2024年上海市闵行区高三上学期期末高考一模化学试卷含详解

这是一份2024年上海市闵行区高三上学期期末高考一模化学试卷含详解，共23页。试卷主要包含了本考试分设试卷和答题纸， ①等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1.试卷共6页，满分100分，考试时间60分钟。
2.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、考生号、所在学校及班级。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“双选”的试卷，每小题有两个正确答案；未特别标注的选择类试卷，每小题只有一个正确选项。
相对原子质量：H-1 C-12 O-16 Fe-56
一、战略金属—铬
1. 铬(Cr)是重要的战略金属资源。2021年，我国科研团队研究发现含铬材料在室温下具有超离子行为，为未来新结构二维材料的合成和探索提供了新思路。
（1）基态铬原子的价电子排布式为_____，其核外有_____种不同运动状态的电子。
（2）铬的第二电离能和锰的第二电离能分别为、。的原因是_____。
（3）的熔点(83℃)远低于的熔点(1100℃)，是因为_____。
（4）热稳定性：_____(选填“>”或“”、“”、“”或“ ②. BD （5）A
【小问1详解】
铬元素的原子序数为24，基态原子的价电子排布式为3d54s1，由泡利不相容原理可知，铬原子核外有24种不同运动状态的电子，故答案为：3d54s1；24；
【小问2详解】
铬元素的原子序数为24，失去1个电子的Cr+的价电子结构为稳定的半充满结构3d5，不易失去电子，锰元素的原子序数为25，失去1个电子的Mn+的价电子结构为3d54s1，易失去电子，所以铬元素的第二电离能大于锰元素，故答案为：Cr+的价电子结构为稳定的半充满结构3d5，不易失去电子，Mn+的价电子结构为3d54s1，易失去电子；
【小问3详解】
三氯化铬是熔点低的分子晶体，三氟化铬是熔点较高的离子晶体，离子晶体的熔点高于分子晶体，所以三氯化铬的熔点低于三氟化铬，故答案为：为分子晶体，为离子晶体，离子晶体的熔点高于分子晶体；
【小问4详解】
非金属元素的非金属性越强，电负性越大，简单氢化物的稳定性越强，氧元素的电负性大于硫元素，非金属性强于硫元素，所以水的稳定性强于硫化氢，故答案为：>；BD；
小问5详解】
A．硫酸溶液中硫酸完全电离出氢离子和硫酸根离子，水部分电离出氢离子和氢氧根离子，则1ml/L硫酸溶液中，故正确；
B．标准状况下，硫单质为固态，无法计算含有NA个硫原子的硫单质的体积，故错误；
C．二氧化硫和氧气的催化氧化反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，则无法计算2ml二氧化硫和1ml氧气充分反应时，电子转移数目小于4N A，故错误；
D．亚硫酸根离子是二元弱酸根离子，在溶液中分步水解使溶液呈碱性，则由原子个数守恒可知，1ml二氧化硫和三氧化硫混合气通入过量氢氧化钠溶液中，所得溶液中亚硫酸根离子和硫酸根离子总数小于1ml×NAml—1=NA，故错误；
故选A。
二、氢经济—制氢
2. “氢经济”是“双碳”转型中非常关键的一环。大量安全制氢是关键技术之一。
方法一：工业上常用甲烷、水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应：
反应①
反应②
（1）下列操作中，能提高平衡转化率的是_____。(双选)
A. 增大的浓度B. 分离出
C. 恒温恒压下通入惰性气体D. 加入催化剂
（2）恒温条件下，1L密闭容器中，和反应达平衡时，的转化率为，的物质的量为，则反应①的平衡常数_____。(用、表示)
方法二：用与制备可以同时实现资源化利用，其反应历程如下：
反应①
反应②
已知：为吸附型活性炭。
（3）使用不同催化剂时，相同时间内测得的转化率随温度的变化如下图所示：
催化效果最佳的是催化剂_____(选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)，b点的_____(选填“>”、“ ③. 温度升高，催化剂失活，反应速率降低
【小问1详解】
A．增大甲烷的浓度，反应①的平衡向正反应方向移动，但甲烷的转化率减小，故错误；
B．分离出一氧化碳，反应②的反应物的浓度减小，平衡向逆反应方向移动，氢气的浓度减小，则反应①的生成物浓度都减小，平衡向正反应方向移动，甲烷的转化率增大，故正确；
C．反应①为气体体积增大的反应、反应②为气体体积不变的反应，恒温恒压下通入惰性气体，气体压强减小，反应①的平衡向正反应方向移动，反应②的平衡不移动，则甲烷的转化率增大，故正确；
D．加入催化剂，化学反应速率加快，但平衡不移动，则甲烷的转化率不变，故错误；
故选BC；
【小问2详解】
由题给数据可建立如下三段式：
则由三段式数据可知，1L容器中反应①的平衡常数K=，故答案为：；
【小问3详解】
由图可知，温度低于T4℃，相同时间内相同温度时，催化剂Ⅰ条件下二氧化碳的转化率最大，说明催化效果最佳的是催化剂Ⅰ；催化剂Ⅲ条件下b点二氧化碳的转化率未达到最大，说明反应未达到平衡，是平衡的形成过程，则b点正反应速率大于逆反应速率；c点转化率比a点低说明温度升高，催化剂失活，反应速率降低，相同时间内消耗二氧化碳的物质的量减少，导致二氧化碳的转化率减小，故答案为：Ⅰ；>；温度升高，催化剂失活，反应速率降低。
三、氮循环—羟胺
3. 在自然界的氮循环中，羟胺以中间产物的形式参与氮循环。例如在微生物作用下，转化为的途径为：。
（1）上述转化途径称为_____。
A．硝化作用 B．反硝化作用
羟胺熔点为32.05℃，极易溶于水，且在水中稳定。其分子结构模型如图所示。
（2）图中的分子结构模型属于_____。
A．球棍模型 B．空间填充模型
（3）解释羟胺极易溶于水的原因。_____、_____。
研究表明：在酸性水体中与反应时，含氮产物随两者比例不同而发生变化。
（4）用含与混合溶液发生反应。测出反应过程中随时间变化曲线如图所示。从反应开始至时，的平均反应速率_____。
研究表明：反应①分为三步，各步反应及其焓变见下表。
（5）根据价层电子对互斥理论，预测分子(N为中心原子)的空间结构为_____。
A. 直线形B. 角形C. 三角锥形D. 四面体形
（6）属于_____。
A. 反应物B. 生成物C. 中间产物D. 催化剂
（7）反应①焓变=_____。(用、、表示)
（8）在细菌作用下，与反应生成。可通过_____方法确定中心氮原子来源于还是。
【答案】（1）B （2）A
（3） ①. 水是极性分子，羟胺也是极性分子，极性分子易溶于极性溶剂 ②. 羟胺与水分子形成分子间氢键
（4） （5）A （6）C
（7）×2+×2+
（8）同位素示踪法
【小问1详解】
上述转化途径将转化为，是反硝化过程，故选B。
【小问2详解】
由图示可知，该分子结构模型为球棍模型，故选A。
【小问3详解】
水是极性分子，羟胺也是极性分子，极性分子易溶于极性溶剂，所以羟胺易溶于水；而且羟胺分子含有-OH和-NH2，与水分子之间形成分子间氢键，也使羟胺易溶于水。
【小问4详解】
因，根据题意，发生反应②，
依据图示，从反应开始至时，，；
【小问5详解】
