选考加练三.docx

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选考加练三

高中化学学习材料

（灿若寒星**整理制作）

选考加练（三）

（A卷）

（时间：

30分钟　满分：

30分）

1．（加试题）（10分）甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：

①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）ΔH1

②CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH2

③CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）ΔH3

回答下列问题：

（1）已知反应①中相关的化学键键能数据如下：

化学键

H—H

C—O

H—O

C—H

E/（kJ·mol－1）

436

343

1076

465

413

由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。

（2）反应①的化学平衡常数K表达式为________；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为______________（填曲线标记字母），其判断理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________。

图1

图2

（3）合成气组成n（H2）/n（CO＋CO2）＝2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图2所示。

α（CO）值随温度升高而________（填“增大”或“减小”），其原因是________________________________；图2中的压强由大到小为________，其判断理由是___________________________________________________________________________________________________。

解析　

（1）根据反应①，ΔH1＝[E（C≡O）＋2E（H—H）]－[3E（C—H）＋E（C—O）＋E（H—O）]＝[1076kJ·mol－1＋2×436kJ·mol－1]－[3×413kJ·mol－1＋343kJ·mol－1＋465kJ·mol－1]＝－99kJ·mol－1；根据盖斯定律，②－①可得反应③，ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝－58kJ·mol－1－（－99kJ·mol－1）＝＋41kJ·mol－1。

（2）根据化学平衡常数的概念可写出反应①K的表达式；反应①是放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数K减小，因此曲线a符合。

（3）由图2可知，压强不变时，随着温度的升高，α（CO）减小；反应③为气体分子数不变的反应，加压对其平衡无影响；反应①为气体分子数减小的反应，加压使α（CO）增大；由图2可知，固定温度（如530K）时，p1→p2→p3，α（CO）增大，因此综合分析可知p3＞p2＞p1。

答案　

（1）－99　＋41

（2）K＝

　a　反应①为放热反应，升高温度使其平衡向逆反应方向移动，平衡常数K应减小

（3）减小　由图2可知，压强恒定时，随着温度的升高，α（CO）减小　p3＞p2＞p1　温度恒定时，反应①为气体分子数减小的反应，加压使平衡向正反应方向移动，α（CO）增大，而反应③为气体分子数不变的反应，加压对其平衡无影响，故增大压强时，有利于α（CO）增大

2．（加试题）（10分）硼及其化合物在工业上有许多用途。

以铁硼矿（主要成分为Mg2B2O5·H2O和Fe3O4，还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等）为原料制备硼酸（H3BO3）的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）写出Mg2B2O5·H2O与硫酸反应的化学方程式________________。

为提高浸出速率，除适当增加硫酸浓度外，还可采取的措施有________________________________________________________________________（写出两条）。

（2）利用________的磁性，可将其从“浸渣”中分离。

“浸渣”中还剩余的物质是__________________________________________________（写化学式）。

（3）“净化除杂”需先加H2O2溶液，作用是___________________________。

然后再调节溶液的pH约为5，目的是_________________________________。

（4）“粗硼酸”中的主要杂质是________（填名称）。

（5）以硼酸为原料可制得硼氢化钠（NaBH4），它是有机合成中的重要还原剂，其电子式为________。

（6）单质硼可用于生产具有优良抗冲击性能的硼钢。

以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼，用化学方程式表示制备过程______________________________。

解析　

（1）Mg2B2O5·H2O与硫酸反应生成H3BO3、MgSO4，配平即可。

为提高浸出速率，可以从温度（升高温度）、浓度、增大接触面积（将矿石粉碎）等角度分析。

（2）Fe3O4具有磁性，可以利用铁块将其从“浸渣”中吸出。

SiO2不溶于H2SO4，CaO与H2SO4生成CaSO4微溶于水，所以“浸渣”中还有SiO2和CaSO4。

此时溶液中除H3BO3外还有MgSO4（由

（1）中反应生成）、Fe2（SO4）3、FeSO4、Al2（SO4）3。

（3）“净化除杂”先加H2O2的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后再通过调节pH促进Fe3＋、Al3＋水解生成Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀而除去。

（4）“粗硼酸”中的主要杂质是没有除去的MgSO4。

（5）NaBH4由Na＋和BH

组成。

其中的氢显－1价，－1价的H具有较强的还原性。

（6）以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼的过程是：

H3BO3分解生成B2O3，结合铝热反应知识B2O3与金属镁发生置换反应生成单质B。

答案　

（1）Mg2B2O5·H2O＋2H2SO4

2MgSO4＋2H3BO3　提高反应温度、减小铁硼矿粉粒径

（2）Fe3O4　SiO2和CaSO4

（3）将Fe2＋氧化为Fe3＋　使Al3＋和Fe3＋形成氢氧化物沉淀而除去

（4）（七水）硫酸镁

（5）

（6）2H3BO3

B2O3＋3H2O、B2O3＋3Mg

2B＋3MgO

3．（加试题）（10分）盐酸苯肾上腺素是一种抗休克的血管活性药物，可以由A（间羟基苯乙酮）为原料合成，合成路线如下：

（盐酸苯肾上腺素）

回答下列问题：

（1）盐酸苯肾上腺素的分子式是______________________________________。

（2）原料A（间羟基苯乙酮）的同分异构体有多种。

其中符合条件（①含有苯环结构　②苯环上有三个取代基）的同分异构体有________种；其中能发生银镜反应的有________种，并写出其中一种的结构简式_______________________。

