精品解析：上海海事大学附属北蔡高级中学2023-2024学年高三上学期期中考试化学试卷

海大附中2023学年度第一学期高三化学期中考试 (卷面总分：100分；考试时间：60分钟) 2023.11.08 相对原子质量：Cu-64 (一)磷酸亚铁锂电池 1. 新能源汽车的使用，可以减少二氧化碳气体的排放，新能源汽车的电池是磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池，工业上用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl及苯胺()为原料制磷酸亚铁锂材料。 （1）写出CO2的电子式___________；1mol CO2中含有___________mol σ键、___________mol π键；CO2的分子空间结构和分子极性分别是___________。 A．直线形 极性分子 B．角形 极性分子 C．直线形 非极性分子 D．角形 非极性分子 （2）写出26Fe的基态原子的电子排布式___________，属于___________。从价层电子排布角度简述Fe3+比Fe2+稳定的原因___________。 A．s区 B．p区 C．d区 D．f区 （3）结合离子方程式，从平衡移动角度解释配制FeCl3溶液时加盐酸的原因___________。 （4）根据下列Li原子的轨道表示式，判断其中Li原子能量最高的是___________。 A. B. C. D. （5）NH4H2PO4中：N元素在元素周期表中的位置为___________；基态氧原子的轨道表示式为___________；基态P原子核外有___________种运动状态的电子，有___________种能量不同的电子；关于N、O、P三种元素下列叙述正确的是___________。 A．原子半径：N<O<P B．热稳定性：PH3<NH3<H2O C．第一电离能：P<N<O D．电负性：N<P<O （6）苯胺()与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺熔点明显高于甲苯，其原因是___________。对硝基苯酚()与邻硝基苯酚()的相对分子质量相同，对硝基苯酚的熔点___________邻硝基苯酚的熔点(填“>”或“<”)。 【答案】（1） ①. ②. 2 ③. 2 ④. C （2） ①. （或 ） ②. C ③. 的价层电子排布为，处于半充满状态，结构更稳定 （3），加入盐酸增大了，使水解平衡向逆反应方向移动，抑制了的水解 （4）C （5） ①. 第二周期第ⅤA族 ②. ③. ④. ⑤. B （6） ①. 苯胺分子间存在氢键，而甲苯分子间只有范德华力 ②. 【解析】 【小问1详解】 分子中C原子与两个O原子分别形成双键，使其均达到8电子稳定结构，电子式为；单键均为键，双键中含有1个键和1个键，因此中含有键和键；的中心原子C采用杂化，无孤电子对，空间结构为直线形；由于结构对称，正负电荷中心重合，属于非极性分子，故答案选C； 【小问2详解】 Fe是26号元素，其基态原子核外电子排布式为；最后填入的电子在d轨道，故属于d区，选答案C；从价层电子排布来看，的价层电子排布为，d轨道处于半充满的稳定状态，而的价层电子排布为，故相对更稳定； 【小问3详解】 是强酸弱碱盐，在水中极易发生水解，水解离子方程式为：，配制溶液时加入盐酸，增加了溶液中的浓度，促使平衡逆向移动，从而抑制了的水解； 【小问4详解】 Li原子核外有3个电子，D选项为基态（），能量最低；A、B、C均为激发态，对比可知，C选项中1s轨道全空，电子全部跃迁到了能级更高的2s和2p轨道（排布为），吸收的能量最多，因此该状态下Li原子的能量最高，故答案选C。 【小问5详解】 N是7号元素，位于元素周期表第二周期第ⅤA族； O是8号元素，基态电子排布为，其轨道表示式为；P是15号元素，核外有15个电子，根据泡利不相容原理，没有运动状态完全相同的电子，故有15种运动状态；这15个电子分布在1s、2s、2p、3s、3p共5个能级上，故有5种能量不同的电子； A．同周期从左到右原子半径减小，同主族从上到下增大，故半径 ，A错误；B．非金属性 ，非金属性越强，简单氢化物越稳定，故热稳定性 ，B正确； C．N原子的2p轨道半充满，第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能 ，C错误； D．