2023-2024学年上海市高二年级上册期末考试 化学（等级）试卷 含详解

上海市复兴高级中学2023学年第一学期期末考试

高二年级化学(等级)试卷

考生注意：

L选择类试卷中，标注“不定项”的试卷，每小题有1〜2个正确选项，只有1个正确选项的，多选

不给分，有2个正确选项的，漏选1个给一半分，错选不给分；未特别标注的试卷，每小题只有1

个正确选项。

2.相对原子质量：H-lC-12N-140-16S-32C1-35.5

一、氯化铁晶体的制备(本题共22分)

1.以硫铁矿(主要成分为Fe$2)为原料制备氯化铁晶体(FeCh,6H2°)的工艺流程如下：

空气30%盐酸氯气

II!

硫铁矿—►焙烧---►酸溶►过滤一►氧化一►.......►FeCl3-6H2O

I~~J(晶体粗品)

S02滤渣

(1)焙烧产生的S°2可以继续制备硫酸，以下有关接触法制硫酸的论述错误的是。

A.为提高反应速率和原料利用率，硫铁矿要在“沸腾”状态下燃烧

B.为防止催化剂中毒，气体在进转化器前要先净化

C.为提高SO?的利用率，需通入过量空气

D.吸收塔中$。3从下而上，水从上而喷下，剩余气体从上部出来放空

(2)转化器是接触法制硫酸的核心场所，写出该场所发生的化学方程式：o

(3)热交换器是转化器中发挥着至关重要的作用，其中包括o

A.预热未反应的气体，充分利用热能

B,降低产物的温度，便于液化分离

C.减小已达平衡的混合气体的压强，进一步提高产率

D.降低已达平衡的混合气体温度，进一步提高转化率

(4)酸溶时，不能用硫酸代替盐酸，原因：o

(5)“氧化”后，测得室温下溶液的pH=3,若忽略溶液中HC1的影响，相较于纯水，此时水的电离程度被

(填“促进”或“抑制”)了倍；若将溶液中HC1的影响考虑在内，则此时水的电离

A.被促进B.被抑制C.无法直接判断

2.回答下列问题。

(1)为探究Fe?+与S2-的还原性强弱，取适量制得的FeC13-6H2°晶体，进行如下实验：

将适量Fea3.6H2°加入Na2s溶液中，若观察到,则可证明还原性Fe?+<S?-；实际发现溶液产生

红褐色沉淀，并闻到臭鸡蛋气味气体，请从平衡移动的角度解释上述现象：。

(2)为了证明Fe"可以氧化Na2s溶液中的s?-，某同学设计了一个原电池装置，并正确绘制了其工作原理示意

图，但不慎被污渍遮住了部分内容(如下图)，请“复原”该示意图：

二、碳达峰与碳中和(本题共17分)

碳达峰，是指在某一时间点，二氧化碳或温室气体的排放不再增长，达到峰值，之后逐步回落，标

志着碳排放与经济发展实现脱钩。而碳中和，是指产生的二氧化碳排放总量，通过各类减排形式，

实现正负抵消，达到相对“零排放”。

3.我国计划在2030年前实现“碳达峰”，在2060年前实现碳中和。下列说法不正确的是

A.我国科学家首次在实验室中实现CO2到淀粉的合成，有望促进“碳中和”的达成

B.光催化CO2和H2O合成甲醇技术是实现“碳中和”有效手段

C.大量开采海底中的可燃冰作为清洁能源，有助于实现“碳达峰”

D.实现二氧化碳的资源再利用，对于“碳达峰”有重要意义

4.回答下列问题。

(1)利用CH4超干重整CO?技术，可以得到富含CO和H2的化工原料气，反应如下：①

1

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)AH,=196kJmol

已知部分化学键的键能如下：

共价键C—HH—OCM)

键能(kJ-mol1)4144641072

(CO中可近似认为是碳氧三键)：

由此计算H—H键的键能约为kJ.mo「(保留整数)。

(2)已知：®2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH2=-484kJ-mor'

1

（3）2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）AH3=-566kJ-moF

结合反应①，计算CH,（g）+CC）2（g）=2CO（g）+2H2（g）的AH=。

5.燃料燃烧产生二氧化碳有多种捕捉方式，在自然界中存在着二氧化碳气体与其他物质的反应过程，而实验室

中一般使用碱溶液来吸收二氧化碳气体。

（1）向ILlmoLCi的NaOH溶液中通入0.5mol二氧化碳气体，最终所得溶液中各离子浓度关系正确的选项有

（假设溶液体积不发生变化）：。

A.c（Na+）>c（HC0］）>c（0Hj>c（H+）

B.c（OH-）=c（H+）+c（HCOj+c（COj）

C,《COj）+c（HCO；）+c（H2co3）=0.5mol-171

D.c（Na+）=c（HCO；）+2c（CO；-）

11

（2）已知：25℃时，①H2c。3的电离平衡常数Ka】=4.2x101^a2=4.8xW„

②盐类水解常数Kh可以表示盐溶液水解平衡的限度，书写方式与电离平衡常数一致。

写出NaHCC>3溶液中HCO；水解平衡常数的表达式，并根据上述数据计算出a的数值：^h（HCO；）=

（表达式尸（数值）O

（3）根据HCO；的Kh数值和HCO；电离平衡常数的数值，判断至下NaHCC）3溶液的酸碱性，并结合适当的化学

语言说明理由：。

6.实验测得0.10mol-匚|NaHCC>3溶液的pH随温度变化如图：

下列说法正确的是

A.OM段随温度升高溶液的pH减小，原因是HCO；水解被抑制

B.O点溶液和P点溶液中c（0H-）相等

C,将N点溶液恢复到25℃,pH可能大于Q点

++

D.Q点、M点溶液中均有：c(CO^)+c(HCO3)+c(OH-)=c(Na)+c(H)

三、保湿护肤的好帮手一尿素(本题共24分)

7.尿素是一种很好用的保湿成分，它存在于肌肤的角质层当中，属于肌肤天然保湿因子NMF的主要成分。工业

上以氨气和二氧化碳为原料合成尿素，反应分为如下两步：

反应①2NH3(g)+CC)2(g).・NH2coONH/s)=-159,5kJ-mor1

反应②NH2COONH4(S)CO(NH2)O(S)+H2O(1)AH?=72.5kJmoli

(1)下列反应与反应②的热效应相同的是O

A.木炭与高温水蒸气反应B.镁条与稀盐酸反应

C.小苏打与柠檬酸钠反应D.氢气与氯气反应

(2)下图能表示上述两步反应能量变化的是0

反应过程反应过程

(3)恒温恒容时，将2moiNH3和ImolCO2充入2L反应器中合成尿素，经lOmin测得反应器内气体压强变为

起始的80%(已知此时尿素为固态。水为液态)，则从反应开始至lOmin时，NH3的平均反应速率MNH3)=

(写出计算过程)。

(4)若将2moiNH3和ImolCO2充入一容积可变的容器中进行，初始体积固定为V,lOmin后达到平衡时，

c(CC)2)随时间变化如图所示：

c(CO2)

010203040Z/min

20min时压缩容器，使体积变为0.5V并保持不变，30min时达到新平衡，请在图中大致画出20min〜40min内

c(CO2)随时间t变化的曲线___________o

(5)实际生产中，为节约成本并提高反应②的生产效率，尿素合成工厂通常将反应②的发生场所设置在反应①的

发生场所附近，请说明理由：。

8.电解尿素(CO(NH2)2)是一种低能耗制氢气的方法，工作原理如图：

碱性尿素电解池

cof

人类或动物

尿液

(1)溶液中OH-的移动方向为

A.a->bB.b一a

(2)写出b电极的电极方程式___________o

(3)已知尿素中C元素为+4价，一段时间后在a电极收集到标况下4.48L气体，则整个电路中转移的电子数为

___________个。

(4)极的材料可用铁棒，

且铁棒能够较长时间保持光亮不生锈，该防腐原理称为o

(5)若将电路中的电源换成导线，此时铁棒会逐渐被腐蚀，写出腐蚀过程中另一电极材料(石墨)上发生的电极方

程式：。

(6)与镀态氮肥相比，写出施用尿素的两个优点：0

四、一碳分子中的明星一甲醇(本题共16分)

9.2023年9月23日晚，杭州亚运会采用了废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料，点亮了主火炬。工业上利用二氧化碳

