精品解析：上海市复旦大学附属中学2025-2026学年高三上学期第一次考试 化学试题

复旦大学附属中学2025学年第一学期 高三年级化学第一次考试 注意：选择类试题中，标注“不定项”的试题，每小题有1-2个正确选项；未特别标注的试题，每小题只有1个正确选项。 相对原子质量：H-1 B-11 C-12 N-14 O-16 Na-23 Cu-64 一、丰富多彩的金属资源(本题共20分) 1. 人类的生产和生活都离不开金属，金属材料的使用作为一个时代的标志，见证了人类文明发展的过程。历史上人类冶炼不同金属的大致年代如图所示： 图中人类最早使用的合金是___________；通过敲打可将金属材料打制成不同的形状，是利用了金属的___________性。 2. 我国科研人员在研究嫦娥五号返回器带回的月壤时，发现月壤钛铁矿()存在亚纳米孔道，吸附并储存了大量来自太阳风的氢原子。加热月壤钛铁矿可生成单质铁和大量水蒸气，水蒸气冷却为液态水储存起来以供使用。下列说法不正确的是 A. 月壤钛铁矿中存在活泼氢 B. 将地球上开采的钛铁矿直接加热也一定生成单质铁和水蒸气 C. 月壤钛铁矿加热生成水蒸气的过程中发生了氧化还原反应 D. 将获得的水蒸气冷却为液态水的过程会放出热量 3. 北宋沈括在《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧，挹其水熬之则成胆矾(硫酸铜晶体)，熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。下列叙述正确的是 A. “苦泉”的溶质之一—— B. “挹其水熬之”——可通过蒸发结晶得到 C. “熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”——发生置换反应 D. 向蔗糖溶液中加入稀硫酸，水浴加热一段时间，再加入新制加热，未见砖红色沉淀，证明蔗糖未水解 4. 铝的利用近200年，现在铝的年产量得到大幅度的提高。铝虽然较活泼，但抗腐蚀性能好，原因是___________。(用化学方程式表示) 5. 实验室探究铜的冶炼 已知：。有文献报道：在氢气还原氧化铜的一些实验中，得到的固体产物是铜和氧化亚铜组成的混合物。氧化亚铜为红色固体，在空气中溶于氨水得到蓝色溶液，某兴趣小组对此开展如下探究。 设计如图实验装置，开展氢气还原氧化铜实验并检验固体产物。 （1）图中制取氢气的化学反应方程式为___________。 （2）实验开始时，___________(填A或B)。 A．先向长颈漏斗中加稀硫酸后点酒精灯 B．先点燃酒精灯加热后向长颈漏斗中加稀硫酸 （3）取反应后的红色固体于烧杯中，加入氨水并搅拌，观察到___________，证明固体产物有。 探究反应生成的变化情况。称取若干份质量均为的，在相同条件下分别用氢气还原不同时间(t)，检测所得固体中的质量(m)，结果如图。 （4）为确保氢气还原氧化铜所得固体产物不含，应采取的措施是___________。 为解释实验结果，兴趣小组对氢气还原氧化铜的反应过程提出如下假设： 经历，两个反应，且在同一条件下两个反应同时进行。 （5）通过计算分析，假设中“在同一条件下两个反应能同时进行”合理的依据是___________。(写出合理的推理过程) 6. 用废铜屑生产硫酸铜晶体的流程如下： “溶解”时发生的化学反应方程式为___________。 二、热点还原剂(本题共26分) 7. 是常用的还原剂，可选择合适的催化剂实现其可控水解。 Ⅰ．的结构 （1）硼元素位于元素周期表的___________区，由和组成，其组成元素的电负性从大到小的顺序为___________(用元素符号表示)。 （2）的空间结构为___________，的电子式为___________。 （3）溶液中存在的化学键为___________(不定项)。 A. 离子键 B. 氢键 C. 共价键 D. 配位键 Ⅱ．的水解 （4）常温下，自水解过程放热，但反应缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。石墨烯可用作该反应的催化剂载体。在石墨烯上引入氨基，有利于催化剂均匀分散于水中，原因是___________。 在某催化剂表面制氢的微观过程如图所示。 （5）根据上图写出水解制氢的离子方程式___________。 （6）其他条件相同时，测得平均每克催化剂使用量下，浓度对制氢速率的影响如图所示。(已知：浓度较大时，易以形式结晶析出。 催化效果最好的溶液质量分数约为___________，尝试解释制氢速率变化的原因___________。 （7）相同条件下，三种试制的催化剂X、Y和Z在碱性溶液中催化水解产的体积随反应时间的变化如图。下列相关结论正确的是___________。 A. 反应至3 min时，使用X产生的体积是使用Y的2倍 B. 与Y相比，X降低反应的活化能更多 C. 反应完全后，使用催化剂X比使用催化剂Y生成的多 D. 根据制氢原理可推知，在酸性溶液中水解迅速，在碱性溶液中则水解缓慢 8. 产品纯度分析 步骤1：取产品(杂质不参与反应)溶于氢氧化钠溶液中，配成100mL，取2.00mL置于碘量瓶中，加入溶液充分反应，无气体生成，且产物中含有； 步骤2：向上述所得溶液中加入过量的KI溶液，用稀硫酸调整溶液pH，暗处放置一段时间，再向所得溶液中加入几滴淀粉指示剂，用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为18.00mL。产品中的纯度为___________。(已知：，) 9. 的应用——重要还原剂 制备纳米零价铁。将溶液与碱性溶液混合可生成纳米零价铁、和等，该反应的离子方程式为___________(、中B元素均为价) 10. 造纸中，用与纸浆中的过氧乙酸以及过渡金属离子反应以提高漂白效率。硼氢化钠、硼氢化铝被认为是有机化学上的“万能还原剂”。两种硼氢化物的熔点如表所示： 硼氢化物 NaBH4 Al(BH4)3 熔点/℃ 600 -64.5 解释表中两种物质熔点差异的原因___________。 11. 在强碱性条件下，NaBH4可从含Au3+的废液中回收黄金。已知：反应后硼元素以形式存在且无气体生成，写出该反应的离子方程式并标出电子转移的方向和数目___________。 三、肼常用作火箭的燃料(本题共19分) 12. 肼是火箭常用的高能燃料，常温下为液体，肼能与双氧水发生反应：，用表示阿伏加德罗常数。 （1）下列说法正确的是___________。 A. 25 ℃、101 kPa下，中含有的电子数为 B. 标准状况下，中含有的原子数为 C. 的溶液中含有的氧原子数为 D. 常温常压下，与个分子中含有的氢原子数相同 （2）若该反应中有8 molN-H键断裂，则形成的π键有___________mol。 13. 实验室模拟氨和次氯酸钠反应制备肼，装置如图所示，回答下列问题： （1）实验中装置B可能会发生倒吸，可使用如图中的___________代替。 （2）装置D中导管b的作用是___________。 （3）装置D中发生的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为___________。 （4）装置C中制备肼的化学方程式为___________。 （5）小复同学认为上述装置存在一处缺陷，会导致肼的产率降低，应在CD装置间增加装置B，该改进方法为___________。 14. 某实验小组为了探究化学能与热能的转化，设计了如图所示的三套实验装置A、B和C： 能探究“肼与过氧化氢的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是___________(从上图中选择“A”、“B”或“C”)。 15. 氮氧化物()是硝酸和肼等工业的主要污染物。一种以沸石笼作为载体对氮氧化物进行催化还原的原理如图1所示，反应物A在沸石笼内转化为B、C、D等中间体的过程如图2所示。下列说法正确的是 A. 过程Ⅰ涉及非极性共价键的断裂与生成 B. 过程Ⅱ中，脱除转移6mol电子 C. A在沸石笼内转化为B、C、D等中间体的过程都是放热反应 D. 图1总反应的化学方程式为 四、肼-空气燃料电池(本题共15分) 16. 肼——空气燃料电池，具有容量大、能量转化效率高、产物无污染等优点，目前主要服务于航天和军事领域。 其工作原理如图所示。离子交换膜是一类高分子膜，它能选择性的使物质通过，阳离子交换膜只允许正离子通过，阴离子交换膜只允许负离子通过。 回答下列问题： （1）电极b为___________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为___________。 （2）为使电池持续放电，该离子交换膜应为___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。电池工作一段时间后，正极区___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 （3）当电池放电转移10 mol电子时，理论上需要通入约___________L的空气(标准状况)。 （4）电池的总反应方程式为___________。 （5）若该燃料电池每消耗输出的电能为353.4 kJ，结合下表数据，计算该燃料电池的能量转换效率为___________()。常温常压下，相关化学键的键能(断裂或形成1 mol化学键需要吸收或放出的能量)数据如下： 化学键 N-H N-N O=O N≡N O-H 键能 389 159 498 946 464 （6）除①外，②，③也可设计成清洁燃料电池。已知：1.电池的“理论比能量”指单位质量的燃料理论上能释放出的最大电能。2.③中氮元素的化合价与①中相同，则上述三组燃料电池的理论比能量最大的是___________(填“①”“②”或“③”)。 17. 实验室设计如图所示装置是一种以液态肼为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池，生成物均为无毒无害的物质。请写出负极电极反应式：___________。 五、抗炎镇痛药——艾拉莫德(本题共20分) 18. 艾拉莫德(化合物F)有抗炎镇痛作用，可用于治疗类风湿关节炎。F的一条合成路线如下(略去部分条件和试剂) 已知反应：，其中是较大烃基，是较小的烃基或氢基。回答下列问题： （1）A的结构简式是___________。 （2）B中官能团的名称是___________、___________。 （3）反应①中的Fe粉也可以用水合肼代替，反应生成一种无毒气体。生成等量的B时，两种合成方法中消耗Fe(氧化到Fe(Ⅱ))与水合肼的物质的量之比为___________。 （4）反应②的反应类型为___________；吡啶是一种有机碱，在反应②中除了作溶剂外，还起到的作用是___________。 （5）在反应⑤的步骤中，二甲基丙酰氯和甲酸钠预先在溶剂丙酮中混合搅拌5小时，写出此过程的化学方程式___________。然后再加入D进行反应，除E之外生成的另一产物的名称是___________。 （6）关于F的化学性质，下列判断错误的是___________。 A. 可发生银镜反应 B. 可发生碱性水解反应 C. 可使FeCl3溶液显紫色 D. 可使酸性KMnO4溶液褪色 （7）G是二甲基丙酰氯的同分异构体，可以发生银镜反应，且具有手性，核磁共振氢谱中显示为四组峰，且峰面积比为。G的结构简式是___________(手性碳用“*”号标记)。 （8）利用和完成杀菌剂乙霉碱()的合成路线___________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 复旦大学附属中学2025学年第一学期 高三年级化学第一次考试 注意：选择类试题中，标注“不定项”的试题，每小题有1-2个正确选项；未特别标注的试题，每小题只有1个正确选项。 相对原子质量：H-1 B-11 C-12 N-14 O-16 Na-23 Cu-64 一、丰富多彩的金属资源(本题共20分) 1. 人类的生产和生活都离不开金属，金属材料的使用作为一个时代的标志，见证了人类文明发展的过程。历史上人类冶炼不同金属的大致年代如图所示： 图中人类最早使用的合金是___________；通过敲打可将金属材料打制成不同的形状，是利用了金属的___________性。 【答案】 ①. 青铜 ②. 延展 【解析】 【详解】根据图示信息，时间线从左到右依次增大，最早出现的金属合金为青铜器，故答案为青铜；通过敲打制成不同的形状，是利用了金属的延展性，故答案为延展。 2. 我国科研人员在研究嫦娥五号返回器带回的月壤时，发现月壤钛铁矿()存在亚纳米孔道，吸附并储存了大量来自太阳风的氢原子。加热月壤钛铁矿可生成单质铁和大量水蒸气，水蒸气冷却为液态水储存起来以供使用。下列说法不正确的是 A. 月壤钛铁矿中存在活泼氢 B. 将地球上开采的钛铁矿直接加热也一定生成单质铁和水蒸气 C. 月壤钛铁矿加热生成水蒸气的过程中发生了氧化还原反应 D. 将获得的水蒸气冷却为液态水的过程会放出热量 【答案】B 【解析】 【详解】A．月壤钛铁矿中的氢来自太阳风，以原子态吸附，属于活泼氢，A正确； B．地球上的钛铁矿若未吸附足够氢原子，根据原子守恒可知，加热可能无法生成水蒸气，因此“一定生成”的说法错误，B错误； C．生成水时H被氧化（0→+1），Fe被还原（如+3→0），存在化合价变化，属于氧化还原反应，C正确； D．水蒸气液化是物理变化，但会释放热量，D正确； 故选B。 3. 北宋沈括在《梦溪笔谈》中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧，挹其水熬之则成胆矾(硫酸铜晶体)，熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。下列叙述正确的是 A. “苦泉”的溶质之一—— B. “挹其水熬之”——可通过蒸发结晶得到 C. “熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”——发生置换反应 D. 向蔗糖溶液中加入稀硫酸，水浴加热一段时间，再加入新制加热，未见砖红色沉淀，证明蔗糖未水解 【答案】AC 【解析】 【详解】A．依题意，可由“苦泉”制得硫酸铜晶体，说明“苦泉”中含有CuSO4，A正确； B．蒸发结晶会使CuSO4⋅5H2O失去结晶水，B错误； C．铁单质与硫酸铜溶液反应生成铜单质和硫酸亚铁，属于置换反应，C正确； D．在蔗糖水解后的溶液中含有硫酸，应该先加入NaOH溶液，使溶液呈碱性，再加入新制Cu(OH)2悬浊液，用酒精灯加热，才会产生砖红色沉淀，未加碱溶液调至碱性时，无砖红色沉淀不能说明蔗糖未发生水解反应，D错误； 故选AC。 4. 铝的利用近200年，现在铝的年产量得到大幅度的提高。铝虽然较活泼，但抗腐蚀性能好，原因是___________。(用化学方程式表示) 【答案】 【解析】 【详解】铝的化学性质比较活泼，能与空气中的氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，薄膜阻止铝进一步氧化，使铝有很好的抗腐蚀性，反应的化学方程式为：。 5. 实验室探究铜的冶炼 已知：。有文献报道：在氢气还原氧化铜的一些实验中，得到的固体产物是铜和氧化亚铜组成的混合物。氧化亚铜为红色固体，在空气中溶于氨水得到蓝色溶液，某兴趣小组对此开展如下探究。 设计如图实验装置，开展氢气还原氧化铜实验并检验固体产物。 （1）图中制取氢气的化学反应方程式为___________。 （2）实验开始时，___________(填A或B)。 A．先向长颈漏斗中加稀硫酸后点酒精灯 B．先点燃酒精灯加热后向长颈漏斗中加稀硫酸 （3）取反应后的红色固体于烧杯中，加入氨水并搅拌，观察到___________，证明固体产物有。 探究反应生成的变化情况。称取若干份质量均为的，在相同条件下分别用氢气还原不同时间(t)，检测所得固体中的质量(m)，结果如图。 （4）为确保氢气还原氧化铜所得固体产物不含，应采取的措施是___________。 为解释实验结果，兴趣小组对氢气还原氧化铜的反应过程提出如下假设： 经历，两个反应，且在同一条件下两个反应同时进行。 （5）通过计算分析，假设中“在同一条件下两个反应能同时进行”合理的依据是___________。(写出合理的推理过程) 【答案】（1） （2）A （3）溶液变蓝 （4）通入足量氢气，加热较长时间 （5）假设全部变成时，其质量为，而由图可知的最大质量为，所以两个反应同时进行 【解析】 【分析】实验探究时，先利用锌与稀硫酸反应制取氢气，再用氢气还原氧化铜制取铜。由于氢气与空气混合加热时，易发生爆炸，所以应先制取氢气，并排尽试管内的空气后，再用酒精灯加热试管。 【小问1详解】 由图可知，铁与稀硫酸反应制取氢气，化学反应方程式为，答案为：； 【小问2详解】 为防止氢气与空气混合加热而发生爆炸，实验开始时，先向长颈漏斗中加稀硫酸后点酒精灯，故选A，答案为：A； 【小问3详解】 题中信息显示：氧化亚铜为红色固体，在空气中溶于氨水得到蓝色溶液，则取反应后的红色固体于烧杯中，加入氨水并搅拌，观察到溶液变蓝，证明固体产物有，答案为：溶液变蓝； 【小问4详解】 从图中可以看出，加热时间越长，的质量越小，则为确保氢气还原氧化铜所得固体产物不含，应采取的措施是：通入足量氢气，加热较长时间，答案为：通入足量氢气，加热较长时间； 【小问5详解】 假设中“在同一条件下两个反应能同时进行”合理的依据是：假设0.6000 g CuO全部变成时，其质量为0.54 g，而由图2可知的最大质量为0.3218 g，所以两个反应同时进行。答案为：假设0.6000 g CuO全部变成时，其质量为0.54 g，而由图可知的最大质量为0.3218 g，所以两个反应同时进行； 【点睛】进行热重分析时，可依据金属元素的物质的量不变进行判断。 6. 用废铜屑生产硫酸铜晶体的流程如下： “溶解”时发生的化学反应方程式为___________。 【答案】Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O 【解析】 【详解】由题干流程图可知，“溶解”步骤即向废铜屑中加入稀硫酸和H2O2，将Cu转化为CuSO4，根据氧化还原反应配平可知，该步骤发生的反应方程式为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O，故答案为：Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O。 二、热点还原剂(本题共26分) 7. 是常用的还原剂，可选择合适的催化剂实现其可控水解。 Ⅰ．的结构 （1）硼元素位于元素周期表的___________区，由和组成，其组成元素的电负性从大到小的顺序为___________(用元素符号表示)。 （2）的空间结构为___________，的电子式为___________。 （3）溶液中存在的化学键为___________(不定项)。 A. 离子键 B. 氢键 C. 共价键 D. 配位键 Ⅱ．的水解 （4）常温下，自水解过程放热，但反应缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。石墨烯可用作该反应的催化剂载体。在石墨烯上引入氨基，有利于催化剂均匀分散于水中，原因是___________。 在某催化剂表面制氢的微观过程如图所示。 （5）根据上图写出水解制氢的离子方程式___________。 （6）其他条件相同时，测得平均每克催化剂使用量下，浓度对制氢速率的影响如图所示。(已知：浓度较大时，易以形式结晶析出。 催化效果最好的溶液质量分数约为___________，尝试解释制氢速率变化的原因___________。 （7）相同条件下，三种试制的催化剂X、Y和Z在碱性溶液中催化水解产的体积随反应时间的变化如图。下列相关结论正确的是___________。 A. 反应至3 min时，使用X产生的体积是使用Y的2倍 B. 与Y相比，X降低反应的活化能更多 C. 反应完全后，使用催化剂X比使用催化剂Y生成的多 D. 根据制氢原理可推知，在酸性溶液中水解迅速，在碱性溶液中则水解缓慢 【答案】（1） ①. P ②. （2） ①. 正四面体 ②. （3）CD （4）氨基可与分子形成氢键，增加分散性 （5） （6） ①. 10% ②. 浓度低，催化剂表面活性位点未充分利用；浓度大，结晶析出覆盖表面使催化活性降低 （7）BD 【解析】 【小问1详解】 B为第IIIA族元素，价电子排布为2s22p1，所以位于元素周期表的P区；由中B为+3价，H为-1价，所以H的电负性大于B，且金属Na的电负性最小。 【小问2详解】 中B的价层电子对数为，所以分子构型为正四面体型，NaBH4的电子式为。 【小问3详解】 NaBH4溶液中Na+全部电离，不存在离子键，中存在共价键和配位键，故选CD。 【小问4详解】 氨基中N元素电负性较强，氨基可与水分子形成氢键，提高了催化剂分散性。 【小问5详解】 由图中得，中的负一价的H每次与水分子中的一个H+结合，剩余一个OH-，生成一分子H2，最后与剩余的OH-结合，生成[B(OH)4]-，发生的离子方程式为 【小问6详解】 由图可得，质量分数约为10%时，氢气产生速率最大；当NaBH4浓度低时，催化剂表面活性位点未充分利用；当NaBH4浓度大时，结晶析出覆盖表面使催化活性降低。 【小问7详解】 A．由图得，反应至3 min时使用X产生H2体积为1200 mL，使用Y产生约为900 mL，A错误； B．曲线X斜率更大，说明使用催化剂X反应速率更快，降低反应活化能更多，B正确； C．催化剂不能改变反应限度，完全反应后，生成H2一样多，C错误； D．酸性溶液中H+更活泼，与NaBH4反应更剧烈迅速，D正确； 故选BD。 8. 产品纯度分析 步骤1：取产品(杂质不参与反应)溶于氢氧化钠溶液中，配成100mL，取2.00mL置于碘量瓶中，加入溶液充分反应，无气体生成，且产物中含有； 步骤2：向上述所得溶液中加入过量的KI溶液，用稀硫酸调整溶液pH，暗处放置一段时间，再向所得溶液中加入几滴淀粉指示剂，用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为18.00mL。产品中的纯度为___________。(已知：，) 【答案】38% 【解析】 【详解】由题意可知，步骤1发生的反应为四氢合硼酸钠与碘酸钾反应生成偏硼酸钠、碘化钾和水，反应的化学方程式为：3NaBH4+4KIO3=3NaBO2+4KI+6H2O，步骤2发生的反应为碘酸钾与过量的碘化钾溶液和稀硫酸反应生成硫酸钾、碘和水，反应的化学方程式为：KIO3+5KI+3H2SO4=3K2SO4+3I2+3H2O，反应生成的碘与硫代硫酸钠溶液反应生成连四硫酸钠和碘化钠，反应的化学方程式为：2Na2S2O3+I2= Na2S4O6+2NaI，由步骤2方程式可得如下转化关系：KIO33I26 Na2S2O3，滴定消耗18.00mL、0.2000mol/L硫代硫酸钠溶液，则步骤1过量碘酸钾的物质的量为0.2000mol/L×0.018L×=0.0006 mol，由步骤1方程式可知，产品中四氢合硼酸钠的纯度为×100%=38%。 9. 的应用——重要还原剂 制备纳米零价铁。将溶液与碱性溶液混合可生成纳米零价铁、和等，该反应的离子方程式为___________(、中B元素均为价) 【答案】 【解析】 【详解】将溶液与碱性溶液混合可生成纳米零价铁、和，铁元素化合价由+2降低为0，中H元素化合价由-1升高为0，根据得失电子守恒、元素守恒，反应的离子方程式为。 10. 造纸中，用与纸浆中的过氧乙酸以及过渡金属离子反应以提高漂白效率。硼氢化钠、硼氢化铝被认为是有机化学上的“万能还原剂”。两种硼氢化物的熔点如表所示： 硼氢化物 NaBH4 Al(BH4)3 熔点/℃ 600 -64.5 解释表中两种物质熔点差异的原因___________。 【答案】为离子晶体，为分子晶体，熔化时前者克服离子键，后者克服分子间作用力，离子键远强于分子间作用力，故而熔点产生这样的差异 【解析】 【详解】要解释两种物质熔点的差异，需从晶体类型及微粒间作用力角度分析：为离子晶体，离子晶体中存在强烈的离子键，离子键的作用力较强，破坏离子键需要较高的能量，所以熔点较高（）；为分子晶体，分子晶体中分子间通过较弱的分子间作用力结合，破坏分子间作用力所需的能量较低，因此熔点较低（）。综上，是离子晶体，是分子晶体，离子键作用力强于分子间作用力，故 熔点更高。 11. 在强碱性条件下，NaBH4可从含Au3+的废液中回收黄金。已知：反应后硼元素以形式存在且无气体生成，写出该反应的离子方程式并标出电子转移的方向和数目___________。 【答案】 【解析】 【详解】由题干信息可知，在强碱性条件下，NaBH4可从含Au3+的废液中回收黄金。已知：反应后硼元素以形式存在且无气体生成即不生成H2，即NaBH4中-1价的H将Au3+还原为Au，根据氧化还原反应配平可知，该反应的离子方程式为：8Au3++3+24OH-=8Au+3+18H2O，单线桥法分析该反应的电子转移的方向和数目为：，故答案为：。 三、肼常用作火箭的燃料(本题共19分) 12. 肼是火箭常用的高能燃料，常温下为液体，肼能与双氧水发生反应：，用表示阿伏加德罗常数。 （1）下列说法正确的是___________。 A. 25 ℃、101 kPa下，中含有的电子数为 B. 标准状况下，中含有的原子数为 C. 的溶液中含有的氧原子数为 D. 常温常压下，与个分子中含有的氢原子数相同 （2）若该反应中有8 molN-H键断裂，则形成的π键有___________mol。 【答案】（1）D （2）4 【解析】 【小问1详解】 A．25 ℃、101 kPa非标况，无法计算11.2 L的物质的量从而无法计算电子数，A错误； B．标况下，肼为液体，无法利用气体摩尔体积计算物质的量，B错误； C．的溶液中除过氧化氢外水中也存在氧原子，故氧原子数大于，C错误； D．含有个氢原子，个分子中含有个氢原子，D正确； 故选D。 【小问2详解】 中含4个N-H键，生成物中仅氮气分子含有π键，每个氮气分子含有2个π键，8 molN-H键断裂，即消耗2 mol，生成2 mol，则形成的π键有4 mol。 13. 实验室模拟氨和次氯酸钠反应制备肼，装置如图所示，回答下列问题： （1）实验中装置B可能会发生倒吸，可使用如图中的___________代替。 （2）装置D中导管b的作用是___________。 （3）装置D中发生的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为___________。 （4）装置C中制备肼的化学方程式为___________。 （5）小复同学认为上述装置存在一处缺陷，会导致肼的产率降低，应在CD装置间增加装置B，该改进方法为___________。 【答案】（1）AB （2）平衡压强，使液体顺利流下 （3）1：5 （4） （5）装有饱和食盐水的洗气瓶 【解析】 【分析】A装置中浓氨水和生石灰产生氨气，D装置中浓盐酸和氯酸钾反应产生氯气，氯气和C中氢氧化钠溶液反应转化为次氯酸钠，氨和次氯酸钠反应生成肼，尾气通过B吸收处理。 【小问1详解】 装置A的倒扣漏斗和装置B的干燥管都能起到防倒吸的作用，可代替装置B防止倒吸；装置C中植物油虽能隔离气体和水，但无法有效防倒吸。 【小问2详解】 导管b连通了分液漏斗和圆底烧瓶，使两者压强相等，浓盐酸能在重力作用下顺利流入烧瓶中。 【小问3详解】 装置D中发生的反应为，中氯元素化合价由+5变为0，为氧化剂；中氯元素化合价由-1变为0，为还原剂；根据电子守恒可知，发生的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:5。 【小问4详解】 氨（）和次氯酸钠（）在装置C的溶液中反应生成肼（）、氯化钠（）和水，化学方程式为。 【小问5详解】 装置D中生成的中混有气体，会与装置C中的反应，消耗反应物，导致肼的产率降低。饱和食盐水可除去中的，因此在CD间增加盛有饱和食盐水的洗气瓶。 14. 某实验小组为了探究化学能与热能的转化，设计了如图所示的三套实验装置A、B和C： 能探究“肼与过氧化氢的反应是吸热反应还是放热反应”的装置是___________(从上图中选择“A”、“B”或“C”)。 【答案】AB 【解析】 【详解】由于肼和过氧化氢反应将产生N2和H2O，故装置C中烧杯中有气泡产生，但不能判断肼与过氧化氢的反应是吸热反应还是放热反应，而装置A可通过U形管中红墨水液面的变化判断肼与过氧化氢的反应是吸热反应还是放热反应；装置B可通过烧杯中是否产生气泡或者产生倒吸现象来判断肼与过氧化氢的反应是吸热反应还是放热反应；故答案为：AB。 15. 氮氧化物()是硝酸和肼等工业的主要污染物。一种以沸石笼作为载体对氮氧化物进行催化还原的原理如图1所示，反应物A在沸石笼内转化为B、C、D等中间体的过程如图2所示。下列说法正确的是 A. 过程Ⅰ涉及非极性共价键的断裂与生成 B. 过程Ⅱ中，脱除转移6mol电子 C. A在沸石笼内转化为B、C、D等中间体的过程都是放热反应 D. 图1总反应的化学方程式为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．过程Ⅰ的反应物NO、NH3、无非极性键，仅生成物N2中存在非极性共价键，故该过程涉及非极性共价键的生成，但没有非极性共价键的断裂，A错误； B．过程Ⅱ中脱除NO时，NO中N为+2价，最终转化为N2中0价的N，1 mol NO得到2 mol电子，即转移2 mol电子，B错误； C．放热反应的判断依据是生成物总能量低于反应物总能量，从A到D的转化过程中，总能量逐步降低，该转化每一步生成物能量均低于上一步反应物，A在沸石笼内转化为B、C、D等中间体的过程都是放热反应，C正确； D．将图1中所有过程消去循环的催化剂中间体，总反应整理得，D正确； 故选CD。 四、肼-空气燃料电池(本题共15分) 16. 肼——空气燃料电池，具有容量大、能量转化效率高、产物无污染等优点，目前主要服务于航天和军事领域。 其工作原理如图所示。离子交换膜是一类高分子膜，它能选择性的使物质通过，阳离子交换膜只允许正离子通过，阴离子交换膜只允许负离子通过。 回答下列问题： （1）电极b为___________(填“正”或“负”)极，其电极反应式为___________。 （2）为使电池持续放电，该离子交换膜应为___________(填“阴”或“阳”)离子交换膜。电池工作一段时间后，正极区___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 （3）当电池放电转移10 mol电子时，理论上需要通入约___________L的空气(标准状况)。 （4）电池的总反应方程式为___________。 （5）若该燃料电池每消耗输出的电能为353.4 kJ，结合下表数据，计算该燃料电池的能量转换效率为___________()。常温常压下，相关化学键的键能(断裂或形成1 mol化学键需要吸收或放出的能量)数据如下： 化学键 N-H N-N O=O N≡N O-H 键能 389 159 498 946 464 （6）除①外，②，③也可设计成清洁燃料电池。已知：1.电池的“理论比能量”指单位质量的燃料理论上能释放出的最大电能。2.③中氮元素的化合价与①中相同，则上述三组燃料电池的理论比能量最大的是___________(填“①”“②”或“③”)。 【答案】（1） ①. 正 ②. （2） ①. 阴 ②. 不变 （3）280 （4） （5）60% （6）③ 【解析】 【分析】该电池用空气中的氧气作氧化剂，KOH作电解质，该电池的总反应为：N2H4+O2=N2+2H2O，正极(电极b)反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，负极(电极a)反应式为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O。 【小问1详解】 由分析可知，电极b为正极，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-； 【小问2详解】 根据分析，负极消耗OH-，正极生成OH-，OH-应跨过离子交换膜从正极区到负极区，因此为阴离子交换膜；根据两电极的反应可知转移电子数与OH-相等，电池工作一段时间后，正极区产生的OH-全部通过离子交换膜进入负极区，因此正极区n(OH-)不变； 【小问3详解】 当电池放电转移10 mol电子时，需要2.5mol O2，体积是，空气中氧气体积分数为20%，则需要空气； 【小问4详解】 根据分析，该电池的总反应为N2H4+O2=N2+2H2O； 【小问5详解】 1mol N2H4与1 mol O2反应时断键吸收的热量为4×389 kJ+159 kJ+498 kJ＝2213 kJ，形成化学键放出的热量为946 kJ+2×2×464 kJ=2802 kJ，放出的热量为2802 kJ -2213 kJ=589 kJ，该燃料电池的能量转换效率为×100%=60%； 【小问6详解】 ③中氮元素的化合价与①中相同，N2H4中氮元素化合价为-2价，N2H4摩尔质量为32 g/mol，消耗为1mol N2H4转移4 mol电子； CH3OH摩尔质量为32 g/mol，消耗1mol CH3OH转移6 mol电子； (CH3)2NNH2中氮元素化合价为-2价，碳元素化合价为-2价，产物CO2中碳元素化合价为+4价、N2中氮元素化合价为0价，(CH3)2NNH2摩尔质量为60 g/mol，消耗1mol (CH3)2NNH2转移16 mol电子； 假设3种燃料均为1g，则转移的电子依次为、、，则上述三组燃料电池的理论比能量最大的是③。 17. 实验室设计如图所示装置是一种以液态肼为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池，生成物均为无毒无害的物质。请写出负极电极反应式：___________。 【答案】 【解析】 【详解】由图可知，通入肼的电极甲为燃料电池的负极，氧离子作用下，肼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：。 五、抗炎镇痛药——艾拉莫德(本题共20分) 18. 艾拉莫德(化合物F)有抗炎镇痛作用，可用于治疗类风湿关节炎。F的一条合成路线如下(略去部分条件和试剂) 已知反应：，其中是较大烃基，是较小的烃基或氢基。回答下列问题： （1）A的结构简式是___________。 （2）B中官能团的名称是___________、___________。 （3）反应①中的Fe粉也可以用水合肼代替，反应生成一种无毒气体。生成等量的B时，两种合成方法中消耗Fe(氧化到Fe(Ⅱ))与水合肼的物质的量之比为___________。 （4）反应②的反应类型为___________；吡啶是一种有机碱，在反应②中除了作溶剂外，还起到的作用是___________。 （5）在反应⑤的步骤中，二甲基丙酰氯和甲酸钠预先在溶剂丙酮中混合搅拌5小时，写出此过程的化学方程式___________。然后再加入D进行反应，除E之外生成的另一产物的名称是___________。 （6）关于F的化学性质，下列判断错误的是___________。 A. 可发生银镜反应 B. 可发生碱性水解反应 C. 可使FeCl3溶液显紫色 D. 可使酸性KMnO4溶液褪色 （7）G是二甲基丙酰氯的同分异构体，可以发生银镜反应，且具有手性，核磁共振氢谱中显示为四组峰，且峰面积比为。G的结构简式是___________(手性碳用“*”号标记)。 （8）利用和完成杀菌剂乙霉碱()的合成路线___________。 【答案】（1） （2） ①. 氨基 ②. 醚键 （3）2：1 （4） ①. 取代反应 ②. 吸收生成的HCl小分子，使反应持续进行 （5） ①. ②. 2，2-二甲基丙酸 （6）C （7） （8） 【解析】 【分析】根据A的分子式及B的结构简式、反应条件知，A中硝基发生还原反应生成B中氨基，则A为；B发生取代反应生成C，C通过两步反应生成D，D发生取代反应生成E，E通过两步反应生成F；(8)参照反应①和②，利用和完成合成，先和浓硝酸发生取代反应引入硝基，然后硝基发生还原反应生成氨基，最后和发生取代反应生成，据此分析解题。 【小问1详解】 由分析可知，A的结构简式是，故答案为：； 【小问2详解】 由题干流程图中B的结构简式可知，B中官能团的名称是醚键、氨基，故答案为：氨基；醚键； 【小问3详解】 反应①中的Fe粉也可以用水合肼(N2H4·H2O)代替，反应生成一种无毒气体即N2，则1mol(N2H4·H2O)将失去4mol电子，而1molFe将失去2mol电子，故生成等量的B时，根据电子守恒可知，两种合成方法中消耗Fe(氧化到Fe(Ⅱ))与水合肼的物质的量之比为2:1，故答案为：2:1； 【小问4详解】 由题干流程图可知，反应②的反应类型为取代反应；吡啶是一种有机碱，在反应②中除了作溶剂外，还起到的作用是吸收反应产生的HCl，促进反应进行，故答案为：取代反应；吸收反应产生的HCl，促进反应进行； 【小问5详解】 在反应⑤的步骤中，二甲基丙酰氯和甲酸钠预先在溶剂丙酮中混合搅拌5小时，此过程中甲酸钠和（CH3）3CCOCl发生取代反应生成酸酐，然后酸酐再发生取代反应得到E，此过程的化学方程式为，然后再加入D进行反应，即D与反应生成E，结合题干流程图可知，除E之外生成的另一产物为：(CH3)3CCOOH，则其名称是：2,2-二甲基丙酸，故答案为：；2,2-二甲基丙酸； 【小问6详解】 A．F含有醛基，可发生银镜反应，A正确； B．F含有酰胺基，所以可发生碱性水解反应，B正确； C．F不含酚羟基，所以不可使FeCl3溶液显紫色，C错误； D．F中碳碳双键能被酸性高锰酸钾溶液氧化，所以可使酸性KMnO4溶液褪色，D正确； 故答案为：C； 【小问7详解】 G是二甲基丙酰氯的同分异构体，可以发生银镜反应，说明含有醛基，核磁共振氢谱中显示为四组峰，且峰面积比为6：1：1：1，含有四种氢原子且四种氢原子的个数之比为6：1：1：1，结构对称，且含有2个等效的甲基，G的结构简式是：； 【小问8详解】 参照反应①和②，利用和完成合成，先和浓硝酸发生取代反应引入硝基，然后硝基发生还原反应生成氨基，最后和发生取代反应生成，合成路线为，故答案为：。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $