内容正文:
2026年秋学期高三年级10月学情调研
化学试卷
(检测用时:75分钟 本卷满分:100分)
一、单项选择题(共13题,每题3分,共39分)
1. 2025年9月3日,亮相抗战胜利80周年阅兵式的歼-35隐形战机采用的氮化镓涂层属于
A. 金属材料 B. 复合材料
C. 无机非金属材料 D. 有机高分子材料
【答案】C
【解析】
【详解】A.金属材料包括金属单质和合金,氮化镓()为无机化合物,不属于金属材料,A错误;
B.复合材料是由两种及以上不同性能的材料复合形成的多相材料,氮化镓为单一化合物,不属于复合材料,B错误;
C.氮化镓()是不含碳的无机化合物,属于新型无机非金属材料,C正确;
D.有机高分子材料以有机高分子为主要组分,氮化镓不含碳元素,不属于有机物,更不属于有机高分子材料,D错误;
故选C。
2. 反应可用于除去中混有的。下列说法正确的是
A. 基态Cu的电子排布式为 B. 的空间结构为正四面体
C. 为非极性分子 D. 分子中C原子为杂化
【答案】B
【解析】
【详解】A.基态为29号元素,满足洪特规则特例的全满稳定结构,电子排布式为,A错误;
B.中原子价层电子对数为,无孤电子对,空间结构为正四面体,B正确;
C.分子中原子价层电子对数为4,含2对孤电子对,空间构型为V形,正负电荷中心不重合,属于极性分子,C错误;
D.为乙炔,分子中存在碳碳三键,原子价层电子对数为2,为杂化,D错误;
故选B。
3. 丁二酮肟与反应生成鲜红色的二丁二酮肟合镍沉淀,其结构如图所示。该反应可鉴定的存在。下列说法不正确的是
A. 沸点高低: B. 半径大小:
C. 电离能大小: D. 提供空轨道,原子提供孤电子对
【答案】C
【解析】
【详解】A.CH4、NH3、H2O的相对分子质量都比较接近,但H2O在常温下呈液态,而CH4、NH3呈气态,NH3分子间能形成氢键,则沸点高低:,A正确;
B.同周期元素从左到右,原子半径依次减小,C、N、O为同周期相邻元素且从左往右排列,则半径大小:,B正确;
C.C、N、O为同周期相邻元素,但N原子的2p轨道半充满,第一电离能反常,则电离能大小:,C不正确;
D.二丁二酮肟合镍配离子中,Ni2+为中心离子,提供空轨道,N原子为配位原子,提供孤电子对,D正确;
故选C。
4. 完成下列实验所需选择的装置或仪器都正确的是
A.除去氯化钠晶体中混有的碘
B.分离中的
C.分离植物油和氯化钠溶液
D.分离出纯净的乙醇
A. A B. B C. C D. D
【答案】C
【解析】
【详解】A.氯化钠与碘单质混合物的分离应利用碘单质易升华和凝华这一特性,A错误;
B.分离中的应用蒸馏法,B错误;
C.植物油和氯化钠溶液互不相溶,分液即可达到分离的目的,C正确;
D.加热到一定温度后乙醇与水能形成共沸物而不能分离,应在蒸馏烧瓶中加入生石灰除去水,再蒸馏得到无水乙醇,D错误;
故选C。
阅读材料,完成下面小题。
N、P为第ⅤA族元素。NH3、N2H4是氮的常见氢化物,氨水与Ag+形成Ag(NH3)2OH。工业上利用NH3和CO2制取尿素[CO(NH2)2]。常温下N2H4为液体,具有很高的燃烧热(622.1 kJ·mol-1)。次磷酸(H3PO2)是一元弱酸,具有较强还原性,可将溶液中的Ag+转化为银,自身变为H3PO4,用于化学镀银。磷化镓(GaP)的结构与晶体硅类似,是第三代半导体研究的热点。
5. 下列说法正确的是
A. NH3中的键角大于NH中的键角
B. 1 mol [Ag(NH3)2]OH中有10 mol σ键
C. NH3和CO2制取尿素时C的杂化类型由sp转化为sp2
D. Ga原子基态核外电子排布式为[Ar]4s24p1
6. 下列化学反应表示正确的是
A. 向AgNO3溶液加入过量氨水:Ag++NH3·H2O=AgOH+NH
B. N2H4燃烧的热化学方程式:N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l);ΔH=-622.1 kJ·mol-1
C. H3PO2与足量的NaOH溶液反应:H3PO2+3OH-=PO+3H2O
D. H3PO2用于化学镀银:4Ag++H3PO2+2H2O=4Ag+PO+7H+
7. 下列物质结构与性质或性质与用途具有对应关系的是
A. NH3易溶于水,可作制冷剂
B. H—N的键能大于H—P,NH3的热稳定性大于PH3
C. N2H4中的N原子能与H+形成配位键,N2H4具有还原性
