河南省南阳市2023-2024高三上学期1月期末考试理综化学试题(原卷版+解析版)

2023年秋期高中三年级期终质量评估
理科综合能力测试
注意事项:
1.本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上。
2.回答第Ⅰ卷时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号框涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号框。写在本试卷上无效。
3.回答第Ⅱ卷时,将答案写在答题卡上。写在本试卷和草稿纸上无效。
4.考试结束,务必将试题卷和答题卡一并交回。
5.本试卷共16页。如遇缺页、漏页、字迹不清等情况,考生须及时报告监考老师。
6.可能用到的部分相对原子质量:H 1 Li 7 C1 2 N 14 O 16 Na 23 Al 27 P 31 S 32 Fe 56 Cr 52
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共13小题,每小题6分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 化学学科在中国航天事业发展中作出了突出贡献,下列说法错误的是
A. “天宫二号”所用砷化镓太阳能电池工作时是把太阳能转换为电能
B. “天问一号”火星车的热控保温材料属于纳米气凝胶,可产生丁达尔现象
C. “梦天实验舱”原子钟利用电子跃迁计时,工作时会发生化学变化
D. “长征二号”火箭选用偏二甲肼作航空燃料原因之一是燃烧时释放大量热
2. 已知反应:,下列说法错误的是
A. 配离子中,含有键数目为
B. 键角的大小:
C. 和与的配位能力:
D. 和的模型均为四面体形
3. 某有机物的结构简式如图所示,关于该有机物叙述中,正确的是
A. 该物质与的加成产物有2种
B. 能发生消去、取代、加成、聚合、氧化反应
C. 含羟基、羰基、碳碳双键3种官能团
D. 与足量氢气加成后的分子中有4个手性碳原子
4. 利用光能源可以将转化为重要的化工原料(电解质溶液为稀硫酸),同时可为制备次磷酸()提供电能,其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A. 极电势比极电势高
B. 电解一段时间后室降低,室升高
C. 、、为阳离子交换膜,为阴离子交换膜
D. 极的电极反应式为
5. 化合物可作肥料,所含的5种元素位于主族,在每个短周期均有分布,仅有Y和M同族。Y的基态原子价层p轨道半充满,X的基态原子价层电子排布式为,X与M同周期,E元素原子最外层电子数是次外层的3倍。下列说法正确的是
A. 元素电负性:
B. 最简单氢化物沸点:
C. 和的空间结构均为三角锥形
D. 第一电离能:
6. 某课题组设计一种以甲醇辅助固定合成碳酸二甲酯的方法,原理如图。下列说法错误的是
A. 化合物为,化合物为
B. 若用辅助固定,则产物可能为
C. 反应①为取代反应,反应②为加成反应
D. 增加的量,可以提高碳酸二甲酯在平衡混合物中的百分含量
7. 常温下,向、和的混合液中滴加溶液,与的关系如图所示。已知:,代表、或;;当被沉淀的离子的物质的量浓度时,认为该离子已沉淀完全。下列叙述错误的是
A. 、分别代表、与关系
B. 图中点对应溶液的为6.5,此时溶液中
C. 常温下,的水解平衡常数
D. 向浓度均为的和的混合溶液中逐滴加入溶液,能通过沉淀的方式将两种离子分离
第Ⅱ卷 非选择题
三、非选择题(本题共14小题,共174分。)(说明:物理部分为第22~26题,共62分;化学部分为27~30题,共58分;生物部分为31~35题,共54分)
8. 一种新型“水浸——分步沉淀法”实现了以不锈钢酸洗污泥(主要含有、、、、等组分)为原料,高效回收镍铁铬。其流程示意图如图(a)所示
已知ⅰ.时溶度积:,
ⅱ.性质和类似
回答下列问题:
(1)滤渣①的主要成分有_______(填化学式)。
(2)“沉铁”时,加入发生的离子方程式为_______。
(3)“沉铬”时,需要向滤液③中滴加溶液调,溶液与铬沉淀率的关系如图(b)所示。综合考虑,确定铬沉淀时,溶液最适宜的为_______。若过大,则会造成产率下降,其原因是_______(用离子方程式表示)。
(4)“沉铬”后,采用减压过滤的方式,分离得到,减压过滤装置如图(c)所示。
①与普通过滤相比,减压过滤的优点是_______。
②减压过滤结束时,对过滤装置的操作是_______。
(5)“除重金属”时,通入一定量的气体,调节溶液的,当刚好完全沉淀时(离子的物质的量浓度时沉淀完全),则_______(设的平衡浓度为,已知:的,)。
(6)铬铝合金是一种具有出色耐热性和耐腐蚀性的合金材料。一种铬铝合金具有体心四方结构,如图所示,处于顶角位置原子的原子核外电子有_______种空间运动状态。已知晶胞底边边长为,高为,设和原子半径分别为和(单位均为),则金属原子空间占有率为_______(列出计算表达式)。
9. 氢化铝锂()是有机合成中的重要还原剂。某课题组设计实验制备氢化铝锂并测定其纯度。已知:氢化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应。回答下列问题:
Ⅰ.制备氢化锂():
选择图中的装置制备氢化锂(必要时可重复使用)。
(1)装置中溶液的作用是_______。
(2)装置的连接顺序(从左至右)为_______。
Ⅱ.制备氢化铝锂:1947年,Schlesinger、Bond和Finholt首次制得氢化铝锂,其流程和装置如下图(夹持装置和加热装置已省略):[难溶于烃,可溶于乙醚(沸点)、四氢呋喃]
(3)装置的作用是_______。
(4)氢化锂与无水三氯化铝反应的化学方程式为_______。
(5)下列说法不正确的是_______(填标号)。
A. 市售乙醚中含少量水,可以加入金属钠,然后蒸馏得无水乙醚
B. 为提高合成的速率,可将反应温度提高至
C. 滤渣的主要成分是
D. 一系列操作涉及过滤操作
(6)①与水反应化学方程式_______。
②(不含)纯度可采用如下方法测定(装置如图所示):,常压下,准确称取产品,调整液面相平后记录量气管起始体积读数,在分液漏斗中准确加入过量的四氢呋喃(可减缓与的反应速率)、水混合液,打开旋塞至滴加完所有液体,立即关闭旋塞,反应结束后调整量气管,使液面相平,记录读数为,则的质量分数为_______(写出计算表达式,用含、、的代数式表达)。
注:量气管由碱式滴定管改装;,常压下气体摩尔体积约为。
10. 目前研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
利用二氧化碳与氢气反应制:
已知为标准摩尔生成焓,其定义为标准状态下,由稳定相态的单质生成该物质的焓变。对于稳定相态单质,其为零。相关物质的标准摩尔生成焓如下表:
物质
(1)该反应的_______。
(2)在恒压密闭容器中,起始充入和发生反应,该反应在不同的温度下达到平衡时,各组分的体积分数随温度的变化如图1所示。
图中表示的体积分数随温度变化的曲线是_______(填字母)。若在达到平衡时总压为,则平衡时的分压_______。
(3)在某密闭刚性容器中通入等物质的量的和,发生某基元反应时,随温度()和时间()的变化曲线如图2所示。
已知该反应速率,,、分别为正、逆反应速率常数,则温度下该反应的平衡常数_______;若时,时,则_______(填“>”、“<”或“=”)。该反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应,理由是_______。
(4)在氢气还原催化反应中,可被催化转化为甲醇,同时有副产物生成,为了提高甲醇的选择性,某科研团队研制了一种具有反应和分离双功能的分子筛膜催化反应器,原理如图所示。保持压强为,温度为,向密闭容器中按投料比投入一定量和,发生反应。
在不同反应模式下的平衡转化率和甲醇的选择性的相关实验数据如下表所示。
实验组 反应模式 温度 的平衡转化率 的选择性
① 普通催化反应器 3 260
② 分子筛膜催化反应器 3 260 100
①分子筛膜催化反应器(恒温恒容)模式中,发生反应,下列说法能作为此反应达到平衡状态的判据的是_______(填标号)。
A.气体的平均相对分子量不再变化
B.气体的密度不再改变
C.
D.
②由表中数据可知双功能的分子筛膜催化反应器模式下,的转化率明显提高,结合具体反应分析可能的原因:_______。
11. 丁香酚存在于丁香花的花荵中,以丁香酚为原料制取有机物的路线如下:
已知:
(1)丁香酚的分子式为_______,丁香酚分子中碳原子的杂化类型为_______。
(2)中的含氧官能团是_______(填名称),⑥的反应类型为_______。
(3)写出满足下列条件的的所有同分异构体的结构简式_______。
①含苯环且环上只有两个取代基
②属于酯类化合物
③核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为
(4)反应⑤的方程式中与的系数比为,试剂的结构简式为_______。分子中共平面的原子数最多有_______个。
(5)设计用呋喃甲醛()和环己醇为原料制的合成路线_______(无机试剂任选)。2023年秋期高中三年级期终质量评估
理科综合能力测试
注意事项:
1.本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上。
2.回答第Ⅰ卷时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号框涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号框。写在本试卷上无效。
3.回答第Ⅱ卷时,将答案写在答题卡上。写在本试卷和草稿纸上无效。
4.考试结束,务必将试题卷和答题卡一并交回。
5.本试卷共16页。如遇缺页、漏页、字迹不清等情况,考生须及时报告监考老师。
6.可能用到的部分相对原子质量:H 1 Li 7 C1 2 N 14 O 16 Na 23 Al 27 P 31 S 32 Fe 56 Cr 52
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共13小题,每小题6分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 化学学科在中国航天事业发展中作出了突出贡献,下列说法错误的是
A. “天宫二号”所用的砷化镓太阳能电池工作时是把太阳能转换为电能
B. “天问一号”火星车的热控保温材料属于纳米气凝胶,可产生丁达尔现象
C. “梦天实验舱”原子钟利用电子跃迁计时,工作时会发生化学变化
D. “长征二号”火箭选用偏二甲肼作航空燃料原因之一是燃烧时释放大量热
【答案】C
【解析】
【详解】A.太阳能电池工作时是把太阳能转换为电能,A说法正确;
B.纳米气凝胶属于胶体,可产生丁达尔现象,B说法正确;
C.原子钟利用电子跃迁计时,工作时没有生成新物质,没有发生化学变化,C说法错误;
D.选用偏二甲肼作航空燃料原因之一是燃烧时释放大量热,D说法正确;
答案选C。
2. 已知反应:,下列说法错误的是
A. 配离子中,含有键数目为
B. 键角的大小:
C. 和与的配位能力:
D. 和的模型均为四面体形
【答案】A
【解析】
【详解】A.1mol[Co(H2O)6]2+配离子中,键存在于氢原子与氧原子间,以及Co2+与水的配位键之间,含有σ键数目为18×6.02×1023,A错误;
B.NH3键角约107°,H2O键角约105°,所以键角的大小:NH3>H2O,B正确;
C.根据反应方程式可知NH3和H2O与Co3+的配位能力:NH3>H2O,原因是N的电负性小于O,即N对孤对电子吸引小于O,故NH3更容易成为配体,C正确;
D.NH3和H2O的VSEPR模型均为四面体形,D正确;
故选A。
3. 某有机物的结构简式如图所示,关于该有机物叙述中,正确的是
A. 该物质与的加成产物有2种
B. 能发生消去、取代、加成、聚合、氧化反应
C. 含羟基、羰基、碳碳双键3种官能团
D. 与足量氢气加成后的分子中有4个手性碳原子
【答案】B
【解析】
【详解】A.该物质与的加成,产物有、、,共三种,A错误;
B.含有羟基能发生消去反应;含有羧基、羟基能发生取代反应;含有羟基、碳碳双键能发生氧化反应,含有碳碳双键能发生加成和聚合反应,B正确;
C.含有羧基、羟基、碳碳双键3种官能团,C错误;
D.该有机物与足量氢气加成后的产物为,其结构中含有6个手性碳原子,分别为,D错误;
故选B。
4. 利用光能源可以将转化为重要的化工原料(电解质溶液为稀硫酸),同时可为制备次磷酸()提供电能,其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A. 极电势比极电势高
B. 电解一段时间后室降低,室升高
C. 、、为阳离子交换膜,为阴离子交换膜
D. 极的电极反应式为
【答案】C
【解析】
【分析】左侧为原电池,Z上发生水中O化合价升高被氧化为0价,W发生C被还原,Z为原电池负极,W为正极;因此X为阳极,Y为阴极。
【详解】A.据分析,W为正极,Z为负极,因此W极的电视比Z极的电势高,故A正确;
B.M室X发生2H2O-4e-=4H++O2↑、N室在Y发生4H2O+4e-=2H2↑+4OH-,电解一段时间后室降低,室升高,故B正确;
C.氢离子通过b进入产品室,经过c进入产品室,钠离子经过d进入N室,因此bd为阳离子交换膜、c为阴离子交换膜,故C错误;
D.W为原电池正极,二氧化碳被还原为乙烯:,故D正确;
故答案为:C。
5. 化合物可作肥料,所含的5种元素位于主族,在每个短周期均有分布,仅有Y和M同族。Y的基态原子价层p轨道半充满,X的基态原子价层电子排布式为,X与M同周期,E元素原子最外层电子数是次外层的3倍。下列说法正确的是
A. 元素电负性:
B. 最简单氢化物沸点:
C. 和的空间结构均为三角锥形
D. 第一电离能:
【答案】D
【解析】
【分析】Y的基态原子价层p轨道半充满,Y的价电子排布式可能为2s22p3,也可能为3s23p3;X的基态原子价层电子排布式为3s2,即X为Mg;X与M同周期,且Y和M同族,则Y为N,M为P;E元素原子最外层电子数是次外层的3倍,推出E为O;五种元素位于主族,在每个周期均有分布,则E元素为H,据此分析;
【详解】A.元素的非金属性越强,电负性越大,因此元素电负性:O>N>H,故A错误;
B.Y为N,其最简单氢化物为NH3,NH3分子间存在氢键,M为P,其最简单氢化物为PH3,PH3分子间不存在氢键,因此NH3的沸点高于PH3,故B错误;
C.YZ3的化学式为NH3,氨气的空间构型为三角锥形,YE的化学式为NO,中心原子N的价层电子对数为3,其空间构型为平面三角形,故C错误;
D.N的价层电子排布式为2s22p3,O的价层电子排布式为2s22p4,前者处于半满稳定状态,因此N的第一电离能大于O,故D正确;
答案为D。
6. 某课题组设计一种以甲醇辅助固定合成碳酸二甲酯的方法,原理如图。下列说法错误的是
A. 化合物为,化合物为
B. 若用辅助固定,则产物可能为
C. 反应①为取代反应,反应②为加成反应
D. 增加的量,可以提高碳酸二甲酯在平衡混合物中的百分含量
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据题意和原子守恒,反应①中与A生成和水,可以推知A为CH3OH,反应②中B和生成,可以推知B为CO2,故A正确;
B.根据总反应,若用HOCH2CH2CH2OH辅助固定,HOCH2CH2CH2OH+CO2H2O+,故B正确;
C.A为CH3OH,由反应物和生成物结构简式可以推知反应①为取代反应,反应②的类型为加成反应,故C正确;
D.为整个反应的催化剂,增加它的量,平衡不移动,不可以提高碳酸二甲酯在平衡混合物中的百分含量,故D错误;
故选D。
7. 常温下,向、和的混合液中滴加溶液,与的关系如图所示。已知:,代表、或;;当被沉淀的离子的物质的量浓度时,认为该离子已沉淀完全。下列叙述错误的是
A. 、分别代表、与的关系
B. 图中点对应溶液的为6.5,此时溶液中
C. 常温下,的水解平衡常数
D. 向浓度均为的和的混合溶液中逐滴加入溶液,能通过沉淀的方式将两种离子分离
【答案】B
【解析】
【详解】A.由可知,pH相等时,溶液中>,故曲线X代表与 pH 的关系,Y代表与 pH 的关系,而与c(H+)的乘积为定值K(HR),故c(H+)越小(pH越大)时,也越小,Z代表与 pH 的关系,A正确;
B.Y代表与 pH 的关系,由图中Y上一点(8,3)可知,pH=8,pOH=6,pM=3,则=1×10-15,a点时,则pOH=7.5,pH为6.5,由Z曲线可知,此时为负值,说明c(R-)>c(HR),B错误;
C.,取Z点(5,0)带入得,,常温下,的水解平衡常数,C正确;
D.由C分析可知,=1×10-15,由图同理可知,=1×10-20,向浓度均为0.1mol/LCo2+和Pb2+混合溶液中逐滴加入0.1mol/L NaOH溶液,Pb2+会先沉淀,当c(Pb2+)=1×10-5mol/L时,此时c(OH-)=1×10-7.5mol/L,溶液中Co2+还未开始沉淀,故能通过沉淀的方式将两种离子分离,D正确。
故选B。
第Ⅱ卷 非选择题
三、非选择题(本题共14小题,共174分。)(说明:物理部分为第22~26题,共62分;化学部分为27~30题,共58分;生物部分为31~35题,共54分)
8. 一种新型的“水浸——分步沉淀法”实现了以不锈钢酸洗污泥(主要含有、、、、等组分)为原料,高效回收镍铁铬。其流程示意图如图(a)所示
已知ⅰ.时溶度积:,
ⅱ.性质和类似
回答下列问题:
(1)滤渣①的主要成分有_______(填化学式)。
(2)“沉铁”时,加入发生的离子方程式为_______。
(3)“沉铬”时,需要向滤液③中滴加溶液调,溶液与铬沉淀率的关系如图(b)所示。综合考虑,确定铬沉淀时,溶液最适宜的为_______。若过大,则会造成产率下降,其原因是_______(用离子方程式表示)。
(4)“沉铬”后,采用减压过滤的方式,分离得到,减压过滤装置如图(c)所示。
①与普通过滤相比,减压过滤的优点是_______。
②减压过滤结束时,对过滤装置的操作是_______。
(5)“除重金属”时,通入一定量的气体,调节溶液的,当刚好完全沉淀时(离子的物质的量浓度时沉淀完全),则_______(设的平衡浓度为,已知:的,)。
(6)铬铝合金是一种具有出色耐热性和耐腐蚀性的合金材料。一种铬铝合金具有体心四方结构,如图所示,处于顶角位置原子的原子核外电子有_______种空间运动状态。已知晶胞底边边长为,高为,设和原子半径分别为和(单位均为),则金属原子空间占有率为_______(列出计算表达式)。
【答案】(1)、
(2)
(3) ①. 8 ②. 或
(4) ①. 可以加快过滤的速度,能得到较干燥的沉淀 ②. 先打开活塞,再关闭抽气泵
(5)1.5 (6) ①. 7 ②.
【解析】
【分析】不锈钢酸洗污泥中含有NiO、Cr2O3、Fe2O3、CaO、SiO2,根据流程图可知,NiO、、Cr2O3、Fe2O3在“酸浸”步骤中转化成相应的金属阳离子,SiO2为难溶于水的酸性氧化物,CaO与硫酸反应生成硫酸钙沉淀;“除重金属”步骤中发生2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+、Ni2++H2S=NiS↓+2H+;“沉铁”步骤中发生Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O4·2H2O↓+2H+;“沉铬”步骤中加入NaOH发生Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓。
【小问1详解】
根据上述分析,滤渣①主要成分是SiO2、CaSO4;故答案为SiO2、CaSO4;
【小问2详解】
根据流程图可知,“沉铁”步骤中得到FeC2O4·2H2O沉淀,其离子方程式为Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O4·2H2O↓+2H+;故答案为Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O4·2H2O↓+2H+;
【小问3详解】
根据(b)可知,当pH=8时,铬沉淀率达到最大;Cr(OH)3性质和Al(OH)3类似,均为两性氢氧化物,当碱性过强,Cr(OH)3与OH-反应生成[Cr(OH)4]-或CrO,即离子方程式为Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]-或Cr(OH)3+OH-=CrO+2H2O;故答案为8;Cr(OH)3+OH-=[Cr(OH)4]-或Cr(OH)3+OH-=CrO+2H2O;
【小问4详解】
①减压蒸馏的优点是可以加快过滤的速度,能得到较干燥的沉淀;故答案为可以加快过滤的速度,能得到较干燥的沉淀;
②减压蒸馏结束后,先打开活塞,再关闭抽气泵,防止损坏抽气泵;故答案为先打开活塞,再关闭抽气泵;
【小问5详解】
依据NiS的溶度积,计算出溶液中c(S2-)==1.0×10-19mol/L,H2S为二元弱酸,存在H2SH++HS-,HS-H++S2-,可得出Ka1·Ka2==,解得c(H+)=10-1.5mol/L,即pH=1.5;故答案为1.5;
【小问6详解】
黑球位于顶点和体心,个数为8×+1=2,白球位于棱上和内部,个数为8×+2=4,根据合金化学式,黑球为Al,白球为Cr,基态Cr原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,因此核外电子有7种空间运动状态;金属原子空间占有率为=;故答案为。
9. 氢化铝锂()是有机合成中的重要还原剂。某课题组设计实验制备氢化铝锂并测定其纯度。已知:氢化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应。回答下列问题:
Ⅰ.制备氢化锂():
选择图中的装置制备氢化锂(必要时可重复使用)。
(1)装置中溶液的作用是_______。
(2)装置的连接顺序(从左至右)为_______。
Ⅱ.制备氢化铝锂:1947年,Schlesinger、Bond和Finholt首次制得氢化铝锂,其流程和装置如下图(夹持装置和加热装置已省略):[难溶于烃,可溶于乙醚(沸点)、四氢呋喃]
(3)装置的作用是_______。
(4)氢化锂与无水三氯化铝反应的化学方程式为_______。
(5)下列说法不正确的是_______(填标号)。
A. 市售乙醚中含少量水,可以加入金属钠,然后蒸馏得无水乙醚
B. 为提高合成的速率,可将反应温度提高至
C. 滤渣的主要成分是
D. 一系列操作涉及过滤操作
(6)①与水反应的化学方程式_______。
②(不含)纯度可采用如下方法测定(装置如图所示):,常压下,准确称取产品,调整液面相平后记录量气管起始体积读数,在分液漏斗中准确加入过量的四氢呋喃(可减缓与的反应速率)、水混合液,打开旋塞至滴加完所有液体,立即关闭旋塞,反应结束后调整量气管,使液面相平,记录读数为,则的质量分数为_______(写出计算表达式,用含、、的代数式表达)。
注:量气管由碱式滴定管改装;,常压下气体摩尔体积约为。
【答案】(1)除去中混有的
(2)
(3)避免外界水分进入,保持装置内干燥
(4) (5)B
(6) ①. ②.
【解析】
【分析】制备氢化锂首先制备氢气,即装置A为制备氢气的装置,粗锌中含有少量Cu和ZnS,Cu不与稀硫酸反应,ZnS能与稀硫酸反应生成H2S,需要用NaOH溶液除去,即装置D的作用是吸收硫化氢,因为氢化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应,因此需要干燥氢气,通过浓硫酸,然后再通过C装置制备产物,装置E为收集氢气装置,据此分析。
【小问1详解】
根据上述分析,氢气中混有H2S,为防止干扰实验,需要除去,即装置D的作用是除去氢气中H2S,故答案为除去H2中混有的H2S;
【小问2详解】
氢化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应,因此需要防止水蒸气的进入,反应前需要浓硫酸,在装置E前需要加入装置B,防止E中水蒸气进入,因此连接顺序是A→D→B→C→B→E;
【小问3详解】
氢化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应,因此干燥管b的作用是吸收装置内的水分,并避免外界水分进入,保持装置内干燥;
【小问4详解】
氢化锂与无水三氯化铝在乙醚混合,充分反应得到LiAlH4,反应方程式为;
【小问5详解】
A.乙醚不与金属钠反应,乙醚中混有水,水可以与金属钠反应,然后蒸馏得到无水乙醚,故A正确;
B.乙醚沸点为34.5℃,如果温度升高到40℃,导致乙醚大量挥发,使LiH与AlCl3不能充分接触反应,故B错误;
C.LiCl不溶于乙醚,则滤渣A为LiCl,故C正确;
D.一系列操作C为将滤液与苯混合,然后蒸馏,除去乙醚,因为LiAlH4不溶于烃,因此需要过滤,然后对固体洗涤、干燥,一系列操作C中涉及过滤操作,故D正确;
故选B;
【小问6详解】
LiAlH4与水反应的化学方程式:LiAlH4+4H2O=LiOH+Al(OH)3+4H2↑ ;
根据题意可知,加入10mL液体,10mL液体也需要占据装置空间,因此收集到氢气的体积为(V1-10-V2)mL,根据反应方程式,LiAlH4的物质的量为氢气的,为mol,质量分数为,化简为。
10. 目前研发二氧化碳利用技术,降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
利用二氧化碳与氢气反应制:
已知为标准摩尔生成焓,其定义为标准状态下,由稳定相态的单质生成该物质的焓变。对于稳定相态单质,其为零。相关物质的标准摩尔生成焓如下表:
物质
(1)该反应的_______。
(2)在恒压密闭容器中,起始充入和发生反应,该反应在不同的温度下达到平衡时,各组分的体积分数随温度的变化如图1所示。
图中表示的体积分数随温度变化的曲线是_______(填字母)。若在达到平衡时总压为,则平衡时的分压_______。
(3)在某密闭刚性容器中通入等物质的量的和,发生某基元反应时,随温度()和时间()的变化曲线如图2所示。
已知该反应速率,,、分别为正、逆反应速率常数,则温度下该反应的平衡常数_______;若时,时,则_______(填“>”、“<”或“=”)。该反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应,理由是_______。
(4)在氢气还原的催化反应中,可被催化转化为甲醇,同时有副产物生成,为了提高甲醇的选择性,某科研团队研制了一种具有反应和分离双功能的分子筛膜催化反应器,原理如图所示。保持压强为,温度为,向密闭容器中按投料比投入一定量和,发生反应。
在不同反应模式下的平衡转化率和甲醇的选择性的相关实验数据如下表所示。
实验组 反应模式 温度 的平衡转化率 的选择性
① 普通催化反应器 3 260
② 分子筛膜催化反应器 3 260 100
①分子筛膜催化反应器(恒温恒容)模式中,发生反应,下列说法能作为此反应达到平衡状态的判据的是_______(填标号)。
A.气体的平均相对分子量不再变化
B.气体的密度不再改变
C.
D.
②由表中数据可知双功能的分子筛膜催化反应器模式下,的转化率明显提高,结合具体反应分析可能的原因:_______。
【答案】(1)
(2) ①. l ②.
(3) ①. 80 ②. < ③. 放热 ④. 温度下先达平衡,说明,时,平衡浓度大于时的平衡浓度,说明该反应放热
(4) ①. AC ②. 双功能分子筛膜催化反应器能及时分离出产物水蒸气,使平衡右移,二氧化碳的转化率增大
【解析】
【小问1详解】
已知为标准摩尔生成焓,其定义为标准状态下,由稳定相态的单质生成该物质的焓变。对于稳定相态单质,其为零,则的;
【小问2详解】
由解析(1)可知正反应是一个放热反应,故升高温度,平衡逆向移动,则H2的体积分数随温度升高而增大,C2H4的体积分数随温度的升高而减小,且起始充入2mol O2(g)和6molH2(g),反应中CO2和H2的转化量之比为1:3,故过程中CO2和H2的体积分数之比也为1:3,C2H4和H2O的体积分数之比为1:4,结合图示可知表示H2和C2H4的体积分数随温度变化的曲线分别为k,n,表示CO2的体积分数随温度变化的曲线是l。若在达到平衡时总压为,此时二氧化碳和乙烯的体积分数相等根据三段法:有2-2x=x,,则的分压。
【小问3详解】
在某密闭容器中通入等量的CO和NO,根据图象可知开始时,c(CO)=c(NO)= 2mo/L,平衡状态下一氧化碳浓度为0.4mol/L,则NO、CO、CO2、N2的变化量分别为1.6mol、1.6mol、1.6mol、0.8mol有三段式:,则平衡常数;,,则平衡时有,,先达到拐点先平衡的温度高,则,则降低温度,反应正向放热,则时K增大,m<n;先达到拐点先平衡的温度高,则,纵轴温度越高CO浓度越大,说明升温平衡逆向进行,则该反应的正反应为放热反应,△H<0;
【小问4详解】
反应正向体积减小,在恒温恒容容器中,气体质量不变,气体物质的量变化,则气体平均相对分子量是个变值,其不再变化时各组分含量不再变化,达到平衡,A正确;在恒温恒容容器中,气体质量不变,体积恒定,密度不再改变时不能判定各组分含量变化情况,不能判断平衡,B错误;时,此时正反应速率和逆反应速率相等,达到平衡,C正确;时无法判断各组分含量变化情况,不能判断平衡,D错误;双功能的分子筛膜催化模式下只发生反应,双功能分子筛催化膜反应器能及时分离出产物水蒸气占主导因素,平衡右移,二氧化碳的产率增大。
11. 丁香酚存在于丁香花的花荵中,以丁香酚为原料制取有机物的路线如下:
已知:
(1)丁香酚的分子式为_______,丁香酚分子中碳原子的杂化类型为_______。
(2)中的含氧官能团是_______(填名称),⑥的反应类型为_______。
(3)写出满足下列条件的的所有同分异构体的结构简式_______。
①含苯环且环上只有两个取代基
②属于酯类化合物
③核磁共振氢谱有3组峰,且峰面积之比为
(4)反应⑤的方程式中与的系数比为,试剂的结构简式为_______。分子中共平面的原子数最多有_______个。
(5)设计用呋喃甲醛()和环己醇为原料制的合成路线_______(无机试剂任选)。
【答案】(1) ①. ②.
(2) ①. 酯基、醚键 ②. 还原反应
(3)、 (4) ①. ②. 17
(5)
【解析】
【分析】丁香酚在RhCl3加热条件下烃基中碳碳双键发生移位生成A,A和(CH3CO)2O发生取代反应形成含酯基物质B,B中烃基转变为醛基形成C,C中酯基酸性条件下水解转为含酚羟基物质D,D发生题意中已知给的反应生成E,E在LiAlH4条件下羰基转变为羟基,据此回答。
【小问1详解】
根据丁香酚结构,可知分子中有10个碳原子、2个氧原子,不饱和度为5,则氢原子数目为2×10+2-2×5=12,则其分子式为C10H12O2;丁香酚分子中有苯环、碳碳双键结构,也有甲基和亚甲基结构因此碳原子杂化方式为;
【小问2详解】
B结构简式可知含有官能团为碳碳双键、酯基和醚键,含氧官能团只有酯基和醚键;对比E、F的机构可知E→F羰基被还原为羟基,反应为还原反应;
【小问3详解】
C的分子式为C10H10O4,其同分异构体含有苯环,则取代基只剩下4个碳原子,且苯环上有两个取代基,其相对位置应该有邻位、间位和对位三种结构,且属于酯类化合物、其核磁共振氢谱为3组峰,峰面积比为3:1:1,它可能的同分异构体应该是邻位的两个相同的取代基,故取代基为-COOCH3或者-OOCCH3,可以确定符合条件C的同分异构体结构简式为、;
【小问4详解】
反应⑤的方程式中与的系数比为,对比D和E的结构可知X的结构简式为,D中以苯环为基本结构,醛基和醛基相连的C共平面,羟基可以和苯环平面共平面,醚键相连的甲基可以有一个氢原子在这个苯环这个平面上,因此总共最多可以有17个原子共平面;
【小问5详解】
环己醇被催化氧化为环己酮,环己酮与在碱性条件下共热可以得到,被LiAlH4还原即可得到目标产物,路线为。

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