精品解析：江苏省扬州市新华中学2023-2024学年高二下学期期中检测化学（选修）试题

扬州市新华中学2023-2024学年度第二学期 高二化学(选修)期中考试试卷 本次考试时间为75分钟，满分100分 满分：100分、考试时间：75分钟 可能用到的相对原子质量：H-1　C-12　O-16　Na-23　Fe-56　S-32　Cl-35.5　Co-59 选择题(共39分) 单项选择题：本题包括13小题，每小题3分，共计39分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 化学与生活、生产、科技密切相关，下列说法正确的是 A. 潜艇换气剂中的Na2O2只含有离子键 B. 节日燃放烟花过程中的焰色试验是化学反应 C. 铁磁流体液态机器人中驱动机器人运动的磁铁的主要成分是Fe2O3 D. 冬奥会运动员“战袍”内层用于保暖的石墨烯片与石墨互为同素异形体 2. 反应可用于污水脱氯。下列说法正确的是 A. 中子数为20的氯原子： B. HCl的电子式： C. 是由极性键构成的非极性分子 D. 的空间结构：平面四边形 3. 下列用氯气氧化K2MnO4制备KMnO4，氧化过程中会产生MnO2杂质。实验原理和装置不能达到实验目的的是 A. 制取Cl2 B. 除去Cl2中的少量HCl C. 制备 KMnO4 D. 分离 MnO2 4. 测试工程师对金属材料中C、H、O、N、S的含量等进行定性和定量分析，用于确定金属材料的等级。下列说法正确的是 A. 酸性强弱： B. 沸点高低： C. 半径大小： D. 电离能大小： 阅读下列材料，完成下面小题 元素周期表中VA族元素及其化合物应用广泛。NH3通过催化氧化可以转变为氮氧化物，氮氧化物可用于制备硝酸，HNO3常用于制硝酸铵、硝酸钾等；柴油汽车中常需要补充CO(NH2)2来进行尾气处理，含CO(NH2)2的废水在碱性条件下可用电解法进行处理。N与Si组成的Si3N4硬度媲美金刚石；H3PO2是一元酸，可由PH3制得，PH3(g)燃烧放出大量热，其燃烧热为1180kJ·mol-1；氮化镓在光电器件领域应用广泛；铋(Bi)熔点为271.3℃，铋酸钠(NaBiO3)不溶于水，有强氧化性，能与Mn2+反应生成MnO和Bi3+。 5. 下列说法不正确的是 A. As基态核外电子排布式为[Ar]4s24p3 B. 氮化镓晶胞结构如图所示，Ga周围距离最近的N有4个 C. Si3N4、晶体Si、金刚石均是共价晶体 D. NH3中H-N-H键的键角大于H2O中H-O-H键的键角 6. 下列化学反应表示正确的是 A. H3PO2与足量NaOH溶液反应：H3PO2+NaOH=NaH2PO2+H2O B. 用惰性电极电解CO(NH2)2制N2的阳极反应：CO(NH2)2-4e-+6OH-=N2↑++5H2O C. PH3的燃烧：2PH3(g)+4O2(g)=P2O5(s)+3H2O(l)　ΔH=1180kJ·mol-1 D. 铋酸钠氧化Mn2+的反应：2Mn2++5BiO+14H+=2+5Bi3++7H2O 7. 下列物质性质与用途具有对应关系的是 A. 氮化镓硬度大，可用作半导体材料 B. 铋熔点低，可制成合金用作电器保险丝 C. 液氨具有还原性，可用作制冷剂 D. HNO3具有强氧化性，可用于制硝酸铵 8. 下列有关反应SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(s)　ΔH<0的说法正确的是 A. B. 反应中每消耗1molCO转移的电子数目约为2×6.02×1023 C. 使用的催化剂不同，反应的ΔH也不同 D. 升高温度，v逆增大，v正减小 9. 有机物M在碱性条件下可发生如下反应： 下列说法不正确的是 A. M中酮羰基邻位甲基的键极性较强，易断键 B. 推测M转变为N的过程中，发生了加成反应和消去反应 C. 不能通过质谱法对M、N进行区分 D. 该条件下还可能生成 10. 采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池结构如图所示。电池反应为。下列说法不正确的是 A. 三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B. 充电时阳极反应为 C. 放电时负极反应为 D. 放电过程中OH-通过隔膜从正极区移向负极区 11. 根据下列实验事实能得出相应结论的是 选项 实验事实 结论 A 常温下，分别向等体积的盐酸和硫酸中加入大小相同的铝片，前者反应速率更快 酸性： B 常温下，向0.1 mol/L 溶液中滴加酚酞，不变红 不能发生水解 C 常温下，分别向浓度均为0.1 mol/L的和溶液中通入气体至饱和，仅后者生成沉淀 溶度积常数： D 向酸性溶液中滴加苯甲醛，溶液褪色 苯甲醛有漂白性 A. A B. B C. C D. D 12. 