高中化学试题

下面是某化学学习小组的同学进行研究性学习的过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务。
I．课本介绍了乙醇氧化的实验：把一端弯成螺旋状的铜丝放在酒精灯外焰加热，待铜丝表面变黑后立即把它插入盛有约2 mL乙醇的试管里，反复操作几次。注意闻生成物的气味，并观察铜丝表面的变化。
（1）小赵同学用化学方法替代“闻生成物的气味”来说明生成物的出现，该化学方法中所另加的试剂及出现的主要现象是              （用所学的知识回答）。
（2）小赵同学在探究“闻生成物的气味”的替代方法时，偶然发现向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色。该同学为解释上述现象，提出三种猜想：
①溴与乙醛发生取代反应；
②                    ；
③由于醛基具有还原性，溴将乙醛氧化为乙酸。
为探究哪种猜想正确，小李同学提出了如下两种实验方案：
方案一：用pH试纸检测溴水褪色后溶液的酸碱性；
方案二：测定反应前溴水中Br₂的物质的量和反应后溶液中Br^— 的物质的量。
（3）方案一是否可行            （填“是”或“否”），理由是               。
（4）小李同学认为：假设测得反应前溴水中Br₂的物质的量为amol，若测得反应后n(Br^— )=          mol，则说明溴与乙醛发生取代反应。
（5）小吴同学设计如下实验方案：
①按物质的量之比为1：5配制KBrO₃—KBr溶液，加合适的适量的酸，完全反应并稀至1L，生成0.5molBr₂。
②取上述溶液10mL加入足量乙醛溶液，使之褪色，然后将所得溶液稀释为100mL，准确量取其中10mL。
③加入过量的AgNO₃溶液，过滤、洗涤、干燥后称量得到淡黄色固体0.188g。
试通过计算判断：溴与乙醛发生反应的化学方程式为              。
Ⅱ．小刘同学在查阅资料时得知，乙醛在氧化铜催化剂存在的条件下，可以被空气氧化成乙酸。依据此原理设计实验并在试管C中收集到少量乙酸溶液（如图所示：试管A中装有40％的乙醛水溶液、氧化铜粉末；试管C中装有适量蒸馏水；烧杯B中装有某液体）。已知在60℃～80℃时用双连打气球鼓入空气即可发生乙醛的氧化反应，连续鼓入十几次反应基本完全。有关物质的沸点见下表：

物质	乙醛	乙酸	甘油	乙二醇	水
沸点	20.8℃	117.9℃	290℃	197.2℃	100℃

请回答下列问题：
（1）试管A内在60℃～80℃时发生的主要反应的化学方程式为（注明反应条件）            。
（2）如图所示在实验的不同阶段，需要调整温度计在试管A内的位置，在实验开始时温度计水银球的位置应在       ；目的是        ；当试管A内的主要反应完成后温度计水银球的位置应在          ，目的是            。
（3）烧杯B内盛装的液体可以是         （写出一种即可，在题给物质中找）。

下列为合成聚合物F的路线图：


请根据以上信息，回答下列问题：
（1）A中含有官能团的名称是_________           ，C的系统命名是            。
（2）B+D→E的反应类型是_______。
（3）C生成D的反应化学方程式为__________，如果C与NaOH的醇溶液反应，则反应类型为__________。
（4）G物质的相对分子质量比的相对分子质量大2，则符合下列条件的G的同分异构体有_  __种。
①分子中含有苯环，且苯环上有两个取代基
②遇氯化铁溶液变紫色

“张-烯炔环异构反应”被《Name Reactions》收录。该反应可高效构筑五元环化合物：

（R、R‘、R“表示氢、烷基或芳基）
合成五元环有机化合物J的路线如下：

已知：
（1）A属于炔烃，其结构简式是                   。
（2）B由碳、氢、氧三种元素组成，相对分子质量是30。B的结构简式是                。
（3）C、D含有与B相同的官能团，C是芳香族化合物，E中含有的官能团是            。
（4）F与试剂a反应生成G的化学方程式是            ；试剂b是                。
（5）M和N均为不饱和醇。M的结构简式是                。
（6）N为顺式结构，写出N和H生成I（顺式结构）的化学方程式：                。

高锰酸钾是一种用途广泛的强氧化剂，实验室制备高锰酸钾所涉及的化学方程式如下：
MnO₂熔融氧化：3MnO₂+ KClO₃+ 6KOH  3K₂MnO₄+ KCl+3H₂O；
K₂MnO₄歧化：3K₂MnO₄+ 2CO₂＝2KMnO₄+ MnO₂↓+2K₂CO₃。
已知K₂MnO₄溶液显绿色。请回答下列问题：
（1）MnO₂熔融氧化应放在         中加热（填仪器编号）。
①烧杯 ②瓷坩埚 ③蒸发皿 ④铁坩埚
（2）在MnO₂熔融氧化所得产物的热浸取液中通入CO₂气体，使K₂MnO₄歧化的过程在如图装置中进行，A、B、C、D、E为旋塞，F、G为气囊，H为带套管的玻璃棒。

①为了能充分利用CO₂，装置中使用了两个气囊。当试管内依次加入块状碳酸钙和盐酸后，关闭旋塞B、E，微开旋塞A，打开旋塞C、D，往热K₂MnO₄溶液中通入CO₂气体，未反应的CO₂被收集到气囊F中。待气囊F收集到较多气体时，关闭旋塞        ，打开旋塞            ，轻轻挤压气囊F，使CO₂气体缓缓地压入K₂MnO₄溶液中再次反应，未反应的CO₂气体又被收集在气囊G中。然后将气囊G中的气体挤压入气囊F中，如此反复，直至K₂MnO₄完全反应。
②检验K₂MnO₄歧化完全的实验操作是            。
（3）将三颈烧瓶中所得产物进行抽滤，将滤液倒入蒸发皿中，蒸发浓缩至         ，自然冷却结晶，抽滤，得到针状的高锰酸钾晶体。本实验应采用低温烘干的方法来干燥产品，原因是____________。
（4）利用氧化还原滴定法进行高锰酸钾纯度分析，原理为：
2MnO₄^－+5C₂O₄^2­－+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
现称取制得的高锰酸钾产品7.245g，配成500mL溶液，用移液管量取25.00 mL待测液，用0.1000 mol·L^－1草酸钠标准溶液液进行滴定，终点时消耗标准液体积为50.00mL（不考虑杂质的反应），则高锰酸钾产品的纯度为         （保留4位有效数字，已知M(KMnO₄)=158g·mol^－1）。若移液管用蒸馏水洗净后没有用待测液润洗或烘干，则测定结果将         。（填“偏大”、“偏小”、“不变”）

（10 分）为了探究Cu(NO₃)₂ 的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。
Ⅰ．Cu(NO₃)₂的氧化性
将光亮的铁丝伸入Cu(NO₃)₂溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe 的氧化产物，将溶液中的Cu²⁺除尽后，进行了如下实验。可选用的试剂KSCN 溶液、K₃[Fe(CN)₆]溶液、氯水。
（1）请完成下表：

操作	反应或现象	结论
取少量除尽 Cu^2+后的溶液于试管中，加入① 溶液，振荡	现象②	存在 Fe^3+
取少量除尽 Cu^2+后的溶液于试管中，加入 K3[Fe(CN)6] 溶液，振荡	离子方程式③	存在 Fe^2+

Ⅱ．Cu(NO₃)₂ 的热稳定性
在下图所示的实验装置A 中，用酒精喷灯对Cu(NO₃)₂固体加强热，产生红棕色气体，在装置C中收集到无色气体，经验证为O₂。当反应结束以后，试管中残留固体为红色。

