2020年高三最新信息卷 化学（四） 解析版

绝密 ★ 启用前 2020 年高三最新信息卷 化 学 （四） 注意事项： 1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。答题前，考生务必将自 己的姓名、考生号填写在答题卡上。 2．回答第Ⅰ卷时，选出每小题的答案后，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。写在试卷上无效。 3．回答第Ⅱ卷时，将答案填写在答题卡上，写在试卷上无效。 4．考试结束，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 P 31 S 32 Cl 35.5 Cu 64 Zn 65 一、选择题：本大题共 7 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．化学与科技、生活密切相关。下列叙述中正确的是 A．从石墨中剥离出的石墨烯薄片能导电，因此是电解质 B．中国天眼 FAST 用到的高性能碳化硅是一种新型的有机高分子材料 C．向海水中加入石灰与纯碱可以使海水淡化 D．垃圾分类回收是防止污染及资源化利用的有效方式 【答案】D 【解析】电解质必须是化合物，石墨烯是碳单质的一种形式，因此石墨烯不属于电解质，故 A 错误；碳化硅属于无机物，属于无机非金属材料，不属于有机高分子材料，故 B 错误；海水淡化是 降低海水中 NaCl 等盐类物质的浓度，加入石灰除去的是海水中的 Mg2+等离子，加入 Na2CO3，除去 海水中的 Ca2+等离子，引入了 Na+，因此加入石灰、纯碱无法使海水淡化，故 C 错误；垃圾分类回 收可以防止重金属离子等对环境的污染，同时对一些垃圾进行资源化利用，如废旧金属的利用等， 故 D 正确；答案：D。 8 ． 氨 基 甲 酸 铵 （ H2NCOONH4 ） 是 常 用 的 氨 化 剂 之 一 。 某 研 究 小 组 利 用 反 应 原 理 ： 2NH3(g)+CO2(g)=H2NCOONH4(s) ΔHc(CH3COO−)>c(H+)>c(OH−) C．a 点坐标为(0，2.4×10−11) D．e 点所示溶液中，c(Na+)=2[c(CH3COO−)+c(CH3COOH)]=0.005mol/L 【答案】C 【解析】CH3COOH 溶液中加入 NaOH 发生 CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O，b 点消耗 NaOH 的体积为 10mL，NaOH 和 CH3COOH 的物质的量浓度相等，则此时溶液中溶质为 CH3COOH 和 CH3COONa ， 且 两 者 物 质 的 量 相 等 ， CH3COO− 的 水 解 常 数 为 c(Na+)>c(H+)>c(OH−) ， 故 B 错 误 ； CH3COO 发 生 电 离 ： CH3COOH CH3COO−+H+ ，电离平衡常数 Ka= =1.75×10−5 ，因此有 c2(H+)=1.75×10−7 ，即 17.5 14 9 5 10 1 101.75 10 1.75 Kw Ka − − −= = ×× + - 3 3 c(H ) c(CH COO ) c(CH COOH) ⋅c(H+)=4.2×10−4mol·L−1，根据水的离子积，则溶液中 c(OH−)= ≈2.4×10−11，即水电 离出的 c(H+)=2.4×10−11 mol·L−1，故 C 正确；e 点溶质为 CH3COONa 和 NaOH，且两者物质的量相等，根据物料守恒，因此 有 c(Na+)=2[c(CH3COOH)+c(CH3COO－)]= ，故 D 错误；答案：C。 二、非选择题（共 43 分） 26．（14 分）工业上利用氨氧化获得的高浓度 NOx 气体(含 NO、NO2)制备 NaNO2、NaNO3， 工艺流程如下： 已知：Na2CO3+NO+NO2=2NaNO2+CO2 （1）中和液所含溶质除 NaNO2 及少量 Na2CO3 外，还有__________(填化学式)。 （2）中和液进行蒸发Ⅰ操作时，应控制水的蒸发量，避免浓度过大，目的是_______。蒸发Ⅰ 产生的蒸气中含有少量的 NaNO2 等有毒物质，不能直接排放，将其冷凝后用于流程中的_______(填 操作名称)最合理。 （3）母液Ⅰ进行转化时加入稀 HNO3 的目的是_______。母液Ⅱ需回收利用，下列处理方法合 理的是________。 a．转入中和液 b．转入结晶Ⅰ操作 c．转入转化液 d．转入结晶Ⅱ操作 （4）若将 NaNO2、NaNO3 两种产品的物质的量之比设为 2∶1，则生产 1.38 吨 NaNO2 时，Na2CO3 的理论用量为______吨(假定 Na2CO3 恰好完全反应)。 【答案】（1）NaNO3 （2）防止 NaNO2 的析出 溶碱 （3）将 NaNO2 氧化为 NaNO3 c、d （4）1.59 【解析】（1）NO2 与碱液反应可生成 NaNO3；（2）浓度过大时，NaNO2 可能会析出；NaNO2 有毒，不能直接排放，回收后可用于流程中的溶碱；（3）NaNO2 在酸性条件下易被氧化，加入稀硝 酸可提供酸性环境；母液Ⅱ的溶质主要是 NaNO3，所以回收利用时应转入转化液，或转入结晶Ⅱ操 作，故 c、d 正确；（4）1.38 吨 NaNO2 的物质的量为：1.38×106÷69g/mol=2×104mol，则生成的 NaNO3 物质的量为：1×104mol，故 Na2CO3 的理论用量= ×(2×104+1×104)mol×106g/mol=1.59×106g=1.59 吨。 27．（14 分）将 CO2 应用于生产清洁燃料甲醇，既能缓解温室效应的影响，又能为能源的制备 开辟新的渠道，其合成反应为 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。回答下列问题： （1）如图为 CO2 平衡转化率和温度、压强的关系，其中压强分别为 3.0MPa、4.0MPa 和 5.0MPa。据图可知，该反应为_______________反应（填“放热”或“吸热")。设 CO2 的初始浓度为 co mol·L−1，根据 5.0MPa 时的数据计算该反应的平衡常数 K(240k)=_______________(列出计算式即可）。 若在 4.0MPa 时减小投料比，则 CO2 的平衡转化率曲线可能位于 II 线的_____________（填“上方”或 “下方”)。 （2）利用二氧化碳制得的甲醇还可以制取甲胺，其反应原理为 CH3OH(g)+NH3(g) CH3NH2 (g)+H2O(g) ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下： 共价键 C—O H—O N—H C—N 键能/kJ·mol−1 351 463 393 293 则该反应的 ΔH=_______________kJ·mol−1。 （3）已知：①CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g) ΔH1=-226kJ·mol−1 ②N2(g)+2O2(g) 2NO2(g) ΔH2=+68kJ·mol−1 ③N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH3=+183kJ·mol−1 则：2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=_______________kJ·mol−1。 （4）一定温度下，下列措施一定能加快反应 CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的速率的是 _______________（填选项字母）。 A．及时移去甲醇 B．改进催化剂 C．提高反应物浓度 D．增大容器压强 （5）甲烷重整可选氧化物 NiO-Al2O3 作为催化剂，工业上常用 Ni(NO3)2、Al(NO3)3 混合液加入 氨水调节 pH=12(常温），然后将浊液高压恒温放置及煅烧等操作制备该催化剂。加入氨水调节 pH=12 时，c(Ni2+)为_______________。［已知：Ksp[Ni(OH)2]=5×10−16] 【答案】（1）放热 上方 （2）-12 （3）-750 （4）BC 14 + 4 10 (H ) 4.2 10 Kw c − −= × 3 3 40 10 L 0.01mol/L 60 10 L − − × × × 1 2 0 0 3 0 0 0.8 0.8 0.2 (0.6 ) c c c c × ×（5）5×10−2mol·L−1 【解析】（1）根据图像，随着温度的升高，CO2 的转化率降低，说明升高温度平衡向逆反应方 向移动，根据勒夏特列原理，推出该反应的正反应是放热反应：反应为气体体积减小的反应，作等 温线，增大压强，平衡向正反应方向移动，CO2 的转化率增大，I 为 5.0MPa 下进行的曲线，240K 时 CO2 的转化率为 0.8，则可列三段式为 根据化学平衡常平数的表达式 K= ；根据上述分析，II 曲线代表 4.0MPa 下进行 的曲线，减小投料比，相当于增大 H2 的量，CO2 的量不变，平衡向正反应方向进行，CO2 的转化率 增大，即 CO2 的平衡转化曲线可能位于 II 曲线的上方，故答案为：放热； ；上方； （2） 反 应 热 等 于 反 应 物 总 键 能 减 去 生 成 物 总 键 能 ， 故 ΔH=351kJ/mol+393kJ/mol-293kJ/mol - 463kJ/mol=-12kJ/mol，故答案为：-12；（3）由盖斯定律：①×2+②-③×2 可得：2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) ΔH=-750kJ·mol−1，故答案为：-750；（4）A．及时移去甲醇，则生成物的浓度减小， 反应速率减慢，故 A 错误；B．改进催化剂能加快反应速率，故 B 正确；C．提高反应物浓度，反 应物浓度增大，则反应速率加快，故 C 正确；D．若缩小体积而使容器压强增大，则反应速率加快， 若通入惰性气体使容器压强增大，则反应速率不变，故 D 错误；综上所述，答案为：BC；（5） pH=12，c(OH−)=0.01mol·L−1，Ksp[Ni(OH)2]=5×10−16，c(Ni2+)= ，故 答案为：5×10−2mol·L−1。 28．（15 分）溴酸镉[Cd(BrO3)2]常用做分析试剂、生产荧光粉等。以镉铁矿(成分为 CdO2、 Fe2O3、FeO 及少量的 Al2O3 和 SiO2)为原料制备[Cd(BrO3)2]的工艺流程如下： 已知 Cd(SO4)2 溶于水，回答下列问题： (1)为提高镉的浸取率，酸浸时可采取的措施有____________(任写两种即可)。 (2)还原镉时，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，发生的离子反应方程式为________。 (3)加入 H2O2 溶液的目的是_________。 (4)滤渣 2 的主要成分为_______________(填化学式)；为检验滤液中是否含有 Fe3+离子，可选用 的化学试剂是__________________。 (5)实际工业生产中，有时还采用阳离子交换树脂法来测定沉镉后溶液中 Cd2+的含量，其原理是： Cd2++2NaR=2Na++CdR2，其中 NaR 为阳离子交换树脂。常温下，将沉镉后的溶液(此时溶液 pH＝6) 经过阳离子交换树脂后，测得溶液中的 Na+比交换前增加了 0.0552g/L，则该条件下 Cd(OH)2 的 Ksp 值为___________。 (6)已知镉铁矿中 CdO2 的含量为 72%，整个流程中镉元素的损耗率为 10%，则 2t 该镉铁矿可制 得 Cd(BrO3)2(摩尔质量为 368g/mol)质量为________kg。 【答案】（1）增大稀硫酸浓度、将固体粉碎、用玻璃棒搅拌或适当加热等措施（写出两种即可） （2）3Cd4++CH3OH+H2O=3Cd2++CO2↑+6H+ （3）将溶液中的 Fe2+氧化为 Fe3+ （4）Al(OH)3、Fe(OH)3 KSCN 溶液 （5）1.2×10−19 （6）3312 【解析】用稀硫酸溶解镉铁矿，其中 SiO2 不溶于水和酸，通过过滤出去，即滤渣 1 为 SiO2；滤 液中主要含有 Fe2+、Fe3+、Al3+和 Cd4+，加入 CH3OH 将 Cd4+还原为 Cd2+，然后加入 H2O2 溶液，将 溶液中的 Fe2+氧化为 Fe3+，再调节溶液 pH 使溶液中的 Al3+和 Fe3+完全转化为 Al(OH)3、Fe(OH)3 沉 淀，过滤除去不溶物（滤渣 2），向含有 CdSO4 的滤液中加入 K2CO3 生成 CdCO3 沉淀，再过滤将沉 淀溶于 HBrO3，最后将溶液蒸发结晶即可得到溴酸镉。（1）固体溶解于稀硫酸时，采取增大稀硫酸 浓度、将固体粉碎、用玻璃棒搅拌或适当加热等措施，可提高镉的浸出率；（2）CH3OH 将 Cd4+还 原为 Cd2+时，产生是澄清石灰水变浑浊的气体，此气体为 CO2，结合守恒法，可知反应的离子方程 式为3Cd4++CH3OH+H2O=3Cd2++CO2↑+6H+；（3）加入H2O2溶液的目的是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+； （4）滤渣 2 的主要成分为 Al(OH)3、Fe(OH)3；为检验滤液中是否含有 Fe3+离子，可选用的化学试剂 是 KSCN 溶液；（5）沉淀后的溶液 pH=6，则 c(OH−)=10−8mol/L，经阳离子交换树脂后，测得溶液 中 Na+ 比 交 换 前 增 加 了 0.0552g/L ， 即 Na+ 浓 度 增 加 了 =0.0024mol/L ， 根 据 Cd2++2NaR=2Na++CdR2 ， 可 知 原 溶 液 中 c(Cd2+)=0.0012mol/L ， 则 Cd(OH)2 的 Ksp=c(Cd2+)×c2(OH−)=1.2× 10−19 ； （ 6 ） 2t 该 矿 石 中 CdO2 的 质 量 为 2×106g×72%=1.44×106g ， 其 物 质 的 量 为 =1×104mol，整个流程中镉元素的损耗率为 10%，根据原子守恒可知 Cd(BrO3)2 的物质的量为 2 2 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 -1 -1 -1 (mol L ) c c (mol L ) 0.8c c 0.8c 0.8 CO (g) + 3H c (m (g) CH O ol L ) c c 0.8c H(g) + H O(g) 3 0 0 2.4 0 0..2 6 8c0.     起始态 转化态 平衡态 0 0 3 0 0 0.8 0.8 0.2 (0.6 ) c c c c × × 0 0 3 0 0 0.8 0.8 0.2 (0.6 ) c c c c × × -16 -12 -2 2 5 10 mol/L 5 10 mol/L(10 ) × = × 0.0552g 23g / mol 1L 61.44 10 g 144g / mol ×104mol×(1-10%)=9×103mol，其质量为 9×103mol×368g/mol=3312000g=3312kg。 三、选考题（共 15 分，请考生从以下题中任选一题作答，如果多做，则按所做的第一题计 分。） 35．【化学——选修 3：物质结构与性质】（15 分） Cu(In1-xGaxSe2)（简称 CIGS）可作多晶膜太阳能电池材料，具有非常好的发展前景。 回答下列问题： （1）已知铟的原子序数为 49，基态铟原子的电子排布式为[Kr]___；Ga、In、Se，第一电离能 从大到小顺序为___。 （2）硅与碳位于同主族，碳的化合物中往往有碳碳双键、碳碳三键，但是硅的化合物中只存在 硅硅单键，其主要原因是___。常温常压下，SiF4 呈气态，而 SiCl4 呈液态，其主要原因是___。 （3）31Ga 可以形成 GaCl3·xNH3（x=3、4、5、6）等一系列配位数为 6 的配合物，向上述某物 质的溶液中加入足量 AgNO3 溶液，有沉淀生成；过滤后，充分加热滤液有氨气逸出，且又有沉淀生 成，两次沉淀的物质的量之比为 1∶2。则该溶液中溶质的化学式为___。 （4）SeO 2−3 的立体构型为___；SeO2 中硒原子采取杂化类型是___。 （5）常见的铜的硫化物有 CuS 和 Cu2S 两种。已知：晶胞中 S2−的位置如图 1 所示，铜离子位 于硫离子所构成的四面体中心，它们晶胞具有相同的侧视图如图 2 所示。已知 CuS 和 Cu2S 的晶胞 参数分别为 a pm 和 b pm，阿伏加德罗常数的值为 NA。 ①CuS 晶体中，相邻的两个铜离子间的距离为___pm。 ②Cu2S 晶体中，S2−的配位数为___。 ③Cu2S 晶体的密度为 ρ=___g·cm−3（列出计算式即可）。 【答案】（1）4d105s25p1 Se>Ga>In （2）硅原子半径大于碳，硅原子的原子轨道肩并肩重叠程度小，形成三键、三键不稳定 组 成、结构相似、四氯化硅的相对分子质量较大 （3）[Ga(NH3)4Cl2]Cl （4）三角锥形 sp2 （5） a 8 【解析】Ga 与 In 同主族，Se 与 Ga 同周期；碳与硅同主族，碳原子半径小于硅原子半径；硒原 子的价层电子数为 4，其中为 1 个孤对电子对、3 个成键电子对；CuS 晶胞中 S2−位于晶胞的顶点和 面 心 上 ， 铜 离 子 位 于 体 内 ， 配 位 数 为 4 。 （ 1 ） 镓 原 子 的 质 子 数 为 49 ， 电 子 排 布 是 为 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p1，简写为[Kr]4d105s25p1；Ga 与 In 同主族，Se 与 Ga 同周期，同一 主族从上到下第一电离能逐渐减小，同周期从左到右第一电离能逐渐增大，则第一电离能从大到小 顺序为 Se>Ga>In。（2）碳碳双键、碳碳叁键都有 键，硅原子的半径大于碳原子，硅原子的原子 轨道肩并肩重叠程度小于碳原子， 键不稳定。四氯化硅、四氟化硅都是分子构成的物质，组成、 结构相似，四氯化硅的相对分子质量大于四氟化硅，故四氯化硅的分子间作用力较大，沸点较高。 （3）向上述某配合物的溶液中加入足量 AgNO3 溶液，有沉淀生成；过滤后，充分加热滤液有氨气 逸出，且又有沉淀生成，两次沉淀的物质的量之比为 1∶2，说明该配合物内界和外界中含氯离子的 个数比为 2∶1，由于 Ga3+的配位数为 6，则该配合物的化学式为[Ga(NH3)4Cl2]Cl。（4）SeO 2−3 中硒 原子的价层电子对数为 4，其中为 1 个孤对电子对、3 个成键电子对，故它的立体构型为三角锥形； 二氧化硒分子中硒原子价层有 3 个电子对，采取 sp2 杂化。（5）①由题意可知，铜离子位于互不相 邻的四面体中心，因此相邻的两个铜离子间的距离为 a pm。②铜离子配位数为 4，根据化学式 为 Cu2S，得出 S2−的配位数为 8。③Cu2S 晶体中含有 8 个铜离子、4 个硫离子，故晶体的密度为 ρ= g·cm−3。 36．【化学——选修 5：有机化学基础】（15 分） 花青醛（ ）具有一种清新的花香，对香水和洗涤护理配方也非常有价值，下图是 用 Michael 反应合成花青醛的一种合成路线。 已知：氨基连接在苯环上易被氧化。 回答下列问题： (1)花青醛 I 中官能团的名称是___，可通过直接判定___（选填编号）。 a．质谱 b．红外光谱 c．核磁共振氢谱 2 2 3 -30 A 640 N b 10× × π π 2 2 2( S) 10 3 C 3 u 30 A A 4 M 640 N (b 10 ) N b 10− − × =× × × ×(2)A→B 的反应方程式为 。 (3)B→C、C→D 的反应类型分别是 、 。 (4)E 的结构简式为 。 (5)对比分析说明，引入 C→D 与 E→F 步骤的目的是 。 (6)有机物 G 有多种同分异构体，写出满足下列条件的一种同分异构体 。 ①苯环上有 3 个取代基；②核磁共振氢谱有 4 个峰 (7)利用 Michael 反应，以丙烯和 为原料合成 ，写出合成路线（无机试 剂任选）___。 【答案】（1）醛基 b （2） （3）还原反应 取代反应 （4） （5）防止氨基被氧化（或保护氨基） （6） 或 （7） 【解析】A 在浓硫酸催化下与硝酸发生取代反应生成 B，B 为 ，B 上的硝基用 Fe 和 HCl 还原成氨基生成 C，C 为 ，C 在乙酸酐作用下生成 D ，将氨基保护起来，再进行 卤代，生成 E，E 为 ，E 在碱性条件下，水解生成 F，F 为 ，与 NaNO2 在酸性 条件下转化为 ，G 在乙醚中与 Mg 反应生成 H ，H 与 合 I。（1） 花青醛 I 中官能团的名称是醛基，可通过红外光谱直接判定，故选 b；（2）A 在浓硫 酸 催 化 下 与 硝 酸 发 生 取 代 反 应 生 成 B ， A→B 的 反 应 方 程 式 为 ；（3）B 上的硝基用 Fe 和 HCl 还原成氨基生成 C ，C 在乙酸酐作用下发生取代反应生成 D ，B→C、C→D 的反应类型分别是还原反应、取代 反应；（4）E 的结构简式为 ；（5）对比分析说明，引入 C→D 与 E→F 步骤的目的是 防止氨基被氧化（或保护氨基）；（6）有机物 G 有多种同分异构体，满足下列条件①苯环上有 3 个取代基；②核磁共振氢谱有 4 个峰，说明有一个对称轴，可能的一种同分异构体 或 ；（7）利用 Michael 反应，以丙烯和 为原料合成 ，先将 丙烯与 HBr 加成生成 2-溴丙烷，与 Mg 生成 ，利用 Michael 反应，合成 ， 合成路线（无机试剂任选） 。