高考化学物质结构与性质测试题+有机化学基础测试题+化学反应速率和化学平衡测试题 39页

高考化学物质结构与性质测试题 +有机化学基础测试题+化学反应速率和化学平衡测试题 专题 16 物质结构与性质(附参考答案) 一、选择题(每小题 5 分，共 45 分) 1．下列有关电负性的说法中正确的是( ) A．主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大 B．在元素周期表中，元素电负性从左到右越来越大 C．金属元素电负性一定小于非金属元素电负性 D．在形成化合物时，电负性越小的元素越容易显示正价 解析：本题考查了电负性的有关应用。主族元素原子的电离能、电负性变 化趋势基本相同，但电离能有特例，如电负性：O>N，但第一电离能：N>O，A 错误。B、C 选项没有考虑过渡元素的情况。 答案：D 2．下列说法中正确的是( ) A．分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定 B．元素周期表中的第ⅠA 族(除 H 外)和第ⅦA 族元素的原子间不能形成共 价键 C．水分子可表示为 HO—H，分子中键角为 180° D．H—O 键键能为 463 kJ·mol－1，即 18gH2O 分解成 H2 和 O2 时，消耗能量 为 2×463 kJ 解析：分子中键能越大，键长越短，分子越稳定，选项 A 错误；元素周期 表中的ⅠA 族(除 H 外)是活泼金属，ⅦA 族元素是活泼非金属，它们形成的化合 物中是离子键而不是共价键，选项 B 正确；水分子中键角为 105°，选项 C 错误； 18 g H2O 分解成氢原子和氧原子时消耗能量为 2×463 kJ，选项 D 错误。 答案：B 3．下列化学用语表示正确的是( ) A．甲基的电子式： B．氮原子的轨道表示式： C．氯离子的最外层电子排布：3s23p6 D．硫离子的结构示意图： 解析：—CH3 是 CH4 失去一个 H 原子剩余的部分，其电子式为 ；根 据洪特规则，电子应优先占据原子轨道，且自旋方向相同，N 的轨道排布式为 ，故 B 不正确；Cl－最外层达到 8e－稳定结构，C 正确； S2－核内有 16 个质子，且带正电荷，结构示意图为 。 答案：C 4．航天员专用水必须是健康的，必须保存原水中对人体有益的矿物质和微 量元素，应选择 pH 呈弱碱性、小分子团的健康水。由解放军总装备部军事医学 研究所研制的小分子团水，具有饮用量少、渗透力强、生物利用率高、在人体 内储留时间长、排放量少的特点。下列关于小分子团水的说法正确的是( ) A．水分子的化学性质改变了 B．水分子中氧氢键键长缩短了 C．水分子间作用力减小了 D．水分子间结构、物理性质改变了 解析：小分子团水的特点，说明水分子间的氢键发生了变化，随之物理性 质也发生了变化，化学性质并没有改变，形成小分子团作用力增大，但 O—H 键键长未变。 答案：D 5．(2010·浙江理综，8)有 X、Y、Z、W、M 五种短周期元素，其中 X、Y、 Z、W 同周期，Z、M 同主族；X＋与 M2－具有相同的电子层结构；离子半径：Z2 －>W－；Y 的单质晶体熔点高，硬度大，是一种重要的半导体材料。 下列说法中，正确的是( ) A．X、M 两种元素只能形成 X2M 型化合物 B．由于 W、Z、M 元素的氢化物相对分子质量依次减小，所以其沸点依次 降低 C．元素 Y、Z、W 的单质晶体属于同种类型的晶体 D．元素 W 和 M 的某些单质可作为水处理中的消毒剂 解析：由 Y 的单质晶体熔点高，硬度大，是一种重要的半导体材料可知 Y 为 Si 元素，由 X、Y、Z、W 同周期，X＋与 M2－具有相同的电子层结构可知 X 为 Na 元素，M 为 O 元素，Z 为 S 元素，再结合离子半径：Z2－>W－，可知 W 为 Cl 元素。Na 和 O 可形成 Na2O 和 Na2O2，A 不正确；B 中水分子之间存在氢键， 故水的沸点最高；Si 单质是原子晶体，S 单质和 Cl2 都是分子晶体，C 项不正确； O3 和 Cl2 常用于水处理中的消毒剂。 答案：D 6．(双选)(2010·海南化学，19－Ⅰ)下列描述中正确的是( ) A．CS2 为 V 形的极性分子 B．ClO － 3 的空间构型为平面三角形 C．SF6 中有 6 对完全相同的成键电子对 D．SiF4 和 SO 2－ 3 的中心原子均为 sp3 杂化 解析：CS2 与 CO2 的构型相同，为直线形，A 错误；中心原子 Cl 有一对孤 对电子，所以为三角锥形，B 错误；S 原子最外层有 6 个电子，正好与 6 个 F 原 子形成 6 个共价键，C 正确；SiF4 中 Si 有 4 个σ键，SO 2－ 3 中 S 原子形成 3 个σ键 和一对孤对电子，所以 Si、S 均是 sp3 杂化，D 正确。 答案：CD 7．有关晶体的下列说法中正确的是( ) A．分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定 B．原子晶体中共价键越强，熔点越高 C．冰熔化时水分子中共价键发生断裂 D．氯化钠熔化时离子键未被破坏 解析：分子的稳定性由分子的结构决定，分子晶体中分子间作用力越大， 则分子晶体的熔、沸点越高，分子内共价键键能越大，则分子越稳定；冰中水 分子间存在氢键，冰熔化时断裂了氢键；NaCl 中 Na＋、Cl－之间存在离子键， NaCl 熔化成 Na＋、Cl－时一定破坏了离子键。 答案：B 8．(2010·安徽安庆联考)下列各晶体熔、沸点高低的比较，正确的是( ) A．硅>金刚石>金刚砂 B．CsCl>KCl>NaCl C．SiO2>CO2>Hg D．H2O>NH3>H2 解析：A 中都是原子晶体，由于共价键键能：C—C> C—Si >Si—Si，所以 沸点：金刚石>金刚砂>硅；B 中都是离子晶体，由于离子半径：Cs＋>K＋>Na＋， 所以沸点：CsClHg>CO2；D 中 NH3、H2O 均能形成氢键，则 H2 沸 点最低，且 H2O 常温下为液体，NH3 为气体，D 正确。 答案：D 9．