N2O分子中以一个N原子为中心，周围连一个N原子，一个O原子，共形成2条σ键，孤电子对数=，则中心原子价层电子对数=σ键数+孤电子对数=2，对应的空间构型为直线形，故选A。
【小问6详解】
由题意可知，第2步生成，第3步消耗，故其为中间产物，答案选C。
【小问7详解】
由题意可知，反应①=第1步×2+第2步×2+第3步，则反应①的焓变=×2+×2+；
【小问8详解】
令NH2OH中的N原子为15N，HNO2中的N原子为14N，NH2OH中的N原子为-3价，HNO2中的N原子为+3价，N2O中的N原子为+1价，NH2OH中的N原子化合价升高，HNO2中的N原子化合价降低，若N2O中的N原子来源于NH2OH，则N2O中的N原子均为15N，若N2O中的N原子来源于HNO2，则N2O中的N原子均为14N，因此可通过同位素示踪法确定N2O的中心氮原子来源于NH2OH还是HNO2。
【点睛】硝化作用，是指氨基酸脱下的氨，在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为硝酸的过程；
反硝化作用，是指在厌氧条件下，微生物将硝酸盐及亚硝酸盐还原为氨及游离氮的过程。
同位素示踪法是利用放射性核素或稀有稳定核素作示踪剂，对研究对象进行标记的微量分析方法，应用于化学、生物或其他过程。
四、“明星”材料—量子点
4. 2023年诺贝尔化学奖授予了三位科学家，以表彰他们发现与合成量子点。量子点是一类重要的半导体纳米微晶材料，具有独特的光学、电学等性质。硒化镉()量子点是科学家最早合成的量子点之一，目前已广泛用作光电器件、催化材料等。
（1）某方法合成出量子点，用电子显微镜观测其形貌如图所示，图中比例尺长度为10nm，所以量子点常被称为_____量子点。

A. 溶液B. 胶体C. 悬浊液D. 乳浊液
（2）晶胞结构如图所示，该晶胞中有_____个镉原子。
A. 2B. 4C. 6D. 9
实验室以、、为原料，制备量子点。
（3）中含有_____个配位原子。
A. 2B. 4C. 6D. 8
（4）25℃时，亚硒酸的电离平衡常数：、。常温下，溶液呈_____性。理由是_____。(用离子方程式说明)
A．酸性 B．中性 C．碱性
（5）溶液中各微粒浓度关系正确是_____。(双选)
A.
B.
C.
D.
（6）配平制备的化学方程式_____。
标准状况下，当生成气体时，转移的电子数为_____个。
以Pt、Cu为电极材料，并在Cu表面负载导电材料和量子点，高效催化光分解水，如图所示：
（7）装置中Cu作为_____。
A．正极 B．负极 C．阳极 D．阴极
写出负极的电极反应式_____。
（8）运用绿色化学思想，分析该方法分解水的优点有_____、_____。(列举两点)
【答案】（1）B （2）A （3）B
（4） ①. C ②. SeO+H2OHSeO+ OH— （5）AD
（6） ①. ②. 0.6NA
（7） ①. A ②. 2H2O—4e—= O2↑+4H+
（8） ①. 能耗低 ②. 催化剂可循环使用
【小问1详解】
胶体是分散质粒子直径在1nm—100nm之间的分散系，由图中比例尺长度为10nm介于1nm—100nm之间可知，硒化镉量子点常被称为胶体量子点，故选B；
【小问2详解】
由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和体心的镉原子个数为8×+1=2，故选A；
【小问3详解】
由化学式可知，配合物的内界中中心离子是镉离子、配体为氨分子、配位数为4，故选B；
【小问4详解】
由电离常数可知，亚硒酸钠是强酸弱碱盐，亚硒酸根离子在溶液中分步水解使溶液呈碱性，水解以一级水解为主，则水解的离子方程式为SeO+H2OHSeO+ OH—，故答案为：C；SeO+H2OHSeO+ OH—；
【小问5详解】
A．亚硒酸钠是强酸弱碱盐，亚硒酸根离子在溶液中分步水解使溶液呈碱性，则溶液中，故正确；
B．亚硒酸钠是强酸弱碱盐，亚硒酸根离子在溶液中分步水解使溶液呈碱性，水解以一级水解为主，则溶液中，故错误；
C．亚硒酸钠是强酸弱碱盐，溶液中存在物料守恒关系，故错误；
D．亚硒酸钠是强酸弱碱盐，溶液中存在质子守恒关系，故正确；
故选AD；
【小问6详解】
制备硒化镉的反应为亚硒酸钠与二氯化四氨合镉、肼反应生成硒化镉、氨气、氮气、氯化钠和水，反应的化学方程式为，反应生成11ml氨气和氮气，转移电子的物质的量为12ml，则标准状况下生成12.32L气体时，转移的电子数为××NAml—1=0.6NA，故答案为：0.6NA；
【小问7详解】
由图可知，该装置为原电池，由电子的移动方向可知，铜电极为原电池的正极、铂电极为负极，故选A；
【小问8详解】
由题给信息可知，该装置符合绿色化学思想，具有能耗低、催化剂可以循环使用的优点，故答案为：能耗低；催化剂可以循环使用。
五、分子“骰子”—立方烷
5. 立方烷(分子式为)是具有高度对称性的立方体结构分子，与游戏用的骰子十分类似。立方烷的核磁共振氢谱图如下所示。
（1）从烃的分类角度看，立方烷属于_____。
A．脂肪烃 B．烯烃 C．芳香烃
（2）关于立方烷的说法正确的是_____。
A. 易溶于水B. 只含键C. 属于极性分子D. 能使酸性溶液褪色
（3）立方烷的二氯代物有_____种。
A. 2B. 3C. 4D. 5
科学家首次制备立方烷的合成路线如下：
已知：表示多步反应。
（4）A的分子式为_____，1mlA与氢气加成时，最多消耗_____ml氢气。
（5）试剂a为_____。
（6）C中含有_____个手性碳原子。
A. 2B. 3C. 4D. 5
（7）C→D的反应类型为_____。
A. 取代反应B. 加成反应C. 消去反应D. 氧化反应
（8）D中所含官能团的名称为碳碳双键、_____、_____。
（9）芳香族化合物H与G互为同分异构体，写出一种满足下列条件H的结构简式_____。
a．能与溶液反应 b．存在顺反异构体 c．所有碳原子均为杂化
（10）设计一条由制备的合成路线。(无机试剂任选)_____。
【答案】5. A 6. B 7. B
8. ①. C5H6O ②. 2
9. Br2的CCl4溶液 10. B 11. C
12. ①. 碳溴键 ②. 酮羰基
13. 14.
【分析】由有机物的转化关系可知，光照条件下与发生取代反应生成，则B为；与溴的四氯化碳溶液发生加成反应生成，则试剂a为溴的四氯化碳溶液；一定条件下发生消去反应生成，发生分子间的加成反应生成，经多步反应转化为，在氢氧化钾溶液中转化为，经多步反应转化为立方烷。
【小问1详解】
从烃的分类角度看，立方烷属于脂肪烃，故选A；
【小问2详解】
A．立方烷是难溶于水的脂肪烃，故错误；
B．由结构简式可知，立方烷分子中只含有碳碳单键和碳氢键，碳碳单键和碳氢键都为
σ键，故正确；
C．由结构简式可知，立方烷分子为结构对称的非极性分子，故错误；
D．由结构简式可知，立方烷分子中只含有碳碳单键和碳氢键，不能与酸性高锰酸钾溶液反应使溶液褪色，故错误；
故选B；
【小问3详解】
由结构简式可知，立方烷分子的一氯代物只有一种，二氯代物有如下3种结构：、、，故选B；
【小问4详解】
由结构简式可知，A的分子式为C5H6O，A分子中含有1个碳碳双键，则1mlA与氢气加成时，最多消耗2 ml氢气，故答案为：C5H6O；2；
【小问5详解】
由分析可知，试剂a为溴四氯化碳溶液，故答案为：Br2的CCl4溶液；
【小问6详解】
由结构简式可知，C分子中含有如图*所示的3个手性碳原子：，故选B；
【小问7详解】
由分析可知，C→D的反应为一定条件下发生消去反应生成，故选C；
【小问8详解】
由结构简式可知，分子的官能团为碳碳双键、碳溴键、酮羰基，故答案为：碳溴键；酮羰基；
【小问9详解】
G的芳香族同分异构体H能与碳酸氢钠溶液反应、存在顺反异构体、所有碳原子均为sp2杂化说明H分子中含有苯环、碳碳双键和羧基，则符合条件的结构简式为，故答案为：；
【小问10详解】
由有机物的转化关系可知，由制备的合成步骤为在氢氧化钠醇溶液中共热发生消去反应生成，光照条件下与发生取代反应生成，在氢氧化钠溶液中共热发生水解反应生成，铜做催化剂条件下与氧气共热发生催化氧化反应生成，合成路线为。
六、重要的含铁化合物—草酸亚铁
6. 草酸亚铁作为一种化工原料，可广泛用于生产锂离子电池材料、感光材料。以废铁屑为原料生产草酸亚铁的流程如下：
Ⅰ、为淡黄色固体，难溶于水。
Ⅱ、25℃时，、。
Ⅲ、25℃时，、。
（1）用热的饱和碳酸钠溶液洗涤废铁屑的原因是_____。
（2）由题中信息判断，25℃时，溶液中存在：_____(选填“>”、“ （3） ①. 恒压滴液漏斗 ②. 平衡气压，便于H2C2O4顺利流下 （4）D
（5）FeC2O4的溶解度大于Fe(OH)2，向Fe(OH)2中加入Na2C2O4溶液无法实现向FeC2O4的转化
（6）A （7）100mL容量瓶、胶头滴管
（8） ①. 滴入最后半滴KMnO4标准液，溶液变为浅紫色，且半分钟内不复原 ②. 将Fe3+还原为Fe2+
（9）%
【分析】由题给流程可知，用热的饱和碳酸钠溶液洗涤废铁屑，洗去铁屑表面的油污后，向铁屑中加入稀硫酸酸浸，将铁转化为硫酸亚铁，向溶液中加入氨水，将溶液中亚铁离子转化为氢氧化亚铁沉淀，过滤得到氢氧化亚铁；向氢氧化亚铁中加入草酸溶液，将氢氧化亚铁转化为二水草酸亚铁沉淀，过滤、洗涤、干燥得到二水草酸亚铁沉淀。
【小问1详解】
碳酸钠是强碱弱酸盐，在溶液中水解使溶液呈碱性，由分析可知，用热的饱和碳酸钠溶液洗涤废铁屑的目的是洗去铁屑表面的油污，故答案为：洗去铁屑表面的油污；
【小问2详解】
由电离常数可知，草酸氢根离子的水解常数Kh==＜Ka2说明草酸氢根离子在溶液中的电离程度大于水解程度，则草酸氢钠溶液中的草酸根离子浓度大于草酸浓度，故答案为：>；
【小问3详解】
由实验装置图可知，仪器X为恒压滴液漏斗，装置中导管A的作用是平衡气压，便于草酸溶液顺利流下，故答案为：恒压滴液漏斗；平衡气压，便于H2C2O4顺利流下；
【小问4详解】
由分析可知，转化步骤发生的反应为草酸溶液与氢氧化亚铁反应生成二水草酸亚铁沉淀，反应的离子方程式为，故选D；
【小问5详解】
由25℃时的溶度积可知，草酸亚铁的溶解度大于氢氧化亚铁的溶解度，直接加入草酸钠溶液，不能实现氢氧化亚铁转化为二水草酸亚铁的目的，故答案为：FeC2O4的溶解度大于Fe(OH)2，向Fe(OH)2中加入Na2C2O4溶液无法实现向FeC2O4的转化；
【小问6详解】
由分析可知，流程图中系列操作为过滤、洗涤、干燥，故选A；
【小问7详解】
由配制一定物质的量浓度溶液配制的步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶可知，配制上述100mL溶液时，用到的玻璃仪器除了玻璃棒、烧杯外，还有100mL容量瓶、胶头滴管，故答案为：100mL容量瓶、胶头滴管；
【小问8详解】物质的量之比
反应原理
反应①：
反应②：
反应原理
反应焓变
第1步
第2步
第3步
物质的量之比
反应原理
反应①：
反应②：
反应原理
反应焓变
第1步
第2步
第3步