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文档简介
…………○…………内…………○…………装…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………第=page22页,总=sectionpages22页第=page11页,总=sectionpages11页2025年鲁教版选修化学上册阶段测试试卷含答案考试试卷考试范围:全部知识点;考试时间:120分钟学校:______姓名:______班级:______考号:______总分栏题号一二三四五总分得分评卷人得分一、选择题(共5题,共10分)1、下列有机物的命名正确的是A.2-甲基-2-乙基丙烷B.2-甲基-4-丁醇C.乙酸苯甲酯D.二氯丁烷2、下列反应属于取代反应的是()A.乙醇与浓硫酸加热到170℃B.乙醇与浓硫酸加热到140℃C.电石与水反应制乙炔D.乙醛与氧气反应生成乙酸3、下列实验的“操作和现象”与“推测或结论”对应关系正确的是。选项操作和现象推测或结论A向H2O2溶液中加入几滴FeCl3溶液,溶液中产生气泡发生的离子反应为:B用铁丝蘸取少量某溶液进行焰色反应,火焰呈黄色该溶液含有钠盐C向Al与Fe2O3反应后的固体产物中先加稀硫酸溶解,再加入几滴KSCN溶液,溶液不变红无法证明反应后固体产物中是否含有Fe2O3D向无水乙醇中加入浓硫酸,加热至170℃,将产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液,红色褪去使溶液褪色的气体是乙烯
A.AB.BC.CD.D4、化学也可以萌萌哒,如以下几种有机物(a)囧烷(b)企鹅酮(c)始祖鸟烯关于这三种化合物下列说法中正确的是A.始祖鸟烯既能使酸性高锰酸钾褪色也能使溴水褪色,其褪色原理是一样的B.b所有碳原子可能共平面C.若R1=R2=甲基,则c的一氯代物有4种D.若R1=R2=甲基,则其化学式为C12H145、某化合物的结构式(键线式)及球棍模型如下:
该有机物分子的核磁共振氢谱图如下(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6种B.该有机物属于芳香化合物C.键线式中的Et代表的基团为—CH3D.该有机物的分子式为C9H12O4评卷人得分二、填空题(共9题,共18分)6、在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);其化学平衡常数K与温度t的关系如下:
。t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
请回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数K=_________。
(2)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为________℃。
(4)830℃,在1L的固定容器的密闭容器中放入2molCO2和1molH2,平衡后CO2的转化率为_______。7、已知25℃时部分弱电解质的电离平衡常数如下表所示,请回答下列问题:。化学式HCNHClO电离常数
(1)25℃时溶液显___________(填“酸性”;“碱性”或“中性”)。
(2)25℃时物质的量浓度均为0.1mol/L的NaClO、三种溶液中pH最大的是___________(填化学式)。
(3)常温下,向HCN溶液中加入NaCN固体,则将___________(填“变大”“变小”或“不变”),将___________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)向新制氯水中加入一定量的固体,产生无色气体,氯水颜色消失,写出该反应的离子方程式:___________。
(5)25℃时,向溶液中加入到则___________。8、下列各组粒子,属于同种核素的是__(填编号,下同),互为同位素的是__,互为同素异形体的是__,互为同分异构体的是__。
①16O2和18O3②CH4和C3H8③D、T④和(核内15个中子)⑤CH3CH2OH和CH3OCH3⑥和9、(1)写出CH3CH=CHCH3这种烯烃的顺、反异构体的结构简式:________、__________。
(2)有下列五种烃:①②③乙烷⑤④正戊烷⑤⑥,其中②③______________④⑤四种物质按它们的沸点由高到低的顺序排列正确的是_________(填序号),等质量的①③⑥三种物质,完全燃烧时消耗
