河北省唐山市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

河北省唐山市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·河北唐山·统考一模）实验室用乳酸与异戊醇反应制备乳酸异戊酯，有关数据和装置示意图如下： ++H2O

实验步骤：

①如图连接好装置，在A中加入9g乳酸和17.6g异戊醇、数滴浓硫酸和2~3片碎瓷片开始缓慢加热A。

②回流1h，反应液冷却至室温后，倒入分液漏斗中，先水洗，再用饱和碳酸钠溶液洗涤至中性，最后用饱和食盐水和水洗涤，分出的产物加入少量无水硫酸镁固体，静置片刻。

③过滤除去硫酸镁固体，进行蒸馏纯化，收集200~203℃馏分，得乳酸异戊酯13.6g。

回答下列问题：

(1)图中A仪器的名称是___________，B仪器的作用是___________。

(2)在该实验中，A的容积最适合的是___________(填入正确选项前的字母)。

A．50mL     B．100mL     C．150mL

(3)用饱和碳酸钠溶液洗涤的主要目的是___________，分离提纯过程中加入无水硫酸镁的目的是___________。

(4)在蒸馏纯化过程中，下列说法错误的是___________。

A．加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该冷却后补加

B．温度计应该插入液面以下

C．冷却水的方向是上进下出，保证冷却水快速流动

D．蒸馏时用到的主要玻璃仪器有：酒精灯、蒸馏烧瓶、冷凝管、温度计、牛角管、锥形瓶

(5)本实验中加入过量异戊醇的目的是___________，本实验的产率是___________。

2．（2022·河北唐山·统考一模）钛的密度4.43g/cm3，机械强度和抗腐蚀性均很强，常用活泼金属还原TiCl4制得。已知TiCl4常温下是一种极易水解的无色液体，沸点136.4℃。实验室利用TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO制备TiCl4的装置如图所示。回答下列问题：

(1)为使a中分液漏斗内的浓盐酸顺利滴下，可将分液漏斗玻璃塞的____对准分液漏斗上部的小孔。装置A中发生反应的离子方程式为____。

(2)装置C中应盛放的试剂名称为____。装置B的作用为除去Cl2中的HCl，则其中盛放的试剂可以是____。

①饱和NaHCO3溶液    ②四氯化碳    ③饱和NaCl溶液    ④稀硫酸

(3)仪器c的名称为____，其出水口的位置为____。

(4)仪器d中碱石灰的作用为____。

(5)装置单元X的作用为____。

二、结构与性质

3．（2020·河北唐山·统考一模）硼(B)钴(Co)和锰(Mn)形成物质时比较复杂和变化多端。

（1） Co基态原子核外电子排布式为_________，第二周期元素第一电离能比B高的有______种；

（2）硝酸锰是工业制备中常用的催化剂，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在______；

（3）NaBO2可用于织物漂白。BO2-的空间构型为_______写出两种与其互为等电子体的分子的化学式：_______；

（4）下图表示偏硼酸根的一种无限长的链式结构，其化学式可表示为____(以n表示硼原子的个数)；

下图表示的是一种五硼酸根离子， 其中B原子的杂化方式为________；

（5）立方BN和立方AIN均为原子晶体，结构相似，BN的熔点高于AIN的原因为_______________；

（6）一种新型轻质储氢材料的晶胞结构如下图所示，设阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体的密度为__g•cm-3(用含a、NA的代数式表示)。

4．（2021·河北唐山·统考一模）血红素是由卟啉与形成的配合物。血红素不溶于水，溶于丙酮和碱性水溶液。

(1)请写出Fe在元素周期表中的位置___________，基态的核外电子排布式为___________。

(2)血红素分子中N原子的杂化轨道类型有___________，含有键的数目为___________。

(3)KSCN或溶液是检验的常用试剂，的空间构型为___________(用文字描述)，写出一种与互为等电子体的分子_______(写化学式)。

(4)丙酮和乙醇的有关数据如下：

丙酮和乙醇的晶体类型均为___________，它们沸点差异的原因是___________。

(5)在自然界中有三种晶型，其中最重要的是金红石型，晶胞结构和投影图如下，晶胞棱边夹角均为，晶胞参数为apm、apm、cpm，设阿伏加德罗常数的值为NA，则离子的配位数是___________，的密度为___________(列出计算式)。

5．（2022·河北唐山·统考一模）第IIIA族元素及其化合物有着很多优良的性能和特性，在半导体、太阳能、合金、超导等领域有着广泛的应用。回答下列问题：

(1)基态镓的核外电子占据的最高能层符号为___，能量最高的电子占据的原子轨道电子云轮廓为____形。

(2)铝与同周期相邻的两元素相比，第一电离能由大到小的顺序为____(用元素符号表示)。

(3)BH3分子的空间构型为____，H3BO3显酸性的原因类似于NH3显碱性的原因，请写出H3BO3的电离方程式____。

(4)已知硼酸钠的结构如图1所示，其中硼原子的杂化类型为____。

(5)砷化镓的立方晶胞结构如图2所示，已知砷化镓晶胞边长为anm，砷化镓晶体的密度为dg·cm-3，则砷化镓的摩尔质量为____g·mol-1(设NA为阿伏加德罗常数的值，列出计算式即可)。

(6)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，称为原子的分数坐标。晶胞中有几个微粒就有几个该微粒的分数坐标，比如砷化镓晶胞中有4个镓原子，其分数坐标分别为(0，0，0)、(，，0)、(，0，)和____。

参考答案：

1．     圆底烧瓶     冷凝回流     A     除掉乳酸和硫酸     干燥乳酸异戊酯     BC     使乳酸反应完全，提高乳酸的转化率     85%

【分析】本实验的目的是乳酸与异戊醇反应制备乳酸异戊酯，在装置A中进行题目所给反应，碎瓷片可以防止暴沸，回流1h，反应液冷却至室温后，倒入分液漏斗中，此时混合液体中有生成的乳酸异戊酯、未反应的异戊醇、乳酸，还有水和浓硫酸，先用水初步洗涤，之后加入饱和碳酸氢钠洗去酸性物质乳酸和硫酸，用饱和食盐水和水洗涤除去过量碳酸氢钠溶液，分液分离取有机层，加入少量无水硫酸镁固体除去水分，过滤除去硫酸镁固体，此时杂质只有异戊醇，进行蒸馏纯化，得乳酸异戊酯。

【详解】(1)根据A的结构特点可知其为圆底烧瓶；B为球形冷凝管，可以冷凝回流乳酸、异戊醇等物质；

(2)所用试剂的总质量约为9g+17.6g=26.6g，羧酸的密度一般比水稍大，醇类的密度一般比水稍小，则试剂总体积应不超过30mL，所以应选用50mL圆底烧瓶进行实验，故选A；

(3)饱和碳酸氢钠可以洗去酸性物质乳酸和硫酸；少量无水硫酸镁固体可以吸水，所以加入无水硫酸镁的目的是干燥乳酸异戊酯；

(4)A．补加碎瓷片时需要待已加热的试液冷却后加入，A正确；

B．蒸馏过程中温度计应测定馏分的温度，所以水银球在支管口处，B错误；

C．为了增强冷凝效果，冷却水的方向是下进上出，C错误；

D．蒸馏时需要酒精灯加热，蒸馏烧瓶盛饭待蒸馏液体，冷凝管进行冷凝，温度计测定温度，牛角管导流，锥形瓶收集馏分，D正确；

综上所述答案为BC；

(5)过量异戊醇可使乳酸反应完全，提高乳酸的转化率；该实验中乳酸少量，所以需要根据乳酸的量计算产率，乳酸的物质的量为=0.1mol，则乳酸异戊酯的理论产量为0.1mol，实际得到13.6g乳酸异戊酯，则产率为 =85%。

2．(1)     凹槽     MnO2+4H++2Cl—Mn2++Cl2↑+2H2O

(2)     浓硫酸     ③④

(3)     (直形)冷凝管     f

(4)吸收未反应的Cl2，防止污染；防止外界的水蒸气进入b中使产品变质

(5)处理尾气CO

【分析】由实验装置图可知，装置A中二氧化锰与浓盐酸共热反应制备氯气，浓盐酸具有挥发性，制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气，装置B中盛有的饱和食盐水或稀硫酸用于除去氯化氢气体，装置C中盛有的浓硫酸用于干燥氯气，装置D中氯气与二氧化钛、碳粉高温条件下反应制备四氯化钛，装置E中锥形瓶和冷凝管用于冷凝收集四氯化钛，盛有碱石灰的干燥管用于吸收未反应的氯气，防止污染空气，同时防止外界的水蒸气进入锥形瓶中使产品变质，装置单元X用于处理一氧化碳，防止污染空气。

（1）

实验时，应将分液漏斗玻璃塞的凹槽对准分液漏斗上部的小孔，达到平衡气压的作用，使a中分液漏斗内的浓盐酸顺利滴下；装置A中发生的反应为二氧化锰与浓盐酸共热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl—Mn2++Cl2↑+2H2O，故答案为：凹槽；MnO2+4H++2Cl—Mn2++Cl2↑+2H2O；

（2）

由分析可知，装置B中盛有的饱和食盐水或稀硫酸用于除去氯化氢气体，装置C中盛有的浓硫酸用于干燥氯气，故答案为：浓硫酸；③④；

（3）

由实验装置图可知，仪器c为(直形)冷凝管，目的是使四氯化钛冷凝回流，提高产率，为增强冷凝回流的效果，冷却水应从下口e通入、上口f流出，故答案为：(直形)冷凝管；f；

（4）

由分析可知，盛有碱石灰的干燥管用于吸收未反应的氯气，防止污染空气，同时防止外界的水蒸气进入锥形瓶中使产品变质，故答案为：吸收未反应的Cl2，防止污染；防止外界的水蒸气进入b中使产品变质；

（5）

由分析可知，装置单元X用于处理一氧化碳，防止污染空气，故答案为：处理尾气CO。

3．     1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2     6     π键、离子键     直线形     CO2或CS2或N2O或BeCl2     (BO2)nn-     sp3、sp2     B原子半径更小，B-N键键长更短，键能更大    

【分析】(1) Co 为27号元素，根据构造理论书写排布式；B位于周期表中第2周期，第ⅢA族，同周期主族元素，随着原子序数的增大，第一电离能有增大的趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族元素反常；

(2)硝酸锰是离子化合物，硝酸根中3个氧原子和中心原子N之间形成一个4中心6电子的大π键；

(3) BO2-的中心原子的价层电子对数为2，孤电子对数为0；原子总数相等、价电子总数也相等的微粒互为等电子体；

(4) 根据均摊思想分析偏硼酸根离子的化学式，根据杂化轨道理论判断五硼酸根离子中B原子的杂化方式；

(5)原子半径越小，键长越短，键能越大，原子晶体的熔点越高；

(6)结合晶胞中各离子数目计算晶胞质量，晶体密度=晶胞质量÷晶胞体积。

【详解】(1) Co为27号元素，根据构造理论，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2；同周期主族元素，随着原子序数的增大，随着原子序数的增大，第一电离能有增大的趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族元素反常，所以第一电离能比B大的有Be，C，N，O，F，Ne，共有6个元素；

(2)硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中3个氧原子和中心原子N之间形成一个4中心6电子的大π键，所以除σ键外，还存在π键和离子键；

(3)BO2−的中心原子的价层电子对数为2，孤电子对数为0，立体构型为直线形；与BO2−由3个原子构成，价层电子数为16，互为等电子体的分子有CO2、CS2、N2O、BeCl2等；

(4)根据均摊思想，无限长链式偏硼酸根离子中，一个B相当于占有O的数目为1+2×=2，所以其化学式可表示为：(BO2)n n−；根据杂化轨道理论，五硼酸根离子中，B原子部分形成3根共价键，为sp2杂化，部分形成4根共价键，为sp3杂化；

(5)立方BN和立方AlN均为原子晶体，B原子半径更小，B−N键键长更短，键能更大，熔点更高；

(6)晶胞中，Na+位于晶胞的面上和棱上，离子数目=4×+4×=3；Li+位于晶胞的面心，离子数目=2×=1，BH4−位于顶点、面心和体心离子数目=1+4×+8×=4，故该物质的化学式为Na3Li(BH4)4，晶胞的体积V=(a×10−10cm)2×(2a×10−10cm)，晶胞质量=g，晶体密度==g⋅cm−3。

4．     第四周期Ⅷ族     或     、          直线型     或     分子晶体     乙醇分子间存在氢键     6    

【分析】（5）离子周围6个氧离子构成了正八面体，所以配位数是6；一个晶胞中含有2个离子，4个氧离子，用计算即可。

【详解】（1）Fe是26号元素，在元素周期表中的位置：第四周期Ⅷ族，基态的核外电子排布式为：或；

（2）1个血红素分子中有2个N原子均形成3个键，含有一对孤电子对，价层电子对数为4，采取sp3杂化，另外2个N原子均形成一个双键、两个单键价层电子对数为3，采取sp2杂化。则N原子的杂化类型有sp2、sp3；含6个C-H、2个C-C、C=O中有一个键，则键数目为9NA；

（3）SCN-中的中心原子价层电子对数为2，采取sp杂化，空间构型是直线型；与互为等电子体的分子：或；

（4）丙酮和乙醇都是分子晶体，虽然乙醇的相对分子质量比丙酮的小，但是乙醇分子间存在氢键，使乙醇的沸点较高；

（5）离子周围6个氧离子构成了正八面体，所以配位数是6；一个晶胞中含有2个离子，4个氧离子，质量，体积，则密度=。

5．(1)     N     哑铃

(2)Si＞Mg＞Al

(3)     平面三角形     H3BO3+H2OH++B(OH)

(4)sp2

(5)

(6)(0，，)

【详解】（1）镓元素为32号元素，核外电子排布为[Ar]3d104s24p1，占据的最高能层为第四层，符号为N；能量最高的电子占据的原子轨道为4p轨道，为哑铃形；

（2）同周期与铝相邻的元素为Mg、Si，同周期元素自左至右第一电离能呈增大趋势，但Mg的3s能级轨道全满，更稳定，第一电离能大于Al，所以第一电离能由大到小的顺序为Si＞Mg＞Al；

（3）BH3分子中心B原子的价层电子对数为=3，不含孤电子对，所以空间构型为平面三角形；H3BO3显酸性的原因类似于NH3显碱性的原因，所以H3BO3分子应结合水电离出的氢氧根，从而使溶液显酸性，电离方程式为H3BO3+H2OH++B(OH)；

（4）据图可知，B原子形成3个σ键，而B原子的价电子只有3个，所以该物质中B原子不含孤对电子，其杂化轨道有3个，为sp2杂化；

（5）据图可知砷化镓晶胞中含有4个As原子，其化学式为GaAs，所以含有4个GaAs单元，设其摩尔质量为M，则晶胞的质量为g，晶胞边长为anm，则晶胞的体积为(a×10-7)3cm-3，密度为dg·cm-3，所以有(a×10-7)3cm-3×dg·cm-3=g，M=g/mol；

（6）Ga原子所处的位置为顶点和面心，顶点的Ga原子与其相邻三个面的面心Ga原子形成一个正四面体，As原子位于四面体空隙中，所给的三个Ga原子分别为顶点和两个面的面心，所以另一个Ga原子应是位于面心的Ga原子，坐标为(0，，)。