精品解析：上海市南洋中学2024-2025学年高三上学期9月学习能力诊断测 化学试题

高三年级化学学科9月学习能力诊断测试题 (满分100分，考试时间60分钟) 考生注意： 1.试卷满分100分，考试时间60分钟 2.标注“不定项”的选择类试题，每小题有一到两个正确项 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 一、肼的性质与制备 1. 肼()又名联氨，是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。肼分子结构如图所示。 （1）关于分子说法正确的是___________。 A. 只含有极性键的极性分子 B. 含有非极性键的极性分子 C. 只含有极性键的非极性分子 D. 含有非极性键的非极性分子 （2）的相对分子质量与接近，但沸点远高于，原因是___________。 A. 分子内可形成氢键 B. 分子间可形成氢键 C. 分子中共价键键能更大 D. 分子能形成内盐 （3）发射卫星时可用为燃料，为助燃剂，这两种物质反应放出大量能量，生成无毒无害的物质。此过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。 【答案】（1）B （2）B （3）1：2 【解析】 【小问1详解】 N2H4分子中存在N-H极性键、N-N非极性键；根据图知，N2H4分子结构不对称，正负电荷重心不重合，为极性分子，故答案为：B； 【小问2详解】 N2H4的相对分子质量与CH2=CH2接近，但沸点远高于CH2=CH2，原因是N2H4分子间可形成氢键，乙烯不能形成分子间氢键，故答案为：B； 【小问3详解】 发射卫星时可用N2H4为燃料，N2O4为助燃剂，这两种物质反应放出大量能量，生成无毒无害的物质，根据元素守恒知，生成两种无毒无害的物质分别是H2O、N2，反应方程式为2N2H4+N2O4=3N2+4H2O，反应中N2H4失电子作还原剂、N2O4得电子作氧化剂，则氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：2。 2. 一种肼()燃料电池的工作原理如图所示。 （1）a极的电极反应式为___________； （2）电池中的离子方程式为___________。 （3）若利用该电池电解饱和食盐水，当消耗时，将产生氢气___________mol。 【答案】（1） （2） （3）0.2 【解析】 【小问1详解】 ，N元素化合价升高，失电子发生氧化反应，则电极a作负极，电极反应式为 【小问2详解】 过程中，酸性条件下，被氧气氧化为，反应的离子方程式为； 【小问3详解】 利用该电池电解饱和食盐水，当消耗3.2g时，根据电极反应式可知，转移电子的物质的量为，产生氢气的阴极电极反应式为：，因此产生的氢气为0.2mol。 3. 实验室可用如下装置，在碱性条件下合成： （1）完成装置B中发生反应的离子方程式(化学计量数为1可省咯)： i．___________； ii．___________________________ （2）装置A试管中的试剂为___________；仪器a的作用是___________。仪器b的导管作用为___________。 （3）上述装置中存在一处缺陷，会导致肼的产率降低，改进方法是___________。 【答案】（1） ①. ②. （2） ①. NH4Cl、 ②. 防倒吸 ③. 平衡气压，使盐酸顺利滴下 （3）B、C之间增加盛有饱和食盐水的洗气瓶 【解析】 【分析】装置A加热氯化铵和氢氧化钙混合物制取氨气，装置C浓盐酸和漂白粉发生反应制取氯气，氨气和次氯酸钠在碱性条件下发生反应，生成N2H4，据此解答。 【小问1详解】 C中浓盐酸和漂白粉反应生成Cl2，Cl2和氢氧化钠反应生成NaCl、NaClO、H2O，因此装置B中发生的反应有； NH3失去电子生成N2H4，ClO-得电子生成Cl-，根据电子得失守恒和电荷守恒、原子守恒，可知离子反应为：。 【小问2详解】 装置A用于制取氨气，选用的药品为氯化铵和氢氧化钙； 仪器a有缓冲作用，能防倒吸； 仪器b的导管作用为：平衡气压，使盐酸顺利滴下。 