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3 42 4 2 42021 年湖南省普通高中学业水平选择性考试化 学可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 F 19 Na 23 Mg 24 Si 28 Cl 35.5 Ge 73 Br 80I 127一、选择题:本题共 10 小题,每小题 3 分,共 30 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目 要求的。1. 下列有关湘江流域的治理和生态修复的措施中,没有涉及到化学变化的是( )A.定期清淤,疏通河道B.化工企业“三废”处理后,达标排放C.利用微生物降解水域中的有毒有害物质D.河道中的垃圾回收分类后,进行无害化处理解析 A 本题考查了化学变化与物理变化的判断。化学变化的根本特征是有新物质生成。对河道 定期清淤属于物理变化,未涉及化学变化;而“三废处理”“利用微生物降解水域中的有毒有害物质”“垃 圾回收分类后进行无害化处理”等都有化学变化发生。故答案选 A。2. 下列说法正确的是( )A.糖类、蛋白质均属于天然有机高分子化合物B.Fe O 粉末在空气中受热,迅速被氧化成 Fe OC.SO 可漂白纸浆,不可用于杀菌、消毒D.镀锌铁皮的镀层破损后,铁皮会加速腐蚀解析 B 本题考查了高分子化合物、氧化亚铁的不稳定性、二氧化硫的用途及电化学腐蚀等基础 知识。糖类中只有多糖属于高分子化合物,而单糖、双糖等都不属于高分子化合物,A 项错误;氧化亚 铁具有较强的还原性,在空气中受热可迅速被氧气氧化生成四氧化三铁,B 项正确;二氧化硫具有漂白 性,可漂白纸浆,少量的二氧化硫也可用于杀菌消毒,如二氧化硫用于葡萄酒的生产等,C 项错误;镀锌 铁皮镀层锌破损后,会构成锌铁原电池,铁作正极,仍会被锌保护,D 项错误。3. 下列实验设计不能达到实验目的的是( )实验目的实验设计A 检验溶液中 FeSO 是否被氧化 取少量待测液,滴加 KSCN 溶液,观察溶液颜色变化续表实验目的B 净化实验室制备的 Cl2实验设计气体依次通过盛有饱和 Na Cl 溶液、浓 H SO 的洗气 瓶C 测定 Na OH 溶液的 pH 将待测液滴在湿润的 pH 试纸上,与标准比色卡对照13 2 2 A 182 4 2 4 2 18182 2 182 A 2 2 4A D工业酒精制备无水乙 醇工业酒精中加生石灰,蒸馏解析 C 本题考查了铁离子的检验方法、氯气的净化除杂、pH 试纸的使用以及工业制取无水酒精 的方法。检验溶液中硫酸亚铁是否被氧化,也就是检验溶液中是否有铁离子生成,通常是向待测液中 加 KSCN 溶液,若溶液变红,则证明硫酸亚铁被氧化,A 项正确;实验室用二氧化锰和浓盐酸制备的氯 气中含有氯化氢气体和水蒸气,若想得到干燥纯净的氯气,通常先将制得的氯气通过饱和食盐水以除 去氯化氢杂质,再使气体通过浓硫酸除去水蒸气,即可得干燥纯净的氯气,B 项正确;用 pH 试纸测待测 液的 pH 时,不能事先将试纸湿润,否则会引起误差,C 项错误;工业制备无水酒精通常是向工业酒精中 加入生石灰除去水分,再通过蒸馏,即可得到无水酒精,D 项正确。4. 己二酸是一种重要的化工原料,科学家在现有工业路线基础上,提出了一条“绿色”合成路线:下列说法正确的是( )A.苯与溴水混合,充分振荡后静置,下层溶液呈橙红色B.环己醇与乙醇互为同系物C.己二酸与 NaHCO 溶液反应有 CO 生成D.环己烷分子中所有碳原子共平面解析 C 本题考查了有机化合物的分子结构与化学性质。苯的密度比水小,苯萃取溴水中的溴之后, 液体分为两层,萃取了溴的苯在上层,A 项错误;环己醇属于环状醇,而乙醇属于链状醇,二者分子相差 不是若干个“CH ”原子团,所以二者不属于同系物,B 项错误;己二酸中含有官能团羧基,而羧酸的酸性 强于碳酸,故己二酸可与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳气体,C 项正确;环己烷分子中的碳原子都是 饱和碳原子,根据甲烷分子的四面体结构可判断环己烷分子中的碳原子不可能共平面,D 项错误。5. N 为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )A.18 g H O 含有的中子数为 10NAB.0.1 mo lL-1HClO 溶液中含有的 H+数为 0.1NAC.2 mo l NO 与 1 mo l O 在密闭容器中充分反应后的分子数为 2NAD.11.2 L CH 和 22.4 L Cl (均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为 1.5NA解析 D 本题考查了阿伏加德罗常数的判断。A 项,一个H O 分子中含有 10 个中子,而H O 的摩 尔质量是 20 gmo l-1,所以 20 g H O 含有的中子数为 10N ,A 项错误;B 项,由于没有给出高氯酸溶 液的体积,所以无法计算氢离子的个数,B 项错误;C 项,2 mo l 一氧化氮和 1 mo l 氧气可完全反应生成2 mo l 二氧化氮,但二氧化氮和四氧化二氮之间又存在平衡 2NON O ,所以最后气体的分子数小于 2N ,C 项错误;在标准状况下,11.2 L 甲烷的物质的量为 0.5 mo l,22.4 L 氯气的物质的量为 1 mo l, 反应前气体的物质的量之和为 1.5 mo l。根据氯气和甲烷发生取代反应的过程和原理可知无论反应 如何进行,气体的分子总数保持不变,即气体的物质的量之和始终为 1.5 mo l,D 项正确。6. 一种工业制备无水氯化镁的工艺流程如下:22 2 2 2 2 42 23 23 2 3 23 22 2 2 下列说法错误的是( )A.物质 X 常选用生石灰B.工业上常用电解熔融 MgCl 制备金属镁C.“氯化”过程中发生的反应为 Mg O+C+ClMgCl +COD.“煅烧”后的产物中加稀盐酸,将所得溶液加热蒸发也可得到无水 MgCl解析 D 本题以流程图形式考查了海水提镁的过程。海水中的镁元素以镁盐的形式存在,“沉镁”即使 Mg2+变成氢氧化镁,与 Mg2+直接反应的物质一般是氢氧化钙,那么物质 X 通常选用生石灰(氧化钙),A 项正确;工业上通常用电解熔融氯化镁的方法制备金属镁,B 项正确;根据流程图中步骤“氯化” 图示可知,反应物为碳单质、氯气和氧化镁,产物为氯化镁和一氧化碳,C 项正确;“煅烧”后的固体产物 是氧化镁,氧化镁和盐酸反应生成氯化镁,由于镁离子能发生水解,蒸发氯化镁溶液最终得到氢氧化镁 固体,不能得到无水氯化镁,D 项错误。7. W、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期主族元素,Y 的原子序数等于 W 与 X 的原子序数之 和,Z 的最外层电子数为 K 层的一半,W 与 X 可形成原子个数比为 21 的 18e-分子。下列说法正 确的是( )A.简单离子半径:ZXYB.W 与 Y 能形成含有非极性键的化合物C.X 和 Y 的最简单氢化物的沸点:XYD.由 W、X、Y 三种元素所组成化合物的水溶液均显酸性解析 B 本题考查了元素推断和元素周期律的应用。首先根据“Z 的最外层电子数为 K 层的一半”可 推知满足该条件的短周期元素有钠元素和锂元素,再依据“W、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周 期主族元素”可排除锂元素,则 Z 为钠元素。再依据“W 与 X 可形成原子个数比为 21 的 18e-分子” 可推知,W 为氢元素,X 为氮元素,二者所形成的 18e-分子为肼(N H )。最后依据“Y 的原子序数等于 W 与 X 的原子序数之和”可确定 Y 为氧元素。Na+、N3-和 O2-具有相同的核外电子排布,根据“径小序 大”规律可知,离子半径大小顺序为 N3-O2-Na+,A 项错误;氢和氧可形成 H O ,其结构式为 HO OH,其中含有非极性键,B 项正确;氮元素、氧元素形成的最简单的氢化物分别为氨气和水,水的沸 点高于液氨,C 项错误;NH H O 由氢、氮、氧三种元素组成,其水溶液呈碱性,D 项错误。8. KIO 常用作食盐中的补碘剂,可用“氯酸钾氧化法”制备,该方法的第一步反应为6I +11KClO +3H O 6KH(IO ) +5KCl+3Cl 。下列说法错误的是( )A.产生 22.4 L(标准状况)Cl 时,反应中转移 10 mo l e-B.反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 116C.可用石灰乳吸收反应产生的 Cl 制备漂白粉33 2 3 2 2D.可用酸化的淀粉碘化钾溶液检验食盐中 IO 的存在解析 A 本题考查了氧化还原反应原理的分析与物质的检验、用途等知识。反应中的电子转移情况为:。据此可知,生成 1 mo l Cl 时,反应中转移 20 mo l e-,A 项错误;根据电子转移情况,可判断反应中碘单质作还原剂,氯酸钾作氧化剂,故氧化剂与还原剂的物质 的量之比是 116,B 项正确;工业上常将氯气通入石灰乳中制得漂白粉,C 项正确;酸化的碘化钾溶液可与食盐中的碘酸根发生归中反应生成碘单质(IO +5I- 正确。+6H+3I +3H O),淀粉遇碘单质变蓝,D 项9. 常温下,用 0.100 0 mo lL-1的盐酸分别滴定 20.00 m L 浓度均为 0.100 0 mo lL-1的三种一元弱酸的钠盐(Na X、Na Y、Na Z)溶液,滴定曲线如图所示。下列判断错误的是( )A.该 Na X 溶液中:c(Na+)c(X-)c(OH-)c(H+)B.三种一元弱酸的电离常数:K a(HX)K a(HY)K a(HZ)C.当 pH=7 时,三种溶液中:c(X-)=c(Y-)=c(Z-)D.分别滴加 20.00 m L 盐酸后,再将三种溶液混合:c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-c(OH-)解析 C 本题考查了滴定曲线的分析判断及电解质溶液中微粒浓度的大小关系和等量关系。由于 Na X 为强碱弱酸盐,X-会部分水解使溶液呈弱碱性,所以 Na X 溶液中离子浓度大小关系为c(Na+)c(X-)c(OH-)c(H+),A 项正确;由于等浓度的三种盐溶液的 pH 大小关系为 Na ZNa YNa X, 根据盐类水解规律“越弱越水解”可知,Na Z 对应的酸(HZ)的酸性最弱,而 Na X 对应的酸(HX)的酸性 最强,则电离常数:K a(HX)K a(HY)K a(HZ),B 项正确;由于三种盐溶液的体积和浓度相同,但碱性强 弱不同,所以要使滴定后的溶液 pH=7,所滴加盐酸的体积也不相同,即 Na Z 溶液中滴加盐酸最多,而 Na X 溶液中滴加盐酸最少,所以最后呈中性的三种溶液中 c(Cl-)不相等,据电荷守恒及溶液呈中性条 件可知,三种溶液中有 c(Cl-)=c(X-)、c(Cl-)=c(Y-)、c(Cl-)=c(Z-),C 项错误;将三种溶液混合后所得的混 合溶液中的电荷守恒式为 c(Cl-)+c(X-)+c(Y-)+c(Z-)+c(OH-)=c(H+)+c(Na+),由于混合前三种溶液的物质的量浓度和体积与所加盐酸的物质的量浓度和体积都相等,则混合后的溶液中 c(Cl-)=c(Na+ c(X-)+c(Y-)+c(Z-)+c(OH-)=c(H+),D 项正确。),则10. 锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池,广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用 电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示:42 2 2 2 2 2 2 2 1 2 3 2 2 下列说法错误的是( )A.放电时,N 极为正极B.放电时,左侧贮液器中 ZnBr 的浓度不断减小C.充电时,M 极的电极反应式为 Zn2+2e-ZnD.隔膜允许阳离子通过,也允许阴离子通过解析 B 本题考查新型化学电源工作原理。该电池放电反应总方程式:Zn+BrZnBr ,放电时,Br2在正极反应,ZnBr 被循环回路“回收”至左侧贮液器中,A 项正确、B 项错误;充电时,锌极为阴极发生还原反应:Zn2+2e-Zn,C 项正确;放电时,Br 得电子产生 Br-,通过隔膜迁移向负极区,形成 ZnBr 回流至左侧贮液器,Zn 失电子产生 Zn2+,通过隔膜迁移至正极区,形成 ZnBr 回流至右侧贮液器,充电时,Zn2+得电子生成 Zn 在 M 极放电,部分 Zn2+在隔膜上生成沉积锌,而 Br-在贮液器处转化为 Br 复合物贮存,该过程中 Zn2+、Br-都可以通过隔膜,D 项正确。二、选择题:本题共 4 小题,每小题 4 分,共 16 分。在每小题给出的四个选项中,有一个或两个选项符 合题目要求。全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有选错的得 0 分。11. 已知:A(g)+2B(g) 3C(g) H()D.平衡常数 K:K()K()解析 B 本题考查化学平衡的移动原理。恒温恒容条件下进行反应,该反应前后气体分子数不变,所 以容器内的气体压强始终保持不变,A 项错误;t 时,正反应速率在平衡状态的基础上逐渐增大,则说 明为增大产物 C 的浓度导致的,B 项正确;根据勒夏特列原理,该平衡只能是向“减弱”改变的方向移动, 最终平衡时 A 的体积分数应减小,C 项错误;平衡常数只与温度有关,温度不变,故平衡常数不变,D 项 错误。53 22 2 2 3 42 2 24 4 3 2+ 2 2 42 2 2 23 3 22 2 33 2 2 24 2 3 2 32 43 2 34 212.对下列粒子组在溶液中能否大量共存的判断和分析均正确的是( )粒子组Na+、Al3+、Cl- 、 ANH H OB H+、K+、S O 、SO Na+、Fe3+、CSO 、H OD H+、Na+、Cl- 、Mn O判断和分析不能大量共存,因发生反应:Al3+ +4NH H OAlO +4NH +2H O不能大量共存,因发生反应:2H+S O S+SO +H O 能大量共存,粒子间不反应能大量共存,粒子间不反应解析 B 本题考查离子共存与离子方程式正误判断。NH H O 碱性较弱,与 Al3+反应只能生成Al(OH) 沉淀,A 项错误;酸性条件下,S O 能够发生歧化反应生成 SO 和 S,B 项正确;Fe3+ 解具有催化作用,C 项错误;酸性较强时,MnO 会氧化 Cl-生成 Cl ,D 项错误。对 H O 的分13.1-丁醇、溴化钠和 70%的硫酸共热反应,经过回流、蒸馏、萃取分液制得 1-溴丁烷粗产品,装置 如图所示:已知:CH (CH ) OH+Na Br+H SOCH (CH ) Br+NaHSO +H O下列说法正确的是( )A.装置中回流的目的是为了减少物质的挥发,提高产率B.装置中 a 为进水口,b 为出水口C.用装置萃取分液时,将分层的液体依次从下口放出D.经装置得到的粗产品干燥后,使用装置再次蒸馏,可得到更纯的产品解析 AD 本题考查以 1-溴丁烷的制取为素材,考查分离提纯操作。装置的冷凝管可以使挥发出 的 1-丁醇冷凝回流,继续参与反应,增大了原料的利用率,提高产品的产率,A 项正确;装置中冷凝水 应从 b 口通入,a 口流出,B 项错误;分液操作应将下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出,C 项错误; 分液操作后得到的粗产品,再经蒸馏可以进一步提纯产品,D 项正确。14. 铁的配合物离子(用L-Fe-H+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示:62 22 22 3下列说法错误的是( )A.该过程的总反应为 HCOOH CO +H B.H+浓度过大或者过小,均导致反应速率降低C.该催化循环中 Fe 元素的化合价发生了变化D.该过程的总反应速率由步骤决定解析 CD 本题以反应机理考查微粒的变化历程及能量变化关系。从图可知,该过程的总反应为HCOOH CO +H ,A 项正确;结合能量图看,H+浓度过大会使 H COO-浓度过低,H+浓度过小则浓度过小,均会降低该反应的反应速率,B 项正确;金属氢化物中氢为-1 价,据此分析该反应过程中 Fe 的化合价都是+2 价,即反应过程中铁的化合价不发生变化,C 项错误;从的 过程活化能最大,决定了总反应的速率,D 项错误。三、非选择题:包括必考题和选考题两部分。第 1517 题为必考题,每个试题考生都必须作答。第 18、19 题为选考题,考生根据要求作答。(一)必考题:此题包括 3 小题,共 39 分。15. (12 分 )碳酸钠俗称纯碱,是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠,并测 定产品中少量碳酸氢钠的含量。过程如下:步骤.Na CO 的制备73 1 2 1 2 4 32 4 33 4 3 3 3 步骤.