届人教版 物质结构与性质 单元测试.docx

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届人教版物质结构与性质单元测试

物质结构与性质

1．（2018·湖北部分重点中学模拟）现有X、Y、Z、T、E五种元素，原子序数依次增大，且原子序数都不超过36。

请根据下列相关信息，回答问题。

元素

相关信息

X

原子的1s轨道上只有1个电子

Y

原子的L层上s电子数等于p电子数

Z

空气中含其单质，原子的最外层未成对电子数是该元素所在周期中最多的

T

负二价的元素T的氢化物在通常情况下是一种液体，且T的质量分数为88.9%

E

E存在质量数为65，中子数为36的核素

（1）T原子核外有两个原子轨道处于全充满状态，则其中原子轨道能量较高的是________。

（2）Z的单质分子中σ键和π键的个数比为________；YT2分子中，Y原子采取________杂化。

（3）ZX3分子在水中溶解度大，理由是__________________________________。

（4）X、Z、E三种元素可形成[E（ZX3）4]2＋，其中存在的化学键类型有________（填序号）。

①配位键　②金属键　③极性共价键　④非极性共价键　⑤离子键　⑥氢键

（5）比较ZX

和ZX3的键角∠XZX的大小：

ZX

________（填“>”“＝”或“<”）ZX3，请用价层电子对互斥理论解释：

________________________________________________________________________。

（6）E的晶胞如图所示，晶体E中原子的堆积方式为______________。

E原子的配位数为________。

若E原子半径为acm，则E原子空间占有率为________（用计算式表示）。

解析：

X原子的1s轨道上只有1个电子，则X为H；Y原子的L层上s电子数等于p电子数，原子核外电子排布式为1s22s22p2，故Y为C；在空气中存在Z的单质，原子的最外层未成对电子数是该元素所在周期中最多的，则Z为N；根据氢化物的化学式H2T知Ar（T）/[Ar（T）＋2]×100%＝88.9%，Ar（T）＝16，T为O；E存在质量数为65，中子数为36的核素，因此E的原子序数为29，故其为Cu。

（1）O原子核外原子轨道全充满的有1s和2s，则能量较高的是2s。

（2）N2的结构式为NN，其中σ键和π键的个数比为1∶2。

CO2中根据价层电子对数n＝

＝2可知，C的杂化方式为sp杂化。

（3）NH3分子和H2O分子间能形成氢键。

（4）[Cu（NH3）4]2＋中，铜离子与氨分子之间形成配位键，氨分子中N原子与氢原子之间形成极性共价键，选①③。

（5）NH

中N原子孤电子对数为2，NH3中N原子孤电子对数为1，孤对电子与成键电子间的斥力大于成键电子与成键电子间的斥力，孤对电子数前者多，排斥作用强，所以前者键角小。

（6）题图为Cu的晶胞，晶胞中Cu原子位于面心、顶点，属于面心立方最密堆积，以顶点Cu原子为研究对象，与之相邻且距离最近的原子处于面心，共有12个，故Cu原子配位数为12。

Cu原子空间占有率为

×100%＝

×100%。

答案：

（1）2s　

（2）1∶2　sp

（3）NH3与H2O分子间形成氢键　（4）①③

（5）<　NH

中N原子孤电子对数为2，NH3中N原子孤电子对数为1，孤对电子与成键电子间的斥力大于成键电子与成键电子间的斥力，孤对电子数前者多，排斥作用强，所以前者键角小

（6）面心立方最密堆积　12　

×100%

2．（2018·江西五市部分学校联考）钛及其化合物的研究与应用越来越受到人们的重视。

（1）Ti（BH4）2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。

①在基态Ti2＋中，电子占据的最高能层符号为__________，该能层具有的原子轨道数为________。

②LiBH4由Li＋和BH

构成，BH

的立体结构是________，根据化合物LiBH4判断，Li、B、H的电负性由大到小的顺序为______________________。

③TiCl4在常温下是无色液体，则TiCl4属于________（填“原子”“分子”或“离子”）晶体。

（2）高分子纳米活性钛无霸是借助紫外线或太阳光的照射，在其表面产生氧化性极强的活性离子，这种活性离子可以分解生活中的一些有害物质（如苯、甲醛、丙酮等）。

①丙酮（

）分子中含有π键与σ键数目之比为________。

②甲醛（

）分子中C原子轨道杂化类型为________________________________________________________________________；

