精品解析：上海市华东师范大学附属东昌中学2023-2024学年高二下学期期中考试 化学试卷

华东师范大学附属东昌中学 2023学年度第二学期高二化学(等级)期中试卷 (本卷满分100分考试时间60分钟) 说明： 1.本试卷分试题部分和答题纸，答案均做在答题纸上，做在试卷上无效。 2.本试卷选择类试题中，标注“不定项”的试题，每小题有1~2个正确选项，只有1个正确选项的，多选不给分，有2个正确选项的，漏选1个给一半分，错选不给分；未特别标注的试题，每小题只有1个正确选项。 3.可能用到的相对原子质量：H-1；C-12；N-14；O-16 【引言】化学反应在发生物质变化的同时，常常伴有能量的变化。其中，化学能与热能之间的转化是化学反应能量变化中最常见的一种。热能是我们生产生活所必需的能量，我们不仅要提高能源利用率，还要注重促进社会可持续发展。 一、认识反应热(本题共17分) 1. 为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置： （1）上述装置中，不能用来证明“锌和稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是___________(填序号)。 （2）某同学选用装置I进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管里加入适量氢氧化钡晶体与氯化铵固体搅拌反应，U形管中可观察到的现象是___________。 （3）除了图示某些装置，还有其它方法能证明超氧化钾粉末与水的反应是放热反应还是吸热反应：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到棉花燃烧，则说明该反应是___________反应(填“放热”或“吸热”)。 2. 在保温杯式量热计中(见图)。将100mL、0.500mol·L-1CH3COOH溶液与100mL、0.55mol·L-1NaOH溶液混合，体温度从298.2K升高到301.2K，CH3COONa溶液比热容c=4.2J·g-1·K-1，溶液的密度为1g·cm-3.(已知：反应放出的热量Q=cm△t) （1）通过计算，写出CH3COOH中和反应热方程式___________。 （2）实验中NaOH溶液过量的目的是___________。 （3）CH3COOH中和热的文献值为-56.1kJ·mol-1，你认为(1)中测得的热量偏小的可能原因是___________。 （4）你认为CH3COOH与NaOH中和反应的ΔH1和HCl与NaOH中和反应的ΔH2相比，___________(填“ΔH1”“ΔH2”或“一样”)大，原因是___________。 二、认识能源(本题共25分) 3. 能源是国民经济发展的重要基础。请根据所学知识回答下列问题： Ⅰ．家用天然气的成分主要为。 （1）已知的燃烧热为，则的热值是___________。(单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量称为该燃料的热值，结果保留一位小数) Ⅱ．2023年9月23日20时许，第19届亚运会在杭州奥体中心“大莲花”盛大开幕。此次杭州亚运会主火炬的燃料首次使用废碳再生的绿色甲醇，实现了循环内的零排放。我国科学家在含铂高效催化剂作用下把二氧化碳高效转化为清洁液态燃料——甲醇。 该法利用制取甲醇的有关化学反应如下： ① ② ③ 已知反应①中相关的化学键键能数据如下： 化学键 C-C C-H H-H C-O H-O 键能/ 348 413 436 358 463 （2）由此计算断开键需要吸收___________kJ的能量(甲醇的结构式为)；__________。 Ⅲ．氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。 （3）制备方法Ⅰ：已知工业上某反应可用于制备氢气，它的平衡常数表达式为：，则所对应的化学方程式为___________。 （4）制备方法Ⅱ：十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“”的脱氢过程释放氢气。已知： 反应Ⅰ： 活化能为 反应Ⅱ： 活化能为 且 ①有利于提高上述反应平衡转化率的条件是___________。 A．低温低压 B．高温高压 C．低温高压 D．