【精品解析】河北保定市2026届下学期高三第一次模拟考试 化学试题

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河北保定市2026届下学期高三第一次模拟考试 化学试题
1.“京畿胜境,山水保定。”下列与保定旅游文化相关的说法中错误的是
A.“驴肉火烧”中的驴肉富含蛋白质
B.“白洋淀荷叶茶”中富含的茶多酚属于无机物
C.“涞源白石山”的白色大理石主要成分为
D.“曲阳定瓷”属于传统无机非金属材料
2.实验安全至关重要。下列说法正确的是
A.金属钠着火时可以用二氧化碳灭火器灭火
B.取用后剩余的白磷不能放回原试剂瓶
C.金属钠与水反应的相关实验图标为
D.盛放溶液的试剂瓶可以用玻璃塞
3.化学是材料科学的基础。下列说法错误的是
A.双酚A常作为补牙填充物的密封胶
B.聚乳酸可用于骨折接合手术,能被人体吸收且无毒副作用
C.由尿素和甲醛通过加聚反应可以制得高分子材料脲醛树脂
D.铜氨纤维光泽度好,常用作高档丝织,其原料是纤维素
4.为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.分子中含键数目为
B.48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为
C.磷酸钠溶液中含有的数目为
D.5.6 g Fe与足量稀硝酸反应转移电子数为
5.下列关于化学用语表示正确的是
A.NaCl溶液中的水合离子:
B.基态Se原子的核外电子排布式:
C.的空间填充模型:
D.氯气分子中键的形成:
6.托洛尔片主要用于治疗高血压、心绞痛、心肌梗死等,其主要化学成分结构简式如图。下列说法正确的是
A.分子式为 B.只能发生消去、酯化反应
C.含有1个手性碳原子 D.含有4种官能团
7.下列与实验相关的操作或方案正确的是
A.图甲装置用于验证的氧化性
B.图乙装置用于制取硝基苯
C.图丙装置用于氨气的制取与收集
D.图丁装置用于测定醋酸溶液的物质的量浓度
8.下列关于物质的性质解释错误的是
选项 物质的性质 解释
A 液态醋酸不导电 醋酸为共价化合物
B 王水溶解铂 浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C HCl酸性弱于HBr 氯原子半径比溴原子半径小
D 甲苯能使酸性高锰酸钾褪色 苯环可以使甲基活化
A.A B.B C.C D.D
9.短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,可形成离子化合物。其中的空间结构为正八面体,基态W原子价电子数与基态X原子价电子数相等,且X、Y、Z相邻。下列说法正确的是
A.简单氢化物键角: B.第一电离能:
C.电负性: D.中X的杂化方式为
10.科学家采用电化学法用环己醇制备己二酸,装置如图(电极材料均为Pt)。i.先闭合K一段时间后,阳极液由蓝绿色()变为橙色(),断开K;ii.向阳极液中滴加环己醇,溶液变为蓝绿色,继续滴加一定量环己醇;iii.闭合K,一段时间后,阳极液变为橙色且颜色不再改变时,断开K;iv.将阳极液移出,冷却结晶得到己二酸。下列说法中正确的是
A.阴极室中稀硫酸的浓度变小
B.若阴极室产生22.4 L(标准状况)气体,理论上最多生成己二酸的物质的量为0.5 mol
C.步骤i中溶液颜色发生变化的方程式为
D.步骤iii的主要目的是使环己醇转化完全
11.某含Pb化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料,该化合物晶胞如图,晶胞参数,B原子的分数坐标为,坐标夹角均为,为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.Cs与Pb之间的距离为
B.晶体中,与铯离子最近且等距的溴离子有12个
C.此晶胞密度为
D.晶胞中C原子的分数坐标为
12.一种利用三元金属颗粒复合材料去除水体中硝酸盐的技术机理如图所示。下列说法中错误的是
A.若有最终完全转化为,则至少需要消耗
B.该机理中的三种金属只有铝给出电子,体现还原性
C.可以促进的脱氧,从而产生
D.金属铝表面的反应过程可表示为:
13.下列实验方案能达到探究目的的是
选项 探究目的 实验方案
A 在饱和KI溶液与中的溶解能力大小 向的溶液中加入等体积饱和KI溶液,振荡、静置分层后,观察两层液体的颜色变化
B 丙烯醛中含有碳碳双键 向丙烯醛中加入足量新制氢氧化铜悬浊液,加热至不再生成砖红色沉淀,静置,向上层清液滴加溴水,溴水褪色
C 验证溶液中含有 向盛有2 mL 0.1mol/L的溶液的试管中,加入溶液并加热,将湿润的pH试纸靠近试管口,观察试纸颜色变化
D 证明酯化反应是可逆反应 将乙酸和过量乙醇在浓硫酸催化作用下加热发生反应,待充分反应后,冷却,稀释反应液,再加入饱和溶液,有气泡产生
A.A B.B C.C D.D
14.常温下,水溶液中各种含硫微粒的分布系数随溶液pH变化的关系如图1所示。在体系中滴入硫酸铜溶液,其中与随的变化曲线如图2所示。已知,的分布系数。下列说法正确的是
A.图1中,时,体系中
B.
C.反应的平衡常数约为1
D.图2中,X点溶液中存在
15.溴化钾(KBr)在医药和摄影等领域应用广泛。某化学兴趣小组设计了一种溴化钾的制备方案,装置示意图(夹持装置等略)及步骤如下:
①准确称取固体,置于烧杯中,加入蒸馏水,用玻璃棒搅拌至完全溶解。
②向上述溶液中加入1.2 g尿素固体,继续搅拌至尿素完全溶解,将混合液转移至反应容器A中。在滴液漏斗中加入2.5 mL液溴,组装实验装置。控制温度,将液溴缓慢滴入A中,搅拌至体系无气泡产生,趁热抽滤,收集滤液。
③将步骤②所得滤液转移至蒸发皿中,加热蒸发浓缩至___________(填现象),冷却结晶,抽滤得到溴化钾粗产品。用少量冷蒸馏水洗涤晶体次。将产品转移至表面皿,在下干燥,得到白色溴化钾固体。
④准确称取m g溴化钾样品配制成250 mL溶液,移取25.00 mL于锥形瓶中,加入指示剂,轻轻摇匀。然后用标准溶液滴定至终点,重复滴定三次,消耗的标准溶液体积的平均值为。
已知:i.温度高于时,尿素会发生水解反应。
ii.为砖红色沉淀
回答下列问题:
(1)装置C的名称是   ,装置B的作用是   。
(2)步骤②中,控制温度的目的是   ,步骤③中的现象为   。
(3)写出较高温度下,尿素完全水解的化学反应方程式:   。
(4)步骤②中滴加溴会生成两种无污染的气体,写出反应的化学方程式:   。
(5)用标准溶液进行滴定时,终点的现象是   ,该实验制得的溴化钾纯度是   (用含字母m、c、V的式子表示)。
16.湿法冶金是提取复杂多金属矿中有价金属的重要手段。某研究小组以钒铅锌矿为原料[主要成分为和],采用硫酸浸出法综合回收钒,其工艺流程如下:
已知:i.钒在酸性溶液中以形式存在,在温度高于时易水解生成沉淀。
ii.浸出液中含有及微量等。
iii.溶液中与可相互转化:。
回答下列问题:
(1)“酸浸”前需要先磨矿处理,目的是   。
(2)钒铅锌矿中钒的化合价为   ,基态的价电子轨道表示式为   。
(3)酸浸时发生反应的离子方程式为   。
(4)为了探究温度、液固比、时间等不同实验条件对钒铅锌矿中V、Zn等金属浸出率的影响,开展了一系列单变量实验。
①图1为实验在不同温度下所测元素浸出率的变化,用离子方程式解释温度高于后V元素浸出率下降的原因为   。
②在硫酸浓度确定情况下,根据实验得出浸出率随液固比的变化(图2),最佳液固比为   ,原因是   。
(5)①“氧化”步骤中加入将转化为的离子方程式为   。
②“沉钒”前若溶液中,“沉钒”后,上层清液中,则钒元素的沉降率=   [,反应过程中溶液的体积不变]。
17.甲醇是工业“基石”原料,也是清洁燃料及溶剂领域的重要物质。
I.合成气制备甲醇的原理为。向容积为1 L的绝热恒容容器中,加入和1 mol CO,反应开始时体系的压强增大。
已知:的燃烧热()分别为、,该反应的Ea(正)。
回答下列问题:
(1)该反应的逆________(用字母表示)。
(2)该反应的速率方程为,,其中、为正、逆反应速率,为速率常数,为各组分的分压。升高温度,增大的倍数________增大的倍数(填“>”、“<”或“=”)。
(3)向绝热反应器中通入和过量的,发生合成气的转换反应:。催化作用受接触面积和温度等因素影响,的比热容较大。过量能有效防止催化剂活性下降,其原因有________。该反应需要在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热,保证反应在最适宜温度附近进行。若采用喷入冷水(蒸汽)方式降温,在图中做出CO平衡转化率随温度变化曲线。________。
II.工业废气中的二氧化碳加氢制甲醇是“碳中和”的一个重要研究方向,在催化剂作用下,主要自发进行以下反应:
i.
ii.
iii.
