高考化学《有机合成》专项限时突破测试卷

高考化学《有机合成》专项限时突破测试卷

A组(20分钟)

1.(2021•广州高三模拟)I.氮的氧化物(NOJ是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂

条件卜.用NX将NO,还原生成N2。某同学在实验室中制备N%。回答卜.列问题：

(1)氨气的发生装置可以选择上图中的，反应的化学方程式为o

⑵欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为发生装置

_—(按气流方向，用小写字母表示)。

H.亚硝酰氯(NOQ)是一种黄色气体，沸点为一5.5其液体呈红褐色。遇水发生反应：2NOC1

+H2O=2HC1+NO4-NO2«某化学兴趣小组设计如图装置用Cb和NO制备NO。。回答下

列相关问题：

甲乙丙丁戊

(3)甲装置发生反应的离子方程式为,装置

丙中的液体为。

(4)实验时，先通入Cb，待丁中烧瓶内充满黄绿色气体时，再通入NO,这样做的目的是

(5)装置丁中冰盐水的作用是<,

(6)经分析该套装置设计上有一处明显缺陷，改进方法是

______________________________________________________________________(用文字描述)。

(7)吸收尾气时，NOCI发生反应的化学方程式为o

(已知：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O)

(8)反应完成后,取烧瓶中所得产物mg溶于水,配制成250mL溶液,取出25.00mL,再加

入PmLcmolLrAgNCh溶液恰好完全反应，则产物中NOC1纯度(质量分数)的计算式为

答案(1)ACa(OH)2+2NH4Cl=^==CaC12+2NH3t+2H2O

(2)dcfei

+2+

(3)3Cu+8H+2NO?=3Cu+2N0t+4H2O浓硫酸

(4)排尽装置中的空气，避免氧化NO

(5)液化亚硝酰氯，便于收集产品

(6)在装置丁和戊之间增加一个气体干燥装置

(7)NOC1+2NaOH=NaCl+NaNO?+H，0

0655cp

(8产"XI00%

m

解析(1)实险室用加热固体氯化铁和氢氧化钙的方法制备氨气，反应物状态为固体与固体，

反应条件为加热，所以选择A为发生装置，反应的化学方程式：Ca(OH)2+2NIhCl^^CaCh

+2N%t+2H2Oo

(2)实险室用加热固体氯化锭和氢氧化钙的方法制备氯气，制备的气体中含有水蒸气，费气为

碱性气体，应选择盛有碱石灰的干像管干燥气体，氨气极易溶于水，密度小于空气密度，氨

气极易溶于水，尾气可以用水吸收，注意防止倒吸的发所以正确的连接顺序为发生装置

⑶装置甲中铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、一氧化氮治水，离子方程式为3Cu+8H++

