高考备考化学二轮提升：物质结构与性质（选修）练习题

这是一份高考备考化学二轮提升：物质结构与性质（选修）练习题，共21页。试卷主要包含了〔2021届辽宁协作校二模〕Ⅰ等内容，欢迎下载使用。
物质结构与性质〔选修〕

1．〔2021届福建省厦门市高三质检〕2021年10月1曰，在庆祝中华人民共和国成立70周年的阅兵仪式上，最后亮相的DF-31A洲际战略导弹是我国大国地位、国防实力的显著标志。其制作材料中包含了Fe、Cr、Ni、C等多种元素。答复以下问题：
〔1〕基态Cr原子的价电子排布式为___。
〔2〕实验室常用KSCN溶液、苯酚〔〕检验Fe3+。
①第一电离能：N___O(填“＞〞或“CrO42->NO3-，其原因是___________
〔4〕当加热到一定温度时，水滑石类化合物会发生分解，局部产物转化为尖晶石结构的MgxAlyOz，晶体结构如图2所示，它的化学式为___________;A块、B块均为边长为apm的立方体，设阿伏加德罗常数为NA，那么最近的两个Al离子之间的距离为___________pm，密度为___________g•cm-3(列出计算表达式〕。

【答案】〔1〕D 〔2〕sp2 1 3 3 〔3〕氢键 阴离子带电荷越高，受到吸引力越强 〔4〕MgAl2O4 a
【解析】
〔1〕BC微粒都是Mg原子失去一个电子后得到的，但是C微粒能量高于B，稳定性B＞C，所以失电子能量B＞C；AD都是原子，但是A是基态、D是激发态，能量：D＞A，稳定性A＞D，所以失去一个电子能量：A＞D；B为Mg+、A为Mg原子，B再失去电子所需能量就是Mg原子的第二电离能，A失去一个电子的能量是Mg原子的第一电离能，其第二电离能大于第一电离能，所以电离最外层一个电子所需能量B＞A，因此，电离最外层一个电子所需能量最小的是D，故答案为：D。
〔2〕CO32-中C原子的价电子对数为，不含孤电子对，那么其杂化类型为sp2杂化，在图1中，以图中Al为顶点，最小的一个二维菱形晶胞中含有1个Al3+。每个镁氧八面体周围有3个相邻铝氧八面体和3个相邻镁氧八面体，故答案为：sp2；1；3；3；
〔3〕水滑石中的氢氧化物层的OH-和层间阴离子间可形成氢键，由于阴离子带电荷越高，受到吸引力越强，阴离子所带电荷数PO43->CrO42->NO3-，所以水滑石作为离子交换剂，去除水体中阴离子去除效果依次为：PO43->CrO42->NO3-，故答案为：氢键；阴离子带电荷越高，受到吸引力越强；
〔4〕根据晶胞结构示意图可知，O2-占据晶胞的顶点、面心、棱心和体心，其个数为，Mg2+位于晶胞的体内，个数为2，Al3+位于晶胞的体内、棱心和面心，其个数为，因此其化学式为MgAl2O4，A块、B块均为边长为apm的立方体，那么最近的两个Al离子之间的距离为，一个晶胞的质量，体积V=2a3×10-30cm3，那么密度，故答案为：。
3．〔2021届辽宁协作校二模〕Ⅰ．邻氨基吡啶的铜配合物在有机不对称合成中起催化诱导效应，其结构简式如图甲所示。

〔1〕基态Cu原子的价电子排布式为__________________。在元素周期表中铜位于_____区(填“s〞、“P〞、“d〞或“ds〞)
〔2〕C、N、O第一电离能由大到小的顺序为________________。
〔3〕邻氨基吡啶的铜配合物中，Cu2+的配位数是___________，N原子的杂化类型为_____________。
〔4〕如图乙所示，Fe3O4．晶体中，O2-围成正四面体空隙(1、3．6、7号氧围成)和正八面体空隙(3、6、7、8、9、12号氧围成)，Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，Fe2+和另一半Fe3+填充在正八面体空隙中，晶体中正四面体空隙与正八面体空隙数之比为___________，有_______________%的正八面体空隙没有填充阳离子。

