山西省太原市2022-2023学年高二化学下学期期中试题(Word版附解析)
展开山西省太原市2022~2023学年高二下学期4月期中质量监测
化学试题
说明:本试卷为闭卷笔答,答题时间90分钟,满分100分。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 F 19 Na 23 Cl 35.5 Ca 40
一、选择题:本题包括18小题,第1~11小题每小题2分,第12~18小题每小题3分,共43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,请将正确选项的字母填入答案栏内。
1. 2023年3月15日19时41分,“长征十一号”运载火箭在我国酒泉卫星发射中心点火起飞,随后,将“试验十九号卫星”精准送入预定轨道,发射任务取得圆满成功。长征2F运载火箭使用偏二甲肼()作燃料,作氧化剂。下列说法正确的是
A. 基态O原子核外有8种能量不同的电子
B. 基态C原子核外2s能级和2p能级电子的能量相等
C. 基态氢原子的1s轨道电子云轮廓图为球形
D. 基态N原子的轨道表示式为
【答案】C
【解析】
【详解】A.基态O原子核外电子排布为1s22s22p4,有3种能量不同的电子,A错误;
B.基态C原子核外2s能级和2p能级电子的能量不相等,2p能级电子的能量高,B错误;
C.基态氢原子的1s轨道电子云轮廓图为球形,C正确;
D.基态N原子的轨道表示式为 ,D错误;
故选C
2. 下列物质中,含有极性共价键的离子晶体是
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】A.只含离子键,A错误;
B.只含离子键,B错误;
C.含有非极性共价键的离子晶体,C错误;
D.含有极性共价键的离子晶体,D正确;
故选D。
3. 下列化学用语表示正确的是
A. 乙酸的实验式: B. 乙醇的结构式:
C. 质量数为23的钠原子: D. 的电子式:
【答案】D
【解析】
【详解】A.乙酸的分子式为,其实验式:,故A错误;
B.是乙醇的结构简式,乙醇结构式为,故B错误;
C.质量数为23的钠原子:,故C错误;
D.是离子化合物,其电子式:,故D正确。
综上所述,答案为D。
4. 金属能导电的原因是
A. 金属晶体中金属阳离子与自由电子间的作用很强
B. 金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动
C. 金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动
D. 金属晶体在外加电场作用下可失去电子
【答案】B
【解析】
【详解】组成金属晶体的微粒为金属阳离子和自由电子,在金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动,故能导电,与金属阳离子无关,故选B。
5. 高炉煤气中的硫化物以COS(羰基硫)和为主。下列说法不正确的是
A. 原子半径:
B. 第一电离能:,电负性:
C. COS中的键长C=O
【答案】B
【解析】
【详解】A.电子层越多半径越大,同电子层核电荷数越多半径越小。C>O>H,A项正确;
B.同周期第一电离能从左往右依次增大,即O>C。同主族电负性至上而下降低即O>S, B项错误;
C.同主族至上而下半径减小即O
故选B。
6. 下列现象不能用氢键解释的是
A. 能溶于水
B. 氨易液化,用作制冷剂
C. 氢键使蛋白质成为具有生物活性的高级结构
D. 邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据相似相溶原理可知,能溶于水,不能用氢键解释,A符合题意;
B.氨分子能形成氢键,导致沸点升高,易液化,用作制冷剂,能用氢键解释,B不符合题意;
C.氢键使蛋白质成为具有生物活性的高级结构,能用氢键解释,C不符合题意;
