原创 2014高考复习资料库之十四 物质结构与性质.doc

2013-1998高考真题汇编物质结构与性质说明：1）2007-2013是全面编选并详细解析；2006-1998有精选并详细解析 2）本题库可以根据高二、高三教学的具体情况选择使用，学生和教师均可。考纲要求物质结构与性质（一）原子结构与元素的性质1了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素（136号）原子核外电子的排2了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。3了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。4了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。（二）化学键与物质的性质1理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2了解共价键的主要类型键和键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。3了解简单配合物的成键情况。4了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。5理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。6了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型（sp,sp2,sp3），能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。（三）分子间作用力与物质的性质1了解化学键和分子间作用力的区别。2了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。3了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。【2013】（2013安徽卷） 我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：HCHOO2CO2H2O。下列有关说法正确的是()A该反应为吸热反应BCO2分子中的化学键为非极性键CHCHO分子中既含键又含键D每生成1.8 g H2O消耗2.24 L O2【答案】C【解析】甲醛发生氧化反应在室温下可以进行，属于放热反应，A项错误；CO2二氧化碳结构为，分子中化学键为碳氧双键，该化学键是不同非金属元素间形成的极性键，B项错误；在HCHO中CH键为键，在碳氧双键中一条为键、一条为键，C项正确；根据HCHOO2CO2H2O可知，每生成1.8 g(即0.1 mol)水，消耗0.1 mol O2，因不知氧气所处温度、压强，无法确定其体积，D项错误。【考点定位】以除甲醛气体为新的情境，考查了化学反应基本理论和基本概念，涉及化学反应中能量变化，分子结构、化学键以及气体的体积等相关知识。（2013上海卷）13.X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等；Z元素+2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W元素原子的M层有1个未成对的p电子。下列有关这些元素性质的说法一定正确的是A.X元素的氢化物的水溶液显碱性B.Z元素的离子半径大于W元素的离子半径C.Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应D.Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点【答案】C【解析】工业上分离液态空气可获得氧气或氮气，故X为N或O，由Y的最外层电子排布ns2np2可知Y为C或Si、Z2+核外电子数为10，则Z为Mg，价层电子排布为3s23p1或3s23p5元素均可满足元素W的结构特点，因此W为Al或Cl。若X为O，H2O为中性，A项错误；若W为Cl-，则离子半径：Mg2+Cl-，B项错误；Mg在一定条件下可与氧气或氮气发生反应生成氧化镁或氮化镁，C项正确；若Y为C，其最高价氧化物CO2的熔、沸点都很低，D项错误。（2013上海化学4）下列变化需克服相同类型作用力的是A.碘和干冰的升华 B.硅和C60的熔化C.氯化氢和氯化钾的溶解 D.溴和汞的气化【答案】A【解析】碘与干冰的升华，均为固体分子转化为气体分子，克服的作用力均为分子间作用力，A项正确；硅是原子晶体，熔化时克服的作用力是共价键、C60是分子晶体，熔化时克服作用力是分子间作用力，B项错误； HCl和NaCl溶解克服的作用力分别为共价键、离子键，C项错误；溴与汞的气化克服的作用力分别为分子间作用力、金属键，D项错误。（2013（四川）短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X原子的最外层电子数之比为4:3，Z原子比X原子的核外电子数多4。下列说法正确的是（） AW、Y、Z的电负性大小顺序一定是ZYW BW、X、Y、Z的原子半径大小顺序可能是WXYZ CY、Z形成的分子空间构型可能是正四面体 DWY2分子中键与键的数目之比是2:1【答案】C 【解析】因为最外层电子数W:X4:3，故W最外层电子数为4，X的为3，又因为WXYZ的原子序数依次增加，可以推出：W:CX:AlZ:Cl所以W为C，X为Al，Z为Cl，Y可能为Si、P、S，所以C选项SiCl4为正四面体，正确。A若Y为S则电负性应该为ZWY;C同周期半径大小为XYZ，而W处于上一周期，不能比较;D中W与Y形成的为CS2的：=1：1。（2013全国新课标卷1）37.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CCCHCOSiSiSiHSiO键能/(kJmol-1356413336226318452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 。SiH4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 。 【答案】（1）M 9 4（2）二氧化硅（3）共价键 3（4）Mg2Si + 4NH4Cl = SiH4 + 4NH3 + 2MgCl2（5）硅烷中SiSi键和SiH键的键能小于烷烃分子中CC键和CH键的键能，稳定性差，易断裂，导致长链硅烷难以形成，所以硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多。由于键能越大，物质越稳定，CH键的键能大于CO键的键能，故CH键比CO键稳定；而SiH键的键能却远小于SiO键的键能，所以SiH键不稳定，而倾向于形成稳定性更强的SiO键，即更易生成氧化物。（6）sp3 13 SiO32n- n(或SiO2- 3)考点：考查基态原子核外电子排布、金属晶体、化学方程式的书写、杂化轨道、化学键。审题策略：根据金刚石的结构，可以推知晶体硅的结构；由键能与物质稳定性的关系，可以解释（5）中的问题。根据均摊原理可以得出（6）中的结论。【解析】（1）硅是14号元素，根据构造原理可知，基态电子排布式为1s22s22p63s23p2，所以能量最高的为M能层，该能层有s、p、d能级，共计有1359个原子轨道。其中最外层电子数是4个。（2）硅由于性质活泼，在自然界中物单质存在，主要以硅酸盐和二氧化硅的形式存在于地壳中。（3）硅和金刚石的结构类似，属于原子晶体，硅原子间以共价键结合。在金刚石晶胞中每个面心具有一个碳原子，晶体硅和金刚石类似，则面心位置贡献的原子为个。（4）根据原子守恒可知，生成物还有氯化镁和氨气，则反应的化学方程式是Mg2Si4NH4Cl=SiH44NH32MgCl2。（5）烷烃分子中CC键和CH键的键能大于硅烷中的SiSi键和SiH键的键能，稳定性强，所以硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多。由于键能越大，物质越稳定，CH键的键能大于CO键的键能，故CH键比CO键稳定；而SiH键的键能却远小于SiO键的键能，所以SiH键不稳定，而倾向于形成稳定性更强的SiO键，即更易生成氧化物。（6）在硅酸盐中，SiO44形成四面体结构，所以中心原子Si原子采取sp3杂化。根据图（b）结构可知，在无限长单链结构的多硅酸根，Si与O的原子原子个数之比为1:3，化学式为SiO32。（2013新课标卷）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，平且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三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。该化合物的化学式为_；D的配位数为_；列式计算该晶体的密度_gcm-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_。【答案】（1）（2）K F（3）K2NiF4； 6 （4）离子键、配位键；FeF63；F【解析】A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A和B+的电子相差为8，所以A是F，B是K。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，C应该是Fe，D应该是Ni。（1）根据构造原理可知，D2+的价层电子排布图为。（2）金属性越强，第一电离能越小，所以四种元素中第一电离最小的是K。非金属性越强，电负性越大，所以电负性最大的是F。（3）根据晶胞的结构简式可知，F原子的个数是；K原子的个数是；Ni原子个数是，所以该化合物的化学式是K2NiF4。根据晶胞的结构简式可知，中间的立方体中Ni原子周围最近的F原子个数是6，既配位数是6。根据可知该晶胞的目的应该是 gcm-3。（4）A、B+和C3+三种离子组成的化合物是K3FeF6，含有的化学键是离子间和配位健，其中复杂的离子是FeF63，配体是F。（2013大纲卷）27、（15分）五种短周期元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大，A和C同族，B和D 同族，C离子和B离子具有相同的电子层结构。A和B、D、E均能形成共价型化合物。A和B形成的化合物在水中呈碱性，C和E形成的化合物在水中呈中性。回答下列问题：（1）五种元素中，原子半径最大的是 ，非金属性最强的是 （填元素符号）；（2）由A和B、D、E所形成的共价型化合物中，热稳定性最差的是 （用化学式表示）；（3）A和E形成的化合物与A和B形成的化合物反应，产物的化学式为 ，其中存在的化学键类型为 ；（4）D最高价氧化物的水化物的化学式为 ；（5）单质D在充足的单质E中燃烧，反应的化学方程式为 ；D在不充足的E中燃烧，生成的主要产物的化学式为 ；（6）单质E与水反应的离子方程式为 。【答案】（1）Na（1分） Cl （1分） （2）PH3（2分） （3）NH4Cl（2分） 离子键和共价键（2分）（4）H3PO4（2分） (5)2P5Cl22PCl5（2分） PCl3（1分）（6）Cl2H2OHClHClO（2分）【解析】根据题目所给的信息，A和BDE均可以形成共价型化合物，可知A是H元素，B是N元素（AB形成化合物的水溶液显碱性），C是Na元素，D是P元素，E是Cl元素。（1）根据原子半径变化规律，可知Na的原子半径最大；Cl的非金属性最强；（2）H与N、P、Cl形成的氢化物NH3、PH3、HCl，PH3最不稳定（P的非金属新最弱）；（3）AE形成的化合物是HCl，A和B形成的化合物是NH3，二者反应的到的盐是NH4Cl，存在的化学键：离子键和共价键；（4）P的最高价是+5价，最高价氧化物水化物的化学式为H3PO4。（2013山东卷）32（8分）【化学物质结构与性质】卤素元素包括F、Cl、Br等。（1）下列曲线表示卤素元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是_。（2）利用“卤化硼法”课合成含B和N两种元素的功能陶瓷，右图为其晶胞结构示意图，则每个晶胞中含有B原子的个数为_，该功能陶瓷的化学式为_。（3）BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为_和_。第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有_种。（4）若BCl3与XYm通过B原子与X原子间的配位健结合形成配合物，则该配合物中提供孤对电子的原子是_。【答案】（1）a （2）2；BN （3）sp2；sp3 （4）X【解析】（1）非金属性越强，电负性越大。同主族自上而下非金属性逐渐减弱，电负性逐渐降低，a正确；F是最强的非金属，没有正价，b错误；HF分子间存在氢键沸点大于HBr的，c错误；卤素单质自上而下单质的熔点逐渐升高，d错误，答案选a。（2）B原子半径大于N原子半径，所以白球是B原子，黑球是N原子。其中B原子的个数是，N原子个数是，所以该物质的化学式是BN。（3）根据价层电子对互斥理论可知，BCl3和NCl3中心原子含有的孤对电子对数分别是（331）20、（531）21，所以前者是平面三角形，B原子是sp2杂化。后者是三角锥形，N原子是sp3杂化。（4）在BCl3分子中B原子最外层的3个电子全部处于成键，所以在该配合物中提供孤对电子的应该是X原子，B原子提供空轨道。（ 2013（安徽卷）（15分）X、Y、Z、W是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素，其相关信息如下表：元素 相关信息XX的最高价氧化物对应的水合物化学式为H2XO3Y Y是地壳中含量最高的元素Z Z的基态原子最外层电子排布式为3s23p1W W的一种核素的质量数为28，中子数为14（1）W位于元素周期表第 周期第 族；W的原子半径比X的 （填“大”或“小”）。（2）Z的第一电离能比W的 （填“大”或“小”）； 油固态变为气态所需克服的微粒间作用力是 ；氢元素、的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称 。（3）震荡下，向Z单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加溶液直至过量，能观察到的现象是；的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体，该反应的化学方程式是 。（4）在25、101下，已知13.5g的固体单质在气体中完全燃烧后恢复至原状态，放热419,该反应的热化学方程式是 。【答案】（1）三 NA 小（2）小 分子间作用力（范德华力） 甲醛（甲酸）（3）先产生白色沉淀，后沉淀溶解 Si + 4HF = SiF4 + 2H2（4）2Al + 3 O2 =Al2O3 H= -1675KJmol【解析】X的最高价氧化对应的水化物为H2XO3，可以确定X为+4价，故可能为C、Si；Y是地壳中含量最高的为O，Z、最外层电子为3s23p1，为Al；W质子数为28-14=14为Si，故综上有X、Y、Z、W分别为C、O、Al、Si。【考点定位】以物质结构为基础，考查原子结构、分子结构，元素周期表和元素周期律，反应热的计算及热化学方程式的书写。（2013上海卷）金属铝质轻且有良好的防腐蚀性，在国防工业中有非常重要的作用。完成下列填空：23.铝原子核外电子云有 种不同的伸展方向，有 种不同运动状态的电子。24.镓（Ga）与铝同族。写出镓的氯化物和氨水反应的化学方程式。25.硅与铝同周期。SiO2是硅酸盐玻璃（Na2CaSi6O14）的主要成分，Na2CaSi6O14也可写成Na2OCaO6SiO2。盛放NaOH溶液的试剂瓶若用玻璃瓶塞容易形成粘性的硅酸盐而无法打开，发生反应的化学方程式 。长石是铝硅盐酸，不同类长石其氧原子的物质的量分数相同。由钠长石化学式NaAlSi3O8可推知钙长石的化学式为 26.用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：2Al+4BaO3Ba+BaOAl2O3常温下Al的金属性比Ba的金属性 （选填“强”“弱”）。利用上述方法可制取Ba的主要原因是 。a.高温时Al的活泼性大于Ba b.高温有利于BaO分解c.高温时BaOAl2O3比Al2O3稳定 d.Ba的沸点比Al的低【答案】（23）9 、13 ； （24）GaCl3+3NH3H2O3NH4Cl+Ga(OH)3 （25）SiO2+2NaOHNa2SiO3+2H2O 、CaAl2Si6O16 （26）弱 、 d【解析】（23）s轨道只有1个伸展方向、p轨道有3个伸展方向，Al核外电子排布为1s22s22p63s23p1，涉及3个s轨道、2个p轨道，因此其核外电子云（轨道）的伸展方向有9个；核外13个电子的运动状态各不相同，因此核外有13种不同运动状态的电子。（24）同主族元素化学性质相似，因此类比氯化铝与氨水的反应可得氯化稼与氨水反应的方程式。（25）在Na2O、CaO、SiO2中，只有SiO2是酸性氧化物，可与NaOH作用生成可用作粘合剂的硅酸钠溶液；由“长石是铝硅酸盐”，结合钠长石的化学式可知钙长石就是将钠长石的中钠更换为钙，铝硅酸阴离子不变，以及化合物中化合价代数和等于0可得钙长石的化学式为：Ca(AlSi3O8)2，即CaAl2Si6O16。（26）利用元素Ba、Al在元素周期表的位置可知金属活泼性：AlBa；但Al在高温下可将氧化钡中钡置换出来，原因是Ba的沸点低于铝，高温时Ba转化为气体脱离反应体系，使反应正向进行。（2013江苏卷）A.物质结构与性质 元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍。(1)X与Y所形成化合物晶体的晶胞如右图所示。在1个晶胞中，X离子的数目为 。该化合物的化学式为 。(2)在Y的氢化物(H2Y)分子中，Y原子轨道的杂化类型是 。(3)Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是 。(4)Y与Z可形成YZ42YZ42的空间构型为 (用文字描述)。写出一种与YZ42互为等电子体的分子的化学式： 。(5)X的氯化物与氨水反应可形成配合物X(NH3)4Cl2，1mol该配合物中含有键的数目为 。【答案】(1)4 ZnS (2)sp3(3)水分子与乙醇分子之间形成氢键(4)正四面体 CCl4或SiCl4(5)16mol或166.021023个【解析】本题考查学生对原子核外电子排布、晶体结构与计算、原子轨道杂化类型、分子空间构型、氢键、配合物等选修三中基础知识的掌握和应用能力。本题基础性较强，重点特出。元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2，显然是锌。元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，即硫。元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍，为氧。(1)在1个晶胞中，Zn离子的数目为81/861/2=4。S离子的数目也为4，化合物的化学式为ZnS。(4)SO42的空间构型根据VSEPR模型与杂化类型可知无孤对电子为正四面体。SO42互为等电子体的分子的化学式CCl4或SiCl4(5)锌的氯化物与氨水反应可形成配合物Zn(NH3)4Cl2，1mol该配合物中含有键的数目既要考虑到配体中，还要考虑配体与中心原子之间的配位键，因此1mol该配合物中含有键的数目为16mol或166.021023个。【备考提示】选修三的知识点是单一的、基础的，高考结构题的考点相对比较稳定，要让学生抓住重点，明确考试的题型和考点，136号元素在周期表中的位置、原子核外电子排布(价电子排布式)、杂化方式、化学键类型、晶体结构、配合物、电负性和电离能大小比较、等电子体、氢键等知识是高考的热点也是重点。狠抓基础知识，强化主干知识的巩固和运用，这是我们高三复习的灵魂所在。（2013四川） X、Y、Z、R为前四周期元素且原子序数依次增大。X的单质与氢气可化合生成气体G，其水溶液pH7；Y的单质是一种黄色晶体；R基态原子3d轨道的电子数是4s轨道电子数的3倍。Y、Z分别与钠元素可形成化合物Q和J, J的水溶液与AgNO3溶液反应可生成不溶于稀硝酸的白色沉淀I；Z与氢元素形成的化合物与G反应生成M。 请回答下列问题： （1）M固体的晶体类型是 。 （2）Y基态原子的核外电子排布式是 ；G分子中X原子的杂化轨道类型是 。 （3）L的悬浊液中加入Q的溶液，白色沉淀转化为黑色沉淀，其原因是 。 （4）R的一种含氧酸根RO42-具有强氧化性，在其钠盐溶液中加入稀硫酸，溶液变为黄色，并有无色气体产生，该反应的离子方程式是 。【答案】 （1）离子晶体； （2）1s2 2s2 2p6 3s2 3p4，sp3杂化；（3）Ksp(AgCl)”或“”），其原因是 。【答案】（1）（2）a、b、d 1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1（3）a、d 三角锥型 sp3（4） ”或“ ）。(2) 基态Mn2+的核外电子排布式为。(3) 硅烷（SinH2n+2）的沸点与其相对分子质量的变化关系如右 图所示，呈现这种变化关系的原因是。(4）硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm-（含B、0、H 三种元素）的球棍模型如右下图所示： 在Xm-中，硼原子轨道的杂化类型有 ；配位键存在于 原子之间（填原子的数字标号）; m = （填数字）。 硼砂晶体由Na+、Xm-和H2O构成，它们之间存在的作用力有（填序号）。A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.范德华力 E.氢键【解析】（1）同周期，从左到右，总体上第一电离能逐渐增大(第二和第五主族例外)。则：铝的第一电离能小硅。一般题目是比较镁铝的电离能，这样设问可见出题求异。（2）Mn是25号元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，故Mn2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5（或 Ar3d5 ）（3）硅烷是分子晶体，结构相似，相对分子质量越大，分子间的范德华力越大，沸点越高。（4）由球棍模型可以看出，黑球为B原子，灰球为O原子，小黑球为H原子。2号B原子形成3个键，采取sp2杂化，4号B原子形成4个键，采取sp3杂化；4号B原子三个sp3杂化轨道与除5号外三个O原子形成键后还有一个空轨道，而5号O原子能提供孤电子对而形成配位键；由图示可以看出Xm结构可以表示为B4H4O9m-，其中B为+3价，O为-2价，H为+1价，根据化合价可知m=2。这问有一定难度，思维能力，空间能力要求比较高。钠离子与Xm-形成离子键,结晶水分子间存在氢键和范德华力。学生没仔细读题，题目是问钠离子、Xm-、水分子之间的作用力，而不是硼砂晶体中的作用力，可能会多选B。 (