加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)A//=-49kJ•moL。

(1)在下图的坐标系中，画出能体现上述反应特点的大致图像：。

AH-TAS/kJmol_1

(2)在一体积为2L的密闭容器中投入ImolCO和3moiH2模拟反应的过程。可以判断反应达到平衡状态的是

A.断裂1.5NA个H—H键的同时，有NA个O—H键生成

B.容器内压强不再变化

C.CO?和H2的体积分数之比保持不变

D.混合气体的平均相对分子质量不再变化

(3)为探究该反应合适的反应温度，某小组进行了一系列测试，保证每次初始的原料气组成及反应时间一致，测

得CO?的转化率如图所示。试解释CO2的转化率先增后降的原因___________。

10.1.碰撞理论指出，一定温度下，气体的平均能量一定，但每个气体分子的能量大小不同。

(1)通常把具有足够能量，能够发生___________的分子称为活化分子。

A.真实碰撞B.活化碰撞C.有效碰撞D.连续碰撞

(2)标况下，恒容密闭容器内不同C。2分子能量与数目的分布情况如下图表示，其中阴影部分代表活化分子:

若升高温度，图像将最有可能变成(选填下图中的序号，下同)；若再继续充入适量CO2气体，图像将

最有可能变成___________o

II.甲醇除了可以用作燃料外，还可以用于燃料电池中。燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂化学能直接转

化为电能的化学电源。

(3)标况下，液态甲醇的燃烧热为-727mol请写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式：

(4)在甲醇燃料电池中，将甲醇和空气分别通入两个电极，电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为:

五、环境保护一一废水的处理(本题共19分)

11.水体中氮元素过多则会引起水体富营养化，使水生动物缺氧死亡。某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以

的形式存在，该废水的处理流程如下:

NH3H2O

氨氮废水」■►低浓度氨氮废水含硝酸废水电►达标废水

(1)过程I中，对氨氮废水进行稀释，测得稀释前溶液体积为V],pH=10；稀释后溶液体积为V2,pH=9,则10

V,V2(填“>”、“<”或"=")。

(2)过程II可通过电解法实现，则低浓度氨氮废水应通往___________。

A,阳极B.阴极C.正极D.负极

(3)过程II中，向废水中加入CH3OH,将HNO3还原成N?。若该反应消耗32gCH3OH转移6moi电子，书

写上述过程的化学方程式并用单线桥标明电子转移的数目和方向：；被氧化的元素是：

;其中还原半反应的方程式为：o

12.1.水体酸化也是重要的环境污染问题，会造成水生动植物死亡。NaOH中和法是消除水体酸化的重要方法之

一。25℃时，向某厂含2.0xl(T3moi.匚1氢氟酸的废水(假设除HF外不含其它溶质)中，加入NaOH固体(忽略体

积变化)，得到c(HF)、c(F~)与溶液pH的变化关系，如图所示:

(1)两曲线交点M的纵坐标数值=。

(2)25℃时，若HF电离平衡常数为Ka,则Ka的负对数pKa=。

II.废液中的重金属离子浓度可以用浓差电池进行测得：工作时，电池的“浓差”会逐渐减小。下图是某浓差电池

的示意图：

(3)a电极为=

A.正极B.负极C.阳极D.阴极

(4)c膜为交换膜。

A.阴离子B.阳离子C.质子

(5)若此时图中电流表示数为0.01A,若将右槽中0.2mol/L的CuSC)4溶液换成含Cu?+的工业废水,

则此时电流表示数将O.OlAo

A.大于B.小于C.等于

上海市复兴高级中学2023学年第一学期期末考试

高二年级化学(等级)试卷

一、氯化铁晶体的制备(本题共22分)

)的工艺流程如下:

-►FeCl36H2。

（晶体粗品）

(1)焙烧产生的S°2可以继续制备硫酸，以下有关接触法制硫酸的论述错误的是

A.为提高反应速率和原料利用率，硫铁矿要在“沸腾”状态下燃烧

B.为防止催化剂中毒，气体在进转化器前要先净化

C.为提高SO2的利用率，需通入过量空气

D.吸收塔中$。3从下而上，水从上而喷下，剩余气体从上部出来放空

(2)转化器是接触法制硫酸的核心场所，写出该场所发生的化学方程式：o

(3)热交换器是转化器中发挥着至关重要的作用，其中包括。

A.预热未反应的气体，充分利用热能

B.降低产物的温度，便于液化分离

C,减小已达平衡的混合气体的压强，进一步提高产率

D.降低已达平衡的混合气体温度，进一步提高转化率

(4)酸溶时，不能用硫酸代替盐酸，原因：o

⑸“氧化”后，测得室温下溶液的pH=3,若忽略溶液中HC1的影响，相较于纯水，此时水的电离程度被

(填“促进”或“抑制”)了倍；若将溶液中HC1的影响考虑在内，则此时水的电离

A.被促进B.被抑制C.无法直接判断

A

【答案】(1)D(2)2SO+O,.ISO.(3)AD

2催化剂

(4)引入杂质硫酸根离子

(5)①.促进②.10000③.B

【分析】在空气中焙烧硫铁矿，将硫元素转化为SO2除去，铁转化为氧化物，加入盐酸酸溶之后得到盐溶液，过滤

除去难溶于酸的杂质，将剩余的Fe?+用氯气氧化为Fe3+,后得到氯化铁溶液，最后制备FeCb6H2。晶体，据此分

析答题。

【小问1详解】

A.工业上接触法制硫酸，原料是硫铁矿，硫铁矿燃烧前要粉碎，并在“沸腾”状态下燃烧，是固体颗粒在强大的热

空气流吹动下，类似于沸腾的一种燃烧。有利于固体与气体充分接触，利于硫铁矿的充分燃烧，提高反应速率和

原料利用率，故A正确；

B.从沸腾炉里出来的气体要经过干燥和净化，是因为接触室中的催化剂遇到水和杂质会中毒，为防止催化剂中

毒，气体在进接触室前要先净化，故B正确；

C.SO2转化为SO3的反应为可逆反应，为提高SO2的利用率，需通入过量空气，故C正确；

D.在吸收塔中三氧化硫与水反应生成硫酸，但水直接吸收三氧化硫会形成酸雾，使三氧化硫的吸收率降低，生成

实践中用98.3%的浓H2s。4吸收三氧化硫，可以防止形成酸雾，吸收SO3时，SCh从吸收塔底部通入，98.3%的硫

酸从塔顶喷下，剩余气体从塔上部放出，需进行尾气处理，故D错误；

故选：D。

【小问2详解】

A

转化器发生的化学方程式2so2+0,2sq。

催化剂

【小问3详解】

A.热交换器的作用是预热待反应的冷的气体，同时冷却反应产生的气体，为SO3的吸收创造条件，故A正确；

A

B.2so2+。2.2s&为放热反应，热交换器可降低产物的温度，但是为了后续步骤，不能进行液化分离，故

催化剂

B错误；

C.该反应是气体系数减小的反应，减小压强，反应逆向进行，产率降低，故C错误；

A

D.2so2+O,.•2SQ为放热反应，可以降低已达平衡混合气体温度，进一步提高转化率，故D正确;

催化剂

故选：AD„

【小问4详解】

酸溶时，不能用硫酸代替盐酸，这是因为会引入杂质硫酸根离子。

【小问5详解】

氯化铁为强酸弱碱盐，水解显酸性，水电离被促进，纯水中氢离子浓度为10-71noi/L,相较于纯水，此时水的电

离程度被促进了=10000倍；若将溶液中HC1的影响考虑在内，HC1抑制铁离子水解，溶液显酸性，则此时水

UT7

的电离被抑制，故选B。

2.回答下列问题。

(1)为探究Fe?+与S?-的还原性强弱，取适量制得的FeCL4H2。晶体，进行如下实验:

将适量FeCL2H2。加入Na2s溶液中，若观察到,则可证明还原性Fe?+<S?-；实际发现溶液产生

红褐色沉淀，并闻到臭鸡蛋气味气体，请从平衡移动的角度解释上述现象：。

(2)为了证明Fe3+可以氧化Na2s溶液中的S2一,某同学设计了一个原电池装置，并正确绘制了其工作原理示意

图，但不慎被污渍遮住了部分内容(如下图)，请“复原”该示意图：

溶液溶液

2

【答案】(1)①.淡黄色沉淀②.Na2s水解呈碱性，S"+H2O,HS+OH-,HS+H20m2S+OH-,Fe3+水

3+++

解产生酸性，Fe+3H2O^Fe(OH)3+3H,H+OH=H2O,两者相互促进，最终产生氢氧化铁沉淀和H2s气体

【小问1详解】

为探究Fe?+与S?-的还原性强弱，将适量FeCL4H2。加入Na2s溶液中，若观察到生成淡黄色沉淀，则可证明

还原性Fe?+<S2-；实际发现溶液产生红褐色沉淀，并闻到臭鸡蛋气味气体，从平衡移动的角度解释为Na2s水解

2-3+++

呈碱性，S+H2OHS+OH-,HS+H2O^H2S+OH,Fe3+水解产生酸性，Fe+3H2O*Fe(OH)3+3H,H+OH

=H20,两者相互促进，最终产生氢氧化铁沉淀和H2s气体。

【小问2详解】

Fe3+可以氧化Na2s溶液中的S?一生成S,失去电子，化合价升高被氧化，故左侧为Na2s溶液，而铁离子被还原

生成Fe2+,得到电子，化合价降低被还原，故右侧为FeCb溶液，中间需要用盐桥进行联通，则“复原”的示意图

二、碳达峰与碳中和(本题共17分)

