江苏南京市、盐城市2024届高三上学期期末调研 化学试题

**基本信息** 南京市、盐城市2024届高三期末化学调研卷，以亚运会零碳甲醇、CO₂资源化等真实情境为载体，融合物质结构、反应原理与工业流程，凸显化学观念与科学探究。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单项选择题|13/39|化学与STSE、物质结构、实验基础、元素周期律|资料阅读题（5-7题）关联氧元素应用，考查信息提取与分析| |非选择题|4/61|工业流程（14题催化剂）、有机合成（15题匹唑派）、实验探究（16题MnCO₃制备）、反应原理（17题CO₂转化）|17题结合催化电解与平衡分析，体现科学思维与社会责任；16题实验方案设计，强化科学探究与实践|

1. 2023年9月23日,第19届亚运会开幕式主火炬首次使用零碳甲醇(CH3OH)作燃料。下列关于甲醇的说法不正确的是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A. 甲醇是电解质 B. 甲醇属于可再生清洁能源 C. 甲醇属于烃的衍生物 D. 甲醇与乙醇互为同系物 2. 工业合成尿素的反应原理为CO2+2NH3CO(NH2)2+H2O。下列说法正确的是 (　　) A. 基态O原子的电子排布式为1s22s22p4 B. NH3的电子式为H··NH‥··H C. CO(NH2)2中N元素的化合价为+3 D. H2O的空间结构为直线形 3. 实验室以CaCO3为原料,制备CO2并获得CaCl2·6H2O晶体。下列图示装置和原理能达到实验目的的是 (　　) A. 用装置甲制取CO2 B. 用装置乙除去CO2中的HCl C. 用装置丙干燥并收集CO2 D. 用装置丁蒸干溶液获得CaCl2·6H2O 4. 工业上可用NaClO处理水体中的氨氮(NH3、NH4+)生成N2。下列说法正确的是 (　　) A. 原子半径:r(O)<r(Na)<r(Cl) B. 电负性:χ(Na)<χ(N)<χ(O) C. NH4Cl属于分子晶体 D. 第一电离能:I1(H)<I1(N)<I1(O) 阅读下列资料,完成5~7题: 氧元素是地球上存在最广泛的元素,也是与生命活动息息相关的主要元素,其单质及化合物在多方面具有重要应用。氧元素存在多种核素,游离态的氧主要有O2、O3。工业上用分离液态空气、光催化分解水等方法制取O2。氢氧燃料电池是最早实用化的燃料电池,具有结构简单、能量转化效率高等优点;25 ℃和101 kPa下,H2的燃烧热为285.8 kJ/mol。氧能与大部分元素形成氧化物如H2O、CO2、SO2、SiO2、Al2O3、Cu2O、Fe3O4等;过氧化物如Na2O2、H2O2等可以作为优秀的氧化剂。 5. 下列说法正确的是 (　　) A. 16O、17O、18O互为同素异形体 B. 分子中键角大小:SO2>SO3 C. CO2分子中σ键和π键数目比为2∶1 D. 右图所示Cu2O晶胞中有4个铜原子 6. 下列化学反应表示正确的是 (　　) A. H2燃烧的热化学方程式:2H2(g)+O2(g)2H2O(g)　ΔH=-285.8 kJ/mol B. Na2O2吸收SO2:2Na2O2+2SO22Na2SO4+O2 C. Fe和H2O(g)反应的化学方程式:2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2 D. 碱性氢氧燃料电池正极反应:O2+4e-+2H2O4OH- 7. 下列物质性质与用途具有对应关系的是 (　　) A. 纳米Fe3O4能与酸反应,可用作磁性材料 B. SO2能与某些有色物质化合,可用于漂白纸张、草帽等 C. Al2O3是两性氧化物,可用作耐火材料 D. SiO2是酸性氧化物,能用氢氟酸(HF)雕刻玻璃 8. 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,X的一种核素没有中子,基态Y原子的p轨道为半充满,Z单质是植物光合作用的产物之一,W与Z同族。下列说法正确的是 (　　) A. X位于元素周期表中第二周期ⅣA族 B. 共价键的极性:X—Y<X—Z<X—W C. 简单气态氢化物的稳定性:W<Y<Z D. X、Y、Z三种元素组成的化合物水溶液一定呈酸性 9. 化合物Z是抗肿瘤活性药物中间体,其合成路线如下。下列说法不正确的是 (　　) A. X中含有醛基和醚键 B. X、Y可用FeCl3溶液或2%银氨溶液进行鉴别 C. Z分子存在手性碳原子 D. 该转化过程中包含加成、消去、取代反应 10. 利用铜-铈氧化物(xCuO·yCeO2,Ce是活泼金属)催化氧化除去H2中少量CO,总反应为2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH,反应机理如图所示。下列说法正确的是 (　　) A. 该总反应的平衡常数K=c(CO2)c(CO)·c(O2) B. 步骤ⅰ中有两种元素化合价发生变化 C. 步骤ⅰ、ⅲ生成CO2的机理相同 D. 步骤ⅲ中存在共价键的断裂和共价键的生成 11. 室温下,探究0.1 mol/L NaHCO3溶液的性质。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 HCO3-是否发生电离 向2 mL 0.1 mol/L NaHCO3溶液中加入一小块钠,观察溶液中是否有气泡产生 B HCO3-是否发生水解 用干燥洁净玻璃棒蘸取0.1 mol/L NaHCO3溶液,点在干燥的pH试纸上,测出溶液的pH C 溶液中是否存在Na+ 取一支洁净的铂丝,蘸取0.1 mol/L NaHCO3溶液后在煤气灯上灼烧,透过蓝色钴玻璃观察火焰颜色 D 溶液中是否存在CO32− 向2 mL 0.1 mol/L NaHCO3溶液中滴入几滴澄清石灰水,观察溶液是否变浑浊 12. 室温下,用含少量Fe3+、Mg2+的粗NiSO4溶液制备NiSO4·6H2O晶体的流程如图所示。已知Ka(HF)=6.3×10-4,Ksp(MgF2)=5.2×10-11,Ksp[Mg(OH)2]=1.3×10-11。下列说法正确的是 (　　) A. 粗NiSO4溶液中:2c(Ni2+)+3c(Fe3+)+2c(Mg2+)=2c(SO42−) B. “沉铁”反应为3Fe3++Na++2SO42−+6OH-NaFe3(SO4)2(OH)6↓ C. 0.1 mol/L NaF溶液中:c(OH-)=c(HF)+c(H+) D. “沉镁”后的滤液中:c(F-)<2c(OH-) 13. 乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为 ① C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)　　ΔH=+173.3 kJ/mol ② CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　　 　　　ΔH=+41.2 kJ/mol ③ CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　　 　　ΔH=-164.7 kJ/mol 在密闭容器中,1.01×105 Pa、起始n(C2H5OH)n(H2O)=1∶3时,若仅考虑上述反应,平衡时CO2、CO、CH4、H2的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 (　　) A. 一定温度下,增大n(C2H5OH)n(H2O)可提高乙醇平衡转化率 B. 反应CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)的ΔH= -123.5 kJ/mol C. 研发高效催化剂可提高H2的平衡产率 D. 控制反应的最佳温度约为800 ℃ 答题栏 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 二、 非选择题:共4题,共61分。 14. (15分)V2O5-WO3/TiO2催化剂可以催化NH3脱除烟气中的NO。 反应为4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 632.4 kJ/mol 已知:① Ksp(NH4VO3)=1.7×10-3;② 草酸(H2C2O4)能与含钒粒子形成易溶于水的配合物。 (1) 催化剂的制备。称取一定量的NH4VO3和Na2WO4,加入草酸溶液完全溶解。取一定量的TiO2粉末浸渍于上述混合溶液中,在60 ℃水浴中搅拌、静置、过滤、焙烧、研磨后得到V2O5-WO3/TiO2催化剂。 ① 焙烧时NH4VO3分解产生V2O5的化学方程式为  。 ② H2C2O4的作用是  。 (2) 催化剂的应用。将模拟烟气以一定流速通过装有V2O5-WO3/TiO2催化剂的反应管,反应相同时间,测得NO的转化率随温度的变化如图1所示。 ① 反应温度高于350 ℃,NO转化率下降的原因可能是 　　　　　　　　　　　　。  ② 若烟气中含有SO2,则会导致催化剂失活,原因可能是   。 (3) V2O5的回收。回收V2O5的过程可表示如下: ① 酸浸时,投料完成后提高原料浸出率的措施有  。 ② 酸浸过程中,V2O5转化成VO2+,该反应的离子方程式为   。 ③ 水溶液中VO2+以[VO(H2O)5]2+形式存在,如图2所示给出了该离子部分结构,请在图2中补充完整该配离子的结构。 15. (15分)匹唑派(G)是—种新型精神类药品,其合成路线之一如下: 已知:Boc—结构简式为。 回答下列问题: (1) C分子中采取sp3杂化的碳原子数目是　　　　。  (2) D→E过程中　　　　(填“能”或“不能”)用KOH替换K2CO3。  (3) E→F过程中还生成一种分子式为C3H6O3的酯类产物,该产物的结构简式为　　　　　　。  (4) C的一种同分异构体同时满足下列条件,该同分异构体的结构简式为　　　　　　。  ① 分子中含有2个苯环和1个硝基; ② 分子中不同化学环境的氢原子个数比是1∶2∶2∶1。 (5) 已知:。 写出以苯为原料制备的合成路线流程图(无机试剂和流程中的有机试剂任用,合成路线流程图示例见本题题干)。 