精品解析：上海市晋元高级中学2024-2025学年高三上学期期末考试化学试题

上海市晋元高级中学2024学年第一学期期末考试 高三年级化学学科(等级考试卷) 日期：2025.1 考试时间：60 分钟 满分：100分 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.本卷所用相对原子质量：F-19  Fe-56  Cs-133 O-16 S-32 N-14 H-1. 一 用途广泛的铁元素 铁元素在人体健康和新材料研发中有重要的应用。 1. I．在血液中，以Fe2+为中心的配位化合物铁卟啉是血红蛋白的重要组成部分，可用于输送O2。如图为载氧后的血红蛋白分子示意图。 （1）基态Fe的价电子轨道表示式为___________。 （2）蛋白质组成元素：C、H、O、N、S中， ①第一电离能最大的是___________。 A． C B． N C．O D．S ②基态硫的价电子占有的轨道数目为___________。 A．4 B． 5 C． 6 D．10 （3）载氧时，血红蛋白分子中Fe2+脱去配位的H2O并与O2配位；若人体吸入CO，则CO占据配位点，血红蛋白失去携氧功能。由此推测，与Fe2+配位能力最弱的是___________。 A. H2O B. O2 C. CO D. 无法判断 Ⅱ．一种最简单的卟啉环结构如图。 （4）该卟啉分子中，N(1)的杂化方式为___________。 A． sp3 B． sp C．sp2 （5）血红蛋白中存在和卟啉分子形成的配位键。卟啉分子中与形成配位键的原子是N，原因是___________。 （6）该卟啉分子在酸性环境中配位能力会减弱，原因是___________。 【答案】（1） （2） ①. B ②. A （3）A （4）C （5）N原子上有孤电子对，Fe2+有空轨道 （6）酸性环境中，卟啉分子中的N原子与H+形成配位键，导致提供孤对电子的能力降低 【解析】 【小问1详解】 铁元素的原子序数为26，基态原子的价电子排布式为3d64s2，轨道表示式为； 【小问2详解】 蛋白质组成元素：C、H、O、N、S中，①O、S同一族，从上到下，第一电离能减小，C、N、O同一周期，从左至右，一般来说第一电离能逐渐增大，但氮元素2p能级处于半充满，所以N的第一电离能大于O，即第一电离能最大的为N，答案选B；②基态硫的价电子排布式为3s23p4，所以价电子占有的轨道数目为4，答案选A； 【小问3详解】 载氧时，血红蛋白分子中亚铁离子脱去配位的水并与氧气配位，说明氧分子与亚铁离子的配位能力强于水分子；若人体吸入一氧化碳，则一氧化碳占据配位点，血红蛋白失去携氧功能说明一氧化碳与亚铁离子的配位能力强于氧分子，所以与亚铁离子的配位能力最弱的配体是水，答案选A； 【小问4详解】 由图可知该卟啉分子中，1号位双键氮原子的杂化方式为sp2杂化，答案选C； 【小问5详解】 卟啉分子中与形成配位键的原子是N，因为N原子上有孤电子对，Fe2+有空轨道； 【小问6详解】 酸性环境中，卟啉分子中的氮原子与氢离子形成配位键，导致提供孤对电子的能力降低，所以卟啉分子在酸性环境中配位能力会减弱。 2. 可用于制备优良铁磁体材料。下图是一种铁磁体化合物的立方晶胞。 （1）在该晶胞中，Fe2+填充在由___________个F-构成的___________面体空隙中。 （2）已知晶胞边长为apm(1cm=1010pm)，阿伏加德罗常数的值为。该晶体的密度为___________g·cm-3。 【答案】（1） ①. 6 ②. 八 （2）或 【解析】 【小问1详解】 由该晶胞示意图可知，Fe2+填充在由棱上的6个F-构成的八面体空隙中； 【小问2详解】 由该晶胞示意图可知，含有1个Cs，1个Fe，个F，质量为，得密度为或。 3. Fe3+的配合物在溶液中呈现不同的颜色，如[Fe(H2O)6]3+呈淡紫色(稀溶液时为无色)，[FeCl4]-、Fe(H2O)5(OH)]2+呈黄色，在黄色Fe(NO3)3溶液中，加稀HNO3至溶液接近无色，再往该无色溶液加数滴1mol·L-1NaCl溶液，又变为黄色。加入NaCl溶液后，溶液又变为黄色的原因是___________(用离子方程式表示)。 【答案】[Fe(H2O)6]3++4Cl−[FeCl4]−+6H2O 【解析】 【详解】由题意可知，向无色溶液中加入氯化钠溶液后，溶液又变为黄色是因为溶液中的六水合铁离子与氯离子反应生成四氯合铁离子和水，反应的离子方程式为[Fe(H2O)6]3++4Cl−[FeCl4]−+6H2O。 二 二氧化碳的综合利用 二氧化碳的综合利用是实现碳达峰、碳中和的关键。其中，将转化为有机物是实现碳循环的常见方法。 4. I．以CO2和NH3为原料合成尿素2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) （1）1 mol CO(NH2)2中含有σ键___________mol。 