2024上海青浦区高三下学期二模试题化学含解析
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考生注意:
1.本考试设试卷和答题纸两部分,所有答题必须涂或写在答题纸上;做在试卷上一律不得分。
2.答题前,考生务必在答题纸上将学校、姓名及考生号填写清楚,并在规定的区域填涂相关信息。答题时客观题用2B铅笔涂写,主观题用黑色水笔填写。
3.选择类试题中,标注“不定项”的试题,每小题有1~2个正确选项,只有1个正确选项的,多选不给分,有2个正确选项的,漏选1个给一半分,错选不给分;未特别标注的试题,每小题只有1个正确选项。
4.答题纸与试卷在试题编号上是一一对应的,答题时应特别注意,不能错位。
可能用到的相对原子质量:H-1 N-14 P-31 Fe-56
一、钙钛矿
1. Ⅰ.钙钛矿是一种含Ca、Ti、O的化合物,其晶胞结构如下图所示:
(1)Ti元素在周期表中的位置是___________。
(2)根据钙钛矿的晶胞结构,离Ca2+最近的O2-个数为___________。
A. 6B. 8C. 10D. 12
(3)Ti3+易形成紫色配位化合物[Ti(H2O)6]Cl3,1ml该配合物中含有的共价键数目为___________。
A 12NAB. 15NAC. 18NAD. 21NA
Ⅱ.钙钛矿型太阳能电池常用CH3NH3PbI3作为光敏层材料。
(4)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序为___________。
A. N>O>CB. N>C>OC. O>N>CD. C>N>O
(5)测定CH3NH3PbI3中碳氮键键长,可以利用的仪器分析方法是___________。
A. 原子发射光谱B. 质谱C. 核磁共振氢谱D. 晶体X射线衍射
Ⅲ.钙钛矿型材料还可用作氧离子传导的载体,利用钙钛矿型材料作电解质的新型NH3—O2固体燃料电池装置如下图所示:
(6)M电极为___________极(填“正”或“负”),该电极反应方程式为___________。
(7)下列关于该燃料电池叙述不正确的是___________。
A. 该燃料电池可以将化学能全部转化为电能
B. 电子由M电极经过外电路流向N电极
C. N电极处的氧气发生还原反应
D. 该电池工作时,每消耗22.4L(标准状况下)的NH3会有3ml O2-发生迁移
二、柠檬酸
2. Ⅰ.柠檬酸是一种重要的工业原料,化学式可表示为H3Cit,属于三元弱酸。25℃时,柠檬酸的电离常数如下:Ka1=7.4×10-4、Ka2=1.7×10-5、Ka3=4.0×10-7。
(1)25℃时,不同pH范围内,H3Cit、H2Cit-、HCit2-和Cit3-所占的比例(该微粒浓度与四种微粒浓度之和的比值)如下图所示,则其中代表HCit2-的是___________。
A. XB. YC. ZD. M
(2)25℃时,0.1 ml∙L-1下列溶液中微粒的浓度关系正确的是___________。
A. Na3Cit溶液中,[Na+]+[H+]=[OH-]+ [H2Cit-]+[HCit2-]+ [Cit3-]
B. Na3Cit溶液中, [OH-]>[H+]
C. NaH2Cit溶液中,[Na+]=[H3Cit]+[H2Cit-]+[HCit2-]+ [Cit3-]
D. Na2HCit溶液中,[OH-]>[H+]
(3)已知25℃时,碳酸的电离常数为:Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11,向NaHCO3溶液中加入NaH2Cit溶液,请写出反应的化学方程式___________。
Ⅱ.电子元器件经处理后可得贵金属溶液。在适宜条件下,柠檬酸亚铁中的Fe2+可将贵金属溶液中的AuCl还原为金颗粒沉淀。
(4)请写出离子反应方程式,并标出电子转移的方向和数目。___________。
Ⅲ.柠檬酸亚铁是一种高效补铁剂。利用硫铁矿烧渣(主要含Fe2O3及少量CaO、Al2O3)制备柠檬酸亚铁的工艺流程如图。
已知常温下:Ksp[Al(OH)3] = 1.3×10-33,Ksp[Fe(OH)2] = 4.9×10-17,Kb[NH3•H2O] = 1.8×10-5。
(5)基态Fe原子价电子排布式为___________。
(6)滤渣1为___________。(填化学式)
(7)“沉铝”过程中,为了使铝充分沉淀的同时减少铁的损失,需要精确控制氨水的加入量。已知溶液中[Al3+]≤10-5 ml•L-1,认为已经沉淀完全。请计算:(计算结果保留2位有效数字),Al3+恰好沉淀完全时,溶液中[OH-] = ___________。
(8)“沉铁”过程需控制温度在35℃以下,可能原因是___________。
(9)“合成”过程中,需加入少量的抗氧化剂,下列试剂合适的是___________。
A. FeSO4B. FeC. CuD. H2O2
三、氨气
3. Ⅰ.NH3可用于处理有害气体氮氧化物(NOx),将NOx还原成N2和H2O。涉及主要反应的热化学方程式为4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g)4N2(g) + 6H2O(g) ∆H = -1626kJ·ml-1。
(1)已知:该反应焓变和熵变受温度影响很小,可视为常数。200℃时,该反应___________自发进行。
A.能 B.不能 C.缺少条件,无法判断
(2)在恒温恒容条件下,以下表述能说明该反应已经达到化学平衡状态的是___________。
A. 2v正(NH3) = 3v逆(H2O)B. 气体的平均相对分子质量不再变化
C. 气体的密度不再变化D. N2和H2O的物质的量之比2:3
(3)相同反应时间内,不同温度、不同氨氮比()条件下NO的转化率如图所示。
①420℃时NO转化率低于390℃时NO转化率的原因可能是___________。
②B点___________(填“是”或“否”)达到化学平衡状态,理由是___________。
Ⅱ.NH3还可用做燃料。下表是氨气和氢气能源的部分性质:
(4)氮元素燃烧后生成的稳定产物为N2。请书写NH3燃烧的热化学方程式___________。
(5)结合表中数据分析,相较于氢气,氨气作为燃料优点是___________。
(6)在理想条件下,氨气完全燃烧的产物为氮气和水,但在实际燃烧过程中会产生污染环境的有毒气体,请写出一个涉及的化学方程式___________。
四、硫氰化钾
4. 可用如下装置在实验室制取硫氰化钾。(部分夹持装置已省略)
实验步骤如下:
Ⅰ.制备NH4SCN溶液:CS2+2NH3NH4SCN+H2S,NH3不溶于CS2。
(1)连接仪器后,装入药品前,应进行的操作是___________。
(2)装置A的作用是产生氨气,从安全性和成本角度,试管内的药品是___________。
A. 氯化铵B. 氢氧化钙和氯化铵
C. 硝酸铵D. 氢氧化钠和氯化铵
(3)实验开始时打开K1,加热装置A同时向D中倒入热水,缓慢地向装置D中充入气体。D装置中三颈烧瓶内盛放有一定量的CS2、水和催化剂。D中水浴加热的优点有___________。
(4)下列说法不正确的是___________。
A. 碱石灰的作用是干燥氨气
B. 可通过观察C中气泡来判断产生氨气的快慢
C. 装置E中的试剂是用来吸收过量的氨气
D. 装置E可起到防止倒吸的作用
Ⅱ.制备KSCN。
(5)移去装置A处的酒精灯,关闭K1,打开K2,利用分液漏斗边加液边加热,则此时装置D中发生反应的化学方程式是___________。用橡皮管连接三颈烧瓶和分液漏斗的作用是___________。
(6)制备KSCN晶体:先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,再蒸发浓缩,冷却结晶,___________,___________,___________,得到硫氰化钾晶体。
Ⅲ.测定KSCN的含量。
称取10.00g样品配成1L溶液,量取25.00mL溶液于锥形瓶中,并加入几滴Fe(NO3)3溶液,用0.1000ml·L-1AgNO3标准溶液滴定。经过3次平行试验,达到滴定终点时,消耗AgNO3标准溶液的体积平均为20.00mL。滴定反应的离子方程式为SCN-+Ag+=AgSCN↓。
(7)滴定管读数时,平视观察的位置为___________。
(8)判断达到滴定终点的方法是___________。
(9)样品中KSCN质量分数为___________。(KSCN的摩尔质量为97g·ml-1)
五、纽甜
5. Ⅰ.纽甜(NTM)是一种人工合成的安全甜味剂,是目前发现的最甜的甜味剂。蔗糖和纽甜的相关数据如下:
(1)下列有关糖类化合物的说法不正确的是___________。
A. 麦芽糖一种二糖,1分子麦芽糖水解后可以得到2分子葡萄糖
