高考化学二轮复习专题15物质结构与性质专题卷.docx
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高考化学二轮复习专题15物质结构与性质专题卷
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专题15 物质结构与性质
一、选择题
1．最近媒体报道了一些化学物质，如爆炸力极强的N5、结构类似白磷的N4、比黄金还贵的18O2、太空中的甲醇气团等。
下列说法中，正确的是（）
A．18O2和16O2是两种不同的核素
B．将ag铜丝灼烧成黑色后趁热插入甲醇中，铜丝变红，质量小于ag
C．N4为正四面体结构，每个分子中含有6个共价键，键角为109°28′
D．2N5=5N2是化学变化
答案：
D
2．我国科学家研制出一中催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：
HCHO＋O2
CO2＋H2O。
下列有关说法正确的是
A．该反应为吸热反应B．CO2分子中的化学键为非极性键
C．HCHO分子中既含α键又含π键D．每生成1.8gH2O消耗2.24LO2
解析：
该反应在室温下可以进行，故该反应为放热反应，A项错误；二氧化碳结构为
，为极性键，B项错误；甲醛中，含有碳氧双键，故期中既含有
键又含有
键，C项正确；氧气的体积，并没有标明状况，故不一定为2.24L，D项错误。
答案：
C
3．以M原子为中心形成的MX2Y2分子中，X、Y分别只以单键与M结合，下列说法正确的是（）
A．M只能是碳、X、Y只能是氢和氯
B．若MX2Y2分子空间构型为平面四边形，则无同分异构体
C．若MX2Y2分子空间构型为四面体形，则有二种同分异构体
D．若MX2Y2分子空间构型为四面体形，则无同分异构体
解析：
从化学式MX2Y2可以看出：
M可能为＋4价，故M既能是碳，也可能是硅，A项错误；B、C项的前题与结论正好相反，均错误、D项正确。
答案：
D
4．下列说法中正确的是（）
A．烯中C=C的键能是乙烷中C—C的键能的2倍
B．氮气分子中含有1个σ键和2个π键
C．N—O键的极性比C—O键的极性大
D．NH4＋中4个N—H键的键能不相同
解析：
有机化合物中，碳原子与碳原子的原子轨道之间以“肩并肩”的方式形成π键的重叠程度要比以“头碰头”的方式形成σ键的重叠程度小得多。
两个碳原子之间形成的σ键比π键牢固，σ键的键能大于π键。
乙烯中两个碳原子间存在一个σ键和一个π键，乙烷中两个碳原子间存在一个σ键，乙烯中C=C的键能应当大于乙烷中C—C的键能且小于乙烷中C—C的键能的2倍。
氮气分子中有三个共价键，1个σ键和2个π键，所以B选项的说法正确，符合题意。
形成共价键的两个原子对电子的吸引能力差别越大，共价键的极性就越强；N原子与O原子吸电子能力的差值小于C与O吸电子能力的差值，N—O键的极性比C—O键的极性小。
在NH4＋中参与成键的8个电子分布在原子最外层的4个能量相等的sp3杂化轨道中，4个N—H键的键能键长键角都相等，D项说法错误。
答案：
D
5．关于原子轨道的说法不正确的是（）
A．中心原子采取相同类型的杂化轨道成键的分子，其几何构型不一定相同
B．sp杂化轨道是由同一个原子中能量相近的一个s轨道和一个p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道
C．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp2杂化轨道成键
D．乙烯与氢气反应会变成乙烷，碳原子的杂化类型由sp2杂化变为sp3杂化
解析：
NH3属于AB3型，但N原子属于sp3杂化轨道成键。
答案：
C
6．AB型的化学式形成的晶体结构情况多种多样。
如图所示的几种结构中最有可能是分子晶体的是（）
A．①②③B．③④⑥
C．②⑤D．①②
解析：
从①、③、④、⑥的结构上看，构成晶体的结构单元都是向外延伸和扩展的，符合离子晶体或原子晶体的结构特点，而②、⑤的结构没有这种特点，该结构可看成是一个分子，形成晶体时为分子晶体。
答案：
C
7．x、y为两种元素的原子，x的阴离子与y的阳离子具有相同的电子层结构，由此可知（）
A.x的原子半径大于y的原子半径
B.x的电负性大于y的电负性
C.x的氧化性大于y的氧化性
D.x的第一电离能小于y的第一电离能
答案：
B
8．下列对一些实验事实的理论解释正确的是（）
选项
实验事实
理论解释
A
N原子的第一电离能大于O原子
N原子2p能级半充满
B
CO2为直线形分子
CO2分子中C==O之间的夹角为109°28′
C
金刚石的熔点低于石墨