D.邻羟基苯甲醛形成分子内氢键、对羟基苯甲醛形成分子间氢键,导致邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点,能用氢键解释,D不符合题意;
故选A。
7. 电视剧《狂飙》中提到的等离子电视曾风靡一时,等离子电视和液晶电视都属于平板电视。下列关于等离子体和液晶的说法不正确的是
A. 等离子体由于具有能自由运动的带电粒子,故具有良好的导电性和流动性
B. 等离子体通过电场时,所有粒子的运动方向都发生改变
C. 液晶是物质的一种聚集状态
D. 液晶既具有液体的流动性,又表现出类似晶体的各向异性
【答案】B
【解析】
【详解】A.等离子体中的微粒带有电荷且能自由运动,使等离子体具有很好的导电性,也具有很高的温度和流动性,应用比较广泛,故A正确;
B.等离子体中也有中性粒子,在通过电场时方向不会发生改变,故B错误;
C.气态、液态、固态是物质的三种基本聚集状态,物质的聚集状态还有液晶、等离子体等,故C正确;
D.液晶是介于液态和晶态之间的物质状态,既有液体的流动性、黏度、性变形,又具有晶体的某些物理性质,如导电性,光学性质等,表现出类似晶体的各向异性,故D正确。
综上所述,答案为B。
8. 中国科学院院士于吉红一直从事分子筛纳米孔材料的研究。分子筛的化学组成通式为:,M代表金属离子(人工合成时通常为Na),n代表金属离子化合价数。下列说法正确的是
A. 、、冰都是典型的共价晶体
B. 硬度:金刚石<碳化硅<晶体硅
C. 熔点:
D. 热稳定性:,
【答案】D
【解析】
【详解】A.冰是由水分子通过氢键结合而成,是典型的分子晶体,A错误;
B.金刚石、碳化硅和晶体硅都属于共价晶体,共价键牢固程度C-C>C-Si>Si-Si,则硬度:金刚石>碳化硅>晶体硅,B错误;
C.熔点高低规律:共价晶体>离子晶体>分子晶体。二氧化硅为共价晶体,氧化钠、氧化铝为离子晶体,但铝离子电荷大于钠离子、铝离子半径小于钠离子,则氧化铝中离子键更强,熔点高于氧化钠,冰为分子晶体,则熔点:,C错误;
D.同周期从左到右元素非金属性递增,非金属性越强,简单氢化物越稳定,则热稳定性:,D正确;
答案选D。
9. 2023年春季甲流来势凶猛,甲流特效药磷酸奥司他韦结构如图,关于该物质的说法正确的是
A. 分子中含3种官能团
B. 分子中的C=O键能小于C-O键能
C. 的空间结构与其VSEPR模型相同
D. 分子中C、N原子均采用杂化
【答案】C
【解析】
【详解】A.该分子中含有-CONH-为酰胺,-NH2为胺基,R1-O-R2为醚键,-COOR为酯基,所以官能团为4种,A项错误;
B.相比C-O,C=O中有两根键作用力强,键能大,B项错误;
C.该离子的价层电子对为4+0=4对,空间构型为正四面体,VSEPR模型为正四面体,C项正确;
D.分子中C有双键的为sp2而没有双键的为sp3杂化,而N没有双键均采取sp3杂化,D项错误;
故选C。
10. 氯化钠是一种重要的化工原料,其晶胞结构如图所示。下列说法正确的是
A. NaCl和CsCl的晶胞结构相同
B. 离子晶体均具有较高的熔点和沸点
C. NaCl晶体中,每个周围紧邻且距离相等的共有6个
D. 若NaCl晶胞中与最近的核间距为a cm,则其晶体密度为
【答案】D
【解析】
【详解】A.NaCl晶胞和CsCl晶胞结构不相同,NaCl晶胞配位数为6,CsCl晶胞配位数为8,故A错误;
B.一般来说,离子晶体具有较高的熔点和沸点,但也有较低熔沸点的离子晶体,故B错误;
C.NaCl晶体中,以提心的钠离子分析,每个周围紧邻且距离相等的共有12个,故C错误;
D.若NaCl晶胞中与最近的核间距为a cm,则晶胞参数为2acm,一个晶胞中含有钠离子个数为,氯化钠化学式为NaCl,则其晶体密度为;故D正确。
综上所述,答案为D。
11. 从微粒结构角度分析,下列说法正确的是
A. 中,阴离子空间结构为正四面体形,S原子的杂化方式为
B. 根据价层电子对互斥理论,、、的中心原子价层电子对数相同
C. 的空间结构为V形,其中心原子的杂化方式为
