高中化学有关高考有机和化学工艺题型突破技巧.docx
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高中化学有关高考有机和化学工艺题型突破技巧
高考有机和化学工艺题型突破技巧
【方法指导】
有机推断
题型特点:
通常以化工新产品、新材料及医药新产品的性质、用途功能为题材,以框图形式展现其合成路线或工艺,从而设计出一系列的问题。
由于在有机合成的流程中涉及中学化学中没有接触过的知识,导致这些陌生的知识点就会以信息的形式间接提供出来,所以有机合成往往又与信息题融合在一起,共同考查考生对有机化学基础知识的掌握程度。
解题策略:
该类试题涉及的知识点尽管很多,但仍主要集中在分子式、结构式、化学方程式、官能团名称或符号的书写,反应类型及同分异构体种类数的判断,以及物质的检验及简单计算上。
【典例精析】
【典例】某烃类化合物A是一种重要的有机原料,可用于合成食用香料菠萝酯和应用广泛的高分子材料聚碳酸酯,E分子核磁共振氢谱表明分子中只有一种氢。
(1)E的结构简式是;D含有的官能团名称是。
(2)上述反应中属于取代反应的(填序号)。
(3)反应③的化学反应方程式是。
(4)苯氧乙酸
有多种同分异构体,其中属于酯类、能与FeCl3溶液发生显色反
应、且苯环上有2种一硝基取代物的同分异构体的结构简式有。
(5)已知:
苯酚分子中与酚羟基直接相连的碳原子的邻、对位上的氢原子有很好的反应活性,易跟某些含羰基的化合物(R、R’代表烷基或H原子)发生缩合反应生成新的有机物和水。
苯酚还能发生如下反应生成有机酸酯:
由E合成聚碳酸酯的过程如下(反应条件和部分产物未写出):
写出由E到F的化学方程式。
解析:
有机推断题的解题关键是看懂图表,找出各物质间的联系。
此题的突破口是菠萝酯和E物质的结构式,从E物质开始找出AD,从菠萝酯推出CB。
(3)要注意酯化反应酸性条件下可逆,写水。
(4)抓住同分异构体的几个条件,此题较容易。
(5)解决此题的关键是从已知条件顺藤摸瓜。
答案:
(1)羟基
(2)①②③
(3)
(4)
(5)
难度:
中难
【方法指导】
无机推断和化学工艺流程
题型特点:
无机推断题集元素化合物知识、基本概念、基本理论等知识为一体,突出考查考生的综合分析判断能力、逻辑推理能力。
化学工艺流程题实际上是考查运用化学反应原理及相关知识来解决工业生产中的实际问题的能力。
解题策略:
关键是从题干中获取信息,或者从问题中获取信息,帮助解题。
工艺流程题还要注意分析流程中的每一步骤,找出反应物、发生什么反应、造成什么后果、对制造产品起什么作用等。
【典例精析】
【典例1】原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其中X是形成化合物种类最多的元素,Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍,Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,W的原子序数为29。
回答下列问题:
(1)Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为,1molY2X2含有
键的数目为。
(2)化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高,其主要原因是___。
(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体,
元素Z的这种氧化物的分子式是。
(4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如右图所示,该氯化物
的化学式是,它可与浓盐酸发生非氧化还原反
应,生成配合物HnWCl3,反应的化学方程式为。
解析:
此题是晶体结构部分的基础题。
关键是掌握原子结构与物质
性质、分子结构与物质性质、晶体结构的双基。
(2)氢键能影响一些氢化物的沸点。
(4)此题需要经过认识晶胞结构,判断原子个数,较简单。
答案:
(1)sp杂化3mol或3×6.2×1023个
(2)NH3分子中存在氢键
(3)N2O
(4)CuCl
CuCl+2HCl===H2CuCl3(或CuCl+2HCl===H2[CuCl3])
难度:
中难
【典例2】氯化钾样品中含有少量碳酸钾、硫酸钾和不溶于水的杂质。
为了提纯氯化钾,先将样品溶于适量水中,充分搅拌后过滤,在将滤液按下图所示步骤进行操作。
回答下列问题:
(1)起始滤液的pH___________7(填“大于”、“小于”或“等于”),其原因是__________________________。
(2)试剂I的化学式为________________,①中发生反应的离子方程式为__________________________。
(3)试剂Ⅱ的化学式为_____________,②中加入试剂Ⅱ的目的是________________________________。
(4)试剂Ⅲ的名称是___________,③中发生反应的离子方程式为________________________________。
(5)某同学称取提纯的产品0.7759g,溶解后定定容在100mL容量瓶中,每次取25.00mL溶液,用0.1000mol·L-1的硝酸银标准溶液滴定,三次滴定消耗标准溶液的平均体积为25.62mL,该产品的纯度为__________________________________。
(列式并计算结果)
解析:
此题是无机推断的常见题型。
主要考查考生对物质的分离、除杂、检验、提纯的掌握,属于基础题。
(5)这步计算关键是要注意到取用的液体不是全部,根据化学方程式即可完成计算,即0.02562×0.1×74.5×4/0.7759=0.9840。
答案:
(1)大于碳酸根离子水解呈碱性
(2)BaCl2Ba2++SO42-=BaSO4↓Ba2++CO32-=BaCO3↓
(3)K2CO3除去多余的钡离子
(4)盐酸2H++CO32-=H2O+CO2↑
(5)0.02562×0.1×74.5×4/0.7759=0.9840
难度:
中等
【典例3】工业上以锂辉石(Li2O·A12O3·4SiO2,含少量Ca、Mg元素)为原料生产碳酸锂。
其部分工艺流程如下:
已知:
①Li2O·Al2O3·4SiO2+H2SO4(浓)Li2SO4+Al2O3·4SiO2·H2O↓
②某些物质的溶解度(S)如下表所示。
T/℃
20
40
60
80
S(Li2CO3)/g
1.33
1.17
1.01
0.85
S(Li2SO4)/g
34.2
32.8
31.9
30.7
(1)从滤渣1中分离出Al2O3的部分流程如下图所示,括号表示加入的试剂,方框表示所得到的物质。
则步骤Ⅱ中反应的离子方程式是。
(2)已知滤渣2的主要成分有Mg(OH)2和CaCO3。
向滤液1中加入石灰乳的作用是(运用化学平衡原理简述)。
(3)向滤液2中加入饱和Na2CO3溶液,过滤后,用“热水洗涤”的原因是
。
(4)工业上,将Li2CO3粗品制备成高纯Li2CO3的部分工艺如下。
a.将Li2CO3溶于盐酸作电解槽的阳极液,LiOH溶液作阴极液,两者用离子选择透过膜隔开,用惰性电极电解。
b.电解后向LiOH溶液中加入过量NH4HCO3溶液,过滤、烘干得高纯Li2CO3。
①a中,阳极的电极反应式是。
②b中,生成Li2CO3反应的化学方程式是。
解析:
此题是典型的化学工艺流程题。
考查考生对化学基本原理的掌握和综合分析判断的能力,较难。
(1)要抓住可溶的强碱会溶解氢氧化铝。
(2)此题关键是必须抓住平衡,不答出平衡就是错误的,不得分。
(3)从给出的溶解度表,很容易作出判断。
(4)①解题关键是分清电极。
②此题是陌生反应方程式的书写,由于题给条件多,较简单。
答案:
(1)Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4+
(2)Ca(OH)2(s)
Ca2++2OH-
使氢氧化钙的电离平衡向右移动,除去Mg2+
(3)Li2CO3的溶解度随温度升高而减小,热水洗涤可减少Li2CO3的损失
(4)①2Cl――2e―===Cl2↑
②2LiOH+NH4HCO3===Li2CO3+NH3+2H2O
难度:
中等
【活学活用】
1.(中)以乙炔为原料,通过下图所示步骤能合成有机物中间体E(转化过程中的反应条件及部分产物已略去)。
其中,A、B、C、D分别代表一种有机物;A的化学式为C4H6O2,分子中含有碳碳三键;B的化学式为C4H10O2,分子中无甲基。
请回答下列问题:
(1)A生成B的化学反应类型是。
(2)写出生成A的化学方程式:
。
(3)B在浓硫酸催化下加热,可生成多种有机物。
写出2种相对分子质量比A小的有机物的结构简式:
、。
(4)含有苯环,且与E互为同分异构体的酯有种,写出其中一种同分异构体的结构简式:
。
解析:
(1)A到B是与氢气反应属于加成反应或还原反应,由A的分子式及结构式和B的分子式和结构式相比较,可知B也是A加氢后生成的物质,故也属于加成反应。
(2)根据生成C4H6O2可以判断是1molC2H2和2molCH2O反应生成。
又因为A中有碳碳三键,所以反应为H—C≡C—H+2CH2O→HO—CH2—C≡C—CH2—OH。
(3)A与H2发生加成反应生成B(HOCH2CH2CH2CH2OH)。
B在浓硫酸作用下发生反应,可以是两个B分子发生反应,生成醚类物质,也可以B自身发生消去反应,因为要求相对分子质量小于A,所以只
考虑自身的脱水反应,即CH2=CH—CH2CH2OH、CH2=CH—CH=CH2、。
(4)含有苯环、酯基且与E互为同分异构体的同分异构体可以是酚羟基形成的酯、也可以是醇羟基形成的酯、也可以是苯甲酸形成的酯,再考虑上是否可以摘出甲基与苯环直接相连,所以可以形成的同分异构体有:
共6种。
答案:
(1)加成反应(还原反应)
(2)H—C≡C—H+2CH2O→HO—CH2—C≡C—CH2—OH
(3)CH2=CH—CH2CH2OH、CH2=CH—CH=CH2、
(4)6
2.(中)一项科学研究成果表明,铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液,所得沉淀经高温灼烧,可制得CuMn2O4。
①Mn2+基态的电子排布式可表示为。
②NO3-的空间构型是(用文字描述)。
(2)在铜锰氧化物的催化下,CO被氧化为CO2,HCHO被氧化为CO2和H2O。
①根据等电子体原理,CO分子的结构式为。
②H2O分子中O原子轨道的杂化类型为。
③1molCO2中含有的σ键数目为。
(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。
不考虑空间构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为。
解析:
(1)①Mn是25号元素,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,故Mn2+基态的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,或者可表示为[Ar]3d5。
②NO3-的空间构型是平面三角形。
(2)①原子数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体。
为保证电子总数相同,故CO分子的结构式为:
C≡O。
②在H2O分子中,O原子采取sp3杂化,在四个sp3杂化轨道中,有两个杂化轨道被两对孤电子对占据,另外两个杂化轨道与两个H原子形成两个σ共价键。
③CO2的结构式为O=C=O,其中含有的σ键数目为2×6.02×1023个,即2mol。
答案:
(1)①1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)②平面三角形
(2)①C≡O②sp3③2×6.02×1023个(或2mol)
(3)
3.(中)以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示。
(1)除去粗盐中的Ca2+、Mg2+和SO
,加入下列沉淀剂的顺序是(填序号)。
a.Na2CO3b.NaOHc.BaCl2
(2)将滤液的pH调至酸性除去的离子是。
(3)电解饱和食盐水反应的离子方程式是。
(4)若向分离出NaHCO3晶体后的母液中加入过量生石灰,则可获得一种可以循环使用的物质,其化学式是。
(5)纯碱在生产生活中有广泛的应用。
①纯碱可用于除灶台油污。
其原因是(结合离子方程式表述)。
②常温下,向某pH=11的Na2CO3溶液中加入过量石灰乳,过滤后所得溶液pH=13。
则反应前的溶液中与反应后的滤液中水电离出的c(OH—)的比值是。
③工业上,可以用纯碱代替烧碱生产某些化工产品。
如用饱和纯碱溶液与Cl2反应制取有效成分为NaClO的消毒液,其反应的离子方程式是(已知碳酸的酸性强于次氯酸)。
电解
解析:
(1)总体思路是先沉淀再过滤,沉淀时要先加BaCl2溶液,再加Na2CO3溶液,因为碳酸钠能把过量的钡离子沉淀,氢氧化钠溶液可放在它们前面,也可放在它们后面或中间加,都完全沉淀完后再过滤,故加入沉淀剂的顺序为cab或cba或bca。
(2)加入适量盐酸pH调至酸性,是为了除去上步加进去的沉淀剂过量部分,即除去CO32-和OH-。
(3)电解饱和食盐水反应的离子方程式是:
2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑。
(4)向分离出NaHCO3晶体后的母液中加入过量生石灰,发生的反应有H2O+CaO=Ca(OH)2、Ca(OH)2+2NH4Cl=2NH3↑+2H2O+CaCl2,最终产物为氯化钙、氨气,其中氨气可循环再利用。
(5)①纯碱可用于除灶台油污,其原因是Na2CO3溶液显碱性,CO
水解显碱性CO
+H2O
HCO
+OH—,油污在碱性条件下发生水解,从而达到去污的目的。
②反应前:
Na2CO3溶液中的OH-全是由水解时水产生的,pH=11,也就是说c(OH-)=0.001mol/L,反应后:
NaOH和Ca(OH)2溶液,水电离出的c(OH-)与c(H+)相等,pH=13,则c(OH-)=0.1mol/L,由水电离出的c(H+)=c(OH-)=10-13mol/L,我们很容易计算出反应前和反应后滤液中水电离出c(OH—)的比值是1×1010。
③饱和纯碱溶液与Cl2反应制取有效成分为NaClO的消毒液,其反应的离子方程式是:
2CO
+Cl2+H2O=Cl—+ClO—+2HCO
答案:
(1)cab或cba或bca
电解
(2)CO
和OH—
(3)2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑
(4)NH3
(5)①CO
水解显碱性CO
+H2O
HCO
+OH—,油污在碱性条件下水解,达到去污的目的
②1×1010
③2CO
+Cl2+H2O=Cl—+ClO—+2HCO
4.(中)废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。
实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下:
(1)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是(用化学方程式表示)。
②铜帽溶解完全后,需将溶液中过量的H2O2除去。
除去H2O2的简便方法是。
(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)的量,实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。
实验操作为:
准确量取一定体积的含有Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=3~4,加入过量的KI,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。
上述过程中反应的离子方程式如下:
2Cu2++4I-=2CuI(白色)↓+I2,2S2O32-+I2=2I-+S4O62-。
①滴定选用的指示剂为,滴定终点观察到的现象为。
②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽,所测定的Cu2+含量将会(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
(3)已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。
下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L-1计算)。
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Fe3+
1.1
3.2
Fe2+
5.8
8.8
Zn2+
5.9
8.9
实验中可选用的试剂:
30%H2O2、1.0mol·L-1HNO3、1.0mol·L-1NaOH。
由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次为:
①;②;③过滤;④;⑤过滤、洗涤、干燥;⑥900℃煅烧。
解析:
(1)①Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O,发生氧化还原反应将Cu氧化为铜离子;②加热条件下,H2O2会分解成水和氧气,故除去H2O2的简便方法是加热煮沸。
(2)①淀粉遇碘变蓝,为了检测滴定终点所以可以用淀粉溶液。
滴定终点时碘被反应完,蓝色褪去。
②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽,H2O2也会消耗Na2S2O3溶液使测得的Cu2+含量偏高。
(3)先将2价的铁离子氧化成3价的铁离子以便于沉淀时可以通过pH的调节沉淀相应的离子,2价铁离子和锌离子在同一pH范围内沉淀,容易使得到的氢氧化锌沉淀不纯。
①向滤液中加入适量30%H2O2,使其充分反应;
②滴加1.0mol·L-1NaOH,调节溶液pH约为5(或3.2≤pH<5.9),使Fe3+沉淀完全;③过滤后;
④向滤液中滴加1.0mol·L-1NaOH,调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11),使Zn2+沉淀完全,此时得到纯净的氢氧化锌沉淀,再经过⑤过滤、洗涤、干燥,⑥900℃煅烧后即可制得ZnO。
答案:
(1)①Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O②加热(至沸)
(2)①淀粉溶液蓝色褪去②偏高
(3)①向滤液中加入适量30%H2O2,使其充分反应
②滴加1.0mol·L-1NaOH,调节溶液pH约为5(或3.2≤pH<5.9),使Fe3+沉淀完全
④向滤液中滴加1.0mol·L-1NaOH,调节溶液pH约为10(或8.9≤pH≤11),使Zn2+沉淀完全
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