13.分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构)( )
A.8种B.10种C.12种D.14种
答案 C
解析 C4H8BrCl可看成是C4H10分子中的2个H被1个Br和1个Cl取代得到的产物。
C4H10有正丁烷和异丁烷2种,被Br和Cl取代时,可先确定Br的位置,再确定Cl的位置。
正丁烷的碳骨架结构为
—
—
—
,Br分别取代1号碳原子和2号碳原子上的氢原子时,Cl均有4种位置关系,异丁烷的碳骨架结构为
—C
—
,Br分别取代1号碳原子和2号碳原子上的氢原子时,Cl分别有3种和1种位置关系,综上可知C4H8BrCl共有12种结构,C项正确。
二、非选择题:
共58分。
第26~28题为必考题,每个试题考生都必须作答。
第35~36题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:
共43分。
26.立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。
回答下列问题:
(1)利用焰色反应的原理既可制作五彩缤纷的节日烟花,亦可定性鉴别某些金属盐。
灼烧立德粉样品时,钡的焰色为________(填标号)。
A.黄色B.红色C.紫色D.绿色
(2)以重晶石(BaSO4)为原料,可按如下工艺生产立德粉:
①在回转炉中重晶石被过量焦炭还原为可溶性硫化钡,该过程的化学方程式为________________________________________________________________________。
回转炉尾气中含有有毒气体,生产上可通过水蒸气变换反应将其转化为CO2和一种清洁能源气体,该反应的化学方程式为_____________________________________________________。
②在潮湿空气中长期放置的“还原料”,会逸出臭鸡蛋气味的气体,且水溶性变差,其原因是“还原料”表面生成了难溶于水的____________________(填化学式)。
③沉淀器中反应的离子方程式为___________________________________________________。
(3)成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得。
称取mg样品,置于碘量瓶中,移取25.00mL0.1000mol·L-1的I2KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5min,有单质硫析出。
以淀粉为指示剂,过量的I2用0.1000mol·L-1Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2S2O
==2I-+S4O
。
测定时消耗Na2S2O3溶液体积VmL。
终点颜色变化为________________,样品中S2-的含量为__________________(写出表达式)。
答案
(1)D
(2)①BaSO4+4C==BaS+4CO↑
CO+H2O==CO2+H2 ②BaCO3 ③S2-+Ba2++Zn2++SO
==ZnS·BaSO4↓
(3)浅蓝色至无色
×100%
解析
(1)灼烧立德粉样品时钡的焰色为绿色。
(2)①由流程图中经浸出槽后得到净化的BaS溶液以及回转炉尾气中含有有毒气体可知,在回转炉中BaSO4与过量的焦炭粉反应生成可溶性的BaS和CO;生产上可通过水蒸气变换反应除去回转炉中的有毒气体CO,即CO与H2O反应生成CO2和H2。
②所得“还原料”的主要成分是BaS,BaS在潮湿空气中长期放置能与空气中的H2O反应生成具有臭鸡蛋气味的H2S气体,“还原料”的水溶性变差,表明其表面生成了难溶性的BaCO3。
③结合立德粉的成分可写出沉淀器中S2-、Ba2+、Zn2+、SO
反应生成ZnS·BaSO4的离子方程式。
(3)达到滴定终点时I2完全反应,可观察到溶液颜色由浅蓝色变成无色,且半分钟内颜色不再发生变化;根据滴定过量的I2消耗Na2S2O3溶液的体积和关系式I2~2S2O
,可得n(I2)过量=
×0.1000V×10-3mol,再根据关系式S2-~I2可知,n(S2-)=0.1000×25.00×10-3mol-
×0.1000V×10-3mol=(25.00-
)×0.1000×10-3mol,则样品中S2-的含量为
×100%。
27.环戊二烯(
)是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。
回答下列问题:
(1)已知
(g)===
(g)+H2(g) ΔH1=100.3kJ·mol-1①
H2(g)+I2(g)===2HI(g) ΔH2=-11.0kJ·mol-1②
对于反应:
(g)+I2(g)===
(g)+2HI(g)③
ΔH3=________kJ·mol-1。
(2)某温度,等物质的量的碘和环戊烯(
)在刚性容器内发生反应③,起始总压为105Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为________,该反应的平衡常数Kp=__________Pa。
达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有________(填标号)。
A.通入惰性气体B.提高温度
C.增加环戊烯浓度D.增加碘浓度
(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。
不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是________(填标号)。
A.T1>T2
B.a点的反应速率小于c点的反应速率
C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D.b点时二聚体的浓度为0.45mol·L-1
(4)环戊二烯可用于制备二茂铁[Fe(C5H5)2,结构简式为
],后者广泛应用于航天、化工等领域中。
二茂铁的电化学制备原理如图所示,其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。
该电解池的阳极为________,总反应为__________________________。
电解制备需要在无水条件下进行,原因为_____________________________________________________________。
答案
(1)89.3
(2)40% 3.56×104 BD (3)CD (4)Fe电极 Fe+2
+H2↑(或Fe+2C5H6==Fe(C5H5)2+H2↑) 水会阻碍中间物Na的生成;水会电解生成OH-,进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2
解析
(1)根据盖斯定律,由反应①+反应②得反应③,则ΔH3=ΔH1+ΔH2=(100.3-11.0)kJ·mol-1=89.3kJ·mol-1。
(2)设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为a,平衡时转化的环戊烯的物质的量为x,列出三段式:
(g) + I2(g)===
(g)+2HI(g)
起始:
aa 0 0
转化:
xx x 2x
平衡:
a-xa-x x 2x
根据平衡时总压强增加了20%,且恒温恒容时,压强之比等于气体物质的量之比,得
=
,解得x=0.4a,则环戊烯的转化率为
×100%=40%,平衡时
(g)、I2(g),
(g)、HI(g)的分压分别为
、
、
、
,则Kp=
=
p总,根据p总=1.2×105Pa,可得Kp=
×1.2×105Pa≈3.56×104Pa。
通入惰性气体,对反应③的平衡无影响,A项不符合题意;反应③为吸热反应,提高温度,平衡正向移动,可提高环戊烯的平衡转化率,B项符合题意;增加环戊烯浓度,能提高I2(g)的平衡转化率,但环戊烯的平衡转化率降低,C项不符合题意;增加I2(g)的浓度,能提高环戊烯的平衡转化率,D项符合题意。
(3)由相同时间内,环戊二烯浓度减小量越大,反应速率越快可知,T1,可知二聚体的浓度为0.45mol·L-1,D项正确。
(4)结合图示电解原理可知,Fe电极发生氧化反应,为阳极;在阴极上有H2生成,故电解时的总反应为Fe+2
+H2↑或Fe+2C5H6==Fe(C5H5)2+H2↑。
结合相关反应可知,电解制备需在无水条件下进行,否则水会阻碍中间产物Na的生成,水电解生成OH-,OH-会进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2,从而阻碍二茂铁的生成。
28.咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5℃,100℃以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。
茶叶中含咖啡因约1%~5%、单宁酸(Ka约为10-6,易溶于水及乙醇)约3%~10%,还含有色素、纤维素等。
实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。
索氏提取装置如图所示。
实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。
萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。
回答下列问题。
(1)实验时需将茶叶研细,放入滤纸套筒1中,研细的目的是__________________。
圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂,加热前还要加几粒__________。
(2)提取过程不可选用明火直接加热,原因是____________________。
与常规的萃取相比,采用索氏提取器的优点是______________________。
(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。
与水相比,乙醇作为萃取剂的优点是____________________。
“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏水、温度计、接收管之外,还有______(填标号)。
A.直形冷凝管
B.球形冷凝管
C.接收瓶
D.烧杯
(4)浓缩液加生石灰的作用是中和________和吸收________。
(5)可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。
将粉状物放入蒸发皿中并小火加热,咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结,该分离提纯方法的名称是________。
答案
(1)增加固液接触面积,使萃取更充分 沸石
(2)乙醇易挥发,易燃 使用溶剂量少,可连续萃取(萃取效率高) (3)乙醇沸点低,易浓缩 AC (4)单宁酸 水
(5)升华
解析
(1)实验时将茶叶研细,能增加茶叶与溶剂的接触面积,使萃取更加充分。
乙醇为溶剂,为防止加热时暴沸,需在加热前向乙醇中加入几粒沸石。
