上海交通大学附属中学2024-2025学年上学期高三限时作业4 化学试卷

**基本信息** 以药物合成、工业脱硫等真实情境为载体，综合考查有机反应、元素化合物、实验操作等核心知识，注重科学思维与探究能力的梯度培养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |非选择题|5题/100分|托伐普坦合成（有机反应类型、同分异构体）、黄铁矿脱硫（工业流程分析）、铬化合物（电子排布、氧化还原）、草酸制备（实验操作）、配合物制备（配位平衡）|结合药物研发、环保治理等前沿情境，设置基础（官能团识别）、能力（条件优化分析）、创新（实验方案评价）三级问题，匹配高考对科学探究与实践素养的考查趋势。|

2024-2025学年度第一学期 高三化学限时作业4 （满分100分，60分钟完成。答案一律写在答题纸上） 命题：高三化学备课组 审核：卢轶凡 一、托伐普坦的合成（21’） 托伐普坦是一种治疗心血管疾病的药物，其前体(XII)的合成如图(部分试剂条件略去)。 已知： 1．上述路线中IⅡ的反应类型是 ；IIⅡI的反应类型是 。（4’） 2．化合物Ⅲ同分异构体中，同时满足下列条件的有 种(不考虑立体异构)。 ①结构中含有-NH2、-Cl、HCOO- ②苯环上有2个取代基 其中核磁共振氢谱有5组峰，峰面积之比为2:2:2:1:1的有 种(不考虑立体异构)。（4’） 3．Y的结构简式为 。（2’） 4．V中官能团的名称为 。（4’） 5．Ⅷ中使用NaHCO3的作用是 。（2’） 6．结构VII存在_____对对映异构体、______对顺反异构体。（2’） A．0 B．1 C．2 D．4 7．对比下述I合成IV的路线与原合成路线，说明下述合成路线的不足之处。（3’） 二、黄铁矿脱硫（10’） 黄铁矿(主要成分FeS2)是一种储量丰富的铁矿资源，但其中的硫元素会污染环境。科学家设计了一种利用黄铁矿同步实现CO2还原产甲酸和脱硫的新方法，过程如图所示： 反应过程图 8．根据反应过程图，写出工业上利用烧碱捕获二氧化碳的离子方程式：_________。（2’） 9．FeS2在反应过程中与碳酸氢钠形成中间产物FeCO3，写出FeCO3在300 ℃下转化为Fe3O4和甲酸的化学方程式：_______________________________________________。（2’） 该实验设计方法称为“一锅法”，其核心理念是通过在同一个反应系统中整合多个反应步骤，从而简化合成流程，提高效率。为了从原料（FeS2、NaHCO3）出发得到目标产物（甲酸和更高品位的铁矿石），科学家们对反应条件进行了探索与优化。 10．左图表示的是相同时间内甲酸产率随FeS2投入量的关系图。已知该时间段内甲酸均未能达到该条件下的最大产率。请结合“反应过程图”，推测黄铁矿(FeS2)投入量较少时甲酸产率不高的可能原因_______________________________________。（3’） 11．由图判断该反应最佳的反应温度以及原料添加量（或浓度）分别为_________。（3’） 三、铬的化合物及含铬废水的处理（24’） 铬元素（Chromium）的名称来源于希腊语 “chroma”，意为颜色，这是因为许多铬的化合物都具有不同的颜色。这些多彩的含铬化合物存在如下转换关系： 含铬化合物转换关系图 12．Cr原子的基态电子排布式为______，电子占据的最高能级的轨道形状为______。（4’） 13．下列判断不正确的选项是________。（2’） A．反应①体现了Cr2O3具有酸性氧化物的性质。 B．反应②中H2O2作氧化剂。 C．反应③中稀硫酸体现了酸性与氧化性。 D．向最后得到的橙色溶液中加入适量稀NaOH溶液，溶液可变为黄色。 14．写出反应②的化学方程式：_______________________________________。（2’） 铬及其化合物应用广泛，但在工业生产过程中往往会产生有毒的含铬（+6价）近中性废水，需要对废水进行处理方可排放。目前，工业上常采用电化学处理法处理含铬近中性废水，将铬元素转化为氢氧化物沉淀去除。 15．电化学处理法使用Fe阳极和石墨阴极电解处理含铬（+6价）近中性废水。电解过程中，其中一个电极上产生可燃性气体。（4’） （1）请写出产生可燃性气体的电极反应：____________________________ （2）下列说法正确的是______（不定项） A. 某电极上发生反应：Fe - 3e- === Fe3+ B. 某电极上发生反应：Fe3+ + e- === Fe2+ C. 电解池中沉淀的主要成分为Fe(OH)3与Cr(OH)3 D. 反应过程中，由于Fe3+与Cr3+发生水解，使得废水的pH持续下降。 另一种利用钡盐沉淀法处理含铬废水的流程如下图所示： 已知：常温下，BaCr2O7、CaCr2O7易溶于水，而BaCrO4、CaCrO4等化合物的溶度积（Ksp）列于下表。 16．根据上述处理流程与资料分析在废水中加入熟石灰的作用。_____________。（4’） 17．某地对部分重金属污染物的排放标准如下表所示。若滤液2经检测达到可排放标准，计算滤液2中Ba2+的浓度范围（用mol/L表示，保留2位小数）______________。（4’） O - 16 Cr - 52 Ba-137 污染物项目 排放限值（单位：mg/L） 铬（VI） 0.5 钡 2 18．请结合“含铬化合物转换关系图”，并运用溶解平衡移动原理解释固体2转化为固体3、同时生成重铬酸（H2Cr2O7）的原理。_______________________________。（4’） 四、草酸的制备与应用（25’） 草酸是一种用途广泛的有机弱酸，可溶于水。某同学设计了如图所示的装置(夹持仪器省略)，用于制备一定量的草酸晶体(H2C2O4·H2O)，并验证该晶体具有的某些性质。 19．仪器a的名称为 。（2’） 20．装置B的作用是除去H2S、PH3，其中硫酸铜与PH3发生反应生成H3PO4、H2SO4和Cu，写出该反应的化学方程式： 。（2’） 21．草酸在装置C中生成，相应的化学方程式为 ，使草酸从装置C中分离出来的操作是 、 、过滤、洗涤、干燥。（4’） 22．草酸溶液的配制与部分性质的验证。 ①草酸溶液的配制：配制250mL 0.100 mol/L草酸溶液，所需的仪器有 (填选项字母)。除此之外，还需要哪种玻璃仪器 。（5’） A．烧瓶 B．滴定管 C．玻璃棒 D．电子天平 ②草酸还原性的验证：取少量的酸性KMnO4溶液放入试管中，向试管中滴加草酸溶液至足量，观察到的现象是 。（2’） 草酸可以用来制备很多重要有机试剂，例如草酰氯()，制备原理为：，制备装置如图所示 相关物质的性质如表所示： 物质 甲苯 熔点/℃ 190℃左右升华 162℃左右升华 1.2 沸点/℃ 105 63 111 溶解性 溶于水、 不溶于甲苯 遇水剧烈分解 遇水剧烈分解 溶于甲苯， 遇水剧烈分解 略 实验过程：在三颈烧瓶中放入5.40g无水草酸和过量的五氯化磷，并通过仪器b加入10mL甲苯，控制三颈烧瓶内反应温度在50℃左右，反应一段时间，充分反应后通入一段时间N2，冷却实验装置，将三颈烧瓶内物质倒出，经一系列操作，得到粗产品。 23．仪器c中盛放的试剂是 ，作用有 。（4’） 24．反应后通入N2的目的是 。（2’） 25．反应结束后，从三颈烧瓶中获得粗产品的主要分离操作名称为__________。（2’） 五、[Co(NH3)5Cl]Cl2的制备（20’） 钴的配位化合物在化学研究、工业和生物领域有广泛应用。[Co(NH3)5Cl]Cl2是一种易溶于热水，微溶于冷水，难溶于乙醇的紫红色晶体，可利用如图装置制备。 已知：①[Co(NH3)6]2+具有较强还原性，但Co2+不易被氧化；②[Co(NH3)5H2O]Cl3为深红色晶体。 具体实验步骤如下： Ⅰ．向含有12.5 g NH4Cl水溶液中，加入25.0 g研细的CoCl2•6H2O晶体，得到混合溶液； Ⅱ．将上述混合液倒入仪器A中，用冰水浴冷却，利用仪器B分批次加入75mL试剂X，并充分搅拌，无沉淀析出； Ⅲ．利用仪器C逐滴加入20 mL试剂Y，水浴加热至50~60 ℃，不断搅拌溶液，直到气泡终止放出，溶液变为深红色； Ⅳ．再换另一个仪器C慢慢注入75 mL浓盐酸，50~60 ℃水浴加热20 min，再用冰水浴冷却至室温，便有大量紫红色晶体析出，过滤； Ⅴ．依次用不同试剂洗涤晶体，再将晶体转移至烘箱中干燥1小时，最终得到m g产品。 26．将CoCl2•6H2O晶体放在 （仪器名称）研细。上图装置存在的一处缺陷是 。（2’） 27．步骤Ⅱ、步骤Ⅲ中使用试剂X和试剂Y分别选择如下 、 (填标号)。步骤II与步骤III顺序不宜颠倒的原因是 。（4’） ①NaOH溶液　②浓氨水　③30%双氧水　④KMnO4溶液 28．已知配合物内界均存在“解离”，如：[Co(NH3)5H2O]3+Co3++5NH3+H2O。请从平衡移动的角度解释步骤IV中浓盐酸的作用 。步骤V中先后使用了3种洗涤试剂：冰水、乙醇、冷的盐酸，最后洗涤使用的洗涤剂应为 。（4’） 29．最终获得产品会含少量杂质[Co(NH3)4Cl2]Cl或[Co(NH3)6]Cl3，这两种化合物的配位数分别为： 和 。（2’） 产品组成可表示为[Co(NH3)xCly]Clz，通过测定z值可进一步测定产品纯度： 实验I：称取一定质量的产品溶解后，加入几滴K2CrO4溶液作指示剂，用c mol/L AgNO3标准溶液滴定，当出现砖红色沉淀Ag2CrO4时达到滴定终点，此时消耗AgNO3标准溶液V1 mL。 实验Ⅱ：另取相同质量的产品，加入V2 mL稍过量c mol/L AgNO3标准溶液，加热至沸使钴配合物分解，加入硝基苯静置、分层，将白色沉淀完全包裹（不参加后续反应），再加入几滴Fe(NO3)3溶液作指示剂，用c mol/L KSCN标准溶液滴定剩余的AgNO3，达终点时消耗V3 mL。 已知：Ksp(AgCl) = 1.56×10-10，Ksp(AgSCN) = 1.0×10-12。 30．实验II滴定终点的确定方法为： ，则到达终点。（3’） 31．通过计算，得 y= (用V1、V2和V3表示)；（3’） 32．若实验Ⅱ中加入硝基苯的量太少，会导致x值 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。（2’） 第1页 共4页 学科网（北京）股份有限公司 $