1. 化学助力人工智能的发展,下列说法正确的是
A. 锂离子电池可将化学能转化为电能
B. 氮化镓(GaN)半导体属于有机材料
C. 光导纤维纤芯的主要成分是单晶硅
D. 数据中心冷却系统冷却液的汽化涉及化学键断裂
【答案】A
【课标出处】
①必修·主题5·5.2:“知道金属材料、无机非金属材料、高分子材料等常见材料类型,结合实例认识材料组成、性能与应用的联系”。
②必修·主题3·3.4:“知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化,以原电池为例认识化学能可以转化为电能”。
【教材出处】
①人教版必修第二册·第五章第三节“无机非金属材料”:“二氧化硅可用来生产光导纤维。光导纤维的通信容量大,抗干扰性能好”;硅“导电性介于导体与绝缘体之间,是应用最为广泛的半导体材料”。
②苏教版(非金属材料专题):“半导体材料、光导纤维……的发现和发明,成为现代信息技术和通信技术发展过程中重要的里程碑”。
③鲁科版(化学与社会):“没有以硅及其化合物为原料制造出的芯片和光导纤维,人们的生活怎么会像现在这样丰富多彩呢”。
④沪科版(物质的分类与材料):硅及其化合物(单晶硅、半导体、光导纤维)在现代信息技术中的应用。
【教材与课标的融合】
本题以“化学助力人工智能”为真实情境,落实课标“知道无机非金属材料等常见材料类型”“以原电池为例认识化学能转化为电能”的内容要求。各版本教材均将材料组成、性能与应用及化学能与电能的转化融入半导体、光导纤维、锂离子电池等科技素材,引导学生建立“结构决定性质、性质决定应用”的观念,发展“宏观辨识与微观探析”“科学态度与社会责任”核心素养。
【文献参考】
本题为情境型选择题,主要依托人教版必修第二册第五章第三节、第六章第一节及《课程标准》主题5情境素材建议,无直接对应学术文献。
【详细解析】
A正确。锂离子电池放电时负极失电子、正极得电子,把化学能转化为电能(充电时反之)。
B错误。GaN是无机化合物,属第三代半导体,不是有机材料。
C错误。光导纤维纤芯成分是高纯SiO₂。
D错误。冷却液汽化是物理变化,不涉及化学键断裂。
【知识拓展】
①“硅(Si)半导体”与“SiO₂光导纤维”成分不同;②汽化/熔化只破坏分子间作用力;③GaN为无机宽禁带半导体。
2. 一种制备火箭燃料肼(N2H4)的反应如下,下列说法错误的是
NH2Cl+2NH3 = N2H4+NH4Cl
A. NH2Cl的VSEPR模型:四面体形
B. NH3的共价键类型:非极性共价键
C. N2H4中N的杂化方式:sp3杂化
D. NH4+的电子式:
【答案】B
【课标出处】
选择性必修·模块2·主题2:2.2“知道共价键可分为极性共价键和非极性共价键”;2.3“结合实例了解共价分子具有特定的空间结构”。
【教材出处】
①人教版必修第一册·第四章第三节“化学键”:“同种原子形成共价键……共用电子对不偏向任何一个原子……叫做非极性共价键”;“共用电子对偏移的共价键叫做极性共价键”。
②苏教版(微粒之间的相互作用力):“共用电子对不发生偏移,这样的共价键叫做非极性共价键……若两个成键原子吸引电子的能力不同,共用电子对发生偏移”。
③鲁科版(化学键与化学反应规律):“吸引共用电子的能力相同,所形成的共价键是非极性共价键”。
④沪科版(原子结构与化学键):“不同元素的原子以共价键相结合时……共用电子对偏向吸引电子能力强的一方”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“共价键极性”“分子空间结构”要求。四版教材均先建立“键的极性取决于电负性差”的概念,再以VSEPR、杂化理论解释构型,体现“结构决定性质”观念,落实“宏观辨识与微观探析”素养。
【文献参考】
本题主要依托人教版选择性必修2第二章及《课程标准》模块2主题2,无直接对应学术文献。
【详细解析】
反应:NH₂Cl+2NH₃→N₂H₄+NH₄Cl。
A正确。NH₂Cl中N价层电子对数=4,VSEPR模型为四面体形。
B错误(选此项)。NH₃中N—H键共用电子对偏向N,属极性共价键。
C正确。N₂H₄中N采取sp³杂化。
D正确。NH₄⁺中N与4个H形成4对共用电子对。
【知识拓展】
键的极性看成键原子电负性差。VSEPR看价层电子对数,分子构型扣除孤电子对。
3. 下列过程对应的化学方程式错误的是
A. 铜丝插入热的浓硫酸:Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2↑+2H2O
B. 少量AlCl3溶液滴入足量浓烧碱溶液:AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl
C. 乙烯通入溴的四氯化碳溶液:CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br
D. Na2S溶液滴入AgCl悬浊液:Na2S(aq)+2AgCl(s)=Ag2S(s)+2NaCl(aq)
【答案】B
【课标出处】
①必修·主题2·2.2“认识有化合价变化的反应是氧化还原反应”;②必修·主题4·4.2“知道氧化、加成、取代、聚合等有机反应类型”;③选择性必修·模块1·主题3·3.4“了解沉淀的生成、溶解与转化”。
【教材出处】
①人教版必修第二册·第五章第一节“硫及其化合物”:浓硫酸具有强氧化性,Cu+2H₂SO₄(浓)══CuSO₄+SO₂↑+2H₂O。
②苏教版(含硫化合物的性质):浓硫酸的氧化性。
③鲁科版(物质的性质与转化):浓硫酸的氧化性。
④沪科版(氧化还原反应):“常用的氧化剂除高锰酸钾外,还有氧气、氯气、硝酸和浓硫酸等”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“氧化还原反应”“有机反应类型”“沉淀溶解平衡”三条要求,考查书写并判断化学方程式正误的能力,落实“能用化学方程式正确表示典型物质的主要化学性质”的学业要求。
【文献参考】
本题主要依托人教版必修第二册、选择性必修1,无直接对应学术文献。
【详细解析】
A正确。Cu+2H₂SO₄(浓)═△═CuSO₄+SO₂↑+2H₂O。
B错误(选此项)。Al(OH)₃两性,NaOH足量时生成NaAlO₂。
C正确。乙烯与溴加成生成1,2⁻二溴乙烷。
D正确。Na₂S+2AgCl=Ag₂S+2NaCl(沉淀转化)。
【知识拓展】
NaOH过量时铝生成偏铝酸盐;沉淀转化向Kₛₚ更小方向。
4. 化学是一门实验与理论并重的学科。下列实验方案不合理的是

A. AB.BC.CD.D
【答案】A
【课标出处】
①必修·主题1·1.3“进行物质分离、检验和制备等不同类型化学实验”;②选择性必修·模块1·主题1·1.3“了解电解池的工作原理”;学生必做实验“简单的电镀实验”。
【教材出处】
①人教版必修第二册·第七章第二节:“乙炔是最简单的炔烃”(电石与饱和食盐水反应制乙炔);选择性必修1·第四章第二节及实验活动4“简单的电镀实验”。
②苏教版(研究物质的实验方法):常见气体的制取;电化学中的电镀。
③鲁科版:“乙炔分子中,碳原子之间以三键结合形成碳链”。
④沪科版(电化学):“了解电解原理在电镀、电冶金等工业中的应用”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“化学实验(物质制备)”“电解池”要求,以装置图考查实验方案评价,落实“科学探究与创新意识”素养。
【文献参考】
本题主要依托人教版必修第二册、选择性必修1及《课程标准》模块1主题1学生必做实验“简单的电镀实验”,无直接对应学术文献。
【详细解析】
A.氯气的密度大于空气,使用向上排空气法收集,氯气与CaCl2不反应,不能用CaCl2吸收尾气,需用NaOH溶液吸收,A方案不合理;
B.电石与水反应生成乙炔,该反应剧烈,采用饱和NaCl溶液可减缓电石与水的反应速度,B方案合理;
C.亚硫酸的酸性比碳酸强,SO2通入到饱和NaHCO3溶液可发生反应生成Na2SO3和CO2,能除去CO2中的SO2,C方案合理;
D.实验室铜件镀镍,铜制镀件接电源负极作阴极,镍接电源正极作阳极,电解液中含Ni2+,D方案合理;
故选A。
【知识拓展】
制乙炔用饱和食盐水可平稳产气;洗气“长进短出”、尾气“防倒吸”。
5. 生活细微处,亦有化学回响。下列“生活小妙招”不合理的是
选项 | 目的 | 生活小妙招 |
A | 锁住揉好面团的水分 | 面团表面涂一层食用油 |
B | 保鲜“自制番茄酱” | 高温蒸煮后密闭保存 |
C | 提升菜肴的“风味层次” | 炒菜时加入适量料酒和香醋 |
D | 去除蚕丝衣物上的油污 | 热水中加入苏打后浸泡衣物 |
A. AB.BC.CD.D
【答案】D
【课标出处】
①必修·主题4·4.2“认识乙烯、乙醇、乙酸的结构及其主要性质与应用”;②主题4·4.3“结合实例认识……蛋白质等有机化合物在生产生活中的重要应用”。
【教材出处】
①人教版必修第二册·第七章第三节“乙醇与乙酸”:“这种酸与醇反应生成酯和水的反应,叫做酯化反应”。
②苏教版(生活中常用的有机物):油脂与甘油发生酯化反应。
③鲁科版(简单的有机化合物):“像乙酸与乙醇这样生成酯和水的反应称为酯化反应”。
④沪科版(身边的有机化合物):“这种酸和醇作用生成酯和水的反应,属于酯化反应”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“乙醇、乙酸性质”“蛋白质应用”要求,以生活情境考查用化学知识分析问题的能力,落实“科学态度与社会责任”素养。
【文献参考】
本题主要依托人教版必修第二册第七章,无直接对应学术文献。
【详细解析】
A合理。油膜隔绝空气、减缓蒸发。
B合理。高温蒸煮杀灭微生物。
C合理。料酒与香醋酯化生成乙酸乙酯。
D不合理(选此项)。蚕丝为蛋白质,热水+碱易水解受损。
【知识拓展】
蛋白质变性条件:加热、强酸、强碱、重金属盐、乙醇等。
6. 镁及其化合物的部分转化关系如下,设NA为阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是

A. 反应①:每消耗0.5molC5H6生成Mg(C5H5)2分子的数目为0.5NA
B. 反应②:每消耗2.24LN2生成N3−数目为0.2NA
C. 反应③:每消耗4.4gCO2转移电子数目为0.4NA
D. 0.15mol⋅L−1MgCl2溶液中,Mg2+数目为0.15NA
【答案】C
【课标出处】
①必修·主题1·1.1“了解物质的量及其相关物理量的含义和应用”;②必修·主题2·2.2“了解氧化还原反应的本质是电子的转移”。
【教材出处】
①人教版必修第一册·第二章第三节“物质的量”:“单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积……标准状况下约为22.4 L/mol”。
②苏教版(物质的化学计量):气体摩尔体积。
③鲁科版(化学中常用的物理量):摩尔质量与气体摩尔体积。
④沪科版(物质的量):气体摩尔体积、阿伏加德罗常数。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“物质的量”“氧化还原电子转移”要求,考查有关阿伏加德罗常数的计算,落实“证据推理与模型认知”素养。
【文献参考】
本题主要依托人教版必修第一册第二章第三节,无直接对应学术文献。
【详细解析】
①Mg+2C₅H₆→Mg(C₅H₅)₂+H₂↑;②3Mg+N₂→Mg₃N₂;③2Mg+CO₂→2MgO+C。
A错误。0.5 mol C₅H₆生成0.25 mol Mg(C₅H₅)₂。
B错误。未指明标准状况。
C正确(选此项)。4.4 g CO₂=0.1 mol,转移0.4NA。
D错误。未给体积,且Mg₂⁺水解。
【知识拓展】
有关NA陷阱:标准状况适用性、体积缺失、弱离子水解、可逆反应限度、价态变化。
7. 大面积单原子层二维金属Ga(2D)制备过程示意图如下。下列说法错误的是

