上海市复旦大学附属复兴中学2023-2024学年高二上学期期中考试 化学（等级考）试卷

1 上海市复兴高级中学 2023 学年第一学期期中考试 高二年级 化学等级试卷 考生注意： 1．试卷满分100分，考试时间60分钟。 2．本考试分设试卷和答题纸。。 3．答题前，务必在答题纸上填写姓名、班级和考号。作答必须涂或写在答题纸 上，在试卷上作答一律不得分。 相对原子质量：H-1 C-12 O-16 Na-23 S-32 Cl-35.5 Fe-56 Cu-64 Ag-108 一、碳捕捉中的热化学（本题共 25 分） 中国将在2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”。CO2的捕集、 创新利用与封存成为科学家研究的重要课题。科学家提出“绿色自由”构想：先 把空气吹入饱和碳酸钾溶液，然后再把CO2从溶液中提取出来，并使之变为可 再生燃料甲醇( )。“绿色自由”构想技术流程如图： 已知：键能是指拆开 1mol 化学键时放出的能量，部分键能如下表。 化学键 H − H C − O C = O H − O C − H 键能/(kJ ⋅ mol−1) 436 326 803 464 414 1.上述工艺中出吸收池中反应的化学方程式为 _________________________。 2.根据上表键能完成合成塔中反应的热化学方程式： CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g) △ H = ___________。 3.下列物质能作为CO2捕获剂的是 ______。(双选) A.NaOH溶液 B.CaCl2溶液 C.乙醇 D.浓氨水 2 4.已知： CO(g) + 1 2 O2(g) = CO2(g) ΔH1 = −283kJ ⋅ mol −1  H2(g) + 1 2 O2(g) = H2O(g) ΔH2 = −242kJ ⋅ mol −1  CH3OH(g) + 3 2 O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) ΔH3 = −676kJ ⋅ mol −1 以CO(g)和H2(g)为原料合成甲醇的反应为CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)。该反应 的△ H = 。 5.合成塔中制备甲醇的反应一般认为通过如下步骤来实现： ①CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g) △ H1 > 0 ②CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) △ H2 < 0 若反应①为慢反应，下列示意图(物质均为气态)中能体现上述反应能量变化的是 ______。(单选) A ．B． C． D． 6.下图中能定性表示反应②CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) △ H2 < 0 的 ΔG(ΔG = ΔH − TΔS) ，随温度变化的曲线是 。(选“A”或“B”，单选) 3 7.一定条件下Pd − Mg/SiO2催化剂可使CO2与H2“甲烷化”从而变废为宝，其反应 机理如图1所示，该反应的化学方程式为 ________________________，反应过程 中 Mg 元素的化合价________。(填“升高”或“降低”或“不变”) 8.催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时 间，测得CO2转化率随温度变化的影响如图2所示。对比两种催化剂的催化性能， 工业上应选择的催化剂是 _______，使用的合适温度为 _______。 9.加入催化剂与不加催化剂时相比，该反应的△ H 。(填“变大”“变小”或“不 变”) 二、电化学在海水资源开发中的综合利用（本题共 25 分） 人类通过海水资源开发，把海洋的潜在价值转化为实际价值，为人类的生 存和发展创造了条件。而电化学在海水资源开发中扮演了非常重要的角色。 10. 用如图示的方法可以保护钢质闸门。下列说法正确的是______。(单选) A. 当 a、b 间用导线连接时，X 可以是锌棒，X 上发生氧化反应 B. 当 a、b 间用导线连接时，X 可以是锌棒，电子经导线流入 X C. 当 a、b 与外接电源相连时，a 应连接电源的正极 D. 当 a、b 与外接电源相连时，阴极的电极反应式：2Cl--2e-=Cl2↑ 4 11．海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列 说法错误的是______。(双选) A．海水起电解质溶液作用 B．N 极仅发生的电极反应： - -2 22H O+2e =2OH +H  C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D．该锂-海水电池属于二次电池 12．我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色 化。该装置工作时阳极无 2Cl 生成且 KOH 溶液的浓度不变，电解生成氢气的速 率为 1mol hx − 。下列说法错误的是______。(单选) A．b 电极反应式为2𝐻2𝑂 + 2𝑒 − = 𝐻2 ↑ +2OH − B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解时海水中动能高的水分子可穿过 PTFE 膜 D．海水为电解池补水的速率为 12 mol hx − 5 电解饱和食盐水，可以有效的利用海水资源，下图是电解饱和氯化钠溶液 的示意图。 13.电解饱和氯化钠溶液的离子方程式为_______________。 14.电极 A 接电源的_____(填“正”或“负”极)。饱和氯化钠溶液从_____(填 a 或 c) 口进入，NaOH溶液从_____(填 b 或 d)口导出。 15.阳离子交换膜的作用是____________________、_____________________、 __________________________。 16．氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法正确．． 的是______。(双选) A．电极 A 接电源负极，发生氧化反应 B．电极 B 的电极反应式为： 2 22H O+2e H +2OH − −= 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 三、重要的金属元素-----铁（本题共 25 分） 铁元素存在于岩石与生命体中，不同价态的铁元素在生产、生活乃至生命活 动中有独特的作用。 17．下列反应能得到单质铁的是___________。（双选） A．Cu 与 FeCl3溶液反应 B．在高温下 Al与 Fe3O4反应 C．在高温下 CO与 Fe2O3反应 D．Fe(OH)3受热分解 6 18．能说明 Fe的还原性弱于 Na的是___________。（单选） A．Na 的熔点比 Fe 的熔点低 B．1mol 的 Fe、Na 分别与 S反应，Fe失电子数多 C．Na 与冷水剧烈反应，Fe与冷水不反应 D．Fe3+氧化性强于 Na+ 19．实验室盛放 FeSO4 溶液的试剂瓶中通常需要加入少量铁粉，铁粉的作用是 __________________________。 水处理厂可用 Fe2(SO4)3 制备的 Na2FeO4 对水进行杀菌、消毒等。 20．Fe2(SO4)3 制备 Na2FeO4 时，从氧化还原角度考虑，不可能．．．用到的物质是 _______。（双选） A．NaClO B．Na2O2 C．Na2S D．Na2SO3 Fe2(SO4)3 溶液也可用于处理工业尾气 SO2。将 SO2 缓慢通入 Fe2(SO4)3 溶液 至过量，观察到溶液由黄色变红棕色，静置后变为浅绿色。由资料知 Fe2(SO4)3 和 SO2 发生如下反应： ① Fe3+ + 6SO2 [Fe(SO2)6]3+ （红棕色） ② □Fe3+ + □SO2 + □ =□Fe2+ + □SO42- + □H+ 21．请补全、配平反应②，并标出电子转移的数目和方向。（4分） 22．实验中，溶液由黄色变为红棕色的过程中也可能有 Fe(OH)3胶体生成，请写 出检验是否有胶体生成的方法。________________________________。（2分） 实验验证“Ag++Fe2+ Fe3++Ag↓”为可逆反应。 实验 I：将 0.010 mol/L Ag2SO4 溶液与 0.040 mo/L FeSO4 溶液(pH=1)等体积混 合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。 实验 II：向少量 Ag 粉中加入 0.010 mol/L Fe2(SO4)3 溶液(pH=1)，固体完全溶 解。 23.取 I 中沉淀，洗涤后，_______（填操作和现象），证明黑色沉淀中含有 Ag。 取 I 中黄色溶液，_______（填操作和现象），证明溶液中含有 Fe3+。 24.II 中溶液选用 Fe2(SO4)3，不选用 Fe(NO3)3的原因是_______。 综合上述实验，证实“Ag++Fe2+⇌Fe3++Ag↓”为可逆反应。 25.能判断实验 I 中反应 Ag++Fe2+⇌Fe3++Ag↓已经达到平衡的是_____。（双选） A.c(Fe2+)+c(Fe3+)=0.020 mol/L B.c(Ag+)保持不变 C. c(Fe2+):c(Fe3+)的值保持不变 D.生成 1.08 g Ag 的同时，消耗 0.01 mol Fe2+ 7 四、H2O2分解速率的再探究（本题共 25 分） 某实验小组以 H2O2 分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率 的影响。常温下按照如下方案完成实验。 