物质结构与性质高考题.docx
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物质结构与性质高考题
物质结构与性质
1．（6分）（2012•广东）如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系图，下列说法正确的是（ ）
A.原子半径：
Z＞Y＞X
B.气态氢化物的稳定性：
R＞W
C.WX3和水反应形成的化合物是离子化合物
D.Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物能相互反应
【答案】BD
【解析】为短周期元素，有两种元素既有+4价，又有﹣4价，故前一种元素为碳，后一种元素为硅，故R为Si元素，X的化合价为﹣2价，没有正化合价，故X为O元素，Y的化合价为+1价，处于ⅠA族，原子序数大于O元素，故Y为Na元素，Z为+3价，为Al元素，W的化合价为+6、﹣2价，故W为S元素，
A、同周期随原子序数增大，原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径Na＞Al＞O，即Y＞Z＞X，故A错误；
B、虽然非金属性S＞Si，但SiH4的分解温度比H2S高，较稳定，故B正确；
C、SO3与H2O化合生成H2SO4，H2SO4是共价化合物，故C错误；
D、NaOH与Al（OH）3能发生反应：
NaOH+Al（OH）3=NaAlO2+2H2O，故D正确；
故选BD．
点评：
本题考查结构性质与位置关系、元素周期律等，难度不大，根据推断元素是解题的关键，根据化合价结合原子序数进行推断，首先审题中要抓住“短周期元素”几个字．
2．X、Y、Z是原子序数依次递增的短周期元素，3种元素的原子核外电子数之和与Ca2＋的核外电子数相等，X、Z分别得到一个电子后均形成稀有气体原子的稳定电子层结构。
下列说法正确的是A．原子半径：
Z＞Y＞XB．Z与X形成化合物的沸点高于Z的同族元素与X形成化合物的沸点C．CaY2与水发生氧化还原反应时，CaY2只作氧化剂D．CaX2、CaY2和CaZ2等3种化合物中，阳离子与阴离子个数比均为1︰2
【答案】B
【解析】Ca2+的核外电子数为18，X、Ｚ分别得到一个电子后均形成稀有气体原子的稳定电子层结构说明X、Z能形成负1价离子，故X为H、Z为F，而X不可能为F、Z不可能为Cl；由此可进一步推出Y为O。
原子半径：
O>F>H，A项错误；HF分子间存在氢键，故其沸点是同主族元素氢化物中最高的，B项正确；CaO2与水发生反应时，O22－歧化，既作氧化剂，又作还原剂，C项错误；CaO2中的阳离子与阴离子个数比均为1:
1，D项错误。
【考点定位】本题考查短周期元素的性质推断和元素周期表知识。
3．以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是
A.以ⅠA族元素铯的两种同位素
比
多4个质子
B.同周期元素（除0族元素外）从左到右，原子半径逐渐减小
C.第ⅦA族元素从上到下，其氢化物得稳定性逐渐增强
D.同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低
【答案】B
【解析】
正确答案：
B
铯的同位素具有相同的质子数，A错；同周期元素（除0族元素外）从左到右，原子半径逐渐减小，B对；第VIIA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐减弱，C错；第VIIA族元素从上到下，单质的熔点逐渐升高，D错；选B。
4．短周期元素X、Y、Z、W、Q在元素周期表中的相对位置如图1所示。
下列说法正确的是
A.元素X与元素Z的最高正化合价之和的数值等于8
B.原子半径的大小顺序为：
rX>rY>:
rZ>rW>rQ
C.离子Y2-和Z3+的核外电子数和电子层数都不相同
D.元素W的最高价氧
化物对应的水化物的酸性比Q的强
【答案】A
【解析】
答案：
A
【分析】该题以“周期表中元素的推断”为载体，考查学生对元素周期表的熟悉程度及其对表中各元素性质和相应原子结构的周期性递变规律的认识和掌握程度。
考查了学生对物质结构与性质关系以及运用元素周期律解决具体化学问题的能力。
推出的元素为：
X:
N；Y:
O；Z:
Al；W:
S；Q:
Cl
A.元素最高正化合价一般等于其主族数。
B.同周期原子半径从左到右依次减小，同主族从上到下依次增大。
C.离子Y2－和Z3＋都为10微粒，核外电子数和电子层数都相同。
D.元素最高价氧化物对应的水化物的酸性是与非金属性一致的，因此酸性Q的强。
5．某短周期非金属元素的原子核外最外层电子数是次外层电子数的一半，该元素
A.在自然界中只以化合态的形式存在
B.单质常用作半导体材料和光导纤维
C.最高价氧化物不与酸反应
D.气态氢化物比甲烷稳定
【答案】A
【解析】略
6．元素的原子结构决定其性质和周期表中的位置。
下列说法正确的是
A.元素原子的最外层电子数等于元素的最高化合价
B.多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高
C.P,S,Cl得电子能力和最高价氧化物对应的水化物的酸性均依次增强
D.元素周期表中位于金属和非金属分界线附近的元素属于过渡元素
【答案】C
【解析】略
7．X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。
X、Y、Z是原子序数依次递增的同周期元素，且最外层电子数之和为15；X与Z可形成XZ2分子；Y与M形成的气态化合物在标准状态下的密度为
；W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的
。
下列说法正确的是
A.原子半径：
W>Z>Y>X>M
B.XZ2、X2M2、W2Z2均为直线型的共价化合物
C.由X元素形成的单质不一定是原子晶体
D.由X、Y、Z、M四种元素形成的化合物一定既有离子键，又有共价键
【答案】C
【解析】
正确答案：
C
由题意可知，X、Y、Z、M、W这五种短周期元素的排列，不是按原子序数依次递增排列的，其中只有X、Y、Z三种元素是原子序数依次递增的同周期元素，由X、Y、Z的最外层电子数之和为15，X与Z可形成XZ2分子，可推出X、Y、Z分别为C、N、O三种元素；再根据Y与M形成的气态化合物在标准状况下的密度，就可计算出该气态化合物的相对分子质量为17，从而确定M为H元素，最后根据W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的1/2，推出W为Na元素。
所以，原子半径应是W＞X＞Y＞Z＞M（即Na＞C＞N＞O＞H）,A选项错。
B选项中CO2、C2H2均为直线型共价化合物，而Na2O2不是直线型共价化合物（折线型化合物），B错误。
C选项是正确的，例如石墨、C60、碳纳米管、石墨烯等碳单质就不是原子晶体。
D选项中，X、Y、Z、M四种元素可形成化合物（NH4）2CO3、NH4HCO3、CO（NH2）2（尿素）等，前二种为离子化合物，而尿素为共价化合物，所以D错。
8．科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的
（如下图所示）。
已知该分子中N-N-N键角都是108.1°，下列有关
的说法正确的是
A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B.分子中四个氧原子共平面
C.该物质既有氧化性又有还原性
D.15.2g该物资含有6.02×
个原子
【答案】C
【解析】略
9．〔化学—选修3：
物质结构与性质〕（15分）
早期发现的一种天然准晶颗粒由三种Al、Cu、Fe元素组成。
回答下列问题：
（1）准晶是一种无平移周期序，但有严格准周期位置序的独特晶体，可通过
方法区分晶体、准晶体和非晶体。
（2）基态铁原子有个未成对电子，三价铁离子的电子排布式为：
可用硫氰化钾奉验三价铁离子，形成配合物的颜色
为
（3）新制备的氢氧化铜可将乙醛氧化为乙酸，而自身还原成氧化亚铜，乙醛中碳原子的杂化轨道类型为；一摩尔乙醛分子中含有的σ键的数目为：
。
乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是：
。
氧化亚铜为半导体材料，在其立方晶胞内部有四个氧原子，其余氧原子位于面心和顶点，则该晶胞中有个铜原子。
（4）铝单质为面心立方晶体，其晶胞参数a＝0．405nm，晶胞中铝原子的配位数为。
列式表示铝单质的密度g·cm－3（不必计算出结果）
【答案】
（1）X射线衍射；
（2）4个；1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5;血红色；（3）sp3；sp2；6NA；乙酸的分子间存在氢键，增加了分子之间的相互作用；16；（4）12；
【解析】
试题分析：
（2）从外观无法区分三者，但是用X光照射会发现：
晶体会对x射线发生衍射，而非晶体不会对x射线发生衍射。
准晶体介于二者之间。
因此通过有无衍射现象即可确定。
（2）26号元素Fe核外电子排布是1s22s22p63s23p63d64s2,即可见在基态Fe原子上有4个未成对的电子，当Fe原子失去4s的2个电子后，再失去1个3d电子就得到了Fe3+.因此Fe3+的电子排布式是1s22s22p63s23p63d5.Fe3+与SCN-形成的多种配位化合物的颜色但是血红色的。
可利用这一性质来检验Fe3+。
（3）新制的Cu（OH）2在加入时可将乙醛（CH3CHO）氧化为乙酸，而它自身则被还原为砖红色的Cu2O。
反应的方程式是：
CH3CHO+2Cu（OH）2=CH3COOH+Cu2O↓+2H2O。
在分子乙醛中，甲基碳原子的杂化轨道类型为sp3杂化 ；而醛基上碳原子是sp2杂化；乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是 乙酸的相对分子质量比乙醛大，而且在分子间存在氢键，增加了分子之间的相互作用，所以沸点比乙醛高。
在Cu2O的一个晶胞中含有的O原子的个数是：
4+8×1/8+6×1/2=8.由于Cu:
O=2:
1.因此在一个晶胞中含有的Cu原子的个数是16个。
（4）在Al晶体的一个晶胞中与它距离相等且最近的Al原子在通过这个顶点的三个面心上，而通过一个顶点可以形成8个晶胞，由于每个面重复数了2次，所以在晶胞中原子的配位数为（3×8）÷2=12.在一个晶胞中含有的Al原子的个数是8×1/8+6×1/2=4.因此Al单质的密度
g/cm3.
考点：
考查晶体、非晶体、准晶体的区分方法、原子结构、离子的检验、金属晶体的密度计算的知识。
10．[化学选修——3：
物质结构与性质]（15分）
周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。
A的核外电子总数与其电子层数相同，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同主族，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）c和e形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为。
（5）这5种元素形成的一种1:
1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。
【答案】
（1）N
（2）sp3H2O2、N2H4
（3）HNO2、HNO3H2SO3
（4）+1
（5）SO42—共价键和配位键H2OH2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱
【解析】
试题分析：
根据题意知，周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。
a的核外电子总数与其电子层数相同，则a为氢元素；b的价电子层中的未成对电子有3个，则b为氮元素；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，则c为氧元素；d与c同主族，则d为硫元素；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子，则e为铜元素。
（1）同周期由左向右第一电离能呈递增趋势，但当元素原子的轨道呈全满、全空、半充满状态时，较稳定；同主族由上到下第一电离能逐渐减小，氮原子2p轨道为半充满状态，较稳定，则N、O、S中第一电离能最大的是N；e为铜元素，价层电子轨道示意图为
。
（2）a为氢元素，和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子为氨分子，中心原子的杂化方式为sp3；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H2O2、N2H4、C2H6等。
（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HNO2、HNO3；酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3。
（4）根据O和Cu形成的离子化合物的晶胞结构判断，该化合物的化学式为Cu2O，则e离子的电荷为+1。
（5）根据题给信息知，这5种元素形成的一种1:
1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构，为硫酸根；阳离子呈轴向狭长的八面体结构结合图2知，该化合物的化学式为[Cu（NH3）4（H2O）2]SO4。
则该化合物中阴离子为SO42—，阳离子中存在的化学键类型有共价键和配位键；该化合物加热时首先失去的组分是H2O，判断理由是H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱。
考点：
考查物质结构与性质，涉及元素推断、元素周期律，核外电子排布规律，共价键与分子结构和性质，晶体结构相关知识。
11．（13分）X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。
XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2＋离子的3d轨道中有9个电子。
请回答下列问题：
（1）Y基态原子的电子排布式是________；Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是_____。
（2）XY2－离子的立体构型是_______；R2＋的水合离子中，提供孤电子对的是原子是______。
（3）Z与某元素形成的化合物的晶胞如右图所示，晶胞中阴离子与阳离子的个数之比是___________。
（4）将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中，通入Y2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是____________。
【答案】
（1）1s22s22p4；Cl
（2）V形；O（3）2:
1
（4）2Cu＋8NH3·H2O＋O2=2[Cu（NH3）4]2＋＋4OH－＋6H2O
【解析】
试题分析：
X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。
XY2是红棕色气体，该气体是NO2，则X是氮元素，Y是氧元素；X与氢元素可形成XH3，该气体是氨气；Z基态原子的M层与K层电子数相等，则该元素的原子序数是2＋8＋2＝12，即为镁元素；R2＋离子的3d轨道中有9个电子，因此R的原子序数是18＋9＋2=29，即为铜元素。
（1）氧元素的原子序数是8，则根据核外电子排布规律可知，氧元素基态原子的电子排布式是1s22s22p4；同周期自左向右元素的第一电离能逐渐增大，镁是第三周期，则所在周期中第一电离能最大的主族元素是Cl元素。
（2）根据价层电子对互斥理论可知，NO2－离子中心原子氮原子含有的孤对电子对数＝
＝1，即氮原子的价层电子对数是3，由于含有一对孤对电子，因此其离子的立体构型是V形；铜离子含有空轨道，而水分子中的氧原子含有孤对电子，因此在Cu2＋的水合离子中，提供孤电子对的原子是O原子。
（3）根据晶胞结构可知，阳离子在8个顶点和体心处各一个，则根据均摊法可知，阳离子个数＝1＋8×
＝2个。
阴离子在上下面各2个，晶胞内部2个，则阴离子个数＝4×
＋2＝4个，因此晶胞中阴离子与阳离子的个数之比是4:
2＝2:
1。
（4）将R单质的粉末加入氨气的浓溶液中，通入氧气，充分反应后溶液呈深蓝色，这说明在反应中铜被氧化氧化为铜离子与氨气结合形成配位键，则该反应的离子方程式是2Cu＋8NH3·H2O＋O2=2[Cu（NH3）4]2＋＋4OH－＋6H2O。
考点：
考查元素推断、核外电子排布、第一电离能、晶胞结构与计算、配位键等
12．（12分）【化学—物质结构与性质】
石墨烯（如图甲）是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（如图乙）．
（1）图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为 _________ ．
（2）图乙中，1号C的杂化方式是 _________ ，该C与相邻C形成的键角 _________ （填“＞”“＜”或“=”）图甲中1号C与相邻C形成的键角．
（3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有 _________ （填元素符号）．
（4）石墨烯可转化为富勒烯（C60），某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图丙所示，M原子位于晶胞的棱上与内部，该晶胞中M原子的个数为 _________ ，该材料的化学式为 _________ ．
【答案】
（1）3
（2）sp3；<
（3）O、H
（4）12；M3C60
【解析】
试题分析：
（1）根据图甲可知1号C与相邻C形成σ键的个数为3.
（2）图乙1号碳形成了4个σ键，所以1号C的杂化方式为sp3；图乙1号C与相邻C形成的键角是109.5℃，图甲1号C与相邻C的键角是120℃。
（3）氧化石墨烯中O原子与H2O中的H原子，氧化石墨烯中H原子与H2O中O原子都可以形成氢键。
（4）根据切割法，晶胞含M原子的个数为：
12×1/4+9=12；C60位于顶点和面心，所以晶胞含C60个数为：
8×1/8+6×1/2=4，所以化学式为M3C60
考点：
本题考查化学键的判断、杂化方式和键角的判断、氢键、晶胞的计算。
13．[物质结构与性质]
含有NaOH的Cu（OH）2悬浊液可用于检验醛基，也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。
（1）Cu+基态核外电子排布式为
（2）与OH－互为等电子体的一种分子为（填化学式）。
（3）醛基中碳原子的轨道杂化类型是；1mol乙醛分子中含有ó的键的数目为。
（4）含有NaOH的Cu（OH）2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为。
（5）Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。
铜晶胞结构如图所示，铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为。
【答案】
（1）[Ar]3d10
（2）HF
（3）sp26mol
（4）
CH3CHO+NaOH+2Cu（OH）2
△H3COONa+Cu2O↓+3H2O
（5）12
【解析】
试题分析：
（2）等电子体为原子数相同，价电子数相同；（3）醛基中碳原子有碳氧双键，为sp2杂化；根据结构得出共含有6molσ键；（5）铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子为一个平面上对角线上的原子，每个平面4个，有3各面共12个。
考点：
本题考查物质结构有关内容。
14．“物质结构与性质”模块（10分）
请回答下列问题：
（1）N、AI、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：
（2）则该元素是__①___（填写元素符号）。
Ge原子的电子排布式是__②__,Ce的最高价氯化物分子式是___③___,该元素可能的性质或应用有__④___。
A．是一种活泼的金属元素
B．其电负性大于硫
C．其单质可作为半导体材料
D．其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点
关于化合物
，下列叙述正确的有⑤。
A．分子间可形成氢键
B．分子中既有极性键又有非极性键
C．分子中有7个
键和1个
键
D．该分子在水中的溶解度大于2-丁烯
（4）NaF的熔点⑥
的熔点（填>、<或=），其原因是⑦
【答案】
①Al
②
③GeCl4
④C、D
⑤B、D
⑥>
⑦两者均为离子化合物，且阴阳离子电荷数均为1，但后者的离子半径较大，离子键较弱，因此其熔点较低
【解析】
（1）该元素在第四电离能发生突变，该元素为正三价，为铝元素；根据能量最低原理和核外电子排布规律不难写出电子排布式；Ge和C为同族元素，Ge最高价为+4价，氯化物分子式为GeCl4。
Ge位于金属和非金属分界线附近，既具有金属性，也具有一定的非金属性，可作为半导体材料；Ge不是一种活泼的金属；Ge为金属，电负性要小于硫；Ge的氯化物和溴化物均为分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，Ge的溴化物沸点更高。
分子中含有碳碳非极性共价键，也含有碳氢极性共价键，B项正确；分子中含有4个
C-H和3个
C-C和2个
C-O,3个π键，1个πC=C和2个πC=O；该分子中含有两个醛基，溶解度要大于2-丁烯。
（4）两者均为离子化合物，晶格能越大，熔点越高；两者阴阳离子电荷数均为1，但后者的离子半径较大，晶格能小，因此其熔点较低。
【考点定位】本题考查较为综合，涉及电子排布式、分子的立体构型、杂化轨道类型、化学键类型等知识，具有一定的难度。
15．[化学—选修3：
物质结构与性质]（15分）
前四周期原子序数依次增大的元素A，B，C，D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，且A-和B+的电子相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。
回答下列问题：
（1）D2+的价层电子排布图为_______。
（2）四种元素中第一电离最小的是________，电负性最大的是________。
（填元素符号）
（3）A、B和D三种元素责成的一个化合物的晶胞如图所示。
①该化合物的化学式为_________________；D的配位数为___________；
②列式计算该晶体的密度_______g·cm-3。
（4）A-、B+和C3+三种离子组成的化合物B3CA6，其中化学键的类型有_____________；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为_______________，配位体是____________。
15【答案】
（1）
（2）KF
（3）①K2NiF46
②
=3.4
（4）离子键、配位键、[FeF6]3-F-
【解析】根据题意，A为F元素，B为K元素，C为Fe元素，D为Ni元素。
（1）Ni2+的价层电子排布图为
（2）四种元素中第一电离最小的是K，电负性最大的是F。
（3）根据晶胞结构可知：
F为
，K为
，Ni为
，则化学式为K2NiF4。
Ni的配位数为6，所以可以求出该晶体的密度：
=3.4。
（4）A-、B+和C3+三种离子组成的化合物是K3FeF6，其中化学键的类型有离子键、配位键；该化合物中存在复杂离子[FeF6]3-，配位体是F-。
【考点定位】物质结构与性质、核外电子排布、能级、电负性、晶胞的分析、计算、化学键类型、配位数、配位体
16．[化学—选修3：
物质结构与性质]（15分）
硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。
请回答下列问题：
（1）基态Si原子中，电子占据的最高能层符号为，该能层具有的原子轨道数为、电子数为。
（2）硅主要以硅酸盐、等化合物的形式存在于地壳中。
（3）单质硅存在与金刚石结构类似的晶体，其中原子与原子之间以相结合，其晶胞中共有8个原子，其中在面心位置贡献个原子。
（4）单质硅可通过甲硅烷（SiH4）分解反应来制备。
工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4，该反应的化学方程式为。
（5）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/（kJ•mol-1
356
413
336
226
318
452
①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是。
②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是。
（6）在硅酸盐中，SiO4-4四面体（如下图（a））通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。
图（b）为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为，Si与O的原子数之比为，化学式为。
16【答案】
（1）M94
（2）二氧化硅
（3）共价键
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