D. GaN硬度大,可用作半导体材料
【答案】5. C 6. B 7. B
【解析】
【5题详解】
A.的中心N原子有1对孤电子对,的中心N原子无孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥作用强于成键电子对之间的排斥作用,因此的键角小于中的键角,A错误;
B.1个中含2个配位σ键、2个内含6个N-H σ键,1个内含1个σ键,总共有9 mol σ键,并非10 mol,B错误;
C.中C的杂化类型为sp杂化,尿素中C与O形成双键、与2个N形成单键,杂化类型为杂化,即制取尿素时C的杂化类型由sp转化为,C正确;
D.Ga是31号元素,基态核外电子排布式为,选项中遗漏了3d轨道的10个电子,D错误;
故选C。
【6题详解】
A.向溶液加入过量氨水,最终生成可溶性的,不会得到AgOH沉淀,正确离子方程式为,A错误;
B.的燃烧热为,表示1 mol液态完全燃烧生成稳定产物和液态放出622.1 kJ热量,该热化学方程式书写符合要求,B正确;
C.次磷酸是一元弱酸,只能电离出1个,与足量NaOH反应的产物为,正确离子方程式为,C错误;
D.该反应生成的是弱酸,不能拆写为和,正确离子方程式为,D错误;
故选B。
【7题详解】
A.作制冷剂是因为液氨汽化时吸收大量热量,与易溶于水无对应关系,A错误;
B.分子的热稳定性与共价键键能正相关,H—N的键能大于H—P,因此的热稳定性大于,性质与性质对应关系成立,B正确;
C.具有还原性是因为N元素为-2价,易失去电子化合价升高,并非因为N原子能与形成配位键,C错误;
D.GaN可用作半导体材料是因为其具有介于导体和绝缘体之间的导电性,与硬度大无对应关系,D错误;
故选B。
8. 一种在熔融CaO中电解SiO2制备Si的实验装置如下图所示,下列说法正确的是
A. 阴极的电极反应为
B. 通入氩气的目的是防止生成的硅被氧化
C. 石墨电极可以长期使用,无需定期更换
D. 外电路每1 mol电子转移,熔融盐中就有1 mol O2-移动
【答案】B
【解析】
【详解】A.该电极反应氧原子、电荷均不守恒,正确阴极反应为,A错误;
B.化学性质稳定,可作为保护气防止高温下生成的被氧化,B正确;
C.石墨为阳极,阳极生成的会与石墨反应使其消耗,需要定期更换,C错误;
D.由阴极反应计量关系可知,外电路转移电子时对应移动,故转移电子时移动的为,D错误;
故选B。
9. 阳离子交换树脂是一种带有酸性功能基的高分子材料,能可逆交换溶液中的阳离子,交换反应如:。一种和胺类物质()去除海水中NaCl的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A. 步骤①中应向海水中先通入,后加入
B. 步骤②中常采用分液操作分离出
C. 步骤③溶液中发生的反应为
D. 该工作原理涉及复分解反应和氧化还原反应
【答案】C
【解析】
【详解】A.在水中溶解度较小,应先加入碱性的,再通入,才能生成足量,A错误;
B.是难溶性固体,分离固体和溶液应采用过滤操作,分液用于分离互不相溶的液体混合物,B错误;
C.阳离子交换树脂交换出,与电离出的反应,离子方程式为,C正确;
D.整个过程中所有元素化合价均未发生变化,仅涉及复分解、离子交换类非氧化还原反应,无氧化还原反应,D错误;
故选C。
10. 10有机物X→Y的转化可通过如下反应实现,下列说法不正确的是:
A. Y与足量酸性KMnO4溶液反应,产物中含有乙酸
B. Y中所有碳原子可能在同一平面上
C. 1 mol X最多与3 mol H2发生加成反应
D. 反应过程中有碳氢键的断裂和碳碳双键的生成
【答案】A
【解析】
【详解】A.Y中碳碳双键被酸性氧化时双键断裂,产物为、乙二酸(中间产物,会被酸性高锰酸钾氧化为二氧化碳)、丙酸,无乙酸生成,A错误;
B.Y中羰基、碳碳双键均为平面结构,碳碳单键可自由旋转,所有碳原子可通过旋转单键处于同一平面,B正确;
C.X中含1个酮羰基和1个碳碳三键,1 mol酮羰基可与1 mol 加成,1 mol碳碳三键可与2 mol 加成,共消耗3 mol ,C正确;
D.该反应为炔的异构化反应,反应过程中需断裂饱和碳上的键,同时生成碳碳双键,D正确;
故选A。
11. 某学习小组用“直接碘量法”对某工厂废气中的SO2浓度进行测定(已知废气中其他成分不参与反应)。
①将某工厂废气缓慢通入盛有足量NaOH溶液的碘量瓶(带磨口塞的锥形瓶)中,将碘量瓶在冰水浴中冷却,加入稀硫酸酸化,滴入少量淀粉溶液,使用超声振荡。待碘量瓶温度稳定后,用碘的标准溶液滴定。
②进行三次平行滴定实验,记录消耗碘的标准溶液体积,进行相关计算。
下列有关说法错误的是
A. 使用碘量瓶而不使用锥形瓶是为了减少空气对实验的影响
B. 超声振荡过程中温度显著升高,用冰水浴降温有利于SO2的测定
C. 因I2在碱性条件下会发生歧化,故需要充分酸化后再滴定
D. 滴定过程中,碘量瓶中发生反应的离子方程式:
【答案】D
【解析】
【详解】A.碘量瓶带有磨口塞可密封,能减少空气中氧化酸性条件下的对实验的干扰,A正确;
B.超声振荡温度升高会导致挥发损耗,冰水浴降温可减少损失,有利于提升测定的准确率,B正确;
C.在碱性条件下会发生歧化反应,无法与按固定计量比反应,因此需要充分酸化后再滴定,C正确;
D.滴定前已加入稀硫酸酸化,反应环境为酸性,反应物中不存在大量,正确离子方程式为,给出的离子方程式不符合反应环境,D错误;
故选D。
12. 某兴趣小组通过实验I和实验Ⅱ探究NaHSO3溶液的性质,已知:,,,,。下列说法正确的是
实验I
实验II
A. 该实验所用的NaHSO3溶液中:c(SO)>c(H2SO3)
B. I中溶液的pH增大,Ⅱ中溶液的pH减小
C. I中能发生反应:
D. Ⅱ中出现白色沉淀,发生的反应:
【答案】B
【解析】
【详解】A.该溶液,由,代入数据得,故,A错误;
B.实验I中加入显碱性的饱和溶液,消耗溶液中的,减小,增大;实验Ⅱ中与结合生成沉淀,促进的电离平衡正向移动,增大,减小,B正确;
C.由于,的酸性弱于,无法反应生成(即),给定反应不能发生,C错误;
D.是弱酸的酸式酸根,离子方程式中不能拆分为和,Ⅱ中正确反应为,D错误;
故选B。
13. 逆水煤气变换可有效实现碳中和,该变化体系中主要存在以下几个反应:
反应I:
反应Ⅱ:
副反应:
在恒压条件下,将和按照投料比进行反应,平衡时CO、的选择性[CO的选择性的选择性=]和的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法错误的是
A. 副反应的,曲线X为的选择性
B. 增大的值,可实现曲线Y由M点到N点
C. 为获得更多的,可以研发低温选择性高的催化剂
D. 高温区(),和的平衡转化率趋于相等
【答案】D
【解析】
【分析】温度升高,反应Ⅱ逆向移动,的选择性会降低,故X为的选择性;温度升高,反应I正向移动,故Z是CO的选择性,二者选择性之和为1,故Y为的转化率。
【详解】A.根据盖斯定律可知副反应=反应II-反应I,故H3=H2-H1<0;根据分析可知,X为的选择性,A正确;
B.增大的值,可提高的平衡转化率,可实现M点到N点,B正确;
C.在低温时选择性高,而且转化率大,因此可以研发低温选择性高的催化剂,可以得到更多的,C正确;
D.高温区(),主要以反应I为主,和的消耗量相同,但因为投料比为,因此和的平衡转化率不可能相等,D错误;
故选D。
二、非选择题(共4题,共61分)
14. 二氧化铈(CeO₂)是一种用途广泛的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeFCO₃)为原料制备CeO₂的一种工艺流程如图所示:
已知:①Ce4+能与F⁻结合成[CeFₓ](4−x)+,也能与结合成[CeSO4]2+;
②“萃取”时存在反应:,在硫酸体系中Ce⁴⁺能被萃取剂[(HA)2]萃取,而Ce3+不能;
③在一定条件下,Ce(Ⅳ)分别在有机层中与水层中存在形式的物质的量浓度之比是一个常数(分配系数Kd);萃取率=
(1)氧化焙烧的目的是___________。
(2)①萃取Ce元素的过程中,若Ce元素的分配系数Kd=7.5,取100 mL含Ce元素的溶液,一次性加入60 mL萃取剂,则Ce元素的萃取率为___________。(保留三位有效数字)
②“萃取”时,使用一定体积的有机溶剂,为提高Ce元素的萃取率,实验操作中可以采取的措施为___________。(写出一条)
(3)①“反萃取”中,Ce4+反应的离子方程式为:___________。
②加入H2SO4有利于“反萃取”的原因___________。
(4)“氧化”步骤中氧化剂与还原剂物质的量之比为___________。
(5)CeO2常用作玻璃工业添加剂,其立方晶胞如下图所示(晶胞边长默认为1)。
①已知M点原子的分数坐标为(0,0,0),则N点原子的分数坐标为___________。
②CeO2晶胞中与O2-的配位数为____________。
【答案】(1)氧化Ce(Ⅲ)为Ce(Ⅳ)
(2) ①. 81.8% ②. 分多次萃取
(3) ①. ②. 加入硫酸,溶液中H+浓度增大,同时Ce4+与结合成,转移至水层,促使萃取反应平衡向逆反应进行,提高了Ce的反萃取率 (4)1:2
(5) ①. ②. 4
【解析】
【分析】该流程以氟碳铈矿(主要成分为)为原料制备:首先通过氧化焙烧将+3价的Ce氧化为后续萃取所需的+4价,同时分解矿石生成;加盐酸酸浸使Ce元素转入溶液,加入萃取剂后利用可被萃取剂萃取、无法萃取的特性实现Ce与杂质的初步分离,经氟洗液洗去结合的F杂质后,向有机层加入和进行反萃取:将还原为使其脱离有机相进入水层,同时高浓度推动萃取平衡逆向移动促进反萃取完全;向含的水层加NaOH沉淀后,加入NaClO将氧化为+4价得到,最终热分解得到目标产物。
【小问1详解】
后续萃取步骤明确只有Ce4+能被萃取剂萃取,而原料CeFCO3中Ce为+3价,因此氧化焙烧的核心作用是氧化Ce(Ⅲ)为Ce(Ⅳ);
【小问2详解】
①设水层中Ce的物质的量为,有机层中Ce的物质的量为,根据分配系数定义: ,代入已知条件,,, 得, 萃取率 ;
②相同总体积的萃取剂,分多次萃取的萃取效率远高于一次性加入,可显著提升Ce元素的萃取率;
【小问3详解】
①反萃取中H2O2作为还原剂,将Ce4+还原为不能被萃取的Ce3+,自身被氧化为O2,反应方程式为;
②反萃取的萃取平衡为,增大H+浓度,同时Ce4+与结合成转移至水层,促使萃取反应平衡向逆反应进行,提高了Ce的反萃取率;
【小问4详解】
氧化步骤中NaClO为氧化剂,Cl从+1价降为-1价,每个NaClO得2e-;Ce3+为还原剂,Ce从+3价升为+4价,每个Ce3+失1e-,根据电子守恒,氧化剂与还原剂物质的量之比为1:2;
【小问5详解】
①M点为(0,0,0),晶胞边长为1,N点在右侧面心,其分数坐标为;
②CeO2为萤石型晶胞,Ce4+做面心立方最密堆积,O2-填充在全部四面体空隙中,每个O2-周围最近且等距的Ce4+共4个,因此O2-的配位数为4。
15. 化合物F是制备一种生物碱的中间体,其合成路线如下(部分反应条件已省略):
已知:①Et₃N为三乙胺[(C₂H₅)₃N],在有机合成中常作缚酸剂;
②
(1)A的官能团名称为____________。
(2)C的结构简式为____________。
(3)下列说法不正确的是 。
A. A可与水形成分子间氢键,常温时易溶于水
B. D与足量氢气加成后产物分子中含3个手性碳原子
C. E→F过程中发生了加成反应
D. F在核磁共振氢谱图中显示9种峰
(4)D→E过程中存在副产物(与化合物E互为同分异构体),其中环结构均为六元环的副产物的结构简式____________。
(5)用和CH3NH2制备,请设计合成路线(无机试剂与有机溶剂任选)____________。
【答案】(1)羧基 (2) (3)AD
(4) (5)
【解析】
【分析】A→B,羧羟基被氯原子取代;B、C发生取代反应生成D,根据B、D的结构简式以及C的分子式可以推断,C的结构简式为:;D→E:D脱去1分子水,生成E;E→F:E发生还原反应生成F。
【小问1详解】
由A的结构简式可知,A的官能团名称是羧基;
【小问2详解】
根据B和D的结构简式,以及C的分子式可以推断,C的结构简式为;
【小问3详解】
A.苯甲酸能与水分子形成分子间氢键,但该物质含有苯环,故苯甲酸微溶于水,A错误;
B.D与足量氢气加成后的产物的结构简式为,共有3个手性碳原子(在图中用*标出),B正确;
C.E→F,E发生还原反应生成F,属于加成反应,C正确;
D.F共有11种处于不同化学环境的H原子,故核磁共振氢谱有11组峰,D错误;
故答案选AD;
【小问4详解】
该同分异构体的环结构均为六元环,故非苯环六元环结构与E相似,且可以由D脱水制得,调整苯环上发生脱水反应的氢原子位置,可得到该同分异构体的结构简式为;
【小问5详解】
首先将环戊酮转化为环戊醇,再利用脱水剂将其转化为环戊烯。用强氧化剂将环戊烯氧化为1,5-戊二酸,实现将碳环转化为碳链,仿照A→B步骤,将碳链两端的羧基中的羟基取代为氯原子,两端氯原子与甲胺发生取代反应,从而得到含氮六元环,合成路线为:
16. 配合物乙二胺四乙酸铁钠(简写为NaFeY,结构如图甲所示)可以添加到酱油中作为铁强化剂,一种制备NaFeY·3H2O晶体步骤如下:
步骤Ⅰ:将FeSO4溶液与Na2CO3溶液混合,充分反应,制备FeCO3悬浊液。
步骤Ⅱ:向FeCO3悬浊液中加入30%H2O2溶液,过滤,洗涤,干燥,制备高活性Fe(OH)3。
步骤Ⅲ:将高活性Fe(OH)3溶于乙二胺四乙酸二钠(Na2H2Y)溶液中制备NaFeY·3H2O。
步骤Ⅳ:将步骤Ⅲ反应后溶液经操作X后,过滤洗涤,晾干得到产品。
(1)乙二胺四乙酸铁钠中Fe的化合价是___________。
(2)步骤Ⅰ中:将FeSO4溶液与Na2CO3溶液混合的加料方式为____________。
(3)步骤Ⅱ中:
①制备高活性Fe(OH)3的化学方程式为____________。
②若向FeSO4溶液中先加入H2O2溶液充分反应,再加入Na2CO3溶液,此方法制备高活性Fe(OH)3的缺点是____________。
(4)步骤Ⅳ中:操作X为____________。
(5)市售铁强化剂中含有NaCl、KIO3、NaFeY,其中。称取m g样品,加稀硫酸溶解后配成100 mL溶液,取出10.00 mL,加入稍过量的KI溶液,充分反应后,滴入淀粉溶液,用1 mol/L Na2S2O3标准溶液进行3次平行滴定,消耗Na2S2O3标准溶液的体积分别为9.98 mL、11.04 mL、10.02 mL。
[已知:、、;M(Fe)=56 g/mol]
①滴定终点的现象为____________。
②样品中铁元素的质量分数为____________。
【答案】(1)
(2)将溶液缓慢加入溶液中
(3) ①. ②. 生成的会催化的分解,导致的利用率降低(或消耗量增大);此外会和发生双水解反应,此方法生成的Fe(OH)3颗粒较大,活性较低,无法得到“高活性”Fe(OH)3。
(4)蒸发浓缩、冷却结晶
(5) ①. 滴入最后半滴标准溶液时,溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色 ②. (或 )
【解析】
【小问1详解】
根据图甲结构,NaFeY中Na⁺为+1价,配离子[FeY]⁻整体带一个负电荷。Y4-是乙二胺四乙酸根,Fe与Y4-结合形成[FeY]⁻,因此Fe的化合价应为+3。
【小问2详解】
Fe2+易水解生成Fe(OH)2,而水解呈碱性,若将FeSO4直接加入Na2CO3溶液中,会导致Fe2+迅速水解生成Fe(OH)2沉淀,而非FeCO3。因此,应将Na2CO3溶液缓慢加入FeSO4溶液中,以控制pH,避免Fe2+水解。同时,FeSO4溶液需过量,确保完全反应生成FeCO3。
【小问3详解】
① FeCO3被H2O2氧化为Fe(OH)3,同时生成CO2。H2O2作为氧化剂,将Fe2+氧化为Fe3+,自身被还原为H2O。反应方程式为。
② 若先将FeSO4氧化为Fe2(SO4)3,再加入Na2CO3,生成的会催化的分解,导致 的利用率降低,此外会发生双水解反应,此方法生成的Fe(OH)3颗粒较大,活性较低,无法得到“高活性”Fe(OH)3。
【小问4详解】
步骤Ⅲ中,Fe(OH)3与Na2H2Y反应生成NaFeY·3H2O,反应后需从溶液中析出晶体。由于NaFeY·3H2O是结晶水合物,不能直接蒸干,应采用蒸发浓缩、冷却结晶的方法。具体操作为将溶液蒸发浓缩至表面出现晶膜,然后冷却结晶,过滤,洗涤,晾干。
【小问5详解】
① 滴定过程中,和FeY⁻均会氧化I⁻生成I2,溶液呈蓝色。当I2被Na2S2O3完全还原后,蓝色消失。因此,滴定终点为滴入最后半滴标准溶液时,溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复。
② 首先分析三次滴定数据:9.98 mL、11.04 mL、10.02 mL,11.04 mL明显偏离,应舍去。取平均值:。根据反应方程式:,,,。设100 mL溶液中n(KIO3)=x mol,则n(NaFeY)=50x mol。10 mL溶液中:n(KIO3)=0.1x mol,生成I2为0.3x mol。n(NaFeY)=5x mol,生成Fe3+为5x mol,对应I2为2.5x mol。总I2 = 0.3x+2.5x=2.8x mol。根据,有:,,。因此100 mL溶液中n(NaFeY)=50x== mol。铁元素总质量为。样品中铁元素的质量分数为。
17. CO2资源利用具有重要意义。
(1)利用CO₂制甲烷。已知:CH4和H2的标准燃烧热分别为890.3 kJ·mol⁻¹、285.8 kJ·mol⁻¹。则CO2甲烷化反应:的____________。
(2)利用电解催化CO2制甲醚。其装置原理如图1所示。
①该装置的阴极电极反应式为____________。
②阴极同时发生多个竞争反应,通过控制电压使阴极只得到0.2 mol H2和0.6 mol CH3OCH3时,阳极收集到O2的物质的量____________。
(3)利用双金属协同催化CO2加氢制乙烯。CO2在Fe/MC或Fe−Co/MC表面反应后的催化剂样品的XRD图如图2所示。CO2在Fe−Co/MC表面催化加氢制C2H4的反应机理如图3所示。
①已知:电负性Fe为1.83、Co为1.88。使用Fe−Co/MC催化CO2加氢时,Co的引入增加了催化剂的___________(填“碱性”或“酸性”)位点。
②Fe−Co/MC催化加氢制C2H4的效果优于Fe/MC的原因是____________。
③当H2含量过高时乙烯的量会突然下降,其原因是____________。
(4)利用CO2催化重整制氢。一种CO2与CH4催化重整制取H₂的过程如图4所示。在反应管中加入CaO和催化剂,先通入CO2,待步骤Ⅰ完成后,再将CH4以一定流速通入,并控制温度为800℃,进行步骤Ⅱ。步骤Ⅱ中发生的主要反应的化学方程式为____________。
【答案】(1)
(2) ①. ②. 1.9 mol
(3) ①. 酸性 ②. 的引入形成 活性位点,与 协同,增多活性位点,促进 活化,提高生成乙烯的选择性。 ③. 氢气浓度过高,乙烯进一步加氢生成乙烷,乙烯产量下降。
(4)
【解析】
【小问1详解】
已知和的标准燃烧热分别为、。燃烧热方程式分别为:1. ,2. 。目标反应为:。根据盖斯定律,由方程式 (2) 方程式 (1) 可得:。
【小问2详解】
①在酸性电解质溶液中,在阴极得电子被还原生成二甲醚,同时伴随产氢反应。阴极的电极反应式为。
②阴极两个竞争还原:,生成,转移电子:,,生成,转移电子:。阴极总得到电子:。阳极反应:,生成 失。电解电路电子守恒:
【小问3详解】
①电负性:,吸引电子能力更强,金属上电子云密度降低,酸性位点增加。
②引入生成活性位点;双金属与协同作用,提供更多活性位点,促进活化、利于中间体转化生成,提高乙烯选择性。
③浓度过高,发生过度加氢,乙烯进一步加氢生成乙烷,乙烯产量下降。
【小问4详解】
步骤 I:,步骤 Ⅱ 通入,, 和反应,生成、、,方程式: 。
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化学试卷
(检测用时:75分钟 本卷满分:100分)
一、单项选择题(共13题,每题3分,共39分)
1. 2025年9月3日,亮相抗战胜利80周年阅兵式的歼-35隐形战机采用的氮化镓涂层属于
A. 金属材料 B. 复合材料
C. 无机非金属材料 D. 有机高分子材料
2. 反应可用于除去中混有的。下列说法正确的是
A. 基态Cu的电子排布式为 B. 的空间结构为正四面体
C. 为非极性分子 D. 分子中C原子为杂化
3. 丁二酮肟与反应生成鲜红色的二丁二酮肟合镍沉淀,其结构如图所示。该反应可鉴定的存在。下列说法不正确的是
A. 沸点高低: B. 半径大小:
C. 电离能大小: D. 提供空轨道,原子提供孤电子对
4. 完成下列实验所需选择的装置或仪器都正确的是
A.除去氯化钠晶体中混有的碘
B.分离中的
C.分离植物油和氯化钠溶液
D.分离出纯净的乙醇
A. A B. B C. C D. D
阅读材料,完成下面小题。
N、P为第ⅤA族元素。NH3、N2H4是氮的常见氢化物,氨水与Ag+形成Ag(NH3)2OH。工业上利用NH3和CO2制取尿素[CO(NH2)2]。常温下N2H4为液体,具有很高的燃烧热(622.1 kJ·mol-1)。次磷酸(H3PO2)是一元弱酸,具有较强还原性,可将溶液中的Ag+转化为银,自身变为H3PO4,用于化学镀银。磷化镓(GaP)的结构与晶体硅类似,是第三代半导体研究的热点。
5. 下列说法正确的是
A. NH3中的键角大于NH中的键角
B. 1 mol [Ag(NH3)2]OH中有10 mol σ键
C. NH3和CO2制取尿素时C的杂化类型由sp转化为sp2
D. Ga原子基态核外电子排布式为[Ar]4s24p1
6. 下列化学反应表示正确的是
A. 向AgNO3溶液加入过量氨水:Ag++NH3·H2O=AgOH+NH
B. N2H4燃烧的热化学方程式:N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l);ΔH=-622.1 kJ·mol-1
C. H3PO2与足量的NaOH溶液反应:H3PO2+3OH-=PO+3H2O
D. H3PO2用于化学镀银:4Ag++H3PO2+2H2O=4Ag+PO+7H+
7. 下列物质结构与性质或性质与用途具有对应关系的是
A. NH3易溶于水,可作制冷剂
B. H—N的键能大于H—P,NH3的热稳定性大于PH3
C. N2H4中的N原子能与H+形成配位键,N2H4具有还原性
D. GaN硬度大,可用作半导体材料
8. 一种在熔融CaO中电解SiO2制备Si的实验装置如下图所示,下列说法正确的是
A. 阴极的电极反应为
B. 通入氩气的目的是防止生成的硅被氧化
C. 石墨电极可以长期使用,无需定期更换
D. 外电路每1 mol电子转移,熔融盐中就有1 mol O2-移动
9. 阳离子交换树脂是一种带有酸性功能基的高分子材料,能可逆交换溶液中的阳离子,交换反应如:。一种和胺类物质()去除海水中NaCl的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A. 步骤①中应向海水中先通入,后加入
B. 步骤②中常采用分液操作分离出
C. 步骤③溶液中发生的反应为
D. 该工作原理涉及复分解反应和氧化还原反应
10. 10有机物X→Y的转化可通过如下反应实现,下列说法不正确的是:
A. Y与足量酸性KMnO4溶液反应,产物中含有乙酸
B. Y中所有碳原子可能在同一平面上
C. 1 mol X最多与3 mol H2发生加成反应
D. 反应过程中有碳氢键的断裂和碳碳双键的生成
11. 某学习小组用“直接碘量法”对某工厂废气中的SO2浓度进行测定(已知废气中其他成分不参与反应)。
①将某工厂废气缓慢通入盛有足量NaOH溶液的碘量瓶(带磨口塞的锥形瓶)中,将碘量瓶在冰水浴中冷却,加入稀硫酸酸化,滴入少量淀粉溶液,使用超声振荡。待碘量瓶温度稳定后,用碘的标准溶液滴定。
②进行三次平行滴定实验,记录消耗碘的标准溶液体积,进行相关计算。
下列有关说法错误的是
A. 使用碘量瓶而不使用锥形瓶是为了减少空气对实验的影响
B. 超声振荡过程中温度显著升高,用冰水浴降温有利于SO2的测定
C. 因I2在碱性条件下会发生歧化,故需要充分酸化后再滴定
D. 滴定过程中,碘量瓶中发生反应的离子方程式:
12. 某兴趣小组通过实验I和实验Ⅱ探究NaHSO3溶液的性质,已知:,,,,。下列说法正确的是
实验I
实验II
A. 该实验所用的NaHSO3溶液中:c(SO)>c(H2SO3)
B. I中溶液的pH增大,Ⅱ中溶液的pH减小
C. I中能发生反应:
D. Ⅱ中出现白色沉淀,发生的反应:
13. 逆水煤气变换可有效实现碳中和,该变化体系中主要存在以下几个反应:
反应I:
反应Ⅱ:
副反应:
在恒压条件下,将和按照投料比进行反应,平衡时CO、的选择性[CO的选择性的选择性=]和的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法错误的是
A. 副反应的,曲线X为的选择性
B. 增大的值,可实现曲线Y由M点到N点
C. 为获得更多的,可以研发低温选择性高的催化剂
D. 高温区(),和的平衡转化率趋于相等
二、非选择题(共4题,共61分)
14. 二氧化铈(CeO₂)是一种用途广泛的稀土化合物。以氟碳铈矿(主要含CeFCO₃)为原料制备CeO₂的一种工艺流程如图所示:
已知:①Ce4+能与F⁻结合成[CeFₓ](4−x)+,也能与结合成[CeSO4]2+;
②“萃取”时存在反应:,在硫酸体系中Ce⁴⁺能被萃取剂[(HA)2]萃取,而Ce3+不能;
③在一定条件下,Ce(Ⅳ)分别在有机层中与水层中存在形式的物质的量浓度之比是一个常数(分配系数Kd);萃取率=
(1)氧化焙烧的目的是___________。
(2)①萃取Ce元素的过程中,若Ce元素的分配系数Kd=7.5,取100 mL含Ce元素的溶液,一次性加入60 mL萃取剂,则Ce元素的萃取率为___________。(保留三位有效数字)
②“萃取”时,使用一定体积的有机溶剂,为提高Ce元素的萃取率,实验操作中可以采取的措施为___________。(写出一条)
(3)①“反萃取”中,Ce4+反应的离子方程式为:___________。
②加入H2SO4有利于“反萃取”的原因___________。
(4)“氧化”步骤中氧化剂与还原剂物质的量之比为___________。
(5)CeO2常用作玻璃工业添加剂,其立方晶胞如下图所示(晶胞边长默认为1)。
①已知M点原子的分数坐标为(0,0,0),则N点原子的分数坐标为___________。
②CeO2晶胞中与O2-的配位数为____________。
15. 化合物F是制备一种生物碱的中间体,其合成路线如下(部分反应条件已省略):
已知:①Et₃N为三乙胺[(C₂H₅)₃N],在有机合成中常作缚酸剂;
②
(1)A的官能团名称为____________。
(2)C的结构简式为____________。
(3)下列说法不正确的是 。
A. A可与水形成分子间氢键,常温时易溶于水
B. D与足量氢气加成后产物分子中含3个手性碳原子
C. E→F过程中发生了加成反应
D. F在核磁共振氢谱图中显示9种峰
(4)D→E过程中存在副产物(与化合物E互为同分异构体),其中环结构均为六元环的副产物的结构简式____________。
(5)用和CH3NH2制备,请设计合成路线(无机试剂与有机溶剂任选)____________。
16. 配合物乙二胺四乙酸铁钠(简写为NaFeY,结构如图甲所示)可以添加到酱油中作为铁强化剂,一种制备NaFeY·3H2O晶体步骤如下:
步骤Ⅰ:将FeSO4溶液与Na2CO3溶液混合,充分反应,制备FeCO3悬浊液。
步骤Ⅱ:向FeCO3悬浊液中加入30%H2O2溶液,过滤,洗涤,干燥,制备高活性Fe(OH)3。
步骤Ⅲ:将高活性Fe(OH)3溶于乙二胺四乙酸二钠(Na2H2Y)溶液中制备NaFeY·3H2O。
步骤Ⅳ:将步骤Ⅲ反应后溶液经操作X后,过滤洗涤,晾干得到产品。
(1)乙二胺四乙酸铁钠中Fe的化合价是___________。
(2)步骤Ⅰ中:将FeSO4溶液与Na2CO3溶液混合的加料方式为____________。
(3)步骤Ⅱ中:
①制备高活性Fe(OH)3的化学方程式为____________。
②若向FeSO4溶液中先加入H2O2溶液充分反应,再加入Na2CO3溶液,此方法制备高活性Fe(OH)3的缺点是____________。
(4)步骤Ⅳ中:操作X为____________。
(5)市售铁强化剂中含有NaCl、KIO3、NaFeY,其中。称取m g样品,加稀硫酸溶解后配成100 mL溶液,取出10.00 mL,加入稍过量的KI溶液,充分反应后,滴入淀粉溶液,用1 mol/L Na2S2O3标准溶液进行3次平行滴定,消耗Na2S2O3标准溶液的体积分别为9.98 mL、11.04 mL、10.02 mL。
[已知:、、;M(Fe)=56 g/mol]
①滴定终点的现象为____________。
②样品中铁元素的质量分数为____________。
17. CO2资源利用具有重要意义。
(1)利用CO₂制甲烷。已知:CH4和H2的标准燃烧热分别为890.3 kJ·mol⁻¹、285.8 kJ·mol⁻¹。则CO2甲烷化反应:的____________。
(2)利用电解催化CO2制甲醚。其装置原理如图1所示。
①该装置的阴极电极反应式为____________。
②阴极同时发生多个竞争反应,通过控制电压使阴极只得到0.2 mol H2和0.6 mol CH3OCH3时,阳极收集到O2的物质的量____________。
(3)利用双金属协同催化CO2加氢制乙烯。CO2在Fe/MC或Fe−Co/MC表面反应后的催化剂样品的XRD图如图2所示。CO2在Fe−Co/MC表面催化加氢制C2H4的反应机理如图3所示。
①已知:电负性Fe为1.83、Co为1.88。使用Fe−Co/MC催化CO2加氢时,Co的引入增加了催化剂的___________(填“碱性”或“酸性”)位点。
②Fe−Co/MC催化加氢制C2H4的效果优于Fe/MC的原因是____________。
③当H2含量过高时乙烯的量会突然下降,其原因是____________。
(4)利用CO2催化重整制氢。一种CO2与CH4催化重整制取H₂的过程如图4所示。在反应管中加入CaO和催化剂,先通入CO2,待步骤Ⅰ完成后,再将CH4以一定流速通入,并控制温度为800℃,进行步骤Ⅱ。步骤Ⅱ中发生的主要反应的化学方程式为____________。
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