届高考化学第一轮复习高考真题题库第十二章 物质结构与性质.docx
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届高考化学第一轮复习高考真题题库第十二章物质结构与性质
2010~2014年高考真题备选题库
第十二章 物质结构与性质
第一节 原子结构与性质
1.(2014·课标Ⅰ)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)氧化为乙酸,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)。
解析:
(1)区分晶体、准晶体和非晶体可运用X射线衍射的方法。
(2)基态铁原子的3d能级上有4个未成对电子,Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,Fe(SCN)3呈血红色。
(3)由乙醛的结构式(HCHHCOH)知,-CH3、-CHO上的碳原子分别为sp3、sp2杂化。
由于1个乙醛分子中含有4个CH键、1个CCS键、1个CO键,共有6个σ键,故1mol乙醛分子中含有6NA个σ键。
乙酸分子之间能形成氢键而乙醛分子之间不能形成氢键,故乙酸的沸点明显高于乙醛。
根据均摊原理,一个晶胞中含有的氧原子为4+6×
+8×
=8(个),再结合化学式Cu2O知一个晶胞中含有16个铜原子。
(4)面心立方晶胞中粒子的配位数是12。
一个铝晶胞中含有的铝原子数为8×
+6×
=4(个),一个晶胞的质量为
×27g,再利用密度与质量、晶胞参数a的关系即可求出密度,计算中要注意1nm=10-7cm。
答案:
(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
2.(2014·江苏单科)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基,也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。
(1)Cu+基态核外电子排布式为_____________________________________________。
(2)与OH-互为等电子体的一种分子为________________________________(填化学式)。
(3)醛基中碳原子的轨道杂化类型是________;1mol乙醛分子中含有σ键的数目为________。
(4)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为______________________。
(5)Cu2O在稀硫酸中生成Cu和CuSO4。
铜晶胞结构如右图所示,铜晶体中每个铜原子周围距离最近的铜原子数目为________。
解析:
(1)Cu为29号元素,Cu+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或3d10。
(2)OH-为10电子粒子,HF为与OH-互为等电子体的分子。
(3)醛基的空间构型是平面三角形,所以醛基中碳原子的轨道杂化类型为sp2。
由乙醛的结构式可以得出,1个乙醛分子中含6个σ键,所以1mol乙醛分子中含σ键6mol即6×6.02×1023个。
(4)乙醛在碱性条件下可以被氢氧化铜氧化生成乙酸,反应的化学方程式为2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH
CH3COONa+Cu2O↓+3H2O。
(5)根据铜晶胞结构示意图可以看出,在每个铜原子周围与其距离最近的铜原子每层有4个,共有3层,所以铜晶体内每个铜原子周围与其距离最近的铜原子共有12个。
答案:
(1)3d10或1s22s22p63s23p63d10
(2)HF
(3)sp2 6×6.02×1023个
(4)2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOH
CH3COONa+Cu2O↓+3H2O (5)12
3.(2013·浙江自选模块)请回答下列问题:
(1)N、Al、Si、Zn四种元素中,有一种元素的电离能数据如下:
电离能
I1
I2
I3
I4
……
Im/kJ·mol-1
578
1817
2745
11578
……
则该元素是__①__(填写元素符号)。
(2)基态锗(Ge)原子的电子排布式是__②__。
Ce的最高价氯化物分子式是__③__。
该元素可能的性质或应用有__④__。
A.是一种活泼的金属元素
B.其电负性大于硫
C.其单质可作为半导体材料
D.其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点
(3)关于化合物
,下列叙述正确的有__⑤__。
A.分子间可形成氢键
B.分子中既有极性键又有非极性键
C.分子中有7个σ键和1个π键
D.该分子在水中的溶解度大于2丁烯
(4)NaF中熔点__⑥__
BF
的熔点(填>、=或<),其原因是__⑦__。
答案:
①Al
②1s22s22p63s23p63d104s24p2
③GeCl4
④C、D
⑤B、D
⑥>
⑦两者均为离子化合物,且阴阳离子电荷数均为1,但后者的离子半径较大,离子键较弱,因此其熔点较低
4.(2012·福建理综)
(1)元素的第一电离能:
Al________Si(填“>”或“<”)。
(2)基态Mn2+的核外电子排布式为________。
(3)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是________。
(4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示:
①在Xm-中,硼原子轨道的杂化类型有________;配位键存在于________原子之间(填原子的数字标号);m=________(填数字)。
②硼砂晶体由Na+、Xm-和H2O构成,它们之间存在的作用力有________(填序号)。
A.离子键 B.共价键 C.金属键
D.范德华力 E.氢键
解析:
(1)通常情况下,同周期元素,第一电离能从左到右逐渐增大,故Al<Si;
(2)Mn的核外电子数为25,故Mn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5(或3d5);
(3)硅烷是分子晶体,相对分子质量越大,分子间范德华力越大,熔沸点越高;
(4)①由中心原子B的球棍模型可知,硼原子能形成3条、4条共价键,B原子为sp2、sp3杂化;B原子提供空轨道,O原子提供孤对电子,故4,5原子之间形成配位键;由阴离子的组成可知,Xm-为m-,得出m=2;②Na+与Xm-分子间存在离子键,H2O分子间存在氢键和范德华力。
答案:
(1)<
(2)1s22s22p63s23p63d5(或3d5)
(3)硅烷的相对分子质量越大,分子间范德华力越强(或其他合理答案)
(4)①sp2、sp3 4,5(或5,4) 2
②ADE
5.(2012·安徽理综)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素,其相关信息如下表:
元素
相关信息
X
X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍
Y
Y的基态原子最外层电子排布式为:
nsnnpn+2
Z
Z存在质量数为23,中子数为12的核素
W
W有多种化合价,其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
(1)W位于元素周期表第________周期第________族,其基态原子最外层有________个电子。
(2)X的电负性比Y的________(填“大”或“小”);X和Y的气态氢化物中,较稳定的是________(写化学式)。
(3)写出Z2Y2与XY2反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目:
________。
(4)在X的原子与氢原子形成的多种分子中,有些分子的核磁共振氢谱显示有两种氢,写出其中一种分子的名称:
________。
氢元素、X、Y的原子也可共同形成多种分子和某种常见无机阴离子,写出其中一种分子与该无机阴离子反应的离子方程式:
________。
解析:
根据原子核外电子排布规律以及“中子数+质子数=质量数”和题中有关信息可推知元素X、Y、Z、W分别为C、O、Na、Fe。
(1)Fe的价电子排布式为3d64s2,故可知其位于周期表的第四周期第Ⅷ族,最外层电子数是2。
(2)非金属性:
O>C,故电负性:
C<O;非金属性越强其气态氢化物越稳定,因此C、O的气态氢化物中,较稳定的是H2O。
(3)在Na2O2与CO2的反应中,氧化剂与还原剂均为Na2O2,因此可写出化学方程式:
(4)在由C、H形成的分子中,含有两种化学环境不同的氢原子的分子有丙烷、2甲基丙烷等;由H、C、O形成的酸有HCOOH、CH3COOH等,形成的常见无机阴离子为HCO
,故反应的离子方程式为CH3COOH+HCO
===CH3COO-+CO2↑+H2O等。
答案:
(1)四 Ⅷ 2,
(2)小 H2O,(3),
(4)丙烷(其他合理答案均可) CH3COOH+HCO
===CH3COO-+CO2↑)+H2O(其他合理答案均可)
6.(2011·新课标全国理综)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料.以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN,如图所示:
请回答下列问题:
(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是________________________、__________________________;,
(2)基态B原子的电子排布式为____________;B和N相比,电负性较大的是____________,BN中B元素的化合价为__________;,(3)在BF3分子中,F—B—F的键角是________,B原子的杂化轨道类型为________,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,BF
的立体构型为________;
(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中,层内B原子与N原子之间化学键为________,层间作用力为________;
(5)六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5pm.立方氮化硼晶胞中含有________个氮原子、________个硼原子,立方氮化硼的密度是________g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值.阿伏加德罗常数为NA).
解析:
本题主要考查新型陶瓷材料的制取、电子排布、杂化以及晶胞的有关计算,意在考查考生的推理分析能力.
(1)已知反应物和主要的生成物,根据原子守恒判断出次要生成物,写出化学方程式,配平即可.
(2)B原子核外有5个电子,其基态电子排布式为:
1s22s22p1;BN中N的电负性较大,N为-3价,那么B就为+3价.(3)因为BF3的空间构型为平面三角形,所以F—B—F的键角为120°.(4)六方氮化硼晶体结构与石墨相似,故B、N以共价键相结合构成分子晶体,其层间作用力是分子间作用力.
答案:
(1)B2O3+3CaF2+3H2SO4
2BF3↑+3CaSO4+3H2O
B2O3+2NH3
2BN+3H2O
(2)1s22s22p1 N +3
(3)120° sp2 正四面体
(4)共价键(极性共价键) 分子间作用力
(5)4 4
7.(2011·福建理综)氮元素可以形成多种化合物.
回答以下问题:
(1)基态氮原子的价电子排布式是________.
(2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是________.
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物.①NH3分子的空间构型是________;N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是________.
②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是:
N2O4(l)+2NH2H4(l)===3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1038.7kJ·mol-1
若该反应中有4molN—H键断裂,则形成的π键有________mol.
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4.N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4晶体内不存在________(填标号)
a.离子键 b.共价键
c.配位键d.范德华力
(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2),分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别.
下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是________(填标号).
a.CF4b.CH4
c.NH
d.H2O
解析:
本题考查了原子核外电子排布、杂化轨道理论、分子结构等知识,同时考查了考生的观察能力和分析推理能力.(3)肼分子中有4个N-H键,故有4molN-H键断裂时,有1mol肼发生反应,生成1.5molN2,则形成2×1.5mol=3molπ键.SO
中存在配位键、共价键,N2H
与SO
之间存在离子键,离子晶体中不存在范德华力.(4)与4个氮原子形成4个氢键,要求被嵌入微粒能提供4个氢原子,并至少存在“N…H”、“H…O”、“H…F”三类键中的一种,对照条件知,NH
符合此要求.
答案:
(1)2s22p3
(2)N>O>C (3)①三角锥形 sp3 ②3 ③d (4)c
第二节 分子结构与性质
1.(2014·江苏单科)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。
X原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍,Y是地壳中含量最高的元素,Z2+与Y2-具有相同的电子层结构,W与X同主族。
下列说法正确的是( )
A.原子半径的大小顺序:
r(W)>r(Z)>r(Y)>r(X)
B.Y分别与Z、W形成的化合物中化学键类型相同
C.X的最高价氧化物对应的水化物的酸性比W的弱
D.Y的气态简单氢化物的热稳定性比W的强
解析:
选D 由题意可推出X、Y、Z、W依次为:
C、O、Mg、Si。
根据同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小,同一主族元素从上到下,原子半径依次增大,则r(Mg)>r(Si)>r(C)>r(O),A选项错误;Y与Z形成MgO,含有离子键,Y与W形成SiO2,含有共价键,B选项错误;元素非金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,酸性:
H2CO3>H2SiO3,C选项错误;元素非金属性越强,气态氢化物越稳定,则H2O>SiH4,D选项正确。
2.(2014·课标Ⅱ)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的价电子层中的未成对电子有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1,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2所示)。
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________________________________________。
解析:
由题意推出元素a、b、c、d、e依次是H、N、O、S、Cu。
(1)N、O、S中第一电离能最大的是N,Cu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,分子呈三角锥形的是NH3,NH3中的N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。
(3)这些元素的含氧酸有HNO2、HNO3、H2SO3、H2SO4,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)由图可知,e和c的个数比为2∶1,则化学式为Cu2O,e离子的电荷为+1。
(5)由该化合物的阳离子结构可知,该阳离子可以表示为2+,结合阴离子呈四面体结构,可知阴离子为SO
,即该化合物是Cu(NH3)4(H2O)2SO4;阳离子中存在的化学键有共价键和配位键;由于阳离子呈轴向狭长,则H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱,故加热该化合物时,首先失去的组分是H2O。
答案:
(1)N ○↑↓○↑↓○↑↓○↑↓○↑↓ ○↑
(2)sp3 H2O2、N2H4 (3)HNO2、HNO3 H2SO3 (4)+1
(5)SO
共价键和配位键 H2O H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱
3.(2013·安徽理综)我国科学家研制出一种催化剂,能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化,其反应如下:
HCHO+O2
CO2+H2O。
下列有关说法正确的是( )
A.该反应为吸热反应
B.CO2分子中的化学键为非极性键
C.HCHO分子中既含σ键又含π键
D.每生成1.8gH2O消耗2.24LO2
解析:
选C 本题考查化学基本概念,意在考查考生对化学基本概念的理解能力。
该反应中甲醛被氧气氧化生成CO2和H2O,为放热反应,A项错误;CO2中的CO键属于极性键,B项错误;HCHO的结构式为
,分子中既含σ键又含π键,C项正确;每生成1.8gH2O消耗标准状况下2.24LO2,D项错误。
4.(2013·新课标全国Ⅱ理综)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,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________。
解析:
本题考查了考生对离子的价层电子排布图、基态原子的第一电离能及电负性大小比较、晶胞结构分析与计算、配合物等知识的掌握和应用能力。
由元素C的价电子层中未成对电子数为4知,其不可能位于短周期,结合题意知,元素C位于第四周期,进一步可推出元素A为F,元素B为K,元素C为Fe,元素D为Ni。
(2)K原子易失电子,第一电离能最小,F的非金属性最强,电负性最大。
(3)根据分摊法,可以求得化合物的化学式为K2NiF4,晶体的密度可由晶胞的质量除以晶胞的体积求得。
(4)Fe3+提供空轨道,F-提供孤对电子,两种离子间形成配位键。
答案:
(1)
(2)K F (3)①K2NiF4 6
②
=3.4
(4)离子键、配位键 3- F-
5.(2013·山东理综)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,右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________。
解析:
本题考查元素及物质的性质、晶胞结构、杂化理论、第一电离能及配位键等,意在考查考生灵活应用物质结构与性质知识的能力。
(1)同主族元素从上到下元素的电负性逐渐减小,a对;氟无正价,b错;HF分子间存在氢键,所以熔沸点在同族元素气态氢化物中最高,c错;F2、Cl2、Br2三种物质的晶体均是分子晶体,组成相似,则相对分子质量越大分子间作用力越大,熔点越高,d错。
(2)由晶胞结构示意图,根据均摊法,可得B原子为8×
+1=2个,N原子为4×
+1=2个,则该功能陶瓷的化学式为BN。
(3)BCl3中价层电子对数为:
(3+3)/2=3,B原子为sp2杂化;NCl3中价层电子对数为:
(5+3)/2=4,N原子为sp3杂化。
同周期元素的第一电离能从左到右逐渐增大,但是由于氮原子的2p轨道处于半充满状态,较稳定,其第一电离能比氧的大,铍原子的2s轨道处于全满状态,铍的第一电离能比硼的大,所以第一电离能介于硼和氮之间的第二周期元素有铍、碳、氧3种。
(4)B原子最外层有3个电子,与Cl形成3个单键后,仍缺少2个电子达到8电子稳定结构,所以在B原子与X形成的配位键中,X提供孤对电子。
答案:
(1)a
(2)2 BN (3)sp2 sp3 3 (4)X
6.(2013·福建理综)
(1)依据第2周期元素第一电离能的变化规律,参照右图中B、F元素的位置,用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。
(2)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到:
4NH3+3F2
NF3+3NH4F
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与一定量的水形成(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________________________。
解析:
本题考查物质结构与性质知识,意在考查考生知识的迁移和应用能力。
(1)第2周期元素的第一电离能从左向右逐渐增大,但由于N元素的2p轨道处于半充满状态,较稳定,所以N元素的第一电离能大于O,据此可标出C、N、O三种元素的相对位置。
(2)①NH3、F2、NF3属于分子晶体,NH4F为离子晶体,Cu为金属晶体。
②Cu的核电荷数为29,3d轨道上全充满,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或3d104s1。
(3)①晶体Q中不存在