物质结构与性质综合作业.docx

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物质结构与性质综合作业

　物质结构与性质综合题

高考命题规律

2020年高考必备

2015年

2016年

2017年

2018年

2019年

Ⅰ卷

Ⅱ卷

Ⅰ卷

Ⅱ卷

Ⅲ卷

Ⅰ卷

Ⅱ卷

Ⅲ卷

Ⅰ卷

Ⅱ卷

Ⅲ卷

Ⅰ卷

Ⅱ卷

Ⅲ卷

命题角度1

给定物质或元素,直接回答问题

37

37

37

37

35

35

35

35

35

35

35

35

35

命题角度2

由信息推断元素,再回答相关问题

37

命题角度1给定物质或元素,直接回答问题　

高考真题体验·对方向

1.（2019全国Ⅱ,35）近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe-Sm-As-F-O组成的化合物。

回答下列问题:

（1）元素As与N同族。

预测As的氢化物分子的立体结构为　　　　　,其沸点比NH3的　　　　（填“高”或“低”）,其判断理由是　。

（2）Fe成为阳离子时首先失去　　　　　轨道电子,Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+价层电子排布式为　　　　　　。

（3）比较离子半径:

F-　　　　　（填“大于”“等于”或“小于”）O2-。

（4）一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。

晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。

图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化学式表示为　　　　　　　　　　;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们的关系表达式:

ρ=　　　　　　　　g·cm-3。

以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为（

）,则原子2和3的坐标分别为　　　　　、　　　　　　。

2.（2019全国Ⅲ,35）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　　　　　。

（3）苯胺（

）的晶体类型是　　　　　。

苯胺与甲苯（

）的相对分子质量相近,但苯胺的熔点（-5.9℃）、沸点（184.4℃）分别高于甲苯的熔点（-95.0℃）、沸点（110.6℃）,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（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）。

3.（2019全国Ⅰ,35）在普通铝中加入少量Cu和Mg后,形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒,其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓“坚铝”,是制造飞机的主要材料。

回答下列问题:

（1）下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是　　　　　（填标号）。

A.

B.

C.

D.

（2）乙二胺（H2NCH2CH2NH2）是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是　　　　　、　　　　　。

乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是　　　　　（填“Mg2+”或“Cu2+”）。

（3）一些氧化物的熔点如下表所示:

氧化物

Li2O

MgO

P4O6

SO2

熔点/℃

1570

2800

23.8

-75.5

解释表中氧化物之间熔点差异的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）图（a）是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四面体方式排列的Cu。

图（b）是沿立方格子对角面取得的截图。

可见,Cu原子之间最短距离x=　　　　　pm,Mg原子之间最短距离y=　　　　　pm。

设阿伏加德罗常数的值为NA,则MgCu2的密度是　　　　　g·cm-3（列出计算表达式）。

4.（2018全国Ⅰ,35）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　　　　　　　　　　。

（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.σ键C.π键D.氢键

（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。

图（a）

图（b）

可知,Li原子的第一电离能为　　　　kJ·mol-1,O

O键键能为　　　　　kJ·mol-1,Li2O晶格能为　　　　　kJ·mol-1。

（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　　　g·cm-3（列出计算式）。

5.（2018全国Ⅱ,35）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:

H2S

S8

FeS2

SO2

SO3

H2SO4

熔点/℃

-85.5

115.2

>600

（分解）

-75.5

16.8

10.3

沸点/℃

-60.3

444.6

-10.0

45.0

337.0

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,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　　　　　　。

（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　　　　　　　　　　　　　　　　　。

图（a）

图（b）

图（c）

（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　　　　　　g·cm-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。

6.（2018全国Ⅲ,35）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:

（1）Zn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I1（Zn）　　　　I1（Cu）（填“大于”或“小于”）,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）ZnF2具有较高的熔点（872℃）,其化学键类型是　　　　　;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石（ZnCO3）入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。

ZnCO3中,阴离子空间构型为　　　　　,C原子的杂化形式为　　　　　　　。

（5）金属Zn晶体中的原子堆积方式如图所示,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NA,Zn的密度为　　　　　　　g·cm-3（列出计算式）。

7.（2017全国Ⅰ,35）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.404.4　B.553.5　C.589.2　D.670.8　E.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,I3AsF6中存在

离子。

离子的几何构型为　, 

中心原子的杂化形式为　　　　。

（4）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立方结构,边长为a=0.446nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。

K与O间的最短距离为　　　nm,与K紧邻的O个数为　　　　。

（5）在KIO3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,O处于　　　　　位置。

8.（2017全国Ⅱ,35）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:

（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　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（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。

①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

②R中阴离子

中的σ键总数为　　　个。

分子中的大π键可用符号

表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数（如苯分子中的大π键可表示为

）,则

中的大π键应表示为　　　　。

③图（b）中虚线代表氢键,其表示式为

（N

）N—H…Cl、　　　　、　　　　。

（4）R的晶体密度为dg·cm-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　　　　　　　　　。

9.（2017全国Ⅲ,35）研究发现,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　。

（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σ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（O2-）为　　　　nm。

MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a'=0.448nm,则r（Mn2+）为　　　　nm。

10.（2016全国Ⅰ,37）锗（Ge）是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。

回答下列问题:

（1）基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]　　　　,有　　　个未成对电子。

（2）Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。

从原子结构角度分析,原因是 

　。

（3）比较下列锗卤化物的熔点和沸点,分析其变化规律及原因 

　。

GeCl4

GeBr4

GeI4

熔点/℃

-49.5

26

146

沸点/℃

83.1

186

约400

（4）光催化还原CO2制备CH4反应中,带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。

Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是　。

（5）Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为　　　　,微粒之间存在的作用力是　　　　　　　　　　　。

（6）晶胞有两个基本要素:

①原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置。

下图为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为（0,0,0）;B为（

0,

）;C为（

0）。

则D原子的坐标参数为　　　　。

②晶胞参数,描述晶胞的大小和形状。

已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm,其密度为　　　　g·cm-3（列出计算式即可）。

11.（2016全国Ⅱ,37）东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜（铜镍合金）闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。

回答下列问题:

（1）镍元素基态原子的电子排布式为　　　　　　,3d能级上的未成对电子数为　　　。

（2）硫酸镍溶于氨水形成[Ni（NH3）6]SO4蓝色溶液。

①[Ni（NH3）6]SO4中阴离子的立体构型是　。

②在[Ni（NH3）6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为　　　　,提供孤电子对的成键原子是　　　　。

③氨的沸点　　　　　（填“高于”或“低于”）膦（PH3）,原因是　　　　　　　;氨是　　　　　分子（填“极性”或“非极性”）,中心原子的轨道杂化类型为　　　　　　。

（3）单质铜及镍都是由　　　　　键形成的晶体;元素铜与镍的第二电离能分别为:

ICu=1958kJ·mo

、INi=1753kJ·mo

ICu>INi的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为　　　　　　　　　　。

②若合金的密度为dg·cm-3,晶胞参数a=　　　　　　　　nm。

12.（2016全国Ⅲ,37）砷化镓（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,原子半径Ga　　　　As,第一电离能Ga　　　　As。

（填“大于”或“小于”） 

（3）AsCl3分子的立体构型为　　　　,其中As的杂化轨道类型为　　　　。

（4）GaF3的熔点高于1000℃,GaCl3的熔点为77.9℃,其原因是　。

（5）GaAs的熔点为1238℃,密度为ρg·cm-3,其晶胞结构如图所示。

该晶体的类型为　　　　,Ga与As以　　　键键合。

Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol-1和MAsg·mol-1,原子半径分别为rGapm和rAspm,阿伏加德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为　。

13.（2015全国Ⅰ,37）碳及其化合物广泛存在于自然界中。

回答下列问题:

（1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用　　　　　　形象化描述。

在基态14C原子中,核外存在　　　对自旋相反的电子。

（2）碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是

　。

（3）CS2分子中,共价键的类型有　　　　　　　,C原子的杂化轨道类型是　　　　,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子　　　　　　。

（4）CO能与金属Fe形成Fe（CO）5,该化合物的熔点为253K,沸点为376K,其固体属于　　　　晶体。

（5）碳有多种同素异形体,其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:

①在石墨烯晶体中,每个C原子连接　　　个六元环,每个六元环占有　　个C原子。

②在金刚石晶体中,C原子所连接的最小环也为六元环,每个C原子连接　　个六元环,六元环中最多有　　个C原子在同一平面。

典题演练提能·刷高分

1.（2019江苏常州模拟）盐酸氯丙嗪是一种多巴胺受体的阻断剂,临床有多种用途。

化合物Ⅲ是盐酸氯丙嗪制备的原料,可由化合物Ⅰ和Ⅱ在铜作催化剂条件下反应制得。

+

　Ⅰ　　　　　　　Ⅱ

　　　Ⅲ

（1）Cu原子基态核外电子排布式为　　　　　　　　　　　　。

（2）1mol化合物Ⅰ分子中含有σ键的物质的量为　　　　　。

（3）一个化合物Ⅲ分子中sp3方式杂化的原子数目是　　　　　　　　。

（4）向[Cu（NH3）4]SO4溶液中通入SO2至微酸性,有白色沉淀生成。

分析表明该白色沉淀中Cu、S、N的物质的量之比为1∶1∶1,沉淀中有一种三角锥形的阴离子和一种正四面体形的阳离子。

①[Cu（NH3）4]SO4中存在的化学键类型有　　　（填字母）。

A.共价键　B.氢键　C.离子键　D.配位键

E.分子间作用力

②上述白色沉淀的化学式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（5）铜的氢化物的晶体结构如图所示,写出此氢化物在氯气中燃烧的化学方程式:

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

2.（2019山西运城模拟）根据周期表中元素原子结构和性质回答下列问题:

（1）C原子价层电子的电子排布图为　　　　　　,基态As原子中,核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图为　　　　形。

（2）已知等电子体具有相似的结构和化学键特征,

与元素N的单质互为等电子体,则

的电子式为　　　　　　　　　　　。

（3）NH3能与众多过渡元素离子形成配合物,向CuSO4溶液中加入过量氨水,得到深蓝色溶液,向其中加入乙醇析出深蓝色晶体,加入乙醇的作用　　　　　　　　　　　　　　　,该晶体的化学式为　　　　　　　　　　。

（4）如图EMIM+离子中,碳原子的杂化轨道类型为　　　　　　。

分子中的大π键可用符号

表示,其中n代表参与形成大π键的原子数,m代表参与形成大π键的电子数（如苯分子中的大π键可表示为

）,则EMIM+离子中的大π键应表示为　　　　　　　　。

（5）NiO晶体结构与NaCl相似,晶胞中Ni2+位置在顶点和面心,则晶胞中O2-位置在　　　　　　,已知晶体密度为dg·cm-3,Ni2+半径为xpm,O2-半径为ypm,阿伏加德罗常数的值为NA,则该晶胞中原子的空间利用率为　　　　　　（列出化简后的计算式）。

3.（2019辽宁葫芦岛一模）铁和钴是两种重要的过渡元素。

（1）钴位于元素周期表第四周期Ⅷ族,其基态原子中未成对电子个数为　　　　　　　　。

（2）基态Fe3+的核外电子排布式:

（3）铁氧体是一种磁性材料,工业上制备铁氧体常采用水解法,制备时常加入尿素[CO（NH2）2]、醋酸钠等碱性物质。

尿素分子中所含非金属元素的电负性由大到小的顺序是　　　　　　　　,分子中σ键与π键的数目之比为　　　　　　　　。

醋酸钠中碳原子的杂化类型为　　　　　　　　。

（4）铁氧体也可利用沉淀法制备,制备时常加入氨（NH3）、联氨（N2H4）等弱碱,已知氨（NH3）熔点:

-77.8℃,沸点:

-33.5℃;联氨（N2H4）熔点:

2℃,沸点:

113.5℃。

解释其熔、沸点出现差异的主要原因:

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（5）Co（NH3）5BrSO4可形成两种钴的配合物,已知Co3+的配位数为6,为确定钴的配合物的结构,现对两种配合物进行如下实验:

在第一种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生白色沉淀,则第一种配合物的配体为　　　　　　;在第二种配合物溶液中加入硝酸银溶液产生淡黄色沉淀。

则第二种配合物的配体为　　　　　　　　　　　　　。

（6）奥氏体是碳溶解在r-Fe中形成的一种间隙固溶体,无磁性,其晶胞为面心立方结构,如右图所示,则该物质的化学式为　　　　　　　　。

若晶体密度为dg·cm-3,则晶胞中最近的两个铁原子的距离为　　　　　　　　pm（阿伏加德罗常数的值用NA表示,写出简化后的计算式即可）。

4.（2019湖南、湖北八市十二校二模）铜单质及其化合物在很多领域中都有重要的用途。

请回答以下问题:

（1）超细铜粉可用作导电材料、催化剂等,其制备方法如下:

[Cu（NH3）4]SO4

水溶液

NH4CuSO3白色沉淀

超细铜粉

①NH4CuSO3中金属阳离子的核外电子排布式为　　　　　　　　　　　　　　。

N、O、S三种元素的第一电离能大小顺序为　　　　　　　　（填元素符号）。

②向CuSO4溶液中加入过量氨水,可生成[Cu（NH3）4]SO4,下列说法正确的是　　　　。

A.氨气极易溶于水,原因之一是NH3分子和H2O分子之间形成氢键的缘故

B.NH3和H2O分子空间构型不同,氨气分子的键角小于水分子的键角

C.[Cu（NH3）4]SO4溶液中加入乙醇,会析出深蓝色的晶体

D.已知3.4g氨气在氧气中完全燃烧生成无污染的气体,并放出akJ热量,则NH3的燃烧热的热化学方程式为:

NH3（g）+

O2（g）

N2（g）+

H2O（g）　ΔH=-5akJ·mol-1

（2）铜锰氧化物（CuMn2O4）能在常温下催化氧化空气中的氧气变为臭氧（与SO2互为等电子体）。

根据等电子原理,O3分子的空间构型为　　　　　。

（3）氯与不同价态的铜可生成两种化合物,其阴离子均为无限长链结构（如图所示）,a位置上Cl原子（含有一个配位键）的杂化轨道类型为　　　　　　。

（4）如图是金属Ca和D所形成的某种合金的晶胞结构示意图,已知镧镍合金与上述Ca—D合金都具有相同类型的晶胞结构XYn,它们有很强的储氢能力。

已知镧镍合金LaNin晶胞体积为9.0×10-23cm3,储氢后形成LaNinH4.5合金（氢进入晶胞空隙,体积不变）,则LaNin中n=　　　　　　（填数值）;氢在合金中的密度为　　　　　　　　（保留两位有效数字）。

5.（2019辽宁辽阳二模）铁及其化合物在生产生活及科学研究方面应用非常广泛。

回答下列问题:

（1）Fe原子的核外电子排布式为　。

（2）含锰奥氏体钢是一种特殊的铁合金,主要由Fe和Mn组成,其中锰能增加钢铁的强度和硬度,提高耐冲击性能和耐磨性能。

第一电离能I1（Fe）　　　（填“大于”或“小于”）I1（Mn）,原因是　 

　。

（3）FeF3具有较高的熔点（熔点高于1000℃）,其化学键类型是　　　　,FeBr3的式量大于FeF3,但其熔点只有200℃,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）FeCl3可与KSCN、苯酚溶液发生显色反应。

①SCN-中三种元素电负性最大的是　。

②苯酚（

）分子中氧原子的杂化形式为　　　　　　　　　　　。

苯酚分子中的大π键可用符号

表示