选修3物质结构与性质Word格式文档下载.docx
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Y
Y是地壳中含量最高的元素
Z
Z的基态原子最外层电子排布式为3s23p1
W
W的一种核素的质量数为28,中子数为14
（1）W位于元素周期表第 周期第 族;
W的原子半径比X的 （填“大”或“小”）。
（2）Z的第一电离能比W的 （填“大”或“小”）;
XY2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是 ;
氢元素、X、Y的原子可共同形成多种分子,写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称 。
（3）振荡下,向Z单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加NaOH溶液直至过量,能观察到的现象是
;
W的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体,该反应的化学方程式是
。
（4）在25℃、101kPa下,已知13.5g的Z固体单质在Y2气体中完全燃烧后恢复至原状态,放热419kJ,该反应的热化学方程式是
根据短周期元素X的最高化合价为+4,可知X为碳或硅,又因Y为O,结合原子序数Y>
X,则可确定X为C,根据Z的最外层电子排布式可写出其核外电子排布式为:
1s22s22p63s23p1,即Z为铝元素;
再结合W的质量数与中子数关系可确定W的质子数为14,即W为Si。
（1）Si位于元素周期表第三周期、ⅣA族,同主族元素原子半径从上到下依次增大,则W（Si）的原子半径比X（C）的要大。
（2）因周期元素从左到右,元素的第一电离能逐渐增大,故Z（Al）的第一电离能比W（Si）的要小。
XY2（CO2）为分子晶体,由固态变为气态,克服的是分子间作用力。
由C、H、O组成的分子中,存在分子间氢键的物质很多,如:
CH3CH2OH、CH3COOH等。
（3）Z单质即为铝,铝和盐酸反应生成氯化铝,向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液,先生成氢氧化铝沉淀,氢氧化钠过量时,氢氧化铝沉淀溶解。
W单质为硅,硅和氢氟酸反应生成SiF4和H2两种气体。
（4）13.5g铝的物质的量为0.5mol,所以该反应的热化学方程式为4Al（s）+3O2（g）
2Al2O3（s）
ΔH=-3352kJ·
mol-1。
（1）三 ⅣA 大
（2）小 分子间作用力 乙酸（其他合理答案均可）
（3）先生成白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最后变成无色溶液
Si+4HF
SiF4↑+2H2↑
（4）4Al（s）+3O2（g）
mol-1（其他合理答案均可）
4.（2012年安徽理综,25,16分）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:
X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍
Y的基态原子最外层电子排布式为:
Z存在质量数为23,中子数为12的核素
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:
由题中信息可推知X、Y、Z、W分别为C、O、Na、Fe四种元素。
（1）Fe的基态原子价电子排布式为3d64s2,最外层有2个电子。
（2）同周期从左到右,电负性逐渐增大,所以C的电负性小于O。
（3）Na2O2与CO2反应的化学方程式为2Na2O2+2CO2
2Na2CO3+O2,在标电子转移的方向和数目时,应注意Na2O2中氧元素化合价一部分升高,一部分降低。
（4）本小题为发散型试题,答案不唯一。
烃分子中含有两种氢原子的烃较多,如丙烷（CH3CH2CH3）、丙炔（CH3C≡CH）等。
由C、H、O三种元素形成的分子很多,但形成的无机阴离子只有HC
因此能与HC
反应的分子必须为羧酸,如CH3COOH、HCOOH等。
（1）四 Ⅷ 2
（2）小 H2O
（3）
或
（4）丙烷（其他合理答案均可） CH3COOH+HC
CH3COO-+H2O+CO2↑（其他合理答案均可）
5.（2012年福建理综,30,13分）
（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
（1）同一周期元素自左向右第一电离能有增大趋势,故第一电离能Al<
Si。
（2）Mn是25号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2,故Mn2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。
（3）硅烷形成的晶体是分子晶体,相对分子质量越大,分子间范德华力越强,沸点越高。
（4）①由球棍模型可以看出,大黑球为B原子,灰球为O原子,小黑球为H原子。
2号B原子形成3个键,采取sp2杂化,4号B原子形成4个键,采取sp3杂化;
4号B原子三个sp3杂化轨道与除5号O原子外的三个O原子形成σ键后还有一个空轨道,而5号O原子能提供孤电子对而形成配位键;
由图示可以看出该结构可以表示为[B4H4O9]m-,其中B为+3价,O为-2价,H为+1价,可知m=2。
②在晶体中Na+与Xm-之间为离子键,由（4）题干中所给信息知硼砂含结晶水,H2O分子间存在氢键和范德华力。
（1）<
（2）1s22s22p63s23p63d5（或[Ar]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
6.（2011年福建理综,30,13分）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）+2N2H4（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的晶体内不存在 （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.CH4c.N
d.H2O
（1）价电子排布即最外层电子排布,为2s22p3。
（2）同一周期元素随原子序数的递增第一电离能呈增大趋势;
由于N原子2p轨道处于半充满状态,其第一电离能大于氧,所以第一电离能为N>
O>
C。
（3）①NH3中N采取sp3杂化,含有一对孤电子对,故为三角锥形;
N2H4可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2取代形成,取代反应只是由一个原子团代替了氢原子,故不会影响N原子的杂化方式,所以与NH3相同,为sp3杂化。
②有4molN—H键断裂则有1molN2H4反应,生成
molN2,因1moLN2含有2molπ键,故生成
molN2会生成3molπ键。
③（NH4）2SO4为离子晶体,故N2H6SO4也为离子晶体,含有离子键,N2
和S
中含有共价键,N2
与N
相似,含有配位键和共价键,离子晶体中无范德华力。
（4）由题意知:
能与4个氮原子形成4个氢键,则要求被嵌入的微粒能提供4个氢原子,并至少存在“N…H”、“H…O”、“H…F”三类键中的一种,对照选项,只N
符合要求。
（1）2s22p3
（2）N>
（3）①三角锥形 sp3 ②3 ③d （4）c
7.（2011年江苏化学,21,12分）原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其中X是形成化合物种类最多的元素,Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍,Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,W的原子序数为29。
回答下列问题:
（1）Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为 ,1molY2X2含有σ键的数目为 。
（2）化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高,其主要原因是 。
（3）元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体,元素Z的这种氧化物的分子式是 。
（4）元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式是 ,它可与浓盐酸发生非氧化还原反应,生成配合物HnWCl3,反应的化学方程式为
Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍,可推知Y是C;
由X是形成化合物种类最多的元素知X是H;
根据信息可写出Z的价电子排布式,知Z是N;
29号元素W是Cu。
（1）Y2X2是C2H2,其结构式为H—C≡C—H,C原子采取sp杂化,1molC2H2中有3NA个σ键。
（2）ZX3、YX4分别是NH3、CH4,因NH3分子间存在氢键,故NH3的沸点高。
（3）Y是C,Z是N,C的氧化物CO2与N的氧化物N2O是等电子体。
（4）由图中晶胞结构知白球个数为8×
+6×
=4个,黑球个数也为4个,故Cu的氯化物中Cu与Cl原子个数比为1∶1,其化学式是CuCl。
CuCl与浓盐酸的反应为非氧化还原反应,故其生成物中Cu为+1价,可由化合物中化合价代数和为零知生成物的化学式应为H2CuCl3,即可写出反应CuCl+2HCl
H2CuCl3。
（1）sp杂化 3mol或3×
6.02×
1023个
（2）NH3分子间存在氢键 （3）N2O
（4）CuCl CuCl+2HCl
H2CuCl3（或CuCl+2HCl
H2[CuCl3]）
8.（2011年新课标全国理综,37,15分）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。
如下图所示:
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,B
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原子之间的化学键为 ,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）。
（1）由图可知B2O3与CaF2和H2SO4反应即生成BF3,同时还应该产生硫酸钙和水,方程式为B2O3+3CaF2+3H2SO4
2BF3↑+3CaSO4+3H2O;
B2O3与氨气在高温下反应即生成BN,方程式为B2O3+2NH3
2BN+3H2O;
（2）B的原子序数是5,所以基态B原子的核外电子排布式为1s22s22p1;
B和N都属于第二周期,同周期自左向右电负性逐渐增大,所以B和N相比,电负性较大的是N,B最外层有3个电子,所以化合价是+3价;
（3）依据价层电子对互斥理论可计算出中心原子的价层电子对数n=
（3+3）=3且中心原子无孤电子对,所以BF3分子为平面正三角形结构,F—B—F的键角是120°
杂化轨道类型为sp2;
的价层电子
对数n=
（3+4+1）=4,且中心原子无孤电子对,所以B
的结构为正四面体。
（4）B、N均属于非金属元素,
借助于石墨的结构可知,两者形成的化学键是极性共价键,而层与层之间靠分子间作用力结合。
（5）依据
金刚石的晶胞结构及化学式BN可知立方氮化硼晶胞中含有4个N原子,4个B原子。
则一个晶胞的质量
可表示为
×
4g,一个晶胞的体积可表示为（361.5×
10-10）3cm3,则晶体的密度可表示为
g·
cm-3。
（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（或极性共价键） 分子间作用力
（5）4 4
9.（2009年山东理综,32,8分）C和Si元素在化学中占有极其重要的地位。
（1）写出Si的基态原子核外电子排布式 。
从电负性角度分析C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为 。
（2）SiC的晶体结构与晶体硅的相似,其中C原子的杂化方式为 ,微粒间存在的作用力是 。
（3）氧化物MO的电子总数与SiC的相等,则M为 （填元素符号）。
MO是优良的耐高温材料,其晶体结构与NaCl晶体相似。
MO的熔点比CaO的高,其原因是
（4）C、Si为同一主族的元素,CO2和SiO2化学式相似,但结构和性质有很大不同。
CO2中C与O原子间形成σ键和π键,SiO2中Si与O原子间不形成上述π健。
从原子半径大小的角度分析,为何C、O原子间能形成,而Si、O原子间不能形成上述π键 。
（1）同周期从左→右,电负性增大,则C<
O,同主族,从上→下,电负性减小,则C>
Si,所以电负性为:
C>
（2）晶体硅中一个硅原子周围与4个硅原子相连,呈正四面体结构,所以杂化方式是sp3,由题给信息知:
SiC也是sp3杂化,SiC为原子晶体,存在共价键。
（3）SiC电子总数是20个,则氧化物为MgO;
晶格能与所组成离子所带电荷成正比,与离子半径成反比,MgO与CaO的离子电荷数相同,Mg2+半径比Ca2+小,MgO晶格能大,熔点高。
（4）Si的原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成上述稳定的π键。
（1）1s22s22p63s23p2 O>
Si
（2）sp3 共价键
（3）Mg Mg2+半径比Ca2+小,MgO晶格能大
（4）Si的原子半径较大,Si、O原子间距离较大,p-p轨道肩并肩重叠程度较小,不能形成上述稳定的π键
考点二分子结构与性质
1.（2013年安徽理综,7,6分）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
该反应相当于HCHO的燃烧,燃烧反应均放热,A项错误;
根据CO2的结构式:
O
O可知,碳氧之间的化学键为极性键,B项错误;
由HCHO的结构式:
可知,碳氧之间存在一个σ键和一个π键,碳氢之间各存在一个σ键,C项正确;
生成1.8gH2O,消耗O2的物质的量为0.1mol,但不一定是在标准状况下,故其体积不一定是2.24L,D项错误。
2.（2013年上海化学,5,2分）374℃、22.1Mpa以上的超临界水具有很强的溶解有机物的能力,并含有较多的H+和OH-,由此可知超临界水（ ）
A.显中性,pH等于7B.表现出非极性溶剂的特性
C.显酸性,pH小于7D.表现出极性溶剂的特性
只要是纯水一定呈中性,超临界水仍然呈中性,由题干可知水的电离程度大了,c（H+）变大,则pH小于7,A、C项错误;
根据相似相容的原理可以知道B项正确（有机物大多数是非极性分子）,D项错误。
3.（2011年四川理综,7,6分）下列推论正确的（ ）
A.SiH4的沸点高于CH4,可推测PH3的沸点高于NH3
B.N
为正四面体结构,可推测P
也为正四面体结构
C.CO2晶体是分子晶体,可推测SiO2晶体也是分子晶体,
D.C2H6是碳链为直线型的非极性分子,可推测C3H8也是碳链为直线型的非极性分子
NH3分子间存在氢键,沸点反常偏高大于PH3,A项错误。
N、P是同主族元素,形成的离子:
N
和P
结构类似都是正四面体构型,B项正确,CO2是分子晶体,而SiO2是原子晶体,C项错误。
C2H5中两个—CH3对称,是非极性分子,而C3H8是锯齿形结构,是极性分子,D项错误。
4.（双选题）（2010年海南化学,19
1,6分）下列描述中正确的是（ ）
A.CS2为V形的极性分子
B.Cl
的空间构型为平面三角形
C、SF6中有6对完全相同的成键电子对
D.SiF4和S
的中心原子均为sp3杂化
CS2与CO2结构类似,为直线形非极性分子,A错误;
由价层电子对互斥理论可知Cl
中中心原子的价层电子数n=
（7+1）=4,孤电子对数为1,所以Cl
是三角锥形,B错误;
硫原子最外层有6个电子,和氟原子之间有6对完全相同的成键电子对,C正确;
SiF4和S
的空间构型分别为正四面体和三角锥形,但中心原子均采用的是sp3杂化,D正确。
CD
5.（2013年浙江自选模块,15,10分）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
……
Ia/kJ·
578
1817
2745
11578
则该元素是 （填写元素符号）。
（2）基态锗（Ge）原子的电子排布式是 。
Ge的最高价氯化物分子式是 。
该元素可能的性质或应用有 。
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 。
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的熔点 （填“>
”、“=”或“<
”）
的熔点,其原因是 。
（1）由题中所给数据知,该元素的电离能有:
I3≫I4,故该元素原子最外层有3个电子,结合题意为Al
元素。
（2）Ge位于元素周期表中第四周期第ⅣA族,原子最外层4个电子,所以基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p2;
Ge的最高价为+4价,故其最高价氯化物分子式为GeCl4;
Ge位于元素周期表中金属与非金属的分界线附近且排在Si的下一周期,故A错;
借助于Si元素比较其电负性,Ge<
S,B错;
性质与Si相似,可作半导体材料;
由题中所给“Ge的最高价氯化物的分子式”,由“分子式”三个字知其为分子晶体,对于分子晶体而言,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔、沸点越高。
（3）尽管该化合物的—CHO中含有电负性很强的氧原子,但不含有“裸露”的质子,所以分子间形不成氢键,A错误;
该有机物分子中含有C—H、C
O等极性键,也含有C
C、C—C等非极性键,B正确;
双键中有1个σ键,1个π键,而单键全是σ键,故该有机物分子中含有9个σ键和3个π键,C错误;
该有机物的—CHO可以与H2O分子间形成氢键,使其溶解度增大,D正确。
（4）这两种物质都属于离子晶体（后者由其结构组成为阴、阳离子确定）,且阴、阳离子所带的电荷数又分别相等,而后者,阴离子为多个原子的离子团,其半径显然大于Na+,同理,B
的离子半径大于F-的半径,则NaF的晶格能大,所以NaF中离子键较强,熔点较高。
（1）Al
（2）1s22s22p63s23p63d104s24p2 GeCl4 CD
（3）BD
（4）>
两者均为离子化合物,且阴、阳离子的电荷数均为1,但后者的离子半径较大,离子键较弱,因此其熔点较低
6.（2013年新课标全国理综Ⅰ,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。
（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
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