精品解析：上海市杨浦高级中学2024-2025学年高三上学期9月测试 化学试题

2024学年度第二学期高三年级测试卷 考生注意： 1.本试卷满分100分，考试时间60分钟。 2.本考试设试卷和答题纸两部分，试卷包括试题与答题要求，所有答案必须涂(选择题)或写(非选择题)在答题纸上，做在试卷上一律不得分。 3.考生务必在答题纸上清楚填写姓名、准考证号，并将核对后的条形码贴在指定位置上。 4.本试题的选择题，没有特别注明，为单选题，只有一个正确选项；若注明不定项，有1-2个正确选项，多选、错选不得分，漏选得一半分。 相对原子质量：H：1 C：12 N：14 O：16 S：32 I：127 一、能源开发与资源利用 1. 能源的开发与资源的利用是化学研究的重要领域，合理开发和利用它们可造福人类。热化学硫碘循环分解水是一种目前较具发展前景的制氢方法，其反应过程如图： 相关反应的热化学方程式为： 反应I： 反应II： 反应III： （1）反应I的产物中存在的化学键类型为___________。 A. 极性键 B. 离子键 C. 金属键 D. 氢键 （2）可用原子示踪法探究反应II机理，有关和说法正确的是___________。 A. 是同素异形体 B. 属于同种核素 C. 比多2个电子 D. 化学性质相似 （3）关于反应III的及反应自发进行的方向判断正确的是：___________。 A. 大于0，低温能自发进行 B. 小于0，高温能自发进行 C. 小于0，低温能自发进行 D. 大于0，高温能自发进行 （4）分析整个过程，下列说法不正确的是：___________。 A. 该过程实现了太阳能到化学能的转化 B. 和对总反应起到了催化剂的作用 C. 总反应的热化学方程式为： D. 该过程降低了水分解制氢反应活化能，但总反应的不变 （5）热化学硫碘循环分解水的优势是：___________。 【答案】（1）A （2）D （3）D （4）C （5）采用太阳能环保无污染；原料水来源广泛 【解析】 【小问1详解】 它由一个氢原子、一个硫原子和两个氧原子组成。这些原子之间通过键结连接在一起，形成分子，其中只存在极性共价键，故选A； 【小问2详解】 和是同种元素的不同种核素，他们中间互称为同位素，他们质子数相同，核外电子数相同，其中比多了两个中子，它们化学性质相似，故选D； 【小问3详解】 反应Ⅲ是气体体积增大的反应，则＞0，该反应＞0，依据，反应可自发进行，则该反应能在高温下自发进行，故选D； 【小问4详解】 A．通过流程图，可知反应I和Ⅲ实现了太阳能到化学能的转化，故A正确； B．总反应为，SO2和I2在反应Ⅰ中被消耗，又分别在反应Ⅱ和反应Ⅲ中生成，起到了催化剂的作用，故B正确； C．根据盖斯定律，反应Ⅰ+反应Ⅱ+反应Ⅲ即可得，则=，则总反应的热化学方程式为： ，故C错误； D．只与反应体系的始态和终态有关，该过程降低了水分解制氢反应的活化能，但 不变，故D正确； 故选C。 【小问5详解】 热化学硫碘循环分解水的优势是：采用太阳能环保无污染；原料水来源广泛； 2. 燃料电池能量转化率高，在各领域具有广阔的发展前景。某同学用NO-空气质子交换膜燃料电池探究将雾霾中的、转化为的原理。 （1）下列说法正确的是___________。 A. 甲、乙装置中NO均被氧化 B. 石墨(II)做阳极 C. 标准状况，若甲中消耗，则乙中一共转化和NO 15.68L D. 该装置中电子的转移方向为Pt(Ⅰ)→石墨(II)→电解质溶液→石墨(Ⅰ)→Pt(II) （2）写出Pt(Ⅰ)电极发生的电极反应式___________。 【答案】（1）C （2）NO—3e—+2H2O=NO+4H+ 【解析】 【分析】由图可知，甲为燃料电池，Pt(I)电极为负极，水分子作用下一氧化氮在负极失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子和氢离子，Pt(II)电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水；乙装置为电解池，石墨(I)电极为阳极，水分子作用下二氧化硫在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，石墨t(II)电极为阴极，酸性条件下一氧化氮在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子。 【小问1详解】 A．由分析可知，石墨t(II)电极为阴极，酸性条件下一氧化氮在阴极得到电子发生还原反应生成铵根离子，故错误； B．由分析可知，石墨t(II)电极为阴极，故错误； C．由得失电子数目守恒可知，标准状况，甲中消耗5.6L氧气时，乙中一共转化二氧化硫和一氧化氮的体积为(×2+×)×22.4L/mol=15.68L，故正确； D．电子不能在电解质溶液中移动，故错误； 故选C； 【小问2详解】 由分析可知，甲为燃料电池，Pt(I)电极为负极，水分子作用下一氧化氮在负极失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子和氢离子，电极反应式为NO—3e—+2H2O=NO+4H+，故答案为：NO—3e—+2H2O=NO+4H+。 3. 海水资源丰富，但也会给生产、生活带来困扰，阅读下图，回答问题： （1）氯碱工业能耗大，通过如下图的改进，可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是___________。 