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【化学】甘肃省兰州市第一中学2019-2020学年高二下学期期末考试(解析版)
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甘肃省兰州市第一中学2019-2020学年高二下学期期末考试
说明:本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分,考试时间100分钟。答案写在答题卡上,交卷时只交答题卡。
可能用到的相对原子质量:H—1 C—12 O—16 Fe—56 Ni—59 Cu—64
第Ⅰ卷(选择题)
一、单项选择题(1题到10题每小题1分,11题到26题每小题2分。共42分)
1.下列对文献记载理解错误的是
A. 《本草纲目》中记载:“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”。“取碱浣衣”与酯的水解有关
B. 《天工开物》中记载:“人践着短褐、枲裳,冬以御寒,夏以蔽体,其质造物之所具也。属草木者,为枲、麻、苘、葛,属禽兽与昆虫者为裘褐、丝绵。各载其半,而裳服充焉矣”。文中的“枲、麻、苘、葛”主要成分属于糖类
C. 东晋葛洪《肘后备急方》中治疟验方“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”。用“绞取汁”属于萃取过程
D. 《泉州府志》物产条载:“初,人不知盖泥法,元时南安有黄长者为宅煮糖,宅垣忽坏,去土而糖白,后人遂效之。”文中“盖泥法”的原理类似于活性炭吸附
【答案】C
【解析】
【详解】A.《本草纲目》中记载:“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”。“取碱浣衣”与酯在碱性条件下的水解有关,A理解正确;
B.《天工开物》中记载:“人践着短褐、枲裳,冬以御寒,夏以蔽体,其质造物之所具也。属草木者,为枲、麻、苘、葛,属禽兽与昆虫者为裘褐、丝绵。各载其半,而裳服充焉矣”。文中的“枲、麻、苘、葛”主要成分为纤维素,属于糖类,B理解正确;
C.东晋葛洪《肘后备急方》中治疟验方“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”。用“绞取汁”属于过滤的过程,C理解错误;
D.《泉州府志》物产条载:“初,人不知盖泥法,元时南安有黄长者为宅煮糖,宅垣忽坏,去土而糖白,后人遂效之。”文中“盖泥法”的原理为除去糖中的杂质,类似于活性炭吸附,D理解正确;
答案为C。
2.能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础,煤、石油、天然气是当今世界最重要的三种化石能源。下列有关叙述错误的是
A. 煤的干馏可分离出煤中含有的煤焦油
B. 含C20以上烷烃的重油经催化裂化可以得到汽油
C. 石油的分馏和食盐水的蒸馏原理上是相似的
D. 天然气是一种清洁的不可再生能源
【答案】A
【解析】
【详解】A.煤经干馏能生产出焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气等,无法分离出煤中含有的煤焦油,A错误;
B.含C20以上烷烃的重油经催化裂化转变为裂化气、汽油和柴油等物质,故B正确;
C.分馏和蒸馏都是将易挥发的物质分离出来,原理相似,故C正确;
D.天然气是不可再生能源,不可能被无尽地开发利用,其主要成分是甲烷,燃烧产物对环境无污染,故D正确;
答案选A。
3.下列关于基本营养物质的说法,符合科学实际的是
A. 糖类、油脂、蛋白质都是高分子化合物
B. 糖类、油脂、蛋白质均可发生水解反应
C. 通过植物油的还原反应可制人造奶油
D. 用加酶洗衣粉洗涤真丝织品,可使真丝蛋白质变性
【答案】C
【解析】
【详解】A.糖类、油脂不是高分子化合物,故A错误;
B.单糖不发生水解,故B错误;
C.植物油属于不饱和高级脂肪酸甘油酯,可以和氢气发生加成反应生成饱和脂肪酸甘油酯,也就是固态的奶油,
D.酶属于蛋白质,真丝也属于蛋白质,所以用加酶洗衣粉洗涤真丝织品,不会使真丝蛋白质变性,故D错误;
故答案:C。
4.下列关于有机反应类型的说法正确的是
A. 有机反应中常说的卤化、硝化、酯化、水化都属于取代反应
B. 苯和氯乙烯均能发生加成反应和氧化反应
C. 氯乙烯为单体生成氯纶和乳酸为单体生成聚乳酸的反应类型相同
D. 乙醇和2,2—二甲基—1—丙醇均能发生消去反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.有机反应中常说的卤化、硝化、酯化都属于取代反应,水化反应为分子中不饱和键(双键或叁键)或羰基在催化剂存在或不存在下和水分子化合的反应,为加成反应,A说法错误;
B.苯和氯乙烯均能与氢气发生加成反应,苯能与氧气发生氧化反应,氯乙烯含有碳碳双键,能发生氧化反应,B说法正确;
C.氯乙烯为单体生成氯纶的反应类型为加聚反应,乳酸为单体生成聚乳酸的反应类型为缩聚反应,反应类型不相同,C说法错误;
D.乙醇能发生消去反应生成乙烯,2,2-二甲基-1-丙醇不能发生消去反应,D说法错误;
答案为B。
5.下列鉴别不能实现的是
A. 可用蒸馏水鉴别溴乙烷和油酸甘油酯
B. 可用浓溴水鉴别乙醛、乙醇和苯酚
C. 可用新制氢氧化铜鉴别乙醇、乙酸、乙醛、甲酸
D. 可用AgNO3溶液鉴别氯乙烷和溴乙烷
【答案】D
【解析】
【详解】A.溴乙烷的密度比水大,少量加入水中,油状液体在下层;油酸甘油酯的密度比谁小,少量加入水中,油状液体在上层,故可用蒸馏水鉴别溴乙烷和油酸甘油酯,A能实现鉴别;
B.乙醛遇到浓溴水,溴水褪色,液体无分层;乙醇与浓溴水不反应;苯酚与溴水反应生成白色沉淀,可用浓溴水鉴别乙醛、乙醇和苯酚,B能实现鉴别;
C.乙醇和氢氧化铜不反应,无明显现象;乙酸和甲酸都能使沉淀溶解,但足量的氢氧化铜和少量甲酸混合加热产生装红色沉淀,鉴别出乙酸和甲酸;乙醛与新制氢氧化铜在加热条件下有砖红色沉淀生成,鉴别出乙醛,可用新制氢氧化铜鉴别乙醇、乙酸、乙醛、甲酸,C能实现鉴别;
D.氯乙烷和溴乙烷与硝酸银均不反应,则用AgNO3溶液不能鉴别氯乙烷和溴乙烷,D不能实现鉴别;
答案为D。
6. 下列物质中不存在氢键的是
A. 乙醇 B. 乙醛 C. 乙酸 D. 苯酚
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】N、O、F元素的电负性较强,对应的氢化物或含氢化合物可形成氢键,C的电负性较弱,对应的氢化物不能形成氢键,则乙醇、乙酸、苯酚分子间都存在氢键,乙醛中的氧原子没有和氢原子形成共价键,所以没有氢键。选B。
7.下列物质能使酸性KMnO4溶液褪色,也能与溴水反应而使溴水褪色的是
A. 乙酸乙酯 B. 甘油
C. 聚异戊二烯 D. 邻二甲苯
【答案】C
【解析】
【详解】A.乙酸乙酯不能使酸性KMnO4溶液褪色,错误;
B.甘油能使酸性KMnO4溶液褪色,但不能使溴水褪色,错误;
C.聚异戊二烯中有碳碳双键,能被酸性KMnO4溶液氧化,能与溴水发生加成反应,正确;
D.邻二甲苯能被酸性KMnO4溶液氧化,与溴水发生的是萃取,不是化学反应,错误。
8.下列各有机化合物的命名正确的是
A. 对二苯酚
B. 3-丁醇
C. 甲基苯酚
D. 2-甲基丁烷
【答案】D
【解析】
【详解】A.的名称为对苯二酚,A命名错误;
B.的名称为2-丁醇,B命名错误;
C.的名称为邻甲基苯酚,C命名错误;
D.的名称为2-甲基丁烷,D命名正确;
答案为D。
9.A、B两种有机物无论以何种比例混合,只要混合物的总质量不变,完全燃烧时生成CO2的量也不变,则对于A与B的关系,下列描述正确的是
A. A、B一定互为同分异构体 B. A、B一定互为同系物
C. A、B一定具有相同的最简式 D. A、B含碳质量分数相同
【答案】D
【解析】
【详解】如果A、B两种有机物无论以何种比例混合,只要混合物的总质量不变,完全燃烧时生成CO2的量也不变,那么A、B的含碳量相同。含碳量相同不一定互为同分异构体,A错;含碳量相同不一定是同系物,如乙炔和苯,B错;含碳量相同,不一定最简式相同,如C16H16O与C16H34;A、B含碳质量分数相同,D对。
10.下列烯烃中存在顺反异构体的是
A. 3-己烯 B. 丙烯
C. 1-丁烯 D. 2-甲基-2-丁烯
【答案】A
【解析】
【详解】A.3-己烯的结构简式为CH3CH2CH=CHCH2CH3,碳碳双键两端碳原子连接的原子或原子团不同,存在顺反异构,A正确;
B.丙烯的结构简式为CH3CH=CH2,有个碳碳双键的碳原子连接2个相同的H原子,不存在顺反异构,B不选;
C.1-丁烯的结构简式为CH2=CHCH2CH3,有个碳碳双键的碳原子连接2个相同的H原子,不存在顺反异构,C不选;
D.2-甲基-2-丁烯的结构简式为(CH3)2C=CHCH3,有个碳碳双键的碳原子连接2个相同的-CH3,不存在顺反异构,D不选。
答案选A。
【点睛】烯烃存在顺反异构的体检:1、分子中至少有一个键不能自由旋转,即碳碳双键;
2、每个不能自由旋转的同一碳原子上不能有相同的基团,必须连有两个不同原子或原子团。
11.下列实验正确的是
A. 图1为实验室制备硝基苯的装置(悬挂的是温度计)
B. 图2中振荡后下层可能褪为无色
C. 图3装置可以达到验证酸性:CH3COOH > H2CO3 > C6H5OH的目的
D. 图4装置可以达到验证溴乙烷发生消去反应生成烯烃的目的
【答案】B
【解析】
【详解】A.苯和硝酸易挥发,应在密闭容器中反应,且温度计应该测量烧杯中水的温度,该装置不能用于制备硝基苯,故A错误;
B.氢氧化钠可与溴反应生成易溶于水的盐,且四氯化碳密度比水大,可观察到振荡后下层为无色的现象,故B正确;
C.醋酸易挥发,生成的二氧化碳中混有乙酸,乙酸也能置换苯酚,不能达到实验目的,故C错误;
