上海市浦东复旦附中分校2023-2024学年高三上学期期中考试化学试卷

这是一份上海市浦东复旦附中分校2023-2024学年高三上学期期中考试化学试卷，共8页。

（本卷共四道大题，时间60分钟，满分100分）
可能用到的相对原子质量：Li-7，O-16，Al-27，C-59
一、（共19分）可燃冰具有巨大的储量和清洁的特点，被认为是一种新型的能源资源，我国科学家对其性质进行不断研究。科学家发现，一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。
（单选）用化学用语表示CH4、CO2、H2O的相关微粒，正确的是
A. 基态C原子价层电子的轨道表示式为：
B. CO2的电子式为
C. CH4的空间填充模型为：
D. 用电子式表示H2O分子的形成：
（单选）下列微粒之间的关系，正确的是
A. 乙醇、甲醚：同分异构体B. O2、O3：同位素
C. CO2、CO：同素异形体 D. 甲醇、苯甲醇：同系物
甲烷分子的空间构型为_______________，其中心原子的杂化轨道类型为___________；水分子的空间结构与价层电子对的空间结构________________（填“一致”、“不一致”或“无法判断”）。
“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是____________________。为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据下述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________。
用CO2置换CH4的转换过程如下图所示。
（单选）下列说法正确的是
A. 笼状结构中水分子间主要靠氢键结合
B. E代表CO2，F代表CH4
C. CO2置换出CH4的过程涉及化学键的断裂及形成
D. CO2可置换可燃冰中所有的CH4分子
可燃冰中，甲烷分子处于由多个水分子组成的笼中，如右图所示。某种甲烷水合物晶体中，平均每46个水分子构成8个分子笼，每个分子笼可容纳1个甲烷分子或水分子。若这8个分子笼中有6个容纳的是甲烷分子，另外两个被水分子容纳，则该甲烷水合物的化学式为______________。
（不定项）以下属于“可燃冰”开采与利用重要方法的是
A. 加压B. 减压C. 降温D. 升温
（不定项）水是一种常见的溶剂，二氧化碳在一定条件下也可以作溶剂。超临界二氧化碳是一种新型萃取剂。以下物质可用超临界二氧化碳萃取的是
A. NaOHB. NaClC. 植物精油
二、（共30分）推广锂电池的新能源汽车对减少二氧化碳排放和大气污染具有重要意义。磷酸亚铁锂(LiFePO4)、钴酸锂(LiCO2)为锂离子电池常用的正极材料。工业上用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl及苯胺()为原料制磷酸亚铁锂材料。
基态铁原子核外电子排布式为______________，其核外电子的空间运动状态有________种，价层电子的运动状态有___________种。
基态Fe3＋较基态Fe2＋稳定的原因是_________________________________________
在NH4H2PO4中的N、P、O三种元素的电负性由大到小的顺序是________________；
N的第一电离能大于O，原因是____________________________________________。
1ml苯胺中，含有_______ml σ键；苯胺水溶性大于苯，其主要原因是__________
____________________________________________________________________。
钴酸锂(LiCO2)的一种晶胞如下图所示(仅标出Li，C与O未标出)，晶胞中含有O2-的个数为__________。晶胞边长为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，该钴酸锂晶体的密度可表示为__________g·cm-3(用含有NA的代数式表示)。
太阳能电池也是一种新能源电池，而光伏材料是能将太阳能直接转换成电能的材料，只有半导体材料具有这种功能。可做太阳能电池材料的有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe、CuInSe等。
已知Ga与B同主族，基态Ga原子的原子结构示意图为_______________；
Ga失去电子的逐级电离能(单位：kJ⋅ml⁻¹)的数值依次为577、1984.5、2961.8、6192。由此可推知镓的主要化合价为_________和+3。
Cd为第48号元素，Cd在元素周期表中的位置为_________________________，电子占据的最高能级的原子轨道的电子云轮廓图的形状为____________。
（不定项）下列事实能说明硫的非金属性比磷强的是____________；
A．沸点：PH3从原子结构角度解释硫的非金属性比磷强的原因：____________________________
_____________________________________________________________________________。
GaN、GaP、GaAs熔融状态均不导电，它们的晶体结构与金刚石相似，其熔点如下表所示，试分析GaN、GaP、GaAs的熔点依次降低的原因：_______________________
三、（共28分）氢化铝锂(LiAlH4)是有机合成中的重要还原剂。某课题组设计实验制备氢化铝锂并测定其纯度。
已知：氢化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应并产生同一种气体。
Ⅰ.制备氢化锂
选择下图中的装置制备氢化锂（必要时有些装置可重复使用）：
LiH的电子式为______________。比较LiH中正、负离子半径的大小并说明理由。
__________________________________________________________________________。
以下事实能说明 LiH 是离子化合物的是_________
A. H为-1价B. 熔融状态能导电C. 加热到600℃不分解
装置的连接顺序(从左至右)为A→________________。
检查好装置的气密性，点燃酒精灯前需进行的实验操作是___________________。
装置D中NaOH的作用是______________________________________________。
Ⅱ.制备氢化铝锂
1947年，Schlesinger、Bnd和Finhlt首次制得氢化铝锂，其方法是使氢化锂与无水三氯化铝按一定比例在乙醚中反应，其流程和装置如下图（夹持装置和加热装置已省略）。
已知：LiAlH4难溶于烃，可溶于乙醚(沸点34.5℃)、四氢呋喃。
装置b的作用是___________________________。
氢化锂与无水三氯化铝反应的化学方程式为__________________________________。
下列说法不正确的是___________(填标号)。
A．市售乙醚中含少量水，可以加入金属钠，然后蒸馏得无水乙醚
B．为提高合成LiAlH4的速率，可将反应温度提高至40℃
C．滤渣A的主要成分是LiCl
D．一系列操作C涉及过滤操作
Ⅲ.测定氢化铝锂产品(不含氢化锂)的纯度
按上图装配仪器、检查装置气密性并装好药品（Y形管中的蒸馏水足量，为了避免氢化铝锂遇水发生爆炸，蒸馏水中需掺入四氢呋喃作稀释剂），启动反应的操作是________________。
氢化铝锂与水反应的方程式：_______________________________________________
读数之前，上下移动量气管右侧的容器，使量气管左、右两侧的液面在同一水平面上，其目的是_________________________________________________________________。
在标准状况下，反应前量气管读数为V1 mL，反应完毕并冷却之后，量气管读数为V2 mL。该样品的纯度为________________(用含a、V1、V2 的代数式表示)。如果起始读数时俯视刻度线，测得的结果将_______________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
四、（共22分）用酒石酸(A)为原料可以合成抗病毒药物沙奎那韦的中间体(G)，其合成路线如图：
已知：ⅰ.R1COOR2eq \(――→,\s\up7(NaBH4),\s\d5(添加剂))R1CH2OH(其中R2为氢原子或烃基)；
ⅱ.SOCl2在酯化反应中作催化剂，若羧酸和SOCl2先混合会生成酰氯，酰氯与醇再反应成酯；若醇和SOCl2先混合会生成氯化亚硫酸酯，氯化亚硫酸酯与羧酸再反应成酯。
完成下列问题：
（不定项）酒石酸(A)存在于葡萄等多种植物中，可作饮料添加剂。下列关于酒石酸的说法正确的是
A. 分子中所有原子可能共平面
B. 分子中碳原子有sp2、sp3两种杂化方式
C. 1 ml 酒石酸最多可与4 ml NaOH反应
D. 酒石酸可发生加聚反应，与Na2CO3反应可生成CO2
G的分子式为___________________；⑥的反应类型为________________________；
B中含氧官能团的名称为________________。
D的结构简式为_________________，含有的手性碳原子数目为____________。
为得到较多量的产物B，反应①应进行的操作是__________________________________。
反应②的化学方程式为_______________________________________________________，
反应②和⑤的目的是_________________________________________________________。
M为C的同分异构体，M可由含有苯环的有机物N加氢还原苯环得到。N的分子中有五个取代基，1 ml N 能与4 ml NaOH反应，但只能与2 ml NaHCO3反应，N分子中有4种不同化学环境的氢原子。则M的结构简式为__________________（任写一种）。
结合题目信息，以为原料合成，写出合成路线(其他试剂任选)。
参考答案
一、（共19分）
C
A
正四面体形（1分），sp3（1分），不一致（1分）
范德华力和氢键；CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4
A；
CH4·8H2O
BD
C
二、（共31分）
[Ar]3d64s2；15（1分）；8（1分）
基态Fe2+的价层电子排布为3d6，基态Fe3+的价层电子排布为3d5，基态Fe3+的3d轨道为半充满状态，比较稳定。
O>N>P；基态N原子的价层电子排布为2s22p3，2p轨道为半充满状态，比较稳定，不易失电子；而基态O原子的价层电子排布为2s22p4，2p轨道若失去一个电子，则比较稳定的半充满状态，因此O更容易失去1个电子。因此N的第一电离能大于O。
14；苯胺与水能形成分子间氢键而苯不能
16；
；+1（1分）
第五周期ⅡB族；球形（1分）
BC；S与P为同周期元素的原子，S原子的核电荷数大于P，S原子核对核外电子的吸引能力大于P，S原子的得电子能力更强，故S元素的非金属性更强。
它们均为共价晶体，由于 N、P、As 的原子半径依次增大，故共价键Ga—N、Ga—P、Ga—As的键长依次增大，键能依次减小，因此，熔点依次降低（3分）
三、（共28分）
；半径：Li+B
D→B→C→B→E
打开装置A中分液漏斗的活塞，一段时间后，用小试管在装置E的水槽中收集气体并验纯
除去H2中混有的H2S
吸收装置内的水分，并避免外界水分进入，保持装置内干燥
4LiH＋AlCl3 eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(28C))LiAlH4＋3LiCl
B
倾斜Y形管，将蒸馏水(掺入四氢呋喃)全部注入a g产品中
LiAlH4 + 4H2O eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6()) LiOH + Al(OH)3 + 4H2↑ 或 LiAlH4 + 4H2O eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6()) Li[Al(OH)4] + 4H2↑
确保量气管内气体的压强与大气压强相等，减少实验误差
eq \f(19V2－V1,448a)%；偏高
四、（共22分）
B
C12H11NO3Cl2；取代反应（1分）；羟基、酯基（每个1分）；
，2。
先将SOCl2与甲醇混合反应后，再加入酒石酸进行反应。
＋eq \(――――→,\s\up7(CH2Cl2),\s\d5(p­TsOH))＋2CH3OH 保护两个羟基不被氯代
eq \(―――→,\s\up7(NaBH4),\s\d5(添加剂)) eq \(――→,\s\up7(浓硫酸),\s\d5(△))eq \(―――→,\s\up7(一定条件))分子
分子直径/nm
分子与H2O的结合能/kJ·ml-1
CH4
0.436
16.40
CO2
0.512
29.91
物质
GaN
GaP
GaAs
熔点／℃
1700
1480
1238