高考化学的物质的结构与性质专项训练含答案.docx
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高考化学的物质的结构与性质专项训练含答案
高考化学的物质的结构与性质专项训练含答案
一、物质的结构与性质的综合性考察
1．氟代硼酸钾（KBe2BO3F2）是激光器的核心材料，我国化学家在此领域的研究走在了世界的最前列。
回答下列问题：
（1）氟代硼酸钾中非金属元素原子的电负性大小顺序是__。
基态K+的电子排布式为__。
（2）NaBH4是有机合成中常用的还原剂，其中的阴离子空间构型是__，中心原子的杂化方式为__。
NaBH4中存在__（填标号）。
a.离子键b.氢键c.σ键d.π键
（3）BeCl2中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的BeCl2的结构式为__，其中Be的配位数为__。
（4）第三周期元素氟化物的熔点如下表：
化合物
NaF
MgF2
AlF3
SiF4
PF5
SF6
熔点/℃
993
1261
1291
-90
-83
-50.5
解释表中氟化物熔点变化的原因：
___。
（5）CaF2的一种晶胞如图所示。
Ca2+占据F-形成的空隙，若r（F-）=xpm，r（Ca2+）=ypm，设阿伏加德罗常数的值为NA，则CaF2的密度ρ=__g·cm-3（列出计算表达式）。
2．铝试剂：
（NH4）3C19H8（OH）3（COO）3，其商品名为阿罗明拿，可用来鉴定溶液中的铝离子。
请回答下列问题：
（1）碳原子价层电子的电子排布图_______。
（2）第二周期部分元素的第一电离能变化趋势如图1所示，其中除氮元素外，其他元素的第一电离能自左而右依次增大的原因是____________；氮元素的第一电离能呈现异常的原因是____。
（3）经X射线衍射测得阿罗明拿的晶体结构，其局部结构如图2所示。
①从结构角度分析，阿罗明拿中的NH4+与氨分子的相同之处为_________，不同之处为_________。
（填标号）
A中心原子的杂化轨道类型
B中心原子的价层电子对数
C立体结构
②阿罗明拿中1个（NH4）3C19H8（OH）3（COO）3单元的C—Oσ键总数为_______个。
分子中的大π键可用符号
表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，则阿罗明拿中苯环的大π键应表示为______________。
③图2中虚线代表氢键，其表示式为（NH4+）N-H---O（COO-）、____________、____________。
（4）阿罗明拿的晶体密度为dg·cm-3，其立方晶胞参数为anm，晶胞中含有y个（NH4）3C19H8（OH）3（COO）3单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为______________（NA表示阿伏加德罗常数的值）。
3．工业上合成氨，CO易与铁触媒作用导致铁触媒失去催化活性：
Fe+5CO═Fe（CO）5．为了防止催化剂铁触媒中毒，要除去CO，发生的反应为Cu（NH3）2OOCCH3+CO+NH3═Cu（NH3）3（CO）OOCCH3．回答下列问题：
（1）下列氮原子的电子排布图表示的状态中，能量最低的是______（填字母序号）。
a.
b.
c.
d.
（2）写出CO的一种常见等电子体分子的结构式：
______；C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为______（用元素符号表示）。
（3）与O同族的元素还有S、Se、Te，它们氢化物的沸点大小为H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S，其原因是______。
（4）配合物[Cu（NH3）2]OOCCH3中，铜显+1价，则其中碳原子的杂化轨道类型是______，NH3分子的价电子对互斥理论模型是______。
（5）已知铜的一种氧化物Cu2O晶体的晶胞结构如图所示：
①若坐标参数A为（0，0，0），B为（
），则C的坐标参数为______；
②若阿伏加德罗常数为NA，该晶胞的边长为apm，则晶体的密度为______g•cm-3。
4．在新型冠状病毒疫情中常用84消毒液进行消毒，有效成分为NaClO溶液，其主要是基于次氯酸（HClO）的氧化性。
氯所在的卤族元素在生产生活中有广泛应用，回答以下问题：
（1）基态氯原子的核外价电子排布式为__________，HClO分子中中心原子的杂化轨道类型为__________。
（2）生产农药的原料PSCl3中，P、S、Cl的电负性由大到小的顺序为_________。
（3）①与Cl相邻的元案S、F，其化化物SF6被广泛用作高压电气设备的绝缘介质。
SF6是一种共价化合物，可通过类似于Born－Haber循环能量构建能量图（a）计算相关键能，则S－F键的键能为__________。
②硫和氧形成的链状化合物结构如图（C），其化学式为__________。
（4）CuCl的熔点为426℃，熔化时几乎不导电；CuF的熔点为908℃。
①CuF的熔点比CuCl的高，原因是_________。
②工业上将CuCl溶入KCN溶液中配制成镀铜液，镀铜液中配合物化学式为__________，写出一种与配体互为等电子体的阳离子的电子式__________。
③CuF晶胞如图（b），晶胞边长为anm。
则Cu＋与F－最近的距离为________。
用Mg·mol－1表示CuF的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数的值，则CuF晶体的密度为______g·cm－3。
④以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图（b）中离子1的坐标为（
，
，0），则离子3的坐标为__________。
5．碳、磷、硫等元素形成的单质和化合物在生活、生产中有重要的用途。
（1）下列氮原子的电子排布图表示的状态中，能量由低到高的顺序是____（填字母）。
A.
B.
C.
D.
（2）P4S3可用于制造火柴，其分子结构如图所示：
①P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为____。
②每个P4S3分子中含有的孤电子对的数目为____对。
（3）科学家合成了一种阳离子“N5n+”，其结构是对称的，5个N排成“V”形，每个N都达到8电子稳定结构，且含有2个氮氮三键，此后又合成了一种含有“N5n+”的化学式为“N8”的离子晶体（该晶体中每个N原子都达到了8电子稳定结构），N8的电子式为____。
（CN）2中键与键之间的夹角为180°，并有对称性，分子中每个原子的最外层均满足8电子稳定结构，其结构式为____。
（4）直链多磷酸根阴离子是由两个或两个以上磷氧四面体通过共用顶角氧原子连接起来的，其结构如图所示。
则由n个磷氧四面体形成的这类磷酸根离子的通式为____。
（5）碳酸盐中的阳离子不同，热分解温度就不同。
下表为四种碳酸盐的热分解温度和对应金属阳离子的半径。
随着金属阳离子半径的增大，碳酸盐的热分解温度逐渐升高，原因是___。
碳酸盐
MgCO3
CaCO3
SrCO3
BaCO3
热分解温度/℃
402
900
1172
1360
金属阳离子半径/pm
66
99
112
135
（6）石墨的晶胞结构如图所示。
已知石墨的密度为ρg.cm-3，C-C键的键长为rcm，M为阿伏加德罗常数的值，则石墨晶体的层间距d=___cm。
6．硅、磷、硫、氯都是第三周期的非金属元素，它们在工农业生产中都有重要的用途。
（1）基态硅原子的电子排布图为_______________；硫的基态原子能量最高的电子云在空间有________________个伸展方向，原子轨道呈________________形。
（2）硅、磷、硫的第一电离能由大到小的顺序为________________。
（3）单质磷与Cl2反应，可以生产PC13和PC15。
其中各原子均满足8电子稳定结构的化合物中，P原子的杂化轨道类型为________________，其分子的空间构型为________________。
（4）H3PO4为三元中强酸，与Fe3+形成H3[Fe（PO4）2]，此性质常用于掩蔽溶液中的Fe3+。
基态Fe3+核外电子排布式为__________；PO43-作为___________为Fe3+提供________________。
（5）磷化硼（BP）是一种超硬耐磨涂层材料，下图为其晶胞，硼原子与磷原子最近的距离为acm。
用Mg/mol表示磷化硼的摩尔质量，NA表示阿伏加德罗常数的值，则磷化硼晶体的密度为_________g/cm3。
7．氟及其化合物用途十分广泛，回答下列问题
（1）聚四氟乙烯是一种准晶体，准晶体是一种无平移周期序的独特晶体，可通过_____方法区分晶体、准晶体和非晶体。
（2）基态铜原子价电子排布的轨道式为_____。
（3）[H2F]+[SbF6]－（氟锑酸）是一种超强酸，其阳离子的空间构型为_____，与[H2F]+具有相同空间构型和键合形式的分子和阴离子分别是____。
（各举一例）
（4）SF6中含____个σ键，根据____理论，可判断出其空间构型为正八面体，其中S的杂化方式为_____。
（5）SF6被广泛用于高压电器设备的绝缘介质。
其键能可通过类似于Born-Haber循环能量构建能量图a计算键能。
则F-F键的键能为_____kJ·mol－1。
（6）CuCl熔点为426℃，熔化时几乎不导电；CuF的熔点是908℃，密度为7.1g·cm－3。
①CuF的熔点比CuCl高的原因是_____。
②已知NA为阿伏伽德罗常数的值，立方CuF晶胞结构如图b，则CuF的晶胞参数a=____nm。
（列出计算式即可）
8．Ⅰ、Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。
以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备Cu2O。
（1）Cu2+基态核外电子排布式为________。
（2）SO42﹣的空间构型为_________（用文字描述），Cu2+与OH-反应能生成[Cu（OH）4]2-，[Cu（OH）4]2-中的配位原子为_______（填元素符号）。
（3）抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：
_______（填“难溶于水”或“易溶于水”）。
（4）一个Cu2O晶胞（如图2）中，Cu原子的数目为_________。
Ⅱ、磷酸亚铁锂（LiFePO4）可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。
回答下列问题：
（5）在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是___，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态_______（填“相同”或“相反”）。
（6）苯胺（
）的晶体类型是_________。
苯胺与甲苯（
）的相对分子质量相近，但苯胺的熔点（-5.9℃）、沸点（184.4℃）分别高于甲苯的熔点（-95.0℃）、沸点（110.6℃），原因是________。
9．2018年第26届国际计量大会（CGPM）对国际单位制进行了修改，将阿伏加德常数变为了精确数值，用原子来定义千克。
研究者们使用激光测量“硅球"球体点阵中一个晶格单位的长度和硅原子的平均直径，从而确定一定质量的纯硅球体中准确的原子数。
（1）基态硅原子的核外电子排布式是_____________________。
基态的气态原子失去一个电子形成气态一价正离子时所需能量称为元素的第一电离能（I1），元素气态一价正离子失去一个电子形成气态二价正离子时所需能量称为元素的第二电离能（I2），…….以此类推。
下列电离能比值最大的是_____________
A．
B．
C．
D．
（2）晶体硅具有金刚石型结构，其中硅原子的杂化方式是_______，晶体硅中硅原子与σ键的数目比是___________。
（3）组成为Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O的铝硅酸盐是一种常见的分子筛。
O、Al、Si电负性
由小到大的顺序是___________________。
（4）硅与碳是同主族元素，碳原子与碳原子之间可以形成单键、双键和三键，但硅原子之间却不容易形成双键和三键，原因是________________________。
（5）硅晶胞结构如图所示，则晶胞中含有___个硅原子。
硅晶体的密度为ρgcm—3，硅的摩尔质量为Mg·mol-1,经测定，晶胞边长为apm，则阿伏加德罗常数可表示为:
NA=__mol—1。
10．甲烷作为天然气、页岩气、可燃冰的主要成分，拥有最稳定的烷烃分子结构，具有高度的四面体对称性，极难在温和的条件下对其活化。
因此，甲烷的选择活化和定向转化一直是世界性的难题。
我国科学家经过长达6年的努力，研制成功一系列石墨烯限域的3d过渡金属中心（Mn、Fe、Co、Ni、Cu）催化剂材料，在室温条件下以H2O2为氧化剂直接将甲烷氧化成C1（只含一个C原子）含氧化合物，被业内认为是甲烷化学领域的重要突破。
请回答下列问题：
（1）Cu原子基态原子的外围电子排布式为____________。
（2）石墨烯限域单原子铁能活化CH4分子中的C－H键，导致C与H之间的作用力_____（减弱”或“不变”）。
铁晶体中粒子之间作用力类型是__________________。
（3）常温下，H2O2氧化CH4生成CH3OH、HCHO、HCOOH等。
①它们的沸点分别为64.7、－195℃、100.8℃，其主要原因是_________________；
②CH4和HCHO比较，键角较大的是_________，主要原因是_____________。
（4）配离子的颜色与d－d电子跃迁的分裂能大小有关，1个电子从较低的d轨道跃迁到较高能量的轨道所需的能量为的分裂能，用符号△表示。
分裂能△[Co（H2O）62+]_____________△[Co（H2O）63+]（填“>”“<”或“=”），理由是_________________。
（5）钴晶胞和白铜（铜镍合金）晶胞分别如图1、图2所示。
①钴晶胞堆积方式的名称为____________；
②已知白铜晶胞的密度为dg·cm－3，NA代表阿伏加德罗常数的值。
图2晶胞中两个面心上铜原子最短核间距为_____________pm（列出计算式）。
11．A、B、C、D、E、F代表原子序数依次增大的前四周期元素。
其中A是空气中含量最高的元素；B是同周期中原子半径最大的元素；C原子的最外层电子数与核外电子层数相等；D、E元素的基态原子3p能级上都有两个未成对电子；F原子的外围电子排布为（n－1）d10ns1。
根据以上信息，回答下列问题：
（1）A元素基态原子核外电子的轨道表达式为________________；在同周期元素中第一电离能介于C、E之间的元素是______（用化学式表示）。
（2）将以下三种物质：
①A与硼元素按原子个数比为1∶1形成的空间网状结构化合物，②B的氯化物，③D的氯化物。
按熔点由高到低的顺序排列：
______________（用化学式表示）。
（3）A的最简单氢化物易液化，其原因是_______________，E的次高价含氧酸根离子的VSEPR模型名称是_________，该离子的空间构型为__________。
（4）F单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示，其晶胞特征如下图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。
若已知F晶胞参数为apm，F相对原子质量为M，NA代表阿伏加德罗常数，请回答：
①晶胞中F原子的配位数为_______；F单质晶体中原子的堆积方式是_________堆积。
②F原子半径r=________ pm，F单质晶体密度计算式为：
______________g·cm-3。
（5）A与F形成的某种化合物晶胞结构如图丁所示，该晶体的化学式为___________。
该化合物能与稀盐酸剧烈反应，生成一种白色沉淀和一种全部由非金属元素组成的离子化合物，该反应的化学方程式为________。
12．铁氰化钾（化学式为K3[Fe（CN）6]）主要应用于制药、电镀、造纸、钢铁生产等工业。
其煅烧分解生成KCN、FeC2、N2、（CN）2等物质。
（1）铁元素在周期表中的位置为_________，基态Fe3+核外电子排布式为_________。
（2）在[Fe（CN）6]3－中不存在的化学键有_________。
A．离子键B．金属键C．氢键D．共价键
（3）已知（CN）2性质类似Cl2：
（CN）2+2KOH=KCN+KCNO+H2OKCN+HCl=HCN+KClHC≡CH+HCN→H2C=CH－C≡N
①KCNO中各元素原子的第一电离能由小到大排序为________。
②丙烯腈（H2C=CH－C≡N）分子中碳原子轨道杂化类型是_______；分子中σ键和π键数目之比为_______。
（4）C22－和N2互为等电子体，CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如图甲所示），但CaC2晶体中哑铃形的C22－使晶胞沿一个方向拉长，晶体中每个Ca2+周围距离最近的C22－数目为_______。
（5）金属Fe能与CO形成Fe（CO）5，该化合物熔点为－20℃，沸点为103℃，则其固体属于_______晶体。
（6）图乙是Fe单质的晶胞模型。
已知晶体密度为dg·cm－3，铁原子的半径为_________nm（用含有d、NA的代数式表示）。
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一、物质的结构与性质的综合性考察
1．F＞O＞B1s22s22p63s23p6或[Ar]正四面体sp3ac3前三种为离子晶体，晶格能依次增大，后三种为分子晶体，分子间力依次增大
解析：
F＞O＞B1s22s22p63s23p6或[Ar]正四面体sp3ac
3前三种为离子晶体，晶格能依次增大，后三种为分子晶体，分子间力依次增大
【解析】
【分析】
（1）氟代硼酸钾中非金属元素有F、O、B，元素的非金属性越强，电负性越大；基态K+核外电子总数为18；
（2）BH4-的中心原子B原子孤电子对数=
=0，价层电子对数=0+4=0，微粒空间构型与VSEPR模型相同；Na+与BH4-之间形成离子键，B原子有3个价电子，H有空轨道，而BH4-中形成4个B-H键，故BH4-中含有1个配位键、3个σ键；
（3）双聚分子为Be2Cl4，Be原子价电子数为2，形成2个Be-Cl键，Be原子有空轨道、Cl原子有孤电子对，每个BeCl2分子中的1个Cl原子另外分子中Be原子之间形成1个配位键；
（4）氟化物的熔点与晶体类型，离子晶体的熔点较高，分子晶体的熔点较低；离子半径越小、电荷越大，晶格能越大，离子晶体的熔沸点越高。
而相对分子质量越大，分子间作用力越强，分子晶体的熔沸点越高；
（5）晶胞中白色球数目为4、黑色球数目为1+8×
+6×
+12×
=8，结合化学式可知，白色球代表Ca2+、黑色球代表F-，Ca2+占据F-形成的立方体的体心，晶胞中F-形成8个小立方体，只有4个Ca2+占据；处于晶胞中F-形成的小立方体体心的Ca2+与小立方体顶点F-紧密相邻，若r（F-）=xpm，r（Ca2+）=ypm，则小立方体棱长=
pm，故晶胞棱长=
pm，计算晶胞中微粒总质量，即为晶胞质量，晶体密度=晶胞质量÷晶胞体积。
【详解】
（1）氟代硼酸钾中非金属元素有F、O、B，非金属性强弱顺序为F＞O＞B，电负性大小顺序为F＞O＞B；基态K+核外电子总数为18，则电子排布式为1s22s22p63s23p6或[Ar]；
（2）BH4-的中心原子B原子孤电子对数=
=0，价层电子对数=0+4=0，微粒空间构型与VSEPR模型相同为正四面体形，B原子采取sp3杂化；Na+与BH4-之间形成离子键，B原子有3个价电子，H有空轨道，而BH4-中形成4个B-H键，故BH4-中含有1个配位键、3个σ键，没有氢键与π键，故答案为ac；
（3）双聚分子为Be2Cl4，Be原子价电子数为2，形成2个Be-Cl键，Be原子有空轨道、Cl原子有孤电子对，每个BeCl2分子中的1个Cl原子另外分子中Be原子之间形成1个配位键，BeCl2的结构式为
，其中Be的配位数为3；
（4）NaF、MgF2和AlF3为离子晶体，晶格能依次增大，熔点依次升高，而SiF4、PF5和SF6为分子晶体，分子间力依次增大，熔点依次增大；
（5）晶胞中白色球数目为4、黑色球数目为1+8×
+6×
+12×
=8，结合化学式可知，白色球代表Ca2+、黑色球代表F-，Ca2+占据F-形成的立方体的体心，晶胞中F-形成8个小立方体，只有4个Ca2+占据，可知Ca2+占据F-形成的空隙占有率为50%；处于晶胞中F-形成的小立方体体心的Ca2+与小立方体顶点F-紧密相邻，若r（F-）=xpm，r（Ca2+）=ypm，则小立方体棱长=
pm，故晶胞棱长=
pm，晶胞相当于含有4个“CaF2”，晶胞质量=4×
g，晶体密度
g•cm-3。
【点睛】
价层电子对互斥模型（简称VSEPR模型），根据价电子对互斥理论，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数．σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=
×（a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数；分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤对电子；实际空间构型要去掉孤电子对，略去孤电子对就是该分子的空间构型。
2．从左到右原子半径减小，元素金属性减弱，失电子能力减弱氮原子的2p轨道为半充满状态，具有稳定性，不易失去电子ABC9（NH4+）N-H---O（
解析：
从左到右原子半径减小，元素金属性减弱，失电子能力减弱氮原子的2p轨道为半充满状态，具有稳定性，不易失去电子ABC9
（NH4+）N-H---O（OH）（OH）O-H---O（COO-）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）碳原子电子排布式为1s22s22p2，其价层电子的电子排布图为
。
（2）元素的第一电离能是气态电中性基态原子失去一个电子变为气态基态正离子时需要的最低能量。
失去电子越难，第一电离能越大。
同一周期元素从左到右，原子半径逐渐减小，原子核对核外电子的束缚力逐渐增强，失去电子越来越难，所以元素的第一电离能逐渐增大。
但氮元素的2p轨道上有3个电子，是比较稳定的半充满结构，所以失去一个电子比较困难，所以其第一电离能比氧大。
（3）①从结构角度分析，NH4+与氨分子的中心原子N原子的价层电子对数均为4，均为sp3杂化，但NH4+是正四面体，而NH3为三角锥形，故相同之处选AB，不同之处选C。
②（NH4）3C19H8（OH）3（COO）3中有羟基和酯基，每个羟基的氧原子都和碳原子结合形成C—Oσ键，每个酯基中有2个C—Oσ键，所以1个（NH4）3C19H8（OH）3（COO）3单元的C—Oσ键总数为3+3×2=9个。
苯环上的碳原子是sp2杂化，每个碳原子还剩一个p轨道上的电子形成大π键，参与形成大π键的原子数为6，参与形成大π键的电子数也为6，则阿罗明拿中苯环的大π键应表示为
。
③从图2可以看出，氢键存在于NH4+中的H和COO-的氧原子之间，其表示式为（NH4+）N-H---O（COO-），还存在于NH4+中的H和羟基的O之间，表示式为（NH4+）N-H---O（OH），还存在于羟基中的H和COO-的氧原子之间，其表示式为（OH）O-H---O（COO-）。
（4）立方晶胞参数为anm，所以晶胞的体
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