甲醛易溶于水，原因是：

a.甲醛和水都是极性分子，b.________________________。

（3）某种氮化钛晶体的晶胞如图所示，该晶体中与N原子距离相等且最近的N原子有________个，Ti原子的配位数为________；该晶胞中N、Ti原子之间的最近距离为anm，则该氮化钛晶体的密度为________g·cm－3（NA为阿伏加德罗常数的值，只列计算式）。

解析：

（1）①Ti为22号元素，在基态Ti2＋中含20个电子，由构造原理可知，在基态Ti2＋中，电子占据的最高能层符号为M，该能层具有的原子轨道数为9。

②BH

中B原子价层电子对数为4，B原子的轨道杂化类型是sp3杂化，且不含孤电子对，所以是正四面体形结构。

BH

中B为＋3价，H为－1价，电负性：

H>B，故Li、B、H的电负性由大到小的顺序为H>B>Li。

③因TiCl4在常温下是无色液体，说明熔点低，由此可判断TiCl4是分子晶体。

（2）①1个CH3COCH3分子中含有1个π键，2个C—Cσ键、6个C—Hσ键、1个C—Oσ键。

②甲醛分子中含有碳氧双键，1个甲醛分子中含有2个C—Hσ键，1个C—Oσ键，共有3个σ键，则碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化；甲醛分子与水分子之间可以形成氢键，分子间氢键的存在能够大大增强物质的溶解性。

（3）以晶胞顶点N为研究对象，与之距离相等且最近的N处于面心，每个顶点为8个晶胞共用，每个面为2个晶胞共用，故与之距离相等且最近的N原子数为

＝12；根据均摊法，可知该晶胞中N原子个数为6×

＋8×

＝4，该晶胞中Ti原子个数为1＋12×

＝4，故晶胞的质量m＝4×

g，而晶胞的体积V＝（2a×10－7）3cm3，所以晶体的密度ρ＝4×

g÷（2a×10－7）3cm3＝

g·cm－3。

答案：

（1）①M　9　②正四面体形　H>B>Li　③分子

（2）①1∶9　②sp2杂化　甲醛与水分子之间能形成氢键

（3）12　6　

3．Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据如表所示：

元素

Mn

Fe

电离能/（kJ·mol－1）

I1

717

759

I2

1509

1561

I3

3248

2957

回答下列问题：

（1）Mn元素价电子层的电子排布式为________，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难，对此，你的解释是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道而能与一些分子或离子形成配合物。

①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是________。

②六氰合亚铁离子[Fe（CN）

]中的配体CN－中C原子的杂化轨道类型是________，写出一种与CN－互为等电子体的单质分子的结构式__________________。

（3）三氯化铁常温下为固体，熔点282℃，沸点315℃，在300℃以上易升华，易溶于水，也易溶于乙醚、丙醇等有机溶剂。

据此判断三氯化铁晶体为________。

（4）金属铁的晶体在不同温度下有两种堆积方式，晶胞分别如图所示。

面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际有的Fe原子个数之比为________。

解析：

（1）Mn核外有25个电子，价电子排布式为3d54s2。

（2）②CN－中C无孤电子对，杂化类型为sp。

与CN－互为等电子体的单质分子为N2，结构式为N≡N。

（3）三氯化铁晶体熔沸点低，说明晶体内作用力为分子间作用力，则为分子晶体。

（4）面心立方晶胞中Fe的个数为8×

＋6×

＝4，体心立方晶胞中Fe的个数为8×

＋1＝2，故面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际有的Fe原子个数之比为2∶1。

答案：

（1）3d54s2　由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）

（2）①具有孤对电子　②sp　N≡N

（3）分子晶体

（4）2∶1

4．（2018·开封一模）C、Si、Ge、Sn是同族元素，该族元素单质及其化合物在材料、医药等方面有重要应用。

请回答下列问题：

（1）Ge的原子核外电子排布式为________。

（2）SiO2晶体的空间构型是________________，其中氧原子的杂化方式为________，硅氧之间共价键的类型是________（填“σ键”或“π键”）。