分组实验 催化剂 ① 10mL5%H2O2溶液 无 ② 10mL2%H2O2溶液 无 ③ 10mL5%H2O2溶液 1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液 ④ 10mL5%H2O2溶液+少量稀盐酸 1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液 ⑤ 10mL5%H2O2溶液+少量 NaOH 溶液 1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液 26.写出 H2O2的电子式______________________________。 27.实验①和②的目的是探究___________对反应速率的影响。实验时由于没有 观察到明显现象而无法得出结论。资料显示，通常条件下 H2O2稳定，不易分 解。为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是___________。 28.实验③④⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图。 分析下图能够得出的实验结论： ①___________环境能增大 H2O2分解的速率； ②___________环境能减小 H2O2分解的速率。 29.设计实验进一步探究 Fe3+和 Cu2+对 H2O2分解的催化效果：在两支试管中各 加入 2mL5%的 H2O2溶液，再向其中分别滴入 1mL 浓度均为 0.1mol/L 的 FeCl3 溶液和 CuSO4溶液。有同学建议将 CuSO4改为 CuCl2溶液，理由是 ______________。 30.已知分解1mol H2O2放出热量98 kJ，在含少量I −的溶液中，H2O2的分解机理为： ①H2O2 + I − → H2O + IO − 慢 ②H2O2 + IO − → H2O + O2 + I − 快 下列有关反应的说法正确的是_______（双选）。 A. 反应的速率与I−的浓度有关 B. IO−是该反应的催化剂 C. 双氧水分解速率取决于反应① D. v(H2O2) = v(H2O) = 2v(O2) 8 31．一定温度下： 100mL双氧水溶液发生分解反应：2H2O2 = 2H2O+O2 ↑。在 不同时刻测量放出的𝑂2体积，换算成H2O2浓度如下图： (1)600~1200s，H2O2分解的平均速率为_______________________ (2)反应2220s时，放出的𝑂2体积为___________________ (标准状况) (3)推测上图中的 x 为___________________。 1 【答案】 一、 1.K2CO3 + H2O + CO2 = 2KHCO3 （2 分） 2. −46kJ ⋅ mol−1 （3 分） 3. AD （3 分） 4. −91 kJ ⋅ mol−1（2 分） 5. A （2 分） 6.B（2 分） 7. CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O；（3 分） 不变 （2 分） 8. Ni − CeO2（2 分） 320℃ （2 分） 9.不变（2 分） 二、 10.A（2 分） 11.BD（3 分） 12.D（2 分） 13. - - 2 2 22Cl +2H O 2OH +H Cl=  +  通电 （3 分） 14. ①. 正 （2 分） ②. a （2 分） ③. d （2 分） 15.阻止 OH-移向阳极；提高 NaOH 的产量和纯度；防止 H2与 Cl2混合发生爆炸 （6 分） 16.CD（3 分） 三、 17．BC（3分） 18．C（2分） 19．防止空气中氧气氧化 Fe2+（2分） 20．CD（3分） 21．2Fe3+ + SO2 + 2H2O = 2Fe2+ + SO42- + 4H+。（4分，补全物质、配平、电子转移的数目、 方向各 1分） 22．用激光笔照射混合液，若液体中出现光通路，则生成了胶体。（2分） 23. 加硝酸溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀。或其他合理答案。 （2 分） 加入 KSCN 溶液，溶液变为血红色。或其他合理答案。（2 分） 24. 防止酸性条件下， - 3NO 氧化性氧化 Fe 2+干扰实验结果（2 分） 25.BC（3 分） 四 26. （2 分） 27. ①. 浓度 （2 分） ②. 向反应物中加入等量同种催化剂(或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中) （3 分） 28． ①. 碱性 （2 分） ②. 酸性 （2 分） 2e 2 29． 未排除阴离子种类差异带来的干扰（2 分，合理答案均可） 30.AC（3 分） 31.(1)5.0 × 10−4mol ⋅ 𝐿−1 ⋅ 𝑠−1 （3 分） (2)1.176𝐿 （3 分） (3)3930（3 分）