16. (15分)实验室以菱锰矿(含MnCO3及少量Fe、Si的氧化物等)为原料制备高纯MnCO3和Mn3O4的流程如下图所示。已知:室温下Ksp(MnS)=2.6×10-13、Ksp[Mn(OH)2]=2.0×10-13、H2S电离常数Ka1=1.1×10-7、Ka2=1.3×10-13。 (1) 该流程中可循环使用的物质有　　　　　　　　　　。  (2) “沉铁”过程需加氨水调节溶液pH,使溶液中Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀同时得到MnSO4溶液。检验MnSO4溶液中是否含有Fe3+的实验方法是  。 (3) 沉铁过程中也会产生少量Mn(OH)2沉淀。Mn(OH)2在工业上可用于去除溶液中HS-,反应为Mn(OH)2+HS-MnS+OH-+H2O,其平衡常数K=　　　　。  (4) 制取MnCO3。在图1所示的实验装置中,搅拌下使一定量的MnSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液充分反应。 ① 滴液漏斗中添加的药品是　　　　　　。  ② 混合溶液中氨水的作用是  。 (5) 制取Mn3O4。固定其他条件不变,反应物物质的量浓度比值、温度、空气流量对MnSO4溶液制取Mn3O4纯度的影响如图2、图3、图4所示。 补充完整制取纯净Mn3O4的实验方案:取50 mL 0.7 mol/L的MnSO4溶液,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,控制搅拌速率500 r/min反应8 h,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,110 ℃干燥2 h,得到纯净的Mn3O4(须使用的试剂:1.4 mol/L NaOH溶液、1.0 mol/L BaCl2溶液)。  17. (16分)“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是CO2的再资源化利用。 (1) 氨的饱和食盐水捕获CO2是其利用的方法之一,反应原理为NaCl(aq)+NH3(g)+CO2(g)+H2O(l)NaHCO3(s)+NH4Cl(aq)。该反应常温下能自发进行的原因是　　　　　　　　。  (2) XO基掺杂Na2CO3形成XO-Na2CO3 (X=Mg、Ca、Cd等),能用于捕获CO2,原理如下图所示。已知阳离子电荷数越高、半径越小,阴离子越易受其影响而分解。 ① X=Ca时,再生的化学方程式为  。 ② X=Mg相比X=Ca,其优点有 　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3) 催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。 ① HCO3-在阴极放电生成CH3COO-的电极反应式为   　　　　　　　　　　　。 ② 碱性溶液有利于抑制阴极上副产物的产生,该副产物的化学式为　　　　　　　　。  (4) 在催化剂作用下,以CO2和H2为原料合成CH3OH,主要反应为: 反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49 kJ/mol 反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　 　　ΔH2=+41 kJ/mol 保持压强3 MPa,将起始n(CO2)∶n(H2)=1∶3的混合气体匀速通过装有催化剂的反应管,测得出口处CO2的转化率和甲醇的选择性n生成(CH3OH)n反应(CO2)×100%与温度的关系如图1、图2所示。 ① 随着温度的升高,CO2转化率增大、但甲醇选择性降低的原因是 　　　　　　　　　　　 。 ② 假设定义催化剂催化效率η=n生成(CH3OH)n反应(CO2)×100%,计算340 ℃时三种催化剂的催化效率之比η(In2O3)∶η(Mg/In2O3)∶η(Mn/In2O3)=　　　　　　(写出计算过程)。  　南京市、盐城市2024届高三上学期期末调研 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 A A C B D D B C C D B C D 1. A　解析:甲醇是非电解质,A错误。 2. A　解析:NH3的电子式为H··N····H··H,B错误;CO(NH2)2中N元素的化合价为-3,C错误;H2O的空间结构为V形,D错误。 3. C　解析:稀硫酸与CaCO3反应生成微溶于水的CaSO4,覆盖在大理石表面阻碍反应继续进行,不能用稀硫酸与大理石反应制备CO2,A错误;Na2CO3溶液也能吸收CO2,应该改用饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl,B错误;蒸干溶液,会导致CaCl2·6H2O失去结晶水,D错误。 4. B　解析:同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,故原子半径:r(Na)>r(Cl),A错误;NH4Cl属于离子晶体,C错误;同周期主族元素从左到右,元素的第一电离能总体呈增大趋势,但ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能反常地大,故第一电离能:I1(N)>I1(O),D错误。 5. D　解析:16O、17O、18O互为同位素,A错误;SO2、SO3的中心S原子均采取sp2杂化,SO2的中心S原子有一个孤电子对,孤电子对数越多,键角越小,故键角:SO3>SO2,B错误;CO2分子中含有2个σ键和2个π键,σ键和π键数目比为1∶1,C错误。 6. D　解析:表示H2的燃烧热的热化学方程式中,H2O的状态应为液态,A错误;Na2O2吸收SO2的产物只有Na2SO4,无O2生成,B错误;Fe与水蒸气在高温下反应得到的固体产物是Fe3O4,而不是Fe2O3,C错误。 7. B　解析:Fe3O4具有磁性,可用作磁性材料,利用的是Fe3O4的物理性质,与其能与酸反应(化学性质)没有对应关系,A不符合题意;Al2O3熔点高,可用作耐火材料,利用的是Al2O3的物理性质,与其是两性氧化物(化学性质)没有对应关系,C不符合题意;氢氟酸与SiO2反应生成挥发性的SiF4,从而用于雕刻玻璃,该反应是SiO2与氢氟酸的特征反应,与SiO2是酸性氧化物没有对应关系,D不符合题意。 8. C　解析:由题给信息推知,X、Y、Z、W分别为H元素、N元素、O元素、S元素。H元素位于元素周期表中第一周期ⅠA族,A错误;非金属性:O>N>S,故共价键的极性:O—H>N—H>S—H,B错误;非金属性:O>N>S,故简单气态氢化物的热稳定性:H2O>NH3>H2S,C正确;H、N、O三种元素组成的化合物水溶液不一定呈酸性,如NH3·H2O的水溶液显碱性,D错误。 9. C　解析:由X的结构可知,X中含有醛基和醚键,A正确;X分子中含有醛基、不含酚羟基,Y分子中含有酚羟基、不含醛基,故X、Y可用FeCl3溶液或2%银氨溶液鉴别,B正确;Z分子不存在手性碳原子,C错误;X、Y先发生加成反应(发生在—CHO和—CH3之间)、取代反应(发生在—F和—OH之间)生成中间体:,中间体发生羟基的消去反应生成Z,D正确。 10. D　解析:由总反应式可知,该反应的平衡常数的表达式为K=c2(CO2)c2(CO)·c(O2),A错误;由图可知,反应ⅰ中,只有C元素的化合价发生变化,C元素由+2价升高到+4价,B错误;步骤ⅰ中CO结合催化剂载体中的O生成CO2,在步骤ⅲ中CO结合O2分子中的O原子生成CO2,故步骤ⅰ、ⅲ生成CO2的机理不同,C错误;步骤ⅲ中,存在着OO共价键以及CO分子中共价键的断裂和CO2分子中CO的形成,D正确。 11. B　解析:Na能与水反应生成H2,对该实验探究产生干扰,A错误;观察Na元素的焰色时,不用透过蓝色钴玻璃观察,C错误;HCO3、CO32−均能与澄清石灰水反应产生白色沉淀,无法检验溶液中是否存在CO32−,D错误。 12. C　解析:粗NiSO4溶液中含Fe3+,说明粗NiSO4溶液呈强酸性,c(H+)≠c(OH-),故电荷守恒式:2c(Ni2+)+3c(Fe3+)+2c(Mg2+)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO42−),A错误;溶液呈强酸性,故加Na2SO4溶液“沉铁”时,离子方程式中不能出现OH-,反应的离子方程式应为3Fe3++Na++2SO42−+6H2ONaFe3(SO4)2(OH)6↓+6H+,B错误;NaF溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(HF)+c(H+),C正确;沉镁后,未产生Mg(OH)2沉淀,说明:c(Mg2+)·c2(OH-)<Ksp[Mg(OH)2],则c2(F-)c2(OH-)>Ksp[MgF2]Ksp[Mg(OH)2]=5.2×10-111.3×10-11=4,则c(F-)>2c(OH-),D错误。 13. D　解析:一定温度下,增大n(C2H5OH)n(H2O),可提高H2O的平衡转化率,乙醇的平衡转化率降低,A错误;由盖斯定律知,③-②可得目标热化学方程式,反应的ΔH=-205.9 kJ/mol,B错误;催化剂只能改变反应速率,对平衡移动无影响,C错误;由图可知,在800 ℃附近,H2的体积分数最高,D正确。 14. (15分) (1) ① 2NH4VO3V2O5+2NH3↑+H2O(2分)　②与VO3-形成易溶于水的配合物,促进NH4VO3的溶解(2分) (2) ① 催化剂活性下降,反应速率减慢;NH3与O2发生反应生成NO(2分)　②SO2会被(V2O5)催化氧化为SO3,SO3与NH3作用生成NH4HSO4或(NH4)2SO4,覆盖(沉积)在催化剂的表面,大大降低了催化剂和反应物的接触面积[或SO2与NH3作用生成NH4HSO3或(NH4)2SO3,最终被氧化为NH4HSO4或(NH4)2SO4,覆盖(沉积)在催化剂的表