2024届山西高三第二次学业质量评价理科综合试题-高中化学（含解析）

这是一份2024届山西高三第二次学业质量评价理科综合试题-高中化学（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．中国航天领域取得的成就举世瞩目，下列有关说法正确的是
A．火箭存储器使用石墨烯属于烯烃，可以发生加成反应
B．火箭所用的新型材料Si3N4隔热层熔点高、难氧化
C．硬铝因强度大、密度小，熔点高于纯铝，故用于航天材料
D．空间站使用了砷化镓太阳能电池，其中砷化镓属于金属材料
2．“不对称有机催化-Sai反应”一直是科研的热点，其反应原理为：
(已知：i-Pr为异丙基的缩写)，下列说法错误的是
A．有机物1中所有原子不可能共平面
B．有机物3含手性碳原子，具有不对称性
C．有机物4中i-Pr基团上的二氯代物有4种
D．有机物3转化为4是取代反应
3．ATP是三磷酸腺苷的缩写，结构如图所示。下列说法正确的是
A．分子中有4种原子采用sp3杂化B．分子内不能形成氢键
C．基态原子中未成对电子数最多的是OD．原子半径大小：P>O>N>C
4．可充电“Na-Cu2-xSe”电池具有导电率高、成本低等优点，可与锂电池相媲美。其工作原理如图所示。
已知：充、放电过程中存在如下转化，充、放电过程中晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法错误的是
A．电流方向：M→用电器→N→钠离子交换膜→M
B．b为放电反应，正极反应为：
C．充电时，若两极质量变化差为46g，则电路中转移1ml电子
D．Na2Se晶胞中Se的原子坐标，若①为(0，0，0)，则②为()
5．下列实验操作或装置能达到实验目的的是
A．AB．BC．CD．D
6．“CO2加氢制CH3OH”以铜基催化剂可在低温常压下实现，其反应历程如图所示(吸附在催化剂表面上的粒子用标注)。下列说法正确的是
A．CO2、H2O和CH3OH均为极性分子
B．反应涉及极性键与非极性键的断裂和生成
C．CO2中C、H2O中O和CH3OH中C所对应的键角依次减小
D．
7．室温下，的CuCl2溶液中因氯化络合反应存在Cu2+、CuCl+、CuCl2、、多种含铜的微粒，实验测得Cu元素的各物种分布系数(平衡时某物种的浓度占各物种浓度之和的分数)与Cl-平衡浓度关系如图所示：
已知：
K1
K2=0.5

K4
K5=1/3

下列说法错误的是
A．当c(Cl-)=3.2ml/L时，
B．P点CuCl2的浓度大约为
C．P点Cu2+的氯化络合转化率大约为45%
D．K1=1.5、
二、解答题
8．纳米氧化锌具有荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等许多特殊的性质，属于一种高功能精细化无机产品。化工上可以利用废弃的锌镍电池废料(主要含有Zn、Ni和少量的Fe、Al)制备纳米氧化锌，其生产流程如图所示：
回答下列问题：
(1)“酸浸”操作中，试剂X一般选用H2SO4溶液不选用HNO3溶液的理由是 。
(2)试剂Y宜选取 (填标号)，滤渣a的成分为 (填写化学式)；加入试剂Y后仍需要继续加热，目的是 。
①NH3·H2O ②ZnO ③CuO ④Mg(OH)2 ⑤ZnCO3
(3)不宜选取酸性高锰酸钾溶液检测滤液中是否含有Fe2+的原因： (用离子方程式表示)。
(4)萃取达到平衡时，样品在萃取剂和水中的物质的量浓度比大于70，该萃取剂称为高效萃取剂。上述萃取操作过程，若在50ml的水溶液样品中用10ml萃取剂萃取，萃取后溶液中残留的样品浓度为原溶液的，通过计算和文字说明萃取剂是否为高效催化剂： 。
(5)“沉锌”中需加入碳酸氢铵，可使溶液中的锌离子转化为碱式碳酸锌【Zn(OH)2·ZnCO3】，碳酸氢铵中所含元素对应的四种基态原子，其第一电离能大小顺序为 ；的空间结构为 ；写出“沉锌”过程中的离子方程式： 。
9．叠氮化钠(NaN3)是一种重要的化学分析试剂，已知NaN3无色无味，微溶于醇、易溶于水，在40℃以上会发生分解。实验室模仿工业“亚硝酸甲酯-水合肼法”制备NaN3，装置如图所示，基本操作如下：
步骤1：浓硫酸滴加到NaNO2的甲醇溶液中，加热；
步骤2：生成的亚硝酸甲酯(CH3ONO)蒸气通入到水合肼(N2H4·H2O)的烧碱溶液中，通过电磁加热器加热，生成叠氮化钠；
步骤3：减压蒸馏，回收甲醇；
步骤4：蒸馏后所得母液，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到叠氮化钠。
回答下列问题：
(1)仪器a的名称为 ；写出装置A中生成CH3ONO的化学方程式： 。
(2)写出装置B中生成NaN3的化学方程式： 。
(3)装置B反应结束后需采用减压蒸馏回收甲醇，不宜直接蒸馏的原因是 ；减压蒸馏中使用毛细管的优点是 。
(4)量气法可有效测定产品的纯度，装置如图所示。
向mg样品中滴加足量的次氯酸钠碱性溶液(杂质不参与生成气体的反应)，测得生成标准状况下VmlN2.该实验使用恒压滴液漏斗的优点是 ；反应结束后水准管中液面会高于量气管，此时需要将水准管慢慢向下移动，则量气管中的液面会 (填“上移”“下移”或“不移动”)，该产品的纯度(质量分数)为 (用含m、V的表达式表示)。
10．Sabatier反应是CO2和H2在一定的温度、压强和适宜的催化剂等条件下发生反应生成甲烷和水。其反应经过如下两个过程：
i．
ii．
回答下列问题：
(1)若在恒温恒容的密闭容器中充入1 ml CO2、1mlH2，仅发生Sabatier反应。下列说法能够说明达到平衡状态的是 (填字母)；试写出1条能够提高CH4产率的措施： 。
a．混合气体的平均相对分子质量不变
b．CO2的物质的量分数不变
c．混合气体的密度不变
d．生成CO2的速率等于生成CH4的速率
(2)在T℃、10L恒容容器中投入5 ml CO2、5mlH2，在催化剂作用下发生反应i、ii．达到平衡时测得体系中含有a ml CH4、b ml H2，则此时含有CO2、CO、H2O的物质的量分别为 ml、 ml、 ml(分别用含a、b的表达式表示)。
(3)研究得出Ni/La2O3催化作用下Sabatier反应的正反应的活化能为249.8kJ·ml-1，则Sabatier反应的逆反应的活化能为 kJ·ml-1。
(4)某恒容密闭容器中，H2与CO2的投料比为4：1，发生如下反应：①、②。
①CO2的平衡转化率随压强、温度的变化分别为下图表示，CO2的平衡转化率随温度升高先减小后增大的原因是 。
②350℃、0.1Mpa时，CO2的转化率和甲烷的选择性均为90%，则反应的压强平衡常数为 (写出计算式即可)。
③CH4的生成速率方程为，则υ(CH4)= (选择性，用含κ的式子表示，单位可忽略，写出计算式即可)。
11．有机物G的结构简式为，G是合成药物奥美拉挫的重要中间体，实验室可以通过如下合成路线合成G。
回答下列问题：
(1)下列关于G的说法正确的有 (填字母)。
a．易溶于水
b．能发生银镜反应
c．酸性、碱性环境下均能够发生水解反应
d．既能发生加成反应也能发生取代反应
(2)苯转化为A的反应条件与试剂是 ；写出B所含有的官能团名称 。
(3)C→D、D→E的反应类型分别是 。
(4)X能够与烧碱溶液反应，化学方程式为 。
(5)写出符合下列条件的D的同分异构体的结构简式： 。
①能够与FeCl3发生显色反应②苯环上一溴代物仅有2种
(6)以甲苯为有机原料(无机试剂任选)合成，设计其合成路线 。
选项
A
B
D
实验操作与装置
实验目的
除去HCl气体中的Cl2
苯萃取溴水中溴并从下口放出溴的苯溶液
实验室纯化工业乙酸乙酯
用标准高锰酸钾溶液测定盐酸酸化的FeCl2溶液中Fe2+的含量
参考答案：
1．B
【详解】A．火箭存储器使用石墨烯属于无机非金属材料，A错误；
B．火箭所用的新型材料Si3N4隔热层熔点高、难氧化，属于高温结构陶瓷，属于新型无机非金属材料，B正确；
C．硬铝因强度大、密度小，熔点低于纯铝，C错误；
D．砷化镓不是金属材料，D错误；
故选B。
2．C
【详解】A．有机物1中含有甲基，不可能所有原子共平面，A正确；
B．有机物3含手性碳原子，如图，具有不对称性，B正确；
C．根据分析可知，i-Pr（）基团上的二氯代物有3种，都在同一个甲基上，分别在两个甲基上，在一个甲基和一个氢上，C错误；
D．根据基团之间的转化特点，可以得出有机物3转化为4是取代反应，D正确；
故选C。
3．A
【详解】A．分子中P原子和饱和的C原子、N原子、O原子均为sp3杂化，故A正确；
B．氢键表示为（X、Y均为电负性大的元素），分子中含有羟基和氨基，可形成分子内氢键，故B错误；
C．O的基态原子中未成对电子数为2，N、P的基态原子中未成对电子数为3，故C错误；
D．电子层数越多，半径越大，电子层数相同时，核电荷数越多，半径越小，原子半径大小：P> C >N >O，故D错误；
故选A。
4．D
【分析】由题意可知，Cu2-xSe为正极材料，钠较为活泼，钠为负极材料，充电时Cu2-xSe为阳极，发生氧化反应，钠为阴极，发生还原反应，根据均摊法，Na2Se晶胞中含有个Se2-，Na+在内部为4个，据此回答。
【详解】A．电流从正极经导线到负极，然后又回到正极，所以电流方向：M→用电器→N→钠离子交换膜→M，A正确；
B．放电时，正极Cu2-xSe得到电子发生还原反应生成零价铜，电极反应式为：，B正确；
C．充电时外电路中转移1ml电子，阳极释放出1ml钠离子，质量减小23g，阴极生成1ml钠，质量增加23g，两极质量变化差为46g，C正确；
D．根据分析可知，若①为(0，0，0)，②为后面面心，②为则，D错误；
故选D。
5．A
【详解】A．氯气能溶于四氯化碳，氯化氢不溶于四氯化碳，所以能用四氯化碳除去氯化氢中混有的氯气，故A正确；
B．苯的密度小于水，则苯萃取溴水中溴并从上口倒出溴的苯溶液，故B错误；
C．实验室纯化工业乙酸乙酯时用蒸馏的方法，蒸馏时应选用直形冷凝管，不能选用球形冷凝管，否则不利于馏出物顺利流下，故C错误；
D．盐酸能与高锰酸钾溶液反应生成氯化钾、氯气和水，所以用标准高锰酸钾溶液无法测定盐酸酸化的氯化亚铁溶液中亚铁离子的含量，故D错误；
故选A。
6．D
【详解】A．CO2为直线形，非极性分子，A错误；
B．反应不涉及非极性键的形成，B错误；
C．CO2为直线形分子，键角180°，H2O为V形，键角约为105°，CH3OH为四面体，键角约为109°28′，键角不是依次减小，C错误；
D．“CO2加氢制CH3OH”是熵减反应，且可在低温常压下实现，说明是放热反应，D正确；
故选D。
7．C
【分析】随着的上升而下降，即曲线a为，随着的上升而上升，即曲线c为，那么曲线b为。
【详解】A．曲线a为、曲线b为、曲线c为，由图可知，当c(Cl-)=3.2ml/L时，故A正确；
B．P点时和分布系数几乎为0，可忽略不计，设，，，，，x=4.5y，由铜元素守恒得，即，，故B正确；
C．由B的分析得，x=4.5y=4.5×10-5ml/L，，即P点时，Cu2+的氯化络合转化率为，故C错误；
D．P点时，，，，，故D正确；
故选C。
8．(1)防止污染
(2) ②⑤ 加快反应速率，促进水解，防止生成胶体，易于后续分离
(3)
(4)萃取平衡时，水溶液残留样品浓度为，萃取剂中样品浓度为，样品在萃取剂和水中的物质的量浓度比为75:1>70，萃取剂是高效催化剂
(5) 平面三角形
【分析】该工艺流程原料为废弃的锌镍电池废料(主要含有Zn、Ni和少量的Fe、Al)，产品为纳米氧化锌，含锌废料用酸浸，转化为存在溶液中，加入双氧水将氧化为，加入含锌的固体化合物调节，使转化为沉淀除去，过滤后向滤液中加入将萃取出来，存在于水相中，再向有机相中加入试剂Z反萃取得到含的溶液，加入碳酸氢铵溶液沉锌，得到，过滤后煅烧得到纳米氧化锌。
【详解】（1）属于氧化性酸，与含锌废料中的金属反应时有、生成，污染环境；
故答案为：防止污染；
（2）加入试剂Y调节目的是使转化为沉淀除去，同时不能引入新杂质，试剂Y为含锌的固体化合物，故为②ZnO、⑤ZnCO3；
滤渣a的成分为；
加热可以加快ZnO或ZnCO3与溶液中反应的速率，同时有利于水解平衡正移，防止形成胶体；
故答案为：②⑤；；加快反应速率，促进水解，防止生成胶体，易于后续分离
（3）遇到也可以发生氧化还原反应而褪色，离子方程式为；
故答案为：；
（4）设50ml的水溶液样品浓度为，萃取后溶液残留的样品浓度为，则10ml的萃取剂中样品浓度为，平衡时，样品在萃取剂和水中的物质的量浓度比为:=75:1>70，说明萃取剂是高效催化剂；
故答案为：萃取平衡时，水溶液残留样品浓度为，萃取剂中样品浓度为，样品在萃取剂和水中的物质的量浓度比为75:1>70，萃取剂是高效催化剂；
（5）碳酸氢铵中所含元素为，一般情况下，同周期元素第一电离能呈增大趋势，但由核外电子排布决定，，故大小顺序为；
中心原子价层电子对数为3，杂化方式为杂化，空间结构为平面三角形；
“沉锌”过程是含的溶液，加入碳酸氢铵溶液，得到，故离子反应方程式为；
故答案为： ；平面三角形；。
9．(1) 圆底烧瓶
(2)
(3) 叠氮化钠40℃以上会发生分解，减压蒸馏可降低甲醇的沸点，避免叠氮化钠分解 提供气化中心，使蒸馏平稳，防止液体过热而产生爆沸现象
(4) 可平衡装置压强，使漏斗中的液体顺利流下 上移
【分析】浓硫酸滴加到NaNO2的甲醇溶液中加热，发生反应：，生成的亚硝酸甲酯(CH3ONO)蒸气通入到水合肼(N2H4·H2O)的烧碱溶液中，发生反应：，反应完毕后，回收甲醇需要减压蒸馏，因为叠氮化钠40℃以上会发生分解，减压蒸馏可降低甲醇的沸点，避免叠氮化钠分解，蒸馏后所得母液，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到叠氮化钠。
【详解】（1）由图可知，仪器a为圆底烧瓶；装置A中甲醇与NaNO2和H2SO4反应，生成CH2ONO、Na2SO4和水，化学方程式为：；
（2）亚硝酸甲酯(CH3ONO)蒸气通入到水合肼(N2H4·H2O)的烧碱溶液中，反应生成叠氮化钠、甲醇和水，化学方程式为：；
（3）叠氮化钠40℃以上会发生分解，减压蒸馏可降低甲醇的沸点，避免叠氮化钠分解；毛细管的作用是：提供气化中心，使蒸馏平稳，防止液体过热而产生爆沸现象；
（4）实验使用恒压滴液漏斗可平衡装置压强，使漏斗中的液体顺利流下；将水准管慢慢向下移动，则量气管中的液面会上移；该过程的反应为：，，产品纯度为：。
10．(1) ad 增大压强（合理即可）
(2) 3a+b 5-4a-b 5-2a-b
(3)414.4
(4) 温度升高，反应①逆向移动，反应②正向移动，CO2的平衡转化率随温度升高先减小，此时反应①的影响较大，后增大，此时反应②的影响较大；
【详解】（1）a．体系中物质均为气体，气体总质量不变，反应前后气体分子数不等，即气体总物质的量为变量，根据可知，混合气体的平均摩尔质量会随着反应的进行发生变化，当其不变时，反应达到平衡状态，a符合题意；
b．1 ml CO2、1mlH2，发生反应，反应开始前CO2物质的量分数为50%，假设反应完全进行，氢气反应完，即反应后剩余的CO2物质的量为0.75ml，生成的CH4为0.25ml，H2O为0.5ml，此时CO2物质的量分数为50%，与反应前相同，说明CO2物质的量分数始终不变，不能说明反应达到平衡状态，b不符合题意；
c．体系中物质均为气体，气体总质量不变，容器恒容，根据可知，混合气体的密度始终保持不变，不能判断反应是否达到平衡状态，c不符合题意；
d．生成CO2即代表逆反应方向，生成CH4即代表正反应方向，不同物质表示正逆反应速率，且之比等于化学计量数之比，说明正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，d符合题意；
故选ad；
增大压强，平衡正向移动，CH4产率上升；
（2）由题可得三段式：
，，
平衡时，，，；
（3）已知i．
ii．
反应i×2+ ii得到目标方程式 ，正反应的活化能为249.8kJ·ml-1，则Sabatier反应的逆反应的活化能为414.4 kJ·ml-1；
（4）①为放热反应、为吸热反应，温度升高，反应①逆向移动，反应②正向移动，CO2的平衡转化率随温度升高先减小，此时反应①的影响较大，后增大，此时反应②的影响较大；
②350℃、0.1Mpa时，CO2的转化率和甲烷的选择性均为90%，即CO的选择性为10%，H2与CO2的投料比为4：1，设投入CO2的物质的量为xml，H2的物质的量为4x，得三段式：，
平衡时、、、、，总物质的量为：，；
③，，，p0=0.1MPa，则。
11．(1)d
(2) FeCl3、Cl2 硝基、碳氯键
(3)还原反应、取代反应
(4)+NaOH+NaCl
(5)
(6)
【分析】由有机物的转化关系可知，氯化铁做催化剂作用下与氯气发生取代反应生成，浓硫酸作用下与浓硝酸发生硝化反应生成，则B为；乙醇钠作用下与甲醇发生取代反应生成，则C为；与铁、盐酸发生还原反应生成，则D为；一定条件下与乙酸发生取代反应生成，经多步转化得到，与生成，则X为。
【详解】（1）a．由结构简式可知，G分子中不含有亲水基，难溶于水，故错误；
b．由结构简式可知，G分子中不含有醛基，不能发生银镜反应，故错误；
c．由结构简式可知，G分子中不含有酯基或酰胺基，酸性、碱性环境下均不能够发生水解反应，故错误；
d．由结构简式可知，G分子中含有苯环，一定条件下能发生加成反应，也能发生取代反应，故正确；
故选d；
（2）由分析可知，苯转化为A的反应条件与试剂是为氯化铁做催化剂作用下与氯气发生取代反应生成和氯化氢；B的结构简式为，官能团为硝基和碳氯键，故答案为：FeCl3、Cl2；硝基、碳氯键；
（3）由分析可知，C→D的反应为与铁、盐酸发生还原反应生成，D→E的反应为一定条件下与乙酸发生取代反应生成和水，故答案为：还原反应；取代反应；
（4）由分析可知，X的结构简式为，在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应生成和氯化钠，反应的化学方程式为+NaOH+NaCl，故答案为：+NaOH+NaCl；
（5）由分析可知，D的结构简式为，的同分异构体能够与氯化铁溶液发生显色反应说明分子中含有酚羟基，则苯环上一溴代物仅有2种的结构简式为，故答案为：；
（6）由有机物的转化关系可知，以甲苯为有机原料合成的合成步骤为浓硫酸作用下甲苯与浓硝酸发生硝化反应生成对硝基甲苯，对硝基甲苯与铁、盐酸发生还原反应生成对甲基苯胺；甲苯与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应生成苯甲酸，一定条件下苯甲酸与对甲基苯胺发生取代反应生成，合成路线为。