山东省2021届高三等级考化学冲刺卷（一） Word版含答案

山东省2021届高三等级考化学冲刺卷（一） Word版含答案

等级考仿真冲刺卷(一) (时间:90 分钟 满分:100 分) 可能用到的相对原子质量:H 1 O 16 S 32 Fe 56 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.中国古代炼丹术中蕴含了丰富的化学知识。下列对炼丹术中相关记 载的原理解释不正确的是( ) 选 项 相关记载 解释 A 《抱朴子》:“曾青(CuSO4)涂铁,铁 赤色如铜……外变而内不化也。” 发 生 了 铁 置 换 铜 单 质 的 反应 B 《吕氏春秋·别类编》:“金(古代 的‘金’往往指铜)柔锡柔,合两柔 则刚。” 合金的硬度大于组成它的 纯金属的硬度 C 《抱朴子》:“丹砂(HgS)烧之成水 银,积变又还成丹砂。” 发生了可逆反应:HgS Hg + S D 《 周 易 参 同 契 》 : “ 胡 粉 [2PbCO3·Pb(OH)2]投火中,色坏还 此处的“火”中含有碳,将 胡粉发生分解反应生成的 为铅(Pb)。” 铅的氧化物还原为单质铅 2.NA 表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( ) A.标准状况下,11.2 L CO2 和 N2O 的混合气体中含质子数为 11NA B.0.1 mol Cl2 与足量 CH4 反应,生成的 HCl 分子数目为 0.1NA C.32 g S8(如图)中含有 2NA 个 S—S 键 D.1 L 0.1 mol·L-1 次氯酸钙溶液含有的 ClO-数目小于 0.2NA 3.下列说法正确的是( ) A.最外层都只有 2 个电子的元素原子性质一定相似 B.同一周期元素中,第一电离能随原子序数增加而增大 C.I3AsF6 晶体中存在 I3 + , I3 + 的几何构型为 V 形 D.H2O2 是一种含有极性键和非极性键的非极性分子 4.下列反应的离子方程式正确的是( ) A.红褐色固体 Fe(OH)3 全部溶于氢碘酸:Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O B. 水 杨 酸 溶 于 Na H C O 3 溶 液 中 : +2 H C O3 - + 2CO2↑+2H2O C.将等浓度的 Ba(OH)2 溶液与 NaHSO4 溶液按体积比 2∶3 混 合:2Ba2++2S O4 2 -+3H++3OH- 2BaSO4↓+3H2O D.洁厕灵(含 HCl)与“84”消毒液混合后产生氯气:Cl-+H++ClO- Cl2↑+OH- 5.科学家发现了在细胞层面上对新型冠状病毒有较好抑制作用的药 物:雷米迪维或伦地西韦、氯喹、利托那韦。其中利托那韦的结构如 图。下列关于利托那韦的说法正确的是( ) A.能与盐酸或 NaOH 溶液反应 B.苯环上的一氯取代物有 3 种 C.结构中含有 4 个甲基 D.1 mol 该结构可以与 13 mol H2 加成 6.某兴趣小组利用索氏提取器,用石油醚做溶剂从花生仁中提取油脂, 装置如图。石油醚的主要成分为戊烷和己烷的混合物,沸程 为:30~60℃。下列说法错误的是( ) A.石油醚易挥发易燃烧,提取过程不可选用明火直接加热 B.石油醚的沸程较大,加热前不必加入沸石 C.烧瓶中的石油醚受热经侧管进入冷凝管,冷却后进入滤纸套筒与碎 花生接触进行萃取 D.索氏提取器使用溶剂少,可循环连续萃取,萃取效率高 7.科学家合成出了一种用于分离镧系金属的化合物 A(如图所示),短 周期元素 X、Y、Z 原子序数依次增大,其 中 Z 位于第三周期。Z 与 Y2 可以形成分子 ZY6,该分子常用作高压电气设备的绝缘介质。下列关 于 X、Y、Z 的叙述,正确的是( ) A.离子半径:Y>Z B.氢化物的稳定性:X>Y C.最高价氧化物对应水化物的酸性:X>Z D.化合物 A 中,中心原子 X、Z 均为 sp3 杂化 8.关于下列转化过程分析不正确的是( ) A.Fe3O4 中 Fe 元素的化合价为+2、+3 B.