届福建高三化学大题练物质结构和性质周练4.docx

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届福建高三化学大题练物质结构和性质周练4

2020届福建高三化学大题练

——物质结构与性质周练（4）

一、实验题（本大题共12小题）

1.

2015年8月12号接近午夜时分，天津滨海新区一处集装箱码头发生爆炸．发生爆炸的是集装箱内的易燃易爆物品，爆炸火光震天，并产生巨大蘑菇云．根据掌握的信息分析，装箱区的危险化学品可能有钾、钠、氯酸钠、硝酸钾、烧碱，硫化碱、硅化钙、三氯乙烯、氯碘酸等．运抵区的危险化学品可能有环己胺、二甲基二硫、甲酸、硝酸铵、氰化钠、4，6-二硝基苯-邻仲丁基苯酚等．

回答下列问题：

（1）在组成NH4NO3、NaCN两种物质的元素中第一电离能最大的是______（填元素符号）解释原因______

（2）二甲基二硫和甲酸中，在水中溶解度较大的是______（填名称），原因是______；烧碱所属的晶体类型为______；硫化碱（Na2S）的S2-的基态电子排布式是______

（3）硝酸铵中，NO3-的立体构型为______，中心原子的杂化轨道类型为______

（4）1mol化合物NaCN中CN-所含的π键数为______，与CN-互为等电子体的分子有______．

（CN）2又称为拟卤素，实验室可以用氰化钠、二氧化锰和浓硫酸在加热条件下制得，写成该制备的化学方程式______．

（5）钠钾合金属于金属晶体，其某种合金的晶胞结构如图所示．合金的化学式为______；晶胞中K 原子的配位数为______；已知金属原子半径r（Na）=186pm、r（K）=227pm，计算晶体的空间利用率______（列出计算式，不需要计算出结果）．

2.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途．

（一）如金属铜用来制造电线电缆，超细铜粉可应用于导电材料、催化剂等领域中；CuCl和CuCl2都是重要的化工原料，常用作催化剂、颜料、防腐剂和消毒剂等．

（1）超细铜粉的某制备方法如下：

[Cu（NH3）4]SO4中所含的化学键有______．

（2）氯化亚铜（CuCl）的制备过程是：

向CuCl2溶液中通入一定量SO2，微热，反应一段时间后即生成CuCl白色沉淀．反应的离子方程式为______．

（二）波尔多液是一种保护性杀菌剂，广泛应用于树木、果树和花卉上，鲜蓝色的胆矾晶体是配制波尔多液的主要原料．已知CuSO4•5H2O的部分结构可表示如下：

（1）写出铜原子价电子层的电子排布式______，与铜同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与铜原子相同的元素有______（填元素符号）．

（2）请在上图中把CuSO4•5H2O结构中的化学键用短线“--”表示出来．

（3）往浓CuSO4溶液中加入过量较浓的NH3•H2O直到原先生成的沉淀恰好溶解为止，得到深蓝色溶液．小心加入约和溶液等体积的C2H5OH并使之分成两层，静置．经过一段时间后可观察到在两层“交界处”下部析出深蓝色Cu（NH3）4SO4•H2O晶体．实验中所加C2H5OH的作用是______．

（4）Cu（NH3）4SO4•H2O晶体中呈正四面体的原子团是______，杂化轨道类型是sp3杂化的原子是______．

3.利用废铝箔（主要成分为Al、少量的Fe、Si等）既可制取有机合成催化剂AlBr3又可制取净水剂硫酸铝晶体．

I．实验室制取无色的无水AlBr3（熔点：

97.5℃，沸点：

263.3℃～265℃，在空气中AlBr3遇水蒸气易发生水解）可用如图1所示装置，主要实验步骤如下：

步骤l．将铝箔剪碎，用CCl4浸泡片刻，干燥，然后投入

到烧瓶6中．

步骤2．从导管口7导入氮气，同时打开导管口l和4排出空气，一段时间后关闭导管口7和1；导管口4接装有P2O5的干燥管．

步骤3．从滴液漏斗滴入一定量的液溴于烧瓶6中，并保证

烧瓶6中铝过剩．

步骤4．加热烧瓶6，回流一定时间．

步骤5．将氮气的流动方向改为从导管口4到导管口l．将装有P2O5的干燥管与导管口1连接，将烧瓶6加热至270℃左右，使AlBr3蒸馏进入收集器2．

步骤6．蒸馏完毕时，在继续通入氮气的情况下，将收集器2从3处拆下，并立即封闭3处．

（1）步骤l中，铝箔用CCl4浸泡的目的是______．

（2）步骤2操作中，通氮气的目的是______．

（3）步骤3中，该实验要保证烧瓶中铝箔过剩，其目的是______．

（4）步骤4依据何种现象判断可以停止回流操作______．

（5）步骤5需打开导管口l和4，并从4通入N2的目的是______．

Ⅱ．某课外小组的同学拟用废铝箔制取硫酸铝晶体，已知铝的物种类别与溶液pH关系如图2所示，实验中可选用的试剂：

处理过的铝箔；2.0mol•L-1NaOH溶液：

2.0mol•L-1硫酸

（6）由铝箔制备硫酸铝晶体的实验步骤依次为：

①称取一定质量的铝箔于烧杯中，分次加入2.0mol•L-1NaOH溶液，加热至不再产生气泡为止．

②过滤，③______；

④过滤、洗涤沉淀；⑤向沉淀中不断加入2.0mol•L-1硫酸，至恰好溶解；

⑥______；⑦冷却结晶；⑧过滤、洗涤、干燥．

4.已知A、B、C、D和E都是元素周期表中前20号的元素，它们的原子序数依次增大．A与其他4种元素既不在同一周期也不在同一主族．B原子的L层有1对成对电子且其单质是空气的主要成分．C原子的L层p轨道中有5个电子；D是周期表中1﹣﹣18列中的第14列元素；D元素原子次外层电子数与最外层电子数之比为2：

1．E跟C可形成离子化合物，其晶胞结构如下图．请回答：

（1）A与D形成的最简单化合物的分子式是_______　　，该分子的立体构型是_________　　．该分子属于_________　　（填“极性”或“非极性”）分子

（2）C与D形成的化合物晶体类型是_________　　．B单质分子中含_________　　个σ键_________　　个π键

（3）从上图中可以看出，E跟C形成的化合物的化学式为_________　　；若设该晶胞的边长为acm，则该离子化合物晶体的密度是_________　　（只要求列出算式）．

（4）电负性（用X表示）也是元素的一种重要性质，下表给出8种元素的电负性数值：

元素

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

K

电负性

5.A,B,C,D,E都是短周期的主族元素，原子序数依次增大；A原子中电子运行的轨道只有一种形状；B,C同周期，A,D同主族。

D,B能形成两种离子化合物甲和乙，原子个数比分别为2∶1和1∶1；E元素原子的最外层电子数是其电子总数的1/3。

根据以上信息回答下列问题：

（1）化合物甲的电子式是______________________，

（2）E与C形成的氢化物稳定性大小关系是___________。

（填写氢化物的化学式）

（3）C和D的离子中，半径较小的是__________（填离子符号）。

（4）写出B元素基态原子的轨道表示式________________。

 （5）X是与E同主族的短周期元素，它有一种由4个原子构成的分子X4（如图所示），下表列出了X原子间各种共价键的键能

键类型

X-X

X=X

X≡X

键能（kJ/mol）

159

418

946

①由X元素组成的气体单质X2分子中含____个σ键、______个π键。

②写出X4气体转化为X气体单质X2时△H=                   kJ/mol

6.[化学──选修2：

化学与技术]（15分）

工业上以黄铁矿（FeS2）为原料，采用接触法生产硫酸的流程图如下。

（1）黄铁矿在沸腾炉中反应的化学方程式为                                      。

（2）为充分利用反应放出的热量，接触室中应安装      （填“设备Ⅰ”的名称）。

（3）原料气在一定条件下通入接触室中，测量各截面过程气体流中各种气体的物质的量的百分含量如下，则该过程中SO2的平衡转化率为         （精确到0.l）。

（4）在吸收塔中将SO3转化成硫酸，使用98.3％的硫酸从上方喷淋，而不使用水的理由是          。

吸收塔中填充有许多瓷管，其作用是                                      。

（5）尾气中常含有N2、O2、SO2、微量的SO3等。

为了综合利用尾气，可将其通人氨水中，再按一定比例加人碳酸氢铵，降低温度析出含结晶水的晶体。

已知该结晶水合物的相对分子质量为134，则其化学式为              。

（6）能用于测定硫酸尾气中SO2含量的是        （填标号）。

A.NaOH溶液、酚酞试液     B.KMnO4溶液、稀H2SO4

C.碘水、淀粉溶液            D.氨水、酚酞试液

37[化学──选修3：

物质结构与性质]（15分）

X、Y、Z、W为元素周期表前四周期的元素。

其中X原子核外的L层电子数是K层电子数的两倍，Y的内层电子数是最外层电子数的9倍，Z在元素周期表的各元素中电负性最大，W元素的第三电子层处于全充满状态且第四电子层只有2个电子。

请回答下列问题。

（1）W元素属于       区元素，其基态原子的电子排布式为                   。

（2）W2+能与氨气分子形成配离子[W（NH3）4]2+。

其中配体分子的空间构型为         ，写出该配离子的结构简式（标明配位键）                             。

（3）X能与氢、氮、氧三种元素构成化合物XO（NH2）2，其中X原子的杂化方式为     ，1mol该分子中σ键的数目为      ，该物质易溶于水的主要原因是            。

（4）X的某种晶体为层状结构，可与熔融金属钾作用。

钾原子填充在各层之间，形成间隙化合物，其常见结构的平面投影如图①所示，则其化学式可表示为                  。

（5）元素Y与元素Z形成的晶体结构如图②所示，设晶胞中最近的Y的离子与Z的距离为apm，该化合物的摩尔质量为bg/mol，则该晶胞密度的计算式为         g/cm3。

38已知有机物A、B、C、D、E有如下图所示转化关系：

其中C能跟NaHCO3发生反应，C和D的相对分子质量相等，且E为无支链的化合物。

根据上图回答问题：

（1）B分子中的含氧官能团名称是_________________________；

写出一个同时符合下列四个条件的B的同分异构体的结构简式___________。

a．含苯环结构，取代基位于间位

b．能发生水解反应

c．能发生银镜反应                  

d．与FeCl3溶液发生显色反应。

（2）写出②的反应方程式：

___________________________________________。

  （3）写出D与浓硫酸在加热条件下发生的反应                             。

  （4）A的结构筒式是______________________。

  （5）若B分子（发生分子间脱水）发生酯化反应生成高分子的结构简式为         。

7.钒（23V）是我国的丰产元素，广泛应用于催化及钢铁工业，有“化学面包”、金属“维生素”之称。

回答下列问题：

（1）钒原子的核外电子排布式为______，在元素周期表中的位置为______。

（2）V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。

基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓为______形；气态SO3以单分子形式存在，其分子的立体构型为______形；固体SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中S-O键长有a、b两类，b的键长大于a的键长的原因为______。

（3）V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠（Na3VO4），该盐阴离子中V的杂化轨道类型为______；也可得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为______。

（4）钒的某种氧化物晶胞结构如图所示。

该氧化物的化学式为______，若它的晶胞参数为x nm，则晶胞的密度为______g/cm3。

8.物质的结构决定物质的性质．请回答下列涉及物质结构和性质的问题：

（1）第二周期中，元素的第一电离能处于B与N之间的元素有______种．

（2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的价层电子排布式为______

（3）乙烯酮（CH2=C=O）是一种重要的有机中间体，可用CH3COOH在（C2H5O）3P=O存在下加热脱H2O得到．乙烯酮分子中碳原子杂化轨道类型是______，1mol（C2H5O）3P=O分子中含有的σ键的数目为______．

（4）已知固态NH3、H2O、HF的氢键键能和结构如表：

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

解释H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因______．

（5）碳化硅的结构与金刚石类似（如图2所示），其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能．碳化硅

晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有______个，与碳原子等距离最近的碳原子有______个．已知碳化硅晶胞边长为apm，则碳化硅的密度为______g•cm3．

9.Cu2S 可用于制防污涂料，其可由热的铜在硫蒸气或H2S 中反应制得．

（1）铜元素在元素周期表中的位置为______，Cu+的核外电子排布式为______，基态铜原子核外电子共有______种运动状态．

（2）Cu2S在一定条件下可被氧化为CuSO4．

①在SO42-中S原子的杂化轨道类型为______；SiO44-、PO43-与 SO42-互为______；其中Si、P、S第一电离能由大到小顺序为______；

②硅酸盐与二氧化硅一样，都是以硅氧四面体作为基本结构单元，硅氧四面体可以用图1a 表示，图1中b、c 是硅氧四面体结合成环状结构的两个例子，若在环状结构中硅的原子数为n，写出环状结构中硅酸根离子的通式______．

（3）甲醇（CH3OH）中的羟基被硫羟基取代生成甲硫醇（CH3SH），二者部分物理性质如表：

物质

熔点/℃

沸点/℃

水溶液

甲醇

-97

64.7

互溶

甲硫醇

-123

6.8

不溶

甲醇和甲硫醇在熔沸点和水溶性方面性质差异的原因是______．

（4）某化合物由S、Fe、Cu 三种元素组成，其晶胞结构如图2所示（1pm=10-10cm），该晶胞上下底面为正方形，侧面与底面垂直，则该晶体的密度ρ=______g/cm3（保留三位有效数字）．

10.许多元素及它们的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途。

请回答下列有关问题：

（1）现代化学中，常利用______上的特征谱线来鉴定元素。

（2）某同学画出基态碳原子的核外电子排布图：

，该电子排布图违背了______；CH3+、-CH3、CH3-都是重要的有机反应中间体。

CH3+、CH3-的空间构型分别为______、______。

（3）基态溴原子的价层电子轨道排布图为______，第四周期中，与溴原子未成对电子数相同的金属元素有______种。

（4）磷化硼是一种耐磨涂料，它可用作金属的表面保护层。

①磷化硼晶体晶胞如图甲所示：

其中实心球为磷原子，在一个晶胞中磷原子空间堆积方式为______，已知晶胞边长a pm，阿伏加德罗常数为NA．则磷化硼晶体的密度为______g/cm3。

②磷化硼晶胞沿着体对角线方向的投影（图乙中

表示P 原子的投影），用

画出B 原子的投影位置______。

（5）Fe3O4晶体中，O2- 围成正四面体空隙（1、3、6、7号氧围成）和正八面体空隙（3、6、7、8、9、12号氧围成），Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，Fe2+和另一半Fe3+填充在正八面体空隙中，晶体中正四面体空隙数与正八面休空隙数之比为______，有______%的正八面体空隙没有填充阳离子。

（6）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），己知O2-的半径为a pm，每平方米面积上分散的该晶体的质量为______g（用a、NA表示）

11.一项科学研究成果表明，铜锰氧化物（CuMn2O4）能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛（HCHO）．

（1）向一定物质的量浓度的Cu（NO3）2和Mn（NO3）2溶液中加入Na2CO3溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn2O4．

①Cu2+基态的核外电子排布式可表示为______．

②CO32-的空间构型是______（用文字描述）．

（2）在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化为CO2，HCHO 被氧化为CO2和H2O．

①写出一种与CO分子互为等电子体的离子的化学式______．

②HCHO分子中C原子轨道的杂化类型为______．

③1mol CO2中含有的σ键数目为______．

（3）向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu（OH）4]2-．[Cu（OH）4]2-的结构可用示意图表示为______．（不考虑空间构型）

12.氮元素可形成卤化物、叠氮化物及络合物等。

（1）在铜催化作用下F2和过量NH3反应得到NF3，其分子立体构型为___________；NF3是           分子（填极性或非极性）。

固态NF3晶体熔点比冰______________（填高或低）。

（2）氢叠氮酸（HN3）是一种弱酸，它的酸性类似于醋酸，微弱电离出H＋和N3－。

①与N3－互为等电子体的分子有：

   　     　　  （举1例），由此可推知N3－的立体构型是     　　  型。

②叠氮化物、氰化物能与Fe3＋及Cu2＋及Co3＋等形成络合物，如：

[Co（N3）（NH3）5]SO4、Fe（CN）64－。

写出钴原子在基态时的电子排布式：

       ；[Co（N3）（NH3）5]SO4中钴的配位数为                     。

（3）由叠氮化钠（NaN3）热分解可得纯N2：

2NaN3（s）＝2Na（l）+3N2（g），有关说法正确的是            （选填序号）

    A．NaN3与KN3结构类似，前者晶格能较小

        B．第一电离能（I1）：

N＞P＞S

        C．钠晶胞结构如上图，该晶胞分摊2个钠原子

        D．氮气常温下很稳定，是因为氮的电负性大

（4）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，也易溶于醚、丙酮等有机溶剂。

据此判断三氯化铁晶体类型为________；

（5）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________。

答案和解析

1.【答案】N；同周期元素第一电离能自左而右呈增大趋势，同主族自上而下元素第一电离能逐渐减小，但N原子的2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于氧元素的；甲酸；甲酸与水形成氢键；离子晶体；1s2s22p63s23p6；平面三角形；sp2；2NA；CO、N2；2NaCN+MnO2+2H2SO4

（CN）2+Na2SO4+MnSO4+2H2O；KNa3；6；

×100%

【解析】解：

（1）同周期元素第一电离能自左而右呈增大趋势，同主族自上而下元素第一电离能逐渐减小，但N原子的2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于氧元素的，故NH4NO3、NaCN两种物质的元素中第一电离能最大的是N，

故答案为：

N；同周期元素第一电离能自左而右呈增大趋势，同主族自上而下元素第一电离能逐渐减小，但N原子的2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于氧元素的；

（2）甲酸与水形成氢键，而二甲基二硫不能，故二甲基二硫和甲酸中溶解度较大的是甲酸，烧碱由钠离子和氢氧根构成，所以烧碱是离子晶体，S2-离子核外有18个电子，其基态电子排布式为1s2s22p63s23p6，

故答案为：

甲酸；甲酸与水形成氢键；离子晶体；1s2s22p63s23p6；

（3）NO3-离子中氮原子的孤电子对数=

=0，价层电子对数=3+0=3，所以NO3-立体构型为平面三角形，中心原子氮原子的杂化轨道类型sp2，

故答案为：

平面三角形；sp2；

（4）原子序数相等、价电子总数也相等的微粒互为电子，CN-与N2互为等电子体，二者结构相似，CN-中含有C≡N三键，三键中含有1个σ键、2个π键数，所以1mol化合物NaCN中CN-所含的π键数为2NA，CN-中含有两个原子、10个价电子，与CN-互为等电子体的分子有CO、N2，

根据制取氯气的反应可知，氰化钠、二氧化锰和浓硫酸在加热条件下制得（CN）2，反应化学方程式为：

2NaCN+MnO2+2H2SO4

（CN）2+Na2SO4+MnSO4+2H2O，

故答案为：

2NA；CO、N2；2NaCN+MnO2+2H2SO4

（CN）2+Na2SO4+MnSO4+2H2O；

（5）晶胞中，钠原子数为12×

=3，钾原子数为8×

=1，所以合金的化学式为KNa3，

根据晶胞图可知，每个K原子周围有6个钠原子，所以晶胞中K原子的配位数为6，

晶胞中钠原子和钾原子体积之和为

π[（186pm）3×3+（227pm）3]，晶胞的边长为钠原子和钾原子的直径之和为2×（186pm+227pm），所以晶胞的体积为（2×186pm+2×227pm）3，晶体的空间利用率为

π[（186pm）3×3+（227pm）3]÷（2×186pm+2×227pm）3}×100%=

×100%，

故答案为：

KNa3；6；

×100%．

（1）同周期元素第一电离能自左而右呈增大趋势，同主族自上而下元素第一电离能逐渐减小，但N原子的2p能级为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的；

（2）与水分子形成氢键，增大物质的溶解度；烧碱由钠离子和氢氧根构成，属于离子晶体；S2-离子核外电子数为18，根据能量最低原理可书写其基态电子排布式；

（3）NO3-离子中氮原子的孤电子对数=

=0，价层电子对数=3+0=3；

（4）原子序数相等、价电子总数也相等的微粒互为电子，CN-与N2互为等电子体，CN-中含有C≡N三键，三键中含有1个σ键、2个π键数；根据制取氯气的反应可知，氰化钠、二氧化锰和浓硫酸在加热条件下制得（CN）2，还生成硫酸锰、硫酸钠与水；

（5）根据均摊法计算晶胞中Na、K原子数目，确定合金的化学式，根据晶胞图可知，每个K原子周围有6个钠原子；根据晶胞的结构可知，晶胞的边长为钠原子和钾原子的直径之和，晶体的空间利用率为

×100%．

本题是对物质结构