2023-2024学年上海高二下学期期末考试模拟卷
化学试题
考试时间：60min 满分：100分
可能用到的相对原子质量： H-1 C-12 N-14 O-16 Na-23 Al-27 S-32
一、铁及其配合物
1．铁元素在人体健康和新材料研发中有重要的应用。
I．在血液中，以为中心的配位化合物铁卟啉是血红蛋白的重要组成部分，可用于输送，下图为载氧后的血红蛋白分子示意图：
(1)基态Fe的价电子轨道表示式为 。
(2)载氧时，血红蛋白分子中脱去配位的并与配位；若人体吸入CO，则CO占据配位点，血红蛋白失去携氧功能。由此推测，与配位能力最强的是 （填字母）。
a． b． c．CO
(3)一种最简单的卟啉环结构如图：
①该卟啉分子中，1号位N的杂化方式为 。
②比较C和N的电负性大小，并从原子结构角度说明理由： 。
③该卟啉分子在酸性环境中配位能力会减弱，原因是 。
Ⅱ．可用于制备优良铁磁体材料。下图是一种铁磁体化合物的立方晶胞，其边长为a pm。
已知：，阿伏加德罗常数的值为。
(4)该晶体的密度是 。
(5)距离F最近的Cs的个数为 。
二、氮、硼化合物在催化剂中的应用
2．研究含氮、硼化合物具有重要意义。
(1)一种镍磷化合物催化氨硼烷水解制氢的可能机理如图所示。
“中间体Ⅲ”可以进一步水解，则氨硼烷水解最终所得含硼化合物的化学式为 。
(2)N2O、N和CO2为等电子体，写出N2O的结构式 。
(3)如图1表示偏硼酸根的一种无限长的链式结构，其化学式可表示为 (以n表示硼原子的个数)。硼氢化钠是一种常用的还原剂，其晶胞结构如图2所示：若硼氢化钠晶胞上下底心处的Na+被Li+取代，得到晶体的化学式为 。
(4)易溶于热水、在冷水中溶解度较小，可通过如下过程制得：称取10g钠硼解石[主要成分NaCaB5O9·8H2O]，含少量、NaCl和难溶于酸的物质]，除去氯化钠后，在60℃下用浓硝酸溶解，趁热过滤，将滤渣用热水洗净后，合并滤液和洗涤液，降温结晶，过滤得。写出与硝酸反应生成的化学方程式： 。
(5)的强碱溶液在改性的催化剂作用下与水反应生成的部分反应机理如题图3所示。
①理论上与反应最多产生的物质的量为 mol。
②若用代替，步骤2中生成气体的化学式为 。
三、利用钴钼废催化剂制备碳酸钴及高纯钼
3．Mo、Co及其化合物在催化、颜料等领域有重要用途。以为载体的钴钼废催化剂中含CoS、及少量含Fe、Ca等元素的物质，经处理可制取、高纯钼，工艺流程如图所示：
已知：
i．“焙烧”后各元素均转化为相应氧化物，“酸浸”后钼元素转化为。
ii．常温下，，相关物质的溶度积常数如下表：
物质
回答下列问题：
(1)操作2的名称为 。
(2)“焙烧”过程中采用多层逆流(空气从炉底进入，固体粉末从炉顶进入)方式，该操作的优点为 ；在空气中焙烧的化学方程式为 。
(3)“滤渣1”的主要成分为 ；“调pH””的目的是沉淀铁和铝，当溶液中离子浓时；可认为沉淀完全，若滤液中，则“调pH”的合理范围为 (已知：，)。
(4)时，在还原炉中可将先还原为，然后再将还原为金属Mo，写出还原生成的化学方程式： ；在元素周期表中，Mo与Cr属于同族相邻元素，其价电子排布方式类似，写出基态Mo原子的价电子排布式： 。
(5)“沉钴”过程中为防止转化为，需控制溶液的酸碱度，转化过程存在平衡，该反应的平衡常数 。
四、均相催化工业反应之醛的合成
4．烯烃的加氢甲酰化反应是醛合成中重要的均相催化工业反应之一。我国科学家利用催化剂实现烯烃甲酰化。回答下列问题：
(1)已知基态铑(Rh)原子的价层电子排布式为，位于周期表第五周期第 族，位于 区。
(2)基态O原子核外电子有 种不同的空间运动状态。
(3)乙中C原子的杂化类型是 。
(4)丙分子中所含元素电负性由大到小顺序为 。丙分子有 个手性碳原子。
(5)已知：、的熔点分别为1640℃、650℃，其熔点差异很大的主要原因是 。
(6)的立方晶胞结构如图所示。已知为阿伏加德罗常数的值，晶胞参数为。
氧离子的配位数为 。该晶体密度为 。
五、实验室利用Cl2和NO制备亚硝酰氯
5．亚稍酰氯(NOCl，熔点为-64.5℃，沸点为-5.5℃)是一种红褐色液体或黄色气体，遇水反应生成一种氢化物和两种氧化物，可用于合成清洁剂、触媒剂及中间体等。某学习小组在实验室中用Cl2和NO制备NOCl，请回答下列问题：
(1)原料气NO和Cl2的制备。
①如图中盛有碱石灰的仪器名称是 。实验室制备NO的反应的离子方程式为 。
②实验室制备Cl2，可选择图中的装置 (填标号)；制备并收集干燥的Cl2的装置连接顺序： (按气流方向，用小写字母表示)。
(2)利用制得的NO和Cl2制备亚硝酰氯(NOCl)，装置如图所示。
①装置I、Ⅱ除可进一步干燥NO、Cl2外，另一个作用是 ，在装置I、Ⅱ选择通入气体时，应该先通入 ，原因是 。
②装置Ⅳ的作用是 ；若无装置Ⅴ，则装置Ⅳ中NOCl可能发生反应的化学方程式为 。
③查阅资料知，王水是浓硝酸与浓盐酸的混合酸，一定条件下该混合酸可自身反应生成亚硝酰氯、氯气和水，该反应的化学方程式为 。
(3)装置Ⅵ中倒置漏斗的作用为 ，装置Ⅵ中发生反应的离子方程式为 。
参考答案：
1．(1)
(2)c
(3) C的电负性小于N的电负性，原因是C和N电子层数相同，核电荷数C＜N，原子半径C＞N，原子核对最外层电子的吸引作用C＜N 酸性环境中，卟啉分子中的N原子与H+形成配位键，导致提供孤对电子的能力降低
(4)
(5)4
【详解】（1）
铁元素的原子序数为26，基态原子的价电子排布式为3d64s2，轨道表示式为，故答案为：；
（2）载氧时，血红蛋白分子中亚铁离子脱去配位的水并与氧气配位，说明氧分子与亚铁离子的配位能力强于水分子；若人体吸入一氧化碳，则一氧化碳占据配位点，血红蛋白失去携氧功能说明一氧化碳与亚铁离子的配位能力强于氧分子，所以与亚铁离子的配位能力最强的配体是一氧化碳，故选c；
（3）①由图可知该卟啉分子中，1号位双键氮原子的杂化方式为sp2杂化，故答案为：sp2；
②C和N电子层数相同，核电荷数C＜N，原子半径C＞N，原子核对最外层电子的吸引作用C＜N，所以C的电负性小于N的电负性，故答案为：C的电负性小于N的电负性，原因是C和N电子层数相同，核电荷数C＜N，原子半径C＞N，原子核对最外层电子的吸引作用C＜N；
③酸性环境中，卟啉分子中的氮原子与氢离子形成配位键，导致提供孤对电子的能力降低，所以卟啉分子在酸性环境中配位能力会减弱，故答案为：酸性环境中，卟啉分子中的N原子与H+形成配位键，导致提供孤对电子的能力降低；
（4）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的铁原子个数为8×=1，位于体心的铯原子个数为1，位于棱上的氟原子个数为12×=3，则晶胞的化学式为CsFeF3，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=(10—10a)3d，解得d=，故答案为：；
（5）由晶胞结构可知，晶胞中位于棱上的氟原子与位于体心的铯原子的距离最近，则距离氟原子最近的铯原子的个数为4，故答案为：4。
2．(1)或
(2)N=N=O
(3) (BO2)或BnO Na3Li(BH4)4
(4)
(5) 4 DH
【详解】（1）由反应机理可知水解过程中B原子所连的H逐步被-OH替代，由此可知氨硼烷水解最终水解生成和铵根离子，最终产物为或，故答案为：或；
（2）
N2O、和CO2为等电子体，等电子体结构、空间构型、性质都相似，CO2电子式为：，N2O与之类似，电子式为：，结构式为：N=N=O，故答案为：N=N=O；
（3）由图1可知，每个B原子周围3个O原子，但只有1个O原子为B原子独有，另两个O原子各有二分之一属于B原子，故B有1个，O有个，化学式可表示为或，故答案为：或；
如图2所示的晶胞中，位于顶点、面心和体心位置，共个，Na+位于面心、棱心位置，有个：若硼氢化钠晶胞上下底心处的Na+被Li+取代，则Na+变为个，Li+为个，故化学式为Na3Li(BH4)4，故答案为：Na3Li(BH4)4；
（4）NaCaB5O9 8H2O与硝酸反应生成H3BO3的化学方程式：，故答案为：；
（5）①由机理图可知，中的H被水中的-OH所替代，产生B-OH键和氢气，每替换1个H则生成1个氢分子，故1molNaBH4与H2O反应最多产生H2的物质的量为 4mol，故答案为4；
②由机理图可知，H2中的H原子1个来自，另一个来自H2O，若用D2O代替H2O，则生成气体HD，故答案为HD。
3．(1)分液
(2) 增大固体与气体的接触面积，加快反应速率，使原料充分反应
(3)
(4)
(5)
【分析】以Al2O3为载体的钴钼废催化剂中含CoS、MoS2及少量Fe、Ca等元素的物质，焙烧后，金属元素都转化为相应的金属氧化物，酸浸时生成CoSO4、Fe2(SO4)3、MoO2SO4、CaSO4等，过滤后，所得滤渣1为CaSO4；滤液中加氨水调节滤液的pH，Fe3+、Al3+都转化为Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀；滤液中加入萃取剂，Co2+进入水溶液，含Mo离子进入有机相，处理后得到(NH4)2MoO4；“水相”经萃取后得钴的有机相，再反萃取得到含钴水溶液，加入NH4HCO3、NH3 H2O进行沉钴，得到CoCO3。
【详解】（1）经操作2得到有机相和水相，该操作为分液；
（2）多层逆流焙烧可以增大固体与气体的接触面积，加快反应速率，使原料充分反应；在空气中焙烧生成MoO3和SO2，反应方程式为：；
（3）由上述分析可知滤渣1的主要成分为；“调pH””的目的是沉淀铁和铝，结合Ksp数据可知的溶解度小于，因此只需确保铝离子完全沉淀即可同时沉淀铁和铝，铝离子完全沉淀时c(OH-)=，pH=4.7；但该过程中不能使沉淀，则OH-浓度的最大值不能超过：c(OH-)=，pH=6.5，则“调pH”的合理范围为；
（4）还原生成，1mol失2mol电子，1mol得2mol，根据得失电子守恒及元素守恒得反应方程式：；基态Mo原子的价电子排布式：；
（5）该反应的平衡常数=。
4．(1) VIII d
(2)5
(3)sp2、sp3
(4) O>C>H 1
(5)是离子化合价，是共价化合物，离子键的强于高于范德华力，则熔点高于
(6) 4
【详解】（1）由基态Rh原子的价电子排布式为4d85s1，可知铑在周期表中第5周期第9列，故在周期表中的位置是第五周期第VIII族，位于d区。
（2）基态O原子核外电子排布式为1s22s22p4，含有电子的轨道有5个，核外电子有5种不同的空间运动状态。
（3）乙中含有苯环、醛基和亚甲基，C原子的杂化类型是sp2、sp3。
（4）丙分子中含有C、H、O三种元素，同周期元素的电负性随原子序数的增大而增大，所以电负性C
（5）是离子化合价，是共价化合物，离子键的强于高于范德华力，则熔点高于。
（6）由晶胞结构可知，O2-周围距离最近且相等的Ce4+有4个，氧离子的配位数为4，由均摊法可知，晶胞中含有8个O2-，个Ce4+，已知为阿伏加德罗常数的值，晶胞参数为，该晶体密度为。
5．(1) 球形干燥管 AB afgcbdeih
(2) 通过观察气泡调节气体的流速 Cl2 NO容易被氧化，应该先通Cl2排净装置内空气 冷却并收集液态NOCl 2NOCl+H2O=HCl+NO↑+NO2↑ HNO3(浓)+3HCl(浓)=NOCl↑+Cl2↑+2H2O
(3) 防止倒吸 Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O
【分析】制得的氯气中含有氯化氢及水蒸气，所以需要利用饱和食盐水除去氯化氢后再用浓硫酸进行干燥，然后再根据氯气的密度比空气大的性质，用向上排空气法收集，氯气是有毒气体，需要进行尾气处理，可以用碱石灰作吸收剂；据此分析解题。
【详解】（1）①如图中盛有碱石灰的仪器名称是球形干燥管；实验室制备NO是利用铜与稀硝酸反应生成硝酸铜、NO和水，反应的离子方程式为：；
②实验室用浓盐酸与二氧化锰加热反应制得氯气，选择A装置作为发生装置；也可用高锰酸钾与浓盐酸不加热制备氯气，高锰酸钾为粉末状固体，选择B装置作为发生装置；故实验室制备Cl2，可选择图中的装置AB；产物中含有氯气、氯化氢及水蒸气，所以需要利用饱和食盐水除去氯化氢后再用浓硫酸进行干燥，然后再根据氯气的密度比空气大的性质，用向上排空气法收集，氯气是有毒气体，需要进行尾气处理，可以用碱石灰作吸收剂，故装置连接顺序为afgcbdeih；
（2）①通过观察洗气瓶中气泡的快慢，调节NO、Cl2气体的流速，以达到最佳反应比，提高原料的利用率，减少有害气体的排放；NO容易被氧化，应该先通Cl2排净装置内空气；
②已知NOCl沸点为-5.5℃，遇水易水解，所以可用冰盐冷却收集液体；装有无水氯化钙的干燥管Ⅴ防止水蒸气进入装置Ⅳ中使变质，与水反应生成盐酸、一氧化氮和二氧化氮，反应的化学方程式为：2NOCl+H2O=HCl+NO↑+NO2↑；
③查阅资料知，王水是浓硝酸与浓盐酸的混合酸，一定条件下该混合酸可自身反应生成亚硝酰氯、氯气和水，该反应的化学方程式为：HNO3(浓)+3HCl(浓)=NOCl↑+Cl2↑+2H2O。
（3）装置Ⅵ中倒置漏斗的作用为防止倒吸，装置Ⅵ中Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，发生反应的离子方程式为：Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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