高中化学选修三习题附答案.docx

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高中化学选修三习题附答案

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第II卷（非选择题）

○○

评卷人得分

⋯⋯一、综合题：

共4题每题15分共60分

⋯⋯

⋯⋯1．金属钛（Ti）被誉为21世纪金属，具有良好的生物相容性，它兼具铁的高强度和铝的低密度。

其单质和化合

⋯⋯物具有广泛的应用价值。

氮化钛（Ti3N4）为金黄色晶体，由于具有令人满意的仿金效果，越来越多地成为黄金的

线线

⋯⋯

代替品。

以TiCl4为原料，经过一系列反应可以制得Ti3N4和纳米TiO2（如图1）。

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○

如图中的M是短周期金属元素，M的部分电离能如下表：

I1I2I3I4I5

电离能/kJ·mol

－1738145177331054013630

请回答下列问题：

（1）Ti的基态原子外围电子排布式为________________。

（2）M是______（填元素符号），该金属晶体的堆积模型为六方最密堆积，配位数为________。

2方式

（3）纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO2催化的一个实例如图2所示。

化合物甲的分子中采取sp

杂化的碳原子有__________个，化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为

________________。

（4）有一种氮化钛晶体的晶胞与NaCl晶胞相似，如图3所示，该晶胞中N、Ti之间的最近距离为apm，则该氮

－3（NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式）。

该晶体中与N原子距离相等且

化钛的密度为______________g·cm

最近的N原子有________个。

（5）科学家通过X－射线探明KCl、MgO、CaO、TiN的晶体与NaCl的晶体结构相似。

且知三种离子晶体的晶格

⋯⋯

能数据如下：

⋯

⋯

⋯

⋯

离子晶体NaClKClCaO

KCl、CaO、TiN三种离子晶

－17867153401

晶格能/kJ·mol

体熔点由高到低的顺序为

⋯⋯

________________。

外

⋯

内

⋯

【答案】

（1）3d24s2

（2）Mg12（3）7O>N>C（4）12（5）TiN>CaO>KCl

⋯⋯

2

2，故答

【解析】本题主要考查的是物质的结构和性质。

（1）Ti位于第四周期，第IVB族，外围电子排布为3d

4s

⋯⋯

案为3d24s2；

（2）金属M的第三电离能远远大于第二电离能，所以M应为短周期第IIA族元素，又因M可把Ti

⋯⋯

置换出来，所以M应为Mg，其晶体堆积模型为六方最密堆积，配位数为12，故答案为：

Mg，12；（3）化合物

○○

甲的分子中采取Sp2杂化的碳原子由苯环上的6个碳原子和羧基中的一个，共7个，根据化合物乙的结构可知

⋯⋯

试卷第1页，总8页

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⋯⋯

3杂化的原子有羟基中的氧，氨基中的氮，碳链上的三个碳，C、N、O都位于第二周期，原子序数递增，电Sp

负性逐渐增大，所以它们的电负性关系为：

O>N>C，故答案为：

7，O>N>C；（4）由晶胞结构可知，N原子位于

立方体晶胞的8个顶点，6个面心，而Ti原子位于立方体晶胞的12个棱中点和1个体心，根据均摊法可算出

该晶胞中N原子个数为8×+6×=4，该晶胞中Ti原子数为：

12×+1=4，晶胞质量为m=×4+×4=，晶胞中N、Ti之

-103

间的最近距离为立方体边长的一半，所以立方体边长为2apm，则晶胞的体积V=（2a×10

）

3，所以晶体的密

cm

度ρ==；以顶点的N原子为例，顶点的N原子离面心上的N原子距离最近，则与顶点N原子同层上的有4个

晶胞中的4个面心上的N原子，同样上层4个，下层4个，共12个，故答案为，12；（5）由表中数据可知，离

子晶体所带电荷越大，晶格能也越大，KCl中，离子都带1个单位的电荷，CaO中离子都带2个单位的电荷，

TiN中离子都带3个单位的电荷，所以晶格能TiN>CaO>KCl，而晶格能越大，离子晶体熔点越高，所以三种离

子晶体熔点由高到低的顺序为：

TiN>CaO>KCl，故答案为：

TiN>CaO>KCl。

【备注】无

2．X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大。

X是所有元素中原子半径最小的，Y有三个能

级，且每个能级上的电子数相等，Z原子单电子数在同周期元素中最多，W与Z同周期，第一电离能比Z的低，

R与Y同一主族，Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态。

请回答下列问题：

（1）R核外电子排布式为__________________。

（2）X、Y、Z、W形成的有机物YW（ZX2）2中Y、Z的杂化轨道类型分别为__________，离子的立体构型是__________。

（3）Y、R的最高价氧化物的沸点较高的是_________________（填化学式），原因是

_________________________________________________________。

（4）将Q单质的粉末加入到ZX3的浓溶液中，并通入W2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式为

