精品解析：上海市静安区2025届高三上学期期末教学质量调研（一模）化学试题

静安区2024学年度第一学期期末教学质量调研(一模) 高三化学试卷 (满分100分，完卷时间60分钟) 特别提示： 1、本试卷标注“不定项”的选择题，每小题有1~2个正确选项，只有1个正确选项的，多选不得分；有2个正确选项的，漏选1个得一半分，错选不得分。未特别标注的选择题，每小题只有1个正确选项。 2、除特殊说明外，本卷所用相对原子质量：H-1 N-14 O-16 Fe-56 K-39 C1-35.5 Sn-119 Cr-52 一、尿素(本题共20分) 尿素[CO(NH2)2]是世界上使用最为广泛的氮肥。同时，它与人体健康也有着密不可分的联系。 1. 工业上利用合成氨工艺联合生产尿素，原理如下图所示。 （1）尿素属于___________ 。 A. 铵态氮肥 B. 硝态氮肥 C. 有机氮肥 D. 复合肥 （2）尿素分子内存在的化学键有___________。 A. 极性键 B. 离子键 C. 氢键 D. 非极性键 （3）若反应器Ⅰ和II中各有1.5 molH2O参加反应，理论上可获得___________molH2。 反应器IV中的总反应为2NH3(g)+ CO2(g)CO(NH2)2(s) + H2O(g)，该反应需要两步才能完成，其能量变化如下图所示。 （4）第一步反应的平衡常数表达式K=___________； （5）①当升高温度，第二步反应的平衡常数将___________； A． 减小 B． 增大 C． 保持不变 D．条件不足，无法判断 ②恒温恒容的密闭容器中，能说明总反应达到平衡状态的是___________。 A． 二氧化碳的生成速率和水的消耗速率相等 B． 容器内气体的压强保持不变 C． 容器内NH3 、CO2、H2O的物质的量之比为2：1：1 D． 单位时间内，每断裂3molN-H键，同时形成1molO-H键 Ⅱ．碳-13无放射性，医学上用13C标记的尿素呼气诊断幽门螺旋杆菌感染，该检验比14C呼气更安全。 2. 关于13C的说法正确的是 A. 13C和14C互为同素异形体 B. 14C也无放射性，主要用于考古断代 C. 14C比13C 多1个电子 D. 13C与14C是两种不同的核素 3. 氨基酸在肝脏等组织代谢下产生尿素。当人体肾功能衰竭，血液中的尿素会逐渐累积而升高。医学上常采用人工肾脏间接电化学法除去代谢产物中的尿素，用于治疗肾功能衰竭和尿毒症。 （1）关于氨基酸的说法，错误的是___________。 A. 氨基酸是两性化合物，可与酸或碱反应 B. 天然蛋白质水解仅得α- 氨基酸 C. 两分子氨基酸脱水形成二肽 D. 氨基酸、多肽都具有酰胺键 （2）茚三酮显色法检验氨基酸非常灵敏。在___________条件下，谷氨酸与茚三酮反应后能得到蓝紫色的物质。 A. 加热 B. 低温 C. 弱酸性 D. 弱碱性 人工肾脏间接电化学法除去代谢中尿素原理如下图。 （3）阳极室先后发生两个反应，一个发生在电极表面，另一个发生在电解液中。请依次书写电极反应式、化学反应方程式：___________和___________。 （4）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比无变化，原因是：___________。 二、含能材料(本题共20分) 含能材料是指能独立进行化学反应，并在极短时间内迅速释出能量的物质。 4. 四大发明之一的黑火药是一种古老的含能材料，发生爆炸时反应如下：2KNO3 + 3C + S = K2S + 3CO2↑ + N2↑ （1）标出该反应的电子转移方向和数目______。 （2）基态S原子的电子排布式是[Ne]___________，氧的负离子结构示意图为___________。 5. 北京理工大学的研究团队利用理论计算和分子模拟的方法，经计算机辅助，设计出了具有棒棒糖结构的新型全氮含能材料——N8分子。 （1）基态N原子的价电子占据的最高能级符号为___________，价电子在该能级上排布所遵循的原则是___________。 （2）设NA为阿伏加德罗常数的值。1molN8分子中，σ键的电子数为___________。 A. 16NA B. 8NA C. 8mol D. 4mol （3）氨气分子中有一对孤电子对，能够结合氢离子表现碱性。已知NF3碱性小于NH3碱性，其原因是：___________。 6. 无色晶体NH4N3也是一种具有含能材料特性的化合物，易爆炸，能产生大量气体，晶胞结构如下图所示。 （1）该晶体属于___________。 A. 共价晶体 B. 分子晶体 C. 离子晶体 D. 金属晶体 （2）晶胞中NH的数目为___________，晶胞密度为___________ g·cm-3。 三、9-菲甲酸(本题共20分) 9-菲甲酸是一种重要的有机中间体，在药物化学中，有可能作为原料或中间体用于合成某些具有生物活性的化合物。 7. 以甲苯为原料合成9-菲甲酸的路线如下图所示(部分反应试剂、反应条件省略)。 （1）A→B的反应试剂、反应条件是___________。 A. 氯气、铁屑 B. 氯化氢、铁屑 C. 氯气、光照 D. 