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【赢在高考·黄金8卷】备战2024年高考化学模拟卷（上海专
用）
黄金卷05
（考试时间：60分钟 试卷满分：100分）
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16 S 32 Cl 35.5 Cr 52 Fe 56 Cu 64
一、海洋中的氮循环（本题共21分）
氮元素在海洋中的循环，是整个海洋生态系统的基础和关键。
1. 海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。（21分）
（1）下列关于海洋氮循环的说法正确的是
a.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与
b.海洋中的氮循环起始于氮的氧化
c.向海洋排放含NO 的废水会影响海洋中NH 的含量
- +
❑ ❑
3 4
d.海洋中存在游离态的氮
（2）有氧时，在硝化细菌作用下，NH 可实现过程④的转化，将过程④的离子方程式补
+
❑
4
充完整(需配平)： _______NH + 5O = 2NO + _______H+ +________+________
+ 2 -
❑ ❑
4 2
（3）有人研究了温度对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响，下表为对10 L人工海水样本
的监测数据：
处理24 h 处理48 h
温度/℃ 样本氨氮含量/mg
氨氮含量/mg 氨氮含量/mg
20 1008 838 788
25 1008 757 46830 1008 798 600
40 1008 977 910
硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是 ，在最佳反应温度时，48 h内去除氨氮反
应的平均速率是 mg/(L·h)。
（4）海洋中的氮循环起始于氮的固定，氮的固定是几百年来科学家一直研究的课题。下表
列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。
大气固氮 工业固氮
反应 N 2 (g)+O 2 (g) ⇌ N 2 (g)+3H 2 (g) ⇌
2NO(g) 2NH (g)
3
温度/℃ 27 2000 25 400 450
K 3.84×10-31 0.1 5×108 0.507 0.152
分析数据可知：大气固氮反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应。从平衡视角
考虑，工业固氮应该选择常温条件，但实际工业生产却选择500℃左右的高温，解释其原
因 。
（5）25℃时，向0.1mol/L的氨水中加入少量氯化铵固体，当固体溶解后，测得溶液pH减
小，主要原因是(填序号) 。
a.氨水与氯化铵发生化学反应
b.氯化铵溶液水解显酸性，增加了c(H+)
c.铵根离子浓度增大，抑制了氨水的电离，使c(OH―)减小
（6）室温下，如果将0.1mol NH Cl和0.05mol NaOH全部溶于水，形成混合溶液(假设无损
4
失)， 、 和 三种粒子的物质的量之和等于0.1mol。
【答案】
（1） bc
（2） 4NH +5O =2NO +6H++N O+5HO
+ 2 - 2 2
❑ ❑
4 2
（3） 25℃ 1.125
（4） 吸热 从反应速率角度考虑，高温更好，而且催化剂活性在500℃左右时最佳
（5）C
（6）NH •H O NH NH
3 2 3 +
❑
4
【解析】（1）a．反硝化作用是指将硝酸盐转变成氮气的过程；硝化作用是指氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程，硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。反硝化作用：反硝化细菌在
缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮或一氧化二氮的过程，不一定有氧参加，a项
错误；
b．转化关系图可知海洋中的氮循环起始于氮的氧化，大气氧化生成氧化物，反应得到铵根
离子最后通过硝化作用得到硝酸根离子，b项正确；
c．转化关系图中硝酸根离子增多，反硝化作用增强，向海洋排放含NO -的废水会影响海
3
洋中NH +的含量，c项正确；
4
d．海洋中不存在游离态的氮，氮元素是以化合态存在，主要是硝酸根离子，d项错误；
答案选：bc；
（2）有氧时，在硝化细菌作用下，NH 可实现过程④的转化，生成NO、NO 、H+和
+ 2 −
❑ ❑
4 2
水，氮元素化合价-3价变化为+1价和+3价，氧元素化合价0价变化为-2价，电子转移总数
20e-，所以铵根离子前为4，氧气前为5，NO -前为2，NO前为1，结合电荷守恒得到氢离
2 2
子前为6，水分子式前为5，配平得到离子方程式为：4NH +5O =2NO +6H+
+ 2 −
❑ ❑
4 2
+N O+5HO，故答案为：4NH +5O =2NO +6H++N O+5HO；
2 2 + 2 − 2 2
❑ ❑
4 2
（3）硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是处理24h和处理48h后氨氮含量最少的温度是
25℃，处理效果好，在最佳反应温度时，48h内去除氨氮反应的平均速率＝
1008mg−468mg
＝1.125mg/（L•h），故答案为：25℃；1.125；
10L×48h
（4）大气固氮中，K随温度的升高而增大，表明升高温度，平衡向正反应方向移动，正反
应为吸热反应；工业固氮选择500℃左右，从反应速率角度考虑，高温更好，而且催化剂
活性在500℃左右时最佳，故答案为：吸热；从反应速率角度考虑，高温更好，而且催化
剂活性在500℃左右时最佳；
（5）氯化铵溶于水，电离出大量铵离子，抑制了氨水的电离，导致溶液中c(OH-)减小，答
案选：C；
（6）据N原子守恒可知，溶液中NH •H O、NH 和NH 三种粒子的物质的量之和等于
3 2 3 +
❑
4
0.1mol，故答案为：NH •H O；NH ；NH 。
3 2 3 +
❑
4二、甲烷与碳中和（本题共18分）
甲烷（CH）是仅次于二氧化碳（CO）的全球第二大温室气体，比二氧化碳在大气中
4 2
更加活跃。全球大气中的甲烷属于痕量气体，其排放量的微小增加将会导致大气中甲烷浓
度的明显升高。
2．新能源是未来能源发展的方向，积极发展氢能是实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。
(1)近年来CH－HO催化重整制氢是氢能源获取的重要途径，主要反应如下：（18分）
4 2
反应I：CH(g)+HO(g)❑3H(g)+CO(g) ΔH
4 2 2 1
⇌
反应II：CO(g)+HO(g)❑H(g)+CO (g) ΔH
2 2 2 2
⇌
反应III：CH(g)+2HO(g)❑4H(g)+CO (g) ΔH
4 2 2 2 3
⇌
甲烷水蒸气重整过程中自由能(ΔG=ΔH-TΔS，设ΔH和ΔS不随温度变化)随温度变化趋势如
图1所示：
② 判断反应I、反应II焓变的符号：ΔH 0，ΔH 0(填“＞”或
1 2
“＜”)。
②1.01×105Pa下，将n (CH)：n (H O)=1：1的混合气体置于密闭容器中，研究发现不
起始 4 起始 2
同温度下重整体系中，800℃下H 平衡产率远大于600℃下H 平衡产率，其原因是
2 2
。
(2)硼氢化钠(NaBH )是一种高效储氢材料，25℃时NaBH 在掺杂了MoO 的纳米Co B合金
4 4 3 2
催化剂表面活性位点水解制氢的机理如图2所示：① NaBH 中组成元素的电负性从大到小的顺序为 (用元
4
素符号表示)。
② 写出NaBH 与水反应生成NaBO 和H 的离子方程式
4 2 2
；并分析掺杂MoO 能提高制H 效率的原因
3 2
。
③ 已知25℃时NaBO 和NaBH 在水中的溶解度分别为28g和55g，NaBH 浓度
2 4 4
对制H 速率影响如图3所示，NaBH 制H 的最佳浓度为10%，试分析浓度过低或过高
2 4 2
反应速率变慢的原因
。
【答案】(1) ＞ ＜ 反应I和反应III的ΔH＞0，高温下正反应进行程度大，
H 生成的量多；反应II的ΔH＜0，高温下正反应进行程度小，H 生成的量少；且增大幅度
2 2
远超过减少幅度
Co B
(2) H＞B＞Na BH ❑ − 4 +2H 2 O ¿ 2 BO ❑ − 2 +4H 2 ↑ 吸附水分子，并促进水分子电
¿
离生成H+ NaBH 含量较低时，催化剂表面活性位未被充分利用，催化剂性能未充分
4发挥；NaBH 含量较高时，水解反应产物NaBO 易吸附于催化剂表面，从而阻碍BH 与
4 2 −
❑
4
催化剂活性位的接触
【解析】（1）①根据图像可知，反应Ⅰ在低温下不能自发进行，高温下能自发进行，反应
Ⅰ为熵增，依据自由能的公式，推出ΔH＞0，同理ΔH＜0，故答案为＞；＜；
1 2
②根据问题①分析，ΔH＞0，升高温度，反应Ⅲ向正反应进行进行，生成氢气的量增多，
3
反应Ⅱ为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，消耗氢气，800℃下氢气的平衡产率远大于
600℃平衡产率，说明升高温度，以反应Ⅲ为主，或者增大幅度远超过减少幅度；故答案为
反应Ⅰ和反应Ⅲ的ΔH＞0，高温下正反应进行程度大，H 生成的量多；反应Ⅱ的ΔH＜0，
2
高温下正反应进行程度小，H 生成的量少；且增大幅度远超过减少幅度；
2
（2）①钠元素为金属元素，其余为非金属元素，电负性最小，BH 中B显+3价，H显-1
−
❑
4
价，H的电负性强于B，即电负性强弱H＞B＞Na；故答案为H＞B＞Na；
Co B
②NaBH
4
与水反应生成NaBO
2
和氢气，发生归中反应，其离子方程式为BH
❑
−+2H
2
O 2
4 ¿
¿
BO +4H ↑；根据反应机理可知，掺杂MoO 能提高制氢气的原因是MoO 吸附水分子，
2− 2 3 3
❑
2
Co B
并促进水分子电离生成H+；故答案为BH
❑
−+2H
2
O 2 BO
❑
2−+4H
2
↑；吸附水分子，并促
4 ¿ 2
¿
进水分子电离生成H+；
③图3是NaBH 含量对催化剂性能的影响，NaBH 含量较低时，催化剂表面活性位未被充
4 4
分利用，催化剂性能未充分发挥；NaBH 含量较高时，水解反应产物NaBO 易吸附于催化
4 2
剂表面，从而阻碍BH 与催化剂活性位的接触；故答案为NaBH 含量较低时，催化剂表
− 4
❑
4
面活性位未被充分利用，催化剂性能未充分发挥；NaBH 含量较高时，水解反应产物
4
NaBO 易吸附于催化剂表面，从而阻碍BH 与催化剂活性位的接触。
2 −
❑
4
三、WGS方法工业化制备氢气（本题共20分）
水汽变换(WGS)反应是目前工业上大规模制H 的主要方法，主要反应为
2CO(g)+H O(g)⇌ CO (g)+H (g) ΔH<0。
2 2 2
3. 为研究温度和催化剂对CO转化率的影响，在体积恒定的2L密闭容器中加入CO(g)和
H O(g)各1mol，反应分别在不同的温度和催化剂下进行，保持其他初始实验条件不变，经
2
10min测得CO气体转化率如图所示，T 温度下两曲线相交。（20分）
2
回答下列问题：
(1)T ℃下，催化剂 (填“1”或“2”)的催化效率较高。
1
(2)C点，用水蒸气表示的平均反应速率为 。既能加快反应速率，又能提高CO平衡
转化率的措施有 。
(3)反应一段时间后，以下能说明反应达到平衡状态的是_______(填编号)。
A． B．混合气体的密度保持不变
v (CO)=v (CO )
正 逆 2
C．H 的体积分数不变 D．容器的压强不变
2
(4)A点时，反应 (填“是”或“不是”)处于平衡状态，原因是
。
(5)水汽变换过程通常需要在高温高压的条件下进行，且制得的H 不纯。中国科学院大连化
2
学物理研究所提出并实现了一种低能耗制备高纯氢气的新策略——室温电化学水汽变换。
实验装置示意图如图：分析图示电化学过程，写出对应的电极反应方程式：
① 阴极产生H ： 。
2
② 阳极CO放电： 。
【答案】(1)1
(2) 0.01mol⋅L−1 ⋅min−1 增大水蒸气的浓度等
(3)AC
(4) 不是 相对于B点，升高温度，CO的转化率还在增大
(5)
2H O+2e−=H ↑+2OH− CO−2e−+4OH−=CO2−+2H O
2 2 3 2
【解析】（1）T ℃下，催化剂1的CO转化率大于催化剂2的，说明催化剂1的催化效率
1
较高；
（2）C点CO气体转化率为20%，∆n(CO)=1mol×20%=0.2mol，
Δn 0.2mol
v(CO)= = =0.01mol⋅L-1 ⋅min-1，根据速率之比等于系数比，用水蒸
VΔt 2L×10min
气表示的平均反应速率为v(H O)=v(CO)= 0.01mol⋅L−1 ⋅min−1；增大另一种物质的浓度
2
可提高转化率，既能加快反应速率，又能提高CO平衡转化率的措施有增大水蒸气的浓度
等；
（3）A． 即正逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，故A正确；
v (CO)=v (CO )
正 逆 2
B．混合气体总质量不变，恒容时体积不变，则混合气体的密度一直保持不变，不能说明
达到平衡，故B错误；
C．H 的体积分数不变表示氢气的物质的量不再改变，说明反应达到平衡状态，故C正确；
2
D．该反应前后气体的体积不变，则压强一直不变，不能说明反应达到平衡状态，故D错
误；故选AC；
（4）该反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，转化率增大，A点时，反应不是处于平
衡状态，原因是相对于B点，升高温度，CO的转化率还在增大；
（5）①该装置为电解池，阴极上水得电子产生H ，电极反应式为：
2
，②电解质为碱性，阳极CO失电子生成碳酸钾，阳极电极反应式
2H O+2e−=H ↑+2OH−
2 2
为： 。
CO−2e−+4OH−=CO2−+2H O
3 2
四、钇矿石制取金属钇（本题共18分）
钇是稀土元素之一。我国蕴藏着丰富的钇矿石(YFeBeSiO )，用NaOH初步处理钇矿
2 2 2 10
石可以得到Y(OH)、FeO、NaSiO 和NaBeO 的共熔物。
3 2 3 2 3 2 2
4. 工业上利用该共熔物制取氧化钇，并获得副产物铍，流程如图：（18分）
已知i.铍和铝处于元素周期表的对角线位置，化学性质相似；
ii.Fe3+、Y3+形成氢氧化物沉淀时的pH如表：
离
开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH
子
Fe3+ 2.1 3.1
Y3+ 6.0 8.3
(1)滤渣1的主要成分是 。
(2)过滤2所得滤液中含有NaCl、BeCl 和少量HCl。为提纯BeCl 。选择合理步骤并排序完
2 2
成系列操作1 。
a.加入适量的盐酸 b.通入过量的CO c.过滤
2
d.加入过量的NaOH溶液 e.加入过量的氨水 f.洗涤
(3)由BeCl 溶液制得BeCl 固体的操作为 。
2 2(4)用氨水调节pH=a时，a的取值范围是 。
(5)计算常温下Y3++3H O❑Y(OH) +3H+的平衡常数K= 。(常温下
2 3
⇌
K [Y(OH) ]=8.0×10-23)
sp 3
(6)“除杂”中NaBeO 与过量盐酸反应的离子方程式为
2 2
。
(7)常见的由BeCl 固体生产Be的工业方法有两种：①电解法：电解NaCl－BeCl 混合熔融
2 2
盐制备Be；②热还原法：熔融条件下，钾还原BeCl 制备Be。以上两种方法你认为哪种更
2
好并说明理由 。
【答案】(1)H SiO 或HSiO
2 3 4 4
(2)ecfa或dbcfa
(3)蒸发结晶时，向溶液中持续通入HCl气体(或在HCl气流中加热蒸干)
(4)3.1＜a＜6.0
(5)1.25×10-20
(6)BeO +4H+=Be2++2H O
2− 2
❑
2
(7)电解法好，同时能得到工业原料Cl(热还原法好，操作简单，不产生有毒气体)
2
【解析】（1）过滤2这一步是将NaSiO 转变成硅酸沉淀而除掉，故答案为HSiO 或
2 3 2 3
HSiO；
4 4
（2）过滤2所得滤液中含有NaCl、BeCl 和少量HCl。根据题目提示可知BeCl 和AlCl 化
2 2 3
学性质相似，可以现价氨水，将BeCl 转化成沉淀，在过滤，然后再加盐酸转化为BeCl ，
2 2
故答案为ecfa或dbcfa；
（3）根据题目提示可知Be和Al是对角线关系，化学性质相似，所以可理解为BeCl 和
2
AlCl 化学性质相似，由BeCl 溶液制得BeCl 固体要注意水解问题，故答案为蒸发结晶时，
3 2 2
向溶液中持续通入HCl气体(或在HCl气流中加热蒸干)；
（4）用氨水调节pH=a时，是为了将Fe3+转化为沉淀而除掉，故答案为3.1＜a＜6.0；
（5）常温下Y3++3H
2
O⇌Y(OH)
3
+3H+的平衡常数
c3 (H+ ) (Kw)3 10−42 ；
K= = = =1.25×10−20
c(Y3+ ) K [Y(OH) ] 8.0×10−23
sp 3
（6）“除杂”中NaBeO 与过量盐酸反应的离子方程式为
2 2+4H+=Be2++2H O;
BeO2− 2
2
（7）由BeCl 固体生产Be的工业方法比较好的就是电解法，故答案为电解法好，同时能
2
得到工业原料Cl(热还原法好，操作简单，不产生有毒气体)；
2
五、高血压治疗中间体药物双咪唑的合成（本题共23分）
替米沙坦是唯一经过FDA批准的具有心脑血管保护作用的沙坦类药物，可逆转左心室
肥厚，对于高血压合并左心室肥厚、心功能不全、冠心病等患者，可以作为首选用药。
5. 双咪唑是合成治疗高血压药物替米沙坦的一种中间体，其合成路线如下：（23分）
已知： 。请回答：
(1)化合物A中所含官能团的名称为 。
(2)下列有关说法正确的是_____________________________________________。
A．②的反应类型为还原反应
B．双咪唑的分子式为C H N
18 22 4
C．化合物D在酸性、碱性条件下水解，均可生成盐
D．常温下，化合物F在水中有较大的溶解度
(3)③的化学方程式为______________________ 。
(4)E的结构简式为______________________ 。
(5)写出3种同时符合下列条件的化合物H的同分异构体的结构简式 。
①分子中只含有1个环，且为连有−NO 的苯环；
2
②分子中共有3种不同化学环境的氢原子。(6)参照上述合成路线，设计由 和 合成 的路线
(其它无机试剂任选)。
【答案】(1)羧基、硝基
(2)AC
❑
+CH (CH ) COCl→ +HCl
3 2 2
(3)
(4)
(5) 、 、
(6)
【解析】（1）化合物A（ ）中所含官能团的名称为羧基、硝基；（2）A．B在Fe/HCl作用下发生还原反应生成C（ ），故②的反应类型为
还原反应，A正确；
B．双咪唑的分子式为C H N ，B错误；
19 20 4
C．化合物D含有酯基和酰胺键，在酸性、碱性条件下水解，均可生成盐，C正确；
D．常温下，化合物F在有机溶剂中有较大的溶解度，水中溶解度小，D错误；
故选AC；
❑
+CH (CH ) COCl→
3 2 2
（3）C（ ）发生取代反应生成D：
+HCl
；
（4）D在浓硫酸催化作用下与硝酸发生硝化反应生成E（
）；
（5）同分异构体为①分子中只含有1个环，且为连有−NO 的苯环；②分子中共有3种不
2同化学环境的氢原子，该分子高度对称，满足条件的H（
） 、 、 ；
（6）反应物 在Fe/HCl作用下发生还原反应生成 ，
甲苯在高锰酸钾条件下被氧化成苯甲酸，苯甲酸与 反应生成目标产物：
。
