选修3 提能力.docx
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选修3提能力
1．（2011·四川高考）下列推论正确的是（ ）
A．SiH4的沸点高于CH4，可推测PH3的沸点高于NH3
B．NH
为正四面体结构，可推测PH
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是碳链为直线形的非极性分子，可推测C3H8也是碳链为直线形的非极性分子
解析：
本题考查物质结构的相关知识，通过演绎推理考查考生思维的严密性。
选项A，由于NH3分子间存在氢键，其沸点高于PH3。
选项B，PH
与NH
结构相似，为正四面体结构。
选项C，SiO2是原子晶体。
选项D，C3H8中3个C原子不在一条直线上，且C3H8为极性分子。
答案：
B
2．（2011·潍坊模拟）
（1）图1为元素X的前五级电离能的数值示意图。
已知X的原子序数<20，请写出X基态原子的核外电子排布式________________。
（2）A、B、C、D、E、F、G、H八种短周期元素，其单质的沸点如图2所示。
请回答：
①上述元素中，某些元素的常见单质所形成的晶体为分子晶体，这些单质分子中既含有σ键又含有π键的是________________（填化学式）。
②已知D、F、G三种元素的离子具有跟E相同的电子层结构，则B、C、D三种元素的第一电离能由大到小的顺序为（用相关元素符号表示）________________。
③已知H的电负性为1.5，而氯元素的电负性为3.0，二者形成的化合物极易水解，且易升华。
据此推测该化合物的化学键类型为________。
④原子序数比A小1的元素与D元素形成的化合物的空间构型为________，中心原子的杂化方式为__________________________________________________________。
解析：
（1）根据图1中X的前五级电离能，从其第三电离能开始突增，因此其最外层有两个电子，故X为Mg（注意Be原子只有4个电子，没有第五电离能），其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s2。
（2）根据图2中元素单质的沸点，可知A～H为C～Al。
①单质形成的晶体为分子晶体的有N2、O2、F2、Ne等，其中N2、O2中既含有σ键又含有π键。
②B、C、D三种元素分别为N、O、F，第一电离能大小顺序为：
F>N>O（注意N、O电离能反常）。
③Al、Cl形成的化合物为AlCl3，根据其化合物的物理性质，可以推断其含有共价键。
④B和F形成的化合物BF3为平面三角形结构，中心原子B的杂化方式为sp2。
答案：
（1）1s22s22p63s2
（2）①N2、O2 ②F>N>O
③极性共价键（或共价键，或共价键与配位键）
④平面三角形 sp2
3．（2011·临沂摸底）
（1）如图是氖元素的一种核素的表示方法。
请按该图的式样表示出中子数为28，质量数为52的铬元素（Cr）的一种核素。
（2）Mn、Fe两元素的部分电离能数据见下表：
元素
Mn
Fe
电离能
/kJ·mol－1
I1
717
759
I2
1509
1561
I3
3248
2957
比较两元素的I2、I3可知，Mn2＋再失去一个电子比Fe2＋再失去一个电子难。
原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）下表列出了一些共价键的键长：
共价键
C—F
C—Cl
C—Br
C—I
C—C
C—Si
键长/pm
98
161
182
204
154
170
请结合相关晶体结构的知识回答下列问题：
①CF4、CCl4、CBr4、CI4中C原子的杂化方式为________。
②CF4、CCl4、CBr4、CI4四种物质中热稳定性最强的是________，沸点最高的是
________。
（4）金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如下图所示。
面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为________。
（2）Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态（或Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态）
（3）①sp3 ②CF4 CI4
（4）2∶1
4．（2011·江苏高考）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_________________________________
_________________________________________________________
_______________。
解析：
本题考查杂化类型、化学键的判断，根据晶胞写化学式及物质沸点高低比较等知识，意在考查考生综合运用物质结构原理的能力。
X是形成化合物种类最多的元素，则为H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，则Y为C元素；由Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对电子，推出Z为N元素，W的原子序数为29，则为Cu元素。
（1）C2H2中C原子轨道的杂化类型是sp杂化；1molC2H2中含有3molσ键，2molπ键。
（2）NH3的沸点比CH4高的原因是NH3分子间存在氢键，而氢键的作用力比普通的分子间作用力强。
（4）根据晶胞示意图，Cu为4个，Cl为8×
＋6×
＝4（个），则化学式为CuCl，其与浓盐酸发生非氧化还原反应生成HnCuCl3，由于Cu显＋1价，推出n＝2，则反应的化学方程式为：
