虹口區2023學年度第一學期期終學生學習能力診斷測試高三化學試卷考生注意：1.本試卷滿分100分，考試時間60分鐘。2.本考試設試卷和答題紙兩部分，試卷包括試題與答題要求，所有答案必須涂(選擇題)或寫(非選擇題)在答題紙上，做在試卷上一律不得分。3.答題前，考生務必在答題紙上用水筆清楚填寫姓名、準考證號，并將核對后的條形碼貼在指定位置上。4.本試題的選擇題，沒有特別注明，為單選題，只有一個正確選項；若注明雙選，有兩個正確選項；若注明不定項，有1~2個正確選項，多選、錯選不得分，漏選得一半分。相對原子質量：H-1C-12N-14O-16S-32一、利用太陽能從水中獲取氫氣(本題共20分)1.水是清潔、可持續的氫能來源。利用太陽能從水中獲取氫氣符合可持續發展的理念。“太陽能直接熱分解水制氫”通過集中陽光產生2000K以上高溫，促使H2O分解為H2和O2；若溫度進一步升高至5000K，H2與O2會分解為氣態原子。（1）H2O分解過程中斷裂的化學鍵屬于___________。A．離子鍵B．極性共價鍵C．非極性共價鍵（2）在相同條件下，同時存在如下兩個過程：ⅰ．2H(g)+O(g)=H2O(g)ⅱ．H2(g)+O2(g)=H2O(g)比較下列量的相對大小(均從選項中選擇)：①放出熱量___________；②反應速率___________。A．ⅰ>ⅱB．ⅰ=ⅱC．ⅰ<ⅱ【答案】（1）B（2）①.A②.A【解析】【小問1詳解】H2O分解過程中斷裂O-H鍵，屬于極性共價鍵，故答案為B。【小問2詳解】i．2H(g)+O(g)=H2O(g)屬于化學鍵形成的過程，反應速率快，釋放的能量高，ii．H2(g)+O2(g)=H2O(g)是化學反應過程，包含舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，故反應速率比i慢，釋放的能量比i低，故答案為A；A。2.“太陽能光催化分解水制氫”原理可以表示為：SO(aq)+H2O(l)SO(aq)+H2(g)。（1）已知SO3呈平面正三角形結構，推測SO的立體構型為___________。A．平面正三角形B．正四面體型C．三角錐型（2）能說明氯的非金屬性比硫強的事實是___________。A.溶解性：HCl>H2S B.氧化性：HClO>H2SO3C.熱穩定性：HCl>H2S D.酸性：HCl>H2S（3）H2O與H2S結構相似，但H2O的沸點高于H2S，原因是___________。（4）反應開始一段時間后，取出一定量溶液，寫出檢驗溶液中SO的操作方法：___________。【答案】（1）C（2）C（3）水分子之間有氫鍵，所以熔沸點高（4）先加足量稀鹽酸酸化，再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成，證明含有SO【解析】【小問1詳解】SO中心原子價層電子對數為3+=4，且含有1個孤電子對，立體構型為三角錐形，故選C。【小問2詳解】A．溶解性不能說明元素非金屬性的強弱，故A不選；B．氧化性：HClO>H2SO3不能說明非金屬性氯比硫強，故B不選；C．氣態氫化物熱穩定性越好，非金屬性越強，熱穩定性：HCl>H2S能說明非金屬性氯比硫強，故C選；D．氫化物的酸性：HCl>H2S，不能說明非金屬性氯比硫強，故D不選；答案為C。【小問3詳解】H2O與H2S結構相似，但H2O的沸點高于H2S，原因是：水分子之間有氫鍵，所以熔沸點高。【小問4詳解】檢驗溶液中的SO操作方法是取少量待測溶液與試管中，先滴加稀鹽酸，無現象，再滴加BaCl2溶液，產生白色沉淀，說明溶液中含有SO。3.“太陽能熱化學循環制氫”是將太陽能轉化成化學能，通過多個化學過程產生H2.如常見的鐵氧化物循環制氫過程如圖所示。（1）寫出反應Ⅰ的化學方程式：___________；（2）若該反應生成標準狀況下5.6L氫氣，轉移電子數目為：___________。【答案】（1）3FeO+H2O(g)Fe3O4+H2（2）0.5NA【解析】【小問1詳解】根據圖示，反應Ⅰ是H2O和FeO在1000K的條件下反應生成Fe3O4和H2，反應的化學方程式為3FeO+H2O(g)Fe3O4+H2；【小問2詳解】總反應為，氫元素化合價由+1降低為0，生成標準狀況下5.6L氫氣，轉移電子數目為：4.科學家想要用組成相似的鈷氧化物(Co3O4/CoO)代替鐵氧化物進行循環制氫。查閱資料發現，使用鈷氧化物后反應Ⅰ和反應Ⅱ的ΔH-TΔS值隨溫度T變化如圖所示。（1）結合圖像判斷能否用鈷氧化物代替鐵氧化物進行熱化學循環制氫？若可行，舉出采用鈷氧化物的一個優勢；若不可行，說明理由。___________（2）除了上述“直接熱分解”、“光催化分解”和“熱化學循環”外，請再設計一種利用太陽能從水中獲取氫氣的方法：___________(簡述即可，不必展開)。【答案】（1）使用Co3O4/CoO體系時，反應Ⅰ的ΔH-TΔS始終大于0，不能自發進行，無法實現循環，故不能代替（2）太陽能光伏發電，電解水【解析】【小問1詳解】ΔH-TΔS<0反應能自發進行，ΔH-TΔS>0反應不能自發進行。根據圖示，使用Co3O4/CoO體系時，反應Ⅰ的ΔH-TΔS始終大于0，不能自發進行，無法實現循環，所以不能用鈷氧化物代替鐵氧化物進行熱化學循環制氫。【小問2詳解】太陽能光伏發電，再電解水制取氫氣。二、納米氧化亞銅(本題共20分)5.納米氧化亞銅(Cu2O)粒徑在1~100nm之間，是一種重要的無機化工原料，在涂料、有色玻璃和催化劑領域有著廣泛的應用。（1）29Cu在元素周期表中的位置是第四周期___________族；基態銅原子的價電子排布式為___________。A．3d84s2B．3d94s2C．3d104s1D．3d104s2（2）在普通玻璃中加入納米Cu2O可制成紅色玻璃。用光束照射該玻璃，在垂直方向上可以觀察到___________。（3）Cu2O屬于離子晶體，晶體結構如圖所示。圖中●表示的微粒是___________。A.Cu B.Cu+ C.Cu2+ D.O2-【答案】（1）①.ⅠB族②.C（2）出現一條光亮的通路(出現丁達爾現象)（3）B【解析】【小問1詳解】29Cu是29號元素，在元素周期表中的位置是第四周期ⅠB族；根據洪特規則，基態銅原子的價電子排布式為3d104s1，選C。【小問2詳解】在普通玻璃中加入納米Cu2O可制成紅色玻璃。有色玻璃屬于固溶膠，用光束照射該玻璃，在垂直方向上可以觀察到出現一條光亮的通路(出現丁達爾現象)。【小問3詳解】Cu2O屬于離子晶體，根據均攤原則，晶胞中白球數為、黑球數為4。根據化學式Cu2O，可知圖中●表示的微粒是Cu+，選B。6.Cu2O溶于濃氨水中形成無色的[Cu(NH3)2]+，該無色溶液接觸空氣會很快變成深藍色。（1）[Cu(NH3)2]+中NH3的N原子提供___________，與中心離子形成___________。A.空軌道、離子鍵 B.孤電子對、離子鍵C.空軌道、配位鍵 D.孤電子對、配位鍵（2）已知NH3分子中H-N-H鍵角為107°，則[Cu(NH3)2]+中H-N-H鍵角___________。A.大于107° B.小于107° C.等于107° D.等于120°（3）無色溶液在空氣中變色的原因可表示為：[Cu(NH3)2]++NH3·H2O+___________=[Cu(NH3)4]2++___________+H2O完成并配平上述離子方程式。___________【答案】（1）D（2）A（3）4[Cu(NH3)2]++8NH3·H2O+O2=4[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O【解析】【小問1詳解】[Cu(NH3)2]+中Cu+和NH3通過配位鍵結合，NH3中的N原子提供孤電子對，與中心離子形成配位鍵，選D。【小問2詳解】NH3分子中N原子采用SP3雜化，有1個孤電子對，H-N-H鍵角為107°，[Cu(NH3)2]+中N原子采用SP3雜化，無孤電子對，所以H-N-H鍵角大于107°，選A。