B. 淀粉、纤维素都属于多糖,分子式都可以写成(C6H10O5)n,二者互为同分异构体
C. 淀粉溶液用激光笔照射,可看到丁达尔效应,说明淀粉分子的直径在1~100nm之间
D. 在蔗糖与稀硫酸共热后的溶液中,滴加银氨溶液,可以验证产物中的葡萄糖
(2)在如图中用“*”标出纽甜分子中的不对称碳原子_______。
(3)说明纽甜的熔点低于蔗糖的原因___________。
Ⅱ.纽甜(NTM)的一种合成路线如图所示:
已知:
(4)B→C的反应类型是___________。
A. 取代反应B. 加成反应C. 氧化反应D. 还原反应
(5)写出J分子中所含的官能团名称___________。
(6)下列说法正确的是___________。
A. 在质谱图中,C分子可能有m/z值分别为120及122的2个明显的分子离子峰
B. E分子中N原子采取sp2杂化
C. J分子中所有碳原子可能共平面
D. 纽甜分子中含有2个肽键
(7)化合物C是烃M的一氯代物,请用系统命名法命名M___________。
(8)请写出化合物G的结构简式___________。
(9)书写J→K的化学反应方程式___________。
(10)写出一种符合下列条件的I的同分异构体的结构简式___________。
①能发生银镜反应,也能与FeCl3溶液发生显色反应;
②核磁共振氢谱图中有4组峰。
(11)结合题目所给信息,设计H→I的合成路线(必要的有机或无机试剂任选)_______。(合成路线常用的表示方式为:AB……目标产物)
状态
热值(kJ/g)
沸点(℃)
密度(kg/L)
液态能量密度(MJ/L)
氨气
气
18.6
-33
0.6820
12.7
氢气
气
120
-253
0.0708
8.5
分子式
相对分子质量
甜度
熔点(℃)
蔗糖
C12H22O11
342
1
185~187
纽甜
C20H30N2O5
378
8000~12000
80.9~83.4
上海市青浦区2023-2024学年高三下学期学业质量调研
化学试题
(时间60分钟,满分100分)
考生注意:
1.本考试设试卷和答题纸两部分,所有答题必须涂或写在答题纸上;做在试卷上一律不得分。
2.答题前,考生务必在答题纸上将学校、姓名及考生号填写清楚,并在规定的区域填涂相关信息。答题时客观题用2B铅笔涂写,主观题用黑色水笔填写。
3.选择类试题中,标注“不定项”的试题,每小题有1~2个正确选项,只有1个正确选项的,多选不给分,有2个正确选项的,漏选1个给一半分,错选不给分;未特别标注的试题,每小题只有1个正确选项。
4.答题纸与试卷在试题编号上是一一对应的,答题时应特别注意,不能错位。
可能用到的相对原子质量:H-1 N-14 P-31 Fe-56
一、钙钛矿
1. Ⅰ.钙钛矿是一种含Ca、Ti、O的化合物,其晶胞结构如下图所示:
(1)Ti元素在周期表中的位置是___________。
(2)根据钙钛矿的晶胞结构,离Ca2+最近的O2-个数为___________。
A 6B. 8C. 10D. 12
(3)Ti3+易形成紫色配位化合物[Ti(H2O)6]Cl3,1ml该配合物中含有的共价键数目为___________。
A. 12NAB. 15NAC. 18NAD. 21NA
Ⅱ.钙钛矿型太阳能电池常用CH3NH3PbI3作为光敏层材料。
(4)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序为___________。
A. N>O>CB. N>C>OC. O>N>CD. C>N>O
(5)测定CH3NH3PbI3中碳氮键键长,可以利用的仪器分析方法是___________。
A. 原子发射光谱B. 质谱C. 核磁共振氢谱D. 晶体X射线衍射
Ⅲ.钙钛矿型材料还可用作氧离子传导的载体,利用钙钛矿型材料作电解质的新型NH3—O2固体燃料电池装置如下图所示:
(6)M电极为___________极(填“正”或“负”),该电极反应方程式为___________。
(7)下列关于该燃料电池叙述不正确的是___________。
A. 该燃料电池可以将化学能全部转化为电能
B. 电子由M电极经过外电路流向N电极
C. N电极处的氧气发生还原反应
D. 该电池工作时,每消耗22.4L(标准状况下)的NH3会有3ml O2-发生迁移
【答案】(1)第4周期IVB族(或第4周期第4族) (2)D (3)C (4)A (5)D
