高考化学一轮复习 物质结构与性质.docx
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高考化学一轮复习物质结构与性质
专题二十五物质结构与性质
1.[2017全国卷Ⅰ,35,15分]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。
2.[2017江苏,21A,12分]铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。
某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe3+基态核外电子排布式为 。
(2)丙酮(
)分子中碳原子轨道的杂化类型是 ,1mol丙酮分子中含有σ键的数目为 。
(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为 。
(4)乙醇的沸点高于丙酮,这是因为 。
(5)某FexNy的晶胞如图-1所示,Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置Fe,形成Cu替代型产物Fe(x-n)CunNy。
FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如图-2所示,其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为 。
图-1FexNy晶胞结构示意图图-2 转化过程的能量变化
3.[2016四川理综,8,13分]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)。
(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 。
4.[2014新课标全国卷Ⅰ,37,15分]早期发现的一种天然二十面体准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。
回答下列问题:
(1)准晶是一种无平移周期序,但有严格准周期位置序的独特晶体,可通过 方法区分晶体、准晶体和非晶体。
(2)基态Fe原子有 个未成对电子,Fe3+的电子排布式为 。
可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为 。
(3)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。
乙醛中碳原子的杂化轨道类型为 ,1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为 ,乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 。
Cu2O为半导体材料,在其立方晶胞内部有4个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有 个铜原子。
(4)Al单质为面心立方晶体,其晶胞参数a=0.405nm,晶胞中铝原子的配位数为 ,列式表示Al单质的密度 g·cm-3(不必计算出结果)。
5.[2014海南,19,20分]
(1)对于钠的卤化物(NaX)和硅的卤化物(SiX4),下列叙述正确的是( )
A.SiX4难水解 B.SiX4是共价化合物
C.NaX易水解D.NaX的熔点一般高于SiX4
(2)碳元素的单质有多种形式,下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图:
C60 石墨 金刚石晶胞
回答下列问题:
①金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式,它们互为 。
②金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为 、 。
③C60属于 晶体,石墨属于 晶体。
④石墨晶体中,层内C—C键的键长为142pm,而金刚石中C—C键的键长为154pm。
其原因是金刚石中只存在C—C间的 共价键,而石墨层内的C—C间不仅存在 共价键,还有 键。
⑤金刚石晶胞含有 个碳原子。
若碳原子半径为r,金刚石晶胞的边长为a,根据硬球接触模型,则r= a,列式表示碳原子在晶胞中的空间占有率 (不要求计算结果)。
6.[2014山东理综,33,12分]石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。
图甲 石墨烯结构 图乙 氧化石墨烯结构图丙
(1)图甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为 。
(2)图乙中,1号C的杂化方式是 ,该C与相邻C形成的键角 (填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有 (填元素符号)。
(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C60可制备一种低温超导材料,晶胞如图丙所示,M原子位于晶胞的棱上与内部。
该晶胞中M原子的个数为 ,该材料的化学式为 。
7.[2013新课标全国,37,15分]硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。
回答下列问题:
(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为 ,该能层具有的原子轨道数为 ,电子数为 。
(2)硅主要以硅酸盐、 等化合物的形式存在于地壳中。
(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以 相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献 个原子。
(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)的分解反应来制备。
工业上采用Mg2Si和NH4Cl在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为 。
(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/(kJ·mol-1)
356
413
336
226
318
452
①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是
。
②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是
。
(6)在硅酸盐中,Si四面体(如图a所示)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。
图b为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化类型为 ,Si与O的原子数之比为 ,化学式为 。
8.[2013新课标全国卷,37,15分]前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中,A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,并且A-和B+的电子数相差为8;与B位于同一周期的C和D,它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2,且原子序数相差为2。
回答下列问题:
(1)D2+的价层电子排布图为 。
(2)四种元素中第一电离能最小的是 ,电负性最大的是 。
(填元素符号)
(3)A、B和D三种元素组成的一种化合物的晶胞如图所示。
①该化合物的化学式为 ;D的配位数为 ;
②列式计算该晶体的密度 g·cm-3。
(4)A-、B+和C3+三种离子组成的化合物B3CA6,其中化学键的类型有 ;该化合物中存在一个复杂离子,该离子的化学式为 ,配位体是 。
(满分142分
90分钟)
1.[2018合肥高三调研检测,18,15分]某云母片岩的主要成分为KMgFe3Si4O12(OH)3,含有少量Cr元素杂质。
请回答下列问题:
(1)基态Cr原子的电子排布式为 ,其原子核外电子填充的能级数目为 。
(2)Fe元素在元素周期表中的位置处于 ;化合物Fe(CO)5的熔点为253K,沸点为376K,其固体属于 晶体。
(3)Mg2+与苯丙氨酸根离子形成的化合物的结构如图1所示。
该化合物中,N原子的杂化方式为 ;C、O、N原子的第一电离能由大到小的顺序为 ;Mg2+的配位数为 。
图1 图2
(4)铁单质晶胞的一种堆积方式如图2所示。
①图2中Fe原子的配位数为 ,这种堆积方式的名称为 。
②晶体密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中两个最近的Fe原子之间的距离l= cm(列出表达式即可)。
2.[2018湖北八校第一次联考,35,15分]A、B、C、D是四种前三周期元素,且原子序数逐渐增大,这四种元素的基态原子的未成对电子数和电子层数相等。
请回答下列问题:
(1)D元素的基态原子的价电子排布式是 。
(2)A、B、C三种元素可以形成化合物A4B2C2,它是厨房调味品之一。
1molA4B2C2中含有 molσ键,其中B原子采用的杂化方式为 。
(3)元素F的原子序数是介于B和C之间的,元素B、C、F的电负性的大小顺序是 ,
B、C、F的第一电离能的大小顺序是 (由大到小,用元素符号填空)。
(4)随着科学的发展和大型实验装置(如同步辐射和中子源)的建成,高压技术在物质研究中发挥越来越重要的作用。
高压不仅会引发物质的相变,也会导致新类型化学键的形成。
近年来就有多个关于超高压下新型晶体的形成与结构的研究报道。
NaCl晶体在50~300GPa的高压下和Na或Cl2反应,可以形成不同组成、不同结构的晶体。
如图给出其中三种晶体的晶胞(大球为氯原子,小球为钠原子),写出X、Y、Z的化学式。
X:
;Y:
;Z:
。
X Y Z
(5)磷化硼是一种受到高度关注的耐磨涂料。
它可用作金属的表面保护层。
磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。
合成磷化硼的化学方程式为:
BBr3+PBr3+3H2
BP+6HBr。
①分别画出三溴化硼分子和三溴化磷分子的结构。
磷化硼晶体中磷原子作面心立方最密堆积,硼原子填入部分四面体空隙中。
磷化硼的晶胞示意图如图。
②已知磷化硼的晶胞参数a=478pm,计算晶体中硼原子和磷原子的最小核间距(dB—P)(写出计算式,不要求计算结果) 。
3.[2018湖北部分重点中学新高三起点考试,20,15分]自然界中存在大量的金属元素,其中钠、镁、铝、铁、铜等在工农业生产中有着广泛的应用。
回答下列问题:
(1)CuSO4和Cu(NO3)2中阳离子核外电子排布式为 ,C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 。
(2)在硫酸铜溶液中加入过量KCN溶液能生成配离子[Cu(CN)4]2-,1molCN-中含有的π键数目为 。
与CN-互为等电子体的分子为 (写出一种即可)。
(3)在络离子[Cu(NH3)4]2+中NH3的VSEPR模型为 ,其中N原子的杂化轨道类型为 。
(4)NaCl和MgO都属于离子化合物,NaCl的熔点为801.3℃,MgO的熔点高达2800℃。
造成两种晶体熔点差距的主要原因是 。
(5)晶体是由无数晶胞 而成。
铁镁合金是目前已发现的储氢密度最高的储氢材料之一,其晶胞结构如图所示。
则铁镁合金的化学式为 ,若该晶胞的晶胞参数为dnm,则该合金的密度为 g·cm-3(不必化简,用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
4.[2018辽宁五校协作体联合模拟,19,10分]明代宋应星所著《天工开物》中记载了我国古代用炉甘石(主要成分为ZnCO3)和煤冶炼锌的工艺,锌的主要用途是制造锌合金和作为其他金属的保护层。
回答下列问题:
(1)基态Zn原子的核外电子排布式为 。
(2)硫酸锌溶于氨水形成[Zn(NH3)4]SO4溶液。
①S中中心原子的杂化轨道类型为 ,与它互为等电子体的阴离子的化学式为 (写出一种)。
②在[Zn(NH3)4]2+中Zn2+与NH3之间形成的化学键为 ,提供孤电子对的成键原子是 。
(3)黄铜是由铜和锌所组成的合金,元素铜与锌的第一电离能分别为ICu=746kJ·mol-1,IZn=906kJ·mol-1,ICu (4)Zn、C、O电负性由大到小的顺序是 。 ZnCO3中阴离子的空间构型是 。 (5)ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛,立方ZnS晶胞结构如图所示。 晶胞边长为apm,阿伏加德罗常数的值为NA,则ZnS晶体的密度为 g·cm-3。 (列出计算式即可) 5.[2018广东惠州第一次调研考试,33,15分]在电解冶炼铝的过程中加入冰晶石,可起到降低Al2O3熔点的作用。 冰晶石的生产原理为2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3 2Na3AlF6+3CO2↑+ 9H2O。 根据题意填空: (1)冰晶石的晶体不导电,但熔融时能导电,则在冰晶石晶体中存在 (填序号)。 a.离子键 b.极性键 c.配位键 d.范德华力 (2)CO2分子的空间构型为 ,中心原子的杂化方式为 ,和CO2互为等电子体的氧化物是 。 (3)反应物中电负性最大的元素为 (填元素符号),写出其原子最外层的电子排布式 。 (4)冰晶石由两种微粒构成,冰晶石的晶胞结构如图甲所示, 位于大立方体的顶点和面心, 位于大立方体的12条棱的中点和8个小立方体的体心,那么大立方体的体心处所代表的微粒是 (填具体的微粒符号)。 (5)Al单质的晶体中原子的堆积方式如图乙所示,其晶胞结构如图丙所示,原子之间相互位置关系的平面图如图丁所示。 若已知Al的原子半径为dcm,NA代表阿伏加德罗常数的值,Al的相对原子质量为Mr,则一个晶胞中含有的Al原子的数目为 ;Al晶体的密度为 (用字母表示)。 6.[2018山东六校联考,35,12分]Ⅰ.已知异氰酸的分子式为HNCO,其结构式为 是合成异氰酸酯(有机合成中的一种重要中间体)的重要原料,请回答以下问题: (1)异氰酸中N原子的杂化方式为 ,其分子中四种元素的电负性由大到小的顺序为 ,其分子中σ键与π键的数目之比为 。 Ⅱ.《自然》杂志曾发表了一项研究: “一种以新式钙钛矿为原料的太阳能电池的转化效率高,是现有技术的两倍,能大幅降低成本……”。 如图是钙钛矿主要成分的晶胞结构。 (2)Ti在元素周期表中位于 周期 族,钙钛矿中Ti的化合价为 。 (3)一个Ca2+周围距离最近的O2-数目为 个,O2-最外层电子的轨道表达式为 。 (4)若忽略Ca2+和Tix+在晶体中占据的位置,则O2-的堆积方式为 堆积。 (5)若该晶体的密度为ρg·cm-3,摩尔质量为Mg·mol-1,阿伏加德罗常数为NAmol-1则该晶胞中距离最近的两个O2-的距离为 pm(用含以上字母的式子表示)。 7.[2018贵州清华中学第一次考试,35,15分]X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素。 其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子;X、Z中未成对电子数均为2;U是第三周期元素形成的简单离子中半径最小的元素;W的内层电子全充满,最外层只有1个电子。 请回答下列问题: (1)X、Y、Z的第一电离能从大到小的顺序是 (用元素符号表示,下同)。 (2)写出W的价电子排布式 ,W同周期的元素中,与W最外层电子数相等的元素还有 。 (3)根据等电子体原理,可知化合物XZ的结构式是 ,Y的VSEPR模型是 。 (4)X、Y、Z的最简单氢化物的键角从大到小的顺序是 (用化学式表示),原因是 。 (5)由元素Y与U组成的化合物A,晶胞结构如图所示(黑球表示Y原子,白球表示U原子),请写出化合物A的化学式 ,该物质硬度大,推测该物质为 晶体。 其中Y原子的杂化方式是 。 (6)U的晶体属于立方晶系,其晶胞边长为405pm,密度是2.70g·cm-3,通过计算确定其晶胞的堆积模型为 (填“简单立方堆积”“体心立方堆积”或“面心立方最密堆积”,已知: 4053=6.64×107)。 8.[2018湖南长郡中学实验班选拔考试,34,15分]镓、硅、锗、硒的单质及某些化合物都是常用的半导体材料。 (1)基态锗原子的电子排布式为 ,锗、砷、硒三种元素的第一电离能由大到小的顺序为 ,基态硅原子最高能级的电子云形状为 。 (2)在水晶柱面上滴一滴熔化的石蜡,用一根红热的铁针刺中凝固的石蜡,实验表明不同方向石蜡熔化的快慢 ,水晶中硅原子的配位数为 。 硅元素能与氢元素形成一系列的二元化合物SiH4、Si2H6等,能与氯元素、溴元素分别结合形成SiCl4、SiBr4。 这四种物质沸点由高到低的顺序为 。 丁硅烯(Si4H8)中σ键与π键个数之比为 。 (3)已知: GaCl3的熔点为77.9℃,沸点为201℃;GeCl4的熔点为-49.5℃,沸点为84℃,则GaCl3的晶体类型为 ,GaCl3中Ga的杂化轨道类型为 ,GeCl4的空间构型为 。 (4)砷化镓的晶胞结构如图所示,若该晶体密度为ρg·cm-3,设阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞参数为 (已知相对原子质量Ga为70,As为75)。 9.[2017桂林、百色、梧州、崇左、北海五市联考,35,15分] (1)Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4和LiBH4反应制得。 ①基态Ti3+的未成对电子有 个。 ②LiBH4由Li+和B构成,B的空间构型是 ,B原子的杂化轨道类型是 。 ③某储氢材料是第三周期金属元素M的氢化物,M的部分电离能如表所示。 I1/(kJ·mol-1) I2/(kJ·mol-1) I3/(kJ·mol-1) I4/(kJ·mol-1) I5/(kJ·mol-1) 738 1451 7733 10540 13630 M是 (填元素符号),判断理由为 。 (2)铜晶体中铜原子的堆积方式如图1所示,铜晶体中原子的堆积模型属于 。 图1 图2 (3)A原子的价电子排布式为3s23p5,铜与A形成化合物的晶胞如图2所示(黑点代表铜原子)。 ①该晶体的化学式为 。 ②该化合物难溶于水但易溶于氨水,其原因是 。 此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的化学式为 。 ③已知该晶体的密度为ρg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,该晶体中Cu原子和A原子之间的最短距离为体对角线的,则该晶体中Cu原子和A原子之间的最短距离为 pm。 10.[2016河北省三市第二次联考,21,15分]在一定条件下,金属相互化合形成的化合物称为金属互化物,如Cu9Al4、Cu5Zn8等。 (1)某金属互化物具有自范性,原子在三维空间里呈周期性有序排列,该金属互化物属于 (填“晶体”或“非晶体”)。 (2)基态铜原子有 个未成对电子;Cu2+的电子排布式为 ;在CuSO4溶液中加入过量氨水,充分反应后加入少量乙醇,析出一种深蓝色晶体,该晶体的化学式为 ,其所含化学键有 ,乙醇分子中C原子的杂化轨道类型为 。 (3)铜能与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2分子中含有σ键的数目为 。 (SCN)2对应的酸有硫氰酸( )、异硫氰酸( )两种。 理论上前者沸点低于后者,其原因是 。 (4)ZnS的晶胞结构如图1所示,在ZnS晶胞中,S2-的配位数为 。 图1 图2 (5)铜与金形成的金属互化物的晶胞结构如图2所示,其晶胞边长为anm,该金属互化物的密度为 g·cm-3。 (用含a、NA的代数式表示) (满分147分 90分钟) 1.[15分]卤素是典型的非金属元素,它们在自然界中大多以盐的形式存在。 回答下列问题: (1)卤素互化物是指两种卤素形成的化合物,因中心原子的成单电子数为奇数,故配体数目也为奇数,如IF7、ICl3、ClF3等。 基态溴原子的价电子排布式为 ,分析上述卤素互化物中中心原子和配体的电负性特点,推测卤素互化物BrXn中,X可能是 (填元素符号)。 (2)CsBrCl2属于多卤化物,受热分解存在如下两种可能: CsBrCl2 CsBr+Cl2① CsBrCl2 CsCl+BrCl② 由于晶格能的原因,实际进行的是反应②,则晶格能: CsCl (填“>”或“<”)CsBr。 (3)(CN)2、(SCN)2的性质与卤素单质相似,称为拟卤素。 其分子内各原子均达到8电子结构,则(CN)2分子中σ键和π键的个数比为 ,SCN-的空间构型为 形,C原子的轨道杂化方式为 。 SCN-用于检验Fe3+时,SCN-与Fe3+间形成的化学键为 键。 (4)一种天然宝石萤石的主要成分是CaF2。 如图是CaF2的晶胞结构示意图,其中与每个Ca2+距离最近的Ca2+有 个;该晶胞边长为acm,晶体密度为 g·cm-3(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。 2.[15分]X、Y、Z、Q、M、R是前四周期原子序数依次增大的六种元素,X的一种原子的质量数为11,核内有6个中子;Y元素基态原子的能级上排布的电子数均相等;Q的一种同素异形体可吸收紫外线;Z和M同主族;R原子外围电子排布式为3dn4sn。 (1)R在元素周期表中的位置是 。 (2)Y、Z、Q元素的第一电离能由大到小的顺序为 (用相应的元素符号表示);其最简单氢化物的沸点由高到低的顺序为
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