2+

2NOr=3Cu+2NOt+4H2O;装置丙中盛有浓硫酸，目的是干燥和混合一氧化氮和氯气。

(4)由于一氧化薮易被氧气氧化生成二氧化薮，实验时，先通入CL排尽装置中的空气后，再

通入NO,防止NO被氧化。

(5)由题给信息可知，亚硝肌氯的沸点为-5.5°C,遇冷易转化为液态，则装置丁中冰盐水的

作用是液化亚硝酰氯，便于收集产品。

(6)由于亚硝酰氯遇水发生反应，所以应在装置丁和戊之间增加一个气体干燥装置，防止水蒸

气进入装置丁中与亚硝酰氯发生反应。

(7)由题给化学方程式2N0Cl+H2O=2HCl+NO+NO2和NO+NO2+2NaOH-2NaNO2+

H2O可知，NOC1与NaOH溶液反应生成NaCl、NaNCh和H2O,反应的化学方程式为NOC1

+2NaOH=NaCl+NaNCh+H2O。

(8)由题给化学方程式2NOC1+H2O=2HQ+NO+NO2可知，亚硝酰氯溶于水得到盐酸，由

-,3

NOCI—HC1—AgNOj可得mg样品中«(NOC1)=n(AgNO3)=cmolLxrx1()-LX10=

O.Olcrmol,则产物中NOCI的纯度为S°lc'molX65.5gmol'x100%=0.655crx1()()%<>

mgtn

2.锂离子电池的广泛应用使锂的需求量大增，自然界中主要的锂矿物为锂辉石、锂云母、透

锂长石和磷锂铝石等。

1.(1)为鉴定某矿石中是否含有锂元素，可以采用焰色反应来进行鉴定，当观察到火焰呈

,可以认为存在锂元素。

A.紫红色B.绿色C.黄色D.紫色(需透过蓝色钻玻璃)

II.锂离子电池的广泛应用同样也要求处理电池废料以节约资源、保护环境。采用湿法冶金工

艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片(由AI箔、LiFePOa活性材料、少量不溶于酸碱的导电剂组

成)中的资源，部分流程如图：

NaOH10%HNOs饱和Na£O、

声威卜蟠却中声蚂响:pH警缘(幸]避渣③•鬻,

滤液导电剂等滤渣注液②滤液③,.L

杳阅资料•，部分物质的溶解度。)，单位为g，如下表所示:

7TC5(Li2CO3)S(Li2so。S(Li3P0。S(LiH2Po4)

201.3334.20.039126

800.8530.5————

(2)将回收的废旧锂离子电池进行预放电、拆分破碎、热处埋等预处埋，筛分后获得止极片。

下列分析你认为合理的是(填字母)。

A.废旧锂离子电池在处理之前需要进行彻底放电，否则在后续处理中，残余的能展会集中

释放，可能会造成安全隐患

B.预放电时电池中的锂离子移向负极，不利于提而正极片中锂元素的回收率

C.热处理过程可以除去废旧锂离子电池中的难溶有机物、碳粉等

(3)工业上为了最终获得一种常用金属，向碱溶一步所得滤液中加入一定量硫酸，请写出此时

硫酸参与反应的所有离子方程式为。

(4)有人提出在酸浸时，用112。2代替HN03效果会更好。请写出用双氧水代替硝酸时主要反

应的化学方程式为°

(5)若滤液②中c(Li+)=4molL_,,加入等体积的Na2c。3后，沉淀中的Li元素占原Li元素总

量的95.5%,计算滤液③中c(COM)=o[K,p(Li2co3)=1.62X103]