氯化氢、光照 （2）C的名称是___________；H中含氧官能团的名称为___________； （3）G的分子式为___________；D的分子式是C8H7N，其结构简式为___________； （4）能测定K的相对分子质量的仪器是___________。 A. 元素分析仪器 B. 质谱仪 C. 红外光谱仪 D. 核磁共振氢谱仪 （5）若反应E+F→G分两步进行，第一步是加成反应，则第二步的反应类型是___________。 A. 取代反应 B. 加成反应 C. 消去反应 D. 氧化反应 （6）写出满足下列条件的E的同分异构体的结构简式___________； ⅰ苯环上有两个取代基 ⅱ既能发生银镜反应，又能和金属Na反应 ⅲ核磁共振氢谱图中峰的组数最少 （7）结合本题合成路线，以和乙醇作为有机原料，设计合成的路线(无机试剂任选)___________。(合成路线常用的表示方式为：AB ∙∙∙∙∙∙ 目标产物) 四、零碳甲醇(本题共20分) “零碳甲醇”可实现循环内零碳排放，是符合“碳中和”属性的绿色能源。 8. 关于甲醇中C、H、O元素性质的比较，正确的是 A. 原子半径：O > C >H B. 电负性： O > C >H C. 第一电离能：C > O >H D. 气态氢化物的稳定性：CH4>H2O 9. 甲醇分子中碳原子的杂化方式是___________。 A．sp杂化 B．sp2杂化 C．sp3杂化 10. 钢铁企业以焦炉气中的H2和工业烟气中捕获的CO2为原料，在适宜催化剂的作用下生产零碳甲醇：CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(l) + H2O(l) ΔH0 （1）已知： 物质 燃烧热 (kJ·mol−1) H2(g) -286 CH3OH(l) -726 根据表格信息，计算该反应的ΔH0=___________。 （2）可作为 CO2捕获剂的是___________。(不定项) A. NaOH 溶液 B. 氨水 C. CH3CH2OH D. NH4Cl溶液 一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。 T°C时用0.1mol·L-1KOH吸收CO2，溶液中含碳物种的浓度c总=c(H2CO3)+ c(HCO)+c(CO)。T°C时，H2CO3电离常数分别为Ka1=4.4×10-7，Ka2=5.0×10-11。 不考虑通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O的挥发。 （3）吸收一定量CO2后，吸收装置的溶液中∶=1∶2，则该溶液的pH=___________。 （4）在“转化”后所得上层清液中：c(Ca2+)·c(CO) ___________Ksp(CaCO3)(选填“>”、“=”或“<”)。 （5）当c总=0.1mol·L-1时，溶液呈___________(选填“酸性”、“中性”或“碱性”)，请说明理由：___________ 11. 一定温度下，向2L密闭恒容容器中充入2molCO2和6mol H2，发生如下反应： 反应Ⅰ (主反应)CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1<0 K1 反应Ⅱ(副反应)CO2(g) +4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g) ΔH2<0 K2 反应Ⅲ(副反应)CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) ΔH3>0 K3 （1）反应均达平衡后，测得数据如下： 物质 CH3OH CH4 CO 物质的量(mol) 1 0.4 0.2 则CH3OH的选择性=___________。(CH3OH选择性=)，反应Ⅱ的平衡常数K2=___________(列出包含数据的计算式，无须算出结果)。 （2）不同温度下，若测得上述反应CO2的平衡转化率与甲醇的选择性如下图： ①试根据图中信息判断，更适合生产甲醇的温度为___________。 a．1000°C B．800 °C C． 600°C D．400°C ②当温度高于800 °C，CO2转化率反而增大，主要原因是___________。 五、矿样中铁含量的测定(本题共20分) 12. 铁矿石是钢铁工业的基本原料，其中的铁元素主要存在形式为氧化物。矿山开采出来的原矿中铁的品位一般只有20％～40％，通过选矿富集，可提高到50％～65％。 氯化亚锡-氯化汞-重铬酸钾滴定法测定铁矿石中全铁含量是国家标准方法之一、某科研小组用该方法测定原矿试样中的铁含量，实验过程如下： (一)配制溶液 a．配制c mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液 b．配制100mLSnCl2溶液：称取6gSnCl2•2H2O溶于20mL浓盐酸，加水 至100mL，再加入少量锡粒。 (二)滴定实验 按下图所示(加热装置略去)步骤进行定量测定 已知： ①氯化铁受热易升华； ②室温时HgCl2将Sn2+缓慢氧化为Sn4+，但难以氧化Fe2+；加热时，HgCl2可氧化Fe2+； ③Cr2O可被Fe2+还原为Cr3+； ④Fe3+与磷酸能形成 [Fe(HPO4)2]- 等无色可溶性配合物； (三)数据处理 （1）本实验肯定不需要的仪器是___________。 A. 滴定管 B. 分液漏斗 C. 容量瓶 D. 量筒 （2）配制SnCl2溶液时需加入锡粒，请结合离子方程式，进行解释：___________。 （3）步骤Ⅰ中，矿样溶解时“微热”的原因是___________。 A. 可提高试样与浓盐酸反应的速率 B. 更高温度下，氯化铁受热易水解 C. 减少浓盐酸的挥发、氯化铁的升华 D. 更高温度下溶解，会导致待检成分的损失 （4）步骤Ⅱ中，热的溶液需冷却后再滴加HgCl2溶液，并放置2～3min，才能开始步骤Ⅲ的滴定。对此，合理的解释是___________。 A. 热的溶液中，HgCl2氧化Sn2+的速率过快，反应不易控制 B. 热的溶液中，Fe2+被HgCl2氧化，将使测定结果偏低 C. 加入HgCI2溶液后立即滴定，则Sn2+未除尽，将使测定结果偏高 D. 放置时间过长，Fe2+可被空气中的氧气氧化，将使测定结果偏高 已知，氧化还原滴定反应中，二苯胺磺酸钠能灵敏地指示滴定终点，其变色原理为：A(紫红色)+ne-B(无色) （5）步骤Ⅲ中，滴定前需加入硫酸-磷酸混合酸，主要目的有两个。一是酸性条件下K2Cr2O7具有强氧化性，二是___________。 A. 磷酸能与Fe3+形成无色可溶性的[Fe(HPO4)2]- B. 可吸收空气中的氧气，防止氧气干扰滴定反应 C. 与被滴定的金属离子形成沉淀，便于观察滴定终点 D. 可消除FeCl3对滴定终点色变的干扰 （6）①判断滴定达到终点的现象为___________。 ②若消耗c mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液VmL，则ag矿样中Fe的质量分数为___________。(写出计算过程，用含a、c、V的代数式表示) 有研究者认为，用酸性KMnO4溶液替代K2Cr2O7同样能达到实验目的。 为探究用KMnO4溶液滴定时，不同pH下Cl-对Fe2+测定结果的影响，有研究人员设计了如下实验。向下列三种溶液分别加入1滴0.1 mol·L-1KMnO4溶液，记录现象见下表： 溶液 现象 空白实验 2mL0.3 mol·L-1NaCl溶液、0.5mL试剂X 紫红色不褪去 实验I 2mL0.3 mol·L-1NaCl溶液、0.5mL0.1 mol·L-1硫酸 紫红色不褪去 实验Ⅱ 2mL03 mol·L-1NaCl溶液、0.5mL6 mol·L-1硫酸 紫红色明显变浅 （7）根据该实验，可得出的结论是___________； A. 溶液pH的变化对KMnO4与Cl-的反应几乎无影响 B. pH越大，Cl-对KMnO4与Fe3+测定反应的干扰越明显 C. 随着溶液pH的减小，KMnO4与Cl-反应的可能性增大 D. 任何条件下KMnO4与Cl-都不可能发生反应 （8）表中试剂X为___________； 氯化亚锡-氯化亚钛-重铬酸钾法，又叫无汞盐重铬酸钾法，应用较为普遍，同样是铁矿石中全铁含量测定的国家标准分析方法之一。 （9）从环保角度分析，相比于氯化亚锡-氯化汞-重铬酸钾滴定法，无汞盐重铬酸钾滴定法的优点是___________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 静安区2024学年度第一学期期末教学质量调研(一模) 高三化学试卷 (满分100分，完卷时间60分钟) 特别提示： 1、本试卷标注“不定项”的选择题，每小题有1~2个正确选项，只有1个正确选项的，多选不得分；有2个正确选项的，漏选1个得一半分，错选不得分。未特别标注的选择题，每小题只有1个正确选项。 2、除特殊说明外，本卷所用相对原子质量：H-1 N-14 O-16 Fe-56 K-39 C1-35.5 Sn-119 Cr-52 一、尿素(本题共20分) 尿素[CO(NH2)2]是世界上使用最为广泛的氮肥。同时，它与人体健康也有着密不可分的联系。 1. 工业上利用合成氨工艺联合生产尿素，原理如下图所示。 （1）尿素属于___________ 。 A. 铵态氮肥 B. 硝态氮肥 C. 有机氮肥 D. 复合肥 （2）尿素分子内存在的化学键有___________。 A. 极性键 B. 离子键 C. 氢键 D. 非极性键 （3）若反应器Ⅰ和II中各有1.5 molH2O参加反应，理论上可获得___________molH2。 反应器IV中的总反应为2NH3(g)+ CO2(g)CO(NH2)2(s) + H2O(g)，该反应需要两步才能完成，其能量变化如下图所示。 （4）第一步反应的平衡常数表达式K=___________； （5）①当升高温度，第二步反应的平衡常数将___________； A． 减小 B． 增大 C． 保持不变 D．条件不足，无法判断 ②恒温恒容的密闭容器中，能说明总反应达到平衡状态的是___________。 A． 二氧化碳的生成速率和水的消耗速率相等 B． 容器内气体的压强保持不变 C． 容器内NH3 、CO2、H2O的物质的量之比为2：1：1 D． 