(2011·北京东城联考)下列叙述正确的是( ) A．1 个甘氨酸分子中存在 9 对共用电子 B．PCl3 和 BCl3 分子中所有原子的最外层都达到 8 电子稳定结构 C．H2S 和 CS2 分子都是含极性键的极性分子 D．熔点由高到低的顺序是：金刚石>碳化硅>晶体硅 解析：甘氨酸的结构式为 由结构式可以看出 1 个 甘氨酸分子中存在 10 对共用电子，错误。选项 B 中根据|元素的化合价|＋原子 的最外层电子数＝8，则该原子的最外层达到 8 个电子的稳定结构，BCl3 中 B 原 子的最外层电子数为 3，化合价为＋3，因此 B 原子未达到 8 个电子的稳定结构， 错误。选项 C 中 H2S 和 CS2 都是以极性键结合而成，H2S 的空间结构呈 V 形， 正负电荷重心不重合，属于极性分子，而 CS2 为直线形分子，正负电荷重心重 合，属于非极性分子，错误。选项 D 中三种物质均为原子晶体，原子晶体的熔 点与该晶体中的原子半径有关，一般来说，原子半径小的，熔点高，所以选项 D 正确。 答案：D 二、非选择题(共 55 分) 10．(10 分)已知元素的电负性和原子半径一样，也是元素的一种基本性质， 下面给出 14 种元素的电负性： 元素 Al B Be C Cl F Li 电负性 1.61 2.04 1.57 2.55 3.16 3.98 0.98 元素 Mg N Na O P S Si 电负性 1.31 3.04 0.93 3.44 2.19 2.58 1.90 (1)根 据 上 表 给 出 的 数 据 ， 可 推 知 元 素 的 电 负 性 具 有 的 变 化 规 律 是 ________________________________________________。 (2)预测 Br 和 I 元素电负性的大小关系是________，电负性最小的元素在周 期表中的位置是________。(放射性元素除外) (3)离子化合物和共价化合物之间没有绝对的界限，习惯上把 SrI2 看作离子 化合物，把 BaS 看作共价化合物。(电负性：Sr＝0.95；I＝2.66；Ba＝0.89；S＝ 2.58)我们把两成键原子的电负性差值用ΔX 表示，请找出用ΔX 来判断离子键或 共价键的数值范围；即当ΔX________时一般为共价键，当ΔX________时一般为 离子键。试判断 AlBr3 中化学键的类型是________。 答案：(1)对同周期元素而言，随核电荷数增加，电负性增大(稀有气体元素 除外) (2)Br>I 第六周期第ⅠA 族 (3)<1.70 >1.70 共价键 11．(10 分)四种短周期元素 A、B、C、D 的性质或结构信息如下。 信息①：原子半径大小：A>B>C>D 信息②：四种元素之间形成的某三种分子的比例模型及部分性质： 甲：是地球上最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资 源，也是生物体最重要的组成部分。 乙：无色，无味而易燃，是 21 世纪的主要能源。 丙：有强氧化性，可以用于消毒杀菌。 请根据上述信息回答下列问题。 (1)甲、乙、丙中含有共同元素是________(填名称)。 (2)B 元素在周期表中的位置________，写出 A 原子的电子排布式： ________。 (3)上述元素的原子 M 层有一个未成对 p 电子的是______(填元素符号)。 (4)B 形成的单质晶体可能为________。 A．离子晶体 B．分子晶体 C．原子晶体 D．金属晶体 解析：元素 A、B、C、D 分别为 Cl、C、O、H 元素。C 元素形成的单质可 能为金刚石(原子晶体)、C60(分子晶体)等。 答案：(1)氢 (2)第二周期第ⅣA 族 1s22s22p63s23p5 (3)Cl (4)BC 12．(10 分)(2011·山东枣庄一模，32)研究物质的微观结构，有助于人们理解 物质变化的本质。请回答下列问题。 (1)C、Si、N 元素的电负性由大到小的顺序是________________ ____。C60 和金刚石都是碳的同素异形体，二者相比较熔点较高的是________。 (2)A、B 均为短周期金属元素。依据下表数据，写出 B 原子的电子排布式： ________。 电离能/kJ·mol－1 I1 I2 I3 I4 A 932 1 821 15 390 21 771 B 738 1 451 7 733 10 540 (3)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其 d 轨道电子排布 有关。一般而言，为 d0 或 d10 排布时，无颜色；为 d1～d9 排布时，有颜色，如 [Co(H2O)6]2＋显粉红色。据此判断，[Mn(H2O)6]2＋________(填“无”或“有”) 颜色。 (4)利用 CO 可以合成化工原料 COCl2、配合物 Fe(CO)5 等。 ①COCl2 分子的结构式为 每个 COCl2 分子内含有几个σ键，几 个π键( ) A．4 个σ键 B．2 个σ键、2 个π键 C．2 个σ键、1 个π键 D．3 个σ键、1 个π键 其中心原子采取________杂化轨道方式。 ②Fe(CO)5 在一定条件下发生分解反应：Fe(CO)5===Fe(s)＋5CO，反应过程 中，断裂的化学键只有配位键，形成的化学键是________________。 解析：(1)电负性的比较可以借用非金属性的强弱比较；非金属性：N>C>Si， 所以电负性：N>C>Si；金刚石是原子晶体，C60 是分子晶体，则沸点：金刚石>C60； (2)由于 A、B 的 I2、I1 相差不大，I3 突然增大，则 A、B 为第ⅡA 族元素， 由于 I1：A>B，则 A 为铍元素，B 为镁元素； (3)由于[Mn(H2O)6]2＋中 Mn2＋的核外电子排布为 1s22s22p63s23p63d5，所以 [Mn(H2O)6]2＋带颜色； (4)①COCl2 中 C 以双键成键，与 C2H4 中 C 的成键相似，所以 C 为 sp2 杂化， 其中有 2 个单键(σ键)，1 个双键(1 个σ键、1 个π键)，答案为 D； ②Fe(CO)5 中 Fe 与 CO 形成配位键，断裂后形成的产物为 Fe，Fe 是金属晶 体，其中 Fe 原子间以金属键结合。 答案：(1)N>C>Si 金刚石 (2)1s22s22p63s2 (3)有 (4)①D sp2 ②金属键 13．(12 分)(2011·山西临汾模拟，21)(1)最近，中国科技大学的科学家们将 C60 分子组装在一单层分子膜表面，在－268℃时冻结分子的热振荡，并利用扫 描隧道显微镜首次“拍摄”到能清楚分辨碳原子间单、双键的分子图像。下列 化合物分子中一定既含碳原子间单键又含有双键的是________。 A．CO2 B．C2H4O C．COCl2 D．H2O2 (2)在化学上，常用一条短线表示一个化学键。在如图所示的结构中，直线 不表示化学键或不完全表示化学键的是________。 (3)下表列出了核电荷数为 21～25 的元素的最高正化合价，回答下列问题： 元素名称 钪 钛 钒 铬 锰 元素符号 Sc Ti V Cr Mn 核电荷数 21 22 23 24 25 最高正价 ＋3 ＋4 ＋5 ＋6 ＋7 ①写出下列元素基态原子的核外电子排布式： Sc_________________________________________________； Ti_________________________________________________； V_________________________________________________； Mn________________________________________________。 ②已知基态铬原子的电子排布是 1s22s22p63s23p63d54s1，并不符合构造原理。 人们常常会碰到客观事实与理论不相吻合的问题，当你遇到这样的问题时，你 的态度是_____________________。 ③对比上述五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价，你发现 的 规 律 是 ________________________ ； 出 现 这 一 现 象 的 原 因 是 ______________________________________。 解析：(1)A 的结构式为 O===C===O；B 为 CH3—CHO 或 C 为 D 为 H—O—O—H，只有选项 C 符合。 (2)石墨晶体中层与层之间为范德华力，因此直线不完全表示化学键；在 CCl4 中，Cl 原子之间的直线只是为了表示四个 Cl 原子形成的正四面体而已，不表示 化学键。 (3)按各原子核外电子排布即可写出其电子排布式；当理论与客观事实不相 符时，一定要尊重客观事实，说明该理论具有一定适用范围或局限性，或该理 论范畴内有特例；根据五种元素原子的核外电子排布与元素的最高正化合价， 可发现的规律为五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最外层 s 电子和次外层 d 电子数目之和；这一现象是由原子结构决定的，电子排布的能 级交错使得部分 d 电子也参与化学反应。 答案：(1)C (2)AC (3)①Sc：1s22s22p63s23p63d14s2 或[Ar]3d14s2 Ti：1s22s22p63s23p63d24s2 或[Ar]3d24s2 V：1s22s22p63s23p63d34s2 或[Ar]3d34s2 Mn：1s22s22p63s23p63d54s2 或[Ar]3d54s2 ②尊重客观事实，注重理论适用范围，掌握特例等等 ③五种元素的最高正化合价数值等于各元素基态原子的最外层 s 电子和次 外层 d 电子数目之和 能级交错使得部分 d 电子也参与化学反应 14．(13 分)(2011·安徽，25)W、X、Y、Z 是四种常见的短周期元素，其原 子半径随原子序数变化如下图所示。已知 W 的一种核素的质量数为 18，中子数 为 10；X 和 Ne 原子的核外电子数相差 1；Y 的单质是一种常见的半导体材料； Z 的电负性在同周期主族元素中最大。 (1)X 位于元素周期表中第________周期第________族；W 的基态原子核外 有________个未成对电子。 (2)X 的单质和 Y 的单质相比，熔点较高的是____________ (写化学式)；Z 的气态氢化物和溴化氢相比，较稳定的是____________(写化 学式)。 (3)Y 与 Z 形成的化合物和足量水反应，生成一种弱酸和一种强酸，该反应 的化学方程式是____________。 (4)在 25℃、101kPa 下，已知 Y 的气态氢化物在氧气中完全燃烧后恢复至原 状 态 ， 平 均 每 转 移 1mol 电 子 放 热 190.0kJ ， 该 反 应 的 热 化 学 方 程 式 是 ____________。 解析：本题综合考查元素周期表、晶体结构、元素化合物知识以及热化学 方程式等知识。根据题意，不难推出 W 为氧，X 为钠，Y 为硅，Z 为氯。(1)氧 的基态原子核外电子排布式为 1s22s22p4，故氧的基态原子核外有 2 个未成对电 子。(2)钠为金属晶体，硅为原子晶体。熔点较高的是硅，Cl 比 Br 的非金属性强， 故 HCl 比 HBr 稳定。(3)该题需根据题目信息即可得出。(4)写出反应方程式，根 据转移电子即可得出焓变。 答案：(1)三 ⅠA 2 (2)Si HCl (3)SiCl4＋3H2O=== H2SiO3↓＋4HCl (4)SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1520.0 kJ·mol－1 专题 17 有机化学基础(附参考答案) 一、选择题(每小题 5 分，共 40 分) 1．(2010·海南化学改编)下列化合物分子中的所有原子都处于同一平面的是 ( ) ①溴苯 ②对二甲苯 ③氯乙烯 ④丙烯 A．①② B．②③ C．③④ D．①③ 解析：对二甲苯与丙烯中都存在甲基，所有原子不可能处于同一平面；而 溴苯可看作一个 Br 取代了苯中一个 H，位于同一平面；氯乙烯可看作乙烯中一 个 H 被一个 Cl 代替，所有原子都位于同一平面内。 答案：D 2．(2011·安徽安庆高三教学质量检测)在核磁共振氢谱中出现两组峰，其氢 原子数之比为 3:2 的化合物是( ) 解析：该题结合分子的对称性以及等效氢规律，考查分子结构中氢原子的 种类。A 不符合，该分子出现两组峰，其氢原子数之比为 3:1；B 不符合，该分 子出现四组峰，其氢原子数之比为 2:1:1:1，C 符合，该分子出现两组峰，其氢 原子数之比为 3:2；D 不符合，该分子出现三组峰，其氢原子数之比为 3:2:1。 答案：C 3．(2010·福建理综，6)下列关于有机物的正确说法是( ) A．聚乙烯可发生加成反应 B．石油干馏可得到汽油、煤油等 C．淀粉、蛋白质完全水解的产物互为同分异构体 D．乙酸乙酯、油脂与 NaOH 溶液反应均有醇生成 解析：聚乙烯 CH2—CH2 无碳碳双键，A 错误；石油分馏可得到汽油、 煤油，B 错误；淀粉完全水解只生成葡萄糖，蛋白质水解生成氨基酸，C 错误； 乙酸乙酯水解生成乙醇，油脂水解生成甘油，均属于醇，D 正确。 答案：D 4．在举国欢庆新中国 60 华诞之际，北京大街小巷对大量盆栽鲜花施用了 S －诱抗素剂，以保证鲜花盛开，S－诱抗素的分子结构如图所示，下列关于该分 子的说法正确的是( ) A．S－诱抗素含有碳碳双键、羟基、羰基、羧基 B．S－诱抗素能与氯化铁溶液发生显色反应 C．S－诱抗素能发生加成反应、水解反应、氧化反应 D．1 mol S－诱抗素在一定条件下可分别与 4 mol H2、2 mol NaOH 发生反 应 解析：根据 S－诱抗素的分子结构可知，它含有碳碳双键、羟基、羰基和羧 基，A 选项正确；S－诱抗素分子中的六元环不是苯环，因此没有酚羟基，不能 发生显色反应，B 选项错误；S－诱抗素分子中不含酯基，也没有卤素原子，故 它不能发生水解反应，C 选项错误；由于 S－诱抗素分子中羟基为醇羟基，不能 与氢氧化钠反应，只有羧基与氢氧化钠发生中和反应，羰基能与氢气发生加成 反应，1mol S－诱抗素在一定条件下可分别与 4 molH2、1 mol NaOH 发生反应， D 选项错误。 答案：A 5．某化合物的结构(键线式)及球棍模型如下： 该有机分子的核磁共振谱图如下(单位是 ppm)。 下列关于该有机物的叙述正确的是( ) A．该有机物不同化学环境的氢原子有 8 种 B．该有机物属于芳香族化合物 C．键线式中的 Et 代表的基团为—CH3 D．该有机物不能发生消去反应 解析：A 项中判断氢原子的种类可根据球棍模型，也可根据核磁共振峰有 8 组，从而确定氢原子有 8 种，正确。B 项该分子中不含有苯环，不属于芳香族化 合物，错误。C 项中结合其球棍模型知 Et 为—CH2CH3，错误。D 项中连接羟基 的碳的相邻碳上有氢原子，故该有机物在一定条件下能发生消去反应，错误。 答案：A 6 ． (2011· 北 京 海 淀 区 高 三 模 拟 ) 有 机 物 M 的 结 构 简 式 为 ： 有关 M 的下列叙述中正确的是 ( ) A．可与 H2 反应，1 mol M 最多消耗 5 mol H2 B．可与浓溴水反应，1 mol M 最多消耗 4 mol Br2 C．可与 NaOH 溶液反应，1 mol M 最多消耗 3 mol NaOH D．常温下，M 在水中的溶解度小于苯酚在水中的溶解度 解析：M 中含有 1 个苯环和 1 个双键，故 1 mol M 可与 4 mol H2 加成，A 错；M 中酚羟基的两个邻位可与 Br2 发生取代反应，双键可与 Br2 加成，故 1 mol M 可消耗 3 mol Br2，B 错；1 mol M 中含有 1 mol 酚羟基、1 mol 氯原子和 1 mol 由酚羟基和羧基形成的酯基，1 mol酚羟基和1 mol氯原子水解时，分别消耗1 mol NaOH,1 mol 由酚羟基和羧基形成的酯基水解时，要消耗 2 mol NaOH，故 1 mol M 最多消耗 4 mol NaOH，C 错；由于 M 中的 是一 个憎水基，故 M 在水中的溶解度小于苯酚在水中的溶解度，D 正确。 答案：D 7．贝诺酯是由阿司匹林、扑热息痛经化学法拼合制备的解热镇痛抗炎药， 其合成反应式(反应条件略去)如下： 下列叙述错误．．的是( ) A．FeCl3 溶液可区别阿司匹林和扑热息痛 B．1 mol 阿司匹林最多可消耗 2 mol NaOH C．常温下贝诺酯在水中的溶解度小于扑热息痛 D．C6H7NO 是扑热息痛发生类似酯水解反应的产物 解析： 答案：B 8．(2010·全国理综Ⅱ)三位科学家因在烯烃复分解反应研究中的杰出贡献而 荣获 2005 年度诺贝尔化学奖，烯烃复分解反应可示意如下： 下列化合物中，经过烯烃复分解反应可以生成 的是( ) A. B. C. D. 解析：据题中信息可知 A 的反应产物为 与 CH2===CH2，B 的反应 产物为 CH2===CH—CH3 与 ，C 的反应产物为 与 CH2===CH2， D 的反应产物为 与 CH2===CH－CH3。 答案：A 二、非选择题(共 60 分) 9．(20 分)(2010·浙江理综，28)最近科学家获得了一种稳定性好、抗氧化能 力强的活性化合物 A，其结构如下： A B 在研究其性能的过程中，发现结构片段 X 对化合物 A 的性能起了重要作用。 为了研究 X 的结构，将化合物 A 在一定条件下水解只得到 B(如上)和 C。经元 素分析及相对分子质量测定，确定 C 的分子式为 C7H6O3，C 遇 FeCl3 水溶液显 紫色，与 NaHCO3 溶液反应有 CO2 产生。 请回答下列问题： (1)化合物 B 能发生下列哪些类型的反应________。 A．取代反应 B．加成反应 C．缩聚反应 D．氧化反应 (2)写出化合物 C 所有可能的结构简式________。 (3)化合物 C 能经下列反应得到 G(分子式为 C8H6O2，分子内含有五元环)： ①确认化合物 C 的结构简式为________。 ②F→G 反应的化学方程式为________。 ③化合物 E 有多种同分异构体，1H 核磁共振谱图表明，其中某些同分异构 体含有苯环，且苯环上有两种不同化学环境的氢，写出这些同分异构体中任意 三种的结构简式________。 解析：(1)B 中含有的官能团有—OH 和碳碳双键，—OH 可发生取代反应， 碳碳双键能与溴水发生加成反应，也能与酸性 KMnO4 发生氧化反应。 (2)C 的分子式为 C7H6O3，C 遇 FeCl3 水溶液显紫色，可知 C 中含有酚羟基， 与 NaHCO3 溶液反应有 CO2 产生，推知 C 中含有—COOH，故 C 可能的结构简 式为 和 (3)C――→ 还原 D 过程为羧基还原成醇羟基，D――→ HBr E 过程为醇羟基被 Br 原子 取代，E――→ NaCN H3O＋ F 过程与题中已知 RX――→ NaCN H3O＋ RCOOH 的过程原理一样，G 含五元 环可知苯环上两支链相邻，故 C 的结构简式为 F―→G 反应的化 学方程式为 E 的 结构简式为 E 的同分异构体且符合题目要求的化合物的结构简式为 答案：(1)ABD 10．(20 分)(2010·四川理综，28)已知： 以乙炔为原料，通过下图所示步骤能合成有机中间体 E(转化过程中的反应 条件及部分产物已略去)。 其中，A、B、C、D 分别代表一种有机物；B 的化学式为 C4H10O2，分子中 无甲基。 请回答下列问题： (1)A 生成 B 的化学反应类型是__________________。 (2)写出生成 A 的化学反应方程式：__________________。 (3)B 在浓硫酸催化下加热，可生成多种有机产物。写出 2 种相对分子质量 比 A 小的有机产物的结构简式： _____________________________________________________ (4)写出 C 生成 D 的化学反应方程式： ____________________________________________________ (5)含有苯环，且与 E 互为同分异构体的酯有________种，写出其中一种同 分异构体的结构简式：_______________________________。 解析：本题考查学生接受信息的能力，根据题目提供的新信息结合已有的 知识进行综合处理。A 到 B 结合 B 的分子式 C4H10O2，可知由乙炔和甲醛反应 有 2 mol 甲醛参与反应。A 到 B 是与氢气反应属于加成或者还原反应。根据 B 的分子式可知 A 与 2 mol 氢气加成。B 到 C 是进一步氧化为醛，两端的羟基全 部被氧化为醛基。(3)问考查了醇的消去，有三种消去方法，任写两种即可。(4) 要想做对这一问需要仔细观察题目所给第二个信息的反应机理。(5)考查官能团 位置异构，即酯基异构。 答案：(1)加成反应(或还原反应) (2)H—C≡C—H＋2HCHO ――→ 一定条件 HOCH2CCCH2OH (3)CH2===CH—CH2CH2OH、 11．(20 分)(2011·重庆，28)食品添加剂必须严格按照食品安全国家标准 (GB2760－2011)的规定使用。作为食品添加剂中的防腐剂 G 和 W，可经下列反 应路线得到(部分反应条件略)。 (1)G 的制备 ①A 与苯酚在分子组成上相差一个 CH2 原子团，它们互称为________；常 温下 A 在水中的溶解度比苯酚的________(填“大”或“小”)。 ②经反应 A→B 和 D→E 保护的官能团是________。 ③E→G 的化学方程式为________。 (2)W 的制备 ①J→L 为加成反应，J 的结构简式为________。 ②M→Q 的反应中，Q 分子中形成了新的________(填“C—C 键”或“C—H 键”)。 ③用 Q 的同分异构体 Z 制备 为避免 R—OH＋ HO—R ――→ 催化剂 △ R—O—R＋H2O 发生，则合理的制备途径为酯化、________、 ________。(填反应类型) ④应用 M→Q→T 的原理，由 T 制备 W 的反应步骤为 第 1 步：________；第 2 步：消去反应；第 3 步：________。(第 1、3 步用 化学方程式表示) 解析：(1)①A 中也含有酚羟基，组成上与苯酚相差一个 CH2 原子团，它们 的关系是同系物；A 的碳原子数比苯酚多，溶解度应小于苯酚的。 ②从 A―→E 过程中结构的变化看，A―→B 过程中酚羟基反应了，D―→E 过程中酚羟基又生成了，故过程中保护的官能团是酚羟基。 ③从 E―→G 的结构变化看，是羧基生成了酯基，故发生的是酯化反应，方 程式为： (2)①J 能跟 2HCl 加成，说明 J 中有两个碳碳双键或碳碳三键，J 中只有两 个碳，故 J 是乙炔，结构简式为 HC≡CH。 ②两个乙醛发生反应时，其中一分子乙醛断开碳氧双键，另一分子乙醛断 开α－H，H 原子接到氧原子上，剩余的部分接到碳原子上，故新形成的化学键 是 C—C 键。 ③ 的同分异构体经过三步生成 且 第一步是酯化，其结构应为 经过酯化、加聚、水解 即可得到 ④T 中有 4 个碳原子，而 W 中有 6 个碳原子，故第一步应由 M 和 T 发生类 似 M―→Q 的反应，方程式为： 答案：(1)①同系物 小 ②—OH 专题 6 化学反应速率和化学平衡(附参考答案) 一、选择题(每小题 6 分，共 48 分) 1．在 一体积可 变的密 闭容器中 ，加入 一定量的 X、Y ，发 生反应 mX(g) nY(g)；ΔH＝QkJ/mol。反应达到平衡时，Y 的物质的量浓度与温度、 气体体积的关系如下表所示： 下列说法正确的是( ) A．m>n B．Q<0 C．温度不变，压强增大，Y 的质量分数减小 D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动 解析：温度不变时(假设 100℃条件下)，体积是 1L 时 Y 的物质的量为 1mol， 体积为 2L 时，Y 的物质的量为 0.75mol/L×2L＝1.5mol，体积为 4L 时，Y 的物 质的量为 0.53mol/L×4L＝2.12mol，说明体积越小，压强越大，Y 的物质的量越 小，Y 的质量分数越小，平衡向生成 X 的方向进行，m0，B、D 项错误。 答案：C 2．(2011·四川，13)可逆反应①X(g)＋2Y(g) 2Z(g)、②2M(g) N(g) ＋P(g)分别在密闭容器的两个反应室中进行，反应室之间有无摩擦、可滑动的密 封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示： 下列判断正确的是( ) A．反应①的正反应是吸热反应 B．达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体系的压强之比为 14：15 C．达平衡(Ⅰ)时，X 的转化率为 5 11 D．在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中，M 的体积分数相等 解析：根据平衡(Ⅰ)到平衡(Ⅱ)，降低温度，反应①气体的总物质的量减小， 即平衡向正反应方向移动，因此反应①的正反应是放热反应，A 错误；根据反 应②在反应前后的体积变化，可以判断达平衡(Ⅰ)时体系的压强与反应开始时体 系的压强之比为 2.2：2＝11：10，B 错误；根据三段法不难求解 C 项正确；在 平衡(Ⅰ)到平衡(Ⅱ)的过程中降低了反应体系的温度，平衡一定会发生移动，故 在平衡(Ⅰ)和平衡(Ⅱ)中 M 的体积分数一定发生改变，D 项错误。 答案：C 3．已知 H2(g)＋I2(g) 2HI(g) ΔH<0。有相同容积的定容密闭容器甲和 乙，甲中加入 H2 和 I2 各 0.1mol，乙中加入 HI 0.2mol，相同温度下分别达到平 衡。欲使甲中 HI 的平衡浓度大于乙中 HI 的平衡浓度，应采取的措施是( ) A．甲、乙提高相同温度 B．甲中加入 0.1mol He，乙不变 C．甲降低温度，乙不变 D．甲增加 0.1mol H2，乙增加 0.1mol I2 解析：在相同体积和温度的条件下，甲、乙两容器是等效体系，平衡时两 容器中各组分的浓度相同；若提高相同的温度，甲、乙两体系平衡移动的情况 相同；若向甲中加入一定量的 He，平衡不移动；若向甲中加 0.1mol H2 和向乙 中加 0.1mol I2，则使平衡移动的效果相同；而降低甲的温度会使平衡向正向移 动，c(HI)提高。 答案：C 4．(2010·福建理综，12)化合物 Bilirubin 在一定波长的光照射下发生分解反 应，反应物浓度随反应时间变化如下图所示，计算反应 4～8min 间的平均反应 速率和推测反应 16min 时反应物的浓度，结果应是( ) A．2.5 μmol·L－1·min－1 和 2.0 μmol·L－1 B．2.5 μmol·L－1·min－1 和 2.5 μmol·L－1 C．3.0 μmol·L－1·min－1 和 3.0 μmol·L－1 D．5.0 μmol·L－1·min－1 和 3.0 μmol·L－1 解析：据图可知，4min 时化合物 Bilirubin 的浓度为 20μmol/L,8min 时其浓 度为 10μmol/L，因此 4～8min 间的平均反应速率为20μmol/L－10μmol/L 4 min ＝2.5 μmol/(L·min)。进一步分析图像可知 0～4min 间的平均反应速率为 40μmol/L－20μmol/L 4 min ＝5.0μmol/(L·min)，由以上分析数据大致可确定平均分解速 率基本呈等比递减变化，因此可估算 8～12min 间平均分解速率为 1.25μmol/(L·min)，12～16min 间平均分解速率为 0.625 μmol/(L·min)，因此 16min 时反应物的浓度大致应为 10μmol/L－1.25μmol/(L·min) ×4min－ 0.625μmol/(L·min)×4min＝2.5μmol/L，故 B 项正确。 答案：B 5．(2011·湖南九校联考)在一个容积为 VL 的密闭容器中，放入 2L A(g)和 1L B(g)，在一定条件下发生下列反应：3A(g)＋B(g) aC(g)＋2D(g)。达到平衡后， A 物质的量浓度减小1 2 ，混合气体的平均摩尔质量增大1 8 ，则该反应的化学方程 式中 a 的值是( ) A．1 B．2 C．3 D．4 解析：混合气体的平均摩尔质量＝m 总 n 总 ，在密闭容器中气体的质量不变，混 合气体的平均摩尔质量增大，则 n 总值减小，故 a 值只能为 1，故选 A。 答案：A 6．(2011 年湖北鄂州高三期末)反应 N2O4(g) 2NO2(g) ΔH＝57 kJ·mol－1， 在温度为 T1、T2 时，平衡体系中 NO2 的体积分数随压强变化曲线如图所示。下 列说法正确的是( ) A．A、C 两点的反应速率：A>C B．B、C 两点的反应速率：B＝C C．A、C 两点混合气体的平均相对分子质量：A>C D．由状态 B 到状态 A，可以用加热的方法 解析：本题考查化学反应速率及化学平衡图象问题。由反应可知，该反应 的正反应为体积增大的吸热反应。增大压强，正逆反应速率都增大，故 C>A，A 项错误；根据“定一议二”的原则，当压强一定，升高温度，平衡向吸热反应 方向移动，NO2 的体积分数增大，故由图象可知，T2>T1，温度越高，反应速率 越大，故 BA，C 项错误；升温向 吸热反应方向进行，若增大 NO2 的体积分数，可采用加热的方法，D 项正确。 答案：D 7．在一定条件下，将 3mol A 和 1mol B 两种气体混合于固定容积为 2L 的 密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(g)。2min 末该反应达 到平衡，生成 0.8mol D，并测得 C 的浓度为 0.2mol·L－1。下列判断错误的是( ) A．x＝1 B．2min 内 A 的反应速率为 0.3mol·(L·min)－1 C．B 的转化率为 50% D．若混合气体的平均相对分子质量不变，则表明该反应达到平衡状态 解析：由题意可知 2min 末生成的 C 为 0.2mol·L－1×2L＝0.4mol， 依 3A(g)＋B(g) xC(g)＋2D(g) 始态：3mol 1mol 0 0 转化：1.2mol 0.4mol 0.4mol 0.8mol x ：2＝0.4mol：0.8mol，所以 x＝1 ，A 正确；B 的转化率为 40%，C 错 误；vA 3 ＝vB 1 ＝vC 1 ＝vD 2 ，所以v(A)＝3v(C)＝3×0.2 mol·L－1 2 min ＝0.3mol·(L·min) －1，B 正确；假设平衡右移，移动前后气体的质量不变，物质的量减少，即平均 相对分子质量减小，所以只有平衡不移动混合气体的平均相对分子质量才不变， D 正确。 答案：C 8．(2011·江苏，15)(双选)700℃时，向容积为 2L 的密闭容器中充入一定量 的 CO 和 H2O，发生反应： CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) 反应过程中测定的部分数据见下表(表中 t2>t1)： 反应时间/min n(CO)/mol n(H2O)/mol 0 1.20 0.60 t1 0.80 t2 0.20 下列说法正确的是( ) A．反应在 t1min 内的平均速率为 v(H2)＝0.40 t1 mol·L－1·min－1 B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入 0.60mol CO 和 1.20mol H2O， 达到平衡时 n(CO2)＝0.40mol C．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入 0.20mol H2O，与原平衡相比， 达到新平衡时 CO 转化率增大，H2O 的体积分数增大 D．温度升高至 800℃，上述反应平衡常数为 0.64，则正反应为吸热反应 解析：本题主要考查学生对速率概念与计算，平衡常数概念与计算，平衡 移动等有关内容的理解和掌握程度。反应在 t1min 内的平均速率应该是 t1min 内 H2 浓度变化与 t1 的比值，而不是 H2 物质的量的变化与 t1 的比值，A 项错误；因 为反应前后物质的量保持不变，保持其他条件不变，平衡常数不会改变，起始 时向容器中充入 0.60mol CO 和 1.20mol H2O，与起始时向容器中充入 0.60mol H2O 和 1.20mol CO 效果是一致的，到达平衡时，n(CO2)＝0.40mol，B 项正确； 保持其他条件不变，向平衡体系中再通入 0.20molH2O，与原平衡相比，平衡向 右移动，达到新平衡时 CO 转化率增大，H2O 转化率减小，H2O 的体积分数会 增大，C 项正确；原平衡常数可通过三段式列式计算(注意浓度代入)结果为 1， 温度升至 800℃，上述反应平衡常数为 0.64，说明温度升高，平衡是向左移动的， 那么正反应应为放热反应，D 项错误。 答案：BC 二、非选择题(共 52 分) 9．(17 分)(2011·新课标，27)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂 作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已 知 H2(g)、CO(g)和 CH3OH(l)的燃烧热ΔH 分别为－285.8 kJ·mol－1、－283.0 kJ·mol －1 和－726.5 kJ·mol－1。请回答下列问题： (1)用太阳能分解 10mol 水消耗的能量是________kJ； (2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为________； (3)在容积为 2L 的密闭容器中，由 CO2 和 H2 合成甲醇，在其它条件不变的 情况下，考查温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T1、T2 均大于 300℃)； 下列说法正确的是________(填序号)。 ①温度为 T1 时，从反应开始到反应达到平衡，生成甲醇的平均速率为 v(CH3OH)＝nA tA mol·L－1·min－1 ②该反应在 T1 时的平衡常数比 T2 时的小 ③该反应为放热反应 ④处于 A 点的反应体系的温度从 T1 变到 T2，达到平衡时 nH2 nCH3OH 增大 (4)在 T1 温度时，将 1mol CO2 和 3mol H2 充入一密闭恒容容器中，充分反应 达到平衡后，若 CO2 的转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为________； (5)在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式 为________、正极的反应式为________。理想状态下，该燃料电池消耗 1mol 甲 醇所产生的最大电能为 702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为________(燃料电 池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量 之比)。 解析：(1)由 H2(g)的燃烧热ΔH 为－285.8 kJ·mol－1 知，1mol H2(g)完全燃烧 生成 1mol H2O(l)放出热量 285.8 kJ，即分解 1mol H2O(l)为 1mol H2(g)消耗的能 量为 285.8 kJ，分解 10mol H2O(l)消耗的能量为 2858 kJ。 (2)写出燃烧热的化学方程式： CO(g)＋1/2O2(g)===CO2(g) ΔH＝－283.0 kJ·mol－1 CH3OH(l)＋3/2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.5 kJ·mol－1 用②－①得：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(l) ΔH＝－443.5 kJ·mol－1 (3)据题给图像分析可知，T2 的反应速率大于 T1，由温度升高反应速率增大 可知 T2>T1，因温度升高，平衡时 CH3OH 的物质的量减少，说明可逆反应 CO2 ＋3H2 CH3OH＋H2O 向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，T1 时的平衡 常数比 T2 时的大，③、④正确，②错误。①中反应速率应等于物质的量浓度除 以时间，而不是物质的量除以时间，①错误；选③④。 (4)利用化学平衡的三段模式法计算： CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) 起始 1 3 0 0 变化 α 3α α α 平衡 1－α 3－3α α α 根据压强之比等于物质的量之比，则容器内的压强与起始压强之比为：(4 －2α)/4＝1－α/2 (5)燃料电池是原电池的一种，负极失电子，发生氧化反应；正极得电子， 发生还原反应，在酸性介质中，甲醇燃料电池的负极反应式为 CH3OH＋H2O－ 6e－===CO2＋6H＋，正极反应式为 3 2O2＋6H＋＋6e－===3H2O。该电池的理论效率 为消耗 1mol 甲醇所能产生的最大电能与其燃烧热之比，为 702.1/726.5×100% ＝96.6%。 答 案 ：(1)2858 (2)CH3OH(l) ＋O2(g)===CO(g) ＋2H2O(l) ΔH＝ －443.5 kJ/mol (3)③④ (4)1－α/2 (5)CH3OH＋H2O===CO2＋6H＋＋6e－ 3/2O2＋6H＋＋6e－===3H2O 96.6% 10．(17 分)(2010·海南化学)高炉炼铁过程中发生的主要反应为 1 3Fe2O3(s)＋ CO(g) 2 3Fe(s)＋CO2(g)。 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下： 温度/℃ 1 000 1 150 1 300 平衡常数 4.0 3.7 3.5 请回答下列问题： (1)该反应的平衡常数表达式 K＝________，ΔH________0(填“>”“<”或 “＝”)； (2)在一个容积为 10L 的密闭容器中，1 000℃时加入 Fe、Fe2O3、CO、CO2 各 1.0mol，反应经过 10min 后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率 v(CO2)＝________、CO 的平衡转化率＝________； (3)欲提高(2)中 CO 的平衡转化率，可采取的措施是____。 A．减少 Fe 的量 B．增加 Fe2O3 的量 C．移出部分 CO2 D．提高反应温度 E．减小容器的容积 F．加入合适的催化剂 解析：(1)根据表中平衡常数与温度的关系，温度越高，平衡常数越小，说 明该反应是放热反应，ΔH<0；Fe2O3、Fe 都是固体，不出现在平衡常数表达式 中，则 K＝cCO2 cCO ；(2)设达平衡时转化的 CO 浓度为 xmol·L－1， 1 3Fe2O3(s)＋CO(g) 2 3Fe(s)＋CO2(g) 起始浓度(mol·L－1) 0.1 0.1 转化浓度(mol·L－1) x x 平衡浓度(mol·L－1) 0.1－x 0.1＋x 0.1＋x 0.1－x ＝4.0， x＝0.06 则 v(CO2)＝ΔcCO2 Δt ＝0.06 mol·L－1 10 min ＝0.006mol·L－1·min－1。 CO 的平衡转化率为0.06 0.1 ×100%＝60%。 (3)对于题中反应，由于 Fe、Fe2O3 是固体，改变其量不影响平衡；由于此 反应是一个反应前后气体体积不变的反应，减小容器容积，对平衡没影响，催 化剂不影响平衡；移出部分 CO2，平衡右移，CO 平衡转化率增大；提高反应温 度，平衡左移，CO 平衡转化率减小。 答案：(1)cCO2 cCO < (2)0.006mol·L－1·min－1 60% (3)C 11．(18 分)在某个容积为 2L 的密闭容器中，在 T℃时按下图 1 所示发生反 应：mA(g)＋nB(g) pD(g)＋qE(s) ΔH>0(m、n、p、q)为最简整数比。 (1)图 1 所示，反应开始至达到平衡时，用 D 表示的平均反应速率为 ________mol·L－1·min－1。 (2)T℃时该反应的化学平衡常数 K 的数值为________。 (3)反应达到平衡后，第 6min 时： ①若升高温度，D 的物质的量的变化曲线最可能是________(用图 2 中的 a～ c 的编号作答)； ②若在 6min 时仍为原平衡，此时将容器的容积压缩为原来的一半。请在图 3 中画出 6min 后 B 浓度的变化曲线。 (4)根据化学反应速率与化学平衡理论，联系化工生产实际，你认为下列说 法不正确的是____。 A．化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品 B．有效碰撞理论可指导怎样提高原料的转化率 C．勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品 D．催化剂的使用是提高产率的有效方法 E．正确利用化学反应速率和化学反应限度都可以提高化工生产的综合经济 效益 解析：(1)v(D)＝0.6mol÷2L÷3min ＝0.1mol·L－1·min－1 (2)首先计算出平衡时各物质的物质的量浓度，再根据平衡常数表达式进行 计算。 (3)①因ΔH>0，若升高温度，平衡右移，D 的物质的量增加，选 a。 ②根据图 1 可知，m ：n ：p ：q＝2 ：1 ：3 ：1，又因为 E 为固 体，ΔV＝0，故增大压强对该反应平衡无影响，但体积缩小为原来的一半，浓度 变为原来的 2 倍。 (4)有效碰撞理论可指导怎样提高化学反应速率，但不能提高原料的转化率； 催化剂的使用可大大提高化学反应速率，但不能提高产率。 答案：(1)0.1 (2)0.75 (3)①a ②见图 (4)B、D