甘肃省酒泉市四校联考2023-2024学年高二下学期5月期中考试化学试题（含解析）

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高二年级期中考试
化学试题
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上；
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案字母涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案字母；回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效；
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
考试时间为75分钟，满分100分
可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Si-28 Fe-56 Re-186
一、选择题：本题共14小题，每小题3分，共42分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．下列关于晶体的说法不正确的是（ ）
A．具有各向异性的固体可能是晶体
B．液晶是物质的一种聚集状态
C．晶体类型一定是纯粹的，不存在过渡晶体
D．由晶体X射线衍射图经过计算，可以获得晶胞的形状、大小以及微粒在晶胞里的位置
2．下列关于有机物的说法不正确的是（ ）
A．和互为同系物
B．可由制得，可萃取碘水中的碘
C．CH≡CH分子中所有原子共直线
D．乙醇和二甲醚的分子式均为，二者属于官能团异构
3．下列电子排布式或电子排布图正确的是（ ）
A．O的电子排布图： B．Ca的电子排布式：
C．N的电子排布图： D．的电子排布式：
4．下列化学用语正确的是（ ）
A．聚苯乙烯的结构简式： B．烷烃的通式：
C．羟基的电子式： D．烯烃的官能团：
5．水是生命之源。下图为冰晶体的结构模型，大球代表氧原子，小球代表氢原子。下列有关说法正确的是（ ）
A．冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构
B．冰晶体中的分子间作用力和干冰晶体中的分子间作用力相同
C．水分子间通过H—O形成冰晶体
D．冰晶体熔化时，水分子之间的空隙增大
6．下列各组物质属于同分异构体且为位置异构的是（ ）
A．和 B．和
C．和 D．和
7．设为阿伏加德罗常数的值，下列有关晶体的叙述正确的是（ ）
图1 图2
A．非金属单质形成的晶体都是分子晶体
B．共价晶体和分子晶体中都一定存在共价键
C．12g石墨烯（如图1所示）中含有六元环的个数为
D．晶体（如图2所示）中含有个晶胞
8．下列关于NaCl晶体结构的说法中正确的是（ ）
A．NaCl晶体中，每个周围吸引的与每个周围吸引的数目相等
B．NaCl晶体中，每个周围吸引1个
C．NaCl晶胞中的粒子代表一个NaCl
D．NaCl晶体中存在单个的NaCl分子
9．下列有关二氧化碳的描述错误的是（ ）
A．含有非极性键 B．是直线形分子
C．属于非极性分子 D．结构式为
10．某有机物的结构简式如图所示，下列叙述不正确的是（ ）
A．该有机物属于烃的衍生物
B．该有机物的分子式为
C．该有机物既可看作卤代烃，也可看作芳香族化合物
D．该有机物分子中含有5种官能团
11．金属晶体熔、沸点的高低和硬度大小一般取决于金属键的强弱，而金属键的强弱与金属阳离子所带电荷的多少及半径大小有关，由此判断下列说法正确的是（ ）
A．金属镁的熔点高于金属铝 B．碱金属单质的熔、沸点从Li到Cs逐渐升高
C．金属铝的硬度大于金属钠 D．金属镁的硬度小于金属钙
12．下列关于丙烯分子的说法中，错误的是（ ）
A．有8个σ键，1个π键 B．有2个碳原子是杂化
C．3个碳原子在同一平面上 D．所有原子都在同一平面上
13．超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。某种超分子结构如图所示。下列有关说法正确的是（ ）
A．该超分子中的C原子均采取杂化
B．该超分子中存在配位键、氢键等化学键
C．该超分子中的键角∠HCH小于的键角∠HNH
D．该超分子具有自组装的特征
14．对如图所示两种化合物的结构或性质描述正确的是（ ）
A．均含有σ键和π键，且均存在采取和杂化轨道成键的碳原子
B．均为芳香族化合物
C．分子式均为
D．可用红外光谱区分，但不能用核磁共振氢谱区分