高温低压 ②下列选项对应的示意图中，能正确表示“”的“能量—反应过程”的是___________。 ． B． C． D． 从图中可知，反应___________(填Ⅰ或Ⅱ)是决速反应。 制备方法Ⅲ：已知在298K和100kPa的条件下，液态水分解生成氢气：。 ③下图为该反应的能量变化示意图，而在实际生产生活中常会使用催化剂，例如，那么图中A点将___________(填“升高”、“降低”或“不变”)，原因是___________。 ④反应焓变的数据如下：在等压条件下，，由此可计算得上述反应的为___________。又知该反应，那么该反应在298K条件下能否自发进行，原因是___________。 （5）试从绿色化学的角度比较并评价直接电解海水与太阳能(作催化剂)分解淡水两种制备氢气的方案___________。 三、节省能源(本题共36分) 工业合成氨技术开创了人工固氮的重要途径，但能耗高、碳排放量大。开发温和条件下合成氨的新工艺意义重大。 4. 将大气中游离态的氨转为化合态的过程称为氮的固定。下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。 反应 大气固氮 工业固氮 温度/℃ 27 2000 25 400 450 K 0.1 0.507 0.152 （1）分析数据可知：大气固氮反应属于___________(填“吸热”或“放热”)反应，人类不适合大规模模拟大气固氮的原因是___________。 （2）已知在400℃时，的，则400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应___________(填：>、<、=、不能确定)，原因是___________。 （3）欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时的体积百分数增加，可采取的正确措施是___________。 A. 缩小体积增大压强 B. 升高温度 C. 加催化剂 D. 使氨气液化移走 5. 为模拟上述工业合成氨的过程，时向填充有催化剂、体积为2L的刚性容器中充入一定量的和合成氨，实验中测得随时间的变化如表所示： 时间/min 5 10 15 20 25 30 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20 （1）5~15min内的平均反应速率___________ （2）下列情况能说明反应达到平衡状态的是___________。 A. B. 混合气体的相对分子质量不再变化 C. 体积分数不再变化 D. 混合气体的密度保持不变 （3）___________温(填“高”或“低”)有利于提高反应速率，请从碰撞理论的角度加以解释___________。___________温(填“高”或“低”)有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂活性等因素，工业常采用400～500℃。 6. 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了解决方案： ①方案一：双温—双控—双催化剂。通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时，纳米Fe的温度为547℃，而的温度为415℃，解决了温度对合成氨工业反应速率和平衡转化率影响矛盾的问题，其催化合成氨机理如图所示。 （1）该方案的优势是使在___________(填写“热Fe”或“冷Ti”，下同)表面断裂，氨气在___________表面生成、有利于提高合成氨的反应速率和平衡产率。 ②方案二：使用M-LiH复合催化剂。催化剂组成及反应温度对合成氨速率影响如图所示。 （2）下列说法不正确的是___________。 A. 催化剂能够改变反应的焓变 B. 相同条件下，复合催化剂更有利于提高合成氨反应速率 C. 高温下，使用复合催化剂更有利于提高氨的平衡产率 D. 300℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高 （3）无LiH，催化效率最高的金属是___________。 有LiH，反应速率明显增大。文献报道了M—LiH可能的催化过程如下，请完成反应ⅲ： ⅰ．(在M表面解离) ⅱ． ⅲ．___________。 在较低压强、较低温度下合成了，这是合成氨反应研究中的重要突破。 ③方案三：利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。 （4）相比现有工业合成氨，该方法的优点是___________。(任写一条) 7. 合成氨工艺可以进一步优化，实现尿素的合成，简易流程图如下： 合成尿素的反应为： （1）下列关于尿素合成的说法正确的是___________。 A. 及时分离出尿素可促使反应向正反应方向移动 B. 从合成塔出来的混合气体分离出水蒸气后可以循环使用 C. 保持容积不变，充入惰性气体增大压强，可提高反应的反应速率 D. 保持压强不变，降低氨碳比可提高反应中的平衡转化率 （2）若合成尿素的流程中转化率为80%时，100吨氨气为原料能够合成___________吨尿素(保留一位小数)。 四、改变能源组成(本题共22分) 有效地利用现有能源和开发新能源已受到各国的普遍重视。 8. 可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能。例如，加入来生产“无铅汽油”。分子中必存在的原子间连接形式有 A. B. C. D. 9. 降凝剂是指能降低油类凝固点的化学品，一般是高分子有机化合物，降凝剂Ⅰ是两种物质加聚得到的高分子化合物，通常加入油品中以降低凝固点，扩大燃料油品的使用范围，为合成得到降凝剂I，设计了以烯烃A为起始原料的合成路线： 已知：，酮也能发生类似的反应。 请回答下列问题： （1）A的名称___________。B→C的反应条件___________。 （2）C→D的反应类型：___________，F中所含官能团的名称为___________。 （3）E可以在一定条件下合成高聚物J，写出反应的化学方程式___________。 （4）H是一种核磁共振氢谱一组峰的五元环状结构，写出降凝剂Ⅰ的结构简式___________。 （5）F___________(填存在或不存在)顺反异构。它有多种同分异构体，写出同时满足①能与NaOH溶液反应但不能与溶液反应②能使溴水褪色③核磁共振氢谱峰面积之为1∶1∶2∶2三个条件的一种同分异构体___________。 （6）请结合题干信息及第一步提示写出由苯乙醇、乙醇为原料合成的合成路线。(其他无机试剂任选) ___________ 【结语】能源对人类很重要，为了获取增量能源，人类无所不用其极。探索新能源，寻求可替代能源，把工业生产的能耗降至最低，改善能源性能……未来的我们还会继续发挥聪明才智，探索出各式各样让人意想不到的“新”能源。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 华东师范大学附属东昌中学 2023学年度第二学期高二化学(等级)期中试卷 (本卷满分100分考试时间60分钟) 说明： 1.本试卷分试题部分和答题纸，答案均做在答题纸上，做在试卷上无效。 2.本试卷选择类试题中，标注“不定项”的试题，每小题有1~2个正确选项，只有1个正确选项的，多选不给分，有2个正确选项的，漏选1个给一半分，错选不给分；未特别标注的试题，每小题只有1个正确选项。 3.可能用到的相对原子质量：H-1；C-12；N-14；O-16 【引言】化学反应在发生物质变化的同时，常常伴有能量的变化。其中，化学能与热能之间的转化是化学反应能量变化中最常见的一种。热能是我们生产生活所必需的能量，我们不仅要提高能源利用率，还要注重促进社会可持续发展。 一、认识反应热(本题共17分) 1. 为了探究化学能与热能的转化，某实验小组设计了如下三套实验装置： （1）上述装置中，不能用来证明“锌和稀硫酸反应是吸热反应还是放热反应”的是___________(填序号)。 （2）某同学选用装置I进行实验(实验前U形管里液面左右相平)，在甲试管里加入适量氢氧化钡晶体与氯化铵固体搅拌反应，U形管中可观察到的现象是___________。 （3）除了图示某些装置，还有其它方法能证明超氧化钾粉末与水的反应是放热反应还是吸热反应：取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到棉花燃烧，则说明该反应是___________反应(填“放热”或“吸热”)。 