千人桥中学高考化学专题物质结构.docx

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千人桥中学高考化学专题物质结构

1．钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。

回答下列问题：

（1）元素K的焰色反应呈紫红色，其中紫色对应的辐射波长为_______nm（填标号）。

A．404.4B．553.5C．589.2D．670.8E．766.5

（2）基态K原子中，核外电子占据最高能层的符号是_________，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为___________。

K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低，原因是___________________________。

（3）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在

离子。

离子的几何构型为_____________，中心原子的杂化形式为________________。

（4）KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料，具有钙钛矿型的立方结构，边长为a=0.446nm，晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置，如图所示。

K与O间的最短距离为______nm，与K紧邻的O个数为__________。

（5）在KIO3晶胞结构的另一种表示中，I处于各顶角位置，则K处于______位置，O处于______位置。

2．我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐（N5）6（H3O）3（NH4）4Cl（用R代表）。

回答下列问题：

（1）氮原子价层电子的轨道表达式（电子排布图）为_____________。

（2）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称作第一电子亲和能（E1）。

第二周期部分元素的E1变化趋势如图（a）所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是___________；氮元素的E1呈现异常的原因是__________。

（3）经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图（b）所示。

①从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为_________，不同之处为__________。

（填标号）

A．中心原子的杂化轨道类型B．中心原子的价层电子对数

C．立体结构D．共价键类型

②R中阴离子

中的σ键总数为________个。

分子中的大π键可用符号

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

），则

中的大π键应表示为____________。

③图（b）中虚线代表氢键，其表示式为（

）N−H…Cl、____________、____________。

（4）R的晶体密度为dg·cm−3，其立方晶胞参数为anm，晶胞中含有y个单元，该单元的相对质量为M，则y的计算表达式为______________。

3．研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。

回答下列问题：

（1）Co基态原子核外电子排布式为_____________。

元素Mn与O中，第一电离能较大的是_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。

（2）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。

（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________________，原因是______________________________。

（4）硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn（NO3）2中的化学键除了σ键外，还存在________。

（5）MgO具有NaCl型结构（如图），其中阴离子采用面心立方最密堆积方式，X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420nm，则r（O2-）为________nm。

MnO也属于NaCl型结构，晶胞参数为a'=0.448nm，则r（Mn2+）为________nm。

4．铁氮化合物（FexNy）在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。

某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。

（1）Fe3+基态核外电子排布式为____________________。

（2）丙酮（

）分子中碳原子轨道的杂化类型是_______________，1mol丙酮分子中含有σ键的数目为______________。

（3）C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________________。

（4）乙醇的沸点高于丙酮，这是因为____________________。

（5）某FexNy的晶胞如题21图−1所示，Cu可以完全替代该晶体中a位置Fe或者b位置

Fe，形成Cu替代型产物Fe（x−n）CunNy。

FexNy转化为两种Cu替代型产物的能量变化如题21图−2所示，其中更稳定的Cu替代型产物的化学式为___________。

5．铁及其氧化物是日常生活生产中应用广泛的材料。

请回答下列问题：

（l）基态铁原子的价电子轨道表达式为__________。

（2）铁元素常见的离子有Fe2+和Fe3+，稳定性Fe2+_______Fe2+（填“大于”或“小于”），原因是_______

_________。

（3）纳米氧化铁能催化火箭推进剂NH4ClO4的分解，NH4+的结构式为______（标出配位键），空间构型为_________，其中氮原子的杂化方式为_______；与ClO4-互为等电子体的分子或

离子有__________（任写两种）。

（4）金属铁晶体原子采用________堆积．铁晶体的空间利用率为______（用含π的式子表示）。

（5）某种离子型铁的氧化物晶胞如图所示，它由A、B方块组成。

则该权化物中Fe2+、Fe3+、O2-的个数比为_______（填最简整数比）；己知该晶体的密度为dg/cm3，阿伏加德罗常数的值为NA，则品胞参数a为_______nm（用含d和NA的代数式表示）。

6．物质的组成与结构决定了物质的性质与变化。

请回答下列问题：

（1）C、H、N、O四种元素中电负性最大的是____（填元素符号），写出Fe2+的最外层电子排布式____。

（2）根据等电子原理，写出CN-的电子式___，CNO-中心原子的杂化方式为________。

（3）MgO、CaO两种晶体的结构与NaCl晶体结构相似，则两种离子晶体的熔点由高到低顺序是___（用化学式表示）,

的沸点比

____（填“高”或“低”）；原因是______________________.

（4）铁有δ、γ、α三种同素异形体，如下图所示。

γ-Fe晶体的一个晶胞中所含有的铁原子数为____，δ一Fe、α-Fe两种晶胞中铁原子的配位数之比为____。

已知δ-Fe晶体的密度为dg/cm3，NA表示阿伏伽德罗常数的数值，则Fe原子半径为____pm（列表达式）。

7．

（1）Na+与Ne互为等电子体，电离能I2（Na）___I1（Ne）（填“<”、“=”或“>”）.

（2）第四周期中，与Al原子未成对电子数相同的金属元素有___种。

气态氯化铝的分子组成为（AlCl3）2，分子中所含的化学键类型有_______，Al原子的杂化方式为____。

（3）可燃冰是天然气水合物，具有笼形结构如图A（表面的小球是水分子，内部的大球是甲烷分子）。

水分子成笼的作用力是_________，图A中最小的环中连接的原子总数是_________。

可燃冰晶体具有多种笼状结构，其中一种由1个图A所示笼分别用2个面与另外两个相同的笼共面而成，则中间笼实际占有_______

_____个水分子。

（4）金属镁晶体中原子的堆积方式为六方最密堆积如图B所示，晶胞可用图C表示。

设金属镁的原子半径为acm，晶胞的高为bcm，则该晶体的空间利用率为__________（写出计算式）；设晶胞中A点原子的坐标为（0，0，0），C点原子的坐标为（2a，0，0），D点原子的坐标为（0，0，b），则B点原子的坐标为__________________。

8．C、P、Cl、Fe等元素及其化合物有重要的应用，回答下列问题：

（1）C原子的价电子轨道表达式为__________________。

（2）CC14分子的空间构型是______________，其中心原子采取______________杂化，与CC14互为等电子体的一种离子是__________________（填写离子符号）。

（3）PC13属于________________分子（填“极性”或“非极性”）。

（4）FeO、NiO的晶体结构均与NaCl晶体结构相同，其中Fe2+与Ni2+的离子半径分别为7.8×l0-2nm、6.9×l0-2nm，则熔点FeO_________NiO（填“>”、“<”或“=”），原因是___________________。

（5）已知FeCl3的沸点：

319℃，熔点：

306℃，则FeCl3的晶体类型为______________。

（6）

已知Fe单质有如图所示的两种常见堆积方式：

其中属于体心立方密堆积的是___________（填“a”或“b”）；若单质Fe按a方式紧密堆积，原子半径为rpm，NA表示阿伏加德罗常数的值，则单质Fe的密度为________g·cm-3（列出算式即可）。

9．Cu、Ni、V为制造合金及合成催化剂的重要元素。

请回答：

（1）Cu元素位于元素周期表的_________区，其基态原子有_________种能量不同的电子。

（2）SO4是一种重要的配合物。

与SO42-互为等电子体的分子的化学式为__________（任写一种）；NH3分子的VSEPR模型为_______________。

（3）Ni（CO）4的熔点为-25℃，沸点为43℃。

其晶体类型为___________。

晶体中σ键和π键的数目之比为_________。

（4）Ni可作为

或

与H2加成的催化剂。

在相同压强下，

的沸点比

低，原因为_________________。

（5）

有增强胰岛素和降糖作用，其中所含非金属元素的电负性由小到大的顺序为______（用元素符号表示）；氧原子的杂化轨道类型为______________。

（6）已知：

钇钡铜氧晶体的晶胞是一个长方体（如图所示），其晶胞参数分別为anm、bnm，阿伏加德罗常数的值为NA。

则该晶体的密度为________g/cm3（列出计算式即可）。

10．工业上常用CO与H2在由Zn、Cu等元素形成的催化剂作用下合成甲醇，甲醇在Cu的催化作用下可氧化生成甲醛。

（1）下图是某同学画出CO分子中氧原子的核外电子排布图，

请判断该排布图________（填“正确”或“错误”），理由是_________________（若判断正确，该空不用回答）。

（2）写出两种与CO互为等电子体的离子_________。

在甲醇分子中碳原子轨道的杂化类型为_________。

（3）由黄铜矿冶炼的铜单质也可以参杂锌原子成为黄铜，写出黄铜合金中两种金属原子的外围电子排布式_______；_______。

（4）甲醛与足量新制Cu（OH）2悬浊液加热可得砖红色沉淀Cu2O，写出该反应的化学方程式____________。

已知Cu2O晶胞的结构如图所示：

①在该晶胞中，Cu+的配位数是_____________________。

②若该晶胞的边长为apm，则Cu2O的密度为_______g·cm-3（只要求列算式，设阿伏伽德罗常数为NA）

11．下列叙述正确的有

A．第四周期元素中，锰原子价电子层中未成对电子数最多

B．第二周期主族元素的原子半径随核电荷数增大依次减小

C．卤素氢化物中，HCl的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小

12．M是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。

元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。

回答下列问题：

（1）单质M的晶体类型为______，晶体中原子间通过_____作用形成面心立方密堆积，其中M原子的配位数为______。

（2）元素Y基态原子的核外电子排布式为________，其同周期元素中，第一电离能最大的是______（写元素符号）。

元素Y的含氧酸中，酸性最强的是________（写化学式），该酸根离子的立体构型为________。

（3）M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。

①该化合物的化学式为_______，已知晶胞参数a=0.542nm，此晶体的密度为_______g·cm–3。

（写出计算式，不要求计算结果。

阿伏加德罗常数为NA）

②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是________。

此化合物的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色，深蓝色溶液中阳离子的化学式为_______。

13．物质结构与性质]

Zn（CN）4]2-在水溶液中与HCHO发生如下反应：

4HCHO+Zn（CN）4]2-+4H++4H2O===Zn（H2O）4]2++4HOCH2CN

（1）Zn2+基态核外电子排布式为____________________。

（2）1molHCHO分子中含有σ键的数目为____________mol。

（3）HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是______________。

（4）与H2O分子互为等电子体的阴离子为________________。

（5）Zn（CN）4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。

不考虑空间构型，Zn（CN）4]2-的结构可用示意图表示为_____________。

14．NaCN超标的电镀废水可用两段氧化法处理：

（1）NaCN与NaClO反应，生成NaOCN和NaCl

（2）NaOCN与NaClO反应，生成Na2CO3、CO2、NaCl和N2

已知HCN（Ki=6.3×10-10）有剧毒；HCN、HOCN中N元素的化合价相同。

完成下列填空：

（5）上述反应涉及到的元素中，氯原子核外电子能量最高的电子亚层是___________；H、C、N、O、Na的原子半径从小到大的顺序为_______。

（6）HCN是直线型分子，HCN是___________分子（选填“极性”或“非极性”）。

HClO的电子式为___________。

15．M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。

M基态原子L层中p轨道电子数是s电子的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。

请回答下列问题：

（1）R基态原子的电子排布式是①，X和Y中电负性较大的是②（填元素符号）。

（2）X的氢化物的沸点低于与其组成相似的M的氢化物，其原因是___________。

（3）X与M形成的XM3分子的空间构型是__________。

（4）M和R所形成的一种离子化合物R2M晶体的晶胞如右图所示，则图中黑球代表的离子是_________（填离子符号）。

（5）在稀硫酸中，Z的最高价含氧酸的钾盐（橙色）氧化M的一种氢化物，Z被还原为+3价，该反应的化学方程式是____________。

16．锗（Ge）是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。

回答下列问题：

（1）基态Ge原子的核外电子排布式为Ar]____________，有__________个未成对电子。

（2）Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键。

从原子结构角度分析，原因是________________。

（3）比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_____________________。

GeCl4

GeBr4

GeI4

熔点/℃

−49.5

26

146

沸点/℃

83.1

186

约400

（4）光催化还原CO2制备CH4反应中，带状纳米Zn2GeO4是该反应的良好催化剂。

Zn、Ge、O电负性由大至小的顺序是______________。

（5）Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为_______________________，微粒之间存在的作用力是_____________。

（6）晶胞有两个基本要素：

①原子坐标参数，表示晶胞内部各原子的相对位置，下图为Ge单晶的晶胞，其中原子坐标参数A为（0,0,0）；B为（

，0，

）；C为（

，

，0）。

则D原子的坐标参数为______。

②晶胞参数，描述晶胞的大小和形状，已知Ge单晶的晶胞参数a=565.76pm，其密度为__________g·cm-3（列出计算式即可）。

17．东晋《华阳国志•南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜（铜镍合金）闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。

回答下列问题：

（1）镍元素基态原子的电子排布式为_________，3d能级上的未成对的电子数为______。

（2）硫酸镍溶于氨水形成Ni（NH3）6]SO4蓝色溶液。

①Ni（NH3）6]SO4中阴离子的立体构型是_____。

②在Ni（NH3）6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为______，提供孤电子对的成键原子是_____。

③氨的沸点（填“高于”或“低于”）膦（PH3），原因是______；氨是_____分子（填“极性”或“非极性”），中心原子的轨道杂化类型为_______。

（3）单质铜及镍都是由______键形成的晶体：

元素铜与镍的第二电离能分别为：

ICu=1959kJ/mol，INi=1753kJ/mol，ICu>INi的原因是______。

（4）某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。

①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为_____。

②若合金的密度为dg/cm3，晶胞参数a=________nm

18．砷化镓（GaAs）是优良的半导体材料，可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。

回答下列问题：

（1）写出基态As原子的核外电子排布式________________________。

（2）根据元素周期律，原子半径Ga_____________As，第一电离能Ga____________As。

（填“大于”或“小于”）

（3）AsCl3分子的立体构型为____________________，其中As的杂化轨道类型为_________。

（4）GaF3的熔点高于1000℃，GaCl3的熔点为77.9℃，其原因是_____________________。

（5）GaAs的熔点为1238℃，密度为ρg·cm-3，其晶胞结构如图所示。

该晶体的类型为________________,Ga与As以________键键合。

Ga和As的摩尔质量分别为MGag·mol-1和MAsg·mol-1，原子半径分别为rGapm和rAspm，阿伏伽德罗常数值为NA，则GaAs晶胞中原子的体积占晶胞体积的百分率为____________________。

1.【参考答案】

（1）A

（2）N球形K的原子半径较大且价电子数较少，金属键较弱

（3）V形sp3（4）0.31512（5）体心棱心

2.【答案】

（1）

（2）同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大N原子的2p轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子

（3）①ABDC②5

③（H3O+）O-H…N（

）（

）N-H…N（

）

（4）

3.【答案】

（1）1s22s22p63s23p63d74s2或3d74s2OMn

（2）spsp3

（3）H2O>CH3OH>CO2>H2H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大（4）离子键和π键（或

键）（5）0.1480.076

4.【答案】

（1）3d5或1s22s22p63s23p63d5

（2）sp2和sp39mol（3）H

（4）乙醇分子间存在氢键（5）Fe3CuN

5.【答案】

小于Fe2+的价电子排布式为3d6，Fe3+的价电子排布式为3d5，Fe3+的3d能级为半满状态较稳定。

正四面体形sp3杂化CCl4、PO43-（其他合理答案均可）体心立方

1:

2:

4

6.【答案】O3s23p63d6

spMgO〉CaO高由于

可形成分子间氢键，而

可形成分子内氢键，故

的沸点比

高44:

3

7.【答案】>4共价键、配位键sp3氢键1015

8.【答案】

正四面体sp3SO42-或PO43-极性

格能小于NiO的晶格能，因此熔点FeO

分子晶体b

9.【答案】ds7CCl4、SiCl4、CBr4、SiF4等合理答案即可四面体形分子晶体1:

1

形成分子内氢键，而

形成分子间氢键H＜C＜N＜Osp3

10.【答案】错误违背泡利原理CN-、C22-sp3铜3d104s1锌3d104s2HCHO+4Cu（OH）2+2NaOH

Na2CO3+2Cu2O+6H2O2（16×2+64×4）×1030/（a3NA）

11.BC

12.【答案】

（1）金属晶体金属键12（每空1分，共3分）

（2）1s22s22p63s23p5ArHClO4正四面体（每空1分，共4分）

（3）①CuCl

（每空2分，共4分）

②Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物（或配离子）Cu（NH3）4]2+（2分，1分，共3分）

13.【答案】

（1）1s22s22p62s23p63d10（或Ar]3d10）

（2）3；（3）sp3和sp；（4）NH2－；

（5）

；

14.【答案】

（5）2p；H

（6）极性；

15.【答案】

（1）①1s22s22p63s1或Ne]3s1②Cl

（2）H2S分子间不存在氢键，H2O分子间存在氢键

（3）平面三角形

（4）Na＋

（5）K2Cr2O7+3H2O2+4H2SO4===K2SO4+Cr2（SO4）3+3O2↑+7H2O

16.【答案】

（1）3d104s24p2；2；

（2）锗的原子半径大，原子之间形成的ρ单键较长，p-p轨道肩并肩重叠的程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键；

（3）GeCl4、GeBr4、GeI4熔沸点依次升高；原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强；

（4）O＞Ge＞Zn；

（5）

sp3；共价键；

（6）①（

；

；

）；②

。

17.【答案】

（1）1s22s22p63s23p63d84s2或Ar]3d84s22

（2）①正四面体

②配位键N

③高于NH3分子间可形成氢键极性sp3

（3）金属铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子

（4）①3:

1

②

18.【答案】

（1）1s22s22p63s23p63d104s24p3；

（2）大于，小于；（3）三角锥形，sp3；（4）GaF3是离子晶体，GaCl3是分子晶体，离子晶体GaF3的熔沸点高；（5）原子晶体；共价键；

。