【小問3詳解】無色溶液在空氣中變色，[Cu(NH3)2]+被氧氣氧化為[Cu(NH3)4]2+，Cu元素化合價由+1升高為+2、氧氣中氧元素化合價由0降低為-2，根據得失電子守恒、電荷守恒，配平反應方程式為4[Cu(NH3)2]++8NH3·H2O+O2=4[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O。7.納米Cu2O的制備方法有多種，常見的有還原法、電解法等。（1）還原法以葡萄糖作為主要原料。能用葡萄糖制備Cu2O是因為其分子中含有___________(填官能團名稱)，制備時除了葡萄糖溶液與硫酸銅溶液外，還需要___________(填試劑名稱)。（2）電解法制備Cu2O的裝置如圖所示，電解過程中陽極依次發生反應：①Cu-e-+Cl-=CuCl②CuCl(s)+OH-(aq)=CuOH(s)+Cl-(aq)③2CuOH=Cu2O+H2O陰極的電極反應式為___________；該法制備Cu2O的總反應可以表示為：___________。【答案】（1）①.醛基②.氫氧化鈉濃溶液（2）①.2H2O+2e-=2OH-+H2②.2Cu+H2OCu2O+H2↑【解析】【小問1詳解】葡萄糖是多羥基醛，其中醛基能將氫氧化銅還原成氧化亞銅，所以可以用葡萄糖還原法制Cu2O；該制備方案利用了氫氧化銅懸濁液的弱氧化性，則制備時除了葡萄糖溶液與硫酸銅溶液外，還需要氫氧化鈉濃溶液提供堿性環境；【小問2詳解】按照放電順序，陰極為水中的氫離子得電子生成H2，電極反應式為：2H2O+2e-=2OH-+H2，陽極區的總反應式為：；故制備的總反應可以表示為2Cu+H2OCu2O+H2↑。三、重要的氮肥—尿素的合成(本題共19分)8.尿素[CO(NH2)2]是一種重要的氮肥。工業上以CO2和NH3為原料合成尿素，在尿素合成塔中的主要反應可表示如下：反應Ⅰ：2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s)(氨基甲酸銨)ΔH1=-272反應Ⅱ：H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH2=總反應Ⅲ：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)?H3（1）CO2的電子式為___________；1molCO(NH2)2中含有___________molπ鍵。（2）反應Ⅰ的熵變ΔS___________填“”“”或“”，反應Ⅲ的H3=___________。（3）下列關于尿素合成的說法正確的是___________。A.及時分離出尿素可促使反應Ⅱ向正反應方向移動B.從合成塔出來的混合氣體分離出水蒸氣后可以循環使用C.保持容積不變，充入惰性氣體增大壓強，可提高總反應Ⅲ的反應速率D.保持壓強不變，降低氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]可提高反應Ⅰ中NH3的平衡轉化率【答案】8.①.②.19.①.<②.10.BD【解析】【小問1詳解】CO2中C與O之間形成兩個共用電子對，CO2的電子式為；尿素CO(NH2)2中含有一個C=O雙鍵，其余都是單鍵，1molCO(NH2)2中含有1molπ鍵。故答案為：；1；【小問2詳解】反應Ⅰ為氣體體積減小的反應，熵變ΔS<0，由蓋斯定律可知，反應Ⅰ+Ⅱ=Ⅲ，則ΔH3=(-272kJ/mol)+(+138kJ/mol)=-134kJ/mol；反應Ⅲ的H3=。故答案為：<；-134kJ/mol；【小問3詳解】A.尿素是固體，減少固體的量平衡不移動，故A錯誤；B.從合成塔出來的混合氣體分離出水蒸氣剩余氨氣和二氧化碳，可以循環使用，故B正確；C.保持容積不變，充入惰性氣體增大壓強，但是反應物氣體的濃度不變，反應速率不變，故C錯誤；D.保持壓強不變，降低氨碳比[n(NH3)/n(CO2)]可以使平衡向右移動，可提高反應Ⅰ中NH3的平衡轉化率，故D正確；故答案為：BD。9.研究反應Ⅰ的逆反應對提高尿素產率有重要意義。某研究學習小組把一定量的氨基甲酸銨固體放入容積為2L的密閉容器中，在T℃下分解：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，t1時達到化學平衡。c(CO2)隨時間t變化曲線如圖所示。（1）可以判斷該分解反應已經達到平衡的是___________。A.混合氣體的平均摩爾質量不變 B.密閉容器中總壓強不變C.密閉容器中混合氣體的密度不變 D.密閉容器中氨氣的體積分數不變（2）T時，該反應的化學平衡常數K的值為___________。（3）在0～t1時間內該化學反應速率v(NH3)=___________。（4）若其他條件不變，t2時將容器體積壓縮到1L，t3時達到新的平衡。請在圖中畫出t2～t4時間內c(CO2)隨時間t變化的曲線。___________【答案】（1）BC（2）0.0005（3）0.10/t1mol·L-1·s-1（4）【解析】【小問1詳解】A．該反應的反應物為固體，混合氣體的平均摩爾質量由生成物決定，而兩種生成物的物質的量之比為定值，故混合氣體的平均摩爾質量始終保持不變，故A不能說明平衡；B．密閉容器中總壓強取決于氣體的物質的量，只要此反應未達到平衡，則氣體的物質的量始終發生變化，則壓強始終變化，故壓強不變可以說明平衡，故B正確；C．氣體的密度等于氣體的質量除以容器的體積，容器的體積不變，只要此反應未達到平衡，則氣體的質量始終發生變化，則密度始終變化，故密度不變可以說明平衡，故C正確；D．密閉容器中氨氣和二氧化碳的比例始終為2：1，則氨氣的體積分數始終為定值，故密閉容器中氨氣的體積分數不變不能說明平衡，故D錯誤；故選BC。【小問2詳解】該反應的化學平衡常數，平衡時c(CO2)=0.05mol/L，而氨氣和二氧化碳的比例始終為2：1，故c(NH3)=0.1mol/L，故【小問3詳解】在0～t1時間內，氨氣的濃度變化值為0.1mol/L，故該化學反應速率v(NH3)=0.10/t1mol·L-1·s-1；【小問4詳解】若其他條件不變，t2時將容器體積壓縮到1L，則在那一刻二氧化碳的濃度達到0.1mol/L，t3時達到新的平衡時，根據且溫度不變可知二氧化碳的濃度應該回到0.05mol/L才能保證平衡常數不變，具體圖像如圖：四、祛痰藥溴己新的合成(本題共20分)10.溴己新(Ⅰ)又稱必嗽平，常用作祛痰藥。可通過下列路線合成：（1）有機物A(甲苯)可以通過煤的干餾獲得。下列有關說法正確的是___________。A.煤的干餾屬于物理變化B.甲苯分子中的所有原子都在同一平面上C.甲苯分子中碳原子的雜化方式有和兩種D.甲苯及其同系物都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色（2）寫出B的名稱：___________；E的結構簡式：___________。（3）反應②與反應⑥的反應類型分別為___________。A.取代、取代 B.氧化、加成 C.氧化、還原 D.氧化、取代（4）反應①所需的試劑是___________；該反應還能生成B的多種同分異構體，寫出其中核磁共振氫譜波峰數目最少的結構簡式___________。（5）寫出反應③的反應式：___________。（6）請寫出滿足下列條件的F的同分異構體的結構簡式：___________(任寫一種)。i．含有氨基與羧基；ii．苯環上只有一個取代基iii．分子中含有兩個手性碳原子（7）請寫出以和為原料制備的合成路線______。【答案】10.C11.①.鄰硝基甲苯②.12.D13.①.濃硝酸、濃硫酸②.14.15.、、16.+Cl2+【解析】【分析】甲苯發生硝化反應引入硝基得到B，B中甲基被酸性高錳酸鉀氧化為羧基得到C，C發生酯化反應得到D，D中硝基被還原為氨基得到E：，E中苯環氫發生取代引入溴原子得到F，F中酯基被還原為羥基得到G，G中羥基發生取代引入氯原子得到H，H中氯原子被取代發生取代生成I；【小問1詳解】A．煤的干餾過程生成新物質，屬于化學變化，錯誤；B．甲苯分子中甲基為四面體結構，故所有原子不在同一平面上，錯誤；C．甲苯分子中苯環碳原子的雜化方式為、甲基碳原子為雜化，正確；D．同系物是指結構相似、分子組成相差若干個“CH2”原子團的有機化合物；甲苯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，但其同系物不一定能使酸性高錳酸鉀褪色，例如不能使酸性高錳酸鉀褪色，錯誤；故選C；【小問2詳解】由結構可知，B的名稱：鄰硝基甲苯；由分析可知，E的結構簡式：；【小問3詳解】B中甲基被酸性高錳酸鉀氧化為羧基得到C，反應②為氧化反應；H中氯原子被取代發生取代生成I，反應⑥為取代反應；故選D；【小問4詳解】甲苯發生硝化反應引入硝基得到B，故反應①所需的試劑是濃硝酸、濃硫酸；該反應還能生成B的多種同分異構體，其中核磁共振氫譜波峰數目最少，則其結構對稱，其結構簡式為；【小問5詳解】C中羧基和乙醇在濃硫酸催化作用下發生酯化反應得到D，反應為：；【小問6詳解】F中除苯環外含有2個溴、1個氨基、1個酯基、3個碳，其同分異構體符合：i．含有氨基與羧基，則有-NH2、-COOH；ii．苯環上只有一個取代基；iii．分子中含有兩個手性碳原子，則除羧基外支鏈上2個碳的四個取代基不同；結構可以為：、、；【小問7詳解】首先和氯氣加成生成，再和發生取代反應生成，最后加聚得到產物，故流程為：+Cl2+。五、三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀的制備(本題共21分)11.三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀是一種經典的光敏劑，也是制備負載型活性鐵催化劑的主要原料。用廢鐵屑(含少量、)先制備草酸鐵，然后再制備三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀。Ⅰ．制備草酸亞鐵已知：部分氫氧化物沉淀時溶液的如下表：沉淀物開始沉淀2.3753.4完全沉淀3.29.74.4（1）加入過量廢鐵屑的主要目的是___________。A.提高鐵的利用率 B.除去溶液中的C.防止被氧化 D.抑制的水解（2）加入少量后，混合溶液范圍應調控___________。A.3.2以下 B. C. D.7.5以上（3）寫出反應Ⅱ的離子方程式：___________。（4）關于溶液中有關離子濃度的說法正確的是___________。A.BC.D.對溶液進行稀釋，與比值變小Ⅱ．制備三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀步驟一：在草酸亞鐵固體中，加入飽和溶液；步驟二：保持恒溫40℃，邊攪拌邊緩慢加入溶液，直至氧化完全；步驟三：將溶液加熱至沸，加入飽和溶液，溶液轉為綠色，獲得三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀溶液。（5）從步驟三所得溶液獲得三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀晶體的操作依次為水浴濃縮、___________、___________，然后用乙醇淋洗。（6）步驟二使用做氧化劑，其優點是___________；滴加時需保持恒溫40℃，原因是___________。（7）三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀溶液中存在如下過程：，某同學想檢驗的存在，結合屬于難溶電解質的特點，他向三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀溶液中加入溶液，并未看到有沉淀生成。從平衡角度解釋上述現象___________。Ⅲ．三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀含量測定測定三草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀樣品純度的方法如下：稱取樣品0.2415g，放入250mL錐形瓶中，加入25mL水和，用標準溶液滴定至終點，反應原理為：（8）確認滴定終點的操作是____