化学-2021年高考高三5月全国大联考广东卷）含答案解析

这是一份化学-2021年高考高三5月全国大联考广东卷）含答案解析，共8页。试卷主要包含了下列关于三种有机物，如图是氢氧燃料电池的原理示意图等内容，欢迎下载使用。
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2021年高三5月大联考（广东卷）
化 学
本卷满分100分，考试时间75分钟。
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。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．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 Ti−48 Mn−55 Fe−56 Cu−64 Ge−73
一、选择题：本题共16小题，共44分。第1~10小题，每小题2分；第11~16小题，每小题4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．化学与生产、生活、科技及环境等密切相关。下面说法正确的是
A．研发使用高效电力能源汽车，减少雾霾污染以降低呼吸系统发病率
B．“丹砂（HgS）烧之成水银，积变又成丹砂”描述的是可逆反应
C．古代记载文字的器物——甲骨，其主要成分是蛋白质
D．制造医用口罩和防护服的主要原材料是聚丙烯（PP），它与乙烯互为同系物
2．下列说法错误的是
A．加热煮沸可以降低天然水中Ca2+、Mg2+的浓度
B．用一束强光照射纳米材料石墨烯可发生丁达尔现象
C．碳酸氢钠俗称小苏打，可以作为化学膨松剂
D．硫化亚铁可除去工业废水中的Cu2+、Hg2+
3．下列说法错误的是
A．月壤中富含的3He与地球上富含的4He互为同位素
B．用Na2CO3溶液能区分CH3COOH和CH3COOCH2CH3
C．在其他条件相同时，油脂的水解程度：碱性条件下>酸性条件下
D．SiO2既能与NaOH溶液反应又能与氢氟酸反应，所以SiO2是两性氧化物
4．下列关于三种有机物：苯（）、、二环[1.1.0]丁烷（）的说法正确的是
A．、分子中的所有碳原子均共平面
B．的二氯代物只有3种
C．苯和液溴在光照条件下生成溴苯
D．用溴水或酸性KMnO4溶液均可鉴别与两种液体

5．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述中正确的是
A．在铁制品上镀铜，当铁制品质量增大6.4 g时转移的电子数为0.2NA
B．0.1 mol Na2O和0.1 mol Na2O2的混合物中阴离子总数为0.3NA
C．标准状况下，11.2 L CHCl3中含有分子的数目为0.5NA
D．1 L 0.5 mol·L－1的Na3PO4溶液中含有的总数为0.5NA
6．下列实验装置设计正确且能达到目的的是

A．实验I：制取氯气 B．实验Ⅱ：加热熔融NaCl固体
C．实验III：分离乙酸乙酯和乙醚的混合物 D．实验Ⅳ：证明非金属性：C＞Si
7．下列有关离子共存或离子方程式的叙述正确的是
A．Na+、K+、ClO−、不能大量共存
B．K+、Fe3+、SCN−、Cl−能大量共存
C．Fe(OH)3溶于氢碘酸：Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O
D．向碳酸氢铵稀溶液中加入过量烧碱溶液：+OH−NH3·H2O
8．物质的类别和核心元素的化合价是研究物质性质的重要视角。以硫及其化合物的类别和价态变化为坐标的二维转化关系如图所示：

下列说法错误的是
A．用BaCl2溶液可鉴别c和d
B．常温下，a和f的浓溶液反应可生成b和c
C．向e的水溶液中滴加几滴紫色石蕊试液，溶液先变红后褪色
D．常温下，等物质的量浓度的g、h两种钠盐溶液的pH：g>h
9．如图是氢氧燃料电池的原理示意图。下列说法错误的是

A．若用此电池电解饱和NaCl溶液，则与b极相连的一极是阳极
B．当有1 mol O2参加反应时，有4 mol OH−通过阴离子交换膜移向b极
C．b极的电极反应式为O2+4e−+2H2O4OH−
D．电池总反应为2H2+O22H2O
10．某小组在实验室中用下图所示装置（夹持装置已略去）制取碳酸镧[La2(CO3)3]，制备原理为2LaCl3+6NH3+3CO2+3H2OLa2(CO3)3↓+6NH4Cl。下列说法正确的是

A．干燥管的作用是增大反应物间的接触面积
B．试剂X为饱和Na2CO3溶液，试剂Y为饱和NH4Cl溶液
C．若用稀硫酸代替装置Ⅰ中的稀盐酸，则实验时可以不用盛试剂X的装置
D．实验时一般先通入装置Ⅱ产生的气体，再通入装置Ⅰ产生的气体
11．电解法制备有机物可以克服传统方法副反应多、产率低、不易提纯等缺点。电极材料和电解质不同时，电极产物往往也不同，如下表。
标号
原料
电极材料
电解质
产物
①
CH2=CH2
Pt
稀H2SO4
HOCH2CH2OH
②
CH2=CH2
Pt
稀H2SO4、Hg2SO4
CH3CHO
③
CH2=CH2
石墨
溶液

④

Ni
盐酸、乙醇

合成工艺中常用联合电解法在不同电极上分别得到所需产物。下列说法正确的是
A．①、②、③、④的转化均可以在电解池的阳极实现
B．生成HOCH2CH2OH的电极反应为CH2=CH2+2e－+2H2OHOCH2CH2OH+2H＋
C．通过表格中信息可知，不可能用电解法将CH3CHO转化为CH2=CH2
D．用一个装置同时制备和，一段时间内二者物质的量之比为3∶1
12．下列实验操作和现象及所得到的结论均正确的是
选项
实验操作和现象
结论
A
向2 mL 0.1 mol·L−1AgNO3溶液中滴加2滴
0.1 mol·L−1 NaCl溶液，产生白色沉淀后，再滴加2滴0.1 mol·L−1KI溶液，有黄色沉淀生成
Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
B
向20%蔗糖溶液中加入少量稀硫酸、加热，再加入银氨溶液，水浴加热，无明显现象产生
蔗糖水解产物无还原性
C
向Na2O2与水反应所得溶液中加入少量MnO2，有气泡产生
Na2O2与水反应所得溶液中有少量H2O2
D
向FeCl3溶液中滴加稀氨水，溶液由黄色变为红褐色
生成了氢氧化铁胶体
13．M、X、Y、Z四种短周期元素的原子序数依次增大，其中M、Z同主族，Y、Z为金属元素，X、Y、Z简单离子的核外电子排布相同，化合物A由X、Y、Z三种元素组成，A的结构简式如图所示：

下列说法错误的是
A．简单离子半径：X>Y>Z B．简单氢化物的稳定性：M9
D．pH=6时，Na2CrO4溶液中存在：c(Na+)=2c()+2c()+2c()
二、非选择题：共56分。第17~19题为必考题，考生都必须作答。第20~21题为选考题，考生根据要求作答。
（一）必考题：共42分。
17．（14分）铜与浓硝酸反应生成NO2，浓硝酸变稀后生成NO（沸点为−151 ℃），某探究小组由这一实验事实出发，猜测碳与浓硝酸反应生成NO2，浓硝酸变稀后生成NO，并设计如图所示装置进行验证（加热和尾气处理装置、夹持仪器均已略去）。回答下列问题：

（1）仪器a的名称为______________________；N2的作用除将装置内空气排尽外，还有____________________________。
（2）打开弹簧夹1、2，在持续通入N2的条件下，先把碳加热至红热后停止加热，再缓慢滴入浓硝酸的原因为______________________；反应产生的气体干燥后进入装置C的冷却瓶，气体颜色变浅接近于无色，其原因为______________________；一段时间后，打开弹簧夹3，通入O2，冷却瓶中气体进入装置D后气体颜色仍无明显变化，说明该小组的猜测_____________（填“正确”或“错误”）。
（3）该小组对上面装置进行改进，验证碳被浓硝酸氧化的产物为CO2（加热装置和夹持仪器已略去）。

已知：NO2能与NaOH溶液反应，NO不能与NaOH溶液反应。
①装置F、G中的试剂可以分别选用______________、______________（填标号）。
a．蒸馏水 b．NaOH溶液 c．Na2CO3溶液 d．澄清石灰水
②装置H中盛有NaOH溶液，向其中通入足量氧气进行尾气处理，生成NaNO3，该反应的离子方程式为______________________。
18．（14分）锗是一种重要的半导体材料，其有机化合物在治疗癌症方面有着独特的功效。下图为工业上利用湿法炼锌渣（主要含有GeO2、ZnO、FeO、Fe2O3、SiO2）制备高纯锗的工艺流程：

已知：①GeO2为两性化合物。
②常温下，部分金属阳离子转化为氢氧化物沉淀的pH见下表。
离子
Fe2+
Fe3+
Zn2+
Ge4+
开始沉淀pH
7.5
2.2
6.2
8.2
完全沉淀pH
9.0
3.2
8.2
11.2
③有机试剂丹宁沉淀金属离子的沉淀率见下表。
离子
Fe2+
Fe3+
Zn2+
Ge4+
沉淀率（％）
0
99
0
97~98.5
（1）“浸出”时加热的目的是________________；浸出渣的主要成分是______________（填化学式）。
（2）浸出后加入NaClO溶液的作用是____________________________（用离子方程式表示）。加入NaClO溶液后调节溶液的pH至3.9的原因是_________________。
（3）“滤液2”中主要含有的金属阳离子是_______________________（填离子符号）。
（4）GeCl4与高纯水反应的化学方程式为____________________________。
（5）若含锗3.2%的湿法炼锌渣的质量为5 kg，氢气还原过程中参与反应的氢气体积为
89.6 L（标准状况下），则锗的回收率为_________（保留3位有效数字）。
19．（14分）我国科研人员首创的大气氨有机处理法，能够有效消除氨污染，并得到副产品香料(C6H4N2)，反应原理为2C6H7N(s)＋3O2(g)＋2NH3(g)2C6H4N2(s)＋6H2O(g) ΔH＜0。回答下列问题：
（1）科研人员在1 L恒容容器中加入a mol C6H7N、b mol O2、c mol NH3，在催化剂的作用下进行反应，测得在不同温度时的数据如下表所示（已知：①数据测量时间均为1 h；②有效收率=转化率×选择性；③忽略副反应消耗NH3的量和生成H2O的量）：
温度/℃
C6H7N的转化率/%
催化剂的选择性/%
有效收率/%
350
66.2
96.6
63.9
360
80.7
95.0
76.7
370
86.5
95.5
82.6
380
91.1
93.5
85.2
390
95.0
80.0
φ
400
97.7
58.1
56.8
①分析表中数据，该催化剂的最佳催化温度范围是____________________________。
②表中φ=_____________；400 ℃时，测量时间内v(NH3)=____________mol·L－1·h－1（用含a的代数式表示）。
③某同学通过数据分析，认为表中360 ℃时C6H7N的转化率不是平衡转化率，理由是_____________________________________；下列能够说明该反应达到平衡状态的有________________（填标号）。
A．容器内气体的密度保持恒定不变
B．气体产物中形成3 mol N－H键的同时形成6 mol O－H键
C．v(O2)∶v(NH3)∶v(H2O) = 3∶2∶6
④390 ℃时，该反应达到平衡后n(O2)=n(NH3)=d mol，此时催化剂的选择性为80.0%，则该温度下的平衡常数K=_______________（用含b、d的代数式表示）。
（2）能够提高大气氨有机处理法中氨消除率的措施有_________________（至少答一条）。
（3）该转化过程路径有如下两种：

经测定，转化过程更容易按路径Ⅰ进行，试从活化能角度分析其原因_____________。
（二）选考题：共14分。请考生从2道题中任选一题作答。如果多做，则按所做的第一题计分。
20．［选修3：物质结构与性质］（14分）
工业上以Li2CO3为原料制备锂离子电池的正极材料NCM811（LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2），“掺杂”和“包覆”是改善电极性能的重要手段。
回答下列问题：
（1）NCM811的组成元素中，属于p区元素的基态原子价电子轨道表示式为__________。
（2）Li2CO3中阴离子的中心原子采取了_______________杂化，碳与氧两种元素的第一电离能大小关系为C_______________O（填“>”或“Na2SO4溶液，D正确。
9．B 【解析】a极上H2发生氧化反应生成H2O，a极是原电池的负极，b极上O2得电子发生还原反应，b极是正极，与该电极相连的是电解池的阳极，A正确；氧元素由0价下降到−2价，当有1 mol O2反应时，对应4 mol OH−通过阴离子交换膜移向负极（a极），B错误；正极发生得电子还原反应，所以电极反应式为O2+4e−+2H2O4OH−，C正确；根据两极产物可知原电池总反应是氢气的燃烧反应，D正确。
10．D 【解析】干燥管的主要作用是防倒吸，A错误；试剂X的作用是除去CO2中的HCl，故试剂X为饱和NaHCO3溶液，试剂Y的作用是与生石灰反应产生NH3，故试剂Y为浓氨水，B错误；将盐酸用硫酸代替，硫酸与石灰石反应生成微溶的硫酸钙附着在石灰石上会阻碍反应的进行，C错误；CO2溶解度小，NH3极易溶于水，且使溶液显碱性，有利于CO2吸收，故应该先通入NH3，后通入过量的CO2，D正确。
11．D 【解析】根据化合价变化，推出①、②、③的转化均为失电子的反应，可以在电解池的阳极实现，④的转化为得电子的反应，应该在电解池的阴极实现，A错误；制备HOCH2CH2OH时，根据化合价变化，生成该电极产物的反应为CH2=CH2－2e－＋2H2OHOCH2CH2OH＋2H＋，B错误；CH3CHO转化为CH2=CH2为得电子的反应，选用恰当的电极和电解质，有可能在电解池的阴极将CH3CHO转化为CH2=CH2，C错误；同时制备和时，根据表格信息，由CH2=CH2制备的电极反应为CH2=CH2－2e－＋H2O＋2H＋，由制备的电极反应为＋6e－＋6H＋＋2H2O，根据两极得失电子数目相等，可知一段时间内二者物质的量之比为3∶1，D正确。
12．C 【解析】注意量的关系，AgNO3过量，加入KI溶液，直接与AgNO3反应，无法比较溶度积，A错误；银镜反应发生的条件是碱性环境，所以不能说明蔗糖水解产物无还原性，B错误；H2O2在MnO2的催化作用下会分解生成O2，产生气泡说明有氧气生成，也说明原溶液中有H2O2，C正确；向FeCl3溶液中滴加稀氨水，现象是黄色的溶液中生成了红褐色沉淀，结论是生成了氢氧化铁沉淀，D错误。
13．D 【解析】由题意可知，X为F，Y为Na，Z显+3价，Z是Al元素，M是B元素。离子半径：F−>Na+>Al3+，A正确；简单氢化物的稳定性：BH3（或B2H6）9时，溶液中主要存在，所以要得到纯度较高的Na2CrO4溶液，应控制pH>9，故C项正确；1个“”中含有2个“Cr”，所给物料守恒式错误，故D项错误。
17．（14分）
（1）分液漏斗（1分） 将气体产物吹入后续装置中（合理即可，2分）
（2）浓硝酸受热分解，无法确保浓硝酸与碳反应（合理即可，2分） 红棕色NO2在冰水浴条件下转化为无色的N2O4（2分） 错误（1分）
（3）①a（2分） d（2分） ②4NO+3O2+4OH−4+2H2O（2分）
【解析】（1）仪器a为分液漏斗；由于本实验需验证有无NO产生，空气中的O2能氧化NO，所以用N2先将装置内空气排尽，并将气体产物吹入后续装置中。
（2）浓硝酸受热时分解，浓度减小，无法确保加入的浓硝酸与碳反应，所以先将碳加热至红热，再缓慢滴入浓硝酸；气体颜色变浅是因为NO2转化为N2O4的反应为放热反应，在冰水浴条件下大部分红棕色的NO2转化为无色的N2O4，使气体颜色变浅并接近于无色；若猜测正确，NO遇O2会生成红棕色NO2，D装置中气体颜色应该有明显变化，从颜色无明显变化可推知该猜测是错误的。
（3）①Ca(OH)2微溶，澄清石灰水中Ca(OH)2的量很少，装置F中盛有蒸馏水，将NO2转化为NO，防止NO2与水生成HNO3对CO2的检验造成干扰，G中的试剂为检验CO2的澄清石灰水。②NaOH、NO与O2反应生成NaNO3，利用化合价升降法进行氧化还原反应方程式配平，离子方程式为4NO+3O2+4OH−4+2H2O。
18．（14分）
（1）加快浸出反应速率，提高锗元素浸出率（2分） SiO2（2分）
（2）2H++ClO−+2Fe2+Cl−+2Fe3++H2O（2分） 除去Fe3+（合理即可，2分）
（3）Zn2+、Na+（2分）
（4）GeCl4+(2+n)H2OGeO2·nH2O↓+4HCl（2分）
（5）91.3%（2分）
【解析】（1）“浸出”时加热的目的是加快浸出反应速率，提高锗元素浸出率。
（2）“浸出”中，湿法炼锌渣中的GeO2为两性化合物，与稀硫酸反应生成Ge4+；ZnO、FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，与稀硫酸反应生成Zn2+、Fe2+和Fe3+；SiO2为难溶于水的酸性氧化物，不与稀硫酸反应，过滤后以浸出渣的形式除去。由表1中数据可知沉淀亚铁离子的pH较大，需要将其氧化为铁离子，故加入次氯酸钠的目的是将亚铁离子氧化为铁离子，反应的离子方程式为2H+ +ClO−+2Fe2+Cl−+2Fe3+ +H2O，再通过调节pH至3.9时，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。
（3）“过滤1”后“滤饼1”的主要成分是Fe(OH)3，滤液1中的离子有Zn2+、Ge4+，加入硫酸引入的和过量的H+，及加入次氯酸钠引入的Na+、过量的ClO−和生成的Cl−。由表2中数据可知加入有机试剂丹宁后Ge4+的沉淀率为97％~98.5％，故滤液2中主要含有的金属阳离子是Zn2+和Na+，Ge4+转化为沉淀被分离。
（4）由流程图可知，GeCl4与高纯水反应生成GeO2·nH2O晶体，故反应的化学方程式为GeCl4+(2+n)H2O GeO2·nH2O↓+4HCl。
（5）氢气还原氧化锗的反应方程式为GeO2+2H2 Ge+2H2O
2 1
2 mol
则锗的回收率为×100%≈ 91.3%。
19．（14分）
（1）①370～380 ℃（1分，答380 ℃左右也给分）
②76.0（1分） 0.568a（2分，写97.7%×58.1%×a也给分）
③若反应已达平衡，则升温后C6H7N的平衡转化率减小，数据表明升温后C6H7N的转化率增大，则反应未达平衡（2分） A（2分）
④（2分）
（2）减小压强（适当降温、增大O2浓度等，合理即可）（2分）
（3）路径Ⅰ中，反应整体上的活化能更低（2分）
【解析】（1）①从表中数据分析，温度低于370 ℃时，转化率较低，温度高于380℃时，催化剂选择性明显降低，综合C6H7N的转化率和催化剂的选择性，370 ℃～380 ℃或380 ℃左右为最佳温度范围。②根据信息，φ=95.0%×80.0%=76.0%；400 ℃时，参与本反应的n(C6H7N)=a mol×97.7%×58.1%≈0.568a mol，则参与本反应的n(NH3)=n(C6H7N)，v(NH3)==0.568a mol·L－1·h－1。③该反应未达平衡时，容器内气体质量不恒定，根据密度计算公式，若密度恒定不变，则说明容器内气体总质量不再发生变化，即达平衡，A正确；形成3 mol N－H键的同时应该断裂6 mol O－H键，根据描述同时又形成6 mol O－H键，即单位时间内断裂的O－H键与形成的O－H键数目相等，则已达平衡，B正确；C项中未说明该速率为正反应速率还是逆反应速率，不符合要求，C错误。故选AB。④根据信息和数据可知，平衡时n(O2)=n(NH3)=d mol，则二者平衡浓度c(O2)=c(NH3)=d mol·L－1，参加所有反应O2的物质的量一共是（b－d）mol，再根据催化剂选择性，其中参加本反应的O2有（b－d）mol×80.0% =0.8（b－d）mol，再根据方程式可确定生成的n(H2O)=1.6（b－d）mol，则H2O的平衡浓度为1.6（b－d）mol·L－1，带入平衡常数表达式：K==。
（2）本反应为气体分子数目增大的放热反应，减小压强、适当降低温度(在催化剂活性温度要求范围内)和增大O2浓度等，均有利于反应向正反应方向进行，提高氨消除效率。
（3）反应的活化能越低，单位体积内活化分子数目越多（活化分子浓度越大），有效碰撞几率越大，化学反应速率越快，反应越容易按此路径进行。
20．[选修3：物质结构与性质]（14分）
（1）（2分）
（2）sp2（2分）