金刚石是分子晶体，石墨是原子晶体
D
HF的沸点高于HCl
HF的相对分子质量小于HCl
解析：
N原子核外电子排布为1s22s22p3，O原子核外电子排布为1s22s22p4，由洪特规则特例，半充满更稳定，N原子失电子难，第一电离能大于O原子，因为CO2中的C=O之间的夹角为180°，故CO2为直线形分子，B错误，石墨是混合型晶体，金刚石是原子晶体，石墨熔化时，除了断开C—C之间σ键外，还需断开π键，所以熔点高，HF之间由于形成氢键，所以沸点高。
答案：
A
9．（2018·上海八校联考）原子数、价电子总数相同的微粒互称等电子体，等电子体具有相同的结构特征。
已知硝酰阳离子NO2＋与XO2分子互为相同结构的等电子体，则元素X可能为
A．ClB．SiC．CD．S
解析：
NO2＋的价电子总数为5＋6×2＝17，符合条件的X可以为C或Si，但SiO2为原子晶体，不含分子。
答案：
C
10．下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据（用I1、I2……表示，单位为kJ·mol－1）。
I1
I2
I3
I4
……
R
740
1500
7700
10500
……
下列关于元素R的判断中一定正确的是（）
A．R的最高正价为＋3价
B．R元素位于元素周期表中第ⅡA族
C．R元素的原子最外层共有4个电子
D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
解析：
由表中数据I3≫I2知其最高正价为＋2价，R元素位于ⅡA族，最外层有2个电子，R不一定是Be元素。
答案：
B
11．（2018·南昌模拟）CH
、—CH3、CH
都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是（）
A．它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化
B．CH
与NH3、H3O＋互为等电子体，几何构型均为正四面体形
C．CH
中的碳原子采取sp2杂化，所有原子均共面
D．CH
与OH－形成的化合物中含有离子键
答案：
C
12．X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外层未达到8电子稳定结构，工业上通过分离液态空气获得其单质；Y元素原子最外电子层上s、p电子数相等；Z元素＋2价阳离子的核外电子排布与氖原子相同；W元素原子的M层有1个未成对的p电子。
下列有关这些元素性质的说法一定正确的是
A.X元素的氢化物的水溶液显碱性
B.Z元素的离子半径大于W元素的离子半径
C.Z元素的单质在一定条件下能与X元素的单质反应
D.Y元素最高价氧化物的晶体具有很高的熔点和沸点
解析：
根据题意，Z元素为Mg，Y元素原子最外电子电子排布为ns2np2，是C或Si，X为N或O，W为Al或Cl，N的氢化物的水溶液显碱性，但O的氢化物的水溶液显中性或弱酸性，A错误，Al3＋的半径比Mg2＋小，B错误；氮气、氧气均能与镁反应，C正确；CO2形成的晶体熔沸点低，D错误。
答案：
C
13．某一化合物的分子式为AB2，A属ⅥA族元素，B属ⅦA族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为3.44和3.98，已知AB2分子的键角为103.3°。
下列推断不正确的是（）
A．AB2分子的空间构型为“V”形
B．A—B键为极性共价键，AB2分子为非极性分子
C．AB2与H2O相比，AB2的熔点、沸点比H2O的低
D．AB2分子中无氢原子，分子间不能形成氢键，而H2O分子间能形成氢键解析：
根据A、B的电负性值及所处位置关系，可判断A元素为O，B元素为F，该分子为OF2。
O—F键为极性共价键。
因为OF2分子的键角为103.3°，OF2分子中键的极性不能抵消，所以为极性分子。
答案：
B
14．下列有关物质结构和性质的说法中，正确的是（）
A.元素非金属性Cl＞S的实验依据是酸性HCl＞H2S
B.碳元素的电负性小于氧元素，每个CO2分子中有4个σ键
C.同周期主族元素的原子形成的简单离子的电子层结构一定相同
D.Na、Mg、Al三种元素，其第一电离能由大到小的顺序为Mg＞Al＞Na
解析：
选项A的实验依据应是元素最高价氧化物的水化物的酸性HClO4＞H2SO4；选项B，每个CO2分子中有2个σ键；选项C，同周期主族元素的原子形成的简单离子的电子层结构不一定相同，如Na＋和Cl－。
答案：
D
15．下列描述中正确的是（）
A.CS2为V形的极性分子
B.ClO
的空间构型为平面三角形
C.SF6中有6对完全相同的成键电子对
