上海市金山中学2024-2025学年高二下学期素养测试卷3化学试题

金山中学 2024 学年度第二学期高二年级化学学科 素养测试卷 3 (考试时间 60分钟 满分 100分) 说明：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，漏选得一半分数。 相对原子质量：Ni-56 一、储氢材料（共 34 分） 氢能是一种理想的清洁能源，开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。 电解水产氢是目前较为理想的制氢技术。我国科学家开发了一种负载氧化镍纳米 晶粒的聚合物氮化碳二维纳米材料，大幅提高了电解水产氢催化效率。 1. 镍在周期表中的位置为 ，其原子核外电子排布的最高能层符号为 。 2. H2O2能与水混溶，但是却不溶于 4CCl 。请解释其原因 。 3. 1989年 A．Y.Liu和M.L.Cohen根据β-氮化硅的晶体结构，用 C替换 Si，从理论上预言 了β-氮化碳这种硬度可以和金刚石相媲美的新共价化合物。 ①石墨晶体可以一层层剥离开来，层间的作用力主要是 。 ②类石墨相氮化碳中 1、2、3、4共四个原子的空间构型为 ；β-氮化碳中 N的杂化 类型是 。 ③β-氮化碳的化学式为 ；比较金刚石和β-氮化碳的硬度：金刚石_______β-氮化碳， 理由： 。 4. 氧化镍的晶胞如图所示。Ni2+的配位数为 。实际氧化镍晶体中存在缺陷，随 机缺失部分 Ni2+，化学式为 Ni0.88O。设实际晶胞边长为 a pm，阿伏伽德罗常数为 NA，写出 实际晶体密度计算表达式： g/cm3。 氨硼烷( 3 3NH BH )是一种潜在的储氢材料，可由(HB=NH)3(结构为平面六元环状 )。通过如下反应制得：  4 2 2 3 333CH 2 HB NH 6H O=3CO 6NH BH    。 5. 第一电离能介于 N、B之间的第二周期元素有 种。 6. (HB=NH)3中 B、N原子的杂化轨道类型分别为 ， 。 7. 比较 NH3BH3中位于同周期的元素的电负性，并从原子结构角度解释。 ____________________________________________________________________________。 8. 还原性：NH3BH3 NH3(填“>”或“<”)； 9. H-N-H键角比较：NH3BH3 NH3(填“>”或“<”)，原因是 ________________________________________________________________。 10. 肼( 2 4N H )也是优秀的储氢材料，因能接受 +H 而表现出弱碱性。，试在下图中用“…” 表示出N2H4·H2O中最合理的氢键的形成情况。 11. 下列说法错误的是__________。 A． 2 4N H 的沸点高于  3 22CH NNH 的沸点 B．原子半径：B>N C．肼和氨硼烷的空间结构均属于平面形 D．向肼溶液中加入少量的硫酸能生成  2 5 42N H SO 二、工业合成氨（共 17 分） 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得 诺贝尔奖， Ⅰ. 工业合成氨反应为N2 (g)+3H2(g) 2NH3(g) △H =−92.4kJ·mol−1，△S=−200J·mol−1·K−1。 12. 常温下，合成氨反应__________(填“能”或“不能”)自发进行，其平衡常数表达式 K= ____________________。 13. ________温有利于提高反应速率，________温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂 活性等因素，工业常采用 400~500℃。 A. 高温，高温 B. 高温，低温 C.低温，高温 D.低温，低温 14. 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了解决方案：双温—双控—双催化剂。 使用 Fe-TiO2∙xHy双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为 495℃时，Fe的温度为 547℃，而 TiO2∙xHy的温度为 415℃)。该方案的优势： ___________________________________________________________。 _ Ⅱ. 合成氨工艺可以进一步优化，实现尿素的合成，简易流程图如下： 15. 步骤Ⅱ中制氢气原理如下：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ， CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，恒容容器中，对于以上反应，能加快反应速率的是 ___________。（不定项） A. 升高温度 B．充入 He C．加入催化剂 D．