过程Ⅰ中每消耗 58 g Fe3O4,转移 1 mol 电子 C.过程 Ⅱ 的化学方程式为 3FeO+H2O Fe3O4+H2↑ D.该过程总反应为 2H2O O2↑+2H2↑ 9.实验室研究某些气体的性质可用如图所示装置,下列过程和结论均 正确的是( ) 项 选 X Y Z 结论 A Br2 苯 NaOH 溶液 苯与溴发生取代反应 B SO2 酸性 KMnO4 溶液 NaOH 二氧化硫具有漂白性 溶液 C HCl Na2SiO3 溶液 NaCl 溶液 Cl 的非金属性强于 Si D CH2 CH 2 溴的 CCl4 溶液 AgNO3 溶液 乙烯与 Br2 发生加成反应 10.一定条件下合成乙烯发生反应:6H2(g)+2CO2(g) CH2 CH2(g)+ 4H2O(g)。反应的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示,下列 说法正确的是( ) A.生成乙烯的速率:v(M)>v(N) B.平衡常数:KMc(S O3 2 -)>c(H2SO3) D.直线Ⅱ中 M、N 点一定存在:c2(HS O3 -)”)x(F)。 P 和 F 形成的分子 PF3 和 PF5,它们的几何构型分别为 、 。 (3)①黑磷中 P 原子杂化类型是 。黑磷中不存在 (填 字母)。 A.共价键 B.σ键 C.π键 D.范德华力 ②红磷、白磷与黑磷熔点从高到低的顺序为 ,原因 是 。 (4)图 A 中编号为②的 P 原子的晶胞内坐标为 ,黑磷的晶胞中 含有 个 P 原子。 18.(12 分)目前 Haber Bosch 法是工业合成氨的主要方式,其生产条 件需要高温高压。为了有效降低能耗,过渡金属催化还原氮气合成氨 被认为是具有巨大前景的替代方法。催化过程一般有吸附—解离—反 应—脱附等过程,图示为 N2 和 H2 在固体催化剂表面合成氨反应路径的 势能面图(部分数据略),其中“*”表示被催化剂吸附。 (1)氨气的脱附是 过程(填“吸热”或“放热”),合成氨 的热化学方程式为 。 (2)合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为γ=k 1 p(N 2 ) 1 . 5 ( H2 ) ( NH3 ) - k2 ( NH3 ) 1 . 5 ( H2 ),γ为反应的瞬时总速率,为正反应和逆反应速率之差,k1、k2 是正、逆反应速率常数。合成氨反应 N2+3H2 2NH3 的平衡常数 Kp= (用 k1,k2 表示)(注:Kp 用各物质平衡分压来表示)。 (3)若将 2.0 mol N2 和 6.0 mol H2 通入体积为 1 L 的密闭容器中,分 别在 T1 和 T2 温度下进行反应。曲线 A 表示 T2 温度下 n(H2)的变化,曲 线 B 表示 T1 温度下 n(NH3)的变化,T2 温度下反应到 a 点恰好达到平衡。 ①温度 T1 (填“>”“<”或“=”下同)T2,T1 温度下恰好平 衡时,曲线 B 上的点为 b(m, n),则 m 12,n 2。 ②T2 温度下,反应从开始到恰好平衡时平均速率 v(N2) = 。 ③T2 温度下,合成氨反应 N2+3H2 2NH3 的平衡常数的数值是 ; 若某时刻,容器内气体的压强为起始时的 80%,则此时 v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。 (4)工业上通过降低反应后混合气体的温度而使氨气分离出来。这种 分离物质的方法, 其原理类似于下列方法中的 (填字 母)。 A.过滤 B.蒸馏 C.渗析 D.萃取 19.(12 分)诺贝尔奖获得者屠呦呦带领团队发现了青蒿素,为中国医 药科技创新和人类健康事业作出了巨大贡献,我国化学家在确认青蒿 素分子结构后实现了青蒿素的全合成。一种以香茅醛为原料合成青蒿 素的流程如图: 已知:羰基α H 可发生反应: + 。 回答下列问题: (1)青蒿素的分子式为 。根据青蒿素所含官能团,推测其 可能具有的性质有 (填字母)。 a.易溶于水 b.具有氧化性 c.