届高三化学二轮复习化学选修3物质结构与性质教师版Word文档格式.docx
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2、党的十八大以来，我国在科技创新和重大工程建设方面取得了丰硕成果，在新时代更需要新科技创
新世界。
2018年3月5日,《自然》连刊两文报道石墨烯超导重大发现，第一作者均为中国科大10级
少年班现年仅21岁的曹原。
曹原团队在双层石墨烯中发现新的电子态,可以简单实现绝缘体到超导体
的转变。
石墨烯是一种由碳原子组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料（如图甲）,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（如图乙）。
1）图乙中1号C与相邻C有无形成π键（填“有”、或“无”。
）
2）图甲中1号C的杂化方式。
该C与相邻C形成的键角（填“>
”、“<
”或“=”12）00。
3）我国制墨工艺是将50nm左右的石墨烯或氧化石墨烯溶于水，在相同条件下所得到的分散系后者更为稳定，其原因是。
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
于晶胞的棱心与内部。
该晶胞中M原子的个数为,该材料的化学式为
刚石晶胞中碳原子的空间占有率为（用含π的代数式表示）。
6）一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构（如下图所示）的水合物晶体,其相关参数见下表。
CH4
与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰
①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是；
②有科学家提出用CO2置换CH4的设想。
已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm,结合图表从物质
结构及性质的角度分析,该设想能否实现：
___（填“能”、或“否”。
）可燃冰与二氧化碳替换的水合物的熔点较高的是。
参数
分子
分子直径/nm
分子与H2O的结合能E/（kJm·
ol-1）
CH4
0.436
16.40
CO2
0.512
29.91
（1）无（1分）
（2）sp2（1分）=（1分）
（3）.氧化石墨烯可与水形成氢键更稳定（2分）（4）12（2分）M3C60（2分）
（5）π×
100%（2分）
（6）.氢键、范德华力（2分）
能（1分）二氧化碳替换的水合物（1分）
3、《日华子本草》中已有关于雄黄的记载“雄黄，通赤亮者为上，验之可以虫死者为真。
”
雄黄（As4S4）和雌黄（As2S3）是提取砷的主要矿物原料，二者在自然界中共生。
回答下列问题：
（1）基态砷原子的价电子轨道排布图为，核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图形
状为。
（2）S、P和N三种元素第一电离能由大到小的顺序是
（3）雄黄（As4S4）的结构如图1所示，S原子的杂化形式为。
（4）SO2分子中的σ键数为个，分子的空间构型为。
分子中的大π键可用符
号Πmn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Π66），则SO2中的大π键应表示为。
SO2分子中S—O键的键
角NO3－中N—O键的键角（填“>
、”“<
或”“＝”）。
（5）砷化镓是优良的半导体材料，密度为ρg·
－cm，其晶胞结构如图2所示。
Ga和As原子半
径分别为r1pm和r2pm，阿伏加德罗常数值为NA，则砷化镓晶体的空间利用率为
答案
（1）哑铃形
（2）N>
P>
S
（3）
sp3（4）2V形Π3<
B.Br、S、O三种元素的电负性顺序为O>
Br>
C.Na的第一电离能小于Mg，但其第二电离能却远大于Mg
D.水分子间存在氢键，故H2O的熔沸点及稳定性均大于H2S
（3）依据VSEPR理论推测S2O23－的空间构型为，中心原子S的杂化方式为
[Ag（S2O3）2]3－中存在的化学键有（填字母序号）。
A.离子键B.极性键C.非极性键
D.金属键E.配位键
（4）第一电子亲和能（E1）是指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（单位为kJ·
mol－1），电子亲和能越大，该元素原子越易得电子。
已知第三周期部分元素第一电子亲和能如下表：
元素
Al
Si
P
Cl
E1（kJm·
ol－1）
42.5
134
72.0
200
349
表中元素的E1自左而右呈增大趋势，试分析P元素呈现异常的原因
（5）某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B组成。
则该氧化物的化学式为；
已知该晶体的晶胞参数为anm，阿伏加德罗常数的值为NA，则密度ρ为g·
cm－3（用
含a和NA的代数式表示）。
答案
（1）4d105s1
（2）BC（3）四面体形sp3BCE
（4）P的价电子排布式为3s23p3，3p能级处于半充满状态，相对稳定，不易结合一个电子
232×
8
（5）Fe3O4
（a×
10－7）3NA
5、.（2019·
山东潍坊一模）铜及其化合物在生产生活中用途广泛。
（1）目前，低压甲醇铜基催化剂的主要组分是CuO、ZnO和Al2O3，下列氧原子电子排布图表
示的状态中，能量最高的是（填序号）
1该离子中含有化学键的类型有（填序号）。
A.极性键B.离子键
C.非极性键D.配位键
2该离子中碳原子的杂化方式有。
3H、N、Cu三种元素的电负性由大到小的顺序是。
（3）甲醇（CH3OH）在Cu催化作用下被氧化成甲醛（HCHO）。
甲醛分子内σ键与π键个数之比为
。
甲醇分子内的O—C—H键角（填“大于”“等于”或“小于”）甲醛分子内的O—C—H键角。
（4）某磷青铜晶胞结构如下图所示：
11
1其中原子坐标参数A为（0，0，0）；
B为0，2，2。
则P原子的坐标参数为。
2该晶体中距离Cu原子最近的Sn原子有个，这些Sn原子所呈现的构型为
3若晶体密度为ag·
cm3，最近的Cu原子核间距为pm（用含NA和a的代数式表示）
答案
（1）D
（2）①ACD②sp2、sp3③N>
H>
Cu
（3）3∶1小于
111
（4）①2，2，2②4平面正方形
6、钾、氟及锌的相关化合物用途非常广泛。
（1）基态锌原子的价电子排布式为；
K、F、Zn的电负性从大到小的顺序为
（2）Zn与Ca位于同一周期且最外层电子数相等，钙的熔点与沸点均比锌高，其原因是
（3）OF2分子的几何构型为，中心原子的杂化类型为
（4）KOH与O3反应可得到KO3（臭氧化钾），KO3中除σ键外，还存在；
与O3－互为等
电子体的分子为（任写一种）。
（5）K、F、Zn组成的一种晶体结构如图所示，其晶胞参数为a＝0.4058nm。
1晶胞中Zn2＋的配位数为个。
2晶胞中紧邻的两个F－间的距离为（列出算式即可）nm。
3该晶体的密度为（列出算式即可，用NA表示阿伏加德罗常数的数值）g·
cm－3
答案
（1）3d104s2F>
Zn>
K
（2）锌的原子半径较大，金属键较弱
（3）V形sp3
（4）离子键和π键ClO2（或其他合理答案）
39＋65＋19×
3
0.4058×
10－7）3×
NA
7、铝和硅在地壳中含量丰富，其单质和化合物具有广泛的应用价值。
请回答下列问题：
（1）①基态Si原子的价电子排布式为。
_
②Si所在周期中的非金属元素（稀有气体除外），其第一电离能由小到大的顺序为
③写出一种与SiCl4互为等电子体的离子的化学式
（2）AlCl3的相对分子质量为133.5，178℃开始升华，易溶于水、四氯化碳等，熔融时生成可挥发的二聚物（Al2Cl6），结构如图所示：
1二聚物中Al原子的杂化轨道类型为
2从键的形成角度分析1键和2键的区别：
（3）LiAlH4是一种特殊的还原剂，可将羧酸直接还原成醇
CH3COOHL―乙iA―l醚H→4CH2CH2OH
①AlH4－的VSEPR模型名称是。
②CH3COOH分子中π键和σ键的数目之比为，分子中键角α填（“>
、”“＝
或“<
”键）角β。
（4）铝和氮可形成一种具有四面体结构单元的高温结构陶瓷，其晶胞如图所示：
①晶胞中Al的配位数是，若该晶胞的边长为apm，则该晶体的密度为g·
cm
－3。
（用NA表示阿伏加德罗常数的值）
②晶胞中的原子可用x、y、z组成的三数组来表达它在晶胞中的位置，该数组称为该原子的111
原子坐标，如晶胞中N原子①的原子坐标为（4，4，4），试写出晶胞中Al原子的原子坐标。
答案
（1）①3s23p2②Si<
S<
P<
Cl③SO24－（或PO34－、ClO4－）
（2）①sp3②1键为铝原子、氯原子各提供一个电子形成的共价键，2键为氯原子提供孤电子对、铝原子提供空轨道形成的配位键
（3）①正四面体②1∶7<
164×
1030
（4）①4N×
Aa3
111111②（0，0，0），（2，2，0），（2，0，2），（0，2，2）
8、硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：
H2S
S8
FeS2
SO2
SO3
H2SO4
熔点/℃
－85.5
115.2
>
600
－75.5
16.8
10.3
沸点/℃
－60.3
444.6
（分解）
－10.0
45.0
337.0
（1）基态Fe原子价层电子的电子排布图（轨道表达式）为，基态S原子电子占据最高
能级的电子云轮廓图为形。
（2）根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是
固体三氧化硫中存在如图（b）所示的三聚分子，该分子中
（5）FeS2晶体的晶胞如图（c）所示。
晶胞边长为anm，FeS2相对式量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为g·
cm－3；
晶胞中Fe2＋位于S22－所形成的正八面体的体心，该正八面体的边
长为nm。
答案
（1）哑铃（纺锤）
（2）H2S（3）S8相对分子质量大，分子间范德华力强
（4）平面三角2sp3杂化
Fe＋5CO===Fe（CO）5；
9、铁触媒是重要的催化剂，CO易与铁触媒作用导致其失去催化活性：
除去CO的化学反应方程式为[Cu（NH3）2]OOCCH3＋CO＋NH3===[Cu（NH3）3（CO）]OOCCH3。
（1）基态Fe原子的价电子排布图为。
（2）Fe（CO）5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，则Fe（CO）5的晶体类型是，Fe（CO）5
在空气中燃烧后剩余固体呈红棕色，其化学方程式为
（3）配合物[Cu（NH3）2]OOCCH3中碳原子的杂化类型是，配体中提供孤对电子的原子
是。
（4）用[Cu（NH3）2]OOCCH3除去CO的反应中，肯定有形成。
a．离子键b．配位键
c．非极性键d．σ键
（5）单质铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示，面心立方晶胞和体心立
方晶胞中实际含有的铁原子个数之比为，面心立方堆积与体心立方堆积的两种铁晶
体的密度之比为（写出已化简的比例式即可）
解析
（1）铁为26号元素，根据构造原理确定，基态铁原子的价电子排布图为
（2）根据题意知Fe（CO）5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，熔点较低，则Fe（CO）5的晶体
类型是分子晶体，Fe（CO）5在空气中燃烧生成氧化铁和二氧化碳，化学方程式为4Fe（CO）5＋
点燃
13O2=====2Fe2O3＋20CO2。
（3）配合物[Cu（NH3）2]OOCCH3中，羧基中碳原子的杂化类型是sp2，甲基中碳原子的杂化类型是sp3，配体中提供孤对电子的原子是氮原子。
（4）用[Cu（NH3）2]OOCCH3除去CO的反应中，肯定有配位键、σ键形成，选bd。
（5）根据晶胞结构利用均摊法分析，面心立方晶胞中含有的铁原子个数为8×
18＋6×
21＝4，体心
1
半径为r，面心立方堆积晶胞的棱长为
立方晶胞中含有的铁原子数目为8×
81＋1＝2，实际含有的铁原子个数之比为2∶1。
设铁原子
a1，则2a1＝4r，体心立方堆积晶胞的棱
长为a2，则3
a2＝4r，设铁原子质量为m（Fe），则两种铁晶体的密度之比为
烯。
11mol丙烯分子中的σ键与π键数目之比为
2
个。
苯分子中碳原子的杂化轨道类型为
3Z的一种氧化物ZO5中，Z的化合价为＋6价，则其中过氧键的数目为
（3）W、X、Y三种元素的电负性由小到大的顺序为（请用元素符号回答）。
（4）ZY3熔点为1152℃，熔融状态下能够导电，据此可判断ZY3晶体属于
填_（晶体类型）。
（5）
。
若该化合物的
ZX2晶体的晶胞结构如图，每个Z原子周围最近的X原子数目为
摩尔质量为Mg/mol，晶胞边长为acm，阿伏加德罗常数的值为NA，则该晶体的密度为g/cm3。
解析W、X、Y、Z为原子序数依次增大的前四周期元素，元素W是宇宙中最丰富的元素，则W是H；
元素X的原子最外层电子数是其内层的3倍，则X是O；
元素Z的基态原子核外电子有24种运动状态，则Z是Cr，X、Y、Z不在同一周期，则Y是第三周期元素，Y原子核外p电子比s电子多5个，Y是Cl。
（1）Cr基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1。
（2）①单键都是σ键，双键中含有1个σ键、1个π键，所以1mol丙烯分子（CH2===CHCH3）中的σ键与π键数目之比为8∶1。
②苯分子是平面六边形结构，分子中碳原子的杂化轨道类型为sp2。
③设过氧键的数目为x，则－2价O的个数是5－2x，Cr的化合价为＋6，则根据化合物中正、负化合价代数和为0可知，2x＋（5－2x）×
2＝6，解得x＝2。
（3）H、O、Cl三种元素的电负性由小到大的顺序为H<
Cl<
O。
（4）CrCl3熔点为1152℃，熔融状态下能够导电，可知CrCl3晶体属于离子晶体。
（5）根据晶胞结构可知，每个Cr原子周围最近的O原子有6个。
晶胞中Cr原子数为1＋8×
8＝2M
NA2M
2，则该晶体的密度为a3g/cm3＝a3NAg/cm3。
答案
（1）[Ar]3d54s1或1s22s22p63s23p63d54s1
（2）①8∶1②sp2③2
（3）H<
O
（4）离子晶体
11、第四周期过渡元素如铁、锰、铜、锌等在太阳能电池、磁性材料等科技方面有广泛的应
用，回答下列问题：
（1）在现代化学中，常利用上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
（2）写出Cu2＋的外围电子排布式；
比较铁与锰的第三电离能（I3）：
铁锰（填“>
、”
“＝”或“<
”，）原因是。
（3）已知[Zn（CN）4]2－与甲醛在水溶液中发生反应可生成一种新物质HOCH2CN，试判断新物质
中碳原子的杂化方式；
1mol[Zn（CN）4]2－中的σ键数为。
（4）如图是晶体Fe3O4的晶胞，该晶体是一种磁性材料，能导电。
①晶胞中二价铁离子处于氧离子围成的（填空间结构）。
②晶胞中氧离子的堆积方式与某金属晶体原子堆积方式相同，该堆积方式名称为。
3解释Fe3O4晶体能导电的原因
若晶胞的体对角线长为anm，则Fe3O4晶体的密度为g·
cm－3（阿伏加德罗常数的值用
NA表示）。
解析
（2）Fe、Mn的外围电子排布分别为3d64s2、3d54s2，失去两个电子后，Mn2＋为半满状态，再失较难，故第三电离能I3较大。
（3）HOCH2CN的结构为，其中为sp3杂化，—C≡N为sp杂化。
一个[CN]－中含1个σ键，故1mol[Zn（CN）]42－中（形成4个配位键—σ键）中的σ键数为（4×
＋4）＝8NA。
＋＋11－1
（4）该晶胞中含Fe2＋：
1×
1＝1，Fe3＋：
4×
8＋2×
3＝2，O2－：
1＋4×
12＝4晶胞的体积为33a×
10－7＝33a×
10－21cm3
答案
（1）原子光谱
（2）3d9小于Mn2＋、Fe2＋的价电子排布式分别为3d5、3d6，Mn2＋处于3d5半满较稳定结构，再失去一个电子所需能量较高，所以第三电离能Fe小于Mn。
（3）sp3、sp8NA
（4）①正四面体②面心立方堆积③电子可在两种不同价态的铁离子间快速发生转移
6963×
1021
a3NA
12、很多物质含有B、C、N三种元素中的一种或几种，回答下列问题：
（1）碳元素有12C、13C和14C等同位素，14C原子核外存在对自旋相反的电子。
B、C、N三种元素的电负
性由大到小的顺序是。
（2）硼酸（H3BO3）能够吸收中子，屏蔽核辐射。
①硼酸晶体中，B的杂化轨道类型是。
②硼酸是一元弱酸，其呈酸性的机理是：
硼酸与水作用时，硼原子与水电离产生的OH－以配
位键结合形成Y－，导致溶液中c（H＋）>
c（OH－）。
Y－的结构简式是；
硼酸与水作用时，每生成一个Y－，断裂个σ键。
（3）三溴化硼、三氯化硼的分子结构与三氟化硼相似，如果把B—X（X为卤素原子）键都视为单键来计算键长，计算值与实测值结果如表。
硼卤键键长实测值比计算值要小得多，可能的原因是
B—F
B—Cl
B—Br
键长计算值/pm
152
187
199
键长实测值/pm
130
175
（4）NH3可用于合成尿素、硫酸铵等氮肥。
某化肥厂从生产的硫酸铵中检出一种组成为N4H4（SO4）2的物质。
该物质在水溶液中以SO42－和N4H44＋两种正四面体构型的离子存在。
N4H44＋遇碱生成一种形似白磷的N4分子，白磷（P4）分子的结构如图1所示，写出N4H44的结构（标明其中的配位键）。
（5）石墨的晶体结构如图2所示，其晶胞结构如图3所示。
已知石墨的密度为ρg·
cm－3，C—C键键长为rcm，阿伏加德罗常数的值为NA，计算石墨晶体的层间距为cm。
答案
（1）2N>
B
（2）①sp2杂化
（3）B与X原子间还有π键形成
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