2019高考化學一輪復習 第25講 物質結構與性質講練結合學案.doc

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第25講　物質結構與性質 考綱解讀 考點 考綱內容 高考示例 預測熱度 原子結構 與性質 1.了解原子核外電子的運動狀態(tài)、能級分布和排布式原理。能正確書寫1~36號元素原子核外電子、價電子的電子排布和軌道表達式 2.了解電離能的含義,并能用以說明元素的某些性質 3.了解電子在原子軌道之間的躍遷及其簡單應用 4.了解電負性的概念,并能用以說明元素的某些性質 2017課標Ⅰ,35,15分 2015課標Ⅰ,37,15分 2014課標Ⅰ,37,15分 ★★ 分子結構 與性質 1.了解共價鍵的形成、極性、類型(σ鍵和π鍵),能用鍵能、鍵長、鍵角等說明簡單分子的某些性質 2.了解雜化軌道理論及簡單的雜化軌道類型(sp、sp2、sp3),能用價層電子對互斥理論或者雜化軌道理論推測簡單分子或離子的空間結構 3.了解化學鍵和分子間作用力的區(qū)別 4.了解氫鍵的存在對物質性質的影響,能列舉含有氫鍵的物質 5.了解配位鍵的含義 2017課標Ⅱ,35,15分 2016課標Ⅲ,37,15分 2015課標Ⅱ,37,15分 ★★★ 晶體結構 與性質 1.了解晶體的類型,了解不同類型晶體中結構微粒、微粒間作用力的區(qū)別 2.了解原子晶體的特征,能描述金剛石、二氧化硅等原子晶體的結構與性質的關系 3.理解離子鍵的形成,能根據(jù)離子化合物的結構特征解釋其物理性質 4.理解金屬鍵的含義,能用金屬鍵理論解釋金屬的一些物理性質 2017課標Ⅲ,35,15分 2016課標Ⅱ,37,15分 2013課標Ⅱ,37,15分 ★★★ 分析解讀 　本專題通常以綜合填空題的形式進行考查?？疾閮热葜饕?電子排布式、電子排布圖、分子結構、雜化軌道理論、電離能、微粒間作用力、晶格能、晶體結構的相關計算等。備考時應注重對基礎知識的熟練掌握以及運用基礎知識分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。 命題分析 答案　(1)A　(2)N　球形　K原子半徑較大且價電子數(shù)較少,金屬鍵較弱　(3)V形　sp3　(4)0.315　12　(5)體心　棱心 核心考點 1.原子結構　2.金屬晶體熔、沸點高低比較 3.雜化軌道理論　4.晶體結構及相關計算 審題關鍵 善于進行變形:原題中要求指出I3+的幾何構型及中心原子的雜化形式,直接依據(jù)I3+無法作出判斷,只需將I3+進行適當變形,即變成II2+,問題即可迎刃而解。 解題思路 (1)紫色對應的輻射波長是可見光里最短的,應選A。 (2)K原子核外共四層電子,最高能層為N層;價層電子排布式為4s1,電子云輪廓圖形狀為球形;K的原子半徑比Cr的原子半徑大,K、Cr原子的價層電子排布式分別為4s1、3d54s1,K的價電子數(shù)比Cr的價電子數(shù)少,原子半徑越大,價電子數(shù)越少,金屬鍵越弱,熔、沸點越低。 (3)可把I3+改寫為II2+,σ鍵電子對數(shù)為2,孤電子對數(shù)為12(7-1-21)=2,即價層電子對數(shù)為4,則I3+的幾何構型為V形,中心原子的雜化形式為sp3。 (4)K與O間的最短距離是面對角線的12,即122a nm=220.446 nm≈0.315 nm。與K緊鄰的O共有12個。 (5)以I為頂角畫立方體,可以看出K處于體心位置,O處于棱心位置。 知識儲備 光的顏色與波長 紫光:400~435 nm,藍光:435~480 nm 青光:480~490 nm,綠光:500 nm~560 nm 黃光:580~595 nm,紅光:605~700 nm 關聯(lián)知識 1.能層為K、L、M……,能級為s、p、d…… 2.金屬陽離子半徑越小,所帶電荷越多,金屬鍵越強;金屬鍵越強,金屬晶體熔、沸點越高 3.中心原子雜化方式為sp3,VSEPR模型為正四面體;若中心原子無孤電子對,則微?？臻g構型為正四面體形;若中心原子孤電子對數(shù)為1,則微粒空間構型為三角錐形;若中心原子孤電子對數(shù)為2,則微?？臻g構型為V形 4.立方晶胞中與頂點微粒緊鄰的面心微粒個數(shù)為(38)12=12個 高考真題 考點一　原子結構與性質 1.(2013四川理綜,4,6分)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大,W、X原子的最外層電子數(shù)之比為4∶3,Z原子比X原子的核外電子數(shù)多4。下列說法正確的是(　　) A.W、Y、Z的電負性大小順序一定是Z>Y>W B.W、X、Y、Z的原子半徑大小順序可能是W>X>Y>Z C.Y、Z形成的分子的空間構型可能是正四面體 D.WY2分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比是2∶1 答案　C 2.(2016課標Ⅰ,37,15分)鍺(Ge)是典型的半導體元素,在電子、材料等領域應用廣泛?；卮鹣铝袉栴}: (1)基態(tài)Ge原子的核外電子排布式為[Ar]　　　　　,有　　　　　個未成對電子。 (2)Ge與C是同族元素,C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵,但Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵。從原子結構角度分析,原因是　 。 (3)比較下列鍺鹵化物的熔點和沸點,分析其變化規(guī)律及原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 GeCl4 GeBr4 GeI4 熔點/℃ -49.5 26 146 沸點/℃ 83.1 186 約400 (4)光催化還原CO2制備CH4反應中,帶狀納米Zn2GeO4是該反應的良好催化劑。Zn、Ge、O電負性由大至小的順序是　　　　　。 (5)Ge單晶具有金剛石型結構,其中Ge原子的雜化方式為　　　　　,微粒之間存在的作用力是　　　。 (6)晶胞有兩個基本要素: ①原子坐標參數(shù),表示晶胞內部各原子的相對位置。下圖為Ge單晶的晶胞,其中原子坐標參數(shù)A為(0,0,0);B為(12,0,12);C為(12,12,0)。則D原子的坐標參數(shù)為　　　　　。 ②晶胞參數(shù),描述晶胞的大小和形狀。已知Ge單晶的晶胞參數(shù)a=565.76 pm,其密度為　　　　　gcm-3(列出計算式即可)。 答案　(1)3d104s24p2　2 (2)Ge原子半徑大,原子間形成的σ單鍵較長,p-p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊,難以形成π鍵 (3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次增高。原因是分子結構相似,分子量依次增大,分子間相互作用力逐漸增強 (4)O>Ge>Zn (5)sp3　共價鍵 (6)①(14,14,14)　②8736.02565.763107 3.(2016江蘇單科,21A,12分)[Zn(CN)4]2-在水溶液中與HCHO發(fā)生如下反應: 4HCHO+[Zn(CN)4]2-+4H++4H2O [Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN HOCH2CN的結構簡式 (1)Zn2+基態(tài)核外電子排布式為　　　　　　　　　　　。 (2)1 mol HCHO分子中含有σ鍵的數(shù)目為　　　　mol。 (3)HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型是　　　　。 (4)與H2O分子互為等電子體的陰離子為　　　　。 (5)[Zn(CN)4]2-中Zn2+與CN-的C原子形成配位鍵。不考慮空間構型,[Zn(CN)4]2-的結構可用示意圖表示為　　　　　　　。 答案　(12分)(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) (2)3 (3)sp3和sp (4)NH2- (5)或 4.(2015課標Ⅰ,37,15分)碳及其化合物廣泛存在于自然界中。回答下列問題: (1)處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用　　　　形象化描述。在基態(tài)14C原子中,核外存在　　　　對自旋相反的電子。 (2)碳在形成化合物時,其鍵型以共價鍵為主,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)CS2分子中,共價鍵的類型有　　　　、C原子的雜化軌道類型是　　　　,寫出兩個與CS2具有相同空間構型和鍵合形式的分子或離子　　　　。 (4)CO能與金屬Fe形成Fe(CO)5,該化合物的熔點為253 K,沸點為376 K,其固體屬于　　　　晶體。 (5)碳有多種同素異形體,其中石墨烯與金剛石的晶體結構如圖所示: ①在石墨烯晶體中,每個C原子連接　　　　個六元環(huán),每個六元環(huán)占有　　　　個C原子。 ②在金剛石晶體中,C原子所連接的最小環(huán)也為六元環(huán),每個C原子連接　　　　個六元環(huán),六元環(huán)中最多有　　個C原子在同一平面。 答案　(15分)(1)電子云　2(每空1分,共2分) (2)C有4個價電子且半徑小,難以通過得或失電子達到穩(wěn)定電子結構(2分) (3)σ鍵和π鍵　sp　CO2、SCN-(或COS等)(2分,1分,2分,共5分)　(4)分子(2分) (5)①3　2(每空1分,共2分) ②12　4(每空1分,共2分) 5.(2014課標Ⅰ,37,15分)早期發(fā)現(xiàn)的一種天然二十面體準晶顆粒由Al、Cu、Fe三種金屬元素組成?；卮鹣铝袉栴}: (1)準晶是一種無平移周期序,但有嚴格準周期位置序的獨特晶體,可通過　　　　方法區(qū)分晶體、準晶體和非晶體。 (2)基態(tài)Fe原子有　　　　個未成對電子,Fe3+的電子排布式為　　　　　　　?？捎昧蚯杌洐z驗Fe3+,形成的配合物的顏色為　　　　。 (3)新制備的Cu(OH)2可將乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身還原成Cu2O。乙醛中碳原子的雜化軌道類型為　　　　,1 mol乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為　　　　。乙酸的沸點明顯高于乙醛,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　。Cu2O為半導體材料,在其立方晶胞內部有4個氧原子,其余氧原子位于面心和頂點,則該晶胞中有　　　　個銅原子。 (4)Al單質為面心立方晶體,其晶胞參數(shù)a=0.405 nm,晶胞中鋁原子的配位數(shù)為　　　　。列式表示Al單質的密度　　　　　　gcm-3(不必計算出結果)。 答案　(1)X-射線衍射 (2)4　1s22s22p63s23p63d5　血紅色 (3)sp3、sp2　6NA　CH3COOH存在分子間氫鍵　16 (4)12　4276.0221023(0.40510-7)3 6.[2014江蘇單科,21(A),12分]含有NaOH的Cu(OH)2懸濁液可用于檢驗醛基,也可用于和葡萄糖反應制備納米Cu2O。 (1)Cu+基態(tài)核外電子排布式為　　　　　　　　。 (2)與OH-互為等電子體的一種分子為 (填化學式)。 (3)醛基中碳原子的軌道雜化類型是　　　　;1 mol乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為　　　　。 (4)含有NaOH的Cu(OH)2懸濁液與乙醛反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。銅晶胞結構如圖所示,銅晶體中每個銅原子周圍距離最近的銅原子數(shù)目為　　　　。 答案　(1)[Ar]3d10或1s22s22p63s23p63d10 (2)HF (3)sp2　6 mol或66.021023個 (4)2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH CH3COONa+Cu2O↓+3H2O (5)12 7.(2013課標Ⅰ,37,15分)硅是重要的半導體材料,構成了現(xiàn)代電子工業(yè)的基礎?；卮鹣铝袉栴}: (1)基態(tài)Si原子中,電子占據(jù)的最高能層符號為　　　　,該能層具有的原子軌道數(shù)為　　　　,電子數(shù)為　　　　。 (2)硅主要以硅酸鹽、　　　　等化合物的形式存在于地殼中。 (3)單質硅存在與金剛石結構類似的晶體,其中原子與原子之間以　　　　相結合,其晶胞中共有8個原子,其中在面心位置貢獻　　　　個原子。 (4)單質硅可通過甲硅烷(SiH4)分解反應來制備。工業(yè)上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介質中反應制得SiH4,該反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　。 (5)碳和硅的有關化學鍵鍵能如下所示,簡要分析和解釋下列有關事實: 化學鍵 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 鍵能/(kJmol-1) 356 413 336 226 318 452 ①硅與碳同族,也有系列氫化物,但硅烷在種類和數(shù)量上都遠不如烷烴多,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②SiH4的穩(wěn)定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (6)在硅酸鹽中,SiO44-四面體[如圖(a)]通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網(wǎng)狀四大類結構型式。圖(b)為一種無限長單鏈結構的多硅酸根,其中Si原子的雜化形式為　　　　,Si與O的原子數(shù)之比為　　　　,化學式為　　　　。 答案　(1)M　9　4 (2)二氧化硅 (3)共價鍵　3 (4)Mg2Si+4NH4Cl SiH4+4NH3+2MgCl2 (5)①C—C鍵和C—H鍵較強,所形成的烷烴穩(wěn)定。而硅烷中Si—Si鍵和Si—H鍵的鍵能較低,易斷裂,導致長鏈硅難以生成 ②C—H鍵的鍵能大于C—O鍵,C—H鍵比C—O鍵穩(wěn)定。而Si—H鍵的鍵能卻遠小于Si—O鍵,所以Si—H鍵不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強的Si—O鍵 (6)sp3　1∶3　[SiO3]n2n-(或SiO32-) 8.(2013安徽理綜,25,15分)X、Y、Z、W是元素周期表中原子序數(shù)依次增大的四種短周期元素,其相關信息如下表: 元素 相關信息 X X的最高價氧化物對應的水化物化學式為H2XO3 Y Y是地殼中含量最高的元素 Z Z的基態(tài)原子最外層電子排布式為3s23p1 W W的一種核素的質量數(shù)為28,中子數(shù)為14 (1)W位于元素周期表第　　　　周期第　　　　族;W的原子半徑比X的　　　　(填“大”或“小”)。 (2)Z的第一電離能比W的　　　　(填“大”或“小”);XY2由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)所需克服的微粒間作用力是　　　　;氫元素、X、Y的原子可共同形成多種分子,寫出其中一種能形成同種分子間氫鍵的物質名稱　　　　。 (3)振蕩下,向Z單質與鹽酸反應后的無色溶液中滴加NaOH溶液直至過量,能觀察到的現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;W的單質與氫氟酸反應生成兩種無色氣體,該反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)在25 ℃、101 kPa下,已知13.5 g的Z固體單質在Y2氣體中完全燃燒后恢復至原狀態(tài),放熱419 kJ,該反應的熱化學方程式是　。 答案　(15分)(1)三　ⅣA　大 (2)小　分子間作用力　乙酸(其他合理答案均可) (3)先生成白色沉淀,后沉淀逐漸溶解,最后變?yōu)闊o色溶液 Si+4HF SiF4↑+2H2↑ (4)4Al(s)+3O2(g) 2Al2O3(s)　ΔH=-3 352 kJmol-1(其他合理答案均可) 考點二　分子結構與性質 1.(2013安徽理綜,7,6分)我國科學家研制出一種催化劑,能在室溫下高效催化空氣中甲醛的氧化,其反應如下:HCHO+O2 CO2+H2O。下列有關說法正確的是(　　) A.該反應為吸熱反應 B.CO2分子中的化學鍵為非極性鍵 C.HCHO分子中既含σ鍵又含π鍵 D.每生成1.8 g H2O消耗2.24 L O2 答案　C 2.(2017課標Ⅱ,35,15分)我國科學家最近成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。回答下列問題: (1)氮原子價層電子的軌道表達式(電子排布圖)為　　　　　　　　　。 (2)元素的基態(tài)氣態(tài)原子得到一個電子形成氣態(tài)負一價離子時所放出的能量稱作第一電子親和能(E1)。第二周期部分元素的E1變化趨勢如圖(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呈現(xiàn)異常的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)經(jīng)X射線衍射測得化合物R的晶體結構,其局部結構如圖(b)所示。 ①從結構角度分析,R中兩種陽離子的相同之處為　 , 不同之處為　　　　。(填標號) A.中心原子的雜化軌道類型 B.中心原子的價層電子對數(shù) C.立體結構 D.共價鍵類型 ②R中陰離子N5-中的σ鍵總數(shù)為　　　　個。分子中的大π鍵可用符號∏nm表示,其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù),n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為∏66),則N5-中的大π鍵應表示為　　　　。 ③圖(b)中虛線代表氫鍵,其表示式為(NH4+)N—H…Cl、　　　　　　　　、　　　　　　　　。 (4)R的晶體密度為d gcm-3,其立方晶胞參數(shù)為a nm,晶胞中含有y個[(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl]單元,該單元的相對質量為M,則y的計算表達式為　　　　　　。 答案　(1) (2)同周期元素隨核電荷數(shù)依次增大,原子半徑逐漸變小,故結合一個電子釋放出的能量依次增大　N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài),具有額外穩(wěn)定性,故不易結合一個電子 (3)①ABD　C　②5　Π56　 ③(H3O+)O—H…N(N5-)　(NH4+)N—H…N(N5-) (4)602a3dM(或a3dNAM10-21) 3.(2016課標Ⅲ,37,15分)砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導體材料,可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等?；卮鹣铝袉栴}: (1)寫出基態(tài)As原子的核外電子排布式　　　　　　　。 (2)根據(jù)元素周期律,原子半徑Ga　　　　　As,第一電離能Ga　　　　　As。(填“大于”或“小于”) (3)AsCl3分子的立體構型為　　　　　,其中As的雜化軌道類型為　　　　　。 (4)GaF3的熔點高于1 000 ℃,GaCl3的熔點為77.9 ℃,其原因是　。 (5)GaAs的熔點為1 238 ℃,密度為ρ gcm-3,其晶胞結構如圖所示。該晶體的類型為　　　　　,Ga與As以　　　　鍵鍵合。Ga和As的摩爾質量分別為MGa gmol-1和MAs gmol-1,原子半徑分別為rGa pm和rAs pm,阿伏加德羅常數(shù)值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)[Ar]3d104s24p3(1分) (2)大于(2分)　小于(2分) (3)三角錐形(1分)　sp3(1分) (4)GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體(2分) (5)原子晶體(2分)　共價(2分)　4π10-30NAρ(rGa3+rAs3)3(MGa+MAs)100%(2分) 4.(2015課標Ⅱ,37,15分)A、B、C、D為原子序數(shù)依次增大的四種元素,A2-和B+具有相同的電子構型;C、D為同周期元素,C核外電子總數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍;D元素最外層有一個未成對電子?；卮鹣铝袉栴}: (1)四種元素中電負性最大的是　　　　(填元素符號),其中C原子的核外電子排布式為　　　　　　　。 (2)單質A有兩種同素異形體,其中沸點高的是　　　　(填分子式),原因是　 　　　　　　　;A和B的氫化物所屬的晶體類型分別為　　　　和　　　　。 (3)C和D反應可生成組成比為1∶3的化合物E,E的立體構型為　　　　,中心原子的雜化軌道類型為　　　　。 (4)化合物D2A的立體構型為　　　　,中心原子的價層電子對數(shù)為　　　　,單質D與濕潤的Na2CO3反應可制備D2A,其化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)A和B能夠形成化合物F,其晶胞結構如圖所示,晶胞參數(shù)a=0.566 nm,F的化學式為　　　　;晶胞中A原子的配位數(shù)為　　　　;列式計算晶體F的密度(gcm-3)　　　　。 答案　(15分)(1)O　1s22s22p63s23p3(或[Ne]3s23p3)(每空1分,共2分) (2)O3　O3相對分子質量較大,范德華力大　分子晶體 離子晶體(每空1分,共4分) (3)三角錐形　sp3(每空1分,共2分) (4)V形　4 2Cl2+2Na2CO3+H2O Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3 Cl2O+CO2+2NaCl)(每空1分,共3分) (5)Na2O　8　462 gmol-1(0.56610-7cm)36.021023mol-1=2.27 gcm-3(1分,1分,2分,共4分) 5.(2014課標Ⅱ,37,15分)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序數(shù)依次增大。a的核外電子總數(shù)與其周期數(shù)相同,b的價電子層中的未成對電子有3個,c的最外層電子數(shù)為其內層電子數(shù)的3倍,d與c同族;e的最外層只有1個電子,但次外層有18個電子?；卮鹣铝袉栴}: (1)b、c、d中第一電離能最大的是　　　　(填元素符號),e的價層電子軌道示意圖為　 。 (2)a和其他元素形成的二元共價化合物中,分子呈三角錐形,該分子的中心原子的雜化方式為　　　　;分子中既含有極性共價鍵、又含有非極性共價鍵的化合物是　　　　(填化學式,寫出兩種)。 (3)這些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的價層電子對數(shù)為3的酸是　　　　　　;酸根呈三角錐結構的酸是　　　　。(填化學式) (4)e和c形成的一種離子化合物的晶體結構如圖1,則e離子的電荷為　　　　　　。 (5)這5種元素形成的一種1∶1型離子化合物中,陰離子呈四面體結構;陽離子呈軸向狹長的八面體結構(如圖2所示)。 該化合物中,陰離子為　　　　,陽離子中存在的化學鍵類型有　　　　　　　;該化合物加熱時首先失去的組分是　　　　,判斷理由是　 。 答案　(1)N　(每空1分,共2分) (2)sp3　H2O2、N2H4(1分,2分,共3分) (3)HNO2、HNO3　H2SO3(2分,1分,共3分) (4)+1(2分) (5)SO42-　共價鍵和配位鍵　H2O　H2O與Cu2+的配位鍵比NH3與Cu2+的弱(1分,2分,1分,1分,共5分) 6.(2014江蘇單科,9,2分)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大。X原子的最外層電子數(shù)是其內層電子數(shù)的2倍,Y是地殼中含量最高的元素,Z2+與Y2-具有相同的電子層結構,W與X同主族。下列說法正確的是(　　) A.原子半徑的大小順序:r(W)>r(Z)>r(Y)>r(X) B.Y分別與Z、W形成的化合物中化學鍵類型相同 C.X的最高價氧化物對應的水化物的酸性比W的弱 D.Y的氣態(tài)簡單氫化物的熱穩(wěn)定性比W的強 答案　D 7.(2015福建理綜,31,13分)科學家正在研究溫室氣體CH4和CO2的轉化和利用。 (1)CH4和CO2所含的三種元素電負性從小到大的順序為　　　　。 (2)下列關于CH4和CO2的說法正確的是　　　　(填序號)。 a.固態(tài)CO2屬于分子晶體 b.CH4分子中含有極性共價鍵,是極性分子 c.因為碳氫鍵鍵能小于碳氧鍵,所以CH4熔點低于CO2 d.CH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp (3)在Ni基催化劑作用下,CH4和CO2反應可獲得化工原料CO和H2。 ①基態(tài)Ni原子的電子排布式為　　　　　　　　　　,該元素位于元素周期表中的第　　　　族。 ②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有　　　　mol σ鍵。 (4)一定條件下,CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結構(如下圖所示)的水合物晶體,其相關參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱“可燃冰”。 　　參數(shù) 分子　　 分子直徑/nm 分子與H2O的結合能E/kJmol-1 CH4 0.436 16.40 CO2 0.512 29.91 ①“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是　　　　　　　　。 ②為開采深海海底的“可燃冰”,有科學家提出用CO2置換CH4的設想。已知上圖中籠狀結構的空腔直徑為0.586 nm,根據(jù)上述圖表,從物質結構及性質的角度分析,該設想的依據(jù)是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(13分)(1)H、C、O　(2)a、d (3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2?、、? (4)①氫鍵、范德華力　②CO2的分子直徑小于籠狀結構空腔直徑,且與H2O的結合能大于CH4 8.(2015江蘇單科,21A,12分)下列反應曾用于檢測司機是否酒后駕駛: 2Cr2O72-+3CH3CH2OH+16H++13H2O 4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH (1)Cr3+基態(tài)核外電子排布式為　　　　　　　　　　　　;配合物[Cr(H2O)6]3+中,與Cr3+形成配位鍵的原子是　　(填元素符號)。 (2)CH3COOH中C原子軌道雜化類型為　　　　　　;1 mol CH3COOH分子含有σ鍵的數(shù)目為　　　　。 (3)與H2O互為等電子體的一種陽離子為　　　　(填化學式);H2O與CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因為它們都是極性分子外,還因為　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)　O (2)sp3和sp2　7 mol(或76.021023) (3)H2F+　H2O與CH3CH2OH之間可以形成氫鍵 9.(2015四川理綜,8,13分)X、Z、Q、R、T、U分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素。X和R屬同族元素;Z和U位于第ⅦA族;X和Z可形成化合物XZ4;Q基態(tài)原子的s軌道和p軌道的電子總數(shù)相等;T的一種單質在空氣中能夠自燃。 請回答下列問題: (1)R基態(tài)原子的電子排布式是　　　　　　　　。 (2)利用價層電子對互斥理論判斷TU3的立體構型是　　　　。 (3)X所在周期元素最高價氧化物對應的水化物中,酸性最強的是　　　　(填化學式);Z和U的氫化物中沸點較高的是　　　　(填化學式);Q、R、U的單質形成的晶體,熔點由高到低的排列順序是　　　　(填化學式)。 (4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒劑,反應可生成T的最高價含氧酸和銅,該反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(13分)(1)1s22s22p63s23p2或[Ne]3s23p2 (2)三角錐形 (3)HNO3　HF　Si、Mg、Cl2 (4)P4+10CuSO4+16H2O 10Cu+4H3PO4+10H2SO4 10.(2013山東理綜,32,8分)鹵族元素包括F、Cl、Br等。 (1)下列曲線表示鹵族元素某種性質隨核電荷數(shù)的變化趨勢,正確的是　　　　。 (2)利用“鹵化硼法”可合成含B和N兩種元素的功能陶瓷,下圖為其晶胞結構示意圖,則每個晶胞中含有B原子的個數(shù)為　　　　,該功能陶瓷的化學式為　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)BCl3和NCl3中心原子的雜化方式分別為　　　　和　　　　。第一電離能介于B、N之間的第二周期元素有　　　　種。 (4)若BCl3與XYn通過B原子與X原子間的配位鍵結合形成配合物,則該配合物中提供孤對電子的原子是　　　　。 答案　(1)a　(2)2　BN　(3)sp2　sp3　3　(4)X 11.(2013福建理綜,31,13分)(1)依據(jù)第2周期元素第一電離能的變化規(guī)律,參照下圖中B、F元素的位置,用小黑點標出C、N、O三種元素的相對位置。 (2)NF3可由NH3和F2在Cu催化劑存在下反應直接得到: 4NH3+3F2 NF3+3NH4F ①上述化學方程式中的5種物質所屬的晶體類型有　　(填序號)。 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 a.離子晶體 b.分子晶體 c.原子晶體 d.金屬晶體 ②基態(tài)銅原子的核外電子排布式為　　　　　　　　。 (3)BF3與一定量的水形成(H2O)2BF3晶體Q,Q在一定條件下可轉化為R: [H3O]+ 　　　　　Q　　　　　　　　　　　　　　　R ①晶體Q中各種微粒間的作用力不涉及　　　(填序號)。 a.離子鍵　　　b.共價鍵　　　c.配位鍵 d.金屬鍵　　　e.氫鍵　　　　f.范德華力 ②R中陽離子的空間構型為　　　　,陰離子的中心原子軌道采用　　　　雜化。 (4)已知苯酚()具有弱酸性,其Ka=1.110-10;水楊酸第一級電離形成的離子能形成分子內氫鍵。據(jù)此判斷,相同溫度下電離平衡常數(shù)Ka2(水楊酸)　　　　Ka(苯酚)(填“>”或“<”),其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(13分)(1) (2)①a、b、d?、?s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 (3)①a、d?、谌清F形　sp3 (4)<　中形成分子內氫鍵,使其更難電離出H+ 考點三　晶體結構與性質 1.(2013重慶理綜,3,6分)下列排序正確的是(　　) A.酸性:H2CO3CH3OH>CO2>H2　H2O與CH3OH均為極性分子,H2O中氫鍵比甲醇多;CO2與H2均為非極性分子,CO2分子量較大、范德華力較大 (4)離子鍵和π鍵(Π46鍵) (5)0.148　0.076 3.(2016課標Ⅱ,37,15分)東晉《華陽國志南中志》卷四中已有關于白銅的記載,云南鎳白銅(銅鎳合金)聞名中外,曾主要用于造幣,亦可用于制作仿銀飾品。回答下列問題: (1)鎳元素基態(tài)原子的電子排布式為　　　　　　　　　,3d能級上的未成對電子數(shù)為　　　　。 (2)硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍色溶液。 ①[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構型是　　　　。 ②在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+與NH3之間形成的化學鍵稱為　　　　,提供孤電子對的成鍵原子是　。 ③氨的沸點　　　　(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是　　　　　　　　　　　　;氨是　　分子(填“極性”或“非極性”),中心原子的軌道雜化類型為　　　　。 (3)單質銅及鎳都是由　　　　鍵形成的晶體;元素銅與鎳的第二電離能分別為:ICu=1 958 kJmol-1、INi=1 753 kJmol-1,ICu>INi的原因是　。 (4)某鎳白銅合金的立方晶胞結構如圖所示。 ①晶胞中銅原子與鎳原子的數(shù)量比為　　　　。 ②若合金的密度為d gcm-3,晶胞參數(shù)a=　　　　nm。 答案　(15分)(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　2 (2)①正四面體　②配位鍵　N?、鄹哂凇H3分子間可形成氫鍵　極性　sp3 (3)金屬　銅失去的是全充滿的3d10電子,鎳失去的是4s1電子 (4)①3∶1 ②2516.021023d13107 4.(2016四川理綜,8,13分)M、R、X、Y為原子序數(shù)依次增大的短周期主族元素,Z是一種過渡元素。M基態(tài)原子L層中p軌道電子數(shù)是s軌道電子數(shù)的2倍,R是同周期元素中最活潑的金屬元素,X和M形成的一種化合物是引起酸雨的主要大氣污染物,Z的基態(tài)原子4s和3d軌道半充滿。 請回答下列問題: (1)R基態(tài)原子的電子排布式是　　　　　　,X和Y中電負性較大的是　　　　(填元素符號)。 (2)X的氫化物的沸點低于與其組成相似的M的氫化物,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)X與M形成的XM3分子的空間構型是　　　　　　。 (4)M和R所形成的一種離子化合物R2M晶體的晶胞如圖所示,則圖中黑球代表的離子是　　　　(填離子符號)。 (5)在稀硫酸中,Z的最高價含氧酸的鉀鹽(橙色)氧化M的一種氫化物,Z被還原為+3價,該反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(13分)(1)1s22s22p63s1或[Ne]3s1　Cl (2)H2O分子間存在氫鍵,H2S分子間無氫鍵 (3)平面三角形　(4)Na+ (5)K2Cr2O7+3H2O2+4H2SO4 K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2↑+7H2O 5.(2013課標Ⅱ,37,15分)前四周期原子序數(shù)依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的價電子層中未成對電子均只有1個,并且A-和B+的電子數(shù)相差為8;與B位于同一周期的C和D,它們價電子層中的未成對電子數(shù)分別為4和2,且原子序數(shù)相差為2。 回答下列問題: (1)D2+的價層電子排布圖為　　　　　　　　　　。 (2)四種元素中第一電離能最小的是　　　　　,電負性最大的是　　　　　。(填元素符號) (3)A、B和D三種元素組成的一個化合物的晶胞如圖所示。 ①該化合物的化學式為　　　　　;D的配位數(shù)為　　　　　　; ②列式計算該晶體的密度　　　　　　　　　　　　　　　　　　gcm-3。 (4)A-、B+和C3+三種離子組成的化合物B3CA6,其中化學鍵的類型有　　　　　;該化合物中存在一個復雜離子,該離子的化學式為　　　　　,配位體是　　　　　。 答案　(1)(2分) (2)K　F(每空2分,共4分) (3)①K2NiF4　6(2分,1分,共3分) ②394+592+1986.0210234002130810-30=3.4(2分) (4)離子鍵、配位鍵　[FeF6]3-　F-(2分,1分,1分,共4分) 教師用書專用(6—9) 6.(2015山東理綜,33,12分)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。 (1)下列有關CaF2的表述正確的是　　　　。 a.Ca2+與F-間僅存在靜電吸引作用 b.F-的離子半徑小于Cl-,則CaF2的熔點高于CaCl2 c.陰陽離子比為2∶1的物質,均與CaF2晶體構型相同 d.CaF2中的化學鍵為離子鍵,因此CaF2在熔融狀態(tài)下能導電 (2)CaF2難溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,原因是　　　　　　　　　　　　(用離子方程式表示)。 已知AlF63-在溶液中可穩(wěn)定存在。 (3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2,OF2分子構型為　　　　,其中氧原子的雜化方式為　　　　。 (4)F2與其他鹵素單質反應可以形成鹵素互化物,例如ClF3、BrF3等。已知反應Cl2(g)+3F2(g) 2ClF3(g)　ΔH=-313 kJmol-1,F—F鍵的鍵能為159 kJmol-1,Cl—Cl鍵的鍵能為242 kJmol-1,則ClF3中Cl—F鍵的平均鍵能為　　　kJmol-1。ClF3的熔、沸點比BrF3的　　(填“高”或“低”)。 答案　(1)b、d (2)3CaF2+Al3+ 3Ca2++AlF63- (3)V形　sp3 (4)172　低 7.(2014山東理綜,33,12分)石墨烯(圖甲)是一種由單層碳原子構成的平面結構新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面結構會發(fā)生改變,轉化為氧化石墨烯(圖乙)。 (1)圖甲中,1號C與相鄰C形成σ鍵的個數(shù)為　　　　。 (2)圖乙中,1號C的雜化方式是　　　　,該C與相鄰C形成的鍵角　　　　(填“>”“<”或“=”)圖甲中1號C與相鄰C形成的鍵角。 (3)若將圖乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,則氧化石墨烯中可與H2O形成氫鍵的原子有　　　 (填元素符號)。 (4)石墨烯可轉化為富勒烯(C60),某金屬M與C60可制備一種低溫超導材料,晶胞如圖丙所示,M原子位于晶胞的棱上與內部。該晶胞中M原子的個數(shù)為　　　　,該材料的化學式為　　　　。 答案　(1)3 (2)sp3　< (3)O、H (4)12　M3C60 8.(2014天津理綜,7,14分)元素單質及其化合物有廣泛用途,請根據(jù)周期表中第三周期元素相關知識回答下列問題: (1)按原子序數(shù)遞增的順序(稀有氣體除外),以下說法正確的是　　　　。 a.原子半徑和離子半徑均減小 b.金屬性減弱,非金屬性增強 c.氧化物對應的水化物堿性減弱,酸性增強 d.單質的熔點降低 (2)原子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相同的元素名稱為　　　　,氧化性最弱的簡單陽離子是　　　　。 (3)已知: 化合物 MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3 類型 離子化合物 離子化合物 離子化合物 共價化合物 熔點/℃ 2 800 2 050 714 191 工業(yè)制鎂時,電解MgCl2而不電解MgO的原因是　　　　　　　; 制鋁時,電解Al2O3而不電解AlCl3的原因是　　　　　　　　　　　　。 (4)晶體硅(熔點1 410 ℃)是良好的半導體材料。由粗硅制純硅過程如下: Si(粗) SiCl4 SiCl4(純) Si(純) 寫出SiCl4的電子式:　　　　　　;在上述由SiCl4制純硅的反應中,測得每生成1.12 kg純硅需吸收a kJ熱量,寫出該反應的熱化學方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)P2O5是非氧化性干燥劑,下列氣體不能用濃硫酸干燥,可用P2O5干燥的是　　　　。 a.NH3　　　b.HI　　　c.SO2　　　d.CO2 (6)KClO3可用于實驗室制O2,若不加催化劑,400 ℃時分解只生成兩種鹽,其中一種是無氧酸鹽,另一種鹽的陰陽離子個數(shù)比為1∶1。寫出該反應的化學方程式:　　　　　　。 答案　(1)b (2)氬　Na+(或鈉離子) (3)MgO的熔點高,熔融時耗費更多能源,增加生產(chǎn)成本 AlCl3是共價化合物,熔融態(tài)難導電 (4) SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g)　ΔH=+0.025a kJmol-1 (5)b (6)4KClO3 KCl+3KClO4 9.(2013四川理綜,11,15分)明礬石經(jīng)處理后得到明礬[KAl(SO4)212H2O]。從明礬制備Al、K2SO4和H2SO4的工藝過程如下所示: 焙燒明礬的化學方程式為:4KAl(SO4)212H2O+3S 2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O 請回答下列問題: (1)在焙燒明礬的反應中,還原劑是　　　　　。 (2)從水浸后的濾液中得到K2SO4晶體的方法是　　　　　。 (3)Al2O3在一定條件下可制得AlN,其晶體結構如下圖所示,該晶體中Al的配位數(shù)是　　　　　。 (4)以Al和NiO(OH)為電極,NaOH溶液為電解液組成一種新型電池,放電時NiO(OH)轉化為Ni(OH)2,該電池反應的化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)焙燒產(chǎn)生的SO2可用于制硫酸。已知25 ℃、101 kPa時: 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH1=-197 kJ/mol; H2O(g) H2O(l)　ΔH2=-44 kJ/mol; 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) 2H2SO4(l) ΔH3=-545 kJ/mol。 則SO3(g)與H2O(l)反應的熱化學方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 焙燒948 t明礬(M=474 g/mol),若SO2的利用率為96%,可生產(chǎn)質量分數(shù)為98%的硫酸　　　　t。 答案　(1)S(硫)(2分) (2)蒸發(fā)結晶(2分) (3)4(2分) (4)Al+3NiO(OH)+NaOH+H2O NaAlO2+3Ni(OH)2(3分) (5)SO3(g)+H2O(l) H2SO4(l)　ΔH=-130 kJ/mol(3分)　432(3分) 模擬演練 夯實基礎 考點一　原子結構與性質 1.(人教選3,一-復習題-1,變式)下列說法中正確的是(　　) A.3p2中兩個電子占據(jù)同一個軌道,自旋方向相反 B.由于能量3d>4s,所以基態(tài)銅原子的價電子排布式為3d94s2 C.氧原子電子數(shù)為8,電子的運動狀態(tài)有3種 D.處于最低能量的原子叫做基態(tài)原子 答案　D 2.(2018河南、河北重點高中一聯(lián),20)2017年5月5日中國大飛機C919成功首飛,象征著我國第一架真正意義上的民航干線大飛機飛上藍天!飛機機體的主要材料為鋁、鎂等,還含有極少量的銅。飛機發(fā)動機的關鍵部位的材料是碳化鎢等?；卮鹣铝袉栴}: (1)銅元素的焰色反應呈綠色,其中綠色光對應的輻射波長為　　　nm(填字母)。 A.404 B.543 C.663 D.765 (2)基態(tài)Cu原子中,核外電子占據(jù)最高能層的符號是　　　,占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖形狀為　　　。鉀元素和銅元素位于同一周期,且核外最外層電子構型相同,但金屬鉀的熔點、沸點都比金屬銅低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)現(xiàn)代飛機為了減輕質量而不減輕外殼承壓能力,通常采用復合材料——玻璃纖維增強塑料,其成分之一為環(huán)氧樹脂,常見的E51型環(huán)氧樹脂中部分結構如圖a所示。其中碳原子的雜化方式為　　　　　　　　。 (4)圖b為碳化鎢晶體的一部分結構,碳原子嵌入金屬鎢的晶格的間隙,并不破壞原有金屬的晶格,形成填隙固溶體,也稱為填隙化合物。在此結構中,1個鎢原子周圍距離鎢原子最近的碳原子有　　　個,該晶體的化學式為　 。 (5)圖b部分晶體的體積為V cm3,則碳化鎢的密度為　　　gcm-3(用NA來表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值)。 答案　(1)B　(2)N　球形　K的原子半徑較大且價電子數(shù)較少,金屬鍵較弱　(3)sp2、sp3　(4)6　WC　(5)1 176VNA 3.(2017廣東茂名二模,35)鐵是一種重要的過渡元素,能形成多種物質,如做染料的普魯士藍,化學式為KFe[Fe(CN)6]。 (1)Fe2+基態(tài)核外電子排布式為　　　　　。 (2)在普魯士藍中,存在的化學鍵有離子鍵、　　　　　　和　　　　　　。 (3)一定條件下,CN-可被氧化為OCN-。OCN-中三種元素的電負性由大到小的順序為　　　　　　;碳原子采取sp雜化,1 mol 該物質中含有的π鍵數(shù)目為　　　　　　。 (4)與CN-互為等電子體的一種分子為　 (填化學式)。 (5)常溫條件下,鐵的晶體采用如右圖所示的堆積方式,則這種堆積模型的配位數(shù)為　　　,如果鐵的原子半徑為a cm,阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,則此種鐵單質的密度表達式為　　　　　　g/cm3。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6　(2)共價鍵　配位鍵　(3)O>N>C　2NA　(4)CO或N2　(5)8　562NA(4a3)3 4.[2017江蘇七校期中聯(lián)考,21(A)]由徐光憲院士發(fā)起、院士學子同創(chuàng)的《分子共和國》科普讀物最近出版了,全書形象生動地戲說了BF3、TiO2、HCHO、N2O、二茂鐵、NH3、HCN、H2S、O3、異戊二烯和萜等眾多“分子共和國”中的明星。 (1)寫出Fe3+的基態(tài)核外電子排布式:　 。 (2)HCHO分子中碳原子的雜化軌道類型為　　　　;1 mol HCN分子中含有σ鍵　　　　mol。 (3)N2O的空間構型為　　　　,與N2O互為等電子體的一種離子為　　　　。 (4)TiO2的天然晶體中,最穩(wěn)定的一種晶體的晶胞結構如下圖,則黑球表示　　　　原子。 答案　(1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5　(2)sp2　2 (3)直線形　SCN-(或CNO-等)　(4)Ti(鈦) 5.(2016河南開封二檢,37)T、W、X、Y、Z是元素周期表前四周期中的常見元素,原子序數(shù)依次增大,相關信息如下表。 元素 相關信息 T T元素可形成自然界硬度最大的單質 W W與T同周期,核外有一個未成對電子 X X元素的第一電離能至第四電離能分別是:I1=578 kJmol-1,I2=1 817 kJmol-1,I3=2 745 kJmol-1,I4=11 575 kJmol-1 Y 常溫常壓下,Y單質是固體,其氧化物是形成酸雨的主要物質 Z Z的一種同位素的質量數(shù)為63,中子數(shù)為34 (1)TY2是一種常用的溶劑,是　　　　(填“極性分子”或“非極性分子”),1個該分子中存在　　　　個σ鍵。W的最簡單氫化物易液化,理由是　　　　　　　　　　。 (2)在25 ℃、101 kPa下,已知13.5 g的X固體單質在O2中完全燃燒后恢復至原狀態(tài),放熱419 kJ。該反應的熱化學方程式為　　　　　　　。 (3)基態(tài)Y原子中,電子占據(jù)的最高能層符號為　　　　,該能層具有的原子軌道數(shù)為　　　　,基態(tài)Y原子中該層的電子數(shù)為　　　　。Y、氧、W的電負性由大到小的順序為　　　　　　　(用元素符號表示)。 (4)已知Z的晶胞結構如上圖所示,又知Z的密度為9.00 gcm-3,則晶胞邊長為　　　　　　(用含立方根的式子表示);ZYO4溶液常作電鍍液,其中YO42-的空間構型是　　　　,其中Y原子的雜化軌道類型是　　　　。元素Z與人體分泌物中的鹽酸以及空氣反應可生成超氧酸:Z+HCl+O2 ZCl+HO2,HO2(超氧酸)不僅是一種弱酸而且也是一種自由基,具有極高的活性,下列說法或表示正確的是　　　　。 A.O2是氧化劑 B.HO2是氧化產(chǎn)物 C.HO2在堿溶液中能穩(wěn)定存在 D.1 mol Z參加反應有1 mol電子發(fā)生轉移 答案　(1)非極性分子　2　HF分子間能形成氫鍵 (2)4Al(s)+3O2(g) 2Al2O3(s)　ΔH=-3 352 kJmol-1 (3)M