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【化学】山东省济南市2019-2020学年高二下学期末考试(解析版)
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山东省济南市2019-2020学年高二下学期末考试
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置,认真核对条形码上的姓名、考生号和座号,并将条形码粘贴在指定位置上。
2.选择题答案必须使用2B铅笔(按填涂样例)正确填涂;非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题目的答题区城内作答,超出答题区城书写的答案无效:在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁,不折叠、不破损。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Ca 40 Ti 48
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 纺织业是中华文明的象征之, 其发 展过程与化学关系密切。下列说法错误的是
A. 先秦时期就有人工育蚕的记载,蚕丝属于天然高分子材料
B. 秦汉时期丝绸之路逐渐形成,区别真丝和麻布可用灼烧的方法
C. 宋元时期推广棉花种植,其主要成分与淀粉互为同分异构体
D. 现代纺织工业多用合成纤维,合成纤维可以通过聚合反应制得
【答案】C
【解析】
【详解】A.蚕丝是蛋白质,属于天然高分子材料,A正确;
B.真丝的成分是蛋白质,灼烧有烧焦羽毛的气味,所以区别真丝和麻布可用灼烧的方法,B正确;
C.棉花的主要成分是纤维素,纤维素与淀粉都是混合物,不是同分异构体,C错误;
D.合成纤维是用石油、天然气、煤和农副产品作原料加工制得单体,经聚合反应制成的,D正确;
故选C。
2. 下列事实与钠原子的电子跃迁无关的是
A. 含钠化合物的焰色为黄色
B. 钠原子光谱为不连续的线状光谱
C. 钠单质用于制作高压照明灯
D. 熔融的氯化钠能导电
【答案】D
【解析】
【详解】A.当碱金属及其盐在火焰上灼烧时,原子中的电子吸收了能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的,很快跃迁回能量较低的轨道,这时就将多余的能量以光的形式放出,因而能使火焰呈现颜色,与电子跃迁有关,A错误;
B.原子光谱的产生是原子核电子发生能级跃迁的结果,与电子跃迁有关,B错误;
C.高压照明灯的工作原理是当灯泡启动后,电弧管两端电极之间产生电弧,由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气,阴极发射的电在向阳极运动过程中,撞击放电物质的原子,使其获得能量产生电离激发,然后由激发态恢复到稳定态;或由电离态变为激发态,再回到基态无限循环,多余的能量以光辐射的形式释放,便产生了光,与电子跃迁有关,C错误;
D.熔融的氯化钠能导电是氯化钠电离,产生了自由移动的离子,与电子跃迁无关,D正确;
故选D。
3. 下列化学用语使用正确的是
A. 是二氧化碳的填充模型
B. 的名称为2-羟基丁烷
C. 表示羟基的电子式
D. 表示碳原子的一种激发态
【答案】C
【解析】
【详解】A.CO2分子是直线型分子,A错误;
B.属于醇类,以含-OH的碳的最长碳链为主链,离-OH最近的一端开始编号,正确的名称应为2-丁醇,B错误;
C.官能团显电中性,-OH上的氧原子为中性原子,最外层为7个电子,所以-OH电子式为,C正确;
D.激发态是指原子或分子吸收一定的能量后,电子被激发到较高能级但尚未电离的状态,而2px、2py、2pz属于同一个能级,并未发生电子能级的跃迁,不是激发态,仍为基态,D错误;
答案选C。
4. 下列关于化学键的说法正确的是
A. 气体分子中一定含有σ键,可能含有π键
B. 分子中所含σ键的强度可能比π键弱
C. 非极性分子中一定含有非极性共价键
D. CO2溶于水和碘的升华过程均破坏共价键
【答案】B
【解析】
【详解】A.稀有气体中不存在化学键,A错误;
B.如N2分子中存在的N≡N键能比3个N-N键能大,也比一个N-N和一个N=N键能加起来要大,说明N≡N中的π键比σ键强,所以分子中所含σ键的强度可能比π键弱,B正确;
C.甲烷是非极性分子,但只含有极性共价键,所以非极性分子中不一定含有非极性共价键,C错误;
D.CO2溶于水会生成碳酸,破坏了共价键,碘的升华过程是物质状态的改变,没有破坏化学键,D错误;
故选B。
5. 下列实验操作能达到相应目的的是
选项
实验目的
实验操作
A
制备少量溴苯
向铁粉中依次加入苯和浓溴水
B
鉴别苯、甲苯和四氯化碳
向试样中分别滴加少量酸性高锰酸钾溶液
C
除去丙烷中混有的丙烯
将混合气体通入酸性高锰酸钾溶液后干燥
D
检验溴乙烷中的溴原子
向溴乙烷中加氢氧化钠溶液并加热,冷却后再加硝酸银溶液
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.制备溴苯的步骤是:将液溴慢慢加入到盛有苯和少量铁屑的混合物中,再充分反应,A错误;
B.向苯、甲苯和四氯化碳中分别滴加少量酸性高锰酸钾溶液,会褪色的是甲苯,不褪色的是苯和四氯化碳,但苯的密度小,在上层,四氯化碳密度大,在下层,所以可鉴别出苯、甲苯和四氯化碳,B正确;
C.除去丙烷中混有的丙烯,通入酸性高锰酸钾溶液,丙烯会生成二氧化碳,应将混合气体通入溴水后干燥,C错误;
D.检验溴乙烷中溴原子,是向溴乙烷中加氢氧化钠溶液并加热,冷却后,先加足量的稀硝酸酸化,再加硝酸银溶液,D错误;
故选B。
6. 下列关于晶体的说法正确的是
A. 能导电的固体一定是金属晶体
B. 离子晶体中的化学键可能存在饱和性和方向性
C. 分子晶体中分子间作用力越强,分子越稳定
D. 由共价化合物构成的晶体都是共价晶体
【答案】B
【解析】
【详解】A.石墨也能导电,但石墨不属于金属晶体,A错误;
B.离子键没有饱和性和方向性,共价键具有饱和性和方向性,但是离子晶体中也可能存在共价键,具有饱和性和方向性,B正确;
C.分子的稳定性与分子间作用力无关,与共价键的强弱有关,C错误;
D.由共价化合物构成的晶体也可能是原子晶体,如二氧化硅等,D错误;
故选B。
7. 一种可降解有机高分子C的合成原理如下:
下列说法错误的是
A. 有机物A可以发生水解反应
B. 有机物B的结构简式是
C. 利用红外光谱仪可测定有机物C的聚合度
D. 该反应属于缩聚反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.有机物A含有肽键,可以发生水解反应,生成氨基酸,A正确;
B.根据C的结构可知,A和B发生缩聚反应生成有机物C,则有机物B的结构简式是,B正确;
C.利用红外光谱仪可测定有机物C含有哪些官能团,不能测定聚合度,C错误;
D.A和B反应生成有机物C的反应,产生了小分子的氯化氢分子,属于缩聚反应,D正确;
故选C。
8. 化合物是一种高效消毒剂,其蒸汽和溶液都具有很强的杀菌能力,可用于新冠病毒疫情下的生活消毒。其中X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期元素,基态Z原子的核外电子位于5个不同的原子轨道中。下列说法正确的是
A. 该物质与医用酒精的杀菌原理相同 B. 元素的电负性:X<Y<Z
C. 最高正化合价:X<Y<Z D. 该化合物中X、Y、Z均满足8电子稳定结构
【答案】B
【解析】
【分析】
X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,Y存在四个键,可能为C和Si,Z与Y形成双键,又存在-Z-Z-的形式可知Z为O,则Y为C,X为H。
【详解】A.该物质为过氧乙酸,是利用其具有强氧化性来消毒,医用酒精的杀菌原理是酒精的分子具有很大的渗透能力,它能穿过细菌表面的膜,打入细菌的内部,使构成细菌生命基础中的蛋白质分子结构改变,引起蛋白质变性从而达到杀灭细菌的目的,所以二者的杀菌原理不同,A错误;
B.同周期从左往右电负性逐渐增强,同主族从下往上电负性逐渐增强,所以元素的电负性:X<Y<Z,B正确;
C.O无最高正价,C错误;
D.该化合物中含有氢,氢不满足8电子的稳定结构,D错误;
故选B。
9. 阿巴卡韦是一种核昔类逆转录酶抑制剂,具有抗病毒功效。关于其合成中间体M ()的说法正确的是
A. 与戊二醛互为同分异构体
B. 分子中只存在一个手性碳原子
C. 可用酸性KMnO,溶液检验M中的碳碳双键
D. 可用浓溴水区分苯酚和M
【答案】D
【解析】
【详解】A.中间体M的分子式为C6H10O2,戊二醛的分子式为C5H8O2,分子式不相同,不是同分异构体,A错误;
B.连接4个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子,根据分子结构分析,分子M中存在2个手性碳原子,B错误;
C.M中含有醇羟基和碳碳双键,都可被酸性KMnO4溶液氧化,所以不能用酸性KMnO,溶液检验M中的碳碳双键,C错误;
D.苯酚与浓溴水反应生成三溴苯酚,是白色沉淀,M与浓漠水可以发生加成反应而褪色,所以可用浓漠水区分苯酚和M,D正确;
故选D。
10. S2Cl2可用作橡胶的低温碗化剂和黏接剂,能与水剧烈反应,产生无色刺激性气味气体和淡黄色沉淀。其分子结构为如图所示的二面角结构。下列说法错误的是
A. S2Cl2为极性分子
B. S2Cl2与SO2中硫原子的杂化方式相同
C. S2Cl2在与水反应的过程中既作氧化剂又作还原剂
D. 还原性:H2S>HCl
【答案】B
【解析】
【详解】A.S2Cl2中正负电荷中心不重合,电荷的分布是不均匀的,不对称的,所以其为极性分子,A正确;
B.S2Cl2中硫原子的杂化方式为sp3杂化,SO2中硫原子的杂化方式为sp2,所以S2Cl2与SO2中硫原子的杂化方式不相同,B错误;
C.S2Cl2中硫为+1价,与水反应生成了二氧化硫和硫单质,所以S2Cl2既作氧化剂又作还原剂,C正确;
D.在元素周期表中S和Cl在同一个周期,S的原子半径大,因此S的得到电子能力不如Cl,而S2-失去电子的能力大于Cl-,所以还原性:H2S>HCl,D正确;
故选B。
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全都选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11. 路易斯酸碱电子论认为凡是能接受电子对的物质称为路易斯酸,凡是能给出电子对的物质称为路易斯碱。下列说法错误的是
A. NH3、BF3、H2O中,只有NH3是路易斯碱
B. 根据路易斯酸碱电子论,BF3与NH3的反应属于酸碱中和反应
C. NH3、BF3和NH4BF4中均含有配位键
D. BF3的键角大于BF
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据路易斯酸碱电子论,能给出电子对的物质称为路易斯碱,所以NH3、H2O都是路易斯碱,A错误;
B.根据路易斯酸碱电子论,BF3能接受电子对称为路易斯酸,NH3能给出电子对称为路易斯碱,所以BF3与NH3的反应属于酸碱中和反应,B正确;
C.NH3、BF3中不含有配位键,C错误;
D.BF3中心原子的杂化方式为sp2杂化,键角为120°,BF中心原子的杂化方式为sp3杂化,键角为109°28′,所以BF3的键角大于BF,D正确;
故选AC。
12. 我国科学家研制出一种使用寿命长、安全可靠的高分子大规模储能二次电池。该电池充电时,其中一个电极将(b)转化为(d),(b)可由对苯二酚(p)电化学氧化聚合而得。下列说法正确的是
A. 充电时,b生成d的过程在阴极发生
B. p与互为同系物
C. p与Na2CO3溶液反应的化学方程式为+Na2CO3+CO2↑+H2O
D. b、d、p中所有碳原子的杂化方式完全相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.充电时,b()生成d()发生了氧化反应,在阳极发生,A错误;
B.与官能团种类不相同,不是同类物质,所以不是同系物,B错误;
C.与Na2CO3溶液反应,只能生成苯酚钠和碳酸氢钠,不能生成碳酸,C错误;
D.b、d、p中所有碳原子的杂化方式均为sp2杂化,杂化方式完全相同,D正确;
故选D。
13. 硫代硫酸钠(Na2S2O3)可作定影剂,反应的化学方程式为AgBr+2Na2S2O3=Na3[Ag(S2O3)2]+NaBr,产物中的Na3[Ag(S2O3)2]常用于切花保鲜。下列说法错误的是
A. 基态Na+的核外电子存在10种运动状态
B. S2O的空间结构为四面体形,中心原子S的杂化方式为sp3
C. 欲测定切花保鲜液中Na3[Ag(S2O3)2]的浓度,可用NaCl标准溶液滴定Ag+
D. NaBr的晶体结构与NaCl晶体相似,每个Br-周围有8个Na+
【答案】CD
【解析】
【详解】A.基态Na+有10个核外电子,所以存在10种运动状态,A正确;
B.S2O的结构可以看做硫酸根中的一个氧原子被硫取代,结构和硫酸根类似,中心硫原子的孤电子对数为0,价层电子对数为4,所以空间结构为四面体形,中心原子S的杂化方式为sp3,B正确;
C.Na3[Ag(S2O3)2]中银离子与S2O形成配位键,无单独的银离子,不能用NaCl标准溶液滴定Ag+,C错误;
D.氯化钠晶体中每个Na+周围有6个Cl-,每个Cl-周围有6个Na+,NaBr的晶体结构与NaCl晶体相似,则每个Br-周围有6个Na+,D错误;
