2021年化学高考真题卷-全国甲（含答案解析）

2021年普通高等学校招生全国统一考试-全国甲卷

理科综合（化学部分）

可能用到的相对原子质量：H—1C—12N—140—16S—32Cu—64Zr—91

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。

7.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

8.小为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是

A.18g重水（DQ）中含有的质子数为10AS

B.3mol的NO,与H20完全反应时转移的电子数为44

C.32g环状&（七交V）分子中含有的S-S键数为

l

D.1LPH=4的0.1mol•LLCmO?溶液中CnO厂离子数为0.

9.实验室制备下列气体的方法可行的是

气体方法

A.氨气加热氯化铁固体

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镭的混合物

10.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.烷烧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

11.W，X、Y、Z为原子序数依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

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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

12.已知相同温度下，下（BaSObAUBaCQj。某温度下，饱和溶液中Tg[c（SO/）]、Tg[c（CO打）]与Tg

的关系如图所示。

Q

0.Q

9&.

z.9O

S

.O

54.

.QO

3.0

2.0

1.0

1.02.03.04.05.06.07.08.0

-IgkCBa2*）!

下列说法正确的是

A.曲线①代表BaCCh的沉淀溶解曲线

B.该温度下BaSa的｛式BaSO。值为1.OX1O-10

C.加适量BaCL固体可使溶液由a点变到b点

D.c（Ba2）=10s'时两溶液中嗯?二l（）yzw

c（CO彳）

13.乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的HQ解

离为I『和0H,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是

--------1电源I--------1

00oo

H

IIIIO石

铅HO—C—C—HJ用

（乙醛酸）H（乙二醍）

电.电

极00+00极

O

IIIIH

HO—C—C—OH—

（乙二酸）（乙醛酸）

饱和乙二酸溶液双极膜乙二醛+KBr溶液

A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用

OOOO

IIIIIII

+

B.阳极上的反应式为：HO-C—C—OH+2H+2e~►HO-C—C—H+H20

C.制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol电子

D.双极膜中间层中的在外电场作用下向铅电极方向迁移

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二、非选择题:共58分。第26~28题为必考题,每个试题考生都必须作答。第35~36题为选考题,考生根据

要求作答。

(一)必考题:共43分。

26.(14分)碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：

(DL的一种制备方法如图所示：

AgNO,Fe粉包

净化除氯后——1富％~~■浊液T£化I氧芯1~

含I-海水-------\'

沉淀

①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为,生成的沉淀与硝

酸反应,生成后可循环使用。

②通入CL的过程中,若氧化产物只有一种,反应的化学方程式为;

若反应物用量比/7(Cl2)//?(FeI2)=l.5时,氧化产物为;当/?(Cl2)//?(FeI2)>l.5后,单质碘的收率会

降低，原因是0

(2)以Nai。，为原料制备L的方法是:先向Nalfh溶液中加入计量的NaHSO；1,生成碘化物;再向混合溶液中加

入NalOs溶液,反应得到L.上述制备h的总反应的离子方程式

为o

(3)KI溶液和CuSOi溶液混合可生成Cui沉淀和12,若生成1mol12,消耗的KI至少为mol«L在

KI溶液中可发生反应:L+F-0。实验室中使用过量的KI与CuSO,溶液反应后,过滤,滤液经水蒸气蒸储

可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因

是o

27.(15分)胆帆(CuSO,•5IW)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机,并测定其结晶水的含量。回答下列问题：

(1)制备胆帆时，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。

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⑶待CuO完全反应后停止加热,边搅拌边加入适量H202,冷却后用NH3•H20调pH为3.54,再煮沸10min,

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、,得到胆机。其中,控制溶液pH为3.5~4的目的是,煮

沸10min的作用是o

(4)结晶水测定:称量干燥耐埸的质量为加入胆研后总质量为尼,将培堪加热至胆矶全部变为白色,置于

干燥器中冷至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为例。根据实验数据,胆矶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高的是(填标号)。

①胆帆未充分干燥

②生烟未置于干燥器中冷却

③加热时有少量胆矶迸溅出来

28.(14分)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：

C02(g)+3H2(g)=CH；)OH(g)+压0(g)

该反应一般认为通过如下步骤来实现：

===

@C02(g)+H2(g)C0(g)+H20(g)A〃=+41kJ,mol'

②CO(g)+2上(g)=CH30H(g)A"=-90kJ•mol'

总反应的△/-kJ-mol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。

«

混

联

及

⑵合成总反应在起始物〃a)/〃(C0j=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（CHsOH）,在i=250℃下的x（CH：QH）7?、在p=5X10°Pa下的x（CH：QH）>如图所示。

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p/KFPa

0.11

0.10

0.09

0.08

0.07

0.06

0.05

0.04

0.03

0.02

0.01

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式耳二；

②图中对应等压过程的曲线是,判断的理由是；

③当X（CH30H）=0.10时,C02的平衡转化率a二,反应条件可能为

或c

（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。

35.略

36.［化学一一选修5:有机化学基础］（15分）

近年来，以大豆素（化合物C）为主要成分的大豆异黄酮及其衍生物,因其具有优良的生理活性而备受关

注。大豆素的合成及其衍生化的一种工艺路线如下：

1)H3SO4/THF/H3O2)KOH/MeOH/HQ

回答下列问题:

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(DA的化学名称为o

(2)1molD反应生成E至少需要mol氢气。

(3)写出E中任意两种含氧官能团的名称，

(4)由E生成F的化学方程式为0

(5)由G生成H分两步进行:反应1)是在酸催化下水与环氧化合物的加成反应，则反应2)的反应类型

为。

(6)化合物B的同分异构体中能同时满足下列条件的有(填标号)。

a.含苯环的醛、酮

b.不含过氧键(—0—0—)

c.核磁共振氢谱显示四组峰,且峰面积比为3：2：2：1

A.2个B.3个C.4个D.5个

(7)根据上述路线中的相关知识，以丙烯为主要原料用不超过三步的反应设计合成:

OO

题号78910111213

答案CCDBDBI)

7.C【必备知识】本题考查化学与STSE。

【关键能力】本题考查的关键能力是理解与辨析。

【学科素养】本题考查的学科素养是态度责任、化学观念。

【解题思路】在国家允许的范围内，某些食品加工时,可以适量的使用防腐剂，但不能超量使用，也不能把

不可用作防腐剂的物质当成防腐剂使用,A项错误;废旧电池中含有银、汞等重金属离子,掩埋废旧电池，会

造成土壤和水体污染等,B项错误;天然气的主要成分是CH,,不完全燃烧时会产生C0等有毒气体,C项正确;

使用含磷洗涤剂,会导致水体富营养化,引起水华和赤潮等环境问题,D项错误。

8.C【必备知识】本题考查阿伏加德罗常数的相关计算。

【关键能力】本题考查的关键能力是理解与辨析。

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【学科素养】本题考查的学科素养是思维方法。

【解题思路】DzO的摩尔质量为20g-mol',每个D20分子中含10个质子，18gD20的物质的量为18

20g•mor'=0.9mol,其所含质子数为9回,A项错误;NO2与1120的反应为3NO2+H2O-2HNO3+NO,结合反应中

氮元素化合价变化可知,3molNO?完全反应时,转移电子数为2%,B项错误;环状S,的摩尔质量为256

g•mol1,1个8分子中含8个S—S键,32g环状区的物质的量为0.125mol,含S—S键数目为0.125X

项正确；溶液呈酸性，说明存在水解平衡Cr。-+压0-260r+24,故1L0.1mol-U'K2Cr2O7

溶液中CnO歹数目少于0.14D项错误。

【解后反思】1分子HQ所含质子数为10,1分子D2所含质子数和中子数均为10;18gH20为1mol,含

10mol质子,而MD20)>J/(H2O),即等质量的DQ和H20相比,压0所含质子数更多。

9.D【必备知识】本题考查常见气体的实验室制备方法。

【关键能力】本题考查的关键能力是分析与推测、探究与创新。

【学科素养】本题考查的学科素养是实践探索。

【解题思路】NHiCl受热分解能生成NM和HC1,但试管口温度较低,NM和HC1在试管口会重新生成

N1I,C1,A项错误;铝片遇到冷浓硝酸钝化,不能用该方法制备N02)B项错误;浓硫酸具有强氧化性,能和Na*

发生氧化还原反应生成S和S02,不能生成H2S气体,C项错误;加热KC103和MnOz的混合物可以制备02.其中

MnO?作催化剂,D项正确。

［知识储备】实验室制备氨气的三种方法：

①利用NH.C1和Ca(0H)2加热制备NH3:2NH..C1+Ca(OH)2—CaC12+2NH3t+2H20,

②加热浓氨水制备NH4NH3•FWANHSt+H。

③向碱石灰中滴加浓氨水制备NH3«

10.B【必备知识】本题考查常见有机化合物的性质。

【关键能力】本题考查的关键能力是理解与辨析。

【学科素养】本题考查的学科素养是化学观念。

【解题思路】甲醇中的官能团为羟基,羟基能发生取代反应，但甲醇中不含不饱和键,不能发生加成反

应,A项错误;向乙酸和乙醇中分别滴加饱和NaHCOs溶液,有气体产生的是乙酸,无明显现象的是乙醇，即用饱

和NaHC03溶液可鉴别乙酸和乙醇,B项正确;烷烧的沸点随分子中碳原子数增多而逐渐升高，但碳原子数相同

的烷妙,分子中所含支链越多,沸点越低,C项错误;戊二烯的分子式为C,HS,而环戊烷的分子式为CM。,二者

分子式不同,不互为同分异构体,D项错误。

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【知识储备】①烯烧、快崎、芳香烧、醛类等可以发生加成反应。②含竣基和羟基的物质均能发生取代

反应,二者还可以发生酯化反应生成酯类化合物。

11.1)【必备知识】本题考查元素推断和元素周期律。

【关键能力】本题考查的关键能力是分析与推测、归纳与论证。

【学科素养】本题考查的学科素养是思维方法。

【元素辨析】四种短周期主族元素中W、X的原子序数较小，其单质常温下均为气体，且两原子最外层电

子数之和应为偶数,可推出W为H元素、X为N元素;H和N原子最外层电子数之和为6,结合四种元素中Z

的原子序数最大且Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和，则Z为第三周期的S元素;再结合Z的

最外层电子数是Y的最外层电子数的2倍,可知Y的最外层电子数为3,且原子序数介于N和S之间，则Y为

A1元素。

【解题思路】原子半径:A1〉S>N>H,A项错误;H和N可形成NH3和帖上等化合物,B项错误;AkQ；是典型的

两性氧化物,与强酸和强碱均能反应生成盐和水,C项错误;H、N、S三种元素形成的(NH3S为离子化合物,

既含离子键又含共价键,D项正确。

12.B【必备知识】本题考查沉淀溶解平衡的有关知识。

【关键能力】本题考查的关键能力是分析与推测、归纳与论证能力。

【学科素养】本题考查的学科素养是思维方法。

［图象分析］根据相同温度下,小.(BaSOOVAUBaCOD,可进行如下分析:

当横坐标均为5.1时，即。(13广)=10-5」mol•「时，阴离子浓度:d点<c点;c、d两点均在沉淀溶解平衡曲线

上,即溶度积常数:d点<c点，故曲线①代表BaSO,的沉淀溶解曲线。

【解题思路】结合上述分析,可知曲线①代表BaSO,的沉淀溶解曲线，曲线②代表BaC。,的沉淀溶解曲线,A

项错误;根据曲线①过横纵坐标均为5.0的点可知，溶解平衡体系中c(Ba2t)-c(SOi-)=lX10*mol•「则

该温度下K，(BaS0,)=c(Ba")•c(SOg)=1XKT®"'。)』xio「B项正确；力口适量BaCk固体,溶液中c(Ba")增

大，由于温度保持不变,即溶液中c(COr)减小,可使溶液由b点向a点移动,C项错误；当c(Ba")=10a'

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mol•L'时,d点平衡时c(SO歹)=10/mol-L,c点平衡时c(CO1-)=10^mol•L,即两溶液中

舞=繇=1。"也D项错误。

13.1）【必备知识】本题考查电化学相关知识。

【关键能力】本题考查的关键能力是分析与推测能力。

【学科素养】本题考查的学科素养是化学观念与思维方法。

【解题思路】根据图示,石墨电极一侧发生反应2Br-2e-Bn、OHC—CH0+Br2+H20^H00C—CH0+2HBr,

总反应为OHC—CH0-2e+H2O——HOOC—CH0+2H1因此石墨电极为阳极,KBr不只是起到电解质的作用,A项错

误，B项错误;根据阳极总反应OHC—CH0-2e+HQ-I100C—CH0+2H\阴极反应I100C—C00II+2e+2H1-HOOC

—CHO+HQ,可得总反应式为OHC—CHO+HOOC—COOH-2H00C—CHO,故制得2mol乙醛酸,理论上外电路中迁

移了2mol电子,C项错误;根据阴极（铅电极）反应，双极膜中间层中的H*在外电场作用下向阴极（铅电极）迁

移,D项正确。

26.【答案】（除标明外，每空2分）（1）①2AgI+Fe-2Ag+F『+2IAgNCMl分）

-

②FeL+CLFeCk+LFeCh、I2（l分）

Iz被进一步氧化

+

（2）2IO3+5HSO3-----I2+5S01-+3H+H20

（3）4防止单质碘析出

【必备知识】本题考查离子方程式的书写、氧化还原反应、化学计量综合计算等。

【关键能力】本题考查的关键能力是分析与推测能力。

【学科素养】本题考查的学科素养是化学观念与思维方法。

【解题思路】（1）①悬浊液为Agl的饱和溶液，加入铁粉,发生置换反应2AgI+Fe-2Ag+Fe"+2「生成的

沉淀为Ag,Ag与硝酸反应生成的AgNOs可循环使用。②还原性:r>Fe、通入Cl2的过程中,若氧化产物只有

一种,则只有F被氧化,反应的化学方程式为FeL+Cl-FeCl2+I2«若反应物用量比p（Cl2）//?（FeI2）=l.5时,

设〃（Ck）=1.5mol,则〃（FeL）=lmol,1molFek中I先被氧化，消耗1molCh,Fe?’后被氧化，消耗0.5

molCl2,因此FeL和Ch恰好完全反应，氧化产物为FeCL、L;当〃（C12）/〃（Fel2）>1.5时,过量的Ck能氧化

生成的12,发生反应5C12+I2+6H2O——2HIO：,+1OHC1,因此碘的收率会降低。（2）题述制备L的总反应为NaI0;t

得10e-失2e

与NaHSO,反应生成L和SO厂，根据2103------"I2>HSO3-----^0寸，由得失电子守恒可得2IO3+5HSO3

一L+5SO『,再根据电荷守恒和原子守恒,配平离子方程式为2IOg+5HSO3——L+5SOt+3H.+H2（）。（3）KI溶

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2+

液和CuSOd溶液反应生成Cui和"配平离子方程式为2CU+4I-2CUI+I2,若生成1molL,消耗的KI至

少为4mol。L在水中溶解度不大，反应中加入过量KI,使反应h+I—Ig平衡右移,防止单质碘的析出。

27.【答案】（除标明外，每空2分）（1）A、C（1分）

△

（2）CU0+H2S0I-------CUSO,+H2O不产生SO?（或硫酸利用率高）

（3）过滤（1分）干燥（1分）除尽铁和抑制CuSO,水解破坏Fe（OHH胶体易于过滤

⑷80x（m2-m3）

9X（7713-771!）

⑸①③

【必备知识】本题考查硫酸铜晶体的制备及其结晶水含量的测定实验。

【关键能力】本题考查的关键能力是分析与推测能力、探究与创新能力。

【学科素养】本题考查的学科素养是思维方法、实践探索。

【解题思路】（DCuO与稀硫酸反应得到硫酸铜溶液,需要用到烧杯，由硫酸铜溶液得到胆矶,用蒸发浓缩、

冷却结晶的方法,需要用到蒸发皿。（2）CuO中含有氧化铁及泥沙，加入到适量稀硫酸中，加热,发生的主要反

应为CuO与稀硫酸的反应,化学方程式为CuO+lbSO'AcuSOa+IU）;废铜与浓硫酸的反应为Cu+2H£0K浓）一4

CuSO4+SO2t+2H20,与直接用废铜和浓硫酸反应相比,该方法不产生SOz有毒气体,硫酸利用率高。（3）由硫酸

铜溶液得到胆研的实验操作为:加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥。控制溶液pH为3.5~4，是为

了将Fe*转化为Fe（0H）3而除去，同时抑制CuSOi水解。再煮沸10min的作用是破坏Fe"水解产生的Fe（0H）3

胶体,便于过滤。（4）由题意知胆帆的质量为无水硫酸铜的质量为m-nh,则结晶水的质量为（加力I）-

（%-股）根据CuSOi,可得160：18产（届-⑶）；（股-的），解得x-。⑸胆矶

AILO*--CUSOI+AILO,9、（加3"加呷1）

未充分干燥,则加偏大,测定值偏高,故①正确;用堪未置于干燥器中冷却，则硫酸铜会吸收水蒸气,团偏大，

测定值偏低,故②错误;加热时有少量胆破迸溅出来,则除偏小,测定值偏高，③正确。

28.【答案】（1）-49（2分）A（1分）△〃为正值，A〃和△〃为负值,反应①活化能大于反应②的（2分）

/"'CP（HZ°）"（CH3OH）（2分）

3

P（H2）-P（CO2）

②b（l分）总反应△/K0,升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小（2分）

③33.3%（2分）5X10sPa,210℃（1分）9X105Pa,250℃（1分）

【必备知识】本题考查盖斯定律与熔变的计算、化学平衡常数、转化率的计算及化学平衡移动。

【关键能力】本题考查的关键能力是分析与推测、归纳与论证。

【学科素养】本题考查的学科素养是化学观念、思维方法。

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【解题思路】（1）根据盖斯定律可知总反应=反应①+反应②，则总反应的A/A"A〃=+41kJ•mol'+（-

90kJ-mol1）=-49kJ-mol'。总反应是放热反应,即生成物的总能量比反应物的总能量低，则B项、D项错

误;反应①为慢反应,则反应①的活化能较大,故A项正确。（2）①根据总反应的化学方程式可知,其压强平

衡常数表达式4=也黑驾普。②氢气和二氧化碳合成甲醇的总反应为放热反应,则升温平衡向逆反应

3

P（co2）•P（H2）

方向移动，混合气体中甲醇的物质的量分数减小,故曲线b表示等压过程的曲线。③根据起始物

/7（I12）//7（CO2）=3,设初始时IL为3mol,CO2为1mol,达到平衡时转化的CO?为amol,应用三段式法计算：

C02（g）+3H2（g）—CH3OH（g）+H2O（g）

起始量/mol1300

转化量/mola3aaa

平衡量/mol13-3aaa

则」一=0.10,计算得a=i,故COz的平衡转化率为工mol4-（lmol）X100%七33.3%。结合上述分析知，曲线a、

4-2a33

b分别对应片250℃下的x（CH：QH）~p的曲线、p=5X10,Pa下的xGLOH）。的曲线，对照图象中的

x（CHQH）=0.10可知，反应条件可能是5X10’Pa,210、或9X10$Pa,250℃。

35.【答案】（l）3s23P分）原子晶体（共价晶体）（1分）sp“l分）②（2分）

（2）2（1分）2（1分）

（3）甲硫醇不能形成分子间氢键,而水和甲醇均能,且水比甲醇的氢键多（2分）

⑷8的分）言舒款0分）2X2分）

【必备知识】本题考查晶体类型、杂化方式、化学键、晶胞结构分析等。

【关键能力】本题考查分析与推测、理解与辨析的能力。

【学科素养】本题考查的学科素养是化学观念、思维方法。

【解题思路】（DSi为第三周期第IVA族元素,其价电子层的电子排布式为3s23P：单晶硅的晶体类型为原

子晶体;SiCL中Si形成4个。键,不含孤电子对,采取sp：'杂化；由题图知，中间体SiCLKHQ）中Si共形成5

个。键，所以Si采取的杂化类型为sp；tdo（2）0）2分子中C原子和2个0原子之间均形成C=O键,该C=O

键中存在1个。键和1个n键,故CO?分子中存在2个。键和2个n键。（3）甲醇和水分子中存在电负性较

大的0原子及与其相连的H原子,能形成分子间氢键,且水中氢键更多，而甲硫醇不能形成分子间氢键,故沸

点:水〉甲爵>甲硫醇。（4）以面心