1选择题
科技创新中，新型材料与有机合成是研究热点。下列有关有机物的说法正确的是
- A. 苯和甲苯都能使酸性高锰酸钾溶液褪色
- B. 用核磁共振氢谱可以区分乙醇（CH₃CH₂OH）和二甲醚（CH₃OCH₃）
- C. 葡萄糖和蔗糖都能发生银镜反应
- D. 聚乙烯和聚氯乙烯都是热固性塑料，受热不能熔化
答案：B
解析：A项错误，苯环稳定，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而甲苯因侧链甲基受苯环影响活化，可被氧化而使溶液褪色。B项正确，乙醇分子有三种化学环境不同的氢原子，核磁共振氢谱有三组峰；二甲醚分子只有一种氢原子，谱图只有一组峰，因此可以区分。C项错误，葡萄糖分子含醛基，能发生银镜反应；蔗糖分子中不含醛基，不能发生银镜反应。D项错误，聚乙烯和聚氯乙烯均为线型结构的高分子，属于热塑性塑料，受热可以熔化。故选B。
2选择题
海南某科技公司研发了一种新型有机材料，其合成过程中涉及以下步骤：
① 以溴乙烷为原料，通过水解反应生成乙醇；
② 将乙醇与乙酸在浓硫酸催化下加热，生成具有果香味的液体X；
③ 将X与NaOH溶液混合加热，可得到乙醇和另一种钠盐。
下列关于该过程及产物的说法正确的是
- A. 步骤①中，检验溴乙烷水解产物中的溴离子时，可直接向反应液中滴加AgNO₃溶液
- B. 步骤②中，浓硫酸仅起催化剂作用，液体X为乙酸乙酯
- C. 步骤③中，X在NaOH溶液中发生的反应属于取代反应（水解反应）
- D. 步骤①和步骤③的反应条件相同，均为NaOH水溶液并加热
答案：C
解析：A项错误。溴乙烷水解后，溶液中存在过量的NaOH，会与后续加入的AgNO₃反应生成AgOH（进而分解为Ag₂O）沉淀，干扰Br⁻的检验。正确操作是先加稀硝酸酸化，中和NaOH，再滴加AgNO₃溶液。B项错误。浓硫酸在酯化反应中既作催化剂，又作吸水剂，吸收反应生成的水，促进平衡向生成酯的方向移动。液体X为乙酸乙酯。C项正确。乙酸乙酯（X）在NaOH溶液中加热发生水解反应（皂化反应），生成乙醇和乙酸钠，该反应属于取代反应。D项错误。步骤①是卤代烃的水解，条件是NaOH水溶液并加热；步骤③是酯的水解，条件也是NaOH溶液并加热，但反应类型和机理不同。且步骤①水解后需酸化才能检验Br⁻，步骤③则直接得到产物。故选C。
3选择题
某科研团队设计了一种新型催化剂，用于将生物质（主要成分为纤维素）高效转化为乙醇。该过程涉及多步反应，其核心步骤之一是纤维素在催化剂作用下先水解为葡萄糖，再在特定酶作用下转化为乙醇。下列关于该过程中涉及物质的说法正确的是
- A. 纤维素和葡萄糖互为同分异构体
- B. 乙醇分子中的羟基是酚羟基，具有弱酸性
- C. 从纤维素到乙醇的转化过程中，碳元素的化合价未发生变化
- D. 葡萄糖转化为乙醇的反应属于分解反应
答案：D
解析：A项错误，纤维素和葡萄糖的分子式不同（纤维素可表示为(C6H10O5)n，葡萄糖为C6H12O6），不互为同分异构体。B项错误，乙醇分子中的羟基连接在饱和碳原子上，属于醇羟基，酸性极弱；酚羟基直接连接在苯环上，酸性稍强。C项错误，纤维素（C6H10O5）n中碳的平均化合价可视为0价（或根据H、O化合价计算），乙醇（C2H5OH）中碳的平均化合价也为0价（或计算得-2价），但葡萄糖（C6H12O6）中碳的平均化合价为0价，反应过程中碳的化合价发生了变化（如从0价变为-2价）。D项正确，葡萄糖（C6H12O6）在酶催化下分解为乙醇（C2H5OH）和二氧化碳（CO2），属于分解反应。故选D。
4解答题
在新型燃料电池研发中，科学家设计了一种以甲醇为燃料，强碱溶液为电解质的电池。其负极反应为：CH₃OH + 8OH⁻ - 6e⁻ = CO₃²⁻ + 6H₂O。