D. 三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体()两种存在形式,两种分子中S原子的杂化轨道类型相同
【答案】A
【解析】
【详解】A. 中价层电子对为,其空间构型为正四面体,采取sp3杂化,A项正确;
B.H2S价层电子对为,SO2为,SO3为,综上分析三者价层电子对不同,B项错误;
C.O3的价层电子对为,空间构型为V形,采取sp2杂化,C项错误;
D.SO3价层电子对为,采取sp2杂化。而三聚体中S呈现四面体构型采取sp3杂化,D项错误;
故选A。
12. 下列物质的类别与所含官能团都正确的是
A. :酚、-OH B. :羧酸、-COOH
C. :醛、-CHO D. :醇、-O-
【答案】B
【解析】
【详解】A.-OH直接与苯环相连的为酚羟基。该物质为-OH与烷基相连为醇,A项错误;
B.分子中含有-COOH为羧基,该物质为羧酸,B项正确;
C.该物质中含有-COOR为酯基,该物质为酯类,C项错误;
D.该物质中含有R1-O-R2为醚键,它为醚类,D项错误;
故选B。
13. 是一种配合物。下列说法正确的是
A. 和的性质不一样
B. 中心离子与之间形成的化学键是离子键
C. 在中给出孤电子对,提供空轨道
D. 向盛有溶液的试管中,滴入硫氰化钾溶液,溶液变为血红色
【答案】A
【解析】
【详解】A.和属于不同的离子,性质不一样,A正确;
B.中心离子与之间形成的化学键是配位键,B错误;
C.在中提供空轨道,给出孤电子对,C错误;
D.溶液和硫氰化钾溶液不反应,溶液不变色,D错误;
故选A。
14. 下列关于物质的结构或性质以及解释均正确的是
选项
物质的结构或性质
解释
A
键角:
中N的孤电子对数比中B的孤电子对数多
B
酸性:
烃基(R-)越长推电子效应越大,羧基中羟基的极性越小,羧酸的酸性越弱
C
不同金属盐灼烧呈现不同焰色
电子从低能轨道跃迁至高能轨道时吸收光波长不同
D
稳定性:
分子间形成氢键
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.NH3为价层电子对=3+4对,采取sp3杂化同时含有1对孤电子键角为107°。而BF3价层电子为3对采取sp2杂化键角为120°,A项错误;
B.烷基为推电子基,分子中烷基越大,给电子效应越大导致羧基中羟基的极性越小,越难电离出H+,酸性越弱,B项正确;
C.不同金属盐灼烧是发射光,电子从高能级跃迁到低能级,C项错误;
D.O的半径小于S,H-O键键长小于H-S键,前者键能大于后者而稳定,D项错误;
故选B。
15. 研究有机物的一般步骤:分离提纯→确定实验式→确定分子式→确定分子结构。以下研究有机物的方法正确的是
A. 燃烧法——研究确定有机物实验式的有效方法
B. 蒸馏——分离提纯液态有机混合物,温度计应插入烧瓶内并在液面以下
C. 粗苯甲酸提纯时操作为:加热溶解,蒸发结晶,过滤
D. 核磁共振氢谱——确定有机物分子中的官能团或化学键
【答案】A
【解析】
【详解】A.利用燃烧法能得到有机物燃烧后的无机产物,并做定量测定,最后算出各元素的质量分数,得到实验式或最简式,故燃烧法是研究确定有机物实验式的有效方法,A正确;
B. 蒸馏可分离互溶的有一定沸点差的液态有机混合物,温度计水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口,B错误;
C. 粗苯甲酸提纯时操作为:加热溶解,蒸发结晶,趁热过滤,冷却结晶,C错误;
D. 核磁共振氢谱——确定有机物分子中的氢原子的种类,红外光谱能确定有机物分子内的官能团或化学键,D错误;
答案选A。
16. 多巴胺是一种神经传导物质,会传递兴奋及开心信息,其部分合成路线如下图,下列说法正确的是
A. 多巴胺的分子式为
B. 1mol甲分子中含有8mol 键
C. 乙分子与加成后含有手性碳原子
D. 多巴胺分子有5种不同化学环境的氢原子
【答案】C
【解析】
