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天津市南开区2023-2024学年高三下学期一模化学试题（含解析）
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这是一份天津市南开区2023-2024学年高三下学期一模化学试题（含解析），共19页。试卷主要包含了单选题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．2024年2月第十四届全国冬季运动会在内蒙古成功举办，运动会上许多“化学元素”发挥着重要作用。下列有关说法正确的是
A．短道速滑运动员冰刀的材质是一种特种钢，特种钢属于纯净物
B．开幕式上灿烂绽放的烟花利用了焰色试验的原理，焰色试验是化学变化
C．部分运动场馆建筑材料使用了新型碲化镉发电玻璃，碲和镉均属于过渡元素
D．运动员比赛服内层用于保暖的材料是石墨烯，石墨烯和石墨是碳元素的同素异形体
2．下列有关化学用语表示不正确的是
A．反-2-丁烯的结构简式：
B．的电子式：
C．金刚石中碳原子杂化轨道类型：
D．的VSEPR模型：
3．下列化学事实符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点的是
A．石灰乳中存在沉淀溶解平衡
B．、、K的金属性随其核外电子层数增多而增强
C．化学反应既遵守质量守恒定律，也遵守能量守恒定律
D．与浓反应产生，与稀反应产生
4．鉴别浓度均为的、、三种溶液，仅用下列一种方法可行的是
A．通入气体B．滴加饱和溶液
C．滴加溶液D．滴加溶液
5．下列实验中的颜色变化与氧化还原反应有关的是
A．通入品红溶液中，品红褪色
B．新制的氯水长期放置，溶液由黄绿色变为无色
C．将稀硫酸加入溶液中，溶液由黄色变为橙色
D．将盛满的密闭烧瓶浸入冰水中，气体红棕色变浅
6．已知反应 ，将和按一定比例通入恒温恒压的密闭容器中，反应相同时间后，的体积分数随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A．b点B．逆反应速率：
C．平衡常数值：D．反应在a、c、d点均达到平衡状态
7．下列关于水的说法不正确的是
A．是含极性键的极性分子
B．在蒸馏水中滴加浓硫酸，增大
C．水分子电离过程可表示为
D．在冰的晶体中，每个水分子周围有12个紧邻的水分子
8．下列指定反应的离子方程式书写正确的是
A．将溶液滴入溶液中：
B．溶液中通入过量的：
C．用铜作电极电解饱和食盐水：
D．碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水：
9．下列关于有机化合物M的说法正确的是
A．所有原子共平面B．分子式为
C．含三个手性碳原子D．与互为同系物
10．室温下，对于溶液，下列判断正确的是
A．加入少量水，溶液中减小
B．与溶液混合后
C．
D．溶液中水电离出的物质的量浓度为
11．工业合成尿素以和作为原料，其能量转化关系如下图：
已知 。下列有关说法正确的是
A．
B．
C．
D．过程③反应速率慢，使用合适的催化剂可减小而加快反应
12．纳米零价铁电化学法除去酸性废水中三氯乙烯、五价砷的原理如图所示。下列说法正确的是
A．是碱性氧化物
B．该酸性废水中的发生氧化反应
C．该处理过程中纳米零价铁中的铁为正极
D．在电极反应中，每生成乙烷气体（标准状况下），理论上会消耗纳米零价铁
二、解答题
13．氮是地球上极为丰富的元素。回答下列问题：
(1)氮化锂晶体中氮以存在，基态核外电子占据的最高能级共有 个原子轨道，占据该能级电子的电子云轮廓图形状为 。
(2)胸腺嘧啶是构成的一种含氮碱基，结构简式如图所示。
①其构成元素中N的第一电离能大于O的原因为 。
②其分子中键和键的数目之比为 。
③1ml胸腺嘧啶在酸性条件下发生水解反应，最多消耗 ml。
(3)和可形成离子液体，熔点低于100℃，其挥发性一般比有机溶剂 （填“大”或“小”），的空间结构为 。
(4)与形成化合物的晶胞如图所示，与同一个最近且等距的有 个。
14．科学研究表明，碘代化合物E与化合物I在催化下可以发生偶联反应，合成一种多官能团的化合物Y（），其合成路线如下：
回答下列问题：
(1)F的化学名称为 。
(2)B中官能团的名称为 。
(3)丙炔与足量酸性溶液反应生成的有机物为 。
(4)D→E的反应类型为 。
(5)G的结构简式为 。
(6)C→D的化学方程式为 。
(7)E与F在催化下也可以发生偶联反应，产物的结构简式为 。
(8)X与D互为同分异构体，且具有完全相同的官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢，其峰面积之比为3:3:2。写出2种符合上述条件的X的结构简式： 。
(9)完成以下合成路线： 。
15．钪（）是一种功能强大的稀土金属，广泛用于航天、激光、导弹等尖端科学领域。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁，还含有少量、、等杂质，从钛铁矿中提取的流程如下图：
回答下列问题：
(1)“滤渣”的主要成分是 。
(2)“酸浸”后，钛主要以的形式存在于溶液中，在一定条件下可完全水解生成，写出水解的离子方程式： 。
(3)实验室萃取装置如下图所示，仪器a的名称为 ，将萃取后的两层液体分开的操作名称为 。
(4)25℃时“调”先加氨水调节，过滤除去。再向滤液中加入氨水调节，已知，此时滤液中的浓度为 。写出检验含滤液中是否含的方法： 。
(5)“沉钪”时用到草酸，已知草酸的；，则在25℃时，的草酸溶液中 。
(6)在空气中“焙烧”时生成，该反应的化学方程式为 。
16．氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，以下是几种制取氢气的方法。回答下列问题：
Ⅰ.水煤气变换制氢：
(1)在容积不变的密闭容器中，将2.0ml与8.0ml混合加热到830℃发生上述反应，达到平衡时的转化率是80%。该反应的平衡常数 。
(2)实验发现，其他条件不变，在相同时间内，向上述体系中投入一定量的可以增大的体积分数。对比实验的结果如图所示。
①投入时，的体积分数增大的原因是 （用化学方程式表示）。
②纳米和微米相比，对应的体积分数更大的原因是 。
Ⅱ.甲醇水蒸气重整制氢：
(3)在恒温、恒容的密闭容器中发生反应，下列叙述能说明该反应达到化学平衡状态的是 （填标号）。
a.的分压不再变化 b.
c.混合气体的密度不再变化 d.混合气体的平均相对分子质量不再变化
(4)298K时，相关物质的相对能量如图所示，该反应的 。
Ⅲ.氨电解法制氢
利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(5)该装置的能量转化形式为 。
(6)电解过程中的移动方向为 （填“从左往右”或“从右往左”）。
(7)阳极的电极反应式为 。
参考答案：
1．D
【详解】A．钢是合金，特种钢属于混合物，A错误；
B．焰色反应的原理是当金属或其盐在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出，是物理变化，B错误；
C．碲是VIA族元素，是主族元素，不属于过渡元素，C错误；
D．石墨烯和石墨都是碳单质，是碳元素的同素异形体，D正确；
故选D。
2．B
【详解】A．反-2-丁烯的结构简式为：，顺反异构中反表示相同基团在双键两侧， A正确；
B．HCHO为共价化合物，故HCHO的电子式是 ，B错误；
C．金刚石中碳原子都以正四面体结构以碳碳单键和其他碳原子连接，故杂化轨道类型为sp3，C正确；
D．NH3的中心原子N原子周围的孤电子对数为1，故其VSEPR模型为，D正确；
故答案为B。
3．A
【详解】A．电解质的沉淀和溶解是对立的，当电解质的沉淀速率和溶解速率相等时，电解质建立了沉淀溶解平衡，因此，沉淀和溶解又互相统一在这个平衡体系中；石灰乳中存在着未溶解的氢氧化钙和溶解的氢氧化钙，因此，石灰乳中存在沉淀溶解平衡，这个化学事实符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点，A符合题意；
B．Li、Na、K均为第ⅠA的金属元素，其核外电子层数依次增多，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小，其失电子能力依次增强，因此，其金属性随其核外电子层数增多而增强，这个化学事实不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点，B不符合题意；
C．化学反应既遵守质量守恒定律，也遵守能量守恒定律与化学反应的本质有关，与“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点无关，故C不符合题意；
D．Cu与浓HNO3反应产生NO2，与稀HNO3反应产生NO，两个反应中Cu都是还原剂，硝酸都是氧化剂，与“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点无关，故D不符合题意
本题选A。
4．B
【详解】
A．CO2和NaClO溶液反应，但无现象，CO2和溶液反应生成白色沉淀，CO2和溶液不反应，不能鉴别，A项不选；
B．溶液和NaClO溶液不反应，溶液和溶液反应生成BaCO3白色沉淀，溶液和溶液反应生成Al(OH)3白色沉淀和，能鉴别，B项选；
C．溶液和NaClO溶液、溶液不反应，和溶液反应生成Al(OH)3白色沉淀，不能鉴别，C项不选；
D．溶液和NaClO溶液反应生成I2，和溶液、溶液不反应，不能鉴别，D项不选；
答案选B。
5．B
【详解】A．SO2气体通入品红溶液，溶液由红色变为无色说明二氧化硫具有漂白性，没有元素化合价发生变化，不属于氧化还原反应，A错误；
B．新制氯水久置后次氯酸分解转化为盐酸和氧气，最终变为稀盐酸，是氧化还原反应，B正确；
C．将稀硫酸加入溶液中，溶液由黄色变为橙色，说明平衡正向移动，不是氧化还原反应，C错误；
D．盛满NO2的密闭烧瓶浸入冰水中，红棕色变浅，发生的反应为2NO2⇌N2O4，是非氧化还原反应，D错误；
故选B。
6．C
【详解】A．正反应放热，降低温度平衡正向移动，b对应温度下氨气的平衡百分含量大于c点，则b点反应没有达到平衡状态，反应正向进行，，故A错误；
B．a点温度低、氨气的浓度小，d点温度高、氨气的浓度大，所以逆反应速率：，故B错误；
C．正反应放热，温度越高，平衡常数越小，平衡常数值：，故C正确；
D．正反应放热，降低温度平衡正向移动，a对应温度下氨气的平衡百分含量大于c点，所以反应在a点未达到平衡状态，故D错误；
选C。
7．D
【详解】A．H2O中含有氢氧极性键，空间结构为V形，属于极性分子，A正确；
B．在蒸馏水中滴加浓硫酸，浓硫酸稀释放热，溶液温度升高，水电离吸热，升温有利于电离，Kw增大，B正确；
C．水分子电离（自耦电离）过程可表示为H2O+H2O⇌H3O++OH−，C正确；
D．冰晶体中每个水分子沿着4个sp3杂化轨道的方向与周围4个水分子形成氢键，导致水分子的空间结构松散，其利用率比液态水分子的空间利用率低，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，D错误；
故选D。
8．A
【详解】A．将K3[Fe(CN)6]溶液滴入FeCl2溶液中，生成蓝色KFe[Fe(CN)6]沉淀，离子方程式正确，A正确；
B．向FeBr2溶液中通入过量Cl2，FeBr2中Fe2+和Br-都被反应完，反应比为FeBr2中的组成比，是1:2，故反应离子方程式为：2Fe2++4Br−+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl−，B错误；
C．以铜为电极电解饱和食盐水，阳极上Cu失电子生成铜离子，阴极上H2O得电子生成氢气和氢氧根离子，最终生成氢气和氢氧化铜沉淀，离子方程式为Cu+2H2OCu(OH)2↓+H2↑，C错误；
D．向碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水，铵根会与氢氧根生成氨水，氨水是弱碱不能拆，故正确离子方程式为：++Ca2++2OH-= CaCO3↓+NH3·H2O+H2O，D错误；
本题选A。
9．C
【详解】A．由题干M的结构简式可知，形成醚键的O原子和碳原子（除酮羰基的碳原子）均采用sp3杂化，故不可能所有原子共平面，A错误；
B．由题干M的结构简式可知，其分子式为C12H18O6，B错误；
C．同时连有4个互不相同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子，故M中含三个手性碳原子，如图所示：，C正确；
D．同系物是指结构相似(官能团的种类和数目分别相同)，组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，故M与(CH3)2C=O不互为同系物，D错误；
故答案为：C。
10．D
【详解】A．醋酸，温度不变，其Ka不变，加水后c(H+)减小，故增大，A错误；
B．pH=11NaOH溶液c(NaOH)=10-3ml/L，CH3COOH是弱酸，只有很少部分发生电离，故pH=3 CH3COOH溶液c(CH3COOH)远大于10-3ml/L，都为100mL等体积混合后，醋酸过量，溶液为酸性，pH<7，B错误；
C．由醋酸溶液电荷守恒，c(H+)=c(CH3COO−)+c(OH−)，故C错误；
D．醋酸抑制了水的电离，该溶液中由水电离出的 c(H+)水与溶液中氢氧根离子浓度相等，则该溶液中由水电离出的c(H+)水=c(OH-)==1.0×10−11ml⋅L−1，D正确；
答案选D。
11．C
【详解】
A．二氧化碳气体转化为液态二氧化碳是一个熵减的过程，A错误；
B．液态水变成气态水要吸热，，B错误；
C．由盖斯定律可知，①+②+③得反应2NH3(l)+CO2(g)=H2O(l)+H2NCONH2(l)，则△H=△H1+△H2+△H3=△H1+(-109.2kJ·ml-1)+(+15.5kJ·ml-1)=-103.7，则△H1=-10kJ·ml-1，C正确；
D．过程③使用合适催化剂可降低反应的活化能，但不改变反应热△H3的大小，D错误；
故选C。
12．D
【分析】
处理过程中，纳米零价铁中的Fe由0价转化为Fe2+，失去电子，发生氧化反应，做原电池负极，在酸性条件下，C2HCl3被还原为乙烷，为正极，其电极反应式为C2HCl3+5H++8e－＝C2H6↑+3Cl－，亚铁离子在酸性条件下和、SO发生氧化还原反应，其反应的离子方程式为14Fe2+++SO+14H+＝FeAsS↓+13Fe3++7H2O，完成纳米零价铁除去酸性废水中的三氯乙烯、五价砷，据此解答。
【详解】A．中含有+2价和+3价铁，不是碱性氧化物，故A错误；
B．亚铁离子在酸性条件下和、SO发生氧化还原反应，其反应的离子方程式为14Fe2+++SO+14H+＝FeAsS↓+13Fe3++7H2O，此反应中As元素、S元素均得到电子，发生还原反应，Fe2+失电子发生氧化反应，故B错误；
C．在处理三氯乙烯的过程中，纳米零价铁中的Fe由0价转化为Fe2+，失去电子，发生氧化反应，作为原电池负极，故C错误；
D．原电池的总反应为：4Fe+C2HCl3+5H+=4Fe2++C2H6↑+3Cl-，每生成标准状况下的11.2L乙烷气体，理论上会消耗2ml纳米零价铁，故D正确；
故选D。
13．(1) 3 哑铃形
(2) N的电子排布是半充满的比较稳定，电离能较高 5:1 2
(3) 小 正四面体
(4)6
【详解】（1）基态N电子排布式为1s22s22p3，得到3个电子变为基态N3-，则基态N3-电子排布式为：1s22s22p6，基态N3−核外电子占据的最高能级为2p，共有3个轨道，p能级电子的电子云轮廓图形状为哑铃形；
（2）①同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素由于相应最高能级电子排布半满，电离能更大，故N的第一电离能大于O；
②单键由1个σ键形成，双键由1个σ键和1个π键形成，则胸腺嘧啶分子中σ键和π键的比值为5:1；
③胸腺嘧啶相当于有2个酰胺基，故1ml胸腺嘧啶在酸性条件下发生水解反应，最多消耗2mlHCl；
（3）离子液体，微观粒子相互作用力为离子间相互作用力，比分子间相互作用力大，故其挥发性一般比有机溶剂小，中中心原子的价层电子对数为4，故其空间构型为正四面体；
（4）根据晶体的化学式为Cu3N，棱上为Cu+，顶点为N3-，N3-处于Cu+形成的正八面体空隙中，故与同一个N3−最近且等距的Cu+有6个。
14．(1)苯甲醛
(2)碳碳三键、氰基
(3)乙酸或
(4)加成反应
(5)
(6)
(7)
(8)、、、、、（任写两种即可）
(9)
【分析】丙炔和氯气在光照条件下发生取代反应生成A，A和NaCN发生取代反应生成B，则A为；C和乙醇发生酯化反应生成D，则D为；F和G反应生成H，则G为。
【详解】（1）由F的结构简式可知，F为苯甲醛；
（2）由B的结构简式可知，B中官能团的名称为碳碳三键、氰基；
（3）丙炔中含有碳碳三键，被足量酸性溶液氧化生成；
（4）D为，和HI反应生成E，该反应为加成反应；
（5）由分析可知，G的结构简式为；
（6）C和乙醇发生酯化反应生成D，化学方程式为；
（7）E与I在催化下可以发生偶联反应，生成Y（），由此推测，E与F在催化下发生偶联反应生成；
（8）X与D互为同分异构体，且具有完全相同官能团，则X中也会有碳碳三键、酯基，X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢，其峰面积之比为3:3:2，则符合条件的同分异构体有：、、、、、；
（9）苯甲醛和HCN在催化剂作用下发生加成反应生成，和H2在催化剂作用下发生加成反应生成，则合成路线为：。
15．(1)
(2)
(3) 分液漏斗 分液
(4) 取少量滤液于试管中，滴入12滴溶液，溶液变红色，证明含有
(5)8.4
(6)
【分析】钛铁矿的主要成分为FeTiO3，其他成分为Sc2O3、MgO、SiO2，酸浸后生成Sc3+、TiO2+、Fe3+、Mg2+，SiO2不反应，变成滤渣沉淀下来；水解过程中TiOSO4生成TiO2⋅xH2O沉淀；萃取和反萃取操作之后，酸溶之后的金属阳离子没有Mg2+，说明萃取和反萃取可以除去溶液中的Mg2+；加盐酸溶液酸溶之后主要的金属阳离子有Sc3+、TiO2+、Fe3+，向滤液中加入氨水使Fe3+、TiO2+离子转化为沉淀，过滤得到含有氢氧化铁、TiO2⋅xH2O的滤渣和含有钪离子的滤液；向滤液中加入草酸溶液，将钪离子转化为草酸钪沉淀，过滤后焙烧草酸钪得到三氧化二钪。
【详解】（1）由分析可知，钛铁矿中只有SiO2不与强酸反应，故滤渣为SiO2；
（2）由分析可知，TiOSO4水解后的产物为TiO2⋅xH2O沉淀，故水解方程式应为：TiO2++(x+1)H2O=TiO2⋅xH2O↓+2H+；
（3）仪器a的名称为分液漏斗，将萃取后的两层液体分开的操作名称为分液；
（4）已知Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10−31，，故，检验含Sc3+滤液中是否含Fe3+的方法是取少量滤液于试管中，滴入1、2滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe3+；
（5）草酸的Ka1=5.6×10−2；Ka2=1.5×10−4，，pH=3，c(H+)=10-3ml/L，故；
（6）草酸钪在空气中充分灼烧得到一种无毒气体，根据元素守恒可得无毒气体为CO2，故该反应的化学方程式为。
16．(1)1
(2) 纳米的表面积比微米的大，吸收多，导致的体积分数更大
(3)ad
(4)
(5)光能转化为电能，电能转化为化学能
(6)从右往左
(7)
【详解】（1）在容积不变的密闭容器中，将2.0ml与8.0ml混合加热到830℃发生上述反应，达到平衡时的转化率是80%。
设容器体积为VL，该反应的平衡常数；
（2）
①投入时，的体积分数增大的原因是氧化钙和二氧化碳反应生成固体碳酸钙，反应方程式为。
②纳米和微米相比，纳米的表面积比微米的大，吸收多，导致的体积分数更大。
（3）
a．的分压不再变化，说明的含量不变，反应一定达到平衡状态，故选a；
b．反应达到平衡状态时，正逆反应速率比等于系数比，，所以时，反应不平衡，故不选b；
c．反应前后气体总质量不变，容器体积不变，密度是恒量，混合气体的密度不再变化，反应不一定平衡，故不选c；
d．反应前后气体总质量不变，反应后气体物质的量增多，反应过程中混合气体的平均相对分子质量减小，混合气体的平均相对分子质量不再变化，反应一定达到平衡状态，故选d；
选ad。
（4）298K时，根据相关物质的相对能量图，生成物的总能量为-393+0=-393，反应物的总能量为-200.5-242=-442.5，该反应的-393-(-442.5)=。
（5）利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，该装置的能量转化形式为光能转化为电能，电能转化为化学能；
（6）根据图示，右侧电极放出氢气，氢离子得电子发生还原反应，右侧电极为阴极，左侧电极为阳极，所以电解过程中的移动方向为从右往左。
（7）阳极氨气失电子发生氧化反应生成氮气，电极反应式为。
一、单选题
1．2024年2月第十四届全国冬季运动会在内蒙古成功举办，运动会上许多“化学元素”发挥着重要作用。下列有关说法正确的是
A．短道速滑运动员冰刀的材质是一种特种钢，特种钢属于纯净物
B．开幕式上灿烂绽放的烟花利用了焰色试验的原理，焰色试验是化学变化
C．部分运动场馆建筑材料使用了新型碲化镉发电玻璃，碲和镉均属于过渡元素
D．运动员比赛服内层用于保暖的材料是石墨烯，石墨烯和石墨是碳元素的同素异形体
2．下列有关化学用语表示不正确的是
A．反-2-丁烯的结构简式：
B．的电子式：
C．金刚石中碳原子杂化轨道类型：
D．的VSEPR模型：
3．下列化学事实符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点的是
A．石灰乳中存在沉淀溶解平衡
B．、、K的金属性随其核外电子层数增多而增强
C．化学反应既遵守质量守恒定律，也遵守能量守恒定律
D．与浓反应产生，与稀反应产生
4．鉴别浓度均为的、、三种溶液，仅用下列一种方法可行的是
A．通入气体B．滴加饱和溶液
C．滴加溶液D．滴加溶液
5．下列实验中的颜色变化与氧化还原反应有关的是
A．通入品红溶液中，品红褪色
B．新制的氯水长期放置，溶液由黄绿色变为无色
C．将稀硫酸加入溶液中，溶液由黄色变为橙色
D．将盛满的密闭烧瓶浸入冰水中，气体红棕色变浅
6．已知反应 ，将和按一定比例通入恒温恒压的密闭容器中，反应相同时间后，的体积分数随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A．b点B．逆反应速率：
C．平衡常数值：D．反应在a、c、d点均达到平衡状态
7．下列关于水的说法不正确的是
A．是含极性键的极性分子
B．在蒸馏水中滴加浓硫酸，增大
C．水分子电离过程可表示为
D．在冰的晶体中，每个水分子周围有12个紧邻的水分子
8．下列指定反应的离子方程式书写正确的是
A．将溶液滴入溶液中：
B．溶液中通入过量的：
C．用铜作电极电解饱和食盐水：
D．碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水：
9．下列关于有机化合物M的说法正确的是
A．所有原子共平面B．分子式为
C．含三个手性碳原子D．与互为同系物
10．室温下，对于溶液，下列判断正确的是
A．加入少量水，溶液中减小
B．与溶液混合后
C．
D．溶液中水电离出的物质的量浓度为
11．工业合成尿素以和作为原料，其能量转化关系如下图：
已知 。下列有关说法正确的是
A．
B．
C．
D．过程③反应速率慢，使用合适的催化剂可减小而加快反应
12．纳米零价铁电化学法除去酸性废水中三氯乙烯、五价砷的原理如图所示。下列说法正确的是
A．是碱性氧化物
B．该酸性废水中的发生氧化反应
C．该处理过程中纳米零价铁中的铁为正极
D．在电极反应中，每生成乙烷气体（标准状况下），理论上会消耗纳米零价铁
二、解答题
13．氮是地球上极为丰富的元素。回答下列问题：
(1)氮化锂晶体中氮以存在，基态核外电子占据的最高能级共有 个原子轨道，占据该能级电子的电子云轮廓图形状为 。
(2)胸腺嘧啶是构成的一种含氮碱基，结构简式如图所示。
①其构成元素中N的第一电离能大于O的原因为 。
②其分子中键和键的数目之比为 。
③1ml胸腺嘧啶在酸性条件下发生水解反应，最多消耗 ml。
(3)和可形成离子液体，熔点低于100℃，其挥发性一般比有机溶剂 （填“大”或“小”），的空间结构为 。
(4)与形成化合物的晶胞如图所示，与同一个最近且等距的有 个。
14．科学研究表明，碘代化合物E与化合物I在催化下可以发生偶联反应，合成一种多官能团的化合物Y（），其合成路线如下：
回答下列问题：
(1)F的化学名称为 。
(2)B中官能团的名称为 。
(3)丙炔与足量酸性溶液反应生成的有机物为 。
(4)D→E的反应类型为 。
(5)G的结构简式为 。
(6)C→D的化学方程式为 。
(7)E与F在催化下也可以发生偶联反应，产物的结构简式为 。
(8)X与D互为同分异构体，且具有完全相同的官能团。X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢，其峰面积之比为3:3:2。写出2种符合上述条件的X的结构简式： 。
(9)完成以下合成路线： 。
15．钪（）是一种功能强大的稀土金属，广泛用于航天、激光、导弹等尖端科学领域。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁，还含有少量、、等杂质，从钛铁矿中提取的流程如下图：
回答下列问题：
(1)“滤渣”的主要成分是 。
(2)“酸浸”后，钛主要以的形式存在于溶液中，在一定条件下可完全水解生成，写出水解的离子方程式： 。
(3)实验室萃取装置如下图所示，仪器a的名称为 ，将萃取后的两层液体分开的操作名称为 。
(4)25℃时“调”先加氨水调节，过滤除去。再向滤液中加入氨水调节，已知，此时滤液中的浓度为 。写出检验含滤液中是否含的方法： 。
(5)“沉钪”时用到草酸，已知草酸的；，则在25℃时，的草酸溶液中 。
(6)在空气中“焙烧”时生成，该反应的化学方程式为 。
16．氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，以下是几种制取氢气的方法。回答下列问题：
Ⅰ.水煤气变换制氢：
(1)在容积不变的密闭容器中，将2.0ml与8.0ml混合加热到830℃发生上述反应，达到平衡时的转化率是80%。该反应的平衡常数 。
(2)实验发现，其他条件不变，在相同时间内，向上述体系中投入一定量的可以增大的体积分数。对比实验的结果如图所示。
①投入时，的体积分数增大的原因是 （用化学方程式表示）。
②纳米和微米相比，对应的体积分数更大的原因是 。
Ⅱ.甲醇水蒸气重整制氢：
(3)在恒温、恒容的密闭容器中发生反应，下列叙述能说明该反应达到化学平衡状态的是 （填标号）。
a.的分压不再变化 b.
c.混合气体的密度不再变化 d.混合气体的平均相对分子质量不再变化
(4)298K时，相关物质的相对能量如图所示，该反应的 。
Ⅲ.氨电解法制氢
利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(5)该装置的能量转化形式为 。
(6)电解过程中的移动方向为 （填“从左往右”或“从右往左”）。
(7)阳极的电极反应式为 。
参考答案：
1．D
【详解】A．钢是合金，特种钢属于混合物，A错误；
B．焰色反应的原理是当金属或其盐在火焰上灼烧时，原子中的电子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，但处于能量较高轨道上的电子是不稳定的，很快跃迁回能量较低的轨道，这时就将多余的能量以光的形式放出，是物理变化，B错误；
C．碲是VIA族元素，是主族元素，不属于过渡元素，C错误；
D．石墨烯和石墨都是碳单质，是碳元素的同素异形体，D正确；
故选D。
2．B
【详解】A．反-2-丁烯的结构简式为：，顺反异构中反表示相同基团在双键两侧， A正确；
B．HCHO为共价化合物，故HCHO的电子式是 ，B错误；
C．金刚石中碳原子都以正四面体结构以碳碳单键和其他碳原子连接，故杂化轨道类型为sp3，C正确；
D．NH3的中心原子N原子周围的孤电子对数为1，故其VSEPR模型为，D正确；
故答案为B。
3．A
【详解】A．电解质的沉淀和溶解是对立的，当电解质的沉淀速率和溶解速率相等时，电解质建立了沉淀溶解平衡，因此，沉淀和溶解又互相统一在这个平衡体系中；石灰乳中存在着未溶解的氢氧化钙和溶解的氢氧化钙，因此，石灰乳中存在沉淀溶解平衡，这个化学事实符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点，A符合题意；
B．Li、Na、K均为第ⅠA的金属元素，其核外电子层数依次增多，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小，其失电子能力依次增强，因此，其金属性随其核外电子层数增多而增强，这个化学事实不符合“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点，B不符合题意；
C．化学反应既遵守质量守恒定律，也遵守能量守恒定律与化学反应的本质有关，与“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点无关，故C不符合题意；
D．Cu与浓HNO3反应产生NO2，与稀HNO3反应产生NO，两个反应中Cu都是还原剂，硝酸都是氧化剂，与“事物的双方既相互对立又相互统一”的哲学观点无关，故D不符合题意
本题选A。
4．B
【详解】
A．CO2和NaClO溶液反应，但无现象，CO2和溶液反应生成白色沉淀，CO2和溶液不反应，不能鉴别，A项不选；
B．溶液和NaClO溶液不反应，溶液和溶液反应生成BaCO3白色沉淀，溶液和溶液反应生成Al(OH)3白色沉淀和，能鉴别，B项选；
C．溶液和NaClO溶液、溶液不反应，和溶液反应生成Al(OH)3白色沉淀，不能鉴别，C项不选；
D．溶液和NaClO溶液反应生成I2，和溶液、溶液不反应，不能鉴别，D项不选；
答案选B。
5．B
【详解】A．SO2气体通入品红溶液，溶液由红色变为无色说明二氧化硫具有漂白性，没有元素化合价发生变化，不属于氧化还原反应，A错误；
B．新制氯水久置后次氯酸分解转化为盐酸和氧气，最终变为稀盐酸，是氧化还原反应，B正确；
C．将稀硫酸加入溶液中，溶液由黄色变为橙色，说明平衡正向移动，不是氧化还原反应，C错误；
D．盛满NO2的密闭烧瓶浸入冰水中，红棕色变浅，发生的反应为2NO2⇌N2O4，是非氧化还原反应，D错误；
故选B。
6．C
【详解】A．正反应放热，降低温度平衡正向移动，b对应温度下氨气的平衡百分含量大于c点，则b点反应没有达到平衡状态，反应正向进行，，故A错误；
B．a点温度低、氨气的浓度小，d点温度高、氨气的浓度大，所以逆反应速率：，故B错误；
C．正反应放热，温度越高，平衡常数越小，平衡常数值：，故C正确；
D．正反应放热，降低温度平衡正向移动，a对应温度下氨气的平衡百分含量大于c点，所以反应在a点未达到平衡状态，故D错误；
选C。
7．D
【详解】A．H2O中含有氢氧极性键，空间结构为V形，属于极性分子，A正确；
B．在蒸馏水中滴加浓硫酸，浓硫酸稀释放热，溶液温度升高，水电离吸热，升温有利于电离，Kw增大，B正确；
C．水分子电离（自耦电离）过程可表示为H2O+H2O⇌H3O++OH−，C正确；
D．冰晶体中每个水分子沿着4个sp3杂化轨道的方向与周围4个水分子形成氢键，导致水分子的空间结构松散，其利用率比液态水分子的空间利用率低，故每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，D错误；
故选D。
8．A
【详解】A．将K3[Fe(CN)6]溶液滴入FeCl2溶液中，生成蓝色KFe[Fe(CN)6]沉淀，离子方程式正确，A正确；
B．向FeBr2溶液中通入过量Cl2，FeBr2中Fe2+和Br-都被反应完，反应比为FeBr2中的组成比，是1:2，故反应离子方程式为：2Fe2++4Br−+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl−，B错误；
C．以铜为电极电解饱和食盐水，阳极上Cu失电子生成铜离子，阴极上H2O得电子生成氢气和氢氧根离子，最终生成氢气和氢氧化铜沉淀，离子方程式为Cu+2H2OCu(OH)2↓+H2↑，C错误；
D．向碳酸氢铵溶液中加入足量石灰水，铵根会与氢氧根生成氨水，氨水是弱碱不能拆，故正确离子方程式为：++Ca2++2OH-= CaCO3↓+NH3·H2O+H2O，D错误；
本题选A。
9．C
【详解】A．由题干M的结构简式可知，形成醚键的O原子和碳原子（除酮羰基的碳原子）均采用sp3杂化，故不可能所有原子共平面，A错误；
B．由题干M的结构简式可知，其分子式为C12H18O6，B错误；
C．同时连有4个互不相同的原子或原子团的碳原子为手性碳原子，故M中含三个手性碳原子，如图所示：，C正确；
D．同系物是指结构相似(官能团的种类和数目分别相同)，组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，故M与(CH3)2C=O不互为同系物，D错误；
故答案为：C。
10．D
【详解】A．醋酸，温度不变，其Ka不变，加水后c(H+)减小，故增大，A错误；
B．pH=11NaOH溶液c(NaOH)=10-3ml/L，CH3COOH是弱酸，只有很少部分发生电离，故pH=3 CH3COOH溶液c(CH3COOH)远大于10-3ml/L，都为100mL等体积混合后，醋酸过量，溶液为酸性，pH<7，B错误；
C．由醋酸溶液电荷守恒，c(H+)=c(CH3COO−)+c(OH−)，故C错误；
D．醋酸抑制了水的电离，该溶液中由水电离出的 c(H+)水与溶液中氢氧根离子浓度相等，则该溶液中由水电离出的c(H+)水=c(OH-)==1.0×10−11ml⋅L−1，D正确；
答案选D。
11．C
【详解】
A．二氧化碳气体转化为液态二氧化碳是一个熵减的过程，A错误；
B．液态水变成气态水要吸热，，B错误；
C．由盖斯定律可知，①+②+③得反应2NH3(l)+CO2(g)=H2O(l)+H2NCONH2(l)，则△H=△H1+△H2+△H3=△H1+(-109.2kJ·ml-1)+(+15.5kJ·ml-1)=-103.7，则△H1=-10kJ·ml-1，C正确；
D．过程③使用合适催化剂可降低反应的活化能，但不改变反应热△H3的大小，D错误；
故选C。
12．D
【分析】
处理过程中，纳米零价铁中的Fe由0价转化为Fe2+，失去电子，发生氧化反应，做原电池负极，在酸性条件下，C2HCl3被还原为乙烷，为正极，其电极反应式为C2HCl3+5H++8e－＝C2H6↑+3Cl－，亚铁离子在酸性条件下和、SO发生氧化还原反应，其反应的离子方程式为14Fe2+++SO+14H+＝FeAsS↓+13Fe3++7H2O，完成纳米零价铁除去酸性废水中的三氯乙烯、五价砷，据此解答。
【详解】A．中含有+2价和+3价铁，不是碱性氧化物，故A错误；
B．亚铁离子在酸性条件下和、SO发生氧化还原反应，其反应的离子方程式为14Fe2+++SO+14H+＝FeAsS↓+13Fe3++7H2O，此反应中As元素、S元素均得到电子，发生还原反应，Fe2+失电子发生氧化反应，故B错误；
C．在处理三氯乙烯的过程中，纳米零价铁中的Fe由0价转化为Fe2+，失去电子，发生氧化反应，作为原电池负极，故C错误；
D．原电池的总反应为：4Fe+C2HCl3+5H+=4Fe2++C2H6↑+3Cl-，每生成标准状况下的11.2L乙烷气体，理论上会消耗2ml纳米零价铁，故D正确；
故选D。
13．(1) 3 哑铃形
(2) N的电子排布是半充满的比较稳定，电离能较高 5:1 2
(3) 小 正四面体
(4)6
【详解】（1）基态N电子排布式为1s22s22p3，得到3个电子变为基态N3-，则基态N3-电子排布式为：1s22s22p6，基态N3−核外电子占据的最高能级为2p，共有3个轨道，p能级电子的电子云轮廓图形状为哑铃形；
（2）①同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而增大，但第IIA族、第VA族元素由于相应最高能级电子排布半满，电离能更大，故N的第一电离能大于O；
②单键由1个σ键形成，双键由1个σ键和1个π键形成，则胸腺嘧啶分子中σ键和π键的比值为5:1；
③胸腺嘧啶相当于有2个酰胺基，故1ml胸腺嘧啶在酸性条件下发生水解反应，最多消耗2mlHCl；
（3）离子液体，微观粒子相互作用力为离子间相互作用力，比分子间相互作用力大，故其挥发性一般比有机溶剂小，中中心原子的价层电子对数为4，故其空间构型为正四面体；
（4）根据晶体的化学式为Cu3N，棱上为Cu+，顶点为N3-，N3-处于Cu+形成的正八面体空隙中，故与同一个N3−最近且等距的Cu+有6个。
14．(1)苯甲醛
(2)碳碳三键、氰基
(3)乙酸或
(4)加成反应
(5)
(6)
(7)
(8)、、、、、（任写两种即可）
(9)
【分析】丙炔和氯气在光照条件下发生取代反应生成A，A和NaCN发生取代反应生成B，则A为；C和乙醇发生酯化反应生成D，则D为；F和G反应生成H，则G为。
【详解】（1）由F的结构简式可知，F为苯甲醛；
（2）由B的结构简式可知，B中官能团的名称为碳碳三键、氰基；
（3）丙炔中含有碳碳三键，被足量酸性溶液氧化生成；
（4）D为，和HI反应生成E，该反应为加成反应；
（5）由分析可知，G的结构简式为；
（6）C和乙醇发生酯化反应生成D，化学方程式为；
（7）E与I在催化下可以发生偶联反应，生成Y（），由此推测，E与F在催化下发生偶联反应生成；
（8）X与D互为同分异构体，且具有完全相同官能团，则X中也会有碳碳三键、酯基，X的核磁共振氢谱显示三种不同化学环境的氢，其峰面积之比为3:3:2，则符合条件的同分异构体有：、、、、、；
（9）苯甲醛和HCN在催化剂作用下发生加成反应生成，和H2在催化剂作用下发生加成反应生成，则合成路线为：。
15．(1)
(2)
(3) 分液漏斗 分液
(4) 取少量滤液于试管中，滴入12滴溶液，溶液变红色，证明含有
(5)8.4
(6)
【分析】钛铁矿的主要成分为FeTiO3，其他成分为Sc2O3、MgO、SiO2，酸浸后生成Sc3+、TiO2+、Fe3+、Mg2+，SiO2不反应，变成滤渣沉淀下来；水解过程中TiOSO4生成TiO2⋅xH2O沉淀；萃取和反萃取操作之后，酸溶之后的金属阳离子没有Mg2+，说明萃取和反萃取可以除去溶液中的Mg2+；加盐酸溶液酸溶之后主要的金属阳离子有Sc3+、TiO2+、Fe3+，向滤液中加入氨水使Fe3+、TiO2+离子转化为沉淀，过滤得到含有氢氧化铁、TiO2⋅xH2O的滤渣和含有钪离子的滤液；向滤液中加入草酸溶液，将钪离子转化为草酸钪沉淀，过滤后焙烧草酸钪得到三氧化二钪。
【详解】（1）由分析可知，钛铁矿中只有SiO2不与强酸反应，故滤渣为SiO2；
（2）由分析可知，TiOSO4水解后的产物为TiO2⋅xH2O沉淀，故水解方程式应为：TiO2++(x+1)H2O=TiO2⋅xH2O↓+2H+；
（3）仪器a的名称为分液漏斗，将萃取后的两层液体分开的操作名称为分液；
（4）已知Ksp[Sc(OH)3]=9.0×10−31，，故，检验含Sc3+滤液中是否含Fe3+的方法是取少量滤液于试管中，滴入1、2滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe3+；
（5）草酸的Ka1=5.6×10−2；Ka2=1.5×10−4，，pH=3，c(H+)=10-3ml/L，故；
（6）草酸钪在空气中充分灼烧得到一种无毒气体，根据元素守恒可得无毒气体为CO2，故该反应的化学方程式为。
16．(1)1
(2) 纳米的表面积比微米的大，吸收多，导致的体积分数更大
(3)ad
(4)
(5)光能转化为电能，电能转化为化学能
(6)从右往左
(7)
【详解】（1）在容积不变的密闭容器中，将2.0ml与8.0ml混合加热到830℃发生上述反应，达到平衡时的转化率是80%。
设容器体积为VL，该反应的平衡常数；
（2）
①投入时，的体积分数增大的原因是氧化钙和二氧化碳反应生成固体碳酸钙，反应方程式为。
②纳米和微米相比，纳米的表面积比微米的大，吸收多，导致的体积分数更大。
（3）
a．的分压不再变化，说明的含量不变，反应一定达到平衡状态，故选a；
b．反应达到平衡状态时，正逆反应速率比等于系数比，，所以时，反应不平衡，故不选b；
c．反应前后气体总质量不变，容器体积不变，密度是恒量，混合气体的密度不再变化，反应不一定平衡，故不选c；
d．反应前后气体总质量不变，反应后气体物质的量增多，反应过程中混合气体的平均相对分子质量减小，混合气体的平均相对分子质量不再变化，反应一定达到平衡状态，故选d；
选ad。
（4）298K时，根据相关物质的相对能量图，生成物的总能量为-393+0=-393，反应物的总能量为-200.5-242=-442.5，该反应的-393-(-442.5)=。
（5）利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，该装置的能量转化形式为光能转化为电能，电能转化为化学能；
（6）根据图示，右侧电极放出氢气，氢离子得电子发生还原反应，右侧电极为阴极，左侧电极为阳极，所以电解过程中的移动方向为从右往左。
（7）阳极氨气失电子发生氧化反应生成氮气，电极反应式为。
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