(4)在恒温、恒压反应器中通入发生反应i和ii,的平衡转化率及的平衡产率随温度变化关系如图所示。
已知:产率;的选择性。
下列说法错误的是___________。
A. ,
B. 的平衡选择性随温度的升高而减小
C. 525 K时,的平衡选择性约为
D. 525K时,减小的值或增大压强均能使的平衡转化率达到b点的值
(5)将一定比例和流速的和通过装有催化剂的容器,发生反应i和ii,经过相同时间,测得5 Mpa时反应温度变化、时压强变化对甲醇产量影响的关系如图所示。曲线X表示________(填“5 Mpa时反应温度变化”或“时压强变化”)。增大压强,产物中的体积分数增大的原因是________。
(6)已知:对于反应,压强平衡常数为,为各组分平衡时的分压。一定温度下,向恒容密闭容器中通入物质的量之比为1:3的与,发生以上3个反应,若起始压强为200 MPa,反应经后达到平衡,此时体系压强为,反应iii的平衡常数________(保留两位有效数字)。
18.尼达尼布(化合物M)是针对特发性肺纤维化而开发的小分子酪氨酸激酶抑制剂,是一种靶向治疗的药物。M的一种合成路线如下(部分试剂和条件简化或略去)。
回答下列问题:
(1)F中含氧官能团名称:   。
(2)A生成C的化学反应方程式为   。
(3)由D生成E的反应类型为   。
(4)化合物J的结构简式为   。
(5)由K生成L的同时,还会生成两个相同的小分子,则小分子为   。(填名称)。
(6)在A的同分异构体中,同时满足下列条件的共有   种(不考虑立体异构)。
①含有苯环;②有三个取代基;③能发生水解反应。
其中,核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积比为1:1:2:4的同分异构体的结构简式为   。
(7)已知:(i) (ii)
N()是一种黄酮类化合物,以苯酚、苯乙酸()、三乙氧基甲烷()为原料,设计合成N的路线   (用流程图表示,无机试剂和有机溶剂任选)。
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】含硅矿物及材料的应用;物质的简单分类;无机化合物与有机化合物的概念
【解析】【解答】A、“驴肉火烧”中的驴肉富含蛋白质,故A正确;
B、“白洋淀荷叶茶”中富含的茶多酚属于无机物,故B错误;
C、“涞源白石山”的白色大理石主要成分为,故C正确;
D、“曲阳定瓷”属于传统无机非金属材料,故D正确;
故答案为:B。
【分析】本题解题要点:
动物肌肉的主要营养物质为蛋白质,驴肉中含有大量蛋白质;
茶多酚属于含碳有机物,不属于无机化合物;
天然大理石的主要化学成分均为碳酸钙;
陶瓷是以黏土为原料高温烧制,归属于传统无机非金属材料。
2.【答案】C
【知识点】钠的化学性质;化学试剂的存放;化学实验安全及事故处理
【解析】【解答】A、金属钠着火时不能用二氧化碳灭火器灭火,因为钠燃烧生成的过氧化钠会与二氧化碳反应生成氧气,反而会助燃,正确做法是用干燥沙土覆盖灭火,故A错误;
B、取用后剩余的白磷必须放回原试剂瓶,白磷着火点低,在空气中易自燃,随意丢弃会引发火灾或爆炸,故B错误;
C、金属钠与水反应剧烈,会放出大量热并产生易燃易爆的氢气,实验中易发生液体飞溅、腐蚀灼伤,因此相关实验需佩戴护目镜、准备喷淋冲洗装置和防腐蚀设施,题目中的三个图标正是这些安全措施的体现,故C正确;
D、盛放溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,因为溶液水解呈碱性,会与玻璃中的二氧化硅反应生成粘性的硅酸钠,导致瓶塞与瓶口粘连,应使用橡胶塞,故D错误;
故答案为:C。
【分析】本题解题要点:
金属钠着火的灭火方式:钠燃烧生成,与反应生成,会加剧火势,因此不能用二氧化碳灭火;
白磷的取用安全规范:白磷着火点约为40℃,在空气中易缓慢氧化并引发自燃,因此剩余白磷必须放回原瓶,防止安全事故;
钠与水反应的实验安全要求:钠与水反应放热剧烈,可能导致熔融钠飞溅,且生成的氢气易燃易爆,因此需护目镜防护、应急喷淋和防腐蚀处理;
碱性溶液试剂瓶的瓶塞选择:溶液水解生成,与玻璃中反应生成粘性的,会使瓶塞与瓶口粘连,因此应使用橡胶塞。
3.【答案】C
【知识点】化学科学的主要研究对象;氨的性质及用途;缩聚反应
【解析】【解答】A、双酚 A 常作为补牙填充物的密封胶,其结构中的羟基能与树脂材料形成稳定的化学键,具有良好的粘结性和密封性,可有效防止填充物脱落,故 A 正确;
B、聚乳酸是一种生物可降解高分子材料,在人体内可缓慢水解为乳酸并被代谢吸收,无毒副作用,因此常用于骨折接合手术的可吸收缝合线或骨固定材料,故 B 正确;
C、由尿素和甲醛制得脲醛树脂的反应是缩聚反应,反应过程中会脱去小分子水,而非加聚反应(加聚反应无小分子生成),故 C 错误;
D、铜氨纤维是以纤维素为原料,经铜氨溶液溶解、纺丝再生得到的再生纤维,光泽度接近蚕丝,常用于制作高档丝织物,故 D 正确;
故答案为:C。
【分析】本题解题要点:
补牙材料的成分与性质:双酚 A 基树脂是常用的牙科修复材料,兼具粘结性和生物相容性;
可降解高分子材料的应用:聚乳酸的生物降解性使其成为医用植入材料的理想选择;
高分子反应类型判断:尿素与甲醛通过缩聚反应生成脲醛树脂,需区分缩聚与加聚反应的差异;
再生纤维的原料与用途:铜氨纤维以纤维素为原料,属于再生纤维素纤维,具有良好的纺织性能。
4.【答案】B
【知识点】盐类水解的应用;物质结构中的化学键数目计算;物质的量的相关计算
【解析】【解答】A、 的摩尔质量为, 的物质的量为。但该物质存在多种同分异构体(如丙醛、丙酮、丙烯醇等),不同结构中键数目不同,例如丙醛分子中含个键,丙醛含个键,而丙酮、丙烯醇的键数目也为,但题目未指明具体结构,无法直接确定,故A错误;
B、正丁烷和异丁烷互为同分异构体,分子式均为,摩尔质量均为,正丁烷和异丁烷的总质量为,总物质的量为。每个分子含个共价键,因此混合物中共价键数目为,故B正确;
C、磷酸钠溶液中, 会发生水解反应:,因此 磷酸钠溶液中 的数目小于,故C错误;
D、 的物质的量为,与足量稀硝酸反应时, 被氧化为,每个 原子失去个电子,因此转移电子数为,故D错误;
故答案为:B。
【分析】本题解题要点:
同分异构体的结构与化学键数:需注意存在多种同分异构体,不同结构中键数目虽均为,但题目未指明具体结构,无法直接确定;
同分异构体的共价键计算:正丁烷和异丁烷分子式相同,共价键数相同,可按总物质的量直接计算;
盐类水解对离子数目的影响:磷酸根离子在溶液中发生水解,导致其数目减少;
氧化还原反应的电子转移:铁与足量稀硝酸反应生成,需按铁的物质的量计算转移电子数。
5.【答案】D
【知识点】原子核外电子排布;共价键的形成及共价键的主要类型;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A、NaCl溶液中,水分子是极性分子,氧原子带部分负电荷,会朝向水合阳离子(Na+);氢原子带部分正电荷,会朝向水合阴离子(Cl-)。图中水分子朝向与电荷方向相反, 正确的如图,故A错误;
B、Se是34号元素,核外电子排布式为,选项中遗漏了3d轨道的电子排布,因此该表示错误,故B错误;
C、BCl3分子中,B原子半径小于Cl原子,空间填充模型中中心原子的球应比周围原子小,且BCl3为平面正三角形结构,选项中的模型不符合该结构特点,因此表示错误,故C错误;
D、Cl2分子中,两个Cl原子的3p轨道沿键轴方向“头碰头”重叠形成σ键,图中所示的轨道重叠方式和过程符合σ键的形成原理,因此表示正确,故D正确;
故答案为:D。
【分析】本题解题要点:
水合离子的结构:需结合水分子的极性和离子的电荷判断水分子的朝向;
基态原子的核外电子排布式:需完整写出所有轨道的电子排布,不能遗漏内层轨道;
分子的空间填充模型:需结合原子半径大小和分子空间结构判断模型是否正确;
σ键的形成:σ键是原子轨道沿键轴方向“头碰头”重叠形成的,需明确其重叠方式。
6.【答案】C
【知识点】“手性分子”在生命科学等方面的应用;有机物中的官能团;消去反应;酯化反应
【解析】【解答】A、根据结构简式,该有机物分子中含15个C、25个H、1个N、3个O,分子式应为,选项中H原子数错误,故A错误;
B、该分子含羟基,可发生消去、酯化反应;含苯环,可发生加成反应;含醚键、氨基,可发生取代反应;含酚羟基的类似结构,还可发生氧化反应,并非只能发生消去和酯化反应,故B错误;
C、手性碳原子是指连有4个不同基团的碳原子,该分子中与羟基直接相连的碳原子(),分别连接了、、和,是唯一的手性碳原子, 如图, 故C正确;
D、该分子含醚键()、羟基()、氨基()3种官能团,苯环不属于官能团,因此官能团种类为3种,并非4种,故D错误;
故答案为:C。
【分析】本题解题要点:
有机物分子式的书写:需准确数出分子中C、H、N、O的原子个数,注意苯环和侧链的氢原子数目;
有机物官能团与反应类型:需结合羟基、醚键、氨基和苯环的性质,判断可发生的反应类型;
手性碳原子的判断:需明确手性碳原子的定义,找出连有4个不同基团的碳原子;
官能团的识别:需区分苯环与官能团,正确识别醚键、羟基、氨基等官能团。
7.【答案】D
【知识点】氨的实验室制法;常见气体制备原理及装置选择;化学实验方案的评价
【解析】【解答】A、氢气与氯气预先混合后点燃会发生剧烈爆炸,存在极大安全隐患,该操作不能用于验证氯气的氧化性,故 A 错误;
B、实验室制备硝基苯时球形冷凝管需遵循下进上出通水原则,图中冷凝管进出水方向颠倒;苯与浓硝酸均易挥发,缺少尾气处理装置,操作与装置均不规范,故 B 错误;
C、收集氨气的试管管口完全封闭,空气无法从试管排出,不能收集到氨气;同时未放置棉花,即便无试管塞,氨气也会与空气对流,气体纯度低,故 C 错误;
D、NaOH 标准溶液会腐蚀玻璃活塞,可盛装在聚四氟乙烯活塞的滴定管中;醋酸为弱酸,用 NaOH 滴定可选酚酞作指示剂,整套装置、试剂与操作均符合酸碱中和滴定规范,能够测定醋酸浓度,故 D 正确;
故答案为:D。
【分析】本题解题要点:
氯气氧化性验证:氢气、氯气混合点燃极易爆炸,不能采用该方案,应选用温和置换反应验证氯气氧化性;
硝基苯制备装置要点:球形冷凝管通水方向为下进上出,提升冷凝效果;苯、硝酸蒸气有毒,必须增设尾气吸收装置;
向下排空气法收集氨气:收集试管不能完全密封,需预留出气通道排出空气;试管口放置棉花,隔绝空气对流,保障收集气体纯净;
酸碱中和滴定:强碱腐蚀玻璃活塞,选用聚四氟乙烯活塞滴定管盛放 NaOH 溶液;弱酸强碱滴定的滴定终点溶液显碱性,适配酚酞指示剂。
8.【答案】B
【知识点】化学键;共价键的形成及共价键的主要类型;电解质溶液的导电性;苯的同系物及其性质;微粒半径大小的比较
【解析】【解答】A、液态醋酸不导电,是因为醋酸是共价化合物,在液态时不发生电离,不存在自由移动的离子,该解释正确,故A不符合题意;
B、王水溶解铂,是因为浓盐酸提供的高浓度氯离子,能与铂离子形成稳定的络离子(如),降低了铂的电极电势,从而增强了硝酸的氧化性,并非浓盐酸直接增强了浓硝酸的氧化性,该解释错误,故B符合题意;
C、HCl酸性弱于HBr,是因为氯原子半径比溴原子半径小,H-Cl键的键能大于H-Br键,更难电离出,该解释正确,故C不符合题意;
D、甲苯能使酸性高锰酸钾褪色,是因为苯环对甲基的活化作用,使甲基更容易被氧化为羧基,该解释正确,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】本题解题要点:
共价化合物的电离特性:液态时不电离,无自由移动离子,因此不导电;
王水溶解金属的原理:氯离子与金属离子形成络合物,降低金属的电极电势,促进氧化还原反应进行;
氢卤酸酸性强弱的影响因素:原子半径越大,H-X键键能越小,越易电离,酸性越强;