可发生水解反应 (2)香茅醛的同分异构体 X 含有醛基和六元碳环,且环上只有一个支 链,满足上述条件的 X 有 种,其中核磁共振氢谱峰数最少的 物质结构简式为 。 (3)反应 A→B 实际上可看作两步进行,依次发生的反应类型是 、 。 (4)C 中所含官能团名称为 。 (5)通过 D→E 的反应,分子中引入了硫醚基团,而 F→G 的反应,分子中 硫醚基团又被脱去,这样做的目的是 。 (6)写出由苯甲醛和氯乙烷为原料,制备苄基乙醛( )的 合成路线流程(无机试剂任选): 。 20.(12 分)工业上可采用湿法技术从废印刷电路板中回收纯铜,其流 程简图如下: 回答下列问题: (1)开始时,将废电路板“粉碎”的目的是 。 “操作”的名称是 。 (2)某化学兴趣小组同学为探究“溶浸”过程中反应的实质,采用如图 所示的装置,设计了如下对照实验。 序 号 实验名称 实验步骤 实验现象 Ⅰ 将铜片置 于 H2O2 溶液中 先向 A 中加入 0.5 g 光亮的 铜片,再通过 B 加入 30%的 H2O2 溶液 50 mL 开始无明显现象,10 小时后,溶液变为浅蓝 色,铜表面附着一层蓝 色固体 Ⅱ 将铜片置 于硫酸酸 化的 H2O2 溶液中 再通过 C 加 入 8 mL 5 mol/L 的稀 硫酸 开始铜片表面产生少 量气泡,随着反应的进 行,气泡越来越多,溶 液颜色为蓝色,铜片表 面保持光亮 Ⅲ 将铜片置 于有氨水 的 H2O2 溶 液中 再快速通过C 加入 8 mL 5 mol/L的氨水 立即产生大量的气泡, 溶液颜色变为深蓝色, 铜片表面有一层蓝色 固体附着,产生的气体 能使带火星的木条复 燃 Ⅳ 将铜片置 于加有氨 水和 NH4Cl 的 H2O2 溶液 中 先向 A 中加入 0.5 g 光亮的 铜片和 0.2 g NH4Cl 固体,再 通过 B 加入 30%的H2O2 溶液 50 mL 再快速通过C 加入 8 mL 5 mol/L的氨水 立即产生大量的气泡, ,铜片表 面依然保持光亮 ①仪器 A 的名称为 。 ②实验Ⅰ中反应的化学方程式为 。 ③实验Ⅱ中产生的气体是 (写化学式),实验Ⅱ比实验Ⅰ现象 明显的原因是 。 ④实验Ⅲ中“溶液颜色变为深蓝色”所发生反应的离子方程式为 。 ⑤实验Ⅳ中空格处实验现象为 , 加入 NH4Cl 的作用是 。 参考答案 1.C “曾青(CuSO4)涂铁,铁赤色如铜……外变而内不化也”,铁赤色 如铜,说明生成铜,则铁置换出铜单质,是置换反应原理,故 A 正确;金 (即铜)柔锡柔,合两柔则刚”体现了合金硬度大于成分金属硬度,故 B 正确;丹砂(HgS)烧之成水银,积变又还成丹砂是两个反应,前者分解 生成水银,后者化合生成 HgS,反应条件不同,不是可逆反应,故 C 错 误;2PbCO3·Pb(OH)2 受热分解后生成铅的氧化物,被碳还原生成单质 铅,故 D 正确。 2.C 1 个 CO2 分子的质子数为 6+8×2=22,1 个 N2O 分子的质子数为 7×2+8=22,标准状况下,11.2 L CO2 和 N2O 的混合气体的物质的量为 0.5 mol,则质子数为 11NA,A 正确;0.1 mol Cl2 与足量 CH4 反应,根据 原子守恒可得,生成的 HCl 的物质的量为 0.1 mol,其分子数目为 0.1NA,B 正确;根据 S8 的结构可知,1 个 S8 分子中含有 8 个 S—S 键,32 g S8 的物质的量为 32 g 256 g · mol - 1 = 1 8 mol,则 32 g S8 中含有 NA 个 S—S 键,C 错 误 ;1 L 0.1 mol·L-1 次 氯 酸 钙 溶 液 中 , 由 于 ClO- 水 解 , 所 以 c(ClO-)<2 mol·L-1,则溶液中 ClO-的数目小于 2NA,D 正确。 3.C He、Mg 的最外层都只有 2 个电子,但两者的性质不相似,故 A 错 误;同一周期元素中,原子序数大的元素其第一电离能不一定大,如由 于 N 原子的 2p 轨道为半充满状态,较稳定,难以失去电子,第一电离能 N>O,故 B 错误; I3 + 中心原子的价层电子对数为 2+ 7 - 1 - 1×2 2 ,杂化类型为 sp3,中心 I 原子的孤电子对数为 2,其空间构型为 V 形,故 C 正确;H2O2 分子中 O—O 为非极性键,O—H 键为极性键,H2O2 是展开书页型结构,该 物质结构不对称,为极性分子,故 D 错误。 