上海市曹杨第二中学2023-2024学年高二上学期化学期末卷（含解析）

2023-2024学年度第一学期高二年级期末考试
化学试卷
考生注意：
1.试卷共6页2张。答卷前，考生务必将姓名、班级、学号等在指定位置填写清楚。
2.本试卷共有40题，满分100分，考试时间60分钟。请考生用黑色水笔或钢笔将答案直接写在答题卷上。
3.选择类试题中，标注“不定项”的试题，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；未特别标注的试题，每小题只有1个正确选项。
一、合成氨工业
1．I．铁触媒催化合成氨经历下图所示①~⑥步基元反应(从状态I至状态VII)：
(1)催化反应往往经过物质“吸附”在催化剂表面和“脱附”过程。其中，“吸附”过程是上图中的第 步基元反应，“脱附”过程是 (填“吸热”或“放热”)过程。
(2)根据上图计算合成氨反应的焓变： 。
(3)上述反应的___________0(填“>”、“<”或“=”)。
A．> B．< C．= D．无法判断
(4)已知：。合成氨反应能自发进行的温度是___________。
A．25℃ B．125℃ C．225℃ D．325℃
Ⅱ．为模拟上述工业合成氨的过程，向体积恒为2L的密闭容器(温度恒为T℃)中充入1mol N2和3mol H2发生上述反应，测得N2的体积分数(N2)随时间(t)的变化如下表所示：
t/min 0 10 20 30 40 50
(N2) 0.250 0.225 0.210 0.203 0.200 0.200
(5)40min时，N2的物质的量浓度是 (保留三位有效数字)。
(6)0~40min内，用H2表示该反应的平均速率为 。
(7)用%表示N2的平衡转化率，则关于上述平衡体系的下列判断正确的是___________。
A．若向恒温恒容的平衡体系中充入N2，则%一定增大
B．若向恒温恒压的平衡体系中充入He，则K一定减小
C．若K减小，则温度一定升高
D．若%减小，则K一定减小
(8)T℃时，按下表数据向另一2L恒容容器中投料。则该时刻(N2) (N2)(选填“>”、“<”或“=”)。
物质 物质的量/mol
N2 4
H2 10
NH3 6
2．氨气是重要的化工原料，氨水、硝酸盐、铵盐等均可作化肥产品。
(1)在VL浓度为的氨水中滴加等体积的盐酸，使pH=7，则产物中一水合氨浓度为 。
(2)在自然界的氮循环过程中，硝化细菌将土壤中的转化为后，土壤中的O2进一步将氧化为，在氧气较少的环境下，又可以在反硝化细菌的作用下与反应，使氮以N2形式放出。氧气与反应时，反应物与O2的物质的量之比为 ，写出与作用生成N2的离子方程式 。
二、氨氏“兄弟”——肼(N2H4)
3．I．肼(N2H4)，又称联氨。
(1)肼在水中电离方式与NH3相似，若将NH3视为一元弱碱，则N2H4是一种二元弱碱。根据以上信息，推断下列关于N2H4的说法不正确的是___________。
A．它与硫酸形成的酸式盐可以表示为N2H5HSO4
B．它溶于水所得的溶液中共有4种离子
C．它溶于水发生电离的第一步可表示为：
D．若已知联氨和四氧化二氮可以做火箭推进剂，两者反应产物可以是氮气和水
(2)在实验室中，可以用次氯酸钠和氨气在常温下制备联氨，反应的离子方程式为： 。
Ⅱ．一定温度下发生反应： 。
(3)该温度下此反应的平衡常数表达式为 。
(4)下列能够表明上述反应已达到平衡状态的有___________。
A．
B．混合气体的平均相对分子质量不再改变
C．气体密度不再改变
D．体系温度不再改变
(5)写出一种提高N2H4平衡转化率的方法 。
4．I．肼可作氢气“储蓄罐”。Ni-Pt/La2O3是一种高选择性的肼分解制氢催化剂，催化反应机理如图所示，反应如下：
(1)根据上述信息，推测Ni-Pt/La2O3___________。
A．能够有效降低制氢反应的反应热
B．同时提高制氢正反应和逆反应的速率
C．改变了制氢反应的反应历程
D．不参与化学反应，使用一段时间后无需补加
Ⅱ．肼类燃烧剂曾是火箭的“粮食”，但会造成污染，正逐渐被淘汰。新一代运载火箭采用全新配方——低温液氢液氧推进剂，让火箭飞得更稳健。已知一定条件下：
① '
②
③
④
(2)请写出相同条件下液氢和液氧生成气态水的热化学方程式： 。
(3)根据上述信息，以下说法正确的是___________。
A．变化④为低温自发的过程
B．液氢液氧不点燃观察不到水生成，故该反应无法自发进行
C．0.5mol液态氢气的能量高于0.5mol气态氢气的能量
D．液氢和液氧作为火箭推进剂符合绿色化学理念
三、初识有机化学
5．25 ℃某气态烃与O2混合，在密闭容器中点燃爆炸后又恢复至25 ℃，此时容器内压强为原来的一半，再经NaOH溶液处理，容器内几乎成为真空。该烃的分子式可能为(　 　)
A．C2H4 B．C2H6 C．C3H6 D．C4H8
6．从理论上分析，碳原子数为10或小于10的烷烃分子中，其一卤代物不存在同分异构体的烷烃分子共有的种类是
A．2种 B．3种 C．4种 D．5种
7．I．请回答。
(1)按照有机物的命名规则，下列命名正确的是 。
A．3-乙基己烷 B．2-乙基戊烷， C．1，2-二甲基丁烷 D．4-甲基戊烷
写出该物质的结构简式： 。
Ⅱ．如图所示，U形管的左端用橡胶塞封闭，充有甲烷和氯气(体积比为1：4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解可以忽略不计。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有漫射光的地方让混合气体缓慢反应一段时间。
(2)经过几个小时的反应，U形管右端的水面变化是 (A升高；B降低；C不变)；右端玻璃管的作用是 。
(3)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到现象是 ；若水中含有AgNO3，则水中反应离子方程式 。
(4)若题目中甲烷与氯气的体积比为1：1，则得到的产物为___________(填字母)。
A．CH3Cl、HCl B．CCl4、HCl
C．CH3Cl、CH2Cl2 D．CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl
(5)若把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，试推测可观察到的现象是 。
①黄绿色逐渐消失 ②试管壁上有黄色油珠出现
③水位在试管内上升到一定高度 ④水槽内有少量晶体析出
⑤液面上有白雾
8．在光照条件下，将a mol甲烷与足量Cl2反应，测知四种产物的物质的量比依次2：1：1：2，则耗Cl2的物质的量为
A．a mol B．1.25a mol C．2.5a mol D．4a mol
四、碳的综合利用
9．I．人类活动中的碳排放无可避免。
(1)配平下列反应，并标出电子转移的方向和数目。
___________CH4＋___________NO2___________NO＋___________CO2＋___________H2O
(2)有一种处理废水中的HCOOH的微型原电池。电池含有Fe-C，使用时通入空气，便可以在 生成H2O2。
A．阴极 B．负极 C．阳极 D．正极
写出H2O2与HCOOH反应生成CO2的化学方程式： 。
Ⅱ．一种富集CO2的原电池模拟装置如下图。
(3)b极为 极(填“正”或“负”)，a电极上发生的电极反应为 。
(4)上述电极材料采用多孔碳载镍，“多孔”的优点是 。
(5)该装置若消耗2 mol H2，则理论上在b极除去CO2的体积约为 L(标准状况下)。
10．我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2＋4Na2Na2CO3＋C。下列说法错误的是（ ）

A．放电时，ClO4－向负极移动
B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2
C．放电时，正极反应为：3CO2＋4e－=2CO32－＋C
D．充电时，正极反应为：Na＋＋e－=Na
五、溶液中的平衡
11．I．水是一种很好的溶剂，也是物质发生化学反应的主要介质。
(1)某温度下纯水中的，则此时溶液中的 。
A． B． C． D．
在该温度下，0.04的NaOH溶液的pH= 。
(2)该温度下，某溶液中由水电离产生的和的乘积为，则该溶液的pH= 。
Ⅱ．室温下，在1 的某二元酸H2A溶液中，含A元素。组分的物质的量分数随pH变化的关系如图所示。
(3)写出H2A的电离方程式 。
(4)根据图像，计算室温下HA-的电离平衡常数的数值Ka= 。(写出计算过程)
(5)等物质的量浓度NaHA和Na2A溶液等体积混合，比较混合后的溶液中、、的大小正确的是___________。
A． B．
C． D．
12．I．已知298K时，，。
(1)向的CH3COONa溶液中逐滴滴加HNO2溶液，当溶液中时，溶液的pH= (保留2位小数)；此时溶液中为 (取整数)。
Ⅱ．25℃时，用Na2S沉淀Cu2+、Sn2+两种金属离子(M2+)，所需S2-最低浓度的对数值lgc(S2-)与lgc(M2+)的关系如下图所示。
(2)25℃时Ksp(CuS)=___________。
A． B． C． D．
(3)25℃时向50mL的Sn2+、Cu2+浓度均为0.01的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液。当Na2S溶液加到150mL时开始生成SnS沉淀，此时溶液中Cu2+浓度为 。
试卷第6页，共7页
1．(1) ① 吸热
(2)
(3)B
(4)AB
(5)0.333
(6)0.0125
(7)AC
(8)＞
【详解】（1）由图可知，“ad”表示吸附在催化剂表面的物质，从Ⅰ到Ⅱ的过程中N2和H2变成N2ad和H2ad，代表N2和H2吸附在催化剂的表面，则“吸附”过程是上图中的第①步基元反应；由图可知，NH3da转变为NH3即“脱附”过程吸收了热量，则“脱附”过程是吸热过程；
（2）由图可知，反应的焓变，则反应的焓变；
（3）反应为反应前后气体物质的量减小的反应，则反应的△S<0，故选B；
（4）反应的，则，由第（2）问可知，反应的焓变，反应要自发需满足，得，温度需低于462.3K即189.3℃反应可自发，故答案选AB；
（5）由题干表中数据可知，40min时N2的体积分数为0.200，结合分析三段式分析有：=0.200，解得x=mol，则N2的物质的量浓度是=mol/L≈0.333mol/L，故答案为：0.333mol/L；
（6）由(5)分析可知，0~40min内，用H2表示该反应的平均速率为=0.0125mol/(L·min)，
（7）A．若向恒温恒容的平衡体系中充入H2，则平衡正向移动，则α%一定增大，A正确；
B．K为平衡常数只是温度的函数，故若向恒温恒压的平衡体系中充入He，则K一定不变，B错误；
C．K为平衡常数只是温度的函数，已知合成氨正反应是一个放热反应，即升高温度平衡逆向移动，平衡常数K减小，故若K减小，则温度一定升高，C正确；
D．K为平衡常数只是温度的函数，若α%减小，但温度不变，则K不变，D错误；
故答案为：AC；
（8）由(5)小问分析可知，40min 末N2的物质的量浓度为：mol/L，H2的物质的量浓度为：1mol/L，NH3的物质的量浓度为：mol/L ，又知T℃时40min下反应已经达到化学平衡，此时该反应的平衡常数为：K===，向另一2L恒容容器中，按表中数据投料，此时Qc===0.036＜K，说明反应还在向正方向进行，故则该时刻v正(N2)＞v逆(N2)。
2．(1)
(2) 2:1
【详解】（1）时，，根据电荷守恒，可得，即mol，再根据N元素守恒可得 mol，则mol mol，浓度mol·L-1；
（2）①氧气与反应时，发生，则反应物与O2的物质的量之比为2:1；
②又可以在反硝化细菌的作用下与反应，使氮以形式放出，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可得。
3．(1)A
(2)ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O
(3)
(4)B
(5)将氨气液化分离、降温、降压
【详解】（1）A．由题意可知，联氨为二元弱碱，则联氨与硫酸形成的酸式盐可以表示为N2H6(HSO4)2，故错误；
B．由题意可知，联氨为二元弱碱，在溶液中分步电离，溶液中存在的离子为N2H、N2H、OH—、H+，共有4种，故正确；
C．由题意可知，联氨为二元弱碱，在溶液中分步电离，第一步电离方程式为N2H4+H2ON2H+OH-，故正确；
D．联氨具有还原性，与具有氧化性的四氧化二氮可反应生成氮气和水，并放出大量的热，故正确；
故选A；
（2）由题意可知，次氯酸钠和氨气反应生成氯化钠、肼和水，反应的离子方程式为ClO-+2NH3=N2H4+Cl-+H2O；
（3）根据平衡常数的定义可知，平衡常数；
（4）A．4v正(N2H4)=3v逆(NH3)时反应达到平衡态，A错误；
B．都是气体参加的反应，正向体积增大，混合气体的平均相对分子质量不再改变，各组分含量不再变化，达到平衡，B正确；
C．恒容容器中，都是气体参加的反应，气体密度不再改变，不能判断各组分含量不再变化而达到平衡，C错误；
D．该反应是在恒温条件下进行的，则体系温度不再改变不能证明反应达到平衡，D错误；
故选B；
（5）从平衡移动的角度分析，减小生成物浓度；反应正向放热、体积增大，降温、减压都能使平衡正向移动，提高平衡转化率。
4．(1)BC
(2)=-474.92
(3)D
【详解】（1）Ni-Pt/La2O3是催化剂，不能改变反应热，能提高反应速率、改变反应历程，催化剂参加了反应，故正确的为BC。
（2）目标反应为：可以由①-2②-③+2④得来，热化学方程式可以表示为：=+2×++2×=-474.92。
（3）A．变化④由液态变为气态，熵增，且为吸热反应，该反应为高温自发的过程，A错误；
B．=-474.92为放热、熵增的反应，任意温度自发，B错误；
C．放热，因此液态氢气的能量低，C错误；
D．液氢、液氧反应生成物为水，符合绿色化学理念，D正确；
故选D。
5．A
【详解】设气态烃为CxHy，则，25 ℃水呈液态，则据题意得 ，则x=2，y=4，合理；
答案选A。
【点睛】
6．C
【分析】一卤代物不存在同分异构体，说明物质分子中只有一种H原子，结合甲烷、乙烷中均只有一种H来解答。
【详解】碳原子数为10或小于10的烷烃分子中，其一卤代物不存在同分异构体的烷烃分有CH4、CH3CH3、、，共4种，故合理选项是C。
【点睛】本题考查同分异构体的判断，为高频考点，把握有机物中只有一种H时一卤代物不存在同分异构体为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意简单有机物结构的应用，题目难度不大。
7．(1) A CH3CH2CH(C2H5)CH2CH2CH3
(2) B 平衡压强
(3) 有白色胶状沉淀生成 Ag++Cl-=AgCl
(4)D
(5)①②③④⑤
【详解】（1）A．名称符合系统命名方法，故A正确；
B．主链选择错误，烷烃中2号碳上无乙基，正确的命名为：3-甲基甲烷，故B错误；
C．主链选择错误，烷烃中1号碳上无甲基，正确的命名为：3-甲基戊烷，故C错误；
D．编号应最小，正确的命名为：2-甲基戊烷，故D错误；
故选：A。
3-乙基己烷的结构简式为：CH3CH2CH(C2H5)CH2CH2CH3。
（2）经过几小时反应后，消耗氯气，反应混合物的物质的量减少，且生成的氯化氢易溶于水，所以压强减少，U形管右端的玻璃管中水柱降低，故选B，左端是封闭体系，有气体存在，故右端玻璃管的作用是平衡压强。
（3）因为甲烷和氯气发生取代反应，产物中有氯化氢，氯化氢极易溶于水，使溶液呈酸性，若水中含有硅酸钠，发生反应：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3，所以在U形管左端会看到有白色胶状沉淀生成。若水中含有AgNO3，会发生反应：Ag++Cl-=AgCl。
（4）甲烷和氯气的取代反应是有机反应，反应是逐步进行的，即使是甲烷和氯气1：1混合，也会所有反应都进行，所以产物中有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，故选D。
（5）①氯气是黄绿色气体，生成物一氯甲烷，二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳和氯化氢都是无色气体，随反应进行，气体颜色变浅直至消失，①正确；
②二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳都是液态有机物，氯气是黄绿色，易溶于有机物，所以试管壁上会有黄色油珠，②正确；
③反应产物中有氯化氢，极易溶于水，导致试管内压强减小，水进入试管，水位上升，但生成的一氯甲烷为气体，难溶于水，溶液不会充满试管，只能上升到一定高度，③正确；
④生成物氯化氢易溶于水，使溶液中氯离子浓度增大，导致有氯化钠固体析出，水槽内有少量晶体析出，④正确；
⑤生成物中的氯化氢极易溶于水，遇水蒸气会出现白雾，⑤正确；
综上，①②③④⑤均正确。
8．C
【详解】在光照条件下，将a mol甲烷与足量Cl2反应，测知四种产物的物质的量比依次2：1：1：2，根据碳元素守恒，可知生成 CH3Cl，CH2Cl2，CHCl3和CCl4分别为mol、mol、mol和mol，烷烃取代反应，卤素原子每取代1mol氢原子均需要1mol卤素单质，则消耗 Cl2物质的量 n=mol×1+mol×2+ mol×3+mol×4=2.5a mol，故选C。
9．(1)
(2) D H2O2+HCOOH=CO2+2H2O
(3) 正 H2 2e-+ = H2O + CO2↑
(4)接触面积大，能提高气体在电极表面的吸附量，使其与溶液充分接触，提高反应速率
(5)44.8
【详解】（1）该反应中C元素由-4价上升到+4价，N元素由+4价下降到+2价，根据得失电子守恒和原子守恒配平反应，并标出电子转移的方向和数目为：。
（2）该电池中Fe作负极，O2在正极得到电子生成H2O2，故选D。H2O2与HCOOH反应生成CO2和H2O，该反应中O元素由-1价下降到-2价，C元素由+2价上升到+4价，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：H2O2+HCOOH=CO2+2H2O。
（3）空气中二氧化碳和碳酸钾溶液反应生成生成碳酸氢钾，碳酸氢钾和氢离子反应生成二氧化碳和水，氢气在a级失去电子变为氢离子，因此a极为负极，则b极为正极，a电极上发生的电极反应H2 2e-+ = H2O + CO2↑。
（4）上述电极材料采用多孔碳载镍，“多孔”的优点是接触面积大，能提高气体在电极表面的吸附量，使其与溶液充分接触，提高反应速率。
（5）该装置若消耗2 mol H2，则有4mol氢离子与4mol碳酸氢钾反应，根据，则理论上b除去CO2的物质的量为2mol，其体积为44.8L(标况下)。
10．D
【分析】原电池中负极发生失去电子的氧化反应，正极发生得到电子的还原反应，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，充电可以看作是放电的逆反应，据此解答。
【详解】A. 放电时是原电池，阴离子ClO4－向负极移动，A正确；
B. 电池的总反应为3CO2+4Na2Na2CO3+C，因此充电时释放CO2，放电时吸收CO2，B正确；
C. 放电时是原电池，正极是二氧化碳得到电子转化为碳，反应为：3CO2+4e ＝2CO32－+C，C正确；
D. 充电时是电解，正极与电源的正极相连，作阳极，发生失去电子的氧化反应，反应为2CO32－+C－4e ＝3CO2，D错误。答案选D。
【点睛】本题以我国科学家发表在化学顶级刊物上的“一种室温下可呼吸的钠、二氧化碳二次电池”为载体考查了原电池和电解池的工作原理，掌握原电池和电解池的工作原理是解答的关键，注意充电与放电关系的理解。本题很好的弘扬了社会主义核心价值观个人层面的爱国精神，落实了立德树人的教育根本任务。
11．(1) C 12
(2)5或8.4
(3)H2A=H++HA-、HA-A2-+H+
(4)1×10-3
(5)C
【详解】（1）某温度下纯水中的，纯水为中性，，应选C；此温度下的KW=()2=4×10-14，0.04的NaOH溶液中，，pH=-lg=12。
（2）水电离产生的和是相等的，该温度下，某溶液中由水电离产生的和的乘积为，则水电离出的==，水的电离被抑制，若该溶液为酸溶液，则溶液中=，=，pH=-lg=5；若该溶液为碱溶液，=，pH=-lg=9-2lg2=8.4。
（3）由图可知，图像上只有一个交点，说明二元酸H2A第一步完全电离，第二步部分电离，其电离方程式为H2A=H++HA-、HA-A2-+H+。
（4）由图可知，pH=3时，c(A2-)= c(HA-)，则HA-的电离平衡常数的数值Ka= =c(H+)=1×10-3。
（5）平衡HA-A2-+H+的电离平衡常数Ka=1×10-3，则A2-的水解平衡常数Kh=，说明HA-的电离程度大于A2-的水解程度，混合后的溶液中[A2-]>[HA-]，所以[Na+]>[A2-]>[HA-]，故选C。
12．(1) 3.25 31
(2)C
(3)2.5×10-13
【详解】（1）向的CH3COONa溶液中逐滴滴加HNO2溶液，当溶液中时，c(H+)=Ka(HNO2)= ，pH=-lgc(H+)=-lg=4-lg5.6=3.25，，则。
（2）由图可知，1gc(S2-)=-25时lgc(Cu2+)=-10，Ksp(CuS)=c(S2-) c(Cu2+)=10-25×10-10=10-35，故选C。
（3）由图可知，Ksp(SnS)=c(S2-) c(Sn2+)=1×10-25=10-25，向50mL的Sn2+、Cu2+浓度均为0.01mol/L的混合溶液中逐滴加入Na2S溶液，当Na2S溶液加到150mL时c(Sn2+)=mol/L=0.0025mol/L，开始生成SnS沉淀溶液中c(S2-)= =4×10-23mol/L，此时溶液中c(Cu2+)==2.5×10-13mol/L。
答案第8页，共9页
答案第9页，共9页