参考高考化学二轮复习 专题十五 物质结构和性质综合练习.docx

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参考高考化学二轮复习专题十五物质结构和性质综合练习

（参考）2019年高考化学二轮复习专题十五物质结构和性质综合练习

考纲这样要求

高考这样考查

1.原子结构与元素的性质。

（1）了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素（1～36号）原子核外电子的排布。

了解原子核外电子的运动状态。

（2）了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。

（3）了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。

（4）了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。

2．化学键与物质的性质。

（1）理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。

（2）了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。

（3）了解简单配合物的成键情况。

（4）了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。

（5）理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。

（6）了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型（sp，sp2，sp3），能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。

3．分子间作用力与物质的性质。

（1）了解化学键和分子间作用力的区别。

（2）了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。

（3）了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。

　　从近几年新课标的高考试题来看，“物质结构和性质”模块作为选考内容，仅命制一个大题——主观题，该题目一般是以元素推断或某主族元素为背景，下设4至6个填空题进行设计，以“拼盘”形式呈现，题目变化多端，知识覆盖较广，考查主要涉及以下内容：

（1）原子结构：

能量最低原理的应用；电子排布式、电子排布图的书写；电离能、电负性的大小比较和应用等。

（2）分子结构：

σ键、π键、配位键的分析和判断；分子的构型、分子的极性的判断；“相似相溶原理”、等电子原理、氢键的性质等的应用。

（3）晶体结构：

晶体中原子或分子数目的确定；共价键、分子间作用力、离子键和金属键的判断以及对晶体性质的影响；常见晶体的结构及熔、沸点的比较。

今后的高考命题仍会侧重上述知识点进行设计，题型也不会有太大变化，但试题的背景会更加新颖，题目会更加综合，更注重体现科学新成果或新发现，更注重考生“结构决定性质”思想的树立，空间想象能力的考查。

1．（2015·新课标Ⅰ卷）A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，A2－和B＋具有相同的电子构型；C、D为同周期元素，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。

回答下列问题：

（1）四种元素中电负性最大的是________（填元素符号），其中C原子的核外电子排布式为________。

（2）单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是________（填分子式），原因是________________________________________________________________________；

A和B的氢化物所属的晶体类型分别为________和________。

（3）C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E，E的立体构型为________，中心原子的杂化轨道类型为________。

（4）化合物D2A的立体构型为________，中心原子的价层电子对数为________，单质D与湿润的Na2CO3反应可制备D2A，其化学方程式为__________________________________________。

（5）A和B能够形成化合物F，其晶胞结构如图所示，晶胞参数a＝0.566nm，F的化学式为__________；晶胞中A原子的配位数为________；列式计算晶体F的密度（g·cm－3）________。

解析：

C核外电子总数是最外层电子数的3倍，则C为P元素。

A、B的原子序数小于C，且A2－和B＋具有相同的电子构型，则A为O元素，B为Na元素。

C、D为同周期元素，且D元素最外层有一个未成对电子，则D为Cl元素。

（1）O、Na、P和Cl四种元素中，O元素的电负性最大。

P原子核外有15个电子，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3或[Ne]3s23p3。

（2）O元素形成O2和O3两种同素异形体，固态时均形成分子晶体，而分子晶体中，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的沸点越高，故O3的沸点高于O2。

O元素形成的氢化物有H2O和H2O2，二者均能形成分子晶体。

Na元素形成的氢化物为NaH，属于离子晶体。

（3）P和Cl元素形成的组成比为1∶3的化合物E为PCl3，中心原子P形成3个σ键且含有1对未成键的孤电子对，故P原子采取sp3杂化，分子构型为三角锥形。

（4）化合物D2A为Cl2O，其中O原子形成2个σ键且含有2对未成键的孤电子对，则O原子采取sp3杂化，故Cl2O为V形结构，中心原子O的价层电子对数为4。

Cl2与湿润的Na2CO3反应可生成Cl2O，据氧化还原反应规律可知，还生成还原产物NaCl，反应的化学方程式为2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===2NaCl＋Cl2O＋2NaHCO3。

（5）O2－半径大于Na＋半径，由F的晶胞结构可知，大球代表O2－，小球代表Na＋，每个晶胞中含有O2－个数为8×＋6×＝4，含有Na＋个数为8，故O2－、Na＋离子个数之比为4∶8＝1∶2，从而推知F的化学式为Na2O。

由晶胞结构可知，每个O原子周围有8个Na原子，故O原子的配位数为8。

晶胞参数a＝0.566nm＝0.566×10－7cm，则晶胞的体积为（0.566×10－7cm）3，从而可知晶体F的密度为：

＝2.27g·cm－3。

答案：

（1）O　1s22s22p63s23p3（或[Ne]3s23p3）

（2）O3　O3相对分子质量较大，范德华力大　分子晶体　离子晶体

（3）三角锥形　sp3

（4）V形　4　2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaHCO3＋2NaCl（或2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋CO2＋2NaCl）

（5）Na2O　8　＝2.27g·cm－3

2．（2015·新课标Ⅱ卷）碳及其化合物广泛存在于自然界中。

回答下列问题：

（1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。

在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。

（2）碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是________________________________________________________________________。

（3）CS2分子中，共价键的类型有________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子________。

（4）CO能与金属Fe形成Fe（CO）5，该化合物的熔点为253K，沸点为376K，其固体属于________晶体。

（5）碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如下图所示：

①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。

②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。

解析：

（1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布用电子云形象地描述。

基态14C原子的轨道表示式为

，则核外存在2对自旋相反的电子。

（2）碳原子核外最外层有4个电子，在化学反应中很难失去4个电子形成阳离子，也很难得到4个电子形成阴离子。

因此，碳在形成化合物时，主要通过共用电子对形成共价键。

（3）CS2分子中，存在σ键和π键。

CS2分子中，C原子的价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp。

根据等电子理论，与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子有CO2、COS和N2O，离子有NO、SCN－。

（4）因Fe（CO）5熔、沸点较低，常温下为液体，其固体应属于分子晶体。

（5）①由石墨烯的结构可知，每个C原子连接3个六元环，每个六元环占有的C原子数为×6＝2。

②由金刚石的结构可知，每个C可参与形成4条C—C键，其中任意两条边（共价键）可以构成2个六元环。

根据组合知识可知四条边（共价键）任选其中两条有6组，6×2＝12。

因此每个C原子连接12个六元环。

六元环中C原子采取sp3杂化，为空间六边形结构，最多有4个C原子位于同一平面。

答案：

（1）电子云　2

（2）C有4个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构

（3）σ键和π键　sp　CO2、SCN－（或COS等）

（4）分子　（5）①3　2　②12　4

3．（2015·山东高考）氟在自然界中常以CaF2的形式存在。

（1）下列有关CaF2的表述正确的是________（填序号）。

a．Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用

b．F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2

c．阴阳离子比为2∶1的物质，均与CaF2晶体构型相同

d．CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电

（2）CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是______________________________________（用离子方程式表示），已知AlF在溶液中可稳定存在。

（3）F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为______________，其中氧原子的杂化方式为

__________________。

（4）F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。

已知反应Cl2（g）＋3F2（g）===2ClF3（g）　ΔH＝－313kJ·mol－1，F—F键的键能为159kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。

ClF3的熔、沸点比BrF3的________（填“高”或“低”）。

解析：

（1）a项，Ca2＋与F－间不仅存在静电吸引，同时原子核与原子核之间、电子与电子之间也存在静电排斥，错误。

b项，因CaF2、CaCl2均为离子晶体，F－的离子半径小于Cl－，离子晶体的晶格能与离子所带电荷数成正比，与离子核间距成反比，故CaF2晶体的晶格能大于CaCl2。

晶格能越大，离子晶体的熔点越高，故CaF2的熔点高于CaCl2，正确。

c项，阴、阳离子个数比相同，晶体构型不一定相同。

d项，CaF2是离子化合物，在熔融状态下能电离产生自由移动的离子，故CaF2在熔融状态下能导电，正确。

（2）由信息可知，CaF2（s）Ca2＋（aq）＋2F－（aq），Al3＋与F－可形成配离子AlF，从而促进了CaF2溶解平衡的正向移动，故反应的离子方程式为：

3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF。

（3）OF2分子中，中心原子的价层电子对数为×（6＋1×2）＝4，成键电子对数为2，因此分子构型为：

V形，O原子的杂化方式为sp3杂化。

（4）设Cl—F键的平均键能为x。

根据反应的焓变＝反应物的键能总和－生成物的键能总和可知，Cl2（g）＋3F2（g）===2ClF3（g）的ΔH＝242kJ·mol－1＋159kJ·mol－1×3－6x＝－313kJ·mol－1，则x＝172kJ·mol－1。

ClF3和BrF3为结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，其熔、沸点越高，因ClF3的相对分子质量小于BrF3，故ClF3的熔、沸点低于BrF3。

答案：

（1）b、d

（2）3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF3－6

（3）V形　sp3　（4）172　低

4．（2015·江苏高考）下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：

2Cr2O＋3CH3CH2OH＋16H＋＋13H2O―→4[Cr（H2O）6]3＋＋3CH3COOH

（1）Cr3＋基态核外电子排布式为__________；配合物[Cr（H2O）6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是________（填元素符号）。

（2）CH3COOH中C原子轨道杂化类型为______；1molCH3COOH分子含有σ键的数目为________。

（3）与H2O互为等电子体的一种阳离子为________（填化学式）；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_____________________________

解析：

（1）Cr是24号元素，Cr原子基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，Cr原子由外向里失去3个电子后变为Cr3＋，故Cr3＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。

在配合物[Cr（H2O）6]3＋中，中心原子提供空轨道，而配位原子需提供孤对电子，H2O分子中含有孤对电子的是O原子。

（2）CH3COOH中，甲基中C原子与其他原子形成4个σ键，故C原子采取sp3杂化；而羧基中C原子形成3个σ键和1个π键，故C原子采取的是sp2杂化。

CH3COOH的结构式为CHHHCOOH，单键均为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，故1个CH3COOH分子中含有7个σ键，因此1molCH3COOH中含有7×6.02×1023个σ键。

（3）运用电子电荷互换法，将O原子的1个电子换作1个正电荷，则O原子换为F原子，即可写出与H2O互为等电子体的阳离子H2F＋。

H2O与CH3CH2OH可形成分子间氢键，是导致H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶的主要原因。

答案：

（1）1s22s22p63s23p63d3{或[Ar]3d3}　O

（2）sp3和sp2　7NA（或7×6.02×1023）

（3）H2F＋　H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键

5．（2015·福建高考）科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

（1）CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________。

（2）下列关于CH4和CO2的说法正确的是______（填序号）。

a．固态CO2属于分子晶体

b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子

c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2

d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp

（3）在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。

①基态Ni原子的电子排布式为________，该元素位于元素周期表中的第________族。

②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni（CO）4，1molNi（CO）4中含有________molσ键。

（4）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为开采深海海底的“可燃冰”，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，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________________________。

解析：

（1）非金属性越强，则电负性越大，故H、C、O的电负性依次增大。

（2）CO2是由非金属元素形成的分子晶体，a选项正确；CH4分子是正四面体结构，其为非极性分子，b选项错误；CH4和CO2都是分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高，故c选项错误；CH4为正四面体结构，故碳原子的杂化类型是sp3，CO2为直线形分子，故碳原子的杂化类型是sp，d选项正确。

（3）①Ni的原子序数为28，故基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2；在元素周期表中，Ni位于第四周期、第Ⅷ族。

②1个CO分子中存在1个σ键，而Ni（CO）4中Ni与CO之间还存在4个σ键，故1molNi（CO）4中含有8molσ键。

（4）①可燃冰中存在分子间作用力即范德华力，另外水分子间还存在氢键。

②分子与H2O的结合能越大表明越容易与H2O结合。

答案：

（1）H、C、O　

（2）a、d　

（3）①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　Ⅷ　②8

（4）①氢键、范德华力　②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4

6．（2015·海南高考）Ⅰ.下列物质的结构或性质与氢键无关的是（　　）

A．乙醚的沸点

B．乙醇在水中的溶解度

C．氢化镁的晶格能

D．DNA的双螺旋结构

Ⅱ.钒是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。

回答下列问题：

（1）钒在元素周期表中的位置为________，其价层电子排布图为________。

（2）钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。

晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为__________、____________。

（3）V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。

SO2分子中S原子价层电子对数是________对，分子的立体构型为________；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________；SO3的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为________；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140pm，另一类键长约为160pm，较短的键为__________（填图2中字母），该分子中含有________个σ键。

（4）V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠（Na3VO4），该盐阴离子的立体构型为________；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

Ⅰ.A.乙醚分子间不存在氢键，乙醚的沸点与氢键无关，正确；B.乙醇和水分子间能形成氢键，乙醇在水中的溶解度与氢键有关，错误；C.氢化镁为离子化合物，氢化镁的晶格能与氢键无关，正确；D.DNA的双螺旋结构与氢键有关，错误，选AC。

Ⅱ.

（1）钒在元素周期表中的位置为第四周期ⅤB族，其价层电子排布式为3d34s2，电子排布图为：

（2）分析钒的某种氧化物的晶胞结构利用切割法计算，晶胞中实际拥有的阴离子数目为4×＋2＝4，阳离子个数为8×＋1＝2。

（3）SO2分子中S原子价电子排布式为3s23p4，价层电子对数是3对，分子的立体构型为V形；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；SO3的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中S—O键长有两类，较短的键为a，该分子中含有12个σ键。

（4）钒酸钠（Na3VO4）中阴离子的立体构型为正四面体形；则偏钒酸钠的化学式为NaVO3。

答案：

Ⅰ.AC

Ⅱ.

（1）第4周期ⅤB族

（2）4　2　（3）3　V形　sp2　sp3　a　12

（4）正四面体　NaVO3