上海市格致中学2024-2025学年高二上学期 期末考试化学试卷（解析版）

这是一份上海市格致中学2024-2025学年高二上学期 期末考试化学试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了膨大剂一一氯吡苯脲，清洁能源——氢能，塑料工业中的重要材料，烃的含氧衍生物，共轭二烯烃等内容，欢迎下载使用。
(测试60分钟内完成，总分100分)
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可能用到的相对原子质量：
选择题标注“不定项”的答案有1-2项，未标注的选择题均只有1个正确选项。
一、膨大剂一一氯吡苯脲
1. 氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。氯吡苯脲能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有、、等。
（1）基态N原子的价电子轨道表示式为_______，其核外有_______种不同空间运动状态的电子。
（2）氯吡苯脲中，属于第二周期的元素，电负性最大的是_______(填元素符号，下同)，第一电离能最大的是_______。
（3）已知分子中的键角为，则分子中的键角_______(选填“>”或“＜”)104.5°，并说明理由_______。
（4）热稳定性：_______(选填“>”或“＜”)，原因是_______。
A.第一电离能： B.非金属性：
C.的沸点较高 D.键能：
（5）氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化方式为_______。
（6）文献表明2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，会生成氯吡苯脲，反应方程式如下：
反应过程中，每生成氯吡苯脲，断裂_______个键。
【答案】（1） ①. ②. 5
（2） ①. O ②. N
（3） ①. > ②. 水和NH3分子的中心原子分别是O和N，杂化方式都是sp3杂化，H2O中的O原子上有2个孤电子对，NH3的N原子上有1个孤电子对，孤电子对越多，对成键电子对的斥力大，键角小，因此键角H-N-H>H-O-H
（4） ①. > ②. BD
（5）sp2和sp3 （6）NA
【解析】
【小问1详解】
N是7号元素，电子排布式为1s22s22p3，价电子轨道表示式为；
核外电子占据5个轨道，有5种不同空间运动状态；
【小问2详解】
氯吡苯脲中，属于第二周期的元素有C、N、O三种，非金属性越强电负性越大，电负性最大的是O元素，同周期元素从左到右第一电离能有增大趋势，N原子2p轨道半充满稳定，第一电离能大于O，第一电离能最大的是N元素；
【小问3详解】
水和NH3分子的中心原子分别是O和N，杂化方式都是sp3杂化，H2O中的O原子上有2个孤电子对，NH3的N原子上有1个孤电子对，孤电子对越多，对成键电子对的斥力大，键角小，因此键角H-N-H>H-O-H；
【小问4详解】
非金属性O>N，非金属性越强，简单气态氢化物的稳定性越强，半径ON-H，键能越大分子的热稳定性越强，答案选BD；
【小问5详解】
单键氮原子价层电子对为4对，杂化方式为sp3杂化，有双键的N原子价层电子对为3对，杂化方式为sp2杂化，故氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化方式有sp2和sp3；
【小问6详解】
由于单键都是σ键、而双键是由1个σ键和1个π键构成的，所以根据反应的方程式可知，反应过程中每个2-氯-4-氨基吡啶分子断裂一个σ键、每个异氰酸苯酯分子断裂一个π键，每生成1ml氯吡苯脲，需要1ml 2-氯-4-氨基吡啶、1ml异氰酸苯酯，所以每生成1ml氯吡苯脲，断裂1mlσ键、断裂1mlπ键，即NA个σ键。
二、清洁能源——氢能
是结构最简单的非金属单质，也是一种重要的清洁能源。
2. 下列与氢原子有关的说法中，错误的是
A. 氢原子电子云图中小黑点的疏密表示电子在该区域出现的概率密度
B. 霓虹灯的发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同
C. 利用玻尔原子结构模型可以较好地解释氢原子光谱为线状光谱
D. 氢原子核外只有一个电子，它产生的原子光谱中只有一根或明或暗的线
【答案】D
【解析】
【详解】A．氢原子电子云图中小黑点的疏密表示电子在核外空间出现概率的大小，小黑点越密，表示电子出现的机会越多，反之，出现的机会越少，A正确；
B．霓虹灯能够发出五颜六色的光，其发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同，都是电子在不同的、能量量子化的状态之间跃迁所导致的，B正确；
C．由玻尔理论知，原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然在做加速运动，但并不向外辐射能量；不同的轨道能量不同，电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，它辐射或吸收能量；电子处在能量最低的轨道上时，称为基态，能量高于基态的状态，称为激发态。波尔理论是针对原子的稳定存在和氢原子光谱的事实提出，只引入一个量子数就成功的解释氢原子光谱为线状光谱，C正确；
