高中化学鲁科版 (2019)选择性必修3微项目改进手机电池中的离子导体材料——有机合成在新型材料研发中的应用巩固练习

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这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修3微项目改进手机电池中的离子导体材料——有机合成在新型材料研发中的应用巩固练习，共12页。试卷主要包含了VCPMHS等内容，欢迎下载使用。

A．该电池放电时，锂电极发生了还原反应
B．放电时，Li＋向锂电极迁移
C．电池中的电解液可以是有机电解液或稀盐酸等
D．充电时，电池正极的反应式为Li2O2－2e－===2Li＋＋O2↑
2．以乙醇为原料，用下述6种类型的反应来合成乙二酸乙二酯（结构简式为），正确的顺序是（）
①氧化 ②消去 ③加成 ④酯化 ⑤水解⑥加聚
A．①⑤②③④B．①②③④⑤
C．②③⑤①④D．②③⑤①⑥
3．下图是某种锂离子电池的工作原理图，该离子导体中有机溶剂为碳酸甲乙酯
（）。
下列有关该锂离子电池中离子导体中有机溶剂的说法错误的是（）
A．碳酸甲乙酯中含有的官能团为酯基
B．碳酸甲乙酯中碳原子有两种杂化方式：sp2杂化和sp3杂化
C．碳酸甲乙酯在酸性条件下能发生水解反应，生成两种物质
D．碳酸甲乙酯中含有极性键和非极性键
4．由2氯丙烷制取少量的1，2丙二醇（）时，需要经过下列哪几步反应（）
A．加成→消去→取代
B．消去→加成→水解
C．取代→消去→加成
D．消去→加成→消去
5．（双选）碳酸乙烯酯广泛用作电池电解质、酯类合成的中间体。一种由CH2===CH2、CO2及O2为原料，在铁、铜及碘化物催化下制备碳酸乙烯酯的反应为CH2===CH2＋eq \f(1,2)O2＋CO2eq \(――→,\s\up7(催化剂))。下列说法不正确的是（）
A．碳酸乙烯酯是一种有机溶剂，只能溶解有机化合物
B．碳酸乙烯酯只含酯基官能团
C．碳酸乙烯酯是一种离子导体
D．该碳酸乙烯酯的制备反应的原子利用率为100%
6．一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，电池结构如图1所示，图2是有机高聚物的结构片段。下列说法错误的是（）
A．放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极
B．有机高聚物中含有的化学键有极性键、非极性键和氢键
C．合成有机高聚物的单体是
D．有机高聚物能发生水解反应
7．以丙烯为基础原料，可制备离子导体材料中有机溶剂的单体丙烯酸丁酯，其合成路线如下：
下列判断错误的是（）
A．反应①是一个碳链增长的反应
B．反应②是还原反应，可以通过加成的方式实现
C．反应③需要的条件是浓硫酸和加热
D．该合成工艺的原子利用率为100%
8．锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池。某种锂离子电池的结构示意图如图，其中两极区间的隔膜只允许Li＋通过。电池充电时的总反应化学方程式为LiCO2===Li1－xCO2＋xLi。关于该电池的推论错误的是（）
A．放电时，Li＋主要从负极区通过隔膜移向正极区，因此电解质溶液必须是含有Li＋的盐
B.该电解质溶液应该选用对锂盐具有很好的溶解性和传导性的有机溶剂
C．负极材料是镶嵌有锂原子的石墨
D．充电时，负极（C）上锂元素被氧化
9．某科研小组将红砖与3，4乙烯二氧噻吩在盐酸中混合，在红砖中Fe3＋诱导下制备出了导电高分子——聚3，4乙烯二氧噻吩（）与普通红砖结合的材料，该材料具有广阔的应用前景。利用下列原料合成3，4乙烯二氧噻吩的路线如下：
下列说法错误的是（）
A．聚3，4乙烯二氧噻吩能导电是因为分子中含有共轭碳碳双键
B．上述合成3，4乙烯二氧噻吩的反应中理论上原子利用率为100%
C．Fe3＋作为诱导3，4乙烯二氧噻吩生成高聚物的催化剂
D．3，4乙烯二氧噻吩可与H2发生1，4加成反应
10．VCPMHS
（）是一种优良的锂离子电池固态聚合物电解质，其合成路线如下：
下列有关说法错误的是（）
A．VCPMHS为高分子化合物
B．步骤①的反应为取代反应
C．步骤②的反应为取代反应
D．步骤②的反应的原子利用率为100%，符合“绿色化学”的思想
11．已知：
请运用已学过的知识和上述给出的信息写出由乙烯制正丁醇各步反应的化学方程式（不必写出反应条件）：
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12．碳酸二甲酯（简称DMC）是一种绿色化学品，可用于锂离子电池的电解质溶液的溶剂。在一定条件下，合成DMC的一种方法如下：
回答下列问题：
该合成路线中所有反应的原子利用率均为100%，则化合物Ⅰ的名称是，化合物Ⅱ的结构简式是，反应②的反应类型是。
13．A（C2H2）是基本有机化工原料。由A制备聚乙烯醇缩丁醛和顺式聚异戊二烯的合成路线（部分反应条件略去）如图所示：
回答下列问题：
（1）A的名称是，B含有的官能团是。
（2）①的反应类型是，⑦的反应类型是：。
（3）C和D的结构简式分别为、。
（4）异戊二烯分子中最多有个原子共平面，顺式聚异戊二烯的结构简式为。
（5）写出与A具有相同官能团的异戊二烯的所有同分异构体（填结构简式）。
（6）参照异戊二烯的上述合成路线，设计一条由A和乙醛为起始原料制备1，3丁二烯的合成路线
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14．高分子G在电子科技的前沿领域应用广泛。利用芳香烃A合成G的一种路线如图所示。
请回答下列问题：
（1）B的化学名称为；C中所含官能团的名称为。
（2）反应②和③的反应类型分别为、。
（3）若用芳香烃A制备，所需试剂和条件分别为。
（4）反应⑥的化学方程式为_______________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）M为A的链状同分异构体，其中存在顺反异构现象的顺式M的结构简式为。
（6）苯环上有2个取代基的D的同分异构体有种（不考虑立体异构）。
（7）参考上述合成路线和信息，设计以A和CH3Cl为原料制备的合成路线（无机试剂任选）。
课时作业（二十）
1．解析：该电池放电时，锂电池为负极，发生氧化反应，A项错误；放电时Li＋移向正极，B项错误；电池中的电解液不能用稀盐酸，因为Li与HCl反应，C项错误；充电时，电池的正极即为电解池的阳极，D正确。
答案：D
2．解析：由逆合成分析法可推知
故选C。
答案：C
3．解析：碳酸甲乙酯在酸性条件下水解生成甲醇、乙醇和碳酸，C项错误。
答案：C
4．答案：B
5．解析：碳酸乙烯酯作为传统锂离子电池的离子导体的组成成分起到了有机溶剂的作用，即溶解锂盐，而锂盐为无机化合物，A项错误；由碳酸乙烯酯的结构简式可知其官能团只有酯基，B项正确；在锂离子电池的离子导体中，碳酸乙烯酯为溶解锂盐的有机溶剂，是离子导体的一部分，本身并不导电，C项错误；由题干给出的制备碳酸乙烯酯的反应可知，该反应为化合反应，原子利用率为100%，D项正确。
答案：AC
6．解析：有机高聚物中含有的化学键有极性键和非极性键，氢键属于分子间作用力，不属于化学键，故B项错误。
答案：B
7．解析：对比反应①的反应物和生成物，可知反应①是一个碳链增长的反应，A项正确；反应②是醛基被还原为羟基，在一定条件下，醛基与H2加成可得到羟基，B项正确；反应③是酯化反应，反应条件是浓硫酸和加热，C项正确；反应③有水生成，故该合成工艺的原子利用率小于100%，D项错误。
答案：D
8．解析：充电时，根据电解原理，原电池的负极即为电解池的阴极，阴极发生还原反应。
答案：D
9．解析：电子可以沿着共轭的碳碳双键进行传递，聚3，4乙烯二氧噻吩（）中含有共轭碳碳双键，故可能导电，A正确；根据原子守恒，题述合成3，4乙烯二氧噻吩时，还应该有CH3OH和HCl生成，原子利用率小于100%，B错误；根据题意，聚3，4乙烯二氧噻吩的合成是在Fe3＋诱导下完成的，Fe3＋是生成此高聚物的催化剂，C正确；3，4乙烯二氧噻吩中含有共轭碳碳双键，可以与H2发生1，4加成反应，D正确。
答案：B
10．解析：由VCPMHS的结构简式可知，VCPMHS为高分子化合物，A项正确。对比步骤①的反应物与生成物的结构可知，该反应可以看出中2个羟基H原子被取代，除生成目标产物CECA外，还生成2分子的乙醇，该反应为取代反应，B项正确。对比步骤②的反应物和生成物，可知该反应为加成反应，且该反应的原子利用率为100%，符合“绿色化学”的思想，C项错误，D项正确。
答案：C
11．答案：
①CH2===CH2＋H2Oeq \(――→,\s\up7(催化剂))CH3CH2OH
②2CH3CH2OH＋O2eq \(――→,\s\up7(Cu),\s\d5(△))2CH3CHO＋2H2O
⑤CH3CH===CHCHO＋2H2eq \(――→,\s\up7(催化剂))CH3CH2CH2CH2OH
12．解析：因反应的原子利用率均为100%，故对比反应①前后所给出的物质，可知Ⅰ为CO2；对比反应②前后所给出的物质，可知该反应为取代反应，生成物Ⅱ为。
答案：二氧化碳取代反应
13．解析：
（1）分子式为C2H2的有机物只有乙炔，由B后面的物质推断B为CH3COOH===CH2，含有的官能团为碳碳双键、酯基。
（2）①为乙炔和乙酸的加成反应，⑦为羟基的消去反应。
（3）反应③为酯的水解反应，生成和乙酸，由产物可知C为，根据产物的名称可知D为丁醛CH3CH2CH2CHO。
（4）根据双键中6原子共面的规律，凡是和双键直接相连的原子均可共面，相连甲基上的3个氢原子最多只有1个可共面，可知最多有11个原子共平面。顺式结构是指两个相同的原子或原子团在双键的同一侧。
（5）与A具有相同的官能团是三键，相当于在5个碳原子上放三键，先写5个碳原子的碳骨架，再加上三键，符合条件的有三种。
（6）根据上述反应⑤⑥⑦可知，先让乙炔和乙醛发生加成反应生成，再把三键变为双键，最后羟基消去即可。
答案：（1）乙炔碳碳双键、酯基
（2）加成反应消去反应
14．解析：A的分子式为C6H6，一定条件下反应生成对二硝基苯，所以A为；根据A生成D的反应条件可知该反应与题目所给信息反应类似，所以D中苯环上含有甲基，之后甲基被氧化为羧基得到E，根据F的结构简式可知E分子中应含有4个羧基，则D分子中含有4个甲基，D为，E为。
（1）B分子中含有两个处于对位的硝基，所以名称为对二硝基苯或1，4二硝基苯；根据C的结构简式可知其官能团为氨基。
（2）反应②为还原反应，反应③中苯环上的氢原子被甲基代替，为取代反应。
（3）A为，与浓硝酸、浓硫酸混合加热至50～60℃生成硝基苯。
（4）根据C、F、G的结构简式可知C和F脱水缩合生成G，化学方程式为
。
（5）A为C6H6，不饱和度为4，其同分异构体若存在顺反异构现象，则含有碳碳双键，且双键上的两个碳原子分别连接两个不同的原子或原子团，则链状分子中应含有两个碳碳双键和一个碳碳三键，符合条件的M为CH≡C—CH===CH—CH===CH2，其顺式结构为。
（6）D为，其同分异构体的苯环上有2个取代基，两个取代基可分别为—CH2CH3和—CH2CH3、—CH3和—CH2CH2CH3、—CH3和—CH（CH3）2，两个取代基在苯环上有邻、间、对三种位置关系，共有3×3＝9种。
（7）根据题目中流程可知可以由被还原生成，而发生硝化反应可以得到2，4，6三硝基甲苯，根据题目所给信息与CH3Cl在AlCl3作用下可以生成，所以合成路线为
答案：（1）对二硝基苯（或1，4二硝基苯）氨基
（2）还原反应取代反应
（3）浓硝酸、浓硫酸，50～60℃
（4）
（5）
（6）9
（7）