降低压强 16. 已知  2 3 2 22CO +2NH CO NH +H O ，若合成尿素的流程中转化率为 80%时，100 吨 甲烷为原料能够合成_______吨尿素。 Ⅲ．盐酸肼(N2H6Cl2)是一种重要的化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水 解原理与 NH4Cl类似。 17. 写出盐酸肼第一步水解反应的离子方程式 ___________________________________。 18. 盐酸肼水溶液中离子浓度的排列顺序正确的是___________。（不定项） A．        2+ +2 6Cl >c N H >c H >c OHc   B．           +2+ +2 6 2 4 22c N H +c N H H O +c H =c Cl +c OH  C．         + +2 4 2c Cl >c N H H O >c H >c OH  D．        2+ +2 6c N H >c Cl >c H >c OH  三、从茶叶中提取咖啡因（共 16 分） 茶叶蕴含着多种有益的化学成分，其中咖啡因具有兴奋中枢神经的作用，某 研究小组欲从茶叶中提取咖啡因。​ 查阅文献发现，茶叶中主要含有咖啡因、有 机酸、纤维素等成分。咖啡因的主要性质如下表所示​ 成分 主要性质 咖啡因 白色针状晶体，易溶于水、乙醇等，178℃开始升华，是一种 有机碱，占茶叶总重的 2%-5%。 设计的主要实验流程 如下： 取样→研磨→索氏提取→浓缩→加碱→升华 实验步骤： 取样：选取干燥干净的茶叶 研磨：将茶叶置于研钵中研碎，称取一定质量茶叶末于纸筒 中，放入索式提取器中。 索氏提取：如图 1所示，往圆底烧瓶里加入适量的工业乙醇， 提取器内放置纸筒包裹的茶叶末。加热圆底烧瓶使烧瓶内的乙醇 变为蒸气并经蒸汽导管上升，遇冷凝器后被冷凝滴入索氏提取器 中，浸泡纸筒包裹的茶叶末，待乙醇液面上升到虹吸管最高处时， 索氏提取器内的乙醇液被吸入圆底烧瓶内，如此虹吸数次。 浓缩：将圆底烧瓶中的混合液进行减压蒸馏，得到浓缩液。 加碱：将浓缩液导入蒸发皿，向加入一定量生石灰，调成糊 状，微热，使之干燥。 升华：用玻璃棒捣碎干燥的糊状物，在其上覆盖一张扎有小 孔孔的滤纸，滤纸上倒扣一个塞有棉花的漏斗。如图 2所示，加热，控温在 180-190 ℃间。 回答下列问题： 19. 咖啡因的结构如右图所示，下列关于咖啡因的下列说法中不正确的是 。 A．分子中碳原子含有两种杂化方式 B．含有极性键和非极性键 C．是非极性分子 D．属于分子晶体 20. 将茶叶研碎的目的是 。 21. 实验中选用索氏提取器的最主要目的是 。 A. 提高萃取效率 B. 减少溶剂挥发 C. 便于连续操作 D. 降低实验成本 22. 向浓缩液中加入生石灰的作用有 。 23. 升华时，可观察到玻璃漏斗内壁出现 。 24. 实验结束后，兴趣小组想探究咖啡因（分子式 C₈H₁₀N₄O₂）的部分性质，他们取一定质 量的咖啡因样品，在特制的装置中让其与氧气燃烧，发生剧烈反应，生成二氧化碳和水，此 反应的化学方程式是 。 25. 本实验中选择乙醇做萃取剂而不选水的可能原因是 。 26. 整个实验过程中，体现出绿色化学理念的操作有 。（只 需写出一条） 四、含镍化合物（共 16 分） 氢氧化氧镍(NiOOH)难溶于水，常用作碱性镍镉电池的电极材料。一种用含 镍废料(主要含 NiO，以及少量 Fe3O4、CuO、SiO2等杂质)制备 NiOOH的工艺流 程如图： 已知：镍与铁在元素周期表中位于同一族，但 2Ni  的性质较稳定。 27. 为了提高“浸取”中废料的浸出效率，下列采取的措施不合理的有___________(不定项)。 A．研磨废料 B．加入大量水 C．搅拌 D．使用98%浓硫酸浸取 28. “浸取渣”的主要成分为 (填化学式)。 29. “除铜”过程中发生了两个化学反应，写出生成 S的离子方程式： 。 30. “转化”时H2O2的作用是 ，实际生产中发现H2O2的实际用量比理论用量 多，原因是 。 31. 已知该工艺条件下金属正离子生成对应氢氧化物沉淀时的 pH如下表所示： 金属正离子 3Fe  2Fe  2Ni  开始沉淀时的pH 1.5 6.5 7.2 沉淀完全时的pH 3.2 9.7 9.2 则“沉铁”过程中加入 NaOH溶液调节 pH的范围应为 。 32. “氧化”时发生反应的离子方程式为 。 33. 镍镉电池是一种新型的封闭式体积小的可充电电池。其工作原理如图所示，下列说法正 确的是 A．放电时，OH向 b极移动 B．放电时，a极发生还原反应 C．充电时电流的方向：外电源正极→b极→电解质溶液→a极→外电源负极 D．充电时，a极的电极反应式为 2Cd 2e 2OH Cd(OH)     五、含铬工业废水的处理（共 17 分） 工业废水中常含有一定量的 22 7Cr O 和 24CrO ，它们会对人类及生态系统产生很大的 危害，需经化学方法处理后才能排放。 34. 22 7Cr O 和 24CrO 在溶液中有如下的转化关系： 242CrO  (黄色)+2H+ ⇌ Cr2O72-(橙色) 2H O 。 