_________________________________。

+的配位数为________，（5）W和Na的一种离子化合物的晶胞结构如图，该离子化合物为________（填化学式）。

Na

距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为__________。

已知该晶胞的密度为ρg·3c，m阿伏

加德罗常数为NA，则两个最近的W离子间距离为nm。

（用含ρ、NA的计算式表示）

226222、sp3；平面三角形；（3）SiO2；SiO2为原子晶体,CO2为分子晶体；

【答案】

（1）1s

2s2p3s3p

（2）sp

2++4OH-；（5）Na2O；4；立方体；×107（4）2Cu+8NH3+O2+2H2O2[Cu（NH3）4]

【解析】本题考查物质结构综合推断题，涉及原子核外电子排布，化合物中心原子的杂化，分子空间构型，晶

胞的有关计算等。

X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大。

X是所有元素中原子半径最小

的，是H元素；Y有三个能级，且每个能级上的电子数相等，电子排布式为1s22s22p2，是C元素；Z原子单电

子数在同周期元素中最多，是N元素；W与Z同周期，第一电离能比Z的低，原子序数比N大，是O元素；

R与Y同一主族，是Si元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层电子均处于饱和状态，是Cu元素。

（1）R（Si）

试卷第2页，总8页

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核外电子排布式为1s22s22p63s23p2

（2）X、Y、Z、W形成的有机物CO（NH

2、

2）2中C、N的杂化轨道类型分别为sp

○

⋯

○

⋯

3；离子中心原子N孤电子对数形成3个，立体构型是平面三角形；（3）Y、R的最高价氧化物分别是CO

sp2和

⋯⋯

SiO2，沸点较高的是SiO2；SiO2为原子晶体,CO2为分子晶体；（4）将Q（Cu）单质的粉末加入到ZX3（NH3）的浓溶

⋯⋯

液中，并通入O2，充分反应后溶液呈深蓝色，生成铜氨络离子，该反应的离子方程式为2Cu+8NH3+O2+2H2O

⋯⋯

2+

2[Cu（NH3）4]+4OH

-；（5）该晶胞中钠离子位于晶胞体心，有8个，氧离子位于顶点和面心，分摊4个，所以化

线线

+的配位数为4；距一个阴离子周围最近的所有阳离子为顶点构成的几何体为立方体；晶胞体

学式为Na2O；Na

⋯⋯

积为，则两个最近的W离子间距离为×107nm

⋯⋯

【备注】无

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3．[化学—选修3：

物质结构与性质]

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○

在元素周期表中，除稀有气体外几乎所有元素都能氢形成氢化物。

（1）氨气属于共价型氢化物，工业常用氨气和醋酸二氨合铜[Cu（NH3）2]Ac的混合液来吸收一氧化碳（醋酸根

-简写为Ac-）。

反应方程式为：

[Cu（NH3）2]Ac+CO+NH3[Cu（NH3）3CO]Ac

CH3COO

+离子的价电子排布式_________________。

①请写出基态Cu

②氨水溶液中各元素原子的第一电离能从大到小排列顺序为_______________，理由是_________；其中NH3

应为_________（填“极性”或“非极性”分）子。

③醋酸分子（CH3COOH）中的两个碳原子的杂化方式分别是_________________。

④生成物[Cu（NH3）3CO]Ac中所含化学键类型有_________（填序号）。

a.离子键b.金属键c.共价键d.配位键

（2）某离子型氢化物化学式为XY2，晶胞结构如图所示，其中6个Y原子（○用）阿拉伯数字16标注。

①已知1、2、3、4号Y原子在晶胞上、下面上。

则5、6号Y原子均在晶胞_________（填“侧面”或“内部”。

）

②根据以上信息可以推知，XY2晶体的熔沸点______（填“>”“或=”“<”固）态氨的熔沸点。

③若该晶胞的边长为anm，密度为ρg/cm3，XY

2的摩尔质量为Mg/mol，则阿伏加德罗常数为______。

⋯⋯

【答案】

（1）①3d10②N＞O＞H氮原子的2p轨道为半充满结构，相对稳定，氧与氢比较，氧原子核电荷数大，

⋯⋯

非金属性强，难失电子，极性③sp3sp2④acd

（2）①内部②>③

⋯⋯

【解析】本题考查了物质结构与性质。

（1）①Cu元素为29号元素，原子核外由29个电子，故基态Cu+离子的价

⋯⋯

外内

电子排布式为3d10。

②氨水溶液中含有N、O、H三种元素，N原子的2p轨道为半充满结构，相对稳定，O与H比较，O原子核电

⋯⋯

荷数大，非金属性强，难失电子，故第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞H。

⋯⋯

⋯⋯

③甲基中C原子形成4个单键，杂化轨道数目为4，采用sp3杂化，羧基中C原子形成3个σ键，杂化轨道数

⋯⋯

为3，采用sp2杂化。

○○

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试卷第3页，总8页

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⋯⋯

+

④铜离子与氨气之间存在配位键，氨气中N与H形成共价键，[Cu（NH3）3CO]

-之间是离子键，故该题选

与Ac

abd。

（2）①X位于8个顶点和一个体心，晶胞中一共含有2个X，由化学式XY2可知，该晶胞中含有4个Y，又1、2、

3、4号Y原子在晶胞的上下面上，则实际为2个Y原子，则5、6号Y原子均在晶胞内部。

②XY2晶体为离子晶体、固态氨为分子晶体，所以XY2晶体的熔沸点比固态氨高。

③一个晶胞中含有2个XY2，XY2的摩尔质量为Mg/mol，则晶胞的质量为g，若该晶胞的边长为anm，则晶胞

的体积为=a3×10-21cm3，晶胞的密度为ρg/cm3，则=a3×10-21，解得N

A=。

【备注】无

4．如图分别是金刚石、石墨、足球烯和碳纳米管的结构示意图。

图中小黑点或小黑圈均代表碳原子。

（1）四种物质互称为__________。

写出碳原子的基态电子排布图____________________。

（2）试比较：

第一电离能I1（C）、I1（N）、I1（O）由大到小的顺序为____________________。

（3）石墨中存在的作用力有__________。

A.共价键B.金属键C.氢键D.配位键E.分子间作用力

石墨中碳原子采取的杂化方式是____________________。

（4）C的熔沸点比A__________（填“高”或“低”原）因是______________________________。

-3，试计算碳原子的半径为__________pm（用含ρ式子

（5）金刚石晶胞结构如下图所示，若金刚石的密度为ρgc·m

表示，不必化简）。

【答案】

（1）同素异形体

（2）I1（N）>I1（O）>I1（C）（3）ABEsp

2

（4）低金刚石是原子晶体，而足球烯为分子晶体（5）

【解析】本题考查同素异形体、核外电子排布、第一电离能、杂化方式等、晶胞的结构和计算等。

（1）金刚石、

石墨、足球烯和碳纳米管都是碳的单质，根据结构示意图可以看出它们结构都不同，所以它们互为同素异形体；

碳是6号元素，根据构造原理可知碳的基态电子排布图为：

；

（2）根据元素周

期律可知同一周期元素第一电离能逐渐增大，但是N原子的最外层处于半满结构，比较稳定，所以第一电离能

最大，所以I1（N）>I1（O）>I1（C）；（3）石墨是层状结构，在同一层内碳与碳之间形成C-C单键，是σ键，而在层与

层之间是通过分子间作用力相结合，所以石墨中存在的作用力是σ键和分子间作用力，故选ABE，在层内每个

试卷第4页，总8页

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碳与周围三个碳形成共价键，所以碳的杂化方式为sp2；（4）A是金刚石，原子晶体，C是足球烯为分子晶体，

○○

所以C的沸点低；（5）根据图A及题目中的描述，根据金刚石晶胞的结构图可知，金刚石晶胞是面心立方堆积⋯⋯

完之后还在四个四面体里有原子，也就是说在金刚石晶胞的体对角线上连排了四个原子，并且相切，所以体对⋯⋯

角线长度就是碳原子半径的8倍，设晶胞边长为a，碳原子的半径为r，即a=8r，∵碳原子的质量=，又∵每个

⋯⋯

晶胞中含有碳原子个数=4+8×+6×=8，由=，得a=2×，∵a=8r，∴r=a=。

⋯⋯

线线

【备注】无

⋯⋯

5．已知：

A、B、C、D、E、F、G七种元素的核电荷数依次增大，属于元素周期表中前四周期的元素。

其中A

⋯⋯

原子在基态时p轨道半充满且电负性是同族元素中最大的；D、E原子核外的M层中均有两个未成对电子；G

⋯⋯

原子核外价电子数与B相同，其余各层均充满。

B、E两元素组成化合物B2E的晶体为离子晶体。

C、F的原子

⋯⋯

○

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-1

均有三个能层，C原子的第一至第四电离能（KJ·mol

）分别为578、1817、2745、11575；C与F能形成原子数

目比为1∶3、熔点为190℃的化合物Q。

（1）B的单质晶体为体心立方堆积模型，其配位数为____________；E元素的最高价氧化物分子的立体构型是

________________。

F元素原子的核外电子排布式是_______________，G的高价离子与A的简单氢化物形成的

配离子的化学式为________________。

（2）试比较B、D分别与F形成的化合物的熔点高低并说明理由________________。

-3，其

（3）A、G形成某种化合物的晶胞结构如图所示。

若阿伏加德罗常数为NA，该化合物晶体的密度为ag·cm

晶胞的边长为________cm。

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○

（4）在1.01×105Pa、T1℃时，气体摩尔体积为53.4L·mol-1，实验测得Q的气态密度为5.00gL·-1，则此时Q的组

5Pa、T1℃时，气体摩尔体积为53.4L·mol-1，实验测得Q的气态密度为5.00gL·-1，则此时Q的组

成为________________。

【答案】

（1）8；平面三角形；1s22s22p63s23p5；[Cu（NH3）4]2

＋

（2）NaCl的熔点高于SiCl4，因为NaCl是离子晶体，SiCl4是分子晶体（3）（4）Al2Cl6

【解析】本题考查了物质的结构和性质。

A、B、C、D、E、F、G七种元素的核电荷数依次增大，属于元素周

期表中前四周期的元素。

其中A原子在基态时p轨道半充满且电负性是同族元素中最大的，因此A是N元素。

2

D、E原子核外的M层中均有两个未成对电子，则D的M层为3s

2，则D是Si元素。

E的M层为3s23p4，

3p

⋯⋯则E是S元素。

B、E两元素组成化合物B2E的晶体为离子晶体，所以B为IA族的金属，则B是钠元素。

G原

⋯⋯

子核外最外层电子数与B相同，则G的最外层电子数为1，其余各层均充满，且G的原子序数最大，因此G

⋯⋯

是铜元素。

C、F的原子均有三个能层，因此C、F在第三周期。

C的逐级电离能前三个数据接近，第四电离能

⋯⋯

突变，所以易失去三个电子，为第ⅢA族元素，则C是铝元素。

C与F能形成原子数目比为1∶3、熔点为190℃外内

的化合物Q，说明F为-1价，即F为Cl元素，Q是AlCl3。

（1）金属钠的单质晶体为体心立方堆积模型，其配位

⋯⋯

数为8，E元素的最高价氧化物分子是三氧化硫，其中心原子S原子含有的孤对电子对数为（6－3×2）＝0，所以

⋯⋯

⋯⋯

三氧化硫分子的立体构型是平面三角形。

根据构造原理可知，Cl元素原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，

⋯⋯

2＋与A的简单氢化物NH

G的高价离子Cu

2+。

（2）B、D分别与F形成的化

3形成的配离子的化学式为[Cu（NH3）4]

○○

合物分别是氯化钠和四氯化硅。

因为NaCl是离子晶体，SiCl4是分子晶体，所以NaCl的熔点高于SiCl4。

（3）根

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试卷第5页，总8页

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⋯⋯

⋯⋯

据晶胞的结构可知，N原子在顶点，含有的个数为8×＝1个。

铜在棱边，含有的个数为12×＝3个，即化学式

为Cu3N。

设边长为xcm，则×NA＝1，解得x＝。

（4）根据M＝×V＝5.00g/L×53.4L/mol＝267g/mol，是AlCl3相

对分子质量的＝2倍，所以其化学式为Al2Cl6。

【备注】无

6．第四周期过渡元素Mn、Fe、Ti可与C、H、O形成多种化合物。

（1）下列叙述正确的是。

（填字母）

A．HCHO与水分子间能形成氢键

2杂化B．HCHO和CO2分子中的中心原子均采用sp

C．苯分子中含有6个σ键和1个大π键，苯是非极性分子

D．CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低

（2）Mn和Fe的部分电离能数据如下表：

元素MnFe

I1717759电离能

－1

/kJ·mol

I215091561

I332482957

Mn元素价电子排布式为，气态Mn

2＋再失去一个电子比气态Fe2

＋再失去一个电子难，其原因是。

（3）铁原子核外有__________种运动状态不同的电子。

（4）根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，其中Ti属于区。

（5）Ti的一种氧化物X，其晶胞结构如图所示，则X的化学式为。

－离子，可在X的催化下，先用NaClO将