2021-2022学年河南省实验中学高三上学期期末考试化学试题含解析

这是一份2021-2022学年河南省实验中学高三上学期期末考试化学试题含解析，共16页。试卷主要包含了单选题，实验题，工业流程题，原理综合题等内容，欢迎下载使用。

河南省实验中学2021-2022学年高三上学期期末考试化学试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题
1．化学与生产生活密切相关，下列有关说法错误的是
A．“血液透析”和“静电除尘”利用了胶体的不同性质
B．在食品袋中放入盛有硅胶和铁粉的透气小袋，可防止食物受潮、氧化
C．陶瓷、水泥和石英玻璃都属于硅酸盐产品
D．开发全降解CO2塑料，可缓解日益严重的白色污染
【答案】C
【详解】A．静电除尘利用的是胶体的电泳、血液透析利用的是胶体的渗析，选项A正确；
B．硅胶有吸水性，在食品袋中放入盛有硅胶的透气小袋，可防止食物受潮变质，铁粉有抗氧化性，可防止食物氧化，选项B正确；
C．石英为二氧化硅，不属于硅酸盐产品，选项C错误；
D．开发二氧化碳制成的全降解塑料，可以缓解日益严重的“白色污染”，选项D正确。
答案选C。
2．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．78g Na2O2 固体中含有的离子数之和为3NA
B．标准状况下22.4LCl2 通入足量水中，反应中转移的电子数为NA
C．18 g D2O所含有的质子数、电子数均为10NA
D．pH =1的醋酸溶液中含有的H+数目为0.1NA
【答案】A
【详解】A．依据n=计算物质的量==0.1mol，结合过氧化钠是钠离子和过氧根离子构成，固体中阴、阳离子数之和为0.3NA，选项A正确；
B．标况下22.4L氯气的物质的量为1mol，1mol氯气溶于水，只有部分氯气与水反应生成氯化氢和次氯酸，反应转移的电子小于1mol，转移的电子数小于NA，选项B错误；
C．D2O的摩尔质量是20g/mol，18 g D2O为0.9 mol，所含有的质子数、电子数均为0.9NA，选项C错误；
D．没有给定体积，无法确定H+数目，选项D错误。
答案选A。
3．某有机物的结构如下图所示，下列关于该有机物的说法正确的是

