青海省西宁市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

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青海省西宁市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．（2020·青海西宁·一模）汽车用汽油的抗爆剂约含17%的1，2—二溴乙烷（无色液体，沸点：131℃，熔点：9.3℃）。同学们在实验室拟制备少量1，2—二溴乙烷，流程如图：

任务I：1，2—二溴乙烷的制备(利用如图装置，完成流程图中步骤①和②)

(i)在冰水冷却下，将24 mL浓硫酸注入12 mL乙醇中混合均匀。
(ii)向D装置的试管中加入3.0 mL液溴(0.10 mol)，加入适量水液封，并向烧杯中加入冷却剂。
(ⅲ)连接仪器并检查装置的气密性。向三颈烧瓶中加入碎瓷片，通过M向三颈烧瓶中加入部分硫酸与乙醇的混合物，一部分留在M中。
(iv)先切断C、D的连接处，加热三颈烧瓶，待温度上升到120℃，连接C、D，待温度升到180℃～200℃，通过M慢慢滴入混合液。
(v)继续加热三颈烧瓶，待D中试管内的颜色完全褪去，切断C、D的连接，停止加热。
回答问题：
(1)图中仪器M的名称是_______。
(2)图中B装置中玻璃管的作用是_________。
(3)步骤ⅳ中“先切断C、D的连接处，再加热三颈烧瓶”的原因是______。
(4)装置D的烧杯中需加入冷却剂，下列冷却剂合适的为_______。
A．冰水混合物      B．5℃的水       C．10℃的水
任务Ⅱ：1，2—二溴乙烷的纯化(流程图中步骤③④⑤)
步骤③冷却后，把装置D试管内的产物转移至分液漏斗，用1%的NaOH水溶液洗涤。
步骤④：用水洗涤至中性。
步骤⑤：向所得的有机层中加适量无水氯化钙，过滤，转移至蒸馏烧瓶中蒸馏，收集130℃～132℃的馏分，得到产品4.70 g。
(5)步骤③中加入1%的NaOH水溶液时，发生反应的化学方程式为________。
(6)步骤⑤中加入无水氯化钙的作用为_____。该实验所得产品的产率为_______。
2．（2021·青海西宁·统考一模）肼(N2H4)的熔点2.0℃、沸点113.5℃，极易溶于水，在碱性介质中具有还原性。在强碱性介质中，用次氯酸钠氧化尿素［CO(NH2)2]可得粗肼，再经蒸馏得到肼溶液。回答下列问题：
I.制备NaClO强碱性溶液

(1)在加入实验药品之前必须进行的操作是_______。
(2)A为氯气发生装置，A中反应的化学方程式是_______。
(3)次氯酸钠高于35℃容易分解。制备NaClO 强碱性溶液时需要注意的两个关键问题是_______。
II.制备N2H4

(4)仪器F的名称是_______。
(5)通入N2目的是_______。
(6)次氯酸钠氧化尿素的温度一般控制在105~108℃。E中制得肼的离子方程式为_______.。
(7)向三颈烧瓶中加入NaClO强碱性溶液应当_______. (填“一次大量”或“分批少量”)加入，充分反应后制得粗肼。蒸馏提纯时应调节控温槽的温度略高于_______℃，得到肼溶液。
3．（2022·青海西宁·统考一模）亚硝酰氯NOCl常用于合成洗涤剂、触媒及用作中间体，是一种红褐色液体或黄色气体，其熔点-64.5℃，沸点-5.5℃，遇水易水解。某学习小组在实验室用Cl2与NO制备NOCl并测定其纯度，进行如图实验(夹持装置略去)。

(1)实验室制取Cl2的离子方程式为____。
(2)NOCl分子中各原子均满足8电子稳定结构，则NOCl的电子式为____。
(3)实验过程中，若学习小组同学用酒精灯大火加热制取NO，对本实验造成的不利影响是____。
(4)装置C中长颈漏斗的作用是____。
(5)一段时间后，两种气体在D中反应的现象为____。
(6)若不用装置D中的干燥管对实验有何影响____(用化学方程式表示)。
(7)亚硝酰氯NOCl纯度的测定。取D中所得液体100g溶于适量的NaOH溶液中，配制成250mL溶液；取出25.00mL样品溶于锥形瓶中，以K2CrO4溶液为指示剂，用cmol·L-1AgNO3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为20.00mL(已知Ag2CrO4为砖红色固体)。
①滴定终点的现象：当滴入最后一滴AgNO3标准溶液后，____。
②则亚硝酰氯(NOCl)的质量分数为____。

二、结构与性质
4．（2020·青海西宁·一模）氮、磷化合物用途非常广泛，如：磷化硼(BP)、磷青铜(Cu3SnP)等。回答问题：
(1)锡(Sn)是第五周期ⅣA元素。基态锡原子的价电子排布式为_____。
(2)PH3分子的空间构型为______。PH3的键角小于NH3的原因是_____。
(3)羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]是牙齿中的重要矿物质，其中羟基(-OH)中氧原子的杂化方式为_____，该化合物所含元素中电负性最大的是_______。
(4)磷酸和亚磷酸(H3PO3)是磷元素的两种含氧酸。亚磷酸与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐，则H3PO3的结构式为______，其为_____元酸，原因是_____。
(5)磷化硼(BP)是倍受关注的耐磨材料，可用作金属表面的保护层，其结构与金刚石类似，晶胞结构如图所示。

①磷化硼晶胞沿z轴在平面的投影图中，B原子构成的几何形状是_______。
②已知晶胞边长a pm，阿伏加德罗常数为NA。则磷化硼晶体的密度为_____g/cm3。
5．（2021·青海西宁·统考一模）宋代《开宝本草》记载“取钢煅作叶如笏或团，平面磨错令光净，以盐水洒之，于醋瓮中阴处埋之一百日，铁上衣生，铁华成矣。”“铁华”是醋酸亚铁，其熔点约为195℃。回答：
(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图为___________，铁所在的周期第一电离能由大到小的前三种元素是___________(用元素符号表示)。
(2)醋酸亚铁中碳原子的杂化轨道类型有___________，该微粒中是否存在四面体结构___________(填“存在”或“不存在”)，其晶体类型最可能是___________。
(3)盐水若洒在煤火上会产生黄色火焰，此过程中相应原子中电子跃迁方式为___________。
(4)Fe(CO)5可用作催化剂、汽油抗爆剂等。其分子中键和键的数目之比为___________。CO的沸点高于N2的原因是___________。
(5)铁氮化合物在磁记录材料领域有着广泛的应用前景，其中一种晶胞结构如下图所示，则一个该晶胞的质量为___________g．若晶胞参数为d pm，N、Fe的原子半径分为、，则该晶胞中原子的空间利用率是___________。(用表示阿伏加德罗常数的值，表示圆周率)

6．（2022·青海西宁·统考一模）铁、铬、锰、镍及化合物在生产生活中应用广泛。
(1)铁元素在元素周期表中位置为____。KSCN和K4[Fe(CN)6]常用于检验Fe3+，SCN-的立体构型为____。
(2)Ni原子基态原子价层电子排布式为____，区分晶体Ni和非晶体Ni最可靠的科学方法为_____。
(3)六羰基铬[Cr(CO)6]用于制造高纯度铬粉，它的沸点为220℃，Cr(CO)6的晶体类型为____，Cr(CO)6中s键和π键的个数之比____。
(4)P、S的第二电离能(I2)的大小关系为I2(P)____I2(S)，原因是_____。β—MnSe的结构中Se为面心立方最密堆积，晶胞结构如图所示。

①β—MnSe中Mn的配位数为____。
②若该晶体的晶胞参数为apm，阿伏加德罗常数的值为NA。则距离最近的两个锰原子之间的距离为____pm。

参考答案：
1．     恒压漏斗     安全瓶，指示B中压强变化，避免气流过快仪器压强过大     减少气体对溴水搅动，减少溴蒸气的挥发     C     Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O     干燥产品(除去产品中的水)     25%
【分析】结合装置图知，A 装置是浓硫酸与乙醇混合加热用于乙烯的制备，B是安全瓶，防止倒吸，C进行乙烯的净化，除去杂质CO2、SO2，D装置进行 1，2 -二溴乙烷的制备，E进行尾气吸收。B中玻璃管的作用是指示B中的压强变化，避免气流过快引起B中压强过大，在 1，2 一二溴乙烷的净化阶段，第一步加入NaOH溶液是为了吸收剩余的 Br2，第二步水洗是为了洗去NaOH溶液，第三步的无水氯化钙用来干燥生成的 1，2 一二溴乙烷，据此分析解答。
【详解】(1)根据图示可知图中仪器M的名称是恒压漏斗；
(2)不论是C装置中NaOH溶液吸收CO2和SO2等酸性杂质气体，倒吸到装置B中，还是装置A中一旦堵塞，装置B中内的液体进入到长玻璃管内，所以装置B的作用是用作安全瓶的作用，可指示B中压强变化，避免气流过快引起压强过大；
(3)加热三口瓶前，先切断瓶C和瓶D的连接处，气体就不能进入到装有溴的装置内，减少气体对溴水搅动，减少溴蒸气的挥发；
(4)溴在常温下，易挥发，乙烯与溴反应时放热，溴更易挥发，冷却可避免溴的大量挥发，故开始反应时为防止液溴挥发，要给装置D的烧杯中降温，又已知：1，2-二溴乙烷的沸点为 131℃，熔点为 9.3℃，在 D 中制备时防止产品堵塞试管，要确保 1，2 一二溴乙烷呈液态，故最好用10℃的冷水，故合理选项是C；
(5)由于溴有挥发性、有毒，根据Br2能够与碱反应产生可溶性物质的性质，用1%的NaOH水溶液吸收多余的Br2，Br2与NaOH反应产生NaBr、NaBrO和H2O，发生反应的离子方程式为：Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O；
(6)分液后，加干燥剂除去产品中的水分，加入无水氯化钙目的是干燥生成的 1，2-二溴乙烷；根据反应方程式为：Br2+CH2=CH2→CH2Br-CH2Br，通入 0.10 mol Br2，则理论上产生 0.10 mol CH2Br-CH2Br，则1，2 -二溴乙烷理论产量是m(CH2Br-CH2Br)=n·M=0.10 mol×188 g/mol=18.8 g，实际产量是4.70 g，因此1，2-二溴乙烷的产率是×100%=25%。
【点睛】本题考查了1，2-二溴乙烷的制取及物质转化率的计算，解题的关键是把握制备实验的原理，能正确理解设计的实验顺序，清楚每一个实验装置的作用，牢固把握实验基本操作是解答该类题目的保证。
2．     检查装置气密性          冷水浴；滴加速率适中     冷凝管     排除装置内的O2，防止生成的N2H4被氧化          分批少量     113.5℃
【详解】(1)有气体参与的反应，在加入药品前应当先检查装置的气密性；
(2)A中是浓盐酸和高锰酸钾的反应，方程式为；
(3)NaClO在35℃以上易分解，故需冷水浴，滴加速度过快反应放热也会使其分解；
(4)仪器为冷凝管
(5)N2H4在碱性条件下具有还原性，需排除氧气防止被氧化；
(6)根据电子守恒、电荷守恒、元素守恒知离子方程式为ClO-+CO(NH2)2 N2H4+Cl-+CO2
(7)为防止反应放热多使产率降低，应批量加入N2H4，沸点为113.5℃，蒸馏提纯控制的温度应略高于113.5℃
3．(1)MnO2+4H++2Cl-(浓)Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)
(3)温度过高造成HNO3分解，生成NO气体速度过快，NO来不及反应即大量逸出
(4)平衡系统内外压强，避免C中压强过大
(5)黄绿色气体变浅，有红褐色液体产生
(6)NOCl+H2O=HNO2+HCl
(7)     溶液中产生砖红色沉淀，且半分钟内不消失     13.1c%

【分析】本题是利用Cu与稀硝酸氧化还原反应制备NO，反应原理为：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，再利用水洗，除去少量被残留空气氧化生成的NO2，干燥后通入三颈烧瓶与Cl2反应制备产品，实验室制备Cl2的反应原理为：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O，据此分析解题。
【详解】（1）实验室制取Cl2是用MnO2和浓盐酸加热，反应方程式为：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O，则该反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-(浓)Mn2++Cl2↑+2H2O，故答案为：MnO2+4H++2Cl-(浓)Mn2++Cl2↑+2H2O；
（2）N原子有三个未成对电子，O原子有两个未成对电子，Cl原子有一个未成对电子，原子之间形成共价键后每个原子均是8电子稳定结构，故应是N原子在中间，O、N之间是两对共用电子对，N、Cl之间是一对共用电子对，电子式为，故答案为： ；
（3）硝酸受热挥发以及分解，使硝酸耗用量增加，反应过快使NO生成量大，气流过快，会有部分NO未来及反应就已经逸出D装置，故答案为：温度过高造成HNO3分解，生成NO气体速度过快，NO来不及反应即大量逸出；
（4）根据图象所示，因D三颈烧瓶中反应NO需控制流速，则前面生成的NO有可能产生积累，造成装置内压强上升，故安装一个长颈漏斗用于平衡装置内压强，故答案为：平衡系统内外压强，避免C中压强过大；
（5）Cl2本身是黄绿色，生成的NOCl是黄色，瓶内气体颜色会变浅，同时三颈烧瓶坐在冰盐水浴中，温度低于NOCl的沸点，故会有液态NOCl出现，即红褐色液体，故答案为：黄绿色气体变浅，有红褐色液体产生；
（6）NOCl易水解，N是+3价，水解产物之一应是HNO2，对应方程式为NOCl+H2O=HNO2+HCl，故答案为：NOCl+H2O=HNO2+HCl；
（7）①本实验使用K2CrO4溶液为指示剂，当AgNO3与溶液总的Cl-反应结束有过量时，则将形成Ag2CrO4砖红色沉淀，则滴定终点的现象：当滴入最后一滴AgNO3标准溶液后，溶液中产生砖红色沉淀，且半分钟内不消失，故答案为：溶液中产生砖红色沉淀，且半分钟内不消失；
②利用AgNO3滴定反应后溶液中的Cl-，可得关系式NOCl～Cl-～AgNO3，则250mL的样品反应液中NOCl的物质的量是×20.00×10-3L×cmol/L=0.2×cmol，所以样品中NOCl质量分数为×100%=13.1c%，故答案为：13.1c%。
4．     5s25p2     三角锥形     元素的电负性N>P，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间的排斥力越大，键角越大     sp3杂化     O          二     酸的元数与其形成的盐种类数目相同     正方形    
【分析】(1)Sn是50号元素，位于元素周期表第五周期第IVA族，根据构造原理书写基态锡原子的价电子排布式；
(2)PH3与NH3空间构型相同，结合P、N元素的电负性及电子对之间的排斥力大小比较；
(3)根据价层电子对数判断O原子杂化轨道类型；根据元素的非金属性越强，其电负性越大分析判断；
(4)只有羟基(-OH)氢能够与NaOH发生中和反应，酸是几元酸，就可形成几种盐据此分析判断；
(5)①该BP晶体在Z轴上投影，构成的是平面正方形结构；
②根据晶体密度ρ=计算；
【详解】(1)Sn是50号元素，位于元素周期表第五周期第IVA族，价层电子排布式是5s25p2；
(2) P原子价层电子对数为3+ =4，VSEPR构型为正四面体形，由于P原子上有1对孤对电子占据四面体的一个顶点，所以PH3呈三角锥形；由于元素的电负性：N>P，键合电子对偏向N，成键电子对之间的斥力大增大，电子对离中心原子更近，成键电子对之间的排斥力越大，键角越大，所以键角NH3比PH3的大；
(3)在-OH中O原子价层电子对数为4，因此杂化轨道类型为sp3杂化；在羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]中含有的元素有Ca、P、O、H四种，由于元素的非金属性最强的元素是O元素，元素的非金属性越强，其电负性越大，因此物质所含元素电负性最大的是O元素；
(4)由于酸的元数与其和碱反应产生的盐种类数目相同，亚磷酸与NaOH反应只能生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐，说明H3PO3是二元酸，分子中含有2个与P原子连接的-OH，其结构式为；
(5)①根据磷化硼(BP)晶胞结构可知B原子在Z轴上投影，形成的是平面正方形结构；
②在1个晶胞中，含有P原子数目为8×+6×=4，4个B原子在晶胞内，所以含有B原子数目为4个，则该晶胞的密度ρ= g/cm3。
【点睛】本题考查物质结构和性质，涉及原子核外电子排布式的书写、原子的杂化、物质空间构型、酸的元数的判断、晶胞计算等，掌握物质结构基础知识是本题解答的关键，侧重考查学生知识运用、空间想象等能力，难点是(5)中投影图原子位置判断，明确晶胞内4个B原子形成的空间结构排布式关键，在晶胞计算时要结合均摊方法，利用物质密度公式计算。
5．          Kr＞Br＞As     sp3、sp2     存在     分子晶体     由激发态跃迁到基态(或由较高能量的轨道跃迁到较低能量的轨道)     1：1     二者相对分子质量相同，CO为极性分子，N2为非极性分子，CO的分子间作用力大于N2的(即相对分子质量相同，组成和结构相似，极性越强，分子间作用力越大，沸点越高。)         
【详解】(1)Fe是26号元素，根据构造原理可知基态Fe原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2，则其价层电子的电子排布式是3d64s2，原子核外电子总是尽可能成单排列，而且自旋方向相同，则其基态价电子排布图为；
Fe位于第四周期第VIII族，一般情况下同一周期元素的原子序数越大，其第一电离能就越大，当元素处于第IIA、第VA时，其第一电离能大于同一周期相邻元素，故铁所在的周期第一电离能由大到小的前三种元素是Kr＞Br＞As；
(2)Fe(CH3COO)2中甲基C形成4个σ键，为sp3杂化；羰基C形成了碳、氧双键，为sp2杂化；故Fe(CH3COO)2中C原子杂化类型为sp3、sp2杂化；
由于其中含有CH3—，与该C原子连接的4个原子构成的是四面体结构，故该微粒中是否存在四面体结构；醋酸亚铁的熔点约为195℃，相对来说比较低，因此其晶体类型可能是分子晶体；
(3)盐水若洒在煤火上会产生黄色火焰，这是由于NaCl中的Na+在灼烧时，电子由能量低基态跃迁到能量高的激发态，电子处于高能量状态不稳定，会再回到能量比较低的基态，多余的能量以光的形式释放出来，即此过程中相应原子中电子跃迁方式为由激发态跃迁到基态(或由较高能量的轨道跃迁到较低能量的轨道)；
(4)Fe(CO)5为络合物，Fe与5个CO形成配位键，配位键属于σ键；在配位体CO分子中含有1个键和2个键，则Fe(CO)5分子中键和键的数目之比为(5+5)：(2×5)=1:1；
CO、N2为等电子体，CO的沸点高于N2是由于二者相对分子质量相同，CO为极性分子，N2为非极性分子，CO的分子间作用力大于N2的(即相对分子质量相同，组成和结构相似，极性越强，分子间作用力越大，沸点越高)；
(5)在一个晶胞含有的Fe原子数目为：；含有的N原子数为：1个，则晶胞质量为m=；
晶胞体积为V(晶胞)=(d×pm)3= d3pm3；在一个晶胞中含有的4个Fe原子和1个N原子的体积为V(Fe)总+V(N)=()，故该晶胞中原子空间利用率是。
6．(1)     第4周期第VIII族     直线形
(2)     3d84s2     X-射线衍射实验
(3)     分子晶体     1:1
(4)     ＜     S+的价电子排布式为：3s23p3，属于半满结构，能量低，稳定，难失去电子     4     a

【解析】(1)
已知Fe是26号元素，则26-18=8，其位于周期表第4横行第8纵列，故铁元素在元素周期表中位置为第4周期第VIII族，KSCN和K4[Fe(CN)6]常用于检验Fe3+，根据等电子体原理可知，SCN-与CO2互为等电子体，则其立体构型与CO2的立体构型相同为直线形，故答案为：第4周期第VIII族；直线形；
(2)
已知Ni是28号元素，则Ni原子基态原子价层电子排布式为3d84s2，区分晶体Ni和非晶体Ni最可靠的科学方法为对固体进行X-射线衍射实验，晶体在衍射记录仪上看到分立的斑点或者谱线，故答案为：3d84s2；X-射线衍射实验；
(3)
由题干信息，六羰基铬[Cr(CO)6]用于制造高纯度铬粉，它的沸点为220℃，其沸点较低，且Cr与CO通过配位键形成分子，再通过分子间作用力形成分子晶体，则Cr(CO)6的晶体类型为分子晶体，已知Cr(CO)6中含有6个配位键，每个配体CO中含有碳氧三键，根据单键均为s键，双键是1个s键和1个π键，三键为1个s键和2个π键，故Cr(CO)6中s键和π键的个数之比(6+6):6×2=1:1，故答案为：分子晶体；1:1；
(4)
P+的价电子排布式为3s23p2，S+的价电子排布式为：3s23p3，属于半满结构，能量低，稳定，难失去电子，所以I2(p)＜I2(s)，故答案为：＜；S+的价电子排布式为：3s23p3，属于半满结构，能量低，稳定，难失去电子；
①Mn的配位数是指晶胞中离锰最近的且距离相等的Se，由题干晶胞图示可知，Mn与周围的4个Se形成正四面体结构，类似于CH4的结构，则β—MnSe中Mn的配位数为4，故答案为：4；
②如图，两个锰原子之间最短的距离为面对角线的一半，即为a pm，故答案为： a pm。