O2的物质的量由多到少的顺序为。(3)某芳香烃的分子式为____________________C8H10_________________________,它可能有的同分异构体共
种,其中(结构简式)在苯环上的一溴代物只有两种(4)有机物M分子式为C4H8O3,同温同压下,等质量的M分别与足量的金属钠、NaHCO3溶液反应,可得到等量的气体;在浓硫酸存在下,M还能生成一种分子式为C4H6O2的五元环状化合物N________________。根据上述性质,确定C4H8O3的结构简式为__________________,写出M→N10、完成下列问题。
(1)烯烃燃烧的通式:___________。
(2)烯烃可被高锰酸钾等氧化剂氧化,使酸性高锰酸钾溶液___________。11、现有下列5种有机物:
①CH2=CH2;②CH3CH2OH;③CH3—CH=CH—CH3;④CH3C(CH3)2CH2CH2CH3;⑤CH3—CH=CH2
(1)其中,属于烯烃的是___(填序号,下同),属于烃的衍生物的是___,与①互为同系物的是___。
(2)用系统命名法给④命名,其名称为___。12、有7瓶有机物A;B、C、D、E、F、G;它们可能是苯、甲苯、己烯、苯酚、乙醇、乙醛、乙酸,为确定每瓶成分,进行下列实验:
①取7种少量有机物;分别加水,振荡后与水分层的是A;D、G;
②取少量A;D、G分别加入溴水;振荡后,只有D不仅能使溴水褪色,而且油层也无色;
③取少量A、G,分别加入酸性KMnO4溶液,振荡后,G能使酸性KMnO4溶液褪色;
④取A少量,加入浓H2SO4和浓HNO3;加热后倒入水中,有苦杏仁味黄色油状液体生成;
⑤取少量B;C、E、F;分别加入银氨溶液,经水浴加热后,只有B出现银镜;
⑥取少量C、E、F,若分别加入金属钠,均有H2放出;若分别加入Na2CO3溶液;只有F有气体放出;
⑦取少量C、E,滴入FeCl3溶液;E溶液呈紫色;
⑧取少量C、F,混合后加入浓H2SO4;加热后有果香味的油状液体生成。
(1)试推断A—G各是什么物质(除已烯写分子式外其它的写结构简式)?
A_________;B_________,C_________,D_________,E_________,F_________,G_________。
(2)写出B发生银镜反应的化学方程式____________________________________。
(3)写出实验⑧反应的化学方程式__________________________。13、(1)下列物质中;其核磁共振氢谱中给出的峰值(信号)有2个且峰的面积比为3:2的是______。
A、B、C、D、CH3CH2CH2CH3
(2)化合物A的分子式是C2H4Br2;A的核磁共振氢谱图如图,则A的结构简式为:______。
(3)某烃的化学式为C4H8;其同分异构体的数目有______种。
(4)某化合物A3.1g在氧气中完全燃烧,只生成4.4gCO2和2.7gH2O。则该有机物A的最简式为______;A的红外光谱表明有羟基O-H键和烃基上C-H键的红外吸收峰,而A在核磁共振氢谱中出现两组峰,且其面积之比为2:1,则该有机物的简式为______。
14、(1)Tropinone是一个茛菪烷类生物碱,是合成药物阿托品硫酸盐的中间体。它的合成在有机合成史上具有里程碑意义,开启了多组分反应的研究。Tropinone的许多衍生物具有很好的生理活性,从而可以进行各种衍生化反应。在研究tropinone和溴苄的反应中发现:
A+B
此反应的两个产物A和B可以在碱性条件下相互转换。因此,纯净的A或B在碱性条件下均会变成A和B的混合物。画出A、B以及二者在碱性条件下相互转换的中间体的结构简式_____。
(2)高效绿色合成一直是有机化学家追求的目标,用有机化合物替代金属氧化剂是重要的研究方向之一、硝基甲烷负离子是一种温和的有机氧化剂。画出硝基甲烷负离子的共振式____(氮原子的形式电荷为正),并完成图中反应______(写出所有产物):
[]→评卷人得分三、判断题(共5题,共10分)15、正丁烷和异丁烷具有相同的物理性质。(____)A.正确B.错误16、菲的结构简式为它与硝酸反应可生成5种一硝基取代物。(____)A.正确B.错误17、根据苯酚的填充模型,分子中所有原子一定处于同一平面内。(____)A.正确B.错误18、鉴别苯酚溶液与乙醇溶液可滴加FeCl3溶液。(___________)A.正确B.错误19、有机物的核磁共振氢谱中会出现三组峰,且峰面积之比为3∶4∶1。(___________)A.正确B.错误评卷人得分四、结构与性质(共1题,共5分)20、有A;B、C、D四种元素;A元素的原子的所有能级具有相同的电子数,由B元素形成的单质在常温常压为易挥发的液体,可从海水是提取,C及其合金是人类最早使用的金属材料。D与A位于同一主族,是构成地球上矿物质的主要元素。请回答下列问题:
(1)元素A能形成多种单质,其中的一种单质能用作电极、润滑剂与制造铅笔等。A与D所形成的化合物属于_______晶体,其中心原子是以_________杂化成键;
(2)B的核外电子排布式为_________________;
(3)向含有C的硫酸盐中逐滴滴加氨水,所观察到的现象是________________________;再向上述溶液中加入乙醇,有______________;原因是_______________________;
(4)A的氢化物比D的氢化物相比,熔点高是的________(填化学式),理由是__________
(5)下列说法正确的是()
a.晶体析出规则是晶格能高的晶体最后析出。
b.铜型和钾型都是密置层堆积方式。
c.在干冰晶体中,每一个CO2周围有12个紧邻的CO2分子。
d.邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点高。
(6)下图是金属Ca和Cu所形成的某种合金的晶胞结构示意图,则该合金中Ca和Cu的原子个数比为_____________,已知两个最近的Ca原子之间的距离为apm,则该合金的密度为_____________g/cm3,(用含NA和a的代数式表示)。
评卷人得分五、原理综合题(共3题,共9分)21、纳米氧化锌是一种多功能性的新型无机材料;在橡胶;玻璃、涂料等各个领域广泛的应用。工业由粗氧化锌(含少量FeO、CuO等杂质)制备活性氧化锌的工业流程如下:
已知:Fe3+、Fe2+、Cu2+完全沉淀的pH分别是:3.2;8.1,6.7
(1)“酸浸”时用的硫酸溶液的密度为1.4g/mL,质量分数为70%,则该硫酸的物质的量浓度为____。
(2)焙烧前粉碎的目的是____________________________________________。
(3)滤液中加锌粉的目的是_____________________________________。
(4)物质A的主要成分_______________(填化学式),检验A中阳离子的方法是_______________。
(5)滤液中加H2O2发生反应的离子方程式__________________________。
(6)6.82g碱式碳酸锌[aZn(OH)2·bZnCO3·cH2O]恰好溶解在40mL3mol/LHCl中,同时产生448mLCO2(标准状况下),试推算碱式碳酸锌的化学式为___________________________。22、药物H是医学临床上治疗一种癌症的特效药。江西博雅生物制药公司最新研制由有机物A合成药物H的路线如图:
已知:丁烯二酸酐结构简式为
回答下列问题:
(1)A的键线式为___;B的化学名称为___。
(2)试剂1是___;E中所含官能团的名称为___。
(3)G的结构简式为___。
(4)反应①~⑦中;属于加成反应的共有___个;反应④的化学方程式为___。
(5)W与H互为同分异构体。写出满足下述条件且其核磁共振氢谱有5组吸收峰的W的结构简式:___(写一种)。
a.能与FeCl3溶液发生显色反应。
b.能发生银镜反应。
c.1molW能与3molNaOH完全反应。
(6)写出以和CH2=CH2为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任选)___。23、(选修5——有机化学基础)以芳香族化合物A和有机物D为原料;制备异戊酸薄荷醇酯(M)和高聚物(N)的一种合成路线如下图所示(部分反应条件已省略):
已知:I.A→B的原了利用率为100%;
II.(R1、R2表示氢原子或烃基)。
请回答下列问题:
(1)用系统命名法对G命名,其化学名称为______________________。
(2)E的结构简式为____________________________。
(3)A→B的反应类型为_______。B分子中最多有____个原子共平面。
(4)C+G→M的化学方程式为_____________________________________。
(5)同时满足下列条件的B的同分异构体有______种(不考虑立体异构)。
①苯环上连有两个取代基②能发生银镜反应。
(6)参照上述合成路线和信息,以苯乙烯为原料(无机试剂任选),设计制备的合成路线______。参考答案一、选择题(共5题,共10分)1、C【分析】【分析】
【详解】
A.的名称为2;2-二甲基丁烷,A项错误;
B.的名称为3-甲基-2-丁醇;B项错误;
C.的名称为乙酸苯甲酯;C项正确;
D.的名称为2-氯丁烷;D项错误;
故选:C。2、B【分析】【详解】
A.用乙醇与浓硫酸加热至170℃制乙烯的反应属于消去反应;不是取代反应,故A不选;
B.乙醇与浓硫酸加热到140℃乙醇分子间脱水生成乙醚和水;反应是取代反应,故B选;
C.电石与水反应生成乙炔和氢氧化钙;为复分解反应,故C不选;
D.乙醛与氧气反应生成乙酸为氧化反应;不是取代反应,故D不选;
故答案为B。3、C【分析】【详解】
A.过氧化氢分解为水和氧气;氯化铁为过氧化氢分解的催化剂,A错误;
B.用铁丝蘸取少量某溶液进行焰色反应;火焰呈黄色,说明原溶液中一定含有钠元素,但不一定是钠盐,也可能是NaOH溶液,B错误;
C.铝热反应生成Fe,可能含剩余的氧化铁,溶于稀硫酸后Fe与铁离子反应亚铁离子,加入几滴KSCN溶液,溶液不变红,则无法证明反应后固体产物中是否含有Fe2O3;C正确;
D.向无水乙醇中加入浓硫酸;加热至170℃,将产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液,红色褪去,由于乙醇易挥发,且挥发出的乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故无法证明使溶液褪色的气体是乙烯,D错误;
故答案为:C。4、D【分析】【详解】
A.始祖鸟烯与酸性高锰酸钾发生氧化反应而使之褪色;与溴水发生加成反应使之褪色;其褪色原理不一样,A错误;
B.碳碳双键、羰基是平面结构,和双键碳原子直接相连的原子在同一个平面,碳碳单键是四面体结构,单键碳及其相连的原子最多三个共面,故b分子内所有碳原子不可能共平面;B错误;
C.若R1=R2=甲基;则c的分子内有3种氢原子,故一氯代物有3种,C错误;
D.若R1=R2=甲基,则据结构简式知:C的化学式为C12H14;D正确;
答案选D。5、D【分析】【分析】
【详解】
A;根据该物质的核磁共振氢谱图判断;H原子有8种,错误;
B;该物质中不含苯环;所以不是芳香族化合物,错误;
C、根据该物质的球棍模型判断Et为乙基;错误;
D、根据球棍模型可知,该物质的化学式是C9H12O4;正确;
答案选D。二、填空题(共9题,共18分)6、略
【分析】分析:(1)化学平衡常数;是指在一定温度下,可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值;
(2)由表中数据可知;温度越高化学平衡常数越大,升高温度平衡向正反应移动,判断正反应的热效应;
(3)根据浓度熵和平衡常数的关系分析判断;
(4)令平衡时参加反应的CO2的物质的量为ymol;根据三段式用y表示出平衡时各组分的物质的量,该反应是气体体积不变的反应,用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式列方程计算y的值。
详解:(1)可逆反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)的化学平衡常数表达式K=故答案为
(2)由表中数据可知;温度越高化学平衡常数越大,升高温度平衡向正反应移动,正反应是吸热反应,故答案为吸热;
(3)平衡浓度符合下式c(CO2)•c(CH2)=c(CO)•c(H2O)时;浓度熵和平衡常数相等均等于1,平衡常数只值受温度的影响,当K=1时,根据表中数据,温度是830℃,故答案为830;
(4)令平衡时参加反应的CO2的物质的量为ymol;则:
CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)
开始(mol):2100
变化(mol):yyyy
平衡(mol):2-y1-yyy
故=1,解得:y=故平衡后CO2的转化率为=故答案为
点睛:本题考查化学平衡常数的应用。注意掌握化学平衡常数的用途:1、判断反应进行的程度,2、判断反应的热效应,3、判断反应进行的方向,4、计算转化率等。解答本题需要熟练掌握三段式解答化学平衡的计算方法。【解析】吸热8307、略
【分析】【详解】
(1)与醋酸的电离常数相同,故铵根离子和醋酸根离子的水解程度相同,25℃时溶液显中性;
(2)根据表格可知,酸性酸性越弱,相同条件下酸根离子的水解能力越强,其盐溶液的碱性越强,25℃时物质的量浓度均为0.1mol/L的NaClO、三种溶液中pH最大的是
(3)常温下,向HCN溶液中加入NaCN固体,抑制HCN的电离,故c(OH-)变大;Ka(HCN)只受温度影响;故其值不变;
(4)向新制氯水中加入一定量的固体,产生无色气体,氯水颜色消失,该反应的离子方程式:
(5)25℃时,溶液pH=7,则根据电荷守恒:根据物料守恒故【解析】(1)中性。
(2)
(3)变大不变。
(4)
(5)1808、略
【分析】【详解】
同种核素:就是两种元素的质子数和中子数分别相等:和(核内15个中子);质子中子均为15,属于同种核素,故选④
同位素:是具有相同质子数而中子数不同的的同一元素的不同核素之间的互称,D、T;质子数均为1,中子分别为0、1、2,属于同位素关系,故选③
同素异形体:是指由同一种元素组成,因排列方式不同或分子组成不同,而具有不同性质的单质之间的互称,16O2和18O3是由氧元素组成的;分子组成不同的氧的不同单质;属于同素异形体关系,故选①
同分异构体:具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体,CH3CH2OH和CH3OCH3分子式均为C2H6O;但结构不同,二者属于同分异构体关系,故选⑤。
②CH4和C3H8同属烷烃;组成相同,结构相似,属于同系物关系。
⑥甲烷属于正四面体构型,两个氯原子取代了甲烷中的两个氢原子,形成的二氯甲烷的结构只有一种,所以和属于同一物质。
故答案为:④;③;①;⑤。【解析】①.④②.③③.①④.⑤9、略
【分析】【详解】
(1)有机结构中顺式表示同一原子或基团在同侧,反式表示同一原子或基团在对位,则CH3CH=CHCH3的顺式结构简式为反式结构简式为:
(2)烃的沸点随碳原子数的增大而增大,②③④⑤四种物质按它们的沸点由高到低的顺序排列正确的是⑤④②③;等质量的①③⑥三种物质,烃中氢的百分含量越高,完全燃烧时消耗O2的物质的量越大;则由多到少的顺序为③⑥①。
(3)芳香烃的分子式为C8H10,除苯基外还有一个乙基或二个甲基,故该有机物可能是乙苯,或甲基在甲苯的邻、间、对三个位置上,故有4种结构;其中在苯环上的一溴代物只有两种的结构为对二甲苯,即
(4)有机物M分子式为C4H8O3,不饱和度为1,同温同压下,等质量的M分别与足量的金属钠、NaHCO3溶液反应,可得到等量的气体,说明存在一个羟基和一个羧基,在浓硫酸存在下,C4H8O3还能生成一种分子式为C4H6O2的五元环状化合物N,少了一个水分子且是五元环,说明两个基团在两端,即HOCH2CH2CH2COOH,M→N的为化学方程式为:HOCH2CH2CH2COOH+H2O。【解析】⑤④②③③⑥①4HOCH2CH2CH2COOHHOCH2CH2CH2COOH+H2O10、略
【分析】【详解】
(1)烯烃通式为CnH2n,其完全燃烧生成二氧化碳和水,反应为CnH2n+O2nCO2+nH2O;
(2)烯烃含有碳碳不饱和键,可以和酸性高锰酸钾发生氧化反应使得溶液褪色。【解析】(1)CnH2n+O2nCO2+nH2O
(2)褪色11、略
【分析】【分析】
【详解】
①CH2=CH2;③CH3—CH=CH—CH3;⑤CH3—CH=CH2中都只含有C;H两种元素;因此属于烃,由于分子中都含有不饱和的碳碳双键,它们都属于烯烃,故属于烯烃的物质序号为①③⑤;
②CH3CH2OH可看作是CH3CH3分子中的1个H原子被-OH取代产生的物质;因此属于烃的衍生物,故属于烃的衍生物的序号是②;
①CH2=CH2分子式是C2H4属于烯烃,③CH3—CH=CH—CH3、⑤CH3—CH=CH2也都属于烯烃,结构相似,在分子组成上相差1个或2个CH2原子团,它们属于同系物,故与CH2=CH2属于同系物的是③⑤;
(2)④对于CH3C(CH3)2CH2CH2CH3的命名,选择含有C原子数最多的碳链为主链,主链上含有5个C原子,要从离支链较近的左端为起点,给主链上C原子编号,以确定支链所在的位置,该物质名称为2,2—二甲基戊烷。【解析】①.①③⑤②.②③.③⑤④.2,2—二甲基戊烷12、略
【分析】【详解】
