2020-2021学年天津市南开区高三（上）期末化学试卷（含解析）

2020-2021学年天津市南开区高三（上）期末化学试卷
一、选择题（共12小题，每小题3分，满分36分）
1．（3分）化学与社会、生产、生活和科技都密切相关。下列有关说法正确的是（　　）
A．推广使用煤液化技术，可减少二氧化碳等温室气体的排放
B．还原铁粉和生石灰均可用作食品包装袋内的脱氧剂
C．港珠澳大桥路面使用的沥青可以通过石油分馏得到
D．2020年新冠肺炎疫情的阻击战中，用到的“84”消毒液的有效成分是Ca（ClO）2
2．（3分）古籍《天工开物》收录了井盐的生产过程。其中“汲水而上，入于釜中煎炼，顷刻结盐，色成至白”的描述，涉及的物质分离操作为（　　）
A．趁热过滤
B．浓缩结晶
C．常压蒸馏
D．萃取分液
3．（3分）下列有关化学用语表示正确的是（　　）
A．ClO2的结构式：Cl﹣O﹣Cl
B．CH4的球棍模型：
C．羟基（﹣OH）的电子式：
D．中子数为8的C原子：14C8
4．（3分）某基态原子的电子排布图为，从中得到的信息错误的是（　　）
A．有2个电子层
B．有3种能量不同的电子
C．有7种运动状态不同的电子
D．最外层有3个电子
5．（3分）向CuSO4溶液中滴加氨水至过量，下列叙述正确的是（　　）
A．先出现沉淀，后沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液
B．离子方程式为Cu2++SO42﹣+4NH3?H2O═[Cu（NH3）4]SO4+4H2O
C．Cu2+与NH3中的氮原子以π键结合
D．NH3分子中两个H﹣N键的键角为109°28ˊ
6．（3分）化学无处不在，与化学有关的说法不正确的是（　　）
A．可溶性铁盐可用作净水剂
B．管道工人曾用浓氨水检验氯气管道是否漏气
C．纯铝常用于制造飞机外壳
D．废旧电池属于有害垃圾
7．（3分）下列指定反应的化学方程式正确的是（　　）
A．铁与水蒸气反应：2Fe+3H2O（g）Fe2O3+3H2
B．加热金属锂：4Li+O22Li2O
C．焦炭与石英砂反应制粗硅：C+SiO2Si+CO2↑
D．硫与铜在加热条件下反应：Cu+SCuS
8．（3分）下列叙述正确的是（　　）
A．还原性：Cl﹣＞S2﹣
B．第一电离能：N＞O＞C
C．碱性：Sr（OH）2＞CsOH
D．熔点：晶体硅＞碳化硅
9．（3分）有一瓶Na2SO3溶液，由于它可能部分被氧化，某同学进行如下实验：取少量溶液，滴入Ba（NO3）2溶液，产生白色沉淀，再加足量稀硝酸，充分振荡后，仍有白色沉淀，对此实验下述结论正确的是（　　）
A．Na2SO3已部分被氧化
B．加入Ba（NO3）2溶液后，生成的沉淀中一定含有BaSO4
C．加硝酸后的不溶沉淀一定是BaSO4和BaSO3
D．此实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化
10．（3分）向H2O2溶液中加入Br2可以加快H2O2分解速率。其反应机理可能有两步，第1步：H2O2+Br2═2H++O2↑+2Br﹣。下列说法正确的是（　　）
A．H2O2分子中含有离子键和非极性键
B．第2步反应为：2H2O2+2Br﹣═2H2O+Br2+O2↑
C．第1步反应每生成0.1mol
O2，转移0.2mol电子
D．该反应机理中，Br﹣催化H2O2分解产生O2
11．（3分）如图是可逆反应A+2B?2C+3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变而变化的情况，由此推断错误的是（　　）
A．A、B一定是气体
B．C可能是气体
C．D一定不是气体
D．正反应是放热反应
12．（3分）最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图。下列说法正确的是（　　）
A．CO和O生成CO2是吸热反应
B．在该过程中，CO断键形成C和O
C．CO和O生成了具有极性共价键的非极性分子CO2
D．状态Ⅰ状态Ⅲ表示CO与O2反应的过程
二、解答题（共1小题，满分18分）
13．（18分）A、B、C、D、E代表原子序数依次增大的前四周期元素，其中A和C同主族，C常用于制作半导体器件和集成电路，B的简单氢化物M的水溶液呈碱性，E元素的正三价离子的3d轨道为半充满，D被称为“未来金属”，其重量轻、强度高、耐腐蚀，在周期表中位于第四周期第ⅣB族。请回答下列问题：
（1）A、B、C三种元素原子半径由小到大的顺序为　
　，（填元素符号，下同）电负性由大到小的顺序为　
　。
（2）M易液化的原因是　
　；其中B原子的杂化方式为　
　；M的空间结构为　
　。
（3）E元素基态原子价层电子排布式为　
　。
（4）B和C形成的化合物常用作高温耐火材料，化学性质稳定，据此推测它应属于　
　晶体。
（5）D有多种氧化物，其中一种氧化物的晶胞结构如图1所示，则该晶体中D的配位数为　
　；图2为E的一种面心立方晶胞结构，若晶胞的边长为acm，NA表示阿伏加德罗常数的值，则E的密度为　
　g?cm﹣3。（用含a和NA的代数式表示）
三、实验题（本题包括1小题，共14分）
14．（14分）化合物甲和化合物乙的混合粉末是汽车安全气囊中存放的化学物质，经组成分析，确定该混合粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素。为研究安全气囊工作的化学原理，进行如图实验操作：
已知：化合物乙是不溶于水的红棕色固体。请回答下列问题：
（1）工业上冶炼单质A、B的化学方程式分别为：冶炼A：　
　；冶炼B：　
　。
（2）若化合物丙由两种元素构成在潮湿空气中转化为碳酸氢盐，则反应的化学方程式为　
　。
（3）化合物甲可用下列方法制备：30℃时，将水合肼（N2H4?H2O）、亚硝酸甲酯（CH3ONO）、NaOH混合，充分反应后先回收得到CH3OH，母液降温结晶，过滤得到化合物甲。化合物甲的化学式为　
　，写出用该法制备化合物甲的化学反应方程式：　
　。
（4）为检验化合物甲、乙中的金属元素，可采取的实验操作步骤分别为：化合物甲：　
　；化合物乙：　
　。
四、解答题（本题包括1小题，共18分）
15．（8分）侯德榜对索尔维制碱法进行了改进，将合成氨工业与纯碱工业联合，发明了侯氏制碱法，又称联合制碱法，生产流程如图所示（代表所需物质，代表产品）请回答下列问题：
（1）产品C的名称为　
　，所需物质B的电子式为　
　。
（2）NH3、物质B与母液反应的化学方程式为　
　。操作X的名称是　
　。
16．（10分）利用侯氏制碱法制备的纯碱中含有少量NaCl杂质，利用下列装置可用来测定纯碱中的Na2CO3的质量分数。实验步骤如图。
①如图所示，组装好实验仪器，并检查其气密性；
②准确称取盛有碱石灰的干燥管D的质量（设为m1g）；
③准确称取一定量的纯碱（设为ng），并将其放进广口瓶B内；
④从分液漏斗中缓缓滴入一定量的稀硫酸，并从前端缓缓地鼓入空气，至B反应器中不再产生气体为止；
⑤准确称取干燥管D的总质量（设为m2g）根据上述实验，请回答下列问题：
（1）该实验进行到操作④时，要缓缓鼓入空气，鼓入空气的作用是　
　。装置A中的液体应选用　
　。
（2）装置B与D之间必须添加一装置C，否则会使测定结果偏高。在空白框内画出该装置C　
　，装置中盛放的是　
　。
（3）根据此实验，计算出纯碱中Na2CO3的质量分数为　
　（用m1、m2、n表示）。如果缺少装置E，则实验所得纯碱样品的纯度会　
　。（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
五、解答题（本题包括1小题，共14分）
17．（14分）氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。合成氨工业中：N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0，其化学平衡常数K与温度T的关系如表：
T/℃
200
300
400
K
K1
K2
0.5
请回答下列问题：
（1）试比较K1、K2的大小，K1　
　K2。（填“＞”、“＝”或“＜”）
（2）400℃时，反应2NH3（g）?N2（g）+3H2（g）的化学平衡常数的值为　
　。当测得NH3和N2、H2的物质的量浓度分别为3mol/L和2mol/L、1mol/L时，则此时该反应υ（N2）（正）　
　υ（N2）（逆）。（填“＞”、“＝”或“＜”）
（3）在恒温、恒容的密闭容器中，下列能作为合成氨反应达到平衡的依据的是　
　。
a．υ（N2）（正）＝3υ（H2）（逆）
b．混合气体的密度保持不变
c．容器内压强保持不变
d．N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2
（4）工业生产中为了提高合成氨反应中H2的转化率，一般会加入稍过量的N2，这样做N2的转化率会　
　。（填“增大”、“减小”或“无影响”）
（5）已知反应2N2O（g）?2N2（g）+O2（g）△H＝﹣163kJ?mol﹣1，1mol
N2（g）、1mol
O2（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收945kJ、498kJ的能量，则1mol
N2O（g）分子中化学键断裂时需要吸收的能量为　
　kJ。
（6）如图是1mol
NO2和1mol
CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，其中E1＝134kJ?mol﹣1，E2＝368kJ?mol﹣1，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：　
　。
2020-2021学年天津市南开区高三（上）期末化学试卷
试题解析
一、选择题（共12小题，每小题3分，满分36分）
1．解：A．把煤转化为液体燃料，可以减少二氧化硫、烟尘等有害物质的排放，但不能减少二氧化碳的排放，故A错误；
B．还原铁粉能与氧气反应，可用作食品包装袋内的脱氧剂，但生石灰能与水反应，作食品包装袋内的干燥剂，故B错误；
C．石油常压分馏产物：液化石油气、汽油、煤油、柴油、重油，减压分馏过程的产物为：重柴油、润滑油、凡士林、石蜡、沥青，故C正确；
D．漂白粉的有效成分是Ca（ClO）2，“84”消毒液的有效成分是NaClO，故D错误；
故选：C。
2．解：由信息可知，煎炼，顷刻结盐，为蒸发析出盐的过程，则涉及的物质分离操作为蒸发结晶，
故选：B。
3．解：A．ClO2为共价化合物，其结构式为O﹣Cl﹣O，故A错误；
B．为甲烷的比例模型，甲烷的球棍模型为，故B错误；
C．羟基（﹣OH）为中性原子团，其电子式为，故C正确；
D．中子数为8的C原子的质量数为6+8＝14，该原子可以表示为148C，故D错误；
故选：C。
4．解：A．每层的电子数分别为2、5，所以有2个电子层，故A正确；
B．有三种能量不同的轨道，分别为：1s、2s、2p，故B正确；
C．每个电子为一种运动状态，共7个电子，有7种不同运动状态的电子，故C正确；
D．每层的电子数分别为2、5，所以最外层有5个电子，故D错误；
故选：D。
5．解：A．向CuSO4溶液中滴加氨水至过量，先生成氢氧化铜蓝色沉淀，后溶解形成铜氨溶液，为深蓝色溶液，故A正确；
B．离子方程式为：Cu2++4NH3?H2O＝[Cu（NH3）4]2++4H2O，故B错误；
C．Cu2+提供空轨道，NH3中的氮原子提供孤电子对，形成配位键，故C错误；
D．NH3分子中N原子含有3个共用电子对和一个孤电子对，所以其价层电子对是4，采用sp3杂化，NH3分子为三角锥形，两个H﹣N键的键角为107°18ˊ，故D错误；
故选：A。
6．解：A．可溶性铁盐能水解生成氢氧化铁胶体，吸附水中的悬浮杂质形成沉淀起到净水作用，故A正确；
B．氨气和氯气发生氧化还原反应生成氮气和氯化铵，有白烟生成，可用于检验，故B正确；
C．纯铝质软，不适合用于制造飞机外壳，常用硬铝，硬铝具有密度小、硬度大、耐腐蚀等优良性能，故C错误；
D．废旧电池中含有镍、镉等重金属，能够引起土壤、水体污染，属于有害垃圾，应该集中专门处理，故D正确；
故选：C。
7．解：A．铁和水蒸气反应生成四氧化三铁，故化学方程式为3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2，故A错误；
B．锂和氧气反应生成Li2O，故化学方程式为4Li+O22Li2O，故B正确；
C．焦炭与石英砂反应制粗硅时碳过量，故生成CO，故化学方程式为2C+SiO2Si+2CO↑，故C错误；
D．S和Cu反应后铜变为+1价，生成Cu2S，故化学方程式为2Cu+SCu2S，故D错误。
故选：B。
8．解：A．非金属性Cl＞S，单质氧化性Cl2＞S，对应阴离子还原性Cl﹣＜S2﹣，故A错误；
B．第一电离能依次增大趋势，第ⅡA族，第ⅤA族在同周期中第一电离能反常高，N＞O＞C，故B正确；
C．同主族金属性增强，同周期金属性减弱，得到金属性Sr＜Ba＜Cs，碱性：Sr（OH）2＜CsOH，故C错误；
D．晶体硅和碳化硅都是原子晶体，原子半径C﹣Si＜Si﹣Si，所以熔沸点：晶体硅＜SiC，故D错误；
故选：B。
9．解：A．取少量溶液，滴入Ba（NO3）2溶液，产生白色沉淀，再加入足量稀硝酸，充分振荡后，仍有白色沉淀，硝酸根离子在酸溶液中具有氧化性，原溶液中可含硫酸根离子或亚硫酸根离子，不能说明Na2SO3已部分被氧化，故A错误；
B．滴入Ba（NO3）2溶液，产生白色沉淀，白色沉淀为亚硫酸钡或含硫酸钡，生成的沉淀中不一定含有BaSO4，故B错误；
C．亚硫酸钡可与硝酸发生氧化还原反应，则加硝酸后的不溶沉淀一定是BaSO4，故C错误；
D．取少量溶液，滴入Ba（NO3）2溶液，产生白色沉淀，再加入足量稀硝酸，充分振荡后，仍有白色沉淀，因硝酸根离子在酸溶液中具有氧化性，原溶液中可以是硫酸根离子或亚硫酸根离子，则原溶液可能被氧化，也可能没有被氧化，即此实验不能确定Na2SO3是否部分被氧化，故D正确；
故选：D。
10．解：A．H2O2分子中仅含有共价键，故A错误；
B．总反应为过氧化氢分解生成氧气和水，溴为反应的催化剂，由第一步反应可知第2步反应为：2H++H2O2
+2Br﹣═2H2O
+Br2，总反应为过氧化氢分解生成氧气和水，故B错误；
C．在第1步反应中，O元素化合价由﹣1价升高到0价，则每生成0.1
mol
O2，转移0.2
mol电子，故C正确；
D．总反应为过氧化氢分解生成氧气和水，溴为反应的催化剂，不是Br﹣，故D错误；
故选：C。
11．解：A、该反应为气体体积较小的反应且反应物生成物中都有气体，根据化学计量数的关系，A、B一定是都气体，故A正确；
B、反应物生成物中都有气体，且气体体积较小，则C一定是气体，故B错误；
C、该反应为气体体积较小的反应，且D的计量数为3，比反应物的计量数大，所以D一定不是气体，故C正确；
D、降温平衡正向移动，说明该反应为放热反应，故D正确；
故选：B。
12．解：A．由题中图示可知状态Ⅲ的能量低于状态Ⅰ的能量，则该过程是放热过程，故A错误；
B．由图示可知，该过程中CO的化学键没有断裂，只有C＝O键的形成，故B错误；
C．CO2是直线形分子，含极性共价键C＝O键，结构简式为O＝C＝O，属于非极性分子，故C正确；
D．状态Ⅰ到状态Ⅲ表示CO与O生成CO2的过程，故D错误；
故选：C。
二、解答题（共1小题，满分18分）
13．解：（1）A、B、C分别为C、N、Si，同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径由小到大的顺序为：N＜C＜Si，同周期自左而右电负性增大，同主族自上而下电负性减小，故电负性由大到小的顺序为：N＞C＞Si，
故答案为：N＜C＜Si；N＞C＞Si；
（2）B为N元素，B的简单氢化物为NH3，NH3分子之间形成氢键，沸点较高，所以易液化；氨气分子中N原子形成3个N﹣H键，含有1对孤电子对，杂化轨道数目为4，N原子采取sp3杂化；分子的VSEPR模型为四面体形，忽略孤电子对可得微粒空间构型为三角锥形，
故答案为：NH3分子之间形成氢键，沸点较高，所以易液化；sp3；三角锥形；
（3）E元素的正三价离子的3d轨道为半充满，说明E元素原子3d能级有6个电子，4s能级有2个电子，故E元素基态原子价层电子排布式为3d64s2，
故答案为：3d64s2；
（4）B和C形成的化合物常用作高温耐火材料，化学性质稳定，可推断为原子晶体（或共价晶体），
故答案为：原子（或共价）；
（5）根据晶胞结构可知，D周围与D等距且最近的O有6个，则该晶体中D的配位数为6；E为Fe，则一个晶胞中，含有Fe的数目为8×+6×＝4，不妨取1mol这样的晶胞，则1mol晶胞的质量为m＝4×56g＝224g，一个晶胞的体积为V＝a3cm3，1mol晶胞即有NA个晶胞，1mol晶胞的体积为（NA?a3）cm3，所以晶体密度ρ＝g?cm﹣3，
故答案为：6；。
三、实验题（本题包括1小题，共14分）
14．解：（1）A为钠，B为铁，工业上冶炼单质A、B的化学方程式分别为：2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑；Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，
故答案为：2NaCl（熔融）2Na+Cl2↑；Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；
（2）丙为Na2O，和水、CO2反应生成碳酸氢钠方程式为：Na2O+H2O+2CO2＝2NaHCO3，
故答案为：Na2O+H2O+2CO2＝2NaHCO3；
（3）根据分析甲为NaN3，水合肼（N2H4?H2O）、亚硝酸甲酯（CH3ONO）、NaOH混合得到化合物NaN3的方程式为：N2H4?H2O+CH3ONO+NaOH＝NaN3+CH3OH+3H2O，
故答案为：N2H4?H2O+CH3ONO+NaOH＝NaN3+CH3OH+3H2O；
（4）化合物甲为NaN3，含有金属钠元素，可以通过焰色反应检测；乙为Fe2O3，含有金属铁元素，可以用KSCN溶液检测，具体操作为：用洁净的铂丝蘸取化合物甲，在酒精灯外焰上灼烧，若火焰呈黄色，则含有钠元素；取少量化合物乙于试管中，加入适量稀盐酸，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，则含有铁元素，
故答案为：用洁净的铂丝蘸取化合物甲，在酒精灯外焰上灼烧，若火焰呈黄色，则含有钠元素；取少量化合物乙于试管中，加入适量稀盐酸，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，则含有铁元素。
四、解答题（本题包括1小题，共18分）
15．解：（1）NaCl、NH3、CO2、H2O反应生成NaHCO3、NH4Cl，NaHCO3煅烧得到碳酸钠和CO2，根据图知，A为NH3、B为CO2、C为NH4Cl，C的名称为氯化铵，B为二氧化碳，二氧化碳分子中存在两个碳碳双键，氧原子和碳原子最外层都为8个电子，二氧化碳正确的电子式为，
故答案为：氯化铵；；
（2）NaCl、NH3、CO2、H2O反应生成NaHCO3、NH4Cl，所以其反应原理为NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3↓+NH4Cl，从溶液中得到难溶性固体采用过滤方法，所以操作X为过滤，
故答案为：NaCl+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3↓+NH4Cl；过滤。
16．解：（1）为使B装置中二氧化碳气体完全被D装置吸收，应该用不和二氧化碳反应且不含二氧化碳的气体将B装置中的二氧化碳排出干净，所以鼓入空气的作用是确保CO2充分被吸收；
空气中含有二氧化碳而影响碳酸钠生成的二氧化碳测定，所以A装置要吸收空气中的二氧化碳，二氧化碳是酸性氧化物，能被碱液吸收，所以可以用NaOH溶液吸收空气中的二氧化碳，则装置A中的液体应选用NaOH溶液，
故答案为：确保CO2充分被吸收；NaOH溶液；
（2）碱石灰能吸收水蒸气，为减少误差，C装置应该为干燥气体的装置且不能和二氧化碳反应，选取浓硫酸作干燥剂，该装置为，
故答案为：；浓硫酸；
（3）D装置增加的质量为二氧化碳质量，m（CO2）＝（m2﹣m1）g，根据C原子守恒得n（Na2CO3）＝n（CO2）＝mol，m（Na2CO3）＝mol×106g/mol＝×106）g，碳酸钠质量分数＝×100%＝×100%＝×100%；如果缺少装置E，空气中水蒸气和二氧化碳进入D装置，导致二氧化碳测定值偏大，则实验所得纯碱样品的纯度会偏高，
故答案为：×100%；偏高。
五、解答题（本题包括1小题，共14分）
17．解：（1）该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，所以K1＞K2，
故答案为：＞；
（2）400℃时，反应2NH3（g）?N2（g）+3H2（g）的化学平衡常数K的值和反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）的平衡常数呈倒数，所以K＝＝2，当测得NH3和N2、H2的物质的量浓度分别为3mol/L和2mol/L、1mol/L时，400℃时，浓度商Qc＝＝＜K＝2，说明反应正向进行，因此有v（N2）正＞v（N2）逆，
故答案为：2；＞；
（3）N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H＜0，反应是气体体积减小的放热反应，
a．不同物质的正逆反应速率之比等于其计量数之比是平衡状态，3υ（N2）（正）＝υ（H2）（逆）是平衡状态，υ（N2）（正）＝3υ（H2）（逆）不是平衡状态，故a错误；
b．如果是在密闭容器中反应，质量不变，体积不变，密度始终不变，故b错误；
c．容器内压强不变，气体的物质的量不变，该反应达平衡状态，故c正确；
d．容器内各物质的浓度之比等于计量数之比，不能证明正逆反应速率相等，故d错误；
故答案为：c；
（4）工业生产中为了提高合成氨反应中H2的转化率，一般会加入稍过量的N2，这样做N2的转化率会减小，
故答案为：减小；
（5）已知反应2N2O（g）?2N2（g）+O2（g）△H＝﹣163kJ?mol﹣1，设1mol
N2O（g）分子中化学键断裂时需要吸收的能量为x，则﹣163kJ/mol＝（2x﹣2×945kJ/mol﹣498kJ/mol），解得x＝1112.5kJ，
故答案为：1112.5；
（6）如图是1mol
NO2和1mol
CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，反应焓变△H＝134kJ/mol﹣368kJ/mol＝﹣234kJ/mol，反应的热化学方程式为：NO2（g）+CO（g）＝CO2（g）+NO（g）△H＝﹣234kJ/mol，
故答案为：NO2（g）+CO（g）＝CO2（g）+NO（g）△H＝﹣234kJ/mol。
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