(2)由于溶剂乙醇具有挥发性和易燃性,因此在提取过程中不可用明火直接加热。
本实验中采用索氏提取器的优点是溶剂乙醇可循环使用,能减少溶剂用量,且萃取效率高。
(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂,与水相比,乙醇作为萃取剂具有沸点低和易浓缩的优点。
“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了所给仪器外,还有直形冷凝管和接收瓶(如锥形瓶)。
(4)向浓缩液中加入生石灰能中和单宁酸并吸收水分。
(5)结合分离提纯咖啡因的装置及将粉状物放入蒸发皿并小火加热,咖啡因凝结在扎有小孔的滤纸上,可知该分离提纯的方法为升华。
(二)选考题:
共15分。
请考生从2道化学题中任选一题作答。
如果多做,则按所做的第一题计分。
35.[化学——选修3:
物质结构与性质]
近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe—Sm—As—F—O组成的化合物。
回答下列问题:
(1)元素As与N同族。
预测As的氢化物分子的立体结构为________,其沸点比NH3的________(填“高”或“低”),其判断理由是________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+价层电子排布式为________。
(3)比较离子半径:
F-________O2-(填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。
晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。
图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为________;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关系表达式:
ρ=________g·cm-3。
以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为
,则原子2和3的坐标分别为________、________。
答案
(1)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键
(4)4s 4f5 (3)小于 (4)SmFeAsO1-xFx
解析
(1)AsH3的中心原子As的价层电子对数为
=4,包括3对成键电子和1对孤电子对,故其立体结构为三角锥形。
NH3中N的电负性比AsH3中As的大得多,故NH3易形成分子间氢键,从而使其沸点升高。
(2)Fe的价层电子排布式为3d64s2,其阳离子Fe2+、Fe3+的价层电子排布式分别是3d6、3d5,二者均首先失去4s轨道上的电子;Sm失去3个电子成为Sm3+时首先失去6s轨道上的电子,然后失去1个4f轨道上的电子,故Sm3+的价层电子排布式为4f5。
(3)F-与O2-电子层结构相同,核电荷数越大,原子核对核外电子的吸引力越大,离子半径越小,故离子半径:
F-(4)由晶胞结构中各原子所在位置可知,该晶胞中Sm个数为4×
=2,Fe个数为1+4×
=2,As个数为4×
=2,O或F个数为8×
+2×
=2,即该晶胞中O和F的个数之和为2,F-的比例为x,O2-的比例为1-x,故该化合物的化学式为SmFeAsO1-xFx。
1个晶胞的质量为
g=
g,1个晶胞的体积为a2cpm3=a2c×10-30cm3,故密度ρ=
g·cm-3。
原子2位于底面面心,其坐标为
;原子3位于棱上,其坐标为
。
36.[化学——选修5:
有机化学基础]
环氧树脂因其具有良好的机械性能、绝缘性能以及与各种材料的粘结性能,已广泛应用于涂料和胶黏剂等领域。
下面是制备一种新型环氧树脂G的合成路线:
已知以下信息:
①
+
②R′OH+
+NaOH―→R′
+NaCl+H2O
③R′
+
回答下列问题:
(1)A是一种烯烃,化学名称为________,C中官能团的名称为________、________。
(2)由B生成C的反应类型为________。
(3)由C生成D的反应方程式为__________________________________________________。
(4)E的结构简式为________。
(5)E的二氯代物有多种同分异构体,请写出其中能同时满足以下条件的芳香化合物的结构简式________、________。
①能发生银镜反应:
②核磁共振氢谱有三组峰,且峰面积比为3∶2∶1。
(6)假设化合物D、F和NaOH恰好完全反应生成1mol单一聚合度的G,若生成的NaCl和H2O的总质量为765g,则G的n值理论上应等于________。
答案
(1)丙烯 氯原子 羟基
(2)加成反应
(3)
+NaOH―→
+NaCl+H2O(或
+NaOH―→
+NaCl+H2O)
(4)
(5)
(6)8
解析
(1)因A的分子式是C3H6,且为烯烃,故其结构简式为CH3CH==CH2,名称是丙稀。
结合B的分子式、C的分子式和D的结构简式可知B为CH2==CHCH2Cl,C为
或
,故C中所含官能团为氯原子和羟基。
(2)由B生成C的反应是CH2==CHCH2Cl与HOCl发生的加成反应。
(4)由已知信息①可知E为
。
(5)能发生银镜反应说明含醛基;核磁共振氢谱中三组峰的峰面积之比为3∶2∶1,说明含1个甲基,故符合条件的同分异构体为
、
。
(6)D与F生成G的化学方程式为:
(2+n)
+(1+n)
+(2+n)NaOH―→
+(2+n)NaCl+(2+n)H2O,生成1molG时有(2+n)mol=
,解得n=8。