2021年高考化学试卷（全国乙卷）（解析卷）

1/19 2021 年普通高等学校招生全国统一考试 理科综合能力测试 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 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 还原为甲醇 【答案】D 【解析】 【分析】 为 1/19 【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新能源，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。 2/19 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 A B (浓) C D (浓) A. A B. B C. C D. 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 2/19 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： 3/19 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】 3/19 【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 4/19 ，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 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ⅢA 族或第ⅥA 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ⅢA 族元素，即W 一定是第ⅥA 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Mg＞Al ＞Si＞O，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 的 4/19 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。 5/19 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。 6/19 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】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+)=10×10-5mol/L 时，c2(M+)=7.5×10-8mol2/L2 ，c(M+)= mol/L<3.0×10-4mol/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 ，B 正确； C．设调pH 所用的酸为HnX，则结合电荷守恒可知 ，题给等式右边缺阴离子部分nc(Xn-)，C 错误； 6/19 D． 当 时，由物料守恒知 ，则 ， ，则 7/19 ，对应图得此时溶液中 ， ，D 正确； 故选C。 二、非选择题 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 2.2 3.5 9.5 12.4 沉淀完全 的 3.2 4.7 11.1 13.8 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___ ____。 7/19 (3)“母液①"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______ _。 8/19 (6)将“母液 ” ①和“母液 ” ②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①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TiO2·x H2O 沉淀和硫酸，过滤得到含有硫酸的母液②和TiO2·x 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 NH4Al(SO4)2+4NH3↑+3H2O ，故答案为： Al2O3+4(NH4)2SO4 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 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1×10—5×(1×10—2.9)2=1×10—10.8，当溶 液pH 为11.6 时，溶液中镁离子的浓度为 =1×10—6mol/L，故答案为：1×10—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 8/19 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TiO2·x H2O 沉淀和硫酸，反 应 离子方程式为TiO2++（x+1）H2O TiO2·xH2O+2H+，故答案为：TiO2++(x+1)H2O TiO2·xH2O+2H+； (6)由分析可知，尾气为氨气，母液①为硫酸铵、母液②为硫酸，将母液①和母液②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。 的 9/19 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)： Ⅰ.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。 Ⅱ.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。 Ⅲ.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。 Ⅳ.离心分离，稀盐酸洗涤沉淀。 Ⅴ.蒸馏水洗涤沉淀。 Ⅵ.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Ⅰ中，需分批缓慢加入 粉末并使用冰水浴，原因是_______。 (3)步骤Ⅱ中的加热方式采用油浴，不使用热水浴，原因是_______。 (4)步骤Ⅲ中， 的作用是_______(以离子方程式表示)。 (5)步骤Ⅳ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Ⅴ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，防止反应过快 (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， 9/19 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】 10/19 【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，防止反应过快； (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)。 10/19 (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： 11/19 ①由图可知，NOCl 分解为 NO 和 反应的 _______0(填“大于”或“小于”) ②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】 11/19 【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 12/19 ，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 =2×12.4kPa=24.8kPa；则平衡时，I2(g)的分压为 (20.0-p)kPa=(20×103-12.4×103)Pa， 24.8kPa=24.8×103Pa，p(Cl2)=0.1kPa=100Pa，因此反应 的平衡常数K= ； (3)①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； Ⅰ ②. Ⅱ. Ⅰ+Ⅱ得 ，则 的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)Ⅰ. 12/19 Ⅱ. Ⅰ+Ⅱ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 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，核外电子排布应为 B.4s 电子能量较高，