河南省洛阳市第一高级中学2024-2025学年高三上学期开学考试化学试题(原卷版+解析版)
展开考生注意:
1.答题前,考生务必用黑色签字笔将自己的姓名、准考证号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,在试卷上作答无效。
3.考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。
4.可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Al-27 S-32
一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共计45分。在每小题列出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 高铁酸钾()是新型的绿色环保水处理剂。一种制备的流程如下:
下列说法错误的是
A. 步骤i中反应的离子方程式为
B. 步骤ⅱ说明碱性条件下,氧化性:NaClO>Na2FeO4
C. 步骤ⅲ的反应为复分解反应,说明溶解度:
D. 作为性能优良的水处理剂,主要是利用了其强氧化性和还原后产生的具有絮凝作用的Fe(Ⅲ)
【答案】C
【解析】
【分析】根据制备流程分析,FeSO4溶液在酸性条件下与H2O2发生氧化还原反应得到Fe2(SO4)3,Fe2(SO4)3与NaClO在碱性条件下发生氧化还原得到Na2FeO4,Na2FeO4与饱和的KOH溶液作用得到K2FeO4粗品,经洗涤干燥后得到K2FeO4纯品,据此分析解答问题。
【详解】A.由上述分析可知,步骤ⅰ为FeSO4溶液在酸性条件下与H2O2发生氧化还原反应生成H2O和Fe2(SO4)3,根据氧化还原反应规律可得反应的离子方程式为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,A选项正确;
B.步骤ⅱ为Fe2(SO4)3与NaClO在碱性条件下发生氧化还原得到Na2FeO4,氧化剂是NaClO,氧化产物为Na2FeO4,因为氧化剂的氧化性大于氧化产物,故在碱性条件下,氧化性:NaClO>Na2FeO4,B选项正确;
C.步骤ⅲ为Na2FeO4与饱和的KOH溶液发生复分解反应得到K2FeO4粗品,溶解度大的物质转化为溶解度小的物质,故溶解度:Na2FeO4>K2FeO4,C选项错误;
D.由于K2FeO4具有强氧化性,因此可用于水的杀菌消毒,且其还原产物Fe3+水解得到的Fe(OH)3胶体,具有絮凝的作用,故K2FeO4是性能优良的水处理剂,D选项正确;
答案选C。
2. 下列实验方案,能达到实验目的的是
A. AB. BC. CD. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气需要加热,该装置没有加热装置,A不能达到目的;
B.盐桥原电池中,锌极应插入到ZnSO4溶液中,Cu应该插入CuSO4溶液中,B不能达到目的;
C.硫化钠不足,生成的ZnS转化为更难溶的CuS,可证明Ksp(CuS)
答案选C。
3. 由核电荷数1~18的某些元素组成的单质A、B、C和甲、乙、丙、丁、戊五种化合物有如图所示的转换关系,A是地壳中含量最多的金属元素,下列选项正确的是
A. 往丁溶液中滴加氨水至过量可得到澄清溶液
B. 甲物质在工业上可用作耐火材料
C. 甲→乙+丙反应的离子方程式为
D. A→乙+C反应的化学方程式为
【答案】B
【解析】
【分析】A是地壳中含量最多的金属元素,则A为铝;由核电荷数1~18的某些元素组成的单质A、B、C和甲、乙、丙、丁、戊五种化合物的转换关系可知,铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气,则C为氢气、乙为四羟基合铝酸钠;铝与氧气反应生成氧化铝,则B为氧气、甲为氧化铝;氧化铝与氢氧化钠溶液反应四羟基合铝酸钠,与盐酸反应生成氯化铝和水,氯化铝溶液与氨水反应生成氯化钠和氢氧化铝沉淀,则丙为水、丁为氯化铝、戊为氢氧化铝。