A. 5 B. 6 C. 7 D. 8 （2）已知：反应的ΔH<0，有关温度对该反应的自发性的影响，下列说法正确的是___________。 A. 高温自发 B. 低温自发 C. 任何温度下均自发 D. 任何温度下均不自发 Ⅱ．t℃时，向容积恒定为2L的恒温密闭容器中充入2.0molNH3和1.6molCO2发生上述反应。 （3）下列能说明反应达到化学平衡状态的是___________(不定项)。 A. 相同时间内，6molN—H键断裂，同时有2molH—O键形成 B. 容器内气体总压强不再变化 C. 2v正(NH3)=v逆(CO2) D. 容器内气体的密度不再改变 （4）测得2min时容器内气体压强降至初始压强值的60%，计算0-2min内氨气的平均反应速率v(NH3)=___________。 【答案】（1）C （2）B （3）BD （4）0.36mol·L-1·min-1 【解析】 【小问1详解】 尿素（CO(NH2)2）的结构中，羰基（C=O）含1个σ键，每个氨基（-NH2）含3个σ键（两个N-H键和一个N-C键），两个氨基共6个σ键。因此，总σ键数为1（C=O）+ 6（氨基）= 7个。1 mol CO(NH2)2中含有σ键7mol。故答案为：C； 【小问2详解】 反应的ΔH < 0（放热），ΔS < 0（气体物质的量减少，熵减）。根据ΔG = ΔH − TΔS，低温时TΔS项较小，ΔH占主导，ΔG < 0，反应自发；高温时TΔS项增大，ΔG可能 > 0，反应非自发。因此，低温下反应自发。故答案为：B； 【小问3详解】 A. 2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)，相同时间内，6molN—H键断裂，同时有2molH—O键形成，均描述的正速率，故A不符； B. 反应中气体总物质的量由3 mol（2NH3 + 1CO2）变为1 mol（H2O），压强变化。当压强恒定，说明达到平衡。故B符合； C. 当v正(NH3)=2v逆(CO2)时，说明反应达到平衡，故C不符； D. CO(NH2)2(s)为固体，反应前后气体的质量会发生变化，容器内气体的密度不再改变，说明反应达到平衡，故D符合； 故答案为：BD； 【小问4详解】 初始气体总物质的量：2.0 mol NH3 + 1.6 mol CO2= 3.6 mol。2 min时压强为初始的60%，气体总物质的量：3.6 mol× 0.6 = 2.16 mol。设反应中CO2转化量为x，则： 气体总物质的量 = (2.0 − 2x) + (1.6 − x) + x = 3.6 − 2x = 2.16 → x = 0.72 mol。 NH3的浓度变化：Δc = 2x / 2 L = 1.44 mol / 2 L = 0.72 mol/L。 平均速率：v(NH3) = = 0.36mol·L-1·min-1。 故答案为：0.36mol·L-1·min-1。 5. 利用CO2和H2合成甲醇，涉及的主要反应如下： 已知：a．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)；ΔH1=﹣49.5kJ·mol-1 b．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)；ΔH2 c．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)；ΔH3=+40.9kJ·mol-1 （1）计算ΔH2=___________kJ·mol-1。 一定条件下，向密闭容器中充入物质的量之比为1：3的CO2和H2发生上述反应，使用不同催化剂经相同反应时间，CO2的转化率和甲醇的选择性随温度的变化如图所示： 甲醇的选择性 （2）210～270℃间，在甲醇的选择性上，催化效果较好的是___________。 A．催化剂1 B．催化剂2 （3）210～270℃间，催化剂2条件下CO2的转化率随温度的升高而增大，可能原因为___________。 （4）某温度下，在恒容密闭容器中进行反应c：H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)，已知H2(g)和CO2(g)的初始浓度均为0.01mol·L-1，测得H2的平衡转化率为60%，下列说法正确的是___________。(不定项) A. CO2的平衡转化率也为60% B 升高温度平衡常数K减小 C. 该温度下反应的平衡常数K=22.5 D. 若初始H2(g)、CO2(g)、H2O(g)、CO(g)浓度均为0.01mol·L-1，则反应正向进行 【答案】（1）﹣90.4 （2）A （3）升高温度，催化剂2活性增大，反应速率加快，相同反应时间CO2转化率增大 （4）AD 【解析】 【小问1详解】 根据盖斯定律，方程式c=方程式a-方程式b，则。 