2021年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试化学(全国甲卷)

这是一份2021年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试化学(全国甲卷)，共11页。试卷主要包含了NA为阿伏加德罗常数的值，已知相同温度下,Ksp 2021年普通高等学校招生全国统一考试(甲卷)理科综合能力测试化学

　　　　　　　　　　　　　　　　　
7.(2021·全国甲卷·7,6分,难度☆)化学与人体健康及环境保护息息相关。下列叙述正确的是(　　)
A.食品加工时不可添加任何防腐剂
B.掩埋废旧电池不会造成环境污染
C.天然气不完全燃烧会产生有毒气体
D.使用含磷洗涤剂不会造成水体污染
解析C　食品中适当添加防腐剂,可以延长食品保质期,但要控制食品中防腐剂的添加量符合国家制定标准,A项说法错误;掩埋废旧电池,废旧电池中的重金属离子会污染土壤和地下水,B项说法错误;天然气不完全燃烧会产生CO,CO是一种有毒的气体,C项说法正确;使用含磷洗涤剂会使水体富营养化,造成水华、赤潮现象,破坏水体生态平衡,造成水体污染,D项说法错误。
8.(2021·全国甲卷·8,6分,难度☆☆)NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是(　　)
A.18 g重水(D2O)中含有的质子数为10NA
B.3 mol的NO2与H2O完全反应时转移的电子数为4NA
C.32 g环状S8()分子中含有的S—S键数为1NA
D.1 L pH=4的0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中Cr2O72-离子数为0.1NA
解析C　D2O的摩尔质量为20 g·mol-1,1 mol D2O所含质子数为10NA,18 g D2O所含质子数小于10NA,A项说法错误;由3NO2+H2O2HNO3+NO可知,3 mol NO2与水完全反应转移电子数为2NA,B项说法错误;由S8的分子结构可知,一个S8分子中含8个S—S键,故32 g S8(18 mol)含S—S键的数目为1NA,C项说法正确;K2Cr2O7溶于水后,在水溶液中存在如下平衡Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+,故1 L pH=4的0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中的Cr2O72-离子数小于0.1NA,D项说法错误。
9.(2021·全国甲卷·9,6分,难度☆)实验室制备下列气体的方法可行的是(　　)

气体
方法
A.
氨气
加热氯化铵固体


续　表

气体
方法
B.
二氧化氮
将铝片加到冷浓硝酸中
C.
硫化氢
向硫化钠固体滴加浓硫酸
D.
氧气
加热氯酸钾和二氧化锰的混合物

解析D　加热氯化铵固体时,氯化铵分解生成HCl和NH3,HCl和NH3冷却时又化合生成氯化铵,故不能利用加热氯化铵的方法制备NH3,A项制备方法不可行;常温下,铝被浓硝酸钝化,不能用铝片与冷浓硝酸反应制备NO2,B项制备方法不可行;浓硫酸具有较强氧化性,能将硫化钠氧化而得不到硫化氢气体,故C项制备方法不可行;实验室常用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制备氧气,D项符合题目要求。
10.(2021·全国甲卷·10,6分,难度☆☆)下列叙述正确的是(　　)
A.甲醇既可发生取代反应也可发生加成反应
B.用饱和碳酸氢钠溶液可以鉴别乙酸和乙醇
C.烷烃的沸点高低仅取决于碳原子数的多少
D.戊二烯与环戊烷互为同分异构体
解析B　甲醇(CH3OH)分子中不含不饱和键,不能发生加成反应,A项叙述错误;乙酸与饱和NaHCO3溶液反应生成CO2气体,乙醇不能与饱和NaHCO3溶液反应,故利用饱和NaHCO3溶液可以鉴别乙酸和乙醇,B项叙述正确;烷烃的沸点高低不仅与碳原子数的多少有关,还与支链的多少、压强的大小等有关,C项叙述错误;戊二烯分子式为C5H8,环戊烷分子式为C5H10,二者分子式不同,不互为同分异构体,D项叙述错误。
11.(2021·全国甲卷·11,6分,难度☆☆)W、X、Y、Z为原子序数次次增大的短周期主族元素,Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和,也是Y的最外层电子数的2倍。W和X的单质常温下均为气体。下列叙述正确的是(　　)
A.原子半径:Z>Y>X>W
B.W与X只能形成一种化合物
C.Y的氧化物为碱性氧化物,不与强碱反应
D.W、X和Z可形成既含有离子键又含有共价键的化合物
解析D　短周期元素形成的常温下为气体的单质有:H2、N2、O2、F2、Cl2,由Z的最外层电子数是W和X最外层电子数之和并且是Y最外层电子数的2倍,可以推知W为H,X为N,Z为S,则Y为Al。四种元素的原子半径Al(Y)>S(Z)>N(X)>H(W),A项说法错误;W(H)与X(N)可以形成NH3、N2H4等多种化合物,B项说法错误;Y(Al)的氧化物Al2O3是两性氧化物,能与强碱反应,C项说法错误;W(H)、X(N)、Z(S)可以形成既含有离子键又含有共价键的化合物如(NH4)2S、NH4HS,D项说法正确。
12.(2021·全国甲卷·12,6分,难度☆☆☆)已知相同温度下,Ksp(BaSO4)1.5时,由于生成的I2会被Cl2进一步氧化,故I2的收率降低。
(2)以NaIO3为原料制备I2的反应过程为:NaIO3NaII2,总反应的离子方程式为2IO3-+5HSO3-I2+5SO42-+H2O+3H+。
(3)KI溶液与CuSO4溶液反应生成CuI沉淀和I2的化学方程式为4KI+2CuSO42CuI↓+I2+2K2SO4,由此可以看出,生成1 mol I2至少需要4 mol KI;根据I2+I-I3-可知,反应中加入过量KI的目的是尽可能把生成的I2转化为I3-,防止单质碘析出。
27.(2021·全国甲卷·27,15分,难度☆☆☆)
胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水,难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾,并测定其结晶水的含量。回答下列问题:
(1)制备胆矾时,用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外,还必须使用的仪器有　　　(填标号)。 
　　　　　　　　　　　　　
A.烧杯 B.容量瓶
C.蒸发皿 D.移液管
(2)将CuO加入到适量的稀硫酸中,加热,其主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　,与直接用废铜和浓硫酸反应相比,该方法的优点是　　　　　　　　　　　。 
(3)待CuO完全反应后停止加热,边搅拌边加入适量H2O2,冷却后用NH3·H2O调pH为3.5~4,再煮沸10 min,冷却后过滤。滤液经如下实验操作:加热蒸发、冷却结晶、　　　　、乙醇洗涤、　　　　,得到胆矾。其中,控制溶液pH为3.5~4的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,煮沸10 min的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)结晶水测定:称量干燥坩埚的质量为m1,加入胆矾后总质量为m2,将坩埚加热至胆矾全部变为白色,置于干燥器中冷至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为m3。根据实验数据,胆矾分子中结晶水的个数为　　　　　　(写表达式)。 
(5)下列操作中,会导致结晶水数目测定值偏大的是　　　　(填标号)。 
①胆矾未充分干燥　②坩埚未置于干燥器中冷却　③加热时有少量胆矾迸溅出来
答案(1)AC
(2)CuO+H2SO4CuSO4+H2O　不产生SO2(硫酸利用率高)
(3)过滤　干燥　除尽铁和抑制CuSO4水解
破坏Fe(OH)3胶体易于过滤
(4)80×(m2-m3)9×(m3-m1)
(5)①③
解析(1)原料与稀硫酸反应在烧杯中进行,其中稀硫酸用量筒量取,充分反应后需过滤除去不溶性杂质,用到烧杯、漏斗、玻璃棒,胆矾从溶液中析出需要蒸发滤液,蒸发滤液需要用到蒸发皿、玻璃棒、酒精灯,故选AC。
(2)CuO与稀硫酸在加热时反应的化学方程式为CuO+H2SO4CuSO4+H2O;铜与浓硫酸在加热条件下反应的化学方程式为Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O,硫酸利用率低且产生的SO2会污染大气。将工业废铜焙烧得到CuO,再用稀硫酸溶解CuO,可以避免生成SO2,同时可提高硫酸利用率。
(3)从滤液中获得胆矾的实验操作包括:加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥。由于焙烧废铜得到的CuO中含有氧化铁,用硫酸溶解时产生硫酸铁杂质,为从CuSO4溶液中除去Fe2(SO4)3,应控制溶液pH为3.5~4,使Fe3+转化为Fe(OH)3,同时还可抑制CuSO4水解,防止生成Cu(OH)2沉淀;煮沸10 min的作用是破坏Fe(OH)3胶体,促进Fe(OH)3沉淀的生成。
(4)设胆矾的化学式为CuSO4·xH2O
则CuSO4·xH2OCuSO4+xH2O
160+18x 160 18x
m2-m1 m3-m1 m2-m3
160m3-m1=18xm2-m3
x=160(m2-m3)18(m3-m1)=80(m2-m3)9(m3-m1)
(5)胆矾不干燥会使m2偏大,则导致所求x偏大;坩埚未置于干燥器中冷却,CuSO4吸收空气中的水蒸气导致m3偏大,使所求x偏小;加热时有晶体迸溅出来,会使m3偏小,导致x偏大。故选①③。
28.(2021·全国甲卷·28,14分,难度☆☆☆☆)
二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题:
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现:
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2=-90 kJ·mol-1
总反应的ΔH=　　　 kJ·mol-1;若反应①为慢反应,下列示意图中能体现上述反应能量变化的是　　　(填标号),判断的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)=3时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH),在t=250 ℃下的x(CH3OH)~p、在p =5×105 Pa下的x(CH3OH)~t如图所示。

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式Kp=　　　　　; 
②图中对应等压过程的曲线是　　　　,判断的理由是　 
 
③当x(CH3OH)=0.10时,CO2的平衡转化率α=　　　　,反应条件可能为　　　　　　　或　　　　　　　　。 
答案(1)-49　A　ΔH1为正值,ΔH2和ΔH为负值,反应①活化能大于反应②的
(2)①p(H2O)·p(CH3OH)p3(H2)·p(CO2)
②b　总反应ΔH