【精品解析】【高考真题】黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古2026年普通高中学业水平等级性考试化学试卷

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【高考真题】黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古2026年普通高中学业水平等级性考试化学试卷
1.化学助力人工智能的发展,下列说法正确的是(  )
A.锂离子电池可将化学能转化为电能
B.氮化镓(GaN)半导体属于有机材料
C.光导纤维纤芯的主要成分是单晶硅
D.数据中心冷却系统冷却液的汽化涉及化学键断裂
【答案】A
【知识点】常见能量的转化及运用;硅和二氧化硅
【解析】【解答】A、锂离子电池属于二次原电池,放电过程可以将内部储存的化学能转化为电能,A 正确;
B、氮化镓(GaN)属于无机非金属化合物,是新型无机半导体材料,不属于有机材料,B 错误;
C、光导纤维纤芯的主要成分为二氧化硅,单晶硅是太阳能电池、芯片的主要原料,C 错误;
D、冷却液汽化属于物理变化,仅破坏分子间作用力,不会发生化学键的断裂,D 错误;
故答案为:A。
【分析】本题解题要点:
电池能量转化规律:原电池放电实现化学能转化电能,电解池实现电能转化化学能;
材料类别区分:含碳化合物(除碳酸盐等)为有机材料,金属氮化物属于无机材料;
常见物质用途辨析:SiO2用于光导纤维,晶体 Si 用于芯片与光伏电池;
物理化学变化判断:物态变化均为物理变化,只改变分子间作用力,不破坏物质内部化学键。
2.一种制备火箭燃料肼(N2H4)的反应如下,下列说法错误的是(  )
A.NH2Cl的VSEPR模型:四面体形
B.NH3的共价键类型:非极性共价键
C.N2H4中N的杂化方式:sp3杂化
D.的电子式:
【答案】B
【知识点】判断简单分子或离子的构型;原子轨道杂化方式及杂化类型判断;电子式、化学式或化学符号及名称的综合
【解析】【解答】A、中心N原子价层电子对数,价层电子对为4,VSEPR模型为四面体形,A正确;
B、中键是不同种非金属原子形成的共价键,属于极性共价键,并非非极性共价键,B错误;
C、中每个N原子形成3根键,含有1对孤电子对,价层电子对数为4,采取杂化,C正确;
D、带1个单位正电荷,氮原子最外层满足8电子稳定结构,电子式为: ,D正确;
故答案为:B。
【分析】本题解题要点:
VSEPR模型判断方法:价层电子对数等于键数加孤电子对数,价层电子对数为4时VSEPR模型为四面体形;
共价键分类规则:不同原子之间形成极性共价键,同种原子之间形成非极性共价键;
杂化轨道判断依据:价层电子对数为4时中心原子采取杂化;
简单阳离子电子式书写:标出全部价电子,整体加方括号并标注对应电荷。
3.下列过程对应的化学方程式错误的是(  )
A.铜丝插入热的浓硫酸:
B.少量AlCl3溶液滴入足量浓烧碱溶液:
C.乙烯通入溴的四氯化碳溶液:
D.Na2S溶液滴入AgCl悬浊液:
【答案】B
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
【解析】【解答】A、加热条件下铜与浓硫酸发生氧化还原反应,方程式 ,选项书写正确,A正确;
B、少量氯化铝滴入足量浓NaOH溶液,生成的会立刻与过量强碱反应生成四羟基合铝酸钠,正确反应为,题干方程式错误,B错误;
C、乙烯含碳碳双键,和溴单质发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,方程式 正确,C正确;
D、溶度积远小于,硫化钠溶液可与氯化银悬浊液发生沉淀转化: ,方程式正确,D正确;
故答案为:B。
【分析】本题解题要点:
铜与浓硫酸反应规律:加热时浓作氧化剂,还原产物为,常温下不反应;
铝盐与强碱反应定量规律:强碱足量时无氢氧化铝沉淀,最终生成四羟基合铝酸钠;
烯烃加成反应特征:碳碳双键与卤素单质加成,双键断开,卤素原子分别连在两个碳原子上;
沉淀转化判断规则:溶解度更小的沉淀可由溶解度较大的沉淀转化生成。
4.化学是一门实验与理论并重的学科。下列实验方案不合理的是(  )
A. Cl2收集及尾气处理 B.实验室制备乙炔 C.除去CO2中的 D.实验室铜件镀镍
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【知识点】乙炔炔烃;化学实验方案的评价
【解析】【解答】A、氯气密度大于空气,采用向上排空气法收集;溶液不能吸收,无法完成尾气处理,尾气应选用溶液吸收,该方案不合理,A符合题意;
B、电石与饱和溶液反应制备乙炔,饱和氯化钠溶液可减缓反应速率,分液漏斗+圆底烧瓶装置适配该制备,方案合理,B不符合题意;
C、可与饱和反应生成,不溶于饱和碳酸氢钠溶液,洗气瓶长进短出,除杂方案合理,C不符合题意;
D、铜件镀镍时,镍片作阳极、铜制镀件作阴极,电解液为溶液,电镀装置连接正确,方案合理,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】本题解题要点:
氯气尾气处理原理:氯气能与强碱反应,氯化钙溶液与氯气不反应,无吸收效果;
乙炔制备要点:饱和氯化钠溶液降低水的浓度,平稳电石与水的剧烈反应;
酸性气体除杂规则:杂质酸性强于主体气体时,选用对应酸式盐饱和溶液除杂,不损耗目标气体;
电镀装置规律:待镀金属作阴极,镀层金属作阳极,电镀液含镀层金属阳离子。
5.生活细微处,亦有化学回响。下列“生活小妙招”不合理的是(  )
选项 目的 生活小妙招
A 锁住揉好面团的水分 面团表面涂一层食用油
B 保鲜“自制番茄酱” 高温蒸煮后密闭保存
C 提升菜肴的“风味层次” 炒菜时加入适量料酒和香醋
D 去除蚕丝衣物上的油污 热水中加入苏打后浸泡衣物
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【知识点】氨基酸、蛋白质的结构和性质特点;胶体的性质和应用;油脂的性质、组成与结构;常见的食品添加剂的组成、性质和作用
【解析】【解答】A、食用油属于油脂,不溶于水,在面团表面均匀涂抹后会形成一层致密疏水油膜,隔绝空气,抑制面团内部水分向外挥发,有效锁住面团水分,操作原理合理,A 正确;
B、高温蒸煮能够彻底杀灭自制番茄酱里的细菌、霉菌等微生物,完成灭菌处理,后续密闭保存可以隔绝外界空气中杂菌再次污染,减缓腐败变质,保鲜方案合理,B 正确;
C、料酒中含有乙醇,香醋含有乙酸,炒菜加热时二者发生可逆酯化反应,生成具有特殊果香的酯类有机物,丰富菜品香气,提升风味层次,妙招合理,C 正确;
D、苏打是碳酸钠,溶于水发生水解使溶液呈较强碱性,热水会进一步促进水解、增强碱性;蚕丝的主要成分是动物蛋白质,高温 + 强碱性环境会破坏蛋白质空间结构,发生水解变性,造成蚕丝衣物脆化、破损,该方法不合理,D 错误;
故答案为:D。
【分析】本题解题要点:
油脂隔水原理:油脂难溶于水,可在固体表面形成疏水薄膜,阻隔水分与空气接触,减少水分蒸发;
食品防腐逻辑:高温可杀灭食品内原有微生物,密封容器隔绝外界杂菌侵入,双重作用延长食品保存时间;
酯化反应生活应用:醇与羧酸在加热条件下生成酯类芳香物质,是烹饪增香的常见化学原理;
蛋白质性质:蚕丝、羊毛类动物蛋白纤维不耐强碱、高温,碱性溶液会使蛋白质水解变性,清洗时不可使用热纯碱水。
6.镁及其化合物的部分转化关系如下,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(  )
A.反应①:每消耗0.5molC5H6生成Mg(C5H5)2分子的数目为0.5NA
B.反应②:每消耗2.24LN2生成N3-数目为0.2NA
C.反应③:每消耗4.4gCO2转移电子数目为0.4NA
D.溶液中,Mg2+数目为0.15NA
【答案】C
【知识点】物质的量的相关计算;阿伏加德罗常数
【解析】【解答】A、产物含有2个,生成1 mol 需要消耗2 mol ,则消耗0.5 mol 只能生成0.25 mol ,分子数目为,A错误;
B、选项只给出体积2.24 L,未标注标准状况,无法用气体摩尔体积计算物质的量,不能确定数目,B错误;
C、反应③:,4.4 g 物质的量为0.1 mol;中C从+4价降为0价,1 mol 反应转移4 mol电子,0.1 mol 转移电子,C正确;
D、只给出溶液浓度,缺少溶液体积,无法计算溶质物质的量;同时发生水解,实际数目会更小,D错误;
故答案为:C。
【分析】本题解题要点:
有机物配比定量关系:配体比例为2:1,反应物与产物物质的量之比为2:1;
气体摩尔体积使用前提:只有标准状况下,22.4 L/mol才可用于气体换算,无标况条件无法计算;
镁与二氧化碳氧化还原电子计算:中碳元素全部被还原为单质碳,1 mol 得4 mol电子;
离子数目判断两个限制条件:必须已知溶液体积,同时弱碱阳离子会发生水解,离子实际量小于理论值。
7.大面积单原子层二维金属Ga(2D)制备过程示意图如下。下列说法错误的是(  )
A.Ga位于周期表第四周期第ⅢA族,其简化电子排布式为[
B.蓝宝石砧座的硬度高,其主要成分Al2O3可当作共价晶体
C.常温常压下,等物质的量的Ga(2D)能量高于Ga(3D)晶体
D.Ga(2D)的一个基本结构单元为
【答案】A
【知识点】原子核外电子的能级分布;原子晶体(共价晶体)
【解析】【解答】A、Ga原子序数为31,位于周期表第四周期第ⅢA族,完整简化电子排布式必须包含3d轨道,正确形式为,选项遗漏,排布式书写错误,A错误;
B、蓝宝石主要成分为刚玉,硬度极大、熔沸点很高,具备共价晶体典型物理特征,可归类为共价晶体,B正确;