单位时间内，每断裂3molN-H键，同时形成1molO-H键 【答案】（1）C （2）A （3）6 （4） （5） ①. B ②. B 【解析】 【小问1详解】 尿素的分子式为CO(NH2)2，属于有机物，是有机氮肥，答案选C； 【小问2详解】 尿素分子内有极性键，无离子键，无非极性键，氢键不是化学键，答案选A； 【小问3详解】 反应器Ⅰ和II的反应分别是：I、CH4+H2O=CO+3H2，II、CO+H2O=CO2+H2，反应器I中有1.5mol H2O参加反应，可以得到4.5mol H2，反应器II中有1.5mol H2O参加反应可以得到1.5mol H2，共得到6mol H2； 小问4详解】 第一步反应的化学方程式为：2NH3(g)+CO2(g)=H2NCOONH4(s)，平衡常数表达式K=； 【小问5详解】 由图可知，第二步反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，答案选B； A． 二氧化碳的生成速率和水的消耗速率都是逆反应速率，不符合正逆反应速率相等，A不符合； B． 该反应是前后气体系数不等的反应，恒温恒容下，反应容器压强是变量，气体的压强保持不变时达到平衡状态，B符合； C． 容器内NH3 、CO2、H2O的物质的量之比为2：1：1时，物质的量分数不一定保持不变，反应不一定达到平衡状态，C错误； D．单位时间内，每断裂3mol N-H键，同时形成1mol O-H键，意味着每反应1mol NH3，同时生成0.5mol H2O，均表示正反应方向，不符合正逆反应速率相等，D不符合； 答案选B。 Ⅱ．碳-13无放射性，医学上用13C标记的尿素呼气诊断幽门螺旋杆菌感染，该检验比14C呼气更安全。 2. 关于13C的说法正确的是 A. 13C和14C互为同素异形体 B. 14C也无放射性，主要用于考古断代 C. 14C比13C 多1个电子 D. 13C与14C是两种不同的核素 【答案】D 【解析】 【详解】A．同素异形体是同种元素形成的不同单质，13C和14C不互为同素异形体，A错误； B．14C具有放射性，B错误； C．14C比13C 多1个中子，两种原子的电子数相同，质子数相同，C错误； D．13C与14C是质子数相同，中子数不同，是两种不同的核素，D正确； 答案选D。 3. 氨基酸在肝脏等组织代谢下产生尿素。当人体肾功能衰竭，血液中的尿素会逐渐累积而升高。医学上常采用人工肾脏间接电化学法除去代谢产物中的尿素，用于治疗肾功能衰竭和尿毒症。 （1）关于氨基酸的说法，错误的是___________。 A. 氨基酸是两性化合物，可与酸或碱反应 B. 天然蛋白质水解仅得α- 氨基酸 C. 两分子氨基酸脱水形成二肽 D. 氨基酸、多肽都具有酰胺键 （2）茚三酮显色法检验氨基酸非常灵敏。在___________条件下，谷氨酸与茚三酮反应后能得到蓝紫色的物质。 A. 加热 B. 低温 C. 弱酸性 D. 弱碱性 人工肾脏间接电化学法除去代谢中尿素的原理如下图。 （3）阳极室先后发生两个反应，一个发生在电极表面，另一个发生在电解液中。请依次书写电极反应式、化学反应方程式：___________和___________。 （4）电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比无变化，原因是：___________。 【答案】（1）D （2）AC （3） ①. 2Cl--2e-=Cl2↑ ②. CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl （4）虽然阴极室中氢离子因放电而不断减少，但阳极室产生的H＋能通过质子交换膜进入阴极室，平衡两侧的电荷，确保阴极室H＋浓度始终无改变，故pH与电解前相比无变化 【解析】 【小问1详解】 A．氨基酸分子中含有氨基、羧基，既可与酸反应，又能与碱反应，因此是两性化合物，A正确； B．天然蛋白质水解最终可以得到α-氨基酸，故α-氨基酸是天然蛋白质水解最终产物，B正确； C．两分子氨基酸脱水缩合形成二肽，C正确； D．多肽都有酰胺键，但是氨基酸分子中不具有酰胺键，D错误； 故合理选项是D； 【小问2详解】 茚三酮在加热、弱酸性条件下与氨基酸反应生成有特殊颜色的物质，故在加热、弱酸性条件下谷氨酸与茚三酮反应后能得到蓝紫色的物质，故合理选项为AC； 【小问3详解】 在阴极室，溶液中的水电离产生的H+得到电子被还原为H2逸出；在阳极室，溶液中的Cl-在阳极上失去电子，被氧化为Cl2，电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑；在溶液中尿素CO(NH2)2与阳极上产生的Cl2发生氧化还原反应产生N2、CO2，同时产生HCl，根据电子守恒、原子守恒，可知反应的化学方程式为：CO(NH2)2+3Cl2+H2O=N2+CO2+6HCl； 【小问4详解】 电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比无变化，这是由于虽然阴极室中氢离子因放电而不断减少，但阳极室产生的H+能通过质子交换膜进入阴极室，平衡两侧的电荷，确保阴极室H+浓度始终无改变，故pH与电解前相比无变化。 二、含能材料(本题共20分) 含能材料是指能独立进行化学反应，并在极短时间内迅速释出能量的物质。 4. 四大发明之一的黑火药是一种古老的含能材料，发生爆炸时反应如下：2KNO3 + 3C + S = K2S + 3CO2↑ + N2↑ （1）标出该反应电子转移方向和数目______。 （2）基态S原子的电子排布式是[Ne]___________，氧的负离子结构示意图为___________。 【答案】（1） （2） ①. 3s23p4 ②. 【解析】 【小问1详解】 由方程式可知，反应中氮元素、硫元素的化合价降低被还原，硝酸钾和硫是反应的氧化剂，碳元素的化合价升高被氧化，碳是还原剂，反应转移电子数目为12，表示反应电子转移方向和数目的单线桥为，故答案为：； 【小问2详解】 硫元素的原子序数为16，基态原子的电子排布式为[Ne] 3s23p4；氧离子的核电荷数为8，核外有2个电子层，最外层电子数为8，离子的结构示意图为，故答案为：3s23p4；。 5. 北京理工大学的研究团队利用理论计算和分子模拟的方法，经计算机辅助，设计出了具有棒棒糖结构的新型全氮含能材料——N8分子。 （1）基态N原子的价电子占据的最高能级符号为___________，价电子在该能级上排布所遵循的原则是___________。 （2）设NA为阿伏加德罗常数的值。1molN8分子中，σ键的电子数为___________。 A. 16NA B. 8NA C. 8mol D. 4mol （3）氨气分子中有一对孤电子对，能够结合氢离子表现碱性。已知NF3碱性小于NH3碱性，其原因是：___________。 【答案】（1） ①. 2p ②. 洪特规则 （2）A （3）F的电负性极大，对成键电子对的吸引力大，造成N原子对孤电子对的吸引力大，难以提供孤电子对与H+结合，故NF3碱性比NH3弱 【解析】 【分析】新型全氮含能材料——N8分子结构为，所有原子共平面，则五元环上的N原子、与五元环相连的N原子(即红框内的N原子)发生sp2杂化；最左侧的2个N原子发生sp杂化。 【小问1详解】 基态N原子的价电子排布式为2s22p3，2p轨道的能量高于2s，则价电子占据的最高能级符号为2p，价电子在该能级上排布的轨道排布式为，所遵循的原则是洪特规则。 【小问2详解】 N8分子中，两个N原子间只能形成1个σ键，在N8分子中，8个N原子间形成8个N-Nσ键，所以1molN8分子中形成σ键的电子数为8mol×2×NA mol-1=16 NA，故选A。 【小问3详解】 NF3碱性小于NH3碱性，则表明NF3分子中N原子与H+间的吸引力比NH3中N原子与H+的吸引力弱，其原因是：F的电负性极大，对成键电子对的吸引力大，造成N原子对孤电子对的吸引力大，难以提供孤电子对与H+结合，故NF3碱性比NH3弱。 6. 无色晶体NH4N3也是一种具有含能材料特性的化合物，易爆炸，能产生大量气体，晶胞结构如下图所示。 （1）该晶体属于___________。 A. 共价晶体 B. 分子晶体 C. 离子晶体 D. 金属晶体 （2）晶胞中NH的数目为___________，晶胞密度为___________ g·cm-3。 【答案】（1）C （2） ①. 4 ②. 【解析】 【小问1详解】 NH4N3是由和通过离子键结合形成的晶体，属于离子晶体，答案选C； 【小问2详解】 由图可知，晶胞中有4个，晶胞中的数目为4； 该晶胞中有4个，有8，晶胞的质量为，密度为==g/cm3。 三、9-菲甲酸(本题共20分) 9-菲甲酸是一种重要的有机中间体，在药物化学中，有可能作为原料或中间体用于合成某些具有生物活性的化合物。 7. 以甲苯为原料合成9-菲甲酸的路线如下图所示(部分反应试剂、反应条件省略)。 （1）A→B的反应试剂、反应条件是___________。 A. 氯气、铁屑 B. 氯化氢、铁屑 C. 氯气、光照 D. 氯化氢、光照 （2）C的名称是___________；H中含氧官能团的名称为___________； （3）G的分子式为___________；D的分子式是C8H7N，其结构简式为___________； （4）能测定K的相对分子质量的仪器是___________。 A. 元素分析仪器 B. 质谱仪 C. 红外光谱仪 D. 核磁共振氢谱仪 （5）若反应E+F→G分两步进行，第一步是加成反应，则第二步的反应类型是___________。 A. 取代反应 B. 加成反应 C. 消去反应 D. 氧化反应 （6）写出满足下列条件的E的同分异构体的结构简式___________； ⅰ苯环上有两个取代基 ⅱ既能发生银镜反应，又能和金属Na反应 ⅲ核磁共振氢谱图中峰的组数最少 （7）结合本题合成路线，以和乙醇作为有机原料，设计合成的路线(无机试剂任选)___________。(合成路线常用的表示方式为：AB ∙∙∙∙∙∙ 目标产物) 【答案】（1）C （2） ①. 邻硝基甲苯(或2-硝基甲苯) ②. 羧基 （3） ①. C15H11NO4 ②. （4）B （5）C （6）和 （7） 【解析】 【分析】A（）经过与氯气取代生成B，B与E对比可知，B结构简式为，由（3）题可知，D的分子式是C8H7N，结合B、E的结构简式可知D的结构简式为，D（）经过水解反应生成E（），A（）与硝酸发生硝化反应生成C（），C（）氧化反应生成F（），E（）与F（）反应生成G（），G（）发生还原反应生成H（），据此分析解题。 【小问1详解】 A（）和氯气在光照条件下发生取代反应生成B（），故选C； 【小问2详解】 C的结构简式为，其名称为邻硝基甲苯，系统命名法为2-硝基甲苯；根据H的结构简式，可知其含氧团的名称为羧基； 【小问3详解】 G的结构简式为，所以其分子式为C15H11NO4；D的分子式是C8H7N，由分析知，其结构简式为； 【小问4详解】 A．元素分析仪器可用来分析K的组成元素，故A不符合要求； B．质谱仪可以用测定相对分子质量，故B符合要求； C．红外光谱仪用来测定物质中的官能团，故C不符合要求； D．核磁共振氢谱仪用来测定物质中的氢原子的种类数及个数比，故D不符合要求； 故选B； 【小问5详解】 若反应E+F→G分两步进行，第一步是加成反应生成，然后羟基发生消去反应生成G ，故选C； 【小问6详解】 E的结构简式为，分子式为C8H8O2，苯环上有两个取代基；既能发生银镜反应，又能和金属Na反应，说明即有醛基又有羟基；核磁共振氢谱图中峰的组数最少，要求分子尽量对称，满足以上条件的同分异构体有和； 【小问7详解】 用和乙醇作为有机原料，经过氧化、酸化生成，与发生缩合生成，与乙醇发生酯化反应生成，合成路线为： 。 四、零碳甲醇(本题共20分) “零碳甲醇”可实现循环内零碳排放，是符合“碳中和”属性的绿色能源。 8. 关于甲醇中C、H、O元素性质的比较，正确的是 A. 原子半径：O > C >H B. 电负性： O > C >H C. 第一电离能：C > O >H D. 气态氢化物的稳定性：CH4>H2O 【答案】B 【解析】 【详解】A．电子层数越多，半径越大，同周期元素，从左到右原子半径依次减小，则原子半径的大小顺序为C > O > H，A错误； B．元素的非金属性越强，电负性越大，元素的非金属性强弱顺序为O > C，甲烷中C为负化合价，则元素的电负性大小顺序：O > C > H，B正确； C．同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，H原子半径小，不易失去电子，其第一电离能大于C，故第一电离能：O > H > C，C错误； D．元素的非金属性越强，简单气态氢化物的稳定性越强，氧元素的非金属性强于碳元素，气态氢化物的稳定性：CH4＜H2O，D错误； 故选B。 9. 甲醇分子中碳原子的杂化方式是___________。 A．sp杂化 B．sp2杂化 C．sp3杂化 【答案】C 【解析】 【详解】甲醇分子的结构简式为，碳原子为饱和碳原子，杂化方式为杂化，故选C。 10. 钢铁企业以焦炉气中的H2和工业烟气中捕获的CO2为原料，在适宜催化剂的作用下生产零碳甲醇：CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(l) + H2O(l) ΔH0 （1）已知： 物质 燃烧热 (kJ·mol−1) H2(g) -286 CH3OH(l) -726 根据表格信息，计算该反应的ΔH0=___________。 （2）可作为 CO2捕获剂的是___________。(不定项) A. NaOH 溶液 B. 氨水 C. CH3CH2OH D. NH4Cl溶液 一种捕集烟气中CO2过程如图所示。 T°C时用0.1mol·L-1KOH吸收CO2，溶液中含碳物种的浓度c总=c(H2CO3)+ c(HCO)+c(CO)。T°C时，H2CO3电离常数分别为Ka1=4.4×10-7，Ka2=5.0×10-11。 不考虑通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O的挥发。 （3）吸收一定量CO2后，吸收装置的溶液中∶=1∶2，则该溶液的pH=___________。 （4）在“转化”后所得上层清液中：c(Ca2+)·c(CO) ___________Ksp(CaCO3)(选填“>”、“=”或“<”)。 （5）当c总=0.1mol·L-1时，溶液呈___________(选填“酸性”、“中性”或“碱性”)，请说明理由：___________。 【答案】（1）-132 kJ·mol−1 （2）AB （3）10.0 （4）= （5） ①. 碱性 ②. c总=0.1，此时溶液为KHCO3溶液，Kh2=，表明HCO水解程度大于电离程度，所以溶液呈碱性 【解析】 【分析】用氢氧化钾溶液吸收烟气中的二氧化碳得到溶液，得到碳酸钾或碳酸氢钾，向吸收液中加入石灰乳，石灰乳与溶液中的碳酸钾、碳酸氢钾反应生成氢氧化钾和碳酸钙，过滤得到可循环使用的氢氧化钾溶液和碳酸钙；碳酸钙受热分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与水反应生成可循环使用的石灰乳。 【小问1详解】 H2燃烧热为-286kJ•mol-1，H2燃烧的热化学方程式为：①：H2(g)+O2(g)=H2O(1) △H1=-286 kJ•molˉ1； CH3OH(l)燃烧热化学方程式为：②：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) △H2=-726 kJ•molˉ1； 根据盖斯定律3×①－②得到目标反应，则ΔH0==； 【小问2详解】 CO2是酸性氧化物，能和碱反应，故可作为CO2捕获剂的是NaOH 溶液、氨水，答案选AB； 【小问3详解】 ，，pH=10； 【小问4详解】 转化时，碳酸钾、碳酸氢钾反应生成氢氧化钾和碳酸钙沉淀，故上层清液是碳酸钙的饱和溶液，因此c(Ca2+)·c(CO)=Ksp(CaCO3)； 【小问5详解】 当c总=0.1mol·L-1时，，此时溶液为KHCO3溶液，碳酸氢根离子的水解常数Kh2=，表明HCO水解程度大于电离程度，所以溶液呈碱性。 