【小问2详解】 由图可知，210~ 270°C间，在甲醇的选择性上，催化剂1的催化效果较好，对甲醇的选择性较高。故选A。 【小问3详解】 不同催化剂(催化剂 1， 催化剂2)下经相同反应时间，反应不一定达到平衡，但是温度升高，若催化剂活性增大，反应速率加快，导致二氧化碳反应速率加快，转化率增加；故210~270°C 间，催化剂 2条件下CO2的转化率随温度的升高而增大，可能原因为：温度升高，催化剂2活性增大，反应速率加快，导致相同反应时间二氧化碳转化率增加。 【小问4详解】 某温度下，在恒容密闭容器中进行反应c：H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)，已知H2(g)和CO2(g)的初始浓度均为0.01mol·L-1，测得H2的平衡转化率为60%，则存在三段式：，则下列说法： A． CO2的平衡转化率为60%，A正确； B． 该反应正方向吸热，升高温度平衡右移，平衡常数K增大，B不正确； C． 该温度下反应的平衡常数，C不正确； D． 若初始H2(g)、CO2(g)、H2O(g)、CO(g)浓度均为0．01mol·L-1，则，则反应正向进行，D正确； 选AD。 6. 一种计算机模拟在催化剂表面上水煤气反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)历程如下图所示。吸附在催化剂表面上的物种用“·”表示。 下列说法正确的是 A. 水煤气反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔS=0 B. 决定总反应速率快慢的步骤是转化⑤ C. 1 mol CO与1 mol H2O充分反应后转移电子的物质的量是2 mol D. 催化剂表面解吸附1 mol H2O(g)需吸收0.11 eV的能量 【答案】BD 【解析】 【详解】A．虽然水煤气反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的前后体积不变，但不一定等于0，A错误； B．根据图像可知反应⑤中活化能最大，为，所以决定总反应速率快慢的步骤是转化⑤，B正确； C．因为是可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，所以1mol CO与1mol 充分反应后转移电子的物质的量小于2mol，C错误； D．根据图像可知吸附过程能量降低，会放出能量，则解吸附会吸收能量，根据转化⑧可知催化剂表面解吸附1 mol H2O(g)需吸收0.11ev的能量，D正确； 故答案为：BD。 三 有机合成 7. F是合成含松柏基化合物的中间体，其合成路线如下： （1）A分子中的含氧官能团名称为___________和___________。 （2）化合物E中有___________个不对称碳原子。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 （3）C→D的反应类型为：___________。 A． 取代 B．氧化 C．消去 D．加成 该反应除了生成D，还生成H2O和___________(填结构简式)。 （4）写出符合下列条件的B的一种同分异构体G的结构简式_______。 i)含有酰胺基 ii)能与FeCl3溶液发生显色反应 iii)核磁共振氢谱显示氢原子有六种不同的化学环境 （5）下列仪器分析方法，可用于鉴别同分异构体B和G的有___________。 A. 原子发射光谱 B. 质谱图 C. 红外光谱 D. 晶体X射线衍射 （6）A→B中有副产物生成，该副产物的结构简式为___________。 （7）已知：HSCH2CH2SH与HOCH2CH2OH性质相似。 ①沸点更高的是___________。 A．HSCH2CH2SH B．HOCH2CH2OH ②结合题中所给信息，写出以、、和为原料制备的合成路线(无机试剂和有机溶剂任用)_______。 【答案】（1） ①. 醚键 ②. 酮羰基 （2）B （3） ①. C ②. N(CH3)3 （4）(合理即可) （5）CD （6） （7） ①. B ②. 【解析】 【分析】A中羰基相连的甲基发生加成反应，得到的羟基与(CH3)2NH发生取代反应，得到物质B，B中N原子在CH3I和Ag2O、H2O的先后作用下，引入一个CH3，得到物质C，C受热发生消去反应，+N(CH3)3同OH-与相邻C上的H发生消去反应生成H2O和N(CH3)3，生成碳碳双键得到物质D，D的碳碳双键在H2O2的碱溶液作用下发生反应，后再酸化引入两个羟基则得到物质E，两个羟基与CH3COCH3在HCl环境中脱去H2O得到物质F，据此解答。 【小问1详解】 A分子中的含氧官能团名称为醚键和酮羰基； 【小问2详解】 化合物E中有1个不对称碳原子，即和酮羰基相邻碳链上的碳原子； 【小问3详解】 据分析，C→D的反应类型为消去反应，该反应除了生成D，还生成H2O和N(CH3)3； 【小问4详解】 符合下列条件，i)含有酰胺基，ii)能与FeCl3溶液发生显色反应，即含有酚羟基，iii)核磁共振氢谱显示氢原子有六种不同的化学环境，即需要高度对称，得B的一种同分异构体G的结构简式为； 【小问5详解】 由于B和G为同分异构体，官能团不同，化学键类型不完全相同，原子发射光谱测原子类型，故排除；质谱图可测最大相对分子质量，故排除，红外光谱根据化学键的振动，可得化学键类型，故当选，晶体X射线衍射可测得晶体类型的结构，故当选； 【小问6详解】 A生成B的过程是甲醛与A中羰基相连的甲基发生加成反应，得到的羟基与(CH3)2NH发生取代反应，结合副产物的分子式，可推断该副产物是一分子A结合了两分子的HCHO和(CH3)2NH，结构简式为； 【小问7详解】 HSCH2CH2SH中S-H极性弱于HOCH2CH2OH中O-H，①结构相似，分子间极性越强，沸点更高，沸点更高的是HOCH2CH2OH；结合物质E生成F的结构变化可推断与反应可生成目标产物的部分；产物的部分可由生成后与HCHO反应增长碳链得到，故设计合成路线。 四 焦亚硫酸钠的制备和含量测定 8. 焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。 （1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。该反应是否属于氧化还原反应？___________。 A．是 B．否 Ⅰ．利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为： （2）Ⅰ中反应后的溶液pH和Ⅲ反应相同，则Ⅰ中为___________溶液(写化学式)； （3）上述溶液中c(SO)___________c(H2SO3) A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 无法确定 （4）I中反应的化学方程式为___________。 （5）工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是___________。 （6）检验产品Na2S2O5中是否含有Na2CO3的试剂是___________。 Ⅱ．制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。 （7）阳极的电极反应式为___________。 （8）电解后，___________室的NaHSO3浓度增加，将该室溶液进行结晶脱水，可得Na2S2O5。 A．a B．b Ⅲ．Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。中华人民共和国国家标准(G112760-2011)规定葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)不能超过0.25g/L。 在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.0100 mol·L-1的碘标准液滴定至终点，消耗9.20 mL。 （9）滴定终点的现象是：___________。 （10）通过计算判断，该样品中抗氧化剂的残留量(以SO2计算)(保留三位有效数字)是否符合国家标准________。(写出计算过程) 【答案】（1）B （2）NaHSO3 （3）A （4）Na2CO3+H2O+2SO2=2NaHSO3+CO2 （5）得到NaHSO3过饱和溶液 （6）稀硫酸(稀盐酸)、酸性高锰酸钾溶液、澄清石灰水(合理即可) （7）2H2O-4e-=4H＋＋O2↑ （8）A （9）加入最后半滴碘标准液，溶液由无色变为蓝色，且半分钟不变色 （10）符合国家标准。 【解析】 【分析】Ⅰ．由题给流程控制，向碳酸钠饱和溶液中通入二氧化硫，碳酸钠饱和溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠和二氧化碳，向反应后的溶液中加入碳酸钠溶液，碳酸钠溶液与亚硫酸氢钠溶液反应生成转化为亚硫酸钠、二氧化碳和水，向反应后的溶液中再通入二氧化硫，亚硫酸钠溶液与过量二氧化硫反应得到饱和亚硫酸氢钠溶液，亚硫酸氢钠饱和溶液经结晶脱水得到焦亚硫酸钠； Ⅱ．由图可知，左侧电极为电解池的阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，溶液中的氢离子通过阳离子交换膜进入a室；右侧电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，氢氧根离子与亚硫酸氢钠溶液反应生成亚硫酸钠和水，a区中的钠离子通过阳离子交换膜进入b室，则电解后a室中亚硫酸氢钠溶液浓度增大，经结晶脱水得到焦亚硫酸钠。 【小问1详解】 焦亚硫酸钠和亚硫酸氢钠中硫元素的化合价均为+4价，则亚硫酸氢钠溶液经结晶脱水生成焦亚硫酸钠的反应中没有元素发生化合价变化，属于非氧化还原反应，故选B； 【小问2详解】 由分析可知，Ⅰ中所得溶液为亚硫酸氢钠溶液； 【小问3详解】 由亚硫酸氢钠饱和溶液的pH为4.1可知，亚硫酸氢根离子在溶液中的电离程度大于水解程度，所以溶液中亚硫酸根离子浓度大于亚硫酸浓度，故选A； 【小问4详解】 由分析可知，Ⅰ中发生的反应为碳酸钠饱和溶液与二氧化硫反应生成亚硫酸氢钠和二氧化碳，反应的化学方程式为Na2CO3+H2O+2SO2=2NaHSO3+CO2； 【小问5详解】 由分析可知，再通入二氧化硫发生的反应为亚硫酸钠溶液与过量二氧化硫反应得到饱和亚硫酸氢钠溶液； 小问6详解】 焦亚硫酸钠与稀硫酸或稀盐酸反应生成的二氧化硫会干扰二氧化碳的检验，所以检验产品中是否含有碳酸钠时，应用酸性高锰酸钾溶液吸收具有还原性的二氧化硫，防止二氧化硫干扰二氧化碳的检验，则检验试剂为稀硫酸(稀盐酸)、酸性高锰酸钾溶液、澄清石灰水； 【小问7详解】 由分析可知，左侧电极为电解池的阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=4H＋＋O2↑； 【小问8详解】 由分析可知，电解后a室中亚硫酸氢钠溶液浓度增大，经结晶脱水得到焦亚硫酸钠； 小问9详解】 焦亚硫酸钠与碘溶液完全反应后，滴入最后半滴碘溶液，溶液会由无色变为蓝色，则滴定终点的现象是加入最后半滴碘标准液，溶液由无色变为蓝色，且半分钟不变色； 【小问10详解】 由原子个数守恒和得失电子数目守恒可得如下转化关系：Na2S2O5~2SO2~2I2，滴定消耗9.20 mL 0.0100 mol/L碘溶液，则二氧化硫的残留量为 g·L-1 =0.118g·L-1 < 0.25g/L，所以样品中抗氧化剂的残留量符合国家标准。 五 氮的重要氢化物——氨气与联氨 氨气与联氨(N2H4，又称“肼”)都是氮的重要氢化物，在生产生活有着重要用途，同时两者结构的相似决定了它们化学性质上也有相似之处。 9. 制备下列物质属于固氮的是 A. 用氮气和氢气合成氨 B. 分离液态空气获得氮气 C. 氨气与氯化氢化合成氯化铵 D. NO2溶于水得到HNO3 【答案】A 【解析】 【分析】氮的固定是游离态氮元素转化为化合态氮元素的过程。 【详解】A．氮气与氢气化合生成氨气的反应是游离态氮元素转化为化合态氮元素的过程，属于人工固氮，故A正确； B．分离液态空气制取氮气是没有新物质生成的物理变化，不属于氮的固定，故B错误； C．氨气与氯化氢化合成氯化铵的反应是化合态氮元素转化为化合态氮元素的过程，不属于人工固氮，故C错误； D．二氧化氮溶于水得到硝酸的反应是化合态氮元素转化为化合态氮元素的过程，不属于人工固氮，故D错误； 故选A。 10. 实验室制备氨气的发生装置，可选择 A. B. C. D. 【答案】CD 【解析】 【详解】A．氯化铵分解产生氨气和氯化氢，氨气与氯化氢又重新化合生成氯化铵，不能制得氨气，故A不选； B．加热氢氧化钙固体和氯化铵固体的混合物制氨气时，试管应该略向下倾斜，故B不选； C．加热浓氨水，不稳定，生成氨气和水，故C选； D．发生反应CaO+NH3•H2O=Ca(OH)2+NH3↑，使用固体与液体常温制气体的装置，故D选； 答案选CD。 11. 氨气溶于水中，大部分与以氢键结合形成。根据氨水的性质可推知的结构式为 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】①从氢键的形成原理上讲，A、B都成立；②但从空间构型上讲，由于氨分子是三角锥形，易于提供孤对电子，所以以B方式结合空间阻碍最小，结构最稳定；③从氨水的性质讲，依据，只有B成立； 故答案选B。 12. 潜艇中使用的液氨—液氧燃料电池工作原理如图所示： 关于该装置的说法正确的是 A. 电极b为阳极 B. 该装置将电能转化为化学能 C. 电解质溶液中OH—离子向电极a移动 D. 电极a的电极反应：2NH3– 6e-+ 6OH-=6H2O + N2 【答案】CD 【解析】 【分析】由图可知，电极a为燃料电池的负极，碱性条件下氨气在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极b为正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子。 【详解】A．由分析可知，电极b为燃料电池的正极，故A错误； B．由题意可知，该装置为化学能转化为电能的燃料电池，故B错误； C．由分析可知，电极a为燃料电池的负极，电极b为正极，则溶液中氢氧根离子离子向电极a移动，故C正确； D．