2021年高考化学真题及解析（全国乙卷）

2021年高考化学真题及解析
（全国乙卷）
一、选择题：本题共7小题，每小题6分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2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CO2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 制备气体
A. Ca（OH）2+NH4Cl NH3
B. MnO2+HCl（浓） Cl2
C. MnO2+KClO3 O2
D. NaCl+H2SO4（浓） HCl
A．A B．B C．C D．D
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：CO32﹣+CaSO4═CaCO3+SO42﹣
B．过量铁粉加入稀硝酸中：Fe+4H++NO3﹣═Fe3++NO↑+2H2O
C．硫酸铝溶液中滴加少量氢氧化钾溶液：Al3++4OH﹣═AlO2﹣+2H2O
D．氯化铜溶液中通入硫化氢：Cu2++S2﹣═CuS↓
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．1mol该物质与碳酸钠反应得44g CO2
5．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土壤类似。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W＞X＞Y＞Z
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
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Cl2的反应
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H2应及时通风稀释安全地排入大气
D．阳极表面形成的Mg（OH）2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c2（M+）～c（H+）为线性关系，如图中实线所示。下列叙述错误的是（　　）
A．溶液pH＝4时，c（M+）＜3.0×10﹣4mol L﹣1
B．MA的溶度积Ksp（MA）＝5.0×10﹣8
C．溶液pH＝7时，c（M+）+c（H+）＝c（A﹣）+c（OH﹣）
D．HA的电离常数Ka（HA）≈2.0×10﹣4
二、非选择题：共58分。第8～10题为必考题，每个试题考生都必须作答。第11～12题为选考题，考生根据要求作答。（一）必考题：共43分。
8．（14分）磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。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 Fe3+ Al3+ Mg2+ Ca2+
开始沉淀的pH 2.2 3.5 9.5 12.4
沉淀完全（c＝1.0×10﹣5mol L﹣1）的pH 3.2 4.7 11.1 13.8
回答下列问题：
（1）“焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐。写出Al2O3转化为NH4Al（SO4）2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11.6，依次析出的金属离子是　 　。
（3）“母液①”中Mg2+浓度为　 　mol L﹣1。
（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，TiO2+水解析出TiO2 xH2O沉淀，该反应的离子方程式是　 　。
（6）将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得　 　，循环利用。
9．（14分）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（装置如图所示）：
Ⅰ.将浓H2SO4、NaNO3、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KMnO4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H2O2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.冷陈干燥，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KMnO4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，H2O2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SO42﹣来判断。检测的方法是　 　。
（6）步骤Ⅴ可用pH试纸检测来判断Cl﹣是否洗净，其理由是　 　。
10．（15分）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（BaPtCl6）固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8℃时平衡常数Kp′＝1.0×104Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，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20.0kPa。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5kPa，则PICl＝　 　kPa，反应2ICl（g）＝Cl2（g）+I2（g）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Kp：
2NO（g）+2ICl（g） 2NOCl（g）+I2（g） KP1
2NOCl（g） 2NO（g）+Cl2（g） KP2
得到lgKP1～和lgKP2～均为线性关系，如图所示：
①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的△H　 　0（填“大于”或“小于”）。
②反应2ICl（g）＝Cl2（g）+I2（g）的K＝　 （用KP1、KP2表示）；该反应的△H　 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：
NOCl+hv→NOCl*
NOCl+NOCl*→2NO+Cl2
其中hv表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1mol的NOCl需要吸收　 　mol的光子。
（二）选考题：共15分。请考生从2道化学题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。
[化学--选修3：物质结构与性质]（15分）
11．（15分）过渡金属元素铬（Cr）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[Ar]3d54s1
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。[Cr（NH3）3（H2O）2Cl]2+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）[Cr（NH3）3（H2O）2Cl]2+中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如图所示。
PH3中P的杂化类型是　 　。NH3的沸点比PH3的　 　，原因是　 　。H2O的键角小于NH3的，分析原因　 　。
（4）在金属材料中添加AlCr2颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2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rCr和rAl，则金属原子空间占有率为　 　%（列出计算表达式）。
[化学--选修5：有机化学基础]（15分）
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图：
已知：（ⅰ）++HCl
（ⅱ）++H2O
回答下列问题：
（1）A的化学名称是　 　。
（2）写出反应③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④中，Y的结构简式为　 　。
（5）反应⑤的反应类型是　 　。
（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。
（7）写出W的结构简式　 　。
参考答案
一、选择题
1.D 【解析】根据题中信息，“碳中和”是指的排放总量和减少总量相当，为促进碳中和，最直接有效的方式应该是将排放出的转化为可以利用的燃料。将重质油裂解为轻质油作为燃料、大规模开采可燃冰作为新能源、通过清洁煤技术减少煤燃烧污染都不能有效促进“碳中和”，大规模开采可燃冰作为新能源甚至会产生大量的，不符合题意，A、B、C错误；将还原为甲醇的反应中消耗，研发
催化剂将还原为甲醇可以有效促进实现“碳中和”，D正确。
2.C 【解析】根据装置图可以判断，倾斜向下的试管中装有的反应物应该为固体，采用向上排空气法收集气体，气体密度应比空气大。氨气密度比空气小，不能用向上排空气法收集，A项错误；浓盐酸为液体，不能使用该装置，B项错误；二氧化锰、氯酸钾都是固体，混合加热可以制备氧气，氧气可以用向上排空气法收集，C项正确；浓硫酸为液体，不能使用该装置，D项错误。
3.A 【解析】用碳酸钠溶液处理水垢中的硫酸钙，会发生沉淀的转化，反应的离子方程式为，A项正确；过量铁粉加入稀硝酸中，铁先被氧化为，过量的铁粉会将还原为，总反应的离，子方程式为，B项
错误；硫酸铝溶液中滴加少量氢氧化钾溶液，会生成氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为，C项错误；氯化铜溶液中通入硫化氢，会生成硫化铜沉淀，但硫化氢是弱电解质，不能拆写成离子形式，反应的离子方程式为，D项错误。
4.C 【解析】该活性物质分子中，羟基、羧基能发生取代反应，碳碳双键能发生加成反应，A项错误；同系物的分子结构相似，且组成上相差1个或若干个原子团，乙醇分子中只含有羟基，乙酸分子中只含有羧基，二者与该活性物质结构不相似，均不互为同系物，B项错误；该活性物质的分子式为，有机物的分子式也为，二者结构不相同，故互为同分异构体，C项正确；该活性物质分子中只有羧基能与碳酸钠反应，1mol该物质反应最多能生成0.5mol（即22g），且该活性物质与碳酸钠的反应存在“量”的问题，若碳酸钠过量，则不会得到气体，D项错误。
5.B 【解析】短周期元素的原子序数依次增大，最外层电子数之和为15，为同周期相邻元素，且均不与同族，可设的最外层电子数为，则的最外层电子数之和为（只能为3的倍数且小于15），的最外层电子数为（为3的倍数且小于8），则只能等于3或4。当时，分别为，符合题意；当时，分别为同族，不符合题意。综上所述，分别为。同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小，同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大，则原子半径大小顺序为，A项错误；化合物由和构成，所含化学键为离子键，B项正确；为金属单质，具有良好的导电性，单质常用作半导体材料，则的导电性强于的导电性，C项错误；硅的氧化物的水化物为硅酸，硅酸的酸性弱于碳酸，D项错误。
6.D 【解析】根据题中信息，该装置为电解池，两极均采用情性电极，电解质溶液为海水（溶质主要含和少量等），通电时，阳极上被氧化为，电极反应式为，阴极上水放电，电极反应式为，阴极生成的与阳极产物接触，光照易发生爆炸，应该及时通风稀释。由以上分析可知，A、C项正确；阳极生成的与阴极生成的反应生成，具有强氧化性，可以灭杀附着生物，B项正确；阴极生成的同时会产生，溶液中的向阴极移动形成沉淀，会更多地附着在阴极表面，D项错误。
7.C 【解析】由题意可知，时，的饱和溶液中水解会使溶液呈碱性，但由图中横坐标可知，该实验在酸性环境下进行，应通过加入其他酸调节溶液中的氢离子浓度。根据图中信息，时，，此时，则，A项正确；近似为0时，溶液呈碱性，为，碱性环境抑制的水解，可忽略的水解，则，，B项正确；由以上分析可知，溶液时，溶液中还存在其他酸的酸根离子，结合电荷守恒，C项等式不成立，C项错误；未加入其他酸时，溶液中存在物料守恒，又，则，由图像结合一次函数知识可求得与线性关系的近似函数：，将代入可求得，D项正确。
二、非选择题
8.(1)
(2) (3) (4)硫酸
(5) (6)
【解析】(1)根据流程图，“焙烧”过程中生成气体及相应的硫酸盐，比较和中；与的比例可知生成的气体为，则转化为的化学方程式为。
(2)“水浸”后“滤液”的约为2.0，用氨水调节“滤液”时，随着氨水的加入，逐渐增大，结合题表数据可知，形成沉淀析出的金属离子的顺序依次为。
(3)完全沉淀时为11.1，可得出，分步沉淀时调节至11.6，此时母液①中。
(4)“水浸渣”在时“酸溶”，为了避免受热挥发导致酸的损失而增加成本，选用沸点较高的硫酸较为合适；“焙烧”时不参与反应，且不溶于水和硫酸，故存在于“酸溶渣”中，等元素转化为硫酸盐，而在水中和酸中的溶解度较小，也会存在于“酸溶渣”中。
(5)水解析出，离子方程式为。
(6)母液①中主要含铵根离子、硫酸根离子和一水合氨，母液②中主要含氢离子和硫酸根离子，尾气主要成分为氨气，混合后经处理可得，可循环利用。
9.(1)滴液漏斗 三颈烧瓶
(2)使反应物充分混合接触，防止反应速率过快
(3)升温后的反应温度接近水的沸点，油浴更易控制温度
(4)
(5)取少量洗出液，滴加溶液，看是否有白色沉淀生成
(6)步骤用稀盐酸洗涤沉淀，步骤用蒸馏水洗涤沉淀，步骤的洗出液中存在，当洗出液呈中性时，接近于0，可认为已经洗净
【解析】(1)由实验装置图可知，仪器为滴液漏斗，仪器为三颈烧瓶；球形冷凝管在使用时，管内需充满冷却水，且口进水，口出水。
(2)分批缓慢加入高锰酸钾粉末可以使反应物充分混合接触，冰水浴可以防止反应速率过快。
(3)步骤中升温后的反应温度为，接近水的沸点，采用油浴的加热方式更容易控制反应温度。
(4)步骤中，由实验现象“悬浊液由紫色变为土黄色”结合具有一定还原性分析，被还原为，同时被氧化为，故离子方程式为。
(5)此问为硫酸根离子的检验，由于步骤中用稀盐酸洗涤沉淀，故不需加盐酸酸化，取少量洗出液，滴加溶液，若无白色沉淀生成，说明洗出液中无，若有白色沉淀生成，说明洗出液中含有。
(6)步骤用稀盐酸洗涤沉淀，步骤用蒸馏水洗涤沉淀，洗出液中存在，洗出液呈中性时，接近于0，可认为已经洗净。
10.(1)溴(或) (2)24.8
(3)①大于 ②大于设，即，一由图可知，，则，，
(4)0.5
【解析】(1)常温下为红棕色液体，性质与相似，则该液体应为液溴，对应元素为。
(2)氯铂酸钡固体受热分解的化学方程式为，产物中只有在时是气体，所以，平衡时，
抽真空后，加入碘蒸气，发生反应，反应消耗，导致剩余的不断分解，始终为，设起始到平衡共反应了分压为的，可列三段式:
起始分压
转化分压
平衡分压
平衡时总压强为，则，解得，所以平衡时，平衡时各物质的压强分别为，，，,所以题给反应的平衡常数。
(3)①由图可知，的倒数增大即减小时，减小，所以温度升高时增大，则分解为和的反应为吸热反应，大于0；②根据盖斯定律，两方程式相加即得所求反应，所以；设，即，由图可知，，则，，，即温度升高，增大，所以分解为和的反应为吸热反应，大于0。
(4)由题给光化学分解机理可知，每消耗1个光子能量可分解2分子，所以分解的需要吸收的光子。
（二）选考题
11.(1) (2) 6
(3)杂化 高 分子间存在氢键 中原子上有一个孤电子对，中原子上有两个孤电子对，孤电子对与成键电子对间的排斥力比成键电子对间的排斥力大
(4)
【解析】本题主要考查物质结构与性质，涉及原子的核外电子排布、杂化方式、分子的空间结构、物质的沸点比较和晶体结构等。
(1)根据能量最低原理，基态铬原子的电子排布式为或，A正确；同一原子的能层越高，电子的能量越高，电子云半径越大，电子在离核更远的区域出现的概率越大，并不是电子总比电子在离核更远的地方运动，B错误；一般情况下，同一周期从左到右元素的电负性逐渐增大，在的右边，所以电负性较大，吸引键合电子的能力较强，C正确。
(2)原子提供电子对，能与形成配位键，在配合物中中心离子的配位数为。
(3)中心原子原子的杂化轨道数为，根据杂化轨道理论，为杂化；分子间存在氢键，而分子间不存在氢键，故沸点高于；中原子上有一个孤电子对，中原子上有两个孤电子对，孤电子对与成键电子对间的排斥力比成键电子对间的排斥力大，所以的键角小于的键角。
(4)由图知，黑色小球有个，灰色小球有个，比例为，由化学式知，黑色小球代表原子，灰色小球代表原子，则处于顶角位置的是原子；该晶胞中有两个，其体积为；有4个，其体积为，立方体的体积为，故金属原子空间占有率为。
12.(1)2-氟甲苯（或邻氟甲苯）
（2）
（3）氨基、氟原子、溴原子、羰基
（4）
（5）取代反应 （6）10
（7）
【解析】（1）)的化学名称是2-氟甲苯或邻氟甲苯。
（2）③的化学方程式为
（3）具有的官能团名称是氨基、氟原子、溴原子、羰基。
（4）反应④中，的结构简式为
（5）反应⑤的反应类型是取代反应。
（6）能发生银镜反应说明有醛基或甲酸酯基，结合分子式可知苯环上共有3种取代基，先确定两种取代基(如，)的位置，有邻、间、对三种位置关系，然后在此基础上分
别连上，如图（用标号表示）： ，共有10种符合
条件的同分异构体。
（7）由思路分析知的结构简式为