高考化学苏教版大一轮复习高考真题汇编N单元物质结构与性质.docx
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高考化学苏教版大一轮复习高考真题汇编N单元物质结构与性质
化学高考题分类目录
N单元物质结构与性质
N1原子结构与元素的性质
四、[2016·上海卷]NaCN超标的电镀废水可用两段氧化法处理:
(1)NaCN与NaClO反应,生成NaOCN和NaCl
(2)NaOCN与NaClO反应,生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2
已知HCN(Ki=6.3×10-10)有剧毒;HCN、HOCN中N元素的化合价相同。
完成下列填空:
27.N1E2上述反应涉及的元素中,氯原子核外电子能量最高的电子亚层是________;H、C、N、O、Na的原子半径从小到大的顺序为____________________。
27.3p H [解析]离核越远,亚层的能量越高,故能量最高的电子亚层是3p。 37.N1、N2、N3、N4、N5[2016·全国卷Ⅰ][化学——选修3: 物质结构与性质]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 ;C为 。 则D原子的坐标参数为________。 图0-0 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)。 37. (1)3d104s24p2 2 (2)Ge原子半径大,原子间形成的σ单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键 (3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。 原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强 (4)O>Ge>Zn (5)sp3 共价键 (6)①( , , ) ② ×107 [解析] (1)Ge是32号元素,根据构造原理可写出基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,其中4p能级上有2个未成对电子。 (2)由于Ge原子半径较大,原子间形成的σ单键较长,而p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不重叠,很难形成π键,故Ge原子间难以形成双键或叁键。 (3)从表格中数据可看出GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点逐渐升高,这是因为它们的分子结构相似,随着相对分子质量增大,分子间的相互作用力增强,导致其熔、沸点逐渐升高。 (4)根据三种元素在周期表中的位置关系和电负性递变规律可知,电负性O>Ge>Zn。 (5)晶体Ge为原子晶体,每个Ge原子与其他相邻的Ge原子间以共价键结合形成空间网状立体结构,Ge为sp3杂化。 (6)①结合D在晶胞内的位置可确定其坐标为( , , );②由均摊法可确定该Ge晶胞中含有Ge原子为( ×8+ ×6+4)个=8个,则( )mol×73g·mol-1=(565.76×10-10cm)3ρ,解得ρ= ×107g·cm-3。 37.N1、N3、N2、N4、N5[2016·全国卷Ⅱ][化学——选修3: 物质结构与性质] 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·mol-1、INi=1753kJ·mol-1,ICu>INi的原因是________________________________________________________________。 (4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 图0-0 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。 37. (1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2 (2)①正四面体 ②配位键 N ③高于 NH3分子间可形成氢键 极性 sp3 (3)金属 铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子 (4)①3∶1 ② ×107 [解析] (1)镍的原子序数为28,则基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2;3d能级有5个轨道,其中3个轨道排满2个自旋相反的电子,另外2个轨道分别只排了1个未成对电子。 (2)①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子为SO ,由价层电子对互斥理论推断,SO 具有正四面体的空间构型。 ②[Ni(NH3)6]SO4中阳离子为[Ni(NH3)6]2+,由基态Ni原子电子排布式可知,失去2个4s能级上的最外层电子后,所得的基态Ni2+具有空轨道,而NH3分子中中心氮原子周围有1对孤对电子,因此Ni2+与NH3之间形成配位键,提供孤电子对的成键原子是N。 ③N、P位于同主族,NH3、PH3的组成和结构相似,但NH3的沸点高于PH3,原因是膦分子之间只有范德华力,而氨分子之间不仅有范德华力,还有分子间氢键,且分子间氢键比范德华力强;氨分子的空间构型是三角锥形,不对称,因此氨是极性分子;氨分子的中心氮原子的轨道杂化类型为sp3,其中3个与氢原子的s轨道形成共价单键,另一个轨道由孤电子对占据。 (3)单质铜及镍都是金属单质,金属单质通常是由金属键形成的晶体;基态镍、铜原子的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2、1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,失去1个最外层电子后所得+1价金属阳离子的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d84s1或[Ar]3d84s1、1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10,再失去1个最外层电子时,镍失去的是半充满的4s能级上的1个电子,而铜失去的是全充满的3d能级上的1个电子,因此前者比后者容易发生,这是铜的第二电离能大于镍的第二电离能的原因。 (4)①读图,由晶胞结构、均摊法可知,1个镍白铜合金晶胞中含有的铜原子和镍原子分别为6× =3、8× =1,则该晶胞中Cu、Ni原子的数量比为3∶1;②以1mol该晶胞为研究对象,则1mol该晶胞含有3molCu和1molNi,由m=n·M可知,1mol该晶胞的m=m(Cu)+m(Ni)=3mol×64g·mol-1+1mol×59g·mol-1=251g;设该晶胞的边长(a)为x×10-7cm,由晶胞构型可知,1个该晶胞的V=(x×10-7cm)3,则6.02×1023个该晶胞的V=6.02×1023×(x×10-7cm)3,则该合金的密度ρ= = =dg·cm-3,即(x×10-7)3= ,x×10-7= 或 ,x= ×107或 ×107。 37.N1N3N4[2016·全国卷Ⅲ][化学—选修3: 物质结构与性质] 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0-0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,阿伏伽德罗常数值为NA,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为________________。 图0-0 37. (1)[Ar]3d104s24p3 (2)大于 小于 (3)三角锥形 sp3 (4)GaF3为离子晶体,GaCl3为分子晶体 (5)原子晶体 共价 ×100% [解析] (1)As位于第四周期第VA族,核外有33个电子,基态原子As的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3。 (2)Ga、As同周期,根据同周期主族元素从左到右原子半径依次减小,可得原子半径: Ga>As。 根据同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,可得第一电离能Ga<As。 (3)AsCl3分子中As有一对孤电子对,立体构型为三角锥形,As的杂化轨道数为3+1=4,杂化类型为sp3。 (4)GaF3、GaCl3的熔点相差较大,是因为晶体类型不同,GaF3熔点高,为离子晶体,而GaCl3的熔点低,为分子晶体。 (5)GaAs的熔点高,晶胞为空间网状结构,则为原子晶体,Ga与As以共价键键合。 该晶胞中含有4个Ga、4个As,则晶胞中原子的体积为[ π(rGa×10-10cm)3+ π(rAs×10-10cm)3]×4,晶胞的体积为 cm-3,则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为 ×100%= ×100%。 8.N1N3N4N5[2016·四川卷]M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素,Z是一种过渡元素。 M基态原子L层中p轨道电子数是s轨道电子数的2倍,R是同周期元素中最活泼的金属元素,X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物,Z的基态原子4s和3d轨道半充满。 请回答下列问题: (1)R基态原子的电子排布式是________,X和Y中电负性较大的是________(填元素符号)。 (2)X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物,其原因是____________________________________。 (3)X与M形成的XM3分子的空间构型是________。 (4)M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如图所示,则图中黑球代表的离子是________(填离子符号)。 图0-0 (5)在稀硫酸中,Z的最高价含氧酸的钾盐(橙色)氧化M的一种氢化物,Z被还原为+3价,该反应的化学方程式是________________________________________________。 8. (1)1s22s22p63s1或[Ne]3s1 Cl (2)H2S分子间不存在氢键,H2O分子间存在氢键 (3)平面三角形 (4)Na+ (5)K2Cr2O7+3H2O2+4H2SO4===K2SO4+Cr2(SO4)3+3O2↑+7H2O [解析]由轨道电子数关系知M是氧元素,由金属性知R是钠元素,由X与氧形成的化合物可引起酸雨知X是硫元素,则Y为氯元素,由Z的基态原子特点知Z是铬元素。 (1)因为非金属性Cl比S强,故电负性较大的是氯元素。 (2)水分子中含有氧原子,能形成分子间氢键,从而使其沸点升高。 (3)SO3中硫原子的价层电子对为3+(6-3×2)÷2=3,没有孤电子对,故空间构型为平面三角形。 (4)根据晶胞结构,白球的数目为8× +6× =4,黑球的数目为8,由于化合物为Na2O,故黑球代表的是Na+。 (5)K2Cr2O7被还原为Cr3+,被氧化的为H2O2,氧化产物为O2,根据得失电子守恒及元素守恒写出方程式。 题号: 15科目: 化学 N1、N2、N3、N5“物质结构与性质”模块 磷(P)是组成生命物质的重要元素,请回答: (1)基态P原子外围电子的轨道表示式为____________。 与氮(N)相比,第一电离能P________N(填“=”“>”或“<”)。 每个白磷分子中有________个σ键。 (2)PH3的分子构型与NH3的分子构型相似。 下列关于PH3和NH3的说法正确的是________。 A.P—H键的极性大于N—H键的极性,PH3和NH3均为极性分子 B.PH3的沸点高于NH3的沸点 C.PH3可形成分子晶体 D.PH3中,P—H键的键长大于N—H键的键长,其键角小于BF3分子中的键角 (3)磷脂的结构简式为 图0-0 在水中磷脂可能更倾向于形成下列图________(填“A”或“B”)所示的双分子层结构,试说明理由: ______________________________________________________________。 图0-0 [答案] (1) < 6 (2)CD (3)A 在水中,磷脂分子的弱极性部分(Ⅰ端)易相互靠近,而其亲水部分(Ⅱ端)与水分子极性相近,因而朝向水 [解析] (1)P原子为第15号元素,位于第三周期ⅤA族,外围电子数为5,电子排布式为3s23p3;P的非金属性弱于N原子,所以第一电离能较小;白磷分子的分子式为P4,分子构型为四面体形,四个P原子位于四面体的顶点,有六个P—P键。 (2)N的非金属性强于P,则N—H键的极性大于P—H键,A项错误;NH3分子间易形成氢键,沸点反常,B项错误;固态PH3为分子晶体,C项正确;P原子半径比N原子半径大,则P—H键的键长大于N—H键的键长,键角小于109°28′,BF3为平面形分子,键角为120°,D项正确。 N2化学键 37.N1、N2、N3、N4、N5[2016·全国卷Ⅰ][化学——选修3: 物质结构与性质]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 ;C为 。 则D原子的坐标参数为________。 图0-0 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)。 37. (1)3d104s24p2 2 (2)Ge原子半径大,原子间形成的σ单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键 (3)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。 原因是分子结构相似,相对分子质量依次增大,分子间相互作用力逐渐增强 (4)O>Ge>Zn (5)sp3 共价键 (6)①( , , ) ② ×107 [解析] (1)Ge是32号元素,根据构造原理可写出基态Ge原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2,其中4p能级上有2个未成对电子。 (2)由于Ge原子半径较大,原子间形成的σ单键较长,而p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不重叠,很难形成π键,故Ge原子间难以形成双键或叁键。 (3)从表格中数据可看出GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点逐渐升高,这是因为它们的分子结构相似,随着相对分子质量增大,分子间的相互作用力增强,导致其熔、沸点逐渐升高。 (4)根据三种元素在周期表中的位置关系和电负性递变规律可知,电负性O>Ge>Zn。 (5)晶体Ge为原子晶体,每个Ge原子与其他相邻的Ge原子间以共价键结合形成空间网状立体结构,Ge为sp3杂化。 (6)①结合D在晶胞内的位置可确定其坐标为( , , );②由均摊法可确定该Ge晶胞中含有Ge原子为( ×8+ ×6+4)个=8个,则( )mol×73g·mol-1=(565.76×10-10cm)3ρ,解得ρ= ×107g·cm-3。 37.N1、N3、N2、N4、N5[2016·全国卷Ⅱ][化学——选修3: 物质结构与性质] 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·mol-1、INi=1753kJ·mol-1,ICu>INi的原因是________________________________________________________________。 (4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。 图0-0 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。 37. (1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2 2 (2)①正四面体 ②配位键 N ③高于 NH3分子间可形成氢键 极性 sp3 (3)金属 铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子 (4)①3∶1 ② ×107 [解析] (1)镍的原子序数为28,则基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2;3d能级有5个轨道,其中3个轨道排满2个自旋相反的电子,另外2个轨道分别只排了1个未成对电子。 (2)①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子为SO ,由价层电子对互斥理论推断,SO 具有正四面体的空间构型。 ②[Ni(NH3)6]SO4中阳离子为[Ni(NH3)6]2+,由基态Ni原子电子排布式可知,失去2个4s能级上的最外层电子后,所得的基态Ni2+具有空轨道,而NH3分子中中心氮原子周围有1对孤对电子,因此Ni2+与NH3之间形成配位键,提供孤电子对的成键原子是N。 ③N、P位于同主族,NH3、PH3的组成和结构相似,但NH3的沸点高于PH3,原因是膦分子之间只有范德华力,而氨分子之间不仅有范德华力,还有分子间氢键,且分子间氢键比范德华力强;氨分子的空间构型是三角锥形,不对称,因此氨是极性分子;氨分子的中心氮原子的轨道杂化类型为sp3,其中3个与氢原子的s轨道形成共价单键,另一个轨道由孤电子对占据。 (3)单质铜及镍都是金属单质,金属单质通常是由金属键形成的晶体;基态镍、铜原子的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2、1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,失去1个最外层电子后所得+1价金属阳离子的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d84s1或[Ar]3d84s1、1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10,再失去1个最外层电子时,镍失去的是半充满的4s能级上的1个电子,而铜失去的是全充满的3d能级上的1个电子,因此前者比后者容易发生,这是铜的第二电离能大于镍的第二电离能的原因。 (4)①读图,由晶胞结构、均摊法可知,1个镍白铜合金晶胞中含有的铜原子和镍原子分别为6× =3、8× =1,则该晶胞中Cu、Ni原子的数量比为3∶1;②以1mol该晶胞为研究对象,则1mol该晶胞含有3molCu和1molNi,由m=n·M可知,1mol该晶胞的m=m(Cu)+m(Ni)=3mol×64g·mol-1+1mol×59g·mol-1=251g;设该晶胞的边长(a)为x×10-7cm,由晶胞构型可知,1个该晶胞的V=(x×10-7cm)3,则6.02×1023个该晶胞的V=6.02×1023×(x×10-7cm)3,则该合金的密度ρ= = =dg·cm-3,即(x×10-7)3= ,x×10-7= 或 ,x= ×107或 ×107。 题号: 15科目: 化学 N1、N2、N3、N5“物质结构与性质”模块 磷(P)是组成生命物质的重要元素,请回答: (1)基态P原子外围电子的轨道表示式为____________。 与氮(N)相比,第一电离能P________N(填“=”“>”或“<”)。 每个白磷分子中有________个σ键。 (2)
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