产品中 NaHCO 含量测定称取产品 2.500 g,用蒸馏水溶解,定容于 250 m L 容量瓶中;移取 25.00 m L 上述溶液于锥形瓶,加入 2 滴指示剂 M,用 0.100 0 mo lL-1 由红色变至近无色(第一滴定终点),消耗盐酸 V m L;盐酸标准溶液滴定,溶液在上述锥形瓶中再加入 2 滴指示剂 N,继续用 0.100 0 mo lL-1 终点),又消耗盐酸 V m L;平行测定三次,V 平均值为 22.45,V 平均值为 23.51。 已知:()当温度超过 35 时,NH HCO 开始分解。()相关盐在不同温度下的溶解度表(g/100 g H O)盐酸标准溶液滴定至终点(第二滴定回答下列问题:(1)步骤中晶体 A 的化学式为温度/0 10 20 30 40 50 60Na Cl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 NH HCO 11.9 15.8 21.0 27.0NaHCO 6.9 8.2 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 NH Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.2,晶体 A 能够析出的原因是;(2)步骤中“300 加热”所选用的仪器是(填标号);(3)指示剂 N 为,描述第二滴定终点前后颜色变化;(4)产品中 NaHCO 的质量分数为(保留三位有效数字);(5)第一滴定终点时,某同学俯视读数,其他操作均正确,则 NaHCO 质量分数的计算结果(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。答案(1)NaHCO 相同温度下,碳酸氢钠与氯化钠、碳酸氢铵、氯化铵的溶解度相差较大且最小 (2)D(3)甲基橙 溶液由黄色变为橙色(4)3.56% (5)偏大解析本题属于综合实验题,但考查点难度较小,主要考查了物质成分的分析、仪器的选择使用、滴定 操作中指示剂的选择及滴定现象的描述、物质含量的计算等。(1)根据流程图及最终产品是碳酸钠可推知晶体 A 的成分是碳酸氢钠。根据已知()中相关盐 在不同温度下的溶解度表可知碳酸氢钠的溶解度在 35 的温度下,与氯化钠、碳酸氢铵、氯化铵的 溶解度相差较大且最小。所以当将碳酸氢铵粉末和氯化钠溶液混合时,溶液中易析出碳酸氢钠晶 体。(2)给固体加热所用的仪器一般为坩埚。82 33 3 2 2 2 33 3 2 2 2 13 1 .0610mol84 gmol- 3 -11 2 13 2 23 2 2 3 1 2 1 2 1 2 2 (3)用盐酸标准溶液滴定含有碳酸氢钠杂质的碳酸钠溶液时,由于开始时溶液呈碱性,且首先发生 反应:Na CO +H Cl NaHCO +Na Cl,此时所用指示剂 M 为酚酞,终点的现象是:溶液由红色变为近无色。第二个滴定阶段发生的反应为 NaHCO +H ClNa Cl+H O+CO ,由于最终溶液呈弱酸性,所以可用甲基橙作指示剂(N)。滴定终点的现象是溶液由黄色变为橙色。(4)根据滴定过程中的反应原理:Na CO +H ClNaHCO +Na Cl、NaHCO +H Cl NaCl+H O+CO 可知,2.500 g 产品中碳酸氢钠所消耗的盐酸的体积为(V -V ) m L10=(23.51-22.45) mL10,则样品中 n(NaHCO )=(23.51-22.45) m L1010-3LmL-10.100 0 mo lL-1=1.0610-3mo l。所以产品中碳酸氢钠的质量分数为2.500 g100%=3.56%。(5)由于滴定管的刻度上小下大,当第一滴定终点时俯视读数,会使所读刻度值偏小,即 V 偏小,引 起(V -V )偏大,则最终所算得的碳酸氢钠的质量分数偏大。16.( 14 分 )氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由 氨气得到氢气。方法.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键NNH NH H键能 E/(kJmo l- 1)946 436.0 390.8在一定温度下,利用催化剂将 NH 分解为 N 和 H 。