2020年10月19日A-level化学U4考试解析_A-Level

今天的10月A-level考试不知道大家考得怎样呢？小编今天为大家带来了2020年10月19日A-level化学的U4考试解析。

C。考察follow rate的方法，注意题目说的是不合适的选项。因为反应中H+浓度始终不变所以titration并不合适。

B。考察通过initial rate的方法确定物质的order。对比实验1&2，[Z] x 2，rate x 22，所以Z is 2nd order；对比实验2&3，[Y] x 1/2, rate x (1/2)0, Y is 0 order.

B。考察通过c-t图寻找half-life (time taken for [cis-platin] to half)，找图线纵坐标为10所对应的横坐标，读数为460，注意每个小格子对应数值为20min。

a) A。考察rate equation的单位和物质的order。overall order是2，B错；rate可以定义为 △c/ △t，所以单位是 mol dm-3 s-1，C错；[CH3COCH3]是1st order，但I-没有出现在rate equation，[I-]不会影响rate，D错。

b) D。考察rate和rate constant的影响因素，注意题目说的是不正确的选项。rate和rate constant都随T增加而增加，A&B正确；OH-的添加会减少 [H+]，[H+]降低会降低反应速率，C正确；D错误。

D。考察rate equation和halogenoalkane 水解 SN1，SN2机理和有机物命名。因为rate equation是unimolecular所以是SN1，所以反应物应该是tertiary halogenoalkane。

B。考察total entropy change表达式。题目已知该反应为exothermic，△H < 0，A错；△Ssurrounding = - △H/ T， △Ssurrounding > 0，B对；反应中 gas produced from solid 所以△Ssystem > 0, C错；△Stotal= △Ssystem+△Ssurrounding，△Ssurrounding和△Ssystem 都> 0， △Stotal > 0，D错。

A。考察平衡常数和反应方程系数的变化关系。Kc表示的方程系数为Kc’的两倍所以Kc= (Kc’)2, 或者分别写出表达式Kc=[H2] [I2]/ [HI]2, Kc’= [H2]1/2 [I2]1/2/ [HI] = Kc1/2

B。考察buffer solution 的pH值计算。pH= pKa+lg[salt]/[acid] = 4.77+(-0.3)= 4.47.

a) D。考察titration curve的形状。题中一个反应物是ethanoic acid，为弱酸，浓度为0.1mol dm-3，所以pH值为2-3之间只有D符合。

b) C。考察end-point的定义，为vertical range的中间点。只有C的中点pH < 7。

c) A。考察indicator的选取，合适的指示剂的pH range 需要完全被包含在vertical range中。

10.

A。考察nucleophilic addition的反应机理。curly arrow需要由nucleophile CN-的lone pair指向带部分正电荷的C，然后由C=O的双键指向带部分负电荷的O。

11.

B。考察iodoform鉴定里有机物的分子方程式。注意ketone和I2在酸性环境下发生iodination，在碱性环境下发生iodoform。

12.

C。考察acyl chloride和amine产生amide的反应方程，和有机物命名。注意题目是不可能产生哪个物质。因为使用的是methylamine所以产物不可能是C。因为会有deprotonation所以会产生HCl，又因为amine有lone pair所以可以和HCl反应生成B。

13.

C。考察percentage by mass的计算。可以先把structural formula转化成molecular formula，A是C2H4O2，B是C3H6O2，C是C4H8O2，D也是C3H6O2。所以排除B，D。A为40%，C为54.5%。

14.

B。考察carbonyl和carboxylic acid的反应。能和Mg发生反应一定是carboxylic acid或者alcohol，但alcohol不可以被LiAlH4还原。

15.

a) C。考察tertiary alcohol和ketone的鉴定。A只对aldehyde有现象，所以不可以区分alcohol和ketone；B可以对primary和secondary alcohol有现象，而题中是tertiary alcohol和ketone所以都没有现象；C可以对aldehyde和ketone的C=O有现象，所以可以区分alcohol和ketone。两个物质都可以溶解于水因为都可以和水形成H键，所以D不可以区分。

b) B。考察tertiary alcohol和primary alcohol的鉴定。所以选B。

c) D。考察tertiary alcohol和aldehyde的鉴定。注意题目问的是不可以区分二者的方式。A对aldehyde有现象，对tertiary alcohol无现象；B对aldehyde有现象，对tertiary alcohol无现象；C对aldehyde有现象，对tertiary alcohol无现象；两个物质都可以溶解于水因为都可以和水形成H键，所以D不可以区分。

16.

ⅰ)

考察Born-Harber圈每一步能量变化的含义

• △H3: Ca(g) + Cl2(g)

• △H4: Ca(g) + 2Cl(g)

• △H5: Ca+(g) + 2Cl(g) + e-

• △H6: Ca2+(g) + 2Cl(g) + 2e-

ⅱ)

考察Born-Harber圈求值，注意Cl的相关项x 2，注意代数时正负号。

• △H1= △H2 + △H3 + △H4 +△H5 + △H6 + △H7

• -795.8 = 178.2 + 2 x 121.7 + 590 + 2nd I.E. + (- 348.8 x 2) + (- 2258)

• 2nd I.E. = 1148.2 kJ mol-1

b) 考察lattice energy理论值和实际值的差别。

• Theoretical value is calculated based on electrostatic model, but CaCl2 has covalent character

• Because Ca2+ has large charge density, hence strong polarising power which could distort Cl-

• So more energy is needed to break the ionic lattice in CaCl2.

c) 注意审题，题目考察的group 2 theoretical lattice energy的变化趋势，这是静电模型得出的值，也就是与离子键强度直接相关。

• Charge of the cation remains the same

• But size of cation increases on descending the group

• So ionic bond is getting weaker, therefore less energy is needed to break the lattice

d) 考察enthalpy change of solution的计算。注意Cl的相关项 x 2。

• △Hsolution= △Hhydration[Ca2+] + 2 x △Hhydration[Cl-] - △Hlattice

• = -1650 + 2 x (-364) - (-2258) = -120 kJ mol-1

17.

a) C5H10O2中C：H比为2，所以一定有双键或环；A, B, C, D都能和Na2CO3反应生成 CO2，所以都是carboxylic acid；A为直链；B在NMR只有两个peak所以只有2种H环境，所以除了-COOH里的H，其他9个H在相同环境，且peak为singlet所以neighbouring C上没有H；C有chiral centre所以branch在2号位；D没有chiral centre所以branch在3号位。

ⅰ) 考察NMR，isomer E有4个H的环境，a环境有3个H，所以b是2，c是2，d是3；a和b都是O-C-H，所以chemical shift相同；c和d都是O=C-C-H，所以chemical shift都是1.8-3.0；b和c的neighbouring C上有2个H，所以都是triplet；d的neighbouring C上没有H，所以是singlet。

图片

ⅱ)

ⅲ) 考察13C NMR，因为E里有5种不同环境的C，所以NMR有

• 5 peaks

d) F是ester，并且由V和W生成；V的IR有 broad adsorption在3050 cm-1，因为carboxylic acid的O-H，同时IR有 adsorption在1720 cm-1，因为carboxylic acid的C=O，所以V是carboxylic acid；因此W必定为alcohol，已知W可以由propanal直接制得，因此W为propanol，F一共有5个C，所以V为ethanoic acid，因此W为propyl ethanoate。

ⅰ) Dd

• V: ethanoic acid, broad adsorption at 3050 cm-1 is due to O-H in carboxylic acid, adsorption at 1720 cm-1 is due to C=O in carboxylic acid. Since W has 3 carbons, V has 2 carbons.

• W: propanol, since V is carboxylic acid, W must be alcohol, as W can be prepared from propanal, W must be propanol.

• F: propyl ethanoate, has pear smell so it is a product of esterification of propanol and ethanoic acid.

ⅱ) 考察aldehyde的还原反应，需要写清reagent和condition。

• LiAlH4 in dry ether

ⅲ) 考察esterification sulfuric acid的作用。

• catalyst

e) 考察boiling point的比较。注意比对的是A (carboxylic acid)，E (ether+ketone)和F (ester)

• A has highest boiling point

• Because only A could form hydrogen bond which is the strongest intermolecular force, so more energy is needed to overcome the force.

A, E and F has same number of electrons so similar London force.

18.

ⅰ) 考察pH和Kw相关计算

• [H+] = 10-pH = 10-1.125=7.5 x 10-2 mol dm-3

• [OH-] = Kw / [H+] = 1 x 10-14 / 7.5 x 10-2 = 1.33 x 10-13 mol dm-3

ⅱ) 考察pH相关计算。初始状态pH为1.125，体积为25cm3，可推算nH+ ，因为稀释前后n不变，所以稀释后的体积可由稀释后的[H+] 以及n求得。注意题目要求体积的增加量而不是总体积。

• nH+ when pH = 1.125 is [H+] x V = 7.5 x 10-2 x 25 x 10-3 = 1.875 x 10-3 mol

• [H+] when pH=1.5 is 10-1.5=3.16x10-2 mol dm-3

• V = n / [H+] = 1.875 x 10-3 / 3.16 x 10-2 = 59.3 cm3

• V added is 59.3 - 25 = 34.2 cm3

ⅰ) 考察Brønsted-Lawry acid and base，以及conjugate pair

• Conjugate pair 1: H2PO4-: acid; HPO42-: base

• Conjugate pair 2: H2O: base; H3O+: acid

ⅱ) 考察多元弱酸dissociate第二步很难dissociate的原因

• H+ produced surprise the dissociation of H2PO4-

• pKa of H3PO4 is 2.1, but pKa of H2PO4- is 7.2 so H3PO4 is a stronger acid

ⅰ) 考察Ka的表达式，注意H2O是液体，不需要被写入Ka表达式，另外原方程是H3O+而不是H+

• Ka1 = [ H2PO4-] [H3O+]/ [H3PO4]

ⅱ) 考察pH和Ka1的相关计算

• [H+] = 10-pH = 10-1.2 = 6.3 x 10-2 mol dm-3

• Ka1 = [H2PO4-] [H3O+]/ [H3PO4]

• = [H3O+]2/ [H3PO4] = (6.3 x 10-2) 2/ 0.5 = 7.96 x 10-3

• Unit:mol dm-3

d) 考察buffer solution的工作原理，注意题目只需要分析加入OH-的情况

• H2PO4- and HPO42- are present in large concentration

• When small amount of OH- is added, it deprotonate H2PO4- and form HPO42-,

OH- + H2PO4- —> HPO42- + H2O

• So concentration of [H2PO4-] and [HPO42-] do not change significantly

19.

ⅰ) 考察ΔS⦵system的计算，注意题目提供的是气体的S⦵

• ΔS⦵system = 2 x S⦵[NH3] - S⦵[N2] - 3 x S⦵[H2]

• = 2 x 192.3 - (191.6+ 3 x 130.6) = -198.8 J mol-1K-1

ⅱ) 考察ΔS⦵system 符号的推测

• Yes

• Because 2 mol of gas molecule produced from 4 mole of gas molecule.

ⅲ) 考察ΔS⦵surrounding 的计算，注意温度为700K

• ΔS⦵surrounding = - ΔH/ T

• = -110.2 x 1000/ 700 = 157.4 J mol-1K-1

ⅳ) 考察ΔS⦵total 的计算，注意单位的统一。

• ΔS⦵system = ΔS⦵total - ΔS⦵surrounding = -78.7 - 157.4 = -236.1 J mol-1K-1

ⅴ) 考察温度对速率和反应平衡的影响。题目提示需要从ΔS⦵system 和 ΔS⦵surrounding 的角度分析。注意6分题中6个题目要点都答到得4分，另2分为答题逻辑。

• Advantage: higher T increases rate of reaction

• Because average kinetic energy of molecules increases, so more molecules have energy higher than activation energy

• Disadvantage: higher T decreases yield

• Because for Harber process, ΔH is negative, when T increases, ΔS⦵surrounding becomes less positive

• ΔS⦵total = ΔS⦵system + ΔS⦵surrounding assume ΔS⦵system doesn’t change much, ΔS⦵total becomes less positive

• ΔS⦵total = R ln K, so ln K decreases, therefore K decreases as well which results lower yield

ⅰ) 考察平衡常数Kp，生成物在上，反应物在下，系数变次方。

• Kp = p2NH₃ / pN₂ x p3H₂

ⅱ) 考察平衡常数的计算，已知反应已经在平衡状态下，只需要找出每个气体的partial pressure 带入表达式即可，注意需要标注单位。

• pN2 = 25 atm; pH₂ = 150 atm; pNH₃ = ptotal - (pN₂ + pH₂) = 255 - 25 - 150 = 80 atm

• Kp = p2NH₃ / pN₂ x p3H₂ = (80)2/ (25 x 1503) = 7.59 x 10-5

• Unit: atm-2

ⅲ) 考察压强变化对平衡位置的影响。需要比较Q和K的值。

• When ptotal doubles, partial pressure of each gas doubles,

• Q = 4 x p2NH₃ / 16 pN₂ x p3H₂ = 1/4 Kp

• As Q < Kp, equilibrium shift to left.

01 使用恰当的科学术语

高分答案往往会在适当的情景中使用准确的科学术语，而得分较低的答案科学语言的使用往往是模糊的、不恰当的。

02 重质量而非数量

为确保有足够的答题空间，考官会计算好每道题的答案行数。正常情况下，试卷所给的答题空间都是充足的，除非划掉不正确的答案，否则不会需要额外的答题纸。

回答解释题的时候要注意逻辑性，把知识点串起来！

03 答案不要前后矛盾

答案如果出现前后矛盾的情况，即使是在附加的答题纸上也会丢分。写错了的答案一定要全部划掉，尤其是使用附加答题纸的时候。

04 仔细读题

仔细阅读问题，注意题目中的指令词，针对指令词和题目背景做出准确回答。

确保你回答的是题目所问的问题，而不是你希望被问到的问题。

05 应用实验知识

把实验操作知识应用到新的环境中去。实验类题目会要求学生把在实验活动中学到的实验知识应用到以前没遇到过的新情况中。

因而这类题目要灵活运用，而不是简单地背诵在课堂上所做的实验。

06 写出做题步骤

写出所有解题的中间步骤，没有解题步骤考官无法给分。多步骤的计算题，垂直向下竖着写解题过程，模糊或者条理不清楚的答案很容易失分。

07 全面回答问题

在答题以前要仔细读题，读两遍，确保自己回答了问题的所有部分。

08 把控好时间

考试时不要着急，答题前多花点时间理解题目中所给数据的性质，避免犯一些马虎错误。

09 保持字迹清晰

考试时注意书写。一定要让考官能够看懂你的答案，否则一定会丢分。

10 难题放到最后

遇到不会的题目，继续往下做，最后再解决难题。

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2020年10月19日A-level化学U4考试解析

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