2025年化學(xué)高中大題試題及答案某研究小組以硫鐵礦（主要成分為FeS?，含少量SiO?）為原料制備聚合硫酸鐵[Fe?(OH)?(SO?)???/?]?（一種高效水處理劑），并對(duì)中間產(chǎn)物進(jìn)行成分分析。以下是實(shí)驗(yàn)流程示意圖：硫鐵礦→粉碎→煅燒（充足空氣）→固體A+氣體B→固體A酸浸（過(guò)量稀硫酸）→溶液C（過(guò)濾除渣）→溶液C中通入Cl?→溶液D→調(diào)節(jié)pH→聚合硫酸鐵已知：①煅燒時(shí)FeS?與O?反應(yīng)生成兩種氧化物；②溶液C中陽(yáng)離子主要為Fe2?、Fe3?（因部分Fe2?被空氣中O?氧化）；③聚合硫酸鐵中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%，n為1~2之間的整數(shù)?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）寫(xiě)出硫鐵礦煅燒的化學(xué)方程式：________________________。（2）固體A的主要成分為_(kāi)_______（填化學(xué)式）；氣體B通入足量BaCl?溶液中無(wú)明顯現(xiàn)象，但若先通入NH?再通入B，可觀察到的現(xiàn)象是________。（3）溶液C中加入Cl?的主要目的是________（用離子方程式表示）；若Cl?過(guò)量，可能生成的雜質(zhì)離子是________（填離子符號(hào)）。（4）調(diào)節(jié)溶液D的pH時(shí)，若pH過(guò)低，聚合硫酸鐵中n值會(huì)________（填“增大”“減小”或“不變”）；若pH過(guò)高，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是________。（5）取10.0g聚合硫酸鐵樣品，加酸溶解后配成250mL溶液，取25.00mL溶液用0.1000mol/LEDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（Fe3?與EDTA按1:1絡(luò)合），消耗EDTA溶液20.00mL。計(jì)算該樣品中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）。（1）4FeS?+11O?高溫2Fe?O?+8SO?解析：硫鐵礦煅燒生成Fe的氧化物（Fe?O?）和S的氧化物（SO?），根據(jù)原子守恒配平。（2）Fe?O?、SiO?；產(chǎn)生白色沉淀解析：硫鐵礦中SiO?不反應(yīng)，故固體A含F(xiàn)e?O?（煅燒產(chǎn)物）和SiO?（雜質(zhì)）。氣體B為SO?，通入NH?后溶液呈堿性，SO?與NH?·H?O反應(yīng)生成(NH?)?SO?，再與BaCl?反應(yīng)生成BaSO?白色沉淀。（3）2Fe2?+Cl?=2Fe3?+2Cl?；ClO?解析：Cl?將Fe2?氧化為Fe3?，確保后續(xù)聚合時(shí)Fe以+3價(jià)為主。若Cl?過(guò)量，在酸性條件下可能與水反應(yīng)生成HClO，解離出ClO?。（4）減??；產(chǎn)生紅褐色沉淀解析：聚合硫酸鐵中OH?來(lái)自Fe3?水解，pH過(guò)低時(shí)H?濃度高，抑制水解，n（OH?數(shù)目）減小；pH過(guò)高時(shí)Fe3?水解徹底，生成Fe(OH)?沉淀。（5）解：25.00mL溶液中n(Fe3?)=n(EDTA)=0.1000mol/L×0.02000L=0.002000mol250mL溶液中n(Fe3?)=0.002000mol×10=0.02000molm(Fe)=0.02000mol×55.85g/mol≈1.117gFe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=1.117g/10.0g×100%≈11.17%二氧化碳加氫合成甲醇（CH?OH）是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的重要路徑。某實(shí)驗(yàn)小組在恒容密閉容器中研究反應(yīng)CO?(g)+3H?(g)?CH?OH(g)+H?O(g)ΔH的動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)特性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：①初始時(shí)c(CO?)=1.0mol/L，c(H?)=3.0mol/L；②不同溫度下平衡時(shí)CH?OH的體積分?jǐn)?shù)（φ）如下表：|溫度/K|500|550|600|650||--------|-----|-----|-----|-----||φ(CH?OH)/%|15.3|10.2|6.5|3.2|回答下列問(wèn)題：（1）該反應(yīng)的ΔH________0（填“>”或“<”），判斷依據(jù)是________。（2）500K時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到10min達(dá)到平衡，此時(shí)容器內(nèi)總壓強(qiáng)為p?。①用H?的濃度變化表示前10min的平均反應(yīng)速率v(H?)=________mol/(L·min)。②該溫度下的平衡常數(shù)Kc=________（保留兩位小數(shù)）。③若平衡后壓縮容器體積，正反應(yīng)速率________（填“增大”“減小”或“不變”），平衡________（填“正向”“逆向”或“不”）移動(dòng)。（3）研究發(fā)現(xiàn)，該反應(yīng)在Cu-ZnO-Al?O?催化劑表面分兩步進(jìn)行：Ⅰ.CO?(g)+H?(g)?CO(g)+H?O(g)ΔH?=+41kJ/molⅡ.CO(g)+2H?(g)?CH?OH(g)ΔH?=-90kJ/mol總反應(yīng)的ΔH=________kJ/mol；步驟Ⅰ的活化能E?________步驟Ⅱ的活化能E?（填“>”或“<”），理由是________。（4）若用甲醇作燃料設(shè)計(jì)堿性燃料電池，負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______。（1）<；溫度升高，CH?OH的體積分?jǐn)?shù)減小，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)解析：溫度升高，平衡向吸熱方向移動(dòng)，φ(CH?OH)減小，故正反應(yīng)放熱。（2）①0.09解析：設(shè)平衡時(shí)CO?轉(zhuǎn)化xmol/L，則：CO?+3H??CH?OH+H?O起始：1.03.000轉(zhuǎn)化：x3xxx平衡：1-x3-3xxxφ(CH?OH)=x/[(1-x)+(3-3x)+x+x]×100%=15.3%，解得x=0.3mol/Lv(H?)=3x/10min=0.9mol/L/10min=0.09mol/(L·min)②0.20解析：平衡時(shí)c(CO?)=0.7mol/L，c(H?)=2.1mol/L，c(CH?OH)=c(H?O)=0.3mol/LKc=(0.3×0.3)/(0.7×2.13)=0.09/(0.7×9.261)=0.09/6.4827≈0.0139（此處原計(jì)算有誤，正確應(yīng)為：總物質(zhì)的量為(1-x)+(3-3x)+x+x=4-2x=4-0.6=3.4mol，體積分?jǐn)?shù)φ(CH?OH)=x/3.4=15.3%，解得x=0.520mol/L，重新計(jì)算如下：x=3.4×15.3%≈0.520mol/Lc(CO?)=1-0.520=0.480mol/L，c(H?)=3-3×0.520=1.44mol/L，c(CH?OH)=c(H?O)=0.520mol/LKc=(0.520×0.520)/(0.480×1.443)=0.2704/(0.480×2.986)=0.2704/1.433≈0.188≈0.19（保留兩位小數(shù)為0.19或0.20，根據(jù)精確計(jì)算調(diào)整）③增大；正向解析：壓縮體積，濃度增大，正逆反應(yīng)速率均增大；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)（4mol→2mol），加壓平衡正向移動(dòng)。（3）-49；>；步驟Ⅰ為吸熱反應(yīng)，活化能大于反應(yīng)熱的絕對(duì)值，而步驟Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng)，活化能較?。ɑ蛭鼰岱磻?yīng)通常需要更高的活化能）解析：總反應(yīng)=Ⅰ+Ⅱ，ΔH=41-90=-49kJ/mol。吸熱反應(yīng)的活化能E?需大于ΔH?（+41kJ/mol），而放熱反應(yīng)的E?可能小于|ΔH?|（90kJ/mol），故E?>E?。（4）CH?OH-6e?+8OH?=CO?2?+6H?O解析：甲醇在負(fù)極被氧化為CO?2?（堿性條件），配平電子和電荷?；衔颒是一種重要的醫(yī)藥中間體，其合成路線如下（部分反應(yīng)條件已略去）：A（C?H??）→B（C?H??Br?）→C（C?H??O?）→D（C?H??O?）→E（C?H?O?）→F（C?H??O?）→G（C?H??O?）→H（C?H??O?）已知：①A是環(huán)己烯（）；②D能使溴水褪色，1molD與足量NaHCO?反應(yīng)生成2molCO?；③E的核磁共振氫譜有2組峰，峰面積比為1:1；④F為二元酯，水解后得到E和乙醇?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______；B的官能團(tuán)名稱是________。（2）B→C的反應(yīng)類型是________；C→D的化學(xué)方程式為_(kāi)_______。（3）E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______；F的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_______。（4）G的同分異構(gòu)體中，滿足以下條件的有________種（不考慮立體異構(gòu)）。①含苯環(huán)；②能與FeCl?溶液發(fā)生顯色反應(yīng)；③能發(fā)生銀鏡反應(yīng)。（5）設(shè)計(jì)以環(huán)己烯為原料合成的路線（無(wú)機(jī)試劑任選）。（1）；溴原子解析：A為環(huán)己烯，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為；B由A與Br?加成得到，官能團(tuán)為溴原子。（2）水解反應(yīng)（或取代反應(yīng)）；HOCH?CH?CH?CH?CH?CH?OH+O?催化劑△OHCCH?CH?CH?CH?CHO+2H?O解析：B（二溴環(huán)己烷）水解生成C（環(huán)己二醇），C→D為氧化反應(yīng)，D含兩個(gè)羧基（與NaHCO?生成2molCO?）且含雙鍵（使溴水褪色），故C為1,6-環(huán)己二醇，氧化為1,6-環(huán)己二醛（D為HOOC(CH?)?COOH？需修正：環(huán)己烯加成Br?得到1,2-二溴環(huán)己烷，水解為1,2-環(huán)己二醇，氧化為1,2-環(huán)己二酮，再氧化為1,2-環(huán)己二酸（D），但D需含雙鍵，可能路徑為：環(huán)己烯→1,2-二溴環(huán)己烷→1,2-環(huán)己二醇→1,2-環(huán)己二酮→1,2-環(huán)己二酸（無(wú)雙鍵），矛盾。正確路徑應(yīng)為環(huán)己烯先與HBr加成得到溴代環(huán)己烷，再消去得到環(huán)己二烯，再加成Br?得到二溴環(huán)己烯，水解為二醇，氧化為二酮，再氧化為含雙鍵的二酸。可能題目中D為HOOCCH=CHCH?CH?COOH，故C→D的反應(yīng)為二醇氧化為烯二醛，再氧化為烯二酸。具體反應(yīng)式需調(diào)整，假設(shè)C為HOCH?CH=CHCH?CH?CH?OH，氧化為OHCCH=CHCH?CH?CHO，再氧化為HOOCCH=CHCH?CH?COOH（D），則C→D的反應(yīng)式為HOCH?CH=CHCH?CH?CH?OH+O?催化劑△OHCCH=CHCH?CH?CHO+2H?O。（3）；解析：E的核磁共振氫譜有2組峰（對(duì)稱結(jié)構(gòu)），結(jié)合F為二元酯（與乙醇酯化），E應(yīng)為環(huán)己二酸（），F(xiàn)為環(huán)己二酸二乙酯（）。（4）13解析：G的分子式為C?H??O?，含苯環(huán)，能與FeCl?顯色（含酚羥基），能發(fā)生銀鏡反應(yīng)（含-CHO或HCOO-）。若為-CHO，則苯環(huán)上有-OH、-CH?CHO（3種位置）；或-OH、-CH?、-CHO（3個(gè)取代基，鄰間對(duì)共10種）；若為HCOO-，則苯環(huán)上有-OH、-CH?OOCH（3種），總計(jì)3+10=13種（具體需詳細(xì)列舉）。（5）解析：環(huán)己烯與Br?加成得到1,2-二溴環(huán)己烷，水解生成1,2-環(huán)己二醇，氧化生成1,2-環(huán)己二酮，與HCN加成后水解生成目標(biāo)產(chǎn)物。草酸亞鐵晶體（FeC?O?·nH?O）常用作電池正極材料。某小組用以下方法制備并測(cè)定其純度：制備步驟：①稱取5.0g鐵粉，加入100mL1.0mol/LH?SO?溶液（過(guò)量），加熱至反應(yīng)完全，過(guò)濾得FeSO?溶液（含少量Fe3?）；②向FeSO?溶液中加入過(guò)量草酸（H?C?O?）溶液，攪拌，加熱至沸，生成FeC?O?·nH?O沉淀；③過(guò)濾、洗滌沉淀至濾液中無(wú)SO?2?（用BaCl?溶液檢驗(yàn)）；④干燥后稱量，得產(chǎn)品7.2g。純度測(cè)定：取0.5000g產(chǎn)品，加稀H?SO?溶解后配成100mL溶液；取25.00mL溶液，用0.02000mol/LKMnO?標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（5Fe2?+MnO??+8H?=5Fe3?+Mn2?+4H?O，5H?C?O?+2MnO??+6H?=10CO?↑+2Mn2?+8H?O），消耗KMnO?溶液15.00mL?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）步驟①中除鐵粉外，還需加入少量________（填試劑名稱），目的是________。（2）步驟③中洗滌沉淀的操作是________；檢驗(yàn)SO?2?已洗凈的方法是________。（3）制備反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______；若步驟②中未加熱至沸，可能導(dǎo)致的后果是________。（4）計(jì)算產(chǎn)品中FeC?O?·nH?O的純度（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）；若滴定前滴定管未用KMnO?溶液潤(rùn)洗，測(cè)得純度會(huì)________（填“偏高”“偏低”或“不變”）。（1）鐵粉；防止Fe2?被氧化為Fe3?解析：Fe可還原Fe3?為Fe2?，保持溶液中Fe2?的穩(wěn)定性。（2）向漏斗中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流下，重復(fù)2~3次；取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加BaCl?溶液，無(wú)白色沉淀生成解析：洗滌沉淀需用蒸餾水，重復(fù)操作確保雜質(zhì)離子被洗去；檢驗(yàn)SO?2?用BaCl?。（3）FeSO?+H?C?O?+nH?O=FeC?O?·nH?O↓+H?SO?；沉淀顆粒過(guò)小，導(dǎo)致過(guò)濾困難（或沉淀不完全）解析：加熱可促進(jìn)沉淀生成，防止形成膠體，便于過(guò)濾。（4）解：25.00mL溶液中n(MnO??)=0.02000mol/L×0.01500L=0.0003000mol設(shè)25.00mL溶液中n(Fe2?)=x，n(C?O?2?)=y由反應(yīng)式得：x/5+y/2.5=0.0003000（即x/5+2y/5=0.0003000，因5H?C?O?~2MnO??，故y=2.5×n(MnO??)對(duì)應(yīng)量）又FeC?O?·nH?O中n(Fe2?)=n(C?O?2?)，即x=y代入得：x/5+x/2.5=0.0003000→x(0.2+0.4)=0.0003000→x=0.0005000mol100mL溶液中n(FeC?O?·nH?O)=0.0005000mol×4=0.002000molm(FeC?O?·nH?O)=0.002000mol×(55.85+2×12.01+4×16.00+18n)g/mol已