2HCl（浓）＋CuCl===H2CuCl3。
答案：
（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（浓）===H2CuCl3（或CuCl＋2HCl（浓）===H2[CuCl3]）
1．（2011·海南高考）铜是重要金属，Cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如CuSO4溶液常用作电解液、电镀液等。
请回答以下问题：
（1）CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________；
（2）CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
（3）SO
的立体构型是________，其中S原子的杂化轨道类型是________；
（4）元素金（Au）处于周期表中的第六周期，与Cu同族，Au原子最外层电子排布式为
________；一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为________；该晶体中，原子之间的作用力是________；
（5）上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu原子与Au原子构成的四面体空隙中。
若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构与CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为____________________。
解析：
（3）硫酸根中心原子的价层电子对为：
孤对电子数6－2×4＋2＝0，成键电子对数4，所以为正四面体结构，中心原子为sp3杂化；
（4）Au电子排布或类比Cu，只是电子层多两层，由于是面心立方，晶胞内N（Cu）＝6×
＝3，N（Au）＝8×
＝1；（5）CaF2结构如图所示，所以氢原子在晶胞内有8个，可得储氢后的化学式为H8AuCu3。
答案：
（1）Cu＋2H2SO4（浓）
CuSO4＋SO2↑＋2H2O
（2）白色无水硫酸铜可与水结合生成蓝色的CuSO4·5H2O晶体，显示水合铜离子特征蓝色
（3）正四面体 sp3 （4）6s1 3∶1 金属键 （5）H8AuCu3
2．（2011·南京模拟）
已知A、J、D、E、G是元素周期表中1～36号元素，其原子序数依次增大。
A与另外四种元素既不在同一周期，也不在同一主族。
J和D同主族，E和G同周期；元素G是周期表中的第7列元素，E的最外层电子数与最内层电子数相同，E跟J可形成离子化合物，其晶胞结构（其中J原子在晶胞内部）如图。
请回答下列问题：
（1）D元素－1价离子的电子排式为______________________________________；
G元素原子的价电子排布式为________。
（2）元素J与氮元素可以形成化合物NJ3，其中N—J键的化学键类型为________，根据价层电子对互斥理论可以判断NJ3的空间构型为________，NJ3分子中N原子的杂化方式为________杂化。
（3）A、J形成的化合物AJ的相对分子质量比A、D形成的化合物AD的相对分子质量小，但AJ的沸点比AD高，其原因是___________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）从晶胞图可以得出：
E与J形成的离子化合物的化学式为____________________。
（5）含有E元素的化合物焰色反应为________色，焰色反应的原理是_____________
________________________________________________________________________。
解析：
根据提示的信息可推知A为H，E、G分别为Ca、Mn；分析E、J形成的晶胞可知E、J形成的化合物化学式为EJ2，而E为Ca，故J、D位于第ⅦA族，即J、D分别为F、Cl。
答案：
（1）1s22s22p63s23p6 3d54s2
（2）共价键（或极性共价键） 三角锥形 sp3
（3）前者分子间存在氢键
（4）CaF2
（5）砖红 激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道，以光的形式释放出能量
3．（2011·福建高考）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
4．（2011·潍坊模拟）2011年3月11日日本发生了9.0级强地震。
福岛第一核电站1号机组12日下午发生氢气爆炸。
随后在爆炸核电站周围检测到的放射性物质有碘－131和铯—137，碘－131一旦被人体吸入，可能会引发甲状腺疾病。
日本政府计划向核电站附近居民发放防止碘－131辐射的药物碘片。
（1）Cs（铯）的最外层电子排布式为6s1，与铯同主族的前四周期（包括第四周期）的三种元素A、B、C的电离能如下表：
元素代号
A
B
C
第一电离能（kJ·mol－1）
520
496
419
那么三种元素A、B、C的元素符号分别为_________________________________，
形成其单质晶体的化学键类型是________________________________________。
（1）F与I同主族，BeF2与H2O都是由三个原子构成的共价化合物分子，二者分子中的中心原子Be和O的杂化方式分别是________、________。
（3）与碘同主族的氯具有较高的活泼性，能够形成大量的含氯化合物，如金属氯化物，非金属氯化物等。
BCl3是一种非金属氯化物，该物质分子中B—Cl键的键角为________。
（4）碘—131是碘单质，其晶胞结构如下图甲所示，该晶胞中含有________个I2分子；KI的晶胞结构如下图乙所示，每个K＋紧邻________个I－。
解析：
（1）由铯的最外层电子排布式为6s1，可知A、B、C为第ⅠA族，而ⅠA族前四周期的元素分别为H、Li、Na、K，又由提供的A、B的第一电离能的差值与B、C的第一电离能的差值相差不大可知，A、B、C不可能有H元素，而同主族元素随着电子层数的增加，第一电离能逐渐减小，故A、B、C分别为Li、Na、K。
（2）BeF2分子内中心原子为Be，其价电子数为2，F提供2个电子，所以Be原子的价层电子对数为
＝2，Be原子的杂化类型为sp杂化；H2O分子的中心原子为O，其价电子数为6，H提供2个电子，所以O原子的价层电子对数为
＝4，O原子杂化类型为sp3。
（3）硼原子价电子数为3，Cl提供3个电子，硼原子的价层电子对数为
＝3，因价层电子对中没有孤对电子，故BCl3为平面正三角形结构，分子中B—Cl键的键角为120°。
（4）由碘晶胞可知，I2在晶胞的8个顶点和6个面上，故一个晶胞中含有4个I2分子；KI晶胞与NaCl晶胞结构相似，每个K＋紧邻6个I－。
答案：
（1）Li、Na、K 金属键
（2）sp sp3
（3）120°
（4）4 6
5．（2011·新课标全国卷）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
6．（2011·杭州模拟）C60以其完美的球形结构受到科学家的高度重视，从此掀起了球形分子的研究热潮，Si60、N60以及Si60C60等球形分子被不断制备出来。
请回答下列有关问题：
（1）电离能不但能说明原子的失电子能力（金属性），也能通过电离能判断元素的化合价，下表列举了C、Mg、X、Y四种元素的电离能（单位：
kJ/mol），请根据表中数据，回答有关问题：
元素
第一电离能
第二电离能
第三电离能
第四电离能
第五电离能
第六电离能
C
1086.5
2352.6
4620.5
6222.7
37831
47277
Mg
737.7
1450.7
7732.6
10540
13630
17995
X
418.8
3052
4420
5877
7975
9590
Y
538.1
1067
1850
4819
6400
7600
①若X为第四周期的元素，其核外电子排布式为________；
②根据Y的电离能数据，可以判断Y最可能的化合价为________。
（2）利用C60独特的分子结构，可以将C60用作比金属及其合金更为有效的新型吸氢材料。
已知常温下较稳定的C60的氢化物有C60H24、C60H36和C60H48。
在80～215℃时，C60可以100%回收，并可以用来重新制备C60的氢化物。
C60分子中碳的杂化类型为________；理论上，1molC60可以吸收________molH2。
（3）已知：
①N—N键的键能为159kJ/mol，N===N键的键能为456kJ/mol，NN键的键能为946kJ/mol；②N60与C60具有相似的分子结构。
①N60与C60相比，分子结构相似，但原子的杂化类型不同，N60具有微弱的碱性。
则HN60I的晶体类型为________；
②有科学家预言，N60是一种高能材料，请说明其理论依据_____________________
________________________________________________________________________。
（4）碳的常见同素异形体为金刚石和石墨（分子式可表示为Cn），氮化硼也有两种常见的结构，分别对应类似于金刚石和石墨结构[分子式可表示为（BN）n]，下列有关解释正确的是________。
A．C—C键键长与B—N键键长相等
B．C、B、N的电负性相近
C．（BN）n“分子”中，B、N原子与C原子相似，均能形成四个共价键
D．（BN）n与Cn可视为等电子体
（5）美宾夕法尼亚州立大学中国物理学家郗小星，在世界上首次成功制成大电流硼化镁超导薄膜材料。
硼化镁在37K温度下有超导性，作为超硬超导材料，硼化镁已成为超导材料领域中的一颗新星。
如图是硼化镁的晶胞示意图。
则硼化镁的化学式为________。
解析：
（1）比较Mg与X的第一电离能可以判断，X为活泼金属，X的第一、二电离能差异较大，故X易失去1个电子，综合判断X为K元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1。
Y的第一、二、三电离能的差异较小，第三、四电离能差异较大，因此Y最可能的化合价为＋3价。
（2）在C60分子中，1个C原子与周围的3个C原子形成共价键，故C原子采取sp2杂化，形成的3个键中，有2个单键和1个双键，据此可以判断，C60中共有
＝30个双键，1molC60与H2加成最多可以消耗30molH2。
（3）N60中，N原子可形成3个共价键，与NH3类似，且N60具有微弱的碱性，这也与NH3类似，类比NH3与HI反应的产物，可以推出HN60I属于离子化合物，则其晶体为离子晶体。
根据N—N键、N
N键的键能，可以计算N60→N2所放出的能量，由此可以推出N60具有很大的内能。
（4）BN中N原子有孤对电子，B有空轨道，它们之间可以形成3个普通共价键和一个配位键，BN的平均电子数与C原子相同，因此可以视为等电子体，而等电子体具有相似的结构和性质，故选CD。
（5）根据硼化镁晶体结构可以计算：
Mg的原子数为12×
＋2×
＝3，B为6（硼原子均居于晶胞内）；故硼化镁的化学式为MgB2。
答案：
（1）①1s22s22p63s23p64s1或[Ar]4s1 ②＋3
（2）sp2 30
（3）①离子晶体 ②N60可形成90个N—N键，分解生成30个N
N键，每摩尔N60分解放出30mol×946kJ/mol－90mol×159kJ/mol＝14070kJ的能量，由此可以判断N60为高能材料（或N60分解放出大量的热）
（4）CD （5）MgB2
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