D.乙烯能够被酸性高锰酸钾溶液氧化,但由于乙醇易挥发,乙醇具有还原性可被酸性高锰酸钾氧化,干扰了乙烯的检验,应排除乙醇的干扰,故D错误;
综上所述答案为B。
12.能正确表示下列反应的离子方程式是
A. 向苯酚钠溶液中通入少量的CO2: C6H5O-+CO2+H2OC6H5OH+HCO
B. 纯碱溶液中滴加少量甲酸:2HCOOH+CO=2HCOO-+H2O+CO2↑
C. 用高锰酸钾标准溶液滴定乙二酸:2MnO +16H++5C2O =2Mn2++10CO2↑+8H2O
D. 甲醛溶液与足量的银氨溶液共热:HCHO+2[Ag(NH3)2]++2OH-HCOO-+NH+2Ag↓+3NH3↑+H2O
【答案】A
【解析】
【详解】A.苯酚的酸性大于碳酸氢根离子,小于碳酸,则向苯酚钠溶液中通入少量的CO2生成苯酚和碳酸氢根离子,离子方程式为C6H5O-+CO2+H2OC6H5OH+HCO,A正确;
B.纯碱溶液中滴加少量甲酸生成甲酸根离子和碳酸氢根离子,离子方程式为HCOOH+CO=HCOO-+HCO,B错误;
C.用高锰酸钾标准溶液滴定乙二酸:2+16H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O,C错误;
D.甲醛溶液与足量的银氨溶液共热:HCHO+4[Ag(NH3)2]++4OH-+2NH+4Ag↓+6NH3↑+2H2O,D错误;
答案为A。
13.合成腈纶的单体是丙烯腈,它可由以下两种方法制备:
方法一:CaCO3→CaOCaC2CH CHCH2=CH-CN
方法二:CH2=CH-CH3+NH3+3/2O2 CH2=CH-CN+3H2O
对以上两种途径有如下分析:①方法二比方法一能源消耗低,成本低;②方法二比方法一工艺简单;③方法二比方法一降低了使用有气体毒性,减少了污染;④方法二原子利用率为100%
其中正确的分析有几个
A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个
【答案】C
【解析】
【详解】①根据反应原理可知,方法2比方法1反应步骤少,能源消耗低,成本低,故①正确;
②根据反应原理可知,方法2比方法1原料比较丰富,且生成工艺简单,故②正确;
③方法①中使用了有毒的HCN,而方法2比方法1降低了有毒气体的使用,减少了污染,故③正确;
④方法②中,原子利用率小于100%,④错误;
综上所述,答案为C。
14.β-月桂烯的结构如图,不考虑立体异构,一分子该烯烃与两分子溴发生加成反应的产物理论上最多有
A. 2种 B. 3种 C. 4种 D. 5种
【答案】C
【解析】
【详解】因该有机物的分子中存在三个位置不同的碳碳双键,如图所示;1分子该物质与2分子Br2加成时,可以在①②的位置上发生加成,也可以在①③位置上发生加成或在②③位置上发生加成,还可以1分子Br2在①②发生1,4-加成反应,另1分子Br2在③上加成,故所得产物共有四种,故选C项。
15.根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项
实验操作和现象
结论
A
向淀粉溶液中加适量20%H2SO4溶液,加热,一段时间后,再加入新制Cu(OH)2悬浊液,未见砖红色沉淀
淀粉未水解
B
在制备乙酸乙酯后剩余的反应液中加入碳酸钠溶液,产生气泡
还有乙酸剩余
C
5g牛油、5mL乙醇、8mL40%NaOH混合,边搅拌边小心加热,一段时间后,用胶体滴管吸取上层液体,滴入水中,未见分层
牛油已完全反应
D
C2H5OH与浓H2SO4加热至170℃,产生的气体通入溴水,褪色
证明发生了消去反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.向淀粉溶液中加适量20%H2SO4溶液,加热,一段时间后,先加入NaOH溶液,中和硫酸,使溶液呈碱性后,再加入新制Cu(OH)2悬浊液,A实验操作错误;
B.在制备乙酸乙酯后剩余的反应液中含有作催化剂的硫酸,加入碳酸钠溶液,产生气泡,不能确认为醋酸与碳酸钠的反应,B实验操作错误;
C.5g牛油、5mL乙醇、8mL40%NaOH混合,边搅拌边小心加热,一段时间后,用胶体滴管吸取上层液体,滴入水中,无油滴存在,则未见溶液分层,C实验结论正确;
D.C2H5OH与浓H2SO4加热至170℃,产生气体中含有二氧化硫、二氧化碳等杂质,通入溴水褪色,可能为二氧化硫的反应,D实验结论错误;
答案为C。
16.下列说法不正确的是
A. 联二苯()的二氯取代物有15种
B. 非必需氨基酸可以在人体中利用氮元素合成
C. 的同分异构体中,属于芳香烃的有机物能发生加聚反应
D. 甘氨酸溶于过量盐酸中生成的离子在电场作用下向阴极移动
【答案】A
【解析】
【详解】A.联二苯()的二氯取代物有,合计12种,A不正确;
B.非必需氨基酸可以在人体中利用氮元素合成,不需要由食物供给,B说法正确;
C.的分子式为C8H8,其同分异构体中,属于芳香烃的有机物为苯乙烯,含有碳碳双键,能发生加聚反应,C说法正确;
D.甘氨酸溶于过量盐酸生成HOOCCH2N,在电场作用下该阳离子向阴极移动,D说法正确;
答案为A。
17.可经三步反应制取,其中第二步的反应类型是
A. 水解反应 B. 加成反应
C. 氧化反应 D. 消去反应
【答案】B
【解析】
【详解】【详解】
可经三步反应制取,
①先水解生成OHCH2CH=CHCH2OH,为卤代烃的水解反应;
②若氧化时,碳碳双键也被氧化,则再加成反应生成OHCH2CHClCH2CH2OH;
③OHCH2CHClCH2CH2OH被强氧化剂氧化可得到;
所以第二步反应类型为加成反应,B正确;
故选B
18.某有机物结构简式为位于同一平面上的原子数最多可能是
A. 19个 B. 20个 C. 21个 D. 22个
【答案】B
【解析】
【详解】乙炔为直线结构,所有原子共线,异丙基连在乙炔氢原子的位置,乙烯是平面结构,所有原子共面,乙炔基取代乙烯氢原子的位置,苯是平面结构,所有原子共面,所以结构中最多有20个原子共面,故B符合题意;
故答案:B。
19.1mol链烃最多可与2molH2发生加成反应生成化合物X,X最多能与12molCl2发生取代反应生成化合物Y,则下列有关说法正确的是
A. 该烃分子内碳原子数超过6个 B. 该烃属于二烯烃
C. X同分异构体数目与Y同分异构体数目相同 D. Y能发生加成反应
【答案】C
【解析】
【分析】
1mol链烃最多可与2molH2发生加成反应生成化合物X,则该链烃含有2个碳碳双键或一个碳碳三键,X最多能与12molCl2发生取代反应生成化合物Y,则X中应含有12个氢原子,所以X的分子式为C5H12,该烃的化学式为C5H8。
【详解】A.根据分析,该烃分子内碳原子个数为5,故A错误;
B.该烃可能含有两个双键,但也可能是含有一个三键,故B错误;
C.X的分子式为C5H12,Y的分子式为C5Cl12,二者结构相似,均有3种同分异构体,故C正确;
D.Y中不含碳碳双键或三键,不能发生加成反应,故D错误;
综上所述答案为C。
20.有(a),(b),(c)的分式均为C5H6,下列有关叙述正确的是
A. a、b、c分子中所有原子均可能处于同一平面的有 1 个
B. a、b、c分子中5个碳原子都处于同一个平面的有 2 个
C. a、b、c分子中使溴的CCl4溶液褪色的有 2 个
D. a、b、c分子中一氯取代物都只有三种
【答案】B
【解析】
【详解】A.a、b、c分子中均含有sp3杂化的碳原子,则所有原子不可能处于同一平面,A错误;
B.a、b可能在同一个平面上,c具有甲烷的结构特征,则5个碳原子不在同一个平面上,B正确;
C.a、b、c分子中都含有碳碳双键,能与溴发生加成反应,使溴的CCl4溶液褪色,C错误;
D.c有4种类型的氢原子,则一氯代物有4种,D错误;
答案为B。
21.交联聚合物P的结构片段如图所示。下列说法不正确的是(图中表示链延长)
A. 聚合物P的合成反应为缩聚反应
B. 聚合物P的单体之一是邻苯二甲酸
C. 聚合物P的单体之一丙三醇可由油脂水解获得
D. 对苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似聚合物P的交联结构
【答案】D
【解析】
【详解】A.聚合物P的合成反应为邻苯二甲酸与丙三醇的缩聚反应,A说法正确;
B.聚合物P的单体之一是邻苯二甲酸,B说法正确;
C.聚合物P的单体之一丙三醇,油脂在碱性条件下水解生成丙三醇和高级脂肪酸钠,丙三醇可由油脂水解获得,C说法正确;
D.对苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中可形成单链的高聚物,不能形成类似聚合物P的交联结构,D说法错误;
答案为D。
22.有两种有机物Q()与P(),下列有关它们的说法中正确的是
A. 二者的核磁共振氢谱中均只出现两种峰且峰面积之比为3∶2
B. 二者在NaOH醇溶液中均可发生消去反应
C. Q的一氯代物有1种
D. P的一溴代物有2种
【答案】D
【解析】
【详解】A.由结构对称性可知,均含2种H,但H原子数目不同,二者的核磁共振氢谱中均只出现两种峰,且峰面积之比分别为3:1、3:2,A项错误;
B.Q中-Br与苯环相连不能发生消去反应,P中与-Cl相连C邻位C上没有H,二者在NaOH醇溶液中均不能发生消去反应,B项错误;
C.Q中含2种H,则一氯代物均有2种,C项错误;
D.P中均含2种H,则一氯代物均有2种,D项正确;
答案选D。
【点睛】
23.下列各选项有机物同分异构体的数目(不考虑立体异构),与分子式为ClC4H7O2,且能与NaHCO3溶液反应生成气体的有机物数目相同的是
A. 立方烷()的二氯取代物 B. 分子式为C4H8的烃
C. 分子式为C3H9N的有机物(N以三个单键与其它原子相连) D. 分子式为C4H8O2的酯
【答案】B
【解析】
【分析】
分子式为ClC4H7O2,且能与NaHCO3溶液反应生成气体,则有机物中含有羧基,则结构简式为C3H6Cl-COOH,则Cl原子有,3种同分异构体,上2种,合计5种。