故选:CD。
14. 研究表明,黄芩苷能抑制新冠病毒,其结构简式如图所示。
下列说法错误的是
A. 分子中所有碳原子可能在同一平面内
B. 黄芩营可以形成分子内氢键
C. 黄芩普可以发生取代、加成、氧化反应
D. 1 mol黄芩苷最多能与6 mol NaOH反应
【答案】AD
【解析】
【分析】
由结构可知分子式,分子中含-COOH、-OH、碳碳双键、羰基、醚键等,有2个苯环,结合羧酸、醇、烯烃等有机物的性质来解答。
【详解】A.该有机物中下半部分的六元环结构中,碳原子为sp3,则分子中所有的碳原子不可能在同一平面内,故A错误;
B.黄芩营分子中有些单键可以旋转,羟基中的氢原子可以与另一羟基中的氧原子形成分子内氢键,故B正确;
C.含-COOH可发生取代反应、含-OH可发生取代、氧化反应,含碳碳双键可发生加成、氧化反应,故C正确;
D. 1 mol黄芩苷中含有1mol羧基和2mol酚羟基,所以最多能与3 mol NaOH反应,故D错误;
故选AD。
15. 石墨烯是单层碳原子排列成的蜂窝状六角平面晶体,具有重要的应用前景。可利用碳化硅制备高品质石墨烯材料。下列说法正确的是
A. 24 g石墨烯约含1 mol六元碳环
B. 碳化硅晶胞与金刚石晶胞结构相似
C. 石墨烯的熔点低于碳化硅
D. 利用碳化硅制备石墨烯的过程属于物理剥离
【答案】AB
【解析】
【详解】A.石墨烯是单层碳原子排列成的蜂窝状六角平面晶体,每个六元环具有的碳原子数为,即1mol六元环需要2mol碳原子,24 g石墨烯为2 mol,可形成1 mol六元碳环,A正确;
B.碳化硅晶胞与金刚石晶胞一样,原子晶体,都是空间网状结构,结构相似,B正确;
C.石墨烯中的键长小于碳化硅的键长,键能更大,更稳定,石墨烯的熔点高于碳化硅,C错误;
D.从碳化硅制备石墨烯的过程产生了新的物质,属于化学变化,不属于物理剥离,D错误;
故选:AB。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16. 某脱水偶联反应的方程式如下:
回答下列问题:
(1)化合物I的分子式为_________;l mol化合物II完全燃烧需要消耗_____mol氧气。
(2)化合物I与NaOH溶液反应的化学方程式为__________________。
(3)利用化合物II合成肉桂醛)的过程如下:
第一步反应的目的是__________;可用于证明已 获得肉桂醛的试剂是______________。
【答案】 (1). C10H9O3Cl (2). 11 (3). +3NaOH + +NaCl+H2O (4). 防止碳碳双键被氧化 (5). 银氨溶液(或新制氢氧化铜悬浊液)
【解析】
【详解】(1)化合物I的结构简式为,含有10个C,9和H,3个O,1个Cl,所以分子式为C10H9O3Cl;化合物Ⅱ的结构简式为,分子式为C9H10O,所以l mol化合物Ⅱ完全燃烧需要消耗11mol氧气,故本题答案为:C10H9O3Cl;11;
(2)化合物I的结构简式为,能够与氢氧化钠反应的官能团有酯基和氯原子,所以化合物I与NaOH溶液反应的化学方程式为 +3NaOH + +NaCl+H2O,故本题答案为: +3NaOH + +NaCl+H2O;
(3)第一步反应是化合物Ⅱ和溴化氢发生加成反应,然后在发生催化氧化生成醛基,若不先加成,则碳碳双键也将被氧化,所以第一步反应的目的是防止碳碳双键被氧化;从肉桂醛的结构分析,肉桂醛含有醛基,只需检验醛基即可判断是否有肉桂醛生成,所以用于证明已 获得肉桂醛的试剂是银氨溶液(或新制氢氧化铜悬浊液),故本题答案为:防止碳碳双键被氧化;银氨溶液(或新制氢氧化铜悬浊液)。
【点睛】1mol普通的酯基水解消耗1mol氢氧化钠,但苯酚参与酯化形成的酯水解时,1mol酯基水解能消耗2mol氢氧化钠,此为易错点。
17. a、b、c、d、e、I是元素周期表中前四周期的元素,原子序数依次增大。A、b、e的基态原子中均含有1个未成对电子,a的基态原子核外有2种不同能量的电子;e的最高价氧化物对应的水化物能与其简单氢化物反应生成盐M;e的单质能与水剧烈反应,d和e核外电子数相差8,1的基态原子中含有3个未成对电子,且成对的价电子个数与未成对的价电子个数之比为2:1。回答下列问题:
(1)基态b原子的电子排布式为_____;e在元素周期表中的位置为_____;盐M的化学式为________。
(2)在元索周期表中,与(同周期且其基态原子与基态_____(原子具有相同未成对电子数的元素有______元素符号)。
(3)由a、d、f三种元素组成的化合物是目前应用最广泛的正极材料,该晶体的部分结构及俯视图如下图所示。该材料的化学式为_________,下图结构中包含_____个晶胞(填标号)。
A 1 B 3 C 4
【答案】 (1). 1s22s22p1 (2). 第四周期第I A族 (3). NH4NO3 (4). V (5). As (6). LiCoO2 (7). B
【解析】
【分析】
a、b、e的基态原子中均含有1个未成对电子,a的基态原子核外有2种不同能量的电子,得出a是Li,c的最高价氧化物对应的水化物能与其简单氢化物反应生成盐M,得出c是N元素,a、b、c原子序数依次增大,b的基态原子中均含有1个未成对电子,得出b是B元素,e的单质能与水剧烈反应,d2-和e+核外电子数相差8,得出d是O元素,e是K元素,f的基态原子中含有3个未成对电子,且成对的价电子个数与未成对的价电子个数之比为2:1,得出f是Co。
【详解】(1)有分析可知基态b是B元素,原子的电子排布式为1s22s22p1,e是K元素,在元素周期表中的位置为第四周期第I A族,N元素的最高价氧化物的水化物是硝酸,N元素的氢化物是氨气,硝酸和氨气反应生成硝酸铵,盐M的化学式是NH4NO3;
(2)在元索周期表中,Co元素价电子排布式是3d74s2,未成对电子数是3个,那么与f(Co)同周期且其基态原子与基态f(Co)原子具有相同未成对电子数的元素有V,As;
(3)有图可知,锂原子处于晶胞侧面上,氧原子处于晶胞的顶点、上下面的面心、侧面上,钴原子处于棱上和体心,依据均摊法可得:n(Li)=6×1/2=3,n(Co)=6×1/3+1=3,n(O)=12×1/6+2×1/2+6×1/2=6,n(Li):n(Co):n(O)=3:3:6=1:1:2,其化学式是LiCoO2,
有俯视图可知,锂原子的个数是12×1/6+1=3,所以该结构图中包含3个晶胞,故选:B。
18. 苯甲酸乙酯可用于配制香水和人造精油,还可以作为食用香精。实验室可用苯甲酸( )-COOH,熔点122.1℃)与乙醇为原料制备苯甲酸乙酯,制备装置如图所示(部分装置已省略)。制备方法如下:
①在烧瓶中加人苯甲酸4.88 g、乙醇30.0 mL、浓硫酸4.0 mL,适量环已烷。按如图所示安装好装置,加热烧瓶,控制一定温度加热回流2h。
②将烧瓶中的反应液倒入盛有50.0 mL水的烧杯中,加入Na2CO,,至溶液呈中性。
③用分液漏斗分出有机层,再用乙醚萃取水层中的残留产品,二者合并,加入到蒸馏装置,加入沸石并加入无水硫酸镁,加热蒸馏,制得产品5.0 mL。
部分物质的性质如下表所示:
物质名称
苯甲酸
乙醇
环己烷
苯甲酸乙酯
密度/(g/cm3)
1.2659
0.7893
07318
1.0500
沸点/℃
249.2
78.3
80.8
212.6
回答下列问题:
(1)冷凝水的流向为_____(填“a→b"或°b→a")。
(2)环已烷、乙醇与水可形成共沸物,沸点为62.1℃,步骤①中加热方式应为_______。
(3)步骤②中加入Na2CO3的作用是__________。
(4)步骤③进行蒸馏操作时,加入无水硫酸镁的目的是_____,蒸馏过程中需要用到的玻璃仪器除酒精灯、蒸馏烧瓶、牛角管、锥形瓶之外,还需要__________(填标号)。
(5)该实验中苯甲酸乙酯的产率是____________%。
【答案】 (1). b→a (2). 水浴加热 (3). 吸收硫酸和未反应的苯甲酸,降低苯甲酸乙酯的溶解度 (4). 除去苯甲酸乙酯的水分 (5). AE (6). 87.5
【解析】
【分析】
通过苯甲酸和乙醇的酯化反应,可制得苯甲酸乙酯,浓硫酸作为催化剂,由于环已烷、乙醇与水可形成共沸物,沸点为62.1℃,所以选择水浴加热,反应完成后,还有浓硫酸剩余,应将反应液倒入烧杯中,静置分层,在加入碳酸钠溶液洗涤,除去硫酸和苯甲酸,同时可降低苯甲酸乙酯的溶解度,静置分层,在加入水洗涤,除去剩余的盐,最后加入硫酸镁干燥,经过蒸馏,得到纯净的苯甲酸乙酯,据此解答,
【详解】(1)冷凝管中冷却水的流向为都是下进上出,所以应是b进a出,故本题答案为:b→a;
(2)加热至62.1℃,选择水浴加热即可,故本题答案为:水浴加热;
(3)Na2CO3呈碱性,可以吸收硫酸和未反应的苯甲酸,降低苯甲酸乙酯的溶解度,故本题答案为:吸收硫酸和未反应的苯甲酸,降低苯甲酸乙酯的溶解度;
(4)无水硫酸镁可以吸水,常用做干燥剂,所以加入无水硫酸镁的目的是除去苯甲酸乙酯的水分,蒸馏过程中需要用到的玻璃仪器有酒精灯、蒸馏烧瓶、牛角管、锥形瓶、温度计、直形冷凝管,所以本题答案为:AE;
(5)已知投入的苯甲酸的物质的量为,则产生的苯甲酸乙酯的物质的量为0.04mol,质量为:,该实验中苯甲酸乙酯的产率为:,故本题答案为:87.5。
【点睛】产率的计算公式=。
19. 以氢氧化物为负载的钉(Ru)催化剂对化学合成具有重要应用价值。将氢化物引入钙钛矿催化剂载体中形成氢氧化物负载,可有效防止钉催化剂氢中毒并增加反应活性。回答下列问题:
(1)一种具有催化作用钌配合物结构如图所示。
①在元素周期表中,钌元素与铁元素同族,则釕元素位于_____区。
②该配合物中,N原子的杂化方式为______,Ru的配位原子在空间中共同构成____结构(填标号)。
A 平面六边形 B 三角双锥 C 八面体 D 三棱柱
③该配合物中第二周期元素原子第一电离能由大到小的顺序为________ (用元素符号表示)。
(2)钙钛矿是自然界中的一种常见矿物,其晶体属立方品系,密度为ρ g/cm3,某种钙钛矿的晶胞结构如图所示。
①NA为阿伏加德罗常数的值,晶胞中氧离子之间的最短距离为_______cm(用含ρ和NA的代数式表示)。
②一种无金属钙钛矿MDABCO-NH4L的晶胞结构与钙钛矿相同。若在MDABCO-NH4I3的晶胞中MDABCO的分数坐标为(0,0,0),I-的一种分数坐标为(,,0),则NH的分数坐标为_______,与MDABCO距离最近的I-有__________个。
【答案】 (1). d (2). sp2 (3). C (4). N>O>C (5). (6). (,,) (7). 12
【解析】
【分析】
(1)根据原子的结构特点和配位化合物及电离能的知识点解答。
(2)该晶胞为正方体,根据晶胞知识作答。
【详解】(1)①Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,最后一个电子排在d区,属于d区元素,所以釕元素位于d区;
②N原子旁边已形成8电子稳定结构,无孤电子对,含有3个σ键,所以其杂化方式为sp2,Ru的配位原子有6个,构成一个八面体,故选C;
③该化合物中第二周期元素有C、N和O三种元素,同周期从左到右元素的第一电离能逐渐增大,而第二主族的大于第三主族,第五主族的大于第六主族的,故三种元素的第一电离能的大小顺序为N>O>C;
(2)①该晶胞的化学式为CaTiO3,设晶胞的边长为acm,则有a3×ρ =136÷NA,面对角线=√2a,相交两边上的O距离最近,距离等于√2a/2,故最近的O原子的距离为;
②比较两者的化学式可知MDABCO相似于Ti4+,I-相似于O2-,则NH4+相似于Ca2+,Ca2+处于体心,其坐标为(,,),故NH4+的坐标为(,,)。由晶胞可知距Ti4+最近的O2-有3×8÷2=12个,MDABCO距离最近的I-也是12个。
20. 洛索洛芬钠可用于缓解类风湿性关节炎、肩周炎等炎症。化合物I是合成该药物的一种中间体,合成I的路线如下。回答下列问题:
已知:①②③
(1)A的名称为________,H中所含官能团的名称为_____________。
(2)D→E的化学方程式为____________;F+ H→I的反应类型为_____________。
(3)写出符合下列条件的D的同分异构体:(填结构简式写出一种即可)_____。
①属于芳香族化合物
②能发生水解反应和银镜反应
③核磁共振氢谱有4组峰,峰面积比为6:2:1:1
(4)参照上述流程,设计由2-溴丙烷和乙酸乙酯为原料制备的合成路线(其他试剂任选)_______。
【答案】 (1). 苯甲醛 (2). 酯基、(酮)羰基 (3). +CH3OH+H2O (4). 取代反应 (5). 或 (6). CH3COOCH2CH3
【解析】
【分析】
根据合成路线分析可知,E发生取代反应生成F,则E为,E由D和CH3OH在浓硫酸、加热的条件下发生酯化反应生成,则D为,A的分子式为C7H6O,A发生已知反应①生成B,B与HBr生成C,C发生已知反应②生成D,则C为,B为,A为,G发生已知反应③生成H,H与F在一定条件下发生取代反应生成I,据此分析解答问题。
【详解】(1)由上述分析可知,A为,名称为苯甲醛,H的结构简式为,其中所含官能团的名称为酯基、(酮)羰基;
(2)D和CH3OH在浓硫酸、加热的条件下发生酯化反应生成E,反应的化学方程式为+CH3OH+H2O,H与F在一定条件下发生取代反应生成I;
(3)D为,其同分异构体中,属于芳香族化合物,能发生水解反应和银镜反应,说明苯环上连有—OOCH,且核磁共振氢谱有峰面积比为6:2:1:1的4组峰,则满足条件的结构有或;