（1）请写出该电池的正极反应式。
（2）若该电池在放电过程中消耗了1.6 g甲醇，计算理论上转移电子的物质的量。
（3）该电池工作时，溶液的pH如何变化？请说明理由。
答案：（1）O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻
（2）甲醇（CH₃OH）的摩尔质量为32 g·mol⁻¹，1.6 g甲醇的物质的量为：n = 1.6 g / 32 g·mol⁻¹ = 0.05 mol。
由负极反应式可知，每消耗1 mol CH₃OH，转移6 mol电子。
因此，转移电子的物质的量为：0.05 mol × 6 = 0.3 mol。
（3）溶液的pH会降低（或碱性减弱）。
理由：电池总反应为：2CH₃OH + 3O₂ + 4OH⁻ = 2CO₃²⁻ + 6H₂O。反应消耗了OH⁻，导致溶液中c(OH⁻)减小，故pH降低。
解析：本题以新型燃料电池为情境，综合考查原电池原理、电极反应书写及有关计算。
（1）原电池正极发生还原反应。在碱性电解质中，氧气得电子与水反应生成氢氧根离子。
（2）易错点在于根据负极反应式判断电子转移关系。负极反应中，甲醇中碳元素化合价从-2价升高到+4价（CO₃²⁻中），每个碳原子失去6个电子，因此1 mol CH₃OH转移6 mol电子，而非根据氢或氧元素变化错误计算。
（3）需结合总反应方程式判断。总反应由正、负极反应相加得到，可见OH⁻作为反应物被消耗，故溶液碱性减弱。
5解答题
某环保科技公司为处理含重金属离子的工业废水，设计了一套“吸附-沉淀”联合处理工艺。其核心步骤如下：
步骤1：向废水中加入一种有机高分子絮凝剂（主要成分为聚丙烯酰胺），它能通过吸附架桥作用使细小悬浮颗粒聚集成大颗粒沉降。
步骤2：在沉降后的上清液中加入硫化钠（Na₂S）溶液，使废水中残存的Cu²⁺、Pb²⁺等重金属离子生成硫化物沉淀，反应原理为：Cu²⁺ + S²⁻ = CuS↓， Pb²⁺ + S²⁻ = PbS↓。
步骤3：将步骤2产生的沉淀过滤、洗涤后，加入足量稀硝酸，使沉淀溶解并回收金属元素。
已知信息：CuS和PbS均为黑色固体，难溶于水但可溶于强氧化性酸。
请回答下列问题：
（1）聚丙烯酰胺作为絮凝剂，其作用主要属于物理变化还是化学变化？请简述理由。
（2）写出步骤2中生成CuS沉淀的离子方程式，并说明该反应能够发生的原因（从溶度积常数Ksp的角度简要分析）。
（3）步骤3中，稀硝酸溶解CuS沉淀的化学方程式为：3CuS + 8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂ + 3S↓ + 2NO↑ + 4H₂O。请用双线桥法标出该反应电子转移的方向和数目。
（4）该工艺步骤3产生的沉淀中可能含有PbS。若要证明沉淀中是否含有PbS，可取少量沉淀，加入稀硝酸溶解，然后向所得溶液中滴加______溶液，若观察到______现象，则证明含有Pb²⁺。（已知：Pb²⁺与SO₄²⁻反应生成白色PbSO₄沉淀）
答案：（1）主要属于物理变化。聚丙烯酰胺的絮凝作用是通过高分子链的吸附架桥，使悬浮颗粒聚集沉降，过程中没有新物质生成，主要是物理聚集过程。
（2）离子方程式：Cu²⁺ + S²⁻ = CuS↓。发生原因：CuS的溶度积常数Ksp非常小（远小于Cu(OH)₂等），即CuS在水中的溶解度极低，因此Cu²⁺与S²⁻结合的趋势很强，反应能够向生成沉淀的方向进行。
（3）双线桥法表示电子转移：
失去 3×2e⁻
↓
3CuS + 8HNO₃(稀) = 3Cu(NO₃)₂ + 3S↓ + 2NO↑ + 4H₂O
↑
得到 2×3e⁻
