控江中学2023-2024学年高三上学期第一次月考化学试卷
可能用到的相对原子质量：
H-1 O-16 S-32 Ba-137
考生注意：
1、试卷满分100分，考试时间60分钟。
2、答题前，务必在答题纸上填写姓名、学号。所有题的作答必须写在答题纸上与试卷题号对应的位置，否则一律不得分。
一、碳中和，碳达峰（本题共28分）
2021年度中国科学十大进展之一就是人工淀粉合成途径的研究，其关键步骤之一就是利用CO2合成出有机小分子。这将有利于我国实现碳达峰碳中和，有利于建设友好型社会。
（一）如CO2可与H2生成CH4：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。
1．我国科研人员提出了以Ni/Al2O3为催化剂，上述反应的历程如图所示：
下列说法错误的是 。（单选）
A．使用催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
B．该历程中每生成1mol CH4，转移8NA个电子
C．在反应历程中，H-H键与C=O键断裂吸收能量
D．在反应过程中，催化剂参与反应，改变反应路径，降低反应的活化能
2．在恒温（T>100℃）恒容装置中进行该反应，能判断反应已达平衡状态的是 。（双选）
A．混合气体密度不再改变 B．混合气体压强不再改变
C．混合气体平均摩尔质量不再改变 D．n (CO2): n(H2) =1:4
3．将1mol CO2和4mol H2置于体积为2L的密闭容器中发生反应，
测得H2O(g)的物质的量分数与温度的关系如右图所示，该反应的
平衡常数K随温度升高而 （填“增大”或“减小”）。判断依据是
。
4．下列措施有利于提高反应中CO2的平衡转化率的是 。（单选）
A．使用催化剂 B．加压
C．升高温度 D．增大初始投料比n(CO2)/n(H2)
（二）我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。
5．①、②与过渡态三种物质中，最不稳定的是________；①转化为②过程中________（选填“吸收”或“放出”)能量。
6．25℃、100kPa下，CH4(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别﹣893kJ·mol-1、﹣870 kJ·mol-1，计算转化反应CO2(g) + CH4(g) = CH3COOH(l)的焓变ΔH=________ kJ·mol-1。
（三）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。反应可表示为：
CO2 (g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O (g)
7．该反应平衡常数的表达式K=_____________；
8．上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有___________。（双选）
A．增大H2的浓度，平衡向右移动
B．移去部分CH3OH，正反应速率增大
C．降低反应温度，正、逆反应速率都减小
D．加入催化剂，可提高CO2的平衡转化率
在5L密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2，测得一定时间内混合气体中CH3OH的体积分数φ(CH3OH)与温度的关系如下图所示。
9．若温度为T时，反应10分钟，φ(CH3OH)=30%，则0~10分钟内，CH3OH的平均反应速率 =___________。
10．该反应是___________反应（选填“吸热”或“放热”）；其它条件相同时，CH3OH在a点的正反应速率_______ CH3OH在b点的正反应速率（选填“>”、“<”或“=”）；解释温度低于T时，φ(CH3OH)随温度升高而逐渐增加的原因______________________________。
11．反应CO2 (g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O (g)通过如下步骤来实现：
①CO2 (g) +H2(g) CO(g) + H2O (g) ②CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)
上述反应过程中能量变化可用如图表示，
其中反应 为慢反应(填“①”或“②”)。对反应②自发性的判断正确的是_________（单选），判断依据是 。
A．高温下自发 B．低温下自发 C．始终自发 D．始终不自发
二、“自我补给”：航天器中物质与能源的循环（本题共15分）
吸入氧气、排出二氧化碳，这看似再简单不过的新陈代谢，在遥远的太空中却并不容易，因为在航天服、航天器、空间站等密闭系统中，CO2浓度会高得多，而超过一定浓度会导致呼吸急促、头晕头痛、昏迷甚至死亡，因此必须通过一定方法将CO2清除。
I. 非再生式氢氧化锂（LiOH）除碳技术
12. 我国“飞天”舱外航天服采用非再生式氢氧化锂（LiOH）吸附CO2生成碳酸锂，该技术设备操作简单，功能可靠，适用于短期出舱任务。吸附发生的化学方程式为_____。
II. 再生式快速循环胺技术
13. 以固态胺作为吸附剂，吸附CO2与水蒸气。当固态胺吸附饱和后，将其暴露于真空中，破坏碳酸氢盐的化学键，释放出CO2，从而完成吸附剂的再生。该技术大大提升了舱外航天服的续航时间。固态胺的吸附是__________变化（填“物理”或“化学”）
III. 萨巴蒂尔(Sabatier)除碳生氧技术
利用萨巴蒂尔(Sabatier)反应清除二氧化碳并再生氧气的大体流程如下图所示。
14. 下列说法错误的是____________。（双选）
A．CO2的最终产物为CH4和O2
B．电解水装置中，反应物的能量高于生成物的能量
C．萨巴蒂尔反应器中反应的氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶4
D．物质转化中O、H原子的利用率均为100%
CO2富集的原电池模拟装置如图：
15. b极为_______极（填“正”或“负”，1分)，a电极上发生的电极反应__________。
16. 上述电极材料采用多孔碳载镍，“多孔”的优点是 。
17. 该装置若消耗2 mol H2，则理论上在b极除去CO2的体积为 L（标况下）。
三、化学力量助力北京冬奥会（本题共13分）
国家速滑馆“冰丝带”是北京冬奥会最具科技含量的场馆，它采用了当前冬季运动场馆最环保的制冰技术之一——二氧化碳跨临界直接制冰技术。
18. CO2由气体变成固体的过程中，下列判断正确的是__________。（单选）
A．ΔH＞0,ΔS＞0 B．ΔH＞0,ΔS＜0
C．ΔH＜0,ΔS＞0 D．ΔH＜0,ΔS＜0
19. 关于CO2叙述不正确的是________。（单选）
A．CO2属于酸性氧化物 B．CO2分子中含有极性键
C．CO2属于非电解质 D．CO2是极性分子
20. 为吸收CO2，下列处理CO2的转化关系不能实现是_____________。（单选）
A．NaOH(aq)Na2CO3(aq) B．NaCl(aq)NaHCO3(s)
C．Ca(ClO)2(aq)CaCO3(s) D．(aq)(aq)
基于新材料及3D打印技术，科学家研制出的微胶囊吸收剂，它能将排放的CO2以更加安全、廉价和高效的方式处理掉，球形微胶囊内部充入(NH4)2CO3溶液，其原理如图所示。
已知：(NH4)2CO3(aq)＋CO2(aq)＋H2O(l) 2NH4HCO3(aq) ΔH=－25.3 kJ·mol－1
21.吸收CO2时宜选用 （选填“低温”或“高温”）理由 、
（列举两点）。
22.已知一水合氨和碳酸室温下电离平衡常数如下：
弱电解质 H2CO3 NH3·H2O
电离平衡 常数 Ka1＝4.3×10－7 Ka2＝5.6×10－11 Kb＝1.8×10－5
试结合必要的化学用语与简单计算，判断0.1 mol·L－1NH4HCO3溶液的酸碱性
_____________________________________________________________。
四、化合物M是有机合成重要中间体，其合成路线如图：
已知：
23．A中碳原子的杂化方式有____，M的分子式为________，其所含官能团有羧基和______。
24．写出反应类型：B→C______________；G→M______________。
25．D中含有____种不同化学环境的氢原子。C与E在一定条件下反应生成高聚物的化学方程式为__________________________。
26．反应E→F所需的试剂和条件是________________；G的结构简式为__________________。
27．B的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式。___________
i．能与FeCl3(aq)发生显色反应；
ii．碱性水解后酸化，所得两种产物分子均只有2种不同化学环境的氢原子。
28．将以CH2=CH2和CH3CH＝CHCH3为原料制备的合成路线补充完整。（无机试剂和有机溶剂任用）
五、已知一种钯催化的交叉偶联反应可以表示为：
下面是利用钯催化的交叉偶联反应，以烃A与苯为原料合成某个复杂分子L（相对质量不超过200）的过程，其中F在浓硫酸作用下可以发生两种不同的反应分别形成H和G。
(
A
Cl
2
B
M=141
①
C
M=104
②
D
③
Cu
O
2
E
F
M=118
H
Cu(OH)
2
△
浓硫酸
浓硫酸
G
M=200
浓硝酸
浓硫酸
I
Fe、HCl
⑥
J
-H
2
O
⑦
④
Pd
-HBr
L
K
⑤
加成
)
已知：
29．写出反应类型：反应②________________ 反应④__________________
30．写出反应试剂和条件：
反应① ，反应⑤ ；
31．写出下列反应的化学方程式：
C → D： ；
F→ G： 。
32．写出检验B中氯元素的方法
。
33． H有多种同分异构体，请写出两种符合下列条件的结构简式： 。
①能发生水解反应 ②分子中只含有两个甲基 ③不含环状结构
34．写出物质L的结构简式： 。
35．已知:
写出以CH3CH2OH为原料制备CH3CH=CHCOOH的合成路线流程图（其他无机试剂和条件任选）。控江中学2023-2024学年高三上学期第一次月考参考答案
一、碳中和，碳达峰（本题共28分）
1. A（2分）
2. BC（2分）
3. 减小（2分） 根据图像可知，温度升高，达平衡时H2O的物质的量分数减小，即温度身高，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小（2分）
4. B（2分）
5. 过渡态（1分）；放出（1分）
6. ﹣23（2分）；
7. （2分）
8. AC （2分）
9. 0.015 mol·L-1·min-1 （2分）
10. 放热（1分） < （1分） 温度低于T时，反应未达到平衡，向生成物方向进行（2分）
11. ①（1分） B（1分） 该反应 H＜0，正反应为气体分子数减少的反应， S＜0，故在低温条件下 H－T S＜0，即反应在低温下自发进行。（2分）
二、“自我补给”：航天器中物质与能源的循环（本题共15分）
12. 2LiOH + CO2 == Li2CO3 + H2O（2分）；
13. 化学（2分） 14. BD （3分）
15. 正（1分），H2 - 2e- + CO2- 3= H2O + CO2↑（2分）
16. 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。（2分）
17. 44.8（3分）
三、化学力量助力北京冬奥会（本题共13分）
18. D（2分） 19. D（2分） 20. B（2分）
21. 低温 （2分）
低温有利CO2的溶解或增大CO2(aq)浓度。
低温防止盐的分解
反应放热，低温有利于平衡右移吸收更多的CO2。
合理即给分（2分）
22. 碱性 （1分）
HCO+H2OH2CO3 + OH－ K1==2.3×10－7
NH+H2ONH3·H2O + H+ K2==5.6×10－8
K1＞K2，即HCO水解程度大于NH，溶液中c(OH－)＞c(H+)，溶液呈碱性。（2分）
四、（本题共20分）
23．sp2（2分）；C8H12O3（1分）；（酮）羰基（1分） 24．还原（1分） 取代（1分）
25．4；（2分）（2分）
26．CH3CH2OH、浓H2SO4/△；（2分）（2分）；
27． （2分）
28．
（4分）
五、（本题共24分）
29．加成（1分） 消去（1分）
30．NaOH水溶液、加热（2分） 液溴 、 Fe或 液溴、FeBr3 （2分）
31．
+ O2 + 2H2O （2分）
2 + 2H2O （2分）
32. 取样，加入NaOH溶液，加热使其充分反应后，取水层溶液加入稀硝酸至溶液呈酸性，再滴加硝酸银溶液，若产生白色沉淀则说明含有氯元素。（3分，5个得分点每个1分，漏一个扣1分，扣完为止）
33.
（4分，任写两种，每种2分，合理即可）
34.
（3分）
35.
（4分）