(4)结合上述流程,由2-溴丙烷和乙酸乙酯为原料制备的合成路线可设计为:CH3COOCH2CH3。
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置,认真核对条形码上的姓名、考生号和座号,并将条形码粘贴在指定位置上。
2.选择题答案必须使用2B铅笔(按填涂样例)正确填涂;非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题目的答题区城内作答,超出答题区城书写的答案无效:在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁,不折叠、不破损。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Ca 40 Ti 48
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 纺织业是中华文明的象征之, 其发 展过程与化学关系密切。下列说法错误的是
A. 先秦时期就有人工育蚕的记载,蚕丝属于天然高分子材料
B. 秦汉时期丝绸之路逐渐形成,区别真丝和麻布可用灼烧的方法
C. 宋元时期推广棉花种植,其主要成分与淀粉互为同分异构体
D. 现代纺织工业多用合成纤维,合成纤维可以通过聚合反应制得
【答案】C
【解析】
【详解】A.蚕丝是蛋白质,属于天然高分子材料,A正确;
B.真丝的成分是蛋白质,灼烧有烧焦羽毛的气味,所以区别真丝和麻布可用灼烧的方法,B正确;
C.棉花的主要成分是纤维素,纤维素与淀粉都是混合物,不是同分异构体,C错误;
D.合成纤维是用石油、天然气、煤和农副产品作原料加工制得单体,经聚合反应制成的,D正确;
故选C。
2. 下列事实与钠原子的电子跃迁无关的是
A. 含钠化合物的焰色为黄色
B. 钠原子光谱为不连续的线状光谱
C. 钠单质用于制作高压照明灯
D. 熔融的氯化钠能导电
【答案】D
【解析】
【详解】A.当碱金属及其盐在火焰上灼烧时,原子中的电子吸收了能量,从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道,但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的,很快跃迁回能量较低的轨道,这时就将多余的能量以光的形式放出,因而能使火焰呈现颜色,与电子跃迁有关,A错误;
B.原子光谱的产生是原子核电子发生能级跃迁的结果,与电子跃迁有关,B错误;
C.高压照明灯的工作原理是当灯泡启动后,电弧管两端电极之间产生电弧,由于电弧的高温作用使管内的钠汞齐受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气,阴极发射的电在向阳极运动过程中,撞击放电物质的原子,使其获得能量产生电离激发,然后由激发态恢复到稳定态;或由电离态变为激发态,再回到基态无限循环,多余的能量以光辐射的形式释放,便产生了光,与电子跃迁有关,C错误;
D.熔融的氯化钠能导电是氯化钠电离,产生了自由移动的离子,与电子跃迁无关,D正确;
故选D。
3. 下列化学用语使用正确的是
A. 是二氧化碳的填充模型
B. 的名称为2-羟基丁烷
C. 表示羟基的电子式
D. 表示碳原子的一种激发态
【答案】C
【解析】
【详解】A.CO2分子是直线型分子,A错误;
B.属于醇类,以含-OH的碳的最长碳链为主链,离-OH最近的一端开始编号,正确的名称应为2-丁醇,B错误;
C.官能团显电中性,-OH上的氧原子为中性原子,最外层为7个电子,所以-OH电子式为,C正确;
D.激发态是指原子或分子吸收一定的能量后,电子被激发到较高能级但尚未电离的状态,而2px、2py、2pz属于同一个能级,并未发生电子能级的跃迁,不是激发态,仍为基态,D错误;
答案选C。
4. 下列关于化学键的说法正确的是
A. 气体分子中一定含有σ键,可能含有π键
B. 分子中所含σ键的强度可能比π键弱
C. 非极性分子中一定含有非极性共价键
D. CO2溶于水和碘的升华过程均破坏共价键
【答案】B
【解析】
【详解】A.稀有气体中不存在化学键,A错误;
B.如N2分子中存在的N≡N键能比3个N-N键能大,也比一个N-N和一个N=N键能加起来要大,说明N≡N中的π键比σ键强,所以分子中所含σ键的强度可能比π键弱,B正确;
C.甲烷是非极性分子,但只含有极性共价键,所以非极性分子中不一定含有非极性共价键,C错误;
D.CO2溶于水会生成碳酸,破坏了共价键,碘的升华过程是物质状态的改变,没有破坏化学键,D错误;
故选B。
5. 下列实验操作能达到相应目的的是
选项
实验目的
实验操作
A
制备少量溴苯
向铁粉中依次加入苯和浓溴水
B
鉴别苯、甲苯和四氯化碳
向试样中分别滴加少量酸性高锰酸钾溶液
C
除去丙烷中混有的丙烯
将混合气体通入酸性高锰酸钾溶液后干燥
D
检验溴乙烷中的溴原子
向溴乙烷中加氢氧化钠溶液并加热,冷却后再加硝酸银溶液
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.制备溴苯的步骤是:将液溴慢慢加入到盛有苯和少量铁屑的混合物中,再充分反应,A错误;
B.向苯、甲苯和四氯化碳中分别滴加少量酸性高锰酸钾溶液,会褪色的是甲苯,不褪色的是苯和四氯化碳,但苯的密度小,在上层,四氯化碳密度大,在下层,所以可鉴别出苯、甲苯和四氯化碳,B正确;
C.除去丙烷中混有的丙烯,通入酸性高锰酸钾溶液,丙烯会生成二氧化碳,应将混合气体通入溴水后干燥,C错误;
D.检验溴乙烷中溴原子,是向溴乙烷中加氢氧化钠溶液并加热,冷却后,先加足量的稀硝酸酸化,再加硝酸银溶液,D错误;
故选B。
6. 下列关于晶体的说法正确的是
A. 能导电的固体一定是金属晶体
B. 离子晶体中的化学键可能存在饱和性和方向性
C. 分子晶体中分子间作用力越强,分子越稳定
D. 由共价化合物构成的晶体都是共价晶体
【答案】B
【解析】
【详解】A.石墨也能导电,但石墨不属于金属晶体,A错误;
B.离子键没有饱和性和方向性,共价键具有饱和性和方向性,但是离子晶体中也可能存在共价键,具有饱和性和方向性,B正确;
C.分子的稳定性与分子间作用力无关,与共价键的强弱有关,C错误;
D.由共价化合物构成的晶体也可能是原子晶体,如二氧化硅等,D错误;
故选B。
7. 一种可降解有机高分子C的合成原理如下:
下列说法错误的是
A. 有机物A可以发生水解反应
B. 有机物B的结构简式是
C. 利用红外光谱仪可测定有机物C的聚合度
D. 该反应属于缩聚反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.有机物A含有肽键,可以发生水解反应,生成氨基酸,A正确;
B.根据C的结构可知,A和B发生缩聚反应生成有机物C,则有机物B的结构简式是,B正确;
C.利用红外光谱仪可测定有机物C含有哪些官能团,不能测定聚合度,C错误;
D.A和B反应生成有机物C的反应,产生了小分子的氯化氢分子,属于缩聚反应,D正确;
故选C。
8. 化合物是一种高效消毒剂,其蒸汽和溶液都具有很强的杀菌能力,可用于新冠病毒疫情下的生活消毒。其中X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期元素,基态Z原子的核外电子位于5个不同的原子轨道中。下列说法正确的是
A. 该物质与医用酒精的杀菌原理相同 B. 元素的电负性:X<Y<Z
C. 最高正化合价:X<Y<Z D. 该化合物中X、Y、Z均满足8电子稳定结构
【答案】B
【解析】
【分析】
X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,Y存在四个键,可能为C和Si,Z与Y形成双键,又存在-Z-Z-的形式可知Z为O,则Y为C,X为H。
【详解】A.该物质为过氧乙酸,是利用其具有强氧化性来消毒,医用酒精的杀菌原理是酒精的分子具有很大的渗透能力,它能穿过细菌表面的膜,打入细菌的内部,使构成细菌生命基础中的蛋白质分子结构改变,引起蛋白质变性从而达到杀灭细菌的目的,所以二者的杀菌原理不同,A错误;
B.同周期从左往右电负性逐渐增强,同主族从下往上电负性逐渐增强,所以元素的电负性:X<Y<Z,B正确;
C.O无最高正价,C错误;
D.该化合物中含有氢,氢不满足8电子的稳定结构,D错误;
故选B。
9. 阿巴卡韦是一种核昔类逆转录酶抑制剂,具有抗病毒功效。关于其合成中间体M ()的说法正确的是
A. 与戊二醛互为同分异构体
B. 分子中只存在一个手性碳原子
C. 可用酸性KMnO,溶液检验M中的碳碳双键
D. 可用浓溴水区分苯酚和M
【答案】D
【解析】
【详解】A.中间体M的分子式为C6H10O2,戊二醛的分子式为C5H8O2,分子式不相同,不是同分异构体,A错误;
B.连接4个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子,根据分子结构分析,分子M中存在2个手性碳原子,B错误;
C.M中含有醇羟基和碳碳双键,都可被酸性KMnO4溶液氧化,所以不能用酸性KMnO,溶液检验M中的碳碳双键,C错误;
D.苯酚与浓溴水反应生成三溴苯酚,是白色沉淀,M与浓漠水可以发生加成反应而褪色,所以可用浓漠水区分苯酚和M,D正确;
故选D。
10. S2Cl2可用作橡胶的低温碗化剂和黏接剂,能与水剧烈反应,产生无色刺激性气味气体和淡黄色沉淀。其分子结构为如图所示的二面角结构。下列说法错误的是
A. S2Cl2为极性分子
B. S2Cl2与SO2中硫原子的杂化方式相同
C. S2Cl2在与水反应的过程中既作氧化剂又作还原剂
D. 还原性:H2S>HCl
【答案】B
【解析】
【详解】A.S2Cl2中正负电荷中心不重合,电荷的分布是不均匀的,不对称的,所以其为极性分子,A正确;
B.S2Cl2中硫原子的杂化方式为sp3杂化,SO2中硫原子的杂化方式为sp2,所以S2Cl2与SO2中硫原子的杂化方式不相同,B错误;
C.S2Cl2中硫为+1价,与水反应生成了二氧化硫和硫单质,所以S2Cl2既作氧化剂又作还原剂,C正确;
D.在元素周期表中S和Cl在同一个周期,S的原子半径大,因此S的得到电子能力不如Cl,而S2-失去电子的能力大于Cl-,所以还原性:H2S>HCl,D正确;
故选B。
二、选择题:本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全都选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
11. 路易斯酸碱电子论认为凡是能接受电子对的物质称为路易斯酸,凡是能给出电子对的物质称为路易斯碱。下列说法错误的是
A. NH3、BF3、H2O中,只有NH3是路易斯碱
B. 根据路易斯酸碱电子论,BF3与NH3的反应属于酸碱中和反应
C. NH3、BF3和NH4BF4中均含有配位键
D. BF3的键角大于BF
【答案】AC
【解析】
【详解】A.根据路易斯酸碱电子论,能给出电子对的物质称为路易斯碱,所以NH3、H2O都是路易斯碱,A错误;
B.根据路易斯酸碱电子论,BF3能接受电子对称为路易斯酸,NH3能给出电子对称为路易斯碱,所以BF3与NH3的反应属于酸碱中和反应,B正确;
C.NH3、BF3中不含有配位键,C错误;
D.BF3中心原子的杂化方式为sp2杂化,键角为120°,BF中心原子的杂化方式为sp3杂化,键角为109°28′,所以BF3的键角大于BF,D正确;
故选AC。
12. 我国科学家研制出一种使用寿命长、安全可靠的高分子大规模储能二次电池。该电池充电时,其中一个电极将(b)转化为(d),(b)可由对苯二酚(p)电化学氧化聚合而得。下列说法正确的是
A. 充电时,b生成d的过程在阴极发生
B. p与互为同系物
C. p与Na2CO3溶液反应的化学方程式为+Na2CO3+CO2↑+H2O
D. b、d、p中所有碳原子的杂化方式完全相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.充电时,b()生成d()发生了氧化反应,在阳极发生,A错误;
B.与官能团种类不相同,不是同类物质,所以不是同系物,B错误;
C.与Na2CO3溶液反应,只能生成苯酚钠和碳酸氢钠,不能生成碳酸,C错误;
D.b、d、p中所有碳原子的杂化方式均为sp2杂化,杂化方式完全相同,D正确;
故选D。
13. 硫代硫酸钠(Na2S2O3)可作定影剂,反应的化学方程式为AgBr+2Na2S2O3=Na3[Ag(S2O3)2]+NaBr,产物中的Na3[Ag(S2O3)2]常用于切花保鲜。下列说法错误的是
A. 基态Na+的核外电子存在10种运动状态
B. S2O的空间结构为四面体形,中心原子S的杂化方式为sp3
C. 欲测定切花保鲜液中Na3[Ag(S2O3)2]的浓度,可用NaCl标准溶液滴定Ag+
D. NaBr的晶体结构与NaCl晶体相似,每个Br-周围有8个Na+
【答案】CD
【解析】
【详解】A.基态Na+有10个核外电子,所以存在10种运动状态,A正确;
B.S2O的结构可以看做硫酸根中的一个氧原子被硫取代,结构和硫酸根类似,中心硫原子的孤电子对数为0,价层电子对数为4,所以空间结构为四面体形,中心原子S的杂化方式为sp3,B正确;
C.Na3[Ag(S2O3)2]中银离子与S2O形成配位键,无单独的银离子,不能用NaCl标准溶液滴定Ag+,C错误;
D.氯化钠晶体中每个Na+周围有6个Cl-,每个Cl-周围有6个Na+,NaBr的晶体结构与NaCl晶体相似,则每个Br-周围有6个Na+,D错误;
故选:CD。
14. 研究表明,黄芩苷能抑制新冠病毒,其结构简式如图所示。
下列说法错误的是
A. 分子中所有碳原子可能在同一平面内
B. 黄芩营可以形成分子内氢键
C. 黄芩普可以发生取代、加成、氧化反应
D. 1 mol黄芩苷最多能与6 mol NaOH反应
【答案】AD
【解析】
【分析】
由结构可知分子式,分子中含-COOH、-OH、碳碳双键、羰基、醚键等,有2个苯环,结合羧酸、醇、烯烃等有机物的性质来解答。
【详解】A.该有机物中下半部分的六元环结构中,碳原子为sp3,则分子中所有的碳原子不可能在同一平面内,故A错误;
B.黄芩营分子中有些单键可以旋转,羟基中的氢原子可以与另一羟基中的氧原子形成分子内氢键,故B正确;
C.含-COOH可发生取代反应、含-OH可发生取代、氧化反应,含碳碳双键可发生加成、氧化反应,故C正确;
D. 1 mol黄芩苷中含有1mol羧基和2mol酚羟基,所以最多能与3 mol NaOH反应,故D错误;
故选AD。
15. 石墨烯是单层碳原子排列成的蜂窝状六角平面晶体,具有重要的应用前景。可利用碳化硅制备高品质石墨烯材料。下列说法正确的是
A. 24 g石墨烯约含1 mol六元碳环
B. 碳化硅晶胞与金刚石晶胞结构相似
C. 石墨烯的熔点低于碳化硅
D. 利用碳化硅制备石墨烯的过程属于物理剥离
【答案】AB
【解析】
【详解】A.石墨烯是单层碳原子排列成的蜂窝状六角平面晶体,每个六元环具有的碳原子数为,即1mol六元环需要2mol碳原子,24 g石墨烯为2 mol,可形成1 mol六元碳环,A正确;
B.碳化硅晶胞与金刚石晶胞一样,原子晶体,都是空间网状结构,结构相似,B正确;
C.石墨烯中的键长小于碳化硅的键长,键能更大,更稳定,石墨烯的熔点高于碳化硅,C错误;
D.从碳化硅制备石墨烯的过程产生了新的物质,属于化学变化,不属于物理剥离,D错误;
故选:AB。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16. 某脱水偶联反应的方程式如下:
回答下列问题:
(1)化合物I的分子式为_________;l mol化合物II完全燃烧需要消耗_____mol氧气。
(2)化合物I与NaOH溶液反应的化学方程式为__________________。
(3)利用化合物II合成肉桂醛)的过程如下:
第一步反应的目的是__________;可用于证明已 获得肉桂醛的试剂是______________。
【答案】 (1). C10H9O3Cl (2). 11 (3). +3NaOH + +NaCl+H2O (4). 防止碳碳双键被氧化 (5). 银氨溶液(或新制氢氧化铜悬浊液)
【解析】
【详解】(1)化合物I的结构简式为,含有10个C,9和H,3个O,1个Cl,所以分子式为C10H9O3Cl;化合物Ⅱ的结构简式为,分子式为C9H10O,所以l mol化合物Ⅱ完全燃烧需要消耗11mol氧气,故本题答案为:C10H9O3Cl;11;
(2)化合物I的结构简式为,能够与氢氧化钠反应的官能团有酯基和氯原子,所以化合物I与NaOH溶液反应的化学方程式为 +3NaOH + +NaCl+H2O,故本题答案为: +3NaOH + +NaCl+H2O;
(3)第一步反应是化合物Ⅱ和溴化氢发生加成反应,然后在发生催化氧化生成醛基,若不先加成,则碳碳双键也将被氧化,所以第一步反应的目的是防止碳碳双键被氧化;从肉桂醛的结构分析,肉桂醛含有醛基,只需检验醛基即可判断是否有肉桂醛生成,所以用于证明已 获得肉桂醛的试剂是银氨溶液(或新制氢氧化铜悬浊液),故本题答案为:防止碳碳双键被氧化;银氨溶液(或新制氢氧化铜悬浊液)。
【点睛】1mol普通的酯基水解消耗1mol氢氧化钠,但苯酚参与酯化形成的酯水解时,1mol酯基水解能消耗2mol氢氧化钠,此为易错点。
17. a、b、c、d、e、I是元素周期表中前四周期的元素,原子序数依次增大。A、b、e的基态原子中均含有1个未成对电子,a的基态原子核外有2种不同能量的电子;e的最高价氧化物对应的水化物能与其简单氢化物反应生成盐M;e的单质能与水剧烈反应,d和e核外电子数相差8,1的基态原子中含有3个未成对电子,且成对的价电子个数与未成对的价电子个数之比为2:1。回答下列问题:
(1)基态b原子的电子排布式为_____;e在元素周期表中的位置为_____;盐M的化学式为________。
(2)在元索周期表中,与(同周期且其基态原子与基态_____(原子具有相同未成对电子数的元素有______元素符号)。
(3)由a、d、f三种元素组成的化合物是目前应用最广泛的正极材料,该晶体的部分结构及俯视图如下图所示。该材料的化学式为_________,下图结构中包含_____个晶胞(填标号)。
A 1 B 3 C 4
【答案】 (1). 1s22s22p1 (2). 第四周期第I A族 (3). NH4NO3 (4). V (5). As (6). LiCoO2 (7). B
【解析】
【分析】
a、b、e的基态原子中均含有1个未成对电子,a的基态原子核外有2种不同能量的电子,得出a是Li,c的最高价氧化物对应的水化物能与其简单氢化物反应生成盐M,得出c是N元素,a、b、c原子序数依次增大,b的基态原子中均含有1个未成对电子,得出b是B元素,e的单质能与水剧烈反应,d2-和e+核外电子数相差8,得出d是O元素,e是K元素,f的基态原子中含有3个未成对电子,且成对的价电子个数与未成对的价电子个数之比为2:1,得出f是Co。
【详解】(1)有分析可知基态b是B元素,原子的电子排布式为1s22s22p1,e是K元素,在元素周期表中的位置为第四周期第I A族,N元素的最高价氧化物的水化物是硝酸,N元素的氢化物是氨气,硝酸和氨气反应生成硝酸铵,盐M的化学式是NH4NO3;
(2)在元索周期表中,Co元素价电子排布式是3d74s2,未成对电子数是3个,那么与f(Co)同周期且其基态原子与基态f(Co)原子具有相同未成对电子数的元素有V,As;
(3)有图可知,锂原子处于晶胞侧面上,氧原子处于晶胞的顶点、上下面的面心、侧面上,钴原子处于棱上和体心,依据均摊法可得:n(Li)=6×1/2=3,n(Co)=6×1/3+1=3,n(O)=12×1/6+2×1/2+6×1/2=6,n(Li):n(Co):n(O)=3:3:6=1:1:2,其化学式是LiCoO2,
有俯视图可知,锂原子的个数是12×1/6+1=3,所以该结构图中包含3个晶胞,故选:B。
18. 苯甲酸乙酯可用于配制香水和人造精油,还可以作为食用香精。实验室可用苯甲酸( )-COOH,熔点122.1℃)与乙醇为原料制备苯甲酸乙酯,制备装置如图所示(部分装置已省略)。制备方法如下:
①在烧瓶中加人苯甲酸4.88 g、乙醇30.0 mL、浓硫酸4.0 mL,适量环已烷。按如图所示安装好装置,加热烧瓶,控制一定温度加热回流2h。
②将烧瓶中的反应液倒入盛有50.0 mL水的烧杯中,加入Na2CO,,至溶液呈中性。
③用分液漏斗分出有机层,再用乙醚萃取水层中的残留产品,二者合并,加入到蒸馏装置,加入沸石并加入无水硫酸镁,加热蒸馏,制得产品5.0 mL。
