2023-2024学年上海市青浦区高三上学期12月期终学业质量调研化学试卷含答案

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（时间60分钟，满分100分）
考生注意：
1．本考试设试卷和答题纸两部分，所有答题必须涂或写在答题纸上；做在试卷上一律不得分。
2．答题前，考生务必在答题纸上将学校、姓名及考生号填写清楚，并在规定的区域填涂相关信息。答题时客观题用2B铅笔涂写，主观题用黑色水笔填写。
3．答题纸与试卷在试题编号上是一一对应的，答题时应特别注意，不能错位。
可能用到的相对原子质量： Li-7 O-16 P-31 Fe-56
一、传统能源
煤、石油等传统化石能源在燃料领域具有重要的作用。煤炭直接燃烧会产生废气，其中主要的物质包括SO2、NOx、CO2等。
1．（单选）下列说法正确的是（ ）
A．pH<7的降水通常称为酸雨
B．NO2、SO2、CO2都是无色气体
C．氮氧化物（NOx）会造成光化学烟雾
D．NO2、SO2、CO2的水溶液均导电，所以NO2、SO2、CO2都是电解质
2．（单选）下列制备、收集及尾气处理装置（部分夹持装置略去），能达到实验目的是（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
3．（双选）以下关于SO2说法正确的是（ ）
A．SO2能使紫色石蕊溶液先变红后褪色
B．SO2能使品红溶液和KMnO4溶液褪色，体现了SO2的漂白性
C．将SO2通入Ba(NO3)2溶液有白色沉淀生成
D．将足量SO2缓慢通入H2S溶液中，溶液pH先变大后变小
4．双碱法是一种用于燃煤尾气脱硫的工艺，其具有脱硫效率高、成本低等优点，以下是一种脱硫工艺简要流程。
已知：25℃时，H2CO3和H2SO3的电离常数如下表所示。
(1)等浓度的Na2CO3和Na2SO3溶液，pH（Na2CO3）_______pH（Na2SO3）（填“>”、“<”或“=”），请依据电离平衡常数分析原因： 。
(2)过程I中，NaOH溶液吸收SO2时，随着SO2的通入，会得到不同溶质组成的溶液。25℃时，H2SO3、HSO3-、SO32-的物质的量分数[]与pH的关系如右图所示。
①曲线II代表的微粒是 。
②（单选）等浓度Na2SO3和NaHSO3的混合溶液中，下列关系正确的是（ ）
A．c(Na+)> c(SO32－)> c(HSO3－)> c(OH-)>c(H+)
B．2c(Na+)=3[c(SO32－)+c(HSO3－)+c(H2SO3)]
C．c(OH-)= c(HSO3-)+c(H2SO3)+ c(H+)
D．c(Na+)=c(SO32－)+c(HSO3－)+c(OH-)
(3)生成的CaSO3沉淀会被空气中氧气氧化，写出CaSO3被氧化过程的化学方程式为：_________________________________。
(4)工业上也可以用氨水吸收尾气中的SO2。氨水吸收SO2后，氨水全部转化为铵盐的溶液。为测定铵盐溶液的成分，设计如下实验。
铵盐溶液中n[(NH4)2SO3]: n[NH4HSO3]= 。
二、现代生物质能
生物质能是人类使用的最古老的能源。现代生物质能是将农林生物质资源、人畜粪便、生产生活污水、城市固体废弃物等通过不同形式转换为清洁燃料。发展现代生物质能在应对碳减排、气候变化和保护生态环境等方面发挥重要作用。生物质合成气是生物质热解气化后形成的包含CO、CO2、H2、CH4 等组分经重整后的可燃气体。
5．（单选）下列生物质合成气组成物质中含有非极性共价键的是（ ）
A．CO B．CO2 C．H2 D．CH4
6．（双选）已知CH4的燃烧热∆H1 = -891kJ·ml-1，CO的燃烧热为∆H2 = -283kJ·ml-1，下列正确的是（ ）
A．碳的燃烧热∆H小于∆H2
B．CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) ∆H1 = -891kJ·ml-1
C．2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) ∆H2 = -283kJ·ml-1
D．2CH4(g) + 3O2(g) = 2CO(g) + 4H2O(l) ∆H = -1216kJ·ml-1
生物质合成气可用于合成燃料甲醇。
已知CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ∆H = -90.645 kJ·ml-1，
7．已知该反应的 ∆S = -221.381 J·ml-1·K-1，该反应的焓变和熵变随温度变化很小，可视为常数，则此反应自发进行的温度范围是 （保留至小数点后两位）。
8．某化学研究性学习小组用CO和H2模拟工业合成甲醇。
（1）（单选）学习小组考查了其他条件不变的情况下，温度和压强对反应的影响，实验结果如下图所示。下列说法正确的是（ ）

A．T2 > T1，P2 < P1
B．CO的平衡转化率T1 > T2，P1 < P2
C．化学反应速率vB > vA，vD < vC
D．化学平衡常数KA > KB ，KC > KD
（2）恒温条件下，在1L的恒容密闭容器内充入1ml CO和2ml H2，加入催化剂后开始反应CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)，并用压力计监测容器内压强的变化如下：
①（双选）下列说法正确的是（ ）
A．当n(CO)：n(H2)：n(CH3OH) = 1:2:1时，反应达到平衡
B．容器内气体的平均相对分子质量不变，则反应达到平衡
C．在恒温恒容的平衡体系中充入Ar气，甲醇的产率升高
D．改变催化剂，反应物的平衡转化率不变
②从反应开始到20min时，CO的平均反应速率为 。
③其它条件不变，向容器中充入2ml CO和4ml H2，则CO的平衡转化率 （填“变大”“变小”或“不变”）
（3）为了研究CO和H2的最佳投料比，恒温下将l ml CO置于恒容密闭容器，改变H2的进料量进行实验，测得平衡时甲醇的体积分数变化如图所示。请判断a、b、c三点CO平衡转化率的大小顺序为 。
9．甲醇脱水可制备新型能源二甲醚2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)。某温度下，向密闭容器中加入甲醇发生反应，t1 min时测得各组分的浓度为c(CH3OH) = 0.47ml·L-1， c(CH3OCH3) = 1.2ml·L-1，c(H2O) = 1.2ml·L-1。已知该温度下的平衡常数K = 400，则t1 min时v(正) v(逆)（填“>”、“<”或“=”），理由是： 。
三、锂离子电池
电池作为一种储能装置，广泛应用于人们的日常生活中，锂离子电池更是近些年来应用非常广泛的一种电池，当前市场上常用 LiNixCyMn1-x-yO2(简称NCM)或LiFePO4(简称LFP)做正极，用石墨做负极，石墨层中镶嵌有Li+和电子，其放电时的结构示意图如下所示。
10．锂元素在元素周期表中的位置是 ，基态氧原子的价电子轨道表示式为 。
11．NCM中的C元素形成的化合物有着丰富的颜色，常形成六配位化合物，一种化学式均为CBr(SO4)(NH3)5的化合物却有两种不同的颜色，用AgNO3溶液和BaCl2溶液探究其结构，结果如下表所示。
请写出呈红色配合物的化学式：
12．（单选）下列分子的中心原子采用sp2杂化的是（ ）
A．SO2 B．NH3 C．H2S D．CO2
13．（双选）已知LFP锂电池充、放电时总反应为：Li1-xFePO4 + LixC LiFePO4 + C(石墨) (Li元素化合价不发生变化)，下列叙述正确的是（ ）
A．锂离子电池放电时，Li+从正极迁移到负极
B．锂离子电池放电时，正极电极方程式为 Li1-xFePO4 + xLi+ + x e— = LiFePO4
C．给锂离子电池充电时，石墨(C)做负极
D．给锂离子电池充电时，当外电路转移NA个电子，通过隔膜的Li+质量为7g
锂离子电池的电解质溶液中常用六氟磷酸锂(LiPF6)做溶质，早期曾用PCl5、HF、LiF反应来制备LiPF6，同时生成HCl。
14．（双选）下列描述正确的是（ ）
A．电负性：P > Cl > F B．第一电离能：I1(Li) < I1(B) < I1(Be)
C．沸点：HF < HCl < HBr < HI D．分子稳定性：HF > HCl > HBr > HI
锂离子电池电解液中常用有机试剂碳酸乙烯酯(EC)来溶解LiPF6，EC的结构如右下图所示：
15．EC酸性条件下水解产物为H2CO3和 （请用结构简式表示）
锂离子电池中还有一个重要内层组件—隔膜，既为Li+的传输提供通道，又隔开正、负极防止短路，当前比较成熟的隔膜主要是聚乙烯等聚烯烃类。
16．合成聚乙烯的单体分子是 (填“极性分子”或“非极性分子”)，其中σ键和π键的数目之比为 。
四、制备磷酸亚铁锂
磷酸铁(FePO4)可用来制备锂离子电池的电极材料，工业上以硫铁矿（主要成分是FeS2，含少量Al2O3、 SiO2和Fe3O4）为原料，制备磷酸亚铁锂（LiFePO4），流程如下图所示：
17．“焙烧”前需将硫铁矿粉碎，目的是 。
18．滤渣1可来制造玻璃、光导纤维等材料，检验滤渣1洗涤干净的方法是 。
19．（单选）下列物质适合做“氧化”过程的氧化剂的是（ ）
A．过氧化氢 B．高锰酸钾 C．硝酸 D．次氯酸
20．在生成磷酸铁沉淀时，滴加氨水时pH的控制是关键。如果pH<1.9，Fe3＋沉淀不完全，影响产量；如果pH＞3.0，则可能存在的问题是 。
21．工业制氨气的化学反应方程式为 。
高温
22．已知：Ksp(Fe(OH)2)=1.6×10-14。 Ksp(Al(OH)3)=1.3 × 10-33。若滤液1中含0.1 ml·L-1 Fe2+、0.001 ml·L-1 Al3+，为了使Al3+完全沉淀（即离子浓度≤1×10-5 ml·L-1）且Fe2+不沉淀，应控制pH的范围为 。
23．FePO4制备LiFePO4的化学方程式为：2FePO4+Li2CO3+H2C2O4 == 2LiFePO4+H2O↑+3CO2↑
用单线桥标出电子转移方向和数目。
24．可用0.100 ml·L-1的酸性K2Cr2O7溶液滴定Fe2+，测定产品LiFePO4的纯度。
离子反应方程式为：6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O。
实验步骤：
①称量LiFePO4样品7.900 g，用稀硫酸溶解；
②将溶解后的溶液稀释为100 mL；
③量取25.00 mL 溶液，滴加2~3滴指示剂；
④用K2Cr2O7标准溶液滴定，3次重复实验平均消耗K2Cr2O7溶液20.00 mL。
请回答下列问题
（1）实验中需要的定量仪器除天平外，还有 。
（2）产品LiFePO4的纯度为 。
（3）（双选）若实验测得的产品纯度偏低，可能原因是（ ）
A．稀硫酸溶解样品时有少量液体溅出
B．稀释时溶液中部分Fe2+被空气中氧气氧化
C．滴定管装入K2Cr2O7标准前未润洗
D．滴定前，锥形瓶中有少量蒸馏水
五、合成燃料电池质子交换膜
氢能是一种清洁高效的新型能源，是目前能源科学研究的重点方向。氢燃料电池驱动的新能源汽车具有清洁环保、性能强劲、补能快速的优势，是理想的交通工具之一。质子交换膜是燃料电池的关键部件，也是目前的研究热点。
化合物G是一种新型质子交换膜的合成中间体，由化工原料A合成G的路线如下。
已知：I.
II.
回答下列问题：
25．（单选）原料A主要从煤焦油中提取，下列关于煤化工、石油化工的说法正确的是（ ）
A．通过煤的干馏可以得到煤焦油，该过程是物理变化
B．通过分馏煤焦油可以提取得到化合物A
C．根据溶解度不同，可以从石油中得到汽油、煤油等产品
D．石油裂化的目的是得到乙烯、丙烯等小分子
26．BC的化学方程式为_________________________________________________________。
27．化合物H（）是D的同分异构体，写出检验H中含氧官能团的实验方法
_______________________________________________________________________________。
28．写出E的分子式_________________。
29．EF的反应类型为__________________，写出F中含氧的官能团名称________________。
30．（双选）关于上述合成过程中的有机物，下列说法正确的是（ ）
A．化合物A的一氯代物有5种
B．化合物E分子中所有碳原子可能共面
C．化合物F中含有碳碳双键
D．化合物G可以与NaOH溶液反应，1ml G最多消耗6 ml NaOH
31．写出一种满足下列条件的C的同分异构体的结构简式_________________。
①与FeCl3发生显色反应；②可以使Br2的CCl4溶液褪色；③核磁共振氢谱共有4个峰。
32．化合物J（）也是合成某新型质子交换膜的中间体，请利用题目所给信息，由苯（）及苯甲醛（）为原料，合成化合物J。
（溶剂及无机试剂任选，合成路线常用的表示方式为：AB…目标产物）
参 考 答 案 2023.12
一、传统能源（共18分）
1．C(2分)
2．D(2分)
3．CD(3分)
4．(1) >（1分)， H2CO3的Ka2小于H2SO3的Ka2，同温、同浓度下，CO32－的水解程度大于SO32－(2分)
(2)①HSO3- (2分) ②B (2分)
(3)2CaSO3+O2=2CaSO4(2分)
(4) 1:3(2分)
二、现代生物质能（共21分）
5．C (2分)
6．CD (3分)
7．T≤409.45K（写T＜409.45K也给分） (2分)
8．（1）B (2分)
（2）①BD (3分) ②0.025ml·L-1·min-1 (2分) ③变大 (2分)
（3）c＞b＞a； (2分)
9．> (1分)
Qc=＜400，可知t1时刻反应正向进行，所以v(正) > v(逆)。 (2分)
三、锂离子电池（共20分）
10．第二周期IA族( 2分)； (2分)
11．[C(SO4)(NH3)5] Br (2分)
12．A (2分)
13．BD (3分)
14．BD (3分)
15．HOCH2CH2OH (2分)
16．非极性分子(2分)；C (2分)
四、备磷酸亚铁锂（共21分）
17．增大硫铁矿与空气接触面积，燃烧更充分。（2分）
18．取最后一次洗涤液，滴加氯化钡溶液，无明显现象，说明洗涤干净。（2分）
19．A（2分）
20．磷酸铁沉淀中混有Fe(OH)3杂质（2分）
21．N2 + 3H2 2NH3（2分）
22．4.723．（2分）
24．（1）100mL 容量瓶、滴定管（或移液管）（2分）
（2）96%（2分）
（3）AB（3分）
五、合成燃料电池质子交换膜（共20分）
25．B（2分）
26．
（3分）
27．取样，加入新制Cu(OH)2悬浊液，加热煮沸，若产生砖红色沉淀，则证明含有醛基。（2分）
28． C25H18O2 （2分）
29．取代反应 （1分） 羟基 （1分）
30．AD（3分）
31．
（任写一个，2分）
32．（4分）
甲
乙
丙
丁
制备并收集NO
制备并收集NO2
制备CO2
制备并收集SO2
H2CO3
Ka1=4.2×10-7
Ka2=4.8×10-11
H2SO3
Ka1=1.2×10-2
Ka2=6.2×10-8
反应时间/min
0
5
10
15
20
30
压强/MPa
25.2
21.6
19.0
17.4
16.8
16.8
CBr(SO4)(NH3)5(红色)
CBr(SO4)(NH3)5(紫色)
加入AgNO3溶液
淡黄色沉淀
无明显现象
加入BaCl2溶液
无明显现象
白色沉淀