2021高考化学一轮复习选考大题专练（一）物质结构与性质综合题新人教版

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物质结构与性质综合题 ‎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。回答下列问题：‎ ‎(1)e和c形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e离子的电荷为________。‎ ‎(2)这5种元素形成的一种1:1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图2所示)。‎ 该化合物中阴离子为________，阳离子中存在的化学键类型有______________；该化合物加热时首先失去的组分是________，判断理由是________________________________________________________________________。‎ ‎2．磷和钙都是促成骨骼和牙齿的钙化不可缺少的营养元素。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)基态Ca的核外电子排布式为____________，基态P的价电子排布图为____________。‎ ‎(2)元素的第一电离能：Ca________(填“＞”或“＜”)P。‎ ‎(3)白磷是磷的一种单质。已知白磷分子为正四面体形结构，则P的杂化方式为________；白磷在CS2中的溶解度________(填“大于”或“小于”)在水中的溶解度。‎ ‎(4)下表是几种碳酸盐的热分解温度和阳离子半径：‎ 碳酸盐 CaCO3‎ SrCO3‎ BaCO3‎ 热分解温度/℃‎ ‎900‎ ‎1172‎ ‎1360‎ 阳离子半径/pm ‎99‎ ‎112‎ ‎135‎ 根据上表数据分析碳酸钙分解温度最低的原因是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)常温下PCl5是一种白色晶体，晶体结构为氯化铯型，由A、B两种离子构成。已知A、B两种离子分别与CCl4、SF6互为等电子体，则A、B两种离子的符号分别为________、________。‎ 10‎ ‎(6)用晶体的X射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数的值。已知金属钙的晶胞为面心立方(如图)晶胞，晶胞边长为d pm；又知钙的密度为ρ g/cm3，则一个钙晶胞的质量为________(用d、ρ表示，下同)g，阿伏加德罗常数的值为____________(化成最简式)。‎ ‎3．铁触媒是重要的催化剂，CO易与铁触媒作用导致其失去催化活性：Fe＋5CO===Fe(CO)5；除去CO的化学反应方程式为[Cu(NH3)2]OOCCH3＋CO＋NH3===[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为________，基态铁原子的价电子排布式为________。‎ ‎(2)Fe(CO)5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，则Fe(CO)5的晶体类型是________，Fe(CO)5在空气中燃烧后剩余固体呈红棕色，其化学方程式为________________________。‎ ‎(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的杂化类型是________，配体中提供孤对电子的原子是________________________________________________________________________。‎ ‎(4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反应中，肯定有________形成。‎ a．离子键　　b．配位键 c．非极性键 d．σ键 ‎(5)单质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含有的铁原子个数之比为________，面心立方堆积与体心立方堆积的两种铁晶体的密度之比为________(写出已化简的比例式即可)。‎ ‎4．臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。