精品解析：上海市复旦大学附属中学2023-2024学年高三上学期期中考试化学试题

上海市复旦大学附属中学2023-2024学年高三上学期期中等级性考试 化学试题 (本试卷共五道大题，38小题，时间60min，满分100分) 可能用到的相对原子质量：C-12，O-16，Na-23，Mg-24，S-32，Mn-55，Fe-56 一、氢气的制备与储存 (本题共20分) 氢能是一种重要能源，氢气的制备与储存是研究热点。 1. 甲醇水蒸气催化重整是当前制取清洁能源氢气的主要方法，其原理为：CH3OH(g) + H2O(g)CO2(g) + 3H2(g) ΔH，该反应历程如下，写出决速步的化学方程式___________。 2. C60可用作储氢材料。继C60后，科学家又合成了Si60、N60，它们的结构相似，下列有关说法正确的是 足球烯C60 A. C60、Si60、N60都属于共价晶体 B. C60、Si60、N60分子内共用电子对数目相同 C. N60结构中只存在键，而C60结构中既有键又有键 D. 已知金刚石中C-C键长154pm，C60中C-C键长140~145pm，故C60熔点高于金刚石 3. 铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一，其晶胞结构如图所示。 （1）距离Mg原子最近的Fe原子个数是___________。 （2）若该晶胞的晶胞边长为d nm，则该合金的密度为___________。(不用化简) （3）若该晶体储氢时，H2分子在晶胞的体心和棱心位置，则含Mg 48g的该储氢合金可储存标准状况下H2的体积约为___________L。 4. 科学家发明了一种新型Zn-CO2水介质电池，可将CO2转化为储氢物质甲酸。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料。下列说法错误的是 A. 电解质溶液作用是让电子在电池内通过，形成闭合的回路 B. 充电时，阴极反应为 C. 放电时，生成1mol HCOOH，转移电子数为2NA个 D. 放电时，正极溶液中pH降低 5. 镧镍合金是一种良好储氢材料，向体积恒定的密闭容器中充入氢气发生如下反应：LaNi5(s) + 3H2(g) LaNi5H6(s) ∆H<0，H2的平衡转化率与其初始充入物质的量(n)、反应温度(T)的关系如图1所示；一定温度下，容器内的压强(p)随时间(t)的变化关系如图2所示。 （1）图1中H2初始充入量由大到小的是___________。 （2）若保持温度不变，在时刻将容器的容积压缩至原来的一半，并在时刻达到平衡。请在图2中画出相应的变化曲线________。 二、含硫废水、废气的处理(本题共18分) 6. Ⅰ.石油天然气开采和炼制过程中会产生大量含硫废水(其中S元素的主要化合价是-2价)，对设备、环境等造成严重危害。已知：常温下H2S溶解度为1∶2.6(体积)。下图为常温下H2S、HS-、S2-在水溶液中的物质的量分数随pH变化的分布曲线，回答下列问题： （1）由图判断，H2S的一级电离平衡常数为Ka1=___________。 （2）25℃，HS-电离程度小于水解程度，依据是：___________。 （3）以酚酞为指示剂，将NaOH溶液滴入H2S溶液中，滴定终点的离子方程式是___________。 （4）向pH≈9的含硫废水中加入适量Cu2+的溶液，产生黑色沉淀且溶液的pH降低。用平衡移动的原理解释溶液pH降低的原因：___________。 Ⅱ.氧化还原法处理含HS-的废水：向含HS-的废水中加入一定浓度的Na2SO3溶液，加适量酸，溶液产生淡黄色沉淀。 （5）反应的离子方程式是___________。 （6）不同pH时，硫化物去除率随时间的变化曲线如图所示。试分析本工艺选择控制体系的pH≈6，而不是去除率更高的pH=3的主要原因：___________。 （7）处理某废气中的H2S，是将废气与空气混合通入FeCl2、CuCl2、FeCl3的混合液中，其转化的流程如图所示。下列说法正确的是___________ A. 转化过程中参与循环的离子只有Fe2+ B. 转化过程有四种元素的化合价发生了变化 C. 过程Ⅲ中发生的反应为CuS+2Fe3+=S+2Fe2++Cu2+ D. 氧化性由强到弱的顺序：O2 >Fe3+> S （8）催化重整法处理H2S。Fe2O3可以用作脱除H2S的催化剂，脱除过程如图所示。 Fe2O3脱除H2S时需先进行吸附。按图乙方式进行吸附，其吸附能力比按图甲强，请从结构角度解释其原因___________。 三、NOx的综合治理 (本题共22分) 7. 以NOx为主要成分的雾霾综合治理是当前重要的研究课题，其中汽车尾气的处理尤为重要。请回答下列问题： （1）某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”，能高选择性吸附NO2。废气中的NO2被吸附后，经处理能全部转化为HNO