A. 电极A接电源正极，发生氧化反应 B. 电极B的电极反应式为： C. 应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D. 改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 （2）下图中铁棒含碳量为10.8%，海水pH约为8.1，没入一段时间之后发现，越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微，简述其原因是___________，正极的电极反应式为：___________。 （3）下图所示的方案可以降低铁闸门的腐蚀速率，下列判断正确的是___________。 A. 若X为导线，Y可以是锡 B. 若X为导线，铁闸门上的电极反应式为 C. 若X为直流电源，铁闸门做负极 D. 若X为直流电源，Y极上发生氧化反应 【答案】（1）B （2） ①. 靠近烧杯底部的海水中O2浓度小 ②. O2+4e—+2H2O =4OH— （3）D 【解析】 【小问1详解】 由图可知，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，与直流电源正极相连的电极A为阳极，电极B为阴极，水分子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜由阳极室移向阴极室，在右室获得浓度较高的氢氧化钠溶液； A．由分析可知，与直流电源正极相连的电极A为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，故正确； B．由分析可知，电极B为阴极，水分子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e—+2H2O =4OH—，故错误； C．由分析可知，电极B为阴极，水分子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，钠离子通过阳离子交换膜由阳极室移向阴极室，在右室获得浓度较高的氢氧化钠溶液，故C正确； D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过提高反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故正确； 故选B； 【小问2详解】 由题意可知，铁棒在碱性海水中发生吸氧腐蚀，铁为原电池的负极，碳为正极，水分子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e—+2H2O =4OH—，铁棒没入一段时间之后发现，越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微的原因是烧杯底部海水中氧气浓度低，故答案为：靠近烧杯底部的海水中O2浓度小； 【小问3详解】 A．若X为导线，Y为锡，铁锡在海水中构成原电池，金属性强于锡的铁为原电池的负极被损耗，铁闸门的腐蚀速率加快，故错误； B．由题意可知，若X为导线，铁闸门为原电池的正极，水分子作用下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e—+2H2O =4OH—，故错误； C．若X为直流电源，为降低铁闸门的腐蚀速率，低铁闸门应做电解池的阴极被保护，故错误； D．若X为直流电源，为降低铁闸门的腐蚀速率，Y应做电解池的阳极，发生氧化反应，故正确； 故选D。 二、氮氢化合物——肼 4. 肼()又称联氨，外观为无色油状液体，具有强还原性，有着广泛的应用。 （1）在催化剂作用下，肼蒸气受热可分解生成和一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。写出该反应的化学方程式：___________。 （2）一定条件下，与肼在碱性环境中反应制得高纯度纳米钴。请完成相应的离子方程式：并标出电子转移的方向和数目。___________，__________________，检验产品的颗粒尺寸是否为纳米级的简易方案是：___________。 （3）肼能除去锅炉用水中的溶解氧(即溶解的氧气)，以减缓锅炉锈蚀。已知某锅炉用水中的溶解氧的浓度为，若反应过程中肼全部转化为氮气，则每处理该锅炉用水，需要消耗肼的质量为多少？___________ (写出计算过程) （4）①科学家利用下图装置(其中A和B均为惰性电极)进行电化学固氮，在常温常压下得到肼。下列有关说法不正确的是___________。 A．该装置实现了电能转化为化学能 B．电极B上发生氧化反应 C．穿过质子交换膜向B电极一侧移动 D．相同条件下，A电极每消耗，B电极理论上生成 ②上述装置进行固氮的总反应可以表示为：___________。 （5）肼在水溶液中为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。常温下，向肼溶液中，滴加稀盐酸调节pH．溶液中、、占含氮物种的物质的量分数为(如)，随溶液pH变化的曲线如下图所示： ①肼在水中的电离方式正确的是___________。 A． B． C． D． ②常温下中性溶液中，各含氮物种的浓度大小关系为___________。 A． B． C． D． ③室温时，反应平衡常数的数值为___________。 