2021高考化学一轮复习第十一章物质结构与性质高考真题演练学

第十一章物质结构与性质

1.(2019•海南高考)I.下列各组物质性质的比较，结论正确的是()

A.分子的极性：BC1KNCL

B.物质的硬度：NaKNaF

C.物质的沸点：HF<HC1

D.在CS2中的溶解度:CC14<H20

II.镒单质及其化合物应用十分广泛。回答下列问题：

(DMn位于元素周期表中第四周期族,基态Mn原子核外未成对电子有

个。

(2)MnCk可与NHa反应生成[Mn(NHa)6]C12,新生成的化学键为________键。NL分子的空

间构型为,其中N原子的杂化轨道类型为。

(3)金属镐有多种晶型，其中6—Mn的结构为体心立方堆积，晶胞参数为apm,6-Mn

中镒的原子半径为pm。已知阿伏加德罗常数的值为私，8-Mn的理论密度P=

g•cnT：'。(列出计算式)

(4)已知镒的某种氧化物的晶胞如图所示，其中镐离子的化合价为,其配位数为

答案I.AB

II.(DVDB5(2)配位三角锥形sp3

典2X55

⑶4AU3X1O-30(4)+26

解析I.BCh是平面正三角形，分子中正负电荷中心重合，是非极性分子；而NCh的N

原子上有一对孤电子对，是三角锥形，分子中正负电荷中心不重合，是极性分子，所以分子

极性：BC13<NC1：HA正确；NaF、Nai都是离子晶体，阴、阳离子通过离子键结合，由于离子

半径F-<r,离子半径越小，离子键越强，物质的硬度就越大，所以物质硬度：NaF>NaI,B

正确；HC1分子之间只存在分子间作用力，而HF分子之间除存在分子间作用力外，还存在分

子间氢键，因此IIF的沸点比IIC1的高，C错误；CCL、C8都是由非极性分子构成的物质，1即

是由极性分子构成的物质，根据相似相溶原理可知，由非极性分子构成的溶质CCL容易溶解

在由非极性分子构成的溶剂CS,中，由极性分子IkO构成的溶质不容易溶解在由非极性分子构

成的溶剂C&中，所以溶解度：CClDHzO,D错误；故合理选项是AB。

II.(DMn是25号元素，在元素周期表中第四周期V11B族，根据构造原理可得基态Mn原

子核外电子排布式为Is22s22Pli3s23P63d54s2,根据核外电子排布规律可知，该原子核外的未成

对电子有5个。

(2)MnCL中的上有空轨道，而Nlh的N原子上有孤电子对，因此二者反应可形成配合

物［MrKNHjJS,则新生成的化学键为配位键。阳,的价层电子对数为3+—~」=4,且N

原子上有一对孤电子对，所以NH,分子的空间构型为三角锥形，其中N原子的杂化轨道类型为

Sp3杂化。

(3)体心立方结构中Mn原子在晶胞顶点和体心内，体对角线为Mn原子半径的4倍，由于

晶胞参数为apm,则(apm=4r,则Mn原子半径pm；在一个Mn晶胞中含有的Mn

2X55

-----g

原子数为8\1+1=2,则根据晶体密度。=阿得晶胞密度夕=/=.-

2义55.3

而乂107°g•cm°

(4)在晶胞中含有的Mn离子数目为：JX12+1-4,含有的0离子数目为：1x8+1x6

4oZ

=4,Mn离子：0离子=4:4=1：1,所以该氧化物的化学式为MnO,化合物中元素正负化合

价代数和等于0,由于0的化合价为一2价，所以Mn的化合价为+2价：根据晶胞结构可知：

在Mn离子上、下、前、后、左、右6个方向各有一个0离子，所以Mn离子的配位数是6。

2.(2018•海南高考改编)I.下列元素或化合物的性质变化顺序正确的是()