苯环对侧链的活化作用:苯环的共轭效应使侧链甲基的C-H键极性增强,易被强氧化剂氧化。
9.【答案】A
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用;键能、键长、键角及其应用;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A、W为P,其简单氢化物为,键角约为93.6°;X为N,其简单氢化物为,键角约为107°,因此键角:,即W < X,故A正确;
B、X为N,Y为O,Z为F,同周期元素第一电离能随原子序数增大呈增大趋势,但N原子的2p轨道为半充满稳定结构,第一电离能大于相邻的O,因此第一电离能:O < N < F,即Y < X < Z,故B错误;
C、同周期元素电负性随原子序数增大而增大,因此电负性:N < O < F,即X < Y < Z,故C错误;
D、为,N原子的价层电子对数为2(=2 ),杂化方式为sp杂化,而非杂化,故D错误;
故答案为:A。
【分析】从离子化合物入手,为正八面体结构,结合“W的价电子数与X相等”,推断出W为磷(P)、X为氮(N);再由“X、Y、Z相邻”且原子序数递增,推断Y为氧(O)、Z为氟(F)。基于N、O、F、P四种元素的性质,分别分析氢化物键角、第一电离能、电负性及离子杂化方式,最终得出正确答案。
10.【答案】D
【知识点】氧化还原反应;电解原理;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、阴极发生还原反应,电极反应式为 ,消耗的来自阳极室迁移过来的质子,阴极室的水不参与反应,稀硫酸的浓度不会变小,故A错误;
B、阴极室产生标准状况下,即生成,转移电子。阳极室中,被氧化为,每生成转移电子;环己醇被氧化为己二酸,反应中被还原为,根据电子守恒,理论上最多生成己二酸的物质的量为,但需注意该反应中为中间氧化剂,实际生成量受反应步骤限制,该计算存在误差,故B错误;
C、步骤i中,阳极液为酸性环境,被氧化为的电极反应式为 ,而非选项中的碱性环境反应式,故C错误;
D、步骤iii中,闭合K使阳极液变为橙色且颜色不再改变,说明已全部转化为,可确保后续环己醇被充分氧化,使环己醇转化完全,故D正确;
故答案为:D。
【分析】该流程是“先电解制备氧化剂,再利用氧化剂间接氧化环己醇,循环电解补充氧化剂,最终得到己二酸”的过程:
先电解阳极室的溶液,将其氧化为;加入环己醇,被氧化为己二酸,同时被还原回;再次电解,将还原生成的重新氧化为,确保环己醇完全转化;最终冷却结晶得到产物己二酸。
11.【答案】B
【知识点】晶胞的计算
【解析】【解答】A、Cs原子位于晶胞体心,Pb原子位于晶胞顶点,晶胞参数为、、,体心到顶点的距离为体对角线的一半,即,故A正确;
B、Cs位于晶胞体心,Br位于晶胞棱心,由于晶胞参数,三条棱的长度不同,与Cs最近且等距的Br原子数目为4个(同一晶胞内的4条棱心),而非12个,故B错误;
C、晶胞中Cs原子数为1,Pb原子数为,Br原子数为,晶胞的化学式为,摩尔质量为,晶胞体积为,因此晶胞密度,故C正确;
D、C原子位于晶胞右侧面的中心,B原子的分数坐标为,因此C原子的分数坐标为,故D正确;
故答案为:B。
【分析】本题解题要点:
晶胞中原子间距离计算:体心原子到顶点原子的距离为晶胞体对角线的一半,需结合晶胞参数计算;
晶体中配位数判断:由于晶胞参数,棱心Br原子与体心Cs的距离不等,配位数为4;
晶胞密度计算:需先确定晶胞中各原子的数目,再结合摩尔质量和晶胞体积计算密度;
原子分数坐标的确定:以晶胞顶点B为原点,根据原子在晶胞中的位置确定分数坐标。
12.【答案】A
【知识点】氧化还原反应;化学反应速率的影响因素;氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A、若1mol最终完全转化为,N元素从+5价变为0价,每1mol参与反应时,N原子得电子数为,生成需2mol参与,故1mol完全转化为时,理论上得电子数为;Al元素从0价变为+3价,每1mol Al失电子数为,根据电子守恒,消耗Al的物质的量为,而非选项中的,故A错误;
B、机理中,Al发生氧化反应:,Cu、Pd仅作为催化剂参与反应循环,不发生氧化还原反应,因此只有Al给出电子,体现还原性,故B正确;
C、是具有强还原性的吸附态氢原子,可将吸附态的还原,促进其脱氧生成,故C正确;
D、金属铝表面,Al被氧化为,被还原为,根据原子守恒和电荷守恒,反应方程式可表示为 ,故D正确;
故答案为:A。
【分析】本题解题要点:
电子守恒的核心逻辑:1mol转化为,N元素化合价降低5,得5mol电子;1mol Al化合价升高3,失3mol电子,因此消耗Al的物质的量为,选项中数值写反,属于电子守恒计算错误;
催化剂与还原剂的区分:Cu、Pd仅参与催化循环,不提供电子,Al是唯一的电子供体;
吸附态氢原子的作用:的强还原性可直接还原,促进脱氧反应;
反应方程式的配平:结合Al的氧化、的还原,利用电荷守恒和原子守恒可配平反应式。
13.【答案】A
【知识点】铵离子检验;醛的化学性质
【解析】【解答】A、向的溶液中加入等体积饱和KI溶液,可与反应生成可溶性的,振荡静置分层后,若上层(水相)颜色加深、下层(有机相)颜色变浅,说明在饱和KI溶液中的溶解能力更强;反之则说明在中溶解能力更强,该方案可达到探究目的,故A正确;
B、向丙烯醛中加入足量新制氢氧化铜悬浊液加热,醛基被氧化生成砖红色沉淀,但上层清液中含有过量的碱性物质,滴加溴水时,溴水会与碱发生反应而褪色,无法证明是碳碳双键与溴发生加成反应,故B错误;
C、向溶液中加入溶液并加热,会优先与反应生成沉淀,且加入的不足,无法将完全转化为,同时反应生成的氨气会被溶液中的水溶解,无法使湿润的pH试纸变色,故C错误;
D、乙酸和过量乙醇在浓硫酸催化下加热反应,冷却稀释后加入饱和溶液有气泡产生,可能是浓硫酸或未反应的乙酸与反应生成,无法证明酯化反应是可逆反应,故D错误;
故答案为:A。
【分析】本题解题要点:
萃取平衡与溶解能力判断:利用的可逆反应,通过两相颜色变化对比在不同溶剂中的溶解能力;
官能团检验的干扰因素:醛基被氧化后,过量的碱会与溴水反应,干扰碳碳双键的检验;
检验的反应条件:需加入过量强碱并加热,同时排除金属离子的优先反应干扰;
可逆反应的验证逻辑:需证明反应体系中同时存在反应物和生成物,单一的气泡产生无法证明可逆性。
14.【答案】D
【知识点】化学平衡常数;弱电解质在水溶液中的电离平衡;难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质;离子浓度大小的比较
【解析】【解答】A、由图1可知,pH=10时,溶液中主要含硫微粒为,此时的分布系数远小于,但的分布系数为0,因此不成立,故A错误;
B、分布系数,结合电离平衡常数、,推导可得,选项中分子与推导结果不符,故B错误;
C、反应的平衡常数。由图1知、,由图2知,代入得,远大于1,故C错误;
D、根据电荷守恒:;根据物料守恒:。将两式联立消去,可得。由于X点溶液中部分沉淀为CuS,实际小于物料守恒中的理论值,因此,故D正确;
故答案为:D。
【分析】由图1的含硫微粒分布曲线可知,曲线a代表,曲线b代表,曲线c代表。利用曲线交点的信息,可直接计算电离平衡常数:在pH=7时,与的分布系数相等,因此;同理,在pH=13时,与的分布系数相等,因此。
对于图2,我们利用沉淀溶解平衡来分析曲线。以CuS为例,其溶解平衡为,溶度积。两边同时取负对数,可得:
即,该式表明与呈线性关系,且斜率为-1,对应图中的曲线①。同理,分析的溶解平衡,其溶度积,取负对数后可得:,即与的线性关系斜率为,对应图中的曲线②。根据图2中的数据点(如曲线①的截距),可计算得出,。
15.【答案】(1)球形干燥管;冷凝回流挥发的 ,减少溴的损失,提高原料利用率;导气
(2)加快反应速率,同时防止温度过高尿素水解,减少溴的挥发损失;溶液表面出现晶膜时
(3)
(4)
(5)滴入最后半滴 标准溶液,锥形瓶中产生砖红色沉淀,且半分钟内不消失;
【知识点】蒸发和结晶、重结晶;制备实验方案的设计
【解析】【解答】(1) 球形冷凝管 B 可将挥发的液溴蒸气冷凝回流,减少溴的损失,提高原料利用率,同时兼具导气功能;球形干燥管 C 用于后续尾气处理或防潮。
故答案为: 球形干燥管 ; 冷凝回流挥发的 ,减少溴的损失,提高原料利用率;导气 ;
(2)反应温度需控制在 25~30℃,温度过高会导致尿素水解、溴挥发加剧,温度过低则反应速率过慢;步骤③蒸发浓缩时,当溶液表面出现晶膜时停止加热,利用余热浓缩后冷却结晶。
故答案为: 加快反应速率,同时防止温度过高尿素水解,减少溴的挥发损失 ; 溶液表面出现晶膜时 ;
(3)尿素在高于 60℃时完全水解,生成二氧化碳和氨气,反应方程式为:;
故答案为: ;
(4)反应中溴元素从 0 价降为 - 1 价,尿素中氮元素从 - 3 价升为 0 价,生成无污染的氮气和二氧化碳,配平后的反应方程式为:;
故答案为: ;
(5)优先与生成沉淀,完全沉淀后,与生成砖红色,因此终点现象为滴入最后半滴标准溶液,锥形瓶中产生砖红色沉淀,且半分钟内不消失,根据题意可知,25mL待测液中溴化钾的物质的量为,则250mL样品中,,因此溴化钾的纯度为。
故答案为: 滴入最后半滴 标准溶液,锥形瓶中产生砖红色沉淀,且半分钟内不消失 ; ;
【分析】(1)结合液溴易挥发的特点,分析球形冷凝管的冷凝回流作用,同时明确干燥管的功能;关键知识点为冷凝管的回流原理;易错点为忽略液溴的挥发性对装置的要求;规范做法为根据物质性质,逐一分析装置各部分的作用。
(2)结合尿素的热不稳定性和溴的挥发性,分析温度控制的原因;根据蒸发浓缩的操作要点,描述结晶操作的关键步骤;关键知识点为反应温度的控制、蒸发浓缩的操作要点;易错点为温度范围的选择错误;规范做法为从反应物稳定性、反应速率和产物损失三个角度,分析温度控制的合理性,再根据结晶原理描述操作。
(3)根据尿素水解的产物,结合反应条件配平反应方程式;关键知识点为尿素的水解反应;易错点为产物判断错误;规范做法为根据题目给出的产物,配平反应方程式并标注反应条件。
(4)根据元素化合价变化,判断氧化剂、还原剂及产物,再结合元素守恒和电子守恒配平反应方程式;关键知识点为氧化还原反应的配平;易错点为化合价变化分析错误;规范做法为先分析化合价变化,再确定产物,最后根据电子守恒和原子守恒配平。
(5)根据银量法的原理,描述滴定终点现象;结合滴定数据,利用物质的量关系计算溴化钾的纯度;关键知识点为沉淀滴定的终点判断、物质的量浓度与质量分数的换算;易错点为稀释倍数的处理错误;规范做法为先明确滴定终点的判断依据,再根据滴定数据计算物质的量,最后结合稀释倍数和摩尔质量计算纯度。
(1)根据装置特征,C为球形干燥管,液溴沸点低、易挥发,球形冷凝管B可将挥发的溴蒸气冷凝回流,提高原料利用率,同时还能起到导气的作用;
(2)根据已知信息可知,温度高于60℃尿素会水解,且溴具有挥发性,温度越高溴越易挥发,但温度过低反应速率过慢,因此控制该温度范围是25~30℃,步骤③的蒸发浓缩操作中,观察到溶液表面出现晶膜时,即可停止加热,利用余热浓缩,冷却结晶;
(3)尿素完全水解生成二氧化碳和氨气,配平即可得到反应方程式;
(4)反应生成两种无污染气体,Br元素化合价从0降为-1,尿素中N元素化合价从-3升为0,氧化产物为无污染的,结合元素守恒,另一无污染气体为 ,配平后得到反应方程式;
(5)优先与生成沉淀,完全沉淀后,与生成砖红色,因此终点现象为滴入最后半滴标准溶液,锥形瓶中产生砖红色沉淀,且半分钟内不消失,根据题意可知,25mL待测液中溴化钾的物质的量为,则250mL样品中,,因此溴化钾的纯度为。