（2）装置B 的作用是        。
（3）从实验安全角度考虑，需要在A、B 间加入装置M，请在方框中画出M 装置

（4）下图为Cu(NO₃)₂样品高温过程的热重曲线（样品质量分数w%随温度变化的曲线）。

Cu(NO₃)₂加热到200℃的化学方程式为       ，继续高温至1000℃生成         （填化学式）固体。

(16分)氮化铝(AlN)陶瓷是一种类金刚石氮化物的新型无机非金属材料，最高可稳定到2200°C，导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。抗熔融金属侵蚀的能力强，是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。工业用氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al₄C₃、Al₂O₃、C等杂质。现要通过实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al₄C₃的质量分数(忽略NH₃在强碱性溶液中的溶解)。
（1）实验原理
①已知Al₄C₃与硫酸反应可生成CH₄，则该反应的离子方程式是______________。
②AlN溶于强酸生成铵盐，溶于氢氧化钠溶液生成氨气，请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式___________。
（2）实验装置(如下图所示)

（3）实验过程
①连接实验装置，检验装置的气密性。称得D装置的质量为yg，滴定管的读数为amL。
②称取xgAlN样品置于锥形瓶中；塞好胶塞，关闭活塞K₂、K₃，打开活塞K₁，通过分液漏斗加入过量____(填化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。
③待反应进行完全后，关闭活塞K₁，打开活塞K₃，通过分液漏斗加入过量  _______(填化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。
④打开K₂，通过打气装置通入空气一段时间。
⑤记录滴定管的读数为bmL，称得D装置的质量为zg。
（4）数据处理与问答
①在上述装置中，设置活塞K₂的目的是__________。
②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积_________(填“偏大”，“偏小”或“无影响”)。
③Al₄C₃的质量分数为 ____，AlN的质量分数为_______。

【化学——选修5：有机化学基础】有机物A为烃类化合物，质谱图表明其相对分子质量为70，其相关反应如下图所示，其中B、D、E的结构中均含有2个—CH₃，它们的核磁共振氢谱中均出现4个峰。

请回答：
（1）B中所含官能团的名称为             ；D的分子式为              ；
（2）Ⅲ的反应类型为      （填字母序号）；
a．还原反应        b．加成反应        c．氧化反应       d．消去反应
（3）写出下列反应的化学方程式：
Ⅰ：                 ；
Ⅱ：                 ；
（4）C和E可在一定条件下反应生成F，F为有香味的有机化合物，该反应的化学方程式为           ；
（5）A的同分异构体中有一对互为顺反异构，且结构中有2个—CH₃，它们的结构简式为              和              ；
（6）E的另一种同分异构体能发生银镜反应，能与足量金属钠生成氢气，不能发生消去反应，其结构简式为                  。

（共15分）利用芳香烃X和烯烃Y可以合成紫外线吸收剂BAD。已知：G不能发生银镜反应，B遇FeCl₃溶液显紫色，C到D的过程为引入羧基（—COOH）的反应。其中BAD结构简式为：

BAD的合成路线如下：

试回答下列问题：
（1）写出结构简式：Y                   ，D                  。
（2）上述属于取代反应的有           （填数字序号）。
（3）1molBAD最多可与含           molNaOH的溶液完全反应。
（4）写出方程式
反应④                   。
B+E                   。
（5）E有多种同分异构体，判断符合下列要求的同分异构体数目为          种。
①能发生银镜反应 
②遇FeCl₃溶液显紫色  
③核磁共振氢谱图中有四个吸收峰

（共14分）SO₂的含量是空气质量日报中一项重要检测指标，请结合所学知识回答下列问题。

（1）工业制硫酸过程中，SO₂催化氧化的原理为：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g） 。T℃时，向某密闭容器中充入一定SO₂（g）和O₂（g），发生上述反应，测得SO₂（g）的平衡转化率（a）与体系总压强（p）的关系如图所示。
①a、b两点对应的平衡常数K（a）       K（b）（填“>”、“<”或“=”，下同），SO₂浓度c（a）      c（b）。
②c点时，反应速率v（正）           v（逆）。
（2）电化学法处理SO₂。
硫酸工业尾气中的SO₂经分离后，可用于制备硫酸，同时获得电能，装置如下图所示（电极均为惰性材料）：

①M极发生的电极反应式为                。
②若使该装置的电流强度达到2.0A，理论上每分钟应向负极通入标准状况下气体的体积为        L（已知：1个e^-所带电量为1.6×10^-19C）。
（3）溶液法处理SO₂。已知常温下H₂SO₃和H₂CO₃的电离常数如下表所示：

常温下，将SO₂缓慢通入100mL 0.2mol•L^-1的Na₂CO₃溶液中，当通入448mLSO₂时（已折算为标准状况下的体积，下同），发生的离子方程式为              ；当通入896mLSO₂时，所得溶液呈弱酸性，溶液中各离子浓度由大到小的顺序为        。

CoCl₂·6H₂O是一种饲料营养强化剂。一种利用水钴矿（主要成分为Co₂O₃、Co（OH）₃，还含少量Fe₂O₃、Al₂O₃、MnO等）制取CoCl₂·6H₂O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有的阳离子主要有H⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Al³⁺等；
②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0．01mol/L）

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Co（OH）2	Al（OH）3	Mn（OH）2
开始沉淀	2．7	7．6	7．6	4．0	7．7
完全沉淀	3．7	9．6	9．2	5．2	9．8

 
③CoCl₂·6H₂O熔点为86℃，加热至110~120℃时，失去结晶水生成无水氯化钴。
（1）写出浸出过程中Co₂O₃发生反应的离子方程式________________________。
（2）写出NaClO₃发生反应的主要离子方程式_____________________________；若不慎向“浸出液”中加过量NaClO₃时，可能会生成有毒气体，写出生成该有毒气体的离子方程式___________________________。
（3）“加Na₂CO₃调pH至a”,过滤所得到的沉淀成分为                    。
（4）“操作1”中包含3个基本实验操作，它们依次是_________、__________和过滤。制得的CoCl₂·6H₂O在烘干时需减压烘干的原因是__________________。
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图。向“滤液”中加入萃取剂 的目的是_________；其使用的最佳pH范围是________________。

A．2．0~2．5    B．3．0~3．5
C．4．0~4．5    D．5．0~5．5

［化学选修——2．化学与技术］(15分）碳酸钠是一种重要的化学基本工业产品。比利时人索尔维发明了氨碱法生产碳酸钠，氨碱法生产原理示意图如下：
我国化工专家设计了联合制碱法，联合制碱法生产原理示意图如下：
请回答下列问题：
（1）从索尔维制碱法生产原理示意图可知，氨碱法的总反应方程式为 ______________。按照绿色化学原则，理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，实现废弃物的零排放。计算索尔维制碱法的原子利用率(原子利用率=期望产物的总质量与生成物的总质量之比）______________。
（2）试列举出索尔维制碱法的两大缺点。
①______________；②_____________。
（3）设计联合制碱法的我国化工专家是______________；
（4）从联合制碱法生产原理示意图可知，原料III 中的CO₂来自合成氨，指出步骤名称，并写产生CO₂化学方程式。
步骤I：__________，化学方程式_________________，
步骤II：__________，化学方程式__________。

(16分)氮化铝(AlN)陶瓷是一种类金刚石氮化物的新型无机非金属材料，最高可稳定到2200°C，导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。抗熔融金属侵蚀的能力强，是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。工业用氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al₄C₃、Al₂O₃、C等杂质。现要通过实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al₄C₃的质量分数(忽略NH₃在强碱性溶液中的溶解)。
（1）实验原理
①已知Al₄C₃与硫酸反应可生成CH₄，则该反应的离子方程式是______________。
②AlN溶于强酸生成铵盐，溶于氢氧化钠溶液生成氨气，请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式___________。
（2）实验装置(如下图所示)