A.第一电离能：Cl>S>P>Si

B.共价键的极性：HF>HCl>HBr>HI

C.晶格能:NaF>NaCl>NaBr>NaI

D.热稳定性：MgCO3>CaCO3>SrCO3>BaCO：i

U.黄铜矿是主要的炼铜原料，CuFeSz是其中铜的主要存在形式。回答下列问题：

(DCuFeSz中存在的化学键类型是o

下列基态原子或离子的价层电子排布图正确的是________o

Fe"①①①①①①@

A.3d4sB.3(l4s

Fe“①①①①①Cu④④①

C.3dD.3d

(2)在较低温度下CuFeSz与浓硫酸作用时，有少量臭鸡蛋气味的气体X产生。

①X分子的立体构型是,中心原子杂化类型为,属于(填''极

性”或“非极性”)分子。

②X的沸点比水低的主要原因是O

(3)CuFeSz与氧气反应生成SOz,SO?中心原子的价层电子对数为,共价键的类型

有。

(4)四方晶系CuFeSz晶胞结构如图所示。

o（：uOF.-OS

①的配位数为,S?-的配位数为。

②已知:a=8=0.524nm,c=1.032nm,为阿伏加德罗常数的值，CuFeSz晶体的密度

是g-cnT，(列出计算式)。

答案I.BC

II.(1)离子键'CD'(2)①V形'sp"极性’②水分子间存在氢键'(3)3'。键和n键

s*,—4X64+4X56+8X32

⑷①44®0.5242X1032X10~2,XAJ

解析LA项，P元素的价电子排布式为3s23d3P轨道中的电子为半满状态，较稳定,

难失去电子，故第一电离能比相邻的S元素要大，故第一电离能：顺序为CDP>S>Si,错误；

B项，电负性大小为：F>Cl>Br>I,则极性为HF>HCl>HBr>HI,正确；C项，晶格能大小主要看

电荷和半径，此四种物质的电荷均相同，半径：FYClYBr-VI-,因半径越小，晶格能越大，

则晶格能：NaF>NaCl〉NaBr>NaI,正确；D项，碳酸盐分解生成相应的氧化物和CO2,生成物中

晶格能大小顺序为：Mg0>Ca0>Sr0>Ba0,晶格能越大，表明该物质越稳定，碳酸盐生成的物质

越稳定，则其分解所需要的温度越小，即该碳酸盐不稳定，故热稳定性为：

MgCO3<CaCO;!<SrCO3<BaCO：s,错误。

6——9X1

II.(2)①臭鸡蛋气味的气体为硫化氢，分子中价层电子有4对，孤对电子为\—=2

对，故立体构型是V形，中心原子杂化类型为sp)有孤对电子，无对称中心，因此为极性分

子。

(3)SOz中心原子的价层电子对数为皇=3,S、0之间以。键结合，同时还存在n键，

故共价键类型为。键和n键。

(4)①从晶胞图看，1个S?连有4个原子，即引一的配位数为4»从面上的看，1个

Cu+连有2个原子，但是面上的C/还属于另外一个晶胞，故1个Cu+实际上连有4个原子，

故Cu+的配位数为4。②从晶胞图分析知，A，(Cu)=6X1+4X；=4,Ar(Fe)=8X^+4x1+l=

Z4oZ

4,MS)=8,所以一个晶胞中含有4个CuFeSz,根据P=与质量0=殳包上罕坟

21;，

体积V=0.524X0.524X1.032X10-cm,所以CuFeS2晶体的密度是

4X64+4X56+8X32_3

0.5242X1.032~XKT*XMG*CM°

3.(2018•全国卷II)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：

一

H2sS8FeS2S02SO3H2S0.I

熔点/℃-85.5115.2>600-75.516.810.3

沸点/℃—60.3444.6(分解)-10.045.0337.0

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，IbS、SO,、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。

(3)图a为S,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)FeS晶体的晶胞如图c所示。晶胞边长为anm、FeS?相对式量为例阿伏加德罗常数

的值为弧其晶体密度的计算表达式为g•cm-3；晶胞中Fe，+位于ST所形

成的正八面体的体心，该正八面体的边长为nmo

©CDCD®®®

答案⑴3,14S哑铃(纺锤)⑵H2s

(3)&相对分子质量大，分子间范德华力强

(4)平面三角2sp3

/、4〃_m

⑸褊X1021-半a

解析(1)基态Fe原子的核外电子排布式为

Is22s22P63s23P63d64s2,则其价层电子的电子排布图(轨道表达式)为

©GXKD®®

3,14s;基态S原子的核外电子排布式为Is22s22Pli3sZ3p‘，则电子占据的最

高能级是3p,其电子云轮廓图为哑铃(纺锤)形。

(2)根据价层电子对互斥理论可知HS、SO/、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数分

别是2+6——:1V9=4、2+6——:-=3、3+6——9:X3=3,因此中心原子价层电子对数不同于其

他分子的是H2SO

(3)除、二氧化硫形成的晶体均是分子晶体，由于小相对分子质量大，分子间范德华力强,

所以其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多。

(4)气态三氧化硫以单分子形式存在，根据(2)中分析可知中心原子含有的价层电子对数

是3,且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。分子中共价键的类型有2种，

即。键、“键；固体三氧化硫中存在如图b所示的三聚分子，该分子中S原子形成4个共价

键，因此其杂化轨道类型为sp)

(5)根据晶胞结构可知含有Fe?'的个数是12X)+1=4,个数是8义J+6X4=4,晶胞

4oZ

边长为anm、FeSz相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为则其晶体密度的计算表达式为

nj44M

cm3=X1021g

°=7=V；ax'io」g•^W•cm?晶胞中F,+位于Sr所形成的正八面体

、历

的体心，该正八面体的边长是面对角线的一半，则为看anm。

4.(2018•全国卷HI)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：

(DZn原子核外电子排布式为。

(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成，第一电离能

4(Zn)/“Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是o

(3)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCOj入药，可用于治疗皮肤炎症或表

面创伤。ZnC03中，阴离子空间构型为,C原子的杂化形式为。

(4)金属Zn晶体中的原子堆积方式如下图所示，这种堆积方式称为。六棱柱

底边边长为acm,高为ccm,阿伏加德罗常数的值为私，Zn的密度为g•cm

7(列出计算式)。

答案(l)[Ar]3dzs2或Is22s3s23p'3d'°4s2(2)大于Zn核外电子排布为全满稳定结

构，较难失电子(3)平面三角形sp2

(4)六方最密堆积(心型)一巧!——

AJX6X^-Xac

解析⑴Zn是第30号元素，所以核外电子排布式为[Ar]3dzs②或Is22s22P63s加'3dHi4s

(2)Zn的第一电离能大于Cu的第一电离能，原因是Zn的核外电子排布已经达到了每个

能级都是全满的稳定结构，所以失电子比较困难。

(3)碳酸锌中的阴离子为COT,根据价层电子对互斥理论，其中心原子C的价电子对数为

4—QX2+?

3+「=3,所以空间构型为平面三角形，中心C原子的杂化形式为sp?杂化。

(4)由图可知，堆积方式为六方最密堆积。为了计算方便，选取该六棱柱结构进行计算。

六棱柱顶点的原子是6个六棱柱共用的，面心是两个六棱柱共用，所以该六棱柱中的锌原子

为12X：+2X)+3=6个，所以该结构的质量为旧浮go该六棱柱的底面为正六边形，边长

为acm,底面的面积为6个边长为acm的正三角形面积之和，根据正三角形面积的计算公式,

6X65

该底面的面积为6X平才加，高为ccm,所以体积为6X坐%cm'。

所以密度为一

6X

65X6_3

及X6X、-Xac

5.(2017•全国卷I)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.404.4B.553.5C.589.2D.670.8E.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，LAsF,中存在I；离子。口离子的儿何构型为,中心

原子的杂化形式为。

(4)KI0,晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立体结构，边长为a=

0.446nm,晶胞中K、I、。分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。K与0间的最短距离

为nm,与K紧邻的0个数为

(5)在KIOs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，0处

于位置。

答案(1)A(2)N球形K原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱(3)V形sp3

(4)0.31512(5)体心棱心

解析(1)紫色光对应的辐射波长范围是400~430nm(此数据来源于物理教材人教版

选修3—4)«

(2)基态K原子占据K、L、M、N四个能层，其中能量最高的是N能层。N能层上为4s电

子，电子云轮廓图形状为球形。Cr的原子半径小于K且其价电子数较多，则Cr的金属键强于

K,故Cr的熔、沸点较高。

(3)1"勺价层电子对数为二—=4,中心原子杂化轨道类型为sp：成键电子对数为2,

孤电子对数为2,故空间构型为V形。

(4)K与0间的最短距离为乎4=乎义0.446nm^O.315nm；由于K、0分别位于晶胞的

顶角和面心，所以与K紧邻的0原子为12个。

(5)根据KIOs的化学式及晶胞结构可画出KI。,的另一种晶胞结构，如图，可看出K处于

体心，。处于棱心。

6.(2017•全国卷III)研究发现，在CO,低压合成甲醇反应(C02+3H2=CH3()H+HQ)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)C。基态原子核外电子排布式为o元素Mn与。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)C02和CHQH分子中C原子的杂化形式分别为一和―。

⑶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_____________________________________

⑷硝酸镒是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO,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

验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm,则r(0")为.nm。MnO也属于NaCl型结构，

晶胞参数为a'=0.448nm,则「(Mn*为________nm。

答案⑴Is22s?2p63s23P63dzs"或[Ar]3dzs2)0Mn

(2)spsp(

⑶HzOXHOHXXVHz乂0与CHQH均为极性分子，M中氢键比甲醇多；C0?与上均为非

极性分子，CO2分子量较大，范德华力较大

⑷离子键和“键(E键)

(5)0.1480.076

解析(DCo是27号元素，其基态原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2或

Is22s22P63s23P63d74s)元素Mn与0中，由于0是非金属元素而Mn是金属元素,所以0的第一

电离能大于Mn的。0基态原子核外电子排布式为ls22s22p',其核外未成对电子数是2,而Mn

基态原子核外电子排布式为[Ar]3ds4s,，其核外未成对电子数是5,因此Mn的基态原子核外未

成对电子数比0的多。

⑵⑩和CHQH的中心原子C的价层电子对数分别为2和4,所以⑩和CH2H分子中C

原子的杂化形式分别为sp和sp\

(4)硝酸镒是离子化合物，硝酸根和铳离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原

子除形成3个。键，还存在n键(IT：键)。

(5)因为O'-采用面心立方最密堆积方式，面对角线是0"半径的4倍,即4r(02-)=®,

解得r((T)~0.148nm；根据晶胞的结构可知，棱上阴阳离子相切,因此2r(Mr?+)+2r((T)

=0.448nm,所以r(Mn")=0.076nm,

7.(2017•江苏高考)铁氮化合物(Fe、N,)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某Fe.fN,

的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。

(l)Fe，+基态核外电子排布式为。

()

II

(2)丙酮(HsC—CTH。分子中碳原子轨道的杂化类型是,1mol丙酮分子中含

有。键的数目为。

(3)C、H、。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o

(5)某Fe.N,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<L,»Cu,N，。FeN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。

_^_Cu替代b位置Fe型

能

量降N

乙一工/Cu替代a位置Fe型

转化过程

图2转化过程的能质变化

答案(1)[Ar]3d5或Is22s22P63s23P63d5

(2)sp2和sp39mol

(3)H<C<0(4)乙醇分子间存在氢键(5)FesCuN

解析(l)Fe位于元素周期表的第四周期VIII族内左起第1歹U，基态Fe原子的价层电子排

布式为3d64s)基态原子失电子遵循“由外向内”规律，故Fe"基态核外电子排布式为[Ar]3d5

或Is22s22P63s惊'3d5。

()

II

(2)一C一中的C原子含有3个。键，该原子的杂化轨道类型为sp)—GL中的C原子

含有4个。键，该原子的杂化轨道类型为sp：1个丙酮分子含有的。键数：4X2+1=9,

故1mol丙酮分子含有9mol。键。

(4)乙醇比丙酮相对分子质量小，但乙醇沸点高，原因在于氢键和范德华力之别。乙醇含

有羟基决定了乙醇分子间存在氢键，丙酮的0原子在埃基中，丙酮不具备形成氢键的条件，

丙酮分子间只存在范德华力。氢键比范德华力强得多。

(5)能量低的晶胞稳定性强，即Cu替代a位置Fe型晶胞更稳定。

每个晶胞均摊Fe原子数：6x1=3,Cu原子数：8x1=l,N原子数是1,则Cu替代a

Zo

位置Fe型产物的化学式为Fe3CuN»

8.(2016•全国卷m)神化钱(GaAs)是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳

能电池的材料等。回答下列问题:

(1)写出基态As原子的核外电子排布式。

(2)根据元素周期律，