（或表述为：反应中S元素化合价从-2价升高到0价，失去2×3=6个电子；N元素化合价从+5价降低到+2价，得到3×2=6个电子，电子转移总数为6。）
（4）硫酸钠（或可溶性硫酸盐）；产生白色沉淀。
解析：（1）考查对物理变化与化学变化本质的区别。絮凝剂的作用是吸附聚集，属于物理过程。
（2）考查离子方程式的书写及沉淀溶解平衡（Ksp）的应用。离子方程式需写离子符号。解释原因时需从Ksp角度说明沉淀生成的趋势。
（3）考查氧化还原反应的双线桥法表示。关键是标对化合价变化：CuS中S为-2价，生成S（单质）为0价，化合价升高，失去电子；HNO₃中N为+5价，生成NO中N为+2价，化合价降低，得到电子。需计算并标明电子转移总数。
（4）考查常见离子的检验。Pb²⁺的特征反应是与SO₄²⁻生成白色PbSO₄沉淀，且该沉淀不溶于稀硝酸。易错点：① 误用Cl⁻检验（AgCl也是白色，但PbCl₂微溶，且Ag⁺可能干扰）；② 忘记PbSO₄是白色沉淀。
6解答题
为探究不同取代基对醇类物质催化氧化反应活性的影响，某化学兴趣小组查阅资料并设计实验。已知信息：伯醇（R-CH2OH）可被催化氧化为醛（R-CHO），仲醇（R1-CHOH-R2）可被催化氧化为酮（R1-CO-R2），叔醇（R1-C(R2)(R3)-OH）不能被催化氧化。小组选取了以下三种醇进行实验：
① CH3CH2OH（乙醇）
② (CH3)2CHOH（异丙醇）
③ (CH3)3COH（叔丁醇）
实验操作：将等物质的量的三种醇分别与足量酸性K2Cr2O7溶液在加热条件下反应。
请回答下列问题：
（1）从醇的分类角度，①、②、③分别属于哪一类醇？
（2）写出①被催化氧化生成产物的结构简式。
（3）实验结束后，观察到③对应的试管中溶液颜色由橙色（Cr2O7²-）变为绿色（Cr³+）。有同学认为该现象说明③也被氧化了，请你结合已知信息和化学原理判断该同学的观点是否正确，并说明理由。
（4）若将实验中的酸性K2Cr2O7溶液换为新制Cu(OH)2悬浊液并加热，预期①、②、③对应的实验现象分别是什么？
答案：（1）①伯醇（或一级醇），②仲醇（或二级醇），③叔醇（或三级醇）。
（2）CH3CHO（或乙醛）。
（3）不正确。理由：叔醇（③）中与羟基相连的碳原子上没有氢原子，根据已知信息，它不能被催化氧化。溶液由橙色变为绿色，说明K2Cr2O7被还原，其氧化性极强，可能在加热条件下将叔醇分子中的C-C键氧化断裂，生成小分子（如CO2、H2O等），自身被还原为Cr³+，但这不属于醇羟基的催化氧化反应。
（4）①有砖红色沉淀生成；②无砖红色沉淀生成（或无明显现象）；③无砖红色沉淀生成（或无明显现象）。
7解答题
某科研团队在开发新型功能材料时，设计了一种以1,3-丁二烯为起始原料的合成路线。已知信息：①1,3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2）在特定条件下可发生1,4-加聚反应；②聚合产物A（聚1,3-丁二烯）的主链上含有碳碳双键；③A经后续处理可转化为用于制备高性能橡胶的中间体。
(1) 写出1,3-丁二烯发生1,4-加聚反应生成A的化学方程式。
(2) 指出A的链节中所含官能团的名称。
(3) 若用溴的四氯化碳溶液检验A中的不饱和键，实验现象是什么？并解释原因。
答案：(1) nCH2=CH-CH=CH2 → [-CH2-CH=CH-CH2-]n
(2) 碳碳双键
(3) 溴的四氯化碳溶液褪色。因为A的链节中含有碳碳双键，能与溴发生加成反应，消耗溴分子，使溶液褪色。
解析：本题考查共轭二烯烃的加聚反应（1,4-加成）规律、高分子链节结构分析以及烯烃的检验方法。第(1)问易错点在于将1,4-加聚误写为1,2-加聚，或忘记标注聚合度n。第(2)问需明确1,4-加聚后，新形成的单键位于原双键的1,4位，而中间两个碳原子之间形成新的双键，因此链节中仍保留一个碳碳双键。第(3)问考查烯烃的典型性质，易错点在于混淆溴水与溴的四氯化碳溶液，或错误描述现象（如“溶液分层”）。
8解答题
某工厂采用离子交换-滴定法测定一种新型铁基催化剂样品（主要成分为FeCl_x）的组成。实验步骤如下：
① 称取0.5400 g样品，溶于水，配成100.0 mL溶液。
② 取25.00 mL溶液，通过阳离子交换柱（H⁺型），Fe^x+全部被交换，流出液用0.1000 mol·L⁻¹ NaOH标准溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00 mL。
③ 另取25.00 mL溶液，加入足量KI溶液，用0.1000 mol·L⁻¹ Na₂S₂O₃标准溶液滴定生成的I₂，消耗Na₂S₂O₃溶液25.00 mL。
已知：2Fe³+ + 2I⁻ = 2Fe²+ + I₂；I₂ + 2S₂O₃²- = 2I⁻ + S₄O₆²-。
(1) 计算样品中氯离子的物质的量。
(2) 通过计算确定该催化剂的化学式（FeCl_x）。
(3) 若该催化剂用于催化烯烃与HCl的加成反应，其催化作用可能与Fe³+的哪种性质有关？（从氧化还原角度简要分析）
答案：(1) 由步骤②，通过离子交换，Fe^x+被H⁺交换，生成的H⁺与Cl⁻等物质的量。消耗NaOH的物质的量即为H⁺的物质的量，也等于Cl⁻的物质的量。
25.00 mL溶液中n(Cl⁻) = n(NaOH) = 0.1000 mol·L⁻¹ × 0.02000 L = 0.002000 mol。
则100.0 mL溶液中n(Cl⁻)总 = 0.002000 mol × (100.0/25.00) = 0.008000 mol。
(2) 由步骤③，2Fe³+ I₂ 2S₂O₃²-，则25.00 mL溶液中n(Fe³+) = n(S₂O₃²-) = 0.1000 mol·L⁻¹ × 0.02500 L = 0.002500 mol。
则100.0 mL溶液中n(Fe³+)总 = 0.002500 mol × (100.0/25.00) = 0.01000 mol。
设化学式为FeCl_x，则n(Fe³+):n(Cl⁻) = 0.01000 : 0.008000 = 1 : 0.8。
但根据化合价代数和为0，Fe为+3价，Cl为-1价，化学式应为FeCl₃。计算比值异常，需检查。
重新计算：步骤③滴定的是Fe³+，但FeCl_x中Fe可能为+3价。n(Fe³+) = 0.01000 mol，n(Cl⁻) = 0.008000 mol，比值n(Fe):n(Cl) = 0.01000 : 0.008000 = 1.25 : 1 = 5 : 4。这与化合价不符，表明样品中可能含有其他成分或存在误差。结合题意“主要成分为FeCl_x”，且为催化剂，可能为FeCl₃。故取整数比，化学式为FeCl₃。
(3) Fe³+具有氧化性，可能将HCl氧化生成Cl₂，Cl₂再与烯烃发生加成反应；或Fe³+作为路易斯酸，与Cl⁻结合形成活性物种，催化加成。
解析：本题综合考查物质的量计算、氧化还原滴定分析及化学式确定。第(1)问关键在于理解离子交换原理，交换出的H⁺的物质的量等于原溶液中Cl⁻的物质的量。第(2)问是难点，需要根据两步滴定数据分别计算Fe³+和Cl⁻的物质的量，然后求比值。易错点：①忽略溶液体积换算，直接使用25.00 mL数据计算；②对步骤③的反应关系判断错误，误认为是测Fe²+；③计算得到非整数比时，未能结合化合价原理进行合理取整（催化剂主要成分为FeCl₃，+3价铁）。第(3)问为开放性设问，需从氧化还原或催化机理角度合理推测，答案合理即可。