（3）实验过程
①连接实验装置，检验装置的气密性。称得D装置的质量为yg，滴定管的读数为amL。
②称取xgAlN样品置于锥形瓶中；塞好胶塞，关闭活塞K₂、K₃，打开活塞K₁，通过分液漏斗加入过量____(填化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。
③待反应进行完全后，关闭活塞K₁，打开活塞K₃，通过分液漏斗加入过量  _______(填化学式)，与锥形瓶内物质充分反应。
④打开K₂，通过打气装置通入空气一段时间。
⑤记录滴定管的读数为bmL，称得D装置的质量为zg。
（4）数据处理与问答
①在上述装置中，设置活塞K₂的目的是__________。
②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积_________(填“偏大”，“偏小”或“无影响”)。
③Al₄C₃的质量分数为 ____，AlN的质量分数为_______。

(14分)亚硫酸钠(Na₂SO₃)、漂白液(NaClO)和明矾[KAl(SO₄)₂∙12H₂O]都是重要的化工产品，在日常生活和工业生产中都有广泛用途，且三者都可用在造纸业的不同生产工序中。
（1）NaClO做消毒液是它能与水反应产生一种强氧化性物质，写出该强氧化性物质的电子式_______。在工业上，用氯化钠为原料，在碱性溶液中，通过电解的方法可制得NaClO，用离子方程式表示制取NaClO的电解总反应：____________。将等浓度等体积的NaClO与Na₂SO₃溶液混合后，两者恰好完全反应，写出混合过程的离子反应方程式  ____________。
（2）将饱和NaClO和KAl(SO₄)₂溶液混合，置于一只带单孔橡皮塞的大试管中，产生大量的白色胶状沉淀。此时反应的离子方程为____________。再将大试管置于阳光下照射，不久试管液面上方有浅黄绿色气体产生，将气体通入NaOH溶液充分吸收后，还能收集到一种无色无味的气体。写出在阳光照射下，混合液中反应的化学方程式____________。
若将KAl(SO₄)₂溶液换成硫酸亚铁铵【(NH₄)₂SO₄∙FeSO₄】溶液后，再与NaClO溶液混合，观察到大试管中有红褐色沉淀产生，同时溶液里现黄色，但没有气体生成。此时试管中发生反应的离子方程式为______。
（3）取一定体积KAl(SO₄)₂溶液于试管中，逐滴加入一定浓度的Ba(OH)₂溶液， 直至产生沉淀的质量最大，写出此时的离子反应方程式____________。

(13分)下图为元素周期表的一部分，请参照元素①～⑧在表中的位置，回答下列问题

（1）表中某元素最高正价氧化物的水化物与其氢化物之间能相互反应生成离子化合物，则该离子化合物的名称是______，由元素④、⑥、⑦、⑧形成的简单离子的半径由大到小的顺序是_______(用离子符号表示，下同)。②、④、⑤元素的氢化物的沸点由高到低的顺序是____________。
（2）分别由上述两种元素组成、均为10e^-的阴、阳离子，在加热条件下反应生成两种10e^-的分子，写出该离子反应方程是________________。
（3）由表中四种元素形成X、Y、Z、M、N等常见物质，X、Y含有一种相同元素，其中X焰色反应呈黄色，可发生以下反应：

①X、Y与水混合后反应的离子方程式为________________。
②N→⑦的单质反应的化学方程式为_________________。
③若将Y溶液加热蒸干、灼烧后得到的物质的化学式是________________。

某试液中只可能含有K⁺、NH₄⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-、AlO₂^-中的若干种离子，离子浓度均为0.1mol/L，某同学进行了如下实验：

下列说法正确的是

A．无法确定原试液中是否含有Al^3+、Cl^-

B．滤液X中大量存在的阳离子有NH4^+、Fe^2+和Ba^2+

C．原溶液中存在的离子为NH4^+、Fe^2+、Cl^-、SO4^2-

D．无法确定沉淀C的成分