【答案】（1）Ⅲ （2）左端液柱升高，右端液柱降低 （3）放热 【解析】 【小问1详解】 装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热还是吸热；装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应放热还是吸热；装置Ⅲ只是一个铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置，不能证明该反应是放热反应还是吸热反应，故答案为：Ⅲ； 【小问2详解】 装置Ⅱ中氢氧化钡与氯化铵固体搅拌反应属于吸热反应，所以锥形瓶中气体遇冷收缩，导致U型管左端液柱升高，右端液柱降低，故答案为：左端液柱升高，右端液柱降低； 【小问3详解】 取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上，向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水，片刻后，若观察到棉花燃烧，可知反应放出热量，该反应为放热反应，故答案为：放热。 2. 在保温杯式量热计中(见图)。将100mL、0.500mol·L-1CH3COOH溶液与100mL、0.55mol·L-1NaOH溶液混合，体温度从298.2K升高到301.2K，CH3COONa溶液比热容c=4.2J·g-1·K-1，溶液的密度为1g·cm-3.(已知：反应放出的热量Q=cm△t) （1）通过计算，写出CH3COOH中和反应热方程式___________。 （2）实验中NaOH溶液过量的目的是___________。 （3）CH3COOH中和热的文献值为-56.1kJ·mol-1，你认为(1)中测得的热量偏小的可能原因是___________。 （4）你认为CH3COOH与NaOH中和反应的ΔH1和HCl与NaOH中和反应的ΔH2相比，___________(填“ΔH1”“ΔH2”或“一样”)大，原因是___________。 【答案】（1）CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) H=-50.4kJ·mol−1 （2）保证醋酸完全被NaOH中和 （3）①量热计的保温瓶效果不好，②酸碱溶液混合不迅速，③温度计不够精确等 （4） ①. H1 ②. 因弱酸CH3COOH电离要吸热 【解析】 【小问1详解】 由题中信息可知，温度差△t=301.2K-298.2K=3.0K，Q=cm△t=4.2J·g-1·K-1×(100mL×1g·cm-3+100mL×1g·cm-3) ×3.0K=2520J=2.52kJ，100mL 0.50mol·L CH3COOH溶液 与100mL 0.55mol·L-1NaOH溶液混合反应，生成水0.05mol，△H==-=-50.4kJ·mol-1，则CH3COOH与NaOH中和反应热方程式为CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) H=-50.4kJ·mol−1；答案为CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) H=-50.4kJ·mol−1。 【小问2详解】 酸和碱反应测中和热时，为了保证一方全部反应，往往需要另一试剂稍稍过量，减少实验误差，所以实验中NaOH过量，为了能保证CH3COOH溶液完全被中和，从而提高实验的准确度；答案为保证醋酸完全被NaOH中和。 【小问3详解】 CH3COOH的中和热的文献值为56.1KJ·mol-1，实际上测定数值偏低，可能原因有①量热计的保温瓶效果不好，②酸碱溶液混合不迅速，③温度计不够精确等；答案为①量热计的保温瓶效果不好，②酸碱溶液混合不迅速，③温度计不够精确等。 【小问4详解】 醋酸是弱酸，电离过程需要吸收能量，所以CH3COOH的中和热与HCl的中和热数值相比，HCl较大，由于△H为负值，则ΔH1大于ΔH2；答案为ΔH1；因弱酸CH3COOH电离要吸热。 二、认识能源(本题共25分) 3. 能源是国民经济发展的重要基础。请根据所学知识回答下列问题： Ⅰ．家用天然气的成分主要为。 （1）已知的燃烧热为，则的热值是___________。(单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量称为该燃料的热值，结果保留一位小数) Ⅱ．2023年9月23日20时许，第19届亚运会在杭州奥体中心“大莲花”盛大开幕。此次杭州亚运会主火炬的燃料首次使用废碳再生的绿色甲醇，实现了循环内的零排放。我国科学家在含铂高效催化剂作用下把二氧化碳高效转化为清洁液态燃料——甲醇。 