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成都龙泉中学2019-2020学年度2020届高考模拟考试理科综合试题(二)(化学部分)
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成都龙泉中学2020届高考模拟考试试题(二)
理科综合能力测试
(化学部分)
本试卷分选择题和非选择题两部分,共40题,满分300分,考试时间150分钟。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Na 23 S 32
第Ⅰ卷(选择题 共126分)
一、选择题(每小题6分,本大题共13小题。每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
7.中华传统文化蕴含着很多科学知识,下列说法错误的是( )
A.“含浆似注甘露钵,好与文园止消渴”说明柑橘糖浆有甜味,可以止渴
B.“水声冰下咽,沙路雪中平”未涉及化学变化
C.“霾尘积聚难见路人”形容的霾尘中有气溶胶,具有丁达尔效应
D.“丹砂(HgS)烧之成水银,积变又还成丹砂”描述的是可逆反应
答案:D
解析:A项,“含浆似注甘露钵,好与文园止消渴”说明的是柑橘糖浆有甜味,可以止渴,正确;B项,“水声冰下咽,沙路雪中平”是水的三态变化,过程中未涉及化学变化,正确;C项,霾尘中有气溶胶,气溶胶属于胶体,具有丁达尔效应,正确;D项,丹砂(HgS)烧之成水银,即HgS发生分解反应生成水银;积变又还成丹砂,即常温下两者又可以重新化合为硫化汞。由于两个过程的反应条件不同,故其不是可逆反应,错误。
8.有机物是制备镇痛剂的中间体。下列关于该有机物的说法错误的是( )
A.与环己烷互为同分异构体
B.一氯代物有五种(不考虑立体异构)
C.所有碳原子可处于同一平面
D.能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应
答案:B
解析:A项,该有机物的结构简式为,分子式为C6H12,环己烷的结构简式为,分子式为C6H12,二者互为同分异构体,正确;B项,该有机物含有4种类型的氢原子,故其一氯代物有4种,错误;C项,该有机物可看做2个—CH3、1个—CH2CH3取代乙烯分子中的3个氢原子,由于乙烯分子中6个原子共平面,故形成碳碳双键的碳原子及与其直接相连的碳原子一定共平面,结合甲烷的结构,知—CH2—中碳原子可与相连的2个碳原子共平面,故该有机物中所有碳原子可处于同一平面,正确;D项,该有机物中含有碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,正确。
9.某同学分别用下列装置a和b制备溴苯,下列说法错误的是( )
A.两烧瓶中均出现红棕色气体,说明液溴沸点低
B.a装置锥形瓶中出现淡黄色沉淀,说明烧瓶中发生取代反应
C.b装置试管中CCl4吸收Br2,液体变红棕色
D.b装置中的倒置漏斗起防倒吸作用,漏斗内形成白烟
答案:B
解析:A项,制备溴苯的过程中有热量产生,溶液温度升高,导致沸点较低的液溴挥发,成为红棕色的溴蒸气,正确;B项,a装置中挥发的溴蒸气进入锥形瓶被硝酸银溶液吸收,也会产生淡黄色AgBr沉淀,故不能说明苯和液溴发生了取代反应,错误;C项,b装置中挥发的Br2被CCl4吸收成为红棕色Br2的四氯化碳溶液,正确;D项,HBr气体极易溶于水,用倒置的漏斗可防倒吸,用浓氨水吸收HBr,挥发的NH3和HBr反应得到固体NH4Br,有白烟生成,正确。
10.X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期元素,其中Z为金属元素,X、W为同一主族元素。X、Z、W形成的最高价氧化物分别为甲、乙、丙。x、y2、z、w分别为X、Y、Z、W的单质,丁是化合物。其转化关系如图所示,下列判断错误的是( )
A.反应①、②、③都属于氧化还原反应
B.X、Y、Z、W四种元素中,Y的原子半径最小
C.Na着火时,可用甲扑灭
D.一定条件下,x与甲反应生成丁
答案:C
解析:根据题中信息可判断x为碳,丙为二氧化硅,在高温条件下碳与二氧化硅反应生成的w为硅,丁为一氧化碳;y2为氧气,碳与氧气点燃反应生成的甲为二氧化碳,z为镁,镁在二氧化碳中点燃反应生成碳和氧化镁(乙)。A项,①二氧化碳与镁反应、②碳与氧气反应、③碳与二氧化硅反应都属于氧化还原反应,正确;B项,同周期元素从左到右原子半径依次减小,同主族元素从上而下原子半径依次增大,故C、O、Mg、Si四种元素中,O的原子半径最小,正确;C项,Na着火时,不可用二氧化碳扑灭,因为过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气,氧气具有助燃性,错误;D项,碳与二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳,正确。
10.碱式氯化铜[CuaClb(OH)c·xH2O]是一种重要的无机杀虫剂,它可以通过以下步骤制备。步骤1:将铜粉加入稀盐酸中,并持续通空气反应生成CuCl2。已知Fe3+对该反应有催化作用,其催化原理如图所示。步骤2:在制得的CuCl2溶液中,加入石灰乳充分反应后即可制备碱式氯化铜。
下列有关说法正确的是( )
A.a、b、c 之间的关系式为:a=b+c
B.图中M、N分别为Fe2+、Fe3+
C.步骤1充分反应后,加入少量CuO是为了除去Fe3+
D.若制备1 mol的CuCl2,理论上消耗11.2 L O2
答案:C
解析:A项,根据化合物中正负化合价的代数和等于0可知,2a=b+c,错误;B项,根据催化原理可知,发生反应的过程为Cu+M―→Cu2++N,M被还原为N,N+O2+H+―→M+H2O,N被氧化为M,则M、N分别为Fe3+、Fe2+,错误;C项,Fe3+水解使溶液显酸性,CuO与H+反应产生Cu2+和水,当溶液的pH增大到一定程度时,Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去,从而达到除去Fe3+的目的,正确;D项,制备1 mol CuCl2,转移2 mol电子,根据电子守恒,需要消耗0.5 mol O2,由于不清楚O2所处的条件,所以不能确定O2的体积,错误。
11.一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示,石墨电极区发生的电极反应为MnO2+e-+H2O===MnO(OH)+OH-。该装置工作时,下列叙述正确的是( )
A.Al电极区的电极反应式:Al-3e-+3NH3·H2O===Al(OH)3+3NH
B.石墨电极上的电势比Al电极上的低
C.每消耗27 g Al,有3 mol电子通过溶液转移到石墨电极上
D.若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液,电极反应式相同
答案:A
解析:A项,MnO2在石墨电极上发生还原反应为正极,Al电极为负极,负极上发生氧化反应,在氨水中,Al失电子生成Al(OH)3沉淀,负极电极反应式为Al-3e-+3NH3·H2O===Al(OH)3+3NH,正确;B项,石墨电极为正极,Al电极为负极,正极上的电势比负极上的高,错误;C项,电子只能通过导线由Al电极转移到石墨电极上,错误;D项,若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液,由于Al(OH)3是两性氢氧化物,可以被NaOH溶液溶解,所以电极反应式不相同,错误。
12.已知常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的5种钠盐溶液的pH如下表:
溶质
Na2CO3
NaClO
NaHCO3
CH3COONa
NaHSO3
pH
11.6
10.3
9.7
8.8
5.2
下列说法中正确的是( )
A.少量SO2通入NaClO溶液中发生反应的离子方程式为H2O+SO2+ClO-===2H++Cl-+SO
B.常温下,稀释CH3COOH或HClO溶液时,溶液中不变(HR代表CH3COOH或HClO)
C.等体积、等物质的量浓度的Na2CO3、CH3COONa、NaHSO3三种溶液混合,溶液中:c(HSO)>c(CH3COO-)>c(CO)
D.含等物质的量的NaHCO3和CH3COONa的混合液中:c(OH-)-c(H+)=c(H2CO3)+c(CH3COOH)
答案:B
解析:NaClO溶液显碱性,A项中的离子方程式应为SO2+ClO-+2OH-===SO+Cl-+H2O,错误;HR溶液中,HRH++R-,Ka=,Kw=c(H+)·c(OH-),=,常温下,不变,则不变,B正确;根据表中数据知,Na2CO3溶液碱性较强,NaHSO3溶液显酸性,二者混合时,CO和HSO反应生成HCO和SO,C错误;D项溶液中的电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)+c(CH3COO-),物料守恒式为c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)+c(CH3COO-)+c(CH3COOH),将以上两式合并消去c(Na+)得:c(OH-)-c(H+)+c(CO)=c(H2CO3)+c(CH3COOH),D项错误。
第II卷(非选择题共174分)
三、非选择题:本卷包括必考题和选考题两部分。第22~32题为必考题,每个试题考生都必须做答。第33~40题为选考题,考生根据要求做答。
(一)必考题(共129分)
26.(14分)已知:乙二酸(HOOC—COOH,可简写为H2C2O4),俗称草酸,157 ℃时开始分解。
(1)探究草酸的酸性
25 ℃ H2C2O4 K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5;H2CO3 K1=4.5×10-7 K2=4.7×10-11
下列化学方程式可能正确的是________。
A.H2C2O4+CO===HCO+HC2O
B.HC2O+CO===HCO+C2O
C.2C2O+CO2+H2O===2HC2O+CO
D.H2C2O4+CO===C2O+H2O+CO2↑
(2)探究草酸分解产物
实验中观察到B中CuSO4粉末变蓝,C中澄清石灰水变浑浊,D的作用是__________,证明有CO气体生成的现象是_______________________________。
(3)探究催化剂对化学反应速率的影响
在甲、乙两支试管中各加入4 mL 0.01 mol·L-1酸性KMnO4溶液和2 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液,再向乙试管中加入一粒黄豆大的MnSO4固体,摇匀。填写表格:
反应现象
实验结论
试管中发生反应的离子方程式
(4)用酸性KMnO4溶液滴定Na2C2O4,求算Na2C2O4的纯度。
实验步骤:准确称取2.0 g Na2C2O4固体,配成100 mL溶液;取出20.00 mL于锥形瓶中,再向瓶中加入足量稀H2SO4;用0.016 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定,滴定至终点时消耗KMnO4溶液25.00 mL。
①KMnO4溶液应装在________滴定管中。(填“酸式”或“碱式”)
②Na2C2O4的纯度是________。
解析:(1)根据电离常数知酸性强弱顺序是H2C2O4>HC2O>H2CO3>HCO,根据强酸制取弱酸知H2C2O4和CO反应生成C2O和CO2,HC2O和CO反应生成HCO和C2O。(2)NaOH是强碱能吸收酸性氧化物CO2,CO具有还原性,能还原黑色的CuO生成红色的铜,同时自身被氧化生成CO2,CO2使澄清的石灰水变浑浊,所以看到的现象是:F中黑色CuO变成光亮的红色,G中澄清石灰水变浑浊。(3)看到的现象是两支试管中紫色KMnO4溶液均褪色,乙试管中溶液褪色较快;通过对比实验知,MnSO4是该反应的催化剂,加入催化剂能加快反应速率;该反应中MnO被还原生成Mn2+,H2C2O4被氧化生成CO2,离子反应方程式为2MnO+5H2C2O4+6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O。(4)①KMnO4溶液有强氧化性,应该用酸式滴定管量取。②设Na2C2O4的质量分数为x,
2MnO + 5C2O+16H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O
2 5
4×10-4 mol mol
x=×100%=33.5%。
答案:(1)BD (2)吸收CO2气体 F中黑色CuO变成光亮的红色,G中澄清石灰水变浑浊 (3)两支试管中紫色KMnO4溶液均褪色,乙试管中溶液褪色较快 MnSO4(Mn2+)是此反应的催化剂,加入催化剂可以使化学反应速率加快 2MnO+5H2C2O4+6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O (4)①酸式 ②33.5%
27.(14分)二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”,由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-90.7 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的 ΔH=________ kJ·mol-1。
(2)在不同温度下,按照相同物质的量投料,发生反应①。测得CO的平衡转化率与压强的关系如图甲所示。下列说法中正确的是________(填序号)。
A.反应温度:T1>T2
B.混合气体密度:ρ(x)>ρ(w)
C.混合气体平均摩尔质量:M(y)
D.反应容器的容积关系:V(w)>2V(y)
(3)采用一种新型的催化剂(主要成分是CuMn合金),利用CO和H2制备二甲醚(DME)。由图乙可知,催化剂中约为________时最有利于二甲醚的合成。
(4)高温时,二甲醚蒸气发生分解反应:CH3OCH3(g)CH4(g)+CO(g)+H2(g)。迅速将二甲醚引入一个504 ℃的抽成真空的恒容瓶中,在不同时刻测定瓶内压强p总如下表:
t/min
0
10
20
30
40
50
p总/kPa
50.0
78.0
92.0
99.0
100
100
①该反应达到平衡状态时,二甲醚的转化率为________。
②该反应的平衡常数Kp=________。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(5)一种以二甲醚作为燃料的燃料电池的工作原理如图丙所示,则负极的电极反应式为________________________________________。
解析:(1)根据盖斯定律,由①×2+②+③可得:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),则有ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3=2×(-90.7 kJ·mol-1)+(-23.5 kJ·mol-1)+(-41.2 kJ·mol-1)=-246.1 kJ·mol-1。
(2)反应①的ΔH1<0,压强一定时,升高温度,平衡逆向移动,CO的平衡转化率降低,则反应温度:T1w,又因该反应是气体分子数减小的反应,则x点平衡时气体总物质的量小,恒压时容器的容积小,而气体总质量相同,故混合气体密度:ρ(x)>ρ(w),B正确;类比B中分析可知,y点气体总物质的量小于z点,故混合气体平均摩尔质量:M(y)>M(z),C错误;y点压强是w点的2倍,若w→y平衡不移动,V(w)=2V(y),而增大压强,平衡正向移动,气体总物质的量减小,则有V(w)>2V(y),D正确。
(3)由题图乙可知,随催化剂中增大,DME的选择性先增大后减小,当≈2.0时,DME的选择性最高,CO2、CH3OH的选择性较小,且CO的转化率也较高,故最有利于二甲醚的合成。
(4)①设起始二甲醚的物质的量为a mol,压强为50.0 kPa,达到平衡时气体总压强为100 kPa,此时气体总物质的量为2a mol,利用“三段式法”进行计算:
CH3OCH3(g)CH4(g)+CO(g)+H2(g)
起始量/mol a 0 0 0
转化量/mol x x x x
平衡量/mol a-x x x x
则有a-x+x+x+x=2a,解得x=0.5a,故二甲醚的转化率为×100%=50%。②达到平衡时,四种气体的物质的量相等,其物质的量分数均为,平衡分压均为25.0 kPa,则该反应的平衡常数为Kp==625.0。
(5)二甲醚在负极上发生氧化反应,该燃料电池的电解质呈酸性,则负极反应式为CH3OCH3+3H2O-12e-===2CO2↑+12H+。
答案:(1)-246.1 (2)BD (3)2.0
(4)①50% ②625.0
(5)CH3OCH3+3H2O-12e-===2CO2↑+12H+
28.(15分)金属钒熔点高、硬度大,具有良好的可塑性和低温抗腐蚀性。工业常用钒炉渣(主要含FeO·V2O3,还有少量Al2O3、CuO等杂质)提取金属钒,流程如图:
已知:
Ⅰ.钒有多种价态,其中+5价最稳定,钒在溶液中主要以VO和VO的形式存在,存在平衡:VO+H2OVO+2H+。
Ⅱ.部分离子的沉淀pH:
Cu2+
Fe2+
Fe3+
开始沉淀pH
5.2
7.6
2.7
完全沉淀pH
6.4
9.6
3.7
回答下列问题:
(1)碱浸步骤中最好选用______________(填字母)。
a.NaOH溶液 B.氨水 c.纯碱溶液
(2)焙烧的目的是将FeO·V2O3转化为可溶性NaVO3,其中铁元素全部转化为+3价的氧化物,写出该反应的化学方程式:__________________________________。
(3)溶液1到溶液2的过程中,调节pH至8有两个目的,一是除去________离子,二是促使__________________________________________________________。
(4)沉钒过程中得到NH4VO3沉淀需要洗涤,写出实验室洗涤的操作方法____________________。
(5)常用铝热反应法由V2O5冶炼金属钒,请写出反应的化学方程式:______________。
(6)钒的化合物也有广泛的用途,如一种新型铝离子可充电电池的结构如图所示。
已知放电时电池反应为xAl+VO2===AlxVO2↓,则放电时正极的电极反应式为____________________。
解析:钒炉渣主要含有FeO·V2O3、Al2O3、CuO,进行碱浸,氧化铝溶解形成偏铝酸盐,过滤后滤液1含有偏铝酸盐,通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀,经过加热分解可得到氧化铝,滤渣1经过空气中焙烧,再用足量的硫酸溶解,溶液1中含有铜离子、铁离子,调节pH到8,铜离子、铁离子沉淀完全,过滤得滤渣2应为氢氧化铜和氢氧化铁,同时由于溶液中存在平衡VO+H2OVO+2H+,酸过量会抑制生成NH4VO3,所以要调节溶液的pH,过滤得溶液2中主要含钒元素以VO和VO的形式存在,再加入硫酸铵转化为NH4VO3, NH4VO3加热得到V2O5,V2O5发生铝热反应得到V。
(1)根据上面的分析可知,碱浸要使氧化铝溶解,所以只能用强碱,故选a。
(2)焙烧的目的是将FeO·V2O3转化为可溶性NaVO3,其中铁元素全部转化为+3价的氧化物,根据此信息可知方程式为4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2。
(3)溶液1到溶液2的过程中,调节pH至8一是能使铜离子、铁离子沉淀完全,二是由于溶液中存在平衡VO+H2OVO+2H+,酸过量会抑制生成NH4VO3。
(4)沉钒过程中得到NH4VO3沉淀需要洗涤,洗涤时应往漏斗中加水至浸没沉淀,让水自然流下,重复2~3次。
(5)铝热反应由V2O5冶炼金属钒的化学方程式为10Al+3V2O55Al2O3+6V。
(6)该电池的负极为铝,失电子发生氧化反应,电极反应式为Al-3e-===Al3+。电池的总反应为xAl+VO2===AlxVO2↓,则正极反应为总反应减去负极反应,正极电极反应式为VO2+xAl3++3xe-===AlxVO2。
答案:(1)a (2)4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2
(3)Fe3+、Cu2+ VO转化为VO
(4)洗涤时应往漏斗中加水至浸没沉淀,让水自然流下,重复2~3次
(5)10Al+3V2O55Al2O3+6V
(6)VO2+xAl3++3xe-===AlxVO2
(二)选考题:共45分.请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题做答,并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑.注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致,在答题卡选答区域指定位置答题.如果多做,则每学科按所做的第一题计分.
35.【化学——选修3:物质结构与性质】(15分)
钛及其化合物的应用越来越受到人们的关注。
(1)基态Ti原子核外电子排布的能量最高的能级符号是______。与钛同周期的元素中,基态原子的未成对电子数与钛相同的有________种。
(2)钛比钢轻,比铝硬,是一种新兴的结构材料。钛硬度比铝大的原因是_____________
______________________________________。
(3)催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合,其结构如图所示。
①M中,碳原子的杂化形式有________种。
②M中,不含________(填标号)。
a.π键 b.σ键 c.配位键
d.氢键 e.离子键
(4)金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一,具有典型的四方晶系结构。其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示。
①4个微粒A、B、C、D中,属于氧原子的是________。
②若A、B、C的原子坐标分别为A(0,0,0)、B(0.69a,0.69a,c)、C(a,a,c),则D的原子坐标为D(0.19a,________,________);钛氧键键长d=________(用代数式表示)。
解析:(1)基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,能量最高的能级符号为3d。钛的3d能级上有2个未成对电子,第四周期元素中,基态原子的未成对电子数为2的元素还有Ni(3d84s2)、Ge(4s24p2)、Se(4s24p4),共3种。(2)钛、铝均为金属晶体,其硬度取决于金属键强弱。Ti原子的价电子数比Al多,金属键更强,因此钛硬度比铝大。(3)①M的结构如图,1类碳原子的杂化类型为sp2,2类碳原子的杂化类型为sp3。②M中,C—C键、C—H键、C—O键、Ti—Cl键属于σ键,苯环中存在大π键、Ti与O间存在配位键,M中不存在氢键与离子键。(4)①金红石晶胞结构中A类原子个数:8×1/8=1,B类原子个数:4×1/2=2,D类原子个数为2、体心原子个数为1,根据TiO2知Ti、O个数比为1∶2,则1个晶胞中Ti原子的个数为2,O原子的个数为4,故属于氧原子的是B、D。②根据晶胞结构,D在底面投影为,其横坐标为0.19a,则纵坐标为a-0.19a=0.81a,故D的原子坐标为(0.19a,0.81a,0.5c)。B、C在底面投影为,钛氧键键长(即BC段距离)为d,则有d2=(0.31a)2+(0.31a)2,则d=0.31×a。
答案:(1)3d 3
(2)Ti原子的价电子数比Al多,金属键更强(或Ti的原子化热比Al大,金属键更强等其他合理答案)
(3)①2 ②de (4)①BD ②0.81a 0.5c 0.31×a
36.【化学——选修5:有机化学基础】(15分)
化合物H是一种有机材料中间体。实验室由芳香化合物A制备H的一种合成路线如下:
已知:①RCHO+R′CHO
③
请回答下列问题:
(1)芳香化合物B的名称为________,C的同系物中相对分子质量最小的结构简式为________。
(2)由F生成G的第①步反应类型为________________。
(3)X的结构简式为________________。
(4)写出D生成E的第①步反应的化学方程式____________________________________
________________________________________________________________________。
(5)G与乙醇发生酯化反应生成化合物Y,Y有多种同分异构体,其中符合下列条件的同分异构体有________种,写出其中任意一种的结构简式________________。
①分子中含有苯环,且能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2;
②其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢原子,且峰面积之比为6∶2∶1∶1。
(6)写出以为原料制备化合物的合成路线,其他无机试剂任选。
解析:(1)根据已知反应和合成H的路线图可知,A发生已知反应①,产物为、CH3CHO,故芳香化合物B的名称为苯甲醛,CH3CHO的同系物中相对分子质量最小的为HCHO。(2)结合已知反应②可知,B和C发生已知反应②,产物D为,与新制Cu(OH)2反应后酸化,—CHO转化为—COOH,E为,E与Br2发生加成反应得到的F为,根据F→G的第①步反应条件,可知该反应为消去反应。(3)F发生消去反应后酸化得到的G为,根据G+X―→H,结合已知反应③可以推断X为。(4)D生成E的第①步反应为:+2Cu(OH)2+NaOH+Cu2O↓+3H2O。(5)G为,与乙醇发生酯化反应生成的化合物Y为,根据①知其同分异构体含有苯环和羧基,结合②知符合条件的同分异构体有
答案:(1)苯甲醛 HCHO
(2)消去反应
(3)
1
理科综合能力测试
(化学部分)
本试卷分选择题和非选择题两部分,共40题,满分300分,考试时间150分钟。
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 O 16 Na 23 S 32
第Ⅰ卷(选择题 共126分)
一、选择题(每小题6分,本大题共13小题。每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
7.中华传统文化蕴含着很多科学知识,下列说法错误的是( )
A.“含浆似注甘露钵,好与文园止消渴”说明柑橘糖浆有甜味,可以止渴
B.“水声冰下咽,沙路雪中平”未涉及化学变化
C.“霾尘积聚难见路人”形容的霾尘中有气溶胶,具有丁达尔效应
D.“丹砂(HgS)烧之成水银,积变又还成丹砂”描述的是可逆反应
答案:D
解析:A项,“含浆似注甘露钵,好与文园止消渴”说明的是柑橘糖浆有甜味,可以止渴,正确;B项,“水声冰下咽,沙路雪中平”是水的三态变化,过程中未涉及化学变化,正确;C项,霾尘中有气溶胶,气溶胶属于胶体,具有丁达尔效应,正确;D项,丹砂(HgS)烧之成水银,即HgS发生分解反应生成水银;积变又还成丹砂,即常温下两者又可以重新化合为硫化汞。由于两个过程的反应条件不同,故其不是可逆反应,错误。
8.有机物是制备镇痛剂的中间体。下列关于该有机物的说法错误的是( )
A.与环己烷互为同分异构体
B.一氯代物有五种(不考虑立体异构)
C.所有碳原子可处于同一平面
D.能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应
答案:B
解析:A项,该有机物的结构简式为,分子式为C6H12,环己烷的结构简式为,分子式为C6H12,二者互为同分异构体,正确;B项,该有机物含有4种类型的氢原子,故其一氯代物有4种,错误;C项,该有机物可看做2个—CH3、1个—CH2CH3取代乙烯分子中的3个氢原子,由于乙烯分子中6个原子共平面,故形成碳碳双键的碳原子及与其直接相连的碳原子一定共平面,结合甲烷的结构,知—CH2—中碳原子可与相连的2个碳原子共平面,故该有机物中所有碳原子可处于同一平面,正确;D项,该有机物中含有碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,正确。
9.某同学分别用下列装置a和b制备溴苯,下列说法错误的是( )
A.两烧瓶中均出现红棕色气体,说明液溴沸点低
B.a装置锥形瓶中出现淡黄色沉淀,说明烧瓶中发生取代反应
C.b装置试管中CCl4吸收Br2,液体变红棕色
D.b装置中的倒置漏斗起防倒吸作用,漏斗内形成白烟
答案:B
解析:A项,制备溴苯的过程中有热量产生,溶液温度升高,导致沸点较低的液溴挥发,成为红棕色的溴蒸气,正确;B项,a装置中挥发的溴蒸气进入锥形瓶被硝酸银溶液吸收,也会产生淡黄色AgBr沉淀,故不能说明苯和液溴发生了取代反应,错误;C项,b装置中挥发的Br2被CCl4吸收成为红棕色Br2的四氯化碳溶液,正确;D项,HBr气体极易溶于水,用倒置的漏斗可防倒吸,用浓氨水吸收HBr,挥发的NH3和HBr反应得到固体NH4Br,有白烟生成,正确。
10.X、Y、Z、W为原子序数依次增大的四种短周期元素,其中Z为金属元素,X、W为同一主族元素。X、Z、W形成的最高价氧化物分别为甲、乙、丙。x、y2、z、w分别为X、Y、Z、W的单质,丁是化合物。其转化关系如图所示,下列判断错误的是( )
A.反应①、②、③都属于氧化还原反应
B.X、Y、Z、W四种元素中,Y的原子半径最小
C.Na着火时,可用甲扑灭
D.一定条件下,x与甲反应生成丁
答案:C
解析:根据题中信息可判断x为碳,丙为二氧化硅,在高温条件下碳与二氧化硅反应生成的w为硅,丁为一氧化碳;y2为氧气,碳与氧气点燃反应生成的甲为二氧化碳,z为镁,镁在二氧化碳中点燃反应生成碳和氧化镁(乙)。A项,①二氧化碳与镁反应、②碳与氧气反应、③碳与二氧化硅反应都属于氧化还原反应,正确;B项,同周期元素从左到右原子半径依次减小,同主族元素从上而下原子半径依次增大,故C、O、Mg、Si四种元素中,O的原子半径最小,正确;C项,Na着火时,不可用二氧化碳扑灭,因为过氧化钠可以和二氧化碳反应生成氧气,氧气具有助燃性,错误;D项,碳与二氧化碳在高温条件下反应生成一氧化碳,正确。
10.碱式氯化铜[CuaClb(OH)c·xH2O]是一种重要的无机杀虫剂,它可以通过以下步骤制备。步骤1:将铜粉加入稀盐酸中,并持续通空气反应生成CuCl2。已知Fe3+对该反应有催化作用,其催化原理如图所示。步骤2:在制得的CuCl2溶液中,加入石灰乳充分反应后即可制备碱式氯化铜。
下列有关说法正确的是( )
A.a、b、c 之间的关系式为:a=b+c
B.图中M、N分别为Fe2+、Fe3+
C.步骤1充分反应后,加入少量CuO是为了除去Fe3+
D.若制备1 mol的CuCl2,理论上消耗11.2 L O2
答案:C
解析:A项,根据化合物中正负化合价的代数和等于0可知,2a=b+c,错误;B项,根据催化原理可知,发生反应的过程为Cu+M―→Cu2++N,M被还原为N,N+O2+H+―→M+H2O,N被氧化为M,则M、N分别为Fe3+、Fe2+,错误;C项,Fe3+水解使溶液显酸性,CuO与H+反应产生Cu2+和水,当溶液的pH增大到一定程度时,Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而除去,从而达到除去Fe3+的目的,正确;D项,制备1 mol CuCl2,转移2 mol电子,根据电子守恒,需要消耗0.5 mol O2,由于不清楚O2所处的条件,所以不能确定O2的体积,错误。
11.一种具有高能量比的新型干电池示意图如图所示,石墨电极区发生的电极反应为MnO2+e-+H2O===MnO(OH)+OH-。该装置工作时,下列叙述正确的是( )
A.Al电极区的电极反应式:Al-3e-+3NH3·H2O===Al(OH)3+3NH
B.石墨电极上的电势比Al电极上的低
C.每消耗27 g Al,有3 mol电子通过溶液转移到石墨电极上
D.若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液,电极反应式相同
答案:A
解析:A项,MnO2在石墨电极上发生还原反应为正极,Al电极为负极,负极上发生氧化反应,在氨水中,Al失电子生成Al(OH)3沉淀,负极电极反应式为Al-3e-+3NH3·H2O===Al(OH)3+3NH,正确;B项,石墨电极为正极,Al电极为负极,正极上的电势比负极上的高,错误;C项,电子只能通过导线由Al电极转移到石墨电极上,错误;D项,若采用食盐水+NaOH溶液作电解质溶液,由于Al(OH)3是两性氢氧化物,可以被NaOH溶液溶解,所以电极反应式不相同,错误。
12.已知常温下,浓度均为0.1 mol·L-1的5种钠盐溶液的pH如下表:
溶质
Na2CO3
NaClO
NaHCO3
CH3COONa
NaHSO3
pH
11.6
10.3
9.7
8.8
5.2
下列说法中正确的是( )
A.少量SO2通入NaClO溶液中发生反应的离子方程式为H2O+SO2+ClO-===2H++Cl-+SO
B.常温下,稀释CH3COOH或HClO溶液时,溶液中不变(HR代表CH3COOH或HClO)
C.等体积、等物质的量浓度的Na2CO3、CH3COONa、NaHSO3三种溶液混合,溶液中:c(HSO)>c(CH3COO-)>c(CO)
D.含等物质的量的NaHCO3和CH3COONa的混合液中:c(OH-)-c(H+)=c(H2CO3)+c(CH3COOH)
答案:B
解析:NaClO溶液显碱性,A项中的离子方程式应为SO2+ClO-+2OH-===SO+Cl-+H2O,错误;HR溶液中,HRH++R-,Ka=,Kw=c(H+)·c(OH-),=,常温下,不变,则不变,B正确;根据表中数据知,Na2CO3溶液碱性较强,NaHSO3溶液显酸性,二者混合时,CO和HSO反应生成HCO和SO,C错误;D项溶液中的电荷守恒式为c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)+c(CH3COO-),物料守恒式为c(Na+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)+c(CH3COO-)+c(CH3COOH),将以上两式合并消去c(Na+)得:c(OH-)-c(H+)+c(CO)=c(H2CO3)+c(CH3COOH),D项错误。
第II卷(非选择题共174分)
三、非选择题:本卷包括必考题和选考题两部分。第22~32题为必考题,每个试题考生都必须做答。第33~40题为选考题,考生根据要求做答。
(一)必考题(共129分)
26.(14分)已知:乙二酸(HOOC—COOH,可简写为H2C2O4),俗称草酸,157 ℃时开始分解。
(1)探究草酸的酸性
25 ℃ H2C2O4 K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5;H2CO3 K1=4.5×10-7 K2=4.7×10-11
下列化学方程式可能正确的是________。
A.H2C2O4+CO===HCO+HC2O
B.HC2O+CO===HCO+C2O
C.2C2O+CO2+H2O===2HC2O+CO
D.H2C2O4+CO===C2O+H2O+CO2↑
(2)探究草酸分解产物
实验中观察到B中CuSO4粉末变蓝,C中澄清石灰水变浑浊,D的作用是__________,证明有CO气体生成的现象是_______________________________。
(3)探究催化剂对化学反应速率的影响
在甲、乙两支试管中各加入4 mL 0.01 mol·L-1酸性KMnO4溶液和2 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液,再向乙试管中加入一粒黄豆大的MnSO4固体,摇匀。填写表格:
反应现象
实验结论
试管中发生反应的离子方程式
(4)用酸性KMnO4溶液滴定Na2C2O4,求算Na2C2O4的纯度。
实验步骤:准确称取2.0 g Na2C2O4固体,配成100 mL溶液;取出20.00 mL于锥形瓶中,再向瓶中加入足量稀H2SO4;用0.016 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定,滴定至终点时消耗KMnO4溶液25.00 mL。
①KMnO4溶液应装在________滴定管中。(填“酸式”或“碱式”)
②Na2C2O4的纯度是________。
解析:(1)根据电离常数知酸性强弱顺序是H2C2O4>HC2O>H2CO3>HCO,根据强酸制取弱酸知H2C2O4和CO反应生成C2O和CO2,HC2O和CO反应生成HCO和C2O。(2)NaOH是强碱能吸收酸性氧化物CO2,CO具有还原性,能还原黑色的CuO生成红色的铜,同时自身被氧化生成CO2,CO2使澄清的石灰水变浑浊,所以看到的现象是:F中黑色CuO变成光亮的红色,G中澄清石灰水变浑浊。(3)看到的现象是两支试管中紫色KMnO4溶液均褪色,乙试管中溶液褪色较快;通过对比实验知,MnSO4是该反应的催化剂,加入催化剂能加快反应速率;该反应中MnO被还原生成Mn2+,H2C2O4被氧化生成CO2,离子反应方程式为2MnO+5H2C2O4+6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O。(4)①KMnO4溶液有强氧化性,应该用酸式滴定管量取。②设Na2C2O4的质量分数为x,
2MnO + 5C2O+16H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O
2 5
4×10-4 mol mol
x=×100%=33.5%。
答案:(1)BD (2)吸收CO2气体 F中黑色CuO变成光亮的红色,G中澄清石灰水变浑浊 (3)两支试管中紫色KMnO4溶液均褪色,乙试管中溶液褪色较快 MnSO4(Mn2+)是此反应的催化剂,加入催化剂可以使化学反应速率加快 2MnO+5H2C2O4+6H+===10CO2↑+2Mn2++8H2O (4)①酸式 ②33.5%
27.(14分)二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”,由合成气制备二甲醚的主要原理如下:
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-90.7 kJ·mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5 kJ·mol-1
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.2 kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的 ΔH=________ kJ·mol-1。
(2)在不同温度下,按照相同物质的量投料,发生反应①。测得CO的平衡转化率与压强的关系如图甲所示。下列说法中正确的是________(填序号)。
A.反应温度:T1>T2
B.混合气体密度:ρ(x)>ρ(w)
C.混合气体平均摩尔质量:M(y)
(3)采用一种新型的催化剂(主要成分是CuMn合金),利用CO和H2制备二甲醚(DME)。由图乙可知,催化剂中约为________时最有利于二甲醚的合成。
(4)高温时,二甲醚蒸气发生分解反应:CH3OCH3(g)CH4(g)+CO(g)+H2(g)。迅速将二甲醚引入一个504 ℃的抽成真空的恒容瓶中,在不同时刻测定瓶内压强p总如下表:
t/min
0
10
20
30
40
50
p总/kPa
50.0
78.0
92.0
99.0
100
100
①该反应达到平衡状态时,二甲醚的转化率为________。
②该反应的平衡常数Kp=________。(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)
(5)一种以二甲醚作为燃料的燃料电池的工作原理如图丙所示,则负极的电极反应式为________________________________________。
解析:(1)根据盖斯定律,由①×2+②+③可得:3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g),则有ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3=2×(-90.7 kJ·mol-1)+(-23.5 kJ·mol-1)+(-41.2 kJ·mol-1)=-246.1 kJ·mol-1。
(2)反应①的ΔH1<0,压强一定时,升高温度,平衡逆向移动,CO的平衡转化率降低,则反应温度:T1
(3)由题图乙可知,随催化剂中增大,DME的选择性先增大后减小,当≈2.0时,DME的选择性最高,CO2、CH3OH的选择性较小,且CO的转化率也较高,故最有利于二甲醚的合成。
(4)①设起始二甲醚的物质的量为a mol,压强为50.0 kPa,达到平衡时气体总压强为100 kPa,此时气体总物质的量为2a mol,利用“三段式法”进行计算:
CH3OCH3(g)CH4(g)+CO(g)+H2(g)
起始量/mol a 0 0 0
转化量/mol x x x x
平衡量/mol a-x x x x
则有a-x+x+x+x=2a,解得x=0.5a,故二甲醚的转化率为×100%=50%。②达到平衡时,四种气体的物质的量相等,其物质的量分数均为,平衡分压均为25.0 kPa,则该反应的平衡常数为Kp==625.0。
(5)二甲醚在负极上发生氧化反应,该燃料电池的电解质呈酸性,则负极反应式为CH3OCH3+3H2O-12e-===2CO2↑+12H+。
答案:(1)-246.1 (2)BD (3)2.0
(4)①50% ②625.0
(5)CH3OCH3+3H2O-12e-===2CO2↑+12H+
28.(15分)金属钒熔点高、硬度大,具有良好的可塑性和低温抗腐蚀性。工业常用钒炉渣(主要含FeO·V2O3,还有少量Al2O3、CuO等杂质)提取金属钒,流程如图:
已知:
Ⅰ.钒有多种价态,其中+5价最稳定,钒在溶液中主要以VO和VO的形式存在,存在平衡:VO+H2OVO+2H+。
Ⅱ.部分离子的沉淀pH:
Cu2+
Fe2+
Fe3+
开始沉淀pH
5.2
7.6
2.7
完全沉淀pH
6.4
9.6
3.7
回答下列问题:
(1)碱浸步骤中最好选用______________(填字母)。
a.NaOH溶液 B.氨水 c.纯碱溶液
(2)焙烧的目的是将FeO·V2O3转化为可溶性NaVO3,其中铁元素全部转化为+3价的氧化物,写出该反应的化学方程式:__________________________________。
(3)溶液1到溶液2的过程中,调节pH至8有两个目的,一是除去________离子,二是促使__________________________________________________________。
(4)沉钒过程中得到NH4VO3沉淀需要洗涤,写出实验室洗涤的操作方法____________________。
(5)常用铝热反应法由V2O5冶炼金属钒,请写出反应的化学方程式:______________。
(6)钒的化合物也有广泛的用途,如一种新型铝离子可充电电池的结构如图所示。
已知放电时电池反应为xAl+VO2===AlxVO2↓,则放电时正极的电极反应式为____________________。
解析:钒炉渣主要含有FeO·V2O3、Al2O3、CuO,进行碱浸,氧化铝溶解形成偏铝酸盐,过滤后滤液1含有偏铝酸盐,通入二氧化碳得到氢氧化铝沉淀,经过加热分解可得到氧化铝,滤渣1经过空气中焙烧,再用足量的硫酸溶解,溶液1中含有铜离子、铁离子,调节pH到8,铜离子、铁离子沉淀完全,过滤得滤渣2应为氢氧化铜和氢氧化铁,同时由于溶液中存在平衡VO+H2OVO+2H+,酸过量会抑制生成NH4VO3,所以要调节溶液的pH,过滤得溶液2中主要含钒元素以VO和VO的形式存在,再加入硫酸铵转化为NH4VO3, NH4VO3加热得到V2O5,V2O5发生铝热反应得到V。
(1)根据上面的分析可知,碱浸要使氧化铝溶解,所以只能用强碱,故选a。
(2)焙烧的目的是将FeO·V2O3转化为可溶性NaVO3,其中铁元素全部转化为+3价的氧化物,根据此信息可知方程式为4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2。
(3)溶液1到溶液2的过程中,调节pH至8一是能使铜离子、铁离子沉淀完全,二是由于溶液中存在平衡VO+H2OVO+2H+,酸过量会抑制生成NH4VO3。
(4)沉钒过程中得到NH4VO3沉淀需要洗涤,洗涤时应往漏斗中加水至浸没沉淀,让水自然流下,重复2~3次。
(5)铝热反应由V2O5冶炼金属钒的化学方程式为10Al+3V2O55Al2O3+6V。
(6)该电池的负极为铝,失电子发生氧化反应,电极反应式为Al-3e-===Al3+。电池的总反应为xAl+VO2===AlxVO2↓,则正极反应为总反应减去负极反应,正极电极反应式为VO2+xAl3++3xe-===AlxVO2。
答案:(1)a (2)4FeO·V2O3+4Na2CO3+5O28NaVO3+2Fe2O3+4CO2
(3)Fe3+、Cu2+ VO转化为VO
(4)洗涤时应往漏斗中加水至浸没沉淀,让水自然流下,重复2~3次
(5)10Al+3V2O55Al2O3+6V
(6)VO2+xAl3++3xe-===AlxVO2
(二)选考题:共45分.请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题做答,并用2B铅笔在答题卡上把所选题目的题号涂黑.注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致,在答题卡选答区域指定位置答题.如果多做,则每学科按所做的第一题计分.
35.【化学——选修3:物质结构与性质】(15分)
钛及其化合物的应用越来越受到人们的关注。
(1)基态Ti原子核外电子排布的能量最高的能级符号是______。与钛同周期的元素中,基态原子的未成对电子数与钛相同的有________种。
(2)钛比钢轻,比铝硬,是一种新兴的结构材料。钛硬度比铝大的原因是_____________
______________________________________。
(3)催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合,其结构如图所示。
①M中,碳原子的杂化形式有________种。
②M中,不含________(填标号)。
a.π键 b.σ键 c.配位键
d.氢键 e.离子键
(4)金红石(TiO2)是含钛的主要矿物之一,具有典型的四方晶系结构。其晶胞结构(晶胞中相同位置的原子相同)如图所示。
①4个微粒A、B、C、D中,属于氧原子的是________。
②若A、B、C的原子坐标分别为A(0,0,0)、B(0.69a,0.69a,c)、C(a,a,c),则D的原子坐标为D(0.19a,________,________);钛氧键键长d=________(用代数式表示)。
解析:(1)基态Ti原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2,能量最高的能级符号为3d。钛的3d能级上有2个未成对电子,第四周期元素中,基态原子的未成对电子数为2的元素还有Ni(3d84s2)、Ge(4s24p2)、Se(4s24p4),共3种。(2)钛、铝均为金属晶体,其硬度取决于金属键强弱。Ti原子的价电子数比Al多,金属键更强,因此钛硬度比铝大。(3)①M的结构如图,1类碳原子的杂化类型为sp2,2类碳原子的杂化类型为sp3。②M中,C—C键、C—H键、C—O键、Ti—Cl键属于σ键,苯环中存在大π键、Ti与O间存在配位键,M中不存在氢键与离子键。(4)①金红石晶胞结构中A类原子个数:8×1/8=1,B类原子个数:4×1/2=2,D类原子个数为2、体心原子个数为1,根据TiO2知Ti、O个数比为1∶2,则1个晶胞中Ti原子的个数为2,O原子的个数为4,故属于氧原子的是B、D。②根据晶胞结构,D在底面投影为,其横坐标为0.19a,则纵坐标为a-0.19a=0.81a,故D的原子坐标为(0.19a,0.81a,0.5c)。B、C在底面投影为,钛氧键键长(即BC段距离)为d,则有d2=(0.31a)2+(0.31a)2,则d=0.31×a。
答案:(1)3d 3
(2)Ti原子的价电子数比Al多,金属键更强(或Ti的原子化热比Al大,金属键更强等其他合理答案)
(3)①2 ②de (4)①BD ②0.81a 0.5c 0.31×a
36.【化学——选修5:有机化学基础】(15分)
化合物H是一种有机材料中间体。实验室由芳香化合物A制备H的一种合成路线如下:
已知:①RCHO+R′CHO
③
请回答下列问题:
(1)芳香化合物B的名称为________,C的同系物中相对分子质量最小的结构简式为________。
(2)由F生成G的第①步反应类型为________________。
(3)X的结构简式为________________。
(4)写出D生成E的第①步反应的化学方程式____________________________________
________________________________________________________________________。
(5)G与乙醇发生酯化反应生成化合物Y,Y有多种同分异构体,其中符合下列条件的同分异构体有________种,写出其中任意一种的结构简式________________。
①分子中含有苯环,且能与饱和碳酸氢钠溶液反应放出CO2;
②其核磁共振氢谱显示有4种不同化学环境的氢原子,且峰面积之比为6∶2∶1∶1。
(6)写出以为原料制备化合物的合成路线,其他无机试剂任选。
解析:(1)根据已知反应和合成H的路线图可知,A发生已知反应①,产物为、CH3CHO,故芳香化合物B的名称为苯甲醛,CH3CHO的同系物中相对分子质量最小的为HCHO。(2)结合已知反应②可知,B和C发生已知反应②,产物D为,与新制Cu(OH)2反应后酸化,—CHO转化为—COOH,E为,E与Br2发生加成反应得到的F为,根据F→G的第①步反应条件,可知该反应为消去反应。(3)F发生消去反应后酸化得到的G为,根据G+X―→H,结合已知反应③可以推断X为。(4)D生成E的第①步反应为:+2Cu(OH)2+NaOH+Cu2O↓+3H2O。(5)G为,与乙醇发生酯化反应生成的化合物Y为,根据①知其同分异构体含有苯环和羧基,结合②知符合条件的同分异构体有
答案:(1)苯甲醛 HCHO
(2)消去反应
(3)
1
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