A. Ga位于周期表第四周期第ⅢA族,其简化电子排布式为[Ar]4s24p1
B. 蓝宝石砧座的硬度高,其主要成分Al2O3可当作共价晶体
C. 常温常压下,等物质的量的Ga(2D)能量高于Ga(3D)晶体
D. Ga(2D)的一个基本结构单元为
【答案】A
【课标出处】
选择性必修·模块2·主题1:1.2“知道1~36号元素基态原子核外电子的排布”;1.3“知道元素周期表中区、周期和族的元素原子核外电子排布特征”。
【教材出处】
①人教版选择性必修2·第一章第一节“原子结构”:“以光谱学事实为基础……新增电子填入能级的顺序称为构造原理”(电子排布式、简化电子排布式)。
②苏教版(原子结构与性质):“能用电子排布式、轨道表示式表征1~36号元素基态原子的核外电子排布”。
③鲁科版(原子结构与元素性质):“基态原子的核外电子排布可以用电子排布式(或轨道表示式)来表示”。
④沪科版(原子结构):“由于在内层原子轨道上的电子能量较低……元素的化学性质主要取决于外层原子轨道”(电子排布式)。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“1~36号元素核外电子排布”要求,以单原子层二维金属Ga为前沿情境考查简化电子排布式书写,落实“宏观辨识与微观探析”素养。
【文献参考】
本题立意考查“核外电子排布与晶体结构”,情境直接取自文献:Zhao J, et al. Realization of 2D metals at the ångström thickness limit. Nature, 2025, 639: 354–359(10.1038/s41586–025–08711–x)。该文用范德华挤压法在蓝宝石砧座间制备单原子层二维金属Ga(厚约9.2 Å),与本题“蓝宝石砧座、Ga(2D)”直接对应,命题将前沿文献转化为课标知识点考查载体。
【详细解析】
A错误(选此项)。Ga核外电子排布1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p¹,简化式应写[Ar]3d¹⁰4s²4p¹(3d必须写出)。
B正确。蓝宝石Al₂O₃硬度大,可当作共价晶体。
C正确。Ga(2D)表面能高,能量高于Ga(3D)。
D正确。Ga(2D)基本结构单元为二维蜂窝状格子。
【知识拓展】
简化电子排布式以稀有气体作原子实,其后写该稀有气体之后填充的电子。
8. 药物奥利司他结构简式如下。下列关于该物质说法错误的是

A.含有5个手性碳原子
B. 含有分子内氢键
C. 能使酸性KMnO4溶液褪色
D. 能发生水解反应
【答案】A
【课标出处】
①选择性必修·模块3·主题1·1.1“认识有机化合物存在构造异构和立体异构等同分异构现象”;②模块2·主题2·2.3“结合实例初步认识分子的手性”;2.1“了解分子内氢键”。
【教材出处】
①人教版选择性必修2·第二章第三节“分子结构与物质的性质”:“分子的手性……像不像一双手不能相互叠合”。
②苏教版(微粒间作用力):“手性生物分子和手性药物的开发”。
③鲁科版(微粒间相互作用):“这个碳原子称为不对称碳原子。大多数的手性分子都含有不对称碳原子”。
④沪科版(分子结构):“分子的手性主要是由分子中的不对称碳原子引起的”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“立体异构”“手性”“氢键”要求,以药物奥利司他结构考查“结构决定性质”,落实“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”素养。
【文献参考】
本题立意考查“有机物官能团与结构性质的关系”,主要依托人教版选择性必修3、选择性必修2,无直接对应学术文献。
【详细解析】
奥利司他含β⁻内酯环、两个酯基、N⁻甲酰基/酰胺键,长碳链饱和。
A.手性碳原子是指连有4个不同原子或原子团的饱和碳原子,如图
(带*号的为手性碳),则奥利司他中含有的手性C原子为4个,A错误;
B.由奥利司他的结构可知,分子中含有
官能团,能形成分子内氢键,B正确;
C.由奥利司他的结构可知,分子中含有
官能团,具有还原性,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C正确;
D.由奥利司他的结构可知,分子中含有酰胺键和酯基,能够发生水解反应,正确;
【知识拓展】能否使酸性KMnO₄褪色看是否含还原性基团/不饱和键。
9. 金属钒(立方晶胞,Ⅰ)和硅粉高温熔炼可制取传统超导材料VxSiy(立方晶胞,Ⅱ)。已知此体系中紧邻钒原子间的距离变短可增强超导性能。下列说法错误的是

A. x∶y=3∶1
B. 与Si紧邻的V有12个
C. 晶胞中的价层电子总数为19
D. VxSiy的超导性质优于金属钒
【答案】C
【课标出处】
选择性必修·模块2·主题2·2.4“了解晶体中微粒的空间排布存在周期性,认识简单的晶胞”。
【教材出处】
①人教版选择性必修2·第三章第一节“物质的聚集状态与晶体的常识”:“晶体的微观基本单元称为晶胞”。
②苏教版(晶体结构):晶胞的构成与均摊法。
③鲁科版(不同聚集状态的物质):“晶体结构的基本重复单元——晶胞”。
④沪科版(晶体结构):“晶体结构中基本的重复单元称为晶胞”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“认识简单晶胞”要求,以超导材料V₃Si考查晶胞均摊计算与结构分析,落实“证据推理与模型认知”素养,体现结构研究对新材料开发的价值。
【文献参考】
本题立意考查“晶胞结构分析”,情境为超导材料V₃Si(A₁₅型),主要依托人教版选择性必修2第三章及《课程标准》模块2主题3情境素材建议(“元素周期表与超导材料”),无直接对应学术文献。
【详细解析】
V₃Si为A₁₅型超导材料。
A正确(参考)。均摊法V∶Si=3∶1。
B正确(参考)。每个Si被12个V包围。
C错误(选此项)。V₃Si晶胞含2个V₃Si式量(6V+2Si),价层电子总数=6×5+2×4=38,非19。
D正确。V₃Si中V—V距离更短,超导性优于金属钒。
【知识拓展】
均摊法:顶点1/8、棱心1/4、面心1/2、体心1。
10. 颜料W6X4Y6M20Z4因含有Z2−而显色,M、W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态M最外层电子数是内层的三倍,基态W最外层仅有一个电子,X是地壳中含量最多的金属元素且与Y相邻,Z与M同族。下列说法错误的是
A. 简单离子半径:W<M<Z
B. 简单氢化物沸点:Z<Y<M
C. 第一电离能:X<Y<M
D. 最高价氧化物水化物酸性:X<Y<Z
【答案】B
【课标出处】
①必修·主题3·3.1“认识原子结构、元素性质与元素在元素周期表中位置的关系”;②选择性必修·模块2·主题1·1.3“认识原子半径、第一电离能、电负性等元素性质的周期性变化”。
【教材出处】
①人教版选择性必修2·第一章第二节“原子结构与元素的性质”:“原子半径、电离能和电负性等都与原子结构密切相关,因而也呈现周期性变化”。
②苏教版(元素周期律):元素的第一电离能、电负性等呈现周期性变化。
③鲁科版(原子结构与元素周期律):第一电离能的含义及其递变。
④沪科版(元素周期律):电离能、电负性的周期性变化。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“元素周期律”“第一电离能”要求,通过元素推断考查位—构—性综合运用,落实“宏观辨识与微观探析”素养。
【文献参考】
本题立意考查“元素周期律与元素推断”,主要依托人教版必修第一册第四章、选择性必修2第一章,无直接对应学术文献。
【详细解析】
推断:M=O、W=Na、X=Al、Y=Si、Z=S。
A正确。Na⁺<O₂⁻<S₂⁻。
B错误(选此项)。沸点SiH₄<H₂S<H₂O,即Y<Z<M。
C正确。第一电离能Al<Si<O。
D正确。酸性Al(OH)₃<H₂SiO₃<H₂SO₄。
【知识拓展】
氢键使HF、H₂O、NH₃沸点反常偏高。
11. 热塑性可降解高分子材料Ⅲ可由如下反应制备。下列说法正确的是

