高考真题理综化学全国卷Ⅲ附答案解析.docx
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高考真题理综化学全国卷Ⅲ附答案解析
绝密★启用前
2021年普通高等学校招生全国统一测试
理科综合水平测试
考前须知：
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在做题卡上.
2.答复选择题时,选出每题答案后,用铅笔把做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,再选涂其它答案标号.答复非选择题时,将答案写在答题卡上,写在本试卷上无效..
3.测试结束后,将本试卷和做题卡一并交回.
可能用到的相对原子质量：
H1Li7C12N14O16Na23S32Cl35.5Ar40
Fe56I127
一、选择题：
此题共13个小题,每题6分.共78分,在每题给出的四个选项中,只有一项为哪一项符合题目要求的.
1.化学与生活密切相关.以下表达错误的选项是
A.高纯硅可用于制作光感电池
B.铝合金大量用于高铁建设
C.活性炭具有除异味和杀菌作用
D.碘酒可用于皮肤外用消毒
【答案】C
【解析】
【详解】A、硅是半导体,高纯硅可用于制作光感电池,A正确；
B、铝合金硬度大,可用于高铁建设,B正确；
C、活性炭具有吸附性,可用于除异味,但不能杀菌消毒,C错误；
D、碘酒能使蛋白质变性,可用于皮肤外用消毒,D正确；
答案选Co
2.以下化合物的分子中,所有原子可能共平面的是
A.甲苯B.乙烷C.丙快D.1,3-丁二烯
【答案】D
【详解】A、甲苯中含有饱和碳原子,所有原子不可能共平面,A不选；
B、乙烷是烷烧,所有原子不可能共平面,B不选；
C、丙快中含有饱和碳原子,所有原子不可能共平面,C不选；
D、碳碳双键是平面形结构,因此1,3—丁二烯分子中所有原子共平面,D选.
答案选D.
3.X、Y、Z均为短周期主族元素,它们原子的最外层电子数之和我10,X与Z同族,Y最外层电
子数等于X次外层电子数,且丫原子半径大于Z.以下表达正确的选项是A.熔点：
X的氧化物比丫的氧化物高
B.热稳定性：
X的氢化物大于Z的氢化物
C.X与Z可形成离子化合物ZX
D.Y的单质与Z的单质均能溶于浓硫酸
【答案】B
【解析】
【详解】Y的最外层电子数等于X次外层电子数,由于均是主族元素,所以Y的最外层电子数不可能是8个,那么X只能是第二周期元素,因此Y的最外层电子数是2个,又由于Y的原子半径大于Z,那么丫只能是第三周期的Mg,因此X与Z的最外层电子数是〔10—2〕/2=4,那么X是C,Z是Si.
A、碳的氧化物形成的分子晶体,Y的氧化物是离子化合物氧化镁,那么氧化镁的熔点高于碳的氧化
物熔点,A错误；
B、碳元素的非金属性强于硅元素,非金属性越强,氢化物越稳定,那么碳的氢化物稳定性强于硅的氢化物稳定性,B正确；
C、C与Si形成的是共价化合物SiC,C错误；
D、单质镁能溶于浓硝酸,单质硅不溶于浓硝酸,D错误；
答案选Bo
4.离子交换法净化水过程如下图.以下说法中错误的选项是
Ma\Mg.,〕
NOj\cr.sorj
L—hVk«VMMTMM-IViMIM
;田离子交换
J-1—~■-»W-■■■■..
H,|
IN0「,C「,SO产
iyd1-~-t—r
4-
:
限制于交换
I*;]f、、
A.经过阳离子交换树脂后,水中阳离子的总数不变
b,水中的no3—、so4-C「通过阳离子树脂后被除去
C.通过净化处理后,水的导电性降低
D,阴离子树脂填充段存在反响H++OH'^H2O
【答案】A
【解析】
【详解】离子交换树脂净化水的原理是：
当含有Na+、Ca2+、Mg2+等阳离子及SO42>Cl>NO3
等阴离子的原水通过阳离子交换树脂时,水中的阳离子为树脂所吸附,而树脂上可交换的阳离子H+那么被交换到水中,并和水中的阴离子组成相应的无机酸；当含有无机酸的水再通过阴离子交换树
脂时,水中的阴离子也为树脂所吸附,树脂上可交换的阴离子OH」也被交换到水中,同时与水中
的H+离子结合成水,那么
A、根据电荷守恒可知经过阳离子交换树脂后,水中阳离子总数增加,A错误；
B、根据以上分析可知水中的SO42>Cl>NO3一等阴离子通过阴离子交换树脂被除去,B正确；
C、通过净化处理后,溶液中离子的浓度降低,导电性降低,C正确；
D、根据以上分析可知阴离子交换树脂填充段存在反响H++OH=H2O,D正确；
答案选Ao
5.设Na为阿伏加德罗常数值.关于常温下pH=2的H3P04溶液,以下说法正确的选项是
A,每升溶液中的H+数目为0.02Na
+3—-
B.c（H）=c（H2PO4）+2c（HPO4）+3c（PO4）+c（OH）
C.加水稀释使电离度增大,溶液pH减小
D,参加NaH2PO4固体,溶液酸性增强
【答案】B
【解析】
【详解】A、常温下pH=2,那么溶液中氢离子浓度是0.01mol/L,因此每升溶液中H卡数目为0.01Na,
A错误；
B、根据电荷守恒可知选项B正确；
C、加水稀释促进电离,电离度增大,但氢离子浓度减小,pH增大,C错误；
D、参加NaH2PO4固体,H2PO4—浓度增大,抑制磷酸的电离,溶液的酸性减弱,D错误；
答案选Bo
验目的,
C、碳酸钠溶液与乙酸反响,与乙酸乙酯
C不选；
D、根据较强酸制备较弱酸可知向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸可以制备二氧化硫,能到达实验
目的,D不选；
答案选Ao
7.为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状Zn（3D-Zn）可以高效沉积ZnO
的特点,设计了采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池,结构如以下图所示.电池反响为
放电
Zn（s）+2NiOOH（s）+H20
（1）（九电上ZnO（s）+2Ni（OH）2（s）.
尼龙保护层
导电线购NiOOH隰膜3D-Zn
A.三维多孔海绵状Zn具有较高的外表积,所沉积的ZnO分散度高
8.充电时阳极反响为Ni（OH）2（s）+OH-（aq）-e-^=NiOOH（s）+H2.
（1）
C.放电时负极反响为Zn（s）+2OH-（aq）-2e-=ZnO（s）+H2O（l）
D.放电过程中OH-通过隔膜从负极区移向正极区
【答案】D
【解析】
【详解】A、三维多孔海绵状Zn具有较高的外表积,吸附水平强,所沉积的ZnO分散度高,A正
确；
B、充电相当于是电解池,阳极发生失去电子的氧化反响,根据总反响式可知阳极是Ni（OH）2失去
电子转化为NiOOH,电极反响式为Ni（OH）2（s）+OH（aq）—e=NiOOH（s）+H2O（l）,B正确；
C、放电时相当于是原电池,负极发生失去电子的氧化反响,根据总反响式可知负极反响式为Zn（s）
+2OH（aq）—2e=ZnO（s）+H2O（l）,C正确；
D、原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,那么放电过程中OH「通过隔膜从正极区移向负
极区,D错误.
答案选D.
三、非选择题：
共174分,第22~32题为必考题,每个试题考生都必须作答.第33~38题为选考题,考生根据要求作答.
（一）必考题：
共129分.
8.高纯硫酸镒作为合成馍钻镒三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化镒粉与硫化镒矿（还含
Fe、Al、Mg、Zn、Ni、Si等元素）制备,工艺如以下图所示.答复以下问题:
（7）层状馍钻镒三元材料可作为锂离子电池正极材料,其化学式为
LiNixCoyMnzO2,其中Ni、Co、
Mn的化合价分别为+2、+3、+4.当x=y='时,z=.
3
【答案】
（1）.
（1）SiO2（不溶性硅酸盐）
（2）.MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O（3）.
（2）将Fe2+氧化为Fe3+（4）.（3）4.7（5）.（4）NiS和ZnS（6）.（5）F-与H+结合形成
弱电解质HF,MgF2-^Mg2++2F-平衡向右移动（7）.（6）Mn2++2HCOJ=MnCO3J+COT+HO
、1
（8）.⑺-3
【解析】
【详解】
（1）Si元素以SiO2或不溶性硅盐存在,SiO2与硫酸不反响,所以滤渣I中除了S还有SiO2；
在硫酸的溶浸过程中,二氧化镒和硫化镒发生了氧化复原反响,二氧化镒作氧化剂,硫化镒作复原
剂,方程式为：
MnO2+MnS+2H2SO4=2MnSO4+S+2H2O；
（2）二氧化镒作为氧化剂,使得MnS反响完全,且将溶液中Fe2+氧化为Fe3+；
（3）由表中数据知pH在4.7时,Fe3+和Al3+沉淀完全,所以应该限制pH在4.7~6之间；
（4）根据题干信息,参加Na2s除杂为了出去锌离子和馍离子,所以滤渣3是生成的沉淀ZnS和
NiS;
（5）由HFL」_H++F-知,酸度过大,F■浓度减低,使得MgFz|_」_Mg2++2F-平衡向沉淀溶解方
向移动,Mg2+沉淀不完全；
（6）根据题干信息沉镒的过程是生成了MnCO3沉淀,所以反响离子方程式为：
Mn2++2HCO3-=MnCO3J+COT+HO;
（7）根据化合物中各元素化合价代数和为0的规律得：
1+2x+3y+4z=6,,x=y=1/3,带入计算
得：
z=1/3
9.乙酰水杨酸（阿司匹林）是目前常用药物之一.实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一
种方法如下：
水杨酸
醋酸酎
乙酰水杨酸
熔点/C
157~159
-72~-74
135~138
相对密度/（gcm3）
1.44
1.10
1.35
相对分子质里
138
102
180
乙酰水杨酸
实验过程：
在100mL锥形瓶中参加水杨酸6.9g及醋酸酎10mL,充分摇动使固体完全溶解.缓慢
滴加0.5mL浓硫酸后加热,维持瓶内温度在70C左右,充分反响.稍冷后进行如下操作^
①在不断搅拌下将反响后的混合物倒入100mL冷水中,析出固体,过滤.
②所得结晶粗品参加50mL饱和碳酸氢钠溶液,溶解、过滤.
③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体.
④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4g.
答复以下问题：
（1）该合成反响中应采用加热（填标号）
60
【详解】
（1）
由于反响温度在70C,低于水的沸点,且需维温度不变,故采用热水浴的方法加热;
（2）操作①需将反响物倒入冷水,需要用烧杯量取和存放冷水,过滤的操作中还需要漏斗,那么答
案为：
B、D；分液漏斗主要用于别离互不相容的液体混合物,容量瓶用于配制一定浓度的溶液,这两个仪器用不到.
（3）反响时温度较高,所以用冷水的目的是使得乙酰水杨酸晶体充分析出;
（4）乙酰水杨酸难溶于水,为了除去其中的杂质,可将生成的乙酰水杨酸与碳酸氢钠反响生成可
溶性的乙酰水杨酸钠,以便过滤除去杂质;
（5）每次结晶过程中会有少量杂质一起析出,可以通过屡次结晶的方法进行纯化,也就是重结晶;
（6）水杨酸分子式为C7H6.3,乙酰水杨酸分子式为C9H8.4,根据关系式法计算得:
C7H6O3〜C9H8O4
1381806.9gm
9g“cc,“c,
m（C9H8O4）=（6.9g1）80）/138=9g,那么产率为父100%=60%o
5.4g
10.
近年来,随着聚酯工业的快速开展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长.因此,将氯
化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点.答复以下问题：
（1）Deacon创造的直接氧化法为：
4HCl（g）+O2（g）=2Cl2（g）+2H2O（g）.以下图为刚性容器中,进料浓
度比c（HCl）:
c（O2）分别等于1：
1、4：
1、7：
1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：
可知反响平衡常数K（300C）K（400C）（填大于〞或小于）.设HCl初始浓度为
co,根据进料浓度比c（HCl）:
c（O?
=1:
1的数据计算K（400C）=（列出计算式）.
按化学计量比进料可以保持反响物高转化率,同时降低产物别离的能耗.进料浓度比c（HCl）:
c（O2）
过低、过高的不利影响分别是.
（2）Deacon直接氧化法可按以下催化过程进行：
——1-1
CuCl2（s）=CuCl（s）+—Cl2（g）刖1=83kJmol
2
CuCl（s）+-O2（g）=CuO（s）+—Cl2（g）AH2=-20kJmol-1
22
1
CuO（s）+2HCl（g）=CuCl2（s）+H2O（g）AH3=-121kJmol
那么4HCl（g）+O2（g）=2Cl2（g）+2H2O（g）的AH=kJmol-1.
（3）在一定温度的条件下,进一步提升HCI的转化率的方法是.（写出2种）
（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的根底上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的
工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如以下图所示：
负极区发生的反响有（写反响方程式）.电路中转移1mol电子,需消耗氧
气L（标准状况）
（0.42）2（0.42）2
【答案】
（1）.
（1）大于
（2）.（…4）L、（3）.O2和C12别离能耗较局、HCl
（1-0.84）（1-0.21）c0
转化率较低（4）.
（2）-116（5）.（3）增加反响体系压强、及时除去产物（6）.（4）
Fe3++e=Fe2+,4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O（7）.5.6
【解析】
【详解】
（1）根据反响方程式知,HC1平衡转化率越大,平衡常数K越大,结合图像知
K（300C）>K（400C）;
由图像知,400c时,HCl平衡转化率为84%,用三段式法对数据进行处理得：
4HCl（g）O2（g）=2CMg）2H2O（g）
起始（浓度）C0C000
变化（浓度）084C00.21C00.42C00.42C0
平衡（浓度）（1-0.84）Co（1-0.21）C00.42c00.42co
_2_2
（0.42）（0.42）,一,、一一一一
那么K=一（一"）4—（一~）—;根据题干信息知,进料浓度比过低,氧气大量剩余,导致别离产物
（1-0.84）4（1-0.21）Co
氯气和氧气的能耗较高；进料浓度比过高,HCl不能充分反响,导致HCl转化率较低；
（2）根据盖斯定律知,（反响I+反响II+反响III）X2得4HCl（g）+Oz（g）=2C"g）+2HzO（g）?
H=
1
（?
Hi+?
h2+?
H3）X2=-116kJ?
mol；
（3）假设想提升HCl的转化率,应该促使平衡正向移动,该反响为气体体积减小的反响,根据勒夏
特列原理,可以增大压强,使平衡正向移动；也可以及时除去产物,较小产物浓度,使平衡正向移
动；
（4）电解过程中,负极上发生的是得电子反响,元素化合价降低,属于复原反响,那么图中左侧为
负极反响,根据图示信息知电极反响为：
Fe3++e-=Fe2+和4=Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;
（二）选考题：
共45分.请考生从2道物理题、2道化学题、2道生物题中每科任选
一题作答.如果多做,那么每科按所做的第一题计分.
化学——选彳^3:
物质结构与性质］
11.磷酸亚铁锂（LiFePOQ可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、平安性
高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2P.4、LiCl和苯胺等作为原料制备.答复以下问题：
（1）在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是,该元素基态原子核外M层电
子的自旋状态（填相同"或相反〞）.
（2）
FeCl3的结构式为
FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的
其中Fe的配位数为.
（3）苯胺出）的晶体类型是.苯胺与甲苯（0四3）的相对分子质量相
近,但苯胺的熔点（-5.9C）、沸点（184.4C）分别高于甲苯的熔点（-95.0C）、沸点（110.6C）,原因是.
（4）NH4H2PO4中,电负性最高的元素是;P的杂化轨道与O的2P轨道形成
键.
（5）
NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐那么是一种复杂磷酸盐,如：
焦磷酸钠、三磷酸钠等.焦磷酸根离子、三磷酸根离子如以下图所示：
这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为
【答案】
（1）.
（1）Mg
（2）.相反
分子晶体（6）.苯胺分子之间存在氢键
（PnO3n+1）（n+2）-
（用n代表P原子数）.
（3）.⑵7JFeC（4）.4（5）.（3）
cvCl
（7）.（4）O（8）.sp3（9）.b（10）.（5）
【详解】分析：
这道选修题涉及到了元素周期表和对角线原那么、核外电子排布式的写法、配位物的
形成,以及熔沸点的判断方式和分子晶体的判断方法.电负性的判断和杂化轨道的计算
解析：
（1）根据元素周期表和对角线原那么可知与锂化学性质相似的是镁,镁的最外层电子数是2,
占据s轨道,s轨道最多容纳2个电子,所以自旋方向相反.
氯化铁的双聚体,就是两个氯化铁相连接在一起,氯化铁的化学键有明显的共价性所以仿照共
价键的形式将俩个氯化铁连接在一起.配位数就等于原子的化合价的二倍.
大多数有机物都是分子晶体,除了一局部有机酸盐和有机碱盐是离子晶体.苯胺比甲苯的熔沸点都
高,同一种晶体类型熔沸点不同首先要考虑的就是是否有氢键,苯胺中存在电负性较强的N所以
可以形成氢键,因此比甲苯的熔沸点高.
电负性与非金属性的大小规律相似,从左到右依次增大,O就是最大的.计算出p的杂化类型是sp3,
与氧原子形成的是磷氧双键,其中P轨道是与氢氧形成的是单键.
可以根据磷酸根、焦磷酸根、三磷酸根的化学式推导：
PO/P2O74-P3O105-
磷原子的变化规律为：
1,2,3,4,n
氧原子的变化规律为：
4,7,10,3n+1
酸根的变化规律为：
3,4,5,n+2;因此得出（PNO3N+1）（n+2）-
点睛：
第二小问,双聚分子的氯化铁结构式,从共价键的角度分析,存在着配位键,那配位原子就
是氯原子,共用俩个氯原子就可实现将两个氯化铁连接在一起的结构
第五小问,应用数学的找规律递推到通式,首先写出磷酸的化学式,然后寻找规律.
化学——选彳^5：
有机化学根底］
12.氧化白藜芦醇W具有抗病毒等作用.下面是利用Heck反响合成W的一种方法:
答复以下问题：
（1）A的化学名称为.
（2）=尸.口H中的官能团名称是.
（3）反响③的类型为,W的分子式为
（3）不同条件对反响④产率的影响见下表：
实验
碱
溶剂
催化剂
产率/%
1
KOH
DMF
Pd（OAc）2
22.3
2
K2CO3
DMF
Pd（OAc）2
10.5
3
Et3N
DMF
Pd（OAc）2
12.4
4
六氢口比咤
DMF
Pd（OAc）2
31.2
5
六氢口比咤
DMA
Pd（OAc）2
38.6
6
六氢口比咤
NMP
Pd（OAc）2
24.5
上述实验探究了和对反响产率的影响.此外,还可以进一步探究等对反
应产率的影响.
代反响（4）.C14H12.4（5）.（4）不同碱（6）.不同溶剂（7）.不同催化剂（或温度等）
【解析】
【详解】分析：
首先看到合成路线：
由A物质经1反响在酚羟基的邻位上了一个碘原子,发生了取
代反响生成了B物质,B物质与乙烯酸在催化剂的作用下生成了C物质,那c物质就是将乙烯酸中
的竣基去掉取代了碘原子的位置；由D反响生成E就是把HI中的H连在了.上,发生的是取代反
应；最后heck反响生成w物质.
解析：
（1）A物质所含官能团是两个酚羟基,且苯环上有两个是间位的取代基,那物质的命名就是间苯二酚
0H物质中含碳碳双键和竣基
D物质到E物质没有双键的消失,且在.原子处增加了氢原子,没有双键参与反响所以属于取代反
应,W物质中可以轻松数出共有14个C原子,4个氧原子,氢原子的个数可以通过不饱和度来推
断出,14个碳的烷应该有30个氢,现在该分子有9个不饱和度,其中一个苯环4个,一个双键1个,一个不饱和度少2个氢,所以30-9*2=12,因此有12个氢原子.
可以从表格中寻找溶剂一样的实验、碱一样的实验发现得出：
实验1,2,3,探究了不同碱对反响的影
响；实验4,5,6,探究了不同溶剂对反响的影响,最后只剩下不同催化剂对实验的影响.
D的分子式为：
C8H9O2I,要求含苯环,那支链最多含两个C,且1molX与足量Na反响可生成2g
氢气,那就证实有两个酚羟基或醇羟基,又有三种不同环境的氢6:
2:
1,那一定是有两个甲基和两
个酚羟基,由于醇羟基没有6个相同环境的氢.
由题意中的heck反响可知需要一个反响物中含双建,一个反响物中含I;
从苯出发可以经过澳乙烷和澳化铁的反响制得乙苯,乙苯在乙基上通过烷烧的取代反响生成氯乙
苯,氯乙苯在氢氧化钠醇溶液下发生卤代烧的水解从而生成双键,得到苯乙烯；可以仿照反响1通
过相同条件在苯环上上一个碘原子取代苯环的氢.
点睛：
最后一个写合成路线,要必须从已有的物质出发,不得自己添加反响所需有机物,仿照题中
出现的反响,将合成路线分为两局部,一次合成,遇到不会的合成,首先要在题意和中寻找.
清楚想要有碳碳双键出现应该利用卤代燃的水解反响.
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