2021年全国统一高考化学试卷(新课标ⅰ)(含解析版)

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2021年普通高等学校招生全国统一考试(全国乙卷) 化 学注意事项: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、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2B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。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。4.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 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Al 27 Cl35.5 Fe 56一、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. 大规模开采可燃冰作为清洁燃料C. 通过清洁煤技术减少煤燃烧污染D. 研发催化剂将还原为甲醇【答案】D【解析】【分析】【详解】A.将重质油裂解为轻质油并不能减少二氧化碳的排放量,达不到碳中和的目的,故A不符合题意; B.大规模开采可燃冰做为清洁燃料,会增大二氧化碳的排放量,不符合碳中和的要求,故B不符合题意;C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染,不能减少二氧化碳的排放量,达不到碳中和的目的,故C不符合题意;D.研发催化剂将二氧化碳还原为甲醇,可以减少二氧化碳的排放量,达到碳中和的目的,故D符合题意;故选D。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AB(浓)CD(浓)A. AB. BC. CD. D【答案】C【解析】【分析】由实验装置图可知,制备气体的装置为固固加热装置,收集气体的装置为向上排空气法,说明该气体的密度大于空气的密度;【详解】A.氨气的密度比空气小,不能用向上排空法收集,故A错误;B.二氧化锰与浓盐酸共热制备氯气为固液加热反应,需要选用固液加热装置,不能选用固固加热装置,故B错误;C.二氧化锰和氯酸钾共热制备氧气为固固加热的反应,能选用固固加热装置,氧气的密度大于空气,可选用向上排空气法收集,故C正确;D.氯化钠与浓硫酸共热制备为固液加热反应,需要选用固液加热装置,不能选用固固加热装置,故D错误;故选C。3. 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:B. 过量铁粉加入稀硝酸中:C 硫酸铝溶液中滴加少量氢氧化钾溶液:D. 氯化铜溶液中通入硫化氢:【答案】A【解析】【分析】【详解】A.硫酸钙微溶,用碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙转化为难溶的碳酸钙,离子方程式为:C+CaSO4=CaCO3+S,故A正确;B.过量的铁粉与稀硝酸反应生成硝酸亚铁、一氧化氮和水,离子方程式应为:3Fe+8H++2N=3Fe2++2NO+4H2O,故B错误;C.硫酸铝溶液与少量氢氧化钾溶液反应生成氢氧化铝沉淀和硫酸钾,离子方程式应为:Al3++3OH-=Al(OH)3,故C错误;D.硫化氢为弱电解质,书写离子方程式时不能拆,离子方程式应为:Cu2++H2S=CuS+2H+,故D错误;答案选A。4. 一种活性物质的结构简式为,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. 该物质与碳酸钠反应得【答案】C【解析】【分析】【详解】A.该物质含有羟基、羧基、碳碳双键,能发生取代反应和加成反应,故A错误;B.同系物是结构相似,分子式相差1个或n个CH2的有机物,该物质的分子式为C10H18O3,而且与乙醇、乙酸结构不相似,故B错误;C.该物质的分子式为C10H18O3,的分子式为C10H18O3,所以二者的分子式相同,结构式不同,互为同分异构体,故C正确;D.该物质只含有一个羧基,1mol该物质与碳酸钠反应,生成0.5mol二氧化碳,质量为22g,故D错误;故选C。5. 我国嫦娥五号探测器带回的月球土壤,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B. 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【答案】B【解析】【分析】由短周期元素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,可知W所在主族可能为第A族或第A族元素,又因X、Y、Z为同周期相邻元素,且均不与W同族,故W一定不是第A族元素,即W一定是第A族元素,进一步结合已知可推知W、X、Y、Z依次为O、Mg、Al、Si,据此答题。【详解】A.O原子有两层,Mg、Al、Si均有三层且原子序数依次增大,故原子半径大小顺序为MgAlSiO,即,A错误;B.化合物XW即MgO为离子化合物,其中的化学键为离子键,B正确;C.Y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;D.Z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氧化生成的反应B. 管道中可以生成氧化灭杀附着生物的C. 阴极生成的应及时通风稀释安全地排入大气D. 阳极表面形成的等积垢需要定期清理【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的饱和溶液中随c(H+)而变化,不发生水解。实验发现,时为线性关系,如下图中实线所示。下列叙述错误的是A. 溶液时,B. MA的溶度积度积C. 溶液时,D. HA的电离常数【答案】C【解析】【分析】由题意可知HA是一元弱酸,其电离常数Ka(HA)=;Ksp(MA)=c(M+)c(A-),联立二式可得线性方程c2(M+)=。【详解】A.由图可知pH=4,即c(H+)=1010-5mol/L时,c2(M+)=7.510-8mol2/L2,c(M+)=mol/L<3.010-4mol/L,A正确;B.当c(H+)=0mol/L时,c2(M+)=5.010-8,结合分析可知5.010-8==,B正确;C.设调pH所用的酸为HnX,则结合电荷守恒可知+ nc(Xn-),题给等式右边缺阴离子部分nc(Xn-),C错误;D.当c(H+)=2010-5mol/L时,c2(M+)=10.010-8mol2/L2,结合B代入线性方程有10.010-8=,解得,D正确;选C。三、非选择题:共174分。第22~32为必考题,每个试题考生都必须作答。第33~38题为选考题,考生根据要求作答。8. 磁选后的炼铁高钛炉渣,主要成分有、、、、以及少量的。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见下表金属离子开始沉淀的2.23.59.512.4沉淀完全的3.24.711.113.8回答下列问题:(1)“焙烧”中,、几乎不发生反应,、、、转化为相应的硫酸盐,写出转化为的化学方程式_______。(2)“水浸”后“滤液”的约为2.0,在“分步沉淀”时用氨水逐步调节至11.6,依次析出的金属离子是_______。(3)“母液中浓度为_______。(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,水解析出沉淀,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). (2). (3). (4). 硫酸 (5). (6). (7). (8). 【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)2SO4NH4Al(SO4)2+4NH3+3H2O,故答案为:Al2O3+4(NH4)2SO4NH4Al(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110—5(110—2.9)2=110—10.8,当溶液pH为11.6时,溶液中镁离子的浓度为=110—6mol/L,故答案为:110—6;(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(转置如图所示):.将浓、、石墨粉末在c中混合,置于冰水浴中,剧烈搅拌下,分批缓慢加入粉末,塞好瓶口。.转至油浴中,35搅拌1小时,缓慢滴加一定量的蒸馏水。升温至98并保持1小时。.转移至大烧杯中,静置冷却至室温。加入大量蒸馏水,而后滴加至悬浊液由紫色变为土黄色。.离心分离,稀盐酸洗涤沉淀。.蒸馏水洗涤沉淀。.冷冻干燥,得到土黄色的氧化石墨烯。回答下列问题:(1)装置图中,仪器a、c的名称分别是_______、_______,仪器b的进水口是_______(填字母)。(2)步骤中,需分批缓慢加入粉末并使用冰水浴,原因是_______。(3)步骤中的加热方式采用油浴,不使用热水浴,原因是_______。(4)步骤中,的作用是_______(以离子方程式表示)。(5)步骤中,洗涤是否完成,可通过检测洗出液中是否存在来判断。检测的方法是_______。(6)步骤可用试纸检测来判断是否洗净,其理由是_______。【答案】 (1). 滴液漏斗 (2). 三颈烧瓶 (3). d (4). 反应放热,使反应过快 (5). 反应温度接近水的沸点,油浴更易控温 (6). (7). 取少量洗出液,滴加,没有白色沉淀生成 (8). 与电离平衡,洗出液接近中性时,可认为洗净【解析】【分析】【详解】(1)由图中仪器构造可知,a的仪器名称为滴液漏斗,c的仪器名称为三颈烧瓶;仪器b为球形冷凝管,起冷凝回流作用,为了是冷凝效果更好,冷却水要从d口进,a口出,故答案为:分液漏斗;三颈烧瓶;d;(2)反应为放热反应,为控制反应速率,避免反应过于剧烈,需分批缓慢加入KMnO4粉末并使用冰水浴,故答案为:反应放热,使反应过快;(3)油浴和水浴相比,由于油的比热容较水小,油浴控制温度更加灵敏和精确,该实验反应温度接近水的沸点,故不采用热水浴,而采用油浴,故答案为:反应温度接近水的沸点,油浴更易控温;(4)由滴加H2O2后发生的现象可知,加入的目的是除去过量的KMnO4,则反应的离子方程式为:2Mn+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2+8H2O,故答案为:2Mn+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2+8H2O ;(5)该实验中为判断洗涤是否完成,可通过检测洗出液中是否存在S来判断,检测方法是:取最后一次洗涤液,滴加BaCl2溶液,若没有沉淀说明洗涤完成,故答案为:取少量洗出液,滴加BaCl2,没有白色沉淀生成;(6)步骤IV用稀盐酸洗涤沉淀,步骤V洗涤过量的盐酸,与电离平衡,洗出液接近中性时,可认为洗净,故答案为:与电离平衡,洗出液接近中性时,可认为洗净。10. 一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物,具有强氧化性,可与金属直接反应,也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题:(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体,由于性质相似,Liebig误认为是ICl,从而错过了一种新元素的发现,该元素是_______。(2)氯铂酸钡()固体加热时部分分解为、和,376.8时平衡常数,在一硬质玻璃烧瓶中加入过量,抽真空后,通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭),在376.8,碘蒸气初始压强为。376.8平衡时,测得烧瓶中压强为,则_______,反应的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。(3)McMorris测定和计算了在136~180范围内下列反应的平衡常数。得到和均为线性关系,如下图所示:由图可知,NOCl分解为NO和反应的_______0(填“大于”或“小于”)反应的K=_______(用、表示):该反应的_______0(填“大于”或“小于”),写出推理过程_______。(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应,在一定频率(v)光的照射下机理为:其中表示一个光子能量,表示NOCl的激发态。可知,分解1mol的NOCl需要吸收_______mol光子。【答案】 (1). 溴(或) (2). 24.8 (3). (4). 大于 (5). (6). 大于 (7). 设,即,由图可知:则:,即,因此该反应正反应为吸热反应,即大于0 (8). 0.5【解析】【分析】【详解】(1)红棕色液体,推测为溴单质,因此错过发现的元素是溴(或);(2)由题意玻376.8时璃烧瓶中发生两个反应:(s)(s)+(s)+2(g)、Cl2(g)+I2(g)2ICl(g)。(s)(s)+(s)+2(g)的平衡常数,则平衡时p2(Cl2)=,平衡时p(Cl2)=100Pa,设到达平衡时I2(g)的分压减小pkPa,则,376.8平衡时,测得烧瓶中压强为,则0.1+20.0+p=32.5,解得p=12.4,则平衡时2p=212.4kPa=24.8kPa;则平衡时,I2(g)的分压为(20.0-p)kPa=7.6kPa=7.6103Pa,24.8kPa=24.8103Pa,p(Cl2)=0.1kPa=100Pa,因此反应的平衡常数K=;(3)结合图可知,温度越高,越小,lgKp2越大,即Kp2越大,说明升高温度平衡正向移动,则NOCl分解为NO和反应的大于0;..+得,则K=;该反应的大于0;推理过程如下:设,即,由图可知:则:,即,因此该反应正反应为吸热反应,即大于0;(4)..+得总反应为2NOCl+hv=2NO+Cl2,因此2molNOCl分解需要吸收1mol光子能量,则分解1mol的NOCl需要吸收0.5mol光子。11. 过渡金属元素铬是不锈钢的重要成分,在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题:(1)对于基态Cr原子,下列叙述正确的是_______(填标号)。A.轨道处于半充满时体系总能量低,核外电子排布应B.4s电子能量较高,总是在比3s电子离核更远的地方运动C.电负性比钾高,原子对键合电子的吸引力比钾大(2)三价铬离子能形成多种配位化合物。中提供电子对形成配位键的原子是_______,中心离子的配位数为_______。(3)中配体分子、以及分子的空间结构和相应的键角如图所示。中P的杂化类型是_______。的沸点比的_______,原因是_______,的键角小于的,分析原因_______。(4)在金属材料中添加颗粒,可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。具有体心四方结构,如图所示,处于顶角位置的是_______原子。设Cr和Al原子半径分别为和,则金属原子空间占有率为_______%(列出计算表达式)。【答案】 (1). AC (2). (3). 6 (4). (5). 高 (6). 存在分子间氢键 (7). 含有一对孤对电子,而含有两对孤对电子,中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大 (8). Al (9). 【解析】【分析】【详解】(1) A. 基态原子满足能量最低原理,Cr有24个核外电子,轨道处于半充满时体系总能量低,核外电子排布应为,A正确;B. Cr核外电子排布为,由于能级交错,3d轨道能量高于4s轨道的能量,即3d电子能量较高,B错误;C. 电负性为原子对键合电子的吸引力,同周期除零族原子序数越大电负性越强,钾与铬位于同周期,铬原子序数大于钾,故铬电负性比钾高,原子对键合电子的吸引力比钾大,C正确; 故答案为:AC; (2)中三价铬离子提供空轨道,提供孤对电子与三价铬离子形成配位键,中心离子的配位数为三种原子的个数和即3+2+1=6,故答案为:;6;(3)的价层电子对为3+1=4,故中P的杂化类型是; N原子电负性较强,分子之间存在分子间氢键,因此的沸点比的高;的键角小于的,原因是:含有一对孤对电子,而含有两对孤对电子,中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大,故答案为:;高;存在分子间氢键;含有一对孤对电子,而含有两对孤对电子,中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大;(4)已知具有体心四方结构,如图所示,黑球个数为,白球个数为,结合化学式可知,白球为Cr,黑球为Al,即处于顶角位置的是Al原子。设Cr和Al原子半径分别为和,则金属原子的体积为,故金属原子空间占有率=%,故答案为:Al;。12. 卤沙唑仑W是一种抗失眠药物,在医药工业中的一种合成方法如下:已知:()()回答下列问题:(1)A的化学名称是_______。(2)写出反应的化学方程式_______。(3)D具有的官能团名称是_______。(不考虑苯环)(4)反应中,Y的结构简式为_______。(5)反应反应类型是_______。(6)C的同分异构体中,含有苯环并能发生银镜反应的化合物共有种_______种。(7)写出W的结构简式_______。【答案】 (1). 2氟甲苯(或邻氟甲苯) (2). 或或 (3). 氨基,羟基,卤素原子(溴原子,氯原子) (4). (5). 取代反应 (6). 10 (7). 【解析】【分析】A()在酸性高锰酸钾的氧化下生成B(),与SOCl2反应生成C(),与在氯化锌和氢氧化钠的作用下,发生取代反应生成,与Y()发生取代反应生成,与发生取代反应生成F(),F与乙酸、乙醇反应生成W(),据此分析解答。【详解】(1)由A()的结构可知,名称为:2氟甲苯(或邻氟甲苯),故答案为:2氟甲苯(或邻氟甲苯);(2)反应为与在氯化锌和氢氧化钠的作用下,发生取代反应生成,故答案为:;(3)含有的官能团为溴原子,氟原子,氨基,羰基(或酮基),故答案为:溴原子,氟原子,氨基,羰基(或酮基);(4) D为,E为,根据结构特点,及反应特征,可推出Y为,故答案为:;(5) E为,F为,根据结构特点,可知与发生取代反应生成F,故答案为:取代反应;(6) C为,含有苯环且能发生银镜反应同分异构体为:含有醛基,氟原子,氯原子,即苯环上含有三个不同的取代基,可能出现的结构有,故其同分异构体为10种,故答案为:10;(7)根据已知及分析可知,与乙酸、乙醇反应生成,故答案为:;

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