高考化学二轮复习专题演练： 专题三十九 物质结构与性质.pdf

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1、1 题型集训 39物质结构与性质 两年高考真题演练 1(2015课标全国，37)碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象化描述。在基态14C 原子中，核外存在_对自旋相反的电子。(2)碳 在 形 成 化 合 物 时，其 键 型 以 共 价 键 为 主，原 因 是_ _。(3)CS2分子中，共价键的类型有_，C 原子的杂化轨道类型是_，写出两个与 CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子_ _。(4)CO 能与金属 Fe 形成 Fe(CO)5，该化合物熔点为 253 K，沸点为 376 K，其固体属于_晶体。(5)碳

2、有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图2 所示：在石墨烯晶体中，每个 C 原子连接_个六元环，每个六元环占有_个 C 原子。在金刚石晶体中，C 原子所连接的最小环也为六元环，每个 C原子连接_个六元环，六元环中最多有_个 C 原子在同一平面。2(2015课标全国，37)A、B、C、D 为原子序数依次增大的四种元素，A2和 B具有相同的电子构型：C、D 为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的 3 倍；D 元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：(1)四种元素中电负性最大的是_(填元素符号)，其中 C 原子的核外电子排布式为_。(2)单质 A 有两种同素异形体，其中沸点高的是_

3、(填分子式)，原因是_；A 和 B 的氢化物所属的晶体类型分别为_和_。(3)C 和 D 反应可生成组成比为 13 的化合物 E，E 的立体构型为_，中心原子的杂化轨道类型为_。(4)化合物 D2A 的立体构型为_，中心原子的价层电子对数为_，单质 D 与湿润的 Na2CO3反应可制备 D2A，其化学方3 程式为_。(5)A 和 B 能够形成化合物 F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数 a0.566 nm，F 的化学式为_；晶胞中 A 原子的配位数为_；列式计算晶体 F 的密度(gcm3)_。3(2014课标全国，37)周期表前四周期的元素 a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a 的核外电子总数

4、与其周期数相同，b 的价电子层中的未成对电子有 3 个，c 的最外层电子数为其内层电子数的 3倍，d 与 c 同族；e 的最外层只有 1 个电子，但次外层有 18 个电子。回答下列问题：(1)b、c、d 中第一电离能最大的是_(填元素符号)，e 的价层电子轨道示意图为_。(2)a 和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为_；分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是_(填化学式，写出两种)。(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为 3 的酸是_；酸根呈三角锥结构的酸是_(填化学式)。(4)e 和 c 形成的一种离子化合物的晶体

5、结构如图 1，则 e 离子的4 电荷为_。(5)这 5 种元素形成的一种 11 型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图 2 所示)。该化合物中阴离子为_，阳离子中存在的化学键类型有_；该化合物加热时首先失去的组分是_，判断理由是_。5 题型集训 39物质结构与性质 一年模拟试题精练 1.(2015潍坊质检)短周期元素 A、B、C、D，A 元素的原子最外层电子排布式为 ms1，B 元素的原子价电子排布式为 ns2np2，C 元素位于第二周期且原子中 p 能级与所有 s 能级电子总数相等，D 元素原子的 L 层的 p 能级中有 3 个未成对电子。(1)C 元素原子基

6、态时的价电子排布式为_，若 A 元素为非金属元素，A 与 C 形成的化合物中的共价键属于_键(填“”或“”)。(2)当 n2 时，B 的最简单气态氢化物的分子构型为_，中心原子的杂化方式为_，BC2属于_分子(填“极性”或“非极性”)，当 n3 时，B 与 C 形成的晶体属于_晶体。(3)若 A 元素的原子最外层电子排布式为 2s1，B 元素的原子价电子排布式为 3s23p2，A、B、C、D 四种元素的第一电离能由大到小的顺序为_(填元素符号)。(4)右图为 C 元素与钛、钙元素形成的某晶体结构中的最小重复单元，该晶体中每个钛原子周围与它最近且距离相等的钙离子有_个，该晶体的化学式为_。2(2

7、015云南省统测)前四周期元素 X、Y、Z、W、R 的原子序数依次增大，已知：X 原子的 2p 轨道为半充满状态；Y 原子的 L 层6 有 2 个未成对电子；Z 与 Y 位于同主族；W 的2 价简单离子核外电子层排布与 Ar 原子相同；R 原子的 d 轨道上有 3 个空轨道。请回答下列问题：(1)R原子的基态电子排布式为_。(2)X、Y 原子的第一电离能大小顺序为_。(用元素符号表示)(3)X 的常见单质分子结构中 键数目为_。(4)Z 的最高价氧化物对应水化物的酸根离子空间构型为_，中 心 原 子 的 杂 化 轨 道 类 型 为_。(5)某矿物晶体由 Y、W、R 三种元素组成，其晶胞结构如图

8、所示。则该矿物的化学式为_，若已知该晶胞的边长为 a cm，则该晶胞的密度为_g/cm3。(用含 a、NA的代数式表示)3(2015长春质检)以氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料目前已成为全球半导体研究的前沿和热点。回答下列问题：(1)基态镓原子的核外电子排布式为_。7(2)氮 所 在 主 族 中 第 一 电 离 能 最 大 的 元 素 是_(填元素符号，下同)，镓所在主族中电负性最大的元素是_。(3)传统的氮化镓制备方法是采用 GaCl3与 NH3在一定条件下反应，该反应的化学方程式为_。(4)氮化镓与金刚石具有相似的晶体结构，氮化镓中氮原子与镓原子之间以_相结合，氮化镓属于_晶体。(

9、5)如图是氮化镓的晶胞模型：氮化镓中镓原子的杂化方式为_，氮原子的配位数为_。氮化镓为立方晶胞，氮化镓的密度为 gcm3。列式计算氮化镓晶胞边长的表达式：a_cm。4(2015邯郸市模拟)氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，目前所采用或正在研究的主要储氢材料有：配位氢化物、富氢载体化合物、碳质材料、储氢合金、金属氢化物等。(1)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。8 Ti2基态的电子排布式可表示为_。BH 4的空间构型是_(用文字描述)。(2)液 氨 是 富 氢 物 质，是 氢 能 的 理 想 载 体，利 用 N23H2储氢 输氢2NH3实现储氢和输氢。下列说法正确的是_(多选)。AN

10、H3分子中 N 原子采用 sp3杂化 B相同压强时，NH3沸点比 PH3高 CCu(NH3)42离子中，N 原子是配位原子 DCN的电子式为CN(3)2008 年，Yoon 等人发现 Ca 与 C60(分子结构如下图甲)生成的Ca32C60能大量吸附 H2分子。C60晶体易溶于苯、CS2，C60是_分子(填“极性”或“非极性”)。1 mol C60分子中，含有键数目为_。(4)MgH2是金属氢化物储氢材料，其晶胞结构如上图乙所示，已知该晶体的密度为 a gcm3，则晶胞的体积为_cm3(用 a、NA表示)。9 参考答案 题型集训 39物质结构与性质【两年高考真题演练】1.解析(1)基态14C

11、原子核外电子排布式为 1s22s22p2，2 个 s 轨道分别存在 1 对自旋相反的电子，2p 轨道上的 2 个电子自旋方向相同。(2)碳原子有 4 个价电子，不易得电子也不易失电子，故键型以共价键为主。(3)CS2与 CO2互为等电子体，结构式为 S=C=S，分子中含 2 个 键、2 个 键，因此碳原子采用 sp 杂化。与 CS2互为等电子体的分子或离子，与其具有相同空间构型和键合形式，可用如下两种方法寻找其等电子体，一是同主族替换，如 CO2、COS，二是“左右移位、平衡电荷”，如 SCN、OCN等。(4)Fe(CO)5的熔沸点低，为分子晶体。(5)由图可知，石墨烯中每个碳被 3 个六元环

12、所共有，每个六元环占有的碳原子数为 6132。金刚石晶体中每个碳原子被 12 个环所共有。六元环呈船式或椅式结构，最多有 4 个原子共平面。答案(1)电子云2(2)C 有 4 个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构(3)键和 键sp 杂化CO2、COS、SCN、OCN等(4)分子(5)32124 2.解析由 C 元素原子核外电子总数是最外层电子数的 3 倍可知，C 是磷元素；由 A2和 B具有相同的电子构型，且 A、B 原子10 序数小于 15 可知，A 是氧元素，B 是钠元素；A、B、C、D 四种元素的原子序数依次增大，C、D 为同周期元素，且 D 元素最外层有一个未成对电子，

13、因此 D 是氯元素。(1)元素的非金属性 OClP，则电负性 OClP，Na 是金属，其电负性最小；P 的电子数是 15，根据构造原理可写出其核外电子排布式。(2)氧元素有 O2和 O3两种同素异形体，相对分子质量 O3O2，范德华力 O3O2，则沸点 O3O2。A 和 B的氢化物分别是 H2O 和 NaH，所属晶体类型分别为分子晶体和离子晶体。(3)PCl3分子中 P 含有一对孤电子对，其价层电子对数为 4，因此其立体构型为三角锥形，中心原子 P 的杂化轨道类型为 sp3杂化。(4)Cl2O 分子中心原子 O 原子含有 2 对孤电子对，其价层电子对数为 4，因此其立体构型为 V 形；根据电子

14、守恒和质量守恒可写出 Cl2与湿润的 Na2CO3反应的化学方程式。(5)根据化合物 F 的晶胞结构，利用均摊法可计算出氧原子个数：N(O)8186124，钠原子全部在晶胞内，N(Na)8，因此 F 的化学式为 Na2O；以顶角氧原子为中心，与氧原子距离最近且等距离的钠原子有 8 个，即晶胞中 A 原子的配位数为 8；晶胞参数即晶胞的棱长 a0.566 nm，晶体 F 的密度mV4 62 g/mol6.02 1023 mol1（0.566 107 cm）32.27 g/cm3。答案(1)O1s22s22p63s23p3(或Ne 3s23p3)(2)O3O3相对分子质量较大，范德华力较大分子晶体

15、离子晶体 11(3)三角锥形sp3杂化(4)V 形 4 2Cl2 2Na2CO3 H2O=Cl2O 2NaHCO32NaCl(或 2Cl2Na2CO3=Cl2OCO22NaCl)(5)Na2O84 62 g/mol（0.566 107 cm）3 6.02 1023 mol12.27 g/cm3 3.解析根据题意经推断可知，a、b、c、d、e 依次为 H、N、O、S、Cu。(1)根据同周期和同主族元素第一电离能的变化规律和 N 原子的价层电子结构特点(2p 轨道半充满)，可知，N、O、S 的第一电离能大小顺序为 I(N)I(O)I(S)；Cu 的价层电子排布式为 3d104s1，其价层电子轨道示

16、意图为(2)H 与 N、O、S 形成的二元化合物分别为 NH3、N2H4、H2O、H2O2、H2S。其中 NH3分子呈三角锥形；中心原子的杂化方式为 sp3杂化；根据分子结构式可知，分子中只含极性共价键的有：NH3、H2O、H2S，既含极性键又含非极性键的分子有 N2H4和 H2O2。(3)这些元素形成的含氧酸有 HNO2、HNO3、H2SO4、H2SO3，其中 HNO2和 HNO3分子中的中心原子的价层电子对数为5123，H2SO4和 H2SO3为6244；SO24呈四面体结构，SO23呈三角锥结构。12(4)晶胞中 O 原子的个数为 81812，Cu 原子个数为 4，两种原子个数比 CuO

17、21，其化学式为 Cu2O。铜离子的电荷数为1。(5)H、N、O、S、Cu 这五种元素形成离子个数比为 11 型离子化合物中，呈四面体结构的阴离子只有 SO24；由图 2 知该阳离子为Cu(NH3)4(H2O)22，其中存在的化学键类型有共价键和配位键，由于 H2O 与 Cu2的配位键比 NH3与 Cu2的弱，故该化合物加热时先失去 H2O。答案(1)N (2)sp3H2O2、N2H4(3)HNO2、HNO3H2SO3(4)1(5)SO24共价键和配位键H2OH2O 与 Cu2的配位键比NH3与 Cu2的弱【一年模拟试题精练】1.解析短周期元素 A、B、C、D，A 元素的原子最外层电子排布式为

18、 ms1，则 A 位于A 族，B 元素的原子价电子排布式为 ns2np2，B 属于A 族，C 元素位于第二周期且原子中 p 能级与所有 s 能级电子总数相等，其原子核外电子排布式为 1s22s22p4，故 C 为氧元素，D元素原子的 L 层的 p 能级中有 3 个未成对电子，则 D 元素原子电子排布式为 1s22s22p3，故 D 为氮元素。13(1)A 位于A 族，若 A 元素为非金属元素，则 A 为氢元素，与氧元素的化合物为 H2O、H2O2，化合物中的共价键为 键。(2)当 n2 时，B 为碳元素，其最简单气态氢化物分子式为 CH4，为正四面体结构，其中心原子杂化方式为 sp3杂化；BC

19、2为 CO2，CO2为直线形结构，分子中正负电荷中心重合，属于非极性分子，当 n3 时，B 为 Si 元素，与氧元素形成的化合物为 SiO2，属于原子晶体。(3)若 A 元素的原子最外层电子排布式为 2s1，A 为锂元素，B 元素的原子价电子排布式为 3s23p2，B 为硅元素，同周期元素第一电离能从左往右总体上呈增大趋势，非金属性越强其第一电离能越大，但 N 元素原子 2p 能级容纳 3 个电子，为半充满状态，则 N 元素的第一电离能高于 O 元素，故四种元素第一电离能大小顺序为：NOSiLi。(4)由晶胞图可知，每个钛原子周围与它最近且距离相等的钙离子位于体心，故与 Ti 原子最近且距离相

20、等的钙离子有 8 个，根据均摊法可知，处于顶角的原子同时为 8 个晶胞所共有，每个原子有 1/8属于该晶胞，处于棱上的原子，同时被 4 个晶胞所共有，每个原子有1/4 属于该晶胞；处于体心位置的原子则完全属于该晶胞，所以N(Ca)N(Ti)N(O)1(8 18)(12 14)113，该晶体的化学式为 CaTiO3。答案(1)2s22p4(2)正四面体sp3非极性原子(3)NOSiLi(4)8CaTiO3 2.解析由题干信息可知，X、Y、Z、W、R 五种元素分别为 N、14 O、S、Ca、Ti。(2)由于 N 的 2p 轨道处于半充满状态，结构稳定，故其第一电离能大于 O。(3)N 的常见单质为

21、 N2，两个氮原子间通过三键相结合，其中含有 1 个 键和 2 个 键。(4)S 的最高价氧化物对应水化物的酸根离子为 SO24，中心硫原子有 4 对成键电子，故其空间构型为正四面体形，中心原子的杂化轨道类型为 sp3。(5)由晶胞的结构示意图，根据“均摊法”可确定该矿物的一个晶胞中含有 3 个O、1 个 Ca 和 1 个 Ti，其化学式为 CaTiO3，由晶胞边长可知该晶胞的体积为 a3 cm3，一个晶胞的质量为 136 g/NA，则该晶胞的密度为136/(a3NA g)/cm3。答 案 (1)Ar3d24s2(2)NO (3)1 (4)正 四 面 体 sp3(5)CaTiO3136/(a3

22、NA)3.解析(1)Ga 核外有 31 个电子，其基态原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p1。(2)同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，电负性也逐渐减小，因此氮所在主族中第一电离能最大的为 N。Ga 所在主族中，电负性最大的为 B。(3)根据原子守恒配平化学方程式。(4)氮化镓与金刚石具有相似的晶体结构，则氮化镓为原子晶体，Ga 原子与 N 原子之间以共价键相结合。(5)1个 Ga 与 4 个 N 形成共价键，Ga 无孤电子对，则杂化类型为 sp3杂化。一个 N 周围有 4 个 Ga，N 的配位数为 4，该晶胞中 Ga 的个数为

23、81812，N 的个数为 41412。以该晶胞为研究对象，则a314 270 2NA，a3168NAcm。15 答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p1(2)NB(3)GaCl3NH3=一定条件 GaN3HCl(4)共价键原子(5)sp3杂化43168NA 4.解析(1)Ti2的核外电子排布式，先写 Ti 原子核外电子排布式，再由外向内失电子。BH 4中 B 原子价层电子对数为 4，sp3杂化，空间正四面体构型。(2)A 项，NH3分子中 N 原子价层电子对数为 134，N 原子 sp3杂化，正确；B 项，NH3分子间能形成氢键，沸点比 PH3高，正确；C 项，NH3是配体，N 原子是配位原子，正确；D 项，CN与 N2是等电子体，结构相似，正确。(3)CS2是非极性溶剂，根据相似相溶原理，C60是非极性分子。每个碳原子与另外三个碳原子相连，形成 3 个 键，每个碳原子占有 1/2，1 mol C60中 键为 90 mol。(4)MgH2晶胞中占有 2 个 Mg、4 个 H 原子，mVnMVNNAMV2NA 26Va，V52aNA cm3。答案(1)1s22s22p63s23p63d2或Ar3d2正四面体(2)ABCD(3)非极性90NA(或 906.021023或 5.4181025)(4)52aNA 16