《2026年新高考5年真题高中化学全一册通用版湖南专版》

1. [2025·云南卷,16T,14分]三氟甲基亚磺酸锂($M_{r} = 140$)是我国科学家通过人工智能设计开发的一种锂离子电池补锂剂，其合成原理如下：

实验步骤如下：

Ⅰ.向A中加入3.5 g $\mathrm{NaHCO_{3}}$、5.2 g $\mathrm{Na_{2}SO_{3}}$和20.0 mL蒸馏水，搅拌下逐滴加入2.1 mL(3.3 g)三氟甲磺酰氯($M_{r} = 168.5$)，有气泡产生(装置如右图，夹持及加热装置省略)。80 ℃下反应3 h后，减压蒸除溶剂得浅黄色固体。
Ⅱ.向上述所得固体中加入10.0 mL四氢呋喃(THF)，充分搅拌后，加入无水$\mathrm{Na_{2}SO_{4}}$，振荡，抽滤、洗涤。将所得滤液减压蒸除THF，得黏稠状固体。加入适量乙醇进行重结晶。
Ⅲ.将所得三氟甲基亚磺酸钠和3.0 mL THF加入圆底烧瓶中，搅拌溶解后逐滴加入足量浓盐酸，析出白色固体。抽滤、洗涤。
Ⅳ.将滤液转入圆底烧瓶中，加入2.0 mL蒸馏水和过量LiOH。室温搅拌反应1 h后，减压蒸除溶剂，得粗产品。加入适量乙醇进行重结晶，得产品1.1 g。
已知：THF是一种有机溶剂，与水任意比互溶。
回答下列问题：
(1)仪器A的名称为三颈烧瓶，冷凝管中冷却水应从b(填“b”或“c”)口通入。
(2)步骤Ⅰ反应中有气泡产生，其主要成分为$\mathrm{CO_2}$。
(3)步骤Ⅱ中第一次洗涤的目的是将吸附在滤渣上的三氟甲基亚磺酸钠尽可能全部转入滤液中，提高产率。
(4)步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式为$\xlongequal{\mathrm{THF}}$ +$\mathrm{NaCl}\downarrow$，判断加入浓盐酸已足量的方法为将混合物静置，向上层清液中滴加浓盐酸，若无白色沉淀产生，则浓盐酸已足量。
(5)步骤Ⅳ中加入蒸馏水的作用是增大$\mathrm{LiOH}$的溶解度，使反应物充分接触，加快反应速率，使反应更充分。
(6)三氟甲基亚磺酸锂的产率为$\frac{1.1}{140×3.3}×100\%$(列出计算式即可)。

答案：
1.参考答案
(1)三颈烧瓶　b　
(2)$\mathrm{CO_2}$　
(3)将吸附在滤渣上的三氟甲基亚磺酸钠尽可能全部转入滤液中，提高产率
(4)$\xlongequal{\mathrm{THF}}$ +$\mathrm{NaCl}\downarrow$　将混合物静置，向上层清液中滴加浓盐酸，若无白色沉淀产生，则浓盐酸已足量　
(5)增大$\mathrm{LiOH}$的溶解度，使反应物充分接触，加快反应速率，使反应更充分　
(6)$\frac{1.1}{140×3.3}×100\%$
命题意图本题以三氟甲基亚磺酸锂的合成实验为情境，考查步骤分析、产率计算等知识，体现了“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养。
解题思路
(2)$\mathrm{A}$中$\mathrm{Na_2SO_3}$与三氟甲磺酰氯生成了三氟甲基亚磺酸钠、$\mathrm{Na_2SO_4}$和$\mathrm{HCl}$，$\mathrm{NaHCO_3}$与$\mathrm{HCl}$反应生成$\mathrm{CO_2}$，所以有气泡产生。
(4)将所得三氟甲基亚磺酸钠和$3.0\ \mathrm{mL}\ \mathrm{THF}$加入圆底烧瓶中，搅拌溶解后逐滴加入足量浓盐酸，发生反应的化学方程式为$\xlongequal{\mathrm{THF}}$ +$\mathrm{NaCl}\downarrow$，析出白色固体为$\mathrm{NaCl}$。
(6)三氟甲磺酰氯少量，理论上消耗的三氟甲磺酰氯与生成的三氟甲基亚磺酸锂的物质的量之比为$1:1$，三氟甲基亚磺酸锂的理论产量为$\frac{140×3.3}{168.5}\ \mathrm{g}$，产率为$\frac{1.1}{140×3.3}×100\%$。

2. [2025·黑龙江卷,17T,13分]某实验小组采用如下方案实现了对甲基苯甲酸的绿色制备。
反应：
步骤：
Ⅰ.向反应管中加入0.12 g对甲基苯甲醛和1.0 mL丙酮，光照，连续监测反应进程。
Ⅱ.5 h时，监测结果显示反应基本结束，蒸去溶剂丙酮，加入过量稀NaOH溶液，充分反应后，用乙酸乙酯洗涤，弃去有机层。
Ⅲ.用稀盐酸调节水层pH = 1后，再用乙酸乙酯萃取。
Ⅳ.用饱和食盐水洗涤有机层，无水$\mathrm{Na_{2}SO_{4}}$干燥，过滤，蒸去溶剂，得目标产物。
回答下列问题：
(1)相比$\mathrm{KMnO_{4}}$作氧化剂，该制备反应的优点为利用空气作氧化剂绿色环保、避免甲基同时被$\mathrm{KMnO_4}$氧化(答出2条即可)。
(2)根据反应液的核磁共振氢谱(已去除溶剂H的吸收峰，谱图中无羧基H的吸收峰)监测反应进程如下图。已知峰面积比a : b : c : d = 1 : 2 : 2 : 3,a : a′ = 2 : 1。反应2 h时，对甲基苯甲醛转化率约为$50$%。

(3)步骤Ⅱ中使用乙酸乙酯洗涤的目的是除去未反应完的，便于分离出产品。
(4)步骤Ⅲ中反应的离子方程式为$\mathrm{H^++OH^-=H_2O}$、$\mathrm{O}^{-}$ +$\mathrm{H^+}$→$\mathrm{OOH}$。
(5)用同位素示踪法确定产物羧基O的来源。丙酮易挥发，为保证$^{18}\mathrm{O}_{2}$气氛，通$^{18}\mathrm{O}_{2}$前，需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气中和溶剂中)的$^{16}\mathrm{O}_{2}$，操作顺序为：①→②→③→①④(填标号)，重复后四步操作数次。


同位素示踪结果如下表所示，则目标产物中羧基O来源于醛基和$\mathrm{O_2}$。

答案：
2.参考答案
(1)利用空气作氧化剂绿色环保　避免甲基同时被$\mathrm{KMnO_4}$氧化　
(2)$50$
(3)除去未反应完的，便于分离出产品
(4)$\mathrm{H^++OH^-=H_2O}$ $\mathrm{O}^{-}$ +$\mathrm{H^+}$→$\mathrm{OOH}$　
(5)③　①④　$\mathrm{O_2}$
命题意图本题以对甲基苯甲酸的绿色制备实验为情境，并与核磁共振氢谱、同位素示踪法相结合，考查实验操作与目的、转化率计算等知识，体现了“科学探究与创新意识”等化学学科核心素养。
解题思路
(2)起始$0\ \mathrm{h}$时，反应液中只有，$5\ \mathrm{h}$时反应基本结束，此时a峰消失，说明a对应的是中$\mathrm{H}$的化学位移，峰面积之比为不同化学环境的氢的物质的量之比。反应过程中转化为，谱图中无羧基$\mathrm{H}$的吸收峰，则反应$2\ \mathrm{h}$时，$a:a'=2:1$，说明$2\ \mathrm{h}$时反应液中剩余的的物质的量是起始物质的量的$\frac{1}{2}$，即反应$2\ \mathrm{h}$转化的的物质的量是起始物质的量的$\frac{1}{2}$，对甲基苯甲醛转化率约为$50\%$。
(3)蒸去溶剂丙酮后，加入过量稀$\mathrm{NaOH}$溶液将对甲基苯甲酸转化为对甲基苯甲酸钠进入水层，则充分反应后，用乙酸乙酯洗涤的目的是除去未反应完的，便于分离出产品。
(5)为保证$^{18}\mathrm{O_2}$气氛，通$^{18}\mathrm{O_2}$前，需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气中和溶剂中)的$^{16}\mathrm{O_2}$，由于丙酮易挥发，故应先用液氮冷冻丙酮，再抽出$^{16}\mathrm{O_2}$，然后关闭阀门，恢复室温，使$^{18}\mathrm{O_2}$排出，所以操作顺序为①→②→③→①→④，重复后四步操作数次。使用$^{18}\mathrm{O_2}$、$\mathrm{CH_3CO^{18}OCH_3}$得到的目标产物相对分子质量为$138$，使用空气、$\mathrm{CH_3CO^{18}OCH_3}$得到的目标产物相对分子质量为$136$，说明目标产物中羧基$\mathrm{O}$来源于醛基和氧气。