2024年高考第三次模拟考试题：化学（上海卷）（解析版）

这是一份2024年高考第三次模拟考试题：化学（上海卷）（解析版），共11页。

1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Cl 35.5 Ca 40 Cu 64
一、金属的性质（23分）
1．金属及其化合物广泛应用于生产、生活、国防等多个领域。回答下列问题：
(1)金属Hf(原子序数72)常用于钨丝制造工业，其基态原子价电子排布式为 。
(2) 基态Br原子能量最高的电子所在轨道形状为 。
A.球型 B.哑铃型 C.花瓣型
(3)AlCl3、FeCl3等金属氯化物易发生二聚，写出AlCl3二聚物的结构式 ，该分子中Al原子的杂化方式为 。
(4)CuSO4⋅5H2O简单的平面结构如图，则该晶体的化学式应表示为 。
(5)该晶体中不含有的微粒间作用力有 (填标号)。
a．离子键 b．氢键 c．非极性共价键 d．极性共价键
(6)水分子①的键角 104.5°(填“大于”、“小于”或“等于”)，原因为 。
(7)金属Hf溴化物离子八面体钾盐晶胞结构如图，化学式为 。已知晶胞参数为anm，则该晶体的密度为 g⋅cm-3(设NA为阿伏加德罗常数的值，该化合物式量为M)。
【答案】(1) 5d26s2 （2分）
(2)B（2分）
(3) （2分） sp3（2分）
(4) [Cu(H2O)4]SO4·H2O （2分）
(5) c（2分）
(6) 大于 （2分） ①中水分子形成氢键，导致中心氧原子孤电子对对成键电子对斥力减小（3分）
(7) K2[HfBr6] （3分） 4M×1021a3NA（3分）
【解析】（1）Hf为72号元素，位于第六周期第ⅣB族，其基态原子夹层电子排布式为5d26s2
(2)基态Br原子能量最高的电子位于4p轨道，该轨道呈现哑铃形；
（3）AlCl3二聚物中Cl的孤对电子和Al形成配位键结构简式为：，其中Al形成4个σ键没有孤对电子，杂化方式为sp3；
（4）根据图示可知该晶体的化学式表示为：[Cu(H2O)4]SO4·H2O；
(5)该晶体中存在有配位键，配位键和O-H、S-O为极性共价键，[Cu(H2O)4]2+和SO42−间存在离子键，水分子和配位水分子之间以及水分子和硫酸根离子之间存在氢键；
(6)水分子①的键角大于104.5°原因是①中水分子形成氢键，导致中心氧原子孤电子对对成键电子对斥力减小。
（7）根据图示可知[HfBr6]n-：8×18+6×12=4，K+：8，故其化学式为K2[HfBr6]，该晶体的密度为ρ=4Mg/mlNAmla×10−73cm3=4M×1021a3NAg/cm3。
二、利用二氧化碳气体的资源化利用（20分）
2．资源化利用CO2，不仅可以减少温室气体的排放，还可以获得燃料或重要的化工产品。
Ⅰ.CO2的捕集：
(1)CO2属于 分子(填“极性”或“非极性”)，其晶体(干冰)属于 晶体。
(2)用饱和Na2CO3溶液做吸收剂可“捕集”CO2。若所得溶液pH=10，溶液中c(HCO3−):c(CO32−)= ；(室温下，H2CO3的K1=4×10-7；K2=5×10-11)若吸收剂失效，可利用NaOH溶液使其再生，写出该反应的离子方程式 。
(3)聚合离子液体是目前广泛研究的CO2吸附剂。结合下图分析聚合离子液体吸附CO2的有利条件是 。
A．低温低流速 B. 低温高流速 C. 高温低流速 D. 高温高流速
Ⅱ.生产尿素：
（4）工业上以CO2、NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2]，该反应分为二步进行：
第一步：2NH3(g)+CO2(g)⇌H2NCOONH4(s) ΔH= -159.5kJ/ml
第二步：H2NCOONH4(s)⇌CONH22(s)+H2O(g) ΔH= +72.5kJ/ml
写出上述合成尿素的热化学方程式 。
Ⅲ.合成乙酸：中国科学家首次以CH3OH、CO2和H2为原料高效合成乙酸，其反应路径如图所示：
（5）原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取，用稀硫酸作电解质溶液，写出生成CH3OH的电极反应式： 。
（6）根据图示，写出总反应的化学方程式： 。
【答案】(1) 非极性 （2分） 分子 （2分）
（2） 2:1 （2分） HCO3−+OH−=H2O+CO32− （3分）
（3） A（2分）
（4）2NH3(g)+CO2(g)⇌CONH22(s)+H2O(g) ΔH=−87.0kJ/ml（3分）
（5） CO2+6e−+6H+=CH3OH+H2O （3分）
（6） CH3OH+CO2+H2LiI、RH*CH3COOH+H2O（3（分）
【解析】（1）①极性分子是指分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来看，电荷的分布是不均匀的，不对称的，而非极性分子是指原子间以共价键结合，分子里电荷分布均匀，正负电荷中心重合的分子，CO2是非金属氧化物，其结构式为：O=C=O，属于非极性分子，干冰是固态二氧化碳，属于分子晶体，故答案为：非极性；分子。
（2）根据K2=cH+⋅cCO32−cHCO3−，cH+=K2×cHCO3−cCO32−=10−10ml⋅L−1，则cHCO3−cCO32-=10−105×10−11=2:1；饱和Na2CO3溶液做吸收剂“捕集”CO2生成NaHCO3而失效，NaHCO3是酸式盐，能与NaOH反应生成Na2CO3和H2O，其离子反应方程式为：HCO3−+OH−=H2O+CO32−，故答案为：2:1；HCO3−+OH−=H2O+CO32−。
（3）观察图1可知，温度相对越低、气体流速越慢，聚合离子液体吸附CO2越彻底、效果越好，即吸附CO2的有利条件温度为25℃或低温，气体流速为10mL⋅min−1或低流速，故答案为：低温，低流速(或25℃，10mL⋅min−1)。
（4）已知：①2NH3(g)+CO2(g)⇌H2NCOONH4(s) ΔH=−159.5kJ/ml；
②H2NCOONH4(s)⇌CONH22(s)+H2O(g) ΔH=+72.5kJ/ml；
根据盖斯定律，①+②可得合成尿素的热化学方程式：2NH3(g)+CO2(g)⇌CONH22(s)+H2O(g) ΔH=−87.0kJ/ml，故答案为：2NH3(g)+CO2(g)⇌CONH22(s)+H2O(g) ΔH=−87.0kJ/ml。
（5）①电解时CO2在阴极得到电子生成CH3OH，结合酸性条件写出阴极电极反应式为：CO2+6e−+6H+=CH3OH+H2O，故答案为：CO2+6e−+6H+=CH3OH+H2O。
(6)根据图示可知，CH3OH、CO2和H2在LiI、Rh*作用下生成了乙酸，根据原子守恒写出化学反应方程式为：CH3OH+CO2+H2LiI、RH*CH3COOH+H2O，故答案为：CH3OH+CO2+H2LiI、RH*CH3COOH+H2O。
三、实验室以硝基苯为原料制备苯胺（20分）
3．苯胺(有机碱，常温下为无色油状液体，易被氧化)在染料、医药、农药、香料等领域有广泛的应用。实验室以硝基苯为原料制备苯胺，反应原理如下：
相关信息列表如下：
实验步骤为：
①组装好实验装置(如图，部分夹持仪器已略去)，并检查装置气密性。
②向三颈烧瓶中依次加入沸石及10mL硝基苯。
③打开活塞K，先通入H2一段时间。
④使三颈烧瓶内溶液保持140℃恒温，充分反应。
⑤反应结束后，关闭活塞K，向三颈烧瓶中加入干燥剂。
⑥继续加热，收集182～186℃馏分，将所得馏分进行二次纯化，最终得到较纯苯胺5.6g。
回答下列问题：
(1)仪器a的名称是 。
(2)长颈漏斗内的试剂最好选用 。
a．稀盐酸 b．稀硝酸 c．稀硫酸
(3)A装置是一个简易启普发生器，其优点是 ，若实验中未先通入H2一段时间，则可能产生的不良后果是 。
(4)步骤⑤中干燥剂可选用 。
a．浓硫酸 b．碱石灰 c．无水硫酸镁 d．五氧化二磷
(5)二次纯化并测定产率：
蒸馏所得苯胺中混有少量硝基苯杂质，可以采用如下方案除杂提纯：
加入试剂X后发生反应的离子方程式为 ，“液相”是 (填“水层”或“有机层”)。
(6)苯胺与甲苯相对分子质量相近，但沸点相差较大，试从物质结构的角度说明原因 。
(7)本实验的产率为 (保留一位小数)。
【答案】(1)直形冷凝管（2分）
(2)c（2分）
(3) 可以通过控制K，实现控制反应的发生与停止 （2分） 生成的苯胺会被残留的空气氧化（2分）
(4)bc（3分，答对一个2分，两个3分，选错不得分）
(5) +H+→ 有机层（3分）
(6)苯胺中含有氨基，能形成分子间氢键，而甲苯不能形成分子间氢键（3分）
(7)60.2%（3分）
【解析】（1）仪器a为直形冷凝管；
（2）A装置是产生H2的发生装置，由于盐酸有挥发性，硝酸与锌反应不能产生H2，故用稀硫酸与锌反应生成H2，故答案为c；
（3）A装置的优点是可以通过控制K，实现控制反应的发生与停止；苯胺易被氧化，若实验中未先通入H2一段时间，则可能产生的不良后果是生成的苯胺会被残留的空气氧化；
（4）苯胺具有还原性，且是有机碱，不能用浓硫酸和五氧化二磷干燥，可以用碱石灰、无水硫酸镁干燥；答案为bc；
（5）根据上述分析可知，X是盐酸，与苯胺反应的离子方程式为：+H+→；液相是有机层，
（6）苯胺中含有氨基，能形成分子间氢键，而甲苯不能形成分子间氢键，故苯胺沸点高于甲苯；
（7）10mL硝基苯的质量为10mL×1.23g/mL=12.3g，物质的量为12.3g123g/ml=0.1ml，根据题干方程式，理论上可得苯胺的物质的量为0.1ml，质量为9.3g，故苯胺的产率为×100%=60.2%。
四、抗菌药物的合成（16分）
4．化合物G是抗菌、抗病毒有效药理成分之一，其合成路线如下：
(1)丙酮()与水互溶的原因是 。
(2)A转化为B的原子利用率为100%，B的结构简式为 。
(3)从理论上讲，E与反应也能得到G。试分析：设计E→F步骤的目的是 。
(4)写出D→E第(1)步的化学反应方程式 。
(5)化合物G在酸性条件下能发生水解，其中属于芳香族的水解产物有多种同分异构体。写出一种满足下列条件的同分异构体 。(填结构简式)
①含有苯环，能发生银镜反应
②1ml该物质能与4ml NaOH反应
③核磁共振氢谱有4组峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶1
(6)写出以为原料制备的合成路线流图(无机试剂和有机溶剂任用，合成路线流程图示例见本题题干) 。
【答案】(1)丙酮与水之间形成氢键；丙酮与水都是极性分子，符合“相似相溶”原理（2分）
(2) （2分）
(3)保护羟基或使特定位置的羟基发生反应（2分）
(4)+5NaOH→+3NaCl+NaBr+H2O（3分）
(5)或（3分）
(6) （4分）
【解析】（1）丙酮与水互溶的原因是：丙酮与水之间形成氢键；丙酮与水都是极性分子，符合“相似相溶”原理。
（2）由分析可知，A发生加成反应生成B为。
（3）设计E→F步骤的目的是：保护羟基或使特定位置的羟基发生反应。
（4）D中溴原子、氯原子及羧基发生水解反应然后酸化得到E，第(1)步的化学反应方程式为：+5NaOH→+3NaCl+NaBr+H2O。
（5）化合物G中含有酯基，在酸性条件下能发生水解，其中属于芳香族的水解产物为，其多种同分异构体，满足条件：①含有苯环，能发生银镜反应，说明其中含有醛基；②1ml该物质能与4ml NaOH反应，说明其中含有酯基；③核磁共振氢谱有4组峰，且峰面积之比为3∶2∶2∶1；综上所述，苯环上的取代基为2个-OOCH和1个-CH3，满足条件的同分异构体为或。
（6）和Br2发生加成反应生成，发生消去反应生成，和发生加成反应生成，和CO、H2O发生反应生成，和H2O发生加成反应生成，和发生酯化反应生成，合成路线为：
。
五、以铬铁矿制备重铬酸钾（21分）
5．工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al，Si氧化物等杂质)为主要原料制备重铬酸钾的工艺流程如图。回答下列问题：
已知：焙烧时FeCr2O4(铁、铬分别为+2、+3价)转化为Na2CrO4和Fe2O3，同时A1、Si氧化物转化为可溶性钠盐。
(1)“焙烧”过程与FeCr2O4有关的化学反应中，氧化剂和还原剂物质的量之比为 。“浸取”过程所得滤渣的用途有 (合理即可)。
(2)矿物中相关元素可溶性组分物质的量浓度c与pH的关系如图所示。当溶液中可溶组分浓度c≤1.0×10−5ml⋅L−1时，可认为已除尽。
则“中和”时应控制pH的范围为 ；从平衡移动的角度解释“酸化”过程加入H2SO4的原因 。
(3)“冷却结晶”时，相关化学反应方程式为 。
(4)+6价铬的化合物毒性较大，需将CrⅥ转化为毒性较低的CrⅢ；工业上可采用电解法处理酸性含铬废水：以铁板做阴、阳极，电解含铬(Ⅵ)废水，示意如图。
①灵敏鉴定废水中的CrⅥ：向含铬(Ⅵ)废水中加入适量H2O2溶液发生反应，生成在乙醚中较稳定存在的+6价的含铬氧化物CrO5，1mlCrO5中含过氧键−O−O−的数量是 。
②电解开始时，A极上主要发生的电极反应式为 。
③电解产生的Fe2+将Cr2O72−还原为CrOH3同时产生FeOH3，其离子方程式为 。
【答案】(1) 7:4 （2分） 制作颜料，用于工业炼铁等（2分）
(2) 4.5≤pH≤9.3 （3分） 体系存在平衡Cr2O72−aq+H2O1⇌2CrO42−aq+2H+aq，加入H2SO4溶液，使溶液中H+浓度升高，平衡逆向移动，得到高浓度的Cr2O72−aq（3分）
(3)2KCls+Na2Cr2O7aq=K2Cr2O7s+2NaClaq或2KCl+Na2Cr2O7=K2Cr2O7↓+2NaCl（3分）
(4) 2NA （2分） Fe−2e−=Fe2+ （3分） 6Fe2++Cr2O72−+17H2O=2CrOH3↓+6FeOH3↓+10H+（3分）
【解析】（1）“焙烧”的目的是将FeCr2O4转化为Na2CrO4和铁红，则生成Na2CrO4的化学方程式为：4FeCr2O4+7O2+8Na2CO3==焙烧8Na2CrO4+8CO2+2Fe2O3，氧元素化合价降低，O2是氧化剂，Cr元素化合价升高，FeCr2O4是还原剂，氧化剂和还原剂物质的量之比为7:4；“浸取”过程所得滤渣Fe2O3是红棕色固体，用途有制作颜料，用于工业炼铁等；
（2）“调pH”的目的是将Na[Al(OH)4]、Na2SiO3转化为氢氧化铝和硅酸沉淀过滤除去，由图可知，当溶液pH≥4.5时，Al3+除尽，当溶液pH＞9.3时，H2SiO3会再溶解生成SiO32-，因此“调pH”时pH的理论范围为4.5≤pH≤9.3；“酸化”过程加入H2SO4的原因是：体系存在平衡Cr2O72−aq+H2O1⇌2CrO42−aq+2H+aq，加入H2SO4溶液，使溶液中H+浓度升高，平衡逆向移动，得到高浓度的Cr2O72−aq；
（3）“冷却结晶”时，氯化钾固体将Na2Cr2O7转化为K2Cr2O7，化学反应方程式为2KCls+Na2Cr2O7aq=K2Cr2O7s+2NaClaq；
（4）①+6价的含铬氧化物CrO5，氧元素化合价由1个-2价和4个-1价组成，即1mlCrO5中含过氧键−O−O−的数量是2NA；
②电解开始时，A极上主要发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+；
③二价铁离子有还原性，Cr2O72−有强氧化性，二者能发生氧化还原反应，二价铁离子被氧化成三价铁离子，Cr2O72−被还原为Cr3+，反应方程式为：6Fe2++Cr2O72−+17H2O=2CrOH3↓+6FeOH3↓+10H+。
物质
相对分子质量
沸点/℃
密度g/mL
溶解性
硝基苯
123
210.9
1.23
不溶于水，易溶于乙醇、乙醚
苯胺
93
184.4
1.02
微溶于水，易溶于乙醇、乙醚
甲苯
92
110.6
0.872
略