A．该有机物催化加氢后的分子式为C10H18O
B．分子中环上的碳原子可能在同一平面内部
C．1mol该有机物能与1mol NaOH反应
D．该有机物中碳原子上的氢原子的一氯代物的同分异构体有7 种( 不考虑立体异构)
【答案】D
【详解】A、根据结构简式确定分子式为C10H18O，分子中含有一个碳碳双键，催化加氢后的分子式为C10H20O，选项A错误；
B、分子中的环不是苯环，存在烷基结构，根据甲烷的正四面体结构可知，分子中环上的碳原子不可能在同一平面，选项B错误；
C、分子中不含酚羟基、羧基、酯基等，分子中含1个醇羟基，没有能与 NaOH反应的官能团，选项C错误；
D、，该有机物中红圈中的两个甲基上的氢等效，分子中碳原子上有7种不同化学环境下的氢，碳原子上氢原子的一氯代物的同分异构体有7 种，选项D正确。
答案选D。
【点睛】本题考查有机物的结构、性质，注意多官能团有机物中各官能团的结构决定其化学性质。分子中的六元环不是苯环，分子中含有碳碳双键、羟基，由此判断解答。
4．短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，X 与Y、Z、W不在同一周期，Y最外层电子数是次外层电子数的3倍，W与Y同主族，Z是地壳中含量最多的金属元素。下列说法正确的是（     ）
A．Y的单质的氧化性比W的弱
B．原子半径：r(X)< r(Y)< r(W)< r(Z)
C．化合物X2Y和Z2Y3，含有相同类型的化学键
D．元素Y、Z形成的化合物熔点高，不能用电解法制备其中的金属单质
【答案】B
【分析】短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大， Y最外层电子数是次外层电子数的3倍，则Y为氧元素，W与Y同主族，则W为硫元素；Z是地壳中含量最多的金属元素，Z为铝元素，X 与Y、Z、W不在同一周期，X为氢元素。
【详解】A．同主族元素从上而下非金属性减弱，单质的氧化性减弱，则Y的单质的氧化性比W的强，选项A错误；
B．氢原子半径最小，同周期元素的原子从左到右逐渐减小，同主族元素从上而下原子半径增大，则原子半径：r(X)< r(Y)< r(W)< r(Z)，选项B正确；
C．化合物H2O和Al2O3，含有化学键分别为共价键和离子键，类型不相同，选项C错误；
D．元素Y、Z形成的化合物Al2O3熔点高，能用电解法制备金属单质铝，选项D错误；
答案选B。
5．通过下列实验操作及现象，不能得出相应结论的是
选项
实验操作和现象
结论
A
向滴有酚酞的Na2CO3溶液中加入BaCl2溶液，生成白色沉淀，红色褪去
Na2CO3溶液中存在水解平衡
B
将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶，瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生
CO2具有氧化性
C
向等物质的量浓度的NaCl、Na2CrO4混合溶液中加入2滴AgNO3溶液，只生成白色沉淀
Ksp(AgCl)＜Ksp(Ag2 CrO4)
D
将H2O2滴入酸性FeCl2溶液中，溶液先变黄色，再滴加H2O2溶液中产生大量气泡
Fe2+既表现还原性，又表现催化作用

A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【详解】A．Na2CO3溶液水解显碱性，遇酚酞变红，加BaCl2溶液，水解平衡逆向移动，碱性减弱，则证明Na2CO3溶液中存在水解平衡，A正确；
B．瓶内有黑色颗粒产生，说明生成C，发生反应是4Na+CO22Na2O+C，CO2中C的化合价降低，因此CO2作氧化剂，被还原，B正确；
C．在等浓度NaCl和Na2CrO4混合溶液中加入2滴AgNO3溶液，只生成白色沉淀，说明先生成氯化银沉淀，则Ksp(AgCl)＜Ksp(Ag2CrO4)，C正确；
D．将H2O2滴入酸性FeCl2溶液中，溶液先变黄色，说明H2O2氧化Fe2+生成Fe3+，Fe2+表现还原性，再滴加H2O2溶液中产生大量气泡，说明Fe3+催化H2O2分解生成氧气，D错误。答案选D。
6．已知反应：CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一定压强下，按W=向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度T、W的关系，图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是

A．图甲中W2＞1
B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数
C．温度为T1，W=2时，Cl2的转化率为50%
D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强增大
【答案】C
【详解】A．在其它条件不变时，增大反应物Cl2的浓度，化学平衡正向移动，可以使更多丙烯反应变为生成物，最终达到平衡时丙烯的体积分数减小，由于丙烯的含量：W2＜W1，W1=1，所以W2＞1，A正确；
B．根据图甲可知：在W不变时，升高温度，丙烯的平衡含量增大，说明升高温度，化学平衡逆向移动，正反应的化学平衡常数减小，则正反应为放热反应，△H＜0。化学平衡常数只与温度有关。升高温度，化学平衡逆向移动，正反应平衡常数减小，正反应平衡常数与逆反应平衡常数互为倒数，则逆反应化学平衡常数随温度的升高而增大，所以在图乙中A线表示逆反应的平衡常数，B线表示正反应的平衡常数，B正确；
C．当温度为T1，W=2时，K=1，在反应开始时n(丙烯)=1 mol，n(Cl2)=2 mol，假设反应过程中丙烯反应消耗量为x，则平衡时：n(丙烯)=(1-x) mol，n(Cl2)=(2-x) mol，n(CH2=CH-CH2Cl)=n(HCl)=x mol，假设容器的容积为V，则K=，解得x=mol，所以氯气的转化率为，C错误；
D．在恒容绝热装置中进行上述反应，容器温度升高，反应前后气体的物质的量不变，则压强增大，D正确；
7．室温时，配制一组c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝0.10mol·L－1的H2A和NaOH的混合溶液，溶液中部分微粒的物质的量浓度随pH的变化曲线如图所示。下列说法中正确的是（    ）