室温下，通过矿物中PbSO4获得Pb(NO3)2的过程如下： 已知：Ksp(PbSO4)=1.6×10-8，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14。下列说法正确的是 A. 0.1mol·L-1Na2CO3溶液中：c(Na＋)<2c()+c() B. 反应PbSO4＋PbCO3＋SO正向进行，需满足×106 C. “脱硫”后的上层清液中：2c()+2c()+c()＋c(OH-)=c(Na＋)＋c(H＋)+2c(Pb2＋) D. PbCO3悬浊液加入HNO3“溶解”过程中，溶液中CO浓度逐渐增大 13. 甲烷还原二氧化碳是实现“双碳”目标的有效途径之一，常压、催化剂作用下，按照和的物质的量之比投料。有关反应如下： 某一时段内，和的转化率随温度变化如下图所示。 已知：的转化效率 下列分析不正确的是 A. 根据反应Ⅰ、Ⅱ，低压高温有利于提高的平衡转化率 B. 时，转化的R值为 C. 由升高到，含氢产物中水的占比增大 D. 由升高到，的转化效率逐渐增大 非选择题(共61分) 14. 锂电池的研发、使用及废电池的回收具有重要意义。 Ⅰ．钴酸锂()、磷酸铁锂()等锂离子二次电池应用普遍。 （1）钴酸锂电池放电时示意图如图1所示。放电时，由中脱嵌。写出放电至完全时电极的电极反应式：_____。 （2）磷酸铁锂电池具有循环稳定性好的优点。充电时脱嵌形成。晶胞中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构(如图2所示)。x=_____。 Ⅱ．某锂离子二次电池的正极材料主要为LiCoO2，还含有少量Al、Fe、Mn、Ni的化合物。通过如下流程利用废旧锂离子电池制备草酸钴晶体(CoC2O4·xH2O)： 已知：①萃取是为了分离钴和镍。 ②该工艺条件下，有关金属离子沉淀完全(c=1×10-5mol·L-1)的pH见下表： 离子 Co2+ Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+ Ni2+ pH 9.3 3.2 9.0 4.7 10.1 8.9 （3）“酸浸还原”时，LiCoO2发生的反应中氧化产物为硫酸盐的化学方程式为_____。 （4）水解净化的“滤渣”成分_____。 （5）氧化过滤的目的是沉铁和沉锰，其操作为控制体系的pH在4~5，加入NaClO溶液。随着反应时间的延长，锰和铁的沉淀率逐渐增大，但钴的损失量也随之增大，可能的原因为：_____。 （6）为测定草酸钴样品中CoC2O4·2H2O(M=183g/mol)的质量分数进行如下实验： ①取草酸钴(CoC2O4·2H2O)样品3.050g，加入100.00mL0.1000mol/L酸性KMnO4溶液，加热(该条件下Co2+不被氧化)。 ②充分反应后将溶液冷却至室温，加入250mL容量瓶中，定容。 ③取25.00mL溶液，用0.1000mol/LFeSO4溶液滴定，消耗FeSO4溶液18.00mL。 计算样品中草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)的质量分数：_____。(写出计算过程) 15. 合成药物博舒替尼的部分流程如下。 已知：①易被氧化。②苯环上羧基的间位易被取代。 （1）B→C的反应类型是：_____。 （2）E中杂化方式为sp2的碳原子数目为_____。 （3）D的结构简式为_____。 （4）写出同时符合下列条件的化合物F的同分异构体的结构简式_____。 ①分子中含有3种不同环境的氢原子，氢原子数目之比为3：3：2 ②有“—NO2”直接连苯环上 （5）写出以、CH3OH、为原料制备的合成路线流程图_____。(有机溶剂和其它无机试剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)。 16. 以二氧化铈(CeO2)为原料制备碳酸铈(Ce2(CO3)3)的工业流程如下： 已知水溶液中Ce3+能被有机萃取剂(HA)萃取，原理可表示为Ce3++3HACeA3+3H+；回答下列问题： （1）写出酸浸过程中发生反应的离子方程式_____，其中H2O2的作用是_____。 （2）萃取前加氨水中和的目的是_____。 （3）写出物质a的化学式_____。 （4）写出沉淀过程的离子方程式_____。 （5）CeO2的制备：以CeCl3为原料也可制取高纯CeO2，根据题中所给信息，补充完整实验方案：将一定量的溶于去离子水中，_____，得高纯CeO2固体。(已知：氢氧化亚铈(III)沉淀，暴露在空气中会变成黄色的氢氧化铈(IV)沉淀，氢氧化铈(IV)在500℃受热分解生成CeO2。实验中须使用的试剂：氨水、、溶液。) 