辽宁省凌海市2020届高考化学一轮复习 专题二十五 物质结构与性质题组精练1

专题二十五 物质结构与性质1.2020全国卷,35,15分钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题:(1)元素K的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为nm(填标号)。A.404.4 B.553.5 C.589.2 D.670.8 E.766.5(2)基态K原子中,核外电子占据最高能层的符号是,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为。K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是。(3)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在离子。离子的几何构型为,中心原子的杂化形式为。(4)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为nm,与K紧邻的O个数为。(5)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于位置,O处于位置。2.2020江苏,21A,12分铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。(1)Fe3+基态核外电子排布式为。(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是,1 mol 丙酮分子中含有键的数目为。(3)C、H、O 三种元素的电负性由小到大的顺序为。(4)乙醇的沸点高于丙酮,这是因为。(5)某FexNy的晶胞如图-1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图-2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为。 图-1 FexNy晶胞结构示意图 图-2转化过程的能量变化3.2020四川理综,8,13分M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍,R是同周期元素中最活泼的金属元素,X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题:(1)R基态原子的电子排布式是,X和Y中电负性较大的是(填元素符号)。(2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物,其原因是 。(3)X与M形成的XM3分子的空间构型是。(4)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示,则图中黑球代表的离子是(填离子符号)。(5)在稀硫酸中,Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物,Z被还原为+3价,该反应的化学方程式是 。4.2020新课标全国卷,37,15分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,1 mol乙醛分子中含有的键的数目为,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=0.405 nm,晶胞中铝原子的配位数为,列式表示Al单质的密度gcm-3(不必计算出结果)。5.2020海南,19,20分(1)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(2)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: C60石墨 金刚石晶胞回答下列问题: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。金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为、。C60属于晶体,石墨属于晶体。石墨晶体中,层内CC键的键长为142 pm,而金刚石中CC键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在CC间的共价键,而石墨层内的CC间不仅存在共价键,还有键。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)。6.2020山东理综,33,12分石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。图甲石墨烯结构 图乙氧化石墨烯结构 图丙(1)图甲中,1号C与相邻C形成键的个数为。(2)图乙中,1号C的杂化方式是,该C与相邻C形成的键角(填“”“”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有(填元素符号)。(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图丙所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为,该材料的化学式为 。7.2020新课标全国,37,15分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)的分解反应来制备。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-1)356413336226318452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,Si四面体(如图a所示)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原子的杂化类型为,Si与O的原子数之比为,化学式为。8.2020新课标全国卷,37,15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,并且A-和B+的电子数相差为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能最小的是 ,电负性最大的是 。(填元素符号)(3)A、B和D三种元素组成的一种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 。 (满分142分90 分钟)1.2020合肥高三调研检测,18,15分某云母片岩的主要成分为KMgFe3Si4O12(OH)3,含有少量Cr元素杂质。请回答下列问题:(1)基态Cr原子的电子排布式为 ,其原子核外电子填充的能级数目为 。(2)Fe元素在元素周期表中的位置处于;化合物Fe(CO)5的熔点为253 K,沸点为376 K,其固体属于晶体。(3)Mg2+与苯丙氨酸根离子形成的化合物的结构如图1所示。该化合物中,N原子的杂化方式为 ;C、O、N原子的第一电离能由大到小的顺序为 ;Mg2+的配位数为 。 图1图2(4)铁单质晶胞的一种堆积方式如图2所示。图2中Fe原子的配位数为,这种堆积方式的名称为。晶体密度为 gcm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中两个最近的Fe原子之间的距离l=cm(列出表达式即可)。2.2020湖北八校第一次联考,35,15分A、B、C、D是四种前三周期元素,且原子序数逐渐增大,这四种元素的基态原子的未成对电子数和电子层数相等。请回答下列问题:(1)D元素的基态原子的价电子排布式是。(2)A、B、C三种元素可以形成化合物A4B2C2,它是厨房调味品之一。1 mol A4B2C2中含有mol 键,其中B原子采用的杂化方式为。(3)元素F的原子序数是介于B和C之间的,元素B、C、F的电负性的大小顺序是 ,B、C、F的第一电离能的大小顺序是(由大到小,用元素符号填空)。 (4)随着科学的发展和大型实验装置(如同步辐射和中子源)的建成,高压技术在物质研究中发挥越来越重要的作用。高压不仅会引发物质的相变,也会导致新类型化学键的形成。近年来就有多个关于超高压下新型晶体的形成与结构的研究报道。NaCl晶体在50300 GPa的高压下和Na或Cl2反应,可以形成不同组成、不同结构的晶体。如图给出其中三种晶体的晶胞(大球为氯原子,小球为钠原子),写出X、Y、Z 的化学式。X:;Y:;Z:。 X YZ(5)磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料。它可用作金属的表面保护层。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。合成磷化硼的化学方程式为:BBr3+PBr3+3H2BP+6HBr。分别画出三溴化硼分子和三溴化磷分子的结构。 磷化硼晶体中磷原子作面心立方最密堆积,硼原子填入部分四面体空隙中。磷化硼的晶胞示意图如图。已知磷化硼的晶胞参数a=478 pm,计算晶体中硼原子和磷原子的最小核间距(dBP)(写出计算式,不要求计算结果)。3.2020湖北部分重点中学新高三起点考试,20,15分自然界中存在大量的金属元素,其中钠、镁、铝、铁、铜等在工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题:(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子核外电子排布式为,C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为。(2)在硫酸铜溶液中加入过量KCN溶液能生成配离子Cu(CN)42-, 1 mol CN-中含有的键数目为。与CN-互为等电子体的分子为(写出一种即可)。(3)在络离子Cu(NH3)42+中 NH3 的 VSEPR 模型为,其中N原子的杂化轨道类型为。(4)NaCl和MgO都属于离子化合物,NaCl的熔点为801.3 ,MgO的熔点高达2 800 。造成两种晶体熔点差距的主要原因是。(5)晶体是由无数晶胞而成。铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。则铁镁合金的化学式为,若该晶胞的晶胞参数为d nm,则该合金的密度为gcm-3 (不必化简,用NA表示阿伏加德罗常数的值)。4.2020辽宁五校协作体联合模拟,19,10分明代宋应星所著天工开物中记载了我国古代用炉甘石(主要成分为ZnCO3)和煤冶炼锌的工艺,锌的主要用途是制造锌合金和作为其他金属的保护层。回答下列问题:(1)基态Zn原子的核外电子排布式为。(2)硫酸锌溶于氨水形成Zn(NH3)4SO4溶液。S中中心原子的杂化轨道类型为,与它互为等电子体的阴离子的化学式为(写出一种)。在Zn(NH3)42+中Zn2+与NH3之间形成的化学键为,提供孤电子对的成键原子是。 (3)黄铜是由铜和锌所组成的合金,元素铜与锌的第一电离能分别为ICu=746 kJmol-1,IZn=906 kJmol-1,ICu”或 “”“”或“=”)FeO,原因是 。(5)Fe3O4晶体中,O2-的重复排列方式如图所示,该排列方式中存在着由如1、3、6、7的O2-围成的正四面体空隙和3、6、7、8、9、12的围成的正八面体空隙。Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中,Fe2+和另一半Fe3+填充在正八面体空隙中,则Fe3O4晶体中,正四面体空隙数与O2-数之比为,有%的正八面体空隙没有填充阳离子。Fe3O4晶胞中有8个图示结构单元,晶体密度为5.18 gcm-3,则该晶胞参数a=pm。(写出计算表达式)10.15分黄铜矿(CuFeS2)是炼铜的最主要矿物。火法冶炼黄铜矿的过程中,其中一步反应是2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2。回答下列问题:(1)Cu+的价电子轨道排布图为;Cu2O与Cu2S比较,晶格能较大的是。(2)新制的Cu(OH)2能够溶于过量浓碱溶液中,反应的离子方程式为 。(3)SO2中心原子的价层电子对数目为,SO2的分子构型为 。(4)将纯液态SO3冷却到289.8 K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体,其结构如图所示。此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是 ;该结构中SO键键长有两类,一类键长约为140 pm,另一类键长约为160 pm,较短的键为 (填图中字母)。 图 图(5)CuFeS2的晶胞如图所示。CuFeS2的晶胞中与Cu原子距离最近且相等的Fe原子有个;其晶体密度=gcm-3 (列出表达式即可)。答案1.(1)A(2分)(2)N(1分)球形(1分)K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(2分)(3)V形(1分)sp3(1分)(4)0.315(2分)12(1分)(5)体心(2分)棱心(2分)【解析】(1)当对金属钾或其化合物进行灼烧时,焰色反应呈紫红色,可见光的波长范围为400760 nm,紫色光波长较短(钾原子中的电子吸收较多能量发生跃迁,但处于较高能量轨道的电子不稳定,跃迁到较低能量轨道时放出的能量较多,故放出的光的波长较短)。(2)基态钾原子核外有4个能层:K、L、M、N,能量依次增高,处于N层的1个电子位于s轨道,s电子云轮廓图形状为球形。金属原子半径越小、价电子数越多,金属键越强,其熔沸点越高。(3)中碘原子为中心原子,则其孤电子对数为(7-1-2)=2,且其形成了2个键,中心原子采取sp3杂化,为V形结构。(4)二者间的最短距离为晶胞面对角线长的一半,即0.446 nm0.315 nm。与钾紧邻的氧原子有12个。(5)想象4个晶胞紧密堆积,则I处于顶角,O处于棱心,K处于体心。2.(每空2分)(1)Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5(2)sp2和sp39NA(3)HCO(4)乙醇分子间存在氢键(5)Fe3CuN 【解析】(1)Fe为26号元素,Fe3+基态核外电子排布式为Ar3d5或1s22s22p63s23p63d5。(2)甲基上的碳原子为sp3杂化,羰基上的碳原子为sp2杂化。单键全为键,1个双键中含有1个键和1个键,故1 mol丙酮中含有9 mol 键。(3)非金属性:HCO,则电负性:HCO。(4)乙醇中的羟基之间可以形成分子间氢键,故沸点高于丙酮。(5)能量越低越稳定,从图-2知,Cu替代a位置Fe型会更稳定,其晶胞中Cu位于8个顶点,N(Cu)=8=1,Fe位于面心,N(Fe)=6=3,N位于体心,N(N)=1,其化学式为Fe3CuN。3.(除标明外,每空2分)(1)Ne3s1(或1s22s22p63s1)Cl(2)H2S分子间不存在氢键,H2O分子间存在氢键(3)平面三角形(4)Na+(5)K2Cr2O7+3H2O2+4H2SO4 K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2+7H2O(3分)【解析】由M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍,可知M为氧元素;R是同周期元素中最活泼的短周期金属元素,且原子序数大于氧元素,故R为钠元素;X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,故X为硫元素,Y为氯元素;Z的基态原子4s和3d轨道半充满,故其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,故Z为铬元素。(1)R为钠元素,其基态原子的电子排布式为Ne3s1或1s22s22p63s1;Cl比S活泼,故电负性较大的是Cl。(2)S的氢化物为H2S,与H2S组成相似的O的氢化物为H2O,由于水分子间能够形成氢键,使H2O的沸点高于H2S的。(3)三氧化硫中硫是sp2杂化,形成3个能量等同的sp2轨道,键角为120,故SO3分子的空间构型为平面三角形。(4)分析Na2O的晶胞结构图,利用均摊法可知,黑球与白球的个数之比为21,故黑球代表的离子为Na+。(5)在稀硫酸中,K2Cr2O7具有很强的氧化性,能把H2O2氧化,化学方程式为K2Cr2O7+3H2O2+4H2SO4 K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2+7H2O。4.(1)X-射线衍射(2分)(2)4(2分)1s22s22p63s23p63d5(1分)红色(1分)(3)sp3、sp2(2分)6NA(或3.6121024)(1分)CH3COOH存在分子间氢键(1分)16(2分)(4)12(1分)(2分)【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呈红色。(3)由乙醛的结构式(H)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CH键、1个CC键、1个CO键,共有6个键,故1 mol 乙醛分子中含有6NA个键。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的。 根据均摊原理,一个晶胞中含有的氧原子数为4+6+8=8,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=4,一个晶胞的质量为27 g,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1 nm=10-7 cm。5.(1)BD(6分)(2)同素异形体(2分)sp3(1分)sp2(1分)分子(1分)混合(1分)(1分)(1分)(或大或p-p)(1分)8(1分)(2分)=(2分)【解析】(1)硅的卤化物易发生水解,A项错误;Si和卤原子间以共价键结合形成卤化硅,为共价化合物,B项正确;钠的卤化物中,除NaF为强碱弱酸盐,易水解外,NaCl、NaBr、NaI均为强碱强酸盐,不水解,C项错误;NaX为离子化合物,而SiX4为共价化合物,离子化合物的熔点一般高于共价化合物的,D项正确。(2)由同一元素形成的不同单质互称为同素异形体。金刚石为正四面体形结构,所以碳原子采用sp3杂化。石墨烯(指单层石墨)为平面形结构,碳原子采用sp2杂化。C60属于分子晶体。从结构上说,石墨既具有原子晶体的特征,又具有分子晶体的特征,一般称石墨为混合晶体。金刚石中只存在CC键间的共价键,而石墨层内的CC 键间既存在共价键,又存在共价键。金刚石晶胞中含有的碳原子数为8+6+4=8。2r为晶胞体对角线的,体对角线的长度为a,故r=a,一个碳原子的体积为4r3/3,金刚石晶胞的体积为a3,所以碳原子在晶胞中的空间占有率为=。6.(每空2分)(1)3(2)sp3CO键、SiO键SiH键,故SiH4的稳定性小于CH4的,更易生成氧化物。(6)因硅与四个氧原子形成四个键,故硅原子为sp3杂化。在题图a中,硅、氧原子数目之比为14,但题图b中每个硅氧四面体中有两个氧原子是与其他