【小问3详解】 挥发的HCl能和NaOH溶液反应而降低B溶液的碱性，所以应该用饱和食盐水除去氯气中的HCl，则改进方法为：B、C之间增加盛有饱和食盐水的洗气瓶。 二、钒的氧化物 钒(V)广泛应用于催化及钢铁工业，有“化学面包”、“金属维生素”之称。 4. 基态钒原子的价电子排布式为___________，与钒同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数最多的是___________(填元素符号)。 【答案】 ①. 3d34s2 ②. Cr 【解析】 【详解】钒是23号元素，基态钒原子的核外电子排布式为[Ar]3d34s2，则其价电子排布式为3d34s2； 与V同周期的所有元素的基态原子中未成对电子数最多的是：Cr，价电子排布式为：3d54s1，有6个成单电子。 5. V2O5 溶解 NaOH 溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，已知空间构型与相同，中心原子价层孤电子对数目为 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 【答案】A 【解析】 【详解】由于空间构型与相同，则两者的中心原子价层孤电子对数相同。中心原子价层孤电子对数，则中心原子价层孤电子对数目为0，A符合题意； 答案选A。 6. 下图钒的配合物可以作为固氮的催化剂。形成配位键时，V提供___________。 A．空轨道 B．孤对电子 【答案】A 【解析】 【详解】形成配位键时，V是中心原子，提供空轨道，O、Cl、P是配位原子，提供孤电子对，故选A。 7. 短周期元素形成的各微粒中，与空间构型相同的正离子有___________(任写一种)。 【答案】 【解析】 【详解】中心原子价层电子对数为4+=4，且没有孤电子对，则其空间构型为正四面体形，与空间构型相同的正离子有。 8. 常用作转化为的催化剂。一定条件下，在固定容积的密闭容器中充入与空气的混合气体，加入一定量。反应tmin后，容器中和物质的量浓度分别为amol/L和bmol/L。 （1）起始物质的量浓度为___________(用含a、b的代数式表示)。 （2）这段时间内用表示的平均化学反应速率为___________(用含a、b、t的代数式表示)。 （3）在未使用催化剂时，氧化反应的能量变化如图所示。加入后，会使图中___________。 A. 增大、减小 B. 减小、增大 C. 减小、不变 D. 减小、增大 【答案】（1）(a+b) （2） （3）C 【解析】 【小问1详解】 反应tmin后，容器中和物质的量浓度分别为amol/L和bmol/L ，根据S元素守恒，起始物质的量浓度为(a+b)。 【小问2详解】 tmin内的浓度减少bmol/L，则氧气的浓度减少0.5bmol/L，这段时间内,用表示的平均化学反应速率为 。 【小问3详解】 在未使用倠化剂时，氧化反应的能量变化如图所示。加入后，活化能降低，反应物、生成物能量不变，、减小，不变，故选C。 9. 用活化后的作催化剂，在有氧条件下氨气将NO还原成的一种反应历程如图所示。 （1）上述历程中，钒元素被氧化的过程有___________(填序号)；写出总反应的化学方程式：___________ （2）按上述图中、和的比例进行催化脱硝反应。反应一定的时间，和NO的转化率与温度的关系如上图所示。超过后，NO转化率急剧下降，而仍维持较高，原因可能是：___________。 【答案】（1） ①. ④ ②. （2）超过200℃后，NH3与O2生成NO 【解析】 【小问1详解】 根据题中反应历程图所示，变化④中V元素化合价升高，钒元素被氧化的过程有④； V2O5作催化剂，NH3与O2、NO反应生成N2和H2O，根据化合价升降相等及原子守恒可得，反应化学方程式为：。 【小问2详解】 一定条件下，NH3和O2反应生成NO，超过200℃后NH3→NO，导致NO的转化率急剧下降，而NH3仍维持较高，故答案为：超过200℃后，NH3与O2生成NO。 三、电解质 10. 弱电解质有许多，如：醋酸、碳酸、氢氰酸、一水合氨、氢氧化铝、氢氧化铜等。25℃时，醋酸、碳酸、氢氰酸的电离平衡常数如下表： 化学式 HCN 电离平衡常数 （1）25℃时，pH相等的三种溶液①溶液、②溶液、③NaCN溶液，浓度由大到小的顺序为___________(填序号)。 （2）25℃时，向NaCN溶液中通入少量，反应的离子方程式为___________。 （3）将浓度为的HCN与溶液等体积混合，充分反应后混合溶液中___________(A、大于B、等于C、小于)，结合所学知识与必要数据，解释原因：___________。 （4）用蒸馏水稀释的醋酸，下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是___________。 A. B. C. D. （5）将溶液滴入醋酸溶液，则反应后混合溶液中的微粒浓度的关系为：___________ a．> B．< C．= （6）室温下向的NaOH溶液中逐滴加入的醋酸至溶液恰好呈中性，消耗醋酸，计算此时醋酸的电离常数___________(用含本题中字母的式子表示)。 【答案】（1）①>③>② （2） （3） ①. 小于 ②. 充分反应后得到等浓度的NaCN和HCN溶液；的电离常数为，NaCN的水解常数为，则其水解程度大于其电离程度，溶液显碱性 （4）B （5）C （6） 【解析】 【小问1详解】 图表数据分析，电离程度越大则酸性越强，酸性：CH3COOH>H2CO3>HCN>，水解产生的酸性的酸性越强，则对应盐的水解程度越小，水解程度：②Na2CO3溶液>③NaCN溶液>NaHCO3溶液>①CH3COONa溶液，要使得三种溶液pH相等，相同条件下水解程度小的，浓度必须较大才可以达到相同的pH，则pH相等的三种溶液①CH3COONa溶液、②Na2CO3溶液、③NaCN溶液，浓度由大到小的顺序为：①>③>②。 【小问2详解】 向NaCN溶液中通入少量CO2，H2CO3酸性大于HCN大于，所以反应生成氰酸和碳酸氢钠，不能生成二氧化碳，反应的化学方程式为：。 【小问3详解】 将浓度为的与溶液等体积混合，发生的反应为：，充分反应后得到等浓度的NaCN和HCN溶液，的电离常数为，NaCN的水解常数为，则其水解程度大于其电离程度，溶液显碱性，混合溶液中小于。 【小问4详解】 A．，稀释过程中减小，则比值减小，故A不符合题意； B．，稀释过程中酸浓度减小，氢离子浓度减小，比值增大，故B不符合题意； C．，稀释过程中酸浓度减小，氢离子浓度减小，比值减小，故C不符合题意； D．，稀释过程中酸浓度减小，氢离子浓度减小，比值减小，故D不符合题意； 故答案选B。 【小问5详解】 溶液滴入醋酸溶液，即等体积等浓度的NaOH溶液和醋酸溶液反应后，只生成醋酸钠，也就是得到的是CH3COONa溶液，根据物料守恒可知，，根据电荷守恒可知，，两式相减有：，故答案选C。 【小问6详解】 醋酸钠为强碱弱酸盐，溶液显碱性；室温下，向的溶液中逐滴加入的醋酸至溶液恰好呈中性，则醋酸略微过量：，反应消耗醋酸，根据电荷守恒可知，， ，故。 四、绿色能源——氢能 氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。氢气制取是氢能利用经济性考量的重要环节。 11. 测定氢元素单质晶体类型的方法是___________。 【答案】测定氢元素单质的熔沸点 【解析】 【详解】晶体的类型是根据形成晶体的粒子间的作用力判断，一般熔沸点较低的物质是分子晶体，可测定氢元素单质的熔沸点来判断晶体类型。 12. 粒径在的纳米铝粉常温下能与水反应释氢。向水中加入下列物质，不能加快纳米铝粉释氢速率的是 A. HCl B. C. D. NaOH 【答案】B 【解析】 【详解】A．，可以加快纳米铝粉释氢速率，故A不符合题意； B．，不能产生氢气，故B符合题意； C．，可以加快纳米铝粉释氢速率，故C不符合题意； D．，可以加快纳米铝粉释氢速率，故D不符合题意； 故答案选B。 13. 目前全球每年约7000万吨的需求，来自化石能源，相当于每年8.3亿吨的排放。从经济、环保、低碳等角度考量，获取氢气的技术发展方向应是___________(任写一条) 【答案】利用可再生清洁能源分解水、太阳能光解水、寻找新型催化剂常温下分解水等 【解析】 【详解】从经济、环保、低碳等角度考量，获取氢气的技术发展方向应是利用可再生清洁能源分解水、太阳能光解水、寻找新型催化剂常温下分解水等。 14. 