届高考化学专题24 物质结构与性质选修三年高考化学试题分项版解析Word文档格式.docx

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（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−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个单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为______________。

【答案】

（1）

（2）同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大N原子的2p轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子

（3）①ABDC②5

③（H3O+）O-H…N（

）（

）N-H…N（

）

（4）

只有对基础知识积累牢固，这类问题才能比较容易解决；

在做题过程中一定要注意审清楚问题问的是什么，如本题

（1）问的是电子排布图，而不是电子排布式，另一个注意书写规范，如氢键的表示。

3．【2017新课标3卷】

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。

（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。

（1）1s22s22p63s23p63d74s2或3d74s2OMn

（2）spsp3

（3）H2O>

CH3OH>

CO2>

H2H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；

CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大（4）离子键和π键（或

键）（5）0.1480.076

（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H2O>

H2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；

H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；

CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大，所以CO2的沸点较高。

（4）硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成3个σ键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在π键。

（5）因为O2－是面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4倍，即4r（O2－）=

a，解得

r（O2－）=

nm=0.148nm；

MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，晶胞参数=2r（O2－）+2r（Mn2+），则r（Mn2+）=（0.448nm-2×

0.148nm）/2=0.076nm。

【名师点睛】物质结构的考查，涉及电子排布式、第一电能能比较、杂化理论、化学键及分子间作用力和晶胞的计算等。

其中杂化形式的判断是难点，具体方法是：

先计算中心原子价电子对数，价电子对数n=（中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数±

电荷数）。

注意：

①当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”；

②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零；

根据n值判断杂化类型：

一般有如下规律：

当n=2，sp杂化；

n=3，sp2杂化；

n=4，sp3杂化。

4．【2017江苏卷】

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的晶胞如题21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题21图−2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________。

（1）3d5或1s22s22p63s23p63d5

（2）sp2和sp39mol（3）H<

C<

O

（4）乙醇分子间存在氢键（5）Fe3CuN

【解析】

（1）铁是26号，Fe3+基态核外电子排布式为3d5或1s22s22p63s23p63d5；

）分子中碳原子轨道的杂化类型是甲基中的C形成3个C―Hσ键，1个C―Cσ键，为sp3杂化，羰基中的C形成3个C―Cσ键，一个π键，故C的杂化方式为sp2；

据以上分析1mol丙酮分子中含有σ键的数目为9mol；

（3）C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为H<

O；

（4）乙醇的沸点高于丙酮，这是因为乙醇分子间存在氢键；

丙酮分子中无与电负性较大的O原子相连的H原子，不能形成氢键；

（5）a位置Fe：

8×

1/8=1，b位置Fe，6×

1/2=3，N为1个，从题21图−2看出：

Cu替代a位置Fe型产物的能量更低，将化学式由Fe3FeN用铜替换为Fe3CuN。

【名师点睛】本题考查了简单离子的基态核外电子排布式、简单分子中σ键的数目、C原子的原子轨道杂化类型、短周期常见元素的电负性比较、分子间氢键对物质性质的影响、晶胞中原子数的计算及晶体化学式的确定等有关物质结构的主干知识，同时还考查了物质所含能量的高低对物质稳定性的影响。

要求我们要重视基础知识的掌握和应用，会用均摊法分析晶体的组成。

均摊法确定晶胞中原（离）子数目及晶体化学式。

对于平行六面体晶胞而言，用均摊法计算的依据是：

①处于顶点的微粒，同时为8个晶胞所共享，每个微粒有1/8属于该晶胞；

②处于棱上的微粒，同时为4个晶胞所共享，每个微粒有1/4属于该晶胞；

③处于面上的微粒，同时为2个晶胞所共享，每个微粒有1/2属于该晶胞；

④处于晶胞内部的微粒，完全属于该晶胞。

5．【2016新课标1卷】锗（Ge）是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。

（1）基态Ge原子的核外电子排布式为_______，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）。

（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，分子量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强。

（4）O＞Ge＞Zn；

（5）sp3；

共价键；

（6）①（

②

。

是该反应的良好催化剂。

元素的非金属性越强，其吸引电子的能力就越强，元素的电负性就越大。

元素Zn、Ge、O的非金属性强弱顺序是：

O＞Ge＞Zn，所以这三种元素的电负性由大至小的顺序是O＞Ge＞Zn；

（5）Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为1个s轨道与3个p轨道进行的sp3杂化；

由于是同一元素的原子通过共用电子对结合，所以微粒之间存在的作用力是非极性共价键（或写为共价键）；

（6）①根据各个原子的相对位置可知，D在各个方向的1/4处，所以其坐标是（

根据晶胞结构可知，在晶胞中含有的Ge原子数是8×

1/8+6×

1/2+4=8，所以晶胞的密度

=

cm3。

【考点定位】考查物质结构的有关知识。

【名师点睛】物质结构包括原子结构（原子核外电子排布、原子的杂化方式、元素电负性大小比较、元素金属性、非金属性的强弱）、分子结构（化学键，分子的电子式、结构式、结构简式的书写，化学式的种类，官能团等）、晶体结构（晶体类型的判断，物质熔沸点高低的判断、影响因素，晶体的密度，均摊法的应用等）。

6．【2016新课标2卷】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。

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

（2）硫酸镍溶于氨水形成SO4蓝色溶液。

①SO4中阴离子的立体构型是_____。

②在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=1959kJ/mol，INi=1753kJ/mol，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/cm3，晶胞参数a=________nm。

（1）1s22s22p63s23p63d84s2或3d84s22

（2）①正四面体

②配位键N③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:

1②

试题分析：

（1）镍是28号元素，位于第四周期，第Ⅷ族，根据核外电子排布规则，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，3d能级有5个轨道，先占满5个自旋方向相同的电子，剩余3个电子再分别占据三个轨道，电子自旋方向相反，所以未成对的电子数为2。

（3）铜和镍属于金属，则单质铜及镍都是由金属键形成的晶体；

铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子，所以ICu>

INi。

（4）①根据均摊法计算，晶胞中铜原子个数为6×

1/2=3，镍原子的个数为8×

1/8=1，则铜和镍原子的数量比为3：

1。

②根据上述分析，该晶胞的组成为Cu3Ni，若合金的密度为dg/cm3，根据ρ=m÷

V，则晶胞参数a=

nm。

【考点定位】考查核外电子排布，轨道杂化类型的判断，分子构型，化学键类型，晶胞的计算等知识。

【名师点睛】本题考查核外电子排布，轨道杂化类型的判断，分子构型，物质熔沸点的判断，化学键类型，晶胞的计算等知识，保持了往年知识点比较分散的特点，立足课本进行适当拓展，但整体难度不大。

晶胞中原子的数目往往采用均摊法：

①位于晶胞顶点的原子为8个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/8；

②位于晶胞面心的原子为2个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/2；

③位于晶胞棱心的原子为4个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1/4；

④位于晶胞体心的原子为1个晶胞共用，对一个晶胞的贡献为1。

7．【2016新课标3卷】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。

（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_______。

（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3或3d104s24p3

（2）大于小于

（3）三角锥形sp3（4）GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，离子晶体GaF3的熔沸点高；

（5）原子晶体；

共价键

cm-3，其晶胞结构如图所示，熔点很高，所以晶体的类型为原子晶体，其中Ga与As以共价键键合。

根据晶胞结构可知晶胞中Ca和As的个数均是4个，所以晶胞的体积是

二者的原子半径分别为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

×

100%＝

【考点定位】考查核外电子排布、电离能、原子半径、杂化轨道、空间构型以及晶胞结构判断与计算等

【名师点睛】物质结构包括原子结构（原子核外电子排布、原子的杂化方式、元素电负性大小比较、元素金属性、非金属性的强弱）、分子结构（化学键、分子的电子式、结构式、结构简式的书写、化学式的种类、官能团等）、晶体结构（晶体类型的判断、物质熔沸点的高低、影响因素、晶体的密度、均摊方法的应用等）。

本题考查物质结构内容，涉及前36号元素核外电子排布式的书写、元素周期律、第一电离能规律、空间构型、杂化轨道、晶体熔点高低的判断、晶体类型、以及晶胞的计算等知识，这部分知识要求考生掌握基础知识，做到知识的灵活运用等，考查了学生综合运用所学化学知识解决相关化学问题的能力。

8．【2016海南卷】M是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。

元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。

（1）单质M的晶体类型为______，晶体中原子间通过_____作用形成面心立方密堆积，其中M原子的配位数为______。

（2）元素Y基态原子的核外电子排布式为________，其同周期元素中，第一电离能最大的是_____（写元素符号）。

元素Y的含氧酸中，酸性最强的是______（写化学式），该酸根离子的立体构型为______。

（3）M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。

①该化合物的化学式为_______，已知晶胞参数a=0.542nm，此晶体的密度为_______g·

cm–3。

（写出计算式，不要求计算结果。

阿伏加德罗常数为NA）

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_______。

（1）金属晶体金属键12（每空1分，共3分）

（2）1s22s22p63s23p5ArHClO4正四面体（每空1分，共4分）

（3）①CuCl

（每空2分，共4分）

②Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物（或配离子）2+（2分，1分，共3分）

（3）①根据晶胞结构利用切割法分析，每个晶胞中含有铜原子个数为8×

1/2=4，氯原子个数为4，该化合物的化学式为CuCl，1mol晶胞中含有4molCuCl，1mol晶胞的质量为4×

99.5g，又晶胞参数a=0.542nm，此晶体的密度为

g·

②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物。

该溶液在空气中Cu（I）被氧化为Cu（II），故深蓝色溶液中阳离子的化学式为2+。

考点：

考查物质结构与性质，涉及原子结构与元素的性质，分子结构和晶胞计算。

【名师点睛】本题考查较为综合，题目难度较大。

答题时注意电子排布式的书写方法，把握分子空间构型、等电子体、分子极性等有关的判断方法。

关于核外电子排布需要掌握原子结构“三、二、一”要点：

三个原理：

核外电子排布三个原理——能量最低原理、泡利原理、洪特规则；

两个图式：

核外电子排布两个表示方法——电子排布式、电子排布图；

一个顺序：

核外电子排布顺序——构造原理。

9．【2016江苏卷】

2–在水溶液中与HCHO发生如下反应：

4HCHO+2–+4H++4H2O===2++4HOCH2CN

（1）Zn2+基态核外电子排布式为____________________。

（2）1molHCHO分子中含有σ键的数目为____________mol。

（3）HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是______________。

（4）与H2O分子互为等电子体的阴离子为________________。

（5）2–中Zn2+与CN–的C原子形成配位键。

不考虑空间构型，2–的结构可用示意图表示为_____________。

（1）1s22s22p62s23p63d10（或3d10）

（2）3（3）sp3和sp（4）NH2－

（5）

（4）原子数和价电子数分别都相等的是等电子体，H2O含有10个电子，则与H2O分子互为等电子体的阴离子为NH2－；

（5）在2–中Zn2+与CN-的C原子形成配位键，C原子提供一对孤对电子，Zn2+的空轨道接受电子对，因此若不考虑空间构型，2–的结构可用示意图表示为

【考点定位】本题主要是考查核外电子排布、杂化轨道类型、共价键、等电子体以及配位键等有关判断

【名师点晴】物质结构与性质常考知识点有：

（1）电子排布式、轨道表示式、成对未成对电子、全满半满；

（2）分子立体构型；

（3）氢键；

（4）晶体类型、特点、性质；

（5）分子的极性；

（6）性质比较：

熔沸点、稳定性、溶解性、电负性、电离能；

（7）杂化；

（8）晶胞；

（9）配位键、配合物；

（10）等电子体；

（11）σ键和π键。

出题者都想尽量在一道题中包罗万象，考查面广一点，所以复习时不能留下任何知识点的死角。

核心知识点是必考的，一定要牢固掌握基础知识；

细心审题，准确运用化学用语回答问题是关键。

其中杂化类型的判断和晶胞的分析和计算是难点，杂化类型的判断可以根据分子结构式进行推断，杂化轨道数=中心原子孤电