(6)综合考虑，最后流程中对滤渣③洗涤时，常选用下列(填字母)洗涤。

A.热水B.冷水C.酒精

原因是。

⑺工业上将回收的Li2c03和滤渣②中FeP04粉碎与足量炭黑混合高温灼烧再生制备

LiFePO4,实现了物质的循环利用，更好的节省了资源，保护了环境。请写出该反应的化学方

程式：O

答案(1)A(2)AC

+

(3)H+OH-=HzO,H-A1O7+H2O=A1(OH)3I

(4)2LiFePO4+H2O2+4H2sO4=Li2sO4+Fe2(SO4)3+2H2O+2H3Po4

(5)0.2molL-1

(6)A碳酸锂的溶解度随温度的升高而减小，用热水洗涤会减少沉淀的溶解，同时热水成本

比酒精低

⑺Li2co3+2FePO4+2C=^=2LiFcPO4+3COt

解析(1)根据焰色反应原理，锂矿石含有锂元素，锂元素的焰色反应为紫红色。

(2)废旧锂离子电池在处理之前需要进行彻底放电，由于锂是很活泼的金属，容易和氧气，水

蒸气发生反应，可能会造成安仝隐患，故A正确：放电时，阳离子移向正极，故放电时电池

中的锂离子移向正极，故B错误；难溶有机物的沸点一般较低，碳粉也可以被氧化，通过热

处理可以除去有机物和碳粉，故C正确。

(3)向碱溶一步所得滤液中加入一定量硫酸，先发生酸碱中和，向偏铝酸钠溶液中加入酸，由

于要得到金属，酸的量必须控制，故离子反应为H++OH-=H2O,H++A10J+

H2O=AI(OH)3Io

(4)比02和HNO3都具有强氧化性，由于硝酸见光分解，成本较高，故可以利用过氧化氢代替

硝竣，过氧化氢被还原的产物是水，对环境没有污染，化学方程式为2LiFePO4+H2O2十

4H2so4-Li2s。4+Fe2(SO4)3+2H2O+2H3PO4。

(5)碳酸锂是沉淀，存在难溶电解质的溶解平衡，设两溶液体积为匕滤液②中c(Li+)=4mol-Lr,

沉淀中的Li元素占原Li元素总量的95.5%,则沉淀后溶液中锂离子的浓度为

4moiL।X"(1-95.5%)=009moiL,因为右(a83)=~口+)«8歹)，故c(CO歹尸

Ksp(Li2CO3)」.62XI0—3

'.=、molL'=0.2molL

M(Li+)0.092

3.1,2・二氯丙烷(CH2cleHQCH3)是重要的化工原料，工业上可用丙烯加成法生产，主要副产

物为3-氯丙烯(CH2RHCH2CI),反应原理为

1

i.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2ClCHClCH3(g)A//1=-l34kJmoF

ii.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)△为=-102kJ-moP,

已知：相关化学键的键能数据如下表所示：

化学键c=cc—cC—ClCl—CI

E/(kJmor')611X328243

请回答下列问题：

(1)由反应i计算出表中x=0

(2)一定温度下，密闭容器中发生反应i和反应ii,达到平衡后增大压强，CH2cleHC1CH?的

产率(填“增大”“减小”或“不变理由是O

(3)AK时，向10L恒容的密闭容器中充入1molCH2KHeH2cl和2moiHCL只发生反应

CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)CH2ClCHClCH3(g)MhSmin反应达到平衡，测得0-5min

内，用CH2QCHCICH3表示的反应速率KCH2CICHClCH3)=0.016molL-1-min-,o

①平衡时，HC1的体积分数为(保留三位有效数字)。

②保持其他条件不变，6min时再向该容器中充入0.6molCH2=CHCH2C1、0.2molHCI

和0.1molCH2CICHCICH3,则起始反应速率，正(HC1)(填“v”或“=”)(/逆

(HCl)o

(4)一定压强下，向密闭容器中充入一定量的CH2=CHCH3和CL发生反应订。设起始的

〃(CH2=CHCH"="平衡时Cb的体积分数“)与温度(7)、%的关系如图甲所示。W=1时，

〃(Cb)

正、逆反应的平衡常数(K)与温度(7)的关系如图乙所示。

①图甲中，3(填“v”或“=”)1。

②图乙中，表示正反应平衡常数的曲线为(填“A”或"B”)，理由为

③。K,必条件下，平衡时夕(CL)=

(5)起始时向某恒容绝热容希中充入1molCH2=CHCH3和1molCh发生反应ii，达到平衡时，

容器内气体压强(填“增大”“减小”或“不变”