16.【答案】(1)增大反应物接触面积,加快酸浸速率,提高钒、锌等金属的浸出率
(2)+5;
(3)
(4);3:1;液固比为3:1时,V、Zn的浸出率已经达到较高水平,大于3:1时,浸出率提升不明显,还会增大生产成本,降低单位体积处理量,小于3:1时,矿物浸出不充分,浸出率低
(5);98
【知识点】原子核外电子排布;难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质;制备实验方案的设计;离子方程式的书写
【解析】【解答】(1) 磨矿可将矿石粉碎,增大固体与酸溶液的接触面积,加快反应速率,使钒、锌等金属的浸出更充分。
故答案为: 增大反应物接触面积,加快酸浸速率,提高钒、锌等金属的浸出率 ;
(2)根据化合物化合价代数和为0,设V化合价为,则有,解得;Zn为30号元素,基态Zn原子价电子排布为,失去的2个电子形成,价电子排布为,则价电子轨道表示式为。
故答案为: +5 ;。
(3) 硫酸酸浸时,矿石中的 Pb2+与 SO42-生成 PbSO4沉淀,V 在酸性条件下转化为 VO2+,配平后的离子方程式为:。
故答案为: ;
(4)①根据已知信息,温度高于时 水解生成沉淀,V进入浸渣,导致浸出率下降,离子方程式表示为。
② 液固比大于 3:1 后,钒的浸出率几乎不再增加;液固比小于 3:1 时,矿物与酸接触不充分,浸出率低,因此选择 3:1 为最佳液固比,兼顾浸出率与生产成本。
故答案为: ;3:1; 液固比为3:1时,V、Zn的浸出率已经达到较高水平,大于3:1时,浸出率提升不明显,还会增大生产成本,降低单位体积处理量,小于3:1时,矿物浸出不充分,浸出率低 ;
(5)①作氧化剂,将(V为+4价)氧化为(V为+5价), 被还原为,酸性条件配平得到离子方程式为。
②根据,可得上层清液中,溶液体积不变,沉降率为 。
故答案为: ; 98 ;
【分析】钒铅锌矿经磨矿增大接触面积后,用硫酸酸浸,钒以 VO2+、锌以 Zn2+形式进入浸出液,铅以 PbSO4形式留在浸渣;浸出液经还原、P204 萃取分离锌,反萃取得到含钒溶液;再用 NaClO3将 VO2+氧化为 VO2+,加氨水和 NH4Cl 沉钒,最后煅烧分解制得 V2O5。
(1)从反应速率的影响因素入手,分析粉碎矿石对接触面积和浸出效果的影响;关键知识点为接触面积对反应速率的影响;易错点为混淆 “接触面积” 与 “反应速率” 的关系;规范做法为明确磨矿增大接触面积,从而加快反应速率、提高浸出率。
(2)根据化合物中化合价代数和为 0 的原则,计算 V 的化合价;结合 Zn 的电子排布,写出 Zn2+的价电子轨道表示式;关键知识点为化合价代数和规则、核外电子排布与轨道表示式;易错点为 Zn2+的价电子排布判断错误;规范做法为先根据代数和为 0 列方程计算化合价,再根据电子排布式画出轨道表示式。
(3)根据酸浸过程中各元素的转化,结合沉淀生成和离子形式变化,利用电荷守恒、原子守恒配平离子方程式;关键知识点为离子方程式的配平;易错点为酸浸过程中元素价态和产物判断错误;规范做法为分析反应物和产物,根据守恒关系配平离子方程式。
(4)结合温度对 VO2+水解的影响,分析温度过高导致浸出率下降的原因;根据液固比与浸出率的关系,选择最佳液固比;关键知识点为温度对离子水解的影响、液固比对浸出率的影响;易错点为忽略液固比过高的生产成本问题;规范做法为分别分析温度和液固比的影响,结合数据选择最佳条件。
(5)根据氧化还原反应中元素化合价的变化,配平酸性条件下的离子方程式;利用溶度积公式计算溶液中离子浓度,再计算沉降率;关键知识点为氧化还原反应配平、溶度积的应用;易错点为沉降率计算中稀释倍数或物质的量的处理错误;规范做法为先配平离子方程式,再根据溶度积计算离子浓度,最后计算沉降率。
(1)磨矿将矿石粉碎,增大固体与酸溶液的接触面积,加快反应速率,使浸出更充分。
(2)根据化合物化合价代数和为0,设V化合价为,则有,解得;Zn为30号元素,基态Zn原子价电子排布为,失去的2个电子形成,价电子排布为,则价电子轨道表示式为。
(3)硫酸酸浸时,与 生成 沉淀,V在酸性条件下转化为,配平后得到离子方程式为。
(4)①根据已知信息,温度高于时 水解生成沉淀,V进入浸渣,导致浸出率下降,离子方程式表示为。
②从图2可知,液固比大于3:1后,浸出率几乎不再增加,小于3:1时,矿物浸出不充分,浸出率低,因此选择3:1为最佳条件,兼顾浸出率和生产成本。
(5)①作氧化剂,将(V为+4价)氧化为(V为+5价), 被还原为,酸性条件配平得到离子方程式为。
②根据,可得上层清液中,溶液体积不变,沉降率为 。
17.【答案】(1)
(2)
(3) 水蒸气比热容大,可吸收反应放出的热量,避免体系温度过高导致催化剂失活,同时增大反应物与催化剂的接触面积,保持催化剂活性
(4) A,D
(5) 250℃时压强变化 反应i是气体分子数减少的反应,增大压强,平衡正向移动,生成更多;反应ii反应前后气体分子数不变,平衡不移动,因此的体积分数增大。
(6)
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1) 已知燃烧热热化学方程式: ①,② ,③;根据盖斯定律,目标反应;又因为,故。
故答案为: ;
(2)绝热恒容容器中,反应开始后压强增大,说明体系温度升高,该反应为放热反应;升高温度,平衡逆向移动,说明正反应速率常数增大倍数小于逆反应速率常数增大倍数,故填 “<”。
故答案为: ;
(3)催化剂活性受温度影响,该反应为放热反应,容器温度会持续升高;水蒸气比热容大,可吸收热量,避免温度过高影响催化剂活性;同时增大水蒸气浓度,平衡正向移动,CO 平衡转化率增大,曲线会高于原平衡线,图像为虚线(平衡曲线)下方先升后趋于平缓的实线(最适宜温度曲线),图像为。
故答案为: 水蒸气比热容大,可吸收反应放出的热量,避免体系温度过高导致催化剂失活,同时增大反应物与催化剂的接触面积,保持催化剂活性 ;
(4)A:甲醇产率随温度升高而降低,说明反应i;反应ii的,能自发进行,满足,则必须满足,A错误;
B:升温,反应i平衡左移,反应ii平衡右移,更多转化为,甲醇选择性降低,B正确;
C:525K时,转化率为30%,甲醇产率为10%,选择性,C正确;
D:减小,相当于增加用量,平衡转化率降低,无法达到b点更高的转化率,D错误;
故答案为:AD。
(5) 温度升高时,低温阶段反应速率加快,甲醇产量升高;高温阶段反应 ⅰ 平衡逆向移动,甲醇产量下降,符合 Y 曲线先升后降的趋势;增大压强,反应 ⅰ 正向移动,甲醇产量持续增大,符合 X 曲线一直升高的趋势,故 X 为 250℃时压强变化曲线。
故答案为: 250℃时压强变化 反应i是气体分子数减少的反应,增大压强,平衡正向移动,生成更多;反应ii反应前后气体分子数不变,平衡不移动,因此的体积分数增大。 ;
(6)设平衡时,,根据反应i和ii的化学计量关系,生成的分压等于生成的分压与生成的分压之和,;反应ii分子数不变,反应iii是反应 i - 反应 ii 得到的,其分压关系由前两个反应决定,因此总压变化仅由反应i引起,每反应,总压减少,故,得,则。 平衡分压:,,,。 。
故答案为: ;
【分析】(1)利用盖斯定律,通过已知燃烧热方程式的组合,计算目标反应的焓变;再结合焓变与正逆反应活化能的关系,求解逆反应活化能;关键知识点为盖斯定律的应用、焓变与活化能的关系;易错点为反应方程式组合时的系数错误;规范做法为根据目标反应的反应物和生成物,对已知方程式进行加减乘除组合,再代入数据计算。
(2)根据绝热恒容容器中压强变化,判断反应的热效应;结合温度对平衡移动的影响,分析正逆反应速率常数的变化倍数关系;关键知识点为放热反应的平衡移动规律、速率常数与温度的关系;易错点为混淆平衡移动方向与速率常数变化的关系;规范做法为先判断反应热效应,再结合平衡移动方向分析速率常数的变化。
(3)从水蒸气的比热容和对平衡移动的影响两个角度,分析其对反应体系的作用;关键知识点为温度对催化剂活性的影响、浓度对化学平衡的影响;易错点为忽略水蒸气对温度的调节作用;规范做法为分别分析水蒸气对催化剂活性和平衡转化率的影响,结合图像趋势描述曲线变化。
(4)结合反应的热效应、自发反应条件、选择性计算和反应物比例对转化率的影响,逐一分析选项;关键知识点为焓变与熵变对反应自发的影响、平衡移动与选择性的关系;易错点为选择性计算中转化率与产率的关系错误;规范做法为根据反应特点和选项条件,逐一验证每个选项的正确性。
(5)结合温度和压强对反应速率、平衡移动的影响,分析甲醇产量随条件变化的趋势;关键知识点为温度和压强对反应速率与平衡的双重影响;易错点为混淆温度和压强对反应的不同影响;规范做法为分别分析温度和压强对甲醇产量的影响,结合曲线趋势判断对应的条件变化。
(6)根据反应的计量关系和总压变化,计算平衡时各物质的分压,再代入平衡常数表达式计算 Kp;关键知识点为分压与总压的关系、平衡常数的表达式;易错点为平衡分压的计算错误;规范做法为先根据总压变化和反应计量关系计算关键物质的分压,再推导其他物质的分压,最后代入公式计算平衡常数。
18.【答案】(1)硝基、羧基
(2)++HCl
(3)还原反应
(4)
(5)乙醇
(6)26种;、
(7)
【知识点】有机物中的官能团;有机物的推断;有机物的合成;有机物的结构和性质;同分异构现象和同分异构体
【解析】【解答】(1)观察 F 的结构,分子中含有的含氧官能团为羧基(-COOH)和硝基(-NO2)。
故答案为: 硝基、羧基 ;
(2) A 的仲氨基(-NHCH3)作为亲核试剂,进攻 B 的酰氯羰基,发生亲核取代反应生成酰胺 C
(),反应方程式为:++HCl;
故答案为:++HCl ;
(3)D→E 过程中,硝基被还原为氨基,该反应属于还原反应。
故答案为: 还原反应 ;
(4)I→J 过程发生脱羧、还原、环化反应,J 的结构简式为:

故答案为: ;
(5)K→L 的反应中,脱去2分子乙氧基,则小分子为乙醇;
故答案为: 乙醇 ;
(6)A的结构简式为,A的分子式:(不饱和度Ω=5,含苯环)条件拆解① 含苯环(Ω=4,剩余Ω=1);② 三个取代基;③ 能发生水解反应 → 含酯基()或酰胺基()(Ω=1),满足条件的3个取代基组合共3类:组合1:、、甲酸酯基;两个氨基在苯环上取代位置有三种(邻、间、对),对应甲酸酯基可取代位置如图、、共2+3+1=6种;
组合2:酰胺基()、、;氨基和羟基在苯环位置有邻、间、对三种,对应酰胺基()位置如图、、共4+4+2=10种;
组合3:甲酰胺基()、、;同组合2也是10种,故共有6+10+10=26种;核磁共振氢谱条件:4组峰,峰面积比1:1:2:4,峰面积比对应氢原子数:1+1+2+4=8,与A的氢原子数一致,说明分子高度对称,故结构简式为:、;
故答案为: 26种 ;、 ;
(7)利用信息(i)反应原理将苯乙酸()与苯酚()进行取代生成;结合发生缩合反应,将与三乙氧基甲烷()缩合去2分子得到;结合信息(ii)将转化为N;结合各步转化条件得合成N的路线为:。
故答案为: ;
【分析】 根据题意可知,B的分子,不饱和度为1,结构简式为, 对甲基硝基苯胺(A)为原料,与氯乙酰氯(B)发生亲核取代生成 C( );C 发生取代反应得到 D,再还原硝基得到 E( );同时,氯代硝基苯甲酸(F)经甲醇酯化生成G( ),G与H( )反应得到 I,I 发生脱羧、还原、环化得到J( ),J 发生氮酰化反应得到K( ) K 发生缩合反应得到L,L经碱性条件脱保护,得到目标药物尼达尼布(M)。
(1)直接观察有机物结构简式,识别其中的含氧官能团;关键知识点为常见含氧官能团的结构特征;易错点为混淆硝基与亚硝基;规范做法为根据结构中的特征基团,逐一识别含氧官能团。
(2)根据亲核取代反应的机理,结合反应物和反应条件,书写反应方程式;关键知识点为酰氯与胺的亲核取代反应;易错点为产物结构书写错误;规范做法为根据反应机理,确定反应物的断键和成键位置,写出产物结构和小分子。
