高中化学选修3《物质结构与性质》模块检测+高考真题演练Word格式.docx

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4．下列各组原子中，P、Q原子的化学性质一定相似的是（　　）

A．P原子：

1s2　Q原子：

1s22s2

B．P原子：

M层上有2个电子　Q原子：

N层上有2个电子

C．P原子：

2p能级上有1个未成对电子　Q原子：

3p能级上有1个未成对电子

D．P原子：

最外电子层L层上只有一个空轨道　Q原子：

最外电子层M层上只有一个空轨道

答案　D

解析　A中P、Q分别为He、Be；

B中P为Mg，Q可能是Ca，也可能是过渡元素（如Sc、Ti、V、Fe、Zn等）；

C中P原子可能是B、F，Q可能是Al、Cl；

D中P为C，Q为Si，其化学性质一定相似。

5．X是核外电子数最少的元素，Y是地壳中含量最丰富的元素，Z在地壳中的含量仅次于Y，W可以形成自然界最硬的原子晶体。

下列叙述错误的是（　　）

A．WX4是沼气的主要成分

B．固态X2Y是分子晶体

C．ZW是原子晶体

D．ZY2的水溶液俗称“水玻璃”

解析　由题给条件可知：

X为H元素，Y为O元素，Z为Si元素，W为C元素。

则WX4为CH4；

X2Y为H2O，其晶体类型为分子晶体；

ZW为SiC，属原子晶体；

ZY2为SiO2，SiO2难溶于水，也不能与水反应，Na2SiO3的水溶液俗称“水玻璃”。

6．下图表示X元素的基态原子失去电子数与对应电离能的对数值的关系，试推测X可能位于（　　）

A．ⅠA族B．ⅡA族

C．ⅢA族D．ⅣA族

解析　图中纵坐标表示X的各级电离能的对数值，由图可知X的第二和第三电离能之间有突变，说明它容易失去两个电子，所以它可能是ⅡA族元素。

7．下列关于共价键的说法不正确的是（　　）

A．H2S分子中两个共价键的键角接近90°

的原因是共价键有方向性

B．N2分子中有一个σ键，两个π键

C．两个原子形成共价键时至少有一个σ键

D．在双键中，σ键的键能小于π键的键能

解析　

A

S原子的价电子排布式是3s23p4，有2个未成对电子，并且分布在相互垂直的3px和3py轨道中，当与两个H原子配对成键时，形成的两个共价键间夹角接近90°

，体现了共价键的方向性，是由轨道的伸展方向决定的

√

B

N2分子中有三个化学键，其中有一个σ键两个π键

C

两个原子形成的多重共价键，首先有一个是σ键，其余为π键

D

σ键的重叠程度比π键大，故键能σ键大于π键

×

8．毒奶粉事件曾一度震惊全国，主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺

。

下列关于三聚氰胺分子的说法中正确的是（　　）

A．所有氮原子均采取sp3杂化

B．一个三聚氰胺分子中共含有15个σ键

C．属于极性分子，故极易溶于水

D．三聚氰胺分子中同时含有极性键和非极性键

解析　三聚氰胺分子中，处于环上的氮原子是sp2杂化，A项错误；

由三聚氰胺分子的结构知，它是对称结构，为非极性分子，而水为极性溶剂，故三聚氰胺在水中的溶解度不大，C项错误；

三聚氰胺分子中不存在由同种元素的原子形成的共价键，故不存在非极性键，D项错误。

9．下图甲和乙表示的是元素的某种性质随原子序数的变化。

下列说法正确的是（　　）

A．图甲可能表示的是元素原子的第一电离能随原子序数的变化关系

B．图甲可能表示的是元素单质的熔点随原子序数的变化关系

C．图乙可能表示的是元素原子的半径随原子序数的变化关系

D．图乙不可能表示元素的电负性随原子序数的变化关系

答案　A

解析　图甲表示的是元素原子的第一电离能随原子序数的变化关系，图乙表示的是元素的电负性随原子序数的变化关系。

10．下列有关金属晶体和离子晶体的叙述中，不正确的是（　　）

A．金属钠形成的晶体中，每个原子周围与其距离最近的原子有8个

B．金属镁形成的晶体中，每个原子周围与其距离最近的原子有6个

C．在NaCl晶体中，每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个

D．在CaF2晶体中，每个Ca2＋周围与其距离最近的F－有8个

解析　金属钠为体心立方堆积，每个原子周围与其距离最近的原子有8个；

金属镁为六方最密堆积，每个原子周围与其距离最近的原子有12个；

据NaCl、CaF2的晶胞结构可知，NaCl晶体中每个Na＋周围与其距离最近的Na＋有12个，CaF2晶体中，每个Ca2＋周围与其距离最近的F－有8个。

11．在化学中，常用一条短线表示一个化学键，如下图所示的物质结构中，虚线不表示化学键或分子间作用力的是（　　）

解析　A项中的虚线表示石墨结构中层与层之间存在的范德华力；

C项中的实线表示CCl4分子中实际存在的C—Cl共价键，虚线表示四个成键的氯原子相连时在空间形成了正四面体。

12．通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。

人们发现等电子体的空间结构相似，则下列有关说法中正确的是（　　）

A．CH4和NH

互为等电子体，键角均为60°

B．NO

和CO

互为等电子体，均为平面三角形结构

C．H3O＋和PCl3互为等电子体，均为三角锥形结构

D．B3N3H6和苯互为等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”重叠的轨道

解析　甲烷、NH

是正四面体结构，键角是109°

28′，A错误；

NO

互为等电子体，均为平面三角形结构，B对；

H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，C错误；

苯和B3N3H6互为等电子体，苯的结构中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故B3N3H6分子中也存在，D错误。

13.纳米材料的表面粒子数占粒子总数的比例很大，这是它有许多特殊性质的原因。

假设某硼镁化合物的结构如右图所示（六个硼原子位于内部），则这种纳米颗粒的表面粒子数占总粒子数的百分比为（　　）

A．22%B．70%

C．66.7%D．33.3%

解析　这是1个纳米颗粒，其中的粒子不会与其他颗粒共用，因此所有的镁原子和硼原子都完全属于这个颗粒。

该纳米颗粒表面共有镁原子14个、内部有硼原子6个，原子总数为20，所以镁原子即表面粒子数占原子总数的百分比为

100%＝70%，故B项正确。

14.CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如图所示），但CaC2晶体中由于哑铃形C

的存在，使晶胞沿一个方向拉长。

下列关于CaC2晶体的说法中正确的是（　　）

A．1个Ca2＋周围距离最近且等距离的C

数目为6

B．该晶体中的阴离子与F2是等电子体

C．6.4gCaC2晶体中含阴离子0.1mol

D．与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋共有12个

解析　依据晶胞示意图可以看出，晶胞的一个平面的长与宽不相等，再由图中体心可知1个Ca2＋周围距离最近的C

有4个，而不是6个，故A错误；

含价电子数为2×

4＋2＝10，F2的价电子数为14，二者价电子数不同，不是等电子体，故B错误；

6.4gCaC2为0.1mol，CaC2晶体中含阴离子为C

，则含阴离子0.1mol，故C正确；

晶胞的一个平面的长与宽不相等，与每个Ca2＋距离相等且最近的Ca2＋为4个，故D错误。

第Ⅱ卷（非选择题，共58分）

二、非选择题（本题包括6个小题，共58分）

15．（8分）五种元素原子的电子排布式如下：

A．1s22s1；

B.1s22s22p4；

C.1s22s22p6；

D．1s22s22p63s23p2；

E.[Ar]3d104s1。

（1）元素的第一电离能最大的是________（填元素符号，下同）。

（2）属于过渡元素的是________。

（3）元素的电负性最大的是________。

（4）上述元素之间形成的X2Y型化合物的化学式是________________。

答案　

（1）Ne　

（2）Cu　（3）O　（4）Li2O、Cu2O

解析　根据题中给出的元素原子的电子排布式可推出，A是Li，B是O，C是Ne，D是Si，E是Cu。

Ne元素的原子最外层达到稳定结构，最难失去电子，其第一电离能最大。

Cu元素原子有d轨道电子且4s能级有1个电子，位于元素周期表的ds区，是过渡元素。

最易得到电子的是O，其电负性最大。

16．（12分）

（1）水是维持生命活动所必需的一种物质。

①1mol冰中有________mol氢键。

②用球棍模型表示的水分子结构是________。

（2）金属钨晶体中晶胞的结构模型如图所示。

它是一种体心立方结构。

实际测得金属钨的密度为ρ，钨的相对原子质量为M，假定钨原子为等直径的刚性球，请回答下列问题：

①每一个晶胞分摊到________个钨原子。

②晶胞的边长a为________。

③钨的原子半径r为________（只有体对角线上的各个球才是彼此接触的）。

④金属钨原子形成的体心立体结构的空间利用率为________。

答案　

（1）①2　②B

（2）①2　②

　③

　④68%

解析　

（1）在冰中，每个水分子与周围的4个水分子形成4个氢键，按“均摊法”计算，相当于每个水分子有2个氢键；

水分子为V形结构，键角为105°

（2）①晶胞中每个顶点的钨原子为8个晶胞所共有，体心的钨原子完全为该晶胞所有，故每一个晶胞分摊到2个钨原子。

②每个晶胞中含有2个钨原子，则每个晶胞的质量m＝

，又因每个晶胞的体积V＝a3，所以晶胞密度ρ＝

＝

，a＝

③钨晶胞的体对角线上堆积着3个钨原子，则体对角线的长度为钨原子半径的4倍，即4r＝

a，r＝

17．（9分）一项科学研究成果表明，铜锰氧化物（CuMn2O4）能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛（HCHO）。

（1）向一定物质的量浓度的Cu（NO3）2和Mn（NO3）2溶液中加入Na2CO3溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn2O4。

①Mn2＋基态的电子排布式可表示为________。

②NO

的空间构型是________（用文字描述）。

（2）在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化为CO2，HCHO被氧化为CO2和H2O。

①根据等电子体原理，CO分子的结构式为________。

②H2O分子中O原子轨道的杂化类型为__________。

③1molCO2中含有的σ键数目为________。

答案　

（1）①1s22s22p63s23p63d5（或[Ar]3d5）　

②平面三角形

（2）①C≡O　②sp3　③1.204×

1024（或2NA）

解析　

（1）①Mn元素原子的核外有25个电子，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，则Mn2＋的基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5。

中氮原子采取sp2杂化，孤电子对数为0，NO

为平面三角形结构。

（2）①CO与N2互为等电子体，N2的结构式为N≡N，从而推知CO的结构式为C≡O。

②杂化轨道用于形成σ键和容纳未参与成键的孤电子对，H2O分子中氧原子形成2个σ键，且有2对孤电子对，则氧原子采取sp3杂化。

18．（6分）

（1）判断下列晶体的类型。

①SiI4：

熔点为120.5℃，沸点为271.5℃，易水解，为________。

②硼：

熔点为2300℃，沸点为2550℃，硬度大，为________。

③硒：

熔点为217℃，沸点为685℃，溶于氯仿，为________。

④锑：

熔点为630.7℃，沸点为1750℃，能导电，为________。

（2）金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如下图所示。

则面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子数之比为________。

答案　

（1）①分子晶体　②原子晶体　③分子晶体　④金属晶体

（2）2∶1

解析　

（1）①SiI4为低熔点化合物，为分子晶体；

②晶体硼的熔点高，硬度大，为原子晶体；

③硒易溶于氯仿，为分子晶体；

④固体锑能导电，为金属晶体。

（2）面心立方晶胞中铁原子个数为8×

＋6×

＝4，体心立方晶胞中铁原子个数为8×

＋1＝2，则面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为2∶1。

19．（8分）下图所示为CaF2、H3BO3（层状结构，层内的H3BO3分子通过氢键结合）、金属铜三种晶体的结构示意图。

请回答下列问题：

（1）图Ⅰ所示的CaF2晶体中与Ca2＋最近且等距离的F－数为________，图Ⅲ中每个铜原子周围紧邻的铜原子数为________。

（2）图Ⅱ所示的物质结构中最外能层已达8电子结构的原子是________，H3BO3晶体中硼原子个数与极性键个数比为________。

（3）金属铜具有很好的延展性、导电性、导热性，对此现象最简单的解释是用________理论。

（4）三种晶体中熔点最低的是________，其晶体受热熔化时，克服的微粒之间的相互作用为______________、______________。

答案　

（1）8　12　

（2）O　1∶6　（3）电子气　

（4）H3BO3　范德华力　氢键

解析　

（1）从图Ⅰ可以看出1个Ca2＋连有8个F－。

铜属于面心立方最密堆积，配位数为12。

（2）H的最外能层只能达2电子结构，从图Ⅱ看，B只形成3个共价键，最外能层为6个电子，只有O的最外能层达8电子结构。

H3BO3属于分子晶体，1个B连有3个O,3个O又连有3个H，所以1个B对应6个极性键。

（3）电子气理论可以很好地解释金属的导电、导热和延展性等物理性质。

（4）熔点的一般规律：

原子晶体>

离子晶体>

分子晶体，金属晶体看具体情况，此题H3BO3为分子晶体，熔点最低，熔化时破坏范德华力和氢键。

20．（15分）砷化镓（GaAs）属于第三代半导体，用它制造的灯泡寿命是普通灯泡的100倍，而耗能只有其10%。

推广砷化镓等发光二极管（LED）照明，是节能减排的有效举措。

（1）写出As基态原子的价电子排布式：

____________________。

（2）As的第一电离能比Ga的________（填“大”或“小”，下同），As的电负性比Ga的____________。

（3）比较As的简单氢化物与同族第二、三周期元素所形成的简单氢化物的沸点，并说明理由：

________________________________________________________

____________________________________________________________________。

（4）GaAs的晶体结构与单晶硅相似，在GaAs晶体中，每个Ga原子与________个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为________。

在四大晶体类型中，GaAs属于________晶体。

（5）砷化镓可由（CH3）3Ga和AsH3在700℃下反应制得，此反应的化学方程式为__________________________________________________________________；

已知（CH3）3Ga为非极性分子，则其中镓原子的杂化轨道类型为____________。

答案　

（1）4s24p3　

（2）大　大

（3）NH3>

AsH3>

PH3，NH3分子间形成氢键，沸点最高，AsH3的相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，所以AsH3的沸点比PH3的高

（4）4　正四面体形　原子

（5）（CH3）3Ga＋AsH3

GaAs＋3CH4　sp2

解析　

（1）As位于第四周期，最外层有5个电子，价电子排布为4s24p3。

（2）由二者在周期表中位置可知As的第一电离能和电负性都比Ga大。

（5）（CH3）3Ga为非极性分子，则Ga无孤对电子，杂化类型为sp2。

高考真题演练

1．（2019·

全国卷Ⅰ）在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要材料。

回答下列问题：

（1）下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是________（填标号）。

A．[Ne]

B．[Ne]

C．[Ne]

D．[Ne]

（2）乙二胺（H2NCH2CH2NH2）是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是________、________。

乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是__________________________________________________________，

其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是________（填“Mg2＋”或“Cu2＋”）。

（3）一些氧化物的熔点如下表所示：

氧化物

Li2O

MgO

P4O6

SO2

熔点/℃

1570

2800

23.8

－75.5

解释表中氧化物之间熔点差异的原因：

_______________________________

（4）图a是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。

图b是沿立方格子对角面取得的截图。

可见，Cu原子之间最短距离x＝________pm，Mg原子之间最短距离y＝________pm。

设阿伏加德罗常数的值为NA，则MgCu2的密度是________g·

cm－3（列出计算表达式）。

答案　

（1）A　

（2）sp3　sp3　乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键　Cu2＋

（3）Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。

晶格能MgO>

Li2O，分子间作用力（相对分子质量）P4O6>

SO2　

（4）

a　

解析　

（1）根据影响电离能大小的因素（有效核电荷数、微粒半径和电子层结构）可知，A中电离最外层一个电子所需能量最大。

（2）乙二胺中N、C原子价层电子对数均为4，均采用sp3方式杂化。

乙二胺中氮原子有孤对电子，Mg2＋、Cu2＋存在空轨道，两者易形成配位键。

由于半径Cu2＋＞Mg2＋，Cu2＋的配位数比Mg2＋大，故乙二胺与Cu2＋形成的配合物更稳定。

（3）晶体的熔点高低与晶体类型以及晶体微粒间的作用力有关。

Li2O、MgO是离子晶体，离子晶体的晶格能大小影响了晶体熔点的高低，晶格能越大，晶体熔点越高；

P4O6、SO2为分子晶体，分子晶体的熔点高低取决于分子间作用力的大小，分子间作用力越大，晶体熔点越高。

（4）由图b可知，立方格子面对角线长为

apm，即为4个Cu原子直径之和，则Cu原子之间最短距离为

apm。

由图b可知，若将每个晶胞分为8个小立方体，则Mg原子之间最短距离y为晶胞内位于小立方体体对角线中点的Mg原子与顶点Mg原子之间的距离（如图所示），即小立方体体对角线长的一半，则y＝

pm×

由图a可知，每个晶胞含Mg原子8×

＋4＝8个，含Cu原子16个，则MgCu2的密度ρ＝

g·

cm－3。

2．（2019·

全国卷Ⅱ）近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为FeSmAsFO组成的化合物。

（1）元素As与N同族。

预测As的氢化物分子的立体结构为________，其沸点比NH3的________（填“高”或“低”），其判断理由是___________________________________________________________________。

（2）Fe成为阳离子时首先失去____________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为____________。

（3）比较离子半径：

F－________O2－（填“大于”“等于”或“小于”）。

（4）一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。

晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。

图中F－和O2－共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x和1－x代表，则该化合物的化学式表示为________；

通过测定密度ρ和晶胞参数，可以计算该物质的x值，完成它们的关系表达式：

ρ＝________g·

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1中原子1的坐标为

，则原子2和3的坐标分别为______________、______________。

答案　

（1）三角锥形　低　NH3分子间存在氢键　

（2）4s　4f5　（3）小于　

（4）SmFeAsO1－xFx　

解析　

（1）AsH3和NH3为等电子体，NH3为三角锥形，因此AsH3也为三角锥形。

因为NH3分子间存在氢键，所以AsH3的沸点比NH3低。

（2）Fe的价层电子排布式为3d64s2，成为阳离子时首先失去的是4s轨道的电子。

Sm3＋是Sm原子失去3个电子形成的，Sm的价层电子排布式为4f66s2，失去3个电子时，首先失去6s轨道上的2个电子，再失去4f轨道上的1个电子，因此Sm3＋的价层电子排布式为4f5。

（3）O2－和F－的核外电子层结构相同，F－的核电荷数大，因此F－的半径小。

（4）由题图可知，As、Sm都在晶胞的面上，该晶胞中As的原子个数＝4×

＝2，Sm的原子个数＝4×

＝2，Fe在晶胞的棱上和体心，Fe的原子个数＝1＋4×

＝2，F－和O2－在晶胞的顶点和上下底面，F－和O2－的个数和＝2×

＋8×

＝2，已知F－和O2－的比例依次为x和1－x，所以该物质的化学式为SmFeAsO1－xFx。

1个晶胞的质量＝

g，晶胞的体积＝a2c×

10－30cm3，所以晶胞的密度＝

根据图1中原子1的坐标为

，可看出原子2的z轴为0，x、y轴均为

，则原子2的坐标为

；

原子3的x、y轴均为0，z轴为

，则原子3的坐标为