高考化学真题模拟题综合演练题选修物质结构与性质

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2013 选修 3 物质结构与性质 高考试题 考点一 原子结构与性质 1.(2013 年上海化学,13,3 分)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:根据题意知 Z 元素为 Mg,Y 元素原子最外电子层排布为 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 H2O 显中性,H2O2 显弱酸性,A 错误;若 W 为 Cl,则 Mg2+半径小于 Cl-,B 错误;氮气或氧气均能与镁反应,C 正确;CO2 形成的晶体为分子晶体,熔沸点低,D 错误。 答案:C 2.(2012 年上海化学,6,3 分)元素周期表中铋元素的数据见右图,下列说法正确的是( ) A.Bi 元素的质量数是 209 B.Bi 元素的相对原子质量是 209.0 C.Bi 原子 6p 亚层有一个未成对电子 D.Bi 原子最外层有 5 个能量相同的电子 解析:209.0 表示的是 Bi 元素的相对原子质量,A 错误,B 正确;根据洪特规则,Bi 原子 6p 亚层中的 3 个电子分别占据 3 个轨道, 故有三个未成对电子,C 项错;Bi 原子最外层 6p 亚层中的 3 个电子的能量略高于 6s 亚层中的 2 个电子的能量,D 项错。 答案:B 3.(2013 年安徽理综,25,15 分)X、Y、Z、W 是元素周期表中原子序数依次增大的四种短周期元素,其相关信息如下表: 元素 相关信息 X X 的最高价氧化物对应的水化物化学式为 H2XO3 Y Y 是地壳中含量最高的元素 Z Z 的基态原子最外层电子排布式为 3s23p1 W W 的一种核素的质量数为 28,中子数为 14 (1)W 位于元素周期表第 周期第 族;W 的原子半径比 X 的 (填“大”或“小”)。 (2)Z 的第一电离能比 W 的 (填“大”或“小”); XY2 由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是 ;氢元素、 X、Y 的原子可共同形成多种分子,写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称 。 (3)振荡下,向 Z 单质与盐酸反应后的无色溶液中滴加 NaOH 溶液直至过量,能观察到的现象是 ; W 的单质与氢氟酸反应生成两种无色气体,该反应的化学方程式是 。 (4)在 25 ℃、101 kPa 下,已知 13.5 g 的 Z 固体单质在 Y2 气体中完全燃烧后恢复至原状态,放热 419 kJ,该反应的热化学方 程式是 。 解析:根据短周期元素 X 的最高化合价为+4,可知 X 为碳或硅,又因 Y 为 O,结合原子序数 Y>X,则可确定 X 为 C,根据 Z 的最外 层电子排布式可写出其核外电子排布式为:1s22s22p63s23p1,即 Z 为铝元素;再结合 W 的质量数与中子数关系可确定 W 的质子数 为 14,即 W 为 Si。 (1)Si 位于元素周期表第三周期、ⅣA 族,同主族元素原子半径从上到下依次增大,则 W(Si)的原子半径比 X(C)的要大。 (2)因周期元素从左到右,元素的第一电离能逐渐增大,故 Z(Al) 的第一电离能比 W(Si)的要小。XY2(CO2)为分子晶体,由固态 变为气态,克服的是分子间作用力。由 C、H、O 组成的分子中,存在分子间氢键的物质很多,如:CH3CH2OH、CH3COOH 等。 (3)Z 单质即为铝,铝和盐酸反应生成氯化铝,向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液,先生成氢氧化铝沉淀,氢氧化钠过量时,氢 氧化铝沉淀溶解。W 单质为硅,硅和氢氟酸反应生成 SiF4 和 H2 两种气体。 (4)13.5 g 铝的物质的量为 0.5 mol,所以该反应的热化学方程式为 4Al(s)+3O2(g) 2Al2O3(s) ΔH=-3 352 kJ·mol-1。 答案:(1)三 ⅣA 大 (2)小 分子间作用力 乙酸(其他合理答案均可) (3)先生成白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,最后变成无色溶液 Si+4HF SiF4↑+2H2↑ (4)4Al(s)+3O2(g) 2Al2O3(s) ΔH=-3 352 kJ·mol-1(其他合理答案均可) 4.(2012 年安徽理综,25,16 分) X、Y、Z、W 是元素周期表前四周期中的常见元素,其相关信息如下表: 元素 相关信息 X X 的基态原子 L 层电子数是 K 层电子数的 2 倍 Y Y 的基态原子最外层电子排布式为: 2n nns np  Z Z 存在质量数为 23,中子数为 12 的核素 W W 有多种化合价,其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色 (1)W 位于元素周期表第 周期第 族,其基态原子最外层有 个电子。 (2)X 的电负性比 Y 的 (填“大”或“小”);X 和 Y 的气态氢化物中,较稳定的是 (写化学式)。 (3)写出 Z2Y2 与 XY2 反应的化学方程式,并标出电子转移的方向和数目: 。 (4)在 X 的原子与氢原子形成的多种分子中,有些分子的核磁共振氢谱显示有两种氢,写出其中一种分子的名称: 。氢 元素、X、Y 的原子也可共同形成多种分子和某种常见无机阴离子,写出其中一种分子与该无机阴离子反应的离子方程 式: 。 解析:由题中信息可推知 X、Y、Z、W 分别为 C、O、Na、Fe 四种元素。(1)Fe 的基态原子价电子排布式为 3d64s2,最外层有 2 个电子。(2)同周期从左到右,电负性逐渐增大,所以 C 的电负性小于 O。 (3)Na2O2 与 CO2 反应的化学方程式为 2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2,在标电子转移的方向和数目时,应注意 Na2O2 中氧元素化合价一 部分升高,一部分降低。(4)本小题为发散型试题,答案不唯一。烃分子中含有两种氢原子的烃较多,如丙烷(CH3CH2CH3)、丙炔 (CH3C≡CH)等。由 C、H、O 三种元素形成的分子很多,但形成的无机阴离子只有 HC 3O ,因此能与 HC 3O 反应的分子必须为羧 酸,如 CH3COOH、HCOOH 等。 答案:(1)四 Ⅷ 2 (2)小 H2O (3) 或 (4)丙烷(其他合理答案均可) CH3COOH+HC 3O CH3COO-+H2O+CO2↑(其他合理答案均可) 5.(2012 年福建理综,30,13 分)(1)元素的第一电离能: Al Si(填“>”或“<”)。 (2)基态 Mn2+的核外电子排布式为 。 (3)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是 。 (4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子 Xm-(含 B、O、H 三种元素)的球棍模型如图所示: ①在 Xm-中,硼原子轨道的杂化类型有 ;配位键存在于 原子之间(填原子的数字标号);m= (填数 字)。 ②硼砂晶体由 Na+、Xm-和 H2O 构成,它们之间存在的作用力有 (填序号)。 A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.范德华力 E.氢键 解析:(1)同一周期元素自左向右第一电离能有增大趋势,故第一电离能 AlO>C。 (3)①NH3 中 N 采取 sp3 杂化,含有一对孤电子对,故为三角锥形;N2H4 可视为 NH3 分子中的一个氢原子被—NH2 取代形成,取代反 应只是由一个原子团代替了氢原子,故不会影响 N 原子的杂化方式,所以与 NH3 相同,为 sp3 杂化。 ②有 4 mol N—H 键断裂则有 1 mol N2H4 反应,生成 3 2 mol N2,因 1 moL N2 含有 2 mol π键,故生成 3 2 mol N2 会生成 3 mol π 键。 ③(NH4)2SO4 为离子晶体,故 N2H6SO4 也为离子晶体,含有离子键,N2 2 6H  和 S 2 4O  中含有共价键,N2 2 6H  与 N 4H 相似,含有配位键和 共价键,离子晶体中无范德华力。 (4)由题意知:能与 4 个氮原子形成 4 个氢键,则要求被嵌入的微粒能提供 4 个氢原子,并至少存在“N…H”、“H…O”、“H… F”三类键中的一种,对照选项,只 N 4H 符合要求。 答案:(1)2s22p3 (2)N>O>C (3)①三角锥形 sp3 ②3 ③d (4)c 7.(2011 年江苏化学,21,12 分)原子序数小于 36 的 X、Y、Z、W 四种元素,其中 X 是形成化合物种类最多的元素,Y 原子基态 时最外层电子数是其内层电子总数的 2 倍,Z 原子基态时 2p 原子轨道上有 3 个未成对的电子,W 的原子序数为 29。 回答下列问题: (1)Y2X2 分子中 Y 原子轨道的杂化类型为 ,1 mol Y2X2 含有σ键的数目为 。 (2)化合物 ZX3 的沸点比化合物 YX4 的高,其主要原因是 。 (3)元素 Y 的一种氧化物与元素 Z 的一种氧化物互为等电子体,元素 Z 的这种氧化物的分子式是 。 (4)元素 W 的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式是 ,它可与浓盐酸发生非氧化还原反应,生成 配合物 HnWCl3,反应的化学方程式为 。 解析:Y 原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的 2 倍,可推知 Y 是 C;由 X 是形成化合物种类最多的元素知 X 是 H;根据 信息可写出 Z 的价电子排布式,知 Z 是 N;29 号元素 W 是 Cu。 (1)Y2X2 是 C2H2,其结构式为 H—C≡C—H,C 原子采取 sp 杂化,1 mol C2H2 中有 3NA 个σ键。 (2)ZX3、YX4 分别是 NH3、CH4,因 NH3 分子间存在氢键,故 NH3 的沸点高。 (3)Y 是 C,Z 是 N,C 的氧化物 CO2 与 N 的氧化物 N2O 是等电子体。 (4)由图中晶胞结构知白球个数为 8× 1 8 +6× 1 2 =4 个,黑球个数也为 4 个,故 Cu 的氯化物中 Cu 与 Cl 原子个数比为 1∶1,其化 学式是 CuCl。CuCl 与浓盐酸的反应为非氧化还原反应,故其生成物中 Cu 为+1 价,可由化合物中化合价代数和为零知生成物 的化学式应为 H2CuCl3,即可写出反应 CuCl+2HCl H2CuCl3。 答案:(1)sp 杂化 3 mol 或 3×6.02×1023 个 (2)NH3 分子间存在氢键 (3)N2O (4)CuCl CuCl+2HCl H2CuCl3(或 CuCl+2HCl H2[CuCl3]) 8.(2011 年新课标全国理综,37,15 分)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得 到 BF3 和 BN。如下图所示: 请回答下列问题: (1)由 B2O3 制备 BF3、BN 的化学方程式依次是 、 ; (2)基态 B 原子的电子排布式为 ;B 和 N 相比,电负性较大的是 ,BN 中 B 元素的化合价为 ; (3)在 BF3 分子中,F—B—F 的键角是 ,B 原子的杂化轨道类型为 ,BF3 和过量 NaF 作用可生成 NaBF4,B 4F 的立 体构型为 ; (4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中,层内 B 原子与 N 原子之间的化学键为 ,层间作用力为 ; (5)六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为 361.5 pm。立方 氮化硼晶胞中含有 个氮原子、 个硼原子,立方氮化硼的密度是 g·cm-3(只要求列算式,不必计算出 数值。阿伏加德罗常数为 NA)。 解析:(1)由图可知 B2O3 与 CaF2 和 H2SO4 反应即生成 BF3,同时还应该产生硫酸钙和水,方程式为 B2O3+3CaF2+3H2SO4 2BF3↑ +3CaSO4+3H2O;B2O3 与氨气在高温下反应即生成 BN,方程式为 B2O3+2NH3 2BN+3H2O;(2)B 的原子序数是 5,所以基态 B 原子的核 外电子排布式为 1s22s22p1;B 和 N 都属于第二周期,同周期自左向右电负性逐渐增大,所以 B 和 N 相比,电负性较大的是 N,B 最 外层有 3 个电子,所以化合价是+3 价;(3)依据价层电子对互斥理论可计算出中心原子的价层电子对数 n= 1 2 (3+3)=3 且中心原 子无孤电子对,所以 BF3 分子为平面正三角形结构,F—B—F 的键角是 120°,杂化轨道类型为 sp2;B 4F 的价层电子 对数 n= 1 2 (3+4+1)=4,且中心原子无孤电子对,所以 B 4F 的结构为正四面体。(4)B、N 均属于非金属元素, 借助于石墨的结构可知,两者形成的化学键是极性共价键,而层与层之间靠分子间作用力结合。(5)依据 金刚石的晶胞结构及化学式 BN 可知立方氮化硼晶胞中含有 4 个 N 原子,4 个 B 原子。则一个晶胞的质量 可表示为 A 25 N ×4 g,一个晶胞的体积可表示为(361.5×10-10)3cm3,则晶体的密度可表示为  310 A 25 4 361.5 10 N    g·cm-3。 答案:(1)B2O3+3CaF2+3H2SO4 2BF3↑+3CaSO4+3H2O B2O3+2NH3 2BN+3H2O (2)1s22s22p1 N +3 (3)120° sp2 正四面体 (4)共价键(或极性共价键) 分子间作用力 (5)4 4  310 A 25 4 361.5 10 N    9.(2009 年山东理综,32,8 分)C 和 Si 元素在化学中占有极其重要的地位。 (1)写出 Si 的基态原子核外电子排布式 。 从电负性角度分析 C、Si 和 O 元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为 。 (2)SiC 的晶体结构与晶体硅的相似,其中 C 原子的杂化方式为 ,微粒间存在的作用力是 。 (3)氧化物 MO 的电子总数与 SiC 的相等,则 M 为 (填元素符号)。MO 是优良的耐高温材料,其晶体结构与 NaCl 晶体相 似。MO 的熔点比 CaO 的高,其原因是 。 (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健。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 。 解析:(1)同周期从左→右,电负性增大,则 CSi,所以电负性为:O>C>Si。(2)晶体硅中 一个硅原子周围与 4 个硅原子相连,呈正四面体结构,所以杂化方式是 sp3 ,由题给信息知:SiC 也是 sp3 杂化,SiC 为原子晶体, 存在共价键。(3)SiC 电子总数是 20 个,则氧化物为 MgO;晶格能与所组成离子所带电荷成正比,与离子半径成反比,MgO 与 CaO 的离子电荷数相同,Mg2+半径比 Ca2+小,MgO 晶格能大,熔点高。(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。 答案:(1)1s22s22p63s23p2 O>C>Si (2)sp3 共价键 (3)Mg Mg2+半径比 Ca2+小,MgO 晶格能大 (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 考点二 分子结构与性质 1.(2013 年安徽理综,7,6 分)我国科学家研制出一种催化剂,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σ键又含π键 D.每生成 1.8 g H2O 消耗 2.24 L O2 解析:该反应相当于 HCHO 的燃烧,燃烧反应均放热,A 项错误;根据 CO2 的结构式:O C O 可知,碳氧之间的化学键为极性键,B 项错误;由 HCHO 的结构式: 可知,碳氧之间存在一个σ键和一个π键,碳氢之间各存在一个σ键,C 项正确;生成 1.8 g H2O,消耗 O2 的物质的量为 0.1 mol,但不一定是在标准状况下,故其体积不一定是 2.24 L,D 项错误。 答案:C 2.(2013 年上海化学,5,2 分)374 ℃、22.1 Mpa 以上的超临界水具有很强的溶解有机物的能力,并含有较多的 H+和 OH-,由此 可知超临界水( ) A.显中性,pH 等于 7 B.表现出非极性溶剂的特性 C.显酸性,pH 小于 7 D.表现出极性溶剂的特性 解析:只要是纯水一定呈中性,超临界水仍然呈中性,由题干可知水的电离程度大了,c(H+)变大,则 pH 小于 7,A、C 项错误;根 据相似相容的原理可以知道 B 项正确(有机物大多数是非极性分子),D 项错误。 答案:B 3.(2011 年四川理综,7,6 分)下列推论正确的( ) A.SiH4 的沸点高于 CH4,可推测 PH3 的沸点高于 NH3 B.N 4H 为正四面体结构,可推测 P 4H 也为正四面体结构 C.CO2 晶体是分子晶体,可推测 SiO2 晶体也是分子晶体, D.C2H6 是碳链为直线型的非极性分子,可推测 C3H8 也是碳链为直线型的非极性分子 解析:NH3 分子间存在氢键,沸点反常偏高大于 PH3,A 项错误。N、P 是同主族元素,形成的离子:N 4H 和 P 4H 结构类似都是正四 面体构型,B 项正确,CO2 是分子晶体,而 SiO2 是原子晶体,C 项错误。C2H5 中两个—CH3 对称,是非极性分子,而 C3H8 是锯齿形结构, 是极性分子,D 项错误。 答案:B 4.(双选题)(2010 年海南化学,19 1,6 分)下列描述中正确的是( ) A.CS2 为 V 形的极性分子 B.Cl 3O 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 S 2 3O  的中心原子均为 sp3 杂化 解析:CS2 与 CO2 结构类似,为直线形非极性分子,A 错误;由价层电子对互斥理论可知 Cl 3O 中中心原子的价层电子数 n= 1 2 (7+1)=4,孤电子对数为 1,所以 Cl 3O 是三角锥形,B 错误;硫原子最外层有 6 个电子,和氟原子之间有 6 对完全相同的成 键电子对,C 正确;SiF4 和 S 2 3O  的空间构型分别为正四面体和三角锥形,但中心原子均采用的是 sp3 杂化,D 正确。 答案:CD 5.(2013 年浙江自选模块,15,10 分)请回答下列问题: (1)N、Al、Si、Zn 四种元素中,有一种元素的电离能数据如下: 电离能 I1 I2 I3 I4 …… Ia/kJ·mol-1 578 1 817 2 745 11 578 …… 则该元素是 (填写元素符号)。 (2)基态锗(Ge)原子的电子排布式是 。Ge 的最高价氯化物分子式是 。该元素可能的性质或应用 有 。 A.是一种活泼的金属元素 B.其电负性大于硫 C.其单质可作为半导体材料 D.其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点 (3)关于化合物 ,下列叙述正确的有 。 A.分子间可形成氢键 B.分子中既有极性键又有非极性键 C.分子中有 7 个σ键和 1 个π键 D.该分子在水中的溶解度大于 2 丁烯 (4)NaF 的熔点 (填“>”、“=”或“<”) B 4F 的熔点,其原因是 。 解析:(1)由题中所给数据知,该元素的电离能有:I3≫I4,故该元素原子最外层有 3 个电子,结合题意为 Al 元素。 (2)Ge 位于元素周期表中第四周期第ⅣA 族,原子最外层 4 个电子,所以基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p2;Ge 的最高价 为+4 价,故其最高价氯化物分子式为 GeCl4;Ge 位于元素周期表中金属与非金属的分界线附近且排在 Si 的下一周期,故 A 错; 借助于 Si 元素比较其电负性,Ge 两者均为离子化合物,且阴、阳离子的电荷数均为 1,但后者的离子半径较大,离子键较弱,因此其熔点较低 6.(2013 年新课标全国理综Ⅰ,37,15 分)硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。 回答下列问题: (1)基态 Si 原子中,电子占据的最高能层符号为 ,该能层具有的原子轨道数为 、电子数为 。 (2)硅主要以硅酸盐、 等化合物的形式存在于地壳中。 (3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以 相结合,其晶胞中共有 8 个原子,其中在面心位置 贡献 个原子。 (4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备。工业上采用 Mg2Si 和 NH4Cl 在液氨介质中反应制得 SiH4,该反应的化学方程 式为 。 (5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实: 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能/(kJ·mol-1) 356 413 336 226 318 452 ①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是 。 ②SiH4 的稳定性小于 CH4,更易生成氧化物,原因是 。 (6)在硅酸盐中,Si 4 4O  四面体[如下图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b) 为一种无限长单链结构的多硅酸根;其中 Si 原子的杂化形式为 ,Si 与 O 的原子数之比为 ,化学式 为 。 解析:(1)基态硅原子有三个电子层,最外层能量最高,其符号为 M,3s 轨道数为 1,3p 为 3,3d 为 5,合计轨道数为 9,电子数为 4。 (2)硅主要以 SiO2、硅酸盐形式存在于地壳中。 (3)在硅晶体中,硅原子间以共价键结合,晶胞的 6 个面中各有一个硅原子,依据均摊法知,面心位置贡献了 3 个硅原子。 (4)由题干信息知:Mg2Si 与 NH4Cl 反应,其产物应有 SiH4、MgCl2,再结合原子守恒分析知还有 NH3,则其反应式 为:Mg2Si+4NH4Cl 4NH3+2MgCl2+SiH4。 (5)①物质内化学键的强弱影响物质的稳定性,进而影响物质构成种类数。 ②Si—H 键的键能小,稳定性差,SiH4 易生成稳定性强的氧化物。 (6)因 Si 与 O 形成四面体结构,则其杂化形式为 sp3 杂化,图(b)中每个四面体中有两个氧原子是与其他四面体共用的,则每个 四面体占有该氧原子的 1 2 ,所以每个四面体共占有这两个氧原子为:2× 1 2 =1,另 1 个氧原子为该四面体所有,还含有 1 个 Si —O 键属于该四面体,综上所述,一个四面体中,含 1 个 Si 原子,氧原子:1+1+1=3,所以,可知硅与氧原子数之比为 1∶3,其化学 式为 Si 2 3O  或[SiO3] 2n n  。 答案:(1)M 9 4 (2)二氧化硅 (3)共价键 3 (4)Mg2Si+4NH4Cl SiH4+4NH3+2MgCl2 (5)①C—C 键和 C—H 键较强,所以形成的烷烃较稳定,而硅烷中 Si—Si 键和 Si—H 键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以 生成 ②C—H 键的键能大于 C—O 键,C—H 键比 C—O 键稳定,而 Si—H 键的键能却远小于 Si—O 键,所以 Si—H 键不能稳定存在,而 倾向于形成更稳定的 Si—O 键 (6)sp3 1∶3 [SiO3] 2n n  或 Si 2 3O  7. (2013 年福建理综,31,13 分)(1)依据第 2 周期元素第一电离能的变化规律,参照右图中 B、F 元素的位置,用小黑点标出 C、 N、O 三种元素的相对位置。 (2)NF3 可由 NH3 和 F2 在 Cu 催化剂存在下反应直接得到: 4NH3+3F2 NF3+3NH4F ①上述化学方程式中的 5 种物质所属的晶体类型有 (填序号)。 a.离子晶体 b.分子晶体 c.原子晶体 d.金属晶体 ②基态铜原子的核外电子排布式为 。 (3)BF3 与一定量的水形成(H2O)2·BF3 晶体 Q,Q 在一定条件下可转化为 R: ①晶体 Q 中各种微粒间的作用力不涉及 (填序号)。 a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键 e.氢键 f.范德华力 ②R 中阳离子的空间构型为 ,阴离子的中心原子轨道采用 杂化。 (4)已知苯酚( )具有弱酸性,其 Ka=1.1×10-10;水杨酸第一级电离形成的离子 能形成分子内氢键。据此 判断,相同温度下电离平衡常数 Ka2(水杨酸) Ka(苯酚)(填“>”或“<”),其原因 是 。 解析:(1)依据元素周期律,同周期元素的第一电离能从左向右依次增大,但 N 元素的 2p 轨道处于半充满状态,较稳定,故其第 一电离能大于氧的。 (2)①NH3、F2、NF3 属于分子晶体,NH4F 为离子晶体,Cu 为金属晶体。②Cu 的核电荷数为 29,3d 轨道上全充满,其基态原子的核 外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1 或[Ar]3d104s1。 (3)①由 Q 知,H2O 与 BF3·H2O 分子间有氢键,BF3·H2O 分子内有共价键和配位键,其分子间有分子间作用力(范德华力)。②H3O+ 中有孤对电子,由价层电子对互斥理论知,其空间构型为三角锥形,阴离子的中心原子 B 有四个σ键,故采用 sp3 杂化。 (4)分子内氢键的存在,使 H+难以电离出,故 Ka2”、“<”或“=”填空:第一电离能的大小:Mg Al;熔点的高低:KCl MgO。 解析:(1)第二个电子层无 d 轨道,第三个电子层无 f 轨道,A、C 正确。(2)Ga 是 31 号元素,核外电子排布式 为:1s22s22p63s23p63d104s24p1 或[Ar]3d104s24p1。(3)A 项干冰是分子晶体,熔化时破坏范德华力。B 项乙酸分子间存在氢键,汽化 还与氢键有关。C 项乙醇分子间存在氢键。D 项中水分子之间存在氢键。E 项中,溶质分子之间、溶剂分子间以及 I2 与 CCl4 之间都只存在范德华力。F 项石英是原子晶体,熔融时破坏共价键。(4)C2H4、C2H6 中含有 C—H 为极性键,C—C 键为非极性键。 双键中有一个σ键,一个π键。三键中有一个σ键,两个π键。(5)镁原子的 s 轨道全充满,属于较为稳定的状态,第一电离能 大于铝。KCl 中离子所带电荷低于 MgO(K+Mg2+、Cl->O2-),所以 KCl 的熔点低于 MgO。 答案:(1)AC (2)1s22s22p63s23p63d104s24p1 (3)AE (4)①BC ②G ③CE ④ABD (5)> < 10.(2012 年江苏化学,21A,12 分)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。 ①Mn2+基态的电子排布式可表示为 。 ②N 3O 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根据等电子体原理,CO 分子的结构式为 。 ②H2O 分子中 O 原子轨道的杂化类型为 。 ③1 mol 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-。不考虑空间构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示 为 。 解析:(1)Mn 原子序数为 25,Mn 的核外电子排布为 1s22s22p63s23p63d54s2,Mn2+的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d5。N 3O 离 子中氮原子的价层电子对数为 n= 5 1 2  =3,n=配位体数,所以无孤电子对,则 N 3O 为平面三角形结构。(2)①CO 与 N2 互为等电 子体,等电子体具有相似的电子结构与几何构型,所以根据氮分子的结构式可以写出 CO 的结构式 C≡O。②H2O 分子内氧原子 有 2 对孤电子对、2 对成键电子,共 4 对价层电子,采用 sp3 杂化,分子空间构型为 V 形。③二氧化碳(O C O)分子内,一个 C 连接有 2 个 O 原子,所以有 2 个σ键,故 1 mol CO2 中含有 2 mol σ键。(3)Cu2+有空轨道,OH-能提供孤电子对,所以 Cu2+与 OH- 之间形成配位键,Cu2+与 OH-以配位键结合。 答案:(1)①1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) ②平面三角形 (2)①C≡O ②sp3 ③2×6.02×1023 个(或 2 NA) (3) 11.(2012 年山东理综,32,8 分)金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。 (1)下列关于金属及金属键的说法正确的是 。 a.金属键具有方向性与饱和性 b.金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用 c.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子 d.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光 (2)Ni 是元素周期表中第 28 号元素,第二周期基态原子未成对电子数与 Ni 相同且电负性最小的元素是 。 (3)过渡金属配合物 Ni(CO)n 的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为 18,则 n= 。CO 与 N2 结构相似,CO 分子 内σ键与π键个数之比为 。 (4)甲醛(H2C O)在 Ni 催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内 C 原子的杂化方式为 ,甲醇分子内的 O—C—H 键角 (填“大于”、“等于”或“小于”)甲醛分子内的 O—C—H 键角。 解析:(1)金属键没有方向性和饱和性,a 项错误;金属导电是因为在外加电场作用下,自由电子产生定向移动,c 项错误;由于 自由电子的存在使金属很容易吸收光子而发生跃迁,发出特定波长的光波,因而金属往往有特定的金属光泽,d 项错误。(2)Ni 原子的核外电子排布式是 1s22s22p63s23p63d84s2,所以在 3d 轨道上有两个未成对电子,则第二周期元素中,含有两个未成对电 子的元素的价电子排布式有 2s22p2 和 2s22p4,分别是碳元素和氧元素,其中电负性最小的是碳。 (3)由题意知 CO 与 N2 的结构相似,知 CO 的结构为::C ≡ O: ;CO 在与过渡金属形成配合物时,C 的那对孤电子对参与配位键的 形成(O 的那对孤电子对不参与配位键的形成),所以每个 CO 提供的电子数为 2(靠近 C 的那对孤电子对)根据中心原子的价电 子数加上配体提供的电子数之和等于 18 可知,Ni 的价电子数是 10,所以配体提供的电子数是 8,又因为一个 CO 配体提供两个 电子,故 n=4;因为氮气的结构式是 N≡N,而 CO 与 N2 的结构相似,所以 CO 中σ键与π键的个数之比是 1∶2。(4)甲醇分子内碳 的成键电子对为 4,无孤电子对,所以其碳原子是 sp3 杂化,由于甲醛中的碳氧之间是双键,而甲醇中碳氧间是单键,碳氧双键 中存在π键,它对 C—H 键的排斥作用较强,所以甲醛中的键角比甲醇中的键角大。 答案:(1)b (2)C(碳) (3)4 1∶2 (4)sp3 小于 12.(2011 年山东理综,32,8 分)氧是地壳中含量最多的元素。 (1)氧元素基态原子核外未成对电子数为 个。 (2)H2O 分子内的 O—H 键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为 。 的沸点比 高,原因是 。 (3)H+可与 H2O 形成 H3O+,H3O+中 O 原子采用 杂化。H3O+中 H—O—H 键角比 H2O 中 H—O—H 键角大,原因为 。 (4)CaO 与 NaCl 的晶胞同为面心立方结构,已知 CaO 晶体密度为 a g·cm-3,NA 表示阿伏加德罗常数,则 CaO 晶胞体积为 cm3。 解析:(1)氧元素基态原子 ,有两个未成对电子。 (2)化学键强于氢键,分子间的氢键强于范德华力,也就是从强到弱依次是 O—H 键、氢键、范德华力; 由于 存在分子间氢键,使沸点升高,而 存在分子内氢键,使物质的沸点 降低。 (3)H3O+中中心原子的价层电子对为 4,所以杂化方式为 sp3 杂化,有一对孤电子对;而 H2O 中有两对孤电子对,孤电子对数越少, 则对所成共价键的排斥力越大,共价键的键角就越大,所以使得 H3O+中 H—O—H 键角比 H2O 中 H—O—H 键角大。 (4)一个 CaO 晶胞内含有 4 个 CaO,其质量为 A 56 g N ×4= A 224 N g,则一个晶胞的体积为: A 224 N g÷a g·cm-3 = A 224 aN cm3。 答案:(1)2 (2)O—H 键、氢键、范德华力 形成分子内氢键,而 形成分子间氢键,分子间氢键使分子间作用力增大 (3)sp3 H3O+中 O 原子有 2 对孤电子对,H3O+中 O 原子只有 1 对孤电子对,排斥力较小 (4) A 224 aN 考点三 晶体结构与性质 1.(2013 年重庆理综,3,6 分)下列排序正确的是( ) A.酸性:H2CO3C6H5OH,A 错误;Ba 和 Ca 同主族,碱性 Ba(OH)2>Ca(OH)2, B 错误;MgBr2 为离子晶体,SiCl4 为分子晶体,熔点 MgBr2>SiCl4,C 错误;因为 NH3 分子间存在氢键使其沸点高于 PH3,常温下 NH3 为气态,H2O 为液态,故沸点 H2O>NH3,D 正确。 答案:D 2.(2013 年上海化学,4,2 分)下列变化需克服相同类型作用力的是( ) A.碘和干冰的升华 B.硅和 C60 的熔化 C.氯化氢和氯化钠的溶解 D.溴和汞的气化 解析:碘和干冰都属于分子晶体,升华时克服的是分子间作用力;硅属于原子晶体,C60 属于分子晶体,熔化时,分别克服共价键 和分子间作用力;氯化氢是共价化合物,氯化钠是离子化合物,溶解时分别克服共价键和离子键;溴和汞气化时分别要克服分 子间作用力和金属键,综上所述,只有 A 项克服作用力类型相同。 答案:A 3.(2012 年上海化学,3,2 分)氮氧化铝(AlON)属原子晶体,是一种超强透明材料。下列描述中错误的 是( ) A.AlON 和石英的化学键类型相同 B.AlON 和石英晶体类型相同 C.AlON 和 Al2O3 的化学键类型不同 D.AlON 和 Al2O3 晶体类型相同 解析:AlON 与石英(SiO2)均为原子晶体,所含化学键均为共价键,A、B 正确;Al2O3 是离子晶体,晶体中含离子键,不含共价键,C 项正确、D 项错误。 答案:D 4.(2010 年浙江理综,8,6 分)有 X、Y、Z、W、M 五种短周期元素,其中 X、Y、Z、W 同周期,Z、M 同主族; X+与 2M  具有相同 的电子层结构;离子半径: 2Z  >W-;Y 的单质晶体熔点高、硬度大,是一种重要的半导体材料。下列说法中正确的是( ) A.X、M 两种元素只能形成 X2M 型化合物 B.由于 W、Z、M 元素的氢化物相对分子质量依次减小,所以其沸点依次降低 C.元素 Y、Z、W 的单质晶体属于同种类型的晶体 D.元素 W 和 M 的某些单质可作为水处理中的消毒剂 解析:本题的突破点是 Y,由 Y 的性质知 Y 是硅元素,即 X、Y、Z、W 属于第三周期,根据 X、Z、W 的简单离子可知 X、Z、W 分 别属于钠、硫、氯元素。因为 Z、M 同主族且 X+与 2M  具有相同的电子层结构,所以 M 是氧元素。选项 A 中钠和氧还可以形 成 Na2O2,A 错误;由于水分子中存在氢键,所以水的沸点最高,B 错误;元素 Y、Z、W 的单质晶体分别属于原子晶体、分子晶体、 分子晶体,C 错误;Cl2 和 O3 可以作为消毒剂,D 正确。 答案:D 5.(2010 年大纲全国理综Ⅰ,13,6 分)下面关于 SiO2 晶体网状结构的叙述中正确的是( ) A.最小的环上,有 3 个 Si 原子和 3 个 O 原子 B.最小的环上,Si 和 O 原子数之比为 1∶2 C.最小的环上,有 6 个 Si 原子和 6 个 O 原子 D.存在四面体结构单元,O 处于中心,Si 处于 4 个顶角 解析:SiO2 的晶体结构与金刚石的晶体结构相似,相当于把金刚石中的碳原子换成硅原子,然后在两个硅原子中间插入一个氧 原子,金刚石的晶体结构中每个最小的环上是 6 个碳原子,所以 SiO2 晶体中最小的环上应有 6 个硅原子和 6 个氧原子。在 SiO2 晶体结构单元中,Si 位于中心,O 处于 4 个顶角。 答案:C 6.(2013 年新课标全国理综Ⅱ,37,15 分)前四周期原子序数依次增大的元素 A、B、C、D 中,A 和 B 的价电子层中未成对电子 均只有 1 个,并且 A-和 B+的电子数相差为 8;与 B 位于同一周期的 C 和 D,它们价电子层中的未成对电子数分别为 4 和 2,且原 子序数相差为 2。 回答下列问题: (1)D2+的价层电子排布图为 。 (2)四种元素中第一电离能最小的是 ,电负性最大的是 。(填元素符号) (3)A、B 和 D 三种元素组成的一个化合物的晶胞如图所示。 ①该化合物的化学式为 ;D 的配位数为 ;②列式计算该晶体的密度 g·cm-3。 (4)A-、B+和 C3+三种离子组成的化合物 B3CA6,其中化学键的类型有 ;该化合物中存在一个复杂离子,该离子的化学式 为 ,配位体是 。 解析:由 C 在前四周期和有 4 个未成对电子可推知 C 为 Fe,由此和题干信息可进一步推知 D 为 Ni,B 为 K,A 为 F。(2)K 原子易 失电子,第一电离能最小,F 的非金属性最强,电负性最大。(3)根据分摊法,含 F-:2+4× 1 2 +16× 1 4 =8,K+:2+8× 1 4 =4,Ni2+:1+8× 1 8 =2,故化合物的化学式为 K2NiF4,由处于晶胞内的 Ni2+看出,每个 Ni2+周围有 6 个 F-,故配位数为 6,晶体的密度可由晶胞的质量除以晶胞的体积求得。(4)K3FeF6 属于离子化合物,在[FeF6]3-中,Fe3+提供空 轨道,F-提供孤对电子,两种离子间形成配位键。 答案:(1) (2)K F (3)①K2NiF4 6 ② 23 2 30 39 4 59 2 19 8 6.02 10 400 1 308 10          ≈3.4 (4)离子键、配位键 [FeF6]3- F- 7.(2013 年山东理综,32,8 分)卤族元素包括 F、Cl、Br 等。 (1)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势,正确的是 。 (2)利用“卤化硼法”可合成含 B 和 N 两种元素的功能陶瓷,如图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有 B 原子的个数 为 ,该功能陶瓷的化学式为 。 (3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为 和 。第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有 种。 (4)若 BCl3 与 XYn 通过 B 原子与 X 原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物中提供孤对电子的原子是 。 解析:(1)同主族元素从上到下元素的电负性逐渐减小,a 对;氟无正价,b 错;HF 分子间存在氢键,所以熔、沸点在同族元素气 态氢化物中反常最高,c 错;F2、Cl2、Br2 三种物质的晶体均是分子晶体,组成相似,则相对分子质量越大,分子间作用力越大, 熔点越高,d 错。(2)由晶胞结构示意图,根据均摊法,可得 B 原子为 8× 1 8 +1=2 个,N 原子为 4× 1 4 +1=2 个,则该功能陶瓷的化 学式为 BN。(3)BCl3 中价层电子对数为:(3+3)/2=3,B 原子为 sp2 杂化;NCl3 中价层电子对数为:(5+3)/2=4,N 原子为 sp3 杂化。 同周期元素的第一电离能从左到右逐渐增大,但是由于氮原子的 2p 轨道处于半充满状态,较稳定,其第一电离能比氧的大,铍 原子的 2s 轨道处于全满状态,铍的第一电离能比硼的大,所以第一电离能介于硼和氮之间的第二周期元素有铍、碳、氧 3 种。 (4)B 原子最外层有 3 个电子,与 Cl 形成 3 个单键后,没有孤电子对,价层却有空轨道,所以在 B 原子与 X 形成的配位键中,X 提供孤对电子。 答案:(1)a (2)2 BN (3)sp2 sp3 3 (4)X 8.(2012 年海南化学,19-Ⅱ,14 分)铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝,广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。 回答下列问题: (1)铜原子基态电子排布式为 。 (2)用晶体的 X 射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。对金属铜的测定得到以下结果:晶胞为面心立方最密堆积,边长为 361 pm。又知铜的密度为 9.00 g·cm-3,则铜晶胞的体积是 cm3、晶胞的质量是 g,阿伏加德罗常数为 [列式计算,已知 Ar(Cu)=63.6]。 (3)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如下图),a 位置上 Cl 原子的杂化轨道类型为 。已知其中一种化合物的化学式为 KCuCl3,另一种化合物的化学式 为 。 (4)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是 。 反应的化学方程式为 。 解析:(2)铜晶胞为面心立方最密堆积,一个晶胞分摊到 4 个铜原子;1 pm=10-12 m=10-10 cm,故:一个晶胞的体积为 V(晶 胞)=(361×10-10cm)3=4.70×10-23 cm3;一个晶胞的质量为 m(晶胞)=V(晶胞)×ρ=4.70× 2310 cm3 ×9.00 g·cm-3=4.23×10-22 g; M(Cu)=63.6 g·mol-1=m(铜原子)×NA= 224.23 10 g 4  ×NA,得 NA=6.01× 1023 mol -1。 (3)Cl-的价层电子对为 4,所以为 sp3 杂化;Cu 有+1、+2 两种化合价,题中的化学式(最简比)是+2 价的,那么+1 价的化学式应 该是 K2CuCl3。 (4)“金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应”,这是两种物质共同作用的 结果:过氧化氢具有强氧化性,而氨水能与 Cu2+形成配合物。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1) (2)4.70×10-23 4.23×10-22 NA= 1 22 63.6 g mol 1 4.23 10 g4      =6.01×1023 mol -1 (3)sp3 K2CuCl3 (4)过氧化氢为氧化剂,氨水与 Cu2+形成配离子,两者相互促进使反应进行 Cu+H2O2+4NH3 Cu(NH3)4(OH)2 9.(2010 年山东理综,32,8 分)碳族元素包括:C、Si、 Ge、 Sn、Pb。 (1)碳纳米管有单层或多层石墨层卷曲而成,其结构类似于石墨晶体,每个碳原子通过 杂化与周围碳原子成键,多层 碳纳米管的层与层之间靠 结合在一起。 (2)CH4 中共用电子对偏向 C,SiH4 中共用电子对偏向 H,则 C、Si、H 的电负性由大到小的顺序为 。 (3)用价层电子对互斥理论推断 SnBr2 分子中 Sn—Br 的键角 120°(填“>”、“<”或“=”)。 (4)铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是:Pb4+处于立方晶胞顶点,Ba2+处于晶胞中心,O2-处于晶胞棱边中心,该化合物化学 式为 ,每个 Ba2+与 个 O2-配位。 解析:(1)碳纳米管与石墨相似,每个碳原子与相邻的三个碳原子以共价键结合,键角为 120°,所以为 sp2 杂化。层与层之间为 范德华力。 (2)共用电子对偏向电负性大的原子,故电负性:C>H>Si。 (3)SnBr2 分子中,Sn 原子的价层电子对数目是(4+2)/2=3,配位原子数为 2,故 Sn 原子含有孤对电子,SnBr2 空间构型为 V 形,键 角小于 120°。 (4)每个晶胞含有 Pb4+:8× 1 8 =1 个,Ba2+:1 个,O2-:12× 1 4 =3 个,故化学式为:PbBaO3。Ba2+处于晶胞中心,只有 1 个,O2-处于晶胞棱边中心,共 12 个,故每个 Ba2+与 12 个 O2-配位。 答案:(1)sp2 范德华力 (2)C>H >Si (3)< (4)PbBaO3 12 10.(2009 年广东化学,27,10 分)铜单质及其化合物在很多领域有重要用途,如金属铜用来制造电线电缆,五水硫酸铜可用作 杀菌剂。 (1)Cu 位于元素周期表第ⅠB 族。Cu2+的核外电子排布式为 。 (2)右图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图,可确定该晶胞中阴离子的个数为 。 (3)胆矾 CuSO4·5H2O 可写成[Cu(H2O)4]SO4H2O,其结构示意图如下: 下列说法中正确的是 (填字母)。 A.在上述结构示意图中,所有氧原子都采用 sp3 杂化 B.在上述结构示意图中,存在配位键、共价键和离子键 C.胆矾是分子晶体,分子间存在氢键 D.胆矾中的水在不同温度下会分步失去 (4)往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配离子。已知 NF3 与 NH3 的空间构型都是三角锥形,但 NF3 不易与 Cu2+形 成配离子,其原因是 。 (5)Cu2O 的熔点比 Cu2S 的 (填“高”或“低”),请解释原因 。 解析:(1)电子排布为结构化学中的重点。特别是 24 号、29 号等存在半满和全满状态的元素。Cu2+应先写出铜原子的电子排 布式,然后从外向内失去 2 个电子。 (2)对 O2-个数的计算,面上的按 1 2 算,顶点上按 1 8 算,棱上按 1 4 算,体心按 1 个算,可得 O2-个数 为: 1 8 ×8+ 1 2 ×2+ 1 4 ×4+1=4(个)。 (3)H2O 中的氧原子采用 sp3 杂化,S 2 4O  中的氧原子不是。CuSO4 应是离子晶体,不是分子晶体。 (4)NH3中的氮原子的孤对电子提供电子,Cu2+提供空轨道,形成配位键,而NF3中氮原子的孤对电子被F吸引,使氮原子上的孤对 电子难以与 Cu2+形成配位键。 (5)离子晶体中,离子间距离越小,离子键越强,离子化合物熔点越高。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d9 或[Ar]3d9 (2)4 (3)BD (4)F 的电负性比 N 大,N—F 成键电子对向 F 偏移,导致 NF3 中 N 原子核对其孤对电子的吸引能力增强,难以形成配位键,故 NF3 不易与 Cu2+形成配离子 (5)高 Cu2O 与 Cu2S 相比,阳离子相同、阴离子所带电荷也相同,但 O2-的半径比 S2-小,所以 Cu2O 的晶格能更大,熔点更高 模拟试题 考点一 原子结构与性质 1.(2012 陕西师大附中模拟)在第二周期中,B、C、N、O 四种元素的第一电离能由大到小的排列顺序正确的是( ) A.I1(N)>I1(C)>I1(O)>I1(B) B.I1(N)>I1(O)>I1(B)>I1(C) C.I1(N)>I1(O)>I1(C)>I1(B) D.I1(O)>I1(N)>I1(C)>I1(B) 解析:同周期元素,从左到右第一电离能呈现增大的趋势,但由于氮原子的 p 能级电子处于半充满状态,所以第一电离能 N>O。 答案:C 2.(2013 福建六校联考)下列说法中正确的是( ) A.原子核外电子排布式为 1s2 的原子与原子核外电子排布式为 1s22s2 的原子化学性质相似 B.Fe3+的最外层电子排布式为:3s23p63d5 C.基态铜原子的轨道表示式 D.基态碳原子的轨道表示式 解析:核外电子排布为 1s2 的原子是 He,核外电子排布是 1s22s2 的为铍(Be),He 是惰性元素,Be 是金属元素,显然化学性质不相 似,A 错;Fe 的价电子排布为 3d64s2,失去电子时先失最外层,再失次外层,失去 2 个电子变成 Fe2+时最外层电子排布为 3s23p63d6, 失去 3 个电子变成 Fe3+时,最外层电子排布为 3s23p63d5,B 正确;基态铜原子的轨道表示式 ,符合 3d 全充满 时能量最低,即洪特规则特例,C 错;基态碳原子是 2s 比 2p 轨道能量低,先填满 2s 再填 2p,即 ,不存在半充满能 量低的问题,D 错。 答案:B 3.(2013 安徽省级示范高中联考)A、B、C、D、E 是周期表中前四周期的元素,其有关性质或结构信息如下表: 元素 有关性质或结构信息 A 负二价的 A 元素的氢化物在通常状况下是一种液体,其中 A 的质量分数为 88.9% B B 原子得到一个电子后 3p 轨道全充满 C C 原子的 p 轨道半充满,它的气态氢化物能与其最高价氧化物的水化物反应生成一种常见的盐 X D D 元素的最高化合价与最低化合价的代数和为零,其最高价氧化物为分子晶体 E E 元素的核电荷数等于 A 元素和 B 元素氢化物的核电荷数之和 (1)元素 Y 是 C 下一周期同主族元素,比较 B、Y 元素的第一电离能 I1(B) I1(Y)。 (2)E 元素原子的核外电子排布式为 。 (3)盐 X 的水溶液呈 (填“酸性”、“碱性”或“中性”),B 元素最高价含氧酸一定比 D 元素最高价含氧酸的酸性 (填“强”或“弱”)。 (4)C 单质分子中σ键和π键的个数比为 ,C 的氢化物在同族元素的氢化物中沸点出现反常,其原因 是 。 (5)用高能射线照射液态 H2A 时,一个 H2A 分子能释放出一个电子,同时产生一种具有较强氧化性的阳离子,试写出该阳离子的 电子式: , 写出该阳离子与硫的氢化物的水溶液反应的离子方程式: 。 解析:根据题中 A、B、C、D、E 的信息可确定 A～E 分别为 O、Cl、N、C 和 Fe。(1)Y 为 P,P 的价电子排布为 3s23p3,为半充满 状态,第一电离能小于 Cl。 (2)Fe 为 26 号元素,其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2。 (3)盐为 NH4NO3,属于强酸弱碱盐,因水解而显酸性;Cl 的非金属性大于 C,所以高氯酸酸性强于碳酸。 (4)N2 分子含氮氮三键,σ键和π键的个数比为 1∶2;由于分子间存在氢键,故使其沸点出现反常。 (5)H2O 释放出一个电子生成 H2O+,其中氧元素为-1 价,具有强氧化性。 答案:(1)> (2)1s22s22p63s23p63d64s2(或[Ar]3d64s2) (3)酸性 强 (4)1∶2 NH3 分子间存在氢键 (5) +[H:O:H]  　2H2O++H2S S↓+2H2O+2H+ 考点二 分子结构与性质 4.(2012 福建一模)σ键可由两个原子的 s 轨道、一个原子的 s 轨道和另一个原子的 p 轨道或两个原子的 p 轨道以“头碰头” 方式重叠构建而成。则下列分子中的σ键是由两个原子的 s 轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是( ) A.H2 B.HCl C.Cl2 D.F2 解析:A 项中 H2 是由两个 1s 轨道形成的σ键;B 项中 HCl 是由 H 的 1s 轨道与 Cl 的 3p 轨道形成的σ键;C 项中 Cl2 是由两个 3p 轨道形成的σ键;D 项中 F2 是由两个 2p 轨道形成的σ键。 答案:A 5.(2013 山东潍坊模拟)在以下的分子或离子中,空间结构的几何形状不是三角锥形的是( ) A.NF3 B.C 3H C.BF3 D.H3O+ 解析:由 n= A +B 2 m 的价电子数 提供的价电子数 离子所带的电荷数 确定中心原子的价层电子对数目,NF3、C 3H 、H3O+均为 4, 则价层电子对空间构型为四面体形,由于形成3个化学键,有1个杂化轨道被孤对电子占据,又由于价层电子对相互排斥,所以 分子构型为三角锥形;只有 BF3 中的 n=3,无孤对电子,所以形成平面正三角形分子。 答案:C 6.(2013 浙江慈溪中学模拟)PH3 是一种无色剧毒气体,其分子结构和 NH3 相似,但 P-H 键键能比 N-H 键键能低。下列判断中错 误的是( ) A.PH3 分子呈三角锥形 B.PH3 分子是极性分子 C.PH3 沸点低于 NH3 沸点,因为 P—H 键键能低 D.PH3 分子稳定性低于 NH3 分子,因为 N—H 键键能高 解析:氨气是三角锥形结构,所以 PH3 的结构也是三角锥形,A 正确;氨气是极性分子,则 PH3 也是极性分子,B 正确;由于氨气分 子中存在氢键,所以氨气的沸点高于 PH3 的,沸点高低与键能无关,键能大小影响分子的稳定性,所以选项 C 不正确,D 正确。 答案:C 考点三 晶体结构与性质 7.(2013 山西大学附属中学模拟)下列物质的熔、沸点高低顺序中排列正确的是 ( ) A.金刚石>晶体硅>碳化硅 B.CI4>CBr4>CCl4>CH4 C.MgO>O2>N2>H2O D.金刚石>生铁>纯铁>钠 解析:选项 A 中形成的都是原子晶体,形成原子晶体的原子半径越小,共价键越强,晶体的熔、沸点越高,正 确的顺序应该是金刚石>碳化硅>晶体硅,所以选项 A 不正确;选项 B 中形成的晶体都是分子晶体,其熔、沸 点与分子间作用力有关系,而分子间作用力大小与相对分子质量大小有关系,所以选项 B 正确;氧化镁是离子晶体,而另外三 种都是分子晶体,但由于水分子中存在氢键,所以水的熔、沸点高于氧气和氮气的,所以选项 C 不正确;合金的熔点一般低于其 成分金属的熔点,正确的顺序应该是金刚石>纯铁>生铁>钠,所以选项 D 不正确。 答案:B 8.(2013 浙江台州中学模拟)美国 LawreceLiremore 国家实验室(LLNL)的 V.Lota.C.S.Yoo 和 Cynn 成功地在高压下将 CO2 转化 为具有类似 SiO2 结构的原子晶体,下列关于 CO2 的原子晶体说法中正确的是( ) A.CO2 的原子晶体中存在范德华力,每 1 mol CO2 原子晶体中含有 2NAπ键 B.在一定条件下,CO2 原子晶体转化为 CO2 分子晶体是物理变化 C.熔点:金刚石>原子晶体 CO2 D.在 CO2 的原子晶体中,每个 C 原子周围结合 4 个 O 原子,每个 O 原子与两个 C 原子相结合 解析:原子晶体中不存在分子间作用力,A 不正确;CO2 原子晶体和 CO2 分子晶体,结构不同,性质不同,属于化学变化,B 不正确; 由于氧原子的半径小于碳原子的半径,所以熔点应该是原子晶体 CO2>金刚石,C 不正确;由题意知 CO2原子晶体与 SiO2 结构相似, 所以 D 正确。 答案:D 9.(2013 福建莆田一中期末)图表法、图像法是常用的科学研究方法。 Ⅰ.图(A)是短周期某主族元素 X 的电离能所示情况。则 X 元素位于周期表的第 族。 图 B 是研究部分元素的氢化物的沸点变化规律的图像,折线 c 可以表达出第 族元素氢化物的沸点的变化规律。 Ⅱ.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。 试回答下列问题: (1)请写出元素 o 的外围电子排布式: 。 (2)由 j 原子跟 c 原子以 1∶1 相互交替结合而形成的晶体,晶型与晶体 j 相同。两者相比熔点更高的是 (填化学式),试从结构角度加以解释: 。 (3)i 单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示,其晶胞特征如下图乙所示,原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。 请回答:晶胞中 i 原子的配位数为 ,一个晶胞中 i 原子的数目为 。 解析:Ⅰ.根据 I4≫I3 知元素 X 位于第ⅢA,折线 c 中第 2 周期元素氢化物的沸点随相对分子质量增大而升高,说明未形成氢键, 故折线 c 可以表达出第ⅣA 族元素氢化物的沸点的变化规律。 Ⅱ.(1)元素 o 为铁元素,其外围电子排布式为 3d64s2。(2)SiC 晶体的熔、沸点高于晶体 Si,因为都为原子晶体,且 C—Si 键键 长比晶体 Si 中 Si—Si 键键长短。(3)i 为 Al,根据图示 Al 晶体为面心立方晶胞,配位数为 12,根据均摊思想晶胞中含有的原 子数目=8× 1 8 +6× 1 2 =4。 答案:Ⅰ.ⅢA ⅣA Ⅱ.(1)3d64s2 (2)SiC 因 SiC 晶体与晶体 Si 都是原子晶体,由于 C 的原子半径小,SiC 中 C—Si 键键长比晶体 Si 中 Si—Si 键键长短,键能大,因而熔、沸点高 (3)12 4 综合演练 10.(2013 广东六校高三联考)下列叙述中正确的是( ) A.分子晶体中都存在共价键 B.F2、Cl2、Br2、I2 的熔、沸点逐渐升高与分子间作用力有关 C.含有极性键的化合物分子一定不含非极性键 D.只要是离子化合物,其熔点一定比共价化合物的熔点高 解析:A 不正确,例如稀有气体分子形成的晶体;F2、Cl2、Br2、I2 形成的晶体都是分子晶体,其熔、沸点逐渐升高与分子间作用 力有关,选项 B 正确;C 不正确,例如乙炔分子中还含有非极性键;D 不正确,例如 SiO2 是共价化合物,其熔点高于一些离子化合 物的熔点。 答案:B 11.(2013 山东潍坊一模)元素 H、C、N、O、F 都是重要的非金属元素,Fe、Cu 是应用非常广泛的金属。 (1)Fe 元素基态原子的核外电子排布式为 。 (2)C、H 元素形成的化合物分子中共有 16 个电子,该分子中σ键与π键的个数比为 。 (3)C、N、O 三种元素的第一电离能由大到小的顺序为(用元素符号表示) 。 (4)在测定 HF 的相对分子质量时,实验测得值一般高于理论值,其主要原因是 。 (5)C、N 两元素形成的化合物 C3N4 形成的原子晶体,结构类似金刚石,甚至硬度超过金刚石,其原因是 。 (6)如图为石墨晶胞结构示意图,该晶胞中含有碳原子的个数为 。 解析:(1)铁是 26 号元素,其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2。 (2)C、H 元素形成的化合物分子中共有 16 个电子的物质是 CH2 CH2,单键全是σ键,双键中有 1 个π键和 1 个σ键,故σ键与 π键的个数比为 5∶1。 (3)同一周期从左往右,第一电离能有逐渐增大趋势,且前四周期中ⅤA 元素第一电离能比相邻元素大,故 C、N、O 三种元素的 第一电离能由大到小的顺序为 N>O>C。 (4)HF 分子之间能形成氢键使分子缔合在一起,所以测得的相对分子质量为缔合分子的相对分子质量,故实验测得值一般高 于理论值。 (5)原子晶体的硬度大小与共价键的强弱有关,共价键键长越短硬度越大,因氮原子半径小于碳原子半径,故 C3N4 晶体的硬度 大于金刚石的硬度。 (6)顶点为 8 个晶胞所共有,棱上为 4 个晶胞所共有,面心为 2 个晶胞所共有,体内为晶胞所独有,石墨晶胞中含有碳原子的个 数= 1 8 ×8+ 1 4 ×4+ 1 2 ×2+1×1=4。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2 (2)5∶1 (3)N>O>C (4)HF 分子间存在氢键,易形成缔合分子(HF)n (5)氮原子半径小于碳原子半径,氮碳形成的共价键键长比碳碳键键长短,键能更大,所以 C3N4 硬度更大 (6)4 12.(2013 黑龙江哈师大附中)Ⅰ.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。 (1)基态镍原子的价电子(外围电子)排布式为 。 (2)金属镍能与 CO 形成配合物 Ni(CO)4,写出与 CO 互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式 、 。 (3)很多不饱和有机物在 Ni 催化下可与 H2 发生加成反应。 如①CH2 CH2、②HC≡CH、③ 、④HCHO,其中碳原子采取 sp2 杂化的分子有 (填物质序号),HCHO 分子的立体结构为 形。 (4)Ni2+和 Fe2+的半径分别为 69 pm 和 78 pm,则熔点 NiO FeO(填“<”或“>”)。 (5)金属镍与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料,其晶胞结构示意图如左下图所示。该合金的化学式 为 。 (6)丁二酮肟常用于检验 Ni2+:在稀氨水中,丁二酮肟与 Ni2+反应生成鲜红色沉淀,其结构如右下图所示。该结构中,除共价键外 还存在配位键和氢键,请在图中用箭头和“…”表示出配位键和氢键。 解析:(1)根据构造原理可知,基态镍原子的价电子(外围电子)排布式为 3d84s2。 (2)价电子数与原子数分别都相等的是等电子体,因此与 CO 互为等电子体的一种分子和一种离子的化学式分别是 N2 和 CN-。 (3)乙烯、苯、甲醛都是平面形结构,因此碳原子都是 sp2 杂化。乙炔是直线形结构,所以碳原子是 sp 杂化,因此答案选①③ ④。甲醛分子中中心碳原子没有孤对电子,因此甲醛是平面三角形结构。 (4)NiO 与 FeO 形成的晶体都是离子晶体,构成离子晶体的离子半径越小,电荷数越多,离子键越强,晶格能越大,熔点就越高, 所以 NiO 的熔点大于 FeO 的熔点。 (5)根据晶胞的结构可知,镧原子的个数是 8× 1 8 =1,Ni 有 4 个位于面心,另 4 个在上下两个面上,1 个位于体心,所以镍原子个 数是 4× 1 2 +4× 1 2 +1=5,所以化学式是 LaNi5 或 Ni5La。 (6)根据结构图可知,氮原子是配体,镍原子提供空轨道。而氧原子与氢原子之间可以形成氢键,因此表示是 。 答案:(1)3d84s2 (2)N2 CN-(或 2 2O  、 2 2C  、NO-) (3)①③④ 平面三角 (4)> (5)LaNi5 或 Ni5La (6)见图