(3)根据反应前后官能团的变化,判断反应类型;关键知识点为还原反应的定义;易错点为混淆还原反应与氧化反应;规范做法为分析官能团中元素化合价的变化,判断反应类型。
(4)根据反应过程中的脱羧、还原、环化反应,推断产物的结构简式;关键知识点为脱羧、还原和环化反应的特点;易错点为环化过程中官能团的位置判断错误;规范做法为结合反应条件和已知结构,逐步推导产物的结构简式。
(5)根据反应物的结构和反应类型,推断脱去的小分子;关键知识点为缩合反应的特点;易错点为忽略缩合反应中脱去的小分子;规范做法为分析反应物的结构变化,结合缩合反应的规律,判断小分子的种类。
(6)根据分子式和限定条件,确定取代基种类,再利用取代基位置异构规律计算同分异构体数目;结合核磁共振氢谱数据,判断分子的对称性,推断结构简式;关键知识点为苯环上三取代物的同分异构体数目计算、核磁共振氢谱与分子结构的关系;易错点为取代基位置异构计算错误、忽略分子对称性;规范做法为确定取代基种类,再按苯环上三取代物的位置异构规律计算总数,结合氢谱数据推断结构。
(7)根据目标产物的结构,结合已知反应信息,设计合成路线;关键知识点为取代反应、缩合反应和环化反应的应用;易错点为反应条件的选择错误;规范做法为从原料出发,根据反应机理和条件,逐步设计合成步骤。
(1)观察F的结构,含氧官能团为羧基()和硝基();
(2)A的仲氨基()作为亲核试剂,进攻B的酰氯羰基,发生亲核取代,生成酰胺C(),反应方程式为:++HCl;
(3)由分析知硝基变氨基,发生还原反应;
(4)由分析知发生脱羧、还原、环化,J的结构简式为;
(5)由分析知的反应,脱去2分子乙氧基,则小分子为乙醇;
(6)A的结构简式为,A的分子式:(不饱和度Ω=5,含苯环)条件拆解① 含苯环(Ω=4,剩余Ω=1);② 三个取代基;③ 能发生水解反应 → 含酯基()或酰胺基()(Ω=1),满足条件的3个取代基组合共3类:组合1:、、甲酸酯基;两个氨基在苯环上取代位置有三种(邻、间、对),对应甲酸酯基可取代位置如图、、共2+3+1=6种;
组合2:酰胺基()、、;氨基和羟基在苯环位置有邻、间、对三种,对应酰胺基()位置如图、、共4+4+2=10种;
组合3:甲酰胺基()、、;同组合2也是10种,故共有6+10+10=26种;核磁共振氢谱条件:4组峰,峰面积比1:1:2:4,峰面积比对应氢原子数:1+1+2+4=8,与A的氢原子数一致,说明分子高度对称,故结构简式为:、;
(7)利用信息(i)反应原理将苯乙酸()与苯酚()进行取代生成;结合发生缩合反应,将与三乙氧基甲烷()缩合去2分子得到;结合信息(ii)将转化为N;结合各步转化条件得合成N的路线为:。
1 / 1河北保定市2026届下学期高三第一次模拟考试 化学试题
1.“京畿胜境,山水保定。”下列与保定旅游文化相关的说法中错误的是
A.“驴肉火烧”中的驴肉富含蛋白质
B.“白洋淀荷叶茶”中富含的茶多酚属于无机物
C.“涞源白石山”的白色大理石主要成分为
D.“曲阳定瓷”属于传统无机非金属材料
【答案】B
【知识点】含硅矿物及材料的应用;物质的简单分类;无机化合物与有机化合物的概念
【解析】【解答】A、“驴肉火烧”中的驴肉富含蛋白质,故A正确;
B、“白洋淀荷叶茶”中富含的茶多酚属于无机物,故B错误;
C、“涞源白石山”的白色大理石主要成分为,故C正确;
D、“曲阳定瓷”属于传统无机非金属材料,故D正确;
故答案为:B。
【分析】本题解题要点:
动物肌肉的主要营养物质为蛋白质,驴肉中含有大量蛋白质;
茶多酚属于含碳有机物,不属于无机化合物;
天然大理石的主要化学成分均为碳酸钙;
陶瓷是以黏土为原料高温烧制,归属于传统无机非金属材料。
2.实验安全至关重要。下列说法正确的是
A.金属钠着火时可以用二氧化碳灭火器灭火
B.取用后剩余的白磷不能放回原试剂瓶
C.金属钠与水反应的相关实验图标为
D.盛放溶液的试剂瓶可以用玻璃塞
【答案】C
【知识点】钠的化学性质;化学试剂的存放;化学实验安全及事故处理
【解析】【解答】A、金属钠着火时不能用二氧化碳灭火器灭火,因为钠燃烧生成的过氧化钠会与二氧化碳反应生成氧气,反而会助燃,正确做法是用干燥沙土覆盖灭火,故A错误;
B、取用后剩余的白磷必须放回原试剂瓶,白磷着火点低,在空气中易自燃,随意丢弃会引发火灾或爆炸,故B错误;
C、金属钠与水反应剧烈,会放出大量热并产生易燃易爆的氢气,实验中易发生液体飞溅、腐蚀灼伤,因此相关实验需佩戴护目镜、准备喷淋冲洗装置和防腐蚀设施,题目中的三个图标正是这些安全措施的体现,故C正确;
D、盛放溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,因为溶液水解呈碱性,会与玻璃中的二氧化硅反应生成粘性的硅酸钠,导致瓶塞与瓶口粘连,应使用橡胶塞,故D错误;
故答案为:C。
【分析】本题解题要点:
金属钠着火的灭火方式:钠燃烧生成,与反应生成,会加剧火势,因此不能用二氧化碳灭火;
白磷的取用安全规范:白磷着火点约为40℃,在空气中易缓慢氧化并引发自燃,因此剩余白磷必须放回原瓶,防止安全事故;
钠与水反应的实验安全要求:钠与水反应放热剧烈,可能导致熔融钠飞溅,且生成的氢气易燃易爆,因此需护目镜防护、应急喷淋和防腐蚀处理;
碱性溶液试剂瓶的瓶塞选择:溶液水解生成,与玻璃中反应生成粘性的,会使瓶塞与瓶口粘连,因此应使用橡胶塞。
3.化学是材料科学的基础。下列说法错误的是
A.双酚A常作为补牙填充物的密封胶
B.聚乳酸可用于骨折接合手术,能被人体吸收且无毒副作用
C.由尿素和甲醛通过加聚反应可以制得高分子材料脲醛树脂
D.铜氨纤维光泽度好,常用作高档丝织,其原料是纤维素
【答案】C
【知识点】化学科学的主要研究对象;氨的性质及用途;缩聚反应
【解析】【解答】A、双酚 A 常作为补牙填充物的密封胶,其结构中的羟基能与树脂材料形成稳定的化学键,具有良好的粘结性和密封性,可有效防止填充物脱落,故 A 正确;
B、聚乳酸是一种生物可降解高分子材料,在人体内可缓慢水解为乳酸并被代谢吸收,无毒副作用,因此常用于骨折接合手术的可吸收缝合线或骨固定材料,故 B 正确;
C、由尿素和甲醛制得脲醛树脂的反应是缩聚反应,反应过程中会脱去小分子水,而非加聚反应(加聚反应无小分子生成),故 C 错误;
D、铜氨纤维是以纤维素为原料,经铜氨溶液溶解、纺丝再生得到的再生纤维,光泽度接近蚕丝,常用于制作高档丝织物,故 D 正确;
故答案为:C。
【分析】本题解题要点:
补牙材料的成分与性质:双酚 A 基树脂是常用的牙科修复材料,兼具粘结性和生物相容性;
可降解高分子材料的应用:聚乳酸的生物降解性使其成为医用植入材料的理想选择;
高分子反应类型判断:尿素与甲醛通过缩聚反应生成脲醛树脂,需区分缩聚与加聚反应的差异;
再生纤维的原料与用途:铜氨纤维以纤维素为原料,属于再生纤维素纤维,具有良好的纺织性能。
4.为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.分子中含键数目为
B.48 g正丁烷和10 g异丁烷的混合物中共价键数目为
C.磷酸钠溶液中含有的数目为
D.5.6 g Fe与足量稀硝酸反应转移电子数为
【答案】B
【知识点】盐类水解的应用;物质结构中的化学键数目计算;物质的量的相关计算
【解析】【解答】A、 的摩尔质量为, 的物质的量为。但该物质存在多种同分异构体(如丙醛、丙酮、丙烯醇等),不同结构中键数目不同,例如丙醛分子中含个键,丙醛含个键,而丙酮、丙烯醇的键数目也为,但题目未指明具体结构,无法直接确定,故A错误;
B、正丁烷和异丁烷互为同分异构体,分子式均为,摩尔质量均为,正丁烷和异丁烷的总质量为,总物质的量为。每个分子含个共价键,因此混合物中共价键数目为,故B正确;
C、磷酸钠溶液中, 会发生水解反应:,因此 磷酸钠溶液中 的数目小于,故C错误;
D、 的物质的量为,与足量稀硝酸反应时, 被氧化为,每个 原子失去个电子,因此转移电子数为,故D错误;
故答案为:B。
【分析】本题解题要点:
同分异构体的结构与化学键数:需注意存在多种同分异构体,不同结构中键数目虽均为,但题目未指明具体结构,无法直接确定;
同分异构体的共价键计算:正丁烷和异丁烷分子式相同,共价键数相同,可按总物质的量直接计算;
盐类水解对离子数目的影响:磷酸根离子在溶液中发生水解,导致其数目减少;
氧化还原反应的电子转移:铁与足量稀硝酸反应生成,需按铁的物质的量计算转移电子数。
5.下列关于化学用语表示正确的是
A.NaCl溶液中的水合离子:
B.基态Se原子的核外电子排布式:
C.的空间填充模型:
D.氯气分子中键的形成:
【答案】D
【知识点】原子核外电子排布;共价键的形成及共价键的主要类型;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A、NaCl溶液中,水分子是极性分子,氧原子带部分负电荷,会朝向水合阳离子(Na+);氢原子带部分正电荷,会朝向水合阴离子(Cl-)。图中水分子朝向与电荷方向相反, 正确的如图,故A错误;
B、Se是34号元素,核外电子排布式为,选项中遗漏了3d轨道的电子排布,因此该表示错误,故B错误;
C、BCl3分子中,B原子半径小于Cl原子,空间填充模型中中心原子的球应比周围原子小,且BCl3为平面正三角形结构,选项中的模型不符合该结构特点,因此表示错误,故C错误;
D、Cl2分子中,两个Cl原子的3p轨道沿键轴方向“头碰头”重叠形成σ键,图中所示的轨道重叠方式和过程符合σ键的形成原理,因此表示正确,故D正确;
故答案为:D。
【分析】本题解题要点:
水合离子的结构:需结合水分子的极性和离子的电荷判断水分子的朝向;
基态原子的核外电子排布式:需完整写出所有轨道的电子排布,不能遗漏内层轨道;
分子的空间填充模型:需结合原子半径大小和分子空间结构判断模型是否正确;
σ键的形成:σ键是原子轨道沿键轴方向“头碰头”重叠形成的,需明确其重叠方式。
6.托洛尔片主要用于治疗高血压、心绞痛、心肌梗死等,其主要化学成分结构简式如图。下列说法正确的是
A.分子式为 B.只能发生消去、酯化反应
C.含有1个手性碳原子 D.含有4种官能团
【答案】C
【知识点】“手性分子”在生命科学等方面的应用;有机物中的官能团;消去反应;酯化反应
【解析】【解答】A、根据结构简式,该有机物分子中含15个C、25个H、1个N、3个O,分子式应为,选项中H原子数错误,故A错误;
B、该分子含羟基,可发生消去、酯化反应;含苯环,可发生加成反应;含醚键、氨基,可发生取代反应;含酚羟基的类似结构,还可发生氧化反应,并非只能发生消去和酯化反应,故B错误;
C、手性碳原子是指连有4个不同基团的碳原子,该分子中与羟基直接相连的碳原子(),分别连接了、、和,是唯一的手性碳原子, 如图, 故C正确;
D、该分子含醚键()、羟基()、氨基()3种官能团,苯环不属于官能团,因此官能团种类为3种,并非4种,故D错误;
故答案为:C。
【分析】本题解题要点:
有机物分子式的书写:需准确数出分子中C、H、N、O的原子个数,注意苯环和侧链的氢原子数目;
有机物官能团与反应类型:需结合羟基、醚键、氨基和苯环的性质,判断可发生的反应类型;
手性碳原子的判断:需明确手性碳原子的定义,找出连有4个不同基团的碳原子;
官能团的识别:需区分苯环与官能团,正确识别醚键、羟基、氨基等官能团。
7.下列与实验相关的操作或方案正确的是
A.图甲装置用于验证的氧化性
B.图乙装置用于制取硝基苯
C.图丙装置用于氨气的制取与收集
D.图丁装置用于测定醋酸溶液的物质的量浓度
【答案】D
【知识点】氨的实验室制法;常见气体制备原理及装置选择;化学实验方案的评价
【解析】【解答】A、氢气与氯气预先混合后点燃会发生剧烈爆炸,存在极大安全隐患,该操作不能用于验证氯气的氧化性,故 A 错误;
B、实验室制备硝基苯时球形冷凝管需遵循下进上出通水原则,图中冷凝管进出水方向颠倒;苯与浓硝酸均易挥发,缺少尾气处理装置,操作与装置均不规范,故 B 错误;
C、收集氨气的试管管口完全封闭,空气无法从试管排出,不能收集到氨气;同时未放置棉花,即便无试管塞,氨气也会与空气对流,气体纯度低,故 C 错误;
D、NaOH 标准溶液会腐蚀玻璃活塞,可盛装在聚四氟乙烯活塞的滴定管中;醋酸为弱酸,用 NaOH 滴定可选酚酞作指示剂,整套装置、试剂与操作均符合酸碱中和滴定规范,能够测定醋酸浓度,故 D 正确;
故答案为:D。
【分析】本题解题要点:
氯气氧化性验证:氢气、氯气混合点燃极易爆炸,不能采用该方案,应选用温和置换反应验证氯气氧化性;
硝基苯制备装置要点:球形冷凝管通水方向为下进上出,提升冷凝效果;苯、硝酸蒸气有毒,必须增设尾气吸收装置;
向下排空气法收集氨气:收集试管不能完全密封,需预留出气通道排出空气;试管口放置棉花,隔绝空气对流,保障收集气体纯净;
酸碱中和滴定:强碱腐蚀玻璃活塞,选用聚四氟乙烯活塞滴定管盛放 NaOH 溶液;弱酸强碱滴定的滴定终点溶液显碱性,适配酚酞指示剂。
8.下列关于物质的性质解释错误的是
选项 物质的性质 解释
A 液态醋酸不导电 醋酸为共价化合物
B 王水溶解铂 浓盐酸增强了浓硝酸的氧化性
C HCl酸性弱于HBr 氯原子半径比溴原子半径小
D 甲苯能使酸性高锰酸钾褪色 苯环可以使甲基活化
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【知识点】化学键;共价键的形成及共价键的主要类型;电解质溶液的导电性;苯的同系物及其性质;微粒半径大小的比较
【解析】【解答】A、液态醋酸不导电,是因为醋酸是共价化合物,在液态时不发生电离,不存在自由移动的离子,该解释正确,故A不符合题意;
B、王水溶解铂,是因为浓盐酸提供的高浓度氯离子,能与铂离子形成稳定的络离子(如),降低了铂的电极电势,从而增强了硝酸的氧化性,并非浓盐酸直接增强了浓硝酸的氧化性,该解释错误,故B符合题意;
C、HCl酸性弱于HBr,是因为氯原子半径比溴原子半径小,H-Cl键的键能大于H-Br键,更难电离出,该解释正确,故C不符合题意;
D、甲苯能使酸性高锰酸钾褪色,是因为苯环对甲基的活化作用,使甲基更容易被氧化为羧基,该解释正确,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】本题解题要点:
共价化合物的电离特性:液态时不电离,无自由移动离子,因此不导电;
王水溶解金属的原理:氯离子与金属离子形成络合物,降低金属的电极电势,促进氧化还原反应进行;
氢卤酸酸性强弱的影响因素:原子半径越大,H-X键键能越小,越易电离,酸性越强;
苯环对侧链的活化作用:苯环的共轭效应使侧链甲基的C-H键极性增强,易被强氧化剂氧化。
9.短周期元素X、Y、Z、W原子序数依次增大,可形成离子化合物。其中的空间结构为正八面体,基态W原子价电子数与基态X原子价电子数相等,且X、Y、Z相邻。下列说法正确的是
A.简单氢化物键角: B.第一电离能:
C.电负性: D.中X的杂化方式为
【答案】A
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用;键能、键长、键角及其应用;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A、W为P,其简单氢化物为,键角约为93.6°;X为N,其简单氢化物为,键角约为107°,因此键角:,即W < X,故A正确;
B、X为N,Y为O,Z为F,同周期元素第一电离能随原子序数增大呈增大趋势,但N原子的2p轨道为半充满稳定结构,第一电离能大于相邻的O,因此第一电离能:O < N < F,即Y < X < Z,故B错误;
C、同周期元素电负性随原子序数增大而增大,因此电负性:N < O < F,即X < Y < Z,故C错误;
D、为,N原子的价层电子对数为2(=2 ),杂化方式为sp杂化,而非杂化,故D错误;
故答案为:A。
【分析】从离子化合物入手,为正八面体结构,结合“W的价电子数与X相等”,推断出W为磷(P)、X为氮(N);再由“X、Y、Z相邻”且原子序数递增,推断Y为氧(O)、Z为氟(F)。基于N、O、F、P四种元素的性质,分别分析氢化物键角、第一电离能、电负性及离子杂化方式,最终得出正确答案。
10.科学家采用电化学法用环己醇制备己二酸,装置如图(电极材料均为Pt)。i.先闭合K一段时间后,阳极液由蓝绿色()变为橙色(),断开K;ii.向阳极液中滴加环己醇,溶液变为蓝绿色,继续滴加一定量环己醇;iii.闭合K,一段时间后,阳极液变为橙色且颜色不再改变时,断开K;iv.将阳极液移出,冷却结晶得到己二酸。下列说法中正确的是
A.阴极室中稀硫酸的浓度变小
B.若阴极室产生22.4 L(标准状况)气体,理论上最多生成己二酸的物质的量为0.5 mol
C.步骤i中溶液颜色发生变化的方程式为
D.步骤iii的主要目的是使环己醇转化完全
【答案】D
【知识点】氧化还原反应;电解原理;电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A、阴极发生还原反应,电极反应式为 ,消耗的来自阳极室迁移过来的质子,阴极室的水不参与反应,稀硫酸的浓度不会变小,故A错误;
B、阴极室产生标准状况下,即生成,转移电子。阳极室中,被氧化为,每生成转移电子;环己醇被氧化为己二酸,反应中被还原为,根据电子守恒,理论上最多生成己二酸的物质的量为,但需注意该反应中为中间氧化剂,实际生成量受反应步骤限制,该计算存在误差,故B错误;
C、步骤i中,阳极液为酸性环境,被氧化为的电极反应式为 ,而非选项中的碱性环境反应式,故C错误;
D、步骤iii中,闭合K使阳极液变为橙色且颜色不再改变,说明已全部转化为,可确保后续环己醇被充分氧化,使环己醇转化完全,故D正确;
故答案为:D。
【分析】该流程是“先电解制备氧化剂,再利用氧化剂间接氧化环己醇,循环电解补充氧化剂,最终得到己二酸”的过程:
先电解阳极室的溶液,将其氧化为;加入环己醇,被氧化为己二酸,同时被还原回;再次电解,将还原生成的重新氧化为,确保环己醇完全转化;最终冷却结晶得到产物己二酸。
11.某含Pb化合物是一种被广泛应用于太阳能电池领域的晶体材料,该化合物晶胞如图,晶胞参数,B原子的分数坐标为,坐标夹角均为,为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.Cs与Pb之间的距离为
B.晶体中,与铯离子最近且等距的溴离子有12个
C.此晶胞密度为
D.晶胞中C原子的分数坐标为
【答案】B
【知识点】晶胞的计算
【解析】【解答】A、Cs原子位于晶胞体心,Pb原子位于晶胞顶点,晶胞参数为、、,体心到顶点的距离为体对角线的一半,即,故A正确;
B、Cs位于晶胞体心,Br位于晶胞棱心,由于晶胞参数,三条棱的长度不同,与Cs最近且等距的Br原子数目为4个(同一晶胞内的4条棱心),而非12个,故B错误;
C、晶胞中Cs原子数为1,Pb原子数为,Br原子数为,晶胞的化学式为,摩尔质量为,晶胞体积为,因此晶胞密度,故C正确;
D、C原子位于晶胞右侧面的中心,B原子的分数坐标为,因此C原子的分数坐标为,故D正确;
故答案为:B。
【分析】本题解题要点:
晶胞中原子间距离计算:体心原子到顶点原子的距离为晶胞体对角线的一半,需结合晶胞参数计算;
晶体中配位数判断:由于晶胞参数,棱心Br原子与体心Cs的距离不等,配位数为4;
晶胞密度计算:需先确定晶胞中各原子的数目,再结合摩尔质量和晶胞体积计算密度;
原子分数坐标的确定:以晶胞顶点B为原点,根据原子在晶胞中的位置确定分数坐标。
12.一种利用三元金属颗粒复合材料去除水体中硝酸盐的技术机理如图所示。下列说法中错误的是
A.若有最终完全转化为,则至少需要消耗
B.该机理中的三种金属只有铝给出电子,体现还原性
C.可以促进的脱氧,从而产生
D.金属铝表面的反应过程可表示为:
【答案】A
【知识点】氧化还原反应;化学反应速率的影响因素;氧化还原反应的电子转移数目计算
【解析】【解答】A、若1mol最终完全转化为,N元素从+5价变为0价,每1mol参与反应时,N原子得电子数为,生成需2mol参与,故1mol完全转化为时,理论上得电子数为;Al元素从0价变为+3价,每1mol Al失电子数为,根据电子守恒,消耗Al的物质的量为,而非选项中的,故A错误;
B、机理中,Al发生氧化反应:,Cu、Pd仅作为催化剂参与反应循环,不发生氧化还原反应,因此只有Al给出电子,体现还原性,故B正确;
C、是具有强还原性的吸附态氢原子,可将吸附态的还原,促进其脱氧生成,故C正确;
D、金属铝表面,Al被氧化为,被还原为,根据原子守恒和电荷守恒,反应方程式可表示为 ,故D正确;
故答案为:A。
【分析】本题解题要点:
电子守恒的核心逻辑:1mol转化为,N元素化合价降低5,得5mol电子;1mol Al化合价升高3,失3mol电子,因此消耗Al的物质的量为,选项中数值写反,属于电子守恒计算错误;
催化剂与还原剂的区分:Cu、Pd仅参与催化循环,不提供电子,Al是唯一的电子供体;
吸附态氢原子的作用:的强还原性可直接还原,促进脱氧反应;
反应方程式的配平:结合Al的氧化、的还原,利用电荷守恒和原子守恒可配平反应式。
13.下列实验方案能达到探究目的的是
选项 探究目的 实验方案
A 在饱和KI溶液与中的溶解能力大小 向的溶液中加入等体积饱和KI溶液,振荡、静置分层后,观察两层液体的颜色变化
B 丙烯醛中含有碳碳双键 向丙烯醛中加入足量新制氢氧化铜悬浊液,加热至不再生成砖红色沉淀,静置,向上层清液滴加溴水,溴水褪色
C 验证溶液中含有 向盛有2 mL 0.1mol/L的溶液的试管中,加入溶液并加热,将湿润的pH试纸靠近试管口,观察试纸颜色变化
D 证明酯化反应是可逆反应 将乙酸和过量乙醇在浓硫酸催化作用下加热发生反应,待充分反应后,冷却,稀释反应液,再加入饱和溶液,有气泡产生
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【知识点】铵离子检验;醛的化学性质
【解析】【解答】A、向的溶液中加入等体积饱和KI溶液,可与反应生成可溶性的,振荡静置分层后,若上层(水相)颜色加深、下层(有机相)颜色变浅,说明在饱和KI溶液中的溶解能力更强;反之则说明在中溶解能力更强,该方案可达到探究目的,故A正确;
B、向丙烯醛中加入足量新制氢氧化铜悬浊液加热,醛基被氧化生成砖红色沉淀,但上层清液中含有过量的碱性物质,滴加溴水时,溴水会与碱发生反应而褪色,无法证明是碳碳双键与溴发生加成反应,故B错误;
C、向溶液中加入溶液并加热,会优先与反应生成沉淀,且加入的不足,无法将完全转化为,同时反应生成的氨气会被溶液中的水溶解,无法使湿润的pH试纸变色,故C错误;
D、乙酸和过量乙醇在浓硫酸催化下加热反应,冷却稀释后加入饱和溶液有气泡产生,可能是浓硫酸或未反应的乙酸与反应生成,无法证明酯化反应是可逆反应,故D错误;
故答案为:A。
【分析】本题解题要点:
萃取平衡与溶解能力判断:利用的可逆反应,通过两相颜色变化对比在不同溶剂中的溶解能力;
官能团检验的干扰因素:醛基被氧化后,过量的碱会与溴水反应,干扰碳碳双键的检验;
检验的反应条件:需加入过量强碱并加热,同时排除金属离子的优先反应干扰;
可逆反应的验证逻辑:需证明反应体系中同时存在反应物和生成物,单一的气泡产生无法证明可逆性。
14.常温下,水溶液中各种含硫微粒的分布系数随溶液pH变化的关系如图1所示。在体系中滴入硫酸铜溶液,其中与随的变化曲线如图2所示。已知,的分布系数。下列说法正确的是
A.图1中,时,体系中
B.
