2025年上學(xué)期高三化學(xué)創(chuàng)新題探究專練（二）一、選擇題（共5小題，每題6分）1.新型電池材料的結(jié)構(gòu)與性能分析某科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于硫化物的固態(tài)電解質(zhì)材料，其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示（部分原子未畫出）。已知該晶胞中S原子的堆積方式為面心立方最密堆積，Li?填充在四面體空隙中，Ge??占據(jù)面心立方晶胞的頂點(diǎn)位置。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.該晶胞的化學(xué)式為L(zhǎng)i??GeP?S??B.距離每個(gè)Ge??最近的S2?有8個(gè)C.若晶胞參數(shù)為anm，則Li?的擴(kuò)散路徑長(zhǎng)度可能為a/4nmD.該材料的理論密度可表示為(4×359)/(N?×a3×10?21)g/cm3解析：A項(xiàng)：根據(jù)面心立方晶胞中原子的占有率計(jì)算，頂點(diǎn)Ge??為8×1/8=1個(gè)，面心S2?為6×1/2=3個(gè)，體內(nèi)Li?和P??需結(jié)合電荷守恒推斷。Ge??顯+4價(jià)，P??顯+5價(jià)，S2?顯-2價(jià)，設(shè)Li?數(shù)為x，則x+4+2×5=2×12（S2?總數(shù)為12），解得x=10，化學(xué)式為L(zhǎng)i??GeP?S??，A正確。B項(xiàng)：Ge??位于頂點(diǎn)，S2?位于面心，每個(gè)頂點(diǎn)周圍有6個(gè)面心S2?（x、y、z軸正負(fù)方向各1個(gè)），配位數(shù)為6，B錯(cuò)誤。C項(xiàng)：四面體空隙中Li?的擴(kuò)散路徑為相鄰四面體中心的連線，距離為晶胞體對(duì)角線的1/4，即(√3a/4)nm，但選項(xiàng)中“可能為a/4”考慮沿棱心方向的擴(kuò)散路徑（如簡(jiǎn)單立方空隙），C正確。D項(xiàng)：晶胞質(zhì)量為4×(7×7+73+2×31+12×32)/N?=4×359/N?g，體積為(a×10??cm)3，密度公式正確，D正確。答案：B2.有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)與反應(yīng)機(jī)理化合物M是一種新型抗炎藥物的中間體，其合成路線如下：苯甲醛→（①HCN/OH?，②H?/H?O）→A→（濃硫酸，△）→B→（Br?/CCl?）→C→（NaOH水溶液，△）→M已知：A的核磁共振氫譜有3組峰，B能使溴水褪色，C分子中含有2個(gè)手性碳原子。下列說(shuō)法正確的是（）A.反應(yīng)①為加成反應(yīng)，A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為PhCH(OH)COOHB.反應(yīng)②的反應(yīng)類型為消去反應(yīng)，B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為PhCH=CHCOOHC.反應(yīng)③中Br?的加成方式為反式加成，C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為PhCHBrCHBrCOOHD.反應(yīng)④的條件為氫氧化鈉醇溶液，M的分子式為C?H??O?解析：反應(yīng)①：苯甲醛與HCN發(fā)生加成反應(yīng)生成PhCH(OH)CN，再水解得到A（PhCH(OH)COOH），但A的核磁共振氫譜應(yīng)有5組峰（苯環(huán)3組，-OH、-COOH、CH各1組），與題干“3組峰”矛盾，故A錯(cuò)誤。修正推斷：A應(yīng)為PhCH(OH)CH?COOH（羥基與羧基間隔1個(gè)碳），此時(shí)核磁共振氫譜為苯環(huán)（3組）、-OH（1組）、CH?（1組）、CH（1組），仍不符合。重新考慮：HCN加成后水解生成PhCH(OH)COOH（A），但苯環(huán)上取代基對(duì)稱時(shí)氫譜組數(shù)減少，若苯環(huán)為對(duì)位二取代（如HOOC-Ph-CH(OH)?），但題干未提及取代基位置，故B選項(xiàng)中“B能使溴水褪色”說(shuō)明含碳碳雙鍵，反應(yīng)②為消去反應(yīng)生成PhCH=CHCOOH（B），B正確。反應(yīng)③：B與Br?加成生成C，若為順式加成，產(chǎn)物為PhCHBrCHBrCOOH（含2個(gè)手性碳：2個(gè)CHBr），C正確。反應(yīng)④：NaOH水溶液條件下發(fā)生水解反應(yīng)（-Br→-OH），生成PhCH(OH)CH(OH)COOH，分子式為C?H??O?，D錯(cuò)誤。答案：BC3.化學(xué)反應(yīng)原理綜合應(yīng)用工業(yè)上用CO?和H?合成甲醇涉及以下反應(yīng)：Ⅰ.CO?(g)+3H?(g)?CH?OH(g)+H?O(g)ΔH?=-49kJ/molⅡ.CO?(g)+H?(g)?CO(g)+H?O(g)ΔH?=+41kJ/mol在恒壓密閉容器中通入1molCO?和3molH?，平衡時(shí)CH?OH的選擇性（生成CH?OH的CO?占比）隨溫度變化如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.500K時(shí)，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K?>反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K?B.升高溫度，反應(yīng)Ⅰ的正反應(yīng)速率增大的程度小于逆反應(yīng)速率C.600K時(shí)，若n(CH?OH)=0.2mol，則n(CO)=0.3molD.恒溫恒壓下，通入惰性氣體，反應(yīng)Ⅰ的平衡逆向移動(dòng)解析：A項(xiàng)：500K時(shí)CH?OH選擇性較高，說(shuō)明反應(yīng)Ⅰ占主導(dǎo)，K?>K?；溫度升高后選擇性下降，說(shuō)明反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng)，K?隨溫度升高減小，A正確。B項(xiàng)：升高溫度，放熱反應(yīng)的逆反應(yīng)速率增大更顯著，B正確。C項(xiàng)：設(shè)反應(yīng)Ⅰ消耗CO?為x，反應(yīng)Ⅱ消耗CO?為y，則x+y=1mol（CO?轉(zhuǎn)化率），x=0.2mol（CH?OH物質(zhì)的量），總H?消耗為3x+y=3×0.2+y=0.6+y。根據(jù)H?初始量3mol，平衡時(shí)H?剩余3-(0.6+y)，但無(wú)法直接計(jì)算y，需結(jié)合平衡常數(shù)或選擇性公式（選擇性=x/(x+y)），若選擇性為0.4（假設(shè)），則0.2/(0.2+y)=0.4，解得y=0.3，n(CO)=y=0.3mol，C正確。D項(xiàng)：恒溫恒壓下通入惰性氣體，容器體積增大，反應(yīng)Ⅰ氣體分子數(shù)減少（4→2），平衡逆向移動(dòng)，D正確。答案：無(wú)（全對(duì)，可能題目存在錯(cuò)誤）二、非選擇題（共3小題）4.工業(yè)流程與物質(zhì)制備（14分）以鋰云母（主要成分為L(zhǎng)i?O·Al?O?·3SiO?·HF，含F(xiàn)e?O?、MgO雜質(zhì)）為原料制備Li?CO?的工藝流程如下：鋰云母→焙燒（Na?CO?）→水浸→過(guò)濾→濾液→除雜（Ca(OH)?、Na?CO?）→過(guò)濾→凈化液→沉鋰（Na?CO?，90℃）→過(guò)濾→Li?CO?（1）焙燒時(shí)Li?O與Na?CO?反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________，該步驟需在800℃下進(jìn)行，原因是__________。（2）水浸后濾液中含有的主要陽(yáng)離子為__________（填化學(xué)式），除雜時(shí)加入Ca(OH)?的目的是__________。（3）沉鋰反應(yīng)中，溫度控制在90℃的原因是__________，若改為60℃，可能導(dǎo)致__________。（4）已知Ksp(Li?CO?)=8.1×10??，沉鋰后溶液中c(Li?)=0.1mol/L，則c(CO?2?)=__________mol/L。答案：（1）Li?O+Na?CO?=2LiNaCO?（或Li?CO?+Na?CO?=2NaLiCO?）；高溫下促進(jìn)Li?O轉(zhuǎn)化為可溶性鋰鹽，同時(shí)破壞云母結(jié)構(gòu)（2分）（2）Li?、Na?、Al3?、Fe3?、Mg2?；除去Mg2?（生成Mg(OH)?沉淀）和Al3?（生成Al(OH)?沉淀）（3分）（3）溫度升高促進(jìn)Li?CO?沉淀析出（Li?CO?溶解度隨溫度升高而降低）；Li?CO?溶解度增大，產(chǎn)率降低（4分）（4）Ksp=c2(Li?)·c(CO?2?)=(0.1)2·c=8.1×10??，解得c=0.081（5分）5.實(shí)驗(yàn)探究與方案設(shè)計(jì)（16分）某小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究Fe3?與I?的反應(yīng)限度及影響因素。實(shí)驗(yàn)步驟：①向2mL0.1mol/LFeCl?溶液中滴加4mL0.1mol/LKI溶液，振蕩，溶液呈棕黃色。②取少量①中溶液，滴加KSCN溶液，溶液變紅。③向①中溶液加入CCl?，振蕩后靜置，下層呈紫紅色。④向①中溶液加入2mL0.1mol/LAgNO?溶液（AgIKsp=8.3×10?1?），產(chǎn)生黃色沉淀，上層清液滴加KSCN溶液不變紅。（1）步驟①反應(yīng)的離子方程式為__________，步驟②中溶液變紅的原因是__________。（2）步驟③的目的是__________，下層紫紅色物質(zhì)的化學(xué)式為__________。（3）步驟④中加入AgNO?溶液后反應(yīng)的離子方程式為__________，上層清液不變紅說(shuō)明__________。（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“Fe3?與I?的反應(yīng)存在限度”：__________（簡(jiǎn)述操作、現(xiàn)象和結(jié)論）。答案：（1）2Fe3?+2I??2Fe2?+I?；Fe3?未完全反應(yīng)，溶液中存在Fe3?（4分）（2）檢驗(yàn)生成的I?；I?（CCl?溶液）（4分）（3）Ag?+I?=AgI↓；Ag?與I?結(jié)合生成AgI沉淀，使I?濃度降低，平衡逆向移動(dòng)，F(xiàn)e3?被還原為Fe2?（4分）（4）操作：取步驟①中上層清液，滴加淀粉溶液，溶液變藍(lán)；另取清液滴加K?[Fe(CN)?]溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。結(jié)論：反應(yīng)生成I?和Fe2?，且Fe3?有剩余，證明反應(yīng)存在限度（4分）6.結(jié)構(gòu)化學(xué)與物質(zhì)性質(zhì)（12分）（1）基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為__________，GeCl?的空間構(gòu)型為__________，其沸點(diǎn)低于SiCl?的原因是__________。（2）[Cu(NH?)?]2?的配位數(shù)為__________，NH?分子的VSEPR模型為__________，鍵角∠HNH小于NH??的原因是__________。（3）石墨的層間作用力為__________，其導(dǎo)電性沿層狀方向比垂直方向強(qiáng)的原因是__________。答案：（1）[Ar]3d1?4s24p2；正四面體；GeCl?和SiCl?均為分子晶體，GeCl?相對(duì)分子質(zhì)量更大，范德華力更強(qiáng)，但題目中“沸點(diǎn)低于”可能存在錯(cuò)誤，應(yīng)為“高于”（3分）（2）4；四面體形；NH?中N有1對(duì)孤電子對(duì)，孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)的排斥力大于成鍵電子對(duì)之間的排斥力，導(dǎo)致鍵角減?。?分）（3）范德華力；層內(nèi)碳原子通過(guò)sp2雜化形成σ鍵，剩余p軌道形成大π鍵，電子可在層內(nèi)自由移動(dòng)，而層間靠弱相互作用結(jié)合，電子難以躍遷（5分）三、計(jì)算題（10分）將10.0gFe?O?和CuO的混合物與足量CO反應(yīng)后，固體質(zhì)量減少2.4g，計(jì)算原混合物中Fe?O?和CuO的物質(zhì)的量之比。解析：設(shè)Fe?O?物質(zhì)的量為x，CuO為y。Fe?O?+3CO=2Fe+3CO?Δm=48g/mol