高中化学试题

某班同学用如下实验探究Fe²⁺、Fe³⁺的性质．回答下列问题：

（1）分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol/L 的溶液．在FeCl₂溶液中需加入少量铁屑，其目的是________．

（2）甲组同学取2mL FeCl₂溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl₂可将Fe²⁺氧化．FeCl₂溶液与氯水反应的离子方程式为________．

（3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2mL FeCl₂溶液中先加入0.5mL 煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是________．

（4）丙组同学取10mL 0.1mol•L^﹣1KI溶液，加入6mL 0.1mol•L^﹣1 FeCl₃溶液混合．分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验：

①第一支试管中加入1mL CCl₄充分振荡、静置，CCl₄层显紫色；

②第二支试管中加入1滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，生成蓝色沉淀；

③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红．

实验②检验的离子是________（填离子符号）；实验①和③说明：在I^﹣过量的情况下，溶液中仍含有________（填离子符号），由此可以证明该氧化还原反应为________．

（5）丁组同学向盛有H₂O₂溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl₂溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成，产生气泡的原因是________，生成沉淀的原因是________（用平衡移动原理解释）．

端炔烃在催化剂存在下可发生偶联反应，成为Glaser反应． $2R﹣C\equiv C﹣H\stackrel{\mathrm{催化剂}}{\to }R﹣C\equiv C﹣C\equiv C﹣R+H_2$ 该反应在研究新型发光材料、超分子化学等方面具有重要价值．下面是利用Glaser反应制备化合物E的一种合成路线：

回答下列问题：

（1）B的结构简式为________，D的化学名称为________．

（2）①和③的反应类型分别为________、________．

（3）E的结构简式为________．用 $1molE$ 合成1，4﹣二苯基丁烷，理论上需要消耗氢气________mol．

（4）化合物（________）也可发生Glaser偶联反应生成聚合物，该聚合反应的化学方程式为________．

（5）芳香化合物F是C的同分异构体，其分子中只有两种不同化学环境的氢，数目比为3：1，写出其中3种的结构简式________．

（6）写出用2﹣苯基乙醇为原料（其他无机试剂任选）制备化合物D的合成路线________．

以硅藻土为载体的五氧化二钒（ $V_2{O}_5$ ）是接触法生产硫酸的催化剂．从废钒催化剂中回收 $V_2{O}_5$ 既避免污染环境又有利于资源综合利用．废钒催化剂的主要成分为：

物质	$V_2{O}_5$	$V_2{O}_4$	$K_{2}S{O}_4$	$Si{O}_2$	$F{e}_2{O}_3$	$A{l}_2{O}_3$
质量分数/%	2.2～2.9	2.8～3.1	22～28	60～65	1～2	＜1

以下是一种废钒催化剂回收工艺路线：

回答下列问题：

（1）"酸浸"时 $V_2{O}_5$ 转化为 $V{O_2}^{+}$ ， 反应的离子方程式为________，同时 $V_2{O}_4$ 转成 $V{O}^{2+}$ ． "废渣1"的主要成分是________．

（2）"氧化"中欲使 $3mol$ 的 $V{O}^{2+}$ 变为 $V{O_2}^{+}$ ， 则需要氧化剂 $KCl{O}_3$ 至少为________mol．

（3）"中和"作用之一是使钒以 $V_4{O_{12}}^{4﹣}$ 形式存在于溶液中．"废渣2"中含有________．

（4）"离子交换"和"洗脱"可简单表示为： $4ROH+V_4{O_{12}}^{4﹣}\underset{\mathrm{洗脱}}{\overset{\mathrm{离子交换}}{\leftrightharpoons }}{R}_4{V}_4{O}_{12}+4O{H}^{﹣}$ （以ROH为强碱性阴离子交换树脂）．为了提高洗脱效率，淋洗液应该呈________性（填"酸""碱""中"）．

（5）"流出液"中阳离子最多的是________．

（6）"沉钒"得到偏钒酸铵（ $N{H}_{4}V{O}_3$ ）沉淀，写出"煅烧"中发生反应的化学方程式________．

[化学--选修5：有机化学基础]

化合物 $G$ 是一种药物合成中间体，其合成路线如下：

回答下列问题：

（1）A中的官能团名称是。

（2）碳原子上连有4个不同的原子或基团时，该碳称为手性碳。写出B的结构简式，用星号(*)标出B中的手性碳 。

（3）写出具有六元环结构、并能发生银镜反应的B的同分异构体的结构简式:。(不考虑立体异构，只需写出3个)

（4）反应④所需的试剂和条件是。

（5）⑤的反应类型是。

（6）写出 $F$ 到 $G$ 的反应方程式:        。

（7）设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯 $\left({\mathit{CH}}_3\mathit{CO}{\mathit{CH}}_2\mathit{COO}{C}_2{H}_5\right)$ 制备 的合成路线(无机试剂任选)。

水煤气变换 $\left[\mathrm{CO}\right(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}(\mathrm{g})={\mathrm{CO}}_2(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_2(\mathrm{g}\left)\right]$ 是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

（1）Shibata曾做过下列实验：①使纯 ${\mathrm{H}}_2$ 缓慢地通过处于 $721\mathrm{}\mathrm{℃}$ 下的过量氧化钴 $\mathrm{CoO}\left(\mathrm{s}\right)$ ，氧化钴部分被还原为金属钴 $\mathrm{Co}\mathrm{（}\mathrm{s}\mathrm{）}$ ，平衡后气体中 ${\mathrm{H}}_2$ 的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用 $\mathrm{CO}$ 还原 $\mathrm{CoO}\left(\mathrm{s}\right)$ ，平衡后气体中 $\mathrm{CO}$ 的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原 $\mathrm{CoO}\left(\mathrm{s}\right)$ 为 $\mathrm{Co}\mathrm{（}\mathrm{s}\mathrm{）}$ 的倾向是 $\mathrm{CO}$ _________（填"大于"或"小于"） ${\mathrm{H}}_2$ 。

（2） $721\mathrm{}\mathrm{℃}$ 时，在密闭容器中将等物质的量的 $\mathrm{Co}\mathrm{（}\mathrm{g}\mathrm{）}$ 和 ${\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right)$ 混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中 ${\mathrm{H}}_2$ 的物质的量分数为_________（填标号）。

A． $\mathrm{＜}0.25$    B． $0.25$    C． $0.25~0.50$     D． $0.50$     E． $\mathrm{＞}0.50$

（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的 $\mathrm{\Delta }\mathrm{H}$ ________（填"大于""等于"或"小于"）0。该历程中最大能垒（活化能） ${\mathrm{E}}_{\mathrm{正}}$ =_________ $\mathrm{eV}$ ，写出该步骤的化学方程式_______________________。

（4）Shoichi研究了 $467\mathrm{}\mathrm{℃、}489\mathrm{}\mathrm{℃}$ 时水煤气变换中 $\mathrm{CO}$ 和 ${\mathrm{H}}_2$ 分压随时间变化关系（如图所示）催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 $p_{H_{2}O}$ 和 $p_{\mathit{CO}}$ 相等、 ${\mathrm{PCO}}_2$ 和 $P_{H_2}$ 相等。

计算曲线a的反应在 $30~90\mathit{min}$ 内的平均速率 $\genfrac{}{}{0pt}{}{-}{v}$ (a)=___________ $\mathit{kPa}·{\mathit{min}}^{-1}$ 。 $467℃$ 时 $P_{H_2}$ 和 $p_{\mathit{CO}}$ 随时间变化关系的曲线分别是_______、_______。 $489°C$ 时 $P_{H_2}$ 和 $p_{\mathit{CO}}$ 随时间变化关系曲线分别是     、     。

[化学－一选修 5: 有机化学基础]

秸秆（含多糖物质）的综合应用具有重要的意义。下面是以秸秆为原料合成聚酯类高分子化 合物的路线:

回答下列问题：

(1）下列关于糖类的说法正确的是_      （填标号）

A. 糖类都有甜味, 具有 ${\mathrm{C}}_n{\mathrm{H}}_{2m}{\mathrm{O}}_m$ 的通式

B. 麦芽糖水解生成互为同分异构体的葡萄糖和果糖

C. 用银镜反应不能判断淀粉水解是否完全

D. 淀粉和纤维素都属于多糖类天然高分子化合物

(2) $\mathrm{B}$ 生成 $\mathrm{C}$ 的反应类型为      。

（3）D中官能团名称为______，D生成E的反应类型为______。

（4） $\mathrm{F}$ 的化学名称是      ， 由 $\mathrm{F}$ 生成 $\mathrm{G}$ 的化学方程式为       .