答案⑴332

(2)增大增大压强，反应ii的平衡不移动，反应i的平衡正向移动，所以CH2cleHQCFh

的产率增大

(3)①54.5%@>

(4)①〉②B反应ii的正反应为放热反应，温度升高，正反应的平衡常数减小

③25%(5)增大

解析(3)@生成〃(CH2cleHClCH3)=0.016molL”min-iX5minX10L=0.8mol,则HC1的

2mol_0.8mol

体积分数为X100%^54.5%o

1mol+2mol—0.8mol

(4)①相同温度下，/时9(Cb)小，相当于其他条件不变，增大CH2=CHCH3的浓度，即例>1。

③由图乙可知，八K条件下长正=长辿=1,再应用三段式和平衡常数表达式解答。

4.(2020・日照一模)新型冠状病毒具有较强的传染性，中科院发现大约有三十种药物可能对新

型冠状病毒有效，其中山豆根等中药材中含有的黄酮类化合物可能对新型冠状肺炎有治疗作

用。某黄酮类化合物G的合成路线如下图所示，分子中Ar表示芳香基。

OHOOCCH,OOCCH,

(C&COHOCHCOCIC0cH3①NaOH

*W'W②H.O：D

OOCCH,

Bc

已知：

f

RCOCH3+R'COCl-^RCOCH2COR+HC1

回答卜列问题：

（1）有机物A的名称为,A转化为B的目的是

C中含有的官能团的名称为—

（2）D转化为E的化学方程式为o

E到F的转化率大约为78.6%,原因是易生成副产物X（分子中含有一个七元环），则X的结

构简式为，则此过程中涉及的反应的类型为o

⑶某芳香化合物K与D互为同分异构体，写出一种符合下列条件的K的结构简式：

o

（己知人。/°、结构具有较强的氧化性，与还原性原子团不能共存）

①与FeCL溶液不发生显色反应；

②可发生水解反应和银镜反应。

OH

niCOC1

（4）请以丙酮（CH3coeH3）和为原料，参照题中所给信息（其他试剂任选），设计合

成化合物O的路线:O

答案（1）对苯二酚（或1,4•苯二酚）保护酚羟基，防止与乙酰氯反应酯基、皴基

Ar加成反应、消去反应

()

B组（20分钟）

1.氨基甲酸铉（NH2coONH”是一种易分解、易水解的白色固体，某研究小组用下图所示的

实验装置，模拟工业原理制备氨基甲酸铁。主要反应原理为2NH3（g）+

CO2（g）H2NCOONH4（S）A/7<0O

⑵仪器6的一个作用是控制原料气按反应计量系数充分反应，若反应初期观察到装置内浓硫

酸中产生气泡，则应该（填“加快”“减慢”或“不改变”）产生氨气的速率。

（3）另有一种传统制备氨基甲酸镂的反应装置.（液体石蜡和C04均充当惰性介质）如图所示：

①液体石蜡鼓泡瓶的作用是o

②若无冰水，则氨基甲酸较易分解生成尿素［CO（NH2）2］。请写出氨基甲酸钱受热分解的化学

方程式:o

③当CCU液体中产生较多晶体悬浮物时，立即停止反应，过滤分离得到粗产品，为了将所得

粗产品干燥可采取的方法是（填字母）。

A.蒸储B.真空微热烘干

C.高压加热烘干

答案（1）三颈烧瓶碱石灰（或其他合理答案）干燥氨气，防止仪器5中生成的氨基甲酸镀

水解

(2)加快

(3)①通过观察气泡，调节N%和CO2的通入比例(或通过观察气泡，控制通入NFh和CO?的

速率)

@H2NCOONH4=^=CO(NH2)2+H2O@B

解析(2)浓硫酸中有气泡产生，说明CO2过量，因而应加快氯气的产生速率。

2.工业生产中会产生稀土草酸沉淀废水，其主要成分为盐酸和草酸(H2c9。的混合溶液及微

量的草酸稀土杂质等.工业上处理废水的方法包括“①氧化法”和“②沉淀法”°相关工业

流程如图所示：

HCIFe*♦和O、

勰泰两种无选气体

j②

血书藤卜滤侨痂丁南部区丽梃寇H不痴卜草酸

I|X-T

PbS。，较浓如滥一

已知：I.Kai(H2c204)=6.0X10-2；Ka2(H2c204)=6.25X10，

n.25，C时，各物质的溶度积常数如下表:

K$p[Fe(OH)3]Ksp(PbS04)/CsP(PbC2O4)

2.5X10-392.0X10-85.0X10-'0

回答下列问题：

⑴过滤操作中需要用到的玻璃仪器有，上述过滤后可重复利用的物质为

(填物质名称)。

(2)“①氧化法”中Fe-3+是反应的催化剂，反应产生了两种无毒气体，该氧化过程中的化学方

程式为，

(3)“氧化”步骤中，酸性越强，草酸去除率越高，其原因是

为了使加入的17.5mg-L-'的Fe3+催化效果达到最佳，废水酸化时应将pH调整至小于

(已知1g2=0.3,1g5=07).