D．氢原子核外只有一个电子，但是它的激发态有多种，当电子跃迁回较低状态时释放能量，发出多条不同波长的光，所以它产生的原子光谱中不只有一根或明或暗的线，D错误；
故答案为：D。
3. 分子形成过程中的体系能量变化如下图所示
（1）以下关于氢气分子中成键状况的表达错误的是_______。
A. B. C. D.
（2）分子中，键长为_______，键能为_______。
【答案】（1）B （2） ①. 0.074nm ②. 436kJ/ml
【解析】
【小问1详解】
A．H的1个电子为s电子，形成氢气时s电子云头碰头重叠，A项正确；
B．氢气分子中两个电子在1个轨道中，且自旋方向相反，B项错误；
C．H最外层只有1个电子，则2个H原子形成一对共用电子对，C项正确；
D．由C可知，用一个短横表示一对共用电子对，则结构式为H-H，D项正确；
故选B；
【小问2详解】
根据能量越低越稳定，氢气是稳定的状态，因此H-H键的键长为0.074nm，两个氢原子的核间距为0.074nm，键能为436kJ/ml；
4. 氢化钠()是一种常用的储氢剂，遇水后放出氢气，写出该过程的化学方程式，并标出电子转移的方向和数目_______。
【答案】
【解析】
【详解】NaH中H为-1价，H2O中H为+1价，NaH与水发生归中反应生成NaOH和H2，该过程的标出电子转移的方向和数目化学方程式为：。
钛系贮氢合金中的钛锰合金具成本低，吸氢量大，室温下易活化等优点。
5. 钛元素位于周期表的_______区，金属钛是一种比较活泼的金属，但在常温下，却不溶解在浓硝酸中，可能原因是_______。
【答案】 ①. d ②. 浓硝酸将钛表面氧化，形成致密的氧化膜，阻止浓硝酸与钛的反应继续进行。
【解析】
【详解】钛（Ti）的原子序数为22，电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，其价电子排布为3d24s2，价电子中d轨道有电子且未充满，所以属于d区元素。
浓硝酸具有强氧化性，一些金属（如铁、铝等）在常温下会与浓硝酸发生钝化现象，即浓硝酸将金属表面氧化形成一层致密的氧化膜，阻止了金属与浓硝酸进一步反应。钛在常温下不溶解在浓硝酸中，可能也是发生了类似的钝化现象，浓硝酸将钛表面氧化，形成了一层致密的氧化膜，从而阻止反应继续进行。
6. 锰和铬的第二电离能分别为、。的原因_______。
【答案】因为的价电子层电子排布式为3d5，属于半充满，相对稳定。的价电子层电子排布式为3d54s1，再失去一个电子可达到半充满的比较稳定的状态。
【解析】
【详解】Cr 是24号元素，基态价电子排布式为3d54s1。失去 1 个电子后，价电子层电子排布式变为3d5，3d5属于半充满状态，比较稳定。
Mn 是25号元素，基态价电子排布式为3d54s2。失去 1 个电子后，价电子层电子排布式为3d54s1，此时若再失去 1 个电子变为3d5，是从不太稳定的状态转变为相对稳定的半充满状态，相对容易失去电子。故答案为：因为的价电子层电子排布式为3d5，属于半充满，相对稳定。的价电子层电子排布式为3d54s1，再失去一个电子可达到半充满的比较稳定的状态。
7. 咔唑()是一种新型新型有机液体储氢材料，它的沸点比()的高，请简述主要原因_______。
【答案】咔唑()中有N-H，能够形成分子间氢键
【解析】
【详解】咔唑()中有N-H，能够形成分子间氢键，熔沸点高，不能形成分子间氢键，熔沸点低。
8. 被誉为21世纪人类最理想的燃料。根据下表数据和第8题信息，每千克燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为_______(保留小数点后三位)。
【答案】1.245×105
【解析】
