2021版新高考地区选考化学(人教版)一轮复习章末综合检测: 物质结构与性质 元素周期律
章末综合检测
(时间:90分钟 分值:100分)
一、选择题:本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意。
1.以下表示氦原子结构的化学用语中,对电子运动状态描述最详尽的是( )
解析:选D。A、B、C三个选项只是表达出氦原子核外有2个电子,而D项能详尽地描述出电子的运动状态。
2.(2020·岳阳一中月考)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X、W同主族,Z+与Y3-具有相同的电子层结构,W的氧化物是生产光纤制品的基本原料。下列说法正确的是( )
A.粒子半径:r(W)>r(X)>r(Z+)>r(Y3-)
B.X的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Y的强
C.W的简单气态氢化物的热稳定性比X的强
D.ZY3晶体中含有离子键和共价键
解析:选D。短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,Z+与Y3-具有相同的电子层结构,则Z为Na,Y为N;生产光纤制品的基本原料为二氧化硅,所以W为Si;X、W同主族,则X为C。电子层数越多,粒子半径越大;核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,所以粒子半径:r(W)>r(X),r(Z+)
C,所以硝酸的酸性强于碳酸,B项错误。W的简单气态氢化物为SiH4,X的简单气态氢化物为CH4;元素的非金属性越强,简单气态氢化物越稳定,非金属性:C>Si,所以简单气态氢化物的热稳定性:CH4>SiH4,C项错误。ZY3为NaN3,属于离子化合物,N中含有共价键,所以NaN3中含有离子键和共价键,D项正确。
3.(2020·太原模拟)下列各项叙述正确的是( )
A.镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时,原子释放能量,由基态转化成激发态
B.价电子排布式为5s25p1的元素位于第五周期第ⅠA 族,是s区元素
C.所有原子任一电子层的s电子云轮廓图都是球形,但球的半径大小不同
D.24Cr原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2
解析:选C。镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时,原子吸收能量,由基态转化成激发态,A错误;价电子排布式为5s25p1的元素,位于第五周期第ⅢA 族,是p区元素,B错误;所有原子任一电子层的s电子云轮廓图都是球形,电子层越大,球的半径越大,C
正确;24Cr原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d54s1,半充满轨道能量较低,D错误。
4.(2018·高考全国卷Ⅲ)W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大,元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应,有黄绿色气体产生,此气体同冷烧碱溶液作用,可得到含YZW的溶液。下列说法正确的是( )
A.原子半径大小为WCl>O>F,A项错误;HF是弱酸,HCl是强酸,酸性HFX,电负性X>Y,A错误,B正确;电子层结构相同的离子,核电荷数越多,离子半径越小,故X的阴离子半径大于Y的阳离子半径,C
正确;X为非金属元素易得电子形成阴离子,而Y为金属元素易失电子形成阳离子,故第一电离能X>Y,D错误。
14.下列有关化学键与晶体结构的说法正确的是( )
A.两种元素组成的分子中一定只有极性键
B.离子化合物中一定不含共价键
C.非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
D.只要含有离子键就是离子晶体
解析:选D。本题可用举例法判断,选项A中如H2O2和C2H6分子中既含有极性键又含有非极性键,A错。离子化合物中一定含离子键,可能含共价键,如NaOH等,B错。对于选项C可考虑铵盐,常见的铵盐如NH4NO3只有非金属元素组成,但属于离子化合物,C错。
15.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
解析:选A。由题中的晶胞结构可知,有8个K+位于顶点,6个K+位于面心,则晶胞中含有的K+数为8×+6×=4个;有12个O位于棱上,1个O处于体心,则晶胞中含有O数为12×+1=4个,所以超氧化钾的化学式为KO2;每个K+周围有6个O,每个O周围有6个K+,与每个K+距离最近的K+有12个。
三、非选择题:本题共5小题,共60分。
16.(10分)(2020·山西重点中学协作体期末)现有前四周期T、X、Y、Z、W、M六种元素,已知W、Z、X、T、Y五种非金属元素原子半径依次减小,其中W原子的s电子总数等于p电子总数的2倍,M原子的M能层上有4个未成对电子。请回答下列问题:
(1)写出W、Z、X、T四种元素第一电离能由大到小的顺序:____________(用元素符号表示)。
(2)基态M原子的核外电子排布式为_____________________________________。
(3)根据VSEPR理论,
推断出由W与X两元素组成的最简单二价阴离子的立体构型为____________,W原子的杂化类型为____________。