(4)“②沉淀法”：将1.5molPbSO4沉淀剂加到1L含有0.1molir草酸的模拟废水中。沉

+

淀时发生的离子反应为PbSO«s)+H2c2O«aq)PbC2O4(s)+2H(aq)4-SOF(aq)o请计算此

反应的平衡常数K=o

(5)干燥步骤温度过高会降低草酸产率，其原因是o

(6)已知在25℃时，亚硫酸的电离平衡常数为Ki=1.54X10-2、七=1.02乂10-7,向Na2c2O4

溶液中通入少量的SO2气体，反应的离子方程式为.

答案(1)漏斗、烧杯、玻弱棒硫酸铅

(2)H2c2O4+03—2CO2+0：4H2o

(3)pH升高后，Fe3+生成Fe(0H)3，降低催化效果2.3

(4)1.5X10-4

(5)草酸加热会分解，变成二氧化碳、•氧化碳和水

(6)SO2+H20+C20r=HS0?+HC2O；

解析(1)过滤操作中用到的玻墙仪器为漏斗、烧杯、破埔棒；过滤后得到的硫酸铅可重复利

用U

(3)加入的Fe3T的浓度为c=176X103molL「=3.125X10-4moil,要使得Fe?*的催化效

果最好，则Fe3+不能沉淀，根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)•泊OH)则c(0H~)=3Ks/Fc(2H)3]

c(Fe)

39-,_,2-1+，0",

=32.5X10molL=2XI0mol-L,c(H)=心=molL=

3.125X10-4c(OH-)2X10-12

5XIO-3mol-L_1,pH=-1gc(H+)=~lg(5X10-3)=2.3o

(4)反应PbSCh⑸+H2c20«aq)PbC2()4(s)+2H+(aq)+SO『(aq)的平衡常数表达式为K=

2+2+

c(H)c(SOD_^(H^cCSODxC(HC2O7)乂c(C2OD乂c(Pb)

2+

c什12c2O4)c(H2c2O4)c(HC2O；)c(C2ODc(Pb)

++2+

t(H)c(C20r)XC(H)C(HC2O；)xc(SOF)c(Pb)=K#H2c2。4)%(112c2O4)Ksp(PbSO4)=

2-

C(HC2O；)c(H2c2O4)c(C2OF)c(Pb*)/CsP(PbC2O4)

6.0610-2。6.25X10=x2.0X1OF

—1.5X10o

5.0xio-10

(6)根据草酸和亚硫酸的电离平衡常数大小可知，少量SCh通入Na2c2O4溶液中，反应能生成

HC2O4一,不能生成H2c2。4,同时生成HSO，，故离子方程式为SO2+H2O+C2OF=HSOI+

HC2OI。

3.研究减少CO2排放是一项重要课题。CO2经催化加氢可以生成多种低碳有机物，

如反应类型一：I.C02(g)+3H2®CH3OH(g)+H2O(g)A/力=-49.5kJmo「

1

II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH2=4-40.9kJ-moF

IlI.CO(g)+2H2(g)CH30H(g)NH3

回答下列问题：

(1)反应in的A〃3=o

(2)在绝热恒容的密闭容器中，将CO2和H2按物质的量之比1：3投料发生反应I,下歹J不能

说明反应已达平衡的是(填字母)。

A.体系的温度保持不变

B.CO?和Hz的转化率相等

C.单传时间内体系中减少3molH2的同时有1molH2O增加

D.合成CH30H的反应限度达到最大

(3)如图为一定比例的CO2+H2、CO+H2、CO/CO2+H2条件下甲醉生成速率与温度的关系。

49()K时，根据曲线a、c可判断合成甲醵的反应机理是(填“A”或"B”)。

T

q

•

7

T

U

i二

M

普

置

超

&

E-

A.C0竽C023H2CH3OH+H2O

B.CO2CO2H：CH30H

反应类型二：

I2CO2(g)+2H2O。)CH2=CH2(g)+3O2(g)

H.CH2=CH2(g)+H2O(l)=C2H50H(l)

in.2CO2(g)4-6H2(g)CH2=CH2(g)4-4H2O(g)

(4)CCh和水生成乙烯的反应中，当反应达到平衡时，若减小压强，则CO2的转化率(填

“增大”“减小”或“不变”)。

⑸反应in,在某铁系催化剂催化下，温度、氢碳比［〃(H2)=灯对co?平衡转化率的影响以及

«(C0>)

温度对催化效率影响如图所示。

①下列有关说法正确的是(填字母)。

A.反应H【是一个放热反应

B.增大氢碳比，可以提高H2的平衡转化率

C.温度低于300c时，随温度升高乙烯的平衡产率增大

D.平衡常数：D(N)vK(M)

②在总压为2.1MPa的恒压条件下，M点时，CCh的平衡转化率为;，则该条件下用平衡体系

中各气体分压表示的平衡常数(勺)的计算式(只需列式)为Kp=

(各气体分压=平衡体系中各气体的体积分数X总压)。

(6)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4Hs等低碳燃。

定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，应当O

答案(l)-90.4kjmo「

(2)BC

⑶A

(4)增大

1X(4)4

(5)@AD②99(MPa尸

2』3X(；)2X(；)6

(6)选择合适的催化剂

解析(1)由盖斯定律可得，反应111=反应I一反应H,故△〃3=A〃LA〃2=-49.5kJmo「

—40.9kJmo「=-90.4kJmo「。(2)A项,反应I为放热反应,放出的热量使反应温度升高，

体系的温度保持不变说明正、逆反应速率相等，反应已达平衡；B项，由于二氧化碳和氮气

的起始量之比与化学计量数之比相等，无论反应是否达到平衡，二氧化碳和氢气的转化率均

相等，则二氧化碳和氢气的转化率相等不能说明反应已达平衡:C项，单位时间内体系中3moi

氢气减少和1mol水蒸气增加均代表正反应速率，不能表示正、逆反应速率相等，无法判断

反应是否已达平衡；D项，化学平衡状态是化学反应的最大限度，合成CH30H的反应限度

达到最大说明正、逆反应速率相等，反应已达平衡，故答案选BC。(3)由图可知，CO先转化

为二氧化碳时甲醇的生成速率大，则反应机理A符合。(4)2CO2(g)+2H2O(l)CH2=CH2(g)

+3O2(g),由于该反应是毛体分子数增大的反应，当反应达到平衡状态时，若减小压强，则

化学平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大。(5)①由图表可得当温度过高，CO?的转化

率减小，说明升高温度平衍逆向移动，向着吸热方向移动，故反应III为放热反应，故A正确；

增大氢碳比，则氮气的物质的量浓度增大，平衡正向移动，二氧化碳转化率增大，氢气的转

化率减小，故B错误；温度低于300C时，随温度升高二氧化碳转化率降低，平衡逆向移动，

乙烯的产率减小，故C错误：升高温度平衡逆向移动，则平衡常数减小，则K(M)>K(N),

②M点〃32)=3,CO2的平衡转化率为;,

故D正确。设〃(Hz)=3mol、w(C02)=1mol,

n(C02)

2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)

起始量/mol1300

214

转化量/mol2

333

114

平衡量/mol1

333

平衡体系中各气体的体积分数等于其物质的量分数，各气体分压=平衡体系中各气体的体积

分数X总压，则CO,的分压为3X2.1MPa=1X2.1MPa,H2的分压为

*渭)9

1

1131

.1爪X2.1MPa=X2,IMPa,CH2=CH2的分压为X2.1MPa=X2.1

(，+1+1+4)3