A．在c(Na＋)＝0.10mol·L－1的溶液中：c(A2－)－c(H＋)＝c(H2A)－c(OH－)
B．pH＝4的溶液中：c(HA－)＝c(H2A)＋c(A2－)
C．pH＝7的溶液中：c(Na＋)＝c(A2－)＋c(HA－)
D．Ka1(H2A)的数量级为10－5
【答案】A
【详解】A. 根据物料守恒， c(Na＋)＝0.10mol·L－1的溶液，溶质是Na HA，根据质子守恒c(A2－)－c(H＋)＝c(H2A)－c(OH－)，故A正确；
B. c(H2A)＋c(HA－)＋c(A2－)＝0.10mol·L－1，根据图示，pH＝4的溶液中，c(HA－)大于0.05mol·L－1，所以c(H2A)＋c(A2－)小于0.05 mol·L－1，故B错误；
C. 根据电荷守恒c(Na＋)+ c(H＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)+ c(OH－)，所以pH＝7的溶液中c(Na＋)＝2c(A2－)＋c(HA－)，故C错误；
D.根据图象，c(H2A)=c(HA－)时，pH=3.3， Ka1(H2A)=10-3.3，数量级为10－4，故D错误；
故答案选A。
【点睛】本题考查弱电解质的电离，侧重考查学生的图象分析能力和计算能力，注意把握图象的曲线的变化意义，把握数据的处理的技巧。

二、实验题
8．氮化镓(GaN)被称为第三代半导体材料，其应用已经取得了突破性的进展。
已知：（i）氮化镓性质稳定，不与水、酸反应，只在加热时溶于浓碱。
（ii）NiCl2溶液在加热时，先转化为Ni(OH)2，后分解为NiO。
（iii）制备氮化镓的反应为：2Ga+2NH32GaN+3H2
某学校化学兴趣小组实验室制备氮化镓，设计实验装置如图所示：

设计实验步骤如下：
①滴加几滴NiCl2溶液润湿金属镓粉末，置于反应器内。
②先通入一段时间后的H2，再加热。
③停止通氢气，改通入氨气，继续加热一段时间。
④停止加热，继续通入氨气,直至冷却。
⑤将反应器内的固体转移到盛有盐酸的烧杯中，充分反应过滤、洗涤、干燥。
（1）仪器X中的试剂是___________，仪器Y的名称是__________________。
（2）指出该套装置中存在一处明显的错误是________________________。
（3）步骤①中选择NiCl2溶液，不选择氧化镍的原因是____________________。
a.增大接触面积，加快化学反应速率
b.使镍能均匀附着在镓粉的表面，提高催化效率
c.为了能更好形成原电池，加快反应速率
（4）步骤③中制备氮化镓，则判断该反应接近完成时观察到的现象是____________________。
（5）请写出步骤⑤中检验产品氮化镓固体洗涤干净的操作________________________。
（6）镓元素与铝同族，其性质与铝类似，请写出氮化镓溶于热NaOH溶液的离子方程式：______________________。
【答案】     浓氨水     球形干燥管     装置F中会产生倒吸     ab     装置F中几乎不再产生气泡     取最后的一次洗涤液于试管中，滴加AgNO3溶液，若无白色沉淀，则证明产品氮化镓固体已洗涤干净     GaN+OH-+H2OGaO2-+NH3↑
【详解】（1）根据题中信息可知，装置A制取氢气，装置C制取氨气，不需要加热条件液体与固体作用制氨气，则仪器X中的试剂是浓氨水，仪器Y的名称是球形干燥管；
（2）因过量的氨气进入装置F与浓硫酸反应，装置F中会产生倒吸；
（3）步骤①中选择NiCl2 溶液，NiCl2 溶液在加热时，先转化为Ni(OH)2，后分解为NiO，增大接触面积，加快化学反应速率；使镍能均匀附着在镓粉的表面，提高催化效率；答案选ab；
（4）步骤③中制备氮化镓，反应为：2Ga+2NH32GaN+3H2，氨气极易溶于水，氢气不溶于水，则判断该反应接近完成时观察到的现象是装置F中几乎不再产生气泡；
（5）步骤⑤中检验产品氮化镓固体洗涤干净的操作：取最后的一次洗涤液于试管中，滴加AgNO3溶液，若无白色沉淀，则证明产品氮化镓固体已洗涤干净；
（6）镓元素与铝同族，其性质与铝类似，铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑，则氮化镓溶于热NaOH溶液的离子方程式为：GaN＋OH-+H2OGaO2-+NH3↑。
9．某课外化学兴趣小组设计两组实验，研究KI 的性质。
Ⅰ.研究KI与FeCl3的反应，设计方案如下：

（1）请用离子方程式表示上述实验现象所得的结论___________________。
（2）小组成员经过讨论，认为还有必要做补充FeCl2溶液与碘水的实验，则该实验操作和相应现象是_____________________。   
Ⅱ.为了研究KBrO3容液与KI溶液的反应。该小组查阅资料，得知氧化性强弱顺序为：>>Br2>Fe3+，并设计如下装置。电极均为碳电极，盐桥这的电解质为硫酸钾，在右池这加入加入100mL 0.6mol/L KI溶液及少许淀粉溶液，左池中加入足量的稀硫酸，再通过滴定管逐渐滴加0.1mol/L KBrO3溶液，观察到以下现象：当滴加KBrO3溶液时，电流计的指针发生偏转，同时右电池的溶液变蓝，在连续滴加KBrO3溶液时，发现滴加过程中有一段时间电流计的指针不再偏转，再继续滴加，发现电流计的指针又开始偏转，同时右池溶液蓝色逐渐变浅。

（3）当开始滴加KBrO3溶液时，右池中的电极反应式__________________。
（4）在不发生偏转的这段时间里，滴加的KBrO3溶液的体积为___________mL。
（5）当电流计的指针重新发生偏转时，左池中的电极反应式为_______________________。
（6）利用上述电化学装置，可以进行氧化还原反应的滴定，则判断其反应达到滴定终点方法
是___________________。称量10.0g绿矾(FeSO4·7H2O) 固体溶于水，加入到上述装置的右池中，左池中先加入适量的稀硫酸，若终点时消耗0.25mol/ L KBrO3溶液20.00mL，则 绿 矾的 质 量 分 数 为__________________。
【答案】     2Fe3++2I－2Fe2++I2     取FeCl2溶液于试管中，加入KSCN溶液，无现象，再加入碘水，溶液变红     2I－-2e－=I2     10.00     2+12H++10e－＝Br2+6H2O     电流计的指针停止偏转     83.4%
【详解】（1）KI与FeCl3的反应后的溶液滴加淀粉，溶液变蓝说明溶液中含有碘单质，滴加KSCN溶液时溶液变红，说明溶液中含有Fe3+，该反应为可逆反应，用离子方程式表示上述实验现象所得的结论：2Fe3++2I－2Fe2++I2；
（2）小组成员经过讨论，认为还有必要做补充FeCl2溶液与碘水的实验，则该实验操作和相应现象是：取FeCl2溶液于试管中，加入KSCN溶液，无现象，再加入碘水，溶液变红；
（3）当开始滴加KBrO3 溶液时，右池中溶液还是以KI为主，I－失电子产生I2，电极反应式为：2I－-2e－=I2；
（4）根据反应6H++6I－+=3I2+Br-+3H2O，则在不发生偏转的这段时间里，滴加的KBrO3溶液的物质的量n=0.1L0.6mol/L=0.001mol，体积V==0.01L=10mL；
（5）当电流计的指针重新发生偏转时，左池中得电子产生Br2，电极反应式为：2+12H++10e－=Br2+6H2O；
（6）利用上述电化学装置，可以进行氧化还原反应的滴定，则判断其反应达到滴定终点时氧化还原反应完成，电流计的指针停止偏转；根据反应6Fe2+++6H+=6Fe3++Br-+3H2O；可得：n(Fe2+)=0.02L0.25mol/L6=0.03mol，则 绿 矾的 质 量 分 数 为=83.4%。
【点睛】本题考查氧化还原反应及原电池原理，必须根据氧化性强弱：>>Br2>Fe3+，分析原电池中放电粒子的顺序，从而判断电极反应式，根据电极反应进行计算，算出溶液中离子浓度，从而得解。

三、工业流程题
10．某工业废液主要成分为SiO2、FeO、Fe2O3、Al2O3等，为综合利用，对其进行如下处理，制备Al2O3及(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O。

相关数据如下：
Kb(NH3·H2O)
1.8×10-5
溶解度/g
10℃
30℃
50℃
Ksp[A1(OH)3]
1.3×10-33
(NH4)2SO4
73.0
78.0
84.5
Ksp[Fe(OH)2]
8.0×10-16
FeSO4·7H2O
40.0
60.0

Ksp[Fe(OH)3]
4.0×10-38
|(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O
18.1
24.5
31.3

(1)酸浸过程中产生的滤渣的主要成分是_______________。
(2)滤液①中加入铁粉的作用是__________________。
(3)已知加入氨水前，溶液中H+、Fe2+、Al3+的浓度分别为0.02 mol/L、0.16mol/L、0.04mol/L，加入氨水后，溶液的体积刚好增加1倍。为防止Fe2+产生沉淀，则溶液中的pH不能超过_______，此时溶液中n(NH3·H2O)∶n()≤_____________；若调节溶液pH为5，则溶液中所有离子的物质的量浓度由大到小排列的顺序是_________________。
(4)由滤液②制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O 晶体时，为防止有(NH4)2SO4或FeSO4晶体析出，须先向滤液②中加入适量的______________，再蒸发浓缩、__________、过滤、__________、干燥。
【答案】(1)SiO2
(2)将溶液中的Fe3+还原成Fe2+，使调节pH时只沉淀Al3+
(3)     7     1∶180     c()＞c(Fe2+)＞c()＞c(H+)＞c(Al3+)＞c(OH－)
(4)     (NH4)2SO4     冷却结晶     洗涤

【解析】（1）
SiO2不溶液于硫酸，故酸浸过程中产生的滤渣的主要成分是SiO2；
（2）
滤液①中加入铁粉的作用是将溶液中的Fe3+还原成Fe2+，使调节pH时只沉淀Al3+；
（3）
Ksp[Fe(OH)2]=c(Fe2+)c2(OH－)=×c2(OH-)= 8.0×10-16，则c(OH-)= 1.0×10-7mol/L，c(H+)= 1.0×10-7 mol/L，为防止Fe2+产生沉淀，则溶液中的pH不能超过7； Kb(NH3·H2O)===1.8×10-5，故c()∶c(NH3·H2O)=180∶1，此时溶液中n(NH3·H2O)∶n()≤1∶180；若调节溶液pH为5，则溶液中c(H+)= 1.0×10-5 mol/L，c(OH－)= 1.0×10-9mol/L，Al3+沉淀完全，c(Al3+) ≤1.0×10-5mol/L，已知加入氨水前，溶液中H+、Fe2+、Al3+的浓度分别为0.02 mol/L、0.16mol/L、0.04mol/L，c() =+=0.07mol/L，c()==0.1125mol/L，c(Fe2+)=0.08mol/L，故所有离子的物质的量浓度由大到小排列的顺序是：c()＞c(Fe2+)＞c()＞c(H+)＞c(Al3+)＞c(OH－)；
（4）
由滤液②制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O 晶体时，为防止有(NH4)2SO4或FeSO4晶体析出，须先向滤液②中加入适量的(NH4)2SO4，再蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

四、原理综合题
11．中科院一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。

物质
燃烧热（kJ/mol）
氢气
285．8
甲烷
890．3
乙烯
1411．5

（1）已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式_________。
（2）在400℃时，向1L的恒容反应器中充入1mol CH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0 %。则在该温度下，其平衡常数K=_______。按化学平衡移动原理，在图(a)中画出该反应的平衡转化率与温度及压强(p1>p2)的关系曲线。_______________________
（3）在制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g)C2H6(g) +H2(g)。在常温下，向体积为1L的恒容反应器中充入1molCH4，然后不断升高温度，得到图(b)。
①在200℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因是_________________________。
②在600℃后，乙烯的体积分数减少的主要原因是__________________________。

（4）工业上常采用除杂效率高的吸收-电解联合法，除去天然气中的杂质气体H2S，并转化为可回收利用的单质硫，其装置如下图所示。

通电前，先通入一段时间含H2S的甲烷气，使部分NaOH吸收H2S转化为Na2S，再接通电源，继续通入含杂质的甲烷气，并控制好通气速率。装置中右端碳棒为_________极，左端碳棒上的电极反应为_________________________，右池中的c(NaOH)：c(Na2S)______________ (填“增大”、“基本不变”或“减小)。
【答案】     2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)  ΔH＝＋202.5 kJ/mol     0.25          在200 ℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快     在600 ℃后，乙烯开始分解为碳和氢气     阳     2H2O＋2e-＝2OH－＋H2↑或2H+＋2e-＝H2↑     基本不变
【详解】（1）根据燃烧热数据表可得：①H2(g)+ O2(g)=H2O(l)  ΔH1＝-285.8kJ/mol；②CH4(g) + 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH2＝-890. 3kJ/mol； ③C2H4(g) + 3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH3＝-1411.0kJ/mol；根据盖斯定律，由②×2-③-①×2得反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)  ΔH＝ΔH2×2-ΔH3-ΔH1×2=-890.3kJ/mol×2-（-1411.0kJ/mol）-（-285.8kJ/mol）×2=＋202.2 kJ/mol；
（2）在 400℃时，向1L的恒容反应器中充入1mol CH4，发生反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)，测得平衡混和气体中C2H4的体积分数为20.0%。设甲烷的转化率为x，则：
2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)
起始浓度（mol/L）   1           0      0
改变浓度（mol/L）   x                 x
平衡浓度（mol/L）  1-x                x
相同条件下，气体的物质的量之比等于体积之比，则=20.0%，解得x=0.5，K==0.25；按化学平衡移动原理，该反应正反应为气体体积增大的吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡转化率增大，增大压强，平衡逆向移动，平衡转化率减小，对应图中曲线为(p1>p2)：；
（3）①根据图中曲线可知，在200 ℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快，测出乙烷的量比乙烯多；
②在600 ℃后，乙烯开始分解为碳和氢气，乙烯的体积分数减少；
（4）装置中右端硫离子失电子转化为硫单质，硫元素被氧化，则右端碳棒为阳极，左端碳棒为阴极产生氢气，阴极的电极反应为：2H2O＋2e-＝2OH－＋H2↑；因接通电源，继续通入含杂质的甲烷气，并控制好通气速率。故右池中的c(NaOH)：c(Na2S)基本不变。