物质结构高考题汇总附详解Word文档下载推荐.docx
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,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)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/kJmol-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,SiO44-四面体(如下图(a))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原子的杂化形式为
,Si与O的原子数之比为
,化学式为
4.(2013年新课标2)
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,平且A-和B+的电子相差为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。
(1)D2+的价层电子排布图为_______。
(2)四种元素中第一电离最小
的是________,电负性最大的是________。
(填元素符号)
(3)A、B和D三种元素责成的一个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,期中化学键的类型有
_____;
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____。
5.(2013年山东)卤族元素包括F、Cl、Br等。
(1)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势,正确的是
(2)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,下图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为
,该功能陶瓷的化学式为
(3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为
和
第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有
种。
(4)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物中提供孤对电子的原子是
6.(2013福建理科综合)
(1)依据第2周期元素第一电离能的变化规律,C、N、O第一电离能大小排列是_____.
(2)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到:
①上述化学方程式中的5种物质所属的晶体类型有_____(填序号).
a.离子晶体
b.分子晶体
c.原子晶体
d.金属晶体
②基态铜原子的核外电子排布式为_____.
(3)BF3与一定量水形成(H2O)2•BF3晶体Q,Q在一定条件下可转化为R:
①晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及_____(填序号).
a.离子键
b.共价键
c.配位键
d.金属键
e.氢键
f.范德华力
②R中阳离子的空间构型为_____,阴离子的中心原子轨道采用_____杂化.
(4)已知苯酚(
)具有弱酸性,其Ka=1.1×
10-10;
水杨酸第一级电离形成的离子
能形成分子内氢键.据此判断,相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)_____Ka(苯酚)(填“>”或“<”),其原因是.
7.(2014课标1)早期发现的一种天然准晶颗粒由三种Al、Cu、Fe元素组成。
(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)基态铁原子有个未成对电子,三价铁离子的电子排布式为:
可用硫氰化钾奉验三价铁离子,形成配合物的颜色为
(3)新制备的氢氧化铜可将乙醛氧化为乙酸,而自身还原成氧化亚铜,乙醛中碳原子的杂化轨道类型为;
一摩尔乙醛分子中含有的σ键的数目为:
乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是:
。
氧化亚铜为半导体材料,在其立方晶胞内部有四个氧原子,其余氧原子位于面心和顶点,则该晶胞中有个铜原子。
(4)铝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。
列式表示铝单质的密度g·
cm-3(不必计算出结果)
8.(2014课标2)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。
a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族;
e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。
回答下列问题;
(1)b、c、d中第一电离能最大的是________(填元素符号),e的价层电子轨道示意图为________。
(2)a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为______;
分子中既含有极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是________(填化学式,写出两种)。
(3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________;
酸根呈三角锥结构的酸是________。
(填化学式)
(4)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图(a),则e离子的电荷为________。
(5)这5种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;
阳离子呈轴向狭长的八面体结构[如图(b)所示]。
(a) (b)
该化合物中,阴离子为________,阳离子中存在的化学键类型有________;
该化合物加热时首先失去的组分是________,判断理由是___________________________________________。
9.(2014年山东)(12分)
【化学—物质结构与性质】
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
(1)图甲中,1号C与相邻C形成
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到H2O中,则氧化石墨烯可与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______。
图丙
1.(2013年江苏)
(1)①4(1分)②ZnS(1分)
(2)sp3(2分)
(3)水分子与乙醇分子之间形成氢键(2分)
(4)①正四面体(1分)
②CCl4或SiCl4等(1分)
(5)16NA或16×
6.02×
1023个(2分)
1、解析:
元素X
位于第四周期,基态原子的内层轨道全部排满电子,所以内层电子数=2+8+18=28,且最外层电子数为2,所以该原子有30个电子,为Zn元素;
元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子,则Y是S元素;
元素Z的原子最外层电子数是其内层的3倍,元素最外层电子数小于或等于8,所以Z是O元素。
(1)①根据晶胞的结构并依据均摊法可知,X离子数目=1/8×
8+1/2×
6=4。
②该晶胞中Y离子数目=4,所以X和Y离子数目之比等于4:
4即1:
1,所以该化合物的化学式为ZnS。
(2)在H2S中硫原子的价层电子数=2+(6-2×
1)÷
2=4,所以采用sp3杂化。
(3)在乙醇的水溶液中,水分子和乙醇分子之间易形成氢键,氢键的存在导致其溶解性增大。
(4)①SO42-中价层电子数=4+(6+2-4×
2)÷
2=4,由于没有孤电子对,所以是正四面体结构。
②原子数和价电子数均相等的是等电子体,所以与YZ42-互为等电子体的分子的化学式为CCl4或SiCl4等。
(5)单键都是σ键,所以1mol配合物[X(NH3)4]Cl2中,σ键数目=(3×
4+4)NA=16NA。
注意配位键也是σ键。
2.
(1)金刚石
8
原子晶体
(2)1s22s22p63s23p5
(3)H2O
分子间形成氢键
V形(或角形)
sp3
(4)HCl
(5)COCl2
sp2
极性
2、解析:
a、b、c和d分别为四种短周期元素的常见单质,b与c反应生成水,故b、c分别为H2、O2中的一种,a的一种同素异形体的晶胞中每个原子周围有4个键,判断为金刚石,则a为C,则b为H2、c为O2,由转化关系可知,f为CO,g为CO2,因i是常见的酸,只由b、d形成可判断为盐酸,则d为Cl2,i为HCl,而k与水反应生成CO2与盐酸,该反应没在教材中出现过,且由f、d反应得到,应含C、O、Cl三种元素,只能判断为COCl2,
(1)有上述分析可知,图B对应的位置为金刚石,该晶胞中C原子数目=4+8×
1/8+6×
1/2=8,属于原子晶体,
(2)d中元素为Cl元素,基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p5;
(3)所有两元素形成的物质中,水分子之间存在氢键,常温下是液态,其它都是气体,故水的沸点最高,水分子中O原子呈2个σ键、含有2对孤电子对,故为V型结构,
(4)所有双原子分子中,只有H、Cl电负性差值最大,因而HCl的极性最大,故答案为:
HCl;
(5)k的分子式为COCl2,COCl2中C原子成3个σ键、1个π键,没有孤电子对,C原子采取sp2杂化,为平面三角形结构,分子中正负电荷中心不重合,属于极性分子,
3.(2013年新课标1)
(1)M
9
4
(2)二氧化硅(3)共价键
3
(4)Mg2Si+4NH4Cl=SiH4
+4NH3
+2MgCl2
(5)①C—C键和C—H键较强,所形成的烷烃稳定。
而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成。
②C—H键的键能大于C—O键,C—H键比C—O键稳定。
而Si—H键的键能却远小于Si—O键,所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键。
(6)sp3
1∶3
[SiO3]n2n-(或SiO32-)
3、解析:
(1)原子中,离原子核越远的电子层其能量越高,所以Si原子中M电子层能量最高;
该原子中含有3个s轨道、6个p轨道,所以一共有9个轨道,
(2)硅属于亲氧元素,在自然界中不能以单质存在,主要以二氧化硅和硅酸盐存在。
(3)硅单质中硅硅之间以共价键结合,硅晶胞中每个顶点上有1个Si、面心是有1个Si、在晶胞内部含有4个Si原子,利用均摊法知,面心提供的硅原子个数=6×
1/2=3,
(4)可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气,再根据元素守恒知还生成氯化镁MgCl2,所以反应方程式为:
Mg2Si+4NH4Cl=SiH4↑+4NH3↑+2MgCl2,
(5)①键能越大形成的化学键越稳定,C-C键和C-H键的键能大于Si-Si键和Si-H键的键能,所以
C-C键和C-H键较强,所形成的烷烃稳定,而硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成;
②键能越大形成的化学键越稳定,C-H键的键能大于Si-H键的键能,而Si-H键的键能却远小于Si-O键,所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键,
(6)根据图片知,每个三角锥结构中Si原子是1个,O原子个数=2+2×
1/2=3,所以硅原子和氧原子个数之比=1:
3,3个O原子带6个单位负电荷,每个硅原子带4个单位正电荷,所以形成离子为[SiO3]n2n-
(或SiO32-),
4、
(1)
(2)KF(3)①K2NiF46②3.4(4)离子键和配位键F-
4、解析:
A和B的价电子层中未成对电子均只有1个,并且A-和B+的电子相差为8。
又因为A的原子序数小于B的原子序数,则A应该是F,B是K;
K是第四周期,元素,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,实验根据C的原子序数小于D的可知,C是Fe,D是Ni。
(1)根据构造原理可知,D2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8。
价层电子排布图为:
(2)金属性越强,第一电离能越小,非金属越大,电负性越大,所以四种元素中第一电离最小的是K,电负性最大的是F。
(3)①根据晶胞的结构简式可知,K原子的个数是8×
1/2+2=4;
Ni原子个数是8×
1/8+1=2;
F原子的个数是16×
1/4+4×
1/2+2=8,K、Ni、F原子个数比为4:
2:
8,所以该化合物的化学式是K2NiF4。
②根据晶胞的结构简式可知,中间的立方体中Ni原子周围最近的F原子个数是6,既配位数是6。
③根据①可知该晶胞的目的应该是
g·
(4)A-、B+和C3+三种离子组成的化合物是K3[FeF6],含有的化学键是离子键和配位键,其中复杂的离子是[FeF6]3-,配体是F-。
5.(2013年山东)32、
(1)a;
(2)2;
BN;
(3)sp2;
sp3;
3;
(4)X。
5、解析:
(1)a.同一主族中,元素的电负性随着原子序数的增大而减小,所以从氟到溴,其电负性逐渐减小,故a正确;
b.氟元素没有正化合价,第VIIA族氯、溴元素的最高化合价数值等于其族序数,故b错误;
c.第VIIA族元素氢化物的沸点随着相对分子质量的增大而增大,但HF分子间能形成氢键,氢键属于特殊的分子间作用力,强度大于分子间作用力,沸点最高,故c错误;
d.由于卤族元素的单质均属于分子晶体,随相对分子质量增大范德华力增大,因而沸点逐渐升高,故d错误;
(2)B的原子半径比N大,因而结构示意图中大球代表B原子,B原子个数=8×
1/8+1=2,N原子个数=1+4×
1/4=2,该晶胞中N原子和B原子个数之比=2:
2=1:
1,所以其化学式为BN,
(3)BCl3中的B原子的价层电子对数是3且不含孤电子对,所以B原子属于sp2杂化;
NCl3中的N原子的价层电子对个数为4且含有一个孤电子对,所以N原子属于sp3杂化;
同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于相邻元素,根据电离能的变化规律,半充满的N原子和全充满的Be原子第一电离能要比同周期原子序数大的原子高,故第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O三种元素,
(4)BCl3是缺电子化合物,B原子的所有价电子已经使用,因而提供孤对电子的原子是X,
6.(2013福建理科综合)
N>O>C
abd
1s22s22p63s23p63d104s1
ad
三角锥形
<
中形成分子内氢键,使其更难电离出H+
6、解析:
(1)同周期自左而右元素的第一电离能呈增大趋势,但氮元素的2p能级容纳3个电子,处于半满稳定状态,能力降低,氮元素的第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能N﹥O﹥C。
(2)①NH3、F2、NF3的构成微粒为分子,Cu的构成微粒是金属阳离子和自由电子,NH4F的构成微粒是阴阳离子,所以这几种物质中NH3、F2、NF3为分子晶体,Cu为金属晶体,NH4F为离子晶体,故选abd;
②基态铜原子为29号元素,根据洪特补充规则,电子排布式为:
1s22s22p63s23p63d104s1
(3)①晶体Q为分子晶体,分子内部存在共价键,O与B之间存在配位键,与分子间存在氢键和分子间作用力(范德华力);
②B采用sp3杂化,存在孤对电子,故为三角锥形;
(4)因为
存在分子内氢键,减弱了氢离子的电离,故电离常数减小。
7.【2014全国卷1】
(1)X−射线衍射
(2)4;
1s22s22p63s23p63d5;
血红色
(3)sp3、sp2;
6NA;
CH3COOH存在分子间氢键;
16
(4)12;
7、解析:
(1)从外观无法区分三者,但用X光照射挥发现:
晶体对X射线发生衍射,非晶体不发生衍射,准晶体介于二者之间,因此通过有无衍射现象即可确定,
(2)26号元素Fe基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,可知在3d上存在4个未成对电子,失去电子变为铁离子时,先失去4s上的2个电子后失去3d上的1个电子,因此Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,硫氰化铁为血红色,
(3)乙醛中甲基上的C形成4条σ键,无孤电子对,因此采取sp3杂化类型,醛基中的C形成3条σ键和1条π键,无孤电子对,采取sp2杂化类型;
1个乙醛分子含有6个σ键和一个π键,则1mol乙醛含有6molσ键,即6NA个σ键;
乙酸分子间可形成氢键,乙醛不能形成氢键,所以乙酸的沸点高于乙醛;
该晶胞中O原子数为4×
1+6×
1/2+1/8=8由Cu2O中Cu和O的比例可知该晶胞中铜原子数为O原子数的2倍,即Cu为16个;
(4)在Al晶体的一个晶胞中与它距离相等且最近的Al原子在通过这个顶点的三个面心上,面心占1/2
,通过一个顶点可形成8个晶胞,因此该晶胞中铝原子的配位数为8×
3×
1/2=12;
一个晶胞中Al原子数为8×
1/2=4,因此ρ×
(0.405×
10?
7cm)3×
NA=4×
27,所以Al的密度ρ=m/v=
4×
27
6.02×
1023×
7)3
8.(2014课标2)
(1)N
(2)sp3 H2O2、N2H4(3)HNO2、HNO3 H2SO3
(4)+1(5)SO42- 共价键和配位键 H2OH2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱
8、解析:
根据题意知,周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。
a的核外电子总数与其电子层数相同,则a为氢元素;
b的价电子层中的未成对电子有3个,则b为氮元素;
c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,则c为氧元素;
d与c同主族,则d为硫元素;
e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子,则e为铜元素。
(1)同周期由左向右第一电离能呈递增趋势,但当元素原子的轨道呈全满、全空、半充满状态时,较稳定;
同主族由上到下第一电离能逐渐减小,氮原子2p轨道为半充满状态,较稳定,则N、O、S中第一电离能最大的是N;
e为铜元素,价层电子轨道示意图为
(2)a为氢元素,和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子为氨分子,中心原子的杂化方式为sp3;
分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4、C2H6等。
(3)这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3;
酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3。
(4)根据O和Cu形成的离子化合物的晶胞结构判断,该化合物的化学式为Cu2O,则e离子的电荷为+1。
(5)根据题给信息知,这5种元素形成的一种1:
1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构,为硫酸根;
阳离子呈轴向狭长的八面体结构结合图2知,该化合物的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4。
则该化合物中阴离子为SO42—,阳离子中存在的化学键类型有共价键和配位键;
该化合物加热时首先失去的组分是H2O,判断理由是H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱。
9.(2014年山东)
(1)
3
(2)sp3;
<(3)O、H(4)12;
M3C60
9、解析:
】
(1)由图可知,甲中,1号C与相邻C形成3个C-C键,形成σ键的个数为3。
(2)图乙中,1号C形成3个C-C及1个C-O键,C原子以sp3杂化,为四面体构型,而石墨烯中的C原子杂化方式均为sp2,为平面结构,则图乙中C与相邻C形成的键角<图甲中1号C与相邻C形成的键角。
(3)水中的O电负性较强,吸引电子能力的强,易与氧化石墨烯中的O-H上的H形成氢键,氧化石墨烯中O与水中的H形成氢键。
(4)M原子位于晶胞的棱上与内部,棱上有12个M,内部有8个M,其个数为12×
1/4+8=12,C60分子位于顶点和面心,C60分子的个数为8×
1/2=4,M原子和C60分子的个数比为3:
1,则该材料的化学式为M3C60。