高中化学试题

空气中 $C{O}_2$含量的控制和 $C{O}_2$资源利用具有重要意义。

（1）燃煤烟气中 $C{O}_2$的捕集可通过如图所示的物质转化实现。

“吸收”后所得的 $KHC{O}_3$溶液与石灰乳反应的化学方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；载人航天器内，常用 $LiOH$固体而很少用 $KOH$固体吸收空气中的 $C{O}_2$，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）合成尿素 $[CO（N{H}_2{）}_2]$是利用 $C{O}_2$的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现

反应Ⅰ： $2N{H}_3（g）+C{O}_2（g）═N{H}_{2}COON{H}_4（l）$

反应Ⅱ： $N{H}_{2}COON{H}_4（l）═CO（N{H}_2{）}_2（l）+H_{2}O（l）$

①密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数（ $K$）与温度的关系如图甲所示，反应Ⅰ的 $\Delta H$＿＿＿＿＿（填“ $＝0$”或“ $＞0$”或“ $＜0$”）。

②反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外，还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲[ $（N{H}_{2}CO{）}_{2}NH$]和尿素转化为氰酸铵（ $N{H}_{4}OCN$）等副反应。尿素生产中实际投入 $N{H}_3$和 $C{O}_2$的物质的量之比为 $n（N{H}_3）：n（C{O}_2）＝4：1$，其实际投料比值远大于理论值的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）催化电解吸收 $C{O}_2$的 $KOH$溶液可将 $C{O}_2$转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率（ $FE\%$）随电解电压的变化如图乙所示。

$FE\%＝\frac{Q_X\left(\mathrm{生成还原产物所需要的电量}\right)}{Q_{总}\left(\mathrm{电解过程中通过的总电量}\right)}\times 100\%$

其中， $Q_X＝nF$， $n$表示电解生成还原产物 $X$所转移电子的物质的量， $F$表示法拉第常数。

①当电解电压为 $U_{1}V$时，电解过程中含碳还原产物的 $FE\%$为 $0$，阴极主要还原产物为＿＿＿＿＿（填化学式）。

②当电解电压为 $U_{2}V$时，阴极由 $HC{O_3}^{-}$生成 $C{H}_4$的电极反应式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

③当电解电压为 $U_{3}V$时，电解生成的 $C_2{H}_4$和 $HCO{O}^{﹣}$的物质的量之比为＿＿＿＿＿（写出计算过程）。

实验室模拟“镁法工业烟气脱硫”并制备 $MgS{O}_4•H_{2}O$，其实验过程可表示为

（1）在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入 $S{O}_2$气体，生成 $MgS{O}_3$，反应为 $Mg（OH{）}_2+H_{2}S{O}_3═MgS{O}_3+2H_{2}O$，其平衡常数 $K$与 $K_{sp}[Mg（OH{）}_2]、K_{sp}（MgS{O}_3）、K_{a1}（H_{2}S{O}_3）、K_{a2}（H_{2}S{O}_3）$的代数关系式为 $K＝$＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；下列实验操作一定能提高氧化镁浆料吸收 $S{O}_2$效率的有＿＿＿＿＿（填序号）。

A．	水浴加热氧化镁浆料
B．	加快搅拌速率
C．	降低通入 $S{O}_2$气体的速率
D．	通过多孔球泡向氧化镁浆料中通 $S{O}_2$

（2）在催化剂作用下 $MgS{O}_3$被 $O_2$氧化为 $MgS{O}_4$。已知 $MgS{O}_3$的溶解度为 $0.57g（20℃）$， $O_2$氧化溶液中 $S{O_3}^{2-}$的离子方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；在其他条件相同时，以负载钴的分子筛为催化剂，浆料中 $MgS{O}_3$被 $O_2$氧化的速率随 $pH$的变化如题图甲所示。在 $pH＝6～8$范围内，pH增大，浆料中 $MgS{O}_3$的氧化速率增大，其主要原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）制取 $MgS{O}_4•H_{2}O$晶体。在如题图乙所示的实验装置中，搅拌下，使一定量的 $MgS{O}_3$浆料与 $H_{2}S{O}_4$溶液充分反应。 $MgS{O}_3$浆料与 $H_{2}S{O}_4$溶液的加料方式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；补充完整制取 $MgS{O}_4•H_{2}O$晶体的实验方案：向含有少量 $F{e}^{3+}、A{l}^{3+}$的 $MgS{O}_4$溶液中，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（已知： $F{e}^{3+}、A{l}^{3+}$在 $pH\ge 5$时完全转化为氢氧化物沉淀；室温下从 $MgS{O}_4$饱和溶液中结晶出 $MgS{O}_4•7H_{2}O$， $MgS{O}_4•7H_{2}O$在 $150～170℃$下干燥得到 $MgS{O}_4•H_{2}O$，实验中需要使用 $MgO$粉末）

化合物 $I$是鞘氨醇激酶抑制剂，其合成路线如图：

（1）化合物A的酸性比环己醇的＿＿＿＿＿（填“强”或“弱”或“无差别”）。

（2）B的分子式为 $C_2{H}_{3}OCl$，可由乙酸与 $SOC{l}_2$反应合成，B的结构简式为＿＿＿＿＿。

（3）A→C中加入 $（C_2{H}_5{）}_{3}N$是为了结构反应中产生的＿＿＿＿＿（填化学式）。

（4）写出同时满足下列条件的C的一种同分异构体的结构简式：＿＿＿＿＿。碱性条件水解后酸化生成两种产物，产物之一的分子中碳原子轨道杂化类型相同且室温下不能使 $2\%$酸性 $KMn{O}_4$溶液褪色；加热条件下，铜催化另一产物与氧气反应，所得有机产物的核磁共振氢谱中只有 $1$个峰。

（5）G的分子式为 $C_8{H}_{8}B{r}_2$，F→H的反应类型为＿＿＿＿＿。

（6）写出以、和 $C{H}_2＝C{H}_2$为原料制备的合成路线流程图（须用 $NBS$和 $AlBN$，无机试剂和有机溶剂任用，合成路线流程图示例见本题题干）。

$V_2{O}_5﹣W{O}_3/Ti{O}_2$催化剂能催化 $N{H}_3$脱除烟气中的 $NO$，反应为 $4N{H}_3（g）+O_2（g）+4NO（g）═4N_2（g）+6H_{2}O（g）\Delta H＝﹣1632.4kJ•mo{l}^{﹣1}$。

（1）催化剂的制备。将预先制备的一定量的 $W{O}_3/Ti{O}_2$粉末置于 $80℃$的水中，在搅拌下加入一定量的 $N{H}_{4}V{O}_3$溶液，经蒸发、焙烧等工序得到颗粒状 $V_2{O}_5﹣W{O}_3/Ti{O}_2$催化剂。在水溶液中 $V{O_3}^{-}$水解为 $H_{3}V{O}_4$沉淀的离子方程式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；反应选用 $N{H}_{4}V{O}_3$溶液而不选用 $NaV{O}_3$溶液的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）催化剂的应用。将一定物质的量浓度的 $NO、O_2、N{H}_3$（其余为 $N_2$）气体匀速通过装有 $V_2{O}_5﹣W{O}_3/Ti{O}_2$催化剂的反应器，测得 $NO$的转化率随温度的变化如题图所示。反应温度在 $320～360℃$范围内， $NO$转化率随温度变化不明显的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；反应温度高于 $380℃$， $NO$转化率下降，除因为进入反应器的 $NO$被还原的量减少外，还有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（用化学方程式表示）。

（3）废催化剂的回收。回收 $V_2{O}_5﹣W{O}_3/Ti{O}_2$废催化剂并制备 $N{H}_{4}V{O}_3$的过程可表示为

①酸浸时，加料完成后，以一定速率搅拌反应。提高钒元素浸出率的方法还有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

②通过萃取可分离钒和钨，在得到的钒酸中含有 $H_4{V}_4{O}_{12}$。已知 $H_4{V}_4{O}_{12}$具有八元环结构，其结构式可表示为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

③向 $pH＝8$的 $NaV{O}_3$溶液中加入过量的 $N{H}_{4}Cl$溶液，生成 $N{H}_{4}V{O}_3$沉淀。已知： $K_{sp}（N{H}_{4}V{O}_3）＝1.7\times {10}^{﹣3}$，加过量 $N{H}_{4}Cl$溶液的目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为

$C{O}_2（g）+4H_2（g）═C{H}_4（g）+2H_{2}O（g）\Delta H＝﹣164.7kJ•mo{l}^{﹣1}$

$C{O}_2（g）+H_2（g）═CO（g）+H_{2}O（g）\Delta H＝41.2kJ•mo{l}^{﹣1}$

在密闭容器中， $1.01\times {10}^{5}Pa$、 $n_{\mathrm{起始}}（C{O}_2）：n_{\mathrm{起始}}（H_2）＝1：4$时， $C{O}_2$平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的 $C{O}_2$实际转化率随温度的变化如题图所示。 $C{H}_4$的选择性可表示为 $\frac{n_{\mathrm{生成}}\left(C{H}_4\right)}{n_{\mathrm{反应}}\left(C{O}_2\right)}\times 100\%$。下列说法正确的是（　　）

A．	反应 $2CO（g）+2H_2（g）═C{O}_2（g）+C{H}_4（g）$的焓变 $\Delta H＝﹣205.9kJ•mo{l}^{﹣1}$
B．	$C{H}_4$的平衡选择性随着温度的升高而增加
C．	用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为 $480～530℃$
D．	$450℃$时，提高 $\frac{n_{\mathrm{起始}}\left(H_2\right)}{n_{\mathrm{起始}}\left(C{O}_2\right)}$的值或增大压强，均能使 $C{O}_2$平衡转化率达到 $X$点的值

室温下，用含少量 $M{g}^{2+}$的MnSO₄溶液制备 $MnC{O}_3$的过程如题图所示。已知 $K_{sp}（Mg{F}_2）＝5.2\times {10}^{﹣11}$， $K_a（HF）＝6.3\times {10}^{﹣4}$。下列说法正确的是（　　）

A．	$0.1mol•L^{﹣1}NaF$溶液中： $c（F^{﹣}）＝c（N{a}^{+}）+c（H^{+}）$
B．	“除镁”得到的上层清液中： $c（M{g}^{2+}）＝\frac{K_{sp}\left(Mg{F}_2\right)}{c\left(F^{-}\right)}$
C．	$0.1mol•L^{﹣1}NaHC{O}_3$溶液中： $c\left(C{O_3}^{2-}\right)＝c（H^{+}）+c（H_{2}C{O}_3）﹣c（O{H}^{﹣}）$
D．	“沉锰”后的滤液中： $c（N{a}^{+}）+c（H^{+}）＝c（O{H}^{﹣}）+c\left(HC{O_3}^{-}\right)+2c\left(C{O_3}^{2-}\right)$

室温下，探究 $0.1mol•L^{﹣1}FeS{O}_4$溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是（　　）

选项	探究目的	实验方案
A	溶液中是否含有 $F{e}^{3+}$	向 $2mLFeS{O}_4$溶液中滴加几滴新制氯水，再滴加 $KSCN$溶液，观察溶液颜色变化
B	$F{e}^{2+}$是否有还原性	向 $2mLFeS{O}_4$溶液中滴加几滴酸性 $KMn{O}_4$溶液，观察溶液颜色变化
C	$F{e}^{2+}$是否水解	向 $2mLFeS{O}_4$溶液中滴加 $2～3$滴酚酞试液，观察溶液颜色变化
D	$F{e}^{2+}$能否催化 $H_2{O}_2$分解	向 $2mL5\%H_2{O}_2$溶液中滴加几滴 $FeS{O}_4$溶液，观察气泡产生情况

A．

A

B．

B

C．

C

D．

D

金属硫化物（ $M_x{S}_y$）催化反应 $C{H}_4（g）+2H_{2}S（g）\rightleftharpoons C{S}_2（g）+4H_2（g）$，既可以除去天然气中的 $H_{2}S$，又可以获得 $H_2$。下列说法正确的是（　　）

A．	该反应的 $\Delta S＜0$
B．	该反应的平衡常数 $K＝\frac{c\left(C{H}_4\right)·c^2\left(H_{2}S\right)}{c\left(C{S}_2\right)·c^4\left(H_2\right)}$
C．	题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为 $H_{2}S$中带部分负电荷的 $S$与催化剂中的 $M$之间发生作用
D．	该反应中每消耗 $1mol{H}_{2}S$，转移电子的数目约为 $2\times 6.02\times {10}^{23}$

化合物 $Z$是合成药物非奈利酮的重要中间体，其合成路线如图：

下列说法正确的是（　　）

A．	$X$不能与 $FeC{l}_3$溶液发生显色反应
B．	$Y$中的含氧官能团分别是酯基、羧基
C．	$1molZ$最多能与 $3mol{H}_2$发生加成反应
D．	$X、Y、Z$可用饱和 $NaHC{O}_3$溶液和 $2\%$银氨溶液进行鉴别

氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是（　　）

A．	实验室探究稀硝酸与铜反应的气态产物： $HN{O}_3$（稀） $NO$ $N{O}_2$
B．	工业制硝酸过程中的物质转化： $N_2$ $NO$ $HN{O}_3$
C．	汽车尾气催化转化器中发生的主要反应： $2NO+2CO$ $N_2+2C{O}_2$
D．	实验室制备少量 $N{H}_3$的原理： $2N{H}_{4}Cl+Ca（OH{）}_2$ $CaC{l}_2+2N{H}_3\uparrow +2H_{2}O$

阅读下列材料，完成下面小题。

氢元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。、、是氢元素的3种核素，基态 $H$原子 $1s^1$的核外电子排布，使得 $H$既可以形成 $H^{+}$又可以形成 $H^{﹣}$，还能形成 $H_{2}O、H_2{O}_2、N{H}_3、N_2{H}_4、Ca{H}_2$等重要化合物；水煤气法、电解水、光催化分解水都能获得 $H_2$，如水煤气法制氢反应中， $H_{2}O（g）$与足量 $C（s）$反应生成 $1mol{H}_2（g）$和 $1molCO（g）$吸收 $131.3kJ$的热量。 $H_2$在金属冶炼、新能源开发、碳中和等方面具有重要应用，如 $HC{O_3}^{-}$在催化剂作用下与 $H_2$反应可得到 $HCO{O}^{﹣}$。我国科学家在氢气的制备和应用等方面都取得了重大成果。

（1）下列说法正确的是（　　）

A．	、、都属于氢元素
B．	$N{H_4}^{+}$和 $H_{2}O$的中心原子轨道杂化类型均为 $s{p}^2$
C．	$H_2{O}_2$分子中的化学键均为极性共价键
D．	$Ca{H}_2$晶体中存在 $Ca$与 $H_2$之间的强烈相互作用

（2）下列化学反应表示正确的是（　　）

A．	水煤气法制氢： $C（s）+H_{2}O（g）═H_2（g）+CO（g）\Delta H＝﹣131.3kJ•mo{l}^{﹣1}$
B．	$HC{O_3}^{-}$催化加氢生成 $HCO{O}^{﹣}$的反应： $HC{O_3}^{-}+H_2$ $HCO{O}^{﹣}+H_{2}O$
C．	电解水制氢的阳极反应： $2H_{2}O﹣2e^{﹣}═H_2\uparrow +2O{H}^{﹣}$
D．	$Ca{H}_2$与水反应： $Ca{H}_2+2H_{2}O═Ca（OH{）}_2+H_2\uparrow$

（3）下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是（　　）

A．	$H_2$具有还原性，可作为氢氧燃料电池的燃料
B．	氨极易溶于水，液氨可用作制冷剂
C．	$H_{2}O$分子之间形成氢键， $H_{2}O（g）$的热稳定性比 $H_{2}S（g）$的高
D．	$N_2{H}_4$中的 $N$原子与 $H^{+}$形成配位键， $N_2{H}_4$具有还原性

元素 $C、Si、Ge$位于周期表中 $ⅣA$族。下列说法正确的是（　　）

A．	原子半径： $r（C）＞r（Si）＞r（Ge）$
B．	第一电离能： $I_1（C）＜I_1（Si）＜I_1（Ge）$
C．	碳单质、晶体硅、 $SiC$均为共价晶体
D．	可在周期表中元素 $Si$附近寻找新半导体材料

实验室制取 $C{l}_2$的实验原理及装置均正确的是（　　）

A．	制取 $C{l}_2$	B．	除去 $C{l}_2$中的 $HCl$
C．	收集 $C{l}_2$	D．	吸收尾气中的 $C{l}_2$

反应 $N{H}_{4}Cl+NaN{O}_2═NaCl+N_2\uparrow +2H_{2}O$应用于石油开采。下列说法正确的是（　　）

A．	$N{H_4}^{+}$的电子式为
B．	$N{O_2}^{-}$中N元素的化合价为 $+5$
C．	$N_2$分子中存在 $N\equiv N$键
D．	$H_{2}O$为非极性分子

我国提出2060年实现碳中和的目标，体现了大国担当。碳中和中的碳是指（　　）

A．

碳原子

B．

二氧化碳

C．

碳元素

D．

含碳物质