(6) ①. 负 ②. 2NH3-6e-+3O2-= N2 + 3H2O (7)AD
【解析】
【小问1详解】
已知Ti是22号元素,核外电子排布式为:[Ar]3d24s2,故Ti元素在周期表中的位置是第四周期第ⅣB族,故答案为:第四周期第ⅣB族;
【小问2详解】
根据钙钛矿的晶胞结构可知Ca2+位于晶胞的8各顶点,O2-位于6个面心,故离Ca2+最近的O2-个数为=12,故答案为:D;
【小问3详解】
[Ti(H2O)6]Cl3中存在[Ti(H2O)6]3+与Cl-之间的离子键,[Ti(H2O)6]3+中含有6个O和Ti3+之间的配位键,以及12个H-O共价键,故Ti3+易形成紫色配位化合物[Ti(H2O)6]Cl3,1ml该配合物中含有的共价键数目为18NA,故答案为:C;
【小问4详解】
根据同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势,ⅡA与ⅤA反常,故C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序为N>O>C,故答案为:A;
【小问5详解】
A. 原子发射光谱中根据不同元素的特征谱线可用于测量元素的种类,A不合题意;
B. 质谱用于测量物质的相对分子质量的,B不合题意;
C. 核磁共振氢谱用于测量物质中不同环境的氢原子的种类和数量,C不合题意;
D. 晶体X射线衍射可以确定晶胞的结构,通过晶胞中点阵可以确定化学键的键长,D符合题意;
故答案为:D;
【小问6详解】
由题干图示原电池装置可知,M极由NH3转化为N2,发生氧化反应,故M电极为负极,电解质为熔融的金属氧化物,故该电极反应方程式为2NH3-6e-+3O2-= N2 + 3H2O,故答案为:负;2NH3-6e-+3O2-= N2 + 3H2O;
【小问7详解】
A. 该燃料电池虽然能量的利用率较高,但也不可能将化学能全部转化为电能,还会转化为热能、光能等,A错误;
B. 由题干示意图可知,电子由负极即M电极经过外电路流向正极即N电极,B正确;
C. 由题干装置图可知,N电极为电源的正极,故该处的氧气发生还原反应,电极反应为:O2+4e-=2O2-,C正确;
D. 由(6)分析可知,该电池工作时,电极反应方程式为2NH3-6e-+3O2-= N2 + 3H2O,则每消耗22.4L(标准状况下)的NH3会有1.5ml O2-发生迁移,D错误;
故答案为:AD。
二、柠檬酸
2. Ⅰ.柠檬酸是一种重要的工业原料,化学式可表示为H3Cit,属于三元弱酸。25℃时,柠檬酸的电离常数如下:Ka1=7.4×10-4、Ka2=1.7×10-5、Ka3=4.0×10-7。
(1)25℃时,不同pH范围内,H3Cit、H2Cit-、HCit2-和Cit3-所占的比例(该微粒浓度与四种微粒浓度之和的比值)如下图所示,则其中代表HCit2-的是___________。
A. XB. YC. ZD. M
(2)25℃时,0.1 ml∙L-1下列溶液中微粒的浓度关系正确的是___________。
A. Na3Cit溶液中,[Na+]+[H+]=[OH-]+ [H2Cit-]+[HCit2-]+ [Cit3-]
B. Na3Cit溶液中, [OH-]>[H+]
C. NaH2Cit溶液中,[Na+]=[H3Cit]+[H2Cit-]+[HCit2-]+ [Cit3-]
D. Na2HCit溶液中,[OH-]>[H+]
(3)已知25℃时,碳酸的电离常数为:Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11,向NaHCO3溶液中加入NaH2Cit溶液,请写出反应的化学方程式___________。
Ⅱ.电子元器件经处理后可得贵金属溶液。在适宜条件下,柠檬酸亚铁中的Fe2+可将贵金属溶液中的AuCl还原为金颗粒沉淀。
(4)请写出离子反应方程式,并标出电子转移的方向和数目。___________。
Ⅲ.柠檬酸亚铁是一种高效补铁剂。利用硫铁矿烧渣(主要含Fe2O3及少量CaO、Al2O3)制备柠檬酸亚铁的工艺流程如图。
已知常温下:Ksp[Al(OH)3] = 1.3×10-33,Ksp[Fe(OH)2] = 4.9×10-17,Kb[NH3•H2O] = 1.8×10-5。
(5)基态Fe原子价电子排布式为___________。
(6)滤渣1为___________。(填化学式)
(7)“沉铝”过程中,为了使铝充分沉淀的同时减少铁的损失,需要精确控制氨水的加入量。已知溶液中[Al3+]≤10-5 ml•L-1,认为已经沉淀完全。请计算:(计算结果保留2位有效数字),Al3+恰好沉淀完全时,溶液中[OH-] = ___________。
(8)“沉铁”过程需控制温度在35℃以下,可能原因是___________。
(9)“合成”过程中,需加入少量的抗氧化剂,下列试剂合适的是___________。
A. FeSO4B. FeC. CuD. H2O2
【答案】(1)C (2)BC
(3)NaH2Cit + NaHCO3 = Na2HCit + CO2↑ + H2O
(4) (5)3d64s2
(6)CaSO4 (7)5.1×10-10 ml/L
(8)防止NH4HCO3受热分解,降低产率 (9)B
【解析】
【分析】硫铁矿烧渣(主要含Fe2O3及少量CaO、Al2O3)与稀硫酸反应生成硫酸铁、硫酸铝和微溶物硫酸钙,过滤得到滤渣1为CaSO4,加入铁粉与铁离子生成亚铁离子,加入氨水调节溶液pH使铝离子沉淀得到滤渣3为Al(OH)3,加入NH4HCO3沉铁得到FeCO3,加入柠檬酸反应生成柠檬酸亚铁;
【小问1详解】
柠檬酸H3Cit属于三元弱酸,分三步部分电离,当氢离子最大时即pH最小,微粒主要以H3Cit为主,随着第一步电离,微粒浓度H2Cit-逐渐增大,第二步电离,微粒浓度H2Cit-减小而HCit2-增大,第三步电离,微粒浓度HCit2-减小而Cit3-增大,最后以Cit3-为主,代表HCit2-的是Z,故选C;
【小问2详解】
A.Na3Cit溶液中存电荷守恒:[Na+]+[H+]=[OH-]+ [H2Cit-]+2[HCit2-]+ 3[Cit3-],故A错误;
B.Na3Cit溶液中Cit3-发生水解反应使溶液呈碱性,则 [OH-]>[H+],故B正确;
C.NaH2Cit溶液中存在物料守恒: [Na+]=[H3Cit]+[H2Cit-]+[HCit2-]+ [Cit3-],故C正确;
D.Na2HCit溶液中H2Cit-存在水解平衡和电离平衡,水解常数,电离常数Ka2=1.7×10-5,则电离程度大于水解程度,溶液呈酸性,[OH-]<[H+],故D错误;
故选BC;
【小问3详解】
H2Cit-的电离常数为Ka2=1.7×10-5,比碳酸的第一步电离常数Ka1=4.4×10-7较大,酸性:H2Cit->H2CO3> HCit2-,NaHCO3溶液和NaH2Cit溶液反应生成二氧化碳和Na2HCit,反应的化学方程式NaH2Cit + NaHCO3 = Na2HCit + CO2↑ + H2O;
【小问4详解】
在适宜条件下,Fe2+可将还原为金单质沉淀,亚铁离子被氧化为铁离子,反应转移3个电子,电子转移的方向和数目为;
【小问5详解】
铁是26号元素,电子排布式是[Ar]3d64s2,基态Fe原子价电子排布式为3d64s2;
小问6详解】
硫铁矿烧渣中CaO与稀硫酸反应生成CaSO4微溶物,滤渣1为CaSO4;
小问7详解】
已知常温下:Ksp[Al(OH)3] = 1.3×10-33,溶液中[Al3+]≤10-5 ml•L-1,认为已经沉淀完全,Al3+恰好沉淀完全时,溶液中[OH-] =5.1×10-10 ml/L;
【小问8详解】
“沉铁”过程加入反应物NH4HCO3受热易分解,需控制温度在35℃以下,可能原因是防止NH4HCO3受热分解,降低产率;
【小问9详解】
“合成”过程中,加入柠檬酸与亚铁离子生成柠檬酸亚铁,亚铁离子易被氧化为铁离子,需加入少量的抗氧化剂,Fe可与铁离子化合生成亚铁离子,试剂合适的是Fe,故选B。
三、氨气
3. Ⅰ.NH3可用于处理有害气体氮氧化物(NOx),将NOx还原成N2和H2O。涉及主要反应的热化学方程式为4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g)4N2(g) + 6H2O(g) ∆H = -1626kJ·ml-1。
(1)已知:该反应的焓变和熵变受温度影响很小,可视为常数。200℃时,该反应___________自发进行。
A.能 B.不能 C.缺少条件,无法判断
(2)在恒温恒容条件下,以下表述能说明该反应已经达到化学平衡状态的是___________。
A. 2v正(NH3) = 3v逆(H2O)B. 气体的平均相对分子质量不再变化
C. 气体的密度不再变化D. N2和H2O的物质的量之比2:3
(3)相同反应时间内,不同温度、不同氨氮比()条件下NO的转化率如图所示。
①420℃时NO转化率低于390℃时NO转化率的原因可能是___________。
②B点___________(填“是”或“否”)达到化学平衡状态,理由是___________。
Ⅱ.NH3还可用做燃料。下表是氨气和氢气能源的部分性质:
(4)氮元素燃烧后生成的稳定产物为N2。请书写NH3燃烧的热化学方程式___________。
(5)结合表中数据分析,相较于氢气,氨气作为燃料的优点是___________。
(6)在理想条件下,氨气完全燃烧的产物为氮气和水,但在实际燃烧过程中会产生污染环境的有毒气体,请写出一个涉及的化学方程式___________。
【答案】(1)A (2)B
(3) ①. 温度过高,催化剂失活,反应速率较慢(或温度升高,平衡逆向移动,NO转化率降低) ②. 否 ③. 该反应是放热反应,升高温度,平衡逆移,脱氮率应降低,但400℃脱氮率高于390℃,所以没有达到化学平衡状态
(4)4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(l) ∆H =-1264.8kJ·ml-1
(5)氨气沸点低,易液化,便于储存和运输,液态能量密度高
(6)4NH3+ 5O2 = 5NO + 6H2O(合理即可)
【解析】
【小问1详解】
该正反应气体体积增大则∆S>0,已知∆H<0,根据∆G= ∆H-T ∆S<0能自发,200℃时,该反应一定能自发进行,故选A;
【小问2详解】
A.正逆反应速率相等时,反应达到化学平衡状态,不同物质的速率之比等于系数比,则3v正(NH3) = 2v逆(H2O)才能说明反应达到化学平衡状态,故A不选;
B.该反应的气体总质量不变,反应前后气体总物质的量发生变化,则气体的平均相对分子质量不再变化,说明反应达到化学平衡状态,故B选;
C.该反应的气体总质量不变,恒容条件下,气体的密度一直不变,不能说明反应达到化学平衡状态,故C不选;
D .N2和H2O的物质的量之比与起始投入量和转化率有关,N2和H2O的物质的量之比2:3不一定说明达到化学平衡状态,故D不选;
故选B;
【小问3详解】
①420℃时NO转化率低于390℃时NO转化率的原因可能是温度过高,催化剂失活,反应速率较慢(或温度升高,平衡逆向移动,NO转化率降低);
②该反应是放热反应,升高温度,平衡逆移,脱氮率应降低,但400℃脱氮率高于390℃,所以B点没有达到化学平衡状态;
【小问4详解】
氨气的热值为18.6kJ/g,则1ml氨气燃烧热18.6kJ/g×17g/ml=316.2 kJ/ml,4ml氨气燃烧放出的热量为316.2×4=1264.8kJ,NH3燃烧生成氮气和水,热化学方程式4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(l) ∆H =-1264.8kJ·ml-1;
【小问5详解】
相较于氢气,氨气作为燃料的优点是氨气沸点低,易液化,便于储存和运输,液态能量密度高;
【小问6详解】
氨气在实际燃烧过程中会产生污染环境的有毒气体即NO,氨气和氧气发生催化氧化时生成NO和水,涉及的化学方程式为4NH3+ 5O2 = 5NO + 6H2O。
四、硫氰化钾
4. 可用如下装置在实验室制取硫氰化钾。(部分夹持装置已省略)
实验步骤如下:
Ⅰ.制备NH4SCN溶液:CS2+2NH3NH4SCN+H2S,NH3不溶于CS2。
(1)连接仪器后,装入药品前,应进行的操作是___________。
(2)装置A的作用是产生氨气,从安全性和成本角度,试管内的药品是___________。
A. 氯化铵B. 氢氧化钙和氯化铵
C. 硝酸铵D. 氢氧化钠和氯化铵
(3)实验开始时打开K1,加热装置A同时向D中倒入热水,缓慢地向装置D中充入气体。D装置中三颈烧瓶内盛放有一定量的CS2、水和催化剂。D中水浴加热的优点有___________。
(4)下列说法不正确的是___________。
A. 碱石灰的作用是干燥氨气
B. 可通过观察C中气泡来判断产生氨气的快慢
C. 装置E中的试剂是用来吸收过量的氨气
D. 装置E可起到防止倒吸的作用
Ⅱ.制备KSCN。
(5)移去装置A处的酒精灯,关闭K1,打开K2,利用分液漏斗边加液边加热,则此时装置D中发生反应的化学方程式是___________。用橡皮管连接三颈烧瓶和分液漏斗的作用是___________。
(6)制备KSCN晶体:先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,再蒸发浓缩,冷却结晶,___________,___________,___________,得到硫氰化钾晶体。
Ⅲ.测定KSCN的含量。
称取10.00g样品配成1L溶液,量取25.00mL溶液于锥形瓶中,并加入几滴Fe(NO3)3溶液,用0.1000ml·L-1AgNO3标准溶液滴定。经过3次平行试验,达到滴定终点时,消耗AgNO3标准溶液的体积平均为20.00mL。滴定反应的离子方程式为SCN-+Ag+=AgSCN↓。
(7)滴定管读数时,平视观察的位置为___________。
(8)判断达到滴定终点的方法是___________。
(9)样品中KSCN的质量分数为___________。(KSCN的摩尔质量为97g·ml-1)
【答案】(1)检查装置气密性 (2)B
(3)受热均匀,温度容易控制 (4)C
(5) ①. KOH+NH4SCN=KSCN+NH3↑+H2O ②. 使分液漏斗与三颈烧瓶处于相同压强下,便于氢氧化钾溶液顺利滴下
(6) ①. 过滤 ②. 洗涤 ③. 干燥
(7)凹液面最低处所对应的刻度
(8)当滴入最后半滴AgNO3溶液时,红色褪去,且半分钟内颜色不恢复
(9)77.60%
【解析】
【分析】A制备氨气,B中碱石灰干燥氨气,根据C中产生的气泡判断产生氨气的快慢,D中氨气和CS2发生反应CS2+2NH3NH4SCN+H2S,E吸收尾气防止污染。
【小问1详解】
该实验涉及气体的制备和应用,为防止气体外溢,接仪器后,装入药品前,应进行的操作是检查装置气密性;
【小问2详解】
A. 单独加热氯化铵生成氨气和氯化氢,氨气和氯化氢遇冷又生成氯化铵,不能得到氨气,故不选A;
B. 氢氧化钙和氯化铵加热放出氨气,且氢氧化钙价格便宜,故选B;
C. 硝酸铵分解易爆炸,不能用硝酸铵制备氨气,故不选C;
D. 氢氧化钠和氯化铵加热放出氨气,但氢氧化钠价格比氢氧化钙高、且氢氧化钠易吸水结块、腐蚀性强等原因,故不选D;
选B。
【小问3详解】
D中水浴加热,受热均匀,温度容易控制;
【小问4详解】
A.碱石灰是碱性干燥剂,氨气是碱性气体,碱石灰的作用是干燥氨气,故A正确;
B.NH3不溶于CS2,可通过观察C中气泡来判断产生氨气的快慢,故B正确;
C.D中发生反应CS2+2NH3NH4SCN+H2S,H2S有毒,装置E中的试剂是用来吸收H2S,防止污染,故C错误;
D.装置E中球形干燥管可起到防止倒吸的作用,故D正确;
选C。
【小问5详解】
移去装置A处的酒精灯,关闭K1,打开K2,利用分液漏斗边加KOH边加热,则此时装置D中KOH和NH4SCN反应生成KSCN、NH3、H2O,发生反应的化学方程式是KOH+NH4SCN=KSCN+NH3↑+H2O。用橡皮管连接三颈烧瓶和分液漏斗,使分液漏斗与三颈烧瓶处于相同压强下,便于氢氧化钾溶液顺利滴下。
【小问6详解】
制备KSCN晶体:先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,再蒸发浓缩,冷却结晶,过滤, 洗涤,干燥,得到硫氰化钾晶体。
【小问7详解】
滴定管读数时,平视观察的位置为凹液面最低处所对应的刻度
【小问8详解】
达到滴定终点,SCN-恰好完全转化为AgSCN沉淀,则达到滴定终点的现象是:当滴入最后半滴AgNO3溶液时,红色褪去,且半分钟内颜色不恢复;
【小问9详解】
根据SCN-+Ag+=AgSCN↓,25.00mL溶液中n(KSCN)=n(Ag+)=0.02L×0.1ml·L-1=0.002ml,样品中KSCN的质量分数为 。
五、纽甜
5. Ⅰ.纽甜(NTM)是一种人工合成的安全甜味剂,是目前发现的最甜的甜味剂。蔗糖和纽甜的相关数据如下:
(1)下列有关糖类化合物的说法不正确的是___________。
A. 麦芽糖是一种二糖,1分子麦芽糖水解后可以得到2分子葡萄糖
B. 淀粉、纤维素都属于多糖,分子式都可以写成(C6H10O5)n,二者互为同分异构体
C. 淀粉溶液用激光笔照射,可看到丁达尔效应,说明淀粉分子的直径在1~100nm之间
D. 在蔗糖与稀硫酸共热后的溶液中,滴加银氨溶液,可以验证产物中的葡萄糖
(2)在如图中用“*”标出纽甜分子中的不对称碳原子_______。
(3)说明纽甜的熔点低于蔗糖的原因___________。
Ⅱ.纽甜(NTM)的一种合成路线如图所示:
已知:
(4)B→C的反应类型是___________。
A. 取代反应B. 加成反应C. 氧化反应D. 还原反应
(5)写出J分子中所含的官能团名称___________。
(6)下列说法正确的是___________。
A. 在质谱图中,C分子可能有m/z值分别为120及122的2个明显的分子离子峰
B. E分子中N原子采取sp2杂化
C. J分子中所有碳原子可能共平面
D. 纽甜分子中含有2个肽键
(7)化合物C是烃M一氯代物,请用系统命名法命名M___________。
(8)请写出化合物G的结构简式___________。
(9)书写J→K的化学反应方程式___________。
(10)写出一种符合下列条件的I的同分异构体的结构简式___________。
①能发生银镜反应,也能与FeCl3溶液发生显色反应;
②核磁共振氢谱图中有4组峰。
(11)结合题目所给信息,设计H→I的合成路线(必要的有机或无机试剂任选)_______。(合成路线常用的表示方式为:AB……目标产物)
【答案】(1)BD (2)
(3)蔗糖分子中含有多个羟基,分子间可以形成多个氢键,而纽甜分子中分子间能形成的氢键数目远少于蔗糖,故蔗糖的熔点高于纽甜 (4)B
(5)羧基、碳溴键 (6)AC
(7)2,2-二甲基丁烷
(8) (9) (10) 或
(11)
【解析】
【分析】A中醇羟基与HCl发生取代反应生成B为,B与乙烯发生加成反应生成C,结合D的分子式可知不饱和度为1,D为,D发生已知信息的反应生成F为,F与氢气加成生成G为;J中羧基与甲醇发生酯化反应生成K为,K中碳溴键与氨气发生取代反应生成L为;
【小问1详解】
A.麦芽糖是一种二糖,能发生水解反应,1分子麦芽糖水解后可以得到2分子葡萄糖,故A正确;
B.淀粉和纤维素分子式中的n不相等,不属于同分异构体,故B错误;
C.胶体区别于其他分散系的本质特征是分散质微粒直径的大小不同,胶体的分散质微粒直径介于1~100nm之间,淀粉溶液属于胶体,淀粉分子的直径在1~100nm之间,故C正确;
D.银镜反应应在碱性条件下反应,在蔗糖与稀硫酸共热后的溶液中,先加入氢氧化钠溶液,再滴加银氨溶液,然后水浴加热,才能有银镜,故D错误;
故选:BD;
【小问2详解】
有机分子中碳原子连接四个不同的原子或原子团,称为不对称碳原子或手性碳原子,用“*”标出纽甜分子中的不对称碳原子为;
【小问3详解】
形成分子间氢键数目越多该物质的沸点越高,纽甜的熔点低于蔗糖的原因:蔗糖分子中含有多个羟基,分子间可以形成多个氢键,而纽甜分子中分子间能形成的氢键数目远少于蔗糖,故蔗糖的熔点高于纽甜;
【小问4详解】
B为,由分子式可知,B与乙烯发生加成反应生成C,故选B;
【小问5详解】
J分子中所含的官能团名称:羧基、碳溴键;
【小问6详解】
A.物质C的分子式为C6H13Cl,相对分子质量为120.5,质谱图中最大峰值即分子量,C分子可能有m/z值分别为120及122的2个明显的分子离子峰,故A正确;
B. E分子-NH2中N原子周围有3个σ键和1对孤电子,采取sp3杂化,故B错误;
C .苯环为平面型结构,所有的碳原子共平面,根据单键可旋转,J分子中所有碳原子可能共平面,故C正确;
D.肽键是由羧基和氨基形成的酰胺键,纽甜分子中含有1个肽键,故D错误;
故选AC;
【小问7详解】
化合物C是烃M的一氯代物,则M为,以取代基最小编号为,系统命名法为2,2-二甲基丁烷;
【小问8详解】
F为,F与氢气加成生成G,化合物G的结构简式;
【小问9详解】
J中羧基与甲醇发生酯化反应生成K为,反应方程式为;
【小问10详解】
①能发生银镜反应说明含有醛基,也能与FeCl3溶液发生显色反应说明含有酚羟基;②核磁共振氢谱图中有4组峰,则甲基取代基间位对称,符合下列条件的I的同分异构体的结构简式为 或;
【小问11详解】
甲苯和氯气在光照条件下生成, 利用流程中B→C反应生成,继续与反应生成,最后与新制氢氧化铜悬浊液反应生成,H→I的合成路线:。
状态
热值(kJ/g)
沸点(℃)
密度(kg/L)
液态能量密度(MJ/L)
氨气
气
18.6
-33
0.6820
12.7
氢气
气
120
-253
0.0708
8.5
分子式
相对分子质量
甜度
熔点(℃)
蔗糖
C12H22O11
342
1
185~187
纽甜
C20H30N2O5
378
8000~12000
80.9~83.4
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