高考二轮化学总复习 专题限时训练15.docx

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高考二轮化学总复习专题限时训练15

专题限时训练（十五）　物质结构与性质

（时间：

90分钟　分数：

100分）

1．（14分）（2014·新课标全国卷Ⅰ）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）氧化成乙酸，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）。

答案：

（1）X射线衍射　

（2）4　1s22s22p63s23p63d5　血红色　（3）sp3、sp2　6NA　CH3COOH存在分子间氢键

16　（4）12　

解析：

（1）区分晶体、准晶体和非晶体可运用X射线衍射的方法。

（2）基态铁原子的3d能级上有4个未成对电子，Fe3＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，Fe（SCN）3呈血红色。

（3）由乙醛的结构式（

）知，—CH3、—CHO上的碳原子分别为sp3、sp2杂化。

由于1个乙醛分子中含有4个C—H键、1个C—C键、1个C—O键，共有6个σ键，故1mol乙醛分子中含有6NA个σ键。

乙酸分子之间能形成氢键而乙醛分子之间不能形成氢键，故乙酸的沸点明显高于乙醛。

根据均摊原理，一个晶胞中含有的氧原子为4＋6×

＋8×

＝8（个），再结合化学式Cu2O知一个晶胞中含有16个铜原子。

（4）面心立方晶胞中粒子的配位数是12。

一个铝晶胞中含有的铝原子数为8×

＋6×

＝4（个），一个晶胞的质量为

×27g，再利用密度与质量、晶胞参数a的关系即可求出密度，计算中要注意1nm＝10－7cm。

2．（12分）（2015·江苏卷）下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：

2Cr2O

＋3CH3CH2OH＋16H＋＋13H2O―→4[Cr（H2O）6]3＋＋3CH3COOH

（1）Cr3＋基态核外电子排布式为________；配合物[Cr（H2O）6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是________（填元素符号）。

（2）CH3COOH中C原子轨道杂化类型为________；1molCH3COOH分子含有σ键的数目为________。

（3）与H2O互为等电子体的一种阳离子为________（填化学式）；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为________。

答案：

（1）1s22s22p63s23p63d3{或[Ar]3d3}　O

（2）sp3和sp2　7mol（或7×6.02×1023）

（3）H2F＋　H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键

解析：

（1）Cr是24号元素，Cr原子基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，Cr原子由外向里失去3个电子后变为Cr3＋，故Cr3＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。

在配合物[Cr（H2O）6]3＋中，中心原子提供空轨道，而配位原子需提供孤对电子，H2O分子中含有孤对电子的是O原子。

（2）CH3COOH中，甲基中C原子与其他原子形成4个σ键，故C原子采取sp3杂化；而羧基中C原子形成3个σ键和1个π键，故C原子采取的是sp2杂化。

CH3COOH的结构式为

，单键均为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，故1个CH3COOH分子中含有7个σ键，因此1molCH3COOH中含有7×6.02×1023个σ键。

（3）将O原子的质子数增加1价电子数不变，即可写出与H2O互为等电子体的阳离子H2F＋。

H2O与CH3CH2OH可形成分子间氢键，是导致H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶的主要原因。

3．（16分）（2015·福建卷）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中的第________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、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形成的水合物晶体俗称“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________________________________________________________________________。

答案：

（1）H、C、O　

（2）a、d　

（3）①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　Ⅷ　②8

（4）①氢键、范德华力　②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4

解析：

（1）非金属性越强，则电负性越大，故H、C、O的电负性依次增大。

（2）CO2是由非金属元素形成的分子晶体，a选项正确；CH4分子是正四面体结构，其为非极性分子，b选项错误；CH4和CO2都是分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高，故c选项错误；CH4为正四面体结构，故碳原子的杂化类型是sp3，CO2为直线形分子，故碳原子的杂化类型是sp，d选项正确。

（3）①Ni的原子序数为28，故基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2；在元素周期表中，Ni位于第四周期、第Ⅷ族。

②1个CO分子中存在1个σ键，而Ni（CO）4中Ni与CO之间还存在4个σ键，故1molNi（CO）4中含有8molσ键。

（4）①可燃冰中存在分子间作用力即范德华力，另外水分子间还存在氢键。

②CO2分子与H2O的结合能更大，且CO2分子直径小于空腔直径。

4．（14分）（2015·山东卷）氟在自然界中常以CaF2的形式存在。

（1）下列有关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AlF3－6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”）。

答案：

（1）b、d　

（2）3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF3－6

（3）V形　sp3　（4）172　低

解析：

（1）a项，Ca2＋与F－间不仅存在静电吸引作用，同时原子核与原子核之间、电子与电子之间也存在静电排斥作用，错误。

b项，因CaF2、CaCl2均为离子晶体，F－的离子半径小于Cl－，离子晶体的晶格能与离子所带电荷数成正比，与离子核间距成反比，故CaF2晶体的晶格能大于CaCl2。

晶格能越大，离子晶体的熔点越高，故CaF2的熔点高于CaCl2，正确。

c项，阴、阳离子个数比相同，晶体构型不一定相同。

d项，CaF2是离子化合物，在熔融状态下能电离产生自由移动的离子，故CaF2在熔融状态下能导电，正确。

（2）由信息可知，CaF2（s）Ca2＋（aq）＋2F－（aq），Al3＋与F－可形成配离子AlF

，从而促进了CaF2溶解平衡的正向移动，故反应的离子方程式为3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF

。

（3）OF2分子中，中心原子的价层电子对数为

×（6＋1×2）＝4，成键电子对数为2，因此分子构型为V形，O原子的杂化方式为sp3杂化。

（4）设Cl—F键的平均键能为x。

根据反应的焓变＝反应物的键能总和－生成物的键能总和可知，Cl2（g）＋3F2（g）===2ClF3（g）的ΔH＝242kJ·mol－1＋159kJ·mol－1×3－6x＝－313kJ·mol－1，则x＝172kJ·mol－1。

ClF3和BrF3为结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，其熔、沸点越高，因ClF3的相对分子质量小于BrF3，故ClF3的熔、沸点低于BrF3。

5.（14分）（2014·海南卷）Ⅰ.对于钠的卤化物（NaX）和硅的卤化物（SiX4），下列叙述正确的是（　　）

A．SiX4难水解B．SiX4是共价化合物

C．NaX易水解D．NaX的熔点一般高于SiX4

Ⅱ.碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：

回答下列问题：

（1）金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为________。

（2）金刚石、石墨烯（指单层石墨）中碳原子的杂化形式分别为________、________。

（3）C60属于________晶体，石墨属于________晶体。

（4）石墨晶体中，层内C—C键的键长为142pm，而金刚石中C—C键的键长为154pm。

其原因是金刚石中只存在C—C间的________共价键，而石墨层内的C—C间不仅存在________共价键，还有________键。

（5）金刚石晶胞含有________个碳原子。

若碳原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则r＝____________a，列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率

________________________________________________________________________（不要求计算结果）。

答案：

Ⅰ.BD　Ⅱ.

（1）同素异形体　

（2）sp3　sp2　（3）分子　混合　（4）σ　σ　π（或大π或ppπ）　（5）8　

＝

解析：

Ⅰ.A项，硅的卤化物（SiX4）的水解比较强烈，如SiCl4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HCl，SiF4＋3H2O===H2SiO3↓＋4HF，A错误；B项，硅的卤化物（SiX4）全部由非金属元素组成，属于共价化合物，B正确；C项，钠的卤化物（NaX）属于强酸强碱盐，不发生水解，C错误；D项，钠的卤化物（NaX）是由离子键组成的，属于离子晶体，SiX4属于分子晶体，所以NaX的熔点一般高于SiX4，D正确。

Ⅱ.

（1）金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们的组成相同，结构不同、性质不同，互称为同素异形体。

（2）金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键（即C原子采取sp3杂化方式），构成正四面体，石墨中的碳原子采用sp2杂化轨道与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六角形的平面层状结构。

（3）C60中构成微粒是分子，所以属于分子晶体；石墨的层内原子间以共价键结合，层与层之间以分子间作用力结合，所以石墨属于混合晶体。

（4）在金刚石中只存在C—C之间的σ键；石墨层内的C—C之间不仅存在σ键，还存在π键。

（5）由金刚石的晶胞结构可知，晶胞内部有4个C原子，面心上有6个C原子，顶点有8个C原子，所以金刚石晶胞中C原子数目为4＋6×

＋8×

＝8；若C原子半径为r，金刚石晶胞的边长为a，根据硬球接触模型，则正方体对角线长度的

就是C—C键的键长，即

a＝2r，所以r＝

a，碳原子在晶胞中的空间占有率ω＝

＝

＝

。

6．（14分）（2014·福建卷）氮化硼（BN）晶体有多种相结构。

六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。

立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。

它们的晶体结构如图所示。

（1）基态硼原子的电子排布式为________。

（2）关于这两种晶体的说法中，正确的是________（填序号）。

a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大

b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软

c．两种晶体中的B—N键均为共价键

d．两种晶体均为分子晶体

（3）六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为________，其结构与石墨相似却不导电，原因是________。

（4）立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为________。

该晶体的天然矿物在青藏高原地下约300km的古地壳中被发现。

根据这一矿物形成事实，推断实验室由六方相氮化硼合成立方相氮化硼需要的条件应是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（5）NH4BF4（氟硼酸铵）是合成氮化硼纳米管的原料之一。

1molNH4BF4含有________mol配位键。

答案：

（1）1s22s22p1　

（2）b、c

（3）平面三角形　层状结构中没有自由移动的电子

（4）sp3　高温、高压　（5）2

解析：

（2）立方相氮化硼只含有σ键，a错误；六方相氮化硼质地软，是由于其层间作用力为范德华力，作用力小，b正确；B、N均为非金属元素，两者形成的化学键为共价键，c正确；六方相氮化硼属于混合晶体，立方相氮化硼属于原子晶体，d错误。

（3）观察六方相氮化硼的晶体结构可知，每个硼原子与相邻3个氮原子构成平面三角形。

其结构虽与石墨相似，但由于B原子最外层电子均已成键，层中没有了能自由移动的电子，所以不导电。

（4）立方相氮化硼晶体中，每个硼原子形成4个共价单键，所以为sp3杂化；地下约300km的环境应为高温、高压。

（5）NH

中，存在一个由氮原子提供的孤电子对、H＋提供空轨道而形成的配位键；在BF

中，存在一个由F－提供的孤电子对、B3＋提供空轨道而形成的配位键，所以1mol氟硼酸铵中含有2mol配位键。

7．（16分）（2015·湖南长沙模拟）Ⅰ.下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。

试回答下列问题：

（1）请写出元素D的基态原子电子排布式：

________________________________________________________________________。

（2）元素A、B形成的单质中，A对应的单质熔点更高。

原因是__________________________________________________________。

（3）在①苯、②CH3OH、③HCHO、④CS2、⑤CCl4五种有机溶剂中，碳原子采取sp2杂化的分子有________（填序号）；光谱证实单质C与强碱性溶液反应有[C（OH）4]－生成，则[C（OH）4]－中存在________（填序号）。

a．共价键b．非极性键

c．配位键d．σ键

e．π键

（4）元素D可以形成分子式为D（NH3）5BrSO4，配位数均为6的两种配合物。

通常微粒间形成配位键的条件：

一方是能够提供孤电子对的原子或离子，另一方是具有________的原子或离子。

若往其中一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，无明显现象，若加入AgNO3溶液时，产生淡黄色沉淀，则该配合物的化学式为________________________________________________________________________。

Ⅱ.钇钡铜氧的晶胞结构如图。

研究发现，此高温超导体中的铜元素有两种价态：

＋2价和＋3价。

（5）根据图示晶胞结构，推算晶体中Y、Cu、Ba和O原子个数比，确定其化学式为________________________________________________________________________。

（6）根据（5）所推出的化合物的组成，（该化合物中各元素的化合价为Y＋3、Ba＋2），计算该物质中＋2价和＋3价的Cu离子个数比为________。

答案：

Ⅰ.

（1）1s22s22p63s23p63d74s2（或[Ar]3d74s2）　

（2）Li和Na的价电子数相同，但Li原子半径小于Na原子半径，所以Li金属键更强，熔点更高　（3）①③　acd

（4）能够接受孤电子对的空轨道　[Co（NH3）5SO4]Br　

Ⅱ.（5）YCu3Ba2O7　（6）2∶1

解析：

本题考查物质结构与性质，考查考生的思维能力与理解能力等。

难度中等。

（1）由D在周期表的位置可知其基态原子的核外电子数为27，结合能量最低原理等规律可知其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2。

（3）苯、HCHO分子中碳原子的价层电子对数为3，因此碳原子的杂化形式为sp2，CH3OH、CCl4中碳原子采取sp3杂化，CS2中碳原子采取sp杂化。

在[Al（OH）

]中Al与O间形成极性共价键，其中包含一个配位键，O、H间存在极性共价键，同时该极性共价键属于σ键。

（4）说明该配合物外界为Br－，而SO

为配体，因此该配合物的化学式为[Co（NH3）5SO4]Br。

（5）利用“均摊法”可知Y、Ba位于体心，个数分别为1、2，晶胞顶点的8个Cu属于该晶胞的数目为1、晶胞棱上的8个Cu属于该晶胞的数目为2，故含有Cu数目共有3个，同理可知含有氧原子7个，故该晶胞化学式为YCu3Ba2O7。

（6）利用正负化合价代数和为0可得出3个Cu的价态和为2×7－3－2×2＝7，故可推知晶胞中＋2价Cu与＋3价Cu的数目比为2∶1。