D.SiF4和SO
的中心原子均为sp3杂化
解析：
CS2的分子结构为S=C=S，该分子为平面直线分子，A错误；ClO
中Cl原子为sp3杂化，ClO
的离子结构为[
]－，为三角锥形结构，B错误；SF6中S与F形成6个相同的电子对；SiF4、SO
中心原子均为sp3杂化，D正确。
答案：
CD
16．在硼酸[B（OH）3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。
则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是（）
A．sp，范德华力 B．sp2，范德华力
C．sp2，氢键D．sp3，氢键
解析：
由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化，故B原子也为sp2杂化，但由于B（OH）3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力就为氢键。
答案：
C
17．高温下，超氧化钾晶体呈立方体结构，晶体中氧的化合价部分为0价，部分为－2价。
如下图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞，则下列说法正确的是（）
A．超氧化钾的化学式为KO2，每个晶胞含有4个K＋和4个O
B．晶体中每个K＋周围有8个O
，每个O
周围有8个K＋
C．晶体中与每个K＋距离最近的K＋有8个
D．晶体中与每个K＋距离最近的K＋有6个
答案：
A
18．在极性分子中，正电荷重心同负电荷重心间的距离称偶极长，通常用d表示。
极性分子的极性强弱同偶极长和正（或负）电荷重心的电量（q）有关，一般用偶极矩（μ）来衡量。
分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ＝d·q。
下列说法正确的是（）
A．CS2分子中μ＝0
B．偶极矩的大小顺序为：
邻硝基氯苯＜间硝基氯苯＜对硝基氯苯
C．实验测得μ（PF3）＝1.03可知，PF3分子是平面三角构型
D．治癌药Pt（NH3）2Cl2的一种异构体μ＞0，其在水中的溶解性较小
解析：
选A。
本题是一个信息题，首先要理解偶极矩的含义。
当μ＝0，即说明d＝0，因为电量不可能为0，而d＝0，也即是正、负电荷重心重合，则转化为教材中的非极性分子的定义。
A项CS2分子为非极性分子，所以μ＝0，正确。
B项中对位的d是最小的，即μ是最小的，错误。
PF3可能存在平面三角形和三角锥形两种情况，但是平面三角形的μ＝0，所以PF3为三角锥形，C项错误。
μ＞0则为极性分子，根据相似相溶规则，在水中的溶解性应较大。
答案：
A
二、非选择题
19．（2018·湖北襄阳调研）用黄铜矿（主要成分是CuFeS2）生产粗铜的反应原理如下：
（1）已知在反应①、②中均生成相同的气体分子，该气体具有漂白性。
请分别写出反应①、②的化学方程式________________、__________________。
（2）基态铜原子的核外电子排布式为____________，硫、氧元素相比，第一电离能较大的是______。
（3）反应①和②生成的气体分子的中心原子的杂化类型是______，分子的空间构型是______。
（4）C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2化学式相似，但结构和性质有很大不同。
CO2中C与O原子间形成σ键和π键，SiO2中Si与O原子间不形成上述π键。
从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成，而Si、O原子间不能形成上述π键________________。
（5）Cu2O的晶胞结构如图所示，该晶胞的边长为acm，则Cu2O的密度为__________g·cm－3（用NA表示阿伏加德罗常数的数值）。
答案：
（1）2Cu2S＋3O2
2Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S
6Cu＋SO2↑
（2）1s22s22p63s23d104s1或[Ar]3d104s1 O
（3）sp2 V形
（4）Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p—p轨道“肩并肩”重叠程度较小，不能形成上述稳定的π键
（5）
20．（2018·江西盟校联考）纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。