二、非选择题：本题共4小题，共58分。
15．（14分）我国科学家将聚酰亚胺（组成元素为H、C、N、O等）介电聚合物与高绝缘纳米氧化镁（MgO）填料混合，成功制得聚酰亚胺/纳米氧化镁复合材料。该复合材料特点为具有高击穿强度、宽温度范围和低介电损耗。结合所学知识，回答下列问题。
（1）基态Mg原子的电子排布式为_________。
（2）C、N、O第一电离能由大到小的顺序为_________；C、N、O电负性由大到小的顺序为_________，理由是___________________________。
（3）三种分子的空间结构和相应的键角如图1所示。
中O的未成对电子所在原子轨道的形状为_________；的沸点比的高，其主要原因是__________________；的键角大于的键角，其原因是__________________。
16．（15分）（1）利用与反应可制得碳化硅晶体，其晶胞结构如图，硅原子位于立方体的顶点和面心，碳原子位于立方体的内部。
①热稳定性：_________（填“大于”“小于”或“等于”）。
②碳化硅晶体中每个Si原子周围距离最近的C原子数目为_________。
③碳化硅的晶胞参数为a pm，晶胞密度为，则阿伏加德罗常数_________（用含a和ρ的计算式表示）
④碳化硅的硬度_________（填“大于”“小于”或“等于”）氮化硅的硬度，原因是____________________________________。
（2）氮化碳比氮化硅的硬度更大，其中β—氮化碳硬度超过金刚石晶体，成为首屈一指的超硬新材料，已知氮化碳的二维晶体结构如图，图中线框内表示晶胞结构。
①β—氮化碳属于__________________晶体。
②氮化碳的化学式为__________________。
（3）三氧化铼晶胞如图所示，其中O原子的配位数为________，已知该晶胞的密度为，阿伏加德罗常数的值为，则Re与O的最近距离为________cm。
17．（14分）（1）某研究性学习小组为了解有机物A的性质，对A的结构进行了如下实验。
实验一：通过质谱分析仪分析得知有机物A的相对分子质量为________________。
实验二：红外光谱分析：物质A的红外光谱图中不同吸收峰峰谷代表不同基团，图中有机物A中含氧官能团名称为________________和________________。
实验三：取0.9g有机物A完全燃烧后，测得生成物为和，有机物A的分子式为___________。
实验四：经核磁共振氢谱检测发现有机物A的谱图中H原子峰值比为3:1:1:1。
根据以上实验可以确定有机物A的结构简式为___________。
（2）0.1mol某烷烃完全燃烧，燃烧产物依次通过浓硫酸、浓NaOH溶液，实验结束后，称得浓硫酸增重9g，浓NaOH溶液增重17.6g。则该烷烃的化学式为___________，并写出其所有可能的结构简式：______________________。
18．（15分）苯甲酸是一种重要原料。实验室可以用甲苯与高锰酸钾反应制得苯甲酸，反应装置图和有关数据如下：
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 水中溶解度/g（25℃） 相对分子质量 密度/（）
甲苯 110.6 难溶 92 0.85
苯甲酸 122.13 249 0.344 122 1.27
合成步骤如下：
①在三颈烧瓶中加入5.4mL甲苯和30mL稀硫酸，放入碎瓷片，加热至沸腾时再迅速加入12.8g高锰酸钾固体，继续加热到甲苯层消失，过滤；
②反应后的溶液仍呈紫色，在容器中加入适量亚硫酸氢钠溶液，振荡，直到溶液变为无色，搅拌下向容器中加入足量浓盐酸；待反应完全后，将反应容器放在冰水浴中冷却，析出晶体，过滤，洗涤，干燥，称量。
已知：。
回答下列问题。
（1）仪器A的名称是____________，它的作用是____________。
（2）加入碎瓷片的作用是____________。
（3）加入亚硫酸氢钠溶液使紫色褪去时发生反应的离子方程式为________________________。
（4）若得到的苯甲酸晶体产品不纯，则采用____________方法可得到纯度更高的产品。
（5）下列有关苯甲酸重结晶实验的说法正确的是_________（填字母）。
A．粗苯甲酸溶解过程中，加热、玻璃棒搅拌均能提高苯甲酸的溶解度
B．在苯甲酸重结晶实验中，粗苯甲酸加热溶解后还需加少量蒸馏水
C．冷却结晶时，温度过低将析出杂质，故此时温度不是越低越好
（6）若最后得到纯净的苯甲酸质量为4.0g，则该反应的产率是____________（保留一位小数）。
高二年级期中考试
化学参考答案及评分意见
1．C 解析：晶体具有各向异性，因此具有各向异性的固体可能是晶体，A正确；液晶和固态、气态、液态都属于物质的一种聚集状态，液晶状态介于液体和晶体之间，既具有液体的流动性，又具有类似晶体的各向异性，B正确；晶体类型不一定是纯粹的，存在过渡晶体，C错误；X射线衍射图经过计算，可以获得晶胞的形状、大小，分子或原子在微观空间有序列排列呈现的对称类型、原子在晶胞里的数目、位置等，D正确。
2．A 解析：属于醇类，羟基直接连在苯环上，属于酚类，A错误；与发生多次取代反应可生成，碘在中的溶解度大于在水中的溶解度，且四氯化碳与水不互溶，可用四氯化碳萃取碘水中的碘，B正确；乙炔是直线型结构，所有原子都在同一直线上，C正确；乙醇和二甲醚的分子式均为，官能团不同，二者属于官能团异构，D正确。
3．D 解析：A项，违背了洪特规则，当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋状态相同，因此O的电子排布图应为，A项错误；B项，的电子排布式应为，B项错误；C项违背了泡利不相容理，即每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反，因此N的排布图应为，C项错误；D项正确。
4．D 解析：聚苯乙烯的结构简式：，A项错误；烷烃的通式：，B项错误；羟基的电子式：，C项错误；烯烃的官能团：，D项正确。
5．A 解析：冰晶体中分子间作用力主要是氢键，氢键有饱和性和方向性，因而每个水分子与另外四个水分子形成四面体结构，A项正确；冰晶体中分子间作用力主要是氢键，而干冰晶体中分子间作用力主要是范德华力，B项错误；水分子内存在，而分子间的作用力是氢键和范德华力，C项错误；氢键有方向性，冰晶体中水分子间的空隙较大；当冰晶体熔化时，氢键被破坏，水分子之间的空隙减小，D项错误。
6．B 解析：B、C中物质的分子式相同，结构不同，是同分异构体，B中物质为位置异构，C中物质为碳架异构；A中前者分子式为，后者分子式为，二者不互为同分异构体；D中表示的是同种物质。
7．C 解析：硅晶体属于共价晶体，A项错误；稀有气体形成的分子晶体中不存在化学键，B项错误；石墨烯的物质的量为，由石墨烯的结构所知，平均每个六元环含有2个碳原子，则石墨烯含有六元环的个数为，C项正确；为分子晶体，图2的晶胞中含有的个数为，晶体中含有个，所以晶体中含有个晶胞，D项错误。
8．A 解析：氯化钠晶体中，每个周围吸引6个，每个周围吸引6个，A项正确，B项错误；晶体中的粒子表示或，C项错误；晶体中不存在单个分子，D项错误。
9．A 解析：二氧化碳分子中碳原子和氧原子形成极性共价键，不含有非极性共价键，A项错误；二氧化碳分子中中心原子碳的价层电子对数为，不含有孤对电子，为杂化，空间构型为直线形，是直线形分子，B项正确；二氧化碳为直线形分子，二氧化碳分子是对称结构，正负电中心重合，是非极性分子，C项正确；二氧化碳分子的中心原子是C，故其结构简式应为，D项正确。
10．C 解析：观察该有机物的结构简式可知，它是由碳、氢、氧、氯元素组成的，属于烃的衍生物，A正确；从结构简式可知该有机物的分子式为，B正确；该有机物分子的结构中含有氧原子，所以不属于卤代烃，C错误；该有机物分子中含有碳碳双键、酮羰基、碳氯键、醚键、羧基，共5种官能团，D正确。
11．C 解析：镁离子比铝离子的半径大而带的电荷数比铝离子少，所以金属镁中的金属键比金属铝中的金属键弱，金属镁的熔点低于金属铝，A项错误；碱金属中从到，离子的半径逐渐增大，离子所带电荷数相同，金属键强度逐渐减弱，熔、沸点逐渐降低，B项错误；铝离子的半径比钠离子小，且铝离子所带电荷数较多，故金属铝的金属键比金属钠强，所以金属铝的硬度比金属钠大，C项正确；镁离子的半径比钙离子小，故金属镁的金属键比金属钙强，所以金属镁的硬度比金属钙大，D项错误。
12．D 解析：A项已知单键均为键，双键为1个键和1个键，三键为1个键和2个键，故丙烯有8个键，1个键，A正确；B项分子中甲基上的C原子周围有4个键，为杂化，双键所在的两个C原子为杂化，故有2个碳原子是杂化，B正确；C项双键所在的平面上有6个原子共平面，故分子中3个碳原子在同一平面上，C正确；D项由于分子中存在甲基，故不可能所有原子都在同一平面上，D错误；答案选D。
13．D 解析：该超分子中的C原子采用的杂化方式有和，A错误；该分子中无配位键，氢键是较强的分子间作用力，不是化学键，B错误；的碳原子为杂化且无孤电子对，的氮原子为杂化且有1对孤电子对，孤电子对与成键电子对之间的排斥力>成键电子对之间的排斥力，的键角大于的键角，C错误；根据题干信息，超分子具有自组装的特征，D正确。
14．A 解析：两种化合物中，前者存在苯环、碳碳单键、碳氢键，后者存在碳碳双键、碳碳单键、碳氢键，苯环和碳碳双键中均含有键和键，碳碳单键和碳氢键属于键；苯环和碳碳双键中的碳原子为杂化，甲基中的碳原子为杂化，A正确；芳香族化合物是指含有苯环结构的有机化合物，中不含苯环结构，不属于芳香族化合物，B错误；二者的分子式均为，C错误；核磁共振氢谱可以确定有机物的结构，也可以区分有机物，D错误。
15．（14分）
（1）（2分）
（2）（2分） （2分）
同周期C、N、O元素原子的核电荷数依次增大，原子半径依次减小，原子吸引电子的能力依次增强（2分）
（3）哑铃形（2分） 分子间能形成氢键（2分）
成键电子对间的排斥力小于孤电子对与成键电子对间的排斥力，分子中C原子没有孤电子对，分子中N原子有一个孤电子对，导致分子中键角比分子中键角大（2分）
【解析】（2）同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势，但第VA族最外层p能级电子排布处于半充满状态，较稳定，其第一电离能大于同周期的第ⅥA族元素，因此第二周期中C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为；同一周期元素从左到右，原子的核电荷数依次增大，原子半径逐渐减小，原子吸引电子的能力逐渐增强，元素的电负性逐渐增大，电负性由大到小的顺序为。
（3）分子中O的未成对电子在轨道上，轨道的形状为哑铃形；分子间能形成氢键，分子间不能形成氢键，所以的沸点比的高；成键电子对间的排斥力小于孤电子对与成键电子对间的排斥力，分子中C原子没有孤电子对，分子中N原子有一个孤电子对，导致分子中键角比分子中键角大。
16．（15分）
（1）①小于（1分） ②4（1分） ③（2分）
④小于（1分）
碳化硅和氮化硅均为共价晶体，碳硅键比氮硅键长，碳硅键的键能小，所以碳化硅硬度小（2分）
（2）①共价（2分） ②（2分）
（3）2（2分） （2分）
解析：（1）非金属性：碳>硅，所以氢化物稳定性。碳化硅晶体中硅原子周围与它最近的碳原子的数目为4，立方晶胞参数为，晶胞密度为，则，则。碳化硅和氮化硅均为共价晶体，碳硅键比氨硅键长，碳硅键的键能小，所以碳化硅硬度小。
（2）氮化碳硬度超过金刚石晶体，为共价晶体。图中线框内N的个数为4，C的个数为，化学式为。
（3）利用均摊法，黑球均在棱上，个数为，白球在顶点处，个数为，所以为白球，O为黑球，所以O原子的配位数为2，则与O的最近距离为晶胞边长的一半，设边长为a，则有，因此，Re与O的最近距离。
17．（14分）
（1）90（2分） 羟基（2分） 羧基（2分） （2分） （2分）
（2）（2分） 、（2分）
解析：（1）实验一由质谱图可以确定，A的相对分子质量为90；实验二，由图可知，A中含氧官能团名称为羟基和羧基；实验三：A的相对分子质量为90，则有机物A的物质的量为，完全燃烧后，，，则，，即含、，所以有机物分子中碳原子个数是3，氢原子个数是6，相对分子质量是90，所以氧原子个数为，即分子式为；实验四：核磁共振检测发现有机物A的谱图中H原子峰值比为。综上所述，A的分子式为、含和，分子里有四种不同的氢原子，且数目比为，则A的结构简式为。
（2）浓硫酸的作用是吸水，浓硫酸增加的质量为的质量。根据氢原子守恒，烃中；浓溶液的作用是吸收，浓溶液增加的质量是的质量，根据碳原子守恒，烃中，因此烃分子中含、，即该烃的分子式为；它的同分异构体是正丁烷和异丁烷，结构简式分别是
、
18．（15分）
（1）（球形）冷凝管（2分） 冷凝回流反应物，提高原料利用率（2分）
（2）防止暴沸（2分）
（3）（2分）
（4）重结晶（2分）
（5）BC（2分）
（6）（3分）
解析：（1）根据仪器结构可知，仪器A是（球形）冷凝管，其作用是冷凝回流反应物甲苯，提高甲苯的利用率。
（2）碎瓷片微孔中的气体受热膨胀后呈细小的气泡状逸出，可防止液体暴沸。
（3）紫色物质为剩余的高锰酸钾，可以利用亚硫酸氢钠将其还原，反应的离子方程式为：
。
（4）若得到的苯甲酸晶体产品不纯，苯甲酸在水中溶解，而甲苯难溶于水，因此可采用重结晶的方法得到纯度更高的产品。
（5）用玻璃棒搅拌不能提高苯甲酸的溶解度，A错误；为了减少趁热过滤过程中苯甲酸的损失，粗苯甲酸加热溶解后还要加少量蒸馏水，B正确；冷却结晶时，温度过低杂质将析出，以此时温度不是越低越好，C正确。
（6）由实验数据可知，高锰酸钾溶液过量，根据反应，理论上产生苯甲酸的质量为，则产品的产率。

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