A． B． C． D． 【答案】（1） （2） ①. ②. 将少量产品加水充分搅拌，看是否有丁达尔效应，出现丁达尔效应，说明属于纳米级 （3）若反应过程中肼全部转化为氮气，反应的化学方程式为：N2H4+O2 = N2+2H2O，每处理1m3该锅炉用水，氧气质量= 1×103L×=8g，物质的量n(O2)＝=0.25mol，消耗N2H4物质的量n(N2H4)=0.25mol，质量m(N2H4) = 0.25mol/×32g/mol = 8g； （4） ①. C ②. （5） ①. D ②. B ③. C 【解析】 【小问1详解】 在催化剂作用下，肼蒸气受热可分解生成和一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，即肼分解生成氮气和氨气，反应的化学反应方程式为； 【小问2详解】 反应物为Co2+与肼()、碱性条件下存在OH-生成物为：Co单质，据此得出Co的化合价降低，故N的化合价升高，只能为0价，即氮气，据此得出还有水生成，氧化还原反应中存在得失电子守恒以及元素守恒，故此反应的离子反应方程式为2Co2++N2H4+4OH-=4Co↓+N2↑+4H2O，用单线桥表示为；检验产品的颗粒尺寸是否为纳米级的简易方案是：将少量产品加水充分搅拌，看是否有丁达尔效应，出现丁达尔效应，说明属于纳米级； 【小问3详解】 已知某锅炉用水中的溶解氧的浓度为，若反应过程中肼全部转化为氮气，反应的化学方程式为：N2H4+O2 = N2+2H2O，每处理1m3该锅炉用水，氧气质量= 1×103L×=8g，物质的量n(O2)＝=0.25mol，消耗N2H4物质的量n(N2H4)=0.25mol，质量m(N2H4) = 0.25mol/×32g/mol = 8g； 【小问4详解】 ①该装置为电解池，A中N2 转化为N2H4，则A为阴极，电极反应为，B为阳极，电极反应为； A．该装置为电解池，实现了电能转化为化学能，故A正确； B．B为阳极，阳极发生氧化反应，故B正确； C．由分析中电极反应可知， 穿过质子交换膜向A电极一侧移动，故C错误； D．根据分析中的电极反应，存在关系，相同条件下，气体物质的量之比等于体积比，A电极每消耗，B电极理论上生成，故D正确； 故选C； ②上述装置进行固氮的总反应即将阴极和阳极的反应相加，可以得到； 【小问5详解】 常温下，向肼溶液中，滴加稀盐酸调节pH(图像上从右向左的过程)，则()逐渐变小，则()逐渐变大，则b点表示溶液中()=()，随着盐酸不断加入，则()逐渐变小，则()逐渐变大，则a点表示溶液中()=()。 ①在水中的电离方式与氨相似，其为二元弱碱，则存在二次电离过程，其第一次电离可表示为，第二次电离：，故选D； ②根据分析的结果可知，当pH=7时，结合图像各微粒的分布系数可知，离子浓度为，故选B； ③室温时，反应平衡常数=，由分析可知，b点表示溶液中()=()，此时pH=7.94，则==，故选C。 三、氨气的合成和应用 氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氨气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。 5. 下列有关氮原子的说法正确的是 A. 基态氮原子价电子排布式为： B. 氮原子核外电子的空间运动状态有5种 C. 基态氮原子的轨道表示式是： D. 氮原子的电负性比氧原子大，所以氮氧化合物中氮元素化合价为正 【答案】B 【解析】 【详解】A．N7号元素，基态氮原子价电子排布式为：，故A错误； B．氮原子核外电子的空间运动状态有1+1+3=5种，故B正确； C．电子要优先占据空轨道，基态氮原子的轨道表示式是，故C错误； D．元素非金属性越强，电负性越大，氮原子的电负性比氧原子小，所以氮氧化合物中氮元素化合价为正，故D错误； 故选B。 6. Ⅰ．诺贝尔化学奖获得者格哈德·埃特尔确认了合成氨反应机理。673K时，各步反应的能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的粒子用“*”标注，TS表示过渡态。 （1）图中反应速率最小的步骤的活化能___________。 Ⅱ．现向三个体积均为2L的恒容密闭容器Ⅰ、II、III中，均充入和，发生反应 ，三个容器的反应温度分别为、、且恒定不变，当反应均进行到时的体积分数如图所示： （2）若其中只有一个容器中的反应达到平衡状态，该容器是___________(填“I”或“II”或“III”)。 （3）0~5min内容器I中用表示的化学反应速率___________。 （4）当三个容器中的反应均达到平衡状态时，转化率最高的是容器___________(填“I”或“II”或“III”) （5）将反应生成氨气通入水中即可得氨水，用水稀释氨水，溶液中随着水量的增加而增大的是___________。 A. B. C. D. 【答案】（1）62 （2）III （3）mol/(L·min) （4）I （5）D 【解析】 【小问1详解】 反应的活化能越大，化学反应速率越慢，化学反应取决于化学反应速率最慢的一步，由图可知，反应的活化能最大一步的反应方程式为N+H=N+3H，反应的活化能为(17+45)kJ/mol=62 kJ/mol，故答案为：62； 【小问2详解】 合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氢气的体积分数增大，由图可知，III点氢气体积分数最大，所以只有一个容器中的反应达到平衡状态，该容器是III，故答案为：III； 【小问3详解】 由图可知，5min时容器I中氢气的体积分数为40%，设反应达到平衡时，消耗氮气的物质的量为amol，由方程式可知，氢气的物质的量为(3—3a)mol，混合气体总物质的量为(4—2a)mol，由氢气的体积分数可得：×100%=40%，解得a=，则0~5min内容器I中氨气的反应速率为=mol/(L·min)，故答案为：mol/(L·min)； 【小问4详解】 合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率减小，则三个容器中的反应均达到平衡状态时，氮气转化率最高的是容器I，故答案为：I； 【小问5详解】 氨水加水稀释时，溶液中一水合氨、铵根离子、氢氧根离子浓度减小，氨水的电离常数、水的离子积常数不变； A．溶液中==，氨水加水稀释时，氨水的电离常数、水的离子积常数不变，所以溶液中不变，故不符合题意； B．溶液中=Kb，氨水加水稀释时，氨水的电离常数不变，则溶液中不变，故不符合题意； C．溶液中=Kw，氨水加水稀释时，水的离子积常数不变，则溶液中不变，故不符合题意； D．氨水加水稀释时，溶液中一水合氨、铵根离子、氢氧根离子浓度减小，水的离子积常数不变，所以溶液中氢离子浓度增大，则溶液中增大，故正确； 故选D。 7. 合成氨的生产流程示意图如下： 下列说法不正确的是 A. 原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 B. 合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高 C. 热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 D. 改进压缩机性能，反应时的压强越大越好 【答案】BD 【解析】 【分析】氮气和氢气混合气体净化干燥后经过压缩机加压，进入热交换加热后在催化剂作用下发生反应生成氨气，再经过热交换后冷却分离出液态氨，未反应完的氮气和氢气可循环利用。 【详解】A．原料气须经过净化处理，除去会降低催化剂催化效率的物质，以防止催化剂中毒和安全事故发生，A正确； B．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，反应速率增大，温度升高，该反应的平衡转化率降低，B错误； C．热交换将氨气的热量转给N2和H2，目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离，C正确； D．合成氨过程中压强越大，虽然反应物的平衡转化率增大，但是设备成本会增大，并不是压强越大越好，D错误； 故选BD。 8. 新“人工固氮”的研究报道：常温常压、光照条件下，在催化剂表面与某物质发生反应，相应的平衡常数表达式为。进一步研究生成量与温度的关系，部分平衡时实验数据见下表(光照、压力、反应时间1h)： 303 313 323 353 生成量/() 4.8 5.9 6.0 2.0 （1）写出上述反应的化学方程式___________。 （2）已知该反应的平衡常数K与温度的关系如下图，则此反应的___________0.(填“<”或“>”) （3）从323K到353K，氨气的生成量减少的可能原因是___________。 （4）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大生成量的建议___________。 【答案】（1）2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g) （2）> （3）温度过高，催化剂活性降低，导致反应速率减慢；生成的氧气与氨气发生催化氧化消耗了氨气 （4）适当升高温度，增大反应物氮气的浓度，及时分离出产物氨气 【解析】 【小问1详解】 根据化学平衡常数表达式可知，产物为NH3和O2，反应物为N2，根据原子守恒，反应物中还有含氧原子的物质，同时该物质不在平衡常数表达式中体现，则该物质为H2O，故反应的化学方程式为2N2(g)+6H2O(l)4NH3(g)+3O2(g)。 【小问2详解】 从图中可知，随着温度的升高，该反应的平衡常数K增大，说明升高温度化学平衡正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH>0。 【小问3详解】 从题干可知，该反应在催化剂作用下才能进行，当温度从323K到353K的过程中，可能因为温度过高，催化剂活性降低，导致反应速率减慢，从而使得氨气的生成量减少，此外也可能是生成的氧气与氨气发生催化氧化消耗了氨气使得氨气的生成量减少。 【小问4详解】 该反应为气体体积增大的吸热反应，要提高其反应速率且增大氨气的生成量（化学平衡正向移动），可用适当升高温度的方法，或者可增大反应物氮气的浓度，或者及时分离出产物氨气等方法。 四、祛痰药溴己新的合成 9. 溴己新(Ⅰ)又称必嗽平，常用作祛痰药。可通过下列路线合成： （1）有机物A(甲苯)可以通过煤的干馏获得，下列有关说法正确的是___________. A. 煤的干馏属于物理变化 B. 甲苯分子中的所有原子都在同一平面上 C. 甲苯发生硝化反应时，主要得到邻硝基甲苯和对硝基甲苯两种一硝基取代物 D. 甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色的原因是甲基活化了苯环 （2）写出F中不含氧官能团的名称：___________。 （3）E的结构简式：___________。 （4）反应①所需的试剂是___________。 （5）反应②与反应⑥的反应类型分别为___________。 A. 取代、取代 B. 氧化、加成 C. 氧化、还原 D. 氧化、取代 （6）写出反应③的反应式：___________。 （7）写出属于芳香族化合物，满足下列条件F的同分异构体结构简式：___________(任写一种)。 i．能发生银镜反应；ii．1mol F的同分异构体最多可消耗5mol NaOH，且产物不含甲基 （8）在合成B→E的流程中，反应②、④可否互换，简述理由___________。 （9）请写出以和为原料制备的合成路线___________。 【答案】（1）C （2）碳溴键、氨基 （3） （4）浓硝酸、浓硫酸 （5）D （6） （7）或 （8）否；氨基会被酸性高锰酸钾溶液氧化 （9）CH2=CHCH=CH2BrCH2CH=CHCH2Br 【解析】 【分析】由有机物的转化关系可知，浓硫酸作用下与浓硝酸共热发生硝化反应生成，与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应生成，则C为；浓硫酸作用下与乙醇共热发生酯化反应生成，与铁、盐酸发生还原反应生成，则E为；溴化铁做催化剂作用下与液溴发生取代反应生成，与硼氢化锂发生还原反应生成，与SOCl2发生取代反应生成，与发生取代反应生成。 小问1详解】 A．煤的干馏过程中有新物质生成，属于化学变化，故A错误； B．甲苯分子中含有空间构型为四面体形的饱和碳原子，所以分子中所有原子不可能在同一平面上，故B错误； C．甲基是供电子基团，可以使苯环上的邻对位氢原子活性增强，所以甲苯发生硝化反应时，主要得到邻硝基甲苯和对硝基甲苯两种一硝基取代物，故C正确； D．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色的原因是苯环活化了甲基，故D错误； 故选C； 【小问2详解】 由结构简式可知，分子中不含氧官能团为碳溴键、氨基，故答案为：碳溴键、氨基； 【小问3详解】 由分析可知，E的结构简式为，故答案为：； 【小问4详解】 由分析可知，反应①为浓硫酸作用下与浓硝酸共热发生硝化反应生成和水，故答案为：浓硝酸、浓硫酸； 【小问5详解】 由分析可知，反应②为与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应生成，反应⑥为与发生取代反应生成和氯化氢，故选D； 【小问6详解】 由分析可知，反应③为浓硫酸作用下与乙醇共热发生酯化反应生成和水，反应的化学方程式为，故答案为：； 【小问7详解】 F的芳香族同分异构体能发生银镜反应说明可能含有醛基或甲酸某酯基，1mol F的同分异构体最多可消耗5mol氢氧化钠，其中2molBr水解形成2mol酚羟基可消耗2molNaOH，同时生成2molHBr消耗2molNaOH，酯基水解消耗1molNaOH，产物不含甲基可使其中一侧链为，则符合要求结构简式可能为：或； 【小问8详解】 苯胺具有还原性，易被酸性高锰酸钾溶液氧化，所以在合成B→E的流程中，反应②、④不能互换，故答案为：否；氨基会被酸性高锰酸钾溶液氧化； 【小问9详解】 由题给信息可知，以CH2=CHCH=CH2和为原料制备的合成步骤为CH2=CHCH=CH2与溴水发生加成反应生成BrCH2CH=CHCH2Br，BrCH2CH=CHCH2Br与发生取代反应生成，催化剂作用下发生加聚反应生成，合成路线为CH2=CHCH=CH2BrCH2CH=CHCH2Br。 五、催化剂——碘化铝 10. 碘化铝()由于其独特的结构，它在某些化学反应中表现出良好的催化性能。某小组采用如下实验流程制备碘化铝()： 已知：是一种无色晶体，吸湿性极强，可溶于热的正己烷，在空气中受热易被氧化。 （1）第一电离能：Mg>Al，结合核外电子排布相关知识，说明其原因___________。 （2）如图为步骤Ⅰ的实验装置图(夹持仪器和尾气处理装置已省略)，图中仪器A的名是___________，判断步骤Ⅰ反应结束的实验现象是___________。 （3）下列做法不正确的是___________。(不定项) A. 步骤Ⅰ中，反应物和溶剂在使用前除水 B. 步骤Ⅰ中，若控温加热器发生故障，改用酒精灯(配石棉网)加热 C. 步骤Ⅲ中，在通风橱中浓缩至蒸发皿内出现晶膜 D. 步骤IV中，使用冷的正己烷洗涤 （4）所得粗产品呈浅棕黄色，小组成员认为其中混有碘单质，请设计实验方案验证___________。 纯化与分析：对粗产品纯化处理后得到产品，再采用银量法测定产品中含量以确定纯度。滴定原理为：先用过量标准溶液沉淀，再以标准溶液回滴剩余的。 难溶电解质 (黄色) (白色) (红色) (白色) 溶度积常数Ksp 测定步骤：称取产品1.0200g，用少量稀酸A溶解后转移至250mL容量瓶，加水定容得待测溶液；取滴定管检漏、水洗→润洗，从滴定管尖嘴放出液体→装液、赶气泡、调液面、读数→用移液管准确移取25.00mL待测溶液加入锥形瓶→准确移标准溶液加入锥形瓶→滴加指示剂硫酸铁铵溶液→加入稀酸B→用标准溶液滴定→读数。 （5）判断滴定终点的现象为___________。 （6）以下说法不正确的是___________。(不定项) A. 润洗时，为了加快速度，可直接从滴定管上口倒出液体 B. 整个过程中会先后生成黄色、白色两种沉淀 C. 指示剂溶液，不会导致沉淀生成 D. 指示剂可换为溶液，滴定终点观察沉淀颜色变化 （7）加入稀酸B的作用是___________，否则测定结果将偏___________(填“大”或“小”) （8）三次滴定消耗标准溶液的平均体积为25.60mL，则产品纯度为___________。 【答案】（1）Mg原子的价电子排布为3s2，3s轨道是稳定结构，Al原子的价电子排布为3s23p1，容易失去一个电子达到3s2稳定结构 （2） ①. 球形冷凝管 ②. 溶液由紫红色恰好变为无色 （3）BC （4）取少量粗产品置于少量冷的正己烷中充分搅拌，静置后，取少量上层清液，向其中滴加淀粉溶液，观察液体是否变蓝，若变蓝则其中混有碘单质，否则没有 （5）滴入最后半滴标准液，溶液由浅黄色变为红色，且半分钟内不褪色 （6）AD （7） ①. 抑制Fe3+发生水解反应，保证滴定终点准确判断 ②. 小 （8）99.20% 【解析】 【分析】由题给流程可知，铝、碘在正己烷中加热反应生成碘化铝，过滤得到的滤液经浓缩得到浓溶液，浓溶液经结晶、过滤、洗涤、干燥后得到粗产品。 【小问1详解】 镁原子的价电子排布为3s2，3s轨道是稳定结构，铝原子的价电子排布为3s23p1，容易失去一个电子达到3s2稳定结构，所以镁元素的第一电离能大于铝元素，故答案为：Mg原子的价电子排布为3s2，3s轨道是稳定结构，Al原子的价电子排布为3s23p1，容易失去一个电子达到3s2稳定结构； 【小问2详解】 由实验装置图可知，仪器A为球形冷凝管，用于起冷凝回流的作用；碘溶于正己烷得到紫红色溶液，碘化铝是无色晶体，当碘反应完全后，溶液会变为无色，所以判断步骤I反应结束的实验现象是溶液由紫红色恰好变为无色，故答案为：球形冷凝管；溶液由紫红色恰好变为无色； 【小问3详解】 A．碘化铝吸湿性极强，因此在步骤I中，反应物和溶剂在使用前必须除水，故正确； B．使用到易燃的有机溶剂时，应禁止使用明火加热，所以在步骤I中，若控温加热器发生故障，不能改用酒精灯(配石棉网)加热，故错误； C．在空气中受热易被氧化，所以在步骤Ⅲ中蒸发浓缩时，要注意使用有保护气（如持续通入氮气的蒸馏烧瓶等）的装置中进行，不能直接在蒸发皿浓缩，故错误； D．在空气中受热易被氧化、可溶于热的正己烷因此，为了减少溶解损失，在步骤Ⅳ中要使用冷的正己烷洗涤，故正确； 故选BC； 【小问4详解】 碘易溶于正己烷，而碘化铝可溶于热的正己烷、不易溶于冷的正己烷，所以检验产品中是否混有碘单质的实验操作为取少量粗产品置于少量冷的正己烷中充分搅拌，静置后，取少量上层清液，向其中滴加淀粉溶液，观察液体是否变蓝，若变蓝则其中混有碘单质，否则没有，故答案为：取少量粗产品置于少量冷的正己烷中充分搅拌，静置后，取少量上层清液，向其中滴加淀粉溶液，观察液体是否变蓝，若变蓝则其中混有碘单质，否则没有； 【小问5详解】 当溶液中银离子与硫氰酸根离子完全反应后，滴入最后半滴硫氰酸铵溶液，过量的硫氰酸根离子与溶液中的铁离子反应生成红色的硫氰化铁，则滴定终点的现象为滴入最后半滴标准液，溶液由浅黄色变为红色，且半分钟内不褪色； 【小问6详解】 A．滴定管润洗时，不能直接从滴定管上口倒出液体，否则标准溶液会被稀释，导致浓度减小，故错误； B．由题意可知，整个过程中会先后生成碘化银黄色沉淀和硫氰化银白色沉淀，故正确； C．加入硝酸银溶液的目的是使溶液中的碘离子完全转化为碘化银沉淀，溶液中过量银离子浓度较小，不能与硫酸铁铵溶液反应生成微溶的硫酸银沉淀，故正确； D．由表格数据可知，铬酸银的溶解度与硫氰化银溶解度接近，所以不能将指示剂换为铬酸钾溶液，故错误； 故选AD； 【小问7详解】 硫酸铁铵在溶液中电离出的铁离子会发生水解，铁离子浓度减小会使消耗硫氰酸铵溶液的体积偏大，导致所测结果偏小，所以实验时需要加入稀硫酸抑制铁离子水解，故答案为：抑制Fe3+发生水解反应，保证滴定终点的准确判断；小； 【小问8详解】 由题意可知，滴定消耗25.60mL1.000×10−2mol/L硫氰酸铵溶液，则与碘离子反应的银离子浓度为4.000×10−2mol/L×0.02500L—1.000×10−2mol/L×0.02560L=7.440×10−4mol，则产品的纯度为×100%=99.20%，故答案为：99.20%。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024学年度第二学期高三年级测试卷 考生注意： 1.本试卷满分100分，考试时间60分钟。 2.本考试设试卷和答题纸两部分，试卷包括试题与答题要求，所有答案必须涂(选择题)或写(非选择题)在答题纸上，做在试卷上一律不得分。 3.考生务必在答题纸上清楚填写姓名、准考证号，并将核对后的条形码贴在指定位置上。 4.本试题的选择题，没有特别注明，为单选题，只有一个正确选项；若注明不定项，有1-2个正确选项，多选、错选不得分，漏选得一半分。 相对原子质量：H：1 C：12 N：14 O：16 S：32 I：127 一、能源开发与资源利用 1. 能源的开发与资源的利用是化学研究的重要领域，合理开发和利用它们可造福人类。热化学硫碘循环分解水是一种目前较具发展前景的制氢方法，其反应过程如图： 相关反应的热化学方程式为： 反应I： 反应II： 反应III： （1）反应I的产物中存在的化学键类型为___________。 A. 极性键 B. 离子键 C. 金属键 D. 氢键 （2）可用原子示踪法探究反应II机理，有关和说法正确的是___________。 A. 是同素异形体 B. 属于同种核素 C. 比多2个电子 D. 化学性质相似 （3）关于反应III及反应自发进行的方向判断正确的是：___________。 A. 大于0，低温能自发进行 B. 小于0，高温能自发进行 C. 小于0，低温能自发进行 D. 大于0，高温能自发进行 （4）分析整个过程，下列说法不正确的是：___________。 A. 该过程实现了太阳能到化学能的转化 B. 和对总反应起到了催化剂的作用 C. 总反应的热化学方程式为： D. 该过程降低了水分解制氢反应的活化能，但总反应的不变 （5）热化学硫碘循环分解水优势是：___________。 2. 燃料电池能量转化率高，在各领域具有广阔的发展前景。某同学用NO-空气质子交换膜燃料电池探究将雾霾中的、转化为的原理。 （1）下列说法正确的是___________。 A. 甲、乙装置中NO均被氧化 B. 石墨(II)做阳极 C. 标准状况，若甲中消耗，则乙中一共转化和NO 15.68L D. 该装置中电子转移方向为Pt(Ⅰ)→石墨(II)→电解质溶液→石墨(Ⅰ)→Pt(II) （2）写出Pt(Ⅰ)电极发生的电极反应式___________。 3. 海水资源丰富，但也会给生产、生活带来困扰，阅读下图，回答问题： （1）氯碱工业能耗大，通过如下图的改进，可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是___________。 A. 电极A接电源正极，发生氧化反应 B. 电极B的电极反应式为： C. 应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液 D. 改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗 （2）下图中铁棒含碳量为10.8%，海水pH约为8.1，没入一段时间之后发现，越靠近烧杯底部发生电化学腐蚀就越轻微，简述其原因是___________，正极的电极反应式为：___________。 （3）下图所示的方案可以降低铁闸门的腐蚀速率，下列判断正确的是___________。 A. 若X为导线，Y可以是锡 B. 若X为导线，铁闸门上的电极反应式为 C. 若X为直流电源，铁闸门做负极 D. 若X为直流电源，Y极上发生氧化反应 二、氮氢化合物——肼 4. 肼()又称联氨，外观为无色油状液体，具有强还原性，有着广泛的应用。 （1）在催化剂作用下，肼蒸气受热可分解生成和一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体。写出该反应的化学方程式：___________。 （2）一定条件下，与肼在碱性环境中反应制得高纯度纳米钴。请完成相应的离子方程式：并标出电子转移的方向和数目。___________，__________________，检验产品的颗粒尺寸是否为纳米级的简易方案是：___________。 （3）肼能除去锅炉用水中的溶解氧(即溶解的氧气)，以减缓锅炉锈蚀。已知某锅炉用水中的溶解氧的浓度为，若反应过程中肼全部转化为氮气，则每处理该锅炉用水，需要消耗肼的质量为多少？___________ (写出计算过程) （4）①科学家利用下图装置(其中A和B均为惰性电极)进行电化学固氮，在常温常压下得到肼。下列有关说法不正确的是___________。 A．该装置实现了电能转化为化学能 B．电极B上发生氧化反应 C．穿过质子交换膜向B电极一侧移动 D．相同条件下，A电极每消耗，B电极理论上生成 ②上述装置进行固氮的总反应可以表示为：___________。 （5）肼在水溶液中为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。常温下，向肼溶液中，滴加稀盐酸调节pH．溶液中、、占含氮物种的物质的量分数为(如)，随溶液pH变化的曲线如下图所示： ①肼在水中的电离方式正确的是___________。 A． B． C． D． ②常温下中性溶液中，各含氮物种的浓度大小关系为___________。 A． B． C． D． ③室温时，反应平衡常数的数值为___________。 A． B． C． D． 三、氨气的合成和应用 氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氨气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。 5. 下列有关氮原子的说法正确的是 A. 基态氮原子价电子排布式为： B. 氮原子核外电子的空间运动状态有5种 C. 基态氮原子的轨道表示式是： D. 氮原子的电负性比氧原子大，所以氮氧化合物中氮元素化合价为正 6. Ⅰ．诺贝尔化学奖获得者格哈德·埃特尔确认了合成氨反应机理。673K时，各步反应的能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的粒子用“*”标注，TS表示过渡态。 （1）图中反应速率最小步骤的活化能___________。 Ⅱ．现向三个体积均为2L的恒容密闭容器Ⅰ、II、III中，均充入和，发生反应 ，三个容器的反应温度分别为、、且恒定不变，当反应均进行到时的体积分数如图所示： （2）若其中只有一个容器中的反应达到平衡状态，该容器是___________(填“I”或“II”或“III”)。 （3）0~5min内容器I中用表示的化学反应速率___________。 （4）当三个容器中的反应均达到平衡状态时，转化率最高的是容器___________(填“I”或“II”或“III”) （5）将反应生成的氨气通入水中即可得氨水，用水稀释氨水，溶液中随着水量的增加而增大的是___________。 A. B. C. D. 7. 合成氨的生产流程示意图如下： 下列说法不正确的是 A. 原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 B. 合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高 C. 热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 D. 改进压缩机性能，反应时的压强越大越好 8. 新“人工固氮”的研究报道：常温常压、光照条件下，在催化剂表面与某物质发生反应，相应的平衡常数表达式为。进一步研究生成量与温度的关系，部分平衡时实验数据见下表(光照、压力、反应时间1h)： 303 313 323 353 生成量/() 4.8 5.9 6.0 2.0 （1）写出上述反应的化学方程式___________。 （2）已知该反应的平衡常数K与温度的关系如下图，则此反应的___________0.(填“<”或“>”) （3）从323K到353K，氨气的生成量减少的可能原因是___________。 （4）与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法固氮反应速率慢。请提出可提高其反应速率且增大生成量的建议___________。 四、祛痰药溴己新的合成 9. 溴己新(Ⅰ)又称必嗽平，常用作祛痰药。可通过下列路线合成： （1）有机物A(甲苯)可以通过煤的干馏获得，下列有关说法正确的是___________. A. 煤的干馏属于物理变化 B. 甲苯分子中的所有原子都在同一平面上 C. 甲苯发生硝化反应时，主要得到邻硝基甲苯和对硝基甲苯两种一硝基取代物 D. 甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色的原因是甲基活化了苯环 （2）写出F中不含氧官能团的名称：___________。 （3）E的结构简式：___________。 （4）反应①所需的试剂是___________。 （5）反应②与反应⑥的反应类型分别为___________。 A. 取代、取代 B. 氧化、加成 C. 氧化、还原 D. 氧化、取代 （6）写出反应③的反应式：___________。 （7）写出属于芳香族化合物，满足下列条件F的同分异构体结构简式：___________(任写一种)。 i．能发生银镜反应；ii．1mol F的同分异构体最多可消耗5mol NaOH，且产物不含甲基 （8）在合成B→E的流程中，反应②、④可否互换，简述理由___________。 （9）请写出以和为原料制备的合成路线___________。 五、催化剂——碘化铝 10. 碘化铝()由于其独特的结构，它在某些化学反应中表现出良好的催化性能。某小组采用如下实验流程制备碘化铝()： 已知：是一种无色晶体，吸湿性极强，可溶于热的正己烷，在空气中受热易被氧化。 （1）第一电离能：Mg>Al，结合核外电子排布相关知识，说明其原因___________。 （2）如图为步骤Ⅰ的实验装置图(夹持仪器和尾气处理装置已省略)，图中仪器A的名是___________，判断步骤Ⅰ反应结束的实验现象是___________。 （3）下列做法不正确的是___________。(不定项) A. 步骤Ⅰ中，反应物和溶剂在使用前除水 B. 步骤Ⅰ中，若控温加热器发生故障，改用酒精灯(配石棉网)加热 C. 步骤Ⅲ中，在通风橱中浓缩至蒸发皿内出现晶膜 D. 步骤IV中，使用冷的正己烷洗涤 （4）所得粗产品呈浅棕黄色，小组成员认为其中混有碘单质，请设计实验方案验证___________。 纯化与分析：对粗产品纯化处理后得到产品，再采用银量法测定产品中含量以确定纯度。滴定原理为：先用过量标准溶液沉淀，再以标准溶液回滴剩余的。 难溶电解质 (黄色) (白色) (红色) (白色) 溶度积常数Ksp 测定步骤：称取产品1.0200g，用少量稀酸A溶解后转移至250mL容量瓶，加水定容得待测溶液；取滴定管检漏、水洗→润洗，从滴定管尖嘴放出液体→装液、赶气泡、调液面、读数→用移液管准确移取25.00mL待测溶液加入锥形瓶→准确移标准溶液加入锥形瓶→滴加指示剂硫酸铁铵溶液→加入稀酸B→用标准溶液滴定→读数。 （5）判断滴定终点的现象为___________。 （6）以下说法不正确的是___________。(不定项) A. 润洗时，了加快速度，可直接从滴定管上口倒出液体 B. 整个过程中会先后生成黄色、白色两种沉淀 C. 指示剂溶液，不会导致沉淀生成 D. 指示剂可换为溶液，滴定终点观察沉淀颜色变化 （7）加入稀酸B的作用是___________，否则测定结果将偏___________(填“大”或“小”) （8）三次滴定消耗标准溶液的平均体积为25.60mL，则产品纯度为___________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$