‎ ‎(1)SO中心原子轨道的杂化类型为________；NO的空间构型为________(用文字描述)。‎ ‎(2)Fe2＋基态核外电子排布式为 10‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为______(填化学式)。‎ ‎(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ):n(π)＝________。‎ ‎(5)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。‎ ‎5．第四周期中的18种元素具有重要的用途，在现代工业中备受青睐。‎ ‎(1)铬是一种硬而脆、抗腐蚀性强的金属，常用于电镀和制造特种钢。基态Cr原子中，电子占据最高能层的符号为________，该能层上具有的原子轨道数为________，电子数为________。‎ ‎(2)第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，30Zn与31Ga的第一电离能是否符合这一规律？________(填“是”或“否”)，原因是__________________________________________(如果前一问填“是”，此问可以不答)。‎ ‎(3)镓与第ⅤA族元素可形成多种新型人工半导体材料，砷化镓(GaAs)就是其中一种，其晶胞结构如图所示(白色球代表As原子)。在GaAs晶体中，每个Ga原子与________个As原子相连，与同一个Ga原子相连的As原子构成的空间构型为________。‎ ‎(4)与As同主族的短周期元素是N、P。AsH3中心原子的杂化类型为________；一定压强下将AsH3、NH3和PH3的混合气体降温时首先液化的是________，理由是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)铁的多种化合物均为磁性材料，氮化铁是其中一种，某氮化铁的晶胞结构如图所示，则氮化铁的化学式为________；设晶胞边长为a cm，阿伏加德罗常数为NA 10‎ ‎，该晶体的密度为________g·cm－3。(用含a和NA的式子表示)‎ ‎6．乙烯酮是最简单的烯酮，其结构简式为CH2===C===O，是一种重要的有机中间体，可由乙酸分子内脱水得到，也可通过下列反应制备：‎ ‎2HC≡CH＋O22CH2===C===O ‎(1)基态钙原子的核外电子排布式为________________；Zn在元素周期表中的位置是________________。‎ ‎(2)乙炔分子的空间构型为________，乙炔分子属于________(填“极性”或“非极性”)分子。‎ ‎(3)乙烯酮分子的碳原子的杂化轨道类型为________；乙烯酮在室温下可聚合成二聚乙烯酮(结构简式为)，二聚乙烯酮分子中含有的σ键和π键的数目之比为________。‎ ‎(4)乙酸分子间也可形成二聚体(含八元环)，画出该二聚体的结构简式：____________。‎ ‎(5)上述制备乙烯酮的反应中，催化剂Ag的氧化物的晶胞结构如图所示，晶胞中所含的氧原子数为________。‎ ‎7．碳、硫和钒的相关化合物在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题。‎ ‎(1)基态钒原子的结构示意图为________。‎ ‎(2)VO的中心原子上的孤电子对数为________，一个VO中含有________个σ键。‎ ‎(3)2巯基烟酸氧钒配合物(图1中W)是副作用小且能有效调节血糖的新型药物。‎ ‎①该药物中N原子的杂化方式是________。‎ ‎②X、Y、Z三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为________，原因是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成大π键。大π键可用Π表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数，如苯分子中的大π键表示为Π。‎ 10‎ ‎③下列微粒中存在大π键的是________(填字母)。‎ A．O3 B．SO C．H2S D．NO ‎④CS2分子中大π键可以表示为________。‎ ‎(4)偏钒酸铵加热分解生成五氧化二钒、氨、水。偏钒酸铵的阴离子呈如图2所示的无限链状结构，则偏钒酸铵的化学式为________。