专题5物质结构与性质元素周期律

第五章物质结构与性质元素周期律考试时间：75分钟总分：100分可能用到的相对原子质量：H1B11C12N14O16Na23Al27S32Cl35.5Mn—55Fe—56Cu—64Se79Cd112In115Ba137La139Pb207一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．利用H2将CO2电催化还原为甲酸(HCOOH)是实现“碳中和”的有效途径之一、下列说法正确的是()A．CO2是极性分子B．中子数为6的碳原子可表示为66CC．1molHCOOH中含5molσ键D．反应前后碳原子的杂化轨道类型由sp变为sp2【答案】D【解析】A项，CO2直线型，是非极性分子，故A错误；B项，核素符号左上角是质量数，应为12，中子数为6的碳原子可表示为126C，故B错误；C项，1molHCOOH中含4molσ键，故C错误；D项，反应前后碳原子的杂化轨道类型由sp变为sp2，故D正确；故选D。2．(2025·北京西城二模)下列化学用语或图示表达不正确的是()A．sp杂化轨道：B．CO32的VSEPR模型：D．冰中一个水分子周围有四个水分子：【答案】A3．(2025·黑龙江齐齐哈尔三模)下列化学用语或图示表达正确的是()A．氮化硅的分子式为Si3N4B．氧的基态原子轨道表示式为C．氯化铯的晶胞为D．邻羟基苯甲醛分子内氢键表示为【答案】C【解析】A项，氮化硅为共价晶体，没有分子，根据各元素化合价代数和为0，化学式为Si3N4，故A错误；B项，基态O原子价电子为2s22p2，其价层电子轨道表示式为，故B错误，C项，CsCl晶胞为体心立方结构，即，故C正确；D项，邻羟基苯甲醛中羟基氧为氢原子给体，羰基氧为氢原子受体，结构为，故D错误；故选C。4．(2025·河南信阳三模)下列化学用语表达正确的是()B．某晶体的晶胞结构：C．LiH的电子式：Li:HD．乙醇分子间的氢键：【答案】A5．(2025·河北保定三模)宏观辨识与微观探析是化学学科核心素养之一，下列化学用语表达正确的是()A．轨道表示式违背了洪特规则B．邻羟基苯甲醛的分子内氢键：C．，Ⅰ和Ⅱ是同一种物质【答案】D【解析】A项，2s轨道应排布两个自旋相反的电子，违背了Pauli不相容原理，故A错误；B项，邻羟基苯甲醛中的OH中的H原子与醛基中的O原子之间形成分子内氢键，可表示为：，故B错误；C项，I和II是两个对映异构体，不是同一物质，故C错误；D项，气态团簇不是周期性结构，模型中有4个E和4个F，化学式为E4F4，故D正确；故选D。A．PH3为非极性分子B．CuSO4仅含离子键C．H2O的电子式D．PO43的空间构型为正四面体形【答案】DA．Mn2+的价电子轨道表示式：B．高碘酸的电离方程式：H5IO6=H++H4IO6C．IO3的空间结构：三角锥形D．H2O的共价键类型：spσ键【答案】C8．(2025·湖北黄石二模)下列对有关物质结构或性质的解释不合理的是()选项实例解释A用He代替氢气填充探空气球更安全He的电子构型稳定，不易得失电子B不存在稳定的NF5分子N原子价层只有4个原子轨道，不利于形成5个NF键CH2S、H2Se、H2Te的沸点依次升高它们均为分子晶体，随着相对分子质量增大，范德华力增大DNO2+、NO3、NO2的键角依次减小孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力【答案】D9．(2025·北京大兴三模)下列事实与解释不对应的是()选项事实解释A第一电离能：Na＞KNa与K位于同一主族，原子半径：K＞Na，原子核对外层电子的吸引能力：Na＞KB晶体中每个分子紧邻的分子数：硫化氢晶体(12个)＞冰(4个)冰中水分子间主要以氢键结合，硫化氢晶体中硫化氢分子间主要以范德华力结合CO3在不同溶剂中的溶解度：CCl4＞H2OCCl4为非极性分子，O3为弱极性分子，H2O为极性分子，相似相溶DAlF3属于共价晶体，AlCl3属于分子晶体【答案】D10．下表中各粒子对应的空间结构及解释均正确的是()选项粒子空间结构解释A氨基负离子(NH2)直线形N原子采取sp杂化B二氧化硫(SO2)V形S原子采取sp3杂化C碳酸根离子(CO32)三角锥形C原子采取sp3杂化D乙炔(C2H2)直线形C原子采取sp杂化且C原子的价电子均参与成键【答案】D【解析】NH2中N原子采取sp3杂化，且孤电子对数为2，离子的空间结构为V形，A项错误；SO2中S原子的价层电子对数=σ键个数+孤电子对数=2+eq\f(1,2)×(62×2)=3，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，孤电子对数为1，分子的空间结构为V形，B项错误；CO32中C原子的价层电子对数=3+eq\f(1,2)×(4+23×2)=3，不含孤电子对，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，离子空间结构为平面三角形，C项错误；C2H2中C原子采取sp杂化，且C原子的价电子均参与成键，所以分子的空间结构为直线形，D项正确。11．(2025·辽宁二模)我国专利中涉及一种锂离子电池正极添加剂的制备及应用，其中部分制备原理如下：已知X具有类似于苯的芳香性和结构。下列说法正确的是()A．电负性：H＜C＜P＜NB．X中N原子均为sp2杂化C．熔点：Y＜ZD．Z的阴离子中所有原子均满足8电子稳定结构【答案】B【解析】A项，非金属性：H＜C＜P＜N，元素的非金属性越强，其电负性越大，则电负性：H＜C＜P＜N，A错误；B项，X具有类似于苯的芳香性和结构，即X中C、N原子共平面，则X中2个N原子的价层电子对数均为3，均采用sp2杂化，B正确；C项，物质Y、Z的阴离子相同、阴离子所带电荷数均为1，但离子半径：Br＜PF6，离子键强弱：Y＞Z，离子键越强物质的熔点越高，则熔点：Y＞Z，C错误；D项，阴离子PF6中P与6个F原子形成6个共价键，其中一个为配位键，则P原子的最外层电子数为12，D错误；故选B。12．(2025·浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三返校联考)核电荷数依次增大的X、Y、Z、R和T五种主族元素，X原子的原子核只含质子，短周期中T元素的最高价氧化物的水化物的酸性最强，Y原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，Z与Y相邻，基态R原子的s能级电子数与p能级电子数比为6：7，下列说法不正确的是()A．原子半径：Z＜Y＜RB．键的极性：ZX3＜RT3C．热稳定性：YX4＜Y4X10D．熔、沸点：YT4＞YX4【答案】C【解析】核电荷数依次增大的X、Y、Z、R和T五种主族元素，X原子的原子核只含质子，则X是H；短周期中T元素的最高价氧化物的水化物的酸性最强，则T是Cl元素；Y原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，则Y核外电子排布式2、4，因此Y是C元素；Z与Y相邻，则Z是N元素；基态R原子的s能级电子数与p能级电子数比为6：7，则R核外电子排布式是1s22s22p63s23p1，因此R是13号Al元素。根据上述分析可知：X是H，Y是C，Z是N，R是Al，T是Cl元素。A项，同一周期元素，原子序数越大，原子半径越小；不同周期元素，原子核外电子层数越多，原子半径就越大。Y是C，Z是N，二者核外有2个电子层，R是Al，有3个电子层，所以原子半径：Z(N)＜Y(C)＜R(Al)，A正确；B项，X是H，Z是N，R是Al，T是Cl元素。ZX3是NH3，RT3是AlCl3。形成物质分子中的两种元素的电负性差别越大，则键的极性就越强。非金属元素的电负性一般大于1.8，金属的电负性一般小于1.8，而N、Cl的电负性接近，故N、H的电负性差值小于Al、Cl的电负性差值，故键的极性：ZX3(NH3)＜RT3(AlCl3)，B正确；C项，X是H，Y是C，YX4表示CH4，Y4X10表示C4H10，C4H10在催化剂、加热、加压条件下可以裂解为CH4和C3H6，说明稳定性：YX4(CH4)＞Y4X10(C4H10)，C错误；D项，X是H，Y是C，T是Cl，YT4是CCl4，YX4是CH4，CCl4在常温下为液态，CH4常温下为气体，说明物质的熔、沸点：YT4(CCl4)＞YX4(CH4)，D正确；故选C。13．(2025·四川巴中三模)锡是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。白锡和灰锡晶胞结构如图，下列说法中正确的是()A．白锡与灰锡晶体的配位数之比为1：2B．两种晶体的密度大小关系为白锡大于灰锡【答案】D14．(2025·河北保定三模)CdSe是良好的半导体材料，其立方晶胞结构如图所示，原子间主要以离子键结合，有一定的共价键成分，晶胞参数为，NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是()B．晶胞中原子的配位数为4C．原子形成的正四面体空隙中均填入了原子【答案】C15．(2025·山东青岛高三模拟)硼氢化钠(NaBH4)是一种重要还原剂。研究发现它与乙醇反应的产物M(如图)是由互相平行的一维链组成的晶体，链间为分子间作用力。下列说错误的是()A．产物M的化学式可表示为NaB(OC2H5)4B．该晶体属于分子晶体C．M中Na的配位数为4D．硼氢化钠与乙醇反应生成M的过程中有H2生成【答案】B二、非选择题：本题共4小题，共55分。16．(13分)(2025·北京海淀二模)我国科学家在中国空间站首次实现了铟硒半导体的微重力培养，铟(In)和硒(Se)的单质是制备铟硒半导体的重要原料。(1)主族元素In原子序数为49，其位于元素周期表的区。(2)粗硒中主要含碲(Te)单质等杂质。硒与碲同主族，可用气态氢化物热解法制备少量的高纯硒，流程如下图。结合元素周期律解释该法能分离硒和碲的原因：。(3)氧化挥发法是制备高纯硒的另一种方法。粗硒经高温氧化后产生SeO2蒸气，SeO2冷凝后溶于水形成H2SeO3溶液，除杂后向溶液中通入SO2可获得高纯硒。①已知H2SeO3分子中含两个羟基，H2SeO3中Se的杂化方式为。②向H2SeO3溶液中通入SO2时，发生反应的化学方程式为。(4)一种铟硒半导体晶体的晶胞如图，晶胞底面边长为apm，高为cpm。①该晶体的化学式为。【答案】(1)p(2分)(2)Se与Te同主族，非金属性Se>Te，Se更易与H2生成气态氢化物，从而与Te分离(2分)(3)sp3(2分)H2SeO3+2SO2+H2O=Se+2H2SO4(2分)【解析】(1)主族元素In原子序数为49，电子排布式：[Kr]5s25p1，其位于元素周期表的p区；(2)硒与碲同主族，可用气态氢化物热解法制备少量的高纯硒，Se与Te同主族，非金属性Se>Te，Se更易与H2生成气态氢化物，转化为气态物质，从而与Te分离；17．(14分)(2025·山东淄博三模)铜、金可形成许多结构与性质特殊的化合物。回答下列问题：(1)齐文化博物馆汉代器物上的颜料“中国蓝”的成分为BaCuSi4O10，其基态铜离子的价电子排布式为，基态O原子核外电子的空间运动状态有种。硅氧四面体SiO44结构如图a表示，图b和图c分别是由数个SiO44构成的多硅酸根，若Si原子数为n(n≥3)，则其化学式可表示为。(2)用青霉胺(见图2)可解铜盐中毒，青霉胺分子中S原子的轨道杂化方式为；键角：H2SNH3(填“”或“”)；第二周期元素中，第一电离能大于N的元素有(用元素符号表示)；青霉胺易溶于水的主要原因为。【答案】(1)3d9(1分)5(1分)SinO3n2(2分)(2)sp3(1分)(1分)F、Ne(2分)青霉胺可与水形成分子间氢键(2分)(2)①由图2可知青霉胺的结构式为，S原子的价层电子对数为4，故S原子轨道杂化方式为sp3；②H2S和NH3中心原子的杂化方式均为sp3杂化，但由于H2S中含有两对孤电子对，而NH3中只含一对孤电子对，含孤电子对数越多则键角就越小，故键角：H2SNH3；③第二周期元素中，第一电离能大于N的元素有F、Ne；④由图可知，青霉胺中含有氨基和羧基，它们可与水形成氢键，故易溶于水的主要原因为：青霉胺可与水形成分子间氢键；18．(14分)(2025·山东德州高三模拟)B、N元素在材料化学中广泛应用，回答下列问题(1)基态N原子的核外电子排布式为，同周期元素第一电离能高于O的有种。(3)H3NBH3遇水反应生成NH4BO2和H2，说明B、N、H电负性由大到小的顺序为。(4)在LaH中引入硼氢化物可合成一种超导作用的晶体，其晶胞为四方晶系，结构如图该晶体的化学式为，BH单元中存在的化学键类型有(填写字母代号)A．离子键B．配位键C．极性共价键D．非极性共价键E．氢键若NA为阿伏伽德罗常数的值，该晶体密度为g·cm3(用含a、b、NA的计算式表示)【答案】(1)1s22s22p3(1分)3(1分)(2)NH3中心N原子有孤电子对，BH3中心B原子有空轨道，两者形成配位键(2分)sp2变为sp3(2分)变大(1分)(3)N＞H＞B(1分)【解析】(1)N的基态电