上海市虹口区2023-2024学年高三上学期12月一模化学试卷（含答案）

这是一份上海市虹口区2023-2024学年高三上学期12月一模化学试卷（含答案），共13页。试卷主要包含了12， B， A， C， 太阳能光伏发电，电解水等内容，欢迎下载使用。

2023.12
考生注意：
1．本试卷满分100分，考试时间60分钟。
2．本考试设试卷和答题纸两部分，试卷包括试题与答题要求，所有答案必须涂（选择题）或写（非选择题）在答题纸上，做在试卷上一律不得分。
3．答题前，考生务必在答题纸上用水笔清楚填写姓名、准考证号，并将核对后的条形码贴在指定位置上。
4．本试题的选择题，没有特别注明，为单选题，只有一个正确选项；若注明双选，有两个正确选项；若注明不定项，有1~2个正确选项，多选、错选不得分，漏选得一半分。
相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 S-32
一、利用太阳能从水中获取氢气（本题共20分）
水是清洁、可持续的氢能来源。利用太阳能从水中获取氢气符合可持续发展的理念。
“太阳能直接热分解水制氢”通过集中阳光产生2000 K以上高温，促使H2O分解为H2和O2；若温度进一步升高至5000 K，H2与O2会分解为气态原子。
1．H2O分解过程中断裂的化学键属于________。
离子键 B．极性共价键 C．非极性共价键
2．在相同条件下，同时存在如下两个过程：
ⅰ．2H(g) + O(g) = H2O(g)ⅱ．H2(g) + O2(g) = H2O(g)
比较下列量的相对大小（均从选项中选择）：①放出热量_______；②反应速率________。
ⅰ＞ⅱB．ⅰ＝ⅱC．ⅰ＜ⅱ
“太阳能光催化分解水制氢”原理可以表示为：SO32-(aq) + H2O(l)SO42-(aq) + H2(g)。
3．已知SO3呈平面正三角形结构，推测SO32-的立体构型为______。
平面正三角形B. 正四面体型C. 三角锥型
能说明氯的非金属性比硫强的事实是________。
溶解性：HCl＞H2SB. 氧化性：HClO＞H2SO3
C. 热稳定性：HCl＞H2SD. 酸性：HCl＞H2S
5．H2O与H2S结构相似，但H2O的沸点高于H2S，原因是____________________________。
6．反应开始一段时间后，取出一定量溶液，写出检验溶液中SO42-的操作方法：
________________________________________________________________________。
“太阳能热化学循环制氢”是将太阳能转化成化学能，通过多个化学过程产生H2。如常见的铁氧化物循环制氢过程如图所示。
7．写出反应Ⅰ的化学方程式：__________________________；若该反应生成标准状况下5.6 L氢气，转移电子数目为_____________。
8．科学家想要用组成相似的钴氧化物（C3O4/CO）代替铁氧化物进行循环制氢。查阅资料
发现，使用钴氧化物后反应Ⅰ和反应Ⅱ的ΔH-TΔS值随温度T变化如图所示。
结合图像判断能否用钴氧化物代替铁氧化物进行热化学循环制氢？若可行，举出采用钴氧化物的一个优势；若不可行，说明理由。
____________________________________________________________________
9．除了上述“直接热分解”、“光催化分解”和“热化学循环”外，请再设计一种利用太阳能从水中获取氢气的方法：________________________________（简述即可，不必展开）。
二、纳米氧化亚铜（本题共20分）
纳米氧化亚铜(Cu2O)粒径在1~100 nm之间，是一种重要的无机化工原料，在涂料、有色玻璃和催化剂领域有着广泛的应用。
10．29Cu在元素周期表中的位置是第四周期______族；
基态铜原子的价电子排布式为_______。
3d84s2B. 3d94s2C. 3d104s1D. 3d104s2
在普通玻璃中加入纳米Cu2O可制成红色玻璃。用光束照射该玻璃，在垂直方向上可以观
察到_________。
Cu2O属于离子晶体，晶体结构如图所示。图中●表示的微粒是_______。
CuB. Cu+C. Cu2+D. O2-
Cu2O溶于浓氨水中形成无色的[Cu(NH3)2]+，该无色溶液接触空气会很快变成深蓝色。
13．[Cu(NH3)2]+中NH3的N原子提供_______，与中心离子形成_______。
空轨道、离子键B．孤电子对、离子键
C．空轨道、配位键D．孤电子对、配位键
14．已知NH3分子中H-N-H键角为107°，则[Cu(NH3)2]+中H-N-H键角_________。
大于107° B．小于107° C．等于107° D．等于120°
15．无色溶液在空气中变色的原因可表示为：
[Cu(NH3)2]+ + NH3·H2O + ______ = [Cu(NH3)4]2+ + ________ + H2O
完成并配平上述离子方程式（化学计量数若为1可不写）。
纳米Cu2O的制备方法有多种，常见的有还原法、电解法等。
还原法以葡萄糖作为主要原料。能用葡萄糖制备Cu2O是因为其分子中含有_______（填
官能团名称），制备时除了葡萄糖溶液与硫酸铜溶液外，还需要________（填试剂名称）。
17．电解法制备Cu2O的装置如图所示，电解过程中阳极依次发生反应：
① Cu - e- + Cl- = CuCl
② CuCl(s) + OH-(aq) = CuOH(s) + Cl-(aq)
③ 2CuOH = Cu2O + H2O
阴极的电极反应式为_________________________；
该法制备Cu2O的总反应可以表示为：___________________________________________。
三、重要的氮肥----尿素的合成（本题共19分）
尿素[CO(NH2)2]是一种重要的氮肥。工业上以CO2和NH3为原料合成尿素，在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
反应Ⅰ：2NH3(g) + CO2(g)H2NCOONH4(s) (氨基甲酸铵) ΔH1= -272 kJ·ml−1
反应Ⅱ：H2NCOONH4(s) CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH2= +138kJ·ml−1
总反应III：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH3
18．CO2的电子式为___________；1 ml CO(NH2)2中含有_____ml π键。
19．反应I的熵变ΔS______0(填“>”“=”或“<”)，反应III的ΔH3 = 。
20．下列关于尿素合成的说法正确的是________（不定项）
A．及时分离出尿素可促使反应Ⅱ向正反应方向移动
B．从合成塔出来的混合气体分离出水蒸气后可以循环使用
C．保持容积不变，充入惰性气体增大压强，可提高总反应III的反应速率
D．保持压强不变，降低氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]可提高反应I中NH3的平衡转化率
研究反应Ⅰ的逆反应对提高尿素产率有重要意义。某研究学习小组把一定量的氨基甲酸铵固体放入容积为2 L的密闭容器中，在T℃下分解：NH2COONH4(s)2NH3(g) + CO2(g)，t1时达到化学平衡。c(CO2)随时间t变化曲线如图所示。
21．可以判断该分解反应已经达到平衡的是___________（双选）
A．混合气体的平均摩尔质量不变 B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氨气的体积分数不变
22．T℃时，该反应的化学平衡常数K的值为__________。
23．在0～t1时间内该化学反应速率v (NH3) = ____________________。
24．若其他条件不变，t2时将容器体积压缩到1L，t3时达到新的平衡。请在图中画出t2～t4时间内c(CO2)随时间t变化的曲线。
四、祛痰药溴己新的合成（本题共20分）
溴己新（I）又称必嗽平，常用作祛痰药。可通过下列路线合成：
25．有机物A（甲苯）可以通过煤的干馏获得。下列有关说法正确的是________
A．煤的干馏属于物理变化
B．甲苯分子中的所有原子都在同一平面上
C．甲苯分子中碳原子的杂化方式有sp2和sp3两种
D．甲苯及其同系物都能使酸性高锰酸钾溶液褪色
26．写出B的名称：____________；E的结构简式： 。
27. 反应②与反应⑥的反应类型分别为___________。
A. 取代、取代B. 氧化、加成C. 氧化、还原D. 氧化、取代
28．反应①所需的试剂是 ；该反应还能生成B的多种同分异构体，写出其中核磁共振氢谱波峰数目最少的结构简式 。
29．写出反应③的反应式： 。
30．请写出满足下列条件的F的同分异构体的结构简式：______________（任写一种）。
i．含有氨基与羧基； ⅱ．苯环上只有一个取代基 ⅲ．分子中含有两个手性碳原子
31．请写出以和为原料制备的合成路线。
五、三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备（本题共21分）
三草酸合铁（Ⅲ）酸钾（K3[Fe(C2O4)3]·3H2O）是一种经典的光敏剂，也是制备负载型活性铁催化剂的主要原料。用废铁屑（含少量Al2O3、Fe2O3）先制备草酸亚铁，然后再制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾。
Ⅰ．制备草酸亚铁
已知：部分氢氧化物沉淀时溶液的pH如下表：
32．加入过量废铁屑的主要目的是____________（双选）。
A．提高铁的利用率B．除去溶液中的Fe3+
C．防止Fe2+被氧化D．抑制Fe2+的水解
33．加入少量Na2CO3后，混合溶液pH范围应调控在_______。
A．3.2以下 B．3.2~3.4 C．4.4~7.5D．7.5以上
34．写出反应Ⅱ的离子方程式：____________________________________。
35．关于K2C2O4溶液中有关离子浓度的说法正确的是_______（不定项）。
A．[K+] + [H+] = 2[C2O42-] + [HC2O4-] + [OH-]
B．2[K+] = [C2O42-] + [HC2O4-] + [H2C2O4]
C．[HC2O4-] + [H2C2O4] + [H+] = [OH-]
D．对溶液进行稀释，[C2O42-]与[HC2O4-]的比值变小
Ⅱ．制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾
步骤一：在草酸亚铁固体中，加入饱和K2C2O4溶液；
步骤二：保持恒温40℃，边搅拌边缓慢加入3% H2O2溶液，直至氧化完全；
步骤三：将溶液加热至沸，加入饱和H2C2O4溶液，溶液转为绿色，获得三草酸合铁（Ⅲ）酸钾溶液。
36．从步骤三所得溶液获得三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体的操作依次为水浴浓缩、_______、______，然后用乙醇淋洗。
37．步骤二使用H2O2做氧化剂，其优点是__________________；滴加H2O2时需保持恒温40℃，
原因是______________________、_______________________。
三草酸合铁（Ⅲ）酸钾溶液中存在如下过程：[Fe(C2O4)3]3-(aq)Fe3+(aq) + C2O42-(aq)，某同学想检验C2O42-的存在，结合CaC2O4属于难溶电解质的特点，他向三草酸合铁（Ⅲ）酸钾溶液中加入CaCl2溶液，并未看到有沉淀生成。从平衡角度解释上述现象。
__________________________________________________________________________
Ⅲ．三草酸合铁（Ⅲ）酸钾含量测定
测定三草酸合铁（Ⅲ）酸钾样品纯度的方法如下：
称取样品0.2415 g，放入250 mL锥形瓶中，加入25 mL水和5 mL 1 ml·L-1 H2SO4，用0.0200 ml·L-1 KMnO4标准溶液滴定至终点，反应原理为：
2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2↑ + 8H2O
39．确认滴定终点的操作是____________________________________________________。
40．若最终消耗KMnO4标准溶液23.19 mL，则样品纯度为__________（精确到0.1%）。
（已知K3[Fe(C2O4)3]•3H2O的摩尔质量为491 g·ml-1）
参考答案
一、利用太阳能从水中获取氢气（20分）
1. B（2分）
2. A（1分）；A（1分）
3. C（2分）
4. C（2分）
5. 水分子之间有氢键，所以熔沸点高。（2分）
6. 先加足量稀盐酸酸化，再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，证明含有SO42-（2分）
7. 3FeO + H2O(g)Fe3O4 + H2（2分)； 0.5NA（2分）
8. 使用C3O4/CO体系时，反应Ⅰ的ΔH-TΔS始终大于0，不能自发进行，无法实现循环，故不能代替（2分）
9. 太阳能光伏发电，电解水（2分）
二、纳米氧化亚铜（20分）
11族（或ⅠB族）（2分）；C（2分）
出现一条光亮的通路（出现丁达尔现象）（2分）
B（2分）
D（2分）
A（2分）
4、8、O2、4、4OH-、6（2分）
醛基（1分）；氢氧化钠浓溶液（1分）
2H2O + 2e- = 2OH- + H2 （2分）；
2Cu + H2OCu2O + H2↑（2分，条件1分）
三、重要的氮肥----尿素的合成（19分）
18. （2分） 1 （2分）
19. < （ 2分） −134kJ·ml−1 （2分）
20. BD (3分)
21. BC(2分)
22. 0.0005 (2分)
23. 0.10/t1 ml·L－1·s－1 (2分)
24. (2分)
四、祛痰药溴己新的合成(20分)
C (2分)
邻硝基甲苯（2-硝基甲苯）(2分) (2分)
D(2分)
28. 浓硫酸、浓硝酸 (2分) (2分)
29. (2分)
30.（2分）
31. （4分）
三草酸合铁（Ⅲ）酸钾的制备（21分）
BC （2分）
C （2分）
Fe2+ + C2O42- + 2H2O = FeC2O4•2H2O↓ （2分）
AD （3分）
冷却结晶、过滤 （2分）
绿色环保无污染；温度低，反应慢；温度高，H2O2会分解； （3分）
Ca2+ + C2O42-CaC2O4(s)，三草酸合铁（Ⅲ）酸钾解离出的C2O42-浓度很低，溶液中[Ca2+][C2O42-]＜Ksp(CaC2O4)，故不能产生沉淀。 （3分）
加入最后半滴高锰酸钾标准溶液，溶液由绿色变为浅紫色，且30s内不褪色 （2分）
78.6% （2分）
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
开始沉淀
2.3
7.5
3.4
完全沉淀
3.2
9.7
4.4