【详解】A.键线式中端点和拐点均为C,按照C的四价结构补充H,多巴胺的化学式为C8H11NO2,A项错误;
B.甲的键连方式如图,1mol甲分子中含有8+6=14mol σ键,B项错误;
C.手性碳特点:连接四个不同原子或基团。乙与H2加成后得到,手性碳如图标记为4个,C项正确;
D.多巴胺为不对称分子,有8种氢,D项错误;
故选C。
17. 通常情况下,氯化铯、干冰和二氧化硅的晶胞或晶体结构分别如图所示,下列叙述不正确的是
A. 熔点:
B. 氯化钠、氯化铯和干冰都具有立方晶胞结构,它们具有相似的物理性质
C. 干冰是分子晶体,其中不仅存在分子间作用力,而且也存在共价键
D. 在二氧化硅晶体中,平均每个Si原子形成4个Si-O共价单键
【答案】B
【解析】
【详解】A.Cs+半径大于Na+,离子键,则熔点:,A正确;
B. 氯化钠、氯化铯属于离子晶体,干冰属于分子晶体,离子晶体具有较高熔点、较大硬度,熔融状态时能导电,分子晶体熔沸点低、硬度小,熔融状态时(液态)不能导电,它们物理性质不相似,B不正确;
C. 干冰是分子晶体,晶体中分子间存在分子间作用力,分子内存在共价键,C正确;
D. 硅原子最外层4个电子,形成的二氧化硅晶体为共价晶体,该晶体中平均每个Si原子形成4个Si-O共价单键,D正确;
答案选B。
18. 已知:。以试管a中蓝色溶液作参照,对试管b中溶液依次进行如下操作:
①微热,溶液变为黄绿色
②滴加氨水至过量,蓝色沉淀增多,后又逐渐消失变为深蓝色溶液
③继续加入8mL 95%乙醇,并用玻璃棒摩擦试管壁。
下列说法正确的是
A. 由步骤①可推知该反应的
B. 步骤③试管b中析出了深蓝色晶体
C. 1mol 含有的σ键数目为
D. 整个反应过程中的物质只有、中含有配位键
【答案】B
【解析】
【分析】向溶液中加入氨水时,蓝色的与氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,继续加入氨水,氢氧化铜蓝色沉淀与氨水反应生成深蓝色的,加入无水乙醇,降低了硫酸四氨合铜的溶解度,使溶液中的硫酸四氨合铜析出得到深蓝色晶体。
【详解】A.微热,溶液变为黄绿色,说明温度升高平衡向右移动,可推知该反应的,A错误;
B.由分析可知加入无水乙醇,降低了硫酸四氨合铜的溶解度,使溶液中的硫酸四氨合铜析出得到深蓝色晶体,B正确;
C.已知一个含有Cu2+和NH3之间形成的4个配位键,配位键也是σ键,4个NH3中含4×3=12个σ键,故1mol中含有的σ键数为(4+12)mol=16mol,C错误;
D.整个反应过程中除了、中含有配位键,也含有配位键,D错误;
故选B。
二、必做题:本题包括4小题,共42分。
19. 研究发现,在低压合成甲醇反应()中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:
(1)基态氧原子最高能级的原子轨道形状为___________。Mn与O中,电负性较大的是___________。
(2)和分子中C原子的杂化方式分别为___________和___________。
(3)在水中的溶解度很大的原因是___________。
(4)比较和沸点高低:___________,原因是___________。
【答案】(1) ①. 哑铃形 ②. O
(2) ①. sp ②.
(3)甲醇和水都是极性分子,且甲醇与水形成分子间氢键
(4) ①. ②. 水分子之间中存在氢键
【解析】
【小问1详解】
基态氧原子核外电子排布式为:1s22s22p4,最高能级为2p,其原子轨道形状为哑铃形。电负性越大,对键合电子的吸引力越大,Mn与O中,电负性较大的是O。
【小问2详解】
二氧化碳分子中,孤电子对数、价电子对数,甲醇中碳原子为饱和碳原子,则和分子中C原子的杂化方式分别为sp和。
【小问3详解】
甲醇和水分子内均含有羟基,且二者均为极性分子,结合相似相溶原理可知,在水中的溶解度很大的原因是:甲醇和水都是极性分子,且甲醇与水形成分子间氢键。
【小问4详解】
通常,水呈液态、二氧化碳呈气态,比较和沸点高低:,原因是二者形成的都是分子晶体,而水分子之间中存在氢键,二氧化碳只存在分子间的作用力(范德华力),氢键强于分子间作用力(范德华力)。
20. X、Y、Z、Q、T为前四周期原子序数依次增大的五种元素。X元素基态原子的L电子层的p能级上有一空轨道,Y元素基态原子的L电子层的p能级上只有1对成对电子,Z元素基态原子的M电子层的p能级有2个未成对电子,Q元素基态原子的M电子层的p轨道半充满,T元素基态原子的价层电子排布式为。回答下列问题:
(1)T在周期表中的位置是第___________族,___________区。
(2)基态Z原子的简化电子排布式为___________。
(3)比较第一电离能:Z___________Q(填“>”“=”或“<”,下同);电负性:X___________Y
(4)下列说法不正确的是___________。(填字母)
A.键长和键角的数值可以通过晶体的X射线衍射实验获得
B.共价键具有方向性和饱和性
C.键能是衡量化学键稳定性的参数之一
D.X、Y、Z、Q形成的简单氢化物,其中心原子的杂化轨道类型不同
E.Z的氟化物的空间结构为三角锥形
【答案】(1) ①. Ⅷ ②. d
(2)[Ne]
(3) ①. < ②. <
(4)DE
【解析】
【分析】X的基态原子电子排布式为1s22s22p2,为C;Y的基态原子电子排布式为1s22s22p4,为O;Z的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p4或1s22s22p63s23p2,为S或Si;Q的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p3,为P;又Z、Q原子序数依次增大,Z为Si。T为Fe。
【小问1详解】
Fe位于周期表中第VIII族,d区;
故答案为:VIII,d。
【小问2详解】
基态Si原子的简化电子排布式为[Ne]。
故答案为:[Ne]。
【小问3详解】
由于P的p电子处于半满状态,故第一电离能:Si 故答案为:<,<。
【小问4详解】
A.根据衍射的方向可以测晶胞的大小和形状,即可测得键长和键角,A正确;
B.共价键成键时,两原子轨道重叠愈多,两核间电子云愈密集,形成的共价键愈牢固,因此一般共价键具有方向性;自旋方向相反的单电子配对形成共价键后,就不能再和其他原子中的单电子配对,这叫共价键的饱和性,B正确;
C.键能是衡量化学键稳定性的参数之一,键能越大,化学键越稳定,C正确;
D.C,O,Si,P分别形成的简单氢化物分别为CH4,H2O,SiH4,PH3,它们的中心原子杂化轨道类型均为sp3杂化,D错误;
E.SiF4的价层电子对数为VP =BP+LP=4+×(4+0-4×1)=4,根据杂化轨道理论,中心Si原子采取sp3杂化,且为正四面体结构,E错误;
故故答案为:DE。
21. 在实验室可利用取代离子中的方法制备配合物X,其流程可以表示为:
已知:离子较稳定,加碱或受热可促进其解离。
回答下列问题:
(1)基态Co原子的价层电子排布式为___________,其所含未成对电子数为___________。
(2)N的第一电离能大于O,其原因是___________。
(3)的空间结构为___________,其中心原子的杂化轨道类型为___________。
(4)的键角比的键角小的原因是___________。
(5)配合物中的配体是___________,中心离子的配位数为___________。
(6)下列说法正确的是___________。(填字母)
A.常温下1mol 可与足量反应生成3mol AgCl
B.极易溶于水,因为二者均含有极性键
C.水加热到很高的温度都难以分解是因为其中含有氢键
D.制备X的总反应方程式可表示为
E.烘干晶体的过程中温度不宜过高,防止其受热分解
【答案】(1) ①. ②. 3
(2)基态N原子2p能级电子排布是半充满的,比较稳定,第一电离能较高
(3) ①. 三角锥形 ②.