回答下列问题:(1)反应 2NH (g)N (g)+3H (g) H= kJmo l-1;(2)已知该反应的 S=198.9 Jmo l-1K-1,在下列哪些温度下反应能自发进行? (填标号);A.25 C.225 B.125 D.325 (3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将 0.1 mo l NH 通入 3 L 的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为 200 k Pa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。若保持容器体积不变,t 时反应达到平衡,用 H 的浓度变化表示 0t 时间内的反应速率 v(H )= mo lL-1min-1(用含 t 的代数式表示);t 时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后 N 分压变化趋势的曲线是(用图中 a、b、c、d 表示),理由是;在该温度下,反应的标准平衡常数 K =(已知:分压=总压该组分物质的量分数,对于反应 d D(g)+e E(g) g G(g)+h H(g)9𝑝 𝑝G 𝑔 H = D 𝑑E 𝑒 G H D E𝑡2 2 3 2 21 3 2 2= 0 .1 2001 2 )=1 𝑡2 2 K ( ) ( )𝑝 𝑝𝑝 𝑝( ) ( )𝑝 𝑝,其中p=100 k Pa,p 、p 、p 、p 为各组分的平衡分压)。方法.氨电解法制氢气利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。(4)电解过程中 OH-的移动方向为(填“从左往右”或“从右往左”);(5)阳极的电极反应式为 。 答案(1)+90.8 (2)CD(3)0.021b t 时刻,将容器的体积迅速缩小为原来的一半,则所有气体的分压突然增大为原平衡时的 2 倍,则 N 的分压突变为 0.8100 k Pa,之后平衡逆向移动,氮气的分压减小 0.48(4)从右往左 (5)2NH -6e-+6OH-N +6H O解析本题是热化学、电化学与速率平衡的综合题,考查了反应热的计算、自由能与反应的自发性、 速率与平衡常数的计算、电极反应式的书写等知识。(1)根据 H=反应物中化学键的键能之和-生成物中化学键键能之和=6390.8 kJmo l-1 kJmo l-1+3436.0 kJmo l-1)=+90.8 kJmo l-1。-(946(2) G= H-T S456.5 K,即温度应高于 456.5-273=183.5 。故合理答案为 CD。-T198.9 Jmo l-1K-1碳酸的 K a ,所以 HCO 在溶液中以水解为主,又由于 NH 的水解常数 K 为𝐾14b=101.7510,则 NH HCO 溶液中 NH 的水解程 5度弱于 HCO 的水解程度,所以 NH HCO 溶液呈碱性。(6)根据提示可得:Li CO +C H O +FePOLiFePO +CO+H O,配平可得化学方程式为3Li CO +C H O +6FePO6LiFePO +9CO+6H O。(二)选考题:共 15 分。请考生从给出的两道题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。 18.( 15 分 )选修 3:物质结构与性质硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题:(1)基态硅原子最外层的电子排布图为 学式);(2)硅和卤素单质反应可以得到 SiX 。,晶体硅和碳化硅熔点较高的是SiX 的熔沸点SiF SiCl SiBr SiI(填化熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7 沸点/K 187.2 330.8 427.2 560.70 时,SiF 、SiCl 、SiBr 、SiI 呈液态的是(填化学式),沸点依次升高的原因是,气态 SiX 分子的空间结构是;SiCl 与 N-甲基咪唑( )反应可以得到 M2+,其结构如图所示:N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为,H、C、N 的电负性由大到小的顺序为,1 个 M2+中含有个 键;(3)下图是 Mg、Ge、O 三种元素形成的某化合物的晶胞示意图。12A A 4 2 4 23 A 4 4 4 1 1 12 42 4 2 44185A 23= A 已知化合物中 Ge 和 O 的原子个数比为 14,图中 Z 表示原子(填元素符号),该化合物的化学式为;已知该晶胞的晶胞参数分别为 a n m、b n m、c n m,=90,则该晶体的密度 =gcm-3(设阿伏加德罗常数的值为 N ,用含 a、b、c、N 的代数式表示)。答案(1) Si C(2)SiCl 相对分子质量逐渐增大 正四面体 sp2、sp3NCH 44(3)O Mg GeO7.410 𝑁 𝑎𝑏𝑐解析本题考查物质结构与性质模块的核外电子排布、原子杂化类型、分子空间结构和晶胞及 其相关计算等核心知识。(1)基态硅原子的最外层电子是 3s23p2,其电子排布图为:。晶体硅和碳化硅均属于原子晶体,其熔点与共价键的强弱有关,碳原子的半径小于硅原子,故 SiSi 键长大于 CSi 键,键能 CSi 键较大,熔点碳化硅较高。(2)由题给数据可知,0 时 SiCl 为液态。卤化硅(SiX )都是分子晶体,分子间作用力随着相对分子质量的增大而增大,导致熔、沸点升高。SiX 的硅原子存在 4 个 键,故 Si 是 sp3杂化,空间结构为正四面体。N-甲基咪唑中甲基碳原子为 sp3杂化,五元环中的碳原子是 sp2杂化。根据电负性规律可知,电负性 NCH。配位键也属于 键,每个 N-甲基咪唑中含有 12 个 键,与硅原子又形成 1 个 键,另外还有两个 SiCl 键,共含有(12+1)4+2=44 个 键。(3)根据各粒子在晶胞中的位置及其贡献率,确定各元素的原子数目:X 位于顶点、棱上、面上和体内:8 +4 +6 +3=8;Y 均在体内共 4 个;Z 均在体内共 16 个。结合 Ge 和 O 的原子个数比为 8 4 214,则化学式为 Mg GeO 。Z 元素为 O。每个晶胞含有 4 个 Mg GeO ,Mg GeO 的摩尔质量为185 gmo l-1;晶胞体积为(abc)10-21cm3。则晶体的密度为 =𝑁 𝑎𝑏𝑐1021g cm-37.410 𝑁 𝑎𝑏𝑐gcm-3。19.( 15 分 )选修 5:有机化学基础叶酸拮抗剂 A l i m ta(M)是一种多靶向性抗癌药物。以苯和丁二酸酐为原料合成该化合物的路线如 下:133 已知:回答下列问题:+ +(1)A 的结构简式为;(2)AB,DE 的反应类型分别是, ;(3)M 中虚线框内官能团的名称为 a ,b ; (4)B 有多种同分异构体,同时满足下列条件的同分异构体有 苯环上有 2 个取代基 能够发生银镜反应 与 FeCl 溶液发生显色反应种(不考虑立体异构);其中核磁共振氢谱有五组峰,且峰面积之比为 62211 的结构简式为 (5)结合上述信息,写出丁二酸酐和乙二醇合成聚丁二酸乙二醇酯的反应方程;式(6)参照上述合成路线,以乙烯和;为原料,设计合成答案 (1)(2)还原反应 取代反应(3)酰胺基 羧基的路线(其他试剂任选)。142 22 3 23 (4)15(5)n +nHOCH CH OH(6)CH2CHCH CH OHCH CHO解析 本题以有机合成与推断为命题素材,考查有机物的结构简式书写、反应类型判断、官能团名 称、同分异构体数目的判断、方程式书写和有机合成路线的设计等。(1)由已知信息为取代反应可知,丁二酸酐与苯发生反应可以生成 A 的结构简式为。(2)AB 的反应符合“去氧加氢”的特点,为还原反应。DE 的变化为 Br 原子取代了醛基邻位的 氢原子,属于取代反应。(3)M 中虚线框内 a 为酰胺基,b 为羧基。(4)条件说明分子中含有醛基;条件说明含有酚羟基(羟基与苯环直接相连);条件说明两个 取代基分别为酚羟基和含醛基的侧链。根据四个碳原子的碳架结构可知,含醛基的侧链和苯环的连接有如下五种形式(序号为连接苯环的碳原子): 有三种位置关系,则同分异构体数目为 35=15 种。、 。又因为在苯环上两个取代基其中核磁共振氢谱有 5 组峰,且峰面积之比为 62211,结构中含有两个等效甲基,空间对称性很强,其结构简式为 。152 22 2 3 23(5)丁二酸酐和乙二醇生成聚丁二酸乙二醇酯反应过程中,丁二酸酐开环与乙二醇产生酯类聚合物:n +nHOCH CH OH。(6)结合合成路线中 DEG 的转化,以乙烯和为原料合成的路线为 CHCH CHOCHCH CH OH。16
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