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2024级高二10月学情调研 — 化学
2024级高二第一学期10月学情调研
化学试题
考试时间：75分钟 考试满分：100分
可能用到的相对原子质量：H—1 Li—7 O—16 Na—23 S—32
一、选择题（每小题只有一个选项符合题意，每小题3分，共39分）
1．天宫一号目标飞行器与神舟九号载人飞船的交会对接，标志着我国具备了建设空间站的基本能力。下列有关说法正确的是
A．飞船的太阳能帆板将太阳能直接转换为动能
B．天宫一号中的氢氧燃料电池将电能转换为化学能
C．“朱雀二号”遥二火箭成为全球首枚成功入轨的
液氧甲烷运载火箭，甲烷作助燃剂
D．火箭升空的动力主要来源于化学能
2．下列实验装置，能达到实验目的的是
A．用装置甲设计铜锌原电池
B．用装置乙定量测定H2O2的分解速率
C．用装置丙采集到的压强数据判断铁钉发生析氢腐蚀还是吸氧腐蚀
D．用装置丁制备 Fe(OH)2并能较长时间观察其颜色
3. 下列关于热化学反应的描述正确的是
A．HCl和NaOH反应的反应热ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则H2SO4和Ba(OH)2反应的反应热 ΔH＝2×(－57.3) kJ·mol－1
B．常温下，反应C(s)＋CO2(g)＝2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH > 0
C．甲烷的燃烧热ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，则CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH <－890.3 kJ·mol－1
D．500 ℃、30 MPa下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放热19.3kJ，其热化学方程式为 N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g) ΔH＝－38.6 kJ·mol－1
4．丙烷（CH3CH2CH3）在催化剂表面催化脱氢的机理如下图所示。吸附在催化剂表面的粒子用*标注，TS表示过渡态，IM表示中间体。
下列说法正确的是
A．催化剂降低了该反应的活化能，但未改变活化分子的百分数
B．丙烷催化脱氢仅涉及C—H键断裂和C—C键形成
C．丙烷催化脱氢的总反应速率由②决定
D．改变催化剂可改变反应历程进而改变焓变
5．以N2与H2为反应物、溶有A的盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，其原理如下图所示。下列叙述正确的是
A．电流从通H2的电极流向通入N2的电极
B．A为NH4Cl
C．反应过程中右边区域溶液pH逐渐增大
D．通N2一极的电极反应为N2＋8H+－6e－=2NH
第5题图 第6题图
6．利用如图装置进行“铁件镀铜”实验，观察到阴极表面产生无色气体，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，经检验，电解液中有Fe2+。下列分析或说法不正确的是
A．阴极表面产生气体的反应可能为2H+＋2e－=H2↑
B．Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少
C．向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色
D．电镀完成后，阳极减少的质量等于阴极增加的质量
7．X(s)＋3Y(g)Z(g)＋nW(g)。一定条件下，将2 mol X和2 mol Y通入体积为2 L的恒容密闭容器中，反应10 s后，测得生成0.5 mol Z，W的反应速率为0.05 mol·L－1·s－1，放出a kJ热量。下列说法正确的是
A．10 s内，X的平均反应速率为0.025 mol·L－1·s－1
B．n=3
C．第10 s时，X为1.5 mol，Y的浓度为0.25 mol·L－1
D．反应的热化学方程式为：X(s)＋3Y(g)Z(g)＋nW(g) ΔH＝－a kJ·mol－1
8．下图所示装置可用于制作简易的燃料电池。实验时，先接通开关K1，一段时间后断开开关K1，接通开关K2。下列说法正确的是
A．接通开关K1时，装置将化学能转化为电能
B．接通开关K1时，石墨电极b附近溶液碱性增强
C．接通开关K2时，溶液中Na+从石墨a处向石墨b处移动
D．接通开关K2足够长时间，溶液最终呈碱性
第8题图 第9题图
9．在潮湿的深层土壤中，钢管主要发生厌氧腐蚀，有关厌氧腐蚀的机理有多种，其中一种理论为厌氧细菌(该厌氧细菌最佳生存环境在pH为7~8之间)可促使 SO与 H2反应生成S2-，加速钢管的腐蚀，其反应原理如上图所示。下列说法正确的是
正极的电极反应式为SO＋5H2O＋8e－=HS-＋9H2O
B．SO与 H2的反应可表示为SO＋4H2S2-＋4H2O
C．酸性条件下，厌氧菌失去活性，钢管不易被腐蚀
D．铁合金与锌或锡连接均属于牺牲阳极的阴极保护法
10．化学链燃烧技术可提高燃烧效率，并有利于CO2的捕集。某种化学链燃烧技术中的物质转化关系如下图，其中M和N为铜的氧化物，反应①和②在不同装置中进行，燃料用CxHy表示。下列说法不正确的是
A．相同条件下，理论上燃料通过化学链燃烧比在空气中直接燃烧放出的热量更多
B．M和N分别是CuO和Cu2O
C．与燃料在空气中燃烧相比，化学链燃烧生成的CO2纯度更高，利于富集
D．若②中燃料为CH4气体，则完全反应时，燃料与①中所需空气的体积比约1∶10（相同条件下）
11．室温下，实验小组利用如图1装置探究钢铁的电化学腐蚀，测定结果如图2所示。下列说法错误的是
A．钢铁电化学腐蚀的负极反应式：Fe－2e－=Fe2+
B．0~200 s，pH、压强增大，可能原因是溶液中H+转化为H2
C．400~600 s，正极发生的主要电极反应式为 O2 ＋4H+－4e－=2H2O
由实验可知，钢铁的电化学腐蚀类型与电解质溶液的pH有关
12．为研究降解有机污染物p－CP速率的影响因素。分别利用三份p－CP溶液在不同温度和pH下进行催化降解实验，c(p－CP)随时间变化如图所示。下列说法不正确的是
A．实验①，在0～100 s，p－CP的分解平均速率为1.4×10 2 mol·L 1·s 1
B．实验③，说明在该实验条件下，催化剂可能失活，有机物p－CP不能降解
C．对比实验①和②，在反应至600 s时，p－CP的分解百分率相等
D．对比实验①和②，在0～50 s内，能说明p－CP的分解速率受温度影响更大
13．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。浓差电池的电动势取决于物质的浓度差，是由于一种物质从高浓度状态向低浓度转移而产生的。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液（a、b电极均为石墨电极），可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法正确的是
A．电池放电过程中，Cu(2)作正极，电极反应为Cu2+＋2e－=Cu
B．b为电解池的阴极，电极反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－
C．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜
D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160 g NaOH
二、非选择题
14．（16分）甲醇可作为燃料电池的原料。
（1）工业上常用CO2和H2为原料合成甲醇（CH3OH），过程中发生如下两个反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)＝CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH= 51kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)＝CO(g)＋H2O(g) ΔH=＋41 kJ·mol－1
①已知几种化学键的键能如下表所示，则a= kJ·mol－1。
化学键 C－H C－O C≡O(CO) C＝O H－H O－H
键能/kJ·mol－1 406 351 a 745 436 465
②若反应Ⅱ逆反应活化能Ea′=124 kJ·mol－1，则该反应的正反应的活化能Ea= kJ·mol－1。
在某10 L密闭容器中，使用Cu2O进行催化CH3OH的脱氢实验：CH3OH(g)
HCHO(g)＋H2(g)。CH3OH的物质的量随时间t（min）变化如下表：
时间t (min) 0 10 20 30 40 50
CH3OH的物质的量（mol） 0.50 0.492 0.486 0.482 0.480 0.480
可以判断：实验的前20 min的平均反应速率 ν(H2)＝____________________。
（3）电极生物膜电解脱硝是电化学和微生物工艺的组合。用甲醇燃料电池作为电源，进行电解脱硝，装置如下图所示，微生物膜能利用阴极电解产生的活性原子将碱性废水中的NO还原为N2。
①装置Ⅰ放电时的负极反应式为___________________________。
②写出装置Ⅱ电解时阴极处产生的活性原子(H·)与NO反应的离子方程式：______。
③装置Ⅰ消耗标准状况下2.24 L O2，理论上装置Ⅱ可除去NO的物质的量为_____mol。
14题（3）图 14题（4）图
（4）电解法可消除甲醇对水质造成的污染，原理是：通电将Co2+氧化成Co3+，然后Co3+ 将甲醇氧化成CO2，并用石墨烯吸附除去Co2+。现用如上图所示装置模拟上述过程，则在阳极主要发生的电极反应式为______；除去甲醇的离子方程式为________。
15．（15分）研究治理含氮化合物对空气、水源的污染问题，对保护环境有重要意义。
（1）治理含氮废气。
①N2O5-MoO3/TiO2催化下的NH3-SCR技术能有效脱除工业烟气中的NO。
已知：N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH1 = a kJ·mol 1；
4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(g) ΔH2 = b kJ·mol－1
300℃、有氧(O2)条件下，NH3还原等物质的量的NO生成N2和HO的热化学方程式为 。将一定流速的上述反应物通入装有催化剂的反应装置，测得NO的转化率随温度的变化关系如题15图-1所示。在温度100~150 ℃之间，NO转化率不高的主要原因是 。
题15图-1 题15图-2
②汽车尾气中的NO可通过2NO＋2CO2CO2＋N2消除。T ℃时，通过NO传感器测得4 s内NO浓度由1.00 ×10 3 mol L-1降到1.00 ×10 4 mol L-1，则4s内v(N2)= 。NO传感器的工作原理如题15图-2所示。负极的电极反应式为 。
（2）治理含氮废水。
①纳米铁可将废水中的NO还原为N2除去。若废水中含少量Cu2+会提升NO的去除效率，可能原因是 。
②电解法可去除废水中的氨氮(NH或NH3·HO)。用惰性电极电解含(NH4)2SO4、NaCl的溶液模拟工业去除氨氮，电解过程中生成的ClO-能将NH氧化为N2。若电解液的初始c(Cl-)过大，则电解后c(NH)明显降低，但溶液中氮元素浓度变化不大，其原因是 。
16.（14分）硫及其化合物在现代生产和生活中发挥着重要作用。回答下列问题：
Ⅰ. H2S、SO2均为有毒气体，对H2S、SO2废气的资源化利用是目前的研究热点。如图甲为质子膜H2S燃料电池的示意图，图乙为利用原电池原理处理SO2的示意图。
（1）根据图甲，回答下列问题：
①电池负极电极反应式为_____________________。
②处理17 g H2S，理论上需要消耗O2的体积为_______L（标准状况）。
（2）根据图乙，回答下列问题：
③电池负极电极反应式为_____________________。
④当电路中通过8 mol电子时，有_____mol H+ 经质子膜进入正极区。
（3）我国科研人员将单独脱除SO2的反应与H2O2的制备反应相结合，实现协同转化。协同转化装置如图所示。在电场作用下，双极膜中间层的H2O解离为OH 和H+，并向两极迁移。下列分析错误的是 。
a．双极膜的a侧应为阴离子交换膜，b侧为阳离子交换膜
b．每脱除标准状况下11.2 L的SO2，双极膜处有2 mol的H2O解离
c．反应过程中不需补加稀 H2SO4
d．协同转化的总反应为：SO2＋O2＋2H2O＝H2O2＋H2SO4
Ⅱ. 全固态锂硫二次电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li＋xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。
①电池工作时，电极a上可发生多个反应，写出Li2S8转化为Li2S6的电极反应式_____。
②电池工作时，外电路中流过0.3 mol电子时，负极材料减重_______g。
17．（16分）对二氧化碳转化的研究有利于探索碳达峰、碳中和的实现路径。
（1）以CO2和H2为原料通过两步反应可合成乙烯（C2H4），反应过程为：
反应I：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH=a kJ·mol 1 ，
反应Ⅱ的能量变化如下图所示。
写出CO2和H2合成乙烯的热化学方程式： 。
（2）电化学还原CO2可将其转化为CH4、C2H4、C3H6等，实现对CO2的综合利用。在酸性条件下电化学还原CO2的装置如下图所示。
①CO2转化为C3H6的电极反应式为 。
②当pH=1时，向阴极室加入KCl溶液，电化学还原CO2过程中CH4(其他含碳产物未标出)和H2的法拉第效率随KCl溶液浓度的变化如下图所示。
已知：法拉第效率(FE)表示：。
当c(KCl)=3 mol L-1时，阳极每产生标准状况下44.8 L O2，阴极产生CH4的物质的量为 。
（3）CO2与H2反应如果用Co/C作为催化剂，可以得到含有少量甲酸(一种有机酸)的甲醇。
③在相同条件下，将Co/C催化剂循环使用，随着循环使用次数增加，甲醇产量如题17图-1所示，试推测甲醇产量变化的原因： (Co的性质与Fe相似)。
题17图-1 题17图-2
（4）利用“Na-CO2”电池将CO2变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C，放电时该电池“吸入”CO2，生成Na2CO3和C全部沉积在电极表面。其工作原理如题17图-2所示：
④放电时，外电路中电流流入的一极为 (填“钠箔”或“MWCNT”)。
⑤放电时，正极的电极反应式为 。NaClO4-四甘醇二甲醚作电解液的优点是 (写出两点)。
2024级高二第一学期10月学情调研
化学答案
1-5：DCBCB 6-10：DCBBA 11-13：CAD
14、(1)①955 ②165 (2)7.0×10-5 mol·L-1 min-1
(3)① CH3OH+8 OH-－6e－=CO+6H2O
② 2NO+10H·=N2↑+2 OH-+4H2O ③ 0.08
(4)Co2+－e-＝Co3+ 6Co3++CH3OH+H2O==6Co2++CO2↑+6H+
15、(1)① 4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g) ΔH=(b—4a) kJ·mol 1
温度低，反应速率慢；催化剂活性低，NO转化速率较慢
② 1.125×10-4 mol·L-1 s-1 NO+O2-－2e－=NO2
①Fe、Cu构成原电池，加快化学反应速率
②电解产生的ClO-浓度增大，把NH氧化为NO或NO ，留在溶液中
16、Ⅰ. (1) ① 2H2S-4e-=S2+4H+ ②5.6 (2) ③2H2O+SO2－2e－=SO+4H+ ④ 8 (3) bd
Ⅱ. ①2Li++3Li2S8+2e－=4Li2S6 ② 2.1
（1）CO2(g)+3H2(g)= C2H4(g)+2H2O(g) ΔH=(a+b-c) kJ·mol 1
（2）①3CO2+18H++18e－=C3H6+6H2O ②0.2mol
（3）③反应产生的甲酸腐蚀催化剂，使催化剂活性降低
（4）④钠箔
⑤3CO2+4Na++4e－=2 Na2CO3+C 导电性好，不与金属钠反应，难挥发
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