(4)和中心原子上的价层电子对数都是4,有2个孤电子对,有1个孤电子对,2个孤电子对对成键电子对的排斥作用大于1个孤电子对对成键电子对的排斥作用
(5) ①. 、 ②. 6
(6)DE
【解析】
【小问1详解】
Co为27号元素,其电子排布为[Ar]3d74s2,价电子排布为3d74s2。未成对电子为3个。答案为3d74s2;3个;
【小问2详解】
N的价电子排布为2s22p3为半充满更稳定难失电子稳定,所以第一电离能N>O。答案为基态N原子2p能级电子排布是半充满的,比较稳定,电离能较高;
【小问3详解】
NH3价层电子对为,中心原子氮原子采取sp3杂化,立体构型为三角锥形。答案为三角锥形;sp3;
【小问4详解】
H2O和NH3的价层电子对均为4对,前者有两对孤电子而后者只有1对,孤电子越多对成键电子排斥越大,键角越小。答案为H2O和NH3中心原子上的价层电子对数都是4,H2O有2个孤电子对,NH3有1个孤电子对,2个孤电子对对成键电子对的排斥作用大于1个孤电子对对成键电子对的排斥作用;
【小问5详解】
从内界来看Cl-和NH3均与Co相连,配体为Cl-和NH3,配位数为5+1=6。答案为Cl-和NH3;6;
【小问6详解】
A.1mol [Co(NH3)5Cl]Cl2中2molCl-处于外界,产生2molAgCl,A项错误;
B.NH3和水均为极性分子,同时NH3和H2O之间存在分子间氢键,B项错误;
C.水加热分解破坏H-O键,H和O半径小H-O键键能大稳定,C项错误;
D.H2O2将Co2+氧化为Co3+,而NH3提供配体,总反应为2CoCl2+H2O2+10NH3+2HCl=2[Co(NH3)5Cl]Cl2+2H2O,D项正确;
E.[Co(NH3)5Cl]2+加碱或受热可促进其解离,烘干晶体时温度不宜过高,E项正确;
故选DE。
22. 近年来含氟化合物越来越受到关注。回答下列问题:
(1)分子的空间结构为___________;的沸点___________(填“高于”或“低于”),原因是___________。
(2)已知四种晶体的熔点数据如下表:
物质
熔点/℃
-183
-90
-127
>1000
和熔点相差较大,原因是___________。
(3)具有生物惰性的全氟戊烷(分子结构如图所示)在室温(28~30℃)下即可沸腾,已广泛应用于静脉注射超声造影剂等临床领域。全氟戊烷固体的晶体类型为___________,该晶体中存在的微粒间作用力有___________(填字母)。
a.非极性键 b.金属键 c.氢键 d.π键
e.极性键 f.范德华力
(4)是离子化合物,其晶胞结构如下图所示。其中A离子是___________(填化学式);该离子化合物晶体的密度为a ,设表示阿伏加德罗常数的值,则晶胞的体积是___________(只要求列出算式)。
【答案】(1) ①. V形 ②. 低于 ③. 和都是分子晶体,结构相似,的相对分子质量大于,范德华力更大
(2)是分子晶体,是离子晶体,破坏离子键需要更多的能量,所以熔点高
(3) ①. 分子晶体 ②. aef
(4) ①. ②.
【解析】
小问1详解】
分子中氧形成2个共价键,还有2对孤电子对,为sp3杂化,故空间结构为V形;和都是分子晶体,结构相似,的相对分子质量大于,范德华力更大,故的沸点高于;
【小问2详解】
离子晶体的沸点一般高于分子晶体,是分子晶体,是离子晶体,破坏离子键需要更多的能量,所以熔点高;
【小问3详解】
全氟戊烷固体的晶体类型为分子晶体,该晶体中存在的微粒间作用力有碳碳非极性键、碳氟极性键、分子间存在范德华力,故选aef;
【小问4详解】
是离子化合物,其晶胞结构如下图所示。据“均摊法”,晶胞中含个B、8个A,则其中A离子是;该离子化合物晶体的密度为a ,设表示阿伏加德罗常数的值,则晶体密度为,晶胞的体积是V=。
三、选做题;以下两组题任选一组题作答,共15分,A组较简单,若两组都做,按A组计分。
A组
23. 2015年10月,中国科学家屠呦呦因为发现了新型抗疟药——青蒿素,获得了诺贝尔生理学或医学奖,青蒿素的结构简式如图所示,回答下列问题:
(1)青蒿素属于___________(填“烃”或“烃的衍生物”)。
(2)青蒿素的分子式为___________;青蒿素分子中含有___________个手性碳原子。
(3)青蒿素分子中具有的官能团有___________。(填字母)
A. 羟基 B. 醚键 C. 羧基 D. 酯基
(4)青蒿素为无色针状晶体,可溶于乙醇、乙醚,在水中几乎不溶,熔点为156~157℃,是高效的抗疟药,高温下不稳定。已知:乙醚的沸点为34.5℃,乙醇的沸点为78℃。
实验室用有机溶剂A提取青蒿素的流程如下图所示。
①实验前要对青蒿进行粉碎,其目的是___________。
②A是___________(填“乙醇”或“乙醚”),操作Ⅱ的名称是___________。
③操作Ⅲ的主要过程可能是___________。(填字母)
A.加水溶解,蒸发浓缩、冷却结晶
B.加95%的乙醇,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤
C.加入乙醚进行萃取分液
【答案】(1)烃的衍生物
(2) ①. ②. 7 (3)BD
(4) ①. 增大青蒿与有机溶剂A(乙醚)的接触面积,提高青蒿素的浸出率 ②. 乙醚 ③. 蒸馏 ④. B
【解析】
【分析】用A对青蒿素进行提取后过滤可得提取液和残渣,提取液经过蒸馏后可得青蒿素的粗品,青蒿素可溶于乙醇、乙醚,在水中几乎不溶,故粗品中加入95%的乙醇、浓缩结晶、过滤,从而得到精品。
【小问1详解】
青蒿素含C、H、O元素,故属于烃的衍生物。
【小问2详解】
由结构简式可知青蒿素的分子式为;连接四个不同基团的饱和碳原子是手性碳原子,如图所示:,青蒿素分子中含有7个手性碳原子。
【小问3详解】
青蒿素分子中具有的官能团有醚键和酯基;
选B D。 .