试题分析:(1)①取7种有机物各少量,分别加水,振荡后与水分层的是A、D、G,则A、D、G为苯、甲苯、己烯中的一种;②取少量A、D、G分别加入溴水,振荡后,只有D不仅能使溴水褪色,而且油层也无色,则D为己烯;③取少量A、G,分别加入酸性KMnO4溶液,振荡后,G能使酸性KMnO4溶液褪色,则G为甲苯,所以A为苯;④取A少量,加入浓H2SO4和浓HNO3,加热后倒入水中,有苦杏仁味黄色油状液体生成,发生硝化反应,A为苯;⑤取少量B、C、E、F,分别加入银氨溶液,经水浴加热后,只有B出现银镜,则B为乙醛;⑥取少量C、E、F,若分别加入金属钠,均有H2放出;若分别加入Na2CO3溶液,只有F有气体放出,则F为乙酸;⑦取少量C、E,滴入FeCl3溶液,E溶液呈紫色,则E为苯酚;⑧取少量C、F,混合后加入浓H2SO4;加热后有果香味的油状液体生成,生成乙酸乙酯,C为乙醇,综上所述,A为苯,B为乙醛,C为乙醇,D为己烯,E为苯酚,F为乙酸;
(2)乙醛发生银镜反应的方程式为CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag+3NH3+H2O;
(3)乙酸和乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯的方程式为CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O。
考点:考查有机物的鉴别与推断【解析】(1)苯乙醛乙醇C6H12苯酚乙酸甲苯。
(2)CH3CHO+2Ag(NH3)2OHCH3COONH4+2Ag+3NH3+H2O
(3)CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O13、略
【分析】【分析】
【详解】
(1)A.该有机物为对称结构含有3种环境的氢原子,个数之比为3:1:2,A与题意不符;
B.该有机物为对称结构含有3种环境的氢原子,个数之比为1:1:3,B与题意不符;
C.该有机物为对称结构含有2种环境的氢原子,个数之比为3:2,C符合题意;
D.该有机物为对称结构含有2种环境的氢原子,个数之比为3:2,D符合题意;
答案为CD;
(2)化合物A的分子式是C2H4Br2,A的核磁共振氢谱有1组峰值,则A为对称结构,则结构简式为Br-CH2-CH2-Br;
(3)某烃的化学式为C4H8,同分异构体中属于烯烃的有CH2=CHCH2CH3、CH3CH=CHCH3、CH2=CH(CH3)2;属于环烃的有:共有5种;
(4)化合物A3.1g在氧气中完全燃烧,只生成4.4gCO2和2.7gH2O,即0.1molCO2和0.15molH2O,化合物A中含有1.2gC和0.3gH,质量和小于3.1g,则含有1.6gO,n(C):n(H):n(O)=0.1mol:0.3mol:0.1mol=1:3:1,最简式为CH3O;A的红外光谱表明有羟基O-H键和烃基上C-H键的红外吸收峰,而A在核磁共振氢谱中出现两组峰,且其面积之比为2:1,结合有机物的成键特点,有机物的简式为HO-CH2-CH2-OH。【解析】CDBr-CH2-CH2-Br5CH3OHO-CH2-CH2-OH14、略
【分析】【分析】
【详解】
背景:11-1托品酮(tropinone)具有莨菪烷类即氮杂二环[3.2.1]辛烷的结构,R。Willstatter确定了它的结构并于1896~1902年期间用18步反应完成了托品酮的全合成。
Willstatter的合成过程达到了当时有机合成的巅峰,在有机合成的历史上堪称装配式合成设计的经典之作;而在1917年,R。Robinson利用Mannich反应进行仿生合成,只用了两步便得到了托品酮。Robinson的这一合成具有划时代的意义,被Willstatter称为“出类拔萃的合成”。
11-2氧化还原反应因其能便捷地进行官能团转化而在有机合成中占有重要地位。在有机化学发展的初期;人们借鉴无机化学经验,使用一些常用的无机氧化剂参与有机反应,发展了一系列以无机试剂为核心的氧化反应。但是无机氧化反应条件_______般比较剧烈,官能团耐受力较差,因此有机化学家对无机氧化剂进行了改进,得到了一系列带有有机基团的无机氧化剂。另一方面,也发展出了一些不含有无机金属元素的有机氧化剂。与传统的无机氧化剂相比,有机氧化剂大多溶解性很好,反应条件温和,并能更高效地进行氧化反应。
我们以一级醇氧化生成醛的反应为例。常用的无机氧化剂例如Jones试剂,Sarrett试剂,PCC/PDC以Cr(VI)进行氧化,反应后往往产生大量含Cr废液,会对环境产生污染。而有机氧化剂则使用有机硫(Pfitzner-Moffatt反应,Swern反应,Corey-Kim反应)、有机碘(Dess-Martin试剂,IBX),或是简单的有机物TEMPO(一种氧化铵)、丙酮(Oppenauer反应)作为氧化剂。这些反应的氧化机理各自有各自的特点;但选择性及官能团耐受性都远好于无机氧化剂。因此发展有机氧化剂一直是有机方法学研究的重点。
11-1本题题目所给的条件不多;但对于解题来说已经足够充分。意在考查参赛者对于有机化学合成的基本理解和一些基本知识。
首先对底物进行官能团分析:托品酮的结构大家都不陌生;有一个三级胺和一个酮羰基,而溴苄则是一个常见的亲电试剂。这构成了一个典型的亲核取代反应模型:托品酮中三级胺作为亲核试剂进攻溴苄,产物是四级铵盐。值得注意的是,在托品酮中可能具有亲核能力的位点并不是仅有一处,而是三处:三级胺羰基α-碳负离子以及羰基氧。三级胺的亲核能力明显优于羰基氧,但是如何比较羰基α位与三级胺的亲核性呢?想要羰基α-C进行亲核进攻,首先要用碱拔去一个氢。有些同学认为,托品酮可以用三级胺基自身作碱,拔去羰基α-H。对此,我们来看一下相关化合物的酸碱性:
可以看到;即便是碱性较强的环状三级胺,还是不足以拔掉羰基的α-H。因此,在本题的反应条件下,仅仅凭借三级胺的碱性是很难将羰基的α-H拔掉的。
从另一方面讨论;考虑我们熟知的Mannich反应,其中第一步的产物便是一个β-胺基酮。在进行进一步甲基化并消除时,情形亦与上面类似。但我们很清楚,加入碘甲烷不会发生碳烷基化,只会生成四级铵盐:
综合以上讨论;我们可以肯定第一步反应的产物就是四级铵盐。但是为什么产物有A和B两个呢?我们再来观察一下托品酮的结构:
。
虽然整个托品酮分子的两个构象都具有一个对称面;没有手性,但是反应中心三级胺两侧的化学环境是不同的;而且胺的孤对电子并不固定,可以自由翻转。为了方便表示,我们将三级胺的3个基团画在一个平面里:
可见托品酮在进攻溴苄时便会有两个方向;自然产物会有A;B两个。
至此;我们得到了两个产物的结构。对于接下来一问,“A和B可以在碱性条件下相互转换”,我们能够很自然地联想到这可以类比一些光学纯产物外消旋化的过程。基本原理无非有一个共同的中间体,并与两个对应异构体都可以形成一个可逆的平衡反应:
同样;我们需要找到这样一个中间体,与两个产物都能形成平衡。分析本题中两个产物的结构,与托品酮相比,酮羰基没有变化,而三级胺变成了四级铵盐。由于反应条件是碱性,因此回到托品酮的路径便不太可能了;另一方面,我们发现酮羰基的α-H由于同时受酮羰基和四级铵基的影响,酸性大大增强,若消除这个氢便可得到一个α,β-不饱和酮。这是一个Hofmann消除反应,其逆过程是Michael加成反应:
于是我们便得到了答案。
A与B的结构简式为:
中间体的结构简式为:
或
本题中的反应并不复杂;主要考查的是参赛者是否具有基本的立体化学概念以及对反应过程的立体思考能力。
11-2这是一个氧化反应;我们对底物进行分析:底物含有对甲苯磺酰基(—OTs),这是一个常见的良好的离去基团。从价态上,我们可以将其等价为一个一级醇;从反应性上,我们知道它是一个亲电试剂,可以类比为上一题的苄溴。
硝基甲烷的甲基氢由于硝基的吸电子效应而具有一定的酸性。其共轭碱上的负电荷可以在两个氧与一个碳上共振。因此;硝基甲烷负离子的共振式可写为如下形式:
更进一步可以看出;硝基甲烷负离子是一个两位负离子。其中碳的可极化能力强,亲核性更强;氧上负电荷密度更大,碱性更强。由软硬酸碱理论,氧端较硬,碳端较软。
那么在反应中,到底是碳端进攻还是氧端进攻?我们以烯醇负离子为例进行讨论。当烯醇负离子与Br2发生反应时,是较软的碳端进攻软酸Br2(实质上是进攻Br-Br的σ*反键轨道);软亲软,生成C-溴化的产物。而在烯醇硅醚的制备中,是较硬的氧端进攻硬酸TMSCl,硬亲硬,形成稳定的O-Si键(当然这里d-pπ相互作用也有贡献):
再回到题目本身;底物由一个活性很高的苄基和一个离去能力很好的OT's组成,一OTs的吸电子性使得C-O键上的σ电子比原先更多地向O偏移,使得C的硬度较强。因此这里应该用氧去进攻,而不是用碳。
其实仅就题目而言;即使考虑不到软硬酸碱理论的层面,我们也可以通过推断法得到结果。题目已经告诉我们:硝基甲烷负离子是一种氧化剂,如果是用碳去进攻,接下来便无法写出合理的氧化反应。
得到了中间体之后;我们来分析下一步反应将如何进行。由于底物与一级醇同类,那么便可以很自然地联想到该反应的氧化产物应该是醛。由于生成醛需要脱氢,这里可以选择用氧拔氢,得到甲醛肟;或是用碳拔氢,得到亚硝基甲烷。当然我们需要指出,在亚硝基甲烷与甲醛肟的互变异构中,平衡有利于甲醛肟,但这并不是题目的考查重点,因此这两个答案都是合理的。至此,我们就完成了对整道题目的解答。
中间体的结构简式为:
或
所有产物的结构简式为:
本题通过写出反应机理的方式,综合考查了参赛者的有机化学知识及无机化学知识,以及参赛者面对未知反应时的心理素质和应变能力。【解析】或三、判断题(共5题,共10分)15、B【分析】【分析】
【详解】
正丁烷和异丁烷是同分异构体,分子量相同结构不同,熔沸点不同,分子量相同支链越多熔沸点越低,物理性质不同,故错误。16、A【分析】【详解】
菲的结构简式为它关于虚线对称有5种不同化学环境的氢原子,与硝酸反应可生成5种一硝基取代物,正确。17、B【分析】【详解】
苯酚结构中含有一个苯环,羟基与苯环直接通过碳碳单键相连,碳碳单键可以旋转,苯酚中所有原子不一定处于同一平面内,故答案为:错误。18、A【分析】【分析】
【详解】
苯酚遇FeCl3溶液显紫色,乙醇和FeCl3不反应,故可以用FeCl3溶液鉴别苯酚和乙醇溶液,正确。19、B【分析】【分析】
【详解】
有机物的核磁共振氢谱中会出现四组峰,且峰面积之比为3∶2∶2∶1,故错误。四、结构与性质(共1题,共5分)20、略
【分析】【分析】
有A、B、C、D四种元素,A元素的原子的所有能级具有相同的电子数,电子排布为1s22s22p2,A为C元素;由B元素形成的单质在常温常压为易挥发的液体,可从海水是提取,B为Br元素;C及其合金是人类最早使用的金属材料;C为Cu元素;D与A位于同一主族,是构成地球上矿物质的主要元素,D为Si元素。
【详解】
(1)A为C元素,D为Si元素,SiC属于原子晶体,晶体中C原子周围的Si原子呈四面体分布,Si原子周围的C原子也呈四面体分布,其中心原子是以sp3杂化成键;
(2)B为Br元素,Br元素是35号元素,核外电子排布式为,[Ar]3d104s24p5或1s22s22p63s23p63d104s24p5;
(3)C的硫酸盐为硫酸铜,向硫酸铜溶液中逐滴滴加氨水,可以观察到开始有蓝色沉淀生成,随着氨水的滴入,沉淀的量逐渐增加至最多后开始溶解,最后蓝色沉淀完全消失,形成深蓝色的透明溶液;再向上述溶液中加入乙醇,[Cu(NH3)4]SO4·H2O易溶于极性溶剂;难溶于极性较小或非极性溶剂;有深蓝色晶体析出;
(4)A的氢化物为CH4,D的氢化物为SiH4,CH4与SiH4是组成与结构相似的物质,而CH4比SiH4的相对分子质量要小;分子间的作用力要小,所以熔点要低;
(5)a.溶解度小的先析出晶体;与晶格能的大小无关,a项错误;
b.钾型的空间利用率为68%是非密置层堆积方式,铜型的空间利用率是72%是密置层堆积方式,b项错误;
c.采用沿X、Y、Z三轴切割的方法判断二氧化碳分子的个数为12,所以在CO2晶体中,与每个CO2分子周围紧邻的有12个CO2分子;c项正确;
d.能形成分子间氢键的物质沸点较高;邻羟基苯甲醛容易形成分子内氢键,对羟基苯甲醛易形成分子间氢键,所以邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点低,d项错误;
答案选c;
(6)晶胞中Ca位于定点,N(Ca)=8×=1,Cu位于面心和体心,共有N(Cu)=8×+1=5,则该合金中Ca和Cu的原子个数比为1:5;1mol晶体的质量为40+64×5=360g,1mol晶体含有NA个晶胞,因此该晶体的密度为【解析】原子晶体sp3[Ar]3d104s24p5或1s22s22p63s23p63d104s24p5开始有蓝色沉淀生成,随着氨水的滴入,沉淀的量逐渐增加至最多后开始溶解,最后蓝色沉淀完全消失,形成深蓝色的透明溶液深蓝色晶体析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O易溶于极性溶剂,难溶于极性较小或非极性溶剂SiH4CH4与SiH4是组成与结构相似的物质,而CH4比SiH4的相对分子质量要小,分子间的作用力要小,所以熔点要低c1:5五、原理综合题(共3题,共9分)21、略
【分析】【分析】
(1)根据计算硫酸浓度;
(2)粉碎可以增大接触面积;
(3)滤液中含有杂质铜离子;
(4)根据元素守恒分析物质A的主要成分;
(5)“酸浸”后的滤液中含有Fe2+,H2O2可以把Fe2+氧化为Fe3+;
(6)根据反应方程式aZn(OH)2·bZnCO3·cH2O+(2
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