新教材2023版高中化學(xué)課時(shí)作業(yè)二十改進(jìn)手機(jī)電池中的離子導(dǎo)體材料-有機(jī)合成在新型材料研發(fā)中的應(yīng)用魯科版選擇性必修3

課時(shí)作業(yè)（二十）改進(jìn)手機(jī)電池中的離子導(dǎo)體材料——有機(jī)合成在新型材料研發(fā)中的應(yīng)用1．鋰—空氣電池是一種新型的二次電池，由于具有較高的比能量而成為未來電動(dòng)汽車的希望。其放電時(shí)的工作原理如圖所示。下列說法正確的是（）A．該電池放電時(shí)，鋰電極發(fā)生了還原反應(yīng)B．放電時(shí)，Li＋向鋰電極遷移C．電池中的電解液可以是有機(jī)電解液或稀鹽酸等D．充電時(shí)，電池正極的反應(yīng)式為L(zhǎng)i2O2－2e－=2Li＋＋O2↑2．以乙醇為原料，用下述6種類型的反應(yīng)來合成乙二酸乙二酯（結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為），正確的順序是（）①氧化②消去③加成④酯化⑤水解⑥加聚A．①⑤②③④B．①②③④⑤C．②③⑤①④D．②③⑤①⑥3．下圖是某種鋰離子電池的工作原理圖，該離子導(dǎo)體中有機(jī)溶劑為碳酸甲乙酯（）。下列有關(guān)該鋰離子電池中離子導(dǎo)體中有機(jī)溶劑的說法錯(cuò)誤的是（）A．碳酸甲乙酯中含有的官能團(tuán)為酯基B．碳酸甲乙酯中碳原子有兩種雜化方式：sp2雜化和sp3雜化C．碳酸甲乙酯在酸性條件下能發(fā)生水解反應(yīng)，生成兩種物質(zhì)D．碳酸甲乙酯中含有極性鍵和非極性鍵4．由2-氯丙烷制取少量的1，2-丙二醇（）時(shí)，需要經(jīng)過下列哪幾步反應(yīng)（）A．加成→消去→取代B．消去→加成→水解C．取代→消去→加成D．消去→加成→消去5．（雙選）碳酸乙烯酯廣泛用作電池電解質(zhì)、酯類合成的中間體。一種由CH2=CH2、CO2及O2為原料，在鐵、銅及碘化物催化下制備碳酸乙烯酯的反應(yīng)為CH2=CH2＋eq\f(1,2)O2＋CO2eq\o(→,\s\up7(催化劑))。下列說法不正確的是（）A．碳酸乙烯酯是一種有機(jī)溶劑，只能溶解有機(jī)化合物B．碳酸乙烯酯只含酯基官能團(tuán)C．碳酸乙烯酯是一種離子導(dǎo)體D．該碳酸乙烯酯的制備反應(yīng)的原子利用率為100%6．一種3D打印機(jī)的柔性電池以碳納米管作電極材料，以吸收ZnSO4溶液的有機(jī)高聚物為固態(tài)電解質(zhì)，電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2是有機(jī)高聚物的結(jié)構(gòu)片段。下列說法錯(cuò)誤的是（）A．放電時(shí)，含有鋅膜的碳納米管纖維作電池負(fù)極B．有機(jī)高聚物中含有的化學(xué)鍵有極性鍵、非極性鍵和氫鍵C．合成有機(jī)高聚物的單體是D．有機(jī)高聚物能發(fā)生水解反應(yīng)7．以丙烯為基礎(chǔ)原料，可制備離子導(dǎo)體材料中有機(jī)溶劑的單體丙烯酸丁酯，其合成路線如下：下列判斷錯(cuò)誤的是（）A．反應(yīng)①是一個(gè)碳鏈增長(zhǎng)的反應(yīng)B．反應(yīng)②是還原反應(yīng)，可以通過加成的方式實(shí)現(xiàn)C．反應(yīng)③需要的條件是濃硫酸和加熱D．該合成工藝的原子利用率為100%8．鋰離子電池已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛的可充電電池。某種鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖，其中兩極區(qū)間的隔膜只允許Li＋通過。電池充電時(shí)的總反應(yīng)化學(xué)方程式為L(zhǎng)iCoO2=Li1－xCoO2＋xLi。關(guān)于該電池的推論錯(cuò)誤的是（）A．放電時(shí)，Li＋主要從負(fù)極區(qū)通過隔膜移向正極區(qū)，因此電解質(zhì)溶液必須是含有Li＋的鹽B.該電解質(zhì)溶液應(yīng)該選用對(duì)鋰鹽具有很好的溶解性和傳導(dǎo)性的有機(jī)溶劑C．負(fù)極材料是鑲嵌有鋰原子的石墨D．充電時(shí)，負(fù)極（C）上鋰元素被氧化9．某科研小組將紅磚與3，4-乙烯二氧噻吩在鹽酸中混合，在紅磚中Fe3＋誘導(dǎo)下制備出了導(dǎo)電高分子——聚-3，4-乙烯二氧噻吩（）與普通紅磚結(jié)合的材料，該材料具有廣闊的應(yīng)用前景。利用下列原料合成3，4-乙烯二氧噻吩的路線如下：下列說法錯(cuò)誤的是（）A．聚-3，4-乙烯二氧噻吩能導(dǎo)電是因?yàn)榉肿又泻泄曹椞继茧p鍵B．上述合成3，4-乙烯二氧噻吩的反應(yīng)中理論上原子利用率為100%C．Fe3＋作為誘導(dǎo)3，4-乙烯二氧噻吩生成高聚物的催化劑D．3，4-乙烯二氧噻吩可與H2發(fā)生1，4-加成反應(yīng)10．VC-PMHS（）是一種優(yōu)良的鋰離子電池固態(tài)聚合物電解質(zhì)，其合成路線如下：下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）A．VC-PMHS為高分子化合物B．步驟①的反應(yīng)為取代反應(yīng)C．步驟②的反應(yīng)為取代反應(yīng)D．步驟②的反應(yīng)的原子利用率為100%，符合“綠色化學(xué)”的思想11．