题型集训39物质结构与性质.docx

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题型集训39物质结构与性质

题型集训39　物质结构与性质

1．（2015·课标全国Ⅰ，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253K，沸点为376K，其固体属于________晶体。

（5）碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：

①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。

②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Ⅱ，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________（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1∶3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a＝0.566nm，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（g·cm－3）________。

3．（2015·山东理综，33）氟在自然界中常以CaF2的形式存在。

（1）下列关于CaF2的表述正确的是________。

a．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用

b．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2

c．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同

d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电

（2）CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是______________________（用离子方程式表示）。

已知AlF

在溶液中可稳定存在。

（3）F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为_____，其中氧原子的杂化方式为__________。

（4）F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。

已知反应Cl2（g）＋3F2（g）===2ClF3（g）　ΔH＝－313kJ·mol－1，F—F键的键能为159kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。

ClF3的熔、沸点比BrF3的________（填“高”或“低”）。

4．（2015·福建理综，31）科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

（1）CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为____________________________。

（2）下列关于CH4和CO2的说法正确的是________（填序号）。

a．固态CO2属于分子晶体

b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子

c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2

d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp

（3）在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。

①基态Ni原子的电子排布式为________，该元素位于元素周期表的第________族。

②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni（CO）4，1molNi（CO）4中含有________molσ键。

（4）一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构（如下图所示）的水合物晶体，其相关参数见下表。

CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。

　　　参数

分子　　　

分子直径/nm

分子与H2O的结合能

E/kJ·mol－1

CH4

0.436

16.40

CO2

0.512

29.91

①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________________________________________________。

②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。

已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是_________________________。

1．（2014·课标全国Ⅰ，37）早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成，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Fe原子有________个未成对电子。

Fe3＋的电子排布式为________。

可用硫氰化钾检验Fe3＋，形成的配合物的颜色为________。

（3）新制备的Cu（OH）2可将乙醛（CH3CHO）氧化为乙酸，而自身还原成Cu2O。

乙醛中碳原子的杂化轨道类型为______，1mol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_________。

Cu2O为半导体材料，在其立方晶胞内部有4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）Al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Al单质的密度________g·cm－3（不必计算出结果）。

2．（2014·课标全国Ⅱ，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_____________________________________________________________。

3．（2013·课标全国Ⅰ，37）硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。

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，SiO

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________________。

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“σ”或“π”）。

（2）当n＝2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n＝3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．（2015·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σ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，其晶胞结构如图所示。

则该矿物的化学式为_________________________________，

若已知该晶胞的边长为acm，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________________________。

（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。

（5）如图是氮化镓的晶胞模型：

①氮化镓中镓原子的杂化方式为________，氮原子的配位数为________。

②氮化镓为立方晶胞，氮化镓的密度为ρg·cm－3。

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。

①Ti2＋基态的电子排布式可表示为_____________________。

②BH

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N2＋3H2

2NH3实现储氢和输氢。

下列说法正确的是______（多选）。

A．NH3分子中N原子采用sp3杂化B．相同压强时，NH3沸点比PH3高

C．[Cu（NH3）4]2＋离子中，N原子是配位原子D．CN－的电子式为[∶C⋮⋮N∶]－

（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。

①C60晶体易溶于苯、CS2，C60是________分子（填“极性”或“非极性”）。

②1molC60分子中，含有σ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ag·cm－3，则晶胞的体积为________cm3（用a、NA表示）。

5．（2014·郑州模拟）A、B、C、D、E、F均为周期表中前四周期元素，其原子序数依次增大，其中A、B、C为短周期非金属元素。

A是形成化合物种类最多的元素；B基态原子电子排布中只有一个未成对电子；C是同周期元素中原子半径最小的元素；D的基态原子在前四周期元素的基态原子中单电子数最多；E与D相邻，E的某种氧化物X与C的氢化物的浓溶液加热时反应常用于实验室制取气态单质C；F与D的最外层电子数相等。

回答下列问题（相关回答均用元素符号表示）：

（1）D的基态原子的核外电子排布式是____________。

（2）B的氢化物的沸点比C的氢化物的沸点________（填“高”或“低”），原因是_______________________。

（3）A的电负性________（填“大于”或“小于”）C的电负性，A形成的氢化物A2H4中A的杂化轨道类型是________，其空间构型为________，其中σ键与π键数目之比为________。

（4）X在制取C单质中的作用是________，C的某种含氧酸盐常用于实验室中制取氧气，此酸根离子中化学键的键角________109°28′（填“>”、“＝”或“<”）。

（5）

已知F与C的某种化合物的晶胞结构如图所示，则该化合物的化学式是________，若F与C原子最近的距离为acm，则该晶体的密度为________g·cm－3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的数值为NA）。

6．（2015·长沙市质量监测）

（1）含碳物质不完全燃烧会产生CO。

血红蛋白中含有Fe2＋，CO易与血红蛋白结合成稳定的配合物而使人中毒，写出铁离子（Fe3＋）的核外电子排布式为________________________________，CO有多种等电子体，其中常见的一种分子是________________________________。

利用CO可以合成化工原料COCl2，已知COCl2分子中每个原子最外层都形成8电子的稳定结构，则一个COCl2分子内含有________个σ键，C原子的杂化方式为_________________________________________。

（2）A、B均为短周期金属元素。

依据下表数据，回答问题：

电离能/kJ·mol－1

I1

I2

I3

I4

A

932

1821

15390

21771

B

738

1451

7733

10540

写出A原子的核外电子排布图_________________________，

Al原子的第一电离能_____（填：

“大于”、“小于”或“等于”）738kJ·mol－1，原因是_______________。

（3）下图是一种镍（Ni）镧（La）合金储氢后的晶胞结构图。

该合金储氢后，含0.5molNi的合金可吸附氢气的体积（标况）为________L。

7．（2015·东北三校联考）铜单质及其化合物在很多领域中都有重要的用途。

请回答以下问题：

（1）超细铜粉可用作导电材料、催化剂等，其制备方法如下：

①NH4CuSO3中金属阳离子的核外电子排布式为__________________。

N、O、S三种元素的第一电离能大小顺序为____________________（填元素符号）。

②向CuSO4溶液中加入过量氨水，可生成[Cu（NH3）4]SO4，下列说法正确的是________。

A．氨气极易溶于水，原因之一是NH3分子和H2O分子之间形成氢键的缘故

B．NH3分子和H2O分子，分子空间构型不同，氨气分子的键角小于水分子的键角

C．[Cu（NH3）4]SO4溶液中加入乙醇，会析出深蓝色的晶体

D．已知3.4g氨气在氧气中完全燃烧生成无污染的气体，并放出akJ热量，则NH3的燃烧热的热化学方程式为：

NH3（g）＋3/4O2（g）===1/2N2（g）＋3/2H2O（g）　ΔH＝－5akJ·mol－1

（2）铜锰氧化物（CuMn2O4）能在常温下催化氧化空气中的氧气变为臭氧（与SO2互为等电子体）。

根据等电子体原理，O3分子的空间构型为________。

（3）氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，其阴离子均为无限长链结构（如图所示），a位置上Cl原子（含有一个配位键）的杂化轨道类型为______________________________________________。

（4）如图是金属Ca和D所形成的某种合金的晶胞结构示意图，已知镧镍合金与上述Ca－D合金都具有相同类型的晶胞结构XYn，它们有很强的储氢能力。

已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10－23cm3，储氢后形成LaNinH4.5合金（氢进入晶胞空隙，体积不变），则LaNin中n＝________（填数值）；氢在合金中的密度为________（保留两位有效数字）。

题型集训39　物质结构与性质

【三年高考真题演练】

[2015年高考真题]

1．解析　

（1）基态14C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σ键、2个π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）①由图可知，石墨烯中每个碳被3个六元环所共有，每个六元环占有的碳原子数为6×

＝2。

②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）σ键和π键　sp杂化　CO2、COS、SCN－、OCN－等

（4）分子　（5）①3　2　②12　4

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，因此D是氯元素。

（1）元素的非金属性O>Cl>P，则电负性O>Cl>P，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O3>O2，范德华力O3>O2，则沸点O3>O2。

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）＝8×

＋6×

＝4，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a＝0.566nm，晶体F的密度＝

＝

＝2.27g/cm3。

答案　

（1）O　1s22s22p63s23p3（或[Ne]3s23p3）

（2）O3　O3相对分子质量较大，范德华力较大　分子晶体　离子晶体

（3）三角锥形　sp3杂化

（4）V形　4　2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl（或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl）

（5）Na2O　8　

＝2.27g/cm3

3．解析　

（1）a.Ca2＋与F－间既存在静电吸引作用又存在静电斥力，错误；b.CaF2与CaCl2中离子所带电荷数相同，而F－的离子半径小于Cl－，故晶格能：

CaF2＞CaCl2，所以CaF2的熔点高于CaCl2，正确；c.晶体构型还与离子的大小有关，所以阴阳离子比为2∶1的物质，不一定与CaF2晶体构型相同，错误；d.离子晶体在熔融时发生电离从而导电，正确。

（2）CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，是因为生成了AlF

，离子方程式为3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF

。

（3）OF2中O原子与2个F原子形成了2个σ键，O原子还有2对孤对电子，所以O原子的杂化方式为sp3杂化，其空间构型为V形。

（4）根据ΔH与键能的关系可得：

242kJ·mol－1＋159kJ·mol－1×3－ECl－F×6＝－313kJ·mol－1，解得Cl－F键的平均键能为ECl－F＝172kJ·mol－1。

组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，