2021年高考全国乙卷化学试题含答案解析.doc
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1、2021 年普通高等学校招生全国统一考试年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试理科综合能力测试化学化学注意事项: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,并将自己的姓名、准考证号答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上,并将自己的姓名、准考证号、座位号填写在本试卷上。座位号填写在本试卷上。2.回答选择题时,选出每小题答案后,用回答选择题时,选出每小题答案后,用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;如需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,再选涂其他答案标号,涂写在本试卷上无效。改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标
2、号,涂写在本试卷上无效。3.作答非选择题时,将答案书写在答题卡上,书写在本试卷上无效。作答非选择题时,将答案书写在答题卡上,书写在本试卷上无效。4.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。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:可能用到的相对原子质量:H 1C 12N 14O 16Na 23Al 27Cl35.5Fe 56一、选择题一、选择题1.我国提出争取在 2030 年前实现碳达峰,2060 年实现碳中和,这对于改善环境,实现绿色发展至关重要。碳中和是指2CO的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是A.将重质油裂解为轻质油作为燃料B.大规模开采可燃
3、冰作为新能源C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染D.研发催化剂将2CO还原为甲醇2.在实验室采用如图装置制备气体,合理的是化学试剂制备的气体A24Ca(OH)NH Cl3NHB2MnOHCl(浓)2ClC23MnOKClO2OD24NaClH SO(浓)HClA.AB.BC.CD.D3.下列过程中的化学反应,相应的离子方程式正确的是A.用碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙:223434COCaSOCaCOSOB.过量铁粉加入稀硝酸中:332Fe4HNOFeNO2H O C.硫酸铝溶液中滴加少量氢氧化钾溶液:322Al4OHAlO2H OD.氯化铜溶液中通入硫化氢:22CuSCuS4.一种活性物质的结构简
4、式为,下列有关该物质的叙述正确的是A.能发生取代反应,不能发生加成反应B.既是乙醇的同系物也是乙酸的同系物C.与互为同分异构体D.1mol该物质与碳酸钠反应得244gCO5.我国嫦娥五号探测器带回1.731kg的月球土壤,经分析发现其构成与地球士壤类似土壤中含有的短周期元素 W、X、Y、Z,原子序数依次增大,最外层电子数之和为 15。X、Y、Z 为同周期相邻元素,且均不与W 同族,下列结论正确的是A.原子半径大小顺序为WXYZB.化合物 XW 中的化学键为离子键C.Y 单质的导电性能弱于 Z 单质的D.Z 的氧化物的水化物的酸性强于碳酸6.沿海电厂采用海水为冷却水,但在排水管中生物的附着和滋生
5、会阻碍冷却水排放并降低冷却效率,为解决这一问题,通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示),通入一定的电流。下列叙述错误的是A.阳极发生将海水中的Cl氧化生成2Cl的反应B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC.阴极生成的2H应及时通风稀释安全地排入大气D.阳极表面形成的2Mg(OH)等积垢需要定期清理7.HA 是一元弱酸,难溶盐 MA 的饱和溶液中c(M)随 c(H+)而变化,M不发生水解。实验发现,298K时+2+c(M-c(H)为线性关系,如下图中实线所示。下列叙述错误的是A.溶液pH4时,-4-1c(M)YZW,A 错误;B化合物 XW 即 MgO 为离子化合物,其中的化学键为离
6、子键,B 正确;CY 单质为铝单质,铝属于导体,导电性很强,Z 单质为硅,为半导体,半导体导电性介于导体和绝缘体之间,故 Y 单质的导电性能强于 Z 单质的,C 错误;DZ 的氧化物的水化物为硅酸,硅酸酸性弱于碳酸,D 错误;故选 B。6.沿海电厂采用海水为冷却水,但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率,为解决这一问题,通常在管道口设置一对惰性电极(如图所示),通入一定的电流。下列叙述错误的是A.阳极发生将海水中的Cl氧化生成2Cl的反应B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClOC.阴极生成的2H应及时通风稀释安全地排入大气D.阳极表面形成的2Mg(OH)等积垢需要定期
7、清理【答案】D【解析】【分析】海水中除了水,还含有大量的 Na+、Cl-、Mg2+等,根据题干信息可知,装置的原理是利用惰性电极电解海水,阳极区溶液中的 Cl-会优先失电子生成 Cl2,阴极区 H2O 优先得电子生成 H2和 OH-,结合海水成分及电解产物分析解答。【详解】A根据分析可知,阳极区海水中的 Cl-会优先失去电子生成 Cl2,发生氧化反应,A 正确;B设置的装置为电解池原理,根据分析知,阳极区生成的 Cl2与阴极区生成的 OH-在管道中会发生反应生成 NaCl、NaClO 和 H2O,其中 NaClO 具有强氧化性,可氧化灭杀附着的生物,B 正确;C因为 H2是易燃性气体,所以阳极
8、区生成的 H2需及时通风稀释,安全地排入大气,以排除安全隐患,C正确;D 阴极的电极反应式为:2H2O+2e-=H2+2OH-,会使海水中的 Mg2+沉淀积垢,所以阴极表面会形成 Mg(OH)2等积垢需定期清理,D 错误。故选 D。7.HA 是一元弱酸,难溶盐 MA 的饱和溶液中c(M)随 c(H+)而变化,M不发生水解。实验发现,298K时+2+c(M-c(H)为线性关系,如下图中实线所示。下列叙述错误的是A.溶液pH4时,-4-1c(M)3.0 10 mol LB.MA 的溶度积度积-8spK(MA)=5.0 10C.溶液pH=7时,+-+c(M+c(H=c(A+c)(OH)D.HA 的电
9、离常数4a-K(HA)2.0 10【答案】C【解析】【分析】本题考查水溶液中离子浓度的关系,在解题过程中要注意电荷守恒和物料守恒的应用,具体见详解。【详 解】A 由 图 可 知pH=4,即c(H+)=1010-5mol/L时,c2(M+)=7.510-8mol2/L2,c(M+)=-8-4mol/7.5 107.=5L10mol/L3.010-4mol/L,A 正确;B 由图可知,c(H+)=0 时,可看作溶液中有较大浓度的 OH-,此时 A-的水解极大地被抑制,溶液中 c(M+)=c(A-),则+-2+-8spK(MA)=c(M)c(A)=c(M)=5.0 10,B 正确;C设调 pH 所用
10、的酸为 HnX,则结合电荷守恒可知-+-+-n)c(M+c(H=c(A+c(O+nc X)H,题给等式右边缺阴离子部分 nc(Xn-),C 错误;D+-ac(H)c(A)K(HA)=c(HA)当c A=c HA时,由物料守恒知-+c(A)+c(HA)=c(M),则+-c(M)c(A)=2,2+-8spc(M)K(MA)=c(M)c(A)=5.0 102,则2+-8c(M)=10 10,对应图得此时溶液中+-4-1c(H)=2.0 10 mol L,+-+4ac(H)c(A)K(HA)=c(H)2.0 10c(HA),D 正确;故选 C。二、非选择题二、非选择题8.磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分
11、有2TiO、2SiO、23Al O、MgO、CaO以及少量的23Fe O。为节约和充分利用资源,通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。该工艺条件下,有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH见下表金属离子3Fe3A l2Mg2Ca开始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全51c=1.0 10mol L的pH3.24.711.113.8回答下列问题:(1)“焙烧”中,2TiO、2SiO几乎不发生反应,23Al O、MgO、CaO、23Fe O转化为相应的硫酸盐,写出23Al O转化为442NH Al SO的化学方程式_。(2)“水浸”后“滤液”的pH约为 2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至
12、 11.6,依次析出的金属离子是_。(3)“母液中2+Mg浓度为_-1mol L。(4)“水浸渣”在 160“酸溶”最适合的酸是_。“酸溶渣”的成分是_、_。(5)“酸溶”后,将溶液适当稀释并加热,2TiO水解析出22TiOxH O沉淀,该反应的离子方程式是_。(6)将“母液”和“母液”混合,吸收尾气,经处理得_,循环利用。【答 案】(1).23442Al O4 NHSO焙烧322442NH Al SO6NH3H O(2).3+3+2+FeAlMg、(3).61.010(4).硫 酸(5).2SiO(6).4CaSO(7).2+222+(x+1)H OTiOxH O+HTiO2(8).4 24
13、(NH)SO【解析】【分析】由题给流程可知,高钛炉渣与硫酸铵混合后焙烧时,二氧化钛和二氧化硅不反应,氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化铁转化为相应的硫酸盐,尾气为氨气;将焙烧后物质加入热水水浸,二氧化钛、二氧化硅不溶于水,微溶的硫酸钙部分溶于水,硫酸铁、硫酸镁和硫酸铝铵溶于水,过滤得到含有二氧化钛、二氧化硅、硫酸钙的水浸渣和含有硫酸铁、硫酸镁、硫酸铝铵和硫酸钙的滤液;向 pH 约为 2.0 的滤液中加入氨水至 11.6,溶液中铁离子、铝离子和镁离子依次沉淀,过滤得到含有硫酸铵、硫酸钙的母液和氢氧化物沉淀;向水浸渣中加入浓硫酸加热到 160酸溶,二氧化硅和硫酸钙与浓硫酸不反应,二氧化钛与稀硫酸反应得到
14、 TiOSO4,过滤得到含有二氧化硅、硫酸钙的酸溶渣和 TiOSO4溶液;将 TiOSO4溶液加入热水稀释并适当加热,使TiOSO4完全水解生成TiO2x H2O沉淀和硫酸,过滤得到含有硫酸的母液和 TiO2x H2O。【详解】(1)氧化铝转化为硫酸铝铵发生的反应为氧化铝、硫酸铵在高温条件下反应生成硫酸铝铵、氨气和水,反 应 的 化 学 方 程 式 为 Al2O3+4(NH4)2SO4焙烧NH4Al(SO4)2+4NH3+3H2O,故 答 案 为:Al2O3+4(NH4)2SO4焙烧NH4Al(SO4)2+4NH3+3H2O;(2)由题给开始沉淀和完全沉淀的 pH 可知,将 pH 约为 2.0
15、 的滤液加入氨水调节溶液 pH 为 11.6 时,铁离子首先沉淀、然后是铝离子、镁离子,钙离子没有沉淀,故答案为:Fe3+、Al3+、Mg2+;(3)由镁离子完全沉淀时,溶液 pH 为 11.1 可知,氢氧化镁的溶度积为 1105(1102.9)2=11010.8,当溶液 pH 为 11.6 时,溶液中镁离子的浓度为-10.8-2.421 1010(1)=1106mol/L,故答案为:1106;(4)增大溶液中硫酸根离子浓度,有利于使微溶的硫酸钙转化为沉淀,为了使微溶的硫酸钙完全沉淀,减少TiOSO4溶液中含有硫酸钙的量,应加入浓硫酸加热到 160酸溶;由分析可知,二氧化硅和硫酸钙与浓硫酸不反
16、应,则酸溶渣的主要成分为二氧化硅和硫酸钙,故答案为:硫酸;SiO2、CaSO4;(5)酸溶后将 TiOSO4溶液加入热水稀释并适当加热,能使 TiOSO4完全水解生成 TiO2x H2O 沉淀和硫酸,反应的离子方程式为 TiO2+(x+1)H2OTiO2xH2O+2H+,故答案为:TiO2+(x+1)H2OTiO2xH2O+2H+;(6)由分析可知,尾气为氨气,母液为硫酸铵、母液为硫酸,将母液和母液混合后吸收氨气得到硫酸铵溶液,可以循环使用,故答案为:(NH4)2SO4。9.氧化石墨烯具有稳定的网状结构,在能源、材料等领域有着重要的应用前景,通过氧化剥离石墨制备氧化石墨烯的一种方法如下(转置如
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