2023届山东省潍坊市高三下学期一模考试化学试题含解析
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这是一份2023届山东省潍坊市高三下学期一模考试化学试题含解析,共30页。试卷主要包含了单选题,多选题,结构与性质,工业流程题,实验题,原理综合题,有机推断题等内容,欢迎下载使用。
山东省潍坊市2023届高三下学期一模考试化学试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.化学与生活、生产密切相关。下列说法错误的是
A.华为公司首创的液冷散热技术所用的石墨烯材料是有机高分子材料
B.晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,常用于制造芯片
C.研发催化剂将还原为甲醇是促进碳中和的有效途径
D.常用于医用滴眼液的聚乙烯醇易溶于水
【答案】A
【详解】A.石墨烯材料是无机非金属材料,A错误;
B.晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间,是良好的半导体,常用于制造芯片,B正确;
C.研发催化剂将还原为甲醇可充分利用二氧化碳,是促进碳中和的有效途径,C正确;
D.医用滴眼液的聚乙烯醇具有良好水溶性,易溶于水,D正确;
故选A。
2.下列物质的性质和用途之间的对应关系正确的是
A.沸点低,工业上常用液氨作制冷剂
B.有强氧化性,可用于溶解银
C.溶液显碱性,常作烘焙糕点的膨松剂
D.具有还原性,可用于除去废水中的
【答案】B
【详解】A.氨气易液化,液氨汽化会吸收大量的热,导致周围环境的温度降低,所以氨气可用作制冷剂,与氨气的沸点低无关,故A不符合题意;
B.HNO3具有强氧化性,可与Pt、Au除外的大多数金属发生氧化还原反应,可溶解银、铜等不活泼金属,故B符合题意;
C.受热分解放出CO2,常作烘焙糕点的膨松剂,故C不符合题意;
D.重金属的硫化物的溶解度非常小,工业上常使用硫化物沉淀法处理废水中的重金属离子,和Na2S还原性无关,故D不符合题意;
故选B。
3.学习小组用废弃的铝制易拉罐按如下流程制备明矾,并测定明矾中结晶水的含量。
上述实验中不需要用到的操作是
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】废弃的铝制易拉罐加入氢氧化钾碱溶后分液得到滤液,然后加入稀硫酸调节pH得到硫酸铝钾溶液,然后经过一系列操作得到明矾晶体;
【详解】A.溶液Ⅱ得到明矾晶体需要蒸发浓缩操作,故A不符合题意;
B.测定明矾中结晶水的含量,故实验中需要灼烧操作,故B不符合题意;
C.加入氢氧化钾溶解铝后需要过氯分离出滤液,故C不符合题意;
D.实验中不需要萃取分液操作,不用分液漏斗,,故D符合题意;
故选D。
4.化合物R是一种用于有机合成的催化剂,其网状结构片段如图。X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,四种元素原子序数之和为29,W的第一电离能大于同周期相邻元素。下列说法正确的是
A.电负性:W>Y>X
B.中各原子均满足8电子稳定结构
C.同周期元素形成的单质中,Z的氧化性最强
D.化合物R中Y、Z、W原子的杂化类型相同
【答案】D
【分析】X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素,X原子序数最小,形成1个共价键,X为氢;Z形成2个共价键,为氧;W的第一电离能大于同周期相邻元素,且原子序数大于氧,为磷;四种元素原子序数之和为29,则Y为硼;
【详解】A.同周期从左到右金属性减弱,非金属性变强,元素的电负性变强;同主族由上而下金属性增强,非金属性逐渐减弱,元素电负性减弱;电负性:W>X>Y,A错误;
B.BF3中B不是8电子结构,B错误;
C.同周期从左到右,金属性减弱,非金属性变强;氧所在的同周期元素形成的单质中,氟单质的氧化性最强,C错误;
D.化合物R中Y、W形成4个共价键为sp3杂化,氧形成2个共价键还有2对孤电子对,也为sp3杂化,原子的杂化类型相同,D正确;
故选D。
5.芹黄素是芹菜中的生物活性物质,结构简式如图所示。下列说法错误的是
A.分子中的所有碳原子可能共平面
B.一定条件下能与甲醛发生反应
C.分子中苯环上的一氯代物有5种
D.1 mol该物质最多能与8 mol 发生加成反应
【答案】C
【详解】A.与苯环直接相连的原子共面,碳碳双键、碳氧双键两端的原子共面,故分子中的所有碳原子可能共平面,A正确;
B.分子中含有酚羟基,故一定条件下能与甲醛发生反应,B正确;
C.分子中苯环上的氢有4种,故一氯代物有4种,C错误;
D.苯环、碳碳双键、酮基可以与氢气反应,1 mol该物质最多能与8mol 发生加成反应,D正确;
故选C。
6.过氧化钙晶体()常用作医药消毒剂,以轻质碳酸钙为原料,按以下实验方法来制备。
轻质粉末滤液白色结晶体
下列说法错误的是
A.①中煮沸的主要目的是除去溶液中的HCl和
B.②中氨水用来调节溶液的pH
C.②中结晶的颗粒较小,过滤时可用玻璃棒轻轻搅动以加快过滤速度
D.③中醇洗的主要目的是减少晶体的损失,使产品快速干燥
【答案】C
【分析】碳酸钙和盐酸生成氯化钙,加入氨水、过氧化氢转化为晶体;
【详解】A.碳酸钙能与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,气体在溶液中的溶解度随温度的升高而减小,加热煮沸是为了除去多余的HCl和,A正确;
B.向CaCl2溶液中加入H2O2、NH3·H2O发生反应为CaCl2+H2O2+2NH3·H2O+6H2O=CaO2·8H2O↓+2NH4Cl,氨水用来调节溶液的pH利于的生成,B正确;
C.尽管②中结晶的颗粒较小,但是过滤时若用玻璃棒轻轻搅动,会导致滤纸破损,C错误;
D.过氧化钙晶体(CaO2·8H2O)微溶于水,也不溶于乙醇,用醇洗涤,可以减少晶体的溶解,同时乙醇容易挥发,可以加速晶体干燥,D正确。
故选C。
7.“点击化学”研究获得2022年诺贝尔化学奖表彰,利用该原理可制得如图所示含大π键的产物。已知杂化轨道中s成分越多,所形成的化学键越稳定。下列说法错误的是
A.铜离子降低了反应的活化能
B.反应物中黑球元素的电负性强于N
C.产物中α、β两位置的N原子中,α位置的N原子更容易形成配位键
D.反应物中氮氮键比产物中氮氮键的键长短
【答案】B
【详解】A.铜离子在反应中作催化剂,能降低反应的活化能,加快反应速率,选项A正确;
B.由可知,α位置的N原子带正电,则与黑球元素直接连接的N应该显一定负电性,黑球元素应显一定正电性,故黑球元素的电负性弱于N,选项B错误;
C.α位置的N原子中含有1对孤电子对,容易形成配位键;故产物中α、β两位置的N原子中,α位置的N原子更容易形成配位键,选项C正确;
D.已知杂化轨道中s成分越多,所形成的化学键越稳定;反应物中氮氮键更稳定、键长更短,故反应物中氮氮键比产物中氮氮键的键长短,选项D正确;
答案选B。
8.由含硒废料(主要含S、Se、、CuO、ZnO、等)在实验室中制取硒的流程如图:
下列说法错误的是
A.“分离”时得到含硫煤油的方法是分液
B.“酸溶”操作的目的是除去废料中的金属氧化物
C.“浸取”后的分离操作所用玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒
D.“酸化”时发生反应的离子方程式:
【答案】A
【分析】含硒废料加入煤油除去硫,分离出固体加入稀硫酸将铁、铜、锌转化为盐溶液除去,分离出固体加入亚硫酸钠将Se转化为,加入稀硫酸酸化得到Se;
【详解】A.“分离”时得到含硫煤油为分离固液的操作,方法是过滤,A错误;
B.金属氧化物能和酸反应,“酸溶”操作的目的是除去废料中的金属氧化物,B正确;
C.“浸取”后分离固液的操作为过滤,所用玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒,C正确;
D.“酸化”时转化为Se和二氧化硫,发生反应的离子方程式:,D正确;
故选A。
9.铝—石墨双离子电池是一种全新的高效、低成本储能电池,电池反应为,电池装置如图所示。下列说法正确的是
A.AlLi合金作原电池的正极
B.放电时移向正极
C.充电时,电路中转移1 mol电子,阴极质量增加9 g
D.充电时,阳极反应为
【答案】D
【分析】根据电池反应为,Li化合价升高,因此AlLi作负极,中P化合价降低,作正极。
【详解】A.根据前面分析AlLi合金作原电池的负极,故A错误;
B.原电池“同性相吸”,因此放电时移向负极,故B错误;
C.充电时,阴极反应式为,电路中转移1 mol电子,阴极生成1mol AlLi,其质量增加7 g,故C错误;
D.放电时正极反应为,则充电时,阳极反应为,故D正确。
综上所述,答案为D。
10.含铈(Ce)催化剂催化与甲醇反应是资源化利用的有效途径,该反应的催化循环原理如图所示。下列说法错误的是
A.物质A为
B.反应过程涉及的物质中碳原子的杂化方式有3种
C.反应过程中断裂的化学键既有极性键又有非极性键
D.反应的总方程式为+H2O
【答案】C
【分析】结合反应过程,A为CH3OH,B为CO2,据此解答。
【详解】A.反应①发生取代反应,A为CH3OH,A正确;
B.CO2中C为sp杂化,中C为sp2杂化,甲醇中C为sp3杂化,有3种杂化方式,B正确;
C.反应过程中断裂的化学键只有极性键,没有非极性键,C错误;
D.由题图分析可知,反应物为和,生成物为和,则反应的总化学方程式为+H2O,D正确;
故选C。
二、多选题
11.下列实验方法或操作,可以达到实验目的的是
标号
实验目的
实验方法或操作
A
测定中和反应的反应热
酸碱中和滴定的同时,用温度传感器采集锥形瓶内溶液的温度
B
探究浓度对化学反应速率的影响
量取相同体积、不同浓度的HCl溶液,分别与等质量的大理石发生反应,对比现象
C
探究室温下的电离程度
用pH计测量室温下0.1 mol·L⁻¹氨水的pH
D
通过官能团的检验,鉴别乙醇和乙醛
取两种待测液体于两支洁净的试管中,加入新制氢氧化铜悬浊液,加热至沸腾,观察现象
A.A B.B C.C D.D
【答案】CD
【详解】A.测定中和反应的反应热需要测量反应前后温度的变化,但是应该使用量热计,不是在锥形瓶内,不可以达到实验目的,故A不符合题意;
B.反应中还需要控制温度、大理石颗粒度等变量,不可以达到实验目的,故B不符合题意;
C.用pH计测量室温下0.1 mol·L⁻¹氨水的pH,可以通过pH计算出氨水电离出的氢氧根离子浓度,从而测定温下的电离程度,故C符合题意;
D.乙醇含羟基,乙醛含有醛基,乙醛能和新制氢氧化铜悬浊液在加热条件下反应产生砖红色沉淀,能鉴别,故D符合题意;
故选CD。
12.Z是一种治疗糖尿病药物的中间体,可中下列反应制得
下列说法正确的是
A.1 mol X能与2 mol 反应
B.1 mol Z与足量NaOH溶液反应消耗2 mol NaOH
C.X→Y→Z发生反应的类型都是取代反应
D.苯环上取代基与X相同的X的同分异构体有9种
【答案】BD
【详解】A.根据X的结构简式,能与NaHCO3反应的官能团只有-COOH,因此1molX能与1molNaHCO3反应,故A错误;
B.根据Z的结构简式,能与NaOH反应的官能团是羧基和酯基,1molZ中含有1mol羧基和1mol酯基,即1molZ与足量NaOH溶液反应消耗2molNaOH,故B正确;
C.X→Y:X中酚羟基上的O-H断裂,C2H5Br中C-Br断裂,H与Br结合成HBr,其余组合,该反应为取代反应,Y→Z:二氧化碳中一个C=O键断裂,与Y发生加成反应,故C错误;
D.根据X的结构简式,苯环上有三个不同取代基,同分异构体应有10种,因此除X外,还应有9种,故D正确;
答案为BD。
三、单选题
13.实验室利用制取高锰酸钠的相关反应的离子方程式如下:
Ⅰ:;
Ⅱ:;
Ⅲ:。
下列说法错误的是
A.反应Ⅰ中氧化产物和还原产物的物质的量比为5∶1
B.酸性条件下的氧化性:
C.可与盐酸发生反应:
D.制得28.4g高锰酸钠时,理论上消耗氯酸钠的物质的量为mol
【答案】B
【详解】A.反应Ⅰ中中氯元素化合价降低发生还原反应得到还原产物氯气,氯离子中氯元素化合价升高发生氧化反应得到氧化产物氯气,根据电子守恒可知,氧化产物和还原产物的物质的量比为5∶1,A正确;
B.氧化剂氧化性大于氧化产物;Ⅰ得氧化性,Ⅱ在碱性条件显得氧化性,Ⅲ得氧化性,故不能说明酸性条件下氧化性:,B错误;
C.酸性条件下可与盐酸发生反应生成氯气,,C正确;
D.28.4g高锰酸钠为0.2mol,根据方程式可知,,理论上消耗氯酸钠的物质的量为mol ,D正确;
故选B。
14.硫化锌是一种优良的宽带隙半导体锂离子电池负极材料,具有在充电的同时合金化反应的特点。在充电过程中负极材料晶胞的组成变化如图所示。
下列说法正确的是
A.当1 mol 完全转化为时,转移电子数为2 mol
B.在体对角线的一维空间上会出现“ ”的排布规律
C.当完全转化为时,每转移6 mol电子,生成3 mol LiZn(合金相)
D.若的晶胞参数为a nm,则EF间的距离为nm
【答案】B
【详解】A.当1 mol 完全转化为时,转移电子数为2×()mol,A错误;
B.根据结构,体对角线的一维空间上会出现“ ”的排布规律,B正确;
C.当完全转化为时,Li+、Zn2+转化为LiZn合金,生成1molLiZn转移3mol电子,每转移6 mol电子,生成2mol LiZn(合金相),C错误;
D.若的晶胞参数为a nm,将晶胞切三刀分为8个小立方体,则E在左后上立方体体心,则EF间的距离为nm=nm,D错误;
故选B。
四、多选题
15.常温下,将0.2 mol·L⁻¹ 溶液与0.2 mol·L⁻¹ NaHA溶液等体积混合所得溶液。向混合溶液中缓慢通入HCl气体或加入NaOH固体(无逸出),溶液中的粒子分布系数随溶液pOH的变化如图所示。
已知:或;a、b、c、d、e分别表示、、、、中的一种。。
下列说法错误的是
A.图中曲线a表示的是,曲线e表示的是
B.pH=7时,mol·L⁻¹
C.M点时,
D.时,
【答案】AD
【分析】常温下,将0.2 mol·L⁻¹ 溶液与0.2 mol·L⁻¹ NaHA溶液等体积混合所得溶液,溶液显碱性,则NaHA水解程度大于其电离程度,且大于水解程度;混合液随着pH变大,浓度变大、离子浓度减小、浓度减小、浓度显减小后增大、浓度增大,故a、b、c、d、e分别表示、、、、曲线;
【详解】A.由分析可知,曲线a表示的是,曲线e表示的是,A错误;
B.等体积混合所得初始混合液,此时pH=7时,则必定为加入了HCl,则根据物料守恒可知:、、,根据电荷守恒可知,,;以上式子联立可得,mol·L⁻¹;B正确;
C.,可得;、;M点时溶液显碱性,应该加入了氢氧化钠,根据物料守恒可知:,以上式子可得;代入中得,C正确;
D.时,、,,则,故,D错误;
故选AD。
五、结构与性质
16.分子人工光合作用的光捕获原理如图所示,WOC₁是水氧化催化剂WOC在水氧化过程中产生的中间体,HEC₁是析氢催化剂HEC在析氢过程中产生的中间体。
回答下列问题:
(1)与Fe元素同周期,基态原子有2个未成对电子的金属元素有_______种,下列状态的铁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是_______(填标号)。
a. b.
c. d.
(2)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。1 mol WOC₁中通过螯合作用形成的配位键有_______mol。
(3)HEC₁中的C、N、O三种元素都能与H元素形成含A-A(A表示C、N、O元素)键的氢化物。氢化物中A-A键的键能(kJ·moL⁻¹)如下表:
HO-OH
346
247
207
A-A键的键能依次降低的原因是_______。
(4)在多原子分子中有相互平行的p轨道,它们连贯、重叠在一起,构成一个整体,p电子在多个原子间运动,像这样不局限在两个原子之间的π键称为离域π键,如苯分子中的离域π键可表示为。N元素形成的两种微粒、中,中的离域π键可表示为_______,、的键角由大到小的顺序为_______。
(5)水催化氧化是“分子人工光合作用”的关键步骤。水的晶体有普通冰和重冰等不同类型。普通冰的晶胞结构与水分子间的氢键如图甲、乙所示。晶胞参数pm,pm,;标注为1、2、3的氧原子在Z轴的分数坐标分别为:0.375c、0.5c、0.875c。
①晶胞中氢键的长度(O-H…O的长度)为_______pm(保留一位小数)。
②普通冰晶体的密度为_______g·cm⁻³(列出数学表达式,不必计算出结果)。
【答案】(1) 3 c
(2)8
(3)C、N、O中心原子上孤电子对数目越多,排斥作用越大,形成的化学键越不稳定,键能就越小
(4) >
(5) 276.4
【详解】(1)与Fe元素同周期,基态原子有2个未成对电子的金属元素有Ti、Ni、Ge;
a.为基态Fe原子;b.为基态;c. 为基态 d. 为激发态Fe原子;电离最外层一个电子所需能量最大的是,故c正确;
故答案为:3;c;
(2)WOC₁中每个Ru与周围的四个N原子和1个O原子形成配位键,有结构简式可知1molWOC₁中含10mol配位键,但通过螯合成环而形成的配合物的只有N,为8mol,故答案为:8;
(3)乙烷中的碳原子没有孤电子对,肤中的氮原子有1对孤对电子,过氧化氢中的氧原子有两对孤对电子,C、N、O中心原子上孤电子对数目越多,排斥作用越大,形成的化学键越不稳定,键能就越小;
故答案为:C、N、O中心原子上孤电子对数目越多,排斥作用越大,形成的化学键越不稳定,键能就越小。
(4)中的离域π键为三中心四电子,可表示为,中心N原子的价电子对数为2,无孤电子对,直线结构键角为180°、中心N原子的价电子对数为3,有1对孤电子对,V形结构,键角小于180°,故答案为:;>;
(5)①晶胞中氢键的长度(O-H…O的长度)为0.375×737=276.4;
由晶胞结构可知该晶胞中含有4个水分子,晶胞质量为:g,晶胞体积 cm⁻³,晶胞密度为:,故答案为:276.4;。
六、工业流程题
17.硼化钛(结构式为B=Ti=B)常用于制备导电陶瓷材料和PTC材料。工业上以高钛渣(主要成分为、、和CaO,另有少量MgO、)为原料制取的流程如下:
已知:①电弧炉是由石墨电极和石墨坩埚组成的高温加热装置;