高效、低成本的氢气储运技术是大力发展氢能产业的必要保障。一定温度下，某储氢合金的储氢过程中存在如下反应：。 （1）上述反应中z=___________(用含x、y的代数式表示)。 （2）对上述反应的焓变与熵变判断正确的是___________。 A. ， B. ， C. ， D. ， （3）储氢完成后，该合金释放氢气的方式可以是___________。 A. 降温 B. 加热 C. 加压 D. 减压 【答案】（1） （2）D （3）BD 【解析】 【小问1详解】 根据H原子守恒可得，，则。 【小问2详解】 由可知，气体体积减小，则，该反应为自发反应，即，，故选D。 【小问3详解】 为气体体积减小的放热反应，升高温度或降低压强都能使平衡逆向移动，释放出氢气，故答案为：BD。 15. 液态有机储氢技术是借助某些不饱和液体有机化合物的加氢反应，实现氢的储存，再通过脱氢反应实现氢的释放。乙基咔唑(，结构如图所示)是一种新型的储氢材料。 （1）乙基咔唑中C原子的杂化方式有___________。 A．sp B． C． （2）科研中常用容氢量()来衡量有机化合物的储氢能力，乙基咔唑的最大容氢量为___________(精确至0.1%)。 【答案】（1）sp2、sp3 （2）5.8% 【解析】 【小问1详解】 甲基中C原子为sp3杂化，苯环中C原子为sp2杂化，故乙基咔唑中C原子的杂化方式有sp2、sp3； 【小问2详解】 1mol苯环能与3mol氢气发生加成反应，则1mol乙基咔唑最多能与6mol氢气发生加成反应，最大容氢量为≈5.8%。 五、有机化学 16. 已知：C的化学式为，是芳香性有机化合基团的缩写，且不含甲基。盐酸卡布特罗是一种用于治疗支气管病的药物，其中间体的合成路线如下： （1）下列四种元素中，第一电离能最大的是___________，电负性最大的是___________。 A．H元素 B．C元素 C．N元素 D．O元素 （2）选择正确的反应类型：反应③___________，反应⑤___________。 A．取代 B．还原 C．氧化 D．加成 （3）结构简式：—Bn___________，试剂W___________。 （4）反应①的化学方程式___________。 （5）反应②在NaOH条件下反应，NaOH的作用___________。 （6）与类似，羟基上的活泼氢也能和发生类似⑤的化学反应，写出与生成高聚物的结构简式___________。 （7）试利用上述合成路线的相关信息，由甲苯、、等合成普鲁卡因(无机试剂任用)_________。 (合成路线表示方式为：) 【答案】（1） ①. C ②. D （2） ①. B ②. D （3） ①. ②. （4） （5）中和反应生成的HCl使反应平衡向正方向移动，提高原料的转化率 （6） （7） 【解析】 【分析】A分子式为C8H8O2，不饱和度为5，根据反应流程可以推出反应①即A到B的反应是硝化反应，B→C的反应物、结合C的结构简式可知A的结构简式为，B为，B→C的反应为：酚羟基上H被Bn—取代得到C()和HCl，已知C的化学式为C15H13NO4，—Bn是芳香性有机化合基团的缩写、且不含甲基，可知—Bn为，C→D为硝基变氨基，是还原反应，D→E为氨基和COCl2反应，形成碳氮双键得到E，E→F为碳氮双键上的加成反应，F→G为甲基氢被溴原子取代，G→H发生反应⑦，即取代反应，根据G和H的结构简式可以推出W为，据此回答。 【小问1详解】 同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈现增大的趋势，但同一周期中第ⅡA族、第ⅤA族元素的核外电子排布分别为全充满、半充满状态，因此比相邻元素第一电离能更大，同主族元素从上往下第一电离能逐渐减小，H为第一周期元素，C、N、O属于第二周期，但N属于第VA元素，基态N原子的核外电子排布为半充满状态，较稳定，因此四种元素中，第一电离能最大的是N元素，故答案选C； 同一周期元素从左往右电负性逐渐增大，同主族元素从上往下电负性逐渐减小，因此四种元素中，电负性最大的是O元素，故答案选D。 【小问2详解】 据分析，反应③中硝基变氨基，反应类型为还原反应，反应⑤是E中的碳氮双键断裂，氨气中的氢原子和氨基分别加在了碳氮双键的两端，属于加成反应，故答案选：B；D。 