响水县中2023-2024学年高二上学期第一次测试
化学试题
考生注意:
1.本试题分第I卷和第II卷,共8页;
2.满分100分,考试时间75分钟;
3.可能涉及的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Fe-56 Ba-137
第I卷选择题(共39分)
一、单项选择题(本题包括13小题,每小题3分,共计39分。)
1. 根据国际形势,我国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。“碳中和”是指的排放总虽通过植树造林、节能减排等形式,以抵消自身产生的排放量,实现的“零排放”。科学家提出有关甲醇的碳循环如图所示。下列说法错误的是
A. 图中能量转化方式只有2种
B. 属于无机化合物、属于有机化合物
C. 中含有0.1mol O—H键
D. 利用合成燃料能促进“碳中和”
2. 下列化学用语或图示表达正确的是
A. 乙酸的键线式 B. 2-甲基丁醇的结构简式
C. 乙烯的空间填充模型: D. 聚氯乙烯的链节为CH2=CHCl
3. 下列说法中正确的是
A. 正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点逐渐降低
B. 等质量的A、B两种烃分别完全燃烧后,生成的与消耗的的物质的量均相同,则A和B一定互为同系物
C. 和的最简式相同
D. 依据间二甲苯只有一种结构可判断苯分子中不存在碳碳单键与碳碳双键交替结构
4. 化合物X是一种有机溶剂。使用现代分析仪器对有机物X的分子结构进行测定,相关结果如图1、图2、图3所示:
有关X的说法不正确的是
A. X的相对分子质量应为74
B. X的分子式是C4H10O
C. 0.3molX中含有C-H键的数目为3mol
D. 有机物M是X的同分异构体,M的结构有4种(不包括X本身,且不考虑立体异构)
5. 芳香化合物A()在一定条件下可以发生如图所示的转化(其他产物和水已略去)。其中有机物D也可以由丙烯酸经过几步有机反应制得,其中最佳的次序是
A. 加成、水解、酸化、氧化 B. 水解、加成、酸化、氯化
C. 水解、酸化、加成、氧化 D. 加成、氧化、水解、酸化
6. 利用电化学原理,将电催化还原为淀粉是实现碳循环再平衡的最具有吸引力的途径之一、该方法中碳循环如图所示,下列说法正确的是
A. 用碘水可检验葡萄糖反应生成了淀粉 B. 电催化过程将化学能转变为电能
C. 常温下22.4L 被还原为CO得到2mol D. 淀粉与葡萄糖均属于多糖
7. 实验室用和浓盐酸反应生成后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是
A. A B. B C. C D. D
8. 在给定条件下,下列选项所示物质间转化均能实现的是
A.
B.
C.
D.
9. 短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X原子的核外有7个电子,Y在周期表中位于IIA族,Y、Z原子的最外层电子数之和等于W原子的最外层电子数,W的氢化物热稳定性在同周期元素中最强。下列说法正确的是
A. 原子半径:r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)
B. 元素Y、W的简单离子具有相同的电子层结构
C. Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的强
D. X的简单氢化物水溶液酸碱性与W的简单氢化物水溶液酸碱性不同
10. 某黄酮类药物的合成反应如下图。下列说法正确的是
A. 化合物X中所有原子可处于同一平面
B. 化合物X与足量反应以后的分子中含3个手性碳原子
C. 1mol化合物Y最多可以消耗溴水中2mol
D. 化合物Y存在顺反异构现象
11. 由一种工业废渣(主要成分为、少量Fe、Al的氧化物,其他杂质酸浸时不反应)为原料制备的实验过程如下。下列说法正确的是
A. “酸浸”时发生反应的离子方程式为
B. 将废渣粉碎同时酸浸时不断搅拌可以加快酸浸时反应速率
C. “氧化”后的溶液中存在的阳离子为、、
D. 操作X为萃取分液,使用的玻璃仪器为分液漏斗和烧杯
12. 我国自主研发对二甲苯的绿色合成路线如图所示,有关说法正确的是
A. 异戊二烯和丙烯醛均有顺反异构现象
B. 过程①发生了加成反应生成M,其结构简式为
C. 过程②有C=O键、O—H键的断裂和形成
D. 该合成路线理论上原子利用率100%,最终可用蒸馏方法分离得到对二甲苯粗产品
