2022年高中化学选修三习题附答案 2.pdf

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1、试卷第 1 页，总 8 页外装订线学校:_姓名：_班级：_考号：_内装订线第 II 卷（非选择题）评卷人得分一、综合题：共4 题 每题 15 分 共 60 分1金属钛(Ti)被誉为 21世纪金属，具有良好的生物相容性，它兼具铁的高强度和铝的低密度。其单质和化合物具有广泛的应用价值。氮化钛(Ti3N4)为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成为黄金的代替品。以TiCl4为原料，经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米 TiO2(如图 1)。如图中的M 是短周期金属元素，M 的部分电离能如下表：I1I2I3I4I5电离能/kJ mol1738 1451 7733 10540 13630

2、 请回答下列问题：(1)Ti 的基态原子外围电子排布式为_。(2)M 是_(填元素符号)，该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积，配位数为_。(3)纳米 TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米 TiO2催化的一个实例如图2所示。化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子有_个，化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为_。(4)有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl 晶胞相似，如图3 所示，该晶胞中N、Ti 之间的最近距离为a pm，则该氮化钛的密度为 _ g cm3(NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式)。该晶体中与N 原子距离相等且最近的 N 原子有 _个。(5)科学家通过X

3、射线探明KCl、MgO、CaO、TiN 的晶体与NaCl 的晶体结构相似。且知三种离子晶体的晶格能数据如下：KCl、CaO、TiN 三种离子晶体熔点由高到低的顺序为_。【答案】(1)3d24s2 (2)Mg12 (3)7ONC (4)12 (5)TiNCaOKCl【解析】本题主要考查的是物质的结构和性质。(1)Ti 位于第四周期，第IVB 族，外围电子排布为3d24s2，故答案为 3d24s2；(2)金属 M 的第三电离能远远大于第二电离能，所以M 应为短周期第IIA 族元素，又因M 可把 Ti置换出来，所以M 应为 Mg，其晶体堆积模型为六方最密堆积，配位数为12，故答案为：Mg，12；(3

4、)化合物甲的分子中采取Sp2杂化的碳原子由苯环上的6 个碳原子和羧基中的一个，共7 个，根据化合物乙的结构可知离子晶体NaCl KCl CaO 晶格能/kJ mol1786 715 3401 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 8 页 -试卷第 2 页，总 8 页Sp3杂化的原子有羟基中的氧，氨基中的氮，碳链上的三个碳，C、N、O 都位于第二周期，原子序数递增，电负性逐渐增大，所以它们的电负性关系为：ONC，故答案为：7，ONC；(4)由晶胞结构可知，N 原子位于立方体晶胞的8个顶点，6 个面心，而Ti 原子位于立方体晶胞的12个棱中点和1 个体心，根据均摊法可算出该

5、晶胞中N 原子个数为8+6=4，该晶胞中Ti 原子数为：12+1=4，晶胞质量为m=4+4=，晶胞中 N、Ti 之间的最近距离为立方体边长的一半，所以立方体边长为2a pm，则晶胞的体积V=(2a 10-10)3 cm3，所以晶体的密度=；以顶点的N 原子为例，顶点的N 原子离面心上的N 原子距离最近，则与顶点N 原子同层上的有4 个晶胞中的4个面心上的N 原子，同样上层4 个，下层 4 个，共 12 个，故答案为，12；(5)由表中数据可知，离子晶体所带电荷越大，晶格能也越大，KCl 中，离子都带1 个单位的电荷，CaO 中离子都带2 个单位的电荷，TiN 中离子都带3 个单位的电荷，所以晶

6、格能TiNCaOKCl，而晶格能越大，离子晶体熔点越高，所以三种离子晶体熔点由高到低的顺序为：TiNCaOKCl，故答案为：TiNCaOKCl。【备注】无2X、Y、Z、W、R、Q 为前 30号元素，且原子序数依次增大。X 是所有元素中原子半径最小的，Y 有三个能级，且每个能级上的电子数相等，Z 原子单电子数在同周期元素中最多，W 与 Z 同周期，第一电离能比Z 的低，R 与 Y 同一主族，Q 的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态。请回答下列问题：(1)R 核外电子排布式为_。(2)X、Y、Z、W 形成的有机物YW(ZX2)2中 Y、Z的杂化轨道类型分别为_，离子的立体构型是_。(

7、3)Y、R 的最高价氧化物的沸点较高的是_(填化学式)，原因是_。(4)将 Q 单质的粉末加入到ZX3的浓溶液中，并通入W2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式为_。(5)W 和 Na的一种离子化合物的晶胞结构如图，该离子化合物为 _(填化学式)。Na+的配位数为 _，距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为_。已知该晶胞的密度为 g cm3，阿伏加德罗常数为NA，则两个最近的W 离子间距离为 nm。(用含 、NA的计算式表示)【答案】(1)1s22s22p63s23p2 (2)sp2、sp3；平面三角形；(3)SiO2；SiO2为原子晶体,CO2为分子晶体；(4)2Cu+

8、8NH3+O2+2H2O2Cu(NH3)42+4OH-；(5)Na2O；4；立方体；107【解析】本题考查物质结构综合推断题，涉及原子核外电子排布，化合物中心原子的杂化，分子空间构型，晶胞的有关计算等。X、Y、Z、W、R、Q 为前 30 号元素，且原子序数依次增大。X 是所有元素中原子半径最小的，是 H 元素；Y 有三个能级，且每个能级上的电子数相等，电子排布式为1s22s22p2，是 C 元素；Z 原子单电子数在同周期元素中最多，是N 元素；W 与 Z 同周期，第一电离能比Z 的低，原子序数比N 大，是 O 元素；R 与 Y 同一主族，是 Si 元素；Q 的最外层只有一个电子，其他电子层电子

9、均处于饱和状态，是 Cu 元素。(1)R(Si)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 8 页 -试卷第 3 页，总 8 页外装订线学校:_姓名：_班级：_考号：_内装订线核外电子排布式为1s22s22p63s23p2(2)X、Y、Z、W 形成的有机物CO(NH2)2中 C、N 的杂化轨道类型分别为 sp2、sp3；离子中心原子N 孤电子对数形成3 个，立体构型是平面三角形；(3)Y、R 的最高价氧化物分别是CO2和SiO2，沸点较高的是SiO2；SiO2为原子晶体,CO2为分子晶体；(4)将 Q(Cu)单质的粉末加入到ZX3(NH3)的浓溶液中，并通入 O2，充分反应后

10、溶液呈深蓝色，生成铜氨络离子，该反应的离子方程式为2Cu+8NH3+O2+2H2O2Cu(NH3)42+4OH-；(5)该晶胞中钠离子位于晶胞体心，有8 个，氧离子位于顶点和面心，分摊4 个，所以化学式为 Na2O；Na+的配位数为4；距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为立方体；晶胞体积为，则两个最近的W 离子间距离为 107 nm【备注】无3化学 选修 3：物质结构与性质 在元素周期表中，除稀有气体外几乎所有元素都能氢形成氢化物。(1)氨气属于共价型氢化物，工业常用氨气和醋酸二氨合铜Cu(NH3)2Ac 的混合液来吸收一氧化碳(醋酸根CH3COO-简写为 Ac-)。反应方程式

11、为：Cu(NH3)2Ac+CO+NH3 Cu(NH3)3COAc 请写出基态Cu+离子的价电子排布式_。氨水溶液中各元素原子的第一电离能从大到小排列顺序为_，理由是 _；其中 NH3应为 _(填“极性”或“非极性”)分子。醋酸分子(CH3COOH)中的两个碳原子的杂化方式分别是_。生成物 Cu(NH3)3COAc 中所含化学键类型有_(填序号)。a.离子键 b.金属键 c.共价键 d.配位键(2)某离子型氢化物化学式为XY2，晶胞结构如图所示，其中6 个 Y 原子()用阿拉伯数字16标注。已知 1、2、3、4 号 Y 原子在晶胞上、下面上。则5、6 号 Y 原子均在晶胞 _(填“侧面”或“内部

12、”)。根据以上信息可以推知，XY2晶体的熔沸点 _(填“”“=”或“【解析】本题考查了物质结构与性质。(1)Cu 元素为 29 号元素，原子核外由29 个电子，故基态Cu+离子的价电子排布式为3d10。氨水溶液中含有N、O、H 三种元素，N 原子的 2p轨道为半充满结构，相对稳定，O 与 H 比较，O 原子核电荷数大，非金属性强，难失电子，故第一电离能由大到小的顺序为NOH。甲基中C原子形成4个单键，杂化轨道数目为4，采用 sp3杂化，羧基中C原子形成3个 键，杂化轨道数为 3，采用 sp2杂化。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 8 页 -试卷第 4 页，总 8 页

13、铜离子与氨气之间存在配位键，氨气中N 与 H 形成共价键，Cu(NH3)3CO+与 Ac-之间是离子键，故该题选abd。(2)X 位于 8个顶点和一个体心，晶胞中一共含有2 个 X，由化学式XY2可知，该晶胞中含有4 个 Y，又 1、2、3、4 号 Y 原子在晶胞的上下面上，则实际为2 个 Y 原子，则 5、6 号 Y 原子均在晶胞内部。XY2晶体为离子晶体、固态氨为分子晶体，所以XY2晶体的熔沸点比固态氨高。一个晶胞中含有2个 XY2，XY2的摩尔质量为Mg/mol，则晶胞的质量为g，若该晶胞的边长为anm，则晶胞的体积为=a3 10-21cm3，晶胞的密度为 g/cm3，则=a3 10-2

14、1，解得 NA=。【备注】无4如图分别是金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管的结构示意图。图中小黑点或小黑圈均代表碳原子。(1)四种物质互称为_。写出碳原子的基态电子排布图_。(2)试比较：第一电离能I1(C)、I1(N)、I1(O)由大到小的顺序为_。(3)石墨中存在的作用力有_。A.共价键 B.金属键 C.氢键 D.配位键 E.分子间作用力石墨中碳原子采取的杂化方式是_。(4)C 的熔沸点比A_(填“高”或“低”)原因是 _。(5)金刚石晶胞结构如下图所示，若金刚石的密度为 g cm-3，试计算碳原子的半径为_pm(用含 式子表示，不必化简)。【答案】(1)同素异形体 (2)I1(N)I1(O)

15、I1(C)(3)ABE sp2(4)低金刚石是原子晶体，而足球烯为分子晶体 (5)【解析】本题考查同素异形体、核外电子排布、第一电离能、杂化方式等、晶胞的结构和计算等。(1)金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管都是碳的单质，根据结构示意图可以看出它们结构都不同，所以它们互为同素异形体；碳是 6号元素，根据构造原理可知碳的基态电子排布图为：；(2)根据元素周期律可知同一周期元素第一电离能逐渐增大，但是N 原子的最外层处于半满结构，比较稳定，所以第一电离能最大，所以I1(N)I1(O)I1(C)；(3)石墨是层状结构，在同一层内碳与碳之间形成C-C 单键，是 键，而在层与层之间是通过分子间作用力相结合，

16、所以石墨中存在的作用力是键和分子间作用力，故选ABE，在层内每个名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 8 页 -试卷第 5 页，总 8 页外装订线学校:_姓名：_班级：_考号：_内装订线碳与周围三个碳形成共价键，所以碳的杂化方式为sp2；(4)A 是金刚石，原子晶体，C 是足球烯为分子晶体，所以 C的沸点低；(5)根据图 A 及题目中的描述，根据金刚石晶胞的结构图可知，金刚石晶胞是面心立方堆积完之后还在四个四面体里有原子，也就是说在金刚石晶胞的体对角线上连排了四个原子，并且相切，所以体对角线长度就是碳原子半径的8 倍，设晶胞边长为a，碳原子的半径为r，即 a=8r，碳原

17、子的质量=，又每个晶胞中含有碳原子个数=4+8+6=8，由=，得 a=2，a=8r，r=a=。【备注】无5已知：A、B、C、D、E、F、G 七种元素的核电荷数依次增大，属于元素周期表中前四周期的元素。其中A原子在基态时p轨道半充满且电负性是同族元素中最大的；D、E原子核外的M 层中均有两个未成对电子；G原子核外价电子数与B 相同，其余各层均充满。B、E两元素组成化合物B2E的晶体为离子晶体。C、F的原子均有三个能层，C 原子的第一至第四电离能(KJ mol-1)分别为 578、1 817、2 745、11 575；C 与 F 能形成原子数目比为 13、熔点为 190 的化合物Q。(1)B 的单

18、质晶体为体心立方堆积模型，其配位数为_；E 元素的最高价氧化物分子的立体构型是_。F 元素原子的核外电子排布式是_，G 的高价离子与A 的简单氢化物形成的配离子的化学式为_。(2)试比较 B、D 分别与 F 形成的化合物的熔点高低并说明理由_。(3)A、G 形成某种化合物的晶胞结构如图所示。若阿伏加德罗常数为NA，该化合物晶体的密度为a g cm-3，其晶胞的边长为 _ cm。(4)在 1.01 105 Pa、T1时，气体摩尔体积为53.4 L mol-1，实验测得Q的气态密度为5.00 g L-1，则此时 Q的组成为 _。【答案】(1)8；平面三角形；1s22s22p63s23p5；Cu(N

19、H3)42(2)NaCl 的熔点高于SiCl4，因为 NaCl 是离子晶体，SiCl4是分子晶体 (3)(4)Al2Cl6【解析】本题考查了物质的结构和性质。A、B、C、D、E、F、G 七种元素的核电荷数依次增大，属于元素周期表中前四周期的元素。其中 A 原子在基态时p 轨道半充满且电负性是同族元素中最大的，因此 A 是 N 元素。D、E原子核外的M 层中均有两个未成对电子，则D 的 M 层为 3s2 3p2，则 D 是 Si 元素。E 的 M 层为 3s2 3p4，则 E是 S元素。B、E 两元素组成化合物B2E的晶体为离子晶体，所以B 为 IA 族的金属，则B 是钠元素。G原子核外最外层电

20、子数与B 相同，则 G 的最外层电子数为1，其余各层均充满，且G 的原子序数最大，因此G是铜元素。C、F 的原子均有三个能层，因此C、F 在第三周期。C 的逐级电离能前三个数据接近，第四电离能突变，所以易失去三个电子，为第 A 族元素，则 C 是铝元素。C 与 F 能形成原子数目比为13、熔点为 190的化合物Q，说明 F为-1 价，即 F 为 Cl 元素，Q 是 AlCl3。(1)金属钠的单质晶体为体心立方堆积模型，其配位数为 8，E 元素的最高价氧化物分子是三氧化硫，其中心原子S 原子含有的孤对电子对数为(63 2)0，所以三氧化硫分子的立体构型是平面三角形。根据构造原理可知，Cl元素原子

21、的核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，G 的高价离子 Cu2与 A 的简单氢化物NH3形成的配离子的化学式为Cu(NH3)42+。(2)B、D 分别与 F 形成的化合物分别是氯化钠和四氯化硅。因为NaCl 是离子晶体，SiCl4是分子晶体，所以NaCl 的熔点高于SiCl4。(3)根名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 8 页 -试卷第 6 页，总 8 页据晶胞的结构可知，N 原子在顶点，含有的个数为8 1 个。铜在棱边，含有的个数为12 3个，即化学式为 Cu3N。设边长为x cm，则 NA1，解得 x。(4)根据 M V5.00 g/L 53.4 L/m

22、ol 267 g/mol，是 AlCl3相对分子质量的2 倍，所以其化学式为Al2Cl6。【备注】无6第四周期过渡元素Mn、Fe、Ti 可与 C、H、O 形成多种化合物。(1)下列叙述正确的是。(填字母)AHCHO 与水分子间能形成氢键BHCHO 和 CO2分子中的中心原子均采用sp2杂化C苯分子中含有6 个 键和 1 个大 键，苯是非极性分子DCO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低(2)Mn 和 Fe 的部分电离能数据如下表：元素Mn Fe 电离能/kJ mol1I1717 759 I21509 1561 I33248 2957 Mn 元素价电子排布式为，气态 Mn2再失去一个电子比气态

23、Fe2再失去一个电子难，其原因是。(3)铁原子核外有 _种运动状态不同的电子。(4)根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，其中Ti 属于区。(5)Ti 的一种氧化物X，其晶胞结构如图所示，则X 的化学式为。(6)电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN离子，可在 X 的催化下，先用NaClO 将 CN氧化成 CNO，再在酸性条件下CNO继续被 NaClO 氧化成 N2和 CO2。H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为。与 CNO互为等电子体微粒的化学式为 (写出一种即可)。氰酸(HOCN)是一种链状分子，它与异氰酸(HNCO)互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达

24、到稳定结构，试写出氰酸的结构式。【答案】(1)AD (2)3d54s2；Mn2转化为 Mn3时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态(或Fe2转化为 Fe3时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态)(3)26 (4)d (5)TiO2 (6)HCNO CO2、N2O、SCN N COH 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 8 页 -试卷第 7 页，总 8 页外装订线学校:_姓名：_班级：_考号：_内装订线【解析】本题考查了物质的结构与性质。(1)甲醛中含有羟基，由于氧元素的电负性大，所以甲醛与水可以形成氢键，故A 正确。二氧

25、化碳为直线型分子，中心原子C 原子为 sp 杂化，故 B 错。苯中碳碳键含有6个 键，每个碳氢键含有一个键，所以苯分子中一共含有12个 键和 1 个大 键，故 C 错。常温下二氧化碳为分子晶体，二氧化硅为原子晶体，所以CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低，故D 正确。(2)25 号元素锰，价电子个数为25-18=7，价电子排布为3d54s2，Mn2+转化为 Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态，而铁为26号元素，价电子排布为3d64s2，Fe2+转化为 Fe3+时，3d 能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态，故气态 Mn2+再失去一个电

26、子比气态Fe2+再失去一个电子难。(3)铁的核外电子数是 26，则铁原子核外有26种运动状态不同的电子。(4)区的划分来自于按照构造原理最后填入电子的轨道名称，Ti 是 22号元素，其价电子排布式为3d24s2，所以 Ti 元素位于 d 区。(5)根据晶胞结构可知，氧原子位于面心处与晶胞内，Ti 原子位于顶点处和体心处，则根据均摊原理可知，结构中氧原子的个数为4 24 个，Ti原子个数为18 2，所以化学式为TiO2。(6)非金属性越强，电负性越大。因此同周期自左向右电负性逐渐增大，则 H、C、N、O 四种元素的电负性由小到大的顺序为HCNO。价电子数与原子数分别都相等的互为等电子体，则与CN

27、O互为等电子体微粒的化学式为CO2(N2O)、SCN等。氰酸(HOCN)是一种链状分子，它与异氰酸(HNCO)互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，因此分子中C 与 N 形成三键，其余均是单键，所以氰酸的结构式N C OH。【备注】无评卷人得分三、推断题：共1 题 每题 15 分 共 15 分7【化学 选修 3：物质结构与性质】有A、B、C、D、E 五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30)。A 的基态原子2p 能级有 3 个单电子；C 的基态原子2p能级有 1 个单电子；E 原子最外层有1 个单电子，其次外层有3 个能级且均排满电子；D 与 E 同周期，价电子数为2。则

28、：(1)D 的元素符号为 _。A 的单质分子中键的个数为 _。(2)B 元素的氢化物的沸点是同族元素氢化物中最高的，原因是_。(3)A、B、C 三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_(用元素符号表示)。(4)写出基态 E 原子的价电子排布式：_。(5)A 的最简单氢化物分子的空间构型为_，其中 A 原子的杂化类型是_。(6)C 和 D 形成的化合物的晶胞结构如图所示，已知晶体的密度为 g cm3，阿伏加德罗常数为NA，求晶胞边长 a_cm。(用 、NA的计算式表示)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 8 页 -试卷第 8 页，总 8 页【答案】(1)Ca 2(2)H

29、2O 分子间存在氢键(3)FNO(4)3d104s1(5)三角锥形sp3(6)【解析】本题考查物质结构的推断。有 A、B、C、D、E 五种原子序数依次增大的元素（原子序数均小于30），A 的基态原子2p能级有 3 个单电子，则A 是 N 元素；C 的基态原子2p 能级有 1 个单电子，且C 的原子序数大于 A，所以 C 是 F元素，则 B是 O 元素；E 原子核外有成单电子，其次外层有3 个能级且均排满电子，且原子序数小于30，则 E是 Cu元素；D 与 E 同周期，价电子数为2，则 D 是 Ca 元素。(1)D 是 Ca元素，A 是 N 元素，氮气的结构式为：N N，所以氮气分子中含有一个键

30、两个 键；(2)由于 H2O 的分子间有氢键，使得其沸点是同族元素氢化物中最高的；(3)同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第VA 族元素第一电离能大于第VIA 族元素，所以A、B、C 三元素第一电离能由大到小的顺序为FNO，故答案为：FN O；E 是 Cu元素,基态 Cu原子的价电子排布式为 3d104s1；(5)N 元素的简单氢化物是氨气，NH3分子中氮原子价层电子对=3+1=4，且含有一个孤电子对，所以分子空间构型是三角锥型，采取sp3杂化；(6)C 和 D 形成的离子化合物为CaF2，钙离子在晶胞中占据顶点和面心，含有的钙离子为8+6=4，则其质量为，离子化合物晶胞的边长为a cm，其体积为a3，由=可知，V=m，=a3cm3 g cm-3，a=。【备注】无名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 8 页 -