②高温下蒸气压大、易挥发;
③可溶于热的浓硫酸形成。
回答下列问题:
(1)滤渣的主要成分为_______(填化学式)。
(2)“水解”需在沸水中进行,离子方程式为_______,该工艺中,经处理可循环利用的物质为_______(填化学式)。
(3)“热还原”中发生反应的化学方程式为_______,的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量,原因是_______。仅增大配料中的用量,产品中的杂质含量变化如图所示。杂质TiC含量随w%增大而降低的原因是_______(用化学方程式解释)。
(4)原料中的可由硼酸脱水制得。以为原料,用电渗析法制备硼酸()的工作原理如图所示,产品室中发生反应的离子方程式为_______。若反应前后NaOH溶液的质量变化为m kg,则制得的质量为_______kg。
【答案】(1)
(2) ++2H+ H2SO4
(3) ++5C+3CO↑ 高温下蒸气压大、易挥发,只有部分参加了反应 ++2C+3CO↑
(4) H++[B(OH)4]-=H3BO3+H2O
【分析】工业上以高钛渣(主要成分为、、和CaO,另有少量MgO、)加入稀盐酸,只有不会溶解,可溶于热的浓硫酸形成,在沸水中形成,“热还原”中发生反应的化学方程式为++5C+3CO↑,据此分析解题。
【详解】(1)加入稀盐酸,只有不会溶解,滤渣为;
(2)“水解”需在沸水中进行,在沸水中形成,离子方程式为++2H+,该工艺中,经处理可循环利用的物质为H2SO4;
(3)“热还原”中发生反应的化学方程式为++5C+3CO↑,的实际用量超过了理论化学计量所要求的用量,原因是高温下蒸气压大、易挥发,只有部分参加了反应;仅增大配料中的用量,产品中的杂质含量变化如图所示。杂质TiC含量随w%增大而降低的原因是++2C+3CO↑;
(4)有稀硫酸得一极为阳极,1膜为阳离子交换膜,氢离子由左边极室通过1膜进入产品室,2膜为阴离子交换膜,原料室中的[B(OH)4]-通过2膜进入产品室,产品室中发生反应的离子方程式为H++[B(OH)4]-=H3BO3+H2O。原料室中的钠离子通过阳极膜进入右侧极室,由电荷守恒可知,当阴极上通过1mol电子时,NaOH溶液的质量变化为23g-1g=22g,此时制得的物质的量为1mol,质量为62g,若反应前后NaOH溶液的质量变化为m kg,则制得的质量。
七、实验题
18.硫脲 [CS(NH2)2]在药物制备、金属矿物浮选等方面有广泛应用。实验室中先制备,再与合成,实验装置(夹持及加热装置略)如图所示。
已知:易溶于水,易被氧化,受热时部分发生异构化生成。
回答下列问题:
(1)实验前先检查装置气密性,操作:
①在E中加水至浸没导管末端,……;
②微热A处三颈烧瓶,观察到E处导管末端有气泡冒出,移走酒精灯;
③一段时间后,E处导管末端形成一段水柱,且高度不变。
将操作①补充完整_______。