非金属性越强电负性越大，故电负性 ，D错误； 故答案选B； 【小问6详解】 苯胺分子中含有氨基（），分子间能够形成氢键，而甲苯分子间仅存在范德华力，氢键的作用力远大于范德华力，因此苯胺的熔沸点明显高于甲苯；对硝基苯酚能够形成分子间氢键，使其熔沸点升高，而邻硝基苯酚由于羟基和硝基距离较近，容易形成分子内氢键，削弱了分子间的作用力，导致其熔沸点降低，因此对硝基苯酚的熔点高于邻硝基苯酚。 (二)橡胶工业重要原料SCl2、S2Cl2 2. 工业上常将橡胶硫化来改善橡胶的性能，SCl2、S2Cl2是改善橡胶性能的重要化工产品。 （1）根据价层电子对互斥理论，SCl2的中心S原子有___________对成键电子对、有___________对孤电子对，S原子采取___________杂化，该分子的空间结构为___________。 （2）已知可用S4与Cl2反应制备SCl2，其热化学方程式为S4(g)+4Cl2(g)=4SCl2(g) =d kJ·mol-1，根据下表化学键的键能及S4的结构式，计算d=___________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。 化学键 S-S S-Cl Cl-Cl 键能/(kJ·mol-1) a b c （3）S2Cl2分子结构如图所示，其电子式为___________，该分子是___________分子(填“极性”或“非极性”)。 （4）S2Cl2中硫的化合价为___________，请结合共价键的极性解释硫呈现这一化合价的原因___________。 （5）S2Cl2与少量水发生反应，产生2种无色有刺激性气味的气体，同时生成淡黄色沉淀，反应中只有一种元素的化合价发生变化，写出该反应的化学方程式并用双线桥标出电子转移的方向和数目___________。 【答案】（1） ①. 2 ②. 2 ③. sp3 ④. V形（角形） （2）4a+4c-8b （3） ①. ②. 极性 （4） ①. +1 ②. Cl电负性比S强，S-Cl共用电子对偏向Cl、偏离S，S显正电性，S-S键共用电子对不偏移，因此硫整体呈+1价 （5） 【解析】 【小问1详解】 SCl2中心S原子价电子数6，含有两个S-Cl键，故成键电子对数为2对；孤电子对数为，即孤电子对数为2对；价层电子对数为2+2=4，故S原子采用sp3杂化；两对孤电子对挤压成键电子，故空间结构为V形（角形）； 【小问2详解】 由焓变公式：反应物总键能-生成物总键能，观察\(S_4\)结构：1个S4含4条S-S键，反应物键能：4S-S+4Cl-Cl=4a+4c，生成物4个SCl2，每个SCl2有2条S-Cl，共8条S-Cl，生成物键能为8b，d=(4a+4c)-8b=4a+4c-8b； 【小问3详解】 由S2Cl2分子结构可知，S与Cl、S与S之间都共用1对电子，故电子式为：；分子结构不对称，正负电荷中心不重合，属于极性分子； 【小问4详解】 由于Cl电负性比S强，S-Cl共用电子对偏向Cl、偏离S，S显正电性，S-S键共用电子对不偏移，因此硫整体呈+1价； 【小问5详解】 S2Cl2与少量水发生反应，反应中只有一种元素的化合价发生变化，仅S元素变价，发生歧化反应，产生2种无色有刺激性气味的气体，分别为HCl和SO2，同时生成淡黄色沉淀，该沉淀为S，化学方程式为，用双线桥标出电子转移的方向和数目为。 (三)分子结构的性质 3. 分子的空间结构决定了分子的极性、对称性等很多性质，也影响着物质的化学性质和用途。分子之间的相互作用的种类、强弱又与物质的各种物理性质密切相关。 （1）下列分子：①CH4、②NH3、③H2O中键角从小到大的顺序是___________(用序号表示)；从分子极性角度解释NH3、CH4在H2O中溶解度差异非常大的原因___________；已知H-N键、H-O键的键能分别为391kJ·mol-1、467kJ·mol-1，由此可以判断热稳定性NH3___________H2O(填“>”或“<”)，从原子结构角度解释H-O键键能大于H-N键键能的原因___________。 （2）比较下列物质的熔沸点：CH4___________SiH4(填“>”或“<”，下同)；HF___________HCl。 （3）FCH2COOH、ClCH2COOH、BrCH2COOH的酸性依次___________(填“增强”或“减弱”)，其原因是___________。 【答案】（1） ①. ③<②<① ②. 和均为极性分子，为非极性分子，根据“相似相溶”规律，在中的溶解度远大于； ③. < ④. O原子半径小于N原子半径，键的键长小于键，键的键能大于键的键能 （2） ①. < ②. > （3） ①. 减弱 ②. F、Cl、Br的电负性依次减小，吸引电子的能力依次减弱，导致羧基中键的极性依次减弱，电离出的难度依次增大，故酸性依次减弱。 【解析】 【小问1详解】 中心原子孤电子对越多，斥力越大，键角越小，CH₄中碳原子没有孤电子对，键角约109.5°；NH₃中氮原子有1对孤电子对，键角约107°；H₂O中氧原子有2对孤电子对，键角更小约104.5°，因此③<②<①；氨气是极性分子，甲烷是非极性分子，水是极性溶剂，根据相似相溶原理，极性的氨气易溶于水，非极性的甲烷难溶于水；O原子半径小于N原子半径，键的键长小于键，键的键能大于键。 【小问2详解】 CH4、SiH4(均为由分子构成的物质或分子晶体)，无氢键，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高，，故熔沸点：CH4<SiH4。 HF 、HCl：HF分子间存在氢键，熔沸点显著升高；HCl只有范德华力。故熔沸点：HF>HCl。 【小问3详解】 F、Cl、Br的电负性依次减小，吸引电子的能力依次减弱，导致羧基中键的极性依次减弱，电离出的难度依次增大，故酸性依次减弱。 (四)电化学的应用 电化学原理在金属防护、能量转换、物质合成、环境治理等方面应用广泛。 4. 钢闸门在海水中的电化学腐蚀主要是__________腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)。图中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择__________(单选)。 A．石墨 B．锌块 C．铜块 D．钠块 如下图，装置Ⅰ为CO燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜，根据上述信息回答： 5. a处电极上发生的电极反应式是______________________________。 6. 装置Ⅱ中Cu2+的物质的量浓度__________(填“变大”、“变小”或“不变”)。 7. 若装置Ⅱ中阴极质量变化12.8g，则装置Ⅰ中理论上消耗CO__________L(标准状况下)。 8. 可采用下图装置治理水中硝酸盐的污染，装置中电源正极为__________(填“A”或“B”)，Ag-Pt上发生的电极反应式为________________________________________。 【答案】4. ①. 吸氧 ②. B 5. 6. 不变 7. 4.48 8. ①. A ②. 【解析】 【4题详解】 海水呈弱碱性或中性，钢闸门在海水中主要发生吸氧腐蚀； 为了减缓钢闸门的腐蚀，可采用牺牲阳极的阴极保护法，即连接一个比铁更活泼的金属作为原电池的负极（阳极）； A．石墨的活泼性弱于铁，若连接反而会加速铁的腐蚀，A不符合题意； B．锌比铁活泼，可作负极，B符合题意； C．铜的活泼性弱于铁，若连接反而会加速铁的腐蚀，C不符合题意； D．钠过于活泼，会直接与水剧烈反应，不能作电极材料，D不符合题意； 故选B； 【5题详解】 装置Ⅱ要实现铁棒上镀铜，则铁棒必须作阴极，发生反应，铜棒作阳极，发生反应，因此，与铁棒相连的a极为燃料电池的负极（通入CO），与铜棒相连的b极为燃料电池的正极（通入），负极上CO失电子发生氧化反应，a极的电极方程式为； 【6题详解】 装置Ⅱ为电镀池，阳极反应为，阴极反应为，根据电子守恒，阳极生成的铜离子与阴极消耗的铜离子物质的量相等，因此溶液中的物质的量浓度保持不变； 【7题详解】 装置Ⅱ中阴极析出铜的质量为，其物质的量为，电解过程中转移电子的物质的量为，装置Ⅰ中负极反应为，根据电子守恒，理论上消耗CO的物质的量为，在标准状况下的体积为； 【8题详解】 在Ag-Pt电极上，转化为，氮元素化合价由+5价降低为0价，得电子发生还原反应，故Ag-Pt电极为电解池的阴极，与其相连的B为直流电源的负极，则A为电源正极；由于装置中间使用了质子交换膜，说明阳极（Pt电极）水失电子生成的通过交换膜移向阴极参与反应，故Ag-Pt电极上发生的电极反应式为。 (五)有机合成 9. 芳香族化合物A(C9H12O)常用于药物及香料的合成，A有如下转化关系： 已知：A在铜的作用下不能与O2发生催化氧化反应。 （1）用“*”标出D分子中的手性碳原子___________；D分子中碳原子的杂化类型有___________。 （2）E中官能团的名称为___________；A→B、F→G的反应类型分别是___________反应、___________反应；C→D的反应试剂与条件是___________。 （3）写出D→E的反应方程式___________。 （4）写出一种E的同时满足下列条件同分异构体的结构简式___________。 ①分子中含有苯环；②能发生银镜反应；③能水解；④分子中有4种化学环境不同的氢原子 （5）设计以乙烯为原料合成聚乙二酸乙二酯()的路线___________。(无机试剂任用)(合成路线常用的表示方式为：甲乙目标产物) 【答案】（1） ①. ②. sp2、sp3 （2） ①. 醛基、羟基 ②. 消去反应 ③. 缩聚（聚合）反应 ④. NaOH水溶液、加热 （3）22+2H2O （4）(或) （5） 【解析】 【分析】芳香族化合物A(C9H12O) 在铜的作用下不能与O2发生催化氧化反应，结合A的化学式，可推知A为，A在浓H2SO4加热的条件下发生消去反应生成B，可推知B为，B在Br2/CCl4中发生加成反应生成C，可推知C为，C在NaOH水溶液中加热，发生水解反应生成D，则D为，结合E的分子式可推知，D与O2在Ag的催化下加热，发生氧化反应生成E，则E为，E在1）Ag(NH3)2OH，加热；2)H+下发生银镜反应生成F，则F为，F在催化剂的催化下加热发生缩聚反应生成G，据此回答。 【小问1详解】 手性碳原子是指C原子上连接四个不同的原子或原子团的C原子，则D中的手性碳为（用“*”标出）；中苯环上的C原子为sp2杂化、饱和烷基碳（手性碳、-CH2OH的碳、甲基碳）均为sp3杂化； 【小问2详解】 由分析知，E为，含有的官能团的名称为醛基、羟基；A→B、F→G的反应类型分别为消去反应、缩聚（聚合）反应；C→D为在NaOH水溶液中加热，发生水解反应生成，反应试剂与条件是NaOH水溶液、加热； 【小问3详解】 由分析知，D→E为与O2在Ag的催化下加热，发生氧化反应生成，反应方程式为：22+2H2O； 【小问4详解】 由分析知，E为，化学式为C9H10O2，满足①分子中含有苯环；②能发生银镜反应；③能水解；④分子中有4种化学环境不同的氢原子的同分异构体有或； 【小问5详解】 乙烯为原料合成聚乙二酸乙二酯()，先将乙烯与Br2/CCl4发生加成反应生成，在NaOH水溶液中加热，发生水解反应生成，与O2在Ag的催化下加热，发生氧化反应生成，在1）Ag(NH3)2OH，加热；2)H+下发生银镜反应生成，与在催化剂的催化下加热合成聚乙二酸乙二酯()，合成路线为：。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 海大附中2023学年度第一学期高三化学期中考试 (卷面总分：100分；考试时间：60分钟) 2023.11.08 相对原子质量：Cu-64 (一)磷酸亚铁锂电池 1. 新能源汽车的使用，可以减少二氧化碳气体的排放，新能源汽车的电池是磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池，工业上用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl及苯胺()为原料制磷酸亚铁锂材料。 （1）写出CO2的电子式___________；1mol CO2中含有___________mol σ键、___________mol π键；CO2的分子空间结构和分子极性分别是___________。 A．直线形 极性分子 B．角形 极性分子 C．直线形 非极性分子 D．角形 非极性分子 （2）写出26Fe的基态原子的电子排布式___________，属于___________。从价层电子排布角度简述Fe3+比Fe2+稳定的原因___________。 A．s区 B．p区 C．d区 D．f区 （3）结合离子方程式，从平衡移动角度解释配制FeCl3溶液时加盐酸的原因___________。 （4）根据下列Li原子的轨道表示式，判断其中Li原子能量最高的是___________。 A. B. C. D. （5）NH4H2PO4中：N元素在元素周期表中的位置为___________；基态氧原子的轨道表示式为___________；基态P原子核外有___________种运动状态的电子，有___________种能量不同的电子；关于N、O、P三种元素下列叙述正确的是___________。 A．原子半径：N<O<P B．热稳定性：PH3<NH3<H2O C．第一电离能：P<N<O D．电负性：N<P<O （6）苯胺()与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺熔点明显高于甲苯，其原因是___________。对硝基苯酚()与邻硝基苯酚()的相对分子质量相同，对硝基苯酚的熔点___________邻硝基苯酚的熔点(填“>”或“<”)。 (二)橡胶工业重要原料SCl2、S2Cl2 2. 工业上常将橡胶硫化来改善橡胶的性能，SCl2、S2Cl2是改善橡胶性能的重要化工产品。 （1）根据价层电子对互斥理论，SCl2的中心S原子有___________对成键电子对、有___________对孤电子对，S原子采取___________杂化，该分子的空间结构为___________。 （2）已知可用S4与Cl2反应制备SCl2，其热化学方程式为S4(g)+4Cl2(g)=4SCl2(g) =d kJ·mol-1，根据下表化学键的键能及S4的结构式，计算d=___________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。 化学键 S-S S-Cl Cl-Cl 键能/(kJ·mol-1) a b c （3）S2Cl2分子结构如图所示，其电子式为___________，该分子是___________分子(填“极性”或“非极性”)。 （4）S2Cl2中硫的化合价为___________，请结合共价键的极性解释硫呈现这一化合价的原因___________。 （5）S2Cl2与少量水发生反应，产生2种无色有刺激性气味的气体，同时生成淡黄色沉淀，反应中只有一种元素的化合价发生变化，写出该反应的化学方程式并用双线桥标出电子转移的方向和数目___________。 (三)分子结构的性质 3. 分子的空间结构决定了分子的极性、对称性等很多性质，也影响着物质的化学性质和用途。分子之间的相互作用的种类、强弱又与物质的各种物理性质密切相关。 （1）下列分子：①CH4、②NH3、③H2O中键角从小到大的顺序是___________(用序号表示)；从分子极性角度解释NH3、CH4在H2O中溶解度差异非常大的原因___________；已知H-N键、H-O键的键能分别为391kJ·mol-1、467kJ·mol-1，由此可以判断热稳定性NH3___________H2O(填“>”或“<”)，从原子结构角度解释H-O键键能大于H-N键键能的原因___________。 （2）比较下列物质的熔沸点：CH4___________SiH4(填“>”或“<”，下同)；HF___________HCl。 （3）FCH2COOH、ClCH2COOH、BrCH2COOH的酸性依次___________(填“增强”或“减弱”)，其原因是___________。 (四)电化学的应用 电化学原理在金属防护、能量转换、物质合成、环境治理等方面应用广泛。 4. 钢闸门在海水中的电化学腐蚀主要是__________腐蚀(填“析氢”或“吸氧”)。图中，为了减缓海水对钢闸门A的腐蚀，材料B可以选择__________(单选)。 A．石墨 B．锌块 C．铜块 D．钠块 如下图，装置Ⅰ为CO燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒上镀铜，根据上述信息回答： 5. a处电极上发生的电极反应式是______________________________。 6. 装置Ⅱ中Cu2+的物质的量浓度__________(填“变大”、“变小”或“不变”)。 7. 若装置Ⅱ中阴极质量变化12.8g，则装置Ⅰ中理论上消耗CO__________L(标准状况下)。 8. 可采用下图装置治理水中硝酸盐的污染，装置中电源正极为__________(填“A”或“B”)，Ag-Pt上发生的电极反应式为________________________________________。 (五)有机合成 9. 芳香族化合物A(C9H12O)常用于药物及香料的合成，A有如下转化关系： 已知：A在铜的作用下不能与O2发生催化氧化反应。 （1）用“*”标出D分子中的手性碳原子___________；D分子中碳原子的杂化类型有___________。 （2）E中官能团的名称为___________；A→B、F→G的反应类型分别是___________反应、___________反应；C→D的反应试剂与条件是___________。 （3）写出D→E的反应方程式___________。 （4）写出一种E的同时满足下列条件同分异构体的结构简式___________。 ①分子中含有苯环；②能发生银镜反应；③能水解；④分子中有4种化学环境不同的氢原子 （5）设计以乙烯为原料合成聚乙二酸乙二酯()的路线___________。(无机试剂任用)(合成路线常用的表示方式为：甲乙目标产物) 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $