高考化学试题分类汇编物质的结构与性质讲解

高考化学试题分类汇编物质的结构与性质讲解

物质的结构与性质（选修3）‎ ‎（2015·上海）11.下列有关物质性质的比较，错误的是（ ）‎ A．溶解度：小苏打 < 苏打 B．密度：溴乙烷 > 水 C．硬度：晶体硅 < 金刚石 D．碳碳键键长：乙烯 > 苯 ‎【答案】D ‎【解析】小苏打溶解度大于苏打的溶解度，A正确；溴乙烷的密度大于水的密度，B正确；晶体硅的硬度小于金刚石的硬度，C正确；乙烯的碳碳键长小于苯碳碳键长，D错误。故选D。‎ ‎（2015·新课标I）37、[化学——选修3：物质结构与性质]‎ 碳及其化合物广泛存在于自然界中，回答下列问题：‎ ‎（1）处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形象化描述。在基态原子中，核外存在对自旋相反的电子。‎ ‎（2）碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是。‎ ‎（3）CS2分子中，共价键的类型有，C原子的杂化轨道类型是，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子。‎ ‎（4）CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物熔点为253K，沸点为376K，其固体属于晶体。‎ ‎（5）贪有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示:‎ ① 在石墨烯晶体中，每个C原子连接个六元环，每个六元环占有个C原子。‎ ② 在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接故六元环，六元环中最多有个C原子在同一平面。‎ ‎【答案】（1）电子云2（2）C有4个价电子且半径较小，难以通过得或失电子达到稳定结构（3）σ键又有π键，sp，CO2、SCN-或N3-（4）分子（5）3；2；12；4‎ ‎【解析】C原子的核外电子排布为1s22s22p2，共有2‎ 对电子在相同原子轨道，自旋方向相反；CS2与CO2、SCN-、N3-等互为等电子体，相同空间构型和键合形式相同，CS2结构式为S=C=S，C原子杂化方式为sp，C原子与硫原子间为极性共价键，既有σ键又有π键；Fe(CO)5熔点为253K，沸点为376K，可知其固体为分子晶体；由石墨烯晶体图像可知，每个C原子连接3个六元环，根据均摊法计算每个六元环占有2个C原子。在金刚石晶体中，C原子杂化方式为sp3，每个C原子连接4个六元环，最多3个原子共面。每个C原子周围形成4个共价键，每2个共价键即可形成1个六元环，则可形成6个六元环，每个共价键被2个六元环共用，所以一个C原子可连接12个六元环；根据数学知识，3个C原子可形成一个平面，而每个C原子都可构成1个正四面体，所以六元环中最多有4个C原子共面。‎ ‎（2015·新课标II）37.[化学-----选修3：物质结构与性质]（15分）‎ A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元素，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C院子的核外电子排布式为 。‎ ‎（2）单质A有两种同素异形体，其中沸点高的是 （填分子式），原因是 ；‎ A和B的氢化物所属的晶体类型分别是 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 。‎ ‎（4）化合物D2A的立体构型为 ，中心原子的的价层电子奇数为 ，单质D与湿润的Na2Co3反应可制成D2A,其化学方程式为 。‎ ‎（5）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=0.566nm.F的化学式为 ；晶胞中A原子的配位数为 ；列式计算晶体F的密度（g.cm-3 ）‎ ‎【答案：】（1）O 1S22S22P63S23P3‎ ‎（2）O3 O3的相对分子质量大，范德华力大，沸点高。 分子晶体 离子晶体。‎ ‎（3）三角锥形 SP3‎ ‎（4）V形 4 ‎ ‎（5）Na2O 8 ‎ ‎【解析：】根据题意推出A、B、C、D依次为O、Na、P、Cl。‎ ‎（1）氧元素的非金属性最强，四种元素中电负性最大的是O,C元素是P,所以核外电子排布式为1S22S22P63S23P3‎ ‎（2）氧元素有氧气和臭氧两种同素异形体，两个都是分子晶体，O3的相对分子质量大，范德华力大，沸点高，H2O是分子晶体，而NaH是离子晶体。‎ ‎（3）PCl3，，根据价层电子对互斥理论P最外层有5个电子，最多接受3个电子，有一对孤电子，所以为三角锥形，杂化类型是SP3.‎ ‎(4)根据价层电子对互斥理论,Cl2O是V形，中心原子的的价层电子奇数为4，单质D与湿润的Na2CO3反应可制成Cl2O,氯气既做氧化剂，又使还原剂，其化学方程式为 ‎（5）通过均摊法计算，大黑球是8．1/8+6．1/2=4，在晶体内部，小黑球有八个，所以得出化学式是Na2O ，A的配位数是8，F的密度为。‎ 福建卷.2015.T31．[化学-物质结构与性质]（13分）‎ 科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。‎ ‎（1）CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________。‎ ‎（2）下列关于CH4和CO2的说法正确的是_______(填序号)。‎ a．固态CO2属于分子晶体 b． CH4分子中含有极性共价键，是极性分子 c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2‎ d． CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp ‎（3）在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2.‎ ‎①基态Ni原子的电子排布式为_______，该元素位于元素周期表的第_____族。‎ ‎②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1mol Ni(CO)4中含有___molσ键。‎ ‎（4）一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。‎ ‎①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。‎ ‎②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0. 586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________。‎ ‎【答案】（13分）‎ ‎（1）H、C，O（2）a、d （3）①或[Ar]3d84s2 Ⅷ ②8‎ ‎（4）①氢键、范德华力 ②C02的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H20的结合能大于CH4‎ ‎【解析】：（1）电负性呈周期性变化，同一周期，从左至右，电负性逐渐增大，同一主族，从上至下，逐渐减小，故本题【答案】H、C、O （2） a选项，CO2是由分子构成的物质，在固体时属于分子晶体，正确。‎ b选项，甲烷中C-H键虽然是极性键，但因为分子为中心对称结构，正电中心和负电中心重合，为非极性分子。错误 c选项，甲烷与二氧化碳都是分子晶体，熔沸点由分子间作用力的强弱决定，与共价键的强弱无关，故错误。‎ ‎ d选项，根据甲烷与二氧化碳的成键特点可知，它们分别是sp3和sp，正确。‎ （3） ‎①基态Ni原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d84s2 或写成 [Ar]3d84s2 ，根据价电子特征可判断该元素位于第VⅢ族。‎ ‎ ②Ni（CO）4中，4个配位键也是4个σ键，再加上每个CO中还有1个σ键，故分子中一共有8个σ键，1mol该物质中有8molσ键。‎ （2） ‎①“可燃冰”分子间一定有范德华力，同时在水分子间还存在氢键。‎ ‎ ②根据题目所给信息，CO2的分子直径小于笼状结构空腔的直径，并且CO2与水的结合能大于CH4的结合能，故CO2能置换CO2。‎ ‎（2015·山东）33.（12分）[化学---物质结构与性质]‎ 氟在自然界中常以CaF2的形式存在。‎ ‎(1)下列关于CaF2的表述正确的是_______。‎ a.Ca2＋与F－间仅存在静电吸引作用 b.F－的离子半径小于Cl－，则CaF2的熔点高于CaCl2‎ c.阴阳离子比为2：1的物质，均与CaF2晶体构型相同 d.CaF2中的化学键为离子键，因此CaF2在熔融状态下能导电 ‎(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，原因是________(用离子方程式表示)。‎ 已知AlF63-在溶液中可稳定存在。‎ ‎(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为______________，其中氧原子的杂化方式为_________。‎ ‎（4）F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)=2ClF3(g) △H=－313kJ·mol－1，F－F键的键能为159kJ·mol－1，Cl－Cl键的键能为242kJ·mol－1，则ClF3中Cl－F键的平均键能为______kJ·mol－1。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。‎ ‎【答案】（1）bd ‎（2）Al3++6F－= AlF63－‎ ‎（3）角形或V形；sp3‎ ‎（4）172 kJ·mol－1；低 ‎【解析】（1）a、Ca2+与F－间既有静电引力作用，也有静电排斥作用，错误；‎ b、离子所带电荷相同，F－的离子半径小于Cl－，所以CaF2晶体的晶格能大，则CaF2的熔点高于CaCl2，正确；‎ c、晶体构型还与离子的大小有关，所以阴阳离子比为2∶1的物质，不一定与CaF2晶体构型相同，错误；‎ d、CaF2中的化学键为离子键，CaF2在熔融状态下发生电离，因此CaF2在熔融状态下能导电，正确。‎ ‎（2）CaF2难溶于水，但可溶于含Al3＋的溶液中，生成了AlF63－，所以离子方程式为：Al3++6F－= AlF63－。‎ ‎（3）OF2分子中O与2个F原子形成2个σ键，O原子还有2对孤对电子，所以O原子的杂化方式为sp3，空间构型为角形或V形。‎ ‎（4）根据焓变的含义可得：242kJ·mol－1+3×159kJ·mol－1－6×ECl－F =－313kJ·mol－1，解得Cl－F键的平均键能ECl－F =172 kJ·mol－1；组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低。‎ ‎（2015·江苏）A.[物质结构与性质]‎ 下列反应曾用于检测司机是否酒后作驶：‎ ‎（1）基态核外电子排布式为 ▲ ；配合物中，与形成配位键的原子是 ▲ （填元素符号）。‎ ‎（2）中C原子轨道杂化类型为 ▲ ；1mol分子含有键的数目为 ▲。‎ ‎（3）与互为等电子体的一种阳离子为 ▲ （填化学式）；与可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为 ▲ 。‎ ‎【答案】A.【物质结构与性质】‎ ‎（1）（或O ‎（2）和7mol（或7×6.02×1023）‎ ‎（3）与之间可以形成氢键 ‎【解析】（1）根据铬是第24号元素，其失去3个电子，还剩21个电子，排布式为1s22s22p63s23p63d3。因为水分子中氧原子有孤对电子可以排在空轨道中，所以与铬离子形成配位键的是氧元素。‎ ‎（2）在乙酸分子中，第一个碳形成四个δ共价键，第二个碳形成三个δ共价键，所以碳原子杂化类型分别为sp3和sp2。1个乙酸分子中含有7个δ共价键，所以1mol 乙酸中含有7mol。‎ ‎（3）根据等电子体的要求，原子总数相等，最外层电子数要相同，所以为H2F+。水可以与乙醇互溶，是因为H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键。‎ ‎（2015·海南）19.[选修3—物质结构与性质]‎ ‎19—Ⅰ（6分）下列物质的结构或性质与氢键无关的是 ‎ A.乙醚的沸点 B.乙醇在水中的溶解度 C.氢化镁的晶格能 D.DNA的双螺旋结构 ‎19—Ⅱ（14分）钒（23V）是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）钒在元素周期表中的位置为，其价层电子排布图为。‎ ‎（2）钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为、 。‎ ‎（3）V2O5常用作SO2 转化为SO3的催化剂。SO2 分子中S原子价层电子对数是对，分子的立体构型为；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为；SO3的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为；该结构中S—O键长由两类，一类键长约140pm，另一类键长约为160pm，较短的键为(填图2中字母)，该分子中含有个s键。‎ ‎（4）V2O5 溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠（Na3VO4），该盐阴离子的立体构型为；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为。‎ ‎【答案】19—ⅠAC。‎ ‎19—Ⅱ（1）第4周期ⅤB族，电子排布图。‎ ‎（2）4，2。‎ ‎（3）2，V形；sp2杂化； sp3杂化； a，12。‎ ‎（4）正四面体形；NaVO3。‎ ‎【解析】‎ 试题分析：19—Ⅰ A.乙醚分子间不存在氢键，乙醚的沸点与氢键无关，正确；B.乙醇和水分子间能形成氢键，乙醇在水中的溶解度与氢键有关，错误；C.氢化镁为离子化合物，氢化镁的晶格能与氢键无关，正确；D.DNA的双螺旋结构与氢键有关，错误，选AC。‎ ‎19—Ⅱ（1）钒在元素周期表中的位置为第4周期ⅤB族，其价层电子排布式为3d34s2，电子排布图。‎ ‎（2）分析钒的某种氧化物的晶胞结构利用切割法计算，晶胞中实际拥有的阴离子数目为4×1/2+2=4，阳离子个数为8×1/8+1=2。‎ ‎（3）SO2 分子中S原子价电子排布式为3s23p4，价层电子对数是2对，分子的立体构型为V形；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；SO3的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中S—O键长由两类，一类键长约140pm，另一类键长约为160pm，较短的键为b，该分子中含有12个s键。‎ ‎（4）钒酸钠（Na3VO4）中阴离子的立体构型为正四面体形；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为NaVO3。‎