C.反应的平衡常数约为1
D.图2中,X点溶液中存在
【答案】D
【知识点】化学平衡常数;弱电解质在水溶液中的电离平衡;难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质;离子浓度大小的比较
【解析】【解答】A、由图1可知,pH=10时,溶液中主要含硫微粒为,此时的分布系数远小于,但的分布系数为0,因此不成立,故A错误;
B、分布系数,结合电离平衡常数、,推导可得,选项中分子与推导结果不符,故B错误;
C、反应的平衡常数。由图1知、,由图2知,代入得,远大于1,故C错误;
D、根据电荷守恒:;根据物料守恒:。将两式联立消去,可得。由于X点溶液中部分沉淀为CuS,实际小于物料守恒中的理论值,因此,故D正确;
故答案为:D。
【分析】由图1的含硫微粒分布曲线可知,曲线a代表,曲线b代表,曲线c代表。利用曲线交点的信息,可直接计算电离平衡常数:在pH=7时,与的分布系数相等,因此;同理,在pH=13时,与的分布系数相等,因此。
对于图2,我们利用沉淀溶解平衡来分析曲线。以CuS为例,其溶解平衡为,溶度积。两边同时取负对数,可得:
即,该式表明与呈线性关系,且斜率为-1,对应图中的曲线①。同理,分析的溶解平衡,其溶度积,取负对数后可得:,即与的线性关系斜率为,对应图中的曲线②。根据图2中的数据点(如曲线①的截距),可计算得出,。
15.溴化钾(KBr)在医药和摄影等领域应用广泛。某化学兴趣小组设计了一种溴化钾的制备方案,装置示意图(夹持装置等略)及步骤如下:
①准确称取固体,置于烧杯中,加入蒸馏水,用玻璃棒搅拌至完全溶解。
②向上述溶液中加入1.2 g尿素固体,继续搅拌至尿素完全溶解,将混合液转移至反应容器A中。在滴液漏斗中加入2.5 mL液溴,组装实验装置。控制温度,将液溴缓慢滴入A中,搅拌至体系无气泡产生,趁热抽滤,收集滤液。
③将步骤②所得滤液转移至蒸发皿中,加热蒸发浓缩至___________(填现象),冷却结晶,抽滤得到溴化钾粗产品。用少量冷蒸馏水洗涤晶体次。将产品转移至表面皿,在下干燥,得到白色溴化钾固体。
④准确称取m g溴化钾样品配制成250 mL溶液,移取25.00 mL于锥形瓶中,加入指示剂,轻轻摇匀。然后用标准溶液滴定至终点,重复滴定三次,消耗的标准溶液体积的平均值为。
已知:i.温度高于时,尿素会发生水解反应。
ii.为砖红色沉淀
回答下列问题:
(1)装置C的名称是   ,装置B的作用是   。
(2)步骤②中,控制温度的目的是   ,步骤③中的现象为   。
(3)写出较高温度下,尿素完全水解的化学反应方程式:   。
(4)步骤②中滴加溴会生成两种无污染的气体,写出反应的化学方程式:   。
(5)用标准溶液进行滴定时,终点的现象是   ,该实验制得的溴化钾纯度是   (用含字母m、c、V的式子表示)。
【答案】(1)球形干燥管;冷凝回流挥发的 ,减少溴的损失,提高原料利用率;导气
(2)加快反应速率,同时防止温度过高尿素水解,减少溴的挥发损失;溶液表面出现晶膜时
(3)
(4)
(5)滴入最后半滴 标准溶液,锥形瓶中产生砖红色沉淀,且半分钟内不消失;
【知识点】蒸发和结晶、重结晶;制备实验方案的设计
【解析】【解答】(1) 球形冷凝管 B 可将挥发的液溴蒸气冷凝回流,减少溴的损失,提高原料利用率,同时兼具导气功能;球形干燥管 C 用于后续尾气处理或防潮。
故答案为: 球形干燥管 ; 冷凝回流挥发的 ,减少溴的损失,提高原料利用率;导气 ;
(2)反应温度需控制在 25~30℃,温度过高会导致尿素水解、溴挥发加剧,温度过低则反应速率过慢;步骤③蒸发浓缩时,当溶液表面出现晶膜时停止加热,利用余热浓缩后冷却结晶。
故答案为: 加快反应速率,同时防止温度过高尿素水解,减少溴的挥发损失 ; 溶液表面出现晶膜时 ;
(3)尿素在高于 60℃时完全水解,生成二氧化碳和氨气,反应方程式为:;
故答案为: ;
(4)反应中溴元素从 0 价降为 - 1 价,尿素中氮元素从 - 3 价升为 0 价,生成无污染的氮气和二氧化碳,配平后的反应方程式为:;
故答案为: ;
(5)优先与生成沉淀,完全沉淀后,与生成砖红色,因此终点现象为滴入最后半滴标准溶液,锥形瓶中产生砖红色沉淀,且半分钟内不消失,根据题意可知,25mL待测液中溴化钾的物质的量为,则250mL样品中,,因此溴化钾的纯度为。
故答案为: 滴入最后半滴 标准溶液,锥形瓶中产生砖红色沉淀,且半分钟内不消失 ; ;
【分析】(1)结合液溴易挥发的特点,分析球形冷凝管的冷凝回流作用,同时明确干燥管的功能;关键知识点为冷凝管的回流原理;易错点为忽略液溴的挥发性对装置的要求;规范做法为根据物质性质,逐一分析装置各部分的作用。
(2)结合尿素的热不稳定性和溴的挥发性,分析温度控制的原因;根据蒸发浓缩的操作要点,描述结晶操作的关键步骤;关键知识点为反应温度的控制、蒸发浓缩的操作要点;易错点为温度范围的选择错误;规范做法为从反应物稳定性、反应速率和产物损失三个角度,分析温度控制的合理性,再根据结晶原理描述操作。
(3)根据尿素水解的产物,结合反应条件配平反应方程式;关键知识点为尿素的水解反应;易错点为产物判断错误;规范做法为根据题目给出的产物,配平反应方程式并标注反应条件。
(4)根据元素化合价变化,判断氧化剂、还原剂及产物,再结合元素守恒和电子守恒配平反应方程式;关键知识点为氧化还原反应的配平;易错点为化合价变化分析错误;规范做法为先分析化合价变化,再确定产物,最后根据电子守恒和原子守恒配平。
(5)根据银量法的原理,描述滴定终点现象;结合滴定数据,利用物质的量关系计算溴化钾的纯度;关键知识点为沉淀滴定的终点判断、物质的量浓度与质量分数的换算;易错点为稀释倍数的处理错误;规范做法为先明确滴定终点的判断依据,再根据滴定数据计算物质的量,最后结合稀释倍数和摩尔质量计算纯度。
(1)根据装置特征,C为球形干燥管,液溴沸点低、易挥发,球形冷凝管B可将挥发的溴蒸气冷凝回流,提高原料利用率,同时还能起到导气的作用;
(2)根据已知信息可知,温度高于60℃尿素会水解,且溴具有挥发性,温度越高溴越易挥发,但温度过低反应速率过慢,因此控制该温度范围是25~30℃,步骤③的蒸发浓缩操作中,观察到溶液表面出现晶膜时,即可停止加热,利用余热浓缩,冷却结晶;
(3)尿素完全水解生成二氧化碳和氨气,配平即可得到反应方程式;
(4)反应生成两种无污染气体,Br元素化合价从0降为-1,尿素中N元素化合价从-3升为0,氧化产物为无污染的,结合元素守恒,另一无污染气体为 ,配平后得到反应方程式;
(5)优先与生成沉淀,完全沉淀后,与生成砖红色,因此终点现象为滴入最后半滴标准溶液,锥形瓶中产生砖红色沉淀,且半分钟内不消失,根据题意可知,25mL待测液中溴化钾的物质的量为,则250mL样品中,,因此溴化钾的纯度为。
16.湿法冶金是提取复杂多金属矿中有价金属的重要手段。某研究小组以钒铅锌矿为原料[主要成分为和],采用硫酸浸出法综合回收钒,其工艺流程如下:
已知:i.钒在酸性溶液中以形式存在,在温度高于时易水解生成沉淀。
ii.浸出液中含有及微量等。
iii.溶液中与可相互转化:。
回答下列问题:
(1)“酸浸”前需要先磨矿处理,目的是   。
(2)钒铅锌矿中钒的化合价为   ,基态的价电子轨道表示式为   。
(3)酸浸时发生反应的离子方程式为   。
(4)为了探究温度、液固比、时间等不同实验条件对钒铅锌矿中V、Zn等金属浸出率的影响,开展了一系列单变量实验。
①图1为实验在不同温度下所测元素浸出率的变化,用离子方程式解释温度高于后V元素浸出率下降的原因为   。
②在硫酸浓度确定情况下,根据实验得出浸出率随液固比的变化(图2),最佳液固比为   ,原因是   。
(5)①“氧化”步骤中加入将转化为的离子方程式为   。
②“沉钒”前若溶液中,“沉钒”后,上层清液中,则钒元素的沉降率=   [,反应过程中溶液的体积不变]。
【答案】(1)增大反应物接触面积,加快酸浸速率,提高钒、锌等金属的浸出率
(2)+5;
(3)
(4);3:1;液固比为3:1时,V、Zn的浸出率已经达到较高水平,大于3:1时,浸出率提升不明显,还会增大生产成本,降低单位体积处理量,小于3:1时,矿物浸出不充分,浸出率低
(5);98
【知识点】原子核外电子排布;难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质;制备实验方案的设计;离子方程式的书写
【解析】【解答】(1) 磨矿可将矿石粉碎,增大固体与酸溶液的接触面积,加快反应速率,使钒、锌等金属的浸出更充分。
故答案为: 增大反应物接触面积,加快酸浸速率,提高钒、锌等金属的浸出率 ;
(2)根据化合物化合价代数和为0,设V化合价为,则有,解得;Zn为30号元素,基态Zn原子价电子排布为,失去的2个电子形成,价电子排布为,则价电子轨道表示式为。
故答案为: +5 ;。
(3) 硫酸酸浸时,矿石中的 Pb2+与 SO42-生成 PbSO4沉淀,V 在酸性条件下转化为 VO2+,配平后的离子方程式为:。
故答案为: ;
(4)①根据已知信息,温度高于时 水解生成沉淀,V进入浸渣,导致浸出率下降,离子方程式表示为。
② 液固比大于 3:1 后,钒的浸出率几乎不再增加;液固比小于 3:1 时,矿物与酸接触不充分,浸出率低,因此选择 3:1 为最佳液固比,兼顾浸出率与生产成本。
故答案为: ;3:1; 液固比为3:1时,V、Zn的浸出率已经达到较高水平,大于3:1时,浸出率提升不明显,还会增大生产成本,降低单位体积处理量,小于3:1时,矿物浸出不充分,浸出率低 ;
(5)①作氧化剂,将(V为+4价)氧化为(V为+5价), 被还原为,酸性条件配平得到离子方程式为。
②根据,可得上层清液中,溶液体积不变,沉降率为 。
故答案为: ; 98 ;
【分析】钒铅锌矿经磨矿增大接触面积后,用硫酸酸浸,钒以 VO2+、锌以 Zn2+形式进入浸出液,铅以 PbSO4形式留在浸渣;浸出液经还原、P204 萃取分离锌,反萃取得到含钒溶液;再用 NaClO3将 VO2+氧化为 VO2+,加氨水和 NH4Cl 沉钒,最后煅烧分解制得 V2O5。
(1)从反应速率的影响因素入手,分析粉碎矿石对接触面积和浸出效果的影响;关键知识点为接触面积对反应速率的影响;易错点为混淆 “接触面积” 与 “反应速率” 的关系;规范做法为明确磨矿增大接触面积,从而加快反应速率、提高浸出率。
(2)根据化合物中化合价代数和为 0 的原则,计算 V 的化合价;结合 Zn 的电子排布,写出 Zn2+的价电子轨道表示式;关键知识点为化合价代数和规则、核外电子排布与轨道表示式;易错点为 Zn2+的价电子排布判断错误;规范做法为先根据代数和为 0 列方程计算化合价,再根据电子排布式画出轨道表示式。
(3)根据酸浸过程中各元素的转化,结合沉淀生成和离子形式变化,利用电荷守恒、原子守恒配平离子方程式;关键知识点为离子方程式的配平;易错点为酸浸过程中元素价态和产物判断错误;规范做法为分析反应物和产物,根据守恒关系配平离子方程式。
(4)结合温度对 VO2+水解的影响,分析温度过高导致浸出率下降的原因;根据液固比与浸出率的关系,选择最佳液固比;关键知识点为温度对离子水解的影响、液固比对浸出率的影响;易错点为忽略液固比过高的生产成本问题;规范做法为分别分析温度和液固比的影响,结合数据选择最佳条件。
(5)根据氧化还原反应中元素化合价的变化,配平酸性条件下的离子方程式;利用溶度积公式计算溶液中离子浓度,再计算沉降率;关键知识点为氧化还原反应配平、溶度积的应用;易错点为沉降率计算中稀释倍数或物质的量的处理错误;规范做法为先配平离子方程式,再根据溶度积计算离子浓度,最后计算沉降率。
(1)磨矿将矿石粉碎,增大固体与酸溶液的接触面积,加快反应速率,使浸出更充分。
(2)根据化合物化合价代数和为0,设V化合价为,则有,解得;Zn为30号元素,基态Zn原子价电子排布为,失去的2个电子形成,价电子排布为,则价电子轨道表示式为。
(3)硫酸酸浸时,与 生成 沉淀,V在酸性条件下转化为,配平后得到离子方程式为。
(4)①根据已知信息,温度高于时 水解生成沉淀,V进入浸渣,导致浸出率下降,离子方程式表示为。
②从图2可知,液固比大于3:1后,浸出率几乎不再增加,小于3:1时,矿物浸出不充分,浸出率低,因此选择3:1为最佳条件,兼顾浸出率和生产成本。
(5)①作氧化剂,将(V为+4价)氧化为(V为+5价), 被还原为,酸性条件配平得到离子方程式为。
②根据,可得上层清液中,溶液体积不变,沉降率为 。
17.甲醇是工业“基石”原料,也是清洁燃料及溶剂领域的重要物质。
I.合成气制备甲醇的原理为。向容积为1 L的绝热恒容容器中,加入和1 mol CO,反应开始时体系的压强增大。
已知:的燃烧热()分别为、,该反应的Ea(正)。
回答下列问题:
(1)该反应的逆________(用字母表示)。
(2)该反应的速率方程为,,其中、为正、逆反应速率,为速率常数,为各组分的分压。升高温度,增大的倍数________增大的倍数(填“>”、“<”或“=”)。
(3)向绝热反应器中通入和过量的,发生合成气的转换反应:。催化作用受接触面积和温度等因素影响,的比热容较大。过量能有效防止催化剂活性下降,其原因有________。该反应需要在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热,保证反应在最适宜温度附近进行。若采用喷入冷水(蒸汽)方式降温,在图中做出CO平衡转化率随温度变化曲线。________。
II.工业废气中的二氧化碳加氢制甲醇是“碳中和”的一个重要研究方向,在催化剂作用下,主要自发进行以下反应:
i.
ii.
iii.