17. CO2有多种处理方法 Ⅰ．CH4与CO2重整反应的主要反应的热化学方程式为 反应1：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)　ΔH=246.5kJ·mol-1 反应2：H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)　ΔH=41.2kJ·mol-1 反应3：2CO(g)=CO2(g)+C(s)　ΔH=-172.5kJ·mol-1 （1）在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g)，可减少C(s)的生成，反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)=4CO(g)+8H2(g)的ΔH=_____。 Ⅱ．铜基催化剂(M为等)是加氢制甲醇常用的催化剂，部分合成路线如图所示。 其中催化剂上有两个活动点位(位点、氧化物载体位点)，分别在中碱位、强碱位吸附发生反应。 （2）请写出中碱位上发生反应的总化学方程式_____。 （3）上述加氢制甲醇的反应在催化剂_____上吸附发生。 Ⅲ．参与的乙苯脱氢机理如图所示(、表示乙苯分子中或原子的位置；、为催化剂的活性位点，其中位点带部分正电荷，、位点带部分负电荷)。 （4）图中所示反应机理中步骤Ⅰ和步骤Ⅱ可描述为_____。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 扬州市新华中学2023-2024学年度第二学期 高二化学(选修)期中考试试卷 本次考试时间为75分钟，满分100分 满分：100分、考试时间：75分钟 可能用到的相对原子质量：H-1　C-12　O-16　Na-23　Fe-56　S-32　Cl-35.5　Co-59 选择题(共39分) 单项选择题：本题包括13小题，每小题3分，共计39分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 化学与生活、生产、科技密切相关，下列说法正确的是 A. 潜艇换气剂中的Na2O2只含有离子键 B. 节日燃放烟花过程中的焰色试验是化学反应 C. 铁磁流体液态机器人中驱动机器人运动的磁铁的主要成分是Fe2O3 D. 冬奥会运动员“战袍”内层用于保暖的石墨烯片与石墨互为同素异形体 【答案】D 【解析】 【详解】A．Na2O2是由钠离子和过氧根离子通过离子键形成的离子化合物，过氧根中存在非极性共价键，故Na2O2中含有离子键和共价键，故A错误； B．焰色试验无新物质生成，是物理变化，故B错误； C．Fe3O4具有磁性，铁磁流体液态机器人中驱动机器人运动的磁铁的主要成分是Fe3O4，Fe2O3无磁性，故C错误； D．石墨烯片与石墨都是碳的单质，互为同素异形体，故D正确； 故选：D。 2. 反应可用于污水脱氯。下列说法正确的是 A. 中子数为20的氯原子： B. HCl的电子式： C. 是由极性键构成的非极性分子 D. 的空间结构：平面四边形 【答案】B 【解析】 【详解】A．中子数为20的氯原子的质子数为17、质量数为37，原子符号为，A错误； B．氯化氢是共价化合物，电子式为，B正确； C．水的空间构型为V形，为极性分子，C错误； D．的数目为4，孤电子对数为，则其空间构型为正四面体形，D错误； 故选B。 3. 下列用氯气氧化K2MnO4制备KMnO4，氧化过程中会产生MnO2杂质。实验原理和装置不能达到实验目的的是 A. 制取Cl2 B. 除去Cl2中的少量HCl C. 制备 KMnO4 D. 分离 MnO2 【答案】B 【解析】 【详解】A．浓盐酸与MnO2在加热条件下反应可生成氯气，可选图中固液反应装置制备，A正确； B．HCl与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳，氯气中引入新杂质，不能除杂，应选饱和食盐水洗气，B错误； C．Cl2氧化K2MnO4可生成KMnO4，可选装置丙使K2MnO4转化成KMnO4，C正确； D．只有二氧化锰不溶于水，可选图中过滤装置分离，D正确； 故答案为：B。 4. 测试工程师对金属材料中C、H、O、N、S的含量等进行定性和定量分析，用于确定金属材料的等级。下列说法正确的是 A. 酸性强弱： B. 沸点高低： C. 半径大小： D. 电离能大小： 【答案】D 【解析】 【详解】A．元素的非金属性越强，最高价氧化物对应的水化物酸性越强，N的非金属性强于C，因此酸性：，故A错误； B．水分子间有氢键，沸点较高，因此沸点：，故B错误； C．O2-和N3-的核外电子排布相同，而N的核电荷数小，半径：，故C错误； D．N的2p轨道有三个电子半充满，因此第一电离能，故D正确； 故选D。 阅读下列材料，完成下面小题 元素周期表中VA族元素及其化合物应用广泛。NH3通过催化氧化可以转变为氮氧化物，氮氧化物可用于制备硝酸，HNO3常用于制硝酸铵、硝酸钾等；柴油汽车中常需要补充CO(NH2)2来进行尾气处理，含CO(NH2)2的废水在碱性条件下可用电解法进行处理。N与Si组成的Si3N4硬度媲美金刚石；H3PO2是一元酸，可由PH3制得，PH3(g)燃烧放出大量热，其燃烧热为1180kJ·mol-1；氮化镓在光电器件领域应用广泛；铋(Bi)熔点为271.3℃，铋酸钠(NaBiO3)不溶于水，有强氧化性，能与Mn2+反应生成MnO和Bi3+。 5. 下列说法不正确的是 A. As基态核外电子排布式为[Ar]4s24p3 B. 氮化镓晶胞结构如图所示，Ga周围距离最近的N有4个 C. Si3N4、晶体Si、金刚石均是共价晶体 D. NH3中H-N-H键的键角大于H2O中H-O-H键的键角 6. 下列化学反应表示正确的是 A. H3PO2与足量NaOH溶液反应：H3PO2+NaOH=NaH2PO2+H2O B. 用惰性电极电解CO(NH2)2制N2的阳极反应：CO(NH2)2-4e-+6OH-=N2↑++5H2O C. PH3的燃烧：2PH3(g)+4O2(g)=P2O5(s)+3H2O(l)　ΔH=1180kJ·mol-1 D. 铋酸钠氧化Mn2+的反应：2Mn2++5BiO+14H+=2+5Bi3++7H2O 7. 下列物质性质与用途具有对应关系的是 A. 氮化镓硬度大，可用作半导体材料 B. 铋熔点低，可制成合金用作电器保险丝 C. 液氨具有还原性，可用作制冷剂 D. HNO3具有强氧化性，可用于制硝酸铵 【答案】5. A 6. A 7. B 【解析】 【5题详解】 A．As基态核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3，A错误； B．氮化镓的化学式为GaN，由晶胞结构示意图可知，N周围距离最近的Ga有4个，故Ga周围距离最近的N也有4个，B正确； C．Si3N4、晶体Si、金刚石均是共价晶体，C正确； D．NH3中H-N-H键的键角为107°，而H2O中H-O-H键的键角为105°，故NH3中H-N-H键的键角大于H2O中H-O-H键的键角，D正确； 答案选A。 【6题详解】 A．因为H3PO2是一元酸，故H3PO2与氧氧化钠溶液反应的离子方程式为H3PO2+NaOH=NaH2PO2+H2O，A正确； B．含CO(NH2)2的废水在碱性条件下可用电解法进行处理，则碱性条件下CO(NH2)2在阳极失去电子发生氧化反应生成无毒的氮气和碳酸根离子，反应为CO(NH2)2−6e−+8OH−=N2↑++6H2O，B错误； C．燃烧热是在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；PH3(g)燃烧热为1180kJ⋅mol−1，则热化学方程式为：PH3(g)+2O2(g)=P2O5(s)+H2O(l) ΔH=-1180kJ⋅mol−1，C错误； D．铋酸钠(NaBiO3)不溶于水，有强氧化性，能与Mn2+反应生成MnO4和Bi3+，反应中锰元素化合价由+2变为+7、铋化合价由+5变为+3，结合电子守恒可知反应为：2Mn2++5NaBiO3+14H+=2+5Na++5Bi3++7H2O，D错误； 答案选A。 【7题详解】 A．砷化镓硬度大，可制成轴承、齿轮等，而用作半导体材料，应具有导电性，A错误； B．电路中安置保险丝，在电流异常升高到一定的高度和热度时，自身熔断切断电流，保护电路安全运行，铋熔点低，可制成合金用作电器保险丝，B正确； C．液氨气化时吸热，可用作制冷剂，而与还原性无关，C错误； D．HNO3与NH3反应生成NH4NO3，未发生氧化还原反应，即HNO3用于制硝酸铵与HNO3具有强氧化性无关，D错误； 答案选B。 8. 下列有关反应SO2(g)+2CO(g)2CO2(g)+S(s)　ΔH<0的说法正确的是 A. B. 反应中每消耗1molCO转移的电子数目约为2×6.02×1023 C. 使用的催化剂不同，反应的ΔH也不同 D. 升高温度，v逆增大，v正减小 【答案】B 【解析】 【详解】A．S是固体，浓度为常数，平衡常数表达式：，A错误； B．反应中碳元素化合价由+2价变为+4价，每消耗1molCO转移的电子数目约为2×6.02×1023，B正确； C．催化剂不能改变反应的ΔH，C错误； D．升高温度，正逆反应速率均增大，D错误； 答案选B。 9. 有机物M在碱性条件下可发生如下反应： 下列说法不正确的是 A. M中酮羰基邻位甲基的键极性较强，易断键 B. 推测M转变为N的过程中，发生了加成反应和消去反应 C. 不能通过质谱法对M、N进行区分 D. 该条件下还可能生成 【答案】C 【解析】 【详解】A．受羰基的吸电子效应影响，羰基邻位甲基上的氢表现出一定酸性，C−H键极性较强，易断键，A正确； B．M转变为N的过程中发生成环并消去了一个氧原子，推测发生了加成反应和消去反应，B正确； C．M、N分子式不同，故能通过质谱法对M、N进行区分，C错误； D．观察到M中上下反应位点相同，呈对称结构，推测该条件下还可能生成，即碳碳双键出现在下侧，D正确； 故本题答案选C。 10. 采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池结构如图所示。电池反应为。下列说法不正确的是 A. 三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B. 充电时阳极反应为 C. 放电时负极反应为 D. 放电过程中OH-通过隔膜从正极区移向负极区 【答案】C 【解析】 【分析】由题干信息可知，电池的总反应为：，由图可知，Zn作负极，电极反应式为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-═ZnO(s)+2H2O(l)，NiOOH作正极，电极反应式为NiOOH(s)+H2O(l)+e-═Ni(OH)2(s)+OH-(aq)，据此作答。 【详解】A．三维多孔海绵状Zn的表面积大，沉积的ZnO分散度高，有利于提高电池效率，A正确； B．由分析可知，NiOOH作正极，电极反应式为NiOOH(s)+H2O(l)+e-═Ni(OH)2(s)+OH-(aq)，故充电时阳极反应为放电时正极反应的逆过程即， B正确； C．由分析可知，放电时Zn作负极，电极反应式为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-═ZnO(s)+2H2O(l)，C错误； D．原电池工作时，阴离子向负极移动，即放电过程中OH-通过隔膜从正极区移向负极区，D正确； 故答案为：C。 11. 根据下列实验事实能得出相应结论的是 选项 实验事实 结论 A 常温下，分别向等体积的盐酸和硫酸中加入大小相同的铝片，前者反应速率更快 酸性： B 常温下，向0.1 mol/L 溶液中滴加酚酞，不变红 不能发生水解 C 常温下，分别向浓度均为0.1 mol/L的和溶液中通入气体至饱和，仅后者生成沉淀 溶度积常数： D 向酸性溶液中滴加苯甲醛，溶液褪色 苯甲醛有漂白性 A. A B. B C. C D. D 【答案】C 【解析】 【详解】A．盐酸和硫酸均能完全电离，两种酸的pH相同，起始氢离子浓度相同，产生气体的速率应相同，故A错误； B．发生水解反应使溶液显酸性，滴加酚酞，不变红，故通过该实验不能证明是否发生水解，故B错误； C．相同条件下只有溶液中产生沉淀，能说明，故C正确； D．苯甲醛被酸性溶液氧化，导致溶液褪色，故D错误； 故选C。 12. 室温下，通过矿物中PbSO4获得Pb(NO3)2的过程如下： 已知：Ksp(PbSO4)=1.6×10-8，Ksp(PbCO3)=7.4×10-14。下列说法正确的是 A. 0.1mol·L-1Na2CO3溶液中：c(Na＋)<2c()+c() B. 反应PbSO4＋PbCO3＋SO正向进行，需满足×106 C. “脱硫”后的上层清液中：2c()+2c()+c()＋c(OH-)=c(Na＋)＋c(H＋)+2c(Pb2＋) D. PbCO3悬浊液加入HNO3“溶解”过程中，溶液中CO浓度逐渐增大 【答案】C 【解析】 【分析】PbSO4中加入碳酸钠溶液脱硫，PbSO4与碳酸钠反应转化为PbCO3沉淀，再加入硝酸溶解得到硝酸铅，据此解答。 【详解】A．0.1mol·L-1Na2CO3溶液中，根据物料守恒，可知c(Na＋)=2c()+2c()，得c(Na＋)＞2c()+c()，故A错误； B．PbSO4＋PbCO3＋SO该反应的平衡常数，当浓度商，平衡正向进行，故B错误； C．“脱硫”后上层清液主要是硫酸钠溶液，还含有未反应完的碳酸钠溶液，再根据电荷守恒得2c()+2c()+c()＋c(OH-)=c(Na＋)＋c(H＋)+2c(Pb2＋)，故C正确； D．PbCO3悬浊液加入硝酸“溶解”过程中，由于会和H＋反应生成，所以溶液中浓度逐渐减小，故D错误； 答案选C。 13. 甲烷还原二氧化碳是实现“双碳”目标的有效途径之一，常压、催化剂作用下，按照和的物质的量之比投料。有关反应如下： 某一时段内，和的转化率随温度变化如下图所示。 已知：的转化效率 下列分析不正确的是 A. 根据反应Ⅰ、Ⅱ，低压高温有利于提高的平衡转化率 B. 时，转化的R值为 C. 由升高到，含氢产物中水的占比增大 D. 由升高到，的转化效率逐渐增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．反应Ⅰ是气体分子数增大的吸热反应，反应Ⅱ是气体分子数不变的吸热反应，升高温度均有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动，提高CO2的平衡转化率，且降低压强有利于反应Ⅰ的平衡正向移动，c(H2)增大可促进反应Ⅱ的平衡正向移动，也可提高CO2的平衡转化率，所以低压高温有利于提高CO2的平衡转化率，故A正确； B．由图可知，500℃时CO2的转化率为20%，CH4的转化率为40%，CO2的转化效率为=1.5，故B正确； C．由图可知，温度由400℃升高到600℃时CH4转化率的增大幅度远大于CO2，则此时主要发生反应Ⅰ，且只有反应Ⅱ生成水，所以含氢产物中水的占比减小，故C错误； D．由图可知，由700℃升高到1000℃时△n(CO2)变化幅度较大，△n(CH4)变化幅度较小，则CO2的转化效率逐渐增大，故D正确； 答案选C。 非选择题(共61分) 14. 锂电池的研发、使用及废电池的回收具有重要意义。 Ⅰ．钴酸锂()、磷酸铁锂()等锂离子二次电池应用普遍。 （1）钴酸锂电池放电时示意图如图1所示。放电时，由中脱嵌。写出放电至完全时电极的电极反应式：_____。 （2）磷酸铁锂电池具有循环稳定性好的优点。充电时脱嵌形成。晶胞中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构(如图2所示)。x=_____。 Ⅱ．某锂离子二次电池的正极材料主要为LiCoO2，还含有少量Al、Fe、Mn、Ni的化合物。通过如下流程利用废旧锂离子电池制备草酸钴晶体(CoC2O4·xH2O)： 已知：①萃取是为了分离钴和镍。 ②该工艺条件下，有关金属离子沉淀完全(c=1×10-5mol·L-1)的pH见下表： 离子 Co2+ Fe3+ Fe2+ Al3+ Mn2+ Ni2+ pH 9.3 3.2 9.0 4.7 10.1 8.9 （3）“酸浸还原”时，LiCoO2发生的反应中氧化产物为硫酸盐的化学方程式为_____。 （4）水解净化的“滤渣”成分_____。 （5）氧化过滤的目的是沉铁和沉锰，其操作为控制体系的pH在4~5，加入NaClO溶液。随着反应时间的延长，锰和铁的沉淀率逐渐增大，但钴的损失量也随之增大，可能的原因为：_____。 （6）为测定草酸钴样品中CoC2O4·2H2O(M=183g/mol)的质量分数进行如下实验： ①取草酸钴(CoC2O4·2H2O)样品3.050g，加入100.00mL0.1000mol/L酸性KMnO4溶液，加热(该条件下Co2+不被氧化)。 ②充分反应后将溶液冷却至室温，加入250mL容量瓶中，定容。 ③取25.00mL溶液，用0.1000mol/LFeSO4溶液滴定，消耗FeSO4溶液18.00mL。 计算样品中草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)的质量分数：_____。(写出计算过程) 【答案】（1） （2）0.25 （3）8LiCoO2+Na2S2O3+10H2SO4=4Li2SO4+8CoSO4+5H2O （4）Al(OH)3 （5）生成Fe(OH)3絮状沉淀，吸附一部分钴离子，使钴的损失增大 （6）加入FeSO4与过量的KMnO4酸性溶液发生反应，关系式为5FeSO4—KMnO4，n(FeSO4)=0.1000mol/L×0.018L×=0.018mol，n(KMnO4)==3.6×10-3mol；则与CoC2O4反应的KMnO4的物质的量为0.1mol/L×0.1L-3.6×10-3mol=6.4×10-3mol。CoC2O4与KMnO4反应的关系式为：5CoC2O4—2KMnO4，n(CoC2O4)==1.6×10-2mol，样品中草酸钴晶体(CoC2O4·2H2O)的质量分数：=96.00% 【解析】 【分析】该题目以锂电池的研发、使用及废电池的回收为背景，考察原电池和化工流程的知识，原电池部分结合锂电池的特点分析正负极及电极方程式，化工流程部分该工艺流程的原料为废旧锂电池的正极材料（主要为LiCoO2，还含有少量Al、Fe、Mn、Ni的化合物），产品为草酸钴晶体(CoC2O4·xH2O)，流程主线中的主元素为Co，则Al、Fe、Mn、Ni元素在该工艺流程中作为杂质被除去，“酸浸还原”过程中，LiCoO2、与反应生成、，Al、Fe、Mn、Ni的化合物也都与反应以、、、离子形式存在，在“水解净化”过程中碳酸氢铵和发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀而除去，“氧化沉铁、锰”过程是Fe2+、Mn2+将分别氧化为Fe3+、过滤除去，利用“P507萃取剂”从“滤液”中分离，再反萃取后加入，最终得到CoC2O4·xH2O。 【小问1详解】 由图可知，得到电子同时结合Li+生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：； 【小问2详解】 根据题中信息可知，Fe 存在于由O构成的正八面体内部，P 也存在于由O构成的正四面体中，从图2中可以看出晶胞中正八面体和四面体结构都为4个，所以晶胞中含有4个Fe 和4个P原子则 LiFePO4单元中实际上构成是 Li4Fe4P4O16，Li+在8个顶点、4个棱和2个面心上，然后看图2中，结合题中信息得到，Li1-xFePO4比LiFePO4 少了面心的2个Li+，少的个数是，则 Li1-xFePO4晶胞为 Li3Fe4P4O16，所以 ，得到 x= 0.25； 【小问3详解】 “酸浸还原”过程中，LiCoO2、H2SO4与Na2S2O3反应生成CoSO4、LiSO4，故化学反应方程式为；； 【小问4详解】 “酸浸还原”后溶液中含有Co2+、、、Fe2+、Mn2+、Ni2+、等阳离子，在“水解净化”过程中碳酸氢铵中的和发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀而过滤除去，故“滤渣”为； 【小问5详解】 在“氧化沉铁、锰”过程中将Fe2+、Mn2+分别氧化为Fe3+、从而过滤除去，随着反应时间的延长，锰和铁的沉淀率逐渐增大，但钴的损失量也随之增大，可能的原因为生成Fe(OH)3絮状沉淀，吸附一部分钴离子，使钴的损失增大； 【小问6详解】 加入FeSO4与过量的KMnO4酸性溶液发生反应，关系式为，，；则与反应的的物质的量为。与反应的关系式为：，，样品中草酸钴晶体CoC2O4·2H2O)的质量分数：。 15. 合成药物博舒替尼的部分流程如下。 已知：①易被氧化。②苯环上羧基的间位易被取代。 （1）B→C的反应类型是：_____。 （2）E中杂化方式为sp2的碳原子数目为_____。 （3）D的结构简式为_____。 （4）写出同时符合下列条件的化合物F的同分异构体的结构简式_____。 ①分子中含有3种不同环境的氢原子，氢原子数目之比为3：3：2 ②有“—NO2”直接连苯环上 （5）写出以、CH3OH、为原料制备的合成路线流程图_____。(有机溶剂和其它无机试剂任用，合成路线流程图示例见本题题干)。 【答案】（1）取代反应 （2）7 （3） （4）、 （5） 【解析】 【分析】由合成路线图可知，A与SOCl2发生取代反应生成B，由羧基变为酰氯，B与甲醇在硫酸作用下生成酯类化合物C，C酚羟基上发生取代反应生成D，D发生硝化反应生成E，E中硝基还原生成F，F在氨基上先取代，再消去形成G，G形成环状化合物H，最后得到目标产物。 【小问1详解】 由题可知，B到C发生的是取代反应； 【小问2详解】 E的结构简式为，苯环上碳原子和酯基上碳原子为sp2杂化，共有7个碳原子发生sp2杂化； 【小问3详解】 C的结构简式为，D到E发生苯环上硝化反应，引入硝基，E的结构简式为，可知D的结构简式为； 【小问4详解】 F的结构简式为：符合条件①分子中含有3种不同环境的氢原子，氢原子数目之比为3：3：2②有“—NO2”直接连苯环上，F总共有16个H原子，氢原子数目之比为3：3：2，三种等效氢原子，个数分别是6、6、4个，6个氢原子应该是两个等效的甲基，因此符合条件的结构简式为、； 【小问5详解】 以、CH3OH、为原料制备的合成路线，先由甲苯制取，再将氧化为，与甲醇作用生成，进一步还原成，最后一步结合题目中F到G的信息，得到目标产物，合成路线为。 16. 以二氧化铈(CeO2)为原料制备碳酸铈(Ce2(CO3)3)的工业流程如下： 已知水溶液中Ce3+能被有机萃取剂(HA)萃取，原理可表示为Ce3++3HACeA3+3H+；回答下列问题： （1）写出酸浸过程中发生反应的离子方程式_____，其中H2O2的作用是_____。 （2）萃取前加氨水中和的目的是_____。 （3）写出物质a的化学式_____。 （4）写出沉淀过程的离子方程式_____。 （5）CeO2的制备：以CeCl3为原料也可制取高纯CeO2，根据题中所给信息，补充完整实验方案：将一定量的溶于去离子水中，_____，得高纯CeO2固体。(已知：氢氧化亚铈(III)沉淀，暴露在空气中会变成黄色的氢氧化铈(IV)沉淀，氢氧化铈(IV)在500℃受热分解生成CeO2。实验中须使用的试剂：氨水、、溶液。) 【答案】（1） ①. 2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O ②. 