4.C Fe(OH)3 溶于氢碘酸,Fe3+会氧化 I-得到 I2,正确的离子方程式应 为 2Fe(OH)3+2I-+6H+ 2Fe2++6H2O+I2,A 错误;水杨酸中酚羟基不能与 NaHCO3 发生反应,正确的离子方程式为 +HC O3 - +CO2↑ +H2O,B 错误;等浓度的 Ba(OH)2 溶液与 NaHSO4 溶液按体积比 2∶3 混合, 则两者物质的量之比为 2∶3,两者混合后,2 mol Ba2+消耗 2 mol S O4 2 -,3 mol H+消耗 3 mol OH-,反应的离子方程式为 2Ba2++2S O4 2 -+3H++3OH- 2BaSO4↓+3H2O,C 正确;“84”消毒液的主要成 分是 NaClO,具有强氧化性,可还原洁厕灵中的 HCl,反应的离子方程 式为 Cl-+ClO-+2H+ Cl2↑+H2O,D 错误。 5.A 利托那韦(Ritonavir)结构中含有肽键、酯基,在酸碱条件下都 能水解,A 正确;由于两个苯环不对称,苯环上的一氯取代物有 6 种,B 错误;根据结构简式可知,该结构中有 5 个甲基,C 错误;由于肽键、酯 基的碳氧双键一般不参与氢气加成,苯环、碳碳双键、碳氮双键可与 H2 发生加成反应,所以 1 mol 该结构可以与(3+3+2+2) mol=10 mol H2 加成,D 错误。 6.B 该实验中的萃取剂为石油醚,石油醚易挥发、易燃,为了避免暴 沸和防止逸出的石油醚与空气混合爆炸,提取过程不可选用明火直接 加热,故 A 正确;为了防止暴沸,加热前需要加入沸石,故 B 错误;烧瓶 中的石油醚受热经侧管进入冷凝管,冷凝后进入滤纸套筒与碎花生接 触进行萃取,当萃取液液面达到虹吸管顶端时,经虹吸管返回烧瓶,实 现对碎花生的连续萃取,故 C 正确;根据图示装置,与常规的萃取相比, 索氏提取器中当萃取液液面达到虹吸管顶端时,经虹吸管返回烧瓶, 萃取后萃取液石油醚可循环连续萃取,萃取液使用较少,萃取效率高, 故 D 正确。 7.D 短周期元素 X、Y、Z 原子序数依次增大,观察负离子结构为 ,Y 成一个共价键,为-1 价,不是第三周期元素,且原子序数 大于 X,应为 F 元素又因为 Z 与 Y2 可以形成分子 ZY6,且 Z 位于第三周 期,所以 Z 为 S 元素;X 得到一个电子成 4 个共价键,说明其最外层为 3 个电子,为 B 元素,据此分析解答。A.电子层数 F-Y,错误;B.非金属性越强,简单氢化物越稳定,非金属性:F>B, 则有 BH3B,则酸性 H3BO3(弱酸)KN,故 B 错误;催化剂只影响反应速率,不影响平衡移动和转 化率,故 C 错误;设开始投料 n(H2)=3 mol,则 n(CO2)=1 mol,在 M 点平 衡时二氧化碳的转化率为 50%,所以有 6H2(g)+2CO2(g) CH2 CH2(g)+4H2O(g) n(起始)/mol 3 1 0 0 n(转化)/mol 1.5 0.5 0.25 1 n(平衡)/mol 1.5 0.5 0.25 1 所以 CO2 的体积分数为 0 . 5 1 . 5+0 . 5+0 . 25+1 ×100%=15.4%,故 D 正确。 11.AC 氨气极易溶于水,但是二氧化氯也易溶于水,不能用饱和食盐 水除去二氧化氯中的氨气,故 A 错误;电解氯化铵和盐酸生成氢气和 三氯化氮,化学方程式为 NH4Cl+2HCl 3H2↑+NCl3,故 B 正确;反应后 的溶液应该显碱性,不会大量存在氢离子,故 C 错误;已知 NCl3 晶体在 95 ℃就会发生爆炸性分解,所以电解时要控制好温度,故 D 正确。 12.A 该装置为电解池,M 为阳极,电极材料为金属钴,钴失电子生成 钴离子,钴离子通过膜Ⅰ进入产品室,H2P O2 -通过膜Ⅱ、Ⅲ进入产品室 与 钴 离 子 生 成 Co(H2PO2)2, 膜 Ⅱ 、 膜 Ⅲ 均 为 阴 离 子 交 换 膜 ,A 正 确;Co(H2PO2)2 在产品室生成,不是在阳极生成,阳极的电极反应式为 Co-2e- Co2+,B 错误;M 为阳极,应接电源的正极,故 a 为电源的正极,C 错 误 ; 离 子 方 程 式 中 电 荷 不 守 恒 , 应 为 Co2++H2P O2 -+3OH- Co+HP O3 2 -+2H2O,D 错误。 13.C 步骤①是 H2 断键,CO 未断键,因此只有非极性键断裂,故 A 正确; 步骤②反应物全部变为生成物,因此原子利用率为 100%,故 B 正确; 根据图中信息,过渡态Ⅰ的能量差最高,因此其对应的步骤①反应速 率最慢,故 C 不正确;根据反应的历程可知,有毒的一氧化碳与氢气反 应最终转化为无毒的甲烷,该方法可以清除剧毒气体 CO,从而保护环 境,故 D 正确。 14.D 的结构中含有碳碳双键,因此能发生加聚反应生 成 A,A 的结构为 ,A 项正确;由 A 的结构 可 知,A 的链节中只含有酯基一种官能团,B 项正确;由题可知,A 在发生 水解后生成 B,那么 B 的结构为 ,对于聚合物,其平均相对分 子质量=链节的相对质量×聚合度,C 项正确;由题可知,维纶的结构为 ,维纶是由聚乙烯醇和甲醛缩聚而来,聚乙烯醇的结 构为 ,因此,每生成一个维纶的链节需要 2 个聚乙烯醇的链 节和 1 分子甲醛发生缩合,脱去 1 分子水,所以反应的方程式为 +nHCHO + nH2O,D 项错误。 15.CD A.通入少量二氧化硫的过程中,溶液的酸性增强,直线Ⅱ中的 N 点向 M 点移动,正确;B.Ka1= ( HSO3 -)· ( H + ) ( H2SO3 ) ,则 lg Ka1=lg ( HSO3 -) ( H2SO3 )+lg c(H+),lg ( HSO3 -) ( H2SO3 )=lg Ka1+pH,同理可得 lg ( SO3 2 -) ( HSO3 -)=lg Ka2+pH,故α1=α2 一定等于 45°,正确;C.由图像可知,当对应溶液的 pH 处于 1.810,溶液中 c(H2SO3)、c(S O3 2 -) 的大小无法确定,错误;D.由于 Ka1>Ka2, ( HSO3 -) ( H2SO3 )> ( SO3 2 -) ( HSO3 -),则 c2(HS O3 -)>c(S O3 2 -)·c(H2SO3),错误。 16.解析:锰结核(主要成分为 MnO2,含少量 MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2) 加入 H2SO4 进行酸浸,将 MgO、Fe2O3、Al2O3 转化为 Mg2+、Fe3+、Al3+,并通 入 SO2 将 MnO2 转化为 Mn2+,自身被氧化为 S O4 2 -,SiO2 不与二氧化硫和硫 酸反应,则滤渣 1 中主要为 SiO2,滤液 1 中主要含有 Mg2+、Fe3+、Al3+、 Mn2+及 S O4 2 -,调节滤液 1 的 pH,使 Fe3+、Al3+转化为 Fe(OH)3、Al(OH)3 过滤除去,则滤渣 2 主要含有 Al(OH)3、Fe(OH)3,滤液 2 主要含有 Mg2+、 Mn2+及 S O4 2 -,向滤液 2 加入有机萃取剂,溶液分层,分液后有机相 1 中 主要含有 Mg2+,水相 1 中主要含有 Mn2+及 S O4 2 -,向有机相 1 中加入盐酸 进行反萃取,Mg2+从有机相 1 转入水相 2,形成含有 MgCl2 的酸性溶液, 对水相 2 蒸发结晶得到 MgCl2·6H2O,在干燥的 HCl 气流中加热分解得 到 MgCl2,再进行熔融电解得到金属镁,对水相 1 进行电解得到金属锰 单质和 H2SO4,电解后的溶液中含有 H2SO4,可返回步骤Ⅰ酸浸使用,据 此分析解答。 (1)根据分析,“锰结核粉末”中 MnO2 与 SO2 反应,SO2 将 MnO2 转化为 Mn2+, 自身被氧化为 S O4 2 -,离子方程式为 MnO2+SO2 Mn2++S O4 2 -。 (2)调节滤液 1 的 pH,使 Fe3+、Al3+转化为 Al(OH)3、Fe(OH)3 过滤除去, “滤液 1”中 Mn2+、Mg2+不能形成沉淀,溶液中某离子浓度≤1.0×10-6 mol·L-1 时,认为该离子沉淀完 全,Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,当 Al3+完全沉淀 时,Fe3+已经完全沉淀,此时溶液中 c(OH-)= 3 sp [ Al ( OH ) 3 ] ( Al 3+ ) = 3 1 . 0×10 - 33 1 . 0×10 - 6 =1.0×10-9 mol·L-1,pOH=9,则 pH=14-pOH=5;根据 Ksp[Mn(OH)2]=1.8×10-13,Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11, 当“滤液 1”中 c(Mn2+)为 0.18 mol·L-1 时,溶液中 c(OH-)= sp [ Mn ( OH ) 2 ] ( Mn2+ ) = 1 . 8×10 - 13 0 . 18 = 1.0×10-6 mol·L-1,pOH=6,则 pH=14- pOH=8,则“调节 pH”的范围为 5≤pH<8;根据上述分析可知,“滤渣 2”的成分为 Fe(OH)3、Al(OH)3。 (3)根据上述分析可知,“Ⅲ”处“萃取剂”萃取的成分是 Mg2+;“Ⅳ” 处用“盐酸反萃”的作用是使 Mg2+与萃取剂分离转化为 MgCl2。 (4)MgCl2 属于强酸弱碱盐,高温下,促进 Mg2+发生水解生成 Mg(OH)2,在 干燥的 HCl 气流中加热分解,可以抑制 MgCl2 水解。 (5)根据上述分析可知,向有机相 1 中加入盐酸进行反萃取,Mg2+从有 机相 1 转入水相 2,分液后得到有机相 2,即为萃取剂,则该工艺流程中 除电解余液可循环利用外,还能循环利用的试剂为萃取剂或有机相 2。 (6)根据图示可知,反应②为 Mn3++HX Mn2++X+H+,反应③为 Mn2++ MnO2+ 2H2O 4OH-+2 Mn3+,②×2+③可得,反应②③的总反应的离子方程式为 MnO2+ 2HX Mn2++2X+2OH-。 答案:(1)MnO2+SO2 Mn2++S O4 2 - (2)5≤pH<8 Fe(OH)3、Al(OH)3 (3)Mg2+ 使 Mg2+与萃取剂分离转化为 MgCl2 (4)抑制 MgCl2 水解 (5)萃取剂(或有机相 2) (6)MnO2+2HX Mn2++2X+2OH- 17.解析:根据 P 最外层 5 个电子,写出价电子排布图;根据电负性递变 规律,以 N 元素为中间,判断 P 与 F 的电负性大小,以 VSEPR 理论,判断 PF3 和 PF5 的空间结构;根据黑磷烯与石墨烯结构相似,P 的配位数为 3, 判断 P 原子杂化类型和熔点高低;根据题中图示和所给信息,判断 P 原 子的坐标及晶胞中 P 原子个数。 (1)P 为 15 号元素,其核外价电子排布式为 3s23p3,价电子排布图为 。 (2)同一周期元素,元素的电负性随着原子序数的增大而增大,N、F 同 一周期,电负性:x(N)x(P),P 和 F 的电负性大小顺序是 x(P)红磷>白磷。 (4)结合图 B 可知,图 A 中编号为②的 P 原子位于同一坐标轴 a,关于 坐标轴 b 对称,且位于坐标轴 c 的值为 1-0.598=0.402,该 P 原子在晶 胞内的坐标为(0.500,-0.090,0.402);该晶胞中第一层含有 P 原子 1+1=2(个),第二层含有 P 原子 1+1+1+1=4(个),第三层含有 P 原子 1 + 1 = 2 ( 个 ) , 共 8 个 P 原子。 答案:(1) (2) < 三角锥形 三角双锥形 (3)①sp3 C ②黑磷>红磷>白磷 黑磷相当于石墨,属于混合晶体, 红磷和白磷都是分子晶体,红磷是大分子,白磷是小分子,相对分子质 量越大,范德华力越大,熔、沸点越高,所以熔点高低顺序为黑磷>红 磷>白磷 (4)(0.500,-0.090,0.402) 8 18.解析:(1)由势能面图可知,氨气从催化剂上脱离时势能面在升高, 为吸热过程,由图可知,0.5 mol 氮气和 1.5 mol 氢气转变成 1 mol 氨 气的反应热为 21 kJ· mol-1-17 kJ· mol-1-50 kJ· mol-1=-46 kJ· mol-1,则合成氨的热化学方程式为 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) Δ H=-92 kJ· mol-1。 (2)反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,则γ=k1 p(N2) 1 . 5 ( H2 ) ( NH3 ) -k2 ( NH3 ) 1 . 5 ( H2 )=0,k1 p(N2) 1 . 5 ( H2 ) ( NH3 ) =k2 ( NH3 ) 1 . 5 ( H2 ),整理 得:Kp= 2 ( NH3 ) ( N2 ) 3 ( H2 )= 1 2 。 (3)①曲线 A 表示 T2 温度下 n(H2)的变化,反应到 4 min 时,v(H2)= 6mol - 4mol 1 L 4min =0.5 mol·L-1·min-1,该条件下对应氨气的速率为 v(NH3)= 2 ( H2 ) 3 = 2×0 . 5mol · L - 1 · min - 1 3 ≈0.33 mol·L-1·min-1,曲线 B 表示 T1 温度下 n(NH3)的变化,4 min 时,v(NH3)= 1 . 6mol 1 L 4min =0.4 mol·L-1·min-1,曲线 B 对 应的反应速率快,可知 T1>T2,因曲线 B 对应的温度高,速率快,所以到 达平衡的时间比曲线 A 短,即 m<12,但因反应为放热反应,温度升高平 衡逆向移动,导致曲线 B 平衡时氨气的物质的量比曲线 A 平衡时氨气 的物质的量少,即 n<2。 ②T2 温度下,反应达到平衡时,v(H2)= 6mol - 3mol 1 L 12min =0.25 mol·L-1·min-1,v(N2) = 1 3 v(H2)= 0 . 25mol · L - 1 · min - 1 3 ≈0.083 mol·L-1·min-1。 ③T2 温度下,合成氨反应:N2+3H2 2NH3,根据题中数据列三段式: N2+3H2 2NH3 起始/(mol·L-1) 2 6 转化/(mol·L-1) 1 6-3=3 2 平衡/(mol·L-1) 1 3 2 平衡常数 K= 22 3 3 ×1 = 4 27 ≈0.148, 由以上计算可知,平衡时气体总量为 6 mol,平衡时气体的压强是起始 时的 6 8 =75%,若某时刻,容器内气体的压强为起始时的 80%,反应应向气 体体积减小的方向建立平衡即向正向进行,则 v(正)>v(逆)。 (4)工业上通过降低反应后混合气体的温度而使氨气液化后分离出来, 是利用了气体的熔、沸点差异,将氨气转成液体与氮气和氢气分离, 该方法类似于蒸馏。 答案:(1)吸热 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92 kJ· mol-1 (2) 1 2 (3)① > < < ②0.083 mol·L-1·min-1 ③0.148 > (4)B 19.解析:根据流程可知,香茅醛在一定条件下转化为 A,A 生成 B 可以 看成由两步反应完成:A 在一定条件下发生已知信息的分子内的加成 反应转化为 , 在浓硫酸加热条件下环上的羟基发生 消去反应生成 B;B 在催化剂作用下与氢气发生加成反应生成 C,C 再经 过一系列转化生成 D,根据 D G 流程可知,为保护结构中的羰基,D 中 的羰基与 发生反应引入硫醚基团生成 E,E 与 HC(OCH3)3 反应生成 F,F 在 HgCl2 作催化剂作用下将分子中硫醚基团脱去转化为羰基生成 G,G 在一定条件下反应,最终制得青蒿素;根据青蒿素的分子结构简式, 分子中含有的官能团有酯基、醚基及过氧基,分子结构中不含亲水基 团,据此分析青蒿素的性质;由苯甲醛和氯乙烷为原料,制备苄基乙醛 可以用氯乙烷碱性水解得乙醇,再氧化得乙醛,乙醛与苯甲醛在碱性 条件下发生信息中的反应得到 ,再与氢气催化加成即可 得到苄基乙醛,据此分析解答。 (1)根据青蒿素的结构简式,每个节点为碳原子,每个碳原子形成 4 个 共价键,不足键由氢原子补齐,则分子式为 C15H22O5;青蒿素的结构简式 为 ,含有的官能团有酯基、醚基及过氧基,其中酯基可发生水 解反应,过氧基具有强氧化性,整个分子结构中无亲水基,则青蒿素不 可能易溶于水,故答案为 bc。 (2)香茅醛的分子式为 C10H18O,其同分异构体 X 含有醛基和六元碳环, 且环上只有一个支链,则除六元环外,支链上有 4 个 C 原子,即为— C4H7O,因含有—CHO,则有—CH2CH2CH2CHO、—CH(CH3)CH2CHO、— CH2CH(CH3)CHO、—C(CH2CH3)CHO 或—C(CH3)2CHO,共 5 种满足上述条件 的 X;其中核磁共振氢谱峰数最少,也就是分子结构中不同环境的氢原 子种类最少,则该有机物的结构为高度对称,则物质的结构简式为 。 (3)反应 A→B 实际上可看作两步进行,A 在一定条件下发生已知信息 的分子内的加成反应转化为 , 在浓硫酸加热条件下 环上的羟基发生消去反应生成 B。 (4)根据 C 的结构简式,其中所含官能团名称为羰基、醚键。 (5)通过 D→E 的反应,分子中引入了硫醚基团,将羰基转化为硫醚基 团,而 F→G 的反应,分子中硫醚基团又被脱去形成羰基,则这样做的 目的是可达到保护羰基,提高反应选择性的目的。 (6)由苯甲醛和氯乙烷为原料,制备苄基乙醛可以用氯乙烷碱性水解 得乙醇,再氧化得乙醛,乙醛与苯甲醛在碱性条件下发生信息中的反 应得到 ,再与氢气催化加成即可得到苄基乙醛,合成路 线流程图为 CH3CH2Cl CH3CH2OH CH3CHO 。 答案:(1)C15H22O5 bc (2)5 (3)加成反应 消去反应 (4)羰基、醚键 (5)保护羰基 (6)CH3CH2Cl CH3CH2OH CH3CHO 20.解析:本实验目的是探究“溶浸”过程中反应的实质,根据工业流 程可知,铜在 H2O2、NH3·H2O、NH4Cl 溶液的共同作用下可以生成 [Cu(NH3)4]Cl2,根据元素的化合价变化可知,该过程中 Cu 被双氧水氧 化;对比实验Ⅰ和Ⅱ可知,在酸性环境下铜表面没有蓝色固体,可推测 该蓝色固体应为 Cu(OH)2;同时酸性环境下,Cu 与双氧水的反应速率更 快;根据活泼性关系可知,该过程不可能产生氢气,所以产生的气体是 双氧水分解生成的氧气,气泡之所以越来越多,是生成的 Cu2+起到了催 化作用。 (1)“粉碎”可以增大接触面积,使反应更加充分;废电路板中加入双 氧水、氨水、氯化铵溶液,得到铜氨溶液和残渣,分离难溶性固体和溶 液采用过滤方法,所以“操作”是过滤。 (2)①根据仪器 A 的结构特点可知其名称是三颈烧瓶。 ②根据实验Ⅰ的现象可知,铜片被缓慢氧化,且生成 Cu(OH)2,化学反 应方程式为 Cu+ H2O2 Cu(OH)2。 ③根据上述分析可知,实验Ⅱ中产生的气体是 O2;酸性条件下提高了 H2O2 的氧化性,所以实验Ⅱ比实验Ⅰ现象明显。 ④含铜离子的溶液呈蓝色,该实验中溶液颜色变为深蓝色,结合题目 所给的工艺流程可知,加入氨水后溶液中生成[Cu(NH3)4]2+,根据元素 守恒和电荷守恒可得离子方程式为 Cu+H2O2+4NH3·H2O [Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。 ⑤根据实验Ⅲ的现象可知,实验Ⅳ中溶液颜色也应变为深蓝色;根据 实验Ⅰ和实验Ⅱ的对比可知,酸性环境下没有蓝色固体生成,氯化铵 水解使溶液显酸性,所以其作用是防止溶液中 c(OH-)过高,生成 Cu(OH)2 沉淀。 答案:(1)增大接触面积,使反应更充分 过滤 (2)①三颈烧瓶 ②Cu+ H2O2 Cu(OH)2 ③O2 酸性条件下提高了 H2O2 的氧化性 ④Cu+H2O2+4NH3·H2O [Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O ⑤溶液颜 色变为深蓝色 防止溶液中 c(OH-)过高,生成 Cu(OH)2 沉淀