(4)Y与T、X、Z、W所形成的最简单化合物的沸点由高到低的顺序为______________ (用化学式表示)。
解析:根据题中信息“W原子的s电子总数等于p电子总数的2倍”可知,W的电子排布式是1s22s22p2,则W是碳元素;又知“W、Z、X、T、Y五种非金属元素原子半径依次减小”,根据元素周期律可推知Z是氮元素,X是氧元素,T是氟元素,Y是氢元素;由“M原子的M能层上有4个未成对电子”可知,M的电子排布式是1s22s22p63s23p63d64s2,即M是铁元素。
(1)C、N、O、F四种元素位于同一周期,随原子序数增大,第一电离能呈增大趋势,但N元素的2p轨道处于半充满稳定状态,第一电离能反常,因此第一电离能由大到小的顺序是F>N>O>C。
(3)C和O两种元素组成的最简单的二价阴离子是CO,该离子的中心原子的价层电子对数是3,孤电子对数是0,因此其立体构型是平面三角形,C原子的杂化类型为sp2杂化。
(4)H与F、O、N、C所形成的最简单化合物分别是HF、H2O、NH3、CH4,其中HF、H2O、NH3分子之间都存在氢键,它们的沸点都比CH4高,常温下H2O为液态,HF、NH3为气态,标准状况下HF为液态,NH3仍为气态,因此四种氢化物的沸点由高到低的顺序为H2O>HF>NH3>CH4。
答案:(1)F>N>O>C
(2)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2)
(3)平面三角形 sp2
(4)H2O>HF>NH3>CH4
17.(12分)A、B、C、D为原子序数依次增大的四种短周期元素,A2-和B+具有相同的电子构型;C、D为同周期元素,C核外电子总数是最外层电子数的3倍;D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题:
(1)四种元素中电负性最大的是__________(填元素符号),其中D原子的核外电子排布式为_______________________________________________________________________。
(2)单质A有两种同素异形体,其中沸点较高的是__________________(填分子式),原因是_______________________________________________________;B和D的氢化物所属的晶体类型分别为____________和________________。
(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E,E的立体构型为__________,中心原子的杂化轨道类型为________,中心原子的价层电子对数为________。
(4)A和B能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,列式计算晶体F的密度(g·cm-3):____________________________________。
解析:(1)由题中信息可推知A、B、C、D四种元素分别为O、Na、P、Cl。非金属性越强,电负性越大,则四种元素中电负性最大的是O;Cl的原子序数是17,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p5或[Ne]3s23p5。
(2)氧元素有氧气和臭氧两种单质,由于O3相对分子质量较大,范德华力大,所以沸点较高的是O3;B和D的氢化物分别是NaH和HCl,所属的晶体类型分别为离子晶体和分子晶体。
(3)C和D反应可生成组成比为1∶3的化合物E,即E是PCl3,其中P含有一对孤电子对,其价层电子对数是4,所以E的立体构型为三角锥形,中心原子的杂化轨道类型为sp3。
(4)由晶胞结构和均摊法分析可知,其中含有的钠离子个数为8(全部在晶胞内),氧离子个数为8×+6×=4,则化合物F为Na2O,晶胞的质量为,晶胞的体积为(0.566×10-7)3cm3,则晶体F的密度为≈
2.27 g·cm-3。
答案:(1)O 1s22s22p63s23p5(或[Ne]3s23p5)
(2)O3 O3相对分子质量较大,范德华力大 离子晶体 分子晶体
(3)三角锥形 sp3 4
(4)≈2.27 g·cm-3
18.(12分)(2020·河南百校联盟联考)磷、硫、氯、砷等是农药中的重要组成元素。回答下列问题:
(1)基态砷原子的核外价电子排布式为_____________________________________。
(2)生产农药的原料PSCl3中P、S、Cl的第一电离能由大到小的顺序为____________,电负性由大到小的顺序为____________。
(3)COS(羰基硫)可用作粮食的熏蒸剂,其中碳原子的杂化轨道类型为________________,所含共价键的类型为________________,写出一种与COS键合方式相同且空间构型也相同的微粒:________________。
(4)H2O与H2S为同族元素的氢化物,H2O可以形成H9O或H3O+,而H2S不能形成类似的H9S或H3S+,其原因是_________________________________________________。
(5)AlP因杀虫效率高、廉价易得而被广泛应用。已知AlP的熔点为2 000 ℃,其晶胞结构如图所示。
①磷化铝的晶体类型为____________。
②A、B点的原子坐标如图所示,则C点的原子坐标为____________。
③磷化铝的晶胞参数a=546.35 pm,其密度为____________g·cm-3(列出计算式即可,用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
解析:(3)COS中C原子的孤电子对数是=0,价层电子对数是1+1+0=2,所以碳原子的杂化轨道类型是sp,COS的立体构型是直线形,结构式是O===C===S,含有2个σ键和2个π键;与COS键合方式相同且立体 构型也相同的微粒有CO2和CS2。
(4)H3O+是由H2O和H+通过配位键形成的,H9O是由(H2O)4和H+通过配位键形成的,其中(H2O)4是H2O分子间通过氢键形成的缔合分子,因此应从氢键的形成条件去考虑H2S不能形成H9S或H3S+的原因。
(5)①磷化铝的晶胞结构类似金刚石,且其熔点很高,因此磷化铝属于共价晶体。②由磷化铝的晶胞结构可以看出,Al原子位于立方体的体对角线的处,因此C点的原子坐标为。③1个AlP晶胞中含有的P原子数是8×+6×=4,Al原子数也是4,因此一个晶胞的质量m= g,而晶胞的体积V=(a×10-10)3 cm3=(5.463 5×10-8)3 cm3,所以磷化铝的密度ρ== g·cm-3。
答案:(1)4s24p3 (2)Cl>P>S Cl>S>P
(3)sp σ键和π键(写“极性键”也可) CO2(或CS2,答案合理即可)
(4)氧的电负性大且原子半径小,H2O分子间及与H+可形成氢键,而硫的电负性较小且原子半径大,不能形成氢键
(5)①共价晶体 ②
③
19.(12分)山西大学分子科学研究所翟华金教授、李思殿教授与清华大学李隽教授、美国布朗大学LaiSheng Wang教授及复旦大学刘智攀教授课题组合作,首次合成“中国红灯笼分子”——硼球烯B40。B40是继C60之后第二个从实验和理论上完全确认的无机非金属笼状团簇。
(1)C60中碳原子杂化方式为____________。
(2)构成C60晶体的作用力是____________。
(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有______种。
(4)磷化硼(BP)是由硼元素与磷元素组成的无机化合物,属于一种半导体材料。磷化硼可由三溴化硼和三溴化磷在氢气中高温反应合成。BP晶胞结构如图所示。
①写出三溴化硼和三溴化磷的立体构型:
三溴化硼____________;三溴化磷____________。
②磷化硼晶体内微粒间的作用力有____________。
③磷化硼中硼原子和磷原子之间的最近距离为(晶胞参数为478 pm)____________。
解析:(1)由题图可知C60分子中每个C原子与其他3个C原子相连,分别形成两个碳碳单键和一个碳碳双键,所以碳原子的杂化方式为sp2。
(2)C60晶体属于分子晶体,所以微粒间作用力是范德华力。
(3)与硼同周期但第一电离能比硼大的元素有Be、C、N、O、F、Ne共6种。
(4)①BBr3中B原子的价层电子对数是3,孤电子对数是0,所以三溴化硼的立体构型是平面正三角形;PBr3中P原子的价层电子对数是4,孤电子对数是1,所以三溴化磷的立体构型是三角锥形。②磷化硼的空间结构与金刚石类似,应属于共价晶体,B原子与P原子间通过共价键相结合,但B原子最外层只有3个电子,P原子最外层有5个电子,而磷化硼晶体中每个B原子与4个P原子相连,每个P原子也与4个B原子相连,这说明B原子和P原子间还存在一个配位键,其中P原子提供孤电子对,B原子提供空轨道。③BP晶胞中P原子位于立方体的体对角线的处,则硼原子和磷原子之间的最近距离为 pm= pm≈207 pm。
答案:(1)sp2 (2)范德华力 (3)6 (4)①平面正三角形 三角锥形 ②共价键、配位键
③207 pm
20.(14分)(2020·湛江毕业班调研)短周期元素X、Y的价电子数相同,且原子序数之比等于1∶2;元素Z位于第四周期,其基态原子的内层轨道全部排满电子,
且最外层电子数为2。
(1)Y基态原子的价电子排布式为____________。
(2)预测Na2Y、H2Y在乙醇中的溶解度大小:________________。
(3)Y与X可形成YX。YX的立体构型为_______________,Y原子轨道的杂化类型是______杂化。
(4)Y与Z所形成化合物晶体的晶胞如图所示,该化合物的化学式为____________。其晶胞边长为540.0 pm,密度为________________________g·cm-3(列式并计算)。
(5)2 mol配合物[Z(NH3)4]SO4中含有σ键的数目为____________。
解析:由题中信息可推知X是O元素,Y是S元素,Z是Zn元素。
(2)乙醇是极性溶剂,H2S是极性分子,Na2S是离子化合物,可看成极性很强的“分子”,根据相似相溶原理,H2S和Na2S在乙醇中都应有一定的溶解度,由于Na2S的“极性”比H2S要强,因此Na2S在乙醇中的溶解度比H2S大。
(3)YX是SO,S原子的价层电子对数是4,孤电子对数是1,所以SO的立体构型是三角锥形,S原子轨道的杂化类型是sp3杂化。
(4)由晶胞结构可知,晶胞中S的个数是8×+6×=4,Zn的个数是4,因此该化合物的化学式为ZnS。1 pm=10-10 cm,1个晶胞中有4个ZnS,所以晶胞的密度ρ==≈4.1 g·cm-3。
(5)[Zn(NH3)4]SO4中Zn2+和N原子形成4个σ键(配位键),N和H之间共形成12个σ键,S和O之间形成4个σ键,所以1个[Zn(NH3)4]SO4中共有20个σ键,则2 mol [Zn(NH3)4]SO4中含有σ键的数目为40NA。
答案:(1)3s23p4 (2)Na2S>H2S (3)三角锥形 sp3
(4)ZnS ≈4.1 (5)40NA(或40×6.02×1023)