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2019-2020年高考化學(xué)高考題和高考模擬題分項(xiàng)版匯編專題24物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)選修新人教版
1.【xx新課標(biāo)1卷】(15分)
鉀和碘的相關(guān)化合物在化工、醫(yī)藥、材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?;卮鹣铝袉栴}:
(1)元素K的焰色反應(yīng)呈紫紅色,其中紫色對(duì)應(yīng)的輻射波長為_______nm(填標(biāo)號(hào))。
A.404.4 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5
(2)基態(tài)K原子中,核外電子占據(jù)最高能層的符號(hào)是_________,占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為___________。K和Cr屬于同一周期,且核外最外層電子構(gòu)型相同,但金屬K的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等都比金屬Cr低,原因是___________________________。
(3)X射線衍射測定等發(fā)現(xiàn),I3AsF6中存在離子。離子的幾何構(gòu)型為_____________,中心原子的雜化形式為________________。
(4)KIO3晶體是一種性能良好的非線性光學(xué)材料,具有鈣鈦礦型的立方結(jié)構(gòu),邊長為a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分別處于頂角、體心、面心位置,如圖所示。K與O間的最短距離為______nm,與K緊鄰的O個(gè)數(shù)為__________。
(5)在KIO3晶胞結(jié)構(gòu)的另一種表示中,I處于各頂角位置,則K處于______位置,O處于______位置。
【參考答案】(1)A (2)N 球形 K的原子半徑較大且價(jià)電子數(shù)較少,金屬鍵較弱
(3)V形 sp3 (4)0.315 12 (5)體心 棱心
OF2屬于V形,因此幾何構(gòu)型為V形,其中心原子的雜化類型為sp3;(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu),K與O間的最短距離是面對(duì)角線的一半,即為nm=0.315nm,根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu),距離K最近的O的個(gè)數(shù)為12個(gè);(5)根據(jù)KIO3的化學(xué)式,以及晶胞結(jié)構(gòu),可知K處于體心,O處于棱心。
【名師點(diǎn)睛】本題考查化學(xué)選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的相關(guān)知識(shí),以填空或簡答方式考查,常涉及如下高頻考點(diǎn):原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)(基態(tài)微粒的電子排布式、電離能及電負(fù)性的比較)、元素周期律;分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(化學(xué)鍵類型、原子的雜化方式、分子空間構(gòu)型的分析與判斷);晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(晶體類型、性質(zhì)及與粒子間作用的關(guān)系、以晶胞為單位的密度、微粒間距與微粒質(zhì)量的關(guān)系計(jì)算及化學(xué)式分析等)。只有掌握這些,才可以更好的解決物質(zhì)結(jié)構(gòu)的問題。
2.【xx新課標(biāo)2卷】(15分)
我國科學(xué)家最近成功合成了世界上首個(gè)五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列問題:
(1)氮原子價(jià)層電子的軌道表達(dá)式(電子排布圖)為_____________。
(2)元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個(gè)電子形成氣態(tài)負(fù)一價(jià)離子時(shí)所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是___________;氮元素的E1呈現(xiàn)異常的原因是__________。
(3)經(jīng)X射線衍射測得化合物R的晶體結(jié)構(gòu),其局部結(jié)構(gòu)如圖(b)所示。
①從結(jié)構(gòu)角度分析,R中兩種陽離子的相同之處為_________,不同之處為__________。(填標(biāo)號(hào))
A.中心原子的雜化軌道類型 B. 中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)
C.立體結(jié)構(gòu) D.共價(jià)鍵類型
②R中陰離子中的σ鍵總數(shù)為________個(gè)。分子中的大π鍵可用符號(hào)表示,其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù),n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為),則中的大π鍵應(yīng)表示為____________。
③圖(b)中虛線代表氫鍵,其表示式為()N?H…Cl、____________、____________。
(4)R的晶體密度為d gcm?3,其立方晶胞參數(shù)為a nm,晶胞中含有y個(gè)單元,該單元的相對(duì)質(zhì)量為M,則y的計(jì)算表達(dá)式為______________。
【答案】(1)(2)同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大,原子半徑逐漸變小,故結(jié)合一個(gè)電子釋放出的能量依次增大 N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài),具有額外穩(wěn)定性,故不易結(jié)合一個(gè)電子
(3)①ABD C ②5 ③(H3O+)O-H…N() ()N-H…N()
(4)
【名師點(diǎn)睛】本題考查化學(xué)選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的相關(guān)知識(shí),以填空或簡答方式考查,常涉及如下高頻考點(diǎn):原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)(基態(tài)微粒的電子排布式、電離能及電負(fù)性的比較)、元素周期律;分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(化學(xué)鍵類型、原子的雜化方式、分子空間構(gòu)型的分析與判斷);晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(晶體類型、性質(zhì)及與粒子間作用的關(guān)系、以晶胞為單位的密度、微粒間距與微粒質(zhì)量的關(guān)系計(jì)算及化學(xué)式分析等)。只有對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)積累牢固,這類問題才能比較容易解決;在做題過程中一定要注意審清楚問題問的是什么,如本題(1)問的是電子排布圖,而不是電子排布式,另一個(gè)注意書寫規(guī)范,如氫鍵的表示。
3.【xx新課標(biāo)3卷】(15分)
研究發(fā)現(xiàn),在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中,Co氧化物負(fù)載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性,顯示出良好的應(yīng)用前景?;卮鹣铝袉栴}:
(1)Co基態(tài)原子核外電子排布式為_____________。元素Mn與O中,第一電離能較大的是_________,基態(tài)原子核外未成對(duì)電子數(shù)較多的是_________________。
(2)CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為__________和__________。
(3)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中,沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)開________________,原因是______________________________。
(4)硝酸錳是制備上述反應(yīng)催化劑的原料,Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了σ鍵外,還存在________。
(5)MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)(如圖),其中陰離子采用面心立方最密堆積方式,X射線衍射實(shí)驗(yàn)測得MgO的晶胞參數(shù)為a=0.420 nm,則r(O2-)為________nm。MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)為a =0.448 nm,則r(Mn2+)為________nm。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d74s2或3d74s2 O Mn (2)sp sp3
(3)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O與CH3OH均為極性分子,H2O中氫鍵比甲醇多;CO2與H2均為非極性分子,CO2分子量較大、范德華力較大 (4)離子鍵和π鍵(或鍵) (5)0.148 0.076
(3)在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)所涉及的4種物質(zhì)中,沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)镠2O>CH3OH>CO2>H2,原因是常溫下水和甲醇是液體而二氧化碳和氫氣是氣體,液體的沸點(diǎn)高于氣體;H2O與CH3OH均為極性分子,H2O中氫鍵比甲醇多,所以水的沸點(diǎn)高于甲醇;CO2與H2均為非極性分子,CO2分子量較大、范德華力較大,所以CO2的沸點(diǎn)較高。
(4)硝酸錳是離子化合物,硝酸根和錳離子之間形成離子鍵,硝酸根中N原子與3個(gè)氧原子形成 3個(gè)σ鍵,硝酸根中有一個(gè)氮氧雙鍵,所以還存在π鍵。
(5)因?yàn)镺2-是面心立方最密堆積方式,面對(duì)角線是O2-半徑的4倍,即4r(O2-)=a,解得
r(O2-)= nm=0.148nm;MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu),根據(jù)晶胞的結(jié)構(gòu),晶胞參數(shù)=2 r(O2-)+2 r(Mn2+),則r(Mn2+)=(0.448 nm-20.148 nm)/2=0.076nm。
【名師點(diǎn)睛】物質(zhì)結(jié)構(gòu)的考查,涉及電子排布式、第一電能能比較、雜化理論、化學(xué)鍵及分子間作用力和晶胞的計(jì)算等。其中雜化形式的判斷是難點(diǎn),具體方法是:先計(jì)算中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù),價(jià)電子對(duì)數(shù)n=(中心原子的價(jià)電子數(shù)+配位原子的成鍵電子數(shù)電荷數(shù))。注意:①當(dāng)上述公式中電荷數(shù)為正值時(shí)取“-”,電荷數(shù)為負(fù)值時(shí)取“+”;②當(dāng)配位原子為氧原子或硫原子時(shí),成鍵電子數(shù)為零;根據(jù)n值判斷雜化類型:一般有如下規(guī)律:當(dāng)n=2,sp雜化;n=3,sp2雜化;n=4,sp3雜化。
4.【xx江蘇卷】
鐵氮化合物(FexNy)在磁記錄材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。某FexNy的制備需鐵、氮?dú)?、丙酮和乙醇參與。
(1)Fe3+基態(tài)核外電子排布式為____________________。
(2)丙酮()分子中碳原子軌道的雜化類型是_______________,1 mol 丙酮分子中含有σ鍵的數(shù)目為______________。
(3)C、H、O三種元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)開_______________。
(4)乙醇的沸點(diǎn)高于丙酮,這是因?yàn)開___________________。
(5)某FexNy的晶胞如題21圖?1所示,Cu可以完全替代該晶體中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型產(chǎn)物Fe(x?n) CunNy。FexNy轉(zhuǎn)化為兩種Cu替代型產(chǎn)物的能量變化如題21圖?2 所示,其中更穩(wěn)定的Cu替代型產(chǎn)物的化學(xué)式為___________。
【答案】(1)3d5或 1s22s22p63s23p63d5 (2)sp2和sp3 9 mol (3)H
INi的原因是______。
(4)某鎳白銅合金的立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。
①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為_____。
②若合金的密度為dg/cm3,晶胞參數(shù)a=________nm。
【答案】( 1)1s22s22p63s23p63d84s2或 3d84s2 2 (2)①正四面體
②配位鍵 N ③高于 NH3分子間可形成氫鍵極性 sp3
(3)金屬銅失去的是全充滿的3d10電子,鎳失去的是4s1電子
(4)①3:1 ②
【解析】
試題分析:(1)鎳是28號(hào)元素,位于第四周期,第Ⅷ族,根據(jù)核外電子排布規(guī)則,其基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2 2p63s23p63d84s2,3d能級(jí)有5個(gè)軌道,先占滿5個(gè)自旋方向相同的電子,剩余3個(gè)電子再分別占據(jù)三個(gè)軌道,電子自旋方向相反,所以未成對(duì)的電子數(shù)為2。
(3)銅和鎳屬于金屬,則單質(zhì)銅及鎳都是由金屬鍵形成的晶體;銅失去的是全充滿的3d10電子,鎳失去的是4s1電子,所以ICu>INi。
(4)①根據(jù)均攤法計(jì)算,晶胞中銅原子個(gè)數(shù)為61/2=3,鎳原子的個(gè)數(shù)為81/8=1,則銅和鎳原子的數(shù)量比為3:1。
②根據(jù)上述分析,該晶胞的組成為Cu3Ni,若合金的密度為dg/cm3,根據(jù)ρ=mV,則晶胞參數(shù)a=nm。
【考點(diǎn)定位】考查核外電子排布,軌道雜化類型的判斷,分子構(gòu)型,化學(xué)鍵類型,晶胞的計(jì)算等知識(shí)。
【名師點(diǎn)睛】本題考查核外電子排布,軌道雜化類型的判斷,分子構(gòu)型,物質(zhì)熔沸點(diǎn)的判斷,化學(xué)鍵類型,晶胞的計(jì)算等知識(shí),保持了往年知識(shí)點(diǎn)比較分散的特點(diǎn),立足課本進(jìn)行適當(dāng)拓展,但整體難度不大。晶胞中原子的數(shù)目往往采用均攤法:①位于晶胞頂點(diǎn)的原子為8個(gè)晶胞共用,對(duì)一個(gè)晶胞的貢獻(xiàn)為1/8;②位于晶胞面心的原子為2個(gè)晶胞共用,對(duì)一個(gè)晶胞的貢獻(xiàn)為1/2;③位于晶胞棱心的原子為4個(gè)晶胞共用,對(duì)一個(gè)晶胞的貢獻(xiàn)為1/4;④位于晶胞體心的原子為1個(gè)晶胞共用,對(duì)一個(gè)晶胞的貢獻(xiàn)為1。
7.【xx新課標(biāo)3卷】砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料,可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等?;卮鹣铝袉栴}:
(1)寫出基態(tài)As原子的核外電子排布式________________________。
(2)根據(jù)元素周期律,原子半徑Ga______As,第一電離能Ga______As。(填“大于”或“小于”)
(3)AsCl3分子的立體構(gòu)型為_______,其中As的雜化軌道類型為_________。
(4)GaF3的熔點(diǎn)高于1000℃,GaCl3的熔點(diǎn)為77.9℃,其原因是__________。
(5)GaAs的熔點(diǎn)為1238℃,密度為ρgcm-3,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。該晶體的類型為________,Ga與As以_____鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa gmol-1和MAs gmol-1,原子半徑分別為rGa pm和rAs pm,阿伏加德羅常數(shù)值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_______。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3或3d104s24p3 (2) 大于小于
(3)三角錐形 sp3 (4)GaF3是離子晶體,GaCl3是分子晶體,離子晶體GaF3的熔沸點(diǎn)高;
(5)原子晶體;共價(jià)鍵
(5)GaAs的熔點(diǎn)為1238℃,密度為ρgcm-3,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,熔點(diǎn)很高,所以晶體的類型為原子晶體,其中Ga與As以共價(jià)鍵鍵合。根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知晶胞中Ca和As的個(gè)數(shù)均是4個(gè),所以晶胞的體積是。二者的原子半徑分別為rGa pm和rAs pm,阿伏加德羅常數(shù)值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為100%=
。
【考點(diǎn)定位】考查核外電子排布、電離能、原子半徑、雜化軌道、空間構(gòu)型以及晶胞結(jié)構(gòu)判斷與計(jì)算等
【名師點(diǎn)睛】物質(zhì)結(jié)構(gòu)包括原子結(jié)構(gòu)(原子核外電子排布、原子的雜化方式、元素電負(fù)性大小比較、元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱)、分子結(jié)構(gòu)(化學(xué)鍵、分子的電子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式的書寫、化學(xué)式的種類、官能團(tuán)等)、晶體結(jié)構(gòu)(晶體類型的判斷、物質(zhì)熔沸點(diǎn)的高低、影響因素、晶體的密度、均攤方法的應(yīng)用等)。本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)容,涉及前36號(hào)元素核外電子排布式的書寫、元素周期律、第一電離能規(guī)律、空間構(gòu)型、雜化軌道、晶體熔點(diǎn)高低的判斷、晶體類型、以及晶胞的計(jì)算等知識(shí),這部分知識(shí)要求考生掌握基礎(chǔ)知識(shí),做到知識(shí)的靈活運(yùn)用等,考查了學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)解決相關(guān)化學(xué)問題的能力。只有掌握這些,才可以更好的解決物質(zhì)結(jié)構(gòu)的問題。
8.【xx海南卷】M是第四周期元素,最外層只有1個(gè)電子,次外層的所有原子軌道均充滿電子。元素Y的負(fù)一價(jià)離子的最外層電子數(shù)與次外層的相同。回答下列問題:
(1)單質(zhì)M的晶體類型為______,晶體中原子間通過_____作用形成面心立方密堆積,其中M原子的配位數(shù)為______。
(2)元素Y基態(tài)原子的核外電子排布式為________,其同周期元素中,第一電離能最大的是_____(寫元素符號(hào))。元素Y的含氧酸中,酸性最強(qiáng)的是______(寫化學(xué)式),該酸根離子的立體構(gòu)型為______。
(3)M與Y形成的一種化合物的立方晶胞如圖所示。
①該化合物的化學(xué)式為_______,已知晶胞參數(shù)a=0.542 nm,此晶體的密度為_______gcm–3。(寫出計(jì)算式,不要求計(jì)算結(jié)果。阿伏加德羅常數(shù)為NA)
②該化合物難溶于水但易溶于氨水,其原因是________。此化合物的氨水溶液遇到空氣則被氧化為深藍(lán)色,深藍(lán)色溶液中陽離子的化學(xué)式為_______。
【答案】(1)金屬晶體金屬鍵 12 (每空1分,共3分)
(2)1s22s22p63s23p5 Ar HClO4正四面體(每空1分,共4分)
(3)①CuCl (每空2分,共4分)
②Cu+可與氨形成易溶于水的配位化合物(或配離子) 2+ (2分,1分,共3分)
(3)①根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)利用切割法分析,每個(gè)晶胞中含有銅原子個(gè)數(shù)為81/8+61/2=4,氯原子個(gè)數(shù)為4,該化合物的化學(xué)式為CuCl ,1mol晶胞中含有4mol CuCl,1mol晶胞的質(zhì)量為499.5g,又晶胞參數(shù)a=0.542 nm,此晶體的密度為gcm–3。②該化合物難溶于水但易溶于氨水,其原因是Cu+可與氨形成易溶于水的配位化合物。該溶液在空氣中Cu(I)被氧化為Cu(II),故深藍(lán)色溶液中陽離子的化學(xué)式為2+ 。
考點(diǎn):考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì),涉及原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì),分子結(jié)構(gòu)和晶胞計(jì)算。
【名師點(diǎn)睛】本題考查較為綜合,題目難度較大。答題時(shí)注意電子排布式的書寫方法,把握分子空間構(gòu)型、等電子體、分子極性等有關(guān)的判斷方法。關(guān)于核外電子排布需要掌握原子結(jié)構(gòu)“三、二、一”要點(diǎn):三個(gè)原理:核外電子排布三個(gè)原理——能量最低原理、泡利原理、洪特規(guī)則;兩個(gè)圖式:核外電子排布兩個(gè)表示方法——電子排布式、電子排布圖;一個(gè)順序:核外電子排布順序——構(gòu)造原理。
9.【xx江蘇卷】
2–在水溶液中與HCHO發(fā)生如下反應(yīng):
4HCHO+2–+4H++4H2O===2++4HOCH2CN
(1)Zn2+基態(tài)核外電子排布式為____________________。
(2)1 mol HCHO分子中含有σ鍵的數(shù)目為____________mol。
(3)HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型是______________。
(4)與H2O分子互為等電子體的陰離子為________________。
(5)2–中Zn2+與CN–的C原子形成配位鍵。不考慮空間構(gòu)型,2–的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為_____________。
【答案】(1)1s22s22p62s23p63d10(或 3d10) (2)3 (3)sp3和sp (4)NH2-
(5)
(4)原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)分別都相等的是等電子體,H2O含有10個(gè)電子,則與H2O分子互為等電子體的陰離子為NH2-;
(5)在2–中Zn2+與CN-的C原子形成配位鍵,C原子提供一對(duì)孤對(duì)電子,Zn2+的空軌道接受電子對(duì),因此若不考慮空間構(gòu)型,2–的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為
。
【考點(diǎn)定位】本題主要是考查核外電子排布、雜化軌道類型、共價(jià)鍵、等電子體以及配位鍵等有關(guān)判斷
【名師點(diǎn)晴】物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)??贾R(shí)點(diǎn)有:(1)電子排布式、軌道表示式、成對(duì)未成對(duì)電子、全滿半滿;(2)分子立體構(gòu)型;(3)氫鍵;(4)晶體類型、特點(diǎn)、性質(zhì);(5)分子的極性;(6)性質(zhì)比較:熔沸點(diǎn)、穩(wěn)定性、溶解性、電負(fù)性、電離能;(7)雜化;(8)晶胞;(9)配位鍵、配合物;(10)等電子體;(11)σ鍵和π鍵。出題者都想盡量在一道題中包羅萬象,考查面廣一點(diǎn),所以復(fù)習(xí)時(shí)不能留下任何知識(shí)點(diǎn)的死角。核心知識(shí)點(diǎn)是必考的,一定要牢固掌握基礎(chǔ)知識(shí);細(xì)心審題,準(zhǔn)確運(yùn)用化學(xué)用語回答問題是關(guān)鍵。其中雜化類型的判斷和晶胞的分析和計(jì)算是難點(diǎn),雜化類型的判斷可以根據(jù)分子結(jié)構(gòu)式進(jìn)行推斷,雜化軌道數(shù)=中心原子孤電子對(duì)數(shù)(未參與成鍵)+中心原子形成的σ鍵個(gè)數(shù),方法二為根據(jù)分子的空間構(gòu)型推斷雜化方式,①只要分子構(gòu)型為直線形的,中心原子均為sp雜化,同理,只要中心原子是sp雜化的,分子構(gòu)型均為直線形。②只要分子構(gòu)型為平面三角形的,中心原子均為sp2雜化。③只要分子中的原子不在同一平面內(nèi)的,中心原子均是sp3雜化。④V形分子的判斷需要借助孤電子對(duì)數(shù),孤電子對(duì)數(shù)是1的中心原子是sp2雜化,孤電子對(duì)數(shù)是2的中心原子是sp3雜化。該題的另一個(gè)難點(diǎn)是配位鍵的表示,注意掌握配位鍵的含義,理解配體、中心原子等。
10.【xx四川卷】M、R、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,Z是一種過渡元素。M基態(tài)原子L層中p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍,R是同周期元素中最活潑的金屬元素,X和M形成的一種化合物是引起酸雨的主要大氣污染物,Z的基態(tài)原子4s和3d軌道半充滿。請回答下列問題:
(1)R基態(tài)原子的電子排布式是 ① ,X和Y中電負(fù)性較大的是 ② (填元素符號(hào))。
(2)X的氫化物的沸點(diǎn)低于與其組成相似的M的氫化物,其原因是___________。
(3)X與M形成的XM3分子的空間構(gòu)型是__________。
(4)M和R所形成的一種離子化合物R2M晶體的晶胞如圖所示,則圖中黑球代表的離子是_________(填離子符號(hào))。
(5)在稀硫酸中,Z的最高價(jià)含氧酸的鉀鹽(橙色)氧化M的一種氫化物,Z被還原為+3價(jià),該反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________。
【答案】(1)①1s22s22p63s1或3s1②Cl (2)H2S分子間不存在氫鍵,H2O分子間存在氫鍵
(3)平面三角形 (4)Na+ (5)K2Cr2O7+3H2O2+ 4H2SO4===K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2↑+7H2O
【解析】
試題分析:根據(jù)題意知M、R、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,Z是一種過渡元素。M基態(tài)原子L層p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍,則M是O元素;R是同周期元素中最活潑的金屬元素,且原子序數(shù)大于O,則R在第三周期,應(yīng)是Na元素;X和M形成的一種化合物是形成酸雨的主要大氣污染物,則X是S元素,進(jìn)而知Y為Cl元素;Z的基態(tài)原子4s和3d軌道半充滿,即價(jià)電子排布式為3d54s1,Z是Cr元素,據(jù)此作答。
(4)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可以算出白球的個(gè)數(shù)為8+6=4,黑球的個(gè)數(shù)為8個(gè),由于這種離子化合物的化學(xué)式為Na2O,黑球代表的是Na+,答案為:Na+。
(5)根據(jù)題意知重鉻酸鉀被還原為Cr3+,則過氧化氫被氧化生成氧氣,利用化合價(jià)升降法配平,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:K2Cr2O7+3H2O2+ 4H2SO4===K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2↑+7H2O ,
答案為:K2Cr2O7+3H2O2+ 4H2SO4===K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2↑+7H2O 。
【考點(diǎn)定位】考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊,涉及元素推斷、原子結(jié)構(gòu)和元素的性質(zhì),分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì),晶胞計(jì)算,氧化還原方程式的書寫。
【名師點(diǎn)睛】本題考查化學(xué)選修3《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》的相關(guān)知識(shí),以填空或簡答方式考查,常涉及如下高頻考查點(diǎn):原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)(基態(tài)微粒的電子排布式、電離能及電負(fù)性的比較)、元素周期律;分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(化學(xué)鍵類型、原子的雜化方式、分子空間構(gòu)型的分析與判斷);晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(晶體類型、性質(zhì)及與粒子間作用的關(guān)系、以晶胞為單位的密度、微粒間距與微粒質(zhì)量的關(guān)系計(jì)算及化學(xué)式分析等)。對(duì)于此類題要掌握以下幾點(diǎn):(1)ⅡA族元素的價(jià)電子構(gòu)型為ns2、ⅤA族元素的價(jià)電子構(gòu)型為ns2np3,分別屬于全滿或半滿狀態(tài),屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu),因此ⅡA族、ⅤA族元素的第一電離能分別大于同周期相鄰元素。(2)金屬元素的電負(fù)性較小,非金屬元素的電負(fù)性較大。同周期元素從左到右,元素的電負(fù)性遞增,同主族元素自上而下,元素的電負(fù)性遞減。(3)化學(xué)鍵影響物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì);范德華力和氫鍵只影響物質(zhì)的物理性質(zhì)。(4)均攤法在有關(guān)晶胞計(jì)算中的規(guī)律。根據(jù)題給信息準(zhǔn)確推斷相關(guān)元素、結(jié)合相關(guān)知識(shí)進(jìn)行作答是得分的關(guān)鍵。題目難度適中。
11.【xx上海卷】NaCN超標(biāo)的電鍍廢水可用兩段氧化法處理:
(5)上述反應(yīng)涉及到的元素中,氯原子核外電子能量最高的電子亞層是_____;H、C、N、O、Na的原子半徑從小到大的順序?yàn)開______。
(6)HCN是直線型分子,HCN是_____分子(選填“極性”、“非極性”)。HClO的電子式為_____。
【答案】(5)3p;H<O<N<C<Na (6)極性;
12.【xx安徽卷】(14分)C、N、O、Al、Si、Cu是常見的六種元素。
(1)Si位于元素周期表第____周期第_____族。
(2)N的基態(tài)原子核外電子排布式為_____;Cu的基態(tài)原子最外層有___個(gè)電子。
(3)用“>”或“<”填空:
原子半徑
電負(fù)性
熔點(diǎn)
沸點(diǎn)
Al_____Si
N____O
金剛石_____晶體硅
CH4____SiH4
【答案】(1)三 IVA ,(2)1s22s22p3,1個(gè)(3)>,<,>,<
【解析】(1)Si的核電荷數(shù)為14,位于元素周期表第三周期IVA族;(2)N原子的核外電子數(shù)為7,根據(jù)電子排布式的書寫規(guī)則,N的基態(tài)原子核外電子排布式為1s22s22p3;Cu的基態(tài)原子核外電子排布式為:1s22s22p6 3s23p63d10 4s1故最外層有1個(gè)電子(3)同周期元素原子隨核電荷數(shù)遞增,原子半徑減??;非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越大;金剛石和晶體硅都屬于原子晶,但C-C鍵鍵長短,鍵能大,故熔點(diǎn)更高;組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),相對(duì)分子質(zhì)量越大,沸點(diǎn)越高。
13.【xx福建卷】(13分)科學(xué)家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉(zhuǎn)化和利用。
(1)CH4和CO2所含的三種元素電負(fù)性從小到大的順序?yàn)開_______________。
(2)下列關(guān)于CH4和CO2的說法正確的是_______(填序號(hào))。
a.固態(tài)CO2屬于分子晶體
b.CH4分子中含有極性共價(jià)鍵,是極性分子
c.因?yàn)樘細(xì)滏I鍵能小于碳氧鍵,所以CH4熔點(diǎn)低于CO2
d.CH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp
(3)在Ni基催化劑作用下,CH4和CO2反應(yīng)可獲得化工原料CO和H2.
①基態(tài)Ni原子的電子排布式為_______,該元素位于元素周期表的第_____族。
②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4,1mol Ni(CO)4中含有_______molσ鍵。
(4)一定條件下,CH4和CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示)的水合物晶體,其相關(guān)參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物俗稱“可燃冰”。
①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是________。
②為開采深海海底的“可燃冰”,有科學(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知上圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586nm,根據(jù)上述圖表,從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析,該設(shè)想的依據(jù)是________。
【答案】(13分)(1)H、C、O;(2)a、d;(3)①1s22s22p63s23p63d84s2或 3d84s2;VIII;②8。
(4)①氫鍵、范德華力;②CO2的分子直徑小于籠狀空腔直徑,且與H2O的結(jié)合力大于CH4。
正確。故答案選a、d;(3)①28號(hào)元素Ni的基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或 3d84s2;,該元素位于元素周期表的第四周期第VIII族。②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4,在每個(gè)配位體中含有一個(gè)σ鍵,在每個(gè)配位體與中心原子之間形成一個(gè)σ鍵,所以1mol Ni(CO)4中含有8molσ鍵。(4)①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是分子間作用力和氫鍵,分子間作用力也叫范德華力。②根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,籠狀空腔的直徑是0. 586nm,而CO2分子的直徑是0. 512nm,大于分子的直徑,而且CO2與水分子之間的結(jié)合力大于CH4,因此可以實(shí)現(xiàn)用CO2置換CH4的設(shè)想。
【考點(diǎn)定位】考查元素的電負(fù)性的比較、原子核外電子排布式的書寫、物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵、物理性質(zhì)的比較、配位化合物的形成及科學(xué)設(shè)想的構(gòu)思等知識(shí)。
14.【xx新課標(biāo)1卷】碳及其化合物廣泛存在于自然界中,回答下列問題:
(1)處于一定空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用 形象化描述。在基態(tài)原子中,核外存在 對(duì)自旋相反的電子。
(2)碳在形成化合物時(shí),其鍵型以共價(jià)鍵為主,原因是 。
(3)CS2分子中,共價(jià)鍵的類型有 ,C原子的雜化軌道類型是 ,寫出兩個(gè)與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子 。
(4)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5,該化合物的熔點(diǎn)為253K,沸點(diǎn)為376K,其固體屬于 晶體。
碳有多種同素異形體,其中石墨烯與金剛石的晶體結(jié)構(gòu)如圖所示:
①在石墨烯晶體中,每個(gè)C原子連接 個(gè)六元環(huán),每個(gè)六元環(huán)占有 個(gè)C原子。
②在金剛石晶體中,C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán),每個(gè)C原子連接 個(gè)六元環(huán),六元環(huán)中最多有 個(gè)C原子在同一平面。
【答案】(1)電子云 2 (2)C有4個(gè)價(jià)電子且半徑較小,難以通過得或失電子達(dá)到穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)
(3)σ鍵和π鍵 sp CO2、SCN- (4)分子 (5)①3 2 ②12 4
(3)CS2分子中,C與S原子形成雙鍵,每個(gè)雙鍵都是含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,分子空間構(gòu)型為直線型,則含有的共價(jià)鍵類型為σ鍵和π鍵;C原子的最外層形成2個(gè)σ鍵,無孤對(duì)電子,所以為sp雜化;O與S同主族,所以與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子為CO2;與二氧化碳互為等電子體的離子有SCN-,所以SCN-的空間構(gòu)型與鍵合方式與CS2相同;
【考點(diǎn)定位】考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的應(yīng)用、化學(xué)鍵類型的判斷、晶胞的計(jì)算;試題難度為較難等級(jí)。
15.【xx新課標(biāo)2卷】(15分)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元索,A2-和B+具有相同的電子構(gòu)型;C、 D為同周期元索,C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍;D元素最外層有一個(gè)未成對(duì)電子?;卮鹣铝袉栴}:
(1)四種元素中電負(fù)性最大的是 (填元素符號(hào)),其中C原子的核外電子排布式為__________。
(2)單質(zhì)A有兩種同素異形體,其中沸點(diǎn)高的是 (填分子式),原因是 ;A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為 和 。
(3)C和D反應(yīng)可生成組成比為1:3的化合物E, E的立體構(gòu)型為 ,中心原子的雜化軌道類型為 。
(4)化合物D2A的立體構(gòu)型為 ,中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為 ,單質(zhì)D與濕潤的Na2CO3反應(yīng)可制備D2A,其化學(xué)方程式為 。
(5)A和B能夠形成化合物F,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示,晶胞參數(shù),a=0.566nm, F 的化學(xué)式為 :晶胞中A 原子的配位數(shù)為 ;列式計(jì)算晶體F的密度(g.cm-3) 。
【答案】(1)O;1s22s22p63s23p3(或 3s23p3)
(2)O3;O3相對(duì)分子質(zhì)量較大,范德華力大;分子晶體;離子晶體
(3)三角錐形;sp3 (4)V形;4;2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl
(或2Cl2+2Na2CO3=Cl2O+CO2+2NaCl)
(5)Na2O;8;
(3)C和D反應(yīng)可生成組成比為1:3的化合物E,即E是PCl3, 其中P含有一對(duì)孤對(duì)電子,其價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4,所以E的立體構(gòu)型為三角錐形,中心原子的雜化軌道類型為sp3。
(4)化合物Cl2O分子中氧元素含有2對(duì)孤對(duì)電子,價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4,所以立體構(gòu)型為V形。單質(zhì)D與濕潤的Na2CO3反應(yīng)可制備D2A,則化學(xué)方程式為2Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl。
(5)根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)可知氧原子的個(gè)數(shù)=,Na全部在晶胞中,共計(jì)是8個(gè),則F 的化學(xué)式為Na2O。以頂點(diǎn)氧原子為中心,與氧原子距離最近的鈉原子的個(gè)數(shù)8個(gè),即晶胞中A 原子的配位數(shù)為8。晶體F的密度=。
【考點(diǎn)定位】本題主要是考查元素推斷、核外電子排布、電負(fù)性、空間構(gòu)型、雜化軌道、晶體類型與性質(zhì)及晶胞結(jié)構(gòu)與計(jì)算等
16.【xx四川卷】(13分)X、Z、Q、R、T、U分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素。X和R屬同族元素;Z和U位于第VIIA族;X和Z可形成化合物XZ4;Q基態(tài)原子的s軌道和p軌道的電子總數(shù)相等;T的一種單質(zhì)在空氣中能夠自燃。
請回答下列問題:
(1)R基態(tài)原子的電子排布式是_____________________。
(2)利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷TU3的立體構(gòu)型是______。
(3)X所在周期元素最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物中,酸性最強(qiáng)的是______(填化學(xué)式);Z和U的氫化物中沸點(diǎn)較高的是_____(填化學(xué)式);Q、R、U的單質(zhì)形成的晶體,熔點(diǎn)由高到低的排列順序是_______(填化學(xué)式)。
(4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒劑,反應(yīng)可生成T的最高價(jià)含氧酸和銅,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________。
【答案】(1)1s22s22p63s23p2或者 3s23p2 (2)三角錐形
(3)HNO3;HF;Si>Mg>Cl2 (4)P4+10CuSO4+16H2O=10Cu+4H3PO4+10H2SO4
【考點(diǎn)定位】元素推斷 物質(zhì)結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)
17.【xx上海卷】(本題共12分)白云石的主要成份是CaCO3MgCO3,在我國有大量的分布。以白云石為原料生產(chǎn)的鈣鎂系列產(chǎn)品有廣泛的用途。白云石經(jīng)煅燒、熔化后得到鈣鎂的氫氧化物,再經(jīng)過碳化實(shí)現(xiàn)Ca2+、Mg2+的分離。碳化反應(yīng)是放熱反應(yīng),化學(xué)方程式如下:Ca(OH)2+ Mg(OH)2+ 3CO2?CaCO3+ Mg(HCO3)2+ H2O。完成下列填空
(4)Mg原子核外電子排布式為 ;Ca原子最外層電子的能量 Mg原子最外層電子的能量(選填“低于”、“高于”或“等于”)。
【答案】(4)1s22s22p63s2;高于。
【解析】(4)Mg是12號(hào)元素,原子核外電子排布式為1s22s22p63s2;Ca與Mg是同一主族的元素,原子最外層電子數(shù)相同,但是由于Ca的原子半徑比Mg大,最外層電子離原子核較遠(yuǎn),克服核對(duì)其吸引力強(qiáng),容易失去,變?yōu)镃a2+。所以Ca原子最外層電子的能量高于Mg原子最外層電子的能量。
18.【xx山東卷】(12分)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。
(1)下列關(guān)于CaF2的表述正確的是_______。
a.Ca2+與F-間僅存在靜電吸引作用
b.F-的離子半徑小于Cl-,則CaF2的熔點(diǎn)高于CaCl2
c.陰陽離子比為2:1的物質(zhì),均與CaF2晶體構(gòu)型相同
d.CaF2中的化學(xué)鍵為離子鍵,因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電
(2)CaF2難溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,原因是________(用離子方程式表示)。
已知AlF63-在溶液中可穩(wěn)定存在。
(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2,OF2分子構(gòu)型為________,其中氧原子的雜化方式為_________。
(4)F2與其他鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以形成鹵素互化物,例如ClF3、BrF3等。已知反應(yīng)Cl2(g)+3F2(g)=2ClF3(g) △H=-313kJmol-1,F(xiàn)-F鍵的鍵能為159kJmol-1,Cl-Cl鍵的鍵能為242kJmol-1,則ClF3中Cl-F鍵的平均鍵能為______kJmol-1。ClF3的熔、沸點(diǎn)比BrF3的________(填“高”或“低”)。
【答案】(1)bd(2)Al3++3CaF2= 3Ca2++AlF63-
(3)角形或V形;sp3。(4)172;低。
(3)OF2分子中O與2個(gè)F原子形成2個(gè)σ鍵,O原子還有2對(duì)孤對(duì)電子,所以O(shè)原子的雜化方式為sp3,空間構(gòu)型為角形或V形。
(4)根據(jù)焓變的含義可得:242kJmol-1+3159kJmol-1—6ECl—F =-313kJmol-1,解得Cl-F鍵的平均鍵能ECl—F =172 kJmol-1;組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量越大,范德華力越大,所以ClF3的熔、沸點(diǎn)比BrF3的低。
【考點(diǎn)定位】本題以CaF2為情景,考查了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、離子半徑比較、離子方程式的書寫、中心原子的雜化方式和分子的構(gòu)型、鍵能的計(jì)算、熔點(diǎn)的比較。
19.【xx江蘇卷】下列反應(yīng)曾用于檢測司機(jī)是否酒后駕駛:2Cr2O72-+3CH3CH2OH+16H++13H2O→43++3CH3COOH
(1)Cr3+基態(tài)核外電子排布式為_________;配合物3+中,與Cr3+形成配位鍵的原子是________(填元素符號(hào))。
(2)CH3COOH中C原子軌道雜化類型為______________;1molCH3COOH分子中含有δ鍵的數(shù)目為 ______。
(3)與H2O互為等電子體的一種陽離子為________(填化學(xué)式);H2O與CH3CH3OH可以任意比例互溶,除因?yàn)樗鼈兌际菢O性分子外,還因?yàn)開__________。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d3或2d3,O;(2)sp3、sp2,7mol或7NA;(3)H2F+,H2O與CH3CH2OH之間可以形成氫鍵。
【考點(diǎn)定位】考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)、電子排布式、雜化類型、共價(jià)鍵類型、等電子體、溶解度等知識(shí)。
20.【xx海南卷】
Ⅰ(6分)下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)與氫鍵無關(guān)的是
A.乙醚的沸點(diǎn) B.乙醇在水中的溶解度
C.氫化鎂的晶格能 D.DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)
Ⅱ(14分)釩(23V)是我國的豐產(chǎn)元素,廣泛用于催化及鋼鐵工業(yè)。
回答下列問題:
(1)釩在元素周期表中的位置為 ,其價(jià)層電子排布圖為 。
(2) 釩的某種氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)如圖1所示。晶胞中實(shí)際擁有的陰、陽離子個(gè)數(shù)分別為 、 。
(3)V2O5常用作SO2 轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑。SO2 分子中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是 對(duì),分子的立體構(gòu)型為 ;SO3氣態(tài)為單分子,該分子中S原子的雜化軌道類型為 ;SO3的三聚體環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖2所示,該結(jié)構(gòu)中S原子的雜化軌道類型為 ;該結(jié)構(gòu)中S—O鍵長由兩類,一類鍵長約140pm,另一類鍵長約為160pm,較短的鍵為 (填圖2中字母),該分子中含有 個(gè)σ鍵。
(4)V2O5 溶解在NaOH溶液中,可得到釩酸鈉(Na3VO4),該鹽陰離子的立體構(gòu)型為 ;也可以得到偏釩酸鈉,其陰離子呈如圖3所示的無限鏈狀結(jié)構(gòu),則偏釩酸鈉的化學(xué)式為 。
【答案】ⅠAC。 Ⅱ(1)第4周期ⅤB族,電子排布圖略。 (2)4,2。
(3)2,V形;sp2雜化; sp3雜化; a,12。 (4)正四面體形;NaVO3。
(3)SO2 分子中S原子價(jià)電子排布式為3s23p4,價(jià)層電子對(duì)數(shù)是2對(duì),分子的立體構(gòu)型為V形;根據(jù)雜化軌道理論判斷氣態(tài)SO3單分子中S原子的雜化軌道類型為sp2雜化;由SO3的三聚體環(huán)狀結(jié)構(gòu)判斷,該結(jié)構(gòu)中S原子形成4個(gè)鍵,硫原子的雜化軌道類型為sp3雜化;該結(jié)構(gòu)中S—O鍵長兩類,一類如圖中a所示,含有雙鍵的成分鍵能較大,鍵長較短,另一類為配位鍵,為單鍵,鍵能較小,鍵長較長;由題給結(jié)構(gòu)分析該分子中含有12個(gè)σ鍵。
(4)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷釩酸鈉(Na3VO4)中陰離子的立體構(gòu)型為正四面體形;也可以得到偏釩酸鈉,其陰離子呈如圖3所示的無限鏈狀結(jié)構(gòu),則偏釩酸鈉的化學(xué)式為NaVO3。
【考點(diǎn)定位】本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)選修模塊,涉及原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)。
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