C、由制备单层二维需要加热熔化、加压挤压,全过程持续吸收外界能量,因此等物质的量的储存能量高于稳定块状,C正确;
D、观察二维Ga单层原子密排俯视图,平面密排结构最小重复基本结构单元为四原子密排团,即: ,D正确;
故答案为:A。
【分析】本题解题要点:
Ga核外电子排布规则:第四周期元素简化电子排布式需要完整写出内层填满的d轨道,不能省略;
共价晶体判定依据:物质硬度极高、熔沸点高,晶体内部以共价键作用为主,符合共价晶体物理特性;
物质能量对比规律:制备过程持续吸热的特殊形态物质,自身能量高于常态稳定块状晶体;
二维密排结构单元判断:单层金属原子平面密堆积,最小重复结构单元可由相邻四个原子构成。
8.药物奥利司他结构简式如下。下列关于该物质说法错误的是(  )
A.含有5个手性碳原子 B.含有分子内氢键
C.能使酸性KMnO4溶液褪色 D.能发生水解反应
【答案】A
【知识点】有机化合物中碳的成键特征;有机物中的官能团;有机物的结构和性质
【解析】【解答】A、手性碳原子定义为饱和碳原子且连接四种完全不同的基团,,标记结构中带*的手性碳一共4个,并非5个,A错误;
B、分子内存在酰胺基,上的氢原子可与分子内酯基、内酯环的羰基氧靠近,形成分子内氢键,B正确;
C、酰胺基()中的N-H键具有还原性,同时分子内大量烷基支链可被强氧化剂氧化,能够还原酸性高锰酸钾使其褪色,C正确;
D、该有机物同时含有酰胺键、普通酯基、内酯环酯基,三类官能团均可在酸性或碱性条件下发生水解反应,D正确;
故答案为:A。
【分析】本题解题要点:
手性碳计数方法:逐个寻找饱和碳原子,判断四个连接基团是否互不相同,准确清点数量;
分子内氢键形成条件:同一分子中、的氢与羰基、醚键的氧空间位置相近,可形成分子内氢键;
酸性高锰酸钾褪色判断:酰胺键、烷基侧链具备还原性,可被氧化使其褪色;
水解官能团识别:酰胺键、链状酯基、环状内酯均属于可水解官能团,能发生水解反应。
9.金属钒(立方晶胞,Ⅰ)和硅粉高温熔炼可制取传统超导材料V Siy(立方晶胞,Ⅱ)。已知此体系中紧邻钒原子间的距离变短可增强超导性能。下列说法错误的是(  )
A.x:y=3:1 B.与Si紧邻的V有12个
C.晶胞中的价层电子总数为19 D.VxSiy的超导性质优于金属钒
【答案】C
【知识点】离子晶体;晶胞的计算
【解析】【解答】A、晶胞Ⅱ中Si原子采用均摊计算:;V原子均摊计算:;两种原子数目之比,A正确;
B、选取晶胞体心Si原子作为参照,空间分层统计可得等距紧邻的V原子一共12个,B正确;
C、V为第ⅤB族元素,单个V价层电子数为5;Si为第ⅣA族元素,单个Si价层电子数为4;晶胞内总价层电子计算公式:,数值不等于19,C错误;
D、金属钒晶胞Ⅰ中相邻V原子间距,晶胞中相邻V原子间距;题干条件说明钒原子间距越短超导性能越强,因此超导性能优于单质金属钒,D正确;
故答案为:C。
【分析】本题解题要点:
晶胞原子均摊计算规则:顶点原子贡献,棱上原子贡献,体心原子全部计入晶胞,算出两种原子数量后得到化学式比例;
晶体配位数判断思路:以内部孤立原子为中心,分层清点三维空间中等距离的最近相邻原子总数;
价层电子总数计算方法:总价电子=晶胞内V原子总数×V价电子数 + 晶胞内Si原子总数×Si价电子数;
超导性能判断逻辑:直接使用题干给出结论,钒原子间距越小,超导性能越强,对比两种晶胞钒原子间距即可完成判断。
10.颜料因含有而显色,M、W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态M最外层电子数是内层的三倍,基态W最外层仅有一个电子,X是地壳中含量最多的金属元素且与Y相邻,Z与M同族。下列说法错误的是(  )
A.简单离子半径:WB.简单氢化物沸点:ZC.第一电离能:XD.最高价氧化物水化物酸性:X【答案】B
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用;元素周期表中原子结构与元素性质的递变规律;元素周期律和元素周期表的综合应用;微粒半径大小的比较
【解析】【解答】A、、、;与电子层结构相同,电子层相同时核电荷数越大离子半径越小,故;有3个电子层,电子层数越多离子半径越大,因此简单离子半径:,A正确;
B、、、,对应简单氢化物、、;存在分子间氢键,沸点远高于另外两种;与无氢键,相对分子质量,分子间范德华力更强,沸点,沸点顺序,B错误;
C、X、Y、M依次为Al、Si、O;第三周期同周期第一电离能总体随原子序数增大而升高,可得;同主族从上至下第一电离能减小,故,综合得第一电离能,C正确;
D、X、Y、Z均为第三周期元素,同周期从左至右非金属性逐渐增强;对应最高价氧化物水化物分别为两性氢氧化物、弱酸、强酸,非金属性越强,最高价含氧酸酸性越强,酸性:,D正确;
故答案为:B。
【分析】M、W、X、Y、Z为原子序数递增短周期元素;基态M最外层电子数为内层3倍,推出;Z与M同主族,;W原子序数大于O、最外层1个电子,;地壳含量最高金属;X与Y相邻且原子序数更大,。
11.热塑性可降解高分子材料Ⅲ可由如下反应制备。下列说法正确的是(  )
A.I和IV可用元素定量分析区分 B.III具有网状交联结构
C.III与NaOH反应生成II D.该聚合反应为缩聚反应
【答案】D
【知识点】有机物的结构和性质;缩聚反应
【解析】【解答】A、物质Ⅰ与物质Ⅳ分子式均为,二者所含C、H、O元素的质量分数完全一致,依靠元素定量分析无法将两种物质区分,A错误;
B、高分子Ⅲ主链呈线性延伸,分子内不存在交联点,属于线型高分子,不具备网状交联结构的特征,B错误;
C、高分子Ⅲ分子中存在大量酯基,碱性环境下水解时酯键断裂,水解产物为二元醇与二元羧酸盐,不能直接生成环状酯Ⅱ,C错误;
D、单体Ⅱ开环后与单体Ⅰ发生聚合,在生成高分子Ⅲ的过程中脱去小分子丙酮Ⅳ,反应过程伴随小分子生成,满足缩聚反应定义,该反应属于缩聚反应,D正确;
故答案为:D。
【分析】本题解题要点:
元素定量分析适用条件:仅分子式、元素质量分数存在差异的物质才能用元素定量法区分,同分异构体无法区分;
高分子结构分类判断:分子链无交联、呈长链状为线型高分子,分子链之间相互交联形成立体网状为体型高分子;
聚酯碱性水解产物规律:线型聚酯碱性水解得到醇与羧酸盐,不会逆向生成环状内酯;
缩聚反应判定标准:单体聚合生成高分子化合物的同时,生成小分子(水、酮、卤化氢等),符合该特征即为缩聚反应。
12.从铜阳极泥(主要成分为Cu2Te和Cu2S,含少量Ag2S和Au)中提取热电材料碲(Te)的流程如图。已知与适量空气反应可生成下列说法正确的是(  )
A.“浸渍”时通入过量空气不发生副反应
B.滤渣可以全部溶于浓
C.Na2Te被氧化过程中,溶液碱性增强
D.“沉碲”过程中被氧化
【答案】C
【知识点】制备实验方案的设计
【解析】【解答】A、浸渍阶段投入的以及反应生成的都容易被氧化,若通入过量空气,富余的会持续氧化体系内,生成多种高价含硫副产物,打乱整套工艺流程,A错误;
B、阳极泥里的在浸渍步骤全程不发生反应,全部残留在滤渣当中;的化学惰性很强,浓无法单独将其溶解,只有王水可以溶解,所以滤渣不能完全溶于浓,B错误;
C、氧化得到,反应方程式为,产物包含强碱,体系内上升,溶液碱性随之增强,C正确;
D、滤液1内中元素化合价为-1,沉碲反应后转化为0价单质,元素失电子被氧化,因此参与反应的承担氧化剂作用,自身发生还原反应,D错误;
故答案为:C。
【分析】铜阳极泥(、、少量、)加溶液并通空气浸渍,、转化为沉淀与滤液,、留在滤渣;取滤液1加发生氧化还原,被氧化析出单质,含低价硫化物的滤液2返回浸渍工序循环使用。
13.一种从废旧电池正极材料中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是(  )
A.a电极反应:
B.电路中转移2mol电子,理论上可回收4molLi+
C.b电极连接电源正极
D.可转化为I-和,会降低锂的理论回收产率
【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式;原电池工作原理及应用;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、左侧电极通入发生还原反应生成,电解液为水溶液,电极反应式配平、产物书写均无误,A正确;
B、电极反应,转移1 mol电子对应释放1 mol ;电路中转移2 mol电子时,两组锂回收电极同步反应,理论可析出4 mol ,B正确;
C、右侧电极中失去电子转化为,发生氧化反应,该电极为阳极,阳极必须外接电源正极,C正确;
D、发生歧化反应,反应前后体系总可得到电子总量不变,氧化的总氧化能力没有改变,能脱出回收的总物质的量不变,锂理论回收产率不会下降,D错误;
故答案为:D。
【分析】该电解装置以溶液为电解液,中间设置阴离子交换膜分隔两极室;左侧阴极通入得电子还原生成,右侧阳极中失电子氧化生成;装置配套两组电极,依靠电子转移释放完成锂回收,阴离子穿过交换膜迁移平衡两极电荷;若阳极产物发生歧化,体系总得电子总量不变,锂理论回收量不受影响。
14.恒容密闭容器中,等物质的量的和发生的总反应如下:达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是(  )
A.该反应的△H<0,△S>0
B.L点C3H8的消耗速率大于a物质的生成速率
C.M点该反应的Kx=0.135(用物质的量分数代替浓度计算)
D.N点的平衡转化率为75%
【答案】D
【知识点】反应热和焓变;化学平衡的计算
【解析】【解答】A、温度升高,物质的量分数持续减小,平衡正向移动,依据勒夏特列原理,正反应吸热,;反应前气体总计量数为,反应后气体总计量数为,正向气体分子数增多,混乱度增大,,A错误;