A.Ⅰ和Ⅳ可用元素定量分析区分B.Ⅲ具有网状交联结构
C.Ⅲ与NaOH反应生成ⅡD.该聚合反应为缩聚反应
【答案】D
【课标出处】
选择性必修·模块3·主题3·3.1“了解聚合物的组成与结构特点……了解加聚反应和缩聚反应的特点”。
【教材出处】
①人教版选择性必修3·第五章第一节“合成高分子的基本方法”:“生成高分子的反应称为缩合聚合反应(简称缩聚反应)……还伴有小分子的副产物(如H₂O等)的生成”。
②苏教版(合成高分子):“脱去小分子获得高分子化合物的反应,称为缩聚反应”。
③鲁科版(生物大分子与合成高分子):“缩合而生成高分子化合物的聚合反应,简称缩聚反应……伴随有小分子化合物(如水)的产生”。
④沪科版(合成高分子):“缩聚反应与加聚反应不同,在生成聚合物的同时,一般伴随有小分子”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“加聚与缩聚特点”要求,以热塑性可降解高分子考查聚合类型与结构,落实“宏观辨识与微观探析”素养与绿色发展理念。
【文献参考】
本题立意考查“缩聚反应与高分子结构”,主要依托人教版选择性必修3第五章及《课程标准》必修主题5情境素材建议(“可降解塑料(如聚乳酸)”),无直接对应学术文献。
【详细解析】
【详解】A.根据题干结构简式可知,Ⅰ和Ⅳ的分子数均为,元素组成(C、H、O的质量分数)完全相同,因此无法用元素定量分析区分,无法元素定量分析进行区分,A错误;
B.从结构简式看,高分子Ⅲ的主链是线性的(两端为链节,没有交联点),属于线型高分子,而非网状交联结构,B错误;
C.高分子Ⅲ在碱性条件下水解,酯基会断裂,生成的是二元醇和二元羧酸盐,不会直接生成环状的化合物Ⅱ(环状酯),C错误;
D.反应过程中,单体Ⅱ开环,与单体I反应生成高分子Ⅲ的同时,脱去了小分子Ⅳ(丙酮),符合缩聚反应的定义,可认为是缩聚反应,D正确;
【知识拓展】
缩聚特征:有官能团参与、脱去小分子、链节与单体组成不同。
12. 从铜阳极泥(主要成分为Cu2Te和Cu2S,含少量Ag2S和Au)中提取热电材料碲(Te)的流程如图。已知Na2Te与适量空气反应可生成Na2Te2。下列说法正确的是

A. “浸渍”时通入过量空气不发生副反应
B. 滤渣可以全部溶于浓HNO3
C. Na2Te被氧化过程中,溶液碱性增强
D. “沉碲”过程中Na2SO3被氧化
【答案】C
【课标出处】
①必修·主题2·2.2“知道常见的氧化剂和还原剂”;②主题2·2.6“认识物质及其转化在……自然资源综合利用……中的重要价值”。
【教材出处】
①人教版必修第一册·第一章第三节“氧化还原反应”:“在氧化还原反应中,一种物质失去电子……必然同时有物质得到电子”(氧化剂、还原剂)。
②苏教版(氧化还原反应):氧化剂和还原剂(元素化合价变化与电子转移)。
③鲁科版(元素与物质世界):“根据物质所含元素化合价的改变情况,可将物质分为氧化剂和还原剂”。
④沪科版(氧化还原反应):“根据氧化还原反应理论,可以将物质分为氧化剂和还原剂”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“氧化还原反应”“物质转化的价值”要求,以铜阳极泥提碲流程考查氧化剂/还原剂判断,落实“变化观念与平衡思想”素养。
【文献参考】
本题立意考查“氧化还原反应在物质转化中的应用”,主要依托人教版必修第一册第一章第三节、必修第二册第八章,无直接对应学术文献。
【详细解析】
【分析】铜阳极泥的主要成分为和,含少量和,在“浸渍”操作中,加入Na2S溶液,通入适量空气,和反应生成CuS沉淀,同时生成Na2Te2,和不溶,进入滤渣,滤液1中含有Na2Te2,加入Na2SO3溶液发生氧化还原反应,Na2SO3作氧化剂被还原,同时将Na2Te2氧化为碲粉,滤液2中主要含有低价态含硫化合物用于“浸渍”工序循环利用;
【详解】A.“浸渍”时和生成的都具有还原性,通入过量空气时,过量会进一步将氧化为更高价态的物质,发生副反应,A错误;
B.铜阳极泥中的Au不参与浸渍反应,留在滤渣中,Au不溶于浓硝酸(仅溶于王水),因此滤渣不能全部溶于浓硝酸,B错误;
C.被氧化生成的反应方程式为:,反应生成强碱,溶液中增大,碱性增强,C正确;
D.滤液1中在中为价,沉碲得到价碲单质,化合价升高被氧化,因此做氧化剂参与氧化还原反应,被还原,D错误;
【知识拓展】
口诀“升失氧、降得还”。Te与S同主族。
13. 一种从废旧电池正极材料(LiFePO4)中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是

