山东省枣庄市2020届-2022届高考化学三年模拟（二模）试题汇编-实验、结构与性质题

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山东省枣庄市2020届-2022届高考化学三年模拟（二模）试题汇编-实验、结构与性质题

一、实验题
1．（2020·山东枣庄·统考二模）氮化锶（Sr3N2）在工业上广泛用于生产荧光粉。锶与氮气在加热条件下可生成氮化锶，氮化锶遇水剧烈反应。某同学设计如下装置制备氮化锶（各装置盛装足量试剂），所使用的氮气样品可能含有少量CO、CO2、O2等气体杂质。
已知：醋酸二氨合亚铜CH3COO[Cu(NH3)2]溶液能定量吸收CO，但易被O2氧化，失去吸收CO能力；连苯三酚碱性溶液能定量吸收O2。

Ⅰ.氮化锶的制取
(1)装置B仪器的名称是_____________。
(2)装置C、D、E盛装的试剂分别是_____________（填代号）。
甲．连苯三酚碱性溶液      乙．浓硫酸         丙．醋酸二氨合亚铜溶液
(3)该套装置设计存在缺陷，可能会导致产品变质，提出改进方案____________。
Ⅱ.产品纯度的测定
称取6.0 g Ⅰ中所得产品，加入干燥的三颈瓶中，然后由恒压漏斗加入蒸馏水，通入水蒸气，将产生的氨全部蒸出，用200mL1.00mol/L的盐酸标准溶液完全吸收（吸收液体积变化忽略不计）。从烧杯中量取20.00 mL的吸收液，用1.00mol/LNaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗16.00mLNaOH溶液。（图中夹持装置略）

(4)三颈瓶中发生的化学反应方程式为____________________________。
(5)装置中2的作用为__________________________________________。
(6)用1.00mol/LNaOH标准溶液滴定过剩的HCl时所选指示剂为_________（填字母）。
a．石蕊试液          b．酚酞试液          c．甲基橙
(7)产品纯度为____________________。
(8)下列实验操作可能使氮化锶(Sr3N2)测定结果偏高的是_________（填字母）。
a．滴定时未用NaOH标准溶液润洗滴定管
b．读数时，滴定前平视，滴定后俯视
c．摇动锥形瓶时有液体溅出
2．（2021·山东枣庄·统考二模）硫酸亚铁铵是一种重要化工原料，其晶体为浅蓝绿色晶体，较硫酸亚铁不易被氧化。
(1)硫酸亚铁铵晶体的制备：

①铁屑需先用碱洗后，再用少量酸洗，酸洗的目的是_______。
②制备硫酸亚铁过程中，初始时活塞a、b、c的开关状态依次是_______，反应一段时间后，调整活塞a、b、c的开关状态依次为_______，最后得到晶体产品。
(2)产品的相关实验：

①硫酸亚铁铵晶体在500℃时隔绝空气加热完全分解，将方程式补充完整(合理即可) _______。
□□(系数为1时，也要写出)
②为验证甲中残留物含有可选用的试剂有_______(填字母)。
a.稀硝酸    b.稀硫酸    c.新制氯水    d.硫氰酸钾
③装置乙中HCl的作用是_______。实验中，观察到装置丙中有白色沉淀生成，发生的离子反应方程式为_______。
(3)样品纯度的测定：准确称量20.00g硫酸亚铁铵晶体样品，配制成100mL溶液。取所配溶液20.00mL于锥形瓶中，加稀酸化，实验测定其与溶液恰好完全反应。已知：的摩尔质量是392g/mol，则产品中的质量分数为_______。
3．（2022·山东枣庄·滕州市第一中学新校统考二模）某化学兴趣小组利用如图1所示装置(加持装置省略)制备。已知是一种易溶于水，不溶于酒精的白色或微红色晶体。
(1)检验如图1装置气密性的方法是___________，装置Ⅱ中发生反应的方程式：___________。

(2)抽滤如图2所示，与用普通漏斗过滤相比，抽滤的优点是___________；其最佳操作顺序是___________，确认抽干(填标号)。

a．打开循环水式真空泵        b．加入少量蒸馏水润湿滤纸        c．转移固液混合物
(3)根据图3，加热反应后的溶液并控制温度大于40℃，经蒸发结晶，___________，用___________洗涤，干燥，可得到产品。

(4)图1装置还存在安全隐患，在Ⅱ后的方框内增加合适的装置和药品以消除这种隐患，在方框内完成作答___________。
(5)产品的纯度可用配位滴定法测定。被空气氧化成后，可与配位剂三乙醇胺生成绿色配合物以掩蔽其他离子，再加入盐酸羟胺将配合物中的还原成，以K-B为指示剂，用EDTA(可以表示为)标准滴定液进行滴定，反应为：。准确称取一定质量的晶体加入250mL的锥形瓶中，加20mL水、10mL三乙醇胺，充分振荡，再加入10mL足量的盐酸羟胺。滴入2～3滴K-B作指示剂后溶液呈酒红色，摇匀。用已标定的溶液滴定，当溶液由酒红色变成纯蓝色，即为终点。实验数据见下表：
实验

起始滴定管读数/mL
终点滴定管读数/mL
1
0.0845
0.20
26.60
2
0.0845
0.00
26.20
3
0.0845
0.32
28.35

则产品的纯度为___________％(保留整数)。

二、结构与性质
4．（2020·山东枣庄·统考二模）浙江师范大学的研究团队研究获得了一类具有高活性和选择性的钙钛矿光催化剂（），这一成果发表在2020年1月Chem. Mater.上。带有负电荷的CsPbBr3将带正电的固定在其表面，用于可见光驱动CO2还原。

(1)写出Ni基态原子的价电子排布图（轨道表达式）___________________。
(2)C、N、O、Cs、Pb元素第一电离能由大到小的顺序是____________________。
(3)是二价阳离子，该离子中氮原子的杂化类型为_________，该离子结构中含有_________（填字母）。
a．离子键              b．配位键             C．π键              d.氢键
(4)某些氧化物的熔点数据如下表所示：
氧化物
CO2
Cs2O
PbO
熔点/℃
-56.6
490
888

解释表中氧化物之间熔点差异的原因：______________________________。
(5)氮化镓是一种半导体材料。晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被N原子代替，顶点和面心的碳原子被Ga原子代替。
①与同一个Ga原子相连的N原子构成的空间构型为__________；
②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，称作原子分数坐标。若沿y轴投影的晶胞中所有原子的分布图如图，则2、3、4原子的分数坐标不可能的是( )

a．(0.75，0.25，0.25)                    b．(0.25，0.75，0.75)
c．(0.25，0.75，0.25)                     d．(0.75，0.75，0.75)
③ GaN晶体中N和N的原子核间距为a pm，GaN摩尔质量为，阿伏加德罗常数的值为NA，则GaN晶体的密度为___________（）。
5．（2021·山东枣庄·统考二模）2020年12月17日，“嫦娥五号”首次成功实现地外天体采样返回，标志着我国航天向前迈出了一大步。其制作材料中包含了Al、Cr、Cu、C、N、O、Si等多种元素。回答下列问题：
(1)上述元素中基态原子未成对电子数与Al相同的有_______。
(2)中的配位数为_______。配位体原子给出电子能力越强，则配位体与中心离子形成的配位键越强，配合物越稳定，作为配体时提供孤电子对的原子是_______。粒子中的大π键可用符号表示，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(如苯分子中的大π键可表示为)，则的大π键可表示为_______。
(3)氮化铝晶体是第三代半导体材料的典型代表之一，属于六方晶系，结构如图a所示，其晶体类型为_______，其晶胞结构如图b所示。Al原子位于氮原子形成的_______空隙(填“四面体”或“八面体”)。图c是晶胞的俯视图，已知P点的分数坐标为，则晶胞内Al原子在图c中的分数坐标是_______。

(4)已知晶胞的密度为，两种原子半径分别为 nm和 nm，阿伏加德罗常数值为，则该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_______(列出表达式)。
6．（2022·山东枣庄·滕州市第一中学新校统考二模）聚合物锂离子电池具有超薄化特征，适用于多种设备，电极材料涵盖、、、等物质。
(1)磷酸为磷的最高价含氧酸，其空间结构如图：

①键角大小比较：___________(填“大于”“等于”或“小于”)。
②纯净的磷酸黏度极大，随温度升高黏度迅速下降，原因是___________。
(2)聚合物锂离子电池工作时，沿聚乙二醇分子中的碳氧链迁移，过程如图所示(图中阴离子未画出)。

①迁移过程中与聚乙二醇分子中O原子间的作用力为___________(填标号)。
a．分子间作用力            b．离子键            c．共价键
②的阴离子的空间构型为___________；基态As原子的最高能级组轨道排布式为___________。
(3)二茂镍 是具有导电性的有机配合物。镍在周期表中的位置是___________(填写对应周期、族)。x个原子共用y个电子可表示为，则环戊二烯离子中的大键可表示为___________。
(4)图1为NiO晶胞，与距离最近的有___________个。

一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为作密置单层排列，填充其中(如图2)，该“单分子层”面积密度为，则的半径为___________nm。(用m、表示)

参考答案：
1．     洗气瓶     甲丙乙     在装置F后连接一盛有碱石灰的干燥管     Sr3N2+6H2O=3Sr(OH)2+2NH3↑     平衡气压，防止倒吸     c     96.93%     bc
【分析】装置A提供氮气，装置B、C、D除去氮气样品可能含有少量CO2、O2、CO等气体杂质，E干燥氮气，F装置是发生装置，据此解答。
【详解】(1)装置B仪器名称是洗气瓶。答案为：洗气瓶；
(2)醋酸二氨合亚铜用于吸收CO，但易被O2氧化，而连苯三酚碱性溶液用于吸收O2，所以应放在醋酸二氨合亚铜溶液的前面，浓硫酸用于干燥N2，放在最后面，故装置C、D、E盛装的试剂分别是甲丙乙。答案为：甲丙乙；
(3)该套装置设计存在缺陷，只考虑反应前除杂和防止水蒸气进入，没有考虑尾端管口可能会进入空气，从而得出改进方案为在装置F后连接一盛有碱石灰的干燥管。答案为：在装置F后连接一盛有碱石灰的干燥管；
(4)三颈瓶中发生Sr3N2与H2O反应生成Sr(OH)2和NH3，化学方程式为Sr3N2+6H2O=3Sr(OH)2+2NH3↑。答案为：Sr3N2+6H2O=3Sr(OH)2+2NH3↑；
(5)装置中2与大气连通，可用于平衡内外压强，防止产生负压，其作用为。平衡气压，防止倒吸。答案为：平衡气压，防止倒吸；
(6)用1.00mol/LNaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，需防止NH4Cl与NaOH发生反应，所以应选择变色范围在酸性区域的指示剂，所选指示剂为c。答案为：c；
(7)与NH3反应的盐酸物质的量为：0.200L×1.00mol/L-0.0160L×1.00mol/L×=0.04mol，n(Sr3N2)=0.02mol，产品纯度为 =96.93%。答案为：96.93%；
(8)a．滴定时未用NaOH标准溶液润洗滴定管，所用V(NaOH)增大，与NH3反应盐酸的物质的量减小，产品纯度偏低，a不合题意；
b．读数时，滴定前平视，滴定后俯视，所用V(NaOH)减小，与NH3反应盐酸的物质的量增大，产品纯度偏高，b符合题意；
c．摇动锥形瓶时有液体溅出，所用V(NaOH)减小，与NH3反应盐酸的物质的量增大，产品纯度偏高，c符合题意；
故选bc。答案为：bc。
【点睛】在进行误差分析时，需理清加入的NaOH溶液与反应生成NH3的关系，否则将会得出相反的结论。NaOH用于中和过量的盐酸，盐酸过量越多，与NH3反应的量越少，计算得出的Sr3N2的量越少。
2．(1)     去除表面的氧化物     活塞a关闭，活塞b、c打开     活塞a打开，活塞b、c关闭
(2)     或；     bd     保持酸性环境，防止反应产生沉淀，干扰的检验    
(3)98.00%

【解析】（1）
①铁表面会潮湿腐蚀生成Fe2O3等氧化物，加酸洗是为了去除表面的氧化物，故答案为：去除表面的氧化物；
②制取硫酸亚铁过程中，先打开活塞b、c，平衡装置内的大气压，同时关闭活塞a，隔绝氧气防止亚铁被氧化；反应一段时间后，为了将锥形瓶中的硫酸亚铁进入饱和硫酸铵中反应制取产品，则应关闭活塞b、c，打开活塞a，利用产生的氢气的压强差将硫酸亚铁溶液压至饱和硫酸铵中反应，故答案为：活塞a关闭，活塞b、c打开；活塞a打开，活塞b、c关闭；
（2）
①根据已知方程式
，根据铁原子守恒可知：前系数配4，令化学方程式为：，根据得失电子守恒，则有，当b=1时，则c=4＜8，满足质量守恒定律，且a=6、d=4、e=31，配得化学方程式为：；当b=2时，则c=7＜8，满足质量守恒定律，且a=4、d=1、e=34，配得化学方程式为：；当b=3时，则c=10＞8，不满足质量守恒定律，故答案为：或；
②先用稀硫酸溶解甲中残留物，得到溶液，向其中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，说明含有Fe3+，若无明显现象，说明不含有，则可选用的试剂有：bd，故答案为：bd；
③产生的气体有SO2和SO3，加稀盐酸可排除BaSO3沉淀的影响，生成不溶于稀盐酸的BaSO4才能证明气体含有SO3，则HCl的作用是：保持酸性环境，防止SO2反应产生沉淀，干扰SO3的检验；装置丙中H2O2具有氧化性，能将+4价的S氧化成+6价，再与Ba2+结合生成BaSO4沉淀，反应的离子方程式为：SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+，故答案为：保持酸性环境，防止反应产生沉淀，干扰的检验；；
（3）
用酸性KMnO4滴定是利用其与样品中Fe2+发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：，则存在关系式：，解得n=0.01mol，则20.00g硫酸亚铁铵晶体样品中铁元素的物质的量为，则样品中的物质的量为n=0.05mol，质量为m=nM=0.05mol×392g/mol=19.6g，20.00g样品中质量分数为，故答案为：98.00%。
3．(1)     打开止水夹，微热烧瓶，若装置II中多孔球泡有气泡冒出，冷却后能形成一段水柱，说明气密性良好     MnO2+SO2=MnSO4
(2)     过滤速度更快，得到的晶体更干燥     bac
(3)     趁热过滤     酒精
(4)
(5)97

【分析】装置I用浓硫酸和Na2SO3反应生成SO2，进入装置II与MnO2发生氧化还原反应生成MnSO4，发生反应的方程式：MnO2+SO2=MnSO4，由于二氧化硫有毒，应在装置末加装NaOH溶液作尾气处理；
(1)
检验装置I的气密性方法：可打开止水夹，微热烧瓶，若装置II中多孔球泡有气泡冒出，冷却后能形成一段水柱，说明气密性良好；装置Ⅱ中MnO2与SO2发生氧化还原反应生成MnSO4，发生反应的方程式：MnO2+SO2=MnSO4；
(2)
与用普通漏斗过滤相比，抽滤的主要优点是过滤速度更快，得到的晶体更干燥；最佳操作顺序是加入少量蒸馏水润湿滤纸，打开循环水式真空泵，再转移固液混合物，即bac；
(3)
低于40℃结晶析出MnSO4．5H2O，高于40℃结晶析出MnSO4．H2O，则加热溶液并控制温度＞40℃，蒸发结晶，趁热过滤，已知易溶于水，不溶于酒精，用酒精洗涤，干燥，可得到产品；
(4)
二氧化硫有毒需要进行尾气处理，可以在装置后增加NaOH溶液，吸收并防止倒吸和尾气处理装置，即；
(5)
消耗的EDTA标准滴定液体积为26.60-0.20=26.40mL、26.20mL、28.35-0.32=28.03，第3组误差较大应舍去，则V(EDTA)=，n(EDTA)=cV=，反应为：，n()=n(EDTA)= ，质量为m=nM=×169g/mol=0.0822g，产品的纯度为。
4．          N、O、C、Pb、Cs     sp2杂化     bc     Cs2O和PbO是离子晶体，熔化需破坏离子键，CO2是分子晶体，熔化需克服范德华力，范德华力比离子键弱，所以CO2晶体熔点低；两种离子晶体PbO中的Pb2+半径小，带电荷量大，所以熔点高     正四面体     b    
【详解】(1)Ni基态原子的价电子排布式为3d84s2，所以价电子排布图为。答案为：；
(2)N的2p轨道半充满，第一电离能反常，其它原子，非金属性越强，第一电离能越大，金属性越强，第一电离能越小，所以C、N、O、Cs、Pb元素第一电离能由大到小的顺序是N、O、C、Pb、Cs。答案为：N、O、C、Pb、Cs；
(3)从图中可以看出，该离子中每个氮原子都与其它3个原子形成共价键，价电子数为3，杂化类型为sp2杂化，该离子结构中含有配位键和π键，故选bc。答案为：sp2杂化；bc；
(4)从表中数据可以看出，三者的熔点差值较大，可从晶体类型及微粒间的作用力进行分析，所以氧化物之间熔点差异的原因：Cs2O和PbO是离子晶体，熔化需破坏离子键，CO2是分子晶体，熔化需克服范德华力，范德华力比离子键弱，所以CO2晶体熔点低；两种离子晶体PbO中的Pb2+半径小，带电荷量大，所以熔点高。答案为：Cs2O和PbO是离子晶体，熔化需破坏离子键，CO2是分子晶体，熔化需克服范德华力，范德华力比离子键弱，所以CO2晶体熔点低；两种离子晶体PbO中的Pb2+半径小，带电荷量大，所以熔点高；
(5)①与同一个Ga原子相连的N原子，与4个顶点的距离相等，构成的空间构型为正四面体。答案为：正四面体；
②根据1原子的分数坐标可知2、3、4原子的分数坐标分别为(0.25，0.75，0.25)、(0.75，0.25，0.25)、(0.75，0.75，0.75)，故选b。答案为：b；
③ 设晶胞参数为x，则GaN晶体中N和N的原子核间距为面上对角线长度的一半，即=a pm，x=a pm=a ×10-10cm。在晶胞中，含有4个“GaN”，则GaN晶体的密度为=。答案为：。
5．     Cu     6     N          原子晶体     四面体         
【详解】(1)Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，有1个未成对电子，Cr、Cu、C、N、O、Si只有Cu(3d104s1) 基态原子未成对电子数与Al相同，故答案为：Cu；
(2)[Cr(NO2)(NH3)5]Cl2中Cr3+为中心离子，有1个NO和5个NH3，所以配位数为6，NO做配位离子时由中心原子N提供孤电子对，的的大π键可表示为，故答案为：6，N，；
(3) AlN为六方晶系，为共价键化合物，是原子晶体，则晶体类型为原子晶体；由图可知，黑球为Al，白球为N，每个Al周围有4个N原子，可以组成四面体，所以Al在N形成的四面体空隙；P点坐标为(1，1)，将大立方体分为八个小立方体， Al处于下层-小立体体心，所以坐标为；
(4)一个晶胞含Al个数=，N个数=，所以晶胞体积：，6个AlN的体积为，则该晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为，故答案为：；
6．(1)     小于     温度升高，磷酸分子间氢键被破坏
(2)     c     正八面体    
(3)     第四周期Ⅷ族    
(4)     12    

【解析】（1）
①P=O键和P−O键的排斥力大于P−O键和P−O键之间的排斥力，所以键角小于；故答案为：小于。
②磷酸分子间有氢键，温度升高，氢键被破坏，所以纯净的磷酸黏度极大，随温度升高黏度迅速下降；故答案为：温度升高，磷酸分子间氢键被破坏。
（2）
①根据图示，迁移过程中与聚乙二醇分子中O原子间形成配位键，作用力为共价键，选c；故答案为：c。
②的阴离子是，中As原子价电子对数是，无孤电子对，空间构型为正八面体；基态As原子的最高能级组包括4s、3d、4p三个能级，轨道排布式为；故答案为：正八面体；。
（3）
镍是28号元素，在周期表中的位置是第四周期Ⅷ族。环戊二烯离子中5个原子共用6个电子，其大键可表示为；故答案为：第四周期Ⅷ族；。
（4）
由晶胞图以体心的分析，与氧离子距离最近的氧离子有12个；根据图，单分子层重复单元呈平行四边形，是相邻四个球中心的连线，每个重复单元包括一个和一个Ni2+，作三角形，设的半径为anm，三角形高为 ，三角形面积为 ，平行四边形面积为 ，NiO的相对分子质量为75，每平方厘米面积上分散的该晶体的质量为“单分子层”面积密度，则的半径为；故答案为：12；。