该法利用制取甲醇的有关化学反应如下： ① ② ③ 已知反应①中相关的化学键键能数据如下： 化学键 C-C C-H H-H C-O H-O 键能/ 348 413 436 358 463 （2）由此计算断开键需要吸收___________kJ的能量(甲醇的结构式为)；__________。 Ⅲ．氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。 （3）制备方法Ⅰ：已知工业上某反应可用于制备氢气，它的平衡常数表达式为：，则所对应的化学方程式为___________。 （4）制备方法Ⅱ：十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“”的脱氢过程释放氢气。已知： 反应Ⅰ： 活化能为 反应Ⅱ： 活化能为 且 ①有利于提高上述反应平衡转化率的条件是___________。 A．低温低压 B．高温高压 C．低温高压 D．高温低压 ②下列选项对应的示意图中，能正确表示“”的“能量—反应过程”的是___________。 ． B． C． D． 从图中可知，反应___________(填Ⅰ或Ⅱ)是决速反应。 制备方法Ⅲ：已知在298K和100kPa的条件下，液态水分解生成氢气：。 ③下图为该反应的能量变化示意图，而在实际生产生活中常会使用催化剂，例如，那么图中A点将___________(填“升高”、“降低”或“不变”)，原因是___________。 ④反应焓变的数据如下：在等压条件下，，由此可计算得上述反应的为___________。又知该反应，那么该反应在298K条件下能否自发进行，原因是___________。 （5）试从绿色化学的角度比较并评价直接电解海水与太阳能(作催化剂)分解淡水两种制备氢气的方案___________。 【答案】（1）55.6 （2） ①. 750 ②. -219.2 （3） （4） ①. D ②. B ③. Ⅰ ④. 降低 ⑤. 催化剂参与化学反应，改变反应的历程，降低反应的活化能 ⑥. +586kJ.mol -1 ⑦. 否 （5）直接电解海水耗能大，还产生污染性气体；太阳能(TiO2作催化剂)分解淡水节能，无污染性气体排放 【解析】 【小问1详解】 单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量称为该燃料的热值，已知的燃烧热为，则的热值是=55.6； 【小问2详解】 二氧化碳的结构式为O=C=O，设C=O键的键能为，根据已知热化学方程式①反应焓变反应物键能之和一生成物键能之和=[2x+3436-(3413+358+463)-(2463)] =-178，解得x=750，即断开1molC=O键需要吸收的能量为750kJ；根据盖斯定律，由①+(②-③) 得：，答案为750；-219.2； 【小问3详解】 平衡常数表达式为生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比，根据平衡常数表达：可知，所对应的化学方程式为； 【小问4详解】 要提高平衡转化率，则需要促进平衡正向移动，由 于题给两个反应均是吸热反应，且正反应均是气体分子数增大的反应，升高温度,平衡向吸热反应方向移动即该反应向正向移动，降低压强，平衡向气体体积增大的方向移动即该反应向正向移动，故应选择高温低压，答案为D； ②A．从图中分析“"的过程能量增加是吸热反应，“”的过程能量减小是放热反应，与事实是△H1>△H2>0两个反应的正反应均为吸热反应不符，A错误； B．从图中分析“”的过程能量增加是吸热反应，"”的过程能量增加也是吸热反应，“”的过程吸收的热量大于“”吸收的热量，与事实是△H1>△H2>0两个反应的正反应均为吸热反应，且反应I吸收的热量大于反应吸收的热量一致，B正确； C．从图中分析“”的过程能量减小是放热反应，"”的过程能量减小也是放热反应，与事实是△H1>△H2>0两个反应的正反应均为吸热反应不符，C错误； D．从图中分析“”的过程能量增加是吸热反应，"”的过程能量增加也是吸热反应，“”的过程吸收的热量小于“”吸收的热量，与事实△H1>△H2>0两个反应的正反应均为吸热反应，且反应I吸收的热量大于反应吸收的热量不符，D错误； 答案为B； 从图中可知，反应Ⅰ正反应的活化能较大，故决速反应为反应Ⅰ； ③催化剂参与化学反应，改变反应的历程，降低反应的活化能，故答案为降低；催化剂参与化学反应，改变反应的历程，降低反应的活化能； ④利用键能和反应热的关系，=生成物物焓变之和-反应物的焓变之和=1956kJ﹒mol -1- 1370kJ﹒mol-1= 586kJ﹒mol- 1，又根据△H - T△S = 586kJ﹒mol-1可判断反应能否自发；-298K(-326.6J.mol-1﹒K-1)>0，故反应不自发，故答案为: +586kJ﹒mol -1；否； 【小问5详解】 直接电解海水耗能大，还产生污染性气体；太阳能(TiO2作催化剂)分解淡水节能，无污染性气体排放，绿色环保，故答案为:直接电解海水耗能大，还产生污染性气体；太阳能(TiO2作催化剂)分解淡水节能，无污染性气体排放。 三、节省能源(本题共36分) 工业合成氨技术开创了人工固氮的重要途径，但能耗高、碳排放量大。开发温和条件下合成氨的新工艺意义重大。 4. 将大气中游离态的氨转为化合态的过程称为氮的固定。下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。 反应 大气固氮 工业固氮 温度/℃ 27 2000 25 400 450 K 0.1 0.507 0.152 （1）分析数据可知：大气固氮反应属于___________(填“吸热”或“放热”)反应，人类不适合大规模模拟大气固氮的原因是___________。 （2）已知在400℃时，的，则400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应___________(填：>、<、=、不能确定)，原因是___________。 （3）欲使得该反应的化学反应速率加快，同时使平衡时的体积百分数增加，可采取的正确措施是___________。 A. 缩小体积增大压强 B. 升高温度 C. 加催化剂 D. 使氨气液化移走 【答案】（1） ①. 吸热 ②. K值小，正向进行的程度小(或转化率低)，不适合大规模生产 （2） ①. = ②. Qc=，反应处于平衡状态，此时v(正)=v(逆) （3）A 【解析】 【小问1详解】 由表格数据可知，对于大气固氮反应而言，温度越高，K越大，说明升高温度，平衡正移，则正反应方向为吸热反应；由表格数据可知，2000℃时，K=0.1，K值很小，则转化率很小，不适合大规模生产，所以人类不适合大规模模拟大气固氮。 【小问2详解】 在400℃时，反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) <0的K=0.5，则400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，反应的Qc= =0.5=K，说明反应达到平衡状态，v(N2)正=v(N2)逆； 【小问3详解】 A．该反应是气体体积减小的反应，缩小体积增大压强，反应速率增大，平衡正向进行，NH3的体积分数增加，A符合题意； B．由表格数据可知，工业固氮时，升高温度，K减小，说明升温平衡逆向移动，则正反应是放热反应，升高温度，反应速率加快，平衡逆向移动使得NH3的体积分数减小，B不符合题意； C．加催化剂可加快化学反应速率，但不改变化学平衡，平衡时NH3的体积分数不变，C不符合题意； D．使氨气液化移走，平衡正向进行，但反应速率减小，D不符合题意； 答案选A。 5. 为模拟上述工业合成氨的过程，时向填充有催化剂、体积为2L的刚性容器中充入一定量的和合成氨，实验中测得随时间的变化如表所示： 时间/min 5 10 15 20 25 30 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20 （1）5~15min内的平均反应速率___________ （2）下列情况能说明反应达到平衡状态的是___________。 A. B. 混合气体的相对分子质量不再变化 C. 体积分数不再变化 D. 混合气体的密度保持不变 （3）___________温(填“高”或“低”)有利于提高反应速率，请从碰撞理论的角度加以解释___________。___________温(填“高”或“低”)有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂活性等因素，工业常采用400～500℃。 【答案】（1）0.005 （2）BC （3） ①. 高 ②. 升高温度，提高了单位体积的活化分子数目，有效碰撞增加，速率加快 ③. 低 【解析】 【小问1详解】 根据反应方程式可知， 【小问2详解】 恒温恒容条件下，达到平衡的条件为 应该指出正反应速率等于逆反应速率，故A错误； 该反应是气体分子数变化的反应，始终再变化，故混合气体的相对分子质量不再变化说明达到平衡，故B正确； 体积分数始终再变，当其不再变化说明达到平衡，故C正确； 混合气体的总质量不变，体积不变，密度始终不变，故混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡，故D错误； 故答案为BC； 【小问3详解】 高温度有利于提高反应速率，请从碰撞理论的角度加以解释升高温度，提高了单位体积的活化分子数目，有效碰撞增加，速率加快。该反应是放热反应，低温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂活性等因素，工业常采用400～500℃。 6. 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了解决方案： ①方案一：双温—双控—双催化剂。通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时，纳米Fe的温度为547℃，而的温度为415℃，解决了温度对合成氨工业反应速率和平衡转化率影响矛盾的问题，其催化合成氨机理如图所示。 （1）该方案的优势是使在___________(填写“热Fe”或“冷Ti”，下同)表面断裂，氨气在___________表面生成、有利于提高合成氨的反应速率和平衡产率。 ②方案二：使用M-LiH复合催化剂。催化剂组成及反应温度对合成氨速率影响如图所示。 （2）下列说法不正确的是___________。 A. 催化剂能够改变反应的焓变 B. 相同条件下，复合催化剂更有利于提高合成氨反应速率 C. 高温下，使用复合催化剂更有利于提高氨的平衡产率 D. 300℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高 （3）无LiH，催化效率最高的金属是___________。 有LiH，反应速率明显增大。文献报道了M—LiH可能的催化过程如下，请完成反应ⅲ： ⅰ．(在M表面解离) ⅱ． ⅲ．___________。 在较低压强、较低温度下合成了，这是合成氨反应研究中的重要突破。 ③方案三：利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。 （4）相比现有工业合成氨，该方法的优点是___________。(任写一条) 【答案】（1） ①. 热Fe ②. 冷Ti （2）BD （3） ①. Fe ②. 2LiH+2NH3 （4）条件温和；生成氨的同时释放电能 【解析】 【小问1详解】 ①化学键断裂需要吸收能量，因此使N≡N在热Fe表面断裂有利于吸热过程的进行，能够加快化学键的断裂；成键放热，冷Ti温度低于体系温度，有利于放热过程的进行，即有利于提高合成氨的平衡产率； ②成键放热，冷Ti温度低于体系温度，有利于放热过程的进行，即有利于提高合成氨的平衡产率； 【小问2详解】 A：催化剂能够降低反应的活化能，但不改变反应的焓变，A错误； B：根据图示，催化剂能够改变反应路径，降低反应活化能，加快反应进行，且复合催化剂相对单金属催化剂更有利于提高合成氨反应速率，B正确； C：当温度过高，则催化剂容易分解失活，C错误； D：从图中可以看出，300℃时，复合催化剂比单一催化剂的反应速率快，催化效率更高，D正确，故选BD； 【小问3详解】 ①由图像信息可知，无LiH，催化效率最高的金属是Fe； ②由于反应ⅰ+ⅱ+ⅲ总的方程式为N2+3H2=2NH3，根据题干已给出的反应ⅰ和反应ⅱ过程，可以得到反应ⅲ：2LiNH+3H2=2LiH+2NH3； 【小问4详解】 合成氨的反应通过原电池原理完成，不需要高温、高压、催化剂条件，条件温和，生成氨气的同时产生电能，故答案为：条件温和；生成氨的同时释放电能。 7. 合成氨工艺可以进一步优化，实现尿素的合成，简易流程图如下： 合成尿素的反应为： （1）下列关于尿素合成的说法正确的是___________。 A. 及时分离出尿素可促使反应向正反应方向移动 B. 从合成塔出来的混合气体分离出水蒸气后可以循环使用 C. 保持容积不变，充入惰性气体增大压强，可提高反应的反应速率 D. 保持压强不变，降低氨碳比可提高反应中的平衡转化率 （2）若合成尿素的流程中转化率为80%时，100吨氨气为原料能够合成___________吨尿素(保留一位小数)。 【答案】（1）BD （2）141.2 【解析】 【小问1详解】 A. 尿素是固体，减少固体的量平衡不移动，故A错误； B. 从合成塔出来的混合气体分离出水蒸气后剩余氨气和二氧化碳，可以循环使用，故B正确； C. 保持容积不变，充入惰性气体增大压强，但是反应物气体的浓度不变，反应速率不变，故C错误； D. 保持压强不变，降低氨碳比可以使平衡向右移动，可提高反应Ⅰ中NH3的平衡转化率，故D正确； 故答案为：BD。 【小问2详解】 设100吨氨气为原料能够合成m吨尿素，根据化学方程式，则，100吨氨气为原料能够合成141.2吨尿素。 四、改变能源组成(本题共22分) 有效地利用现有能源和开发新能源已受到各国的普遍重视。 8. 可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能。例如，加入来生产“无铅汽油”。分子中必存在的原子间连接形式有 A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据碳原子总是形成四个共价键，氧原子总是形成两个共价键，结合其结构简式，分子中必存在的原子间连接形式有，故选C。 9. 降凝剂是指能降低油类凝固点的化学品，一般是高分子有机化合物，降凝剂Ⅰ是两种物质加聚得到的高分子化合物，通常加入油品中以降低凝固点，扩大燃料油品的使用范围，为合成得到降凝剂I，设计了以烯烃A为起始原料的合成路线： 已知：，酮也能发生类似的反应。 请回答下列问题： （1）A的名称___________。B→C的反应条件___________。 （2）C→D的反应类型：___________，F中所含官能团的名称为___________。 （3）E可以在一定条件下合成高聚物J，写出反应的化学方程式___________。 （4）H是一种核磁共振氢谱一组峰的五元环状结构，写出降凝剂Ⅰ的结构简式___________。 （5）F___________(填存在或不存在)顺反异构。它有多种同分异构体，写出同时满足①能与NaOH溶液反应但不能与溶液反应②能使溴水褪色③核磁共振氢谱峰面积之为1∶1∶2∶2三个条件的一种同分异构体___________。 （6）请结合题干信息及第一步提示写出由苯乙醇、乙醇为原料合成的合成路线。(其他无机试剂任选) ___________ 【答案】（1） ①. 丙烯 ②. NaOH水溶液加热 （2） ①. 催化氧化 ②. 碳碳双键、羧基 （3） （4） （5） ①. 不存在 ②. （6） 【解析】 【分析】由G可逆推出F为，结合题中信息已知：及E到F的反应条件可由F推出E为，结合C到D的反应条件，可由E推出D为丙酮（CH3COCH3），C为2-丙醇、B为2-氯丙烷、A为丙烯。 【小问1详解】 A的名称为丙烯，B→C的反应是2-氯丙烷水解，反应条件是：NaOH水溶液加热 【小问2详解】 C→D的反应类型：催化氧化；F中含有的官能团是碳碳双键、羧基 【小问3详解】 E分子中既有羟基又有羧基，在一定条件下发生缩聚反应生成高分子酯，反应的化学方程式为： 【小问4详解】 H的分子式是C4H2O3，是一种核磁共振氢谱一组峰的五元环状结构，则H的结构简式为，H可与G发生加聚反应生成降凝剂I，所以I的结构简式为。 【小问5详解】 F（）双键一端连接相同基团，不存在顺反异构；有多种同分异构体，其中①能与NaOH溶液反应但不能与NaHCO3溶液反应，说明分子中有酯基；②能使溴水褪色，说明分子中有碳碳双键。符合条件的同分异构体有HCOOCH2CH=CH2、HCOO CH=CHCH3、HCOOC (CH3)=CH2、CH3COOCH=CH2、CH2= CH COOCH3，共5种，其中核磁共振氢谱峰面积之为1∶1∶2∶2为： 【小问6详解】 由苯乙醇、乙醇为原料合成，可以先把苯乙醇氧化为苯乙醛，然后根据信息，把苯乙醛转化为，再发生消去反应生成，与乙醇发生酯化反应生成，发生加聚反应得到产品。具体合成路线如下： 。 【结语】能源对人类很重要，为了获取增量能源，人类无所不用其极。探索新能源，寻求可替代能源，把工业生产的能耗降至最低，改善能源性能……未来的我们还会继续发挥聪明才智，探索出各式各样让人意想不到的“新”能源。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $