精品解析：江苏省扬州市树人集团2024-2025学年高二下学期4月期中化学试题

2024-2025学年度第二学期扬州市树人高级中学期中考试 高二化学 总分：100分 考试时间：75分钟 可能用到的相对原子质量：H 1 O 16 S 32 Zn 65 Ba 137 一、单项选择题：共13小题，每小题3分，共计39分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 不断进步的材料构筑了现代社会的文明。下列说法正确的是 A. 宇航服所用的聚酯纤维属于无机非金属材料 B. 高铁列车所用镁合金具有密度小、强度高、耐腐蚀等特点 C. 石墨烯具有较强的导电性能，与金刚石互为同系物 D. 芯片常用作半导体器件和集成电路的电子材料，其主要成分为 2. 碱式碳酸氧钒铵晶体是制备多种含钒产品的原料。下列有关说法不正确的是 A. 基态N原子的轨道表示式为 B. 是非极性分子 C. 的空间结构为正四面体形 D. 中C的轨道杂化类型为杂化 3. X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期主族元素，X和Y的基态原子2p能级上均含有2个未成对电子，Z的基态原子s能级上电子总数与p能级上电子总数相等，Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍。下列说法正确的是 A. 简单离子半径： B. 电负性： C. 第一电离能： D. 工业上用炭与Q的氧化物反应制取Q的单质 4. 实验室制取乙烯并验证其化学性质。下列装置能达到实验目的的是 A. 用装置甲制备乙烯 B. 用装置乙净化乙烯 C. 用装置丙收集乙烯 D. 用装置丁验证乙烯能与反应 5. 在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 A. NaOH制备： B. 金属Mg制备： C. 硝酸工业： D. 硫酸工业： 6. 和在催化剂表面生成和的部分反应历程如下图所示，*指微粒吸附在催化剂表面，如指吸附在催化剂载体上的。 下列说法正确的是 A. Cu的基态原子电子排布式为 B. 由转化⑤可知物质的吸附是吸热过程 C. 决定反应快慢的是过程⑤ D. 整个反应过程中存在键的断裂和形成 7. 已知粗盐中含有杂质、和，将粗盐精制后溶解得到饱和食盐水，再经过沉淀、分解可制得纯碱。反应的过程如下图所示： 下列说法正确的是 A. 粗盐溶解后，精制过程中所加试剂可以依次为、、和盐酸 B. “沉淀池”中应同时通入体积比为的和 C. 母液中所含溶质只有 D. 可以用溶液检验小苏打溶液和纯碱溶液 8. 下列指定化学用语表示正确的是 A. 乙醛与新制氢氧化铜共热时反应的化学方程式： B. 苯酚钠溶液中通入少量二氧化碳的化学方程式： C. 碳酸氢钠的电离方程式： D. 甲烷的燃烧热为，甲烷燃烧的热化学方程式： 9. 酚酞是一种酸碱指示剂，合成方法如下。 下列说法正确的是 A. 苯酚与足量的浓溴水反应，消耗 B. 邻苯二甲酸酐中含键 C. 酚酞分子中含有手性碳原子 D. 常温下，酚酞易溶于水 10. 一种微生物脱盐电池可处理有机废水，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水（以含的溶液为例）。下列说法正确的是 A. 该装置工作时将电能转化为化学能 B. 隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C. 负极反应为 D. 该装置工作时，b电极上有生成 11. 下列实验方案能达到探究目的的是 选项 探究目的 实验方案 A 的还原性强于 向溶液中加入2滴氯水，再加振荡后静置，观察层颜色变化 B 乙醇样品中是否混有少量水 向乙醇样品中加入一小粒钠，观察是否有气泡产生 C 久置的溶液中是否完全被氧化 取少量溶液，向其中滴加2滴KSCN溶液 D 中含有碳碳双键 向溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，观察溶液颜色变化 A. A B. B C. C D. D 12. 已知常温下、的电离平衡常数如下表所示。 HClO — 下列说法正确的是 A. 向溶液中滴加足量可发生反应： B. 的水解平衡常数 C. 常温时，含HClO和的溶液中，当溶液时， D. 常温时，相同浓度溶液的pH： 13. 向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1.5 mol 、3 mol ，一定条件下仅发生反应：。反应体系中的平衡转化率与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是 A. 该反应的 B. 500 K时，该反应的化学平衡常数为50 C. 700 K时，其他条件不变，若使用高效催化剂，的平衡转化率可能会达到40% D. 500 K时，若向容器中充入1 mol 、2 mol ，则达到平衡时，的转化率小于60% 二、非选择题：共4小题，共61分 14. 氧化铁红（）广泛应用于油漆、油墨、橡胶等工业中。用废铁皮可以制取铁红、聚合硫酸铁等物质，其中制取铁红的流程如下： （1）“酸浸”后所得浸出液中主要含有溶液和溶液。 ①写出“酸浸”时反应的离子方程式：________。 ②由反应可知，硝酸反应所得还原产物的种类除与硝酸浓度有关外，还与________有关。 ③设计检验浸出液中含有的实验方案：________。 （2）酸浸过程中必须控制温度低于60℃，其可能的原因是________（用化学方程式表示）。 （3）聚合硫酸铁（Fe为价）的组成可通过下列实验测定： 步骤1：称取一定质量的聚合硫酸铁溶于稀盐酸中，往所得溶液中滴加溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体11.65 g； 步骤2：另称取与①等质量的聚合硫酸铁溶于稀硫酸中，加入足量铜粉，充分反应后过滤、洗涤，将滤液和洗液合并配成250.00 mL溶液B； 步骤3：准确量取25.00 mL溶液B，用的溶液滴定至终点，消耗溶液8.00 mL。该步反应为：。 ①步骤2中加入铜粉时反应的离子方程式为________。 ②通过计算确定该聚合硫酸铁的化学式（写出计算过程）________。 15. 以芳香烃A为原料可实现如下转化：（反应①④⑤⑥⑦的条件未列出）： （1）转化④所需的试剂和条件是________；转化⑤所需的试剂是________。 （2）有机物E一定条件下可发生加聚反应，所得聚合物的结构简式为________。 （3）转化⑥的反应类型为________。 （4）写出一种符合下列条件的G的同分异构体的结构简式：________。 ①能与溶液发生反应； ②能发生水解反应，酸性条件下水解所得两种有机产物分别含2种和4种不同化学环境的氢； （5）根据已学知识，设计以为原料制取的路线图（合成路线图示例见本题题干，无机试剂及有机溶剂任用），请补全后续反应。 _______。 16. 利用可以合成甲酸、尿素等化工产品。 Ⅰ．制备甲酸 （1）利用催化剂催化直接加氢得到甲酸： ①已知反应中相关化学键的键能数据如下表： 化学键 则_______。 ②利用催化剂a或b催化反应时的历程如图-1所示，实验测得的转化率随时间变化如图-2所示，图中曲线I表示反应使用了催化剂________（“a”或“b”）。 （2）利用水系双极膜（充放电时，内层水可解离成和）可充电。电池可制备甲酸，放电时的物质转化如图-3装置所示。 ①正极的电极反应式为________。 ②双极膜内水质量减少3.6 g，锌棒质量减少________。 Ⅱ．合成尿素： （3）以和为原料合成尿素的反应： 。相同时间条件下，体系中尿素的产率和催化剂的活性与温度的关系如图-4所示，随着温度的升高尿素的产率降低的原因可能是________。 17. （Cd）可用于制作发光电子组件。以铜镉废渣（含Cu、Cd、Zn、Fe等单质）为原料制备镉的工艺流程如下： 浸出后的溶液中含有、、等金属离子，相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为计算）如下表： 氢氧化物 开始沉淀的pH 1.5 5.9 7.2 沉淀完全的pH 3.3 8.9 9.9 （1）“浸出”时通入氮气而不是通入空气进行搅拌的原因是________。 （2）“氧化”时发生反应的离子方程式为________。也能氧化，工业生产中不选用的原因是________。 （3）“调pH”时控制溶液pH在3.3～5.9之间，“滤渣”的主要成分是________（填化学式）。 （4）“置换”时发生的反应为。镉置换率[镉置换率]与的关系如图所示。实际生产中选择的原因是：________。 （5）Cd和Zn同族且相邻，部分金属水合离子的颜色如下表所示： 离子 颜色 浅绿色 蓝色 无色 无色 无色 ①金属水合离子是否有颜色与金属离子的结构间的关系可描述为________。 ②硫酸酸化的硫酸铁溶液中铁元素以形式存在而使溶液呈浅紫色，向其中滴入几滴KSCN溶液，因生成、等离子而使溶液呈红色，能发生上述反应的原因是________。 （6）的长方体晶胞结构如图1所示，图中已表示出晶胞边长及坐标轴，图2为沿y轴方向晶胞投影图。请在图3方框中画出沿z轴方向晶胞投影图________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年度第二学期扬州市树人高级中学期中考试 高二化学 总分：100分 考试时间：75分钟 可能用到的相对原子质量：H 1 O 16 S 32 Zn 65 Ba 137 一、单项选择题：共13小题，每小题3分，共计39分。每小题只有一个选项符合题意。 1. 不断进步的材料构筑了现代社会的文明。下列说法正确的是 A. 宇航服所用的聚酯纤维属于无机非金属材料 B. 高铁列车所用镁合金具有密度小、强度高、耐腐蚀等特点 C. 石墨烯具有较强的导电性能，与金刚石互为同系物 D. 芯片常用作半导体器件和集成电路的电子材料，其主要成分为 【答案】B 【解析】 【详解】A．聚酯纤维俗称“涤纶”，是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，简称PET纤维，属于高分子化合物，A错误； B．镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金，其特点是密度小，强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好，主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门，B正确； C．石墨烯与金刚石是由同种元素形成的不同单质，属于同素异形体，C错误； D．芯片中主要使用Si单质，D错误； 故选B。 2. 碱式碳酸氧钒铵晶体是制备多种含钒产品的原料。下列有关说法不正确的是 A. 基态N原子的轨道表示式为 B. 是非极性分子 C. 的空间结构为正四面体形 D. 中C的轨道杂化类型为杂化 【答案】B 【解析】 【详解】A．N原子的原子序数为7，核外电子排布为，根据泡利原理和洪特规则，三个2p轨道各填充1个电子且自旋方向相同，A正确； B．分子为V形结构，分子中正、负电荷中心不重合，属于极性分子，B错误； C．中，中心N原子价层电子对数为，无孤电子对，空间结构为正四面体形，C正确； D．中，中心C原子价层电子对数为，无孤电子对，C的杂化类型为，D正确； 故选B。 3. X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期主族元素，X和Y的基态原子2p能级上均含有2个未成对电子，Z的基态原子s能级上电子总数与p能级上电子总数相等，Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍。下列说法正确的是 A. 简单离子半径： B. 电负性： C. 第一电离能： D. 工业上用炭与Q的氧化物反应制取Q的单质 【答案】C 【解析】 【分析】X和Y的基态原子2p能级上均含有2个未成对电子，由此可知X、Y分别为第二周期第ⅣA、ⅥA族元素，根据核电荷数大小可知X为碳元素、Y为氧元素；Z的基态原子s能级上电子总数与p能级上电子总数相等，可能的核外电子排布式为、，Y为氧元素，由此可得Z为镁元素；Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍，氧原子价电子数为6，则Q原子价电子数为3，且核电荷数大于12，Q为铝元素； 【详解】A．Y为氧元素，简单离子为，Z为镁元素，简单离子为，两者电子层数相同，核电荷数越大，离子半径越小，故，A错误； B．同周期元素从左至右电负性逐渐增大，X为碳元素、Y为氧元素，故电负性大小为，B错误； C．Z为镁元素，Q为铝元素，镁元素核外价层电子为全充满结构，比铝元素更稳定，第一电离能，C正确； D．工业上一般用电解氧化铝反应制取铝单质，D错误； 答案选C。 4. 实验室制取乙烯并验证其化学性质。下列装置能达到实验目的的是 A. 用装置甲制备乙烯 B. 用装置乙净化乙烯 C. 用装置丙收集乙烯 D. 用装置丁验证乙烯能与反应 【答案】D 【解析】 【详解】A．用装置甲制备乙烯需要将温度计插入溶液中，A错误； B．酸性高锰酸钾与乙烯会发生反应，B错误； C．用排水法收集乙烯，应该短进长出，C错误； D．乙烯与溴的四氯化碳溶液反应，使其褪色，D正确； 故选D。 5. 在给定条件下，下列制备过程涉及的物质转化均可实现的是 A. NaOH制备： B. 金属Mg制备： C. 硝酸工业： D. 硫酸工业： 【答案】A 【解析】 【详解】A．Na在氧气中点燃生成，与水反应生成和，两步转化均可实现，A正确； B．电解溶液得到、和，无法得到金属Mg，制备Mg需要电解熔融，B错误； C．在催化剂、加热条件下与反应生成，而非，第一步转化不能实现，C错误； D．与水反应生成，无法直接得到，需先将催化氧化为再与水反应生成硫酸，D错误； 故选A。 6. 和在催化剂表面生成和的部分反应历程如下图所示，*指微粒吸附在催化剂表面，如指吸附在催化剂载体上的。 下列说法正确的是 A. Cu的基态原子电子排布式为 B. 由转化⑤可知物质的吸附是吸热过程 C. 决定反应快慢的是过程⑤ D. 整个反应过程中存在键的断裂和形成 【答案】D 【解析】 【详解】A．Cu是29号元素，基态原子的价电子有11个，优先将3d轨道全部充满形成稳定结构，电子排布式为，A错误； B．转化⑤中脱离了吸附状态，能量升高，则吸附过程是其逆过程，能量降低，为放热过程，B错误； C．反应速率由活化能（过渡态与反应物的能量差）最大的基元反应决定：计算各步骤活化能可知，活化能最大的步骤过程③，活化能为，大于过程⑤的活化能，决速步不是过程⑤，C错误； D．总反应为，反应物的键、​中的键发生断裂，生成物中形成新的键，因此整个过程存在键的断裂和形成，D正确； 故选D。 7. 已知粗盐中含有杂质、和，将粗盐精制后溶解得到饱和食盐水，再经过沉淀、分解可制得纯碱。反应的过程如下图所示： 下列说法正确的是 A. 粗盐溶解后，精制过程中所加试剂可以依次为、、和盐酸 B. “沉淀池”中应同时通入体积比为的和 C. 母液中所含溶质只有 D. 可以用溶液检验小苏打溶液和纯碱溶液 【答案】A 【解析】 【分析】粗盐中含有杂质、和，精制除杂过程需要加入除去，加入除去，加入除去，除杂试剂需过量且有一定顺序，不仅能除去，也能除去过量的，故在之后，过量的和在过滤后用盐酸除尽，最终得到精制盐NaCl，向其中通入氨气和二氧化碳，发生反应，过滤出的再经加热分解得到纯碱； 【详解】A．根据分析除杂试剂顺序符合在之后，盐酸在过滤之后，A正确； B．由于溶解度大，极易溶于水，故向“沉淀池”中先通再通来增大其溶解度，B错误； C．根据反应母液中除了有生成的还有NaCl，C错误； D．小苏打是，纯碱是，二者与均由白色沉淀生成，现象相同，不能鉴别，D错误； 故选A。 8. 下列指定化学用语表示正确的是 A. 乙醛与新制氢氧化铜共热时反应的化学方程式： B. 苯酚钠溶液中通入少量二氧化碳的化学方程式： C. 碳酸氢钠的电离方程式： D. 甲烷的燃烧热为，甲烷燃烧的热化学方程式： 【答案】B 【解析】 【详解】A．乙醛与新制氢氧化铜共热的还原产物是，化学方程式为，A错误； B．苯酚的酸性强于碳酸氢根，苯酚钠与少量反应只能生成苯酚和，方程式书写正确，B正确； C．选项中给出的是碳酸氢根的水解方程式，碳酸氢钠为强电解质，电离方程式：，C错误； D．燃烧热要求1mol可燃物完全燃烧生成稳定氧化物，H元素对应的稳定氧化物是液态，选项中为气态，不符合燃烧热定义，D错误； 故选B。 9. 酚酞是一种酸碱指示剂，合成方法如下。 下列说法正确的是 A. 苯酚与足量的浓溴水反应，消耗 B. 邻苯二甲酸酐中含键 C. 酚酞分子中含有手性碳原子 D. 常温下，酚酞易溶于水 【答案】B 【解析】 【详解】A．苯酚中酚羟基的邻对位能够与溴水发生取代反应，1mol苯酚与足量的浓溴水反应，消耗3molBr2，A错误； B．单键为σ键，双键中1个σ键和1个π键，所以1mol邻苯二甲酸酐中含16molσ键，B正确； C．手性碳原子必须是sp3杂化，且连有四个不同的基团，所以酚酞分子中不含手性碳原子，C错误； D．酚酞溶于乙醇和碱溶液，在乙醚中略溶，极微溶于氯仿，不溶于水，D错误； 故选B。 10. 一种微生物脱盐电池可处理有机废水，同时实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水（以含的溶液为例）。下列说法正确的是 A. 该装置工作时将电能转化为化学能 B. 隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜 C. 负极反应为 D. 该装置工作时，b电极上有生成 【答案】C 【解析】 【分析】图示装置中没有外接电源，属于原电池装置，a极生物膜上转化成、，碳元素化合价升高，发生氧化反应，由此可知，a极为负极，b极为正极，模拟海水中流向正极（b极），流向负极（a极），则隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜； 【详解】A．图示装置为原电池装置，工作时将化学能转化为电能，A错误； B．由分析可知，隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，B错误； C．a极（负极）生物膜上转化成、，负极反应式为，C正确； D．b电极为正极，得电子发生还原反应，生成是氧化反应，在酸性水溶液中易得电子生成，b电极的电极反应式为，D错误； 答案选C。 11. 下列实验方案能达到探究目的的是 选项 探究目的 实验方案 A 的还原性强于 向溶液中加入2滴氯水，再加振荡后静置，观察层颜色变化 B 乙醇样品中是否混有少量水 向乙醇样品中加入一小粒钠，观察是否有气泡产生 C 久置的溶液中是否完全被氧化 取少量溶液，向其中滴加2滴KSCN溶液 D 中含有碳碳双键 向溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，观察溶液颜色变化 A. A B. B C. C D. D 【答案】A 【解析】 【详解】A．少量氯水加入溶液中，若还原性强于，则优先氧化，无生成，层呈无色，可通过层颜色判断还原性强弱，A正确； B．乙醇和水均能与钠反应产生氢气，无论是否含水，加入钠都有气泡，无法检验乙醇中是否混有水，B错误； C．KSCN溶液只能检验是否存在，无法检验是否残留，不能判断是否完全被氧化，C错误； D．中的碳碳双键和醛基都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能只用该实验证明含有碳碳双键，D错误； 故选A。 12. 已知常温下、的电离平衡常数如下表所示。 HClO — 下列说法正确的是 A. 向溶液中滴加足量可发生反应： B. 的水解平衡常数 C. 常温时，含HClO和的溶液中，当溶液时， D. 常温时，相同浓度溶液的pH： 【答案】D 【解析】 【详解】A．由电离平衡常数可知，酸性，根据“强酸制弱酸”原理，的酸性弱于，无法与反应生成，正确反应为，A错误； B．的水解离子方程式为，水解平衡常数，B错误； C．的电离平衡常数，常温下时，，代入得，即，C错误； D．盐类水解遵循“越弱越水解”规律，对应酸的酸性越强，酸根离子的水解程度越弱。由酸性，可知酸根离子的水解程度：，相同浓度的盐溶液中，水解程度越大，溶液碱性越强，越大，故相同浓度溶液的：，D正确； 故选D。 13. 向体积为2 L的恒容密闭容器中充入1.5 mol 、3 mol ，一定条件下仅发生反应：。反应体系中的平衡转化率与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是 A. 该反应的 B. 500 K时，该反应的化学平衡常数为50 C. 700 K时，其他条件不变，若使用高效催化剂，的平衡转化率可能会达到40% D. 500 K时，若向容器中充入1 mol 、2 mol ，则达到平衡时，的转化率小于60% 【答案】D 【解析】 【详解】A．温度升高，的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，该反应的，A错误； B．500 K时，的平衡转化率为60%，容器体积为2 L，列三段式：，该反应的化学平衡常数为，B错误； C．催化剂不影响平衡，平衡转化率不变，C错误； D．500 K时，若向容器中充入1 mol 、2 mol ，与题干中投料比例相同，投料物质的量减小，容器内压强减小，不利于反应的正向进行，则达到平衡时，的转化率小于60%，D正确； 故选D。 二、非选择题：共4小题，共61分 14. 氧化铁红（）广泛应用于油漆、油墨、橡胶等工业中。用废铁皮可以制取铁红、聚合硫酸铁等物质，其中制取铁红的流程如下： （1）“酸浸”后所得浸出液中主要含有溶液和溶液。 ①写出“酸浸”时反应的离子方程式：________。 ②由反应可知，硝酸反应所得还原产物的种类除与硝酸浓度有关外，还与________有关。 ③设计检验浸出液中含有的实验方案：________。 （2）酸浸过程中必须控制温度低于60℃，其可能的原因是________（用化学方程式表示）。 （3）聚合硫酸铁（Fe为价）的组成可通过下列实验测定： 步骤1：称取一定质量的聚合硫酸铁溶于稀盐酸中，往所得溶液中滴加溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体11.65 g； 步骤2：另称取与①等质量的聚合硫酸铁溶于稀硫酸中，加入足量铜粉，充分反应后过滤、洗涤，将滤液和洗液合并配成250.00 mL溶液B； 步骤3：准确量取25.00 mL溶液B，用的溶液滴定至终点，消耗溶液8.00 mL。该步反应为：。 ①步骤2中加入铜粉时反应的离子方程式为________。 ②通过计算确定该聚合硫酸铁的化学式（写出计算过程）________。 【答案】（1） ①. ②. 温度（或铁的用量、反应物用量比） ③. 取少量浸出液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，证明浸出液中含有 （2） （3） ①. ②. 【解析】 【分析】废铁皮经稀硝酸酸浸除去剩余废铁皮后，浸出液主要含有和，向浸出液中通入空气并加水沉铁，过滤得到红褐色固体，加热该固体最终制得铁红。 【小问1详解】 ①根据题意，Fe在稀硝酸中酸浸得到和，离子方程式为； ②硝酸还原产物种类受硝酸浓度、反应温度、还原剂用量影响，本流程中铁过量，可将硝酸还原到低价态的，故答案为：温度（或铁的用量、反应物用量比）； ③​与碱共热生成​，​使湿润红色石蕊试纸变蓝，可利用此性质检验，则实验方案为：取少量浸出液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，证明浸出液中含有。 【小问2详解】 温度过高硝酸会受热分解，因此需要控制温度低于60℃防止硝酸分解，化学方程式为。 【小问3详解】 ①聚合硫酸铁中Fe为+3价，Cu可将还原为，离子方程式为； ②步骤1中白色沉淀为，，步骤3中，250 mL溶液B总消耗，根据反应计量关系：，得，根据化合物电中性，则，代入得：，则，因此该聚合硫酸铁的化学式为。 15. 以芳香烃A为原料可实现如下转化：（反应①④⑤⑥⑦的条件未列出）： （1）转化④所需的试剂和条件是________；转化⑤所需的试剂是________。 （2）有机物E一定条件下可发生加聚反应，所得聚合物的结构简式为________。 （3）转化⑥的反应类型为________。 （4）写出一种符合下列条件的G的同分异构体的结构简式：________。 ①能与溶液发生反应； ②能发生水解反应，酸性条件下水解所得两种有机产物分别含2种和4种不同化学环境的氢； （5）根据已学知识，设计以为原料制取的路线图（合成路线图示例见本题题干，无机试剂及有机溶剂任用），请补全后续反应。 _______。 【答案】（1） ①. 浓硫酸、加热 ②. 酸性高猛酸钾溶液 （2） （3）取代反应 （4） （5） 【解析】 【分析】根据B的结构和A的分子式可知A为甲苯，A与氯气在光照条件下发生取代反应生成B和HCl，B与Mg在乙醚中生成格氏试剂C，C与乙醛发生加成反应再酸化生成D，D在浓硫酸、加热条件下发生消去反应生成E和水；A经过一系列过程生成F，F在酸性高猛酸钾溶液作用下发生氧化反应生成G，根据H分子式和I的结构可知，G发生酯基的水解反应生成H（）和乙酸，H在浓硫酸、浓硝酸作用下发生硝化反应生成I；据此解答。 【小问1详解】 据分析，转化④所需的试剂和条件是浓硫酸、加热；转化⑤所需的试剂是酸性高猛酸钾溶液。 【小问2详解】 E中含碳碳双键，可发生加聚反应，产物为。 【小问3详解】 据分析，转化⑥为酯基的水解反应，反应类型为取代反应。 【小问4详解】 G的同分异构体中能与溶液发生反应，则含有羧基，能发生水解反应，则含有酯基，酸性条件下水解所得两种有机产物分别含2种和4种不同化学环境的氢，则该同分异构体对称结构，结构简式为。 【小问5详解】 根据逆合成分析，可由通过分子内酯化反应得到，中的羧基可由-CH2Cl在NaOH溶液中水解、再用酸性高锰酸钾溶液氧化得到，-CH(OH)CH3可由-COCH3使用H2还原得到，故合成路线为：。 16. 利用可以合成甲酸、尿素等化工产品。 Ⅰ．制备甲酸 （1）利用催化剂催化直接加氢得到甲酸： ①已知反应中相关化学键的键能数据如下表： 化学键 则_______。 ②利用催化剂a或b催化反应时的历程如图-1所示，实验测得的转化率随时间变化如图-2所示，图中曲线I表示反应使用了催化剂________（“a”或“b”）。 （2）利用水系双极膜（充放电时，内层水可解离成和）可充电。电池可制备甲酸，放电时的物质转化如图-3装置所示。 ①正极的电极反应式为________。 ②双极膜内水质量减少3.6 g，锌棒质量减少________。 Ⅱ．合成尿素： （3）以和为原料合成尿素的反应： 。相同时间条件下，体系中尿素的产率和催化剂的活性与温度的关系如图-4所示，随着温度的升高尿素的产率降低的原因可能是________。 【答案】（1） ①. b+c−a−d−e ②. b （2） ①. ②. 6.5 （3）该反应ΔH<0，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且温度升高会使催化剂活性降低，反应速率减慢，相同时间内生成尿素量减少，产率降低 【解析】 【小问1详解】 ①反应焓变ΔH=反应物总键能−生成物总键能，反应物中CO2​含2个C=O键、H2​含1个H−H键，总键能为(2b+c) kJ/mol，生成物中HCOOH含1个C−H、1个C=O、1个C−O、1个O−H，总键能为(a+b+d+e) kJ/mol，因此ΔH=[(2b+c)−(a+b+d+e)] kJ/mol=(b+c−a−d−e) kJ/mol； ②催化剂降低反应活化能，活化能越低反应速率越快，由图-1可知，催化剂b的活化能更低，反应速率更快，相同时间内CO2​转化率更高，对应图-2中曲线I。 【小问2详解】 ①放电时正极CO2​得电子被还原为HCOOH，双极膜解离的H+移向正极参与反应，电极反应为：； ②，1 mol水可解离出1 mol H+，正极消耗1 mol H+对应转移1 mol电子，因此总转移电子为0.2 mol，Zn负极反应中1 mol Zn失去2 mol电子，因此反应的Zn为0.1 mol，质量为0.1 mol×65 g/mol=6.5 g。 【小问3详解】 该反应ΔH<0，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且温度升高会使催化剂活性降低，反应速率减慢，相同时间内生成尿素量减少，因此产率降低。 17. （Cd）可用于制作发光电子组件。以铜镉废渣（含Cu、Cd、Zn、Fe等单质）为原料制备镉的工艺流程如下： 浸出后的溶液中含有、、等金属离子，相关金属离子形成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为计算）如下表： 氢氧化物 开始沉淀的pH 1.5 5.9 7.2 沉淀完全的pH 3.3 8.9 9.9 （1）“浸出”时通入氮气而不是通入空气进行搅拌的原因是________。 （2）“氧化”时发生反应的离子方程式为________。也能氧化，工业生产中不选用的原因是________。 （3）“调pH”时控制溶液pH在3.3～5.9之间，“滤渣”的主要成分是________（填化学式）。 （4）“置换”时发生的反应为。镉置换率[镉置换率]与的关系如图所示。实际生产中选择的原因是：________。 （5）Cd和Zn同族且相邻，部分金属水合离子的颜色如下表所示： 离子 颜色 浅绿色 蓝色 无色 无色 无色 ①金属水合离子是否有颜色与金属离子的结构间的关系可描述为________。 ②硫酸酸化的硫酸铁溶液中铁元素以形式存在而使溶液呈浅紫色，向其中滴入几滴KSCN溶液，因生成、等离子而使溶液呈红色，能发生上述反应的原因是________。 （6）的长方体晶胞结构如图1所示，图中已表示出晶胞边长及坐标轴，图2为沿y轴方向晶胞投影图。请在图3方框中画出沿z轴方向晶胞投影图________。 【答案】（1）防止在酸性条件下被氧化生成，导致被浸出。  （2） ①. ②. 会释放出氮氧化物(、)，造成环境污染 （3）   （4） 比值小于1.3时，镉置换率低；比值大于1.3时，锌粉用量增大，镉置换率提升不大，且锌粉过多会消耗更多的     （5） ①. 如果金属离子核外存在未成对电子则金属水合离子有颜色，反之则无色    ②. 比更容易与形成配合物 （6） 【解析】 【分析】根据流程图，铜镉废渣(含、、、等单质)，破碎后加入稀硫酸溶解，溶液中含有多种硫酸盐，在滤液中加入双氧水溶液，氧化亚铁离子为铁离子，加ZnO调节pH在3.3~5.9之间，形成氢氧化铁沉淀，在滤液中再加入锌置换出Cd，得到海绵镉，海绵镉用氢氧化钠溶解其中过量的锌，得到镉和。 【小问1详解】 【详解】(1)“浸出”时的目的是为了将废渣中的铜以铜渣的形式除去，而不能转化为，而在酸性条件下Cu发生反应，“浸出”时通入氮气而不是通入空气进行搅拌的原因是防止在酸性条件下被氧化生成，导致被浸出。故答案为：防止在酸性条件下被氧化生成，导致被浸出； 【小问2详解】 ①“氧化”时的反应物为和，推测生成物为和，“氧化”时发生反应的离子方程式为。 ②作氧化剂参与氧化还原反应时通常得到氮氧化物，会对环境不友好，虽也能氧化，但工业生产中不选用的原因是会释放出氮氧化物(、)，造成环境污染。故答案为：会释放出氮氧化物(、)，造成环境污染； 【小问3详解】 “调pH”时选择pH的范围应该是3.3~5.9之间，此时沉淀完全和开始沉淀。对比流程前后可知该步骤的目的是除去溶液中的，使之转化为沉淀，而不使、沉淀，“滤渣”的主要成分是(填化学式)。故答案为：； 【小问4详解】 “置换”时选择加入Zn的目的是置换出Cd，理论上Zn与的物质的量之比为1:1，而实际生产中选择，结合图象可知，选择超过1.3的原因就是为了提高镉置换率，而又不是越大越好的原因，结合图象可知，超过1.3之后镉置换率的提升不大，但Zn的用量会增大，同时后续熔炼过程中消耗NaOH的量也会增大，提高了生产的成本，故实际生产中选择的原因是：比值小于1.3时，镉置换率低；比值大于1.3时，锌粉用量增大，镉置换率提升不大，且锌粉过多会消耗更多的。故答案为：比值小于1.3时，镉置换率低；比值大于1.3时，锌粉用量增大，镉置换率提升不大，且锌粉过多会消耗更多的； 【小问5详解】 ①表格中水合离子有颜色的金属离子、的价电子排布式分别为、，而无色离子、、的价电子排布式分别为、、，对比可知水合离子有无颜色取决于d轨道上的电子情形，轨道无未成对电子时无色，有未成对电子时则有颜色。所以金属水合离子是否有颜色与金属离子的结构间的关系可描述为：如果金属离子核外存在未成对电子，则金属水合离子有颜色；反之则无色。故答案为：如果金属离子核外存在未成对电子，则金属水合离子有颜色；反之则无色； ②由配离子颜色的变化和配离子形式的转化可知， 六水合铁络合离子中配体转变为，由此可知更易与形成配位键。能发生上述反应的原因是比更容易与形成配合物。故答案为：比更容易与形成配合物。 【小问6详解】 从Z轴方向俯视看到的就是此图形。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $