2020届北京市高考化学压轴卷（含答案与解析）

2020 北京市高考化学压轴卷 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 Fe 56 I 127 第一部分（选择题 共 42 分） 本部分共 7 小题，每小题 6 分，共 42 分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合题目要求 的一项。 1．改革开放 40 年，我国取得了很多世界瞩目的科技成果，下列说法不正确的是（ ） A． 蛟龙号潜水器用到钛合金，22 号钛元素属于过渡元素 B． 港珠澳大桥用到的合金材料，具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能 C． 国产 C919 用到的氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料 D． 中国天眼传输信息用的光纤材料是硅 2．科学工作者研发了一种 SUNCAT 的系统，借助锂循环可持续，合成其原理如图所示。下列说法不正确 的是 A．过程 I 得到的 Li3N 的电子式为 B．过程Ⅱ生成 W 的反应为 Li3N+3H2O=3LiOH+NH3↑ C．过程Ⅲ涉及的阳极反应为 4OH--4e-=O2↑+2H2O D．过程 I、Ⅱ、Ⅲ均为氧化还原反应 3．四种短周期元素 X、Y、Z 和 W 在周期表中的位置如图所示，原子序数之和为 48。下列说法不正确的是 X YZ W A．原子半径(r)大小比较 r(X)＞r(Y) B．X 和 W 可形成共价化合物 XW3 C．W 的非金属性比 Z 的强，所以 W 氢化物的沸点比 Z 的高 D．Z 的最低价单核阴离子的失电子能力比 Y 的强 4．乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品。工业生产乙酸乙酯的方法很多，如图： 下列说法正确的是（　　） A．反应①、②均是取代反应 B．反应③、④的原子利用率均为 100％ C．与乙酸乙酯互为同分异构体的酯类化合物有 2 种 D．乙醇、乙酸、乙酸乙酯三种无色液体可用 Na2CO3 溶液鉴别 5．将一定量的 SO2 通人 FeCl3 溶液中，取混合溶液，分别进行下列实验，能证明 SO2 与 FeCl3 溶液发生氧 化还原反应的是 选项 操作 现象 A 加入 NaOH 溶液 有红褐色沉淀 B 加入 Ba(NO3)2 溶液 有白色沉淀 C 加入 3 酸性 KMnO4 溶液 紫色褪去 D 加入 K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液 有蓝色沉淀 6．用如图装置进行实验，将液体 A 逐滴加入到固体 B 中，下列叙述正确的是(　　) A．若 A 为浓盐酸，B 为 KMnO4 晶体，C 中盛有紫色石蕊溶液，则 C 中溶液最终呈红色B．实验仪器 D 可以起到防止溶液倒吸的作用 C．若 A 为浓氨水，B 为生石灰，C 中盛有 AlCl3 溶液，则 C 中溶液先产生白色沉淀后沉淀又溶解 D．若 A 为浓 H2SO4，B 为 Cu，C 中盛有澄清石灰水，则 C 中溶液变浑浊 7．在某温度时，将 n mol·L－1 氨水滴入 10 mL 1.0 mol·L－1 盐酸中，溶液 pH 和温度随加入氨水体积变化曲 线如图所示，下列有关说法正确的是 A．a 点 KW＝1.0×10－14 B．b 点：c(NH4+)＞c(Cl－)＞c(H＋)＞c(OH－) C．25 ℃时，NH4Cl 水解常数为(n-1)×10-7(用 n 表示) D．d 点水的电离程度最大 第二部分（非选择题 共 58 分） 本部分共 4 小题，共 58 分。 8．(14 分)2 一氨-3—氯苯甲酸是白色晶体，其制备流程如下： 回答下列相关问题 (1) 的名称是___________，2-氨-3-氯苯甲酸中含 N 官能团的电子式为___________。 (2)反应①中 R 代表的是___________，反应②的反应类型为___________。 (3)如果反应③中 KMnO4 的还原产物为 MnSO4，请写出该反应的化学方程式___________。 (4)A 的结构简式为___________，⑥的反应条件为___________。(5)符合下列条件的同分异构体的结构简式为___________。 a 式量比 大 42 的苯的同系物； b 与酸性 KMnO4 反应能生成二元羧酸 c 仅有 3 种等效氢 (6)事实证明上述流程的目标产物的产率很低；据此，研究人员提出将步骤⑥设计为以下三步，产率有了一 定提高。 分析产率提高的原因是___________。 9．（14 分）聚合硫酸铁（简称 PFS 或聚铁）是水处理中重要的絮凝剂。以黄铁矿的烧渣（主要成分为 Fe2O3、FeO、SiO2 等）为原料制取聚合硫酸铁（ ）的工艺流程如下： （1）酸浸时最合适的酸是_____（写化学式）。 （2）酸浸后溶液中主要的阳离子有_____。 （3）加入 KClO3 的目的是_____________________________（结合离子方程式说明）。 （4）过程 a 中生成聚合硫酸铁的过程是先水解再聚合。将下列水解反应原理的化学方程式补充完整。 _____Fe2(SO4)3+_____H2O ______Fe2(OH)x(SO4)3- + _____ ______ （5）过程 a 中水解要严控 pH 的范围。pH 偏小或偏大聚合硫酸铁的产率都会降低，请解释原因 __________。 （6）盐基度 B 是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标，通常盐基度越高，絮凝效果越好。盐基度 B 的表达式： （n 为物质的量）。为测量聚合硫酸铁的盐基度，进行如下实验操作： ⅰ.取聚合硫酸铁样品 m g，加入过量盐酸，充分反应，再加入煮沸后冷却的蒸馏水，再加入 KF 溶液屏蔽 Fe3+，使 Fe3+不与 OH－反应。然后以酚酞为指示剂，用 c mol/L 的标准 NaOH 溶液进行中和滴定，到终点时 ( ) ( )2 4 3 2 Fe OH SO xx m −       2 x ( ) ( )3 n OH 100% 3n Fe B − + = ×消耗 NaOH 溶液 V mL。 ⅱ.做空白对照实验，取与步骤ⅰ等体积等浓度的盐酸，以酚酞为指示剂，用 c mol/L 的标准 NaOH 溶液进 行中和滴定，到终点时消耗 NaOH 溶液 V0 mL。 ①该聚合硫酸铁样品中 n(OH－) ＝_________mol。 ②已知该样品中 Fe 的质量分数 w，则盐基度 B＝_______________。 10．（15 分）尿素[CO(NH2)2] 是首个由无机物合成的有机化合物，通常用作植物的氮肥。合成尿素的主要反 应如下： i. 2NH3(l) + CO2(g) (l)（氨基甲酸铵） △H＝－a kJ/mol ii. (l) (l) + H2O(l) △H＝+b kJ/mol iii. 2 （缩二脲）+NH3 （副反应，程度较小） （1）实验室制取氨气的化学方程式是__________________。 （2）CO(NH2)2 中 C 为+4 价，N 的化合价_______。 （3）CO2 和 NH3 合成尿素的热化学方程式为___________________________。 （4）工业上提高氨碳比（ ），可以提高尿素的产率，结合反应 i～iii，解释尿素产率提高的原因 ______。 （5）某科研小组模拟工业合成尿素，一定条件下，在 0.5L 的密闭容器中投入 4molNH3 和 1molCO2，测得 反应中各组分的物质的量随时间变化如图 1 所示： ①反应进行到 10min 时，用 CO2 表示反应 i 的速率 υ(CO2)＝________。 ②合成总反应的快慢由慢的一步决定，则合成尿素的总反应的快慢由第______步反应决定（填“i”或“ii”）。 （6）我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制 H2（装置如图 2）。总反应 为：CO(NH2)2+H2O3H2↑+N2↑+CO2↑。 ①A 电极连接电源的_______极（填“正”或“负”）。    ( ) ( )3 2 n NH n CO②A 电极的电极反应为______。 11．（15 分）KI 用于分析试剂、感光材料、制药和食品添加剂等。 制备原理如下：反应① 3I2 +6KOH = KIO3 +5KI +3H2O 反应② 3H2S +KIO3 =3S↓+KI+3H2O 按照下列实验过程，请回答有关问题。 （1）启普发生器中发生的化学方程式为______________________________，用该装置还可以制备_________ （填一种气体化学式）。 （2）关闭启普发生器活塞，打开滴液漏斗的活塞，滴入 30%的 KOH 溶液，待观察到 _____________（填 现象），停止滴入 KOH 溶液；然后______（填操作），待 KIO3 混合液和 NaOH 溶液气泡速率接近相同时停 止通气。 （3）滴入硫酸溶液，并对 KI 混合液水浴加热，其目的是________________________。 （4）把 KI 混合液倒入烧杯，加入碳酸钡，在过滤器中过滤，过滤得到的沉淀中除含有过量碳酸钡外，还 有硫酸钡和_________，其中加入碳酸钡的作用是_______________。合并滤液和洗液，蒸发至析出结晶。 滤出经干燥得成品。 （5）如果得到 3.2g 硫单质，则理论上制得的 KI 为_________g。第答页案第!Unexpected End of Formula 页，总 7 页1 答案和解析 1．【 答案】D 【 解析】 A. 蛟龙号潜水器用到钛合金，22 号钛元素，位于第四周期，第 IVB 族，属于过渡元素，故 A 正确； B.合金材料，一般具有强度大、密度小、耐腐蚀等性能，故 B 正确； C.氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料，故 C 正确； D. 中国天眼传输信息用的光纤材料是二氧化硅，故 D 错误；答案选 D。 2．【 答案】D 【 解析】 A. Li3N 是离子化合物，Li+与 N3-之间通过离子键结合，电子式为 ，A 正确； B.Li3N 与水发生反应产生 LiOH、NH3，反应方程式为：Li3N+3H2O=3LiOH+NH3↑，B 正确； C.在过程Ⅲ中 OH-在阳极失去电子，发生氧化反应，阳极的电极反应为 4OH--4e-=O2↑+2H2O，C 正确； D.过程Ⅱ的反应为盐的水解反应，没有元素化合价的变化，不属于氧化还原反应，D 错误； 故合理选项是 D。 3．【 答案】C 【 解析】 X、Y、Z、W 四种短周期元素，由位置可知，X、Y 在第二周期，Z、W 在第三周期，设 Y 的原子序数为 y，则 X 的原子序数为 y-1，Z 的原子序数为 y+8，W 的原子序数为 y+9，X、Y、Z 和 W 的原子序数之和为 48，则 y-1+y+y+8+y+9=48，解得 y=8，所以 Y 为 O，W 为 S，Z 为 Cl，X 为 N，据此解答。 A 项，在同一周期内，自左向右原子核吸引核外电子的能力越强，半径逐渐减小，故 A 项正确； B 项，X 为 N 元素，W 为 Cl 元素，可以形成共价化合物 NCl3，故 B 项正确； C 项，熔沸点为物质的物理性质，与分子间作用力有关，与非金属性无关，故 C 项错误； D 项，非金属性 Zc（NH4+）>c（H+）>c（OH-），故选项 B 错误； C、根据图象可知，25℃时溶液的 pH=7，则：c（H+）=c（OH-）=10-7 mol•L-1，c（NH4+）=c（Cl-） =0.5mol/L，根据物料守恒可知：c（NH3•H2O）=（0.5n-0.5）mol/L，则 25℃时 NH4Cl 水解常数为：K= =（n-1）×10-7，故选项 C 正确； D、b 点溶液温度最高，说明此时两溶液恰好反应生成氯化铵，铵根离子水解促进了水的电离，则 a、d 两点 都抑制了水的电离，则 b 点水的电离程度最大，故 D 错误。正确答案选 C。 8．【 答案】甲苯（1 分）（1 分）—CH3 （1 分） 取代反应（1 分） （2 分） （2 分） Fe 和 Cl2 （2 分） （2 分） 占位，减少 5 号位上 H 原子的取代（2 分） 【 解析】由制备流程可知，苯与 CH3Cl 发生信息反应②生成甲苯，甲苯与浓硫酸和浓硝酸在加热条件下发 生硝化反应生成 ， 发生氧化反应生成 ， 与铁、盐酸发生还原反 应生成 A，则 A 为 ， 发生信息 1 反应生成 ， 在铁作 催化剂的条件下，与氯气发生取代反应生成 ， 在酸性条件下水解生成 2 一氨 -3—氯苯甲酸。 （1） 的名称是甲苯；2－氨－3－氯苯甲酸的结构简式是 ，其含氮官能团为氨基，氨基的电 70.5 n 1) 10 0.5 （ −− ×第答页案第!Unexpected End of Formula 页，总 7 页4 子式为，故答案为甲苯；； （2）反应①为苯与 CH3Cl 反应生成甲苯，则 R 为—CH3；反应②为甲苯与浓硫酸和浓硝酸混酸在加热条件 下发生硝化反应生成 ，故答案为—CH3； ； （3）反应③中，KMnO4 与 发生氧化还原反应，KMnO4 被还原为 MnSO4， 被氧化为 ，反 应的化学方程式为 ，故答案为 ； （4） 与铁、盐酸发生还原反应生成 A，则 A 为 ，反应⑥为 在铁作催化剂的 条件下，与氯气发生取代反应生成 ，故答案为 ；Fe 和 Cl2； （5）由 a 可知该物质比甲苯多 3 个—CH2—，由 b 可知该物质苯环上有 2 个取代基，其中取代基为—CH3 和—CH2CH2CH3，在苯环上有邻、间、对 3 种同分异构体，取代基为—CH3 和—CH（CH3）2，在苯环上有 邻、间、对 3 种同分异构体，取代基为 2 个—CH2CH3，在苯环上有邻、间、对 3 种同分异构体，共 9 种， 其中有 3 中等效氢的结构简式为 ，故答案为 ； （6）产率提高的原因是：占位可减少 5 号位上 H 原子的取代，减少副反应产物的生成，使得产率有了一定 提高。故答案为占位，减少 5 号位上 H 原子的取代。 9．【 答案】H2SO4（1 分） Fe3+、Fe2+、H+ （3 分） 将 Fe2+氧化为 Fe3+：ClO3—+ 6Fe2+ + 6H+ === 第答页案第!Unexpected End of Formula 页，总 7 页5 Cl—+ 6Fe3+ + 3H2O（2 分）1 x 1 H2SO4 （2 分） pH 偏小时，水解平衡逆向移动，聚 合硫酸铁的产率会降低，pH 偏大时，Fe2(SO4)3 生成 Fe(OH)3 聚沉，聚合硫酸铁的产率会降低（2 分） 10—3cV0－10—3cV （2 分） （2 分） 【 解析】黄铁矿的烧渣加入酸浸，过滤得到滤液加入废铁屑增大溶液中含铁微粒浓度，过滤得到滤液加入 氧化剂氧化亚铁离子为铁离子，再加入硫酸经过水解聚合生成聚合硫酸铁。 （1）聚合硫酸铁（ ），为了不引入新杂质，酸浸时最合适的酸是 H2SO4； （2）黄铁矿的烧渣主要成分为 Fe2O3、FeO、SiO2 等，且 SiO2 不与 H2SO4 反应，故酸浸后溶液中主要的阳 离子有 Fe3+、Fe2+、H+； （3）KClO3 有强氧化性，加入 KClO3 的目的将 Fe2+氧化为 Fe3+：ClO3—+ 6Fe2+ + 6H+ === Cl—+ 6Fe3+ + 3H2O； （4）由原子守恒可知，定 Fe2(SO4)3 系数为 1，则反应前有 3 个硫酸根，反应后 3- 个，则需要加 个 H2SO4，再配平其他系数，可得 Fe2(SO4)3+xH2O Fe2(OH)x(SO4)3- + H2SO4； （5）过程 a 中水解要严控 pH 的范围，pH 偏小时，水解平衡逆向移动，聚合硫酸铁的产率会降低，pH 偏 大时，Fe2(SO4)3 生成 Fe(OH)3 聚沉，聚合硫酸铁的产率会降低。 （6）①ⅰ.取聚合硫酸铁样品 m g，加入过量盐酸，聚合硫酸铁中氢氧根离子会反应一部分 HCl。再加入 KF 溶液屏蔽 Fe3+，使 Fe3+不与 OH－反应。然后以酚酞为指示剂，用 c mol/L 的标准 NaOH 溶液进行中和滴定， 到终点时消耗 NaOH 溶液 V mL。滴定消耗的氢氧化钠的物质的量等于过量 HCl 的物质的量。 ⅱ. 空白对照实验，可知ⅰ.中加入的 HCl 总物质的量。 综上，与聚合硫酸铁中氢氧根离子反应的 n（HCl）=该聚合硫酸铁样品中 n(OH－)= 10—3cV0－10—3cV mol； ②n（Fe）= mol，盐基度 （n 为物质的量）= 。 10．【 答案】2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O（2 分） －3（1 分） 2NH3(l) +CO2(g) (l) +H2O(l) △H =(b-a)kJ/mol （2 分） 提高氨碳比（ ）有利于反应 i、ii 正向移动，促进甲基 甲酸铵分解生成尿素，有利于反应ⅲ逆向移动，抑制副反应ⅲ的发生，从而提高尿素产率（3 分） 0.148mol/(L·min) （2 分） ii （1 分） 正（1 分） CO(NH 2)2 －6e—+H2O = N2↑+CO2↑+6H+ （3 分） 【 解析】（1）实验室由 NH4Cl 固体和 Ca(OH)2 固体混合加热制取氨气，化学方程式是 2 x 00.056 ( ) 100%3 c V V mw − × ( ) ( )2 4 3 2 Fe OH SO xx m −      2 x 2 x  2 x 2 x 56 mw ( ) ( )3 100% 3 n OH B n Fe − + = × ( )00.056 100%3 c V V mw − ×  ( ) ( )3 2 n NH n CO第答页案第!Unexpected End of Formula 页，总 7 页6 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O； （2）其中 H 为+1 价，由化合物中正负代数和为 0，CO(NH2)2 中 C 为+4 价，算出 N 的化合价为－3； （3）由盖斯定律，CO2 和 NH3 合成尿素的热化学方程式由反应 i+反应 ii，可得：2NH3(l) +CO2(g) (l) +H2O(l) △H =(b-a)kJ/mol； （4）从反应 i～iii 的平衡移动方向解答：提高氨碳比（ ）有利于反应 i、ii 正向移动，促进甲基甲 酸铵分解生成尿素，有利于反应ⅲ逆向移动，抑制副反应ⅲ的发生，从而提高尿素产率； （5）①反应进行到 10min 时，用 CO2 表示反应 i 的速率 υ(CO2)＝ =0.148mol/(L·min); ②合成总反应的快慢由慢的一步决定，由图的斜率大小可知， 的生成速率比消耗速率快，则合 成尿素的总反应的快慢由第 ii 步反应决定; （6）①A 电极上 CO(NH2)2 转化生成 N2，N 化合价升高，失去电子，作为阳极，应该连接电源的正极； ②总反应为：CO(NH2)2+H2O3H2↑+N2↑+CO2↑，阳极 A 电极上 N 化合价升高，失去电子，电极反应为 CO(NH2)2 － 6e—+H2O = N2↑+CO2↑+6H+。 11．【 答案】ZnS + H2SO4 ═ H2S↑+ Zn SO4（2 分） H2 (CO2) （1 分） 棕黄色溶液变为无色（2 分） 打开启普发生器活塞，通入气体（2 分） 使溶液酸化并加热，有利于 H2S 溢出，从而除去 H2S（2 分） 硫（2 分） 除去多余的硫酸（2 分） 33.2g （2 分） 【 解析】 （1）启普发生器中发生的的反应用于制备 H2S， 化学方程式为：ZnS + H2SO4 ═ H2S↑+ Zn SO4 ，属于固体 与液体不加热的反应制气装置，用该装置还可以制备 H2 (CO2) 等。 （2）关闭启普发生器活塞，打开滴液漏斗的活塞，滴入 30%的 KOH 溶液，发生① 3I2+6 KOH =a KIO3+5KI+3H2O，待观察到棕黄色溶液变为无色，停止滴人 KOH 溶液；然后通入 H2S，完成反应② 3H2S+KIO3=3S↓+KI+3H2O，打开启普发生器活塞，通入气体，待 KIO3 混合液和 NaOH 溶液气泡速率接近 相同时停止通气。 （3）滴人硫酸溶液使溶液酸化，并对 KI 混合液水浴加热，目的：使溶液酸化并加热，有利于 H2S 溢出， 从而除去 H2S。 （4）沉淀中有反应②生成的硫，过量的硫酸用碳酸钡除去。 把 KI 混合液倒入烧杯，加入碳酸钡，在过滤器中过滤，过滤得到的沉淀中除含有过量碳酸钡外，还有硫酸 钡和硫，其中加入碳酸钡的作用是除去多余的硫酸 。合并滤液和洗液，蒸发至析出结晶，滤出经于燥得成 品。  ( ) ( )3 2 n NH n CO 0.74 0.5L 10min mol ×第答页案第!Unexpected End of Formula 页，总 7 页7 （5）如果得到 3.2g 硫单质，则理论上制得的 KI 为： 反应① 3I2+6 KOH =1KIO3+5KI+3H2O 反应② 3H2S+KIO3=3S↓+KI+3H2O 得关系式 S～2KI 32 2×166 3.2g m m= 33.2g