2021年高考化学真题试卷（天津卷）

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2021年高考化学真题试卷（天津卷）
一、单选题
1.（2021·天津）近年我国在科学技术领域取得了举世瞩目的成就。对下列成就所涉及的化学知识的判断错误的是（ ）
A. 北斗三号卫星搭载了精密计时的铷原子钟，铷(Rb)是金属元素
B. 奋斗者号潜水器载人舱外壳使用了钛合金，钛合金属于无机非金属材料
C. 长征五号B遥二火箭把天和核心舱送入太空，火箭动力源于氧化还原反应
D. 天问一号探测器着陆火星过程中使用了芳纶制作的降落伞，芳纶是高分子材料
2.（2021·天津）下列各组物质的晶体类型相同的是（ ）
A. SiO2和SO3 B. I2和NaCl C. Cu和Ag D. SiC和MgO
3.（2021·天津）核聚变发电有望成为解决人类能源问题的重要手段之一、氘( )是核聚变反应的主要原料，下列有关叙述正确的是（ ）
A. 的中子数为2 B. 的核电荷数为1
C. 是自然界中最轻的原子 D. 是氢元素的一种同素异形体
4.（2021·天津）关于反应 所涉及的物质，下列说法错误的是（ ）
A. H2SO4在该反应中为氧化剂 B. Na2SO3容易被空气中的O2氧化变质
C. Na2SO4是含有共价键的离子化合物 D. SO2是导致酸雨的主要有害污染物
5.（2021·天津）下列化学用语表达正确的是（ ）
A. F-的离子结构示意图：
B. 基态碳原子的轨道表示式：
C. 丙炔的键线式：
D. H2O分子的球棍模型：
6.（2021·天津）进行下列实验操作时，选用仪器正确的是（ ）
提取碘水中的碘 量取一定体积的KMnO4溶液 熔化NaOH固体 浓缩NaCl溶液
A B C D
A. A B. B C. C D. D
7.（2021·天津）设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（ ）
A. 1mol/LHCl溶液中，HCl分子的数目为NA B. 22.4L氢气中，H2分子的数目为NA
C. 180g葡萄糖中，C原子的数目为6NA D. 1molN2中，σ键的数目为3NA
8.（2021·天津）最理想的“原子经济性反应”是指反应物的原子全部转化为期望的最终产物的反应。下列属于最理想的“原子经济性反应”的是（ ）
A. 用电石与水制备乙炔的反应
B. 用溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热制备乙烯的反应
C. 用苯酚稀溶液与饱和溴水制备2，4，6－三溴苯酚的反应
D. 用乙烯与氧气在Ag催化下制备环氧乙烷( )的反应
9.（2021·天津）常温下，下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是（ ）
A. pH=1的溶液：Fe2+、Mg2+、 、
B. pH=12的溶液：K+、Na+、 、
C. pH=7的溶液：Na+、Cu2+、S2-、Cl-
D. pH=7的溶液：Al3+、K+、Cl-、
10.（2021·天津）常温下，下列有关电解质溶液的叙述正确的是（ ）
A. 在 溶液中
B. 在 溶液中
C. 在 溶液中
D. 氨水和NH4Cl溶液混合，形成pH=9的溶液中
11.（2021·天津）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是（ ）
A. a是电源的负极
B. 通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C. 随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D. 当 完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
12.（2021·天津）元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20，其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. X的电负性比Q的大
B. Q的简单离子半径比R的大
C. Z的简单气态氢化物的热稳定性比Q的强
D. Y的最高价氧化物对应的水化物的碱性比R的强
二、非选择题
13.（2021·天津）铁单质及其化合物的应用非常广泛。
（1）基态Fe原子的价层电子排布式为 。
（2）用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为 。每个晶胞B中含Fe原子数为 。
（3）合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时，反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式 。从能量角度分析，铁触媒的作用是 。
（4）Fe3+可与H2O、SCN-、F-等配体形成配位数为6的配离子，如 、 、 。某同学按如下步骤完成实验：
① 为浅紫色，但溶液Ⅰ却呈黄色，其原因是 ， 为了能观察到溶液Ⅰ中 的浅紫色，可采取的方法是 。
②已知Fe3+与SCN-、F-的反应在溶液中存在以下平衡： ； ，向溶液Ⅱ中加入NaF后，溶液颜色由红色转变为无色。若该反应是可逆反应，其离子方程式为 ， 平衡常数为 (用K1和K2表示)。
14.（2021·天津）普瑞巴林能用于治疗多种疾病，结构简式为 ，其合成路线如下：
（1）普瑞巴林分子所含官能团的名称为 。
（2）化合物A的命名为 。
（3）B→C的有机反应类型为 。
（4）写出D→E的化学反应方程式 。
（5）E～G中，含手性碳原子的化合物有 (填字母)。
（6）E→F反应所用的化合物X的分子式为 ，该化合物能发生银镜反应，写出其结构简式 ， 化合物X的含有碳氧双键( )的同分异构体(不包括X、不考虑立体异构)数目为 ， 其中核磁共振氢谱中有两组峰的为 (写结构简式)。
（7）参考以上合成路线及反应条件，以 和必要的无机试剂为原料，合成 ，在方框中写出路线流程图。
15.（2021·天津）某化学小组同学利用一定浓度的H2O2溶液制备O2 ， 再用O2氧化C2H5OH，并检验氧化产物。
（1）Ⅰ．制备O2
该小组同学设计了如下气体发生装置(夹持装置省略)
甲装置中主要仪器的名称为 。
（2）乙装置中，用粘合剂将MnO2制成团，放在多孔塑料片上，连接好装置，气密性良好后打开活塞K1 ， 经长颈漏斗向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至 。欲使反应停止，关闭活塞K1即可，此时装置中的现象是 。
（3）丙装置可用于制备较多O2 ， 催化剂铂丝可上下移动。制备过程中如果体系内压强过大，安全管中的现象是 ， 此时可以将铂丝抽离H2O2溶液，还可以采取的安全措施是 。
（4）丙装置的特点是 (填序号)。
a．可以控制制备反应的开始和结束
b．可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率
c．与乙装置相比，产物中的O2含量高、杂质种类少
（5）Ⅱ．氧化C2H5OH
该小组同学设计的氧化C2H5OH的装置如图(夹持装置省略)
在图中方框内补全干燥装置和干燥剂。
（6）Ⅲ．检验产物
为检验上述实验收集到的产物，该小组同学进行了如下实验并得出相应结论。
实验序号 检验试剂和反应条件 现象 结论
① 酸性KMnO4溶液 紫红色褪去 产物含有乙醛
② 新制Cu(OH)2 ， 加热 生成砖红色沉淀 产物含有乙醛
③ 微红色含酚酞的NaOH溶液 微红色褪去 产物可能含有乙酸
实验①~③中的结论不合理的是 (填序号)，原因是 。
16.（2021·天津）CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2 ， S8受热分解成气态S2 ， 发生反应 ，回答下列问题：
（1）CH4的电子式为 ， CS2分子的立体构型为 。
（2）某温度下，若S8完全分解成气态S2。在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应。
①当CS2的体积分数为10%时，CH4的转化率为 。
②当以下数值不变时，能说明该反应达到平衡的是 (填序号)。
a．气体密度b．气体总压c．CH4与S2体积比d．CS2的体积分数
（3）一定条件下，CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。据图分析，生成CS2的反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。工业上通常采用在600～650℃的条件下进行此反应，不采用低于600℃的原因是 。
（4）用燃煤废气(含N2、O2、SO2、CO2、H2O、NOx等)使尾气中的H2S转化为单后硫S，可实现废物利用，保护环境，写出其中一个反应的化学方程式 。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 B
【考点】氧化还原反应，元素周期表的结构及其应用
【解析】【解答】A．铷位于周期表第六周期第ⅠA族，属于碱金属，属于铷(Rb)是金属元素，故A不符合题意；
B．钛合金为合金，属于金属材料，故B符合题意；
C．火箭动力源于火箭燃料的燃烧，属于氧化还原反应，故C不符合题意；
D．芳纶属于合成纤维，是高分子材料，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A．从偏旁部首可看出铷是金属元素；
B．合金属于金属材料；
C．火箭动力源于火箭燃料的燃烧，燃烧属于氧化还原反应；
D．芳纶属于合成纤维，是高分子材料。
2.【答案】 C
【考点】离子晶体，原子晶体（共价晶体），分子晶体，金属晶体
【解析】【解答】A．SiO2为原子晶体，SO3为分子晶体，晶体类型不同，故A不符合题意；
B．I2为分子晶体，NaCl为离子晶体，晶体类型不同，故B不符合题意；
C．Cu和Ag都为金属晶体，晶体类型相同，故C符合题意；
D．SiC为原子晶体，MgO为离子晶体，晶体类型不同，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】阴阳离子间通过离子键形成的晶体为离子晶体；
分子间通过分子间作用力形成的晶体为分子晶体；
相邻原子间通过共价键结合而成的立体网状的晶体为共价晶体；
由金属阳离子和自由电子间相互作用形成的晶体为金属晶体。
3.【答案】 B
【考点】元素、核素，同位素及其应用
【解析】【解答】A． 的中子数为2-1=1，故A不符合题意；
B． 的质子数为1，则核电荷数为1，故B符合题意；
C．自然界中最轻的原子是 ，不是 ，故C不符合题意；
D． 是氢元素的一种同位素，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A．原子中质子数＋中子数＝质量数；
B．原子核电荷数＝质子数；
C．自然界中最轻的原子是 ；
D．同种元素组成的不同单质为元素的同素异形体。
4.【答案】 A
【考点】化学键，离子化合物的结构特征与性质，氧化还原反应，常见的生活环境的污染及治理
【解析】【解答】A． 中无化合价的变化，不属于氧化还原反应，所以该反应中无氧化剂，故A符合题意；
B．Na2SO3不稳定，容易被空气中的O2氧化成硫酸钠变质，故B不符合题意；
C．Na2SO4含有阴阳离子，存在离子键，硫酸根中含有共价键，故C不符合题意；
D．SO2在空去中会转化成硫酸，形成酸雨，所以二氧化硫是导致酸雨的主要有害污染物，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．该反应无元素化合价的改变，不是氧化还原反应；
B．+4价的S元素易被氧化为+6价；
C．钠离子和硫酸根之间存在离子键，氧原子和硫原子之间存在共价键；
D．SO2与水反应生成亚硫酸，亚硫酸被氧气氧化为硫酸。
5.【答案】 D
【考点】原子核外电子的运动状态，原子结构示意图，球棍模型与比例模型
【解析】【解答】A．F-最外层有8个电子，离子结构示意图： ，故A不符合题意；
B．基态碳原子的轨道表示式： ，故B不符合题意；
C．丙炔的三个碳原子在一条线上，故C不符合题意；
D．H2O分子的空间构型为V型，所以球棍模型为： ，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．F 的最外层电子数为8；
B．洪特规则指出电子排布进入简并轨道时优先分占不同的轨道，且自旋平行；
C．丙炔分子中3个C原子位于同一直线上；
D．H2O分子的空间构型是V形，并且中心原子O的半径大于H。
6.【答案】 D
【考点】常用仪器及其使用
【解析】【解答】A．提取碘水中的碘应该用萃取的方法，用分液漏斗，A不符合题意；
B．KMnO4溶液有强氧化性，应该用酸式滴定管，B不符合题意；
C．玻璃中的二氧化硅可以和NaOH反应，故熔化时不能用玻璃烧杯，C不符合题意；
D．浓缩NaCl溶液应该用蒸发皿，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.碘不易溶于水、易溶于有机溶剂，从萃取的方法分离，主要仪器为分液漏斗；
B.高锰酸钾可氧化橡胶，装在酸式滴定管中；
C.玻璃中的二氧化硅与NaOH反应；
D.蒸发皿可用于蒸发和浓缩溶液。
7.【答案】 C
【考点】阿伏伽德罗常数
【解析】【解答】A．体积未知，HCl分子的数目不能计算，故A不符合题意；
B．没有标准状态，不能计算H2分子的数目，故B不符合题意；
C．葡萄糖的分子式为C6H12O6 ， 故180g葡萄糖的分子的物质的量为1mol，C原子的数目为6NA ， 故C符合题意；
D．1molN2中有1molσ键，故σ键的数目为NA ， 故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.溶液体积未知，无法计算；
B.氢气所处的状态不明确，无法计算；
C.1个葡萄糖分子含有6个C原子，葡萄糖的物质的量为,J据此判断；
D.N2分子中N与N之间形成氮氮三键，其中有一个σ键，两个π键。
8.【答案】 D
【考点】有机物的结构和性质
【解析】【解答】A．用电石与水制备乙炔，还生成了氢氧化钙，原子没有全部转化为期望的最终产物，不属于最理想的“原子经济性反应”，故A不符合题意；
B．用溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热制备乙烯，还生成了水和溴化钠，原子没有全部转化为期望的最终产物，不属于最理想的“原子经济性反应”，故B不符合题意；
C．用苯酚稀溶液与饱和溴水制备2，4，6－三溴苯酚，还生成了溴化氢，原子没有全部转化为期望的最终产物，不属于最理想的“原子经济性反应”，故C不符合题意；
D．用乙烯与氧气在Ag催化下制备环氧乙烷( )，原子全部转化为期望的最终产物，属于最理想的“原子经济性反应”，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】“原子经济性反应”是指反应物的原子全部转化为期望的最终产物的反应，可知生成物只有一种时属于最理想的“原子经济性反应”，以此来解答。
9.【答案】 B
【考点】离子共存
【解析】【解答】A．pH=1的溶液中， 在酸性条件下与Fe2+会发生氧化还原反应，不能大量共存，故A不符合题意；
B．pH=12的溶液中，K+、Na+、 、 均不能发生反应，能大量共存，故B符合题意；
C．pH=7的溶液中，Cu2+、S2-会发生反应生成沉淀，不能大量共存，故C不符合题意；
D．pH=7的溶液中，Al3+、 会发生双水解，不能大量共存，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】如离子之间不发生复分解反应（生成沉淀、气体、弱电解质）、不发生氧化还原反应或络合反应（如Fe3＋和SCN ）等，则离子之间能大量共存，以此解答该题。
10.【答案】 A
【考点】电解质在水溶液中的电离，盐类水解的原理，离子浓度大小的比较
【解析】【解答】A．由于磷酸为多元酸，第一步电离大于第二步电离大于第三步电离，所以在 溶液中，离子浓度大小为： ，故A符合题意；
B．在 溶液中，根据电荷守恒得到 ，故B不符合题意；
C．在 溶液中，根据物料守恒得到 ，故C不符合题意；
D．氨水和NH4Cl溶液混合，形成pH=9的溶液，则 ，根据电荷守恒 ，则 ，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．根据多元弱酸分步电离，且以第一步为主判断；
B．根据电荷守恒判断，草酸根离子带两个单位正电荷，离子浓度应乘2；
C．根据物料守恒，等式左边还有碳酸氢根电离产生的碳酸根离子的浓度；
D．根据电荷守恒以及溶液显碱性判断。
11.【答案】 C
【考点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，a是电源的负极，故A不符合题意；
B．石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B不符合题意；
C．随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C符合题意；
D．当 完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式 ，产生氧气为0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，氢氧根离子放电生成氧气，使溶液显酸性，电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+ ， 石墨电极Ⅱ为阳极，b电极为电源正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，据此分析回答。
12.【答案】 B
【考点】元素周期表中原子结构与元素性质的递变规律
【解析】【解答】A．C的电负性比Cl的小，故A不符合题意；
B．核外电子数相同时质子数越大半径越小，故Q的简单离子半径比R的大，故B符合题意；
C．同周期元素，原子序数越大非金属性越强，则简单氢化物更稳定，则Z的简单气态氢化物的热稳定性比Q的弱，故C不符合题意；
D．同主族元素，原子序数越大金属性越强，则最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则Y的最高价氧化物对应的水化物的碱性比R的弱，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20，由图可知Y、R最外层只有1个电子，且原子半径R＞Y，可知Y为Na、R为K元素，X的最外层电子数为4，Z的最外层电子数为6，Q的最外层电子数为7，由原子半径大小关系可知X为C元素，Z为S元素，Q为Cl元素，以此解答该题。
二、非选择题
13.【答案】 （1）3d64s2
（2）8；4
（3）；降低反应活化能
（4）由Fe3+水解产物的颜色所致；向该溶液中加HNO3；；
【考点】原子核外电子排布，晶胞的计算，热化学方程式，离子方程式的书写
【解析】【解答】（1）Fe为26号元素，所以基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2 ， 故答案为：3d64s2；
（2）由图可知，晶胞A中Fe的配位数为8，所以每个Fe原子紧邻的原子数为8。根据原子均摊法，每个晶胞B中含Fe原子数为 ，故答案为：8；；4
（3）由图可知，1mol N2和3mol H2反应时，放出的热量为(a-b)kJ，所以该反应的热化学方程式 。铁触媒是反应的催化剂，作用是降低反应活化能，故答案为： ；降低反应活化能；
（4）①由于Fe3+水解产物的颜色导致溶液Ⅰ却呈黄色，为了能观察到溶液Ⅰ中 的浅紫色，可向该溶液中加HNO3 ， 抑制铁离子的水解，故答案为：由Fe3+水解产物的颜色所致；向该溶液中加HNO3；
②向溶液Ⅱ中加入NaF后，溶液颜色由红色转变为无色，说明 和氟离子转化为 ，其离子方程式为 ， 和 相减得到 ，所以平衡常数为 ，故答案为： ； 。
【分析】（1）Fe是26号元素，处于第四周期第Ⅷ族，属于过渡元素，价电子包括3d、4s电子；
（2）A晶胞为体心立方堆积，以体心Fe原子研究，与之紧邻的原子处于顶点；均摊法计算B晶胞中Fe数目，顶角原子贡献率为1/8，面心原子贡献率为1/2；
（3）由图可知1mol氮气与3mol氢气反应生成2mol氨气放出（a b）kJ热量，书写热化学方程式需注明物质的聚集状态和反应热△H；使用催化剂，降低反应活化能，加快反应速率；
（4）①根据Fe3＋易水解分析颜色变化，由于水解使溶液呈酸性，加酸抑制水解既能观察到浅紫色；
②根据溶液颜色由红色转变为无色，证明[Fe(SCN)6]3 转化为[FeF6]3 ， 可以由第二个离子方程式减去第一个离子方程式得到，平衡常数为两个反应的平衡常数之比。
14.【答案】 （1）羧基、氨基
（2）乙酸
（3）取代反应
（4）
（5）G
（6）；6；、
（7）
【考点】有机物的推断，羧酸简介，银镜反应
【解析】【解答】（1）根据普瑞巴林的结构简式可知所含官能团的名称为羧基、氨基；
（2）根据分析可知A的名称为乙酸；
（3）根据B和C的结构简式上的差异可知B→C的有机反应类型为取代反应；
（4）D→E是D和乙醇的酯化反应，其方程式为： ；
（5）手性碳是指某一个碳原子所连接的原子或者原子团各不相同，则这个碳为手性碳，分析E～G这几种物质的结构可知含手性碳原子的化合物是G。
（6）由分析可知物质X的结构简式为 ，化合物X的含有碳氧双键的同分异构体出X外还有3种，另外如果没有醛基，则可能是羰基，结构分别为： 、 、 ，则一共6种，其中核磁共振氢谱中有两组峰的为 、 。
（7）根据以上信息， 可以先变成苯乙酸，然后在支链上再引入一个氯原子，再进行合成，具体路线如下：
【分析】根据B的结构简式和A的分子式，可知A为乙酸，A和氯气发生取代反应生成B，B和NaHCO3、NaCN发生取代反应生成C，C加热酸化生成D，D和乙醇发生酯化（取代）反应生成E，分析E和F的结构简式，且根据（6）的信息，可知物质X可以发生银镜反应，则可知物质X的结构简式，据此分析解答。
15.【答案】 （1）分液漏斗 锥形瓶
（2）刚好没过MnO2固体；试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中，与MnO2分离
（3）液面上升；打开弹簧夹K2
（4）ab
（5）
（6）①；乙醇也能使酸性KMnO4溶液褪色
【考点】制备实验方案的设计
【解析】【解答】（1）根据仪器构造可知，甲装置中主要仪器的名称为分液漏斗和锥形瓶；
（2）乙装置是启普发生器的简易装置，可以随时控制反应的发生和停止。用粘合剂将MnO2制成团，放在多孔塑料片上，连接好装置，气密性良好后打开活塞K1 ， 经长颈漏斗向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至刚好没过MnO2固体，此时可以产生氧气，氧气通过导管导出。欲使反应停止，关闭活塞K1 ， 此时由于气体还在产生，使容器内压强增大，可观察到试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中，与MnO2分离；
（3）丙装置用圆底烧瓶盛装H2O2溶液，可用于制备较多O2 ， 催化剂铂丝可上下移动可以控制反应速率。制备过程中如果体系内压强过大，H2O2溶液会被压入安全管中，可观察到安全管中液面上升，圆底烧瓶中液面下降。此时可以将铂丝抽离H2O2溶液，使反应速率减慢，还可以打开弹簧夹K2 ， 使烧瓶内压强降低；
（4）a．催化剂铂丝可上下移动可以控制制备反应的开始和结束，a正确；
b．催化剂与液体接触的面积越大，反应速率越快，可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率，b正确；
c．丙装置用圆底烧瓶盛装H2O2溶液，与乙装置相比，可用于制备较多O2 ， 但产物中的O2含量和杂质种类和乙中没有区别，c不正确；
故答案为：ab；
（5）氧气可以用浓硫酸干燥，所以可以用一个洗气瓶，里面盛装浓硫酸干燥氧气，如图 ；
（6）实验①不合理，因为乙醇有挥发性，会混入生成的乙醛中，乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以酸性高锰酸钾溶液褪色不能证明产物中含有乙醛。
【分析】用双氧水和催化剂制取氧气。制得的氧气经干燥后进入盛有乙醇的圆底烧瓶中，和热的乙醇一起进入硬质玻璃管中，在铜的催化作用下发生乙醇的催化氧化反应生成乙醛，生成的乙醛进入试管中，被冷凝收集；
（1）需熟悉常见的仪器名称及其用法；
（2）乙装置可以随时控制反应的发生和停止。向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至刚好没过固体即可开始反应，关闭活塞K1时，由于压强过大会导致固液分离；
（3）制备过程中如果体系内压强过大，溶液会被压入安全管中；压强过大可能导致安全事故，可通过 打开弹簧夹K2 降低压强；
（4）根据铂丝可上下移动的特点分析，与乙装置相比，产物中O2含量和杂质种类和乙中没有区别；
（5）氧气为中性气体，可用浓硫酸干燥；
（6）实验①中挥发出的乙醇也具有一定的还原性，能使酸性KMnO4溶液褪色。
16.【答案】 （1）；直线形
（2）30%；d
（3）放热；600℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率慢
（4） 、 、 写出任意一个
【考点】化学反应速率与化学平衡的综合应用，电子式、化学式或化学符号及名称的综合
【解析】【解答】（1）CH4的电子式为： ；CS2和二氧化碳是等电子体故其立体构型为：直线型；

（2）①在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应，
CS2的体积分数为10%，即 ，解得x=0.3a，则CH4的转化率为 30%。
②a.恒容容器，质量不变，故密度一直不变，故密度不变不一定平衡，不选；b.反应前后气体的物质的量不变，故压强也一直不变，故压强不变一定平衡，不选；c.CH4与S2体积比一直为1:2，故不一定平衡，不选；d.CS2的体积分数说明反应已经达到了平衡，选；
故答案为：d。
（3）由图可知，随温度升高，甲烷的转化率降低，故反应为放热反应。工业上通常采用在600～650℃的条件下进行此反应，不采用低于600℃的原因是600℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率慢。
（4）用燃煤废气(含N2、O2、SO2、CO2、H2O、NOx等)使尾气中的H2S转化为单后硫S)发生的化学反应方程式为 、 、 写出任意一个。
【分析】（1）甲烷分子中C原子和每个H原子共用一对电子；CS2分子的结构与CO2相似，为直线型
（2）①根据三段式计算转化率；
②根据变化量不再可变能说明反应达到平衡判断；
（3）随温度升高，甲烷的转化率降低，说明该反应为放热反应，工业上的制备反应既要考虑反应物的转化率，还要考虑温度对反应速率的影响；
（4）根据O2、SO2和NOx等有氧化性，可将H2S氧化为S，根据氧化还原反应得失电子守恒配平。
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2021年高考化学真题试卷（天津卷）
一、单选题
1.（2021·天津）近年我国在科学技术领域取得了举世瞩目的成就。对下列成就所涉及的化学知识的判断错误的是（ ）
A. 北斗三号卫星搭载了精密计时的铷原子钟，铷(Rb)是金属元素
B. 奋斗者号潜水器载人舱外壳使用了钛合金，钛合金属于无机非金属材料
C. 长征五号B遥二火箭把天和核心舱送入太空，火箭动力源于氧化还原反应
D. 天问一号探测器着陆火星过程中使用了芳纶制作的降落伞，芳纶是高分子材料
【答案】 B
【考点】氧化还原反应，元素周期表的结构及其应用
【解析】【解答】A．铷位于周期表第六周期第ⅠA族，属于碱金属，属于铷(Rb)是金属元素，故A不符合题意；
B．钛合金为合金，属于金属材料，故B符合题意；
C．火箭动力源于火箭燃料的燃烧，属于氧化还原反应，故C不符合题意；
D．芳纶属于合成纤维，是高分子材料，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A．从偏旁部首可看出铷是金属元素；
B．合金属于金属材料；
C．火箭动力源于火箭燃料的燃烧，燃烧属于氧化还原反应；
D．芳纶属于合成纤维，是高分子材料。
2.（2021·天津）下列各组物质的晶体类型相同的是（ ）
A. SiO2和SO3 B. I2和NaCl C. Cu和Ag D. SiC和MgO
【答案】 C
【考点】离子晶体，原子晶体（共价晶体），分子晶体，金属晶体
【解析】【解答】A．SiO2为原子晶体，SO3为分子晶体，晶体类型不同，故A不符合题意；
B．I2为分子晶体，NaCl为离子晶体，晶体类型不同，故B不符合题意；
C．Cu和Ag都为金属晶体，晶体类型相同，故C符合题意；
D．SiC为原子晶体，MgO为离子晶体，晶体类型不同，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】阴阳离子间通过离子键形成的晶体为离子晶体；
分子间通过分子间作用力形成的晶体为分子晶体；
相邻原子间通过共价键结合而成的立体网状的晶体为共价晶体；
由金属阳离子和自由电子间相互作用形成的晶体为金属晶体。
3.（2021·天津）核聚变发电有望成为解决人类能源问题的重要手段之一、氘( )是核聚变反应的主要原料，下列有关叙述正确的是（ ）
A. 的中子数为2 B. 的核电荷数为1
C. 是自然界中最轻的原子 D. 是氢元素的一种同素异形体
【答案】 B
【考点】元素、核素，同位素及其应用
【解析】【解答】A． 的中子数为2-1=1，故A不符合题意；
B． 的质子数为1，则核电荷数为1，故B符合题意；
C．自然界中最轻的原子是 ，不是 ，故C不符合题意；
D． 是氢元素的一种同位素，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A．原子中质子数＋中子数＝质量数；
B．原子核电荷数＝质子数；
C．自然界中最轻的原子是 ；
D．同种元素组成的不同单质为元素的同素异形体。
4.（2021·天津）关于反应 所涉及的物质，下列说法错误的是（ ）
A. H2SO4在该反应中为氧化剂 B. Na2SO3容易被空气中的O2氧化变质
C. Na2SO4是含有共价键的离子化合物 D. SO2是导致酸雨的主要有害污染物
【答案】 A
【考点】化学键，离子化合物的结构特征与性质，氧化还原反应，常见的生活环境的污染及治理
【解析】【解答】A． 中无化合价的变化，不属于氧化还原反应，所以该反应中无氧化剂，故A符合题意；
B．Na2SO3不稳定，容易被空气中的O2氧化成硫酸钠变质，故B不符合题意；
C．Na2SO4含有阴阳离子，存在离子键，硫酸根中含有共价键，故C不符合题意；
D．SO2在空去中会转化成硫酸，形成酸雨，所以二氧化硫是导致酸雨的主要有害污染物，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．该反应无元素化合价的改变，不是氧化还原反应；
B．+4价的S元素易被氧化为+6价；
C．钠离子和硫酸根之间存在离子键，氧原子和硫原子之间存在共价键；
D．SO2与水反应生成亚硫酸，亚硫酸被氧气氧化为硫酸。
5.（2021·天津）下列化学用语表达正确的是（ ）
A. F-的离子结构示意图：
B. 基态碳原子的轨道表示式：
C. 丙炔的键线式：
D. H2O分子的球棍模型：
【答案】 D
【考点】原子核外电子的运动状态，原子结构示意图，球棍模型与比例模型
【解析】【解答】A．F-最外层有8个电子，离子结构示意图： ，故A不符合题意；
B．基态碳原子的轨道表示式： ，故B不符合题意；
C．丙炔的三个碳原子在一条线上，故C不符合题意；
D．H2O分子的空间构型为V型，所以球棍模型为： ，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A．F 的最外层电子数为8；
B．洪特规则指出电子排布进入简并轨道时优先分占不同的轨道，且自旋平行；
C．丙炔分子中3个C原子位于同一直线上；
D．H2O分子的空间构型是V形，并且中心原子O的半径大于H。
6.（2021·天津）进行下列实验操作时，选用仪器正确的是（ ）
提取碘水中的碘 量取一定体积的KMnO4溶液 熔化NaOH固体 浓缩NaCl溶液
A B C D
A. A B. B C. C D. D
【答案】 D
【考点】常用仪器及其使用
【解析】【解答】A．提取碘水中的碘应该用萃取的方法，用分液漏斗，A不符合题意；
B．KMnO4溶液有强氧化性，应该用酸式滴定管，B不符合题意；
C．玻璃中的二氧化硅可以和NaOH反应，故熔化时不能用玻璃烧杯，C不符合题意；
D．浓缩NaCl溶液应该用蒸发皿，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.碘不易溶于水、易溶于有机溶剂，从萃取的方法分离，主要仪器为分液漏斗；
B.高锰酸钾可氧化橡胶，装在酸式滴定管中；
C.玻璃中的二氧化硅与NaOH反应；
D.蒸发皿可用于蒸发和浓缩溶液。
7.（2021·天津）设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是（ ）
A. 1mol/LHCl溶液中，HCl分子的数目为NA B. 22.4L氢气中，H2分子的数目为NA
C. 180g葡萄糖中，C原子的数目为6NA D. 1molN2中，σ键的数目为3NA
【答案】 C
【考点】阿伏伽德罗常数
【解析】【解答】A．体积未知，HCl分子的数目不能计算，故A不符合题意；
B．没有标准状态，不能计算H2分子的数目，故B不符合题意；
C．葡萄糖的分子式为C6H12O6 ， 故180g葡萄糖的分子的物质的量为1mol，C原子的数目为6NA ， 故C符合题意；
D．1molN2中有1molσ键，故σ键的数目为NA ， 故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.溶液体积未知，无法计算；
B.氢气所处的状态不明确，无法计算；
C.1个葡萄糖分子含有6个C原子，葡萄糖的物质的量为,J据此判断；
D.N2分子中N与N之间形成氮氮三键，其中有一个σ键，两个π键。
8.（2021·天津）最理想的“原子经济性反应”是指反应物的原子全部转化为期望的最终产物的反应。下列属于最理想的“原子经济性反应”的是（ ）
A. 用电石与水制备乙炔的反应
B. 用溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热制备乙烯的反应
C. 用苯酚稀溶液与饱和溴水制备2，4，6－三溴苯酚的反应
D. 用乙烯与氧气在Ag催化下制备环氧乙烷( )的反应
【答案】 D
【考点】有机物的结构和性质
【解析】【解答】A．用电石与水制备乙炔，还生成了氢氧化钙，原子没有全部转化为期望的最终产物，不属于最理想的“原子经济性反应”，故A不符合题意；
B．用溴乙烷与NaOH的乙醇溶液共热制备乙烯，还生成了水和溴化钠，原子没有全部转化为期望的最终产物，不属于最理想的“原子经济性反应”，故B不符合题意；
C．用苯酚稀溶液与饱和溴水制备2，4，6－三溴苯酚，还生成了溴化氢，原子没有全部转化为期望的最终产物，不属于最理想的“原子经济性反应”，故C不符合题意；
D．用乙烯与氧气在Ag催化下制备环氧乙烷( )，原子全部转化为期望的最终产物，属于最理想的“原子经济性反应”，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】“原子经济性反应”是指反应物的原子全部转化为期望的最终产物的反应，可知生成物只有一种时属于最理想的“原子经济性反应”，以此来解答。
9.（2021·天津）常温下，下列各组离子在给定溶液中能大量共存的是（ ）
A. pH=1的溶液：Fe2+、Mg2+、 、
B. pH=12的溶液：K+、Na+、 、
C. pH=7的溶液：Na+、Cu2+、S2-、Cl-
D. pH=7的溶液：Al3+、K+、Cl-、
【答案】 B
【考点】离子共存
【解析】【解答】A．pH=1的溶液中， 在酸性条件下与Fe2+会发生氧化还原反应，不能大量共存，故A不符合题意；
B．pH=12的溶液中，K+、Na+、 、 均不能发生反应，能大量共存，故B符合题意；
C．pH=7的溶液中，Cu2+、S2-会发生反应生成沉淀，不能大量共存，故C不符合题意；
D．pH=7的溶液中，Al3+、 会发生双水解，不能大量共存，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】如离子之间不发生复分解反应（生成沉淀、气体、弱电解质）、不发生氧化还原反应或络合反应（如Fe3＋和SCN ）等，则离子之间能大量共存，以此解答该题。
10.（2021·天津）常温下，下列有关电解质溶液的叙述正确的是（ ）
A. 在 溶液中
B. 在 溶液中
C. 在 溶液中
D. 氨水和NH4Cl溶液混合，形成pH=9的溶液中
【答案】 A
【考点】电解质在水溶液中的电离，盐类水解的原理，离子浓度大小的比较
【解析】【解答】A．由于磷酸为多元酸，第一步电离大于第二步电离大于第三步电离，所以在 溶液中，离子浓度大小为： ，故A符合题意；
B．在 溶液中，根据电荷守恒得到 ，故B不符合题意；
C．在 溶液中，根据物料守恒得到 ，故C不符合题意；
D．氨水和NH4Cl溶液混合，形成pH=9的溶液，则 ，根据电荷守恒 ，则 ，故D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．根据多元弱酸分步电离，且以第一步为主判断；
B．根据电荷守恒判断，草酸根离子带两个单位正电荷，离子浓度应乘2；
C．根据物料守恒，等式左边还有碳酸氢根电离产生的碳酸根离子的浓度；
D．根据电荷守恒以及溶液显碱性判断。
11.（2021·天津）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是（ ）
A. a是电源的负极
B. 通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C. 随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D. 当 完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
【答案】 C
【考点】电解池工作原理及应用
【解析】【解答】A．由分析可知，a是电源的负极，故A不符合题意；
B．石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B不符合题意；
C．随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C符合题意；
D．当 完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式 ，产生氧气为0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，氢氧根离子放电生成氧气，使溶液显酸性，电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+ ， 石墨电极Ⅱ为阳极，b电极为电源正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，电极反应式为Cu2++2e-=Cu，据此分析回答。
12.（2021·天津）元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20，其原子半径和最外层电子数之间的关系如图所示。下列判断正确的是（ ）
A. X的电负性比Q的大
B. Q的简单离子半径比R的大
C. Z的简单气态氢化物的热稳定性比Q的强
D. Y的最高价氧化物对应的水化物的碱性比R的强
【答案】 B
【考点】元素周期表中原子结构与元素性质的递变规律
【解析】【解答】A．C的电负性比Cl的小，故A不符合题意；
B．核外电子数相同时质子数越大半径越小，故Q的简单离子半径比R的大，故B符合题意；
C．同周期元素，原子序数越大非金属性越强，则简单氢化物更稳定，则Z的简单气态氢化物的热稳定性比Q的弱，故C不符合题意；
D．同主族元素，原子序数越大金属性越强，则最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则Y的最高价氧化物对应的水化物的碱性比R的弱，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】元素X、Y、Z、Q、R的原子序数依次增大且小于20，由图可知Y、R最外层只有1个电子，且原子半径R＞Y，可知Y为Na、R为K元素，X的最外层电子数为4，Z的最外层电子数为6，Q的最外层电子数为7，由原子半径大小关系可知X为C元素，Z为S元素，Q为Cl元素，以此解答该题。
二、非选择题
13.（2021·天津）铁单质及其化合物的应用非常广泛。
（1）基态Fe原子的价层电子排布式为 。
（2）用X射线衍射测定，得到Fe的两种晶胞A、B，其结构如图所示。晶胞A中每个Fe原子紧邻的原子数为 。每个晶胞B中含Fe原子数为 。
（3）合成氨反应常使用铁触媒提高反应速率。如图为有、无铁触媒时，反应的能量变化示意图。写出该反应的热化学方程式 。从能量角度分析，铁触媒的作用是 。
（4）Fe3+可与H2O、SCN-、F-等配体形成配位数为6的配离子，如 、 、 。某同学按如下步骤完成实验：
① 为浅紫色，但溶液Ⅰ却呈黄色，其原因是 ， 为了能观察到溶液Ⅰ中 的浅紫色，可采取的方法是 。
②已知Fe3+与SCN-、F-的反应在溶液中存在以下平衡： ； ，向溶液Ⅱ中加入NaF后，溶液颜色由红色转变为无色。若该反应是可逆反应，其离子方程式为 ， 平衡常数为 (用K1和K2表示)。
【答案】 （1）3d64s2
（2）8；4
（3）；降低反应活化能
（4）由Fe3+水解产物的颜色所致；向该溶液中加HNO3；；
【考点】原子核外电子排布，晶胞的计算，热化学方程式，离子方程式的书写
【解析】【解答】（1）Fe为26号元素，所以基态Fe原子的价层电子排布式为3d64s2 ， 故答案为：3d64s2；
（2）由图可知，晶胞A中Fe的配位数为8，所以每个Fe原子紧邻的原子数为8。根据原子均摊法，每个晶胞B中含Fe原子数为 ，故答案为：8；；4
（3）由图可知，1mol N2和3mol H2反应时，放出的热量为(a-b)kJ，所以该反应的热化学方程式 。铁触媒是反应的催化剂，作用是降低反应活化能，故答案为： ；降低反应活化能；
（4）①由于Fe3+水解产物的颜色导致溶液Ⅰ却呈黄色，为了能观察到溶液Ⅰ中 的浅紫色，可向该溶液中加HNO3 ， 抑制铁离子的水解，故答案为：由Fe3+水解产物的颜色所致；向该溶液中加HNO3；
②向溶液Ⅱ中加入NaF后，溶液颜色由红色转变为无色，说明 和氟离子转化为 ，其离子方程式为 ， 和 相减得到 ，所以平衡常数为 ，故答案为： ； 。
【分析】（1）Fe是26号元素，处于第四周期第Ⅷ族，属于过渡元素，价电子包括3d、4s电子；
（2）A晶胞为体心立方堆积，以体心Fe原子研究，与之紧邻的原子处于顶点；均摊法计算B晶胞中Fe数目，顶角原子贡献率为1/8，面心原子贡献率为1/2；
（3）由图可知1mol氮气与3mol氢气反应生成2mol氨气放出（a b）kJ热量，书写热化学方程式需注明物质的聚集状态和反应热△H；使用催化剂，降低反应活化能，加快反应速率；
（4）①根据Fe3＋易水解分析颜色变化，由于水解使溶液呈酸性，加酸抑制水解既能观察到浅紫色；
②根据溶液颜色由红色转变为无色，证明[Fe(SCN)6]3 转化为[FeF6]3 ， 可以由第二个离子方程式减去第一个离子方程式得到，平衡常数为两个反应的平衡常数之比。
14.（2021·天津）普瑞巴林能用于治疗多种疾病，结构简式为 ，其合成路线如下：
（1）普瑞巴林分子所含官能团的名称为 。
（2）化合物A的命名为 。
（3）B→C的有机反应类型为 。
（4）写出D→E的化学反应方程式 。
（5）E～G中，含手性碳原子的化合物有 (填字母)。
（6）E→F反应所用的化合物X的分子式为 ，该化合物能发生银镜反应，写出其结构简式 ， 化合物X的含有碳氧双键( )的同分异构体(不包括X、不考虑立体异构)数目为 ， 其中核磁共振氢谱中有两组峰的为 (写结构简式)。
（7）参考以上合成路线及反应条件，以 和必要的无机试剂为原料，合成 ，在方框中写出路线流程图。
【答案】 （1）羧基、氨基
（2）乙酸
（3）取代反应
（4）
（5）G
（6）；6；、
（7）
【考点】有机物的推断，羧酸简介，银镜反应
【解析】【解答】（1）根据普瑞巴林的结构简式可知所含官能团的名称为羧基、氨基；
（2）根据分析可知A的名称为乙酸；
（3）根据B和C的结构简式上的差异可知B→C的有机反应类型为取代反应；
（4）D→E是D和乙醇的酯化反应，其方程式为： ；
（5）手性碳是指某一个碳原子所连接的原子或者原子团各不相同，则这个碳为手性碳，分析E～G这几种物质的结构可知含手性碳原子的化合物是G。
（6）由分析可知物质X的结构简式为 ，化合物X的含有碳氧双键的同分异构体出X外还有3种，另外如果没有醛基，则可能是羰基，结构分别为： 、 、 ，则一共6种，其中核磁共振氢谱中有两组峰的为 、 。
（7）根据以上信息， 可以先变成苯乙酸，然后在支链上再引入一个氯原子，再进行合成，具体路线如下：
【分析】根据B的结构简式和A的分子式，可知A为乙酸，A和氯气发生取代反应生成B，B和NaHCO3、NaCN发生取代反应生成C，C加热酸化生成D，D和乙醇发生酯化（取代）反应生成E，分析E和F的结构简式，且根据（6）的信息，可知物质X可以发生银镜反应，则可知物质X的结构简式，据此分析解答。
15.（2021·天津）某化学小组同学利用一定浓度的H2O2溶液制备O2 ， 再用O2氧化C2H5OH，并检验氧化产物。
（1）Ⅰ．制备O2
该小组同学设计了如下气体发生装置(夹持装置省略)
甲装置中主要仪器的名称为 。
（2）乙装置中，用粘合剂将MnO2制成团，放在多孔塑料片上，连接好装置，气密性良好后打开活塞K1 ， 经长颈漏斗向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至 。欲使反应停止，关闭活塞K1即可，此时装置中的现象是 。
（3）丙装置可用于制备较多O2 ， 催化剂铂丝可上下移动。制备过程中如果体系内压强过大，安全管中的现象是 ， 此时可以将铂丝抽离H2O2溶液，还可以采取的安全措施是 。
（4）丙装置的特点是 (填序号)。
a．可以控制制备反应的开始和结束
b．可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率
c．与乙装置相比，产物中的O2含量高、杂质种类少
（5）Ⅱ．氧化C2H5OH
该小组同学设计的氧化C2H5OH的装置如图(夹持装置省略)
在图中方框内补全干燥装置和干燥剂。
（6）Ⅲ．检验产物
为检验上述实验收集到的产物，该小组同学进行了如下实验并得出相应结论。
实验序号 检验试剂和反应条件 现象 结论
① 酸性KMnO4溶液 紫红色褪去 产物含有乙醛
② 新制Cu(OH)2 ， 加热 生成砖红色沉淀 产物含有乙醛
③ 微红色含酚酞的NaOH溶液 微红色褪去 产物可能含有乙酸
实验①~③中的结论不合理的是 (填序号)，原因是 。
【答案】 （1）分液漏斗 锥形瓶
（2）刚好没过MnO2固体；试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中，与MnO2分离
（3）液面上升；打开弹簧夹K2
（4）ab
（5）
（6）①；乙醇也能使酸性KMnO4溶液褪色
【考点】制备实验方案的设计
【解析】【解答】（1）根据仪器构造可知，甲装置中主要仪器的名称为分液漏斗和锥形瓶；
（2）乙装置是启普发生器的简易装置，可以随时控制反应的发生和停止。用粘合剂将MnO2制成团，放在多孔塑料片上，连接好装置，气密性良好后打开活塞K1 ， 经长颈漏斗向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至刚好没过MnO2固体，此时可以产生氧气，氧气通过导管导出。欲使反应停止，关闭活塞K1 ， 此时由于气体还在产生，使容器内压强增大，可观察到试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中，与MnO2分离；
（3）丙装置用圆底烧瓶盛装H2O2溶液，可用于制备较多O2 ， 催化剂铂丝可上下移动可以控制反应速率。制备过程中如果体系内压强过大，H2O2溶液会被压入安全管中，可观察到安全管中液面上升，圆底烧瓶中液面下降。此时可以将铂丝抽离H2O2溶液，使反应速率减慢，还可以打开弹簧夹K2 ， 使烧瓶内压强降低；
（4）a．催化剂铂丝可上下移动可以控制制备反应的开始和结束，a正确；
b．催化剂与液体接触的面积越大，反应速率越快，可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率，b正确；
c．丙装置用圆底烧瓶盛装H2O2溶液，与乙装置相比，可用于制备较多O2 ， 但产物中的O2含量和杂质种类和乙中没有区别，c不正确；
故答案为：ab；
（5）氧气可以用浓硫酸干燥，所以可以用一个洗气瓶，里面盛装浓硫酸干燥氧气，如图 ；
（6）实验①不合理，因为乙醇有挥发性，会混入生成的乙醛中，乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以酸性高锰酸钾溶液褪色不能证明产物中含有乙醛。
【分析】用双氧水和催化剂制取氧气。制得的氧气经干燥后进入盛有乙醇的圆底烧瓶中，和热的乙醇一起进入硬质玻璃管中，在铜的催化作用下发生乙醇的催化氧化反应生成乙醛，生成的乙醛进入试管中，被冷凝收集；
（1）需熟悉常见的仪器名称及其用法；
（2）乙装置可以随时控制反应的发生和停止。向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至刚好没过固体即可开始反应，关闭活塞K1时，由于压强过大会导致固液分离；
（3）制备过程中如果体系内压强过大，溶液会被压入安全管中；压强过大可能导致安全事故，可通过 打开弹簧夹K2 降低压强；
（4）根据铂丝可上下移动的特点分析，与乙装置相比，产物中O2含量和杂质种类和乙中没有区别；
（5）氧气为中性气体，可用浓硫酸干燥；
（6）实验①中挥发出的乙醇也具有一定的还原性，能使酸性KMnO4溶液褪色。
16.（2021·天津）CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2 ， S8受热分解成气态S2 ， 发生反应 ，回答下列问题：
（1）CH4的电子式为 ， CS2分子的立体构型为 。
（2）某温度下，若S8完全分解成气态S2。在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应。
①当CS2的体积分数为10%时，CH4的转化率为 。
②当以下数值不变时，能说明该反应达到平衡的是 (填序号)。
a．气体密度b．气体总压c．CH4与S2体积比d．CS2的体积分数
（3）一定条件下，CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。据图分析，生成CS2的反应为 (填“放热”或“吸热”)反应。工业上通常采用在600～650℃的条件下进行此反应，不采用低于600℃的原因是 。
（4）用燃煤废气(含N2、O2、SO2、CO2、H2O、NOx等)使尾气中的H2S转化为单后硫S，可实现废物利用，保护环境，写出其中一个反应的化学方程式 。
【答案】 （1）；直线形
（2）30%；d
（3）放热；600℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率慢
（4） 、 、 写出任意一个
【考点】化学反应速率与化学平衡的综合应用，电子式、化学式或化学符号及名称的综合
【解析】【解答】（1）CH4的电子式为： ；CS2和二氧化碳是等电子体故其立体构型为：直线型；

（2）①在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应，
CS2的体积分数为10%，即 ，解得x=0.3a，则CH4的转化率为 30%。
②a.恒容容器，质量不变，故密度一直不变，故密度不变不一定平衡，不选；b.反应前后气体的物质的量不变，故压强也一直不变，故压强不变一定平衡，不选；c.CH4与S2体积比一直为1:2，故不一定平衡，不选；d.CS2的体积分数说明反应已经达到了平衡，选；
故答案为：d。
（3）由图可知，随温度升高，甲烷的转化率降低，故反应为放热反应。工业上通常采用在600～650℃的条件下进行此反应，不采用低于600℃的原因是600℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率慢。
（4）用燃煤废气(含N2、O2、SO2、CO2、H2O、NOx等)使尾气中的H2S转化为单后硫S)发生的化学反应方程式为 、 、 写出任意一个。
【分析】（1）甲烷分子中C原子和每个H原子共用一对电子；CS2分子的结构与CO2相似，为直线型
（2）①根据三段式计算转化率；
②根据变化量不再可变能说明反应达到平衡判断；
（3）随温度升高，甲烷的转化率降低，说明该反应为放热反应，工业上的制备反应既要考虑反应物的转化率，还要考虑温度对反应速率的影响；
（4）根据O2、SO2和NOx等有氧化性，可将H2S氧化为S，根据氧化还原反应得失电子守恒配平。
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