部分物质的性质如下表所示:
物质名称
苯甲酸
乙醇
环己烷
苯甲酸乙酯
密度/(g/cm3)
1.2659
0.7893
07318
1.0500
沸点/℃
249.2
78.3
80.8
212.6
回答下列问题:
(1)冷凝水的流向为_____(填“a→b"或°b→a")。
(2)环已烷、乙醇与水可形成共沸物,沸点为62.1℃,步骤①中加热方式应为_______。
(3)步骤②中加入Na2CO3的作用是__________。
(4)步骤③进行蒸馏操作时,加入无水硫酸镁的目的是_____,蒸馏过程中需要用到的玻璃仪器除酒精灯、蒸馏烧瓶、牛角管、锥形瓶之外,还需要__________(填标号)。
(5)该实验中苯甲酸乙酯的产率是____________%。
【答案】 (1). b→a (2). 水浴加热 (3). 吸收硫酸和未反应的苯甲酸,降低苯甲酸乙酯的溶解度 (4). 除去苯甲酸乙酯的水分 (5). AE (6). 87.5
【解析】
【分析】
通过苯甲酸和乙醇的酯化反应,可制得苯甲酸乙酯,浓硫酸作为催化剂,由于环已烷、乙醇与水可形成共沸物,沸点为62.1℃,所以选择水浴加热,反应完成后,还有浓硫酸剩余,应将反应液倒入烧杯中,静置分层,在加入碳酸钠溶液洗涤,除去硫酸和苯甲酸,同时可降低苯甲酸乙酯的溶解度,静置分层,在加入水洗涤,除去剩余的盐,最后加入硫酸镁干燥,经过蒸馏,得到纯净的苯甲酸乙酯,据此解答,
【详解】(1)冷凝管中冷却水的流向为都是下进上出,所以应是b进a出,故本题答案为:b→a;
(2)加热至62.1℃,选择水浴加热即可,故本题答案为:水浴加热;
(3)Na2CO3呈碱性,可以吸收硫酸和未反应的苯甲酸,降低苯甲酸乙酯的溶解度,故本题答案为:吸收硫酸和未反应的苯甲酸,降低苯甲酸乙酯的溶解度;
(4)无水硫酸镁可以吸水,常用做干燥剂,所以加入无水硫酸镁的目的是除去苯甲酸乙酯的水分,蒸馏过程中需要用到的玻璃仪器有酒精灯、蒸馏烧瓶、牛角管、锥形瓶、温度计、直形冷凝管,所以本题答案为:AE;
(5)已知投入的苯甲酸的物质的量为,则产生的苯甲酸乙酯的物质的量为0.04mol,质量为:,该实验中苯甲酸乙酯的产率为:,故本题答案为:87.5。
【点睛】产率的计算公式=。
19. 以氢氧化物为负载的钉(Ru)催化剂对化学合成具有重要应用价值。将氢化物引入钙钛矿催化剂载体中形成氢氧化物负载,可有效防止钉催化剂氢中毒并增加反应活性。回答下列问题:
(1)一种具有催化作用钌配合物结构如图所示。
①在元素周期表中,钌元素与铁元素同族,则釕元素位于_____区。
②该配合物中,N原子的杂化方式为______,Ru的配位原子在空间中共同构成____结构(填标号)。
A 平面六边形 B 三角双锥 C 八面体 D 三棱柱
③该配合物中第二周期元素原子第一电离能由大到小的顺序为________ (用元素符号表示)。
(2)钙钛矿是自然界中的一种常见矿物,其晶体属立方品系,密度为ρ g/cm3,某种钙钛矿的晶胞结构如图所示。
①NA为阿伏加德罗常数的值,晶胞中氧离子之间的最短距离为_______cm(用含ρ和NA的代数式表示)。
②一种无金属钙钛矿MDABCO-NH4L的晶胞结构与钙钛矿相同。若在MDABCO-NH4I3的晶胞中MDABCO的分数坐标为(0,0,0),I-的一种分数坐标为(,,0),则NH的分数坐标为_______,与MDABCO距离最近的I-有__________个。
【答案】 (1). d (2). sp2 (3). C (4). N>O>C (5). (6). (,,) (7). 12
【解析】
【分析】
(1)根据原子的结构特点和配位化合物及电离能的知识点解答。
(2)该晶胞为正方体,根据晶胞知识作答。
【详解】(1)①Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,最后一个电子排在d区,属于d区元素,所以釕元素位于d区;
②N原子旁边已形成8电子稳定结构,无孤电子对,含有3个σ键,所以其杂化方式为sp2,Ru的配位原子有6个,构成一个八面体,故选C;
③该化合物中第二周期元素有C、N和O三种元素,同周期从左到右元素的第一电离能逐渐增大,而第二主族的大于第三主族,第五主族的大于第六主族的,故三种元素的第一电离能的大小顺序为N>O>C;
(2)①该晶胞的化学式为CaTiO3,设晶胞的边长为acm,则有a3×ρ =136÷NA,面对角线=√2a,相交两边上的O距离最近,距离等于√2a/2,故最近的O原子的距离为;
②比较两者的化学式可知MDABCO相似于Ti4+,I-相似于O2-,则NH4+相似于Ca2+,Ca2+处于体心,其坐标为(,,),故NH4+的坐标为(,,)。由晶胞可知距Ti4+最近的O2-有3×8÷2=12个,MDABCO距离最近的I-也是12个。
20. 洛索洛芬钠可用于缓解类风湿性关节炎、肩周炎等炎症。化合物I是合成该药物的一种中间体,合成I的路线如下。回答下列问题:
已知:①②③
(1)A的名称为________,H中所含官能团的名称为_____________。
(2)D→E的化学方程式为____________;F+ H→I的反应类型为_____________。
(3)写出符合下列条件的D的同分异构体:(填结构简式写出一种即可)_____。
①属于芳香族化合物
②能发生水解反应和银镜反应
③核磁共振氢谱有4组峰,峰面积比为6:2:1:1
(4)参照上述流程,设计由2-溴丙烷和乙酸乙酯为原料制备的合成路线(其他试剂任选)_______。
【答案】 (1). 苯甲醛 (2). 酯基、(酮)羰基 (3). +CH3OH+H2O (4). 取代反应 (5). 或 (6). CH3COOCH2CH3
【解析】
【分析】
根据合成路线分析可知,E发生取代反应生成F,则E为,E由D和CH3OH在浓硫酸、加热的条件下发生酯化反应生成,则D为,A的分子式为C7H6O,A发生已知反应①生成B,B与HBr生成C,C发生已知反应②生成D,则C为,B为,A为,G发生已知反应③生成H,H与F在一定条件下发生取代反应生成I,据此分析解答问题。
【详解】(1)由上述分析可知,A为,名称为苯甲醛,H的结构简式为,其中所含官能团的名称为酯基、(酮)羰基;
(2)D和CH3OH在浓硫酸、加热的条件下发生酯化反应生成E,反应的化学方程式为+CH3OH+H2O,H与F在一定条件下发生取代反应生成I;
(3)D为,其同分异构体中,属于芳香族化合物,能发生水解反应和银镜反应,说明苯环上连有—OOCH,且核磁共振氢谱有峰面积比为6:2:1:1的4组峰,则满足条件的结构有或;
(4)结合上述流程,由2-溴丙烷和乙酸乙酯为原料制备的合成路线可设计为:CH3COOCH2CH3。
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