（3）C→D的反应类型是_____________________________________________。

（4）写出盐酸苯肾上腺素与NaOH溶液反应的化学方程式________________________________________________________________________。

（5）根据所学有机化学知识及题中信息，写出以

OHCH3为主要原料（其他不含苯环的有机物任选），经过三步反应合成

的流程图。

（流程图示例：

C2H5OH

CH2===CH2

）

解析　

（2）A除苯环外还有2个碳原子、2个氧原子和1个不饱和度，构成3个取代基，第一种可能性为2个—OH和1个—CH===CH2，2个—OH可以处于苯环的邻、间、对位，—CH===CH2作取代基，分别有2、3、1种；第二种可能性为—CHO、—OH、—CH3，可以将—CHO、—OH分别处于苯环的邻、间、对位，—CH3作取代基，分别有4、4、2种，一共有16种结构，其中发生银镜反应的有10种。

（3）观察C→D的结构变化，可知C中—Br被取代。

（4）盐酸苯肾上腺素中的酚羟基和胺盐（类似于铵盐）可以和NaOH反应。

（5）对比结构可知一是将酚羟基酯化，二是将—CH3氧化为—COOH再酯化，由于酚羟基易被氧化，所以先将酚羟基酯化，利用A→B的反应，再利用酸性高锰酸钾将—CH3氧化为—COOH，再酯化。

答案　

（1）C9H14O2NCl

（2）16　10　

（合理即可）

（3）取代反应

（B卷）

（时间：

30分钟　满分：

30分）

1．（加试题）（10分）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

＋H2（g）

（1）已知：

化学键

C—H

C—C

C===C

H—H

键能/kJ·mol－1

412

348

612

436

计算上述反应的ΔH＝________kJ·mol－1。

（2）维持体系总压p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。

已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝________（用α等符号表示）。

（3）工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气（原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9），控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。

在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性（指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）示意图如下：

①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实________。

②控制反应温度为600℃的理由是________。

（4）某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺——乙苯二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。

保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸气工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：

CO2＋H2===CO＋H2O，CO2＋C===2CO。

新工艺的特点有________（填编号）。

①CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移

②不用高温水蒸气，可降低能量消耗

③有利于减少积炭

④有利于CO2资源利用

解析　

（1）设“

”部分的化学键键能为akJ·mol－1，则ΔH＝（a＋348＋412×5）kJ·mol－1－（a＋612＋412×3＋436）kJ·mol－1＝124kJ·mol－1。

（2）根据反应：

＋H2（g）

起始物质的量　n　　　　　　　　0　　　　　　　0

改变物质的量　nαnαnα

平衡物质的量　（1－α）nnαnα

平衡时体积为（1＋α）V

平衡常数K＝

＝

另外利用分压也可以计算出：

Kp＝

p

（3）①正反应方向气体分子数增加，掺入水蒸气作稀释剂，相当于降低反应体系的分压，平衡正向移动，可以提高平衡转化率；②由图可知，温度为600℃时，乙苯的平衡转化率较大，苯乙烯的选择性较高。

（4）①CO2与H2反应，H2浓度减小，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移，正确；②不用高温水蒸气，可降低能量消耗，正确；③CO2能与碳反应，生成CO，减少积炭，正确；④充分利用CO2资源，正确。

故选①②③④。

答案　

（1）124　

（2）

p或

（3）①正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果

②600℃，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。

温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。

高温还可能使催化剂失活，且能耗大

（4）①②③④

2．（加试题）（10分）实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛（实验装置见下图，相关物质的沸点见附表）。

其实验步骤为：

附表　相关物质的沸点（101kPa）

物质

沸点/℃

物质

沸点/℃

溴

58.8

1，2－二氯乙烷

83.5

苯甲醛

179

间溴苯甲醛

229

步骤1：

将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1，2－二氯乙烷和苯甲醛充分混合后，升温至60℃，缓慢滴加经浓H2SO4干燥过的液溴，保温反应一段时间，冷却。

步骤2：

将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中，搅拌、静置、分液。

有机相用10%NaHCO3溶液洗涤。

步骤3：

经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体，放置一段时间后过滤。

步骤4：

减压蒸馏有机相，收集相应馏分。

（1）实验装置中冷凝管的主要作用是__________________________________，

锥形瓶中的溶液应为________。

（2）步骤1所加入的物质中，有一种物质是催化剂，其化学式为_________________________________________________________________。

（3）步骤2中用10%NaHCO3溶液洗涤有机相，是为了除去溶于有机相的________（填化学式）。

（4）步骤3中加入无水MgSO4固体的作用是________。

（5）步骤4中采用减压蒸馏技术，是为了防止________。

解析　

（1）冷凝管的主要作用是冷凝回流，防止反应物逸出，提高原料的利用率。

由于液溴易挥发且溴蒸气有毒，不能直接排入空气，需要用NaOH等强碱溶液吸收尾气。

（2）苯甲醛与溴单质是在AlCl3的催化作用下发生取代反应生成间溴苯甲醛。

（3）NaHCO3可以与Br2及盐酸反应，所以用NaHCO3溶液是为了除去没有反应的Br2和HCl。

（4）洗涤后的有机相中含有少量的水，加入无水MgSO4的作用是作干燥剂除去有机相的水，吸水生成MgSO4·7H2O晶体。

（5）减压蒸馏是为了降低蒸馏的温度，防止间溴苯甲醛被氧化。

答案　

（1）冷凝回流　NaOH溶液　

（2）AlCl3　（3）Br2、HCl　（4）除去有机相的水　（5）间溴苯甲醛被氧化

3．（加试题）（10分）聚戊二酸丙二醇酯（PPG）是一种可降解的聚酯类高分子材料，在材料的生物相容性方面有很好的应用前景。

PPG的一种合成路线如下：

已知；

已知：

①烃A的相对分子质量为70，核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢

②化合物B为单氯代烃；化合物C的分子式为C5H8

③E、F为相对分子质量差14的同系物，F是福尔马林的溶质

④R1CHO＋R2CH2CHO

回答下列问题：

（1）A的结构简式为________。

（2）由B生成C的化学方程式为______________________________________。

（3）由E和F生成G的反应类型为________，G的化学名称为________。

（4）①由D和H生成PPG的化学方程式为_______________________________

_________________________________________________________________；

②若PPG平均相对分子质量为10000，则其平均聚合度约为________（填标号）。

a．48b．58c．76d．122

（5）D的同分异构体中能同时满足下列条件的共有________种（不含立体异构）；

①能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体

②既能发生银镜反应，又能发生皂化反应，

其中核磁共振氢谱显示为3组峰，且峰面积比为6∶1∶1的是________（写结构简式）；

D的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号（或数据）完全相同，该仪器是________（填标号）。

a．质谱仪b．红外光谱仪

c．元素分析仪d．核磁共振仪

解析　

（1）由烃A的相对分子质量为70，可求出其分子式，70/14＝5，则分子式为C5H10；又由核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢可知，A是环戊烷。

（2）合成路线中环戊烷与Cl2发生取代反应生成单氯代烃B，则B的结构简式为

；根据合成路线中B→C的反应条件（NaOH的乙醇溶液，加热）可知，该反应是

的消去反应，化合物C的结构简式为

。

（3）由已知③可知，F是甲醛，E是乙醛；又由已知④可知，E和F生成G的反应类型为加成反应，G的结构简式为HO—CH2CH2CHO，从而可写出其化学名称。

（4）①根据合成路线中G→H的反应条件（H2，催化剂）可知，G与H2发生加成反应，H的结构简式为HO—CH2CH2CH2—OH；根据PPG的名称聚戊二酸丙二醇酯及合成路线中C→D的反应条件（酸性KMnO4）可知，C被氧化为D（戊二酸），其结构简式为HOOCCH2CH2CH2COOH，D与H在浓硫酸作用下发生缩聚反应生成PPG，其结构简式为

，从而写出该反应的化学方程式。

②PPG的链节的相对质量为172，则其平均聚合度n＝（10000－18）/172≈58，b项正确。

（5）D的结构简式为HOOCCH2CH2CH2COOH，其同分异构体能与饱和NaHCO3溶液反应产生气体，说明含有羧基；能发生银镜反应和皂化反应，说明含有醛基和酯基，因此为HCOOR结构，所以可能的结构简式为HCOOCH2CH2CH2COOH、HCOOCH2CH（COOH）CH3、HCOOCH（COOH）CH2CH3、HCOOCH（CH3）CH2COOH、HCOOC（CH3）2COOH，共5种。

其中核磁共振氢谱显示为3组峰，且峰面积比为6∶1∶1的是

。

a项，质谱仪可测定有机物的相对分子质量及分子离子和碎片离子的种类；b项，红外光谱仪可测定有机物分子中含有何种化学键或官能团；c项，元素分析仪可测定有机物所含元素种类；d项，核磁共振仪可测定有机物分子中氢原子种类及它们的数目，因此只有c项符合题意。

答案　

（1）

（2）

（3）加成反应　3羟基丙醛（或β羟基丙醛）

（4）①