河南省新乡市2020届-2022届高考化学三年模拟（二模）试题汇编-非选择题2

这是一份河南省新乡市2020届-2022届高考化学三年模拟（二模）试题汇编-非选择题2，共13页。试卷主要包含了实验题，结构与性质等内容，欢迎下载使用。

河南省新乡市2020届-2022届高考化学三年模拟（二模）试题汇编-非选择题2

一、实验题
1．（2020·河南新乡·二模）H2NCOONH4(59℃时升华并分解)可用作磷化铝中间体及医药等。可由干燥的NH3与CO2在低温下(或冰水浴)制取，装置如图所示：

回答下列问题：
(1)装置①中用“恒压分液漏斗”代替普通的分液漏斗，其优点是_____________，滴入浓氨水并搅拌能产生大量NH3的原因是____________________，装置②干燥塔中盛放的合适干燥剂是_____________(填名称)。
(2)装置③用盛干冰装置代替实验室制备CO2的常见制备及纯化转置，其优点除装置简洁且可产生纯净干燥的CO2外，还具有的优点是____________________________________。
(3)装置④用“聚乙烯薄膜反应器”代替反应管的优点是____________，“聚乙烯薄膜反应器”中发生反应的化学方程式为_____________________________________________。
(4)从环境保护角度分析，装置⑤的作用是_____________，还可以通过观察气泡确定NH3和CO2的比例是否合适，判断的依据及不合适时的调节方案为________________。
2．（2021·河南新乡·统考二模）金属钛在医疗领域的使用非常广泛，可以应用在人体骨骼、组织移植和再造，如制人造髋关节、膝关节、头盖骨。主动心瓣等。TiCl4是制备金属钛的重要中间体，某小组同学利用如下装置在实验室制备TiCl4(夹持装置略去)。

相关信息如下表所示：

熔点/℃
沸点/℃
密度/(g∙cm-3)
水溶性
TiCl4
-24
136.4
1.7
易水解生成白色沉淀，能溶于有机溶剂
CCl4
-23
76.8
1.6
难溶于水

请回答下列问题：
(1)仪器b的名称为_______，装置A中导管a的作用为_______。装置B中所装试剂为_______，装置A中发生反应的离子方程式为_______。
(2)装置C中除生成TiCl4外，同时还生成一种气态不成盐氧化物，该反应的化学方程式为_______。制得的TiCl4中常含有少量CCl4，从混合液体中分离出TiCl4的操作名称为_______。
(3)根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；_______(按正确的顺序填入下列操作的序号)。
①打开分液漏斗活塞
②关闭分液漏斗活塞
③停止加热，充分冷却
④加热装置C中陶瓷管
(4)设计实验证明装置D中收集到的液体中含有TiCl4：_______。
(5)TiCl4可制备纳米TiO2：以N2为载体，用TiCl4和水蒸气反应生成Ti(OH)4。再控制温度生成纳米xTiO2∙yH2O。测定产物xTiO2∙yH2O组成的方法如下：
步骤一：取样品2.100g，在酸性条件下充分溶解，并用适量铝将TiO2+还原为Ti3+，过滤并洗涤，将所得滤液和洗涤液合并注入250mL容量瓶，并用稀硫酸定容，得待测液。
步骤二：取待测液25.00mL于锥形瓶中，加几淌KSCN溶液作指示剂，用0.1000mol·L-1的NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定，将Ti3+氧化为TiO2+。重复滴定2次。滴定所得的相关数据如下表：
滴定序号
待测液体积/mL
NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定管起点读数/mL
NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定管终点读数/mL
1
25.00
0.02
24.02
2
25.00
0.08
24.06
3
25.00
0.12
24.14

①步骤一中用稀硫酸而不用水定容的原因是_______。
②通过计算确定该样品的组成为_______。
3．（2022·河南新乡·二模）二氧化硫用途广泛，既可用于制造硫酸，又可用于食品的漂白和防腐。
(1)工业上可用煅烧黄铁矿(FeS2)的方法制取SO2，发生反应的化学方程式为____。
(2)实验室制备并收集干燥的SO2，所需仪器如图。装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口顺序a→______→_______→______→______→______。____。

(3)电化学法测定SO2的含量。
将SO2全部收集溶于水形成溶液X。加入NaOH溶液将溶液X调至pH≈10，此时溶液总体积为VmL(记为溶液Y)。
资料：不同pH下，含硫微粒在溶液中的主要存在形式如表：

pH≈0.8
pH≈4.3
pH≈6.9
pH≈10
含硫微粒在溶液中的主要存在形式
H2SO3
HSO
N(HSO)：N(SO)=1：1
SO

①SO2溶于水后溶液显酸性，用化学用语表示其原因：___。
②加入少量NaOH溶液将溶液X的pH调至4.3的过程中发生反应的离子方程式是___。
③关于室温表中pH≈6.9的溶液，下列说法正确的是____(填标号)。
a.c(OH-)：c(H+)=10-14
b.3c(HSO)+(OH-)=c(H+)+c(Na+)
c.c(OH-)>c(H+)
④将如图所示装置通电片刻后停止通电，向停止通电后的阳极区电解质溶液中加入淀粉溶液，用溶液X对其进行滴定。滴定时发生反应的离子方程式为____，滴定终点的现象是___。


二、结构与性质
4．（2020·河南新乡·二模）铬及其化合物在材料、颜料及超导等方面用途非常广泛。回答下列问题：
（1）基态Cr原子的价电子排布式为__；Cr成为阳离子时首先失去__轨道的电子。
（2）铬与钾均位于第四周期，铬的熔点和沸点均比钾的高，这是因为__。
（3）甘氨酸铬（结构如图）是一种配合物，其配位原子是__。

（4）反应：6KSCN+13K2Cr2O7+55H2SO4=13Cr2(SO4)3+6SO2↑+6CO2↑+16K2SO4+55H2O
①KSCN的四种组成元素中第一电离能最大的是__（填元素符号）；KSCN中阴离子的空间构型为___形，中心原子的杂化方式是__。
②分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数（如苯分子中的大键可表示为），则NO2的大键可表示为__。
（5）立方CrO2晶体的结构如图所示，晶胞参数为apm。

①设NA为阿伏加德罗常数的值，则CrO2的密度为__（列出计算式）g·cm-3。
②1、2号原子的坐标依次为(0，0，0)、(，0，)，则原子坐标为(，，)和(，，)间的距离为__pm。
5．（2021·河南新乡·统考二模）有色金属资源是全球各国工业发展的重要保证。铁、钴、镍、锰等有色金属及其化合物在机械制造磁性材料、新型电池和高效催化剂等许多领域都有着广泛的应用。请回答下列问题：
(1)Mn(BH4)2是一种储氢材料，Mn2+基态核外电子排布式为_______，Mn(BH4)2中B原子的杂化类型为_______。推测环硼氮六烷[(HNBH)3]在热水、CH3OH中的溶解性：_______(填“难”或“易”)溶于热水、CH3OH。
(2)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2⇌CH3OH+H2O)中，钴氧化物负载的纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。
①第二周期主族元素中，第一电离能比氧大的是_______(填元素符号)。
②生成物H2O与CH3OH中，沸点较高的是_______，原因是_______。
③用KCN处理含Co2+的盐溶液，有红色的Co(CN)2析出，将它溶于过量的KCN溶液后，可生成紫色的[Co(CN)6]4-。[Co(CN)6]4-具有强还原性，在加热时能与水反应生成淡黄色的[Co(CN)6]3-，写出该反应的离子方程式：_______。[Co(CN)6]3-中所含σ键与π键数目之比为_______。
(3)YxNiyBzCw在临界温度15.6K时可实现超导，其晶胞结构如图1所示，则其化学式为_______。

(4)①铁有δ、γ、α三种同素异形体(如图2)，若Fe原子半径为rpm，NA表示阿伏加德罗常数的值，则γ-Fe单质的密度为_______(列出计算式即可)g•cm-3
②在立方晶胞中与晶胞体对角线垂直的面在晶体学中称为(1，1，1)晶面，如图3，则α-Fe晶胞体中(1，1，1)晶面共有_______个
6．（2022·河南新乡·二模）三草酸合铁酸钾{K3[Fe(C2O4)3]•3H2O}是制备铁触媒的主要原料，在光照下能分解：2K3[Fe(C2O4)3]•3H2O3K2C2O4+2FeC2O4+2CO2↑+6H2O。回答下列问题：
(1)基态Fe原子的电子排布式为___，基态Fe2+与Fe3+中未成对电子的数目之比为___。
(2)三草酸合铁酸钾所含元素中，第一电离能最大的是___(填元素符号，下同)，电负性最大的是____。
(3)CO2分子中σ键和π键的个数之比为___，H2O分子的立体构型为___。
(4)金刚石的晶胞结构如图1所示，碳原子分别位于顶点、面心和体内。

若图中原子1的坐标为(0，0，0)，则原子2的坐标为___。若金刚石的晶胞边长为apm，则其中碳碳键的键长d=___(用含a的代数式表示)pm。
(5)铁有δ、γ、α三种同素异形体(如图2)，三种晶体在不同温度下能发生转化。

①δ、γ、α三种晶体晶胞中铁原子的配位数之比为___。
②若δ—Fe晶胞边长为acm，α—Fe晶胞边长为bcm，则两种晶胞空间利用率之比为___(用含a、b的代数式表示)。

参考答案：
1．     便于液体顺利滴入三口烧瓶中     NH3(g)+H2O(1)NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq)，增大了OH-浓度使平衡逆向移动，且NaOH固体可以吸水，减少了游离水的量并放出了热量，这都有利于NH3逸出     碱石灰     干冰升华吸热，可维持反应在低温下进行     可轻轻揉搓得到粉末状的H2NCOONH4(或易散热，有利于提高H2NCOONH4的转化率并避免分解)     2NH3+CO2=H2NCOONH4     吸收未反应完的NH3     若无气泡产生，说明比例合适,若有气泡产生，可以通过调节恒压滴液漏斗的活塞控制浓氨水的加入速率
【分析】装置①由浓氨水分解制NH3，经过②干燥，与③中干冰升华产生的CO2一起进入④中反应，得到产物H2NCOONH4，装置⑤中的浓H2SO4可以吸收多余的NH3。
【详解】（1）装置①中的“恒压分液漏斗”侧面有一根玻璃管连通上下，可以平衡漏斗中液体上下的气压，便于液体顺利滴入三口烧瓶中；浓氨水中存在反应NH3(g)+H2O(1)NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq)，NaOH遇水产生大量的热，并且有大量OH-，促使平衡向生成NH3的方向移动，从而产生大量NH3；NH3一般用碱石灰进行干燥；
（2）NH3与CO2在低温下反应制取，干冰升华吸热，可以维持低温环境；
（3）“聚乙烯薄膜反应器”比较柔软，可以隔着反应器揉搓得到粉末状的H2NCOONH4，而且薄膜容易散热，有利于提高H2NCOONH4的转化率并避免分解；反应的化学方程式为2NH3+CO2=H2NCOONH4；
（4）由于NH3有污染，浓H2SO4可以吸收多余的NH3；浓H2SO4可以吸收多余的NH3，但不会吸收CO2，若NH3与CO2比例刚好能完全反应，则不会有CO2剩余，那么浓H2SO4中就不会看到气泡，若能看到气泡，则说明CO2产生的较快，需要加快NH3的速率。
【点睛】本题易错点为（4），气体的流量，可以通过气泡的速率来判断，本题就利用了这个技巧。
另外，第（3）题中，聚乙烯是塑料，柔软而又有韧性，聚乙烯薄膜反应器的优点要从这方面去回答。
2．     蒸馏烧瓶     平衡气压，使液体顺利流下     浓硫酸               蒸馏     ①④③②     取少量收集到的液体与干净的试管中，滴加适量的水，液体变浑浊，则收集到的液体中含有TiCl4；     抑制TiO2+ (Ti3+)的水解     12TiO2·5H2O
【分析】装置A中高锰酸钾和浓盐酸反应产生的氯气含有水蒸气，通过装置B中的浓硫酸除去，然后在电驴内与二氧化钛发生反应，用装置F中的冰盐水降低温度，获得液态四氯化钛，四氯化钛易水解，故应在后面连接干燥管，防止空气中的水蒸气进入装置F；先根据三次滴定消耗标准溶液的体积求出平均值，然后根据关系式求出二氧化钛的质量，从而求出水的质量，最终求出x，y；
【详解】(1)b为蒸馏烧瓶；导管a的作用是平衡气压，使液体顺利流下；B装置中所装试剂为浓硫酸，因为TiCl4的制备需无水无氧且加热；装置A中高锰酸钾与浓盐酸反应的离子方程式为；
(2) 装置C中除生成TiCl4外，同时还生成一种气态不成盐氧化物，该反应的化学方程式为；由于四氯化钛和四氯化碳的沸点相差大于30℃，故从混合液体中分离出TiCl4的操作名称为蒸馏；
(3)为防止碳粉在高温下被氧化，先通入氯气一段时间排尽装置中的空气，再加热，停止时应在氯气气氛中冷却，避免发生倒吸，最后停止通入氯气；
(4)取少量收集到的液体与干净的试管中，滴加适量的水，液体变浑浊，则收集到的液体中含有TiCl4；由于TiCl4遇水生成难溶物，所以加水即可；
(5)①TiO2+和Ti3+发生水解溶液显酸性，步骤一中用稀硫酸而不用水定容的原因是抑制TiO2+ (Ti3+)的水解；
②三次滴定消耗标准溶液的平均值为24.00mL，，m(TiO2)=80g/mol×0.024L×0.1000mol/L×=1.92g，则m(H2O)=2.100g-1.92g=0.18g，所以x:y=，故12TiO2·5H2O；
3．(1)
(2)d→e→c→b→f
(3)     、          b          滴入最后一滴亚硫酸溶液，溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色

【解析】（1）
FeS2高温条件下和氧气反应生成氧化铁和SO2，发生反应的化学方程式为；
（2）
实验室用亚硫酸钠和浓硫酸反应制备二氧化硫，用浓硫酸干燥，用向上排空气法收集，用氢氧化钠吸收多余二氧化硫，装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口顺序a→d→e→c→b→f；
（3）
①SO2溶于水后溶液显酸性的原因是二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸是二元弱酸，发生电离：、；
②结合表格可知加入少量NaOH溶液将溶液X的pH调至4.3生成亚硫酸氢钠，发生反应的离子方程式是；
③a．pH≈6.9，则c(H+)≈10-6.9，c(OH-)=， c(OH-)：c(H+)=，故a错误；
b．根据电荷守恒，2c(SO)+c(HSO)+(OH-)=c(H+)+c(Na+)，因为c(HSO)：c(SO)=1：1，所以3c(HSO)+(OH-)=c(H+)+c(Na+)，故b正确；
c． pH≈6.9，溶液呈酸性，c(OH-) 选b；
④通电片刻，阳极发生反应，向停止通电后的阳极区电解质溶液中加入淀粉溶液，溶液变蓝，用亚硫酸溶液对其进行滴定，碘分子把亚硫酸氧化为硫酸，滴定时发生反应的离子方程式为，滴定终点，碘单质完全反应，现象是滴入最后一滴亚硫酸溶液，溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色。
4．     3d54s1     4s     铬的价电子数比钾的多，原子半径比钾的小，铬的金属键比钾的强     N、O     N     直线     sp               a
【分析】根据原子的核电荷数和能级图书写价电子排布式并分析失电子情况；根据配合物的组成结构分析；根据价层电子对数目和价层电子对互斥理论分析原子的杂化类型和空间构型；根据晶胞结构利用均摊法分析晶体的化学式并进行相关计算。
【详解】(1)基态Cr原子的核电荷数为24，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，则价电子排布式为3d54s1；Cr成为阳离子时首先失去4s轨道的电子；
(2)铬与钾均位于第四周期，铬的价电子数比钾的多，原子半径比钾的小，铬的金属键比钾的强，则铬的熔点和沸点均比钾的高；
(3)由甘氨酸铬的结构可知，N、O原子提供孤对电子，形成配位键，则配合物的配位原子是N、O；
(4)①KSCN的四种组成元素K、S、C、N中，K是金属元素，第一电离能最小，C、N、O三种元素为同周期的主族元素，第一电离能随核电荷数增大而呈增大趋势，但N原子的2p轨道为半充满结构，相对稳定，三种元素的第一电离能由小到大的顺序为C＜O＜N，O、S同主族，O的非金属性强，第一电离能大，即O＞S，则K、S、C、N四种元素的第一电离最大的是N元素；KSCN中SCN-离子中C原子价层电子对个数是2+=2，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断其空间构型为直线形，其中C原子杂化方式为sp；
②NO2的结构可表示为则NO2的大π键可表示为；
(5)①立方CrO2晶体的晶胞中含有黑球原子数目为8×+6×=4，白球数为8，则黑球为Cr，共含有4个CrO2，晶胞的质量为g=g，晶胞的体积为(a×10-10cm)3，则CrO2的密度==g·cm-3；
②在CrO2晶胞中1、2号原子的坐标依次为(0，0，0)、(，0，)，说明晶胞的边长单位为1，则原子坐标为(，，)和(，，)分别为晶胞结构中的红色球和绿色球，两者之间的距离为晶胞体对角线的，即为 pm=a pm。
【点睛】均摊法确定立方晶胞中粒子数目的方法是：①顶点：每个顶点的原子被8个晶胞共有，所以晶胞对顶点原子只占份额；②棱：每条棱的原子被4个晶胞共有，所以晶胞对顶点原子只占份额；③面上：每个面的原子被2个晶胞共有，所以晶胞对顶点原子只占份额；④内部：内部原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞。
5．     [Ar]3d5（或1s22s22p63s23p63d5）     sp3     易     N、F     H2O     平均一个水分子能形成两个氢键，平均一个甲醇分子中形成一个氢键，氢键越多，熔沸点越高     2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6] 3-+H2↑+2OH-     1:1     YNi2B2C          8
【详解】(1)Mn的核电荷数为25 ，其电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5，则Mn2+基态核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5，BH的孤电子对数为，价电子对数等于成键电子对数=4，则Mn(BH4)2中B原子的杂化类型为sp3，环硼氮六烷[(HNBH)3]能与热水、CH3OH形成氢键，所以易溶于热水，CH3OH，故答案为：[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5，sp3，易；
(2)①第二周期主族元素从左往右第一电离能逐渐增大，由于N元素2p轨道处于半充满状态，其第一电离能比氧大，故答案为：N、F；
②平均一个水分子能形成两个氢键，平均一个甲醇分子只能形成一个氢键，氢键越多，熔沸点越高，所以水的熔沸点高，故答案为：H2O，平均一个水分子能形成两个氢键，平均一个甲醇分子只能形成一个氢键，氢键越多，熔沸点越高；
③[Co(CN)6]4-配离子具有强还原性，在加热时能与水反应生成淡黄色[Co(CN)6] 3-，只能是水中氢元素被还原为氢气，根据电荷守恒有氢氧根离子生成，该反应离子方程式为：2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6] 3-+H2↑+2OH-，[Co(CN)6]3-配位键有6个，CN-中含有6个σ键与12个π键，所以二者数目比为1:1，故答案为：2[Co(CN)6]4-+2H2O2[Co(CN)6] 3-+H2↑+2OH-，1:1；
(3)YxNiyBzCw晶胞中Y原子数为，Ni原子数为，B原子数为，C原子数为，四种原子的数目比为1:2:2:1，则化学式为YNi2B2C，故答案为：YNi2B2C；
(4)①γ-Fe中顶点粒子占，面心粒子占，则一个晶胞中含有Fe的个数为，晶胞的质量m=，晶体边长a与Fe的半径的关系为，所以，晶体体积晶体密度=，故答案为：；
②在立方晶胞中与晶胞体对角线垂直的面在晶体学中称为(1,1, 1)晶面，该立方晶胞体中(1,1,1)晶面共有8个，故答案为：8。
6．(1)     （或）；     4∶5
(2)     O     O
(3)     1∶1     V
(4)         
(5)         

【解析】(1)
Fe为26号元素，则基态Fe原子的电子排布式为；基态Fe2+与Fe3+的核外电子排布式分别为、，为成对电子分别为4个和5个，所以未成对电子数之比为：4∶5，故答案为：（或）；4∶5；
(2)
三草酸合铁酸钾{K3[Fe(C2O4)3]•3H2O}所含的元素为K、Fe、C、O、H，非金酸性越强电负性越大，第一电离能也越大，故答案为：O；O；
(3)
CO2分子的结构式，则CO2分子中所含2个σ键个2个π键，H2O分子的立体构型为V型，故答案为：1：1；V；
(4)
图中原子①的坐标为以原子①为坐标系，根据题中信息原子②位于其中一条体对角线上 ，所以原子②的坐标为；晶胞中C原子形成的碳碳单键的键长刚好为体对角线长的，金刚石的晶胞参数为apm，则其中碳碳键的键长为，故答案为：；；
(5)
δ-Fe晶胞中Fe的配位数为8，γ-Fe晶胞中Fe的配位数为12，α-Fe晶胞中Fe的配位数为6，三种晶体晶胞中铁原子的配位数之比为；若δ—Fe晶胞边长为acm，α—Fe晶胞边长为bcm，则两种晶体中铁原子个数之比= ，晶体密度比=，晶体的密度之比等于物质的空间利用率之比，所以两种晶体晶胞空间利用率之比为：，故答案为：4∶6∶3；。