上海市松江区2023-2024学年高三上学期期末质量监控化学试卷 含解析

松江区2023学年度第一学期期末质量监控试卷高三化学考生注意：1.试卷满分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、考号。3.作答必须按对应位置涂或写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。4.标注“不定项”的试题，每小题有1~2个符合条件的选项。相对原子质量：H-1C-12O-16一、一类特殊的功能材料1.BF3主要用作有机合成中的催化剂，也用于制造火箭的高能燃料。（1）BF3分子的中心原子的杂化类型_______。关于BF3的说法中正确的是_______。A．第一电离能：B>FB．BF3的空间填充模型：C．BF3为非极性分子（2）BF3和HF反应后形成一种超强酸HBF4，的空间构型为_______，其结构式中的配体对应元素为_______。A．BB．F【答案】（1）①.sp2②.C（2）①.正四面体②.B【解析】【小问1详解】①BF3中心原子价电子对数：，为sp2杂化，故答案为：sp2；②A．同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，第一电离能：B<F，故A项错误；B．BF3中心原子B为sp2杂化，空间构型为平面三角形，故B项错误；C．BF3为平面三角形，结构对称、正负电荷中心重叠的分子属于非极性分子，故C项正确；故答案为：C；【小问2详解】①中心原子价电子对数为：，没有孤电子对，其空间构型为正四面体，故答案为：正四面体；②中B提供空轨道，F提供孤电子对，则F为配体，故答案为：B。2.六方氮化硼晶体俗称“白石墨”，与石墨具有类似的结构，其晶体片层结构如图所示。（1）六方氮化硼的化学式为_______，其晶体中存在的作用力有_______。A．共价键B．离子键C．金属键D．范德华力（2）石墨能导电的主要原因是电子能在由电负性相同的碳原子所形成的大π键中流动。但六方氮化硼晶体不导电，可能的原因是_______。A.N的电负性大于BB.N的电负性小于BC.电子被约束在N原子周围不能形成有效的流动D.电子被约束在B原子周围不能形成有效的流动【答案】（1）①.BN②.AD（2）AC【解析】【小问1详解】①由题干图示信息可知，六方相氮化硼中每个B原子被3个六元环共用，每个N原子被3个六元环共用，每个六元环中含有B原子和N原子的个数均为：，故其化学式为BN，故答案为：BN；②该晶体中层与层之间通过分子间作用力即范德华力，层内中存在B-N共价单键即σ键，故晶体中存在的作用力有范德华力和σ键，故答案为：AD；【小问2详解】六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为平面三角形，N的电负性大于B，电子被约束在N原子周围不能形成有效的流动，层状结构中没有自由移动的电子，其结构与石墨相似却不导电，故答案为：AC。3.立方氮化硼晶胞如图所示，其晶体结构与金刚石相似。（1）晶胞中硼、氮原子个数比_______，两个B-N键的夹角为_______。（2）已知：立方氮化硼晶体的摩尔质量为ag•mol-1，该晶体的晶胞边长为bcm，为阿伏加德罗常数的值，则该晶体的密度为_______。【答案】（1）①.1:1②.109°28′（2）【解析】【小问1详解】①由题意可知立方氮化硼晶体为共价晶体（与金刚石相似），立方氮化硼中N与B交替排列与金刚石的结构相似，故知立方氮化硼晶体中每个晶胞含4个硼原子和4个氮原子，原子个数比为1:1，故答案为：1:1；②立方氮化硼与金刚石的构型类似，而金刚石中C原子的杂化方式为sp3杂化，立方氮化硼的晶胞中，B-N-B之间的夹角与金刚石中C-C-C之间的夹角相同，即109°28′，故答案为：109°28′；【小问2详解】BN的摩尔质量为，所以一个晶胞的质量为，一个立方氮化硼晶胞的体积是(bcm)3，根据密度公式：ρ=可知，因此立方氮化硼的密度是，故答案为：。二、铁及其化合物的应用4.铁粉、活性炭等成分可与空气中的氧气接触发生化学反应并产生热量，采用先进的自发热控温技术，可以制成蒸汽眼罩。高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中使用的一种净水剂。（1）基态铁原子中有_______种能量不同的电子，铁原子次外层的电子云有_______种不同的伸展方向。（2）结合图，补充完整Fe2+的核外电子排布式[Ar]_______。（3）自然界一共存在四种稳定的铁原子，分别是54Fe、56Fe、57Fe和58Fe，它们的丰度分别为a1%、a2%、a3%、a4%，在计算式54×a1%+56×a2%+57×a3%+58×a4%=A中_______。A.a1%表示54Fe的质量分数B.a4%表示58Fe的原子个数百分比C.55.85表示56Fe的质量数D.A表示铁元素的近似相对原子质量（4）写出使用蒸汽眼罩时，所发生的还原反应的半反应方程式_______。A.B.C.D.（5）与铁同周期的主族元素中，最高价氧化物对应水化物中，碱性最强的化合物与酸性最强的化合物的化学反应方程式为_______。（6）配平制取高铁酸钠的化学方程式：_______。_____Fe(NO3)3+_______NaOH+_______Cl2=_______Na2FeO4+______NaNO3+______NaCl+______H2O。（7）高铁酸钠(Na2FeO4)可用作净水剂，其原因是_______。A.可消毒杀菌，还原产物能吸附水中杂质B.可消毒杀菌，氧化产物能吸附水中杂质C.能吸附水中杂质，还原产物能消毒杀菌D.能吸附水中杂质，氧化产物能消毒杀菌【答案】（1）①.7②.9（2）3d6（3）BD（4）C（5）KOH+HBrO4=H2O+KBrO4（6）2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2=2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O（7）A【解析】【小问1详解】①根据铁原子的核外电子排布式可知中有7种能量不同的电子，故答案为：7；②铁原子次外层的电子即第3电子层，电子云有9种不同的伸展方向，故答案为：9；【小问2详解】铁为26号元素，失去两个电子后，核外电子排布式[Ar]3d6，故答案为：3d6；【小问3详解】A．a1%、a2%、a3%、a4%是指各同位素的在自然界中的原子百分含量，即丰度，故A项错误；B．a1%、a2%、a3%、a4%是指各同位素的在自然界中的原子百分含量，即丰度，故B项正确；C．55.85表示56Fe的相对原子质量，故C项错误；D．计算铁元素的近似相对质量的计算式为：54×a1%+56×a2%+57×a3%+58×a4%，即A，，故D项正确；故答案为：BD；【小问4详解】使用蒸汽眼罩时，Fe发生氧化反应，O2发生还原反应，则还原反应半反应方程式为：，故答案为：C；【小问5详解】与铁同周期的主族元素中，最高价氧化物对应水化物中，碱性最强的化合物为KOH，酸性最强的化合物为HBrO4，两者反应的化学方程式为：KOH+HBrO4

=H2O+KBrO4，故答案为：KOH+HBrO4

=H2O+KBrO4；【小问6详解】该反应中，Fe化合价从+3价升高到+6价，转移3个电子，Cl从0价降低至-1价，转移1个电子，2个氯原子共转移2个电子，则根据得失电子守恒，硝酸铁和高铁酸钠化学计量数为2，Cl2前系数为3，氯化钠的化学计量数为6，再根据质量守恒，确定其他物质的化学计量数，则化学方程式为：2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2=2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O，故答案为：2Fe(NO3)3+16NaOH+3Cl2=2Na2FeO4+6NaNO3+6NaCl+8H2O；【小问7详解】高铁酸钠(Na2FeO4)

具有强氧化性，可以杀菌消毒，还原产物为Fe3+，Fe3+水解生成氢氧化铁胶体能吸附水中杂质，故答案为：A。5.一定条件下，在容积一定的容器中，铁和CO2发生反应：，该反应的平衡常数表达式K=_______。下列措施中能使平衡时增大的是_______。A．升高温度B．增大压强C．充入一定量COD．再加入一些铁粉【答案】①.②.A【解析】【详解】依据平衡常数概念，平衡常数表达式为各生成物平衡浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物平衡浓度的化学计量数次幂的乘积的比值，因为固体和纯液体不写入表达式中，所以反应Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数表达式K=；平衡常数随温度变化，不随浓度压强等因素变化，故能使平衡时增大的措施是A。6.将0.06mol的铁加到过量的HNO3中，加热，铁完全溶解，若生成NO、NO2的混和气体共2.24L(标准状况)。将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的O2，恰好使气体全部溶于水生成HNO3，则通入O2的体积_______L(标准状况)。【答案】1.008【解析】【详解】硝酸过量，铁生成Fe3+，0.06molFe反应时失去电子0.18mol，在整个反应过程中，反应前后HNO3的物质的量不变，而化合价变化的只有铁和氧气，则铁失去电子数目等于O2得到电子的数目，所以消耗氧气的物质的量为mol，则通入O2的体积0.045mol×22.4L/mol=1.008L。三、合成氨技术发展与氨的应用7.选择高效催化剂是目前研究的重点之一。（1）合成氨反应为：，理论上温度_____，(A．高或B．低。下同)有利于加快反应速率，温度_______有利于提高平衡转化率。（2）针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。①方案一：使用Fe—TiO2-xHy双催化剂，通过光辐射形成热Fe和冷Ti．使N≡N在_______(单选，A．热Fe或B．冷Ti．下同)表面断裂，氨气在_______表面生成，有利于提高合成氨的反应速率和平衡产率。②方案二：使用M-LiH双活性中心催化剂。结合图，判断下列说法不正确的是_______。A．双活性中心催化剂能够改变反应路径B．相同条件下，双活性中心催化剂更有利于提高合成氨反应速率C．相同条件下，使用双活性中心催化剂更有利于提高氨平衡产率D．300℃时，Ni-LiH组成的双活性中心催化剂催化效果相对较差【答案】（1）①.A②.B（2）①.A②.B③.C【解析】【小问1详解】由图可知，温度越高，反应速率越快，所以高温有利于提高反应速率；因为正反应为放热反应，所以低温有利于提高平衡转化率，故答案为：A；B；【小问2详解】①温度越高，反应速率越快；降低温度，平衡正向移动，氨气产率提高，“热Fe”高于体系温度，N2在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率；“冷Ti”低于体系温度，氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率，故答案为：A；B；

②A．催化剂能够改变反应路径，降低反应活化能，加快反应速率，故A正确；

B．从图中可以看出，相同条件下，复合催化剂更有利于提高合成氨反应速率，催化效率更高，故B正确；

C．虽然图中显示温度高反应速率快，但温度高到一定程度后，复合催化剂活性就可能不变或变低，故C错误；

D．300℃时，Ni-LiH组成的双活性中心催化剂催化效果相对较差，故D正确；

故答案为：C。8.以焦炉煤气(主要成分为、及少量CO)和空气为原料，实现氨和甲醇的联合生产工艺具有广阔的应用前景。在氨醇联产中合成甲醇的主要反应为：。请从绿色化学角度说明该工艺的优点_______。【答案】合成甲醇放热为合成氨反应提供能量；焦炉煤气是甲醇和氨的原料；减少CO排放等。(合理即可)【解析】【详解】合成甲醇的反应为放热反应，可以为合成氨反应提供能量，且该工艺使用焦炉煤气作为甲醇和氨的原料，能够减少CO排放。9.氨水常用于硫酸厂处理尾气SO2.氨水吸收SO2生成(NH4)2SO3—NH4HSO3混合溶液。（1）NH4HSO3溶液中离子浓度关系正确的是_______。A.B.C.D.（2）常温下，(NH4)2SO3溶液呈碱性的原因是_______。（3）随着SO2逐渐被吸收，[(NH4)2SO3]/[NH4HSO3]比值下降。写出相关的化学反应方程式___。【答案】（1）BC（2）亚硫酸根的碱性水解程度大于铵根的酸性水解程度（3）2NH3·H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O，(NH4)2SO3+H2O+SO2=2NH4HSO3(或NH3·H2O+SO2=NH4HSO3)【解析】【小问1详解】NH4HSO3溶液中，存在、、、、，根据物料守恒有：，根据电荷守恒有：，故答案为：BC；【小问2详解】常温下，(NH4)2SO3溶液呈碱性是因为亚硫酸根离子的碱性水解程度大于铵根离子的酸性水解程度，故答案为：亚硫酸根离子的碱性水解程度大于铵根离子的酸性水解程度；【小问3详解】一水合氨与二氧化硫反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵溶液与过量二氧化硫反应生成亚硫酸氢铵，化学方程式为：2NH3·H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O，(NH4)2SO3+H2O+SO2=2NH4HSO3

(或NH3·H2O+SO2=NH4HSO3)，故答案为：2NH3·H2O+SO2=(NH4)2SO3+H2O，(NH4)2SO3+H2O+SO2=2NH4HSO3

(或NH3·H2O+SO2=NH4HSO3)。四、药物合成10.叠氮基和烯烃、炔烃可以在催化剂的作用下发生反应生成杂环，这种反应广泛应用于药物合成。药物F合成路线如下：（1）反应①的类型是______，有机物A的结构简式是_______，流程中有机物C2H5BrO中的官能团除羟基外，还有_______（2）用星号(*)标出F中所有的手性碳原子：____。（3）关于CH3CH=CHCH3的说法中合理的是_______。A．所有的原子共面B．名称为丁二烯C．存在反式结构（4）有机物A与B能发生缩聚反应得到聚合物M。有关M的说法正确的是_______。A.蛋白质与M的所含元素相同B.M与制备PE(聚乙烯)反应类型相同C.M有固定的熔、沸点DM可以被氢气还原（5）写出满足下列条件的化合物B的同分异构体的结构简式_______。a．谱显示只有2种不同化学环境的氢原子b．红外光谱中测出分子中含有一个苯环c．化合物B能与新制氢氧化铜悬浊液反应（6）有机物B与CH3OH反应生成C后，相对分子质量更大的有机物C相比B的熔点反而下降，请说明原因_______。（7）写出有机物D与过量溶液反应的化学方程式_______。（8）THF由C、H、O三种元素组成，称取THF7.200g，使其完全燃烧，将产物依次通过装有无水氯化钙的干燥管a和装有碱石灰的干燥管b，测得a增重7.200g，b增重17.600g，则THF中C、H、O的原子个数比为_______。（9）请补充完成以CH≡CH为原料合成()的路线(无机试剂任选)_______。【答案】（1）①.加成反应②.③.碳溴键（2）（3）C（4）D（5）（6）对苯二甲酸有高度的对称性，晶体中分子排列整齐，同时又由于分子间氢键，使熔点升高(对苯二甲酸二甲酯却无法形成氢键，且甲基可以自由旋转，也使其对称性变差，因此熔点变低（7）（8）4：8：1（9）【解析】【分析】乙烯与溴的四氯化碳溶液发生加成反应生成CH2BrCH2Br，CH2BrCH2Br发生水解反应生成A，A为CH2OHCH2OH，在PBr3作用下其中一个羟基被取代，生成CH2OHCH2Br；对二甲苯在酸性高锰酸钾作用下被氧化为B，B为对二苯甲酸，B在浓硫酸作用下发生酯化反应生成C，C为对二苯甲酸甲酯，C与CH2OHCH2Br在酸性条件下反应生成D，D与NaN3发生取代反应生成E，E与CH3CH=CHCH3在CuI/THF条件下生成F，据此回答。【小问1详解】反应①为乙烯与溴的四氯化碳溶液发生加成反应生成CH2BrCH2Br；据分析，A的结构简式为CH2OHCH2OH；C2H5BrO为CH2OHCH2Br，其官能团为羟基、碳溴键（溴原子）；【小问2详解】手性碳指的是与四个各不相同原子或基团相连的碳原子，则手性碳标注为；【小问3详解】CH3CH=CHCH3中有甲基结构，不可能所有原子共面；其名称为2-丁烯；该物质有碳碳双键，顺式异构体是指两个相同的原子或基团位于双键的同一侧，反式异构体则是指两个相同的原子或基团分别位于双键的两侧，由其结构可知其存在反式结构，故选C；小问4详解】A为乙二醇，B为对苯二酸，A、B发生缩聚反应得到的聚合物M为对苯二酸乙二酯，只含有C、H、O元素，而蛋白质除了含有C、H、O元素外肯定还有N、P等元素，A错误；制得M发生缩聚反应，PE是加聚而来，B错误；高分子化合物都没有固定的熔沸点，C错误；M中存在苯环结构，能被氢气还原（加成反应），D正确，故选D；【小问5详解】对苯二酸的同分异构体中有苯环结构且只有2种不同化学环境的氢原子，同时又能和新制氢氧化铜悬浊液反应，则该同分异构体为甲酸酯，其结构为；【小问6详解】由分析知，B为对苯二甲酸，与CH3OH反应生成C后生成对苯二甲酸二甲酯，相对分子质量更大，由于对苯二甲酸有高度的对称性，晶体中分子排列整齐，同时又由于分子间氢键，使熔点升高(对苯二甲酸二甲酯却无法形成氢键，且甲基可以自由旋转，也使其对称性变差，因此熔点变低，有机物C相比B的熔点反而下降；【小问7详解】D中有酯基、溴原子都能消耗氢氧化钠，因此1molD消耗4molNaOH，反应方程式为；【小问8详解】无水氯化钙吸收水蒸气，，；碱石灰吸收二氧化碳，；，该有机物最简式：C4H8O，则THF中C、H、O的原子个数比为4：8：1；【小问9详解】以CH≡CH为原料合成()，根据D→E→F可知，CH≡CH与HBr发生加成反应生成CH2=CHBr，CH2=CHBr与NaN3发生D生成E路线反应，得CH2=CHN3，CH2=CHN3与乙炔发生加成反应得目标产物，合成路线如下：。五、过氧化钙的制备与检测11.过氧化钙(CaO2)用途广泛，可用于植物根系供氧，并能改良土壤。常温下过氧化钙能溶于酸，难溶于乙醇和低温水。一种制备CaO2的实验方案如下：Ⅰ．制备CaO2·8H2O实验室利用反应，在碱性环境下制取CaO2·8H2O的装置如图：（1）仪器A的名称_______，仪器B的作用是_______。（2）制取CaO2·8H2O时反应温度需控制在0℃左右，操作目的不包括_______。A.防止CaO2·8H2O分解B.温度低有利于提高CaO2·8H2O的产率C.加快反应速率D.提高过氧化氢的利用率（3）如果用图制取氨气，试管中的药品可以选择_______。A.氯化铵 B.消石灰 C.硝酸铵 D.纯碱Ⅱ．分离提纯产品（4）洗涤液选择用无水乙醇，其优点是____，检验晶体是否已洗涤干净的最佳试剂为____。A．氯化钡B．硝酸银C．碳酸氢钠D．氢氧化钠Ⅲ．其它制备方法探讨（5）低温下往过氧化氢浓溶液中投入无水氯化钙进行反应，一段时间后，再加入氢氧化钠溶液，出现大量沉淀。写出对应的化学反应方程式_______。（6）钙在空气中燃烧可能生成CaO2，请设计实验检验钙在空气中燃烧所得固体中是否含有CaO2(限用稀盐酸、MnO2试剂)。简要说明实验步骤、现象和结论_______。【答