【小问3详解】 据分析，结构简式：—Bn为，试剂W为：。 【小问4详解】 根据流程图，反应①应该发生苯环的硝化反应，反应的化学方程式为。 【小问5详解】 反应②中发生取代反应，生成HCl，在NaOH条件下反应，因此NaOH的作用是：中和反应生成的HCl使反应平衡向正方向移动，提高原料的转化率。 【小问6详解】 反应⑤属于加成反应，HOCH2CH2OH与发生加聚反应生成高聚物的结构简式为。 【小问7详解】 根据普鲁卡因的结构，①需要在苯环上引入硝基，然后还原为氨基，②需要将苯环上的甲基氧化成羧基，合成时要注意氨基具有还原性，并能够与卤代烃发生取代反应，因此用甲苯、ClCH2CH2OH、(C2H5)2NH等合成普鲁卡因的流程图为。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高三年级化学学科9月学习能力诊断测试题 (满分100分，考试时间60分钟) 考生注意： 1.试卷满分100分，考试时间60分钟 2.标注“不定项”的选择类试题，每小题有一到两个正确项 可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 一、肼的性质与制备 1. 肼()又名联氨，是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域有广泛应用。肼分子结构如图所示。 （1）关于分子说法正确的是___________。 A. 只含有极性键的极性分子 B. 含有非极性键的极性分子 C. 只含有极性键的非极性分子 D. 含有非极性键的非极性分子 （2）的相对分子质量与接近，但沸点远高于，原因是___________。 A. 分子内可形成氢键 B. 分子间可形成氢键 C. 分子中共价键键能更大 D. 分子能形成内盐 （3）发射卫星时可用为燃料，为助燃剂，这两种物质反应放出大量能量，生成无毒无害的物质。此过程中氧化剂与还原剂的物质的量之比为___________。 2. 一种肼()燃料电池的工作原理如图所示。 （1）a极的电极反应式为___________； （2）电池中的离子方程式为___________。 （3）若利用该电池电解饱和食盐水，当消耗时，将产生氢气___________mol。 3. 实验室可用如下装置，在碱性条件下合成： （1）完成装置B中发生反应的离子方程式(化学计量数为1可省咯)： i．___________； ii．___________________________ （2）装置A试管中的试剂为___________；仪器a的作用是___________。仪器b的导管作用为___________。 （3）上述装置中存在一处缺陷，会导致肼的产率降低，改进方法是___________。 二、钒的氧化物 钒(V)广泛应用于催化及钢铁工业，有“化学面包”、“金属维生素”之称。 4. 基态钒原子的价电子排布式为___________，与钒同周期的所有元素的基态原子中，未成对电子数最多的是___________(填元素符号)。 5. V2O5 溶解 NaOH 溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，已知空间构型与相同，中心原子价层孤电子对数目为 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 6. 下图钒的配合物可以作为固氮的催化剂。形成配位键时，V提供___________。 A．空轨道 B．孤对电子 7. 短周期元素形成的各微粒中，与空间构型相同的正离子有___________(任写一种)。 8. 常用作转化为的催化剂。一定条件下，在固定容积的密闭容器中充入与空气的混合气体，加入一定量。反应tmin后，容器中和物质的量浓度分别为amol/L和bmol/L。 （1）起始物质的量浓度为___________(用含a、b的代数式表示)。 （2）这段时间内用表示的平均化学反应速率为___________(用含a、b、t的代数式表示)。 （3）在未使用催化剂时，氧化反应的能量变化如图所示。加入后，会使图中___________。 A. 增大、减小 B. 减小、增大 C. 减小、不变 D. 减小、增大 9. 用活化后的作催化剂，在有氧条件下氨气将NO还原成的一种反应历程如图所示。 （1）上述历程中，钒元素被氧化的过程有___________(填序号)；写出总反应的化学方程式：___________ （2）按上述图中、和的比例进行催化脱硝反应。反应一定的时间，和NO的转化率与温度的关系如上图所示。超过后，NO转化率急剧下降，而仍维持较高，原因可能是：___________。 三、电解质 10. 弱电解质有许多，如：醋酸、碳酸、氢氰酸、一水合氨、氢氧化铝、氢氧化铜等。25℃时，醋酸、碳酸、氢氰酸的电离平衡常数如下表： 化学式 HCN 电离平衡常数 （1）25℃时，pH相等的三种溶液①溶液、②溶液、③NaCN溶液，浓度由大到小的顺序为___________(填序号)。 （2）25℃时，向NaCN溶液中通入少量，反应的离子方程式为___________。 （3）将浓度为的HCN与溶液等体积混合，充分反应后混合溶液中___________(A、大于B、等于C、小于)，结合所学知识与必要数据，解释原因：___________。 （4）用蒸馏水稀释的醋酸，下列各式表示的数值随水量的增加而增大的是___________。 A. B. C. D. （5）将溶液滴入醋酸溶液，则反应后混合溶液中的微粒浓度的关系为：___________ a．> B．< C．= （6）室温下向的NaOH溶液中逐滴加入的醋酸至溶液恰好呈中性，消耗醋酸，计算此时醋酸的电离常数___________(用含本题中字母的式子表示)。 四、绿色能源——氢能 氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。氢气制取是氢能利用经济性考量的重要环节。 11. 测定氢元素单质晶体类型的方法是___________。 12. 粒径在的纳米铝粉常温下能与水反应释氢。向水中加入下列物质，不能加快纳米铝粉释氢速率的是 A. HCl B. C. D. NaOH 13. 目前全球每年约7000万吨的需求，来自化石能源，相当于每年8.3亿吨的排放。从经济、环保、低碳等角度考量，获取氢气的技术发展方向应是___________(任写一条) 14. 高效、低成本的氢气储运技术是大力发展氢能产业的必要保障。一定温度下，某储氢合金的储氢过程中存在如下反应：。 （1）上述反应中z=___________(用含x、y的代数式表示)。 （2）对上述反应的焓变与熵变判断正确的是___________。 A. ， B. ， C. ， D. ， （3）储氢完成后，该合金释放氢气的方式可以是___________。 A. 降温 B. 加热 C. 加压 D. 减压 15. 液态有机储氢技术是借助某些不饱和液体有机化合物的加氢反应，实现氢的储存，再通过脱氢反应实现氢的释放。乙基咔唑(，结构如图所示)是一种新型的储氢材料。 （1）乙基咔唑中C原子的杂化方式有___________。 A．sp B． C． （2）科研中常用容氢量()来衡量有机化合物的储氢能力，乙基咔唑的最大容氢量为___________(精确至0.1%)。 五、有机化学 16. 已知：C的化学式为，是芳香性有机化合基团的缩写，且不含甲基。盐酸卡布特罗是一种用于治疗支气管病的药物，其中间体的合成路线如下： （1）下列四种元素中，第一电离能最大的是___________，电负性最大的是___________。 A．H元素 B．C元素 C．N元素 D．O元素 （2）选择正确的反应类型：反应③___________，反应⑤___________。 A．取代 B．还原 C．氧化 D．加成 （3）结构简式：—Bn___________，试剂W___________。 （4）反应①的化学方程式___________。 （5）反应②在NaOH条件下反应，NaOH的作用___________。 （6）与类似，羟基上的活泼氢也能和发生类似⑤的化学反应，写出与生成高聚物的结构简式___________。 （7）试利用上述合成路线的相关信息，由甲苯、、等合成普鲁卡因(无机试剂任用)_________。 (合成路线表示方式为：) 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $