2021年高考化学压轴题汇总及答案解析

2021年高考化学压轴题汇总及答案解析

1．亚硝酸钠(NaNO2)外观酷似食盐且有咸味，是一种常用的发色剂和防腐剂，使用过量会使人中毒，国际上对食品中亚硝酸钠的用量控制在很低的水平上。某学习小组针对亚硝酸钠设计了如下实验：

【实验Ⅰ】制备NaNO2

制备装置如图所示(夹持装置略去)：

(1)装置D可将剩余的NO氧化成NO－3，发生反应的离子方程式为____________。

(2)如果没有B装置，C中发生的副反应有_____________、____________。

(3)甲同学检查完装置气密性良好后进行实验，发现制得的NaNO2中混有较多的NaNO3杂质。于是进行了适当的改进，改进后提高了NaNO2的纯度，则其改进措施是________________________________。

【实验Ⅱ】测定制取的样品中NaNO2的含量

步骤：

试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ NaNO2含量/(mg·L－1) 0 20 40 60 80

b．称量0.10 g制得的样品，溶于水配成500 mL溶液。取5 mL待测液，加入1 mL M溶液，再加蒸馏水至10 mL并振荡，与标准色阶比较。

(4)步骤b中比较结果是：待测液颜色与③标准色阶相同，则甲同学制得的样品中NaNO2的质量分数是________。

(5)用目视比色法证明维生素C可以有效降低NaNO2的含量。设计并完成下列实验报告。

实验方案 实验现象 实验结论

取5 mL待测液，加入______________，振荡，再加入1 mL M溶液，_________

___________________________，再振荡，与③标准色阶对比 ________________________________ 维生素C可以有效降低NaNO2的含量

答案 (1)5NO＋3MnO－4＋4H＋===5NO－3＋3Mn2＋＋2H2O

(2)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ 2NO＋O2===2NO2 2NO2＋Na2O2===2NaNO3

(3)在A、B之间增加装有水的洗气瓶

(4)40%

(5)维生素C 加入蒸馏水至总体积为10 mL 紫红色比③标准色阶浅

解析 (1)酸性KMnO4溶液具有强氧化性，能将NO氧化为NO－3，反应的离子方程式为5NO＋3MnO－4＋4H＋===5NO－3＋3Mn2＋＋2H2O。 (2)铜和稀硝酸反应制得的NO中含有杂质水蒸气。

(3)制得的NaNO2中混有较多的NaNO3杂质，说明制得的NO中混有NO2，故应在装置A、B之间增加装有水的洗气瓶，以除去杂质NO2。

(5)取5 mL待测液，然后加入维生素C，再加入1 mL M溶液，最后加入蒸馏水至总体积为10 mL，若紫红色比③标准色阶浅，说明NaNO2的含量低，则可以证明维生素C可以有效降低NaNO2的含量。

2．碲(Te)位于元素周期表第ⅥA族，由该元素组成的物质可用作石油裂化的催化剂，电镀液的光亮剂，玻璃的着色材料，合金材料的添加剂等。碲化铜渣是电解精炼铜时产生的一种矿渣，其主要含Cu2Te、Au、Ag等，利用下列工艺流程可回收碲：

已知：TeO2的熔点为733 ℃，微溶于水，可溶于强酸和强碱。

回答下列问题：

(1)Te与S的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱顺序为________(用化学式表示)。

(2)“酸浸1”需加热，加热的目的是______________________，“酸浸1”发生反应的氧化产物是______________(写化学式)。 (3)“水浸”后“滤液1”的颜色是________。

(4)“滤渣1”进行“碱浸”的离子方程式是_____________________。

(5)“滤液2”加双氧水的目的是__________________________________，“操作1”的名称是____________________。

(6)“还原”制备碲粉的离子方程式为_______________________。

(7)从可持续发展意识和绿色化学观念来看，“滤渣2”进行酸浸的意义是________________________________。

答案 (1)H2SO4>H2TeO4

(2)加快浸出速率 CuSO4、TeO2

(3)蓝色(或浅蓝色)

(4)TeO2＋2OH－===TeO2－3＋H2O

(5)将Na2TeO3氧化为Na2TeO4 加热浓缩(或浓缩)

(6)TeO2－4＋3SO2－3＋2H＋===3SO2－4＋Te↓＋H2O

(7)“滤渣2”经过酸浸可得到含CuSO4的滤液，并可达到回收Au、Ag的目的，符合可持续发展意识和绿色化学观念

解析 (1)S、Te同主族，同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，故H2SO4的酸性比H2TeO4强。

(2)酸浸时加热的目的是提高浸出速率，结合流程图知，“酸浸1”发生反应的化学方程式为Cu2Te＋2H2SO4＋2O2=====△2CuSO4＋TeO2＋2H2O，故其氧化产物为CuSO4、TeO2。

(3)“滤液1”的溶质中含CuSO4，故“滤液1”的颜色为蓝色。

(4)“滤渣1”中含有TeO2，TeO2溶解于NaOH溶液生成亚碲酸盐，故反应的离子方程式为TeO2＋2OH－===TeO2－3＋H2O。

(5)“碱浸”后滤液2中的溶质的主要成分是Na2TeO3，该物质与Na2SO3类似，具有较强的还原性，加入双氧水可将其氧化为Na2TeO4。“操作1”的后续物质为“Na2TeO4浓溶液”，故该操作为加热浓缩。

(6)由流程图可知，“还原”的反应物为Na2TeO4、Na2SO3、H2SO4，生成物有单质Te，故发生的是酸性条件下Na2SO3还原Na2TeO4的反应，反应的离子方程式为TeO2－4＋3SO2－3＋2H＋===3SO2－4＋Te↓＋H2O

(7)分析流程图并结合碲化铜渣中含Au、Ag等，知“滤渣2”经酸浸后可得到含CuSO4的滤液，并可回收Au、Ag，符合可持续发展意识和绿色化学观念。

3．为了改善环境，科学家投入了大量的精力研究碳、氮及其化合物的转化。请回答下列有关问题：

(1)利用N2与H2合成氨是重要的工业反应，下图为反应过程中的能量变化关系。

①反应中加入铁粉可以提高反应速率，其原因是____________________。

②已知某些化学键键能数据如下表： 化学键

H—H

N≡N N—H

E/(kJ/mol) 436 946 391

反应12N2(g)＋32H2(g) NH3(g)的活化能Ea＝254 kJ/mol，则反应NH3(g) 12N2(g)＋32H2(g)的活化能Eb＝________ kJ/mol。

(2)汽车内燃机工作时会将N2转化为NO，反应式为N2(g)＋O2(g)2NO(g)，该反应在不同温度下的平衡常数K如下表：

温度 27 ℃ 2000

℃

K 3.8×10－31 0.1

温度为2000 ℃，某时刻测得反应体系中各物质的浓度分别为c(N2)＝0.2

mol/L，c(O2)＝0.03 mol/L，c(NO)＝0.03 mol/L，此时该反应的速率(v)应满足的关系为________(填字母序号)。

A．v正>v逆 B．v正＝v逆

C．v正

(3)工业上可将CO转化成甲醇，反应式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。若在一容积可变的密闭容器中充入1 mol CO和2 mol H2进行反应，初始体积为3 L，保持压强不变，反应后CO的平衡转化率随温度(T)的变化如图中曲线所示。

①若所加的CO和H2的量以及反应温度均不变，则达到平衡状态A、B时的压强pA________pB(填“>”“<”或“＝”)，其原因是__________________________。

②若达到化学平衡状态A时，CO的体积分数为25%，此时CO的转化率为__________；平衡常数KA＝__________。

答案 (1)①降低了合成氨反应的活化能

②300 (2)C

(3)①< 该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，有利于平衡正向移动，CO转化率升高，故pA

解析 (1)①通过图像可以看出，铁粉降低了合成氨反应的活化能，作催化剂，提高了反应速率。

②反应12N2(g)＋32H2(g)NH3(g)，反应热＝反应物断键吸收的总能量－生成物成键放出的总能量＝(436×1.5＋946×0.5－3×391) kJ/mol＝－46

kJ/mol。反应热＝Ea－Eb＝－46 kJ/mol，254 kJ/mol－Eb＝－46 kJ/mol，Eb＝300 kJ/mol，所以反应NH3(g)12N2(g)＋32H2(g)的活化能Eb＝300

kJ/mol。

(2)Q＝0.0320.2×0.03＝0.15>K＝0.1，平衡逆向移动，v正

(3)①该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡右移，CO转化率升高，所以根据图像可知，pA小于pB。

②设一氧化碳的变化量为x mol：

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

起始量/mol 1 2 0

变化量/mol x 2x x

平衡量/mol 1－x 2－2x x

若达到化学平衡状态A时，CO的体积分数为25%，则1－x1－x＋2－2x＋x＝0.25，x＝0.5，此时CO的转化率为0.51×100%＝50%。根据同温同压下，气体的物质的量与气体体积成正比规律，反应前混合气体为3 mol，体积为3 L，反应后混合气体为2 mol，体积为2 L，平衡后各物质浓度为c(CH3OH)＝0.5 mol2 L＝0.25 mol/L，c(CO)＝0.5 mol2 L＝0.25 mol/L，c(H2)＝1 mol2 L＝0.5 mol/L，平衡常数KA＝c（CH3OH）c（CO）c2（H2）＝0.25 mol/L0.25 mol/L×（0.5 mol/L）2＝4 L2/mol2。

4．[化学——选修3：物质结构与性质]

氢化铝钠(NaAlH4)是一种新型轻质储氢材料。掺入少量Ti的NaAlH4在150 ℃时释氢，在170 ℃、15.2 MPa条件下又重复吸氢。NaAlH4可由AlCl3和NaH在适当条件下合成。NaAlH4的晶胞结构如图所示。