单位质量的A和B单质燃烧时均放出大量热，可用作燃料。
已知A和B为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示：
[]
电离能（kJ/mol）
I1
I2
I3
I4
A
932
1821
15390
21771
B
738
1451
7733
10540
（1）某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如图所示，该同学所画的电子排布图违背了________________________。
（2）ACl2分子中A的杂化类型为________________________。
（3）氢气作为一种清洁能源，必须解决它的储存问题，C60可用作储氢材料。
已知金刚石中的C—C的键长为154.45pm，C60中C—C的键长为145～140pm，有同学据此认为C60的熔点高于金刚石，你认为是否正确________，并阐述理由__________________________。
（4）科学家把C60和钾掺杂在一起制造了一种富勒烯化合物，其晶胞如图所示，该物质在低温时是一种超导体。
写出基态钾原子的价电子排布式________，该物质的K原子和C60分子的个数比为________________。
（5）继C60后，科学家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子电负性由大到小的顺序是________________，NCl3分子的VSEPR模型为________。
Si60分子中每个硅原子只跟相邻的3个硅原子形成共价键，且每个硅原子最外层都满足8电子稳定结构，则Si60分子中π键的数目为________。
解析：
（1）E（3s）＜E（3p），3s轨道排满才能排3p轨道。
（2）由表格中的电离能数据推出A为Be，B为Mg，BeCl2中心原子的价层电子对数为2，采取sp杂化。
（3）C60与金刚石所属的晶体类型不同，C60是分子晶体，金刚石是原子晶体，决定两者熔点高低的作用力不同。
（4）K原子序数是19，价电子排布式为4s1；从晶胞中可看出C60的个数为8×
＋1＝2，钾原子的个数为12×
＝6，钾原子和C60分子的个数比为3∶1。
C
N
Si
（5）C、Si、N在周期表中的大致位置为
电负性顺序为N＞C＞Si；NCl3中心原子价层电子对数为4，VSEPR模型为正四面体；Si的价电子数为4，每个硅原子只跟相邻的3个硅原子相连，且最外层满足8电子稳定结构，所以每个Si原子周围只有1个π键，且2个Si原子共用1个π键，所以Si60分子中π键的数目为（60×1）×
＝30。
答案：
（1）能量最低原理
（2）sp杂化
（3）否 C60为分子晶体，熔化时破坏的是分子间作用力，无需破坏共价键
（4）4s1 3∶1
（5）N＞C＞Si 正四面体 30
21．（2018·日照模拟）下表是元素周期表的一部分。
表中所列的字母分别代表一种化学元素。
（1）A、B、C原子的第一电离能由小到大的顺序是________（用元素符号表示）；Q3＋的核外电子排布式为________。
（2）写出与BC
互为等电子体的分子________（只写一种），1molBC
中含有的π键数目为________。
（3）B形成的气态氢化物的沸点高于E形成的气态氢化物的沸点，原因是
________________________________________。
（4）化合物甲由B、D两元素组成，已知甲是一种重要的结构材料，硬度大，耐磨损，晶胞如图1所示，甲的晶体中B、D两种元素原子的杂化方式均为________。
（5）法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因在巨磁电阻效应（GMR效应）研究方面的成就而获得诺贝尔物理学奖。
如图2的化合物具有GMR效应，则该化合物的化学式为________。
解析：
（1）同周期元素第一电离能呈增大趋势，但ⅡA族与ⅢA族、ⅤA族与ⅥA族第一电离能出现反常。
（2）NO
与CO2、N2O等是等电子体，其空间构型相同。
（4）N原子形成3个共价键，还有1对孤对电子，所以为sp3杂化，Si原子形成4个共价键，采取sp3杂化。
（5）利用均摊法，N（Ca）在体心，有1个，M（Ti）在8个顶点，共8×
＝1个，C（O）处于面心，共6×
＝3个。
答案：
（1）C＜O＜N 1s22s22p63s23p63d3
（2）CO2（或N2O等其他合理答案） 2NA
（3）氮的气态氢化物分子间能形成氢键
（4）sp3杂化
（5）CaTiO3
22．（2018·河南毕业考试）已知：
A、B、C、D、E、F、X为周期表中前四周期的七种元素，它们的原子序数依次增大。
A是周期表中原子半径最小的元素；B的基态原子有3个不同的能级，各能级中电子数相等；D的基态原子2p能级上的未成对电子数与B原子的相同；D2－离子与E2＋离子具有相同的稳定电子层结构；F有“生物金属”之称，F4＋离子和氩原子的核外电子排布相同；X的基态原子的价电子排布式为3d84s2。
请回答下列问题：
（1）B、C、D三种元素的电负性由大到小的顺序是________（填元素符号）。
（2）在A元素与上述其他元素形成的分子中，其中心原子为sp3杂化的为________。
（写出2种即可）
（3）与C同族且位于第四周期元素所形成气态氢化物的电子式为________，它属于________（填“极性”或“非极性”）分子，其沸点低于C的氢化物的沸点，主要原因是
_____________________________________________________
_____________________________________________________。
（4）F的基态原子核外电子排布式是
___________________________________________________。
（5）E原子的第一电离能比同周期后面相邻元素的第一电离能________（填“大”或“小”）。
（6）氢气是理想的清洁能源，X元素与镧（La）元素的合金可作储氢材料，该合金的晶胞如右图所示，晶胞中心有一个X原子，其他X原子都在晶胞面上，则该晶体的化学式为________。
已知该晶体的密度为
dg·cm－3，其摩尔质量为Mg·mol－1，则该晶胞的体积是________。
（请列出算式）
X的基态原子价电子排布式为3d84s2，则X是Ni元素。
同周期从左到右元素的电负性逐渐增强，故电负性O＞N＞C。
对于La与Ni形成的合金，由其晶胞结构可知，一个晶胞中有La原子：
8×
＝1（个），有Ni原子：
1＋8×
＝5（个），故该晶体的化学式为LaNi5。
由ρ＝
可知：
dg·cm－3＝
/V，故V＝
cm3。
答案：
（1）O＞N＞C
（2）CH4、H2O、NH3（写出2种即可）
（3）
极性 NH3分子间能形成氢键而AsH3不能
（4）1s22s22p63s23p63d24s2
（5）大
（6）LaNi5
cm3
23．（2018·江苏信息卷）某催化剂中含有的活性组分为Ni、Cu和Zn的化合物，可用于二氧化碳加氢制取甲醚。
甲醚是乙醇的同分异构体，其熔点－141.5℃，沸点－24.9℃，在加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。
（1）写出活性组分NiO中Ni2＋基态核外电子排布式________。
（2）下图是Cu的某种氧化物的晶胞结构示意图，氧的配位数为________。
（3）乙醇的沸点比甲醚高，其主要原因是_________________________________________。
（4）甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为________。
（5）储氢材料化合物A是乙烷的等电子体，其相对分子质量为30.8，且A是由第二周期两种氢化物形成的化合物。
加热A会缓慢释放氢气，同时A转化为化合物B，B是乙烯的等电子体。
化合物A的结构式为________（若含有配位键，要求用箭头表示），1mol化合物B中σ键的数目是________。
解析：
本题考查了原子结构与性质、分子结构与性质、晶体结构与性质。
（1）Ni是28号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。
形成离子时，先失去最外层的电子，排布式为1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8。
（2）根据晶胞结构，以中心的氧原子为中心，周围有4个铜原子与之距离最近且相等，所以其配位数为4。
（4）甲醛分子中含有2个C—H键，C=O键中含有1个σ键和1个π键。
所以碳原子共有3个σ键电子对，没有孤电子对，说明含有3个杂化轨道，为sp2杂货。
（5）A是乙烷的等电子体，而且相对分子质量与乙烷相近，说明应是碳原子前后的原子代替其形成的，所以应是BH3·NH3，结构为
。
再根据B是乙烯的等电子体，进而推出B的结构为
。
每份B中，所有B—H键和N—H键均属于σ键，B=N中含有1个σ键和1个π键，即共有5个σ键。
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