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- 2021-07-05 发布
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1.化学与生产、生活、科技密切相关,下列说法正确的是( )
A. 在抗击新冠肺炎疫情中,84消毒液、酒精用作环境消毒剂,是因为它们具有强氧化性
B. “地沟油”经加工处理后,可用来制肥皂、生物柴油,从而实现厨余废物合理利用
C. 工业上,采用雾化技术燃煤的目的是提高煤的燃烧效率、减少SO2的排放
D. “玉兔二号”月球车首次实现在月球背面着陆,其太阳能电池帆板的材料是二氧化硅
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A. 84消毒液具有强氧化性,用于杀菌消毒;酒精能够使蛋白质发生变性,使细菌、病毒失去生理活性,因此用作环境消毒剂,不是因为它具有强氧化性,A错误;
B. “地沟油”主要成分是高级脂肪酸的甘油酯,对人体健康有害,不能食用,经皂化反应后可用来制肥皂,经与甲醇发生酯交换反应可制取生物柴油,从而实现厨余废物合理利用,变废为宝,B正确;
C. 工业上,采用雾化技术燃煤的目的是扩大接触面积,提高煤的燃烧效率、但不能减少SO2的排放,C错误;
D. 太阳能电池帆板的材料是晶体硅,利用其导电性,而二氧化硅则用于制光导纤维,D错误;
故合理选项是B。
2.有机物A的相对分子质量为128,燃烧只生成CO2和H2O,已知A中含有一个六元碳环且A可与NaHCO3溶液反应,则该有机物碳环上一氯代物的数目为(不考虑立体异构)( )
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A含有一个六元碳环且能与NaHCO3溶液反应生成二氧化碳,则A中含有-COOH,有机物A完全燃烧后只生成CO2和H2O,说明没有C、H、O以外元素,A的相对分子质量为128的,A含有一个六碳环,6个碳原子式量为72,-COOH的式量为45,故分子含有1个-COOH,利用残余法可知,剩余基团或原子的总式量为128-72-45=11,故还有11个H原子,A的结构简式为,环上的取代物,除了-COOH
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的邻、间、对位置外,羧基连接的碳也还有氢原子,可以取代,故其环上的一氯代物有4种,故合理选项是C。
3.CO2和CH4催化重整可制备合成气,对减缓燃料危机具有重要的意义,其反应历程示意图如图:
下列说法中错误的是( )
A. 过程①→②是吸热反应
B. Ni是该反应的催化剂
C. 过程①→②既有碳氧键的断裂,又有碳氧键的形成
D. 反应的总化学方程式可表示为:CH4+CO22CO+2H2
【答案】A
【解析】
【分析】
由图可知,发生CH4+CO22CO+2H2,Ni为催化剂,且化学反应中有化学键的断裂和生成,①→②放出热量,以此来解答。
【详解】A.①→②中能量降低,放出热量,故A错误;
B.Ni在该反应中做催化剂,改变反应的途径,不改变反应物、生成物,故B正确;
C.由反应物、生成物可知,①→②既有碳氧键的断裂,又有碳氧键的形成,故C正确;
D.由分析可知,反应的总化学方程式可表示为:CH4+CO22CO+2H2,故D正确;
答案选A。
【点睛】反应物的能量高,生成物的能量低,反应为放热反应,比较吸热反应和放热反应时,需要比较反应物和生成物的能量的相对大小。
4.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A. 在标准状况下,2.24 LSO3中含氧原子数为0.3NA
B. 0.1 mol O2完全反应时,转移的电子数一定为0.4NA
C. 含0.1 mol FeCl3的饱和溶液最多可形成的胶体粒子数为0.1NA
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D. 常温常压下,1.8 g甲基(-CD3)中含有的中子数为0.9NA
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】A. 在标准状况下,SO3呈固态,不能使用气体摩尔体积计算微粒数目,A错误;
B. 若O2与金属Na反应产生Na2O2,每1 mol O2反应转移2 mol电子,则0.1 mol O2完全发生该反应时,转移电子数为0.2NA,B错误;