A. a电极反应:O2+2H2O+2e−=H2O2+2OH−
B. 电路中转移2mol电子,理论上可回收4molLi+
C. b电极连接电源正极
D. I3−可转化为I−和IO3−,会降低锂的理论回收产率
【答案】D
【课标出处】
选择性必修·模块1·主题1·1.3“了解电解池的工作原理,认识电解在实现物质转化和能量储存中的具体应用”。
【教材出处】
①人教版选择性必修1·第四章第二节“电解池”:阳极氧化、阴极还原,阳极接电源正极。
②苏教版(电化学):“用电解的方法制取这些金属单质”。
③鲁科版(化学反应与能量转化):“这种将电能转化为化学能的装置叫作电解池”。
④沪科版(氧化还原反应和电化学):“将电能转变为化学能的装置就是电解池”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“电解池工作原理”要求,以废旧LiFePO₄回收锂考查电极反应与定量关系,落实“变化观念与平衡思想”“科学态度与社会责任”素养。
【文献参考】
本题立意考查“电解池的工作原理与应用”,主要依托人教版选择性必修1第四章,无直接对应学术文献。
【详细解析】
【分析】左侧池通入O2生成H2O2,这是还原反应,因此a电极是阴极,连接电源的负极。电极反应: ,右侧池被氧化为,这是氧化反应,因此b电极是阳极,连接电源的正极。电极反应: ;阴离子交换膜:允许阴离子(如、OH-等)通过,以维持电荷平衡。
【详解】A.如上分析,左侧通入氧气生成双氧水,且在溶液中可生成OH-,该方程式书写正确,A正确
B.电路中转移电子时,整个体系总电子转移量为,每释放对应电子转移(),双电极可同时回收,理论上可回收,B正确;
C.右侧发生氧化反应:被氧化为,阳极连接电源正极,C正确;
D.若歧化转化为和,反应为:,该歧化反应为碘自身氧化还原,总可得到的电子数(氧化的总能力)不变:原本可得到电子,歧化后作为氧化剂可得到电子,总氧化能力不变,理论上脱出回收的总物质的量不变,因此不会降低锂的理论回收产率,D错误;
【知识拓展】
电解池:阳极氧化、阴极还原,阳极接正极。
14. 恒容密闭容器中,等物质的量的C3H8和SO2发生的总反应如下:3C3H8(g)+SO2(g)⇌3C3H6(g)+H2S(g)+2H2O(g),达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是

A. 该反应的ΔH<0,ΔS>0
B. L点C3H8的消耗速率大于a物质的生成速率
C. M点该反应的Kx=0.135(用物质的量分数代替浓度计算)
D. N点C3H8的平衡转化率为75%
【答案】D
【课标出处】
选择性必修·模块1·主题2·2.1“认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量”;学业要求“能进行平衡常数、平衡转化率的简单计算”。
【教材出处】
①人教版选择性必修1·第二章第二节“化学平衡”:化学平衡常数表达式与平衡转化率。
②苏教版(化学反应速率与化学平衡):“可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度”(2NO₂⇌N₂O₄)。
③鲁科版(化学反应的方向、限度和速率):“人们发现可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度”。
④沪科版(化学平衡):“化学平衡状态是一定条件下可逆反应可进行的最大限度”(化学平衡常数)。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“平衡常数、转化率”要求,以丙烷脱氢体系考查三段式、平衡常数计算与图像分析,落实“证据推理与模型认知”素养。
【文献参考】
本题立意考查“化学平衡常数与转化率计算”,主要依托人教版选择性必修1第二章,无直接对应学术文献。
【详细解析】
【详解】A.观察图像可知,随着温度的升高,C3H8的物质的量分数逐渐降低。这说明升高温度促使平衡向正反应方向移动,根据勒夏特列原理,正反应为吸热反应,因此,另外,反应物气体共4分子,生成物气体共6分子,正反应是气体分子数增大的过程,因此,A错误;
B.前面已推断出a物质是C3H6。在同一个化学反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中对应的化学计量数之比。C3H6与C3H8的化学计量数均为3,因此在反应过程中的任何时刻,的消耗速率等于物质()的生成速率,B错误;
C.列三段式:,M点时,C3H8曲线与b曲线(H2O)相交,意味着两者的物质的量分数相等(即物质的量相等):1-3x=2x,解得x=0.2,此时各物质的量分别为:C3H8=0.4 mol、SO2=0.8 mol、C3H6=0.6 mol、H2S=0.2mol、H2O=0.4mol。体系总物质的量为2.4 mol。代入物质的量分数平衡常数Kx。进行计算,C错误;
D.N点时,C3H8曲线与c曲线(H2S)相交,说明两者的物质的量分数相等:1-3x=x,解得x=0.25。此时C3H8转化了0.75 mol,故C3H8的平衡转化率为:,D正确;
故选D。
【知识拓展】
平衡常数不同表达形式(Kₓ、Kc、Kₚ)注意换算。
15. 室温下,0.10mol⋅L−1醋酸铜(CuAc2,Ac−表示CH3COO−)溶液中CuAc2、CuAc+、Cu2+和HAc的pX-pH曲线如图。保持体系中Cu元素总物质的量、C元素总物质的量和溶液体积不变,忽略除氢氧化铜以外的其他含铜难溶物。下列说法错误的是

A. Ⅰ为CuAc+的变化曲线
B. 室温下,K=10−2.60
C. 室温下,KspCu(OH)2=10−20.97
D. Q点:
【答案】C
【课标出处】
选择性必修·模块1·主题3:3.2“认识弱电解质在水溶液中存在电离平衡”;3.4“认识难溶电解质在水溶液中存在沉淀溶解平衡”。
【教材出处】
①人教版选择性必修1·第三章第一节、第四节:电离平衡常数、溶度积常数(Kₛₚ)。
②苏教版(水溶液中的离子反应):难溶电解质的溶度积常数。
③鲁科版(物质在水溶液中的行为):部分难溶电解质的溶度积。
④沪科版(水溶液中的离子平衡):“难溶电解质的沉淀溶解平衡,其平衡常数叫做溶度积常数,简称溶度积,用Kₛₚ表示”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“电离平衡、沉淀溶解平衡”要求,以醋酸铜pX–pH图考查离子平衡定量分析,落实“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”素养。
【文献参考】
本题立意考查“水溶液中的离子平衡”,主要依托人教版选择性必修1第三章,无直接对应学术文献。
【详细解析】
【分析】初始状态分析:溶液为0.10mol/L的CuAc2。体系中c(Cu)= 0.10mol/L,总(Ac)= 0.20mol/L;低pH值(酸性较强)时:Ac-主要与H+结合形成HAc,因此HAc的浓度最大,接近0.20 mol/L。此时pX=-lg(0.20)≈0.7;观察图像,曲线Ⅲ的起点约为0.7,因此Ⅲ为HAc的曲线。由于Ac-浓度极低,铜元素主要以游离的Cu2+形式存在,其浓度略小于0.10 mol/L。此时pX=-lg(0.10)=1.0。观察图像,曲线Ⅱ的起点约为1.1(略大于1.0代表),因此Ⅱ为Cu2+的曲线。剩下的曲线Ⅰ代表CuAc+的曲线,据此解答;
【详解】A.由分析可知,Ⅰ为的变化曲线,A正确;
B.题中反应的,当pH=3.46时,由Ⅰ和Ⅱ相交可知,此时,且由M点坐标可知,,代入平衡常数表达式:,B正确;
C.根据P点坐标,此时pH=5.75,,反应的平衡常数,代入数据得到:,故,,C错误;
D.根据题意,C元素总物质的量不变,即总醋酸根(含各种形态)的浓度保持为0.20 mol/L,存在物料守恒:,对于HAc的电离平衡常数:,变形得,代入题干原式,得到原式=,将物料守恒式代入得到:原式=,Q点存在,由于,故原式=<,D正确;
故选C。
【知识拓展】
pX–pH图:标物种、交叉点求K、拐点求Kₛₚ。
二、非选择题:本题共4小题,共55分
16. 某工厂利用镍矿(主要成分为NiS,含少量Fe2O3和CuS)制备超细镍粉,物质转化流程如下(部分反应条件已略去):

已知:①滤液1中镍以形式存在,硫以SO42−和少量S2O32−形式存在;
②“部分蒸氨”时c(NH3)减小,转化为,x=1~5。
回答下列问题:
(1)依据核外电子排布,Ni元素位于周期表_____区。
(2)“氧压氨浸”时,加压的目的是_____________________,NiS转化为的化学方程式为_______________。
(3)滤液1中铜的主要存在形式为_______(填离子符号)。气体a为__________(填化学式)。
(4)“转化”步骤通入足量氧气充分氧化滤液2中剩余的S2O32−,该步骤无沉淀产生,则理论上每转化1molS2O32−消耗O2的物质的量为______mol。
(5)滤液3浓缩结晶得到的______(填化学式)可用于生成化肥。
(6)近似条件下,不同溶液中二价镍[Ni(II)]浓度随“还原”步骤时间的变化如图。为提高Ni(II)的还原速率和转化率,x应选择_______(填“2”或“≥3”)。
已知酸性条件不利于“还原”步骤,解释还原程度较低而还原程度较高的原因:______________________(结合离子方程式作答)。

【答案】
(1)d
(2)①. 增大氧气的溶解度(或浓度),加快反应速率②.
(3)①. ②.
(4)2
(5)
(6)①. 2②. 被还原时发生反应:,溶液呈酸性,不利于“还原”步骤;而被还原时发生反应:,不会生成游离的,因此还原程度较高
【课标出处】
①选择性必修·模块2·主题1·1.3“知道元素周期表中区、周期和族的元素原子核外电子排布特征”;②模块2·主题2·2.1“知道配位键的特点”;③必修·主题2·2.2“了解氧化还原反应的本质是电子的转移”。
【教材出处】
①人教版选择性必修2·第一章第二节(周期表分区)、第三章第四节“配合物与超分子”:“电子对给予—接受键被称为配位键”。
②苏教版(微粒间作用力):“这类共价键称为配位键”。
③鲁科版(微粒间相互作用与物质性质):离子键、配位键与金属键。
④沪科版(配位化合物):“配位键和配位化合物”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“周期表分区”“配位键”“氧化还原”要求,以镍矿制超细镍粉流程综合考查,落实“宏观辨识与微观探析”“科学态度与社会责任”素养。
【文献参考】
本题立意考查“周期表分区、配合物与氧化还原”,主要依托人教版选择性必修2、必修第一册,无直接对应学术文献。
【详细解析】
【分析】镍矿的主要成分为,含少量和,在“氧压氨浸”操作中通入空气、加入氨水,生成、,浸渣为;“部分蒸氨”时挥发逸出的气体为氨气,减小,转化为,转化为CuS沉淀;向滤液2中通入足量O2,将滤液2中剩余的充分氧化为,最后通过H2还原,得到Ni粉,滤液3中的主要成分为硫酸铵;
【小问1详解】
Ni是28号元素,价电子排布为,根据周期表分区规则,属于d区。
【小问2详解】
加压可增大氧气的溶解度,提高浓度,加快浸出速率,提升镍的浸出率;与氧气、氨水反应生成,根据电子守恒、原子守恒可知化学方程式为。
【小问3详解】
氨浸过程中,铜离子与氨水形成稳定的;“部分蒸氨沉铜”时,溶液中挥发出来的气体 a 显然是氨气。蒸发氨气会导致溶液中减小,促使络合物解离进而使铜沉淀。
【小问4详解】
被氧化为,中S 的平均化合价为 +2价,中S的化合价为+6价,总共失去电子,反应得到4 mol电子,根据电子守恒,消耗的物质的量为。
【小问5详解】
在“还原”步骤中,被还原生成 Ni 粉,溶液中主要留下的阳离子是生成的(由和结合),阴离子是一直未参与后续反应的。因此滤液 3 浓缩结晶得到的副产品是,硫酸铵是常用氮肥,可做化肥。
【小问6详解】
观察题给图像,当时,Ni(Ⅱ) 浓度随时间下降最快,且最终能降至 0(完全转化)。而时反应提前停滞(转化率低),时反应速率过慢。因此为提高速率和转化率,应选2;
当时,发生反应:,会释放一个游离的,游离会使溶液呈酸性,而题目已知“酸性条件不利于还原”,因此反应受到抑制,转化率低。
当时,发生反应:,恰好生成2个,体系不会生成游离的,反应能顺利进行到底。
【知识拓展】
周期表分区:s、p、d、ds、f区。
17. 某研究组采用如下方案实现了聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的快速降解,制备对苯二甲酸(Mr=166)。
反应式:

实验步骤:
Ⅰ.向反应瓶中加入20mLH2O、10.0gNaOH、0.2g催化剂和磁搅拌子,搅拌并加热至135°C;随后加入10.0gPET,继续搅拌加热回流5min(回流温度138°C)。
Ⅱ.反应混合物冷却后倒出,用150mL水稀释;过滤,滤渣用水洗涤,合并滤液;从体系中分离催化剂。
Ⅲ.用稀盐酸调节滤液pH,析出沉淀;过滤,沉淀用水洗涤,干燥得到8.2g固体。
已知:常温下,催化剂为油状物,难溶于水,易溶于CH2Cl2。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ实验装置搭建时应选择的玻璃仪器是_______(填标号)。