【详解】由8题信息可知，H-H键键能为436kJ/ml，△H=反应物总键能-生成物总键能，则H2(g)+O2(g)=H2O(g) △H=(436+×498)kJ/ml-2×467kJ/ml=-249kJ/ml，每千克燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为。
9. 在氢能的使用中，燃料电池是最具发展潜力的方式，某种氢燃料电池的内部结构如下图所示。的移动方向为_______(选填字母)。
A.a→b B.b→a
【答案】A
【解析】
【详解】在氢燃料电池中，通入氢气的一极为负极，即a为负极，通入氧气的一极为正极，即b为正极，在原电池中，阳离子会向正极移动。所以会从 a 电极（负极）向 b 电极（正极）移动，即的移动方向为a→b。
三、塑料工业中的重要材料
塑料制品在生产、生活中都有着非常广泛的应用，如聚乙烯、聚氯乙烯等等都是生活中常用的塑料。
10. 乙烯是聚乙烯的单体，其电子式为_______，工业上乙烯主要来源于石油的_______。
A.分馏 B.裂解 C.裂化
【答案】 ①. ②. B
【解析】
【详解】乙烯的化学式为C2H4，碳原子最外层有4个电子，氢原子最外层有1个电子。在乙烯分子中，两个碳原子之间形成碳碳双键，每个碳原子还分别与两个氢原子形成共价键，其电子式为。
A. 分馏是利用石油中各成分沸点的不同进行分离的过程，主要得到的是汽油、煤油、柴油等轻质油， A项不符合题意；
B. 裂解的目的是得到乙烯、丙烯等重要的化工基础原料，是工业上获得乙烯的主要方法，B选项符合题意；
C. 裂化的主要目的是提高轻质油的产量， C项不符合题意。
故选B。
11. 乙烯与溴单质反应机理分为以下两步：
①
②
将乙烯通入含、、的水溶液中充分反应，则产物不含
A B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由反应机理可知，①生成，结合溶液中阴离子生成产物，而NaCl、NaI、Br2的水溶液中阴离子含有Cl-、I-、Br-，故可以生成、、，不会生成；故选A。
12. 聚氯乙烯塑料又称PVC，广泛应用于生产生活中，下列关于聚氯乙烯的说法正确是
A. 可用于食品包装B. 乙烯是聚氯乙烯的单体
C. 能使溴的四氯化碳溶液褪色D. 乙炔是制备聚氯乙烯的原料
【答案】D
【解析】
【详解】A．聚氯乙烯中的增塑剂有毒，不能用来包装食品，故A错误．
B．聚氯乙烯的单体是氯乙烯，故B错误；
C．聚氯乙烯中没有双键，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，故C错误；
D．乙炔和氯化氢加成生成氯乙烯，可用来制备聚氯乙烯，则乙炔是制备聚氯乙烯的原料，故D正确；
故选D。
13. 塑料的结构为，写出塑料对应单体的结构简式：、_______、_______。
【答案】 ①. ②. CH2=CH-CH=CH2
【解析】
【详解】ABS的链节为：，通过加聚反应得到，主链上每两个碳原子为一段，有双键的四个碳原子为一段，对应的单体的结构为：、CH2=CH-CH=CH2、共三个。
14. 二甲基苯中苯环上一溴代物有6种同分异构体，分别对应三种二甲苯，其熔点见下表：
由此推断熔点为-54°C、234°C的有机物分别是_______、_______(填结构简式)。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】对二甲苯的一溴代物只有一种，邻二甲苯的一溴代物是两种，间二甲苯的一溴代物有三种，故熔点为熔点为-54°C是间二甲苯，熔点为234°C的是对二甲苯的一溴代物。
15. 聚苯乙烯塑料常用于泡沫塑料、家电外壳等，以甲烷为原料合成聚苯乙烯等产品的一种流程如下(部分产物及反应条件略去)：
（1）现代仪器分析测定可知，甲烷是正四面体结构。然而，早期的有机化合物结构理论认为，有机化合物的分子结构都是平面形的，按照这种理论丙烷_______(填“有”或“没有”)同分异构体，这种结构理论不能解释下列氯代物没有同分异构体的是_______。
A.一氯甲烷 B.二氯甲烷 C.三氯甲烷 D.四氯甲烷
（2）反应②的反应类型为_______，反应⑤的化学方程式为_______。
【答案】（1） ①. 有 ②. B
（2） ①. 加成反应 ②. +Br2+HBr
【解析】
【分析】甲烷在催化剂作用下生成CH2=CH2和苯，乙烯与苯加成反应得到乙苯，乙苯脱去H2得到苯乙烯，苯乙烯聚合得到聚苯乙烯，苯与液溴在催化剂FeBr3作用下得到溴苯。
【小问1详解】
若有机化合物的分子结构都是平面形的，丙烷会有两种结构，存在同分异构体；
若有机化合物的分子结构都是平面形的，二氯甲烷应该有两种结构，不能解释二氯甲烷没有同分异构体；
【小问2详解】
反应②为苯和乙烯发生加成反应得到乙苯；反应⑤是由苯和液溴在FeBr3作用下生成溴苯和HBr，反应的化学方程式为：+Br2+HBr
。
四、烃的含氧衍生物
烃的含氧衍生物包括醇、酚、醛、羧酸和酯等。这些化合物在日常生活中有着广泛的应用。
16. 下列几种烃的含氧衍生物中最容易断裂的是_______。
A B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】O-H键容易断裂表明酸性更强，据此解答：
【详解】F的电负性很大，使得O-H的极性增强而更容易断裂，因此酸性更强，则酸性：CF3COOH>CH3COOH；苯环、C=O因为其具有键结构而具有吸电子效应，使O-H的电子云密度降低而更容易断裂，由于氧原子的电负性强于碳原子，因此C=O吸电子效应强于苯环，乙基具有给电子效应，使O-H的电子云密度升高而更难断裂，则酸性：乙酸>苯酚>CH3CH2OH；故酸性顺序为：CF3COOH>乙酸>苯酚>CH3CH2OH，即O-H容易断裂程度：CF3COOH>乙酸>苯酚>CH3CH2OH，故答案为D。
17. 青蒿素是高效的抗疟药，属于烃的含氧衍生物，为无色针状晶体，在乙醇、乙醚中可溶解，在水中几乎不溶，熔点为156-157℃，热稳定性差。采用乙醚提取青蒿素的流程如下图所示。
（1）操作I、II中，不会用到的装置是_______(填序号)。
A. B. C.
（2）操作III的主要过程可能是_______。
A.加水溶解，蒸发浓缩、冷却结晶
B.加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤
C.加入乙醚进行萃取分液
【答案】（1）C （2）B
【解析】
【分析】由流程可知黄花蒿干燥破碎用乙醚浸取，操作Ⅰ用于分离固体和液体，为过滤操作，然后将浸出液进行蒸馏，分离出乙醚，得到粗品，粗品经过提纯可得到精品。
【小问1详解】
操作I是过滤，用装置B，操作II是蒸馏，用A装置，C装置是灼烧，该实验用不到，答案选C；
【小问2详解】
A．青蒿素不溶于水，故A错误；
B．青蒿素可以溶于乙醇，加95%的乙醇，浓缩、结晶、过滤可以除去不溶的杂质，得到精品，故B正确；
C．用乙醚进行萃取分液得到的还是混合液，故C错误；
故答案为：B。
18. 青蒿素的结构确定，经历了分离、提纯→元素分析确定最简式→测定相对分子质量确定分子式→波谱分析确定结构式。某学习小组类比青蒿素的研究方法测定某种烃的含氧衍生物A的组成和结构，元素分析确定C、H、O的质量分数分别为40.00%、6.67%、53.33%，A的波谱分析结果如下图所示。
A的最简式为_______，结构简式为_______。
【答案】 ①. CH2O ②.
【解析】
【详解】根据质谱图中质荷比值最大值为相对分子质量，相对分子质量为90，C、H、O的质量分数分别为40.00%、6.67%、53.33%，C、H、O的个数比为：=1:2:1，最简式为CH2O；
分子量为90，则设分子式为CnH2nO，30n=90，n=3，分子式为C3H6O3，由红外光谱可知，结构中存在-OH，存在-COOH，由核磁共振氢谱可知，有四种等效H原子，个数比为1:1:1:3，则结构简式为：。
19. 以乙烯为原料合成风信子等香精的定香剂D的合成路线如下图：
已知：RCHO+R′CH2CHO(R、R′表示烃基或氢)
（1）甲醛是A的同系物，在含甲醛的福尔马林中加入一定量的新制氢氧化铜，加热煮沸，得到砖红色沉淀，写出该过程的化学方程式_______。
（2）B的结构简式是_______，如何检验B中的两种官能团，简述实验步骤、现象及对应结论_______。
（3）C存在顺反异构，写出C反式结构产物的结构简式_______，C中最多有_______个原子共平面。
【答案】（1）HCHO+4Cu(OH)2+2NaOHNa2CO3+2Cu2O↓+6H2O
（2） ①. ②. 取少量B的溶液于试管中，加入足量的新制的Cu(OH)2悬浊液，加热充分反应，有红色沉淀，证明有-CHO，过滤，将滤液酸化，再加入溴水或溴的四氯化碳溶液，溴水或溴的四氯化碳溶液褪色，证明有碳碳双键存在
（3） ①. ②. 18
【解析】
【分析】根据A的分子式和A转化为B的反应条件，结合题给信息可以确定A为乙醛，B为；由C为反式结构，由B还原得到，可以确定C中仍具有碳碳双键，被还原的基团应是-CHO，由此即可确定C的结构式；根据D的分子式C11H12O2，可以确定其不饱和度为6，结合生成D的反应条件，可确定D为。
【小问1详解】
根据0.01ml甲醛与新制的Cu(OH)2悬浊液加热反应得到2.88gCu2O沉淀，沉淀的物质的量为，1ml甲醛得到2mlCu2O沉淀，在碱性条件下，甲醛与新制的Cu(OH)2悬浊液加热反应最终生成Na2CO3，方程式为：HCHO+4Cu(OH)2+2NaOHNa2CO3+2Cu2O↓+6H2O；
【小问2详解】
B是由乙醛和苯甲醛发生已知的羟醛缩合反应，可以判断B的结构简式为：；
B中的官能团是碳碳双键和醛基，都能使溴水褪色，故先检验醛基，用足量的新制的Cu(OH)2悬浊液与B反应，醛基转化为羧基，再加入HCl酸化，除去多余的碱，再用溴水检验碳碳双键，故答案是：取少量B的溶液于试管中，加入足量的新制的Cu(OH)2悬浊液，加热充分反应，有红色沉淀，证明有-CHO，过滤，将滤液酸化，再加入溴水或溴的四氯化碳溶液，溴水或溴的四氯化碳溶液褪色，证明有碳碳双键存在；
【小问3详解】
根据分析，C的反式结构的结构简式为：，根据C的结构式可知，苯环上原子共面。碳碳双键上原子共面，单键可以旋转，结构中除①和②两个原子外，其它原子均可以共面，C中最多共面的原子个数为18个。
五、共轭二烯烃
20. 共轭二烯烃是一类特殊的烯烃，是常见的有机合成原料。以下是以共轭二烯A为原料制备化合物Ⅰ的合成路线（部分反应的条件省略）。
（1）用系统命名法为A命名__________。
（2）反应①的反应类型为________。
A. 氧化反应B. 聚合反应C. 取代反应D. 加成反应
（3）请写出化合物H的含氧官能团的名称________。
（4）下列化合物F可能的结构简式中，最合理的是________。
A. B. C.
（5）下列说法正确的是________。（不定项）
A. 化合物A与B都存在顺反异构体
B. 化合物C与G含有的不对称碳原子的个数相同
C. 化合物E与G都可以形成分子内氢键
D. 化合物E与H互为同分异构体
（6）请写出反应②不使用Cu为催化剂、氧化的原因____________。
（7）根据题意，化合物H可以由A与J经过一步反应制得，请写出J的结构简式________。
（8）请写出一种满足下列条件的化合物E的同分异构体________。
①能与溶液发生显色反应，但不与浓溴水反应生成沉淀。
②分子中有4种化学环境不同的氢原子。
（9）由化合物A也可以合成化合物B：
请写出化合物K制得B的反应方程式_________。设计由A合成K的合成路线__________（必要的有机及无机试剂任选）。（合成路线可表示为：AB目标产物）
【答案】（1）2,3-二甲基-1,3-丁二烯 （2）D
（3）酯基 （4）A （5）BD
（6）氧气可能会氧化D分子中存在碳碳双键
（7） （8） （9） ①. +2CH3OH+2H2O ②. BrCH2(CH3)C=C(CH3)CH2BrHOCH2(CH3)C=C(CH3)CH2OH HOC(CH3)C=C(CH3)CHO HOOC(CH3)C=C(CH3)COOH。
【解析】
【分析】由流程，AB发生加成反应生成C，C通过2步反应转化为D，D氧化为E，结合D化学式，D为，E生成F，然后酸化为G，则F为，G发生酯化反应生成H，H转化为I；
【小问1详解】
A采用系统命名法命名为2,3-二甲基-1,3-丁二烯；
【小问2详解】
AB发生加成反应生成C，故选D；
【小问3详解】
由H结构，H的含氧官能团的名称酯基；
【小问4详解】
由分析，F为，故选A；
【小问5详解】
A．在双键两侧的两个不饱和碳上，分别连有两个不同的原子或基团时，会产生顺反异构；则A不存在顺反异构体，A错误；
B．不对称碳原子也称手性碳原子，是指连有四个不同基团的碳原子；，C与G含有的不对称碳原子的个数相同，均为2个，B正确；
C．化合物E不形成分子内氢键；G含有羧基和羟基，可以形成分子内氢键，C错误；
D．化合物E与H分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D正确；
故选BD。
【小问6详解】
D分子中存在碳碳双键，容易被氧气氧化，故反应②不使用Cu为催化剂、氧化；
【小问7详解】
化合物H可以由A与J经过一步反应制得，该反应类似于A和B生成C的反应，则J为；
【小问8详解】
不饱和度为4、含有2个氧、12个碳，满足下列条件化合物E的同分异构体：①能与溶液发生显色反应，但不与浓溴水反应生成沉淀，则含酚羟基，且酚羟基邻对位没有氢原子；②分子中有4种化学环境不同的氢原子，则结构对称；符合条件的结构简式为：；
【小问9详解】
K和甲醇发生酯化反应生成B，反应为+2CH3OH+2H2O；由A合成K，A可以首先和溴单质加成生成BrCH2(CH3)C=C(CH3)CH2Br，然后发生取代反应将溴原子转化为羟基得到HOCH2(CH3)C=C(CH3)CH2OH，羟基氧化为醛基，醛基氧化为羧基得到K，流程为：BrCH2(CH3)C=C(CH3)CH2BrHOCH2(CH3)C=C(CH3)CH2OH HOC(CH3)C=C(CH3)CHO HOOC(CH3)C=C(CH3)COOH。化学键
键能()
467
498
六种一溴二甲苯的熔点/°C
234
206
213.8
204
214.5
205
对应二甲苯的熔点/°C
-13
-54
-27
-54
-27
-54