高考化学三轮复习主观题押题练主观题物质结构综合题.docx

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高考化学三轮复习主观题押题练主观题物质结构综合题

高考化学三轮复习主观题押题练主观题物质结构综合题

1．[选修3：

物质结构与性质]（15分）

中国海军航母建设正在有计划、有步骤向前推进，第一艘国产航母目前正在进行海试。

建造航母需要大量的新型材料。

航母的龙骨要耐冲击，航母的甲板要耐高温，航母的外壳要耐腐蚀。

（1）镍铬钢抗腐蚀性能强，Ni2+基态原子的核外电子排布为___________，铬元素在周期表中___________区。

（2）航母甲板涂有一层耐高温的材料聚硅氧烷结构如图所示，其中C原子杂化方式为___杂化。

（3）海洋是元素的摇篮，海水中含有大量卤族元素。

①根据下表数据判断：

最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是_________填元素符号

②根据价层电子对互斥理论，预测ClO

的空间构型为___________形，写出一个ClO

的等电子体的化学符号___________。

（4）海底金属软泥是在洋海底覆盖着的一层红棕色沉积物，蕴藏着大量的资源，含有硅、铁、锰、锌等。

如右图是从铁氧体离子晶体Fe3O4中取出的能体现其晶体结构的一个立方体，则晶体中的离子是否构成了面心立方最密堆积？

___________（填“是”或“否”）；该立方体是不是Fe3O4的晶胞？

___________（填“是”或“否”）；立方体中铁离子处于氧离子围成的___________（填空间结构）空隙；根据上图计算Fe3O4晶体的密度为___________g·cm−3。

（图中a=0.42nm，计算结果保留两位有效数字）

1.【答案】

（1）1s22s22p63s23p63d8d

（2）sp3

（3）I三角锥SO

（4）是是正八面体5.2

【解析】

（1）Ni2+基态原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d8，铬元素在周期表中d区。

（2）聚硅氧烷中C形成4个单键，所以C的杂化方式为sp3；（3）①根据第一电离能分析，第一电离能越小，越容易生成较稳定的单核阳离子，所以有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是：

I；②根据VSEPR理论判断ClO

的空间构型，价电子对数为VP=BP+LP=3+（7-23+1）/2=4，VSEPR模型为四面体形，由于一对孤电子对占据四面体的一个顶点，所以其空间构型为三角锥形，等电子体是指原子总数相同，价电子总数也相同的微粒，则与ClO

互为等电子体的是SO

；（4）晶胞中，O2－的坐标为（1/2，0，0），（0，1/2，0），（0，0，1/2），（1/2，1/2，1/2），将（1/2，1/2，1/2）+（1/2，1/2，0）=（0，0，1/2），将（1/2，1/2，1/2）+（0，1/2，1/2）=（1/2，0，0），将（1/2，1/2，1/2）+（1/2，0，1/2）=（0，1/2，0），刚好与前三个坐标相同，所以O2−做面心立方最密堆积，根据晶胞粒子的排布，该立方体是Fe3O4的晶胞，立方体中Fe3+处于O2−围成的正八面体空隙，以立方体计算，1个立方体中含有Fe3+的个数为41/8+1/23=2个，含有Fe2+的个数为1个，含有O2−的个数为121/4+1=4个，不妨取1mol这样的立方体，即有NA个这样的立方体，1mol立方体的质量为m=（563+164）g，1个立方体体积为V=a3nm3=（a10−7）3cm3，则晶体密度为ρ=m/NAV=（563+164）

/（6.021023）（0.4210−7）3g·cm−3=5.2g·cm−3。

2．【选修3：

物质结构与性质】（15分）

氮和磷元素的单质和化合物在农药生产及工业制造业等领域用途非常广泛，请根据提示回答下列问题：

（1）科学家合成了一种阳离子为“N

”，其结构是对称的，5个N排成“V”形，每个N原子都达到8电子稳定结构，且含有2个氮氮三键；此后又合成了一种含有“N

”化学式为“N8”的离子晶体，其电子式为_____________________________，其中的阴离子的空间构型为________。

（2）2001年德国专家从硫酸铵中检出一种组成为N4H4（SO4）2的物质，经测定，该物质易溶于水，在水中以SO

和N4H

两种离子的形式存在。

N4H

根系易吸收，但它遇到碱时会生成类似白磷的N4分子，不能被植物吸收。

1个N4H

中含有________个σ键。

（3）氨（NH3）和膦（PH3）是两种三角锥形气态氢化物，其键角分别为107°和93.6°，试分析PH3的键角小于NH3的原因________________________________。

