通用版高考化学复习检测21 物质结构与性质综合题含答案解析.docx

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通用版高考化学复习检测21物质结构与性质综合题含答案解析

高考化学复习检测:

21

物质结构与性质综合题

A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的六种元素，其中A、B、C、D、E为短周期元素，F为第四周期元素，F还是前四周期中电负性最小的元素。

已知：

A原子的核外电子数与电子层数相等；B元素原子的核外p电子数比s电子数少1个；C原子的第一至第四电离能为I1＝738kJ·mol-1，I2＝1451kJ·mol-1，I3＝7733kJ·mol-1，I4＝10540kJ·mol-1；D原子核外所有p轨道为全充满或半充满；E元素的族序数与周期序数的差为4。

（1）写出E元素在周期表中位置：

________；D元素的原子的核外电子排布式：

__________________。

（2）某同学根据题目信息和掌握的知识分析C的核外电子排布为

该同学所画的轨道式违背了________。

（3）已知BA5为离子化合物，写出其电子式：

________。

（4）DE3中心原子杂化方式为________，其空间构型为_________________。

K2Cr2O7是一种常见的强氧化剂，酸性条件下会被还原剂还原成Cr3＋。

（1）Cr3＋能与OH-、CN-形成配合物[Cr（OH）4]-、[Cr（CN）6]3-。

①Cr3＋的电子排布式可表示为________。

②不考虑空间构型，[Cr（OH）4]-的结构可用示意图表示为________（若有配位键，用箭头表示）。

③CN-与N2互为等电子体，写出CN-的电子式：

________。

（2）K2Cr2O7能将乙醇氧化为乙醛，直至乙酸。

①乙醛中碳原子的杂化方式有________、________。

②乙酸的沸点是117.9℃，甲酸甲酯的沸点是31.5℃，乙酸的沸点高于甲酸甲酯的沸点的主要

原因是________________________。

现有部分元素的原子结构特点如表：

（1）画出W原子结构示意图_____________________________________。

（2）元素X与元素Z相比，非金属性较强的是_____________________，写出一个能表示X、Z非金属性强弱关系的化学反应方程式_________________________________________________________。

（3）X、Y、Z、W四种元素形成的一种离子化合物，其水溶液显强酸性，该化合物的化学式为________。

（4）元素X和元素Y以原子个数比1∶1化合形成的化合物Q，元素W和元素Y化合形成的化合物M，Q和M的电子总数相等。

以M为燃料，Q为氧化剂，可作火箭推进剂，最终生成无毒的、且在自然界中稳定存在的物质，写出该反应的化学方程式__________________________________________。

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。

磷存在于人体所有细胞中，是维持骨骼和牙齿的必要物质，几乎参与所有生理上的化学反应。

回答下列问题：

（1）基态P原子的核外电子排布式为____________，有________个未成对电子。

（2）磷的一种同素异形体——白磷（P4）的立体构型为________，其键角为________，推测其在CS2中的溶解度________（填“大于”或“小于”）在水中的溶解度。

（3）两种三角锥形气态氢化物膦（PH3）和氨（NH3）的键角分别为93.6°和107°，试分析PH3的键角小于NH3的原因___________________________________________________________

__________________________________________________________。

（4）常温下PCl5是一种白色晶体，其立方晶系晶体结构模型如图甲所示，由A、B两种微粒构成。

将其加热至148℃熔化，形成一种能导电的熔体。

已知A、B两种微粒分别与CCl4、SF6互为等电子体，则A为__________，其中心原子杂化轨道类型为____________，B为____________。

（5）磷化硼（BP）是一种超硬耐磨涂层材料，图乙为其立方晶胞，其中的每个原子均满足8电子稳定结构，试判断其熔点________（填“高于”或“低于”）金刚石熔点。

（1）周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。

a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。

b、c、d中第一电离能最大的是________（填元素符号），e的价层电子轨道示意图为________________________。

（2）X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。

XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2＋离子的3d轨道中有9个电子。

请回答下列问题：

Y基态原子的电子排布式是________；Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是________。

（3）基态硼原子的电子排布式为____________。

（4）Cu＋基态核外电子排布式为________。

（5）Na位于元素周期表第________周期第________族；S的基态原子核外有________个未成对电子；Si的基态原子核外电子排布式为________。

原子序数依次增大的四种元素A、B、C、D分别处于第一至第四周期。

自然界中存在多种A的化合物，B原子核外电子有6种不同的运动状态，B与C可形成正四面体形分子，D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子。

请回答下列问题：

（1）这四种元素中，电负性最大的元素的基态原子的价电子排布图为____________。

（2）A与B形成的化合物B2A2中含有的σ键、π键的数目之比为________。

（3）B元素可形成多种单质，一种晶体结构如图甲所示，其原子的杂化类型为________；另一种的晶胞如图乙所示，该晶胞的空间利用率为________（保留两位有效数字，

=1.732）。

（4）向D的硫酸盐溶液中滴加过量氨水，首先形成蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液。

写出沉淀溶解的离子方程式：

________________________________。

（5）图丙为一个由D元素形成的单质的晶胞，该晶胞“实际”拥有的D原子数目为________。

其晶体的堆积模型为____________。

此晶胞中的棱长为acm，D的相对原子质量为M，密度为ρg·cm－3，则阿伏加德罗常数可表示为________mol－1（用含M、a、ρ的代数式表示）。

下图为几种晶体或晶胞的示意图：

请回答下列问题：

（1）上述晶体中，粒子之间以共价键结合形成的晶体是________。

（2）冰、金刚石、MgO、CaCl2、干冰5种晶体的熔点由高到低的顺序为___________。

（3）NaCl晶胞与MgO晶胞相同，NaCl晶体的晶格能______（填“大于”或“小于”）MgO晶体，原因是________________________________。

（4）每个Cu晶胞中实际占有________个Cu原子，CaCl2晶体中Ca2＋的配位数为________。

（5）冰的熔点远高于干冰，除H2O是极性分子、CO2是非极性分子外，还有一个重要的原因是___________________________。

（1）金属镍及其化合物在合金材料以及催化剂等方面应用广泛。

请回答下列问题：

①NiO、FeO的晶体结构类型均与氯化钠的相同，Ni2＋和Fe2＋的离子半径分别为69pm和78pm，

则熔点FeO________NiO（填“＜”或“＞”）；

②铁有δ、γ、α三种同素异形体，各晶胞如下图，则δ、α两种晶胞中铁原子的配位数之比

为________。

（2）元素金（Au）处于周期表中的第六周期，与Cu同族，一种铜金合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu原子处于面心，Au原子处于顶点位置，则该合金中Cu原子与Au原子数量之比为________；该晶体中，原子之间的强相互作用是________。

（3）某钙钛型复合氧化物如图1所示，以A原子为晶胞的顶点，A位可以是Ca、Sr、Ba或Pb，当B位是V、Cr、Mn、Fe等时，这种化合物具有CMR效应。

①用A、B、O表示这类特殊晶体的化学式：

__________________。

②已知La为＋3价，当被钙等二价元素A替代时，可形成复合钙钛矿化合物La1-xAxMnO3（x＜0.1），此时一部分锰转变为＋4价。

导致材料在某一温度附近有反铁磁-铁磁、铁磁-顺磁及金属-半导体的转变，则La1-xAxMnO3中三价锰与四价锰的物质的量之比为________。

③下列有关说法正确的是________。

A．镧、锰、氧分别位于周期表f、d、p区

B．氧的第一电离能比氮的第一电离能大

C．锰的电负性为1.59，Cr的电负性为1.66，说明锰的金属性比铬强

D．铬的堆积方式与钾相同，则其堆积方式如图2所示

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。

答案解析

答案为：

（1）第三周期ⅦA族　1s22s22p63s23p3

（2）能量最低原理

（3）

；

（4）sp3　三角锥形

解析：

（1）由题意分析知F为K，A为H，B为N；由电离能知C的常见化合价为＋2价，为Mg，D为P，E为Cl。

（2）原子的核外电子分能级排布，按构造原理先排能量低的能级，再排能量高的能级，遵循能量最低原理时，该原子才最稳定。

该同学未排满3s能级就排3p能级，违背了能量最低原理。

（3）NH5为离子化合物，则为铵盐，存在NH

和H-。

（4）PCl3中心原子P上的价层电子对＝3＋

（5-3×1）＝4，杂化类型为sp3杂化；存在一个孤电子对，故分子构型为三角锥形。

答案为：

（1）①1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3②

；③

（2）①sp2　sp3　②乙酸分子间存在氢键

解析：

（1）①铬为24号元素，铬元素失去3个电子变成Cr3＋，所以Cr3＋核外有21个电子，

根据构造原理知，该离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。

②[Cr（OH）4]-中的Cr3＋与4个OH-形成配位键，可表示为

。

③根据氮气分子的电子式写出CN-的电子式，且CN-是离子，符合离子电子式的书写规则，

所以其电子式为

。

（2）①乙醛中甲基上的碳原子含有四个共价单键，所以甲基上碳原子采用sp3杂化，

醛基上碳原子含有3个共价单键，所以醛基上碳原子采用sp2杂化。

答案为：

（1）

（2）X（或氧）　2H2S＋O2

2H2O＋2S↓（其他合理答案也可）

（3）NH4HSO4

（4）N2H4＋2H2O2

N2＋4H2O

解析：

由表中信息可确定X为O、Y为H、Z为S、W为N。

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

解析：

（1）紫色波长400nm～435nm，因此选项A正确；

（2）K位于第四周期IA族，电子占据最高能层是第四层，即N层，最后一个电子填充在s能级上，电子云轮廓图为球形；K的原子半径大于Cr的半径，且价电子数较少，金属键较弱，因此K的熔点、沸点比Cr低；

（3）

与OF2互为等电子体，OF2属于V形，因此

几何构型为V形，其中心原子的杂化类型为sp3；（4）根据晶胞结构，K与O间的最短距离是面对角线的一半，即为

nm＝0.315nm，根据晶胞的结构，距离K最近的O的个数为12个；（5）根据KIO3的化学式，以及晶胞结构，可知K处于体心，O处于棱心。

答案为：

（1）1s22s22p63s23p3　3

（2）正四面体形　60°　大于

（3）电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大

（4）PCl

　sp3　PCl

（5）低于

解析：

（1）基态P原子核外有15个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p3，有3个未成对电子。

（2）P4为正四面体结构，其键角为60°，P4为非极性分子，根据“相似相溶”原理，P4易溶于非极性溶剂CS2，难溶于极性溶剂H2O。

（4）根据题意可知，PCl5为离子晶体，则晶体中存在阴、阳离子，A与CCl4互为等电子体，则A为PCl

，根据价电子对互斥理论，其采用sp3杂化，B与SF6互为等电子体，则B为PCl

。

（5）BP与金刚石都是原子晶体，由于C—C键的键长比B—P键短，则C—C键的键能更大，故金刚石的熔点高于BP。

答案为：

（1）N　

（2）1s22s22p4　Cl

（3）1s22s22p1

（4）1s22s22p63s23p63d10（或[Ar]3d10）

（5）三　ⅠA　2　1s22s22p63s23p2（或[Ne]3s23p2）

解析：

（1）由题意推出a、b、c、d、e依次是H、N、O、S、Cu。

第一电离能同周期从左向右呈逐渐增大趋势，由于N的2p轨道处于半满，较稳定，所以第一电离能N>O。

同主族从上到下，第一电离能逐渐减小，故O>S。

Cu的价层电子轨道示意图为

。

（2）根据题给信息，可以推断X为N，Y为O，Z为Mg，R为Cu。

O原子核外有8个电子，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p4。

Mg位于第三周期，第三周期中第一电离能最大的主族元素为Cl。

（5）钠位于第三周期第ⅠA族；S的基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p4，其中3p轨道示意图为

，有2个未成对电子。

答案为：

（1）

（2）3∶2

（3）sp2　34%

（4）Cu（OH）2＋4NH3·H2O===[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－＋4H2O