(4)在恒温、恒压反应器中通入发生反应i和ii,的平衡转化率及的平衡产率随温度变化关系如图所示。
已知:产率;的选择性。
下列说法错误的是___________。
A. ,
B. 的平衡选择性随温度的升高而减小
C. 525 K时,的平衡选择性约为
D. 525K时,减小的值或增大压强均能使的平衡转化率达到b点的值
(5)将一定比例和流速的和通过装有催化剂的容器,发生反应i和ii,经过相同时间,测得5 Mpa时反应温度变化、时压强变化对甲醇产量影响的关系如图所示。曲线X表示________(填“5 Mpa时反应温度变化”或“时压强变化”)。增大压强,产物中的体积分数增大的原因是________。
(6)已知:对于反应,压强平衡常数为,为各组分平衡时的分压。一定温度下,向恒容密闭容器中通入物质的量之比为1:3的与,发生以上3个反应,若起始压强为200 MPa,反应经后达到平衡,此时体系压强为,反应iii的平衡常数________(保留两位有效数字)。
【答案】(1)
(2)
(3) 水蒸气比热容大,可吸收反应放出的热量,避免体系温度过高导致催化剂失活,同时增大反应物与催化剂的接触面积,保持催化剂活性
(4) A,D
(5) 250℃时压强变化 反应i是气体分子数减少的反应,增大压强,平衡正向移动,生成更多;反应ii反应前后气体分子数不变,平衡不移动,因此的体积分数增大。
(6)
【知识点】化学平衡常数;化学平衡的影响因素;化学平衡的计算
【解析】【解答】(1) 已知燃烧热热化学方程式: ①,② ,③;根据盖斯定律,目标反应;又因为,故。
故答案为: ;
(2)绝热恒容容器中,反应开始后压强增大,说明体系温度升高,该反应为放热反应;升高温度,平衡逆向移动,说明正反应速率常数增大倍数小于逆反应速率常数增大倍数,故填 “<”。
故答案为: ;
(3)催化剂活性受温度影响,该反应为放热反应,容器温度会持续升高;水蒸气比热容大,可吸收热量,避免温度过高影响催化剂活性;同时增大水蒸气浓度,平衡正向移动,CO 平衡转化率增大,曲线会高于原平衡线,图像为虚线(平衡曲线)下方先升后趋于平缓的实线(最适宜温度曲线),图像为。
故答案为: 水蒸气比热容大,可吸收反应放出的热量,避免体系温度过高导致催化剂失活,同时增大反应物与催化剂的接触面积,保持催化剂活性 ;
(4)A:甲醇产率随温度升高而降低,说明反应i;反应ii的,能自发进行,满足,则必须满足,A错误;
B:升温,反应i平衡左移,反应ii平衡右移,更多转化为,甲醇选择性降低,B正确;
C:525K时,转化率为30%,甲醇产率为10%,选择性,C正确;
D:减小,相当于增加用量,平衡转化率降低,无法达到b点更高的转化率,D错误;
故答案为:AD。
(5) 温度升高时,低温阶段反应速率加快,甲醇产量升高;高温阶段反应 ⅰ 平衡逆向移动,甲醇产量下降,符合 Y 曲线先升后降的趋势;增大压强,反应 ⅰ 正向移动,甲醇产量持续增大,符合 X 曲线一直升高的趋势,故 X 为 250℃时压强变化曲线。
故答案为: 250℃时压强变化 反应i是气体分子数减少的反应,增大压强,平衡正向移动,生成更多;反应ii反应前后气体分子数不变,平衡不移动,因此的体积分数增大。 ;
(6)设平衡时,,根据反应i和ii的化学计量关系,生成的分压等于生成的分压与生成的分压之和,;反应ii分子数不变,反应iii是反应 i - 反应 ii 得到的,其分压关系由前两个反应决定,因此总压变化仅由反应i引起,每反应,总压减少,故,得,则。 平衡分压:,,,。 。
故答案为: ;
【分析】(1)利用盖斯定律,通过已知燃烧热方程式的组合,计算目标反应的焓变;再结合焓变与正逆反应活化能的关系,求解逆反应活化能;关键知识点为盖斯定律的应用、焓变与活化能的关系;易错点为反应方程式组合时的系数错误;规范做法为根据目标反应的反应物和生成物,对已知方程式进行加减乘除组合,再代入数据计算。
(2)根据绝热恒容容器中压强变化,判断反应的热效应;结合温度对平衡移动的影响,分析正逆反应速率常数的变化倍数关系;关键知识点为放热反应的平衡移动规律、速率常数与温度的关系;易错点为混淆平衡移动方向与速率常数变化的关系;规范做法为先判断反应热效应,再结合平衡移动方向分析速率常数的变化。
(3)从水蒸气的比热容和对平衡移动的影响两个角度,分析其对反应体系的作用;关键知识点为温度对催化剂活性的影响、浓度对化学平衡的影响;易错点为忽略水蒸气对温度的调节作用;规范做法为分别分析水蒸气对催化剂活性和平衡转化率的影响,结合图像趋势描述曲线变化。
(4)结合反应的热效应、自发反应条件、选择性计算和反应物比例对转化率的影响,逐一分析选项;关键知识点为焓变与熵变对反应自发的影响、平衡移动与选择性的关系;易错点为选择性计算中转化率与产率的关系错误;规范做法为根据反应特点和选项条件,逐一验证每个选项的正确性。
(5)结合温度和压强对反应速率、平衡移动的影响,分析甲醇产量随条件变化的趋势;关键知识点为温度和压强对反应速率与平衡的双重影响;易错点为混淆温度和压强对反应的不同影响;规范做法为分别分析温度和压强对甲醇产量的影响,结合曲线趋势判断对应的条件变化。
(6)根据反应的计量关系和总压变化,计算平衡时各物质的分压,再代入平衡常数表达式计算 Kp;关键知识点为分压与总压的关系、平衡常数的表达式;易错点为平衡分压的计算错误;规范做法为先根据总压变化和反应计量关系计算关键物质的分压,再推导其他物质的分压,最后代入公式计算平衡常数。
18.尼达尼布(化合物M)是针对特发性肺纤维化而开发的小分子酪氨酸激酶抑制剂,是一种靶向治疗的药物。M的一种合成路线如下(部分试剂和条件简化或略去)。
回答下列问题:
(1)F中含氧官能团名称:   。
(2)A生成C的化学反应方程式为   。
(3)由D生成E的反应类型为   。
(4)化合物J的结构简式为   。
(5)由K生成L的同时,还会生成两个相同的小分子,则小分子为   。(填名称)。
(6)在A的同分异构体中,同时满足下列条件的共有   种(不考虑立体异构)。
①含有苯环;②有三个取代基;③能发生水解反应。
其中,核磁共振氢谱显示为4组峰,且峰面积比为1:1:2:4的同分异构体的结构简式为   。
(7)已知:(i) (ii)
N()是一种黄酮类化合物,以苯酚、苯乙酸()、三乙氧基甲烷()为原料,设计合成N的路线   (用流程图表示,无机试剂和有机溶剂任选)。
【答案】(1)硝基、羧基
(2)++HCl
(3)还原反应
(4)
(5)乙醇
(6)26种;、
(7)
【知识点】有机物中的官能团;有机物的推断;有机物的合成;有机物的结构和性质;同分异构现象和同分异构体
【解析】【解答】(1)观察 F 的结构,分子中含有的含氧官能团为羧基(-COOH)和硝基(-NO2)。
故答案为: 硝基、羧基 ;
(2) A 的仲氨基(-NHCH3)作为亲核试剂,进攻 B 的酰氯羰基,发生亲核取代反应生成酰胺 C
(),反应方程式为:++HCl;
故答案为:++HCl ;
(3)D→E 过程中,硝基被还原为氨基,该反应属于还原反应。
故答案为: 还原反应 ;
(4)I→J 过程发生脱羧、还原、环化反应,J 的结构简式为:

故答案为: ;
(5)K→L 的反应中,脱去2分子乙氧基,则小分子为乙醇;
故答案为: 乙醇 ;
(6)A的结构简式为,A的分子式:(不饱和度Ω=5,含苯环)条件拆解① 含苯环(Ω=4,剩余Ω=1);② 三个取代基;③ 能发生水解反应 → 含酯基()或酰胺基()(Ω=1),满足条件的3个取代基组合共3类:组合1:、、甲酸酯基;两个氨基在苯环上取代位置有三种(邻、间、对),对应甲酸酯基可取代位置如图、、共2+3+1=6种;
组合2:酰胺基()、、;氨基和羟基在苯环位置有邻、间、对三种,对应酰胺基()位置如图、、共4+4+2=10种;
组合3:甲酰胺基()、、;同组合2也是10种,故共有6+10+10=26种;核磁共振氢谱条件:4组峰,峰面积比1:1:2:4,峰面积比对应氢原子数:1+1+2+4=8,与A的氢原子数一致,说明分子高度对称,故结构简式为:、;
故答案为: 26种 ;、 ;
(7)利用信息(i)反应原理将苯乙酸()与苯酚()进行取代生成;结合发生缩合反应,将与三乙氧基甲烷()缩合去2分子得到;结合信息(ii)将转化为N;结合各步转化条件得合成N的路线为:。
故答案为: ;
【分析】 根据题意可知,B的分子,不饱和度为1,结构简式为, 对甲基硝基苯胺(A)为原料,与氯乙酰氯(B)发生亲核取代生成 C( );C 发生取代反应得到 D,再还原硝基得到 E( );同时,氯代硝基苯甲酸(F)经甲醇酯化生成G( ),G与H( )反应得到 I,I 发生脱羧、还原、环化得到J( ),J 发生氮酰化反应得到K( ) K 发生缩合反应得到L,L经碱性条件脱保护,得到目标药物尼达尼布(M)。
(1)直接观察有机物结构简式,识别其中的含氧官能团;关键知识点为常见含氧官能团的结构特征;易错点为混淆硝基与亚硝基;规范做法为根据结构中的特征基团,逐一识别含氧官能团。
(2)根据亲核取代反应的机理,结合反应物和反应条件,书写反应方程式;关键知识点为酰氯与胺的亲核取代反应;易错点为产物结构书写错误;规范做法为根据反应机理,确定反应物的断键和成键位置,写出产物结构和小分子。
(3)根据反应前后官能团的变化,判断反应类型;关键知识点为还原反应的定义;易错点为混淆还原反应与氧化反应;规范做法为分析官能团中元素化合价的变化,判断反应类型。
(4)根据反应过程中的脱羧、还原、环化反应,推断产物的结构简式;关键知识点为脱羧、还原和环化反应的特点;易错点为环化过程中官能团的位置判断错误;规范做法为结合反应条件和已知结构,逐步推导产物的结构简式。
(5)根据反应物的结构和反应类型,推断脱去的小分子;关键知识点为缩合反应的特点;易错点为忽略缩合反应中脱去的小分子;规范做法为分析反应物的结构变化,结合缩合反应的规律,判断小分子的种类。
(6)根据分子式和限定条件,确定取代基种类,再利用取代基位置异构规律计算同分异构体数目;结合核磁共振氢谱数据,判断分子的对称性,推断结构简式;关键知识点为苯环上三取代物的同分异构体数目计算、核磁共振氢谱与分子结构的关系;易错点为取代基位置异构计算错误、忽略分子对称性;规范做法为确定取代基种类,再按苯环上三取代物的位置异构规律计算总数,结合氢谱数据推断结构。
(7)根据目标产物的结构,结合已知反应信息,设计合成路线;关键知识点为取代反应、缩合反应和环化反应的应用;易错点为反应条件的选择错误;规范做法为从原料出发,根据反应机理和条件,逐步设计合成步骤。
(1)观察F的结构,含氧官能团为羧基()和硝基();
(2)A的仲氨基()作为亲核试剂,进攻B的酰氯羰基,发生亲核取代,生成酰胺C(),反应方程式为:++HCl;
(3)由分析知硝基变氨基,发生还原反应;
(4)由分析知发生脱羧、还原、环化,J的结构简式为;
(5)由分析知的反应,脱去2分子乙氧基,则小分子为乙醇;
(6)A的结构简式为,A的分子式:(不饱和度Ω=5,含苯环)条件拆解① 含苯环(Ω=4,剩余Ω=1);② 三个取代基;③ 能发生水解反应 → 含酯基()或酰胺基()(Ω=1),满足条件的3个取代基组合共3类:组合1:、、甲酸酯基;两个氨基在苯环上取代位置有三种(邻、间、对),对应甲酸酯基可取代位置如图、、共2+3+1=6种;
组合2:酰胺基()、、;氨基和羟基在苯环位置有邻、间、对三种,对应酰胺基()位置如图、、共4+4+2=10种;
组合3:甲酰胺基()、、;同组合2也是10种,故共有6+10+10=26种;核磁共振氢谱条件:4组峰,峰面积比1:1:2:4,峰面积比对应氢原子数:1+1+2+4=8,与A的氢原子数一致,说明分子高度对称,故结构简式为:、;
(7)利用信息(i)反应原理将苯乙酸()与苯酚()进行取代生成;结合发生缩合反应,将与三乙氧基甲烷()缩合去2分子得到;结合信息(ii)将转化为N;结合各步转化条件得合成N的路线为:。
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