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:KM
c(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