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1、高中化学选修三习题附答案 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 (Ti 3N4)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线 线 代替品。以 TiCl 4 为原料，经过一系列反应可以制得 Ti 3N4 和纳米TiO2(如图 1)。 订装_：号考_：级班_：名姓_:校学订装如图中的 M 是短周期金属元素， M 的部分电离能如下表：I 1 I2 I3 I4 I5电离能 /kJ mol

2、1 738 1451 7733 10540 13630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 _。2方式(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 sp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 3(NA 为阿伏加德罗常数的值， 只列计算式 )。该晶体中与

3、N 原子距离相等且化钛的密度为 _ gcm最近的 N 原子有 _个。(5)科学家通过 X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：离子晶体 NaCl KCl CaOKCl 、CaO、TiN 三种 离子晶 1 786 715 3401晶格能 /kJ mol体熔点由高到低的 顺序为 _。外内【答案】 (1)3d24s2(2)Mg 12(3)7 ONC(4) 12(5)TiNCaOKCl 22，故答【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 3d4s 案为 3d24s2；

4、(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)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 试卷第 1 页，总8 页 3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 Sp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

5、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-10 3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=(2 a10)3，所以晶体的密cm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

6、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

7、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(ZX 2)2 中Y、Z的杂化轨道类型分别为 _，离子的立体构型是 _。(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 ZX 3 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_。+的配位数为 _， (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 3c，m阿伏加德罗常数为 N

8、A，则两个最近的 W 离子间距离为 nm。(用含 、NA 的计算式表示 ) 2 2 6 2 2 2、sp3；平面三角形； (3) SiO 2；SiO2 为原子晶体 ,CO2 为分子晶体；【答案】 (1) 1s2s 2p 3s 3p (2) sp2+4OH- ；(5) Na2O； 4； 立方体； 107 (4) 2Cu+8NH 3+O 2+2H2O 2Cu(NH 3)4【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；

9、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， 其他电子层电子均处于饱和状态， 是 Cu 元素。(1)R(Si)试卷第 2 页，总 8 页 核外电子排布式为 1s22s22p63s23p2(2) X 、Y 、Z、W 形成的有机物 CO(NH2、2)2中 C、N 的杂化轨道类型分别为 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；

10、(3) Y 、 R 的最高价氧化物分别是 COsp 2 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 ZX 3(NH3)的浓溶 液中，并通入 O2，充分反应后溶液呈深蓝色， 生成铜氨络离子， 该反应的离子方程式为 2Cu+8NH 3+O2+2H2O 2+2Cu(NH 3)4 +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，所以化线 线+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；晶胞体学式为 Na2O； Na 积为，则两个最近的 W 离子间距

11、离为 107 nm 【备注】无 3化学 选修3：物质结构与性质 订装_：号考_：级班_：名姓_:校学订装在元素周期表中，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(NH 3)2Ac 的混合液来吸收一氧化碳 (醋酸根 -简写为 Ac-)。反应方程式为： Cu(NH 3)2Ac+CO+NH 3 Cu(NH 3)3COAcCH 3COO +离子的价电子排布式 _。请写出基态 Cu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

12、碳原子的杂化方式分别是 _。生成物 Cu(NH 3)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 XY 2，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 ”。)根据以上信息可以推知， XY 2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 外 内电子排布式为 3

13、d10。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 N O H。 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。 试卷第 3 页，总8 页 +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(NH 3)3CO-之间是离子键，故该题选与 Acabd。(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 XY 2 可知，该晶胞中

14、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。XY 2 晶体为离子晶体、固态氨为分子晶体，所以 XY 2晶体的熔沸点比固态氨高。一个晶胞中含有 2个 XY 2，XY 2的摩尔质量为 M g/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 =a310-21cm3，晶胞的密度为 g/cm3，则= a310-21，解得 N A =。【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

15、)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 _。 -3，试计算碳原子的半径为 _pm( 用含 式子(5)金刚石晶胞结构如下图所示， 若金刚石的密度为 g cm表示，不必化简 )。【答案】 (1)同素异形体 (2)I1(N) I 1(O) 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

16、、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，所以石墨中存在的作用力是 键和分子间作用力，故选 ABE ，在层内每个试卷第 4 页，总 8 页 碳与周围三个碳

17、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=。 线 线【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

18、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 订_：号考_：级订-1均有三个能层， C 原子的第一至第四电离能 (KJmol)分别为 578、 1 817、2 745、 11 575；C 与 F 能形成原子数目比为 1 3、熔点为 190 的化合物 Q。(1)B 的单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

19、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，其(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 gcm晶胞的边长为 _ cm。装班_：名姓_:校学装(4)在 1.01 10 5 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5 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】 (

20、1)8；平面三角形； 1s22s22p63s23p5；Cu(NH 3)4 2(2)NaCl 的熔点高于 SiCl 4，因为 NaCl 是离子晶体， SiCl 4 是分子晶体 (3)(4)Al 2Cl6【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。2D、 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，则 D 是 Si 元素。 E 的 M 层为 3s2 3p4，3p 则 E 是 S元素。

21、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 1 3、熔点为 190 外 内的化合物 Q，说明 F为 -1 价，即 F 为 Cl 元素， Q 是 AlCl 3。(1)金属钠的单质晶体为体心立方堆积模型，其配位 数

22、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 (632) 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 元素原子的核外电子排布式是 1s22s22p63s23p5， 2 与 A 的简单氢化物 NHG 的高价离子 Cu2+。(2)B、D 分别与 F 形成的化3 形成的配离子的化学式为 Cu(NH 3)4 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 SiCl 4。 (3)根 试卷第 5 页，总8 页 据晶胞的结构可知， N 原子在顶点，含有的个数为 81 个。铜在

23、棱边，含有的个数为 123个，即化学式为 Cu3N。设边长为 x cm，则 NA1，解得 x。(4)根据 MV5.00 g/L 53.4 L/mol 267 g/mol，是 AlCl 3 相对分子质量的 2 倍，所以其化学式为 Al 2Cl6。【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)A HCHO 与水分子间能形成氢键2 杂化 BHCHO 和 CO2 分子中的中心原子均采用 spC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 FeI1 717 759 电离能1/kJ molI2 1509 1561I3 3248 2957Mn 元素价电子排布式为 ，气态 Mn2再失去一个电子比气态 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 。 离子，可在 X 的催化下，先用 NaClO 将