B、该反应方程式,与化学计量数均为,同一体系中,消耗速率等于生成速率,选项表述B错误;
C、初始投料:、;
设转化量为,三段式:
M点,,解得;
各物质平衡量:、、、、,总物质的量;
物质的量分数平衡常数:,C错误;
D、N点,即,解得;
发生转化的物质的量:;
转化率,D正确;
故答案为:D。
【分析】反应生成、、三种产物,反应起始阶段三者物质的量均为0;结合化学计量数,任意时刻三种产物的物质的量比值固定为,对应图像里三条上升曲线,数值大小排序为,由此判定曲线代表,曲线代表,曲线代表。据此解题。
15.室温下,醋酸铜表示溶液中和HAc的pX-pH曲线如图。保持体系中Cu元素总物质的量、C元素总物质的量和溶液体积不变,忽略除氢氧化铜以外的其他含铜难溶物。下列说法错误的是(  )
A.I为CuAc+的变化曲线
B.室温下,
C.室温下,
D.Q点:
【答案】C
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质;电离平衡常数
【解析】【解答】A、结合曲线推断结论,曲线Ⅰ对应粒子,描述符合图像规律,A正确;
B、可逆反应平衡常数表达式:
时曲线Ⅰ、Ⅱ相交,满足;该点,代入化简:,B正确;
C、点,,将数据代入平衡常数:
,解得;
该下,
溶度积:,C错误;
D、醋酸元素物料守恒:;
醋酸电离常数,变形;
结合题干代数式化简,再代入物料守恒替换,点满足,因,可推出原式,D正确;
故答案为:C。
【分析】本题初始溶液为,根据溶质解离比例,体系中所有含铜微粒总浓度;全部醋酸根存在形态(、、、)的浓度总和固定为。当溶液极低、酸性很强时,大量会与醋酸根结合生成弱酸,体系内接近醋酸根总浓度,依据计算,对应;观察图像,起点数值接近0.7的曲线Ⅲ,对应微粒为。强酸性条件下游离含量极低,铜离子难以形成络合微粒,铜元素主要以游离形式存在,受微弱水解影响,会略小于,对应略大于1.0;图像中起点约1.1的曲线Ⅱ代表。剩余唯一曲线Ⅰ,则代表中间络合产物。
16.某工厂利用镍矿(主要成分为NiS,含少量Fe2O3和CuS)制备超细镍粉,物质转化流程如下(部分反应条件已略去):
已知:①滤液1中镍以[形式存在,硫以SO-和少量;形式存在;
②“部分蒸氨”时c(NH3)减小,转化为
回答下列问题:
(1)依据核外电子排布,Ni元素位于周期表   区。
(2)“氧压氨浸”时,加压的目的是   ,NiS转化为的化学方程式为   。
(3)滤液1中铜的主要存在形式为   (填离子符号)。气体a为   (填化学式)。
(4)“转化”步骤通入足量氧气充分氧化滤液2中剩余的:该步骤无沉淀产生,则理论上每转化消耗O2的物质的量为   mol。
(5)滤液3浓缩结晶得到的   (填化学式)可用于生成化肥。
(6)近似条件下,不同溶液中二价镍[Ni(II)]浓度随“还原”步骤时间的变化如图。为提高Ni(II)的还原速率和转化率,x应选择   (填“2”或“≥3”)。
已知酸性条件不利于“还原”步骤,解释|还原程度较低而还原程度较高的原因:
   (结合离子方程式作答)。
【答案】(1)d
(2)增大液相氧气浓度,加快固液浸出反应速率;
(3);
(4)2
(5)
(6)2;被还原时发生反应:,溶液呈酸性,不利于“还原”步骤;而被还原时发生反应:,不会生成游离的,因此还原程度较高
【知识点】氧化还原反应方程式的配平;化合价与化学式;物质的量的相关计算;元素周期表的结构及其应用
【解析】【解答】(1)为28号元素,价电子排布式,元素周期表分区规则中,价电子同时包含、轨道电子的元素归属d区,因此位于d区。
故答案为:d;
(2)加压环境能够提升在水溶液中的溶解量,增大液相氧气浓度,加快固液浸出反应速率,提升镍元素浸出率;、与氨水反应生成,结合电子得失守恒、原子守恒配平总反应:
故答案为:增大液相氧气浓度,加快固液浸出反应速率;;
(3)氨浸阶段与结合生成稳定可溶性络合物;部分蒸氨沉铜步骤挥发脱出的气体为,体系氨浓度降低,络合平衡逆向移动,铜的络离子解离,最终析出固体实现除杂。
故答案为:;;
(4)中平均化合价为,被氧化至时化合价升至;1 mol 完全氧化失去电子总物质的量;1 mol 参与反应可得到4 mol电子,依据电子守恒,消耗物质的量。
故答案为:2;
(5)还原工序中被还原析出单质;反应生成作为溶液主要阳离子,全程不参与沉淀、氧化还原反应,稳定留存于液相;滤液3经浓缩结晶得到副产品,该物质属于铵态氮肥,可作为农用化肥使用。
故答案为:;
(6)结合图像变化规律,时溶液中浓度下降速率最快,且最终能够完全消耗、转化率达到100%;时反应速率缓慢且中途停止,镍转化不完全;时整体反应速率过低,生产效率差,因此最优配体数目取值为2。
时发生反应,体系生成游离使溶液呈酸性,题干给出酸性环境会抑制还原反应,因此反应受阻、转化率偏低;
时发生反应,反应仅生成,无游离产生,体系不会酸化,还原反应可持续进行完全。
故答案为:2;被还原时发生反应:,溶液呈酸性,不利于“还原”步骤;而被还原时发生反应:,不会生成游离的,因此还原程度较高;
【分析】镍矿原料主要成分为,同时混有少量、杂质;流程第一步氧压氨浸,通入空气并加入氨水,、分别形成可溶性氨络离子、,不反应直接成为浸渣;随后进行部分蒸氨操作,挥发造成体系内氨浓度下降,镍的六氨络离子转化为配体数目更少的,铜的四氨络离子解离析出沉淀除去;向滤液2通入足量,将体系中完全氧化为;最后使用还原镍氨络合物得到单质粉末,剩余滤液3主要溶质为。
(1)元素分区判断:根据价电子排布轨道类型划分周期表区,同时填充、轨道的过渡金属为d区;
(2)加压浸出原理与方程式配平:气体溶解度随压强升高而增大,结合电子转移、原子守恒书写氧化还原方程式;
(3)络合平衡移动:浓度降低使金属氨络合物解离,利用平衡逆向移动除去铜杂质;
(4)氧化还原电子守恒计算:计算还原剂总失电子量、单分子得电子量,比值得到氧化剂消耗物质的量;
(5)工艺流程副产品判断:梳理全程稳定留存的阴阳离子,组合得到可溶性盐并说明用途;
(6)图像与反应机理综合分析:对比不同条件下反应速率、转化率,结合反应方程式判断体系生成情况,解释酸性对还原反应的抑制作用。
17.某研究组采用如下方案实现了聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的快速降解,制备对苯二甲酸(Mr=166)。
反应式:
实验步骤:
I.向反应瓶中加入20mLH2O、10.0gNaOH、0.2g催化剂和磁搅拌子,搅拌并加热化合物至135℃;随后加入10.0gPET,继续搅拌加热回流5min(回流温度138℃)。
Ⅱ.反应混合物冷却后倒出,用150mL水稀释;过滤,滤渣用水洗涤,合并滤液;从体系中分离催化剂。
Ⅲ.用稀盐酸调节滤液pH,析出沉淀;过滤,沉淀用水洗涤,干燥的8.2g固体。
已知:常温下,催化剂为油状物,难溶于水,易溶于CH2Cl2。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ实验装置搭建时应选择的玻璃仪器是   (填标号)。
(2)步骤Ⅰ中降解反应的主要产物为乙二醇和   (填结构简式)。
(3)步骤Ⅱ中滤渣用水洗涤的目的是   ,催化剂可采用   法便捷分离。
(4)步骤Ⅲ中用水洗涤是为除去沉淀上残留的   和   (填名称)。
(5)取0.0175g步骤Ⅲ所得固体与0.0168g标准品均三甲氧基苯(,)混合;该混合物的核磁共振氢谱中,四种氢吸收峰(忽略杂质的氢吸收峰)的峰面积比为2:4:3:9,则所得固体中对苯二甲酸含量为   %(精确至1%)。
(6)若采用题中方法降解PET和BPA-PC()的混合物,当进行步骤Ⅲ时,调节滤液pH可实现上述两种聚合物降解产物的分步析出。pH较大时,   (填“PET”或“BPA-PC”)的降解产物析出。
【答案】(1)ADF
(2)
(3)洗出滤渣表面吸附的对苯二甲酸钠,提高对苯二甲酸产率;分液
(4)氯化钠;氯化氢(或盐酸)
(5)95
(6)
【知识点】有机物的结构和性质;常用仪器及其使用;物质的量的相关计算
【解析】【解答】(1)实验操作需要加热回流,反应混合液总体积约20 mL,再加入固体原料,综合容积与接口需求选用100 mL两颈圆底烧瓶A;单口烧瓶B缺少多接口,无法同时完成回流、搅拌、测温操作,容器C容积过小不适用;回流装置配套球形冷凝管D;实验回流温度为138 ℃,超过100 ℃,故选择量程0~200 ℃的温度计F。
故答案为:ADF;
(2)步骤Ⅰ是在碱性环境下发生酯水解反应,酯键断裂后体系存在大量,羧基会转化为羧酸盐形式,最终水解产物为乙二醇与对苯二甲酸钠,对苯二甲酸钠的结构简式为。
故答案为:;
(3)滤渣中残留未完全反应的固体,固体表面会吸附目标产物对苯二甲酸钠,洗涤滤渣可以回收吸附的产物,提升整体产率;实验所用催化剂常温下呈油状,难溶于水,能和水溶液形成分层体系,可直接通过分液操作实现分离,步骤简单易操作。
故答案为:洗出滤渣表面吸附的对苯二甲酸钠,提高对苯二甲酸产率;分液;
(4)调时加入盐酸中和体系内的,二者反应生成,且盐酸需过量才能完全酸化;析出的固体沉淀表面会吸附残留与过量,水洗操作可除去这两类可溶性杂质。
故答案为:氯化钠;氯化氢(或盐酸);
(5)先计算均三甲氧基苯物质的量:
均三甲氧基苯含3个苯环氢、9个甲氧基氢,对应核磁峰面积比例;剩余峰面积比例匹配对苯二甲酸的2个羧基氢、4个苯环氢,由此确定两种物质物质的量相等,。
计算对苯二甲酸质量:,
计算产物纯度:
故答案为:95;
(6)水解生成对苯二甲酸,属于羧酸类物质;降解产物为双酚A,属于酚类物质;羧酸电离能力强于酚,酚对应的盐更易在氢离子浓度更低、更高的环境下质子化析出,因此体系偏大时,的降解产物会优先沉淀析出。
故答案为:;
【分析】(1)回流操作要求烧瓶预留充足反应空间,液体体积不超过容器容积;两颈烧瓶可同时插接冷凝管、温度计、搅拌装置,满足多仪器联用需求;回流实验统一搭配球形冷凝管;温度计量程需覆盖实验最高温度138 ℃,0~200 ℃量程可适配实验,避免量程不足造成测量误差。
(2)PET属于聚酯高分子,碱性水解不可逆,酯基完全断裂生成小分子二元醇与芳香羧酸;碱性环境下羧酸会与结合生成离子型羧酸盐,不会以羧酸分子形式析出,由此判断水解产物种类并书写对应结构简式。
(3)固体颗粒存在吸附作用,滤渣会吸附溶解在溶液里的目标产物,洗涤能够洗脱吸附产物,提高产物总回收率;油状催化剂与水互不相溶、分层明显,分液漏斗可快速分层分离,简化提纯流程,相比过滤、萃取操作损耗更少。
(4)酸化步骤中和碱液生成可溶性无机盐,过量盐酸会附着在固体表面;、均易溶于水,水洗可溶解去除两类水溶性杂质,避免杂质残留影响产物纯度。
(5)核磁共振氢谱峰面积与分子中氢原子数目成正比,通过标准品均三甲氧基苯的氢比例锁定对应峰组,再匹配样品对苯二甲酸的氢数量,得出二者物质的量相等;再依托摩尔质量公式计算纯品理论质量,最终用纯品质量除以样品总质量得到产物纯度。
(6)电离平衡常数:羧酸远大于酚,酸性越强,对应阴离子结合的能力越弱;酸性弱的酚盐更容易在低氢离子浓度、高pH条件下捕获转化为中性分子析出,据此对比两种塑料降解产物的析出pH先后顺序。
18.低碳烯烃烯)用途广泛,可由合成气经费托反应催化直接合成。
(1)烃类产物碳链增长的部分历程如下(M:催化剂,*CH :活性炭氢物质):
按此历程,产品中低碳烯烃产率不高的原因是   (答出一条即可)。
(2)合成丙烯的费托反应主要为:
△H1



则△H1=____kJ·mol-1,基于化学平衡分析,合成丙烯的条件应为____(填标号)。
A.低温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.高温高压
(3)传统费托合成低碳烯烃收率低。我国科研工作者研发出转化率和选择性均优异的催化剂。图1中抑制副反应的最适宜催化剂为   (填“MgAPO”、“SAPO”或“GeAPO”)。430℃时,CO2的选择性为32%,根据图2,此时低碳烯烃的最大收率为   (写出计算式即可)。
[已知:收率=转化为总烃的CO转化率×低碳烯烃选择性、、]
(4)若费托反应只发生③和④,且反应③已快速平衡而④未平衡。恒压、初始投料选择性为a%或b%时,CO转化率与温度的关系如图3所示,则a   b(填“>”、“=”或“<”,下同),反应③的v正(M)   v逆(N)。
(5)若采取某种措施抑制CO2生成,此时费托反应只发生②和④,、恒压645kPa、初始投料时,CO的转化率为50%,丙烯的选择性为90%,则=   ;反应②的反应商Qp=   (kPa)-1(用分压代替浓度计算,分压=总压×物质的量分数,保留两位有效数字)。
【答案】(1)有副反应发生生成烷烃(或生成高碳烷烃)
(2)A
(3);
(4)>;<
(5)0.3;
【知识点】反应热和焓变;活化能及其对化学反应速率的影响
【解析】【解答】(1)根据题目给出的反应历程,中间体存在两条转化路径:一是持续与结合,不断延长碳链;二是直接结合原子发生终止反应,生成甲烷。同理,碳链增长过程中产生的各类中间体均可捕获氢原子,生成乙烷、丙烷等烷烃副产物;同时碳链还能持续延长,生成含5个及以上碳原子的高碳烃。上述各类副反应都会消耗体系内反应物原料,大幅降低目标产物低碳烯烃的理论产率。
故答案为:有副反应发生生成烷烃(或生成高碳烷烃);
(2)结合盖斯定律运算规则,目标反应①可由倍反应③叠加反应④推导得出,焓变对应计算式:
反应①,属于放热反应;反应前后气体分子总数减少。依据勒夏特列原理,低温环境能够推动放热反应平衡正向移动,高压环境有利于气体分子数减小的反应正向进行,因此最优条件为低温高压,选A。
故答案为:-497;A;
(3)对比图1相同温度下不同催化剂的数据,催化体系中丙烯转化率数值最低;丙烯是实验需要得到的目标产物,丙烯被持续消耗代表副反应发生,因此可以有效抑制丙烯消耗的副反应,是适配本体系的最优催化剂。
根据题意给出的产率换算公式:总烃产率 = 参与生成总烃的占比 × 总转化率 × 低碳烯烃选择性;选择性为,代表被消耗的里仅有的部分参与生成各类烃。结合图2数据,对应的总转化率、低碳烯烃选择性,二者乘积数值最大,对应总烃产率最高,产率列式:。
故答案为:;;
(4)反应③为放热可逆反应。图3水平虚线代表转化率固定为,该虚线与曲线交于低温点,与曲线交于高温点。
转化率固定时,反应④生成的量基本保持不变;升温会使放热反应③平衡逆向偏移,体系内生成量减少,对应选择性下降,由此可知低温曲线的选择性高于高温曲线,即。
反应③可快速建立化学平衡,平衡状态下任意位置均满足,因此、。
题目比较与,可等价转化为对比两点的正反应速率。点温度显著高于点,升温会提升反应速率常数;同时点选择性更低,体系内未参与反应的浓度更高。高温、高反应物浓度双重条件共同加快反应速率,故。
故答案为:>;<;
(5)设定初始投料,;转化率,反应消耗,剩余。丙烯选择性,生成丙烯消耗的物质的量,由反应计量关系可得。恒温恒压体系分压之比等于物质的量之比,因此:
副反应②:,分压反应商表达式:
分压与总压、物质的量满足,代入化简得到。
平衡状态各组分物质的量:、、;生成丙烷消耗占转化的,;
剩余氢气,体系总物质的量,总压,代入计算:
故答案为:0.3;;
【分析】(1)反应历程与产率分析:梳理中间体两条转化路径,氢终止生成烷烃、持续增碳生成高碳烃均为副反应,反应物分流消耗会降低目标低碳烯烃产率,从反应竞争角度解释产率下降原因。
(2)盖斯定律与平衡移动综合:通过系数配平叠加已知反应计算总焓变;依据正负判断放热/吸热,结合反应前后气体计量数变化,利用勒夏特列原理推导温度、压强对平衡的影响,筛选最优反应条件。
(3)催化剂选择性与产率计算:图像对比判断催化剂抑制副反应的能力;理清选择性、总转化率、低碳烯烃选择性三者的数量关系,按定义列式计算最大产率。
(4)平衡常数与反应速率综合判断:放热反应温度对平衡移动的影响规律,温度升高平衡逆向移动使产物选择性降低;平衡体系,结合温度、反应物浓度双重影响比较不同点位反应速率大小。
(5)分压反应商定量计算:设定初始投料量,结合转化率、选择性分步计算各有机物剩余物质的量;利用分压与物质的量成正比完成分压简化,代入反应商表达式,分步整理各组分物料,最终代入数值完成数值求解。
19.杀虫剂氯噻啉(化合物H)合成路线如下(部分条件已略去):
回答下列问题:
(1) A能发生银镜反应,其结构简式为   。
(2) B中官能团名称为醛基和   。
(3) F→H的反应类型为   。
(4)参照E→F过程,设计某药物中间体K的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中,I的结构简式为   ,J→K的化学方程式为   。
(5) B→D可能经历的过程如下图所示。X→Y发生巯基(-SH)参与的取代反应,Y的结构简式为   。Y发生分子内氨基与醛基的加成、消去反应生成Z和,则Z的结构简式为   (不考虑立体异构)。
【答案】(1)
(2)碳溴键(溴原子)
(3)取代反应
(4);+CH3OH+H2O;
(5);
【知识点】有机物的合成;有机物的结构和性质
【解析】【解答】(1)结合推断信息,含有醛基、碳碳双键,对应结构简式为。
故答案为: ;
(2)分子中的碳碳双键可与发生亲电加成得到,结构简式为;分子中包含两种官能团:醛基、碳溴键(溴原子)。
故答案为:碳溴键(溴原子);
(3)经路线推导,的杂环结构简式;与反应时,分子内的作为亲核基团进攻上的溴甲基碳,键断裂、溴原子脱离,新单键生成,整体为基团互换,该反应属于取代反应。
故答案为:取代反应;
(4)由分析知,在E一F的过程中,Br取代了甲基上的H,参照E一F的过程,药物中间体K的合成路线为与反应,甲基上的日被Br原子取代生成I,则I为;在i.NaOH,H2O,ii.H+中经水解后酸化生成J,则J为;和CH3OH在H2SO4的条件下发生酯化反应生成K,反应的化学方程式为:+CH3OH+H2O。
故答案为:;+CH3OH+H2O;
(5)B→D可能经历以下过程,已知X→Y发生巯基(-SH)参与的取代反应,则C()异构为X();X()与B发生巯基(-SH)参与的取代反应生成Y,可推知Y的结构简式为,Y发生分子内氨基(-NH2)与醛基发生加成、消去反应生成Z和H2O,结合D的结构简式可推知Z为:。
故答案为: ;;
【分析】结合完整合成流程与已知限定条件推导各有机物骨架:原料分子式且可发生银镜反应,证明分子内含醛基;结合与加成产物的结构,确定为不饱和醛();和发生双键加成得到,与含硫氨基原料经巯基取代生成开链中间体;在体系发生氨基重氮化取代得到;与发生烷基甲基上氢的自由基溴代反应得到;和在弱碱作用下发生碳溴键亲核取代生成目标产物;再依据分子式、与的结构锁定为:,据此解题即可。
(1)有机物骨架推断:银镜反应专属醛基检验,结合分子式计算不饱和度,搭配加成产物的碳链结构反向推导原料A完整碳骨架,依靠特征定性反应锁定核心官能团;
(2)加成产物官能团判断:碳碳双键与卤素单质发生加成,仅引入溴原子,原有醛基不受加成反应影响,可完整区分分子内两类不同类型官能团;
(3)有机反应类型判定:反应过程仅发生卤素原子与含氮基团的互换,旧共价键断裂、新共价键生成,无双键断裂/生成,完全符合取代反应断键成键特征;
(4)合成路线仿写:先提取题干三步特征转化(烷基溴代、卤原子碱性水解、羧酸酯化),严格复刻反应条件与官能团变化逻辑,酯化方程式需标注浓硫酸催化剂与可逆脱水产物水;
(5)互变异构与环化机理:硫脲存在羰基-巯基互变,巯基是分子间取代的关键活性位点;氨基、醛基可自发分子内加成脱水闭环生成五元杂环,同时杂环上氮氢易发生迁移,形成两种可相互转化的同分异构结构。
1 / 1【高考真题】黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古2026年普通高中学业水平等级性考试化学试卷
1.化学助力人工智能的发展,下列说法正确的是(  )
A.锂离子电池可将化学能转化为电能
B.氮化镓(GaN)半导体属于有机材料
C.光导纤维纤芯的主要成分是单晶硅
D.数据中心冷却系统冷却液的汽化涉及化学键断裂
2.一种制备火箭燃料肼(N2H4)的反应如下,下列说法错误的是(  )
A.NH2Cl的VSEPR模型:四面体形
B.NH3的共价键类型:非极性共价键
C.N2H4中N的杂化方式:sp3杂化
D.的电子式:
3.下列过程对应的化学方程式错误的是(  )
A.铜丝插入热的浓硫酸:
B.少量AlCl3溶液滴入足量浓烧碱溶液:
C.乙烯通入溴的四氯化碳溶液:
D.Na2S溶液滴入AgCl悬浊液:
4.化学是一门实验与理论并重的学科。下列实验方案不合理的是(  )
A. Cl2收集及尾气处理 B.实验室制备乙炔 C.除去CO2中的 D.实验室铜件镀镍
A.A B.B C.C D.D
5.生活细微处,亦有化学回响。下列“生活小妙招”不合理的是(  )
选项 目的 生活小妙招
A 锁住揉好面团的水分 面团表面涂一层食用油
B 保鲜“自制番茄酱” 高温蒸煮后密闭保存
C 提升菜肴的“风味层次” 炒菜时加入适量料酒和香醋
D 去除蚕丝衣物上的油污 热水中加入苏打后浸泡衣物
A.A B.B C.C D.D
6.镁及其化合物的部分转化关系如下,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(  )
A.反应①:每消耗0.5molC5H6生成Mg(C5H5)2分子的数目为0.5NA
B.反应②:每消耗2.24LN2生成N3-数目为0.2NA
C.反应③:每消耗4.4gCO2转移电子数目为0.4NA
D.溶液中,Mg2+数目为0.15NA
7.大面积单原子层二维金属Ga(2D)制备过程示意图如下。下列说法错误的是(  )
A.Ga位于周期表第四周期第ⅢA族,其简化电子排布式为[
B.蓝宝石砧座的硬度高,其主要成分Al2O3可当作共价晶体
C.常温常压下,等物质的量的Ga(2D)能量高于Ga(3D)晶体
D.Ga(2D)的一个基本结构单元为
8.药物奥利司他结构简式如下。下列关于该物质说法错误的是(  )
A.含有5个手性碳原子 B.含有分子内氢键
C.能使酸性KMnO4溶液褪色 D.能发生水解反应
9.金属钒(立方晶胞,Ⅰ)和硅粉高温熔炼可制取传统超导材料V Siy(立方晶胞,Ⅱ)。已知此体系中紧邻钒原子间的距离变短可增强超导性能。下列说法错误的是(  )
A.x:y=3:1 B.与Si紧邻的V有12个
C.晶胞中的价层电子总数为19 D.VxSiy的超导性质优于金属钒
10.颜料因含有而显色,M、W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态M最外层电子数是内层的三倍,基态W最外层仅有一个电子,X是地壳中含量最多的金属元素且与Y相邻,Z与M同族。下列说法错误的是(  )
A.简单离子半径:WB.简单氢化物沸点:ZC.第一电离能:XD.最高价氧化物水化物酸性:X11.热塑性可降解高分子材料Ⅲ可由如下反应制备。下列说法正确的是(  )
A.I和IV可用元素定量分析区分 B.III具有网状交联结构
C.III与NaOH反应生成II D.该聚合反应为缩聚反应
12.从铜阳极泥(主要成分为Cu2Te和Cu2S,含少量Ag2S和Au)中提取热电材料碲(Te)的流程如图。已知与适量空气反应可生成下列说法正确的是(  )
A.“浸渍”时通入过量空气不发生副反应
B.滤渣可以全部溶于浓
C.Na2Te被氧化过程中,溶液碱性增强
D.“沉碲”过程中被氧化
13.一种从废旧电池正极材料中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是(  )
A.a电极反应:
B.电路中转移2mol电子,理论上可回收4molLi+
C.b电极连接电源正极
D.可转化为I-和,会降低锂的理论回收产率
14.恒容密闭容器中,等物质的量的和发生的总反应如下:达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是(  )
A.该反应的△H<0,△S>0
B.L点C3H8的消耗速率大于a物质的生成速率
C.M点该反应的Kx=0.135(用物质的量分数代替浓度计算)
D.N点的平衡转化率为75%
15.室温下,醋酸铜表示溶液中和HAc的pX-pH曲线如图。保持体系中Cu元素总物质的量、C元素总物质的量和溶液体积不变,忽略除氢氧化铜以外的其他含铜难溶物。下列说法错误的是(  )
A.I为CuAc+的变化曲线
B.室温下,
C.室温下,
D.Q点:
16.某工厂利用镍矿(主要成分为NiS,含少量Fe2O3和CuS)制备超细镍粉,物质转化流程如下(部分反应条件已略去):
已知:①滤液1中镍以[形式存在,硫以SO-和少量;形式存在;
②“部分蒸氨”时c(NH3)减小,转化为
回答下列问题:
(1)依据核外电子排布,Ni元素位于周期表   区。
(2)“氧压氨浸”时,加压的目的是   ,NiS转化为的化学方程式为   。
(3)滤液1中铜的主要存在形式为   (填离子符号)。气体a为   (填化学式)。
(4)“转化”步骤通入足量氧气充分氧化滤液2中剩余的:该步骤无沉淀产生,则理论上每转化消耗O2的物质的量为   mol。
(5)滤液3浓缩结晶得到的   (填化学式)可用于生成化肥。
(6)近似条件下,不同溶液中二价镍[Ni(II)]浓度随“还原”步骤时间的变化如图。为提高Ni(II)的还原速率和转化率,x应选择   (填“2”或“≥3”)。
已知酸性条件不利于“还原”步骤,解释|还原程度较低而还原程度较高的原因:
   (结合离子方程式作答)。
17.某研究组采用如下方案实现了聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的快速降解,制备对苯二甲酸(Mr=166)。
反应式:
实验步骤:
I.向反应瓶中加入20mLH2O、10.0gNaOH、0.2g催化剂和磁搅拌子,搅拌并加热化合物至135℃;随后加入10.0gPET,继续搅拌加热回流5min(回流温度138℃)。
Ⅱ.反应混合物冷却后倒出,用150mL水稀释;过滤,滤渣用水洗涤,合并滤液;从体系中分离催化剂。
Ⅲ.用稀盐酸调节滤液pH,析出沉淀;过滤,沉淀用水洗涤,干燥的8.2g固体。
已知:常温下,催化剂为油状物,难溶于水,易溶于CH2Cl2。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ实验装置搭建时应选择的玻璃仪器是   (填标号)。
(2)步骤Ⅰ中降解反应的主要产物为乙二醇和   (填结构简式)。
(3)步骤Ⅱ中滤渣用水洗涤的目的是   ,催化剂可采用   法便捷分离。
(4)步骤Ⅲ中用水洗涤是为除去沉淀上残留的   和   (填名称)。
(5)取0.0175g步骤Ⅲ所得固体与0.0168g标准品均三甲氧基苯(,)混合;该混合物的核磁共振氢谱中,四种氢吸收峰(忽略杂质的氢吸收峰)的峰面积比为2:4:3:9,则所得固体中对苯二甲酸含量为   %(精确至1%)。
(6)若采用题中方法降解PET和BPA-PC()的混合物,当进行步骤Ⅲ时,调节滤液pH可实现上述两种聚合物降解产物的分步析出。pH较大时,   (填“PET”或“BPA-PC”)的降解产物析出。
18.低碳烯烃烯)用途广泛,可由合成气经费托反应催化直接合成。
(1)烃类产物碳链增长的部分历程如下(M:催化剂,*CH :活性炭氢物质):
按此历程,产品中低碳烯烃产率不高的原因是   (答出一条即可)。
(2)合成丙烯的费托反应主要为:
△H1



则△H1=____kJ·mol-1,基于化学平衡分析,合成丙烯的条件应为____(填标号)。
A.低温高压 B.低温低压 C.高温低压 D.高温高压
(3)传统费托合成低碳烯烃收率低。我国科研工作者研发出转化率和选择性均优异的催化剂。图1中抑制副反应的最适宜催化剂为   (填“MgAPO”、“SAPO”或“GeAPO”)。430℃时,CO2的选择性为32%,根据图2,此时低碳烯烃的最大收率为   (写出计算式即可)。
[已知:收率=转化为总烃的CO转化率×低碳烯烃选择性、、]
(4)若费托反应只发生③和④,且反应③已快速平衡而④未平衡。恒压、初始投料选择性为a%或b%时,CO转化率与温度的关系如图3所示,则a   b(填“>”、“=”或“<”,下同),反应③的v正(M)   v逆(N)。
(5)若采取某种措施抑制CO2生成,此时费托反应只发生②和④,、恒压645kPa、初始投料时,CO的转化率为50%,丙烯的选择性为90%,则=   ;反应②的反应商Qp=   (kPa)-1(用分压代替浓度计算,分压=总压×物质的量分数,保留两位有效数字)。
19.杀虫剂氯噻啉(化合物H)合成路线如下(部分条件已略去):
回答下列问题:
(1) A能发生银镜反应,其结构简式为   。
(2) B中官能团名称为醛基和   。
(3) F→H的反应类型为   。
(4)参照E→F过程,设计某药物中间体K的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中,I的结构简式为   ,J→K的化学方程式为   。
(5) B→D可能经历的过程如下图所示。X→Y发生巯基(-SH)参与的取代反应,Y的结构简式为   。Y发生分子内氨基与醛基的加成、消去反应生成Z和,则Z的结构简式为   (不考虑立体异构)。
答案解析部分
1.【答案】A
【知识点】常见能量的转化及运用;硅和二氧化硅
【解析】【解答】A、锂离子电池属于二次原电池,放电过程可以将内部储存的化学能转化为电能,A 正确;
B、氮化镓(GaN)属于无机非金属化合物,是新型无机半导体材料,不属于有机材料,B 错误;
C、光导纤维纤芯的主要成分为二氧化硅,单晶硅是太阳能电池、芯片的主要原料,C 错误;
D、冷却液汽化属于物理变化,仅破坏分子间作用力,不会发生化学键的断裂,D 错误;
故答案为:A。
【分析】本题解题要点:
电池能量转化规律:原电池放电实现化学能转化电能,电解池实现电能转化化学能;
材料类别区分:含碳化合物(除碳酸盐等)为有机材料,金属氮化物属于无机材料;
常见物质用途辨析:SiO2用于光导纤维,晶体 Si 用于芯片与光伏电池;
物理化学变化判断:物态变化均为物理变化,只改变分子间作用力,不破坏物质内部化学键。
2.【答案】B
【知识点】判断简单分子或离子的构型;原子轨道杂化方式及杂化类型判断;电子式、化学式或化学符号及名称的综合
【解析】【解答】A、中心N原子价层电子对数,价层电子对为4,VSEPR模型为四面体形,A正确;
B、中键是不同种非金属原子形成的共价键,属于极性共价键,并非非极性共价键,B错误;
C、中每个N原子形成3根键,含有1对孤电子对,价层电子对数为4,采取杂化,C正确;
D、带1个单位正电荷,氮原子最外层满足8电子稳定结构,电子式为: ,D正确;
故答案为:B。
【分析】本题解题要点:
VSEPR模型判断方法:价层电子对数等于键数加孤电子对数,价层电子对数为4时VSEPR模型为四面体形;
共价键分类规则:不同原子之间形成极性共价键,同种原子之间形成非极性共价键;
杂化轨道判断依据:价层电子对数为4时中心原子采取杂化;
简单阳离子电子式书写:标出全部价电子,整体加方括号并标注对应电荷。
3.【答案】B
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质
【解析】【解答】A、加热条件下铜与浓硫酸发生氧化还原反应,方程式 ,选项书写正确,A正确;
B、少量氯化铝滴入足量浓NaOH溶液,生成的会立刻与过量强碱反应生成四羟基合铝酸钠,正确反应为,题干方程式错误,B错误;
C、乙烯含碳碳双键,和溴单质发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,方程式 正确,C正确;
D、溶度积远小于,硫化钠溶液可与氯化银悬浊液发生沉淀转化: ,方程式正确,D正确;
故答案为:B。
【分析】本题解题要点:
铜与浓硫酸反应规律:加热时浓作氧化剂,还原产物为,常温下不反应;
铝盐与强碱反应定量规律:强碱足量时无氢氧化铝沉淀,最终生成四羟基合铝酸钠;
烯烃加成反应特征:碳碳双键与卤素单质加成,双键断开,卤素原子分别连在两个碳原子上;
沉淀转化判断规则:溶解度更小的沉淀可由溶解度较大的沉淀转化生成。
4.【答案】A
【知识点】乙炔炔烃;化学实验方案的评价
【解析】【解答】A、氯气密度大于空气,采用向上排空气法收集;溶液不能吸收,无法完成尾气处理,尾气应选用溶液吸收,该方案不合理,A符合题意;
B、电石与饱和溶液反应制备乙炔,饱和氯化钠溶液可减缓反应速率,分液漏斗+圆底烧瓶装置适配该制备,方案合理,B不符合题意;
C、可与饱和反应生成,不溶于饱和碳酸氢钠溶液,洗气瓶长进短出,除杂方案合理,C不符合题意;
D、铜件镀镍时,镍片作阳极、铜制镀件作阴极,电解液为溶液,电镀装置连接正确,方案合理,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】本题解题要点:
氯气尾气处理原理:氯气能与强碱反应,氯化钙溶液与氯气不反应,无吸收效果;
乙炔制备要点:饱和氯化钠溶液降低水的浓度,平稳电石与水的剧烈反应;
酸性气体除杂规则:杂质酸性强于主体气体时,选用对应酸式盐饱和溶液除杂,不损耗目标气体;
电镀装置规律:待镀金属作阴极,镀层金属作阳极,电镀液含镀层金属阳离子。
5.【答案】D
【知识点】氨基酸、蛋白质的结构和性质特点;胶体的性质和应用;油脂的性质、组成与结构;常见的食品添加剂的组成、性质和作用
【解析】【解答】A、食用油属于油脂,不溶于水,在面团表面均匀涂抹后会形成一层致密疏水油膜,隔绝空气,抑制面团内部水分向外挥发,有效锁住面团水分,操作原理合理,A 正确;
B、高温蒸煮能够彻底杀灭自制番茄酱里的细菌、霉菌等微生物,完成灭菌处理,后续密闭保存可以隔绝外界空气中杂菌再次污染,减缓腐败变质,保鲜方案合理,B 正确;
C、料酒中含有乙醇,香醋含有乙酸,炒菜加热时二者发生可逆酯化反应,生成具有特殊果香的酯类有机物,丰富菜品香气,提升风味层次,妙招合理,C 正确;
D、苏打是碳酸钠,溶于水发生水解使溶液呈较强碱性,热水会进一步促进水解、增强碱性;蚕丝的主要成分是动物蛋白质,高温 + 强碱性环境会破坏蛋白质空间结构,发生水解变性,造成蚕丝衣物脆化、破损,该方法不合理,D 错误;
故答案为:D。
【分析】本题解题要点:
油脂隔水原理:油脂难溶于水,可在固体表面形成疏水薄膜,阻隔水分与空气接触,减少水分蒸发;
食品防腐逻辑:高温可杀灭食品内原有微生物,密封容器隔绝外界杂菌侵入,双重作用延长食品保存时间;
酯化反应生活应用:醇与羧酸在加热条件下生成酯类芳香物质,是烹饪增香的常见化学原理;
蛋白质性质:蚕丝、羊毛类动物蛋白纤维不耐强碱、高温,碱性溶液会使蛋白质水解变性,清洗时不可使用热纯碱水。
6.【答案】C
【知识点】物质的量的相关计算;阿伏加德罗常数
【解析】【解答】A、产物含有2个,生成1 mol 需要消耗2 mol ,则消耗0.5 mol 只能生成0.25 mol ,分子数目为,A错误;
B、选项只给出体积2.24 L,未标注标准状况,无法用气体摩尔体积计算物质的量,不能确定数目,B错误;
C、反应③:,4.4 g 物质的量为0.1 mol;中C从+4价降为0价,1 mol 反应转移4 mol电子,0.1 mol 转移电子,C正确;
D、只给出溶液浓度,缺少溶液体积,无法计算溶质物质的量;同时发生水解,实际数目会更小,D错误;
故答案为:C。
【分析】本题解题要点:
有机物配比定量关系:配体比例为2:1,反应物与产物物质的量之比为2:1;
气体摩尔体积使用前提:只有标准状况下,22.4 L/mol才可用于气体换算,无标况条件无法计算;
镁与二氧化碳氧化还原电子计算:中碳元素全部被还原为单质碳,1 mol 得4 mol电子;
离子数目判断两个限制条件:必须已知溶液体积,同时弱碱阳离子会发生水解,离子实际量小于理论值。
7.【答案】A
【知识点】原子核外电子的能级分布;原子晶体(共价晶体)
【解析】【解答】A、Ga原子序数为31,位于周期表第四周期第ⅢA族,完整简化电子排布式必须包含3d轨道,正确形式为,选项遗漏,排布式书写错误,A错误;
B、蓝宝石主要成分为刚玉,硬度极大、熔沸点很高,具备共价晶体典型物理特征,可归类为共价晶体,B正确;
C、由制备单层二维需要加热熔化、加压挤压,全过程持续吸收外界能量,因此等物质的量的储存能量高于稳定块状,C正确;
D、观察二维Ga单层原子密排俯视图,平面密排结构最小重复基本结构单元为四原子密排团,即: ,D正确;
故答案为:A。
【分析】本题解题要点:
Ga核外电子排布规则:第四周期元素简化电子排布式需要完整写出内层填满的d轨道,不能省略;
共价晶体判定依据:物质硬度极高、熔沸点高,晶体内部以共价键作用为主,符合共价晶体物理特性;
物质能量对比规律:制备过程持续吸热的特殊形态物质,自身能量高于常态稳定块状晶体;
二维密排结构单元判断:单层金属原子平面密堆积,最小重复结构单元可由相邻四个原子构成。
8.【答案】A
【知识点】有机化合物中碳的成键特征;有机物中的官能团;有机物的结构和性质
【解析】【解答】A、手性碳原子定义为饱和碳原子且连接四种完全不同的基团,,标记结构中带*的手性碳一共4个,并非5个,A错误;
B、分子内存在酰胺基,上的氢原子可与分子内酯基、内酯环的羰基氧靠近,形成分子内氢键,B正确;
C、酰胺基()中的N-H键具有还原性,同时分子内大量烷基支链可被强氧化剂氧化,能够还原酸性高锰酸钾使其褪色,C正确;
D、该有机物同时含有酰胺键、普通酯基、内酯环酯基,三类官能团均可在酸性或碱性条件下发生水解反应,D正确;
故答案为:A。
【分析】本题解题要点:
手性碳计数方法:逐个寻找饱和碳原子,判断四个连接基团是否互不相同,准确清点数量;
分子内氢键形成条件:同一分子中、的氢与羰基、醚键的氧空间位置相近,可形成分子内氢键;
酸性高锰酸钾褪色判断:酰胺键、烷基侧链具备还原性,可被氧化使其褪色;
水解官能团识别:酰胺键、链状酯基、环状内酯均属于可水解官能团,能发生水解反应。
9.【答案】C
【知识点】离子晶体;晶胞的计算
【解析】【解答】A、晶胞Ⅱ中Si原子采用均摊计算:;V原子均摊计算:;两种原子数目之比,A正确;
B、选取晶胞体心Si原子作为参照,空间分层统计可得等距紧邻的V原子一共12个,B正确;
C、V为第ⅤB族元素,单个V价层电子数为5;Si为第ⅣA族元素,单个Si价层电子数为4;晶胞内总价层电子计算公式:,数值不等于19,C错误;
D、金属钒晶胞Ⅰ中相邻V原子间距,晶胞中相邻V原子间距;题干条件说明钒原子间距越短超导性能越强,因此超导性能优于单质金属钒,D正确;
故答案为:C。
【分析】本题解题要点:
晶胞原子均摊计算规则:顶点原子贡献,棱上原子贡献,体心原子全部计入晶胞,算出两种原子数量后得到化学式比例;
晶体配位数判断思路:以内部孤立原子为中心,分层清点三维空间中等距离的最近相邻原子总数;
价层电子总数计算方法:总价电子=晶胞内V原子总数×V价电子数 + 晶胞内Si原子总数×Si价电子数;
超导性能判断逻辑:直接使用题干给出结论,钒原子间距越小,超导性能越强,对比两种晶胞钒原子间距即可完成判断。
10.【答案】B
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用;元素周期表中原子结构与元素性质的递变规律;元素周期律和元素周期表的综合应用;微粒半径大小的比较
【解析】【解答】A、、、;与电子层结构相同,电子层相同时核电荷数越大离子半径越小,故;有3个电子层,电子层数越多离子半径越大,因此简单离子半径:,A正确;
B、、、,对应简单氢化物、、;存在分子间氢键,沸点远高于另外两种;与无氢键,相对分子质量,分子间范德华力更强,沸点,沸点顺序,B错误;
C、X、Y、M依次为Al、Si、O;第三周期同周期第一电离能总体随原子序数增大而升高,可得;同主族从上至下第一电离能减小,故,综合得第一电离能,C正确;
D、X、Y、Z均为第三周期元素,同周期从左至右非金属性逐渐增强;对应最高价氧化物水化物分别为两性氢氧化物、弱酸、强酸,非金属性越强,最高价含氧酸酸性越强,酸性:,D正确;
故答案为:B。
【分析】M、W、X、Y、Z为原子序数递增短周期元素;基态M最外层电子数为内层3倍,推出;Z与M同主族,;W原子序数大于O、最外层1个电子,;地壳含量最高金属;X与Y相邻且原子序数更大,。
11.【答案】D
【知识点】有机物的结构和性质;缩聚反应
【解析】【解答】A、物质Ⅰ与物质Ⅳ分子式均为,二者所含C、H、O元素的质量分数完全一致,依靠元素定量分析无法将两种物质区分,A错误;
B、高分子Ⅲ主链呈线性延伸,分子内不存在交联点,属于线型高分子,不具备网状交联结构的特征,B错误;
C、高分子Ⅲ分子中存在大量酯基,碱性环境下水解时酯键断裂,水解产物为二元醇与二元羧酸盐,不能直接生成环状酯Ⅱ,C错误;
D、单体Ⅱ开环后与单体Ⅰ发生聚合,在生成高分子Ⅲ的过程中脱去小分子丙酮Ⅳ,反应过程伴随小分子生成,满足缩聚反应定义,该反应属于缩聚反应,D正确;
故答案为:D。
【分析】本题解题要点:
元素定量分析适用条件:仅分子式、元素质量分数存在差异的物质才能用元素定量法区分,同分异构体无法区分;
高分子结构分类判断:分子链无交联、呈长链状为线型高分子,分子链之间相互交联形成立体网状为体型高分子;
聚酯碱性水解产物规律:线型聚酯碱性水解得到醇与羧酸盐,不会逆向生成环状内酯;
缩聚反应判定标准:单体聚合生成高分子化合物的同时,生成小分子(水、酮、卤化氢等),符合该特征即为缩聚反应。
12.【答案】C
【知识点】制备实验方案的设计
【解析】【解答】A、浸渍阶段投入的以及反应生成的都容易被氧化,若通入过量空气,富余的会持续氧化体系内,生成多种高价含硫副产物,打乱整套工艺流程,A错误;
B、阳极泥里的在浸渍步骤全程不发生反应,全部残留在滤渣当中;的化学惰性很强,浓无法单独将其溶解,只有王水可以溶解,所以滤渣不能完全溶于浓,B错误;
C、氧化得到,反应方程式为,产物包含强碱,体系内上升,溶液碱性随之增强,C正确;
D、滤液1内中元素化合价为-1,沉碲反应后转化为0价单质,元素失电子被氧化,因此参与反应的承担氧化剂作用,自身发生还原反应,D错误;
故答案为:C。
【分析】铜阳极泥(、、少量、)加溶液并通空气浸渍,、转化为沉淀与滤液,、留在滤渣;取滤液1加发生氧化还原,被氧化析出单质,含低价硫化物的滤液2返回浸渍工序循环使用。
13.【答案】D
【知识点】电极反应和电池反应方程式;原电池工作原理及应用;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、左侧电极通入发生还原反应生成,电解液为水溶液,电极反应式配平、产物书写均无误,A正确;
B、电极反应,转移1 mol电子对应释放1 mol ;电路中转移2 mol电子时,两组锂回收电极同步反应,理论可析出4 mol ,B正确;
C、右侧电极中失去电子转化为,发生氧化反应,该电极为阳极,阳极必须外接电源正极,C正确;
D、发生歧化反应,反应前后体系总可得到电子总量不变,氧化的总氧化能力没有改变,能脱出回收的总物质的量不变,锂理论回收产率不会下降,D错误;
故答案为:D。
【分析】该电解装置以溶液为电解液,中间设置阴离子交换膜分隔两极室;左侧阴极通入得电子还原生成,右侧阳极中失电子氧化生成;装置配套两组电极,依靠电子转移释放完成锂回收,阴离子穿过交换膜迁移平衡两极电荷;若阳极产物发生歧化,体系总得电子总量不变,锂理论回收量不受影响。
14.【答案】D
【知识点】反应热和焓变;化学平衡的计算
【解析】【解答】A、温度升高,物质的量分数持续减小,平衡正向移动,依据勒夏特列原理,正反应吸热,;反应前气体总计量数为,反应后气体总计量数为,正向气体分子数增多,混乱度增大,,A错误;
B、该反应方程式,与化学计量数均为,同一体系中,消耗速率等于生成速率,选项表述B错误;
C、初始投料:、;
设转化量为,三段式:
M点,,解得;
各物质平衡量:、、、、,总物质的量;
物质的量分数平衡常数:,C错误;
D、N点,即,解得;
发生转化的物质的量:;
转化率,D正确;
故答案为:D。
【分析】反应生成、、三种产物,反应起始阶段三者物质的量均为0;结合化学计量数,任意时刻三种产物的物质的量比值固定为,对应图像里三条上升曲线,数值大小排序为,由此判定曲线代表,曲线代表,曲线代表。据此解题。
15.【答案】C
【知识点】难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质;电离平衡常数
【解析】【解答】A、结合曲线推断结论,曲线Ⅰ对应粒子,描述符合图像规律,A正确;
B、可逆反应平衡常数表达式:
时曲线Ⅰ、Ⅱ相交,满足;该点,代入化简:,B正确;
C、点,,将数据代入平衡常数:
,解得;
该下,
溶度积:,C错误;
D、醋酸元素物料守恒:;
醋酸电离常数,变形;
结合题干代数式化简,再代入物料守恒替换,点满足,因,可推出原式,D正确;
故答案为:C。
【分析】本题初始溶液为,根据溶质解离比例,体系中所有含铜微粒总浓度;全部醋酸根存在形态(、、、)的浓度总和固定为。当溶液极低、酸性很强时,大量会与醋酸根结合生成弱酸,体系内接近醋酸根总浓度,依据计算,对应;观察图像,起点数值接近0.7的曲线Ⅲ,对应微粒为。强酸性条件下游离含量极低,铜离子难以形成络合微粒,铜元素主要以游离形式存在,受微弱水解影响,会略小于,对应略大于1.0;图像中起点约1.1的曲线Ⅱ代表。剩余唯一曲线Ⅰ,则代表中间络合产物。
16.【答案】(1)d
(2)增大液相氧气浓度,加快固液浸出反应速率;
(3);
(4)2
(5)
(6)2;被还原时发生反应:,溶液呈酸性,不利于“还原”步骤;而被还原时发生反应:,不会生成游离的,因此还原程度较高
【知识点】氧化还原反应方程式的配平;化合价与化学式;物质的量的相关计算;元素周期表的结构及其应用
【解析】【解答】(1)为28号元素,价电子排布式,元素周期表分区规则中,价电子同时包含、轨道电子的元素归属d区,因此位于d区。
故答案为:d;
(2)加压环境能够提升在水溶液中的溶解量,增大液相氧气浓度,加快固液浸出反应速率,提升镍元素浸出率;、与氨水反应生成,结合电子得失守恒、原子守恒配平总反应:
故答案为:增大液相氧气浓度,加快固液浸出反应速率;;
(3)氨浸阶段与结合生成稳定可溶性络合物;部分蒸氨沉铜步骤挥发脱出的气体为,体系氨浓度降低,络合平衡逆向移动,铜的络离子解离,最终析出固体实现除杂。
故答案为:;;
(4)中平均化合价为,被氧化至时化合价升至;1 mol 完全氧化失去电子总物质的量;1 mol 参与反应可得到4 mol电子,依据电子守恒,消耗物质的量。
故答案为:2;
(5)还原工序中被还原析出单质;反应生成作为溶液主要阳离子,全程不参与沉淀、氧化还原反应,稳定留存于液相;滤液3经浓缩结晶得到副产品,该物质属于铵态氮肥,可作为农用化肥使用。
故答案为:;
(6)结合图像变化规律,时溶液中浓度下降速率最快,且最终能够完全消耗、转化率达到100%;时反应速率缓慢且中途停止,镍转化不完全;时整体反应速率过低,生产效率差,因此最优配体数目取值为2。
时发生反应,体系生成游离使溶液呈酸性,题干给出酸性环境会抑制还原反应,因此反应受阻、转化率偏低;
时发生反应,反应仅生成,无游离产生,体系不会酸化,还原反应可持续进行完全。
故答案为:2;被还原时发生反应:,溶液呈酸性,不利于“还原”步骤;而被还原时发生反应:,不会生成游离的,因此还原程度较高;
【分析】镍矿原料主要成分为,同时混有少量、杂质;流程第一步氧压氨浸,通入空气并加入氨水,、分别形成可溶性氨络离子、,不反应直接成为浸渣;随后进行部分蒸氨操作,挥发造成体系内氨浓度下降,镍的六氨络离子转化为配体数目更少的,铜的四氨络离子解离析出沉淀除去;向滤液2通入足量,将体系中完全氧化为;最后使用还原镍氨络合物得到单质粉末,剩余滤液3主要溶质为。
(1)元素分区判断:根据价电子排布轨道类型划分周期表区,同时填充、轨道的过渡金属为d区;
(2)加压浸出原理与方程式配平:气体溶解度随压强升高而增大,结合电子转移、原子守恒书写氧化还原方程式;
(3)络合平衡移动:浓度降低使金属氨络合物解离,利用平衡逆向移动除去铜杂质;
(4)氧化还原电子守恒计算:计算还原剂总失电子量、单分子得电子量,比值得到氧化剂消耗物质的量;
(5)工艺流程副产品判断:梳理全程稳定留存的阴阳离子,组合得到可溶性盐并说明用途;
(6)图像与反应机理综合分析:对比不同条件下反应速率、转化率,结合反应方程式判断体系生成情况,解释酸性对还原反应的抑制作用。
17.【答案】(1)ADF
(2)
(3)洗出滤渣表面吸附的对苯二甲酸钠,提高对苯二甲酸产率;分液
(4)氯化钠;氯化氢(或盐酸)
(5)95
(6)
【知识点】有机物的结构和性质;常用仪器及其使用;物质的量的相关计算
【解析】【解答】(1)实验操作需要加热回流,反应混合液总体积约20 mL,再加入固体原料,综合容积与接口需求选用100 mL两颈圆底烧瓶A;单口烧瓶B缺少多接口,无法同时完成回流、搅拌、测温操作,容器C容积过小不适用;回流装置配套球形冷凝管D;实验回流温度为138 ℃,超过100 ℃,故选择量程0~200 ℃的温度计F。
故答案为:ADF;
(2)步骤Ⅰ是在碱性环境下发生酯水解反应,酯键断裂后体系存在大量,羧基会转化为羧酸盐形式,最终水解产物为乙二醇与对苯二甲酸钠,对苯二甲酸钠的结构简式为。
故答案为:;
(3)滤渣中残留未完全反应的固体,固体表面会吸附目标产物对苯二甲酸钠,洗涤滤渣可以回收吸附的产物,提升整体产率;实验所用催化剂常温下呈油状,难溶于水,能和水溶液形成分层体系,可直接通过分液操作实现分离,步骤简单易操作。
故答案为:洗出滤渣表面吸附的对苯二甲酸钠,提高对苯二甲酸产率;分液;
(4)调时加入盐酸中和体系内的,二者反应生成,且盐酸需过量才能完全酸化;析出的固体沉淀表面会吸附残留与过量,水洗操作可除去这两类可溶性杂质。
故答案为:氯化钠;氯化氢(或盐酸);
(5)先计算均三甲氧基苯物质的量:
均三甲氧基苯含3个苯环氢、9个甲氧基氢,对应核磁峰面积比例;剩余峰面积比例匹配对苯二甲酸的2个羧基氢、4个苯环氢,由此确定两种物质物质的量相等,。
计算对苯二甲酸质量:,
计算产物纯度:
故答案为:95;
(6)水解生成对苯二甲酸,属于羧酸类物质;降解产物为双酚A,属于酚类物质;羧酸电离能力强于酚,酚对应的盐更易在氢离子浓度更低、更高的环境下质子化析出,因此体系偏大时,的降解产物会优先沉淀析出。
故答案为:;
【分析】(1)回流操作要求烧瓶预留充足反应空间,液体体积不超过容器容积;两颈烧瓶可同时插接冷凝管、温度计、搅拌装置,满足多仪器联用需求;回流实验统一搭配球形冷凝管;温度计量程需覆盖实验最高温度138 ℃,0~200 ℃量程可适配实验,避免量程不足造成测量误差。
(2)PET属于聚酯高分子,碱性水解不可逆,酯基完全断裂生成小分子二元醇与芳香羧酸;碱性环境下羧酸会与结合生成离子型羧酸盐,不会以羧酸分子形式析出,由此判断水解产物种类并书写对应结构简式。
(3)固体颗粒存在吸附作用,滤渣会吸附溶解在溶液里的目标产物,洗涤能够洗脱吸附产物,提高产物总回收率;油状催化剂与水互不相溶、分层明显,分液漏斗可快速分层分离,简化提纯流程,相比过滤、萃取操作损耗更少。
(4)酸化步骤中和碱液生成可溶性无机盐,过量盐酸会附着在固体表面;、均易溶于水,水洗可溶解去除两类水溶性杂质,避免杂质残留影响产物纯度。
(5)核磁共振氢谱峰面积与分子中氢原子数目成正比,通过标准品均三甲氧基苯的氢比例锁定对应峰组,再匹配样品对苯二甲酸的氢数量,得出二者物质的量相等;再依托摩尔质量公式计算纯品理论质量,最终用纯品质量除以样品总质量得到产物纯度。
(6)电离平衡常数:羧酸远大于酚,酸性越强,对应阴离子结合的能力越弱;酸性弱的酚盐更容易在低氢离子浓度、高pH条件下捕获转化为中性分子析出,据此对比两种塑料降解产物的析出pH先后顺序。
18.【答案】(1)有副反应发生生成烷烃(或生成高碳烷烃)
(2)A
(3);
(4)>;<
(5)0.3;
【知识点】反应热和焓变;活化能及其对化学反应速率的影响
【解析】【解答】(1)根据题目给出的反应历程,中间体存在两条转化路径:一是持续与结合,不断延长碳链;二是直接结合原子发生终止反应,生成甲烷。同理,碳链增长过程中产生的各类中间体均可捕获氢原子,生成乙烷、丙烷等烷烃副产物;同时碳链还能持续延长,生成含5个及以上碳原子的高碳烃。上述各类副反应都会消耗体系内反应物原料,大幅降低目标产物低碳烯烃的理论产率。
故答案为:有副反应发生生成烷烃(或生成高碳烷烃);
(2)结合盖斯定律运算规则,目标反应①可由倍反应③叠加反应④推导得出,焓变对应计算式:
反应①,属于放热反应;反应前后气体分子总数减少。依据勒夏特列原理,低温环境能够推动放热反应平衡正向移动,高压环境有利于气体分子数减小的反应正向进行,因此最优条件为低温高压,选A。
故答案为:-497;A;
(3)对比图1相同温度下不同催化剂的数据,催化体系中丙烯转化率数值最低;丙烯是实验需要得到的目标产物,丙烯被持续消耗代表副反应发生,因此可以有效抑制丙烯消耗的副反应,是适配本体系的最优催化剂。
根据题意给出的产率换算公式:总烃产率 = 参与生成总烃的占比 × 总转化率 × 低碳烯烃选择性;选择性为,代表被消耗的里仅有的部分参与生成各类烃。结合图2数据,对应的总转化率、低碳烯烃选择性,二者乘积数值最大,对应总烃产率最高,产率列式:。
故答案为:;;
(4)反应③为放热可逆反应。图3水平虚线代表转化率固定为,该虚线与曲线交于低温点,与曲线交于高温点。
转化率固定时,反应④生成的量基本保持不变;升温会使放热反应③平衡逆向偏移,体系内生成量减少,对应选择性下降,由此可知低温曲线的选择性高于高温曲线,即。
反应③可快速建立化学平衡,平衡状态下任意位置均满足,因此、。
题目比较与,可等价转化为对比两点的正反应速率。点温度显著高于点,升温会提升反应速率常数;同时点选择性更低,体系内未参与反应的浓度更高。高温、高反应物浓度双重条件共同加快反应速率,故。
故答案为:>;<;
(5)设定初始投料,;转化率,反应消耗,剩余。丙烯选择性,生成丙烯消耗的物质的量,由反应计量关系可得。恒温恒压体系分压之比等于物质的量之比,因此:
副反应②:,分压反应商表达式:
分压与总压、物质的量满足,代入化简得到。
平衡状态各组分物质的量:、、;生成丙烷消耗占转化的,;
剩余氢气,体系总物质的量,总压,代入计算:
故答案为:0.3;;
【分析】(1)反应历程与产率分析:梳理中间体两条转化路径,氢终止生成烷烃、持续增碳生成高碳烃均为副反应,反应物分流消耗会降低目标低碳烯烃产率,从反应竞争角度解释产率下降原因。
(2)盖斯定律与平衡移动综合:通过系数配平叠加已知反应计算总焓变;依据正负判断放热/吸热,结合反应前后气体计量数变化,利用勒夏特列原理推导温度、压强对平衡的影响,筛选最优反应条件。
(3)催化剂选择性与产率计算:图像对比判断催化剂抑制副反应的能力;理清选择性、总转化率、低碳烯烃选择性三者的数量关系,按定义列式计算最大产率。
(4)平衡常数与反应速率综合判断:放热反应温度对平衡移动的影响规律,温度升高平衡逆向移动使产物选择性降低;平衡体系,结合温度、反应物浓度双重影响比较不同点位反应速率大小。
(5)分压反应商定量计算:设定初始投料量,结合转化率、选择性分步计算各有机物剩余物质的量;利用分压与物质的量成正比完成分压简化,代入反应商表达式,分步整理各组分物料,最终代入数值完成数值求解。
19.【答案】(1)
(2)碳溴键(溴原子)
(3)取代反应
(4);+CH3OH+H2O;
(5);
【知识点】有机物的合成;有机物的结构和性质
【解析】【解答】(1)结合推断信息,含有醛基、碳碳双键,对应结构简式为。
故答案为: ;
(2)分子中的碳碳双键可与发生亲电加成得到,结构简式为;分子中包含两种官能团:醛基、碳溴键(溴原子)。
故答案为:碳溴键(溴原子);
(3)经路线推导,的杂环结构简式;与反应时,分子内的作为亲核基团进攻上的溴甲基碳,键断裂、溴原子脱离,新单键生成,整体为基团互换,该反应属于取代反应。
故答案为:取代反应;
(4)由分析知,在E一F的过程中,Br取代了甲基上的H,参照E一F的过程,药物中间体K的合成路线为与反应,甲基上的日被Br原子取代生成I,则I为;在i.NaOH,H2O,ii.H+中经水解后酸化生成J,则J为;和CH3OH在H2SO4的条件下发生酯化反应生成K,反应的化学方程式为:+CH3OH+H2O。
故答案为:;+CH3OH+H2O;
(5)B→D可能经历以下过程,已知X→Y发生巯基(-SH)参与的取代反应,则C()异构为X();X()与B发生巯基(-SH)参与的取代反应生成Y,可推知Y的结构简式为,Y发生分子内氨基(-NH2)与醛基发生加成、消去反应生成Z和H2O,结合D的结构简式可推知Z为:。
故答案为: ;;
【分析】结合完整合成流程与已知限定条件推导各有机物骨架:原料分子式且可发生银镜反应,证明分子内含醛基;结合与加成产物的结构,确定为不饱和醛();和发生双键加成得到,与含硫氨基原料经巯基取代生成开链中间体;在体系发生氨基重氮化取代得到;与发生烷基甲基上氢的自由基溴代反应得到;和在弱碱作用下发生碳溴键亲核取代生成目标产物;再依据分子式、与的结构锁定为:,据此解题即可。
(1)有机物骨架推断:银镜反应专属醛基检验,结合分子式计算不饱和度,搭配加成产物的碳链结构反向推导原料A完整碳骨架,依靠特征定性反应锁定核心官能团;
(2)加成产物官能团判断:碳碳双键与卤素单质发生加成,仅引入溴原子,原有醛基不受加成反应影响,可完整区分分子内两类不同类型官能团;
(3)有机反应类型判定:反应过程仅发生卤素原子与含氮基团的互换,旧共价键断裂、新共价键生成,无双键断裂/生成,完全符合取代反应断键成键特征;
(4)合成路线仿写:先提取题干三步特征转化(烷基溴代、卤原子碱性水解、羧酸酯化),严格复刻反应条件与官能团变化逻辑,酯化方程式需标注浓硫酸催化剂与可逆脱水产物水;
(5)互变异构与环化机理:硫脲存在羰基-巯基互变,巯基是分子间取代的关键活性位点;氨基、醛基可自发分子内加成脱水闭环生成五元杂环,同时杂环上氮氢易发生迁移,形成两种可相互转化的同分异构结构。
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