2022年全国统一高考化学试卷(乙卷)
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一、选择题:本题共7小题,每小题6分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(6分)生活中处处有化学,下列叙述正确的是( )
A.HB铅笔芯的成分为二氧化铅
B.碳酸氢钠可用作食品膨松剂
C.青铜和黄铜是不同结构的单质铜
D.焰火中红色来源于钠盐灼烧
2.(6分)一种实现二氧化碳固定及再利用的反应如图,下列叙述正确的是( )
A.化合物1分子中所有原子共平面
B.化合物1与乙醇互为同系物
C.化合物2分子中含有羟基和酯基
D.化合物2可以发生开环聚合反应
3.(6分)某白色粉末样品,可能含有Na2SO4、Na2SO3、Na2S2O3和Na2CO3。取少量样品进行如下实验:
①溶于水,得到无色透明溶液。
②向①的溶液中滴加过量稀盐酸,溶液变浑浊,有刺激性气体逸出。离心分离。
③取②的上层清液,向其中滴加BaCl2溶液有沉淀生成。
该样品中确定存在的是( )
A.Na2SO4、Na2S2O3 B.Na2SO3、Na2S2O3
C.Na2SO4、Na2CO3 D.Na2SO3、Na2CO3
4.(6分)由实验操作和现象,可得出相应正确结论的是( )
实验操作
现象
结论
A
向NaBr溶液中滴加过量氯水,再加入淀粉KI溶液
先变橙色,后变蓝色
氧化性:Cl2>Br2>I2
B
向蔗糖溶液中滴加稀H2SO4,水浴加热,加入少量新制的氢氧化铜悬浊液
无砖红色沉淀
蔗糖未发生水解
C
石蜡油加强热,将产生的气体通入Br2/CCl4溶液
溶液红棕色变无色
气体中含有不饱和烃
D
加热试管中的聚氯乙烯薄膜碎片
试管口润湿的蓝色石蕊试纸变红
氯乙烯加聚是可逆反应
A.A B.B C.C D.D
5.(6分)化合物(YW4X5Z8•4W2Z)可用于电讯器材、高级玻璃的制造。W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增加,且加和为21。YZ2分子的总电子数为奇数,常温下为气体。该化合物的热重曲线如图所示,在200℃以下热分解时无刺激性气体逸出。下列叙述正确的是( )
A.W、X、Y、Z的单质常温下均为气体
B.最高价氧化物的水化物酸性:Y<X
C.100~200℃阶段热分解失去4个W2Z
D.500℃热分解后生成固体化合物X2Z3
6.(6分)Li﹣O2电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来,科学家研究了一种光照充电Li﹣O2电池(如图所示)。光照时,光催化电极产生电子(e﹣)和空穴(h+),驱动阴极反应(Li++e﹣=Li)和阳极反应(Li2O2+2h+═2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
A.充电时,电池的总反应Li2O2═2Li+O2
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时,Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时,正极发生反应O2+2Li++2e﹣═Li2O2
7.(6分)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10﹣3。在某体系中,H+与A﹣离子不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A﹣),当达到平衡时,下列叙述正确的是( )
A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH﹣)+c(A﹣)
B.溶液Ⅱ中的HA的电离度()为
C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等
D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10﹣4
二、非选择题:共58分。第8~10题为必考题,每个试题考生都必须作答。第11~12题为选考题,考生根据要求作答。(一)必考题:共43分。
8.(14分)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源,通过如图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表:
难溶电解质
PbSO4
PbCO3
BaSO4
BaCO3
Ksp
2.5×10﹣8
7.4×10﹣14
1.1×10﹣10
2.6×10﹣9
一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表:
金属氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
Pb(OH)2
开始沉淀的pH
2.3
6.8
3.5
7.2
完全沉淀的pH
3.2
8.3
4.6
9.1
回答下列问题:
(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为 ,用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因 。
(2)在“脱硫”中,加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化,原因是 。
(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),还要加入H2O2。
(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是 ;
(ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2,其化学方程式为 ;
(ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2,H2O2的作用是 。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9,滤渣的主要成分是 。
(5)“沉铅”的滤液中,金属离子有 。
9.(14分)二草酸合铜(Ⅱ)酸钾(K2[Cu(C2O4)2])可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜(Ⅱ)酸钾可采用如下步骤:
Ⅰ.取已知浓度的CuSO4溶液,搅拌下滴加足量NaOH溶液,产生浅蓝色沉淀。加热,沉淀转变成黑色,过滤。
Ⅱ.向草酸(H2C2O4)溶液中加入适量K2CO3固体,制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。
Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至80~85℃,加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后,趁热过滤。
Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩,经一系列操作后,干燥,得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体,进行表征和分析。
回答下列问题:
(1)由CuSO4•5H2O配制Ⅰ中的CuSO4溶液,下列仪器中不需要的是 (填仪器名称)。
(2)长期存放的CuSO4•5H2O中,会出现少量白色固体,原因是 。
(3)Ⅰ中的黑色沉淀是 (写化学式)。
(4)Ⅱ中原料配比为n(H2C2O4):n(K2CO3)=1.5:1,写出反应的化学方程式 。
(5)Ⅱ中,为防止反应过于剧烈而引起喷溅,加入K2CO3应采取 的方法。
(6)Ⅲ中应采用 进行加热。
(7)Ⅳ中“一系列操作”包括 。
10.(15分)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①2H2S(g)+3O2(g)═2SO2(g)+2H2O(g)ΔH1=﹣1036kJ•mol﹣1
②4H2S(g)+2SO2(g)═3S2(g)+4H2O(g)ΔH2=94kJ•mol﹣1
③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)ΔH3=﹣484kJ•mol﹣1
计算H2S热分解反应④2H2S(g)═S2(g)+2H2(g)的ΔH4= kJ•mol﹣1。
(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是,利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺,高温热分解方法的优点是 ,缺点是 。
(3)在1470K、100kPa反应条件下,将n(H2S):n(Ar)=1:4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等,H2S平衡转化率为 ,平衡常数Kp= kPa。
(4)在1373K、100kPa反应条件下,对于n(H2S):n(Ar)分别为4:1、1:1、1:4、1:9、1:19的H2S﹣Ar混合气,热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。
①n(H2S):n(Ar)越小,H2S平衡转化率 ,理由是 。
②n(H2S):n(Ar)=1:9对应图中曲线 ,计算其在0~0.1s之间,H2S分压的平均变化率为 kPa⋅s﹣1。
(二)选考题:共15分。请考生从2道化学题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。[化学——选修3:物质结构与性质](15分)
11.(15分)卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)氟原子激发态的电子排布式有 ,其中能量较高的是 。(填标号)
a.1s22s22p43s1
b.1s22s22p43d2
c.1s22s12p5
d.1s22s22p33p2
(2)①一氯乙烯(C2H3Cl)分子中,C的一个 杂化轨道与Cl的3px轨道形成C﹣Cl 键,并且Cl的3px轨道与C的2px轨道形成3中心4电子的大π键(Π)。
②一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C﹣Cl键长的顺序是 ,理由:(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多,形成的C﹣Cl键越强;(ⅱ) 。
(3)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应,生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为 。解释X的熔点比Y高的原因 。
(4)α﹣AgI晶体中I﹣离子作体心立方堆积(如图所示),Ag+主要分布在由I﹣构成的四面体、八面体等空隙中。在电场作用下,Ag+不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此,α﹣AgI晶体在电池中可作为 。
已知阿伏加德罗常数为NA,则α﹣AgI晶体的摩尔体积Vm= m3•mol﹣1(列出算式)。
[化学——选修5:有机化学基础]
12.左旋米那普伦是治疗成人重度抑郁症的药物之一,如图是其盐酸盐(化合物K)的一种合成路线(部分反应条件已简化,忽略立体化学):
已知:化合物F不能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳。
回答下列问题:
(1)A的化学名称是 。
(2)C的结构简式为 。
(3)写出由E生成F反应的化学方程式 。
(4)E中含氧官能团的名称为 。
(5)由G生成H的反应类型为 。
(6)I是一种有机物形成的盐,结构简式为 。
(7)在E的同分异构体中,同时满足下列条件的总数为 种。
a)含有一个苯环和三个甲基;
b)与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳;
c)能发生银镜反应,不能发生水解反应。
上述同分异构体经银镜反应后酸化,所得产物中,核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为6:3:2:1)的结构简式为 。
2022年全国统一高考化学试卷(乙卷)
参考答案与试题解析
一、选择题:本题共7小题,每小题6分,共42分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.(6分)生活中处处有化学,下列叙述正确的是( )
A.HB铅笔芯的成分为二氧化铅
B.碳酸氢钠可用作食品膨松剂
C.青铜和黄铜是不同结构的单质铜
D.焰火中红色来源于钠盐灼烧
【分析】A.铅笔芯的主要成分为石墨;
B.碳酸氢钠不稳定,受热易分解;
C.青铜是在纯铜(紫铜)中加入锡或铅的合金,黄铜为是由铜和锌所组成的合金;
D.钠元素焰色试验为黄色。
【解答】解:A.铅笔芯的主要成分为石墨,不含二氧化铅,故A错误;
B.碳酸氢钠不稳定,受热易分解产生二氧化碳,能使面团松软,可做食品膨松剂,故B正确;
C.青铜是在纯铜(紫铜)中加入锡或铅的合金,黄铜为是由铜和锌所组成的合金,两者均属于混合物,不是铜单质,故C错误;
