2021年普通高中学业水平选择性考试化学(河北卷)

这是一份2021年普通高中学业水平选择性考试化学(河北卷)，共17页。试卷主要包含了5　K 39　Pb 207，高分子材料在生产生活中应用广泛等内容，欢迎下载使用。

2021年普通高等学校招生全国统一考试(河北卷)
化学

可能用到的相对原子质量:H 1　Li 7　B 11　C 12　O 16　Na 23　P 31　S 32　Cl 35.5　K 39　Pb 207
　　　　　　　　　　　　　　　　　
一、单项选择题:本题共9小题,每小题3分,共27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.(2021·河北,1,3分,难度★)“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献,陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生钅柔作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热,生铁熔化灌入熟铁,再锻打成钢。下列说法错误的是(　　)
A.钢是以铁为主的含碳合金
B.钢的含碳量越高,硬度和脆性越大
C.生铁由于含碳量高,熔点比熟铁高
D.冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3
解析C　本题考查化学与传统文化及钢铁的基本知识。钢和生铁均属于铁碳合金,钢中的含碳量低、生铁中的含碳量高,铁合金的硬度和脆性随含碳量增大而增大,A、B项均正确。合金的熔点通常比各组分的熔点低,C项错误。赤铁矿的主要成分为氧化铁,D项正确。
2.(2021·河北,2,3分,难度★)高分子材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是(　　)
A.芦苇可用于制造黏胶纤维,其主要成分为纤维素
B.聚氯乙烯通过加聚反应制得,可用于制作不粘锅的耐热涂层
C.淀粉是相对分子质量可达几十万的天然高分子物质
D.大豆蛋白纤维是一种可降解材料
解析B　本题考查有机高分子材料及在生产、生活中的应用。芦苇的主要成分是纤维素,纤维素可以用来制造黏胶纤维,A项正确;不粘锅的耐热涂层主要成分为聚四氟乙烯,而聚氯乙烯高温下会生成有毒物质,且是一种热塑性塑料,不能用于制作不粘锅的耐热涂层,B项错误;淀粉可以用(C6H10O5)n来表示,其相对分子质量一般都可达几十万,故为天然高分子物质,C项正确;大豆蛋白纤维的主要成分是蛋白质,一定条件下能够发生水解,属于可降解材料,D项正确。
3.(2021·河北,3,3分,难度★★)下列操作规范且能达到实验目的的是(　　)

解析A　本题考查常见实验基本操作知识(包含酸碱中和滴定、中和热测定、浓硫酸稀释及萃取分液等)。通过观察锥形瓶中颜色的变化(由无色变为浅红色且半分钟内不褪色),可确定滴定终点,从而测定出醋酸的浓度,A项正确。测定中和热的实验装置中,大小烧杯杯口应该平齐,且温度计不能接触烧杯底,B项错误。用容量瓶配制一定物质的量浓度的溶液时,不能直接在容量瓶中溶解或稀释,C项错误。萃取分液时,分液漏斗的尖端应该紧贴烧杯内壁,以防止分液时液体迸溅,D项错误。
4.(2021·河北,4,3分,难度★★)硫和氮及其化合物对人类生存和社会发展意义重大,但硫氧化物和氮氧化物造成的环境问题也日益受到关注。下列说法正确的是(　　)
A.NO2和SO2均为红棕色且有刺激性气味的气体,是酸雨的主要成因
B.汽车尾气中的主要大气污染物为NO、SO2和PM2.5
C.植物直接吸收利用空气中的NO和NO2作为肥料,实现氮的固定
D.工业废气中的SO2可采用石灰法进行脱除
解析 D　本题考查氮氧化物和硫的氧化物的性质、应用及环境污染问题。SO2为无色有刺激性气味的气体,A项错误。汽车尾气中的主要大气污染物为CO、碳氢化合物、氮氧化物、烟尘等,B项错误。氮的固定是将氮由游离态转化为化合态,植物一般利用硝酸盐作为肥料,无法利用NO和NO2,通常大气中不含有NO、NO2,C项错误。工业废气中SO2可采用石灰法进行脱硫,原理为SO2+CaOCaSO3,2CaSO3+O22CaSO4,D项正确。
5.(2021·河北,5,3分,难度★★)用中子轰击 ZNX原子产生α粒子(即氦核 24He)的核反应为:ZNX+01n→P7Y+24He。已知元素Y在化合物中显+1价。下列说法正确的是(　　)
A.H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液
B.Y单质在空气中燃烧的产物是Y2O2
C.X和氢元素形成离子化合物
D.6Y和7Y互为同素异形体
解析A　本题考查原子结构及元素化合物性质等知识。依据信息“Y在化合物中显+1价”和核反应方程式,可推出元素X、Y分别为B(硼)和Li(锂)。H3BO3属于弱酸,可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液,A项正确。锂单质在空气中燃烧的产物是氧化锂(Li2O),B项错误。B元素和H元素形成的是共价化合物,C项错误。6Li和7Li属于同位素,D项错误。
6.(2021·河北,6,3分,难度★★★)BiOCl是一种具有珍珠光泽的材料,利用金属Bi制备BiOCl的工艺流程如图:

下列说法错误的是(　　)
A.酸浸工序中分次加入稀HNO3可降低反应剧烈程度
B.转化工序中加入稀HCl可抑制生成BiONO3
C.水解工序中加入少量CH3COONa(s)可提高Bi3+水解程度
D.水解工序中加入少量NH4NO3(s)有利于BiOCl的生成
解析 D　本题以BiOCl的制备工艺流程考查物质的制备。酸浸工序中加入稀硝酸,金属铋与稀硝酸反应是有气体生成的放热反应,分批次加入稀硝酸,从而降低反应剧烈程度,A项正确;Bi(NO3)3易水解,转化工序中加入稀盐酸,增大溶液中的c(H+),可以抑制Bi(NO3)3的水解,B项正确;Bi3+水解使溶液呈酸性, CH3COONa水解使溶液呈碱性,水解工序中加入CH3COONa固体,可促进Bi3+水解,C项正确;NH4NO3水解使溶液呈酸性,水解工序中加入NH4NO3固体,则抑制Bi3+水解,不利于BiOCl的生成,D项错误。
7.(2021·河北,7,3分,难度★★★)NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　　)
A.22.4 L(标准状况)氟气所含的质子数为18NA
B.1 mol碘蒸气和1 mol氢气在密闭容器中充分反应,生成的碘化氢分子数小于2NA
C.电解饱和食盐水时,若阴阳两极产生气体的总质量为73 g,则转移电子数为NA
D.1 L 1 mol·L-1溴化铵水溶液中NH4+与H+离子数之和大于NA
解析C　本题考查阿伏加德罗常数及应用。F的原子序数为9,一个F2分子中含有的质子数为18,则标准状况下22.4 L F2含有的质子数为18NA,A项正确。I2与H2的反应为可逆反应,反应生成的HI分子数小于2NA,B项正确。电解饱和食盐水时,阴阳两极分别产生氢气和氯气,当两极产生气体的总质量为73 g时,即分别产生1 mol H2和1 mol Cl2,转移电子数应该为2NA,C项错误。溴化铵溶液中NH4+水解产生的H+等于水解过程中减少的NH4+,但是水自身还电离出H+,故NH4+与H+离子数之和大于NA,D项正确。

8.(2021·河北,8,3分,难度★★)苯并降冰片烯是一种重要的药物合成中间体,结构简式如图。关于该化合物,下列说法正确的是(　　)
A.是苯的同系物
B.分子中最多8个碳原子共平面
C.一氯代物有6种(不考虑立体异构)
D.分子中含有4个碳碳双键
解析 B　本题考查了有机物的结构、原子共面、同系物和同分异构体等知识。苯的同系物是含有一个苯环且侧链是烷烃基的有机物,A项错误;苯环上6个碳原子及直接与苯环相连的2个碳原子一定共平面,与苯环直接相连的碳原子与其他的碳原子以碳碳单键相连,其他碳原子不可能与苯环共平面,B项正确;根据对称性可知,该有机化合物的一氯代物有5种,即,C项错误;苯环中不含碳碳双键,该有机化合物分子中只含1个碳碳双键,D项错误。
9.(2021·河北,9,3分,难度★★★★)K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是(　　)

A.隔膜允许K+通过,不允许O2通过
B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极
C.产生1 Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D.用此电池为铅酸蓄电池充电,消耗3.9 g钾时,铅酸蓄电池消耗0.9 g水
解析D　本题考查原电池原理及应用。a电极的材料是钾片,为原电池的负极,b电极为原电池的正极,则充电时a电极为阴极、b电极为阳极。O2在正极得电子后结合K+生成KO2,所以K+通过隔膜,A项正确;放电时,电子从负极通过外电路流向正极,而电流方向与电子流向相反,即电流由b电极流向a电极,充电时b电极作阳极,B项正确;每生成1 mol KO2需要消耗1 mol O2,即生成KO2的质量与消耗O2的质量比约为71 g∶32 g=2.22,C项正确;消耗3.9 g钾时,转移电子的物质的量为0.1 mol,依据铅酸蓄电池反应式Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,此时消耗0.1 mol水,即1.8 g水,D项错误。
二、不定项选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有一项或两项符合题目要求。若正确答案只包括一个选项,多选时,该小题得0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的得2分,选两个且都正确的得4分,但只要选错一个,该小题得0分。
10.(2021·河北,10,4分,难度★★★)关于非金属含氧酸及其盐的性质,下列说法正确的是(　　)
A.浓H2SO4具有强吸水性,能吸收糖类化合物中的水分并使其炭化
B.NaClO、KClO3等氯的含氧酸盐的氧化性会随溶液的pH减小而增强
C.加热NaI与浓H3PO4混合物可制备HI,说明H3PO4比HI酸性强
D.浓HNO3和稀HNO3与Cu反应的还原产物分别为NO2和NO,故稀HNO3氧化性更强
解析 B　本题考查了常见非金属含氧酸及其盐的性质。糖类化合物中不存在水分子,浓硫酸可以将糖类中的氢、氧元素按水的组成比脱去,使糖类化合物脱水炭化是因为浓硫酸具有脱水性,A项错误;氯的含氧酸盐发生氧化还原反应时消耗H+,故酸性增强,H+浓度增大,其氧化性增强,B项正确;H3PO4属于中强酸,HI属于强酸,利用NaI和H3PO4制备HI,主要是利用H3PO4的难挥发性,C项错误;浓硝酸的氧化性比稀硝酸的氧化性强,不能简单通过还原产物的价态高低来比较氧化剂氧化性的强弱,D项错误。
11.(2021·河北,11,4分,难度★★★★)下图所示的两种化合物可应用于阻燃材料和生物材料的合成。其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,X和Z同主族,Y原子序数为W原子价电子数的3倍。下列说法正确的是(　　)

A.X和Z的最高化合价均为+7价
B.HX和HZ在水中均为强酸,电子式可表示为H··X······与H··Z······
C.四种元素中,Y原子半径最大,X原子半径最小
D.Z、W和氢三种元素可形成同时含有离子键和共价键的化合物
解析CD　本题借助化合物的结构式考查原子结构与性质等知识。由成键特点及题干中信息分析,W可形成三条共价键、Y可形成五条共价键,且Y的原子序数为W原子的价电子数的3倍,则Y为P元素,W为N元素;X、Z同主族,均可形成一条共价键,且Z的原子序数大于Y的原子序数,则Z为Cl元素,X为F元素。F元素没有正价,A项错误。HF为弱酸,HCl为强酸,B项错误。结合四种元素在周期表中的位置关系可确定,P原子半径最大,F原子半径最小,C项正确。N、Cl、H三种元素可形成化合物NH4Cl,其分子中含有离子键和共价键,D项正确。
【解题技巧】对于给出化合物结构式类元素性质的推断题,信息的获取首先来自结构式(结构式中元素的成键情况),往往能帮助快速解题。
主族元素常见成键数目如下:形成一条共价键的有H、F、Cl等,形成两条共价键的有O、S等,形成三条共价键的有B、Al、N、P等(N、P常含有孤电子对),形成四条共价键的有C、Si、N、P、B、Al等(N、P、B、Al常形成配位键)。
12.(2021·河北,12,4分,难度★★★★)番木鳖酸具有一定的抗炎、抗菌活性,结构如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.1 mol该物质与足量饱和NaHCO3溶液反应,可放出22.4 L(标准状况)CO2
B.一定量的该物质分别与足量Na、NaOH反应,消耗二者物质的量之比为5∶1
C.1 mol该物质最多可与2 mol H2发生加成反应
D.该物质可被酸性KMnO4溶液氧化
解析 BC　本题考查了有机物的结构、官能团的性质。1 mol该有机物中含有1 mol羧基,可与1 mol NaHCO3反应生成1 mol CO2,标准状况下为22.4 L,A项正确;1 mol该有机物中含有5 mol羟基和1 mol羧基,与Na或NaOH反应,分别消耗6 mol Na和1 mol NaOH,消耗两者物质的量之比为6∶1,B项错误;1 mol该有机物中含有1 mol碳碳双键,最多与1 mol H2发生加成反应,C项错误;该有机物中含有碳碳双键和羟基,可被酸性高锰酸钾溶液氧化,D项正确。
13.(2021·河北,13,4分,难度★★★★)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+NX+Y;②M+NX+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是(　　)

A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-3 mol·L-1·min-1
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
解析A　考查化学反应速率的计算、转化率的计算、化学反应速率与活化能的关系等。反应①和②为竞争反应,由速率方程式可知,两个反应差异在速率常数的大小。图中显示,0~30 min内Δc(Z)=0.125 mol·L-1,Δc(M)=0.5 mol·L-1-0.3 mol·L-1=0.2 mol·L-1,Δc2(M)=Δc(Z)=0.125 mol·L-1,Δc(Y)=Δc1(M)=0.2 mol·L-1-0.125 mol·L-1=0.075 mol·L-1,v(Y)=0.075 mol·L-1÷30 min=0.002 5 mol·L-1·min-1,A项错误;由速率方程可知,v1v2=k1k2=Δc(Y)Δc(Z)=0.0750.125=35,说明反应②的活化能较小,且浓度比保持不变,若反应进行到底,反应结束时,M转化为Z的比例为58×100%=62.5%,B、C、D项正确。
三、非选择题:共57分。第14~16题为必考题,每个试题考生都必须作答。第17~18题为选考题,考生根据要求作答。
(一)必考题:共42分。
14.(2021·河北,14,14分,难度★★★★)化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献。某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl,实验流程如图:

回答下列问题:
(1)从A~E中选择合适的仪器制备NaHCO3,正确的连接顺序是　　　　　(按气流方向,用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。 

(2)B中使用雾化装置的优点是 
　。 
(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)反应完成后,将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液:
①对固体NaHCO3充分加热,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质量为　　　　 g。 
②向滤液中加入NaCl粉末,存在NaCl(s)+NH4Cl(aq)NaCl(aq)+NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离,根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线,需采用的操作为　　　　、　　　　、洗涤、干燥。 

(5)无水Na2CO3可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前,若无水Na2CO3保存不当,吸收了一定量水分,用其标定盐酸浓度时,会使结果　　　　(填标号)。 
A.偏高　　　　B.偏低　　　　C.不变
答案 (1)aefbcghd　旋转玻璃塞,使分液漏斗上部的小孔对准玻璃塞的凹槽
(2)使CO2与饱和氨盐水充分接触,增大反应速率,使反应充分(答案合理即可)
(3)NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl
(4)①0.84　②冷却结晶　过滤
(5)A
解析 本题以侯氏制碱法为知识载体,考查了物质制备实验、实验基本操作、物质分离、误差分析等知识。
(1)利用CO2和饱和氨盐水制备NaHCO3,在通入饱和氨盐水之前,应将混入CO2气体中的HCl气体通入饱和NaHCO3溶液除去,未反应的CO2利用NaOH溶液吸收;氨气利用饱和食盐水吸收,防止氨气污染环境,故仪器的连接顺序为aefbcghd。为使装置A中分液漏斗中的稀盐酸顺利滴下,可将分液漏斗上部的玻璃塞打开,或旋转玻璃塞,使分液漏斗上部的小孔对准玻璃塞的凹槽。(2)装置B使用雾化装置,是为了增大CO2与饱和氨盐水的接触面积,增大反应速率,使反应更充分。(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。(4)①根据2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2可知,对固体NaHCO3充分加热后,产生的气体先通入浓硫酸后剩余的气体为CO2,CO2与Na2O2反应,增加的质量相当于CO的质量,根据关系式2NaHCO3~ CO2~CO,可知NaHCO3的物质的量为0.01 mol,其质量为0.01 mol×84 g·mol-1=0.84 g;②根据NaCl和NH4Cl的溶解度曲线,降温到10 ℃以下,析出大量NH4Cl晶体,过滤、洗涤、干燥,得到NH4Cl晶体。(5)若无水Na2CO3吸收水分,准确称取一定质量Na2CO3所配制标准液中溶质的物质的量浓度偏小,标定盐酸时,所滴加稀盐酸的体积将偏小,根据公式c(HCl)=c(Na2CO3)·V(Na2CO3)V(HCl)知,c(HCl)值增大,故选A项。
15.(2021·河北,15,14分,难度★★★★)绿色化学在推动社会可持续发展中发挥着重要作用。某科研团队设计了一种熔盐液相氧化法制备高价铬盐的新工艺,该工艺不消耗除铬铁矿、氢氧化钠和空气以外的其他原料,不产生废弃物,实现了Cr-Fe-Al-Mg的深度利用和Na+内循环。工艺流程如下:

回答下列问题:
(1)高温连续氧化工序中被氧化的元素是　　　　(填元素符号)。 
(2)工序①的名称为　　　　。 
(3)滤渣Ⅰ的主要成分是　　 　　　(填化学式)。 
(4)工序③中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。 
(5)物质Ⅴ可代替高温连续氧化工序中的NaOH,此时发生的主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,可代替NaOH的化学试剂还有　　　　(填化学式)。 
(6)热解工序产生的混合气体最适宜返回工序　　　　(填“①”“②”“③”或“④”)参与内循环。 
(7)工序②溶液中的铝元素恰好完全转化为沉淀的pH为　　　　　　。(通常认为溶液中离子浓度小于10-5 mol·L-1为沉淀完全:Al(OH)3+OH-Al(OH)4-　K=100.63;KW=10-14;Ksp[Al(OH)3]=10-33) 
答案 (1)Cr和Fe
(2)溶解
(3)Fe2O3和MgO
(4)2Na++2CrO42-+2CO2+H2OCr2O72-+2NaHCO3↓
(5)16NaHCO3+4Fe(CrO2)2+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+16CO2+8H2O　Na2CO3
(6)②
(7)8.37
解析 本题借助高价铬盐的制备考查了氧化还原反应、滤渣成分判断、工艺名称、化学方程式书写、物质循环利用及沉淀溶解平衡计算等知识。铬铁矿、熔融NaOH与O2反应后加入H2O过滤,生成滤渣Ⅰ和介稳态相,介稳态相分离后得到铬酸盐、NaOH溶液和无色溶液,无色溶液中通入过量气体A后生成Al(OH)3沉淀,所以气体A为CO2,物质Ⅴ为NaHCO3。介稳态相中含铝、铬元素,所以滤渣Ⅰ为Fe2O3和MgO。MgO与过量CO2和水蒸气反应生成碳酸氢镁,所以物质Ⅱ为Mg(HCO3)2;Mg(HCO3)2热解生成MgCO3、CO2和H2O,所以混合气体Ⅳ为CO2和H2O。
(1)因为铬铁矿中铁元素为+2价、铬元素为+3价,结合后续产物中元素化合价分析,高温连续氧化工序中被氧化的元素是Cr、Fe。
(2)工序①是向固体混合物中加入H2O,然后进行过滤分离得到滤渣和溶液,属于溶解浸出过程。
(3)经过高温连续氧化并溶解后,铬铁矿转化为Na2CrO4、NaAl(OH)4、Fe2O3和MgO,所以滤渣Ⅰ的主要成分为Fe2O3和MgO,通过过滤与溶液分离出来。
(4)工序③中,在酸性条件下,Na2CrO4与CO2、H2O反应生成重铬酸根离子和碳酸氢钠(析出),离子方程式为2Na++2CrO42-+2CO2+H2OCr2O72-+2NaHCO3↓。
(5)由分析可知,物质Ⅴ为NaHCO3,所以依据题给信息,此时发生的反应为16NaHCO3+4Fe(CrO2)2+7O28Na2CrO4+2Fe2O3+16CO2+8H2O。Na2CO3也可与铬铁矿、氧气发生反应,所以NaOH还能用Na2CO3代替。
(6)热解工序产生的气体为二氧化碳和水蒸气的混合气体,所以还能用于工序②参与内循环。
(7)工序Ⅳ中发生的反应为Al(OH)4-Al(OH)3+OH-。
设c(OH-)为x mol·L-1,列式计算:
Al(OH)3+OH-xAl(OH)4-10-5
由题意得,K=10-5x=100.63,解得x=10-5.63;依据常温下KW=10-14,则pH=8.37。
16.(2021·河北,16,14分,难度★★★★★)当今,世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此,研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时,相关物质的燃烧热数据如下表:
物质
H2(g)
C(石墨,s)
C6H6(l)
燃烧热ΔH(kJ·mol-1)
-285.8
-393.5
-3 267.5

则25 ℃时H2(g)和C(石墨,s)生成C6H6(l)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)雨水中含有来自大气的CO2,溶于水中的CO2进一步和水反应,发生电离:
①CO2(g)CO2(aq)
②CO2(aq)+H2O(l)H+(aq)+HCO3-(aq)
25 ℃时,反应②的平衡常数为K。
溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数),比例系数为y mol·L-1·kPa-1,大气中CO2(g)的物质的量分数为x时,溶液中H+浓度为　　　　　 mol·L-1(写出表达式,考虑水的电离,忽略HCO3-的电离)。 
(3)105 ℃时,将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中,存在如下平衡:
2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)
上述反应达平衡时体系的总压为46 kPa。
保持温度不变,开始时在体系中先通入一定量的CO2(g),再加入足量MHCO3(s),欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5 kPa,CO2(g)的初始压强应大于　　　　 kPa。 
(4)我国科学家研究Li-CO2电池,取得了重大科研成果。回答下列问题:
①Li-CO2电池中,Li为单质锂片,则该电池中的CO2在　　　　(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明,该电池反应产物为碳酸锂和单质碳,且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行,写出步骤Ⅲ的离子方程式。 
Ⅰ.2CO2+2e-C2O42-
Ⅱ.C2O42-CO2+CO22-
Ⅲ.　　　　　　　　　　　　　　　　 
Ⅳ.CO32-+2Li+Li2CO3
②研究表明,在电解质水溶液中,CO2气体可被电化学还原。
Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　。 
Ⅱ.在电解质水溶液中,三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+电还原为H2的反应可同时发生),相对能量变化如图。由此判断,CO2电还原为CO从易到难的顺序为　　　　(用a、b、c字母排序)。 

(a)CO2电还原为CO

(b)H+电还原为H2
答案 (1)3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l)　ΔH=+49.1 kJ·mol-1
(2)KPxy+KW
(3)36
(4)①正　2CO22-+CO22CO32-+C
②3CO2+18e-+13H2OCH3CH2CH2OH+18OH-　c>a>b
解析 本题为化学反应原理综合题,考查了热化学方程式的书写与盖斯定律的应用、化学平衡常数有关计算、化学电源正负极的判断与电极反应式书写、反应速率快慢的判断等。
(1)根据H2(g)、C(石墨,s)和C6H6(l)的燃烧热,写出其热化学方程式分别为H2(g)+12O2(g)H2O(l)　ΔH1=-285.8 kJ·mol-1①,C(石墨,s) +O2(g) CO2(g)　ΔH2=-393.5 kJ·mol-1②,C6H6(l)+152O2(g)6CO2(g)+3H2O(l)　ΔH3=-3 267.5 kJ·mol-1③,H2(g)与C(石墨,s)反应生成C6H6(l)的化学方程式为3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l),根据盖斯定律得ΔH=ΔH1×3+ΔH2×6-ΔH3,即热化学方程式为3H2(g)+6C(石墨,s)C6H6(l)　ΔH=+49.1 kJ·mol-1。(2)因为K=c(H+)·c(HCO3-)c(CO2)aq,将c(CO2)aq=xyP代入得c(HCO3-)=xyKPc(H+)。根据电荷守恒:c(H+)=c(HCO3-)+c(OH-)=xyKPc(H+)+KWc(H+),则c(H+)=KPxy+KW。(3)根据化学方程式2MHCO3(s)Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g),真空恒容容器中,平衡时体系中水蒸气分压小于5 kPa,则生成的CO2气体的分压也应小于5 kPa,CO2(g)的初始压强应大于46 kPa-10 kPa=36 kPa。(4)①Li-CO2电池中,Li失电子作负极,CO2在正极发生还原反应;根据反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ和有单质碳生成可知,反应Ⅲ为2CO22-+CO22CO32-+C;②CO2在碱性介质中电还原为正丙醇,其电极反应式为3CO2+18e-+13H2OCH3CH2CH2OH+18OH-; 根据图示(a)和(b)反应相对能量变化可推知,CO2电还原为CO由易到难的顺序为c>a>b。
(二)选考题:共15分。请考生从2道题中任选一题作答,并用2B铅笔将答题卡上所选题目对应的题号右侧方框涂黑,按所涂题号进行评分;多涂、多答,按所涂的首题进行评分;不涂,按本选考题的首题进行评分。
17.(2021·河北,17,15分,难度★★★★★)[选修3:物质结构与性质]
KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器,填补了国家战略空白。回答下列问题:
(1)在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中,核外电子排布相同的是　　　　(填离子符号)。 
(2)原子中运动的电子有两种相反的自旋状态,若一种自旋状态用+12表示,与之相反的用-12表示,称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原子,其价电子自旋磁量子数的代数和为　　　　。 
(3)已知有关氮、磷的单键和三键的键能(kJ·mol-1)如下表:
N—N
N≡N
P—P
P≡P
193
946
197
489

从能量角度看,氮以N2而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是 
　。 
(4)已知KH2PO2是次磷酸的正盐,H3PO2的结构式为　　　　,其中P采取　　　　杂化方式。 
(5)与PO43-电子总数相同的等电子体的分子式为　　　　。 
(6)磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸,如:
++
　 　　　


如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸,则相应的酸根可写为　　　　。 
(7)分别用、表示H2PO4-和K+,KH2PO4晶体的四方晶胞如图(a)所示,图(b)、图(c)分别显示的是H2PO4-、K+在晶胞xz面、yz面上的位置:

①若晶胞底边的边长均为a pm、高为c pm,阿伏加德罗常数的值为NA,晶体的密度为　　　　 g·cm-3(写出表达式)。 
②晶胞在x轴方向的投影图为　　　　(填标号)。 

答案 (1)K+、P3-
(2)+32或-32
(3)N2中N≡N键能较大、分子较稳定;P4中有6个P—P键键能较大,较稳定
(4)　sp3
(5)SiF4
(6)PnO3nn-
(7)4×136NA×a2×c×10-30　B
解析 本题考查物质结构与性质。涉及核外电子排布、磁量子数及计算、物质结构式和中心原子杂化方式、等电子体、化学式的书写、物质存在形式的原因分析和晶体密度计算等,难度中等。
(1)在KH2PO4的四种组成元素中,各自形成的简单离子,K+与P3-的核外电子排布相同。
(2)基态磷原子的价电子排布式为3s23p3,3s2的两个电子的自旋磁量子数一个是+12、一个是-12,代数和为0;3p3的三个电子的自旋状态相同,若自旋磁量子数都是+12,则其价电子的自旋磁量子数的代数和为+32,若自旋磁量子数都是-12,其价电子的自旋磁量子数的代数和为-32。
(3)由键能数据可知,N≡N的键能(946 kJ·mol-1)大于3个N—N的键能之和(579 kJ·mol-1),而P≡P的键能(489 kJ·mol-1)小于3个P—P的键能之和(591 kJ·mol-1),共价键键能越大,键越牢固,分子越稳定。
(4)由信息“KH2PO2是次磷酸的正盐”,说明次磷酸(H3PO2)为一元酸,则其结构式为,中心原子P采取sp3杂化。
(5)磷酸根离子(PO43-)含有5个原子、价电子总数为32,则其等电子体中属于分子的是SiF4。
(6)由图所示结构得,n个磷酸分子形成环状多磷酸脱去n分子H2O,则多磷酸的分子式中H、P、O对应的分子数目为3n-2n=n、n、4n-n=3n,即多磷酸分子式为HnPnO3n,故酸根可写为PnO3nn-。
(7)①根据均摊法计算得,一个晶胞中有8×18+4×12+1=4个白球,6×12+4×14=4个黑球,则晶体的密度为ρ=mV=4×136NAa2c×10-30 g·cm-3=4×136NA×a2c×10-30 g·cm-3。
②根据晶胞空间结构中原子的位置关系可知,其在x轴上投影图为B。
【易错警示】本题中信息给出“KH2PO2是次磷酸的正盐”,需要考生明确正盐的真正含义,理解并不是化学式中含有氢元素的盐就是酸式盐。
特别注意,对于无机含氧酸,一般按照分子中含有—OH的数目来确定为几元酸。本题中“KH2PO2是次磷酸的正盐”说明次磷酸分子中只含有一个—OH,因此次磷酸为一元酸。
18.(2021·河北,18,15分,难度★★★★★)[选修5:有机化学基础]
丁苯酞(NBP)是我国拥有完全自主知识产权的化学药物,临床上用于治疗缺血性脑卒中等疾病。ZJM-289是一种NBP开环体(HPBA)衍生物,在体内外可经酶促或化学转变成NBP和其他活性成分,其合成路线如下:

已知信息:
+R2CH2COOH
(R1=芳基)
回答下列问题:
(1)A的化学名称为　　　　。 
(2)D有多种同分异构体,其中能同时满足下列条件的芳香族化合物的结构简式为　　　　　　　　、　　　　　　　　。 
①可发生银镜反应,也能与FeCl3溶液发生显色反应;
②核磁共振氢谱有四组峰,峰面积比为1∶2∶2∶3。
(3)EF中步骤1)的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)GH的反应类型为　　　　　　。若以NaNO3代替AgNO3,则该反应难以进行,AgNO3对该反应的促进作用主要是因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。 
(5)HPBA的结构简式为　　　　　　　　。通常酯化反应需在酸催化、加热条件下进行,对比HPBA和NBP的结构,说明常温下HPBA不稳定、易转化为NBP的主要原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。 
(6)W是合成某种抗疟疾药物的中间体类似物。设计由2,4-二氯甲苯()和对三氟甲基苯乙酸()制备W的合成路线 
　。 
(无机试剂和四个碳以下的有机试剂任选)

答案 (1)邻二甲苯(或1,2-二甲苯)
(2)　
(3)+3NaOH+CH3COONa+2H2O
(4)取代反应　Ag+与Br-生成AgBr沉淀,使c(Br-)减小,促进反应进行
(5)　NBP转化为HPBA要在低温下进行,说明该反应放热,常温下NBP比HPBA稳定
(6)

+

解析 本题考查了有机物的合成与推断。(1)根据有机化合物A的分子式和物质B以及反应条件可知,A为,其名称为邻二甲苯或1,2-二甲苯。(2)根据物质D的分子结构及同分异构体的要求,说明其同分异构体中含有醛基、酚羟基,核磁共振氢谱有四组峰,则同分异构体应均有对称性,再根据核磁共振氢谱峰面积之比,即可得出符合题目要求的同分异构体为和
。 (3)EF中步骤1)的化学方程式为+3NaOH+CH3COONa+2H2O。(4)比较物质G和H,只是将取代基中的—Br原子替换成—ONO2,属于取代反应;若用NaNO3代替AgNO3,反应难以进行,说明AgNO3中Ag+与Br-生成AgBr沉淀,使c(Br-)减小,促进物质G中碳溴间的共价键断裂。(5)根据NBP中所含的官能团和反应条件,NBP生成HPBA是NBP酯基在碱性条件水解,然后在酸性条件下生成HPBA,故HPBA的结构简式为;由于HPBA在常温下不稳定,易转化为NBP,说明NBP转化为HPBA为放热反应。(6)根据有机合成及反应物和产物的结构与官能团的转化,可推知由和制备W的合成路线为+
。