2021年全国甲卷高考化学试卷真题及答案详解.pdf

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1、一、选择题1 .化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是A.食品加工时不可添加任何防腐剂B.掩埋废旧电池不会造成环境污染C.天然气不完全燃烧会产生有毒气体D.使用含磷洗涤剂不会造成水体污染2.NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是A.18g重水(D20)中含有的质子数为IONAB.3moi的NO?与H?O完全反应时转移的电子数为4N4C.32g环状)分子中含有的S-S键数为IN八D.IL pH=4的O.lm olLKCrz。,溶液中.O 厂离子数为3.实验室制备下列气体的方法可行的是气体方法A氨气加热氯化镂固体B二氧化氮将铝片加到冷浓硝酸中C硫化氢向硫化钠固体滴加浓硫酸D氧气加热

2、氯酸钾和二氧化铳的混合物A.A B.B C.C D.D4.下列叙述正确的是A.甲醇既可发生取代反应也可发生加成反应B.用饱和碳酸氢钠溶液可以鉴别乙酸和乙醇C.烷烧的沸点高低仅取决于碳原子数的多少D.戊二烯与环戊烷互为同分异构体5.W、X、Y、Z 为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z 的最外层电子数是W 和 X 的最外层电子数之和，也是丫的最外层电子数的2 倍。W 和 X 的单质常温下均为气体。下列叙述正确的是A.原子半径：ZYXWB.W 与 X 只能形成一种化合物C.丫的氧化物为碱性氧化物，不与强碱反应D.W、X 和 Z 可形成既含有离子键又含有共价键的化合物6.已知相同温度下，sp（BaS

3、O4）=1 0 时两溶液中SO；)c(CO)=1 0/7.乙醛酸是一种重要的化工中间体，可用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H?。解离为H+和0曰，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是试卷第2 页，共 7 页电源铅电极OJ酸一酸o-y醛二OH-C亿OHC亿OHC-OHCH（乙二醛）、0 0,4II|2BrH0CCH（乙醛酸）石墨电极饱和乙二酸溶液双极膜 乙二醛+KBr酸溶液H2OIH，+OH，A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B.阳极上的反应式为:O O O O+2H+2e-|+H20HO-C-C-OH H O-C-C-HC.制得2moi乙醛酸，理

4、论上外电路中迁移了 Imol电子D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移二、非选择题8.碘（紫黑色固体，微溶于水）及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题:（1）12的一种制备方法如下图所示：AgNO,Fe 粉 Cl,I f_L_.净化除犯后含海 水 一*富集 一 悬 浊 液 一 转化 一*K化|-I,I沉淀加入Fe粉 进 行 转 化 反 应 的 离 子 方 程 式 为,生成的沉淀与硝酸反应，生成后可循环使用。通入C1?的过程中，若氧化产物只有一种，反 应 的 化 学 方 程 式 为;若反应物用量比n（C lJ/n（Fel2）=L5时，氧化产物为；当n（C12）/n（Fe

5、U）1.5,单质碘的收率会降低，原因是。以 Naio3为原料制备L 的方法是：先向N aio,溶液中加入计量的NaHSO,生成碘化物;再向混合溶液中加入NalO,溶液，反应得到L，上述制备L 的总反应的离子方程式为(3)KI溶液和CuSO 溶液混合可生成Cui沉淀和匕，若生成1 mol U，消耗的KI至少为mol。L 在KI溶液中可发生反应U+r一白。实验室中使用过量的KI与CuSO&溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸储可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是。9.胆 研(C uSO/SH Q)易溶于水，难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆帆

6、，并测定其结晶水的含量。回答下列问题：(1)制备胆矶时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有(填标号)。A.烧杯 B.容量瓶 C.蒸发皿 D.移液管(2)将CuO加入到适量的稀硫酸中，加热，其 主 要 反 应 的 化 学 方 程 式 为,与直接用废铜和浓硫酸反应相比，该 方 法 的 优 点 是。(3)待CuO完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量H 9?,冷却后用NH3.HQ调pH为 3.54,再煮沸lO m in,冷却后过滤。滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、乙醇洗涤、,得到胆研。其中，控制溶液pH为 3.5 4 的目的是,煮沸lOmin的作用是。(4)结晶水

7、测定：称量干燥用烟的质量为叫，加入胆研后总质量为m 2,将用堪加热至胆研全部变为白色，置于干燥器中冷至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为m、。根据实验数据，胆 研 分 子 中 结 晶 水 的 个 数 为(写 表 达 式)。(5)下列操作中，会 导 致 结 晶 水 数 目 测 定 值 偏 高 的 是(填 标 号)。胆帆未充分干燥 用期未置于干燥器中冷却 加热时有少胆研迸溅出来1 0.二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)+3H2(g)=CHQH(g)+H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：CO2(g

8、)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH,=+41 kJ.mol(2)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)AH2=-90kJ.mor试卷第4 页，共 7 页总反应的AH=k J mol1;若反应为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化 的 是(填 标 号)，判 断 的 理 由 是。体系能量体系能量A.C体系能量反应进程 反应进程(2)合成总反应在起始物n(Hj/n(CC2)=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CHaOH),在 t=250下的x(CHQH)p、在p=5xl0Pa下的x(CHQH)t 如200 210 220 230 240 250 260

9、270 280/用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式；图 中 对 应 等 压 过 程 的 曲 线 是,判 断 的 理 由 是；当x(CHQH)=0.10时，CO?的平衡转化率a=,反应条件可能为一或一。【化学一选修3：物质结构与性质】1 1.我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光 计戈U。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题：(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si 的 价 电 子 层 的 电 子 排 布 式 为；单 晶 硅 的 晶 体 类 型 为。Si C L,是生产高纯硅的前驱体，其中Si

10、 采取的杂化类型为 o Si C L 可发生水解反应，机理如下：c1111CSC/C1r ci ci H 一/Cl_ Si-o匕XH含s、p、d轨道的杂化-HC1/ClO H*II1*CSC含 s、p、d轨道的杂化类型有：d sp 2、sp 3 d、sp 3 d 2,中间体S i C L O h O)中 S i 采取的杂化 类 型 为(填 标 号)。(2)C O2分子中存在_ 个 键和 个 兀 健。(3)甲醇的沸点(64.7C)介于水(1 0 0)和甲硫醇(C H 3 S H,7.6)之间，其原因是。(4)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为Z n O/Z Q 固溶

11、体。四方Z r O2晶胞如图所示。Z 产 离 子 在 晶 胞 中 的 配 位 数 是,晶胞参数为a p m、a p m.c pm,该晶体密度为 g-c m q 写出表达式)。在 Z r O 2 中掺杂少量Z n O 后形成的催化剂，化学式可表示为Z n x Z g O y,则丫=(用x 表达)。Z r O O【化学一选修5：有机化学基础】1 2.近年来，以大豆素(化合物C)为主要成分的大豆异黄酮及其衍生物，因其具有优良的生理活性而备受关注。大豆素的合成及其衍生化的一种工艺路线如下：试卷第6 页，共 7 页回答下列问题：(D A 的化学名称为 o(2)1 m o l D反应生成E至少需要 m o

12、 l 氨气。(3)写出E中任意两种含氧官 能 团 的 名 称。(4)由E生成F的 化 学 方 程 式 为。(5)由G生成H分两步进行：反 应 1)是在酸催化下水与环氧化合物的加成反应，则反应2)的 反 应 类 型 为。(6)化合物B的 同 分 异 构 体 中 能 同 时 满 足 下 列 条 件 的有(填 标 号)。a.含苯环的酸、酮b.不含过氧键(-0-0-)c.核磁共振氢谱显示四组峰，且峰面积比为3：2：2：1A.2个 B.3个 C.4个 D.5个(7)根据上述路线中的相关知识，以丙烯为主要原料用不超过三步的反应设计合成下图有机物，写 出 合 成 路 线。1.c【详解】A.食品加工时，可适当

13、添加食品添加剂和防腐剂等，如苯甲酸钠，故 A错误；B.废旧电池中含有重金属等金属离子，会造成土壤污染，水体污染等，故 B错误；C.天然气主要成分为甲烷，不完全燃烧会产生一氧化碳等有毒气体，故 C正确；D.含磷洗涤剂的排放，使水中磷过多，造成水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，水体变浑浊，故 D错误；故选C。2.C【详解】1 8。A.DQ的质子数为1 0,1 8 g D Q 的物质的量为:=0.9 m o l,贝 1 1 1 8 g 重水（DQ）中所含质子数为9NA，A错误；B.N O?与HQ反应的化学方程式为：3N O 2+H2O=2 H N O 3+N O,该反应消耗3 个 N O 2 分子转移

14、的电子数为2个，则有3m o i 的 N O 2 参与反应时，转移的电子数为2 N、，B错误；C.一个I（专交3）分子中含有的S-S 键数为8个，32 g s8 的物质的量为8X蔑mol=|m o l,则含有的S-S 键数为：x8 xN,=N,C正确；o OD.酸性K r O溶液中存在：C r2O：+HQ 2 C rO；+2 H+,含 C r元素微粒有50手和C rO ,则1 1 4 的0.1 010 卜 1?1 Z(S)X(N)W(H),A 错误；B.W 为 H 元素，X 为 N 元素，两者可形成NH3和 N2H4,B 错误；C.丫为A l元素，其氧化物为两性氧化物，可与强酸、强碱反应，C

15、错误；D.W、X 和 Z 可形成(NH5S、NH4H S,两者既含有离子键又含有共价键，D 正确。故选D。6.B【分析】答案第2 页，共 12页B a C C h、B a S O4 均为难溶物，饱和溶液中 T g c(B a 2+)+-l g c(S O；)=-l g c(B a2+)x c(S O；)=-l g K v/；(B a S O 4),同理可知溶液中T g c(B a 2+)+l g c(C O；)=-l g (B a C O3),因 K v，(B a S O 4)K R B a C C h),则一l g K”,(B a C O 3)1.5 即C k 过量特别多，多余的氯气会与生成

16、的单质碘以及水继续发生氧化还原反应，单质碘的收率会降低，故答案为：F eh+C 12=h+F eC h；I2、F eC b；I2被过量的C%进一步氧化；(2)先向N a i。,溶液中加入计量的N a H S O,生成碘化物即含1-的物质；再向混合溶液中(含I )加入N a i。?溶液，反应得到【2,上述制备L的两个反应中 为中间产物，总反应为10；与H S O；发生氧化还原反应，生成S O；和L，根据得失电子守恒、电荷守恒 及元素守恒配平离子方程式即可得：2IO 3+5 H S O；=12+5 S O：+3H+H2O,故答案为：210,+5 H S O；=1,+5 S O -+3H+H2O ；

17、K I溶液和C ust)溶液混合可生成C ui沉淀和L，化学方程式为4 K I+2C uS C U=2C ul J答案第4页，共 12页+L+2K2so4,若生成Im oll”则消耗的K I至少为4mol；反应中加入过量K I,浓度增大,可逆反应马+1 -U平衡右移，增大L溶解度，防止U升华，有利于蒸播时防止单质碘析出，故答案为：4；防止单质碘析出。A9.A、C CUO+H2SO4=CUSO4+H2O 不会产生二氧化硫且产生等量胆矶消耗硫酸少(硫 酸 利 用 率 高)过 滤 干 燥 除 尽 铁，抑制硫酸铜水解破坏氢氧化铁胶体，易于【详解】(1)制备胆研时，根据题干信息可知，需进行溶解、过滤、结

18、晶操作，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有烧杯和蒸发皿，A、C符合题意，故答案为：A、C；_A(2)将CuO加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为CuO+H2s04=CUSO4+H2O;直接用废铜和浓硫酸反应生成硫酸铜与二氧化硫和水，与这种方法相比，将CuO加入到适量的稀硫酸中，加热制备胆研的实验方案具有的优点是：不会产生二氧化硫且产生等量胆矶消耗硫酸少(硫酸利用率高)；(3)硫酸铜溶液制硫酸铜晶体，操作步骤有加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥；CuO中含氧化铁杂质，溶于硫酸后会形成铁离子，为使铁元素以氢氧化铁形成沉淀完全，需控制溶液PH为3.

19、54,酸性环境同时还可抑制铜离子发生水解；操作过程中可能会生成氢氧化铁胶体，所以煮沸l()m in,目的是破坏氢氧化铁胶体，使其沉淀，易于过滤，故答案为：过滤；干燥；除尽铁，抑制硫酸铜水解；破坏氢氧化铁胶体，易于过滤；(4)称量干燥用烟的质量为犯，加入胆研后总质量为，巧，将用烟加热至胆矶全部变为白色，置于干燥器中冷至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为加3。则水的质量是(恤一%)g,所以胆帆(CuSO4.nH2O)中n值 的 表 达 式 为 空 誓:笔 誓=n:l,解得n=lo lou80(吗-9)9(9-吗)；80(机2-%)(5)胆研未充分干燥，导致所测m2偏大，根据可知，最终会导致

20、结晶水数9(砥一叫)目定值偏高，符合题意;答案第5页，共12页用烟未置于干燥器中冷却，部分白色硫酸铜会与空气中水蒸气结合重新生成胆矶，导致所80(%一 砥)测 m3偏大，根据n=0,二,，可知,最终会导致结晶水数目定值偏低，不符合题意；9(%-叫)_80(4 一?2)加热胆研晶体时有晶体从坨烟中溅出，会使m3数值偏小，根据n=七 一 可 知，最终会导致结晶水数目定值偏高，符合题意；综上所述，符合题意，故答案为：。10.-49 A ，/为正值，为和”为负值，反应的活化能大于反应(H2O)(CH,OH)的/二 b 总反应AHCH,OH(g)AH2-90kJ.m or,根据盖斯定律可知，+可得二氧化

21、碳加氢制甲醇的总反应为：CO2(g)+3H2(g)=CH,OH(g)+H2O(g)AH=(+41kJ.moll)+(-90kJ.mor)=-49kJ.morl；该反应总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应为慢反应，因此反应的活化能高于反应，同时反应的反应物总能量低于生成物总能量，反应的反应物总能量高于生成物总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A 项，故答案为：-49；A；AH/为正值，AH2为和A”为负值，反应的活化能大于反应的。二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO式 g)+3H2(g)=CHQH(g)+H q(g),因此利用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式&=

22、平 渭:黑:，故答案为：p(H,O)/?(CH:,OH)p3(H2)-p(CO2)该反应正向为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，体系中x(CHQH)将减小，因此图中对应等压过程的曲线是b,故答案为：b；总反应，(),升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小。答案第6 页，共 12页3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始(mol)3 1 0 0设起始”(CChAlmoLM HzTSmolJw.,转化(mol)3x x x x平衡(mol)3-3x 1-x x x/、X 1当平衡时x(CHQH)=0.10时，(3-3X)+(1-X)+X+X=解得x=：m o l

23、,平衡时CO2的转化率 01=:011=33.3%；由图可知，满足平衡时x(CHQH)=0.10的条件有：5xlO5Pa,X 1 uu/0Imol210或 9xl()5pa,250,故答案为：33.3%；5xlO5Pa,210；9xlO5Pa,250。11.3s23P2 原子晶体(共价晶体)sp3 2 2 甲硫醇不能形成分子间氢键,而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多 84x91+8x16a2c x AxlO-302-x【详解】基态Si原子的核外电子排布式为Is22s22P63s23P2,因此Si的价电子层的电子排式为3s23P2;晶体硅中S i原子与S i原子之间通过共价键相互结合，整块晶体是

24、一个三维的共价键网状结构，因此晶体硅为原子晶体；SiCL中 S i原子价层电子对数为4+土 尸=4,因此S i原子采取 sp3杂化；由图可知，SiClMEO)中 S i原子的3 键数为5,说明S i原子的杂化轨道数为5,由此可知S i原子的杂化类型为sp3d,故答案为：3s23P2；原子晶体(共价晶体)；sp3；(2)CC)2的结构式为O=C=O,1 个双键中含有1 个 3 键 和 1个兀键，因 此 1 个 CO2分子中含有 2 个 3 键和2 个兀键，故答案为：2；2；(3)甲醇分子之间和水分子之间都存在氢键，因此沸点高于不含分子间氢键的甲硫醇，甲醇分子之间氢键的总强度低于水分子之间氢键的总

25、强度，因此甲醇的沸点介于水和甲硫醇之间,故答案为：甲硫醇不能形成分子间氢犍，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多；(4)以晶胞中右侧面心的ZH+为例，同一晶胞中与Zr4+连接最近且等距的O%数为4,同理可知右侧晶胞中有4 个 02-与zd+相连，因此Zr4+离子在晶胞中的配位数是4+4=8；1 个晶胞中4mol x 91g/mol+8mol x 16g/mol含有4 个 ZrO2微粒，1 个晶胞的质量-,1 个晶胞的体积为4x91+8x16ffi-g(ax 10,ocm)x(ax 1 O iocm)x(cx 10,ocm)=a2cx 10-3Ocm3,因此该晶体密度=N.=V-a2cxlO_3O

26、cm34x91+8x16-a-c x 7x i不 u g e m q 在ZrO2中掺杂少量ZnO后形成的催化剂,化学式可表示为ZnxZn.xOy,其中Zn元素为+2价,Zr为+4价,O 元素为-2价,根据化合物化合价为0 可知2x+4x(l-x)=2y,答案第7 页，共 12页4x91+8x16解得 y=2.x,故答案为：a2c xA xlO-30;2-X o12.间苯 二 酚（或 1,3-苯二酚）2 酯基，酸键，羟 基（任写两答案第8 页，共 12页HOO与碳酸二甲酯发生酯化反应，生成与氢气发生加成反应生成发生消去反应，生 成 F,F 先氧化成环氧化合物G,G 在酸催化下水与环氧化合物的加成

27、反应，然后发生酯的水解生成H,据此分析解答。【详 解】(1)A 为,化 学 名 称 为 间 苯 二 酚（或 1,3-苯二酚），故答案为：间苯二酚（或 1,3-苯二酚）;答 案 第 9 页，共 12页D为,与氢气发生加成反应生成,碳碳双键及酮基都发生了加成反应，所以Imol D反应生成E至少需要2m oi氨气，故答案为：2；(3)E 为的名称为酯基，酸键，羟 基（任写两种），故答案为：酯基，酸键，羟 基（任写两种）;(4)E 为成TsOHPhMc答案第1（）页，共12页+H20,故答案为:TsOHIWIe+H2O；(5)由 G 生成H分两步进行：反 应 1)是在酸催化下水与环氧化合物的加成反应，

28、则反应2)是将酯基水解生成羟基，反应类型为取代反应，故答案为：取代反应；(6)化合物B 为HOCOOH同分异构体中能同时满足下列条件：.含苯环的醛、酮；b.不含过氧键(-0 0-)；c.核磁共振氢谱显示四组峰，且峰面积比为3：2：2：1,说明为醛或酮，而且含有甲基，根据要求可以写出：答案第I I 页，共 1 2 页HOOHHOOH故有4种，答案为：C；(7)以丙烯为主要原料用不超过三步的反应设计合成下图有机物，可以将丙烯在m-C P B A 的作用下生成环氧化合物，环氧化合物在酸催化下水发生加成反应，然后再与碳酸二甲酯发生酯化反应即可，故合成路线为：八A 一a揪 哪 心。井OH浓 为50.1答案第1 2 页，共 1 2 页