11. 一定温度下，向2L密闭恒容容器中充入2molCO2和6mol H2，发生如下反应： 反应Ⅰ (主反应)CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1<0 K1 反应Ⅱ(副反应)CO2(g) +4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g) ΔH2<0 K2 反应Ⅲ(副反应)CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) ΔH3>0 K3 （1）反应均达平衡后，测得数据如下： 物质 CH3OH CH4 CO 物质的量(mol) 1 0.4 0.2 则CH3OH的选择性=___________。(CH3OH选择性=)，反应Ⅱ的平衡常数K2=___________(列出包含数据的计算式，无须算出结果)。 （2）不同温度下，若测得上述反应CO2的平衡转化率与甲醇的选择性如下图： ①试根据图中信息判断，更适合生产甲醇的温度为___________。 a．1000°C B．800 °C C． 600°C D．400°C ②当温度高于800 °C，CO2转化率反而增大，主要原因是___________。 【答案】（1） ①. 62.5% ②. （2） ①. D ②. 反应Ⅰ和反应Ⅱ为放热反应，温度高于800℃，平衡逆向移动，反应Ⅲ为吸热反应，温度高于800℃平衡正向移动，说明温度高于800℃，反应Ⅲ占主导，所以二氧化碳的平衡转化率增大 【解析】 【小问1详解】 根据碳元素守恒可知，有1.6mol CO2参加了反应，故CH3OH选择性==62.5%；则平衡时，n(CO2)=0.4mol，由氧元素守恒可知，n(H2O)=(22-20.4-1-0.2)mol=2mol，由氢元素守恒可知，n(H2)=mol=1.2mol，所以反应②的平衡常数为； 【小问2详解】 ①由选择性的定义可知，选择性越好，说明该物质的产率越高，由图可知400℃二氧化碳的转化率为60%、甲醇的选择性为50%，600℃二氧化碳的转化率为30%、甲醇的选择性为75%，800℃二氧化碳的转化率为20%、甲醇的选择性为60%，1000℃二氧化碳的转化率为40%、甲醇的选择性为25%，因为400℃的二氧化碳的转化率与甲醇的选择性之积最大，所以更适合生产甲醇的温度为400℃，故答案为：D； 反应Ⅰ和反应Ⅱ为放热反应，温度高于800℃，平衡逆向移动，反应Ⅲ为吸热反应，温度高于800℃平衡正向移动，说明温度高于800℃，反应Ⅲ占主导，所以二氧化碳的平衡转化率增大。 五、矿样中铁含量的测定(本题共20分) 12. 铁矿石是钢铁工业的基本原料，其中的铁元素主要存在形式为氧化物。矿山开采出来的原矿中铁的品位一般只有20％～40％，通过选矿富集，可提高到50％～65％。 氯化亚锡-氯化汞-重铬酸钾滴定法测定铁矿石中全铁含量是国家标准方法之一、某科研小组用该方法测定原矿试样中的铁含量，实验过程如下： (一)配制溶液 a．配制c mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液。 b．配制100mLSnCl2溶液：称取6gSnCl2•2H2O溶于20mL浓盐酸，加水 至100mL，再加入少量锡粒。 (二)滴定实验 按下图所示(加热装置略去)步骤进行定量测定。 已知： ①氯化铁受热易升华； ②室温时HgCl2将Sn2+缓慢氧化为Sn4+，但难以氧化Fe2+；加热时，HgCl2可氧化Fe2+； ③Cr2O可被Fe2+还原为Cr3+； ④Fe3+与磷酸能形成 [Fe(HPO4)2]- 等无色可溶性配合物； (三)数据处理 （1）本实验肯定不需要的仪器是___________。 A. 滴定管 B. 分液漏斗 C. 容量瓶 D. 量筒 （2）配制SnCl2溶液时需加入锡粒，请结合离子方程式，进行解释：___________。 （3）步骤Ⅰ中，矿样溶解时“微热”的原因是___________。 A. 可提高试样与浓盐酸反应的速率 B. 更高温度下，氯化铁受热易水解 C. 减少浓盐酸的挥发、氯化铁的升华 D. 更高温度下溶解，会导致待检成分的损失 （4）步骤Ⅱ中，热的溶液需冷却后再滴加HgCl2溶液，并放置2～3min，才能开始步骤Ⅲ的滴定。对此，合理的解释是___________。 A. 热的溶液中，HgCl2氧化Sn2+的速率过快，反应不易控制 B. 热的溶液中，Fe2+被HgCl2氧化，将使测定结果偏低 C. 加入HgCI2溶液后立即滴定，则Sn2+未除尽，将使测定结果偏高 D. 放置时间过长，Fe2+可被空气中的氧气氧化，将使测定结果偏高 已知，氧化还原滴定反应中，二苯胺磺酸钠能灵敏地指示滴定终点，其变色原理为：A(紫红色)+ne-B(无色) （5）步骤Ⅲ中，滴定前需加入硫酸-磷酸混合酸，主要目有两个。一是酸性条件下K2Cr2O7具有强氧化性，二是___________。 A. 磷酸能与Fe3+形成无色可溶性的[Fe(HPO4)2]- B. 