由分析可知，电极a为燃料电池的负极，碱性条件下氨气在负极失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式为2NH3– 6e-+ 6OH-=6H2O + N2，故D正确； 故选CD。 13. 肼(N2H4)分子中心原子的VSEPR模型为 A. 平面三角形 B. 三角锥形 C. 四面体形 D. 正四面体形 【答案】C 【解析】 【详解】N2H4分子中N原子的价层电子对数为4，1对孤对电子，3个σ键，则分子的VSEPR模型为四面体形，故选C。 14. N2H4可用于处理锅炉水中的溶解氧，一种反应机理如图所示： （1）反应Ⅱ的离子方程式为___________。 （2）理论上，0.1kg N2H4可处理___________kg溶解氧。 A. 0.05 B. 0.1 C. 0.15 D. 0.2 （3）和均可处理高压锅炉水中的溶解氧，防止锅炉被腐蚀，使用的优点是___________。(任写一条) （4）肼是二元弱碱，在水中的第一步电离与NH3相似。请写出肼的一级电离平衡常数表达式为___________。 （5）加热锅炉时，水中的MgCO3可以先转化为Mg(HCO3)2，然后转化为Mg(OH)2。已知：MgCO3+H2OMg2++HCO+OH−，在80℃时的平衡常数为K，水的离子积为Kw，碳酸的一级和二级电离常数分别为Ka1和Ka2，则该温度下Ksp(MgCO3)=___________(用相关常数表示)。 【答案】（1）Cu2O+4=2+3H2O+2OH- （2）B （3）除去等量O2，N2H4的用量比Na2SO3少；氧化产物N2对环境友好而Na2SO3的氧化产物Na2SO4是电解质，易形成电化学腐蚀，缩短锅炉寿命(合理即可) （4）K1= （5） 【解析】 【小问1详解】 有反应机理图可知，反应Ⅱ为氧化亚铜和一水合氨反应生成氢氧化二氨合亚铜(Ⅰ)和水，故反应Ⅱ的离子方程式为； 【小问2详解】 根据得失电子守恒，1molN2H4中N失去电子变成氮气，正好1mol氧气得到电子，N2H4和氧气摩尔质量相同，所以0.1kg N2H4可处理0.1kg溶解氧，选B； 【小问3详解】 和均可处理高压锅炉水中的溶解氧，防止锅炉被腐蚀，使用的优点，除去等量O2，N2H4的用量比Na2SO3少；N2H4的氧化产物N2对环境友好而Na2SO3的氧化产物Na2SO4是电解质，易形成电化学腐蚀，缩短锅炉寿命(合理即可)； 【小问4详解】 肼是二元弱碱，在水中的第一步电离与NH3相似，肼的第一步电离方程式为，一级电离平衡常数表达式为； 小问5详解】 MgCO3+H2OMg2++HCO+OH−为①，在80℃时的平衡常数为，水的电离为②，离子积为，碳酸的第二步电离为为③，二级电离常数为Ka2，①-②＋③得，则该温度下。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 上海市晋元高级中学2024学年第一学期期末考试 高三年级化学学科(等级考试卷) 日期：2025.1 考试时间：60 分钟 满分：100分 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.本卷所用相对原子质量：F-19  Fe-56  Cs-133 O-16 S-32 N-14 H-1. 一 用途广泛的铁元素 铁元素在人体健康和新材料研发中有重要的应用。 1. I．在血液中，以Fe2+为中心的配位化合物铁卟啉是血红蛋白的重要组成部分，可用于输送O2。如图为载氧后的血红蛋白分子示意图。 （1）基态Fe的价电子轨道表示式为___________。 （2）蛋白质组成元素：C、H、O、N、S中， ①第一电离能最大的是___________。 A． C B． N C．O D．S ②基态硫的价电子占有的轨道数目为___________。 A．4 B． 5 C． 6 D．10 （3）载氧时，血红蛋白分子中Fe2+脱去配位的H2O并与O2配位；若人体吸入CO，则CO占据配位点，血红蛋白失去携氧功能。由此推测，与Fe2+配位能力最弱的是___________。 A. H2O B. O2 C. CO D. 无法判断 Ⅱ．一种最简单的卟啉环结构如图。 （4）该卟啉分子中，N(1)的杂化方式为___________。 A． sp3 B． sp C．sp2 （5）血红蛋白中存在和卟啉分子形成的配位键。卟啉分子中与形成配位键的原子是N，原因是___________。 （6）该卟啉分子在酸性环境中配位能力会减弱，原因是___________。 2. 可用于制备优良铁磁体材料。下图是一种铁磁体化合物的立方晶胞。 （1）在该晶胞中，Fe2+填充在由___________个F-构成的___________面体空隙中。 （2）已知晶胞边长为apm(1cm=1010pm)，阿伏加德罗常数的值为。该晶体的密度为___________g·cm-3。 3. Fe3+的配合物在溶液中呈现不同的颜色，如[Fe(H2O)6]3+呈淡紫色(稀溶液时为无色)，[FeCl4]-、Fe(H2O)5(OH)]2+呈黄色，在黄色Fe(NO3)3溶液中，加稀HNO3至溶液接近无色，再往该无色溶液加数滴1mol·L-1NaCl溶液，又变为黄色。加入NaCl溶液后，溶液又变为黄色的原因是___________(用离子方程式表示)。 二 二氧化碳的综合利用 二氧化碳综合利用是实现碳达峰、碳中和的关键。其中，将转化为有机物是实现碳循环的常见方法。 4. I．以CO2和NH3为原料合成尿素2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) （1）1 mol CO(NH2)2中含有σ键___________mol。 A. 5 B. 6 C. 7 D. 8 （2）已知：反应ΔH<0，有关温度对该反应的自发性的影响，下列说法正确的是___________。 A. 高温自发 B. 低温自发 C. 任何温度下均自发 D. 任何温度下均不自发 Ⅱ．t℃时，向容积恒定为2L的恒温密闭容器中充入2.0molNH3和1.6molCO2发生上述反应。 （3）下列能说明反应达到化学平衡状态的是___________(不定项)。 A. 相同时间内，6molN—H键断裂，同时有2molH—O键形成 B. 容器内气体总压强不再变化 C. 2v正(NH3)=v逆(CO2) D. 容器内气体的密度不再改变 （4）测得2min时容器内气体压强降至初始压强值的60%，计算0-2min内氨气的平均反应速率v(NH3)=___________。 5. 利用CO2和H2合成甲醇，涉及的主要反应如下： 已知：a．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)；ΔH1=﹣49.5kJ·mol-1 b．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)；ΔH2 c．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)；ΔH3=+40.9kJ·mol-1 （1）计算ΔH2=___________kJ·mol-1。 一定条件下，向密闭容器中充入物质的量之比为1：3的CO2和H2发生上述反应，使用不同催化剂经相同反应时间，CO2的转化率和甲醇的选择性随温度的变化如图所示： 甲醇选择性 （2）210～270℃间，在甲醇选择性上，催化效果较好的是___________。 A．催化剂1 B．催化剂2 （3）210～270℃间，催化剂2条件下CO2的转化率随温度的升高而增大，可能原因为___________。 （4）某温度下，在恒容密闭容器中进行反应c：H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)，已知H2(g)和CO2(g)的初始浓度均为0.01mol·L-1，测得H2的平衡转化率为60%，下列说法正确的是___________。(不定项) A. CO2的平衡转化率也为60% B. 升高温度平衡常数K减小 C. 该温度下反应的平衡常数K=22.5 D. 若初始H2(g)、CO2(g)、H2O(g)、CO(g)浓度均为0.01mol·L-1，则反应正向进行 6. 一种计算机模拟在催化剂表面上水煤气反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的历程如下图所示。吸附在催化剂表面上的物种用“·”表示。 下列说法正确的是 A. 水煤气反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔS=0 B. 决定总反应速率快慢的步骤是转化⑤ C. 1 mol CO与1 mol H2O充分反应后转移电子的物质的量是2 mol D. 催化剂表面解吸附1 mol H2O(g)需吸收0.11 eV的能量 三 有机合成 7. F是合成含松柏基化合物的中间体，其合成路线如下： （1）A分子中的含氧官能团名称为___________和___________。 （2）化合物E中有___________个不对称碳原子。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 （3）C→D的反应类型为：___________。 A． 取代 B．氧化 C．消去 D．加成 该反应除了生成D，还生成H2O和___________(填结构简式)。 （4）写出符合下列条件的B的一种同分异构体G的结构简式_______。 i)含有酰胺基 ii)能与FeCl3溶液发生显色反应 iii)核磁共振氢谱显示氢原子有六种不同的化学环境 （5）下列仪器分析方法，可用于鉴别同分异构体B和G的有___________。 