〔5〕一定温度下，NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层〞，可以认为O2-作密置单层排列，Ni2+填充其中(如图丙)，O2-的半径为a nm，每平方米面积上分散的该晶体的质量为________g(用a、NA表示)。
【答案】〔1〕 ds 〔2〕N>O>C 〔3〕4 sp2、sp3 〔4〕2:1 50 〔5〕
【解析】
〔1〕Cu是29号元素，核外电子排布式为，属于过渡元素，价电子包括3d、4s电子，价电子排布式为，在元素周期表中铜位于ds区；
〔2〕同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，但ⅡA族、ⅤA族元素最高能级为全充满或半充满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素的，故第一电离能：N>O>C；
〔3〕Cu2+形成4个配位键，Cu2+的配位数是4；形成配位键的N原子，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，N原子采取sp2杂化，而氨基中N原子形成3个 键、还有1对孤电子对，N原子杂化轨道数目为4，N原子采取sp3杂化；
〔4〕结构中如1、3、6、7的O2−围成的正四面体空隙有8个，面心位置6个O2−围成的正八面体，将晶胞补全可知共用1条棱的4个面心与该棱顶点O2−也围成正八面体，而这样的正八面体为4个晶胞共有，晶胞中正八面体数目＝1+12×14=4，那么晶体中正四面体空隙数与正八面休空隙数之比为8:4＝2:1；由图可知晶体结构中O2−离子数目为8×18+6×12=4，由化学式可知晶胞中Fe原子数目为3，根据化合价代数和为0，那么晶胞中含有2个Fe3+、1个Fe2+，Fe3O4中有一半的Fe3+填充在正四面体空隙中，另一半Fe3+和Fe2+填充在正八面体空隙中，那么填充在正四面体空隙中的Fe3+为1个，填充在正八面体空隙中有1个Fe3+和1个Fe2+，有2个正八面体空隙空隙没有填充阳离子，那么有50%的正八面体空隙没有填充阳离子；
〔5〕根据图知，每个Ni原子被3个O原子包围、每个O原子被3个Ni原子包围，如下图，相邻的3个圆中心连线为正三角形，三角形的边长为2anm，每个三角形含有一个Ni原子，三角形的面积，如图实际上每个Ni原子被两个小三角形包含小平行四边形面积为，O原子个数=16×6＝1，每平方米面积上分散的该晶体的质量。
4．〔2021届四川省成都市第七中三诊模拟〕2021 年 11 月?Nature Energy?报道了中科院大连化学物理研究所科学家用 Ni－BaH2/Al2O3、Ni－LiH 等作催化剂，实现了在常压、100~300℃的条件下合成氨。
〔1〕在元素周期表中，Li、O、H 三种元素的电负性由大到小的顺序为___________；Al 原子核外电子空间运动状态有 8 种，那么该原子处于____(填“基态〞或“激发态〞)。
〔2〕氨在粮食生产、国防中有着无可替代的地位，也是重要的化工原料，可用于合成氨基酸、硝酸、TNT等。甘氨酸(NH2CH2COOH)是组成最简单的氨基酸，熔点为 182℃，沸点为 233℃。
①硝酸溶液中 NO3的空间构型为__________ 。
②甘氨酸中 N 原子的杂化类型为 ________，分子中σ键与π键的个数比为_________；其熔点、沸点远高于相对分子质量几乎相等的丙酸(熔点为－21℃，沸点为 141℃)的主要原因：一是甘氨酸能形成内盐，二是______________。
〔3〕[Cu(NH3)4]2+在实验室中制备方法如下：向盛有硫酸铜水溶液的试管里参加氨水，首先形成蓝色沉淀，继续添加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液，请写出蓝色沉淀溶解得到深蓝色溶液的离子方程式___________________。
〔4〕X－射线衍射分析说明，由 Ni 元素形成的化合物 Mg2NiH4 的立方晶胞如下图，其面心和顶点均被 Ni 原子占据，所有 Mg 原子的 Ni 配位数都相等。那么 Mg 原子填入由 Ni 原子形成的 ___空隙中(填“正四面体〞或“正八面体〞)，填隙率是____。
〔5〕 Mg2NiH4 晶体的晶胞参数为 646.5 pm，液氢的密度为0.0708 g•cm－3。假设以材料中氢的密度与液氢密度之比定义为储氢材料的储氢能力，在 Mg2NiH4 的储氢能力为____________(列出计算式即可)。

【答案】〔1〕O>H>Li 激发态 〔2〕①平面三角形 ②sp3 9:1 甘氨酸分子间形成的氢键数比丙酸分子间形成的氢键数多〔或甘氨酸中的氨基使分子间产生氢键〕 〔3〕Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O 〔4〕正四面体 100% 〔5〕
【解析】
〔1〕同一周期元素原子的电负性随着原子序数的递增而增大，同一主族元素原子的电负性随着原子序数的递增而减小，在Li、H、O三种元素中Li的电负性最小，O的电负性最大，那么电负性从大到小的顺序为O>H>Li；基态Al原子核外电子空间运动状态有7种，当运动状态不为7种时为激发态；
〔2〕①NO3-的中心原子价层电子对数为=3，孤电子对数为0，所以空间构型为平面三角形；
②甘氨酸中N原子形成两个N-H键和一个N-C键，到达饱和状态，价层电子对数为4，所以为sp3杂化；分子中碳氧双键中存在1个π键，其余均为σ键，所以分子中σ键与π键的个数比为9:1；分子质量相同时，甘氨酸分子间形成的氢键数比丙酸分子间形成的氢键数多〔或甘氨酸中的氨基使分子间产生氢键〕；
〔3〕蓝色沉淀溶解得到深蓝色溶液的过程是氢氧化铜变成氢氧化四氨合铜的过程，离子方程式为Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O；
〔4〕由晶体结构可知，Ni原子个数为4，所有Mg原子的Ni配位数相等，Mg原子数为8，那么Mg原子填入由Ni原子形成的四面体空隙中，空隙占有率为100%；
〔5〕储氢能力==。
5．〔2021届河南省六市高三第二次联合调研〕非线性光学晶体在信息、激光技术、医疗、国防等领域具有重要应用价值。我国科学家利用Ca2CO3， XO2〔X= Si、Ge〕和H3BO3首次合成了组成为CsXB3O7的非线性光学晶体。答复以下问题：

〔1〕基态硼原子的价电子排布图是____________，与硼处于同周期的非金属主族元素的第一电离能由大到小的顺序为________________。
〔2〕B的简单氢化物BH3，不能游离存在，常倾向于形成较稳定的B2H6或与其他分子结合。
①B2H6分子结构如图，那么B原子的杂化方式为____________________。
②氨硼烷〔NH3BH3〕被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是______________，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子_________〔填分子式〕。

〔3〕如图为H3BO3晶体的片层结构，其中B的杂化方式为_______；硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是____________。

〔4〕以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称为原子分数坐标。CsSiB3O7属于正交晶系〔长方体形〕，晶胞参数为anm、bnm和cnm．如图为沿y轴投影的晶胞中所有Cs原子的分布图和原子分数坐标。据此推断该晶胞中Cs原子的数目为_________；CsSiB3O7的摩尔质量为Mg·mol－1，设NA为阿伏加德罗常数的值，那么CsSiB3O7晶体的密度为_____g·cm－3〔用含字母的代数式表示〕。
【答案】〔1〕 F>N>O>C>B 〔2〕①sp3杂化 ②N C2H6 〔3〕sp2 升温破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大 〔4〕4
【解析】
〔1〕B原子核外电子排布式为：1s22s22p1，基态硼原子的价电子排布图是，同周期第一电离能从左向右逐渐增大，N元素2P3为半充满结构，第一电离能变大，所以，与硼处于同周期的非金属主族元素的第一电离能由大到小的顺序为F>N>O>C>B。故答案为：；F>N>O>C>B；
〔2〕①B2H6分子结构如图，B形成4个σ键，价层电子对为4，那么B原子的杂化方式为sp3杂化。故答案为：sp3杂化；
②氨硼烷〔NH3BH3〕分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是N，B提供空轨道，用价电子迁移法，N与B之间夹着碳元素，与氨硼烷互为等电子体的分子C2H6〔填分子式〕。故答案为：N；C2H6；
〔3〕H3BO3晶体为片层结构，B原子最外层有3个电子，与3个-OH形成3个共价键，B的杂化方式为sp2；硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大的主要原因是：升温破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大。故答案为：sp2 ；升温破坏了硼酸晶体中的氢键，并且硼酸分子与水形成分子间氢键，使溶解度增大；
〔4〕原子分数坐标为〔0.5，0.2，0.5〕的Cs原子位于晶胞体内，原子分数坐标为〔0，0.3，0.5〕及〔1.0，0.3，0.5〕的Cs原子分别位于晶胞的左侧面、右侧面上，原子分数坐标为〔0.5，0.8，1.0〕及〔0.5，0.8，0〕的Cs原子分别位于晶胞的上底面、下底面，原子分数坐标为〔0，0.7，1.0〕及〔1.0，0.7，1.0〕〔0，0.7，0〕及〔1.0，0.7，0〕的Cs原子位于晶胞平行于y轴的棱上，那么晶胞中Cs原子数目为：1+4×+4×=4，由化学式CsSiB3O7，可知晶胞相当于含有4个“CsSiB3O7〞，故晶胞质量=4× g，那么晶体密度==g·cm－3。故答案为：4；。
6．〔2021届宁夏三校高三联考〕工业上合成氨，CO易与铁触媒作用导致铁触媒失去催化活性：Fe+5CO═Fe(CO)5。为了防止催化剂铁触媒中毒，要除去CO，发生的反响为Cu(NH3)2OOCCH3+CO+NH3═Cu(NH3)3(CO)OOCCH3。答复以下问题：
〔1〕以下氮原子的电子排布图表示的状态中，能量最低的是__〔填字母序号〕。
a.b.
c.d.
〔2〕写出CO的一种常见等电子体的结构式：___；C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为__〔用元素符号表示〕。
〔3〕与O同族的元素还有S、Se、Te，它们氢化物的沸点大小为H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S，其原因是___。
〔4〕配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中，铜显+1价，1mol[Cu(NH3)2]+中含有σ键的数目___。那么其中碳原子的杂化轨道类型是__，NH3分子的价电子对互斥理论模型是___。
〔5〕铜的一种氧化物Cu2O晶体的晶胞结构如下图：

①假设坐标参数A为〔0，0，0〕，B为(，，)，那么C的坐标参数为__；
②假设阿伏加德罗常数为NA，该晶胞的边长为apm，那么晶体的密度为___g•cm-3。
【答案】〔1〕a 〔2〕N≡N N＞O＞C 〔3〕H2Te、H2Se、H2S均是分子晶体，相对分子质量逐渐减小，范德华力减小，所以沸点减小，而水分子中存在氢键，所以沸点最高 〔4〕 8NA sp3、sp2 四面体形 〔5〕①(，，) ②
【解析】
〔1〕基态N的核外电子排布式为1s22s22p3，基态排布为能量最低的排布，电子排布图表示的状态中只有a项符合；
〔2〕等电子体为原子总数相同，价电子总数也相同的微粒，与CO互为等电子体的一种分子为N2，其结构式为：N≡N；同周期主族元素，随着原子序数增大，第一电离能呈增大的趋势，但第ⅤA族元素其价电子排布为ns2np3，其np中电子排布为半满结构，较稳定，因此其第一电离能比相邻元素大，所以C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为：N＞O＞C；
〔3〕H2Te、H2Se、H2S均是分子晶体，相对分子质量逐渐减小，范德华力减小，所以沸点减小，但由于氢键的作用力比范德华力强，氢键会使沸点异常升高，会导致H2O的沸点异常的高，所以沸点大小为H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S，故答案为：H2Te、H2Se、H2S均是分子晶体，相对分子质量逐渐减小，范德华力减小，所以沸点减小，而水分子中存在氢键，所以沸点最高；
〔4〕铜显+1价，1mol[Cu(NH3)2]+中N-H键和配位键属于σ键，即含有σ键的数目８NA，甲基中碳原子形成4个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为4，碳原子杂化方式为sp3，而羰基中C原子形成3个σ键，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，碳原子杂化方式为sp2；NH3中N原子形成3个N-H键，含有1对孤对电子，价层电子对数=3+1=4，价电子对互斥理论模型是四面体形，故答案为：sp3、sp2；四面体形；
〔5〕①根据晶胞结构分析，C位于晶胞体心，那么C的原子坐标为：()；
②1mol晶胞，即有NA个晶胞，质量为m=2×(64×2+16)g=144×2g，所以密度为ρ=。
7．〔2021届陕西省咸阳市高三模拟〕某些过渡元素的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着极为广泛的应用。答复以下问题：
〔1〕现有铜锌元素的4种微粒，①锌：[Ar]3d104s2；②锌：[Ar]3d104s1；③铜：[Ar]3d104s1；④铜：[Ar]3d10。失去一个电子需要的最低能量由大到小的顺序是___〔填字母〕。
A ④②①③ B ④②③① C ①②④③ D ①④③②
〔2〕砷化镉〔Cd3As2〕是一种验证三维量子霍尔效应的材料。
①砷与卤素可形成多种卤化物，AsBr3、AsCl3、AsF3的熔点由低到高的顺序为__。砷酸的酸性弱于硒酸，从分子结构的角度解释原因____。
②Cd2＋与NH3形成配离子[Cd〔NH3〕4]2＋中，配体的空间构型为__，画出配离子的结构式__〔不考虑立体构型〕。
〔3〕铬〔Cr〕、钼〔Mo〕、钨〔W〕位于同一副族相邻周期，且原子序数依次增大。
①基态铬原子、钼原子的核外电子排布特点相同，那么基态钼原子的价层电子排布图为___。
②铬的晶胞结构如图A所示，它的堆积模型为____，在该晶胞中铬原子的配位数为_____。
③钨和碳能形成耐高温、耐磨材料碳化钨，其晶胞结构如图B所示，那么碳化钨的化学式为___，六棱柱的底边长为a cm，高为b cm，设阿伏加德罗常数的值为NA，那么碳化钨晶体的密度是___g·cm－3〔列出计算表达式〕。

【答案】〔1〕A 〔2〕①AsF3＜AsCl3＜AsBr3 H2SeO4的非羟基氧原子多，Se的正电性更高，羟基中O原子上的电子向Se偏移的程度大，更容易电离出H+ ②三角锥形 〔3〕① ②体心立方堆积 8 ③WC
【分析】
〔1〕结合电离能的变化规律分析解题，注意d轨道全充满的稳定结构，电离能较大；
〔2〕①AsCl3、AsF3、AsBr3都是分子晶体，根据分子间作用力大小及影响因素与熔点关系分析；非羟基氧越多，酸性越强；
②[Cd(NH3)4]2＋中配体是NH3，根据N原子的价电子对数目分析空间构型；Cd2+与NH3通过配位键结合成配合离子；
〔3〕铬原子核电荷数为24，晶胞的特点是一个Cr原子位于八个Cr原子形成的立方体中心；利用均摊法确定碳化钨的化学式，计算出晶胞的质量和体积，再根据计算密度。
【详解】
〔1〕锌原子的第一电离能大于铜原子第一电离能，有①＞③；铜的第二电离能大于锌的第二电离能，有④＞②，锌的第二电离能大于第一电离能，②＞①，即失去一个电子需要的最低能量由大到小的顺序是④②①③，故答案为A；
〔2〕①AsBr3、AsCl3、AsF3都是分子晶体，相对分子质量越大，范德华力越大，熔点越高，故熔点由低到高的顺序为AsF3＜AsCl3＜AsBr3；H2SeO4的非羟基氧原子多，Se的正电性更高，羟基中的O原子的电子向Se偏移程度大，更容易电离出H+，砷酸的酸性弱于硒酸；
②NH3中N原子的价层电子对数目为3+=4，其中有1个孤对电子，N原子为sp3杂化，空间构型是三角锥形；Cd2+与NH3通过配位键结合成配合离子，N原子提供孤对电子，中心离子与4个NH3形成4个配位键，那么配离子的结构式为；
〔3〕①基态铬原子的价电子排布式为3d54s1，钼原子与铬原子的核外电子排布特点相同，那么基态钼原子的价电子排布式为4d55s1，故价层电子排布图为；
②由铬的晶胞结构可知，一个Cr原子位于八个Cr原子形成的立方体中心，那么堆积模型为体心立方堆积，在该晶胞中铬原子的配位数为8；
③晶胞中碳原子数为6个，钨原子数为1+2×+6×2×+6×=6，那么碳化钨的化学式为WC；晶胞的质量为g，晶胞的体积为cm3，那么晶胞密度= g·cm－3。
【点睛】
均摊法确定六棱柱晶胞中粒子数目的方法是：①顶点：每个顶点的原子被6个晶胞共有，所以晶胞对顶点原子只占份额；②棱：每条棱的原子被3个晶胞共有，所以晶胞对顶点原子只占份额；③面上：每个面的原子被2个晶胞共有，所以晶胞对顶点原子只占份额；④内部：内部原子不与其他晶胞分享，完全属于该晶胞。