上海市青浦区2024届高三下学期二模化学试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1上海市青浦区2024届高三下学期二模可能用到的相对原子质量：H-1N-14P-31Fe-56一、钙钛矿1.Ⅰ.钙钛矿是一种含Ca、Ti、O的化合物，其晶胞结构如下图所示：（1）Ti元素在周期表中的位置是___________。（2）根据钙钛矿的晶胞结构，离Ca2+最近的O2-个数为___________。A6 B.8 C.10 D.12（3）Ti3+易形成紫色配位化合物[Ti(H2O)6]Cl3，1mol该配合物中含有的共价键数目为___________。A.12NA B.15NA C.18NA D.21NAⅡ.钙钛矿型太阳能电池常用CH3NH3PbI3作为光敏层材料。（4）C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序为___________。A.N>O>C B.N>C>O C.O>N>C D.C>N>O（5）测定CH3NH3PbI3中碳氮键键长，可以利用的仪器分析方法是___________。A.原子发射光谱 B.质谱C.核磁共振氢谱 D.晶体X射线衍射Ⅲ.钙钛矿型材料还可用作氧离子传导的载体，利用钙钛矿型材料作电解质的新型NH3—O2固体燃料电池装置如下图所示：（6）M电极为___________极(填“正”或“负”)，该电极反应方程式为________________。（7）下列关于该燃料电池叙述不正确的是___________。A.该燃料电池可以将化学能全部转化为电能B.电子由M电极经过外电路流向N电极C.N电极处的氧气发生还原反应D.该电池工作时，每消耗22.4L(标准状况下)的NH3会有3molO2-发生迁移〖答案〗（1）第4周期IVB族(或第4周期第4族)（2）D（3）C（4）A（5）D（6）负2NH3-6e-+3O2-=N2+3H2O（7）AD〖解析〗（1）已知Ti是22号元素，核外电子排布式为：[Ar]3d24s2，故Ti元素在周期表中的位置是第四周期第ⅣB族，故〖答案〗为：第四周期第ⅣB族；（2）根据钙钛矿的晶胞结构可知Ca2+位于晶胞的8各顶点，O2-位于6个面心，故离Ca2+最近的O2-个数为=12，故〖答案〗为：D；（3）[Ti(H2O)6]Cl3中存在[Ti(H2O)6]3+与Cl-之间的离子键，[Ti(H2O)6]3+中含有6个O和Ti3+之间的配位键，以及12个H-O共价键，故Ti3+易形成紫色配位化合物[Ti(H2O)6]Cl3，1mol该配合物中含有的共价键数目为18NA，故〖答案〗为：C；（4）根据同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势，ⅡA与ⅤA反常，故C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序为N＞O＞C，故〖答案〗为：A；（5）A.原子发射光谱中根据不同元素的特征谱线可用于测量元素的种类，A不合题意；B.质谱用于测量物质的相对分子质量的，B不合题意；C.核磁共振氢谱用于测量物质中不同环境的氢原子的种类和数量，C不合题意；D.晶体X射线衍射可以确定晶胞的结构，通过晶胞中点阵可以确定化学键的键长，D符合题意；故〖答案〗为：D；（6）由题干图示原电池装置可知，M极由NH3转化为N2，发生氧化反应，故M电极为负极，电解质为熔融的金属氧化物，故该电极反应方程式为2NH3-6e-+3O2-=N2+3H2O，故〖答案〗为：负；2NH3-6e-+3O2-=N2+3H2O；（7）A.该燃料电池虽然能量的利用率较高，但也不可能将化学能全部转化为电能，还会转化为热能、光能等，A错误；B.由题干示意图可知，电子由负极即M电极经过外电路流向正极即N电极，B正确；C.由题干装置图可知，N电极为电源的正极，故该处的氧气发生还原反应，电极反应为：O2+4e-=2O2-，C正确；D.由(6)分析可知，该电池工作时，电极反应方程式为2NH3-6e-+3O2-=N2+3H2O，则每消耗22.4L(标准状况下)的NH3会有1.5molO2-发生迁移，D错误；故〖答案〗为：AD。二、柠檬酸2.Ⅰ.柠檬酸是一种重要的工业原料，化学式可表示为H3Cit，属于三元弱酸。25℃时，柠檬酸的电离常数如下：Ka1=7.4×10-4、Ka2=1.7×10-5、Ka3=4.0×10-7。（1）25℃时，不同pH范围内，H3Cit、H2Cit-、HCit2-和Cit3-所占的比例(该微粒浓度与四种微粒浓度之和的比值)如下图所示，则其中代表HCit2-的是___________。A.X B.Y C.Z D.M（2）25℃时，0.1mol∙L-1下列溶液中微粒的浓度关系正确的是___________。A.Na3Cit溶液中，[Na+]+[H+]=[OH-]+[H2Cit-]+[HCit2-]+[Cit3-]B.Na3Cit溶液中，[OH-]>[H+]C.NaH2Cit溶液中，[Na+]=[H3Cit]+[H2Cit-]+[HCit2-]+[Cit3-]D.Na2HCit溶液中，[OH-]>[H+]（3）已知25℃时，碳酸的电离常数为：Ka1=4.4×10-7、Ka2=4.7×10-11，向NaHCO3溶液中加入NaH2Cit溶液，请写出反应的化学方程式_____________________________。Ⅱ.电子元器件经处理后可得贵金属溶液。在适宜条件下，柠檬酸亚铁中的Fe2+可将贵金属溶液中的AuCl还原为金颗粒沉淀。（4）请写出离子反应方程式，并标出电子转移的方向和数目。_________________________________________________________________。Ⅲ.柠檬酸亚铁是一种高效补铁剂。利用硫铁矿烧渣(主要含Fe2O3及少量CaO、Al2O3)制备柠檬酸亚铁的工艺流程如图。已知常温下：Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17，Kb[NH3•H2O]=1.8×10-5。（5）基态Fe原子价电子排布式为___________。（6）滤渣1为___________。(填化学式)（7）“沉铝”过程中，为了使铝充分沉淀的同时减少铁的损失，需要精确控制氨水的加入量。已知溶液中[Al3+]≤10-5mol•L-1，认为已经沉淀完全。请计算：(计算结果保留2位有效数字)，Al3+恰好沉淀完全时，溶液中[OH-]=___________。（8）“沉铁”过程需控制温度在35℃以下，可能原因是_____________________________。（9）“合成”过程中，需加入少量的抗氧化剂，下列试剂合适的是___________。A.FeSO4 B.Fe C.Cu D.H2O2〖答案〗（1）C（2）BC（3）NaH2Cit+NaHCO3=Na2HCit+CO2↑+H2O（4）（5）3d64s2（6）CaSO4（7）5.1×10-10mol/L（8）防止NH4HCO3受热分解，降低产率（9）B〖祥解〗硫铁矿烧渣(主要含Fe2O3及少量CaO、Al2O3)与稀硫酸反应生成硫酸铁、硫酸铝和微溶物硫酸钙，过滤得到滤渣1为CaSO4，加入铁粉与铁离子生成亚铁离子，加入氨水调节溶液pH使铝离子沉淀得到滤渣3为Al(OH)3，加入NH4HCO3沉铁得到FeCO3，加入柠檬酸反应生成柠檬酸亚铁；【详析】（1）柠檬酸H3Cit属于三元弱酸，分三步部分电离，当氢离子最大时即pH最小，微粒主要以H3Cit为主，随着第一步电离，微粒浓度H2Cit-逐渐增大，第二步电离，微粒浓度H2Cit-减小而HCit2-增大，第三步电离，微粒浓度HCit2-减小而Cit3-增大，最后以Cit3-为主，代表HCit2-的是Z，故选C；（2）A．Na3Cit溶液中存电荷守恒：[Na+]+[H+]=[OH-]+[H2Cit-]+2[HCit2-]+3[Cit3-]，故A错误；B．Na3Cit溶液中Cit3-发生水解反应使溶液呈碱性，则[OH-]>[H+]，故B正确；C．NaH2Cit溶液中存在物料守恒：[Na+]=[H3Cit]+[H2Cit-]+[HCit2-]+[Cit3-]，故C正确；D．Na2HCit溶液中H2Cit-存在水解平衡和电离平衡，水解常数，电离常数Ka2=1.7×10-5，则电离程度大于水解程度，溶液呈酸性，[OH-]<[H+]，故D错误；故选BC；（3）H2Cit-的电离常数为Ka2=1.7×10-5，比碳酸的第一步电离常数Ka1=4.4×10-7较大，酸性：H2Cit->H2CO3>HCit2-，NaHCO3溶液和NaH2Cit溶液反应生成二氧化碳和Na2HCit，反应的化学方程式NaH2Cit+NaHCO3=Na2HCit+CO2↑+H2O；（4）在适宜条件下，Fe2+可将还原为金单质沉淀，亚铁离子被氧化为铁离子，反应转移3个电子，电子转移的方向和数目为；（5）铁是26号元素，电子排布式是[Ar]3d64s2，基态Fe原子价电子排布式为3d64s2；（6）硫铁矿烧渣中CaO与稀硫酸反应生成CaSO4微溶物，滤渣1为CaSO4；（7）已知常温下：Ksp[Al(OH)3]=1.3×10-33，溶液中[Al3+]≤10-5mol•L-1，认为已经沉淀完全，Al3+恰好沉淀完全时，溶液中[OH-]=5.1×10-10mol/L；（8）“沉铁”过程加入反应物NH4HCO3受热易分解，需控制温度在35℃以下，可能原因是防止NH4HCO3受热分解，降低产率；（9）“合成”过程中，加入柠檬酸与亚铁离子生成柠檬酸亚铁，亚铁离子易被氧化为铁离子，需加入少量的抗氧化剂，Fe可与铁离子化合生成亚铁离子，试剂合适的是Fe，故选B。三、氨气3.Ⅰ.NH3可用于处理有害气体氮氧化物(NOx)，将NOx还原成N2和H2O。涉及主要反应的热化学方程式为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)∆H=-1626kJ·mol-1。（1）已知：该反应的焓变和熵变受温度影响很小，可视为常数。200℃时，该反应___________自发进行。A．能B．不能C．缺少条件，无法判断（2）在恒温恒容条件下，以下表述能说明该反应已经达到化学平衡状态的是___________。A.2v正(NH3)=3v逆(H2O) B.气体的平均相对分子质量不再变化C.气体的密度不再变化 D.N2和H2O的物质的量之比2：3（3）相同反应时间内，不同温度、不同氨氮比()条件下NO的转化率如图所示。①420℃时NO转化率低于390℃时NO转化率的原因可能是_______________________。②B点_________(填“是”或“否”)达到化学平衡状态，理由是_________________________。Ⅱ.NH3还可用做燃料。下表是氨气和氢气能源的部分性质：状态热值(kJ/g)沸点(℃)密度(kg/L)液态能量密度(MJ/L)氨气气18.6-330.682012.7氢气气120-2530.07088.5（4）氮元素燃烧后生成的稳定产物为N2。请书写NH3燃烧的热化学方程式_____________________________________________________。（5）结合表中数据分析，相较于氢气，氨气作为燃料的优点是____________________。（6）在理想条件下，氨气完全燃烧的产物为氮气和水，但在实际燃烧过程中会产生污染环境的有毒气体，请写出一个涉及的化学方程式________________________________。〖答案〗（1）A（2）B（3）①温度过高，催化剂失活，反应速率较慢(或温度升高，平衡逆向移动，NO转化率降低)②否该反应是放热反应，升高温度，平衡逆移，脱氮率应降低，但400℃脱氮率高于390℃，所以没有达到化学平衡状态（4）4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)∆H=-1264.8kJ·mol-1（5）氨气沸点低，易液化，便于储存和运输，液态能量密度高（6）4NH3+5O2=5NO+6H2O(合理即可)〖解析〗（1）该正反应气体体积增大则∆S>0，已知∆H<0，根据∆G=∆H-T∆S<0能自发，200℃时，该反应一定能自发进行，故选A；（2）A．正逆反应速率相等时，反应达到化学平衡状态，不同物质的速率之比等于系数比，则3v正(NH3)=2v逆(H2O)才能说明反应达到化学平衡状态，故A不选；B．该反应的气体总质量不变，反应前后气体总物质的量发生变化，则气体的平均相对分子质量不再变化，说明反应达到化学平衡状态，故B选；C．该反应的气体总质量不变，恒容条件下，气体的密度一直不变，不能说明反应达到化学平衡状态，故C不选；D．N2和H2O的物质的量之比与起始投入量和转化率有关，N2和H2O的物质的量之比2：3不一定说明达到化学平衡状态，故D不选；故选B；（3）①420℃时NO转化率低于390℃时NO转化率的原因可能是温度过高，催化剂失活，反应速率较慢(或温度升高，平衡逆向移动，NO转化率降低)；②该反应是放热反应，升高温度，平衡逆移，脱氮率应降低，但400℃脱氮率高于390℃，所以B点没有达到化学平衡状态；（4）氨气的热值为18.6kJ/g，则1mol氨气燃烧热18.6kJ/g×17g/mol=316.2kJ/mol，4mol氨气燃烧放出的热量为316.2×4=1264.8kJ，NH3燃烧生成氮气和水，热化学方程式4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)∆H=-1264.8kJ·mol-1；（5）相较于氢气，氨气作为燃料的优点是氨气沸点低，易液化，便于储存和运输，液态能量密度高；（6）氨气在实际燃烧过程中会产生污染环境的有毒气体即NO，氨气和氧气发生催化氧化时生成NO和水，涉及的化学方程式为4NH3+5O2=5NO+6H2O。四、硫氰化钾4.可用如下装置在实验室制取硫氰化钾。(部分夹持装置已省略)实验步骤如下：Ⅰ.制备NH4SCN溶液：CS2＋2NH3NH4SCN＋H2S，NH3不溶于CS2。（1）连接仪器后，装入药品前，应进行的操作是____________________。（2）装置A的作用是产生氨气，从安全性和成本角度，试管内的药品是___________。A.氯化铵 B.氢氧化钙和氯化铵C.硝酸铵 D.氢氧化钠和氯化铵（3）实验开始时打开K1，加热装置A同时向D中倒入热水，缓慢地向装置D中充入气体。D装置中三颈烧瓶内盛放有一定量的CS2、水和催化剂。D中水浴加热的优点有___________________________________。（4）下列说法不正确的是___________。A.碱石灰的作用是干燥氨气B.可通过观察C中气泡来判断产生氨气的快慢C.装置E中的试剂是用来吸收过量的氨气D.装置E可起到防止倒吸的作用Ⅱ.制备KSCN。（5）移去装置A处的酒精灯，关闭K1，打开K2，利用分液漏斗边加液边加热，则此时装置D中发生反应的化学方程式是___________________________________。用橡皮管连接三颈烧瓶和分液漏斗的作用是________________________________。（6）制备KSCN晶体：先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂，再蒸发浓缩，冷却结晶，___________，___________，___________，得到硫氰化钾晶体。Ⅲ.测定KSCN的含量。称取10.00g样品配成1L溶液，量取25.00mL溶液于锥形瓶中，并加入几滴Fe(NO3)3溶液，用0.1000mol·L-1AgNO3标准溶液滴定。经过3次平行试验，达到滴定终点时，消耗AgNO3标准溶液的体积平均为20.00mL。滴定反应的离子方程式为SCN-＋Ag+=AgSCN↓。（7）滴定管读数时，平视观察的位置为_____________________________。（8）判断达到滴定终点的方法是____________________________________________。（9）样品中KSCN的质量分数为___________。(KSCN的摩尔质量为97g·mol-1)〖答案〗（1）检查装置气密性（2）B（3）受热均匀，温度容易控制（4）C（5）KOH+NH4SCN=KSCN+NH3↑+H2O使分液漏斗与三颈烧瓶处于相同压强下，便于氢氧化钾溶液顺利滴下（6）过滤洗涤干燥（7）凹液面最低处所对应的刻度（8）当滴入最后半滴AgNO3溶液时，红色褪去，且半分钟内颜色不恢复（9）77.60%〖祥解〗A制备氨气，B中碱石灰干燥氨气，根据C中产生的气泡判断产生氨气的快慢，D中氨气和CS2发生反应CS2＋2NH3NH4SCN＋H2S，E吸收尾气防止污染。【详析】（1）该实验涉及气体的制备和应用，为防止气体外溢，接仪器后，装入药品前，应进行的操作是检查装置气密性；（2）A.单独加热氯化铵生成氨气和氯化氢，氨气和氯化氢遇冷又生成氯化铵，不能得到氨气，故不选A；B.氢氧化钙和氯化铵加热放出氨气，且氢氧化钙价格便宜，故选B；C.硝酸铵分解易爆炸，不能用硝酸铵制备氨气，故不选C；D.氢氧化钠和氯化铵加热放出氨气，但氢氧化钠价格比氢氧化钙高、且氢氧化钠易吸水结块、腐蚀性强等原因，故不选D；选B。（3）D中水浴加热，受热均匀，温度容易控制；（4）A．碱石灰是碱性干燥剂，氨气是碱性气体，碱石灰的作用是干燥氨气，故A正确；B．NH3不溶于CS2，可通过观察C中气泡来判断产生氨气的快慢，故B正确；C．D中发生反应CS2＋2NH3NH4SCN＋H2S，H2S有毒，装置E中的试剂是用来吸收H2S，防止污染，故C错误；D．装置E中球形干燥管可起到防止倒吸的作用，故D正确；选C。（5）移去装置A处的酒精灯，关闭K1，打开K2，利用分液漏斗边加KOH边加热，则此时装置D中KOH和NH4SCN反应生成KSCN、NH3、H2O，发生反应的化学方程式是KOH+NH4SCN=KSCN+NH3↑+H2O。用橡皮管连接三颈烧瓶和分液漏斗，使分液漏斗与三颈烧瓶处于相同压强下，便于氢氧化钾溶液顺利滴下。（6）制备KSCN晶体：先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂，再蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥，得到硫氰化钾晶体。（7）滴定管读数时，平视观察的位置为凹液面最低处所对应的刻度（8）达到滴定终点，SCN-恰好完全转化为AgSCN沉淀，则达到滴定终点的现象是：当滴入最后半滴AgNO3溶液时，红色褪去，且半分钟内颜色不恢复；（9）根据SCN-＋Ag+=AgSCN↓，25.00mL溶液中n(KSCN)=n(Ag+)=0.02L×0.1mol·L-1=0.002mol，样品中KSCN的质量分数为。五、纽甜5.Ⅰ.纽甜(NTM)是一种人工合成的安全甜味剂，是目前发现的最甜的甜味剂。蔗糖和纽甜的相关数据如下：分子式相对分子质量甜度熔点(℃)蔗糖C12H22O113421185~187纽甜C20H30N2O53788000~1200080.9~83.4（1）下列有关糖类化合物的说法不正确的是___________。A.麦芽糖是一种二糖，1分子麦芽糖水解后可以得到2分子葡萄糖B.淀粉、纤维素都属于多糖，分子式都可以写成(C6H10O5)n，二者互为同分异构体C.淀粉溶液用激光笔照射，可看到丁达尔效应，说明淀粉分子的直径在1~100nm之间D.在蔗糖与稀硫酸共热后的溶液中，滴加银氨溶液，可以验证产物中的葡萄糖（2）在如图中用“*”标出纽甜分子中的不对称碳原子_______。（3）说明纽甜的熔点低于蔗糖的原因______________________________________。Ⅱ.纽甜(NTM)的一种合成路线如图所示：已知：（4）B→C的反应类型是___________。A.取代反应 B.加成反应 C.氧化反应 D.还原反应（5）写出J分子中所含的官能团名称______________。（6）下列说法正确的是___________。A.在质谱图中，C分子可能有m/z值分别为120及122的2个明显的分子离子峰B.E分子中N原子采取sp2杂化C.J分子中所有碳原子可能共平面D.纽甜分子中含有2个肽键（7）化合物C是烃M一氯代物，请用系统命名法命名M______________。（8）请写出化合物G的结构简式_________________。（9）书写J→K的化学反应方程式_________________________________________。（10）写出一种符合下列条件的I的同分异构体的结构简式_________________。①能发生银镜反应，也能与FeCl3溶液发生显色反应；②核磁共振氢谱图中有4组峰。（11）结合题目所给信息，设计H→I的合成路线(必要的有机或无机试剂任选)________。(合成路线常用的表示方式为：AB……目标产物)〖答案〗（1）BD（2）（3）蔗糖分子中含有多个羟基，分子间可以形成多个氢键，而纽甜分子中分子间能形成的氢键数目远少于蔗糖，故蔗糖的熔点高于纽甜（4）B（5）羧基、碳溴键（6）AC（7）2，2-二甲基丁烷（8）（9）（10）或（11）〖祥解〗A中醇羟基与HCl发生取代反应生成B为，B与乙烯发生