（5）4　面心立方最密堆积　

解析：

A为第一周期元素，且自然界中存在多种A的化合物，则A为氢元素；

B原子核外电子有6种不同的运动状态，即核外有6个电子，则B为碳元素；

D的基态原子的最外能层只有一个电子，其他能层均已充满电子，D原子外围电子排布式为3d104s1，则D为铜元素；

结合原子序数大小顺序可知，C只能处于第三周期，B与C可形成正四面体形分子，则C为氯元素。

（1）四种元素中电负性最大的是Cl元素，其基态原子的价电子数为7，

其基态原子的价电子排布图为

。

（2）H与C形成的化合物B2A2为C2H2，其结构式是H—C≡C—H，C2H2分子中含有3个σ键、2个π键，则σ键、π键数目之比为3∶2。

（3）图甲是石墨的层状晶体结构，每个C原子与另外3个C原子相连，则C原子采取sp2杂化；图乙是金刚石的晶胞结构，晶胞含8个碳原子，若晶胞参数为acm，C原子半径为rcm，体对角线的长度为4个碳原子的直径，则有：

8r=

a，

该晶胞的空间利用率为

×100%=

×100%≈34%。

（5）图丙为一个由D元素形成的单质的晶胞，该晶胞“实际”拥有的D原子数为8×

＋6×

=4。

晶体的堆积模型为面心立方最密堆积。

此晶胞中的棱长为acm，D的相对原子质量为M，

密度为ρg·cm－3，则有ρ=

=

g·cm－3，

故阿伏加德罗常数可表示为NA=

mol－1。

答案为：

（1）金刚石晶体

（2）金刚石＞MgO＞CaCl2＞冰＞干冰

（3）小于　MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl晶体中离子电荷数；

且r（Mg2＋）＜r（Na＋）、r（O2-）＜r（Cl-）

（4）4　8；

（5）H2O分子之间能形成氢键

解析：

（2）离子晶体的熔点与离子半径及离子所带电荷数有关，离子半径越小，离子所带电荷数越大，

则离子晶体熔点越高。

金刚石是原子晶体，熔点最高，冰、干冰均为分子晶体，冰中存在氢键，

冰的熔点高于干冰。

（4）铜晶胞实际占有铜原子数用均摊法分析：

8×

＋6×

=4，氯化钙类似于氟化钙，

Ca2＋的配位数为8，Cl-配位数为4。

答案为：

（1）①<　②4∶3

（2）3∶1　金属键

（3）①ABO3　②

　③AC

解析：

（1）①NiO、FeO均为离子晶体，Ni2＋的离子半径小于Fe2＋离子半径，因此熔点：

FeO

②δ-Fe是体心立方堆积，配位数是8，α-Fe是简单立方堆积，配位数为6，

则δ、α两种晶胞中Fe的配位数比为4∶3。

（2）晶胞中Cu原子数=6×

=3，Au原子数=8×

=1。

（3）①由图1可知：

A为8×

=1个，B位为体心，含有1个，O为6×

=3，则化学式为ABO3；

②设La1-xAxMnO3中三价锰与四价锰的物质的量分别为m和n，则有

解之得m=1-x，n=x，

则三价锰与四价锰的物质的量之比为

；

③B项，N的核外电子排布中2p轨道半充满，第一电离能N>O，B错误；D项，图中堆积方式为镁型，故D项错误，A、C正确。

答案为：

（1）1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]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

解析：

（1）Co是27号元素，位于元素周期表第4周期第VIII族，其基态原子核外电子排布式为

1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2。

元素Mn与O中，由于O元素是非金属元素而Mn是金属元素，

所以第一电离能较大的是O。

O元素的基态原子价电子排布式为2s22p4，所以其核外未成对电子数是2，而Mn元素的基态原子价电子排布式为3d54s2，所以其核外未成对电子数是5，因此核外未成对电子数较多的是Mn。

（2）CO2和CH3OH的中心原子C原子的价层电子对数分别为2和4，所以CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为sp和sp3。

（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H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大，所以CO2的沸点较高。

（4）硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成3个σ键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在π键。

（5）因为O2－是面心立方最密堆积方式，面对角线是O2－半径的4倍，即4r（O2－）=

a，

解得r（O2－）=

nm=0.148nm；MnO也属于NaCl型结构，根据晶胞的结构，

晶胞参数=2r（O2－）+2r（Mn2+），则r（Mn2+）=（0.448nm-2×0.148nm）/2=0.076nm。