河北省衡水市2020届-2022届高考化学三年模拟（一模）试题汇编-实验、结构与性质题

河北省衡水市2020届-2022届高考化学三年模拟（一模）试题汇编-实验、结构与性质题

一、实验题

1．（2021·河北衡水·河北衡水中学校考一模）是一种工业用化学品，以上开始逐渐分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，时完全分解．在水中的溶解度小于。回答下列问题：

(1)属于_______(填“正盐”、“酸式盐”或“碱式盐”)，实验室将、通入饱和食盐水中来制备，先通入的是_______(填“”或“”)，反应的化学方程式为_______；该反应一般在的水浴中进行，原因是_______。

(2)制取所需要的采用图1装置进行制备。当锥形瓶中固体为生石灰时，分液漏斗中应盛放_______(填试剂名称)，为防止尾气污染，多余的用_______(填试剂名称)吸收。

(3)从溶液中得到晶体的操作是_______、_______、洗涤、干燥。

(4)将得到的晶体溶于水，加入过量稀酸化，再加入溶液，出现白色沉淀，说明晶体中含少量的_______(填化学式)。采用如图2方法进行晶体纯度的测定(设只含一种杂质)。该试样为，最后冷却称量得到的固体质量为，则的质量分数为_______%。(精确到0.01)

2．（2022·河北衡水·河北衡水中学校考一模）二氧化钒(VO2)是一种新型热敏材料。实验室以V2O5为原料合成用于制备VO2的氧钒(IV)碱式碳酸铵晶体，过程如下：

V2O5VOCl2溶液(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O

回答下列问题：

(1)步骤I中生成VOCl2的同时生成一种无色无污染的气体，该反应的化学方程式为_______。已知：氧化性：V2O5>Cl2，则加入N2H4·2HCl的作用是_______。

(2)步骤II可在如图装置(气密性良好)中进行。已知：VO2+能被O2氧化。

装置B中盛装的试剂是_______；向C中通入是CO2的作用是_______。

(3)加完VOCl2溶液后继续搅拌数分钟，使反应完全，小心取下分液漏斗，停止通气，立即塞上橡胶塞，将锥形瓶置于CO2保护下的干燥器中，静置过夜，得到紫色晶体，过滤。此时紫色晶体上残留的杂质离子主要为_______，接下来的简要操作是_______，最后用乙醚洗涤2-3次，干燥后称重。(所用药品为：饱和NH4HCO3溶液，无水乙醇)。

(4)测定氧钒(IV)碱式碳酸铵晶体粗产品中钒的含量。称量5.1000g样品于锥形瓶中，用硫酸溶液溶解后得到含VO2+的溶液，加稍过量的0.0200 mol/L的KMnO4溶液将VO2+氧化为VO，充分反应后加入特定的还原剂X除去过量的KMnO4，最后用0.0800 mol/L的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，消耗体积为30.00mL。(滴定反应：)

①在该实验条件下，还原剂X与Mn2+、VO2+的还原性由大到小为_______。

②粗产品中钒元素的质量分数为_______。(保留四位有效数字)

二、结构与性质

3．（2019·河北衡水·校考一模）钛被称为继铁、铝之后的第三金属，请回答下列问题：

(1)金红石(TiO2)是钛的主要矿物之一，基态Ti原子价层电子的排布图为_________，基态O原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为 __________形。

(2)以TiO2为原料可制得TiCl4，TiCl4的熔、沸点分别为205K、409K，均高于结构与其相似的CCl4，主要原因是 __________________。

(3)TiCl4可溶于浓盐酸得H2[TiCl6]，向溶液中加入NH4Cl浓溶液可析出黄色的(NH4)2[TiCl6]晶体。该晶体中微观粒子之间的作用力有 ________。

A．离子键   B．共价键  C．分子间作用力  D．氢键  E．范德华力  

(4)TiCl4可与CH3CH2OH、HCHO、CH3OCH3等有机小分子形成加合物。上述三种小分子中C原子的VSEPR模型不同于其他分子的是 _____，该分子中C的轨道杂化类型为________ 。

(5)TiO2与BaCO3一起熔融可制得钛酸钡。

①BaCO3中阴离子的立体构型为 ________。

②经X射线分析鉴定，钛酸钡的晶胞结构如下图所示（Ti4+、Ba2+均与O2－相接触），则钛酸钡的化学式为 _________。已知晶胞边长为a pm，O2－的半径为b pm，则Ti4+、Ba2+的半径分别为____________pm、___________pm。

4．（2021·河北衡水·河北衡水中学校考一模）铜是人类最早发现并广泛使用的一种金属。黄铜矿是主要的炼铜原料，是其中铜的主要存在形式。回答下列问题：

(1)Cu的价电子排布式为_______，中三种元素的电负性从大到小的顺序为_______(用元素符号表示)。

(2)在较低温度下与浓硫酸作用时，有少量臭鸡蛋气味的气体X产生。

①则X是_______(填化学名称)，X分子的立体构型是_______，中心原子杂化类型为_______。

②X的沸点比水的沸点_______(填“高”或“低”)，主要原因是_______。

(3)血红素是铁卟啉化合物，是血红蛋白的组成部分，其结构如图所示，该化合物中的化学键有_______ (填标号)

A．金属键      B．σ键      C．π键      D．氢键      E．配位键

(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示：

①晶胞中铜原子与镍原子的数目之比为_______。

②若该合金的晶胞边长为，则该合金的密度为_______。(设为阿伏加德罗常数的值)

5．（2022·河北衡水·河北衡水中学校考一模）氮、铁、钴等元素的化合物在现代农业、科技、国防建设中有着许多独特的用途。

(1)铁、钴位于周期表的_______区，的电子式为_______，N、C、O的第一电离能由大到小的顺序为_______，中心离子的电子排布式为_______，已知的几何构型为正八面体形，推测的空间结构有_______种。

(2)是的一种配合物，IMI的结构为，IMI中大π键可表示为

_______(已知苯中的大π键可表示为)，该配合物的配位原子为_______(填序号)，配位数为_______，IMI的某种衍生物与甘氨酸形成的离子化合物常温下为液态而非固态。原因是_______。

(3)Co可以形成六方晶系晶体，晶胞结构如图所示，以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子坐标。已知晶胞含对称中心，其中1号O原子的坐标为(0.6667，0.3333，0.1077)，则2号O原子的坐标为_______。设为阿伏加德罗常数的值，该晶体的密度为_______(用代数式表示)。

参考答案：

1．(1)     酸式盐               温度过低，化学反应速率比较慢；温度过高，部分分解

(2)     浓氨水     盐酸

(3)     (低温)蒸发结晶     过滤

(4)          70.53

【解析】（1）

属于酸式盐，为了使溶液更多地溶解，实验室先通入的是，反应的化学方程式为；原因是温度过低，化学反应速率比较慢，温度过高，部分分解，故该反应一般在的水浴中进行。

（2）

实验室制取，当锥形瓶中固体为生石灰时，分液漏斗中应盛放浓氨水，为防止尾气污染，多余的用盐酸吸收。

（3）

因温度过高，部分分解，从溶液中得到晶体的操作是低温蒸发结晶、过滤洗涤、干燥。

（4）

稀硝酸酸化的溶液是用来检验，所以杂质为；设样品中、的物质的量分别为、，则，加入盐酸，与盐酸反应得到，最终得到固体质量，根据元素守恒：，的质量分数：。

2．(1)     2V2O5+N2H4•2HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O     做还原剂，防止生成氯气污染环境

(2)     饱和NaHCO3溶液     排尽装置内的空气，防止VO2+被氧化

(3)     Cl-     先用饱和NH4HCO3溶液洗涤2~3次，再用无水乙醇洗涤2~3次

(4)     VO2+>X> Mn2+     2.400%

【分析】V2O5与盐酸、N2H4•2HCl混合发生反应：2V2O5+N2H4•2HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O，得到VOCl2溶液，加入NH4HCO3溶液，得到氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体；

（1）

步骤i中V2O5与盐酸、N2H4•2HCl混合得到VOCl2的同时生成氮气，反应为：2V2O5+N2H4•2HCl+6HCl=4VOCl2+N2↑+6H2O；已知氧化性：V2O5>Cl2，则加入N2H4·2HCl的作用是做还原剂，防止生成氯气污染环境；

（2）

装置A中生成的CO2含有HCl杂质，所以装置B的作用是除去HCl，故B中的试剂是饱和NaHCO3溶液；因为+4价的钒化合物在弱酸性条件下易被氧化，所以在向锥形瓶中滴加VOCl2溶液前应通入一段时间的CO2，目的是排尽装置内的空气，防止VO2+被氧化；

（3）

用饱和NH4HCO3溶液洗涤是为了除去Cl-，减少晶体的溶解，洗涤操作是先用饱和NH4HCO3溶液洗涤2~3次，再用无水乙醇洗涤2~3次，最后用乙醚洗涤2-3次，干燥后称重；

（4）

①KMnO4溶液将VO2+氧化为VO，KMnO4被还原为Mn2+，则VO2+做还原剂，由还原剂的还原性比还原产物强可知还原性VO2+> Mn2+，充分反应后加入加入特定的还原剂X将KMnO4还原为Mn2+，则还原性X>Mn2+，且说明X不能将还原为VO2+说明X的还原性比VO2+弱，故还原性由大到小为VO2+>X>Mn2+；

②根据钒元素的质量守恒，根据滴定反应为：VO2++Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O，则钒元素的物质的量n=n[(NH4)2Fe(SO4)2]= 0.0800 mol/L×30.00×10-3L=2.4×10-3mol，粗产品中钒的质量分数为。

3．          哑铃型     TiCl4的相对分子质量大于CCl4，分子间作用力更大     AB     HCHO     sp2     平面三角形     BaTiO3         

【分析】(1)根据元素核外电子排布规律书写电子排布式，根据电子排布式判断最高能级及电子云轮廓；

(2)分子晶体的熔沸点与分子间作用力有关，根据相对分子质量分析判断；

(3)结合晶体转化反应过程，和物质类别判断分析化学键的种类；  

(4)根据有机物中碳原子的成键方式，判断空间构型，进而判断碳原子杂化方式；

(5)①应用杂化轨道理论计算中心原子的价电子对数确定杂化方式分析确定立体构型；

②结合晶胞图示计算晶胞中各原子的个数书写其分子式，再结合晶胞微粒的相互位置关系计算微粒的半径。

【详解】(1) Ti为38号元素，基态钛原子核外电子排布式为：[Ar]3d24s2，则价层电子排布图为；基态O原子核外电子排布式为1s22s22p4，最高能级为p，其电子云轮廓为哑铃型；

(2) TiCl4的熔、沸点分别为205K、409K，与CCl4结构相似，都属于分子晶体，分子晶体的熔沸点与分子间作用力有关，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，TiCl4的相对分子质量大于CCl4，分子间作用力更大；

(3)根据转化过程TiCl4可溶于浓盐酸得H2[TiCl6]，可看做形成一种酸，所有的酸都属于共价化合物，向溶液中加入NH4Cl浓溶液可析出黄色的(NH4)2[TiCl6]晶体，可看做酸跟盐反应生成(NH4)2[TiCl6]，产物中含有铵根离子，根据以上分析，(NH4)2[TiCl6]晶体中含有共价键和离子键，故答案选AB；

(4) CH3CH2OH和CH3OCH3中的碳原子都是以单键形式成键，结构与甲烷相似，都是四面体结构，HCHO的碳原子含有碳氧双键，分子中所有在同一平面，为平面三角形，根据构型可知，三个分子中C原子的VSEPR模型不同于其他分子的是HCHO，根据构型可得，该分子中C的轨道杂化类型为sp2杂化；

(5)①BaCO3中阴离子为CO32-，中心原子为碳原子，其价层电子对数=3+=3，碳原子为sp2杂化，该阴离子由4个原子构成，则立体构型为平面三角形；

②根据晶胞图示，Ti位于晶胞的顶点，Ti的数目=8×=1，Ba原子位于晶胞的内部，数目为1，分析计算分子式和粒子半径；O原子位于晶胞的棱上，其数目=12×=3，则则钛酸钡的化学式为BaTiO3；已知晶胞边长为a pm，O2－的半径为bpm，根据图示，晶胞边长= 2r(Ti4+)+2r(O2-)=apm，则r(Ti4+)=pm；晶胞面对角线的长度=2r(O2-)+2r(Ba2+)=a pm，r(Ba2+)=pm。

【点睛】结合晶胞图示计算晶胞中各原子的个数书写其分子式，再结合晶胞微粒的相互位置关系计算微粒的半径，题中明确指出Ti4+、Ba2+均与O2－相接触，但未指明Ti4+、Ba2+紧密结合，体对角线的长度=2r(Ti4+)+2r(Ba2+)=a是易错点。

4．(1)         

(2)     硫化氢     V形          低     水分子间存在氢键

(3)BCE

(4)     3∶1    

【解析】（1）

Cu的价电子排布式为，中三种元素的电负性从大到小的顺序为。

（2）

①臭鸡蛋气味的气体为硫化氢，该分子结构与相似，分子的立体构型为V形，中心原子杂化类型为杂化，属于极性分子

②分子间有氢键，沸点比高。

（3）

从血红素结构图中可知，其含有化学键有：σ键、π键、配位键。故选BCE。

（4）

①晶胞中原子在顶点，原子在面心，故一个晶胞中原子数为，原子数为，晶胞中铜原子与镍原子的数目之比为3∶1；

②该镍白铜合金一个晶胞的质量为，一个晶胞的体积，该合金的密度为。

5．(1)     d          N>O>C          2

(2)          I     4     阴阳离子半径大，电荷小，形成的离子晶体晶格能小，熔点低

(3)     (0.3333，0.6667，0.6077)    

【解析】（1）

由元素周期表结构可知，铁、钴属于第四周期第Ⅷ族元素，均位于周期表d区；CN-中间以三个共用电子对形成稳定结构，电子式为；同一周期主族元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，N元素的P轨道处于半充满状态，第一电离能大于同周期相邻元素，故N、C、O的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C；中心离子为Co3+，电子排布式为1s22s22p63s23p63d6；

[Co(NH3)6]3+为正八面体结构，Co3+位于正八面体中心，若将[Co(NH3)6]3+中的2个NH3分子换成2个Cl-后，2个Cl-可以是相对的位置或者相邻的位置，故可以形成2中不同的结构形式；

（2）

大π键可用符号Ⅱ表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，根据IMI的结构可知，形成5个原子6个电子的大π键，即为Ⅱ ；由结构可知，该配合物的配位原子为I；配位数为4；该化合物中阴阳离子体积大，半径大，电荷小，形成的离子晶体晶格能小，熔点低，故常温下为液态而非固态；

（3）

根据晶胞中1号O原子的坐标和晶胞含对称关系，根据对称关系0.6667+0.3333=1，0.3333+0.6667=1，0.1077+0.8923=1，对称位上的O的坐标为(0.3333，0.6667，0.8923)，两个O原子Z轴方向差0.5a，则2号O原子的坐标为(0.3333，0.6667，0.6077)；根据晶胞的结构可知，晶胞中含有两个CoO(OH)，其质量为 ，晶胞的体积为 ，故该晶胞的密度为 。