13. 1,2-二溴乙烷在农业、医药上有多种用途,也可用作汽油抗震液中铅的消除剂。用30.0mL浓硫酸、15.0mL 95%乙醇和12.00g液溴制备1,2-二溴乙烷的装置如图所示(加热及夹持装置略)。
第一步用乙醇制乙烯:(加热时乙醇会炭化,制得的气体中含有、等杂质气体);
第二步将乙烯通入液溴:(反应放热)。
下列说法正确的是
A. 装置A用于制备乙烯,仪器a的名称为长颈漏斗
B. 装置B是安全瓶,可监测实验进行时D中是否发生堵塞,若发生堵塞,装置B的玻璃管中可能出现的现象是玻璃管中的液面上升
C. 装置C中盛装的是NaOH溶液,吸收装置D挥发出的溴
D. 装置D中试管内水的作用是降温,目的是减少溴的挥发
第II卷非选择题(共61分)
14. 根据要求完成下列各小题。
(1)如1图是含C、H、O三种元素的某有机分子模型(图中球与球之间的连线代表单键、双键等化学键),该有机物能发生的反应类型_______(选填字母)。
1图
a.取代反应 b.加聚反应 c.缩聚反应 d.消去反应 e.置换反应
(2)相对分子质量为86的烷烃,若此有机物的一氯代物只有2种,写出此有机物的名称(系统命名)为_______。
(3)下列各组有机化合物,不论两者以什么比例混合,只要总物质量一定,则完全燃烧时消耗量为一恒量的是_______(选填字母)。
A. 和 B. 和
C. 和 D. 和
(4)某物质的最简式为CH,属于芳香烃,且所有原子一定在一个平面上,写出该物质与浓硝酸、浓硫酸混合加热的化学方程式_______。
(5)乙基香兰素()是当今世界上最重要的合成香料之一,X是乙基香兰素的同分异构体,可以利用X通过不同的反应制得下列物质(如2图所示)。
请回答下列问题:
①写出X的结构简式:_______。
②写出反应III的反应试剂和条件:_______。
③反应IV的化学方程式为:_______。
15. 我国著名药学家屠呦呦因发现治疗疟疾新型药物青蒿素和双氢青蒿素而获2015年诺贝尔生理学或医学奖,震惊世界,感动中国。已知青蒿素一种化学部分工艺流程如下:
已知:+
(1)化合物A分子中手性碳原子的数目是_______个。
(2)C→D还可能生成分子式为副产物,该副产物的结构简式为_______。
(3)M与E互为同系物,但比E少两个碳原子,写出一种满足下列条件的M的同分异构体的结构简式:_______。
a.能与溶液发生显色反应
b.1mol该物质最多可以消耗4mol NaOH
c.核磁共振氢谱有二组峰
(4)流程中设计E→F、G→H的目的是_______。
(5)根据上述信息,写出由苯甲醛和乙烯为原料,制备苄基乙醛()的合成路线流程图_____ (无机试剂及有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
16. 苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸,其反应原理简示如图:
KMnO4→+MnO2、+HCl→+KCl
名称 相对分子质量 熔点/℃ 沸点I℃ 密度/(g mL-1) 溶解性
甲苯 92 -95 110.6 0.867 不溶于水,易溶于乙醇
苯甲酸 122 122.4(100℃左右开始升华) 248 - 微溶于冷水,易溶于乙醇、热水
实验步骤:
①在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8g(约0.03mol)高锰酸钾,慢慢开启搅拌器,并加热回流至回流液不再出现油珠。
②停止加热,继续搅拌,冷却片刻后,从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液,并将反应混合物趁热过滤,用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液,于冰水浴中冷却,然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出苯甲酸过滤,用少量冷水洗涤,放在沸水浴上干燥。称量,粗产品为1.0g。
③纯度测定:称取0.122g粗产品,配成乙醇溶液,于100mL容量瓶中定容。每次移取25.00mL溶液,用0.01000mol L-1的KOH标准溶液滴定,三次滴定平均消耗21.50mL的KOH标准溶液。
回答下列问题:
(1)根据上述实验药品的用量,三颈烧瓶的最适宜规格为______(填标号)。
A. 100mL B. 250mL C. 500mL D. 1000mL
(2)当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成,其判断理由是______。