若平衡体系 pH较低时，此时溶液显 色。 35. 室温下，初始浓度为 1.0 1mol L 的 2 4Na CrO 溶液中 22 7Cr O 的平衡浓度随  Hc  的变化如 图所示，下列关于该反应的说法错误的是 。（不定项） A．加水稀释，平衡右移，K值增大 B．A点的平衡转化率为 50% C．若向 A点溶液中加入少量 2 4Na CrO 固体，达到新平衡后，pH值升高，转化率升高 D．若达到 A点的时间为 5s，则 0～5s内  2 1 14CrO 0.1mol L sv      36. 请根据图中 A点数据，计算反应的平衡常数为 。 某工厂采取还原沉淀法处理，该法的工艺流程为：   2 2 2 3 4 2 7 3H Fe OH CrO Cr O Cr Cr OH         ①转化 ②还原 ③沉淀 37. 第②步反应的离子方程式为 。 38.  3Cr OH 在溶液中存在以下沉淀溶解平衡：         3 3 Cr OH s Cr aq 3OH aq  ，常温 下，  3Cr OH 的溶度积 31 sp 6.4 10K   ，要使  3Crc  降至 5 110 mol L  时，溶液的 pH应调 至 。(写出简单的计算过程，计算结果保留一位小数) 常温下，Cr(Ⅲ)在水溶液中的存在形态分布如图所示。 39. 计算 Cr3+的第一步水解平衡常数 Kh1=_____________。 40. 当 pH>12时，溶液中 Cr(Ⅲ)去除率下降的原因可用离子方程式表示为 。 41. 还原 Cr(Ⅵ) 时，可用硫酸盐还原菌(SRB)处理代替 2Fe ，试分析温度高于 55℃时，Cr(Ⅵ) 的去除率很低的原因是 。 一、储氢材料（共 34 分） 1. 第 4周期 VIII族（2分） N （1分） 2. 2 2H O 和水分子间可以形成氢键； 2 2H O 和水分子都是极性分子，而 CCl4为非极性分子， 不符合相似相溶原理（2分） 3. 范德华力 （1分） 三角锥形 （1分） sp3 （1分） C3N4 （2分） β— 氮化碳>金刚石 （2分） 4. 6 （2分） 3 -30 A 4 59 0 6 a .88 1 N 1 ( 0 )    （3分） 5. 3 （2分） 6. sp2、sp2 （2分） 7. N>B （1分） 两者电子层数相同，N的原子半径小于 B，N的核电荷数大于 B，吸引 电子对能力更强（2分） 8. > （2分） 9. > （1分） 两种物质中的 N均为 sp3杂化，NH3BH3中的 N没有孤电子对，NH3中 的 N有孤电子对，孤电子对对成键电子对斥力大于成键电子对之间的斥力，所以 NH3键角 更小（3分） 10. 略 （2分） 11. C （2分） 二、工业合成氨（共 17 分） 12. 能 （2分） 2 3 3 2 2 c (NH ) c(N )c (H ) （2分） 13. B（2分） 14. ① “热 Fe”高于体系温度，N2在“热 Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率 ② “冷 Ti”低于体系温度，氨气在“冷 Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率（2分） 15. AC（2分） 16. 400t（3分） 17. N2H 26  +H2O [N2H5•H2O]++H+（2分） 18. AB（2分） 三、从茶叶中提取咖啡因（共 16 分） 19. C（2分） 20. 增大于乙醇的接触面积、提高萃取效率（2分） 21. A（2分） 22. 中和有机酸、除掉残留的少量水（2分） 23. 白色针状晶体（2分） 24. C₈H₁₀N₄O₂ + 9O₂ 8CO₂ + 5H₂O + 4NO₂ （2分） 25. 乙醇沸点比水低，便于浓缩，节约能源（2分） 26. 实验过程中使用（乙醇）作为溶剂，乙醇是一种相对绿色环保的有机溶剂，对环境的危 害较小；采用了索氏提取器，提高萃取效率，也减少乙醇的挥发损失。（合理即可） （2 分） 四、含镍化合物（共 16 分） 27. BD（2分） 28. 2SiO （2分） 29. 3 2 22 H S 2 S 2HFe Fe        （2分） 30. 将 2Fe +氧化为 3Fe  ，便于后续除掉 （2分） 生成的 3Fe  催化 2 2H O 分解（2分） 31. 3.2≤pH＜7.2（2分） 32. 2 22 4 2 H ONi ClO OH NiOOH Cl         （2分） 33. C（2分） 五、含铬工业废水的处理（共 17 分） 34. 橙 （2分） 35. AC （2分） 36. 141.0 10 （2分） 37. 2 +7 2- 3 3 2 2Cr O Cr 6Fe 7H O6Fe 14H 2     （2分） 38. 5.6 （3分） 39. 10-3.8（2分） 40.    3 4Cr OH OH Cr OH      （2分） 41. 硫酸盐还原菌(SRB)几乎失活（2分）