【详解】A.氢氧化铝是两性氢氧化物,溶于强酸强碱,但不溶于氨水,则氯化铝溶液中滴加氨水至过量不能得到澄清溶液,故A错误;
B.氧化铝具有很高的熔沸点,在工业上可用作耐火材料,故B正确;
C.甲→乙+丙的反应为氧化铝与氢氧化钠溶液反应四羟基合铝酸钠和水,反应的离子方程式为,故C错误;
D.A→乙+C的反应为铝与氧气反应生成氧化铝,反应的化学方程式为,故D错误;
故选B。
4. X、Y、Z、M、Q五种短周期主族元素,原子序数依次增大。X的核外电子数等于其周期数,分子呈三角锥形,Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和。M与X同主族,Q是同周期中非金属性最强的元素。下列说法正确的是
A. X与Z形成的10电子微粒有2种
B. Z与Q形成的一种化合物可用于饮用水的消毒
C. 与的晶体类型不同
D. 由X、Y、Z三种元素组成的化合物的水溶液均显酸性
【答案】B
【解析】
【分析】X的核外电子数等于其周期数,X为H,YX3分子呈三角锥形,Y为N,Z的核外电子数等于X、Y核外电子数之和,则Z为O,M与X同主族,则M为Na,Q是同周期中非金属性最强的元素,则Q为Cl,综合分析,X为H,Y为N,Z为O,M为Na,Q为Cl,以此解题。
【详解】A.由分析可知X为H,Z为O,则其形成的10电子微粒有H2O、OH-、H3O+,A错误;
B.由分析可知Z为O,Q为Cl,可形成ClO2,有氧化性,可用于自来水消毒,B正确;
C.由分析可知Z为O,M为Na,Q为Cl,则M2Z为Na2O,为离子晶体,MQ为NaCl,为离子晶体,晶体类型相同,C错误;
D.由分析可知X为H,Y为N,Z为O,这三种元素可以形成NH₃·H₂O,其溶液显碱性,D错误;
故选B。
5. 室温下,1体积的水能溶解约40体积的SO2。用试管收集SO2后进行如下实验。对实验现象的分析正确的是
A. 试管内液面上升,证明SO2与水发生了反应
B. 试管中剩余少量气体,是因为SO2的溶解已达饱和
C. 取出试管中的溶液,立即滴入紫色石蕊试液,溶液显红色,原因是:SO2+H2O⇌H2SO3、H2SO3⇌H++、⇌H++
D. 取出试管中溶液,在空气中放置一段时间后pH下降,是由于SO2挥发
【答案】C
【解析】
【详解】A.由信息可知,SO2易溶于水,也能使液面上升,故A错误;
B.1体积的水能溶解约40体积的SO2,不能完全溶解是因为收集的二氧化硫中混有不溶于水的气体,故B错误;
C.滴入石蕊试液,溶液变为红色,说明溶液显酸性,SO2与水反应生成亚硫酸,亚硫酸为弱酸,分步电离出氢离子,故C正确;
D.亚硫酸具有较强的还原性,易被氧化为硫酸,弱酸变强酸,也能使pH下降,故D错误;
故选C。
6. 一定压强下,向密闭容器中充入和,发生反应。与的消耗速率与温度的关系如图,下列说法正确的是
A. 四点中只有点达到平衡状态
B. 正反应的活化能小于逆反应的活化能
C.
D. ,反应达平衡后缩小容器体积,各物质浓度不变
【答案】B
【解析】
【分析】Cl2的消耗速率表示正反应速率,SCl2的消耗速率表示逆反应速率,当时,说明正逆反应速率相等,反应到达平衡,所以图像的平衡点应为B和D点。
【详解】A. A点,未达到平衡,故A错误;
B.随着温度升高,SCl2的消耗速率大于Cl2的消耗速率的二倍,则逆反应速率大于正反应速率,说明温度升高,平衡逆向移动,是放热反应,则正反应的活化能小于逆反应的活化能,故B正确;
C.该反应为放热反应,温度升高,K减小,由图可知,C点温度最低,则K最大,故,故C错误;
D.300℃时,反应达平衡后缩小容器体积,平衡不移动,但是体积缩小,各组分浓度均增加,故D错误。
故选B。
7. 阿替洛尔是一种治疗高血压药,其结构如图所示。关于该分子说法错误的是
A. 有4种官能团
B. 有两种杂化方式的碳原子
C. 有1个手性碳原子
D. NaOH乙醇溶液中加热可发生消去反应
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据结构简式可知含有酰胺基、醚键、羟基、亚氨基四种官能团,故A正确;
B.碳的双键连接形式为sp2杂化,如酰胺基中碳原子,碳原子连接四个单键为sp3杂化,故B正确;
C.连接四个不同原子或原子团的原子是手性碳原子,该分子中1个手性碳原子,为连接醇羟基的碳原子,故C正确;
D.连接醇羟基碳原子相邻碳原子上含有H原子,能发生消去反应,但需要在浓硫酸作催化剂、加热条件下,故D错误;
故答案选D。
8. 海洋资源丰富,从海水中获取镁和溴的流程示意图如下:
下列有关说法正确的是
A. 从经济效益角度考虑,工业上使用的试剂X是氢氧化钠
B. 可用代替吸收含溴的空气
C. 直接将溶液加热蒸干得无水
D. 虚线框内流程的主要目的是减少环境污染
【答案】B
【解析】
【分析】苦卤中含有氯化镁,加生石灰反应生成氢氧化镁沉淀,氢氧化镁加入盐酸得到氯化镁溶液,在氯化氢氛围中蒸发结晶得到氯化镁,熔融电解得到金属镁;苦卤中含有溴离子,通入氯气生成溴单质,用热空气吹出溴然后用二氧化硫吸收,再通入氯气得到溴水混合物,经蒸馏得到液溴;据此分析解题。
【详解】A.氢氧化钠价格较贵,从经济角度考虑,试剂X最适合的是生石灰或氢氧化钙,A错误;
B.具有还原性,可以吸收含溴的空气,B正确;
C.水解生成氯化氢易挥发,直接将溶液加热蒸干最终得到,应在氯化氢氛围中加热蒸干,C错误;
D.虚线框内流程的主要目的是富集溴元素,D错误;
故选B。
9. 一定温度下,AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲线如图所示。
下列说法正确的是
A. a点条件下能生成Ag2CrO4沉淀,也能生成AgCl沉淀
B. b点时,c(Cl-)=c(CrO),Ksp(AgCl)=Ksp(Ag2CrO4)
C. Ag2CrO4+2Cl-2AgCl+CrO的平衡常数K=107.9
D. 向NaCl、Na2CrO4均为0.1ml·L-1的混合溶液中滴加AgNO3溶液,先产生Ag2CrO4沉淀
【答案】C
【解析】
【分析】根据图像,由(1.7,5)可得到Ag2CrO4的溶度积Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO)=(1×10-5)2×1×10-1.7=10-11.7,由(4.8,5)可得到AgCl的溶度积Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl)=1×10-5×1×10-4.8=10-9.8,据此数据计算各选项结果。
【详解】A.假设a点坐标为(4,6.5),此时分别计算反应的浓度熵Q得,Q(AgCl)=10-10.5,Q(Ag2CrO4)=10-17,二者的浓度熵均小于其对应的溶度积Ksp,二者不会生成沉淀,A错误;
B.Ksp为难溶物的溶度积,是一种平衡常数,平衡常数只与温度有关,与浓度无关,根据分析可知,二者的溶度积不相同,B错误;
C.该反应的平衡常数表达式为K=,将表达式转化为与两种难溶物的溶度积有关的式子得K=====1×107.9,C正确;
D.向NaCl、Na2CrO4均为0.1ml·L-1的混合溶液中滴加AgNO3,开始沉淀时所需要的c(Ag+)分别为10-8.8和10-5.35,说明此时沉淀Cl-需要的银离子浓度更低,在这种情况下,先沉淀的是AgCl,D错误;
故答案选C。
10. 常温下,在溶液中滴加pH=1的盐酸,溶液中AG()与盐酸体积(V)之间的关系如图所示,下列说法正确的是
A. 常温下,的电离常数约为
B. F点溶液中:
C. 水的电离程度:
D. Q点溶液中:
【答案】C
【解析】
【详解】A.E点MOH溶液中,结合可知,,MOH的电离常数约为,A错误;
B.F点溶液呈碱性,溶质为MCl和MOH,物质的量相等,MOH的电离程度大于M+的水解程度,故离子浓度关系为:c(M+)>c(Cl−)>c(MOH)>c(OH−)>c(H+),B错误;
C.G点溶液呈中性,水的电离程度无影响,P点酸碱恰好中和,溶质为MCl,水的电离受到促进,因此水的电离程度:P>G,C正确;
D.Q点加入盐酸体积为MOH体积的2倍,溶液中存在物料守恒:c(Cl−)=2c(MOH)+2c(M+) ,根据电荷守恒有c(Cl−)+c(OH−)=c(H+) +c(M+) ,两式处理后有c(H+) =2c(MOH)+c(M+) +c(OH−),故c(H+)>2c(MOH)+c(M+) ,D错误;
故选C。
11. 半导体材料砷化镓晶胞属于立方晶系,结构如图所示,已知:为阿伏加德罗常数的值,晶体密度为,下列叙述错误的是
A. 基态As原子有3个未成对电子B. 砷化镓的化学式为
C. 砷原子的配位数为4D. x,y原子的距离为
【答案】D
【解析】
【详解】A.As为33号元素,原子核外有33个电子,核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3,因此有3个未成对电子,故A正确;
B.根据均摊法,晶胞中Ga原子的个数为4,As原子的个数为=4,所以化学式为GaAs,故B正确;
C.砷化镓晶胞中与镓原子最近的As原子个数是4个,则配位数为4,故C正确;
D.假设晶胞参数为apm,由晶胞结构可知,晶胞中x与y原子的最近距离为体对角线的,则最近距离为,晶胞中As和Ga的原子个数均是4个,则砷化镓的密度为,则,代入可得距离为,故D错误;
故答案选D。
12. 钴的一种化合物的晶胞结构如图所示,已知A点的原子坐标参数为,B点为,晶胞参数边长为a。下列说法中不正确的是
A. 配合物中价电子排布式为
B. 钴的配位数为6
C. C点的原子坐标参数为
D. 该晶体的密度为
【答案】D
【解析】
【详解】A.基态C原子的价电子排布为3d74s2,则配合物中C2+价电子排布式为3d7,故A正确;
B.O可提供孤对电子,且晶胞中O位于面心,由体心和面心位置可知钴的配位数为6,故B正确;
C.A点的原子坐标参数为(0,0,0),B点为,可知晶胞边长为1,C位于体心,则C点的原子坐标参数为,故C正确;
D.由晶胞结构可知,Ti4+位于顶点,C2+位于体心,O2-位于面心,个数比为8×:1:6×=1:1:3,该物质的化学式为TiCO3,=,故D错误;
故选D。
13. 实验室分离苯甲酸乙酯、苯甲酸和环己烷的混合物,流程如下。
已知:苯甲酸乙酯的沸点为212.6℃;“乙醚—环己烷—水共沸物”的沸点为62.1℃。下列说法错误的是
A. “操作b”为水蒸气蒸馏,“操作d”为重结晶
B. 乙醚可用丙酮代替
C. 操作c需要用到的仪器主要有酒精灯、蒸发皿、玻璃棒
D. “水相Ⅱ”主要成分有苯甲酸钠、碳酸氢钠和碳酸钠
【答案】BC
【解析】
【分析】由题给流程可知:向混合物中加入饱和碳酸钠溶液洗涤,将苯甲酸转化为苯甲酸钠,分液得到含有苯甲酸乙酯和环己烷的有机相和水相Ⅰ,水相Ⅰ中含有苯甲酸钠、碳酸氢钠和碳酸钠;向水相中加入乙醚,萃取水相中的苯甲酸乙酯和环己烷,分液得到有机相和萃取液;有机相混合得到有机相Ⅰ,有机相经水蒸气蒸馏得到共沸物和有机相Ⅱ,向有机相中加入无水硫酸镁除去水分,干燥有机相,过滤、蒸馏得到苯甲酸乙酯,向萃取液中加入稀硫酸,将苯甲酸钠转化为苯甲酸,过滤得到苯甲酸粗品,经重结晶得到苯甲酸,据此分析。
【详解】A.由分析可知,“操作b”为水蒸气蒸馏,“操作d”为重结晶,A正确;
B.丙酮易溶于水,乙醚不可用丙酮代替,B错误;
C.操作c为过滤,需要用到的仪器主要有漏斗、玻璃棒、烧杯,C错误;
D.由分析可知,“水相Ⅱ”主要成分有苯甲酸钠、碳酸氢钠和碳酸钠,D正确;
故选BC。
14. 化合物Z是合成非诺洛芬的中间体,其合成路线如下:
下列说法正确的是
A. X→Y反应中的可以用代替
B. 根据Y→Z的反应可知NaBH4具有还原性
C. Y与足量的加成产物中含2个手性碳原子
D. Y、Z可用溶液进行鉴别
【答案】B
【解析】
【分析】根据已知,X发生取代反应生成Y,Y发生还原反应生成Z
【详解】A.X→Y反应中有HBr的生成,的作用是消耗生成的HBr,促进反应进行完全,不可以用代替,A错误;
B.Y转化成Z发生加氢还原反应,由羰基转化为羟基,NaBH4具有还原性故,B正确;
C.Y与足量的加成产物()中含3个手性碳原子,C错误;
D.Y、Z均不具有酚羟基,所以不可用溶液进行鉴别,D错误;
故选B。
15. 生物基聚碳酸异山梨醇酯具有可再生、无毒环保、透明度高等优点。近日,科学家利用甲、乙合成丙(聚碳酸酯材料),如图所示。
下列叙述正确的是
A. 乙的分子式为C7H8O6
B. 甲、乙和丙都属于芳香族化合物
C. 甲和乙在合成丙过程中发生了缩聚反应
D. 甲和乙聚合为丙时,生成水
【答案】C
【解析】
【详解】A.由题干转化关系图中乙的结构简式可知,乙的分子式为C7H10O6,A错误;
B.已知含有苯环化合物为芳香族化合物,由题干有机物结构简式可知,乙中不含苯环,不是芳香族化合物,丙为高分子属于混合物,甲中含有苯环属于芳香族化合物,B错误;
C.由题干转化关系图中各物质的结构简式可知,甲和乙在合成丙的过程中发生了缩聚反应,C正确;
D.由题干转化关系图中各物质的结构简式可知,甲和乙聚合为丙时,生成水,D错误;
故答案为:C。
二、非选择题:本题共5小题,共计55分。
16. 四氧化三铁()磁性纳米颗粒稳定、容易生产且用途广泛,是临床诊断、生物技术和环境化学领域多种潜在应用的有力工具。
(1)能和稀硫酸反应,生成的两种盐是___________。验证反应后溶液中含有的最恰当的试剂是___________。
A.氯水 B.酸性溶液 C.KSCN溶液 D.NaOH溶液
(2)铁粉在氧气中燃烧是制取最为快捷的方法。A~D是制取四氧化三铁的系列装置,A装置用于制取二氧化碳气体,并要求气流稳定,流速可控。
①根据题目要求,A装置最好选___________。(从下图①、②、③中选择)
A.① B.② C.③
②在加入试剂之前,需对装置进行气密性检查。写出检查①的气密性的操作,___________,向分液漏斗中加足量水,塞紧玻璃塞,打开玻璃旋塞,过一会儿,水不再下滴,说明装置①的气密性良好。如果把分液漏斗改成恒压滴液漏斗,___________(填“是”或“否”)可以用上述步骤检验装置的气密性?
③写出B装置中反应的化学方程式___________。
(3)氧化沉淀法也是制取的一种常见方法,其制取流程如下图所示,
副产品P是___________(填写化学式),由溶液N获得该副产品的操作是:加热浓缩→___________→过滤洗涤→晶体加热至完全失去结晶水。
(4)某兴趣小组模仿上述流程制取并测定其产率、具体操作如下:
I.测定绿矾的含量:称取3.0g工业绿矾,配制成250.00mL溶液。量取25.00mL溶液于锥形瓶中,用0.01000酸性溶液滴定至终点,消耗溶液的平均体积为20.00mL。写出滴定时发生反应的离子方程式为___________。
Ⅱ.称取300g工业绿矾,通过上述流程最终制得:50g 计算产品的产率为___________。(保留4位有效数字)
【答案】(1) ①. 、 ②. B
(2) ①. A ②. 用止水夹夹紧橡胶管 ③. 否 ④.
(3) ①. ②. 冷却结晶
(4) ①. ②. 64.66%
【解析】
【小问1详解】
能和稀硫酸反应的化学方程式为,故两种盐分别是、;由于具有还原性,能使酸性溶液褪色,故验证反应后溶液中含有的最恰当的试剂是酸性溶液;
【小问2详解】
①A装置用于制取二氧化碳气体,并要求气流稳定,流速可控,因此最好选用装置①;②检查①的气密性的方法为:用止水夹夹紧橡胶管,,向分液漏斗中加足量水,塞紧玻璃塞,打开玻璃旋塞,过一会儿,水不再下滴,说明装置①的气密性良好;如果把分液漏斗改成恒压滴液漏斗,液体一定能滴下,故不可以用上述步骤检验装置的气密性;③二氧化碳与B中的过氧化钠反应生成碳酸钠和氧气的化学方程式为;
【小问3详解】
由图知,滤液中还含有钠离子和硫酸根,故副产品P是;由溶液N获得该副产品的操作是:加热浓缩→冷却结晶→过滤洗涤→晶体加热至完全失去结晶水;
【小问4详解】
Ⅰ.滴定时亚铁离子被酸性高锰酸钾氧化,发生反应的离子方程式为;Ⅱ工业绿矾中,;300g工业绿矾中,,绿矾中的铁来源四氧化三铁,,,的产率为。
17. 二氧化硫是大气中最常见的污染物之一。英国伦敦、比利时的缪斯河谷和美国多诺拉等城镇大气污染中毒事件,皆与二氧化硫污染有关。某校学习小组在实验室制备并探究其相关性质,装置如图所示。
回答下列问题:
(1)装硫酸溶液的仪器名称为___________;实验前检查装置的气密性的操作是___________。
(2)与硝酸钡反应的离子方程式为___________。
(3)分子中硫原子的杂化方式为___________,分子空间结构为___________,通入溶液,能证明具有还原性的是___________(填“A-E”标号)。
(4)学习小组对固体的纯度进行测定,取固体样品配置成溶液,取放入锥形瓶中,加水稀释到,然后用酸性标准溶液进行滴定,消耗酸性标准溶液。
①滴定终点的判断依据是___________。
②固体的纯度为___________。
【答案】(1) ①. 分液漏斗 ②. 把导管末端插入装有水的水槽中,双手(或热毛巾等)捂住圆底烧瓶外壁,若导管末端有气泡产生,松开双手后能形成一段稳定的水柱,则气密性良好
(2)
(3) ①. ②. V形 ③. B、D、E
(4) ①. 滴入最后一滴酸性标准溶液后,溶液恰好由无色变为(浅)红色,并半分钟内颜色不褪去 ②.
【解析】
【分析】浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫,二氧化硫进入A中使品红褪色可验证其漂白性,进入B中与硝酸钡反应生成硫酸钡沉淀,验证其还原性,进入C中验证其酸性氧化物的性质,进入D和E中均验证其还原性,最后碱性溶液吸收未反应的二氧化硫,据此分析解答。
【小问1详解】
由仪器构造可知装硫酸溶液仪器为分液漏斗;实验前检查装置的气密性的操作是:把导管末端插入装有水的水槽中,双手(或热毛巾等)捂住圆底烧瓶外壁,若导管末端有气泡产生,松开双手后能形成一段稳定的水柱,则气密性良好;
【小问2详解】
与硝酸钡反应生成硫酸钡和NO,离子方程式为:;
【小问3详解】
分子中硫原子价层电子对数为3,采用杂化;中心原子含一对孤电子对,分子空间结构为V形;由以上分析可知B、D、E均可证明二氧化硫具有强还原性;
【小问4详解】
①该实验中使用酸性标准溶液滴定溶液,滴定终点时:滴入最后一滴酸性标准溶液后,溶液恰好由无色变为(浅)红色,并半分钟内颜色不褪去;
②与发生反应:,由反应可知n()=n()=,固体的纯度为。
18. 科学家临床实验证实中草药金银花可抑制新冠病毒复制,其有效成分是“绿原酸”,以下是科研小组设计的“绿原酸(F)”的合成路线:
已知:+→
回答下列问题:
(1)化合物A的名称为___________,A→B的反应类型为___________。
(2)E的官能团名称为___________,可以与___________反应。
(3)D经过①②两步反应转化为E,反应①的反应条件为___________。
(4)C→D的化学方程式为___________。
(5)绿原酸在碱性条件下完全水解后,再酸化得到的芳香族化合物的同分异构体有多种,满足以下条件的有___________种(不考虑立体异构)。
a.含有苯环
b.该物质能与反应
写出核磁共振氢谱显示峰面积之比为的结构简式___________。(写出一种即可)
(6)写出以为基础原料制备聚乳酸()的合成路线:(合成路线见题干,无机试剂可任选)___________。
【答案】(1) ①. 1,2-二氯乙烯 ②. 加成反应
(2) ①. 羟基、羧基 ②. 4
(3)氢氧化钠水溶液、加热
(4)
+Br2+HBr
(5) ①. 10 ②. 、
(6)
CH3CH2COOH
【解析】
【分析】由已知反应原理可知,A与发生加成反应生成B,结合D结构简式可知,A中氯原子位于两个碳原子上,结构简式为,A生成B为;B生成C引入羧基,C生成D引入溴原子,D发生水解反应生产E,E最终生成F;
【小问1详解】
化合物A的结构简式为,名称为1、2-二氯乙烯;由已知反应原理可知,A与发生加成反应生成B,反应类型是加成反应;
【小问2详解】
E的官能团名称为羟基、羧基;F中羧基、酯基、酚羟基能与NaOH反应,1mlF能与4mlNaOH反应;
【小问3详解】
D经过①②两步反应转化为E,反应①为卤代氢在氢氧化钠水溶液条件下的取代反应,反应条件为氢氧化钠水溶液、加热;
【小问4详解】
比较BD结构简式,可知C结构简式为,C→D为溴和C发生的取代反应,化学方程式为+Br2+HBr;
【小问5详解】
绿原酸中含有酯基,在碱性条件下完全水解后,再酸化得到的芳香族化合物;其同分异构体有多种,满足以下条件:a.含有苯环b.1ml该物质能与2mlNaHCO3反应,则1个分子中含有2个羧基;如果苯环上有1个取代基,,有1种情况;如果苯环上有2个取代基,-CH2COOH、-COOH,则有邻间对3种情况;如果苯环上有3个取代基,-CH3、-COOH、-COOH,2个羧基处于邻位时,甲基有2种情况;2个羧基处于间位时,甲基有3种情况;2个羧基处于对位时,甲基有1种情况;合计有10种情况;核磁共振氢谱显示峰面积之比为3:2:2:1的结构简式为:、;
【小问6详解】
聚乳酸()的单体为,则需要在CH3CH2COOH中与羧基相连的碳原子上首先引入一个卤素原子(反应原理类似C生成D的反应),然后水解引入羟基,最后发生缩聚反应生成产物;故合成路线可以为:。
19. 甲基叔戊基醚(TAME,简写为T)常用作汽油添加剂。在催化剂作用下,通过甲醇(简写为M)与2-甲基-2-丁烯(简写为A)的液相反应制得。通过控制条件,体系中主要发生如下反应(B为2-甲基-1-丁烯的简写,不考虑其他副反应):
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
(1)磷钼酸()可作为制备TAME反应催化剂的浸渍试剂。已知钼元素位于第五周期第ⅥB族,核外电子排布与Cr相似。基态钼原子的价层电子排布式为___________。
(2)比较_____(填“>”、“<”或“=”)。
(3)我国学者团队对制备TAME反应的催化剂进行了研究。研究表明:用不同浓度(1~3%)的磷钼酸浸渍催化剂,浓度越大催化剂催化活性越好。用浓度分别为1%、2%、3%的磷钼酸浸渍催化剂进行了三组实验,得到随时间的变化曲线如图所示。
①用3%的磷钼酸浸渍时,在4~6h内,T的平均生成速率为_____。
②下列说法正确的有______。
A.三组实验中,反应速率都随反应进程一直增大
B.平衡后加入惰性溶剂四氢呋喃稀释,减小
C.催化剂可加快化学反应速率,提高甲醇的平衡转化率
D.降低温度,反应ⅰ和ⅱ的正、逆反应速率都减小
E.达到平衡后,加入M,不变
(4)研究团队继续研究其他条件不变时,不同醇烯比(甲醇M与烯烃A的起始物质的量浓度之比)对平衡的影响,当A起始浓度时,测得平衡时B和T的随的变化曲线如图。
当时,计算反应i的平衡常数______(保留小数点后两位)。
【答案】(1)4d55s1
(2)> (3) ①. ②. BDE
(4)6.25
【解析】
【小问1详解】
已知钼元素位于第五周期第ⅥB族,核外电子排布与Cr相似,Cr价电子排布式为3d54s1,则基态钼原子的价层电子排布式为4d55s1;故答案为:4d55s1。
【小问2详解】
根据第一个方程式是第三个方程式减去第二个方程式得到,则>;故答案为:>。
【小问3详解】
①根据用不同浓度(1~3%)的磷钼酸浸渍催化剂,浓度越大催化剂催化活性越好。则曲线是代表为3%的磷钼酸浸渍时,在4~6h内,T的平均生成速率为;故答案为:。
②A.三组实验中,磷钼酸的浓度逐渐减少,反应速率都随反应进行一直减小,故A错误;
B.平衡后加入惰性溶剂四氢呋喃稀释,c(A)减小,反应ⅰ的平衡常数不变,减小,故B正确;C.催化剂可加快化学反应速率,但不能提高甲醇的平衡转化率,故C错误;D.降低温度,速率都减小即反应ⅰ和ⅱ的正、逆反应速率都减小,故D正确;E.达到平衡后,c(T)不变,反应ⅱ平衡逆向移动,c(B)减小,但反应ⅲ平衡常数只与温度有关,故E正确;综上所述,答案为:BDE。
【小问4详解】
根据题中A起始浓度时,则,,,,,则,,则反应ⅰ的平衡常数;故答案为:6.25。
20. 聚酰亚胺是重要的特种工程塑料,广泛应用在航空、纳米、激光等领域,被称为“解决问题的能手”。有机物M是合成聚酰亚胺的中间体。一种合成M的路线图如下:
已知:。
回答下列问题:
(1)芳香族化合物A的名称是___________;X的结构简式为___________,D中官能团的名称是___________。
(2)E→F的反应类型是___________,G的核磁共振氢谱有___________组峰。
(3)下列方法或试剂不能用于区别E、W的是___________(填字母)。
A. 酸性溶液B. 核磁共振氢谱仪
C. 质谱仪D. 溴的溶液
(4)反应B→C的化学方程式为___________。
(5)C的同分异构体中苯环上含有3个取代基,其中2个为,能发生水解反应和银镜反应的有___________种(不含立体异构)。
(6)写出满足下列条件的G的芳香族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,其水解产物之一能与溶液发生显色反应;
③1 ml该物质最多能与8 ml NaOH反应。
【答案】(1) ①. 苯甲酸 ②. CH3CH2OH ③. 酯基、氨基
(2) ①. 取代反应 ②. 2 (3)D
(4)+2HNO3(浓) +2H2O
(5)12 (6)
【解析】
【分析】由有机物的转化关系可知,浓硫酸作用下与乙醇共热发生酯化反应生成,则A为、X为CH3CH2OH、B为;浓硫酸作用下与浓硝酸共热发生硝化反应生成,与铁、盐酸发生还原反应生成;催化剂作用下与一氯甲烷发生取代反应生成,催化剂作用下与氧气发生氧化反应生成,则G为;一定条件下发生脱水反应生成,则W为;催化剂作用下与发生水解反应生成。
【小问1详解】
由分析可知,A的结构简式为,名称为苯甲酸;X的结构简式为CH3CH2OH;由结构简式可知,的官能团为酯基、氨基,故答案为:苯甲酸;CH3CH2OH;酯基、氨基;
【小问2详解】
由分析可知,E→F反应为催化剂作用下与一氯甲烷发生取代反应生成和氯化氢;G的结构简式为,分子中氢原子的类型为2,则分子的核磁共振氢谱有2组峰,故答案为:取代反应;2;
【小问3详解】
A.由结构简式可知,能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应使溶液褪色,而不能与酸性高锰酸钾溶液反应,则酸性高锰酸钾溶液能鉴别和,故不符合题意;
B.由结构简式可知,和氢原子类型不同,核磁共振氢谱的组峰数目不同,则用核磁共振氢谱能鉴别和,故不符合题意;
C.由结构简式可知,和的分子式不同,相对分子质量不同,则用质谱仪能鉴别和,故不符合题意;
D.由结构简式可知,和均不能与溴的四氯化碳溶液反应,则用溴的四氯化碳溶液不能鉴别和,故符合题意;
故选D;
【小问4详解】
由分析可知,B→C的反应为浓硫酸作用下与浓硝酸共热发生硝化反应生成和水,反应的化学方程为+2HNO3(浓) +2H2O,故答案为:+2HNO3(浓) +2H2O;
【小问5详解】
C的同分异构体中苯环上含有3个取代基,其中2个为硝基,能发生水解反应和银镜反应说明同分异构体分子中的取代基为2个硝基和1个甲酸酯基,可以视作二硝基乙苯分子中乙基上的氢原子被HCOO—取代所得结构,共有12种,故答案为:12;
【小问6详解】
由分析可知,G的结构简式为,G的芳香族同分异构体能发生银镜反应,能发生水解反应,其水解产物之一能与氯化铁溶液发生显色反应,1ml该物质最多能与8ml氢氧化钠反应说明同分异构体分子中含有4个酚酯基,结构简式为,故答案为:。选项
A
B
目的
制取
将设计成原电池装置
实验方案
选项
C
D
目的
证明
制取碳酸氢钠
实验方案
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