(3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是______;该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理,请用反应的离子方程式表达其原理______。
(4)“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是______。
(5)干燥苯甲酸晶体时,若温度过高,可能出现的结果是______。
(6)本实验制备的苯甲酸的纯度为______;据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于______(填标号)。
A.70% B.60% C.50% D.40%
17. 用废铁屑(含少量杂质FeS,FeS能溶于稀硫酸生成有毒的气体)为原料制备摩尔盐[]。实验装置如下:
(1)称取一定量的废铁屑于三颈烧瓶中,先向其中加入过量稀硫酸,置于50~60℃水浴加热充分反应,待冷却至室温后向其中滴加氨水,充分反应后得到浅绿色悬浊液,过滤,乙醇洗涤沉淀,低温干燥,得到摩尔盐晶体。
①尾气的成分为_______。
②检验制得的摩尔盐晶体中含有的实验方法为_______。
(2)摩尔盐化学式确定:称取一定质量的新制摩尔盐,溶于水配成250mL溶液。取25.00mL该溶液加入足量的溶液,得到白色沉淀1.398g;另取25.00mL该溶液用0.0200 酸性溶液将溶液中的氧化为,恰好完全反应(被还原为)时,消耗溶液的体积为25.00mL。
①写出该过程中与反应的离子方程式_______。
②确定摩尔盐的化学式,并写出计算过程_______。
响水县中2023-2024学年高二上学期第一次测试
化学试题 答案解析
考生注意:
1.本试题分第I卷和第II卷,共8页;
2.满分100分,考试时间75分钟;
3.可能涉及的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Fe-56 Ba-137
第I卷选择题(共39分)
一、单项选择题(本题包括13小题,每小题3分,共计39分。)
1. 根据国际形势,我国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。“碳中和”是指的排放总虽通过植树造林、节能减排等形式,以抵消自身产生的排放量,实现的“零排放”。科学家提出有关甲醇的碳循环如图所示。下列说法错误的是
A. 图中能量转化方式只有2种
B. 属于无机化合物、属于有机化合物
C. 中含有0.1mol O—H键
D. 利用合成燃料能促进“碳中和”
【答案】A
【解析】
【详解】A.图中能量转化方式有:光能转化为电能、电能转化为化学能、风能转化为电能、化学能转化为热能等,A错误;
B.有机物为除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐以外的含碳化合物;属于无机化合物、属于有机化合物,B正确;
C.1分子甲醇中含有1个O-H键,则中含有0.1mol O—H键,C正确;
D.利用合成燃料可以充分利用二氧化碳资源,能促进“碳中和”,D正确;
故选A。
2. 下列化学用语或图示表达正确的是
A. 乙酸的键线式 B. 2-甲基丁醇的结构简式
C. 乙烯的空间填充模型: D. 聚氯乙烯的链节为CH2=CHCl
【答案】C
【解析】
【详解】A.乙酸的键线式应该为 ,A错误;
B.该有机物的名称应该是3-甲基-1-丁醇,B错误;
C.乙烯空间填充模型: ,C正确;
D.聚氯乙烯的链节应该为-CH2-CHCl-,D错误;
答案选C。
3. 下列说法中正确的是
A. 正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点逐渐降低
B. 等质量的A、B两种烃分别完全燃烧后,生成的与消耗的的物质的量均相同,则A和B一定互为同系物
C. 和的最简式相同
D. 依据间二甲苯只有一种结构可判断苯分子中不存在碳碳单键与碳碳双键交替结构
【答案】A
【解析】
【详解】A.正戊烷、异戊烷、新戊烷随着支链增加,沸点逐渐降低,A正确;
B.同系物是指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物;烃燃烧通式为CxHy+(x+y)O2xCO2+y H2O,等质量的A、B两种烃分别完全燃烧后,生成的与消耗的的物质的量均相同,A和B可能实验式相同,但不一定互为同系物,B错误;
C.和分别为C8H8、C6H12,最简式分别为CH、CH2,不相同,C错误;
D.若苯分子存在碳碳单键与碳碳双键交替结构、或碳碳之间化学键完全相同时,其间二甲苯均只有一种结构,不能依据间二甲苯只有一种结构可判断苯分子中不存在碳碳单键与碳碳双键交替结构,D错误;
故选A。
4. 化合物X是一种有机溶剂。使用现代分析仪器对有机物X的分子结构进行测定,相关结果如图1、图2、图3所示:
有关X的说法不正确的是
A. X的相对分子质量应为74
B. X的分子式是C4H10O
C. 0.3molX中含有C-H键的数目为3mol
D. 有机物M是X的同分异构体,M的结构有4种(不包括X本身,且不考虑立体异构)
【答案】D
【解析】
【分析】质荷比最大值为化合物X的相对分子质量,其相对分子质量为74,含有C-H、C-O-C,分子中有两种不同化学环境的氢原子,个数比为2:3,故化合物X为CH3CH2OCH2CH3。
【详解】A.质谱图中质荷比最大的值为X的相对分子质量,X的相对分子质量为74,A正确;
B.根据分析可知,X为CH3CH2OCH2CH3,分子式为C4H10O,B正确;
C.X为CH3CH2OCH2CH3,1个X分子中含有10个C-H键,0.3molX中含有C-H键数目为3mol,C正确;
D.有机物M为X的同分异构体,若M为醇类,碳链为C-C-C-C时,羟基有2个位置,碳链为 时,羟基有2个位置,若M为醚类,有CH3OCH2CH2CH3、 ,因此M的结构有6种,D错误;
故答案选D。
5. 芳香化合物A()在一定条件下可以发生如图所示的转化(其他产物和水已略去)。其中有机物D也可以由丙烯酸经过几步有机反应制得,其中最佳的次序是
A. 加成、水解、酸化、氧化 B. 水解、加成、酸化、氯化
C. 水解、酸化、加成、氧化 D. 加成、氧化、水解、酸化
【答案】A
【解析】
【详解】由芳香化合物A的结构简式和反应后B和C的分子式判断,A在碱性条件下水解后酸化得到BC,C的结构为,C氧化得到D,且D能发生银镜反应,则D为HCOCOCOOH;丙烯酸CH2=CH-COOH与Cl2加成得到,后在NaOH水溶液中水解生成,最后酸化得到,再氧化得到D;
故选A。
6. 利用电化学原理,将电催化还原为淀粉是实现碳循环再平衡的最具有吸引力的途径之一、该方法中碳循环如图所示,下列说法正确的是
A. 用碘水可检验葡萄糖反应生成了淀粉 B. 电催化过程将化学能转变为电能
C. 常温下22.4L 被还原为CO得到2mol D. 淀粉与葡萄糖均属于多糖
【答案】A
【解析】
【分析】如图,电催化下,先转化为CO,CO再转化为,乙酸再转化为,最后转化为淀粉(),淀粉经生物代谢转化为,形成循环;
【详解】A.淀粉遇碘水变蓝,所以用碘水可检验葡萄糖反应生成了淀粉,故A正确;
B.电催化过程将还原为淀粉,其能量转化方式为:电能转化为化学能,故B错误;
C.常温下,,所以不能用进行相关计算,故C错误;
D.淀粉()属于高分子化合物,是多糖,葡萄糖属于单糖,故D错误;
故选A。
7. 实验室用和浓盐酸反应生成后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是
A A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
【详解】A.浓盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,可用饱和食盐水除去HCl,Cl2可用浓硫酸干燥,A装置能达到实验目的,故A不符合题意;
B.氯气的密度大于空气,用向上排空气法收集,B装置能收集氯气,故B不符合题意;
C.湿润的红布条褪色,干燥的红色布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,故C不符合题意;
D.氯气在水中的溶解度较小,应用NaOH溶液吸收尾气,D装置不能达到实验目的,故D符合题意;
答案选D。
8. 在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.向饱和食盐水中通入二氧化碳和氨气,得到碳酸氢钠和氯化铵,其反应为;受热分解,,故A错误;
B.与少量氨水反应得到,其反应为;与硫酸反应得,其反应为,故B正确;
C.Cu与浓硫酸在加热条件下得到硫酸铜、二氧化硫和水,其反应为,与NaOH反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,其反应为,故C错误;
D.与盐酸反应,,电解溶液生成氢氧化镁沉淀和氯气、氢气,其反应为,故D错误;
故选B。
9. 短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,X原子的核外有7个电子,Y在周期表中位于IIA族,Y、Z原子的最外层电子数之和等于W原子的最外层电子数,W的氢化物热稳定性在同周期元素中最强。下列说法正确的是
A. 原子半径:r(X)<r(Y)<r(Z)<r(W)
B. 元素Y、W的简单离子具有相同的电子层结构
C. Z的最高价氧化物对应水化物的酸性比X的强
D. X的简单氢化物水溶液酸碱性与W的简单氢化物水溶液酸碱性不同
【答案】D
【解析】
【分析】X原子的核外有7个电子,则原子序数为7,为N元素;X、Y、Z、W均为主族元素且原子序数依次增大,Y在周期表中位于IIA族,则Y为Mg元素;根据Y为Mg元素,可知Y、Z、W均为第三周期元素,根据元素周期律,同周期元素从左到右,非金属性依次增强,同主族从上到下依次减弱,W的氢化物热稳定性在同周期元素中最强,则W为Cl元素,最外层7个电子;Y在周期表中位于IIA族,Y的最外层2个电子,则Z最外层为5个电子,为P元素;综上所述,X为N元素;Y为Mg元素;Z为P元素;W为Cl元素;
【详解】A.同周期元素原子半径从左到右依次减小,同主族元素原子半径从上到下依次增大,且电子层数越多,微粒半径越大,所以r(X)<r(W)<r(Z)<r(Y),故A错误;
B.Y为Mg元素,简单离子为,核外10个电子;W为Cl元素,简单离子为,核外18个电子,电子层结构不同,故B错误;
C.根据元素周期律,同周期元素从左到右,非金属性依次增强,同主族从上到下依次减弱,非金属性:,所以Z、X的最高价氧化物对应水化物的酸性:,故C错误;
D.X为N元素,X的简单氢化物为,水溶液呈碱性,W为Cl元素,W的简单氢化物为HCl,水溶液呈酸性,故D正确;
故选D。
10. 某黄酮类药物的合成反应如下图。下列说法正确的是
A. 化合物X中所有原子可处于同一平面
B. 化合物X与足量反应以后的分子中含3个手性碳原子
C. 1mol化合物Y最多可以消耗溴水中2mol
D. 化合物Y存在顺反异构现象
【答案】C
【解析】
【详解】A.化合物X中含有甲基,不可能所有原子处于同一平面,A错误;
B.手性碳原子指连接四个各不相同的基团或原子的碳原子,如图标注处的碳原子在化合物X与足量反应以后为手性碳原子,反应后有4个手性碳原子,B错误;
C.Y中含有一个碳碳双键可以与发生加成反应,苯环上羟基邻、对位的氢原子可以与发生取代反应,有1个氢原子可以被取代,故1mol化合物Y最多可以消耗溴水中2mol ,C正确;
D.碳碳双键两端的碳原子分别连接两个不同的基团或原子存在顺反异构,化合物Y碳碳双键一端的碳原子连接两个相同的甲基,不存在顺反异构现象,D错误;
故选C。
11. 由一种工业废渣(主要成分为、少量Fe、Al的氧化物,其他杂质酸浸时不反应)为原料制备的实验过程如下。下列说法正确的是
A. “酸浸”时发生反应的离子方程式为
B. 将废渣粉碎同时酸浸时不断搅拌可以加快酸浸时反应速率
C. “氧化”后的溶液中存在的阳离子为、、
D. 操作X为萃取分液,使用的玻璃仪器为分液漏斗和烧杯
【答案】BD
【解析】
【详解】A.为微溶物,应写化学式,离子方程式为:,故A错误;
B.废渣粉碎可以增大反应的接触面积,从而加快反应速率,同时搅拌也有利于反应充分混合接触,增大反应速率,故B正确;
C.、少量Fe、Al的氧化物加酸时均溶于硫酸得到相应的硫酸盐,再加双氧水将亚铁离子氧化成三价铁,“氧化”后的溶液中存在的阳离子为、、、,故C错误;
D.操作X为萃取分液,萃取需要用到分液漏斗,烧杯,故D正确;
故选:BD。
12. 我国自主研发对二甲苯的绿色合成路线如图所示,有关说法正确的是
A. 异戊二烯和丙烯醛均有顺反异构现象
B. 过程①发生了加成反应生成M,其结构简式为
C. 过程②有C=O键、O—H键的断裂和形成
D. 该合成路线理论上原子利用率100%,最终可用蒸馏方法分离得到对二甲苯粗产品
【答案】B
【解析】
【详解】A.异戊二烯和丙烯醛碳碳双键有一端的基团均相同,不存在顺反异构现象,A错误;
B.由图示可知,过程①发生了加成反应生成M,M为,B正确;
C.过程②中存在C-H键断裂形成苯环,M的醛基中碳氧双键断裂后转化为对二甲苯中的甲基,氧生成水,存在有C=O键断裂但不存在其形成,C错误;
D.该合成路线中还生成水,故理论上原子利用率小于100%,D错误;
故选B。
13. 1,2-二溴乙烷在农业、医药上有多种用途,也可用作汽油抗震液中铅的消除剂。用30.0mL浓硫酸、15.0mL 95%乙醇和12.00g液溴制备1,2-二溴乙烷的装置如图所示(加热及夹持装置略)。
第一步用乙醇制乙烯:(加热时乙醇会炭化,制得的气体中含有、等杂质气体);
第二步将乙烯通入液溴:(反应放热)。
下列说法正确的是
A. 装置A用于制备乙烯,仪器a的名称为长颈漏斗
B. 装置B是安全瓶,可监测实验进行时D中是否发生堵塞,若发生堵塞,装置B的玻璃管中可能出现的现象是玻璃管中的液面上升
C. 装置C中盛装的是NaOH溶液,吸收装置D挥发出的溴
D. 装置D中试管内水的作用是降温,目的是减少溴的挥发
【答案】B
【解析】
【分析】A中乙醇发生消去反应生成乙烯,B装置调节压强其安全瓶作用,C除去乙烯中杂质气体,乙烯与溴在D中反应生成1,2-二溴乙烷,尾气通过E碱液处理;
【详解】A.装置A用于制备乙烯,仪器a的名称为分液漏斗,A错误;
B.装置B是安全瓶,可监测实验进行时D中是否发生堵塞,若发生堵塞,装置中压强增大,装置B的玻璃管中可能出现的现象是玻璃管中的液面上升,B正确;
C.装置C中盛装的是NaOH溶液,吸收乙烯含有的、等杂质气体,C错误;
D.乙烯通入液溴反应放热;装置D烧杯中水的作用是降温,减少溴的挥发;试管内水的作用是液封,减少溴的挥发,提高溴的利用率,D错误;
故选B。
第II卷非选择题(共61分)
14. 根据要求完成下列各小题。
(1)如1图是含C、H、O三种元素的某有机分子模型(图中球与球之间的连线代表单键、双键等化学键),该有机物能发生的反应类型_______(选填字母)。
1图
a取代反应 b.加聚反应 c.缩聚反应 d.消去反应 e.置换反应
(2)相对分子质量为86的烷烃,若此有机物的一氯代物只有2种,写出此有机物的名称(系统命名)为_______。
(3)下列各组有机化合物,不论两者以什么比例混合,只要总物质的量一定,则完全燃烧时消耗量为一恒量的是_______(选填字母)。
A. 和 B. 和
C. 和 D. 和
(4)某物质的最简式为CH,属于芳香烃,且所有原子一定在一个平面上,写出该物质与浓硝酸、浓硫酸混合加热的化学方程式_______。
(5)乙基香兰素()是当今世界上最重要的合成香料之一,X是乙基香兰素的同分异构体,可以利用X通过不同的反应制得下列物质(如2图所示)。
请回答下列问题:
①写出X的结构简式:_______。
②写出反应III的反应试剂和条件:_______。
③反应IV的化学方程式为:_______。
【答案】(1)abe (2)2,3-二甲基丁烷 (3)BD
(4) (5) ①. ②. 氢氧化钠醇溶液、加热 ③. +2NaOH+2NaBr
【解析】
【分析】X是乙基香兰素的同分异构体,X通过反应Ⅰ生成酯、通过Ⅱ在苯的支链上引入溴原子生成,则X为;在氢氧化钠醇溶液中加热发生消去反应生成A:;A加成生成引入溴原子生成,再发生取代反应将溴原子转化为羟基生成,酸化后得到最终产物;
【小问1详解】
由图可知,该物质为CH2=CCH3COOH,分子中含有碳碳双键,能发生加聚反应;含有羧基能发生取代反应,具有酸的通性能发生置换反应;故选abe;
【小问2详解】
烷烃分子通式为CnH2n+2(n≥1,且n为正整数);相对分子质量为86的烷烃,则n=6,若此有机物的一氯代物只有2种,则结构简式为CH(CH3)2CH(CH3)2,此有机物的名称(系统命名)为2,3-二甲基丁烷;
【小问3详解】
有机物燃烧通式为CxHyOz+(x+y-y)O2xCO2+y H2O;
A.1分子和耗氧量分别为3分子、4.5分子,则完全燃烧时消耗量不为一恒量,A错误;
B.1分子和耗氧量分别为4.5分子、4.5分子,则完全燃烧时消耗量为一恒量,B正确;
C.1分子和耗氧量分别为3.5分子、4.5分子,则完全燃烧时消耗量不为一恒量,C错误;
D.1分子和耗氧量分别为3分子、3分子,则完全燃烧时消耗量为一恒量,D正确;
故选BD。
【小问4详解】
某物质的最简式为CH,属于芳香烃,且所有原子一定在一个平面上,该物质为苯,苯与浓硝酸、浓硫酸混合加热生成硝基苯,;
【小问5详解】
①由分析可知,X的结构简式:。
②反应III为在氢氧化钠醇溶液中加热发生消去反应生成A:;反应试剂和条件:氢氧化钠醇溶液、加热。
③反应IV为在氢氧化钠水溶液中加热发生取代反应将溴原子转化为羟基生成,反应为+2NaOH+2NaBr。
15. 我国著名药学家屠呦呦因发现治疗疟疾新型药物青蒿素和双氢青蒿素而获2015年诺贝尔生理学或医学奖,震惊世界,感动中国。已知青蒿素的一种化学部分工艺流程如下:
已知:+
(1)化合物A分子中手性碳原子的数目是_______个。
(2)C→D还可能生成分子式为的副产物,该副产物的结构简式为_______。
(3)M与E互为同系物,但比E少两个碳原子,写出一种满足下列条件的M的同分异构体的结构简式:_______。
a.能与溶液发生显色反应
b.1mol该物质最多可以消耗4mol NaOH
c.核磁共振氢谱有二组峰
(4)流程中设计E→F、G→H的目的是_______。
(5)根据上述信息,写出由苯甲醛和乙烯为原料,制备苄基乙醛()的合成路线流程图_____ (无机试剂及有机溶剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。
【答案】(1)1 (2)
(3) (4)保护酮基
(5)CH2=CH2+H2OCH3CH2OHCH3CHO+
【解析】
【分析】A转化为B,B成环生成C,C和氢气加成得到D,D转化为E,E转化为F保护羰基,F生成G,G生成H将被保护的羰基转化回来,H最终转化为青蒿素。
【小问1详解】
手性碳原子是连有四个不同基团的碳原子;中手性碳原子的数目是1个;
【小问2详解】
C→D和氢气加成过程中也可能羰基被加成为羟基,生成分子式为的副产物,的不饱和度为6,则说明C中羰基、碳碳双键均被加成得到副产物,其结构为;
【小问3详解】
同系物是指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物;M与E互为同系物,但比E少两个碳原子,则M中含有六元环、醛基、酮基、酯基,不饱和度为4,除碳六元环外还有8个碳、4个氧;
a.能与溶液发生显色反应,则含有苯环和酚羟基;
b.1mol该物质最多可以消耗4mol NaOH,则需要含有4个酚羟基;
c.核磁共振氢谱有二组峰,结构对称性很好;
结构可以为:;
【小问4详解】
E→F反应中酮基被反应、G→H反应中酮基被恢复,故其目的是保护酮基;
【小问5详解】
乙烯和水加成生成乙醇,乙醇氧化为乙醛,乙醛和苯甲醛发生已知反应生成,发生消去反应生成,然后加成得到;故流程为:CH2=CH2+H2OCH3CH2OHCH3CHO+。
16. 苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸,其反应原理简示如图:
KMnO4→+MnO2、+HCl→+KCl
名称 相对分子质量 熔点/℃ 沸点I℃ 密度/(g mL-1) 溶解性
甲苯 92 -95 110.6 0.867 不溶于水,易溶于乙醇
苯甲酸 122 122.4(100℃左右开始升华) 248 - 微溶于冷水,易溶于乙醇、热水
实验步骤:
①在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8g(约0.03mol)高锰酸钾,慢慢开启搅拌器,并加热回流至回流液不再出现油珠。
②停止加热,继续搅拌,冷却片刻后,从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液,并将反应混合物趁热过滤,用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液,于冰水浴中冷却,然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤,用少量冷水洗涤,放在沸水浴上干燥。称量,粗产品为1.0g。
③纯度测定:称取0.122g粗产品,配成乙醇溶液,于100mL容量瓶中定容。每次移取25.00mL溶液,用0.01000mol L-1的KOH标准溶液滴定,三次滴定平均消耗21.50mL的KOH标准溶液。
回答下列问题:
(1)根据上述实验药品的用量,三颈烧瓶的最适宜规格为______(填标号)。
A. 100mL B. 250mL C. 500mL D. 1000mL
(2)当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成,其判断理由是______。
(3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是______;该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理,请用反应的离子方程式表达其原理______。
(4)“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是______。
(5)干燥苯甲酸晶体时,若温度过高,可能出现结果是______。
(6)本实验制备的苯甲酸的纯度为______;据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于______(填标号)。
A.70% B.60% C.50% D.40%
【答案】(1)B (2)无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化
(3) ①. 除去过量的高锰酸钾,避免在用盐酸酸化时,产生氯气 ②. 2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O
(4)MnO2 (5)苯甲酸升华而损失
(6) ①. 86.0% ②. C
【解析】
【分析】甲苯和高锰酸钾反应生成苯甲酸钾和二氧化锰,加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液还原剩余高锰酸钾,将反应混合物趁热过滤,除去二氧化锰。合并滤液和洗涤液,于冰水浴中冷却,然后用浓盐酸酸化,苯甲酸钾和盐酸反应析出苯甲酸。
【小问1详解】
烧瓶内盛放液体的体积不超过其容积的 、不低于 ,所以三颈烧瓶的最适宜规格为250mL,选B;
【小问2详解】
甲苯难溶于水,苯甲酸钾能溶于水,当回流液不再出现油珠,说明甲苯完全被氧化,即可判断反应已完成;
【小问3详解】
加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液,除去过量的高锰酸钾,避免在用盐酸酸化时,产生氯气;该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理,高锰酸钾被还原为Mn2+、草酸被氧化为二氧化碳,反应的离子方程式为2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O;
【小问4详解】
高锰酸钾被甲苯还原为MnO2,MnO2难溶于水,“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是MnO2;
【小问5详解】
苯甲酸100℃左右开始升华,干燥苯甲酸晶体时,若温度过高,可能出现的结果是苯甲酸升华而损失;
【小问6详解】
称取0.122g粗产品,配成乙醇溶液,于100mL容量瓶中定容。每次移取25.00mL溶液,用0.01000mol L-1的KOH标准溶液滴定,三次滴定平均消耗21.50mL的KOH标准溶液,25.00mL溶液中苯甲酸的物质的量=n(KOH)= 0.01mol L-1×0.0215L=0.000215mol,本实验制备的苯甲酸的纯度为 ;甲苯的理论产量为1.5mL×0.867g/mL÷92g/mol×122g/mol=1.72g,本实验中苯甲酸的产率最接近于,选C。
17. 用废铁屑(含少量杂质FeS,FeS能溶于稀硫酸生成有毒的气体)为原料制备摩尔盐[]。实验装置如下:
(1)称取一定量的废铁屑于三颈烧瓶中,先向其中加入过量稀硫酸,置于50~60℃水浴加热充分反应,待冷却至室温后向其中滴加氨水,充分反应后得到浅绿色悬浊液,过滤,乙醇洗涤沉淀,低温干燥,得到摩尔盐晶体。
①尾气的成分为_______。
②检验制得的摩尔盐晶体中含有的实验方法为_______。
(2)摩尔盐化学式确定:称取一定质量的新制摩尔盐,溶于水配成250mL溶液。取25.00mL该溶液加入足量的溶液,得到白色沉淀1.398g;另取25.00mL该溶液用0.0200 酸性溶液将溶液中的氧化为,恰好完全反应(被还原为)时,消耗溶液的体积为25.00mL。
①写出该过程中与反应的离子方程式_______。
②确定摩尔盐的化学式,并写出计算过程_______。
【答案】(1) ①. ②. 取少量晶体于试管中,向其中滴加NaOH溶液,加热,将湿润红色石蕊试纸置于试管口,若试纸变蓝,则晶体中含有
(2) ①. ②.
【解析】
【分析】废铁屑(含少量杂质FeS)和稀硫酸反应生成FeSO4、H2、H2S,滴加氨水充分反应后得到浅绿色悬浊液,过滤,乙醇洗涤沉淀,低温干燥,得到摩尔盐晶体,部分氨水分解产生氨气,B是安全瓶,C中酸性高锰酸钾溶液吸收H2S、NH3,尾气为H2。
【小问1详解】
①由分析可知尾气为H2;
②检验是利用其与强碱反应产生氨气,然后检验氨气的方法进行,故检验制得的摩尔盐晶体中含有的实验方法为:取少量晶体于试管中,向其中滴加NaOH溶液,加热,将湿润红色石蕊试纸置于试管口,若试纸变蓝,则晶体中含有;
【小问2详解】
①由题意与发生氧化还原反应得到Cr3+和Fe3+,反应的离子方程式为;
②由题意,1.398g白色沉淀为BaSO4,25.00mL所配溶液中,n()=n(BaSO4)==0.006mol;根据可知25.00mL所配溶液中,n()=6n()=6×0.0200×25.00mL×10-3L/mL=3×10-3mol,则摩尔盐中与个数比=0.006mol:0.003mol=2:1,则摩尔盐化学式可表示为,结合化学式可知x=2,故摩尔盐化学式为。