上海市复旦大学附属中学2024-2025学年高三上学期期末考试 化学试卷

1 / 11 2024-2025学年上海市复旦附中第一学期期末考 高三年级 化学学科 可能用到的相对原子质量 H-1 C-12 O-16 Cl-35．5 K-39 Mn-55 Fe-56 一、氢能的应用(21分) 氢能是应用前景广阔的新能源。 Ⅰ制氢 方法一:我国化学家研究在 Pt-Ni合金和 Sn-Ni合金催化下，甲烷逐级脱氢的反应。不同催 化剂的甲烷脱氢反应历程与相对能量关系如图所示 (*表示吸附在催化剂表面的物质，吸附过程产生的能量称为吸附能)。 1．使用 Sn-Ni合金作为催化剂的历程中速率决定步骤的 E 正=________eV; 2．脱氢反应阶段选择________作为催化剂效果更好 A．Pt-Ni合金 B．Sn-Ni合金 理由是 。 方法二:电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图如图 (电解池中隔膜仅阻止气体通过， 阴、阳极均为惰性电极)。 3．电解时，阳极的电极反应式为_______________________。 4．氢能源根据生产来源划分，可以划分成“灰氢”、“绿氢”等。 其中，“灰氢”指的是通过化石燃料石油、天然气和煤制取氢气，“绿氢”指的是采用可再生 能源电解制氢。下列制氢方法一定属于“灰氢”的是________（不定项） A．方法一 B方法二 C．水煤气法制氢 D电解饱和食盐水 5．请从化工生产的角度评价:相较于“绿氢”，“灰氢”的优点和缺点是什么?(分别列举一点) 优点： 。 缺点： 。 2 / 11 Ⅱ储氢 硼氨烷(NH3BH3)是一种新型的储氢材料，具有超高的质量储氢密度，它的一种合成方法是: 6．在 BH3和 NH3BH3分子中 B原子的杂化轨道类型分别为________、________。 A．sp3 B．sp2 C．sp 7．已知 B元素的电负性为 2.0，N元素的电负性为 3.0，H元素的电负性为 2.1。请分 别用“δ+”和“δ-”表示硼氨烷分子中 H原子的电性，标注在右图中(等价的 H原子，标注 一处即可)。 8．已知乙硼烷(B₂H6)和硼氨烷的熔点分别是-164．85°C和 97．61℃，硼氨烷的熔点比乙硼 烷的熔点高很多的原因是 。 Ⅲ用氢 氢氧燃料电池是短寿命载人航天器电源的一个合适的选择。下图是一种碱性 氢氧燃料电池结构示意图。 9．电池的正极是________(填“a”或“b’”)，KOH溶液中，OH-离子的移动方向 是________。 A．a电极→b电极 B．b电板→a电极 10．电池工作时产生的水会以水蒸气的形式被气体物质带出，在出口加装冷 凝器可以将水回收，冷凝器应装在出口________ (填”c”或”d”)处。 3 / 11 二、三草酸合铁在(Ⅲ)酸钾的制备与性质(21分) 三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体化学式为 K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(摩尔质量为 491g·mol-1)，可溶 于水，难溶于乙醇，在日光照射下会因感光而部分变为深蓝色，这一特性使其成为晒制蓝 图的理想光敏剂。 Ⅰ实验室制备 K3[Fe(C2O4)3]·3H2O的流程如下, 已知:FeC2O4为黄色难溶物、BaC2O4为白色难溶物 据此回答下列问题: 1．关于制备流程，下列说法正确的是________。（不定项） A．步骤①为复分解反应，步骤③为氧化还原反应 B．步骤①判断沉淀是否洗涤干净，可以取少量最后一次洗涤液，加入氯化钡溶液， 观察是否有白色沉淀产生 C．步骤④，加入乙醇目的在于降低 K3[Fe(C2O4)3] 的溶解度，使其结晶析出 D．步骤④和⑤可以在日光下进行 2．步骤③的体系中，存在如下的平衡: 试分析溶液 pH对上述化学平衡及产品质量的影响______________________ Ⅱ制得的三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体中含有少量的 FeC2O4，为测定其纯度，进行如下实验: 步骤Ⅰ：称取 5．000g三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体，配制成 250 mL溶液。 步骤Ⅱ：取 25．00 mL溶液，用 0．1000 mol·L-1酸性 KMnO4溶液滴定至终点，消耗 KMnO4溶液 12．30 mL。 步骤Ⅲ：另取 25．00mL溶液，加入过量铜粉，过滤，洗涤，将滤液和洗涤液合并。 步骤Ⅳ：用 0．1000mo1·L-1酸性 KMnO4溶液滴定合并后的溶液至终点，测得实验数据： 4 / 11 已知:酸性条件下MnO4-可氧化 Fe2+、C2O42-，MnO4-被还原成Mn2+。 3．步骤Ⅰ中所需玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外还有 (填仪器名称)。 4．步骤Ⅲ中将滤液和洗涤液合并的目的是 。 5．计算该三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体的纯度，写出计算过程________。 Ⅲ晒制蓝图时，K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作为感光剂在光照条件下先发生如下的光解反应。 6．三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体光照时生成 CO2和两种草酸盐，反应的化学方程式 为 。 7．[Fe(C2O4)3]3-的结构如图所示，1mol该配离子中含有的σ键数目为________，中心离子的 配位原子数为：________。 8．已知 25℃，H2C2O4的 Ka1=10-1．2，Ka2=10-4．2。向三草酸合铁(Ⅲ)酸钾溶液中加入盐酸， 当溶液中 c(HC2O4-)=c(C2O42-))时，溶液的 pH=________。 实验次数 滴定前读数/mL 滴定后读数/mL 1 0．10 14．90 2 0．52 14．82 3 0．00 16．66 4 0．30 14．10 5 / 11 三、氧气的实验室制法(21分) 某化学兴趣小组比较氧气的两种实验室制法(分别以 KClO3和 KMnO4为原料)并探究反 应产物。实验装置和数据记录如下: 注：实验中，棉花均未发生变化，水槽中为蒸馏水。 实验 反应前 充分反应后 耗时 m(试剂) m(试管) m(试管+固体) ⅰ 15．80gKMnO4 40．00g 53．88g 50min ii 12．25gKClO3+4．00gMnO2 40．00g 51．34g 5min 经实验，实验 i中生成的气体仅有 O2 1．实验 i中制备 O2，的原理是______________________ (用化学方程式表示)。 2．实验 i中，生成 O2反应的化学反应速率 v（O2）=_________mol·min-1 3．实验 i中，反应后剩余固体的总质量比理论计算值要小。结合氧化还原规律推测，固体 产物中锰元素的平均化合价_________5。 A．> B．= C．< 小组同学发现实验 ii制备的气体有刺激性气味。取出导气管，用湿润的淀粉-KI试纸检验 实验 ii中加热后产生的气体，试纸先变蓝，后褪色。 4．甲同学认为可能是高浓度 O2使淀粉-KI试纸变蓝， 该说法的合理之处是 。 请设计对照实验验证或排除这种可能性， 。 5．乙同学推测实验 ii产生的气体中含有少量 Cl2。验证方法：将实验 ii产生的气体通 入 溶液，有白色沉淀生成。 6．丙同学查阅资料 ClO2具有刺激性气味的气体，光照条件下能与水反应生成盐酸和 HClO3丙同学认为，乙的方法不能说明实验 ii产生的气体中 Cl2， 理由是 (结合化学方程式说明) 6 / 11 用质谱法可以进一步确认实验 ii产生的气体中是否含有 Cl2。质谱仪中，部分分子会被 轰击成碎片(分子片段或原子)。质谱法可以测定混合物中各种分子和碎片的相对质量。 已知:氯元素存在 35Cl和 37Cl两种天然同位素。 7．当质谱法测得微粒的相对质量为________ (双选，填序号)时，说明实验 ii所得气体中含 有 Cl2。 A．35 B．70 C．71 D．72 8．上述两种微粒的比例为____________ 9．上述两种方法制备氧气的优势与劣势分别为 (任 选一种方法分析即可) 四、高纯四氧化三锰的制备(19分) 高纯四氧化三锰是电子工业生产锰锌氧软磁材料重要原料之一、以菱锰矿(主要成分为 MnCO3，含 SiO2和少量 Fe、Cu、Ni、Ca、Mg 等元素)为原料制备四氧化三锰工艺流程如 下图所示。 回答下列问题： 1．酸浸时MnCO3发生反应的离子方程式为______________________。 2．“滤渣 1”的主要成分为 SiO2、H2SiO3，还含有___________________（填化学式） 3．福美钠的化学式为(CH3)2NCSSNa。生成福美镍沉淀的结构为 ， 请描述 S、Ni原子之间的成键特征 。 4．25℃，电离常数 Ka Ka （填“大于””小于”或“等于”)， 其判断理由是 。 5．除钙镁时，CaF2、MgF2沉淀后溶液中   )( )( 2 2 Mgc Cac _________ [已知 25℃℃时， K(CaF2)=2．7×10-11、K(MgF2)=6．5×10-9] 7 / 11 6．除硅时，絮凝剂为正离子型聚丙烯酰胺，可通过“吸附—电中和—架桥”使硅酸胶体絮凝 沉淀，硅酸胶体粒子带________电荷。 A．正 B．负 7．Mn3O4可表示为MnO·Mn2O3，温度高于 1170°C时属于立方晶体，其中Mn2+和Mn3+占 据晶胞的顶点、面心及内部交错的 4个小立方体的体心，与金刚石晶胞中碳原子占据的位 置相似(金刚石晶胞如图所示)。平均每个晶胞中的 O原子个数为______；若Mn3O4晶体的 密度为ρ g·cm-3，则晶胞参数 a=________pm(1pm=1×10-10cm，列出计算式，阿伏加德罗常 数的值为 N A)。 五、手性螺环配体的合成(18分) 手性过渡金属配合物催化的不对称合成反应具有高效、高对映选择性的特点，是有机合成化学研究的前沿 和热点。某螺环二酚类手性螺环配体(H)的合成路线如下: 请回答: 1．A的化学名称为_______；化合物 C中的官能团名称为_______； 化合物 E的结构简式是_____________________。 2．下列说法正确的是_______。(不定项) 8 / 11 A．化合物 E可以发生消去反应、还原反应 B．化合物 F和 G可通过 FeCl3溶液鉴别 C．化合物 C中至少有 7个碳共平面 D．化合物 H的分子式是 C19H18O2NP 3．写 出 C→D的化学方程式_____________________。 4．在制备 F的过程中还生成了一种副产物 X，X与 F互为同分异构体(非立体异构体)。X 的结构为__________________ 5．任意写出 1种同时符合下列条件的化合物 D的同分构体的结构式(不包括立体异构体) ______________。 ①除 2个独立的苯环外还有一个含氧六元环；②分子中有 4种不同化学环境的氢； ③不含-О-О-键 6．以 为原料，设计化合物 的合成路线（用流程图表示，无机试剂、 有机溶剂任选） 9 / 11 参考答案 一、氢能的应用(21分) 1．3．809(2分) 2．A(1分) 使用 Pt-Ni合金作催化剂时，反应历程中的活化能都较小，反应速率较快，催 化效果更好(2分) 3． OHNCOOHNHCO 22 2 3 - 22 6e68)(   (2分) 4．AC(2分) 5．优点:生产成本低、能耗低 缺点:利用不可再生能源，碳排放量大、不符合“绿色化学”(各 1分，合理即给分) 6．BA(各 1分) 7． 8．硼氨烷分子中与 N原子相连的 H原子呈电正性，与 B原子相连的 H原子呈电负性(不采 分)，分子有较大的极性，分子间作用力较大(或 Hδ+与 Hδ-有静电引力)，所以熔点相对较高 (2分，答分子量的，给 1分) 9．b (1分) B (2分) 10．c (2分) 二、三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备与性质(21分) 1．AC (2分) 2．pH过高，平衡正向移动，产品中混有 Fe(OH)3杂质; pH过低，平衡正向移动，产品中 混有 HC2O4-，产量降低。(3分，平衡移动方向各 1分，产率降低 1分) 3．250mL容量瓶、胶头滴管(2分，容量瓶规格不写不给分) 4．减少 Fe元素的损失(2分) 5．n(MnO4-)(Ⅳ)= 14．80+14．30+13．80 3 mL=14．30mL(1分) n[K3[Fe(C2O4)3]·3H₂O]=n(Fe3+)=5∆n(MnO4-)=5[n(MnO4-)(Ⅳ) -n(MnO4-)(Ⅱ)] (1分) n[K3[Fe(C2O4)3]·3H₂O]=n(Fe3+)=5∆n(MnO4-)=5×0．002L×0．1000mol·L-1=0．001mol （1分） 纯度= 0．01molx491g/mol 5．0� × 100% = 98．2% （1分） (答案对，有过程给满分，答案错，逐步给分) 6． OHCOOCKOFeCOHOCFeK 224224223423 62323])([2  光照 (2分) 7．21NA (2分，写 21mol的不给分) 6 (6NA)(2分) 8．4．2 (2分) 10 / 11 三、氧气的实验室制法(21分) 1．2KMnO4≜K2MnO4+MnO2+O2↑(2分) 2．1．2×10-3 (2分) 3．C (2分) 4．O2具有氧化性，高浓度 O2比空气中的 O2更易与 KI反应(或氧化性更强)(2分) 用湿润的淀粉-KI试纸检验实验 i中加热后产生的气体(或直接写高纯度/高浓度的 O2)，若试 纸不变蓝，则排除这种可能性(2分) 5．硝酸酸化的 AgNO3(2分) 6．6ClO2+ 3H2O ℎ� HCl+ 5HCIO3，同样会产生 Cl-，遇 AgNO3产生白色沉淀 (3分，方程 式 2分) 7．BD (2分，错选/漏选均不得分) 8．3:2 (2分) 9．KClO3法:反应速率快，但产生的 O2不纯； KMnO4法:产生的 O2纯净；但反应速率慢 (2分，优势、劣势各 1分) 四、高纯四氧化三锰的制备(19分) 1．MnCO3+2H+=CO2↑+H2O+Mn2+ (2分) 2．CaSO4 (2分) 3．S原子提供孤电子对，Ni原子提供空轨道，两者形成配位键 (2分) 4．大于 (2分) O的电负性大于 S,(O的得电子能力大于 S原子)则(CH3)2NCOSH中 -SH的极性大于(CH3)2NCSSH中-SH的极性，-OH更容易电离出 H+(3分) 5．4．2×10-3 (2分) 6．B (2分) 7．32/3 (2分) 3 55×8+16×323 ��� × 1010 (2分) 五、手性螺环配体的合成(18分) 1．间甲基苯酚或 3-甲基苯酚 (2分)醛基、醚键 (2分) 2．BC (2分) 11 / 11