(2)步骤Ⅰ中降解反应的主要产物为乙二醇和____________(填结构简式)。
(3)步骤Ⅱ中滤渣用水洗涤的目的是______________________,催化剂可采用________法便捷分离。
(4)步骤Ⅲ中用水洗涤是为除去沉淀上残留的_______和______(填名称)。
(5)取0.0175g步骤Ⅲ所得固体与0.0168g标准品均三甲氧基苯(
,Mr=168)混合;该混合物的核磁共振氢谱中,四种氢吸收峰(忽略杂质的氢吸收峰)的峰面积比为2:4:3:9,则所得固体中对苯二甲酸含量为_____%(精确至1%)。
(6)若采用题中方法降解PET和
)的混合物,当进行步骤Ⅲ时,调节滤液pH可实现上述两种聚合物降解产物的分步析出。pH较大时,_______(填“PET”或“BPA-PC”)的降解产物析出。
【答案】
(1)ADF
(2)
(3)①. 洗出滤渣表面吸附的对苯二甲酸钠,提高对苯二甲酸产率②. 分液
(4)①. 氯化钠②. 氯化氢(或盐酸)
(5)95(6)BPA−PC
【课标出处】
①选择性必修·模块3·主题3·3.1“了解聚合物的组成与结构特点”;②模块3·主题1·1.1“知道红外光谱、核磁共振等现代仪器分析方法在有机化合物分子结构测定中的应用”。
【教材出处】
①人教版选择性必修3·第一章第二节“研究有机化合物的一般方法”:“红外光谱、核磁共振氢谱和X射线衍射等分析”。
②苏教版(分子结构测定):“红外光谱、晶体的X射线衍射、核磁共振等”。
③鲁科版(有机化合物的结构测定):“质谱仪、核磁共振仪、X射线衍射仪”。
④沪科版(研究有机物的一般方法):“通过核磁共振分析可以了解特定原子的化学环境、原子个数等”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“聚合物结构特点”“核磁共振”要求,以PET降解制对苯二甲酸实验考查有机实验与仪器定量分析,落实“科学探究与创新意识”“证据推理与模型认知”素养。
【文献参考】
本题立意考查“聚酯水解与核磁共振定量分析”,主要依托人教版选择性必修3第一章、第五章,无直接对应学术文献。
【详细解析】
【1】本实验需要加热回流,反应总液体体积约20mL,加上固体反应物,选用100mL两颈圆底烧瓶A,单口烧瓶B无法满足回流、搅拌/测温的多接口需求,C容积太小;回流需要球形冷凝管D;回流温度为138℃,超过100℃,因此选择量程0~200℃的温度计F。
【2】步骤Ⅰ为碱性条件下PET的酯水解反应,酯基水解后在NaOH环境中,羧基转化为羧酸钠,因此主要产物为乙二醇和对苯二甲酸钠,其结构简式为
;
【3】未反应的PET等不溶物滤渣表面会吸附产物对苯二甲酸钠,洗涤可回收产物,提高产率;已知催化剂常温下为油状物,难溶于水,与水体系分层,因此可直接分液分离,操作便捷。
【4】调节pH过程中,NaOH与盐酸反应生成NaCl,且加入了过量稀盐酸,沉淀表面会吸附残留的NaCl和HCl,因此水洗除去这两种杂质。
【5】,均三甲氧基苯含3个苯环氢、9个甲氧基氢,对应峰面积比中的;对苯二甲酸含2个羧基氢、4个苯环氢,对应剩下的峰面积比,因此可得,,含量为。
【6】PET降解产物为对苯二甲酸(羧酸),BPA-PC降解产物为双酚A(酚类);羧酸酸性强于酚,酸性越弱,其盐越容易在较低(即较大pH)条件下质子化析出,因此pH较大时,BPA-PC的降解产物先析出。
【知识拓展】
核磁共振氢谱峰面积比=不同化学环境氢原子数之比。
18. 低碳烯烃(C2-C4烯)用途广泛,可由合成气(CO+H2)经费托反应催化直接合成。
(1)烃类产物碳链增长的部分历程如下(M:催化剂,*CHx:活性碳氢物质):
按此历程,产品中低碳烯烃产率不高的原因是________________________________(答出一条即可)。
(2)合成丙烯的费托反应主要为:
①6CO(g)+3H2(g)=C3H6(g)+3CO2(g)ΔH1
②C3H6(g)+H2(g)=C3H8(g)ΔH2=−124kJ⋅mol−1
③COg+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH3=−41kJ⋅mol−1
④3CO(g)+6H2(g)=C3H6(g)+3H2O(g)ΔH4=−374kJ⋅mol−1
则ΔH1=______kJ⋅mol−1,基于化学平衡分析,合成丙烯的条件应为______(填标号)。
A.低温高压B.低温低压C.高温低压D.高温高压
(3)传统费托合成低碳烯烃收率低。我国科研工作者研发出转化率和选择性均优异的催化剂。图1中抑制副反应的最适宜催化剂为__________(填“MgAPO”、“SAPO”或“GeAPO”)。430°C时,CO2的选择性为32%,根据图2,此时低碳烯烃的最大收率为_________(写出计算式即可)。
[已知:收率=转化为总烃的CO转化率×低碳烯烃选择性、]

(4)若费托反应只发生③和④,且反应③已快速平衡而④未平衡。恒压、初始投料n(H2):n(CO)=2.5、CO2选择性为a%或b%时,CO转化率与温度的关系如图3所示,则a_____b(填“>”、“=”或“<”,下同),反应③的v正(M)_______v逆(N)。
(5)若采取某种措施抑制CO2生成,此时费托反应只发生②和④,320°C、恒压645kPa、初始投料n(H2):n(CO)=2时,CO的转化率为50%,丙烯的选择性为90%,则p(C3H6):p(CO)=_________;反应②的反应商Qp=______(kPa)−1(用分压代替浓度计算,分压=总压×物质的量分数,保留两位有效数字)。
【答案】
(1)有副反应发生生成烷烃(或生成高碳烷烃)
(2)①. -497②. A
(3)①. ②.
(4)①. >②. <
(5)①. 0.3②.
【课标出处】
①选择性必修·模块1·主题1·1.2“了解盖斯定律及其简单应用”;②主题2·2.1“认识化学平衡常数……了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系”。
【教材出处】
①人教版选择性必修1·第一章第二节“反应热的计算”:盖斯定律“一个化学反应……(反应热只与始态、终态有关,与途径无关)”。
②苏教版(化学反应与能量):“最终状态有关,而与反应的途径无关。由此,盖斯定律就成为必然的结果”。
③鲁科版(化学反应的热效应):“分几步完成,反应热都是一样的。此定律称为盖斯定律”。
④沪科版(化学反应与能量):“了解盖斯定律,能进行反应焓变的简单计算”。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“盖斯定律”“平衡常数”“反应调控”要求,以费托合成低碳烯烃考查反应热计算、平衡移动、催化剂选择与分压平衡常数,落实“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”素养。
【文献参考】
本题立意考查“盖斯定律、化学平衡与催化剂调控”,情境取自我国科研团队的费托合成低碳烯烃研究:①Feng Jiao, Xiulian Pan, et al. Disentangling the activity–selectivity trade–off in catalytic conversion of syngas to light olefins. Science, 2023, 380: 727–730(science.adg2491):提出OXZEO概念,Ge取代AlPO–18打破活性–选择性权衡,与本题第(3)问MgAPO/SAPO/GeAPO催化剂及CO₂选择性数据直接对应;②Yu Han, et al. Hydroxy–induced cobalt oxides for syngas to light olefins. Nature, 2026, 652: 89–95(10.1038/s41586–026–10204–4):羟基底物促进的钴氧化物催化剂,与本题低碳烯烃产率、副反应抑制立意一致。
【详细解析】
【1】根据题干给出的反应历程图,中间体既可以继续与反应使碳链增长,也可以结合 +H 发生加成反应生成甲烷;同理,碳链增长过程中的中间体也可以结合 +H 生成乙烷、丙烷等烷烃。此外,碳链也有可能继续增长生成及以上的高碳烃。这些副反应的存在消耗了反应物,降低了目标产物低碳烯烃的产率。
【2】根据盖斯定律,目标反应 ① 可以由3×反应③ + 反应④得到,因此。反应①是放热、气体分子数减少的反应,低温有利于放热反应平衡正向移动,高压有利于气体分子数减少的反应平衡正向移动,因此选低温高压A。
【3】由图 1 可知,在相同的温度下,使用催化剂时丙烯的转化率最低。由于丙烯是我们期望的目标产物,其转化(消耗)属于副反应,因此是抑制该副反应的最适宜催化剂。根据定义:收率转化为总烃的CO转化率低碳烯烃选择性;选择性为,说明总消耗CO中用于生成总烃;由图2可知,要使收率最大,需要找到乘积最大的组合。观察图 2 中三种催化剂的数据,对应的总转化率为,低碳烯烃选择性为,此时收率最大,因此收率计算式为。
【4】反应 ③为放热反应。在图 3 中的水平虚线(固定 CO 转化率为60%),该线与实线(a%)相交于点 M(温度较低),与实线(b%)相交于点 N(温度较高)。在相同 CO 转化率下(即反应 ④ 生成量基本相同),温度越高,放热的反应 ③ 平衡越向左移动,生成的越少,导致选择性越低。因此,高温对应的线b% 的选择性低于低温对应的线a%,即a>b;
由于反应3已经快速平衡,所以在任意时刻正逆反应速率相等,即=、=。题目要求比较和,本质上就是比较M点和N点的正反应速率。点N的温度远高于点M,温度升高会使反应速率常数k显著增大;此外,点N的CO2选择性更低,意味着更少的H2O被消耗,反应体系中H2O的浓度更高。在更高的温度和更高的反应物浓度双重作用下,N点的反应速率必然大于M点。因此,<。
【5】设初始,:转化率为,故转化的为,剩余;丙烯选择性,故最终生成丙烯消耗为,得,分压比等于物质的量比,因此;
反应②为,反应商,代入分压化简得:,平衡时:、、、,,,,计算得:。
【知识拓展】
盖斯定律:反应热只与始态、终态有关。
19. 杀虫剂氯噻啉(化合物H)合成路线如下(部分条件已略去):

回答下列问题:
(1)A能发生银镜反应,其结构简式为_________。
(2)B中官能团名称为醛基和___________。
(3)F→H的反应类型为_________。
(4)参照E→F过程,设计某药物中间体K的合成路线如下(部分反应条件已略去)。其中,Ⅰ的结构简式为________,J→K的化学方程式为______________________。

(5)B→D可能经历的过程如下图所示。X→Y发生巯基(-SH)参与的取代反应,Y的结构简式为___________。Y发生分子内氨基(-NH2)与醛基的加成、消去反应生成Z和H2O,则Z的结构简式为___________(不考虑立体异构)。

【答案】
(1)
(2)碳溴键(溴原子)
(3)取代反应
(4)①. 
②.
+CH3OH
+H2O
(5)①.
②. 
【课标出处】
选择性必修·模块3·主题2·2.3“认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化,了解设计有机合成路线的一般方法”。
【教材出处】
①人教版选择性必修3·第三章第五节“有机合成”:认识有机物“结构决定性质”、碳骨架构建与官能团转化。
②苏教版(烃的衍生物):“认识有机合成化学对人类社会可持续发展的伟大贡献”。
③鲁科版(烃的衍生物):有机合成原料(如溴苯)。
④沪科版(有机化学基础):有机合成化学等分支学科。
【教材与课标的融合】
本题融合课标“有机合成路线设计”要求,以杀虫剂氯噻啉合成为情境考查官能团转化、反应类型推断与路线设计,落实“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”素养。
【文献参考】
本题立意考查“有机合成路线设计与反应类型推断”,情境取自文献:Yong Lu, et al. A Unified Continuous Flow Strategy for the Synthesis of Three Neonicotinoid Insecticides from Propionaldehyde. Org. Process Res. Dev., 2026, 30: 852–860(10.1021/acs.oprd.5c00395)。该文从丙醛出发经α–溴代/环化、Sandmeyer氯代、苄基溴代合成关键中间体2–氯–5–溴甲基噻唑,再构建氯噻啉(imidaclothiz)等噻唑环,与本题氯噻啉合成路线、巯基取代、氨基–醛基成环等过程直接对应。
【详细解析】
【分析】由合成路线可知,A(C3H6O)与Br2反应生成B,已知A能发生银镜反应,故A中含有醛基,由A的分子式、结合B的结构简式可推知A为
,B与C反应生成D,D在NaNO2/HCl的条件下发生取代反应生成E,E与
在一定条件下反应生成F,F与G在K2CO3的条件下反应生成H,结合F的分子式和E、H的结构可推知F的结构为:
,据此回答。
【小问1详解】
由分析可知,A的结构简式为
;
【小问2详解】
B的结构简式为
,B中含有的官能团为醛基和碳溴键(溴原子);
【小问3详解】
由分析知,F的结构简式为:
,F+G→H的反应为
取代了F中Br,故反应类型为取代反应;
【小问4详解】
由分析知,在E→F的过程中,Br取代了甲基上的H,参照E→F的过程,药物中间体K的合成路线为
与
反应,甲基上的H被Br原子取代生成I,则I为
,
在i.NaOH,H2O,ii.H+中经水解后酸化生成J,则J为
,
和CH3OH在H2SO4的条件下发生酯化反应生成K,反应的化学方程式为:
+CH3OH
+H2O;
【小问5详解】
B→D可能经历以下过程,已知X→Y发生巯基(-SH)参与的取代反应,则C(
)异构为X(
),X(
)与B发生巯基(-SH)参与的取代反应生成Y,可推知Y的结构简式为
,Y发生分子内氨基(-NH2)与醛基发生加成、消去反应生成Z和H2O,结合D的结构简式可推知Z为:
,
异构为
。
【知识拓展】
有机合成推断:对比碳骨架/官能团差异、结合题给新反应逆推、注意官能团保护。