2025年高三化学高考原子经济性模拟试题

2025年高三化学高考原子经济性模拟试题一、选择题（本题共7小题，每小题6分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）1.下列关于原子经济性的说法错误的是A.原子经济性反应的目标是使反应物中的原子全部转化为目标产物B.加成反应和加聚反应通常具有较高的原子经济性C.工业上用乙烯与氧气在银催化下制备环氧乙烷的反应原子利用率为100%D.甲烷与氯气光照下发生取代反应，其原子经济性高于乙烯与溴的加成反应2.下列合成路线中，符合原子经济性要求的是A.用苯和浓硝酸反应制备硝基苯（副产物为水）B.用乙醇和乙酸在浓硫酸催化下制备乙酸乙酯（副产物为水）C.用乙烯与水加成制备乙醇D.用铜和浓硝酸反应制备硝酸铜（副产物为NO₂和水）3.工业上合成碳酸二甲酯（DMC）的反应为：(2CH_3OH+CO_2\rightarrow(CH_3O)_2CO+H_2O)已知该反应的原子利用率为62.5%，下列说法正确的是A.该反应属于加成反应，原子经济性较高B.若将副产物H₂O循环利用，可提高原子利用率C.理论上，1molCO₂与2molCH₃OH反应可生成1molDMC和1molH₂O，原子利用率不变D.用CO代替CO₂与CH₃OH反应生成DMC（无副产物），原子利用率可提高至100%4.下列反应中，原子利用率最高的是A.乙烯聚合生成聚乙烯B.蔗糖水解生成葡萄糖和果糖C.苯与氢气加成生成环己烷D.乙酸分解生成甲烷和二氧化碳5.科研人员提出用CO₂和NH₃合成尿素的新路线：(CO_2+2NH_3\rightarrowCO(NH_2)_2+H_2O)已知传统路线中副产物较多，原子利用率仅为46.7%。下列关于新路线的说法错误的是A.新路线的原子利用率为60%B.该反应符合绿色化学中“零排放”的理念C.若将H₂O回收用于NH₃的制备，可提高整个工艺的原子经济性D.对比传统路线，新路线减少了副产物生成，降低了环境污染6.下列关于原子经济性与绿色化学的说法正确的是A.绿色化学的核心是提高原子利用率，实现“零排放”B.所有化合反应的原子利用率均为100%C.原子经济性越高，反应放出的能量越多D.用海带提取碘单质时，通过升华法提纯碘，原子利用率为100%7.工业上用丙烯（CH₃CH=CH₂）合成环氧丙烷（）的反应如下：(CH_3CH=CH_2+Cl_2+H_2O\rightarrowClCH_2CH(OH)CH_3+HCl)（第一步）(ClCH_2CH(OH)CH_3+Ca(OH)_2\rightarrow+CaCl_2+H_2O)（第二步）已知环氧丙烷的理论产量为1mol，下列说法正确的是A.两步反应的总原子利用率为100%B.第一步反应中，Cl₂的原子利用率为50%C.若直接用丙烯与氧气在银催化下生成环氧丙烷（无副产物），原子利用率更高D.第二步反应中，Ca(OH)₂的作用是中和HCl，与原子经济性无关二、非选择题（本题共3小题，共58分）8.（18分）原子经济性是衡量化学反应可持续性的重要指标。回答下列问题：（1）原子经济性的定义是________________________，其计算公式为________________________。（2）工业上用乙烯和氧气在银催化下制备环氧乙烷的反应方程式为________________________，该反应的原子利用率为________%。（3）对比下列两种制备乙醛的方法：方法一：(CH_3CH_2OH+CuO\rightarrowCH_3CHO+Cu+H_2O)方法二：(2CH_3CH_2OH+O_2\xrightarrow[\Delta]{Cu}2CH_3CHO+2H_2O)①方法一的原子利用率为________%，方法二的原子利用率为________%。②从原子经济性角度，应选择________（填“方法一”或“方法二”），理由是________________________。（4）用CO和H₂合成甲醇的反应为(CO+2H_2\rightarrowCH_3OH)，原子利用率为100%。若有28gCO参与反应，理论上可生成________gCH₃OH，转移电子数为________mol。9.（20分）某研究团队设计了用生物质（以葡萄糖C₆H₁₂O₆为例）制备5-羟甲基糠醛（HMF，C₆H₈O₃）的绿色合成路线，反应如下：(C_6H_{12}O_6\rightarrowC_6H_8O_3+2H_2O)已知传统路线中副产物为甲酸和乙酰丙酸，原子利用率仅为32%。回答下列问题：（1）计算新路线的原子利用率：（写出计算过程）。（2）对比传统路线，新路线的优点是________________（至少答两点）。（3）若将副产物H₂O用于葡萄糖的发酵制备（(C_6H_{12}O_6\rightarrow2C_2H_5OH+2CO_2\uparrow)），则：①1mol葡萄糖通过新路线生成HMF后，回收的H₂O可用于________mol葡萄糖的发酵。②整个工艺中，葡萄糖的总转化率为________（假设H₂O完全回收利用）。（4）HMF进一步氧化可生成2,5-呋喃二甲酸（FDCA，C₆H₄O₅），反应为(C_6H_8O_3+2O_2\rightarrowC_6H_4O_5+2H_2O)。该反应的原子利用率为________%，若将H₂O循环利用，能否将原子利用率提高至100%？（填“能”或“不能”），理由是________________。10.（20分）工业上用乙烯制备乙酸乙酯的传统路线如下：(CH_2=CH_2+H_2O\rightarrowCH_3CH_2OH)（①，原子利用率100%）(2CH_3CH_2OH+O_2\rightarrow2CH_3CHO+2H_2O)（②，原子利用率66.7%）(2CH_3CHO+O_2\rightarrow2CH_3COOH)（③，原子利用率83.3%）(CH_3COOH+CH_3CH_2OH\rightarrowCH_3COOCH_2CH_3+H_2O)（④，原子利用率83.3%）（1）计算传统路线中，制备1mol乙酸乙酯的总原子利用率：（写出计算过程）。（2）提出一条原子利用率更高的合成路线（用化学方程式表示，注明反应条件）：。（3）对比传统路线，新路线的优势是________（至少答两点）。（4）若新路线中原子利用率为100%，则1mol乙烯理论上可生成________mol乙酸乙酯，消耗________molO₂。参考答案及解析一、选择题D解析：甲烷与氯气的取代反应生成CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄和HCl，副产物多，原子利用率低；乙烯与溴的加成反应只生成CH₂BrCH₂Br，原子利用率100%，故D错误。C解析：A项生成硝基苯和水，原子利用率<100%；B项生成乙酸乙酯和水，原子利用率<100%；C项乙烯与水加成只生成乙醇，原子利用率100%；D项生成硝酸铜、NO₂和水，原子利用率<100%。D解析：A项，新路线原子利用率=（DMC的相对分子质量）/（CO₂+2CH₃OH的相对分子质量）×100%=90/(44+64)×100%=62.5%，错误；B项，H₂O为副产物，循环利用不能改变原子利用率，错误；C项，原子利用率由反应物和产物的组成决定，与产量无关，错误；D项，CO与CH₃OH反应生成DMC：CO+2CH₃OH→(CH₃O)₂CO+H₂O（无副产物），原子利用率=90/(28+64)×100%=100%，正确。A解析：A项乙烯聚合生成聚乙烯，原子利用率100%；B项蔗糖水解生成两种产物，原子利用率<100%；C项苯与氢气加成生成环己烷，原子利用率100%；D项分解反应生成两种产物，原子利用率<100%。但A项为加聚反应，产物唯一，原子利用率最高。B解析：新路线原子利用率=（尿素的相对分子质量）/（CO₂+2NH₃的相对分子质量）×100%=60/(44+34)×100%=60%，A正确；反应生成H₂O，未实现“零排放”，B错误；H₂O回收利用可提高工艺的原子经济性，C正确；新路线减少副产物，降低污染，D正确。A解析：绿色化学的核心是提高原子利用率，减少污染，A正确；化合反应若生成多种产物（如CO₂+H₂O→H₂CO₃，同时可能分解），原子利用率<100%，B错误；原子经济性与能量无关，C错误；海带提取碘时，升华法提纯碘涉及物理变化，原子利用率不是100%（海带中的其他成分未利用），D错误。C解析：两步反应总方程式为(CH_3CH=CH_2+Cl_2+Ca(OH)_2\rightarrow+CaCl_2+H_2O)，副产物为CaCl₂和H₂O，原子利用率<100%，A错误；第一步反应中Cl₂的原子利用率=（ClCH₂CH(OH)CH₃中Cl的质量）/（Cl₂的质量）×100%=35.5/71×100%=50%，B正确；直接用丙烯与氧气银催化生成环氧丙烷（(CH_3CH=CH_2+O_2\rightarrow)），无副产物，原子利用率100%，C正确；Ca(OH)₂中和HCl生成CaCl₂，增加了副产物，降低原子经济性，D错误。二、非选择题（1）反应物中转化为目标产物的原子总数与反应物原子总数之比；（目标产物的相对原子质量总和/反应物的相对原子质量总和）×100%（2）(2CH_2=CH_2+O_2\xrightarrow{Ag}2)；100%（3）①55.8%；66.7%；②方法二；方法二的原子利用率更高，副产物更少（4）32；4（1）原子利用率=（HMF的相对分子质量）/（葡萄糖的相对分子质量）×100%=128/180×100%≈71.1%（2）副产物少、原子利用率高、环境污染小（3）①0.5；②100%（4）77.8%；不能；反应生成H₂O，原子利用率由产物组成决定，无法通过循环利用提高至100%（1）总反应为(2CH_2=CH_2+2H_2O+