1、北京市石景山区2021届高三化学上学期期末考试试题（含解析）考生须知1.本试卷分为选择题和非选择题两部分，满分100分。考试时间90分钟。2.在答题卡上准确填写学校名称、姓名和准考证号。3.请将答案填在答题纸的相应位置。可能用到的相对原子质量：H1 C12 N14 O16 Ge73第卷(选择题 共42分)本部分共14个小题，每小题3分，每小题只有一个选项符合题意1. 我国科技事业成果显著，下列成果所涉及的材料不属于金属材料的是A. “C919”飞机的主体材料铝合金B. 航天员宇航服的材料聚酯纤维C. 我国第一艘航空母舰的主体材料合金钢D. “奋斗者”号深潜器载人舱的外壳钛合金【答案】B【解析】
2、【分析】【详解】A“C919”飞机的主体材料铝合金，铝合金为金属铝、镁形成的合金，属于金属材料，A与题意不符；B航天员宇航服的材料聚酯纤维为由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，属于有机高分子材料，B符合题意；C我国第一艘航空母舰的主体材料合金钢，为铁、碳合金，属于金属材料，C与题意不符；D“奋斗者”号深潜器载人舱的外壳钛合金，为钛与其他金属制成的合金金属，属于金属材料，D与题意不符；答案为B。2. 与下列物质反应时，HCl表现出还原性的是A. MnO2B. Na2CO3C. ZnD. AgNO3【答案】A【解析】【分析】HCl中的H为+1价，化合价只能降低，表现氧化性，Cl
3、的化合价为-1价，可表现出还原性。【详解】AMnO2与HCl反应生成氯气，Cl的化合价升高，表现还原性，A符合题意；BNa2CO3与HCl反应生成氯化钠、二氧化碳和水，表现酸性，B与题意不符；CZn与HCl反应生成氯化锌和氢气，表现氧化性，C与题意不符；DAgNO3与HCl反应生成氯化银沉淀，化合价未改变，D与题意不符；答案为A。3. 下列工业生产中不涉及氧化还原反应的是A. 合成氨B. 制漂白粉C. 冶炼FeD. 煅烧石灰石【答案】D【解析】【分析】【详解】A工业上用氮气和氢气合成氨，为氧化还原反应，A与题意不符；B工业上用氯气与石灰乳反应制漂白粉，为氧化还原反应，B与题意不符；C工业用黄铁
4、矿在空气中煅烧，在加入单质碳还原冶炼Fe，为氧化还原反应，C与题意不符；D煅烧石灰石生成氧化钙和二氧化碳，为非氧化还原反应，D符合题意；答案为D。4. 下列化学用语书写正确的是A. 中子数为7的碳原子是 CB. N2的电子式是NNC. 钠离子的结构示意图是 D. 乙烯的结构简式是 CH2CH2【答案】A【解析】【分析】【详解】A碳的质子数为6，中子数为7，质量数为13，所以碳原子是 C ，故A正确；BN2的电子式是:NN:，故B错误；C钠为11号元素，其离子的结构示意图是 ，故C错误；D乙烯的结构简式是 CH2=CH2，故D错误；故答案：A。5. 2020年有科学家通过观察金星的酸性云层，分析
5、出金星存在磷化氢气体，从而推测金星可能存在生命的迹象。下列说法不正确的是A. 非金属性P PH3C. 酸性：H2SO4 H3PO4D. 原子半径大小：P c (CH3COOH)D. c点溶液中：c (CH3COO) + c (OH) = c (H+)+ c (Na+)【答案】C【解析】【分析】根据图像可知，未加入NaOH时，AG=lgc(H+)/c(OH)=6，则c(H+)=10-4mol/L【详解】A在一定温度下，AG越大，即c(H+)/c(OH)越大，则c(H+)越大，故溶液酸性越强，A叙述正确；B分析可知，室温时0.01mol/L的醋酸溶液的pH=4，B叙述正确；Cb点时，AG=lgc(
6、H+)/c(OH)=0，即c(H+)=c(OH)，溶液呈中性，ab段溶液中c (CH3COO)逐渐增大，c (CH3COOH)逐渐减小，故初始时c(CH3COOH)c(CH3COO)，C叙述错误；Dc点溶液中，根据溶液呈电中性，c(CH3COO)+c(OH)=c(H+)+c(Na+)，D叙述正确；答案为C。第卷(非选择题 共58分)本部分共5小题，共58分15. 某研究小组以甲苯为起始原料，按下列路线合成利尿药美托拉宗。已知：i. ii. 请回答下列问题：(1)试剂a是_。(2)CD的反应类型是_。(3)DE的化学方程式是_。(4)属于芳香族化合物的B的同分异构体有_个(提示：不包括B)。(5
7、)写出B+H I 的化学方程式_。(6)从DH的流程看，DE的主要目的是_。(7)有人认为由I合成美托拉宗的过程如下：请写出J的结构简式_，K的结构简式_。【答案】 (1). 浓硝酸，浓硫酸 (2). 还原反应 (3). +CH3COOH (4). 4 (5). +H2O (6). 保护与苯环直接相连的氨基不被酸性高锰酸钾氧化 (7). CH3CHO (8). 【解析】【分析】在浓硝酸，浓硫酸发生硝化反应得到A，A为，A发生氯代生成C，C为，C与Fe、HCl发生还原反应生成D，D为，D与乙酸酐作用生成E，E为，E与ClSO3H、NH3作用生成F，F为，F在酸性KMnO4中甲基被氧化成羧基生成G
8、，G为，G水解生成H，H为，A在Fe、HCl发生还原反应生成B，B与H反应生成I，I与生成K，J的结构简式CH3CHO，K的结构简式，K脱水得到。【详解】(1)在浓硝酸，浓硫酸发生硝化反应得到A，A为，试剂a是浓硝酸，浓硫酸。故答案为：浓硝酸，浓硫酸；(2)C为，C与Fe、HCl发生还原反应生成D，D为，CD的反应类型是还原反应。故答案为：还原反应；(3)D为，D与乙酸酐作用生成E，E为，DE的化学方程式是+CH3COOH。故答案为：+CH3COOH；(4)属于芳香族化合物的B的同分异构体有、4个(提示：不包括B)。故答案为：4；(5)B，B与H反应生成I，B+H I 的化学方程式+H2O。故
9、答案为：+H2O；(6)从DH的流程看，DE的主要目的是保护与苯环直接相连的氨基不被酸性高锰酸钾氧化，故答案为：保护与苯环直接相连的氨基不被酸性高锰酸钾氧化；(7)若由I合成美托拉宗的过程如下：，J的结构简式CH3CHO，K的结构简式，K脱水得到。故答案为：CH3CHO；。16. 海水是巨大的化学资源宝库，利用海水可以直接或间接获取很多物质。利用1：氯碱工业(1)从海水中提取粗盐的方法是_。(2)图1是氯碱工业中电解饱和氯化钠溶液的示意图，饱和氯化钠溶液从a口进入，NaOH溶液从_(填b或d)口导出。阳离子交换膜的作用是_。(3)图2是电解氯化钠溶液的微观示意图。X为电源的_极，水合钠离子、水
10、合氯离子吸引水分子的氢原子朝向不同的原因_。利用2：提镁工业(4)从海水中提取镁的流程图如下，按示例所示补全缺少的流程：_。【答案】 (1). 蒸发结晶或晒盐 (2). d (3). 阻止OH移向阳极，提高NaOH的产量和纯度 (4). 正 (5). 钠离子带正电易吸引水中的氧原子，氯离子带负电易吸引水中的氢原子 (6). Mg(OH)2(第一空CaO、NaOH也可以)【解析】分析】【详解】(1)海水中溶有氯化钠，将氯化钠从海水中分离，应用蒸发结晶或晒盐的方法。(2)饱和氯化钠溶液从a口进入，水从c口进入，左边Cl-放电，失去电子发生氧化反应，左边电极为阳极，右边H+放电，得电子发生还原反应，
11、右边为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-，生成的OH-与左边通过阳离子交换膜进入右边的Na+结合生成NaOH，从d口导出；阳离子交换膜阻止OH移向阳极，提高NaOH的产量和纯度。(3)根据题图可知，a离子半径大于b离子半径，所以a离子为氯离子，b离子为钠离子，钠离子带正电易吸引水中的氧原子，氯离子带负电易吸引水中的氢原子； a离子是氯离子，b离子是钠离子，氯离子向左侧移动发生氧化反应，则左侧为阳极，X极为电源的正极。(4)从海水中提取镁，首先加入Ca(OH)2(或CaO、NaOH)将硫酸镁转化沉淀Mg(OH)2，过滤， 再向Mg(OH)2中加入盐酸，得到氯化镁溶液，在HCl气流
12、中蒸发得到氯化镁，电解解熔融氯化镁即得到Mg。17. 门捷列夫在研究周期表时预言了“类硅”元素锗和“类铝”元素镓等11种元素。锗及其化合物应用于航空航天测控、光纤通讯等领域。一种提纯二氧化锗粗品(主要含GeO2、As2O3)的工艺如下：已知：.GeO2与碱反应生成Na2GeO3.GeCl4极易水解，GeCl4沸点86.6。.As位于同主族P的下一周期，As2O3+2NaOH = 2NaAsO2+H2O。(1)Ge位于同主族Si的下一周期，则Ge在周期表中的位置是_。(2)从原子结构角度解释Ge和Si金属性递变的原因_。(3)“氧化”过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4，其离子方程式为_。(
13、4)加盐酸蒸馏生成GeCl4，反应的化学方程式为_。(5)高纯二氧化锗的含量采用碘酸钾滴定法进行测定。称取ag高纯二氧化锗样品，加入氢氧化钠在电炉溶解，用次亚磷酸钠还原为Ge2+，以淀粉为指示剂，用bmol/L的碘酸钾标准溶液滴定，消耗碘酸钾的体积为V mL。(20以下，次亚磷酸钠不会被碘酸钾和碘氧化)资料：3Ge2+IO+6H+ = 3Ge4+I-+3H2O，IO+5I-+6H+ = 3I2+3H2O。此样品中二氧化锗的质量分数是_(用表达式表示)。【答案】 (1). 第四周期，IVA族 (2). Ge与Si属于同主族元素，Ge比Si多一层，原子半径增大，失去电子能力增强，金属性增强 (3)
14、. 3AsO+ClO+6OH=3AsO+Cl+3H2O (4). Na2GeO3+6HCl=2NaCl+GeCl4+3H2O (5). (化简与否均正确)【解析】【分析】粗品加入NaOH溶液碱浸时，GeO2与碱反应生成Na2GeO3，元素镓为“类铝”元素，则As2O3生成NaAsO2；氧化过程为氯酸钠与NaAsO2反应生成Na3AsO4和氯化钠；加入盐酸时，Na2GeO3与盐酸蒸馏生成GeCl4，GeCl4水解生成GeO2nH2O，再经烘干可得高纯GeO2。【详解】(1)Si位于第三周期IVA族，Ge位于同主族Si的下一周期，第四周期IVA族；(2)Ge位于同主族Si的下一周期，则Ge原子半径
15、大于Si，对最外层电子的作用力减弱，失去电子能力增强，金属性增强；(3)“氧化”过程氯酸钠将NaAsO2氧化为Na3AsO4，则氯酸钠变为氯化钠，反应的离子方程式为3AsO+ClO+6OH=3AsO+Cl+3H2O；(4)已知.GeO2与碱反应生成Na2GeO3，根据流程，加入盐酸时，Na2GeO3生成GeCl4，反应的方程式为Na2GeO3+6HCl=2NaCl+GeCl4+3H2O；(5)根据方程式可知，n(Ge2+)：n(IO)=3：1，则n(Ge2+)=3n(IO)=3bmol/LV mL，二氧化锗的质量分数=100%=100%。18. 氮肥厂的废水中氮元素以NH3H2O、NH3和NH
16、的形式存在，对氨氮废水无害化处理已成为全球科学研究热点，下面是两种电化学除氨氮的方法。方法一：电化学氧化法(1)有研究表明，当以碳材料为阴极，O2可在阴极生成H2O2，并进一步生成氧化性更强的OH，OH可以将水中氨氮氧化为N2。写出OH的电子式_。写出OH去除氨气的化学反应方程式_。阴极区加入Fe2+可进一步提高氨氮的去除率，结合下图解释Fe2+的作用_。方法二：电化学沉淀法已知：常温下MgNH4PO46H2O、Mg3(PO4)2和Mg(OH)2的溶度积如下物质MgNH4PO46H2OMg3(PO4)2Mg(OH)2溶度积2.510131.0410241.81011(2)用0.01 mol/L
17、 NH4H2PO4溶液模拟氨氮废水，电解沉淀原理如图甲，调节溶液初始pH=7，氨氮的去除率和溶液pH随时间的变化情况如图乙所示。 用化学用语表示磷酸铵镁沉淀的原理：Mg 2e=Mg2+，_(补全反应)。反应1 h以后，氨氮的去除率随时间的延长反而下降的原因_。【答案】 (1). (2). 6OH+2NH3=N2+6H2O (3). 催化作用。或具体描述：H2O2+Fe2+=Fe3+OH+OH，Fe3+向阴极移动，阴极Fe3+e=Fe2+，Fe2+再生，循环使用 (4). 2H2O+2e-=2OH-+H2；Mg2+2OH-+=MgNH4PO4+2H2O (5). 反应1 h后，随着溶液中c(Mg
18、2+)和c(OH-)的增大，会形成Mg3(PO4)2或Mg(OH)2沉淀，同时，碱性条件下生成的MgNH4PO46H2O沉淀会部分转化为Mg3(PO4)2或Mg(OH)2沉淀，释放铵根离子，促使溶液中氨氮的去除率下降。【解析】【分析】【详解】(1)OH是O原子与H原子形成1对共用电子对结合形成的微粒，其电子式是；OH与NH3反应产生N2、H2O，则根据电子守恒、原子守恒，可知OH去除氨气的化学反应方程式为：6OH+2NH3=N2+6H2O；H2O2具有氧化性，会将Fe2+氧化产生Fe3+，H2O2被还原产生OH，Fe3+向负电荷较多的阴极移动，在阴极上Fe3+得到电子，被还原产生Fe2+，电极
19、反应式为：Fe3+e=Fe2+，Fe2+得到再生，然后再被循环使用；(2)在不锈钢阴极上，H2O得到电子变为OH-，电极反应式为：2H2O+2e-=2OH-+H2；在阳极Mg电极上，Mg失去电子变为Mg2+，电极反应式为：Mg 2e=Mg2+，反应产生的Mg2+与OH-、反应产生MgNH4PO4沉淀，该反应方程式为：Mg2+2OH-+=MgNH4PO4+2H2O；反应1 h以后，氨氮的去除率随时间的延长反而下降，这是由于随着溶液中c(Mg2+)和c(OH-)的增大，会形成Mg3(PO4)2或Mg(OH)2沉淀，同时，在碱性条件下生成的MgNH4PO46H2O沉淀会部分转化为Mg3(PO4)2或
20、Mg(OH)2沉淀，释放出，又促使溶液中氨氮的去除率下降。19. 实验小组探究FeCl3溶液灼烧的变化。已知：FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中加热，可被氧化成Fe3O4，隔绝空气加热会歧化为Fe和Fe3O4。.FeCl3溶液的灼烧。实验：将一只白粉笔浸泡在FeCl3溶液中，用坩埚钳夹持粉笔于酒精灯上灼烧，很快观察到粉笔表面颜色的变化：黄色红褐色铁锈色黑色。(1)配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度。结合化学用语解释将氯化铁晶体溶于盐酸的目的_。(2)“黄色红褐色铁锈色黑色”颜色变化中的“铁锈色”物质是_。(填化学式)(3)针对“黑色”物质，小组成
21、员提出猜想。猜想1：酒精灼烧粉笔的产物；猜想2：酒精还原“铁锈色”物质得到的产物。通过实验排除了猜想，实验操作和现象是_。.探究“黑色”物质的成分。实验：先用酒精蒸气排尽装置中的空气，再在“铁锈色”物质处加热，充分反应至“铁锈色”物质完全变成“黑色”物质。取下装有新制Cu(OH)2的试管，加热，有砖红色沉淀生成。实验：在“黑色”物质中加入热的硫酸，“黑色”物质溶解，无气泡产生。(4)甲同学根据实验和的现象，判断“黑色”物质中含有二价铁，其理由是_。(5)乙同学用实验中所得溶液进行实验iv，证实了甲的判断，实验iv的离子反应方程式为_。(6)丙同学发现“黑色”物质完全被磁铁吸引，推测“黑色”物质
22、是Fe3O4，写出“铁锈色”物质变成Fe3O4的化学方程式_。(7)丁同学为证明“黑色”物质是Fe3O4，设计实验方案并预测：取实验中少量清液滴入足量的Na2S溶液，认为得到物质的量之比为31的FeS和S沉淀，即可证明。你认为是否合理，并说明理由_。【答案】 (1). FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl,溶于较浓的盐酸中的目的是抑制其水解 (2). Fe2O3 (3). 把洁净的粉笔置于酒精灯上灼烧未呈现黑色 (4). 实验中酒精被氧化成乙醛，红色物质Fe2O3中Fe元素即被还原成0价或+2价。实验中无气泡生成，可说明黑色物质中没有Fe单质，则一定含有+2价铁元素。(逻辑合理即可)
23、(5). 5Fe2+8H+MnO=Mn2+5Fe3+4H2O或3Fe2+2Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62 (6). CH3CH2OH+3Fe2O3CH3CHO+2Fe3O4+H2O (7). 合理；根据产物FeS和S物质的量比为31，可知实验中发生了2Fe3+3S2=2FeS+S和Fe2+S2=FeS两个反应，进而可知实验所得清液中n(Fe3+)n(Fe2+)=21，由此可判断黑色物质是Fe3O4(逻辑合理即可)；或不合理；实验中Fe3+与Na2S溶液还可能发生2Fe3+3S2-=2Fe2S3和2Fe3+3S2-+6H2O=2Fe(OH)3+3H2S等反应。(逻辑合理即可)【解析】【
24、分析】【详解】(1)FeCl3为强酸弱碱盐，FeCl3溶液中存在Fe33H2OFe(OH)33H，为抑制Fe3的水解，需要配制时先加入浓盐酸中溶解，然后加水稀释到所要浓度；故答案为FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl，溶于较浓的盐酸中的目的是抑制其水解；(2)铁锈的主要成分是Fe2O3；故答案为Fe2O3；(3)通过实验排除猜想，需要将一支干净的粉笔在酒精灯上灼烧，未观察到黑色；故答案为把洁净的粉笔置于酒精灯上灼烧未呈现黑色；(4)实验ii：根据信息，取下装有新制Cu(OH)2的试管，加热，有砖红色沉淀生成，说明乙醇通过铁锈时转化成乙醛，乙醇被氧化，铁锈为Fe2O3，该实验类似于氧化铜
25、与乙醇的反应，Fe2O3中Fe被还原成Fe2；实验iii：“黑色”物质中加入热的硫酸，“黑色”物质溶解，无气泡产生，说明“黑色”物质中不含铁单质，Fe2O3为红棕色，Fe3O4为黑色，Fe3O4且中既含有Fe2也含有Fe3，FeO为黑色，因此“黑色”物质中一定含有+2价铁元素；故答案为实验中酒精被氧化成乙醛，红色物质Fe2O3中Fe元素即被还原成0价或+2价。实验中无气泡生成，可说明黑色物质中没有Fe单质，则一定含有+2价铁元素。(逻辑合理即可)；(5)证明溶液中存在Fe2，利用Fe2的还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，其离子方程式为5Fe2+8H+MnO=Mn2+5Fe3+4H2O；也可以用
26、铁氰化钾溶液，出现蓝色沉淀，其离子方程式为3Fe2+2Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62；故答案为5Fe2+8H+MnO=Mn2+5Fe3+4H2O；3Fe2+2Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62；(6)乙醇被氧化成乙醛，Fe2O3被还原成Fe3O4，发生的反应方程式为CH3CH2OH+3Fe2O3CH3CHO+2Fe3O4+H2O；故答案为CH3CH2OH+3Fe2O3CH3CHO+2Fe3O4+H2O；(7)Fe3O4溶于热的稀硫酸，溶液中含有Fe2和Fe3，Fe3具有强氧化性，能将2价S氧化，发生2Fe3S2=S2Fe2，所加Na2S过量，还发生Fe2S2=FeS，则得到物质
27、的量之比为3：1的FeS和S沉淀，所以丁同学合理；或者实验中Fe3+与Na2S溶液还可能发生2Fe3+3S2-=2Fe2S3和2Fe3+3S2-+6H2O=2Fe(OH)3+3H2S等反应，可以推出丁同学说法不合理；故答案为合理；根据产物FeS和S物质的量比为31，可知实验中发生了2Fe3+3S2=2FeS+S和Fe2+S2=FeS两个反应，进而可知实验所得清液中n(Fe3+)n(Fe2+)=21，由此可判断黑色物质是Fe3O4(逻辑合理即可)；或不合理；实验中Fe3+与Na2S溶液还可能发生2Fe3+3S2-=2Fe2S3和2Fe3+3S2-+6H2O=2Fe(OH)3+3H2S等反应。(逻辑合理即可)。