D.钠元素灼烧显黄色,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查物质的组成、结构和性质的关系,涉及Na及其化合物的性质、合金的概念理解与应用等,为高频考点,侧重化学与生活、生产等知识,有利于培养学生良好的科学素养,提高学习的积极性,难度不大。
2.(6分)一种实现二氧化碳固定及再利用的反应如图,下列叙述正确的是( )
A.化合物1分子中所有原子共平面
B.化合物1与乙醇互为同系物
C.化合物2分子中含有羟基和酯基
D.化合物2可以发生开环聚合反应
【分析】由图可知,化合物1为环氧乙烷,在催化剂作用下与二氧化碳生成化合物2,结合两化合物的结构分析判断即可。
【解答】解:A.化合物1分子中含有亚甲基结构,其中心碳原子采用sp3杂化方式,所以所有原子不可能共平面,故A错误;
B.结构相似,分子上相差n个CH2的有机物互为同系物,上述化合物1为环氧乙烷,属于醚类,乙醇属于醇类,与乙醇结构不相似,不是同系物,故B错误;
C.根据上述化合物2的分子结构可知,分子中含酯基,不含羟基,故C错误;
D.化合物2分子可发生开环聚合形成高分子化合物,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查有机物的结构与性质,为高频考点,把握有机物的结构、性质、有机反应为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意官能团与性质的关系,题目难度不大。
3.(6分)某白色粉末样品,可能含有Na2SO4、Na2SO3、Na2S2O3和Na2CO3。取少量样品进行如下实验:
①溶于水,得到无色透明溶液。
②向①的溶液中滴加过量稀盐酸,溶液变浑浊,有刺激性气体逸出。离心分离。
③取②的上层清液,向其中滴加BaCl2溶液有沉淀生成。
该样品中确定存在的是( )
A.Na2SO4、Na2S2O3 B.Na2SO3、Na2S2O3
C.Na2SO4、Na2CO3 D.Na2SO3、Na2CO3
【分析】①取少量样品溶于水得到无色透明溶液,说明固体溶于水且相互之间能共存;②向①的溶液中滴加过量稀盐酸,溶液变浑浊,有刺激性气体放出,说明固体中存在Na2S2O3,发生反应S2O32﹣+2H+=S↓+H2O+SO2↑,离心分离;③取②的上层清液,向其中滴加BaCl2溶液,有沉淀生成,则沉淀为BaSO4,说明固体中存在Na2SO4,不能确定是否有Na2SO3和Na2CO3,Na2SO3与过量盐酸反应生成二氧化硫,Na2CO3与过量盐酸反应生成二氧化碳,而这些现象可以被Na2S2O3与过量盐酸反应的现象覆盖掉,据此分析解题。
【解答】解:由题意可知,①取少量样品溶于水得到无色透明溶液,说明固体溶于水且相互之间能共存;②向①的溶液中滴加过量稀盐酸,溶液变浑浊,有刺激性气体放出,说明固体中存在Na2S2O3,发生反应S2O32﹣+2H+=S↓+H2O+SO2↑,离心分离;③取②的上层清液,向其中滴加BaCl2溶液,有沉淀生成,则沉淀为BaSO4,说明固体中存在Na2SO4,不能确定是否有Na2SO3和Na2CO3,Na2SO3与过量盐酸反应生成二氧化硫,Na2CO3与过量盐酸反应生成二氧化碳,而这些现象可以被Na2S2O3与过量盐酸反应的现象覆盖掉,综上分析,该样品中确定存在的是:Na2SO4、Na2S2O3,故A正确,
故选:A。
【点评】本考点属于物质的推断题,是通过对实验方法和过程的探究,在比较鉴别的基础上,得出了正确的实验结论,本考点是中考的重要内容之一,是通过实验现象,从而得出物质的组成。此考点主要出现在填空题和实验题中。
4.(6分)由实验操作和现象,可得出相应正确结论的是( )
实验操作
现象
结论
A
向NaBr溶液中滴加过量氯水,再加入淀粉KI溶液
先变橙色,后变蓝色
氧化性:Cl2>Br2>I2
B
向蔗糖溶液中滴加稀H2SO4,水浴加热,加入少量新制的氢氧化铜悬浊液
无砖红色沉淀
蔗糖未发生水解
C
石蜡油加强热,将产生的气体通入Br2/CCl4溶液
溶液红棕色变无色
气体中含有不饱和烃
D
加热试管中的聚氯乙烯薄膜碎片
试管口润湿的蓝色石蕊试纸变红
氯乙烯加聚是可逆反应
A.A B.B C.C D.D
【分析】A.向NaBr溶液中滴加过量氯水,即氯水有剩余,再加入淀粉KI溶液,可被氯水直接氧化成碘单质;
B.蔗糖水解产物中有葡萄糖,含有醛基,其可用新制的Cu(OH)2悬浊液检验;
C.石蜡油加强热,产生的气体能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明该气体含有不饱和烃;
D.可逆反应是指同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应的方向进行的反应。
【解答】解:A.向NaBr溶液中滴加过量氯水,溴离子被氧化为溴单质,且氯水有剩余,再加入淀粉KI溶液,氯水可将碘离子直接氧化为碘单质,实验无法证明溴单质的氧化性强于碘单质,故A错误;
B.向蔗糖溶液中滴加稀硫酸,水浴加热后,直接加入新制的Cu(OH)2悬浊液,其会与稀硫酸反应,无论是否水解,均无砖红色沉淀,无法起到检测的作用,应加入氢氧化钠溶液使体系呈碱性,再加新制氢氧化铜悬浊液检测,故B错误;
C.石蜡油加强热,产生的气体能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明气体中含有不饱和烃,与溴发生加成反应使溴的四氯化碳溶液褪色,故C正确;
D.聚氯乙烯加强热产生能使湿润蓝色湿润试纸变红的气体,该气体应为氯化氢,但可逆反应是指在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应的方向进行的反应,而氯乙烯加聚和聚氯乙烯加强热分解条件不同,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查了化学实验方案的评价,为高频考点,把握物质的性质、反应与现象、实验技能为解答的关键,侧重分析与实验能力的考查,题目难度不大,要求学生熟练掌握物质的性质。
5.(6分)化合物(YW4X5Z8•4W2Z)可用于电讯器材、高级玻璃的制造。W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增加,且加和为21。YZ2分子的总电子数为奇数,常温下为气体。该化合物的热重曲线如图所示,在200℃以下热分解时无刺激性气体逸出。下列叙述正确的是( )
A.W、X、Y、Z的单质常温下均为气体
B.最高价氧化物的水化物酸性:Y<X
C.100~200℃阶段热分解失去4个W2Z
D.500℃热分解后生成固体化合物X2Z3
【分析】YZ2分子的总电子数为奇数,常温下为气体,则此气体应为NO2,Y为N元素,Z为O元素;在化合物(YW4X5Z8•4W2Z)中W2Z应为结晶水,则W为H元素;W、X、Y、Z为短周期元素,原子序数依次增加,且加和为21,则X的核电外电子总数为21﹣1﹣7﹣8=5,可知X为B元素,据此分析解题。
【解答】解:A.X(B)的单质常温下为固体,故A错误;
B.根据非金属性越强,其最高价氧化物的水化物酸性越强,则最高价氧化物的水化物酸性:X(H3BO3)<Y(HNO3),故B错误;
C.已知该200℃以下热分解时无刺激性气体逸出,则说明失去的是结晶水,若100~200℃阶段热分解失去4个H2O,则质量分数≈73.6%,则说明不是失去4个H2O,故C错误;
D.化合物(NH4B5O8•4H2O)在500℃热分解后若生成固体化合物X2Z3(B2O3),根据硼元素守恒,则得到关系式2NH4B5O8•4H2O~5B2O3,则固体化合物B2O3质量分数为≈64.1%,说明假设正确,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查位置、结构与性质,为高频考点,把握元素的位置、元素的性质来推断元素为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意规律性知识的应用,题目难度不大。
6.(6分)Li﹣O2电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来,科学家研究了一种光照充电Li﹣O2电池(如图所示)。光照时,光催化电极产生电子(e﹣)和空穴(h+),驱动阴极反应(Li++e﹣=Li)和阳极反应(Li2O2+2h+═2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是( )
A.充电时,电池的总反应Li2O2═2Li+O2
B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C.放电时,Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D.放电时,正极发生反应O2+2Li++2e﹣═Li2O2
【分析】充电时,光照光催化电极产生电子和空穴,驱动阴极反应(Li++e﹣=Li)和阳极反应(Li2O2+2h+═2Li++O2),即阴阳极反应式相加得到充电时总反应:Li2O2=2Li+O2,由图可知,放电时Li→Li+,失去电子,金属Li电极为负极,O2→Li2O2,氧气得到电子,光催化电极为正极。
【解答】解:A.充电时,光照光催化电极产生电子和空穴,驱动阴极反应(Li++e﹣=Li)和阳极反应(Li2O2+2h+═2Li++O2),总反应可用阴阳极反应式相加,方程式为:Li2O2=2Li+O2,故A正确;
B.充电时,电子驱动阴极反应,空穴驱动阳极反应,即充电效率与光照产生的电子和空穴量有关,故B正确;
C.放电时,相当于原电池,阳离子移向正极,阴离子移向负极,正极为光催化电极,Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移,故C错误;
D.放电时总反应与充电时相反,方程式为2Li+O2=Li2O2,正极反应为O2+2Li++2e﹣=Li2O2,故D正确;
故选:C。
【点评】本题考查了主要考查了可充放电的二次电池,涉及电极的判断、电极反应式的书写等知识,为高频考点,把握电极上发生的反应,分析图中的信息为解答关键,题目难度不大。
7.(6分)常温下,一元酸HA的Ka(HA)=1.0×10﹣3。在某体系中,H+与A﹣离子不能穿过隔膜,未电离的HA可自由穿过该膜(如图所示)。设溶液中c总(HA)=c(HA)+c(A﹣),当达到平衡时,下列叙述正确的是( )
A.溶液Ⅰ中c(H+)=c(OH﹣)+c(A﹣)
B.溶液Ⅱ中的HA的电离度()为
C.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c(HA)不相等
D.溶液Ⅰ和Ⅱ中的c总(HA)之比为10﹣4
【分析】A.常温下溶液I的pH=7.0,则溶液I中c(H+)=c(OH﹣)=1×10﹣7mol/L;
B.常温下溶液II的pH=1.0,溶液中c(H+)=0.1mol/L,Ka==1.0×10﹣3,c总(HA)=c(HA)+c(A﹣),则=1.0×10﹣3,据此计算;
C.根据题意,未电离的HA可自由穿过隔膜;
D.常温下溶液I的pH=7.0,溶液I中c(H+)=1×10﹣7mol/L,Ka==1.0×10﹣3,c总(HA)=c(HA)+c(A﹣),=1.0×10﹣3,溶液I中c总(HA)=(104+1)c(HA),溶液II的pH=1.0,溶液II中c(H+)=0.1mol/L,Ka==1.0×10﹣3,c总(HA)=c(HA)+c(A﹣),=1.0×10﹣3,溶液II中c总(HA)=1.01c(HA),未电离的HA可自由穿过隔膜,故溶液I和II中的c(HA)相等。
【解答】解:A.常温下溶液I的pH=7.0,则溶液I中c(H+)=c(OH﹣)=1×10﹣7mol/L,c(H+)<c(OH﹣)+c(A﹣),故A错误;
B.常温下溶液II的pH=1.0,溶液中c(H+)=0.1mol/L,Ka==1.0×10﹣3,c总(HA)=c(HA)+c(A﹣),则=1.0×10﹣3,解得=,故B正确;
C.根据题意,未电离的HA可自由穿过隔膜,故溶液I和II中的c(HA)相等,故C错误;
D.常温下溶液I的pH=7.0,溶液I中c(H+)=1×10﹣7mol/L,Ka==1.0×10﹣3,c总(HA)=c(HA)+c(A﹣),=1.0×10﹣3,溶液I中c总(HA)=(104+1)c(HA),溶液II的pH=1.0,溶液II中c(H+)=0.1mol/L,Ka==1.0×10﹣3,c总(HA)=c(HA)+c(A﹣),=1.0×10﹣3,溶液II中c总(HA)=1.01c(HA),未电离的HA可自由穿过隔膜,故溶液I和II中的c(HA)相等,溶液I和II中c总(HA)之比为[(104+1)c(HA)]:[1.01c(HA)]=(104+1):1.01≈104,故D错误;
故选:B。
【点评】本题为2022年全国乙卷,侧重于弱电解质的电离平衡,有利于培养学生的分析能力和良好的科学素养,题目难度中等,注意从溶液电中性的角度分析。
二、非选择题:共58分。第8~10题为必考题,每个试题考生都必须作答。第11~12题为选考题,考生根据要求作答。(一)必考题:共43分。
8.(14分)废旧铅蓄电池的铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等。为了保护环境、充分利用铅资源,通过如图流程实现铅的回收。
一些难溶电解质的溶度积常数如下表:
难溶电解质
PbSO4
PbCO3
BaSO4
BaCO3
Ksp
2.5×10﹣8
7.4×10﹣14
1.1×10﹣10
2.6×10﹣9
一定条件下,一些金属氢氧化物沉淀时的pH如下表:
金属氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
Pb(OH)2
开始沉淀的pH
2.3
6.8
3.5
7.2
完全沉淀的pH
3.2
8.3
4.6
9.1
回答下列问题:
(1)在“脱硫”中PbSO4转化反应的离子方程式为 PbSO4(s)+CO32﹣(aq)⇌PbCO3(s)+SO42﹣(aq) ,用沉淀溶解平衡原理解释选择Na2CO3的原因 反应PbSO4(s)+CO32﹣(aq)⇌PbCO3(s)+SO42﹣(aq)的平衡常数K====≈3.4×105>105,说明PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3 。
(2)在“脱硫”中,加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化,原因是 反应BaSO4(s)+CO32﹣(aq)⇌BaCO3(s)+SO42﹣(aq)的平衡常数K====≈0.04<<105,说明该反应正向进行的程度有限,因此加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化 。
(3)在“酸浸”中,除加入醋酸(HAc),还要加入H2O2。
(ⅰ)能被H2O2氧化的离子是 Fe2+ ;
(ⅱ)H2O2促进了金属Pb在醋酸中转化为Pb(Ac)2,其化学方程式为 Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O ;
(ⅲ)H2O2也能使PbO2转化为Pb(Ac)2,H2O2的作用是 作还原剂 。
(4)“酸浸”后溶液的pH约为4.9,滤渣的主要成分是 Fe(OH)3、Al(OH)3 。
(5)“沉铅”的滤液中,金属离子有 Ba2+、Na+ 。
【分析】铅膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb,还有少量Ba、Fe、Al的盐或氧化物等,向铅膏中加入碳酸钠溶液进行脱硫,硫酸铅转化为碳酸铅,过滤,向所得固体中加入醋酸、过氧化氢进行酸浸,过氧化氢可将溶液中的亚铁离子氧化为铁离子,酸浸后溶液的pH约为4.9,依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知,滤渣主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁,过滤后,向滤液中加入氢氧化钠溶液进行沉铅,得到氢氧化铅沉淀,滤液中的金属阳离子主要为钠离子和钡离子,氢氧化铅再进行处理得到PbO,据此分析解题。
【解答】解:(1)“脱硫”中,碳酸钠溶液与硫酸铅反应生成碳酸铅和硫酸钠,反应的离子方程式为:PbSO4(s)+CO32﹣(aq)⇌PbCO3(s)+SO42﹣(aq),由一些难溶电解质的溶度积常数的数据可知,Ksp(PbCO3)=7.4×10﹣14,Ksp(PbSO4)=2.5×10﹣8,反应PbSO4(s)+CO32﹣(aq)⇌PbCO3(s)+SO42﹣(aq)的平衡常数K====≈3.4×105>105,说明可以转化的比较彻底,且转化后生成的碳酸铅可由酸浸进入溶液中,减少铅的损失,
故答案为:PbSO4(s)+CO32﹣(aq)⇌PbCO3(s)+SO42﹣(aq);反应PbSO4(s)+CO32﹣(aq)⇌PbCO3(s)+SO42﹣(aq)的平衡常数K====≈3.4×105>105,说明PbSO4可以比较彻底的转化为PbCO3;
(2)在“脱硫”中,加入Na2CO3不能使铅膏中BaSO4完全转化,主要原因是反应BaSO4(s)+CO32﹣(aq)⇌BaCO3(s)+SO42﹣(aq)的平衡常数K====≈0.04<<105,说明该反应正向进行的程度有限,因此加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化,
故答案为:反应BaSO4(s)+CO32﹣(aq)⇌BaCO3(s)+SO42﹣(aq)的平衡常数K====≈0.04<<105,说明该反应正向进行的程度有限,因此加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化;
(3)(i)过氧化氢有氧化性,亚铁离子有还原性,会被过氧化氢氧化为铁离子,
故答案为:Fe2+;
(ii)过氧化氢促进金属Pb在醋酸溶液中转化为Pb(Ac)2,过氧化氢与Pb、HAc发生氧还原反应生成Pb(Ac)2和H2O,依据得失电子守恒和原子守恒可知,反应的化学方程式为:Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O,
故答案为:Pb+H2O2+2HAc=Pb(Ac)2+2H2O;
(iii)过氧化氢也能使PbO2转化为Pb(Ac)2,铅元素化合价由+4价降低到了+2价,PbO2是氧化剂,则过氧化氢是还原剂,
故答案为:作还原剂;
(4)酸浸后溶液的pH约为4.9,依据金属氢氧化物沉淀时的pH可知,滤渣主要成分为氢氧化铝、氢氧化铁,
故答案为:Fe(OH)3、Al(OH)3;
(5)依据分析可知,加入碳酸钠不能使铅膏中的BaSO4完全转化,铁离子、铝离子转化为了氢氧化铁、氢氧化铝沉淀,铅转化为了氢氧化铅、最终变为了氧化铅,因此沉铅的滤液中,金属离子有Ba2+和加入碳酸钠、氢氧化钠时引入的Na+,
故答案为:Ba2+、Na+。
【点评】本题考查物质的制备实验方案设计,为高考常见题型和高频考点,侧重考查学生知识综合应用、根据反应流程及物质的性质进行分析、实验基本操作能力及实验方案设计能力,综合性较强,注意把握物质性质以及对题目信息的获取与使用,难度较大。
9.(14分)二草酸合铜(Ⅱ)酸钾(K2[Cu(C2O4)2])可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜(Ⅱ)酸钾可采用如下步骤:
Ⅰ.取已知浓度的CuSO4溶液,搅拌下滴加足量NaOH溶液,产生浅蓝色沉淀。加热,沉淀转变成黑色,过滤。
Ⅱ.向草酸(H2C2O4)溶液中加入适量K2CO3固体,制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。
Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至80~85℃,加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后,趁热过滤。
Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩,经一系列操作后,干燥,得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体,进行表征和分析。
回答下列问题:
(1)由CuSO4•5H2O配制Ⅰ中的CuSO4溶液,下列仪器中不需要的是 分液漏斗和球形冷凝管 (填仪器名称)。
(2)长期存放的CuSO4•5H2O中,会出现少量白色固体,原因是 CuSO4•5H2O风化失去结晶水生成无水硫酸铜 。
(3)Ⅰ中的黑色沉淀是 CuO (写化学式)。
(4)Ⅱ中原料配比为n(H2C2O4):n(K2CO3)=1.5:1,写出反应的化学方程式 3H2C2O4+2K2CO3=2KHC2O4+K2C2O4+2H2O+2CO2↑ 。
(5)Ⅱ中,为防止反应过于剧烈而引起喷溅,加入K2CO3应采取 分批加入并搅拌 的方法。
(6)Ⅲ中应采用 水浴 进行加热。
(7)Ⅳ中“一系列操作”包括 冷却结晶、过滤、洗涤 。
【分析】取已知浓度的CuSO4溶液,搅拌下滴加足量NaOH溶液,产生浅蓝色沉淀氢氧化铜,加热,氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜沉淀,过滤,向草酸(H2C2O4)溶液中加入适量K2CO3固体,制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液,将KHC2O4和K2C2O4混合溶液加热至80﹣85℃,加入氧化铜固体,全部溶解后,趁热过滤,将滤液用蒸汽浴加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体,据此分析解题。
【解答】解:(1)由CuSO4•5H2O固体配制硫酸铜溶液,需用天平称量一定质量的CuSO4•5H2O固体,将称量好的固体放入烧杯中,用量筒量取一定体积的水溶解CuSO4•5H2O,因此用不到的仪器有分液漏斗和球形冷凝管,
故答案为:分液漏斗和球形冷凝管;
(2)CuSO4•5H2O含结晶水,长期放置会风化失去结晶水,生成无水硫酸铜,无水硫酸铜为白色固体,
故答案为:CuSO4•5H2O风化失去结晶水生成无水硫酸铜;
(3)硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀,加热,氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜沉淀,
故答案为:CuO;
(4)草酸和碳酸钾以物质的量之比为1.5:1发生非氧化还原反应生成KHC2O4、K2C2O4、CO2和水,依据原子守恒可知,反应的化学方程式为:3H2C2O4+2K2CO3=2KHC2O4+K2C2O4+2H2O+2CO2↑,
故答案为:3H2C2O4+2K2CO3=2KHC2O4+K2C2O4+2H2O+2CO2↑;
(5)为防止草酸和碳酸钾反应时反应剧烈,造成液体喷溅,可减缓反应速率,将碳酸钾进行分批加入并搅拌,
故答案为:分批加入并搅拌;
(6)Ⅲ中将混合溶液加热至80﹣85℃,应采取水浴加热,使液体受热均匀,
故答案为:水浴;
(7)从溶液获得晶体的一般方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,因此将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体,
故答案为:冷却结晶、过滤、洗涤。
【点评】本题考查物质制备实验方案的设计,为高考常见题型,题目难度中等,明确实验目的、实验原理为解答关键,试题侧重考查学生对信息获取与迁移运用,有利于提高学生的分析、理解能力及化学实验能力。
10.(15分)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢,需要回收处理并加以利用。回答下列问题:
(1)已知下列反应的热化学方程式:
①2H2S(g)+3O2(g)═2SO2(g)+2H2O(g)ΔH1=﹣1036kJ•mol﹣1
②4H2S(g)+2SO2(g)═3S2(g)+4H2O(g)ΔH2=94kJ•mol﹣1
③2H2(g)+O2(g)═2H2O(g)ΔH3=﹣484kJ•mol﹣1
计算H2S热分解反应④2H2S(g)═S2(g)+2H2(g)的ΔH4= +170 kJ•mol﹣1。
(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是,利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺,高温热分解方法的优点是 副产物氢气可作燃料 ,缺点是 耗能高 。
(3)在1470K、100kPa反应条件下,将n(H2S):n(Ar)=1:4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等,H2S平衡转化率为 50% ,平衡常数Kp= 4.76 kPa。
(4)在1373K、100kPa反应条件下,对于n(H2S):n(Ar)分别为4:1、1:1、1:4、1:9、1:19的H2S﹣Ar混合气,热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。
①n(H2S):n(Ar)越小,H2S平衡转化率 越高 ,理由是 n(H2S):n(Ar)越小,H2S的分压越小,平衡向正反应方向进行,H2S平衡转化率越高 。
②n(H2S):n(Ar)=1:9对应图中曲线 d ,计算其在0~0.1s之间,H2S分压的平均变化率为 24.9 kPa⋅s﹣1。
【分析】(1)已知:①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1=﹣1036kJ/mol
②4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g)△H2=+94kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H3=﹣484kJ/mol
根据盖斯定律(①+②)×﹣③即得到2H2S(g)=S2(g)+2H2(g);
(2)根据盖斯定律(①+②)×可得2H2S(g)+O2(g)=S2(g)+2H2O(g)△H=(﹣1036+94)kJ/mol×=﹣314kJ/mol;根据硫化氢分解的化学方程式可知,高温热分解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成;
(3)假设在该条件下,硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol,根据三段式可知:
2H2S(g)═S2(g)+2H2(g)
起始(mol) 1 0 0
变化(mol) x 0.5x x
平衡(mol) 1﹣x 0.5x x
平衡时H2S和H2的分压相等,则二者的物质的量相等,即1﹣x=x,解得x=0.5,即可计算H2S的平衡转化率和平衡常数Kp;
(4)①由于正反应是体积增大的可逆反应,n(H2S):n(Ar)越小,H2S的分压越小,相当于降低压强,平衡向正反应方向移动;
②n(H2S):n(Ar)越小,H2S平衡转化率越高,所以n(H2S):n(Ar)=1:9;根据图像可知n(H2S):n(Ar)=1:9反应进行到0.1s时H2S转化率为0.24,假设在该条件下,硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和9mol,则根据三段式可知:
2H2S(g)═S2(g)+2H2(g)
起始(mol) 1 0 0
变化(mol) 0.24 0.12 0.24
平衡(mol) 0.76 0.12 0.24
此时H2S的压强为≈7.51kPa,H2S的起始压强为10kPa,即可计算H2S分压的平均变化率。
【解答】解:(1)已知:①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1=﹣1036kJ/mol
②4H2S(g)+2SO2(g)=3S2(g)+4H2O(g)△H2=+94kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H3=﹣484kJ/mol
根据盖斯定律(①+②)×﹣③即得到2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)的△H4=(﹣1036+94)kJ/mol×+484kJ/mol=+170 kJ/mol,
故答案为:+170;
(2)根据盖斯定律(①+②)×可得2H2S(g)+O2(g)=S2(g)+2H2O(g)△H=(﹣1036+94)kJ/mol×=﹣314kJ/mol,因此,克劳斯工艺的总反应是放热反应;根据硫化氢分解的化学方程式可知,高温热分解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成,因此,高温热分解方法的优点是:可以获得氢气作燃料;但由于高温分解H2S会消耗大量能量,所以其缺点是耗能高,
故答案为:副产物氢气可作燃料;耗能高;
(3)假设在该条件下,硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol,根据三段式可知:
2H2S(g)═S2(g)+2H2(g)
起始(mol) 1 0 0
变化(mol) x 0.5x x
平衡(mol) 1﹣x 0.5x x
平衡时H2S和H2的分压相等,则二者的物质的量相等,即1﹣x=x,解得x=0.5,所以H2S的平衡转化率为=50%,所以平衡常数Kp═=≈4.76kPa,
故答案为:50%;4.76;
(4)①由于正反应是体积增大的可逆反应,n(H2S):n(Ar)越小,H2S的分压越小,相当于降低压强,平衡向正反应方向移动,因此H2S平衡转化率越高,
故答案为:越高;n(H2S):n(Ar)越小,H2S的分压越小,平衡向正反应方向进行,H2S平衡转化率越高;
②n(H2S):n(Ar)越小,H2S平衡转化率越高,所以n(H2S):n(Ar)=1:9,对应的曲线是d;根据图像可知n(H2S):n(Ar)=1:9,反应进行到0.1s时H2S转化率为0.24,假设在该条件下,硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和9mol,则根据三段式可知:
2H2S(g)═S2(g)+2H2(g)
起始(mol) 1 0 0
变化(mol) 0.24 0.12 0.24
平衡(mol) 0.76 0.12 0.24
此时H2S的压强为≈7.51kPa,H2S的起始压强为10kPa,所以H2S分压的平均变化率为=24.9kPa•s﹣1,
故答案为:d;24.9。
【点评】本题考查盖斯定徤的应用、化学平衡计算等知识点,侧重考查阅读、分析、判断及计算能力,明确外界条件对平衡移动影响原理、化学平衡常数计算方法是解本题关键,注意(3)为解答易错点,题目难度中等。
(二)选考题:共15分。请考生从2道化学题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。[化学——选修3:物质结构与性质](15分)
11.(15分)卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)氟原子激发态的电子排布式有 ad ,其中能量较高的是 d 。(填标号)
a.1s22s22p43s1
b.1s22s22p43d2
c.1s22s12p5
d.1s22s22p33p2
(2)①一氯乙烯(C2H3Cl)分子中,C的一个 sp2 杂化轨道与Cl的3px轨道形成C﹣Cl σ 键,并且Cl的3px轨道与C的2px轨道形成3中心4电子的大π键(Π)。
②一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C﹣Cl键长的顺序是 一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔 ,理由:(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多,形成的C﹣Cl键越强;(ⅱ) Cl参与形成的大π键越多,形成的C﹣Cl键的键长越短 。
(3)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应,生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为 CsCl 。解释X的熔点比Y高的原因 CsCl为离子晶体,ICl为分子晶体 。
(4)α﹣AgI晶体中I﹣离子作体心立方堆积(如图所示),Ag+主要分布在由I﹣构成的四面体、八面体等空隙中。在电场作用下,Ag+不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此,α﹣AgI晶体在电池中可作为 电解质 。
已知阿伏加德罗常数为NA,则α﹣AgI晶体的摩尔体积Vm= m3•mol﹣1(列出算式)。
【分析】(1)F的原子序数为9,其基态原子电子排布式为1s22s22p5,据此分析,而同一原子3p能级的能量比3s能级的能量高;
(2)①一氯乙烯的结构式为,碳为双键碳,采取sp2杂化,共价单键为σ 键;
②C的杂化轨道中s成分越多,形成的C﹣Cl键越强,C﹣Cl键的键长越短,一氯乙烷中碳采取sp3杂化,一氯乙烯中碳采取sp2杂化,一氯乙炔中碳采取sp杂化,sp杂化时p成分少,sp3杂化时p成分多;
(3)CsICl2发生非氧化还原反应,各元素化合价不变,生成无色晶体和红棕色液体,则无色晶体为CsCl,红棕色液体为ICl,而CsCl为离子晶体,熔化时,克服的是离子键,ICl为分子晶体,熔化时,克服的是分子间作用力;
(4)由题意可知,在电场作用下,Ag+不需要克服太大阻力即可发生迁移,因此α﹣AgI晶体是优良的离子导体,在电池中可作为电解质;每个晶胞中含碘离子的个数为8×+1=2个,依据化学式AgI可知,银离子个数也为2个,晶胞的物质的量n==mol,晶胞体积V=a3pm3=(504×10﹣12)3m3,则α﹣AgI晶体的摩尔体积Vm=。
【解答】解:(1)F的原子序数为9,其基态原子电子排布式为1s22s22p5,
a.1s22s22p43s1,基态氟原子2p能级上的1个电子跃迁到3s能级上,属于氟原子的激发态,故a正确;
b.1s22s22p43d2,核外共10个电子,不是氟原子,故b错误;
c.1s22s12p5,核外共8个电子,不是氟原子,故c错误;
d.1s22s22p33p2,基态氟原子2p能级上的2个电子跃迁到3p能级上,属于氟原子的激发态,故d正确;
而同一原子3p能级的能量比3s能级的能量高,因此能量最高的是1s22s22p33p2,
故答案为:ad;d;
(2)①一氯乙烯的结构式为,碳为双键碳,采取sp2杂化,因此C的一个sp2杂化轨道与Cl的3px轨道形成C﹣Clσ键,
故答案为:sp2;σ;
②C的杂化轨道中s成分越多,形成的C﹣Cl键越强,C﹣Cl键的键长越短,一氯乙烷中碳采取sp3杂化,一氯乙烯中碳采取sp2杂化,一氯乙炔中碳采取sp杂化,sp杂化时p成分少,sp3杂化时p成分多,因此三种物质中C﹣Cl键键长顺序为:一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔,同时Cl参与形成的大π键越多,形成的C﹣Cl键的键长越短,一氯乙烯中Cl的3px轨道与C的2px轨道形成3中心4电子的大π键(Π ),一氯乙炔中Cl的3px轨道与C的2px轨道形成2套3中心4电子的大π键(Π ),因此三种物质中C﹣Cl键键长顺序为:一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔,
故答案为:一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔;Cl参与形成的大π键越多,形成的C﹣Cl键的键长越短;
(3)CsICl2发生非氧化还原反应,各元素化合价不变,生成无色晶体和红棕色液体,则无色晶体为CsCl,红棕色液体为ICl,而CsCl为离子晶体,熔化时,克服的是离子键,ICl为分子晶体,熔化时,克服的是分子间作用力,因此CsCl的熔点比ICl高,
故答案为:CsCl;CsCl为离子晶体,ICl为分子晶体;
(4)由题意可知,在电场作用下,Ag+不需要克服太大阻力即可发生迁移,因此α﹣AgI晶体是优良的离子导体,在电池中可作为电解质;每个晶胞中含碘离子的个数为8×+1=2个,依据化学式AgI可知,银离子个数也为2个,晶胞的物质的量n==mol,晶胞体积V=a3pm3=(504×10﹣12)3m3,则α﹣AgI晶体的摩尔体积Vm==m3/mol=m3/mol,
故答案为:电解质;。
【点评】本题考查结构性质位置关系应用,题目难度中等,试题涉及晶胞结构、分子结构与性质、杂化轨道、化学键等知识,注意掌握晶胞的计算是解题的关键。
[化学——选修5:有机化学基础]
12.左旋米那普伦是治疗成人重度抑郁症的药物之一,如图是其盐酸盐(化合物K)的一种合成路线(部分反应条件已简化,忽略立体化学):
已知:化合物F不能与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳。
回答下列问题:
(1)A的化学名称是 3﹣氯﹣1﹣丙烯 。
(2)C的结构简式为 。
(3)写出由E生成F反应的化学方程式 +H2O 。
(4)E中含氧官能团的名称为 羟基、羧基 。
(5)由G生成H的反应类型为 取代反应 。
(6)I是一种有机物形成的盐,结构简式为 。
(7)在E的同分异构体中,同时满足下列条件的总数为 10 种。
a)含有一个苯环和三个甲基;
b)与饱和碳酸氢钠溶液反应产生二氧化碳;
c)能发生银镜反应,不能发生水解反应。
上述同分异构体经银镜反应后酸化,所得产物中,核磁共振氢谱显示有四组氢(氢原子数量比为6:3:2:1)的结构简式为 、 。
【分析】A发生氧化反应生成B,B与C在NaNH2、甲苯条件下反应生成D,对比B、D的结构简式,结合C的分子式C8H7N,可推知C的结构简式为;D与30%Na2CO3反应后再酸化生成E,E在浓硫酸、甲苯条件下反应生成F,F不能与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2,F中不含羧基,F的分子式为C11H10O2,F在E的基础上脱去1个H2O分子,说明E发生分子内酯化生成F,则F的结构简式为;F与(C2H5)2NH在AlCl3、甲苯条件下反应生成G,G与SOCl2、甲苯反应生成H,H的分子式为C15H20ClNO,H与I反应生成J,结合G、J的结构简式知,H的结构简式为;I的分子式为C8H4KNO2,I是一种有机物形成的盐,则I的结构简式为,据此分析解题;
(7)E的结构简式为,E的分子式为C11H12O3,不饱和度为6;E的同分异构体与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2,结合分子式中O原子的个数,说明含1个羧基,能发生银镜反应、不能发生水解反应说明还含1个醛基;若3个甲基在苯环上的位置为时,羧基、醛基在苯环上有3种位置;若3个甲基在苯环上的位置为时,羧基、醛基在苯环上有6种位置;若3个甲基在苯环上的位置为时,羧基、醛基在苯环上有1种位置。
【解答】解:(1)A的结构简式为CH2=CHCH2Cl,属于氯代烯烃,其化学名称为3﹣氯﹣1﹣丙烯,
故答案为:3﹣氯﹣1﹣丙烯;
(2)根据分析,C的结构简式为,
故答案为:;
(3)E的结构简式为,F的结构简式为,E生成F的化学方程式为+H2O,
故答案为:+H2O;
(4)E的结构简式为,其中含氧官能团的名称为(醇)羟基、羧基,
故答案为:羟基、羧基;
(5)G的结构简式为,H的结构简式为,可知G与SOCl2发生取代反应生成H,
故答案为:取代反应;
(6)根据分析,I的结构简式为,
故答案为:;
(7)E的结构简式为,E的分子式为C11H12O3,不饱和度为6;E的同分异构体与饱和NaHCO3溶液反应产生CO2,结合分子式中O原子的个数,说明含1个羧基,能发生银镜反应、不能发生水解反应说明还含1个醛基;若3个甲基在苯环上的位置为时,羧基、醛基在苯环上有3种位置;若3个甲基在苯环上的位置为时,羧基、醛基在苯环上有6种位置;若3个甲基在苯环上的位置为时,羧基、醛基在苯环上有1种位置;故符合题意的同分异构体共有3+6+1=10种;上述同分异构体经银镜反应后酸化所得产物中核磁共振氢谱显示有4组氢且氢原子数量比为6:3:2:1的结构简式为、,
故答案为:10;、。
【点评】本题考查有机物的推断,涉及有机物命名、官能团识别、有机反应类型、有机反应方程式的书写、限制条件同分异构体的书写等,准确理解有机物的结构特点、明确发生的反应是解题关键,题目侧重学生分析推理能力、知识迁移运用能力。
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