故答案为:调节压强,控制气体流速;
(4)乙醇与浓硫酸混合加热,可能会发生副反应,乙醇被氧化产生C、CO、CO2,浓硫酸被还原产生SO2气体,SO2具有还原性,也会与溴单质发生反应,所以装置C中盛有NaOH溶液库吸收SO2、CO2等酸性气体,NaOH不断被消耗,溶液的碱性就会逐渐减弱,
故答案为:减弱;
(5)实验前先将C 与D 连接处断开目的是减少气体流入D装置,减少溴的挥发;在D 装置中CH2=CH2与Br2发生加成反应生成 1,2﹣二溴乙烷,该反应的化学方程式为:CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br,
故答案为:减少气体流入D装置,减少溴的挥发;CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br;
(6)装置 D 试管中装有 6.0mL 10mol/LBr2的 CCl4溶液中含有溶质的物质的量n(Br2)=c•V=10mol/L×0.006L=0.06mol,反应产生的7.896g 1,2﹣二溴乙烷的物质的量n(C2H4Br2)===0.042mol,根据方程式CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br可知:反应消耗1mol的Br2,就会产生1mol的 1,2﹣二溴乙烷,则1,2﹣二溴乙烷的产率是×100%=70%,
故答案为:70%;
(7)A.装置D中试管内物质换成液溴,由于Br2易挥发,导致Br2未与乙烯发生加成反应就挥发掉,因此导致产物的产率降低,故A错误;
B.装置E中的NaOH溶液作用是吸收尾气,防止大气污染,是否用水代替与原料利用率无关,因此不会使产物的产率降低,故B正确;
C.去掉装置D烧杯中的冷水,温度升高,会加速溴单质的挥发,而不能发生加成反应产生1,2﹣二溴乙烷,使物质产率降低,故C错误;
D.装置C的作用是除去杂质SO2,防止其与Br2发生氧化还原反应。若去掉装置C,部分溴发生副反应,不能发生加成反应变为1,2﹣二溴乙烷,使物质产率降低,故D错误;
故答案为:B。
【点评】本题考查了实验室制取1,2﹣二溴乙烷方法、乙烯的化学性质,题目难度中等,明确实验原理是解答本题的关键,根据浓硫酸、乙烯的性质来分析解答,注意二氧化硫、乙烯都能使溴水褪色,但褪色原理不同,乙烯使溴水褪色是发生了加成反应,二氧化硫使溴水褪色是发生了氧化还原反应。
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