上海市曹杨第二中学2024届高三下学期五月份月考化学试题（原卷版+解析版）

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考生注意：
1.试卷满分100分，考试时间60分钟。分设试卷和答题纸，试卷包括五道大题。
2.答题前，务必在答题纸贴二维码并填写考号、姓名、班级。作答必须涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。
3.标注“不定项”的试题，每小题有1~2个符合条件的选项。
相对原子质量：H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 S-32 Cl-35.5 Sr-88 Ti-48
一、海洋中的化学(本题共22分)
海洋化学资源的研究和合理利用具有广阔前景，从海水中可提取氯、溴、碘等卤族元素。
1. 氯离子结构示意图为___________，碘在元素周期表中的位置是___________。
2. 氯气可用来制取漂白粉，漂白粉的有效成分是___________。
3. 次氯酸钠可用于去除废水中的铵态氮，配平离子方程式并标出电子转移方向和数目。___________
__________________________________________________________________
【答案】1. ①. ②. 第五周期第VIIA族
2. 次氯酸钙(Ca(ClO)2)
3.
【解析】
【1题详解】
氯元素原子序数为17，原子核电荷数为17，氯离子有带一个负电荷，核外18个电子，故氯离子结构示意图为，碘元素在周期表第五周期第VIIA族；
【2题详解】
漂白粉是氯气通入石灰乳制得，主要成为为次氯酸钙和氯化钙，其中的有效成分是次氯酸钙(Ca(ClO)2)；
【3题详解】
根据氧化还原反应电子得失守恒，反应中次氯酸根得电子，氯元素化合价+1变为-1，氮元素失电子，化合价从-3变为0，结合原子守恒，配平方程式并标出电子转移反向和数目结果为。
微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图装置处理有机废水(含)。
4. b电极为___________极。
A. 正B. 负C. 阳D. 阴
5. 负极的电极反应式为：___________。
6. 隔膜1为___________离子交换膜。
A．正 B．负
7. 正、负极产生气体的物质的量之比为___________。
A. B. C. D.
【答案】4. A 5. CH3COO−+2H2O−8e−=2CO2↑+7H+ 6. B 7. D
【解析】
【4题详解】
图中装置无外电源，为原电池，a极CH3COO−转化为CO2，碳元素化合价升高，失电子，故a为负极，则b为正极，故选A；
【5题详解】
负极CH3COO−氧化为CO2，溶液为酸性，电极反应为CH3COO−+2H2O−8e−=2CO2↑+7H+；
【6题详解】
由电极反应，负极区有H+产生，原电池中离子的移动方向为海水中Cl−移向负极而Na+移向正极，最终实现海水淡化得到淡水，所以膜为隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，故选B；
【7题详解】
由得失电子守恒得到关系式为CH3COO−~8e−~2CO2~4H2，所以正负极气体物质的量之比为4:2=2:1，故选D。
8. 海水中含有、、等杂质离子，处理过程中装置易产生水垢。除去这三种离子所需试剂添加的试剂顺序为
A. ，，稀盐酸B. ，，稀盐酸
C. ，，稀盐酸D. ，，稀盐酸
【答案】A
【解析】
【详解】粗盐中含有Mg2+常用含OH-的溶液除掉、硫酸根常用含有钡离子的溶液除掉、钙离子常用含有碳酸根溶液除掉，除杂时要将杂质离子尽量除尽，则加入的试剂要过量，由于过量会引入新的杂质，后面加入的试剂要将前面的过量杂质也要除尽，故应最先加入过量氢氧化钡溶液除去镁离子和硫酸根离子，再加入过量的碳酸钠溶液可以除去钙里子和过量的钡离子，最后加入过量盐酸除去过量的氢氧根和碳酸根离子，过量的盐酸蒸发时可以除去；即所需试剂添加的试剂顺序为Ba(OH)2，Na2CO3，稀盐酸，故选A。
已知：25℃时，的电离平衡常数、。某小组同学用溶液吸收得到吸收液w。
9. 请根据上述数据判断溶液呈___________(填“酸性”、“碱性”、“中性”)，理由是：___________。
10. 当吸收液w呈中性时，溶液中___________。
A． B． C．
【答案】9. ①. 酸性 ②. H2SO3的电离平衡常数Ka2=6.2×10−8大于的水解平衡常数Kh2=，即电离程度大于水解程度
10. C
【解析】
【9题详解】
H2SO3的电离平衡常数Ka2=6.2×10−8，即为的电离平衡常数，的水解平衡常数Kh2=，即为的水解平衡常数，由于Ka2>Kh2，说明电离程度大于水解程度，故NaHSO3溶液呈酸性；
【10题详解】
吸收液中，由电荷守恒可得c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+2c()+c()，当吸收液呈中性时c(H+)=c(OH-)，故c(Na+)=2c()+c()，故选C。
二、认识催化剂(共22分)
催化剂是指在化学反应里能提高化学反应速率而不改变化学平衡，且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质。
是一种常见的催化剂，在氯酸钾分解、双氧水分解的反应中作催化作用。
11. 基态Mn原子的价电子轨道表示式为___________；其核外有___________种不同能量的电子。
12. 氯酸钾熔融状态下的电离方程式为___________；双氧水的电子式为___________。
【答案】11. ①. ②. 7
12. ①. KClO3=K++ ②.
【解析】
【11题详解】
Mn元素原子序数为25，处于元素周期表第四周期第VIIB族，基态Mn原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s2，故基态Mn原子的价电子轨道表示式为，核外电子共占据7个不同能级，故其核外有7种不同能量的电子；
【12题详解】
氯酸钾强电解质，熔融状态下电离出钾离子和氯酸根离子，电离方程式为KClO3=K++，双氧水H2O2中氧原子间共用一对电子，氧和氢也共用一对电子，电子式为。
羰基铁［]广泛用于催化剂，汽油抗爆剂等，为黄色粘稠状液体，熔点为，沸点为103℃，60℃在空气中可自燃，其结构和部分键长如图所示。
13. 晶体类型为___________。
A. 分子晶体B. 离子晶体C. 金属晶体D. 共价晶体
14. 下列说法正确的是___________。
A. 中心Fe原子可能采取杂化
B. 配体与Fe原子所形成的配位键的键能相同
C. Fe在周期表中位于VIII族，属于d区元素
D. 制备应在隔绝空气的条件下进行
【答案】13. A 14. CD
【解析】
【13题详解】
羰基铁为黄色粘稠状液体，熔点为-20℃，沸点为103℃，其熔沸点较低，为分子晶体，故选A；
【14题详解】
A．中心Fe原子形成5个共价键，不可能采取sp3杂化，A错误；
B．由图可知，配体与Fe原子所形成的配位键的键长不完全相同，故其键能不完全相同，B错误；
C．Fe为26号元素，在周期表中位于Ⅷ 族，属于d区元素，C正确；
D．羰基铁60℃在空气中可自燃，故制备Fe(CO)5应在隔绝空气的条件下进行，防止爆炸，D正确；
故选CD。
为降低成本，某些复合型物质也常用作催化剂。某复合型物质的晶胞结构如图所示。
15. 该复合型物质化学式为___________。若晶胞的参数为，晶体的密度为，则阿伏加德罗常数的值为___________。
16. 每个Ti原子周围距离最近的O原子的个数为___________。
A. 2B. 4C. 6D. 8
17. Ti的四卤化物熔点如下表所示。
熔点高于其他三种卤化物，而自至熔点依次升高，原因是___________。
18. 与光气反应可用于制取。的空间构型为___________。
A. 直线形B. 角形C. 三角锥形D. 平面三角形
19. 的中心原子的杂化方式为___________。
A．sp B． C．
【答案】15. ①. SrTiO3 ②. 16. C
17. TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶体，相对分子量增大，分子间作用力增大，故熔点依次升高，而TiF4是离子晶体，熔化破坏离子键，离子键强于分子间作用力，故其熔点高于其他三种卤化物 18. D 19. B
【解析】
【15题详解】
由“均摊法”，O原子处于晶胞的棱心，个数为，Ti处于晶胞顶点，个数为，Sr处于晶胞体心，个数为1，故该复合型物质的化学式为SrTiO3，根据晶胞密度的计算，，解得NA=；
【16题详解】
Ti处于O形成的正八面体空隙中，故每个Ti原子周围距离最近的O原子的个数为6，故选C；
【17题详解】
TiCl4、TiBr4、TiI4都是分子晶体，相对分子量增大，分子间作用力增大，故熔点依次升高，而TiF4是离子晶体，熔化破坏离子键，离子键强于分子间作用力，故其熔点高于其他三种卤化物；
【18题详解】
COCl2中碳原子为中心原子，与氧原子形成碳氧双键，双键碳原子杂化方式为sp2，故COCl2空间构型为平面三角形，故选D；
【19题详解】
由前一小题的分析，COCl2的中心原子碳原子的杂化方式为sp2，故选B。
三、双碳战略(本题共16分)
碳达峰与碳中和简称“双碳”。中国承诺在2030年前实现碳达峰，并在2060年前实现碳中和。为实现双碳目标，对二氧化碳的再利用至关重要。
20. 2021年我国科学家实现了二氧化碳到淀粉的人工合成。有关物质的转化过程示意图如下，下列说法错误的是
A 淀粉溶液能产生丁达尔现象
B. CO2和CH3OH均属于非电解质
C. 反应②每生成1mlCH3OH转移6NA个电子
D. “C6→淀粉”过程中只涉及C—O键的断裂和生成
【答案】D
【解析】
【详解】A．淀粉溶液属于胶体，能表现胶体的性质，能产生丁达尔现象，故A正确；
B．二氧化碳和甲醇都不能电离出自由移动的离子，均属于非电解质，故B正确；
C．由图可知，反应②为二氧化碳和氢气反应生成甲醇，反应方程式为CO2+3H2=CH3OH+H2O，反应生成1ml甲醇时，反应转移6NA个电子，故C正确；
D．由图可知，C6→淀粉过程中涉及了H—O键和C—O键的断裂，故D错误；
故选D。
利用反应I可用于在国际空间站中处理二氧化碳，同时伴有副反应II发生。
主反应I：
副反应II：
21. 几种化学键的键能如表所示：
表中___________。
为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个10L的刚性容器中，分别充入1ml和4ml，在三种不同实验条件(见下表)下进行两个反应，反应体系的总压强(p)随时间变化情况如图所示：
22. ___________。
A. 大于B. 等于C. 小于D. 无法确定
23. 曲线III对应的实验编号是___________。
A. aB. bC. cD. 无法确定
24. 若在曲线II条件下，10min达到平衡时生成1.2ml，则10min内反应的平均速率___________。
25. 该温度下反应II的平衡常数___________。
A. 1.44B. 0.44C. 2.55D. 0.55
26. 一定条件下反应I存在：或，反应I的平衡常数___________(用含、的代数式表示)。
【答案】21. 745 22. C 23. B 24. 0.012 25. B
26.
【解析】
【21题详解】
根据ΔH=反应物总键能-生成物总键能，由反应Ⅰ可得：2a+4×436-4×413-4×463=-270，求得a=745；
【22题详解】
催化剂不改变平衡状态，可知曲线II和III的温度相同，均为T1，则曲线I的温度为T2，根据先拐平数值大，判断T2温度更高，故T1小于T2，故选C；
【23题详解】
曲线II和III的温度相同，均为T1，曲线III反应速率更快，催化剂的比表面积较大，则曲线III对应的实验编号是b，故选B；
24题详解】
容器体积为10L，10min内反应的平均速率v(H2O)==0.012ml⋅L−1⋅min−1；
【25题详解】
设反应Ⅰ生成2amlH2O，反应Ⅱ生成bmlH2O，则共消耗CO2 (a+b)ml，CO2剩余(1-a-b)ml，H2共消耗(4a+b)ml，H2剩余(4-4a-b)ml，生成CH4aml，生成CO bml，反应后气体总的物质的量为(5-2a)ml，恒温恒容，气体物质的量之比等于压强之比，可得，a=0.5，共生成1.2mlH2O，b=0.2，到达平衡时CO2、H2、CO、H2O的物质的量分别为0.3ml、1.8ml、0.2ml、1.2ml，反应Ⅱ为等体积反应，则反应Ⅱ的平衡常数K==，故选B；
【26题详解】
反应Ⅰ到达平衡时，v正(H2)=2v逆(H2O)，则k1⋅c4(H2)⋅c(CO2)=2k2⋅c2(H2O)⋅c(CH4)，可得K==。
四、咖啡酸苯乙酯的合成(共22分)
咖啡酸苯乙酯(G)简称CPAE，是蜂胶的主要活性组分之一，对疱疹病毒有功效。以芳香族化合物A为原料制备G的路线如下：
已知：同一碳原子上连两个羟基时不稳定，易发生反应： 。
27. 化合物A中的含氧官能团的名称是___________。
A. 羟基B. 醛基C. 羧基D. 酯基
28. 化合物B的结构简式为___________；试剂R的分子式为___________
29. F→G的反应除有机产物外仅有水生成，该反应类型是___________。
A. 加成反应B. 取代反应C. 消去反应D. 加聚反应
C()在一定条件下可转化为H()，两者性质如下表所示。
30. 能够测定有机化合物相对分子质量的仪器分析方法为___________。
A. 红外光谱B. 核磁共振氢谱C. 质谱法D. 原子发射光谱
31. H的名称为___________；1mlH最多与___________ml发生加成反应。
32. H相对分子质量小于C，熔沸点却高于C，原因是___________。
33. J是D的同分异构体，写出同时满足下列条件的J的结构简式___________。
①与溶液发生显色反应；
②能发生水解反应；
③苯环上只有两个取代基；
④磁共振氢谱显示4组峰，且峰面积比为。
34. 己-3-烯二酸()是目前国际上应用广泛的防腐剂。请结合相关信息，设计仅以乙炔与为有机原料制备己-3-烯二酸的合成路线___________。
【答案】27. D 28. ①. ②. C8H10O 29. B 30. C
31. ①. 3，4-二羟基苯甲醛 ②. 4
32. 形成的氢键比多
33. 34.
【解析】
【分析】A在碱性条件下酯基和卤素原子进行水解得到B，B的结构为，B经过苯环上的取代得到C,F通过酯化反应得到G。
【27题详解】
化合物A中含氧官能团为，名称是酯基，故为D。
【28题详解】
化合物B的结构简式为；由F和G的结构可推出试剂R的结构为，分子式为C8H10O。
【29题详解】
F→G的反应除有机产物外仅有水生成，该反应类型是取代反应，故为B。
【30题详解】
能够测定有机化合物相对分子质量的仪器分析方法为质谱法，故为C。
【31题详解】
根据系统命名法可知3，4-二羟基苯甲醛；1ml中含有1ml苯环和1ml醛基，苯环可以与3ml的氢气进行加成，醛基和1ml的氢气加成，故总共为4ml氢气进行加成。
【32题详解】
形成的氢键比多，故H相对分子质量小于C，熔沸点却高于C。
【33题详解】
①与溶液发生显色反应，说明含有酚羟基，②能发生水解反应，应含有酯基，③苯环上只有两个取代基；④磁共振氢谱显示4组峰，且峰面积比为，则等效氢为4种，则J的结构简式。
【34题详解】
五、新型锂电池(本题共18分)
35. LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下：

已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.8×10-39，Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Ni(OH)2]=5.5×10-16。
回答下列问题：
（1）硫酸溶矿主要反应的化学方程式为_______。为提高溶矿速率，可采取的措施_______(举1例)。
（2）加入少量MnO2的作用是_______。不宜使用H2O2替代MnO2，原因是_______。
（3）溶矿反应完成后，反应器中溶液pH=4，此时c(Fe3+)=_______ml·L-1；用石灰乳调节至pH≈7，除去的金属离子是_______。
（4）加入少量BaS溶液除去Ni2+，生成的沉淀有_______。
（5）在电解槽中，发生电解反应的离子方程式为_______。随着电解反应进行，为保持电解液成分稳定，应不断_______。电解废液可在反应器中循环利用。
（6）煅烧窑中，生成LiMn2O4反应的化学方程式是_______。
【答案】（1） ①. MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑ ②. 粉碎菱锰矿
（2） ①. 将Fe2+氧化为Fe3+ ②. Fe3+可以催化H2O2分解
（3） ①. 2.8×10-9 ②. Al3+
（4）BaSO4、NiS
（5） ①. Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+ ②. 加入Mn(OH)2
（6）2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑
【解析】
【分析】根据题给的流程，将菱锰矿置于反应器中，加入硫酸和MnO2，可将固体溶解为离子，将杂质中的Fe、Ni、Al等元素物质也转化为其离子形式，同时，加入的MnO2可以将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+；随后将溶液pH调至制约等于7，此时，根据已知条件给出的三种氢氧化物的溶度积可以将溶液中的Al3+沉淀出来；随后加入BaS，可以将溶液中的Ni2+沉淀，得到相应的滤渣；后溶液中含有大量的Mn2+，将此溶液置于电解槽中电解，得到MnO2，将MnO2与碳酸锂共同煅烧得到最终产物LiMn2O4。
【小问1详解】
菱锰矿中主要含有MnCO3，加入硫酸后可以与其反应，硫酸溶矿主要反应的化学方程式为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑；为提高溶矿速率，可以将菱锰矿粉碎；故答案为：MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑、粉碎菱锰矿。
【小问2详解】
根据分析，加入MnO2的作用是将酸溶后溶液中含有的Fe2+氧化为Fe3+，但不宜使用H2O2氧化Fe2+，因为氧化后生成的Fe3+可以催化H2O2分解，不能使溶液中的Fe2+全部氧化为Fe3+；故答案为：将Fe2+氧化为Fe3+、Fe3+可以催化H2O2分解。
【小问3详解】
溶矿完成以后，反应器中溶液pH=4，此时溶液中c(OH-)=1.0×10-10ml·L-1，此时体系中含有的c(Fe3+)==2.8×10-9ml·L-1，这时，溶液中的c(Fe3+)小于1.0×10-5，认为Fe3+已经沉淀完全；用石灰乳调节至pH≈7，这时溶液中c(OH-)=1.0×10-7ml·L-1，溶液中c(Al3+)=1.3×10-12ml·L-1，c(Ni2+)=5.5×10-2ml·L-1，c(Al3+)小于1.0×10-5，Al3+沉淀完全，这一阶段除去的金属离子是Al3+；故答案为：2.8×10-9、Al3+。
【小问4详解】
加入少量BaS溶液除去Ni2+，此时溶液中发生的离子方程式为Ba2++S2-+Ni2++SO=BaSO4↓+NiS↓，生成的沉淀有BaSO4、NiS。
【小问5详解】
在电解槽中，Mn2+发生反应生成MnO2，反应的离子方程式为Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+；电解时电解液中Mn2+大量减少，H+大量增加，需要加入Mn(OH)2以保持电解液成分的稳定；故答案为：Mn2++2H2OH2↑+MnO2↓+2H+、加入Mn(OH)2。
【小问6详解】
煅烧窑中MnO2与Li2CO3发生反应生成LiMn2O4，反应的化学方程式为2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑；故答案为：2Li2CO3+8MnO24LiMn2O4+2CO2↑+O2↑。
化合物
熔点/℃
377
38.3
155
化学键
键能/()
413
436
463
a
实验编号
a
b
c
温度/K
催化剂的比表面积/()
80
120
120
物质
名称
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
C
3-溴-4-羟基苯甲醛
201.02
130～135
261.3
H
……
138.12
153～154
295.42