可吸收空气中的氧气，防止氧气干扰滴定反应 C. 与被滴定的金属离子形成沉淀，便于观察滴定终点 D. 可消除FeCl3对滴定终点色变的干扰 （6）①判断滴定达到终点的现象为___________。 ②若消耗c mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液VmL，则ag矿样中Fe的质量分数为___________。(写出计算过程，用含a、c、V的代数式表示) 有研究者认为，用酸性KMnO4溶液替代K2Cr2O7同样能达到实验目的。 为探究用KMnO4溶液滴定时，不同pH下Cl-对Fe2+测定结果的影响，有研究人员设计了如下实验。向下列三种溶液分别加入1滴0.1 mol·L-1KMnO4溶液，记录现象见下表： 溶液 现象 空白实验 2mL0.3 mol·L-1NaCl溶液、0.5mL试剂X 紫红色不褪去 实验I 2mL0.3 mol·L-1NaCl溶液、0.5mL0.1 mol·L-1硫酸 紫红色不褪去 实验Ⅱ 2mL0.3 mol·L-1NaCl溶液、0.5mL6 mol·L-1硫酸 紫红色明显变浅 （7）根据该实验，可得出的结论是___________； A. 溶液pH的变化对KMnO4与Cl-的反应几乎无影响 B. pH越大，Cl-对KMnO4与Fe3+测定反应的干扰越明显 C. 随着溶液pH的减小，KMnO4与Cl-反应的可能性增大 D. 任何条件下KMnO4与Cl-都不可能发生反应 （8）表中试剂X为___________； 氯化亚锡-氯化亚钛-重铬酸钾法，又叫无汞盐重铬酸钾法，应用较为普遍，同样是铁矿石中全铁含量测定的国家标准分析方法之一。 （9）从环保角度分析，相比于氯化亚锡-氯化汞-重铬酸钾滴定法，无汞盐重铬酸钾滴定法的优点是___________。 【答案】（1）B （2）Sn2+易被空气氧化为Sn4+，离子方程式为2Sn2++O2+4H+=2Sn4++2H2O。当加入Sn，发生反应Sn4++Sn=2Sn2+，可防止Sn2+被氧化 （3）AC （4）BC （5）AD （6） ①. 当溶液变为紫红色，且半分钟内不褪色，即到达滴定终点 ②. （7）C （8）H2O （9）汞是一种对环境和人体健康有害的物质，无汞盐重铬酸钾滴定法避免了使用有毒的汞盐，实验操作更安全，能降低对环境的危害，还可减少实验废液处理的复杂性 【解析】 【分析】试样为铁的氧化物，浓盐酸与试样反应，使得试样中Fe元素以离子形式存在，滴加稍过量的SnCl2使Fe3+还原为Fe2+，冷却后滴加HgCl2，将多余的Sn2+氧化为Sn4+，加入硫酸和磷酸混合液后，滴加指示剂，用K2Cr2O7进行滴定，将Fe2+氧化为Fe3+，化学方程式为6Fe2+++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。 【小问1详解】 配制SnCl2溶液需要用到容量瓶和量筒，滴定需要用到滴定管，不需要的仪器是分液漏斗，答案选B； 【小问2详解】 Sn2+易被空气氧化为Sn4+，离子方程式为2Sn2++O2+4H+=2Sn4++2H2O。当加入Sn，发生反应Sn4++Sn=2Sn2+，可防止Sn2+被氧化； 【小问3详解】 步骤I中“微热”是为了提高试样与浓盐酸反应速率，同时微热可以减少浓盐酸的挥发和氯化铁的升华，答案选AC； 【小问4详解】 滴加HgCl2溶液的目的是将多余的Sn2+氧化为Sn4+，防止Sn2+与重铬酸钾反应，影响结果，若直接向热的溶液加HgCl2，会将Fe2+氧化，使测定结果偏低，若加HgCl2后立即滴定，Sn2+未除尽，将使测定结果偏高，故答案选BC； 【小问5详解】 滴定前需加入硫酸-磷酸混合酸，主要目的有两个，一是酸性条件下K2Cr2O7氧化性增强，另一个是Fe3+有颜色，会对滴定终点的判断有干扰作用，磷酸能与Fe3+形成无色可溶性的[Fe(HPO4)2]-，排除Fe3+的干扰，故答案选AD； 【小问6详解】 ①根据指示剂的变色原理：A(紫红色)+ne-B(无色)，滴入最后半滴K2Cr2O7溶液，溶液变为紫红色，且半分钟内不褪色，即到达滴定终点； ②根据反应6Fe2+++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，可以得出n(Fe)=6n()=6cV×10-3mol，ag矿样中Fe的质量分数=； 【小问7详解】 该实验是探究的用KMnO4溶液滴定时，不同pH下Cl-对Fe2+测定结果的影响，三种溶液分别加入1滴0.1 mol·L-1KMnO4溶液，空白实验所加X为H2O，实验I和实验II中，其他量相同H+浓度不同，实验II中氢离子浓度大，紫红色明显变浅，说明随着溶液pH的减小，KMnO4与Cl-反应的可能性增大，故正确的选项为C； 【小问8详解】 由(7)分析可知，空白试验中X为H2O； 【小问9详解】 从环保角度分析，相比于氯化亚锡-氯化汞-重铬酸钾滴定法，无汞盐重铬酸钾滴定法的优点是：汞是一种对环境和人体健康有害的物质，无汞盐重铬酸钾滴定法避免了使用有毒的汞盐，实验操作更安全，能降低对环境的危害，还可减少实验废液处理的复杂性。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$