山东省济宁市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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山东省济宁市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·山东济宁·一模）某小组同学进行实验研究FeCl3溶液和Na2S溶液的反应。
【实验一】

已知：FeS、Fe2S3均为黑色固体，均能溶于盐酸。H2S气体有臭鸡蛋气味。
同学们对黑色沉淀的成分提出两种假设：
ⅰ．Fe3+与S2−反应直接生成沉淀Fe2S3。ⅱ．Fe3+被S2−还原，生成沉淀FeS和S。
甲同学进行如下实验：
操作
现象
取少量FeS固体，加入稀盐酸
固体溶解，有臭鸡蛋气味气体生成
取少量Fe2S3固体，加入稀盐酸
固体溶解，出现淡黄色浑浊，有臭鸡蛋气味气体生成

根据上述实验现象和资料，甲得出结论：黑色沉淀是Fe2S3。
（1）0.1 mol·L− 1 Na2S溶液的pH为12.5。用离子方程式表示其显碱性的原因：_______。
（2）乙认为甲的结论不严谨，理由是________。
（3）进一步研究证实，黑色沉淀的主要成分是Fe2S3。Na2S溶液呈碱性，FeCl3溶液与其反应不生成Fe(OH)3而生成Fe2S3的可能原因是________。
【实验二】
步骤
操作
现象
I

开始时，局部产生少量的黑色沉淀，振荡，黑色沉淀立即消失，同时溶液中产生淡黄色浑浊和臭鸡蛋气味的气体
II
继续滴加Na2S溶液
一段时间后，产生大量的黑色沉淀，振荡，沉淀不消失

（4）进一步实验证实，步骤 I 中局部产生少量的黑色沉淀是Fe2S3，黑色沉淀溶解的主要原因不是Fe2S3与溶液中Fe3+发生氧化还原反应。步骤 I 中黑色沉淀溶解的反应的离子方程式是________。
（5）根据以上研究，FeCl3溶液和Na2S溶液反应的产物与________相关。
2．（2021·山东济宁·统考一模）某兴趣小组设利用如图所示装置(夹持仪器已省略)制取。

已知：可溶于水，在水溶液中的存在形态如图所示

回答下列问题：
(1)圆底烧瓶内盛装药品的化学式为_______，恒压滴液漏斗支管的作用是_______。
(2)试剂X为_______，其作用是除去氯气中的气体、降低氯气的溶解度和_______。
(3)在0℃条件下，装置C中首先制备，然后在剧烈搅拌下将90%的分批加入装置C中，充分反应可得溶液，写出该反应的离子方程式_______。
(4)反应后，将三颈烧瓶中溶液冷却结晶，过滤、得到的粗产品，进一步提纯所用方法是_______；然后，经洗涤、干燥得到晶体，用无水乙醇洗涤的目的是_______。
(5)的纯度测定
向溶液中加入饱和溶液，再加入蒸馏水，冷却至室温，准确称取样品，加入上述溶液中使其溶解(恰好反应)，充分反应，过滤后加入稀硫酸酸化，并加入苯二胺磺酸钠作指示剂，用的标准硫酸亚铁铵溶液滴定，至终点时，消耗溶液的体积为.则的质量分数为_______(过程中杂质不参与反应)。
相关反应：①
②
③
④
3．（2022·山东济宁·统考一模）“消洗灵”是具有消毒、杀菌、漂白和洗涤等综合功效的固体粉末，消毒原理与“84消毒液”相似，化学组成可以表示为Na10P3O13Cl·5H2O(磷酸三钠次氯酸钠)。实验室制备装置和过程如图：

回答下列问题：
(1)X试剂的名称为____，C中采用多孔球泡的目的是____，D装置的作用是____。
(2)检验装置的气密性，加入药品，打开A中分液漏斗活塞，稍后，关闭a的活塞，然后进行的操作是____，若生成1molNa10P3O13Cl·5H2O，理论上至少消耗____molHCl。
(3)“消洗灵”消毒时对金属腐蚀性小，原因是在金属表面形成一种不溶性磷酸盐膜，对金属良好的保护作用，在空气中对镁合金消毒，磷酸钠溶液使镁合金表面形成含有Mg3(PO4)2·Mg(OH)2的保护层，写出反应的化学方程式____。
(4)产品纯度测定(Na10P3O13Cl·5H2O的摩尔质量为656.5g·mol-1)。
①取ag待测试样溶于蒸馏水配成250mL溶液；
②取25.00mL待测液于锥形瓶中，加入10mL2mol·L-1稀硫酸、25mL0.1mol·L-1碘化钾溶液(过量)，此时溶液出现棕色；
③滴入3滴5%指示剂溶液，用0.05mol·L-1硫代硫酸钠溶液滴定至终点，平行滴定三次，平均消耗20.00mL。已知：2S2O+I2=S4O+2I-，需用的指示剂是____，达到滴定终点的现象为____，产品的纯度为____(用含a的代数式表示)。若滴定前滴定管中含有气泡，滴定结束无气泡会造成纯度测定值____(填“偏大”“偏小”或“不变”)

二、结构与性质
4．（2020·山东济宁·一模）电池在人类生产生活中具有十分重要的作用，其中锂离子电池与太阳能电池占有很大比重。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。其材料有单晶硅，还有铜、锗、镓、硒等化合物。
（1）基态亚铜离子中电子占据的原子轨道数目为____________。
（2）若基态硒原子价层电子排布式写成4s24px24py2，则其违背了____________。
（3）下图表示碳、硅和磷元素的四级电离能变化趋势，其中表示磷的曲线是_______(填标号)。

（4）元素X与硅同主族且原子半径最小，X形成的最简单氢化物Q的电子式为_____，该分子其中心原子的杂化类型为_____。写出一种与Q互为等电子体的离子______。
（5）与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性。自然界中含硼元素的钠盐是一种天然矿藏，其化学式写作Na2B4O7·10H2O，实际上它的结构单元是由两个H3BO3和两个[B(OH)4]-缩合而成的双六元环，应该写成Na2[B4O5(OH)4]8H2O．其结构如图所示，它的阴离子可形成链状结构，则该晶体中不存在的作用力是__________(填选项字母)。

A 离子键   B 共价键   C 金属键    D 范德华力    E 氢键
（6）GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm−3，其晶胞结构如图所示。已知GaAs与GaN具有相同的晶胞结构，则二者晶体的类型均为____，GaAs的熔点____（填“高于”或“低于”）GaN。Ga和As的摩尔质量分别为MGa g•mol−1和MAs g•mol−1，原子半径分别为rGa pm和rAs pm，阿伏加德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为_______。

5．（2021·山东济宁·统考一模）和都是非线性光学晶体材料，回答下列问题：
(1)基态原子的价电子排布式为_______，S、P、K、按第一电离能由大到小的顺序排列为_______。
(2)、、按熔点由高到低的顺序排列为_______。
(3)N、P同主族，已知为直线形结构，结构式为，则是_______(填“极性”或“非极性”)分子，中间氮原子的杂化轨道类型为_______杂化。
(4)磷能形成多种含氧酸，某弱酸次磷酸的结构如图甲所示，则次磷酸分子中键与键数目之比为_______，则溶液中各离子浓度由大到小的顺序为_______。

(5)晶胞结构如图乙所示。

①的配位数为_______，以为顶点的晶胞中，原子位于_______。
②原子的分数坐标，即将晶胞参数a、b、c均看作“1”所得出的三维空间坐标，则晶胞图中“2”P原子的分数坐标为_______。
6．（2022·山东济宁·统考一模）2022年2月我国科学家在《科学》杂志发表反型钙钛矿太阳能电池研究方面的最新科研成果论文，为钙钛矿电池研究开辟新方向。
(1)基态钛原子的px原子轨道上的电子数为____个。与钛同周期的第ⅡB族和ⅢA族两种元素中第一电离能较大的是____(写元素符号)。
(2)Ti的配合物有多种。Ti(CO)6、Ti(H2O)、TiF的配体所含原子中电负性由大到小的顺序是____(写元素符号)；Ti(H2O)中∠H—O—H____(填“大于”、“小于”或“等于”)单个水分子中∠H—O—H；Ti(NO3)4的球棍结构如图，Ti的配位数是____，N原子的杂化方式为____。

(3)反型钙钛矿电池无需使用具有光催化活性的TiO2(通过氮掺杂生成TiO2-aNb，反应如图)以及掺杂的有机空穴传输层，光照下的输出稳定性更好，更具发展潜力。

则TiO2-aNb晶体中a=____。已知原子1、2的分数坐标为(0，0，)和(1，0，0)，则原子3的坐标分别为____，设阿伏加德罗常数的值为NA，TiO2的密度为____g·cm-3(列出计算式)

参考答案：
1．     S2− + H2OHS− + OH−     黑色沉淀还可能是FeS和S，或Fe2S3、FeS和S的混合物，与稀盐酸反应也有相同现象     Fe2S3的溶解度比Fe(OH)3更小     Fe2S3 + 4H+ == 2Fe2+ + S↓+ 2H2S↑     试剂的相对用量、反应体系的酸碱性
【详解】（1）0.1 mol·L− 1 Na2S溶液的pH为12.5，其原因是，S2−水解使溶液呈碱性，离子方程式为S2− + H2OHS− + OH−。
（2）乙认为甲的结论不严谨，理由是黑色沉淀还可能是FeS和S，或Fe2S3、FeS和S的混合物，FeS、Fe2S3与稀盐酸反应也能产生有臭鸡蛋气味的硫化氢，有相同现象。
（3）进一步研究证实，黑色沉淀的主要成分是Fe2S3。Na2S溶液呈碱性，FeCl3溶液与其反应不生成Fe(OH)3而生成Fe2S3的可能原因是Fe2S3的溶解度比Fe(OH)3更小。
（4）进一步实验证实，步骤 I 中局部产生少量的黑色沉淀是Fe2S3，黑色沉淀溶解的主要原因不是Fe2S3与溶液中Fe3+发生氧化还原反应，而是Fe2S3被酸溶解生成Fe3+和H2S，然后Fe3+被H2S还原为S，所以步骤 I 中黑色沉淀溶解的离子方程式是Fe2S3 + 4H+ == 2Fe2+ + S↓+ 2H2S↑。
（5）根据以上研究，FeCl3溶液和Na2S溶液反应的产物与试剂的相对用量、反应体系的酸碱性相关。
2．          平衡气压，使90%的溶液顺利滴下     饱和食盐水     观察溶液产生气泡多少以控制流速          重结晶     乙醇易挥发，且挥发时带走水分，防止与水反应     96%
【分析】根据题意分析：利用如图所示装置(夹持仪器已省略)制取，图示中A装置制取氯气经由B装置洗气后进入到C装置中，在三颈烧瓶中与硝酸铁和氢氧化钾反应制备，D装置中氢氧化钾溶液用来吸收多余的尾气。
【详解】(1)A装置是常温下用来制取氯气，圆底烧瓶内盛装的药品是；
恒压滴液漏斗可以使三颈烧瓶内外气压相同，保证恒压滴液漏斗中的液体顺利流下；
(2)B装置盛装饱和食盐水；
用来除去氯气中混有的氯化氢气体、降低氯气的溶解度、观察溶液产生气泡多少以控制流速；
(3) 该反应的离子方程式；
(4)粗产品中混有其他可溶性钾盐，所以提纯所用的方法是重结晶；
已知可溶于水，0~5°C在酸性至弱碱性条件下，能与水反应，强碱性溶液中比较稳定，选用无水乙醇洗涤的目的是：乙醇易挥发，挥发时会带走水分，防止与水反应；
(5)根据题目给定的相关反应可以得到关系式： ，由关系式得： ，则的质量分数为： 。
3．(1)     饱和食盐水     增大反应物的接触面积，加快反应速率     吸收Cl2尾气，防止污染大气
(2)     打开b活塞     3.2
(3)4Mg+2Na3PO4+2O2+4H2O=Mg3(PO4)2·Mg(OH)2+6NaOH
(4)     淀粉溶液     当加入最后半滴硫代硫酸钠溶液后，溶液蓝色褪去且30s不恢复原色     %     偏大

【分析】A中浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯气，饱和食盐水吸收挥发出的氯化氢气体，氢氧化钠溶液与氯气反应生成次氯酸钠，D装置的作用是吸收Cl2尾气，防止污染大气，据此分析解题。
(1)
X试剂的名称为饱和食盐水吸收挥发出的氯化氢气体；C中采用多孔球泡的目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率；氯气有毒，D装置的作用是吸收Cl2尾气，防止污染大气；
(2)
检验装置的气密性，加入药品，打开A中分液漏斗活塞，稍后，关闭a的活塞，然后进行的操作是打开b活塞，观察液滴是否滴落；HCl-Cl2-NaClO-Na10P3O13Cl·5H2O，若生成1molNa10P3O13Cl·5H2O，理论上至少消耗3.2molHCl；
(3)
磷酸钠溶液与镁、氧气、水反应生成Mg3(PO4)2·Mg(OH)2和氢氧化钠，方程式为：4Mg+2Na3PO4+2O2+4H2O=Mg3(PO4)2·Mg(OH)2+6NaOH；
(4)
③需用的指示剂是淀粉溶液，因为碘单质遇到淀粉溶液变蓝，达到滴定终点的现象为当加入最后半滴硫代硫酸钠溶液后，溶液蓝色褪去且30s不恢复原色；Na10P3O13Cl·5H2O- I2又因为2S2O+ I2=S4O+2I-，则Na10P3O13Cl·5H2O-2S2O，产品的纯度为%；若滴定前滴定管中含有气泡，滴定结束无气泡会造成滴定液体积偏大，纯度测定值偏大。
4．     14     洪特规则     b          sp3     NH4+     C     原子晶体     低于     [4π10-30×NAρ(r3Ga+r3As)]/3(MGa+M As)
【分析】（1）根据基态亚铜离子核外电子排布式分析轨道数；
（2）根据洪特规则，电子在相同能量的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同。
（3）磷原子第一、第二、第三电离能是分别失3p轨道上的1个电子吸收的能量，第四电离能失3s轨道上1个电子吸收的能量；
（4）元素X与硅同主族且原子半径最小，X是C元素；
（5）根据Na2[B4O5(OH)4]8H2O的结构图分析存在作用力；
（6）原子晶体的特点是熔点高；原子晶体中原子半径越小，熔点越高；晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率=晶胞中原子的总体积÷晶胞体积×100%。
【详解】（1）基态亚铜离子核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d10，占据的原子轨道数是14；
（2）根据洪特规则，电子在相同能量的轨道上排布时，将尽可能分占不同的轨道并且自旋方向相同，若基态硒原子价层电子排布式写成4s24px24py2，则其违背了洪特原则。
（3）磷原子3p轨道上有3个电子，第一、第二、第三电离能是分别失3p轨道上的1个电子吸收的能量，第四电离能失3s轨道上1个电子吸收的能量，3s轨道为全满的稳定状态，所以第四电离能与第三电离能相差较大，碳、硅第一、第二电离能分别失最外层p轨道2个电子吸收的能量，第三电离能失最外层s2上1个电子吸收的能量， s轨道为全满的稳定状态，所以第三电离能与第二电离能相差较大，所以曲线b表示磷；
（4）C元素形成的最简单氢化物是CH4，CH4是共价化合物，电子式为，该分子其中心原子C的杂化轨道数是，杂化类型为sp3。原子数相同、价电子数也相同的微粒为等电子体，CH4的原子数是5、价电子数是8，与CH4互为等电子体的离子是NH4+；
（5）根据结构图可知，活泼金属和酸根离子之间存在离子键、非金属元素之间易形成共价键，分子之间存在范德华力，水分子之间存在氢键，所以不存在的作用力是金属键，选C；
（6）GaAs的熔点为1238℃，熔点高，所以属于原子晶体；As原子的半径大于N原子，原子晶体中原子半径越小，熔点越高，所以GaAs的熔点低于GaN；根据均摊原则，GaAs晶胞中Ga原子个数是4、As原子数是，1个晶胞中原子的总体积是 ；根据晶体密度的计算公式，, ，GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 =[4π10-30×NAρ(r3Ga+r3As)]/3(MGa+MAs)。
【点睛】会根据均摊原则计算晶胞中原子数，立方体顶点的原子被1个晶胞占用、楞上的原子被1个晶胞占用、面心上的原子被1个晶胞占用、体心的原子被1个晶胞完全占用。
5．                    极性          5∶1          4     棱心、面心    
【详解】(1)基态Ge原子4s能级上2个电子、4p能级上2个电子为其价电子，根据核外电子排布规律书写其价电子排布式为4s24p2，元素的第一电离能变化规律是同一周期从左往右呈增大趋势，ⅡA与ⅢA、ⅤA与ⅥA反常，同一主族从上往下依次减小，故这几种元素的第一电离能P＞S＞Zn＞K，故答案为：4s24p2；P＞S＞Zn＞K；
(2)熔沸点：离子晶体＞分子晶体，含有氢键的分子晶体熔沸点较高，KH为离子晶体、H2O和PH3为分子晶体且水分子间存在氢键，则熔点：KH＞H2O＞PH3，故答案为：KH＞H2O＞PH3；
(3)N、P同主族，已知为直线形结构，结构式为，由于该分子中正负电荷的中心不重合，故是极性分子，中间氮原子上只有2个σ键，无孤对电子，故其杂化轨道类型为sp杂化，故答案为：极性；sp；
(4)根据单键均为键、双键为1个键与1个键，三键为1个键与2个键，结合次磷酸的结构，可知次磷酸分子中键与键数目之比为5：1，由于次磷酸为一元弱酸，则在溶液中只能水解不发生电离，溶液呈碱性，故溶液中各离子浓度由大到小的顺序为，故答案为：5：1；；
(5)①根据图知，以底面面心的Ga为例，距离其最近且等距离的原子有4个，所以Zn原子的配位数是4，如图所示，红色线所画部分，如果Ge为顶点的晶胞中，Zn原子位于棱心和面心上，故答案为：4；棱心、面心；
②若把晶胞从上到下平分为2份，再把下方一半平分为8份，则2号P原子位于其中一份的体心。若a、b、c均看作1，以1号Zn为坐标原点，则晶胞中2号P原子的坐标为，
故答案为：。
6．(1)     4     Zn
(2)     F>O>C>H     大于     8     sp2
(3)          (1，1，)    

【详解】（1）Ti的原子序数为22，核外有22个电子，处于周期表中第四周期第IVB族，基态钛原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d24s2，px原子轨道上电子数2px上有2个，3px上有2个，所以px原子轨道上电子数共4个；与钛同周期的第ⅡB族和ⅢA族两种元素分别为Zn、Ga，基态Zn的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，基态Ga的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1，则Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子，第一电离能比Ga的大；答案为4；Zn；
（2）由Ti(CO)6、、可知，它们的配体分别为CO、H2O、F-，含有的原子有H、C、O、F，而C、O、F的氢化物中它们均表现负化合价，说明电负性均大于氢元素的，C、O、F属于同周期元素，从左至右，非金属性增强，非金属越强，电负性越大，所以H、C、O、F的电负性由大到小的顺序是F>O>C>H；由可知，H2O中O原子的孤电子对进入Ti2+的空轨道，形成配位键，则孤电子对数减小，斥力减小，中∠H—O—H变大，所以中∠H—O—H大于单个水分子中∠H—O—H；由球棍结构可知，每个配体中有两个O原子，与Ti4+形成环状结构，作为双齿配体，Ti的配位数是2×4=8；中中心原子N原子的价层电子对数=3+=3+0=3，无孤电子对，N原子采取sp2杂化；答案为F>O>C>H；大于；8；sp2；
（3）由TiO2-aNb晶胞结构可知，氮掺杂反应后，有3个氧空穴，O原子6个在棱上、6个在面上，1个在体内，O原子个数为6×+6×+1=，N原子1个在面上、1个在棱上，N原子个数为1×+1×=，Ti原子在晶胞的8个顶点、4个面心和1个在体内，Ti原子个数为8×+4×+1=4，所以Ti:O:N=4::=1::，该物质的化学式为TiON，则2-a=，a=2-=；由TiO2的晶胞结构可知，原子1、2的分数坐标为(0，0，)和(1，0，0)，则原子3的坐标为(1，1，)；由TiO2的晶胞结构可知，Ti原子在晶胞的8个顶点、4个面心和1个在体内，Ti原子的个数为8×+4×+1=4，O原子8个在棱上、8个在面上，2个在体内，O原子个数为8×+8×+2=8，则1mol晶胞的质量为m=(48×4+16×8)g=4×(48+16×2)g，一个晶胞的质量为m=，体积为V=m2×n×10-30cm3，则TiO2的密度为ρ=== g/cm3；答案为；(1，1，)；。