已知：請(qǐng)運(yùn)用已學(xué)過的知識(shí)和上述給出的信息寫出由乙烯制正丁醇各步反應(yīng)的化學(xué)方程式（不必寫出反應(yīng)條件）：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。12．碳酸二甲酯（簡(jiǎn)稱DMC）是一種綠色化學(xué)品，可用于鋰離子電池的電解質(zhì)溶液的溶劑。在一定條件下，合成DMC的一種方法如下：回答下列問題：該合成路線中所有反應(yīng)的原子利用率均為100%，則化合物Ⅰ的名稱是，化合物Ⅱ的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是，反應(yīng)②的反應(yīng)類型是。13．A（C2H2）是基本有機(jī)化工原料。由A制備聚乙烯醇縮丁醛和順式聚異戊二烯的合成路線（部分反應(yīng)條件略去）如圖所示：回答下列問題：（1）A的名稱是，B含有的官能團(tuán)是。（2）①的反應(yīng)類型是，⑦的反應(yīng)類型是：。（3）C和D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為、。（4）異戊二烯分子中最多有個(gè)原子共平面，順式聚異戊二烯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。（5）寫出與A具有相同官能團(tuán)的異戊二烯的所有同分異構(gòu)體（填結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式）。（6）參照異戊二烯的上述合成路線，設(shè)計(jì)一條由A和乙醛為起始原料制備1，3-丁二烯的合成路線________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。14．高分子G在電子科技的前沿領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。利用芳香烴A合成G的一種路線如圖所示。請(qǐng)回答下列問題：（1）B的化學(xué)名稱為；C中所含官能團(tuán)的名稱為。（2）反應(yīng)②和③的反應(yīng)類型分別為、。（3）若用芳香烴A制備，所需試劑和條件分別為。（4）反應(yīng)⑥的化學(xué)方程式為_______________________________________________________________________________________________________________________。（5）M為A的鏈狀同分異構(gòu)體，其中存在順反異構(gòu)現(xiàn)象的順式M的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。（6）苯環(huán)上有2個(gè)取代基的D的同分異構(gòu)體有種（不考慮立體異構(gòu)）。（7）參考上述合成路線和信息，設(shè)計(jì)以A和CH3Cl為原料制備的合成路線（無機(jī)試劑任選）。課時(shí)作業(yè)（二十）1．解析：該電池放電時(shí)，鋰電池為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)Li＋移向正極，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電池中的電解液不能用稀鹽酸，因?yàn)長(zhǎng)i與HCl反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，電池的正極即為電解池的陽極，D正確。答案：D2．解析：由逆合成分析法可推知故選C。答案：C3．解析：碳酸甲乙酯在酸性條件下水解生成甲醇、乙醇和碳酸，C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C4．答案：B5．解析：碳酸乙烯酯作為傳統(tǒng)鋰離子電池的離子導(dǎo)體的組成成分起到了有機(jī)溶劑的作用，即溶解鋰鹽，而鋰鹽為無機(jī)化合物，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由碳酸乙烯酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知其官能團(tuán)只有酯基，B項(xiàng)正確；在鋰離子電池的離子導(dǎo)體中，碳酸乙烯酯為溶解鋰鹽的有機(jī)溶劑，是離子導(dǎo)體的一部分，本身并不導(dǎo)電，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由題干給出的制備碳酸乙烯酯的反應(yīng)可知，該反應(yīng)為化合反應(yīng)，原子利用率為100%，D項(xiàng)正確。答案：AC6．解析：有機(jī)高聚物中含有的化學(xué)鍵有極性鍵和非極性鍵，氫鍵屬于分子間作用力，不屬于化學(xué)鍵，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B7．解析：對(duì)比反應(yīng)①的反應(yīng)物和生成物，可知反應(yīng)①是一個(gè)碳鏈增長(zhǎng)的反應(yīng)，A項(xiàng)正確；反應(yīng)②是醛基被還原為羥基，在一定條件下，醛基與H2加成可得到羥基，B項(xiàng)正確；反應(yīng)③是酯化反應(yīng)，反應(yīng)條件是濃硫酸和加熱，C項(xiàng)正確；反應(yīng)③有水生成，故該合成工藝的原子利用率小于100%，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：D8．