江苏省苏州市2024届高三上学期1月期末学业质量阳光指标调研化学
展开注意事项:
1.本试卷分为单项选择题和非选择题两部分,试卷满分100分。考试时间75分钟。
2.将选择题答案填涂在答题卡的对应位置上,非选择题的答案写在答题卡的指定栏目内。
可能用到的相对原子质量:H1C12N14O16S32K39Ti48Mn55Fe56
一、单项选择题:共13题,每题3分,共39分。每题只有一个选项最符合题意。
1.2023年杭州亚运会主火炬燃料使用的甲醇是由H2和烟气中捕集的CO2合成,称为“零碳甲醇”。下列说法正确的是
A.CO2与甲醇均属于有机物B.CO2转化为甲醇发生还原反应
C.零碳甲醇燃烧不产生CO2D.零碳甲醇燃烧吸收热量
2.氯碱工业的原理为2NaCl+2H2O通电2NaOH+H2↑+Cl2↑。下列说法正确的是
A.H2O的电子式为B.H2为极性分子
C.Cl−与Na+具有相同的电子层结构D.NaOH中含离子键和共价键
3.下列制取、净化Cl2、验证其氧化性并进行尾气吸收的装置和原理能达到实验目的的是
A.B.
C.D.
4.太阳能电池可由Si、GaP、GaAs等半导体材料构成。有关元素在元素周期表中的位置如图所示,下列说法正确的是
A.原子半径:rGa
阅读下列材料,完成5~7题:
含锂物质在能源方面有重要应用。锂在氧气中燃烧与Mg相似,其燃烧热为 299kJ⋅ml−1。锂与氮气反应得到的Li3N可用作储氨材料。锂-空气电池是一种二次电池,放电时主要产物为Li2O2,充电时阴极产物易形成固态枝晶,导致电池短路。目前应用广泛的是锂离子电池,例如,磷酸铁锂电池充电时锂离子由LiFePO4电极迁移至石墨电极形成LiCx,LiFePO4的前体FePO4可由 NH4H2PO4、FeSO4、H2O2在pH=2的条件下反应制得。
5.下列说法正确的是
A.Li2O2中存在Li与O2的强烈相互作用
B.锂-空气电池充电时形成枝晶的物质属于离子晶体
C.Fe2+的基态核外电子排布式为[Ar]3d54s1
D.PO43−原子轨道的杂化类型为sp3
6.下列化学反应表示正确的是
A.Li3N的水解:Li3N+3H2O=3LiOH+NH3↑
B.锂燃烧的热化学方程式:2Lis+O2g=Li2O2sΔH=299kJ⋅ml−1
C.锂-空气电池充电的阳极反应:O22−+2e−=2O2−
D.制备FePO4的离子方程式:2H2PO4−+2Fe2++2OH−+H2O2=2FePO4↓+4H2O
7.下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是
A.Mg有强还原性,可用于钢铁的电化学防护
B.LiOH可溶于水,可用作宇宙飞船中CO2吸收剂
C.石墨晶体层间存在范德华力,石墨易导电
D.H2O2是极性分子,H2O2有强氧化性
8.硫及其化合物的转化形态丰富。下列说法正确的是
A.用氨水吸收烟气中SO2的物质转化:NH3⋅H2O过量SO2NH42SO3O2NH42SO4
B.工业制硫酸过程中的物质转化:FeS2O2高温SO3H2OH2SO4
C.用Na2SO3溶液还原酸性废液中I2的反应:SO32−+I2=SO42−+2I−
D.饱和Na2CO3溶液分批浸取重晶石:CO32−+BaSO4s⇌BaCO3s+SO42−
9.压强0.7MPa、温度370∘C,化合物WS2催化反应H2S+CH3OH=H2O+CH3SH用于制备甲硫醇。下列说法正确的是
A.该反应的平衡常数K=cCH3SHcCH3OH⋅cH2SB.过程Ⅰ存在反应物吸附,S−H键没有断裂
C.图中“”代表S原子D.若用CH3OD代替CH3OH,则生成CH3SD
10.一种药物中间体的部分合成路线如下。下列说法正确的是
A.1mlX含有3ml碳氧σ键B.X、Y、Z均易溶于水
C.1mlZ最多能与1mlNaOH反应D.X→Y→Z的反应类型均为取代反应
11.室温下,探究0.1ml⋅L−1Na2SO3溶液的性质,下列实验方案能达到探究目的是
12.用含少量Ca2+、Mg2+的CCl2溶液制备CO的过程如图所示。已知:室温下,KspMgF2=5×10−11,KspCaF2=5×10−9,KaHF=6.3×10−4,KbNH3⋅H2O=1.8×10−5。
下列说法正确的是
A.0.1ml⋅L−1NH4F溶液呈酸性,且cNH4+
C.0.1ml⋅L−1NH42C2O4溶液中:cNH4+>2cC2O42−+2cHC2O4−+2cH2C2O4
D.若将流程中 NH42C2O4换成 Na2C2O4,则制得的CO纯度更高
13.CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应:
CH4g+CO2g=2H2g+2COgΔH=247.1kJ⋅ml−1
H2g+CO2g=H2Og+COgΔH=41.2kJ⋅ml−1
在恒压、反应物起始物质的量比nCH4:nCO2=1:1条件下,CH4和 CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是
A.曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化
B.工业上为提高H2和CO的产率,需要研发低温下的高效催化剂
C.高于900K时,随着温度升高,平衡体系中nCOnH2逐渐减小
D.恒压、800K、nCH4:nCO2=1:1条件下,反应至CH4转化率达到 X点的值,延长反应时间,CH4转化率能达到Y点的值
二、非选择题:共4题,共61分。
14.(15分) NOx燃煤电站产生的主要大气污染物之一。以CuO−CeO2为活性物质、γ−Al2O3为载体的催化剂,可用于烟气中NOx脱除。
Ⅰ.将吸附有Cu2+、Ce3+的AlOH3胶体煅烧可制得CuO−CeO2/γ−Al2O3催化剂。
已知:AlOH3胶粒表面带正电荷。
(1)异丙醇铝Al[OCHCH32]3加入到75∘C中,充分搅拌可生成AlOH3胶体。
①生成AlOH3胶体的化学方程式为 。
②AlOH3胶体中,两分子AlOH3以配位键聚合成含四元环的二聚分子。该二聚分子结构式为 。
(2)将AlOH3胶体与CuCl2、CeCl3溶液混合,静置、过滤、洗涤、煅烧制得催化剂。
①与CuCl2、CeCl3溶液混合前,须在AlOH3胶体中加入一定量NaOH溶液的目的是 。
②“煅烧”制得催化剂的过程中固体的质量先减小后增大,固体质量增加的原因是 。
Ⅱ.将模拟烟气(主要成分为NO、NH3、O2)匀速通过装有催化剂的反应管,NH3和NO反应机理可表示为(ads表示吸附态)。
(3)负载不同含量CeO2的催化剂对NO的脱除率随温度的变化如图所示。
①130∼200∘C温度范围内,随着温度的升高,NO脱除率均迅速增大原因是 。
②催化剂的催化效率与反应物在载体表面的吸附和活性物质表面的反应有关。温度高于400∘C,使用催化剂B的NO脱除率明显低于催化剂A,其原因是 。
(4)实验测得温度升高出口处N2O含量增大,已知NH3与O2在该催化剂下很难反应生成N2O,N2O含量增大的原因是 (用化学方程式表示)。
15.(15分)二氢荆芥内酯(H)可用作驱虫剂,其人工合成路线如下:
(1)D中官能团的名称为 。
(2)化合物G中sp3、sp2杂化的碳原子数目之比为 。
(3)化合物B的结构简式为 。
(4)写出同时满足下列条件的H的一种同分异构体的结构简式: 。
分子中含苯环,但与FeCl3溶液不显色;核磁共振氢谱有5组峰;铜作催化剂加热条件下与O2反应生成一元醛。
(5)写出以CH3CH=CH2和为原料制备
的合成路线流程图(无机试剂和有机溶剂任用,合成路线流程示例见本题题干)。
16.(15分)工业上利用高钛炉渣(主要成分为TiO2、CaTiO3及SiO2、Fe2O3等)制备TiO2。
已知:①TiO2、Fe2O3在高温下与NaOH反应生成Na2TiO3、NaFeO2,弱碱性条件下Na2TiO3、NaFeO2水解会生成TiOOH2、FeOH3沉淀;
②TiOOH2难溶于稀酸或稀碱,可以溶解在浓酸或浓碱中;
③Fe3+水解能力显著强于Fe2+,FeOH3容易吸附沉淀。
Ⅰ.硫酸法制备TiO2
(1)焙烧、浸取
①“焙烧”时可将CaTiO3转化为TiOSO4,该反应的化学方程式为 。
②酸浸渣的主要成分为 。
(2)沸腾水解
①水解反应TiO2++2H2O=TiOOH2↓+2H+的平衡常数K= 。
(已知:该温度下Kw=1×10−12,Ksp[TiOOH2]=1×10−29)
②其他条件不变,初始溶液pH对含Fe3+的TiO2+溶液水解率的影响如图所示,pH在1.7∼1.8范围内,随着pH增大,TiO2+水解率下降的原因是 。
(3)产品中TiO2的纯度测定
准确称取0.2000g样品,加入适量浓硫酸,加热至样品完全溶解,冷却后用水稀释,冷却至室温后再加入铝片将TiO2+还原为Ti3+,用0.1000ml⋅L−1NH4FeSO42溶液滴定至终点,平行滴定3次,平均消耗NH4FeSO42溶液18.00mL。计算样品中TiO2的纯度(已知:Ti3+可将Fe3+还原为Fe2+)。
Ⅱ.碱法制备TiO2
高钛炉渣与NaOH固体混合灼烧,冷却后加水浸出后得到含大量FeOH3的TiOOH2固体,请补充完整制取高纯TiO2的实验方案:将浸出后的固体置于容器中, ,将TiOOH2煅烧得TiO2(实验中须使用的试剂:稀H2SO4、Ti2SO43溶液、KSCN溶液、BaCl2溶液)。
17.(16分)尿素 [CONH22]是常用的化肥与工业原料,其生产与应用有着重要的意义。
(1)尿素生产一般控制在 180200∘C,15∼25MPa下进行,主要涉及下列反应:
反应1 2NH3g+CO2g=NH2COONH4lΔH=−100.4kJ⋅ml−1
反应2 NH2COONH4l=CONH22l+H2OlΔH=27.6kJ⋅ml−1
反应 2NH3g+CO2g=CONH22l+H2Ol的ΔH= 。
(2)NH2COONH4具有强还原性,生产尿素过程中,常通入适量氧气防止镍制容器表面的金属钝化膜NiO被破坏。
①NH2COONH4与NiO反应产生N2的化学方程式为 。
②生产时通入的CO2气体中常混有少量H2S。有氧气存在的条件下,H2S腐蚀反应容器的速率会更快,其原因是 。
(3)尿素在结晶过程中主要副反应是尿素发生脱氨反应。其反应历程如下:
①在缩二脲的结构式()中圈出电子云密度最小的氢原子。
②在尿素结晶过程中,反应3可视为处于平衡状态。实验表明,在合成尿素的体系中,NH3的浓度越高,缩二脲生成速率越慢,其原因是 。
(4)含结晶水的Ni3BO32晶体表面存在结构“−Ni|OH−Ni|OH−”,用加热后的 Ni3BO32晶体作催化剂,以CO2、N2为原料,电解KHCO3溶液可获得尿素。
①生成尿素的电极方程式为 。
②加热后的Ni3BO32晶体表面会产生LA位点,LA位点与LB位点共同形成 FLP位点,其催化机理(部分)如图所示。实验表明,在150∘C下加热 Ni3BO32晶体得到的催化剂催化效果最好,温度过高或过低催化效果会降低的原因是 。
③电解质溶液中若存在SCN−极大地降低催化剂的活性,原因是 。选项
探究目的
实验方案
A
溶液中是否含有SO42−
向2mLNa2SO3溶液中滴加几滴稀有硝酸酸化,再滴加BaNO32溶液,观察沉淀生成情况
B
SO32−是否溶解
向2mLNa2SO3溶液中滴加2mL0.1ml⋅L−1MgCl2溶液,观察沉淀生成情况
C
SO32−是否有还原性
向2mLNa2SO3溶液中滴加5~6滴酸性KMnO4溶液,观察溶液颜色变化
D
SO32−是否有氧化性
向2mLNa2SO3溶液中滴加几滴Na2S溶液,观察沉淀生成情况
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