【详解】A.立方烷()的二氯取代物有邻、面对、体对3种同分异构体,种类不相同,A错误;
B.分子式为C4H8的烃,若为碳碳双键时,有、;若为环烷烃,有4元环、3元环,合计5种,B正确;
C.分子式为C3H9N的有机物(N以三个单键与其它原子相连),首先不饱和度为0,说明没有不饱和键;然后看结构,将C都连在一条线上,那么N就可以处在3个位置,分别是在第一个C上,第一个C与第二个C之间,第二个C上,一共有三种;三个C还可以都在N上,有一种,合计4种,C错误;
D.分子式为C4H8O2的酯有HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、CH3COOCH2CH3、CH3CH2COOCH3,合计4种,D错误;
答案为B。
24.化合物Y具有抗菌、消炎作用,可由X制得。下列有关化合物X、Y的说法不正确的是
A. 1 mol X最多能与3 mol NaOH反应
B. Y与乙酸发生酯化反应可得到X
C. 等物质的量的X、Y分别与氢气加成时,消耗氢气的物质的量相等
D. 室温下X、Y分别与足量Br2加成的产物分子中手性碳原子数目不相等
【答案】D
【解析】
【详解】A. 1 mol X含1 mol酚酯基,能消耗2 mol NaOH、还含有1 mol 羧基能与1 mol NaOH反应,故最多能与3 mol NaOH反应,A正确;
B. 由示意图知,Y与乙酸发生取代反应可得到X,B正确;
C. 酯基、羧基不与氢气发生加成反应,苯环和碳碳双键可以与氢气加成,则等物质的量的X、Y分别与氢气加成时,消耗氢气的物质的量相等,C正确;
D. X、Y各含有两个碳碳双键,其中一个碳碳双键加成后碳原子连接不同的原子,则加成产物含有手性碳原子,室温下X、Y分别与足量Br2加成的产物分子中手性碳原子数目相等,D不正确;
答案选D。
25.化合物Z是合成某种抗结核候选药物的重要中间体,可由下列反应制得。
下列说法不正确的是
A. 的分子式为C3H4N2
B. X、Z分别在过量NaOH溶液中加热,均能生成丙三醇
C. 该反应属于取代反应,同时有水生成
D. Z在浓硫酸催化下加热可发生消去反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据其结构简式可知其分子式应为C3H4N2,故A正确;
B.X中含有氯原子,可以在NaOH水溶液中水解成羟基,从而生成丙三醇;Z中含有酯基,酯基和氯原子均水解后生成丙三醇,故B正确;
C.该反应属于取代反应,根据元素守恒可知另一种产物为HCl,故C错误;
D.Z中羟基所连碳原子的邻位碳原子上有氢,可以在浓硫酸催化下加热发生消去反应,故D正确;
综上所述答案为C。
26.从中草药中提取的 calebin A(结构简式如图 )可用于治疗阿尔茨海默症。下列关于 calebin A的说法错误的是
A. 苯环上氢原子发生氯代时,一氯代物有6种
B. 其酸性水解的产物均可与Na2CO3溶液反应
C 1mol该分子最多与8molH2发生加成反应
D. 1mol该分子可与4molBr2发生反应
【答案】C
【解析】
【分析】
由结构可知,分子中含酚羟基、碳碳双键、酯基及醚键、羰基,结合酚、烯烃、酯等有机物的性质来解答。
【详解】A.结构不对称,苯环上分别含3种H,苯环上氢原子发生氯代时,一氯代物有6种,故A不符合题意;
B.含酯基,可在酸溶液中水解,且水解产物均含酚羟基,可与碳酸钠溶液反应,故B不符合题意;
C.苯环、碳碳双键、羰基均能与氢气发生加成反应,所以1mol该分子最多与9mol H2发生加成反应,故C错误;
D.该分子中含有酚羟基、碳碳双键,酚羟基与溴发生取代,1mol该分子共与2mol Br2发生取代反应,碳碳双键与溴发生加成,1mol该分子共与2mol Br2发生了加成反应,所以1mol该分子共消耗了4mol Br2,故D不符合题意;
故答案为C。
【点睛】本题考查有机物的结构与性质,为高频考点,把握官能团与性质、有机反应为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意酚羟基与溴发生取代反应的时候,只能取代邻位和对位上的氢原子。
第II卷(非选择题 共58分)
二、非选择题(本题共4个小题,共58分。)
27.乙苯是重要的化工产品。某课题组拟制备乙苯:
有机物
苯
溴乙烷
乙苯
沸点/℃
80
38.4
136.2
查阅资料如下:
①几种有机物的沸点:
②化学原理:+ CH3CH2Br + HBr
③氯化铝易升华、易潮解
Ⅰ.制备氯化铝
甲同学选择下列装置制备氯化铝(装置不可重复使用):
(1)本实验制备氯气的离子方程式为___
(2)气体流动方向是从左至右,装置导管接口连接顺序a→____→k→i→f→g→____
(3)D装置存在的明显缺陷是_________;改进之后,进行后续实验。
(4)连接装置之后,检查装置的气密性,装药品。先点燃____处酒精灯,当____(填实验现象)时,点燃___处酒精灯
Ⅱ.制备乙苯
乙同学设计实验步骤如下:
步骤1:连接装置并检查气密性(如图所示,夹持装置省略)。
步骤2:用酒精灯微热烧瓶。
步骤3:在烧瓶中加入少量无水氯化铝、适量的苯和溴乙烷。
步骤4:加热,充分反应半小时。
步骤5:提纯产品。
(5)步骤2“微热”烧瓶的目的是___
(6)本实验步骤4的加热方式宜采用___
(7)盛有蒸馏水的H装置中干燥管的作用是_____。确认本装置G中已发生反应的方法是___
(8)提纯产品的操作步骤有:①过滤;②用稀盐酸清洗;③用少量蒸馏水清洗;④加入大量无水氯化钙;⑤用大量水洗;⑥蒸馏并收集136.2 ℃馏分。先后操作顺序为_____(填序号)
【答案】 (1). MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O (2). h→j→d→e (3). b (4). D中长导管太细,氯化铝易堵塞导管 (5). A (6). F中充满黄绿色气体 (7). F (8). 排尽水蒸气,避免氯化铝与水蒸气反应 (9). 水浴加热 (10). 防倒吸 (11). 向装置H中滴加少量硝酸银溶液,出现淡黄色沉淀 (12). ⑤②③④①⑥
【解析】
【分析】
本实验的目的是制备乙苯,首先需要制备氯化铝,氯化铝以潮解升华,所以制备过程要保持干燥,可以凝华收集氯化铝;在装置A中利用二氧化锰和浓盐酸共热制取氯气,然后通过饱和食盐水除去HCl,再通过浓硫酸进行干燥,进入F中加热与铝粉反应,生成的氯化铝在D中凝华收集,之后利用碱石灰吸收未反应的氯气,同时防止空气中的水分进入收集装置;然后利用苯和溴乙烷在氯化铝催化、加热的条件下反应制取乙苯。
【详解】(1)根据所给装置图可知该实验中利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气,离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)A是制备氯气装置,Cl2中混有HCl和水蒸气杂质,因铝粉可以和HCl反应且产品氯化铝易潮解,所以应用E装置除去HCl杂质、用C装置除去水蒸气杂质,然后将氯气通入F中与铝粉反应制取氯化铝,因氯化铝易升华和凝华,所以用D装置收集氯化铝,最后用B装置吸收尾气,同时防止空气中水蒸气进入,所以装置的连接顺序为:a→h→j→d→e→k→i→f→g→b→c;
(3)因氯化铝易升华和凝华,而D中长导管太细,氯化铝凝华易堵塞导管,应将长导管换成较粗的导管,避免氯化铝堵塞导管;
(4)铝是活泼金属,在加热条件下容易和空气中的氧气反应,所以在加热铝粉之前应先点燃A处酒精灯,利用产生的氯气将装置中的空气排尽,当F装置中充满黄绿色气体时说明空气已排尽,此时再点燃F处酒精灯进行反应;
(5)因氯化铝易潮解,所以实验过程中要保持装置内处于无水的状态,用酒精灯微热烧瓶排尽装置中的水蒸气,避免氯化铝与水蒸气反应;
(6)实验所需温度不超过100℃,可以采用水浴加热便于控制实验温度,还能使烧瓶受热均匀;
(7)因溴化氢极易溶于水,所以干燥管的作用是防倒吸,若G中已经发生了反应,则H装置的水中一定含有HBr,通过检验HBr可以判断G中反应是否开始,具体方法是:向H装置中滴加少量硝酸银溶液,出现淡黄色沉淀,说明G中已发生了反应;
(8)提纯产品时先用大量水洗去无机物,因氯化铝易水解,会有少量氢氧化铝胶体与有机物混合,用稀盐酸除去少量氢氧化铝胶体,再用少量蒸馏水洗涤,加入大量无水氯化钙除去有机物中的水,过滤弃去固体,蒸馏并收集136.2℃馏分得到产品,故答案为⑤②③④①⑥。
【点睛】制备收集易升华和凝华的物质时,为防止堵塞,反应装置和收集装置之间一般用粗导管连接。
28.全国人民众志成城抗击新冠病毒,科学家积极研究抗病毒药物。化合物H是一种抗病毒药物,在实验室中利用芳香烃A制备H的流程如图所示(部分反应条件已略去):
已知:①有机物B的苯环上只有两种不同化学环境的氢原子
②两个羟基连在同一碳原子上不稳定,易脱水形成羰基或醛基
③RCHO+CH3CHORCH=CHCHO+H2O
④
(1)有机物B的名称为__________,C的结构简式为__________,由D生成E的反应类型为_____,E中官能团的名称为_________
(2)1molE转化为F时,消耗NaOH___mol
(3)由G 生成H所需的“一定条件”___酸性KMnO4溶液(填“是”或“不是”)
(4)写出B与NaOH溶液在高温、高压下反应的化学方程式:_________
(5)F酸化后可得R,X是R的同分异构体,且X能发生银镜反应,其核磁共振氢谱显示有3组峰,峰面积之比为1∶1∶1,写出2种符合条件的X的结构简式:_________、
(6)请设计以和丙醛为原料合成的路线图(无机试剂任选):____
【答案】 (1). 对溴甲苯(或4-溴甲苯) (2). (3). 取代反应 (4). 羟基、氯原子 (5). 4 (6). 不是 (7). +2NaOH+NaBr+H2O (8). OHC-CH=CH-CO-CH=CH-CHO、
(9).
【解析】
【分析】
因为有机物B苯环上只有两种不同环境的氢原子,所以B的结构简式是; C比B少一个溴原子,而多一个氢原子和一个氧原子,结合“NaOH溶液”条件可推测B分子中-Br发生水解生成-OH,所以C的结构简式为;C到D符合反应,所以D的结构简式为,光照下卤原子的取代发生在苯环侧链烃基的氢原子上,所以E的结构简式为,在NaOH溶液和加热条件下氯原子水解生成醇羟基,所以E水解生成的2个-OH连在同一碳原子上,根据两个羟基连在同一碳原子上不稳定,易脱水形成羰基或醛基,这2个-OH将转化为>C=O,别外酚羟基也与NaOH中和生成钠盐,所以F有结构简式为,F到G过程符合RCHO+CH3CHORCH=CHCHO+H2O,所以G的结构简式为,显然G到H过程中第1步是将-CHO氧化为羧基,第2步是将酚的钠盐转化为酚羟基。由此分析解答。
【详解】(1)因为有机物B苯环上只有两种不同环境的氢原子,所以B的结构简式是,名称是对溴甲苯或4-溴甲苯;根据上述分析可知C的结构简式为;D的结构简式为,光照下卤原子的取代发生在苯环侧链烃基的氢原子上,所以发生的是取代反应;由E的结构简式为可知,含有的官能团为:羟基、氯原子,故答案:对溴甲苯(或4-溴甲苯);;取代反应;羟基、氯原子;
(2)由上述分析可知:E的结构简式为个,苯环上连有两个羟基,甲基上含有2个氯原子;F有结构简式为,所以1molE转化为F时,消耗4mol NaOH,故答案:4。
(3)已知E的结构简式为,在NaOH溶液加热条件下E中氯原子发生水解生成的2个-OH,而这2个-OH连在同一碳原子上,根据“已知②”这2个-OH将转化为>C=O,别外酚羟基与NaOH中和反应生成钠盐,故F的结构简式为,F到G过程符合“已知③”,所以G的结构简式为,G到H过程的第1步是将-CHO氧化为羧基,所以“一定条件”是银氨溶液、加热或新制Cu(OH)2、加热,不是酸性KMnO4溶液,故答案:不是;
(4)由上述分析可知:B的结构简式,分子中溴原子水解生成酚羟基,而酚具有酸性,又跟NaOH发生中和反应,所以B与NaOH溶液在高温、高压下反应的化学方程式为:+2NaOH+NaBr+H2O;
(5)由上述分析可知:F有结构简式为,酸化后得到R的结构简式为,R的分子式为C7H6O3,所以X的不饱和度为5,含3种等效氢,每种等效氢中含2个氢原子,X又含醛基。同时满足这些条件的X应该是一个高度对称结构的分子,所以应该含2个-CHO,2个不饱和度,中间应该是>C=O,1个不饱和度,另外2个不饱和度可形成一个环烯结构(五园环),或一个链状二烯结构。由此写出2种X的结构简式:OHC-CH=CH-CO-CH=CH-CHO、,故答案:OHC-CH=CH-CO-CH=CH-CHO、;
(6)分析目标产物,虚线左边部分显然是由转化而来的,右边是由丙醛(CH3CH2CHO)转化而来的。根据题给“已知③”可知两个醛分子可结合生成烯醛。在NaOH溶液中水解生成苯甲醇,苯甲醇氧化为苯甲醛,苯甲醛与丙醛发生“已知③”反应生成。因此流程图:,故答案:。
29.前四周期原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F中,A、B位于同一周期且相邻,A元素原子有三个能级,且每个能级上的电子数相等;C、D、E、F是位于同一周期的金属元素,基态C、F原子的价层电子中未成对电子数均为1,且C、F原子的电子数相差10,基态D、E原子的价层电子中未成对电子数分别为4、2,且原子序数相差2。
(1)六种元素中第一电离能最小的是__(填元素符号,下同),电负性最大的是_________。
(2)A、B、C、D四种元素形成的一种配合物,易溶于水,可以检验Fe2+离子,离子方程式为:_______; 1 mol该配合物中,含有的σ键和π键的数目比为____;该配合物晶体中各种微粒间的作用力不涉及____(填字母)。
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键 e.氢键 f.分子间作用力
(3)E2+的价层电子排布图为____;
(4)金属C、F晶体的晶胞结构如图所示(请先判断对应的图),C、F两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为____。金属C的晶胞中,若设该晶胞的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,C原子的摩尔质量为M g· mol-1,则C原子的半径为____(用含a、M、NA的代数式表示)。
【答案】 (1). K (2). N (3). 3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2 (4). 1:1 (5). def (6). (7). 2∶3 (8). cm
【解析】
【分析】
已知A、B、C、D、E、F是前四周期原子序数依次增大的六种元素,A、B属于同一短周期元素且相邻,A元素原子有三个能级,且每个能级上的电子数相等,则A为C,B为N;C、D、E、F是位于同一周期的金属元素,基态C、F原子的价电子层中未成对电子均为1个,且C、F原子的电子数相差为10,则C为K,F为Cu;基态D、E原子的价电子层中未成对电子数分别为4、2,且原子序数相差为2,则D、E价电子排布分别为3d64s2、3d84s2,故D为Fe、E为Ni。综上所述,A为C,B为N,C为K,D为Fe,E为Ni,F为Cu。
【详解】(1)根据上述分析:六种元素中K的金属性最强,故第一电离能最小;N的电负性最大。
(2)根据上述分析:A为C,B为N,C为K,D为Fe,A、B、C、D四种元素形成的一种配合物的化学式为K[Fe(CN)6],易溶于水,可以检验Fe2+离子,其离子方程式为3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2;在配合物Fe(CN)63-中,CN-与铁离子之间有6个配位键,在每个CN-内部有一个共价键,所以1mol该配合物中含有σ键的数目为12NA,CN-与氮气互为等电子体,CN-中存在C≡N键,故1molCN-中含有π键的数目为2NA,所以1 molK[Fe(CN)6]该配合物中,含有的σ键和π键的数目比为:1:1;黄血盐晶体中各种微粒间的作用力涉及离子键、共价键、配位键,不涉及金属键、氢键和分子间的作用力,故选def项;故答案:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2;1:1;def;
(3)根据上述分析:Ni2+的价层电子排布图为,故答案:;
(4)根据上述分析:C为K,F为Cu,金属K晶体为体心立方堆积,晶胞结构为右图,晶胞中K原子配位数为8;金属Cu晶体为面心立方最密堆积,晶胞结构为左图,晶胞中Cu原子配位数为12,故两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为8:12=2:3,金属K晶体的晶胞中,K原子数目=1+8=2;K原子的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为,则晶胞的质量m=g,设该晶胞的密度为ag/cm3,则晶胞体积V==cm3,晶胞棱长=cm,设K原子的半径为r,则晶胞体对角线长度=4r,故=4r,解得r=,故答案:2∶3;cm。
30.2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古迪纳夫、斯坦利·威廷汉和吉野彰三位科学家,以表彰他们对锂离子电池的研究。
(1)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是______,中心原子的杂化形式为___,与阴离子互为等电子体的一种分子为_________
(2)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过下图的Born-Haber循环计算得到。
可知Li原子的第一电离能为____kJ·mol-1,O=O键键能为_____kJ·mol-1,Li2O晶格能为_____kJ·mol-1
(3)硼和锂同周期,B原子核外有__种不同运动状态的电子。基态B原子中,能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为____。晶体硼有多种变体,但其基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体(如下图),每个顶点为一个硼原子,每个三角形均为等边三角形。则每一个此基本结构单元由___个硼原子构成;若该结构单元中有2个原子为10B(其余为11B),那么该结构单元有____种不同类型
(4)锰的化合物也广泛应用于电池,基态锰原子的核外电子排布式为____,MnO的熔点(1650 ℃)比MnS的熔点(1610 ℃)高的原因是_________,含锰的一种磁性材料的单晶胞结构如图:
该晶胞中碳原子的原子坐标为_________
【答案】 (1). 正四面体形 (2). sp3 (3). CH4(或SiH4等其他合理答案) (4). 520 (5). 498 (6). 2908 (7). 5 (8). 哑铃形(或纺锤形) (9). 12 (10). 3 (11). 1s22s22p63s23p63d54s2{或[Ar]3d54s2 (12). MnO的晶格能更大 (13). (,,)
【解析】
【详解】(1)LiAlH4中的阴离子为AlH,中心Al原子的价层电子对数为=4,不含孤电子对,所以空间构型为正四面体形,杂化方式为sp3杂化;原子总数相同,价电子总数也相同的分子、离子或基团互为等电子体,所以AlH的等电子体有CH4(或SiH4等其他合理答案);
(2)Li原子的第一电离能为气态基态Li原子失去1个电子形成气态基态正一价阳离子所需要的能量,据图可知其第一电离能为kJ/mol=520kJ/mol;O=O键键能为1mol气态氧分子解离为气态氧原子所需的能量,据图可知其键能为2×249kJ/mol=498kJ/mol;晶格能是气态离子形成1mol离子晶体释放的能量,所以其晶格能为2908kJ/mol;
(3)B元素为5号元素,原子核外有5个电子,每个电子的运动状态各不相同,所以有5种不同运动状态的电子;基态B原子中,能量最高的电子所占据的能级为2p能级,其轨道形状为哑铃形(或纺锤形);
根据晶胞结构示意图可知每个B原子被5个面共用,每个面上有3个B原子,共有20个面,所以每一个此基本结构单元由=12个B原子构成;
若该分子中有2个原子为10B(其余为11B),从两个10B原子的位置考虑,该分子中所有B原子所处环境完全相同,所以有3种不同类型,如图(数字代表另一个10B);
(4)锰元素为25号元素,基态原子核外有25个电子,所以基态锰原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2{或[Ar]3d54s2;氧离子的半径比硫离子的半径要小,所以MnO的晶格能更大,熔点更高;据图可知A为坐标原点,根据B的坐标可知晶胞棱长为1,C原子位于体心,所以坐标为(,,)。
【点睛】学生要注意掌握键能的概念,其定义为:在标准状况下,将1mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g),B(g)所需的能量。
说明:本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分,考试时间100分钟。答案写在答题卡上,交卷时只交答题卡。
可能用到的相对原子质量:H—1 C—12 O—16 Fe—56 Ni—59 Cu—64
第Ⅰ卷(选择题)
一、单项选择题(1题到10题每小题1分,11题到26题每小题2分。共42分)
1.下列对文献记载理解错误的是
A. 《本草纲目》中记载:“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”。“取碱浣衣”与酯的水解有关
B. 《天工开物》中记载:“人践着短褐、枲裳,冬以御寒,夏以蔽体,其质造物之所具也。属草木者,为枲、麻、苘、葛,属禽兽与昆虫者为裘褐、丝绵。各载其半,而裳服充焉矣”。文中的“枲、麻、苘、葛”主要成分属于糖类
C. 东晋葛洪《肘后备急方》中治疟验方“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”。用“绞取汁”属于萃取过程
D. 《泉州府志》物产条载:“初,人不知盖泥法,元时南安有黄长者为宅煮糖,宅垣忽坏,去土而糖白,后人遂效之。”文中“盖泥法”的原理类似于活性炭吸附
【答案】C
【解析】
【详解】A.《本草纲目》中记载:“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”。“取碱浣衣”与酯在碱性条件下的水解有关,A理解正确;
B.《天工开物》中记载:“人践着短褐、枲裳,冬以御寒,夏以蔽体,其质造物之所具也。属草木者,为枲、麻、苘、葛,属禽兽与昆虫者为裘褐、丝绵。各载其半,而裳服充焉矣”。文中的“枲、麻、苘、葛”主要成分为纤维素,属于糖类,B理解正确;
C.东晋葛洪《肘后备急方》中治疟验方“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之”。用“绞取汁”属于过滤的过程,C理解错误;
D.《泉州府志》物产条载:“初,人不知盖泥法,元时南安有黄长者为宅煮糖,宅垣忽坏,去土而糖白,后人遂效之。”文中“盖泥法”的原理为除去糖中的杂质,类似于活性炭吸附,D理解正确;
答案为C。
2.能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础,煤、石油、天然气是当今世界最重要的三种化石能源。下列有关叙述错误的是
A. 煤的干馏可分离出煤中含有的煤焦油
B. 含C20以上烷烃的重油经催化裂化可以得到汽油
C. 石油的分馏和食盐水的蒸馏原理上是相似的
D. 天然气是一种清洁的不可再生能源
【答案】A
【解析】
【详解】A.煤经干馏能生产出焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气等,无法分离出煤中含有的煤焦油,A错误;
B.含C20以上烷烃的重油经催化裂化转变为裂化气、汽油和柴油等物质,故B正确;
C.分馏和蒸馏都是将易挥发的物质分离出来,原理相似,故C正确;
D.天然气是不可再生能源,不可能被无尽地开发利用,其主要成分是甲烷,燃烧产物对环境无污染,故D正确;
答案选A。
3.下列关于基本营养物质的说法,符合科学实际的是
A. 糖类、油脂、蛋白质都是高分子化合物
B. 糖类、油脂、蛋白质均可发生水解反应
C. 通过植物油的还原反应可制人造奶油
D. 用加酶洗衣粉洗涤真丝织品,可使真丝蛋白质变性
【答案】C
【解析】
【详解】A.糖类、油脂不是高分子化合物,故A错误;
B.单糖不发生水解,故B错误;
C.植物油属于不饱和高级脂肪酸甘油酯,可以和氢气发生加成反应生成饱和脂肪酸甘油酯,也就是固态的奶油,
D.酶属于蛋白质,真丝也属于蛋白质,所以用加酶洗衣粉洗涤真丝织品,不会使真丝蛋白质变性,故D错误;
故答案:C。
4.下列关于有机反应类型的说法正确的是
A. 有机反应中常说的卤化、硝化、酯化、水化都属于取代反应
B. 苯和氯乙烯均能发生加成反应和氧化反应
C. 氯乙烯为单体生成氯纶和乳酸为单体生成聚乳酸的反应类型相同
D. 乙醇和2,2—二甲基—1—丙醇均能发生消去反应
【答案】B
【解析】
【详解】A.有机反应中常说的卤化、硝化、酯化都属于取代反应,水化反应为分子中不饱和键(双键或叁键)或羰基在催化剂存在或不存在下和水分子化合的反应,为加成反应,A说法错误;
B.苯和氯乙烯均能与氢气发生加成反应,苯能与氧气发生氧化反应,氯乙烯含有碳碳双键,能发生氧化反应,B说法正确;
C.氯乙烯为单体生成氯纶的反应类型为加聚反应,乳酸为单体生成聚乳酸的反应类型为缩聚反应,反应类型不相同,C说法错误;
D.乙醇能发生消去反应生成乙烯,2,2-二甲基-1-丙醇不能发生消去反应,D说法错误;
答案为B。
5.下列鉴别不能实现的是
A. 可用蒸馏水鉴别溴乙烷和油酸甘油酯
B. 可用浓溴水鉴别乙醛、乙醇和苯酚
C. 可用新制氢氧化铜鉴别乙醇、乙酸、乙醛、甲酸
D. 可用AgNO3溶液鉴别氯乙烷和溴乙烷
【答案】D
【解析】
【详解】A.溴乙烷的密度比水大,少量加入水中,油状液体在下层;油酸甘油酯的密度比谁小,少量加入水中,油状液体在上层,故可用蒸馏水鉴别溴乙烷和油酸甘油酯,A能实现鉴别;
B.乙醛遇到浓溴水,溴水褪色,液体无分层;乙醇与浓溴水不反应;苯酚与溴水反应生成白色沉淀,可用浓溴水鉴别乙醛、乙醇和苯酚,B能实现鉴别;
C.乙醇和氢氧化铜不反应,无明显现象;乙酸和甲酸都能使沉淀溶解,但足量的氢氧化铜和少量甲酸混合加热产生装红色沉淀,鉴别出乙酸和甲酸;乙醛与新制氢氧化铜在加热条件下有砖红色沉淀生成,鉴别出乙醛,可用新制氢氧化铜鉴别乙醇、乙酸、乙醛、甲酸,C能实现鉴别;
D.氯乙烷和溴乙烷与硝酸银均不反应,则用AgNO3溶液不能鉴别氯乙烷和溴乙烷,D不能实现鉴别;
答案为D。
6. 下列物质中不存在氢键的是
A. 乙醇 B. 乙醛 C. 乙酸 D. 苯酚
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】N、O、F元素的电负性较强,对应的氢化物或含氢化合物可形成氢键,C的电负性较弱,对应的氢化物不能形成氢键,则乙醇、乙酸、苯酚分子间都存在氢键,乙醛中的氧原子没有和氢原子形成共价键,所以没有氢键。选B。
7.下列物质能使酸性KMnO4溶液褪色,也能与溴水反应而使溴水褪色的是
A. 乙酸乙酯 B. 甘油
C. 聚异戊二烯 D. 邻二甲苯
【答案】C
【解析】
【详解】A.乙酸乙酯不能使酸性KMnO4溶液褪色,错误;
B.甘油能使酸性KMnO4溶液褪色,但不能使溴水褪色,错误;
C.聚异戊二烯中有碳碳双键,能被酸性KMnO4溶液氧化,能与溴水发生加成反应,正确;
D.邻二甲苯能被酸性KMnO4溶液氧化,与溴水发生的是萃取,不是化学反应,错误。
8.下列各有机化合物的命名正确的是
A. 对二苯酚
B. 3-丁醇
C. 甲基苯酚
D. 2-甲基丁烷
【答案】D
【解析】
【详解】A.的名称为对苯二酚,A命名错误;
B.的名称为2-丁醇,B命名错误;
C.的名称为邻甲基苯酚,C命名错误;
D.的名称为2-甲基丁烷,D命名正确;
答案为D。
9.A、B两种有机物无论以何种比例混合,只要混合物的总质量不变,完全燃烧时生成CO2的量也不变,则对于A与B的关系,下列描述正确的是
A. A、B一定互为同分异构体 B. A、B一定互为同系物
C. A、B一定具有相同的最简式 D. A、B含碳质量分数相同
【答案】D
【解析】
【详解】如果A、B两种有机物无论以何种比例混合,只要混合物的总质量不变,完全燃烧时生成CO2的量也不变,那么A、B的含碳量相同。含碳量相同不一定互为同分异构体,A错;含碳量相同不一定是同系物,如乙炔和苯,B错;含碳量相同,不一定最简式相同,如C16H16O与C16H34;A、B含碳质量分数相同,D对。
10.下列烯烃中存在顺反异构体的是
A. 3-己烯 B. 丙烯
C. 1-丁烯 D. 2-甲基-2-丁烯
【答案】A
【解析】
【详解】A.3-己烯的结构简式为CH3CH2CH=CHCH2CH3,碳碳双键两端碳原子连接的原子或原子团不同,存在顺反异构,A正确;
B.丙烯的结构简式为CH3CH=CH2,有个碳碳双键的碳原子连接2个相同的H原子,不存在顺反异构,B不选;
C.1-丁烯的结构简式为CH2=CHCH2CH3,有个碳碳双键的碳原子连接2个相同的H原子,不存在顺反异构,C不选;
D.2-甲基-2-丁烯的结构简式为(CH3)2C=CHCH3,有个碳碳双键的碳原子连接2个相同的-CH3,不存在顺反异构,D不选。
答案选A。
【点睛】烯烃存在顺反异构的体检:1、分子中至少有一个键不能自由旋转,即碳碳双键;
2、每个不能自由旋转的同一碳原子上不能有相同的基团,必须连有两个不同原子或原子团。
11.下列实验正确的是
A. 图1为实验室制备硝基苯的装置(悬挂的是温度计)
B. 图2中振荡后下层可能褪为无色
C. 图3装置可以达到验证酸性:CH3COOH > H2CO3 > C6H5OH的目的
D. 图4装置可以达到验证溴乙烷发生消去反应生成烯烃的目的
【答案】B
【解析】
【详解】A.苯和硝酸易挥发,应在密闭容器中反应,且温度计应该测量烧杯中水的温度,该装置不能用于制备硝基苯,故A错误;
B.氢氧化钠可与溴反应生成易溶于水的盐,且四氯化碳密度比水大,可观察到振荡后下层为无色的现象,故B正确;
C.醋酸易挥发,生成的二氧化碳中混有乙酸,乙酸也能置换苯酚,不能达到实验目的,故C错误;
D.乙烯能够被酸性高锰酸钾溶液氧化,但由于乙醇易挥发,乙醇具有还原性可被酸性高锰酸钾氧化,干扰了乙烯的检验,应排除乙醇的干扰,故D错误;
综上所述答案为B。
12.能正确表示下列反应的离子方程式是
A. 向苯酚钠溶液中通入少量的CO2: C6H5O-+CO2+H2OC6H5OH+HCO
B. 纯碱溶液中滴加少量甲酸:2HCOOH+CO=2HCOO-+H2O+CO2↑
C. 用高锰酸钾标准溶液滴定乙二酸:2MnO +16H++5C2O =2Mn2++10CO2↑+8H2O
D. 甲醛溶液与足量的银氨溶液共热:HCHO+2[Ag(NH3)2]++2OH-HCOO-+NH+2Ag↓+3NH3↑+H2O
【答案】A
【解析】
【详解】A.苯酚的酸性大于碳酸氢根离子,小于碳酸,则向苯酚钠溶液中通入少量的CO2生成苯酚和碳酸氢根离子,离子方程式为C6H5O-+CO2+H2OC6H5OH+HCO,A正确;
B.纯碱溶液中滴加少量甲酸生成甲酸根离子和碳酸氢根离子,离子方程式为HCOOH+CO=HCOO-+HCO,B错误;
C.用高锰酸钾标准溶液滴定乙二酸:2+16H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O,C错误;
D.甲醛溶液与足量的银氨溶液共热:HCHO+4[Ag(NH3)2]++4OH-+2NH+4Ag↓+6NH3↑+2H2O,D错误;
答案为A。
13.合成腈纶的单体是丙烯腈,它可由以下两种方法制备:
方法一:CaCO3→CaOCaC2CH CHCH2=CH-CN
方法二:CH2=CH-CH3+NH3+3/2O2 CH2=CH-CN+3H2O
对以上两种途径有如下分析:①方法二比方法一能源消耗低,成本低;②方法二比方法一工艺简单;③方法二比方法一降低了使用有气体毒性,减少了污染;④方法二原子利用率为100%
其中正确的分析有几个
A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个
【答案】C
【解析】
【详解】①根据反应原理可知,方法2比方法1反应步骤少,能源消耗低,成本低,故①正确;
②根据反应原理可知,方法2比方法1原料比较丰富,且生成工艺简单,故②正确;
③方法①中使用了有毒的HCN,而方法2比方法1降低了有毒气体的使用,减少了污染,故③正确;
④方法②中,原子利用率小于100%,④错误;
综上所述,答案为C。
14.β-月桂烯的结构如图,不考虑立体异构,一分子该烯烃与两分子溴发生加成反应的产物理论上最多有
A. 2种 B. 3种 C. 4种 D. 5种
【答案】C
【解析】
【详解】因该有机物的分子中存在三个位置不同的碳碳双键,如图所示;1分子该物质与2分子Br2加成时,可以在①②的位置上发生加成,也可以在①③位置上发生加成或在②③位置上发生加成,还可以1分子Br2在①②发生1,4-加成反应,另1分子Br2在③上加成,故所得产物共有四种,故选C项。
15.根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是
选项
实验操作和现象
结论
A
向淀粉溶液中加适量20%H2SO4溶液,加热,一段时间后,再加入新制Cu(OH)2悬浊液,未见砖红色沉淀
淀粉未水解
B
在制备乙酸乙酯后剩余的反应液中加入碳酸钠溶液,产生气泡
还有乙酸剩余
C
5g牛油、5mL乙醇、8mL40%NaOH混合,边搅拌边小心加热,一段时间后,用胶体滴管吸取上层液体,滴入水中,未见分层
牛油已完全反应
D
C2H5OH与浓H2SO4加热至170℃,产生的气体通入溴水,褪色
证明发生了消去反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.向淀粉溶液中加适量20%H2SO4溶液,加热,一段时间后,先加入NaOH溶液,中和硫酸,使溶液呈碱性后,再加入新制Cu(OH)2悬浊液,A实验操作错误;
B.在制备乙酸乙酯后剩余的反应液中含有作催化剂的硫酸,加入碳酸钠溶液,产生气泡,不能确认为醋酸与碳酸钠的反应,B实验操作错误;
C.5g牛油、5mL乙醇、8mL40%NaOH混合,边搅拌边小心加热,一段时间后,用胶体滴管吸取上层液体,滴入水中,无油滴存在,则未见溶液分层,C实验结论正确;
D.C2H5OH与浓H2SO4加热至170℃,产生气体中含有二氧化硫、二氧化碳等杂质,通入溴水褪色,可能为二氧化硫的反应,D实验结论错误;
答案为C。
16.下列说法不正确的是
A. 联二苯()的二氯取代物有15种
B. 非必需氨基酸可以在人体中利用氮元素合成
C. 的同分异构体中,属于芳香烃的有机物能发生加聚反应
D. 甘氨酸溶于过量盐酸中生成的离子在电场作用下向阴极移动
【答案】A
【解析】
【详解】A.联二苯()的二氯取代物有,合计12种,A不正确;
B.非必需氨基酸可以在人体中利用氮元素合成,不需要由食物供给,B说法正确;
C.的分子式为C8H8,其同分异构体中,属于芳香烃的有机物为苯乙烯,含有碳碳双键,能发生加聚反应,C说法正确;
D.甘氨酸溶于过量盐酸生成HOOCCH2N,在电场作用下该阳离子向阴极移动,D说法正确;
答案为A。
17.可经三步反应制取,其中第二步的反应类型是
A. 水解反应 B. 加成反应
C. 氧化反应 D. 消去反应
【答案】B
【解析】
【详解】【详解】
可经三步反应制取,
①先水解生成OHCH2CH=CHCH2OH,为卤代烃的水解反应;
②若氧化时,碳碳双键也被氧化,则再加成反应生成OHCH2CHClCH2CH2OH;
③OHCH2CHClCH2CH2OH被强氧化剂氧化可得到;
所以第二步反应类型为加成反应,B正确;
故选B
18.某有机物结构简式为位于同一平面上的原子数最多可能是
A. 19个 B. 20个 C. 21个 D. 22个
【答案】B
【解析】
【详解】乙炔为直线结构,所有原子共线,异丙基连在乙炔氢原子的位置,乙烯是平面结构,所有原子共面,乙炔基取代乙烯氢原子的位置,苯是平面结构,所有原子共面,所以结构中最多有20个原子共面,故B符合题意;
故答案:B。
19.1mol链烃最多可与2molH2发生加成反应生成化合物X,X最多能与12molCl2发生取代反应生成化合物Y,则下列有关说法正确的是
A. 该烃分子内碳原子数超过6个 B. 该烃属于二烯烃
C. X同分异构体数目与Y同分异构体数目相同 D. Y能发生加成反应
【答案】C
【解析】
【分析】
1mol链烃最多可与2molH2发生加成反应生成化合物X,则该链烃含有2个碳碳双键或一个碳碳三键,X最多能与12molCl2发生取代反应生成化合物Y,则X中应含有12个氢原子,所以X的分子式为C5H12,该烃的化学式为C5H8。
【详解】A.根据分析,该烃分子内碳原子个数为5,故A错误;
B.该烃可能含有两个双键,但也可能是含有一个三键,故B错误;
C.X的分子式为C5H12,Y的分子式为C5Cl12,二者结构相似,均有3种同分异构体,故C正确;
D.Y中不含碳碳双键或三键,不能发生加成反应,故D错误;
综上所述答案为C。
20.有(a),(b),(c)的分式均为C5H6,下列有关叙述正确的是
A. a、b、c分子中所有原子均可能处于同一平面的有 1 个
B. a、b、c分子中5个碳原子都处于同一个平面的有 2 个
C. a、b、c分子中使溴的CCl4溶液褪色的有 2 个
D. a、b、c分子中一氯取代物都只有三种
【答案】B
【解析】
【详解】A.a、b、c分子中均含有sp3杂化的碳原子,则所有原子不可能处于同一平面,A错误;
B.a、b可能在同一个平面上,c具有甲烷的结构特征,则5个碳原子不在同一个平面上,B正确;
C.a、b、c分子中都含有碳碳双键,能与溴发生加成反应,使溴的CCl4溶液褪色,C错误;
D.c有4种类型的氢原子,则一氯代物有4种,D错误;
答案为B。
21.交联聚合物P的结构片段如图所示。下列说法不正确的是(图中表示链延长)
A. 聚合物P的合成反应为缩聚反应
B. 聚合物P的单体之一是邻苯二甲酸
C. 聚合物P的单体之一丙三醇可由油脂水解获得
D. 对苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似聚合物P的交联结构
【答案】D
【解析】
【详解】A.聚合物P的合成反应为邻苯二甲酸与丙三醇的缩聚反应,A说法正确;
B.聚合物P的单体之一是邻苯二甲酸,B说法正确;
C.聚合物P的单体之一丙三醇,油脂在碱性条件下水解生成丙三醇和高级脂肪酸钠,丙三醇可由油脂水解获得,C说法正确;
D.对苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中可形成单链的高聚物,不能形成类似聚合物P的交联结构,D说法错误;
答案为D。
22.有两种有机物Q()与P(),下列有关它们的说法中正确的是
A. 二者的核磁共振氢谱中均只出现两种峰且峰面积之比为3∶2
B. 二者在NaOH醇溶液中均可发生消去反应
C. Q的一氯代物有1种
D. P的一溴代物有2种
【答案】D
【解析】
【详解】A.由结构对称性可知,均含2种H,但H原子数目不同,二者的核磁共振氢谱中均只出现两种峰,且峰面积之比分别为3:1、3:2,A项错误;
B.Q中-Br与苯环相连不能发生消去反应,P中与-Cl相连C邻位C上没有H,二者在NaOH醇溶液中均不能发生消去反应,B项错误;
C.Q中含2种H,则一氯代物均有2种,C项错误;
D.P中均含2种H,则一氯代物均有2种,D项正确;
答案选D。
【点睛】
23.下列各选项有机物同分异构体的数目(不考虑立体异构),与分子式为ClC4H7O2,且能与NaHCO3溶液反应生成气体的有机物数目相同的是
A. 立方烷()的二氯取代物 B. 分子式为C4H8的烃
C. 分子式为C3H9N的有机物(N以三个单键与其它原子相连) D. 分子式为C4H8O2的酯
【答案】B
【解析】
【分析】
分子式为ClC4H7O2,且能与NaHCO3溶液反应生成气体,则有机物中含有羧基,则结构简式为C3H6Cl-COOH,则Cl原子有,3种同分异构体,上2种,合计5种。
【详解】A.立方烷()的二氯取代物有邻、面对、体对3种同分异构体,种类不相同,A错误;
B.分子式为C4H8的烃,若为碳碳双键时,有、;若为环烷烃,有4元环、3元环,合计5种,B正确;
C.分子式为C3H9N的有机物(N以三个单键与其它原子相连),首先不饱和度为0,说明没有不饱和键;然后看结构,将C都连在一条线上,那么N就可以处在3个位置,分别是在第一个C上,第一个C与第二个C之间,第二个C上,一共有三种;三个C还可以都在N上,有一种,合计4种,C错误;
D.分子式为C4H8O2的酯有HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、CH3COOCH2CH3、CH3CH2COOCH3,合计4种,D错误;
答案为B。
24.化合物Y具有抗菌、消炎作用,可由X制得。下列有关化合物X、Y的说法不正确的是
A. 1 mol X最多能与3 mol NaOH反应
B. Y与乙酸发生酯化反应可得到X
C. 等物质的量的X、Y分别与氢气加成时,消耗氢气的物质的量相等
D. 室温下X、Y分别与足量Br2加成的产物分子中手性碳原子数目不相等
【答案】D
【解析】
【详解】A. 1 mol X含1 mol酚酯基,能消耗2 mol NaOH、还含有1 mol 羧基能与1 mol NaOH反应,故最多能与3 mol NaOH反应,A正确;
B. 由示意图知,Y与乙酸发生取代反应可得到X,B正确;
C. 酯基、羧基不与氢气发生加成反应,苯环和碳碳双键可以与氢气加成,则等物质的量的X、Y分别与氢气加成时,消耗氢气的物质的量相等,C正确;
D. X、Y各含有两个碳碳双键,其中一个碳碳双键加成后碳原子连接不同的原子,则加成产物含有手性碳原子,室温下X、Y分别与足量Br2加成的产物分子中手性碳原子数目相等,D不正确;
答案选D。
25.化合物Z是合成某种抗结核候选药物的重要中间体,可由下列反应制得。
下列说法不正确的是
A. 的分子式为C3H4N2
B. X、Z分别在过量NaOH溶液中加热,均能生成丙三醇
C. 该反应属于取代反应,同时有水生成
D. Z在浓硫酸催化下加热可发生消去反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据其结构简式可知其分子式应为C3H4N2,故A正确;
B.X中含有氯原子,可以在NaOH水溶液中水解成羟基,从而生成丙三醇;Z中含有酯基,酯基和氯原子均水解后生成丙三醇,故B正确;
C.该反应属于取代反应,根据元素守恒可知另一种产物为HCl,故C错误;
D.Z中羟基所连碳原子的邻位碳原子上有氢,可以在浓硫酸催化下加热发生消去反应,故D正确;
综上所述答案为C。
26.从中草药中提取的 calebin A(结构简式如图 )可用于治疗阿尔茨海默症。下列关于 calebin A的说法错误的是
A. 苯环上氢原子发生氯代时,一氯代物有6种
B. 其酸性水解的产物均可与Na2CO3溶液反应
C 1mol该分子最多与8molH2发生加成反应
D. 1mol该分子可与4molBr2发生反应
【答案】C
【解析】
【分析】
由结构可知,分子中含酚羟基、碳碳双键、酯基及醚键、羰基,结合酚、烯烃、酯等有机物的性质来解答。
【详解】A.结构不对称,苯环上分别含3种H,苯环上氢原子发生氯代时,一氯代物有6种,故A不符合题意;
B.含酯基,可在酸溶液中水解,且水解产物均含酚羟基,可与碳酸钠溶液反应,故B不符合题意;
C.苯环、碳碳双键、羰基均能与氢气发生加成反应,所以1mol该分子最多与9mol H2发生加成反应,故C错误;
D.该分子中含有酚羟基、碳碳双键,酚羟基与溴发生取代,1mol该分子共与2mol Br2发生取代反应,碳碳双键与溴发生加成,1mol该分子共与2mol Br2发生了加成反应,所以1mol该分子共消耗了4mol Br2,故D不符合题意;
故答案为C。
【点睛】本题考查有机物的结构与性质,为高频考点,把握官能团与性质、有机反应为解答的关键,侧重分析与应用能力的考查,注意酚羟基与溴发生取代反应的时候,只能取代邻位和对位上的氢原子。
第II卷(非选择题 共58分)
二、非选择题(本题共4个小题,共58分。)
27.乙苯是重要的化工产品。某课题组拟制备乙苯:
有机物
苯
溴乙烷
乙苯
沸点/℃
80
38.4
136.2
查阅资料如下:
①几种有机物的沸点:
②化学原理:+ CH3CH2Br + HBr
③氯化铝易升华、易潮解
Ⅰ.制备氯化铝
甲同学选择下列装置制备氯化铝(装置不可重复使用):
(1)本实验制备氯气的离子方程式为___
(2)气体流动方向是从左至右,装置导管接口连接顺序a→____→k→i→f→g→____
(3)D装置存在的明显缺陷是_________;改进之后,进行后续实验。
(4)连接装置之后,检查装置的气密性,装药品。先点燃____处酒精灯,当____(填实验现象)时,点燃___处酒精灯
Ⅱ.制备乙苯
乙同学设计实验步骤如下:
步骤1:连接装置并检查气密性(如图所示,夹持装置省略)。
步骤2:用酒精灯微热烧瓶。
步骤3:在烧瓶中加入少量无水氯化铝、适量的苯和溴乙烷。
步骤4:加热,充分反应半小时。
步骤5:提纯产品。
(5)步骤2“微热”烧瓶的目的是___
(6)本实验步骤4的加热方式宜采用___
(7)盛有蒸馏水的H装置中干燥管的作用是_____。确认本装置G中已发生反应的方法是___
(8)提纯产品的操作步骤有:①过滤;②用稀盐酸清洗;③用少量蒸馏水清洗;④加入大量无水氯化钙;⑤用大量水洗;⑥蒸馏并收集136.2 ℃馏分。先后操作顺序为_____(填序号)
【答案】 (1). MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O (2). h→j→d→e (3). b (4). D中长导管太细,氯化铝易堵塞导管 (5). A (6). F中充满黄绿色气体 (7). F (8). 排尽水蒸气,避免氯化铝与水蒸气反应 (9). 水浴加热 (10). 防倒吸 (11). 向装置H中滴加少量硝酸银溶液,出现淡黄色沉淀 (12). ⑤②③④①⑥
【解析】
【分析】
本实验的目的是制备乙苯,首先需要制备氯化铝,氯化铝以潮解升华,所以制备过程要保持干燥,可以凝华收集氯化铝;在装置A中利用二氧化锰和浓盐酸共热制取氯气,然后通过饱和食盐水除去HCl,再通过浓硫酸进行干燥,进入F中加热与铝粉反应,生成的氯化铝在D中凝华收集,之后利用碱石灰吸收未反应的氯气,同时防止空气中的水分进入收集装置;然后利用苯和溴乙烷在氯化铝催化、加热的条件下反应制取乙苯。
【详解】(1)根据所给装置图可知该实验中利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气,离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;
(2)A是制备氯气装置,Cl2中混有HCl和水蒸气杂质,因铝粉可以和HCl反应且产品氯化铝易潮解,所以应用E装置除去HCl杂质、用C装置除去水蒸气杂质,然后将氯气通入F中与铝粉反应制取氯化铝,因氯化铝易升华和凝华,所以用D装置收集氯化铝,最后用B装置吸收尾气,同时防止空气中水蒸气进入,所以装置的连接顺序为:a→h→j→d→e→k→i→f→g→b→c;
(3)因氯化铝易升华和凝华,而D中长导管太细,氯化铝凝华易堵塞导管,应将长导管换成较粗的导管,避免氯化铝堵塞导管;
(4)铝是活泼金属,在加热条件下容易和空气中的氧气反应,所以在加热铝粉之前应先点燃A处酒精灯,利用产生的氯气将装置中的空气排尽,当F装置中充满黄绿色气体时说明空气已排尽,此时再点燃F处酒精灯进行反应;
(5)因氯化铝易潮解,所以实验过程中要保持装置内处于无水的状态,用酒精灯微热烧瓶排尽装置中的水蒸气,避免氯化铝与水蒸气反应;
(6)实验所需温度不超过100℃,可以采用水浴加热便于控制实验温度,还能使烧瓶受热均匀;
(7)因溴化氢极易溶于水,所以干燥管的作用是防倒吸,若G中已经发生了反应,则H装置的水中一定含有HBr,通过检验HBr可以判断G中反应是否开始,具体方法是:向H装置中滴加少量硝酸银溶液,出现淡黄色沉淀,说明G中已发生了反应;
(8)提纯产品时先用大量水洗去无机物,因氯化铝易水解,会有少量氢氧化铝胶体与有机物混合,用稀盐酸除去少量氢氧化铝胶体,再用少量蒸馏水洗涤,加入大量无水氯化钙除去有机物中的水,过滤弃去固体,蒸馏并收集136.2℃馏分得到产品,故答案为⑤②③④①⑥。
【点睛】制备收集易升华和凝华的物质时,为防止堵塞,反应装置和收集装置之间一般用粗导管连接。
28.全国人民众志成城抗击新冠病毒,科学家积极研究抗病毒药物。化合物H是一种抗病毒药物,在实验室中利用芳香烃A制备H的流程如图所示(部分反应条件已略去):
已知:①有机物B的苯环上只有两种不同化学环境的氢原子
②两个羟基连在同一碳原子上不稳定,易脱水形成羰基或醛基
③RCHO+CH3CHORCH=CHCHO+H2O
④
(1)有机物B的名称为__________,C的结构简式为__________,由D生成E的反应类型为_____,E中官能团的名称为_________
(2)1molE转化为F时,消耗NaOH___mol
(3)由G 生成H所需的“一定条件”___酸性KMnO4溶液(填“是”或“不是”)
(4)写出B与NaOH溶液在高温、高压下反应的化学方程式:_________
(5)F酸化后可得R,X是R的同分异构体,且X能发生银镜反应,其核磁共振氢谱显示有3组峰,峰面积之比为1∶1∶1,写出2种符合条件的X的结构简式:_________、
(6)请设计以和丙醛为原料合成的路线图(无机试剂任选):____
【答案】 (1). 对溴甲苯(或4-溴甲苯) (2). (3). 取代反应 (4). 羟基、氯原子 (5). 4 (6). 不是 (7). +2NaOH+NaBr+H2O (8). OHC-CH=CH-CO-CH=CH-CHO、
(9).
【解析】
【分析】
因为有机物B苯环上只有两种不同环境的氢原子,所以B的结构简式是; C比B少一个溴原子,而多一个氢原子和一个氧原子,结合“NaOH溶液”条件可推测B分子中-Br发生水解生成-OH,所以C的结构简式为;C到D符合反应,所以D的结构简式为,光照下卤原子的取代发生在苯环侧链烃基的氢原子上,所以E的结构简式为,在NaOH溶液和加热条件下氯原子水解生成醇羟基,所以E水解生成的2个-OH连在同一碳原子上,根据两个羟基连在同一碳原子上不稳定,易脱水形成羰基或醛基,这2个-OH将转化为>C=O,别外酚羟基也与NaOH中和生成钠盐,所以F有结构简式为,F到G过程符合RCHO+CH3CHORCH=CHCHO+H2O,所以G的结构简式为,显然G到H过程中第1步是将-CHO氧化为羧基,第2步是将酚的钠盐转化为酚羟基。由此分析解答。
【详解】(1)因为有机物B苯环上只有两种不同环境的氢原子,所以B的结构简式是,名称是对溴甲苯或4-溴甲苯;根据上述分析可知C的结构简式为;D的结构简式为,光照下卤原子的取代发生在苯环侧链烃基的氢原子上,所以发生的是取代反应;由E的结构简式为可知,含有的官能团为:羟基、氯原子,故答案:对溴甲苯(或4-溴甲苯);;取代反应;羟基、氯原子;
(2)由上述分析可知:E的结构简式为个,苯环上连有两个羟基,甲基上含有2个氯原子;F有结构简式为,所以1molE转化为F时,消耗4mol NaOH,故答案:4。
(3)已知E的结构简式为,在NaOH溶液加热条件下E中氯原子发生水解生成的2个-OH,而这2个-OH连在同一碳原子上,根据“已知②”这2个-OH将转化为>C=O,别外酚羟基与NaOH中和反应生成钠盐,故F的结构简式为,F到G过程符合“已知③”,所以G的结构简式为,G到H过程的第1步是将-CHO氧化为羧基,所以“一定条件”是银氨溶液、加热或新制Cu(OH)2、加热,不是酸性KMnO4溶液,故答案:不是;
(4)由上述分析可知:B的结构简式,分子中溴原子水解生成酚羟基,而酚具有酸性,又跟NaOH发生中和反应,所以B与NaOH溶液在高温、高压下反应的化学方程式为:+2NaOH+NaBr+H2O;
(5)由上述分析可知:F有结构简式为,酸化后得到R的结构简式为,R的分子式为C7H6O3,所以X的不饱和度为5,含3种等效氢,每种等效氢中含2个氢原子,X又含醛基。同时满足这些条件的X应该是一个高度对称结构的分子,所以应该含2个-CHO,2个不饱和度,中间应该是>C=O,1个不饱和度,另外2个不饱和度可形成一个环烯结构(五园环),或一个链状二烯结构。由此写出2种X的结构简式:OHC-CH=CH-CO-CH=CH-CHO、,故答案:OHC-CH=CH-CO-CH=CH-CHO、;
(6)分析目标产物,虚线左边部分显然是由转化而来的,右边是由丙醛(CH3CH2CHO)转化而来的。根据题给“已知③”可知两个醛分子可结合生成烯醛。在NaOH溶液中水解生成苯甲醇,苯甲醇氧化为苯甲醛,苯甲醛与丙醛发生“已知③”反应生成。因此流程图:,故答案:。
29.前四周期原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F中,A、B位于同一周期且相邻,A元素原子有三个能级,且每个能级上的电子数相等;C、D、E、F是位于同一周期的金属元素,基态C、F原子的价层电子中未成对电子数均为1,且C、F原子的电子数相差10,基态D、E原子的价层电子中未成对电子数分别为4、2,且原子序数相差2。
(1)六种元素中第一电离能最小的是__(填元素符号,下同),电负性最大的是_________。
(2)A、B、C、D四种元素形成的一种配合物,易溶于水,可以检验Fe2+离子,离子方程式为:_______; 1 mol该配合物中,含有的σ键和π键的数目比为____;该配合物晶体中各种微粒间的作用力不涉及____(填字母)。
a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键 e.氢键 f.分子间作用力
(3)E2+的价层电子排布图为____;
(4)金属C、F晶体的晶胞结构如图所示(请先判断对应的图),C、F两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为____。金属C的晶胞中,若设该晶胞的密度为ρ g·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,C原子的摩尔质量为M g· mol-1,则C原子的半径为____(用含a、M、NA的代数式表示)。
【答案】 (1). K (2). N (3). 3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2 (4). 1:1 (5). def (6). (7). 2∶3 (8). cm
【解析】
【分析】
已知A、B、C、D、E、F是前四周期原子序数依次增大的六种元素,A、B属于同一短周期元素且相邻,A元素原子有三个能级,且每个能级上的电子数相等,则A为C,B为N;C、D、E、F是位于同一周期的金属元素,基态C、F原子的价电子层中未成对电子均为1个,且C、F原子的电子数相差为10,则C为K,F为Cu;基态D、E原子的价电子层中未成对电子数分别为4、2,且原子序数相差为2,则D、E价电子排布分别为3d64s2、3d84s2,故D为Fe、E为Ni。综上所述,A为C,B为N,C为K,D为Fe,E为Ni,F为Cu。
【详解】(1)根据上述分析:六种元素中K的金属性最强,故第一电离能最小;N的电负性最大。
(2)根据上述分析:A为C,B为N,C为K,D为Fe,A、B、C、D四种元素形成的一种配合物的化学式为K[Fe(CN)6],易溶于水,可以检验Fe2+离子,其离子方程式为3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2;在配合物Fe(CN)63-中,CN-与铁离子之间有6个配位键,在每个CN-内部有一个共价键,所以1mol该配合物中含有σ键的数目为12NA,CN-与氮气互为等电子体,CN-中存在C≡N键,故1molCN-中含有π键的数目为2NA,所以1 molK[Fe(CN)6]该配合物中,含有的σ键和π键的数目比为:1:1;黄血盐晶体中各种微粒间的作用力涉及离子键、共价键、配位键,不涉及金属键、氢键和分子间的作用力,故选def项;故答案:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2;1:1;def;
(3)根据上述分析:Ni2+的价层电子排布图为,故答案:;
(4)根据上述分析:C为K,F为Cu,金属K晶体为体心立方堆积,晶胞结构为右图,晶胞中K原子配位数为8;金属Cu晶体为面心立方最密堆积,晶胞结构为左图,晶胞中Cu原子配位数为12,故两种晶体晶胞中金属原子的配位数之比为8:12=2:3,金属K晶体的晶胞中,K原子数目=1+8=2;K原子的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为,则晶胞的质量m=g,设该晶胞的密度为ag/cm3,则晶胞体积V==cm3,晶胞棱长=cm,设K原子的半径为r,则晶胞体对角线长度=4r,故=4r,解得r=,故答案:2∶3;cm。
30.2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古迪纳夫、斯坦利·威廷汉和吉野彰三位科学家,以表彰他们对锂离子电池的研究。
(1)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是______,中心原子的杂化形式为___,与阴离子互为等电子体的一种分子为_________
(2)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过下图的Born-Haber循环计算得到。
可知Li原子的第一电离能为____kJ·mol-1,O=O键键能为_____kJ·mol-1,Li2O晶格能为_____kJ·mol-1
(3)硼和锂同周期,B原子核外有__种不同运动状态的电子。基态B原子中,能量最高的电子所占据的原子轨道的形状为____。晶体硼有多种变体,但其基本结构单元都是由硼原子组成的正二十面体(如下图),每个顶点为一个硼原子,每个三角形均为等边三角形。则每一个此基本结构单元由___个硼原子构成;若该结构单元中有2个原子为10B(其余为11B),那么该结构单元有____种不同类型
(4)锰的化合物也广泛应用于电池,基态锰原子的核外电子排布式为____,MnO的熔点(1650 ℃)比MnS的熔点(1610 ℃)高的原因是_________,含锰的一种磁性材料的单晶胞结构如图:
该晶胞中碳原子的原子坐标为_________
【答案】 (1). 正四面体形 (2). sp3 (3). CH4(或SiH4等其他合理答案) (4). 520 (5). 498 (6). 2908 (7). 5 (8). 哑铃形(或纺锤形) (9). 12 (10). 3 (11). 1s22s22p63s23p63d54s2{或[Ar]3d54s2 (12). MnO的晶格能更大 (13). (,,)
【解析】
【详解】(1)LiAlH4中的阴离子为AlH,中心Al原子的价层电子对数为=4,不含孤电子对,所以空间构型为正四面体形,杂化方式为sp3杂化;原子总数相同,价电子总数也相同的分子、离子或基团互为等电子体,所以AlH的等电子体有CH4(或SiH4等其他合理答案);
(2)Li原子的第一电离能为气态基态Li原子失去1个电子形成气态基态正一价阳离子所需要的能量,据图可知其第一电离能为kJ/mol=520kJ/mol;O=O键键能为1mol气态氧分子解离为气态氧原子所需的能量,据图可知其键能为2×249kJ/mol=498kJ/mol;晶格能是气态离子形成1mol离子晶体释放的能量,所以其晶格能为2908kJ/mol;
(3)B元素为5号元素,原子核外有5个电子,每个电子的运动状态各不相同,所以有5种不同运动状态的电子;基态B原子中,能量最高的电子所占据的能级为2p能级,其轨道形状为哑铃形(或纺锤形);
根据晶胞结构示意图可知每个B原子被5个面共用,每个面上有3个B原子,共有20个面,所以每一个此基本结构单元由=12个B原子构成;
若该分子中有2个原子为10B(其余为11B),从两个10B原子的位置考虑,该分子中所有B原子所处环境完全相同,所以有3种不同类型,如图(数字代表另一个10B);
(4)锰元素为25号元素,基态原子核外有25个电子,所以基态锰原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2{或[Ar]3d54s2;氧离子的半径比硫离子的半径要小,所以MnO的晶格能更大,熔点更高;据图可知A为坐标原点,根据B的坐标可知晶胞棱长为1,C原子位于体心,所以坐标为(,,)。
【点睛】学生要注意掌握键能的概念,其定义为:在标准状况下,将1mol气态分子AB(g)解离为气态原子A(g),B(g)所需的能量。
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