202X届高考化学一轮复习专题十七物质结构与性质课件

1、专题十七物质结构与性质20102019年高考全国卷考情一览表 考点37考点38考点39考点37原子结构与性质1.(2018全国1,35,15分,难度)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为、(填标号)。(2)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H+),原因是。考点37考点38考点39(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是、中心原子的杂化形式为。LiAlH4中,存在(填标号)。A.离子键B.键C.键D.氢键(

2、4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的Born-Haber循环计算得到。可知,Li原子的第一电离能为kJmol-1,O=O键键能为kJmol-1,Li2O晶格能为kJmol-1。图(a)图(b)考点37考点38考点39(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.4665nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为gcm-3(列出计算式)。答案(1)DC(2)Li+核电荷数较大(3)正四面体sp3AB(4)5204982908考点37考点38考点39解析(1)基态Li原子能量最低,而电子排布图中D图所示状态为基态。处于激发态的电子数越多,原子能量越高,A中

3、只有1个1s电子跃迁到2s轨道;B中1s轨道中的两个电子1个跃迁到2s轨道,另一个跃迁到2p轨道;C中1s轨道的两个电子都跃迁到2p轨道,故C表示的能量最高。(2)Li+核电荷数较大,对核外电子的吸引力大,导致其半径小于H-。(3)根据价电子对互斥理论,LiAlH4中阴离子的空间构型是正四面体,中心原子采用sp3杂化,LiAlH4中存在离子键和键。(4)根据循环图中数据可知,Li原子的第一电离能是520kJmol-1,O=O键的键能是2492kJmol-1=498kJmol-1,Li2O的晶格能是2908kJmol-1。考点37考点38考点392.(2017全国3,35,15分,难度)研究发现

4、,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:(1)Co基态原子核外电子排布式为。元素Mn与O中,第一电离能较大的是,基态原子核外未成对电子数较多的是。(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为和。(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为,原因是 。考点37考点38考点39(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了键外,还存在。(5)MgO具有NaCl型结构(如图),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测

5、得MgO的晶胞参数为a=0.420nm,则r(O2-)为nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a=0.448nm,则r(Mn2+)为nm。考点37考点38考点39答案(1)1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2OMn(2)spsp3(3)H2OCH3OHCO2H2H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质量较大,范德华力较大(4)离子和键(键)(5)0.1480.076解析(1)Co是27号元素,其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2或Ar3d74s2。一般元素的非金属性越强,第一电离

6、能越大,金属性越强,第一电离能越小,故第一电离能OMn。氧原子价电子排布式为2s22p4,其核外未成对电子数是2,锰原子价电子排布式为3d54s2,其核外未成对电子数是5,故基态原子核外未成对电子数较多的是Mn。(2)CO2和CH3OH中的中心原子碳原子的价层电子对数分别是2和4,故碳原子的杂化方式分别为sp和sp3。考点37考点38考点39(3)四种物质固态时均为分子晶体,H2O、CH3OH都可以形成分子间氢键,一个水分子中两个H都可以参与形成氢键,而一个甲醇分子中只有羟基上的H可用于形成氢键,水的沸点高于甲醇。CO2的相对分子质量大于H2的,CO2分子间范德华力大于H2分子间的,则沸点CO

7、2高于H2,故沸点H2OCH3OHCO2H2。(4)硝酸锰是离子化合物,一定存在离子键。中氮原子与3个氧原子形成3个键,氮原子剩余的2个价电子、3个氧原子各自的1个价电子及得到的1个电子形成4原子6电子的大键。考点37考点38考点393.(2016四川,8,13分,难度)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)

8、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分子的立体构型是。证据推理与模型认知考点37考点38考点39(4)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如右图所示,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。考点37考点38考点39答案(1)1s22s22p63s1或Ne3s1Cl(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解析

9、M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍,则电子排布式为1s22s22p4,M为O。原子序数:RM,且R为金属元素,则R位于第三周期,且为本周期最活泼的金属,R为钠。引起酸雨的主要污染物为SO2或氮氧化物,则X为S或N,原子序数:XM,则X为S,Y的原子序数比X的大,则Y为Cl。Z的基态原子4s和3d轨道半充满并结合(5)中的Z的最高价含氧酸的钾盐为橙色,可知Z为Cr。(1)元素非金属性越强,电负性越大,非金属性:ClS。(2)H2O分子间存在氢键,沸点高于H2S的。考点37考点38考点39(5)Cr的最高价含氧酸的钾盐有K2Cr2O7和K2CrO4,其中K2Cr2O7为橙色,K2Cr

10、O4为黄色。O的氢化物有H2O和H2O2两种,其中H2O2既有氧化性又有还原性,则反应发生在K2Cr2O7和H2O2之间,K2Cr2O7变为Cr3+,H2O2被氧化为O2,反应在稀硫酸中发生,因此反应物为K2Cr2O7、H2O2和H2SO4,产物为K2SO4、Cr2(SO4)3、O2和H2O,根据电子得失守恒和原子守恒配平化学方程式。考点37考点38考点394.(2015四川,8,13分,难度)X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素;Z和U位于第A族;X和Z可形成化合物XZ4;Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等;T的一种单质在空气中能够自燃。请回答下

11、列问题:(1)R基态原子的电子排布式是 。(2)利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是。(3)X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是(填化学式);Z和U的氢化物中沸点较高的是(填化学式);Q、R、U的单质形成的晶体,熔点由高到低的排列顺序是(填化学式)。(4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒剂,反应可生成T的最高价含氧酸和铜,该反应的化学方程式是。考点37考点38考点39答案(1)1s22s22p63s23p2或Ne3s23p2(2)三角锥形(3)HNO3HFSi、Mg、Cl2(4)10CuSO4+P4+16H2O=4H3PO4+10Cu+10H2SO4解析X、Z、Q、

12、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。Z和U位于第A族,故Z为F元素,U为Cl元素;X和Z可形成化合物XZ4,则X为C元素;X和R属同族元素,则R为Si元素;Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等,且Q的原子序数比F的大,则Q为Mg元素;T的一种单质在空气中能够自燃,则T为P元素。考点37考点38考点39(2)根据价层电子对互斥理论,中心原子的价层电子数和配体所提供的共用电子数的总和除以2,即为中心原子的价层电子对数,P原子的价层电子对数为=4,故PCl3为三角锥形。(3)与碳同周期,非金属性强弱顺序为FONC,由于F没有正价,O一般不显正价,故所在周期元素最高价氧化物对应的水化物

13、中,酸性最强的是HNO3;HF与HCl均为分子晶体,因HF分子间含有氢键,故HF沸点高;Mg、Si、Cl的单质分别为Mg、Si、Cl2,依次形成金属晶体、原子晶体、分子晶体,故熔点由高到低排列为Si、Mg、Cl2。(4)CuSO4溶液与P4反应可生成P的最高价含氧酸H3PO4和铜,依据化合价升降配平方程式即可。考点37考点38考点39本题在进行元素推断时容易将Q推断成氧元素,原题中说“Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等”,但是前提条件是六种元素原子序数递增,而Z元素为F,Q的原子序数应该大于9,这种元素为镁元素。考点37考点38考点395.(2015福建,31,13分,难度)科学家正在研

14、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CO2d.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。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。Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1molNi(CO)4中含有mol键。考点37考点38考点39(4)一定条件下,CH4、C

15、O2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”。“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是。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。考点37考点38考点39答案(1)H、C、O(2)ad(3)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s28(4)氢键、范德华力CO2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)元素的非金属性越强,电负性越大,故H、C、O的电负性依

16、次增大。(2)固态CO2是分子晶体,a选项正确;CH4分子是正四面体对称结构,其为含有极性键的非极性分子,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,分子间作用力越大,熔、沸点越高,与键能无关,C选项错误;CH4为正四面体结构,碳原子的杂化类型是sp3杂化,CO2为直线形分子,碳原子的杂化类型是sp杂化,d选项正确。考点37考点38考点39(3)CO分子的电子式为,分子中存在1个键,而Ni(CO)4中Ni与CO之间还存在4个键,故1molNi(CO)4中含有8mol键;(4)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;根据表格数据,二氧化碳分子与水分子的

17、结合能更大,表明CO2更易与水分子结合。(1)容易根据Ni的电子排布式Ar3d84s2错误判断其位于A或B族,而Ni最后填充的电子在3d轨道上;(2)误认为Ni(CO)4中键只在C和O之间,容易忽视Ni和CO之间的配位键。考点37考点38考点396.(2014全国2,37,15分,难度)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(或

18、价层电子排布图)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)。证据推理与模型认知考点37考点38考点39(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)。图1图2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,

19、判断理由是。考点37考点38考点39(2)sp3H2O2、N2H4(合理即可)(3)HNO2、HNO3H2SO3(4)+1(5)共价键和配位键H2OH2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱解析根据“a的核外电子总数与其周期数相同”可知a为H;根据“c的最外层电子数为其内层电子数的3倍”可知c为O;根据“b的价电子层中的未成对电子有3个”且原子序数:abS;由于N的2p轨道处于半充满的较稳定状态,故其第一电离能大于O的,故N、O、S三种元素中,第一电离能最大的是N元素;Cu的价层电子轨道示意(2)H元素可以和N元素形成三角锥形分子NH3,在NH3中,中心原子N的杂化方式为sp3杂化;H与N

20、形成的N2H4,H与O形成的H2O2,都是既含有极性键又含有非极性键的化合物。考点37考点38考点39(4)由图1可知该晶体结构中Cu的个数为4,O的个数为8+1=2,化学式为Cu2O,即Cu的化合价为+1价。(5)根据阴离子呈四面体结构可知阴离子是;阳离子中存在的化学键有共价键和配位键;该化合物加热时首先失去的组分是H2O;因为H2O与Cu2+形成的配位键比NH3与Cu2+形成的配位键弱。(1)注意洪特规则特例对元素第一电离能的影响;(2)利用均摊法计算晶体中拥有微粒个数,然后求晶体的化学式,进而可以求出元素的化合价。考点37考点38考点397.(2014安徽,25,14分,难度)Na、Cu

21、、O、Si、S、Cl是常见的六种元素。(1)Na位于元素周期表第周期第族;S的基态原子核外有个未成对电子;Si的基态原子核外电子排布式为。(2)用“”或“”填空:(3)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25、101kPa下,已知该反应每消耗1molCuCl(s),放热44.4kJ,该反应的热化学方程式是。(4)ClO2常用于水的净化,工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2。写出该反应的离子方程式,并标出电子转移的方向和数目。考点37考点38考点39考点37考点38考点39解析(2)同一周期从左到右元素原子的第一电离能呈增大趋势(但第A族的大于同周期第A族的

22、,第A族的大于同周期第A族的),SiS;核外电子总数相同的简单粒子,核电荷数越大,半径越小,r(11Na+)r(8O2-);原子晶体的熔点一般高于离子晶体的熔点,熔点:NaClH2SO4。考点37考点38考点398.(2013浙江,15,10分,难度)请回答下列问题:(1)N、Al、Si、Zn四种元素中,有一种元素的电离能数据如下:则该元素是(填写元素符号)。(2)基态锗(Ge)原子的电子排布式是。Ge的最高价氯化物分子式是。该元素可能的性质或应用有。A.是一种活泼的金属元素B.其电负性大于硫C.其单质可作为半导体材料D.其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点考点37考点38考点39(3)关于

23、化合物,下列叙述正确的有。A.分子间可形成氢键B.分子中既有极性键又有非极性键C.分子中有7个键和1个键D.该分子在水中的溶解度大于2-丁烯(4)NaF的熔点的熔点(填“”“=”或“两者均为离子化合物,且阴、阳离子电荷数均为1,但后者的离子半径较大,离子键较弱,因此其熔点较低解析(2)Ge位于第四周期第A族,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2。由C的最高价氯化物为CCl4,则Ge的最高价氯化物为GeCl4。Ge位于金属元素与非金属元素分界线的附近,其金属性较弱,电负性应小于硫,单质可作为半导体材料;GeCl4与GeBr4均属于分子晶体,由其相对分子质量可知GeCl

24、4的沸点低于GeBr4的,故正确的为CD。(3)分子中既有极性键又有非极性键,该分子中含有一个碳碳双键、两个碳氧双键,其余均为单键,含有9个键、3个键。(4)由题意知两种物质均为离子化合物,且阴、阳离子电荷数均为1,但后者的离子半径较大,离子键较弱,因此后者熔点较低。考点37考点38考点399.(2013四川,8,13分,难度)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L;

25、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。考点37考点38考点39答案(1)离子晶体(2)1s22s22p63s23p4sp3杂化(3)Ag2S的溶解度小于AgCl的溶解度解析X的单质与H2化合生成的气体G的水溶液呈碱性,说明G是NH3,则X为氮元素;Y的单质是黄色晶体,则Y为硫元素;R基态原子的3d和4s轨道

26、电子数分别为3d64s2,则R应为Fe;Y与Na形成Q,则Q为Na2S;J与AgNO3反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,则J为NaCl,Z元素为氯元素;HCl与NH3反应生成NH4Cl。(3)AgCl的悬浊液中加入Na2S,因Ag2S比AgCl更难溶,白色沉淀转化为黑色沉淀。(4)由题意可判断产物中含有Fe3+、O2和H2O,则该反应的离子方程式为考点37考点38考点3910.(2013安徽,25,15分,难度)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:证据推理与模型认知考点37考点38考点39(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

27、“小”)。(2)Z的第一电离能比W的(填“大”或“小”);XY2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是;氢元素、X、Y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)振荡下,向Z单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加NaOH溶液直至过量,能观察到的现象是;W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、101kPa下,已知13.5g的Z固体单质在Y2气体中完全燃烧后恢复至原状态,放热419kJ,该反应的热化学方程式是。考点37考点38考点39答案(1)三A大(2)小分子间作用力乙酸(其他合理答案均可)(3)先生成白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最后变成

28、无色溶液H=-3352kJmol-1(其他合理答案均可)考点37考点38考点39解析由题目信息推知,X为碳、Y为氧、Z为铝、W为硅。(2)Al的第一电离能小于Si。CO2为分子晶体,由固态变为气态需克服分子间作用力。要生成氢键,需含有OH,因此可以为CH3COOH,也可为C2H5OH等。因此可观察到的现象为先生成白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最后变为无色溶液。考点37考点38考点3911.(2012全国,37,15分,难度)A族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含A族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:(1)S单质的常见形式为S8,其环状结构

29、如右图所示,S原子采用的轨道杂化方式是。(2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为。考点37考点38考点39(3)Se原子序数为,其核外M层电子的排布式为。(4)H2Se的酸性比H2S的(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为,的立体构型为。(5)H2SeO3的K1和K2分别为2.710-3和2.510-8,H2SeO4第一步几乎完全电离,K2为1.210-2,请根据结构与性质的关系解释:H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因:;H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因

30、:。考点37考点38考点39答案(1)sp3(2)OSSe(3)343s23p63d10(4)强平面三角形三角锥形(5)第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2。H2SeO3中的Se为+4价,而H2SeO4中的Se为+6价,正电性更高,导致SeOH中O的电子更向Se偏移,越易电离出H+考点37考点38考点39解析(1)硫原子最外层有6个电子,由S8结构可知一个硫原子与另外两个硫原子形成2个键,硫原子还余4个电子形成2对孤电子对,S为sp3杂化。(2)同一主族元素从上往下第一电离能逐渐减小。(3)Se属于第四

31、周期第A族元素,原子序数比S大18,M层电子已经排满,M层电子排布式为3s23p63d10。(4)H与Se形成的共价键键能小于H与S形成的共价键键能,H2Se比H2S容易电离,H2Se的酸性更强。考点37考点38考点3912.(2012安徽,25,16分,难度)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素,其相关信息如下表:证据推理与模型认知考点37考点38考点39(1)W位于元素周期表第周期第族,其基态原子最外层有个电子。(2)X的电负性比Y的(填“大”或“小”);X和Y的气态氢化物中,较稳定的是(写化学式)。(3)写出Z2Y2与XY2反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目:。(4)

32、在X的原子与氢原子形成的多种分子中,有些分子的核磁共振氢谱显示有两种氢。写出其中一种分子的名称:。氢元素、X、Y的原子也可共同形成多种分子和某种常见无机阴离子,写出其中一种分子与该无机阴离子反应的离子方程式:。考点37考点38考点39考点37考点38考点39解析X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍,则X应为碳元素;Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn+2,则n=2,Y应为氧元素;由Z的质量数和中子数可得其质子数为11,Z为钠元素;W的白色氢氧化物在空气中迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,则W应为铁元素。(2)O的电负性大于C,X的电负性比Y的小。二者的气态氢化物中较稳定的是H2O。(3

33、)Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,该反应中Na2O2既是氧化剂又是还原剂,生成1molO2时转移2mol电子。(4)核磁共振氢谱显示有两种氢,则说明该种分子中含有两种氢原子,可以是丙烷或丙炔或丁烷或2-甲基丙烯或1,2,4,5-四甲基苯等;H、C、O形成的一种分子与一种无机阴离子反应的离子方程式可能为考点37考点38考点3913.(2010全国,37,15分,难度)主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍。X、Y和Z分属不同的周期,它们的原子序数之和是W原子序数的5倍。在由元素W、X、Y、Z组成的所有可

34、能的二组分化合物中,由元素W与Y形成的化合物M的熔点最高。请回答下列问题:(1)W元素原子的L层电子排布式为,W3分子的立体构型为;(2)X单质与水发生主要反应的化学方程式为;考点37考点38考点39(3)化合物M的化学式为,其晶体结构与NaCl相同,而熔点高于NaCl。M熔点较高的原因是。将一定量的化合物ZX负载在M上可制得ZX/M催化剂,用于催化碳酸二甲酯与月桂醇酯交换合成碳酸二月桂酯。在碳酸二甲酯分子中,碳原子采用的杂化方式有,OCO的键角约为;(4)X、Y、Z可形成立方晶体结构的化合物,其晶胞中X占据所有棱的中心,Y位于顶角,Z处于体心位置,则该晶体的组成为X Y Z=;(5)含有元素

35、Z的盐的焰色反应为色。许多金属盐都可以发生焰色反应,其原因是。考点37考点38考点39答案(1)2s22p4V形(2)2F2+2H2O=4HF+O2(3)MgO晶格能大sp3和sp2120(4)3 1 1(5)紫激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时,以一定波长(可见光区域)光的形式释放能量考点37考点38考点39解析(2)X、Y、Z的原子序数之和为40,由原子序数依次增大,X的原子序数大于8,第五周期的元素原子序数大于36,Z只能是第四周期的元素,即X、Y、Z分别位于第二、三、四周期,X只能为F,Y、Z的原子序数之和为31,且都为主族元素,Z只能为A或A族中的元素,因为第四周期A

36、族中的元素原子序数为31,Y、Z可能为Na、Ca,也可能为Mg、K,根据M的熔点最高及(3)可知M为MgO,Y为Mg,Z为K。(3)MgO与NaCl晶体结构相同,是离子晶体,离子晶体熔点与晶格能有关;由碳酸的结构可知碳酸二甲酯的结构为考点37考点38考点39考点38分子结构与性质1.(2019全国3,35,15分,难度)化学选修3:物质结构与性质磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题:(1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是,该元素基态

37、原子核外M层电子的自旋状态(填“相同”或“相反”)。(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为,其中Fe的配位数为。考点37考点38考点39(4)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是;P的杂化轨道与O的2p轨道形成键。(5)NH4H2PO4和LiFePO4属于简单磷酸盐,而直链的多磷酸盐则是一种复杂磷酸盐,如:焦磷酸钠、三磷酸钠等。焦磷酸根离子、三磷酸根离子如下图所示:这类磷酸根离子的化学式可用通式表示为(用n代表P原子数)。考点37考点38考点39(3)分子晶体苯胺分子之间存在氢键(4)Osp3(5)(PnO3n+1)(n+2)-解析(1)根

38、据元素周期律可知,与Li元素处于“对角线”位置的元素为Mg,两者的化学性质相似。基态Mg原子的M层电子排布式为3s2,根据泡利原理可知,这两个电子的自旋状态相反。(2)根据信息可知,双聚分子为Fe2Cl6,其结构式应为考点37考点38考点39(3)苯胺是由分子构成的物质,其晶体属于分子晶体。由于苯胺分子中的N原子可与相邻苯胺分子中的氨基上的氢原子间形成氢键,而甲苯分子间只存在分子间作用力,导致苯胺的熔沸点高于甲苯的熔沸点。(4)根据元素周期律可知,H、N、P、O四种元素的电负性大小顺序为:ONPH。由于磷酸分子的结构考点37考点38考点39考点37考点38考点392.(2018全国2,35,1

39、5分,难度)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:回答下列问题:(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2,SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是。考点37考点38考点39(3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为。(4)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为形,其中共价键的类型有种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为。(5)FeS2晶体的晶胞如图(c)所示,晶胞边长

40、为anm、FeS2相对式量为M、阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为gcm-3;晶胞中Fe2+位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为nm。图(a)图(b)图(c)考点37考点38考点39(2)H2S、SO2、SO3中心原子价层电子对数分别为4、3、3,故H2S分子的中心原子价层电子对数不同于SO2、SO3。考点37考点38考点39(3)S8分子的相对分子质量比SO2大,分子间范德华力强,故其熔、沸点比SO2高很多。(4)气态三氧化硫中心原子价层电子对数为3,孤电子对数为0,故其分子的立体构型为平面三角形,共价键有键和键两种类型;根据图(b)所示,固态三氧化硫每个硫原子与四

41、个氧原子形成4个键,故S原子的杂化轨道类型为sp3。考点37考点38考点393.(2018浙江,19,2分,难度)下列说法正确的是(C)A.CaCl2中既有离子键又有共价键,所以CaCl2属于离子化合物B.H2O汽化成水蒸气、分解为H2和O2,都需要破坏共价键C.C4H10的两种同分异构体因为分子间作用力大小不同,因而沸点不同D.水晶和干冰都是共价化合物,均属于原子晶体解析A选项,氯化钙中只含离子键而不含共价键,错误;B选项,水汽化属于物理变化,不破坏共价键,错误;C选项,丁烷和异丁烷均属于组成与结构相似的共价化合物,分子间作用力大小决定沸点的高低,正确;D选项,水晶为二氧化硅,属于原子晶体,

42、干冰为二氧化碳,属于分子晶体,错误。考点37考点38考点394.(2018江苏,21A,12分,难度)臭氧(O3)在Fe(H2O)62+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为,NOx也可在其他条件下被还原为N2。(1)中心原子轨道的杂化类型为;的空间构型为(用文字描述)。(2)Fe2+基态核外电子排布式为。(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为(填化学式)。(4)N2分子中键与键的数目比n() n()=。考点37考点38考点39(5)Fe(H2O)62+与NO反应生成的Fe(NO)(H2O)52+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在Fe(NO)(H2O)52+结构示意图的相应位置

43、补填缺少的配体。考点37考点38考点39答案(1)sp3平面(正)三角形(2)Ar3d6或1s22s22p63s23p63d6(3)(4)1 2考点37考点38考点39考点37考点38考点39(4)两原子间成键只能得到一个键,其他键则为键,N2分子中N原子之间形成三键,故n() n()=1 2。(5)将配离子化学式与图中结构比较可以得出,图中缺少一个NO和一个H2O,题目给出N原子与Fe2+形成配位键,故该离子的结构图为考点37考点38考点395.(2017全国2,35,15分,难度)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列问题

44、:(1)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为。(2)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是;氮元素的E1呈现异常的原因是。图(a)图(b)考点37考点38考点39(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图(b)所示。从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为,不同之处为。(填标号)A.中心原子的杂化轨道类型B.中心原子的价层电子对数C.立体结构D.共价键类型R中阴离子中的键总数为个。分子中的大键可用符号示,其中m代表参与形成

45、大键的原子数,n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为),则中的大键应表示为。图(b)中虚线代表氢键,其表示式为()NHCl、。(4)R的晶体密度为dgcm-3,其立方晶胞参数为anm,晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为。考点37考点38考点39(2)从左到右原子半径减小,元素非金属性增强,得电子能力增强N的2p能级处于半充满状态(3)ABDC考点37考点38考点39解析(2)根据图(a)可知,同周期从左到右,元素的原子半径逐渐减小,元素非金属性增强,得到电子能力增强,因此同周期从左到右元素的第一电子亲和能(E1)增大

46、;N原子的2p能级处于半充满状态,原子结构相对稳定,故氮元素的E1呈现异常。考点37考点38考点39在做题过程中一定要注意审清楚问题问的是什么,如本题(1)问的是电子排布图,而不是电子排布式;还要注意书写规范,如氢键的表示。考点37考点38考点396.(2016江苏,21,12分,难度)Zn(CN)42-在水溶液中与HCHO发生如下反应:4HCHO+Zn(CN)42-+4H+4H2O=Zn(H2O)42+4HOCH2CN(1)Zn2+基态核外电子排布式为。(2)1molHCHO分子中含有键的数目为mol。(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是。(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为

47、。(5)Zn(CN)42-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型,Zn(CN)42-的结构可用示意图表示为。考点37考点38考点39答案(1)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)(2)3(3)sp3和sp考点37考点38考点39考点37考点38考点397.(2014浙江,15,10分,难度)请回答下列问题:(1)31Ga基态原子的核外电子排布式是。某种半导体材料由Ga和As两种元素组成,该半导体材料的化学式是,其晶体结构类型可能为。(2)维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢,并有保护神经系统的作用。该物质的结构式为:以下关于维生素B1的说法正确的是。A.只含键和键

48、B.既有共价键又有离子键C.该物质的熔点可能高于NaClD.该物质易溶于盐酸考点37考点38考点39(3)维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有。A.离子键、共价键B.离子键、氢键、共价键C.氢键、范德华力D.离子键、氢键、范德华力考点37考点38考点39答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p1GaAs原子晶体(2)BD(3)D解析(1)由31Ga可知Ga的原子序数为31,31-18=13,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或Ar3d104s24p1,Ga、As分别为第4周期A、A族的元素,化合价分别为

49、+3价、-3价,化学式为GaAs;(2)由结构可知含有Cl-,一定含有离子键,含有氨基,一定含有共价键,且可与盐酸反应,知B、D选项正确;(3)维生素B1存在离子键和范德华力,含有NH2、OH,可以形成氢键,D选项正确。考点37考点38考点398.(2014天津,7,14分,难度)元素单质及其化合物有广泛用途,请根据周期表中第三周期元素相关知识回答下列问题:(1)按原子序数递增的顺序(稀有气体除外),以下说法正确的是。a.原子半径和离子半径均减小b.金属性减弱,非金属性增强c.氧化物对应的水化物碱性减弱,酸性增强d.单质的熔点降低(2)原子最外层电子数与次外层电子数相同的元素名称为,氧化性最弱

50、的简单阳离子是。考点37考点38考点39(3)已知:工业制镁时,电解MgCl2而不电解MgO的原因是;制铝时,电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是。考点37考点38考点39(4)晶体硅(熔点1410)是良好的半导体材料。由粗硅制纯硅过程如下:写出SiCl4的电子式:;在上述由SiCl4制纯硅的反应中,测得每生成1.12kg纯硅需吸收akJ热量,写出该反应的热化学方程式:。(5)P2O5是非氧化性干燥剂,下列气体不能用浓硫酸干燥,可用P2O5干燥的是。a.NH3b.HIc.SO2d.CO2(6)KClO3可用于实验室制O2,若不加催化剂,400时分解只生成两种盐,其中一种是无氧酸盐,另一种盐

51、的阴、阳离子个数比为1 1。写出该反应的化学方程式:。考点37考点38考点39答案(1)b(2)氩Na+(或钠离子)(3)MgO的熔点高,熔融时耗费更多能源,增加生产成本AlCl3是共价化合物,熔融态难导电考点37考点38考点39解析(1)第三周期元素从左到右原子半径依次减小,阳离子半径小于阴离子半径,a错误;b正确;应该是最高价氧化物对应的水化物,c错误;其中Si晶体熔点最高,d错误。(3)MgCl2、MgO均为离子化合物,且MgCl2熔点低,容易熔化;AlCl3是共价化合物,熔融状态下不导电,只能用Al2O3。(5)碱性气体NH3不能用浓硫酸、P2O5干燥,非还原性酸性气体CO2可用两种干

52、燥剂干燥,还原性气体SO2不能被浓硫酸氧化,可用浓硫酸干燥,还原性气体HI与浓硫酸反应。(6)无氧酸盐为KCl,则另一种盐中氯元素化合价升高,只能为KClO4,根据得失电子守恒,4KClO3=KCl+3KClO4。考点37考点38考点399.(2014四川,8,13分,难度)X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2+离子的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题:(1)Y基态原子的电子排布式是;Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是。(2)离子的立体构型是;R2+的水合离子中,提供孤电子对的原子是。(3)Z

53、与某元素形成的化合物的晶胞如图所示,晶胞中阴离子与阳离子的个数比是。(4)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中,通入Y2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式是。证据推理与模型认知考点37考点38考点39答案(1)1s22s22p4Cl(2)V形O(3)2 1(4)2Cu+8NH3H2O+O2=2Cu(NH3)42+4OH-+6H2O解析(1)XY2是红棕色气体,应为NO2,则X为氮元素,Y为氧元素;Z基态原子的M层与K层电子数相等,K层有2个电子,则M层也有2个电子,是镁元素,第3周期中第一电离能最大的主族元素是氯元素;考点37考点38考点39(1)常见的红棕色气体是二氧化氮;(2)利用

54、价层电子对互斥理论可以判断分子的空间构型。考点37考点38考点3910.(2013全国1,37,15分,难度)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。考点37考点38考点39(5)碳和硅的有关

55、化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实: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。考点37考点38考点39(6)在硅酸盐中,四面体如图(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。考点37考点38考点39答案(1)M94(2)二氧化硅(3)共价键3(4)Mg2Si+4NH4=ClSiH4+4NH3+2MgCl2(5)CC键和CH键较强,所形成的烷烃稳定。而硅烷中SiSi键和SiH键

56、的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成CH键的键能大于CO键,CH键比CO键稳定。而SiH键的键能却远小于SiO键,SiH键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO键考点37考点38考点39解析硅的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,M能层有s、p、d三个能级,共9个原子轨道;(3)立方体共有6个面,面心位置上贡献3个原子;(4)此反应不属于氧化还原反应,产物除SiH4外,还应有MgCl2,另一生成物只能是NH3;(5)由信息可知应从反应物、产物键能的差异角度进行分析;(6)一个硅原子与四个氧原子相连,形成4个键,硅原子最外层四个电子全部参与成键,无孤电子对,为sp3杂化;、两个氧原

57、子有两个结构单元共用,如图,中间的结构单元均摊1,再加上其他2个氧原子,一个结构单元中含有一个硅原子、3个氧原子,依据化合价可知一个结构单元表现的化合价为-2,即化学式为。考点37考点38考点3911.(2013山东,32,8分,难度)卤族元素包括F、Cl、Br等。(1)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势,正确的是。考点37考点38考点39(2)利用“卤化硼法”可合成含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BCl

58、3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物中提供孤对电子的原子是。考点37考点38考点39答案(1)a(2)2BN(3)sp2sp33(4)X解析(1)元素非金属性越强,其电负性也越大,F的电负性最大,a正确;F元素无正价,b错误;因HF之间可形成氢键,使其沸点升高,c错误;随核电荷数增加,F2、Cl2、Br2的熔点依次升高,d错误。(2)由题给晶胞结构示意图可知,每个晶胞中含有B原子个数为(3)B原子最外层只有3个电子,BCl3中B原子杂化方式为sp2;N原子最外层有5个电子,NCl3中N原子杂化方式为sp3。同一周期中元素的第一电离能随原子序数递增,呈现逐渐升高的趋势

59、,但是在第二周期中,Be的第一电离能大于B,N的第一电离能大于O,故第一电离能介于B和N之间的有Be、C、O三种。考点37考点38考点3912.(2013福建,31,13分,难度)(1)依据第2周期元素第一电离能的变化规律,参照右图中B、F元素的位置,用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。(2)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到:上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有(填序号)。a.离子晶体b.分子晶体c.原子晶体d.金属晶体基态铜原子的核外电子排布式为。考点37考点38考点39(3)BF3与一定量的水形成(H2O)2BF3晶体Q,Q在一定条件下可转化为R:晶体Q中各

60、种微粒间的作用力不涉及(填序号)。a.离子键b.共价键c.配位键d.金属键e.氢键f.范德华力R中阳离子的空间构型为,阴离子的中心原子轨道采用杂化。考点37考点38考点39考点37考点38考点39答案(1)如下图(2)abd1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1(3)ad三角锥形sp3考点37考点38考点39解析(1)由于N的2p能级为半充满状态,较稳定,故电离能大于O;(2)化学方程式中的物质NH3、F2、NF3属于分子晶体,Cu属于金属晶体,NH4F属于离子晶体;铜的原子序数为29,基态铜原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d