高中化学第五章进入合成有机高分子化合物的时代功能高分子材料教案新人教版选修

第三节功能高分子材料

教学目标

【知识与技能】

1、举出日常生活中接触到的新型高分子材料。

2、认识到功能材料对人类社会生产的重要性。

【过程与方法】

利用上网查询，从历史的角度体会化学材料的发展是化学科学发展的一个缩影，对化学科学发展的进程有所认识，培养用科学的方法发现问题，认识问题的意识。

【情感、态度与价值观】

扩大知识面，激发对高分子材料学习的兴趣和投身科学事业的决心。

教学重点

功能高分子结构与性能之间的关系

教学难点

功能高分子材料和复合材料的结构对性能的影响

课时安排

1课时

教学过程

一、复习上节课学习的内容：——三大合成材料

三大合成材料是指塑料、合成纤维和合成橡胶。

二、新知识点讲解：

【引入】师：材料的重要性：

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类文明的重要里程碑。当今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础。除了传统的三大合成材料以外，又出现了高分子膜，具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料，生物高分子材料，医用高分子材料，隐身材料和液晶高分子材料等许多新型有机高分子材料。这些新型有机高分子材料在我们的日常生活、工农业生产和尖端科学技术领域中起着越来越重要的作用。

【板书】第三节功能高分子材料

一、功能高分子材料：

1．功能高分子材料的涵义：

功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。2．几种功能高分子材料：

（1）高吸水性材料——亲水性高聚物（分子链带有许多亲水原子团）

师：有了高吸水性树脂就可以在干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。又如，婴儿用的“尿不湿”可吸入其自身重量约几百倍的尿液而不滴不漏，可以保证婴儿夜晚安睡和白天的活动。

（2）高分子分离膜：

①组成：高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜。

②特点：能够让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。

③应用：物质分离

（3）医用高分子材料：

①性能：优异的生物相溶性；很高的机械性能。

②应用：制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。

1

（为拓展学生的知识面，下面再介绍另外一类新型高分子材料）

【板书】二、复合材料：

1．复合材料的涵义：

复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。

2．优异的性能

强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀，在综合性能上超过了单一材料。

3．应用

宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。

【过渡】通过以上所举的例子，我们认识到功能材料对我们日常生活和人类社会生产的重要性，那么，有机高分子材料的发展趋势是怎么样的呢？

三、有机高分子材料的发展趋势

对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大。

与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强，并且取得了一定的进展。【小结】1．功能高分子材料与复合材料的概念、性能及应用

材料名称功能高分子材料复合材料

概念既具有传统高分子材料的机械性

能，又具有某些特殊功能的高分

子材料

两种或两种以上材料组成的新型

材料，分基体和增强剂

性能不同的功能高分子材料，具有不

同的特征性质

一般具有强度高、质量轻、耐高

温、耐腐蚀等优异性能

应用用于制作高分子分离膜、人体器

官等

用于汽车工业、机械工业、体育

用品、航空航天、人类健康等

2．膜分离的工业应用

金属工艺金属回收，污染控制

纺织、制革余热回收，药剂回收，污染控制

造纸代替蒸馏，纤维回收，污染控制

食品、生化净化，浓缩，消毒，副产品回收

化学工业有机物除去或回收，药剂回收再利用

医药保健人造器官，血液分离，消毒，水净化

水处理海水、苦咸水的淡化，废水处理

国防淡水供应，医院污水净化

3．医用高分子及用途

人造心脏硅橡胶、聚氨酯橡胶

人造血管聚对苯二甲酸乙二酯

人造气管聚乙烯、有机硅橡胶

人造肾醋酸纤维、聚酯纤维

人造鼻聚乙烯有机硅橡胶

人造骨、关节聚甲基丙烯酸甲酯

人造肌肉硅橡胶和绦纶织物

人造皮肤硅橡胶、聚多肽

人造角膜、肝脏，人工红血球、人工血浆、食道、尿道、腹膜

2

2021届新高考化学模拟试卷

一、单选题（本题包括15个小题，每小题4分，共60分．每小题只有一个选项符合题意）1．某溶液中含有较大量的Cl－、CO32-、OH－三种离子，如果只取一次该溶液分别将三种离子检验出来，下列添加试剂顺序正确的是（）

A．先加Mg（NO3）2，再加Ba（NO3）2，最后加AgNO3

B．先加Ba（NO3）2，再加AgNO3，最后加Mg（NO3）2

C．先加AgNO3，再加Ba（NO3）2，最后加Mg（NO3）2

D．先加Ba（NO3）2，再加Mg（NO3）2最后加AgNO3

2．利用小粒径零价铁（ZVI）的电化学腐蚀处理三氯乙烯，进行水体修复的过程如图所示，H+、O2、NO3－等共存物会影响修复效果。下列说法错误的是

A．反应①②③④均为还原反应

B．1mol三氯乙烯完全脱Cl时，电子转移为3mol

C．④的电极反应式为NO3－+10H++8e－=NH4++3H2O

D．修复过程中可能产生Fe(OH)3

3．常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的( )

X Y Z

①FeCl3溶液Cu 浓硫酸

②KOH溶液SiO2浓盐酸

③SO2Ca(OH)2NaHCO3

④NaOH溶液Al(OH)3稀硫酸

3

A．①③B．①②C．②③D．③④

4．有机物G 的结构简式为，下列关于有机物G的说法错误的

是

A．分子式为C10H12O5

B．1 mol G与足量的金属钠反应，生成H2的体积为33.6 L

C．在一定条件下，1 mol G与足量的H2反应，最多消耗3 mol H2

D．可发生取代反应、加成反应和氧化反应

5．已知CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(g) ΔH== - Q1 ；

2H2(g)+O2(g) →2H2O(g) ΔH== - Q2；

H2O(g) →H2O(l) ΔH== - Q3

常温下，取体积比为4：1的甲烷和H2的混合气体112L（标准状况下），经完全燃烧后恢复到常温，则放出的热量为

A．4Q1+0.5Q2B．4Q1+Q2+10Q3C．4Q1+2Q2D．4Q1+0.5Q2+9Q3 6．下列说法正确的是()

A．用NH3·H2O溶液做导电性实验，灯泡很暗，说明NH3·H2O是弱电解质

B．等体积的pH都为2的酸HA和HB分别与足量的铁粉反应，HA放出的H2多，说明HA 酸性强

C．c＝0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液和c＝0.1 mol·L－1的HCl溶液中，前者的pH大D．常温下，pH＝5的CH3COOH溶液和pH＝4的HCl溶液中，c(CH3COO－)/c(Cl－)＝1/10 7．室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是

A．使甲基橙呈红色的溶液：Fe2＋、Mg2＋、SO42-、Cl?

B．使KSCN呈红色的溶液：Al3＋、NH4+、S2?、I?

C．使酚酞呈红色的溶液：Mg2＋、Cu2＋、NO3-、SO42-

D．由水电离出的c(H＋)＝10－12mol·L－1的溶液：Na＋、K＋、NO3-、HCO3-

8．乙醇、正戊烷、苯是常见有机物，下列说法正确的是（）。

A．苯和溴水共热生成溴苯

B．2，2-二甲基丙烷是正戊烷的同系物

C．乙醇、正戊烷、苯均可通过石油的分馏得到

4

D．乙醇、正戊烷、苯均能发生取代反应和氧化反应

9．一定温度下，10mL 0.40 mol·L-1H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积（已折算为标准状况）如下表。

t/min 0 2 3 6 8 10

V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9

下列叙述不正确

．．．的是（）（溶液体积变化忽略不计）

A．反应至6min时，H2O2分解了50％

B．反应至6min时，c(H2O2)=0.20 mol·L-1

C．0~6min的平均反应速率：v(H2O

2

)≈3.3×10-2mol/(L·min)

D．4~6min的平均反应速率：v(H2O2)>3.3×10-2mol/(L·min)

10．下列指定反应的离子方程式正确的是

A．Ca(CH3COO)2溶液与硫酸反应：Ca2＋+SO42-=CaSO4↓

B．Cl2与热的NaOH溶液反应：Cl2＋6OH-Cl-+ClO3-+3H2O

C．电解K2MnO4碱性溶液制KMnO4：2MnO42-＋2H＋2MnO4-+H2↑

D．NaHCO3与过量Ba(OH)2溶液反应：HCO3-+Ba2＋+OH-=BaCO3↓+H2O

11．N A表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（）

A．0.1molCl2和足量的水反应，转移电子数为0.1N A

B．SO2和CO2的混合气体1.8g中所含中子数为0.9N A

C．标准状况下，22.4L丙烷含有的共价键总数为11N A

D．pH=11的Ba(OH)2溶液中水电离出的氢离子数目为1×10-11N A

12．司替戊醇(d)用于治疗两岁及以上Dravet综合征相关癫痫发作患者，其合成路线如图所示。下列有关判断正确的是（）

A．b的一氯代物有4种

B．c的分子式为C14H14O3

C．1mold最多能与4molH2发生加成反应

5

D．d中所有碳原子可能处于同一平面

13．在pH=1的含有Mg2+、Fe2+、Al3+三种阳离子的溶液中，可能存在的阴离子是（）

①Cl- ②NO3—③SO42—④S2-

A．①②B．②③C．③④D．①③

14．下列关于自然界中氮循环示意图（如图）的说法错误的是（）

A．氮元素只被氧化

B．豆科植物根瘤菌固氮属于自然固氮

C．其它元素也参与了氮循环

D．含氮无机物和含氮有机物可相互转化

15．2019年诺贝尔化学奖授予在锂电池发展上做出贡献的三位科学家。某可连续工作的液流锂离子储能电池放电时工作原理如图所示，下列说法正确的是

A．放电时，储罐中发生反应：S2O82-＋2Fe2+=2Fe3+＋2SO42-

B．放电时，Li电极发生了还原反应

C．放电时，Ti电极发生的电极方程式为：Fe2+－e?=Fe3+

D．Li+选择性透过膜可以通过Li+和H2O

二、实验题（本题包括1个小题，共10分）

16．某学生设计下列实验（图中用于加热的仪器没有画出）制取Mg3N2，观察到装置A的黑色的固体变成红色，装置D的镁条变成白色，回答下列问题：

6

(1)装置A中生成的物质是纯净物，则可能是_________，证明的方法是_____________。

(2)设计C装置的作用是________________，缺陷是___________________。

三、推断题（本题包括1个小题，共10分）

17．磷酸氯喹是一种抗疟疾药物，研究发现，该药在细胞水平上能有效抑制新型冠状病毒的感染。其合成路线如下：

已知：

回答下列问题：

（1）A是一种芳香经， B 中官能团的名称为__________________。

（2）反应A→B 中须加入的试剂a 为___________________。

（3）B 反应生成C 的反应化学反应方程式是______________________。

（4）C→D 反应类型是_________，D的结构简式为_______________。

（5）F→G反应类型为________________。

（6）I是E的同分异构体，与E 具有相同的环状结构，写出任意一种符合下列条件的I 的结构简式是__________________________。

①I是三取代的环状有机物，氯原子和羟基的取代位置与E相同；

②核磁共振氢谱显示I 除了环状结构上的氢外，还有4组峰，峰面积比3:1:1:1；

③I加入NaHCO3溶液产生气体。

四、综合题（本题包括2个小题，共20分）

18．某废渣中含有Al 2O3和Cr2O3(三氧化二铬)，再次回收利用工艺流程如下。

7

8

回答下列问题:

（1）滤液1中阴离子为CrO 42-和AlO 2-，X 的电子式是_______。写出滤液1与过量气体X 反应生成Al(OH) 3的离子方程式:_____________________。

（2）“熔烧”中反应之一是4Na 2CO 3+ 2Cr 2O 3+ 3O 2 =4Na 2CrO 4+ 4X ，该反应中被氧化的物质是______(填化学式)；若该反应转移6mol 电子，则生成_____mol Na 2CrO 4。

（3）“还原””中加入适量稀硫酸，调节pH=5，氧化产物为SO 42-。写出离子方程式____________。

（4）已知该废料中含铬元素质量分数为a%，wt 这样废料经上述流程提取mkgCr 2O 3。则该废料中铬元素回收率为_______(用代数式表示)。(已知回收率等于实际回收质量与理论质量之比)

19．（6分）铬、硼的合金及其化合物用途非常广泛。回答下列问题：

(1)基态Cr 原子核外电子的排布式是[Ar ] ___；基态硼原子中占据最高能级的电子云轮廓图为____形。

(2)铬的配合物有氯化三乙二胺合铬[]{}33Cr(en)Cl 和三草酸合铬酸铵

{(NH 4)3[Cr (C 2O 4)3]}等。

①配体en 表示NH 2CH 2CH 2NH 2，其中碳原子的杂化方式是____。

②NH 4+空间构型为____，与其键合方式相同且空间构型也相同的含硼阴离子是_____ 。 ③C 、N 、O 三种元素第一电离能由小到大的顺序为 ___；()3243Cr C O -含有三个五元环，

画出其结构：_______________。

(3)硼酸[H 3BO 3或B (OH )3]为白色片状晶体，熔点为171℃。下列说法正确的是___填字母)。 A .硼酸分子中，∠OBO 的键角为120° B .硼酸分子中存在σ键和π键

C .硼酸晶体中，片层内存在氢键

D .硼酸晶体中，片层间存在共价键

(4)2019年11月《EurekAlert 》报道了铬基氮化物超导体，其晶胞结构如图所示：

由三种元素Pr(镨)、Cr、N构成的该化合物的化学式为___。

(5)CrB2的晶胞结构如图所示，六棱柱底边边长为acm，高为c cm，阿伏加德罗常数的值为N A，CrB2的密度为___g?cm-3(列出计算式)。

参考答案

一、单选题（本题包括15个小题，每小题4分，共60分．每小题只有一个选项符合题意）1．D

【解析】

【分析】

【详解】

所加每一种试剂只能和一种离子形成难溶物，Mg(NO3)2能与CO32-、OH－两种离子反应；AgNO3能与Cl－、CO32-、OH－三种离子形成难溶物；Ba(NO3)2只与CO32-反应，所以先加Ba(NO3)2除去CO32-，再加Mg(NO3)2除去OH－，最后加AgNO3只能与Cl－反应。

答案选D。

2．B

【解析】

【分析】

9

【详解】

A. 由修复过程示意图中反应前后元素化合价变化可知，反应①②③④均为得电子的反应，所以均为还原反应，A项正确；

B. 三氯乙烯C2HCl3中C原子化合价为+1价，乙烯中C原子化合价为-2价，1 mol C2HCl3转化为1 molC2H4时，得到6 mol电子，B项错误；

C. 由示意图及N元素的化合价变化可写出如下转化NO3- + 8e-→ NH4+，由于生成物中有NH4+所以只能用H+和H2O来配平该反应，而不能用H2O和OH-来配平，所以④的电极反应式为NO3－+10H++8e－=NH4++3H2O，C项正确；

D. ZVI 失去电子有Fe2+产生，Fe2+在氧气和OH-的作用下，可能产生Fe(OH)3，D项正确；答案选B。

3．D

【解析】

【分析】

①Cu与FeCl3溶液发生氧化还原反应，常温下不与浓硫酸发生反应；②SiO2属于酸性氧化物，能与强碱反应，但不与浓盐酸反应；③Ca(OH)2是强碱与SO2反应，与NaHCO3也反应；

④Al(OH)3属于两性氢氧化物，与强酸强碱溶液都反应；

【详解】

①Cu与FeCl3溶液发生氧化还原反应：Cu+ 2FeCl3=CuCl2+ 2FeCl2，常温下不和浓硫酸反应，故①错误；②SiO2属于酸性氧化物，能与强碱发生反应，所以与氢氧化钾发生反应

SiO2+2KOH=K2SiO3+H2O，但不能和盐酸反应；③Ca(OH)2是强碱与SO2酸性氧化物发生反应Ca(OH)2+ SO2=CaSO3+H2O，与NaHCO3也发生反应；④Al(OH)3属于两性氢氧化物，能和强酸强碱溶液都反应，和强碱NaOH反应Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O、和硫酸反应3H2SO4+2Al(OH)3==Al2(SO4)3+6H2O ；故③④正确，故答案为D。

【点睛】

本题考查物质的相关性质，熟记相关物质的反应及反应条件很重要。

4．B

【解析】

【分析】

【详解】

A．根据有机物G的结构简式可得，其分子式为C10H12O5，A选项正确；

10

B．有机物G中有2个羟基和1个羧基，均可与金属钠反应，1 mol G与足量的金属钠反应，生成H2在标准状况下的体积为33.6 L，题中未注明标准状况，B选项错误；

C．在一定条件下，1 mol G中的苯环最多可与3molH2发生加成反应，C选项正确；

D．有机物G中苯环可发生取代反应、加成反应，羟基可发生氧化反应，D选项正确；

答案选B。

5．D

【解析】

【详解】

①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=- Q1 ；2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH= - Q2；H2O(g)

→H2O(l) ΔH= - Q3 ；根据盖斯定律①+2?③

得 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-Q1-2Q3；根据盖斯定律②+2?③得

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=Q2-2Q3，标准状况下，112L体积比为4: 1的甲烷和H2的混合气

体的物质的量为=

1?12?L

22.4L/mol

= 5mol ，故甲烷的物质的量为5mol

4

5

?=4mol，完全燃烧生

成液体水放出的热量为（Q1+2Q3)

4

1

mol

mol

?=4 (Q1+2Q3)，氢气的物质的量为5mol-4mol=1mol，

完全燃烧生成液体水放出的热量为(Q2+2Q3)

1

2

mol

mol

?=0.5 (Q2+2Q3) ，故甲烷、氢气完全燃烧，

放出的热量为:4 (Q1+2Q3) +0.5 (Q2+2Q3)=4Q1+0.5Q2+9Q3，故选D。

答案： D。

【点睛】

先根据混合气体的物质的量结合体积分数计算甲烷、氢气各自物质的量，再根据盖斯定律，利用已知的三个热化学反应方程式进行计算甲烷、氢气完全燃烧生成液体水和二氧化碳的反应热。

6．C

【解析】

【详解】

A、没指出浓度，所以无法判断，选项A错误；

B、HA放出的H2多，说明没有HA电离的多，酸性弱，选项B错误；

C、c＝0.1 mol·L－1的CH3COOH溶液和c＝0.1 mol·L－1的HCl溶液中，CH3COOH是弱电解质，部分电离，酸性弱，pH大，选项C正确；

D、pH＝5的CH3COOH溶液和pH＝4的HCl溶液中，用电荷守恒得到c(CH3COO－)＝c(H＋)

11

－c(OH－)＝(10－5－10－9) mol·L－1，c(Cl－)＝c(H＋)－c(OH－)＝(10－4－10－10) mol·L－1，

c(CH3COO－)/c(Cl－)＜

1

10

，选项D错误；

答案选C。

7．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．能使甲基橙呈红色的溶液显酸性，该组离子之间不反应，能大量共存，选项A符合题意；

B. 使KSCN呈红色的溶液中有大量的Fe3＋，Fe3＋、Al3＋均可与S2?发生双水解产生氢氧化物和硫化氢而不能大量共存，选项B不符合题意；

C. 使酚酞呈红色的溶液呈碱性，Mg2＋、Cu2＋与氢氧根离子反应生成沉淀而不能大量存在，选项C不符合题意；

D. 由水电离出的c(H＋)＝10－12mol·L－1的溶液，水的电离受到抑制，溶液可能呈酸性也可能呈碱性，HCO3-均不能大量存在，选项D不符合题意；

答案选A。

8．D

【解析】

A、苯和液溴铁作催化剂，不需要加热，生成溴苯，故A错误；

B、2，2－二甲基丙烷分子式为C5H12，与正戊烷为同分异构体，故B错误；

C、石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，乙醇是含氧衍生物，故C错误；

D、乙醇、正戊烷、苯都能发生取代反应，都能燃烧，属于氧化反应，故D正确。

9．D

【解析】

【详解】

A．0～6min时间内，生成氧气为

0.0224L

22.4L/mol

=0.001mol，由2H2O22H2O+O2，可知

△c(H2O2)=0.001mol2

0.01L

=0.2mol/L，则H2O2分解率为

0.2mol/L

0.4mol/L

×100%=50%，故A正确；

B．由A计算可知，反应至6 min时c(H2O2)=0.4mol/L-0.2mol/L=0.2mol/L，故B正确；

12

C．0～6min 时间内，生成氧气为

0.0224L

22.4L /mol

=0.001mol，由2H2O22H2O+O 2，可知

△c(H2O2)=0.001mol2

0.01L

=0.2mol/L，所以v(H2O2)=

0.2mol/L

6min

≈0.033mol/(L?m in)，故C正

确；

D．由题中数据可知，0～3 min生成氧气的体积大于3～6min生成氧气的体积，因此，4～6 min的平均反应速率小于0～6min时间内反应速率，故D错误；

答案选D。

10．D

【解析】

【详解】

A.(CH3COO)2Ca溶液与硫酸反应的离子反应为

2CH3COO-+2H++Ca2++SO42-=CaSO4↓+2CH3COOH，A错误；

B.Cl2与热的NaOH溶液发生氧化还原反应生成NaClO3，正确的离子方程式为：

3Cl2+6OH-=5Cl-+ClO3-+3H2O，B错误；

C.电解K2MnO4制KMnO4，阳极上MnO42-放电生成MnO4-，阴极上水放电生成OH-，总反应方程式为：2K2MnO4+2H2O2KMnO4+2KOH+H2↑，离子方程式为

2MnO42-+2H2O2MnO4-+2OH-+H2↑，C错误；

D.Ba(OH)2溶液中加入少量NaHCO3溶液，设量少的碳酸氢钠为1mol，根据其需要可知所需的Ba2+的物质的量为1mol，OH-的物质的量为1mol，则该反应的离子方程式为：

HCO3-+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2O，D正确；

故合理选项是D。

11．B

【解析】

【详解】

A、氯气和水的反应为可逆反应，不能进行彻底，故转移的电子数小于0.1N A个，故A错误；

B、SO2和CO2的摩尔质量分别为64g/mol和44g/mol，两者中分别含32个和22个中子，即两者均为2g时含1mol中子，故1.8g混合物中含0.9N A个中子，故B正确；

C、标况下22.4L丙烷的物质的量为1mol，而丙烷中含10条共价键，故1mol丙烷中含共价键总数为10N A，故C错误；

13

D、溶液体积不明确，故溶液中水电离出的氢离子的个数无法计算，故D错误；

故答案为B。

【点睛】

阿伏伽德罗常数的常见问题和注意事项：①物质的状态是否为气体；②对于气体注意条件是否为标况；③注意同位素原子的差异；④注意可逆反应或易水解盐中离子数目的判断；⑤注意物质的结构：如Na2O2是由Na+和O22-构成，而不是由Na+和O2-构成；SiO2、SiC都是原子晶体，其结构中只有原子没有分子，SiO2是正四面体结构，1molSiO2中含有的共价键为4N A，1molP4含有的共价键为6N A等。

12．C

【解析】

【分析】

【详解】

A．b的氢原子有2种，所以一氯代物有2种，故A错误；

B．根据结构简式确定c的分子式为C14H16O3，故B错误；

C．苯环、碳碳双键都能和氢气发生加成反应，苯环和氢气以1：3反应、碳碳双键和氢气以1：1反应，所以1mold最多能与4molH2发生加成反应，故C正确；

D．d中连接3个甲基的碳原子具有甲烷结构特点，所以该分子中所有碳原子不能共平面，故D错误；

故答案选C。

【点睛】

明确官能团及其性质关系、一氯代物判断方法、原子共平面判断方法是解本题关键，D为解答易错点。

13．D

【解析】

【分析】

【详解】

pH=1的溶液为酸性溶液，因酸性溶液中含有Mg2+、Fe2+、Al3+，则H+、NO3-与Fe2+发生氧化还原反应不能共存，不可能存在NO3—，H+与S2-结合生成弱电解质氢硫酸、Al3+与S2-在溶液中发生双水解反应水解，不能共存S2-，则②④一定不存在，可能存在①③，故选D。14．A

14

【解析】

【分析】

【详解】

A.人工固氮中氮气转化为氨气，是N2转化为NH3的过程，N化合价由0→-3价，化合价降低，被还原，A错误；

B.豆科植物根瘤菌固氮属于自然固氮，B正确；

C.生物体合成蛋白质的过程也有碳、氢、氧元素的参与，C正确；

D.根据自然界中氮循环图知，通过生物体可以将铵盐和蛋白质相互转化，实现了含氮的无机物和有机物的转化，D正确；

答案选A。

【点晴】

自然界中氮的存在形态多种多样，除N2、NH3、NO x、铵盐、硝酸盐等无机物外，还可以蛋白质等有机物形态存在，氮的循环中氮元素可被氧化也可能发生还原反应，判断的依据主要是看变化过程中氮元素的化合价的变化情况，要明确化合价升高被氧化，化合价降低被还原。15．A

【解析】

【详解】

A.储能电池中锂为负极，失去电子生成锂离子，钛电极为正极，溶液中的铁离子得到电子生成亚铁离子，储罐中亚铁离子与S2O82-反应，反应的离子方程式为：S2O82-＋2Fe2+=2Fe3+＋2SO42-，故正确；

B.放电时锂失去电子发生氧化反应，故错误；

C. 放电时，Ti电极发生的电极方程式为：Fe3++e?=Fe2+，故错误；

D. Li+选择性透过膜可以通过Li+不能通过水，故错误。

故选A。

【点睛】

掌握原电池的工作原理，注意锂离子选择性的透过膜只能通过锂离子，S2O82-为还原性离子，能被铁离子氧化。

二、实验题（本题包括1个小题，共10分）

16．Cu或Cu2O 向得到的红色物质中直接加入稀硫酸，若溶液变蓝色，说明含有Cu2O，否则没有除去NH3防止金属镁与NH3反应生成副产物C中稀硫酸中的水分进入D

15

中，Mg、Mg3N2遇水发生反应【解析】

【分析】

（1）A装置通过反应3CuO＋2NH3Δ

3Cu＋3H2O＋N2来制备N2，NH3作还原剂，CuO被

还原，生成Cu，但也可能生成Cu2O，二者均为红色，题目中生成了纯净物，所以是Cu或Cu2O；Cu不与稀硫酸反应，Cu2O能与稀硫酸反应Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O，使溶液呈蓝色，所以可用稀硫酸检验，但不能用硝酸，硝酸与Cu也能反应生成蓝色溶液；

（2）N2中可能含有未反应的NH3，NH3与金属镁发生反应生成杂质Mg(NH2)2，所以C中的稀硫酸是为了吸收NH3，B装置为安全瓶，防止C中液体倒吸入A中，D装置是Mg3N2的制备装置，由于Mg性质比较活泼，很容易与水、氧气、CO2反应，所以该装置存在明显缺陷。

【详解】

（1）A装置通过反应3CuO＋2NH3Δ

3Cu＋3H2O＋N2来制备N2，NH3作还原剂，CuO被

还原，生成Cu，但也可能生成Cu2O，题目中生成了纯净物，所以是Cu或Cu2O，检验的方法是向得到的红色物质中直接加入稀硫酸，若溶液变蓝色，说明含有Cu2O，否则没有，不能加硝酸，硝酸与Cu也能反应生成蓝色溶液；

故答案为：Cu或Cu2O；向得到的红色物质中直接加入稀硫酸，若溶液变蓝色，说明含有Cu2O，否则没有；

（2）N2中可能含有未反应的NH3，NH3与金属镁发生反应生成杂质Mg(NH2)2，所以C中的稀硫酸是为了吸收NH3，B装置为安全瓶，防止C中液体倒吸入A中，D装置是Mg3N2的制备装置，由于Mg性质比较活泼，很容易与水、氧气、CO2反应，所以该装置存在明显缺陷；

故答案为：除去NH3，防止金属镁与NH3反应生成副产物；C中稀硫酸中的水分进入D中，Mg、Mg3N2遇水发生反应。

【点睛】

Cu不与稀硫酸反应，Cu2O能与稀硫酸反应Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O，使溶液呈蓝色；与硝酸反应，二者现象相同，溶液均呈蓝色。

三、推断题（本题包括1个小题，共10分）

16

17．硝基浓硫酸、浓硝酸+Cl 2+HCl 还原反应取代反应

【解析】

【分析】

产物中含有苯环，则A是苯，B为硝基苯，B到C是一个取代反应，考虑到E中氮原子和氯原子处于间位，因此C是间硝基氯苯，D则是硝基被还原后变成了间氨基氯苯，E到F

即题目信息中给出的反应，从F到G，分子式中少1个O和1个H，而多出了一个Cl，因此为一个取代反应，用氯原子取代了羟基，最后再进一步取代反应得到H，据此来分析本题即可。

【详解】

（1）根据分析，B是硝基苯，其官能团为硝基；

（2）硝化反应需要用到浓硫酸和浓硝酸组成的混酸；

（3）B到C即取代反应，方程式为+Cl 2+HCl；（4）C到D是硝基被还原为氨基的过程，因此是一个还原反应，D 为邻氨基氯苯，即

；

（5）根据分析，F到G是一个取代反应；

（6）加入碳酸氢钠溶液能产生气体，因此分子中一定含有羧基，结合其它要求，写出符合

17

条件的同分异构体，为

。

四、综合题（本题包括2个小题，共20分）

18．AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-Cr2O328CrO42-+3S2O32-+34H+=6SO42-

+8Cr3++17H2O

13m

100% 190aω

?

【解析】

Al 2O3与Na2CO3反应生成NaAlO2和X气体CO2，Cr2O3与Na2CO3反应生成Na2CrO4和X 气体CO2，发生的反应为：4Na2CO3+ 2Cr2O3+ 3O2 =4Na2CrO4+ 4CO2，过滤得滤液1中阴离子为CrO42-和AlO2-，通入CO2，得到Al(OH) 3，离子方程

式:AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。滤液2中CrO42-，“还原””中加入适量稀硫酸，调节pH=5，发生反应：8CrO42-+3S2O32-+34H+=6SO42-+8Cr3++17H2O，加氨水反应后得到Cr(OH)3，加热分解得Cr2O3。

（1）滤液1中阴离子为CrO42-和AlO2-，X是CO2电子式是。滤液1主要成分为NaAlO2，与过量气体X反应生成Al(OH) 3的离子方程式AlO2－

+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。（2）“熔烧”中反应之一是4Na2CO3+ 2Cr2O3+ 3O2

=4Na2CrO4+ 4X，铬元素由+3价升高为+6价，该反应中被氧化的物质是Cr2O3；由方程式每生成4molNa2CrO4，转移12mol电子，若该反应转移6mol电子，则生成2mol Na2CrO4。（3）“还原””中加入适量稀硫酸，调节pH=5，氧化产物为SO42-。离子方程式

8CrO42-+3S2O32-+34H+=6SO42-+8Cr3++17H2O。（4）mkgCr2O3中含铬mkg×，该废料中含铬元素质量分数为a%，wt这样废料中含铬1000wkg×a%，则该废料中铬元素回收

率为×100%=

13m

100% 190aω

?。

19．3d54s1哑铃(纺锤)sp3正四面体BH4-C＜O＜N

18

19 ABC Pr 3Cr 10N 11 A 26a N c 3??(或2A 3c a N ?) 【解析】

【分析】

【详解】

(1)Cr 为24号元素，基态Cr 原子核外电子的排布式1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1，可表示为[Ar ] 3d 54s 1；基态硼原子核外电子的排布式1s 22s 22p 1，占据最高能级为2p ，电子云轮廓图为哑铃(纺锤)型；

(2)①配体en 表示NH 2CH 2CH 2NH 2，其中碳原子都是以单键连接，类似于甲烷中的碳原子键连方式，为sp 3杂化；

②NH 4+的中心原子为N ，价层电子对数=4+12

×(5-1-1×4)=4，为sp 3杂化，空间构型为正四面体型；互为等电子体的微粒，键合方式和空间构型相同，与NH 4+互为等电子体的含硼阴离子为BH 4-

；

③同周期元素从左到右电离能逐渐增大，处于全满、半满、全空状态处于稳定状态，比相邻元素电离能大；N 原子最外层电子为半充满稳定状态，C 、N 、O 三种元素第一电离能由小

到大的顺序为C ＜O ＜N ；()3243Cr C O -含有三个五元环，Cr 3+为配体，与C 2O 42-形成六个键，其结构为：；

(3)A ．硼酸分子中心原子为B ，B 是sp 2杂化，B 和3个O 共面形成平面三角形，则∠OBO 的键角为120°，故A 正确；

B ．硼酸分子中每个硼原子最外层连有三个共价键，硼原子本身含有电子，故分子中硼原子最外层为6电子结构，形成离域π键，O 原子与H 原子以共价单键相连即含有σ键，故B 正确；

C ．硼酸是一种片层状结构白色晶体，层内的H 3BO 3分子通过氢键相连，故C 正确；

D．硼酸晶体熔沸点较低，属于分子晶体，片层间是分子间作用力，故D错误；答案选ABC；

(4)Pr6N9位于晶胞的棱上和体心，个数为12×1

4

+1=4个，Cr8N13位于晶胞的顶点和面心，

个数为8×1

8

+6×

1

2

=4个，Cr6位于晶胞的体心，个数为8个，则一个晶胞中含有24个Pr、

88个N和80个Cr，则分子式为Pr3Cr10N11；

(5)Cr位于晶胞的顶点和上下面的面心，个数为12×1

6

+2×

1

2

=3，B原子位于晶胞的体心，

个数为6个，即一个晶胞中含有3个CrB2，底面积是6

2，高为c，则六棱柱的体积

V=6

2c，根据ρ=

A

NM

N V

A4

【点睛】

六棱柱晶胞中原子的算法：顶点上的算为1

6

，侧棱上的算为

1

3

，上下棱上的算为

1

4

，面上

的算为1

2

。

20

21

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