作还原剂 （2）减小溶液中H+的浓度，使得萃取平衡Ce3++3HACeA3+3H+正向移动，以提高萃取效率 （3）H2SO4 （4）2Ce3++3NH3·H2O+3=Ce2(CO3)3↓+3+3H2O （5）向所得溶液中加入10%氨水，静置后向上层清液中加入氨水不再产生沉淀，向悬浊液中边搅拌边通入氧气至沉淀完全转化为黄色，洗涤滤渣，至最后一次洗涤液中加入1mol/LHNO3酸化后再加入1mol/LAgNO3溶液不再产生沉淀，将沉淀在500℃温度下焙烧至固体质量不再减少 【解析】 【分析】二氧化铈（CeO2）废渣加入稀盐酸、过氧化氢溶液“酸浸”，得到含Ce3+的溶液，加入氨水中和过量的盐酸，然后加入萃取剂 HA 萃取后再加入酸反萃取，分离出水层，加入氨水、碳酸氢铵生成Ce2(CO3)3 【小问1详解】 酸浸过程中GeO2被还原为Ge3+，发生反应的离子方程式2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O，H2O2做还原剂； 【小问2详解】 萃取前加氨水中和的目的是，减小溶液中H+的浓度，使得萃取平衡Ce3++3HACeA3+3H+正向移动，以提高萃取效率； 【小问3详解】 加入试剂a，使萃取原理逆向进行，则应增加H+浓度，可以用H2SO4； 【小问4详解】 沉淀时，Ce3+与氨水、碳酸氢铵反应生成Ce2(CO3)3，离子方程式为2Ce3++3NH3·H2O+3=Ce2(CO3)3↓+3+3H2O； 【小问5详解】 已知4Ce(OH)4(白色沉淀)+O2+H2O=4Ce(OH)4(黄色沉淀)，则加热Ce(OH)4可以得到CeO2，故方案为将一定量的CeCl3溶于去离子水中，向所得溶液中加入10%氨水，静置后向上层清液中加入氨水不再产生沉淀，向悬浊液中边搅拌边通入氧气至沉淀完全转化为黄色，洗涤滤渣，至最后一次洗涤液中加入1mol/LHNO3酸化后再加入1mol/LAgNO3溶液不再产生沉淀，将沉淀在500℃温度下焙烧至固体质量不再减少。 17. CO2有多种处理方法 Ⅰ．CH4与CO2重整反应的主要反应的热化学方程式为 反应1：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)　ΔH=246.5kJ·mol-1 反应2：H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)　ΔH=41.2kJ·mol-1 反应3：2CO(g)=CO2(g)+C(s)　ΔH=-172.5kJ·mol-1 （1）在CH4与CO2重整体系中通入适量H2O(g)，可减少C(s)的生成，反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)=4CO(g)+8H2(g)的ΔH=_____。 Ⅱ．铜基催化剂(M为等)是加氢制甲醇常用的催化剂，部分合成路线如图所示。 其中催化剂上有两个活动点位(位点、氧化物载体位点)，分别在中碱位、强碱位吸附发生反应。 （2）请写出中碱位上发生反应的总化学方程式_____。 （3）上述加氢制甲醇的反应在催化剂_____上吸附发生。 Ⅲ．参与的乙苯脱氢机理如图所示(、表示乙苯分子中或原子的位置；、为催化剂的活性位点，其中位点带部分正电荷，、位点带部分负电荷)。 （4）图中所示反应机理中步骤Ⅰ和步骤Ⅱ可描述为_____。 【答案】（1）657.1kJ·mol-1 （2）H2+CO2CO+H2O （3）CO2和H2在强碱位上吸附发生反应生成甲醇和水 （4）乙苯带部分正电荷，被带部分负电荷的位点吸引，随后解离出并吸附在位点上；位点上的与位点上中带部分负电荷的作用生成生成，带部分正电荷的吸附在带部分负电荷的位点上 【解析】 【小问1详解】 反应I：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)    ΔH=246.5kJ·mol-1 反应II：H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)    ΔH=41.2kJ·mol-1 依据盖斯定律可知I×3－II×2即得到反应3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)=4CO(g)+8H2(g)的ΔH=657.1kJ·mol-1； 【小问2详解】 由图可以看出中碱位()上参与反应的反应物为CO2和H2，生成的产物为H2O和CO，故中碱位()上发生反应的总化学方程式为：H2+CO2CO+H2O； 【小问3详解】 由图可以看出CO2 和 H2在强碱位()上吸附发生反应生成甲醇和水； 【小问4详解】 根据示意图，结合题目所给步骤Ⅰ的描述，步骤Ⅱ可描述为乙苯带部分正电荷，被带部分负电荷的位点吸引，随后解离出并吸附在位点上；位点上的与位点上中带部分负电荷的作用生成生成，带部分正电荷的吸附在带部分负电荷的位点上。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $