2020全国卷Ⅰ高考压轴卷化学试题（含解析）

2020 新课标Ⅰ高考压轴卷 化学 可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 Ni59 一、选择题：本题共 7 个小题，每小题 6 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．化学与生产生活社会密切相关。下列做法不正确的是(　　) A．碳纳米管是一种比表面积大的有机合成纤维，可用作新型储氢材料 B．空间实验室的硅电池板将光能直接转换为电能 C．在家可用食醋代替 CO2 来增强漂白粉的漂白性 D．“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味。”文中的“气”是指乙 烯 8．我国自主研发的对二甲苯绿色合成项目取得新进展，其合成过程如图所示。 下列说法不正确的是 A．异戊二烯所有碳原子可能共平面 B．可用溴水鉴别 M 和对二甲苯 C．对二甲苯的一氯代物有 2 种 D．M 的某种同分异构体含有苯环且能与钠反应放出氢气 9．下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是 选项 实验 现象 结论 A 向浓 HNO3 中加入炭粉并加热， 产生的气体通入少量澄清石灰 水中 有红棕色气体产生，石 灰水变浑浊 有 NO2 和 CO2 产生 B 向酸性 KMnO4 溶液中滴加乙醇 溶液褪色 乙醇具有还原性C 向溴水中加入苯，充分振荡、静 置 水层几乎无色 苯与溴发生了反应 D 向 FeCl3 和 BaCl2 混合溶液中通 入足量 SO2 溶液变为浅绿色且有白 色沉淀生成 Fe3+被还原为 Fe2+， 白色沉淀为 BaSO3 A．A B．B C．C D．D 10．双极膜电渗析一步法盐制酸碱的技术进入到了工业化阶段，某科研小组研究采用 BMED 膜堆(如图所示)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸和碱。BMED 膜堆包括阳离子交换膜、 阴离子交换膜和双极膜(a、d)已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解 离，生成 H+和 OH-。下列说法正确的是 A．电极 Y 连接电源的正极，发生还原反应 B．I 口排出的是混合碱，Ⅱ口排出的是淡水 C．电解质溶液采用 Na2SO4 溶液可避免有害气体的产生 D．a 左侧膜为阳离子交换膜，c 为阴离子交换膜 11．四种位于不同主族的短周期元素 X、Y、Z、W 的原子序数依次增大， 的内层电子与 最外层电子数之比为 2：5，Z 和 W 位于同一周期。Z 与 W 组成的化合物是常用的调味品， 也是重要的医用药剂，工业上电解该化合物的熔融物可制得 Z 单质，Y 和 Z 可形成两种离 子化合物，这两种离子化合物的阴离子与阳离子数之比均为 1：2。下列说法正确的是 A．四种元素中至少有两种金属元素 B．四种元素的常见氢化物中熔点最高的是 的氢化物 C．四种元素形成的简单高子中，离子半径最小的是元素 形成的离子 D．常温下， 三种元素形成的化合物的水溶液的 小于 7 12．常温下，用 AgNO3 溶液分别滴定浓度均为 0.01mol/L 的 KCl、K2C2O4 溶液，所得的沉 淀溶解平衡图像如图所示（不考虑 C2O42－的水解）。下列叙述正确的是（ ） X Z Y X Y Z、 、 pHA．n 点表示 AgCl 的不饱和溶液 B．Ksp（Ag2C2O4）的数量级等于 10－7 C．Ag2C2O4+2C1－(aq) 2AgCl+C2O42－(aq)的平衡常数为 109.04 D．向 c（C1－）=c（C2O42－）的混合液中滴入 AgNO3 溶液时，先生成 Ag2C2O4 沉淀 13．二氧化碳捕获技术用于去除气流中的二氧化碳或者分离出二氧化碳作为气体产物，其中 CO2 催化合成甲酸是原子利用率高的反应，且生成的甲酸是重要化工原料。下列说法不正确 的是（ ） A．二氧化碳的电子式: B．在捕获过程，二氧化碳分子中的共价键完全断裂 C．N(C2H5)3 能够协助二氧化碳到达催化剂表面 D．CO2 催化加氢合成甲酸的总反应式：H2+CO2=HCOOH 二、非选择题 （一）必考题： 26．（14 分）二氧化钒(VO2)是一种新型热敏材料。+4 价的钒化合物在弱酸性条件下易被氧 化。实验室以 V2O5 为原料合成用于制备 VO2 的氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体，过程如下： 回答下列问题： (1) VOC12 中 V 的化合价为 ________。 (2)步骤 i 中生成 VOC12 的同时生成一种无色无污染的气体，该化学方程式为__ _。 也可只用浓盐酸与 V2O5 来制备 VOC12 溶液，该法的缺点是 _______ (3)步骤 ii 可在下图装置中进行。 ①反应前应通入 CO2 数分钟的目的是 ________。 ②装置 B 中的试剂是__ __。 (4)测定氧钒(IV)碱式碳酸铵晶体粗产品中钒的含量。 称量 ag 样品于锥形瓶中，用 20mL 蒸馏水与 30 mL 混酸溶解后，加 0.02 mol/LKMnO4 溶液 至稍过量，充分反应后继续加 1 %NaNO2 溶液至稍过量，再用尿素除去过量的 NaNO2，最 后用 c mol/L(NH4)2Fe(SO4)2 标准溶液滴定至终点，消耗体积为 b mL。滴定反应为： VO2++Fe2++2H+= VO2++Fe3++H2O. ①KMnO4 溶液的作用是_______ 。NaNO2 溶液的作用是______ 。 ②粗产品中钒的质量分数的表达式为_________ 。 27．（14 分）以废旧锌锰电池中的黑锰粉（MnO2、MnO(OH)、NH4Cl、少量 ZnCl2 及炭黑、 氧化铁等）为原料制备 MnCl2，实现锰的再利用。其工作流程如下：（1）过程Ⅰ，在空气中加热黑锰粉的目的是除炭、氧化 MnO(OH)等。O2 氧化 MnO(OH)的 化学方程式是_______。 （2）溶液 a 的主要成分为 NH4Cl，另外还含有少量 ZnCl2 等。 ① 溶液 a 呈酸性，原因是______。 ② 根据如图所示的溶解度曲线，将溶液 a______（填操作），可得 NH4Cl 粗品。 ③ 提纯 NH4Cl 粗品，有关性质数据如下： 化合物 ZnCl2 NH4Cl 熔点 365℃ 337.8℃分解 沸点 732℃ ------------- 根据上表，设计方案提纯 NH4Cl：________。 （3）检验 MnSO4 溶液中是否含有 Fe3+：取少量溶液，加入_______（填试剂和现象），证明 溶液中 Fe3+沉淀完全。 （4）探究过程Ⅱ中 MnO2 溶解的适宜条件。 ⅰ．向 MnO2 中加入 H2O2 溶液，产生大量气泡；再加入稀 H2SO4，固体未明显溶解。 ⅱ．向 MnO2 中加入稀 H2SO4，固体未溶解；再加入 H2O2 溶液，产生大量气泡，固体完全 溶解。 ① 用化学方程式表示ⅱ中 MnO2 溶解的原因：________。 ② 解释试剂加入顺序不同，MnO2 作用不同的原因：________。上述实验说明，试剂加入顺序不同，物质体现的性质可能不同，产物也可能不同。 28．（15 分）运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、 能源危机具有重要意义。 I.氨为重要的化工原料，有广泛用途。 (1)合成氨中的氢气可由下列反应制取： a. CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) ∆H1=+216.4kJ/mol b. CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ∆H2=-41.2kJ/mol 则反应 CH4(g)+2H2O(g)⇌CO2(g)+4H2(g) ∆H= _____________。 (2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为 1mol、3mol，在不同温度和压强下合成氨。平 衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。 ①恒压时，反应一定达到平衡状态的标志是_____________(填序号) A． 和 的转化率相等 B．反应体系密度保持不变 C． 保持不变 D． ②P1_____P2 (填“>”“=”或“不确定”，下同)；反应的平衡常数：B 点_______D 点。 ③C 点 的转化率为________；在 A、B 两点条件下，该反应从开始到平衡时生成氮气的 平均速率：υ(A)__________υ(B)。 Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中 NO 的原理如下图所示。 已知阴极室溶液呈酸性，则阴极的电极反应式为_____________。反应过程中通过质子交换 膜(ab)的 为 2mol 时，吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为_____________L。 2N 2H ( ) ( )2 3 H NH c c ( ) ( )3 2 NH 2N c c = 2H +H（二）选考题：请考生 2 道化学题中任选一题作答。如果多做，则每按所做的第一题计分。 35．化学—选修 3：物质结构与性质］．（15 分）镍是有机合成的重要催化剂。 (1)基态镍原子的价电子排布式___________________________。 (2)镍和苯基硼酸共催化剂实现了丙烯醇(CH2＝CH—CH2OH)的绿色高效合成，丙烯醇中碳 原子的杂化类型有______________________；丙醛(CH3CH2CHO)与丙烯醇(CH2＝ CH—CH2OH)分子量相等，但丙醛比丙烯醇的沸点低的多，其主要原因是 ________________________。 (3)羰基镍[Ni(CO)4]用于制备高纯度镍粉。羰基镍[Ni(CO)4]中 Ni、C、O 的电负性由大到小 的顺序为______。 (4)Ni2+ 能形成多种配离子，如[Ni(NH3)6]2+、[Ni(SCN)3]－ 等。NH3 的空间构型为_______； (5)“NiO”晶胞如图： ①氧化镍晶胞中原子坐标参数 A 为(0,0,0)，B 为(1,1,0)，则 C 原子坐标参数为_____________； ②已知氧化镍晶胞密度 dg/cm3，NA 代表阿伏加德罗常数的值，则 Ni2+ 半径为________nm(用 代数式表示)。（Ni 的相对于原子质量是 59） 36．化学一选修 5：有机化学基础]．（15 分）一种合成囧烷（E）的路线如下：⑴ A 中所含官能团的名称是_______________；E 的分子式为_________。 ⑵ A→B、B→C 的反应类型分别是___________、___________。 ⑶ 在一定条件下，B 与足量乙酸可发生酯化反应，其化学方程式为______________。 ⑷ F 是一种芳香族化合物，能同时满足下列条件的 F 的同分异构体有_____种。 ① 1 个 F 分子比 1 个 C 分子少两个氢原子 ② 苯环上有 3 个取代基 ③ 1molF 能与 2molNaOH 反应 写出其中核磁共振氢谱图有 5 组峰，且面积比为 3∶2∶2∶2∶1 的一种物质的结构简式： __________。 ⑸ 1，2-环己二醇( )是一种重要的有机合成原料，请参照题中的合成路线，以 和 为主要原料，设计合成 1，2-环己二醇的合成路线。__________ 化学参考和解析 7．【答案】A 【解析】 A.碳纳米管是由碳原子组成的，是碳单质，碳纳米管比表面积大，易吸附氢气，故可做储氢 材料，故 A 不正确； B.利用高纯硅的半导体性能，可以制成光电池，将光能直接转换为电能，故 B 正确； C.醋酸的酸性强于碳酸，强于次氯酸，在家可用食醋代替 CO2 来增强漂白粉的漂白性，故 C 正确； D.乙烯能作催熟剂，故 D 正确；故答案为 A。 8．【答案】D【解析】 A. 异戊二烯中 2 个碳碳双键所确定的平面重合时，所有碳原子共平面，A 正确； B. M 中含有碳碳双键可使溴水褪色，对二甲苯与溴水可发生萃取，使溶液分层，有机层显橙 红色，可用溴水鉴别，B 正确； C. 对二甲苯的一氯代物有氯原子在苯环上 1 种，在甲基上 1 种，合计 2 种，C 正确； D. M 的分子式为 C8H12O，某种同分异构体含有苯环，则剩余基团为 C2H7-，无此基团，D 错误； 答案为 D 9．【答案】B 【解析】 A.由于碳与浓 HNO3 反应生成 NO2，NO2 与水反应生成硝酸，故不能观察到石灰水变浑浊，故 A 错误； B.向酸性 KMnO4 溶液中滴加乙醇，乙醇被氧化成乙酸，乙醇具有还原性，故 B 正确； C.向溴水中加入苯，充分振荡、静置，水层几乎无色，是因为溴水中的 Br2 转移到苯中，发 生了萃取，故 C 错误； D.向 FeCl3 和 BaCl2 混合溶液中通入足量 SO2，Fe3+与其发生反应，产生 SO42-，SO42-再与 Ba2+ 产生白色沉淀，现象是溶液由棕黄色变为浅绿色，产生白色沉淀，Fe3+被还原为 Fe2+，白色 沉淀为 BaSO4，故 D 错误；故选 B。 10．【答案】C 【解析】 A.氢氧根离子向左侧移动，这说明电极 Y 为阴极，所以电极 Y 连接电源的负极，发生还原 反应，故 A 错误； B.浓海水中的氯离子向左侧移动，钠离子向右侧移动；双极膜中，氢离子向右侧迁移、氢氧 根离子向左侧迁移，因此Ⅱ口排出的是淡水，I 口排出的是盐酸、Ⅲ口排出的是碱液，故 B 错误； C.由于氯离子放电会产生有毒的气体氯气，加入 Na2SO4 溶液，目的是增加溶液的导电性， 氯离子移向Ⅰ室，氢离子通过 a 移向Ⅰ室，在Ⅰ室得到 HCl，可避免有害气体的产生，故 C 正确； D.钠离子移向Ⅲ室，c 为阳离子交换膜，氢氧根离子向左侧移动，所以 a 左侧膜为阴离子交 换膜，故 D 错误。故选 C。 11．【答案】B【解析】 原子序数依次增大，位于不同主族的四种短周期元素 X、Y、Z、W，X 的内层电子与最外 层电子数之比为 2：5，X 为氮元素，Z 和 W 位于同周期。Z 的化合物与人类生活关系密切， Z 与 W 组成的化合物是常用的调味品，也是重要的医用药剂，工业上电解该化合物的熔融 物可制得 Z 单质，Z 为钠元素，W 为氯元素。Y 和 Z 可形成两种离子化合物，其中阴、阳 离子数之比均为 1：2，Y 为氧元素，据此解答。 A. 四种元素中只有钠为金属元素，故 A 错误； B. 氢化钠为离子化合物，四种元素的常见氢化物中熔点最高的是 Z 的氢化物，故 B 正确； C. 四种元素形成的常见简单离子中，离子半径最小的是元素 Z 形成的离子，钠离子半径最 小，故 C 错误； D. 三种元素形成的化合物为 NaNO3 或 NaNO2，若为 NaNO3 溶液显中性，pH 等 于 7，若为 NaNO2 因水解溶液显碱性，pH 大于 7，故 D 错误。故选 B。 12．【答案】C 【解析】 A、由图可知，n 点 AgCl 的浓度熵 Q 大于其溶度积 Ksp，则 n 点表示 AgCl 的过饱和溶液，会 析出 AgCl 沉淀，选项 A 错误； B.由图可知，当 c(Ag+)=1.0×10-4mol/L 时，c(C2O42-)=1.0×10-2.46mol/L，则溶度积 Ksp(Ag2C2O4)=c2(Ag+)·c(C2O42-) =(1.0×10-4)2 1.0×10-2.46=1.0×10-10.46，选项 B 错误； C、Ag2C2O4+2C1-(aq) 2AgCl+ C2O42-(aq)的平衡常数 K= = =109.04，选项 C 正确； D、由图可知，当溶液中 c(Cl-)= c(C2O42-)时， AgCl 饱和溶液中 c(Ag+)小于 Ag2C2O4 饱和溶 液中 c(Ag+)，则向 c(Cl-)=c(C2O42-)的混合液中滴入 AgNO3 溶液时，先生成 AgCl 沉淀，选项 D 错误；答案选 C。 13．【答案】B 【解析】 由图可知，CO2 催化加氢合成甲酸的总反应式是 H2+CO2=HCOOH。 A. 二氧化碳是共价化合物，其电子式为 ，故 A 正确； B. 由二氧化碳和甲酸的结构式可知，在捕获过程，二氧化碳分子中的共价键不会完全断裂， X Y Z、 、只断裂其中一个碳氧双键，故 B 错误； C. N(C2H5)3 捕获 CO2，表面活化，协助二氧化碳到达催化剂表面，故 C 正确； D. 由图可知，CO2 催化加氢合成甲酸的总反应式：H2+CO2=HCOOH，故 D 正确；答案选 B。 26．【答案】+4（1 分） 2V2O5+N2H4•2HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O（2 分） 有氯 气生成，污染空气（2 分） 排除装置中的空气，避免产物被氧化（2 分） 饱和 NaHCO3 溶液（1 分） 将+4 的钒化合物氧化为 VO2+（2 分） 除去过量的 KMnO4 （2 分） （2 分） 【解析】 (1) 根据氧的化合价为-2，氯的化合价为-1，化合物中各元素化合价代数和为 0 可得，VOC12 中 V 的化合价为+4 价； (2)步骤 i 中 V2O5 中加入 N2H4•2HCl 和盐酸反应生成 VOC12 的同时生成一种无色无污染的 气体，V2O5 被还原为 VOCl2，则气体为 N2，反应的化学方程式为 2V2O5+N2H4•2HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O； 也可只用浓盐酸与 V2O5 来制备 VOC12 溶液，V2O5 被还原为 VOCl2，则浓盐酸被氧化有氯气 生成，污染空气； (3)①+4 价钒化合物在弱酸性条件下易被氧化，为防止+4 价钒化合物被氧化，反应前应通入 CO2 数分钟排除装置中的空气，避免产物被氧化； ②装置 B 中的试剂用于除去二氧化碳中的氯化氢气气，故所装试剂为饱和 NaHCO3 溶液； (4)测定氧钒(IV)碱式碳酸铵晶体粗产品中钒的含量。 称量 ag 样品于锥形瓶中，用 20mL 蒸馏水与 30 mL 混酸溶解后，加 0.02 mol/LKMnO4 溶液 至稍过量，充分反应后继续加 1 %NaNO2 溶液至稍过量，再用尿素除去过量的 NaNO2,最后 用 c mol/L(NH4)2Fe(SO4)2 标准溶液滴定至终点，消耗体积为 b mL。滴定反应为： VO2++Fe2++2H+= VO2++Fe3++H2O. ①KMnO4 溶液具有强氧化性，其作用是将+4 的钒化合物氧化为 VO2+；NaNO2 溶液的作用 是除去过量的 KMnO4； ②根据反应 VO2++Fe2++2H+= VO2++Fe3++H2O 可知，n(VO2+)=n(Fe2+)=bc ，根据钒 51bc 100%1000a × 310 mol−×守恒，粗产品中钒的质量分数的表达式为 。 27．【答案】4MnO(OH)+O2==4MnO2+2H2O （2 分） NH4++H2O⇌NH3·H2O+H+（或 NH4+ 水解产生 H+）（2 分） 蒸发浓缩，趁热过滤（2 分） 加热 NH4Cl 粗品至 340℃左右， NH4Cl = NH3 + HCl；收集产物并冷却，NH3 + HCl=NH4Cl，得到纯净 NH4Cl。（2 分） KSCN 溶液，不变红（2 分） MnO2+H2O2+H2SO4==MnSO4+2H2O+O2↑（2 分） i 中 作催化剂，反应快， 只催化分解 ii 中 作氧化剂，加入稀 后， 的氧化性增强，被 还原为 。 （2 分） 【解析】 （1）根据流程图可知，经过过程Ⅰ，得到了 MnO2 粗品，则 O2 将 MnO(OH)氧化成 MnO2， 根据得失电子守恒，1molO2 得到 4mol 电子，1molMnO(OH)失去 1mol 电子，则 O2 和 MnO(OH)的比例为 1∶4，再根据原子守恒可配平方程式，答案为 4MnO(OH)+O2=4MnO2+2H2O； （2）①ZnCl2 和 NH4Cl 均为强酸弱碱盐，均会水解，铵根离子水解使溶液呈酸性，答案为 NH4++H2O⇌NH3·H2O+H+（或 NH4+水解产生 H+）； ②从曲线可以看出，随着温度的变化，NH4Cl 的溶解度几乎没有发生太大的变化，只能蒸 发溶剂得到晶体，再进行后续操作，答案为蒸发浓缩，趁热过滤； ③从表格中数据可以知道，NH4Cl 在 337.8℃分解，生成 NH3 和 HCl，而此温度下，ZnCl2 没有熔化，也没有分解，因此可以利用 NH4Cl 的分解，收集产物再次合成 NH4Cl，答案为 加热 NH4Cl 粗品至 340℃左右，NH4Cl = NH3 + HCl；收集产物并冷却，NH3 + HCl=NH4Cl， 得到纯净 NH4Cl； （3）Fe3＋的检验常用 KSCN 溶液，如果溶液中有铁离子，生成红色物质；没有 Fe3＋就不会 变红，答案为 KSCN 溶液，不变红； （4）从实验ⅰ知道，先加入双氧水，MnO2 不溶解，只做催化剂，而通过实验ⅱ可知，先 加入硫酸，固体溶解，且有气体冒出，气体为氧气，则 MnO2 作了氧化剂，双氧水作了还原 剂。①固体溶解，且有气体放出，气体为 O2，MnO2 做氧化剂，H2O2 做还原剂，为酸性环 境，根据得失电子守恒和原子守恒，配平方程式。答案为 MnO2＋H2O2＋H2SO4=MnSO4＋ O2↑＋2H2O； 51bc 100%1000a × 2MnO 2MnO 2 2H O 2MnO 2 4H SO 2MnO 2 2H O 4MnSO②先加入硫酸，溶液为酸性，则酸性条件下，物质的氧化性会增加，答案为 ii 中 作 氧化剂，加入稀 后， 的氧化性增强，被 还原为 MnSO4。 28．【答案】+175.2kJ/mol （2 分） BC（2 分） < （2 分） > （2 分） 66.7% （2 分）