（5）具有一种官能团的二取代芳香化合物 $\mathrm{W}$ 是 $\mathrm{E}$ 的同分异构体, $0.5\mathrm{mol}\mathrm{W}$ 与足量碳酸氢钠溶液反应生成 $44{\mathrm{gCO}}_2,\mathrm{W}$ 共有    种（不含立体结构 $)$, 其中核磁共振氢谱为三组峰的结构简式为                   .

(6) 参照上述合成路线，以（反，反）-2, 4-己二烯和 ${\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_4$ 为原料（无机试剂任选 ), 设计制备对二苯二甲酸的合成路线_           。

卤沙唑仑 $W$ 是一种抗失眠药物，在医药工业中的一种合成方法如图：

已知：（ⅰ） + +HCl

（ⅱ） + +H ₂O

回答下列问题：

（1） $A$ 的化学名称是 　　。

（2）写出反应③的化学方程式 　　。

（3） $D$ 具有的官能团名称是 　　。（不考虑苯环）

（4）反应④中， $Y$ 的结构简式为 　　。

（5）反应⑤的反应类型是 　　。

（6） $C$ 的同分异构体中，含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有 　　种。

（7）写出 $W$ 的结构简式 　　。

近年来，以大豆素（化合物C）为主要成分的大豆异黄酮及其衍生物，因其具有优良的生理活性而备受关注．大豆素的合成及其衍生化的一种工艺路线如下：

回答下列问题：

（1）A的化学名称为_______。

（2） $1\mathit{mol\; D}$ 反应生成E至少需要______ $\mathit{mol}$ 氢气。

（3）写出E中任意两种含氧官能团的名称_______。

（4）由E生成F的化学方程式为_________。

（5）由G生成H分两步进行：反应1）是在酸催化下水与环氧化合物的加成反应，则反应2）的反应类型为________。

（6）化合物B的同分异构体中能同时满足下列条件的有_______（填标号）。

a．含苯环的醛、酮

b．不含过氧键（ $-O-O-$ ）

c．核磁共振氢谱显示四组峰，且峰面积比为3∶2∶2∶1

A．

2个

B．

3个

C．

4个

D．

5个

（7）根据上述路线中的相关知识，以丙烯为主要原料用不超过三步的反应设计合成：

我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为"液态阳光"计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题：

（1）太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为______；单晶硅的晶体类型为_______。SiCl ₄是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为______。SiCl ₄可发生水解反应，机理如下：

含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp ²、②sp ³d、③sp ³d ²，中间体SiCl ₄(H ₂O)中Si采取的杂化类型为_______ (填标号)。

（2）CO ₂分子中存在________个σ键和________个π键。

（3）甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH ₃SH，7.6℃)之间，其原因是_____________。

（4）我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/ZrO ₂固溶体。四方ZrO ₂晶胞如图所示。Zr ⁴⁺离子在晶胞中的配位数是____________，晶胞参数为 apm、 apm、 cpm，该晶体密度为____________g·cm ^-3(写出表达式)。在ZrO ₂中掺杂少量ZrO后形成的催化剂，化学式可表示为Zn _xZr _{1- x}O _y，则 y=____________(用 x表达)。

二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：

（1）二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：

$\text{C}{\text{O}}_2\left(g\right)+3H_2\left(g\right)=\text{C}{\text{H}}_3\text{OH}\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)$

该反应一般认为通过如下步骤来实现：

① $\text{C}{\text{O}}_2\left(g\right)+H_2\left(g\right)=\text{CO}\left(g\right)+H_{2}O\left(g\right)\mathit{\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}}\Delta H_1=+41\text{kJ}\cdot \text{mo}{\text{l}}^{-1}$

② $\text{CO}\left(g\right)+2H_2\left(g\right)=\text{C}{\text{H}}_3\text{OH}\left(g\right)\mathit{\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}\hspace{0.33em}}\Delta H_2=-90\text{kJ}\cdot \text{mol}$

总反应的 $\mathit{\Delta H}=$ _______ $\mathit{kJ}\cdot \mathit{mo}{l}^{-1}$ ；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________（填标号），判断的理由是_______。

（2）合成总反应在起始物 $n\left(H_2\right)/n\left(C{O}_2\right)=3$ 时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)$ ，在 $t=250$ ℃下的 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)\sim p$ 、在 $p=5\times 10^5\mathit{Pa}$ 下的 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)~t$ 如图所示。

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式 $K_p=$ ________；

②图中对应等压过程的曲线是________，判断的理由是_________；

③当 $x\left(C{H}_3\mathit{OH}\right)=0.10$ 时， $C{O}_2$ 的平衡转化率 $\alpha =$ __________，反应条件可能为________或_______。

某同学利用Cl₂氧化K₂MnO₄制备KMnO₄的装置如图所示（夹持装置略）：

已知：锰酸钾（K₂MnO₄）在浓强碱溶液中可稳定存在，碱性减弱时易发生反应：3MnO₄^2﹣+2H₂O═2MnO₄^﹣+MnO₂↓+4OH^﹣

回答下列问题：

（1）装置A中a的作用是　　；装置C中的试剂为　　；装置A中制备Cl₂的化学方程式为　　。

（2）上述装置存在一处缺陷，会导致KMnO₄产率降低，改进的方法是　　。

（3）KMnO₄常作氧化还原滴定的氧化剂，滴定时应将KMnO₄溶液加入　酸式　（填“酸式”或“碱式”）滴定管中；在规格为50.00 mL的滴定管中，若KMnO₄溶液起始读数为15.00 mL，此时滴定管中KMnO₄溶液的实际体积为　　（填标号）。

A．15.00 mL B．35.00 mL C．大于35.00 mL D．小于15.00 mL

（4）某FeC₂O₄•2H₂O样品中可能含有的杂质为Fe₂（C₂O₄）₃、H₂C₂O₄•2H₂O，采用KMnO₄滴定法测定该样品的组成，实验步骤如下：

Ⅰ．称取mg样品于锥形瓶中，加入稀H₂SO₄溶解，水浴加热至75℃．用c mol•L^﹣1的KMnO₄溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30s内不褪色，消耗KMnO₄溶液V₁mL。

Ⅱ．向上述溶液中加入适量还原剂将Fe³⁺完全还原为Fe²⁺，加入稀H₂SO₄酸化后，在75℃继续用KMnO₄溶液滴定至溶液出现粉红色且30s内不褪色，又消耗KMnO₄溶液V₂ mL。

样品中所含H₂C₂O₄•2H₂O（M＝126g•mol^﹣1）的质量分数表达式为　　。

下列关于样品组成分析的说法，正确的是　　（填标号）。

A． $\frac{V_1}{V_2}=$3时，样品中一定不含杂质

B． $\frac{V_1}{V_2}$越大，样品中H₂C₂O₄•2H₂O含量一定越高

C．若步骤Ⅰ中滴入KMnO₄溶液不足，则测得样品中Fe元素含量偏低

D．若所用KMnO₄溶液实际浓度偏低，则测得样品中Fe元素含量偏高

苯基环丁烯酮（ PCBO）是一种十分活泼的反应物，可利用它的开环反应合成一系列多官能团化合物。近期我国科学家报道用PCBO与醛或酮发生[4+2]环加成反应，合成了具有生物活性的多官能团化合物（E），部分合成路线如图：

已知如下信息：

回答下列问题：

（1）A的化学名称是 　 　。

（2）B的结构简式为 　　。

（3）由C生成D所用的试剂和反应条件为 　　；该步反应中，若反应温度过高，C易发生脱羧反应，生成分子式为C ₈H ₈O ₂的副产物，该副产物的结构简式为 　　。

（4）写出化合物E中含氧官能团的名称 　　；E中手性碳（注：连有四个不同的原子或基团的碳）的个数为 　　。

（5）M为C的一种同分异构体。已知：1mol M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出2mol二氧化碳；M与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸。M的结构简式为 　　。

（6）对于 ，选用不同的取代基R'，在催化剂作用下与PCBO发生的[4+2]反应进行深入研究，R'对产率的影响见下表：

R'	﹣CH 3	﹣C 2H 5	﹣CH 2CH 2C 6H 5
产率/%	91	80	63

请找出规律，并解释原因 　　。

维生素E是一种人体必需的脂溶性维生素，现已广泛应用于医药、营养品、化妆品等。天然的维生素E由多种生育酚组成，其中α﹣生育酚（化合物E）含量最高，生理活性也最高。下面是化合物E的一种合成路线，其中部分反应略去。

已知以下信息：

a）

b）

c）

回答下列问题：

（1）A的化学名称为 　 　。

（2）B的结构简式为 　　。

（3）反应物C含有三个甲基，其结构简式为 　　。

（4）反应⑤的反应类型为 　　。

（5）反应⑥的化学方程式为 　　。

（6）化合物C的同分异构体中能同时满足以下三个条件的有 　   个 （不考虑立体异构体，填标号）。

（ⅰ）含有两个甲基；（ⅱ） 含有酮羰基（但不含C＝C＝O）； （ⅲ） 不含有环状结构。

（a） 4 （b） 6 （c） 8 （d） 10

其中，含有手性碳（注：连有四个不同的原子或基团的碳）的化合物的结构简式为 　　。

有机碱，例如二甲基胺（ ）、苯胺（ ）、吡啶（ ）等，在有机合成中应用很普遍，目前"有机超强碱"的研究越来越受到关注。以下为有机超强碱F的合成路线：

已知如下信息：

①H ₂C＝CH ₂ $\stackrel{\mathit{CC}{l}_3\mathit{COONa}}{\underset{\mathit{乙二醇二甲醚}/△}{\to }}$

② +RNH ₂ $\stackrel{\mathit{NaOH}}{\underset{-2\mathit{HCl}}{\to }}$

③苯胺与甲基吡啶互为芳香同分异构体

回答下列问题：

（1）A的化学名称为 　 　。

（2）由B生成C的化学方程式为 　　。

（3）C中所含官能团的名称为 　　。

（4）由C生成D的反应类型为 　 。

（5）D的结构简式为 　　。

（6）E的六元环芳香同分异构体中，能与金属钠反应，且核磁共振氢谱有四组峰，峰面积之比为6：2：2：1的有 　　种，其中，芳香环上为二取代的结构简式为 　　。

羟基乙酸钠易溶于热水，微溶于冷水，不溶于醇、醚等有机溶剂。制备少量羟基乙酸钠的反应为ClCH₂COOH+2NaOH→HOCH₂COONa+NaCl+H₂O△H＜0

实验步骤如下：

步骤1：在如图所示装置的反应瓶中，加入40g氯乙酸、50mL水，搅拌。逐步加入40% NaOH溶液，在95℃继续搅拌反应2小时，反应过程中控制pH约为9。

步骤2：蒸出部分水至液面有薄膜，加少量热水，趁热过滤。滤液冷却至15℃，过滤得粗产品。

步骤3：粗产品溶解于适量热水中，加活性炭脱色，分离掉活性炭。

步骤4：将去除活性炭后的溶液加到适量乙醇中，冷却至15℃以下，结晶、过滤、干燥，得羟基乙酸钠。

（1）步骤1中，如图所示的装置中仪器A的名称是　　；逐步加入NaOH溶液的目的是　　。

（2）步骤2中，蒸馏烧瓶中加入沸石或碎瓷片的目的是　　。

（3）步骤3中，粗产品溶解于过量水会导致产率　　（ 填“增大”或“减小”）；去除活性炭的操作名称是　　。

（4）步骤4中，将去除活性炭后的溶液加到适量乙醇中的目的是　　。