河南名校联盟2021-2022学年高二上学期期末考试化学试题

试卷更新日期：2022-01-27 类型：期末考试

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一、单选题

1. 近日，来自IBM和牛津大学的科学家，利用-种碳氧分子C₂₄O₆创造了由18个碳原子组成的环[18]碳(C₁₈)，相关流程如下图所示，下列说法正确的是（）

A、C₂₄O₆与CO₂互为同分异构体 B、环[18]碳与苯互为同系物 C、环[18]碳属于烃 D、环[18]碳的原子连接方式是单键和三键交替连接

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2. 对中国古代著作涉及化学的叙述，下列解读正确的是（）

选项	著作	叙述	解读
A	《肘后备急方》	“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁”	该过程没有发生化学变化
B	《天工开物》	“凡石灰经火焚炼为用”	“石灰”指的是Ca(OH)₂
C	《神农本草经》	“水银……熔化还复为丹”	这里的“丹”是指合金
D	《天工开物》	“凡火药，硫为纯阳，硝为纯阴”	“硫”指的是硫黄，“硝”指的是硝酸

A、A B、B C、C D、D

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3. 活化能这一名词是由阿伦尼乌斯在1889年引入，用来定义一个化学反应的发生所需要克服的能量障碍。已知反应： $A (g) + 2 B (g) = C (g) + 3 D (g)$ ，反应过程中的能量变化如下图所示，下列说法正确的是（）

A、该反应的 $Δ H > 0$ B、该反应的活化能为 $b k J \cdot m o l^{- 1}$ C、加入催化剂，(b-a)值不变 D、该反应的热化学方程式为 $A (g) + 2 B (g) = C (g) + 3 D (g) Δ H = (b - a) k J \cdot m o l^{- 1}$

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4. 2021年诺贝尔化学奖授予BenjaminList和DavidMacMillan，以表彰他们对不对称有机催化的发展所做出的贡献。如图所示，用催化剂Fe₂(CO)₁₂和ZSM-5催化CO₂加氢合成乙烯，所得产物含CH₄、C₃H₆、C₄H₈等副产物。下列说法正确的是（）

A、乙烯分子中所有原子共面 B、CO₂加氢合成乙烯的反应为化合反应 C、乙烯使溴水、酸性KMnO₄溶液的褪色原理相同 D、乙烯与副产物C₃H₆、C₄H₈一定互为同系物

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5. 类比是研究物质性质的常用方法之一，可预测许多物质的性质。但类比是相对的，不能违背客观实际。下列根据已知，类比得到的结论正确的是（）

选项	已知	类比
A	金属Na保存在煤油中	金属Li也保存在煤油中
B	C单质和浓硝酸加热反应生成CO₂和NO₂	S单质和浓硝酸加热反应生成SO₂和NO₂
C	电解NaCl溶液得到NaOH、H₂和Cl₂	电解CuBr₂溶液得到Cu(OH)₂、H₂和Br₂(均为惰性电极)
D	SO₂通入BaCl₂溶液中不产生沉淀	CO₂通入BaCl₂溶液中也不产生沉淀

A、A B、B C、C D、D

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6. 下列所选装置与试剂合理，且能达到实验目的的是（）

选项	A	B	C	D
实验目的	制备Cl₂	制备并收集NO	配制0.10 $m o l \cdot L^{- 1}$ NaOH溶液	检验CO₂中混有的CH₄
实验试剂	浓盐酸和二氧化锰	Cu和稀硝酸	水和NaOH(s)	I中澄清石灰水，II中溴水
实验装置

A、A B、B C、C D、D

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7. 价带即为价电子占据的能带，价带失去电子产生有强氧化性的空穴，价带的能量低于导带。下图是利用光催化氧化技术生成HO•降解物的原理示意图。下列说法错误的是（）

A、图示中，光能最终转化为化学能 B、O₂在导带上发生还原反应 C、H₂O在价带上发生的电极反应为 $H_{2} O - e^{-} = H^{+} + H O \cdot$ D、电子从导带流向价带

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8. 下列离子方程式符合题意，且能表达反应颜色变化的是（）

A、沸水中滴入FeCl₃溶液，液体变为红褐色： $F e^{3 +} + 3 O H^{-} = F e (O H)_{3} ↓$ B、硫代硫酸钠溶液中加入少量稀硫酸产生淡黄色沉淀： $N a_{2} S_{2} O_{3} + 2 H^{+} = S O_{2} ↑ + S ↓ + 2 N a^{+} + H_{2} O$ C、向Ca(ClO)₂溶液中通入少量SO₂ ，出现白色沉淀： $S O_{2} + C a^{2 +} + 3 C l O^{-} + H_{2} O = C a S O_{4} ↓ + 2 H C l O + C l^{-}$ D、将SO₂气体通入FeCl₃溶液中，溶液变无色： $2 F e^{3 +} + S O_{2} + 2 H_{2} O = 2 F e^{2 +} + S O_{4}^{2 -} + 4 H^{+}$

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9. 设N_A为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是（）

A、3.2gCH₄O中含有的碳氢键数目为0.3N_A B、0.5L0.1 $m o l \cdot L^{- 1}$ 草酸(H₂C₂O₄)溶液中含有H⁺的数目为0.1N_A C、标准状况下，11.2L¹H³⁷Cl气体中含有的中子数为10N_A D、0.1mol铁与0.1molCl₂充分反应，转移的电子数为0.2N_A

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10. X、Y、Z、W是原子序数依次增大的四种短周期元素。Y的单质能溶于Z的最高价氧化物对应水化物的稀溶液，却不溶于其浓溶液。X和Y的最外层电子数之和等于W的最外层电子数。下列有关判断正确的是（）

A、最高价氧化物对应水化物的酸性：Z>W B、X与Z的化合物XZ₂是非电解质 C、Y和W能以离子键结合形成离子化合物 D、最高价氧化物的熔点：X>Z

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11. 甲苯(C₇H₈)易燃，其蒸气能与空气形成爆炸性混合物，我国科学家研究在固体酸(HB)催化剂条件下，用C₆H₆(g)和CH₃OH(g)反应得到甲苯，化学方程式为 $C_{6} H_{6} (g) + C H_{3} O H (g) ⇌ C_{7} H_{8} (g) + H_{2} O (g)$ ，该反应的反应过程如图所示。其中吸附在固体酸(HB)表面的物种用*标注。下列说法正确的是（）

A、该反应的 $Δ H = + 61.4 k J \cdot m o l^{- 1}$ B、 $C_{6} {H_{6}}^{*}$ 在催化剂表面转化为 $C_{7} {H_{8}}^{*}$ 的反应方程式为 $C_{6} {H_{6}}^{*} + C H_{3} B = C_{7} {H_{8}}^{*} + H B$ C、相同条件下，C₆H₆比 $C_{6} {H_{6}}^{*}$ 稳定 D、升高温度，该反应的平衡常数增大

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12. 根据下列实验操作和现象所得到的实验结论正确的是（）

选项	实验操作和现象	实验结论
A	将废铁屑溶于过量盐酸，滴入KSCN溶液，未见溶液变为红色	该废铁屑中不含三价铁的化合物
B	向Na₂SO₃溶液中先加入Ba(NO₃)₂溶液，生成白色沉淀，然后再加入稀盐酸，沉淀不溶解	Na₂SO₃溶液已经变质
C	取少量Mg(OH)₂悬浊液，向其中滴加适量CH₃COONH₄浓溶液，Mg(OH)₂溶解	CH₃COONH₄溶液呈酸性
D	在CuSO₄溶液中加入KI溶液，再加入苯，振荡，上层呈紫红色，下层有白色沉淀产生	铜离子可以氧化碘离子，白色沉淀可能为CuI

A、A B、B C、C D、D

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13. 可再生能源与电解水制氢技术的结合是实现可持续制氢的最佳途径，我国科学家提出电池电极分步法电解水制氢技术，相关工作示意图如下。下列说法正确的是（）

A、切换到K₁时，HER区域pH减小 B、切换到K₂时，OER发生的电极反应为 $2 H_{2} O + 2 e^{-} = H_{2} + 2 O H^{-}$ C、切换到K₂时，中间电极发生反应为 $N i O O H + H_{2} O + e^{-} = N i (O H)_{2} + O H^{-}$ D、该装置总反应式为 $2 H_{2} + O_{2} = 2 H_{2} O$

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14. 某科研工作者设计用工厂废渣(主要成分为ZnO，另含少量FeO、CuO、SiO₂、MnO等)制取高纯ZnO的工艺流程图如图所示。已知常温下 $K_{s p} [F e (O H)_{3}] = 1.0 \times 1 0^{- 38}$ ， $K_{s p} [F e (O H)_{2}] = 8.0 \times 1 0^{- 16}$ ， $K_{s p} [Z n (O H)_{2}] = 1.2 \times 1 0^{- 17}$ 。下列说法错误的是（）

A、“酸浸”中，滤渣A主要成分为SiO₂ B、“除锰”中，H₂O₂的作用是将Mn²⁺、Fe²⁺氧化 C、“除铁”中，ZnO与Fe³⁺发生反应生成Fe D、“除锰”后滤液中 $c (Z n^{2 +}) = 1.2 m o l \cdot L^{- 1}$ ， “除铁”操作中可以调节pH的范围是3<5.5(当离子浓度 $< 1.0 \times 1 0^{- 5} m o l \cdot L^{- 1}$ 时，表示该离子沉淀完全)

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15. 常温下，向浓度为0.1 $m o l \cdot L^{- 1}$ 、体积为VL的氨水中逐滴加入一定浓度的盐酸，用pH计测溶液的pH随盐酸的加入盐酸体积的变化曲线如图所示，d点两种溶液恰好完全反应。
下列说法正确的是（）

A、该温度时NH₃•H₂O的电离常数 $K \approx 1.0 \times 1 0^{- 6}$ B、由水电离出的 $c (H^{+})$ 由大到小顺序： $c > d > b$ C、由b点到c点的过程中， $\frac{c (H^{+})}{c (O H^{-})}$ 、 $\frac{c (N H_{4}^{+}) \cdot c (O H^{-})}{c (N H_{3} \cdot H_{2} O)}$ 的值均增大 D、滴定过程中可能有 $c (N H_{3} × H_{2} O) > c (N H_{4}^{+}) > c (O H^{-}) > c (C l^{-}) > c (H^{+})$

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16. 亚硝酰氯(NOCl)常用于合成清洁剂、触媒剂及有机合成中间体等。可通过以下反应制得 $2 N O (g) + C l_{2} (g) ⇌_{}^{} 2 N O C l (g)$ 。按投料比 $n (N O) ： n (C l_{2}) = 2 ： 1$ 把NO和Cl₂加入一恒压的密闭容器中发生。上述反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图所示，实验测得， $v_{正} = k_{正} \cdot c^{2} (N O) \cdot c (C l_{2})$ ， $v_{逆} = k_{逆} \cdot c^{2} (N O C l)$ ( $k_{正}$ 、 $k_{逆}$ 分别为正、逆速率常数，只与温度有关)。下列说法错误的是（）

A、该反应的 $Δ H < 0$ B、压强为p时，M点时容器内NO的体积分数为40% C、达平衡后，升高温度，k_正增大的倍数大于k_逆增大的倍数 D、若反应一直保持 $p = b P a$ ， M点的压强平衡常数 $K_{p} = \frac{5}{b} P a^{- 1}$

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二、填空题

17. 石墨烯锂离子电池可在-30~80℃环境下工作，充电效率是普通充电产品的24倍。它是一种新型二次电池。其工作原理如图所示。
电池反应式为 $L i_{x} C_{6} + L i_{1 - x} C o O_{2} ⇌_{充电}^{放电} C_{6} + L i C o O_{2}$ 。
请回答下列问题：

(1)、放电时，负极上反应的物质为， LiCoO₂电极的电极反应式为。

(2)、充电时，Li⁺向(填“石墨烯”或“LiCoO₂”)移动，转移0.5mol电子理论上阴极材料质量增加g。

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18. 铬(Cr)是硬度最高的金属，电镀废水中含有大量的Cr³⁺、 $C r O_{4}^{2 -}$ 或 $C r_{2} O_{7}^{2 -}$ 。

(1)、铬铁尖晶石也叫铝铬铁矿，化学成分为FeCrAlO₄ ，含Cr₂O₃32%~38%，其中铁元素的化合价为。

(2)、含有 $C r_{2} O_{7}^{2 -}$ 的废水毒性较大，对该废水做如下处理，则发生反应的离子方程式为。
$C r_{2} O_{7}^{2 -} \to_{(I)}^{绿矾、 H^{+}} C r^{3 +}$

(3)、若要使废水中的c( $C r^{3 +}$ )降至 $1 \times 1 0^{- 5} m o l \cdot L^{- 1}$ ，应调溶液的pH=。(已知： $K_{s p} [C r (O H)_{3}] = 1 \times 1 0^{- 32}$ )

(4)、已知铬酸钠(Na₂CrO₄)中，各种含铬离子的分布分数与pH变化关系如图所示。铬酸(H₂CrO₄)第二步电离的电离常数K_a2=。

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三、综合题

19. 工业生产钛白粉过程中产生的酸性废水，含有较多的 $S O_{4}^{2 -}$ 、H⁺、Mn²⁺、Fe²⁺以及少量的Al³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等。利用该废水制备工业级碳酸锰的工艺流程如图所示：
请回答下列问题：

(1)、“除铁铝”中，加入H₂O₂的目的是；加入MnO₂可以达到相同的目的，发生反应的离子方程式为。

(2)、“除钙镁”中，加入NH₄F的目的是除去溶液中Ca²⁺和Mg²⁺ ，产生滤渣的主要成分为。下图为溶液pH与Ca²⁺沉淀率的变化关系。随着溶液pH变小，Ca²⁺沉淀率逐渐下降的原因可能是。

(3)、“沉淀过程”中，发生反应的离子方程式为，从该过程的滤液中可得到的副产品是， “沉淀过程”需要保持温度不超过40℃，然后一边搅拌，一边加入NH₄HCO₃粉末，原因是。

(4)、已知：生成氢氧化物沉淀的pH如表所示：

Al(OH)₃
Fe(OH)₂
Fe(OH)₃
Mn(OH)₂
开始沉淀时的pH
3.4
6.3
1.5
7.1
沉淀完全时的pH
4.7
8.3
3.0
9.8
加NaOH调pH的目的是沉淀Fe³⁺、Al³⁺。则需调节溶液pH范围为。

(5)、取少量MnSO₄•H₂O溶于水，配成溶液，测其pH发现该溶液显酸性，原因是(用离子方程式表示)。

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20. 2021年以来，欧洲天然气价格已暴涨6倍，天然气主要成分是甲烷。

(1)、我国研究人员研发了一种新型纳米催化剂，实现CO₂和H₂反应得到CH₄ ，部分微粒转化过程如图所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)。过程② $Δ H$ 0(填“>”“=”或“<”)；过程④的化学方程式为。

(2)、已知甲烷隔绝空气可能发生如下裂解反应： $C H_{4} (g) \to_{}^{} C (s) + 2 H_{2} (g) Δ H (298 K) = + 74.8 k J \cdot m o l^{- 1}$ $Δ S (298 K) = + 80.7 J \cdot m o l^{- 1} \cdot K^{- 1}$ 。该反应属于(填“高温”或“低温”)自发反应。该反应自发进行是由(填“焓变”或“熵变”)决定的。

(3)、为解决气候危机，我国制定了实现“碳中和”和“温室气体净零排放”的长期战略目标。减少1t甲烷排放相当于减少25t二氧化碳排放。CH₄-CO₂催化重整制备合成气的反应过程如图所示[C(ads)为吸附性活性炭，E表示方框中物质的总能量(单位： $k J \cdot m o l^{- 1}$ )，TS表示过渡态。]
①CH₄-CO₂ ，催化重整总反应的热化学方程式为。
②某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH₄、1molCO₂以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO₂的转化率是50%，其平衡常数为。

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21. 研究NO_x、CO等大气污染气体的处理及利用的方法具有重要意义，可实现绿色环保、节能碱排、废物利用等目的。

(1)、用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染。例如：
① $C H_{4} (g) + 4 N O_{2} (g) = 4 N O (g) + C O_{2} (g) + 2 H_{2} O (g) Δ H = - 574 k J \cdot m o l^{- 1}$
② $C H_{4} (g) + 4 N O (g) = 2 N_{2} (g) + C O_{2} (g) + 2 H_{2} O (g) Δ H = - 1160 k J \cdot m o l^{- 1}$
若用标准状况下4.48LCH₄将NO₂还原为N₂ ，则放出的热量为kJ。

(2)、氮氧化物(NO_x)是有毒的大气污染物，可以采用如图装置有效去除氮的氧化物，电解过程中，电极Pt(I)上发生反应：。

(3)、将一定比例混合均匀的O₂、NH₃和NO_x气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应，模拟NO_x的去除。在不同温度下，相同时间内，测得NO_x的去除率如图所示，低于50℃时，NO_x去除率较低可能原因是， 50~100℃时，NO_x去除率迅速上升，可能原因是。

(4)、一定温度下，在容积恒为10L的密闭容器中，充入0.3molNO与过量的金属Al，发生的反应存在平衡： $\frac{4}{3} A l (s) + 2 N O (g) ⇌ N_{2} (g) + \frac{2}{3} A l_{2} O_{3} (s) Δ H < 0$ 。已知NO、N₂的消耗速率与各自的浓度存在关系(k₁、k₂为速率常数)： $v (N O) = k_{1} \cdot c^{2} (N O)$ ， $v (N_{2}) = k_{2} \cdot c (N_{2})$ 。
①在T₁温度下， $k_{1} = 0.004 L^{- 1} \cdot m o l \cdot m i n^{- 1}$ ， $k_{2} = 0.002 m i n^{- 1}$ ，该温度下反应的平衡常数的值为。
②T₂温度下，NO的物质的量随时间的变化关系如图所示，其平衡常数为。

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