(2)检查气密性后加入药品,打开K₂。装置B中盛装的试剂为_______。反应结束后关闭K₂,打开K₁通一段时间,目的是_______。
(3)撤走搅拌器,打开K₃,水浴加热D中三颈烧瓶,在80℃时合成硫脲,同时生成一种常见的碱。控制温度在80℃的原因是_______,D处合成硫脲的化学方程式为_______。
(4)将装置D中液体过滤后,结晶得到粗产品。
①称取m g产品,加水溶解配成500 mL溶液。在锥形瓶中加入足量氢氧化钠溶液和mol单质碘,发生反应:,量取25mL硫脲溶液加入锥形瓶,发生反应:;
②充分反应后加稀硫酸至酸性,发生反应:,滴加两滴淀粉溶液,用c mol·L⁻¹ 标准溶液滴定,发生反应:。至终点时消耗标准溶液V mL。
粗产品中硫脲的质量分数为_______(用含“m、n、c、V”的式子表示);若滴定时加入的稀硫酸量不足,会导致所测硫脲的质量分数_______(填“偏高”、“偏低”或“不变”)已知:。
【答案】(1)关闭开关K₁K₂ K₃
(2) 饱和硫氢化钠溶液 将滞留在装置中A的硫化氢气体排入装置D中并排净装置中的空气,防止产品被氧化
(3) 受热时部分发生异构化生成,故温度不能过高
(4) 偏高
【分析】A生成硫化氢,净化后进入D反应生成,尾气使用碱液E吸收;
【详解】(1)实验前先检查装置气密性,在E中加水至浸没导管末端,关闭开关K₁K₂ K₃,形成一个密封体系,然后微热A处三颈烧瓶,观察到E处导管末端有气泡冒出,移走酒精灯,一段时间后,E处导管末端形成一段水柱,且高度不变,说明整个装置气密性较好;
(2)反应生成硫化氢气体含有挥发的氯化氢气体,装置B中盛装的试剂为饱和硫氢化钠溶液,可以除去氯化氢气体;已知:易溶于水,易被氧化,反应结束后关闭K₂,打开K₁通一段时间,目的是将滞留在装置中A的硫化氢气体排入装置D中并排净装置中的空气,防止产品被氧化;
(3)已知:受热时部分发生异构化生成,故温度不能过高,需控制温度在80℃;在80℃时合成硫脲,同时生成一种常见的碱,根据质量守恒可知生成氢氧化钙,反应为;
(4)由方程式可知,Na2S2O3消耗的I2的物质的量=0.5cV×10-3mol,则加稀硫酸酸化反应中发生反应的碘酸钠的物质的量=;第一个反应中生成碘酸钠的总物质的量为,则与硫脲反应的碘酸钠的物质的量=,则粗产品中硫脲的物质的量=,质量为(0.02n-0.01cV)mol×76g/mol=(1.52n-0.76cV)g,质量分数=若滴定时加入的稀硫酸量不足,使得②中碘单质量减小,使得标准液V减小,会导致与硫脲反应的碘酸钠偏多,所测硫脲的质量分数偏高。
八、原理综合题
19.丙烯是重要的化工原料,其用量仅次于乙烯,研究丙烯的制取工艺具有重要意义。丙烷催化脱氢制取丙烯的过程中涉及的主要反应有:
Ⅰ.
Ⅱ. kJ·moL⁻¹
Ⅲ. kJ·moL⁻¹
已知:①温度高于600℃时,C-C键比C-H键更容易断裂;
②平衡状态下:
丙烯选择性
丙烯收率
回答下列问题:
(1)下图中能正确表示反应Ⅰ的化学平衡常数与温度T关系的是_______(填序号)。
a. b. c. d.
(2)在100kPa的恒压条件下,将1 mol 加入密闭容器中,在催化条件下发生上述反应,实验测得温度对平衡状态下丙烯的选择性和收率的影响如图所示。
①温度高于600℃时丙烯的选择性降低幅度增大的原因是_______。
②580℃,min时,反应体系达到平衡,丙烷的平衡转化率为_______,_______kPa·min⁻¹。反应Ⅰ的压强平衡常数_______kPa(用平衡分压代替平衡浓度,平衡分压=总压×体积分数)。
(3)工业上在保持100kPa的恒压条件下,通常在原料中掺混一定量惰性气体,掺混一定量惰性气体的原理是_______。
【答案】(1)d
(2) 温度高于600℃时,丙烷中C-C键比C-H键更容易断裂,导致副反应更容易发生 80% 1 120
(3)反应体系都是气体分子数增加的反应,恒压充入惰性气体,降低丙烯、氢气等气体的分压,利于平衡正向移动
【详解】(1)由盖斯定律可知,Ⅱ-Ⅲ得反应:,故=124.2kJ·moL⁻¹;反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,平衡常数变大,故选d。
(2)①已知,温度高于600℃时,C-C键比C-H键更容易断裂;温度高于600℃时,丙烷中C-C键比C-H键更容易断裂,导致副反应更容易发生,使得丙烯的选择性降低幅度增大;
②580℃,min时,反应体系达到平衡,由图可知,丙烯收率为60%,则平衡时丙烯为0.6mol,设有a mol C3H8裂解为C3H6和H2,有b mol C3H8裂解为CH4、C2H2和H2,由三段式可知:
此时丙烯选择性为75%,则,解得a+b=0.8mol,故丙烷的平衡转化率为;此时平衡是丙烷、丙烯、氢气、甲烷、乙炔分别为0.2mol、0.6mol、0.8mol、0.2mol、0.2mol,总的物质的量为2mol,则kPa·min⁻¹;反应Ⅰ的压强平衡常数kPa;
(3)反应体系都是气体分子数增加的反应,恒压充入惰性气体,降低丙烯、氢气等气体的分压,利于平衡正向移动,故利于提高丙烷的转化率。
九、有机推断题
20.核苷酸类逆转录酶抑制药物替诺福韦的一种合成路线如下:
已知:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)D中官能团的名称是_______,D→E的反应类型为_______。
(2)A→B的化学方程式为_______。
(3)F的结构简式为_______,检验有机物G中是否含有有机物F的试剂为_______。
(4)符合下列条件的C的同分异构体有_______种。
①苯环上有两个取代基且分子中含有手性碳原子
②能与FeCl3溶液发生显色反应且能与碳酸氢钠溶液反应生成气体
③1 mol C的同分异构体与溴水反应消耗2 mol Br2
(5)根据上述信息,写出以ClCH2CH2OH为主要原料制备 的合成路线。_______
【答案】(1) 醚键、羟基 取代反应
(2) +CH3OH+H2O
(3) 酸性高锰酸钾溶液
(4)18
(5)ClCH2CH2OH
【分析】由H与目标有机物的结构简式,结合I的分子式,可确定I的结构简式为 。采用逆推法,可得出G为 ,则F为 ,A为 ,B为 ,C为 ,D为 ,E为 。
【详解】(1)由分析可知,D的结构简式为 ,则D中官能团的名称是醚键、羟基,D( )→E( ),-OH被-Cl替换,则反应类型为取代反应。答案为:醚键、羟基;取代反应;
(2)A( )→B( ),是A与CH3OH发生了酯化反应,化学方程式为 +CH3OH+H2O。答案为: +CH3OH+H2O;
(3)由分析可知,F的结构简式为 ,检验有机物G( )中是否含有有机物F( ),即检验醇羟基是否存在,可使用酸性高锰酸钾溶液,若褪色,则含有 ,否则不含有 ,试剂为:酸性高锰酸钾溶液。答案为: ;酸性高锰酸钾溶液;
(4)C为 ,C的同分异构体满足下列条件:“①苯环上有两个取代基且分子中含有手性碳原子,②能与FeCl3溶液发生显色反应且能与碳酸氢钠溶液反应生成气体,③1 mol C的同分异构体与溴水反应消耗2 mol Br2”,则C的同分异构体中应含有苯环,苯环上有两个取代基,一个是酚羟基,另一个取代基上含有5个C原子,且含有1个羧基,两种取代基可为邻位关系,也可为对位关系,但不能为间位。-C4H8COOH中含有手性碳原子,符合条件的-C4H8COOH的可能结构为、、、、、、、、,共9种,故C的同分异构体为9×2=18种。
(5)采用逆推法,合成 需要制得 ,需要制得 ,由ClCH2CH2OH可制得 。从而得出以ClCH2CH2OH为主要原料制备 的合成路线为:ClCH2CH2OH。答案为:ClCH2CH2OH。
【点睛】合成有机物既可采用顺推法,也可采用逆推法。
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