（4）P4S3可用于制造火柴，其分子结构如图1所示。

①P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为________。

②每个P4S3分子中含孤电子对的数目为________。

（5）某种磁性氮化铁的晶胞结构如图2所示，该化合物的化学式为________________。

若晶胞底边长为anm，高为cnm，则这种磁性氮化铁的晶体密度为________g·cm−3（用含a、c和NA的式子表示）

（6）高温超导材料，是具有高临界转变温度（Te）能在液氮温度条件下工作的超导材料。

高温超导材料镧钡铜氧化物中含有Cu3+。

基态时Cu3+的电子排布式为[Ar]________；化合物中，稀土元素最常见的化合价是+3，但也有少数的稀土元素可以显示+4价，观察下面四种稀土元素的电离能数据，判断最有可能显示+4价的稀土元素是________（填元素符号）。

几种稀土元素的电离能（单位：

kJ·mol−1）

元素

I1

I2

I3

I4

Sc（钪）

633

1235

2389

7019

Y（铱）

616

1181

1980

5963

La（镧）

538

1067

1850

4819

Ce（铈）

527

1047

1949

3547

2.【答案】

（1）　直线形　

（2）10

（3）N的电负性强于P，对成键电子对吸引能力更强，成键电子对离中心原子更近，成键电子对之间距离更小，排斥力更大致使键角更大，因而PH3的键角小于NH3（或氮原子电负性强于磷原子，PH3中P周围的电子密度小于NH3中N周围的电子密度，故PH3的键角小于NH3）

（4）①sp3　②10　

（5）Fe3N　

×1021　

（6）3d8　Ce

【解析】

（1）N

结构是对称的，5个N排成V形，5个N结合后都达到8电子结构，且含有2个N≡N键，满足条件的结构为[]+，故“N

”带一个单位正电荷。

因此化学式为“N8”的离子晶体是由N

和N

形成的，电子式为。

其中的阴离子和CO2互为等电子体，则其空间构型为直线形。

（2）N4与白磷的结构类似为正四面体形，因此N4H

的结构式为，所以1个N4H

中含有10个σ键。

（3）由于N的电负性强于P，对成键电子对吸引能力更强，成键电子对离中心原子更近，成键电子对之间距离更小，排斥力更大致使键角更大，因而PH3的键角小于NH3。

（4）①P4S3分子中硫原子的价层电子对数是4，含有2对孤对电子，杂化轨道类型为sp3。

②分子中每个P含有1对孤对电子，每个S含有2对孤对电子，则每个P4S3分子中含孤电子对的数为4×1+3×2＝10。

（5）根据均摊法在氮化铁晶胞中，含有N原子数为2，Fe原子数为2×1/2+12×1/6+3＝6，所以氮化铁的化学式Fe3N；若晶胞底边长为anm，高为cnm，则晶胞的体积是

a2cnm3，所以这种磁性氮化铁的晶体密度为

g·cm−3＝

×1021g·cm−3。

（6）铜的原子序数是29，基态时Cu3+的电子排布式为[Ar]3d8；根据表中数据可知Ce的第三电离能与第四电离能相差最小，所以最有可能显示+4价的稀土元素是Ce。

3．【选修3：

物质结构与性质】（15分）

现有七种元素，其中A，B，C，D，E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大．请根据下列相关信息，回答问题．

A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素

B元素原子的核外p电子数比s电子数少1

C原子的第一至第四电离能分别是：

I1=738KJ/molI2=1451KJ/molI3=7733KJ/molI4=10540KJ/mol

D原子核外所有P轨道全满或半满

E元素的主族序数和周期数的差为4

F是前四周期中电负性最小的元素

G在周期表的第七列

（1）已知BA5为离子化合物，写出其电子式；

（2）B基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有个方向，原子轨道呈_____形；

（3）某同学根据上述信息，推断C基态原子的核外电子排布为

该同学所画的电子排布图违背了；

（4）G位于__族___区，价电子排布式为；

（5）DE3中心原子的杂化方式为，用价层电子对互斥理论推测其空间构型为。

3.【答案】

（1）

（2）3纺锤

（3）泡利原理

（4）ⅦBd3d54s2

（5）sp3三角锥

【解析】A，B，C，D，E为短周期主族元素，F、G为第四周期元素，它们的原子序数依次增大，A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素，A为H元素；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，B有2个电子层，为1s22s22p3，故B为N元素；由C原子的第一至第四电离能数据可知，第三电离能剧增，故C表现+2价，处于ⅡA族，原子序数大于N元素，故C为Mg元素；D处于第三周期，D原子核外所有p轨道全满或半满，最外层排布为3s23p3，故D为P元素；E处于第三周期，E元素的主族序数与周期数的差为4，E处于第ⅦA族，故E为Cl元素；F是前四周期中电负性最小的元素，F为第四周期元素，故F为K元素，G在第四周期周期表的第7列，G为Mn元素。

（1）BA5即NH5，电子式为：

；故答案为：

；

（2）由于B元素原子的核外p电子数比s电子数少1，B有2个电子层，为1s22s22p3，故B为N元素，N基态原子中能量最高的电子在p轨道上，其电子云在空间有3个方向，原子轨道呈纺锤形，故答案为：

3；纺锤；（3）由表格信息可知，C原子的第一至第四电离能数据可知，第三电离能剧增，故C表现+2价，处于ⅡA族，原子序数大于N元素，故C为Mg元素，由图片可知，该同学的画的3s轨道违背了泡利不相容原理；（4）根据题目信息可知，G在第四周期周期表的第7列，G为Mn元素，其位于ⅦB、d区，核外电子排布式为：

[Ar]3d54s2；故答案为：

ⅦB；d；3d54s2；（5）DE3即PCl3，中心原子P的价能层电子对数为4，故其为sp3杂化，PCl3的价层电子对互拆模型为正四面体，3个成键电子对占据其3个杂化轨道，1个孤电子对占据余下的杂化轨道，故其空间构型为三角锥，故答案为：

sp3；三角锥。

4．【选修3：

物质结构与性质】（15分）

据科技日报网报道南开大学科研团队借助镍和苯基硼酸共催化剂，首次实现丙烯醇高效、绿色合成。

丙烯醇及其化合物可合成甘油、医药、农药、香料，合成维生素E和KI及天然抗癌药物紫杉醇中都含有关键的丙烯醇结构。

丙烯醇的结构简式为CH2=CH－CH2OH。

请回答下列问题：

（1）基态镍原子的电子排布式为____________________________________________。

（2）1molCH2=CH－CH2OH中σ键和π键的个数比为___________，丙烯醇分子中碳原子的杂化类型为___________。

（3）丙醛（CH3CH2CHO）的沸点为49℃，丙烯醇（CH2=CHCH2OH）的沸点为91℃，二者相对分子质量相等，沸点相差较大的主要原因是______________________。

（4）羰基镍[Ni（CO）4]用于制备高纯度镍粉，它的熔点为－25℃，沸点为43℃。

羰基镍晶体类型是___________。

（5）Ni2+能形成多种配离子，如[Ni（NH3）6]2+、[Ni（SCN）3]−和[Ni（CN）2]2−等。

[Ni（NH3）6]2+中心原子的配位数是___________，与SCN−互为等电子体的分子为___________。

（6）“NiO”晶胞如图所示。

①氧化镍晶胞中原子坐标参数：

A（0，0，0）、B（1，1，0），则C原子坐标参数为__________。

②已知：

氧化镍晶胞密度为dg/cm3，NA代表阿伏加德罗常数的值，则Ni2+半径为___________

___nm（用代数式表示）。

4.【答案】

（1）[Ar]3d84s2

（2）9∶1sp2、sp3

（3）丙烯醇分子间存在氢键

（4）分子晶体

（5）6N2O（或CO2、BeCl2等）

（6）（，1，1）107

【解析】

（1）Ni是28号元素，原子核外电子排布式为：

1s22s22p63S23p63d84s2，价电子包括3d与4s能级电子，核外电子排布式为：

[Ar]3d84s2；

（2）单键为σ键，双键含有1个σ键、1个π键，CH2=CH-CH2OH分子含有9个σ键，1个π键，故1molCH2=CH－CH2OH中σ键和π键的个数比为9∶1；分子中饱和碳原子采取sp3杂化，含碳碳双键的不饱和碳原子采用sp2杂化，故碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3杂化；（3）丙烯醇中含有羟基，分子之间形成氢键，使的它的沸点比丙醛的高很多；（4）羰基镍的熔点、沸点都很低，说明微粒间的作用力很小，该晶体属于分子晶体；（5）[Ni（NH3）6]2+中心原子Ni结合的配位体NH3的配位数是6；SCN−离子的一个电荷提供给碳原子，碳原子变为N，而O、S原子的最外层电子数相等，所以它与N2O互为等电子体，而N2O与CO2也互为等电子体；（6）①氧化镍晶胞中原子坐标参数：

A（0，0，0）、B（1，1，0）则C点对于的x轴为，Y轴与Z轴都是1，所以C点的坐标为（，1，1）；②设晶胞参数为anm，观察氧化镍晶胞图，1个晶胞中含有4个NiO，面对角线上的3个O原子相切，d=，a=10−7nm，设Ni2+半径为xnm，则有2r+2x=a，x=107nm。

5．【选修3：

物质结构与性质】（15分）

室温下，[Cu（NH3）4]（NO3）2与液氨混合并加入Cu可制得一种黑绿色晶体。

（1）基态Cu2+核外电子排布式是________。

（2）黑绿色晶体的晶胞如图所示，写出该晶体的化学式：

____。

（3）不考虑空间构型，[Cu（NH3）4]2+的结构可用示意图表示为__________________（用“→”标出其中的配位键）。

（4）NO

中N原子轨道的杂化类型是________________。

与NO

互为等电子体的—种分子为____________________（填化学式）。

（5）液氨可作制冷剂，气化时吸收大量热量的原因是____________________________。

5【答案】

（1）[Ar]3d9（或1s22s22p63s23p63d9）

（2）Cu3N

（3）

或

（4）sp2杂化SO3

（5）NH3分子间存在氢键，气化时克服氢键，需要消耗大量能量

【解析】

（1）铜的原子序数是29，则根据核外电子排布规律可知基态Cu2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9；

（2）黑绿色晶体的晶胞如图所示，根据均摊法可知，一个晶胞中含有12=3个Cu，8个N，故该晶体的化学式为Cu3N；（3）[Cu（NH3）4]2+配合物中，铜原子提供空轨道，NH3中氮原子提供孤电子对，Cu2+与4个NH3形成配位键，配位键由提供孤电子对的原子指向提供空轨道的原子，所以其表示方法为：

或

；（4）NO

中N原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，所以N原子采用sp2杂化；等电子体要求原子总数相同、价原子总数相同，与NO

互为等电子体的—种分子为SO3；（5）液氨可作制冷剂，气化时吸收大量热量的原因是NH3分子间存在氢键，气化时克服氢键，需要消耗大量能量。

6．【选修3：

物质结构与性质】（15分）

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。

CH3COOH

CH2CH2OH

①AlH

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原子坐标，如晶胞中N原子①的原子坐标为（

，

，

），试写出晶胞中Al原子的原子坐标_______________。

6.【答案】

（1）①3s23p2　②Si

（或PO

、ClO

）

（2）①sp3　②1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　<

（4）①4　

②（0，0，0），（

，

，0），（

，0，

），（0，

，

）

【解析】

（1）①基态Si原子的价电子排布式为3s23p2。

②第一电离能由小到大的顺序为Si

（2）①二聚物中Al原子与四个Cl原子分别形成σ键，Al原子的价层电子对数为4，所以Al原子的杂化轨道类型为sp3。

②由题意可知1键和2键为两种键长不同的共价键，1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）①AlH

的VSEPR模型为正四面体。

②CH3COOH分子中含1个π键，7个σ键。

羧基碳原子采取sp2杂化，羧基中碳氧双键对单键的作用力大于单键之间的作用力，故键角α小于键角β。

（4）①与Al原子距离最近的N原子有4个，Al的配位数为4。

该晶体的晶胞中含4个Al原子和4个N原子，其晶胞体积V＝（a10−10）3cm3，ρ＝4（27+14）÷（NAa310−30）＝

（g·cm−3）。

②该晶胞中位于顶点的Al原子原子坐标相同、位于对面面心的Al原子原子坐标相同，所以晶胞中的Al原子有四个不同的原子坐标。

7．【选修3：

物质结构与性质】（15分）

一桥连三地，天堑变通途。

举世瞩目的港珠澳大桥于2018年10月23日正式通车，体现了我国工程建设自主创新能力实现大跨越，尤其在新材料研究方面有重大突破，回答下列问题：

（1）钛是一种新兴的结构材料，比钢轻、比铝硬。

①基态钛原子的价电子排布式为______，与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有_____种

②钛的硬度比铝大的原因是_______________________________。

③工业上制金属钛采用金属还原四氧化钛。

先将TiO2和足量炭粉混合加热至1000～1100K进行氯化处理，生成TiCl4。

该反应的化学反应方程式为_______________________。

（2）跨海桥梁的主要结构材料为钢铁。

铁能与三氮唑（Bipy，结构见图）形成多种配合物。

①1molBipy中所含键_____mol；碳原子杂化方式是___________________。

②Bipy的沸点为260℃、结构相似且相対分子质量接近的环戊二烯（结构见上图）的沸点为42.5℃。

前者较大的原因是______________________________。

（3）碳化钨是耐高温耐磨材料。

下图为化晶体的部分结构，碳原子嵌入金属的晶格间隙，并不破坏原有金属的晶格，形成填隙＋固溶体、也称为填隙化合物。

①在该结构中，每个钨原子周围距离钨原子最近的碳原子有____个。

②假设该部分晶体的体积为d/cm3，碳化的摩尔质量为Mg/mol，密度为dg/cm3，则阿伏加德罗常数NA用上述数据表示为______。

7.【答案】

（1）3d24s23Ti原子的价电子数比Al多，金属键更强TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO

（2）8sp2bipy分子间可形成氢键，而环戊二烯不能66M/dV

【解析】

（1）①Ti是22号元素，价电子排布式为3d24s2；Ti有2个未成对电子，同周期有2个未成对电子的是Ni、Ge、Se三种；②利用价电子数越多，金属键越强，硬度越大，Ti原子价电子为4，Al的价电子为3，Ti原子价电子数比Al多，Ti的金属键强，钛的硬度大于铝；③该反应方程式为TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO；

（2）①成键原子之间只能形成一个σ键，因此1molBipy中所含σ键物质的量为8mol；根据Bipy的结构简式，碳原子有3个σ键，无孤电子对，碳原子杂化类型为sp2；②两种物质为分子晶体，前者能够形成分子间氢键，后者不能形成分子间氢键，因此Bipy的沸点高；（3）①每个钨原子周围距离钨原子最近的碳原子有6个；②结构中钨原子数目是1＋21/2＋121/6＋61/3=6，碳原子个数为6，化学式为WC，晶胞质量为6Mg·mol−1/NAmol−1，根据密度的定义，NA=6M/dV。

8．【选修3：

物质的结构与性质】（15分）

镍与VA族元素形成的化合物是重要的半导体材料，应用最广泛的是砷化镓（GaAs），回答下列问题：

（1）基态Ga原子的核外电子排布式为_____，基态As原子核外有_________个未成对电子。

（2）镓失去电子的逐级电离能（单位：

kJ·mol-1）的数值依次为577、1984.5、2961.8、6192由此可推知镓的主要化合价为____和+3。

砷的电负性比镍____（填“大”或“小”）。

（3）比较下列镓的卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：

_______________________

_______。

镓的卤化物

GaCl3

GaBr3

GaI3

熔点/℃

77.75

122.3

211.5

沸点/℃

201.2

279

346

GaF3的熔点超过1000℃，可能的原因是____________________。

（4）二水合草酸镓的结构如图所示，其中镓原子的配位数为______，草酸根中碳原子的杂化方式为______________。

（5）砷化镓熔点为1238℃，立方晶胞结构如图所示，晶胞参数为a=565pm。

该晶体的类型为_________，晶体的密度为__________（设NA为阿伏加德罗常数的数值，列出算式即可）g·cm−3。

8.【答案】（1