（3）C、Si、Sn三种元素的单质中，属于分子晶体的是________________（填一种）。

已知SnO2是离子晶体，其主要物理性质有__________________________（写出2条即可）。

（4）CCl4遇水发生分层，SiCl4与CCl4分子结构相似，但遇水极易发生水解反应，导致二者性质不同的原因是__________________________________。

（5）金刚砂（SiC）的晶胞结构与金刚石的相似，如图所示。

该晶胞中每个C原子周围距离最近的C原子个数为________。

若晶胞中立方体的边长为apm，阿伏加德罗常数的值为NA，则金刚砂的密度为________g·cm－3。

（用含a、NA的式子表示）

解析：

（5）由SiC的晶胞结构可知，该晶胞中每个C原子周围距离最近的C原子个数为12。

该晶胞中C原子数为8×

＋6×

＝4，Si原子数为4，故晶胞的质量为

×40g，则金刚砂的密度为

×40g÷（a×10－10cm）3＝

g·cm－3。

答案：

（1）1s22s22p63s23p63d104s24p2

（2）正四面体　sp2　σ键

（3）C60等富勒烯类（或其他合理答案）　熔融时能导电、熔点较高（合理即可）

（4）硅原子有3d空轨道，而碳原子没有d空轨道（因为没有2d轨道），不能接受氯原子的孤对电子，所以四氯化硅能水解而四氯化碳不能水解

（5）12　

5．硒元素（selenium）是第四周期、ⅥA族元素，单质有红硒、黑硒和灰硒，其中灰硒有良好的导热导电性，且有显著的光电效应，可应用于光电半导体材料。

请回答下列问题：

（1）Se原子的核外电子排布式为[Ar]________。

（2）As和Se是同一周期的元素，As的第一电离能比Se大，原因是________________________________________________________________________。

（3）SeO

中Se—O键的键角比SeO3的键角________（填“大”或“小”），原因是________________________________________________________________________。

（4）H2Se水溶液比H2S水溶液的酸性强，原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）灰硒的晶体为六方晶胞结构，原子排列为无限螺旋链，分布在六方晶格上，同一条链内原子作用很强，相邻链之间原子作用较弱，其螺旋链状图、晶胞结构图和晶胞俯视图如图所示。

①螺旋链中Se原子的杂化方式为________。

②已知正六棱柱的边长为acm，高为bcm，阿伏加德罗常数为NAmol－1，则该晶胞中含有的Se原子个数为________，该晶体的密度为________g·cm－3（用含NA、a、b的式子表示）。

解析：

（5）①观察螺旋链状图，每个硒原子与2个硒原子形成共价键，硒原子上还有2个孤电子对，所以Se原子采用sp3杂化。

②观察晶胞结构图和晶胞俯视图，将每3个Se原子看作一个整体。

正六棱柱顶点上的Se原子被6个正六棱柱所共有，面心上的Se原子被2个正六棱柱所共有，故该晶胞中含有的硒原子数为6×3×2×

＋3×2×

＝9。

正六棱柱的体积V＝

×6×bcm3＝

a2bcm3，故晶体密度ρ＝

＝

g·cm－3。

答案：

（1）3d104s24p4

（2）As的4p能级是半充满状态，比较稳定，所以第一电离能比Se大

（3）小　SeO

空间构型为正四面体，键角为109°28′，SeO3空间构型为平面正三角形，键角为120°

（4）Se原子半径大于S原子半径，H—Se共价键更容易断裂

（5）①sp3杂化　②9　

6．（2018·汕头模拟）在研究金矿床物质组分的过程中，通过分析发现了Cu—Ni—Zn—Sn—Fe多金属互化物。

（1）某种金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互化物属于________（填“晶体”或“非晶体”），可通过________方法鉴别。

（2）基态Ni2＋的核外电子排布式为________；Ni2＋和Fe2＋的半径分别为69pm和78pm，则熔点NiO______FeO（填“<”或“>”）。

（3）铜能与类卤素（SCN）2反应生成Cu（SCN）2,1mol（SCN）2分子中含有σ键的数目为________；类卤素（SCN）2对应的酸有两种，理论上硫氰酸（HSCN）的沸点低于异硫氰酸（H—N===C===S）的沸点，其原因是____________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

写出一种与SCN－互为等电子体的分子________（用化学式表示）。

（4）氨基乙酸铜的分子结构如图，碳原子的杂化方式为________。

（5）立方NiO（氧化镍）晶体的结构如图所示，其晶胞边长为apm，列式表示NiO晶体的密度为________g·cm－3（不必计算出结果，阿伏加德罗常数的值为NA）。

人工制备的NiO晶体中常存在缺陷（如图）：

一个Ni2＋空缺，另有两个Ni2＋被两个Ni3＋所取代，其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值却发生了变化。

已知某氧化镍样品组成Ni0.96O，该晶体中Ni3＋与Ni2＋的离子个数之比为_____________________________________________。

解析：

（1）某种金属互化物具有自范性，原子在三维空间里呈周期性有序排列，该金属互化物属于晶体，可通过X射线衍射实验进行鉴别；

（2）Ni元素原子核外电子数为28，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，失去4s能级2个电子形成Ni2＋，故Ni2＋核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8；Ni2＋和Fe2＋的离子所带电荷相同，Ni2＋的半径较小，NiO中离子键更强，NiO晶体的熔点更高；（3）（SCN）2的结构式为NCSSCN，根据其结构可知分子中有3个单键和2个碳氮三键，单键为σ键，三键含有1个σ键、2个π键，（SCN）2分子含有5个σ键，故1mol（SCN）2分子中含有σ键的数目为5NA；由于异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸分子间不能形成氢键，所以硫氰酸（HSCN）的沸点低于异硫氰酸；一种与SCN－互为等电子体的分子有CO2等，原子数相同，价电子数均为16；（4）分子中连接氨基的C原子形成2个C—H键、1个C—N键、1个C—C键，没有孤电子对，杂化轨道数目为4，采取sp3杂化，而碳氧双键中的C原子形成3个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，采取sp2杂化；（5）晶胞中Ni原子数目为1＋12×

＝4，氧原子数目为8×

＋6×

＝4，晶胞质量为

g，晶胞边长为apm，晶胞体积为（a×10－10cm）3，NiO晶体的密度为

＝

g·cm－3；设1molNi0.96O中含Ni3＋xmol，Ni2＋为（0.96－x）mol，根据晶体仍呈电中性，可知3x＋2×（0.96－x）＝2×1，x＝0.08mol，Ni2＋为（0.96－x）mol＝0.88mol，即离子数之比为Ni3＋∶Ni2＋＝0.08∶0.88＝1∶11。

答案：

（1）晶体　X射线衍射

（2）1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8　>

（3）5NA（或5×6.02×1023或3.01×1024）　异硫氰酸中H—N键极性强，分子间存在氢键，而硫氰酸分子间只存在分子间作用力，所以异硫氰酸的沸点高于硫氰酸　CO2

（4）sp3、sp2

（5）

　1∶11

7．（2018·南昌十校模拟）硼及其化合物在新材料、工农业生产等方面用途很广。

请回答下列问题：

（1）B元素的基态原子的价电子排布图为______________，B、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为________________________________________________________。

（2）三氟化硼在常温常压下为具有刺鼻恶臭和强刺激性气味的无色有毒腐蚀性气体，其分子的立体构型为________，B原子的杂化类型为________。

（3）自然界中，含B的钠盐是一种天然矿藏，其化学式写作Na2B4O7·10H2O，实际上它的阴离子结构单元是由两个H3BO3和两个[B（OH）4]－缩合而成的双六元环，应该写成Na2[B4O5（OH）4]·8H2O，其结构式如图1，它的阴离子可形成链状结构。

该阴离子由极性键和配位键构成，请在图1中用“―→”标出其中的配位键，该阴离子通过________相互结合形成链状结构。

（4）科学家发现硼化镁在39K时有超导性，在硼化镁晶体的理想模型中，镁原子和硼原子是分层排布的，一层镁一层硼相间排列。

图2是该晶体微观结构中取出的部分原子沿z轴方向的投影，白球是镁原子投影，黑球是硼原子投影。

则硼化镁的化学式为________。

（5）磷化硼（BP）是一种有价值的超硬耐磨涂层材料，这种陶瓷材料可作为金属表面的保护薄膜。

磷化硼晶胞如图3所示，在BP晶胞中B的堆积方式为________，当晶胞晶格参数为478pm时，磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离为________cm。

解析：

（1）B元素的基态原子的价电子排布图为

元素的非金属性越强，第一电离能越大，由于氮原子2p能级上有3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于相邻元素，所以B、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>B。

（2）BF3分子中，B原子形成了3个σ键，不含孤电子对，故杂化轨道数为3，杂化方式为sp2杂化，BF3分子的立体构型为平面正三角形。

（3）B原子形成的4个键中含有1个配位键，氢氧根离子中氧原子与硼原子之间形成配位键，题图1中用“―→”标出其中的配位键为

。

该阴离子通过氢键相互结合形成链状结构。

（4）根据投影可知，6个B原子构成1个正六边形，中间是镁原子，1个B原子被周围的3个正六边形共用，所以1个正六边形含有的B原子数是6÷3＝2，因此硼化镁的化学式为MgB2。

（5）由晶胞结构可知，在BP晶胞中B的堆积方式为面心立方最密堆积；P原子与周围的4个B原子最近且形成正四面体结构，二者连线处于体对角线上，B、P之间的最近距离为体对角线长的

，立方体的边长为478pm，则晶胞体对角线长为

×478pm，则P原子与B原子最近距离为

×478pm×

＝

pm＝

×10－10cm。

答案：

（1）

（2）平面正三角形　sp2

（3）

　氢键

（4）MgB2

（5）面心立方最密堆积　

×10－10

8．（2018·太原重点中学模拟）第二周期元素形成的化合物种类繁多、应用广泛。

（1）第二周期中电负性最大的元素是________，其核外电子排布式为________。

（2）BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。

它们的结构简式如下，请写出Be的杂化轨道类型：

①Cl—Be—Cl________；

②

（3）[Cu（NH3）4]2＋具有对称的空间构型，[Cu（NH3）4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu（NH3）4]2＋的空间构型为________。

（4）已知固态NH3、H2O、HF的氢键结构和键能如下，请解释H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因______________________________________________________。

物质

氢键X—H…Y

键能（kJ·mol－1）

（HF）n

F—H…F

28.1

冰

O—H…O

18.8

（NH3）n

N—H…N

5.4

（5）①NiO晶胞如图1所示，其中O原子的配位数为________。

②一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”，可以认为O2－作密置单层排列，Ni2＋填充其中（如图2），已知O2－的半径为am，每平方米面积上分散的该晶体的质量为________g。

（用a、NA表示）

解析：

（1）第二周期中电负性最大的元素是F，其核外电子排布式为1s22s22p5。

（2）①每个Be原子形成2个Be—Cl键，没有孤对电子，杂化轨道数目为2；②每个Be原子形成3个Be—Cl键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3；③每个Be原子形成4个Be—Cl键，没有孤对电子，杂化轨道数目为4。

（3）[Cu（NH3）4]2＋具有对称的空间构型，[Cu（NH3）4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代，如果得到一种产物，[Cu（NH3）4]2＋的空间构型为正四面体形，如果能得到两种不同结构的产物，[Cu（NH3）4]2＋的空间构型为平面正方形。

（5）①由NiO晶胞图可知与O相连的Ni有6个，所以O原子的配位数为6。

②由图可知，每个NiO占有的面积为2

a2m2，则每平方米含有的NiO的个数为

，每个NiO的质量为

g，所以每平方米面积上分散的该晶体的质量为

g。

答案：

（1）F　1s22s22p5

（2）①sp杂化　②sp2杂化　③sp3杂化

（3）平面正方形

（4）单个氢键的键能是（HF）n>冰>（NH3）n，而平均每个分子含氢键数：

冰中2个，（HF）n和（NH3）n均只有1个，气化要克服的氢键的总键能：

冰>（HF）n>（NH3）n

（5）①6　②

或