【小问4详解】
①对青蒿进行粉碎的目的是:增大青蒿与有机溶剂A(乙醚)的接触面积,提高青蒿素的浸出率。
②青蒿素可溶于乙醇、乙醚,在水中几乎不溶,乙醚的沸点为34.5℃,乙醇的沸点为78℃,则A是乙醚,操作Ⅱ用于分离互溶的乙醚和青蒿素,故名称是蒸馏。
③操作Ⅲ用于对粗品提纯,已知青蒿素为无色针状晶体,可溶于乙醇、乙醚,在水中几乎不溶,熔点为156~157℃,则:
A.青蒿素在水中几乎不溶,A不符合;
B.结合题给信息,粗品加95%的乙醇,蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,可得到纯度更高的青蒿素晶体,B符合;
C.青蒿素可溶于乙醚,在水中几乎不溶,难以加入乙醚进行萃取分液,C不符合;
选B。
B组
24. 有机物A是常用的萃取剂。使用现代分析仪器对A的分子结构进行测定,相关结果如图所示,回答下列问题:
(1)根据图1,A的相对分子质量为___________。
(2)根据图2和图3(两组峰的面积之比为2:3),A的结构简式是___________,其化学名称是___________。
(3)有机物B是A的同分异构体。
①若B能与金属钠反应放出气体,原因是___________(从共价键的极性解释),则B的结构有___________种(不考虑立体异构)。
②若B不能发生催化氧化反应生成醛或酮,则B的结构简式是___________。
(4)分子结构修饰在药物设计与合成中有广泛的应用。例如布洛芬具有抗炎、镇痛、解热作用,但口服该药对胃、肠道有刺激性,可以对该分子进行如图所示的成酯修饰。
①有机物甲的核磁共振氢谱有___________组峰。
②有机物乙的分子式为___________,甲转化为乙的过程属于___________(填反应类型)。
【答案】(1)74 (2) ①. ②. 乙醚(或二乙基醚)
(3) ①. 醇分子中氢氧键极性较强,能够发生断裂 ②. 4 ③.
(4) ①. 8 ②. ③. 取代反应(酯化反应)
【解析】
【小问1详解】
从质谱图看,该物质的最大质荷比为74,则相对分子质量为74。答案为74;
【小问2详解】
红外知该物质中存在C-O和C-H,同时相对分子质量为74,则该物质化学式为C4H10O,物质中氢谱峰面积为2:3,则两种氢,所以结构为CH3CH2OCH2CH3,它为乙醚。答案为CH3CH2OCH2CH3;乙醚;
【小问3详解】
B为A的同分异构体,化学式为C4H10O分子中没有不饱和度且能与Na产生H2,则该物质为C4H9OH醇类。由于O的电负性大导致O-H电子云偏向O键极性大易断裂。由基元法知-C4H9为4种结构,则C4H9-OH为4种。-CH2OH或-CHOH-能氧化,该物质不能发生氧化为叔醇(CH3)3COH。答案为醇分子中氢氧键极性较强,能够发生断裂;4;(CH3)3COH;
【小问4详解】
,氢谱中有8组峰。键线式中拐点和端点均为碳,按碳的四价结构补充H,该物质的化学式为C18H21NO2。甲变为乙-COOH变为-COOR为酯化反应或取代反应。答案为8;C18H21NO2;酯化反应或取代反应。
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