解析：充電時(shí)，根據(jù)電解原理，原電池的負(fù)極即為電解池的陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。答案：D9．解析：電子可以沿著共軛的碳碳雙鍵進(jìn)行傳遞，聚-3，4-乙烯二氧噻吩（）中含有共軛碳碳雙鍵，故可能導(dǎo)電，A正確；根據(jù)原子守恒，題述合成3，4-乙烯二氧噻吩時(shí)，還應(yīng)該有CH3OH和HCl生成，原子利用率小于100%，B錯(cuò)誤；根據(jù)題意，聚-3，4-乙烯二氧噻吩的合成是在Fe3＋誘導(dǎo)下完成的，F(xiàn)e3＋是生成此高聚物的催化劑，C正確；3，4-乙烯二氧噻吩中含有共軛碳碳雙鍵，可以與H2發(fā)生1，4-加成反應(yīng)，D正確。答案：B10．解析：由VC-PMHS的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，VC-PMHS為高分子化合物，A項(xiàng)正確。對(duì)比步驟①的反應(yīng)物與生成物的結(jié)構(gòu)可知，該反應(yīng)可以看出中2個(gè)羥基H原子被取代，除生成目標(biāo)產(chǎn)物CECA外，還生成2分子的乙醇，該反應(yīng)為取代反應(yīng)，B項(xiàng)正確。對(duì)比步驟②的反應(yīng)物和生成物，可知該反應(yīng)為加成反應(yīng)，且該反應(yīng)的原子利用率為100%，符合“綠色化學(xué)”的思想，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。答案：C11．答案：①CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化劑))CH3CH2OH②2CH3CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5(△))2CH3CHO＋2H2O⑤CH3CH=CHCHO＋2H2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH3CH2CH2CH2OH12．解析：因反應(yīng)的原子利用率均為100%，故對(duì)比反應(yīng)①前后所給出的物質(zhì)，可知Ⅰ為CO2；對(duì)比反應(yīng)②前后所給出的物質(zhì)，可知該反應(yīng)為取代反應(yīng)，生成物Ⅱ?yàn)?。答案：二氧化碳取代反?yīng)13．解析：（1）分子式為C2H2的有機(jī)物只有乙炔，由B后面的物質(zhì)推斷B為CH3COOH=CH2，含有的官能團(tuán)為碳碳雙鍵、酯基。（2）①為乙炔和乙酸的加成反應(yīng)，⑦為羥基的消去反應(yīng)。（3）反應(yīng)③為酯的水解反應(yīng)，生成和乙酸，由產(chǎn)物可知C為，根據(jù)產(chǎn)物的名稱可知D為丁醛CH3CH2CH2CHO。（4）根據(jù)雙鍵中6原子共面的規(guī)律，凡是和雙鍵直接相連的原子均可共面，相連甲基上的3個(gè)氫原子最多只有1個(gè)可共面，可知最多有11個(gè)原子共平面。順式結(jié)構(gòu)是指兩個(gè)相同的原子或原子團(tuán)在雙鍵的同一側(cè)。（5）與A具有相同的官能團(tuán)是三鍵，相當(dāng)于在5個(gè)碳原子上放三鍵，先寫5個(gè)碳原子的碳骨架，再加上三鍵，符合條件的有三種。（6）根據(jù)上述反應(yīng)⑤⑥⑦可知，先讓乙炔和乙醛發(fā)生加成反應(yīng)生成，再把三鍵變?yōu)殡p鍵，最后羥基消去即可。答案：（1）乙炔碳碳雙鍵、酯基（2）加成反應(yīng)消去反應(yīng)14．解析：A的分子式為C6H6，一定條件下反應(yīng)生成對(duì)二硝基苯，所以A為；根據(jù)A生成D的反應(yīng)條件可知該反應(yīng)與題目所給信息反應(yīng)類似，所以D中苯環(huán)上含有甲基，之后甲基被氧化為羧基得到E，根據(jù)F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知E分子中應(yīng)含有4個(gè)羧基，則D分子中含有4個(gè)甲基，D為，E為。（1）B分子中含有兩個(gè)處于對(duì)位的硝基，所以名稱為對(duì)二硝基苯或1，4-二硝基苯；根據(jù)C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知其官能團(tuán)為氨基。（2）反應(yīng)②為還原反應(yīng)，反應(yīng)③中苯環(huán)上的氫原子被甲基代替，為取代反應(yīng)。（3）A為，與濃硝酸、濃硫酸混合加熱至50～60℃生成硝基苯。（4）根據(jù)C、F、G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知C和F脫水縮合生成G，化學(xué)方程式為。（5）A為C6H6，不飽和度為4，其同分異構(gòu)體若存在順反異構(gòu)現(xiàn)象，則含有碳碳雙鍵，且雙鍵上的兩個(gè)碳原子分別連接兩個(gè)不同的原子或原子團(tuán)，則鏈狀分子中應(yīng)含有兩個(gè)碳碳雙鍵和一個(gè)碳碳三鍵，符合條件的M為CH≡C—CH=CH