A. 原子发射光谱 B. 质谱图 C. 红外光谱 D. 晶体X射线衍射 （6）A→B中有副产物生成，该副产物的结构简式为___________。 （7）已知：HSCH2CH2SH与HOCH2CH2OH性质相似。 ①沸点更高的是___________。 A．HSCH2CH2SH B．HOCH2CH2OH ②结合题中所给信息，写出以、、和为原料制备的合成路线(无机试剂和有机溶剂任用)_______。 四 焦亚硫酸钠的制备和含量测定 8. 焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。 （1）生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。该反应是否属于氧化还原反应？___________。 A．是 B．否 Ⅰ．利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为： （2）Ⅰ中反应后的溶液pH和Ⅲ反应相同，则Ⅰ中为___________溶液(写化学式)； （3）上述溶液中c(SO)___________c(H2SO3) A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 无法确定 （4）I中反应的化学方程式为___________。 （5）工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是___________。 （6）检验产品Na2S2O5中是否含有Na2CO3的试剂是___________。 Ⅱ．制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。 （7）阳极的电极反应式为___________。 （8）电解后，___________室的NaHSO3浓度增加，将该室溶液进行结晶脱水，可得Na2S2O5。 A．a B．b Ⅲ．Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。中华人民共和国国家标准(G112760-2011)规定葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)不能超过0.25g/L。 在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.0100 mol·L-1的碘标准液滴定至终点，消耗9.20 mL。 （9）滴定终点的现象是：___________。 （10）通过计算判断，该样品中抗氧化剂的残留量(以SO2计算)(保留三位有效数字)是否符合国家标准________。(写出计算过程) 五 氮的重要氢化物——氨气与联氨 氨气与联氨(N2H4，又称“肼”)都是氮的重要氢化物，在生产生活有着重要用途，同时两者结构的相似决定了它们化学性质上也有相似之处。 9. 制备下列物质属于固氮的是 A. 用氮气和氢气合成氨 B. 分离液态空气获得氮气 C. 氨气与氯化氢化合成氯化铵 D. NO2溶于水得到HNO3 10. 实验室制备氨气的发生装置，可选择 A. B. C. D. 11. 氨气溶于水中，大部分与以氢键结合形成。根据氨水的性质可推知的结构式为 A. B. C. D. 12. 潜艇中使用的液氨—液氧燃料电池工作原理如图所示： 关于该装置的说法正确的是 A. 电极b为阳极 B. 该装置将电能转化为化学能 C. 电解质溶液中OH—离子向电极a移动 D. 电极a的电极反应：2NH3– 6e-+ 6OH-=6H2O + N2 13. 肼(N2H4)分子中心原子VSEPR模型为 A. 平面三角形 B. 三角锥形 C. 四面体形 D. 正四面体形 14. N2H4可用于处理锅炉水中的溶解氧，一种反应机理如图所示： （1）反应Ⅱ的离子方程式为___________。 （2）理论上，0.1kg N2H4可处理___________kg溶解氧。 A. 0.05 B. 0.1 C. 0.15 D. 0.2 （3）和均可处理高压锅炉水中的溶解氧，防止锅炉被腐蚀，使用的优点是___________。(任写一条) （4）肼是二元弱碱，在水中的第一步电离与NH3相似。请写出肼的一级电离平衡常数表达式为___________。 （5）加热锅炉时，水中的MgCO3可以先转化为Mg(HCO3)2，然后转化为Mg(OH)2。已知：MgCO3+H2OMg2++HCO+OH−，在80℃时的平衡常数为K，水的离子积为Kw，碳酸的一级和二级电离常数分别为Ka1和Ka2，则该温度下Ksp(MgCO3)=___________(用相关常数表示)。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$