碳达峰，是指在某一时间点，二氧化碳或温室气体的排放不再增长，达到峰值，之后逐步回落，标

志着碳排放与经济发展实现脱钩。而碳中和，是指产生的二氧化碳排放总量，通过各类减排形式，

实现正负抵消，达到相对“零排放”。

3.我国计划在2030年前实现“碳达峰”，在2060年前实现碳中和。下列说法不正确的是

A,我国科学家首次在实验室中实现CO2到淀粉的合成，有望促进“碳中和”的达成

B.光催化CO2和H2O合成甲醇技术是实现“碳中和”的有效手段

C.大量开采海底中的可燃冰作为清洁能源，有助于实现“碳达峰”

D.实现二氧化碳的资源再利用，对于“碳达峰”有重要意义

【答案】C

【详解】A.二氧化碳制备淀粉能减少二氧化碳的排放，降低大气中二氧化碳的含量，有利于2060年前实现碳中

和，A正确；

B.光催化CO2和H2O合成甲醇技术，有利于减少CO2的排放，对促进“碳中和”最直接，B正确；

C.可燃冰的主要成分是甲烷，燃烧产物是二氧化碳和水，不利于实现“碳达峰”，C错误；

D.实现二氧化碳的资源利用，减少二氧化碳的排放，对于“碳达峰”具有重要意义，D正确；

故选：Co

4.回答下列问题。

(1)利用CH4超干重整CO?技术，可以得到富含CO和H2的化工原料气，反应如下：①

1

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)AH,=196kJmor

已知部分化学键的键能如下：

共价键C—HH—OOO

键能(kJ.mol-1)4144641072

(CO中可近似认为是碳氧三键)：

由此计算HH键的键能约为___________kJ.mor1(保留整数)。

-1

(2)已知:02H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH2=-484kJ-mol

1

③2CO(g)+O2(g)=2co2(g)AH3=-566kJ-mol

结合反应①，计算CH4(g)+CC)2(g)=2CO(g)+2H2(g)的AH=

【答案】(1)439(2)+237kJ-mol-1

【小问1详解】

设H—H键的键能为x,CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)

AH]=4x414kJ-mor1+2x464kJ-mol-1-1072kJ-mol-1-3xkJ-mor1=196kJmor1,解得x=439。

【小问2详解】

己知：①CH4（g）+H2O（g）=CO（g）+3H2（g）=196kJ-mor1

@2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）AH,=-484kJ-mor'

-1

③2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）AH3=-566kJ-mol

根据盖斯定律，①4x②-9③可得CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）,

AH,=196kJ-mol-1+1x（-484kJ-mol-1）-1x（-566kJ-mol-1）=+237kJ-mol-1。

5.燃料燃烧产生的二氧化碳有多种捕捉方式，在自然界中存在着二氧化碳气体与其他物质的反应过程，而实验室

中一般使用碱溶液来吸收二氧化碳气体。

（1）向ILlmoLlji的NaOH溶液中通入0.5mol二氧化碳气体，最终所得溶液中各离子浓度关系正确的选项有

（假设溶液体积不发生变化）：=

A.c（Na+）＞c（HC0；）＞c（0H-）＞c（H+）

B.c（OH）=c（H+）+c（HCO；）+C（CO^）

C.4CO：）+c（HCO；）+c（H2co3）=0.5mol-U1

D.c（Na+）=c（HCO；）+2c（CO1"）

11

（2）已知：25℃时，①H2c的电离平衡常数Ka】=4.2x101=4.8xIOo

②盐类水解常数Kh可以表示盐溶液水解平衡的限度，书写方式与电离平衡常数一致。

写出NaHCO3溶液中HCO；水解的平衡常数的表达式，并根据上述数据计算出Kh的数值：&（HCOj=

（表达式）=（数值）。

（3）根据HCO；Kh数值和HCO；电离平衡常数的数值，判断至下NaHCC＞3溶液的酸碱性，并结合适当的化学

语言说明理由：。

oc（HCO）xc（OH）

【答案】5.C6.①.一9-3--——-②.2.38x10-8Q

C（HCO3）

7.水解平衡常数Kh和Ka2的数值2.38xlO-8＞4.8xlOT，水解大于电离，显碱性

【小问1详解】

向IL1mol-I71的NaOH溶液中通入0.5mol二氧化碳气体，最终所得为含0.5molNa2c。3的溶液；

A.溶液水解显碱性，水解程度是微弱的，碳酸根离子连续水解，且水电离也产生氢氧根，则离子浓度关系为:

c（OH）>c（HCO3）,A错误；

B.结合质子守恒，溶液中存在c（OH一）=c（H+）+c（HCC）3）+2c（H2co3），B错误；

C.根据物料守恒，溶液中c（COj）+c（HCOj+c（H2co3）=0.5mol-「，C正确；

+

D.最终所得为含0.5molNa2cCh的溶液，溶液水解显碱性，结合电荷守恒，c（Na）>c（HCO3）+2c（CO1）,

D错误；

故选C。

【小问2详解】

该温度下NaHCCh的水解平衡为：HC0；+H20,H2CO3+OH,平衡常数冷=。但2co3）xc（OH）=兽=

C（HCO3）Kal

-14

----i-o--------*2.38x10-8。

4.2x107

【小问3详解】

NaHCC>3溶液的水解平衡常数Kh和Ka2的数值2.38X10-8>4.8X10-U,水解大于电离，显碱性。

1

6.实验测得0.10mol.UNaHCO3溶液的pH随温度变化如图：

下列说法正确的是

A.0M段随温度升高溶液的pH减小，原因是HCO；水解被抑制

B.0点溶液和P点溶液中c（0H。相等

C.将N点溶液恢复到25°C,pH可能大于Q点

++

D.Q点、M点溶液中均有：c（CO^）+c（HCO3）+c（OH）=c（Na）+c（H）

【答案】C

【详解】A.升高温度，He。？水解使PH增大，水电离使pH减小，OM段随温度升高溶液的pH减小，原因是水

电离对氢离子浓度影响大于HCO3水解，故A错误;

B.O点和P点温度不同，Kw不相同，虽然pH相同，但c（OH）不相等，故B错误；

C.温度升高后，碳酸氢钠可能部分分解，将N点溶液恢复到25℃,碳酸钠的水解程度大于碳酸氢根，pH可能大

于Q点，故C正确；

D.Q点、M点溶液中均有电荷守恒：2c（CO^）+c（HCO；）+c（OH）=c（Na+）+c（H+）,故D错误；

故选C。

三、保湿护肤的好帮手一尿素（本题共24分）

7.尿素是一种很好用的保湿成分，它存在于肌肤的角质层当中，属于肌肤天然保湿因子NMF的主要成分。工业

上以氨气和二氧化碳为原料合成尿素，反应分为如下两步：

反应①2NH3（g）+CC）2（g）,NH2coONH/s）AHj=-159.5kJ-mol-1

反应②NH2COONH4（S）CO（NH2）o（s）+H2O（1）AH2=72.5kJ-mor'

（1）下列反应与反应②热效应相同的是o

A.木炭与高温水蒸气反应B.镁条与稀盐酸反应

C.小苏打与柠檬酸钠反应D.氢气与氯气反应

（2）下图能表示上述两步反应能量变化的是o

反应过程反应过程

（3）恒温恒容时，将2moiNH3和ImolCO2充入2L反应器中合成尿素，经lOmin测得反应器内气体压强变为

起始的80%（已知此时尿素为固态。水为液态），则从反应开始至lOmin时，NH3的平均反应速率MNH3）=

（写出计算过程）。

（4）若将21noiNH3和ImolCO2充入一容积可变的容器中进行，初始体积固定为V,lOmin后达到平衡时，

《CO?）随时间变化如图所示：

c(CO2)

010203040Z/min

20min时压缩容器，使体积变为0.5V并保持不变，30min时达到新平衡，请在图中大致画出20min〜40min内

《CO?)随时间t变化的曲线

(5)实际生产中，为节约成本并提高反应②的生产效率，尿素合成工厂通常将反应②的发生场所设置在反应①的

发生场所附近，请说明理由:

【答案】(1)A(2)D

c(CO2)

(3)0.02(4)

(5)反应①可以为反应②提供能量，且可以减少运输成本。

【小问1详解】

反应②为吸热反应；木炭与高温水蒸气反应为吸热反应；镁条与稀盐酸反应为放热反应；小苏打与柠檬酸钠反应

为放热反应；氢气与氯气反应为放热反应，故选A。

【小问2详解】

反应①的反应物的总能量高于生成物能量；反应②反应物的总能量低于生成物总能量；反应①、反应②相加可得

总反应的焰变小于0,能表示上述两步反应能量变化的是Do

【小问3详解】

恒温恒容时，将2molNH3和ImolCCh充入2L反应器中合成尿素，经lOmin测得反应器内气体压强变为起始的

80%,设达到平衡时发生反应的二氧化碳的物质的量为x,列出三段式:

2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(S)

起始量(mol)21

转化量(mol)2xx

平衡量(mol)2-2x1-x

恒温恒容时，气体压强之比等于其物质的量之比，则土土=迎鳍

,则解得x=0.2moL则v(NH3)=~^-二

3P

2x0.2mol1।m

----------------=0.02mobL1-minl,故答案为：0.02。

2Lxl0mm

【小问4详解】

20min时压缩容器，使体积变为0.5V并保持不变，c(CC)2)增大为原来的2倍，平衡正向移动，最终c(CC>2)低

c(CO2)

于原平衡，则20min~40min内C(CO2)随时间t变化的曲线

【小问5详解】

实际生产中，为节约成本并提高反应②的生产效率，尿素合成工厂通常将反应②的发生场所设置在反应①的发生

场所附近，理由：反应①可以为反应②提供能量，且可以减少运输成本。

8.电解尿素(CO(NH2)2)是一种低能耗制氢气的方法，工作原理如图:

a碱性尿素电解池

bH2

介

人类或动物

尿液

(1)溶液中OH」的移动方向为

A.a一bB.b—a

(2)写出b电极的电极方程式。

(3)已知尿素中C元素为+4价，一段时间后在a电极收集到标况下4.48L气体，则整个电路中转移的电子数为

___________个。

(4)极的材料可用铁棒，

A.aB.b

且铁棒能够较长时间保持光亮不生锈，该防腐原理称为o

(5)若将电路中的电源换成导线，此时铁棒会逐渐被腐蚀，写出腐蚀过程中另一电极材料(石墨)上发生的电极方

程式：。

(6)与镂态氮肥相比，写出施用尿素的两个优点：0

【答案】(1)B(2)2H2O+2e=2OH+H2T

⑶1.2NA

(4)①.B②.加电流的阴极保护法

(5)O2+2H2O+2e=4OH-

(6)含氮量高；是一种中性肥料，适用于各种土壤

【分析】电解尿素的总反应方程式为：CO(NH2)2+2OH-==N2T+3H2T+CO：,根据装置图分析，阳极产生N2

和CO：,阴极产生H2,考虑到电解质溶液为碱性，则阴极反应式为：2H2O+2e=2OH-+H2f,阳极反应式为：CO

-

(NH2)2-6e-+8OH=CO；+N2t+6H2O,据此分析判断。

【小问1详解】

电解池中阴离子移向阳极，则溶液中OH-的移动方向为b-a,故选B。

【小问2详解】

b电极为阴极，反应式为：2H2O+2e=2OH+H2To

【小问3详解】

电解

总反应为CO(NH2)2+2OH-==N2T+3H2f+COj,阳极产生N2和CO：,生成I1110IN2转移6moi电子；a电极收

02

集到标况下4.48L(0.2mol)气体，则整个电路中转移的电子数为一j—><6molxNA/mol=1.2NA个。

【小问4详解】

活泼金属作阳极，金属参与反应，则阴极的材料可用铁棒，故选B。铁棒能够较长时间保持光亮不生锈，该防腐

原理称为外加电流的阴极保护法。

【小问5详解】

若将电路中的电源换成导线，此时构成原电池，铁棒会逐渐被腐蚀，腐蚀过程中另一电极材料(石墨)上氧气得到电

子，发生吸氧腐蚀，发生的电极方程式O2+2H2O+2e-=4OH-。

【小问6详解】

与钱态氮肥相比，写出施用尿素的优点有：含氮量高；是一种中性肥料，适用于各种土壤。

四、一碳分子中的明星一甲醇(本题共16分)

9.2023年9月23日晚，杭州亚运会采用了废碳再生的“绿色甲醇”作为燃料，点亮了主火炬。工业上利用二氧化碳

加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)A//=-49kJ•moL。

(1)在下图的坐标系中，画出能体现上述反应特点的大致图像：。

(2)在一体积为2L的密闭容器中投入ImolCO和3moiH2模拟反应的过程。可以判断反应达到平衡状态的是

A.断裂1.5必个H—H键的同时，有NA个O—H键生成

B.容器内压强不再变化

C.CO?和H2的体积分数之比保持不变

D.混合气体的平均相对分子质量不再变化

(3)为探究该反应合适的反应温度，某小组进行了一系列测试，保证每次初始的原料气组成及反应时间一致，测

得CO?的转化率如图所示。试解释CO2的转化率先增后降的原因___________。

11.在较低温时，反应体系未达到平衡，CO的转化率主要受反应速率影响，随着温度的升高反应速率增大，co的

转化率也增大；在较高温时，反应体系已达到平衡，co的转化率主要受反应限度影响，随着温度的升高平衡向逆

反应方向移动，co的转化率减小

【小问1详解】

该反应的熔变小于0,燧变大于于0,在高温可以自发进行，如图所示:

【小问2详解】

A.断裂1.5NA个H—H键的同时，有NA个O—H键生成，均表示正反应速率，不能判断反应达到平衡，A不

选；

B.该反应为体积减小的反应，容器内压强不再变化，反应达到平衡，B选；

C.CO?和H2的体积分数之比始终为定值，故不能判断反应达到平衡，C不选；

D.该反应为体积减小的反应，混合气体的平均相对分子质量不变，反应达到平衡，D选；

故选BD。

【小问3详解】

由图表可知，温度低于240℃时，C02的转化率随着温度的升高而增大；温度高于240℃时，C02的转化率随着温

度的升高而减小，在较低温时，反应体系未达到平衡，C02的转化率主要受反应速率影响，随着温度的升高反应

速率增大，CO2的转化率也增大；在较高温时，反应体系已达到平衡，C02的转化率主要受反应限度影响，随着温

度的升高平衡向逆反应方向移动，CCh的转化率减小。

10.1.碰撞理论指出，一定温度下，气体的平均能量一定，但每个气体分子的能量大小不同。

(1)通常把具有足够能量，能够发生___________的分子称为活化分子。

A.真实碰撞B.活化碰撞C.有效碰撞D.连续碰撞

(2)标况下，恒容密闭容器内不同CO?分子的能量与数目的分布情况如下图表示，其中阴影部分代表活化分子：

若升高温度，图像将最有可能变成(选填下图中的序号，下同)；若再继续充入适量CO2气体，图像将

最有可能变成___________o

II.甲醇除了可以用作燃料外，还可以用于燃料电池中。燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转

化为电能的化学电源。

(3)标况下，液态甲醇的燃烧热为-727mol-！71。请写出表示甲醇燃烧热的热化学方程式：。

(4)在甲醇燃料电池中，将甲醇和空气分别通入两个电极，电解质溶液为KOH溶液，则负极的电极反应式为:

【答案】(1)C(2)①.C②.B

(3)CH30H(1)+j-O2(g)=C02(g)+2H2O(1)AH=-727kJ/mol

(4)CH3OH+8OH--6e=COj+6H2O

【小问1详解】

通常把具有足够能量，能够发生有效碰撞的分子称为活化分子，故选C。

【小问2详解】

恒容密闭容器内，升高温度，分子数不变，分子能量增加，活化分子数增加，图像将最有可能变成C；若再继续

充入适量CO2气体，分子数增加，分子能量增加，活化分子数增加，图像将最有可能变成B。

【小问3详解】

液态甲醇的燃烧热为-727mol-匚1，即Imol液态甲醇完全燃烧放出的热量为727kJ,所以甲醇燃烧的热化学方程

3

式为：CH30H(1)+-O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)AH=-727kJ/mol„

【小问4详解】

在甲醇燃料电池的负极上，发生甲醇失电子的氧化反应，在碱性电解质下，电极反应为：CH3OH+8OH--6e=CO；-

+6H2O0

五、环境保护一一废水的处理(本题共19分)

11.水体中氮元素过多则会引起水体富营养化，使水生动物缺氧死亡。某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以

NH3-H2。的形式存在，该废水的处理流程如下：

氨氮废水工低浓度氨氮废水工含硝酸废水雪达标废水

(1)过程I中，对氨氮废水进行稀释，测得稀释前溶液体积为V],pH=10；稀释后溶液体积为V2,pH=9,则10

V,丫2(填“>”、“〈”或“=”)。

(2)过程n可通过电解法实现，则低浓度氨氮废水应通往___________o

A.阳极B.阴极C.正极D.负极

(3)过程II中，向废水中加入CH3OH,将HN03还原成N?。若该反应消耗32gCH30H转移6moi电子，书

写上述过程的化学方程式并用单线桥标明电子转移的数目和方向：；被氧化的元素是：

;其中还原半反应的方程式为：0

【答案】11.<12.A

30®

13.①.||②.C③.36H++6NO；+30e-

5CH3OH+6HNO3=5