C. Fe(OH)3胶体的胶粒是许多Fe(OH)3的集合体,所以含0.1 mol FeCl3的饱和溶液形成的胶体粒子数小于0.1NA,C错误;
D. 甲基(-CD3)的式量是18,一个该甲基中含有9个中子,1.8 g甲基(-CD3)的物质的量是0.1 mol,所以其中含有的中子数为0.9NA,D正确;
故合理选项是D。
5.W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,W和X同族。Y原子最外层电子数是W与X原子最外层电子数之和的3倍,是Z原子最外层电子数的2倍。下列说法正确的是
A. 离子半径:W-<X+
B. Z的最高价氧化物的水化物是强碱
C. 化合物XZW4具有强还原性
D. W与Y只能形成10电子化合物
【答案】C
【解析】
【分析】
W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,W和X同族。Y原子最外层电子数是W与X原子最外层电子数之和的3倍,Y最外层电子是6,W和X同族是IA,是Z原子最外层电子数的2倍,Z最外层电子是3。W为H,X为Li,Y为O,Z为Al。
【详解】A. 电子层结构相同的粒子,核电荷数越大,半径越小,离子半径:H->Li+,故A错误;
B. Al的最高价氧化物的水化物是Al(OH)3 ,是两性氢氧化物,故B错误;
C. 化合物LiAlH4中H是-1价,具有强还原性,故C正确;
D. W与Y能形成10电子化合物H2O ,还能形成18电子的化合H2O2 ,故D错误;
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故选C。
【点睛】本题考查元素周期表及其推断,解题关键:W和X同族,Y原子最外层电子数是W与X原子最外层电子数之和的3倍,W和X同族只能是IA,易错点D,氢和氧可形成水和双氧水两种化合物。
6.联胺是火箭的燃料,一种用联胺制成的燃料电池示意图如图(总反应为:N2H4+O2=N2+2H2O),下列说法正确的是( )
A. 该电池工作时,电子从负极经电解质溶液到正极
B. 电池工作一段时间后,溶液的pH减小
C. 负极的电极反应式为:N2H4-4e-=N2↑+4H+
D. 当电路中通过0.1 mol电子时,负极消耗0.56 L的氧气
【答案】B
【解析】
【详解】A. 电子不能经过电解质溶液,在溶液中是离子定向移动,A错误;
B. 电池的总反应为N2H4+O2=N2+2H2O,反应生成水,溶液的浓度减小,pH减小,B正确;
C. 燃料电池的负极发生氧化反应,是肼在反应,肼中的N从-2价升高到0价,碱性环境中不可能大量存在H+,碱性电池中,其电极反应式应为N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O,C错误;
D. 没有说明是否是标准状况下,无法计算气体体积,D错误;
故合理选项是B。
7.依据下列实验现象,所得结论不正确的是
实验
实验现象
①品红溶液红色褪去,经检验溶液中含有SO42-
②加热褪色后的溶液至沸腾,未见颜色恢复,有气体溢出,可使蓝色石蕊试纸变红,遇淀粉碘化钾试纸,无明显变化。
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A. 品红溶液褪色是氯水漂白所致
B. 集气瓶中发生了反应:Cl2 + SO2 + 2H2O H2SO4 + 2HCl
C. 依据现象②可确定产生的气体为SO2
D. 检验SO42-的试剂为:盐酸、BaCl2溶液
【答案】C
【解析】
【详解】A.氯水中的次氯酸能使品红溶液褪色,选项A正确;
B. 集气瓶中氯气与二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸和盐酸,反应方程式为:Cl2 + SO2 + 2H2O H2SO4 + 2HCl,选项B正确;
C. 依据现象②加热褪色后的溶液至沸腾,未见颜色恢复,有气体溢出,说明不含有二氧化硫,产生的气体可能为次氯酸分解产生的O2,选项C不正确;
D. 检验SO42-的试剂为:盐酸、BaCl2溶液,往溶液中加入过量的盐酸酸化,再滴加BaCl2溶液,若产生白色沉淀则溶液中含有SO42-,选项D正确。
答案选C。
【点睛】本题考查常见漂白剂的性质及应用,注意二氧化硫为暂时性的漂白,氯水为永久性的漂白,二者按1:1若完全反应,则生成硫酸和盐酸,失去漂白作用,这也是本题的易错点。
二、非选择题
8.汽车用汽油的抗爆剂约含17%的1,2—二溴乙烷(无色液体,沸点:131℃,熔点:9.3℃)。同学们在实验室拟制备少量1,2—二溴乙烷,流程如图:
任务I:1,2—二溴乙烷的制备(利用如图装置,完成流程图中步骤①和②)
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(i)在冰水冷却下,将24 mL浓硫酸注入12 mL乙醇中混合均匀。
(ii)向D装置的试管中加入3.0 mL液溴(0.10 mol),加入适量水液封,并向烧杯中加入冷却剂。
(ⅲ)连接仪器并检查装置的气密性。向三颈烧瓶中加入碎瓷片,通过M向三颈烧瓶中加入部分硫酸与乙醇的混合物,一部分留在M中。
(iv)先切断C、D的连接处,加热三颈烧瓶,待温度上升到120℃,连接C、D,待温度升到180℃~200℃,通过M慢慢滴入混合液。
(v)继续加热三颈烧瓶,待D中试管内的颜色完全褪去,切断C、D的连接,停止加热。
回答问题:
(1)图中仪器M的名称是_______。
(2)图中B装置中玻璃管的作用是_________。
(3)步骤ⅳ中“先切断C、D的连接处,再加热三颈烧瓶”的原因是______。
(4)装置D的烧杯中需加入冷却剂,下列冷却剂合适的为_______。
A. 冰水混合物 B. 5℃的水 C. 10℃的水
任务Ⅱ:1,2—二溴乙烷的纯化(流程图中步骤③④⑤)
步骤③冷却后,把装置D试管内的产物转移至分液漏斗,用1%的NaOH水溶液洗涤。
步骤④:用水洗涤至中性。
步骤⑤:向所得的有机层中加适量无水氯化钙,过滤,转移至蒸馏烧瓶中蒸馏,收集130℃~132℃的馏分,得到产品4.70 g。
(5)步骤③中加入1%的NaOH水溶液时,发生反应的化学方程式为________。
(6)步骤⑤中加入无水氯化钙的作用为_____。该实验所得产品的产率为_______。
【答案】 (1). 恒压漏斗 (2). 安全瓶,指示B中压强变化,避免气流过快仪器压强过大 (3). 减少气体对溴水搅动,减少溴蒸气的挥发 (4). C (5). Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O (6). 干燥产品(除去产品中的水) (7). 25%
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【解析】
【分析】
结合装置图知,A 装置是浓硫酸与乙醇混合加热用于乙烯的制备,B是安全瓶,防止倒吸,C进行乙烯的净化,除去杂质CO2、SO2,D装置进行 1,2 -二溴乙烷的制备,E进行尾气吸收。B中玻璃管的作用是指示B中的压强变化,避免气流过快引起B中压强过大,在 1,2 一二溴乙烷的净化阶段,第一步加入NaOH溶液是为了吸收剩余的Br2,第二步水洗是为了洗去NaOH溶液,第三步的无水氯化钙用来干燥生成的 1,2 一二溴乙烷,据此分析解答。
【详解】(1)根据图示可知图中仪器M的名称是恒压漏斗;
(2)不论是C装置中NaOH溶液吸收CO2和SO2等酸性杂质气体,倒吸到装置B中,还是装置A中一旦堵塞,装置B中内的液体进入到长玻璃管内,所以装置B的作用是用作安全瓶的作用,可指示B中压强变化,避免气流过快引起压强过大;
(3)加热三口瓶前,先切断瓶C和瓶D的连接处,气体就不能进入到装有溴的装置内,减少气体对溴水搅动,减少溴蒸气的挥发;
(4)溴在常温下,易挥发,乙烯与溴反应时放热,溴更易挥发,冷却可避免溴的大量挥发,故开始反应时为防止液溴挥发,要给装置D的烧杯中降温,又已知:1,2-二溴乙烷的沸点为 131℃,熔点为 9.3℃,在 D 中制备时防止产品堵塞试管,要确保 1,2 一二溴乙烷呈液态,故最好用10℃的冷水,故合理选项是C;
(5)由于溴有挥发性、有毒,根据Br2能够与碱反应产生可溶性物质的性质,用1%的NaOH水溶液吸收多余的Br2,Br2与NaOH反应产生NaBr、NaBrO和H2O,发生反应的离子方程式为:Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O;
(6)分液后,加干燥剂除去产品中的水分,加入无水氯化钙目的是干燥生成的 1,2-二溴乙烷;根据反应方程式为:Br2+CH2=CH2→CH2Br-CH2Br,通入0.10 mol Br2,则理论上产生0.10 mol CH2Br-CH2Br,则1,2 -二溴乙烷理论产量是m(CH2Br-CH2Br)=n·M=0.10 mol×188 g/mol=18.8 g,实际产量是4.70 g,因此1,2-二溴乙烷的产率是×100%=25%。
【点睛】本题考查了1,2-二溴乙烷的制取及物质转化率的计算,解题的关键是把握制备实验的原理,能正确理解设计的实验顺序,清楚每一个实验装置的作用,牢固把握实验基本操作是解答该类题目的保证。
9.氟碳铈矿(主要成分为CeFCO3)是提取稀土化合物、冶炼铈的重要矿物原料,根据如图以氟碳铈矿为原料提取铈的工艺流程图,回答问题:
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(1)CeFCO3中Ce的化合价为_____;氧化焙烧时不能使用陶瓷容器,原因是______。
(2)氧化焙烧后的产物之一为CeO2,则酸浸时发生反应的离子方程式为_________。
(3)HT是一种难溶于水的有机溶剂,则操作I的名称为________。
(4)为了提高酸浸率,可以适当提高反应温度,但温度偏高浸出率反而会减小,其原因是__________。
(5)已知有机物HT能将Ce3+从水溶液中萃取出来,该过程可表示为:Ce3+(水层)+3HT(有机层)CeT3(有机层)+3H+(水层)。向CeT3(有机层)中加入稀硫酸能获得较纯的含Ce3+水溶液,从平衡角度解释其原因:________。
(6)写出向Ce(OH)3悬浊液中通入氧气得到产品Ce(OH)4的化学方程式:________。
(7)298K时,向c(Ce3+)=0.02 mol/L的溶液中加入氢氧化钠来调节溶液的pH,若反应后溶液pH=10,此时Ce3+是否沉淀完全?______。【要求列式计算,已知:Ksp[Ce(OH)3]=1.0×10-20,c(Ce3+)<1.0×10-5 mol/L视为沉淀完全】。
【答案】 (1). +3 (2). 陶瓷会与生成的HF反应 (3). 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O (4). 分液 (5). 温度升高,双氧水发生分解,造成浸出率偏小 (6). 向混合液中加入稀硫酸,使c(H+)增大,平衡向生成Ce3+水溶液方向移动 (7). 4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4 (8). 是
【解析】
【分析】
氟碳铈矿主要化学成分为CeFCO3,由流程可知,氧化焙烧生成二氧化碳、HF气体及CeO2,再加稀硫酸、过氧化氢,发生氧化还原反应:2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O,溶液中加入萃取剂HT,操作I为分液将溶液中的Ce3+萃取出来,再加入稀硫酸得含有Ce3+的溶液,调节溶液的pH得到Ce(OH)3沉淀,再经过氧气氧化发生4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4,过滤、洗涤、干燥可得Ce(OH)4产品,以此来解答。
【详解】(1)CeFCO3中CO32-整体显-2价,F显-1价,根据化合物中正、负化合价代数和为0,可知Ce的价态为+3价;氧化焙烧时不能使用陶瓷容器,这是由于陶瓷容器中含有SiO2,SiO2与HF发生反应:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,因此在该流程氧化焙烧时不能使用陶瓷容器;
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(2)氧化焙烧后的产物之一为CeO2,酸浸时,CeO2与硫酸、H2O2发生氧化还原反应,产生Ce2(SO4)3、O2、H2O,该反应的离子方程式为2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O;
(3)操作I是得到溶液和有机相,是分离互不相容的两层液体物质,因此操作I的名称为分液;
(4)酸浸时加入H2O2,H2O2不稳定,在高温下会发生分解,造成浸出率偏小;
(5)该过程中存在Ce3+(水层)+3HT(有机层)CeT3(有机层)+3H+(水层),向混合液中加入稀硫酸,使溶液中c(H+)增大,化学平衡逆向移动,即向生成Ce3+水溶液的方向移动,从而能获得较纯的含Ce3+水溶液;
(6)向Ce(OH)3悬浊液中通入氧气,发生氧化还原反应得到产品Ce(OH)4,该反应的化学方程式为:4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4;
(7)298K时,向c(Ce3+)=0.02 mol/L的溶液中加入NaOH溶液来调节溶液的pH,若反应后溶液pH=10,则c(OH-)=1.0×10-4 mol/L, Ce3+若形成沉淀,c(Ce3+)×c3(OH-)>Ksp[Ce(OH)3],而此时溶液中c(Ce3+)=mol/L=1.0×10-8 mol/L<1.0×10-5 mol/L,因此Ce3+沉淀完全。
【点睛】本题考查了化学方程式和离子方程式的书写、混合物分离提纯及溶度积常数的应用,把握物质的性质、混合物分离方法、实验技能为解答的关键,侧重考查学生的分析与实验能力,注意氧化还原反应规律及元素化合物知识的应用。
10.中科院一项新研究成果实现了甲烷高效生产乙烯,其反应为:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH>0
物质
燃烧热(kJ/mol)
氢气
285.8
甲烷
890.3
乙烯
1411.5
(1)已知相关物质的燃烧热如表,完成热化学方程式:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH=__。
(2)温度为T1℃时,向1 L的恒容反应器中充入2 mol CH4,仅发生上述反应,反应0~15 min CH4的物质的量随时间变化如图1,实验测得10~15 min时H2的浓度为1.6 mol/L。
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①若图1中曲线a、b分别表示在T1℃时,使用等质量的两种不同的催化剂时,达到平衡过程中n(CH4)变化曲线,判断:催化剂a_____b(填“优于”或“劣于”)。
②在15 min时改变反应条件,导致n(CH4)发生变化(见图1),则改变的条件可能是:_____(任答一条即可)。
(3)实验测得v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)·c2(H2),其中k正、k逆为速率常数仅与温度有关,温度为时,k正与k逆的比值为______(填数值)。若将温度由T1升高到T2,则反应速率增大的倍数v正_______ v逆(填“>”、“=”或“<”),判断的理由是_________。
(4)科研人员设计了甲烷燃料电池并用于电解(如图2)。电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固体,可在高温下传导O2-。
①图中C处的Pt为_______(填“阴”或“阳”)极。
②该电池工作时负极的电极反应式为________。
③用该电池电解饱和食盐水,一段时间后收集到标准状况下气体总体积为112 mL,则阴极区所得溶液在25℃时pH=_______(假设电解前后NaCl溶液体积均为500 mL)。
【答案】 (1). +202.5 kJ/mol (2). 劣于 (3). 升高温度或减小压强 (4). 12.8 (5). > (6). 升高温度,正、逆反应速率都加快,平衡正向移动,v(正)>v(逆),说明正反应速率增大的倍数多于逆反应速率增大的倍数 (7). 阳 (8). CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O (9). 12
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【解析】
【详解】(1)根据已知条件,可得热化学方程式:
①H2(g)+O2(g)=H2O(l) ;ΔH=-285.8 kJ/mol;
②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l); ΔH=-890.3 kJ/mol;
③C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ;ΔH=-1411.5kJ/mol;
根据盖斯定律,将②×2-①×2-③,整理可得:2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH=+202.5 kJ/mol;
(2)①若图1中曲线a、曲线b分别表示在温度T1时,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中n(CH4)变化曲线,可知:b催化剂表面积大,反应速率越快,达到平衡所需时间越短,先达到平衡,该催化剂性能好,b先达到平衡,说明催化剂a劣于催化剂b;
②15 min时,若改变外界反应条件,n(CH4)发生图中所示变化,物质的量随时间变化减小,说明平衡正向进行,正反应为气体体积增大的吸热反应,升高温度或减小压强,平衡正向进行,符合图象变化,故改变的条件是升高温度或减小压强;
(3) v正=k正c2(CH4),v逆=k逆c(C2H4)·c2(H2),其中k正、k逆为速率常数仅与温度有关,温度不变平衡常数不变,反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相同,得到T1温度时k正与k逆的比值;k正c2(CH4)=k逆c(C2H4)·c2(H2), ,对于反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ,反应开始时n(CH4)=2 mol,n(C2H4)=n(H2)=0,反应达到平衡时,H2的浓度为1.6 mol/L,由于容器的容积是1 L,所以平衡时气体的物质的量与浓度数值相等,各种物质的平衡浓度分别是:c(CH4)=(2 -1.6)mol/L=0.4 mol/L,n(C2H4)=0.8 mol/L,n(H2)=1.6 mol/L,因此平衡时K= mol/L=12.8 mol/L,即=12.8 mol/L;升高温度,正、逆反应速率都加快。由于该反应的正反应为吸热反应,根据平衡移动原理:升高温度,平衡向吸热反应方向移动,说明正反应速率增大的倍数大于逆反应速率增大的倍数,速率增大后,由于v(正)>v(逆),使化学平衡正向移动;
(4)①甲烷燃料电池中通入甲烷的电极为原电池负极,通入氧气的电极为原电池的正极,C极与原电池的正极连接为阳极;
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②在原电池负极,CH4失去电子生成CO2,传导离子是O2-,结合电荷守恒、原子守恒,可得负极的电极反应式:CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O;
③n(H2+Cl2)==0.005 mol,根据电解反应方程式:2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,可知每反应产生2 mol气体,同时在阴极得到2 mol NaOH,现在反应产生0.005 mol气体,因此反应产生了0.005 mol NaOH,由于溶液的体积是0.5 L,则阴极附近溶液中c(NaOH)==0.01 mol/L,在室温下水的离子积常数Kw=10-14(mol/L)2,c(H+)= mol/L=10-12 mol/L,所以溶液的pH=12。
11.氮、磷化合物用途非常广泛,如:磷化硼(BP)、磷青铜(Cu3SnP)等。回答问题:
(1)锡(Sn)是第五周期ⅣA元素。基态锡原子的价电子排布式为_____。
(2)PH3分子的空间构型为______。PH3的键角小于NH3的原因是_____。
(3)羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]是牙齿中的重要矿物质,其中羟基(-OH)中氧原子的杂化方式为_____,该化合物所含元素中电负性最大的是_______。
(4)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐,则H3PO3的结构式为______,其为_____元酸,原因是_____。
(5)磷化硼(BP)是倍受关注的耐磨材料,可用作金属表面的保护层,其结构与金刚石类似,晶胞结构如图所示。
①磷化硼晶胞沿z轴在平面的投影图中,B原子构成的几何形状是_______。
②已知晶胞边长a pm,阿伏加德罗常数为NA。则磷化硼晶体的密度为_____g/cm3。
【答案】 (1). 5s25p2 (2). 三角锥形 (3). 元素的电负性N>P,成键电子对离中心原子越近,成键电子对之间的排斥力越大,键角越大 (4). sp3杂化 (5). O (6).
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(7). 二 (8). 酸的元数与其形成的盐种类数目相同 (9). 正方形 (10).
【解析】
【分析】
(1)Sn是50号元素,位于元素周期表第五周期第IVA族,根据构造原理书写基态锡原子的价电子排布式;
(2)PH3与NH3空间构型相同,结合P、N元素的电负性及电子对之间的排斥力大小比较;
(3)根据价层电子对数判断O原子杂化轨道类型;根据元素的非金属性越强,其电负性越大分析判断;
(4)只有羟基(-OH)氢能够与NaOH发生中和反应,酸是几元酸,就可形成几种盐据此分析判断;
(5)①该BP晶体在Z轴上投影,构成的是平面正方形结构;
②根据晶体密度ρ=计算;
【详解】(1)Sn是50号元素,位于元素周期表第五周期第IVA族,价层电子排布式是5s25p2;
(2) P原子价层电子对数为3+ =4,VSEPR构型为正四面体形,由于P原子上有1对孤对电子占据四面体的一个顶点,所以PH3呈三角锥形;由于元素的电负性:N>P,键合电子对偏向N,成键电子对之间的斥力大增大,电子对离中心原子更近,成键电子对之间的排斥力越大,键角越大,所以键角NH3比PH3的大;
(3)在-OH中O原子价层电子对数为4,因此杂化轨道类型为sp3杂化;在羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]中含有的元素有Ca、P、O、H四种,由于元素的非金属性最强的元素是O元素,元素的非金属性越强,其电负性越大,因此物质所含元素电负性最大的是O元素;
(4)由于酸元数与其和碱反应产生的盐种类数目相同,亚磷酸与NaOH反应只能生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐,说明H3PO3是二元酸,分子中含有2个与P原子连接的-OH,其结构式为;
(5)①根据磷化硼(BP)晶胞结构可知B原子在Z轴上投影,形成的是平面正方形结构;
②在1个晶胞中,含有P原子数目为8×+6×=4,4个B原子在晶胞内,所以含有B原子数目为4个,则该晶胞的密度ρ= g/cm3。
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【点睛】本题考查物质结构和性质,涉及原子核外电子排布式的书写、原子的杂化、物质空间构型、酸的元数的判断、晶胞计算等,掌握物质结构基础知识是本题解答的关键,侧重考查学生知识运用、空间想象等能力,难点是(5)中投影图原子位置判断,明确晶胞内4个B原子形成的空间结构排布式关键,在晶胞计算时要结合均摊方法,利用物质密度公式计算。
12.芳香族化合物A(C9H12O)常用于药物及香料的合成,有如图转化关系:
已知:①A的苯环上只有一个支链,支链上有2种不同化学环境的氢原子
②+CO2
回答问题:
(1)A的结构简式为_________,A生成B的反应类型为________。
(2)C的化学式为___________。
(3)由D生成E的反应条件为__________。
(4)H中所含官能团的名称为_____________。
(5)I的结构简式为___________。
(6)由E生成F的化学方程为________。
(7)F有多种同分异构体,写出一种符合下列条件的同分异构体的结构简式________。
①能够发生水解反应和银镜反应;
②属于芳香族化合物且分子中只有一个甲基;
③核磁共振氢谱具有5种不同的吸收峰。
【答案】 (1). (2). 消去反应 (3). C8H8O (4). NaOH水溶液、加热 (5). 羟基、羧基 (6). (7). 2+O2
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2+2H2O (8). 或
【解析】
【分析】
A是芳香族化合物且苯环侧链上有两种处于不同环境下的氢原子,A的不饱和度==4,则侧链没有不饱和键,根据A的分子式,可知A为;B能发生加成反应,说明B分子中含有碳碳双键,则A发生消去反应生成B,B为;B和溴发生加成反应生成D为;B发生氧化反应生成C,结合信息②,可知C为;D发生水解反应生成E为;E发生催化氧化反应生成F为,F含有醛基,与银氨溶液水浴加热,发生银镜反应,然后酸化得到H为,H发生缩聚反应生成I为。
【详解】根据上述分析可知:A是,B是,C是,D是,E是,F是,
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H是,I是。
(1)根据上述分析可知A的结构简式为,A与浓硫酸混合加热,发生消去反应产生B:,所以A生成B的反应类型为消去反应。
(2)C结构简式是,化学式为C8H8O。
(3) D是,E是,D是氯代烃,与NaOH的水溶液混合加热,发生取代反应产生E,所以由D生成E的反应条件为NaOH水溶液、加热。
(4)H是,H中所含官能团的名称为羟基、羧基。
(5)I的结构简式为。
(6) E是,F是,由于E中含有-CH2OH,该羟基可在Cu为催化剂条件下,加热,被氧化变为醛基:-CHO,物质由E变为F。则由E生成F的化学方程为2+O22+2H2O;
(7)F是,F有多种同分异构体,其同分异构体符合下列条件:
①能够发生水解反应和银镜反应,根据物质分子中含有的O原子数可知含有HCOO—;
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②属于芳香族化合物且分子中只有一个甲基;
③核磁共振氢谱具有5种不同吸收峰,说明分子中含有5种不同位置的H原子,则其可能的结构为:或。
【点睛】本题考查有机物推断和有机合成,熟练掌握有机物官能团性质及其转化是本题解答的关键。注意对给予信息的理解,明确官能团变化、碳链变化,注意采用正、逆推断向结合的方法进行推断,侧重考查学生知识综合运用、知识迁移能力。
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