‎ ‎(5)某六方硫钒化合物晶体的晶胞结构如图4所示(○表示V，●表示S)，该晶胞的化学式为VS。图3为该晶胞的俯视图。‎ ‎①请在图4中用○标出V原子的位置。‎ ‎②已知晶胞的密度为d g·cm－3，计算晶胞参数h＝________cm。(列出计算式即可)‎ 高考选考大题专练(一)‎ ‎1．解析：(1)图1所示晶胞中e离子数＝4，c离子数＝1＋8×＝2，则N(Cu) :N(O)＝4:2＝2:1，该离子化合物的化学式为Cu2O，故铜离子的电荷为＋1。(2)5种元素形成的离子化合物中阴离子呈四面体结构，阴离子为SO；故题图2可知阳离子是[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋，化学键类型有共价键和配位键，该离子中，H2O分子离Cu2＋较远，Cu2＋与H2O分子间的配位键比Cu2＋与NH3分子间的配位键弱，故该化合物加热时，首先失去的组分是H2O。‎ 答案：‎ ‎(1)＋1‎ ‎(2)SO　共价键和配位键　H2O　H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱 10‎ ‎2．解析：(1)基态Ca核外有20个电子，据核外电子排布规律可知，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2，‎ 基态P的价电子排布图为。‎ ‎(2)P的价电子排布式为3s23p3,3p轨道处于半充满的稳定状态，其第一电离能大于Ca。‎ ‎(3)白磷分子为正四面体结构，每个P与周围3个P形成P—P键，且含有1对未成键的孤对电子，则P采取sp3杂化。白磷为正四面体结构，是非极性分子；CS2为直线形结构，是非极性分子，H2O是极性分子，根据“相似相溶原理”可知，白磷在CS2中的溶解度大于在水中的溶解度。‎ ‎(4)由表中数据可知，Ca2＋半径较小，故Ca2＋更易与O2－结合形成CaO，故CaCO3的分解温度较低。‎ ‎(5)PCl5的晶体结构为氯化铯型，由A、B两种离子构成。根据“等电子原理”可知，互为等电子体的分子(或离子)具有相同的原子数和价电子总数，A、B离子分别与CCl4、SF6互为等电子体，则A为PCl，B为PCl。‎ ‎(6)金属钙是面心立方晶胞结构，每个晶胞中含有Ca的数目为8×＋6×＝4个；晶胞的边长为d pm＝d×10－‎10cm，则晶胞的体积为(d×10－‎10cm)3＝d3×10－‎30cm3，又知钙的密度为ρ g·cm－3，故每个晶胞的质量为d3×10－‎30cm3×ρ g·cm－3＝d3ρ×10－‎30g。每个晶胞含有4个钙原子，则有g＝d3ρ×10－‎30g，则有NA＝。‎ 答案：‎ ‎(1)1s22s22p63s23p64s2　 ‎ ‎(2)＜　(3)sp3　大于 ‎(4)钙离子由于半径小和氧离子结合更为容易，所以碳酸钙分解温度低 ‎(5)PCl　PCl　(6)d3·ρ·10－30　 ‎3．解析：(1)同周期由左向右元素的第一电离能呈递增趋势，但是第ⅡA和第ⅤA族元素略大，因此C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C。铁为26号元素，根据构造原理确定，基态铁原子的价电子排布式为3d64s2。‎ ‎(2)根据题意知Fe(CO)5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，熔点较低，则Fe(CO)5的晶体类型是分子晶体，Fe(CO)5在空气中燃烧生成氧化铁和二氧化碳，化学方程式为4Fe(CO)5＋13O22Fe2O3＋20CO2。‎ 10‎ ‎(3)配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中，羧基中碳原子的杂化类型是sp2，甲基中碳原子的杂化类型是sp3，配体中提供孤对电子的原子是氮原子。‎ ‎(4)用[Cu(NH3)2]OOCCH3除去CO的反应中，肯定有配位键、σ键形成，选bd。‎ ‎(5)根据晶胞结构利用均摊法分析，面心立方晶胞中含有的铁原子个数为8×＋6×＝4，体心立方晶胞中含有的铁原子数目为8×＋1＝2，实际含有的铁原子个数之比为2:1。设铁原子半径为r，面心立方堆积晶胞的棱长为a1，则a1＝4r，体心立方堆积晶胞的棱长为a2，则a2＝4r，设铁原子质量为m(Fe)，则两种铁晶体的密度之比为＝4:3。‎ 答案：‎ ‎(1)N＞O＞C　3d64s2‎ ‎(2)分子晶体　4Fe(CO)5＋13O22Fe2O3＋20CO2‎ ‎(3)sp2、sp3　N ‎(4)bd ‎(5)2:1　4:3 ‎4．解析：(1)SO中S原子的价层电子对数为4，所以采取sp3杂化。NO中氮原子上无孤对电子，成键电子对数为3，即N采取sp2杂化，NO的空间构型为平面正三角形。‎ ‎(2)Fe的原子序数是26，Fe2＋核外有24个电子，其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。‎ ‎(3)等电子体是指价电子总数和原子数均相同的分子、离子或原子团，O3与NO均为3原子18价电子的粒子，故二者互为等电子体。‎ ‎(4)N2分子中含有1个σ键和2个π键。‎ ‎(5)注意[Fe(NO)(H2O)5]2＋中N原子与Fe2＋形成配位键即可。‎ 答案：(1)sp3　平面(正)三角形 ‎(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6‎ ‎(3)NO ‎(4)1:2‎ 10‎ ‎(5) ‎ ‎5．解析：(5)Fe：8×＋6×＝4，N：1，所以氮化铁的化学式是Fe4N。‎ a3·ρ·NA＝M(Fe4N)，‎ ρ＝g·cm－3。‎ 答案：(1)N　16　1　(2)否　30Zn的4s能级处于全满状态，较稳定　(3)4　正四面体　(4)sp3　NH3　因为氨分子间存在氢键，分子间作用力更大，沸点更高，降温时先液化　(5)Fe4N　238/(a3NA)‎ ‎6．解析：‎ ‎(1)钙为20号元素，位于第4周期ⅡA族，故其核外电子排布式为1s22s22p63s23p64s2。Zn为30号元素，位于元素周期表第4周期ⅡB族。‎ ‎(2)乙炔分子中含碳碳三键，为直线形结构，该结构决定了其为非极性分子。‎ ‎(3)乙烯酮的结构简式为CH2===C===O，其中含碳碳双键和碳氧双键，故乙烯酮中碳原子的杂化类型为sp2和sp1杂化。中含2个碳氧σ键、4个碳碳σ键、4个碳氢σ键，还有2个π键，故二聚乙烯酮分子中含有的σ键和π键的数目之比为10:2，即5:1。‎ ‎(4)两个乙酸分子间能形成氢键，从而构成二聚体，其结构简式为。‎ ‎(5)由晶胞结构可知，该Ag的氧化物晶胞结构中，氧原子位于四种位置：①顶点，共8个，属于该晶胞的是8×＝1；②棱上，共4个，属于该晶胞的是4×＝1；③面上，共2个，属于该晶胞的是2×＝1；④晶胞内，共1个，故该Ag的氧化物晶胞中所含的氧原子数为4。‎ 答案：‎ ‎(1)1s22s22p63s23p64s2　第4周期ⅡB族 10‎ ‎(2)直线形　非极性　(3)sp1杂化和sp2杂化　5:1‎ ‎(4) 　(5)4‎ ‎7．解析：(1)钒为23号元素，钒的原子结构示意图为：。(2)VO的中心原子为V，V上的孤电子对数为0,1个V原子与4个O原子结合形成化学键，所以一个VO中含有4个σ键。(3)①该药物中N原子形成2个σ键，1个π键，N原子的价层电子对数＝孤电子对数＋σ键个数＝1＋2＝3，所以N原子采取sp2杂化。②X中含有羧基，可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，Z中含有酯基，都不利于其在水中的溶解，因此X、Y、Z三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为X>Z>Y。③从已知信息来看，形成大π键的条件是：原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论，O3的空间构型为V形，SO的空间构型为正四面体，H2S的空间构型为V形，NO的空间构型为平面三角形。因此SO一定不存在大π键，H2S中H原子没有p轨道，也不存在大π键，O3和NO可以形成大π键。所以选AD。④CS2是直线形分子，又有p轨道，因此可以形成三原子四电子的大π键：Π。(4)由题图2可知每个V与3个O形成阴离子，结合题意可知V的化合价为＋5，则偏钒酸铵的化学式为NH4VO3。(5)①该晶胞的化学式为VS，结合题图4可知，一个该晶胞含有2个V原子和2个S原子，结合该晶胞的俯视图，可知V原子位于晶胞中八个顶点和竖直方向的四条棱上。②因为一个该晶胞中有2个VS，所以一个晶胞的质量为g，根据题图3得到晶胞底面积为：a×a nm2，所以晶胞的体积为a×a×(10－‎7 cm)2×h，则d g·cm－3＝，所以h＝ cm.‎ 答案：(1)　(2)0　4　(3)①sp2　②X>Z>Y X中含有羧基，可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，Z中含有酯基，都不利于其在水中的溶解　③AD　④Π　(4)NH4VO3‎ 10‎ ‎(5)①　② 10‎