2020年高考全国3卷理综化学高考真题(解析版).pdf

绝密绝密启用前启用前2020 年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试 化学全国 3 卷注意事项：1答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。3考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。可能用到的相对原子质量：H 1C 12N 14O 16Mg 24S 32Fe 56Cu 64一、选择题：本题共 7 个小题，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宋代千里江山图描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料（主要成分为 Cu(OH)2CuCO3），青色来自蓝铜矿颜料（主要成分为Cu(OH)22CuCO3）。下列说法错误的是A保存千里江山图需控制温度和湿度B孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化C孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱DCu(OH)2CuCO3中铜的质量分数高于 Cu(OH)22CuCO3【答案】C【解析】Cu(OH)2CuCO3和 Cu(OH)22CuCO3均能与酸反应，故 C 错误。2金丝桃苷是从中药材中提取的一种具有抗病毒作用的黄酮类化合物，结构式如下：下列关于金丝桃苷的叙述，错误的是A可与氢气发生加成反应B分子含 21 个碳原子C能与乙酸发生酯化反应D不能与金属钠反应【答案】D【解析】由金丝桃苷的结构可知，分子结构中含有酚羟基和醇羟基，均能与金属钠反应，故 D 错误。3NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是A22.4 L（标准状况）氮气中含有 7NA个中子B1 mol 重水比 1 mol 水多NA个质子C12 g 石墨烯和 12 g 金刚石均含有NA个碳原子D1 L 1 molL1NaCl 溶液含有 28NA个电子【答案】C【解析】A氮气中核素未知，中子数未知，故无法确定 22.4 L（标准状况）氮气中含的中子数，故 A 不正确；B1 mol 重水比 1 mol 水质子数相等，仅中子数不等，故 B 不正确；C石墨烯和金刚石为碳的同素异形体，故 12 g 石墨烯和 12 g 金刚石均含有NA个碳原子，C 正确；D1 L 1 molL1NaCl 溶液中包含溶质 NaCl 和溶剂水，故溶液含有电子大于28NA，故 D 不正确；正确答案 C。4喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体溶液，能出现喷泉现象的是气体溶液AH2S稀盐酸BHCl稀氨水CNO稀 H2SO4DCO2饱和 NaHCO3溶液【答案】B【解析】由产生喷泉现象的原理可知，烧瓶中的“气体”应易溶于胶头滴管中的“溶液”，当胶头滴管中的溶液挤入烧瓶后，导致烧瓶中的气压急骤减小，从而产生喷泉现象。A.H2S与稀盐酸不反应，且 H2S 在水中的溶解度很小，不能形成喷泉，故 A 不正确；B.HCl 能与稀氨水反应，且 HCl 极易溶液水，能形成喷泉，故 B 正确；C.NO 不溶于稀 H2SO4，不能形成喷泉，故 C 不正确；D.CO2难溶于饱和 NaHCO3溶液，不能形成喷泉，故 D 不正确，正确答案B。5对于下列实验，能正确描述其反应的离子方程式是A用 Na2SO3溶液吸收少量 Cl2：323SO+Cl2+H2O=23HSO+2Cl+24SOB向 CaCl2溶液中通入 CO2：Ca2+H2O+CO2=CaCO3+2H+C向 H2O2溶液中滴加少量 FeCl3：2Fe3+H2O2=O2+2H+2Fe2+D同浓度同体积 NH4HSO4溶液与 NaOH 溶液混合：4NH+OH=NH3H2O【答案】A【解 析】A 用 Na2SO3溶 液 吸 收 少 量 Cl2离 子 方 程 式 为：323SO+Cl2+H2O=23HSO+2Cl+24SO，A 正确；B向 CaCl2溶液中通入 CO2不能反应，故 B 不正确；C向H2O2溶液中滴加少量 FeCl3：2Fe3+H2O2=O2+2H+2Fe2+，H2O2溶液与 Fe3+均为氧化性物质，一般不发生反应，且 Fe3+一般作为 H2O2分解的催化剂，故 C 不正确；D同浓度同体积 NH4HSO4溶液与 NaOH 溶液混合，OH应该先与 H+反应，离子反应为，H+OH=H2O，故 D 不正确，正确答案 A。6一种高性能的碱性硼化钒（VB2）空气电池如下图所示，其中在 VB2电极发生反应：32442VB16OH11eVO2B(OH)4H O该电池工作时，下列说法错误的是A负载通过 0.04 mol 电子时，有 0.224 L（标准状况）O2参与反应B正极区溶液的 pH 降低、负极区溶液的 pH 升高C电池总反应为3222444VB11O20OH6H O8B(OH)4VOD电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH 溶液回到复合碳电极【答案】B【解析】正极的电极反应式为 O2+4e-+2H2O=4OH-,因此正极区的 pH 升高，由负极的电极反应式32442VB16OH11eVO2B(OH)4H O可知，反应消耗 OH-，溶液的 pH 降低，即负极区溶液的 pH 降低，故 B 不正确。7 W、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期元素，四种元素的核外电子总数满足 X+Y=W+Z；化合物 XW3与 WZ 相遇会产生白烟。下列叙述正确的是A非金属性：W XY ZB原子半径：ZYXWC元素 X 的含氧酸均为强酸DY 的氧化物水化物为强碱【答案】D【解析】由题给信息可知 W、X、Y、Z 分别为 H、N、Na、Cl 元素，A非金属性：Z X W，故 A 不正确；B原子半径：Y Z XW，故 B 不正确；C元素 X 的最高价含氧酸（HNO3）为强酸，其余为弱酸，故 C 不正确；DY 的氧化物水化物为（NaOH）强碱，故 D 正确。8（14 分）氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置（部分装置省略）制备 KClO3和 NaClO，探究其氧化还原性质。回答下列问题：（1）盛放 MnO2粉末的仪器名称是，a 中的试剂为。（2）b 中 采 用 的 加 热 方 式 是，c 中 化 学 反 应 的 离 子 方 程 式是，采用冰水浴冷却的目的是。（3）d 的作用是，可选用试剂（填标号）。ANa2SBNaClCCa(OH)2DH2SO4（4）反应结束后，取出 b 中试管，经冷却结晶，干燥，得到 KClO3晶体。（5）取少量 KClO3和 NaClO 溶液分别置于 1 号和 2 号试管中，滴加中性 KI 溶液。1 号试管溶液颜色不变。2 号试管溶液变为棕色，加入 CCl4振荡，静置后 CCl4层显_色。可知该条件下 KClO3的氧化能力_NaClO(填“大于”或“小于)。【答案】（1）圆底烧瓶饱和食盐水（2）水浴加热Cl2+2OH=ClO+Cl+H2O避免生成 NaClO3（3）吸收尾气（Cl2）AC（4）过滤少量（冷）水洗涤（5）紫小于【解析】（1）氯气发生装置，是在圆底烧瓶中完成，故盛放 MnO2粉末的仪器名称是圆底烧瓶，b 中是氯气与氢氧化钾反应，因此 a 中的试剂应该除去氯气中的氯化氢气体，即 a中的试剂为饱和食盐水；（2）b 中采用的加热方式是水浴加热，由题意可知 b 中是氯气与氢氧化钾在热水浴中反应生成的是 KClO3，c 中是氯气与冷的氢氧化钠反应生成 NaClO，故化学反应的离子方程式 Cl2+2OH=ClO+Cl+H2O，采用冰水浴冷却的目的是防止生成 NaClO3；（3）d 的作用是除去多以的氯气，防止污染大气，可选用能与氯气反的物质，根据题给选项只有Na2S 和 Ca(OH)2符合条件，故选 AC；（4）冷却结晶后是过滤，过滤接下来就是洗涤，（5）1 号试管溶液颜色不变，表明 KClO3不与 KI 溶液反应，即 KClO3不能氧化 KI。2 号试管溶液变为棕色，表明与 KI 溶液反应生成了 I2,加入 CCl4振荡，萃取，I2的 CCl4溶液显紫色，故KClO3的氧化能力小于 NaClO 的氧化能力。9（15 分）某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属 Ni、Al、Fe 及其氧化物，还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体（NiSO47H2O）：溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH 如下表所示：金属离子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+开始沉淀时（c=0.01 molL1）的 pH沉淀完全时（c=1.0105molL1）的 pH7.28.73.74.72.23.27.59.0回答下列问题：（1）“碱浸”中 NaOH 的两个作用分别是_。为回收金属，用稀硫酸将“滤液”调为中性，生成沉淀。写出该反应的离子方程式_。（2）“滤液”中含有的金属离子是_。（3）“转化”中可替代 H2O2的物质是_。若工艺流程改为先“调 pH”后“转化”，即，“滤液”中可能含有的杂质离子为_。（4）利用上述表格数据，计算 Ni(OH)2的Ksp=_（列出计算式）。如果“转化”后的溶液中 Ni2+浓度为 1.0 molL1，则“调 pH”应控制的 pH 范围是_。（5）硫酸镍在强碱溶液中用 NaClO 氧化，可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的 NiOOH。写出该反应的离子方程式_。（6）将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用，其意义是_。【答案】（1）除去油脂，溶解铝及其氧化物4Al(OH)+H+=Al(OH)3+H2O（2）Ni2+、Fe2+、Fe3+（3）O2或空气Fe3+（4）0.01(107.214)2或 105(108.714)23.26.2（5）2Ni2+ClO+4OH=2NiOOH+Cl+H2O（6）提高镍回收率【解析】油脂加氢镍催化剂主要含金属 Ni、Al、Fe 及其氧化物，则其表面有油污，（1）“碱浸”中 NaOH 的两个作用分别是除去油污，和溶解铝及铝的氧化物；因“滤液”主要成分是4Al(OH),加酸后发生反应为4Al(OH)+H+=Al(OH)3+H2O。“滤饼”的主要成分为金属铁、铁锈和镍，加入稀硫酸后生成对应的金属离子 Ni2+、Fe2+、Fe3+；（3）“转化”中就是要把 Fe2+转化为 Fe3+，又要不引人新的离子，可替代 H2O2的物质是氧气或空气。若工艺流程改为先“调 pH”后“转化”，即，根据“溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的 pH”表可知，要使 Ni2+不沉淀，则调节 4.7pH7.2，此时 Fe2+随同Ni2+进入溶液，再被 H2O2氧化后“滤液”中可能含有的杂质离子为 Fe2+；（4）由题给表格数据，计算 Ni(OH)2的Ksp=0.01(107.214)2，“调 pH”应控制的 pH 范围是 3.26.2。（5）根据反应物和生成物，结合电子得失守恒很容易写出离子反应式为 2Ni2+ClO+4OH=2NiOOH+Cl+H2O；（6）提高镍回收率。10（14 分）二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用 CO2的热点研究领域。回答下列问题：（1）CO2催化 加氢生成 乙烯和 水的反 应中，产 物的物 质的量 之比n(C2H4)n(H2O)=_。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)_(填“变大”“变小”或“不变”)。（2）理论计算表明，原料初始组成n(CO2)n(H2)=13，在体系压强为 0.1MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示 C2H4、CO2变化的曲线分别是_、_。CO2催化加氢合成 C2H4反应的H_0(填“大于”或“小于”)。（3）根据图中点 A(440K，0.39)，计算该温度时反应的平衡常数Kp=_(MPa)3(列出计算式。以分压表示，分压=总压物质的量分数)。（4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当_。【答案】（1）14变大（2）dc小于（3）39140.039或43620.390.39140.390.10.39()3等（4）选择合适催化剂等【解析】（1）由 CO2催化加氢生成乙烯和水的反应方程式为 2CO2+6 H2=C2H4+4H2O，产物的物质的量之比n(C2H4)n(H2O)=1:4，该反应是气体分子数减小的反应，增大压强平衡向右移动，故增大压强n(C2H4)增大；（2）图中 a、b、c、d 四条曲线随着温度增大 b、d 减小，a、c 增大，且 d 变化最小，则为计量数最小的 C2H4，其次是 c，对应是 CO2，依次 a、b 分别为 H2O 和 H2。且可知该反应为放热反应，故表示 C2H4、CO2变化的曲线分别是 d、c；CO2催化加氢合成 C2H4反应的H小于 0。（3）根据图中点 A(440K，0.39)，运用三段式列式计算，可得到该温度时反应的平衡常数Kp=43620.390.39140.390.10.39()3(MPa)3；4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当选择合适催化剂等。11 化学选修 3：物质结构与性质（15 分）氨硼烷（NH3BH3）含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题：（1）H、B、N 中，原子半径最大的是_。根据对角线规则，B 的一些化学性质与元素_的相似。（2）NH3BH3分子中，NB 化学键称为_键，其电子对由_提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3+6H2O=3NH3+336B O+9H2336B O的结构为。在该反应中，B 原子的杂化轨道类型由_变为_。（3）NH3BH3分子中，与 N 原子相连的 H 呈正电性（H+），与 B 原子相连的 H 呈负电性（H-），电负性大小顺序是_。与 NH3BH3原子总数相等的等电子体是_（写分子式），其熔点比 NH3BH3_（填“高”或“低”），原因是在 NH3BH3分子之间，存在_，也称“双氢键”。（4）研究发现，氦硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为apm、bpm、cpm，=90。氨硼烷的 222 超晶胞结构如图所示。氨硼烷晶体的密度=_ gcm3（列出计算式，设NA为阿伏加德罗常数的值）。【答案】（1）BSi（硅）（2）配位Nsp3sp2（3）NHBCH3CH3低H+与 H的静电引力（4）30A6210N abc【解析】（1）H、B、N 中，B、N 电子层数均大于 H 原子的，又 B、N 同周期，B 的质子数比 N 的小，故原子半径最大的是 B。根据周期表结构可知，Si 位于 B 右下对角线相邻位置上，根据对角线规则，B 的一些化学性质与元素 Si 的相似。（2）NH3BH3分子中，B 最外层 3 个电子，分别与 3 个 H 原子成键，空出一个空轨道，而分子中 N 原子与 3 个 H 原子成键后，多出一对孤对电子，故 NB 化学键称为配位键，其电子对由 N 原子提供。由氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3+6H2O=3NH3+336B O+9H2反应可知，结合336B O的结构为很容易得出在该反应中，B 原子的杂化轨道类型由 sp3变为 sp2。（3）NH3BH3分子中，与 N 原子相连的 H 呈正电性（H+），即电负性 NH，与 B 原子相连的 H 呈负电性（H-），即电负性 HB，故 H、B、N 电负性大小顺序是 NHB。NH3BH3中B、N 原子的电子数的平均值刚好与 C 原子的电子数相等，故可知与 NH3BH3原子总数相等的等电子体是乙烷（CH3CH3），其熔点比 NH3BH3的低，原因是在 NH3BH3分子中，与 N 原子相连的H 呈正电性（H+），与 B 原子相连的 H 呈负电性（H-），则在 NH3BH3分子之间，存在 H+与 H的静电引力，即“双氢键”。（4）氨硼烷的 222 超晶胞结构里有 16 个 NH3BH3分子，其质量为16M(NH3BH3)NA,=(1631)NA,氨硼烷的 222 超晶胞 d 体积为 8abcpm3=8abc cm-30，故氨硼烷晶体的密度=(1631)NA8abc cm-30=30A6210N abcgcm312化学选修 5：有机化学基础（15 分）苯基环丁烯酮（PCBO）是一种十分活泼的反应物，可利用它的开环反应合成一系列多官能团化合物。近期我国科学家报道用 PCBO 与醛或酮发生4+2环加成反应，合成了具有生物活性的多官能团化合物（E），部分合成路线如下：已知如下信息：回答下列问题：（1）A 的化学名称是_。（2）B 的结构简式为_。（3）由 C 生成 D 所用的试剂和反应条件分别为_；该步反应中，若反应温度过高，C 易发生脱羧反应，生成分子式为 C8H8O2的副产物，该副产物的结构简式为_。（4）写出化合物 E 中含氧官能团的名称_；E 中手性碳（注：连有四个不同的原子或基团的碳）的个数为_。（5）M 为 C 的一种同分异构体。已知：1 mol M 与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出 2mol 二氧化碳；M 与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸。M 的结构简式为_。（6）对于，选用不同的取代基 R，在催化剂作用下与 PCBO 发生的4+2反应进行深入研究，R对产率的影响见下表：RCH3C2H5CH2CH2C6H5产率/%918063请找出规律，并解释原因_。【答案】（1）2羟基苯甲醛（水杨醛）（2）（3）乙醇、浓硫酸/加热（4）羟基、酯基2（5）（6）随着 R体积增大，产率降低；原因是 R体积增大，位阻增大【解析】（1）由 A 的结构简式可知化学名称为 2羟基苯甲醛或临羟基苯甲醛；（2）由可知 A 中的醛基发生类似信息的反应，其酚羟基在氢氧化钠溶液中反应生成酚钠，故 B 的结构简式为；（3）根据官能团的变化可知，由 C 生成 D 发生了酯化反应，故所用的试剂为乙醇，反应条件为浓硫酸、加热；若反应温度过高，C 发生脱羧反应，由生成分子式为 C8H8O2可知，该副产物的结构简式为。（4）E 中含氧官能团的名称羟基、酯基；手性碳即连有四个不同的原子或基团的碳，即首先应该是饱和碳，即红色圈里的碳原子，如结构故 E中手性碳的个数为 2。（5）C 的结构简式，除苯环外不饱和度为 2，M 是 C 的同分异构体，由 M 与酸性高锰酸钾溶液反应生成对苯二甲酸，则 M 苯环有两个取代基，1 mol M与饱和碳酸氢钠溶液充分反应能放出 2 mol 二氧化碳，则一个 M 分子有两个羧基，故 M 的结构简式只能是。（6）从表格看很容易看出 R对产率大小的规律，R结构越简单，与 PCBO 发生的4+2反应时，产率越大，其原因就是 R越简单，反应的位阻越小，反之即随着 R体积增大，产率降低；原因是 R体积增大，位阻增大。